JPH0134158B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 この発明は、印刷ヘツドが移動するときの速度
を制御できるプリンタ即ちプリンタシステムに関
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。

しかし如上のような性能をプリンタの寿命のあ
る間常に得るのを難しくしている１つの要因があ
る。それはそのプリンタシステムの動的な部分が
システム毎に異なつていたり、機械要素が摩耗し
たり劣化したりするなど時間的に変つていつたり
することである。従つて、或るプリンタについて
その寿命の初期に最適の制御を行なえる制御シス
テムでもその寿命の後期に最適の制御を行なえる
とは限らないし、そのプリンタと見掛け上同じよ
うでも特性が少し異なるような他のプリンタでは
これ又最適の制御を行なえるとは限らない。

更に如上のような性能を得るのを困難にしてい
る別の要因がある。それは同じ速度であるとして
もそれが移動する方向によつては１つのプリンタ
が異なる特性を有するかもしれず、従つて１つの
共通の印刷速度に対して１つの制御アルゴリズム
を開発することが難しいことである。

米国特許第4146922号や同第4147967号に印刷キ
ヤリツジを制御するのにマイクロプロセツサを利
用することが開示されているが、これらのいずれ
にもこの発明で解決しようとする如上の問題には
触れていない。

〔発明の概要〕

本発明によれば、所望の速度を示す基準値と実
際の速度との差を表わすデイジタル値であるエラ
ーカウントが印刷行毎に平均化される。次の行を
印刷しようとするときは、上記基準値をそのまま
用いるのではなく、上記平均化されたエラーカウ
ントに基づいて上記基準値を更新し、この更新さ
れた新たな基準値を用いて実際の速度との差を表
わすデイジタル値であるエラーカウントを生じさ
せる。このエラーカウントは印刷ヘツド駆動用モ
ータの駆動電圧の制御に用いられ、エラーカウン
トが大きければ大きな補正用駆動電圧が、小さけ
れば小さな補正用駆動電圧が上記モータに加えら
れることになる。

従来技術の説明の頃にて述べたように、同一の
プリンタでも使用期間により特性に変化が生じ、
同一型式のプリンタ間でも特性が異なる場合があ
る。したがつて、実際の速度と比較される基準値
が製品組立時当初の値から不変であるとすると、
永年使用により或いは製品間の特性のばらつきに
より、常に大きな値のエラーカウントが生じるこ
とになる。ところが、このエラーカウントの値の
大きさはモータ駆動電圧の変動の大きさに比較す
るものであるから、エラーカウントの値が大きい
ということは上記駆動電圧の変動も大きくなると
いうことであり、印刷ヘツドの走行速度がふらつ
き易くなる。本発明は、特性変化の現われ方は、
同一プリンタ内における印刷行毎に異なることは
ないであろうとの見解に立つている。但し、印刷
ヘツドの移動方向によつて異なることはあり得
る。そこで、ある印刷行を印刷した際に、その印
刷行についてのエラーカウントが大きな値ばかり
であつたなら、次に印刷しようとする印刷行につ
いても同一の基準値を用いてエラーカウントを算
出すれば同様に大きな値ばかりのエラーカウント
が算出されることが予想されるので、基準値自体
を変えてしまおうと言うのである。基準値の変え
方は、エラーカウントの値が今度は小さくなるよ
うな変え方である。即ち、前の印刷行を印刷した
ときのエラーカウントの平均値分だけ修正するの
である。この結果、目標速度値が変わることにな
るので、印刷ヘツドの走行速度自体は変化する
が、エラーカウントのばらつきが減るので、ある
印刷行を走行する際の走行速度のふらつきが減
り、一定速度の走行が実現される。

〔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関
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゜位相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
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
同速度を表わす。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。上記検出相
互間の経過時間として計測される印刷ヘツドの際
の速度が理想値であるROS時間値として比較し
て過大の場合、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
ける安定走向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
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力が
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２８が、エラーを平均化するアル
ゴリズムを用いて、決める（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電圧を減少させるた
め、又はその逆に過小の場合DAC電圧が増加さ
せるため、マイクロコンピユータ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、一定の速度制御が続行する。

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、これがモータを反
対方向に駆動させる。さて、減速動作時には停止
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ようエ
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（アドレス指定）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、測計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（上記検出信
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らな時間差をそ
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少させた上で
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値との差も減少させるが、
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、スケーリング（上記
差の縮小率）の変化を停止させ、上記差はDAC
出力電圧即ちモータ駆動電圧を変化させるために
殆ん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（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はなくともよい。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図に示す。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て小
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ROS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まで、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
   ツドの移動速度を所望の一定値に維持しようとす
   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、所望の一
   定速度に対応した基準時間値を記憶し、上記計測
   した時間値と上記記憶されている基準時間値との
   差を表わすエラーカウントを生じ、印刷を済ませ
   た所定の印刷行において実際に生じた前記エラー
   カウントを平均化し、この平均化したエラーカウ
   ントに基づいて上記基準時間値を更新し、これか
   ら印刷しようとする所定の印刷行については上記
   更新された基準時間値と上記計測した時間値との
   差を表わすエラーカウントを生じるプロセツサ手
   段と、 上記エラーカウントからエラー電圧を生じる手
   段と、 上記印刷ヘツドを移動させるモータを、上記エ
   ラー電圧に基づいて駆動する手段と、 を具備する印刷ヘツド制御装置。