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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】制御システム
(51)【国際特許分類】
B41J 2/01 20060101AFI20241112BHJP
B41J 19/18 20060101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
B41J2/01 303
B41J2/01 401
B41J2/01 451
B41J19/18 F
B41J19/18 L
B41J19/18 N
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021027593
(22)【出願日】2021-02-24
(65)【公開番号】P2022129050
(43)【公開日】2022-09-05
【審査請求日】2023-12-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000005267
【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000578
【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 英輔
(72)【発明者】
【氏名】桐山 祥衣
【審査官】岩本 太一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－０２３８５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０４４９４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１２０２５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０５８７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５５２７１２１（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ４１Ｊ ２／０１－ ２／２１５
１９／００－１９／９８
２９／００－２９／７０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータにより駆動されて、被移動体を移動させるように構成される移動機構と、
前記被移動体の位置及び速度を検出するように構成される検出器と、
前記検出器により検出された前記位置及び速度に基づく前記モータの制御によって、前記被移動体の移動を制御するように構成されるコントローラと、
を備え、
前記被移動体は、移動過程で対象を加工するように構成され、
前記コントローラは、
前記移動機構に前記被移動体を往復動させるように前記モータを制御し、前記被移動体による加工動作の実行予定に応じて、前記被移動体を折返し地点まで移動させる過程での制御モードを複数の制御モードの間で切り替えるように構成され、
前記複数の制御モードのうちの第一の制御モードでは、前記モータの制御によって、前記被移動体を前記折返し地点まで移動させる過程において、前記被移動体が前記折返し地点に到達する前の減速開始時点まで、前記被移動体が定速移動するように前記被移動体の速度を制御し、前記減速開始時点から、目標速度軌跡に従って前記被移動体が減速し前記折返し地点で停止するように、前記被移動体の速度を制御し、
前記複数の制御モードのうちの第二の制御モードでは、前記モータの制御によって、前記被移動体を前記折返し地点まで移動させる過程において、前記減速開始時点まで、前記被移動体が定速移動するように前記被移動体の速度を制御し、前記減速開始時点から、目標位置軌跡に従って前記被移動体が減速し前記折返し地点で停止するように、前記被移動体の位置を制御する制御システム。
【請求項2】
前記コントローラは、前記被移動体を前記折返し地点まで移動させる過程に続く前記被移動体を次の折返し地点に移動させる過程において前記加工動作の実行予定がないときには、前記被移動体を前記折返し地点まで移動させる過程において、前記第一の制御モードによる前記モータの制御を実行し、前記加工動作の実行予定があるときには、前記第二の制御モードによる前記モータの制御を実行する請求項１記載の制御システム。
【請求項3】
前記被移動体は、インクを吐出して前記対象としてのシートに画像を形成することにより、前記シートを加工するように構成される吐出ヘッドを含み、前記加工動作は、前記吐出ヘッドからの前記インクの吐出動作を含む請求項１又は請求項２記載の制御システム。
【請求項4】
前記吐出ヘッドは、前記往復動の過程における往路及び復路のうちの一方では、前記インクの吐出動作を実行せず、前記往路及び復路のうちの他方において、前記インクの吐出動作を実行して、前記シートに画像を形成する請求項３記載の制御システム。
【請求項5】
前記第二の制御モードにおいて、前記コントローラは、前記減速開始時点で、前記折返し地点までの前記吐出ヘッドの移動過程における前記インクの吐出動作が終了している場合には、前記減速開始時点から、前記目標位置軌跡に従って前記吐出ヘッドの位置を制御し、前記減速開始時点で前記インクの吐出動作が終了していない場合には、前記減速開始時点から、前記目標速度軌跡に従って前記吐出ヘッドが減速するように、前記吐出ヘッドの速度を制御し、前記インクの吐出動作が終了した時点以降において、前記目標位置軌跡に従って前記吐出ヘッドが減速し前記折返し地点で停止するように、前記吐出ヘッドの位置を制御する請求項３又は請求項４記載の制御システム。
【請求項6】
前記コントローラは、前記シートへの画像形成が終了すると、第一のモータ制御としての、前記移動機構に前記吐出ヘッドを往復動させるための前記モータの制御を終了し、第二のモータ制御として、前記移動機構に前記吐出ヘッドをキャッピング位置に移動させるための前記モータの制御を実行し、前記第二のモータ制御では、前記吐出ヘッドが所定量移動する度に前記モータに対する駆動電力を基準値に戻しては前記駆動電力を増加させる制御を前記吐出ヘッドが所定量移動する度に実行することにより、前記吐出ヘッドを前記キャッピング位置で停止させる請求項３～請求項５のいずれか一項記載の制御システム。
【請求項7】
前記吐出ヘッドは、前記吐出ヘッドに接続されたインク供給チューブを通じて供給されるインクを用いて前記インクの吐出動作を実行するように構成される請求項３～請求項６のいずれか一項記載の制御システム。
【請求項8】
前記コントローラは、前記目標位置軌跡に従う前記位置の制御を開始する際には、目標位置の初期値を前記検出器により検出された前記被移動体の現在位置に設定し、前記初期値からの前記目標位置軌跡に従って前記位置を制御する請求項１～請求項７のいずれか一項記載の制御システム。
【請求項9】
前記コントローラは、前記目標位置軌跡として、目標位置の初期値を前記位置の制御を開始するときに前記検出器により検出された前記被移動体の現在位置に設定した目標位置軌跡であって、前記目標速度軌跡を積分して定義される目標位置軌跡、に従って前記被移動体の位置を制御する請求項１～請求項７のいずれか一項記載の制御システム。
【請求項10】
前記コントローラは、前記被移動体の速度を制御する際には、前記被移動体の目標速度と前記検出器により検出された前記被移動体の速度との偏差に基づき前記モータを制御し、前記被移動体の位置を制御する際には、前記被移動体の目標位置と前記検出器により検出された前記被移動体の位置との偏差に基づき前記モータを制御するように構成される請求項１～請求項９のいずれか一項記載の制御システム。
【請求項11】
モータにより駆動されて、被移動体を移動させるように構成される移動機構と、前記被移動体の位置及び速度を検出するように構成される検出器と、
を備え、前記被移動体が、移動過程で対象を加工するように構成されており、前記検出器により検出された前記位置及び速度に基づく前記モータの制御によって、前記被移動体の移動を制御するように構成される制御システム
のコンピュータに、
前記移動機構に前記被移動体を往復動させるように前記モータを制御することであって、前記被移動体による加工動作の実行予定に応じて、前記被移動体を折返し地点まで移動させる過程での制御モードを複数の制御モードの間で切り替え、
前記複数の制御モードのうちの第一の制御モードでは、前記モータの制御によって、前記被移動体を前記折返し地点まで移動させる過程において、前記被移動体が前記折返し地点に到達する前の減速開始時点まで、前記被移動体が定速移動するように前記被移動体の速度を制御し、前記減速開始時点から、目標速度軌跡に従って前記被移動体が減速し前記折返し地点で停止するように、前記被移動体の速度を制御し、
前記複数の制御モードのうちの第二の制御モードでは、前記モータの制御によって、前記被移動体を前記折返し地点まで移動させる過程において、前記減速開始時点まで、前記被移動体が定速移動するように前記被移動体の速度を制御し、前記減速開始時点から、目標位置軌跡に従って前記被移動体が減速し前記折返し地点で停止するように、前記被移動体の位置を制御すること
を実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
シリアルプリンタにおいて、目標停止位置より上流の第一の地点からキャリッジを減速させるように速度制御し、第一の地点より下流の第二の地点でキャリッジの移動制御を位置制御に切り替える技術が既に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１０－１２０２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のシリアルプリンタにおいて、移動制御を速度制御と位置制御との間で切り替えるのは、記録ヘッドから吐出されるインクの着弾点の制御のために、シートへの画像形成時には、キャリッジの速度を高精度に制御する必要があるためである。位置制御を実行するのは、次の移動開始地点に対応する目標停止位置に精度よくキャリッジを停止させ、次の移動制御を精度よく実現するためである。しかしながら、従来方法では、位置制御への切替直後にキャリッジの挙動が不安定になり易い。
【0005】
そこで、本開示の一側面によれば、被移動体の移動制御において、速度制御から位置制御への切替を、従来よりも適切に実行可能な技術を提供できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一側面に係る制御システムは、移動機構と、検出器と、コントローラと、を備える。移動機構は、モータにより駆動されて、被移動体を移動させるように構成される。検出器は、被移動体の位置及び速度を検出するように構成される。コントローラは、検出器により検出された位置及び速度に基づくモータの制御によって、被移動体の移動を制御するように構成される。
【0007】
本開示の一側面によれば、コントローラは、移動機構に被移動体を往復動させるようにモータを制御する。コントローラは、モータの制御によって、被移動体を折返し地点まで移動させる過程では、被移動体が折返し地点に到達する前の減速開始時点まで、被移動体が定速移動するように被移動体の速度を制御し、減速開始時点から、目標位置軌跡に従って被移動体が減速し折返し地点で停止するように、被移動体の位置を制御する。
【0008】
定速移動のための速度制御によって、減速開始時点直前の被移動体の定速移動中は、被移動体の減速移動中に比べて、被移動体の速度の変化量が小さい。従って、減速開始時点から移動制御を速度制御から位置制御に切り替えると、減速開始時点より後で切り替える場合よりも、直前の被移動体の速度の変化が切替直後の位置制御に及ぼす影響が小さくなる。従って、本開示の一側面によれば、被移動体を移動させるシステムにおいて、速度制御から位置制御への切替を、従来よりも適切に実行することができる。
【0009】
本開示の一側面によれば、コンピュータプログラムが提供されてもよい。コンピュータプログラムは、モータにより駆動されて、被移動体を移動させるように構成される移動機構と、被移動体の位置及び速度を検出するように構成される検出器と、を備え、検出器により検出された位置及び速度に基づくモータの制御によって、被移動体の移動を制御するように構成される制御システムのコンピュータ向けに構成され得る。
【0010】
コンピュータプログラムは、移動機構に被移動体を往復動させるようにモータを制御することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであり得る。移動機構に被移動体を往復動させるようにモータを制御することは、被移動体を折返し地点まで移動させる過程では、被移動体が折返し地点に到達する前の減速開始時点まで、被移動体が定速移動するように、モータの制御によって被移動体の速度を制御することと、減速開始時点から、目標位置軌跡に従って被移動体が減速し前記折返し地点で停止するように、モータの制御によって被移動体の位置を制御することと、を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】画像形成システムの構成を表すブロック図である。
【図2】キャリッジ移動機構及び用紙搬送機構の構成を表す図である。
【図3】メインコントローラが実行する印刷制御処理を表すフローチャートである。
【図4】モータコントローラの構成を表す図である。
【図6】位置制御器の構成を表すブロック図である。
【図8】速度制御から位置制御への切替を説明する図である。
【図10】第二実施形態の切替制御処理を表すフローチャートである。
【図11】第二実施形態における速度制御から位置制御への切替を説明する図である。
【図12】第三実施形態における印刷制御処理を表すフローチャートである。
【図13】第一制御モード及び第二制御モードに関する説明図である。
【図14】第三実施形態の切替制御処理を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に本開示の例示的実施形態を、図面を参照しながら説明する。
［第一実施形態］
図１に示す本実施形態の画像形成システム１は、メインコントローラ１０と、通信インタフェース２０と、印刷コントローラ３０と、搬送コントローラ４０と、を備えるインクジェットプリンタとして構成される。
［第一実施形態］
図１に示す本実施形態の画像形成システム１は、メインコントローラ１０と、通信インタフェース２０と、印刷コントローラ３０と、搬送コントローラ４０と、を備えるインクジェットプリンタとして構成される。
【0013】
メインコントローラ１０は、プロセッサ１１及びメモリ１３を備える。メモリ１３は、図示しない不揮発性メモリを含み、コンピュータプログラムを記憶する。プロセッサ１１は、メモリ１３に記憶されたコンピュータプログラムに従う処理を実行することにより、画像形成システム１を統括制御する。以下で説明されるメインコントローラ１０が実行する処理は、プロセッサ１１がコンピュータプログラムに従う処理を実行することにより、実現されると理解されてよい。
【0014】
メインコントローラ１０は、通信インタフェース２０を介して外部機器から印刷対象の画像データを受信すると、印刷コントローラ３０及び搬送コントローラ４０との協働により、当該受信した画像データに基づく画像を用紙Ｑに形成するための処理を実行する。印刷コントローラ３０及び搬送コントローラ４０は、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の専用回路で構成され得る。
【0015】
画像形成システム１は、記録ヘッド５０と、インクタンク５１と、ヘッド駆動回路５５と、キャリッジ移動機構６０と、ＣＲモータ７１と、モータ駆動回路７３と、エンコーダ７５と、信号処理回路７７とを更に備える。キャリッジ移動機構６０は、記録ヘッド５０を搭載するキャリッジ６１を備える。
【0016】
印刷コントローラ３０は、メインコントローラ１０からの指令に従って、ＣＲモータ７１を制御することにより、キャリッジ移動機構６０によるキャリッジ６１の移動を制御し、更には、記録ヘッド５０によるインクの吐出動作を制御する。この制御によって、印刷コントローラ３０は、上記画像を用紙Ｑに形成する。
【0017】
記録ヘッド５０は、用紙Ｑに向けてインクを吐出する吐出ヘッドであり、所謂インクジェットヘッドである。記録ヘッド５０は、キャリッジ６１には搭載されないインクタンク５１とチューブ５１Ａを介して接続され、インクタンク５１からのインク供給を、チューブ５１Ａを介して受けて、インク液滴を吐出する。
【0018】
ヘッド駆動回路５５は、印刷コントローラ３０からの制御信号に従って、記録ヘッド５０を駆動するように構成される。キャリッジ移動機構６０は、ＣＲモータ７１により駆動される。キャリッジ移動機構６０は、ＣＲモータ７１からの動力をキャリッジ６１に伝達することにより、キャリッジ６１を主走査方向に沿って往復動させるように構成される。キャリッジ移動機構６０の詳細構成については、図２を用いて後述する。
【0019】
ＣＲモータ７１は、直流モータにより構成される。モータ駆動回路７３は、印刷コントローラ３０から入力される操作量Ｕに対応する駆動電力をＣＲモータ７１に供給して、ＣＲモータ７１を駆動するように構成される。具体的には、モータ駆動回路７３は、操作量Ｕに対応する駆動電流でＣＲモータ７１を駆動する。
【0020】
エンコーダ７５は、主走査方向におけるキャリッジ６１の変位に応じたエンコーダ信号を出力するリニアエンコーダである。信号処理回路７７は、エンコーダ７５から入力されるエンコーダ信号に基づき、主走査方向におけるキャリッジ６１の位置Ｘ及び速度Ｖを検出する。速度Ｖは、例えばエンコーダ信号の隣接する二つの立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジ間の時間間隔の逆数として検出される。信号処理回路７７により検出されたキャリッジ６１の位置Ｘ及び速度Ｖは、印刷コントローラ３０に入力される。
【0021】
印刷コントローラ３０は、メインコントローラ１０からの指令に従うキャリッジ６１の移動制御を実現するように、信号処理回路７７から入力されるキャリッジ６１の位置Ｘ及び速度Ｖに基づき、ＣＲモータ７１に対する操作量Ｕを決定し、ＣＲモータ７１を制御する。
【0022】
ＣＲモータ７１の制御は、具体的には、印刷コントローラ３０が備えるモータコントローラ１００によって実現される。モータコントローラ１００の詳細構成については、図４－６を用いて後述する。
【0023】
印刷コントローラ３０は更に、信号処理回路７７から入力されるキャリッジ６１の位置Ｘに基づき、メインコントローラ１０からの指令に従うインクの吐出制御を実現するための制御信号を、ヘッド駆動回路５５に入力する。これにより、用紙Ｑには、印刷対象の画像を用紙Ｑに形成するためのインクが記録ヘッド５０から吐出される。
【0024】
搬送コントローラ４０は、メインコントローラ１０からの指令に従って、ＰＦモータ９１を制御することにより、用紙Ｑの搬送を制御する。画像形成システム１は、用紙Ｑの搬送に関わる構成要素として、用紙搬送機構８０と、ＰＦモータ９１と、モータ駆動回路９３と、エンコーダ９５と、信号処理回路９７とを更に備える。
【0025】
用紙搬送機構８０は、搬送ローラ８１を備える。用紙搬送機構８０は、ＰＦモータ９１からの動力を受けて搬送ローラ８１を回転させることにより、用紙Ｑを主走査方向とは直交する副走査方向に搬送する。これにより、用紙搬送機構８０は、記録ヘッド５０の動作に合わせて、用紙Ｑを副走査方向に送り出す。
【0026】
ＰＦモータ９１は、直流モータにより構成される。モータ駆動回路９３は、搬送コントローラ４０から入力される操作量に従う駆動電流をＰＦモータ９１に印加し、ＰＦモータ９１を駆動する。エンコーダ９５は、ＰＦモータ９１又は搬送ローラ８１の回転軸に配置されて、ＰＦモータ９１又は搬送ローラ８１の回転に応じたエンコーダ信号を出力するロータリエンコーダである。
【0027】
信号処理回路９７は、エンコーダ９５から入力されるエンコーダ信号に基づき、搬送ローラ８１の回転量及び回転速度を検出する。信号処理回路９７により検出された回転量及び回転速度は、搬送コントローラ４０に入力される。搬送コントローラ４０は、信号処理回路９７から入力される回転量及び回転速度に基づき、ＰＦモータ９１に対する操作量を決定して、ＰＦモータ９１を制御する。これにより、搬送コントローラ４０は、搬送ローラ８１による用紙Ｑの搬送を制御する。
【0028】
キャリッジ移動機構６０は、図２に示すように、キャリッジ６１に加えて、ベルト機構６５と、ガイドレール６７，６８とを備える。ベルト機構６５は、主走査方向に配列された駆動プーリ６５１及び従動プーリ６５３と、駆動プーリ６５１と従動プーリ６５３との間に巻回されたベルト６５５とを備える。
【0029】
ベルト６５５には、キャリッジ６１が固定される。ベルト機構６５では、駆動プーリ６５１がＣＲモータ７１からの動力を受けて回転し、ベルト６５５及び従動プーリ６５３が、駆動プーリ６５１の回転に伴って、従動回転する。
【0030】
ガイドレール６７，６８は、主走査方向に沿って延設され、互いに副走査方向に離れた位置に配置される。ベルト機構６５は、ガイドレール６７に配置される。ガイドレール６７，６８には、例えば主走査方向に沿って延びる凸状の壁（図示せず）がキャリッジ６１の移動方向を主走査方向に規制するために形成される。
【0031】
キャリッジ６１は、このガイドレール６７，６８によって移動方向を規制されながら、ベルト６５５の回転に連動して、ガイドレール６７，６８上を主走査方向に沿って移動し変位する。記録ヘッド５０は、キャリッジ６１の移動に伴って、主走査方向に移動する。
【0032】
エンコーダ７５は、エンコーダスケール７５Ａと、光学センサ７５Ｂと、を備える。エンコーダスケール７５Ａは、主走査方向に沿ってガイドレール６７に配置される。光学センサ７５Ｂは、キャリッジ６１に搭載される。エンコーダ７５は、エンコーダスケール７５Ａと光学センサ７５Ｂとの間の相対位置の変化に応じたエンコーダ信号を信号処理回路７７に入力する。
【0033】
搬送ローラ８１は、記録ヘッド５０の副走査方向上流において、主走査方向に対して平行に配置される。搬送ローラ８１は、ＰＦモータ９１からの動力を受けて回転し、上流から搬送されてくる用紙Ｑを、副走査方向下流に搬送する。
【0034】
続いて、印刷対象の画像データを受信すると、メインコントロ―ラ１０が実行する印刷制御処理の詳細を、図３を用いて説明する。印刷コントローラ３０及び搬送コントローラ４０は、印刷制御処理におけるメインコントローラ１０からの指令に基づき、キャリッジ６１の移動制御、インクの吐出制御、及び、用紙Ｑの搬送制御を行う。
【0035】
印刷制御処理を開始すると、メインコントローラ１０は、用紙Ｑの頭出し処理を実行する（Ｓ１１０）。頭出し処理において、メインコントローラ１０は、用紙搬送機構８０を通じて、用紙Ｑにおける印刷対象領域の先頭が記録ヘッド５０下方に到達する位置まで、用紙Ｑを副走査方向に搬送するように、搬送コントローラ４０に指令入力する。
【0036】
更に、メインコントローラ１０は、ホームポジション（詳細後述）に位置するキャリッジ６１を、スタート地点まで移動させる（Ｓ１２０）。スタート地点は、用紙Ｑにおける印刷対象領域の主走査方向先頭から上流に所定距離離れた地点であり得る。
【0037】
その後、メインコントローラ１０は、１パス分の画像形成動作を実現するための画像形成処理を実行する（Ｓ１３０）。ここでいう「１パス分の画像形成動作」とは、キャリッジ６１を主走査方向に折返し地点まで片道移動させると共に、その移動過程で記録ヘッド５０にインクを吐出させることにより、用紙Ｑに画像を形成する動作のことを言う。
【0038】
周知のように、インクジェットプリンタでは、１パス分の画像形成動作と、用紙Ｑの副走査方向への搬送動作と、の繰返しにより、用紙Ｑの全体に印刷対象の画像データに基づく画像が形成される。
【0039】
画像形成処理において、メインコントローラ１０は、速度プロファイル及び目標停止位置を、印刷コントローラ３０に入力することによって、印刷コントローラ３０に速度プロファイルに従う目標停止位置までのキャリッジ６１の移動制御を指令する。
【0040】
速度プロファイルは、折返し地点までの目標速度軌跡Ｐｖに対応し、キャリッジ６１が停止するまでの各時点の目標速度に対応する速度指令値Ｖｒの軌跡を示す。速度プロファイルは、速度指令値Ｖｒの時系列データであってもよいし、速度指令値Ｖｒを定義する時間関数であってもよい。
【0041】
印刷コントローラ３０には、速度指令値Ｖｒの一階時間微分に対応する各時点の加速度指令値Ａｒを示す加速度プロファイルが更に入力されてもよいし、加速度指令値Ａｒの一階時間微分に対応する各時点の躍度指令値Ｙｒを示す躍度プロファイルが更に入力されてもよい。
【0042】
メインコントローラ１０は更に、移動制御によるキャリッジ６１の主走査方向への移動過程で用紙Ｑに形成されるべき画像データを印刷コントローラ３０に入力し、画像データに従うインクの吐出制御を、印刷コントローラ３０に指令する。
【0043】
これにより、メインコントローラ１０は、上記１パス分の画像形成動作を実現するための、キャリッジ６１の移動制御とそれに同期したインクの吐出制御を、印刷コントローラ３０に実行させる。
【0044】
Ｓ１３０での画像形成処理による１パス分の画像形成動作が終了すると、メインコントローラ１０は、用紙一頁分の画像形成動作が完了したか否かを判断する（Ｓ１４０）。ここで、一頁分の画像形成動作が完了していないと判断すると（Ｓ１４０でＮｏ）、メインコントローラ１０は、用紙送出処理を実行する（Ｓ１５０）。
【0045】
用紙送出処理において、メインコントローラ１０は、搬送コントローラ４０に対する指令入力により、搬送コントローラ４０に、用紙Ｑを所定距離、副走査方向下流に搬送させるための用紙Ｑの搬送制御を実行させる。ここでの所定距離は、Ｓ１３０における「１パス分の画像形成動作」によって用紙Ｑに形成される画像の副走査方向の長さに対応する。
【0046】
Ｓ１５０での処理を終えると、メインコントローラ１０は、処理をＳ１３０に戻し、キャリッジ６１の移動方向を逆方向に設定した画像形成処理を実行する。この画像形成処理では、前回の画像形成処理により折返し地点で停止したキャリッジ６１を、次の折返し地点まで移動するためのキャリッジ６１の移動制御、及び、その過程でのインクの吐出制御を、印刷コントローラ３０に指令する。
【0047】
Ｓ１４０において、用紙一頁分の画像形成動作が完了したと判断すると、メインコントローラ１０は、排紙処理を実行する（Ｓ１８０）。排紙処理において、メインコントローラ１０は、搬送コントローラ４０に対する指令入力により、用紙搬送機構８０を通じて用紙Ｑを図示しない排紙トレイに排出するための、用紙Ｑの搬送制御を搬送コントローラ４０に実行させる。
【0048】
更に、メインコントローラ１０は、次頁の画像データがあるか否かを判断する（Ｓ１９０）。次頁の画像データがあると判断すると（Ｓ１９０でＹｅｓ）、メインコントローラ１０は、処理をＳ１１０に戻して、用紙Ｑの頭出し処理を実行し、更には、頭出しされた用紙Ｑに対する一連の処理（Ｓ１２０－Ｓ１５０，Ｓ１８０）を実行することにより、次頁の画像形成を、同様に実行する。
【0049】
Ｓ１９０において、次頁の画像データがないと判断すると（１９０でＮｏ）、メインコントローラ１０は、印刷コントローラ３０に対する指令入力により、印刷コントローラ３０に、ホームポジションまでのキャリッジ６１の移動制御を実行させる（Ｓ２００）。このようにして、キャリッジ６１をホームポジションまで移動させる。その後、メインコントローラ１０は、印刷制御処理を終了する。
【0050】
続いて、メインコントローラ１０からの指令を受けて動作する印刷コントローラ３０が備えるモータコントローラ１００の構成を説明する。図４に示すように、モータコントローラ１００は、指令生成器１１０と、速度制御器１２０と、積分器１３０と、位置制御器１４０と、切替器１５０とを備える。
【0051】
指令生成器１１０は、速度プロファイルに従って、実現されるべきキャリッジ６１の速度、加速度、及び躍度を指定する速度指令値Ｖｒ、加速度指令値Ａｒ、及び躍度指令値Ｙｒを出力するように構成される。速度指令値Ｖｒ、加速度指令値Ａｒ、及び躍度指令値Ｙｒは、制御周期に対応する時間間隔で指令生成器１１０から出力される。
【0052】
加速度指令値Ａｒは、速度指令値Ｖｒの一階時間微分に対応し、躍度指令値Ｙｒは、加速度指令値Ａｒの一階時間微分に対応する。加速度指令値Ａｒ及び躍度指令値Ｙｒのそれぞれは、メインコントローラ１０から提供される加速度プロファイル及び躍度プロファイルに従って出力され得る。
【0053】
速度制御器１２０は、信号処理回路７７によって検出されたキャリッジ６１の速度Ｖと、指令生成器１１０から入力される速度指令値Ｖｒ、加速度指令値Ａｒ及び躍度指令値Ｙｒとに基づいて、これらの指令値Ｖｒ，Ａｒ，Ｙｒに対応する速度、加速度、及び躍度でキャリッジ６１を移動させるための操作量Ｕｖを算出し、算出した操作量Ｕｖを出力する。
【0054】
積分器１３０は、指令生成器１１０から入力される速度指令値Ｖｒを時間積分することにより算出した位置指令値Ｘｒを出力するように構成される。位置制御器１４０は、積分器１３０から入力される位置指令値Ｘｒに基づいて、位置指令値Ｘｒに対応する位置にキャリッジ６１を制御するための操作量Ｕｐを算出し、算出した操作量Ｕｐを出力する。
【0055】
切替器１５０は、指令生成器１１０からの切替信号に従って、速度制御器１２０からの操作量Ｕｖ及び位置制御器１４０からの操作量Ｕｐのうちの一方を、ＣＲモータ７１に対する操作量Ｕとして選択的に出力するように構成される。
【0056】
具体的には、切替器１５０は、切替信号がオフ信号であるとき、速度制御器１２０からの操作量Ｕｖを、上記操作量Ｕとして選択的に出力し、切替信号がオン信号であるときには、位置制御器１４０からの操作量Ｕｐを、上記操作量Ｕとして選択的に出力する。
【0057】
操作量Ｕは、モータコントローラ１００の出力に対応し、ＣＲモータ７１に印加すべき駆動電流を指定する電流指令値であり得る。モータコントローラ１００は、上述の切替信号に従って、出力する操作量Ｕを、速度制御器１２０からの操作量Ｕｖと位置制御器１４０からの操作量Ｕｐとの間で切り替えることにより、速度制御及び位置制御を切り替えて実行し、キャリッジ６１の高精度な移動制御を実現する。
【0058】
図５Ａに例示される速度制御器１２０は、減算器２１０と、ゲインアンプ２２０と、加算器２３０，２４０，２５０と、外乱オブザーバ２９０と、を備える。減算器２１０は、速度指令値Ｖｒと検出されたキャリッジ６１の速度Ｖとの偏差Ｅｖ＝Ｖｒ－Ｖを出力する。偏差Ｅｖは、ゲインアンプ２２０においてゲインＫｖだけ増幅された後、ゲインアンプ２２０から出力される。
【0059】
ゲインアンプ２２０の出力Ｋｖ・Ｅｖは、加算器２３０，２４０を通って、加速度指令値Ａｒ及び躍度指令値Ｙｒが加算された操作量（Ｋｖ・Ｅｖ＋Ａｒ＋Ｙｒ）に変換される。更に、操作量（Ｋｖ・Ｅｖ＋Ａｒ＋Ｙｒ）は、加算器２５０において、外乱オブザーバ２９０で算出された外乱推定値ｄと加算される。加算後の操作量（Ｋｖ・Ｅｖ＋Ａｒ＋Ｙｒ＋ｄ）が、速度制御器１２０から上述の操作量Ｕｖとして出力される。
【0060】
外乱オブザーバ２９０は、図５Ｂに例示されるように、ローパスフィルタ２９１，２９５と、逆モデル２９７と、減算器２９９とを備える。ローパスフィルタ２９１は、エンコーダ信号に基づき信号処理回路７７により検出されたキャリッジ６１の速度Ｖから高周波成分を除去し、除去後の速度Ｖを逆モデル２９７に入力する。逆モデル２９７は、高周波成分除去後の速度Ｖに基づいて、対応する操作量Ｕ＊を算出し、算出した操作量Ｕ＊を減算器２９９に入力する。
【0061】
逆モデル２９７は、制御入力ｕに対する制御出力ｙが、伝達関数Ｈを用いて式ｙ＝Ｈｕで表されるとき、式ｕ＝Ｈ-1ｙを満足する伝達関数Ｈ-1により表される演算モデルである。本実施形態によれば、制御入力ｕは、上述の操作量Ｕであり、制御出力ｙは、キャリッジ６１の速度Ｖである。ＣＲモータ７１を用いた制御対象の運動は、剛体モデルで表すことができる。このとき逆モデルは、Ｈ-1＝Ｂ・ｓ（但しｓはラプラス演算子）である。
【0062】
ローパスフィルタ２９５は、速度制御器１２０の出力である操作量Ｕｖから高周波成分を除去し、除去後の操作量Ｕｖを減算器２９９に入力する。減算器２９９は、この操作量Ｕｖから、逆モデル２９７の出力である操作量Ｕ＊を減算することにより、外乱推定値ｄ＝Ｕｖ－Ｕ＊を算出し、加算器２５０に入力する。
【0063】
これにより速度制御器１２０は、速度指令値Ｖｒに従うキャリッジ６１の移動制御を実現するための外乱を考慮した操作量Ｕｖを算出し、操作量Ｕｖを切替器１５０に入力する。
【0064】
一方、図６に例示される位置制御器１４０は、減算器４１０，４３０と、ゲインアンプ４２０，４４０と、加算器４５０と、疑似微分器４６０と、外乱オブザーバ４７０とを備える。
【0065】
疑似微分器４６０は、ハイパスフィルタに対応し、信号処理回路７７により検出されたキャリッジ６１の位置Ｘを疑似微分して、推定速度Ｖ＊として出力する。位置制御の開始初期において、疑似微分に必要な位置Ｘの過去データがないとき、疑似微分器４６０は、エンコーダ信号に基づき検出された速度Ｖ又は速度指令値Ｖｒを推定速度Ｖ＊として出力するように構成され得る。
【0066】
外乱オブザーバ４７０は、速度制御器１２０の外乱オブザーバ２９０（図５Ｂ参照）と同様に構成され、信号処理回路７７により検出された速度Ｖに代えて、疑似微分器４６０から出力される推定速度Ｖ＊を用いて、更には、操作量Ｕｖに代えて、位置制御器１４０の出力である操作量Ｕｐを用いて、外乱推定値ｄ＝Ｕｐ－Ｈ－１Ｖ＊を算出し、加算器４５０に入力する。
【0067】
減算器４１０は、積分器１３０から入力される位置指令値Ｘｒと検出されたキャリッジ６１の位置Ｘとの偏差Ｅｐ＝Ｘｒ－Ｘを出力する。偏差Ｅｐは、ゲインアンプ４２０においてゲインＫｐだけ増幅される。
【0068】
減算器４３０は、ゲインアンプ４２０の出力Ｋｐ・Ｅｐから推定速度Ｖ＊を減算して出力する。減算器４３０の出力（Ｋｐ・Ｅｐ－Ｖ＊）は、ゲインアンプ４４０に入力される。ゲインアンプ４４０は、減算器４３０の出力（Ｋｐ・Ｅｐ－Ｖ＊）をゲインＫｖだけ増幅する。
【0069】
加算器４５０は、ゲインアンプ４４０の出力Ｋｖ（Ｋｐ・Ｅｐ－Ｖ＊）と外乱推定値ｄとを加算して出力する。この加算器４５０の出力｛Ｋｖ（Ｋｐ・Ｅｐ－Ｖ＊）＋ｄ｝が、位置制御器１４０から上述の操作量Ｕｐとして出力される。これにより位置制御器１４０は、位置指令値Ｘｒに従うキャリッジ６１の移動を実現するための外乱を考慮した操作量Ｕｐを算出し、操作量Ｕｐを切替器１５０に入力する。
【0070】
また、位置指令値Ｘｒは、積分器１３０により次のように生成される。積分器１３０には、指令生成器１１０から切替信号が入力される。積分器１３０は、切替信号がオフ信号からオン信号に切り替わった時点で、位置指令値Ｘｒの初期値を、その時点で信号処理回路７７により検出されているキャリッジ６１の位置Ｘに設定し、当該初期値を出力する。すなわち、位置指令値Ｘｒの初期値として位置制御開始時のキャリッジ６１の現在位置を出力する。
【0071】
その後、積分器１３０は、速度指令値Ｖｒの積分動作を、位置指令値Ｘｒが目標停止位置に到達するまで繰返し、上記初期値に速度指令値Ｖｒの積分値を加算した値を、位置指令値Ｘｒとして出力する。積分器１３０は、位置指令値Ｘｒが目標停止位置に到達した時点以降では、位置指令値Ｘｒとして目標停止位置を出力するように動作する。
【0072】
切替信号のオン信号とオフ信号との間の切替は、指令生成器１１０が備える切替制御器１１５により実現される。切替制御器１１５は、図７Ａに示す切替制御処理を実行することにより、指令生成器１１０から出力される切替信号を切り替えるように構成される。
【0073】
切替制御器１１５は、モータコントローラ１００がメインコントローラ１０からの指令を受けて速度プロファイルに従うキャリッジ６１の新たな移動制御を開始しようとする段階で図７Ａの切替制御処理を開始し、切替信号をオフ信号に設定する（Ｓ２１０）。
【0074】
これにより、キャリッジ６１の移動制御開始時には、切替信号として指令生成器１１０からオフ信号が出力され、切替器１５０からは、速度制御器１２０からの操作量Ｕｖが、ＣＲモータ７１に対する操作量Ｕとして出力される。
【0075】
その後、切替制御器１１５は、速度プロファイルから特定される減速開始タイミングが到来するまで待機し（Ｓ２２０）、減速開始タイミングが到来すると（Ｓ２２０でＹｅｓ）、切替信号を、オン信号に設定する（Ｓ２３０）。その後、切替制御処理を終了する。
【0076】
Ｓ２３０での設定により、キャリッジ６１の減速開始時点以降では、位置制御器１４０から出力される操作量Ｕｐが、切替器１５０からＣＲモータ７１に対する操作量Ｕとして出力される。
【0077】
すなわち、切替信号は、図７Ｂに示すように、速度プロファイルから特定される減速開始時までオフ信号として切替器１５０に入力され、減速開始時点以降では、オン信号として切替器１５０に入力される。
【0078】
切替器１５０は、この切替信号に基づき、ＣＲモータ７１に対する操作量Ｕとして、速度制御器１２０からの操作量Ｕｖ及び位置制御器１４０からの操作量Ｕｐを切り替えて出力する。これにより、キャリッジ６１の移動制御は、図８に示すように、減速開始時点で速度制御から位置制御に切り替えられる。
【0079】
すなわち、モータコントローラ１００は、減速開始時点前には、目標速度軌跡Ｐｖに対応する速度指令値Ｖｒと検出されたキャリッジ６１の速度Ｖとの偏差Ｅｖ＝Ｖｒ－Ｖに基づく操作量ＵｖでＣＲモータ７１を制御することにより、キャリッジ６１の速度Ｖを制御する。図８上段に示される時間対速度のグラフには、太線により、目標速度軌跡Ｐｖである速度指令値Ｖｒの軌跡が例示される。
【0080】
モータコントローラ１００は、減速開始時点以降では、目標速度軌跡Ｐｖの積分に対応する位置指令値Ｘｒと、検出されたキャリッジ６１の位置Ｘと、の偏差Ｅｐ＝Ｘｒ－Ｘに基づく操作量Ｕｐで、ＣＲモータ７１を制御することにより、キャリッジ６１の位置Ｘを制御する。この位置指令値Ｘｒに基づく位置制御により、キャリッジ６１は、折返し地点に対応する目標停止位置で停止するように減速制御される。図８下段に示される時間対位置のグラフには、太線により、目標位置軌跡Ｐｘである位置指令値Ｘｒの軌跡が示される。目標位置軌跡Ｐｘは、目標速度軌跡Ｐｖの積分に対応する。
【0081】
図８に示す目標速度軌跡Ｐｖは、加速区間、定速区間、減速区間、及び停止区間を含む。目標速度軌跡Ｐｖは、１パス分の画像形成動作において、記録ヘッド５０からインクが吐出される画像形成区間が定速区間内に位置するようにメインコントローラ１０によって設定され、対応する速度プロファイルが、メインコントローラ１０からモータコントローラ１００に入力される。
【0082】
インクの吐出を定速区間に限定するのは、記録ヘッド５０から吐出されるインクの用紙Ｑへの着弾点を高精度に制御するためである。着弾点の高精度な制御のためには、キャリッジ６１の速度の高精度な制御が必要である。このため、定速区間では、キャリッジ６１が精度よく定速移動するように、速度制御によりキャリッジ６１の移動制御が行われる。
【0083】
一方、キャリッジ６１の折返し地点への停止時には、その停止地点からの次のキャリッジ６１の移動制御が行われるために、目標停止位置にキャリッジ６１が正確に停止するのが好ましい。このため、本実施形態では、キャリッジ６１が折返し地点で停止する前後では、位置制御によりキャリッジ６１の移動制御が行われる。
【0084】
特に、本実施形態では、記録ヘッド５０にインク供給用のチューブ５１Ａが接続されており、キャリッジ６１の移動に伴うチューブ５１Ａの湾曲に起因して、キャリッジ６１に作用する負荷は一律ではない。
【0085】
速度制御のままキャリッジ６１を折返し地点まで移動すると、湾曲によって上昇する高い負荷に起因して、目標停止位置より手前でキャリッジ６１が停止又は後退してしまう可能性がある。本実施形態によれば、位置制御の実行により、このような負荷変動による停止精度悪化の影響を抑え、キャリッジ６１を目標停止位置に高精度に停止及び保持する。
【0086】
図８において停止区間が含まれるように、位置制御器１４０における位置制御は、キャリッジ６１が目標停止位置に到達した後も次のキャリッジ６１の移動制御が開始されるまで続けられる。これにより、キャリッジ６１が目標停止位置に停止した後、キャリッジ６１が目標停止位置から後退する事象の発生は抑制される。
【0087】
モータコントローラ１００は、キャリッジ６１の移動制御が安定している定速区間の終了時、換言すれば減速開始時に、キャリッジ６１の移動制御を、速度制御から位置制御に切り替える。この切替によれば、位置制御への切替初期に、キャリッジ６１の挙動が不安定になるのを、減速開始後に切り替える場合よりも抑制することができる。すなわち、定速区間の速度制御によって、減速開始直前では、減速開始後に比べて、キャリッジ６１の速度変化量、換言すれば速度に関する制御誤差が小さい。従って、減速開始時点から移動制御を速度制御から位置制御に切り替えると、減速開始時点より後で切り替える場合よりも、直前のキャリッジ６１の速度の変化が切替直後の位置制御に及ぼす影響が小さくなる。従って、本実施形態によれば、速度制御から位置制御への切替を、従来よりも適切に実行することができる。
【0088】
特に、本実施形態によれば、速度制御から位置制御への切替時に挙動が不安定になるのを抑制するために、目標位置軌跡Ｐｘを目標速度軌跡Ｐｖの積分に基づいて設定し、目標位置の初期値を検出されたキャリッジ６１の現在位置に設定する。
【0089】
従って、本実施形態によれば、キャリッジ６１の往復動に関して、全体として高精度な移動制御が可能である。この高精度な移動制御の実現により、インクの吐出制御、特に着弾点の制御が高精度に実現され、用紙Ｑに形成される画像の品質は向上する。
【0090】
上述した速度制御器１２０及び位置制御器１４０を用いた速度制御及び位置制御は、画像形成を伴うキャリッジ６１の往復動のプロセスにおいて実行される。メインコントローラ１０からの指令（Ｓ２００）に基づき、ホームポジションまでのキャリッジ６１の移動制御が行われるとき、これらの制御とは別の微小移動制御が実行される。
【0091】
画像形成システム１では、キャッピング機構６９が、図９Ａに示すように、ホームポジションに設けられている。ホームポジションは、キャリッジ６１の主走査方向における移動可能範囲のうち、画像形成時にキャリッジ６１が往復動する領域の外側に位置する。
【0092】
キャッピング機構６９は、ガイドレール６８に設けられた貫通孔６８ａから上方に突出するレバー６９ａと機械的に連結されており、レバー６９ａの移動に連動して、図示しないキャップを上方にリフトアップするように構成される。
【0093】
レバー６９ａは、キャリッジ６１がホームポジションに近づくときに、キャリッジ６１からの押圧力を受けて、キャップをリフトアップする方向に移動する。キャップは、キャリッジ６１がホームポジションに配置された状態で、記録ヘッド５０のノズル面を覆うように、最上位までリフトアップされる。
【0094】
微小移動制御は、キャリッジ６１のホームポジションでの停止直前に、記録ヘッド５０のノズル面がキャップと接触しながら摺動して、ノズル面が傷ついたりするのを抑制するために行われる。
【0095】
ホームポジションまでのキャリッジ６１の移動過程では、ホームポジションから所定距離上流の微小移動制御の開始地点にキャリッジ６１が到達するまで、速度制御によるキャリッジ６１の移動制御が行われる。この速度制御は、例えば速度制御器１２０を用いて実現される。キャリッジ６１が微小移動制御の開始地点に到達すると、微小移動制御が実行される。
【0096】
微小移動制御は、図９Ｂに示すように、ＣＲモータ７１に対する操作量Ｕを基準値Ｕｋから徐々に上げていき、信号処理回路７７により検出されるキャリッジ６１の位置Ｘが進路前方に単位量変化すると、操作量Ｕを基準値Ｕｋまで戻すように下げ、再度、操作量Ｕを徐々に上げる動作を繰り返すことにより、ホームポジションまでキャリッジ６１を微小移動させる制御である。単位量は、信号処理回路７７により検出可能なキャリッジ６１の位置Ｘの最小単位に対応する。
【0097】
図９Ｂの上段には、微小移動制御により、操作量Ｕが階段状に漸増する様子を、時間を示す横軸、操作量Ｕを示す縦軸を有するグラフで示す。図９Ｂの下段には、キャリッジ６１の位置変化を、図９Ｂの上段と同じ時間軸を横軸に有し、キャリッジ６１の位置を示す縦軸を有するグラフにより示す。
【0098】
特殊な位置制御と言うことができる上述の微小移動制御は、例えば、位置制御器１４０が微小移動制御の開始地点からは、位置指令値Ｘｒと検出された位置Ｘとの偏差Ｅｐに基づく操作量Ｕｐの算出に代えて、上述した微小移動制御による操作量Ｕの算出動作を実行することにより、実現され得る。微小移動制御の開始地点は、減速開始地点よりもホームポジション側に位置すると理解されてよい。
【0099】
このように本実施形態の画像形成システム１は、用紙Ｑに対する画像形成のためにキャリッジ６１を往復動させるときには、折返し地点に対応する目標停止位置で精度よくキャリッジ６１を停止させるために、速度制御及び位置制御を切り替えて実行する。また、ホームポジションへのキャリッジ６１の移動制御時には、微小移動制御を実行することにより、記録ヘッド５０のノズル面を保護するように、キャリッジ６１を移動する。従って、本実施形態によれば、キャリッジ６１を適切に移動可能である。
【0100】
本実施形態に係る技術は特に、チューブの硬いＵＶインクジェットプリンタに適用されると有意義である。ＵＶインクジェットプリンタでは、紫外線（ＵＶ）の照射により硬化するインクが用いられることから、インク供給のためのチューブ、すなわち図１、図２、及び図９Ａに示すチューブ５１Ａには、紫外線を遮断する能力を有したチューブが用いられる。このようなチューブは、紫外線遮断能力のないチューブよりも硬い。
【0101】
本実施形態の技術によれば、硬いチューブ５１Ａの湾曲によりキャリッジ６１に大きな負荷が作用する場合でも、上述の速度制御から位置制御への切替によって、目標停止位置にキャリッジ６１を高精度に停止及び維持可能である。
【0102】
［第二実施形態］
続いて、第二実施形態の画像形成システム１を説明する。但し、第二実施形態の画像形成システム１の大部分は、第一実施形態と同様に構成される。以下では、第二実施形態の画像形成システム１における第一実施形態とは異なる構成要素を選択的に説明し、同一の構成要素の説明を省略する。第一実施形態と同一符号が付された構成要素は、追加の説明がない限り、第一実施形態の対応する構成要素と同一であると理解されてよい。
続いて、第二実施形態の画像形成システム１を説明する。但し、第二実施形態の画像形成システム１の大部分は、第一実施形態と同様に構成される。以下では、第二実施形態の画像形成システム１における第一実施形態とは異なる構成要素を選択的に説明し、同一の構成要素の説明を省略する。第一実施形態と同一符号が付された構成要素は、追加の説明がない限り、第一実施形態の対応する構成要素と同一であると理解されてよい。
【0103】
本実施形態の画像形成システム１では、キャリッジ６１の減速区間においても、インクの吐出動作が実行され得る。印刷コントローラ３０には、画像形成区間が定速区間だけでなく減速区間の一部まで続く速度プロファイルが入力され得る。
【0104】
減速区間で吐出されるインクの着弾点の制御のために、切替制御器１１５は、図７Ａに示す処理に代えて図１０に示す切替制御処理を実行する。切替制御器１１５は、モータコントローラ１００がメインコントローラ１０からの指令を受けて、速度プロファイルに従うキャリッジ６１の新たな移動制御を開始しようとする段階で、図１０に示す切替制御処理を開始し、切替信号をオフ信号に設定する（Ｓ３１０）。
【0105】
その後、切替制御器１１５は、速度プロファイルから特定される減速開始タイミングが到来するまで待機する（Ｓ３２０）。減速開始タイミングにおいて（Ｓ３２０でＹｅｓ）、切替制御器１１５は、今回の折返し地点までの移動過程におけるインクの吐出動作が現時点で終了しているかを判断する（Ｓ３２５）。
【0106】
減速開始タイミングまでに吐出動作が終了している場合（Ｓ３２５でＹｅｓ）、切替制御器１１５は、減速開始タイミングで、切替信号をオン信号に設定する（Ｓ３３０）。減速開始タイミングまでに吐出動作が終了していない場合、切替制御器１１５は、吐出動作が終了するまで待機し（Ｓ３２５でＮｏ）、吐出動作が終了したタイミングで（Ｓ３２５でＹｅｓ）、切替信号をオン信号に設定する（Ｓ３３０）。その後、切替制御処理を終了する。
【0107】
こうした切替により、インクの吐出動作が、減速開始タイミングより前に終了している場合、ＣＲモータ７１に対する操作量Ｕは、第一実施形態と同様に、減速開始タイミングで、速度制御器１２０の操作量Ｕｖから位置制御器１４０の操作量Ｕｐに切り替えられる。すなわち、キャリッジ６１の移動制御は、減速開始タイミングで、速度制御から位置制御に切り替えられる。
【0108】
一方、インクの吐出動作が減速開始タイミングより前に終了していない場合、ＣＲモータ７１に対する操作量Ｕは、インクの吐出動作の終了タイミングで、速度制御器１２０の操作量Ｕｖから位置制御器１４０の操作量Ｕｐに切り替えられる。すなわち、キャリッジ６１の移動制御は、図１１に示すように吐出動作の終了タイミングで、速度制御から位置制御に切り替えられる。
【0109】
図１１に示すグラフは、図８に示すグラフに対応する第二実施形態の目標速度軌跡Ｐｖ及び目標位置軌跡Ｐｘ２を示す。図１１から理解できるように、積分器１３０による積分動作は、切替信号がオフ信号からオン信号に切り替えられる吐出動作の終了タイミングから開始され、位置指令値Ｘｒは、この終了タイミングにおいて信号処理回路７７により検出されたキャリッジ６１の位置Ｘを初期値とした目標速度軌跡Ｐｖの積分として算出され、位置制御器１４０に入力される。
【0110】
本実施形態によれば、モータコントローラ１００は、減速が開始されても、インクの吐出動作が終了する画像形成区間の終了までは、キャリッジ６１の移動制御を速度制御に維持し、位置制御に切り替えない。画像形成システム１は、例えば小型化のために、キャリッジ６１の減速区間でインクの吐出を行うように構成され得るが、本実施形態によれば、減速区間で用紙Ｑに形成される画像の品質が低下するのを抑制することができる。
【0111】
［第三実施形態］
続いて、第三実施形態の画像形成システム１を説明する。但し、第三実施形態の画像形成システム１の大部分は、第一実施形態と同様に構成される。以下では、第三実施形態の画像形成システム１における第一実施形態とは異なる構成要素を選択的に説明し、同一の構成要素の説明を省略する。第一実施形態と同一符号が付された構成要素は、追加の説明がない限り、第一実施形態の対応する構成要素と同一であると理解されてよい。
続いて、第三実施形態の画像形成システム１を説明する。但し、第三実施形態の画像形成システム１の大部分は、第一実施形態と同様に構成される。以下では、第三実施形態の画像形成システム１における第一実施形態とは異なる構成要素を選択的に説明し、同一の構成要素の説明を省略する。第一実施形態と同一符号が付された構成要素は、追加の説明がない限り、第一実施形態の対応する構成要素と同一であると理解されてよい。
【0112】
本実施形態の画像形成システム１では、往復動するキャリッジ６１の往路及び復路のうち、往路のみでインクの吐出による用紙Ｑへの画像形成が行われ、復路では、用紙Ｑへの画像形成が行われない。
【0113】
メインコントローラ１０は、印刷対象の画像データを受信すると、図３に示す印刷制御処理に代えて、図１２に示す印刷制御処理を開始する。印刷制御処理を開始すると、メインコントローラ１０は、Ｓ１１０，Ｓ１２０での処理と同様に、用紙Ｑの頭出し処理を実行し（Ｓ４１０）、キャリッジ６１を、スタート地点まで移動させる（Ｓ４２０）。
【0114】
その後、メインコントローラ１０は、印刷コントローラ３０の制御モードを第一制御モードに設定し（Ｓ４３０）、１パス分の画像形成動作を実現するための画像形成処理を実行する（Ｓ４４０）。
【0115】
画像形成処理において、メインコントローラ１０は、Ｓ１３０での処理と同様に、速度プロファイルを印刷コントローラ３０に入力することによって、印刷コントローラ３０に第一制御モードでの速度プロファイルに従うキャリッジ６１の移動制御を指令する。メインコントローラ１０は更に、キャリッジ６１の移動過程で用紙Ｑに形成されるべき画像データを印刷コントローラ３０に入力し、画像データに従うインクの吐出制御を、印刷コントローラ３０に指令する。
【0116】
これにより、メインコントローラ１０は、上記１パス分の画像形成動作を実現するための、第一制御モードによるキャリッジ６１の移動制御とそれに同期したインクの吐出制御を、印刷コントローラ３０に実行させる。
【0117】
本実施形態によれば、印刷コントローラ３０が第一制御モードで動作し、モータコントローラ１００が往路におけるキャリッジ６１の移動制御を行うとき、図１３上段に示すように、モータコントローラ１００が、減速開始前だけでなく減速開始後にも、キャリッジ６１を速度制御する。減速開始前後での速度制御の維持は、切替制御器１１５が図７Ａに示す処理に代えて、図１４に示す切替制御処理を実行することにより実現される。
【0118】
すなわち、切替制御器１１５は、第一実施形態と同様に、移動制御の開始時には、ＣＲモータ７１に対する操作量Ｕとして、速度制御器１２０からの操作量Ｕｖが出力されるように、切替信号をオフ信号に設定する（Ｓ５１０）。
【0119】
その後、切替制御器１１５は、減速開始タイミングが到来するまで待機し（Ｓ５２０）、減速開始タイミングが到来すると（Ｓ５２０でＹｅｓ）、設定されている制御モードが第二制御モードであるか否かを判断する（Ｓ５２５）。
【0120】
設定されている制御モードが第二制御モードであると判断すると（Ｓ５２５でＹｅｓ）、切替制御器１１５は、上記操作量Ｕとして、位置制御器１４０からの操作量Ｕｐが出力されるように、切替信号をオン信号に設定する（Ｓ５３０）。その後、切替制御処理を終了する。
【0121】
一方、切替制御器１１５は、上記設定されている制御モードが第二制御モードではなく第一制御モードであると判断すると（Ｓ５２５でＮｏ）、切替信号をオフ信号に保持したまま、切替制御処理を終了する。
【0122】
このようにＳ４４０では、キャリッジ６１を目標停止位置で停止させる前に、キャリッジ６１の移動制御を位置制御に切り替える動作が実行されない。これは、インクの吐出による用紙Ｑへの画像形成は、キャリッジ６１が往路を移動するときのみ実行され、復路では実行されないためである。往路においてキャリッジ６１が折返し地点まで移動し、続く復路においてキャリッジ６１が次の折返し地点まで移動する過程では、インクの吐出動作が実行されない。
【0123】
復路では、キャリッジ６１の移動に伴うインクの着弾点の制御が不要であり、復路の移動開始地点に対応する、直前の往路でのキャリッジ６１の停止地点は、目標停止位置に高精度に一致している必要もない。このため、本実施形態では、往路の移動制御過程において、減速開始後にもキャリッジ６１を速度制御する。すなわち、キャリッジ６１は、減速開始時点まで、定速移動するように速度制御され、減速開始時点からも、目標速度軌跡Ｐｖに従ってキャリッジ６１が減速し折返し地点で停止するように、速度制御される。
【0124】
画像形成処理（Ｓ４４０）による１パス分の画像形成動作が終了すると、メインコントローラ１０は、用紙一頁分の画像形成動作が完了したか否かを判断する（Ｓ４５０）。ここで否定判断すると（Ｓ４５０でＮｏ）、メインコントローラ１０は、Ｓ４６０に移行し、印刷コントローラ３０の制御モードを第二制御モードに切り替えた後、復路移動処理を実行する（Ｓ４７０）。
【0125】
復路移動処理において、メインコントローラ１０は、Ｓ１５０での処理と同様、用紙Ｑを所定距離、副走査方向下流に搬送させるための用紙Ｑの搬送制御を実行するように、搬送コントローラ４０に指令入力する。
【0126】
メインコントローラ１０は更に、キャリッジ６１の移動方向を、Ｓ４４０における正方向から逆方向に切り替えて、次の１パス分の画像形成動作におけるキャリッジ６１の移動開始地点までキャリッジ６１が移動するように、印刷コントローラ３０に対してキャリッジ６１の移動制御を指令する（Ｓ４７０）。
【0127】
すなわち、メインコントローラ１０は、次の往路における１パス分の画像形成動作に適切な折返し地点でキャリッジ６１が停止する速度プロファイルを生成し、この速度プロファイルを目標停止位置と共に印刷コントローラ３０に入力することによって、印刷コントローラ３０に速度プロファイルに従うキャリッジ６１の移動制御を指令する。
【0128】
この移動制御の過程において、切替制御器１１５では、Ｓ５２５での肯定判断により、切替信号が減速開始タイミングでオン信号に設定される。これにより、図１３中段に示すように、減速開始時点以降では、ＣＲモータ７１に対する操作量Ｕとして、位置制御器１４０からの操作量Ｕｐが出力され、キャリッジ６１が位置制御される。すなわち、キャリッジ６１は、減速開始時点まで、定速移動するように速度制御され、減速開始時点から、目標位置軌跡Ｐｘに従ってキャリッジ６１が減速し折返し地点で停止するように、位置制御される。この位置制御により、キャリッジ６１は、目標停止位置に精度よく停止した状態に保持される。
【0129】
Ｓ４７０での処理を終えると、メインコントローラ１０は、印刷コントローラ３０の制御モードを第一制御モードに切り替えて（Ｓ４３０）、図１３下段に示すように、画像形成処理を実行する（Ｓ４４０）。
【0130】
そして、用紙一頁分の画像形成動作が完了すると（Ｓ４５０ｄｅＹｅｓ）、メインコントローラ１０は、排紙処理を実行（Ｓ４８０）し、次頁の画像データがあるか否かを判断する（Ｓ４９０）。
【0131】
次頁の画像データがあると判断すると（Ｓ４９０でＹｅｓ）、メインコントローラ１０は、処理をＳ４１０に戻して、用紙Ｑの頭出し処理を実行する。次頁の画像データがないと判断すると（４９０でＮｏ）、メインコントローラ１０は、キャリッジ６１をホームポジションまで移動させるための処理を実行し（Ｓ５００）、印刷制御処理を終了する。
【0132】
以上に説明した第三実施形態の画像形成システム１によれば、復路におけるキャリッジ６１の移動制御過程では、続く往路で１パス分の画像形成動作の実行予定があることから、第二制御モードにより、減速開始と共に速度制御から位置制御への切替が行われて、次の１パス分の画像形成動作に備えた高精度なキャリッジ６１の停止動作が実現される。
【0133】
往路の移動制御過程では、続く復路で１パス分の画像形成動作の実行予定がなく、インクの吐出による用紙Ｑへの画像形成が行われないことから、第一制御モードにより、位置制御への切替が行われずに、速度制御により高速にキャリッジ６１が折返し地点まで移動される。
【0134】
このように本実施形態では、インクの吐出動作の実行予定に合わせて、吐出動作を伴うキャリッジ６１の移動制御の始点となる位置に、キャリッジ６１を停止させる復路の移動制御では、速度制御から位置制御への切替を行い、それ以外の場合には、切替を行わずに速度制御を維持する。このような状況に応じた切替は、画質及びスループットの点で高性能な画像形成システム１を構築するのに役立つ。また、位置制御では、モータ駆動音が、速度制御と比較して大きい傾向がある。従って、上記切替は、駆動音の低減にも役立つ。
【0135】
変形例として、位置制御器１４０は、キャリッジ６１が目標停止位置に到達してから一定時間経過した後に、疑似微分器４６０の出力に対して定数ゲインをかけることにより、疑似微分器４６０から出力される速度推定値Ｖ＊の値を小さくする、又は、ゼロにするように、構成されてもよい。こうした処理により、キャリッジ６１が目標停止位置に停止した後に、速度推定値Ｖ＊の変動に起因してキャリッジ６１の微小振動が生じる可能性を小さくすることができる。
【0136】
［その他］
本開示が、上述の例示的実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採り得ることは言うまでもない。
本開示が、上述の例示的実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採り得ることは言うまでもない。
【0137】
例えば、本開示の技術は、シート状の用紙Ｑに画像を形成する画像形成システム１に限定されない。例えば樹脂シートや衣服に画像を形成するシステムに、本開示の技術は適用されてもよい。インク吐出以外手法で対象物を加工するシステムに、本開示の技術は適用されてもよい。加工の例には、画像形成以外の対象物の表面加工や対象物の切断などが含まれる。
【0138】
記録ヘッド５０及びキャリッジ６１の移動を制御するためのコントローラとしての機能は、メインコントローラ１０及び印刷コントローラ３０の組合せ、具体的には、プロセッサ１１とＡＳＩＣとの組合せに限定されない。例えば、一つ又は複数のプロセッサによるソフトウェア制御のみで、記録ヘッド５０及びキャリッジ６１の移動制御が実現されてもよい。この場合、印刷コントローラ３０及び搬送コントローラ４０としての機能は、メインコントローラ１０に統合され得る。当該機能をプロセッサ１１に実現させるためのコンピュータプログラムがメモリ１３に記録され得る。逆に、記録ヘッド５０及びキャリッジ６１の移動制御は、一つ又は複数のＡＳＩＣによるハードウェア制御のみで実現されてもよい。
【0139】
上記実施形態における１つの構成要素が有する機能は、複数の構成要素に分散して設けられてもよい。複数の構成要素が有する機能は、１つの構成要素に統合されてもよい。上記実施形態の構成の一部は、省略されてもよい。上記実施形態の構成の少なくとも一部は、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換されてもよい。特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【0140】
１…画像形成システム、１０…メインコントローラ、３０…印刷コントローラ、４０…搬送コントローラ、５０…記録ヘッド、５１…インクタンク、５１Ａ…チューブ、５５…ヘッド駆動回路、６０…キャリッジ移動機構、６１…キャリッジ、６５…ベルト機構、６９…キャッピング機構、７１…ＣＲモータ、７３…モータ駆動回路、７５…エンコーダ、７７…信号処理回路、８０…用紙搬送機構、９１…ＰＦモータ、９３…モータ駆動回路、９５…エンコーダ、９７…信号処理回路、１００…モータコントローラ、１１０…指令生成器、１１５…切替制御器、１２０…速度制御器、１３０…積分器、１４０…位置制御器、１５０…切替器、２１０…減算器、２２０…ゲインアンプ、２３０，２４０，２５０…加算器、２９０…外乱オブザーバ、４１０，４３０…減算器、４２０，４４０…ゲインアンプ、４５０…加算器、４６０…疑似微分器、４７０…外乱オブザーバ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
