JP3466844B2 - 印字装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印字装置に関し、特
に、キャリッジの位置を検出するためのエンコーダが出
力するエンコーダ信号のデューティを制御して印字を行
う印字装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁気式エンコーダでは、所定の
ピッチで磁化された金属の棒状や板状の部材を磁気抵抗
素子などのセンサ部材が移動または回転することによっ
て部材の磁化部分を検出し、センサ部材からは正弦波状
のアナログ信号が出力される。通常、このアナログ信号
波形をコンパレータなどの電気回路によって、矩形波に
整形する。さらに、矩形波をカウンタに入力して、カウ
ンタ値から移動または回転量を読みとるものである。セ
ンサを２組用意して９０度ずらした２チャンネル構成と
することで、移動方向または回転方向を検出することも
ある。ここで、矩形波に整形する際には、デューティが
５０％になるようにコンパレータ値を設定する必要があ
る。その精度は、利用方法によって異なる。たとえば、
３６０ｄｐｉピッチのエンコーダを用いて、３６０ｄｐ
ｉ解像度を得るためには、どちらか一方のチャンネルの
矩形波のどちらか一方のエッジ（立ち上がりエッジまた
は立ち下がりエッジ）にのみ注目して信号をとらえるこ
とで、達成できる。

【０００３】しかしながら、同ピッチのエンコーダを用
いて７２０ｄｐｉ解像度を得ようとすると、（１）両方
のチャンネルの矩形波のどちらか一方のエッジ（立ち上
がりエッジまたは立ち下がりエッジ）を利用するか、ま
たは（２）どちらか一方のチャンネルの矩形波の両方の
エッジ（立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジ）を
利用することになる。

【０００４】（１）の方法を選択した場合、センサ（エ
ンコーダのスケール部に対する検出素子）の位相ずらし
の固体差がチャンネル間のズレすなわち解像度の不均一
さとなって現れる。これを補正する手段として、どちら
かの信号を遅延手段を用いて遅延することが考えられる
が、センサの移動速度が変化する場合には、補正するの
が困難である。

【０００５】（２）の方法を選択した場合、センサのデ
ューティ誤差が解像度の不均一さとなって現れる。その
ため、デューティ精度を保証する手段が必要になる。た
だし、センサの移動速度には依存しないという長所があ
る。前述の理由により、３６０ｄｐｉピッチのエンコー
ダを用いて７２０ｄｐｉ解像度を得ようとする場合、ど
ちらか一方のチャンネルの両方のエッジを利用すること
が、比較的有利であることがわかる。このように、ある
エンコーダを用いて、本来のピッチより高い解像度を得
ようとするとき、デューティ制御が重要となる。

【０００６】従来、エンコーダのデューティ制御におい
ては、比較的長い周期に渡って、多くのサンプルを採集
し、その平均デューティ値と目標である５０％の差分を
補正するべく、コンパレータ値を設定していた。これ
は、そもそも、エンコーダ素子や組立時のバラツキにお
いて、検出位置依存性（エンコーダ素子の検出位置に依
存する特性）や移動方向依存性（エンコーダ素子の移動
方向に依存する特性）などを考慮しなくてもよいことが
前提となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、種々の部品
のバラツキや組立時のバラツキによっては、補正精度が
不十分になってしまう場合が考えられる。補正精度が不
十分なことにより、シリアル印字装置においては、印字
品位の劣化という問題を引き起こす場合がある。そこ
で、検出位置依存性や移動方向依存性を持ったエンコー
ダ素子や、組立時のバラツキに対して、より幅広い許容
性を持ったデューティ制御を実現する必要がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリアルプリ
ンタの部材移動機構の位置検出のための磁気エンコーダ
手段において、その出力信号のデューティを検出位置や
移動方向に依存することなく、５０％に保つような制御
方法を採用した印字装置を提案するものである。最初
に、構成の概要を説明すると、この印字装置の構成は、
（１）キャリッジの移動に伴って９０度位相がずれた２
チャンネルの正弦波を発生する磁気エンコーダ手段と、
（２）上記磁気エンコーダ手段から出力された信号と基
準信号とを大小比較し、波形整形して矩形波のエンコー
ダ信号を出力するコンパレータから成る波形整形回路手
段と、（３）上記波形整形回路手段からのエンコーダ信
号に基づいてキャリッジの移動方向、移動速度および現
在位置を検出する検出手段と、（４）上記波形整形回路
手段からのエンコーダ信号に基づいてデューティを算出
するデューティ算出手段と、（５）上記キャリッジを駆
動するキャリッジ駆動源としてのＤＣモータと、（６）
上記ＤＣモータの正転駆動機能、逆転駆動機能およびモ
ータ端子を短絡する制動機能を有しているモータ駆動回
路と、（７）上記各手段、ＤＣモータおよびモータ駆動
回路を制御するための制御ソフトウエアを実行するマイ
クロコンピュータ（ＣＰＵ）と、から成る。

【０００９】次に、デューティ制御の概要を説明する
と、マイクロコンピュータの制御ソフトウエアは、 （ａ）デューティの複数サンプルの移動平均値を算出
し、 （ｂ）上記移動平均値とデューティの基準値（５０％）
との偏差から上記コンパレータの基準値として入力すべ
きコンパレータ値を算出し、 （ｃ）上記コンパレータ値の算出の際、（ｃ−１）上記
移動平均値と予め設定した少なくとも１つの偏差のしき
い値とを比較して、上記移動平均値がしきい値を越えて
いれば、旧コンパレータ値に対して所定の値だけ増減さ
せた値を新たなコンパレータ値とし、越えていなければ
旧コンパレータ値をそのまま新たなコンパレータ値と
し、または（ｃ−２）上記移動平均値とデューティの基
準値（５０％）との偏差値に所定の係数を乗算して、そ
の結果値を旧コンパレータ値に対して加算して、新たな
コンパレータ値とし、 （ｄ）上記算出した新たなコンパレータ値を位置の関数
として学習し、その学習結果の値をチャンネル毎に、ま
たキャリッジの移動方向毎にテーブルに記憶し、テーブ
ルに記憶したデータ（コンパレータ値）を学習毎に更新
し、上記学習の際、１／ｐの重み付けを行い、次式で算
出し、 学習後データ＝（新データ＋旧データ＊（ｐ−１））／
ｐ （ｅ）上記算出した新たなコンパレータ値を更新し、上
記新たなコンパレータ値の更新の際、（ｅ−１）テーブ
ルデータの学習回数が所定の既定回数に満たない場合、
上記算出した新たなコンパレータ値を使用し、（ｅ−
２）テーブルデータの学習回数が所定の既定回数に達し
た場合、上記学習後データを使用し、 （ｆ）チャンネルを切り替えて、上記（ａ）〜（ｅ）の
ステップを行う。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。

【００１１】（実施例１） （１−１）実施例１の構成： （１）エンコーダ手段（図１参照） キャリッジ９の移動に伴って９０度位相がずれた２チャ
ンネルの正弦波（またはほぼ正弦波）を発生するような
磁気式エンコーダ手段を用いる。即ち、エンコーダ手段
は、一定間隔で磁化した部材（磁気エンコーダ１０）と
９０度位相がずれた２チャンネルの磁気検出器であるセ
ンサ（磁気抵抗素子１１）から成り、いずれかの部材が
非可動な本体側に固定され、他方の部材がキャリッジ９
などの可動部材側に固定される。図１に示す実施例で
は、磁気エンコーダ１０が本体側に固定され、磁気検出
器である磁気抵抗素子１１がキャリッジに固定されてい
る。

【００１２】（２）波形整形手段（図２参照） 波形成形手段１４（図１）は、上記エンコーダ手段から
出力される正弦波信号を入力信号（被比較信号）とし、
この入力信号と基準値（比較信号）を比較して矩形波信
号を出力信号として出力する波形整形回路を２チャンネ
ル分備えている。この波形整形回路は一般にコンパレー
タと言われるものである。

【００１３】（３）方向検出手段（図６参照） 方向検出器（方向検出手段）１８は、上記エンコーダ手
段から出力される２チャンネル信号（エンコーダ信号Ａ
相とエンコーダ信号Ｂ相）を入力信号とし、キャリッジ
の移動方向情報を出力信号（方向信号）とする論理回路
である。この論理回路は、電気的な論理回路のみで構成
することができる。または、マイクロコンピュータのよ
うに電気的な論理回路とソフトウエアを組み合わせても
構成できる。

【００１４】（４）位置検出手段（図４参照） 位置検出手段（位置検出器）１６は、上記エンコーダ手
段から出力される２チャンネル信号のうち一方と、上記
方向検出手段１８で得られる方向信号を入力信号とし、
キャリッジの位置情報を出力信号とする論理回路であ
る。この論理回路は、電気的な論理回路のみで構成する
ことができる。また、マイクロコンピュータのように電
気的な論理回路とソフトウエアを組み合わせても構成で
きる。

【００１５】（５）速度検出手段（図５参照） 速度検出手段（速度検出器）１７は、上記エンコーダ手
段から出力される２チャンネル信号の一方を入力信号と
し、キャリッジの速度情報を出力信号とする論理回路で
ある。この論理回路は、電気的な論理回路のみで構成す
ることができる。または、マイクロコンピュータのよう
に電気的な論理回路とソフトウエアを組み合わせても実
現できる。

【００１６】（６）デューティ検出手段（図３参照） デューティ検出手段１５は、上記エンコーダ手段から出
力される２チャンネル信号の一方を入力信号とし、デュ
ーティ情報を出力信号とする論理回路を２チャンネル分
備えている。そして、いずれかのチャンネルの信号をチ
ャンネル切り替え信号によって選択できるようになって
いる。この論理回路は、電気的な論理回路のみで構成す
ることができる。または、マイクロコンピュータのよう
に電気的な論理回路とソフトウエアを組み合わせても実
現できる。

【００１７】（７）制御主体（図１参照） 本発明では、各ハードウエアをソフトウエアで制御する
ため、マイクロコンピュータを用いる。マイクロコンピ
ュータは、制御データを演算する演算部４、上記した各
検出回路からの出力信号を入力する機能および下記の各
駆動回路などへ制御信号を出力する機能を有する入出力
部５などから成る。マイクロコンピュータは、制御ソフ
トウエアを格納するＲＯＭ２、制御データを一時的に記
憶するＲＡＭ３を内蔵してもよい。

【００１８】（８）キャリッジ駆動源（図１参照） キャリッジ駆動源としてＤＣモータ、ステップモータな
どのモータ８が用いられる。 （９）キャリッジ駆動回路（図１参照） キャリッジ駆動回路７（即ち、モータ駆動回路）は、正
転駆動機能、逆転駆動機能、モータ端子を短絡する制動
機能を有している。 （１０）キャリッジ機構（図１参照） キャリッジ９はベルト１２に固定されており、ベルト１
２はモータ８の軸とプーリ１３の間に掛けられている。 （１１）不揮発性記憶素子（図１参照） 制御に必要なデータを非通電時にも保持するために、電
源を切っても記憶内容を保持する記憶素子、即ち、不揮
発性記憶素子６が用いられる。

【００１９】（１−２）実施例１の動作 次に制御例を説明する。 （ａ）リアルタイムなフィードバツク制御を基本とす
る。 （ｂ）単数または複数の基準許容幅と制御値を設定し、
偏差値と許容幅との比較で制御値を選択する。 （ｃ）フィードバック制御の遅れをフィードフォワード
制御で補償する。 下記の一連のプログラムはキャリッジの移動速度に対し
て十分短い周期ごとに実行する。ここでいう”十分短い
周期”とは、キャリッジの機械的な動作周波数特性から
考えると、数ミリ秒程度が妥当である。

【００２０】（ステップ１）デューティ情報のノイズを
低減するために、デューティの複数のサンプルデータの
移動平均を算出する。ここで、各サンプルデータは、例
えば、磁気エンコーダを例にとると、磁気エンコーダの
スケール部に対して移動されるセンサによってスケール
部の連続した個々の磁化部分によって得られるデータ、
または間欠的な（幾つかおきの）磁化部分によって得ら
れるデータ（言い換えると、一定時間毎にサンプルした
データ）である。なお、デューティの移動平均値の算出
は以下のように行う。

【００２１】（ａ）最初に、サンプルデータに番号を付
与する。 （ｂ）最新データをＤＵＴＹ（ｎ）と記述し、１サンプ
ル古いデータをＤＵＴＹ（ｎ−１）と記述する。 実際の機器におけるノイズの質および量と、ノイズ低減
要求の度合いに応じて平均化のためのサンプル数ｍをあ
らかじめ決定しておく。

【００２２】 ステップ１．１ ＤＵＴＹ（ｎ−ｍ＋１）をＤＵＴＹ（ｎ−ｍ）に代 入する。 ステップ１．２ ＤＵＴＹ（ｎ−ｍ＋２）をＤＵＴＹ（ｎ−ｍ＋１） に代入する。 ── ステップ１．ｍ−２ ＤＵＴＹ（ｎ−１）をＤＵＴＹ（ｎ−２）に代入す る。 ステップ１．ｍ−１ ＤＵＴＹ（ｎ）をＤＵＴＹ（ｎ−１）に代入する。 ステップ１．ｍ 最新データをＤＵＴＹ（ｎ）に代入する。 ステップ１．ｍ＋１ 移動平均データＤＵＴＹ（ｎｘ）は、式１で算出す る。 ＤＵＴＹ（ｎｘ）＝（ＤＵＴＹ（ｎ）＋ＤＵＴＹ（ｎ−１）＋─＋ＤＵＴＹ（ ｎ−ｍ＋１））／ｍ───式１

【００２３】前述のステップ１．１〜ステップ１．ｍの
ステップから明らかなように、式１の計算は、最も古い
サンプルデータを破棄し、最も新しいサンプルデータを
その代わりに加える毎に（言い換えると、最も古いサン
プルデータを最も新しいサンプルデータに置き換える毎
に）、実行されるものである。したがって、式１によっ
て、センサの移動に伴って得られるある位置の範囲内で
得られるｍ個のデューティの平均値が順次得られる。

【００２４】なお、この実施例では、１つの最も古いサ
ンプルデータを１つの最も新しいサンプルデータに置き
換えているが、置き換える個数は１つに限定されるもの
ではなく、例えば、複数の古いサンプルデータを同等の
数の複数の新しいサンプルデータに置き換えてもよい。 ステップ１．ｍ＋２ ステップ２へ進む。

【００２５】（ステップ２）基準値（５０％）と偏差か
らコンパレータ値を決定する。実際の機器における残留
偏差の要求度合いに応じて、一つまたは複数段階の許容
偏差値をあらかじめ決定し、それぞれの許容に対応し
て、一つまたは複数段階のコンパレータ変更値を決定し
ておく。なお、コンパレータ値は以下のようにして決定
される。

【００２６】ｎ段階（ｎ個の区間）の許容値、すなわち
Ｄｒｅｆ１、Ｄｒｅｆ２、──、Ｄｒｅｆｎを設定した
場合に、それぞれの段階（区間）に対応するコンパレー
タ変更値をＣ１、Ｃ２、──、Ｃｎとする。ここで、Ｄ
ｒｅｆｎが最大の判断基準値であり、Ｃｎが最大の変更
幅となる。

【００２７】 ステップ２．１ ＤＵＴＹ（ｎｘ）＞ＤｒｅｆｎかつＤＵＴＹ（ｎｘ ）＞５０％ならば、変更幅△Ｃを＋Ｃｎとする。 ステップ２ｎ＋１へ進む。 ＤＵＴＹ（ｎｘ）＞ＤｒｅｆｎかつＤＵＴＹ（ｎｘ ）＜５０％ならば、変更幅△Ｃを−Ｃｎとする。 ステップ２ｎ＋１へ進む。 ── ステップ２．ｎ−１ ＤＵＴＹ（ｎｘ）＞Ｄｒｅｆ２かつＤＵＴＹ（ｎｘ ）＞５０％ならば、変更幅△Ｃを＋Ｃ２とする。 ステップ２ｎ＋１へ進む。 ＤＵＴＹ（ｎｘ）＞Ｄｒｅｆ２かつＤＵＴＹ（ｎｘ ）＜５０％ならば、変更幅△Ｃを−Ｃ２とする。 ステップ２ｎ＋１へ進む。 そうでなければ、ステップ２．ｎへ進む。 ステップ２．ｎ ＤＵＴＹ（ｎｘ）＞Ｄｒｅｆ１かつＤＵＴＹ（ｎｘ ）＞５０％ならば、変更幅△Ｃを＋Ｃ１とする。 ステップ２ｎ＋１へ進む。 ＤＵＴＹ（ｎｘ）＞Ｄｒｅｆ１かつＤＵＴＹ（ｎｘ ）＜５０％ならば、変更幅△Ｃを−Ｃ１とする。 ステップ２ｎ＋１へ進む。 そうでなければ、ステップ２．ｎ＋２へ進む。

【００２８】ステップ２．１〜ステップ２．ｎから明ら
かなように、ディーティのサンプル平均値ＤＵＴＹ（ｎ
ｘ）が基準値（５０％）からどれだけずれているか（こ
の場合、どの区間に入るか）によって、変更幅ΔＣを決
定している。

【００２９】 ステップ２．ｎ＋１ 新たなコンパレータ値Ｃｎｅｗは旧コンパレータ値 Ｃｏｌｄに対して△Ｃだけ増減させる。 Ｃｎｅｗ＝Ｃｏｌｄ＋△Ｃ 式２

【００３０】ステップ２．ｎ＋１に示すように、新たな
コンパレータ値Ｃｎｅｗは、前のコンパレータ値Ｃｏｌ
ｄに得られた変更値ΔＣを加えることによって決定され
る。 ステップ２．ｎ＋２ ステップ３へ進む。

【００３１】（ステップ３）算出されたコンパレータ値
を位置の関数として学習し、テーブルに記憶する。テー
ブルは、チャンネル（エンコーダＡ相信号およびエンコ
ーダＢ相信号）とセンサの移動方向（右方向および左方
向）の組み合わせによって、合計４枚用いる。テーブル
の大きさ（位置の分割の細かさ）は、実際のコンパレー
タ値の位置に対する依存度合いに応じて決定する。テー
ブルデータは、１／ｐ（１／４〜１／１６）の重み付け
で、逐次学習し、コンパレータ値を以下に説明するよう
に更新する。重み付けの程度、実際の機器に要求される
学習速度と耐ノイズ性のバランスで決定する。１／ｐの
重み付け学習とは、式３で算出する。 Ｃｓｔｕｄｙ＝（Ｃｎｅｗ＋Ｃｏｌｄ＊（ｐ−１））／ｐ 式３ ステップ３．１ キャリッジ位置に対応する番地にまだデータが格納 されていない場合、学習対象がないので、Ｃｎｅｗ をテーブルにそのまま格納する。 そうでない場合、式２で算出した値をテーブルに格 納する。 学習回数ＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔを１だけ増加させる 。 ステップ３．２ ステップ４へ進む。

【００３２】（ステップ４）コンパレータ値をコンパレ
ータに出力する。コンパレータ値を出力する際、ステッ
プ２で得られたリアルタイムな演算結果値Ｃｎｅｗまた
はステップ３で得られた学習値Ｃｓｔｕｄｙのいずれか
をコンパレータに出力する。いずれを出力するかは、以
下のステップ４．１で示すように、ステップ３で更新さ
れた学習回数ＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔと基準学習回数Ｒｅ
ｆｅｒｅｎｃｅＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔの比較結果を判断
基準にして選択する。基準学習回数Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
ＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔは、実際の機器における、学習回
数と学習結果の収束度合いに応じて決定する。

【００３３】 ステップ４．１ テーブルデータの学習回数ＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔが 、基準学習回数ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｔｕｄｙＣｏ ｕｎｔに満たない場合（フィードバック制御）、Ｃ ｎｅｗをコンパレータに出力する。 テーブルデータの学習回数ＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔが 、基準学習回数ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｔｕｄｙＣｏ ｕｎｔに達している場合（フィードフォワード制御 ）、Ｃｓｔｕｄｙをコンパレータに出力する。 ステップ４．２へ進む。 ステップ４．２ ステップ５へ進む。

【００３４】（ステップ５）計測および設定するエンコ
ーダチャンネルを切り替える。各サンプル毎（最短周
期）から、既定の複数サンプル毎にエンコーダチャンネ
ルを切り替える。切り替え周期は、リアルタイム性の必
要度合いに応じて長くしてもよい。 ステップ５．１ 計測および設定の対象となるエンコーダチャンネル を切り替える。ステップ５．２へ進む。 ステップ５．２ 処理を終了する。

【００３５】以上のように制御することで、磁気エンコ
ーダからの出力信号のデューティ信号に対して、デュー
ティ変動を抑制し、エンコーダ解像度の位置に依存した
非均一性（ムラ）を低減できる。その結果、印字品位の
向上が期待できる。

【００３６】（１−３）本実施例に特有の効果 本実施例では、ハードウエアを追加することなくソフト
ウエアの追加のみで実現しているため、 １．コスト上昇を招くことなく性能向上を計ることがで
きる。 ２．エンコーダのばらつきに対する適応性が向上してい
るので、エンコーダの歩留りが向上し、コスト削減に寄
与することができる。以上のような機器性能の向上効果
や経済効果を有する。

【００３７】（１−４）補足 一般に、本実施例のような往復運動系では、移動速度に
よって、動作特性が異なる。したがって、速度変動によ
って引き起こされるデューティ変動もまた同様に異なる
のが通例である。すなわち、本実施例で用いたデューテ
ィ制御用のコンパレータテーブルを移動速度ごとに作成
することは、より高精度な制御のために有効である。ま
た、実際の機器においては、厳しいコスト削減要求の結
果、テーブルに十分な領域を割り当てることができない
場合もある。その際には、テーブルの先頭値のみを用い
ることで、初期応答のみを、フィードフォワード制御し
てよい。

【００３８】（実施例２）実施例２は、以下に説明する
ように、実施例１と変更幅△Ｃの算出の仕方が異なり、
その他の構成、演算、ステップは同様である。 （２−１）本実施例の構成 本実施例は実施例１と同じ構成を用いる。 （２−２）本実施例の動作 次に制御例を説明する。 （ａ）リアルタイムなフィードバック制御を基本とす
る。 （ｂ）偏差値をＰ制御する。つまり目標値との偏差に対
して、ある係数を乗じる。その結果を制御値として出力
する負帰還制御である。 （ｃ）フィードバック制御の遅れをフィードフォワード
制御で補償する。 下記の一連のプログラムはキャリッジの移動速度に対し
て十分短い周期ごとに実行する。ここでいう”十分短い
周期”とは、キャリッジの機械的な動作周波数特性から
考えると、数ミリ秒程度が妥当である。

【００３９】（ステップ１）デューティ情報のノイズを
低減するために、複数サンプルデータの移動平均を算出
する。サンプルデータに番号を付与する。最新データを
ＤＵＴＹ（ｎ）と記述し、１サンプル古いデータをＤＵ
ＴＹ（ｎ−１）と記述する。実際機器におけるノイズの
質および量と、ノイズ低減要求の度合いに応じて平均化
のためのサンプル数ｍをあらかじめ決定しておく。

【００４０】 ステップ１．１ ＤＵＴＹ（ｎ−ｍ＋１）をＤＵＴＹ（ｎ−ｍ）に代 入する。 ステップ１．２ ＤＵＴＹ（ｎ−ｍ＋２）をＤＵＴＹ（ｎ−ｍ＋１） に代入する。 ── ステップ１．ｍ−２ ＤＵＴＹ（ｎ−１）をＤＵＴＹ（ｎ−２）に代入す る。 ステップ１．ｍ−１ ＤＵＴＹ（ｎ）をＤＵＴＹ（ｎ−１）に代入する。 ステップ１．ｍ 最新データをＤＵＴＹ（ｎ）に代入する。 ステップ１．ｍ＋１ 移動平均データＤＵＴＹ（ｎｘ）は、式１で算出す る。 ＤＵＴＹ（ｎｘ）＝（ＤＵＴＹ（ｎ）＋ＤＵＴＹ（ｎ−１）＋──＋ＤＵＴ Ｙ（ｎ−ｍ＋１））／ｍ───式１ ステップ１．ｍ＋２ ステップ２へ進む。

【００４１】（ステップ２）基準値（５０％）との偏差
からコンパレータ値を決定する。コンパレータ値の決定
は、以下に説明するようにＰ制御によって行う。実際機
器における残留偏差の発生状況や改善要求度合いに応じ
て、Ｐ制御の定数Ａをあらかじめ決定しておく。

【００４２】 ステップ２．１ 変更幅△Ｃは式２で算出する。 △Ｃ＝Ａ＊（ＤＵＴＹ（ｎｘ）−５０％） 式２ 前述の実施例１では、変更幅ΔＣは、偏差が属する区間
（段階）によって予め設定した値が選ばれていたが、こ
の実施例２では、偏差に係数を乗算することによって変
更幅ΔＣを決定する。 ステップ２．２ 新たなコンパレータ値Ｃｎｅｗは旧コンパレータ値 のＣｏｌｄに対して△Ｃだけ増減させる。 Ｃｎｅｗ＝Ｃｏｌｄ＋△Ｃ 式３ ステップ２．３ ステップ３へ進む。

【００４３】（ステップ３）算出されたコンパレータ値
を位置の関数として学習し、テーブルに記憶する。テー
ブルはチャンネルごと、移動方向ごとに計４枚用いる。
テーブルの大きさ（位置の分割の細かさ）は、実際のコ
ンパレータ値の位置に対する依存度合いに応じて決定す
る。テーブルデータは、１／ｐ（１／４〜１／１６）の
重み付けで、逐次学習し更新する。重み付けの程度、実
際の機器に要求される学習速度と耐ノイズ性のバランス
で決定する。１／ｐの重み付け学習とは、実施例１で示
した式３で算出する。 Ｃｓｔｕｄｙ＝（Ｃｎｅｗ＋Ｃｏｌｄ＊（ｐ−１））／ｐ 式３ ステップ３．１ キャリッジ位置に対応する番地またはデータが格納 されていない場合、学習対象がないので、Ｃｎｅｗ をテーブルにそのまま格納する。 そうでない場合、式２で算出した値をテーブルに格 納する。学習回数ＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔを１だけ増 加させる。 ステップ３．２へ進む。 ステップ３．２ ステップ４へ進む。

【００４４】（ステップ４）コンパレータ値をコンパレ
ータに出力する。ステップ２で得られたリアルタイムな
演算結果値Ｃｎｅｗ、またはステップ３で得られた学習
値Ｃｓｔｕｄｙのいずれかをコンパレータに出力する。
ステップ３で更新された学習回数ＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔ
と基準学習回数ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｔｕｄｙＣｏｕｎ
ｔの比較結果を判断基準にして選択する。基準学習回数
ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔは、実際の機
器における、学習回数と学習結果の収束度合いに応じて
決定する。 ステップ４．１ テーブルデータの学習回数ＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔが 、基準学習回数ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｔｕｄｙＣｏ ｕｎｔに満たない場合（フィードバック制御）Ｃｎ ｅｗをコンパレータに出力する。 テーブルデータの学習回数ＳｔｕｄｙＣｏｕｎｔが 、基準学習回数ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｔｕｄｙＣｏ ｕｎｔに達している場合（フィードフォワード制御 ）Ｃｓｔｕｄｙをもってコンパレータに出力する。 ステップ４．２へ進む。 ステップ４．２ ステップ５へ進む。

【００４５】（ステップ５）計測および設定するエンコ
ーダチャンネルを切り替える。各サンプル毎（最短周
期）から、既定の複数サンプル毎にエンコーダチャンネ
ルを切り替える。切り替え周期は、リアルタイム性の必
要度合いに応じて長くしてもよい。 ステップ５．１ 計測および設定の対象となるエンコーダチャンネル を切り替える。 ステップ５．２へ進む。 ステップ５．２ 処理を終了する。

【００４６】以上のように制御することで、磁気エンコ
ーダからの出力信号のデューティ信号に対して、デュー
ティ変動を抑制し、エンコーダ解像度の位置に依存した
非均一性（ムラ）を低減できる。その結果、印字品位の
向上が期待できる。

【００４７】（２−３）本実施例に特有の効果 本実施例では、実施例１と同様に、ハードウエアを追加
することなくソフトウエアの追加のみで実現しているた
め、 １．コスト上昇を招くことなく性能向上を計ることがで
きる。 ２．エンコーダのバラツキに対する適応性が向上してい
るので、エンコーダの歩留りが向上し、コスト削減に寄
与することができる。 などの、機器性能向上効果や経済効果を有する。

【００４８】（２−４）補足 実施例１と同様に、実際の機器においては、厳しいコス
ト削減要求の結果、テーブルに十分な領域を割り当てる
ことができない場合もある。その際には、テーブルの先
頭値のみを用いることで、初期応答のみを、フィードフ
ォワード制御してよい。

【００４９】

【発明の効果】本発明は、磁気エンコーダを用いた往復
運動系の位置情報の分解精度を確保する制御において、
位置や方向に依存しないように、リアルタイム制御を実
施した。そのため、 （１）磁気エンコーダ自身が有する、位置や方向に依存
するような、比較的短い時間経過におけるデューティ変
動を、良好に補正できる。 （２）磁気エンコーダ自身が有する、経年変化や温度変
化による特性変化などという比較的長い時間経過におけ
るデューティ変動もまた、良好に補正できる。 という、磁気エンコーダの制御上の性能改善効果があ
る。さらに、本発明は、実機器上での特性を測定して、
性能改善をはかるため、磁気エンコーダ単体を含んだ機
構全体の特性を測定している。したがって、 （３）磁気エンコーダに付随する機械部材の加工上の固
体差に起因するデューティ変動分をも同時に抑制でき
る。 という、機器制御上の性能改善効果がある。さらに、こ
れら機械性能の向上効果により、 （４）磁気エンコーダおよび付随する機械部材の加工精
度を緩やかにできる。という、機械製造上のコスト低減
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、システム構成図である。

【図２】図２は、システム構成図内の波形整形手段を説
明するための図である。

【図３】図３は、システム構成図内のデューティ検出手
段を説明するための図である。

【図４】図４は、システム構成図内の位置検出器（位置
検出手段）を説明するための図である。

【図５】図５は、システム構成図内の速度検出器（速度
検出手段）を説明するための図である。

【図６】図６は、システム構成図内の方向検出器（方向
検出手段）を説明するための図である。

【符号の説明】

１ マイクロコンピュータ ２ ＲＯＭ ３ ＲＡＭ ４ 演算器 ５ 入出力器 ６ 不揮発性記憶素子 ７ モータ駆動回路 ８ モータ ９ キャリッジ １０ エンコーダ １１ 磁気抵抗素子 １２ ベルト １３ プーリ １４ 波形整形手段 １５ デューティ検出手段 １６ 位置検出器 １７ 速度検出器 １８ 方向検出器

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリッジの位置を検出するためのエン
   コーダが出力するエンコーダ信号のデューティを制御し
   て印字を行う印字装置において、 （１）キャリッジの移動に伴って９０度位相がずれた２
   チャンネルの正弦波を発生する磁気エンコーダ手段と、 （２）上記磁気エンコーダ手段から出力された信号と基
   準信号とを大小比較し、波形整形して矩形波のエンコー
   ダ信号を出力するコンパレータから成る波形整形回路手
   段と、 （３）上記波形整形回路手段からのエンコーダ信号に基
   づいてキャリッジの移動方向、移動速度および現在位置
   を検出する検出手段と、 （４）上記波形整形回路手段からのエンコーダ信号に基
   づいてデューティを算出するデューティ算出手段と、 （５）上記キャリッジを駆動するキャリッジ駆動源とし
   てのＤＣモータと、 （６）上記ＤＣモータの正転駆動機能、逆転駆動機能お
   よびモータ端子を短絡する制動機能を有しているモータ
   駆動回路と、 （７）上記各手段、ＤＣモータおよびモータ駆動回路を
   制御するための制御ソフトウエアを実行するマイクロコ
   ンピュータ（ＣＰＵ）と、を有し、 上記マイクロコンピュータの上記制御ソフトウエアは、 （ａ）デューティの複数サンプルの移動平均値を算出
   し、 （ｂ）上記移動平均値とデューティの基準値（５０％）
   との偏差から上記コンパレータの基準値として入力すべ
   きコンパレータ値を算出し、 （ｃ）上記コンパレータ値の算出の際、 （ｃ−１）上記移動平均値と予め設定した少なくとも１
   つの偏差のしきい値とを比較して、上記移動平均値がし
   きい値を越えていれば、旧コンパレータ値に対して所定
   の値だけ増減させた値を新たなコンパレータ値とし、越
   えていなければ旧コンパレータ値をそのまま新たなコン
   パレータ値とし、または （ｃ−２）上記移動平均値とデューティの基準値（５０
   ％）との偏差値に所定の係数を乗算して、その結果値を
   旧コンパレータ値に対して加算して、新たなコンパレー
   タ値とし、 （ｄ）上記算出した新たなコンパレータ値を位置の関数
   として学習し、その学習結果の値をチャンネル毎に、ま
   たキャリッジの移動方向毎にテーブルに記憶し、テーブ
   ルに記憶したデータ（コンパレータ値）を学習毎に更新
   し、上記学習の際、１／ｐの重み付けを行い、次式で算
   出し、 学習後データ＝（新データ＋旧データ＊（ｐ−１））／
   ｐ （ｅ）上記算出した新たなコンパレータ値を更新し、上
   記新たなコンパレータ値の更新の際、 （ｅ−１）テーブルデータの学習回数が所定の既定回数
   に満たない場合、上記算出した新たなコンパレータ値を
   使用し、 （ｅ−２）テーブルデータの学習回数が所定の既定回数
   に達した場合、上記学習後データを使用し、 （ｆ）チャンネルを切り替えて、上記（ａ）〜（ｅ）の
   ステップを行う、ことを特徴とする印字装置。
2. 【請求項２】 キャリッジの位置を検出するためのエン
   コーダが出力するエンコーダ信号のデューティを制御し
   て印字を行う印字装置において、 （１）キャリッジの移動に伴い位相のずれたほぼ正弦波
   の２つ信号を発生させる磁気エンコーダ手段と、 （２）上記磁気エンコーダ手段から出力された信号と基
   準信号とを大小比較し、波形整形して矩形波のエンコー
   ダ信号を出力するコンパレータから成る波形整形回路手
   段と、 （３）上記波形整形回路手段からのエンコーダ信号に基
   づいてキャリッジの少なくとも現在位置を検出する検出
   手段と、 （４）上記波形整形回路手段からのエンコーダ信号に基
   づいてデューティを算出するデューティ算出手段と、 （５）上記デューティ算出手段から算出されたデューテ
   ィに応じて上記コンパレータの基準値として入力すべき
   コンパレータ値を決定するコンパレータ値決定手段と、
   を有し、 上記コンパレータ値決定手段は、エンコーダ信号とキャ
   リッジの移動方向との組み合わせに対応してコンパレー
   タ値を記憶するテーブルを備え、 （ａ）上記磁気エンコーダに沿ってデューティの複数サ
   ンプルの移動平均値を算出し、 （ｂ）上記移動平均値とデューティの基準値（５０％）
   との偏差から上記コンパレータの基準値として入力すべ
   きコンパレータ値を算出し、チャンネルを切替えて上記
   （ａ）、（ｂ）のステップを行うことを特徴とする印字
   装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の印字装置において、上記
   デューティの複数サンプルの移動平均値は上記磁気エン
   コーダに沿った位置に関連する複数のサンプルデータの
   うちの少なくとも１つの古いサンプルデータを少なくと
   も１つの新たなサンプルデータに順次置き換えて算術平
   均することによって順次算出されることを特徴とする印
   字装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の印字装置において、上記
   コンパレータ値の算出は、上記移動平均値と予め設定し
   た少なくとも１つの偏差のしきい値とを比較して、上記
   移動平均値がしきい値を越えていれば、旧コンパレータ
   値に対して所定の値だけ増減させた値を新たなコンパレ
   ータ値とし、越えていなければ旧コンパレータ値をその
   まま新たなコンパレータ値とすることによって行われる
   ことを特徴とする印字装置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の印字装置において、上記
   コンパレータ値の算出は、上記デューティの複数サンプ
   ルの移動平均値とデューティの基準値（５０％）との偏
   差値に所定の係数を乗算して、その結果値を旧コンパレ
   ータ値に対して加算して、新たなコンパレータ値とする
   ことによって行われることを特徴とする印字装置。
6. 【請求項６】 請求項２記載の印字装置において、算出
   したコンパレータ値を記憶するテーブルと、テーブルに
   記憶したデータ（コンパレータ値）を学習によって更新
   するコンパレータ値学習更新手段をさらに有し、該コン
   パレータ値学習更新手段は、上記テーブルに記憶したデ
   ータ（コンパレータ値）を学習毎に更新し、上記学習の
   際、１／ｐの重み付けを行い、 学習後データ＝（新データ＋旧データ＊（ｐ−１））／
   ｐ の式で算出することを特徴とする印字装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の印字装置において、上記
   コンパレータ値決定手段は、テーブルデータの学習回数
   が所定の既定回数に満たない場合、上記算出した新たな
   コンパレータ値をコンパレータ値として決定し、テーブ
   ルデータの学習回数が所定の既定回数に達した場合、上
   記学習後データをコンパレータ値として決定することを
   特徴とする印字装置。