JP2011102011A - 印刷装置およびモーター制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の制御対象について、速度変動を抑えた安定した動作を実現することが困難であった。
【解決手段】制御対象を駆動するモーターと、制御対象の速度を検出し、検出した速度と制御対象の目標速度との差に基づいてモーターに対する第一制御量を演算し、第一制御量に基づいてモーターを駆動させるフィードバック制御を実行可能な制御部とを備える印刷装置であって、制御部は、モーターをフィードバック制御して駆動させることにより特定の制御対象を動作させた所定期間における特定の制御対象の速度変動量を取得し、速度変動量に基づいてモーターに対する第二制御量を決定する第二制御量決定部と、モーターをフィードバック制御して駆動させることにより特定の制御対象を動作させる際に、動作の特定区間において、第一制御量および決定済みの第二制御量に基づいてモーターを駆動させる特定制御部と備える構成とした。
【選択図】図８

Description

本発明は、印刷装置およびモーター制御方法に関する。

プリンターにおいては、キャリッジやローラー等の制御対象を動作させるモーターを駆動制御する際に、ＰＩＤ制御（フィードバック制御）が行なわれている。すなわち、制御対象の現在の速度と目標速度との偏差を求め、当該速度偏差に比例ゲインを乗算した結果と、当該偏差に積分ゲインを乗算した結果の積算値と、当該偏差の変化量に微分ゲインを乗算した結果と、の加算結果に基づいて、モーターに供給する電圧をパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）するためのデューティー比（制御量）を決定し、当該デューティー比に基づいてモーターを制御している（特許文献１参照。）。

特開２００６‐２７２７６３号公報

上記フィードバック制御は、制御対象に速度偏差が現れてから後追いで制御をするものである。そのため、モーターの駆動により、プリンターが備える制御対象のうち特定の制御対象に、短期的に大きな外的負荷を伴う動作（特定動作）を実行させた場合、瞬間的に発生する大きな速度偏差、および上記後追い制御による制御遅れに起因して、制御対象に大きな速度変動が生じてしまう。また、このような特定動作を制御対象に実行させる際に、プリンターにおいて、上記デューティー比の変化（モーターのトルク変化）に対する制御対象の速度の追従性が安定しない場合等には、制御対象の速度変動の振幅がより大きくなってしまい、上記特定動作を安定した速度で実現できないこともある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、制御対象の速度変動を抑えた安定した動作を実現するための印刷装置およびモーター制御方法を提供する。また本発明は、モーターのトルク変化に対する制御対象の速度の追従性が安定しない等といった状態であっても、結果的に制御対象の速度変動を抑えた安定した動作を実現可能とすることで、製品の製造や調整にかかるコストを低減することが可能な印刷装置およびモーター制御方法を提供する。

本発明の態様の一つは、制御対象を駆動するモーターと、当該制御対象の速度を検出し、当該検出した速度と当該制御対象の目標速度との差に基づいて当該モーターに対する第一制御量を演算し、当該第一制御量に基づいて当該モーターを駆動させるフィードバック制御を実行可能な制御部とを備える印刷装置であって、上記制御部は、上記モーターをフィードバック制御して駆動させることにより特定の制御対象を動作させた所定期間における当該特定の制御対象の速度変動量を取得し、当該速度変動量に基づいて上記モーターに対する第二制御量を決定する第二制御量決定部と、上記モーターをフィードバック制御して駆動させることにより上記特定の制御対象を動作させる際に、当該動作の特定区間において、上記第一制御量および決定済みの上記第二制御量に基づいて上記モーターを駆動させる特定制御部と、を備える構成としてある。

本発明によれば、モーターをフィードバック制御して特定の制御対象を動作させたときの当該特定の制御対象の速度変動量に基づいて、第二制御量が求められる。その後、モーターをフィードバック制御して当該特定の制御対象を動作させる際に、動作中の特定区間に限り、上記第一制御量にフィードフォワード制御量としての第二制御量が加えられた制御量に基づいて、モーターが駆動される。そのため、当該特定の制御対象について、速度変動を抑えた安定した動作を実現させることができる。また本発明によれば、モーターのトルク変化に対する当該特定の制御対象の速度追従性が安定しない等といった状況下でも、結果的に当該特定の制御対象の速度変動を抑えた安定した動作を実現することで、印刷装置の製造や調整にかかるコストを低減することができる。

上記特定の制御対象とは、印刷装置が備える複数の制御対象の中の一つであり、その構造上、モーターの駆動により動作したときに、短期的あるいは突発的に所定程度の大きな負荷を伴うものを言う。このような特定の制御対象は、例えば、上記モーターの駆動によりインク吐出用の印字ヘッドのインク吐出面に対する接近動作および当該インク吐出面からの退避動作を実行可能なインクキャップである。そして、上記第二制御量決定部は、上記モーターを駆動させることにより上記インクキャップに上記退避動作をさせた期間における速度変動量を取得し、上記特定制御部は、上記モーターを駆動させることにより上記インクキャップに上記退避動作をさせる際に、当該退避動作の特定区間において、上記第一制御量および決定済みの上記第二制御量に基づいて上記モーターを駆動させる。当該構成によれば、インクキャップに速度変動を抑えた安定した退避動作を実現させることができる。

上記第二制御量決定部は、上記特定の制御対象の動作について予め定められた目標速度と、当該特定の制御対象を動作させた期間における当該制御対象の速度の最大値または最小値と、の差を速度変動量として取得するとしてもよい。当該構成によれば、特定の制御対象の速度変動量を的確かつ容易に取得することができる。
また、上記第二制御量決定部は、上記速度変動量が大きいほど第二制御量を大きな値とする。当該構成によれば、特定区間において、第一制御量に追加されるフィードフォワード制御量としての第二制御量は、上記速度変動量が大きいほど大きな値とすることができる。そのため、上記特定区間において短期的あるいは突発的に発生する負荷の影響による速度変動を、的確に抑えることができる。

上記第二制御量決定部は、上記速度変動量に基づいて、上記特定の制御対象の動作区間内の複数の特定区間毎の第二制御量を決定し、上記特定制御部は、各特定区間において、上記第一制御量および特定区間毎に決定されている第二制御量に基づいて上記モーターを駆動させるとしてもよい。あるいは、上記第二制御量決定部は、上記特定の制御対象の動作区間内の複数の特定区間毎に当該特定の制御対象の速度変動量を取得し、当該特定区間毎の速度変動量に基づいて特定区間毎の第二制御量を決定し、上記特定制御部は、各特定区間において、上記第一制御量および特定区間毎に決定されている第二制御量に基づいて上記モーターを駆動させるとしてもよい。これら構成によれば、複数の特定区間毎に必要なフィードフォワード制御量としての各第二制御量を適切に決定し、当該特定の制御対象について速度変動を抑えた安定した動作を実現させることができる。

上記第二制御量決定部は、速度変動量を入力して第二制御量を出力する関数を用いて第二制御量を決定する際に、特定区間毎に対応する各関数であって少なくとも一部の関数間で入出力特性が異なる各関数を用いて特定区間毎の第二制御量を決定するとしてもよい。当該構成によれば、複数の特定区間毎に最適なフィードフォワード制御量としての各第二制御量を決定することができる。

上記第二制御量決定部は、上記速度変動量が所定のしきい値以下である場合は、第二制御量を０又は上記速度変動量が当該しきい値を上回る場合に決定する第二制御量より少ない所定の基準量に決定し、上記特定制御部は、特定区間において、上記第一制御量のみに基づいて、又は、上記第一制御量および上記所定の基準量に基づいて上記モーターを駆動させるとしてもよい。当該構成によれば、上記速度変動量が所定のしきい値以下である場合、すなわち第一制御量によるフィードバック制御で上記特定の制御対象の速度が略安定している場合には、第一制御量に第二制御量を加えないか、或いは加えたとしても上記所定の基準量といった少ない値を加えるのみとし、状況に応じた最適なモーター駆動制御を実現している。

上記第二制御量決定部は、上記印刷装置において所定の動作が実行される度に、上記速度変動量の取得および当該速度変動量に基づく上記第二制御量の決定を実行するとしてもよい。当該構成によれば、印刷装置において所定の動作が実行される度に上記第二制御量が最新の値に更新される。そのため、常時、特定の制御対象について、速度変動を的確に抑えた安定した動作を実現させることができる。印刷装置において所定の動作が実行されたとは、例えば、印刷装置が所定枚数の印刷を実行した状況や、印刷装置の電源が投入されて印刷装置が起動した状況などを言う。

印刷装置は、上記モーターから上記特定の制御対象へ動力を伝達するために、第一プーリーと、上記特定の制御対象と接続して当該特定の制御対象に動力を伝えるローラーと共に回転する第二プーリーと、第一プーリーと第二プーリーと上記モーターの軸に結合したギアとに架け渡されたタイミングベルトと、第二プーリーと上記モーターの軸に結合したギアとの間の所定位置においてタイミングベルトの面に向かう方向に付勢されてタイミングベルトの面に接することによりタイミングベルトのテンションを略一定に保つための可動テンションローラーと、可動テンションローラーの近傍に固定されることにより上記付勢方向に沿った可動テンションローラーの可動域を制限するブロック部材とを備えるとしてもよい。当該構成によれば、ブロック部材の取付け位置の精度に左右される上記可動域（可動テンションローラーとブロック部材との隙間）の有無や大きさ、当該隙間の存在により可動テンションローラーが動くことによるタイミングベルトのテンションの低下、等に起因して、モーターのトルク変化に対する特定の制御対象の速度追従性が安定しない（モーターのトルクが第二プーリー側に伝わりにくい）ことがある。この結果、上記フィードバック制御だけの場合は、特定の制御対象の速度変動量が増大し得る。しかしながら本発明によれば、このようなブロック部材の取付け位置の精度不足やタイミングベルトのテンション低下等がある場合であっても、結果的に上記特定の制御対象の速度変動を抑えた安定した動作を実現することができる。そのため、ブロック部材の取付け位置の精度維持やタイミングベルトのテンション維持のために従来要していた部品調達や作業時間や人件費といった各種コストを削減できる。

本発明の技術的思想は、印刷装置以外によっても実現可能である。例えば、上述した印刷装置の各部が実行する処理工程を有する方法（モーター制御方法）の発明や、上述した印刷装置の各部が実行する機能を所定のハードウェア（印刷装置が内蔵するコンピューター等）に実行させるプログラムの発明をも把握可能である。なお、本発明の印刷装置は、単一の装置のみならず、複数の装置によって分散して存在可能である。

プリンターの構造を概略的に示す図である。 プリンターの機能構成を概略的に示す図である。 ＰＦ制御部の詳細等を示すブロック図である。 インクキャップやキャリッジ等の位置関係を示す斜視図である。 ＰＦモーターとＰＦローラーとの接続箇所の構造を簡易的に示す図である。 隙間が無い機体でフィードバック制御のみによるインクキャップの下降動作をした際の速度変化等を示す図である。 隙間がある機体でフィードバック制御のみによるインクキャップの下降動作をした際の速度変化等を示す図である。 ＦＦ制御量決定処理を示すフローチャートである。 ＦＦｄを算出するための関数の一例を示す図である。 ＦＦｄを算出するための関数の他の例を示す図である。 ＦＦｄプロファイルを例示する図である。 補正係数を算出するための各関数の一例を示す図である。 特定区間毎の速度変動量に応じてＦＦｄを算出するための各関数の一例を示す図である。 インクシステムの動作を伴う印刷処理を示すフローチャートである。 隙間がある機体でフィードバック制御とフィードフォワード制御の組み合わせによるインクキャップの下降動作をした際の速度変化等を示す図である。 本実施形態の効果を例示する図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
１．プリンターの概略説明
図１は、本実施形態にかかるプリンター１の概略構造を例示する側面図である。プリンター１は印刷装置に該当する。また、プリンター１はモーター制御方法の実行主体に該当する。プリンター１は、給紙トレー２を有する。給紙トレー２は、プリンター１の底部に略水平に配設される。給紙トレー２には印刷用紙（印刷媒体）を載置することができる。給紙トレー２を搬送経路上流位置として、印刷用紙は給紙トレー２から所定の搬送経路に供給され、搬送経路を搬送され、プリンター１の前面側に配設される図示外の排紙トレーへ排出される。給紙トレー２に載置された印刷用紙のうち最も上に載置された印刷用紙に対して、ＰＵ（ピックアップ）ローラー１２がその外周を接するように備えられている。ＰＵローラー１２は、後述するＰＦモーター（搬送モーター）１４と図示しないギア等によって結合されており、ＰＦモーター１４の駆動によりＰＵローラー１２が印刷用紙に平行な回転軸を中心として回転駆動する。

ＰＵローラー１２は、図１において時計回りに正回転し、外周にて接する印刷用紙を後方に送り出す。すると、印刷用紙はプリンター１の後方に向かって進行しつつ、印刷用紙の搬送経路下流側の端部（用紙先端）が搬送ガイド１３に誘導される。搬送ガイド１３は、略半円を描くように湾曲した搬送経路を一部に形成しており、ＰＵローラー１２によって給紙トレー２から送り出された印刷用紙は、搬送ガイド１３に誘導されて搬送経路下流側（排紙トレー側）へ進行する。これにより、印刷用紙は、搬送ガイド１３に沿って湾曲しつつ上方に供給される。搬送ガイド１３の湾曲する経路の中央部には、中間ローラー１９が備えられている。中間ローラー１９は、その外周が搬送ガイド１３の印刷用紙に外側から接しつつ、印刷用紙に平行な回転軸を中心として回転する。中間ローラー１９は、ＰＦモーター１４と図示しないギア等によって結合されており、ＰＦモーター１４の駆動により能動的に回転駆動する。図１において中間ローラー１９が正回転する方向は、反時計回りである。印刷用紙を挟んで中間ローラー１９に対向するように中間従動ローラー１９ａが設けられている。

中間ローラー１９が回転駆動することにより、印刷用紙は、搬送ガイド１３に沿ってさらに上方に搬送される。用紙先端は、搬送ガイド１３の湾曲部分を抜けると、プリンター１の前方（搬送経路下流側）に向かって搬送ガイド１３の略水平部分に沿って略水平に進行する。略水平にしばらく進行すると、用紙先端がＰＦローラー（搬送ローラー）１７に到達する。ＰＦローラー１７は、その外周が印刷用紙に対して下側から接する。ＰＦローラー１７も、ＰＦモーター１４と図示しないギア等によって結合されており、ＰＦモーター１４の駆動により能動的に回転駆動する。図１においてＰＦローラー１７が正回転する方向は、時計回りである。印刷用紙を挟んでＰＦローラー１７に対向するようにＰＦ従動ローラー１７ａが設けられている。用紙先端がＰＦローラー１７に到達すると、印刷用紙はＰＦローラー１７によって搬送される。印刷用紙が中間ローラー１９およびＰＦローラー１７の両方と接触している期間においては、ＰＦモーター１４の駆動によるＰＦローラー１７と中間ローラー１９の双方の回転駆動によって印刷用紙が搬送される。プリンター１においては、ＰＦローラー１７と中間ローラー１９による印刷用紙の搬送速度が互いに同じとなるようにローラー径やギア比が設定されている。

ＰＦローラー１７よりも搬送経路下流側にはプラテン２２が設けられており、プラテン２２が搬送される印刷用紙を下方から支持する。プラテン２２に印刷用紙を挟んで上方から対向するようにキャリッジ２１が備えられている。キャリッジ２１は下方に印字ヘッド２１ａを備えており、印字ヘッド２１ａの下面に配列する多数のノズルからインクを吐出することが可能である。キャリッジ２１は、図１の紙面に対して垂直な方向に移動（主走査）することが可能である。キャリッジ２１は、主走査を行いながらインクを吐出することにより、プラテン２２上の印刷用紙におけるノズルに対向する領域（印刷位置）に対して、主走査方向に沿ったラスタラインを描画することができる。主走査を行った後に、ＰＦモーター１４を駆動させ、印刷用紙を搬送することにより、印刷用紙における印字位置をずらす（副走査）ことができる。従って、印刷用紙における異なる位置にラスタラインを描画することができる。すなわち、上述した主走査と副走査を順次繰り返して実行することにより、印刷用紙上に印刷画像を形成することができる。主走査と副走査を繰り返し、印刷用紙に対する必要な印刷画像の形成が全て終了した後に、印刷用紙が搬送（排紙搬送）され排紙トレーに排出される。

図２は、プリンター１の機能構成を示すブロック図である。プリンター１は、既に説明した以外の構成として、外部Ｉ／Ｆ（外部インターフェイス）３０と、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとからなるマイクロコンピューター３１と、ＡＳＩＣ３２と、モータードライバー１５と、ロータリーエンコーダー３３等を備えている。外部Ｉ／Ｆ３０は外部のホストコンピューター６０との仲介をなし、外部Ｉ／Ｆ３０を介してホストコンピューター６０から印刷データＰＤを取得する。印刷データＰＤは、ハーフトーン処理等が行われた印刷画像を構成するラスターデータと、プリンター１を制御するための制御データ等から構成されている。

ロータリーエンコーダー３３は、ＰＦローラー１７またはＰＦローラー１７と結合されたいずれかのギアに備えられたスケール板と当該スケール板を挟んで配置された発光部と受光部とから構成され、受光部における受光状態に基づいてＰＦローラー１７の回転速度に応じたパルス周期を有するパルス信号を生成する。

ＡＳＩＣ３２は、ＰＦ制御部３２ａと、キャリッジ制御部３２ｂと、ＰＵ制御部３２ｃとを備えている。ＰＦ制御部３２ａは、ロータリーエンコーダー３３から出力されるパルス信号（パルス周期）に基づいて、現在のＰＦローラー１７の回転速度（回転量に比例する値）を演算するとともに、この速度が、予め決められた速度プロファイルに沿ったものとなるように、微小な時間（制御ステップ。ＰＩＤ制御周期とも言う。）毎に、ＰＦモーター１４の駆動をＰＩＤ制御（フィードバック制御）する。このようなフィードバック制御は、印刷処理のための印刷用紙の搬送にはもちろん、後述するような、インクシステム（インクキャップ４０）を動作させる際にも実行される。

上述したように、ＰＦローラー１７はＰＦモーター１４の駆動により回転するものであるため、ロータリーエンコーダー３３からの出力を監視することで、ＰＦ制御部３２ａはＰＦモーター１４の駆動状況を間接的に把握することができる。
また、キャリッジ制御部３２ｂはキャリッジ２１や印字ヘッド２１ａを駆動制御するための処理を実行し、ＰＵ制御部３２ｃはＰＵローラー１２を駆動制御するための処理を実行する。

図３は、主にＰＦ制御部３２ａの詳細をブロック図により示している。ＰＦ制御部３２ａは、ＰＦモーター１４を駆動する制御機能を備えており、マイクロコンピューター３１から、制御対象の目標位置が入力されると、入力値に応じてＰＦモーター１４を制御する。ＰＦ制御部３２ａは、位置演算部６ａ、減算器６ｂ，６ｅ、目標速度演算部６ｃ、速度演算部６ｄ、比例要素６ｆ、積分要素６ｇ、微分要素６ｈ、加算器６ｉ，６ｋ、ＰＷＭ回路６ｊ、ＰＩＤ演算部６ｐｉｄ、ＦＦ（フィードフォワード）制御量演算部７を備える。

位置演算部６ａは、ロータリーエンコーダー３３から出力されるパルス信号の立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジを検出し、検出されたエッジの個数を計数することにより、現在のＰＦローラー１７の回転位置を演算する。減算器６ｂは、マイクロコンピューター３１から送られてくる目標回転位置と、位置演算部６ａによって求められた回転位置との回転位置偏差を演算する。

目標速度演算部６ｃは、減算器６ｂの出力である回転位置偏差と上記速度プロファイルとに基づいてＰＦローラー１７の目標回転速度（目標速度）を演算する。この演算は回転位置偏差にゲインＫｐを乗算することにより行われる。ゲインＫｐは回転位置偏差に応じて決定される。速度演算部６ｄは、ロータリーエンコーダー３３から出力されるパルス信号のエッジを検出する時間間隔に基づいて現在のＰＦローラー１７の回転速度を演算する。減算器６ｅは、目標回転速度と、速度演算部６ｄによって演算された回転速度との回転速度偏差を演算する。

ＰＩＤ演算部６ｐｉｄは、比例要素６ｆ、積分要素６ｇ、微分要素６ｈの各演算要素と、加算器６ｉを備える。ＰＩＤ演算部６ｐｉｄの各演算要素には、所定の定数（ゲイン）が予め設定されている。またＰＩＤ演算部６ｐｉｄは、各演算要素における随時更新されるゲインによって特性が変更される適応型のＰＩＤ演算を実行可能である。比例要素６ｆは、上記回転速度偏差に比例ゲインＧｐを乗算し、乗算結果を出力する。積分要素６ｇは、回転速度偏差に積分ゲインＧｉを乗じたものを積算し、積算結果を出力する。微分要素６ｈは、現在の回転速度偏差と、１つ前の回転速度偏差との差に微分ゲインＧｄを乗算し、乗算結果を出力する。

比例要素６ｆ、積分要素６ｇ及び微分要素６ｈの出力は、加算器６ｉにおいて加算される。加算器６ｉによる加算結果（ＰＩＤ演算部６ｐｉｄからの出力）は、ＰＦモーター１４を駆動するフィードバック制御量であり、第一制御量に該当する。第一制御量は、加算器６ｋを経てＰＷＭ回路６ｊに送られる。加算器６ｋは、第一制御量と、ＦＦ制御量演算部７から出力されるフィードフォワード制御量としての第二制御量と、を加算し、加算結果をＰＷＭ回路６ｊに出力する。ただし後述するように、ＦＦ制御量演算部７から第二制御量が出力される場面は限られており、ＦＦ制御量演算部７から第二制御量が出力されない場合には、第一制御量のみがＰＷＭ回路６ｊに送られる。ＰＷＭ回路６ｊは、加算器６ｋから出力された制御量に相当するデューティー比ＤＲを決定し、モータードライバー１５に出力する。モータードライバー１５は、電源電圧としての直流電圧をデューティー比ＤＲ（パルスの周期に対するＯＮの期間の比率）に応じてパルス幅変調することにより、パルスとしてのＰＷＭ信号を生成し、ＰＦモーター１４に出力する。ＰＦモーター１４は、ＤＣモーターであり、モータードライバー１５から出力されたＰＷＭ信号を駆動電源として駆動する。すなわち、ＰＦモーター１４は、ＰＷＭ信号（ＰＷＭ信号のデューティー比ＤＲ）に応じたトルクを生じさせる。ＰＷＭ信号のデューティー比ＤＲが大きければ大きいほど、ＰＦモーター１４に印加される電圧Ｖｍおよび電流Ｉｍの平均的な値は大きくなり、ＰＦモーター１４のトルクも大きくなる。

デューティー比ＤＲは、ＤＲ＝ｄ／ＰＷＭｃｙｃｌｅと表現することができる。ＰＷＭｃｙｃｌｅは、例えば３０００といった整数である。ｄは、デューティー（Ｄｕｔｙ）値であり、デューティー比ＤＲにおける分子である。ＰＷＭｃｙｃｌｅ＝３０００とした場合、ｄ＝０〜３０００の整数である。つまり本実施形態では、ＰＦ制御部３２ａは、上記デューティー比ＤＲを、パルス周期の１／３０００単位で調整して決定することができる。

ＦＦ制御量演算部７は、後述するように、第二制御量を予め決定（ＦＦ制御量決定処理）しておき、所定のタイミングで第二制御量を出力することにより、ＰＦ制御部３２ａが元来実行するフィードバック制御にフィードフォワード制御を組み合わせたＰＦモーター１４の駆動を実現する。ＦＦ制御量演算部７は、第二制御量決定部に該当する。
マイクロコンピューター３１のＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、ＡＳＩＣ３２に、後述の、ＦＦ制御量決定処理や、インクシステムの動作を伴う印刷処理を実現させる。

２．インクシステムへの動力伝達構造の説明
プリンター１においては、上述したようにＰＦモーター１４が駆動することによってＰＦローラー１７、中間ローラー１９等を回転させることが可能であるが、更にＰＦモーター１４は、インクシステムを動作させることが可能である。インクシステムとは、プリンター１に備えられた機構であって、印字ヘッド２１ａのノズル口の乾燥防止や、ノズルのクリーニングや、キャリッジ２１の固定等に用いられるシステムである。インクシステムは、インクキャップ４０を含む。インクキャップ４０は、特定の制御対象の一例に該当する。

図４は、インクキャップ４０やキャリッジ２１等の位置関係を斜視図により簡易的に例示している。図４では、初期位置に配置されたキャリッジ２１を示している。キャリッジ２１の初期位置とは、キャリッジ２１が上記主走査の方向に沿って往復移動可能な範囲の一端の位置である。キャリッジ２１は、印刷を実行しない場合は、初期位置に停留される。インクキャップ４０は、キャリッジ２１の下方、つまり印字ヘッド２１ａの下面（インク吐出面）と対抗するように設けられている。インクキャップ４０は、例えば略矩形の筺体４０ａや、筺体４０ａの内部に収容されたスポンジ４０ｂや、不図示のキャリッジロック部材等を備え、初期位置に在るキャリッジ２１の印字ヘッド２１ａのインク吐出面に対する接近動作（上昇動作）およびインク吐出面からの退避動作（下降動作）が可能である。つまり、インクキャップ４０は、初期位置に在る（初期位置に戻ってきた）キャリッジ２１に対して接近し、スポンジ４０ｂでインク吐出面を塞いでノズル口の乾燥を防止するとともに、キャリッジロック部材をキャリッジ２１の所定位置に係止させることによりキャリッジ２１の移動を禁止する。一方、インクキャップ４０は、初期位置に在るキャリッジ２１から退避することにより、スポンジ４０ｂをインク吐出面から離間させるとともにキャリッジロック部材によるキャリッジ２１の固定を解除する。

インクキャップ４０の接近・退避（上昇・下降）動作は、ＰＦモーター１４の駆動によって実現される。プリンター１においては、ＰＦローラー１７は不図示のギアの輪列やレバー等の機構を介してインクキャップ４０と接続されており、ＰＦローラー１７の回転がインクキャップ４０に伝達される構成となっている。具体的には、ＰＦローラー１７がＰＦモーター１４の駆動によって正回転したときに、インクキャップ４０は接近動作を行い、ＰＦローラー１７が逆回転したときに、インクキャップ４０は退避動作を行なう。ただしＰＦローラー１７とインクキャップ４０とは常に接続されている訳ではなく、プリンター１は、ＰＦローラー１７とインクキャップ４０との接続・非接続を切替える輪列切替え部４１を備えている。マイクロコンピューター３１に制御されることにより、輪列切替え部４１は、ＰＦローラー１７とインクキャップ４０とが接続されている状態（ＰＦローラー１７の回転がインクキャップ４０に伝達される状態）と、ＰＦローラー１７とインクキャップ４０とが切断されている状態（ＰＦローラー１７の回転がインクキャップ４０に伝達されない状態）とを切替えることができる。

上述したようなインクキャップ４０の動作にはある程度の負荷がかかる。特に、プリンター１の構造上、インクキャップ４０の下降動作の過程におけるある地点で、非常に大きな外的負荷が発生する。これは、インクキャップ４０の筺体４０ａは、その表面を、プリンター１内において筺体４０ａの周囲に配置されている周辺部品（図示せず）と接触させた状態で配設されており、下降動作のある途中地点で、当該接触により筺体４０ａと周辺部品との間に大きな摩擦が生じるからである。言い換えると、ＰＦモーター１４は、インクキャップ４０に下降動作をさせるには、下降動作の途中で当該摩擦により突発的に生じる大きな外的負荷に打ち勝ってＰＦローラー１７を回転させるトルクを発生させる必要がある。

図５は、プリンター１における、ＰＦモーター１４とＰＦローラー１７との接続箇所についての構造を簡易的に示している。プリンター１においては、ＰＦモーター１４の軸１４ａに結合したギア１４ｂにタイミングベルト４６が接している。また、プリンター１には、第一プーリー４４と、ＰＦローラー１７と共に回転する第二プーリー４５が配設されている。タイミングベルト４６は、第一プーリー４４と第二プーリー４５とギア１４ｂとに架け渡されている。従って、ＰＦモーター１４が生み出した動力は、タイミングベルト４６、第一プーリー４４、第二プーリー４５を介してＰＦローラー１７、インクキャップ４０に伝達される。

さらに、第一プーリー４４とギア１４ｂとの間の所定位置には、可動テンションローラー４７が備えられている。可動テンションローラー４７は、タイミングベルト４６の面に接しタイミングベルト４６の移動に応じて回転するローラー４７ａと、一端においてローラー４７ａを回転可能に支持する支持部４７ｂと、を有する。支持部４７ｂは、ローラー４７ａがタイミングベルト４６の面に向かう方向にバネ４７ｂ１によって付勢されている。また支持部４７ｂは、上記付勢方向と略直交する面４７ｂ３であってローラー４７ａが取り付けられている一端とは逆の端部の方向を向いた面４７ｂ３を持つ凹部４７ｂ２を形成している。さらに、プリンター１においては、凹部４７ｂ２に対応してブロック部材４８がビス等で固定されている。ブロック部材４８は、可動テンションローラー４７の近傍に固定され、凹部４７ｂ２の面４７ｂ３に干渉することにより、上記付勢方向に沿った可動テンションローラー４７の可動域を制限する（バネ４７ｂ１の縮みを制限する）。つまりブロック部材４８の存在により、可動テンションローラー４７がタイミングベルト４６から離れる方向へ移動することが抑制され、この結果、理想的にはローラー４７ａがタイミングベルト４６の面を押す力が略一定となり、タイミングベルト４６のテンション（張力）が略一定に保たれる。

プリンター１においては、タイミングベルト４６のテンションを理想的な値で略安定させるためには、面４７ｂ３とブロック部材４８とが間を空けずに接していることが理想的である。しかし、プリンター１を数千台、数万台と製造する工程においては、プリンター１の全ての機体について、面４７ｂ３とブロック部材４８との隙間を０ｍｍに調整することは製造管理上困難であり、ある機体については、面４７ｂ３とブロック部材４８とに隙間ｇ（図５参照）が生じてしまう。また、このような隙間ｇの大きさも、厳密には一台一台のプリンター１毎に異なる。また隙間ｇは、プリンター１が市場に出荷された当初は０ｍｍであっても、ブロック部材４８のビスの締め付け具合や品質、その他各部品の経時的変化に応じて徐々に拡大してしまうこともある。

このような隙間ｇの存在は、可動テンションローラー４７がタイミングベルト４６から離れる方向へ移動することを許容するものであるため、タイミングベルト４６のテンションを製品設計上理想とされているテンションよりも低下させる要因となる。そして、このようにタイミングベルト４６のテンションが理想的な値よりも低下してしまうと、ＰＦモーター１４からＰＦローラー１７側へトルクが正確に伝わらなくなり、追従性の優れたフィードバック制御が困難になるという弊害が生じる。

上述したようにインクキャップ４０の下降動作には大きな外的負荷が発生するが、当該下降動作をＰＦモーター１４の駆動によって実現する場合、以下のような現象が起きる。
輪列切替え部４１によってＰＦローラー１７とインクキャップ４０が接続された状態で、ＰＦ制御部３２ａがＰＦモーター１４を逆回転させるフィードバック制御を開始すると、ＰＦモーター１４のトルクがタイミングベルト４６を介してＰＦローラー１７に伝わりＰＦローラー１７が逆回転し、インクキャップ４０が下降動作を開始する。しかしながら、下降中のある時点でインクキャップ４０に多大な上記外的負荷が載ることで、下降動作の速度（ＰＦローラー１７の回転速度）が急激に低下し、これに応じてＰＦ制御部３２ａがモータードライバー１５に与えるデューティー比ＤＲが急上昇し、ＰＦモーター１４のトルクも増大する。この増大したトルクはＰＦローラー１７を回転させようとする。しかし、多大な外的負荷が載ることでＰＦローラー１７が重たくなっている状況下では、かかるトルクは主に、第二プーリー４５からローラー４７ａを経てギア１４ｂにかけてのベルト部分を引っ張る力に費やされ、これにより、可動テンションローラー４７のローラー４７ａが押下げられる。このとき、上述した隙間ｇが存在している場合には、可動テンションローラー４７がタイミングベルト４６から離れる方向へ移動してしまう。

すると、図５において二点鎖線で示したようにタイミングベルト４６の一部範囲が緩み、タイミングベルト４６のテンションが低下し、ＰＦモーター１４のトルクがＰＦローラー１７へ伝わりにくくなる。このように、ＰＦローラー１７に大きな負荷がかかり、これを契機として、上記隙間ｇの存在により可動テンションローラー４７が動いてしまう（バネ４７ｂ１の付勢方向に沿って振動してしまう）状況下では、以降、タイミングベルト４６のテンションが安定せず、結果、ＰＦモーター１４からＰＦローラー１７へのトルクの伝わり方も安定しない。そのため、理想的なフィードバック制御が困難となり、上記下降動作について予め定められた速度プロファイルにおける目標速度での安定した下降動作が実現されなくなる。

図６では、可動テンションローラー４７の面４７ｂ３とブロック部材４８との間に隙間ｇが無いプリンター１（第一の機体）で、ＰＦモーター１４をフィードバック制御することによりインクキャップ４０の下降動作を実行した際の様子を、グラフにより示している。一方、図７では、面４７ｂ３とブロック部材４８との間に隙間ｇが存在するプリンター１（第二の機体）で、ＰＦモーター１４をフィードバック制御することによりインクキャップ４０の下降動作を実行した際の様子を、グラフにより示している。図６，７の各グラフはいずれも、インクキャップ４０の移動距離（０〜ＺＥ）に対する、デューティー値ｄの変化（実線）およびＰＦローラー１７の回転速度の変化（一点鎖線）を示している。距離０は、下降動作の出発位置であり、インクキャップ４０が初期位置のキャリッジ２１に最も接近した状態にあるときの位置を意味している。距離ＺＥは、下降動作の終着位置であり、インクキャップ４０が初期位置のキャリッジ２１から最も離れた状態にあるときの位置を意味している。また各グラフにおいては、インクキャップ４０の下降動作における目標速度の変化を二点鎖線により示している。なお、図６に示した下降動作の目標速度の方が、図７に示した下降動作の目標速度よりも高い値に設定されている。

図６に示したように、第一の機体では、インクキャップ４０が下降動作を開始した後のあるＺｎ地点で、インクキャップ４０に大きな外的負荷がかかることにより、それまで目標速度に略沿って安定していたインクキャップ４０の速度（ＰＦローラー１７の回転速度）が突発的に低下している。この速度低下に反応してデューティー比ＤＲ（デューティー値ｄ）が瞬間的に上昇することで、速度の安定化が図られている。上述したように第一の機体では隙間ｇが無い。そのため、上述したような、可動テンションローラー４７の移動によるタイミングベルト４６のテンション低下やテンション変動といった現象が禁止あるいは抑制され、タイミングベルト４６のテンションがほぼ維持される。従って、Ｚｎ地点で多大な外的負荷が発生することでインクキャップ４０の速度が一時的に低下し、いくらか速度変動が発生するものの、全体的にはフィードバック制御下で目標速度にほぼ沿った適切な下降動作が実現されている。

一方、図７に示したように第二の機体でも、Ｚｎ地点で突発的に速度が低下したことに反応して、デューティー比ＤＲ（デューティー値ｄ）を上昇させ速度の安定化を図っている。しかしながら、隙間ｇの存在に起因する（可動テンションローラー４７の移動による）タイミングベルト４６のテンション低下およびテンション不安定化のため、デューティー比ＤＲの変化（ＰＦモーター１４のトルク変化）に対するＰＦローラー１７の速度変化の追従性が低下している。そのため、例えば、ＰＦモーター１４の回転速度が上昇しているにもかかわらずロータリーエンコーダー３３の出力にこの速度上昇が敏感に反映されず、反映された頃にはＰＦモーター１４の回転速度が過剰に上昇しており、今度は急激にＰＦモーター１４を減速させ、しかし当該減速がロータリーエンコーダー３３の出力になかなか反映されないため減速し過ぎる…、というような制御サイクルに陥る。つまり、フィードバック制御は、制御対象に速度偏差が現れてから後追いで制御をするため、上述したような突発的な負荷変動や、タイミングベルト４６のテンション低下、変動等が重なったときには、制御対象の速度の乱れを収束させることが困難となり、図７に示したように、速度変動量が大きくなってしまう（速度変動が発振状態となる）。

そこで本実施形態では、特定の制御対象（インクキャップ４０）の下降動作における速度変動量に注目し、この速度変動量に応じてフィードフォワード制御量（第二制御量）を決定し、以降のインクキャップ４０の下降動作時には、第二制御量に基づくフィードフォワード制御でフィードバック制御を補うことにより、動作の安定化を図っている。

３．ＦＦ制御量決定処理
図８は、ＰＦ制御部３２ａ（主にＦＦ制御量演算部７）が実行するＦＦ制御量決定処理をフローチャートにより示している。当該処理は、例えば、プリンター１が市場に流通する前（出荷前）のプリンター１の調整工程において実行される。

ステップＳ１００では、フィードバック制御でＰＦモーター１４を逆回転駆動することにより、インクキャップ４０に下降動作を実行させ、下降動作中のインクキャップ４０の速度を検出する。具体的には、マイクロコンピューター３１が輪列切替え部４１を制御してＰＦローラー１７とインクキャップ４０とを接続した上で、ＰＦ制御部３２ａが、当該下降動作について予め定められた速度プロファイルの下、ＰＦモーター１４を逆回転させるフィードバック制御を実行する。つまり、ＰＩＤ演算部６ｐｉｄが出力する第一制御量のみに相当するデューティー比ＤＲによってＰＦモーター１４が駆動制御される。このとき、ＦＦ制御量演算部７は、速度演算部６ｄが制御ステップ毎に演算するＰＦローラー１７の回転速度を、インクキャップ４０の下降動作の速度として入力する。このように入力される速度は、例えば、図６に一点鎖線で示したような変動態様や、図７に一点鎖線で示したような変動態様を採り得る。

ステップＳ１１０では、ＦＦ制御量演算部７は、上記ステップＳ１００で入力したインクキャップ４０の速度に基づいて、速度変動量ΔＶを取得する。この場合、ＦＦ制御量演算部７は、インクキャップ４０の下降動作の定速期間中における速度変動量ΔＶを求める。図７（図６も同様）の二点鎖線（目標速度）で示したように、当該下降動作における速度変化のグラフ形状は、理想的には、速度が上昇する加速期間と、速度が目標速度Ｖstdで略安定する定速期間と、速度が減少する減速期間とからなる。加速期間、定速期間、減速期間の区分は、上記ステップＳ１００でインクキャップ４０に下降動作を開始させた以降の制御ステップ数と、予め決められた制御ステップ数に対するしきい値（加速期間、定速期間、減速期間を区分するためのしきい値）とを比較することで実現可能である。あるいは、ＦＦ制御量演算部７は、位置演算部６ａが演算するＰＦローラー１７の回転位置に基づいて、定速期間であるか否かを判断してもよい。ＦＦ制御量演算部７は、このような定速期間中の速度の最大値Ｖmaxおよび最小値Ｖmin（図７参照）を取得するとともに、最大値Ｖmaxと目標速度Ｖstdとの差および、最小値Ｖminと目標速度Ｖstdとの差、を求め、これら２つの差のうち絶対値が大きいほうの差を、速度変動量ΔＶとして取得する。

ステップＳ１２０では、ＦＦ制御量演算部７は、上記ステップＳ１１０で取得した速度変動量ΔＶに基づいて、ＰＦモーター１４に対する第二制御量を決定する。速度変動量ΔＶに基づく第二制御量の決定手法は種々考えられる。以下では、速度変動量ΔＶに基づく第二制御量の各決定手法を、実施例１〜４として説明する。

実施例１：
ステップＳ１２０では、ＦＦ制御量演算部７は、所定の関数Ｆを読み出すとともに、関数Ｆに速度変動量ΔＶを入力することにより、速度変動量ΔＶに基づく第二制御量を算出する。そして、算出した第二制御量を、特定の制御対象の動作（インクキャップ４０の下降動作）のための第二制御量として保存する。ここでは、第二制御量をフィードフォワードデューティー値（ＦＦｄ）と表記する。関数Ｆは、速度変動量ΔＶとＦＦｄとの理想的な対応関係を規定するものとして予め実験等により求められ、例えば、プリンター１内部の所定の記憶領域に記憶されている。

図９は関数Ｆを例示している。図９においては、横軸を速度変動量ΔＶとし、縦軸をＦＦｄとした２軸平面上に、一次関数としての関数Ｆを示している。本実施例では、関数Ｆは、速度変動量ΔＶが所定のしきい値Ｔｈ１以下である場合には出力値（ＦＦｄ）を０とし、速度変動量ΔＶがしきい値Ｔｈ１を超える場合に、速度変動量ΔＶが大きいほど出力値を大きくする特性を持つ。
ただし、関数Ｆは図９に示したものに限られない。例えば、図１０に示すように、関数Ｆは、速度変動量ΔＶが所定のしきい値Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３…を超える毎に、階段状に出力値を増加させる特性のものであってもよい。
このように速度変動量ΔＶと関数Ｆによって決定され、保存されたＦＦｄは、後述するように、フィードバック制御によるインクキャップ４０の下降動作が実行される際に、下降動作区間（０〜ＺＥ）内の特定区間に限って、ＦＦ制御量演算部７から出力される。

実施例２：
上記実施例１では、速度変動量ΔＶに基づいて一つのＦＦｄを決定した。しかし、ステップＳ１２０では、速度変動量ΔＶに基づいて、インクキャップ４０の下降動作区間内の複数の特定区間毎のＦＦｄを決定するとしてもよい。つまり、インクキャップ４０の下降動作区間の各特定区間において、それぞれに最適なＦＦｄがＦＦ制御量演算部７から出力されるようにしてもよい。具体的には、ＦＦ制御量演算部７は、プリンター１内部の所定の記憶領域に予め記憶されているＦＦｄプロファイル７０を参照することにより、速度変動量ΔＶに対応するＦＦｄの組を取得する。

図１１は、ＦＦｄプロファイル７０を例示している。ＦＦｄプロファイル７０は、速度変動量ΔＶが属する数値範囲（しきい値Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３…との大小関係）と、“ＦＦｄの組”と、の対応関係を規定している。“ＦＦｄの組”は、Ｚ１地点〜Ｚ２地点の第１区間、Ｚ２地点〜Ｚ３地点の第２区間、Ｚ３地点〜Ｚ４地点の第３区間、Ｚ４地点〜Ｚ５地点の第４区間…（図７参照）、といった特定区間毎に対応して予め規定されたＦＦｄの集合である。第１区間、第２区間、第３区間、第４区間…の具体的位置は、インクキャップ４０の下降動作区間（０〜ＺＥ）の中で予め決められており、例えば第１区間は、インクキャップ４０が下降動作を開始した後にインクキャップ４０の上記摩擦等により最初に大きな負荷が生じる上記Ｚｎ地点を含むような所定範囲となっている。

ＦＦ制御量演算部７は、速度変動量ΔＶが属する数値範囲に対応するＦＦｄの組をＦＦｄプロファイル７０から取得し、インクキャップ４０の下降動作のための第二制御量として保存する。例えば、Ｔｈ１＜ΔＶ≦Ｔｈ２である場合には、第１区間のＦＦｄ「２００」と、第２区間のＦＦｄ「４００」と、第３区間のＦＦｄ「３００」と、第４区間のＦＦｄ「３００」と、を取得する。なお、図１１に示したＦＦｄプロファイル７０内の各数値はあくまで一例であるが、ＦＦｄプロファイル７０においては、ΔＶ≦Ｔｈ１であるときのＦＦｄは、いずれの特定区間においても「０」と規定している。またＦＦｄプロファイル７０では、基本的に、速度変動量ΔＶの値が増加するにつれて、少なくとも一つの特定区間（例えば、第２区間）のＦＦｄが増加するように、各ＦＦｄを規定している。

実施例３：
ステップＳ１２０において速度変動量ΔＶに基づき上記複数の特定区間毎のＦＦｄを決定する手法は、上記実施例２のようにＦＦｄプロファイル７０を参照する手法に限られない。例えば、基準値としての“ＦＦｄの組”が、一つだけ予めプリンター１内部に記憶されており、ＦＦ制御量演算部７は、この一つの“ＦＦｄの組”を構成する各ＦＦｄを、速度変動量ΔＶに応じて補正するとしてもよい。ここでは便宜上、当該一つの“ＦＦｄの組”における第１区間、第２区間、第３区間、第４区間…に対応する各ＦＦｄを、第１基準ＦＦｄ、第２基準ＦＦｄ、第３基準ＦＦｄ、第４基準ＦＦｄ…と呼ぶ。

図１２は、第１基準ＦＦｄ、第２基準ＦＦｄ、第３基準ＦＦｄ、第４基準ＦＦｄ…を補正するための補正関数Ｇ（実線）および補正関数Ｈ（二点鎖線）を例示している。補正関数Ｇ，Ｈはいずれも、速度変動量ΔＶを入力し、補正係数ｐを出力する関数である。ＦＦ制御量演算部７は、速度変動量Δを補正関数Ｇに入力して得られる補正係数ｐを、第１基準ＦＦｄ、第２基準ＦＦｄそれぞれに乗算して補正後の第１基準ＦＦｄ、第２基準ＦＦｄを取得する。また、速度変動量Δを補正関数Ｈに入力して得られる補正係数ｐを、第３基準ＦＦｄ、第４基準ＦＦｄそれぞれに乗算して補正後の第３基準ＦＦｄ、第４基準ＦＦｄを取得する。そして、このような特定区間毎の補正後の各ＦＦｄからなる組を、インクキャップ４０の下降動作のための第二制御量として保存する。

補正関数Ｇ，Ｈはいずれも、ΔＶ≦Ｔｈ１である場合は出力＝０となり、ΔＶ＞Ｔｈ１の範囲ではΔＶの増加に応じて出力を増加させる入出力特性を持つ。なお、図１２から明らかなように、第１基準ＦＦｄおよび第２基準ＦＦｄの補正に適用される補正関数Ｇの方が、第３基準ＦＦｄおよび第４基準ＦＦｄの補正に適用される補正関数Ｈよりも傾きが大きい。これは、インクキャップ４０の下降動作中、複数の特定区間のうち、インクキャップ４０の上記摩擦等により最初に大きな負荷が乗るＺｎ地点に近い第１区間や第２区間といった前半の区間において比較的大きなＦＦｄを出力することで、インクキャップ４０の速度変動を好適に抑制できる傾向があるからである。ただし、補正関数Ｇ，Ｈそれぞれの入出力特定は、図１２に示したものに限られず、図１０に示したような階段状の入出力特性を持つものでも良いし、指数関数による非線形の入出力特性を持つものであってもよい。さらに上記では、第１基準ＦＦｄおよび第２基準ＦＦｄの補正に適用される補正関数Ｇを共通化し、第３基準ＦＦｄおよび第４基準ＦＦｄの補正に適用される補正関数Ｈを共通化したが、第１基準ＦＦｄの補正に適用する関数、第２基準ＦＦｄの補正に適用する関数、第３基準ＦＦｄの補正に適用する関数、第４基準ＦＦｄの補正に適用する関数、をそれぞれ個別に設定して用いても良い。

実施例４：
上記実施例２，３では、一つの速度変動量ΔＶに基づき複数の特定区間毎のＦＦｄを決定する手法を採用しているが、ＦＦ制御量演算部７は、当該複数の特定区間毎に速度変動量ΔＶを取得し、特定区間毎の速度変動量ΔＶに基づいて特定区間毎のＦＦｄを決定し、保存するとしてもよい。この場合、上記ステップＳ１１０において、ＦＦ制御量演算部７は、特定区間毎の、速度最大値Ｖmax−目標速度Ｖstd、または、|速度最小値Ｖmin−目標速度Ｖstd|に基づいて、特定区間毎の速度変動量ΔＶを取得する。そして、ステップＳ１２０において、ＦＦ制御量演算部７は、特定区間毎の速度変動量ΔＶをそれぞれ関数Ｆに入力することにより、特定区間毎のＦＦｄを決定する。ただし、このように特定区間毎の速度変動量ΔＶに基づいて特定区間毎のＦＦｄを決定する場合には、特定区間毎に対応する各関数Ｆであって少なくとも一部の関数Ｆ間で入出力特性が異なる各関数Ｆを用いるものとする。

図１３は、当該実施例４において、第１区間のＦＦｄおよび第２区間のＦＦｄを算出するための関数Ｆ１（実線）、および、第３区間のＦＦｄおよび第４区間のＦＦｄを算出するための関数Ｆ２（二点鎖線）を例示している。ＦＦ制御量演算部７は、ステップＳ１１０で取得した第１区間の速度変動量ΔＶおよび第２区間の速度変動量ΔＶを関数Ｆ１に夫々入力し、第１区間のＦＦｄおよび第２区間のＦＦｄを算出する。同様に、ステップＳ１１０で取得した第３区間の速度変動量ΔＶおよび第４区間の速度変動量ΔＶを関数Ｆ２に夫々入力して、第３区間のＦＦｄおよび第４区間のＦＦｄを算出する。関数Ｆ１，Ｆ２も、上記補正関数Ｇ，Ｈと同様に、ΔＶ≦Ｔｈ１である場合は出力＝０となり、ΔＶ＞Ｔｈ１の範囲ではΔＶの増加に応じて出力を増加させる入出力特性を持つ。また、関数Ｆ１の方が、関数Ｆ２よりも傾きが大きい。これは、上述したように、第１区間や第２区間といった前半の区間において比較的大きなＦＦｄを出力することで、インクキャップ４０の速度変動を好適に抑制できる傾向があるからである。

また、上記隙間ｇが存在する場合、タイミングベルト４６のテンション低下やテンション変動の影響により、複数の特定区間のうち前半の第１区間や第２区間よりも、後半の第３区間や第４区間の方が、速度変動の振幅が増幅される傾向にある。そのため、上記ステップＳ１１０で取得される特定区間毎の速度変動量ΔＶも、第１区間や第２区間よりも、第３区間や第４区間の方が大きくなる傾向にある。よって、共通の入出力特性の関数Ｆを用いて、特定区間毎の速度変動量ΔＶに基づく特定区間毎のＦＦｄの算出を行なうと、第３区間や第４区間についてのＦＦｄが過剰に大きくなり、以後のインクキャップ４０の下降動作制御において、却って制御結果を悪化させる虞がある。そこで、上記のように関数Ｆ１と関数Ｆ２とに特性の差を設けている。むろん、当該実施例４でＦＦｄ算出のために用いる関数についても、図１０に示したような階段状の入出力特性を持つものでも良いし、指数関数による非線形の入出力特性を持つものであってもよいし、さらに、第１区間のＦＦｄ、第２区間のＦＦｄ、第３区間のＦＦｄ、第４区間のＦＦｄ、を各々算出するために互いに異なる特性の関数を設定して用いても良い。

以上の実施例１〜４のいずれかがステップＳ１２０において実行されることにより、ＦＦ制御量決定処理が完了する。ただし、プリンター１が市場に出荷された後も、プリンター１において所定の動作が実行されることを契機としてＦＦ制御量決定処理が実行される。例えば、ＦＦ制御量演算部７は、プリンター１で所定枚数分（例えば数千枚）の印刷が行なわれた度にＦＦ制御量決定処理を実行したり、ユーザーがプリンター１の電源を投入したタイミングでＦＦ制御量決定処理を実行したりする。プリンター１では、出荷後において、上述したような隙間ｇの変化（拡大）や、第一プーリー４４の軸と第二プーリー４５の軸との間隔の変化や、タイミングベルト４６の変化などの様々な経時的変化により、タイミングベルト４６のテンションが変り得るため、速度変動量ΔＶも変化し得る。そのため、プリンター１では、ＦＦ制御量決定処理を定期的あるいは不定期に繰り返してＦＦｄを更新することにより、上記特定の制御対象の動作のためのＦＦｄを最新の値に保つようにしている。

４．インクシステムの動作を伴う印刷処理
図１４は、プリンター１において実行される印刷処理を示したフローチャートである。当該フローチャートの開始時点では、キャリッジ２１は初期位置に在り、かつインクキャップ４０は、上昇動作後の状態すなわちインクキャップ４０がキャリッジ２１に最も接近した位置に在る状態となっている。ステップＳ３００では、マイクロコンピューター３１は、ホストコンピューター６０から印刷指示を受け付けたか否か判定する。印刷指示とは、例えば、印刷データＰＤを伴う印刷コマンドであり、外部Ｉ／Ｆ３０を介して受け付ける。印刷指示を受け付けた場合、マイクロコンピューター３１が印刷データＰＤに基づく印刷処理をＡＳＩＣ３２に指示し、ステップＳ３１０以降の処理が実行される。

ステップＳ３１０では、ＰＦ制御部３２ａは、ＰＦモーター１４を逆回転駆動することによりインクキャップ４０に下降動作を実行させる。つまり、マイクロコンピューター３１が輪列切替え部４１を制御してＰＦローラー１７とインクキャップ４０とを接続した上で、ＰＦ制御部３２ａが、当該下降動作について予め定められた速度プロファイルの下、ＰＦモーター１４を逆回転させるフィードバック制御を実行する。ただし当該下降動作中においては、インクキャップ４０の位置が特定区間に属している期間に限って、フィードバック（ＦＢ）制御およびフィードフォワード（ＦＦ）制御が実行される。

具体的には、ＦＦ制御量演算部７は、現在のインクキャップ４０の位置が特定区間に属するか否か判定するとともに、インクキャップ４０の位置が特定区間に属している期間中は、直近のＦＦ制御量決定処理（図８）で決定済みの、当該特定区間に対応するＦＦｄを、加算器６ｋ（図３）に出力する。ＦＦ制御量演算部７は、例えば、位置演算部６ａが演算するＰＦローラー１７の回転位置に基づいて、現在のインクキャップ４０の位置が特定区間に属しているか否か判定することができる。

ＦＦ制御量演算部７は、例えば、上記実施例１により一つのＦＦｄを決定（保存）済みである場合は、特定区間において当該一つのＦＦｄを出力する。当該一つのＦＦｄを出力する対象の特定区間は予め決められている。例えば、下降動作中のインクキャップ４０へ上記摩擦等により最初に大きな外的負荷が掛かることが予め判っている上記Ｚｎ地点を含むような区間（例えば、第１区間や、第１区間および第２区間を含む区間、など。）が、当該一つのＦＦｄを出力するための特定区間となる。
また、ＦＦ制御量演算部７は、上記実施例２〜４のいずれかにより、特定区間毎のＦＦｄを決定済みである場合は、複数の特定区間のうちインクキャップ４０の現在位置が属している特定区間に対応するＦＦｄを出力する。つまり、各特定区間において、特定区間毎に決定されているＦＦｄを出力する。

加算器６ｋは、ＦＦ制御量演算部７から出力されたＦＦｄと、ＰＩＤ演算部６ｐｉｄから出力された第一制御量とを加算して、ＰＷＭ回路６ｊに出力する。なお、ＰＩＤ演算部６ｐｉｄから出力される第一制御量も、デューティー値ｄ（デューティー値ｄの一部）となる整数であり、ここでは第一制御量をフィードバックデューティー値（ＦＢｄ）と表記する。この結果、インクキャップ４０が特定区間に属している期間中は、デューティー値ｄ＝ＦＢｄ＋ＦＦｄによるデューティー比ＤＲが、ＰＷＭ回路６ｊからモータードライバー１５に出力され、ＰＦモーター１４の駆動が制御される。このように、ＦＢｄおよびＦＦｄに基づいてＰＦモーター１４を駆動する点で、ＰＦ制御部３２ａは、特定制御部としても機能すると言える。

上述したＦＦ制御量決定処理では、速度変動量ΔＶが所定のしきい値Ｔｈ１以下である場合は、ＦＦｄ＝０となる。このように、ＦＦｄの値が０に決定されている場合、当該ステップＳ３１０において、インクキャップ４０の位置が特定区間に属している期間中であっても、ＦＦ制御量演算部７から加算器６ｋへＦＦｄは出力されない。つまり、インクキャップ４０の位置が特定区間に属している期間中であっても、ＦＦｄ＝０であれば、フィードバック制御のみでＰＦモーター１４の駆動が制御される。これは、速度変動量ΔＶの大きさに応じて、フィードバック制御のみ（ＦＦｄ＝０）によるモーター駆動と、フィードバック制御およびフィードフォワード制御によるモーター駆動と、を切替えていることになる。

また、図６の説明で述べたように、上記隙間ｇが０又は略０というような理想値であるプリンター１では、インクキャップ４０の下降動作中の速度変動（目標速度からのぶれ）が小さいため、ＰＦモーター１４に対するフィードバック制御のみによって、適切な下降動作が実現される。つまり、隙間ｇの大きさと、ＦＦ制御量決定処理の上記ステップＳ１１０で取得される速度変動量ΔＶと、の間には一定の相関関係があると言える。従って本実施形態では、速度変動量ΔＶを取得することで隙間ｇの大きさを間接的に取得（推定）しており、当該取得（推定）した隙間ｇの大きさに応じて、フィードバック制御のみ（ＦＦｄ＝０）によるモーター駆動と、フィードバック制御およびフィードフォワード制御によるモーター駆動と、を切替えていることになる。

インクキャップ４０の下降動作完了後は、キャリッジロック部材によるキャリッジ２１の固定が解除され、キャリッジ２１の移動が可能となる。また、マイクロコンピューター３１は輪列切替え部４１を制御してＰＦローラー１７とインクキャップ４０との接続を切る。この後、ＡＳＩＣ３２は、給紙トレー２からの印刷用紙の搬送を開始して印刷用紙をプラテン２２上の所定の印刷開始位置まで搬送し（ステップＳ３２０）、当該搬送された印刷用紙に対し、キャリッジ２１の主走査による印刷データＰＤに基づくインク吐出と、副走査と、を繰り返すことにより印刷を実行し（ステップＳ３３０）、印刷データＰＤが表す画像の印刷が完了すると、排紙搬送を行なって印刷用紙を排出し（ステップＳ３４０）、印刷処理を終了させる。

図１５は、上記図７の説明における第二の機体（隙間ｇ有りのプリンター１）で、上記ステップＳ３１０のフィードバック制御とフィードフォワード制御の組み合わせによるインクキャップ４０の下降動作を実行した際の様子を、グラフにより示している。ここでは、上記実施例２により決定した特定区間毎のＦＦｄをフィードフォワード制御に用いた場合を例示しており、図６，７と同様に、デューティー値ｄの変化（実線）、ＰＦローラー１７の回転速度の変化（一点鎖線）、および目標速度（二点鎖線）を示している。むろん、図１５に示したデューティー値ｄは、各特定区間においてはｄ＝ＦＢｄ＋ＦＦｄであり、特定区間外においてはｄ＝ＦＢｄである。図１５では、第１区間にＦＦｄ＝２００を加え、第２区間にＦＦｄ＝１２００を加え、第３区間にＦＦｄ＝３００を加え、第４区間にＦＦｄ＝３００を加えた場合の計測結果を示している。図１５によれば、まず上記Ｚｎ地点を含む第１区間にＦＦｄ＝２００を加え、その後、第２区間にＦＦｄ＝１２００を加えることにより、図７の第１区間、第２区間に見られていたような速度低下がある程度改善している。この結果、以降の速度変動の振幅が抑えられ、さらに第３区間、第４区間の各ＦＦｄの効果も加わることで、図７の第３区間、第４区間に見られていたような速度の乱高下が確実に解消されている。

図１６は、図７に示した速度変動の計測結果（ケース１）と、図１５に示した速度変動の計測結果（ケース２）との比較を示している。なお図７，１５，１６では、インクキャップ４０の下降動作の定速期間中における目標速度Ｖstd＝８．５ｉｐｓ（インチ／秒）としている。ケース１について見ると、フィードバック制御のみの場合は、インクキャップ４０の下降動作の定速期間中に計測された速度変動量ΔＶ（＝最大値Ｖmax−目標速度Ｖstd）は、３．５ｉｐｓである。一方、ケース２について見ると、上記ステップＳ３１０のようにフィードバック制御にフィードフォワード制御を組み合わせた場合は、インクキャップ４０の下降動作の定速期間中に計測された速度変動量ΔＶ（＝最大値Ｖmax−目標速度Ｖstd）は、１．２ｉｐｓである。つまりケース１よりもケース２の方が、インクキャップ４０の下降動作中の速度変動量が２．３ｉｐｓ減っており、下降動作の安定性が確実に増していると言える。

なお上記では、ＦＦ制御量演算部７は、ステップＳ１１０で取得した速度変動量ΔＶが所定のしきい値Ｔｈ１以下である場合にはＦＦｄ＝０とし、以降のインクキャップ４０の下降動作の特定区間においてもフィードバック制御のみが実行されるようにした。ただし、ＦＦ制御量演算部７は、上記取得した速度変動量ΔＶが所定のしきい値Ｔｈ１以下である場合に、速度変動量ΔＶが当該しきい値Ｔｈ１を上回る場合に決定するＦＦｄよりは少ないが０ではない所定の基準量を、ＦＦｄとして決定してもよい。このように、速度変動量ΔＶが小さい場合でも、ＦＦｄ≠０として、以降のインクキャップ４０の下降動作の特定区間においてフィードバック制御に上記基準量に基づくフィードフォワード制御が追加されるようにすることで、当該下降動作中の速度変動をより的確に小さくすることができる。

５．まとめ
このように本実施形態によれば、インクキャップ４０の下降動作のように、プリンター１が備える特定の制御対象の短期的に大きな負荷がかかる動作について、速度変動量ΔＶを取得し、速度変動量ΔＶの大きさに応じてフィードフォワード制御量としてのＦＦｄを決定するとした。そして、以降、ＰＦモーター１４をＰＩＤ演算部６ｐｉｄから出力されたフィードバック制御量としてのＦＢｄに基づいて駆動制御して上記特定の制御対象に上記動作をさせる際に、当該動作区間内のうち、上記大きな負荷が発生する区間等の特定区間に限って、ＦＢｄにＦＦｄを加えた制御量に基づいてＰＦモーター１４を制御するとした。その結果、フィードバック制御下で生じていた制御遅れ等に起因する上記特定の制御対象の速度変動を的確に抑え、上記特定の制御対象に安定した動作（目標速度からのぶれが少ない動作）を実現させることができる。またプリンター１では、ＦＦ制御量決定処理を定期的あるいは不定期に繰り返してＦＦｄを更新する。そのため、経時的に変化するプリンター１の最新の状態（隙間ｇやタイミングベルト４６のテンション等）が反映された最適なＦＦｄを用いてＰＦモーター１４の駆動を制御することができる。

ＰＦモーター１４が生み出した動力をインクキャップ４０に伝達する構成の一部に、上述したような第一プーリー４４、第二プーリー４５、タイミングベルト４６、可動テンションローラー４７、ブロック部材４８等を有する構成において本実施形態は特に有用である。つまり、可動テンションローラー４７の面４７ｂ３とブロック部材４８との隙間ｇの存在や、インクキャップ４０の下降動作時の多大な負荷等に起因して、可動テンションローラー４７の移動、タイミングベルト４６のテンション低下やテンション変動が生じ、更に、フィードバック制御特有の制御遅れが加わることで、インクキャップ４０の下降動作に大きな速度変動が生じてしまう。このような速度変動が生じやすい状況下においても、本実施形態では、速度変動量ΔＶの大きさに応じたＦＦｄによるフィードフォワード制御を、上記下降動作中の上記特定区間に加えるとしたため、速度変動を的確に抑制することができる。

上述したように本実施形態によれば、上記隙間ｇが生じていたり、そのためにタイミングベルト４６のテンションの低下、変動が生じ易かったりする第二の機体（プリンター１）においても、結果的に、上記特定の制御対象の速度変動を抑えた安定した動作を実現することができる。従って、プリンター１の製造工程で、従来要求されていた上記隙間ｇを０ｍｍに調整するための時間的コスト、人為的コスト、部品コスト等を削減することができる。また、タイミングベルト４６のテンションをこれまで理想とされてきた値で維持するために必要であった、ＰＦモーター１４や当該モーターの電源電圧を、小型化、低下させることができ、プリンター１のコストダウンに資する。

なお、上記特定の制御対象はインクキャップ４０に限られない。つまり本実施形態のように、動作中の速度変動量を取得し、速度変動量に基づいてＦＦｄを決定し、以降の当該動作における特定区間においてＦＦｄによるフィードフォワード制御を加える構成は、短期的、突発的に大きな負荷が生じる様々な動作、例えば、キャリッジモーターのコギング等の周期的な負荷変動を伴う動作についても、適用することが可能である。

上述した本実施形態の構成に、さらに速度変動量ΔＶに基づくゲイン補正を加えるとしてもよい。例えば、ＰＦ制御部３２ａは、上記速度変動量ΔＶに基づいて、当該速度変動量ΔＶが大きいほど小さな比率となる補正比率Ｘを算出し、補正比率Ｘにより、ＰＩＤ演算部６ｐｉｄの各演算要素のゲイン（例えば、比例ゲインＧｐや積分ゲインＧｉ）補正する。そして、以降ＰＦモーター１４の駆動により、上記特定の制御対象に上記大きな負荷がかかる動作をさせる際に、当該補正済みのゲインを用いたＰＩＤ演算によりＦＢｄを算出するとしてもよい。かかる構成を本実施形態に加えることで、上記特定の制御対象に、より一層速度変動を抑えた安定した動作を実現させることができる。

１…プリンター、２…給紙トレー、６ａ…位置演算部、６ｂ，６ｅ…減算器、６ｃ…目標速度演算部、６ｄ…速度演算部、６ｆ…比例要素、６ｇ…積分要素、６ｈ…微分要素、６ｉ，６ｋ…加算器、６ｊ…ＰＷＭ回路、６ｐｉｄ…ＰＩＤ演算部、７…ＦＦ制御量演算部、１２…ＰＵローラー、１３…搬送ガイド、１４…ＰＦモーター、１４ａ…軸、１４ｂ…ギア、１５…モータードライバー、１７…ＰＦローラー、１７ａ…ＰＦ従動ローラー、１９…中間ローラー、１９ａ…中間従動ローラー、２１…キャリッジ、２１ａ…印字ヘッド、２２…プラテン、３０…外部Ｉ／Ｆ、３１…マイクロコンピューター、３２…ＡＳＩＣ、３２ａ…ＰＦ制御部、３２ｂ…キャリッジ制御部、３２ｃ…ＰＵ制御部、３３…ロータリーエンコーダー、４０…インクキャップ、４０ａ…筺体、４０ｂ…スポンジ、４１…輪列切替え部、４４…第一プーリー、４５…第二プーリー、４６…タイミングベルト、４７…可動テンションローラー、４７ａ…ローラー、４７ｂ…支持部、４７ｂ１…バネ、４７ｂ２…凹部、４７ｂ３…面、４８…ブロック部材、６０…ホストコンピューター、７０…ＦＦｄプロファイル

Claims (11)

1. 制御対象を駆動するモーターと、当該制御対象の速度を検出し、当該検出した速度と当該制御対象の目標速度との差に基づいて当該モーターに対する第一制御量を演算し、当該第一制御量に基づいて当該モーターを駆動させるフィードバック制御を実行可能な制御部とを備える印刷装置であって、
   上記制御部は、
   上記モーターをフィードバック制御して駆動させることにより特定の制御対象を動作させた所定期間における当該特定の制御対象の速度変動量を取得し、当該速度変動量に基づいて上記モーターに対する第二制御量を決定する第二制御量決定部と、
   上記モーターをフィードバック制御して駆動させることにより上記特定の制御対象を動作させる際に、当該動作の特定区間において、上記第一制御量および決定済みの上記第二制御量に基づいて上記モーターを駆動させる特定制御部と、
   を備えることを特徴とする印刷装置。
2. 上記特定の制御対象は、上記モーターの駆動によりインク吐出用の印字ヘッドのインク吐出面に対する接近動作および当該インク吐出面からの退避動作を実行可能なインクキャップであり、上記第二制御量決定部は、上記モーターを駆動させることにより上記インクキャップに上記退避動作をさせた期間における速度変動量を取得し、上記特定制御部は、上記モーターを駆動させることにより上記インクキャップに上記退避動作をさせる際に、当該退避動作の特定区間において、上記第一制御量および決定済みの上記第二制御量に基づいて上記モーターを駆動させることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 上記第二制御量決定部は、上記特定の制御対象の動作について予め定められた目標速度と、当該特定の制御対象を動作させた期間における当該制御対象の速度の最大値または最小値と、の差を速度変動量として取得することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の印刷装置。
4. 上記第二制御量決定部は、上記速度変動量が大きいほど第二制御量を大きな値とすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の印刷装置。
5. 上記第二制御量決定部は、上記速度変動量に基づいて、上記特定の制御対象の動作区間内の複数の特定区間毎の第二制御量を決定し、上記特定制御部は、各特定区間において、上記第一制御量および特定区間毎に決定されている第二制御量に基づいて上記モーターを駆動させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の印刷装置。
6. 上記第二制御量決定部は、上記特定の制御対象の動作区間内の複数の特定区間毎に当該特定の制御対象の速度変動量を取得し、当該特定区間毎の速度変動量に基づいて特定区間毎の第二制御量を決定し、上記特定制御部は、各特定区間において、上記第一制御量および特定区間毎に決定されている第二制御量に基づいて上記モーターを駆動させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の印刷装置。
7. 上記第二制御量決定部は、速度変動量を入力して第二制御量を出力する関数を用いて第二制御量を決定する際に、特定区間毎に対応する各関数であって少なくとも一部の関数間で入出力特性が異なる各関数を用いて特定区間毎の第二制御量を決定することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の印刷装置。
8. 上記第二制御量決定部は、上記速度変動量が所定のしきい値以下である場合は、第二制御量を０又は上記速度変動量が当該しきい値を上回る場合に決定する第二制御量より少ない所定の基準量に決定し、上記特定制御部は、上記特定区間において、上記第一制御量のみに基づいて、又は、上記第一制御量および上記所定の基準量に基づいて上記モーターを駆動させることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の印刷装置。
9. 上記第二制御量決定部は、上記印刷装置において所定の動作が実行される度に、上記速度変動量の取得および当該速度変動量に基づく上記第二制御量の決定を実行することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の印刷装置。
10. 上記モーターから上記特定の制御対象へ動力を伝達するために、第一プーリーと、上記特定の制御対象と接続して当該特定の制御対象に動力を伝えるローラーと共に回転する第二プーリーと、第一プーリーと第二プーリーと上記モーターの軸に結合したギアとに架け渡されたタイミングベルトと、第二プーリーと上記モーターの軸に結合したギアとの間の所定位置においてタイミングベルトの面に向かう方向に付勢されてタイミングベルトの面に接することによりタイミングベルトのテンションを略一定に保つための可動テンションローラーと、可動テンションローラーの近傍に固定されることにより上記付勢方向に沿った可動テンションローラーの可動域を制限するブロック部材とを備えることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の印刷装置。
11. 制御対象を駆動するモーターを備え、当該制御対象の速度を検出し、当該検出した速度と当該制御対象の目標速度との差に基づいて当該モーターに対する第一制御量を演算し、当該第一制御量に基づいて当該モーターを駆動させるフィードバック制御を実行可能な印刷装置によって実行する、モーター制御方法であって、
    上記モーターをフィードバック制御して駆動させることにより特定の制御対象を動作させた所定期間における当該特定の制御対象の速度変動量を取得し、当該速度変動量に基づいて上記モーターに対する第二制御量を決定する第二制御量決定工程と、
    上記モーターをフィードバック制御して駆動させることにより上記特定の制御対象を動作させる際に、当該動作の特定区間において、上記第一制御量および決定済みの上記第二制御量に基づいて上記モーターを駆動させる特定制御工程とを備えることを特徴とするモーター制御方法。

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