JP3792783B2

JP3792783B2 - 振動波駆動装置の制御方法、制御装置およびこれを備えた装置

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Publication number: JP3792783B2
Application number: JP12831496A
Authority: JP
Inventors: 新治山本; 健一片岡; 禎林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2016-05-23
Also published as: JPH09312982A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動エネルギーを利用して駆動力を発生する振動波駆動装置の制御方法および制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、振動波モータもしくは圧電モータと称される振動波駆動装置が開発され、本出願人等によって実用化されている。この振動波駆動装置は、既によく知られているように、弾性体に配置した圧電素子もしくは電歪素子などの電気−機械エネルギー変換素子に交番電圧を印加することによって該素子および弾性体に高周波振動を発生させ、その振動エネルギーを、弾性体に接触してこの弾性体との摩擦により駆動される接触体の連続的な機械運動として取り出すように構成された非電磁駆動式の駆動源である。
【０００３】
このような振動波駆動装置の駆動回路は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）や位相シフタ等のアナログ回路により構成されることが多かった。しかし、駆動回路の小型化やローコスト化のためにはデジタル回路によって構成した方が有利である。デジタル回路により実現された例として、高周波数の基準クロックにより発生した信号を立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングとしてパルス信号（スイッチング信号）を作り、このスイッチング信号をトランス（昇圧手段）の１次側スイッチング素子の切換タイミングとして用い、２次側から交流の駆動信号を発生させるものがある。
【０００４】
ところが、このような構成で駆動信号を発生させる場合、駆動信号の周波数の分解能がクロックの周波数で制限されてしまう。このため、振動波駆動装置の速度を駆動信号の周波数操作のみで制御しようとした場合、スムーズな速度制御ができないことが考えられる。このため、スイッチング信号の周波数（つまりは駆動信号の周波数）とパルス幅（つまりは駆動信号の振幅＝電圧）の両方を操作してスムーズな速度制御を行うことが必要となる。
【０００５】
ここで、周波数とパルス幅（振幅）の両方を制御する手法として、例えば特開昭６４−８５５８７号公報には、まず周波数を高い方から低い方へと掃引して駆動装置の速度が所定速度になった時点で周波数を固定し、次にパルス幅（振幅）を操作して速度を目標速度に略一致させるものが提案されている。なお、この手法では、周波数を固定するときの速度を振幅を制御するときの速度と略一致させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報提案の手法のように周波数が固定されてしまうと、駆動中に目標速度がパルス幅（振幅）による速度の可変範囲を超える値に変更された場合に、駆動が正常に行えなくなるという問題がある。
【０００７】
例えば、パルス幅（振幅）による速度の可変範囲よりも大きい速度に目標値が変更された場合、駆動速度を目標速度まで上昇させることができない。また、パルス幅（振幅）による速度の可変範囲よりも小さい速度に目標値が変更された場合、振動波駆動装置が電圧に対する不感帯領域に入って停止してしまう。
【０００８】
さらに、パルス幅（振幅）の制御だけでは、速度の可変範囲が狭く、目標速度の大幅な変更ができないという問題もある。
【０００９】
そこで、本願発明の第１の目的は、振動波駆動装置の駆動回路をデジタル回路等で構成し、周波数の分解能をあまり細かくできない場合において、駆動中に目標速度が変更されても新たな目標速度に迅速に収束し、収束した後は安定して速度制御が行えるようにした振動波駆動装置の制御方法および制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願発明では、振動波駆動装置に印加する駆動信号の周波数および振幅を制御して振動波駆動装置を目標速度で動作させる振動波駆動装置の制御方法又は制御装置において、振動波駆動装置の動作中に目標速度が変更されたときに、駆動信号の周波数を変更するようにしている。
【００１１】
すなわち、まず周波数を変更して振動波駆動装置の速度を目標速度にある程度近い所定速度まで迅速に収束させた後、その周波数を固定して振幅を変更することにより、速度を確実かつ安定的に目標速度に略一致させることができるようにしている。
【００１２】
また、駆動信号の周波数を変更する際に、駆動信号の振幅を増加させ目標速度変更時の振幅又は所定振幅に固定して、常に同じような加減速制御を行えるようにしている。この場合、駆動信号の振幅を最大振幅に固定しておくようにすれば、速やかな加速および電圧不感体領域に影響されない安定した減速を行える。
【００１３】
しかも、振幅を最大振幅に固定して周波数制御する場合には、この周波数制御によって速度を目標速度よりも速い所定速度にした上で振幅を小さくして目標速度にし、後に負荷の変動等があっても振幅制御による加減速により目標速度を維持できるようにするのが望ましい。
【００１４】
そして、駆動信号の振幅を最大振幅に固定する場合等に、駆動信号の振幅を徐々に変更しながら周波数制御するようにして、急激な速度変化を防止するのが望ましい。
【００１５】
さらに、本願発明では、振動波駆動装置に印加する２相の駆動信号の周波数および位相差を制御して、振動波駆動装置を目標速度で駆動する振動波駆動装置の制御方法又は制御装置において、振動波駆動装置の駆動中に目標速度が変更されたときに、駆動信号の周波数を変更するようにしている。
【００１６】
すなわち、まず駆動信号の周波数を変更して振動波駆動装置の駆動速度を目標速度にある程度近い所定速度まで迅速に収束させた後、その周波数を固定して位相差を変更することにより、速度を確実かつ安定的に目標速度に略一致させることができるようにしている。
なお、駆動信号の周波数を変更する際に、駆動信号の位相差を目標速度変更時の位相差又は所定位相差に固定した後に周波数を変更することにより、常に同じような加減速制御を行えるようにするのが望ましい。この場合、駆動信号の位相差を９０度又は−９０度に固定しておくようにすれば、速やかな加速および電圧不感体領域に影響されない安定した減速を行える。しかも、位相差を９０度又は−９０度に固定して周波数制御する場合には、この周波数制御によって速度を目標速度よりも速い所定速度にした上で位相差を小さくして目標速度にし、後に負荷の変動等があっても位相差制御による加減速により目標速度を維持できるようにするのが望ましい。
【００１７】
そして、駆動信号の位相差を９０度又は−９０度に固定する場合等において、駆動信号の位相差を徐々に変更しながら周波数制御するようにして、急激な速度変化を防止するのが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態である制御回路を示すブロック図である。この図において、１はパルス発生器であり、入力される周波数データ、パルス幅データおよび位相差データに応じた２相の駆動用パルス（スイッチング信号）を出力する。
【００１９】
このパルス発生器１は、図３に示すように構成されている。１０はクロックであり、この制御回路の基準となるタイミング信号を発生している。７はダウンカウンタである。このダウンカウンタ７では、ＬＯＡＤ端子の入力がハイレベルになるとＤＡＴＡ端子に入力される複数ビットのデータがカウンタにロードされ、ダウンカウントのデータが０になると、ＣＯ端子の出力がハイレベルとなる。
【００２０】
図４は、図３の回路における各信号の状態を表したタイミングチャートである。ダウンカウンタ７では、ＣＯ端子がＬＯＡＤ端子に接続されているので、ダウンカウンタ７の出力は、図４のａに示すように、周波数データを周期として、カウント値が０になったときに１クロック分の時間の間ハイレベルとなる。
【００２１】
図２の８もダウンカウンタであり、ダウンカウンタ７と同様な働きをする。ダウンカウンタ８のＬＯＡＤ端子には、ここにダウンカウンタ７のＣＯ端子が接続されているので、ダウンカウンタ７のＣＯ端子からのパルス出力の１周期ごとにパルス幅データがロードされる。そして、パルス幅データ分経過したときに、図４のｂに示すように、ダウンカウンタ８のＣＯ端子の出力がハイレベルとなる。図２の９はＲＳフリップフロップである。このＲＳフリップフロップ９では、ＳＥＴ端子の入力がハイになるとＱ端子の出力がハイとなり、ＲＥＳＥＴ端子の入力がハイになると、Ｑ端子の出力がローとなる。ＲＳフリップフロップ９のＳＥＴ端子にはダウンカウンタ７のＣＯ端子が、ＲＥＳＥＴ端子にはダウンカウンタ８のＣＯ端子がそれぞれ接続されているので、Ｑ端子からは、周波数データを１周期とし、パルス幅データ分だけハイレベルとなるようなパルスが出力される。これがＡ相駆動用パルスとなる。
【００２２】
図３の１１は位相差を決定するためのダウンカウンタである。ダウンカウンタ１１のＬＯＡＤ端子にはダウンカウンタ７のＣＯ端子が接続されているので、ダウンカウンタ１１のＣＯ端子の出力は、ダウンカウンタ７よりも位相差データ分遅れてハイレベルとなる。振動波モータ３に印加する２相（Ａ相、Ｂ相）の理想的な時間的位相差は９０゜であるので、位相差データは周波数データの４分の１の値となるようにする。これにより、ダウンカウンタ１１のＣＯ端子からの出力は、図４のｄに示すようになる。
【００２３】
以下、Ａ相と同様にして、ダウンカウンタ１２のＣＯ端子からの出力は、図４のｅに示すようになり、ＲＳフリップフロップ１３のＱ端子からの出力は、図４のｆに示すようになる。こうして、パルス発生器１からは、それぞれ周波数データを１周期とし、パルス幅データ分のパルス幅を持ち、かつ互いに９０゜の位相差を有する２相の駆動用パルスが出力される。
【００２４】
図２の２は昇圧手段であり、トランスやＬＣ共振回路などが用いられる。図５はトランスを用いた昇圧回路の一例を示したものである。各駆動用パルスが各トランス２の１次側スイッチング素子に印加されると、各トランス２の２次側からは、各駆動用パルスと同じ周波数を有し、各駆動用パルスのパルス幅に応じた電圧（振幅）を持つ交流波駆動信号が出力される。
【００２５】
図２の３は振動波モータである。この振動波モータ３の２相の電極に対して、系の共振周波数付近の周波数を有し時間的に９０゜の位相差を持つ２相の交流波駆動信号が印加されると、振動体に進行波が発生し、これに接触する回転子（ロータ）が回転する。
【００２６】
図２の４はエンコーダであり、振動波モータ３の出力軸に取り付けられて、光学もしくは磁気を利用して、出力軸の所定角度の回転ごとにパルスが出力されるように構成されている。
【００２７】
図２の５は速度検出器であり、エンコーダ４から出力されるパルスの周波数を計測して計測周波数に応じたデータを出力する。
【００２８】
図２の６はマイクロコンピュータであり、速度検出器５から得られるデータに基づいてパルス発生器１に送る各種データを決定し、振動波モータ３の速度を制御する。以下、図１を用いて、マイクロコンピュータ６における速度制御動作について説明する。
【００２９】
振動波モータ３の速度が、周波数を掃引し所望の速度に達したときに周波数を固定してパルス幅を変更する方法や予め調べておいた振動波モータ３の周波数と速度との関係から周波数を決定してパルス幅を変更する方法等の従来の手法によってパルス幅（振幅）制御されている駆動中において、目標速度が変更されたときは、ＳＴＥＰ１にて速度制御用のデータ決定ルーチンに入る。
【００３０】
次に、ＳＴＥＰ２では、駆動用パルスのパルス幅（つまりは交流波駆動信号の振幅）をその時点、すなわち目標速度の変更時点でのパルス幅に固定する。
【００３１】
次に、ＳＴＥＰ３では、目標速度が加速する方に変更されたのか減速する方に変更されたのかを判別する。加速側に変更された場合はＳＴＥＰ４へ進んで、速度検出器５から速度情報を取得し、ＳＴＥＰ５に進む。
【００３２】
ＳＴＥＰ５では、ＳＴＥＰ４で取得した検出速度が新たな目標速度より大きいか否かを判別する。新たな目標速度より小さいときはＳＴＥＰ６へ進み、駆動用パルスの周波数を下げ、駆動周波数を共振周波数に近づけることによって振動波モータ３の駆動速度を大きくする。
【００３３】
なお、周波数を下げる方法は、検出した速度と所定の速度との差に基づいて行う方法でも、検出した速度によらず一定値を減じる方法でもよい。
【００３４】
ＳＴＥＰ５で検出速度が新たな目標速度より大きいと判別されたときはＳＴＥＰ７へ進む。
【００３５】
一方、ＳＴＥＰ３で減速側に変更されたと判別した場合はＳＴＥＰ９へ進み、速度検出器５から速度情報を取得して、ＳＴＥＰ１０に進む。
【００３６】
ＳＴＥＰ１０では、ＳＴＥＰ９で取得した検出速度が新たな目標速度より小さいか否かを判別する。新たな目標速度よりも大きい場合はＳＴＥＰ１１へ進み、周波数を上げ、駆動周波数を共振周波数から遠ざけることによって振動波モータ３の駆動速度を小さくする。
【００３７】
なお、周波数を上げる方法は、検出速度と所定の速度の差に基づいて行う方法でも、検出した速度によらず一定値を増やす方法でもよい。
【００３８】
ＳＴＥＰ１０で新たな目標速度よりも小さいと判別したときは、ＳＴＥＰ７へ進む。
【００３９】
ＳＴＥＰ７では、駆動用パルスの周波数を固定する。この周波数は、ＳＴＥＰ４、５、６またはＳＴＥＰ９、１０、１１によって、新たな目標速度に対して最適な値の周波数となっている。
【００４０】
次に、ＳＴＥＰ８では、周波数が固定された状態で駆動用パルスのパルス幅を操作して速度制御（パルス幅制御）を行う。具体的には、フローチャート上には示していないが、速度情報を取り込み、目標速度との差に応じてパルス幅を変更する等の処理を行う。
【００４１】
その後は、再度目標速度が変更されるまでこのパルス幅制御を行い、目標速度が変更されたら再びＳＴＥＰ１へ進んで周波数を変更する。
【００４２】
このような速度制御を行うことにより、振動波モータ３の駆動中に目標速度が変更された場合に、駆動周波数を最適な値に変更して迅速に速度を目標速度に近づけることができ、周波数決定後は、パルス幅（振幅）の操作により確実かつ安定的に速度を目標速度に略一致させることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態である制御回路の速度制御動作を示すフローチャートである。第１実施形態では、駆動用パルスのパルス幅を目標速度が変更された時点でのパルス幅（振幅）に固定するが、振動波モータの特性は、図７に示すようにパルス幅が変わると変化するので、常に同じように加速および減速を行うためには、加速時または減速時のパルス幅を一定にしておく必要がある。そこで、本実施形態は、常に一定した加減速を行うことができるように第１実施形態の制御を改善したものである。
【００４４】
本出願人の実験結果より、加速時および減速時のパルス幅はなるべく大きくした方がよいことが分かっている。これは、加速時のパルス幅が大きければ速やかな加速が行え、また低速駆動時のパルス幅が小さいと振動波モータの電圧に対する不感帯領域の存在により駆動が不安定になるためである。なお、制御回路の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４５】
振動波モータ３のパルス幅制御中に目標速度が変更されると、ＳＴＥＰ１２において速度制御ルーチンに入る。
【００４６】
次に、ＳＴＥＰ１３では、パルス幅を最大値に設定する。ここで言う最大値とは、振動波モータ３や昇圧手段２が破壊されない範囲で振動波モータ３の出力が最大となるパルス幅である。
【００４７】
ＳＴＥＰ１４では、変更された目標速度が加速側か減速側かを判別する。加速側の場合はＳＴＥＰ１５へ進み、速度検出器５から速度情報（検出速度）を取得してＳＴＥＰ１６に進む。
【００４８】
ＳＴＥＰ１６では、ＳＴＥＰ１５で取得した検出速度が所定の速度よりも大きいか否かを判別している。ここで、所定速度とは、新たな目標速度よりも大きい適当な値である。所定速度を新たな目標速度よりも大きい値にする理由は、周波数を操作するときのパルス幅が最大値であるので、周波数を固定した後はパルス幅の操作によって速度を速くすることができないからである。すなわち周波数の固定後に速度が目標速度になるようにパルス幅を操作する際にある程度パルス幅が小さくなるようにして、負荷が加わったり温度などの環境の変化が生じた場合にはパルス幅を大きくすることにより目標速度を保つことができるようにするためである。
【００４９】
ＳＴＥＰ１６で検出速度が所定速度よりも小さいと判別したときはＳＴＥＰ１７に進み、周波数を下げて共振周波数に近づけることによって振動波モータ３の速度を大きくする。
【００５０】
なお、周波数を下げる方法は、検出速度と所定速度との差に基づいて行う方法でも、検出速度によらず一定値を減じる方法でもよい。
【００５１】
ＳＴＥＰ１６で検出速度が所定速度よりも大きいと判別したときはＳＴＥＰ１８へ進む。
【００５２】
一方、ＳＴＥＰ１４で減速側と判別した場合はＳＴＥＰ２０に進み、速度検出器５から速度情報を取得して、ＳＴＥＰ２１に進む。
【００５３】
ＳＴＥＰ２１では、検出速度が所定速度より小さいか否かを判別する。ここで、所定速度とは、ＳＴＥＰ１６と同様の理由により、新たな目標速度よりも大きな値とする。
【００５４】
検出速度が所定速度よりも大きい場合はＳＴＥＰ２２に進み、周波数を上げて共振周波数から遠ざけることにより、振動波モータ３の速度を小さくする。
【００５５】
なお、周波数を上げる方法は、検出速度と所定速度との差に基づいて行う方法でも、検出速度によらず一定値を増やす方法でもよい。
【００５６】
ＳＴＥＰ２１で検出速度が所定速度よりも小さいと判別した場合は、ＳＴＥＰ１８に進む。
【００５７】
ＳＴＥＰ１８では、駆動用パルスの周波数を固定する。この後は、第１実施形態と同様に、駆動用パルスのパルス幅を操作して、速度を新たな目標速度に略一致させる。そして、この後は目標速度が変更されるまでパルス幅制御を行い、目標速度が変更されたときは再びＳＴＥＰ１２へ進んで周波数の変更を行う。
【００５８】
このような制御を行うことにより、振動波モータ３の駆動中に目標速度が変更された場合に、迅速かついつも同じような加減速を伴って駆動周波数を最適な値にすることができ、周波数決定後は、パルス幅の操作により確実かつ安定的な速度制御を行うことができる。
【００５９】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態である制御回路の速度制御動作を示すフローチャートである。第２実施形態では、目標速度が変更された際に、パルス幅を最大の値に変更してから周波数の操作を行っている。しかし、目標速度が変更された直後のパルス幅が小さい値である場合、パルス幅を最大の値に変更すると振動波モータの速度が急激に増加してしまうことが考えられ、騒音の発生や負荷に対してストレスを与えてしまうなどの不具合が生じる場合がある。
【００６０】
本実施形態はそのような問題を解決するため改善されたものであり、振動波モータの速度の変化が急激にならずに安定した加減速が行えるようにするものである。なお、制御回路の構成は第１および第２実施形態例と同様である。
【００６１】
振動波モータ３のパルス幅制御中に目標速度が変更されると、ＳＴＥＰ２３において速度制御ルーチンに入る。
【００６２】
次に、ＳＴＥＰ２４では、変更された目標速度が加速側か減速側かを判別する。加速側である場合はＳＴＥＰ２５へ進み、速度検出器５から速度情報（検出速度）を取得してＳＴＥＰ２６に進む。
【００６３】
ＳＴＥＰ２６では、パルス幅が最大値になっているか否かを判別し、最大値になっていない場合はＳＴＥＰ２７に進んでパルス幅を増加させる。なお、ここで言う最大値とは、振動波モータ３や昇圧手段２が破壊されない範囲で振動波モータ３の出力が最大となるパルス幅である。また、ＳＴＥＰ２７でパルス幅を増加する量は、速度が急激に変化しない範囲で一定値とする。ＳＴＥＰ２７からはＳＴＥＰ２８に進む。
【００６４】
ＳＴＥＰ２８では、検出速度が新たな目標速度よりも速い所定速度よりも大きいか否かを判別する。所定速度よりも小さい場合はＳＴＥＰ２９に進み、周波数を下げて共振周波数に近づける。そして、ＳＴＥＰ２９からＳＴＥＰ２５に戻る。
【００６５】
こうしてＳＴＥＰ２５からＳＴＥＰ２９までの動作を、ＳＴＥＰ２８で検出速度が所定速度より大きいと判別されるまで繰り返し、ＳＴＥＰ３０に進む。
【００６６】
一方、ＳＴＥＰ２４で減速側と判別された場合は、ＳＴＥＰ３２へ進んで速度検出器５から速度情報を取得し、ＳＴＥＰ３３に進む。
【００６７】
ＳＴＥＰ３３では、パルス幅が最大値になっているか否かを判別し、最大値になっていない場合はＳＴＥＰ３４に進んでパルス幅を増加させる。なお、ＳＴＥＰ３４でのパルス幅を増加する量は、速度が急激に変化しない範囲で一定値とする。ＳＴＥＰ３４からはＳＴＥＰ３５に進む。
【００６８】
ＳＴＥＰ３５では、検出速度が新たな目標速度よりも速い所定の速度よりも小さいか否かを判別する。所定速度よりも大きい場合はＳＴＥＰ３６に進み、周波数を上げて共振周波数から遠ざける。そして、ＳＴＥＰ３６からＳＴＥＰ３２に戻る。
【００６９】
こうしてＳＴＥＰ３２からＳＴＥＰ３６までの動作を、ＳＴＥＰ３５で検出速度が所定速度より小さいと判別されるまで繰り返し、ＳＴＥＰ３０に進む。
【００７０】
ＳＴＥＰ３０では、周波数が固定され、次にＳＴＥＰ３１では、パルス幅の操作により速度が目標速度に略一致するように制御する。この後、目標速度が変更されたときは、再びＳＴＥＰ２３へ進み、周波数を変更する。
【００７１】
このように制御を行うことにより、振動波モータ３の駆動中に目標速度が変更された場合に、いつも同じような加減速を伴って、振動波モータ３に接続された負荷にストレスを与えたり騒音を発生させたりすることなく、駆動周波数を迅速に最適な値にすることができ、さらに周波数決定後はパルス幅の操作により確実かつ安定的な速度制御を行うことができる。
【００７２】
なお、上記第１、第２および第３実施形態では、周波数やパルス幅に対する変更の考え方のみを記述しているが、実際のパルス発生器１に対しての指令は周波数を高くするときは図３の周波数データが小さくなるように出力したり、その時点での周波数に対する位相差データなども出力している。
【００７３】
また、上記各実施形態では、駆動用パルスのパルス幅を変更する場合について説明したが、これに代えて２相の駆動信号の位相差を変更して速度制御を行っても同様の効果が得られる。この際、振動波モータ３が最大の出力を発生する位相差は９０゜および−９０゜となる。
【００７４】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態である制御回路を使用するサーマルジェットプリンタを示している。この図において、１４はシートフィーダであり、ここに蓄えられた複数枚の紙を１枚ずつ分離して紙搬送系に送る働きをする。
【００７５】
１５はキャリッジであり、インクヘッドを主走査方向に移動させる。紙への記録はこのインクヘッドの先にある多数のノズルから、熱により膨張させたインクを吐出させることにより行う。
【００７６】
１６はプラテンローラであり、シートフィーダ１４から送られてくる紙を搬送する。
【００７７】
１７は紙送り用の振動波モータである。この紙送り用振動波モータ１７は、出力軸がプラテンローラ１６と直結されていて紙を搬送する駆動源となる。
【００７８】
１８はロータリーエンコーダである。このロータリーエンコーダ１８は、紙送り用振動波モータ１７の出力軸と接続されており、紙送り用振動波モータ１７の回転角を検出する。
【００７９】
１９はリニアスケールであり、これには複数の微細な明暗のパターンが刻まれている。そして、キャリッジ１５に取り付けてある不図示のフォトカプラにより明暗のパターンが検出され、キャリッジ１５の移動量が検出される。
【００８０】
２０はキャリッジ駆動用の振動波モータである。このキャリッジ駆動用振動波モータ２０は、プーリ２２を介してベルト２３を駆動し、ベルト２３に取り付けられたキャリッジ１５を駆動する。
【００８１】
２１は回復系であり、キャリッジ１５に取り付けてあるインクヘッドのノズルが、乾燥したインクによって目詰まりすることを防ぐためにインクを吸引する。ところで、プリンタで印字する書類の中には、図１０で示すように紙の中央部分に文字がないものもある。キャリッジ１５は、インクヘッドの吐出周波数に限界があるので、印字中はある決められた速度で移動させなければならない。しかし、印字しない領域は高速で移動させる方が印字時間の短縮にもなる。そこで、図１０のような書類を印字させる場合は、途中でキャリッジ駆動用振動波モータ２０の速度を変更させる必要がある。
【００８２】
図１１に、この場合のキャリッジの位置に対する目標速度を示す。この図に示すように、文字のない紙の中心位置で一度加速し、文字がある部分に来たら再び減速して印字することで、印字品位を保ったまま高速印字が可能となる。このようにキャリッジ駆動用振動波モータ２０の駆動中（印字開始後）に目標速度が変更された場合のモータ２０の制御は、上記第１〜第３実施形態にて説明した方法により行う。
【００８３】
一方、紙送り用振動波モータ１７は、キャリッジ１５の走査により１行の印字が終了すると紙を１行分移動させる。紙送り用振動波モータ１７は、ロータリーエンコーダ１８からの信号により紙が１行分送られたことを検出すると、印加電圧をゼロにすることにより紙を停止させる。
【００８４】
停止後は紙送り用振動波モータ１７の保持力により紙の位置は維持される。図９に示したようなシリアル印刷のプリンタでは、紙の送り量の精度が印字精度に大きな影響を与える。本出願人の実験結果より、紙送り用振動波モータ１７の停止直前の速度を遅くすると、紙の停止位置の精度が向上することが分かっている。しかし、紙の送り始めから停止までを低速で送ると印字時間が長くなってしまう。
【００８５】
そこで、図１２に示すように、紙の送り始めは高速で紙を搬送し、停止位置直前から低速で搬送することにより、印字品位を保ったまま高速印字が可能となる。
【００８６】
このように紙送り用振動波モータ１７の駆動中（紙送り開始後）に目標速度が変更された場合のモータ１７の制御も、上記第１〜第３実施形態にて説明した方法により行う。
【００８７】
（発明と実施形態との関係）
上記実施形態において、ＳＴＥＰ２，６，１１，１３，１７，２２，２９，３６が本発明にいう第１ステップに、ＳＴＥＰ７，８，１８，１９，３０，３１が本発明にいう第２ステップに、マイクロコンピュータ６，パルス発生器１および昇圧手段２が本発明にいう変更手段にそれぞれ相当する。
【００８８】
なお、以上が本発明の各構成と実施形態の各構成との対応関係であるが、本発明はこれら実施形態の構成に限られるものではなく、請求項に示した機構または実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであってもよい。
【００８９】
また、本発明は、以上の実施形態および変形例、またはそれら技術要素を必要に応じて組み合わせて用いてもよい。さらに、本発明は、プリンタ以外にもカメラ等の光学機器にも適用することができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明では、振動波駆動装置の動作中に目標速度が変更されたときに、駆動信号の周波数を変更するようにしている。このため、本発明を用いれば、まず周波数変更により振動波駆動装置の速度を変更後の目標速度にある程度近い所定速度まで迅速に収束させることができ、さらにその後、振幅変更又は位相差変更により、速度を確実かつ安定的に目標速度に略一致させることができる。
【００９１】
なお、周波数変更に際し、振幅又は位相差を目標速度変更時の値又は所定値に固定しておけば、常に同じような加減速制御を行える。また、この場合、振幅等を最大に固定しておくようにすれば、速やかな加速および電圧不感体領域に影響されない安定した減速を行える。
【００９２】
しかも、振幅等を最大値に固定して周波数制御する場合に、この周波数制御によって速度を目標速度よりも速い所定速度にした上で振幅等を小さくして目標速度にすれば、後に負荷の変動等があったときに振幅又は位相差を大きくすることができ、目標速度を確実に維持することができる。
【００９３】
そして、駆動信号の振幅又は位相差を最大に固定する場合等に、駆動信号の振幅又は位相差を徐々に変更しながら周波数制御するようにすれば、急激な速度変化を防止して、スムーズな速度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図２】上記制御回路のブロック図である。
【図３】上記制御回路中のパルス発生器の回路図である。
【図４】上記パルス発生器内の各信号を表すタイムチャートである。
【図５】上記制御回路中の昇圧手段の回路図でである。
【図６】本発明の第２実施形態である制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図７】振動波モータの特性を説明するグラフ図である。
【図８】本発明の第３実施形態である制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第４実施形態である制御回路を用いるプリンタを示す斜視図である。
【図１０】上記プリンタに印字された書類を示す図である。
【図１１】上記プリンタのキャリッジの駆動パターンを示す図である。
【図１２】上記プリンタの紙送りパターンを示す図である。
【符号の説明】
１・・・パルス発生器
２・・・昇圧手段
３・・・振動波モータ
４・・・エンコーダ
５・・・速度検出器
６・・・マイクロコンピュータ
７、８、１１、１２・・・ダウンカウンタ
１０・・・クロック
９、１３・・・ＲＳフリップフロップ
１４・・・シートフィーダ
１５・・・キャリッジ
１６・・・プラテンローラ
１７・・・紙送り用振動波モータ
１８・・・ロータリーエンコーダ
１９・・・リニアスケール
２０・・・キャリッジ駆動用振動波モータ
２１・・・回復系
２２・・・プーリ
２３・・・ベルト

Claims

振動波駆動装置に印加する駆動信号の周波数および振幅を制御して、前記振動波駆動装置を目標速度で動作させる振動波駆動装置の制御方法において、
前記振動波駆動装置の動作中に目標速度が変更されたときに、目標速度の変更に応じて前記振動波駆動装置を加速する場合と減速する場合の両方において、前記駆動信号の振幅を増加させ一定振幅に変更して固定してから、前記駆動信号の周波数を変更する第１ステップと、
前記第１ステップにより前記振動波駆動装置が変更後の目標速度よりも大きな所定速度で動作する状態となった後、前記駆動信号の周波数を固定し、前記振動波駆動装置の動作速度が目標速度に到達するまで前記駆動信号の振幅を小さくする第２ステップを有することを特徴とする振動波駆動装置の制御方法。
前記一定振幅が、前記駆動信号の最大振幅であることを特徴とする請求項１に記載の振動波駆動装置の制御方法。
振動波駆動装置に印加する２相の駆動信号の周波数および位相差を制御して、前記振動波駆動装置を目標速度で動作させる振動波駆動装置の制御方法において、
前記振動波駆動装置の動作中に目標速度が変更されたときに、前記駆動信号の位相差を９０度又は−９０度に変更して固定してから、前記駆動信号の周波数を変更する第１ステップを有することを特徴とする振動波駆動装置の制御方法。
前記第１ステップにより前記振動波駆動装置が所定速度で動作する状態となった後、前記駆動信号の周波数を固定して位相差を変更する第２ステップを有することを特徴とする請求項３に記載の振動波駆動装置の制御方法。
前記所定速度が、変更後の目標速度より大きいことを特徴とする請求項４に記載の振動波駆動装置の制御方法。
振動波駆動装置に印加する駆動信号の周波数および振幅を制御して、前記振動波駆動装置を目標速度で動作させる振動波駆動装置の制御装置において、
前記振動波駆動装置の動作中に目標速度が変更されたときに、目標速度の変更に応じて記振動波駆動装置を加速する場合と減速する場合の両方において、前記駆動信号の振幅を増加させ一定振幅に変更して固定してから、前記駆動信号の周波数を変更し、前記振動波駆動装置が変更後の目標速度よりも大きな所定速度で動作する状態となった後、前記駆動信号の周波数を固定し、前記振動波駆動装置の動作速度が目標速度に到達するまで前記駆動信号の振幅を小さくする変更手段を有することを特徴とする振動波駆動装置の制御装置。
前記一定振幅が、前記駆動信号の最大振幅であることを特徴とする請求項６に記載の振動波駆動装置の制御装置。
振動波駆動装置に印加する２相の駆動信号の周波数および位相差を制御して、前記振動波駆動装置を目標速度で動作させる振動波駆動装置の制御装置において、
前記振動波駆動装置の動作中に目標速度が変更されたときに、前記駆動信号の位相差を９０度又は−９０度に変更して固定してから、前記駆動信号の周波数を変更する変更手段を有することを特徴とする振動波駆動装置の制御装置。
前記変更手段は、前記駆動信号の周波数の変更により前記振動波駆動装置が所定速度で動作する状態となった後、周波数を固定して位相差を変更することを特徴とする請求項８に記載の振動波駆動装置の制御装置。
前記所定速度が、変更後の目標速度より大きいことを特徴とする請求項９に記載の振動波駆動装置の制御装置。
請求項６から１０のいずれかに記載の制御装置を備えたことを特徴とする装置。