CN101100140B - 打印设备、给送设备和给送控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及即使负载突然改变仍能通过伺服控制将对象准确提供到目标位置的打印设备、给送设备和给送控制方法。在该打印设备中，使用编码器来检测打印介质的输送位置和输送速度。在预定时段产生打印介质的输送目标位置并进行校正。基于产生或校正的输送目标位置以及检测并反馈的打印介质的输送位置和输送速度，产生PWM信号。通过PWM信号对DC马达进行伺服控制。这时，将生成或校正的输送目标位置与打印介质的检测输送位置相比较。根据比较结果，进行控制以执行校正。

Description

打印设备、给送设备和给送控制方法

技术领域

本发明涉及一种打印设备、给送设备和给送控制方法。特别是，本发明涉及一种提供例如打印纸张的打印介质并通过使打印头排墨来在打印介质上打印的打印设备和给送控制方法。

背景技术

很多新近的打印设备采用DC马达作为驱动源，并采用可以通过反馈由编码器得到的位置检测信息来实现高速驱动和精确位置控制的伺服控制。

尤其，与使用脉冲马达的控制不同，使用DC马达的控制使得可以进行高速旋转而不失步(step out)。可以通过使用编码器信号精确地检测马达位置信息。因为检测信息被反馈给马达控制规则，所以可以进行精确的速度控制和目标位置的定位。

例如，日本专利第3352612号公开了这种技术。

在该现有技术中，在每个伺服周期内生成渐进增加至最终目标位置的目标位置。然而，如果在伺服控制期间打印设备机构上的负载变化很大，则速度也变化很大。

图10是示出目标位置和检测位置的时间变化的例子的曲线图。

如图10中所示，给出了在每个伺服周期(ΔT)中增加ΔP的目标位置。当打印设备机构上的负载在T＝T1时刻增加时，伺服控制的PWM输出信号连续取得上限值(PWM_MAX)。在这种情况下，检测位置(实际位置)不能跟踪目标位置并与目标位置有较大偏离。在T＝T2时刻消除负载。随后，检测速度变得远大于目标速度来挽回位置偏差。当检测速度高时，伺服控制开始减速以确保速度接近目标速度。

图11是示出目标位置曲线和检测位置曲线之间的比较以及目标速度曲线和检测速度曲线之间的比较的曲线图。与图10中相同，时刻T＝T1和T＝T2分别示出机构上的负载开始增加的时刻和消除高负载的时刻。

如图11中所示，在T＝T2时刻，消除高负载，检测速度增加以挽回位置检测的延迟。即使急速地开始减速时，也不能获得正确的最终目标位置。

发明内容

因此，响应于上述传统技术的缺点做出本发明。

例如，根据本发明的打印设备、给送设备和给送控制方法，即使在负载突然改变的情况下也能通过伺服控制准确地将对象提供到目标位置。

根据本发明的一方面，优选地，提供一种打印设备，其用于通过打印头在打印介质上进行打印，打印设备包括：第一辊，其将打印介质从打印介质的堆放位置输送到打印设备；直流马达，向第一辊提供驱动力；编码器，检测第一辊的旋转量；产生部件，用于产生第一辊将打印介质给送到的目标位置；校正部件，用于校正由产生部件产生的目标位置；控制部件，用于基于由产生部件产生的或由校正部件校正的目标位置以及由编码器检测的旋转量来产生脉宽调制信号，即PWM信号，并用PWM信号对直流马达进行伺服控制；第一比较部件，用于将由产生部件产生的或由校正部件校正的目标位置与由编码器检测的旋转量进行比较；以及校正控制部件，用于根据来自第一比较部件的比较结果控制校正部件执行校正。

根据本发明的另一方面，优选地，提供一种给送设备，其将堆放的打印介质输送到预定位置，给送设备包括：第一辊，其将打印介质从打印介质的堆放位置输送到给送设备；直流马达，向第一辊提供驱动力；编码器，检测第一辊的旋转量；产生部件，用于产生第一辊将打印介质给送到的目标位置；校正部件，用于校正由产生部件产生的目标位置；控制部件，用于基于由产生部件产生的或由校正部件校正的目标位置以及由编码器检测的旋转量来产生PWM信号，并用PWM信号对直流马达进行伺服控制；比较部件，用于将由产生部件产生的或由校正部件校正的目标位置与由编码器检测的旋转量进行比较；以及校正控制部件，用于根据来自比较部件的比较结果控制校正部件执行校正。

根据本发明的又一方面，优选地，提供一种给送控制方法，其通过从被伺服控制的直流马达提供驱动力的辊给送堆放的打印介质，方法包括以下步骤：通过使用编码器来检测辊的旋转量；产生步骤，产生所述辊将打印介质给送到的目标位置；校正步骤，校正在产生步骤中产生的目标位置；基于在产生步骤中产生的或在校正步骤中校正的目标位置以及由编码器检测的旋转量来产生PWM信号，并用PWM信号对直流马达进行伺服控制；比较步骤，将在产生步骤中产生的或在校正步骤中校正的目标位置与由编码器检测的旋转量进行比较；以及根据在比较步骤中的比较结果来控制在校正步骤中执行校正。

该发明尤其有利的是，即使当在伺服控制期间负载突然改变时，也能将例如打印介质的伺服控制对象准确地提供到目标位置。

根据下面典型实施例的说明(参考附图)，本发明的进一步特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明典型实施例的喷墨打印设备的示意性结构的立体图；

图2和图3是示出图1所示喷墨打印设备的输送机构结构的侧剖图；

图4是示出图1中所示打印设备的控制结构的框图；

图5是示出驱动输送辊和给送辊的马达的伺服控制的功能结构的框图；

图6是示出目标位置延迟单元的处理的流程图；

图7是示出检测位置、检测速度、理想目标位置和校正目标位置的时间变化的曲线图；

图8是示出目标位置延迟单元的另一个处理的流程图；

图9是示出根据本发明实施例获得的校正目标位置曲线和检测位置曲线之间的比较以及目标速度曲线和校正检测速度曲线之间的比较的曲线图；

图10是示出目标位置和检测位置的时间变化的例子的曲线图；

图11是示出目标位置曲线和检测位置曲线之间的比较以及目标速度曲线和检测速度曲线之间的比较的曲线图；以及

图12是示出打印设备的另一个控制结构的框图。

具体实施方式

现在根据附图详细说明本发明的优选实施例。

在本说明书中，术语“打印”不仅包括例如字符和曲线图等重要信息的形成，还广泛地包括图像、图形、图案等在打印介质上的形成，或介质的处理，而不管它们重要或不重要，也不管它们是否显现出来使人能在视觉上感知。

此外，术语“打印介质”不仅包括用于普通打印设备的纸张，还广泛地包括例如织物、塑料薄膜、金属板、玻璃、陶器、木头和皮革等能够接受墨水的材料。

此外，与上述“打印”的定义类似，术语“墨水”(下文中也称为“液体”)应该广义地解释。即，“墨水”包括在应用到打印介质上时可以形成图像、图形、图案等，可以处理打印介质，并可以处理墨水(例如，可以凝固或使应用到打印介质上的墨水中含有的着色剂不溶解)的液体。

此外，除非另外规定，术语“喷嘴”一般指：用于排墨的一组排出孔、连接到该孔的液体通道以及产生能量的元件。

图1是示出使用喷墨打印头打印的、根据本发明典型实施例的打印设备的机构的立体图。

参考图1，马达1用作输送例如打印纸张等打印介质的驱动源。输送(LF)辊2输送打印介质。编码器3与LF辊2同轴地安装以检测其位置和速度。给送辊4给送打印介质。压板5向给送辊4按压堆放的打印介质。给送杆8将LF辊2的驱动连接到给送辊4的驱动。在本实施例中，将DC马达用作马达1。

当装有喷墨打印头(下文中称为打印头)的滑架(未示出)移动来降低给送杆8时，LF辊2的驱动连接到给送辊4。

图2和图3是示出图1所示喷墨打印设备的输送机构的结构的侧剖图。

参考图2和图3，分离辊6将例如一张打印纸从例如堆放的打印纸张分离。

如图2所示，当给送操作开始时，压板5向上移动并向给送辊4按压打印纸张，使得给送辊4和分离辊6夹持纸张。这时，输送机构上的负载变重。当给送辊4和分离辊6夹持纸张时，返回杆13将剩余纸张送回压板5。当返回杆13如上移动时，负载变得更重。当返回杆13返回的纸张数量增加时，负载变得更重。注意：返回杆13沿纸张的横向方向与给送辊4隔开。如图3中所示，当将分离出的打印纸张运送到输送辊2附近时，压板5向下移动使得给送辊4与分离辊6分离。这时，输送机构上的负载被消除。

如上所述，在该打印设备中，输送机构上的负载在压板5和分离辊6上下移动期间变化。上述返回杆13移动时产生的负载基于每次给送操作中返回杆13返回的纸张数量变化。

图4是示出图1～图3中所示打印设备的控制结构的框图。

用作驱动源的马达1旋转LF辊2和给送辊4。在该实施例中，马达1直接将其驱动力传送到LF辊2，但通过给送杆8传送到给送辊4。在给送杆8传送驱动力的情况下，在驱动DC马达时，给送辊4和LF辊2均旋转。另一方面，在给送杆8不传送驱动力的情况下，在驱动DC马达时，只有LF辊2旋转。

马达1既可以沿图1～图3中箭头A的方向旋转(前向旋转)又可以沿箭头A的反方向旋转(反向旋转)来输送打印介质。CPU/G.A.(门阵列)9通过马达驱动器12向马达1给出关于旋转方向的指令。通过马达驱动器12对马达1进行PWM控制(稍后说明)。

CPU/G.A.9通过将RAM10用作执行程序的工作区，基于存储在ROM11中的控制程序、各种参数和速度驱动模式来控制整个打印设备。CPU/G.A.9还执行用于PWM控制的计算处理。RAM10还用作缓冲器以存储从例如个人计算机或数字照相机等外部装置(未示出)传送的图像数据。

CPU/G.A.9接收来自编码器3的输出，并基于该输出，获得LF辊2的旋转速度和其输送量。

如结合图1所述，当装有打印头的滑架7移动到预定位置将给送杆8降低时，马达1的驱动力被传送到给送辊4。当滑架7移动到另一个位置时，给送杆8升高并返回到初始状态。

图5是示出驱动输送辊和给送辊的马达的伺服控制的功能结构的框图。

本实施例的伺服控制由包含在CPU/G.A.9中的ASIC(未示出)和通过使CPU/G.A.9执行存储在ROM11中的控制程序实现。图5中由虚线表示的区域中的组成元件与由程序或ASIC实现的功能相对应。在每个伺服周期(ΔT)中重复执行伺服控制处理。

目标位置产生单元501通过伺服控制产生渐进增加到最终目标位置(例如，打印纸张的打印开始位置)的目标位置。从来自编码器3的输出获得LF辊2的旋转速度和旋转量。它们分别与打印介质的输送速度和打印介质的输送位置(前端(tip))相对应。这种计算是公知的，省略其说明。将关于输送速度(旋转速度)和输送位置(旋转量)的信息反馈到图4所示的CPU/GA.9。

在将DC马达的驱动力传送到给送辊4的情况下，给送辊4和LF辊2之间的传动比是预先知道的。基于该传动比，就可以从LF辊2的旋转量推出给送辊4的旋转量，从LF辊2的旋转速度推出给送辊4的旋转速度。

在旋转给送辊4的控制中，CPU/G.A.9可以通过使用来自设置在旋转LF辊2上的编码器3的信号来获取给送辊4的旋转量和旋转速度的信息。CPU/G.A.9通过设置在LF辊2上的编码器3获取信息，从而控制给送辊4的旋转。

更具体地说，加法器501a对来自目标位置产生单元501的目标位置反馈位置信息。加法器502a对来自微分电路502的目标速度反馈速度信息。目标位置由例如旋转量来表示。将来自加法器501a的输出作为位置偏差输入到目标位置延迟单元505。即，获得由目标位置产生单元501产生的旋转量信息和从编码器3获得的旋转量信息之间的偏差，并将其输入到目标位置延迟单元505。

基于由来自编码器3的速度信息校正的速度，通过PID计算单元503和PWM产生单元504计算PWM(脉冲宽度调制，PulseWidth Modulation)信号，并将其输出到马达驱动器12。PWM产生单元504也向目标位置延迟单元505输出PWM信号。PWM信号由占空比值(高电平和低电平的比率，即，预定时间期间脉冲信号的ON和OFF的比率)表示。占空比值范围在0％～100％之间，占空比值越大，提供给马达的能量就越大。

目标位置延迟单元505接收位置偏差和PWM信号，并向目标位置产生单元501输出与目标位置的理想检测时间的延迟(Tdelay)或与理想目标位置的偏离(Pdelay)。目标位置产生单元501在晚了所接收延迟(Tdelay)的时刻产生目标位置，或产生小了所接收偏差(Pdelay)的目标位置。

接下来参考流程图以及检测位置和检测速度的时间变化说明如何在目标位置延迟单元中产生延迟(Tdelay)或偏差(Pdelay)。

图6是示出在每个伺服周期(ΔT)中重复执行的目标位置延迟单元的处理的流程图。在驱动给送辊时执行该控制处理。

图7是示出检测位置、检测速度、理想目标位置和校正目标位置的时间变化的曲线图。参考图7，粗线示出理想目标位置，细线示出校正目标位置。如果没有进行根据实施例的目标位置校正，则从目标位置产生单元501获得理想目标位置，并将其展现为如图10中所示的曲线。

在步骤S601中，检查从PWM产生单元504输出的PWM信号(PWM)是否已经达到上限值(PWM_MAX)。PWM的上限值是100％。如果PWM＜PWM_MAX，则处理结束。如果PWM＝PWM_MAX，则处理前进到步骤S602。如果PWM＜PWM_MAX，则不执行本实施例的处理，这是因为即使不通过控制增加PWM值(占空比值)来使速度发生任何大的变化，也可以容易地挽回目标位置检测时间的延迟。

在步骤S602中，检查控制阶段是否处于常速区域。如果伺服控制阶段处于常速区域，则处理前进到步骤S603。如果伺服控制阶段不处于常速区域，则处理结束。因为输送机构上的负载在常速区域中变化，所以本实施例的处理在常速区域外没有必要。

在步骤S603中，检查检测位置和(理想)目标位置之间的差(D)是否大于预定量(ΔP)。ΔP是目标位置在每个伺服周期(ΔT)中增加的距离。图7示出差(D)和预定量(ΔP)之间的关系。在图7中，在例如时刻T＝T1+ΔT，D≤ΔP。

如果D＞ΔP，则处理前进到步骤S604。如果D≤ΔP，则本实施例的处理结束。这是因为如果检测位置和目标位置之间的差等于或小于ΔP，则可以通过伺服控制容易地挽回该差，而不需要任何大的速度变化。

在步骤S604中，ΔT被加到与目标位置的理想检测时间的延迟(Tdelay)。在图7中，在例如时间T＝T1+2ΔT，D＞ΔP。这时，应当将ΔP加到位置(P)的值以获得理想目标位置。代替地，将相加的时间延迟ΔT。根据图7，在T＝T1+2ΔT时刻的延迟(Tdelay)是Tdelay＝ΔT。在伺服控制开始前将延迟(Tdelay)复位为0。在伺服控制期间，只执行该加法处理而不复位该值。

基于以这种方式的从目标位置延迟单元505输出的Tdelay，目标位置产生单元501在延迟了Tdelay的定时输出目标位置。

根据上述处理，如果输送机构上的负载重，且判断为很难通过伺服控制挽回目标位置检测时间的延迟而速度不发生任何大的变化，则目标位置检测时间在时间上延迟。

在例如图7中的T＝T1+3ΔT，该延迟允许调整到差(D)＜ΔP。

根据图6中的处理，在时间上进行校正。代替地，可以对距离本身进行校正。

在只有输送辊被驱动的情况下，不执行图6中所示的处理。更具体地说，在图5所示的结构中，目标位置产生单元501不执行从目标位置延迟单元505接收延迟并产生延迟(Tdelay)或偏差(Pdelay)的处理。代替地，基于从目标位置产生单元501输出的目标位置和从编码器3获得的检测位置和检测速度来进行伺服控制。这是因为：当输送辊输送打印介质时，没有发生如图10所示的输送机构上的重负载。

图8是示出在每个伺服周期(ΔT)重复执行的目标位置延迟单元的另一个处理的流程图。在图8的步骤S601～S603中，执行与图6中相同的处理。在步骤S604′中，将ΔP加到理想目标位置的偏差(Pdelay)。在伺服控制开始前，将Pdelay复位为“0”。在伺服控制期间，只执行该加法处理而不复位该值。

如图7中所示，将Pdelay定义为理想目标位置和校正目标位置之间的差。在图7中，在例如时刻T＝T1+2ΔT，应当将ΔP加到位置(P)的值以获得理想目标位置。然而，因为D＞ΔP，所以不加ΔP。因此，校正目标位置与理想目标位置有对应于ΔP的偏差。

如上所述，在每个伺服控制周期(ΔT)中检查校正目标位置和检测位置之间的差。加上偏差(Pdelay)使得差(D)满足D＜ΔP，且偏差(Pdelay)增加。在例如图7中的时刻T＝T1+5ΔT，Pdelay＝3ΔP。该调整允许在时刻T＝T1+6ΔT使再一次保持D＜ΔP。

根据上述实施例，例如，即使输送机构上的负载很重，且在时刻T＝T1伺服控制的PWM信号输出达到上限值(PWM_MAX)，如图7中所示，仍可以在位置或时间上校正目标位置。这使得即使当在时刻T＝T2消除负载时，目标位置和检测位置之间的差落在ΔP内。

出于该原因，没必要提高马达的旋转速度并以高速输送打印介质来消除该差。编码器的检测位置从不会关于目标位置变得过分大。

图9是示出由本实施例获得的检测位置、检测速度、校正目标位置和校正目标速度之间的比较的曲线图。

如图9中所示，根据本实施例，即使在输送机构上的负载变化之后，仍可以准确地将打印介质输送到最终目标位置。

如上所述，根据本实施例，虽然在给送打印介质时直到给送结束需要稍长的时间，但可以精确输送打印介质而不管这时输送机构上负载的变化。这使得可以将打印介质准确地移动到打印开始位置。

用于将马达1的驱动力发给到给送辊的结构不局限于上述实施例的结构。也可以使用下面的结构。当滑架移动到预定位置以降低给送杆8时，传送部件变得可操作(允许操作)。马达1的驱动力经由传送部件被传送到给送辊4。当支架从预定位置移动到另一个位置时，给送杆8上升，传送部件变得不可操作(禁止操作)。在这种情况下，马达1的驱动力不传送到给送辊4。

当马达1在传送部件的可操作(允许操作)状态下沿反方向旋转时，给送辊通过传送部件沿向前的方向旋转以从给送盘给送打印介质，使得打印介质的前端可以被输送到沿反方向旋转的输送辊。

在上述实施例中，将编码器设置在LF辊2上。如图12中所示，除了LF辊2用的编码器3还可以设置给送辊用编码器3a。在这种情况下，CPU/G.A.9可能具有选择来自其中一个编码器的信号的功能(未示出)。使用该结构，CPU/G.A.9可以通过使用编码器3的位置信息和速度信息来控制LF辊2的驱动，并通过使用编码器3a的位置信息和速度信息来控制给送辊4的驱动。

在上述实施例中，从打印头排出的液滴是墨滴，存储在墨盒里的液体是墨水。然而，存储的液体不局限于墨水。例如，也可以将一种排出到打印介质以增强打印图像的定影效果和抗水性或改善图案质量的处理液体存储在墨盒里。

在上述实施例中，特别地，采用了喷墨打印方法中的使用用于产生作为用来排出墨的能量的热能的部件(例如，电热变换器或激光束)的方法，使得墨水状态被热能改变。其结果是获得高打印密度和分辨率。

虽然参考典型实施例说明了本发明，应该理解本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，从而包含全部这种修改和等同结构与功能。

Claims (10)

1.一种打印设备，其用于通过打印头在打印介质上进行打印，所述打印设备包括：

第一辊，其将所述打印介质从所述打印介质的堆放位置输送到所述打印设备；

直流马达，其向所述第一辊提供驱动力；

编码器，其检测所述第一辊的旋转量；

产生部件，其用于产生所述第一辊将所述打印介质给送到的目标位置；

校正部件，其用于校正由所述产生部件产生的所述目标位置；

控制部件，其用于基于由所述产生部件产生的或由所述校正部件校正的所述目标位置以及由所述编码器检测的所述旋转量来产生脉宽调制信号，即PWM信号，并用所述PWM信号对所述直流马达进行伺服控制；

第一比较部件，其用于将由所述产生部件产生的或由所述校正部件校正的所述目标位置与由所述编码器检测的所述旋转量进行比较；以及

校正控制部件，其用于根据来自所述第一比较部件的比较结果控制所述校正部件进行校正。

2.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于，在通过所述第一比较部件进行比较获得的所述目标位置和所述检测的旋转量之间的差大于预定阈值的情况下，所述校正控制部件控制所述校正部件进行校正。

3.根据权利要求2所述的打印设备，其特征在于，还包括用于将所述PWM信号与所述PWM信号的预定最大输出值进行比较的第二比较部件，

其中，在所述PWM信号达到所述最大输出值的情况下，所述校正控制部件控制所述校正部件执行校正。

4.根据权利要求3所述的打印设备，其特征在于，在所述直流马达的旋转位于常速区域的情况下，所述校正控制部件控制所述校正部件进行校正。

5.根据权利要求4所述的打印设备，其特征在于，所述常速区域在时间上与由所述第一辊驱动的所述打印介质的给送操作时段相对应。

6.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于，由所述校正部件进行的校正是下列其中之一：所述目标位置本身的校正，以及所述打印介质到达所述目标位置时的目标时间的校正。

7.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于，所述校正部件在所述控制部件进行伺服控制的伺服周期校正所述目标位置。

8.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于，还包括：

第二辊，其将由所述第一辊给送的所述打印介质输送到所述打印头的打印位置；以及

另一个编码器，其检测所述第二辊的旋转量。

9.一种给送设备，其将堆放的打印介质输送到预定位置，所述给送设备包括：

第一辊，其将所述打印介质从所述打印介质的堆放位置输送到给送设备；

直流马达，其向所述第一辊提供驱动力；

编码器，其检测所述第一辊的旋转量；

产生部件，其用于产生所述第一辊将所述打印介质给送到的目标位置；

校正部件，其用于校正由所述产生部件产生的所述目标位置；

控制部件，其用于基于由所述产生部件产生的或由所述校正部件校正的所述目标位置以及由所述编码器检测的所述旋转量来产生脉宽调制信号，即PWM信号，并用所述PWM信号对所述直流马达进行伺服控制；

比较部件，其用于将由所述产生部件产生的或由所述校正部件校正的所述目标位置与由所述编码器检测的所述旋转量进行比较；以及

校正控制部件，其用于根据来自所述比较部件的比较结果控制所述校正部件进行校正。

10.一种给送控制方法，其通过从被伺服控制的直流马达提供驱动力的辊给送堆放的打印介质，所述方法包括以下步骤：

通过使用编码器来检测所述辊的旋转量；

产生步骤，产生所述辊将所述打印介质给送到的目标位置；

校正步骤，校正在所述产生步骤中产生的所述目标位置；

基于在所述产生步骤中产生的或在所述校正步骤中校正的所述目标位置以及由所述编码器检测的所述旋转量来产生脉宽调制信号，即PWM信号，并用所述PWM信号对所述直流马达进行伺服控制；

比较步骤，将在所述产生步骤中产生的或在所述校正步骤中校正的所述目标位置与由所述编码器检测的所述旋转量进行比较；以及

根据在所述比较步骤中的比较结果来控制在所述校正步骤中进行校正。

Images