JP5071073B2 - モータ制御装置、プリンタおよび駆動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置、プリンタおよび駆動制御方法に関する。

インクジェット式のプリンタにおいては、印刷媒体を搬送するための搬送駆動ローラ等を具備しており、この搬送駆動ローラは、ＤＣモータ等のモータ（以下、ＰＦモータとする。）により駆動させられる。また、印刷ヘッドを搭載しているキャリッジも、ＤＣモータ等のモータ（以下、ＣＲモータとする。）により駆動させられる。これらＰＦモータ、ＣＲモータの駆動制御は、比例要素、積分要素および微分要素を組み合わせたＰＩＤ制御が用いられることが多い。このＰＩＤ制御では、目標速度と実際の速度との間の速度偏差（速度差）を算出し、その偏差に基づいて比例要素、積分要素および微分要素の計算を行い、ＰＦモータの制御値（Ｄｕｔｙ比）を決定している（特許文献１〜３参照）。

特開２００６−２４０２１２号公報 特開２００３−７９１７７号公報 特開２００３−４８３５１号公報

ところで、上述のＰＦモータ、ＣＲモータ等の駆動制御は、ロータリエンコーダやリニアエンコーダ等のエンコーダを用いて行われる。エンコーダを用いた検出では、エンコーダエッジをよぎる場合（エンコーダエッジが検出される場合）に、位置情報が新たなものへと更新され、更にこの更新された位置情報とエンコーダエッジ間に要する時間に基づいて速度が算出される。

ここで、上記のＰＩＤ制御の演算は、所定のＰＩＤ演算周期毎に行われるが、そのＰＩＤ演算周期は、通常はエンコーダエッジ間の時間（以下、ＥＮＣ周期とする。）よりも短くなっている。そのため、次の（新たな）エンコーダエッジが計測されるまでの間、前回のＥＮＣ周期を用いて、ＰＩＤ制御の演算を、所定のＰＩＤ演算周期毎に行っている。また、場合によっては、最初は前回のエッジ間に要した時間を用いるが、途中から速度をゼロとしてＰＩＤ演算を行う場合もある。

しかしながら、例えばＰＦモータやＣＲモータの停止間際のように、非常に速度が遅い場合、新たなＥＮＣ周期が大きくなってしまう。そのため、ＰＩＤ演算において用いられる速度は、現在の速度から大きくずれて、正しい速度とはなっていない。また、ＰＩＤ演算が、正しい速度に基づいていないため、モータの停止位置精度が良好とならない、という問題がある。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、停止位置の精度を良好にすることが可能なモータ制御装置、プリンタおよびモータ制御方法を提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータと、モータの駆動による被搬送物の移動に伴ってスケールに設けられているパターンまたは当該スケール上に設けられているパターンに応じてレベル変化する出力信号を発生させる信号出力手段と、出力信号がレベル変化した時点から、次に出力信号がレベル変化するまでのレベル変化間の時間を周期として算出する周期算出手段と、被搬送物の現在速度は、モータのフィードバック制御の演算を行うフィードバック演算周期が到来する度に算出すると共に、フィードバック演算周期が到来する度に、当該フィードバック演算周期間の時間を当該フィードバック演算周期の１つ前のフィードバック演算周期で計測した待ち時間に加算することにより、当該フィードバック演算周期の到来する以前のレベル変化点の中で当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点から当該フィードバック演算周期が到来する時点までの時間を計測する待ち時間計測手段と、当該フィードバック演算周期の到来以前のレベル変化点の中で当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点と当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点の１つ前のレベル変化点との間の上記周期をしきい値周期として選択するしきい値選択手段と、待ち時間としきい値周期とを比較し、待ち時間がしきい値周期よりも小さいか、またはしきい値周期以下の場合にはしきい値周期を速度計算用周期として選択すると共に、待ち時間がしきい値周期以上であるか、またはしきい値周期よりも大きい場合には待ち時間を速度計算用周期として選択する周期選択手段と、周期選択手段で選択された速度計算用周期を用いて被搬送物の現在速度を算出する速度算出手段と、速度算出手段により算出される現在速度に基づいて、モータをフィードバック制御するモータ制御手段と、を具備するものである。

このように構成する場合、周期選択手段により、待ち時間としきい値周期との大小が比較され、そのうち大きい方が速度計算用周期として選択され、この速度計算用周期を用いて被搬送物の速度が算出され、算出された速度に基づいて、モータがフィードバック制御される。ここで、例えばモータの速度が非常に遅くなるような場合のように、出力信号のレベル変化が長い時間検出されない場合には、周期選択手段によって待ち時間が選択される。そのため、実際には遅いにも拘わらず、しきい値周期を用いてモータの速度が算出されるような不具合を防止することが可能となり、モータの正しい速度を推定することが可能となる。それにより、被搬送物の停止位置精度を向上させることが可能となる。

また、このように構成する場合、フィードバック演算周期が到来する度に、そのフィードバック演算周期間の時間を当該フィードバック演算周期の１つ前のフィードバック演算周期で計測した待ち時間に加算して、待ち時間が算出される。そして、この待ち時間としきい値周期とが比較されるので、比較的細かなタイミングでモータの正しい速度を推定可能となり、被搬送物の停止位置を向上可能となる。

さらに、このように構成する場合、速度算出手段は、現在計測しているレベル変化間の周期の１つ前のレベル変化間の周期をしきい値周期とする。そのため、待ち時間は、出力信号の間近のレベル変化間の周期と比較される。それにより、モータの速度が間近で変動する場合に、当該モータの正しい速度を推定可能となる。それにより、被搬送物の停止位置精度を一層向上可能となる。また、例えばエンコーダの分解能が粗い場合においては、出力信号にレベル変化が生じない時間が比較的長く、誤った速度でモータが駆動される時間も比較的長いが、本発明を適用すれば、正しい速度を推定することが可能となる。そのため、エンコーダの分解能が粗い場合には、停止位置精度を一層向上させることが可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、待ち時間計測手段は、出力信号にレベル変化が生じた場合、計測している待ち時間を初期値へと更新するものである。

このように構成する場合、出力信号のレベル変化間の周期を計測した後に、次のレベル変化間の周期の計測を行える状態となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、速度算出手段は、モータが減速している領域において待ち時間としきい値周期とを比較するものである。

このように構成する場合、モータが減速している領域では、間近に計測したレベル変化間の周期よりも、現在計測しているレベル変化間の周期の方が大きくなる。そのため、待ち時間と間近に計測したレベル変化間の周期とを比較して、大きい方を用いれば、モータの速度を一層正確に推定することが可能となり、停止位置精度を一層向上させることが可能となる。

さらに、他の発明は、プリンタが上述の各発明に係るモータ制御装置を備えるものである。

このように構成する場合、周期選択手段により、待ち時間としきい値周期との大小が比較され、そのうち大きい方が速度計算用周期として選択され、この速度計算用周期を用いて被搬送物の速度が算出され、算出された速度に基づいて、モータがフィードバック制御される。ここで、例えばモータの速度が非常に遅くなるような場合のように、出力信号のレベル変化が長い時間検出されない場合には、周期選択手段によって待ち時間が選択される。そのため、実際には遅いにも拘わらず、しきい値周期を用いてモータの速度が算出されるような不具合を防止することが可能となり、モータの正しい速度を推定することが可能となる。それにより、被搬送物の停止位置精度を向上させることが可能となる。

また、他の発明は、被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータを制御する駆動制御方法であって、モータの駆動による被搬送物の移動に伴ってスケールに設けられているパターンまたは当該スケール上に設けられているパターンに応じてレベル変化する出力信号を信号出力手段から発生させ、出力信号がレベル変化した時点から、次に出力信号がレベル変化するまでのレベル変化間の時間を周期として算出する周期算出手段と、被搬送物の現在速度は、モータのフィードバック制御の演算を行うフィードバック演算周期が到来する度に算出すると共に、フィードバック演算周期が到来する度に、当該フィードバック演算周期間の時間を当該フィードバック演算周期の１つ前のフィードバック演算周期で計測した待ち時間に加算することにより、当該フィードバック演算周期の到来する以前のレベル変化点の中で当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点から当該フィードバック演算周期が到来する時点までの時間を計測する待ち時間計測ステップと、当該フィードバック演算周期の到来以前のレベル変化点の中で当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点と当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化の１つ前のレベル変化点との間の周期をしきい値周期として選択するしきい値選択ステップと、待ち時間としきい値周期とを比較し、待ち時間がしきい値周期よりも小さいか、またはしきい値周期以下の場合にはしきい値周期を速度計算用周期として選択すると共に、待ち時間がしきい値周期以上であるか、またはしきい値周期よりも大きい場合には待ち時間を速度計算用周期として選択する周期選択ステップと、周期選択ステップで選択された速度計算用周期を用いて被搬送物の現在速度を算出する速度算出ステップと、速度算出ステップにより算出される現在速度に基づいて、上記モータをフィードバック制御するモータ制御ステップと、を具備するものである。

このように構成する場合、周期選択ステップにより、待ち時間としきい値周期との大小が比較され、そのうち大きい方が速度計算用周期として選択され、この速度計算用周期を用いて被搬送物の速度が算出され、算出された速度に基づいて、モータがフィードバック制御される。ここで、例えばモータの速度が非常に遅くなるような場合のように、出力信号のレベル変化が長い時間検出されない場合には、周期選択ステップによって待ち時間が選択される。そのため、実際には遅いにも拘わらず、しきい値周期を用いてモータの速度が算出されるような不具合を防止することが可能となり、モータの正しい速度を推定することが可能となる。それにより、被搬送物の停止位置精度を向上させることが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態に係るモータ制御装置（主として制御部１００）を備えるプリンタ１０および駆動制御方法について、図１から図９に基づいて説明する。なお、本実施の形態のプリンタ１０は、インクジェット式のプリンタであるが、かかるインクジェット式プリンタは、インクを吐出して印刷可能な装置であれば、いかなる吐出方法を採用した装置でも良い。

また、以下の説明においては、下方側とは、プリンタ１０が設置される側を指し、上方側とは、設置される側から離間する側を指す。また、印刷媒体Ｐが供給される側を給送側（後端側）、印刷媒体Ｐが排出される側を排紙側（手前側）として説明する。

＜プリンタ１０の概略構成＞
図１に示すように、プリンタ１０は、不図示の筐体部と、キャリッジ駆動機構２０と、用紙搬送機構３０と、ロータリエンコーダ４０と、リニアエンコーダ５０と、制御部１００と、を主要な構成要素としている。

これらのうち、キャリッジ駆動機構２０は、キャリッジ２１と、キャリッジモータ（ＣＲモータ２２）と、ベルト２３と、歯車プーリ２４、従動プーリ２５およびキャリッジ軸２６を備えている。キャリッジ２１は、各色のインクカートリッジ２７を搭載可能としている。また、図１および図２に示すように、キャリッジ２１の下面には、インク滴を吐出可能な印刷ヘッド２８が設けられている。また、ベルト２３は、無端ベルトであり、その一部がキャリッジ２１の背面に固定されている。このベルト２３は、歯車プーリ２４と従動プーリ２５とによって張設されている。

上述の印刷ヘッド２８には、各インクに対応づけられた不図示のノズル列が設けられていて、このノズル列を構成するノズルには、不図示のピエゾ素子が配置されている。このピエゾ素子の作動により、インク通路の端部にあるノズルからインク滴を吐出することが可能となっている。なお、印刷ヘッド２８は、ピエゾ素子を用いたピエゾ駆動方式に限られず、例えばインクをヒータで加熱し、発生する泡の力を利用するヒータ方式、磁歪素子を用いる磁歪方式、ミストを電界で制御するミスト方式等を採用しても良い。また、カートリッジ２７に充填されるインクは、染料系インク／顔料系インク等、いずれの種類のインクを搭載しても良い。

図１等に示すように、用紙搬送機構３０は、被搬送物としての印刷媒体Ｐ等を搬送するための、モータおよび搬送モータとしてのＰＦモータ３１、および普通紙等の給紙に対応する給紙ローラ３２を具備している。また、給紙ローラ３２よりも排紙側には、印刷媒体Ｐを搬送／挟持するためのＰＦローラ対３３が設けられている。また、ＰＦローラ対３３の排紙側には、プラテン３４および上述の印刷ヘッド２８が上下に対向する様に配設されている。プラテン３４は、載置部に対応すると共に、ＰＦローラ対３３によって印刷ヘッド２８の下へ搬送されてくる印刷媒体Ｐを、下方側から支持する。また、プラテン３４よりも排紙側には、上述のＰＦローラ対３３と同様の、排紙ローラ対３５が設けられている。この排紙ローラ対３５のうち、排紙駆動ローラ３５ａには、ＰＦ駆動ローラ３３ａと共に、ＰＦモータ３１からの駆動力が伝達される。なお、ＣＲモータ２２およびＰＦモータ３１は、ＤＣモータとなっている。

また、図１に示すように、ロータリエンコーダ４０（信号出力手段に相当）は、位置検出手段に対応し、円盤状スケール４１と、ロータリセンサ４２と、を具備している。これらのうち、円盤状スケール４１は、その周方向に沿って一定の間隔毎に、光を透過させる透光部と、光の透過を遮断する遮光部とを有している。この円盤状スケール４１は、ＰＦモータ３１によって回転させられる。

また、ロータリセンサ４２は、不図示の発光素子と、同じく不図示の受光素子とを主要な構成要素としている。これらのうち、発光素子は、例えば発光ダイオードといった光を出射させることが可能な部材から構成されている。また、発光素子と、受光素子との間には、不図示のコリメータレンズが介在している。そして、発光素子から出射される光は、コリメータレンズの通過により平行光に整形された後に、円盤状スケール４１に入射される。

また、受光素子に入力される光は、所定の光電変換を行って電気信号に変換された後に、不図示の信号処理回路において処理され、さらに不図示のコンパレータに処理後の信号が出力される。また、コンパレータでは、入力されるそれぞれの信号を比較し、その比較によって、図３に示すように、ＨレベルとＬレベルとの間でレベル変化するパルス信号（Ａ相のＥＮＣ信号，Ｂ相のＥＮＣ信号；出力信号に対応）を出力する。ここで、出力されるＡ相のＥＮＣ信号、Ｂ相のＥＮＣ信号は、互いに位相が９０度だけ異なっている。そのため、ＣＲモータ２２が正転状態にあるとき（キャリッジ２１がホームポジションから離れる向きに移動しているとき）、Ａ相のＥＮＣ信号は、Ｂ相のＥＮＣ信号よりも９０度だけ位相が進行する。また、ＣＲモータ２２が逆転状態にあるとき、Ａ相のＥＮＣ信号は、Ｂ相のＥＮＣ信号よりも９０度だけ位相が遅れる。

また、リニアエンコーダ５０は、プリンタ１０の副走査方向に沿って延伸するリニアスケール５１を具備すると共に、上述のロータリエンコーダ４０と同様のフォトセンサ（リニアセンサ５２）を具備している。このリニアエンコーダ５０においては、リニアスケール５１が長尺状である以外は、ロータリエンコーダ４０と同様の構成となっているため、その詳細についての説明は省略する。

なお、プリンタ１０は、その他、印刷媒体Ｐの幅を検出する紙幅検出センサ、印刷ヘッド２８とプラテン３４との間の距離を検出するギャップ検出センサ等、その他のセンサを備えている。

次に、制御部１００について、図４、図５等に基づいて説明する。制御部１００は、各種の制御を行う部分である。この制御部１００は、上述のロータリセンサ４２、リニアセンサ５２、不図示の紙幅検出センサ、不図示のギャップ検出センサ、プリンタ１０の電源をオン／オフする電源スイッチ等の各出力信号が入力される。

図１に示すように、制御部１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＰＲＯＭ１０４、ＡＳＩＣ１０５、モータドライバ１０６等を具備していて、これらが例えばバス等の伝送路１０７を介して接続されている。そして、これらのハードウエアと、ＲＯＭ１０２やＰＲＯＭ１０４に記憶されているソフトウエアおよび／またはデータの協働、または特有の処理を行う回路や構成要素の追加等によって、図４のブロック図に示す構成（速度制御手段１２０）、および図５のブロック図に示す構成（位置制御手段１４０）が機能的に実現される。加えて、更には位置制御手段１４０中の待ち時間計測手段（主としてタイマ１４５および時間演算部１４６が相当）、周期選択手段（主として時間演算部１４６が相当）、速度算出手段（主として速度演算部１４２が相当）、モータ制御手段（図５のブロック図のうち第３減算部１４９以降の構成が相当）、周期算出手段（主としてＥＮＣ周期計測部１４３が相当）が実現される。

また、ＣＰＵ１０１は、速度制御手段１２０、または位置制御手段１４０のいずれで制御を行うかの切り替えを行う。この切り替えは、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２またはＰＲＯＭ１０４から所定のプログラムおよびデータを読み込むことにより行われる。より具体的には、ＣＰＵ１０１には、ＡＳＩＣ１０５の位置演算部（図４の位置演算部１２１、図５の位置演算部１４１と同様）で算出される、現在位置を示す信号が入力される。そして、ＣＰＵ１０１では、この現在位置を示す信号に基づいて、目標停止位置（図７参照）から規定だけ手前の切り替え位置に到達したか否かを判断し、到達したと判断される場合には、図４に示す速度制御手段１２０に基づく制御から、位置制御手段１４０に基づく制御へと、ＰＦモータ３１の制御を切り替える。

図４に示すように、速度制御手段１２０は、位置演算部１２１と、速度演算部１２２と、第１減算部１２３と、目標速度発生部１２４と、第２減算部１２５と、比例要素１２６と、積分要素１２７と、微分要素１２８と、比例補正部１２９と、積分補正部１３０と、微分補正部１３１と、加算部１３２と、ＰＷＭ信号出力部１３３と、を具備している。

これらのうち、位置演算部１２１は、ロータリセンサ４２から入力される、矩形波である出力信号（図３参照）のエッジをカウントすることにより、印刷媒体Ｐ（被搬送物に対応）の送り量を算出する。また、速度演算部１２２には、ロータリセンサ４２から入力される、矩形波である出力信号のエッジをカウントすると共に、不図示のタイマ（図５におけるタイマと同等のもの）で計測される時間（周期）に関する信号も入力される。そして、カウントしたエッジと時間（周期）に基づいて、印刷媒体Ｐの送り速度を算出する。

また、第１減算部１２３は、位置演算部１２１から出力される送り量（現在位置）に関する情報と、ＲＯＭ１０２またはＰＲＯＭ１０４等のメモリから出力される目標位置（目標停止位置）に関する情報とに基づき、目標位置（目標停止位置）から現在位置を減算して位置偏差を算出する。目標速度発生部１２４には、第１減算部１２３から出力される位置偏差に関する情報が入力される。そして、目標速度発生部１２４は、この位置偏差に応じた目標速度に関する情報を出力する。なお、この目標速度に関する情報は、図７に示すような速度テーブルに関するものである。

第２減算部１２５は、目標速度から現在のＰＦモータ３１の送り速度（現在速度）を減算して、速度偏差ΔＶを算出し、比例要素１２６、積分要素１２７および微分要素１２８にそれぞれ出力する。比例要素１２６、積分要素１２７および微分要素１２８は、入力される速度偏差ΔＶに基づいて、以下の比例制御値ＱＰと、積分制御値ＱＩと、微分制御値ＱＤとを算出する。
ＱＰ（ｊ）＝ΔＶ（ｊ）×Ｋｐ …（式１）
ＱＩ（ｊ）＝ＱＩ（ｊ−１）＋ΔＶ（ｊ）×Ｋｉ …（式２）
ＱＤ（ｊ）＝｛ΔＶ（ｊ）−ΔＶ（ｊ−１）}×Ｋｄ …（式３）
ここで、ｊは、時間であり、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、Ｋｄは微分ゲインである。

また、比例補正部１２９には、比例要素１２６から（式１）の比例制御値ＱＰが入力されると共に、積分補正部１３０から補正後の積分制御値ＱＩ’が入力される。比例補正部１２９は、比例要素１２６からの比例制御値ＱＰと、積分補正部１３０からの補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率（例えば、０．９５）を掛けた値との大小関係を比較する。そして、補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率を掛けた値よりも比例制御値ＱＰの方が小さい場合は、その比例制御値ＱＰを加算部１３２へ出力する一方、補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率を掛けた値の方が小さい場合は、その値を加算部１３２へ出力する。

微分補正部１３１には、微分制御値ＱＤが微分要素から入力されると共に、積分補正部１３０から補正後の積分制御値ＱＩ’が入力される。微分補正部１３１は、微分要素１２８からの微分制御値ＱＤと、積分補正部１３０からの補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率（例えば、０．９５）を掛けた値との大小関係を比較する。そして、補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率を掛けた値よりも微分制御値ＱＤの方が小さい場合は、その微分制御値ＱＤを加算部１３２へ出力する一方、補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率を掛けた値の方が小さい場合は、その値を加算部１３２へ出力する。

また、積分補正部１３０は、本実施の形態では、積分要素１２７から入力される信号をそのまま加算部１３２へ出力する。

加算部１３２は、比例補正部１２９、積分補正部１３０、および微分補正部１３１から出力される制御値を加算し、その加算により求めた制御値の和をＰＷＭ信号出力部１３３へ出力する。ＰＷＭ信号出力部１３３は、加算部１３２から供給される制御値の和を換算して得たデューティー比のＰＷＭ信号を出力する。なお、このＰＷＭ信号出力部１３３には、デューティー比の上限値が設定されており、制御値を換算して得たデューティー比がその上限値（例えば、９５パーセント）を超えたときは、その上限値のデューティー比を出力する。

また、モータドライバ１０６は、ＰＷＭ信号出力部１３３から出力されるＰＷＭ信号に基づいて、ＰＦモータ３１をＰＷＭ制御にて、制御駆動する。

また、図５に示すように、位置制御手段１４０は、位置演算部１４１と、速度演算部１４２と、ＥＮＣ周期計測部１４３と、メモリ１４４と、タイマ１４５と、時間演算部１４６と、第１減算部１４７と、位置ゲイン乗算部１４８と、第３減算部１４９と、比例要素１５０と、積分要素１５１と、微分要素１５２と、比例補正部１５３と、積分補正部１５４と、微分補正部１５５と、加算部１５６と、ＰＷＭ信号出力部１５７と、を具備している。

これらのうち、位置演算部１４１、第１減算部１４７、比例要素１５０、積分要素１５１、微分要素１５２、比例補正部１５３、積分補正部１５４、微分補正部１５５、加算部１５６、ＰＷＭ信号出力部１５７は、上述の速度制御手段１２０の対応する構成（位置演算部１２１、速度演算部１２２、第１減算部１２３、比例要素１２６、積分要素１２７、微分要素１２８、比例補正部１２９、積分補正部１３０、微分補正部１３１、加算部１３２、ＰＷＭ信号出力部１３４）と同様であるため、その説明を省略する。

ただし、速度演算部１４２は、ロータリセンサ４２からの出力信号に基づいた印刷媒体Ｐの送り速度の算出は行わずに、時間演算部１４６からの出力（速度計算用周期）に基づいて、印刷媒体Ｐの送り速度を算出する。

ＥＮＣ周期計測部１４３は、ロータリセンサ４２からの出力信号が入力される。このＥＮＣ周期計測部１４３では、図３に示す出力信号のいずれかのエッジが入力されると、次の出力信号のエッジが入力されるまでの間、クロック信号のカウントを開始する。そして、クロック信号のカウントに基づいて、隣り合うエッジ間の時間を算出する。すなわち、図３のＡ相のＥＮＣ信号、Ｂ相のＥＮＣ信号におけるそれぞれ立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジのうち、最も近接する２つのエッジ間における時間（以下、ＥＮＣ周期とする。）を計測する。なお、ＥＮＣ周期計測部１４３で計測されたＥＮＣ周期は、メモリ１４４に記憶されると共に、メモリ１４４に記憶されるＥＮＣ周期は、時間演算部１４６によって読み出される。

また、メモリ１４４は、ＥＮＣ周期を一時的に記憶する部分であり、ＲＡＭ１０２やＰＲＯＭ１０４のような部分が該当するが、その他、専用のＲＡＭ、ＰＲＯＭ等を設けるように構成しても良い。タイマ１４５は、不図示のクロックからの信号を受信する。そして、例えば１００μｓｅｃ等のような、所定のＰＩＤ演算周期が到来すると、そのＰＩＤ演算周期ごとに、時間演算部１４６にタイマ信号を出力する。

時間演算部１４６は、タイマ１４５からＰＩＤ演算周期（例えば１００μｓｅｃ）に関するタイマ信号を受信して、待ち時間の計測を行う。例えば、時間演算部１４６は、前回の初期値（例えば５０μｓｅｃ）への更新が行われたときから、２回タイマ信号を受信すると２５０μｓｅｃ、３回タイマ信号を受信すると３５０μｓｅｃ等のように待ち時間を計測する。また、時間演算部１４６には、ロータリセンサ４２からのＥＮＣ信号も入力される。そして、時間演算部１４６では、図３に示すＥＮＣ信号のいずれかのエッジが入力されると、待ち時間を初期値へとインクリメントする。すなわち、図３のＡ相またはＢ相のＥＮＣ信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジのうち、いずれか１つも検出されると、時間演算部１４６では、待ち時間を初期値にインクリメントする。

また、時間演算部１４６では、メモリ１４４からＥＮＣ周期を読み出して、ＥＮＣ周期と待ち時間とを比較する。そして、待ち時間がＥＮＣ周期以下、または待ち時間がＥＮＣ周期よりも小さい場合には、時間演算部１４６は、速度演算部１４２に出力する速度計算用周期（時間情報に関する信号）として、ＥＮＣ周期を出力する。逆に、待ち時間がＥＮＣ周期よりも大きい場合、または待ち時間がＥＮＣ周期以下の場合には、時間演算部１４６は、速度演算部１４２に出力する速度計算用周期として、待ち時間に関する情報を出力する。

位置ゲイン乗算部１４８は、第１減算部１４７で算出された位置偏差ΔＬ（＝目標停止位置−現在位置）に、所定の位置ゲインを乗じた値を算出する部分である。また、第３減算部１４９は、第１減算部１４７で算出された値から、現在速度を減算して、偏差ΔＨを算出する部分である。なお、位置ゲインをＧ、現在速度をＶ、現在周期をＴとすると、偏差ΔＨを式に示すと、以下のようになる。
ΔＨ＝ΔＬ（ｊ）×Ｇ−Ｖ（ｊ） …（式４）
＝ΔＬ（ｊ）×Ｇ−１／Ｔ（ｊ）

＜ＰＦモータ３１の制御方法＞
以上のような構成を有するプリンタ１０における、ＰＦモータ３１の制御方法について、図６のフローに基づきながら以下に説明する。

プリンタ１０の電源オン中に、例えば印刷の実行等に際して、ＣＰＵ１０１からＰＦモータ３１に駆動指令が発せられると、当該ＰＦモータ３１は、図６に示すような速度テーブルに従って、駆動させられる。すると、ＣＰＵ１０１は、最初に、速度制御手段１２０でＰＦモータ３１を制御駆動させる。それにより、ＰＦモータ３１は、目標速度と現在速度との間の速度偏差ΔＶに基づく、速度ＰＩＤ制御により制御駆動させられる。すなわち、ＰＦモータ３１は、図７に示す目標速度の速度テーブルに収束するようにＰＩＤ制御させられる。

そして、ＰＦモータ３１の加速領域、および定速領域の間は、速度ＰＩＤ制御が為されると共に、減速領域においても、図７に示す切り替え位置の手前側（左側；図７では実線で示される部分）までは、速度ＰＩＤ制御が為される。

また、ＰＦモータ３１の駆動に際しては、ＣＰＵ１０１には、ＡＳＩＣ１０５の位置演算部（図４等の位置演算部１２１と同様）で算出される、現在位置を示す信号が入力される。そして、ＣＰＵ１０１では、この現在位置を示す信号に基づいて、目標停止位置（図７参照）から規定だけ手前の切り替え位置に到達したか否かを判断する。すなわち、位置演算部１２１でのカウント値が規定の値に達したか否かを、ＣＰＵ１０１は判断する。なお、この切り替え位置は、速度テーブルにおける減速領域となるように設定されている。

この判断において、切り替え位置に到達したと判断される場合、ＣＰＵ１０１は、速度制御手段１２０に基づく制御から、位置制御手段１４０に基づく制御へと、ＰＦモータ３１の制御を切り替える。

そして、切り替えの後は、式（４）に基づいて偏差ΔＨを算出する。この式（４）等から明らかなように、切り替え後、位置偏差ΔＬは、ＰＦモータ３１が進行するにつれて、徐々に小さくなっていく。また、一般に、ＰＩＤ制御は、偏差が０（ゼロ）となるように制御するものなので、上述の式（４）の位置ＰＩＤ制御においては、位置偏差ΔＬが小さくなっていけば、その位置偏差ΔＬを解消する（ゼロとする）ための現在速度も小さくなっていく。なお、切り替え後は、速度テーブルに基づく制御駆動ではなくなるため、図７では、切り替え後の速度と位置との関係を、仮想的なものとして破線で示している。

この破線で示される状態において、タイマ１４５からＰＩＤ演算周期に関するタイマ信号を時間演算部１４６が受信すると、まず、最新（現在）のＰＩＤ演算周期において位置演算部１４１で算出されている位置に関するカウント値と、１つ前のＰＩＤ演算周期において位置演算部１４１で算出されていた位置に関するカウント値との差を求める（Ｓ０１）。続いて、この位置の差がゼロとなっているか否かを判断する（Ｓ０２）。

なお、通常は、ＰＩＤ演算周期は、図８に示すようにＥＮＣ周期よりも小さいため、カウント値がゼロである場合も十分に生じ得る状態となっている。また、カウント値の差がゼロである場合、最新（現在）のＰＩＤ演算周期におけるＥＮＣ信号のカウント値と、１つ前のＰＩＤ演算周期におけるカウント値との間に変化はない。そのため、制御部１００における判断は、同じ位置に留まっている、というものとなる。

ここで、Ｓ０２の判断において位置に関するカウント値の差がゼロでないと判断される場合（Ｎｏの場合）、位置に関するカウント値に差があることになり、新たにＥＮＣ信号のエッジを検出していることになる。このとき、ＥＮＣ周期計測部１４３で計測されたＥＮＣ周期を取得する（Ｓ０３）。そして、時間演算部１４６では、速度計算用周期としてＥＮＣ周期を選択し、速度演算部１４２では、取得されたＥＮＣ周期を用いて、印刷媒体Ｐの搬送速度を算出する（Ｓ０４）。この搬送速度の算出後、次のＥＮＣ周期の計測に備えるために、待ち時間を初期値に設定する（Ｓ０５）。ここで、ＰＩＤ演算周期が、例えば図８に示すように１００μｓｅｃのとき、そのＰＩＤ演算周期のどの時点でＥＮＣ信号が検出されるか分からない。そのため、初期値をＰＩＤ演算周期の中間値（例えば５０μｓｅｃ）に設定する。なお、このＳ０５の処理の後は、当該ＰＩＤ演算周期における処理は終了し、次のＰＩＤ演算周期の到来後に、同じ処理が繰り返される。

また、上述のＳ０２の判断において、位置に関するカウント値の差がゼロであると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、メモリ１４４に記憶されているＥＮＣ周期を読み出す（Ｓ０６）。また、上記のＳ０２の判断においてＹｅｓの場合、ＥＮＣ信号のエッジは検出されずに、時間演算部１４６は同じ位置に留まり続けているものと判断することになる。その場合、時間演算部１４６は、前回のＰＩＤ演算周期における待ち時間に、さらに今回のＰＩＤ演算周期の時間（例えば、ＰＩＤ演算周期が１００μｓｅｃの場合には、１００μｓｅｃ）を加算する（Ｓ０７）。

次に、時間演算部１４６は、上述の待ち時間と直近のＥＮＣ周期とを比較し、待ち時間がＥＮＣ周期よりも大きいか否かを判断する（Ｓ０８）。この判断において、待ち時間がＥＮＣ周期よりも小さいと判断される場合（Ｎｏの場合）、時間演算部１４６は、速度計算用周期としてＥＮＣ周期を選択し、速度演算部１４２では、Ｓ０４と同様に、取得されたＥＮＣ周期を用いて、印刷媒体Ｐの搬送速度を算出する（Ｓ０９）。すなわち、この場合、図８のしきい値周期よりも手前側の状態となり、ＥＮＣ信号のエッジは検出されてはいないが、前回のエッジの検出からさほど時間が経っていない状態に相当する。そのため、エッジが検出されていないのが通常であるので、その場合は、前回計測されたＥＮＣ周期を用いて、印刷媒体Ｐの搬送速度を算出する。なお、このＳ０９の処理の後は、当該ＰＩＤ演算周期における処理は終了し、次のＰＩＤ演算周期の到来後に、同じ処理が繰り返される。

また、上述のＳ０８の判断において、待ち時間がＥＮＣ周期以上であると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、時間演算部１４６は、待ち時間を速度計算用周期に設定する（Ｓ１０）。そして、この計算用周期が速度演算部１４２に出力され、速度演算部１４２では、この計算用周期である待ち時間を用いて、印刷媒体Ｐの搬送速度を算出する（Ｓ１１）。

以上の処理を、ＰＩＤ演算周期が到来する度に、繰り返して行う。なお、上述のＳ０２、Ｓ０８における判断では、イコールの場合を含むようにしても良く、イコールの場合を含まないようにしても良い。

＜本発明の適用による効果＞
上述のような構成のプリンタ１０によると、時間演算部１４６により、待ち時間とＥＮＣ周期との大小が比較され、そのうち大きい方に関する情報が、速度演算部１４２に出力される。そして、速度演算部１４２では、かかる大きい方を用いて、印刷媒体Ｐ（ＰＦモータ３１）の搬送速度を算出し、算出された搬送速度を第３減算部１４９で減算し、その後ＰＦモータ３１がフィードバック制御される。このため、例えばＰＦモータ３１の速度が非常に遅くなるような場合のように、ＥＮＣ信号のエッジが長い時間検出されない場合、時間演算部１４６では待ち時間を選択するため、実際にはＰＦモータ３１が遅いにも拘わらず、前回のＥＮＣ周期を用いてＰＦモータ３１の速度が算出されるような不具合を防止することが可能となる。それにより、印刷媒体Ｐ（ＰＦモータ３１）の正しい速度を推定することが可能となり、印刷媒体Ｐの停止位置精度を向上させることが可能となる。

図９は、停止間際の状態において従来技術を適用した場合と、本発明を適用した場合とを比較して示す図である。この図９においては、従来技術として、前回の速度を用いる場合と、最初は前回の速度を用いているが、途中から速度をゼロとした場合が示されている。一方、実際の速度は二点鎖線で示されていて、今回の発明に関するものが実線で示されている。この図９に示すように、従来技術の２つの場合は、共に実際の速度から大きく異なっている。これに対して、今回の発明のように、待ち時間とＥＮＣ周期との大小が比較され、そのうち大きい方に関する情報を、速度演算部１４２で用いる場合、実際の速度に近い速度が算出されている。

この図９の様子は、図８からも容易に理解可能となっている。すなわち、今回の発明を適用した場合における速度は、エッジ間距離／速度計算用周期によって求められる。ここで、ＰＦモータ３１が遅くなって、分母のエッジ間の時間（すなわちＥＮＣ周期）が大きくなると、今回の発明では、速度計算用周期として、しきい値周期（前回のＥＮＣ周期）を超えた時点から、実際のＥＮＣ周期に近い値である待ち時間が適用される。そのため、算出される速度は、実際の速度に近いものとなる。

また、時間演算部１４６では、ＰＩＤ演算周期が到来する度に、そのＰＩＤ演算周期を加算して、待ち時間を算出していて、この待ち時間とＥＮＣ周期とを比較している。そのため、比較的短いタイミングで、印刷媒体Ｐ（ＰＦモータ３１）の正しい速度を推定可能となり、印刷媒体Ｐの停止位置精度を一層向上させることが可能となる。

さらに、本実施の形態においては、時間演算部１４６は、現在計測しているＥＮＣ周期の１つ前のＥＮＣ周期をしきい値時間として用いている。そのため、待ち時間は、ＥＮＣ信号の間近のエッジ間の周期と比較される。それにより、ＰＦモータ３１の速度が間近で変動する場合に、当該ＰＦモータ３１の正しい速度を推定可能となり、印刷媒体Ｐの停止位置精度を一層向上させることが可能となる。また、例えばエンコーダの分解能が粗い場合においては、ＥＮＣ信号にレベル変化が生じない時間が比較的長く、誤った速度でＰＦモータ３１が駆動される時間も比較的長い。しかしながら、待ち時間と前回のＥＮＣ周期とを比較して、大きい方を選択するという、本発明を適用すれば、正しい速度を推定可能となる。そのため、特にエンコーダの分解能が粗い場合においては、停止位置精度を一層向上させることが可能となる。

また、本実施の形態では、ＥＮＣ信号のエッジが検出された場合、計測している待ち時間を初期値へとインクリメント（更新）している。そのため、ＥＮＣ信号のエッジ間の周期を計測した後に、次のエッジ間のＥＮＣ周期の計測を行える状態となる。

また、本実施の形態では、ＰＦモータ３１が減速している領域において、図６に示す処理フローが実行されている。ここで、ＰＦモータ３１が減速している領域では、間近に計測されたＥＮＣ周期よりも、現在計測しているＥＮＣ周期の方が大きくなる。そのため、待ち時間と間近に計測されたＥＮＣ周期とを比較して、大きい方を用いれば、ＰＦモータ３１の速度を一層正確に推定することが可能となり、停止位置精度を一層向上させることが可能となる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について述べたが、本発明は、種々変形可能である。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態においては、ＰＦモータ３１を制御する場合について述べている。しかしながら、上述の図４、図５に示す制御部１００においては、ＰＦモータ３１とＣＲモータ２２を置き換えるように構成しても良い。なお、ＣＲモータ２２の駆動制御を行う場合、ロータリセンサ４２から出力されるＥＮＣ信号ではなく、リニアセンサ５２から出力されるＥＮＣ信号を用いて、同様の制御が為される。

また、ＰＦモータ３１およびＣＲモータ２２以外にも、印刷ヘッド２８を吸引するポンプを駆動するためのポンプモータ、その他、必要に応じて設けられる、給紙モータ、プラテンギャップ用モータ等に対して、上述したような駆動制御を実行するようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、出力信号（ＥＮＣ信号）のレベル変化を検出する場合、Ａ相およびＢ相の２つのＥＮＣ信号を用いている。しかしながら、出力信号のレベル変化を検出するのに際して、１つのみのＥＮＣ信号、または位相が互いに異なる３つ以上のＥＮＣ信号を用いるように構成しても良い。

また、上述の実施の形態においては、図５に示す位置制御手段１４０に本発明が適用された場合について説明している。しかしながら、本発明は、図４に示す速度制御手段１２０に適用するようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、図６に示す処理フローは、ＰＦモータ３１（モータ）の減速領域において実行されている。しかしながら、図６の処理フローは、ＰＦモータ３１（モータ）の減速領域のみならず、図７に示すような速度が一定となる定速領域や加速領域に本発明を適用するようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、待ち時間と比較されるしきい値周期として、前回の（間近に計測された）ＥＮＣ周期を用いている。しかしながら、しきい値周期は、前回の（間近に計測された）ＥＮＣ周期には限られない。例えば、ＥＮＣ周期に所定の値を加算／減算したものをしきい値周期として用いるようにしても良く、ＥＮＣ周期に所定の係数を乗算したものをしきい値周期として用いるようにしても良い。また、ＥＮＣ周期ではなく、ＥＮＣ周期に最も近い時間となるＰＩＤ演算周期の個数分をしきい値周期として用いるようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、制御部１００は、ＣＰＵ１０１と、ＡＳＩＣ１０４とを備えている。しかしながら、制御部１００としては、ＡＳＩＣ１０４のみでＰＦモータ３１の制御を司るように構成しても良く、また、これら以外に種々の周辺機器が組み込まれた１チップマイコン等を組み合わせて、制御部１００を構成するようにしても良い。

さらに、上述の実施の形態では、速度制御手段１２０および位置制御手段１４０は、ＰＩＤ制御を行うように構成されている。しかしながら、ＰＦモータ３１の制御は、ＰＩＤ制御には限られない。ＰＩＤ制御以外の制御としては、ＰＩ制御、ＰＤ制御、Ｐ制御等のフィードバック制御、その他、フィードフォワード制御とフィードバック制御の併用等がある。

また、上述の実施の形態では、切り替え位置に到達したか否かを判断して、速度制御手段１２０での制御から位置制御手段１４０での制御に切り替えるようにしている。しかしながら、かかる制御の切り替えは、切り替え位置に到達したか否かではなく、別のトリガ（例えば、規定の時間が経過したか否か等）を用いるようにしても良い。また、上述の実施の形態では、モータ制御装置は、プリンタ１０に適用されている。しかしながら、モータ制御装置は、プリンタへの適用には限られず、モータを用いる種々の装置（例えば、スキャナ、デジタルカメラ等）に適用可能である。

また、上述の実施の形態では、速度ＰＩＤ制御と位置ＰＩＤ制御の組み合わせのみについて述べているが、その他、オープン制御を組み合わせるようにしても良い。

本発明の一実施の形態に係るプリンタの側面構成を示す概略図である。 図１のプリンタのリア給送機構の外観を示す斜視図である。 ＥＮＣ信号を示す図である。 速度制御手段の概略構成を示すブロック図である。 速度制御手段の概略構成を示すブロック図である。 ＰＩＤ演算周期ごとに実行されるシーケンスを示す処理フローである。 速度テーブルの速度と位置の関係を示す図である。 ＥＮＣ周期とＰＩＤ演算周期との関係の概略を示す図である。 各種の速度と時間との関係を示す図である。

符号の説明

１０…プリンタ、２０…キャリッジ機構、３０…用紙搬送機構、３１…ＰＦモータ（モータに対応）、３２…給紙ローラ、４０…ロータリエンコーダ（信号出力手段に対応）、５０…リニアエンコーダ、１００…制御部（位置算出手段、速度算出手段、切替手段に対応）、１０１…ＣＰＵ、１２０…速度制御手段、１４０…位置制御手段、１４２…速度演算部（速度算出手段に対応）、１４３…ＥＮＣ周期計測部、１４４…メモリ、１４５…タイマ（待ち時間計測手段の一部に対応）、１４６…時間演算部（待ち時間計測手段の一部、周期選択手段に対応）、Ｐ…印刷媒体（被搬送物に対応）

Claims (6)

1. 被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータと、
   上記モータの駆動による上記被搬送物の移動に伴ってスケールに設けられているパターンまたは当該スケール上に設けられているパターンに応じてレベル変化する出力信号を発生させる信号出力手段と、
   上記出力信号がレベル変化した時点から、次に上記出力信号がレベル変化するまでのレベル変化間の時間を周期として算出する周期算出手段と、
   上記被搬送物の現在速度は、上記モータのフィードバック制御の演算を行うフィードバック演算周期が到来する度に算出すると共に、
   上記フィードバック演算周期が到来する度に、当該フィードバック演算周期間の時間を当該フィードバック演算周期の１つ前のフィードバック演算周期で計測した待ち時間に加算することにより、当該フィードバック演算周期の到来する以前のレベル変化点の中で当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点から当該フィードバック演算周期が到来する時点までの時間を計測する待ち時間計測手段と、
   当該フィードバック演算周期の到来以前のレベル変化点の中で当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点と当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点の１つ前のレベル変化点との間の上記周期をしきい値周期として選択するしきい値選択手段と、
   上記待ち時間と上記しきい値周期とを比較し、上記待ち時間が上記しきい値周期よりも小さいか、または上記しきい値周期以下の場合にはしきい値周期を速度計算用周期として選択すると共に、上記待ち時間が上記しきい値周期以上であるか、またはしきい値周期よりも大きい場合には上記待ち時間を上記速度計算用周期として選択する周期選択手段と、
   上記周期選択手段で選択された上記速度計算用周期を用いて上記被搬送物の現在速度を算出する速度算出手段と、
   上記速度算出手段により算出される上記現在速度に基づいて、上記モータをフィードバック制御するモータ制御手段と、
   を具備することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記モータ制御手段におけるフィードバック制御がＰＩＤ制御であることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記待ち時間計測手段は、前記出力信号に前記レベル変化が生じた場合、計測している前記待ち時間を初期値へと更新することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記速度算出手段は、前記モータが減速している領域において前記待ち時間と前記しきい値周期とを比較することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 請求項１から４ いずれか１項に記載のモータ制御装置を具備することを特徴とするプリンタ。
6. 被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータを制御する駆動制御方法であって、
   上記モータの駆動による上記被搬送物の移動に伴ってスケールに設けられているパターンまたは当該スケール上に設けられているパターンに応じてレベル変化する出力信号を信号出力手段から発生させ、上記出力信号がレベル変化した時点から、次に上記出力信号がレベル変化するまでのレベル変化間の時間を周期として算出する周期算出ステップと、
   上記被搬送物の現在速度は、上記モータのフィードバック制御の演算を行うフィードバック演算周期が到来する度に算出すると共に、上記フィードバック演算周期が到来する度に、当該フィードバック演算周期間の時間を当該フィードバック演算周期の１つ前のフィードバック演算周期で計測した待ち時間に加算することにより、当該フィードバック演算周期の到来する以前のレベル変化点の中で当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点から当該フィードバック演算周期が到来する時点までの時間を計測する待ち時間計測ステップと、
   当該フィードバック演算周期の到来以前のレベル変化点の中で当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点と当該フィードバック演算周期の直近のレベル変化点の１つ前のレベル変化点との間の上記周期をしきい値周期として選択するしきい値選択ステップと、
   上記待ち時間と上記しきい値周期とを比較し、上記待ち時間が上記しきい値周期よりも小さいか、または上記しきい値周期以下の場合にはしきい値周期を速度計算用周期として選択すると共に、上記待ち時間が上記しきい値周期以上であるか、またはしきい値周期よりも大きい場合には上記待ち時間を上記速度計算用周期として選択する周期選択ステップと、
   上記周期選択手段で選択された上記速度計算用周期を用いて上記被搬送物の現在速度を算出する速度算出ステップと、
   上記速度算出手段により算出される上記現在速度に基づいて、上記モータをフィードバック制御するモータ制御ステップと、
   を具備することを特徴とする駆動制御方法。

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