JPH0134157B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 この発明は、プリンタ用の印刷ヘツド制御装置
に関する。

〔従来技術の説明〕

可変速両方向プリンタとは、印刷機構を含む印
刷キヤリツジが印刷媒体を横切るよう駆動される
際、そのキヤリツジや印刷機構が行の変る毎に異
なる速度で移動できるよう制御されるとともにい
ずれの方向にも印刷できる装置のことである。こ
の種のプリンタでは、印刷媒体のマージン（縁）
の領域でキヤリツジを加速してそれが印刷領域に
達する頃には所望の速度にまで上昇していること
が必要である。またその印刷領域ではキヤリツジ
が或る行を横切るときその所望の速度を維持して
いることも必要であり、更にはその印刷行の終り
で停止し又は停止後方向転換するためにそのキヤ
リツジを減速することも必要である。このような
システムでは、プリンタのスループツト乃至印刷
速度を良くする目的からその加速や減速を出来る
だけ迅速に行なうこと並びに印刷中の速度が略一
定になることが重要である。

〔発明の概要〕

本発明は、印刷ヘツドを駆動するモータ手段の
シヤフトに回転量検出手段（エンコーダ或いはコ
ード化器）を設け、このコード化器が前記シヤフ
トの所定回転量毎に発生する検出信号の数を計数
することにより印刷ヘツドの位置情報を得るよう
にし、前記検出信号とその後に続く検出信号との
経過時間を計測して印刷ヘツドの速度情報を得る
ようにする。検出信号の数の計数及び、検出信号
相互間の時間の計測はプロセツサ手段（マイクロ
コンピユータ）が行う。検出信号数の計数はカウ
ンタ内の値を検出信号の入力毎に増加させる等す
ればよい。また、プロセツサ手段は自らの動作用
として前記検出信号の周波数の比べてかなり高い
周波数の動作用クロツク信号を有しており、従つ
て、例えば前記コード化器の検出信号相互間に、
このクロツク信号が何回存在したかを計数すれば
前記コード化器の検出信号相互間の時間をプロセ
ツサ手段は計測できる。更に、本発明では、印刷
ヘツドの加速中及び減速中において、前記コード
化器の検出信号相互間の時間の計測値が所望の値
と比較される。この所望の値はプロセツサ手段の
記憶部に記憶されており、前記コード化器の検出
信号の数の計数値に対応して、即ち、モータ手段
のシヤフトの回転量、従つて、印刷ヘツドの位置
情報に対応して、変化している。後の実施例で
は、加速中に用いる一群の所望の値が始動テーブ
ルとして例示され、減速中に用いる一群の所望の
値が停止テーブルとして例示されている。本発明
の最も特徴的な構成は、上記検出信号相互間の時
間の実測値とプロセツサ手段内の記憶値とを比較
し、比較結果をそのまま直接的にモータ手段の駆
動電圧に反映させるのではなく、前記比較結果の
前記駆動電圧への影響度合を場合に応じて変化さ
せる点にある。どのように変化させるかという
と、先ず、加速動作中においては低速時、特に始
動直後では比較結果の影響度合いを減じさせる。
これは、始動直後ではモータ手段のシヤフトの回
転がかなり遅いので上記検出信号の時間がかなり
長くなるため、比較結果をモータ手段の駆動電圧
に直接反映させると駆動電圧が過大になり過ぎる
からである。最終目標速度付近になつたときには
前記比較結果を殆んどモータ手段の駆動電圧に直
接的に反映させる。

減速動作中では、減速動作開始時のモータ手段
のシヤフトの回転はかなり速い状態なので、上記
検出信号間の時間も相当に短い。しかし、所望の
速度値として記憶されている時間値がかなりの低
速値に対応するものであるため、上記比較結果は
小さな値ではない。そこで、このときの比較結果
はあまり縮小化させずにモータ手段の駆動電圧に
反映させることにより、迅速な減速動作を開始さ
せるようにする。零速度近辺では上記比較結果は
大きくなりがちなので、縮小化して用ることによ
りオーバーシユートを防止する。このようにする
ことにより理想的な速度曲線にかなり近いものが
得られる。

〔好適な実施例の説明〕

この発明は、第１図に示すプリンタシステムで
使用される。このプリンタシステムは逐次伝送リ
ンク２を介して指令を受取る。この指令はプリン
タコントローラ６によつて解読される。そしてパ
ネルケーブル８でそのコントローラ６に接続され
ているオペレータパネル４によつてセツトされた
状況と関連してその指令が使用される。コントロ
ーラ６は、1979年10月19日付出願の「マイクロプ
ロセツサ制御のプリンタサブシステム（Printer
Subsystem With Microprocessor Control）〕と
題する米国特許出願第86484号に示されたもので
も良い。このコントローラの指令は駆動器１４に
オープンループの駆動整流信号を与える単一チツ
プのマイクロコンピユータ形式の用紙制御用マイ
クロコンピユータ１２にケーブル１０を介して与
えられる。この駆動器１４は用紙制御用ステツプ
モータ１６に駆動電圧を与える。移動指令が、プ
リンタコントローラ６からケーブル１０上の指令
線によつて用紙制御用マイクロコンピユータ１２
に与えられる。そして用紙状況線１３によつてプ
リンタコントローラ６に状況信号が返される。

印刷ヘツドキヤリツジに接続される印刷アクチ
ユエータシステム１９がアクチユエータラツチ２
０及び印刷アクチユエータ２４を含み、プリンタ
コントローラ６で形成される像の実際の印刷像を
形成する。印刷しようとするドツトパターンがコ
ントローラ６からラツチ２０に伝送され、更にア
クチユエータ２４に伝送される。印刷すべき文字
のためのドツトの位置は、印刷ヘツド駆動システ
ム３８に接続されたリニア位置コード化器４４か
らの情報に基づき、プリンタコントローラ６によ
つて決められる。

アクチユエータキヤリツジの位置はリニア位置
コード化器４４によつて決められる。このコード
化器４４はキヤリツジに取付けられた光学的検知
器を含んでも良い。このキヤリツジは、従来周知
のようにヘツド制御用モータ３６で駆動される。
これに対し静止した光学格子（グリツド）がプリ
ンタ枠に取付けられる。キヤリツジアセンブリ
は、タイミングベルトで印刷ヘツド駆動モータ３
６に取付けられ、そこに取付けられた光学的検知
器が如上の格子の前を横切るように移動し、線４
６上に位置エミツタ信号を発生する。この信号が
プリンタコントローラ６で文字を形成するのに使
用される。

アクチユエータキヤリツジを含む印刷ヘツドの
モータ駆動システム３８が、キヤリツジ駆動用マ
イクロコンピユータ２８と駆動器３２とを含む。
後者はケーブル３４ａ，３４ｂによつてブラシ式
の直流ヘツドモータ３６に接続される。ヘツドモ
ータ３６のシヤフトには１回転あたり810サイク
ルの回転式光学系コード化器４０が取付けられ
る。このコード化器４０は速度情報を与えるため
キヤリツジ駆動用マイクロコンピユータ２８で使
用される。印刷ヘツドの移動を制御するための指
令が指令線２６を介してマイクロコンピユータ２
８に与えられ、プリンタコントローラ６に状況線
５０を介して状況信号が返される。

ヘツド駆動システム３８の詳細を第２図に示
す。キヤリツジ駆動用のマイクロコンピユータ２
８は単一チツプの「Intel8049」マイクロコンピ
ユータでも良い。図示のとおり、マイクロコンピ
ユータ２８には読取専用メモリ（ROS）２８ａ
の一部が設けられる。「移動」に関する種々の指
令が線２６ａ乃至２６ｆによりキヤリツジ駆動用
マイクロコンピユータ２８で受取られ解読され
る。これらの指令は「負のラン（移動）」信号、
「左へ進め」（又は正の「右へ進め」）信号、負の
「高速」（又は正の「低速」）選択信号、及びエラ
ー（状態）リセツト信号などである。状況線によ
つてプリンタコントローラ６に知らされる状況
は、負のヘツドエラー信号即ち「状況エラー」信
号及び正のキヤリツジ駆動用マイクロコンピユー
タビジイ信号即ち「動作状況」信号である。

アクチユエータキヤリツジの移動がヘツドモー
タ駆動回路にエラー電圧を与えることによつて開
始される。このエラー電圧はマイクロコンピユー
タ２８から生じる。このマイクロコンピユータ２
８は８ビツトのデイジタル値をデイジタルアナロ
グ変換器（DAC）２９に出力する。端子４１に
現われる基準電圧の一部がエラー電圧としてパル
ス幅変調器３９に伝えられる。このエラー電圧
は、それが増加するにつれて増加する正のデユー
テイサイクルをもつチヨツプされたDC制御信号
を生じるためパルス幅変調増幅器３９によつて使
用される。このデユーテイサイクル信号は、その
駆動電圧をワイヤ３４ａ，３４ｂを介してモータ
３６に与える時間の割合を決める。このパルス幅
変調されたDC信号が、そのシステムの速度制御
を行なう機構を提供する。モータ３６へ駆動電圧
を与える方向は、マイクロコンピユータ２８から
駆動トランジスタ４９への「−左駆動」という制
御出力によつて決められる。これはアクチユエー
タキヤリツジや印刷ヘツドのような負荷５８の
（左から右へ又は右から左へというような）両方
向の制御された駆動をモータ３６に可能ならしめ
る。モータ電流の流れ過ぎを感知できるが、その
ときはモータ３６の駆動を止めさせ、キヤリツジ
制御用マイクロコンピユータ２８にその事を知ら
せる。

アクチユエータキヤリツジ速度を制御するのに
使用される速度情報は、コード化器Ａ４０ａ及び
コード化器Ｂ４０ｂというような互いに90度、位
相のシフトされた２個の対称な光学的コード化器
の出力をモニター（監視）することによつて得ら
れる。これらのコード化器の信号は、モータの筐
体に取付けられる光学的検知器４１によりモニタ
ーされた光学デイスク４０から生じ、両信号から
モータの回転方向が分る。

上述のとおり、プリンタコントローラ６はキヤ
リツジ駆動用のマイクロコンピユータ２８と指令
線２６ａ乃至２６ｆ（第２図）を介して伝送し合
う。このうちのエラーリセツト指令２６ｄはエラ
ー状況線をリセツトさせる。プリンタコントロー
ラ６からの診断指令がキヤリツジ駆動用マイクロ
コンピユータ２８に内部のハードウエア検査用の
一連の診断を実行させ、エラー状況又は満足の行
く完了状況を報告させる。これはマイクロコンピ
ユータの適当な動作を確保し且つプリンタエラー
を抽出する助けとなる。プリンタコントローラ６
から受取つた移動指令は指令した方向にデテント
速度（非常に低い速度）で駆動するか又は選択し
た方向に高速又は低速のいずれかの速度で移動さ
せる。これらの２個の指令は「ラン」指令の説明
に関連して後で説明する。

第３図の指令解読フローチヤートで示すよう
に、プリンタコントローラからマイクロコンピユ
ータ２８によつてラン指令を受取るとき移動が開
始する。速度情報及び方向情報が読出され記憶さ
れる。駆動方向線（「−左駆動」）が所望の移動方
向にセツトされる。速度選択線が所望の速度に合
わせてROS２８ａ中の始動テーブル、ランテー
ブル及び停止テーブルを選択するのに使用され、
エラー電圧のための初期値がDAC２９に送られ
る。

DAC電圧が一旦与えられた後はマイクロコン
ピユータ２８は第４図の始動シーケンスフローチ
ヤートで示すようにコード化器４０からの検出信
号が次に検知されるまで待機する。検出信号が検
知されると検出信号相互間の経過時間の計測が開
始され、マイクロコンピユータ２８がその次の検
出信号を検知するまでの時間を計測する。

１つのコード化器で生じる信号は左右対象的波
形であり、印刷ヘツドの移動方向が判別され得な
いが、90゜移送のずれた信号を生ずる位置関係で
２つのコード化器を配置し、且つ、各コード化器
においては同じ方向の遷移（即ち立上りから次の
立上りまで又は立下りから次の立下りまで）を測
定すれば移動方向も判別され得る。

所望の遷移（検出信号）に達する毎に、マイク
ロコンピユータ２８内のタイマーの値が読出され
リセツトされる。このコード化器の検出信号相互
間の時間はROS２８ａ中の記憶値に比較される。
このROSの時間値は、加速（始動動作）過程中
及び減速（停止動作）過程中の幾つかの時点にお
ける所望の移動速度を表わす。検出時間相互の間
の時間についての理想値を表わしているこの
ROS時間値はテーブル内に順番に記憶され。簡
単にアクセスできるようにしてある。このテーブ
ルにおけるROS値のアドレス指定は、速度零か
ら計数したコード化器の検出信号の数に従つて変
化する。

実際に測定した上記検出信号相互間の経過時間
とROS２８ａからの所望の時間値との差がマイ
クロコンピユーター２８により測定され、DAC
エラー電圧を訂正するのに使用される。上記検出
信号相互間の経過時間として計測される印刷ヘツ
ドの実際の速度が理想値であるROS時間値と比
較して過大の場合、マイクロコンピユーター２８
はエラー電圧発生アルゴリズムを用いてDACエ
ラー電圧を減少させる。速度が過小の場合、マイ
クロコンピユーター２８はこのアルゴリズムを用
いてDACエラー電圧を増加させることになる。
このROSテーブル内の時間値の順番の読み出し
検出信号相互間の経過時間の計測、及びエラー電
圧訂正サイクルは零というテーブルROS値に達
するまで続けられる。つまり、ROS値に零とい
う値を目印として入れてある。この目印は加速
（始動）動作が完了されたことを示すとともに、
テーブル中の次のROS値は選択した一定の速度
における安定走行状態のためのものであることを
示す。

最終的な所望の速度に達したとき、マイクロコ
ンピユーターは第５図のフローチヤートに示すよ
うなランシーケンスプログラムを用いて所望の一
定の速度を維持する。コード化器の検出信号がモ
ニターされ、DACエラー出力電圧が修正されて
摩擦や負荷の影響を克服するに足るだけの駆動電
圧が維持されることにより一定速度が確保され
る。ラン動作（一定速度走行動作）が始動される
ときDAC２９の中にセツトされる初期値は、マ
イクロコンピユーター２８が、エラーを平均化す
るアルゴリズムを用いて、決める安定状態（一定
速度走行用）平均エラーカウントである。

ランの間、コード化器の検出信号間の時間は前
述のように計測される。この計測された時間（速
度）値が期待される時間（所望の速度）値と比較
される。この差は、計測時間値が期待される時間
値に比べて過大の場合DAC電圧を減小させるた
め、又は、その逆に過小の場合DAC電圧を増加
させるため、マイクロコンピユーター２８がエラ
ー電圧発生アルゴリズムを通じて使用する。マイ
クロプロセツサはその入力指令をテストし、その
ラン信号が最早正でないか又は方向指令線が状況
を変化させた場合停止動作が開始する。変化が検
知されない場合、一定の速度制限が続行する。

モータの駆動方向についてのマイクロコンピユ
ータ２８へのコマンドが変化されると、停止シー
ケンス（減速動作）が第６図のフローチヤートで
示すようにして開始する。つまり、最終的に方向
転換するために、先ず、ラン状態から停止状態に
向つての動作を開始する。停止後は、初期DAC
逆方向駆動カウントと呼ばれるがDACに伝送さ
れる。この逆方向駆動カウントは大きなエラー電
圧値（速度による）を生じさせ、これがモーター
を反対方向に駆動させる。さて、減速動作時には
停止動作用ROS値のテーブルが第６図に示すよ
うにアクセスされる。コード化器の検出信号相互
（同じ端部から同じ端部まで）間の時間が測定さ
れ、所望のROS時間（速度）値と比較される。
停止動作中の最終目標である零速度が得られるま
で、測定時間値及び所望の時間値の差が、DAC
エラー電圧を増減させたり停止させ続けたりする
エラー電圧発生アルゴリズムにより使用される。
ROS停止テーブルポインタ（アドレス指令）は
停止動作を開始してから計数されるコード化の検
出信号の数に従つて変化する。一旦停止が完了さ
れてしまうと、いずれか所望の方向への移動が再
開する。

マイクロコンピユータ２８は、エラー電圧発生
アルゴリズムを用いて、計測されたコード化信号
と所望のコード化信号との時間エラー（誤差）を
とり、出力DACエラー電圧を決める。このエラ
ー電圧は式を用いて計算しても良いし、ルツクア
ツプテーブルによつて評価されても良いが、その
結果は同じである。いずれの方法でもその基本的
な原理は、上記差と上記エラー電圧とが常に一定
の比率関係を維持しているのではなく、始動（加
速動作）時ラン（一定速度走行）時、停止（減
速）動作時のいずれかによつて夫々異なる関係を
有していることである。

最初始動するときは、コード化器が非常に遅い
速度で動く。このことは実際の速度（上記検出記
号相互間の経過時間値）と所望の速度（ROS２
８ａにストアされている理想的時間値）との時間
差自体も大きくなりがちであることを意味する。
しかし、そのような大きくなりがちな時間差をそ
のままDACエラー電圧に反映させるのは望まし
くない。というのは、始動時の先ず最初に所定の
大きな値のDACエラー電圧を出力することによ
りモータ手段の回転を開始させているので、その
上に更に大きな電圧値を加えることになり、オー
バーシヨツトを招くことになるので望ましくな
い。従つて計測した時間値を減小させた上で
DACエラー電圧を変えるのに使用されるように
する。例えば、計測した時間値を分割して使用す
る。速度が増加するにつれてDACに対する加速
制御は最終的な速度の行過ぎを防止するため増々
重要になる。最終速度の約半分の速度のときに計
測される時間値とROS値との差も減小させるが、
モータを回転させ始めたばかりのときに上記差を
減小させたときに比べると、減小させる度合を減
らしている。即ち、加速動作中では、速度が大き
くなる程、上記差がDACエラー値に直接的に使
用され、別言すれば、低速度のとき程、上記差の
DACエラー値（モータ駆動電圧）への影響度合
を小さくしている。最後に、最終的な速度に達す
るとき、測定速度と所望速度との時間差は全くか
又はほんの少ししか縮小されない。この結果シス
テムの利得は増し、良好な速度調整が得られる。
始動時におけるこのような動作の場合、スケール
フアクタ（縮小率）は、上記計測時間や始動以来
のコード化器の検出信号の数に応じて変わる。

一旦最終速度に達すると、そのスケーリング
（上記差の縮小率）の変化を停止させ、上記差
DAC出力電圧即ちモータ駆動電圧を変化させる
ために殆どそのまま使用される。一定最終速度で
走行している状態から停止動作（減速状態）に移
行すると、上記差を再び縮小して用いるが、縮小
化の度合い（縮小率）は、加速動作中の同程度の
速度の縮小率と全く同じでなくともよい。停止動
作に移行した直後では、所望の時間値を非常に低
速状態のときの時間値に設定してあるので、検出
信号相互間の計測時間自体は小さくても、ROS
値との差をとると、その差は大きな値となる。停
止動作移行直後では、この大きな差をほとんど或
いは少ししか縮小しないで用いてDAC電圧を変
化させている。従つて、第７図のDAC電圧を示
すグラフに示されるように、DAC電圧は大きな
値となり、一定速度の走行状態から減速状態へと
迅速に移行できる。一旦所定の低速状態になつた
ときは、再び、上記差を縮小化して用いる。これ
は、低速になると計測される検出信号間の時間が
大きくなるので上記差も大きくなり、これをその
ままDAC電圧の制御に利用するとオーバーシユ
ートして停止するまでの時間が長くなつてしまう
からである。

典型的な速度出力曲線とDAC出力曲線とを第
７図示す。この図はDACエラー電圧がランレベ
ルまで段階的に下ることと、コード化器Ａ信号
（ENCA）及びコード化器Ｂ信号（ENCB）の間
隔がラン速度に近づくにつれ小さくなることを示
す。停止の代りに方向転換が必要だとすれば、停
止動作中のスケーリングは若干異なり、別の
ROC速度時間値テーブルの利用が必要になる。

オーバーシユートや逆オーバーシユートも終つ
て全速力での一定走行状態に到達した後は
（DAC入力であり別言すればマイクロコンピユー
タの出力である）エラーカウントをラン期間にわ
たつて平均化する。この平均値はマイクロコンピ
ユーター２８がエラー平均化アルゴリズムを用い
て決定し、印刷すべき次の行のための基準値を新
たに設定するために使用する。もしも両方向で差
が生じるのであれば、各方向毎に異なる値を与え
ることができ、またラン動作にも高速ランとか中
高ランとか幾つかの速度があるのであれば、各動
作速度毎に異なる値を与えることができる。第８
図は、典型的な平均化動作を示す。この例の場合
エラーカウントは、基準値から１から５までの範
囲で変化する。その基準値がこの期間中の平均的
なエラーカウント（この例の場合、３カウント）
によつて更新されたとすれば、そのときの基準値
はエラーカウント３で示される位置になるので、
最大のエラーは±２カウントの範囲内に過ぎない
ことになる。即ち、DAC電圧変化に作用する値
の変動が少なくなり、ヘツド速度のふらつきが減
つて、一定速度走行を実現しやすくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プリンタ制御システム全体を表わす
図である。第２図は、プリンタキヤリツジ制御シ
ステムの詳細を示す図である。第３図は指令、解
読フローチヤートである。第４図、第５図及び第
６図は夫々始動時、通常時及び停止時の動作順序
を示すフローチヤートである。第７図は始動時、
通常時及び停止時の種々の出力を表わすグラフを
示す図である。第８図は制御システムに於けるエ
ラーカウントを平均する技法を説明するグラフを
示す図である。 ６…プリンタコントローラ（PCU）、２８…キ
ヤリツジ駆動用マイクロコンピユータ、２９…デ
イジタルアナログコンバータ（DAC）、３２…駆
動器、３６…ヘツド制御用モータ、３８…ヘツド
駆動システム、３９…パルス幅変調増幅器、４０
…コード化器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録媒体の印刷行に沿つて移動し得る印刷ヘ
   ツドの加速動作中及び減速動作中の速度を制御す
   るための印刷ヘツド制御装置にして、 上記印刷ヘツドを移動させるため該印刷ヘツド
   の移動に合わせて回転可能なシヤフトを有するモ
   ータ手段と、 上記シヤフトに結合され、該シヤフトが所定増
   分回転する毎に検出信号を発生する回転量検出手
   段と、 上記検出信号相互間の時間を計測し、所望の速
   度曲線に対応した時間値を記憶し、上記計測値と
   上記記憶時間値との差を算出し、加速及び減速動
   作時においては上記計測時間が長い期間では上記
   計測時間が短い期間に比べて上記差を減小とせた
   値に対応する出力値を生じるプロセツサ手段とし
   て、 上記出力値に応じて上記シヤフトを回転駆動す
   るモータ駆動手段とを印刷ヘツド制御装置。