JP2017136828A - 移動制御装置、液滴吐出装置、移動制御方法、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】移動部を目標停止位置に停止させることがさせることができる移動制御装置、液滴吐出装置、移動制御方法、及び、プログラムを提供する。【解決手段】移動制御装置は、駆動部により移動されるキャリッジの位置を検出する検出部と、検出部が検出したキャリッジの検出位置に基づいて駆動部を制御する駆動制御部と、を備え、駆動制御部は、キャリッジが減速動作を開始した後、検出位置に基づいて、予め設定された目標停止位置の手前でキャリッジが停止状態か否かを判定するとともに、検出位置と目標停止位置との差分が閾値差分以下か否かを判定し、予め定められた目標停止位置の手前でキャリッジが停止状態であり、かつ、差分が閾値差分以下の場合、駆動部の制御を、目標停止位置までのキャリッジの検出位置と対応付けられた指示速度に基づく速度制御からキャリッジの検出位置と目標停止位置との差分に基づく位置制御に切り替える切替制御を実行する。【選択図】図１３

Description

本発明は、移動制御装置、液滴吐出装置、移動制御方法、及び、プログラムに関する。

インクジェット方式の画像形成装置等において、インクヘッド等を保持するキャリッジ等の移動部を移動させるモータ等を制御する移動制御装置が知られている。このような移動制御装置は、移動部の速度制御では等速動作の後に減速動作させた後、目標停止位置をオーバーすると、移動部の位置に基づく位置制御に切り替えて移動部を目標停止位置で停止させる。

しかしながら、上述の技術では、機械的な負荷、例えば、モータ等のコギングトルクによるトルクムラ、キャリッジの停止位置における摩擦、摺動負荷のバラツキによって、移動部が目標停止位置の手前で停止した場合、移動部を目標停止位置まで停止させることができないといった課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、目標停止位置に停止させることができる移動制御装置、液滴吐出装置、移動制御方法、及び、プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の移動制御装置は、駆動部により移動される移動部の位置を検出する検出部と、前記検出部が検出した前記移動部の検出位置に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記移動部が減速動作を開始した後、前記検出位置に基づいて、予め設定された目標停止位置の手前で前記移動部が停止状態か否かを判定するとともに、前記検出位置と前記目標停止位置との差分が閾値差分以下か否かを判定し、予め定められた前記目標停止位置の手前で前記移動部が前記停止状態であり、かつ、前記差分が前記閾値差分以下の場合、前記駆動部の制御を、前記目標停止位置までの前記移動部の前記検出位置と対応付けられた指示速度に基づく速度制御から前記移動部の前記検出位置と前記目標停止位置との差分に基づく位置制御に切り替える切替制御を実行する。

本発明によれば、移動対象物を目的の位置に停止させることができる。

図１は、実施形態の画像形成装置の全体構成を示す斜視図である。 図２は、キャリッジの近傍の構成を説明する平面図である。 図３は、画像形成装置の制御系を説明するブロック図である。 図４は、キャリッジの１回の走査のうち、正転動作における主走査モータを制御するためのＰＷＭ指令値の変化を示すグラフである。 図５は、キャリッジの１回の走査のうち、反転動作における主走査モータを制御するためのＰＷＭ指令値の変化を示すグラフである。 図６は、キャリッジの停止前の低速領域の正常動作における位置の変化を説明するグラフである。 図７は、キャリッジの停止前の低速領域の異常動作における位置の変化を説明するグラフである。 図８は、キャリッジの低速領域の異常動作時間帯を拡大したグラフである。 図９は、キャリッジの停止前の低速領域の異常動作における検出速度の変化を説明するグラフである。 図１０は、キャリッジの実際の速度と、検出速度との関係を説明するグラフである。 図１１は、モータ制御部による主走査モータの制御のフローチャートである。 図１２は、モータ制御部の詳細な制御系を説明するブロック図である。 図１３は、図１２に示すモータ制御部による減速動作時の停止位置保持制御のフローチャートである。 図１４は、速度プロファイルを説明するグラフである。 図１５は、図１２に示すモータ制御部による減速動作時の別の停止位置保持制御のフローチャートである。

以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。

＜実施形態＞
図１は、実施形態の画像形成装置１０の全体構成を示す斜視図である。図１に矢印Ｄｒ１及び矢印Ｄｒ２で示す方向をそれぞれ主走査方向及び副走査方向とする。画像形成装置１０は、例えば、シリアル型のインクジェット記録装置である。図１に示すように、画像形成装置１０は、本体フレーム１２と、記録装置１４とを備える。

本体フレーム１２は、床等に設置される。本体フレーム１２は、記録装置１４の下部に設けられている。本体フレーム１２は、記録装置１４を支持する。

記録装置１４は、液滴吐出装置の一例であって、印刷用紙等の被記録媒体９８に画像を形成する。記録装置１４は、筐体２０と、駆動機構２２と、ガイドロッド２４と、副ガイドロッド２６と、移動部の一例であるキャリッジ２８と、液滴吐出部の一例である複数（例えば、４個）のインクヘッド３０と、カートリッジ３２と、維持機構３４とを有する。

筐体２０は、駆動機構２２と、ガイドロッド２４、副ガイドロッド２６、及び、キャリッジ２８等の記録装置１４の内部構成を収容及び保持する。

駆動部の一例である駆動機構２２は、キャリッジ２８を主走査方向に移動させる。駆動機構２２は、主走査モータ４０と、駆動プーリ４２と、従動プーリ４４と、タイミングベルト４６とを有する。

主走査モータ４０の出力軸は、駆動プーリ４２に連結されている。主走査モータ４０は、回転駆動を出力することによって、キャリッジ２８を移動させる。

駆動プーリ４２は、主走査方向において、筐体２０の一方の端部に設けられている。従動プーリ４４は、主走査方向において、筐体２０の他方の端部に設けられている。

タイミングベルト４６は、駆動プーリ４２から従動プーリ４４へと掛けられている。従って、タイミングベルト４６は、主走査方向とほぼ平行に設けられている。また、タイミングベルト４６は、従動プーリ４４によって張力が付与されている。これにより、タイミングベルト４６は、弛むことなく、駆動プーリ４２及び従動プーリ４４によって保持されている。

ガイドロッド２４及び副ガイドロッド２６は、主走査方向に延びるように、筐体２０の内部に設けられている。ガイドロッド２４及び副ガイドロッド２６の一端は、筐体２０の主走査方向の他方の端部近傍まで延びる。ガイドロッド２４及び副ガイドロッド２６の他端は、筐体２０の主走査方向の一方の端部近傍まで延びる。ガイドロッド２４は、副走査方向において、副ガイドロッド２６と異なる位置に設けられている。

キャリッジ２８は、筐体２０に設けられている。キャリッジ２８は、タイミングベルト４６と連結されている。キャリッジ２８は、ガイドロッド２４及び副ガイドロッド２６によって、主走査方向に移動可能に保持されている。即ち、キャリッジ２８は、ガイドロッド２４及び副ガイドロッド２６によって主走査方向にガイドされつつ、タイミングベルト４６によって移動される。

複数のインクヘッド３０は、キャリッジ２８に設けられている。インクヘッド３０は、キャリッジ２８とともに移動する。

カートリッジ３２は、インクを収容する。カートリッジ３２は、キャリッジ２８とは別に筐体２０に設けられている。カートリッジ３２は、インクヘッド３０とパイプによって接続されている。カートリッジ３２は、インクヘッド３０へインクを供給する。

維持機構３４は、筐体２０の内部であって、キャリッジ２８の移動可能な領域の一端の近傍に設けられている。維持機構３４は、キャリッジ２８とともに、自己の上方に移動してきたインクヘッド３０をクリーニングする。

図２は、キャリッジ２８の近傍の構成を説明する平面図である。図２に示すように、４個のインクヘッド３０ｙ、３０ｍ、３０ｃ、３０ｋは、主走査方向に沿って配列されて、キャリッジ２８に設けられている。インクヘッド３０ｙは、イエローのインクの液滴を被記録媒体９８へ吐出する。インクヘッド３０ｍは、マゼンタのインクの液滴を被記録媒体９８へ吐出する。インクヘッド３０ｃは、シアンのインクの液滴を被記録媒体９８へ吐出する。インクヘッド３０ｋは、ブラックのインクの液滴を被記録媒体９８へ吐出する。以下の説明において、インクヘッド３０ｙ、３０ｍ、３０ｃ、３０ｋが吐出するインクの色を区別する必要がない場合、インクヘッドの符号を“３０”とする。

記録装置１４は、エンコーダシート５０と、エンコーダセンサ５２と、プラテン５３とを更に有する。

エンコーダシート５０は、キャリッジ２８の移動方向である主走査方向に沿って延びる。エンコーダシート５０は、筐体２０等に固定されている。エンコーダシート５０の一例は、主走査方向に沿って配列された複数のマークを有するリニアスケールである。

エンコーダセンサ５２は、キャリッジ２８に設けられている。従って、エンコーダセンサ５２は、キャリッジ２８とともに、主走査方向に沿って移動する。エンコーダセンサ５２は、キャリッジ２８の移動に伴って、筐体２０等に固定されたエンコーダシート５０のマークを、キャリッジ２８の位置の算出に用いる情報の一例であるエンコーダ情報として検出して出力する。

プラテン５３は、インクヘッド３０と対向する位置に設けられている。プラテン５３は、間欠的に副走査方向に移動されつつ、インクヘッド３０から吐出されたインクによって画像が記録されている被記録媒体９８を支持する。

画像形成装置１０では、主走査モータ４０が駆動プーリ４２を回転駆動させると、回転駆動によって、タイミングベルト４６が、駆動プーリ４２及び従動プーリ４４との間で、主走査方向に沿って往復移動する。これにより、タイミングベルト４６に連結されているキャリッジ２８が、インクヘッド３０及びエンコーダセンサ５２とともに、主走査方向に沿って往復移動する。エンコーダセンサ５２は、キャリッジ２８とともに移動しつつ、エンコーダシート５０のマークを検出して、エンコーダ情報として出力する。また、キャリッジ２８とともに主走査方向に移動しているインクヘッド３０は、副走査方向に移動している被記録媒体９８へとインクを吐出することにより、被記録媒体９８上に画像を記録する。

図３は、画像形成装置１０の制御系を説明するブロック図である。図３に示すように、画像形成装置１０は、移動制御装置の一例であるメイン制御基板５４と、温湿度センサ５６とを更に有する。

メイン制御基板５４は、例えば、コンピュータである。メイン制御基板５４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５８と、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）６０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）６２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）６４と、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile RAM）６６と、モータドライバ６７とを有する。

ＣＰＵ５８は、画像形成装置１０の制御全般を実行する。ＣＰＵ５８は、プログラムの実行において種々の演算を処理する演算部５８ａを有する。ＣＰＵ５８は、ＦＰＧＡ６０と情報を入出力可能に接続されている。例えば、ＣＰＵ５８は、主走査モータ４０の動作を開始させる動作開始指示とともに、主走査モータ４０の駆動を制御するための移動速度指示及び移動距離指示等をモータ制御部７６へ出力する。

ＦＰＧＡ６０は、多数の論理回路を一つの半導体チップに集積するとともに、当該多数の論理回路をプログラム可能な構成となっている。具体的には、ＦＰＧＡ６０は、外部に接続したフラッシュメモリなどの不揮発性メモリに回路設定情報（コンフィギュレーション・データ）を格納しておき、システムの電源を投入したときや回路をリセットしたときに外部メモリからＦＰＧＡ内部の制御用メモリに対して回路設定情報（コンフィギュレーション・データ）が転送されることにより、動作可能な状態となる。

ＦＰＧＡ６０は、ＣＰＵ制御部６８と、メモリ制御部７０と、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）制御部７２と、センサ処理部７４とを有する。ＣＰＵ制御部６８、メモリ制御部７０、Ｉ２Ｃ制御部７２、センサ処理部７４は、処理の高速化を図ることを目的として、上記のようなＦＰＧＡ６０の論理回路によって構成することが望ましい。

また、ＦＰＧＡ６０は、ＣＰＵコア（ソフトコア・マイクロプロセッサ）を実装している。本実施形態においては、ＦＰＧＡ６０上のＣＰＵコアがプログラムに従ったソフトウエア処理を実行することにより、駆動制御部の一例であるモータ制御部７６が実現される。

なお、モータ制御部７６は、ＦＰＧＡ６０上のＣＰＵコア上でのプログラム実行により実現されるものとして説明したが、これに限るものではなく、論理回路等のハードウエアによって実現されるものであってもよい。

ＣＰＵ制御部６８は、ＣＰＵ５８と通信を行う。メモリ制御部７０は、ＲＡＭ６２及びＲＯＭ６４等のメモリへのアクセスを制御する。Ｉ２Ｃ制御部７２は、ＮＶＲＡＭ６６との通信を行う。

センサ処理部７４は、温湿度センサ５６が出力した温湿度情報を取得して処理を行う。また、センサ処理部７４は、エンコーダセンサ５２が出力したエンコーダ情報を取得して、駆動機構２２により移動されるキャリッジ２８の位置を検出して、位置情報として出力する検出部７４ａを備えている。より詳細には、センサ処理部７４の検出部７４ａは、エンコーダセンサ５２が出力したエンコーダ情報のパルス数のカウンタ処理を実行してキャリッジ２８の位置を算出し、検出位置とする。

モータ制御部７６は、モータドライバ６７を介して、主走査モータ４０、被記録媒体９８を副走査方向へ移動させる副走査モータ７８、及び、被記録媒体９８を給紙する給紙モータ７９等のＤＣモータまたはステッピングモータを制御する。

次に、画像形成装置１０の制御系の処理について説明する。

画像形成装置１０では、ＣＰＵ５８が、動作開始指示とともに、移動速度指示及び移動距離指示等をモータ制御部７６へ出力する。モータ制御部７６は、移動速度指示及び移動距離指示に基づいて、速度プロファイルを生成する。尚、ＣＰＵ５８が、速度プロファイルを生成して、モータ制御部７６へ出力してもよい。モータ制御部７６は、速度プロファイル、及び、センサ処理部７４の検出部７４ａを介してエンコーダセンサ５２から取得したエンコーダ情報に基づいて、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）指令値を算出する。モータ制御部７６は、ＰＷＭ指令値をモータドライバ６７へ出力する。モータドライバ６７は、当該ＰＷＭ指令値に基づいて、主走査モータ４０を駆動させる。モータ制御部７６は、主走査モータ４０の制御に関する処理を終了すると、ＣＰＵ５８へ処理終了を通知する。ＣＰＵ５８が処理終了を取得すると、モータに関する処理が終了する。同様に、ＣＰＵ５８及びモータ制御部７６は、副走査モータ７８等の他のモータの駆動も制御する。ＣＰＵ５８は、主走査モータ４０等の制御の他に、印字枚数のカウント処理、及び、主走査モータ４０のスキャン数のカウント処理も実行している。

図４は、キャリッジ２８の１回の走査のうち、正転動作における主走査モータ４０を制御する際のＰＷＭ指令値の変化の例を示すグラフである。尚、図４は、キャリッジ２８の走査に関するグラフであるが、副走査モータ７８においても同様のグラフとなる。

モータ制御部７６は、ＣＰＵ５８から取得した移動速度指示及び移動距離指示から生成した速度プロファイルに基づいて、図４に示すようなＰＷＭ指令値を制御周期ごとに算出する。例えば、モータ制御部７６は、速度プロファイルに含まれる指示速度と、センサ処理部７４の検出部７４ａを介してエンコーダセンサ５２から取得したエンコーダ情報に基づいて算出された検出速度との速度誤差Ｖｅを算出する。

モータ制御部７６は、Ｐ（Proportional：比例）制御及びＩ（Integral：積分）制御を含むＰＩ制御ループを有するサーボシステムにより主走査モータ４０を制御する。具体的には、モータ制御部７６は、当該速度誤差Ｖｅを含む次の式（１）に基づくＰＩ制御によりＰＷＭ指令値を算出する。

ここで、Ｋｐは比例制御定数である。Ｋｉは積分制御定数である。尚、モータ制御部７６は、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）制御によって、主走査モータ４０を制御してもよい。モータ制御部７６は、当該ＰＷＭ指令値をモータドライバ６７に出力する。モータドライバ６７は、次の表１に示すＰＷＭ指令値、電圧換算、及び、Ｄｕｔｙ比の関係に基づいて、ＰＷＭ指令値に対応する、電圧換算及びＤｕｔｙ比を決定する。

モータドライバ６７は、当該Ｄｕｔｙ比に基づいて、主走査モータ４０の駆動及びキャリッジ２８の主走査方向の移動を制御する。具体的には、モータドライバ６７は、図４の加速領域Ａｒａ１に示すＰＷＭ指令値に基づいて、主走査モータ４０を制御する。ここで、モータドライバ６７は、主走査モータ４０の駆動開始直後のキャリッジ２８の急加速による騒音及び振動等を抑制するために、キャリッジ２８が徐々に加速するように主走査モータ４０を制御することが好ましい。

次に、キャリッジ２８が印刷開始位置等の目標開始位置に達すると、モータドライバ６７は、キャリッジ２８が等速で移動するように、等速領域Ａｒｂ１に示すＰＷＭ指令値に基づいて、主走査モータ４０を制御する。キャリッジ２８が等速で移動している状態で、インクヘッド３０は、インクを吐出して、被記録媒体９８に画像を記録する。ここで、モータドライバ６７は、等速領域Ａｒｂ１では画像の記録精度を向上させるために、主走査モータ４０を制御することが好ましい。

被記録媒体９８への画像の記録が終了すると、モータドライバ６７は、減速領域Ａｒｃ１に示す速度プロファイルから算出されたＰＷＭ指令値に基づいて、主走査モータ４０を減速して停止させる。ここで、モータドライバ６７は、キャリッジ２８の急激な減速による騒音及び振動等を抑制するために、キャリッジ２８が徐々に減速するように主走査モータ４０を制御することが好ましい。モータ制御部７６は、主走査モータ４０を減速させた後、キャリッジ２８が、キャリッジ２８を停止させるための目標の位置であり予め設定された目標停止位置に収束して、到達できたか否かの停止判定処理を実行する。

図５は、キャリッジ２８の１回の走査のうち、反転動作における主走査モータ４０を制御するためのＰＷＭ指令値の変化を示すグラフである。モータ制御部７６は、速度誤差Ｖｅ及び式（１）に基づくＰＩ制御により図５に示す加速領域Ａｒａ２、等速領域Ａｒｂ２及び減速領域Ａｒｃ２においても制御周期ごとにＰＷＭ指令値を算出して、モータドライバ６７へ出力する。モータドライバ６７は、図５に示すＰＷＭ指令値に基づいて、Ｄｕｔｙ比を算出して、主走査モータ４０を制御して、主走査方向において、キャリッジ２８を反転動作させる。

図６は、キャリッジ２８の停止前の低速領域の正常動作における位置の変化を説明するグラフである。図６に示すように、キャリッジ２８に機械的な負荷異常等が作用しない正常な動作では、主走査モータ４０によって移動されるキャリッジ２８は、上述したモータ制御部７６で算出されたＰＷＭ指令値によって、予め設定された停止範囲に含まれる目標停止位置に到達する。

図７は、キャリッジ２８の停止前の低速領域の異常動作における位置の変化を説明するグラフである。図８は、キャリッジ２８の低速領域の異常動作時間帯を拡大したグラフである。図８に示す１［ｐｕｌｓｅ］は、８４．６７μｍ（３００Ｌｐｉ（Line Per Inch））である。

図７及び図８に示すように、キャリッジ２８に機械的な負荷が作用した場合、及び、主走査モータ４０にコギングトルクが生じた場合等の異常動作では、主走査モータ４０によって移動されるキャリッジ２８は、一定の場所を往復移動して、目標停止位置を含む停止範囲外で停止する。

図９は、キャリッジ２８の停止前の低速領域の異常動作における検出速度の変化を説明するグラフである。図８に示すようなキャリッジ２８の位置を検出する低速領域では、モータ制御部７６が、図９に示すような検出速度を算出して、キャリッジ２８の正しい速度を取得できない。従って、モータ制御部７６は、一定以上の出力を有するＰＷＭ指令値を出力できない。これにより、キャリッジ２８は、負荷等とのバランスによって、一定の位置を往復移動する不安定な動作となる場合がある。

図１０は、キャリッジ２８の実際の速度と、検出速度との関係を説明するグラフである。正しい検出速度が取得できない原因の一例は、サンプリングの分解能である。例えば、モータ制御部７６は、サンプリングの１周期内にエンコーダセンサ５２から１パルスも取得しなかった場合、キャリッジ２８の位置に変動がないと判定する。この場合、モータ制御部７６は、図１０に実線で示すように部分的に０ｍｍ／ｓを含む検出速度を算出するので、当該検出速度は、図１０に太点線で示すように低速で移動しているキャリッジ２８の実際の速度と異なる。

具体的には、１ｍｓ毎にサンプリングするＰＩ制御（またはＰＩＤ制御）の場合、３００Ｌｐｉのエンコーダシート５０において、モータ制御部７６が１ｍｓ毎に確実に１パルス以上取得できるキャリッジ２８の速度は、８４ｍｍ／ｓ以上である。このように最小速度の分解能が８４ｍｍ／ｓの場合、当該速度近傍を含めて、モータ制御部７６は、正しいキャリッジ２８の速度を検出速度として算出することができない。

従って、モータ制御部７６は、エンコーダセンサ５２からパルスを取得すれば、±８４ｍｍ／ｓと検出速度を算出して、パルスを取得しなければ、０ｍｍ／ｓと検出速度を算出する。これにより、モータ制御部７６は、図１０に太点線で示すように変動（例えば、リニアに変動）しているキャリッジ２８の実際の速度と異なる検出速度を算出する。このような状態で機械的な負荷の変動及び移動時間の遅れ等が生じると、キャリッジ２８は不安定な動作となる。

図１１は、モータ制御部７６による主走査モータ４０の制御のフローチャートである。図１１に示すように、モータ制御部７６は、ＣＰＵ５８から動作開始指示を取得すると、フィードバック制御による主走査モータ４０の制御動作を開始する（Ｓ１）。具体的には、モータ制御部７６は、ＣＰＵ５８から動作開始指示とともに取得した移動速度指示及び移動距離指示から速度プロファイルを生成する。モータ制御部７６は、速度プロファイル、及び、センサ処理部７４の検出部７４ａを介してエンコーダセンサ５２から取得したエンコーダ情報に基づいて、ＰＷＭ指令値を生成して、モータドライバ６７を介して、主走査モータ４０をフィードバック制御する。尚、モータドライバ６７による主走査モータ４０の動作は、加速動作、等速動作、減速動作、及び、位置決め動作を含む。

モータ制御部７６は、エンコーダ情報に基づいて、キャリッジ２８が目標停止位置を含む予め定められた範囲で規定される停止範囲内に停止したか否かを判定する（Ｓ２）。例えば、停止範囲は、目標停止位置から±５パルスの範囲である。モータ制御部７６は、例えば、キャリッジ２８が予め定められた時間（例えば、１０ｍｓ）以上、停止範囲内に位置したか否かによって、停止したか否かを判定する。モータ制御部７６は、停止範囲内に停止していないと判定すると（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ１のフィードバック制御による主走査モータ４０の制御動作を継続する。一方、キャリッジ２８が停止範囲内に予め定められた時間以上停止すると、モータ制御部７６は、停止と判定して（Ｓ２：ＹＥＳ）、停止応答をＣＰＵ５８へと出力する（Ｓ３）。モータ制御部７６は、停止応答を出力中も、主走査モータ４０の制御動作を継続してもよい。この後、モータ制御部７６は、ＣＰＵ５８から次の動作指示または停止指示を取得した場合、主走査モータ４０の制御を終了して、次の処理を実行する。

図１２は、モータ制御部７６の詳細な制御系を説明するブロック図である。図１２に示すように、モータ制御部７６は、判定部８０と、切替部の一例であるプロファイル演算部８２と、速度演算部８４と、比較演算部８６と、ＰＩ制御演算部８８とを有する。尚、モータ制御部７６がＰＩＤ制御によってＰＷＭ指令値を選出する場合、ＰＩ制御演算部８８はＰＩＤ制御演算部となる。

判定部８０は、モータ制御部７６における種々の判定を実行する。例えば、判定部８０は、制御対象である主走査モータ４０の制御を、後述する速度制御から位置制御（例えば、位置比例制御）へとプロファイル演算部８２に切り替えさせるか否かを判定する。具体的には、判定部８０は、主走査モータ４０により移動されるキャリッジ２８が減速動作を開始した後に、エンコーダセンサ５２が検出したエンコーダ情報からセンサ処理部７４の検出部７４ａにおいて算出したキャリッジ２８の検出位置に基づいて、キャリッジ２８が目標停止位置の手前で停止状態か否か、及び、検出位置と目標停止位置との差分が予め定められた閾値差分以下か否かに基づいて、主走査モータ４０の制御を切り替えさせる。例えば、判定部８０は、主走査モータ４０により移動されるキャリッジ２８が減速動作を開始した後に、エンコーダセンサ５２が検出したエンコーダ情報からセンサ処理部７４の検出部７４ａにおいて算出したキャリッジ２８の検出位置に基づいて、キャリッジ２８が目標停止位置の手前で停止状態と判定して、かつ、検出位置と目標停止位置との差分が予め定められた閾値差分以下と判定すると、プロファイル演算部８２に切替指示を出力して、主走査モータ４０の制御を速度制御から位置制御へと切り替えさせる。

プロファイル演算部８２は、速度プロファイルを生成して、主走査モータ４０を制御する。プロファイル演算部８２は、速度制御プロファイル生成部８２ａ及び停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂを含む。

速度制御プロファイル生成部８２ａは、速度プロファイルの一つであり、速度制御において使用される速度制御プロファイルを生成する。速度制御プロファイル生成部８２ａは、ＣＰＵ５８から取得した移動速度指示に含まれる設定速度及び移動距離指示に含まれる目標停止位置までの距離に基づいて、キャリッジ２８の検出位置と対応付けられた指示速度を含む速度制御プロファイルを生成する。設定速度は、例えば、等速領域における一定の速度（即ち、等速度）である。検出位置は、例えば、キャリッジ２８の移動開始位置を基準とした位置である。尚、検出位置は、エンコーダセンサ５２から取得するエンコーダ情報のパルス数等の位置に対応する値であってもよい。指示速度は、等速領域の前の加速領域における加速用の速度、等速領域における等速用の速度（即ち、設定速度）、および、等速領域の後の減速領域における減速用の速度を含む。速度制御プロファイルの指示速度は、目標停止位置までのキャリッジ２８の検出位置に対応付けて設定されている。速度制御プロファイル生成部８２ａは、エンコーダ情報からセンサ処理部７４の検出部７４ａにおいて算出したキャリッジ２８の検出位置に対応付けた速度制御プロファイルの指示速度を比較演算部８６へ出力する。

停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂは、速度プロファイルの一つであり、位置比例制御において使用される停止位置保持制御プロファイルを生成する。停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂは、エンコーダ情報からセンサ処理部７４の検出部７４ａにおいて算出されたキャリッジ２８の検出位置と目標停止位置との差分に対応付けられた指示速度に基づいて、停止位置保持制御プロファイルを生成する。例えば、停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂは、検出位置と目標停止位置との差分を含む次の式（２）に基づいて、表２に示す指示速度を含む停止位置保持制御プロファイルを生成する。
停止位置保持制御プロファイルの指示速度
＝検出位置と目標停止位置との差分×位置比例定数 …（２）

ここで、表２から分かるように、キャリッジ２８の検出位置と目標停止位置との差分が０パルスの場合、指示速度が０ｍｍ／ｓになるので、停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂは、位置比例制御において、キャリッジ２８の位置を目標停止位置へと収束させる停止位置保持制御プロファイルを停止位置保持の速度プロファイルとして生成する。このように、停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂは、速度プロファイルを位置差分に比例させることにより、目標位置保持制御として位置比例制御を実施している。停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂは、エンコーダ情報からセンサ処理部７４の検出部７４ａにおいて算出したキャリッジ２８の検出位置と目標停止位置との差分に対応付けられた停止位置保持制御プロファイルの指示速度を比較演算部８６へ出力する。

ここで、プロファイル演算部８２は、判定部８０から切替指示を取得すると、主走査モータ４０の制御を、速度制御プロファイル生成部８２ａによる速度制御から、停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂによる位置比例制御に切り替える切替制御を実行する。

速度演算部８４は、ＦＰＧＡ６０内部に設けられたカウンタ処理を実行するセンサ処理部７４の検出部７４ａにおいてエンコーダセンサ５２から取得したエンコーダ情報から算出したキャリッジ２８の検出位置に基づいて、キャリッジ２８の検出速度を演算する。速度演算部８４は、演算したキャリッジ２８の検出速度を比較演算部８６へ出力する。

比較演算部８６は、プロファイル演算部８２から取得した速度制御プロファイルまたは停止位置保持制御プロファイルに含まれる指示速度と、キャリッジ２８の検出速度との差分である速度誤差Ｖｅを算出する。比較演算部８６は、速度誤差ＶｅをＰＩ制御演算部８８へ出力する。

ＰＩ制御演算部８８は、速度誤差Ｖｅを用いたＰＩ制御によって、ＰＷＭ指令値を生成する。ＰＩ制御演算部８８は、ＰＷＭ指令値をモータドライバ６７へ出力する。このように、位置比例制御では、エンコーダ情報から得られる速度情報が０もしくは正確に取得できない場合であっても、ＰＷＭ指令値を出力することが可能になる。

図１３は、図１２に示すモータ制御部７６による減速動作時の停止位置保持制御のフローチャートである。図１３に示すように、判定部８０は、主走査モータ４０が、Ｓ１の制御動作中の速度制御における減速動作中か否かを判定する（Ｓ１１）。減速動作は、速度制御プロファイル生成部８２ａによる速度制御に含まれる。例えば、判定部８０は、エンコーダセンサ５２から取得したエンコーダ情報からセンサ処理部７４の検出部７４ａにおいて算出したキャリッジ２８の検出位置に基づいて、減速動作中か否かを判定する。判定部８０は、減速動作と判定するまで、ステップＳ１１を繰り返す（Ｓ１１：ＮＯ）。

判定部８０は、減速動作と判定すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、エンコーダセンサ５２から取得したエンコーダ情報からセンサ処理部７４の検出部７４ａにおいて算出したキャリッジ２８の検出位置に基づいて、キャリッジ２８が目標停止位置をオーバーしたか否かを判定する（Ｓ１２）。判定部８０は、キャリッジ２８が目標停止位置をオーバーしていると判定すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、速度制御プロファイル生成部８２ａによる速度制御から、停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂによる位置比例制御に切り替えて主走査モータ４０を制御して、キャリッジ２８を停止位置に保持する（Ｓ１５）。

一方、判定部８０は、キャリッジ２８が目標停止位置をオーバーしていないと判定すると（Ｓ１２：ＮＯ）、図１１のステップＳ２の停止判定中でない場合、キャリッジ２８の検出位置が停止範囲外かつ停止したか否かを判定する（Ｓ１３）。例えば、判定部８０は、エンコーダ情報からセンサ処理部７４の検出部７４ａにおいて算出したキャリッジ２８の検出位置に基づいて、キャリッジ２８が目標停止位置から予め定められた範囲（例えば、−５パルスの範囲）内に位置するか否かによって、キャリッジ２８が停止範囲外か否かを判定する。また、判定部８０は、キャリッジ２８の移動を示すエンコーダ情報に含まれるパルスの数が判定パルス数以下の連続した判定時間に基づいて、キャリッジ２８の停止を判定する。判定パルス数は、０でない、即ち、１以上（例えば、２パルス）の値に予め設定されている。判定時間は、予め定められた時間であって、例えば、１０ｍｓである。具体的には、判定部８０は、キャリッジ２８が直前のサンプリングから予め定められた判定パルス数以下の移動を、判定時間連続した場合に、キャリッジ２８が停止したと判定する。これにより、判定部８０は、図８に示すように、キャリッジ２８が一定の位置を往復する振動状態となっても、停止状態と判定することができる。尚、判定パルス数が、０パルスの場合、判定部８０は、０パルスの状態が１０ｍｓ連続した場合、即ち、キャリッジ２８が完全に停止した場合しか停止と判定できない。

また、判定部８０は、減速動作の開始後の減速領域に示す位置と目標停止位置との間にある、目標停止位置より手前の基準位置をキャリッジ２８が通過した時間を基準時間にして、キャリッジ２８が目標停止位置の手前で当該基準時間から閾値時間以上を経過した場合、キャリッジ２８が停止状態と判定してもよい。基準位置は、目標停止位置より予め定められた距離（例えば、１ｍｍ）手前である。閾値時間は、異常がない場合において、基準位置から目標停止位置を経過または停止するまでの通常時間に応じて予め設定される。例えば、通常時間が１００ｍｓとした場合において、キャリッジ２８が基準位置を通過した基準時間から閾値時間である２００ｍｓ以上経過してもまだ目標停止位置に達していない場合、判定部８０は、キャリッジ２８が停止したと判定してもよい。

判定部８０は、キャリッジ２８が停止範囲外かつ停止したと判定すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、エンコーダ情報からセンサ処理部７４の検出部７４ａにおいて算出したキャリッジ２８の検出位置と目標停止位置との差分が予め定められた閾値差分以下か否かを判定する（Ｓ１４）。閾値差分は、位置比例制御において、キャリッジ２８の動作として許容できる差分値である。これにより、初期の差分が大きい場合においても急激な力が加わることによる衝撃音の発生を抑制して、ＰＷＭ指令値の出力範囲の限界（表１の２４Ｖ及び４０００）を越えることを抑制できる。また、当該閾値差分によって、目標停止位置をオーバランするキャリッジ２８の距離が許容値を越えて、キャリッジ２８が側壁に衝突することを抑制できる。

判定部８０は、当該差分が閾値差分以下であると判定すると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、切替指示をプロファイル演算部８２に出力する。これにより、プロファイル演算部８２は、速度制御プロファイル生成部８２ａによる速度制御から、停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂによる位置比例制御に切り替える切替制御を実行して、位置比例制御によって主走査モータ４０を制御して、キャリッジ２８を停止位置に保持する（Ｓ１５）。

判定部８０は、ステップＳ１３において、キャリッジ２８が停止範囲外でない、または、停止していないと判定すると（Ｓ１３：ＮＯ）、ステップＳ１１以降の処理を繰り返す。換言すれば、判定部８０は、キャリッジ２８が目標停止位置の手前で停止状態であり、かつ、目標停止位置を含む停止範囲内と判定すると、切替制御を実行することなく、速度制御を維持する。また、判定部８０は、ステップＳ１４において、差分が閾値差分以下でないと判定すると（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１１以降の処理を繰り返す。

図１４は、速度プロファイルを説明するグラフである。図１４に示すように、モータ制御部７６は、加速領域Ａｒａ３、キャリッジ２８を速度Ｖ１で移動させる等速領域Ａｒｂ３、減速領域Ａｒｃ３、及び、位置決め領域Ａｒｄ３を含む速度プロファイルを生成する。

速度制御プロファイル生成部８２ａは、加速領域Ａｒａ３、等速領域Ａｒｂ３及び減速領域Ａｒｃ３を含む速度制御における速度プロファイルとして速度制御プロファイルを生成する。

停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂは、位置決め領域Ａｒｄ３の位置制御における速度プロファイルとして停止位置保持制御プロファイルを生成して、キャリッジ２８の位置を目標停止位置へと収束させる。尚、停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂは、時刻ｔ１以降で示すように、キャリッジ２８が目標停止位置を過ぎた場合に停止位置保持制御プロファイルを生成して位置比例制御を実行する。更に、本実施形態の停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂは、時刻ｔ２以降で示すように、目標停止位置の手前である減速領域Ａｒｃ３においても、判定部８０の判定結果に応じて、停止位置保持制御プロファイルを生成して位置比例制御を開始する。

上述したように、実施形態のメイン制御基板５４のモータ制御部７６では、キャリッジ２８が目標停止位置の手前であっても、判定部８０は、キャリッジ２８が停止したと判定して、かつ、キャリッジ２８の検出位置と目標停止位置との差分が閾値差分以下と判定すると、検出位置に基づく速度制御から検出位置と目標停止位置との差分に基づく位置比例制御に切り替えさせる。これにより、機械的負荷等が作用して不安定動作中のキャリッジ２８が目標停止位置の手前で停止した場合でも、メイン制御基板５４は、キャリッジ２８を停止範囲に停止させることができる。更に、メイン制御基板５４は、上述の差分が閾値差分以下の場合に位置比例制御へ切り替えさせるので、切り替え直後の急激な加速による衝撃等を抑制できる。

判定部８０は、１以上の判定パルス数以上のパルスが連続して継続した場合に、キャリッジ２８の停止を判定するので、キャリッジ２８が完全に停止した場合だけでなく、図８に示すような状態も停止と判定することができる。これにより、判定部８０は、より適切にキャリッジ２８の停止を判定して、主走査モータ４０の制御を位置比例制御へと切り替えさせることができる。

尚、判定部８０が、基準位置をキャリッジ２８が通過した基準時間に基づいて、キャリッジ２８の停止を判定する場合でも、図８に示すような状態を停止と判定することができる。

判定部８０は、キャリッジ２８が目標停止位置の手前の停止範囲外で停止したと判定した場合に、位置比例制御へと切り替えさせるので、停止範囲外のキャリッジ２８を精度よく目標停止位置へ移動させて、停止判定を実行できる。一方、判定部８０は、キャリッジ２８が目標停止位置の手前の停止範囲内で停止したと判定した場合、位置比例制御へ切り替えることなく速度制御を継続するので、不要な動作を省略して、キャリッジ２８をより早く目標停止位置へと移動させて、停止判定を実行できる。

図１５は、図１２に示すモータ制御部７６による減速動作時の別の停止位置保持制御のフローチャートである。尚、図１３に示すステップと同じ処理のステップには、同じステップ番号を付与して説明を省略する。

判定部８０は、ステップＳ１４において、当該差分が閾値差分以下であると判定すると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、キャリッジ２８が停止判定可能な状態であるか否かを判定する（Ｓ１６）。例えば、判定部８０は、ＣＰＵ５８からの動作指示に基づいて、通常の間欠動作指示ではなく、停止精度の許容範囲の大きな空吐出動作指示の場合における停止判定可能な位置であるか否かを判定してもよい。

具体的には、判定部８０は、キャリッジ２８の検出位置と目標停止位置との差分が±２０パルスであれば空吐出動作で許容できる範囲である場合、当該±２０パルスを許容範囲として、停止判定可能な範囲か否かを判定する。空吐出動作の許容範囲は、例えば、図１に示す維持機構３４に設けられた吐出インクの受け口の広さに基づく。

判定部８０は、キャリッジ２８の停止判定を可能であると判定すると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、停止範囲を広げることにより変更して（Ｓ１７）、切替指示をプロファイル演算部８２に出力する。即ち、判定部８０は、キャリッジ２８が停止範囲外で停止して（Ｓ１３：ＹＥＳ）、かつ、キャリッジ２８の停止判定を可能であると判定すると、停止範囲を広げる。これにより、プロファイル演算部８２は、速度制御プロファイル生成部８２ａによる速度制御から、停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂによる位置比例制御に切り替えて主走査モータ４０を制御する（Ｓ１５）。この後、モータ制御部７６（例えば、判定部８０）は、ステップＳ２で示す、広げられた停止範囲に基づいて、停止判定を実行する。

一方、判定部８０は、キャリッジ２８が停止判定可能な状態でないと判定すると（Ｓ１６：ＮＯ）、停止範囲を変更することなく、切替指示をプロファイル演算部８２に出力する。これにより、プロファイル演算部８２は、速度制御プロファイル生成部８２ａによる速度制御から、停止位置保持制御プロファイル生成部８２ｂによる位置比例制御に切り替えて主走査モータ４０を制御する（Ｓ１５）。

上述したように本実施形態の判定部８０は、停止範囲外であって、不安定動作中のキャリッジ２８であっても、キャリッジ２８の停止判定を可能と判定すると、停止範囲を広げる。これにより、モータ制御部７６は、キャリッジ２８の状態を正常として、キャリッジ２８の停止判定を実行することができる。

なお、上述の実施形態では、位置比例制御においても停止位置保持プロファイル生成部８２ｂで生成された速度指示値と検出速度とを比較して位置比例制御を行っているが、制御演算部自体を切り替えることで、目標停止位置と検出位置との差分に基づいて直接ＰＷＭ指令値を算出しても良い。

上述した実施形態の構成の形状、配置、接続関係、機能等は適宜変更してよい。

例えば、上述のモータ制御部７６による動作制御は、主走査モータ４０の制御を対象としたが、副走査モータ７８等の他の制御に適用してもよい。

上記実施の形態では、本発明の画像形成装置を、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機に適用してもよく、複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置に適用してもよい。

上述の実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。実施形態および実施形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…画像形成装置
１４…記録装置
２８…キャリッジ
３０…インクヘッド
４０…主走査モータ
５２…エンコーダセンサ
５４…メイン制御基板
７６…モータ制御部
８０…判定部
８２…プロファイル演算部
８２ａ…速度制御プロファイル生成部
８２ｂ…停止位置保持制御プロファイル生成部

特許第４４８１１２１号公報

Claims (9)

1. 駆動部により移動される移動部の位置を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した前記移動部の検出位置に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御部と、
   を備え、
   前記駆動制御部は、
   前記移動部が減速動作を開始した後、前記検出位置に基づいて、予め設定された目標停止位置の手前で前記移動部が停止状態か否かを判定するとともに、前記検出位置と前記目標停止位置との差分が閾値差分以下か否かを判定し、
   予め定められた前記目標停止位置の手前で前記移動部が前記停止状態であり、かつ、前記差分が前記閾値差分以下の場合、前記駆動部の制御を、前記目標停止位置までの前記移動部の前記検出位置と対応付けられた指示速度に基づく速度制御から前記移動部の前記検出位置と前記目標停止位置との差分に基づく位置制御に切り替える切替制御を実行する、
   ことを特徴とする移動制御装置。
2. 前記駆動制御部は、前記減速動作の開始後、前記検出部が検出した前記検出位置の算出に用いた情報のパルスの数が１以上の予め定められた判定パルス数以下の連続した時間に基づいて、前記移動部を前記停止状態と判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動制御装置。
3. 前記駆動制御部は、前記減速動作の開始後、前記移動部が前記目標停止位置の手前の基準位置を通過した基準時間から、前記移動部が前記目標停止位置の手前で閾値時間以上経過した場合、前記移動部が前記停止状態と判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動制御装置。
4. 前記駆動制御部は、前記移動部の前記検出位置が前記目標停止位置を含む停止範囲外、かつ、前記検出位置と前記目標停止位置との前記差分が前記閾値差分以下であると判定した場合、前記切替制御を実行する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の移動制御装置。
5. 前記駆動制御部は、前記減速動作の開始後、前記移動部が前記目標停止位置の手前で前記停止状態であり、かつ、前記目標停止位置を含む停止範囲内と判定すると、前記切替制御を実行しない、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の移動制御装置。
6. 前記駆動制御部は、前記減速動作の開始後、前記移動部が前記停止範囲外で停止、かつ、停止判定を可能と判定した場合、前記目標停止位置を含む前記停止範囲を広げ、当該停止範囲に前記移動部が停止したか否かの前記停止判定を実行する、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の移動制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の前記移動制御装置と、
   液滴を吐出する液滴吐出部と、
   前記液滴吐出部とともに移動する前記移動部と、
   前記移動制御装置によって制御され、前記移動部を移動させる前記駆動部と、
   を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
8. 駆動部により移動される移動部の位置を検出する検出ステップと、
   前記移動部が減速動作を開始した後、前記検出ステップが検出した前記移動部の検出位置に基づいて、予め設定された目標停止位置の手前で前記移動部が停止状態か否かを判定するとともに、前記検出位置と前記目標停止位置との差分が閾値差分以下か否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにおいて、予め定められた前記目標停止位置の手前で前記移動部が前記停止状態と判定し、かつ、前記差分が前記閾値差分以下と判定されると、前記駆動部の制御を、前記目標停止位置までの前記移動部の前記検出位置と対応付けられた指示速度に基づく速度制御から前記移動部の前記検出位置と前記目標停止位置との差分に基づく位置制御に切り替える切替ステップと、
   を含むことを特徴とする移動制御方法。
9. 駆動部により移動される移動部の検出位置に基づいて、前記駆動部を制御するコンピュータに、
   前記移動部が減速動作を開始した後、前記検出位置に基づいて、予め設定された目標停止位置の手前で前記移動部が停止状態か否かを判定するとともに、前記検出位置と前記目標停止位置との差分が閾値差分以下か否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにおいて、予め定められた前記目標停止位置の手前で前記移動部が前記停止状態と判定し、かつ、前記差分が前記閾値差分以下と判定されると、前記駆動部の制御を、前記目標停止位置までの前記移動部の前記検出位置と対応付けられた指示速度に基づく速度制御から前記移動部の前記検出位置と前記目標停止位置との差分に基づく位置制御に切り替える切替ステップと、
   を実行させるためのプログラム。

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