JP4507704B2 - 印刷装置、及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータによって駆動される可動部と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた制御量に基づいて前記モータを制御する制御部とを備えた印刷装置、及びその制御方法に関する。

紙、布、フィルム等の印刷媒体に印刷を行う各種の印刷装置のなかで、インクを吐出して印刷を行う方式の印刷装置は、一般にインクジェットプリンタと呼ばれている。

このインクジェットプリンタは、所定方向に移動可能に案内された可動部としてのキャリッジを有しており、このキャリッジには、インクを吐出する印刷ヘッド、及びこの印刷ヘッドに供給するインクを収容したインク容器の両者が搭載されている。そして、モータによって前記キャリッジを移動させながら、印刷ヘッドから印刷媒体に向けてインクを吐出して印刷を行うようになっている。

従って、高品質な印刷を行うには、前記モータを高精度に制御する必要があり、そのための代表的な制御方式として、ＰＩＤ制御方式（比例積分微分制御方式）が使用されている。このＰＩＤ制御方式は、目標回転速度に対するモータの回転速度の偏差が小さくなるように、制御量たるＰＩＤ出力値を決定し、このＰＩＤ出力値に基づいて前記モータを制御するものである（特許文献１を参照。）。

但し、前記偏差が大きい場合には、キャリッジの総重量と比べてＰＩＤ出力値が大きくなり過ぎることがあって、その場合にはキャリッジの加速度が過大となってしまう。そして、その結果、インクの吐出等が不安定となって高品質な印刷をできなくなる。

そこで、通常は、ＰＩＤ出力値に対して上限値及び下限値からなる制限をかけており、この範囲から外れる場合には、ＰＩＤ出力値を強制的に上限値又は下限値に置換することによって、キャリッジに過大な加速度が生じるのを防いでいる。
特開２００１−１０３７７８号公報（第７頁、第１図）

しかしながら、通常、上述の上下限値は、ＰＩＤ出力値に関する固定値である。従って、例えばインクの消費に伴ってキャリッジの総重量が小さくなる等というように、モータに加わる負荷が変動する場合には、前述の上下限値は、ある特定の総重量に対応するインクの消費量に関しては適正値となり得るが、それ以外の大半の消費量については適正値にはなり得ず、すなわち、インク容器を新品に取り替えてからインクを使い切るまでの大半の期間は、制限不足か制限過剰の状態にある。

そして、特に、制限不足の場合には、前記ＰＩＤ出力値を上限値及び下限値に置換しても、相変わらず、そのＰＩＤ出力値は、その時点の総重量に対応する最適なＰＩＤ出力値よりも大きくなっていて、その乖離の程度によってはキャリッジには過大な加速度が生じてしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、可動部を駆動するモータに加わる負荷が変動する場合であっても、前記可動部に過大な加速度が生じることを確実に防止可能な印刷装置、及びその制御方法を提供することにある。

主たる発明は、モータによって駆動される可動部と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた制御量に基づいて前記モータを制御する制御部とを備えた印刷装置において、前記制御部は、前記制御量を所定周期で生成し、該制御量が生成される度に、過去の複数の時点における、検出された前記可動部の加速度と制御量との関係に基づいて、生成された前記制御量に対応する加速度であって、前記モータを制御した場合に生じ得る前記可動部の加速度を予測し、該予測された加速度の大きさが所定値を超える場合に、前記制御量を制限することを特徴とする印刷装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本明細書における発明の詳細な説明の項の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。

モータによって駆動される可動部と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた制御量に基づいて前記モータを制御する制御部とを備えた印刷装置において、前記制御部は、前記制御量に基づいて前記モータを制御した場合に生じ得る前記可動部の加速度を算出し、該算出された加速度の大きさが所定値を超える場合に、前記制御量を制限することを特徴とする印刷装置。
このような印刷装置によれば、前記制御量に基づいて前記モータを制御した場合に生じ得る前記可動部の加速度を算出し、その加速度の大きさが所定値を超える場合に、前記制御量を制限する。従って、可動部を駆動するモータに加わる負荷が変動する場合であっても、当該可動部に過大な加速度が生じることを確実に防ぐことができる。

かかる印刷装置において、前記目標回転速度が一定である等速制御を行う場合と、前記目標回転速度が一定ではない不等速制御を行う場合とで、前記所定値が異なっているのが望ましい。
このような印刷装置によれば、前記等速制御と前記不等速制御とのそれぞれに対して最適な所定値を設定することができて、可動部に過大な加速度が生じることをより確実に防ぐことができる。

かかる印刷装置において、前記制御部は、前記偏差に比例した第１の制御量を出力する比例部を備え、前記モータの制御に使用される制御量は、前記第１の制御量であるのが望ましい。
このような印刷装置によれば、所謂比例制御が行われる。従って、高精度に可動部を制御可能となる。

かかる印刷装置において、前記制御部は、前記偏差を積分した第２の制御量を出力する積分部を備え、前記モータの制御に使用される制御量は、前記第１の制御量に前記第２の制御量を加えたものであるのが望ましい。
このような印刷装置によれば、所謂比例積分制御が行われる。従って、より高精度に可動部を制御可能となる。

かかる印刷装置において、前記制御部は、前記偏差を微分した第３の制御量を出力する微分部を備え、前記モータの制御に使用される制御量は、前記第１及び第２の制御量に前記第３の制御量を加えた値であるのが望ましい。
このような印刷装置によれば、所謂比例積分微分制御が行われる。従って、より高精度に可動部を制御可能となる。

かかる印刷装置において、前記制御部は、前記制御量を所定周期で生成するとともに、過去の第１時点の制御量によって生じた可動部の第１の加速度実績値と、前記第１時点よりも過去の第２時点の制御量によって生じた可動部の加速度実績値とを用いて一次補間を行うことによって、現時点の制御量に基づいて前記モータを制御した場合に生じ得る可動部の加速度を算出して、前記現時点の制御量を制限するか否かを決めるのが望ましい。
このような印刷装置によれば、過去の制御量と、それによって生じた可動部の加速度実績値との関係を用いて、現時点の制御量に対応する前記可動部の加速度を算出する。従って、前記現時点の制御量を制限するか否かを的確に判定することができる。

かかる印刷装置において、前記制御部はメモリを有し、該メモリは、前記第１時点及び第２時点の制御量と、これらに対応する前記第１の加速度実績値及び第２の加速度実績値に関するデータとを、所定周期で更新しながら記憶しているのが望ましい。
このような印刷装置によれば、前記第１時点及び第２時点の制御量と、これらに対応する前記第１の加速度実績値及び第２の加速度実績値に関するデータとは、所定周期で更新されながら記憶されている。よって、常に、更新値を用いて一次補間を行うことができるので、モータに加わる負荷が経時的に変化する場合であっても、現時点の制御量によって生じ得る加速度を高い予測精度で算出可能となる。

かかる印刷装置において、前記可動部は、印刷媒体に対して相対移動可能に案内されたキャリッジであり、該キャリッジには、前記印刷媒体に向けてインクを吐出する印刷ヘッドと、該印刷ヘッドに供給されるインクを収容したインク容器とを備えているのが望ましい。
このような印刷装置によれば、キャリッジを駆動するためのモータの負荷は、インクの消費に伴って小さくなる。しかし、本発明では、制御量に基づいて前記モータを制御した場合に生じ得る前記キャリッジの加速度を算出し、この加速度に基づいて前記制御量を制限する。従って、上述のようにモータの負荷が小さくなっても、キャリッジに過大な加速度が生じることを防止することができる。

また、モータによって駆動される可動部と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた制御量に基づいて前記モータを制御する制御部とを備えた印刷装置において、前記可動部は、印刷媒体に対して相対移動可能に案内されたキャリッジであり、該キャリッジには、前記印刷媒体に向けてインクを吐出する印刷ヘッドと、該印刷ヘッドに供給されるインクを収容したインク容器とを備えており、前記制御部は、前記偏差に比例した第１の制御量を出力する比例部と、前記偏差を積分した第２の制御量を出力する積分部と、前記偏差を微分した第３の制御量を出力する微分部とを備え、前記モータの制御に使用される制御量は、前記第１の制御量と前記第２の制御量と前記第３の制御量とを加えたものであり、前記制御部は、前記制御量を所定周期で発生し、過去の第１時点の制御量によって生じた可動部の第１時点の加速度実績値に関するデータと、前記第１時点から所定時間だけ過去の第２時点の制御量によって生じた可動部の第１加速度実績値に関するデータとを、それぞれの制御量に対応させつつ、所定周期で更新しながら記憶するメモリを有し、前記制御部は、前記第１時点及び第２時点の制御量と、これらに対応する前記第１の加速度実績値及び第２の加速度実績値に関するデータとを用いて一次補間を行うことによって、現時点の制御量に基づいて前記モータを制御した場合に生じ得る前記可動部の加速度を算出し、該算出された加速度の大きさが所定値を超える場合に、前記現時点の制御量を制限し、前記所定値は、前記目標回転速度が一定である等速制御を行う場合と、前記目標回転速度が一定ではない不等速制御を行う場合とで異なっていることを特徴とする印刷装置。
このような印刷装置によれば、既述のほぼ全ての効果を奏するため、本発明の目的が最も有効に達成される。

また、モータによって駆動される可動部と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた制御量に基づいて前記モータを制御する制御部とを備えた印刷装置の制御方法において、前記制御部は、前記制御量に基づいて前記モータを制御した場合に生じ得る前記可動部の加速度を算出するステップと、該算出された加速度の大きさが所定値を超える場合に、前記制御量を制限するステップとを備えたことを特徴とする制御方法も実現可能である。

＝＝＝印刷装置の全体構成＝＝＝
まず、図１を参照しつつ、印刷装置の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る印刷装置の一実施例としてのインクジェットプリンタ２０の主要な構成を示す概略斜視図である。

このプリンタ２０は、印刷媒体としての印刷用紙Ｐを所定の紙送り方向ＳＳに送る紙送りモータ３０と、プラテン４０と、印刷ヘッド５２を搭載したキャリッジ５０と、キャリッジ５０を前記紙送り方向ＳＳと直交する方向（以下、キャリッジ移動方向と言う）ＭＳに移動させるキャリッジモータ６０と、を備えている。

キャリッジ５０は、キャリッジモータ６０に駆動される牽引ベルト６２によって牽引され、ガイドレール６４に沿って移動する。キャリッジ５０には、印刷ヘッド５２の他に、印刷ヘッド５２に供給される黒色インクを収容したブラックインク容器としてのブラックインクカートリッジ５４と、印刷ヘッド５２に供給されるカラーインクを収容したカラーインク容器としてのカラーインクカートリッジ５６とが搭載されている。

＝＝＝電気的な構成＝＝＝
次に、図２を参照しつつ、プリンタ２０の電気的な構成について説明する。図２は、プリンタ２０の電気的な構成を示すブロック図である。

プリンタ２０は、主制御回路１０２と、ＣＰＵ１０４と、主制御回路１０２およびＣＰＵ１０４にバスを介して接続された各種のメモリ（ＲＯＭ１１０、ＲＡＭ１１２、ＥＥＰＲＯＭ１１４）とを備えている。主制御回路１０２には、パーソナルコンピュータなどの外部装置との間で信号の送受信を行うインターフェース回路１２０と、紙送りモータ駆動回路１３０と、ヘッド駆動回路１４０と、ＣＲモータ駆動回路１５０とが接続されている。

紙送りモータ３０は、紙送りモータ駆動回路１３０によって駆動されて紙送りローラ３４を回転させ、これによって印刷用紙Ｐを紙送り方向ＳＳに移動させる。紙送りモータ３０にはロータリエンコーダ３２が設けられており、ロータリエンコーダ３２の出力信号は主制御回路１０２に入力されている。

キャリッジ５０の底面には、複数のノズル（図示せず）を有する印刷ヘッド５２が設けられている。各ノズルは、ヘッド駆動回路１４０によって駆動されて、印刷用紙Ｐに向けてインク滴を吐出する。

キャリッジモータ６０は、ＣＲモータ駆動回路１５０によって駆動される。このプリンタ２０は、キャリッジ５０のキャリッジ移動方向ＭＳに沿った位置と速度を検出するためのリニアエンコーダ７０を備えている。このリニアエンコーダ７０は、キャリッジ移動方向ＭＳに平行に設けられた直線状の符号板７２と、キャリッジ５０に設けられたフォトセンサ７４とによって構成されている。リニアエンコーダ７０の出力信号は、主制御回路１０２に入力されている。

なお、主制御回路１０２は、３つの駆動回路１３０、１４０、１５０に制御信号をそれぞれ供給する機能を有しており、また、インターフェース回路１２０で受信した各種の印刷コマンドの解読や、印刷データの調整に関する制御、各種のセンサの監視などを実行する機能も有している。一方、ＣＰＵ１０４は、主制御回路１０２を補助するための各種の機能を有しており、例えば各種のメモリの制御などを実行する。

＝＝＝キャリッジモータ６０の制御部の構成＝＝＝
次に、図３、及び、図４を参照しつつ、キャリッジモータ６０の制御部の構成について説明する。図３は、キャリッジモータ６０の制御部の構成を示すブロック図である。図４は、モータ駆動信号Ｓｄｒと、キャリッジモータ６０の特性との関係を示す説明図である。

キャリッジモータ６０の制御部は、ＣＲモータ制御回路２００と、ＣＲモータ駆動回路１５０とを含んでいる。なお、ＣＲモータ制御回路２００は、図２に示した主制御回路１０２の一部である。

リニアエンコーダ７０の出力信号Ｓｅｎは、ＣＲモータ制御回路２００内の位置演算回路２３０と速度演算回路２３２とに入力される。これらの回路２３０、２３２は、エンコーダ７０の出力信号Ｓｅｎの図示しないＡ相信号とＢ相信号とに基づいて、キャリッジモータ６０の現行回転位置Ｐと現行回転速度Ｖとをそれぞれ求める。第１の減算器２０２は、与えられた目標回転位置Ｐｔと現行回転位置Ｐとの偏差△Ｐを求めて目標回転速度発生回路２０４に入力する。目標回転速度発生回路２０４は、この回転位置偏差△Ｐに応じた目標回転速度Ｖｔを発生する。

第２の減算器２０６は、この目標回転速度Ｖｔと現行回転速度Ｖとの偏差△Ｖを求め、この回転速度偏差△Ｖを比例要素２１０と積分要素２１２と微分要素２１４とに入力する。これらの３つの演算要素２１０、２１２、２１４の演算結果ＱＰ、ＱＩ、ＱＤは、加算器２１６で加算されて、加算結果ΣＱが算出される。

各演算要素２１０、２１２、２１４の出力ＱＰ、ＱＩ、ＱＤと、それらの加算結果ΣＱは、例えば以下の式（１）〜（４）で与えられる。
ＱＰ（ｊ）＝△Ｖ（ｊ）×Ｋｐ ……（１）
ＱＩ（ｊ）＝ＱＩ（ｊ−１）＋△Ｖ（ｊ）×Ｋｉ ……（２）
ＱＤ（ｊ）＝｛△Ｖ（ｊ）−△Ｖ（ｊ−１）｝×Ｋｄ ……（３）
ΣＱ（ｊ）＝ＱＰ（ｊ）＋ＱＩ（ｊ）＋ＱＤ（ｊ） ……（４）
ここで、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、出力ＱＰ、ＱＩ、ＱＤは、所定の出力周期Δｔｃで出力され、上記のｊは現時点を、またｊ−１は、前記現時点ｊよりも前記出力周期Δｔｃだけ前の前回時点を表している。

リミッター回路２１８は、後記の所定条件が成立する場合に、前記加算結果ΣＱ（ｊ）（「ＰＩＤ出力値」とも呼ぶ）に対して制限をかけるものであり、これについては後述する。

デューティ回路２２０は、前記リミッター回路２１８から入力されたＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）に応じて、駆動回路１５０に供給するデューティ信号Ｄｔのレベルを調整する。このデューティ信号Ｄｔは、加算結果ΣＱ（ｊ）に比例した信号であり、キャリッジモータ６０のデューティを示す信号である。そして、これによってキャリッジモータ６０は、所謂ＰＷＭ（Pluse Width Modulation：パルス幅変調）制御によって制御される。

ＣＲモータ駆動回路１５０は、トランジスタブリッジで構成されたＤＣ−ＤＣコンバータ１５４と、ベースドライブ回路１５２とを備えている。ベースドライブ回路１５２は、ＣＲモータ制御回路２００から供給されたデューティ信号Ｄｔに応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５４のトランジスタのベースに印加するベース信号を発生する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５４は、このベース信号に応じてモータ駆動信号Ｓｄｒを生成してキャリッジモータ６０に供給する。

図４（Ａ）は、モータ駆動信号Ｓｄｒの信号変化を示している。モータ駆動信号Ｓｄｒのデューティは、オンレベルにある期間Ｔｏｎを、駆動信号の１周期Ｔｐで割った値である。なお、本実施の形態では、モータ駆動信号Ｓｄｒのデューティを「キャリッジモータのデューティ」とも呼ぶ。

キャリッジモータ６０としてブラシ付き直流モータを使用した場合には、そのトルク／回転数特性は、図４（Ｂ）に示すように、デューティに比例する。ＣＲモータ駆動回路１５０は、駆動信号Ｓｄｒのデューティがデューティ信号Ｄｔに比例するように駆動信号Ｓｄｒを生成する。この結果、キャリッジモータ６０は、ＣＲモータ制御回路２００から与えられるデューティ信号Ｄｔに応じた駆動力を発生してキャリッジ５０を駆動する。

＝＝＝印刷動作の概要＝＝＝
次に、図５を参照しつつ印刷ヘッド５２による印刷動作の概要について説明する。図５は、印刷動作の概要を説明するための図である。

前述したように目標回転速度発生回路２０４は、回転位置偏差ΔＰに応じてキャリッジモータ６０の目標回転速度Ｖｔを発生させる。発生する目標回転速度Ｖｔの変化パターンは、例えば、図５に示したようなものである。

図５において、０〜ｔ１の期間はキャリッジモータ６０の加速制御期間（請求項に係る「不等速制御」の場合に相当する）であり、この期間ではキャリッジモータ６０が加速するよう制御される。ｔ１〜ｔ２の期間はキャリッジモータ６０の等速制御期間であり、この期間ではキャリッジモータ６０がＶｃｏｎｔなる回転速度にて等速回転するように制御される。ｔ２〜ｔ３の期間は、キャリッジモータ６０の減速制御期間（請求項に係る「不等速制御」の場合に相当する）であり、この期間ではキャリッジモータ６０が減速するよう制御される。

したがって、印刷ヘッド５２が搭載されているキャリッジ５０は、０〜ｔ１の期間では加速するよう制御され、ｔ１〜ｔ２の期間では等速移動するように制御され、ｔ２〜ｔ３の期間では減速するよう制御される。

ここで、印刷ヘッド５２を搭載したキャリッジ５０が等速移動を開始する少し前の時期から、等速移動を終了した少し後の時期までの間において、印刷ヘッド５２から印刷用紙Ｐに対してインクを吐出することにより印刷が行われる。例えば、印刷ヘッド５２を搭載したキャリッジ５０を駆動するキャリッジモータ６０の回転速度が、目標等速回転速度Ｖｃｏｎｔの８０％〜９０％に達するとインクの吐出が開始され、キャリッジモータ６０の回転速度が、目標等速回転速度Ｖｃｏｎｔの８０％〜９０％以下になるとインクの吐出が終了する。なお、印刷ヘッド５２を搭載したキャリッジ５０が等速移動行っている期間のみ、印刷ヘッド５２から印刷用紙Ｐに対してインクを吐出するようにしてもよい。

ところで、前述したようにキャリッジ５０には、印刷ヘッド５２の他に、印刷ヘッド５２に供給するインクを収容したインク容器（ブラックインクカートリッジ５４、カラーインクカートリッジ５６）が搭載されている。このインク容器に収容されたインクは印刷が行われる毎に消費されるから、インク容器の重量は、印刷が行われる毎に減少する。このため、新品のインク容器がキャリッジ５０に搭載されている場合のキャリッジモータ６０の駆動負荷に比べて、インクの残量が少なくなったインク容器がキャリッジ５０に搭載されている場合のキャリッジモータ６０の駆動負荷は小さくなる。なお、このことは、後述する本発明に係る課題に関係する。

＝＝＝ＰＩＤ出力値ΣＱのリミッター回路２１８について＝＝＝
前述したことから、前記ＰＩＤ出力値ΣＱと、キャリッジ５０に与えられる駆動力とは比例関係にある。従って、ＰＩＤ出力値ΣＱが大きい程、キャリッジ５０は大きな駆動力で動かされ、結果としてキャリッジ５０の加速度ａは大きくなる。但し、この加速度ａがあまりにも過大であると、インク滴の吐出を乱す等という悪影響を印刷動作に与えてしまい、高品質な印刷を行えなくなる。

そこで、通常は、図３に示すように、ＰＩＤ出力値ΣＱが生成される前記加算器２１６と、その下流のデューティ回路２２０との間には、ＰＩＤ出力値ΣＱを制限するリミッター回路２１８が設けられている。そして、前記加算器２１６で生成されたＰＩＤ出力値ΣＱが、所定の上下限値から外れる場合には、前記リミッター回路２１８は、前記ＰＩＤ出力値ΣＱを前記上下限値に置換して前記ＣＲモータ駆動回路１５０へ出力し、これによって過大な加速度の発生を防いでいる。

但し、一般に、この上下限値は、ＰＩＤ出力値ΣＱに関する固定値として設定されている。従って、前述したように、インクの消費に伴ってキャリッジ５０の総重量が小さくなっていくことに起因して、キャリッジモータ６０に加わる負荷が経時的に変動する場合には、前述の上下限値は、ある特定の消費量に対しては適正値となり得るが、それ以外の大半の消費量については適正値とはならない。すなわち、インクカートリッジ５４，５６を新品に取り替えてからインクを使い切るまでの大半の期間は、制限不足か制限過剰の状態にある。

そして、特に、制限不足の場合には、ＰＩＤ出力値ΣＱを上下限値に置換しても、相変わらず、そのＰＩＤ出力値ΣＱは、その時点の総重量に対応する最適なＰＩＤ出力値ΣＱよりも大きくなっていて、その乖離の程度によってはキャリッジ５０に過大な加速度ａが生じてしまう。

そこで、本実施形態に係るリミッター回路２１８では、前記加算器２１６からＰＩＤ出力値ΣＱが入力される度に、そのＰＩＤ出力値ΣＱによって生じ得るキャリッジ５０の加速度ａを予測する。そして、予測された加速度ａの大きさが所定の限界値ａ_limitを超ええる場合には、前記ＰＩＤ出力値ΣＱを制限するようにしており、これによって過大な加速度ａが生じるのを確実に防止しているのである。

図６は、このリミッター回路２１８が行う処理のフローチャートである。なお、この図中のフローは、ＰＩＤ出力値ΣＱがリミッター回路２１８に入力される度に繰り返し実行される。

図６に示すように、先ず、加算器２１６からリミッター回路２１８へ、今回出力予定のＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）（以下では、現時点ｊのＰＩＤ出力値とも言う）が入力される（Ｓ２１０）。すると、このリミッター回路２１８は、このＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）によって生じ得るキャリッジ５０の加速度ａ（ｊ）を予測する（Ｓ２２０）。この予測方法については後述する。

そうしたら、Ｓ２３０のステップへ移行して、前記予測された加速度ａ（ｊ）が、上限値ａ_limitと下限値−ａ_limitとで規定される範囲から外れていないか判定する。そして、外れていない判定の場合には、このＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）をそのまま前記ＣＲモータ駆動回路１５０へ出力する。一方、外れている判定の場合には、そのまま出力したのでは、印刷上問題となる大きさの加速度ａが生じる虞があるので、前記ＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）を制限してＣＲモータ駆動回路１５０に出力する。なお、このＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）の制限の程度については後述する。

＝＝＝加速度ａ(ｊ)の予測方法とＰＩＤ出力値ΣＱ(ｊ)の制限の程度について＝＝＝
＜＜＜加速度ａ（ｊ）の予測方法＞＞＞
ステップＳ２２０で行われる加速度ａ（ｊ）の予測は、過去のＰＩＤ出力実績値と、それによって生じた加速度実績値とを用いて、現時点のＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）に対して一次補間を行うことによって達成される。

図７に、この一次補間を説明するためのグラフを示す。グラフの縦軸には、加速度ａを、また横軸にはＰＩＤ出力値ΣＱを対応付けており、以下では、このグラフ上の各点の座標を（ΣＱ，ａ）で示す。

周知なように、一次補間とは、２個の既知量の間、又はその外側の関数値を、それら３つのプロットされた点が直線上にあるとして求めるものであり、図中のグラフにおいては、既知量の点を、点Ａ及び点Ｂで示している。そして、本実施形態の場合には、点Ａの座標（ΣＱ_ａ，ａ_ａ）は、過去の第１時点のＰＩＤ出力実績値ΣＱ_ａと、これによって生じた加速度実績値ａ_ａとによって決まり、また、点Ｂの座標（ΣＱ_ｂ，ａ_ｂ）は、前記第１時点よりも過去の第２時点のＰＩＤ出力実績値ΣＱｂと、これによって生じた加速度実績値ａ_ｂとによって決まる。一方、求めるべき関数値は、直線ＡＢ上において、現時点ｊのＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）に対応する加速度ａ（ｊ）である。

従って、この直線ＡＢから、現時点のＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）に対応する加速度ａの値を読み取れば、前記ＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）によって生じ得る加速度ａ（ｊ）を求めることができる。
ちなみに上述のようにして求められる加速度ａ（ｊ）を式で表現すると、次の式（５）のようになる。
ａ（ｊ）＝［（ａ_ａ−ａ_ｂ）／（ΣＱ_ａ−ΣＱ_ｂ）］×（ΣＱ（ｊ）−ΣＱ_ａ）＋ａ_ａ
…… （５）
よって、このような加速度ａ（ｊ）の予測は、前記加速度実績値ａ_ａ，ａ_ｂ及びＰＩＤ出力実績値ΣＱ_ａ，ΣＱ_ｂを前記ＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶するようにするとともに、前記リミッター回路２１８に、式（５）を演算するための演算回路を設けることで達成される。

なお、ここで、ＥＥＰＲＯＭ１１４は、前記加速度実績値ａ_ａ，ａ_ｂとＰＩＤ出力実績値ΣＱ_ａ，ΣＱ_ｂとを所定の更新周期毎に更新しながら記憶している。従って、前述したインクの消費に伴ってキャリッジ５０の総重量が小さくなるというように、キャリッジモータ６０に加わる負荷が経時的に変化する場合であっても、当該負荷の変動は、これら更新された加速度実績値ａ_ａ，ａ_ｂとＰＩＤ出力実績値ΣＱ_ａ，ΣＱ_ｂに反映されている。よって、前記式（５）を用いて、現時点ｊのＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）によって生じ得る加速度ａ（ｊ）を高い予測精度で算出可能となる。

前記更新周期は、例えば、ＰＩＤ出力値ΣＱの前記出力周期Δｔｃに設定される。また、加速度実績値ａ_ａ，ａ_ｂ及びＰＩＤ出力実績値ΣＱ_ａ，ΣＱ_ｂに係る前記第１時点及び第２時点は、それぞれに、現時点ｊよりも一つ前の時点である前回時点ｊ−１、及び、更に一つ前の時点である前々回時点ｊ−２にすると良い。そして、このようにすれば、直近のキャリッジモータ６０の負荷状態を常に反映させて加速度ａ（ｊ）を予測することができるので、その予測精度を更に高めることができる。なお、ＰＩＤ出力値ΣＱの加速度ａへの影響が遅れて顕れる場合には、前記第１及び第２時点を、その遅れ分だけ過去の時点にずらせば良い。

なお、前回時点ｊ−１の加速度実績値ａ（ｊ−１）及び前々回時点ｊ−２の加速度実績値ａ（ｊ−２）は、それぞれに、図３の速度演算回路２３２から入力された現時点ｊの回転速度Ｖ（ｊ）と、その一つ前の前回時点ｊ−１の回転速度Ｖ（ｊ−１）と、更にその一つ前の前々回時点ｊ−２の回転速度Ｖ（ｊ−２）とから、次の式（６）及び式（７）によって計算されて前記ＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶される。
ａ（ｊ−１）＝［Ｖ（ｊ）−Ｖ（ｊ−１）］／Δｔｃ ……（６）
ａ（ｊ−２）＝［Ｖ（ｊ−１）−Ｖ（ｊ−２）］／Δｔｃ ……（７）

＜＜＜ＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）の制限の程度＞＞＞
図６のステップＳ２３０で予測された加速度ａ（ｊ）が、上下限値ａ_limit，―ａ_limitで規定される範囲から外れている場合には、ステップＳ２５０へ移行して、ＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）に制限をかけることになる。ここでは、この制限の程度について、その一例を示しつつ説明する。

この一例にあっては、上限値ａ_limit又は下限値―ａ_limitが得られるＰＩＤ出力値ΣＱ_limitまでＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）を抑えるようにしている。そして、このようにすれば、このＰＩＤ出力値ΣＱ_limitによって生じ得る加速度ａの大きさを、前記限界値ａ_limitに小さくすることができる。

なお、前記ＰＩＤ出力値ΣＱ_limitは、図７の直線Ａｗ上において、例えば、上下限値ａ_limit，−ａ_limitに対応するＰＩＤ出力値ΣＱを読み取ることによって求めることができる。また、最適な上下限値ａ_limit，−ａ_limitは、例えば、加速度ａを数水準で振りながら実際にインクを印刷用紙Ｐに吐出してみて印刷への影響を調査する等して取得することができる。

＝＝＝変形例＝＝＝
前述の実施形態に係るリミッター回路２１８は、図６のステップＳ２３０に示すように加速度の上下限値ａ_limit，−ａ_limitを一組しか備えていなかったが、この変形例においては、互いに異なる三組の上下限値ａ_limit，−ａ_limitを備えており、キャリッジ５０の速度制御の状態に応じて使い分けるようになっている。すなわち、図５の加速制御期間においてＰＩＤ出力値ΣＱを制限するか否かの判定用に、加速制御用の上下限値ａ_limit，−ａ_limitが用意されており、等速制御期間においては、等速制御用の上下限値ａ_limit，−ａ_limitが、また、減速制御期間においては、減速制御用の上下限値ａ_limit，−ａ_limitが、それぞれに用意されている。

図８に、この処理を達成するフローチャートを示す。なお、図６に示した前述の実施形態と同じステップについては、同じ符号を付して示し、その相違点についてのみ説明する。

図８を参照してわかるように、本変形例に係るフローチャートは、ステップＳ２２２が追加されており、すなわち、現在のキャリッジ５０の状態が、等速制御期間、加速制御期間、および減速制御期間のいずれであるかを判定するようになっている。そして、等速制御期間であるとの判定の場合には、ステップＳ２２４へ移行して、上下限値ａ_limit，−ａ_limitを等速制御用の値に置換する。一方、加速制御期間であるとの判定の場合には、ステップＳ２２６へ移行して、上下限値ａ_limit，−ａ_limitを加速制御用の値に置換する。また、減速制御期間であるとの判定の場合には、ステップＳ２２８へ移行して、上下限値ａ_limit，−ａ_limitを減速制御用の値に置換する。

そうしたらステップＳ２３０に移行し、ステップＳ２２０にて予測された加速度ａ（ｊ）が、置換後の上下限値ａ_limit，−ａ_limitによる範囲から外れていなかの判定を行い、外れていなければステップＳ２４０へ移行してＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）をそのまま出力し、外れていればステップＳ２５０へ移行してＰＩＤ出力値ΣＱ（ｊ）を制限して出力する。

なお、前記キャリッジ５０の現時点ｊの状態が、上記三つの制御期間のいずれに該当するかの判定は、例えば、目標回転速度発生回路２０４によって生成された目標回転速度Ｖｔによって行うことができる。すなわち、現時点ｊの目標回転速度Ｖｔ（ｊ）の大きさが、一つ前の時点ｊ−１の目標回転速度Ｖｔ（ｊ−１）と同じであれば、等速制御期間であるし、また、大きくなっていれば加速制御期間であるし、更に、小さくなっていれば減速制御期間である。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、いくつかの実施の形態に基づき本発明に係る印刷装置等を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

前述の実施形態では、ＣＲモータ制御回路２００が、比例要素２１０、積分要素２１２、及び微分要素２１４を備えているものとして説明したが、微分要素２１４、更には積分要素２１２を有しないＣＲモータ制御回路２００に対しても、本発明を適用可能であるのは言うまでもない。

前述の実施形態では、加算器２１６とデューティ回路２２０との間にリミッター回路２１８を設置して、ＰＩＤ出力値ΣＱに対して制限をかけるようにしたが、このリミッター回路２１８の設置位置は、加算器２１６とキャリッジモータ６０との間であれば、何等これに限るものではない。例えば、図３に示すデューティ回路２２０とＣＲモータ駆動回路１５０との間に設けるようにしても良い。なお、この場合には、前記ＰＩＤ出力値ΣＱの代わりにデューティ信号Ｄｔに対して制限をかけることになって、ちなみに、図７の横軸は、デューティ信号Ｄｔに置き換えられるとともに、式（５）中のΣＱもＤｔに置き換えられる。

前述の実施形態では、可動部としてキャリッジ５０を示し、このキャリッジ５０を駆動するキャリッジモータ６０の制御に対して本発明を適用したが、何等これに限るものではない。例えば、可動部を紙送りローラ３４とし、この紙送りローラ３４を駆動する紙送りモータ３０に対して本発明を適用しても良い。なお、この場合においては、紙送りモータ３０の負荷は、紙や布等の印刷媒体の素材種類に応じて変動するし、また、同一の印刷用紙Ｐ内においても、紙送りローラ３４の当接位置が印刷用紙Ｐの先端部なのか中間部なのかというように、その紙送り方向ＳＳの当接位置に応じても変動する。従って、本発明は、この紙送りモータ３０の制御に対しても効果を発揮する。

前述の実施形態では、印刷媒体として印刷用紙Ｐを例にとって説明したが、印刷媒体として、フィルム、布、金属薄板等を用いてもよい。

前述の実施形態に係るプリンタ、コンピュータ本体、ＣＲＴ等の表示装置、マウスやキーボード等の入力装置、フレキシブルドライブ装置、及び、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置を備えたコンピュータシステムも実現可能であり、このようにして実現されたコンピュータシステムは、システム全体として従来システムよりも優れたシステムとなる。

前述の実施形態に係るプリンタに、コンピュータ本体、表示装置、入力装置、フレキシブルディスクドライブ装置、及び、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置がそれぞれ有する機能又は機構の一部を持たせてもよい。例えば、プリンタが、画像処理を行う画像処理部、各種の表示を行う表示部、及び、デジタルカメラ等により撮影された画像データを記録した記録メディアを着脱するための記録メディア着脱部を有する構成としてもよい。

前述の実施形態では、印刷装置としてカラーインクジェットプリンタを示したが、モータによって駆動される可動部を有する印刷装置であれば、これに限られることなく、例えば、モノクロインクジェットプリンタ、レーザプリンタ、ファクシミリ等に適用しても良い。

本発明の一実施例としてのインクジェットプリンタ２０の主要な構成を示す概略斜視図である。 プリンタ２０の電気的な構成を示すブロック図である。 キャリッジモータ６０の制御部の構成を示すブロック図である。 モータ駆動信号Ｓｄｒと、キャリッジモータ６０の特性との関係を示す説明図である。 印刷動作の概要を説明するための図である。 本実施形態に係るリミッター回路２１８が行う処理のフローチャートである。 加速度の予測に用いる一次補間を説明するためのグラフである。 リミッター回路２１８が行う処理の変形例のフローチャートである。

符号の説明

２０ インクジェットプリンタ、３０ 紙送りモータ、３２ ロータリエンコーダ、
３４ 紙送りローラ、４０ プラテン、５０ キャリッジ、５２ 印刷ヘッド、
５４ ブラックインクカートリッジ、５６ カラーインクカートリッジ、
６０ キャリッジモータ、６２ 牽引ベルト、６４ ガイドレール、
７０ リニアエンコーダ、７２ 符号板、７４ フォトセンサ、
１０２ 主制御回路、１０４ ＣＰＵ、１１０ ＲＯＭ、１１２ ＲＡＭ、
１１４ ＥＥＰＲＯＭ、１２０ インターフェース回路、
１３０ 紙送りモータ駆動回路、１４０ ヘッド駆動回路、
１５０ ＣＲモータ駆動回路、１５２ ベースドライブ回路、
１５４ ＤＣ−ＤＣコンバータ、２００ ＣＲモータ制御回路、
２０２ 第１の減算器、２０４ 目標回転速度発生回路、２０６ 第２の減算器、
２１０ 比例要素、２１２ 積分要素、２１４ 微分要素、２１６ 加算器、
２２０ デューティ回路、２１８ リミッター回路、２３０ 位置演算回路、
２３２ 速度演算回路

Claims (10)

1. モータによって駆動される可動部と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた制御量に基づいて前記モータを制御する制御部とを備えた印刷装置において、
   前記制御部は、前記制御量を所定周期で生成し、該制御量が生成される度に、過去の複数の時点における、検出された前記可動部の加速度と制御量との関係に基づいて、生成された前記制御量に対応する加速度であって、前記モータを制御した場合に生じ得る前記可動部の加速度を予測し、
   該予測された加速度の大きさが所定値を超える場合に、前記制御量を制限することを特徴とする印刷装置。
2. 請求項１に記載の印刷装置において、
   前記目標回転速度が一定である等速制御を行う場合と、前記目標回転速度が一定ではない不等速制御を行う場合とで、前記所定値が異なっていることを特徴とする印刷装置。
3. 請求項１又は２に記載の印刷装置において、
   前記制御部は、前記偏差に比例した第１の制御量を出力する比例部を備え、
   前記モータの制御に使用される制御量は、前記第１の制御量であることを特徴とする印刷装置。
4. 請求項３に記載の印刷装置において、
   前記制御部は、前記偏差を積分した第２の制御量を出力する積分部を備え、
   前記モータの制御に使用される制御量は、前記第１の制御量に前記第２の制御量を加えたものであることを特徴とする印刷装置。
5. 請求項４に記載の印刷装置において、
   前記制御部は、前記偏差を微分した第３の制御量を出力する微分部を備え、
   前記モータの制御に使用される制御量は、前記第１及び第２の制御量に前記第３の制御量を加えた値であることを特徴とする印刷装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の印刷装置において、
   前記制御部は、前記制御量を所定周期で生成するとともに、
   過去の第１時点の制御量によって生じた可動部の第１の加速度実績値と、前記第１時点よりも過去の第２時点の制御量によって生じた可動部の加速度実績値とを用いて一次補間を行うことによって、現時点の制御量に基づいて前記モータを制御した場合に生じ得る可動部の加速度を算出して、前記現時点の制御量を制限するか否かを決めることを特徴とする印刷装置。
7. 請求項６に記載の印刷装置において、
   前記制御部はメモリを有し、
   該メモリは、前記第１時点及び第２時点の制御量と、これらに対応する前記第１の加速度実績値及び第２の加速度実績値に関するデータとを、所定周期で更新しながら記憶していることを特徴とする印刷装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の印刷装置において、
   前記可動部は、印刷媒体に対して相対移動可能に案内されたキャリッジであり、
   該キャリッジには、前記印刷媒体に向けてインクを吐出する印刷ヘッドと、該印刷ヘッドに供給されるインクを収容したインク容器とを備えていることを特徴とする印刷装置。
9. モータによって駆動される可動部と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた制御量に基づいて前記モータを制御する制御部とを備えた印刷装置において、
   前記可動部は、印刷媒体に対して相対移動可能に案内されたキャリッジであり、該キャリッジには、前記印刷媒体に向けてインクを吐出する印刷ヘッドと、該印刷ヘッドに供給されるインクを収容したインク容器とを備えており、
   前記制御部は、前記偏差に比例した第１の制御量を出力する比例部と、前記偏差を積分した第２の制御量を出力する積分部と、前記偏差を微分した第３の制御量を出力する微分部とを備え、前記モータの制御に使用される制御量は、前記第１の制御量と前記第２の制御量と前記第３の制御量とを加えたものであり、
   前記制御部は、前記制御量を所定周期で発生し、
   過去の第１時点の制御量によって生じた可動部の第１の加速度実績値に関するデータと、前記第１時点から所定時間だけ過去の第２時点の制御量によって生じた可動部の第２の加速度実績値に関するデータとを、それぞれの制御量に対応させつつ、所定周期で更新しながら記憶するメモリを有し、
   前記制御部は、前記第１時点及び第２時点の制御量と、これらに対応する前記第１の加速度実績値及び第２の加速度実績値に関するデータとを用いて一次補間を行うことによって、現時点の制御量に基づいて前記モータを制御した場合に生じ得る前記可動部の加速度を算出し、
   該算出された加速度の大きさが所定値を超える場合に、前記現時点の制御量を制限し、
   前記所定値は、前記目標回転速度が一定である等速制御を行う場合と、前記目標回転速度が一定ではない不等速制御を行う場合とで異なっていることを特徴とする印刷装置。
10. モータによって駆動される可動部と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた制御量に基づいて前記モータを制御する制御部とを備えた印刷装置の制御方法において、
    前記制御部は、前記制御量を所定周期で生成し、該制御量が生成される度に、過去の複数の時点における、検出された前記可動部の加速度と制御量との関係に基づいて、生成された前記制御量に対応する加速度であって、前記モータを制御した場合に生じ得る前記可動部の加速度を予測するステップと、
    該予測された加速度の大きさが所定値を超える場合に、前記制御量を制限するステップとを備えたことを特徴とする制御方法。

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