JPH01249373A - プリンタ印字ヘッド移動制御装置 - 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、プリンタ印字ヘッド移動制御方式に関し、特
にシリアルな印字を行うプリンタにおける印字ヘッドキ
ャリアを移動させる制御方式に関する。

〔従来の技術〕

プリンタの印字ヘッドキャリアの移動は、モータと印字
ヘッドキャリアがフレキシブル伝達器（ワイヤ或はベル
ト等）で接続され、モータの回転運動をキャリアの直線
運動に変換して行われる。

しかし、フレキシブル伝達器は急激な加速、減速では振
動を発生し印字品位を低下さぜる。そこで、特に高速印
字を行う場合には、印字ヘッドキャリアの正確な位置決
め制御が必要となる。

従来の印字ヘッドキャリアの位置決め制御方式は印字ヘ
ッドキャリアに絶対位置を測定できる位置検出器を設け
た制御装置を用いるものがある。

この制御方式には２通りの方法がある。ひとつは、印字
ヘッドキャリアの位置情報を印字指令として扱うもの。

もうひとつは、検出された位置情報と印字すべき目標位
置との誤差から印字ヘッドキャリアの速度を調整し位置
決めを行うものである。例えば、前者は■特開昭６１−
１６８８０号「プリンタ」に、後者は■特開昭６０−２
３６７８１号「シリアルプリンタの制御方式」に開示さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前者■のプリンタの制御装置では、印字ヘッドキャリア
の位置を検出した時刻と印字する時刻との間に高速にな
ればなるほど時間のずれが生じる。

従って、印字ヘッドキャリアが一定速状態にある時には
正確な印字を行えるが、フレキシブル伝達器が振動して
いる状態では印字誤差を生じてしまう問題があった。

後者■のシリアルプリンタの制御方式では、印字ヘッド
キャリアを停止状態から一定速状態にしたときあるいは
一定速状態から停止状態にしたときのフレキシブル伝達
器の振動を能動的に制御していない。このような状態で
は位置制御は不可能であり、フレキシブル伝達器の振動
が収まるまで印字できない無駄時間を発生してしまう問
題があった。

本発明の目的は、これらの問題点を解決したプリンタ印
字ヘッドキャリア移動制御方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のプリンタ印字ヘッド移動制御方式は、モータと
印字ヘッドキャリアがフレキシブル伝達器で接続された
プリンタにおいて、印字ヘッドキャリアが停止状態から
一定速状態になるまで及び一定速状態から停止状態にな
るまでは、前記モータとフレキシブル伝達器と印字ヘッ
ドキャリアとからなる駆動系の物理的モデルに対し与え
られた時間で状態を変化させる駆動力のエネルギーが最
小になる前記モータの速度の最適駆動プロファイルに従
い前記モータの駆動を行い、印字ヘッドキャリアが一定
速状態にある時には、前記駆動系のモデルに対し印字ハ
ンマーによる印字インパクトが印字ヘッドキャリアの移
動に影響を与えない最適フィードバックゲインを最適レ
ギュレータ則により求め状態フィードバックし前記駆動
系の速度制御を行うことを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、印字ヘッドキャリアが停止状態から一定速状
態になるまで及び一定速状態から停止状態になるまでは
、最適駆動プロファイルに従いモータの駆動を行う。こ
のときは、印字ヘッドキャリアの状態が変化した後の残
留振動の発生を抑制する必要がある。この最適駆動プロ
ファイルに従うと、一定時間内に印字ヘッドキャリアの
状態を変化させるための駆動力のエネルギーが最小にな
り、状態の変化後に不安定を誘引する余分なエネルギー
を排除できる。この方式で、印字ヘッドキャリアか加速
状態から一定速状態へあるいは減速状態から停止状態へ
の変化する時間を短くしかつ一定速を高速にすると状態
変化後の残留振動を抑制した高速な印字ヘッドキャリア
の移動か実現できる。

また、印字ヘッドキャリアが一定速状態にある時は、印
字ヘッドキャリアの移動に外乱として働く印字ハンマー
の印字インパクトの影響を除外し安定な状態を保つ必要
がある。印字ノ・ンマーの印字インパクトの影響に対し
十分なロバスト性を持つ最適フィードパ、クゲインを最
適レギーレータ則より求め状態フィードバックで速度制
御を行う。

これにより移動中の印字ヘッドキャリアの一定速状態は
安定に保たれ、プリンタの印字を一定時間毎の印字指令
によシ所定の位置で行うことができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例について図面を用いて説明する。

第３図は、本発明の印字ヘッドキャリアの移動の制御方
法を適用するプリンタの駆動制御装置及び印字制御装置
の構成を示すプロ、り図である。

第３図において、プリンタ制御装置３０はプリンタの全
ての動作を制御し、駆動プロファイル発生装置３３ある
いはモータ駆動制御装置３４はプリンタ制御装置３０か
らの駆動指令で制御され、印字ヘッドキャリアの移動を
制御する。印字ヘッドキャリアが加速状態または減速状
態にあるか、あるいは一定速状態にあるかによって駆動
プロファイル発生装置３３あるいはモータ駆動制御装置
３４をスイッチ３５で選択する。駆動装置３６で駆動プ
ロファイル発生装置３３あるいはモータ駆動制御装置３
４で発生したモータの駆動指令値をモータ３７を駆動す
る信号に変換する。フレキシブル伝達器４０はモータ３
７に発生した動力を印字ヘッドキャリア４１に伝える。

モータ３７にロータリーエンコーダ３８及びタコジェネ
レータ３９を接続し、さらにそれらに接続された状態量
検出装置４５はモータの状態量を検出する。また、印字
ヘッドキャリア４１にリニアセンサ４２を接続し、更に
これに接続された位置信号発生装置４３、速度信号発生
装置４４は印字ヘッドキャリアの状態量を表す信号を発
生する。

状態量検出装置４５では印字ヘッドキャリアの状態量を
検出する。この状態量検出装置４５はプリンタ制御装置
３０１駆動プロファイル発生装置３３及び駆動系制御装
置３４に接続され、それら各装置にモータとフレキシブ
ル伝達器と印字ヘッドキャリアとからなる駆動系の状態
量をフィードバックする。

また、プリンタ制御装置３０に接続した印字制御装置３
１は印字ヘッド３２に印字指令を送る。

第４図は、印字ヘッドキャリアが停止状態から一定速状
態になるまで及び一定速状態から停止状態になるまでの
プリンタの駆動制御装置の構成を示すブロック図である
。

第４図においては第３図の説明のように駆動プロファイ
ル発生装ｆｆ１ｉｔ３３を選択する。また、必要な状態
量はモータ３７の回転速度及び印字ヘッドキャリア４１
の位置であるから、印字ヘッドキャリア４５の状態量検
出装置の中でタコジェネレータ３９に接続したモータ回
転速度検出装置４５ａ及び位置信号発生装置４３に接続
した位置検出装置４５ｄのみ使用する。モータ回転速度
検出装置４５ａ及び位置検出装置４５ｄはそれぞれ駆動
プロファイル発生装置３３及びプリンタ制御装置３０に
接続し、モータ３７の回転速度及び印字ヘッドキャリア
４１の位置をフィードバックする。

第５図は、印字ヘッドキャリアが一定速状態にあるとき
のプリンタの駆動制御装置及び印字制御装置の構成を示
すプロ、り図である。

第５図においては第３図の説明のように駆動系制御装置
３４を選択する。また、必要な状態量はモータ３７の回
転速度及び印字ヘッドキャリア４１の位置、速度、加速
度であるから、状態量検出装置４５の中でタコジェネレ
ータ３９に接続したモータ回転速度検出装置４５ａ及び
位置信号発生装ｆｉ７ｔ、４３に接続した位置検出装置
４５ｄ、速度信号発生装置４４に接続した速度検出装置
４５ｂ、加速度検出装置４５Ｃを使用する。前記モータ
回転速度検出装置４５ａと速度検出装置４５ｂ１加速度
検出装置４５Ｃは、駆動系制御装置３３に接続し、モー
タ３７の回転速度及び印字ヘッドキャリア４１の速度及
び加速度をフィードバックする。

位置検出装置４５ｄはプリンタ制御装置３０に接続し、
印字ヘッドキャリア４１の位置をフィードバックする。

尚、印字ヘッド３２で印字ハンマーの印字インパクトが
印字ヘッドキャリア４１の移動に外乱となって影響する
。

次に、以上のプリンタの駆動制御装置及び印字制御装置
で本発明の印字ヘッドキャリア移動制御を行う手Ｊｌｊ
’ｌを説明する。

第１図は、本発明によるプリンタの印字ヘッドキャリア
移動制御方式の手順を示す図である。

印字ヘッドキャリアを所定の印字速度で移動させるため
に、停止状態から一定速状態に加速する。

この加速時には予め求めたモータの駆動プロファイルに
従いステップ２でモータの駆動を行う。ステップ３で駆
動プロファイルが終了か否かを判断し終了するまでステ
ップ２と３を繰り返す。

印字ヘッドキャリアが所定の印字速度に達してから印字
が終了するまでは、一定速状態を保つために予め求めた
最適フィードバックゲインを用いた状態フィードバック
でステップ４の速度制御を行う。そして一定時間毎にス
テップ５の印字を行う。ステップ６で印字が終了か否か
を判断し終了するまでステップ４，５および６を繰り返
す。

印字ヘッドキャリアを停止せるために、一定速状態から
停止状態に減速する。この減速時には予め求めたモータ
の駆動プロファイルに従いステップ７でモータの駆動を
行う。ステップ８で駆動プロファイルが終了か否かを判
断し終了するまでステップ７と８を繰ジ返す。

次に印字ヘッドキャリアが停止状態から一定速状態にあ
るいは一定速状態から停止状態になるまでに使用する前
記駆動ファイルの求め方について実施例を示す。

駆動プロファイルは印字ヘッドキャリアの状態変化開始
時点と状態変化終了時点間の一定時間毎のモータ駆動指
令値よりなる。

第２図は、前記モータとフレキシブル伝達器と印字ヘッ
ドキャリアとからなる駆動系の物理的モデルを示す図で
ある。この例ではＤＣサーボモータを使用している。入
力部１１に入力された指令電圧は、サーボアンプ１２に
より電流増幅されＤＣサーボモータ３７内のコイル（Ｌ
：インダクタンス）１４を電流として流れる。これによ
り負荷（Ｊ：慣性モーメント）１６に動力を発生させる
。

この動力はフレキシブル伝達器（ｋ：はね定数）４０を
伝わシ印字ヘッドキャリア４１を移動させる。このとき
印字ヘッドキャリアとガイドレールとの間に摩擦（Ｃ：
摩擦係数）１９が発生する。

このモデルより次の状態方程式、 ｘ　（ｔ）　＝Ａｘ　（ｔ）　＋Ｂ　ｕ　（ｔ）　　　
　　　　　−”’（１）ｙ　（ｔ）　＝Ｃｘ　（ｔ）　
　　　　　　　　　　　　・・・・・・（２）が導かれ
る。ここで、 ｕ　（ｔ）　：サーボアンプへの指令値ｘ（ｔ）：　Ｉ
Ｖ、、、Ｖ。ｖｏｌｔ Ｖｒｎ：プーリの外周でのモータの速度ｖ０　：印字ヘ
ッドキャリアの速度 Ｂ＝１　０ｍ　　　　　ｏ　　　　　　　ｏｌｔＣ＝１
０　　　　　　１　　　　　　　０１β −Ｊ β　：粘性係数 ω１＝ノー である。（１）　、　（２）の状態方程式に対し次の評
価関数を最小にする最適制御関数ｕ’（ｔ）が最大原理
より求められる。ここで、 ｔｌ：印字ヘッドキャリアの加速酸は減速時間である。

この最適制御関数ｕ’（ｔ）が最適駆動関数となる。

次に、本発明では印字ヘッドキャリアが一定速状態のと
きには最適レギュレータ則で速度制御を行うが最適フィ
ードバックゲインの求め方について説明する。

モータとフレキシブル伝達器と印字へラドキャリアとか
らなる駆動系の物理的モデルに対して最適レギュレータ
を適用する。まず、（１）の前記ＤＣサーボモータの状
態方程式に対し離散化を行う。

ｘ　（ｋ＋１　）＝Ａ’　ｘ　（ｋ）＋Ｂ’　ｕ（ｋ）
　　　−・・（４）ｙ　（＋＜）＝ｃ’　ｘ　（ｋ）　
　　　　　　　　　　・・・・・・（５）ここでΔｔを
サンプリング時間、そして、ｘ（ｔ）＝ｘ（）ｃＪｔ） ｙ（ｔ）＝ｙ（ｋΔｔ） ｕ（ｔ）＝ｕ（ｋΔｔ） として、 Ａ’　＝　ｅｘｐ　（ＡΔｔ） Ｂ’＝ｆ　　　ｅｘｐ（Ａｔ）Ｂｄｒ Ｃｔ＝Ｃ である。ここで、（５）式の（Ａ’、　Ｂ／、　Ｃ’　
　）を（Ａ、Ｂ、Ｃ）に改める。そして、印字時の印字
へラドキャリアの目標速度とｙ（ｋ）（＝■ｏ）の差ｇ
（ｋ）＝ｒ−ｙ（ｋ）　　　　　　　　　　・・・・・
・（６）をと９、駆動指令値の変分 Ｖ（ｋ）＝ｕ　（ｋ＋１　）　−ｕ　（ｋ）　　　　　
　”””（７）及び状態量の変分を ξ（ｋ）＝ｘ（ｋ＋１）−ｘ（ｋ）　　　　　　・−（
８）とおくと、 ・・・・・・（９） なる拡大系を構成できる。ここで、最適レギュレータ則
を適用する。（６）　、　（７）式に対して、評価関数
・・・・・・（１１） を考える。ここで、ＱとＲは止定対称行列である。

ここで分かりやすいように、 Ｈ＝ＣＢ’　　　　　０３’ Ｃ＝Ｃｏ　　　　　　Ｉ） と置き直す。ここでシステム（Ａ、Ｂ、Ｃ）が可到達で
可観測ならば、リカッチ代数方程式％式％ は唯一の止定対称行列を持ち、（１１）式のＪ［ｖ］を
最小にする最適人力Ｖｏ　（ｋ）は、（Ｋ　　Ｋ１）＝
−（Ｂ’ＰＨ＋ｋ（、）”Ｂ’ＰＡ・・・・・・（１４
） で与えられる。ここで、（Ｋ　　Ｋｌ：］が最適フィー
ドバックゲインである。このときの制御系は、Ｖｏ　（
ｋ）に対応する元の制御入力 ｕ　６　（ｋ　）　＝Ｋ　ｘ（ｋ）　＋Ｋ　ｓ　、２ｇ
（ｉ）＋［ｕ６　（０）−Ｋｘ（ｋ）：］ＩセＯ ・・・・・・（１５） を用いて構成する。Ｑと凡のパラメータを調整すること
により、印字ハンマーの印字インパクトの影響に対し印
字ヘッドキャリアの移動制御が十分なロバスト性を持つ
最適フィードバックゲインを求める。

以上の本発明のプリンタの印字ヘッドキャリアの移動制
御方法に関する記述は同業者に容易に類推成しうるもの
であり、さらに詳細な説明は省略する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、印字ヘッドキャリアが停止状態から一
定速状態になるまで及び一定速状態から停止状態になる
までは、モータを最適な駆動プロファイルにより駆動し
、一定速状態になった時あるいは停止状態になった時の
残留振動を発生しない。また一定速状態では、モータと
フレキシブル伝達器と印字ヘッドキャリアとからなる駆
動系のモデルに対して最適レギュレータを適用し、印字
ハンマーの印字インパクトが印字ヘッドキャリアの移動
に影響しない最適フィードバックゲインを求め、それを
用いて状態フィードバックで速度制御を行うことで、印
字によって発生する印字ヘッドキャリアの速度振動を抑
制できる。

以上述べた本発明によれば、前記従来の問題点を解決し
た印字ヘッドキャリア移動制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るプリンタの印字ヘッド
キャリア移動制御の方式の手順を示すフロー図、第２図
は本発明の一実施例に係るプリンタのモータとフレキシ
ブル伝達器と印字ヘッドキャリアとから表る駆動系の物
理的モデル図、第３図は本発明の一実施例に係る印字ヘ
ッドキャリアの移動制御方式を適用するプリンタの駆動
制御装置及び印字制御装置の構成を示すブロック図、第
４図は印字ヘッドキャリアが停止状態から一定速状態に
なるまで及び一定速状態から停止状態になるまでのプリ
ンタの駆動１＋：！Ｉ御装置及び印字制御装置の構成を
示すブロック図、第５図は印字ヘッドキャリアが一定速
状態にあるときのプリンタの駆動制御装置及び印字制御
装置の構成を示すブロック図である。 ３０・・−・・・プリンタ制御装置、３１・・・・・・
印字制御装置、３２・・・・・・印字ヘッド、３３・・
・・・・駆動フロファイル発生装置、３４・・・・・・
駆動系制御装置、３５・・・・・・スイッチ、３６・・
・・・・駆動装置、３７・・・・・・モータ、３８・・
・・・・ロータリーエンコーダ、３９・・・・・・タコ
ジェネレータ、４ｏ・・・・・・フレキシブル伝達器、
４１・・・・・・印字ヘッドキャリア、４２・・・・・
・リニアセンサ、４３・・・・・・位置信号発生装置、
４４・・・・・・速度信号発生装置、４５・・・・・・
状態量検出装置。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 茅　／ｌ！Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータと印字ヘッドキャリアがフレキシブル伝達器で接
   続されたプリンタにおいて、印字ヘッドキャリアが停止
   状態から一定速状態になるまで及び一定速状態から停止
   状態になるまでは、前記モータとフレキシブル伝達器と
   印字ヘッドキャリアとからなる駆動系の物理的モデルに
   対し与えられた時間で状態を変化させる駆動力のエネル
   ギーが最小になる前記モータの速度の最適駆動プロファ
   イルに従い前記モータの駆動を行い、印字ヘッドキャリ
   アが一定速状態にある時には、前記駆動系のモデルに対
   し印字ハンマーによる印字インパクトが印字ヘッドキャ
   リアの移動に影響を与えない最適フィードバックゲイン
   を最適レギュレータ則により求め状態フィードバックし
   前記駆動系の速度制御を行うことを特徴とするプリンタ
   印字ヘッド移動制御方式。