JPS60257272A - 印刷キヤリア装置の水平移動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフィードバック感知器を使用する事なく、印刷
キャリア装置の移動順序を機械的装置部分の動特性に整
合させる事によって水平移動即ちエスケープの位置誤差
を最小にする装置に関する。

〔従来技術〕

一般に知られている様に、「停止印刷」装置においては
、印刷機構が特定の印刷位置に移動され、静止した後に
だけ文字が印刷されている。次の印刷位置迄の移動を制
御するエスケープ制御装置は位置のアンダーシュートも
しくはオーバーシュートが仕様内におさまる様にキャリ
ア及び印刷ヘッド装置を制御された停止位置に移動させ
なければならない。位置のアンダーシュートもしくはオ
ーバーシュートは文字の整置誤差に直接関係があり、印
刷の品質を劣化している。さらに、印刷キャリア及び印
刷ヘッド装置を制御された停止位置に移動するのに必要
する時間は印刷装置の全体的スループットに重大な影響
を与える。従ってエスケープ制御装置は移動時間及び従
って印刷装置のスループットに影響を与える事な（位置
のアンダーシュート及びオーバーシュートを最小にする
必要がある。

低コスト印刷装置で良好な品質の文字の印刷が望まれる
場合にはアンダーシュート及びオーバーシュートの問題
は重大である。この様な低コストの印刷装置は代表的な
場合、レール及びベルト駆動装置を有する。この様な装
置においては駆動モータ及び印刷ヘッド間の結合は厳密
でな（、この結果機械的制動が不十分でモータ及、び印
刷ヘッド間に位置的誤差を生じている。オーバーシュー
ト及びアンダーシュートの状態は印刷ヘッド装置が駆動
モータと同調しようとする時に連続して生ずる。低コス
ト印刷装置で生ずる他の問題は印刷装置がその共振振動
数近くで動作する点にある。一般にこの事は装置の不安
定に導き、アンダーシュート及びオーバーシュートの問
題を複雑にしている。

印刷キャリア装置を駆動する一般に知られた方法は２つ
あり、第１のものは定速度移動で、第２のものは勾配速
度移動である。定速度移動装置においては布振幅の速度
指令が一定の時間印刷キャリア装置に与えられる。勾配
速度移動装置においては、勾配即ち三角形状の速度指令
が印刷キャリア装置に印加される。これ等の型の両方に
関連する主要な問題は印刷キャリアの応答が指令速度信
号に一致しない点にある。この結果、印刷キャリアのア
ンダーシュート及びオーバーシュートが生ずる。この事
は整置されていない文字の印刷、印刷の品質の劣化に導
く。この様な２つの型の印刷装置において優れた品質の
印刷を与えるためには何等かのフィードバック感知が必
要とされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は印刷キャリア装置を駆動するための装置
を与える事にある。

本発明に従えば印刷装置中の印刷キャリア装置のアンダ
ーシュート及びオーバーシュートを最小にする装置が与
えられる。

本発明に従えば低コスト印刷装置における印刷の品質が
改良される装置が与えられる。

本発明に従えば印刷キャリア装置及び印刷キャリア駆動
装置間にフィードバック感知器を使用する事な（印刷キ
ャリア装置のアンダーシュート及びオーバーシュートが
最小にされる印刷キャリア装置を駆動するための装置が
与えられる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に従えばエスケープ移動の順序は印刷装置の動的
特性、即ち印刷キャリ゛すと駆動モータ間の１次誤差モ
ードの減衰固有振動数及び減衰比に整合される。印刷動
作が必要とされる毎に３つの相続ぐ定速度指令が印刷キ
ャリア装置に印加される。定速度指令の振幅と持続時間
は第２の速度指令の開始時及び第６の速度指令の終了時
に駆動モータに関する印刷キャリア装置の位置誤差及び
速度誤差が０になる様に選択される。第１（最初の）及
び第３の速度指令の持続時間は印刷装置の減衰する固有
半周期の整数倍である。第１及び第６の速度指令の振幅
は第２の速度指令の振幅に関連して調節される。

第２の速度指令の振幅は第１の速度指令の終了時の印刷
キャリア装置の応答速度に正確に一致する様にセットさ
れる。第６の速度指令は第６の速度指令の終了時に印刷
キャリア装置の応答速度が０になる様に選択される。第
１及び第６の速度指令の相対振幅は装置の減衰比に依存
する。第２の速度指令が印加されている時間中には印刷
キャリア及び入力指令間のトラッキング誤差は０である
ので第２の速度指令の持続時間は重要でない。この結果
筒２の速度指令は、第１の第６の速度指令をそのままに
したまま、種々の移動寸法に対して調節される。

本発明の実施例によれば、モータに印加される速度指令
は加速時、回転（保持）時及び減速時の速度指令に分割
されるが、加速時及び減速時の速度指令の持続時間は装
置の゛減衰固有周期の１／２に等しく選択され、又回転
速度指令の振幅に対する加速時の速度指令の振幅の比、
及び回転速度指令の振幅に対する減速時の速度指令の振
幅の比は臨界的時刻でトラッキング誤差が０になる様に
選択される。

〔実施例〕 印刷キャリア装置の機械的な特徴は一般に知られている
。この様な特徴は本発明の部分を構成しないので、本明
細書では詳細に説明されない。

これ等についてはエスケープ制御装置の動作の説明に必
要な程度だけ説明される。

第１図を参照するに、エスケープ制御装置はモータ駆動
装置１４の動作を制御するのに使用されるマイクロプロ
セッサ１２を含んでいる。マイクロプロセッサ１２はＩ
Ｎ置８０５１マイクロプロセツザの如き標準の、一般に
知られているものである。マイクロプロセッサ１２への
データはデータ入力装置１１によって入力される。デー
タ入力装置１１は印刷さるべき文字だけでなく、エスケ
ープメントの距離及び方向の形の制御情報を与える。デ
ータがデータ入力装置１１からマイクロプロセッサ１２
に転送される際のフォーマットは本発明の一部を形成し
ないので、詳細な説明はなされない。

読取り専用メモリ（ＲＯＭ）であるメモリ１３はマイク
ロプロセッサ１２のための動作グログラムを記憶してい
る。速度指令をモータ駆動装置１４に与えて、ステップ
・モータ１５を駆動し、印刷ヘッド１８を次の所望の印
刷位置に位置付けるのはメモリ１６に関連するマイクロ
プロセッサ１２である。第１図に示された如く、印刷キ
ャリア装置１６は印刷ヘッド１８及びステップ・モータ
１５の移動に応答してヘッド１８を位置付けるベルト１
７より成る。

動作について説明すると、データのみならず制御情報は
データ入力装置１１からマイクロプロセッサ１２に入力
される。制御情報はエスケープ・データ、即ち次の印刷
動作が生ずる前に印刷ヘッド１８が移動されなければな
らない距離及び方向を含む。この情報はマイクロプロセ
ッサ１２によって処理され、マイクロプロセッサ１２は
順次的速度指令のシーケンスをモータ駆動装置１４に出
力する。これ等の順次的速度シーケンスはステソゲ・モ
ータ１５を駆動するためのステップ指令に変換される。

ステップ−モータ１５へのステップ指令入力は次の印刷
位置迄に必要とされる印刷ヘッド１８の加速及び減速を
与えるものである。モータ１５によって与えられるステ
ップ数の和が印刷ヘッド１８が移動しなければならない
エスケープ距離である。

本発明の主な特徴はマイクロプロセッサ１２から一モー
タ駆動装置１４に順次出力される順次的速度指令の持続
時間及び振幅の決定にある。これ等の指令の持続時間及
び振幅は必要なエスケープ距離に依存するだけでな（、
印刷装置の動的特性にも依存する。具体的にはこの様な
情報は印刷装置の非減衰固有振動数及び印刷装置の減衰
比に依存する。次に速度指令の最適な組の決定法につい
て説明する。

第２図に示された如き自由度が１のモデルはステップ・
モータ１５に関する印刷ヘッド１Ｂの応答を適切に説明
出来る。Ｘ（ｔ）は入力変位、即ちモータ駆動装置１４
に応答するステップ・モータ１５の移動を示し、Ｙ（ｔ
）は出力変位、即ちステップ・モータからの入力変位に
対し、ベルト１９を介して行われる印刷ヘッド１８の応
答を示している。印刷ヘッド１８の質量はｍで表わされ
印刷ヘッド１８／モータ１５の等側体のこわさく変形抵
抗）は素子ｋによって表わされている。印刷ヘッド１８
／モータ１５の等側体の粘性減衰係数は素子すによって
表わされている。第２図に示されているモデルの非減衰
固有振動数はω□＝ｆ「７冒によって表わされる。減衰
固有振動数はωｎｆ丁７τｔで表わされる。ξは減衰比
である。

自由度１のモデルは印刷−・ラド１８の応答を適切に記
述すると仮定するだけでなく、印刷ヘッド１８の変位入
力は一連の勾配関数であると仮定する。これ等の仮定の
両方は印刷ヘッド１８及びモータ１５の基本振動数が十
分離れている時に成立つ。基本振動数力１十分に離れて
いると印刷ヘッド１８の動的応答特性はモータ１５の応
答に著しい影響を与えず、十分なステップ数を有するモ
ータの同期移動は印刷ヘッド１Ｂの勾配変位入力として
現われる。

一般の入力変位プロフィールは第３図に示されている。

この様なプロフィールはモータ１５の−連の同期移動か
ら生ずる。ｔ□迄の入力変位はフェイズ１と呼ばれ、速
度指令Ｖ。に対応する。

ｔ□より大きい時間に対する入力変位はフェイズ２と呼
ばれ、速度指令Ｖ１に対応している。キャリアの応答ｙ
（ｔ）及び入力変位Ｘ（ｔ）間の差をキャリアの位置誤
差Ｅと定義すると、フェイズ２に対する正規化された位
置誤差応答は次式によって表わされる。

ここでτはｔ　／　ｔ　Ｏによって表わされる正規化Ｘ
Ｙ　及びＶｙｏは夫々時刻Ｏにおける入力０）０ １５及び印刷ヘッド１８の初期位置及び印刷ヘッドの初
期速度を表わす。式（１ａ）はτが１より犬ぎい時、即
ちｔ　：）　ｔ　Ｏより大きい時に成立つ時に注意され
たい。

定数λ及びψはフェイズ２の開始時における正規化初期
条件、即ち λ二（Ｙ（τ）７ｖｏｔｏ　）＋　τ＝ｉの時ψ二（Ｙ
（τ）／Ｖｏｔｏ）１τ＝１の時これ等の定数は次式で
与えられる。

正規化誤差応答η（τ）は任意の静止初期条件から、１
より大きいτに対してＯに保持出来る事を式（１ａ）は
示唆している。この事は印刷ヘッド１８が２つの相継ぐ
勾配入力で加速された後、トラッキング誤差がＯの状態
になる事を意味している。この様な０のトラッキング誤
差条件は式（１ａ）の正弦波の減衰する係数を同時に０
にする事によって達成出来る。

従って次式が得られる。

（２）λ二１ （６）ψ二Ｖ１／ｖ。

式（２）及び式（６）が成立つためには次式が成立たな
くてはならない。

（４）（１３ｄｔｏ＝ｎπ　ここでｎ＝１．２．３−　
・一式（４）は入力速度指令プロフィールの加速及び減
速領域の持続時間が各々減衰固有半周期の整数倍でなけ
ればならない事を示している。式（５）はトラッキング
誤差を０にするために必要な速度比を示している。第６
図に示された如（Ｖ　ｏはｔ。

以前の速度でｖｌはｔｏ以降の速度である。

例として、第４図に示された如（印刷ヘッド１８は２つ
の勾配入力によって定速変造加速される事に注意された
い。■ｆは加速時の速度である。

Ｖ８は回転速度（Ｓｌｅｗ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　）であ
り、加速時の速度が加えられた後に一定値に印刷ヘッド
１８の速度を保持するために印刷ヘッド１８に印加され
る速度を表わす。印刷ヘッド１８の一文字移動の場合に
は、回転速度■８　の持続時間は極めて短かい。より長
い距離、印刷ヘッド１８を移動させる場合、例えばタブ
動作中の回転速度ｖ８の持続時間はかなり長くなる。時
間ｔ。は印刷ヘッド１８が加速されつつある時間、即ち
加速中の速度の゛持続時間を表わしている。１０より長
い時間に対して、ｖｙｏの初期条件な０にする事によっ
て得られる、位置誤差を０にする回転速度対加速度の最
適比をαで表わすと、次の式が得られる。

ｎ＝１の場合の、減衰比の関数としてのαのプロットが
第５図に示されている。

第６図に示されている様に、印刷ヘッド１８は２つの勾
配入力によって一定の回転速度から速度０迄減速する事
が出来る。Ｖｓは前に説明された如く回転速度で、■、
は減速時の速度である。時間ｔｏは減速の持続時間を表
わしている。ｔ、。よりも大きな時間に対し、初期条件
ＶｙｏをＶ　に等しくする事によって得られる、トラッ
キング誤差を０にするだめの回転速度に対する減速度の
最適比をβとすると、次式が得られる。

ｎ二１の場合に対する減衰比の関数としてのβのプロッ
トが第７図に示されている。

第４図及び第６図を組合せる事によって、第８図に示さ
れた如き最適速度プロフィールが得られる。上述の如く
、回転速度ｖｓの持続時間、即ちｔｏからｔ４８迄の時
間は印刷ヘッド１８が移動しなければならない長さに完
全に依存している。印刷ヘッド１８をタブ移動させる場
合にはＶ　の持続時間は長さがわずか数文字の場合より
もはるかに長くなる。又わずか一文字を移動させる場合
の回転速度の持続時間はＯにする事が出来る。この様な
回転速度の持続時間がＯの場合のプロフィールは第９図
に示されている。減衰比の関数としての加速度に対する
減速度の最適比、即ちαに対するβの比は第１０図に示
されている。

第２図に示された自由度１のモデルのための最適速度プ
ロフィールが誘導されたので、次に離散的なステップ装
置のための最適速度プロフィールの決定について説明す
る。この様な離散的ステップ装置は第１図に下されてい
る。ステップ拳モータ１５はベルト１９を駆動し印刷ヘ
ッド１８を所望の印刷位置に前進させる。加速時のステ
ップ数、減速時のステップ数及び回転のステップ数は夫
々Ｎ０、Ｎｂ及びＮ８で示されている。加速度、減速度
及び回転速度は夫々ｖｆ１■５及びＶ、によって定義さ
れている。上述の如く、加速及び減速の領域の持続時間
は（ｎ二１の場合）減衰固有期間の１／２、即ち （ｓ）　ｔｏ−π／ω６ でなければならブ、［い。

さらに （９）Ｎ、Ｄ、＝１０　及び （１ｏ　）　Ｎ、　Ｄ　ｂ　：＝−ｔ　。

が成立つ。

ここでＤｆ及びＤｂは夫々加速ステップ及び減速ステッ
プの持続時間である。速度は単にステップの持続時間の
逆数である。

最適速度プロフィール、即ちトラッキング誤差を０にす
るプロフィールの場合には次式が成立つ。

（１１）　Ｖ、　／Ｖ、　＝α／β この事は次式が成立たなければならない事を意味する。

この事は次式と等価である。

式（１２）を満足させる事は極めて困難である事に注意
されたい。なんとなれば加速及び減速ステップの数は離
散的であり、α及びβは共に連続関数であるからである
。しかしながら、式（１２）が完全に満足されないと、
回転速度を加速度及び減速度領域に対して一致させる事
は出来ない。この問題を克服するための一つの方法は回
転速度を次の様に加速時の速度及び減速時の速度と最も
適切に一致させる事が出来る速度の平均に等しくする事
である。

式（１４）を使用Ｉ−て、減衰比及び非減衰固有振動が
知られた所与の装置のための表を作る事が出来る。この
様な表が作られた場合、最適な離散的速度プロフィール
を選択する際に考慮しなければならない６つの因子が存
在する。第１の因子は特定の移動シーケンスを完了する
のに必要な時間である。印刷装置のスループットが最大
の移動時間を決定する。考慮すべき第２の因子はステッ
プの粗さ、即ちステップ・モータ１５によって発生され
るステップの数である。速度プロフィールの加速度及び
減速度の両方に対して十分なステップ数を与えて、印刷
装置１８のこれ等の変位入力が近似度のより高い勾配信
号を与え、誘導されたモデルにより近くなる様にする事
が出来る。考慮さるべき第６の因子は回転領域の開始時
及び終了時に生ずるステップ速度の変化がステップ・モ
ータ１５のトルク能力内になければならないという条件
である。一度離散的な最適速度プロフィールが選択され
ると、これは加速度及び減速度領域の持続時間をそのま
まにして、移動中の回転ステップ数を変更するだけで種
々の移動距離のために使用可能になる。

最適な３つの順次速度指令のプロフィールに対する印刷
ヘッド１８の速度応答が第１１Ａ図に示されている。入
力速度指令は破線で示され、印刷ヘッド１８の速度応答
は実線で示されている。明らかに、第１及び第３の速度
指令の終了時には速度誤差は０である。時刻も。の印刷
ヘッド１８の速度は６つの相継ぐ速度指令のうち第２の
ものの速度指令の速度に等しい。即ち印刷ヘッド１８の
速度は回転速度■　に等しい。又、第６の速度指令の終
了時、即ちｔ。＋ｔｓの印刷ヘッド１８の速度は０に等
しく、印刷ヘッド１８が停止している事を示している。

ステップ・モータ１５の移動（破線）に応答する印刷ヘ
ッド１８の変位（実線）は第１１Ｂ図に示されている。

１ｏ＜１＜１　及び１−＞１ｏ＋１．の場合には位置誤
差が０である事が明らかであろう。

上述の如（、時間ｔｏ≦１　＜　１　、及びｔ≧ｔ。

＋ｔ　に対して位置即ち変位誤差なＯにするためには、
第１及び第３の速度指令の持続時間は装置の減衰固有半
周期の整数倍でなければならない。

式（８）に示された如（，１次の装置の場合には、持続
時間ｔ。は減衰する固有周期の１／２に等しくなげれば
ならない。

速度指令の振幅は原遷移時間、即ちｔ□及び１０＋ｔｓ
で速度誤差はＯになる様に調節される。時刻り。では回
転速度指令Ｖ、の振幅は印刷ヘッド１８の応答速度に正
確に一致する様にセットされる。又時刻ｔ。十ｔ８にお
ける減速指令（によって示される速度）■　は印刷ヘッ
ド１８の応答速度が０になる様にセットされる。式（５
）に示された様に、臨界時刻の相対振幅ｖｓ及びＶ５は
装置の減衰比ξに依存する。

第１２図は第１図に示されたエスケープ制御装置の動作
の全体的シーケンスを示している。ブロック１９で移動
方向、寸法（距離）及びステップに関する情報がモータ
駆動装置１４に与えられる。

この時にエスケープ移動シーケンスが開始される。

ブロック２１でモータ駆動装置１４はモータ１５をオン
にスイッチする。ブロック２２でモータ１５はモータ駆
動装置１４から与えられる信号に物理的な応答を開始し
、トルクが駆動ベルト１７及び印刷ヘッド１８１Ｃ与え
られる。駆動信号がモータ１５に与えられる時間は印刷
ヘッド１８が移動しなければならない全エスケープ距離
に依存する。

代表的な場合として、印刷キャリアを駆動するのにステ
ップ・モータを使用した場合、全ステップの寸法の関数
としてステップ・モータが駆動されるべき時間表を与え
る表が発生される。さらに全駆動時間は通常側々の駆動
時間の列に分割される。

これ等は合計すると印刷キャリアを必要な距離だけ駆動
するのに必要な時間長となる。

例えば１０個の個々の駆動シーケンスを使用して１０ス
テツプのエスケープ移動が達成される。

ブロック２２は第１のシーケンスの結果としてモータ１
５が駆動される時間長を示している。この第１のシーケ
ンスが終ると、決定ブロック２６に到達する。モータ１
５を駆動しなければならない９個の個々のシーケンスが
残っているので、動作の制御はブロック２４に分岐し、
ブロック２４はブロック２５で決定される時間長の間モ
ータ１４の駆動を続ける。今の場合、ブロック２５は２
ステツプ移動のための第２の時間シーケンスに対応する
信号を与える。第２のシーケンスの終りに、決定ブロッ
ク２６でもう一度質問される。再度モータ１５は１０ス
テツプ移動のための第６の時間シーケンスによって決定
される時間長だけ駆動を続ける。１０文字移動の場合に
はこの繰返し手順は１０シーケンスの最後のものが完了
する迄続けられる。

この時動作の制御はブロック２６に分岐し、モータ１５
がオフに転ぜられ、印刷ヘッド２７及び２８で移動止め
動作が行われ、これによって印刷ヘッド１８が次の文字
を印刷する。

十分な長さのエスケープ移動の場合は、ステップ・モー
タ１５が駆動される個々の時間シーケンスは６つの個別
の部分に分割される。第１の部分は加速部分であり、第
２の部分は回転部分であり、第６の部分は減速部分であ
る。加速部分中にモータ１５に与えられる信号は定速度
を印刷ヘッド１８に与えて、印刷ヘッド１８を停止位置
から一定速度に加速する。回転部分中に印刷ヘッド１８
をこの様な一定速度に保持する様な時間シーケンスをモ
ータ１５に与える。最後に、減速部分中に信号がモータ
１５に与えられ、印刷ヘッド１８は停止位置迄減速され
る。この加速部分、回転部分及び減速部分は上述され、
第８図に示された加速、回転及び減速領域に対応する。

〔発明の効果〕

本発明はフィードバック感知器を使用する事なく、印刷
キャリア装置の移動ｊ−序を印刷装置の機械的部分の動
特性に整合させる事によってエスケープの位置誤差を最
／Ｊ−にされ、即ち印刷キャリア装置のアンダーシュー
ト及びオーバーシュートが最／ＪＳにされて、高い品質
の印刷を与える印刷キャリア装置の制御装置を与える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う印刷装置全体の概略図である。第
２図は印刷キャリア装置と駆動モータ間の関係を示した
自由度１のモデルである。第６図は一連の同期的モータ
移動の一般的な変位入力プロフィールを示している。第
４図は印刷キャリア装置のための、２つの勾配入力を使
用した最適加速プロフィールである。第５図は装置の減
衰比の関数として最適加速度をプロットしたグラフであ
る。第６図は２つの勾配入力を使用した最適減速プロフ
ィールである。第７図は装置の減衰比の関数として最適
な減速比を示したプロットである。 第８図は最適に整合された移動速度のプロフィールであ
る。第９図は回転の持続時間がＯである最適に整合され
た速度プロフィールである。第１０図は装置の減衰比の
関数として加速度に対する減速度の比を示したプロット
である。第１１Ａ図及び第１’ＩＢ図は本発明に従う最
適速度プロフィールを使用した、計算機シミュレーショ
ンのための速度及び変位プロフィールのプロットである
。第１２図は各印刷動作に対する印刷キャリア装置の動
作を示した流れ図である。 １１・・・・データ入力装置、１２・・・・マイクロプ
ロセッサ、１３・・・・メモ１ハ　１４・・・・モータ
駆動装置、１５・曲モータ、１６・・・・印刷キャリア
装置、１７・・・・駆動ベルト、１８・・・・印刷装置
。 出願人インターナシタナル・ビジネス・マシーンズ・コ
ーオレーンヨン代理人　弁理士　山　本　仁　朗 （外１名） Ｔ（）　ｒ 虫（１） Ｑ、ＯＱ、２　０．４　Ｑ、６　０．８　１．０＊食先 ０．０　０．２　Ｑ、４　０．６　０．８　１．０減衰
比 第７図 第８図 ｏ２ｔ０ 第９図 ０、Ｑ　Ｏ，２’０．４　０．６　０．８　１．０５政
衰先 第１０図 第１１Ａ図 第ｉｉＢ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 印刷キャリア装置の水平移動制御装置であって、水平移
   動データを、上記制御装置の減衰固有振動数に依存する
   接続時間を有する複数の順次的速度指令に変換する装置
   と、 上記複数の順次的速度指令が印加される事に応答して上
   記印刷キャリアを駆動するだめの装置を含む事を特徴と
   する印刷キャリア装置の水平移動制御装置。