CN1953919A - 打印介质输送设备和打印介质输送方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于在辅助扫描方向上移动打印介质的打印介质输送技术。该技术包括使用速度曲线通过反馈控制来控制打印介质的移动。该速度曲线包括加速区域、恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域。该技术还包括根据速度信息将速度曲线从加速区域转换到恒速区域；及根据距目标位置的当前距离在恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域之间转换速度曲线。

Description

打印介质输送设备和打印介质输送方法

技术领域

本发明涉及在如喷墨打印机之类的成像设备中使用的打印介质输送设备和打印介质输送方法。尤其是，本发明涉及一种马达控制方法、马达控制设备、使用这种马达控制方法和设备的打印机，以及用于实现这种马达控制方法和设备的计算机程序和计算机系统。

背景技术

用于使用速度曲线通过速度反馈控制实现位置操作的系统在喷墨打印机的打印介质输送设备和涉及其它技术领域的其它应用中广泛使用。然而，在以速度曲线为基础进行位置操作的情况下，当相对于速度曲线发生偏差时，可能相对于实际移动距离产生变化。同样，相对于速度曲线的基本偏差可能导致实际的下冲(undershoot)和过冲(overshoot)，从而导致位置操作中的摆动和不稳定。

应当注意的是，在例如日本未审专利公开No.2001-224189，日本未审专利公开No.2001-169584和日本未审专利公开No.2003-348878中公开了使用速度曲线的马达驱动控制技术。

在使用速度曲线通过马达控制电路控制马达的情况下，当在驱动马达获得特定目标曲线之后不考虑马达的驱动载荷时，马达达到预定转速所需要的时间可能根据马达的驱动载荷改变。尤其是，当马达的驱动载荷较轻时，马达可能在较短时间段中达到预定转速；另一方面，当马达的驱动载荷较重时，马达达到预定转速需要较长时间段。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种马达控制方法，用于甚至当马达的驱动载荷波动时精确控制马达，并使马达能够在较短时间段中达到目标位置。根据本发明的另一方面，提供能够执行这种马达控制方法的马达控制设备。根据本发明的另一方面，提供包含在计算机可读介质中的计算机程序，它由计算机执行，以实现这种马达控制方法。

根据本发明的一个特定实施例，提供一种构造成在辅助扫描方向上移动打印介质的打印介质输送设备，该设备包括：

控制单元，它包括速度曲线，并构造成使用该速度曲线通过反馈控制来控制打印介质的移动；

其中，该速度曲线包括加速区域、恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域；

该速度曲线根据速度信息从加速区域转换到恒速区域；及

该速度曲线根据距目标位置的当前距离在恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域之间转换。

根据本发明的另一特定实施例，提供了一种用于在辅助扫描方向上移动打印介质的打印介质输送方法，该方法包括如下步骤：

使用速度曲线通过反馈控制来控制打印介质的移动，该速度曲线包括加速区域、恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域；

根据速度信息将速度曲线从加速区域转换到恒速区域；及

根据距目标位置的当前距离在恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域之间转换速度曲线。

根据本发明的另一特定实施例，提供了一种含有打印介质输送程序的计算机可读介质，该打印介质输送程序在计算机上运行，用于在辅助扫描方向上移动打印介质，该程序由计算机执行，以实现本发明的实施例所述的打印介质输送方法。

在本发明的优选实施例中，减速区域的曲线由距目标位置的当前距离的函数决定。

在本发明的另一优选实施例中，用于在减速区域中从第一速度V1减到第二速度V2的目标速度由编码器脉冲计数值Pr的函数决定，该函数表达为：

Vt＝(Pr×(V1-V2)/(P1-P2)-(P1×(V1-V2)/(P1-P2)-V1))/(Lp)

其中，P1表示第一速度V1处的计数值，P2表示第二速度V2处的计数值，并且Lp表示编码器脉冲分辨率。

根据本发明的一方面，在尤其是速度曲线的减速区域中通过以距目标位置的当前距离(即，目标停止位置计数值和当前位置计数值之间的差，该目标停止位置计数值与从移动操作的开始进行计数的编码器脉冲边缘的数量相对应)为基础决定速度曲线，来转换速度曲线，以控制打印介质的移动和停止中，减速的量可随着当前位置逐渐靠近目标位置而减小，从而目标速度的变化在从减速区域转换到恒定低速区域之后可能减小，并且在减速后移动到恒速阶段时可能防止速度偏差。

根据本发明的另一方面，由于速度以相对于目标值的差为基础决定，所以目标位置附近的目标速度可减小到较低速度，从而可以防止偏差并且可以实现稳定停止操作。

附图说明

当结合附图读过下面的详细描述时，本发明的其它目的、特征和优点将变得更加明确。

图1是示出本发明的实施例所述打印介质输送设备的构造的视图；

图2是示出本实施例的打印介质输送设备的控制器的示例性构造的视图；

图3是说明了本发明的实施例中使用的速度曲线的曲线；

图4是说明了用于转换图3的速度曲线的工艺流程的流程图；

图5是说明了作为对比例子的另一速度曲线的曲线；

图6是说明了图5的速度曲线的减速区域的示例性构造的曲线；

图7是说明了图3的速度曲线的减速区域的构造的曲线；

图8是说明了图3的速度曲线和图5的速度曲线之间的差别的曲线。

实现本发明的最佳模式

在下文中，参照附图描述本发明的优选实施例。

在通过响应马达驱动开始信号开始马达的转动操作，并设定马达转动角度的目标角度或目标距离、设置在马达中的驱动辊的周向移动距离、或设置在驱动辊中的皮带的移动距离对马达进行控制的情况下，例如通过用设置在马达的驱动轴或经过减速机构由马达驱动的从动轴处的编码器，探测马达的转动角度或移动距离，例如并将转动角度或移动距离的变化量反馈给马达，可以将马达驱动到目标位置。

图1是示出了本发明的实施例所述打印介质输送设备的构造的视图。如图中所示，本实施例的打印介质输送设备包括驱动轮1、从动轮2、设置在驱动轮1和从动轮2上的皮带，构造成转动驱动轮1的轴以转动皮带3的马达4，相对于驱动轮1同轴设置的编码器5，构造成探测形成在编码器5上的狭缝的编码器传感器6，构造成对编码器传感器6的输出进行计数以计算驱动轮1的转动角度的计数器7，以及构造成以计数器7计算出的驱动轮1的转动角度为基础控制马达4转动到目标位置的控制器8。

图2是示出了本实施例的打印介质输送设备的控制器8的示例性构造的方块图。图3是说明了示例性速度曲线的曲线。

根据本例子，控制器8构造成通过根据情况控制加速曲线8a、恒速曲线8b、第一减速曲线8c、恒定低速曲线8d和第二减速曲线8e之间的转换，用于从加速区域(a)转换到图3中所示的速度曲线的恒速区域(b)、第一减速区域(c)、恒定低速区域(d)和第二减速区域(e)，对马达4的速度进行控制。应当注意的是，在图3的停止操作区域(f)中，可以在不使用速度曲线的情况下进行最终定位控制。

根据本例子，计数值速度信息决定单元8g构造成，以经过接口8f从计数器7获得的驱动轮1的转动角度为基础，进行曲线8a至8e之间的转换。在本例子中，通过决定是否以相关计数值为基础进行转换，以及以计数值速度信息决定单元8g中的计数数据采样周期和计数值的差值为基础决定速度信息，实现以计数值为基础的曲线转换。

根据本例子，通过获得每个速度曲线的相对应目标位置，根据其速度通过PI(比例积分)控制器8h计算马达4的驱动扭矩，并经过马达接口8i转动马达4，可以将皮带3移动到目标位置。

图4是说明了以图3中所示的速度曲线为基础的曲线转换过程的示例性流程的流程图，该曲线转换过程可以实现例如将皮带3定位到目标位置。如上所述，图3的速度曲线包括用于将速度从马达转动开始加速到预定速度的加速区域(a)，用于将速度保持在恒定速度的恒速区域(b)，用于将速度从恒速减到预定低速的第一减速区域(c)，用于将速度保持在预定低速的恒定低速区域(d)，用于在停止在目标区域之前减速的第二减速区域(e)，和用于为了停止在目标位置进行停止操作的停止操作区域(f)。

根据本例子，假定恒速区域(b)中的速度用V1表示，速度V1设置为加速区域(a)中的目标速度。应当注意的是，加速区域(a)中的速度V0可以用通过编码器5的转动获得的采样周期中脉冲的数量来计算。假定采样周期中脉冲的数量用Pc表示，采样周期用Ts表示，并且编码器脉冲的分辨率(以驱动轴的转动为基础)用Lp表示，则可以基于如下公式计算速度V0：

V0＝Pc×Lp/Ts

应当注意的是，在目标速度设置成V1的情况下，在加速区域(a)中进行速度控制，直到满足条件V0＝V1为止。当满足条件V0＝V1时，进行从加速区域(a)到恒速区域(b)的转换。

在恒速区域(b)中，在将目标速度设置成V1的情况下，进行速度控制。

应当注意的是，以目标位置(从开始进行计数的编码器脉冲的目标计数值)和从开始进行计数的当前计数值之间的差为基础决定从恒速区域(b)向减速区域(c)的转换。也就是，假定目标计数值用Pt表示，当前计数值用Pr表示，恒速区域(b)的相对应目标位置用P1表示，则当满足下列条件时，进行从恒速区域(b)向减速区域(c)的转换：

P1＝Pt-Pr

在减速区域(c)中，实现从速度V1到速度V2的减速。在这种情况下，减速区域(c)中的目标速度可以从如下所述的编码器脉冲数计数值Pr的函数中计算：

Vt＝(Pr×(V1-V2)/(P1-P2)-(P1×(V1-V2)/(P1-P2)-V1))/(Lp)

应当注意的是，P1表示从用于从恒速区域(b)转换到减速区域(c)的目标计数值减去当前计数值所获得的值，P2表示从用于从减速区域(c)转换到恒定低速区域(d)的目标计数值减去当前计数值所获得的值，并且Lp表示编码器脉冲的分辨率(以驱动轴的转动为基础)。

假定目标计数值表示为Pt，并且当前计数值表示为Pr，则当满足下列条件时，进行从减速区域(c)向恒定低速区域(d)的转换：

P2＝Pt-Pr

在减速区域(d)中，在将目标速度设置成V2的情况下，进行速度控制。

应当注意的是，以目标位置(从开始进行计数的编码器脉冲的目标计数值)和从开始进行计数的当前计数值之间的差为基础决定从恒定低速区域(d)到减速区域(e)的转换。也就是，假定目标计数值表示为Pt，当前计数值表示为Pr，并且恒定低速区域(d)的相对应目标位置表示为P3，则当满足下列条件时，进行从恒定低速区域(d)向减速区域(e)的转换：

P3＝Pt-Pr

在减速区域(e)中，速度从速度V2减到接近停止。在这种情况下，可以用如下所述的编码器脉冲数量计数值Pr的函数计算减速区域(e)中的目标速度Vt：

Vt＝(Pr×(V2)/(P3)-(P1×(V2)/(P3)))/(Lp)

应当注意的是，P3表示从用于从恒定低速区域(d)转换到减速区域(e)的目标计数值减去当前计数值所获得的值，并且Lp表示编码器脉冲的分辨率(以驱动轴的转动为基础)。

以目标位置(从开始进行计数的编码器脉冲的目标计数值)和从开始进行计数的当前计数值之间的差为基础，决定从减速区域(e)向停止操作区域(f)的转换。假定目标值用Pt表示，当前计数值用Pr表示，并且减速区域(e)的相对应目标位置用P4表示，则当满足下列条件时，进行从减速区域(e)向停止操作区域(f)的转换：

P4＝Pt-Pr

在停止操作区域(f)中，进行如以开环中目标位置和当前计数量之间的差为基础的位置反馈控制和马达驱动指令值的调节之类的定位操作，以实现定位在目标位置处。

如从上面的描述可以认识到的那样，根据本例子，通过决定每个速度曲线(区域)的目标速度值，并以编码器脉冲计数值为基础转换目标速度值，可以实现定位到目标位置。

应当注意的是，在本发明的实施例中使用的速度曲线不必须包括在图3中所示速度曲线中包含的第二减速区域(e)和停止操作区域(f)。例如，马达控制操作可以布置成，以相对于目标位置的差值为基础，从恒定低速区域(d)相对应的操作状态继续进行停止操作。

同样，应当注意的是，通过使用上述速度曲线进行定位控制，即使在例如驱动轴的载荷发生变化并由此导致驱动轴的减速状态改变时，也可以实现稳定的停止操作。

图5是说明了作为对比例子的另一速度曲线的曲线图。根据该对比例子，速度曲线构造成，以时间为基础控制速度(下文中，称之为“时间-速度曲线”)。图5的速度曲线形成以垂直轴代表速度，以水平轴代表时间的曲线，并包括由时间限定的区域(a)至(f)。尤其是，在从开始时间到时间T0的区域(a)中，速度加速到速度V1；在从时间T0到时间T1的区域(b)中，速度保持恒定在V1；在从时间T1到时间T2的区域(c)中，速度从V1减速到V2；在从时间T2到时间T3的区域(d)中，速度保持恒定在V2；在从时间T3到T4的区域(e)中，速度从V2减速到接近停止；并且在区域(f)中，进行停止控制，以实现定位到目标位置。

根据本例子，假定相关机构的特征已知并且载荷情况基本固定，通过仿真可以产生相对于相关机构的速度曲线，并且使用所产生的速度曲线可以进行测试操作，以获得相关机构的合适速度曲线。然而，在本例子中，可能无法包容例如由于载荷情况中的波动而造成的速度特征的变化，并且在这种情况下，驱动轮1的驱动轴的移动可能无法与图5的速度曲线一致。

尤其是，相对于减速区域(c)，当使用以时间为基础的速度曲线并且相关机构的载荷与期望值不同时，可能相对于如图6中所示的减速区域(c)中的速度曲线产生偏差。同样，甚至在随后的恒定速度区域(d)中可能重复减速和加速，以试图与速度曲线一致(以达到目标速度)，从而可能产生相当大的速度波动。结果，可能增加达到目标位置的所需时间。

同样，应当注意的是，在相关机构不具有足够刚性的情况下，相关机构可能是振动系统，并且当该机构共振频率较低时，可能产生摆动状态。

而且，根据本例子，由于用时间控制速度，所以当速度不足以相对于目标位置减速时，以高于相关目标速度的速度驱动马达的持续时间可能较长，从而例如可能增长实际移动距离，并且可能驱动马达超过目标位置，从而产生摆动。

根据本发明的实施例，使用位置和速度设置成具有线性关系的上述公式根据目标位置产生速度曲线(位置-速度曲线：以离目标位置的距离为基础的速度曲线)。在这种情况下，该速度曲线构造成使得目标速度在接近目标位置时降低，并且由速度曲线控制的速度在接近目标位置时降低。因此，减小了位置变化量，并且减小了这种情况下速度曲线的目标速度的变化。尤其是，参照说明位置-速度曲线的减速区域(c)的示例性构造的图7，当减速刚刚开始时，由于速度仍然较高并且速度曲线(目标速度)的变化量较大，所以每单位时间的移动量较大。随着相对于目标位置的距离减小，以及减速的进行，每单位单元的移动量减小，并且目标速度的变化量减小。根据本实施例，甚至在目标速度设置成低速时，在接近目标位置时将减速的量控制，然后移动到恒定速度曲线，从而可以防止实际速度相对于目标速度摆动。

如图7中所示，在使用以时间为基础的速度曲线(时间-速度曲线)的情况下，当实际速度和目标速度之间具有较大差时实际的减速量增大，并且导致实际速度易于摆动。然而，在像本实施例中那样，使用以位置为基础的速度曲线(位置-速度曲线)的情况下，如图7中由线X表示的以离目标位置的距离为基础，决定速度曲线的减速量，从而可以防止实际速度的大范围摆动。

图8是说明根据对于速度以恒定速度(相对于时间或位置)变化的情况中使用时间函数获得的时间-速度曲线和位置-速度曲线的目标速度的曲线图。通过将本图中说明的时间-速度曲线(A)和位置-速度曲线(B)进行比较，可以认识到，在位置速度曲线(B)中，由于速度在减速开始时仍然较高，所以减速的量设置成较大，并且由于速度减小和移动距离减小，速度变化(减速)的量设置成在减速末期附近较小。换句话说，当将位置-速度曲线(B)看作像图8中那样以水平轴表示时间的图表时，可以认识到速度变化量在减速末期附近减小，从而目标速度可以逐渐变化到恒定的低速V2。

应当注意到，在图8中的点T2处，在时间-速度曲线(A)中发生速度的突变。然而，根据以表示位置和速度之间线性关系的一个或多个函数为基础的位置-速度曲线(B)，在相同时间段(T1-T2)中实现减速到预定速度(V2)的情况下，减速量设置成在减速开始处较大，而速度变化朝减速末期变慢，继续进入恒定速度区域，从而通过使用该曲线可以防止实际速度的摆动。这是基于一事实，即通过获得基于位置的目标速度，由于移动量减小和位置变化量减小，所以当速度较低时，可以减小速度变化。

应当注意的是，本发明范围内的各实施例包括打印介质输送设备，打印介质输送方法，和存储在计算机可读介质中的打印介质输送程序。该打印介质输送程序可以存储在用于承载或存储有计算机可执行指令或数据结构的任何计算机可读介质中。这种计算机可读介质可以是可由普通用途或特殊用途计算机读取的任何可用介质。通过例子而不是限制，这种计算机可读介质能够包括物理存储介质，如RAM、EEPROM、CDROM，其他光盘存储装置，其他磁存储装置，或者是任何其它介质，该介质可以用于承载或存储处于计算机可执行指令或数据结构形式的期望程序代码装置，并可由普通用途或特殊用途计算机读取。这种介质可以包括例如无线载波信号。当信息通过网络或其他通信连接(硬连接的、无线的或其组合)传输或提供给计算机时，计算机正确地将该连接看作计算机可读介质。于是，任何这种连接都正确地看作计算机可读介质。上述组合也应该包括到计算机可读介质的范围中。计算机可执行指令包括例如使得普通用途计算机、特殊用途计算机或处理装置执行特定功能或一组功能的指令和数据。

尽管参照特定优选实施例示出和描述了本发明，但是很明显，在阅读和理解了说明书之后本领域技术人员可以作出等效替换和修改。本发明包括所有这些等效替换和修改，并仅由权利要求的范围限定。

本发明以2005年3月14日提交的日本专利申请No.2005-071210和2005年9月13日提交的日本专利申请No.2005-265070的在先申请日为基础并对其要求优先权，据此将其整个内容通过引用合并进来。

Claims (9)

1.一种构造成在辅助扫描方向上移动打印介质的打印介质输送设备，该设备包括：

控制单元，该控制单元包括速度曲线，并构造成使用该速度曲线通过反馈控制来控制打印介质的移动；

其中，该速度曲线包括加速区域、恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域；

该速度曲线根据速度信息从加速区域转换到恒速区域；及

该速度曲线根据距目标位置的当前距离在恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域之间转换。

2.如权利要求1所述的打印介质输送设备，其中，

减速区域的曲线由距目标位置的当前距离的函数决定。

3.如权利要求2所述的打印介质输送设备，其中，

用于在减速区域中从第一速度V1减到第二速度V2的目标速度由编码器脉冲计数值Pr的函数决定，其函数表达为：

Vt＝(Pr×(V1-V2)/(P1-P2)-(P1×(V1-V2)/(P1-P2)-V1))/(Lp)

其中P1表示第一速度V1处的计数值，P2表示第二速度V2处的计数值，并且Lp表示编码器脉冲分辨率。

4.一种用于在辅助扫描方向移动打印介质的打印介质输送方法，该方法包括如下步骤：

使用速度曲线通过反馈控制来控制打印介质的移动，该速度曲线包括加速区域、恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域；

根据速度信息将速度曲线从加速区域转换到恒速区域；及

根据距目标位置的当前距离在恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域之间转换速度曲线。

5.如权利要求4所述的打印介质输送方法，其中，

减速区域的曲线由距目标位置的当前距离的函数决定。

6.如权利要求5所述的打印介质输送方法，其中，

用于在减速区域中从第一速度V1减速到第二速度V2的目标速度由编码器脉冲计数值Pr的函数决定，该函数表达为：

Vt＝(Pr×(V1-V2)/(P1-P2)-(P1×(V1-V2)/(P1-P2)-V1))/(Lp)

其中，P1表示第一速度V1处的计数值，P2表示第二速度V2处的计数值，并且Lp表示编码器脉冲分辨率。

7.一种计算机可读介质，它包含在计算机上运行用于在辅助扫描方向上移动打印介质的打印介质输送程序，该程序由计算机执行，以实现如下步骤：

使用速度曲线通过反馈控制来控制打印介质的移动，该速度曲线包括加速区域、恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域；

根据速度信息将速度曲线从加速区域转换到恒速区域；及

根据距目标位置的当前距离在恒速区域、减速区域、恒定低速区域和停止操作区域之间转换速度曲线。

8.如权利要求7所述的打印介质输送程序，其中，

减速区域的曲线由距目标位置的当前距离的函数决定。

9.如权利要求8所述的打印介质输送程序，其中，

用于在减速区域中从第一速度V1减速到第二速度V2的目标速度由编码器脉冲计数值Pr的函数决定，该函数表达为：

Vt＝(Pr×(V1-V2)/(P1-P2)-(P1×(V1-V2)/(P1-P2)-V1))/(Lp)

其中，P1表示第一速度V1处的计数值，P2表示第二速度V2处的计数值，并且Lp表示编码器脉冲分辨率。

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