JP2010052339A - 可動部材の駆動制御装置および駆動制御方法ならびに印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブダンパのキャリブレーションを短い時間で高精度に行うことのできる可動部材の駆動制御装置および駆動制御方法を提供する。
【解決手段】可動部材を駆動する駆動手段と、可動部材の位置を検出する位置検出手段と、可動部材の移動方向における振動を相殺するためのパラメータを利用して、位置検出手段の検出した可動部材位置に応じて駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、可動部材の振動を相殺するための新たなパラメータを検出してその値を更新するパラメータ更新手段とを有し、パラメータ更新手段は、段階的に異なるパラメータを順次駆動制御手段に与えて可動部材の振動を測定し、複数のパラメータを用いて測定された振動量を平均して複数のパラメータの中央値のパラメータを用いた場合の振動量とし、この振動量が小さいパラメータで更新する。
【選択図】図１１

Description

本発明は可動部材の駆動制御装置および駆動制御方法ならびに印刷装置に関する。

被印刷媒体の搬送方向と直交する方向にキャリッジを駆動して印刷する印刷装置において、キャリッジの駆動はモータにより行われる。このようなキャリッジ駆動用モータとしては、一般に直流モータが使用される。このような直流モータでは、固定子の磁極間に隙間があるため、軸は滑らかに回転せず、コギングと呼ばれる振動が発生してしまう。このような振動は、キャリッジの移動速度に周期的な振動を与え、キャリッジの往復方向における色ムラの原因となる。また、モータの駆動力をキャリッジに伝えるモータプーリの偏心や、それらによる振動と機械的な共振によっても、キャリッジの移動速度に周期的な振動が生じる。「コギング振動」とは厳密な意味では直流モータに起因する振動であるが、以下では、直流モータに起因する振動だけでなく、キャリッジの移動速度に生じる周期的な振動をすべて含めて、「コギング振動」と総称する。

このようなコギング振動を低減する技術として、特許文献１には、コギング振動と逆位相の正弦波トルクが生じるような駆動電力をモータに供給し、加振源であるコギンク振動そのものを低減させ、キャリッジ振動を低減させるアクティブダンパと呼ばれる技術が記載されている。
特開２００６−９５６９７号公報

経年変化などでコギング振動に変動があると、キャリッジ振動を充分に抑えることができなくなる可能性がある。このため、アクティブダンパが適切に動作しているかどうかの判断を時々行い、適切に動作していないと判断された場合には、キャリブレーションにより、アクティブダンパの最適パラメータを検出して再設定を行う必要がある。すなわち、キャリブレーション動作を印刷のためのパスとは別個に設け、アクティブダンパの動作パラメータを少しずつ変化させて速度振動量を測定することにより最適なパラメータを検出し、それをアクティブダンパのパラメータとして再設定する。キャリッジの振動条件は、往路と復路とで異なるだけでなく、複数の速度モードがある場合にはその速度モードによっても異なることなることになる。したがって、キャリブレーションでは、それぞれの条件に対して、すべての組み合わせで最適パラメータを検出する必要がある。さらに、ノイズを除去するためにはキャリッジを駆動するパス数を増やして平均処理することが望ましいが、それによって、キャリブレーションに要する時間が長くなってしまう。また、経時変化でパラメータがずれたときには、速度振動量が大きくなってしまう。さらに、振動の加振力より大きなトルクで制振すると、振動を助長してしまうことになる。このような課題は印刷装置に限定されるものではなく、可動部材を駆動するような装置では一般的な課題である。

本発明は、このような課題を解決し、アクティブダンパのキャリブレーションを短い時間で高精度に行うことのできる可動部材の駆動制御装置および駆動制御方法ならびに印刷装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によると、可動部材を駆動する駆動手段と、可動部材の位置を検出する位置検出手段と、可動部材の移動方向における振動を相殺するためのパラメータを利用して、位置検出手段の検出した位置に応じて駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、可動部材の振動を相殺するための新たなパラメータを検出してその値を更新するパラメータ更新手段とを有し、パラメータ更新手段は、段階的に異なるパラメータを順次駆動制御手段に与えて可動部材の振動を測定し、複数のパラメータを用いて測定された振動量を平均して複数のパラメータの中央値のパラメータを用いた場合の振動量とし、この振動量が小さいパラメータで更新することを特徴とする可動部材の駆動制御装置が提供される。

パラメータは、駆動手段の振動に起因する特定周期の振動を相殺するために特定周期と同じ周期で逆位相の制御を行うための位相オフセットおよび利得を含み、パラメータ更新手段は、段階的に異なる位相オフセットを順次駆動制御手段に与えて可動部材の振動を測定し、互いに１段階ずつ異なる３つの位相オフセットで測定された振動量を平均して３つの位相オフセットの中央の位相オフセットの場合の振動量とし、この振動量が最も小さい位相オフセットでパラメータを更新することが望ましい。

また、パラメータは、駆動手段の振動に起因する特定周期の振動を相殺するために特定周期と同じ周期で逆位相の制御を行うための位相オフセットおよび利得を含み、パラメータ更新手段は、段階的に異なる利得を順次駆動制御手段に与えて可動部材の振動を測定し、互いに１段階ずつ異なる３つの利得で測定された振動量を平均して３つの利得の中央の利得の場合の振動量とし、この振動量が小さい利得でパラメータを更新することが望ましい。この場合、パラメータ更新手段は、振動量が最も小い利得より１段階小さい利得で記パラメータの値を更新することができる。また、段階的に異なる利得には、駆動手段の特性から想定される振動量を相殺する利得が上限として設定されたことが望ましい。

本発明の第２の観点によると、可動部材を駆動する駆動手段と、可動部材の位置を検出する位置検出手段と、可動部材の移動方向における振動を相殺するための利得を含むパラメータを利用して、位置検出手段の検出した位置に応じて駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、可動部材の振動を相殺するための新たなパラメータを検出してその値を更新するパラメータ更新手段とを有し、パラメータ更新手段は、段階的に異なる利得を順次駆動制御手段に与えて可動部材の振動を測定し、振動量が最も小さくなる利得より１段階小さい利得でパラメータの値を更新することを特徴とする可動部材の駆動制御装置が提供される。

本発明の第３の観点によると、可動部材を駆動する駆動手段と、可動部材の位置を検出する位置検出手段と、可動部材の移動方向における振動を相殺するための利得を含むパラメータを利用して、位置検出手段の検出した位置に応じて駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、可動部材の振動を相殺するための新たなパラメータを検出してその値を更新するパラメータ更新手段とを有し、パラメータ更新手段は、駆動手段の特性から想定される振動量を相殺する利得を上限とする段階的に異なる利得を順次駆動制御手段に与えて可動部材の振動を測定し、振動量が小さい利得でパラメータの値を更新することを特徴とする可動部材の駆動制御装置が提供される。

本発明の他の観点によると、第１から第３の観点のいずれかの駆動制御装置を備えた印刷装置が提供される。

本発明の他の観点によると、可動部材に生じるその可動部材の移動方向における振動を測定する第１のステップと、可動部材が駆動されるときに、第１のステップの測定結果に基づいて、振動が相殺されるように、可動部材の位置に応じて可動部材に対する駆動状態を制御する第２のステップとを有し、第１のステップでは、可動部材に対する駆動状態を制御するために段階的に異なる複数のパラメータを用いて順次測定を行い、複数のパラメータを用いて測定された振動量を平均して複数のパラメータの中央値のパラメータを用いた場合の振動量とし、この振動量が小さいパラメータを第２のステップにおける駆動状態の制御に利用することを特徴とする可動部材の駆動制御方法が提供される。

本発明の他の観点によると、可動部材に生じるその可動部材の移動方向における振動を測定する第１のステップと、可動部材が駆動されるときに、第１のステップの測定結果に基づいて、振動が相殺されるように、可動部材の位置に応じて可動部材に対する駆動状態を制御する第２のステップとを有し、第１のステップでは、可動部材に対する駆動状態を制御するための利得として段階的に異なる利得により順次測定を行い、振動量が最も小さくなる利得より１段階小さい利得でパラメータの値を更新することを特徴とする可動部材の駆動制御方法が提供される。

本発明の他の観点によると、可動部材に生じるその可動部材の移動方向における振動を測定する第１のステップと、可動部材が駆動されるときに、第１のステップの測定結果に基づいて、振動が相殺されるように、可動部材の位置に応じて可動部材に対する駆動状態を制御する第２のステップとを有し、第１のステップでは、可動部材に対する駆動状態を制御するための利得として、可動部材を駆動する特性から想定される振動量を相殺する利得を上限とする段階的に異なる利得により順次測定を行い、振動量が小さい利得でパラメータの値を更新することを特徴とする可動部材の駆動制御方法が提供される。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。

［構成］
図１は本発明の実施の形態に係る可動部材の駆動制御装置の構成を示す図であり、印刷装置として実施した場合の機構系の概略構造と、この機構系を制御する制御系のブロック構成とを示す。この印刷装置は、機構系として、被印刷媒体１０を搬送する搬送ローラ１１、印刷ヘッド１２、この印刷ヘッド１２が取り付けられる可動部材としてのキャリッジ１３、このキャリッジ１３を誘導するガイド１４、被印刷媒体１０を挟んで印刷ヘッド１２と向き合うように配置されたプラテン１５、および被印刷媒体１０を排出する排出ローラ１６を備える。また、キャリッジ１３を駆動する駆動手段として、直流モータ２１、駆動プーリ２２および無終端ベルト２４を備え、キャリッジ１３の位置を検出する位置検出手段として、リニアエンコーダ２５およびリニアスケール２６を備える。

また、制御系として、制御部３０の一部であり全体の動作を制御するメイン制御部３１、ユーザが操作を行うための操作パネル３２、この操作パネル３２に設けられ各種の表示を行う液晶表示部（ＬＣＤ）３３、外部との接続のためのインタフェース３４、搬送ローラ１１および排出ローラ１６を駆動制御する搬送駆動回路３５、直流モータ２１を駆動制御することでキャリッジを駆動するキャリッジ駆動回路３６、および印刷ヘッド１２による印刷を制御する印刷ヘッドコントローラ３７を備える。なお、搬送駆動回路３５、キャリッジ駆動回路３６および印刷ヘッドコントローラ３７は制御部３０の一部として構成されている。

図２はキャリッジ１３とその周囲の構造を別の方向から見た図を示す。キャリッジ１３は駆動プーリ２２と従動プーリ２３との間に架けられた無終端ベルト２４に取り付けられ、駆動プーリ２２を直流モータ２１により駆動することで、ガイド１４に沿って、駆動プーリ２２と従動プーリ２３との間を移動する。キャリッジ１３にはリニアエンコーダ２５が設けられ、無終端ベルト２４と平行に配置されたリニアスケール２６によって、キャリッジ１３の位置を検出する。この検出値は、キャリッジ駆動回路３６にフィードバックされる。

図３は図１に示すキャリッジ駆動回路３６の一例を示すブロック図である。ここでは、直流モータ２１をＰＩＤ制御する構成を示す。このキャリッジ駆動回路１６は、直流モータ２１を駆動制御するため、減算器４１、テーブル参照回路４２、減算器４３、比例係数回路４４、積分係数回路４５、微分係数回路４６、比例補正回路４７、積分補正回路４８、微分補正回路４９、加算器５０、最終補正回路５１、モータドライバ５２、エンコーダ速度検出回路５３およびエンコーダ位置検出回路５４を備える。また、キャリッジ駆動回路３６は、キャリッジ１３の移動方向における振動を相殺するためのパラメータが登録されるＮＶＲＡＭ（不揮発性ランダムアクセスメモリ、Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５５と、このＮＶＲＡＭ５５に蓄えられたパラメータを利用し、リニアエンコーダ２５の検出した位置に応じて直流モータ２１の駆動を制御する駆動制御手段としてのアクティブダンパ５６を備え、直流モータ２１が可変の移動範囲でキャリッジ１３を駆動するときに、キャリッジ１３の移動範囲内に関して、キャリッジ１３の振動が軽減されているかどうかを判断する判断手段としての振動量測定回路６１、平均処理回路６２および判定回路６３を備える。キャリッジ駆動回路３６はさらに、アクティブダンパ５６の動作を制御すると共に、キャリッジ１３の振動を相殺するための新たなパラメータを求めてＮＶＲＡＭ５５の内容を更新するパラメータ更新手段として、キャリブレーション実行制御回路６４を備える。

［直流モータの駆動制御］
図３を参照して、キャリッジ駆動回路３６による直流モータ２１の駆動制御について説明する。キャリッジ駆動回路３６には、制御部３１から、キャリッジの目標位置が入力される。

減算器４１は、入力された目標位置から、エンコーダ位置検出回路５４により検出された実際の位置を減算し、位置偏差を求める。テーブル参照回路４２は、位置偏差に対する目標速度がテーブルとして登録され、減算器４１の求めた位置偏差に対応る目標速度を出力する。減算器４３は、この目標速度から、エンコーダ速度検出回路５３により検出された実際の速度を減算し、速度偏差を求める。

比例係数回路４４、積分係数回路４５および微分係数回路４６は、減算器４３の求めた速度偏差に、それぞれ比例係数、積分係数および微分係数を乗算する。比例補正回路４７、積分補正回路４８および微分補正回路４９は、比例係数回路４４、積分係数回路４５および微分係数回路４６の出力にそれぞれ必要な補正を施す。

最終補正回路５１は、比例補正回路４７、積分補正回路４８および微分補正回路４９の出力の加算値とアクティブダンパ５６の値とを加算した値に最終補正を施し、パルス幅変調（ＰＷＭ）されたモータ駆動信号として、モータドライバ５２に供給する。モータドライバ５２は、このモータ駆動信号により、直流モータ２１を駆動する。直流モータ２１を駆動することで移動したキャリッジ１３の位置はリニアエンコーダ２５により読み込まれ、エンコーダ速度検出回路５３はその速度情報を、エンコーダ位置検出回路５４はその位置情報を、それぞれ出力する。以上は一般的なＰＩＤ制御であり、ここではこれ以上の詳しい説明を省略する。

［アクティブダンパの基本的動作］
図４はアクティブダンパ５６による制振動作を説明する図であり、この図を参照してＮＶＲＡＭ５５およびアクティブダンパ５６の動作を説明する。

コギング振動では、図４の実線で示すようにキャリッジ１３の速度が周期的に変動（以下、「速度振動」という）し、キャリッジ１３の移動方向における周期的な進みまたは遅れを生じさせる。この速度振動を低減させるため、図４の点線で示すような正弦波をキャリッジ１３の動きに加える、すなわち、コギング振動と逆位相の振動が生じるように、直流モータ２１のトルクを制御する。すなわち、アクティブダンパ５６によりコギング振動と逆位相の信号を生成し、加算器５０により、ＰＩＤ演算後の最終出力値、すなわち比例補正回路４７、積分補正回路４８および微分補正回路４７の出力の加算値に加算する。この結果、キャリッジ１３の速度振動は図４の２点鎖線に示すように、大幅に抑えられる。

アクティブダンパ５６は、内部にコギング振動の周期の正弦波（ダンパ波形）の値をテーブルとして記憶しており、ＰＩＤ演算周期毎に、エンコーダ位置検出回路５４により検出されるキャリッジ１３の位置に対応する位相の波形値を取得して、ダンパゲイン（振幅）を乗じて出力する。キャリッジ１３の振動を低減するための最適な位相オフセット（キャリッジ１３の位置に対するダンパ波形の位相のずれ）とダンパゲインは、往路および復路、ならびに複数の速度モードがある場合にはそれら速度モードのそれぞれについて、あらかじめ印刷装置の製造時、出荷時、またはサービス作業のときのキャリブレーションにより求めておき、ＮＶＲＡＭ５５に登録しておく。

ダンパ波形の値のテーブルとしては、例えば２５６個の配列で１周期の正弦波が定義されたものを用い、これをリングバッファテーブルとして用いる。エンコーダ位置の下位８ビットの値と位相オフセットとからテーブルの配列番号を求め、その値を読み出すことで、キャリッジ１３の位置に対応する位相の波形値を取得することができる。ダンパ波形の値をアクティブダンパ５６内ではなくＮＶＲＡＭ５５内あるいは他のメモリに記憶してもよい。

［振動軽減効果の判断］
次に、振動量測定回路６１、平均処理回路６２および判定回路６３による振動軽減効果の判断について説明する。振幅軽減効果を判断するには、例えば電源投入時などに専用のシーケンスを設けて判断してもよいが、印刷中に速度振動量を測定して判断してもよい。以下では、印刷中に測定して判断する場合を例に説明する。

振動量測定回路６１は、印刷ヘッド１２により実際に印刷が行われている状態で、加算器４３の出力する速度偏差をＰＩＤ演算周期毎にフーリエ展開し、速度振動量である振動スペクトルを算出する。対象とする振動がコギング振動であるため、フーリエ展開する周波数は１つでよい。また、印刷装置のカバーが開かれたなどでキャリッジ１３の駆動を往復動（「パス」という）の途中で中断した場合には、そのパスの振動スペクトルは最適化の判断対象外とする。

平均処理回路６２は、印刷中によるノイズの影響を避けるため、振動量測定回路６１の測定した速度振動量を平均し、キャリッジ１３が複数回、例えば４００パス駆動されたときの平均振動量を求める。ここで、平均を求めるためにすべての測定値を記憶しておく必要はなく、Ｎ回目までの平均値をＮ／［Ｎ＋１］倍した値とＮ＋１回目の測定値を１／［Ｎ＋１］倍した値とを加算すれば、Ｎ＋１回目までの平均値を求めることができ、これを順次繰り返すことで、少ないメモリ量で平均振動量を求めることができる。判定回路６３は、平均処理回路６２の求めた平均振動量から、振動軽減効果が得られているかどうか、すなわちＮＶＲＡＭ５５に登録されているパラメータが最適かどうかを判断する。

図５は振動軽減効果の判断処理のフローチャートであり、図６はこの判断処理で用いる速度振動量と絶対しきい値、相対しきい値および基準振動量の関係を説明する図である。これらの図を参照して、振動量測定回路６１、平均処理回路６２および判定回路６３の動作をさらに詳しく説明する。

キャリッジ１３のパス毎に、測定回数があらかじめ定められた測定所要回数、例えば４００パスを超えない限り（ステップＳ１でＮ）、速度測定回路６１により印刷中の速度振動量を測定し（ステップＳ２）、平均処理回路６２による平均処理を実行する（ステップＳ３）。測定回数が測定所要回数を越えた場合（ステップＳ１でＹ）には、判定回路６３により、平均処理回路６２の求めた平均振動量が絶対しきい値を超えているか、あるいは基準振動量と相対しきい値との和を超えているかを判定する。

絶対しきい値とは、印刷される画像の品質が許容できるレベルとして設定される値である。また、基準振動量とは、アクティブダンパ５６の制御によりキャリッジ１３の振動が軽減されていると判断されたとき、すなわち、キャリブレーション後に最適パラメータでキャリッジ１３を駆動したときの速度振動量であり、相対しきい値とは、基準振動量に対してこの程度であれば、アクティブダンパ５６による制御の効果があると判断される値である。具体的には、例えば絶対しきい値を「２３０」（任意単位）とした場合、相対しきい値Δ＝＋１００をとする。

速度振動量の平均振動量が絶対しきい値を超えている場合（ステップＳ４でＹ）、あるいは絶対しきい値を超えていないものの基準振動量と相対しきい値との和を超えている場合（ステップＳ５でＹ）には、判定回路６３は、アクティブダンパ５６による振動軽減効果がなくキャリブレーションが必要であると判断し、キャリブレーションフラグをセットする（ステップＳ６）。速度振動量の平均振動量が絶対しきい値以下であり（ステップＳ４でＮ）、基準振動量と相対しきい値との和以下である場合（ステップＳ５でＮ）には、判定回路６３は、平均振動量が基準振動量より小さいかどうかを判断する（ステップＳ７）。小さい場合（ステップＳ７でＹ）には、基準振動量を平均振動量で置き換える（ステップＳ８）。小さくない場合（ステップＳ７でＮ）には、そのまま終了する。

測定所要回数だけ測定を繰り返すことで、印刷に伴うノイズの影響を取り除くことができ、正確に振動低減効果を判断することができる。測定回数は、例えばキャリッジ１３の往復回数が４００パスという測定所定回数に達した後の電源の再投入時、またはキャリブレーション時に、リセットされる。

ここでは速度振動量の測定を測定所要回数までの連続パスについて行うものとしたが、連続パスではなく何回かのパス毎に測定してもよい。測定回数が測定所要回数に達した後は、次の測定を連続して行うようにしてもよく、間隔をおいてから次の測定を行うようにしてもよい。

キャリブレーションフラグがセットされた場合、ＮＶＲＡＭ５５に登録されているパラメータが最適化されていないことになり、キャリブレーションが行われるまで、その状態を維持する。アクティブダンパ５６は、少なくともその判断の対象となった範囲に関して、次のパスからＮＶＲＡＭ５５に登録されたパラメータに基づく制御を停止する。これは、アクティブダンパ５６による制御が速度振動量を逆に大きくしている可能性が高いためである。

［キャリブレーションの要否判断］
図７はキャリブレーションフラグの構成例を示す図である。ここでは、１バイトでキャリブレーションフラグを構成した例を示す。ビット＃０は最適パラメータの検出エラーを示し、「０」でエラーなし、「１」でエラーありを表す。このビットは、振動低減効果の判断でエラー判定されれば「１」にセットされ、エラー判定されなければ「０」にクリアされる。ビット＃１、ビット＃２は異なる速度モードに対するキャリブレーション要求を表し、それぞれ、駆動時にアクティブダンパ５６のパラメータが最適でないと判断された場合にセットされ、キャリブレーションによりクリアされる。この例では、異なる速度モードとして、２４０ｃｐｓ（ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）と３００ｃｐｓを示す。ビット＃７はアクティブダンパ動作の許可を表し、ＮＶＲＡＭ５５の初期化時にエラー判定条件を満たした場合にクリアされ、振動低減効果の判断でエラー判定されなければセットされる。このビットが「０」の場合、通常キャリブレーションを禁止し、アクティブダンパの出力も無いものとする。

ここで、通常キャリブレーションとは、印刷装置の運用中に行われるキャリブレーションであり、印刷準備処理シーケンスにおいて行われるものである。この通常キャリブレーションの他に、特定のコマンドをトリガとして、あるいは自己診断オペレーション時に行われる強制キャリブレーションがある。

図７からわかるように、この例では、直流モータ２１がキャリッジ１３を駆動する速度として複数の速度モードが設けられている。この場合、キャリッジ１３の振動が軽減されているかどうかの判断は、その複数のモードのそれぞれに対して行う。速度モード数は２４０ｃｐｓと３００ｃｐｓに限定されるものではなく、他の速度であっても、また、３以上の速度モードが設けられてもよい。

［キャリブレーションの領域区分］
図８はダンパ波形の一例を説明する図であり、キャリッジ１３の可動範囲を複数に区分した領域毎の最適位相の例を示す。これは、図４に示す逆位相トルクに相当するものである。縦軸は任意単位であり、単に振幅の大小を示す。大型の印刷装置でキャリッジ１３の往復距離が例えば２４インチや４４インチに及ぶものでは、コギング振動の強度や位相が場所によって異なることがある。これに対応するためには、ＮＶＲＡＭ５５にはキャリッジ１３の可動範囲を複数に区分した領域毎にパラメータを登録し、アクティブダンパ５６は、エンコーダ位置検出回路５４の検出位置が属する領域に対応するパラメータをＮＶＲＡＭ５５から読み出して、直流モータ２１の駆動制御に使用する。図８に示す例では、キャリッジ１３の可動範囲がリニアエンコーダ２５のパルス数で０〜４０９６であるとし、それを４つの領域（エリア）に区分した例を示す。左側のエリアの左端（パルス数で０、ホーム側）の一部はキャリッジ１３が往路では加速、復路では減速される領域であり、アクティブダンパ５６の制御の対象とはしない。また、右側のエリアの右端（パルス数デ４０９６、フル側）のキャリッジ１３が往路では減速、復路では加速される領域についても、アクティブダンパ５６の制御の対象とはしない。ダンパ波形の振幅（ダンパゲイン）および位相オフセットは、エリア毎に、往路と復路とで、さらに速度モード毎に、異なる値を設定できものとする。

［最適パラメータ検出処理］
図９は図３に示すキャリブレーション実行制御回路６４による最適パラメータ検出処理のフローチャートである。まず、キャリブレーション実行制御回路６４は、指定された速度モードで最適位相検出処理（ステップＳ３１、図１３参照）を実行し、エリア毎に往路と復路とでそれぞれの最適位相を求める。そして、これらの最適位相をアクティブダンパ位相として、ＮＶＲＡＭ５５に設定する（ステップＳ３２）。次にキャリブレーション実行制御回路６４は、同じ速度モードで最適ゲイン検出処理（ステップＳ３３、図１６参照）を実行し、エリア毎に往路と復路とでそれぞれの最適ゲインを検出する。これらの最適ゲインを、アクティブダンパ５６のゲインとしてＮＶＲＡＭ５５に設定する（ステップＳ３４）。なお、ステップＳ３１、Ｓ３２とステップＳ３３、Ｓ３４とは逆に実行してもよく、また、ステップＳ３１、Ｓ３３を実行してから、ステップＳ３２、Ｓ３４を実行してもよい。

［最適位相検出処理］
図１０は図１９においてステップＳ３１として示した最適位相検出処理の詳細を示すフローチャートである。まず、キャリブレーション実行制御回路６４は、アクティブダンパ５６のゲインを最適位相検出用の値に設定し（ステップＳ４１）、全エリアについて、往路および復路共に、アクティブダンパ５６の位相を「０」に設定する（ステップＳ４２）。続いてキャリブレーション実行制御回路６４は、キャリッジ１３を往路駆動し（ステップＳ４３）、全エリアの振動スペクトルを記憶する（ステップＳ４４）。また、キャリブレーション実行制御回路６４は、キャリッジ１３を復路駆動し（ステップＳ４５）、全エリアの振動スペクトルを記憶する（ステップＳ４６）。ステップＳ４３〜Ｓ４６を所定回数繰返し（ステップＳ４７）、キャリブレーション実行制御回路６４は、その所定回数繰り返したパスの平均振動スペクトルを往路および復路でそれぞれ求める（ステップＳ４８）。位相オフセットを変更し（ステップＳ４９）、位相オフセットの値がすべて得られるまで、ステップＳ４３〜Ｓ４９を繰り返す（ステップＳ５０）。そして、キャリブレーション実行制御回路６４は、異なる位相オフセットでの値がすべて得られたら、その測定、記憶した振動スペクトルをエリア毎に比較して、最適位相を検出する（ステップＳ５１）。

位相オフセットの変更量は、この実施の形態では、３６０度を８ビットで表した値で１６、すなわち２２．５度とする。この値は、８ビットで制御でき、かつ経験的に最適な変更量である。この結果、１６位相分の振動スペクトル（速度振動量）が得られる。

図１１は最適位相を検出するための平滑化処理を説明する図であり、測定された平均振動スペクトルのメモリ上の蓄積位置を示す。図１１のＬはメモリの行番号、Ｃは列番号を示し、［Ｌ，Ｃ］が蓄積位置となる。メモリの行番号が位相オフセット、列番号がエリア番号に対応する。キャリブレーション実行制御回路６４は、図１０のステップＳ４８で求めた平均振動スペクトルを、エリア毎の速度変動量として、図１１の横方向のメモリ位置に蓄える。また、キャリブレーション実行制御回路６４は、位相オフセットを変更して測定を繰り返すことで、図１１の縦方向の値が蓄える。図１０のステップＳ５１では、キャリブレーション実行制御回路６４は、速度振動量を平滑化してノイズを除去するため、同じエリアで位相オフセットが隣合う３つのメモリ位置の値を平均し、中央のメモリ位置の値とする。すなわち、メモリ位置［Ｌ，Ｃ］の値として、３つのメモリ位置［Ｌ−１，Ｃ］、［Ｌ，Ｃ］および［Ｌ＋１，Ｃ］のそれぞれの値の平均値を採用する。ここで、位相オフセットが０と２４０（０度と３３７．５度）も隣合うものとし、Ｌ−１が−１の場合はＬ−１＝１５とし、Ｌ＋１が１６の場合はＬ＋１＝０とする。そして、エリア毎に各位相オフセットでの速度振動量を比較し、振動量が最小の位相オフセットをそのエリアの最適値とする。振動量の最小値が複数検出された場合には、最も小さい位相オフセットを最適値とする。

図１２はあるエリアでの速度振動量を示す図で、平均前の速度振動量と３つの平均後の速度振動量とを比較する図である。特に速度振動量の小さい領域では測定誤差が大きく、単純に最小の速度振動量を選んでも、それが最適な位相オフセットとは限らないない場合がある。隣合う位相オフセットの速度振動量で平均することで、そのような誤差の影響を取り除くことができる。

［最適ゲイン検出処理］
図１３は、図９においてステップＳ３３として示した最適ゲイン検出処理の詳細を示すフローチャートである。まず、キャリブレーション実行制御回路６４は、全エリアについて、往路および復路共に、ダンパゲインを「０」に設定する（ステップＳ６１）。続いてキャリブレーション実行制御回路６４は、キャリッジ１３を往路駆動し（ステップＳ６２）、全エリアの振動スペクトルを記憶する（ステップＳ６３）。また、キャリブレーション実行制御回路６４は、キャリッジ１３を復路駆動し（ステップＳ６４）、全エリアの振動スペクトルを記憶する（ステップＳ６５）。キャリブレーション実行制御回路６４は、ステップＳ６２〜Ｓ６５を所定回数繰返し（ステップＳ６６）、その所定回数繰り返したパスの平均振動スペクトルを往路および復路でそれぞれ求める（ステップＳ６７）。キャリブレーション実行制御回路６４は、ダンパゲインを変更し（ステップＳ６８）、最大ゲインになるまで、ステップＳ６２〜Ｓ６８を繰り返す（ステップＳ６９）。そして、キャリブレーション実行制御回路６４は、記憶した振動スペクトルをエリア毎に比較して、最適位相を検出する（ステップＳ７０）。

図１７は、最適ゲインを検出するための平滑化処理を説明する図であり、測定された平均振動スペクトルのメモリ上の蓄積位置を示す。Ｌはメモリの行番号、Ｃは列番号を示し、［Ｌ，Ｃ］が蓄積位置となる。メモリの行番号がダンパゲインの値（任意単位）、列番号がエリア番号に対応する。ここでは、ダンパゲインの値は８段階に変更するものとする。キャリブレーション実行制御回路６４は、図１３のステップＳ６７で求めた平均振動スペクトルを、エリア毎の速度振動量として、図１４の横方向のメモリ位置に蓄える。また、キャリブレーション実行制御回路６４は、ダンパゲインを変更して測定を繰り返すことで、図１４の縦方向の値を蓄える。キャリブレーション実行制御回路６４は、図１３のステップＳ７０において、速度振動量を平滑化してノイズを除去するため、同じエリアでダンパゲインの値が隣合う３つのメモリ位置の値を平均し、中央のメモリ位置の値とする。すなわち、メモリ位置［Ｌ，Ｃ］の値として、３つのメモリ位置［Ｌ−１，Ｃ］、［Ｌ，Ｃ］および［Ｌ＋１，Ｃ］のそれぞれの値の平均値を採用する。なお、位相オフセットの場合と異なり、ゲインが最小のものと最大のものとは隣合っているわけではないので、その部分の平均は行わない。そして、キャリブレーション実行制御回路６４は、エリア毎に各ゲインでの速度振動量を比較し、振動量が最小のダンパゲインを求める。振動量の最小値が複数検出された場合には、最も小さいダンパゲインを求める。

図１５はキャリブレーションが行われた後の初期の振動スペクトルと所定時間経過後の振動スペクトルとの関係の一例を示す図である。キャリブレーション時に最適なパラメータであっても、経時変化でパラメータがずれると、かえって振動が大きくなってしまうことになる。測定結果によれば、最適ゲイン検出処理で検出された最適ゲインは、経時変化でマイナス方向にシフトすることがわかった。そこで、最適ゲインとして、最適ゲイン検出処理で求められた振動量が最小のダンパゲインより１段階小さいもの用いることが望ましい。最適ゲイン近傍は速度振動量の変化が小さいので、１段階小さいダンパゲインを最適ゲインとしても、初期時にも振動低減効果にそれほどの低下はなく、むしろ、時間が経過しても振動軽減効果が低下することを防止できる。

また、振動の加振力より大きいトルクで制振すると、かえって振動を助長してしまうことになる。そこで、最適ゲインを検出する際の最大のダンパゲインとしては、直流モータ２１の特性から想定される振動量を相殺する利得を上限として設定することが望ましい。例えば、ゲイン上限値を直流モータ２１のコギングトルクとする。具体的には、両側への振幅として、計４０ｇ・ｃｍ（片側は２０ｇ・ｃｍ）とする。この上限値は、ゲインの出力値としては「６」弱となる。これは、次の計算による。直流モータのマックスの電圧が４２Ｖで、アクティブダンパ５６の１ピッチは２，８００パルス（カウント）のため、ゲインの単位は「４２Ｖ÷２８００＝０．０１５Ｖ」となる。一方、抵抗が５Ωのため、Ｉ＝Ｖ／Ｒより、０．０１５÷５Ω＝０．００３アンペアとなる。また、モータトルク定数は１，２５０ｇ・ｃｍ／アンペアであり、トルクは「０．００３アンペア×１２５０ｇ・ｃｍ／アンペア＝３．７５ｇ・ｃｍとなる。これによって、ゲイン「１」は３．７５ｇ・ｃｍであり、ゲイン「６」は２２．５ｇ・ｃｍとなる。

［振動低減効果検出処理］
図１６は図３に示すキャリブレーション実行制御回路６４による振動低減効果検出処理の詳細を示すフローチャートである。キャリブレーション実行制御回路６４は、最適パラメータ検出処理の後、実際にそのパラメータで振動低減効果が得られるかを検出する。すなわち、キャリブレーション実行制御回路６４は、効果確認のためのキャリッジ１３の駆動処理（ステップＳ７１、詳しくは図１７参照）を行い、全エリアの振動スペクトルを複数にわたり測定して記憶する。続いて、キャリブレーション実行制御回路６４は、記憶したパス数分の振動スペクトルの平均値を、往路、復路別々にエリア毎に算出し（ステップＳ７２）、往路、復路それぞれの平均スペクトルを基準振動量として設定する。また、キャリブレーション実行制御回路６４は、前記エリアについて、往路、復路共にダンパゲインを「０」に設定し（ステップＳ７４）、同様の処理を行う。すなわち、効果確認のためのキャリッジ１３の駆動処理により全エリアの振動スペクトルを複数にわたり測定して記憶し（ステップＳ７５）、記憶したパス数分の振動スペクトルの平均値を往路、復路別々にエリア毎に算出し（ステップＳ７６）、往路、復路それぞれの平均スペクトルを初期振動量として設定する（ステップＳ７７）。

図１７は図１６においてステップＳ７１、Ｓ７５として示したキャリブレーションの効果確認のためのキャリッジ駆動処理のフローチャートである。キャリブレーション実行制御回路６４は、キャリッジ１３を往路で駆動し（ステップＳ８１）、全エリアの振動スペトルを記憶する（ステップＳ８２）。次に、キャリブレーション実行制御回路６４は、キャリッジ１３を復路で駆動し（ステップＳ８３）、全エリアの振動スペトルを記憶する（ステップＳ８４）。以上を指定回数繰り返す（ステップＳ８５）。

以上、本発明の実施の形態に係る印刷装置について説明したが、本発明は要旨を変更しない限り種々変更実施できる。例えば、上述の実施の形態では、エリア毎に速度振動量を測定し、同じエリアどうしの速度振動量を比較することで、パラメータの最適性の判断をしている。しかし、１つのエリアのサンプル数が少ない場合には、例えば１つのエリア内でもキャリッジ１３が所定幅分移動したら、速度振動量を測定して記憶するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態では、図５に示すフローにおいて、ステップＳ５、Ｓ６で平均振動量を基準振動量としているが、平均振動量に応じて相対しきい値を変化させることもできる。また、最適位相や最適ゲインは、隣接する３個を平均してその値を中央のものの値としているが、３個ではなく隣接する５個を平均し、その値を中央のものの値としてもよい。

図３の説明ではＮＶＲＡＭ５５、振動量測定回路６１、平均処理回路６２、判定回路６３、キャリブレーション実行制御回路６４をアクティブダンパ５６とは別の構成として示したが、これらをアクティブダンパ５６内に一体に構成することもできる。また、一部の機能を制御部３１で実現することもできる。

さらに、メイン制御部３１、搬送駆動回路３５、キャリッジ駆動回路３６および印刷ヘッドコントローラ３７を１つマイクロプロセッサで実現するようにしてもよい。なお、マイクロプロセッサが実行する制御プログラムは、この装置の出荷前に内蔵のメモリに記憶されたものでもよく、出荷後に内蔵のメモリに記憶されたものでもよい。また、制御プログラムの一部が、この装置の出荷後に記憶または更新されたものでもよい。この装置が通信機能を有している場合には、制御プログラムの少なくとも一部をダウンロードして、インストールあるいは更新することもできる。

上述の実施の形態では、アクティブダンパ５６の位相オフセットについては、位相を２２．５度ずつ変更して計１６パスによって求め、ゲインについては８段階の変更で８パスによって求めているが、位相を求めるとき１５度毎に計２４パスによって求めたり、ゲインを求めるとき計１６段階の計１６パスによって求めるようにしてもよい。このようにパラメータをどのような段階的な値で変更するかは適宜変更することができる。

また、キャリブレーション実行の結果の効果確認のためのパス数としては、４回、８回あるいは１０回など、適宜選択することができる。さらに、上述の実施の形態では、印刷中に速度振動量の測定を行ってパラメータの最適性を判断しているが、電源投入時の初期化シーケンスにおいて、所定回数のパス数により、もしくは所定時間の専用シーケンスによって、速度振動量を測定してもよい。

また、キャリブレーションの時期は、最適なパラメータが設定された後の印刷によるパスのたびに速度振動量を測定し、所定のしきい値を超えた後にすぐでもよく、速度振動量が所定のしきい値を超えた場合でも所定のパス数に達するまで待ってからでもよい。

以上の説明では印刷装置のキャリッジを往復駆動制御する場合を例に説明したが、一方向のみで印刷を行う場合にはその方向のみをアクティブダンパ制御、振動軽減効果の判断およびキャリブレーションの対象としてもよい。また、印刷装置に限らず、可動部材の駆動制御を行うどのような装置でも同様に実施することができる。例えば、コピー装置やスキャナ装置の走査部の駆動制御、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）やＤＶＤなどの光学ピックアップ部の駆動制御などに適用することができる。

本発明の実施の形態に係る印刷装置の構成を示す図であり、印刷装置の機構系の概略構造と、この機構系を制御する制御系のブロック構成とを示す。 図１に示す印刷装置のキャリッジとその周囲の構造を図１とは別の方向から見た図を示す。 図１に示す印刷装置中のキャリッジ駆動回路の一例を示すブロック図である。 図１に示す印刷装置に使用されるアクティブダンパによる制振動作を説明する図である。 図１に示す印刷装置における振動軽減効果の判断処理のフローチャートである。 図５に示す判断処理で用いる速度振動量と絶対しきい値、相対しきい値および基準振動量の関係を説明する図である。 図１に示す印刷装置に使用されるキャリブレーションフラグの構成例を示す図である。 図１に示す印刷装置に使用されるアクティブダンパのダンパ波形の一例を説明する図であり、キャリッジの可動範囲を複数に区分した領域毎の最適位相の例を示す。 図３に示すキャリッジ駆動回路中のキャリブレーション実行制御回路による最適パラメータ検出処理のフローチャートである。 図９に示す最適パラメータ検出処理において示された最適位相検出処理の詳細を示すフローチャートである。 図１に示す印刷装置において行う最適位相を検出するための平滑化処理を説明する図であり、測定された平均振動スペクトルのメモリ上の蓄積位置を示す。 図１に示す印刷装置に使用される平均前の速度振動量と３平均後の速度振動量とを比較する図である。 図９に示す最適パラメータ検出処理において示された最適ゲイン検出処理の詳細を示すフローチャートである。 図１に示す印刷装置において行う最適ゲインを検出するための平滑化処理を説明する図であり、測定された平均振動スペクトルのメモリ上の蓄積位置を示す。 図１に示す印刷装置においてキャリブレーションが行われた後の初期の振動スペクトルと所定時間経過後の振動スペクトルとの関係の一例を示す図である。 図３に示すキャリブレーション実行制御処理において示された振動低減効果検出処理の詳細を示すフローチャートである。 図１６に示す振動低減効果検出処理において示されたキャリブレーションの効果確認のためのキャリッジ駆動処理のフローチャートである。

符号の説明

１０ 被印刷媒体、１１ 搬送ローラ、１２ 印刷ヘッド、１３ キャリッジ、１４ ガイド、１５ プラテン、１６ 排出ローラ、２１ 直流モータ（駆動手段）、２２ 駆動プーリ（駆動手段）、２３ 従動プーリ（駆動手段）、２４ 無終端ベルト（駆動手段）、２５ リニアエンコーダ（位置検出手段）、２６ リニアスケール（位置検出手段）、３１ 制御部、３２ 操作パネル、３３ 液晶表示部、３４ インタフェース、３５ 搬送駆動回路、３６ キャリッジ駆動回路、３７ 印刷ヘッドコントローラ、４１ 減算器、４２ テーブル参照回路、４３ 加算器、４４ 比例係数回路、４５ 積分係数回路、４６ 微分係数回路、４７ 比例補正回路、４８ 積分補正回路、４９ 微分補正回路、５０ 加算器、５１ 最終補正回路、５２ モータドライバ、５３ エンコーダ位置検出回路（位置検出手段）、５４ エンコーダ速度検出回路、５５ ＮＶＲＡＭ、５６ アクティブダンパ（駆動制御手段）、６１ 振動量測定回路、６２ 平均処理回路、６３ 判定回路、６４ キャリブレーション実行制御回路（パラメータ更新手段）

Claims (11)

1. 可動部材を駆動する駆動手段と、
   上記可動部材の位置を検出する位置検出手段と、
   上記可動部材の移動方向における振動を相殺するためのパラメータを利用して、上記位置検出手段の検出した上記可動部材の位置に応じて上記駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
   上記可動部材の振動を相殺するための新たなパラメータを検出してその値を更新するパラメータ更新手段と
   を有し、
   上記パラメータ更新手段は、段階的に異なるパラメータを順次上記駆動制御手段に与えて上記可動部材の振動を測定し、複数のパラメータを用いて測定された振動量を平均して上記複数のパラメータの中央値のパラメータを用いた場合の振動量とし、この振動量が小さいパラメータで更新する
   ことを特徴とする可動部材の駆動制御装置。
2. 請求項１記載の可動部材の駆動制御装置において、
   前記パラメータは、前記駆動手段の振動に起因する特定周期の振動を相殺するために上記特定周期と同じ周期で逆位相の制御を行うための位相オフセットおよび利得を含み、
   前記パラメータ更新手段は、段階的に異なる位相オフセットを順次前記駆動制御手段に与えて前記可動部材の振動を測定し、互いに１段階ずつ異なる３つの位相オフセットで測定された振動量を平均して上記３つの位相オフセットの中央の位相オフセットの場合の振動量とし、この振動量が最も小さい位相オフセットで前記パラメータを更新する
   ことを特徴とする可動部材の駆動制御装置。
3. 請求項１または２記載の可動部材の駆動制御装置において、
   前記パラメータは、前記駆動手段の振動に起因する特定周期の振動を相殺するために上記特定周期と同じ周期で逆位相の制御を行うための位相オフセットおよび利得を含み、
   前記パラメータ更新手段は、段階的に異なる利得を順次前記駆動制御手段に与えて前記可動部材の振動を測定し、互いに１段階ずつ異なる３つの利得で測定された振動量を平均して上記３つの利得の中央の利得の場合の振動量とし、この振動量が小さい利得で前記パラメータを更新する
   ことを特徴とする可動部材の駆動制御装置。
4. 請求項３記載の可動部材の駆動制御装置において、前記パラメータ更新手段は、振動量が最も小い利得より１段階小さい利得で前記パラメータの値を更新することを特徴とする可動部材の駆動制御装置。
5. 請求項３記載の可動部材の駆動制御措置において、前記段階的に異なる利得には、前記駆動手段の特性から想定される振動量を相殺する利得が上限として設定されたことを特徴とする可動部材の駆動制御装置。
6. 可動部材を駆動する駆動手段と、
   上記可動部材の位置を検出する位置検出手段と、
   上記可動部材の移動方向における振動を相殺するための利得を含むパラメータを利用して、上記位置検出手段の検出した上記可動部材の位置に応じて上記駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
   上記可動部材の振動を相殺するための新たなパラメータを検出してその値を更新するパラメータ更新手段と
   を有し、
   上記パラメータ更新手段は、段階的に異なる利得を順次上記駆動制御手段に与えて上記可動部材の振動を測定し、振動量が最も小さくなる利得より１段階小さい利得で前記パラメータの値を更新する
   ことを特徴とする可動部材の駆動制御装置。
7. 可動部材を駆動する駆動手段と、
   上記可動部材の位置を検出する位置検出手段と、
   上記可動部材の移動方向における振動を相殺するための利得を含むパラメータを利用して、上記位置検出手段の検出した上記可動部材の位置に応じて上記駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
   上記可動部材の振動を相殺するための新たなパラメータを検出してその値を更新するパラメータ更新手段と
   を有し、
   上記パラメータ更新手段は、上記駆動手段の特性から想定される振動量を相殺する利得を上限とする段階的に異なる利得を順次上記駆動制御手段に与えて上記可動部材の振動を測定し、振動量が小さい利得で上記パラメータの値を更新する
   ことを特徴とする可動部材の駆動制御装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載の駆動制御装置を有することを特徴とする印刷装置。
9. 可動部材に生じるその可動部材の移動方向における振動を測定する第１のステップと、
   上記可動部材が駆動されるときに、上記第１のステップの測定結果に基づいて、上記振動が相殺されるように、上記可動部材の位置に応じて上記可動部材に対する駆動状態を制御する第２のステップと
   を有し、
   上記第１のステップでは、上記可動部材に対する駆動状態を制御するために段階的に異なる複数のパラメータを用いて順次上記測定を行い、複数のパラメータを用いて測定された振動量を平均して上記複数のパラメータの中央値のパラメータを用いた場合の振動量とし、この振動量が小さいパラメータを上記第２のステップにおける駆動状態の制御に利用する
   ことを特徴とする可動部材の駆動制御方法。
10. 可動部材に生じるその可動部材の移動方向における振動を測定する第１のステップと、
    上記可動部材が駆動されるときに、上記第１のステップの測定結果に基づいて、上記振動が相殺されるように、上記可動部材の位置に応じて上記可動部材に対する駆動状態を制御する第２のステップと
    を有し、
    上記第１のステップでは、上記可動部材に対する駆動状態を制御するための利得として段階的に異なる利得により順次上記測定を行い、振動量が最も小さくなる利得より１段階小さい利得で上記パラメータの値を更新する
    ことを特徴とする可動部材の駆動制御方法。
11. 可動部材に生じるその可動部材の移動方向における振動を測定する第１のステップと、
    上記可動部材が駆動されるときに、上記第１のステップの測定結果に基づいて、上記振動が相殺されるように、上記可動部材の位置に応じて上記可動部材に対する駆動状態を制御する第２のステップと
    を有し、
    上記第１のステップでは、上記可動部材に対する駆動状態を制御するための利得として、上記可動部材を駆動する特性から想定される振動量を相殺する利得を上限とする段階的に異なる利得により順次上記測定を行い、振動量が小さい利得で上記パラメータの値を更新する
    ことを特徴とする可動部材の駆動制御方法。

Images