(57)【要約】【課題】エンコーダが出力する信号の波形割れの影響を抑えてモータのＰＩＤ制御を安定的に行えるようにすること。【解決手段】被駆動体と、駆動力を与えるモータと、被駆動体の実速度を示す信号を出力する実速度測定手段と、目標速度を特定する目標速度特定手段と、第１のフィードバック制御値を示す信号を出力する第１の算出手段と、第２のフィードバック制御値を算出する手段であって、算出した制御値が予め設定された下限の制御値を上回るときにその算出した制御値を示す信号を出力し、下限の制御値を下回るときにその下限の制御値を示す信号を出力する第２の算出手段と、フィードバック制御値の和を基にモータの回転量を調整することにより、被駆動体の駆動の実速度を目標速度に収束させる制御手段とを備える。【選択図】図１
2009055671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体と、
自らの回転を通じて上記被駆動体に駆動力を与えるモータと、
駆動される上記被駆動体の実速度を測定し、測定した実速度を示す信号を出力する実速度測定手段と、
上記被駆動体の目標速度を特定する目標速度特定手段と、
上記実速度測定手段が出力する信号が示す実速度と上記目標速度との偏差を基に第１のフィードバック制御値を算出し、そのフィードバック制御値を示す信号を出力する第１の算出手段と、
上記実速度測定手段が出力する信号が示す実速度と上記目標速度との偏差を積分した積分値を基に第２のフィードバック制御値を算出する手段であって、算出した第２のフィードバック制御値が予め設定された下限のフィードバック制御値を上回るときにその第２のフィードバック制御値を示す信号を出力し、上記下限のフィードバック制御値を下回るときにその下限のフィードバック制御値を示す信号を出力する第２の算出手段と、
上記各算出手段が出力する信号が示すフィードバック制御値の和を基に上記モータの回転量を調整することにより、上記被駆動体の駆動の実速度を上記目標速度に収束させる制御手段と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記実速度測定手段が出力する信号が示す実速度と前記目標速度との偏差を微分した微分値を基に第３のフィードバック制御値を算出し、そのフィードバック制御値を示す信号を出力する第３の算出手段、
をさらに備え、
前記制御手段は、
前記第１の算出手段、前記第２の算出手段、および上記第３の算出手段が出力する信号が示すフィードバック制御値の和を基に前記モータの回転量を調整する、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第２の算出手段は、
前記算出した第２のフィードバック制御値が前記下限のフィードバック制御値を上回り且つ予め設定された上限のフィードバック制御値を下回るときにその第２のフィードバック制御値を示す信号を出力し、前記上限のフィードバック制御値を上回るときにその上限のフィードバック制御値を示す信号を出力する、
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。
【請求項４】
前記第１の算出手段および前記第３の算出手段は、
自らが算出するフィードバック制御値を、前記第２の算出手段が出力する信号が示すフィードバック制御値に所定の比率を掛けて得た値よりも小さい値に抑える、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンタは、キャリッジをその走査方向へ往復移動させるＣＲ（Carriage）モータや、給紙トレイに収容されている用紙をそのキャリッジの下を経由して排紙トレイまで搬送するＰＦ（Paper Feed）モータなどの各種のＤＣモータを搭載している。ＤＣモータの回転の速度は、通電される電流の大きさに応じて加減速される。ただし、ＤＣモータを所望の速度で回転させるために必要な電流の値は、被駆動対象となるローラやギヤなどのメカ負荷や、コギングその他の物理的要因に依存して都度変化する。そのような物理的要因の変化を吸収し、ＤＣモータの始動から停止までの速度の変化を予定した通りに制御する手法の１つにＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御がある。ＰＩＤ制御は、フィードバック制御の一種である。
【０００３】
特許文献１には、このＰＩＤ制御を円滑に機能させる仕組みの開示がある。特許文献１に開示されるインクジェット式プリンタは、エンコーダが有するスケールのエッジを検出し、その検出結果として得られるパルス数を基に印刷対象物の搬送の実速度を特定する。そして、特定した実速度と目標速度の偏差に基づいてＰＩＤ制御のための各種演算を行う。
【特許文献１】特開２００１−２５１８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記されているように、ＰＩＤ制御を行うユニットを搭載したインクジェット式プリンタの多くは、ローラなどの被駆動対象の駆動の行程に沿って透明板を離散的に設けたスケールとそのスケールに参照位置を向けた光センサとを組み合わせたエンコーダを備えている。エンコーダは、光センサの参照位置とスケールの透明板のエッジが重なるたびに、自らが出力する信号のレベルを切り換える。よって、このエンコーダが出力する信号のレベルの切り換えの周期を基に被駆動対象の駆動の速度が求まり、求められた速度はその後のＰＩＤ制御値の演算に供される。
【０００５】
しかしながら、このエンコーダが出力する信号は、被駆動対象の負荷の急激な変化などの影響を受けてまれに波形割れを起こすことがある。エンコーダが出力する信号が波形割れを起こすと、その時の周期を基に求められる速度は本来の正しい速度と乖離したものとなり得る。ＰＩＤ制御のフィードバック制御値を割り出すための要素の１つである積分値は、実速度と目標速度の偏差を足し合わせていくことにより得られる値であるため、誤って求められた速度と目標速度との偏差が積分値に一度でも足し合わされてしまうと、その影響が完全に拭い去られるまでのしばらくの間はＤＣモータが不安定な挙動を強いられるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、エンコーダが出力する信号の波形割れの影響を抑えてモータのＰＩＤ制御を安定的に行えるような仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好適な態様であるモータ制御装置は、被駆動体と、自らの回転を通じて被駆動体に駆動力を与えるモータと、駆動される被駆動体の実速度を測定し、測定した実速度を示す信号を出力する実速度測定手段と、被駆動体の目標速度を特定する目標速度特定手段と、実速度測定手段が出力する信号が示す実速度と目標速度との偏差を基に第１のフィードバック制御値を算出し、そのフィードバック制御値を示す信号を出力する第１の算出手段と、実速度測定手段が出力する信号が示す実速度と目標速度との偏差を積分した積分値を基に第２のフィードバック制御値を算出する手段であって、算出した第２のフィードバック制御値が予め設定された下限のフィードバック制御値を上回るときにその第２のフィードバック制御値を示す信号を出力し、下限のフィードバック制御値を下回るときにその下限のフィードバック制御値を示す信号を出力する第２の算出手段と、各算出手段が出力する信号が示すフィードバック制御値の和を基にモータの回転量を調整することにより、被駆動体の駆動の実速度を目標速度に収束させる制御手段と、を備えることを特徴とする。この発明では、第２の算出手段が、実速度と目標速度の偏差を積分した積分値を基に算出するフィードバック制御値を予め設定された上限値を下回る値に制限する。よって、エンコーダが出力する信号の波形割れの影響を抑えてモータのフィードバック制御を安定させることができる。
【０００８】
また、実速度測定手段が出力する信号が示す実速度と目標速度との偏差を微分した微分値を基に第３のフィードバック制御値を算出し、そのフィードバック制御値を示す信号を出力する第３の算出手段をさらに備え、制御手段は、第１の算出手段、第２の算出手段、および第３の算出手段が出力する信号が示すフィードバック制御値の和を基にモータの回転量を調整するようにしてもよい。この発明によると、微分制御をも交えたＰＩＤ制御を安定させることができる。
【０００９】
また、第２の算出手段は、算出した第２のフィードバック制御値が下限のフィードバック制御値を上回り且つ予め設定された上限のフィードバック制御値を下回るときにその第２のフィードバック制御値を示す信号を出力し、上限のフィードバック制御値を上回るときにその上限のフィードバック制御値を示す信号を出力するようにしてもよい。この発明では、第２の算出手段が、実速度と目標速度の偏差を積分した積分値を基に算出するフィードバック制御値を予め設定された下限値を上回る値に制限する。よって、モータのフィードバック制御をより確実に安定させることができる。
【００１０】
また、第１の算出手段および第３の算出手段は、自らが算出するフィードバック制御値を、第２の算出手段が出力する信号が示すフィードバック制御値に所定の比率を掛けて得た値よりも小さい値に抑えるようにしてもよい。この発明によると、モータの挙動をより安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（発明の実施の形態）
本発明の実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態にかかるインクジェット式プリンタのハードウェア概略構成を示す図である。図１に示すように、このプリンタは、駆動プーリ１１（「駆動体」に相当）、従動プーリ１２（「駆動体」に相当）、ベルト１３（「駆動体」に相当）、ＣＲモータ１４、リニアスケール１５、ガイド軸１６、キャリッジ１７（「駆動体」に相当）、インクカートリッジ１８、記録ヘッド１９、リニアエンコーダ２０、ＰＦ駆動ローラ２１（「駆動体」に相当）、ＰＦモータ２２、ロータリスケール２３、ロータリエンコーダ２４、および制御部３０を有する。これらの各部は、筐体となるシャーシ（図示せず）に搭載されている。
【００１３】
シャーシの基底（図示せず）には、用紙Ｐを前後方向に搬送する搬送路の左右を挟むように左側壁２５と右側壁２６とが立設され、さらにそれらの両板２５，２６の後端を結ぶように後側壁２７が立設される。また、後側壁２７の上端からやや下の位置に用紙Ｐの搬送路の横幅とほぼ同じ距離を空けて穿設された２つの孔には、駆動プーリ１１と従動プーリ１２が装着され、それらの両プーリ１１，１２には無端のベルト１３が巻回されている。さらに、後側壁２７の後面にはＣＲモータ１４が接合され、そのＣＲモータ１４の回転軸は駆動プーリ１１の回転軸と連結される。
【００１４】
後側壁２７の前面の、両プーリ１１，１２の下方の位置には、リニアスケール１５が設けられている。リニアスケール１５は、細長い板の一端と他端の間に、光を透過させる透光部と光を透過させない非透光部とを、例えば１／１８０インチのピッチで交互に配した構造をなす。後側壁２７のやや前方には、左側壁２５と右側壁２６の間を結ぶようにガイド軸１６が掛け渡されている。このガイド軸１６は、両プーリ１１，１２の間に巻回されたベルト１３とリニアスケール１５の間に相当する高さに位置する。リニアスケール１５の透光部と非透光部の配列の向きとこのガイド軸１６の向きは平行である。また、後側壁２７の後方にあるホッパ（図示ぜず）には複数枚の用紙Ｐが収容されている。
【００１５】
キャリッジ１７は、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４色のインクカートリッジ１８を収容するとともに、それらのインクカートリッジ１８と流路（図示せず）を介して繋がった記録ヘッド１９を自らの下面に備える。また、記録ヘッド１９は、色毎の一連のノズル開口を並べて配したノズルプレート、充放電に応じて伸縮する圧電素子、ノズルプレートと圧電素子の間に挟まれるキャビティなどを有する。インクカートリッジ１８から供給されるインクをキャビティへ貯留した状態で圧電素子を伸縮させると、そのインクがノズル開口からインク滴として吐出される。
【００１６】
キャリッジ１７の後面の上端のやや下方に設けられた固着具（図示せず）は、ベルト１３の一部へ固定され、その下方に設けられた支持具（図示せず）は、ガイド軸１６に対して摺動自在に連結される。さらに、キャリッジ１７の後面にはリニアエンコーダ２０が設けられている。リニアエンコーダ２０は、リニアスケール１５の前後の面を挟みこむように対向する投光素子と受光素子とを有する光センサである。このリニアエンコーダ２０は、受光素子による受光の有無に応じて遷移するアナログの２つの矩形波信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）を制御部３０へ供給する。また、ＣＲモータ１４から駆動力を与えられて駆動プーリ１１が正逆回転すると、キャリッジ１７は、搬送路の横幅の左端の真上の位置（以下、「移動左限位置」と呼ぶ）からその右端の真上の位置（以下、「移動右限位置」と呼ぶ）に至る行程をガイド軸１６に案内されて往復移動する。
【００１７】
キャリッジ１７の移動により、リニアエンコーダ２０の投光素子から受光素子に向けて発せられる光がリニアスケール１５の透光部によって遮られるたびに、リニアエンコーダ２０が出力する矩形波信号のレベルはローレベルからハイレベルへ切り換わる。よって、このリニアエンコーダ２０が出力する矩形波信号のパルス数を基にキャリッジ１７の行程上の位置を割り出し、また、その矩形波信号の周期を基にキャリッジ１７の速度を割り出すことが可能である。
【００１８】
ＰＦ駆動ローラ２１の回転軸の右端は、複数のギヤを介してＰＦモータ２２の回転軸と連結され、その左端は、ロータリスケール２３の中心と連結される。ＰＦ駆動ローラ２１は、ＰＦ従動ローラ（図示せず）と対向するように設けられ、そのＰＦ駆動ローラとともに用紙Ｐをニップする。ホッパに収容された用紙Ｐは、ＰＦモータ２２から駆動力を与えられて正回転するＰＦ駆動ローラ２１とそのＰＦ駆動ローラ２１に連れ回るＰＦ従動ローラとの間のニップ部分に一枚ずつ引き込まれる。
【００１９】
ＰＦ駆動ローラ２１の回転軸の端部に連結されたロータリスケール２３は、円盤状の板の中心から外側に向かって放射状に延伸する矩形状の複数の透光部を、隣り合う透光部同士の間に所定の間隔を空けて環状に配した構造をなしている。透光部と透光部の間には、非透光部が形成される。リニアスケール１５と同様に、透光部は光を透過し、非透光部は光を透過しない。
【００２０】
ロータリエンコーダ２４は、ロータリスケール２３の左右の面を挟みこむように対向する投光素子と受光素子とを有する光センサである。このロータリエンコーダ２４は、受光素子による受光の有無に応じて遷移するアナログの２つの矩形波信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）を制御部３０へ供給する。そして、ＰＦモータ２２の駆動を受けてＰＦ駆動ローラ２１が正回転し、ロータリエンコーダ２４の投光素子から受光素子に向けて発せられる光がロータリスケール２３の非透光部によって遮られるたびに、ロータリエンコーダ２４が出力する矩形波信号のレベルはローレベルからハイレベルへ切り換わる。よって、このロータリエンコーダ２４から供給される矩形波信号のパルス数を基にＰＦ駆動ローラ２１の行程上の位置を割り出し、また、その矩形波信号の周期を基にＰＦ駆動ローラ２１の速度を割り出すことが可能である。
【００２１】
ＣＲモータ１４およびＰＦモータ２２は、ＤＣモータである。これらの両モータ１４，２２は、制御部３０による制御の下、互いに同期を計りながら間欠的な回転を繰り返すことにより、各々の被駆動対象である駆動プーリ１１や駆動ローラ２１を駆動させ、用紙Ｐへの画像の形成を支援する。
【００２２】
図２（Ａ）および（Ｂ）は、一枚の用紙Ｐに画像を形成する際の両モータ１４，２２の連携の様子を示す図である。両図の縦軸は、両モータ１４，２２の回転速度を示し、横軸は、それらの両モータ１４，２２の駆動の時間を示している。両モータ１４，２２の駆動量は、それらの被駆動対象である駆動ローラ２１の回転距離やキャリッジ１７の移動距離に相当する。なお、図示の便宜上、図２（Ａ）よりも図２（Ｂ）の横軸のスケールを小さくし、図２（Ｂ）の縦軸のスケールを図２（Ａ）と逆向きにしている。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、画像の描画内容を示す印刷データがパーソナルコンピュータから供給されると、無回転状態（速度＝０）であったＰＦモータ２２が、所定の上限速度に至るまでほぼ比例的に加速される。上限速度まで加速されたＰＦモータ２２は、その回転速度のまましばらく回転を続けた後、無回転状態に至るまでほぼ比例的に減速される。そして、この一連のＰＦモータ２２の回転に応じた駆動ローラ２１の駆動により、用紙Ｐは上述のニップ部分に引き込まれ、その先端が記録ヘッド１９の下の印字開始位置に至るまで下流へ搬送される。以降の説明では、モータ１４，２２が無回転状態から上限速度まで加速される領域を「加速領域」と呼び、上限速度から無回転状態まで減速される領域を「減速領域」と呼び、両者の間の領域を「定速領域」と呼ぶ。この図２（Ａ）に示す、印刷データが供給された後の最初の加速領域の始端からその減速領域の終端までの駆動量、および、各領域の割合は、ＰＦモータ２２の加減速特性とホッパに収容された用紙Ｐの先端が印字開始位置に至るまでの搬送の距離の関係を考慮して設定される。
【００２４】
図２（Ｂ）に示すように、減速領域の終端でＰＦモータ２２が無回転状態になり、印字開始位置で用紙Ｐの搬送が止まると、その加速が再び始まるまでの間に、無回転状態であったＣＲモータ１４が回転する。このＣＲモータ１４の回転速度も、ＰＦモータ２２と同様に、加速領域から定速領域、そして、減速領域へとその駆動量が増えるのに合わせて変化する。そして、この一連のＣＲモータ１４の回転に応じた駆動プーリ１１の駆動により、ベルト１３を介してその駆動プーリ１１と繋がったキャリッジ１７は、移動左限位置から移動右限位置に向かって移動する。さらに、キャリッジ１７が、移動左限位置から移動右限位置に至る行程上の定速領域に相当する区間を移動している間に、記録ヘッド１９から用紙Ｐに向けてインク滴が吐出され、画像の主走査方向の１ラインに相当するドットの並びが形成される。
【００２５】
図２（Ｂ）に示すように、加速領域の始端から減速領域の終端に至るＣＲモータ１４の回転は、用紙Ｐの搬送が止まってからその加速が再び始まるまでの間に２回繰り返され、２回目のＣＲモータ１４の回転の向きは１回目のそれと逆になる。そして、２回目のＣＲモータ１４の回転に応じた駆動プーリ１１の駆動により、移動右限位置まで移動したキャリッジ１７は、移動左限位置に向って移動する。なお、キャリッジ１７が移動右限位置から移動左限位置へ戻る間のインク滴の吐出の有無は、各種カスタマイズに依存する。この図２（Ｂ）に示す、１回目の加速領域の始端から減速領域の終端までの駆動量、および、各領域の割合は、ＣＲモータ１４の加減速特性と移動右限位置と移動左限位置の間の距離との関係を考慮して設定され、２回目の加速領域の始端から減速領域の終端までの駆動量は１回目のそれと同じになる。ただし、２回目の回転における、加速領域、定速領域、および減速領域の各々の割合は、キャリッジ１７が移動右限位置から移動左限位置に戻る間のインク滴の吐出の有無などの事情に応じて１回目のそれと違えてもよい。
【００２６】
２回目の減速領域の終端でＣＲモータ１４が無回転状態になり、キャリッジ１７が移動左限位置に至ったところでその移動が止まると、無回転状態であったＰＦモータ２２が再び回転する（図２（Ａ）参照）。このときのＰＦモータ２２の回転速度も、加速領域から定速領域、そして、減速領域へとその駆動量が増えるのに合わせて変化する。そして、この一連のＰＦモータ２２の回転に応じた駆動ローラ２１の駆動により、印字開始位置の用紙Ｐは、画像の副走査方向の１ラインに相当する距離だけ下流へ搬送される。図２（Ａ）に示す、２回目の加速領域の始端から減速領域の終端までの駆動量、および、各領域の割合は、ＰＦモータ２２の加減速特性と副走査方向の１ラインに相当する距離との関係を考慮して設定される。
【００２７】
以降は、画像の副走査方向の全ラインに相当するドットの並びが用紙Ｐに記録し終わるまで、ＣＲモータ１４とＰＦモータ２２が交互に回転することにより、移動左限位置と移動右限位置の間のキャリッジ１７の往復移動と、副走査方向の１ラインに相当する距離の用紙Ｐの搬送とが繰り返される。そして、画像の副走査方向の最も下のラインに相当するドットの並びが用紙Ｐに記録されると、無回転状態であったＰＦモータ２２が回転し、画像形成済みの用紙Ｐが下流へ搬送されてそのままシャーシの前側へ排紙される。このＰＦモータ２２の最後の回転における、加速領域の始端からその減速領域の終端までの駆動量、および、各領域の割合は、ＰＦモータ２２の加減速特性と排紙に必要な搬送の距離との関係を考慮して設定される。
【００２８】
ここで、ＣＲモータ１４とＰＦモータ２２のトルクは、通電される電流が大きいほど大きくなり、その電流が小さいほど小さくなる。よって、原理的には、ＣＲモータ１４およびＰＦモータ２２へ供給する電流量を制御することにより、図２（Ａ）および（Ｂ）に示したような設定の通りにそれらの両モータ１４，２２の速度を変化させていくことが可能である。しかしながら、予定された速度を得るために必要なモータ１４，２２のトルクは、駆動ローラ２１、駆動プーリ１１、ベルト１３、キャリッジ１７など被駆動対象の負荷や、モータ自身のコギングなどの影響を受けて都度変化する。よって、本実施形態にかかるプリンタの制御部３０は、リニアエンコーダ２０およびロータリエンコーダ２４から供給される矩形波信号を基に被駆動対象の実速度を計測し、目標速度テーブル９０（後述）として予め設定されている目標速度へその実速度を収束させるようにモータ１４，２２への電流の供給量を調整するフィードバック制御の１つである、ＰＩＤ制御が組み込まれている。このＰＩＤ制御の詳細は、後述する。
【００２９】
図１において、制御部３０は、第１モータドライバ３１、第２モータドライバ３３、インターフェース回路３５、記録ヘッド制御回路３６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３７、ＲＡＭ（Random Access Memory）３８、ＲＯＭ（Read Only Memory）３９、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）４０、およびＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）４１を有する。
【００３０】
第１モータドライバ３１は、直流電源（図示せず）の出力電圧を、自らに供給されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に応じたパルスとしてＰＦモータ２２へ印加する。ＰＷＭ信号は、周期が一定で、１周期に占めるハイレベルの時間とローレベルの時間の割合が変化する矩形波である。ＰＷＭ信号の１周期に占めるハイレベルの時間の割合は、「デューティー比」と呼ばれる。第１モータドライバ３１へ供給するＰＷＭ信号のデューティー比を大きくすると、ＰＦモータ２２への電流の供給量が増加し、より大きなトルクが得られる。
【００３１】
第２モータドライバ３３の構成は、第１モータドライバ３１と同様であり、直流電源（図示せず）の出力電圧を、自らに供給されるＰＷＭ信号に応じたパルスとしてＣＲモータ１４へ印加する。第２モータドライバ３１へ供給するＰＷＭ信号のデューティー比を大きくすると、ＣＲモータ１４への電流の供給量が増加し、より大きなトルクが得られる。
【００３２】
インターフェース回路３５は、パーソナルコンピュータ（図示せず）から印刷データを受信する。記録ヘッド制御回路３６は、その印刷データを解釈した内容に基づき、インク滴の吐出を指示する信号を記録ヘッド１９へ供給する。ＣＰＵ３７は、ＲＡＭ３８をワークエリアとして利用しつつ、ＲＯＭ３９やＥＥＰＲＯＭ４０に記憶されたデータを参照するとともに、それらのメモリに記憶された各種プログラムを実行する。ＲＯＭ３９には、ＩＰＬ（Initial Program Loader）などの比較的簡易なプログラムが記憶される。ＥＥＰＲＯＭ４０には、インターフェース回路３５へ印刷データが供給されてからその印刷データが示す画像を用紙Ｐに記録するまでの制御の手順を記した制御プログラムのほか、複数の目標速度テーブル９０（図３参照）が記憶される。
【００３３】
目標速度テーブル９０は、ＣＲモータ１４およびＰＦモータ２２のＰＩＤ制御を支援するテーブルである。複数の目標速度テーブル９０は、用紙をホッパから印字開始位置まで搬送する際に参照されるテーブル（以下、適宜「第１目標速度テーブル９０ａ」と記す）と、キャリッジ１７を移動左限位置から移動右限位置まで移動させる際に参照されるテーブル（以下、適宜「第２目標速度テーブル９０ｂ」と記す）と、キャリッジ１７を移動右限位置から移動左限位置まで移動させる際に参照されるテーブル（以下、適宜「第３目標速度テーブル９０ｃ」と記す）と、用紙Ｐを副走査方向の１ラインに相当する距離だけ搬送する際に参照されるテーブル（以下、適宜「第４目標速度テーブル９０ｄ」と記す）と、用紙をシャーシの前側まで搬送する際に参照されるテーブル（以下、適宜「第５目標速度テーブル９０ｅ」と記す）の集合体である。各テーブル９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅは、モータ１４，２１の回転に応じて駆動する被駆動対象の各行路、つまり、図２（Ａ）、（Ｂ）の加速領域の始端の始動位置から減速領域の終端の停止位置に至る行路を等分して得た各位置と、それらの位置まで被駆動対象が到達した時点の目標速度の対を、停止位置までの残余距離の大きなものから順に並べたものである。インターフェース回路３５が印刷データを受信すると、これらのテーブルが参照対象として順次特定され、参照対象となったテーブルの内容の通りにＣＲモータ１４およびＰＦモータ２２の回転が制御される。
【００３４】
図１に示すように、制御部３０には、ＥＥＰＲＯＭ４０の制御プログラムを展開するＲＡＭ３８とそれを実行するＣＰＵ３７、およびＡＳＩＣ４１のリソースの一部が共働することによって、ＤＣユニット５０が論理的に実現される。ＤＣユニット５０は、ＰＩＤ制御を司るモジュールである。
【００３５】
図３は、ＤＣユニット５０をなす各部の論理的構成を示す図である。このＤＣユニット５０は、位置演算部５１、速度演算部５２（「実速度測定手段」に相当）、位置偏差演算部５３、目標速度特定部５４（「目標速度特定手段」に相当）、速度偏差演算部５５、比例要素５６（「第１の算出手段」の一部に相当）、積分要素５７（「第２の算出手段」の一部に相当）、微分要素５８（「第３の算出手段」の一部に相当）、比例制御値補正演算部５９（「第１の算出手段」の一部に相当）、積分制御値補正演算部６０（「第２の算出手段」の一部に相当）、微分制御値補正演算部６１（「第３の算出手段」の一部に相当）、制御値加算部６２（「制御手段」の一部に相当）、ＰＷＭ信号出力部６３（「制御手段」の一部に相当）、およびセレクタ６４，６５を有する。
【００３６】
位置演算部５１と速度演算部５２には、リニアエンコーダ２０とロータリエンコーダ２４のうち一方が出力した矩形波信号が供給される。これらの両エンコーダ２０，２４と位置演算部５１および速度演算部５２の間にはセレクタ６４が介挿されている。セレクタ６４は、キャリッジ１７の駆動のためのテーブルである、第２目標速度テーブル９０ｂ、または、第３目標速度テーブル９０ｃが参照対象となっている間は、リニアエンコーダ２０が出力した矩形波信号を位置演算部５１と速度演算部５２の両部へ供給し、ＰＦ駆動ローラ２１の駆動のためのテーブルである、第１目標速度テーブル９０ａ，第４目標速度テーブル９０ｄ，または、第５目標速度テーブル９０ｅが参照対象となっている間は、ロータリエンコーダ２４が出力した矩形波信号をそれらの両部へ供給する。
【００３７】
位置演算部５１は、エンコーダ２０，２４からセレクタ６４を経由して供給される矩形波信号のピッチのカウント数を基に被駆動対象の駆動量を特定し、特定した駆動量を示す信号を位置偏差演算部５３へ供給する。矩形波信号の供給元としてリニアエンコーダ２０が選択されている場合、その矩形波信号を基に位置演算部５１が特定する駆動量は、移動左限位置から移動右限位置、または、移動右限位置から移動左限位置へ至るキャリッジ１７の行程上における始動位置からの距離に相当する。一方、矩形波信号の供給元としてロータリエンコーダ２４が選択されている場合、その矩形波信号を基に位置演算部５１が特定する駆動量は、ＰＦ駆動ローラ２１の回転の始動位置からの距離に相当する。
【００３８】
速度演算部５２は、エンコーダ２０，２４からセレクタ６４を経由して供給される矩形波信号の周期を基に被駆動対象の駆動の実速度を特定し、特定した実速度を示す信号を速度偏差演算部５５へ供給する。矩形波信号の供給元としてリニアエンコーダ２０が選択されている場合、その矩形波信号を基に速度演算部５２が特定する実速度は、キャリッジ１７の左右方向への移動の実速度に相当する。一方、矩形波信号の供給元としてロータリエンコーダ２４が選択されている場合、その矩形波信号を基に位置演算部５１が特定する実速度は、ＰＦ駆動ローラ２１の回転の実速度に相当する。
【００３９】
位置偏差演算部５３には、位置演算部５１から駆動量を示す信号が供給されるとともに、参照対象の目標速度テーブル９０から目標停止位置を示す信号が供給される。例えば、第１目標速度テーブル９０ａが参照対象となっている間の目標停止位置は、図２（Ａ）の最初の減速領域の終端での到達が予定された位置に相当する。位置偏差演算部５３は、位置演算部５１から供給される信号が示す駆動量を基に特定される被駆動対象の現在の位置と目標停止位置との位置偏差を求め、その位置偏差を示す信号を目標速度特定部５４へ供給する。この位置偏差演算部５３が求める位置偏差は、目標停止位置までの残余距離に相当する。
【００４０】
目標速度特定部５４は、参照対象となっている目標速度テーブル９０を基に、位置偏差演算部５３から供給される信号が示す位置偏差と対応する目標速度を特定し、その目標速度を示す信号を速度偏差演算部５５へ供給する。
【００４１】
速度偏差演算部５５には、実速度を示す信号が速度演算部５２から供給されるとともに、目標速度を示す信号が目標速度特定部５４から供給される。速度偏差演算部５５は、それらの信号が示す実速度と目標速度の速度偏差を求め、求めた速度偏差を示す信号を、比例要素５６、積分要素５７、微分要素５８の各々へ供給する。
【００４２】
比例要素５６、積分要素５７、および微分要素５８には、速度偏差を示す信号が速度偏差演算部５５からそれぞれ供給される。比例要素５６は、以下に示すＰＩＤ制御の一般式（１）の第１項の演算を速度偏差演算部５５から供給される信号へ施し、その演算結果として得た比例制御値を示す信号を比例制御値補正演算部５９へ供給する。積分要素５７は、式（１）の第２項の演算を速度偏差演算部５５から供給される信号へ施し、その演算結果として得た積分制御値（「第２のフィードバック制御値」に相当）を示す信号を積分制御値補正演算部６０へ供給する。微分要素５８は、式（１）の第３項の演算を速度偏差演算部５５から供給される信号へ施し、その演算結果として得た微分制御値を示す信号を微分制御値補正演算部６１へ供給する。下記の式（１）において、Δv（ｔ）は、クロックタイミングｔに合わせて速度偏差演算部５５から入力される信号の値を示す。また、式（１）の比例ゲインＫＰ，積分ゲインＫｉ，微分ゲインＫｄの各定数は、ステップ応答法や限界感度法などといった公知の手法を用いて最適化される。
【数１】
2009055671.tif 000003
【００４３】
積分制御値補正演算部６０は、積分要素５７から供給される信号が示す積分制御値が、予め設定された上限閾値（「上限のフィードバック制御値」に相当）と下限閾値（「下限のフィードバック制御値」に相当）の間に収まる値であるか否かを判断し、その判断の結果に基づいて適宜補正した積分制御値を制御値加算部６２へ供給する。
【００４４】
図４は、この積分制御値補正演算部６０により行われる処理の様子を示すフローチャートである。積分制御値補正演算部６０は、積分要素５７から信号が供給されると（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、その信号が示す積分制御値が、予め設定された下限の閾値を下回るか否か判断する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０にて、積分制御値が下限の閾値を下回ると判断されると（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、積分制御値補正演算部６０は、その下限の閾値と同じ値の積分制御値を示す信号を制御値加算部６２へ出力する（Ｓ１２０）。
【００４５】
また、ステップＳ１１０にて、積分要素５７から供給された信号が示す積分制御値が下限の閾値を上回ると判断されると（Ｓ１１０：Ｎｏ）、積分制御値補正演算部６０は、その積分制御値が、予め設定された上限の閾値を上回るか否か判断する（Ｓ１３０）。ステップＳ１３０にて、積分制御値が上限の閾値を上回ると判断されると（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、積分制御値補正演算部６０は、その上限の閾値と同じ値の積分制御値を示す信号を制御値加算部６２へ出力する（Ｓ１４０）。
【００４６】
ステップＳ１３０にて、積分要素５７から供給された信号が示す積分制御値が上限の閾値を下回ると判断されると（Ｓ１３０：Ｎｏ）、積分制御値補正演算部６０は、積分要素５７から供給された信号をそのまま制御値加算部６２へ出力する（Ｓ１５０）。
【００４７】
図３において、比例制御値補正演算部５９には、比例制御値を示す信号が比例要素５６から供給されるとともに、積分制御値補正演算部６０からその演算部６０による補正を経た積分制御値を示す信号が供給される。比例制御値補正演算部５９は、比例要素５６から供給された信号が示す比例制御値と、積分制御値補正演算部６０から供給された信号が示す補正済みの積分制御値に所定の比率（例えば、０．９５）を掛けた値との大小関係を比較する。そして、補正済みの積分制御値に所定の比率を掛けた値よりも比例制御値のほうが小さい場合は、その比例制御値を示す信号を制御値加算部６２へ出力する一方、補正済み積分制御値に所定の比率を掛けた値のほうが小さい場合は、その値を示す信号を比例制御値を示す信号として制御値加算部６２へ出力する。この比例制御値補正演算部５９が出力する信号が示す値は、請求項の「第１のフィードバック制御値」に相当する。
【００４８】
微分制御値補正演算部６１には、微分制御値を示す信号が微分要素５８から供給されるとともに、積分制御値補正演算部６０からその演算部６０による補正を経た積分制御値を示す信号が供給される。微分制御値補正演算部６１は、微分要素５８から供給された信号が示す微分制御値と、積分制御値補正演算部６０から供給された信号が示す補正済みの積分制御値に所定の比率（例えば、０．９５）を掛けた値との大小関係を比較する。そして、補正済みの積分制御値に所定の比率を掛けた値よりも微分制御値のほうが小さい場合は、その微分制御値を示す信号を制御値加算部６２へ供給する一方、補正済み積分制御値に所定の比率を掛けた値のほうが小さい合は、その値を示す信号を微分制御値を示す信号として制御値加算部６２へ供給する。この微分制御値補正演算部６１が出力する信号が示す値は、請求項の「第３のフィードバック制御値」に相当する。
【００４９】
制御値加算部６２は、比例制御値補正演算部５９、積分制御値補正演算部６０、および微分制御値補正演算部６１から供給される信号が示す制御値を加算し、その加算により求めた制御値の和を示す信号をＰＷＭ信号出力部６３へ供給する。ＰＷＭ信号出力部６３は、制御値加算部６２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。ただし、このＰＷＭ信号出力部６３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。ＰＷＭ信号出力部６３が出力したＰＷＭ信号は、第１モータドライバ３１と第２モータドライバ３３のうちの一方へ供給される。
【００５０】
ＰＷＭ信号出力部６３と両ドライバ３１，３３の間にはセレクタ６５が介挿されている。セレクタ６５は、キャリッジ１７の目標速度テーブル９０ｂ，９０ｃが参照対象となっている間は、ＰＷＭ信号出力部６３が出力したＰＷＭ信号を第２モータドライバ３３へ供給し、ＰＦ駆動ローラ２１の目標速度テーブル９０ａ，９０ｄ，９０ｅが参照対象となっている間は、ＰＷＭ信号出力部６３が出力したＰＷＭ信号を第１モータドライバ３１へ供給する。第１モータドライバ３１や第２モータドライバ３３へ供給されるＰＷＭ信号のデューティー比が大きいほどＣＲモータ１４やＰＦモータ２２のトルクが大きくなり、デューティー比が小さいほどそれらの両モータ１４，２２のトルクが小さくなることは、上述した通りである。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態にかかるインクジェット式プリンタは、積分制御値補正演算部６０を有する。この積分制御値補正演算部６０は、ＰＩＤ制御の３つの制御値のうちの１つである積分制御値を算出する積分要素５７からその積分制御値を示す信号の供給を受け、その信号が示す積分制御値と自らに設定された上限および下限の閾値との大小関係を比較する。そして、上限の閾値を上回るときはその上限の閾値と同じ値を示す積分制御値を示す信号を自らの後段の制御値加算部６２へ出力し、下限の閾値を下回るときはその下限の閾値と同じ値を示す積分制御値を制御値加算部６２へ出力する。さらに、積分制御値補正演算部６０の経由を通じて上限および下限の制限が加えられた積分制御値とＰＩＤ制御の残りの２つの制御値である比例制御値および微分制御値を制御値加算部６２にて加算する。その上で、その制御値の和に応じてＰＷＭ信号のデューティー比を決定する。このように、積分制御値の上限と下限に制限を加えることにより、仮にロータリエンコーダ２４やリニアエンコーダ２０が出力する矩形波信号が波形割れを起こし、その矩形波信号を基に特定される実速度と目標速度との偏差が一時的に大きくなっても、積分制御値補正演算部６０による積分制御値の制限を通じてその影響を抑え込み、被駆動対象の挙動を安定させることができる。
【００５２】
（他の実施形態）
本発明は、種々の変形実施が可能である。
【００５３】
上記実施形態において、積分制御値補正演算部６０は、積分要素５７から供給される信号が示す積分制御値と自らに設定された上限および下限の閾値との大小関係を比較し、上限の閾値を上回るときはその上限の閾値と同じ値を示す積分制御値を示す信号を制御値加算部６２へ出力し、また、下限の閾値を下回るときはその下限の閾値と同じ値を示す積分制御値を示す信号を制御値加算部６２へ出力するようになっている。これに対し、積分制御値補正演算部６０へ下限の閾値のみを設定してもよい。この変形例にかかる積分制御値補正演算部６０は、積分要素５７から供給される信号が示す積分制御値とその下限の閾値の大小関係を比較する。そして、下限の閾値を下回るときはその下限の閾値と同じ値を示す積分制御値を示す信号を制御値加算部６２へ出力する一方で、下限の閾値を上回るときは、積分要素５７から供給された信号をそのまま制御値加算部６２へ供給する。
【００５４】
上記実施形態にかかるインクジェット式プリンタのＤＣユニット５０は、比例要素５６と制御値加算部６２の間に比例制御値補正演算部５９を有し、また、微分要素５８と制御値加算部６２の間に微分制御値補正演算部６１を有している。そして、これらの両演算部５９，６１は、積分制御値補正演算部６０から補正済みの積分制御値を示す信号の供給を受け、比例要素５６から供給される信号が示す比例制御値や微分要素５８から供給される信号が示す微分制御値が、補正済み積分制御値に所定の比率を掛けた値よりも大きくならないような制限をかけるようになっている。これに対し、比例制御値補正演算部５９や微分制御値補正演算部６１を備えず、比例要素５６および微分要素５８から制御値加算部６２へ信号をそのまま供給するようにしてもよい。
【００５５】
上記実施形態は、本発明を、インクジェット式プリンタに搭載されるＣＲモータ１４やＰＦモータ２２のＰＩＤ制御に適用したものである。これに対し、例えば、スキャナ装置のキャリッジを搬送するモータのように、ＰＩＤ制御を要するモータを搭載する別の種類の装置に本発明を適用するようにしてもよい。
【００５６】
上記実施形態にかかるインクジェット式プリンタのＣＲモータ１４とＰＦモータ２２は、比例制御、積分制御、および微分制御を組み合わせたＰＩＤ制御に従って制御され、それらの３つの制御のうちの１つである積分制御に本発明が適用されている。これに対し、それらの両モータを、比例制御と積分制御のみを組み合わせたＰＩ制御によって制御し、それらの２つの制御のうちの１つである積分制御に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態にかかるインクジェット式プリンタのハードウェア概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すインクジェット式プリンタに搭載された目標速度テーブルの一例を示す概念図である。。
【図３】図１に示すインクジェット式プリンタのＤＣユニットの論理的構成を示す図である。
【図４】図１に示すインクジェット式プリンタの積分制御値補正演算部が行う処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１１…駆動プーリ（「駆動体」に相当）、１２…従動プーリ（「駆動体」に相当）、１３…ベルト（「駆動体」に相当）、１４…ＣＲモータ、１５…リニアスケール、１６…ガイド軸、１７…キャリッジ（「駆動体」に相当）、１８…インクカートリッジ、１９…記録ヘッド、２０…リニアエンコーダ、２１…ＰＦ駆動ローラ、２２…ＰＦモータ、２３…ロータリスケール、２４…ロータリエンコーダ、２５…左側壁、２６…右側壁、２７…後側壁、３０…制御部、３１…第１モータドライバ、３３…第２モータドライバ、３５…インターフェース回路、３６…記録ヘッド制御回路、３７…ＣＰＵ、３８…ＲＡＭ、３９…ＲＯＭ、４０…ＥＥＰＲＯＭ、５０…ＤＣユニット、５１…位置演算部、５２…速度演算部（「実速度測定手段」に相当）、５３…位置偏差演算部、５４…目標速度特定部（「目標速度特定手段」に相当）、５５…速度偏差演算部、５６…比例要素（「第１の算出手段」の一部に相当）、５７…積分要素（「第２の算出手段」の一部に相当）、５８…微分要素（「第３の算出手段」の一部に相当）、５９…比例制御値補正演算部（「第１の算出手段」の一部に相当）、６０…積分制御値補正演算部、６１…微分制御値補正演算部（「第２の算出手段」の一部に相当）、６２…制御値加算部（「制御手段」の一部に相当）、６３…ＰＷＭ信号出力部（「制御手段」の一部に相当）、６４，６５…セレクタ、９０…目標速度テーブル
【図１】
2009055671.tif 000004
【図２】
2009055671.tif 000005
【図３】
2009055671.tif 000006
【図４】
2009055671.tif 000007