JP2000188894A - Method for controlling acceleration of motor - Google Patents

Method for controlling acceleration of motor

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JP2000188894A
JP2000188894A JP10376379A JP37637998A JP2000188894A JP 2000188894 A JP2000188894 A JP 2000188894A JP 10376379 A JP10376379 A JP 10376379A JP 37637998 A JP37637998 A JP 37637998A JP 2000188894 A JP2000188894 A JP 2000188894A
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acceleration
speed
motor
carriage
scanning
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Kazuya Iwata
和也 岩田
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothly accelerate a motor and, at the same time, to reduce the overshooting of the motor after the rotating speed of the motor reaches a target speed, by issuing an order so that the acceleration change of an object to be controlled may become continuous and smooth or the differential change of the acceleration may become continuous in accelerating a mechatronic device which uses the motor as its driving source. SOLUTION: In the acceleration graph, the peak of an intermediate acceleration is large as compared with the position (4), but it can be said that the acceleration continuously changes, because the acceleration gradually increases after the acceleration is started and gradually returns to '0' after the acceleration is completed. Since the driving force which makes the acceleration trace this speed variation curve continuously changes the acceleration as shown by curve (2), an object to be controlled can be controlled in a more natural low-loss state. In addition, when a 'speed command value' is given by the quintic functional speed variation curve (1), led to a target speed of 600 mm/sec, and simulated, the spot where the speed changes in steps during acceleration becomes smoother and the overshooting of a motor also becomes smaller after the rotating speed of the motor reaches the target value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シリアル式インクジェ
ットプリンタ、スキャナ装置、など、あらゆる装置のモ
ータ駆動の加速制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling the acceleration of a motor drive of any device such as a serial type ink jet printer and a scanner.

【0002】[0002]

【従来の技術】モータを用いた、従来の加速制御につい
て、シリアル式インクジェットプリンタ記録装置のキャ
リッジ走査駆動を例に挙げて説明する。
2. Description of the Related Art Conventional acceleration control using a motor will be described with reference to an example of carriage scanning drive of a serial type ink jet printer recording apparatus.

【0003】図2でDCモータを使ったキャリッジ駆動
機構について説明する。記録ヘッドを搭載したキャリッ
ジ151の走査駆動(矢印A、B)は、記録装置のシャ
ーシ(不図示)に固定したDCモータ152によって行
われる。モータ軸に駆動プーリ153を結合し、キャリ
ッジ151の走査範囲の反対側に設けたアイドラプーリ
154との間に歯付きのゴムベルト155を張架し、キ
ャリッジ151に設けたベルトストッパ151aなる部
位にゴムベルトを固定して、モータの回転運動をベルト
の回転動作として、それをキャリッジの走査動作に変換
する構成である。
FIG. 2 illustrates a carriage driving mechanism using a DC motor. The scanning drive (arrows A and B) of the carriage 151 on which the recording head is mounted is performed by a DC motor 152 fixed to a chassis (not shown) of the recording apparatus. A driving pulley 153 is connected to the motor shaft, a toothed rubber belt 155 is stretched between the driving pulley 153 and the idler pulley 154 provided on the opposite side of the scanning range of the carriage 151, and a rubber belt Is fixed, and the rotational motion of the motor is regarded as the rotational operation of the belt, which is converted into the scan operation of the carriage.

【0004】アイドラプーリ154はプーリホルダ(図
示せず)に取り付けられ、モータとは反対の方向(矢印
C)に、ベルトテンションバネ(図示せず)によって力
を与えられ、ゴムベルトに張力を与えている。また、プ
ーリホルダはシャーシに固定される場合もある。
The idler pulley 154 is attached to a pulley holder (not shown), and is given a force by a belt tension spring (not shown) in a direction opposite to the motor (arrow C) to apply tension to the rubber belt. . Further, the pulley holder may be fixed to the chassis.

【0005】156はリニアエンコーダスケールで、こ
こに、例えば360lpi(ラインパーインチ、25.
4mm/360=70.6μm)で等間隔に設けられた
マークを、キャリッジ151に固定されたエンコーダセ
ンサ157で検知することで、キャリッジ151の位置
を正確に取得することができる。エンコーダの方式とし
ては光学式や磁気式が用いられる。また、キャリッジ1
51の走査時には、リニアエンコーダスケールのマーク
の連続的な検出の時間間隔からキャリッジの速度を算出
することができる。
Reference numeral 156 denotes a linear encoder scale, for example, 360 lpi (line per inch, 25.
By detecting marks provided at regular intervals (4 mm / 360 = 70.6 μm) with the encoder sensor 157 fixed to the carriage 151, the position of the carriage 151 can be accurately acquired. An optical system or a magnetic system is used as the encoder system. Also, the carriage 1
At the time of scanning of 51, the speed of the carriage can be calculated from the time interval of continuous detection of marks on the linear encoder scale.

【0006】図3は従来のシリアル式インクジェットプ
リンタのキャリッジ走査速度制御系を説明する模式図で
ある。DCモータは、PIDコントロールあるいは古典
制御と呼ばれる手法で制御される。その手順を説明す
る。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a carriage scanning speed control system of a conventional serial type ink jet printer. The DC motor is controlled by a method called PID control or classic control. The procedure will be described.

【0007】まず、キャリッジ151に与えたい目標速
度は、「速度指令」という形で与える。「速度指令」は
(a)のように一定値ではじめから目標速度を与える
形、あるいは(b)のように、一定の割合で増加させ、
目標速度に導く形が一般的である。
First, a target speed to be given to the carriage 151 is given in the form of a "speed command". The "speed command" is a form in which a target speed is given from the beginning at a constant value as shown in (a), or is increased at a fixed rate as shown in (b).
A form that leads to a target speed is common.

【0008】また、速度換算回路はエンコーダセンサの
信号と、プリンタに内蔵された時計から、現在のキャリ
ッジの「走査速度」を算出する。「速度指令値」から
「走査速度値」を減算した数値を、目標速度に対して足
りない「速度誤差」として、「PID演算回路」に受け
渡し、その時点でDCモータに与えるべきエネルギー
を、「PID演算」と呼ばれる手法で算出する。それを
受けた「モータドライバ回路」は、この例では、モータ
印加電圧は一定として、印加電圧のパルス幅を変化させ
ることによって(以下「PWM(Pules Widt
h Modulation)制御」と呼ぶ)、印加電圧
のDutyを変化させて、電流値を調節し、DCモータ
に与えるエネルギーを調節し、速度制御を行う。
The speed conversion circuit calculates the current “scanning speed” of the carriage from the signal of the encoder sensor and a clock built in the printer. The value obtained by subtracting the "scan speed value" from the "speed command value" is passed to the "PID arithmetic circuit" as a "speed error" that is insufficient with respect to the target speed, and the energy to be given to the DC motor at that time is represented by " It is calculated by a method called “PID calculation”. In this example, the “motor driver circuit” that has received the signal sets the motor applied voltage constant, and changes the pulse width of the applied voltage (hereinafter referred to as “PWM (Pulse Widget)”.
h Modulation) control), by changing the duty of the applied voltage, adjusting the current value, adjusting the energy applied to the DC motor, and controlling the speed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】近年、カラーインクジ
ェット記録装置の画質の進展はめざましく、「写真画
質」と呼ばれるほどの高画質化が要求されるようになっ
てきている。高画質化のために高解像化の要求も高ま
り、数年前に360dpi程度であったものが現在では
1440dpiの解像度のものも商品化されるようにな
っている。
In recent years, the image quality of a color ink jet recording apparatus has been remarkably advanced, and a higher image quality called "photographic image quality" has been required. The demand for higher resolution for higher image quality has also increased, and what has been about 360 dpi several years ago and now has a resolution of 1440 dpi has been commercialized.

【0010】360dpiの解像度では70.6μmで
あった隣接ドットの間隔は、1440dpiでは17.
6μm(=25.4mm/1440)と狭くなってお
り、異なる色のインク滴を所定の領域内に打ち込んで色
を表現するインクジェット記録方式において、その着弾
精度に求められる性能は、「ミクロンオーダー」にまで
高まっている。
The spacing between adjacent dots, which was 70.6 μm at a resolution of 360 dpi, is now 17.000 at 1440 dpi.
In an ink jet recording system in which ink droplets of different colors are ejected into a predetermined area to express a color, the performance required for the landing accuracy is “micron order”, as small as 6 μm (= 25.4 mm / 1440). Up to.

【0011】インクジェット記録方式において、インク
滴着弾位置精度を極限まで高めるために、記録ヘッド走
査速度変動を限りなくゼロに近づけることが必要とな
る。インク滴が吐出される時のキャリッジの速度が、イ
ンク滴飛翔経路を決め、着弾位置に影響を与えるからで
ある。
In the ink jet recording system, it is necessary to make the fluctuation of the scanning speed of the recording head as close to zero as possible in order to maximize the accuracy of the ink droplet landing position. This is because the speed of the carriage when the ink droplet is ejected determines the ink droplet flight path and affects the landing position.

【0012】特に走査開始直後は、所定の走査速度に達
した直後にも、速度変動が収束せず、そのために記録用
紙の端部でのインク滴着弾精度が低下し、印刷品位の向
上が妨げられ、不都合であった。
In particular, immediately after the start of the scanning, the speed fluctuation does not converge even immediately after the predetermined scanning speed is reached, so that the ink droplet landing accuracy at the end of the recording paper is reduced, and the improvement in print quality is hindered. Was inconvenient.

【0013】その例として上げたのが、図4のグラフで
ある。このグラフは、サイバネットシステムズ(株)の
MatLab/Simulinkでシュミレーションし
た結果である。縦軸が速度で、横軸が経過時間であり、
時間0secから、一定の速度指令値が入力されてお
り、実線が、キャリッジの走査速度の変化である。この
例では、「速度指令」ははじめから一定値として目標速
度の600mm/secをあたえる方法である。目標速
度の600m/secに達したあとに速度が振動的に変
化しているのがわかる。
FIG. 4 is a graph given as an example. This graph is the result of simulation with MatLab / Simulink of Cybernet Systems, Inc. The vertical axis is speed, the horizontal axis is elapsed time,
From time 0 sec, a constant speed command value has been input, and the solid line indicates a change in the scanning speed of the carriage. In this example, the "speed command" is a method of giving a target speed of 600 mm / sec as a constant value from the beginning. It can be seen that the speed oscillates after reaching the target speed of 600 m / sec.

【0014】目標速度に収束した後の外乱による速度変
動を、小さく抑えるためには、PID演算回路のゲイン
を、システムの安定性を損なわない範囲で可能な限り上
げる必要がある。しかし上記のように速度指令を一定値
で与える方法では、ゲインを上げすぎると、不必要に大
きな加速度で加速し、目標速度に達したあとの行き過ぎ
(オーバーシュートと呼ぶ)が不要に大きくなるので、
オーバーシュートのあとで振動的な速度変化が発生し、
加速域での速度変化が大きく、その場所でのインク着弾
精度を考えると不都合である。
[0014] In order to suppress the speed fluctuation due to disturbance after converging to the target speed, it is necessary to increase the gain of the PID operation circuit as much as possible within a range not to impair the stability of the system. However, in the method of giving the speed command at a constant value as described above, if the gain is excessively increased, the acceleration is performed at an unnecessarily large acceleration, and the overshoot after reaching the target speed (called overshoot) becomes unnecessarily large. ,
Oscillating speed changes occur after overshoot,
The change in speed in the acceleration region is large, which is inconvenient considering the ink landing accuracy at that location.

【0015】また、最近のインクジェットプリンタで
は、インクタンクはキャリッジに搭載するのが一般的
で、高画質化のために、従来までカラー印刷に必要だっ
たBk(ブラック)、Y(イエロー)、M(マゼン
ダ)、C(シアン))インク4色の他に、濃度の薄いL
M(ライトマゼンダ)、LC(ライトシアン)インクを
も搭載する機種が増えてきている。また1枚印刷あたり
のインクタンクコスト低減のため、インクタンク容量は
次第に大きくなっている。そのためにキャリッジの重量
は増大化し、不必要な加速度を与えるとその反動で、装
置全体は振動したり、騒音を発し、不都合である。
In recent ink jet printers, the ink tank is generally mounted on a carriage. To improve image quality, Bk (black), Y (yellow), and M (color) have been conventionally required for color printing. (Magenta), C (cyan)) In addition to the four inks, L
More and more models are equipped with M (light magenta) and LC (light cyan) inks. In addition, in order to reduce the cost of the ink tank per print, the capacity of the ink tank is gradually increasing. As a result, the weight of the carriage increases, and when an unnecessary acceleration is applied, the carriage reacts to the unnecessary acceleration, and the entire apparatus vibrates or generates noise, which is inconvenient.

【0016】キャリッジが印刷を行うために一定速度で
走査できる領域を定速領域といい、その手前に、加速の
ために必要な距離を見込んでとっている領域を加減速領
域と呼んでいる。単純には、加減速領域を十分に長くと
れば、加速度は小さくでき、また、十分に走査速度が安
定してから印刷が開始できるのであるが、そこには厳し
い要求がある。というのも、シリアル方式プリンタにお
いて前記加速領域を長くとることは、プリンタ装置の全
幅の拡大に直結している。すべての装置がダウンサイジ
ングの方向にある昨今、印刷品位の向上、低騒音、低振
動のためとはいえ、加減速領域を長くとって、装置を大
きくすることは不都合である。
An area in which the carriage can scan at a constant speed for printing is called a constant speed area, and an area in which a distance required for acceleration is taken in front of the area is called an acceleration / deceleration area. Simply, if the acceleration / deceleration region is made sufficiently long, the acceleration can be made small, and printing can be started after the scanning speed is sufficiently stabilized, but there are strict requirements. This is because increasing the acceleration area in a serial printer directly leads to an increase in the overall width of the printer. In recent years, in which all apparatuses are in the direction of downsizing, it is inconvenient to increase the acceleration / deceleration area and increase the size of the apparatus even though it is for improving print quality, reducing noise and vibration.

【0017】次に、図5は、一定の割合で「速度指令
値」を増加させて目標速度の600mm/secに導く
方法で、MarLab/Simulinkでシュミレー
ションした結果である。(速度指令以外のパラメータは
図4と同じにしてある。)速度指令値増加の割合は、以
下の式でわかるとおり、 0.0666sec×600mm/sec÷2=20m
m 走査距離20mmで、目標速度(600mm/sec)
に達するように設定している。グラフ内の破線が速度指
令で、実線がキャリッジの走査速度の変化である。この
場合には、キャリッジの走査速度が速度指令の傾斜をト
レースするように制御が働くので、必要以上に早く加速
することはない。しかしグラフからもわかるとおり、加
速の途中で、走査速度が速度指令を上まわり、わずかに
速度が下がる、階段状の箇所があることがわかる。この
ようなことがあれば、加速のなめらかさが損なわれ、こ
れも振動的速度変動の原因になってしまい、不都合であ
る。
Next, FIG. 5 shows a result obtained by simulating with MarLab / Simulink by a method of increasing the "speed command value" at a constant rate to reach the target speed of 600 mm / sec. (Parameters other than the speed command are the same as in FIG. 4.) The rate of increase in the speed command value is 0.0666 sec × 600 mm / secse2 = 20 m, as can be seen from the following equation.
m Target speed (600 mm / sec) at a scanning distance of 20 mm
Is set to reach. A broken line in the graph is a speed command, and a solid line is a change in the scanning speed of the carriage. In this case, control is performed so that the scanning speed of the carriage traces the inclination of the speed command, so that the carriage is not accelerated faster than necessary. However, as can be seen from the graph, during the acceleration, there is a stepped portion where the scanning speed exceeds the speed command and the speed slightly decreases. In such a case, the smoothness of the acceleration is impaired, which also causes an oscillating speed fluctuation, which is inconvenient.

【0018】出願人が製造するBJP4000系のイン
クジェットプリンタのキャリッジ走査駆動にはPMモー
タを使用してのオープン制御ではあるが、やはり、なめ
らかな加速を実現するために、その加速テーブルに3次
関数曲線を適用している。この考えをDCモータを駆動
源にした制御に適用して説明する。この考えの元になっ
ているのは、速度指令値を一定の割合で増加させるので
はなく、増加分を徐々に増やしてゆき、加速の中間地点
で増加分量のピークを持って、そこからまた徐々に減ら
してゆき、目標速度に達する時には速度の増加分を0に
して、加速開始、加速完了を滑らかにしようとするもの
である。
The carriage scan drive of the BJP4000 series ink jet printer manufactured by the applicant is an open control using a PM motor. However, in order to realize smooth acceleration, a cubic function is added to the acceleration table. A curve has been applied. This concept will be described by applying it to control using a DC motor as a drive source. The basis of this idea is that instead of increasing the speed command value at a fixed rate, the increase is gradually increased, and the peak of the increase is obtained at the middle point of acceleration, and from there, The speed is gradually decreased, and when the target speed is reached, the increment of the speed is set to 0, so that acceleration start and acceleration completion are smoothed.

【0019】図6は、前述のように、「速度指令値」を
3次関数曲線で与え、目標速度の600mm/secに
導く方法で、MatLat/Simulinkでシュミ
レーションした結果である。なお、速度指令以外のパラ
メータは図4と同じにしてある。図5で見られた、加速
中に速度変化が階段状を示していた箇所がいくらか滑ら
かになり改善が見られるが、十分ではない。
FIG. 6 shows the result obtained by simulating MatLat / Simulink by giving the "speed command value" as a cubic function curve and leading to the target speed of 600 mm / sec as described above. The parameters other than the speed command are the same as in FIG. In FIG. 5, the portion where the speed change shows a stepped shape during acceleration is somewhat smoothed and improved, but not enough.

【0020】次に、3次関数的速度変化指令曲線の求め
方を説明する。例えば、条件を下記のように仮定する。 (a)初速は0mm/secである。 (b)20mm走査で加速が完了する。 (c)目標速度は600mm/secである。 (d)加速開始、加速完了時の加速度は0である。
Next, a method of obtaining a cubic speed change command curve will be described. For example, assume the conditions as follows. (A) The initial speed is 0 mm / sec. (B) Acceleration is completed by scanning 20 mm. (C) The target speed is 600 mm / sec. (D) The acceleration at the start of acceleration and at the completion of acceleration is zero.

【0021】速度(v)を時間(t)の3次関数とし
て、v=at3 +bt2 +ct+dとおくと、条件
(a)より、t=0で、v=0であり、したがって、d
=0 加速度(α)は、速度の微分なので、 α=v’=3at2 +2bt+c 条件(d)より、t=0で、α=0である。したがっ
て、c=0 加速完了時間をt1 とする。条件(d)より、t=t1
で、α=0である。したがって、 0=3at1 2 +2bt1 ・・・・・・ 条件(c)より、t=t1 で、v=600である。したがって、 600=at1 3+bt1 2 ・・・・・・ 走査距離(x)は、速度(v)の積分であるので、 x=∫vdt=(a/4)t4 +(b/3)t3 条件(b)より、t=t1 で、x=20である。したが
って、 20=(a/4)t1 4+(b/3)t1 3 ・・・・・・ 、、式を連立させて解くと、 t1 =1/15、 a=−4050000、 b=4050000 となる。
If the velocity (v) is a cubic function of the time (t) and v = at 3 + bt 2 + ct + d, then from the condition (a), t = 0 and v = 0, and therefore d
= 0 Acceleration (α) is a derivative of velocity, so α = v ′ = 3at 2 + 2bt + c From condition (d), α = 0 at t = 0 from condition (d). Therefore, c = 0 acceleration completion time is set to t 1 . From condition (d), t = t 1
And α = 0. Therefore, 0 = 3 at 1 2 +2 bt 1 ... From the condition (c), t = t 1 and v = 600. Thus, 600 = at 1 3 + bt 1 2 ······ scanning distance (x) is because it is the integral of velocity (v), x = ∫vdt = (a / 4) t 4 + (b / 3 ) T 3 From condition (b), t = t 1 and x = 20. Thus, 20 = (a / 4) t 1 4 + (b / 3) t 1 3 When solving the ...... ,, formula is simultaneous, t 1 = 1/15, a = -4050000, b = 4050000.

【0022】図7は、前述のように求めた3次関数的速
度指令曲線の式で表される走査距離(x)、速度
(v)、加速度(α)の変化を模式的なグラフである。
これらを考察すると、たしかに、速度のグラフをみれ
ば、一定の割合で速度を増加させる方法にくらべ、加速
開始には徐々に速度が増してゆき、加速完了付近では滑
らかに、目標速度に連続している。
FIG. 7 is a schematic graph showing changes in the scanning distance (x), speed (v), and acceleration (α) represented by the equation of the cubic speed command curve obtained as described above. .
Considering these, indeed, if you look at the speed graph, compared to the method of increasing the speed at a fixed rate, the speed gradually increases at the start of acceleration, and smoothly near the completion of acceleration, continuously to the target speed. ing.

【0023】しかし、加速度のグラフでは、加速開始で
加速度0から急激に増加し、加速完了では急激に0に戻
っており、不連続といわざるをえない。周知の通り、F
(駆動力)=M(質量)×α(加速度)であるので、3
次関数的な速度指令曲線を与えれば、図6の加速度のグ
ラフのような駆動力の与えかたをすることが要求され
る。つまりは、加速開始、加速完了の時には駆動力は不
連続に変化することになり、結果的に、加速の滑らかさ
を損ない、目標速度に達した後のオーバーシュートを増
長する結果になっていると考えられ、不都合である。
However, in the graph of the acceleration, the acceleration rapidly increases from 0 at the start of the acceleration, and rapidly returns to 0 at the completion of the acceleration. As is well known, F
Since (driving force) = M (mass) × α (acceleration), 3
If a speed function curve having a linear function is given, it is required to give a driving force as shown in the acceleration graph of FIG. In other words, the driving force changes discontinuously at the start of acceleration and at the completion of acceleration, and as a result, the smoothness of acceleration is impaired and the overshoot after reaching the target speed is increased. It is considered inconvenient.

【0024】したがって、本発明の目的は、加速を滑ら
かに行うと共に、目標速度に達した後のオーバーシュー
トを減少させることができるモータ加速制御方法を提供
することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a motor acceleration control method capable of smoothly performing acceleration and reducing overshoot after reaching a target speed.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、キャリッジの加速時の動作速度制御方
法として、DCモータ等を使ったクローズドループ制御
では、「速度指令曲線」を、パルスモータ等を使ったオ
ープンループ制御では「加速テーブル」を、代表的に
は、詳細には後述する5次関数的曲線で与えることで、
加速時に駆動源が発する駆動力が、駆動力0から「連続
的かつ滑らかに」変化するように構成したものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, as a method of controlling the operating speed at the time of accelerating the carriage, in a closed loop control using a DC motor or the like, a "speed command curve" is expressed by: In an open loop control using a pulse motor or the like, an “acceleration table” is typically given by a quintic function curve described in detail below.
The driving force generated by the driving source at the time of acceleration changes from “0” to “continuously and smoothly”.

【0026】上記のように構成された本発明のキャリッ
ジ速度制御においては、加速を実現する力の変化が「連
続的かつ滑らか」であるために、ロスの少ない加速制御
が可能となり、具体的には、 ・加速時の振動、騒音を抑制できる。 ・加速時の振動的速度変動を抑えられ、インク着弾精度
の向上、印刷品位の向上に寄与する。 ・加速時の速度変動収束を早め、加速領域の短縮に寄与
するので、装置の小型化が可能になる。 ・加速領域でのPIDゲインも十分に高く設定でき、そ
れも、速度変動収束を早めることに寄与する。 といった効果が得られる。
In the carriage speed control of the present invention configured as described above, since the change in force for realizing acceleration is "continuous and smooth", acceleration control with little loss is possible.・ Vibration and noise during acceleration can be suppressed. -Vibratory speed fluctuations during acceleration are suppressed, contributing to improved ink landing accuracy and improved print quality. -Speeding up convergence of speed fluctuations during acceleration contributes to shortening of the acceleration region, so that the device can be downsized. The PID gain in the acceleration region can be set sufficiently high, which also contributes to speed convergence of speed fluctuation. Such an effect can be obtained.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例1のシリアル式インク
ジェット記録装置について図面を参照して詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a serial ink jet recording apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0028】図8は本発明の実施例1のインクジェット
記録装置の外観斜視図であり、図9はインクジェット記
録装置の各部の機能を説明する透視斜視図であり、図1
0はインクジェット記録装置説明の縦断面図であり、図
11はインクジェット記録装置のキャリッジの走査範囲
説明図であり、図12はインクジェット記録装置のBJ
カートリッジの外観図及び部分拡大図であり、図13は
インクジェット記録装置の回復系ユニット構成図であ
り、図14はインクジェット記録装置の主に電気部の構
成を示すブロック図である。
FIG. 8 is an external perspective view of the ink jet recording apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a transparent perspective view for explaining the function of each part of the ink jet recording apparatus.
0 is a longitudinal sectional view for explaining the inkjet recording apparatus, FIG. 11 is an explanatory view of a scanning range of a carriage of the inkjet recording apparatus, and FIG. 12 is a BJ of the inkjet recording apparatus.
13 is an external view and a partially enlarged view of the cartridge, FIG. 13 is a configuration diagram of a recovery system unit of the ink jet recording apparatus, and FIG. 14 is a block diagram mainly showing a configuration of an electric unit of the ink jet recording apparatus.

【0029】以下、図8から図14を用い、本発明の実
施例1のインクジェット記録装置を説明する。図8にお
いて、1はシートフィーダで印刷メディア(用紙)をま
とめてセットする箇所である。2はシートガイドで用紙
の左側につき当て、印刷メディアがまっすぐに給送され
るようにする。4が排出口で印刷の終了したメディアが
排出される部位である。5は排紙トレイで印刷の終了し
たメディアを数十枚まで保持することができる。6は操
作パネルで電源ボタン、オンラインボタンなどを配列し
ている。7はフロントカバーでBJカートリッジ19
(第12図参照)の交換時や、詰まってしまったメディ
アを取り除くときに開かれる。
The ink jet recording apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIG. 8, reference numeral 1 denotes a place where print media (paper) is set together by a sheet feeder. Reference numeral 2 denotes a sheet guide applied to the left side of the sheet so that the print medium is fed straight. Reference numeral 4 denotes a discharge port from which the printed medium is discharged. Reference numeral 5 denotes a discharge tray which can hold up to several tens of printed media. Reference numeral 6 denotes an operation panel on which a power button, an online button, and the like are arranged. 7 is a front cover for a BJ cartridge 19
Opened when replacing (see FIG. 12) or removing a jammed media.

【0030】図9において、8はピックアップローラで
シートフィーダ1にセットされたメディアを一枚ずつ送
り出す役割を果たす。9はフィードモータで、ここで発
生する駆動力がスローダウンギア10によって減速され
た後、フィードローラ11に伝達され、フィードローラ
11を回転させる。12はプレシャローラであり、駆動
のないローラで、フィードローラに圧接されており従動
する。ピックアップローラ8でフィードローラ11とプ
レシャローラ12の接した位置まで送り出された用紙
は、そこからフィードローラ11の搬送力で送られる。
13はイジェクトローラで印刷の終了したメディアを排
紙トレー5に排出する。14は拍車で、メディアをイジ
ェクトローラ13に圧接する役割をはたし、またその形
状は、印刷後未定着のインクが付着しないよう工夫され
たものである。
In FIG. 9, reference numeral 8 denotes a pickup roller which serves to feed out the media set in the sheet feeder 1 one by one. Reference numeral 9 denotes a feed motor, which is transmitted to the feed roller 11 after the drive force generated by the drive motor 9 is reduced by the slowdown gear 10, and rotates the feed roller 11. Reference numeral 12 denotes a pressure roller, which is a non-driven roller that is pressed against the feed roller and is driven. The sheet fed by the pickup roller 8 to a position where the feed roller 11 and the pressure roller 12 are in contact with each other is fed from there by the conveying force of the feed roller 11.
13 ejects the medium on which printing has been completed to an ejection tray 5 by an eject roller. Reference numeral 14 denotes a spur, which serves to press the medium against the eject roller 13 and has a shape designed so that unfixed ink does not adhere after printing.

【0031】19はBJカートリッジで記録ヘッドとイ
ンクタンクを備えたユニットである。151はキャリッ
ジで、BJカートリッジ19を搭載する部品であり、そ
の着脱が容易であるように構成されている。20はガイ
ドシャフト、21はガイドレールであり、キャリッジ1
51の姿勢を支持している。
Reference numeral 19 denotes a BJ cartridge unit having a recording head and an ink tank. Reference numeral 151 denotes a carriage which is a component on which the BJ cartridge 19 is mounted, and which is configured to be easily attached and detached. 20 is a guide shaft, 21 is a guide rail, and the carriage 1
51 postures are supported.

【0032】キャリッジ151はキャリッジベルト15
5の一か所に固定されている。キャリッジベルト155
はキャリッジモータ152に直結した駆動プーリ153
とアイドラローラ154によって張架されている。キャ
リッジモータ152にはDCモータを用いている。
The carriage 151 is a carriage belt 15
5 is fixed in one place. Carriage belt 155
Is a drive pulley 153 directly connected to the carriage motor 152
And an idler roller 154. A DC motor is used for the carriage motor 152.

【0033】156はリニアエンコーダスケールで、こ
こには、360lpi(ラインパーインチ、=25.4
mm/360=70.6μm)で等間隔に設けられたマ
ークで検出することで、キャリッジ151の位置を正確
に取得することができる。また、キャリッジ151の走
査時には、リニアエンコーダスケールの連続的な検出の
時間間隔から、キャリッジの速度を算出することができ
る。この構成によって、キャリッジモータ152によっ
て発生する駆動力によってBJカートリッジ19は主走
査動作を行う。
Reference numeral 156 denotes a linear encoder scale, in which 360 lpi (line per inch, = 25.4)
(mm / 360 = 70.6 μm), the position of the carriage 151 can be accurately obtained by detecting the marks provided at equal intervals. Further, at the time of scanning of the carriage 151, the speed of the carriage can be calculated from the time interval of continuous detection of the linear encoder scale. With this configuration, the BJ cartridge 19 performs a main scanning operation by the driving force generated by the carriage motor 152.

【0034】22は回復系ユニットで、装置内には、プ
リンタ非使用時に記録ヘッドの乾燥を防ぐキャップ2
3、およびキャップ23を介して、記録ヘッドに負圧を
与え記録ヘッド内のインクを吸引するポンプ24、印刷
によって汚れた記録ヘッド面をワイピングするブレード
25を備えている。なお、符号23、24、25は図1
3に関連して説明する。
A recovery unit 22 includes a cap 2 for preventing the recording head from drying when the printer is not used.
3, a pump 24 for applying a negative pressure to the print head via the cap 23 to suck ink in the print head, and a blade 25 for wiping the print head surface soiled by printing. Reference numerals 23, 24, and 25 correspond to those in FIG.
3 will be described.

【0035】図10において、シートフィーダ1に積載
された複数の印字用紙45を、ピックアップローラ8が
2回転することによってフィードローラ11の位置まで
送り出す。そのとき、ピックアップローラ8に設けられ
たピックアップフラグ42がフォトセンサーであるピッ
クアップローラセンサー46を遮断することで制御基板
111に状態を知らせる。その後、前述の通り、プレッ
シャローラ12とフィードローラ11によって搬送され
る。44は伝達ローラで、フィールドローラ11の駆動
をイジェクトローラ14に伝える。伝達ローラ44の上
あたりにBJカートリッジ19が配置されており、印刷
領域になっている。
In FIG. 10, a plurality of printing papers 45 stacked on the sheet feeder 1 are fed to the position of the feed roller 11 by rotating the pickup roller 8 twice. At this time, the pickup flag 42 provided on the pickup roller 8 shuts off the pickup roller sensor 46 as a photo sensor to notify the control board 111 of the state. Thereafter, as described above, the sheet is conveyed by the pressure roller 12 and the feed roller 11. A transmission roller 44 transmits the drive of the field roller 11 to the ejection roller 14. The BJ cartridge 19 is arranged on the upper side of the transmission roller 44, and forms a printing area.

【0036】そして、印刷の終了した用紙は拍車14と
イジェクトローラ13の働きによって排出される。ペー
パーエンドフラグ43はフィードローラ11の上流側に
配置されており、そこに用紙があるときペーパーエンド
センサー41を遮断しそれを制御基板11に知らせる。
ペーパーエンドフラグ43の位置から用紙後端がはずれ
ると、ペーパーエンドセンサー41からの情報により制
御基板111は、そこから所定ラインの印刷を実行す
る。そして、その時点でのデータの有無によらず強制的
に用紙が排出される。
The paper on which printing has been completed is discharged by the action of the spur 14 and the eject roller 13. The paper end flag 43 is arranged on the upstream side of the feed roller 11, and when there is a sheet there, shuts off the paper end sensor 41 and notifies the control board 11 of the cut off.
When the trailing edge of the sheet deviates from the position of the paper end flag 43, the control board 111 executes printing of a predetermined line from the information from the paper end sensor 41. Then, the sheet is forcibly ejected regardless of the presence or absence of data at that time.

【0037】キャリッジベルト155の一部にキャリッ
ジ151は固定されている。キャリッジ151に固定さ
れたエンコーダセンサー157はリニアエンコーダスケ
ールのマークを検出する。
The carriage 151 is fixed to a part of the carriage belt 155. An encoder sensor 157 fixed to the carriage 151 detects a mark on the linear encoder scale.

【0038】図11でキャリッジの全走査範囲内の割り
振りを説明する。「全走査範囲」の大部分は「印刷領
域」になる。この範囲ではキャリッジは所定の速度で安
定して走行でき、一定の速度変動幅内で走査しながら、
搭載した記録ヘッドからインク滴を吐出して印刷を実行
する。
FIG. 11 illustrates the allocation of the carriage within the entire scanning range. Most of the “entire scanning range” is the “print area”. In this range, the carriage can run stably at a predetermined speed, and while scanning within a certain speed fluctuation range,
Printing is performed by ejecting ink droplets from the mounted recording head.

【0039】印刷領域の両側には、「加減速域」があ
る。「印刷領域」全幅で印刷するときに、この「加減速
域」にて所定の速度までの加速および、走査方向反転の
ための減速を完了する。
There are "acceleration / deceleration areas" on both sides of the printing area. When printing is performed in the entire width of the “print area”, acceleration to a predetermined speed and deceleration for reversing the scanning direction are completed in the “acceleration / deceleration area”.

【0040】「ワイピング領域」は、後述の回復系ユニ
ット内のブレードと記録ヘッドのノズル形成面が当接し
て、付着したインク滴を除去する動作をする領域であ
る。また予備吐出もこの領域内で実行される。
The "wiping area" is an area in which a blade in the recovery system unit, which will be described later, and a nozzle forming surface of the recording head come into contact with each other, and an operation for removing attached ink droplets is performed. Preliminary ejection is also performed in this area.

【0041】記録ヘッドは、回復系内のキャップ23に
よって覆って保護されるが、その時キャリッジ18は、
図中右端の「ホーム位置」にある必要がある。また電源
OFF時の終了動作後、キャリッジはこの「ホーム位
置」にセットされる。
The recording head is covered and protected by a cap 23 in the recovery system.
It must be at the "home position" on the right end in the figure. After the power-off end operation, the carriage is set at the "home position".

【0042】図12は、BJカートリッジ19の外観斜
視図(A)、記録ヘッド部拡大図(B)およびノズル部
拡大図(C)を含む。BJカートリッジ19はインクタ
ンク部19aと記録ヘッド部19bから成る。ブラッ
ク、シアン、マゼンダ、イエローの4色のインクタンク
を含み、フルカラー印刷が可能なカートリッジである。
記録ヘッド分19bにはノズル列19cが設けられてい
る。ここからインク滴を吐出し用紙に記録を行う。19
dはノズルを形成しているヘッドフェイス面である。ノ
ズル部拡大図(C)に示すように、ノズル列19cは一
列に並んでおり、その間隔は1/720inch、約3
5.3μMである。全部で320個のノズルが形成され
ており、No1〜128がブラック、No145〜19
2がシアン、No209〜256がマゼンダ、No27
3〜320がイエローのノズルである。またNo129
〜144、No193〜208、No257〜272は
ダミーのノズルであり、これらのノズルは形成されてい
るが、インクの供給路はインクタンクに接続していな
い。ワイピングの際に、ヘッドフェイス面に付着した隣
接した色のインクが、ノズル内に入ってしまう現象を軽
減している。
FIG. 12 includes an external perspective view of the BJ cartridge 19 (A), an enlarged view of the recording head section (B), and an enlarged view of the nozzle section (C). The BJ cartridge 19 includes an ink tank 19a and a recording head 19b. The cartridge includes four color ink tanks of black, cyan, magenta, and yellow and is capable of full-color printing.
The recording head 19b is provided with a nozzle row 19c. From here, ink droplets are ejected and recording is performed on paper. 19
d is the head face forming the nozzle. As shown in the enlarged view of the nozzle portion (C), the nozzle rows 19c are arranged in a line, and the interval is 1/720 inch, about 3
5.3 μM. A total of 320 nozzles are formed, Nos. 1 to 128 are black, Nos.
2 is cyan, Nos. 209 to 256 are magenta, No. 27
3-320 are yellow nozzles. No. 129
Reference numerals 144, 193 to 208, and 257 to 272 denote dummy nozzles. These nozzles are formed, but the ink supply path is not connected to the ink tank. In the wiping, a phenomenon in which ink of an adjacent color adhering to the head face enters the nozzle is reduced.

【0043】本実施例では、BJカートリッジ19の吐
出状態が悪化したときには、上記の320個のノズルを
1つのキャップ23で覆い、キャップ23内を減圧する
ことで、すべてのノズルから同時にインクを吸引する。
In this embodiment, when the ejection state of the BJ cartridge 19 is deteriorated, the above-mentioned 320 nozzles are covered with one cap 23, and the pressure inside the cap 23 is reduced, so that ink is simultaneously sucked from all the nozzles. I do.

【0044】19dはノズル列19cを形成しているヘ
ッドフェイス面である。図12(B)にあるように、ヘ
ッドフェイス面19dは略平坦であり、キャップ23の
ノズル列19cを覆うように圧接し密着させ、インク吸
引する。
Reference numeral 19d is a head face surface forming the nozzle row 19c. As shown in FIG. 12 (B), the head face 19d is substantially flat, and is brought into close contact with the nozzle row 19c of the cap 23 so as to cover the nozzle row 19c, thereby sucking ink.

【0045】図13は回復系ユニット22の構成図であ
る。図13(a)は上面構成図である。23はキャッ
プ、26はキャップ23を支持しているキャップホルダ
ー、24がポンプである。25はブレードで、図の状態
でキャリッジ151、が回復系ユニット上で走査すれば
ワイピングが実施され、矢印に示す方向にスライド可能
で、ワイピングの不要な場合には退避する。31は回復
系モータで、キャップ23の上下動作、ブレード25の
スライド動作、ポンプ24の駆動源である。
FIG. 13 is a block diagram of the recovery system unit 22. FIG. 13A is a top view. 23 is a cap, 26 is a cap holder supporting the cap 23, and 24 is a pump. Reference numeral 25 denotes a blade, which performs wiping when the carriage 151 scans on the recovery system unit in the state shown in the figure, can slide in the direction shown by the arrow, and retracts when wiping is unnecessary. Reference numeral 31 denotes a recovery system motor, which is a vertical movement of the cap 23, a sliding movement of the blade 25, and a drive source of the pump 24.

【0046】図13(b)は、図9のA矢印後方からみ
た断面構成図である。キャップ23はBJカートリッジ
19の記録ヘッド部に圧接されている。キャップホルダ
ー26は、支点を中心に回動自在に指示されている。2
7は、キャップバネで、キャップホルダ26を介してキ
ャップ23に圧接力を与えている。28はキャップ解除
カムで、図の状態から180度回転した位置にすること
で、キャップホルダー26を押圧し、キャップ23の圧
接を解除する。
FIG. 13B is a cross-sectional configuration view as viewed from the rear of the arrow A in FIG. The cap 23 is pressed against the recording head of the BJ cartridge 19. The cap holder 26 is instructed to be rotatable about a fulcrum. 2
Reference numeral 7 denotes a cap spring which applies a pressing force to the cap 23 via the cap holder 26. Reference numeral 28 denotes a cap release cam, which is rotated by 180 degrees from the state shown in the figure to press the cap holder 26 and release the pressure contact of the cap 23.

【0047】29はチューブで、キャップホルダー26
に設けた管部を介して、キャップ23に接続している。
チューブ29はポンプ24内を通っており、一般的にチ
ューブポンプを言われるポンプ構成している。30はポ
ンプコロで、矢印d方向に回転することで、チューブ2
9をしごき、接続しているキャップ23内の気圧を下
げ、BJカートリッジ19内のインクを吸い出すことが
出来る。
Reference numeral 29 denotes a tube, which is a cap holder 26.
Is connected to the cap 23 via a pipe provided in the.
The tube 29 passes through the inside of the pump 24 and constitutes a pump generally called a tube pump. Numeral 30 denotes a pump roller, which rotates in the direction of arrow d to form a tube 2.
9, the pressure in the connected cap 23 is reduced, and the ink in the BJ cartridge 19 can be sucked out.

【0048】図14において、111は本装置の各部の
制御を行っている制御基板である。100は、各部から
信号を受けその信号によって各部に制御信号を発し、装
置全体の制御を行っているMPUである。101は制御
手順プログラムを格納したROM、102は制御実行時
におけるワークエリアとして用いられるRAM、103
は時間を計測するためのタイマー、104は累積記録枚
数、廃インク量などを記憶しておく不揮発性データ保持
手段(EEPROM等)、105は、コンピュータなど
のホストとの信号の交換を行うインターフェイス部、1
06は使用者に本装置の状況を知らせるインジケータ
部、107は電源スイッチ、オンラインスイッチなどを
含む、使用者が本装置に命令をあたえるために操作する
キースイッチ、108はキャリッジモータ152を駆動
するドライバーであって、ON/OFFのDutyを変
化させて、状態に合ったパルス幅の電圧をモータに与え
る。
In FIG. 14, reference numeral 111 denotes a control board for controlling each part of the apparatus. Reference numeral 100 denotes an MPU that receives a signal from each unit and issues a control signal to each unit according to the signal to control the entire apparatus. 101 is a ROM storing a control procedure program, 102 is a RAM used as a work area when executing control, 103
Is a timer for measuring time, 104 is a non-volatile data holding means (EEPROM or the like) for storing the accumulated number of recording sheets, the amount of waste ink, and the like, and 105 is an interface unit for exchanging signals with a host such as a computer. , 1
Reference numeral 06 denotes an indicator for notifying the user of the status of the apparatus, 107 denotes a key switch including a power switch, an online switch, etc., which is operated by the user to give commands to the apparatus, and 108 denotes a driver for driving the carriage motor 152. By changing the ON / OFF duty, a voltage having a pulse width suitable for the state is applied to the motor.

【0049】エンコーダセンサー157で検出された信
号はMPUに渡され、キャリッジ151の位置や速度の
情報に変換される。109はペーパーフィードモータ9
を駆動するドライバー、110は記録ヘッドを駆動する
ドライバー、112は回復系モータ31を駆動するドラ
イバーである。
The signal detected by the encoder sensor 157 is passed to the MPU and converted into information on the position and speed of the carriage 151. 109 is a paper feed motor 9
, A driver 110 for driving the recording head, and a driver 112 for driving the recovery motor 31.

【0050】図1は、本発明の実施例1のシリアル式イ
ンクジェットプリンタにおけるキャリッジ走査加速制御
の速度指令曲線および加速度変化を示すグラフである。
グラフ内では、「従来の技術」ですでに説明した、3次
関数的速度変化曲線と比較して、実施例として、5次関
数的速度曲線を示している。
FIG. 1 is a graph showing a speed command curve and a change in acceleration of the carriage scanning acceleration control in the serial type ink jet printer according to the first embodiment of the present invention.
In the graph, a quintic functional speed curve is shown as an example, as compared with the cubic functional speed change curve already described in “Prior Art”.

【0051】が3次関数的速度変化曲線、が3次関
数的速度変化を示した時の加速度変化である。速度変化
曲線は、加速開始には徐々に速度が増してゆき、加速完
了付近では滑らかに、目標速度(600mm/sec)
に連続している。しかし、加速度のグラフでは、加速開
始で加速度0から急激に増加し、加速完了では急激に0
に戻っており、以降加速度0になるので、不連続といわ
ざるをえない。
A cubic function speed change curve is an acceleration change when a cubic function speed change is shown. The speed change curve shows that the speed gradually increases at the start of acceleration, and the target speed (600 mm / sec) is smooth near the completion of acceleration.
It is continuous. However, in the acceleration graph, the acceleration suddenly increases from 0 at the start of acceleration, and suddenly increases to 0 at the completion of acceleration.
And since the acceleration becomes 0 thereafter, it must be said that the acceleration is discontinuous.

【0052】が5次関数的速度変化曲線、が5次関
数的速度変化をした時の加速度変化である。速度変化曲
線は、3次関数的速度変化曲線と類似しているが、いく
ぶん、前半と後半の傾きが小さく、中間での傾きは大き
い傾向が見られる。加速度のグラフでは、中間の加速度
ピークは、にくらべて大きくなっているが、加速開始
で加速度0から徐々に増加し、加速完了でも徐々に0に
戻っており、連続的といえる。すなわち、この速度変化
曲線をトレースさせるための駆動力は、の曲線のよう
に連続的に変化させるようになるので、より自然でロス
の少ない制御が可能になる。
A fifth-order functional speed change curve represents an acceleration change when a fifth-order functional speed change occurs. The speed change curve is similar to the cubic speed change curve, but the slope in the first half and the second half tends to be slightly smaller and the slope in the middle tends to be larger. In the graph of the acceleration, the intermediate acceleration peak is larger than that of the acceleration, but gradually increases from 0 at the start of the acceleration, and gradually returns to 0 at the completion of the acceleration. In other words, the driving force for tracing the speed change curve changes continuously as shown by the curve, so that more natural control with less loss is possible.

【0053】図15は、図6の結果と同様の方法で、
「速度指令値」を、図1のの5次関数的速度変化曲線
で与え、目標速度の600mm/secに導く方法で、
MatLAB/Simulinkでシミュレーションし
た結果である。なお、速度指令以外のパラメータは第6
図と同じにしてある。図6で改善された、加速中に速度
変化が階段状を示していた箇所がさらに滑らかになり、
いっそうの改善が見られるのがわかる。また、目標速度
に到達した後のオーバーシュート量も少なくなってい
る。
FIG. 15 shows a method similar to the result of FIG.
The “speed command value” is given by a quintic function speed change curve in FIG. 1 and is derived to a target speed of 600 mm / sec.
It is a result of simulation by MatLAB / Simulink. The parameters other than the speed command are the sixth
It is the same as the figure. The place where the speed change during acceleration was stepped during acceleration, which was improved in FIG.
It can be seen that further improvement is seen. Also, the amount of overshoot after reaching the target speed is reduced.

【0054】次に、5次関数的速度変化指令曲線の求め
方を説明する。例えば、条件を下記のように仮定する。 (a)初速は0mm/secである。 (b)20mm走査で加速が完了する。 (c)目標速度は600mm/secである。 (d)加速開始、加速完了時の加速度は0である。 (e)加速度の微分値も加速開始、加速完了時には0で
ある。
Next, a method of obtaining a quintic functional speed change command curve will be described. For example, assume the conditions as follows. (A) The initial speed is 0 mm / sec. (B) Acceleration is completed by scanning 20 mm. (C) The target speed is 600 mm / sec. (D) The acceleration at the start of acceleration and at the completion of acceleration is zero. (E) The differential value of acceleration is also 0 when acceleration starts and acceleration is completed.

【0055】速度(v)を時間(t)の5次関数とし
て、v=at5 +bt4 +ct3 +dt2 +et+fと
おくと、条件(a)より、t=0で、v=0であり、し
たがって、f=0 加速度(α)は、速度の微分なので、 α=v’=5at4 +4bt3 +3ct2 +2dt+e 条件(d)より、t=0で、α=0である。したがっ
て、e=0 加速度の微分をとると α’=20at3 +12bt2 +6ct+2d 条件(e)より、t=0で、α’=0である。したがっ
て、d=0 加速完了時間をt1 とする。条件(d)より、t=t1
で、α=0である。したがって、 0=5at1 4 +4bt1 3 +3ct1 2 ・・・・・・ 条件(c)より、t=t1 で、v=600である。した
がって、 600=at1 5+bt1 4+ct1 3 ・・・・・・ 走査距離(x)は、速度(v)の積分であるので、 x=∫vdt=(a/4)t4 +(b/3)t3 条件(b)より、t=t1 で、x=20である。したが
って、 20=(a/6)t1 6+(b/5)t1 5+(c/4)t1 4・・ 条件(e)より、t=t1 で、α’=0である。したが
って、 0=20at1 3+12bt1 2+6ct1 ・・・・・・ 、、、式を連立させて解くと、 t1 =1/15、 a=2733750000、 b=−455625000、 c=20250000 となる。
If the velocity (v) is a quintic function of the time (t) and v = at 5 + bt 4 + ct 3 + dt 2 + et + f, t = 0 and v = 0 from the condition (a). Therefore, since f = 0 acceleration (α) is a derivative of velocity, α = v ′ = 5at 4 + 4bt 3 + 3ct 2 + 2dt + e From condition (d), t = 0 and α = 0. Therefore, taking the derivative of the acceleration at e = 0, α ′ = 20 at 3 +12 bt 2 + 6ct + 2d. From condition (e), α = 0 at t = 0 from condition (e). Therefore, d = 0 acceleration completion time is set to t 1 . From condition (d), t = t 1
And α = 0. Therefore, 0 = 5at than 1 4 + 4bt 1 3 + 3ct 1 2 ······ condition (c), at t = t 1, a v = 600. Thus, 600 = at 1 5 + bt 1 4 + ct 1 3 ······ scanning distance (x) is because it is the integral of velocity (v), x = ∫vdt = (a / 4) t 4 + ( b / 3) t 3 From condition (b), t = t 1 and x = 20. Therefore, in 20 = (a / 6) t 1 6 + (b / 5) t 1 5 + (c / 4) t 1 from 4 .. Condition (e), t = t 1 , is alpha '= 0 . Therefore, 0 = the 20at 1 3 + 12bt 1 2 + 6ct 1 solve the ...... ,,, formula is simultaneous, t 1 = 1/15, a = 2733750000, b = -455625000, the c = 20250000 .

【0056】図16は、前述のように求めた5次関数的
速度指令曲線の式で表される走査距離(x)、速度
(v)、加速度(α)、加速度の微分(α’)の変化を
模式的なグラフである。5次関数的速度変化をさせる時
の加速度の変化は、加速開始で加速度0から徐々に増加
し、加速完了でも徐々に0に戻っており、連続的といえ
る。このことは加速度の微分(α’)のグラフが連続で
あることからもはっきりとわかる。
FIG. 16 shows the scan distance (x), speed (v), acceleration (α), and acceleration derivative (α ′) expressed by the equation of the quintic function speed command curve obtained as described above. It is a graph which shows a change typically. The change in acceleration at the time of performing the quintic speed change gradually increases from zero at the start of acceleration, and gradually returns to zero at the completion of acceleration, and can be said to be continuous. This can be clearly seen from the fact that the graph of the acceleration derivative (α ′) is continuous.

【0057】(他の実施例)実施例1では、DCモータ
を駆動源とした例で説明したが、本発明の主旨はこれに
限定されるものではない。
(Other Embodiments) In the first embodiment, an example was described in which a DC motor was used as a drive source. However, the gist of the present invention is not limited to this.

【0058】実施例1では、ロータリータイプのモータ
で説明したが、本発明の主旨はこれに限定されるもので
はない。リニアタイプのモータでもよい。
In the first embodiment, a rotary type motor has been described, but the gist of the present invention is not limited to this. A linear type motor may be used.

【0059】実施例1では、クローズドループ制御で説
明したが、本発明の主旨はこれに限定されるものではな
い。オープンループ制御でもよい。
In the first embodiment, the closed loop control has been described. However, the gist of the present invention is not limited to this. Open loop control may be used.

【0060】実施例1では、速度指令曲線を5次関数的
曲線として説明したが、本発明の主旨はこれに限定され
たものではない。たとえば、さらに高次の関数、あるい
は三角関数を用いた関数で作った曲線であっても、それ
を微分した、加速度変化曲線が、連続的かつ滑らかに変
化するものであればよい。
In the first embodiment, the speed command curve is described as a quintic function curve, but the gist of the present invention is not limited to this. For example, even if a curve is formed by a higher-order function or a function using a trigonometric function, an acceleration change curve obtained by differentiating the curve may change continuously and smoothly.

【0061】実施例1では、速度指令曲線を与え、速度
をフィードバックし、速度誤差から駆動源の発生パワー
を計算する、いわゆる速度制御で説明したが、本発明の
主旨はこれに限定されるものではない。たとえば、時間
に対応する位置指令曲線を与える、いわゆる位置制御で
あっても、その指令曲線が、キャリッジに「連続的でか
る滑らかな力変化」要求する指令であればよい。
In the first embodiment, the so-called speed control in which the speed command curve is given, the speed is fed back, and the generated power of the drive source is calculated from the speed error, but the gist of the present invention is not limited to this. is not. For example, even in the case of so-called position control in which a position command curve corresponding to time is given, the command curve may be any command that requests the carriage to "continuously and smoothly change the force".

【0062】本発明は、「加速度変化曲線、つまり加速
させる力を、連続かつ滑らかに増加させる」という考え
に基づく、例えば、以下に述べるような「静摩擦負荷に
対する補正を目的とした制御」といった制御的な工夫
も、範疇とする。
The present invention is based on the idea of "continuously and smoothly increasing the acceleration change curve, that is, the force to be accelerated". For example, control such as "control for correcting a static friction load" described below. Ingenuity is also a category.

【0063】本発明の実施例の図15からもわかるよう
に、実際のキャリッジの動きは、速度指令が発せられ
て、すぐに走査を始めるのではなく、約0.02秒間は
まだ停止状態にある。これは、速度指令値が0から徐々
に大きくなって行くにしたがって、モータに発生するト
ルクが次第に増大していってはいるが、それがキャリッ
ジが動くのを妨げている静摩擦負荷に打ち勝っていない
状態にあることによるものである。
As can be seen from FIG. 15 of the embodiment of the present invention, the actual movement of the carriage does not start scanning immediately after a speed command is issued, but remains stopped for about 0.02 seconds. is there. This is because as the speed command value gradually increases from 0, the torque generated in the motor gradually increases, but it does not overcome the static friction load that is preventing the carriage from moving. It is due to being in a state.

【0064】その後、約0.02秒でキャリッジが走査
し始めたときにはすでに、図15から、速度指令値は5
0mm/secに達していることが読み取れ、さらに図
1のより、5次関数的加速曲線の微分である加速曲線
も、600mm/sec2 には達しようとしており、そ
の傾きにはすでに最大傾斜に到達しているかのように見
える。
After that, when the carriage starts scanning at about 0.02 seconds, the speed command value is already 5 as shown in FIG.
It can be seen that the acceleration curve has reached 0 mm / sec, and the acceleration curve which is a derivative of the quintic function acceleration curve is about to reach 600 mm / sec 2 as shown in FIG. It looks as though it has been reached.

【0065】つまり、キャリッジが走査し始めたとき
の、キャリッジを加速させる力の増加の割合は、すでに
0ではなく、むしろかなり大きく、図1のの0秒近辺
の変化のように0から滑らかに立ち上がってはいないこ
とになる。キャリッジを加速させる力は、常に、モータ
の発する力より、摩擦負荷分を減じた量であり、静摩擦
の存在が望ましい力の与え方を阻害しているといえる。
そのために、図15のシミュレーション結果のように、
加速の途中で、なお階段状の速度の滑らかでない箇所が
残ってしまうと考えられる。
That is, when the carriage starts scanning, the rate of increase in the force for accelerating the carriage is not already 0, but rather rather large, and smoothly changes from 0 as shown in FIG. You have not stood up. The force for accelerating the carriage is always the amount obtained by subtracting the friction load from the force generated by the motor, and it can be said that the presence of static friction hinders the application of a desired force.
Therefore, as shown in the simulation result of FIG.
It is conceivable that a step-like portion with a non-smooth speed still remains during acceleration.

【0066】上記のような問題点を改善する制御方法と
して、例えば、次のような方法が考えられる。キャリッ
ジが走査を始めるまでは、速度指令を与えない方法であ
る。走査を始める命令の後は、例えば、モータから発せ
られる力が0.1秒程度で、静摩擦に打ち勝てるレベル
に達することのできる程度の一定の増加割合で、比較的
ゆっくりと力を増大させる。キャリッジがわずかに走査
しはじめた時のモータ発生力を基準として、連続的にか
つ滑らかにモータ発生力を加えてゆく方法が考えられ
る。この方法によれば、よりスムーズ加速が期待でき
る。
As a control method for improving the above problems, for example, the following method can be considered. This is a method in which no speed command is given until the carriage starts scanning. After the command to start scanning, the force is increased relatively slowly, for example, at a constant rate of about 0.1 second, which can reach a level that can overcome static friction. A method of continuously and smoothly applying the motor generating force based on the motor generating force when the carriage starts slightly scanning can be considered. According to this method, smoother acceleration can be expected.

【0067】実施例1では、インクジェットプリンタの
キャリッジ走査制御で説明したが、本発明の主旨はこれ
に限定されるものではない。たとえば、フラットベット
スキャナのスキャナ走査等の制御であってもよい。
In the first embodiment, the carriage scanning control of the ink jet printer has been described, but the gist of the present invention is not limited to this. For example, control such as scanning by a flatbed scanner may be used.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高画質化、高解像度化の要求に答える、特に加速領域直
後の定速領域におけるインク滴着弾精度の高い、キャリ
ッジ走査時、特に加速走査時の騒音、振動を抑制した静
粛性の高い、キャリッジ加速距離が短く、小型化された
インクジェット記録装置が得られる。
As described above, according to the present invention,
Responding to demands for higher image quality and higher resolution, especially high accuracy of ink droplet landing in the constant speed region immediately after the acceleration region, high quietness by suppressing noise and vibration during carriage scanning, especially during acceleration scanning, carriage acceleration An ink jet recording apparatus having a short distance and a small size can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の実施例のシリアル式インクジ
ェット記録装置のキャリッジ走査加速制御の速度指令曲
線および加速度変化のグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a speed command curve and a change in acceleration of carriage scanning acceleration control of a serial type ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、従来のキャリッジ駆動系の構成を説明
する斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of a conventional carriage drive system.

【図3】図3は、従来のキュリッジ走査速度制御系模式
図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional ridge scanning speed control system.

【図4】図4は、従来のキャリッジ走査速度変化グラフ
(ステップ状速度指令)である。
FIG. 4 is a conventional carriage scanning speed change graph (step-like speed command).

【図5】図5は、従来のキャリッジ走査速度変化グラフ
(1次関数的速度指令)である。
FIG. 5 is a conventional carriage scanning speed change graph (linear function speed command).

【図6】図6は、従来のキャリッジ走査速度変化グラフ
(3次関数的速度指令)である。
FIG. 6 is a conventional carriage scanning speed change graph (cubic function speed command).

【図7】図7は、従来の3次関数的速度指令曲線で求め
た、時間に対する走者距離、速度、加速度のグラフであ
る。
FIG. 7 is a graph of a runner distance, a speed, and an acceleration with respect to time, obtained by a conventional cubic speed command curve.

【図8】図8は、本発明の実施例のインクジェット記録
装置の外観斜視図である。
FIG. 8 is an external perspective view of the ink jet recording apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図9】図9は、本発明の実施例のインクジェット記録
装置各部の機能を説明する透視斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view illustrating the function of each part of the ink jet recording apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図10】図10は、本発明の実施例のインクジェット
記録装置の縦断面図である。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the ink jet recording apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図11】図11は、本発明の実施例のインクジェット
記録装置のキャリッジの走査範囲説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a scanning range of a carriage of the inkjet recording apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図12】図12は、本発明の実施例のインクジェット
記録装置のBJカートリッジの外観図及び部分拡大図で
ある。
FIG. 12 is an external view and a partially enlarged view of a BJ cartridge of the ink jet recording apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図13】図13は、本発明の実施例のインクジェット
記録装置の回復系ユニット構成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram of a recovery system unit of the inkjet recording apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図14】図14は、本発明の実施例のインクジェット
記録装置の主に電気部の構成を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram mainly showing a configuration of an electric unit of the inkjet recording apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図15】図15は、本発明の実施例のインクジェット
記録装置のキャリッジ走査速度変化グラフ(5次関数的
速度指令)である。
FIG. 15 is a graph of a carriage scanning speed change (fifth order functional speed command) of the ink jet recording apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図16】図16は、本発明の実施例のインクジェット
記録装置のキャリッジ走査速度制御の5次関数的速度指
令曲線の求めた、時間に対する走者距離、速度、加速
度、加速度の微分のグラフである。
FIG. 16 is a graph of a runner distance, a speed, an acceleration, and a derivative of the acceleration with respect to time, which are obtained from a quintic function speed command curve for carriage scanning speed control of the inkjet recording apparatus according to the embodiment of the present invention. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シートフィーダ 2 シートガイド 4 排紙口 5 排紙トレイ 6 操作パネル 7 フロントカバー 8 ピックアップローラ 9 ペーパーフィードモータ 10 スローダウンギア 11 ペーパーフィードローラ 12 プレッシャローラ 13 インクジェットローラ 14 拍車 19 BJカートリッジ 20 ガイドシャフト 21 ガイドレール 22 回復系ユニット 23 キャップ 24 ポンプ 25 ブレード 26 キャップホルダー 27 キャップバネ 28 キャップ解除カム 29 チューブ 30 ポンプコロ 41 ペーパーエンセンサー 42 ピックアップフラグ 43 ペーパーエンドフラグ 44 伝達ローラ 45 記録用紙 46 ピックアップローラセンサー 111 制御基板 100 MPU 101 ROM 102 RAM 103 タイマー 104 不揮発性データ保持手段(EEPROM等) 105 インターフェイス部 106 インジケータ部 107 キースイッチ 108 キャリッジモータドライバー 109 ペーパーフィードモータドライバー 110 記録ヘッドドライバー 112 回復系モータドライバー 151 キャリッジ 152 DCモータ 153 駆動プーリ 154 アイドラプーリ 155 ゴムベルト 156 リニアエンコーダスケール 157 リニアエンコーダセンサー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sheet feeder 2 Sheet guide 4 Paper discharge port 5 Paper discharge tray 6 Operation panel 7 Front cover 8 Pickup roller 9 Paper feed motor 10 Slow down gear 11 Paper feed roller 12 Pressure roller 13 Ink jet roller 14 Spur 19 BJ cartridge 20 Guide shaft 21 Guide rail 22 Recovery unit 23 Cap 24 Pump 25 Blade 26 Cap holder 27 Cap spring 28 Cap release cam 29 Tube 30 Pump roller 41 Paper sensor 42 Pickup flag 43 Paper end flag 44 Transmission roller 45 Recording paper 46 Pickup roller sensor 111 Control board 100 MPU 101 ROM 102 RAM 103 Timer 104 Non-volatile data Holding means (EEPROM, etc.) 105 Interface section 106 Indicator section 107 Key switch 108 Carriage motor driver 109 Paper feed motor driver 110 Recording head driver 112 Recovery system motor driver 151 Carriage 152 DC motor 153 Driving pulley 154 Idler pulley 155 Rubber belt 156 Linear encoder scale 157 Linear encoder sensor

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータを駆動源とするメカトロ装置の加
速を行う際、制御対象物の加速度変化が「連続的かつ滑
らか」になるべく、あるいは、前記制御対象物の加速度
の微分の変化が「連続的」になるべく、指令を出すこと
を特徴とするモータ加速制御方法。
When accelerating a mechatronic device using a motor as a driving source, the acceleration change of a controlled object should be “continuous and smooth”, or the change of the derivative of the controlled object should be “continuous”. A motor acceleration control method characterized by issuing a command as much as possible.
【請求項2】 記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、前
記記録ヘッドを走査する走査手段(主走査手段)と、前
記記録媒体を搬送する搬送手段(副走査手段)と、を有
するシリアル式記録装置における、前記走査手段の制御
方法であることを特徴とする請求項1に記載のモータ加
速制御方法。
2. A serial recording apparatus comprising: a recording head for recording on a recording medium; scanning means (main scanning means) for scanning the recording head; and conveying means (sub-scanning means) for conveying the recording medium. 2. The motor acceleration control method according to claim 1, wherein the method is a method for controlling the scanning unit in an apparatus.
【請求項3】 前記走査手段の駆動源であるモータは、
ロータリータイプのモータであることを特徴とする請求
項2に記載のモータ加速制御方法。
3. A motor as a driving source of the scanning means,
The motor acceleration control method according to claim 2, wherein the motor is a rotary type motor.
【請求項4】 クローズドループ制御では、「速度指令
曲線」に、オープンループ制御では「加速テーブル」
に、5次関数的曲線を用いたことを特徴とする請求項3
に記載のモータ加速制御方法。
4. In the closed loop control, a "speed command curve" is used, and in the open loop control, an "acceleration table"
4. The method according to claim 3, wherein a quintic function curve is used.
3. The motor acceleration control method according to 1.
【請求項5】 クロードループ制御された前記駆動源の
発生する力が、摩擦負荷等に打ち勝ち、制御対象物が動
作し始めた瞬間から、5次関数的速度指令曲線を与える
ようにすることを特徴とする請求項4に記載のモータ加
速制御方法。
5. A quintic function speed command curve is provided from the moment when the force generated by the drive source under the Claude loop control overcomes a friction load or the like and the controlled object starts operating. The motor acceleration control method according to claim 4, wherein:
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