JP2005335231A - Method of controlling motor, control device of motor, and inkjet printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの回転速度を目標回転速度との偏差に応じた値を出力する比例手段と、モータの回転速度と目標回転速度との偏差を積分して積分値に応じた値を出力する積分手段を有する制御系によりモータの駆動を制御するモータの制御方法、モータの制御装置、及びインクジェットプリンタに関する。 The present invention integrates the deviation between the motor rotation speed and the target rotation speed and outputs a value corresponding to the integral value by a proportional means for outputting a value corresponding to the deviation between the motor rotation speed and the target rotation speed. The present invention relates to a motor control method for controlling driving of a motor by a control system having an integrating unit, a motor control device, and an ink jet printer.
紙、布、フィルム等の被印刷体に印刷を行う各種のプリンタのなかで、被印刷体にインクを吐出して印刷を行う方式のプリンタは、インクジェットプリンタと呼ばれている。 Among various printers that perform printing on a printing medium such as paper, cloth, and film, a printer that performs printing by discharging ink onto the printing medium is called an inkjet printer.
このようなインクジェットプリンタにおいては、インクを吐出する印刷ヘッドと、該印刷ヘッドに供給するインクを収容したインク容器とを搭載したキャリッジを駆動するモータを制御系によって制御し、キャリッジを移動させながら印刷ヘッドから被印刷体に向けてインクを吐出して印刷を行うのが一般的である。 In such an ink jet printer, a motor that drives a carriage on which a print head that discharges ink and an ink container that stores ink to be supplied to the print head is controlled by a control system to perform printing while moving the carriage. In general, printing is performed by ejecting ink from a head toward a substrate.
したがって、被印刷体に対して高品質の印刷を行うためには、キャリッジを駆動するモータを高精度に制御する必要がある。 Therefore, in order to perform high-quality printing on the printing medium, it is necessary to control the motor that drives the carriage with high accuracy.
そこで、モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた値を出力する比例手段と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差を積分して積分値に応じた値を出力する積分手段を有する制御系により前記モータを制御するモータ制御方法において、前記比例手段の出力値に対して、前記積分手段の出力値に応じた比例出力上限値を設け、前記比例手段の出力値がこの比例出力上限値を超える場合には、前記比例手段の出力値が前記比例出力上限値とすることを特徴とするモータ制御方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, a proportional means for outputting a value according to the deviation between the motor rotation speed and the target rotation speed, and an integration for integrating the deviation between the motor rotation speed and the target rotation speed and outputting a value according to the integral value. In a motor control method for controlling the motor by a control system having a means, a proportional output upper limit value corresponding to the output value of the integrating means is provided for the output value of the proportional means, and the output value of the proportional means is A motor control method has been proposed in which when the proportional output upper limit value is exceeded, the output value of the proportional means becomes the proportional output upper limit value (see, for example, Patent Document 1).
このようなモータ制御方法によれば、インクが消費されてインク容器に収容されたインクの量が少なくなってモータに加わる負荷が変動した場合であっても、高精度にモータを制御することが可能となる。 According to such a motor control method, it is possible to control the motor with high accuracy even when the ink is consumed and the amount of ink stored in the ink container is reduced and the load applied to the motor fluctuates. It becomes possible.
上述したように、従来のモータ制御方法では、比例手段による比例制御と積分手段による積分制御を組み合わせ、さらには微分制御も加えた所謂PID制御を行うことが一般的である。そして、モータの加速時から等速状態を経て停止するまでの1回の走査駆動に対して、例えば図9に示すような目標回転速度を設定していた。なお、この図9のグラフは、モータによりインクジェットプリンタのキャリッジを駆動する際のキャリッジの位置とモータの回転速度との関係を示したものである。また、P0〜P1の区間はモータの加速区間、P1〜P2の区間はモータの等速区間、P2〜P3の区間はモータの減速区間である。 As described above, in the conventional motor control method, so-called PID control is generally performed in which proportional control by the proportional means and integral control by the integral means are combined and further differential control is added. Then, for example, a target rotational speed as shown in FIG. 9 is set for one scanning drive from the acceleration of the motor to the stop after passing through a constant speed state. The graph of FIG. 9 shows the relationship between the position of the carriage and the rotational speed of the motor when the carriage of the ink jet printer is driven by the motor. Further, the sections P0 to P1 are motor acceleration sections, the sections P1 to P2 are constant speed sections of the motor, and the sections P2 to P3 are motor deceleration sections.
図9に示した目標回転速度に追従させた制御の一例として、モータの全体の出力値と比例手段及び積分手段の出力値を図10に示す。この図10において、t0〜t1は加速区間、t1〜t2は等速区間、t2〜t3は減速区間である。 As an example of control that follows the target rotational speed shown in FIG. 9, the overall output value of the motor and the output values of the proportional means and the integrating means are shown in FIG. In FIG. 10, t0 to t1 are acceleration sections, t1 to t2 are constant speed sections, and t2 to t3 are deceleration sections.
従来、加速時間を短くしようとして比例手段と積分手段とを積極的に機能させ、急激な加速を試みたとしても、図9及び図10に示すように積分手段の出力値は比例手段の時間的累積の値であるため目標等速回転速度に近づいたときには過大な値となったり、また、積分手段の演算から実際にモータへ出力されるまでのタイムラグの影響が増大しやすくなったりするため、目標回転速度に対してオーバーシュートが起こりやすかった。 Conventionally, even if the proportional means and the integral means are actively functioned to shorten the acceleration time and a rapid acceleration is attempted, the output value of the integral means is proportional to the time of the proportional means as shown in FIGS. Since it is a cumulative value, it becomes excessive when approaching the target constant speed rotation speed, and the influence of the time lag from the calculation of the integrating means to the actual output to the motor tends to increase. Overshoot was likely to occur with respect to the target rotation speed.
また、積分手段の出力値によるオーバーシュートを抑えるために微分手段のゲインを大きくすることが考えられるが、その場合には出力値が振動しやすくなってしまい、目標回転速度に収束させるまでに時間がかかってしまう。 Also, it is conceivable to increase the gain of the differentiating means in order to suppress overshoot due to the output value of the integrating means, but in that case, the output value tends to vibrate, and it takes time to converge to the target rotational speed. It will take.
本発明の目的は、目標回転速度への素早い立ち上がりを行ってもオーバーシュートを防いで安定した制御を可能とするモータの制御方法、モータの制御装置、及びインクジェットプリンタを提供することである。 An object of the present invention is to provide a motor control method, a motor control device, and an ink jet printer that enable stable control by preventing overshoot even when a rapid rise to a target rotational speed is performed.
上記課題を解決することのできる本発明に係るモータ制御方法は、モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた値を出力する比例手段と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差を積分して積分値に応じた値を出力する積分手段を有する制御系により前記モータを制御するモータ制御方法において、前記積分手段の出力上限値を設定し、前記積分手段の演算値が前記出力上限値を超えているときに、前記積分手段の出力値を前記出力上限値に固定することを特徴としている。 A motor control method according to the present invention capable of solving the above-described problems includes a proportional means for outputting a value corresponding to a deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed, and the rotational speed of the motor and the target rotational speed. In a motor control method for controlling the motor by a control system having an integration unit that integrates a deviation and outputs a value corresponding to an integral value, an output upper limit value of the integration unit is set, and an operation value of the integration unit is When the output upper limit value is exceeded, the output value of the integrating means is fixed to the output upper limit value.
このような構成のモータ制御方法によれば、積分手段の出力は出力上限値を超えることがない。そのため、モータの回転速度が加速して目標等速回転速度に近づいたときに積分手段の演算値がオーバーシュートを引き起こすようなレベルになった場合でも、実際に出力されるのは出力上限値となり、オーバーシュートの発生が防がれる。したがって、モータの急激な加速を行っても目標等速回転速度に安定して収束させることができる。 According to the motor control method having such a configuration, the output of the integrating means does not exceed the output upper limit value. For this reason, even if the calculated value of the integrating means reaches a level that causes overshoot when the motor speed accelerates and approaches the target constant speed, the output upper limit value is actually output. The occurrence of overshoot is prevented. Therefore, even if the motor is accelerated rapidly, it can be stably converged to the target constant speed rotation speed.
また、本発明のモータ制御方法において、前記出力上限値は、前記制御系の事前評価により設定すると良い。その場合、このモータ制御方法が適用される制御系に合わせてオーバーシュートを防ぐための適切な出力上限値を予め検証して決定し、それを固有値として設定しておくことができる。 In the motor control method of the present invention, the output upper limit value may be set by prior evaluation of the control system. In this case, an appropriate output upper limit value for preventing overshoot can be verified and determined in advance according to the control system to which this motor control method is applied, and can be set as an eigenvalue.
また、本発明のモータ制御方法において、前記出力上限値は、前記モータの予備駆動により目標等速回転速度における前記積分手段の出力値を演算し、この演算値を基準として設定すると良い。その場合、モータの駆動を行う度に動作環境に合わせてオーバーシュートを防ぐための適切な値を設定することができる。 In the motor control method of the present invention, the output upper limit value may be set based on the calculated value obtained by calculating the output value of the integrating means at a target constant speed rotation speed by preliminary driving of the motor. In that case, an appropriate value for preventing overshoot can be set in accordance with the operating environment every time the motor is driven.
また、本発明のモータ制御方法において、前記出力上限値は、前記モータの回転速度が目標等速回転速度に達する直前の前記積分手段の出力値とすると良い。その場合、オーバーシュートの発生が懸念される期間に積分手段の出力値が一定に保持されることとなり、容易にオーバーシュートを防ぐことができる。また、動作環境にも左右されず、モータ加速時の状況により積分手段の出力上限値を決めることができる。 In the motor control method of the present invention, the output upper limit value may be the output value of the integrating means immediately before the rotation speed of the motor reaches a target constant speed rotation speed. In this case, the output value of the integrating means is held constant during a period in which overshoot is a concern, and overshoot can be easily prevented. Further, the output upper limit value of the integrating means can be determined according to the situation during motor acceleration, regardless of the operating environment.
また、上記課題を解決することのできる本発明に係るモータ制御装置は、モータの回転速度と目標回転速度との偏差に応じた値を出力する比例手段と、前記モータの回転速度と目標回転速度との偏差を積分して積分値に応じた値を出力する積分手段を有する制御系により前記モータを制御するモータ制御装置において、前記制御系は、前記積分手段の出力上限値を設定可能であり、前記積分手段の演算値が前記出力上限値を超えたときに、前記積分手段の出力値が前記出力上限値に固定されることを特徴としている。 Further, the motor control device according to the present invention capable of solving the above-described problems includes a proportional means for outputting a value corresponding to a deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed, the rotational speed of the motor and the target rotational speed. In the motor control apparatus that controls the motor by a control system having an integration unit that integrates the deviation from the output and outputs a value corresponding to the integration value, the control system can set an output upper limit value of the integration unit The output value of the integrating means is fixed to the output upper limit value when the calculated value of the integrating means exceeds the output upper limit value.
また、本発明のモータ制御装置において、前記出力上限値が予め設定されていると良い。 In the motor control device of the present invention, the output upper limit value may be set in advance.
また、本発明のモータ制御装置において、前記出力上限値は、前記モータの予備駆動により目標等速回転速度における前記積分手段の出力値が演算され、この演算値を基準として設定されると良い。 In the motor control apparatus of the present invention, the output upper limit value may be set based on the calculated value obtained by calculating the output value of the integrating means at a target constant speed rotation speed by preliminary driving of the motor.
また、本発明のモータ制御装置において、前記出力上限値は、前記モータの回転速度が目標等速回転速度に達する直前の前記積分手段の出力値とされると良い。 In the motor control device of the present invention, the output upper limit value may be an output value of the integrating unit immediately before the rotation speed of the motor reaches a target constant speed rotation speed.
また、本発明のモータ制御装置において、前記モータは、被印刷体にインクを吐出する印刷ヘッドと、該印刷ヘッドに供給されるインクを収容したインク容器を備えたキャリッジを駆動するためのモータとすると良い。
この場合には、インクを吐出するためにキャリッジを等速度で走査させるまでの加速を行うときに、目標等速度に対するオーバーシュートを防ぐことができる。そして、キャリッジが等速度で走査するまでの加速時間を短くすることができ、素早く安定した印刷を行うことができる。
In the motor control device of the present invention, the motor includes a print head that discharges ink to a printing medium, and a motor that drives a carriage including an ink container that stores ink supplied to the print head. Good.
In this case, overshooting with respect to the target constant speed can be prevented when acceleration is performed until the carriage is scanned at constant speed in order to eject ink. The acceleration time until the carriage scans at a constant speed can be shortened, and quick and stable printing can be performed.
また、上記構成のモータ制御装置を備えたインクジェットプリンタは、素早い印刷を行うことができるとともに、キャリッジを加速させるための加速距離を短くできるため、プリンタの小型化を図ることができる。 In addition, the ink jet printer provided with the motor control device having the above-described configuration can perform quick printing and can shorten the acceleration distance for accelerating the carriage, thereby reducing the size of the printer.
本発明によれば、目標回転速度への素早い立ち上がりを行ってもオーバーシュートを防いで安定した制御を可能とするモータの制御方法、モータの制御装置、及びインクジェットプリンタを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a motor control method, a motor control device, and an ink jet printer that can perform stable control while preventing overshoot even when a rapid rise to a target rotational speed is performed.
以下、添付図面に基づいて本発明に係るモータの制御方法、モータの制御装置、及びインクジェットプリンタの一実施形態を詳細に説明する。
図1及び図2は本実施形態のモータ制御方法を実施可能なインクジェットプリンタ1の主要な構成を示す概略斜視図である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a motor control method, a motor control device, and an inkjet printer according to embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 are schematic perspective views showing a main configuration of an ink jet printer 1 capable of performing the motor control method of the present embodiment.
このインクジェットプリンタ1は、印刷用紙を収容した給紙カセット10が着脱自在に装着されている。給紙カセット10は、用紙を収容するように略矩形状に形成されたベース10aを備えており、プリンタ本体に装着される給紙口側にシャッタ部材10cが設けられるとともに、このシャッタ部材10cの後方側(プリンタ本体と離れた側)には開閉自在な保護カバー10bが設けられている。なお、保護カバー10bは、プリンタ本体に給紙カセット10を装着したままの状態で、プリンタ本体側に傾倒するように開閉可能である。
The ink jet printer 1 is detachably mounted with a
このインクジェットプリンタ1において、キャリッジ4は、キャリッジモータ13にタイミングベルト3により接続されて、ガイドレール2に沿って往復移動するように構成されており、用紙と対向する面にはアクチュエータによりインクを加圧してノズル開口からインク適を吐出させるインクジェットヘッド5が設けられている。
In this ink jet printer 1, the
そして、このインクジェットヘッド5に対して、図2に示すように、プリンタ下部に配置したインクカートリッジ7から可撓性のインクチューブ6を介してインクが供給される。 Then, as shown in FIG. 2, ink is supplied to the inkjet head 5 from an ink cartridge 7 disposed at the lower part of the printer via a flexible ink tube 6.
給紙カセット10内に収容された用紙は、紙送りモータ12により回転伝達機構(図示せず)を介して接続されたオートシートフィーダ15と、歯車伝達機構20により回転駆動される搬送ローラ11及び14とにより、一定のピッチでキャリッジ4の移動方向(主走査方向)と直交する方向(副走査方向)に搬送される。
The paper stored in the
また、図2に示すように、印刷領域の外側には、インクジェットヘッド5のインクノズル面の汚れのワイピング、インクノズルの詰まりを防止するためのキャッピング、インクノズルから増粘状態のインクを吸引するインク吸引等を行うヘッドメンテナンス機構28が設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, outside the printing region, the ink nozzle surface of the inkjet head 5 is wiped with dirt, capped to prevent clogging of the ink nozzles, and ink in a thickened state is sucked from the ink nozzles. A
搬送ローラ11は、図1に示すように、歯車伝達機構20を構成する歯車23を一端側に有し、紙送りモータ12の軸上のピニオン21から減速歯車22を介して駆動されるとともに、他端側に設けた駆動歯車26が回転伝達機構(図示せず)を介してオートシートフィーダ15及びヘッドメンテナンス機構28を駆動する。搬送ローラ14は、一端側に歯車25を有し、複数の伝達歯車24を介して紙送りモータ12により駆動される。
As shown in FIG. 1, the
次に、図3を参照しつつ、インクジェットプリンタ1の電気的な構成について説明する。図3は、インクジェットプリンタ1の電気的な構成を示すブロック図である。 Next, the electrical configuration of the inkjet printer 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the inkjet printer 1.
インクジェットプリンタ1は、主制御回路102と、CPU104と、主制御回路102およびCPU104にバスを介して接続された各種のメモリ(ROM110、RAM112、EEPROM114)とを備えている。主制御回路102には、パーソナルコンピュータなどの外部装置との間で信号の送受信を行うインターフェース回路120と、紙送りモータ駆動回路130と、ヘッド駆動回路140と、CRモータ駆動回路150とが接続されている。
The ink jet printer 1 includes a
紙送りモータ12は、紙送りモータ駆動回路130によって駆動されて搬送ローラ14を回転させ、これによって用紙Pを副走査方向に移動させる。紙送りモータ12にはロータリエンコーダ32が設けられており、ロータリエンコーダ32の出力信号は主制御回路102に入力されている。
The
キャリッジ4の底面には、複数のノズル(図示せず)を有する印刷ヘッド52が設けられている。各ノズルは、ヘッド駆動回路140によって駆動されて、用紙P、または紙、布、フィルム等の被印刷体に向けて、インク滴を吐出する。
A
キャリッジモータ13は、CRモータ駆動回路150によって駆動される。このインクジェットプリンタ1は、キャリッジ4の主走査方向に沿った位置と速度を検出するためのリニアエンコーダ70を備えている。このリニアエンコーダ70は、主走査方向に平行に設けられた直線状の符号板72と、キャリッジ50に設けられたフォトセンサ74とによって構成されている。リニアエンコーダ70の出力信号は、主制御回路102に入力されている。
The
なお、主制御回路102は、3つの駆動回路130、140、150に制御信号をそれぞれ供給する機能を有しており、また、インターフェース回路120で受信した各種の印刷コマンドの解読や、印刷データの調整に関する制御、各種のセンサの監視などを実行する機能も有している。一方、CPU104は、主制御回路102を補助するための各種の機能を有しており、例えば各種のメモリの制御などを実行する。
The
次に、図4及び図5を参照しつつ、キャリッジモータ13の駆動制御装置の構成について説明する。図4は、キャリッジモータ13の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。図5は、モータ駆動信号Sdrと、キャリッジモータ13の特性との関係を示す説明図である。
Next, the configuration of the drive control device for the
キャリッジモータ13の駆動制御装置は、CRモータ制御回路200と、CRモータ駆動回路150とを含んでいる。なお、CRモータ制御回路200は、図3に示した主制御回路102の一部である。
The drive control device for the
リニアエンコーダ70の出力信号Senは、CRモータ制御回路200内の位置演算回路230と速度演算回路232とに入力される。これらの回路230、232は、エンコーダ70の出力信号Senの図示しないA相信号とB相信号とに基づいて、キャリッジモータ13の現行回転位置Pcと現行回転速度Vcとをそれぞれ求める。現行回転位置Pcは目標回転速度発生回路204に入力される。目標回転速度発生回路204には、回転位置Pcに応じた目標回転速度Vtが予め設定されており、この目標回転位置Pcに応じた目標回転速度Vtを発生する。
The output signal Sen of the
減算器206は、この目標回転速度Vtと現行回転速度Vcとの偏差ΔVを求め、この回転速度偏差ΔVを比例要素(比例手段)210と積分要素(積分手段)212と微分要素(微分手段)214とに入力する。これらの3つの演算要素210、212、214の演算結果QP、QI、QDは、加算器216で加算されて、加算結果ΣQが算出される。
The
各演算要素210、212、214の出力QP、QI、QDと、それらの加算結果ΣQは、例えば以下の式(1)〜(4)で与えられる。
The outputs QP, QI, QD of the respective
QP(j)=ΔV(j)×Kp ・・・(1)
QI(j)=QI(j−1)+ΔV(j)×Ki ・・・(2)
QD(j)={ΔV(j)−ΔV(j−1)}×Kd ・・・(3)
ΣQ(j)=QP(j)+QI(j)+QD(j) ・・・(4)
ここで、jは時刻であり、Kpは比例ゲイン、Kiは積分ゲイン、Kdは微分ゲインである。
QP (j) = ΔV (j) × Kp (1)
QI (j) = QI (j−1) + ΔV (j) × Ki (2)
QD (j) = {ΔV (j) −ΔV (j−1)} × Kd (3)
ΣQ (j) = QP (j) + QI (j) + QD (j) (4)
Here, j is time, Kp is a proportional gain, Ki is an integral gain, and Kd is a differential gain.
デューティ調整回路220は、この加算結果ΣQ(「PID出力」とも呼ぶ)に応じて、積分要素212または目標回転速度発生回路204を調整することによって、駆動回路150に供給するデューティ信号Dtのレベルを調整する。このデューティ信号Dtは、加算結果ΣQに比例した信号であり、キャリッジモータ13のデューティを示す信号である。
The
CRモータ駆動回路150は、トランジスタブリッジで構成されたDC−DCコンバータ154と、ベースドライブ回路152とを備えている。ベースドライブ回路152は、CRモータ制御回路200から供給されたデューティ信号Dtに応じて、DC−DCコンバータ154のトランジスタのベースに印加するベース信号を発生する。DC−DCコンバータ154は、このベース信号に応じてモータ駆動信号Sdrを生成してキャリッジモータ13に供給する。
The CR
図5(A)は、モータ駆動信号Sdrの信号変化を示している。モータ駆動信号Sdrのデューティは、オンレベルにある期間Tonを、駆動信号の1周期Tpで割った値である。なお、本実施の形態では、モータ駆動信号Sdrのデューティを「キャリッジモータのデューティ」とも呼ぶ。 FIG. 5A shows a signal change of the motor drive signal Sdr. The duty of the motor drive signal Sdr is a value obtained by dividing the period Ton at the on level by one cycle Tp of the drive signal. In the present embodiment, the duty of the motor drive signal Sdr is also referred to as “carriage motor duty”.
キャリッジモータ13としてブラシ付きDCモータを使用した場合には、そのトルク/回転数特性は、図5(B)に示すように、デューティに比例する。CRモータ駆動回路150は、駆動信号Sdrのデューティがデューティ信号Dtに比例するように駆動信号Sdrを生成する。この結果、キャリッジモータ13は、CRモータ制御回路200から与えられるデューティ信号Dtに応じた駆動力を発生してキャリッジ4を駆動する。
When a brushed DC motor is used as the
次に、図6を参照しつつ印刷ヘッド52による印刷動作の概要について説明する。図6は、印刷動作の概要を説明するための図である。
Next, the outline of the printing operation by the
前述したように目標回転速度発生装置204は、回転位置Pcに応じてキャリッジモータ13の目標回転速度Vtを発生させる。発生する目標回転速度Vtの変化パターンは、例えば、図6に示したようなものである。なお、この図6のグラフは、キャリッジモータ13により駆動されて走査方向に移動する際のキャリッジ4の位置Pとキャリッジモータ13の目標回転速度Vtとの関係を示したものである。
As described above, the target
図6において、P0〜P1の区間はキャリッジモータ13の加速区間であり、ここではキャリッジモータ13の回転速度が加速するように制御される。また、P1〜P2の区間はキャリッジモータ13の等速区間であり、この区間ではキャリッジモータ13の回転速度がVconstなる回転速度にて等速回転するように制御される。P2〜P3の区間は、キャリッジモータ13の減速区間であり、この区間ではキャリッジモータ13の回転速度が減速するように制御される。
In FIG. 6, a section from P0 to P1 is an acceleration section of the
したがって、印刷ヘッド52が搭載されているキャリッジ4は、P0〜P1の区間では加速するように制御され、P1〜P2の区間では等速移動するように制御され、P2〜P3の区間では減速するように制御される。
Accordingly, the
ここで、印刷ヘッド52を搭載したキャリッジ4が等速移動を開始する少し前の時期から、等速移動を終了した少し後の時期までの間において、印刷ヘッド52から被印刷体に対してインクを吐出することにより印刷が行われる。例えば、印刷ヘッド52を搭載したキャリッジ4を駆動するキャリッジモータ13の回転速度が、目標等速回転速度Vconstの80%〜90%以上になるとインクの吐出が開始され、キャリッジモータ13の回転速度が、目標等速回転速度Vconstの80%〜90%以下になるとインクの吐出が終了する。なお、印刷ヘッド52を搭載したキャリッジ4が等速移動を行っている期間のみ、印刷ヘッド52から被印刷体に対してインクを吐出するようにしてもよい。
Here, ink is applied from the
したがって、被印刷体に対して高品質な印刷を行うためには、特に、加速区間の終期、等速区間、及び、減速区間の初期において、キャリッジモータ13の回転速度が、図6に示したような目標回転速度パターンに精度良く追従することが求められる。
Therefore, in order to perform high-quality printing on the printing medium, the rotational speed of the
次に、図7及び図8を参照しつつ、CRモータ制御回路200の動作について説明する。図7及び図8は、本実施形態に係るCRモータ制御回路200の動作例を示した図であり、図7は、キャリッジモータ13の目標回転速度パターンと、実際の回転速度との関係を示した図である。図7において、横軸(時間軸)t0〜t1の期間は図6に示したP0〜P1の区間と対応する加速期間であり、t1〜t2の期間は図6に示したP1〜P2の区間と対応する等速期間であり、t2〜t3の期間は図6に示したP2〜P3の区間と対応する減速期間である。
Next, the operation of the CR
また、図8は、比例要素210の出力値QP、積分要素212の出力値QI、及び加算結果ΣQの出力値を説明するための図である。なお、図8において、微分要素214の出力値は、加算結果ΣQに対して非常に小さいため、図示を省略している。また、微分要素214の演算による制御は、加速期間、等速期間、減速期間の何れにおいても、行っても行わなくても良い。
FIG. 8 is a diagram for explaining the output value QP of the
CRモータ制御回路200を動作させるに際して、まず、キャリッジモータ13の回転速度が目標回転速度に精度良く追従するように、比例要素210、積分要素212、及び、微分要素214における、比例ゲインKp、積分ゲインKi、及び、微分ゲインKdをチューニングする。
When operating the CR
また、本実施形態では、加速期間から等速期間にかけてのオーバーシュートの発生を防止するために、積分要素212の出力値QIを設定する。比例要素210の出力QP、積分要素212の出力QI、微分要素214の出力QDのうち、出力QDの影響は僅かであるため出力QPと出力QIについて検討すると、出力QPは、目標速度に一致すれば理論上ゼロとなる。特に、等速期間で一致し続ければ出力QPもゼロのままとなる。一方、出力QIは、出力QPの累積と考えることができるため、等速期間においてもゼロになることはないと考えられる。このように、キャリッジモータ13の制御に大きな影響を与えるのは積分要素212の出力QIであり、オーバーシュートを引き起こすのも加速期間の終期で出力QIが過大となることが主要因である。
In the present embodiment, the output value QI of the
そのため、図8に示すように、キャリッジモータ13の回転速度が目標等速回転速度Vconst以下となるような出力QIの値を積分出力上限値として設定し、積分要素212の演算値が積分出力上限値を超えているときに、積分要素212の出力値をこの積分出力上限値に固定する。但し、出力QIが積分出力上限値に固定されている間も積分要素212の演算は継続して行い、演算値が積分出力上限値以下となったら、その演算値を出力QIとする。
Therefore, as shown in FIG. 8, the value of the output QI such that the rotation speed of the
積分出力上限値は、例えば、予め回転速度と出力QIとの関係をデータテーブルとして作成して、それをインクジェットプリンタ1の印刷性能等と照らし合わせて事前評価を行い、適切な上限値をインクジェットプリンタ1の固有値として設定しておくことができる。これにより、インクジェットプリンタ1の制御系に対してオーバーシュートを防ぐための最適値を事前に十分検討して決めることができる。 For the integrated output upper limit value, for example, the relationship between the rotation speed and the output QI is created in advance as a data table, and is evaluated in advance against the print performance of the ink jet printer 1, and an appropriate upper limit value is set. It can be set as an eigenvalue of 1. As a result, the optimum value for preventing the overshoot for the control system of the ink jet printer 1 can be determined by sufficiently examining in advance.
また、積分出力上限値を設定する他の方法としては、印刷前にキャリッジモータ13を予備駆動してキャリッジ4を目標等速度で予備走査し、そのときのキャリッジモータ13の出力QIをメモリに記憶しておき、それを積分出力上限値としても良い。もしくは、目標等速度の時の出力QIを基準として、例えば5%〜10%程度上乗せした値を積分出力上限値としても良い。なお、出力QIの値は、キャリッジ4の質量、駆動摩擦力、キャリッジモータ13のトルク、キャリッジモータ13の回転速度等の因子で決定される。そのため、積分出力上限値を予備駆動により決定すると、印刷を行う度にその動作環境の変化に合わせてオーバーシュートを防ぐための適切な値を設定することができる。また、予備駆動は、インクジェットプリンタ1の電源ON時、印刷開始直前、印刷モード変換後、等のタイミングで行うと良い。
As another method for setting the integral output upper limit value, the
また、積分出力上限値を設定するさらに他の方法としては、加速期間におけるキャリッジモータ13の回転速度が目標等速回転速度Vconstに達する直前の出力QIの値を積分出力上限値としても良い。ここで、目標等速回転速度Vconstに達する直前の出力QIとは、目標等速回転速度Vconstに対して85%〜100%程度の回転速度に達したときの出力QIとすれば良い。これにより、オーバーシュートの発生前に積分要素212の出力QIが一定に保持されることとなり、オーバーシュートを容易に防止することができる。また、インクジェットプリンタ1の動作環境にも左右されず、キャリッジモータ13の加速時の速度変化の状況により積分手段の出力上限値を決めることができる。
As still another method for setting the integral output upper limit value, the value of the output QI immediately before the rotation speed of the
以上説明したように、積分要素212の演算値が積分出力上限値を超えた場合には、出力QIを積分出力上限値に固定することで、出力QIが過大となることを確実に防ぐことができ、オーバーシュートの発生が防止される。そして、目標回転速度まで急激に加速させても目標回転速度に対して素早く収束し、安定した制御を行うことができる。
As described above, when the calculated value of the
前述の実施の形態では、比例要素、積分要素、及び、微分要素を備えた制御系を例にとって説明したが、微分要素を有しない制御系についても、本発明は適用可能である。 In the above-described embodiment, the control system including the proportional element, the integral element, and the differential element has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a control system having no differential element.
また、被印刷体として印刷用紙を例にとって説明したが、被印刷体として、フィルム、布、金属薄板等を用いてもよい。 Moreover, although the printing paper has been described as an example of the printing material, a film, a cloth, a thin metal plate, or the like may be used as the printing material.
前述の実施形態に係るプリンタ、コンピュータ本体、CRT等の表示装置、マウスやキーボード等の入力装置、フレキシブルドライブ装置、及び、CD−ROMドライブ装置を備えたコンピュータシステムも実現可能であり、このようにして実現されたコンピュータシステムは、システム全体として従来システムよりも優れたシステムとなる。 A computer system including a printer, a computer main body, a display device such as a CRT, an input device such as a mouse or a keyboard, a flexible drive device, and a CD-ROM drive device according to the above-described embodiments can also be realized. The computer system realized in this way is a system superior to the conventional system as a whole system.
前述の実施形態に係るプリンタに、コンピュータ本体、表示装置、入力装置、フレキシブルディスクドライブ装置、及び、CD−ROMドライブ装置がそれぞれ有する機能又は機構の一部を持たせてもよい。例えば、プリンタが、画像処理を行う画像処理部、各種の表示を行う表示部、及び、デジタルカメラ等により撮影された画像データを記録した記録メディアを着脱するための記録メディア着脱部を有する構成としてもよい。 The printer according to the above-described embodiment may have a part of functions or mechanisms respectively included in the computer main body, the display device, the input device, the flexible disk drive device, and the CD-ROM drive device. For example, the printer includes an image processing unit that performs image processing, a display unit that performs various displays, and a recording medium attachment / detachment unit for attaching / detaching a recording medium that records image data captured by a digital camera or the like. Also good.
上記実施の形態のモータの制御方法及び装置では、印刷装置としてカラーインクジェットプリンタを用いたが、被印刷体に対して印刷処理できる印刷装置であれば、これに限られることなく、例えば、モノクロインクジェットプリンタ、レーザプリンタ、ファクシミリ等に適用しても良い。また、シリアルプリンタの印刷ヘッド用モータの制御、ラインプリンタの紙送り用モータの制御にも本発明は適用できる。さらに、DCモータ全般の駆動を制御するのに本発明が好適であるが、ACサーボモータやステッピングモータ等の駆動制御に対しても本発明は適用可能である。 In the motor control method and apparatus of the above-described embodiment, a color inkjet printer is used as a printing apparatus. However, the present invention is not limited to this as long as the printing apparatus can perform printing processing on a printing medium. You may apply to a printer, a laser printer, a facsimile, etc. The present invention can also be applied to control of a print head motor of a serial printer and control of a paper feed motor of a line printer. Further, the present invention is suitable for controlling the driving of the entire DC motor, but the present invention can also be applied to driving control of an AC servo motor, a stepping motor, or the like.
また、紙送りする際に用いられるモータを制御するために、上記のモータ制御方法及びモータ制御装置を用いることもできる。その場合、安定した紙送り動作が行われるので、印刷に際して濃淡むらの発生を防止することができる。 The motor control method and the motor control device described above can also be used to control a motor used when paper is fed. In this case, since a stable paper feeding operation is performed, it is possible to prevent the occurrence of uneven density during printing.
1:インクジェットプリンタ、2:ガイドレール、3:牽引ベルト、4:キャリッジ、5:インクジェットヘッド、6:インクチューブ、7:インクカートリッジ、10:給紙カセット、11:搬送ローラ、12:紙送りモータ、13:キャリッジモータ、14:搬送ローラ、20:歯車伝達機構、28:ヘッドメンテナンス機構、32:ロータリエンコーダ、52:印刷ヘッド、70:リニアエンコーダ、72:符号板、74:フォトセンサ、102:主制御回路、104:CPU、110:ROM、112:RAM、114:EEPROM、120:インターフェース回路、130:紙送りモータ駆動回路、140:ヘッド駆動回路、150:CRモータ駆動回路、152:ベースドライブ回路、154:DC−DCコンバータ、200:CRモータ制御回路、204:目標速度発生回路、206:減算器、210:比例要素、212:積分要素、214:微分要素、216:加算器、220:デューティ調整回路、230:位置演算回路、232:速度演算回路 1: ink jet printer, 2: guide rail, 3: pulling belt, 4: carriage, 5: ink jet head, 6: ink tube, 7: ink cartridge, 10: paper feed cassette, 11: transport roller, 12: paper feed motor , 13: carriage motor, 14: transport roller, 20: gear transmission mechanism, 28: head maintenance mechanism, 32: rotary encoder, 52: print head, 70: linear encoder, 72: sign plate, 74: photo sensor, 102: Main control circuit, 104: CPU, 110: ROM, 112: RAM, 114: EEPROM, 120: interface circuit, 130: paper feed motor drive circuit, 140: head drive circuit, 150: CR motor drive circuit, 152: base drive Circuit, 154: DC-DC converter, 200 CR motor control circuit, 204: target speed generation circuit, 206: subtractor, 210: proportional element, 212: integration element, 214: differentiation element, 216: adder, 220: duty adjustment circuit, 230: position calculation circuit, 232 : Speed calculation circuit
Claims (10)
前記積分手段の出力上限値を設定し、
前記積分手段の演算値が前記出力上限値を超えているときに、前記積分手段の出力値を前記出力上限値に固定することを特徴とするモータ制御方法。 Proportional means for outputting a value corresponding to the deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed, and an integrating means for integrating the deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed and outputting a value corresponding to the integral value In a motor control method for controlling the motor by a control system having:
Set the output upper limit value of the integration means,
A motor control method, comprising: fixing an output value of the integrating means to the output upper limit value when a calculated value of the integrating means exceeds the output upper limit value.
前記出力上限値は、前記制御系の事前評価により設定することを特徴とするモータ制御方法。 The motor control method according to claim 1,
The motor upper limit value is set by prior evaluation of the control system.
前記出力上限値は、前記モータの予備駆動により目標等速回転速度における前記積分手段の出力値を演算し、この演算値を基準として設定することを特徴とするモータ制御方法。 The motor control method according to claim 1,
The motor output control method characterized in that the output upper limit value is set based on the calculated value of the integration means at a target constant speed rotation speed by preliminary driving of the motor.
前記出力上限値は、前記モータの回転速度が目標等速回転速度に達する直前の前記積分手段の出力値とすることを特徴とするモータ制御方法。 The motor control method according to claim 1,
The motor control method according to claim 1, wherein the output upper limit value is an output value of the integrating means immediately before the rotation speed of the motor reaches a target constant speed rotation speed.
前記制御系は、前記積分手段の出力上限値を設定可能であり、
前記積分手段の演算値が前記出力上限値を超えたときに、前記積分手段の出力値が前記出力上限値に固定されることを特徴とするモータ制御装置。 Proportional means for outputting a value corresponding to the deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed, and an integrating means for integrating the deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed and outputting a value corresponding to the integral value In a motor control device for controlling the motor by a control system having:
The control system can set the output upper limit value of the integration means,
The motor control apparatus according to claim 1, wherein when the calculated value of the integrating means exceeds the output upper limit value, the output value of the integrating means is fixed to the output upper limit value.
前記出力上限値が予め設定されていることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 5,
The motor control device, wherein the output upper limit value is set in advance.
前記出力上限値は、前記モータの予備駆動により目標等速回転速度における前記積分手段の出力値が演算され、この演算値を基準として設定されることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 5,
The motor control device is characterized in that the output upper limit value is set on the basis of the calculated output value of the integrating means at a target constant speed rotation speed by preliminary driving of the motor.
前記出力上限値は、前記モータの回転速度が目標等速回転速度に達する直前の前記積分手段の出力値とされることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 5,
The motor control device according to claim 1, wherein the output upper limit value is an output value of the integrating means immediately before the rotation speed of the motor reaches a target constant speed rotation speed.
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