JP2005132028A - 記録装置と搬送制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンコーダを用いた搬送制御を行う場合、その搬送の解像度を上げるためにはコストアップとなり、エンコーダ信号の情報処理に対応するために、エンコーダの大型化等の課題がある。
【解決手段】 搬送手段の動作に応じてエッジ信号を出力するエンコーダ手段と、搬送手段の速度を算出する算出手段と、その速度情報を用いて、停止位置に直前のエンコーダ信号のエッジを検知してから、停止位置までの時間を算出し、その時間をカウントして、搬送手段を停止させる信号を出力する。また、カウントしている途中に、エンコーダ信号のエッジを検知した場合には、搬送手段を停止させる信号を出力する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、記録ヘッドを用いた記録装置に関するもので、ＤＣモータを用いて被記録媒体を搬送する搬送手段を制御する制御装置に関するものである。

近年、インクジェット記録装置の高画質化が進み、その要素の一つである高解像度化もさらに求められている。シリアル式インクジェット記録装置では記録ヘッドを搭載したキャリッジが被記録媒体（以下印字用紙または用紙とも呼ぶ）上で走査し、所定タイミングでインクを吐出して画像を形成する。そして、所定量の被記録媒体の搬送を行なう。

このキャリッジの走査方向（主走査方向）の解像度と、印字用紙を搬送する方向（副走査方向）の解像度がある。

キャリッジの走査制御において、静粛性と吐出タイミング生成精度とからエンコーダを用いたＤＣモータによるフィードバック制御が一般的となっている。ただ、コストの優位性からパルスモータを用いたフィードフォワード制御も存在している。フィードバック制御ではエンコーダパルス、フィードフォワード制御では印加パルスないしはクロック周波数を元に、キャリッジが一定速度で動作していることを前提に、パルス信号（エンコーダパルスや印加パルス）を時間分割して吐出タイミングを生成して高解像度化を果たしている。

一方、搬送制御（用紙送り）においても、静粛性、高速搬送性からエンコーダを用いたＤＣモータによるフィードバック制御が採用されてきている。

用紙送りに関しては、用紙を停止させ、印字する必要があるため、高解像度ピッチで用紙搬送を可能とするために、停止位置での解像度高めるために、エンコーダの解像度を向上させたり、別の手段として記録ヘッドのノズルピッチを小さくしていた。この双方が不可能な場合には、用紙送りの最小分解能と記録ヘッドの最小分解能の公倍数の位置を利用して高解像度化を実現してきた。

エンコーダの解像度の向上に際しては、プリンタの低コスト化により、産業用に用いられるようなエンコーダシステムは採用できない状態にあり、１５０〜３６０Ｌｐｉ程度の解像度を有するエンコーダセンサを搬送ローラ径とエンコーダホイール径のスケール比を稼ぐことにより高解像度化を実現している。

また、停止精度向上の目的で、目標とする停止位置より所定距離手前で時間を算出し、この時間経過後に電源を切断する技術がある。
特開２００１−２５１８７８号公報

従来のプリンタで用紙送り方向の解像度を上げるには多くの課題がある。記録ヘッドのノズルピッチを小さくするにはヘッド設計、製造、コスト上限界があり容易に高解像度化を実現することはできない（特にコストが膨大となる）。

また、用紙送りの最小分解能と記録ヘッドの最小分解能の公倍数の位置を利用して高解像度化を実現するには、送り量が不規則となることで、画像データ処理の複雑になったり（２のｎ乗から逸脱する）、ノズルの使用状態（使用するノズルと使用しないノズルが偏る）がアンバランスとなり、記録ヘッドの最大パフォーマンスを得られない状態にもなる。さらに、搬送ローラ径やエンコーダホイール径の設計的制約が多くなってしまう。

また、停止精度の向上のためには搬送ローラの停止寸前（停止直前）の情報量を増やす必要があるが、でエンコーダのスリット信号（両相両エッジ（Ａ，Ｂ相、立ち上げ、立ち下げエッジ）信号）に停止位置を合致させると、要求される解像度が例えば１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉ、４８００ｄｐｉ等、２のｎ乗となるため、設計的制限が発生する。

一方、搬送ローラの停止直前の情報を増やすことを優先すると搬送ローラに取付けられたエンコーダホイールが巨大化してダウンサイジング化（筐体のコンパックト化）の妨げとなったり、情報量が多すぎてエンコーダの応答周波数の制限から情報処理ができず、スループットが向上しない。

逆に、ダウンサイジング化や高速化を優先すると、上記の情報量を優先した系に比べて情報量が少なくなり（例えば１／２、２のｎ乗の制約から）、搬送ローラの停止直前の低速領域での必要な情報量を得られず、このために十分な制御が行えず、停止直前速度が安定せず停止精度が低下する場合がある。

具体例として、記録ヘッドが１２００ｄｐｉのノズルピッチを有していて、用紙送り方向に、１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉ、４８００ｄｐｉ全ての解像度を実現するには、搬送ローラが片相片エッジで１２００ｄｐｉを有していれば、片相両エッジで２４００ｄｐｉが実現でき、両相両エッジで４８００ｄｐｉが容易に実現できる。

しかし、停止寸前には４８００ｄｐｉ単位でしか情報が来ない。停止寸前での超低速度領域ではフィードバック制御のサーボ周期が例えば１ｍｓであった場合には１回のサーボの割り込み時にも両相両エッジの情報でさえ１回あるかどうかの状態変化情報しか得られない。この状態では速度推定情報の精度も低下し、超低速度での安定した駆動は困難であり、停止精度向上の妨げとなる。

また、搬送ローラが片相片エッジで２４００ｄｐｉを有していれば、片相両エッジで４８００ｄｐｉが容易に実現でき、上記例の２倍の情報量を得ることができるが、エンコーダホイール径も２倍となりダウンサイジング化の弊害となる。さらに、センサの応答周波数を超える領域での高速回転が実現できない。

また、停止位置決め精度向上を目的に、目標停止位置より所定距離手前地点で所定時間を導きこの時間経過後に電源を切断する制御が行われているが、停止位置決め精度の要求が厳しくなり、さらに高精度な位置決めに対してはこの手法ではどの範囲までの位置ずれで停止できるかの精度保証がないため対応が困難である。

また、通常、低速制御時の速度は少ないエンコーダパルスから推定されるため、速度情報そのものが精度が低下したり、メカの摩擦抵抗や用紙のバックテンションや駆動伝達負荷変動、モータのコギング等の外乱により速度を変動する場合がある。

つまり、現実には目標停止位置より所定距離手前での速度条件等で算出した時間を利用して電源を切断するタイミング自体の精度が低下する場合がある。また、電源を切断した後に、搬送ローラが停止するまでには用紙のバックテンションや駆動伝達負荷変動、モータのコギング等の外乱を受けるため停止位置がばらついてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、搬送手段の搬送動作を高い解像度で行う搬送制御装置や記録装置を提供することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明の搬送制御装置は、搬送手段と、前記搬送手段を駆動するモータと、前記搬送手段の移動に応じて互いに位相が異なる第１検知信号と第２検知信号を出力するエンコーダ手段とを備えた搬送制御装置であって、前記搬送手段の停止位置を設定する設定手段と、前記搬送手段に停止させる停止信号を出力する出力手段と、前記停止位置に対応したタイミングより前に、前記搬送手段の速度情報を算出する速度算出手段と、前記算出手段が算出した前記速度情報に基づいて、前記停止位置に対応するタイミングの前に出力される第１検知信号の所定のエッジから、前記タイミングまでに要する時間を算出する時間算出手段と、前記時間算出手段により算出された時間をカウントするカウント手段と、前記カウント手段にてカウント完了後に、前記出力手段に停止信号を出力させる制御手段とを備え、前記制御手段は、第１検知信号の所定のエッジが検出された後に、第２検知信号のエッジを検知した場合には、前記カウント手段のカウント途中であっても、前記出力手段に停止信号を出力させる。

また、本発明の記録装置は、搬送手段と、前記搬送手段を駆動するモータと、前記搬送手段の移動に応じて互いに位相が異なる第１検知信号と第２検知信号を出力するエンコーダ手段とを備え、記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、前記搬送手段の停止位置を設定する設定手段と、前記搬送手段に停止させる停止信号を出力する出力手段と、前記停止位置に対応したタイミングより前に、前記搬送手段の速度情報を算出する速度算出手段と、前記算出手段が算出した前記速度情報に基づいて、前記停止位置に対応するタイミングの前に出力される第１検知信号の所定のエッジから、前記タイミングまでに要する時間を算出する時間算出手段と、前記時間算出手段により算出された時間をカウントするカウント手段と、前記カウント手段にてカウント完了後に、前記出力手段に停止信号を出力させる制御手段とを備え、前記制御手段は、第１検知信号の所定のエッジが検出された後に、第２検知信号のエッジを検知した場合には、前記カウント手段のカウント途中であっても、前記出力手段に停止信号を出力させる。

以上説明したように、本発明によれば、エンコーダのエッジ信号に対応しない位置でも、停止させることができる。従って、エンコーダのエッジ信号に対応する位置での停止制御のほか、エッジ信号とエッジ信号の間のタイミングにおいても停止処理を行うことができ、停止精度の向上が実現できる。

以下、図面を参照しながら実施例によって本発明を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は記録装置の全体構成を示す斜視図，図２は用紙搬送駆動系の側面図である。

記録装置は、（Ａ）自動給紙部、（Ｂ）送紙部、（Ｃ）排紙部、（Ｄ）キャリッジ部、（Ｅ）クリーニング部からなっている。そこで、これらを項目に分けて概略を順次述べる。

（Ａ）自動給紙部
自動給紙部は記録紙Ｐを積載する圧板１と記録紙Ｐを給紙する給送ローラ（不図示）がベース２に取り付けられた構成を有する。前記の圧板１には、可動サイドガイド３が移動可能に設けられて、記録紙Ｐの積載位置を規制している。圧板１はベース２に結合された軸を中心に回転可能で、圧板バネ（不図示）により給送ローラに付勢される。

記録紙Ｐは給紙モータ３２の駆動力により、給紙ローラーと分離ローラー（不図示）から構成されるニップ部に搬送される。送られた記録紙Ｐはこのニップ部で分離され、最上位の記録紙Ｐのみが搬送される。

（Ｂ）送紙部
送紙部は記録紙Ｐを搬送する搬送ローラー４と用紙端部位置検知センサー（不図示）を有している。搬送ローラー４には従動するピンチローラー５が当接して設けられている。ピンチローラー５はピンチローラーガイド６に保持され、ピンチローラーバネ（不図示）で付勢されることで搬送ローラー４に圧接され、それによって記録紙Ｐの搬送力を生み出している。さらに、搬送ローラー４の記録紙搬送方向における下流側には、画像情報に基づいて画像を形成するヘッドカートリッジ７が設けられている。

ＬＦエンコーダセンサ２８がＬＦエンコーダセンサホルダ２９に固定され、これがシャーシ１２に取り付けられている。また、ＬＦモータ２５の駆動力はＬＦタイミングベルト３０を介して搬送ローラ４に圧入固定された搬送ローラギア２７に伝達される。このＬＦエンコーダセンサ２８により搬送ローラ４に挿入され搬送ローラギア２７に固定されたＬＦエンコーダスケール２６のライン数を読み取ることで得られる搬送ローラ４の回転量（速度）情報からフィードバック制御を行い、ＤＣモータであるＬＦモーター２５を回転制御して記録紙Ｐが搬送される。

ここでは、ＬＦエンコーダセンサ２８はデジタル出力式エンコーダとする。送紙部に送られた記録紙Ｐは、ピンチローラーガイド６およびペーパーガイド（不図示）に案内されて、搬送ローラー４とピンチローラー５とのローラー対に送られる。この時、用紙端部位置検知センサーが搬送されてきた記録紙Ｐの先端を検知して、これにより記録紙Ｐの印字位置を求めている。また、印字時には、記録紙Ｐはローラー対４、５が回転することで、プラテン８上を搬送される。

（Ｃ）キャリッジ部
キャリッジ部は、ヘッドカートリッジ７を取り付けるキャリッジ９を有している。そしてキャリッジ９は、記録紙Ｐの搬送方向に対して直角方向に往復走査させるためのガイド軸１０およびキャリッジ９の上部後端を保持して記録ヘッド７と記録紙Ｐとの隙間を維持するガイドレール１１によって支持されている。なお、これらガイド軸１０およびガイドレール１１は、シャーシ１２に取り付けられている。

キャリッジ９はシャーシ１２に取り付けられたＤＣモータであるキャリッジモータ１３によってタイミングベルト１４を介して駆動される。このタイミングベルト１４は、アイドルプーリ１５によって張設、支持されている。さらに、キャリッジ９には、電気基板１６からヘッドカートリッジ７へヘッド信号を伝えるためのフレキシブルケーブル１７が備えられている。また、キャリッジ９にはキャリッジの位置を検出するリニアエンコーダ（不図示）が搭載されており、シャーシ１２に取り付けられたリニアスケール１８のライン数を読みとることにより、キャリッジ９の位置を検出することができる。このリニアエンコーダ１８の信号は、フレキシブルケーブル１７を介して、電気基板１６に伝えられ処理される。

上記構成において、記録紙Ｐに画像形成する時は、画像形成する行位置（記録紙Ｐの搬送方向の位置）にローラー対４、５が記録紙Ｐを搬送するとともに、キャリッジモータ１３と、リニアエンコーダを使用したフィードバック制御により、キャリッジ９を画像形成する列位置（記録紙Ｐの搬送方向と垂直な位置）に移動させて、ヘッドカートリッジ７を画像形成位置に対向させる。その後、電気基板１６からの信号により、ヘッドカートリッジ７が記録紙Ｐに向けてインクを吐出して画像が形成される。

（Ｄ）排紙部
排紙部は、排紙ローラ１９に従動して回転可能なように拍車（不図示）が排紙ローラ１９に当接されている。排紙ローラ１９には、搬送ローラギア２７からの駆動が排紙伝達ギア３１、排紙ローラギア２０を介して伝達される。以上の構成によって、駆動されキャリッジ部で画像形成された記録紙Ｐは、排紙ローラー１９と拍車とのニップに挟まれて搬送され、不図示の排紙トレー等に排出される。

（Ｅ）クリーニング部
クリーニング部は、ヘッドカートリッジ７のクリーニングを行なうポンプ２４とヘッドカートリッジ７の乾燥を抑えるためのキャップ２１、ヘッドカートリッジ７のフェイス面を清掃するワイパー２２、および駆動源であるＰＧモータ２３から構成されている。

図３は、電気基板１６上に構成されたプリンタの制御構成を説明するブロック図である。同図において、４０１はプリンタ装置のプリンタ制御用のＣＰＵで、ＲＯＭ４０２に記憶されたプリンタ制御プログラムやプリンタエミュレーション、印字フォントを利用して印刷処理を制御する。

４０３はＲＡＭで、印字のための展開データ、ホストからの受信データを蓄える。４０４は記録ヘッド（前述のヘッドカートリッジ７のブロック図表現）、４０５はモータを駆動するモータドライバ、４０６はプリンタコントローラで、ＲＡＭ４０３のアクセス制御やホスト装置とのデータのやりとりやモータドライバへの制御信号送出を行う。４０７はサーミスタ等で構成される温度センサで、プリンタ装置の温度を検知する。

ＣＰＵ４０１はＲＯＭ４０２内の制御プログラムにより本体のメカ的／電気的制御を行いつつ、ホスト装置からプリンタ装置へ送られてくるエミュレーションコマンド等の情報をプリンタコントローラ４０６内のＩ／Ｏデータレジスタから読み出し、コマンドに対応した制御をプリンタコントローラ４０６内のＩ／Ｏレジスタ、Ｉ／Ｏポートに書き込み、読み出しを行う。

図４は、図３に示したプリンタコントローラ４０６の詳細構成を説明するブロック図であり、図３と同一のものには同一の符号を付してある。

図において、５０１はＩ／Ｏレジスタで、ホストとのコマンドレベルでのデータのやり取りを行う。５０２は受信バッファコントローラで、レジスタから受信データをＲＡＭ４０３に直接書き込む。

５０３は印刷バッファコントローラで、印字時にはＲＡＭの記録データバッファから記録データを読み出し、記録ヘッド４０４に対してデータの送出を行う。５０４はメモリコントローラで、ＲＡＭ４０３に対して３方向のメモリアクセスを制御する。５０５はプリントシーケンスコントローラで、プリントシーケンスをコントロールする。２３１はホストインターフェースで、ホストとの通信を司る。

図５は、一般的なＤＣモータの位置制御系を説明する模式図であり、位置サーボをかける場合の手法について示している。本実施例装置において位置サーボは、加速制御領域、定速制御領域、減速制御領域において使用される。ＤＣモータは、ＰＩＤコントロールあるいは古典制御と呼ばれる手法で制御されており、以下その手順を説明する。

まず、制御対象に与えたい目標位置は、６００１の理想位置プロファイルという形で与える。本実施例装置においては、これは該当する時刻においてラインフィードモータによって搬送された紙が到達しているべき絶対位置に該当する。時刻の進行とともに、この位置情報は変化していく。この理想位置プロファイルに対して追値制御を行うことで、本実施例装置の駆動は遂行される。

装置には６００５のエンコーダセンサが具備されており、モータの物理的な回転を検知する。６００９のエンコーダ位置情報変換手段は、エンコーダセンサが検知したスリット数を加算していき絶対位置情報を得る手段であり、６００６のエンコーダ速度情報変換手段はエンコーダセンサの信号と、プリンタに内蔵された時計から、現在のラインフィードモータの駆動速度を算出する手段である。

６００１の理想位置プロファイルから、６００９の位置情報変換手段により得られた実際の物理的位置を減算した数値を、目標位置に対して足りない位置誤差として、６００２以降の位置サーボのフィードバック処理に受け渡す。６００２は位置サーボのメジャーループであり、一般的には比例項Ｐに関する計算を行う手段が知られている。

６００２における演算の結果としては、速度指令値が出力される。この速度指令値が、６００３以降の速度サーボのフィードバック処理に受け渡される。速度サーボのマイナーループは、比例項Ｐ、積分項Ｉ、微分項Ｄに対する演算を行うＰＩＤ演算により行う手段が一般的である。本実施例装置においては、速度指令値の非線形な変化が発生した場合の追従性を改善し、なおかつ追値制御時の微分演算の弊害を防ぐために、一般に微分先行形と呼ばれる手法を示しており、６００６で得られたエンコーダ速度情報は、６００２で得られた速度指令値との差を取る前に、６００７の微分演算を通される。この手法自体は本発案の主題となるものではなく、制御対象の系の特性によっては、６００３において該微分演算を行えば充分なものもある。

速度サーボのマイナーループにおいては、速度指令値からエンコーダ速度情報を減算した数値を、目標速度に対して足りない速度誤差として、６００３のＰＩ演算回路に受け渡し、その時点でＤＣモータに与えるべきエネルギーを、ＰＩ演算と呼ばれる手法で算出する。それを受けたモータドライバ回路は、例えばモータ印加電圧は一定として、印加電圧のパルス幅を変化させる手段（以下「ＰＷＭ（Ｐｕｌｅｓ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御」と呼ぶ）を用い、印加電圧のＤｕｔｙを変化させて、電流値を調節し、６００４のＤＣモータに与えるエネルギーを調節し、速度制御を行う。

電流値を印可されて回転するＤＣモータは、６００８の外乱による影響を受けながら物理的な回転を行い、その出力が６００５のエンコーダセンサにより検知される。

図６は一般的なＤＣモータの速度制御系を説明する模式図であり、速度サーボをかける場合の手法について示している。本実施例装置において速度サーボは、位置決め制御領域において使用される。ＤＣモータは、ＰＩＤコントロールあるいは古典制御と呼ばれる手法で制御されており、以下その手順を説明する。

まず、制御対象に与えたい目標速度は、７００１の理想速度プロファイルという形で与える。本実施例装置においては、これは該当する時刻においてラインフィードモータにより紙を搬送すべき理想速度であり、該当する時刻における速度指令値ということになる。時刻の進行とともに、この速度情報は変化していく。この理想速度プロファイルに対して追値制御を行うことで、本実施例装置の駆動は遂行される。

速度サーボにおいては、比例項Ｐ、積分項Ｉ、微分項Ｄに対する演算を行うＰＩＤ演算により行う手段が一般的である。本実施例装置においては、速度指令値の非線形な変化が発生した場合の追従性を改善し、なおかつ追値制御時の微分演算の弊害を防ぐために、一般に微分先行形と呼ばれる手法を示しており、６００６で得られたエンコーダ速度情報は、７００１で得られた速度指令値との差を取る前に、７００３の微分演算を通される。この手法自体は本発案の主題となるものではなく、制御対象の系の特性によっては、７００２において該微分演算を行えば充分なものもある。

速度サーボにおいては、速度指令値からエンコーダ速度情報を減算した数値を、目標速度に対して足りない速度誤差として、７００２のＰＩ演算回路に受け渡し、その時点でＤＣモータに与えるべきエネルギーを、ＰＩ演算と呼ばれる手法で算出する。それを受けたモータドライバ回路は、例えばＰＷＭ制御を用い、印加電圧のＤｕｔｙを変化させて、電流値を調節し、６００４のＤＣモータに与えるエネルギーを調節し、速度制御を行う。

電流値を印可されて回転するＤＣモータは、６００８の外乱による影響を受けながら物理的な回転を行い、その出力が６００５のエンコーダセンサにより検知される。

図７、８、９は、本実施例装置におけるＬＦ制御において外乱の及ぼす影響と制御の実際について、詳細に説明したものである。横軸は時間を示している。２００１の縦軸は速度を、２００２の縦軸は位置を示している。

図７は停止直前速度ｖ＿ｓｔｏｐが、平均的かつ理想的な値Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨで終了する場合（ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＝Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ）を示し、図８はｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＜Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨすなわち見込み時間よりも早く終了する場合を示し、図９はｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＞Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨすなわち見込み時間よりも遅く終了する場合を示している。

８００１は理想位置プロファイルを示しており、２００４は理想速度プロファイルを示している。該理想位置プロファイル８００１は４つの制御領域からなり、加速制御領域２０１１、定速制御領域２０１２、減速制御領域２０１３、位置決め制御領域２０１４により構成されている。

２００４の理想速度プロファイルにおいて、Ｖ＿ＳＴＡＲＴは初速度であり、Ｖ＿ＦＬＡＴは定速制御領域２０１２の速度を示している。Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨは位置決め制御領域の速度を示しており、Ｖ＿ＰＲＯＭＩＳＥは位置決め精度性能を達成するために絶対に守られなければならない停止直前速度の最速値を示している。ｖ＿ｓｔｏｐは、現実の駆動を想定した場合に外乱によってあらゆる値に変化する現実の値としての停止直前速度である。実際の駆動における速度変動を考慮して、Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨはいかなる速度変動が発生してもｖ＿ｓｔｏｐがＶ＿ＰＲＯＭＩＳＥを超えることがないよう充分に低く設定された速度であることが要求される。

本実施例装置においては、２０１１、２０１２、２０１３では位置サーボを、２０１４では速度サーボを採用している。図示した８００１の曲線は、位置サーボ時の理想位置プロファイルを示している。図示した２００４の曲線は、速度サーボ時には理想速度プロファイルを示し、位置サーボ時には該理想位置プロファイルに追従して動作するために求められる要求速度プロファイルを示している。

８００１は理想位置プロファイルであり、位置サーボを行う２０１１、２０１２、２０１３の各領域に対して設定されるが、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨまでしか計算されない。これは、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨを通り過ぎると速度サーボに切り替わるため、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ以降では理想位置プロファイルが不必要であるからである。８００１における減速所要時間Ｔ＿ＤＥＣは現実の駆動と関わりなく一定であり、これに該当する制御領域を理想減速制御領域９００１として示すものとする。

８００３、９００３、１０００３は、各図における外乱影響の状況における現実位置プロファイルである。位置サーボにおいては、遅れが必ず発生するため、８００１に対して８００３、９００３、１０００３はいずれも遅れを持っている。従って、理想位置プロファイル８００１が終了しても、現実位置はＳ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨには到達しないことが一般的であり、本実施例装置においては、８００１が終了してから現実の駆動がＳ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに到達するまでの間には、仮想の理想位置プロファイル８００６によって位置サーボへの指令位置値として代用するものとする。仮想の理想位置プロファイル８００６は、理想位置プロファイル８００１の最終的な傾きを用いて、理想位置プロファイルの終点から伸ばした直線とする。

８００５、９００５、１０００５は、物理的なモータの現実駆動速度プロファイルを意味している。理想位置プロファイル８００１を入力としてフィードバック制御をかけていき、理想速度プロファイルに対して若干の遅れを出しつつも、位置決め制御領域２０１４が進むに従って理想速度に近づいて、最終的な停止直前速度としては位置決め精度性能を達成できる速度Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに収束せんとするものである。なお、減速制御領域２０１３から位置決め制御領域２０１４への移行は、物理的な駆動速度状態に関わらず、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに達した瞬間に行われるものとする。

Ｓ＿ＤＥＣは定速制御領域２０１２が終了して減速制御領域２０１３が開始される位置を示しており、あくまでも理想位置プロファイル８００１によって決定づけられる値であるため、現実の駆動における外乱の影響とは無関連である。

図中のＳ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨは減速制御領域２０１３が終了して位置決め制御領域２０１４が開始される位置を示しており、Ｓ＿ＳＴＯＰは停止位置を示している。Ｔ＿ＡＤＤは加速制御領域２０１１に費やされる所要時間であり、Ｔ＿ＤＥＣは減速制御領域２０１３に費やされる所要時間である。Ｔ＿ＦＬＡＴは定速制御領域２０１２に費やされる時間であり、駆動開始位置を０としたときの停止位置Ｓ＿ＳＴＯＰ、すなわち総駆動距離を満足する理想位置プロファイル８００１を設定した時点で決定する固定値である。Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨは位置決め制御領域２０１４に費やされる時間を示している。Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨは、駆動制御対象が実際に動いたときに、位置決め制御領域２０１４に突入する位置Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨから停止位置Ｓ＿ＳＴＯＰまでの距離Ｓ＿ＡＰＲ＿ＳＴＯＰを移動するのに要する時間である。図７では、位置決め領域を駆動制御対象がほぼ理想速度通りに動いた場合を示しているが、現実の制御において理想通りの物理的動作は一般的に大変困難である。

高速かつ高精度の位置決めを行うために、理想位置プロファイル８００１のカーブは系に適したチューニングが必要である。具体的には、定速制御領域２０１２の速度は位置決め所要時間性能の向上を実現するために系の性能の許す限り速く、位置決め制御領域２０１４の速度は位置決め精度性能の向上を実現するために系の性能の許す限り遅く、さらに加速制御領域２０１１、減速制御領域２０１３、位置決め制御領域２０１４の距離は位置決め所要時間性能の向上を実現するために系の性能の許す限り短くなるように理想位置プロファイル８００１を設定することが望ましい。しかしながら、より詳細な該チューニングの手法については本発案の主題となるものではないため、ここではすでに該理想位置プロファイル８００１が最適調整されているものとして説明を進める。

ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈは、現実の駆動を想定した場合に外乱によってあらゆる値に変化する現実の値として、位置決め制御領域２０１４に費やされる時間の現実変数値である（本実施例装置における説明では、定数値を英大文字、変数値を英小文字で示している。同一スペリングの値について英大文字、英小文字の表記がある場合、英大文字で示された値は理想定数値であり、英小文字で示された値は同じ内容の値について変化しうる変数値を示している）。

図１０は、停止位置制御について、エンコーダ信号と停止位置の関係の説明図である。この停止位置制御は、図７〜９の位置決め制御領域２０１４で行われる。この図において、目標としている停止位置に相当するタイミングは、エンコーダ信号のエッジとエッジの間のタイミングである。

Ｐ（−１）は、前回の搬送時の停止位置に対応するタイミングであり、位置Ｐ（−１）から記録紙Ｐは、搬送量Ｌの搬送が行なわれる。Ｐ０はその搬送動作の停止位置（目標停止位置）に対応するタイミングである。なお、ＰＯで後述する停止処理がなされると、厳密には、所定時間が経過した後に、記録紙Ｐは、停止位置に停止するが、この説明を簡単にするために、ＰＯで処理がなされれば、ＰＯで停止するものとする。

この図では、左から右に搬送がなされ、その移動する位置に対応して、エンコーダ信号のエッジが発生する。

しかし、このＰＯの目標停止位置は、エンコーダ信号エッジが発生しない位置である（言い換えると停止位置とエンコーダ信号のエッジが対応していない）。この目標位置ＰＯから搬送量ΔＰＯの手前（図１０において左側）に直前のエンコーダ信号エッジＥＯが発生する。また、目標位置よりも搬送量ΔＰ１奥側（図１０において右側）に直後のエンコーダ信号エッジＥ１が発生する。

エッジＥＶは、速度算出タイミングである。このエッジＥＶは、ＥＯの２エッジ手前（図１０において左側）である。この速度算出タイミングは、２エッジ手前に限定するものではなく、後述する速度を算出するのに適したタイミングであればよい。

次に、図１１の制御フローを用いて、停止制御を説明する。目標停止位置までエンコーダ信号のエッジ信号に基づき、フィードバック制御により搬送ローラの回転の制御がなされている。

速度を算出するタイミングは、所定の速度（目標速度）となるべく制御されている領域（位置決め制御領域２０４に相当）にある。この目標速度は、搬送ローラの回転が保証され、かつ十分低い速度である。

このエッジＥＶに相当する位置まで搬送ローラが回転すると（ステップ１１０１）、ＥＶ（あるいはＥＶ近傍）での速度Ｖを算出する。

この速度Ｖを距離ΔＰ１を通過する時の速度とみなす。この速度をＶ０とする。この速度Ｖは、エンコーダから得られる速度情報の誤差を緩和するため、例えば４周期分の信号から算出する。これら速度Ｖ（−１）〜Ｖ（−４）の平均することで求めている。そして、距離ΔＰ０と速度Ｖ０より、所要時間Ｔ０を算出する（ステップ１１０２）。

次に、エッジＥ０に達した時点で（ステップ１１０３）、この時点からの時間Ｔのカウントを開始する（ステップ１１０４）。

次に、エッジＥ１まで到着していないかハードウェア割り込みで監視しつつ（ステップ１１０５）、カウント時間Ｔが所定時間Ｔ０に達した時点で（ステップ１１０６）停止動作（停止処理）を行う（ステップ１１０７）。

このステップ１１０５の処理は、図７〜９を用いて説明したように、低速度制御領域では、速度情報の取得周期が長いために速度が安定せず、速度情報の精度が低いためである。仮に、速度Ｖ０と比べ実際の速度が大きい場合、求めた時間に達する前に目標停止位置を通り越し、エッジＥ１まで回転してしまう。

このような場合（ステップ１１０５のＹＥＳ）、エッジＥ１まで到着した時点で停止動作（停止処理）を行う。つまり、エッジＥ１を検出した場合には、カウント時間をカウントしている途中でも、停止動作を行う（ステップ１１０７）。このように、算出した速度と実際の速度の差が大きい（算出した速度と実際の速度とが一致しない）場合には、エンコーダの信号（エッジＥ１）の入力による処理を優先させる。従って、停止位置のずれ量は、最悪でもエンコーダの両相両エッジ間隔距離ΔＰ未満に抑えることができる。

この停止動作（停止処理）（ステップ１１０７）は、モータへの印加電力の変更を行う。具体的には、低速制御領域で駆動する電力より小さな電力（電力０も含む）に切り替えを行う。

本実施形態では、切り替え後は、供給する電力量をモータが回転しない程度まで減らしている。この場合の印加電圧は、切替え前と同じ正電圧である。

このような処理を行うことで、駆動系の弾性変形チャージ力やメカ的なガタ、モータのコギングなどにより発生する位置ずれを抑制することができる。この位置ずれは、目標停止位置での電力を切り替えたタイミング後（停止動作後）に発生するもので、このずれ量を最小限にすることができる。言い換えると、目標とする停止位置と実際の停止位置のずれを小さくすることができる。

なお、ＥＶ近傍の速度Ｖを平均速度Ｖ０とするのには２つ理由がある。

第１の理由は、停止直前の低速制御領域では速度情報の更新頻度が少なく、算出する速度の精度が低くなるためである。このために、速度を複数の速度情報を用いて算出する。ただし、この平均速度は単純な速度平均に限定するものではなく、速度変化（加速度）まで含めた速度算出も含んでいる。

第２の理由は、サーボ周期の時間的間隔が長く（例えば約１ミリ秒）、エンコーダ信号エッジＥ０を利用して所要時間Ｔ０を算出し、停止処理を行うよりも先に、目標停止位置に到達してしまう可能性があるからである。

従って、サーボ周期の時間的間隔が小さく、停止処理までに時間的な余裕があれば、エッジＥ０時点の速度情報を使ってもかまわない。

また、この上述した停止精度を向上させる手法として、図１３（Ａ）は、既に上述したエンコーダーの信号のエッジに対応しない位置（タイミング）で停止処理を行う場合の説明図である。（以後、説明を簡単にするために、無エッジ停止処理と表す）。

停止位置のタイミングの基点となるエッジＥ０をＡ相の立上りエッジとする（ＰＯは停止処理が行われるタイミング）。そして、Ｂ相の立上りエッジをＥ１とする。このＥ１は、上述した保証エッジである。

一方、図１３（Ｂ）は、エンコーダーの解像度での停止を行う場合の説明図である。つまり、エンコーダーの信号のエッジに対応した位置（タイミング）で停止処理を行う場合の説明図である（以後、説明を簡単にするために、エッジ停止処理と表す）。停止処理を行うためのエッジを、Ａ相の立上りエッジとする。

なお、搬送動作の停止が、エッジ停止処理で行われるか、無エッジ停止処理で行われるかは、搬送動作の停止位置で決まる。つまり、停止位置が、エンコーダーの信号のエッジに対応する位置であれば、エッジ停止処理が選択される。また、停止位置が、エンコーダーの信号のエッジに対応しない位置であれば、無エッジ停止処理が選択される。

つまり、停止処理がなされるタイミングは、Ａ相の立上りエッジのタイミングであり、エッジＥ０＝ＰＯである。

このように、無エッジ停止処理とエッジ停止処理のための基準タイミングとなる信号とそのエッジを同じ（共通）とすることで、エンコーダーが持つ固有の周期誤差の影響を排除することができ、精度が最も高い同一エッジ（Ａ相立ち上げエッジ）基準で全てが構成される。

なお、無エッジ停止処理時の目標停止位置を、エッジＥ０になるべく近くなる程、速度推定して得られた不確かな代表推定速度Ｖ１で移動する所要時間Ｔ１が短くなり、目標停止位置と実際に停止動作を行った位置の誤差を低減することができる。

以上述べたように、エンコーダセンサやエンコーダホイールの選択肢が広がり、高解像度でありながら、低コストでコンパクトな搬送制御装置（記録装置）を提供することができる。

（第２の実施の形態）
また、第２の実施形態を図１３（Ｃ）を用いて説明する。

この第２の実施形態は、上述した第１の実施形態と異なる点について説明を行う。他の説明については省略する。

図１３（Ｃ）は、エンコーダーの信号のエッジに対応しない位置（タイミング）で停止処理を行う場合の説明図である。ここで、停止処理のタイミングの基点となるエッジをＢ相の立下りエッジとする。そして、Ｅ１（保証エッジ）をＡ相の立上りエッジとする点が第１の実施の形態と異なっている。

これは、速度推定の誤差が大きく、保証エッジＥ１で停止する頻度が高い場合に有用である。つまり、図１３の（Ｂ）で示したエンコーダーの信号のエッジに対応した位置（タイミング）で停止処理と同じ信号、同じエッジになるので、停止処理のための信号、エッジを同じ（共通）とする。この構成により、エッジ停止処理と無エッジ停止処理の停止精度を出来るだけ等しくすることができる。

特にコストダウンによりエンコーダのエッジ解像度が低い場合には、停止する直前の速度が比較的高めに制御する場合（速度を低くすると駆動途中で停止してしまう可能性があるため速度を低く保てない）があり、このため保証エッジに達する可能性が高くなる。この場合にも、本実施の構成で、停止精度を確保できる。

以上の説明から、上述した実施形態では、目標とする停止位置がエンコーダのエッジ信号が存在しない位置（エンコーダの信号のエッジが対応しない）であっても、目標の停止位置の対応する直前のエッジ信号を基点とし、移動速度を算出し、その速度に基づいて、停止処理タイミングを決定している。このようにして、エンコーダの信号のエッジが対応しないタイミングで停止処理を行うことができる。

また、速度算出の誤差や速度変動があった場合でも、保証エッジのタイミングで停止処理を行うので、停止精度を保証している。

以上のように、エンコーダセンサやエンコーダホイールの選択肢が広がり、高解像度でありながら、低コストでコンパクトな搬送制御装置（記録装置）を提供することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、記録装置の構成について第１の実施形態と同じであるので説明を省略し、第１実施形態と異なる部分について説明する。

図１２において、１２００は、速度Ｖ０と実際の速度が等しい場合を示している。１２０１は、速度Ｖ０に対して実際の速度が速かった場合を示している。この１２０１の場合には、速度Ｖ０に基づいて算出した所定時間が経過する前に、目標停止位置の直後のエッジＥ１まで到着してしまう（ステップ１１０５のＹＥＳ、）。

目標とする停止位置を過ぎて、エッジＥ１に対応する位置で停止したその時点で、停止動作を行う（ステップ１１０７）が、この停止動作での電力変更手段として、搬送方向とは逆方へモータが回転しない程度の微弱な電力をかけ続けることとする。

これにより、駆動系の弾性変形チャージ力やメカ構成のガタ、モータのコギングなどの影響により、搬送方向へモータが回転しない程度の微弱な電力をかけ続ける場合に比べ、微少量（ΔＰＥ１）手前（数μｍ程度）に停止することができる（図１２で左向きに移動する）。

このような制御を行うことで、目標停止位置を行きすぎた場合であったとしても、停止位置を微少量戻すことができ、相対的な停止位置ずれ（ピッチすれ）を小さく抑えることができる。

この実施形態は、第１の実施の形態や第２の実施の形態と組み合わせても構わない。

（その他の実施の形態）
上記実施形態において、速度情報の算出を、４周期分の信号から算出しているが、４周期分に限定するものではない。また、エンコーダや記録ヘッドの解像度も上述した値に限定するものではない。

なお、記録ヘッドを用いた記録装置において、記録用紙などの被記録媒体を搬送する搬送手段の制御について説明したが、例えば、原稿の画像を読み取るための画像入力装置に適用しても良い。

また、被記録媒体の搬送について説明したが、記録装置に限定するものではなく、例えば、検査装置などの電子機器や電子装置において、ステージなどの移動体を移動させる制御に適用しても構わない。

第１の実施形態における記録装置の機構部の斜視図 第１の実施形態における搬送駆動部を示す側面図 第１の実施形態におけるプリンタコントローラを説明するブロック図 第１の実施形態におけるプリンタコントローラを説明するブロック図 第１の実施形態におけるＤＣモータの位置制御系を説明する模式図 第１の実施形態におけるＤＣモータの速度制御系を説明する模式図 第１の実施形態における制御に対する外乱影響を示す概念図 第１の実施形態における制御に対する外乱影響を示す概念図 第１の実施形態における制御に対する外乱影響を示す概念図 第１の実施形態におけるエンコーダ信号と停止位置との関係を示す概念図 第１の実施形態におけるエンコーダ信号のエッジに対応しない位置への停止する処理を示すフローチャート 第３の実施形態におけるエンコーダ信号のエッジと停止位置との関係を示す概念図 第１、２の実施形態におけるエンコーダ信号と停止位置との関係を示す概念図

符号の説明

１ 圧板
２ 給紙ベース
３ サイドガイド
４ 搬送ローラ
５ ピンチローラ
６ ピンチローラガイド
７ 記録ヘッドカートリッジ
８ プラテン
９ キャリッジ
１０ ガイド軸
１１ ガイドレール
１２ シャーシ
１３ キャリッジモータ
１４ タイミングベルト
１５ アイドルプーリ
１６ 電気基板
１７ フレキシブルケーブル
１８ リニアスケール
１９ 排紙ローラ
２０ 排紙ローラギア
２１ キャップ
２２ ワイパー
２３ ＰＧモータ
２４ ポンプ
２５ ＬＦモータ
２６ ＬＦエンコーダスケール
２７ 搬送ローラギア
２８ ＬＦエンコーダセンサ
２９ ＬＦエンコーダセンホルダ
３０ ＬＦタイミングベルト
３１ 排紙伝達ギア
３２ 給紙モータ
２３１ ホストインターフェース
４０１ プリンタ装置のプリンタ制御用のＣＰＵ
４０２ ＲＯＭ
４０３ ＲＡＭ
４０４ 記録ヘッド
４０５ モータを駆動するモータドライバ
４０６ プリンタコントローラ
４０７ サーミスタ等で構成される温度センサ
５０１ Ｉ／Ｏレジスタ
５０２ 受信バッファコントローラ
５０３ 印刷バッファコントローラ
５０４ メモリコントローラ
５０５ プリントシーケンスコントローラ
２００１ 速度スケール軸
２００２ 位置スケール軸
２００４ 理想速度プロファイル
２０１１ 加速制御領域
２０１２ 定速制御領域
２０１３ 減速制御領域
２０１４ 位置決め制御領域
６００１ 理想位置プロファイル
６００２ 位置サーボのメジャーループ
６００３ ＰＩ演算
６００４ ＤＣモータに与えるエネルギー
６００５ エンコーダセンサ
６００６ エンコーダ速度情報変換手段
６００７ 微分演算
６００８ 外乱
６００９ エンコーダ位置情報変換手段
７００１ 理想速度プロファイル
７００２ ＰＩ演算
７００３ 微分演算
８００１ 理想位置プロファイル
８００３ 現実位置プロファイル
８００５ 物理的なモータの現実駆動速度プロファイル
８００６ 仮想の理想位置プロファイル
９００１ 理想減速制御領域
９００３ 現実位置プロファイル
９００５ 物理的なモータの現実駆動速度プロファイル
１０００３ 現実位置プロファイル
１０００５ 物理的なモータの現実駆動速度プロファイル
Ｖ＿ＳＴＡＲＴ 初速度
Ｖ＿ＦＬＡＴ 定速制御領域２０１２の速度
Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ 位置決め制御領域の速度
Ｖ＿ＰＲＯＭＩＳＥ 位置決め精度性能を達成するために絶対に守られなければならない停止直前速度の最速値
Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ 減速制御領域２０１３から位置決め制御領域２０１４への移行が発生する位置
Ｔ＿ＡＤＤ 加速制御領域２０１１に費やされる所要時間

Claims (6)

1. 搬送手段と、前記搬送手段を駆動するモータと、前記搬送手段の移動に応じて互いに位相が異なる第１検知信号と第２検知信号を出力するエンコーダ手段とを備えた搬送制御装置であって、
   前記搬送手段の停止位置を設定する設定手段と、
   前記搬送手段に停止させる停止信号を出力する出力手段と、
   前記停止位置に対応したタイミングより前に、前記搬送手段の速度情報を算出する速度算出手段と、
   前記算出手段が算出した前記速度情報に基づいて、前記停止位置に対応するタイミングの前に出力される第１検知信号の所定のエッジから、前記タイミングまでに要する時間を算出する時間算出手段と、
   前記時間算出手段により算出された時間をカウントするカウント手段と、
   前記カウント手段にてカウント完了後に、前記出力手段に停止信号を出力させる制御手段とを備え、
   前記制御手段は、第１検知信号の所定のエッジが検出された後に、第２検知信号のエッジを検知した場合には、前記カウント手段のカウント途中であっても、前記出力手段に停止信号を出力させることを特徴とする搬送制御装置。
2. 前記制御手段は、前記設定手段が設定する停止位置に対応するタイミングが、第１検知信号の所定のエッジの出力されるタイミングと等しい場合には、第１検知信号の所定のエッジを検出して、前記出力手段に停止信号を出力させることを特徴とする請求項１に記載の搬送制御装置。
3. 前記制御手段は、前記設定手段が設定する停止位置に対応するタイミングが、第２検知信号のエッジの出力されるタイミングと等しい場合には、第２検知信号のエッジを検出して、前記出力手段に停止信号を出力させることを特徴とする請求項１に記載の搬送制御装置。
4. さらに、前記搬送制御装置は駆動電圧変更手段を備え、前記駆動電圧変更手段は、前記停止信号を入力して前記モータを駆動する電圧を第１の電圧から第２の電圧に低下させることを特徴とする請求項１に記載の搬送制御装置。
5. 前記搬送制御手段は、所定の速度での速度サーボ制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の搬送制御装置。
6. 搬送手段と、前記搬送手段を駆動するモータと、前記搬送手段の移動に応じて互いに位相が異なる第１検知信号と第２検知信号を出力するエンコーダ手段とを備え、記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
   前記搬送手段の停止位置を設定する設定手段と、
   前記搬送手段に停止させる停止信号を出力する出力手段と、
   前記停止位置に対応したタイミングより前に、前記搬送手段の速度情報を算出する速度算出手段と、
   前記算出手段が算出した前記速度情報に基づいて、前記停止位置に対応するタイミングの前に出力される第１検知信号の所定のエッジから、前記タイミングまでに要する時間を算出する時間算出手段と、
   前記時間算出手段により算出された時間をカウントするカウント手段と、
   前記カウント手段にてカウント完了後に、前記出力手段に停止信号を出力させる制御手段とを備え、
   前記制御手段は、第１検知信号の所定のエッジが検出された後に、第２検知信号のエッジを検知した場合には、前記カウント手段のカウント途中であっても、前記出力手段に停止信号を出力させることを特徴とする記録装置。

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