JPH0483671A - 印字ヘッドキャリジ移動制御方式 - 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、シリアル印字を行うプリンタの印字へ・７ド
キヤリジを移動させる制御方式に関するものである。

（従来の技術） シリアルプリンタでは、モータと印字ヘッドキャリジと
をワイヤまたはヘルド等のフレキシブル伝達器で接続し
、モータの回転運動を直線運動に変換し印字ヘッドキャ
リジを往復運動させる。しかし、このようなフレキシブ
ル伝達器は、急激な加速や減速に対し振動を発生しやす
く、その結果印字品位を低下させることになる。従って
、特に高速印字を行うときには、印字ヘッドキャリジを
速度振動を発生させることなく高速移動を行う制御装置
が必要となる。

従来の印字へソドキャリジ移動制？′ｉ１１方式は、オ
ープンループ制御方式で予め機構系の特性に適したプロ
ファイルに従いモータの駆動を行っている。

しかし、印字ヘッドキャリジの移動が高速になるに従い
、機構系のパラメータ変動により印字ヘッドキャリジ移
動に速度振動を発生してしまうことがある。そこで、キ
ャリジやアイドルプーリにセンサを設け、状態量を検出
しフィードハックを行うことでパラメータ変動に対応す
る方式が開発された。

〔発明が解決しようとする課題］ 前記した従来の印字ヘッドキャリジ移動制御方式では、
パラメータ変動に対応し速度振動を発生しない印字ヘッ
ドキャリジの移動制御は実現できるが、ド・ントシリア
ルプリンタのようにパーソナルユーザー等をターゲツト
にする場合、コストが問題になり低価格のプリンタには
実用的でないという問題点があった。

本発明の目的は、これらの問題点を解決した印字ヘッド
キャリジ移動制御方式を提供することにある。

［課題を解決するだめの手段〕 本発明は、ＤＣサーボモータを駆動源とし駆動力をベル
トを介して伝達し印字ヘッドキャリジを往復運動させる
ドツトシリアルプリンタの印字ヘッドキャリジ移動制御
方式において、 前記モータの回転角速度と回転角加速度、ＤＣサーボモ
ータ駆動アンプの駆動電流を各センサより検出し、それ
ぞれモータ回転角速度信号とモータ回転角加速度信号及
びＤＣサーボモータ駆動電流信号を得、また印字へソド
キャリジ駆動系の制御対象モデルに対しオブザーバ理論
で設計した状態観測器に前記モータ回転角速度信号とモ
ータ回転角加速度信号及びＤＣサーボモータ駆動電流信
号を人力し、印字ヘッドキャリジの速度及び加速度とア
イドルプーリの回転角速度及び回転角加速度を推定し、
印字へソドキャリジ推定速度信号及び印字へソドキャリ
ジ推定加速度信号、アイドルプーリ推定回転角速度信号
及びアイドルプーリＪＩＢ定回転角加速度信号を得、検
出して得られた前記モータ回転角速度信号とモータ回転
角加速度信号及びＤＣサーボモータ駆動電流信号と、推
定して得られた前記印字ヘッドキャリジ推定速度信号及
び印字ヘッドキャリジ推定加速度信号、アイドルプーリ
１ｆＪＩ定回転角速度信号及びアイドルプーリ推定回転
角加速度信号のそれぞれに最適レギュレータ状態フィー
ドバックゲインをかけ合わせた信号の和として状態フィ
ードバック信号を得、さらに印字ヘンドキ中すジ目標速
度信号と前記印字ヘッドキャリジ推定速度信号との差信
号を初期時点から積算してある積算誤差信号に加え合わ
せ積分フィードハックゲインをかけ合わせた出力フィー
ドハック信号を得、出力フィードバック信号と前記状態
フィードバック信Ｓとの差信号をＤＣサーボモータ駆動
アンプのＤＣサーボモータ速度指令信号とすることを特
徴とする。

〔実施例〕

本発明の具体的な実施例について図面を用いて説明する
。

第２図は本発明を通用するドツトシリアルプリンタの概
略図である。第２図において、シリアルプリンタは、プ
ラテン２６に装着された印字用紙に対し、印字ヘッド２
０により印字を行う。印字ヘッド２０は、印字ヘッドキ
ャリジ２５に固定されている。

印字ヘッドキャリジ２５は、リニアガイド２７上をプラ
テン２６に対して平行に往復運動をする。印字ヘッドキ
ャリジ２５は、ＤＣＣサーボモーフ２の回転力をモータ
プーリ２２及びアイドルブーＩＪ２４とヘルド２３とを
介して伝達され移動する。

通常このように印字ヘッドキャリジ移動機構を構成し、
印字ヘッドキャリジ移動中に印字信号を印字ヘッドに与
えることで印字が行われる。尚、ＤＣサーボモータ２１
の状態量はタコジェネレータ２８により検出される。

第１図は、本発明の印字ヘッドキャリジ制御方式を適用
する装置の構成を示すブロック図である。

この装置は、前述の第２図を用いて説明した印字ヘッド
キャリジ移動機構に対し、ＤＣサーボモータ２１の回転
を制御し印字ヘッドキャリジ２５の速度制御を行う。印
字ヘッドキャリジ２５の速度制御は、短時間に残留振動
を発生せずに目標速度に追従させることが制御目的であ
る。

そこで本発明の印字ヘッドキャリジ移動制御方式は、最
適レギュレータ制御則を用いて制御系を構成する。最適
レギュレータ制御系の構成のために検出する状態量は、
ＤＣサーボモータ駆動電流信号と、モータ回転角速度信
号、モータ回転角加速度信号である。

また、検出されない印字ヘン１〜キャリジ速度信号及び
印字ヘッドキャリジ加速度信号、アイドルプーリ回転角
速度、アイドルプーリ回転角加速度は、状態観測器によ
り推定される。

これら検出した状態量と推定した状態量を用いて、制御
量であるＤＣサーボモータ回転速度指令信号を出力する
印字ヘッドキャリジ移動制御方式は以下のように構成さ
れる。

第１図の中の印字ヘッドキャリジ移動機構部１は第２図
に示した構成で、入力はＤＣサーボモータ駆動アンプ２
からＤＣサーボモータ２１に与えられる駆動電流であり
、検出量はタコジェネレータ（ロータリーエンコーダ）
２８の検出信号である。

この検出信号をＤＣサーボモータ状態量検出器３で、モ
ータ回転角速度信号５０とモータ回転角加速度信号４５
に変換する。得られた信号は状態観測器５に取り込まれ
る。また、モータ回転角速度信号５０はＤＣサーボモー
タ駆動アンプ２にも取り込まれる。ＤＣサーボモータ駆
動アンプ２からは、駆動電流検出器４を介してＤＣサー
ボモータ２１に与えられる駆動電流を示すＤＣサーボモ
ータ駆動電流信号５１が出力され、状態観測器５に取り
込まれる。さらに状態量観測器５はＤＣサーボモータ駆
動アンプ２に入力するＤＣサーボモータ回転速度指令信
号４６も取り込み、印字ヘッドキャリジ速度信号５２及
び印字ヘッドキャリジ加速度信号５３、アイドルプーリ
回転角速度信号５４及びアイドルプーリ回転角加速度信
号５５を推定する。

以上のように検出し得られたＤＣサーボモータ駆動電流
信号５１及びＤＣＣサーボモーフ転角速度信号５０、Ｄ
Ｃサーボモータ回転角加速度信号４５と、推定し得られ
た印字ヘッドキャリジ速度信号５２及び印字ヘッドキャ
リジ加速度信号５３、アイドルプーリ回転角速度信号５
４及びアイドルプーリ回転角加速度信号５５とを、状態
フィードバックゲイン乗算器６に取り込み最適レギュレ
ータ制御則で得られるそれぞれの状態量に対する状態フ
ィードバックゲインを各信号に乗算し、状態フィードバ
ック信号５６を得る。また、状態観測器５から出力され
る印字へ・ノドキャリジ推定速度信号５２を目標誤差信
号検出器７に取り込み、印字ヘッドキャリジの目標速度
との差信号を出力する。さらに得られた誤差信号５７と
、積算器８で初期時点から積算されている目標誤差積算
信号との和信号を積分フィードバックゲイン乗算器９に
取り込む。ここで最適レギュレータ制御則で得られる積
分フィードバックゲインを乗算し、出力フィードハック
信号５８を得る。得られた出力フィードハック信号５８
及び状態フィードハシク信号５６を減算器１０に取り込
み、両信号の差信号をＤＣサーボモータ回転速度指令信
号４６としてＤＣサーボモータ駆動アンプ２に与える。

第３図は、本方式を適用する印字へットキャリジ移動制
御装置に用いるＤＣサーボモータの駆動アンプ２の構成
を示す図である。この駆動アンプは、タコジェネレータ
２８の出力信号をＤＣサーボモータ状態量検出器３を介
して得たＤＣサーボモ−タ２１の回転角速度信号５０と
、減算器１０からのモータ回転速度指令信号４６とを入
力、ＤＣサーボモータ２１への駆動電流４８．４９を出
力とする。

ＤＣサーボモータ駆動アンプ２に入力したモーフ回転速
度信号５０とモータ回転速度指令信号４６とを速度制御
器４２で制御信号４７に変換し、電流アンプ４１でＤＣ
サーボモータ駆動電流４８．４９に変換してＤＣサーボ
モータ２１に与える。すなわち、速度制御器４２は、回
転速度信号５０と回転速度指令信号４６との差を増幅し
制御信号４７に変換する。電流アンプ４１は、制御信号
４７に従い、ＰＷＭ駆動や直流増幅により駆動電流４８
．４９に変換する。

第４図は、第１図における状態観測器５の詳細ブロック
図である。ブロック６０．６１．６３．６４はカルマン
フィルターオブザーバ理論により、下記の印字ヘットキ
ャリジ移動機構の状態方程式及び検出方程式に対し導出
される各係数マトリックスＢＬ、Ａ、Ｃ，を入力される
各状態量信号に乗算する乗算器である。

印字へノドキャリジ移動機構系の状態方程式及び検出方
程式は である。ここで、ｘ　（ｋ）は、駆動電流、ＤＣサーボ
モータ回転角速度、ＤＣサーボモーク回転角加速度、印
字ヘンドキャリジ速度、印字ヘノドキャリジ加速度、ア
イドルプーリ回転角速度、アイドルプーリ回転角加速度
をそれぞれ表す状態量からなるベクトル、ｙ　（ｋ）は
、ｘ　（ｋ）の要素のうち検出される状態量駆動電流、
ＤＣサーボモータ回転角速度、ＤＣサーボモータ回転角
加速度からなるベクトル、Ａ、Ｂは、印字ヘットキャリ
ジの運動方程式より導かれるシステムマトリックス及び
入力マトリックス、Ｃは、ｘ　（ｋ）からｙ（ｋ）の検
出状態量のみを抽出する観測マトリックスである。

以」二の各ブロックの構成及び動作は当業者に容易に類
推し得るものであり、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、従来印字ヘットキャリジあるいはアイ
ドルプーリに各状態量検出器を設け、それを用いてフィ
ードバンク制御を行っていた印字ヘッドキャリジ移動制
？７１１方式において、ＤＣＣサーボモーフ状Ｐ１ｉ検
出器のみで印字ヘットキャリジの速度振動を抑制し、し
かも従来以上の高速移動を実現できる。従って、低価格
で印字へ・ノドキャリジ移動の高速化を図った制御装置
が提供でき結果として低価格のドツトシリアルプリンタ
の開発を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の印字ヘッドキャリジ制御方式を適用す
る装置の構成を示すブロック図、第２図は本発明の方式
を適用するドツトシリアルプリンタ概略図、 第３図は本発明の方式を適用する印字ヘッドキャリジ移
動制御装置に用いるＤＣサーボモータの駆動アンプ構成
図、 第４図は状態観測器の詳細ブロック図である。 １・・・・・印字ヘットキャリジ機構部７　・　・　・
　・　・ ９　・　・　・　・　・ ８　・　・　・　・ ＤＣサーボモータ駆動アンプ ＤＣサーボモータ状態量検出器 駆動電流検出器 状態観測器 状態フィードバックゲイン乗算 器 目標誤差信号検出器 乗算器 積分フィードバックゲイン乗算 器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＤＣサーボモータを駆動源とし駆動力をベルトを
   介して伝達し印字ヘッドキャリジを往復運動させるドッ
   トシリアルプリンタの印字ヘッドキャリジ移動制御方式
   において、前記モータの回転角速度と回転角加速度、Ｄ
   Ｃサーボモータ駆動アンプの駆動電流を各センサより検
   出し、それぞれモータ回転角速度信号とモータ回転角加
   速度信号及びＤＣサーボモータ駆動電流信号を得、また
   印字ヘッドキャリジ駆動系の制御対象モデルに対しオブ
   ザーバ理論で設計した状態観測器に前記モータ回転角速
   度信号とモータ回転角加速度信号及びＤＣサーボモータ
   駆動電流信号を入力し、印字ヘッドキャリジの速度及び
   加速度とアイドルプーリの回転角速度及び回転角加速度
   を推定し、印字ヘッドキャリジ推定速度信号及び印字ヘ
   ッドキャリジ推定加速度信号、アイドルプーリ推定回転
   角速度信号及びアイドルプーリ推定回転角加速度信号を
   得、検出して得られた前記モータ回転角速度信号とモー
   タ回転角加速度信号及びＤＣサーボモータ駆動電流信号
   と、推定して得られた前記印字ヘッドキャリジ推定速度
   信号及び印字ヘッドキャリジ推定加速度信号、アイドル
   プーリ推定回転角速度信号及びアイドルプーリ推定回転
   角加速度信号のそれぞれに最適レギュレータ状態フィー
   ドバックゲインをかけ合わせた信号の和として状態フィ
   ードバック信号を得、さらに印字ヘッドキャリジ目標速
   度信号と前記印字ヘッドキャリジ推定速度信号との差信
   号を初期時点から積算してある積算誤差信号に加え合わ
   せ積分フィードバックゲインをかけ合わせた出力フィー
   ドバック信号を得、出力フィードバック信号と前記状態
   フィードバック信号との差信号をＤＣサーボモータ駆動
   アンプのＤＣサーボモータ速度指令信号とすることを特
   徴とする印字ヘッドキャリジ移動制御方式。