ＰＩＤ制御装置および制御パラメータ更新方法
【課題】ＰＩＤ制御のための制御パラメータとして、個々に最適な値を設定すること。
【解決手段】ＰＩＤ制御装置１の生成手段４２は、所定の周波数で変化する信号あるいはデータを生成する。加算手段４３は、生成手段４２が生成した信号あるいはデータを、目標値に基づくＰＩＤ制御信号あるいはＰＩＤ制御データに加算し、ＰＩＤ制御対象２１などへ供給する。更新手段４１は、ＰＩＤ制御対象２１などによる動作の検出信号あるいはデータに含まれる、所定の周波数で変化する信号あるいはデータに基づく変化量に応じてＰＩＤ制御信号を生成するための制御パラメータ３６を更新する。
【解決手段】ＰＩＤ制御装置１の生成手段４２は、所定の周波数で変化する信号あるいはデータを生成する。加算手段４３は、生成手段４２が生成した信号あるいはデータを、目標値に基づくＰＩＤ制御信号あるいはＰＩＤ制御データに加算し、ＰＩＤ制御対象２１などへ供給する。更新手段４１は、ＰＩＤ制御対象２１などによる動作の検出信号あるいはデータに含まれる、所定の周波数で変化する信号あるいはデータに基づく変化量に応じてＰＩＤ制御信号を生成するための制御パラメータ３６を更新する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＩＤ制御装置および制御パラメータ更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、シリアルプリンタを開示する。このシリアルプリンタは、エンコーダからの検出パルスに基づき用紙の実搬送速度を検出し、その実搬送速度を予め設定された通常速度用の目標速度パターンに沿った目標速度に一致させるように、紙送りモータをＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｎａｌ（比例）、Ｉｎｔｅｇｒａｌ（積分）、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ（微分））制御する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７５０８２号公報（段落００３６など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にあるように、プリンタではＰＩＤ制御が使用されている。ＰＩＤ制御では、たとえば検出する瞬時速度が目標速度に収束するように瞬時制御速度を得るために、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインなどの多くの制御パラメータを使用する。そして、この制御パラメータは、プリンタを出荷する前に、たとえば製造時にプリンタのメモリに記憶される。出荷された各プリンタは、この製造時に組み込まれた制御パラメータを使用して、紙送りモータの速度などをＰＩＤ制御することになる。
【０００５】
したがって、たとえば紙送りモータにより駆動されるＰＦローラの軸受けなどに塗布されるグリスの粘性などが、プリンタの使用年数や環境変化により変化し、その結果として紙送りモータの駆動負荷が増減したとしても、プリンタは、製造時に組み込まれた制御パラメータを使用して、紙送りモータの速度などをＰＩＤ制御することになる。
【０００６】
また、紙送りモータの負荷は、プリンタ毎に異なる。そのため、製造する複数のプリンタに対して所定の制御パラメータを記憶させた場合、そのプリンタ毎に異なる負荷により、ＰＩＤ制御により実現される実際の動作は、プリンタ毎に異なるものとなってしまう。
【０００７】
そして、制御パラメータの値には、このようなプリンタのばらつき、プリンタの使用環境の変化、プリンタの経年変化などを考慮したものが選択されることになる。各プリンタに設定される制御パラメータの値は、個々のプリンタに最適化されたものとはならない。
【０００８】
なお、このような状況は、プリンタに限られるものではなく、たとえばスキャナや用紙搬送装置などの、ＰＩＤ制御を実行するＰＩＤ制御装置において発生している。
【０００９】
本発明は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータとして、個々に最適な値を設定することができるＰＩＤ制御装置およびＰＩＤ制御パラメータ更新方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るＰＩＤ制御装置は、所定の周波数で変化する信号あるいはデータを生成する生成手段と、生成手段が生成した信号あるいはデータを、目標値に基づくＰＩＤ制御信号あるいはＰＩＤ制御データに加算し、ＰＩＤ制御対象へ供給する加算手段と、ＰＩＤ制御対象による動作の検出信号あるいはデータに含まれる、所定の周波数で変化する信号あるいはデータに基づく変化量に応じてＰＩＤ制御信号を生成するための制御パラメータを更新する更新手段と、を有するものである。
【００１１】
この構成を採用すれば、ＰＩＤ制御装置は、自らが使用するＰＩＤ制御用の制御パラメータを、ＰＩＤ制御対象による動作に応じて更新することができる。この更新をすることで、ＰＩＤ制御装置は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータとして、個々に最適な値を設定することができる。
【００１２】
本発明に係るＰＩＤ制御装置は、上述した発明の構成に加えて、複数の離散的な調整周波数を記憶するメモリを有し、更新手段が、メモリに記憶される複数の調整周波数を１つずつ順番に生成手段に供給するものである。
【００１３】
この構成を採用すれば、ＰＩＤ制御装置は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータを、複数の調整周波数を考慮した値に設定することができる。
【００１４】
本発明に係るＰＩＤ制御装置は、上述した発明の各構成に加えて、メモリが、調整周波数毎に、複数の理想とする応答特性値を記憶し、更新手段が、各調整周波数を生成手段に供給したときの変化量に基づいて判断される応答特性と応答特性値とを比較し、応答特性が不足する場合には制御パラメータを増やすように更新し、応答特性が過剰である場合には制御パラメータを減らすように更新するものである。
【００１５】
この構成を採用すれば、制御パラメータを、個々のＰＩＤ制御装置の周波数応答特性が理想とする周波数応答特性に近づくように更新することができる。
【００１６】
本発明に係るＰＩＤ制御装置は、上述した発明の各構成に加えて、メモリが、調整周波数毎に、制御パラメータの調整量を記憶し、更新手段が、応答特性が、複数の理想とする応答特性値を基準とした所定の範囲内となるように、各調整周波数での更新処理を繰り返すものである。
【００１７】
この構成を採用すれば、調整前の制御パラメータが、理想とする周波数応答特性での値から大きくずれていたとしてしも、個々のＰＩＤ制御装置の周波数応答特性が理想とする周波数応答特性に近づくように更新することができる。
【００１８】
本発明に係るＰＩＤ制御パラメータ更新方法は、目標値に基づくＰＩＤ制御信号あるいはＰＩＤ制御データに、所定の周波数で変化する信号あるいはデータ加算し、ＰＩＤ制御対象へ供給するステップと、ＰＩＤ制御対象による動作の検出信号あるいはデータを蓄積するステップと、蓄積された検出信号あるいはデータに基づいて、その信号あるいはデータに含まれる、所定の周波数で変化する信号あるいはデータに基づく変化量に応じてＰＩＤ制御信号を生成するための制御パラメータを更新するステップと、を有するものである。
【００１９】
この方法を採用すれば、ＰＩＤ制御用の制御パラメータを、ＰＩＤ制御対象による動作に応じて更新することができる。この更新方法を採用することで、ＰＩＤ制御装置は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータとして、個々に最適な値を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係るＰＩＤ制御装置および制御パラメータ更新方法を、図面に基づいて説明する。ＰＩＤ制御装置は、プリンタを例として説明する。制御パラメータ更新方法は、プリンタの動作の一部として説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係るプリンタ１の主な機構を示す構成図である。プリンタ１は、印刷データに基づくイメージを用紙Ｐに印刷する。
【００２２】
プリンタ１は、たとえば図示外の外部Ｉ／Ｆ（インタフェース）により印刷データを受信すると、印刷媒体の一種としての用紙Ｐを給紙トレイ２から排紙トレイ３まで搬送し、その搬送途中において用紙Ｐへインクを吐出する。このような印刷を実現するために、プリンタ１は、給紙トレイ２から排紙トレイ３まで用紙Ｐを搬送する搬送機構と、その印刷媒体の搬送経路上に設定される印刷位置において用紙Ｐへインクを吐出する吐出機構と、を有する。
【００２３】
給紙トレイ２や排紙トレイ３は、たとえばＡ４サイズの用紙Ｐなどが載置可能なサイズを有する。排紙トレイ３は、プリンタ１をテーブル上に載置したときに略水平となる姿勢で、プリンタ１の図示外の筐体により保持される。給紙トレイ２は、プリンタ１をテーブル上に載置したときにその一端が他端より下がった傾斜姿勢で、プリンタ１の図示外の筐体により保持される。給紙トレイ２は、排紙トレイ３側の端部が他端より下がる傾斜姿勢に保持される。給紙トレイ２に載置される用紙Ｐは、給紙トレイ２の下端部に位置決めされる。
【００２４】
搬送機構は、主に、ＬＤ（ロード）ローラ５、用紙ガイド６、ＰＦ（ペーパーフィード）ローラ７、プラテン８、排紙ローラ９などを有する。
【００２５】
ＬＤローラ５は、図１に示すように、給紙トレイ２の下端部と対向する位置に配設される。ＬＤローラ５は、図１の紙面に略垂直な方向を回転軸として、回転可能である。ＬＤローラ５は、円板の一側部が切り欠かれた略板かまぼこ形状の断面を有する。ＬＤローラ５の外周部には、図示外のゴム部材などが配設される。
【００２６】
ＬＤローラ５は、印刷をしていないとき、その切欠き部位が給紙トレイ２と対向し、且つ給紙トレイ２と離間する姿勢で停止する。そのため、給紙トレイ２に載置された用紙Ｐは、ＬＤローラ５と給紙トレイ２との間の隙間に入り込む。なお、給紙トレイ２は、その下端部に、ＬＤローラ５と接離可能なホッパー、分離部材などを有するものであってもよい。この場合、ＬＤローラ５は、ホッパーや分離部材と対向する位置に配設される。ＬＤローラ５および給紙トレイ２は、自動給紙ユニット（ＡＳＦ）１０として一体化されている。
【００２７】
用紙ガイド６、ＰＦローラ７、プラテン８および排紙ローラ９は、自動給紙ユニット１０と排紙トレイ３との間に、略一列に並べて配設される。
【００２８】
用紙ガイド６は、その上面が略平らな板形状の部材である。
【００２９】
ＰＦローラ７は、略円柱形状のローラである。ＰＦローラ７の上側には、従動ローラ１１が配設される。ＰＦローラ７および従動ローラ１１は、図１の紙面に略垂直な方向を回転軸として、回転可能に配設される。
【００３０】
プラテン８は、図示外の複数のガイドリブを有する。複数のガイドリブは、プラテン８の上面に形成される。プラテン８は、ガイドリブの延在方向が印刷媒体の搬送方向に沿う向きとなる姿勢で配設される。なお、プラテン８は、用紙Ｐと異なる色、たとえば黒色などの樹脂材料により形成するとよい。また、プラテン８には、スポンジなどのインク受容部材を配設するようにしてもよい。インク受容部材は、複数のガイドリブの間において、ガイドリブより上方へ突出しないように配設するとよい。
【００３１】
排紙ローラ９は、略円柱形状のローラである。排紙ローラ９の上側には、従動ローラ１２が配設される。排紙ローラ９および従動ローラ１２は、図１の紙面に略垂直な方向を回転軸として、回転可能に配設される。
【００３２】
以上の構成を有する搬送機構の上方には、吐出機構が配設される。吐出機構は、主に、キャリッジ軸１４、キャリッジ１５、インクタンク１６、記録ヘッド１７などを有する。
【００３３】
キャリッジ軸１４は、円柱形状の軸部材である。キャリッジ軸１４は、ＰＦローラ７の上方において、図１の紙面に略垂直な方向に延在する向きで配設される。
【００３４】
キャリッジ１５は、プラテン８の上方に位置するように、キャリッジ軸１４により保持される。キャリッジ１５は、キャリッジ軸１４の軸方向へ移動可能である。
【００３５】
インクタンク１６は、液体インクを収容する容器である。インクタンク１６は、キャリッジ１５に着脱可能に配設される。プリンタ１では、一般的に４〜９色のインクを使用する。１つのインクタンク１６は、１色分のインクを収容するものであっても、複数色のインクを収容するものであってもよい。なお、インクタンク１６は、キャリッジ１５とは別に設けられるインクタンクユニットに着脱可能に配設されてもよい。この場合、インクタンク１６のインクは、図示外のチューブによりインクタンクユニットからキャリッジ１５へ供給するようにすればよい。
【００３６】
記録ヘッド１７は、複数のインク吐出ノズル１８を有する。各インク吐出ノズル１８の内側には、図示外のピエゾ素子が配設される。ピエゾ素子は、所定の電圧パルスが印加されると、変形する。ピエゾ素子の変形により、インク吐出ノズル１８内に充填されるインクは、インク吐出ノズル１８から吐出される。
【００３７】
記録ヘッド１７は、キャリッジ１５の下面に配設される。記録ヘッド１７は、プラテン８と対向する。記録ヘッド１７に備えられる複数のインク吐出ノズル１８は、プラテン８に向かってインクを吐出する向きに配設される。この記録ヘッド１７とプラテン８との間が、用紙Ｐにインクを吐出する印刷位置となる。
【００３８】
図２は、図１のプリンタ１の機構を制御する、プリンタ１の駆動制御系の主な構成を示すブロック図である。
【００３９】
プリンタ１は、ＰＦモータ２１、図示外のＣＲ（キャリッジ）モータなどのアクチュエータを有する。ＰＦモータ２１は、ＰＦモータドライバ２２により駆動が制御される。ＰＦモータ２１は、ＰＦローラ７、排紙ローラ９、ＬＤローラ５を回転駆動する。ＣＲモータは、キャリッジ１５を駆動する。
【００４０】
なお、プリンタ１は、この他にたとえばＡＳＦモータ、ＡＰＧ（Ａｕｔｏ Ｐａｐｅｒ Ｇａｐ）モータ、従動ローラレリースモータ、ポンプモータ、加圧モータ、インクセレクタモータなどを有するものであってもよい。ＡＳＦモータは、ＰＦモータ２１の替わりにＬＤローラ５を回転駆動する。ＡＰＧモータは、ＰＦローラ７と従動ローラ１１との間隔および排紙ローラ９と従動ローラ１２との間隔を調整する。ポンプモータは、記録ヘッド１７内のインクを吸引する。加圧モータは、キャリッジ１５とは別体のインクタンクユニットからキャリッジ１５へインクを圧送する。インクセレクタモータは、複数のインクの中から１つのインクを選択し、それを記録ヘッド１７へ供給する。
【００４１】
また、プリンタ１は、ＰＦセンサ２３、ＰＷ（ペーパーワイド）センサ２４、リニアエンコーダ２５、ロータリエンコーダ２６などのセンサを有する。ＰＦセンサ２３は、給紙ローラとＰＦローラ７との間に設けられ、用紙ガイド６上の印刷媒体の有無を検出する。ＰＷセンサは、キャリッジ１５の下面に配設され、印刷位置へ供給される印刷媒体の有無を検出する。リニアエンコーダ２５は、キャリッジ１５のキャリッジ軸１４方向の移動を検出する。
【００４２】
ロータリエンコーダ２６は、図１に示すように、ロータ２６ａと、光学センサ２６ｂとを有する。ロータ２６ａは、ＰＦローラ７と一体的に回転する。光学センサ２６ｂは、ロータ２６ａが所定量回転する毎に、ロータ２６ａの外周部に形成されたスリット２６ｃを検出し、パルス信号を出力する。パルス信号のパルス幅や周期は、ロータ２６ａの回転速度に応じて変化する。ロータ２６ａの回転速度が早くなるほど、光学センサ２６ｂが出力するパルス信号のパルス幅や周期は短くなる。
【００４３】
また、プリンタ１は、制御部３１を有する。制御部３１には、ロータリエンコーダ２６などのセンサからの検出信号が入力される。制御部３１は、ＰＦモータ２１などのアクチュエータへの制御信号を出力する。なお、制御部３１が出力する制御信号は、直接にＰＦモータ２１などのアクチュエータへ供給されるのではなく、実際には上述したＰＦモータドライバ２２などのドライバを介して供給される。ＰＦモータドライバ２２などのドライバは、制御部３１からの制御信号にしたがってＰＦモータ２１などの駆動を制御する。
【００４４】
なお、制御部３１は、たとえば図示外のマイクロコンピュータが図示外の制御プログラムを実行することで実現される。制御部３１は、複数のマイクロコンピュータが共働することで実現されてもよい。たとえば制御部３１は、印刷データに基づいてプリンタ１の目標制御データを生成するマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータからの目標制御データに基づいてアクチュエータを制御するＤＣユニット用のマイクロコンピュータとで構成されていてもよい。制御部３１において生成される目標制御データには、たとえばＰＦモータ２１の目標速度や、ＰＦモータ２１の回転量に対応する目標位置などがある。目標制御データの値は、適宜更新される。ＤＣユニット用のマイクロコンピュータは、目標制御データの値が更新されると、新たな値に基づいた制御を開始する。
【００４５】
また、制御部３１を実現するためにマイクロコンピュータにより実行される制御プログラムは、たとえば図２中のメモリ３７に記憶されていればよい。制御プログラムは、プリンタ１の出荷時に予め組み込まれたものであっても、プリンタ１の出荷後に組み込まれたものであってもよい。プリンタ１の出荷後に組み込まれる制御プログラムは、たとえばＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体によりユーザへ提供されたり、インターネットなどの伝送媒体を介してユーザへ提供されたりすればよい。
【００４６】
プリンタ１の制御部３１には、プリンタ１の動作モードに応じて異なる機能が実現される。プリンタ１の動作モードには、たとえば印刷モード、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードなどがある。印刷モードは、印刷データに基づく印刷を実行するモードである。ＰＩＤ制御パラメータ更新モードは、用紙搬送のためのＰＩＤ制御に使用する制御パラメータ３６を更新するモードである。
【００４７】
印刷モードでは、制御部３１には、たとえば図示外の印刷シーケンス実行部、図示外のキャリッジ駆動制御部、搬送制御部３２、出力部３３、速度演算部３４、位置演算部３５などが実現される。
【００４８】
速度演算部３４は、ロータリエンコーダ２６の検出信号の、単位時間当たりのパルス数に基づいて、ＰＦローラ７の瞬時回転速度を演算する。
【００４９】
位置演算部３５は、ロータリエンコーダ２６の検出信号の、所定のタイミングからの累積パルス数に基づいて、ＰＦローラ７の瞬時検出位置を演算する。
【００５０】
搬送制御部３２には、用紙搬送のための目標速度や目標位置などの目標制御データが供給される。搬送制御部３２は、ＰＦモータ２１の駆動速度をＰＩＤ制御する。具体的には、搬送制御部３２は、ＰＦローラ７の瞬時回転速度が目標速度となるように瞬時制御速度を生成する。また、搬送制御部３２は、ＰＦローラ７の瞬時検出位置が目標位置となるタイミングでＰＦモータ２１が停止するように瞬時制御速度を生成する。なお、搬送制御部３２がＰＩＤ制御に使用する制御パラメータ３６は、たとえばメモリ３７に記憶される。制御パラメータ３６には、たとえば比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインなどがある。
【００５１】
搬送制御部３２が生成した瞬時制御速度は、印刷モードでは、そのまま出力部３３に供給される。出力部３３は、供給された瞬時制御速度に応じた制御信号をＰＦモータドライバ２２へ出力する。
【００５２】
キャリッジ駆動制御部には、キャリッジ１５の目標速度、インク吐出パターンなどの目標制御データが供給される。キャリッジ駆動制御部は、リニアエンコーダ２５の検出に基づくキャリッジ１５の瞬時移動速度が目標速度となるように、ＣＲモータの駆動速度をＰＩＤ制御する。キャリッジ駆動制御部は、キャリッジ１５の位置が所定の位置になると、インク吐出パターンの電圧を、記録ヘッド１７の複数のピエゾ素子に印加する。ピエゾ素子は、所定の電圧パルスが印加されると変形し、インク吐出ノズル１８からインクが吐出される。
【００５３】
印刷シーケンス実行部は、印刷シーケンスを実行する。印刷シーケンス実行部は、印刷データに基づいて目標制御データを生成する。給紙トレイ２に載置される用紙Ｐに対して印刷をするためには、給紙トレイ２上の用紙Ｐを印刷位置へ搬送し、印刷位置に供給されている用紙Ｐに対してインクを吐出し、印刷位置に供給されている用紙Ｐを送り、さらに印刷が完了した用紙Ｐを給紙位置から排紙トレイ３へ搬送する必要がある。
【００５４】
これらの各段階の制御のために、印刷シーケンス実行部は、目標制御データを生成する。給紙トレイ２上の用紙Ｐを印刷位置へ搬送するための目標制御データとしては、たとえば用紙搬送の目標速度、用紙Ｐを停止させる目標位置などがある。印刷位置に供給されている用紙Ｐに対してインクを吐出するための目標制御データとしては、たとえばキャリッジ１５の目標速度、インク吐出パターンなどがある。印刷位置に供給されている用紙Ｐを送るための目標制御データとしては、たとえば用紙Ｐを停止させる目標位置などがある。印刷が完了した用紙Ｐを給紙位置から排紙トレイ３へ搬送するための目標制御データとしては、たとえば用紙搬送の目標速度、駆動時間などがある。
【００５５】
印刷シーケンス実行部は、印刷データに基づいて、これらの各段階での目標制御データを生成する。各段階での目標制御データの値は、印刷シーケンス実行部により適宜更新される。
【００５６】
印刷シーケンス実行部は、生成した目標制御データを、搬送制御部３２やキャリッジ駆動制御部へ供給する。印刷シーケンス実行部は、たとえばまず給紙トレイ２上の用紙Ｐを印刷位置へ搬送するための目標制御データを搬送制御部３２へ供給し、次にインクを吐出するための目標制御データをキャリッジ駆動制御部へ供給し、次に用紙Ｐを送るための目標制御データを搬送制御部３２へ供給し、次に印刷が完了した用紙Ｐを給紙位置から排紙トレイ３へ搬送するための目標制御データを搬送制御部３２へ供給する。
【００５７】
このように印刷シーケンス実行部は、印刷データに基づく制御段階にしたがった所定の順番で目標制御データを供給する。搬送制御部３２は、その目標制御データにしたがってＰＦモータ２１をＰＩＤ制御により駆動し、給紙トレイ２上の用紙Ｐを印刷位置へ搬送する。キャリッジ駆動制御部は、目標制御データにしたがってＣＲモータをＰＩＤ制御により駆動し、且つ、記録ヘッド１７からインク吐出パターンにてインクを吐出させる。搬送制御部３２は、目標制御データにしたがってＰＦモータ２１をＰＩＤ制御により駆動し、印刷位置へ供給されている用紙Ｐを送る。キャリッジ駆動制御部および搬送制御部３２は、インク吐出パターンが無くなるまで、インク吐出駆動制御と、紙送り制御とを繰り返す。インク吐出パターンが無くなると、搬送制御部３２は、目標制御データにしたがってＰＦモータ２１をＰＩＤ制御により駆動し、印刷位置にある用紙Ｐを排紙トレイ３へ排出する。これにより、給紙トレイ２上の用紙Ｐは、排紙トレイ３まで搬送され、その間に印刷イメージに基づく画像が印刷される。
【００５８】
このように印刷モードでは、瞬時制御速度を生成する搬送制御部３２、出力部３３、ＰＦモータドライバ２２、ＰＦモータ２１、ＰＦローラ７、ロータリエンコーダ２６、速度演算部３４および位置演算部３５により、制御閉ループが構成される。
【００５９】
ＰＩＤ制御パラメータ更新モードでは、制御部３１には、図２に示すように、更新手段としての調整シーケンス実行部４１、搬送制御部３２、生成手段としての正弦波発生部４２、加算手段としての加算部４３、出力部３３、速度演算部３４、位置演算部３５、ログ蓄積部４４などが実現される。搬送制御部３２、出力部３３、速度演算部３４および位置演算部３５は、印刷モードにおける同名の構成要素と同じものである。また、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードでは、印刷モードでの制御閉ループに加算部４３を加えた制御閉ループが形成される。
【００６０】
ログ蓄積部４４は、速度演算部３４が生成するＰＦローラ７の瞬時回転速度と、位置演算部３５が生成するＰＦローラ７の瞬時検出位置とをメモリ３７に蓄積する。これにより、メモリ３７には、ＰＦローラ７の瞬時回転速度を蓄積した検出速度ログ４６と、ＰＦローラ７の瞬時検出位置を蓄積した検出位置ログ４７とが生成される。
【００６１】
正弦波発生部４２は、複数の瞬時正弦波のデータで構成される正弦波のデータを生成する。
【００６２】
加算部４３には、搬送制御部３２が生成する瞬時制御速度と、正弦波発生部４２が生成する瞬時正弦波とが供給される。加算部４３は、供給される瞬時制御速度と瞬時正弦波とを加算し、出力部３３へ供給する。
【００６３】
調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に記憶される調整基準速度４８、調整テーブル４９を使用して所定の調整シーケンスを実行する。調整シーケンスにおいて、調整シーケンス実行部４１は、搬送制御部３２、正弦波発生部４２、ログ蓄積部４４を使用する。調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に記憶される制御パラメータ３６を更新する。
【００６４】
調整基準速度４８は、調整シーケンスにおいて搬送制御部３２へ供給される目標速度である。
【００６５】
図３は、図２中のメモリ３７に記憶される調整テーブル４９のデータ構造を示す図である。調整テーブル４９は、調整周波数毎の複数のレコードを有する。図３において横一列がたとえば１つのレコードである。図３の調整テーブル４９は、ＡからＯまでの調整周波数用の１５個のレコードを有する。調整周波数は、調整シーケンスにおいて正弦波発生部４２に供給される。また、調整周波数毎のレコードは、調整順のデータ、理想ゲイン範囲のデータ、理想位相範囲のデータ、制御パラメータ３６の調整量のデータなどを有する。制御パラメータ３６の調整量のデータは、さらに不足時の比例ゲインの調整量のデータ、不足時の積分ゲインの調整量のデータ、不足時の微分ゲインの調整量のデータ、過剰時の比例ゲインの調整量のデータ、過剰積分ゲインの調整量のデータ、過剰時の微分ゲインの調整量のデータなどで構成される。なお、調整順の値などは、図３に例示される値とは異なるものであってもよい。
【００６６】
図４は、印刷モードやＰＩＤ制御パラメータ更新モードにおいて形成される制御閉ループのゲインの周波数特性図である。横軸は、周波数であり、図の右側ほど高い周波数となる。横軸にそって、左側から順番にＡからＯの１５個の調整周波数が図示されている。縦軸は、ゲインである。
【００６７】
図４において、制御閉ループの理想ゲイン特性は、一点鎖線で示される。図４に示す理想ゲイン特性は、調整周波数Ａから調整周波数Ｉまでに相当する周波数範囲でのゲインが１であり、それ以上の周波数ではゲインが減衰し、調整周波数Ｏではゲインが略０に近くなる特性である。
【００６８】
また、図４において、制御閉ループのゲインの理想範囲は、斜線で示される。制御閉ループのゲインの理想範囲は、理想ゲイン特性に基づいて決定される。制御閉ループの理想ゲイン特性は、ゲインの理想範囲に含まれる。
【００６９】
また、図４において、制御閉ループのゲインの調整前特性の一例は、点線で示される。制御閉ループのゲインの調整後特性の一例は、実線で示される。調整前のゲイン特性では、調整周波数Ｈ、Ｉ、Ｊなどにおいてゲインが、ゲインの理想範囲より低くなっており、ゲインが不足している。調整後のゲイン特性は、その全体がゲインの理想範囲内となっている。なお、ゲインはたとえば調整周波数Ｏにおいてゲインが過剰となり、ゲインの理想範囲より高くなることもある。
【００７０】
ゲインが不足する場合、これをゲインの理想範囲内とするためには、ゲインを上げる必要がある。不足時の比例ゲインの調整量のデータ、不足時の積分ゲインの調整量のデータおよび不足時の微分ゲインの調整量のデータは、この調整に使用される。比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインは、調整テーブル４９に設定された値で加算される。
【００７１】
逆に、ゲインが過剰である場合、これをゲインの理想範囲内とするためには、ゲインを下げる必要がある。過剰時の比例ゲインの調整量のデータ、過剰時の積分ゲインの調整量のデータおよび過剰時の微分ゲインの調整量のデータは、この調整に使用される。比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインは、調整テーブル４９に設定された値で減算される。
【００７２】
次に、以上の構成を有するプリンタ１の動作を説明する。ここでは、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードによる、ＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６の更新動作を説明する。
【００７３】
図５は、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードにおいて調整シーケンス実行部４１が実行する動作のフローチャートである。
【００７４】
図６は、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードにおける各構成要素の動作を示すタイミングチャートである。図６のタイミングチャートには、図の上側から順番に、瞬時制御速度（搬送制御部３２の出力）と、瞬時正弦波（正弦波発生部４２の出力）と、瞬時検出速度（速度演算部３４の出力）と、が示されている。
【００７５】
なお、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードは、たとえばプリンタ１の製造時や、プリンタ１の出荷後に適宜実行するようにすればよい。プリンタ１の出荷後に実行するタイミングとしては、たとえば月や年単位での所定の使用期間を過ぎる度であったり、所定の印刷枚数毎であったり、所定の環境変化が生じる度であったりすればよい。この他にもたとえば、プリンタ１には、ＰＦモータ２１などの動作負荷の変化などを測定するためのメジャメント動作をするものがある。ＰＩＤ制御パラメータ更新モードは、そのメジャメント動作毎に実施したり、その測定結果が過去のものから大きく変化したときに実施するようにしたりしてもよい。ＰＦローラ７の軸受けなどに塗布されるグリスの粘性などは、プリンタ１の使用年数や環境変化により変化する。グリスの粘性が増減すると、ＰＦモータ２１の駆動負荷も増減する。
【００７６】
図５に示すように、調整シーケンス実行部４１は、まず、メモリ３７から調整基準速度４８を読み込み、それを目標速度として搬送制御部３２へ供給する（ステップＳＴ１）。
【００７７】
搬送制御部３２は、目標速度が供給されると、瞬時制御速度を出力する。この時点では、調整シーケンス制御部３１は、正弦波発生部４２に正弦波の出力を指示していない。そのため、加算部４３は、搬送制御部３２が出力する瞬時制御速度をそのまま出力部３３へ供給する。出力部３３は、供給された瞬時制御速度に応じた制御信号をＰＦモータドライバ２２へ出力する。ＰＦモータドライバ２２は、ＰＦモータ２１の駆動を開始する。
【００７８】
ＰＦモータ２１の駆動が開始されると、ＰＦローラ７や排紙ローラ９などが回転し始める。ロータリエンコーダ２６のロータ２６ａも、ＰＦローラ７とともに回転する。ロータリエンコーダ２６の光学センサ２６ｂは、ロータ２６ａが所定量回転する毎に、パルス信号を出力する。速度演算部３４は、単位時間当たりのロータリエンコーダ２６の検出信号のパルス数に基づいて、ＰＦローラ７の瞬時回転速度を演算する。また、位置演算部３５は、所定のタイミングからのロータリエンコーダ２６の検出信号の累積パルス数に基づいて、ＰＦローラ７の瞬時検出位置を演算する。
【００７９】
速度演算部３４により演算される瞬時検出速度は、搬送制御部３２へ供給される。搬送制御部３２は、メモリ３７からＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６を読み込み、読み込んだ制御パラメータ３６を用いて、ＰＦローラ７の瞬時回転速度が目標速度となるように瞬時制御速度を生成する。搬送制御部３２は、出力する瞬時制御速度を新たに演算したものへ更新する。
【００８０】
ＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６を用いて演算される瞬時制御速度は、基本的に、瞬時回転速度と目標速度との差が大きいほど、大きい差により更新される。ＰＦモータ２１の回転速度が上がり、その結果として瞬時回転速度が目標速度に近づくと、瞬時制御速度はだんだんと小さな差で更新されるようになる。調整基準速度４８が目標速度である場合、瞬時制御速度は、図６に例示するように、ある時間が経過すると、目標速度としての調整基準速度４８に略一致する速度となる。
【００８１】
調整基準速度４８を搬送制御部３２へ目標速度として供給した後、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７の調整テーブル４９から、調整順が１番のレコードを読み込む（ステップＳＴ２）。図３の調整テーブル４９では、調整周波数Ｉのレコードが調整順の１番である。調整シーケンス実行部４１は、正弦波発生部４２に調整周波数Ｉの正弦波の出力を指示するとともに、ログ蓄積部４４にログの蓄積開始を指示する（ステップＳＴ３）。
【００８２】
正弦波発生部４２は、図６に示すように、最初の瞬時正弦波のデータの１回目の出力を開始する。瞬時正弦波の値は、調整シーケンス実行部４１により指示された調整周波数Ｉで変化する。また、ログ蓄積部４４は、速度演算部３４が生成するＰＦローラ７の瞬時回転速度と、位置演算部３５が生成するＰＦローラ７の瞬時検出位置とをメモリ３７に蓄積する。これにより、メモリ３７には、ＰＦローラ７の瞬時回転速度を蓄積した検出速度ログ４６と、ＰＦローラ７の瞬時検出位置を蓄積した検出位置ログ４７とが生成される。
【００８３】
正弦波発生部４２が発生した瞬時正弦波のデータは、加算部４３に供給される。加算部４３は、正弦波発生部４２から供給される瞬時正弦波に、搬送制御部３２が生成する瞬時制御速度を加算し、出力部３３へ供給する。出力部３３は瞬時正弦波が加算された速度に応じた制御信号をＰＦモータドライバ２２へ出力する。ＰＦモータドライバ２２は、ＰＦモータ２１の駆動速度をこの新たな制御信号に応じた速度へ変更する。ＰＦローラ７、ロータリエンコーダ２６のロータ２６ａの回転速度が増減する。ロータリエンコーダ２６の検出信号のパルス数や、速度演算部３４が演算するＰＦローラ７の瞬時回転速度も増減する。
【００８４】
瞬時制御速度に瞬時正弦波が加えられたことによって速度演算部３４が演算するＰＦローラ７の瞬時回転速度が増減すると、瞬時回転速度と目標速度との差も増減する。搬送制御部３２は、この新たな瞬時回転速度の増減に応じて瞬時制御速度を更新する。このように、搬送制御部３２は、その出力に外乱としての正弦波が加算されると、その加算される正弦波に応じて瞬時制御速度を更新する。たとえば、正弦波の周波数におけるゲインが１であり且つ位相遅れが無いとすると、搬送制御部３２は、瞬時制御速度を、その出力に外乱として加算される正弦波と逆相で変化させる。
【００８５】
また、この外乱としての正弦波が加算されている期間において、ログ蓄積部４４は、速度演算部３４が演算する瞬時検出速度と、位置演算部３５が演算する瞬時検出位置とをメモリ３７に蓄積する。メモリ３７には、複数の瞬時検出速度からなる検出速度ログ４６と、複数の瞬時位置速度からなる検出位置ログ４７とが生成される。
【００８６】
正弦波発生部４２に調整周波数Ｉの正弦波の出力を指示し且つログ蓄積部４４にログの蓄積開始を指示した後、調整シーケンス実行部４１は、２周期以上の期間が経過したか否かを判断する（ステップＳＴ４）。そして、調整周波数Ｉの２周期以上の期間が経過した場合、調整シーケンス実行部４１は、正弦波発生部４２に調整周波数Ｉの正弦波の出力終了を指示し、ログ蓄積部４４にログの蓄積終了を指示する（ステップＳＴ５）。なお、調整シーケンス実行部４１は、３周期以上の所定の周期期間が経過したか否かを判断するようにしてもよい。
【００８７】
正弦波出力およびログ蓄積を終了させた後、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に蓄積された検出速度ログ４６および検出位置ログ４７を読み込み、ゲインおよび位相を演算する（ステップＳＴ６）。その後、調整シーケンス実行部４１は、応答特性が基準内であるか否かを判断する（ステップＳＴ７）。
【００８８】
図３では、調整周波数Ｉについての理想ゲイン範囲は、０．９５〜１となっている。演算したゲインが０．９５より小さい場合、調整シーケンス実行部４１は、応答特性が基準内ではないと判断する。調整シーケンス実行部４１は、図５の制御シーケンスを開始してからのその調整周波数Ｉでの調整回数が所定回数以下であると判断した上で（ステップＳＴ８）、メモリ３７に記憶される制御パラメータ３６を更新する（ステップＳＴ９）。
【００８９】
ＰＩＤ制御に用いる制御パラメータ３６には、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインなどがある。調整シーケンス実行部４１は、これら比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインの値を、調整テーブル４９に記憶される不足時の制御パラメータ３６の調整量の値、あるいは過剰時の制御パラメータ３６の調整量の値で増減する。たとえば演算したゲインが理想ゲイン範囲より低くてゲインが不足している場合、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に記憶される比例ゲインの値を、それより０．１大きい値へ変更する。
【００９０】
制御パラメータ３６を更新した後、調整シーケンス実行部４１は、図６に示すように再び、正弦波発生部４２に調整周波数Ｉの正弦波の出力を指示するとともに、ログ蓄積部４４にログの蓄積開始を指示する。また、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に蓄積された検出速度ログ４６および検出位置ログ４７に基づいて、更新された制御パラメータ３６に基づくゲインおよび位相を演算し、応答特性が基準内であるか否かを判断する（ステップＳＴ３〜７）。
【００９１】
図６に示すように、制御パラメータ３６が更新されることで、調整周波数Ｉでの２回目の瞬時検出速度の２周期目以降の振幅は、制御パラメータ３６が更新される前の１回目の瞬時検出速度の２周期目以降の振幅より小さくなる。これは、瞬時制御速度は、調整周波数Ｉでの瞬時検出速度の変化に好適に追従するように、搬送制御部３２により更新されたことを意味する。
【００９２】
なお、調整周波数Ｉでの瞬時検出速度の変化に追従しないように瞬時制御速度が更新されることもある。この場合、調整周波数Ｉでの２回目の瞬時検出速度の２周期目以降の振幅は、制御パラメータ３６が更新される前の１回目の瞬時検出速度の２周期目以降の振幅より大きくなる。
【００９３】
そして、調整周波数Ｉでの調整処理において演算したゲインが０．９５以上、１以下になると、調整シーケンス実行部４１は、応答特性が基準内であると判断する（ステップＳＴ７）。調整シーケンス実行部４１は、調整周波数Ｉでの調整処理を終了する。
【００９４】
なお、この２回目の判断においても応答特性が基準内ではないと判断する場合、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に記憶される制御パラメータ３６を、調整テーブル４９に基づいて再び更新する（ステップＳＴ８〜ＳＴ９）。調整シーケンス実行部４１は、応答特性が基準内となるまで、ステップＳＴ２〜ＳＴ９までの調整処理を繰り返す。また、ステップＳＴ８の判断において調整周波数Ｉでの調整回数が所定回数に達したと判断すると、調整シーケンス実行部４１は、調整周波数Ｉでの調整処理を終了する。
【００９５】
調整周波数Ｉについての調整処理を終了すると、調整シーケンス実行部４１は、調整テーブル４９のすべての調整周波数についての応答特性判断が完了したか否かを判断する（ステップＳＴ１０）。調整周波数Ｉについての調整処理は、調整テーブル４９の最初の調整周波数についての調整処理である。調整テーブル４９の１４個の調整周波数が未処理である。調整シーケンス実行部４１は、調整テーブル４９のすべての調整周波数についての応答特性判断が完了していないと判断する。
【００９６】
調整シーケンス実行部４１は、調整テーブル４９から次の、すなわち２番目の調整順のレコードを読み込み、最初の調整周波数Ｉの場合と同じように検出調整処理を実行する（ステップＳＴ２〜ＳＴ９）。図６では、調整シーケンス実行部４１は、１つ目の調整周波数での調整制御が２回で完了すると、２つ目の調整周波数での調整制御を開始している。
【００９７】
調整シーケンス実行部４１は、以上のように、調整テーブル４９から調整順にしたがってレコードを１つずつ読み込み、その読み込んだレコードの調整周波数でのゲインおよび位相を調整する。調整シーケンス実行部４１は、ステップＳＴ１０の判断において、調整テーブル４９のすべてのレコードについての応答特性判断が完了したと判断すると、ＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６の更新動作を終了する。
【００９８】
以上のように、この実施の形態では、正弦波発生部４２が、所定の単一の周波数で変化する正弦波のデータを生成する。加算部４３は、この正弦波のデータを、搬送制御部３２が生成する瞬時制御速度に加算する。ログ蓄積部４４は、その正弦波が加算されたときの瞬時検出速度をメモリに蓄積する。調整シーケンス実行部４１は、メモリに蓄積された瞬時検出速度に基づいて、制御パラメータ３６の更新の要否を判断し、メモリ３７に記憶される制御パラメータ３６を更新する。
【００９９】
特に、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に記憶される複数の調整周波数について、理想的な応答特性の範囲に近づくように１つずつ順番に調整する。また、調整シーケンス実行部４１は、各調整周波数における調整において、制御パラメータ３６を少しずつ繰り返し更新する。
【０１００】
したがって、調整後の制御パラメータ３６は、その制御パラメータ３６を記憶するプリンタ１において、略所望の理想に近い周波数応答特性のものとなる。調整前の制御パラメータ３６が、理想とする周波数応答特性での値から大きくずれていたとしてしも、個々のＰＩＤ制御装置の周波数応答特性が理想とする周波数応答特性に近づくように更新することができる。
【０１０１】
その結果、この調整後には、搬送制御部３２は、その理想に近い周波数応答特性の制御パラメータ３６を用いて、ＰＩＤ制御のための瞬時制御速度を生成することができる。プリンタ１は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータ３６として、個々に最適な値のものを使用することができる。特に、プリンタ１などのように、出荷後の保守サービスがなされない売り切りのＰＩＤ制御装置であっても、そのＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６を、理想的な値に設定し、維持することができる。プリンタ１などではインクミストなどにより経時的に特性が悪化する傾向にあるが、そのような悪化が多少生じたとしても、ＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６を理想的な値に維持することができる。
【０１０２】
以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
【０１０３】
たとえば上記実施の形態では、搬送制御部３２、正弦波発生部４２などは、マイクロコンピュータに実現される機能ブロックとして実現されている。この他にもたとえば、搬送制御部３２、正弦波発生部４２などは、複数の部品を組合せて形成されてもよい。この場合、搬送制御部３２や正弦波発生部４２などは、速度データなどの替わりに、速度信号などを出力することになる。
【０１０４】
上記実施の形態では、調整シーケンス実行部４１は、調整周波数毎に繰り返し調整をし、１つの調整周波数での調整が完了すると次の調整周波数での調整を実行している。この他にもたとえば、調整シーケンス実行部４１は、調整テーブル４９に記憶されるすべての調整周波数の調整を１度ずつ実行し、さらにそれを繰り返して実行するようにしてもよい。
【０１０５】
上記実施の形態は、プリンタ１のＰＦモータ２１をＰＩＤ制御するための制御パラメータ３６を更新する場合を例として説明している。この他にもたとえば、プリンタ１のＣＲモータ、ＡＳＦモータ、ＡＰＧモータ、従動ローラレリースモータ、ポンプモータ、加圧モータ、インクセレクタモータなどをＰＩＤ制御し、このＰＩＤ制御に使用する制御パラメータを更新するようにしてもよい。また、プリンタ１以外にも、たとえばスキャナ、用紙搬送装置などＰＩＤ制御装置において、ＰＩＤ制御の制御パラメータを更新するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、用紙などの印刷媒体をＰＩＤ制御により搬送するプリンタなどにおいて好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態に係るプリンタの主な機構を示す構成図である。
【図２】図１のプリンタ１の駆動制御系の主な構成を示すブロック図である。
【図３】図２中のメモリに記憶される調整テーブルのデータ構造を示す図である。
【図４】制御閉ループのゲインの周波数特性図である。
【図５】ＰＩＤ制御パラメータ更新モードのフローチャートである。
【図６】ＰＩＤ制御パラメータ更新モードでのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
３７ メモリ、４１ 調整シーケンス実行部（更新手段）、４２ 正弦波発生部（生成手段）、４３ 加算部（加算手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＩＤ制御装置および制御パラメータ更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、シリアルプリンタを開示する。このシリアルプリンタは、エンコーダからの検出パルスに基づき用紙の実搬送速度を検出し、その実搬送速度を予め設定された通常速度用の目標速度パターンに沿った目標速度に一致させるように、紙送りモータをＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｎａｌ（比例）、Ｉｎｔｅｇｒａｌ（積分）、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ（微分））制御する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７５０８２号公報（段落００３６など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にあるように、プリンタではＰＩＤ制御が使用されている。ＰＩＤ制御では、たとえば検出する瞬時速度が目標速度に収束するように瞬時制御速度を得るために、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインなどの多くの制御パラメータを使用する。そして、この制御パラメータは、プリンタを出荷する前に、たとえば製造時にプリンタのメモリに記憶される。出荷された各プリンタは、この製造時に組み込まれた制御パラメータを使用して、紙送りモータの速度などをＰＩＤ制御することになる。
【０００５】
したがって、たとえば紙送りモータにより駆動されるＰＦローラの軸受けなどに塗布されるグリスの粘性などが、プリンタの使用年数や環境変化により変化し、その結果として紙送りモータの駆動負荷が増減したとしても、プリンタは、製造時に組み込まれた制御パラメータを使用して、紙送りモータの速度などをＰＩＤ制御することになる。
【０００６】
また、紙送りモータの負荷は、プリンタ毎に異なる。そのため、製造する複数のプリンタに対して所定の制御パラメータを記憶させた場合、そのプリンタ毎に異なる負荷により、ＰＩＤ制御により実現される実際の動作は、プリンタ毎に異なるものとなってしまう。
【０００７】
そして、制御パラメータの値には、このようなプリンタのばらつき、プリンタの使用環境の変化、プリンタの経年変化などを考慮したものが選択されることになる。各プリンタに設定される制御パラメータの値は、個々のプリンタに最適化されたものとはならない。
【０００８】
なお、このような状況は、プリンタに限られるものではなく、たとえばスキャナや用紙搬送装置などの、ＰＩＤ制御を実行するＰＩＤ制御装置において発生している。
【０００９】
本発明は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータとして、個々に最適な値を設定することができるＰＩＤ制御装置およびＰＩＤ制御パラメータ更新方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るＰＩＤ制御装置は、所定の周波数で変化する信号あるいはデータを生成する生成手段と、生成手段が生成した信号あるいはデータを、目標値に基づくＰＩＤ制御信号あるいはＰＩＤ制御データに加算し、ＰＩＤ制御対象へ供給する加算手段と、ＰＩＤ制御対象による動作の検出信号あるいはデータに含まれる、所定の周波数で変化する信号あるいはデータに基づく変化量に応じてＰＩＤ制御信号を生成するための制御パラメータを更新する更新手段と、を有するものである。
【００１１】
この構成を採用すれば、ＰＩＤ制御装置は、自らが使用するＰＩＤ制御用の制御パラメータを、ＰＩＤ制御対象による動作に応じて更新することができる。この更新をすることで、ＰＩＤ制御装置は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータとして、個々に最適な値を設定することができる。
【００１２】
本発明に係るＰＩＤ制御装置は、上述した発明の構成に加えて、複数の離散的な調整周波数を記憶するメモリを有し、更新手段が、メモリに記憶される複数の調整周波数を１つずつ順番に生成手段に供給するものである。
【００１３】
この構成を採用すれば、ＰＩＤ制御装置は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータを、複数の調整周波数を考慮した値に設定することができる。
【００１４】
本発明に係るＰＩＤ制御装置は、上述した発明の各構成に加えて、メモリが、調整周波数毎に、複数の理想とする応答特性値を記憶し、更新手段が、各調整周波数を生成手段に供給したときの変化量に基づいて判断される応答特性と応答特性値とを比較し、応答特性が不足する場合には制御パラメータを増やすように更新し、応答特性が過剰である場合には制御パラメータを減らすように更新するものである。
【００１５】
この構成を採用すれば、制御パラメータを、個々のＰＩＤ制御装置の周波数応答特性が理想とする周波数応答特性に近づくように更新することができる。
【００１６】
本発明に係るＰＩＤ制御装置は、上述した発明の各構成に加えて、メモリが、調整周波数毎に、制御パラメータの調整量を記憶し、更新手段が、応答特性が、複数の理想とする応答特性値を基準とした所定の範囲内となるように、各調整周波数での更新処理を繰り返すものである。
【００１７】
この構成を採用すれば、調整前の制御パラメータが、理想とする周波数応答特性での値から大きくずれていたとしてしも、個々のＰＩＤ制御装置の周波数応答特性が理想とする周波数応答特性に近づくように更新することができる。
【００１８】
本発明に係るＰＩＤ制御パラメータ更新方法は、目標値に基づくＰＩＤ制御信号あるいはＰＩＤ制御データに、所定の周波数で変化する信号あるいはデータ加算し、ＰＩＤ制御対象へ供給するステップと、ＰＩＤ制御対象による動作の検出信号あるいはデータを蓄積するステップと、蓄積された検出信号あるいはデータに基づいて、その信号あるいはデータに含まれる、所定の周波数で変化する信号あるいはデータに基づく変化量に応じてＰＩＤ制御信号を生成するための制御パラメータを更新するステップと、を有するものである。
【００１９】
この方法を採用すれば、ＰＩＤ制御用の制御パラメータを、ＰＩＤ制御対象による動作に応じて更新することができる。この更新方法を採用することで、ＰＩＤ制御装置は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータとして、個々に最適な値を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係るＰＩＤ制御装置および制御パラメータ更新方法を、図面に基づいて説明する。ＰＩＤ制御装置は、プリンタを例として説明する。制御パラメータ更新方法は、プリンタの動作の一部として説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係るプリンタ１の主な機構を示す構成図である。プリンタ１は、印刷データに基づくイメージを用紙Ｐに印刷する。
【００２２】
プリンタ１は、たとえば図示外の外部Ｉ／Ｆ（インタフェース）により印刷データを受信すると、印刷媒体の一種としての用紙Ｐを給紙トレイ２から排紙トレイ３まで搬送し、その搬送途中において用紙Ｐへインクを吐出する。このような印刷を実現するために、プリンタ１は、給紙トレイ２から排紙トレイ３まで用紙Ｐを搬送する搬送機構と、その印刷媒体の搬送経路上に設定される印刷位置において用紙Ｐへインクを吐出する吐出機構と、を有する。
【００２３】
給紙トレイ２や排紙トレイ３は、たとえばＡ４サイズの用紙Ｐなどが載置可能なサイズを有する。排紙トレイ３は、プリンタ１をテーブル上に載置したときに略水平となる姿勢で、プリンタ１の図示外の筐体により保持される。給紙トレイ２は、プリンタ１をテーブル上に載置したときにその一端が他端より下がった傾斜姿勢で、プリンタ１の図示外の筐体により保持される。給紙トレイ２は、排紙トレイ３側の端部が他端より下がる傾斜姿勢に保持される。給紙トレイ２に載置される用紙Ｐは、給紙トレイ２の下端部に位置決めされる。
【００２４】
搬送機構は、主に、ＬＤ（ロード）ローラ５、用紙ガイド６、ＰＦ（ペーパーフィード）ローラ７、プラテン８、排紙ローラ９などを有する。
【００２５】
ＬＤローラ５は、図１に示すように、給紙トレイ２の下端部と対向する位置に配設される。ＬＤローラ５は、図１の紙面に略垂直な方向を回転軸として、回転可能である。ＬＤローラ５は、円板の一側部が切り欠かれた略板かまぼこ形状の断面を有する。ＬＤローラ５の外周部には、図示外のゴム部材などが配設される。
【００２６】
ＬＤローラ５は、印刷をしていないとき、その切欠き部位が給紙トレイ２と対向し、且つ給紙トレイ２と離間する姿勢で停止する。そのため、給紙トレイ２に載置された用紙Ｐは、ＬＤローラ５と給紙トレイ２との間の隙間に入り込む。なお、給紙トレイ２は、その下端部に、ＬＤローラ５と接離可能なホッパー、分離部材などを有するものであってもよい。この場合、ＬＤローラ５は、ホッパーや分離部材と対向する位置に配設される。ＬＤローラ５および給紙トレイ２は、自動給紙ユニット（ＡＳＦ）１０として一体化されている。
【００２７】
用紙ガイド６、ＰＦローラ７、プラテン８および排紙ローラ９は、自動給紙ユニット１０と排紙トレイ３との間に、略一列に並べて配設される。
【００２８】
用紙ガイド６は、その上面が略平らな板形状の部材である。
【００２９】
ＰＦローラ７は、略円柱形状のローラである。ＰＦローラ７の上側には、従動ローラ１１が配設される。ＰＦローラ７および従動ローラ１１は、図１の紙面に略垂直な方向を回転軸として、回転可能に配設される。
【００３０】
プラテン８は、図示外の複数のガイドリブを有する。複数のガイドリブは、プラテン８の上面に形成される。プラテン８は、ガイドリブの延在方向が印刷媒体の搬送方向に沿う向きとなる姿勢で配設される。なお、プラテン８は、用紙Ｐと異なる色、たとえば黒色などの樹脂材料により形成するとよい。また、プラテン８には、スポンジなどのインク受容部材を配設するようにしてもよい。インク受容部材は、複数のガイドリブの間において、ガイドリブより上方へ突出しないように配設するとよい。
【００３１】
排紙ローラ９は、略円柱形状のローラである。排紙ローラ９の上側には、従動ローラ１２が配設される。排紙ローラ９および従動ローラ１２は、図１の紙面に略垂直な方向を回転軸として、回転可能に配設される。
【００３２】
以上の構成を有する搬送機構の上方には、吐出機構が配設される。吐出機構は、主に、キャリッジ軸１４、キャリッジ１５、インクタンク１６、記録ヘッド１７などを有する。
【００３３】
キャリッジ軸１４は、円柱形状の軸部材である。キャリッジ軸１４は、ＰＦローラ７の上方において、図１の紙面に略垂直な方向に延在する向きで配設される。
【００３４】
キャリッジ１５は、プラテン８の上方に位置するように、キャリッジ軸１４により保持される。キャリッジ１５は、キャリッジ軸１４の軸方向へ移動可能である。
【００３５】
インクタンク１６は、液体インクを収容する容器である。インクタンク１６は、キャリッジ１５に着脱可能に配設される。プリンタ１では、一般的に４〜９色のインクを使用する。１つのインクタンク１６は、１色分のインクを収容するものであっても、複数色のインクを収容するものであってもよい。なお、インクタンク１６は、キャリッジ１５とは別に設けられるインクタンクユニットに着脱可能に配設されてもよい。この場合、インクタンク１６のインクは、図示外のチューブによりインクタンクユニットからキャリッジ１５へ供給するようにすればよい。
【００３６】
記録ヘッド１７は、複数のインク吐出ノズル１８を有する。各インク吐出ノズル１８の内側には、図示外のピエゾ素子が配設される。ピエゾ素子は、所定の電圧パルスが印加されると、変形する。ピエゾ素子の変形により、インク吐出ノズル１８内に充填されるインクは、インク吐出ノズル１８から吐出される。
【００３７】
記録ヘッド１７は、キャリッジ１５の下面に配設される。記録ヘッド１７は、プラテン８と対向する。記録ヘッド１７に備えられる複数のインク吐出ノズル１８は、プラテン８に向かってインクを吐出する向きに配設される。この記録ヘッド１７とプラテン８との間が、用紙Ｐにインクを吐出する印刷位置となる。
【００３８】
図２は、図１のプリンタ１の機構を制御する、プリンタ１の駆動制御系の主な構成を示すブロック図である。
【００３９】
プリンタ１は、ＰＦモータ２１、図示外のＣＲ（キャリッジ）モータなどのアクチュエータを有する。ＰＦモータ２１は、ＰＦモータドライバ２２により駆動が制御される。ＰＦモータ２１は、ＰＦローラ７、排紙ローラ９、ＬＤローラ５を回転駆動する。ＣＲモータは、キャリッジ１５を駆動する。
【００４０】
なお、プリンタ１は、この他にたとえばＡＳＦモータ、ＡＰＧ（Ａｕｔｏ Ｐａｐｅｒ Ｇａｐ）モータ、従動ローラレリースモータ、ポンプモータ、加圧モータ、インクセレクタモータなどを有するものであってもよい。ＡＳＦモータは、ＰＦモータ２１の替わりにＬＤローラ５を回転駆動する。ＡＰＧモータは、ＰＦローラ７と従動ローラ１１との間隔および排紙ローラ９と従動ローラ１２との間隔を調整する。ポンプモータは、記録ヘッド１７内のインクを吸引する。加圧モータは、キャリッジ１５とは別体のインクタンクユニットからキャリッジ１５へインクを圧送する。インクセレクタモータは、複数のインクの中から１つのインクを選択し、それを記録ヘッド１７へ供給する。
【００４１】
また、プリンタ１は、ＰＦセンサ２３、ＰＷ（ペーパーワイド）センサ２４、リニアエンコーダ２５、ロータリエンコーダ２６などのセンサを有する。ＰＦセンサ２３は、給紙ローラとＰＦローラ７との間に設けられ、用紙ガイド６上の印刷媒体の有無を検出する。ＰＷセンサは、キャリッジ１５の下面に配設され、印刷位置へ供給される印刷媒体の有無を検出する。リニアエンコーダ２５は、キャリッジ１５のキャリッジ軸１４方向の移動を検出する。
【００４２】
ロータリエンコーダ２６は、図１に示すように、ロータ２６ａと、光学センサ２６ｂとを有する。ロータ２６ａは、ＰＦローラ７と一体的に回転する。光学センサ２６ｂは、ロータ２６ａが所定量回転する毎に、ロータ２６ａの外周部に形成されたスリット２６ｃを検出し、パルス信号を出力する。パルス信号のパルス幅や周期は、ロータ２６ａの回転速度に応じて変化する。ロータ２６ａの回転速度が早くなるほど、光学センサ２６ｂが出力するパルス信号のパルス幅や周期は短くなる。
【００４３】
また、プリンタ１は、制御部３１を有する。制御部３１には、ロータリエンコーダ２６などのセンサからの検出信号が入力される。制御部３１は、ＰＦモータ２１などのアクチュエータへの制御信号を出力する。なお、制御部３１が出力する制御信号は、直接にＰＦモータ２１などのアクチュエータへ供給されるのではなく、実際には上述したＰＦモータドライバ２２などのドライバを介して供給される。ＰＦモータドライバ２２などのドライバは、制御部３１からの制御信号にしたがってＰＦモータ２１などの駆動を制御する。
【００４４】
なお、制御部３１は、たとえば図示外のマイクロコンピュータが図示外の制御プログラムを実行することで実現される。制御部３１は、複数のマイクロコンピュータが共働することで実現されてもよい。たとえば制御部３１は、印刷データに基づいてプリンタ１の目標制御データを生成するマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータからの目標制御データに基づいてアクチュエータを制御するＤＣユニット用のマイクロコンピュータとで構成されていてもよい。制御部３１において生成される目標制御データには、たとえばＰＦモータ２１の目標速度や、ＰＦモータ２１の回転量に対応する目標位置などがある。目標制御データの値は、適宜更新される。ＤＣユニット用のマイクロコンピュータは、目標制御データの値が更新されると、新たな値に基づいた制御を開始する。
【００４５】
また、制御部３１を実現するためにマイクロコンピュータにより実行される制御プログラムは、たとえば図２中のメモリ３７に記憶されていればよい。制御プログラムは、プリンタ１の出荷時に予め組み込まれたものであっても、プリンタ１の出荷後に組み込まれたものであってもよい。プリンタ１の出荷後に組み込まれる制御プログラムは、たとえばＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体によりユーザへ提供されたり、インターネットなどの伝送媒体を介してユーザへ提供されたりすればよい。
【００４６】
プリンタ１の制御部３１には、プリンタ１の動作モードに応じて異なる機能が実現される。プリンタ１の動作モードには、たとえば印刷モード、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードなどがある。印刷モードは、印刷データに基づく印刷を実行するモードである。ＰＩＤ制御パラメータ更新モードは、用紙搬送のためのＰＩＤ制御に使用する制御パラメータ３６を更新するモードである。
【００４７】
印刷モードでは、制御部３１には、たとえば図示外の印刷シーケンス実行部、図示外のキャリッジ駆動制御部、搬送制御部３２、出力部３３、速度演算部３４、位置演算部３５などが実現される。
【００４８】
速度演算部３４は、ロータリエンコーダ２６の検出信号の、単位時間当たりのパルス数に基づいて、ＰＦローラ７の瞬時回転速度を演算する。
【００４９】
位置演算部３５は、ロータリエンコーダ２６の検出信号の、所定のタイミングからの累積パルス数に基づいて、ＰＦローラ７の瞬時検出位置を演算する。
【００５０】
搬送制御部３２には、用紙搬送のための目標速度や目標位置などの目標制御データが供給される。搬送制御部３２は、ＰＦモータ２１の駆動速度をＰＩＤ制御する。具体的には、搬送制御部３２は、ＰＦローラ７の瞬時回転速度が目標速度となるように瞬時制御速度を生成する。また、搬送制御部３２は、ＰＦローラ７の瞬時検出位置が目標位置となるタイミングでＰＦモータ２１が停止するように瞬時制御速度を生成する。なお、搬送制御部３２がＰＩＤ制御に使用する制御パラメータ３６は、たとえばメモリ３７に記憶される。制御パラメータ３６には、たとえば比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインなどがある。
【００５１】
搬送制御部３２が生成した瞬時制御速度は、印刷モードでは、そのまま出力部３３に供給される。出力部３３は、供給された瞬時制御速度に応じた制御信号をＰＦモータドライバ２２へ出力する。
【００５２】
キャリッジ駆動制御部には、キャリッジ１５の目標速度、インク吐出パターンなどの目標制御データが供給される。キャリッジ駆動制御部は、リニアエンコーダ２５の検出に基づくキャリッジ１５の瞬時移動速度が目標速度となるように、ＣＲモータの駆動速度をＰＩＤ制御する。キャリッジ駆動制御部は、キャリッジ１５の位置が所定の位置になると、インク吐出パターンの電圧を、記録ヘッド１７の複数のピエゾ素子に印加する。ピエゾ素子は、所定の電圧パルスが印加されると変形し、インク吐出ノズル１８からインクが吐出される。
【００５３】
印刷シーケンス実行部は、印刷シーケンスを実行する。印刷シーケンス実行部は、印刷データに基づいて目標制御データを生成する。給紙トレイ２に載置される用紙Ｐに対して印刷をするためには、給紙トレイ２上の用紙Ｐを印刷位置へ搬送し、印刷位置に供給されている用紙Ｐに対してインクを吐出し、印刷位置に供給されている用紙Ｐを送り、さらに印刷が完了した用紙Ｐを給紙位置から排紙トレイ３へ搬送する必要がある。
【００５４】
これらの各段階の制御のために、印刷シーケンス実行部は、目標制御データを生成する。給紙トレイ２上の用紙Ｐを印刷位置へ搬送するための目標制御データとしては、たとえば用紙搬送の目標速度、用紙Ｐを停止させる目標位置などがある。印刷位置に供給されている用紙Ｐに対してインクを吐出するための目標制御データとしては、たとえばキャリッジ１５の目標速度、インク吐出パターンなどがある。印刷位置に供給されている用紙Ｐを送るための目標制御データとしては、たとえば用紙Ｐを停止させる目標位置などがある。印刷が完了した用紙Ｐを給紙位置から排紙トレイ３へ搬送するための目標制御データとしては、たとえば用紙搬送の目標速度、駆動時間などがある。
【００５５】
印刷シーケンス実行部は、印刷データに基づいて、これらの各段階での目標制御データを生成する。各段階での目標制御データの値は、印刷シーケンス実行部により適宜更新される。
【００５６】
印刷シーケンス実行部は、生成した目標制御データを、搬送制御部３２やキャリッジ駆動制御部へ供給する。印刷シーケンス実行部は、たとえばまず給紙トレイ２上の用紙Ｐを印刷位置へ搬送するための目標制御データを搬送制御部３２へ供給し、次にインクを吐出するための目標制御データをキャリッジ駆動制御部へ供給し、次に用紙Ｐを送るための目標制御データを搬送制御部３２へ供給し、次に印刷が完了した用紙Ｐを給紙位置から排紙トレイ３へ搬送するための目標制御データを搬送制御部３２へ供給する。
【００５７】
このように印刷シーケンス実行部は、印刷データに基づく制御段階にしたがった所定の順番で目標制御データを供給する。搬送制御部３２は、その目標制御データにしたがってＰＦモータ２１をＰＩＤ制御により駆動し、給紙トレイ２上の用紙Ｐを印刷位置へ搬送する。キャリッジ駆動制御部は、目標制御データにしたがってＣＲモータをＰＩＤ制御により駆動し、且つ、記録ヘッド１７からインク吐出パターンにてインクを吐出させる。搬送制御部３２は、目標制御データにしたがってＰＦモータ２１をＰＩＤ制御により駆動し、印刷位置へ供給されている用紙Ｐを送る。キャリッジ駆動制御部および搬送制御部３２は、インク吐出パターンが無くなるまで、インク吐出駆動制御と、紙送り制御とを繰り返す。インク吐出パターンが無くなると、搬送制御部３２は、目標制御データにしたがってＰＦモータ２１をＰＩＤ制御により駆動し、印刷位置にある用紙Ｐを排紙トレイ３へ排出する。これにより、給紙トレイ２上の用紙Ｐは、排紙トレイ３まで搬送され、その間に印刷イメージに基づく画像が印刷される。
【００５８】
このように印刷モードでは、瞬時制御速度を生成する搬送制御部３２、出力部３３、ＰＦモータドライバ２２、ＰＦモータ２１、ＰＦローラ７、ロータリエンコーダ２６、速度演算部３４および位置演算部３５により、制御閉ループが構成される。
【００５９】
ＰＩＤ制御パラメータ更新モードでは、制御部３１には、図２に示すように、更新手段としての調整シーケンス実行部４１、搬送制御部３２、生成手段としての正弦波発生部４２、加算手段としての加算部４３、出力部３３、速度演算部３４、位置演算部３５、ログ蓄積部４４などが実現される。搬送制御部３２、出力部３３、速度演算部３４および位置演算部３５は、印刷モードにおける同名の構成要素と同じものである。また、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードでは、印刷モードでの制御閉ループに加算部４３を加えた制御閉ループが形成される。
【００６０】
ログ蓄積部４４は、速度演算部３４が生成するＰＦローラ７の瞬時回転速度と、位置演算部３５が生成するＰＦローラ７の瞬時検出位置とをメモリ３７に蓄積する。これにより、メモリ３７には、ＰＦローラ７の瞬時回転速度を蓄積した検出速度ログ４６と、ＰＦローラ７の瞬時検出位置を蓄積した検出位置ログ４７とが生成される。
【００６１】
正弦波発生部４２は、複数の瞬時正弦波のデータで構成される正弦波のデータを生成する。
【００６２】
加算部４３には、搬送制御部３２が生成する瞬時制御速度と、正弦波発生部４２が生成する瞬時正弦波とが供給される。加算部４３は、供給される瞬時制御速度と瞬時正弦波とを加算し、出力部３３へ供給する。
【００６３】
調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に記憶される調整基準速度４８、調整テーブル４９を使用して所定の調整シーケンスを実行する。調整シーケンスにおいて、調整シーケンス実行部４１は、搬送制御部３２、正弦波発生部４２、ログ蓄積部４４を使用する。調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に記憶される制御パラメータ３６を更新する。
【００６４】
調整基準速度４８は、調整シーケンスにおいて搬送制御部３２へ供給される目標速度である。
【００６５】
図３は、図２中のメモリ３７に記憶される調整テーブル４９のデータ構造を示す図である。調整テーブル４９は、調整周波数毎の複数のレコードを有する。図３において横一列がたとえば１つのレコードである。図３の調整テーブル４９は、ＡからＯまでの調整周波数用の１５個のレコードを有する。調整周波数は、調整シーケンスにおいて正弦波発生部４２に供給される。また、調整周波数毎のレコードは、調整順のデータ、理想ゲイン範囲のデータ、理想位相範囲のデータ、制御パラメータ３６の調整量のデータなどを有する。制御パラメータ３６の調整量のデータは、さらに不足時の比例ゲインの調整量のデータ、不足時の積分ゲインの調整量のデータ、不足時の微分ゲインの調整量のデータ、過剰時の比例ゲインの調整量のデータ、過剰積分ゲインの調整量のデータ、過剰時の微分ゲインの調整量のデータなどで構成される。なお、調整順の値などは、図３に例示される値とは異なるものであってもよい。
【００６６】
図４は、印刷モードやＰＩＤ制御パラメータ更新モードにおいて形成される制御閉ループのゲインの周波数特性図である。横軸は、周波数であり、図の右側ほど高い周波数となる。横軸にそって、左側から順番にＡからＯの１５個の調整周波数が図示されている。縦軸は、ゲインである。
【００６７】
図４において、制御閉ループの理想ゲイン特性は、一点鎖線で示される。図４に示す理想ゲイン特性は、調整周波数Ａから調整周波数Ｉまでに相当する周波数範囲でのゲインが１であり、それ以上の周波数ではゲインが減衰し、調整周波数Ｏではゲインが略０に近くなる特性である。
【００６８】
また、図４において、制御閉ループのゲインの理想範囲は、斜線で示される。制御閉ループのゲインの理想範囲は、理想ゲイン特性に基づいて決定される。制御閉ループの理想ゲイン特性は、ゲインの理想範囲に含まれる。
【００６９】
また、図４において、制御閉ループのゲインの調整前特性の一例は、点線で示される。制御閉ループのゲインの調整後特性の一例は、実線で示される。調整前のゲイン特性では、調整周波数Ｈ、Ｉ、Ｊなどにおいてゲインが、ゲインの理想範囲より低くなっており、ゲインが不足している。調整後のゲイン特性は、その全体がゲインの理想範囲内となっている。なお、ゲインはたとえば調整周波数Ｏにおいてゲインが過剰となり、ゲインの理想範囲より高くなることもある。
【００７０】
ゲインが不足する場合、これをゲインの理想範囲内とするためには、ゲインを上げる必要がある。不足時の比例ゲインの調整量のデータ、不足時の積分ゲインの調整量のデータおよび不足時の微分ゲインの調整量のデータは、この調整に使用される。比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインは、調整テーブル４９に設定された値で加算される。
【００７１】
逆に、ゲインが過剰である場合、これをゲインの理想範囲内とするためには、ゲインを下げる必要がある。過剰時の比例ゲインの調整量のデータ、過剰時の積分ゲインの調整量のデータおよび過剰時の微分ゲインの調整量のデータは、この調整に使用される。比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインは、調整テーブル４９に設定された値で減算される。
【００７２】
次に、以上の構成を有するプリンタ１の動作を説明する。ここでは、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードによる、ＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６の更新動作を説明する。
【００７３】
図５は、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードにおいて調整シーケンス実行部４１が実行する動作のフローチャートである。
【００７４】
図６は、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードにおける各構成要素の動作を示すタイミングチャートである。図６のタイミングチャートには、図の上側から順番に、瞬時制御速度（搬送制御部３２の出力）と、瞬時正弦波（正弦波発生部４２の出力）と、瞬時検出速度（速度演算部３４の出力）と、が示されている。
【００７５】
なお、ＰＩＤ制御パラメータ更新モードは、たとえばプリンタ１の製造時や、プリンタ１の出荷後に適宜実行するようにすればよい。プリンタ１の出荷後に実行するタイミングとしては、たとえば月や年単位での所定の使用期間を過ぎる度であったり、所定の印刷枚数毎であったり、所定の環境変化が生じる度であったりすればよい。この他にもたとえば、プリンタ１には、ＰＦモータ２１などの動作負荷の変化などを測定するためのメジャメント動作をするものがある。ＰＩＤ制御パラメータ更新モードは、そのメジャメント動作毎に実施したり、その測定結果が過去のものから大きく変化したときに実施するようにしたりしてもよい。ＰＦローラ７の軸受けなどに塗布されるグリスの粘性などは、プリンタ１の使用年数や環境変化により変化する。グリスの粘性が増減すると、ＰＦモータ２１の駆動負荷も増減する。
【００７６】
図５に示すように、調整シーケンス実行部４１は、まず、メモリ３７から調整基準速度４８を読み込み、それを目標速度として搬送制御部３２へ供給する（ステップＳＴ１）。
【００７７】
搬送制御部３２は、目標速度が供給されると、瞬時制御速度を出力する。この時点では、調整シーケンス制御部３１は、正弦波発生部４２に正弦波の出力を指示していない。そのため、加算部４３は、搬送制御部３２が出力する瞬時制御速度をそのまま出力部３３へ供給する。出力部３３は、供給された瞬時制御速度に応じた制御信号をＰＦモータドライバ２２へ出力する。ＰＦモータドライバ２２は、ＰＦモータ２１の駆動を開始する。
【００７８】
ＰＦモータ２１の駆動が開始されると、ＰＦローラ７や排紙ローラ９などが回転し始める。ロータリエンコーダ２６のロータ２６ａも、ＰＦローラ７とともに回転する。ロータリエンコーダ２６の光学センサ２６ｂは、ロータ２６ａが所定量回転する毎に、パルス信号を出力する。速度演算部３４は、単位時間当たりのロータリエンコーダ２６の検出信号のパルス数に基づいて、ＰＦローラ７の瞬時回転速度を演算する。また、位置演算部３５は、所定のタイミングからのロータリエンコーダ２６の検出信号の累積パルス数に基づいて、ＰＦローラ７の瞬時検出位置を演算する。
【００７９】
速度演算部３４により演算される瞬時検出速度は、搬送制御部３２へ供給される。搬送制御部３２は、メモリ３７からＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６を読み込み、読み込んだ制御パラメータ３６を用いて、ＰＦローラ７の瞬時回転速度が目標速度となるように瞬時制御速度を生成する。搬送制御部３２は、出力する瞬時制御速度を新たに演算したものへ更新する。
【００８０】
ＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６を用いて演算される瞬時制御速度は、基本的に、瞬時回転速度と目標速度との差が大きいほど、大きい差により更新される。ＰＦモータ２１の回転速度が上がり、その結果として瞬時回転速度が目標速度に近づくと、瞬時制御速度はだんだんと小さな差で更新されるようになる。調整基準速度４８が目標速度である場合、瞬時制御速度は、図６に例示するように、ある時間が経過すると、目標速度としての調整基準速度４８に略一致する速度となる。
【００８１】
調整基準速度４８を搬送制御部３２へ目標速度として供給した後、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７の調整テーブル４９から、調整順が１番のレコードを読み込む（ステップＳＴ２）。図３の調整テーブル４９では、調整周波数Ｉのレコードが調整順の１番である。調整シーケンス実行部４１は、正弦波発生部４２に調整周波数Ｉの正弦波の出力を指示するとともに、ログ蓄積部４４にログの蓄積開始を指示する（ステップＳＴ３）。
【００８２】
正弦波発生部４２は、図６に示すように、最初の瞬時正弦波のデータの１回目の出力を開始する。瞬時正弦波の値は、調整シーケンス実行部４１により指示された調整周波数Ｉで変化する。また、ログ蓄積部４４は、速度演算部３４が生成するＰＦローラ７の瞬時回転速度と、位置演算部３５が生成するＰＦローラ７の瞬時検出位置とをメモリ３７に蓄積する。これにより、メモリ３７には、ＰＦローラ７の瞬時回転速度を蓄積した検出速度ログ４６と、ＰＦローラ７の瞬時検出位置を蓄積した検出位置ログ４７とが生成される。
【００８３】
正弦波発生部４２が発生した瞬時正弦波のデータは、加算部４３に供給される。加算部４３は、正弦波発生部４２から供給される瞬時正弦波に、搬送制御部３２が生成する瞬時制御速度を加算し、出力部３３へ供給する。出力部３３は瞬時正弦波が加算された速度に応じた制御信号をＰＦモータドライバ２２へ出力する。ＰＦモータドライバ２２は、ＰＦモータ２１の駆動速度をこの新たな制御信号に応じた速度へ変更する。ＰＦローラ７、ロータリエンコーダ２６のロータ２６ａの回転速度が増減する。ロータリエンコーダ２６の検出信号のパルス数や、速度演算部３４が演算するＰＦローラ７の瞬時回転速度も増減する。
【００８４】
瞬時制御速度に瞬時正弦波が加えられたことによって速度演算部３４が演算するＰＦローラ７の瞬時回転速度が増減すると、瞬時回転速度と目標速度との差も増減する。搬送制御部３２は、この新たな瞬時回転速度の増減に応じて瞬時制御速度を更新する。このように、搬送制御部３２は、その出力に外乱としての正弦波が加算されると、その加算される正弦波に応じて瞬時制御速度を更新する。たとえば、正弦波の周波数におけるゲインが１であり且つ位相遅れが無いとすると、搬送制御部３２は、瞬時制御速度を、その出力に外乱として加算される正弦波と逆相で変化させる。
【００８５】
また、この外乱としての正弦波が加算されている期間において、ログ蓄積部４４は、速度演算部３４が演算する瞬時検出速度と、位置演算部３５が演算する瞬時検出位置とをメモリ３７に蓄積する。メモリ３７には、複数の瞬時検出速度からなる検出速度ログ４６と、複数の瞬時位置速度からなる検出位置ログ４７とが生成される。
【００８６】
正弦波発生部４２に調整周波数Ｉの正弦波の出力を指示し且つログ蓄積部４４にログの蓄積開始を指示した後、調整シーケンス実行部４１は、２周期以上の期間が経過したか否かを判断する（ステップＳＴ４）。そして、調整周波数Ｉの２周期以上の期間が経過した場合、調整シーケンス実行部４１は、正弦波発生部４２に調整周波数Ｉの正弦波の出力終了を指示し、ログ蓄積部４４にログの蓄積終了を指示する（ステップＳＴ５）。なお、調整シーケンス実行部４１は、３周期以上の所定の周期期間が経過したか否かを判断するようにしてもよい。
【００８７】
正弦波出力およびログ蓄積を終了させた後、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に蓄積された検出速度ログ４６および検出位置ログ４７を読み込み、ゲインおよび位相を演算する（ステップＳＴ６）。その後、調整シーケンス実行部４１は、応答特性が基準内であるか否かを判断する（ステップＳＴ７）。
【００８８】
図３では、調整周波数Ｉについての理想ゲイン範囲は、０．９５〜１となっている。演算したゲインが０．９５より小さい場合、調整シーケンス実行部４１は、応答特性が基準内ではないと判断する。調整シーケンス実行部４１は、図５の制御シーケンスを開始してからのその調整周波数Ｉでの調整回数が所定回数以下であると判断した上で（ステップＳＴ８）、メモリ３７に記憶される制御パラメータ３６を更新する（ステップＳＴ９）。
【００８９】
ＰＩＤ制御に用いる制御パラメータ３６には、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインなどがある。調整シーケンス実行部４１は、これら比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインの値を、調整テーブル４９に記憶される不足時の制御パラメータ３６の調整量の値、あるいは過剰時の制御パラメータ３６の調整量の値で増減する。たとえば演算したゲインが理想ゲイン範囲より低くてゲインが不足している場合、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に記憶される比例ゲインの値を、それより０．１大きい値へ変更する。
【００９０】
制御パラメータ３６を更新した後、調整シーケンス実行部４１は、図６に示すように再び、正弦波発生部４２に調整周波数Ｉの正弦波の出力を指示するとともに、ログ蓄積部４４にログの蓄積開始を指示する。また、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に蓄積された検出速度ログ４６および検出位置ログ４７に基づいて、更新された制御パラメータ３６に基づくゲインおよび位相を演算し、応答特性が基準内であるか否かを判断する（ステップＳＴ３〜７）。
【００９１】
図６に示すように、制御パラメータ３６が更新されることで、調整周波数Ｉでの２回目の瞬時検出速度の２周期目以降の振幅は、制御パラメータ３６が更新される前の１回目の瞬時検出速度の２周期目以降の振幅より小さくなる。これは、瞬時制御速度は、調整周波数Ｉでの瞬時検出速度の変化に好適に追従するように、搬送制御部３２により更新されたことを意味する。
【００９２】
なお、調整周波数Ｉでの瞬時検出速度の変化に追従しないように瞬時制御速度が更新されることもある。この場合、調整周波数Ｉでの２回目の瞬時検出速度の２周期目以降の振幅は、制御パラメータ３６が更新される前の１回目の瞬時検出速度の２周期目以降の振幅より大きくなる。
【００９３】
そして、調整周波数Ｉでの調整処理において演算したゲインが０．９５以上、１以下になると、調整シーケンス実行部４１は、応答特性が基準内であると判断する（ステップＳＴ７）。調整シーケンス実行部４１は、調整周波数Ｉでの調整処理を終了する。
【００９４】
なお、この２回目の判断においても応答特性が基準内ではないと判断する場合、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に記憶される制御パラメータ３６を、調整テーブル４９に基づいて再び更新する（ステップＳＴ８〜ＳＴ９）。調整シーケンス実行部４１は、応答特性が基準内となるまで、ステップＳＴ２〜ＳＴ９までの調整処理を繰り返す。また、ステップＳＴ８の判断において調整周波数Ｉでの調整回数が所定回数に達したと判断すると、調整シーケンス実行部４１は、調整周波数Ｉでの調整処理を終了する。
【００９５】
調整周波数Ｉについての調整処理を終了すると、調整シーケンス実行部４１は、調整テーブル４９のすべての調整周波数についての応答特性判断が完了したか否かを判断する（ステップＳＴ１０）。調整周波数Ｉについての調整処理は、調整テーブル４９の最初の調整周波数についての調整処理である。調整テーブル４９の１４個の調整周波数が未処理である。調整シーケンス実行部４１は、調整テーブル４９のすべての調整周波数についての応答特性判断が完了していないと判断する。
【００９６】
調整シーケンス実行部４１は、調整テーブル４９から次の、すなわち２番目の調整順のレコードを読み込み、最初の調整周波数Ｉの場合と同じように検出調整処理を実行する（ステップＳＴ２〜ＳＴ９）。図６では、調整シーケンス実行部４１は、１つ目の調整周波数での調整制御が２回で完了すると、２つ目の調整周波数での調整制御を開始している。
【００９７】
調整シーケンス実行部４１は、以上のように、調整テーブル４９から調整順にしたがってレコードを１つずつ読み込み、その読み込んだレコードの調整周波数でのゲインおよび位相を調整する。調整シーケンス実行部４１は、ステップＳＴ１０の判断において、調整テーブル４９のすべてのレコードについての応答特性判断が完了したと判断すると、ＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６の更新動作を終了する。
【００９８】
以上のように、この実施の形態では、正弦波発生部４２が、所定の単一の周波数で変化する正弦波のデータを生成する。加算部４３は、この正弦波のデータを、搬送制御部３２が生成する瞬時制御速度に加算する。ログ蓄積部４４は、その正弦波が加算されたときの瞬時検出速度をメモリに蓄積する。調整シーケンス実行部４１は、メモリに蓄積された瞬時検出速度に基づいて、制御パラメータ３６の更新の要否を判断し、メモリ３７に記憶される制御パラメータ３６を更新する。
【００９９】
特に、調整シーケンス実行部４１は、メモリ３７に記憶される複数の調整周波数について、理想的な応答特性の範囲に近づくように１つずつ順番に調整する。また、調整シーケンス実行部４１は、各調整周波数における調整において、制御パラメータ３６を少しずつ繰り返し更新する。
【０１００】
したがって、調整後の制御パラメータ３６は、その制御パラメータ３６を記憶するプリンタ１において、略所望の理想に近い周波数応答特性のものとなる。調整前の制御パラメータ３６が、理想とする周波数応答特性での値から大きくずれていたとしてしも、個々のＰＩＤ制御装置の周波数応答特性が理想とする周波数応答特性に近づくように更新することができる。
【０１０１】
その結果、この調整後には、搬送制御部３２は、その理想に近い周波数応答特性の制御パラメータ３６を用いて、ＰＩＤ制御のための瞬時制御速度を生成することができる。プリンタ１は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータ３６として、個々に最適な値のものを使用することができる。特に、プリンタ１などのように、出荷後の保守サービスがなされない売り切りのＰＩＤ制御装置であっても、そのＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６を、理想的な値に設定し、維持することができる。プリンタ１などではインクミストなどにより経時的に特性が悪化する傾向にあるが、そのような悪化が多少生じたとしても、ＰＩＤ制御用の制御パラメータ３６を理想的な値に維持することができる。
【０１０２】
以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
【０１０３】
たとえば上記実施の形態では、搬送制御部３２、正弦波発生部４２などは、マイクロコンピュータに実現される機能ブロックとして実現されている。この他にもたとえば、搬送制御部３２、正弦波発生部４２などは、複数の部品を組合せて形成されてもよい。この場合、搬送制御部３２や正弦波発生部４２などは、速度データなどの替わりに、速度信号などを出力することになる。
【０１０４】
上記実施の形態では、調整シーケンス実行部４１は、調整周波数毎に繰り返し調整をし、１つの調整周波数での調整が完了すると次の調整周波数での調整を実行している。この他にもたとえば、調整シーケンス実行部４１は、調整テーブル４９に記憶されるすべての調整周波数の調整を１度ずつ実行し、さらにそれを繰り返して実行するようにしてもよい。
【０１０５】
上記実施の形態は、プリンタ１のＰＦモータ２１をＰＩＤ制御するための制御パラメータ３６を更新する場合を例として説明している。この他にもたとえば、プリンタ１のＣＲモータ、ＡＳＦモータ、ＡＰＧモータ、従動ローラレリースモータ、ポンプモータ、加圧モータ、インクセレクタモータなどをＰＩＤ制御し、このＰＩＤ制御に使用する制御パラメータを更新するようにしてもよい。また、プリンタ１以外にも、たとえばスキャナ、用紙搬送装置などＰＩＤ制御装置において、ＰＩＤ制御の制御パラメータを更新するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、用紙などの印刷媒体をＰＩＤ制御により搬送するプリンタなどにおいて好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態に係るプリンタの主な機構を示す構成図である。
【図２】図１のプリンタ１の駆動制御系の主な構成を示すブロック図である。
【図３】図２中のメモリに記憶される調整テーブルのデータ構造を示す図である。
【図４】制御閉ループのゲインの周波数特性図である。
【図５】ＰＩＤ制御パラメータ更新モードのフローチャートである。
【図６】ＰＩＤ制御パラメータ更新モードでのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
３７ メモリ、４１ 調整シーケンス実行部（更新手段）、４２ 正弦波発生部（生成手段）、４３ 加算部（加算手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数で変化する信号あるいはデータを生成する生成手段と、
上記生成手段が生成した信号あるいはデータを、目標値に基づくＰＩＤ制御信号あるいはＰＩＤ制御データに加算し、ＰＩＤ制御対象へ供給する加算手段と、
上記ＰＩＤ制御対象による動作の検出信号あるいはデータに含まれる、上記所定の周波数で変化する信号あるいはデータに基づく変化量に応じて上記ＰＩＤ制御信号を生成するための制御パラメータを更新する更新手段と、
を有することを特徴とするＰＩＤ制御装置。
【請求項２】
複数の離散的な調整周波数を記憶するメモリを有し、
前記更新手段は、上記メモリに記憶される複数の調整周波数を１つずつ順番に前記生成手段に供給することを特徴とする請求項１記載のＰＩＤ制御装置。
【請求項３】
前記メモリは、前記調整周波数毎に、複数の理想とする応答特性値を記憶し、
前記更新手段は、各調整周波数を前記生成手段に供給したときの前記変化量に基づいて判断される応答特性と上記応答特性値とを比較し、応答特性が不足する場合には前記制御パラメータを増やすように更新し、応答特性が過剰である場合には前記制御パラメータを減らすように更新すること、
を特徴とする請求項２記載のＰＩＤ制御装置。
【請求項４】
前記メモリは、前記調整周波数毎に、制御パラメータの調整量を記憶し、
前記更新手段は、応答特性が、複数の理想とする応答特性値を基準とした所定の範囲内となるように、各調整周波数での更新処理を繰り返すことを特徴とする請求項３記載のＰＩＤ制御装置。
【請求項５】
目標値に基づくＰＩＤ制御信号あるいはＰＩＤ制御データに、所定の周波数で変化する信号あるいはデータ加算し、ＰＩＤ制御対象へ供給するステップと、
上記ＰＩＤ制御対象による動作の検出信号あるいはデータを蓄積するステップと、
上記蓄積された検出信号あるいはデータに基づいて、その信号あるいはデータに含まれる、上記所定の周波数で変化する信号あるいはデータに基づく変化量に応じて上記ＰＩＤ制御信号を生成するための制御パラメータを更新するステップと、
を有することを特徴とするＰＩＤ制御パラメータ更新方法。
【請求項１】
所定の周波数で変化する信号あるいはデータを生成する生成手段と、
上記生成手段が生成した信号あるいはデータを、目標値に基づくＰＩＤ制御信号あるいはＰＩＤ制御データに加算し、ＰＩＤ制御対象へ供給する加算手段と、
上記ＰＩＤ制御対象による動作の検出信号あるいはデータに含まれる、上記所定の周波数で変化する信号あるいはデータに基づく変化量に応じて上記ＰＩＤ制御信号を生成するための制御パラメータを更新する更新手段と、
を有することを特徴とするＰＩＤ制御装置。
【請求項２】
複数の離散的な調整周波数を記憶するメモリを有し、
前記更新手段は、上記メモリに記憶される複数の調整周波数を１つずつ順番に前記生成手段に供給することを特徴とする請求項１記載のＰＩＤ制御装置。
【請求項３】
前記メモリは、前記調整周波数毎に、複数の理想とする応答特性値を記憶し、
前記更新手段は、各調整周波数を前記生成手段に供給したときの前記変化量に基づいて判断される応答特性と上記応答特性値とを比較し、応答特性が不足する場合には前記制御パラメータを増やすように更新し、応答特性が過剰である場合には前記制御パラメータを減らすように更新すること、
を特徴とする請求項２記載のＰＩＤ制御装置。
【請求項４】
前記メモリは、前記調整周波数毎に、制御パラメータの調整量を記憶し、
前記更新手段は、応答特性が、複数の理想とする応答特性値を基準とした所定の範囲内となるように、各調整周波数での更新処理を繰り返すことを特徴とする請求項３記載のＰＩＤ制御装置。
【請求項５】
目標値に基づくＰＩＤ制御信号あるいはＰＩＤ制御データに、所定の周波数で変化する信号あるいはデータ加算し、ＰＩＤ制御対象へ供給するステップと、
上記ＰＩＤ制御対象による動作の検出信号あるいはデータを蓄積するステップと、
上記蓄積された検出信号あるいはデータに基づいて、その信号あるいはデータに含まれる、上記所定の周波数で変化する信号あるいはデータに基づく変化量に応じて上記ＰＩＤ制御信号を生成するための制御パラメータを更新するステップと、
を有することを特徴とするＰＩＤ制御パラメータ更新方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２１９６９１（Ｐ２００７−２１９６９１Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３７５７５（Ｐ２００６−３７５７５）
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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