(57)【要約】【課題】  大きな演算量やメモリ容量を要せず、線形微分方程式型で所望の指令値を生成できる駆動パターン発生装置を提供する。【解決手段】  記録ヘッドを走査するために、目標位置情報を入力して位置情報と速度指令値を取得する取得手段を有し、この取得手段は、目標位置情報と位置情報との差分に基づいて速度演算を行う演算手段と、その結果を変更する速度情報変更手段と、この変更した速度情報に基づいて位置情報を演算する演算手段と、その演算結果を変更する位置情報変更手段と、この変更結果を位置情報としてフィードバックを行う。【選択図】  図１
2005246689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダが検知する速度情報を入力して、記録ヘッドの走査を行う記録装置であって、
目標位置情報を入力して位置情報と速度指令値を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記速度指令値と前記速度情報に基づいて、電圧を出力する電圧生成手段と、
前記電圧生成手段が出力した電圧に応じて前記記録ヘッドを走査する走査手段とを備え、
前記取得手段は、前記目標位置情報と前記位置情報との差分に基づいて速度演算を行う第１演算手段と、前記第１演算手段が演算した結果を補正する速度補正手段と、前記速度補正手段により補正された値に基づいて所定の演算を行う第２演算手段と、第２演算手段で求めた第２位置情報を第３位置情報に補正する位置補正手段と、前記第３位置情報を前記位置情報としてフィードバックするフィードバック手段とを有することを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記走査手段は、記録ヘッドの走査を行う場合少なくとも加速制御と減速制御を行い、前記速度補正手段の補正処理と前記位置補正手段の補正処理を前記減速制御において行うことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
前記速度変更手段は、予め決められた速度値を超えないように補正することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項４】
エンコーダが検知する速度情報を入力して、移動体の移動を行う移動装置であって、
目標位置情報を入力して位置情報と速度指令値を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記速度指令値と前記速度情報に基づいて、電圧を出力する電圧生成手段と、
前記電圧生成手段が出力した電圧に応じて前記記録ヘッドを走査する走査手段とを備え、
前記取得手段は、前記目標位置情報と前記位置情報との差分に基づいて速度演算を行う第１演算手段と、前記第１演算手段が演算した結果を補正する速度補正手段と、前記速度補正手段により補正された値に基づいて所定の演算を行う第２演算手段と、第２演算手段で求めた第２位置情報を第３位置情報に補正する位置補正手段と、前記第３位置情報を前記位置情報としてフィードバックするフィードバック手段とを有することを特徴とする移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録装置及び移動装置について関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリアルタイプ等のプリンタ（記録装置）において、例えば、ドットインパクト方式，インクジェット方式，熱転写方式などの記録ヘッドを搭載したキャリッジを走査する駆動源として、ＤＣモータとその制御装置が用いられている。
【０００３】
これらのプリンタは、外部のコンピュータなどからの記録データを受け取ると、キャリッジ駆動のためにモータ回転をスタートし、一定速度に達したところで記録を開始する。そして、一行分のデータを記録するとモータを停止させて、前記一行分の紙送りを行う。更に、記録データがある場合は以上の動作を繰り返して記録を続ける。ここで、キャリッジ駆動モータ（以下、ＣＲモータという）の動作について詳細に説明する。
【０００４】
まず、記録開始命令がコンピュータから送られてくると、プリンタのコントローラはモータ制御装置を介してＣＲモータを起動する。
【０００５】
例えば、図２に示すように、起動直後は騒音や振動が発生しないように徐々に加速する（加速域ａ）。そして、所定の目標速度で定速制御を行い記録する（定速域ｂ）。記録終了後は速やかに減速（減速域ｃ）し停止させる。すなわち、加速域ａ，減速域ｃにおいては急激な速度変動によって騒音等が発生しないように、定速域ｂにおいては印字記録精度を乱さないように制御する。
【０００６】
このようなＣＲモータの速度制御は図３に示すようなＰＩＤ制御ループを持つサーボシステムによって行われるのが一般的で、最終的な出力としてはモータに印加する電圧あるいはＰＷＭのデューティ値を変化させることによって行われる。
【０００７】
ここでは、ＰＷＭのデューティ値を制御してモータ速度を制御するものとして説明する。まず、外部からの指示速度と、エンコーダ等の速度検出機構によって検出された制御対象（例えばキャリッジ）の移動速度との速度誤差Ｖｅを計算し、この計算値にしたがってモータドライバに印加するＰＷＭのデューティを変化させ、キャリッジの速度制御を行っている。
【０００８】
このキャリッジ駆動制御系において、従来多用されている手法としてテーブル参照型の指令値生成手法がある。これは基本的には駆動パターンを発生する関数を、駆動前あるいはイニシャライズ時に演算しておき、データ列としてメモリにストアしたものを実行時に逐次参照するものである。
【０００９】
この方法は、ＣＰＵ負荷の面からは理想的であるが、膨大な記憶容量を要するため、ハードウェア資源の点で非効率的である。このような問題を解決する手段として、線形微分方程式に従った演算により、速度指令値を発生させる駆動パターン発生装置がある（特許文献１）。例えば、この構成においては最大加速度、また加速度変動すなわち最大ジャーク量の制限を設けて指令値を生成しているが、実際の駆動条件となる位置や速度に関して所望の制限を設け、指令値を生成する構成のものではない。
【特許文献１】特開平８−２８６７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、インクジェット記録装置は、近年ますますの高速化、高画質化が求められ、且つキャリッジ駆動系は益々のコストダウンが求められており、つまりは低コストの簡単な構成によって、負荷変動などの厳しい条件下で駆動の制御を行う必要が出てきた。
【００１１】
従来技術では、テーブル参照型の指令値生成手法では、高価なメモリを多く用意しておく必要がある。また、関数パラメータの決定や時系列データの作成に事前の演算が必要であり、一時的な応答形状や動作仕様の変更に対応することが困難である。
【００１２】
関数型指令値を駆動制御時に発生させる手法においては、ＣＰＵにおける演算量が多く、ＣＰＵに対して大きな負荷となる。このために、制御補償演算の性能を左右するサンプリング周期を向上させることが困難になる。
【００１３】
さらに、線形微分方程式型の駆動パターン発生器においては、キャリッジ駆動における一次的な指令値生成に容易に対応できるような柔軟性がない。
【００１４】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、大きな演算量やメモリ容量を要せず、線形微分方程式型で所望の指令値を生成できる駆動パターン発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の記録装置は、エンコーダが検知する速度情報を入力して、記録ヘッドの走査を行う記録装置であって、目標位置情報を入力して位置情報と速度指令値を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した前記速度指令値と前記速度情報に基づいて、電圧を出力する電圧生成手段と、前記電圧生成手段が出力した電圧に応じて前記記録ヘッドを走査する走査手段とを備え、前記取得手段は、前記目標位置情報と前記位置情報との差分に基づいて速度演算を行う第１演算手段と、前記第１演算手段が演算した結果を補正する速度補正手段と、前記速度補正手段により補正された値に基づいて所定の演算を行う第２演算手段と、第２演算手段で求めた第２位置情報を第３位置情報に補正する位置補正手段と、前記第３位置情報を前記位置情報としてフィードバックするフィードバック手段とを有する。
【００１６】
また、本発明の移動装置は、エンコーダが検知する速度情報を入力して、移動体の移動を行う移動装置であって、エンコーダが検知する速度情報を入力して、記録ヘッドの走査を行う記録装置であって、目標位置情報を入力して位置情報と速度指令値を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した前記速度指令値と前記速度情報に基づいて、電圧を出力する電圧生成手段と、前記電圧生成手段が出力した電圧に応じて前記記録ヘッドを走査する走査手段とを備え、前記取得手段は、前記目標位置情報と前記位置情報との差分に基づいて速度演算を行う第１演算手段と、前記第１演算手段が演算した結果を補正する速度補正手段と、前記速度補正手段により補正された値に基づいて所定の演算を行う第２演算手段と、第２演算手段で求めた第２位置情報を第３位置情報に補正する位置補正手段と、前記第３位置情報を前記位置情報としてフィードバックするフィードバック手段とを有する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、記録装置などの電子機器、装置において、駆動体の駆動パターン装置において、線形微分方程式に従った演算により速度指令値を生成できる構成であるので、演算量を減少させることができ、種々の動作モードに対して柔軟に対応することができる。メモリ容量の増大を抑制することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明に係る実施の形態について図を用いて詳細に説明する。ここで、プリンタのキャリッジ駆動について説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
まず、インクジェット記録装置について図４及び図５を用いて説明する。図４は実施形態の記録装置の構成を示す斜視図である。１０は被記録媒体（例えば記録用紙）であり、給送積載部１００上に載置されている。被記録媒体１０は、不図示の駆動源により駆動される給紙部により搬送部１１に送られ、さらに排紙部１２を経て図４に示される矢印Ａ方向に搬送される。１は記録ヘッド、２はインクカートリッジ（本図においては４個のインクカートリッジを同時に積載している）、５はキャリッジで、記録ヘッド１とインクカートリッジ２を搭載している。
【００２０】
記録ヘッド１は、熱エネルギーを利用しても良いし、あるいは機械エネルギーを利用してインクを飛ばし、被記録媒体１０上に画像を形成する。記録ヘッドはインクカートリッジ２とインク流路で接続されている。
【００２１】
２０はベルト、２１は駆動プーリ、モータ１０４の回転出力を駆動プーリ２１とベルト２０を介して、キャリッジ３は、図示矢印Ｂ、Ｃ方向に走査する。尚、キャリッジ３の１回の走査で移動可能な距離をＬとする。
【００２２】
キャリッジ５には、記録ヘッド１、インクカートリッジ２をキャリッジ５に固定するためのヘッドカバー４が回動、係合自在に配設されている。３０はキャリッジ５上の記録ヘッド１に駆動信号を伝達するためのケーブルである。
【００２３】
５００はロジックボードであり、ケーブル３０やモータ２２が接続されている。６はキャリッジ３が走査するためのガイド軸であり、７はキャリッジ５の一端を支持、ガイドするためのサポート面である。８はキャリッジ３の走査方向に延在するリニアスケールである。
【００２４】
次に、キャリッジ５まわりの詳細な構成について、図５を用いて説明する。図４の記録装置のＤ−Ｄ矢印方向から見たキャリッジ５まわりの詳細な構成を示す斜視図である。
【００２５】
図５において、キャリッジ５上には同期信号を得るための読取素子９が取り付けられている。本実施形態において、読取素子９はＭＲ素子などによる磁気式読取を行っている磁気式エンコーダであるが、光学式のセンサーを用いた光学式のエンコーダでも構わない。
【００２６】
リニアスケール８は軸状の磁性体であり、表面上に形成された着磁部に、例えば、１８０ドット／インチ（ｄｐｉ）や３６０ｄｐｉに相当する記録ピッチ密度で磁気パターンを記録したものである。このようなリニアスケール８と読取素子９との組合せによりキャリッジ５の走査による位置検出を可能としている。
【００２７】
この検出結果と同期を図りながら、記録ヘッド１を駆動させ、記録動作を行う。特に磁気式読取に関しては、３６０ｄｐｉから概ね６００ｄｐｉ相当のピッチで着磁が可能であり、特に高精細な記録を行う記録装置に適している。
【００２８】
モータ１０４の回転運動が駆動プーリ２１とベルト２０を介して、図２におけるＢ、Ｃ方向にキャリッジ５が走査を開始すると、リニアスケール８上をキャリッジ５上に固定された読取素子９が相対的に走査することによって位置信号を生成し、該位置信号はケーブル３０を介しロジックボード５００へ伝達される。このロジックボード５００には、ＣＰＵやＡＳＩＣ、メモリ（ＲＯＭやＲＡＭ）が備えられ、図１や図３の制御を行う。
【００２９】
次に、キャリッジ駆動における駆動パターン発生について説明する。本実施の形態では、図３における速度指令発生器１１４として、線形微分方程式に従った演算により速度指令値を生成させる駆動パターン発生器（駆動パターン生成器）を使用する。
【００３０】
ここで、キャリッジ駆動とはガイド軸に沿ってキャリッジを往復移動させる事である。その往復移動するスタート位置と停止位置（往復の両端）目標となる位置情報を入力することによりキャリッジは移動を行う。
【００３１】
図１に、速度指令発生器１１４の構成を示す。この構成は目標位置３１を入力値として与え、加速度指令値３４、速度指令値３５、位置指令値３７を出力するものである。ここで、位置指令値３７はフィードバックされ、目標位置３１と共に演算の入力値となる。ここでこの駆動パターン発生器の特徴を説明すると、図１のブロック図内のパラメータωｑを変化させることで、指令値の加速・減速特性を変化させることができる。ωｑの値を小さくすると、キャリッジ１０５の動作の加速・減速が緩やかになり、逆に大きくすると加速・減速が急峻になる。通常、設計段階で必要な駆動仕様を満たすように設定されたパラメータωｑにより演算され指令値を生成する。３８は積分器である。
【００３２】
図中にある他のパラメータ値は実験等により求めた初期値データを図３のデータ保持器１０７のＲＯＭやＲＡＭ等に予め格納しておき、これらを読み出して制御を行う。
【００３３】
次に図１のブロックにおいて、本発明の特徴的な部分である速度指令値、位置指令値の制限について説明する。
【００３４】
本発明における速度リミット３２は、駆動方向において目標速度として入力するもので、キャリッジ駆動は往復駆動である為、往方向駆動時での目標速度を速度の最大値とし、復方向駆動時での目標速度を速度の最小値として設定する。例えば、図７の（Ａ）に示すように、往路においては、最大速度Ａを５０インチ／秒、最小速度Ｂを１インチ／秒とする。逆に、図７の（Ｂ）に示すように、復路では、移動方向が逆になるので速度情報にマイナスが付く。このため設定する数値としては、最大速度Ａをマイナス１インチ／秒、最小速度Ｂをマイナス５０インチ／秒とする。これにより、往路と復路とにおいて同じ速度制御を行うことができる。
【００３５】
なお、往路・復路方向毎のそれぞれ異なった値を最大値、最小値として設定しても構わない。又この速度の制限値の最大値については図２における全域（加速制御領域、等速制御領域、減速制御領域）において適用させるものとし、最小値については減速制御域でのみ適用する値とする。
【００３６】
ここで最低速度の必要性について簡単に説明すると、キャリッジ駆動系の構成（例えばモータ１０４のトルクと軸受け１３の摩擦量）によって、安定した制御が出来る最低速度は異なる。そこで、予め実験等で安定した駆動が行える最低速度を求めておく。
【００３７】
なお、この最低速度を適用した際には、図１のフィードバック制御において、速度制限器３２により速度の制限をかける（補正を行う）。また、位置制限器３６により位置指令値の制限をかける（補正を行う）。これは、図７に示すように、この位置指令値の制限がない場合（ａ）においては最低速度を設定した事で位置指令値３７が増加し続けてしまい、目標位置に到達しても位置指令値３７、速度指令値３５ともに出力し、制御が終了しないためである。
【００３８】
このため、この位置指令値３７の制限を加えれば、図７（ｂ）に示すように最低速度を設定しても目標位置に到達すると、速度指令値３５は出力を続けるが、位置指令値３７の出力は０になる。キャリッジ駆動において駆動終了条件は位置指令値で判断しているので、所望の目標位置でキャリッジは停止する。
【００３９】
以上のような構成により、キャリッジ駆動を適正に制御することができる。
【００４０】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明について記録装置のキャリッジ制御について説明したが、これに限定するものではなく被記録媒体を搬送する搬送手段の動作に適用しても構わない。また、プリンタに限らず、スキャナ、複写機、ファクシミリ，ワードプロセッサ等の駆動体（移動体）の移動を制御する電子機器にも適用できる。さらに、パーソナルコンピュータ等のホスト装置と接続し、ホスト装置からの指令（命令）によって動作させる産業用装置の駆動制御にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態におけるブロック図。
【図２】従来のキャリッジ駆動モータの速度制御方法を説明する図。
【図３】キャリッジ駆動モータの駆動回路を示すブロック図。
【図４】実施形態におけるインクジェット記録装置の構成図。
【図５】実施形態におけるキャリッジの説明図。
【図６】実施形態における速度指令値と位置指令値の説明図。
【図７】実施形態における速度指令値の説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１  記録ヘッド
５  キャリッジ
３１  目標位置指令値
３２  速度制限器
３３  加速度制限器
３４  加速度指令値
３５  速度指令値
３６  位置制限器
３７  位置指令値
３８  積分器
１０１  ＰＩＤ制御器
１０２  ＰＷＭ制御器
１０３  モータドライバ
１０４  モータ
１０５  制御対象
１０６  速度検出器
１０７  データ保持器
１０８  制御定数計算器
１０９  速度減算手段
１１４  速度指令器
【図１】
2005246689.tif 000003
【図２】
2005246689.tif 000004
【図３】
2005246689.tif 000005
【図４】
2005246689.tif 000006
【図５】
2005246689.tif 000007
【図６】
2005246689.tif 000008
【図７】
2005246689.tif 000009