JP2006159696A - Recording device and method for controlling carriage drive - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は記録装置及びキャリッジ駆動制御方法に関し、特に、例えば、インクジェット記録ヘッドをキャリッジに搭載したシリアル記録を行う記録装置及びキャリッジ駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a recording apparatus and a carriage drive control method, and more particularly, to a recording apparatus and a carriage drive control method for performing serial recording in which, for example, an inkjet recording head is mounted on a carriage.
エレクトロニクス技術の著しい発展に伴い、計算機の処理能力は格段な進歩を遂げている。特に、カラー画像処理を行なうためには大量のデータを短時間で処理しなくてはならない。従来では処理速度の面で困難があったが、近年の計算機の能力向上は、このようなカラー画像処理をごく一般的なものとするまでになっている。 With the remarkable development of electronics technology, the processing power of computers has made great progress. In particular, in order to perform color image processing, a large amount of data must be processed in a short time. Conventionally, there has been a difficulty in processing speed, but in recent years, the improvement in computer capabilities has made such color image processing very common.
同様に、カラー画像を出力するための記録装置も利用範囲が急速に拡大している。従来の写真印刷にとってかわり、インクジェットプリンタに代表される記録装置を用いてカラー画像を出力することが増えている。その記録サイズは小さいものは名刺サイズから大きいものはB0以上のポスターサイズに至るまで、インクジェットプリンタの活用範囲は拡大している。また、このような記録装置の普及に伴って、記録装置に対する画質向上とスループット向上の要求は高まる一方である。一般に記録装置では記録ヘッドを記録媒体に対して走査させながら記録を行なう。このため、記録ヘッドを搭載するキャリッジに対しては、さらなる高精度化と高速化が求められている。 Similarly, a recording apparatus for outputting a color image has been rapidly expanded in use range. Instead of conventional photographic printing, a color image is increasingly output using a recording apparatus typified by an ink jet printer. The range of use of ink jet printers is expanding from small business cards to business card sizes up to large poster sizes of B0 or larger. Further, along with the widespread use of such recording apparatuses, demands for improving the image quality and throughput of the recording apparatuses are increasing. In general, a recording apparatus performs recording while scanning a recording head with respect to a recording medium. For this reason, higher precision and higher speed are required for the carriage on which the recording head is mounted.
このような要求に対して、記録装置では、キャリッジの移動量をエンコーダで検出し、別途定めた目標移動量とその移動量との差に応じてキャリッジを駆動するという、いわゆるサーボ機構が採用されている。 In response to such a request, the recording apparatus employs a so-called servo mechanism that detects the amount of movement of the carriage with an encoder and drives the carriage according to a difference between a separately determined target movement amount and the amount of movement. ing.
外部のホストコンピュータから記録データを受信すると、サーボ機構によりキャリッジが駆動されて、所定の走査速度に達した時点で記録が開始される。一回の走査に相当する記録データの記録が終了するとキャリッジは停止する。さらに記録データがある場合はキャリッジの駆動と記録が繰り返される。 When print data is received from an external host computer, the carriage is driven by the servo mechanism, and printing is started when a predetermined scanning speed is reached. When printing of print data corresponding to one scan is completed, the carriage stops. Further, when there is recording data, carriage driving and recording are repeated.
図11は記録動作に伴うキャリッジの駆動パターンを示した典型的な図である。 FIG. 11 is a typical diagram showing a carriage drive pattern accompanying the recording operation.
図11によれば、まず加速区間で所定の走査速度までキャリッジが加速される。次に、等速区間においてキャリッジが所定の走査速度で駆動されている間に記録が実行される。そして、記録終了後の減速区間では、キャリッジの減速と停止が行なわれる。この駆動パターンが一回の走査に相当する。さらに記録データがある場合には、同様な駆動パターンが繰り返される。 According to FIG. 11, the carriage is first accelerated to a predetermined scanning speed in the acceleration section. Next, recording is executed while the carriage is driven at a predetermined scanning speed in the constant speed section. Then, the carriage is decelerated and stopped in the deceleration section after the end of recording. This drive pattern corresponds to one scan. If there is more recording data, the same driving pattern is repeated.
サーボ機構の動作は、記録を行なうための適切な駆動パターンを生成することと、駆動パターンに追従するようにキャリッジを駆動することである。動作に不具合があるとキャリッジに振動が発生して記録媒体への記録品質が低下してしまう。 The operation of the servo mechanism is to generate an appropriate driving pattern for recording and to drive the carriage so as to follow the driving pattern. If there is a malfunction, the carriage will vibrate and the recording quality on the recording medium will deteriorate.
振動が発生する原因の一つは、記録装置が持っている機械的な固有振動がキャリッジの駆動によって励振されることである。キャリッジに付与する駆動力はその固有振動数に相当する周波数帯域の成分を含まないことが望ましい。一般に機械的な固有振動はある程度以上の高周波数帯域に存在する。よって、サーボ機構には高周波数帯域についての帯域制限を適切に設ける必要がある。また、記録装置のような構造体には部材の柔軟性による力伝達の遅れが存在する。むやみに広帯域な駆動パターンを生成しても無意味である。 One of the causes of the vibration is that the mechanical natural vibration of the recording apparatus is excited by driving the carriage. It is desirable that the driving force applied to the carriage does not include a frequency band component corresponding to the natural frequency. In general, mechanical natural vibration exists in a high frequency band of a certain level or more. Therefore, it is necessary to appropriately provide a band limit for the high frequency band in the servo mechanism. Also, a structure such as a recording apparatus has a delay in force transmission due to the flexibility of the member. It is meaningless to generate a drive pattern with a wide bandwidth.
従来より、駆動パターンの生成において周波数帯域制限の機能を実現した例が知られている。所望の周波数よりも高周波数帯域の成分は急峻に減衰させて、かつ、位置、速度、加速度が互いに微分、積分の関係にあるような駆動パターンの生成器が実現されている(特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an example in which a function for limiting a frequency band is realized in generating a drive pattern is known. A drive pattern generator is realized in which components in a frequency band higher than a desired frequency are sharply attenuated, and positions, velocities, and accelerations are differentially and integrated with each other (Patent Document 1). .
さて、駆動パターンとはサーボ機構に与える入力であり、その出力に相当するのは制御対象となるキャリッジの実際の位置、速度、加速度であり、適切な入力に対して出力が追従しなくてはサーボ機構の目的は達成されない。これまでに追従性を向上させるためにいろいろな手法が提案されているものの、有効な技術は見られない。 The drive pattern is the input given to the servo mechanism, and the output corresponds to the actual position, speed, and acceleration of the carriage to be controlled. The output must follow the appropriate input. The purpose of the servomechanism is not achieved. Although various methods have been proposed so far to improve the followability, no effective technique has been found.
キャリッジのような構造体を駆動するためのサーボ機構としては、キャリッジの移動量を検出して、目標移動量との偏差に応じて駆動力を逐次更新するというフィードバック制御系を採用するのが常套手段であった。即ち、キャリッジの速度と位置の情報を検出して、速度と位置に関する多重のフィードバックループを構成するのである。工作機械などの大型構造体を制御対象に想定する場合は、これに加えて電磁アクチュエータの電流フィードバックが構成されることもある。フィードバック制御系の目標値追従性はフィードバックループのループゲインによって決定される。ループゲインを高く設定できれば十分な目標値追従性を確保できる。 As a servo mechanism for driving a structure such as a carriage, it is common to employ a feedback control system that detects the amount of movement of the carriage and sequentially updates the driving force in accordance with the deviation from the target amount of movement. It was a means. That is, the information on the speed and position of the carriage is detected, and a multiple feedback loop relating to the speed and position is formed. When a large structure such as a machine tool is assumed to be controlled, in addition to this, current feedback of an electromagnetic actuator may be configured. The target value followability of the feedback control system is determined by the loop gain of the feedback loop. If the loop gain can be set high, sufficient target value followability can be secured.
しかしながら、ループゲインをむやみに高く設定することが不可能なのは周知である。原因は機械的要因、電気的要因、そして計算機の能力的要因に分類される。このうちで最も影響が顕著なのは機械的要因である。即ち、構造体の共振点がフィードバックループを不安定にさせてしまう。共振点を励起しないためにはループゲインを低く設定するしかない。このため、そのフィードバックループにノッチフィルタの採用なども広く検討されているが、適用可能なのは、共振周波数が常に一定な場合に限定される。製造上の問題から共振周波数にばらつくが発生することは十分に考えられるため、大量生産が前提の記録装置ではノッチフィルタの採用は現実的でない。 However, it is well known that it is impossible to set the loop gain too high. Causes are classified into mechanical factors, electrical factors, and computer capability factors. Of these, the mechanical influence is the most significant. That is, the resonance point of the structure makes the feedback loop unstable. In order not to excite the resonance point, the loop gain must be set low. For this reason, the use of a notch filter in the feedback loop has been widely studied, but is applicable only when the resonance frequency is always constant. Since it is considered that the resonance frequency varies due to a manufacturing problem, it is not practical to employ a notch filter in a recording apparatus premised on mass production.
また、電気的要因としては、電磁アクチュエータのインダクタンスに起因した電流遅れが知られている。駆動回路における素子の遅れも存在する。そして、制御系のサンプリング周期は計算機の処理速度で制限される。制御系に求められる応答性に対してサンプリング周期を十分に短く設定できない場合、間欠的なサンプリングによる位相遅れが発生する。これはフィードバックループの性能劣化を引き起こす。 As an electrical factor, a current delay due to the inductance of the electromagnetic actuator is known. There is also an element delay in the drive circuit. The sampling period of the control system is limited by the processing speed of the computer. If the sampling period cannot be set sufficiently short with respect to the responsiveness required for the control system, a phase delay due to intermittent sampling occurs. This causes performance degradation of the feedback loop.
ここで検討している記録装置については、その省電力、省スペースの観点から、通常、その制御部には1チップのマイクロコンピュータが採用される。マイクロコンピュータの処理能力を考えればサンプリング周期の影響は無視できない。 For the recording apparatus under consideration here, from the viewpoint of power saving and space saving, a one-chip microcomputer is usually adopted as the control unit. Considering the processing power of the microcomputer, the influence of the sampling period cannot be ignored.
さらに、フィードバック制御系の性能のみに頼っていては目標値追従性に限界がある。このため、制御対象の動作を予見して駆動力を決定するという、フィードフォワード制御が提案されている。フィードバック制御が偏差信号に応じた反省作用であるのに対して、フィードフォワード制御は予見作用だからであり、制御対象の特性を正確に把握できるならばフィードフォワード制御の効果は絶大である。フィードフォワード制御が設計どおりに動作すれば、制御対象の動作を目標とする駆動パターンに完全に一致させることができる。
しかしながら記録装置のキャリッジを対象としたサーボ機構において、フィードフォワード制御を効果的に動作させるには、以下に説明する二つの障壁がある。 However, in the servo mechanism for the carriage of the printing apparatus, there are two barriers described below for effective feedforward control.
一つには、キャリッジの動特性を適切に捕らえなくてはならない点である。サーボ機構とアクチュエータの動特性を適切に捕らえる必要がある。記録装置ではキャリッジを駆動するアクチュエータとしてDCモータあるいはDCブラシレスモータが採用されている。このようなモータでは回転速度に比例した逆起電力が発生する。逆起電力が動特性に与える影響は無視できない。 For one thing, the dynamic characteristics of the carriage must be properly captured. It is necessary to properly capture the dynamic characteristics of the servo mechanism and actuator. In the recording apparatus, a DC motor or a DC brushless motor is employed as an actuator for driving the carriage. Such a motor generates a counter electromotive force proportional to the rotational speed. The influence of back electromotive force on dynamic characteristics cannot be ignored.
二つ目には、負荷が経年変化する点である。モータの回転運動をキャリッジの並進運動へと変換するため、キャリッジはベルト懸架で駆動される。ベルトには所定の初期張力がかかっており、緩みなくキャリッジおよびモータに懸架されているが、ベルトが柔軟部材であることから経年的に張力変動が生じる。サーボ機構にとってベルトの張力変動は負荷変動と等価である。また、キャリッジはガイドシャフトの案内で並進方向に駆動される。キャリッジとガイドシャフトとの間にはわずかながらガタが存在する。ガタ取りのためにキャリッジにはガイドシャフトへの押し付け力が付与されることが多い。これは、コイルばねの使用などによって実現されているが、これにも経年変化が発生することは言うまでもない。 Second, the load changes over time. In order to convert the rotational movement of the motor into the translational movement of the carriage, the carriage is driven by a belt suspension. A predetermined initial tension is applied to the belt, and the belt is suspended on the carriage and the motor without being loosened. However, since the belt is a flexible member, a variation in tension occurs over time. For the servo mechanism, belt tension fluctuation is equivalent to load fluctuation. Further, the carriage is driven in the translation direction by the guide shaft. There is a slight backlash between the carriage and the guide shaft. In order to remove looseness, the carriage is often applied with a pressing force against the guide shaft. This is realized by using a coil spring or the like, but it goes without saying that aging also occurs.
そして、インクジェット記録装置では、その記録動作に伴ってキャリッジ駆動系にインクの付着が発生することが避けられない。インクジェット記録ヘッド(以下、記録ヘッド)から吐出されたインクのほとんどは記録媒体に付着するが、微量なインクが霧状に散布されてガイドシャフトなどの機構に付着する。インクの付着に伴いキャリッジの走行抵抗は増大する。従って、記録装置の運用に伴って負荷が経年的に増大する。このように、記録装置では負荷変動の存在が無視できないため、フィードフォワード制御系を経年的にも適切に動作させることが困難であった。 In the ink jet recording apparatus, it is inevitable that ink adheres to the carriage drive system during the recording operation. Most of the ink ejected from the ink jet recording head (hereinafter, recording head) adheres to the recording medium, but a small amount of ink is sprayed in a mist and adheres to a mechanism such as a guide shaft. The carriage running resistance increases with ink adhesion. Therefore, the load increases with time with the operation of the recording apparatus. Thus, since the presence of load fluctuation cannot be ignored in the recording apparatus, it has been difficult to properly operate the feedforward control system over time.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、記録装置の経年的な負荷変動に適応し、かつ、十分な応答速度を持った安定したキャリッジ駆動制御を実現する記録装置とキャリッジ駆動制御方法とを提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is a recording apparatus and a carriage drive control method that realizes stable carriage drive control with sufficient response speed and adapting to a change in load of the recording apparatus over time. And is intended to provide.
上記目的を達成するために本発明の記録装置は、以下のような構成からなる。 In order to achieve the above object, the recording apparatus of the present invention has the following configuration.
即ち、記録ヘッドを搭載したキャリッジをキャリッジモータの駆動力により往復移動させて記録媒体に記録を行なう記録装置であって、前記キャリッジモータを駆動するモータドライバと、前記キャリッジの位置と速度とを検出する検出手段と、前記キャリッジに対して駆動指令を与える駆動指示手段と、前記駆動指示手段による駆動指令と前記検出手段によって検出されたキャリッジ位置及びキャリッジ速度とに基づいて前記キャリッジの駆動を前記モータドライバを介してフィードバック制御するフィードバック制御手段と、前記フィードバック制御手段から前記モータドライバへの制御信号と、前記駆動指示手段からの駆動指令とに基づいて、前記モータドライバへの制御信号を調整するフィードフォワード制御手段とを有し、前記フィードフォワード制御手段は、前記キャリッジの等速移動期間中に、所定のサンプリング周期で前記モータドライバへの制御信号を保持し、前記キャリッジの減速移動期間中に、前記モータドライバへの制御信号の調整値を演算し、前記減速移動期間に続く前記キャリッジの停止期間中に、前記調整値が次のキャリッジ走査に反映されるようにすることを特徴とする。 That is, a recording apparatus for performing recording on a recording medium by reciprocating a carriage having a recording head by a driving force of a carriage motor, and detecting a motor driver for driving the carriage motor and a position and a speed of the carriage. Detecting means for driving, a drive instructing means for giving a drive command to the carriage, a drive command by the drive instructing means, and a carriage position and a carriage speed detected by the detecting means to drive the carriage. A feedback control unit that performs feedback control via a driver, a feed that adjusts a control signal to the motor driver based on a control signal from the feedback control unit to the motor driver and a drive command from the drive instruction unit. Forward control means. The forward-forward control means holds a control signal to the motor driver at a predetermined sampling period during the constant speed movement period of the carriage, and an adjustment value of the control signal to the motor driver during the deceleration movement period of the carriage. And the adjustment value is reflected in the next carriage scan during the carriage stop period following the deceleration movement period.
なお、前記駆動指令は、前記キャリッジの位置指令と速度指令と加速度指令とを含む。 The drive command includes a carriage position command, a speed command, and an acceleration command.
さて、前記フィードフォワード制御手段は、キャリッジの加速度指令を入力して積分する比例及び積分フィルタ回路と、そのキャリッジの速度指令とモータドライバへの制御信号と前記比例及び積分フィルタ回路からの出力とを入力して前記比例及び積分フィルタ回路の積分ゲインを調整する調整回路とを有するように構成することができる。 The feedforward control means receives a carriage acceleration command, integrates the proportional and integral filter circuit, the carriage speed command, a control signal to the motor driver, and an output from the proportional and integral filter circuit. And an adjusting circuit for adjusting the integral gain of the proportional and integral filter circuit.
この場合、前記調整回路では、キャリッジの等速移動期間中に所定のサンプリング周期で得られたモータドライバへの制御信号と前記比例及び積分フィルタ回路からの出力との差が極小であるように、キャリッジ減速移動期間中にその積分ゲインを調整することが好ましい。 In this case, in the adjustment circuit, the difference between the control signal to the motor driver obtained at a predetermined sampling period during the constant speed movement period of the carriage and the output from the proportional and integral filter circuit is minimal. It is preferable to adjust the integral gain during the carriage deceleration movement period.
また、別の構成として、前記フィードフォワード制御手段が、キャリッジの加速度指令を入力する第1の比例ゲイン回路と、キャリッジの速度指令を入力する第2の比例ゲイン回路と、キャリッジの速度指令とモータドライバへの制御信号と第2の比例ゲイン回路からの出力とを入力して前記第2の比例ゲイン回路のゲインを調整する調整回路とを有するようにすることもできる。 As another configuration, the feedforward control means includes a first proportional gain circuit for inputting a carriage acceleration command, a second proportional gain circuit for inputting a carriage speed command, a carriage speed command, and a motor. An adjustment circuit for adjusting the gain of the second proportional gain circuit by inputting a control signal to the driver and an output from the second proportional gain circuit may be provided.
前記記録ヘッドは、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドでも良く、そのインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを吐出するために、インクに与える熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えていることがより好ましい。 The recording head may be an ink jet recording head that performs recording by discharging ink, and the ink jet recording head uses electric energy to generate thermal energy to be applied to the ink in order to discharge ink using thermal energy. More preferably, a converter is provided.
また他の発明に従えば、記録ヘッドを搭載したキャリッジをキャリッジモータの駆動力により往復移動させて記録媒体に記録を行なう記録装置で用いるキャリッジ駆動制御方法であって、前記キャリッジに対して駆動指令を与える駆動指示工程と、前記キャリッジの位置と速度とを検出する検出工程と、前記駆動指示工程における駆動指令と前記検出工程において検出されたキャリッジ位置及びキャリッジ速度とに基づいて前記キャリッジの駆動を、前記キャリッジモータを駆動するモータドライバを介してフィードバック制御するフィードバック制御工程と、前記フィードバック制御工程における前記モータドライバへの制御信号と、前記駆動指示工程における駆動指令とに基づいて、前記モータドライバへの制御信号を調整するフィードフォワード制御工程とを有し、前記フィードフォワード制御工程は、前記キャリッジの等速移動期間中に、所定のサンプリング周期で前記モータドライバへの制御信号を保持し、前記キャリッジの減速移動期間中に、前記モータドライバへの制御信号の調整値を演算し、前記減速移動期間に続く前記キャリッジの停止期間中に、前記調整値が次のキャリッジ走査に反映されるようにすることを特徴とするキャリッジ駆動制御方法を備える。 According to another invention, there is provided a carriage drive control method used in a recording apparatus for recording on a recording medium by reciprocating a carriage having a recording head by a driving force of a carriage motor, wherein the drive command is sent to the carriage. A driving instruction process for detecting the position and speed of the carriage, a driving command in the driving instruction process, and the carriage position and carriage speed detected in the detection process. A feedback control step for feedback control via a motor driver for driving the carriage motor; a control signal to the motor driver in the feedback control step; and a drive command in the drive instruction step. Adjust the control signal of the feed The feedforward control step holds a control signal to the motor driver at a predetermined sampling period during the constant speed movement period of the carriage, and during the deceleration movement period of the carriage, An adjustment value of a control signal to the motor driver is calculated, and the adjustment value is reflected in the next carriage scan during the carriage stop period following the deceleration movement period. A control method is provided.
従って本発明によれば、記録装置の経年的な負荷変動の結果である実際のキャリッジ等速移動中に得られるモータドライバへの制御信号に基づいてフィードフォワード制御における調整値を得、これを次のキャリッジ走査に反映するので、十分な応答速度をもち、かつ、ほぼリアルタイム的に経年的な負荷変動の影響も考慮した安定したキャリッジ駆動制御を実現することができるという効果がある。 Therefore, according to the present invention, the adjustment value in the feedforward control is obtained based on the control signal to the motor driver obtained during the actual carriage movement at the constant speed, which is the result of the load fluctuation with time of the printing apparatus. Therefore, it is possible to realize stable carriage drive control that has a sufficient response speed and that takes into consideration the influence of aged load fluctuations in near real time.
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described more specifically and in detail with reference to the accompanying drawings.
なお、この明細書において、「記録」(「プリント」という場合もある)とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。 In this specification, “recording” (sometimes referred to as “printing”) is not only for forming significant information such as characters and figures, but also for human beings visually perceived regardless of significance. Regardless of whether or not it has been manifested, it also represents a case where an image, a pattern, a pattern, or the like is widely formed on a recording medium or the medium is processed.
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。 “Recording medium” refers not only to paper used in general recording apparatuses but also widely to cloth, plastic film, metal plate, glass, ceramics, wood, leather, and the like that can accept ink. Shall.
さらに、「インク」(「液体」と言う場合もある)とは、上記「記録(プリント)」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理(例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化)に供され得る液体を表すものとする。 Furthermore, “ink” (sometimes referred to as “liquid”) is to be interpreted broadly in the same way as the definition of “recording (printing)” above. It represents a liquid that can be used for forming a pattern or the like, processing a recording medium, or processing an ink (for example, solidification or insolubilization of a colorant in ink applied to the recording medium).
またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。 Furthermore, unless otherwise specified, the “nozzle” collectively refers to an ejection port or a liquid channel communicating with the ejection port and an element that generates energy used for ink ejection.
<インクジェット記録装置の説明(図1)>
図1は本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。図1では特にキャリッジ1とキャリッジ1を駆動するための機構に注目している。
<Description of Inkjet Recording Apparatus (FIG. 1)>
FIG. 1 is an external perspective view showing an outline of the configuration of an ink jet recording apparatus which is a typical embodiment of the present invention. FIG. 1 pays particular attention to the carriage 1 and the mechanism for driving the carriage 1.
図1に示すように、インクジェット記録ヘッドを搭載するキャリッジ1は2本のガイドシャフト2に案内されて矢印Aの方向に往復運動をする。ベルト3はベルトホルダ4を介してキャリッジ1に固定されている。また、ベルト3はプーリ6とアイドルプーリ7に弛みなく懸架されている。プーリ6とアイドルプーリ7はキャリッジ1の走査方向の両端にそれぞれ配置されている。プーリ6にはアクチュエータであるキャリッジモータ5が連結されている。キャリッジモータ5が発生する駆動力はプーリ6、アイドルプーリ7、ベルト3を介してキャリッジ1に推力として伝達される。
As shown in FIG. 1, a carriage 1 on which an ink jet recording head is mounted is guided by two guide shafts 2 and reciprocates in the direction of arrow A. The
即ち、キャリッジモータ5の回転運動はこれらの機構を介してキャリッジ1の並進運動に変換される。また、スケール8はキャリッジ1の走査方向の移動量を検出するためにキャリッジの移動方向に沿って設けられ、等間隔でスリットが設けられている。そして、キャリッジ1にはスケール8のスリットを読み取ってキャリッジ1の位置検出を行うことができるようにエンコーダ8aが設けられている。
That is, the rotational movement of the
なお、この実施例の記録装置のキャリッジ1には記録ヘッドとインクを貯留するインクカートリッジとが分離可能な構成で独立に装着される構成となっているが、これら記録ヘッドとインクカートリッジとが一体となったヘッドカートリッジをキャリッジ1に搭載する構成としても良い。 Note that the carriage 1 of the recording apparatus of this embodiment is configured such that the recording head and the ink cartridge for storing ink are separately mounted in a separable configuration. However, the recording head and the ink cartridge are integrated. The head cartridge thus formed may be mounted on the carriage 1.
<インクジェット記録装置の制御構成(図2)>
図2は図1に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。
<Control Configuration of Inkjet Recording Apparatus (FIG. 2)>
FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the recording apparatus shown in FIG.
図2に示すように、コントローラ600は、MPU601、後述する制御シーケンスに対応したプログラム、所要のテーブル、その他の固定データを格納したROM602、キャリッジモータ5の制御、搬送モータM2の制御、及び、記録ヘッド3の制御のための制御信号を生成する特殊用途集積回路(ASIC)603、画像データの展開領域やプログラム実行のための作業用領域等を設けたRAM604、MPU601、ASIC603、RAM604を相互に接続してデータの授受を行うシステムバス605、以下に説明するセンサ群からのアナログ信号を入力してA/D変換し、デジタル信号をMPU601に供給するA/D変換器606などで構成される。
As shown in FIG. 2, the
また、図2において、610は画像データの供給源となるコンピュータ(或いは、画像読取り用のリーダやデジタルカメラなど)でありホスト装置と総称される。ホスト装置610と記録装置1との間ではインタフェース(I/F)611を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等を送受信する。
In FIG. 2,
さらに、620はスイッチ群であり、電源スイッチ621、プリント開始を指令するためのプリントスイッチ622、及び記録ヘッド3のインク吐出性能を良好な状態に維持するための処理(回復処理)の起動を指示するための回復スイッチ623など、操作者による指令入力を受けるためのスイッチから構成される。630はホームポジションhを検出するためのフォトカプラなどの位置センサ631、環境温度を検出するために記録装置の適宜の箇所に設けられた温度センサ632等から構成される装置状態を検出するためのセンサ群である。
Further,
さらに、15はキャリッジ1を矢印A方向に往復走査させるためのキャリッジモータ5を駆動させるキャリッジモータドライバ、642は記録媒体Pを搬送するための搬送モータM2を駆動させる搬送モータドライバである。なお、キャリッジモータドライバ15はエンコーダ8aからの出力信号に基づいてサーボ機構640によって制御される。
Further, 15 is a carriage motor driver for driving the
ASIC603は、記録ヘッド3による記録走査の際に、RAM602の記憶領域に直接アクセスしながら記録ヘッドに対して記録素子(ヒータ)の駆動データ(DATA)を転送する。
The
以下、以上の構成の記録装置のキャリッジ制御の実施例について説明する。 Hereinafter, an embodiment of carriage control of the recording apparatus having the above configuration will be described.
図3は本発明の実施例1に従うキャリッジのサーボ機構640を示したブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a
キャリッジ1を記録媒体に対して走査するにはキャリッジ1の位置および速度の情報が必要となる。この位置および速度はエンコーダ8aの信号をもとに抽出される。速度検出器13ではエンコーダ8aの出力から速度の情報を生成するものである。その動作は公知であって、例えば、エンコーダ8aが出力するパルス列の時間幅を計測するか、或いは、そのパルス列の単位時間あたりの変化量を演算する。位置検出器14も公知のものでありエンコーダ8aが出力するパルス列をカウントすることでキャリッジ位置の情報を得る。
In order to scan the carriage 1 with respect to the recording medium, information on the position and speed of the carriage 1 is required. This position and velocity are extracted based on the signal from the
駆動パターン生成器9は、キャリッジ1が記録媒体に対して走査する際の時間軸プロファイルを位置指令値、速度指令値、加速度指令値の形式で出力する。これらの値は互いに微分、積分の関係が保持されている。位置検出器14が出力する位置情報は駆動パターン生成器9が出力する位置指令値から比較減算されて位置補償器10に導かれる。一方、速度補償器11は速度検出器13が出力する速度と、駆動パターン生成器9が生成する速度指令値と、位置補償器の出力信号とを導いて補償値を生成する。このように位置と速度の二重ループを構成することはサーボ機構の常套手段である。通常、位置補償器10は比例動作、速度補償器11は比例+積分動作を行なう。
The drive pattern generator 9 outputs a time axis profile when the carriage 1 scans the recording medium in the form of a position command value, a speed command value, and an acceleration command value. These values have a relationship of differentiation and integration with each other. The position information output from the
駆動パターン生成器9が生成する加速度指令値は、フィルタ12を通過した後に、速度補償器11の出力と加算されて制御入力を形成する。制御入力はキャリッジモータドライバ15へ与える入力信号となる。キャリッジモータドライバ15は制御入力の電力増幅を行なう。キャリッジモータ5には制御入力に比例した電圧が印加されると、キャリッジ1を駆動するための駆動トルクを発生する。この駆動トルクはベルト3などの機構を介してキャリッジ1を走査方向に駆動するための駆動力へと変換される。
The acceleration command value generated by the drive pattern generator 9 is added to the output of the
加速度指令値からフィルタ12を介して制御入力となる伝達パスが所謂フィードフォワード制御系に相当する。フィルタ12が適切に設計されていれば、キャリッジ1に生ずる加速度を加速度指令値と全く同一とすることが可能である。フィルタ12を設計するには、制御入力に対するキャリッジ1の動特性を解析しなくてはならない。この実施例ではその動特性を電気系と機械系とに分けて解析する。
A transmission path that becomes a control input from the acceleration command value via the
図4はキャリッジモータドライバ15とキャリッジモータ5の電気的な動特性を示すモデル図である。
FIG. 4 is a model diagram showing electrical dynamic characteristics of the
図5はキャリッジ1を含む機構の機械的な動特性を示すモデル図である。 FIG. 5 is a model diagram showing mechanical dynamic characteristics of the mechanism including the carriage 1.
なお、図4〜図5に使用する記号は以下の通りである。 The symbols used in FIGS. 4 to 5 are as follows.
s:ラプラス演算子
θ:キャリッジモータ5の回転角[rad]
u:制御入力
E:キャリッジモータ5への印加電圧[V]
Kc:制御入力からキャリッジモータ5への印加電圧までの変換係数[V]
R:コイルの直流抵抗 [Ω]
L:コイルのインダクタンス[H]
i:キャリッジモータ5に流れるモータ電流[A]
Kt:キャリッジモータ5のトルク定数[Nm/A]
τ:キャリッジモータ5の発生トルク[Nm]
r:プーリ6の半径 [m]
J:回転運動系の慣性モーメント[kg.m2]
D:回転運動系の粘性抵抗[Nm/(rad/s)]
M:キャリッジ1の質量[kg]
C:並進運動系の粘性抵抗[N/(m/s)]
図4において、キャリッジモータ5への印加電圧(E)は制御入力(u)に比例するとした。両者は式(1)で結びつけられる。キャリッジモータ5の電気的な特性は、コイルの直流抵抗(R)、コイルのインダクタンス(L)、そしてキャリッジモータ5の回転角速度(sθ)に比例した逆起電力で表される。制御入力とモータ電流(i)の関係は式(2)となる。式(2)は、制御入力に対してモータ電流がキャリッジモータ5のインピーダンスと逆起電力によって決まることを示している。
s: Laplace operator θ: rotation angle of carriage motor 5 [rad]
u: Control input E: Voltage applied to carriage motor 5 [V]
Kc: conversion coefficient from control input to applied voltage to carriage motor 5 [V]
R: DC resistance of coil [Ω]
L: Coil inductance [H]
i: Motor current [A] flowing through the
Kt: Torque constant of carriage motor 5 [Nm / A]
τ: Torque generated by carriage motor 5 [Nm]
r: radius of pulley 6 [m]
J: Moment of inertia of rotary motion system [kg.m 2 ]
D: Viscous resistance of rotational motion system [Nm / (rad / s)]
M: Mass of carriage 1 [kg]
C: Viscous resistance of translational motion system [N / (m / s)]
In FIG. 4, the applied voltage (E) to the
E = Kc ・u …… (1)
(Ls+R)i + Kt ・sθ = Kc ・u …… (2)
図5において、キャリッジ1はベルト3を介してプーリ6に牽引される。ベルト3の張力はプーリ6の回転運動に対する負荷となる。これは回転運動系に対する粘性抵抗(D)としてモデル化される。一方、ガタ取りのためにキャリッジ1に付与する押し付け力やインク付着による走行抵抗は、キャリッジ1の並進運動に対する負荷として表される。これは並進運動系の粘性抵抗(C)としてモデル化される。キャリッジモータ5の発生トルクτと、そのときキャリッジ1に生ずる加速度s2xとの関係は式(3)で表される。
E = Kc · u (1)
(Ls + R) i + Kt.s.theta. = Kc.u (2)
In FIG. 5, the carriage 1 is pulled by the
{(M+J/r2)s+(C+D/r2)}s2x=sτ …… (3)
キャリッジモータ5の発生トルクは式(4)に示すようにモータ電流に比例する。以上より、制御入力からキャリッジ1の加速度までの伝達関数は式(5)で表される。
{(M + J / r 2 ) s + (C + D / r 2 )} s 2 x = sτ (3)
The generated torque of the
τ=Kt ・i …… (4) τ = Kt · i (4)
…… (5)
従って、式(5)が制御入力からみたキャリッジ1の動特性の解析結果である。これをもとにフィルタ12を設計すればよい。
...... (5)
Therefore, Expression (5) is an analysis result of the dynamic characteristics of the carriage 1 as seen from the control input. The
駆動パターン生成器9が生成する加速度指令値と、このとき生ずるキャリッジ1の加速度とを一致させるためには、式(5)で表された伝達関数の逆システムをフィルタ12で実現すればよい。ただし、インダクタンス(L)による遅れは小さいので無視する。フィルタ12の伝達関数をGとすると、伝達関数(G)は式(6)のように表される。式(6)からわかるように、フィルタ12は比例+積分フィルタの構成となる。
In order to make the acceleration command value generated by the drive pattern generator 9 coincide with the acceleration of the carriage 1 generated at this time, the inverse system of the transfer function expressed by the equation (5) may be realized by the
…… (6)
図6はフィルタ12の構成を示すブロック図である。
(6)
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the
図6に示すように、フィルタ12は加速度指令値に対して、積分器19と(比例+積分)フィルタの折点周波数に相当する積分ゲイン20を作用させた後に、加速度指令値と加算して、最後にフィルタゲイン18を乗ずるような構成である。積分ゲイン20とフィルタゲイン18は式(6)の解析結果から一意に決定される。式(6)において、(1/s)を含んだ積分項に着目すると、CおよびDは機械的な負荷の影響を示し、また、Kt2/Rキャリッジはモータ5の逆起電力の影響を示している。
As shown in FIG. 6, the
図7は実施例1の有効性を示すシミュレーション結果の図である。図7では速度指令値に対するキャリッジ1の速度の追従性を加速区間と等速区間で示している。 FIG. 7 is a diagram of simulation results showing the effectiveness of the first embodiment. In FIG. 7, the followability of the speed of the carriage 1 with respect to the speed command value is shown in the acceleration section and the constant speed section.
図7(a)はフィルタゲイン18をゼロとしてフィードフォワード制御を行なわない場合のシミュレーション結果である。図7(a)で、破線は速度指令値、実線はキャリッジ1の速度を示す。図7(a)が示すように、加速区間では速度指令値と比較して明らかに速度の立ち上がりが鈍い。等速区間に入っても速度指令値との偏差が残っている。これは加速期間中に記録を行うことにつながるので記録品質の低下を招いてしまう。速度補償器11と位置補償器10のゲインを十分大きく設定できるのであれば、フィードバック制御系のみでも必要な応答性を確保することは可能であるが、現実的ではない。フィードバックループのループゲインは機構の共振点を励起しない程度に制限されるからである。
FIG. 7A shows a simulation result when the feed-forward control is not performed with the filter gain 18 set to zero. In FIG. 7A, the broken line indicates the speed command value, and the solid line indicates the speed of the carriage 1. As shown in FIG. 7A, in the acceleration section, the speed rise is obviously slower than the speed command value. Even after entering the constant velocity section, the deviation from the speed command value remains. This leads to recording during the acceleration period, leading to a decrease in recording quality. If the gains of the
図7(b)はフィルタ12から積分器19を除いた場合のシミュレーション結果である。積分器19を除くとは積分ゲイン20をゼロに設定した場合と等価である。図7(b)が示すように、速度の立ち上がりは改善するが、等速区間においては速度指令値との偏差が残っている。
FIG. 7B shows a simulation result when the
図7(c)は、式(6)に示した解析結果を受けて、フィルタ12を(比例+積分)フィルタとして適切に設定した場合のシミュレーション結果である。キャリッジ1の応答は速度指令値とほとんど一致している。このシミュレーション結果は、フィルタ12を(比例+積分)フィルタとして適切に設定した場合には、速度指令値に対する実際の速度の追従性は大幅に改善され、この実施例の有効性は明らかであることを示している。
FIG. 7C shows a simulation result when the
図3に戻り、この実施例についてさらに説明する。 Returning to FIG. 3, this embodiment will be further described.
調整器16は機械的な負荷の変動に応じてフィルタ12を適切に調整するように動作する。この実施例におけるキャリッジ1のサーボ機構は、負荷変動が発生しても調整器16の動作によってフィルタ12が適切に調整されるため、キャリッジ1の応答性は極めて安定する。
The
図8はフィルタ12と調整器16との関係を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing the relationship between the
図8に示すように、キャリッジモータドライバ15へ導かれる制御入力と、駆動パターン生成器9が出力する速度指令値と、フィルタ12の出力に応じて、調整器16はフィルタ12の積分器19にかかる積分ゲイン20を調整する。既に背景技術で説明したように、ベルト張力による回転運動系の負荷やインク付着による並進運動系の負荷には経年変化が存在する。式(6)で示した解析結果によると、負荷変動を示すパラメータCおよびDは(1/s)を含んだ積分の項に懸かるものである。よって、負荷変動に応じてフィルタ12の積分ゲイン20を適切に調整すればサーボ機構の動作は極めて安定となる。
As shown in FIG. 8, the
負荷変動を検出するには、キャリッジ1を走査しているときの等速区間においてキャリッジモータドライバ15へ与える制御入力を記録すればよい。なぜなら、フィルタ12の入力は駆動パターン生成器9の出力する加速度指令値であるから、フィルタ12の伝達関数を示した式(6)で(1/s)を含む項は、加速度指令値の1階積分で速度指令値に掛かる係数を示しているとも言える。等速区間では加速度指令値はゼロであるの対して、速度指令値は所定の走査速度と等しい一定値である。よって、等速区間においてフィルタ12の出力を決めるのは積分器19と積分ゲイン20による成分である。
In order to detect the load fluctuation, it is only necessary to record a control input given to the
以上の検討より、等速区間における制御入力に応じて積分ゲイン20を調整すればよいことがわかる。従って、等速区間における制御入力とフィルタ12の出力との差を減少させる方向に積分ゲイン20を調整すればよい。
From the above examination, it can be seen that the
図9は調整器16の動作シーケンスを時系列的に示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing the operation sequence of the
まず、キャリッジの等速移動区間において、処理1として、速度指令値が所定の走査速度と一致しているときはキャリッジ1の駆動状態が等速区間にあると判断する。処理2として、サーボ機構のサンプリング周期ごとに、フィルタ12の出力とモータドライバ15へ与える制御入力を記録する。
First, in the constant speed movement section of the carriage, as processing 1, when the speed command value coincides with a predetermined scanning speed, it is determined that the driving state of the carriage 1 is in the constant speed section. As the process 2, the output of the
次に、キャリッジの減速移動区間では、処理3として、速度指令値よりキャリッジ1の駆動状態が減速区間にあることを判断する。処理4として、記録したフィルタ12の出力および制御入力とから、両者の差を極小とするように、フィルタ12における適切な積分ゲイン20を演算保持する。この段階では、積分ゲイン20は保持するだけであって更新はされない。キャリッジ1の駆動中に更新を行なうと、更新のタイミングでキャリッジ1に振動の発生する場合があるためである。処理5として、積分ゲイン20の更新値が一旦演算されれば減速区間での処理は終える。
Next, in the deceleration movement section of the carriage, as
そして、次の走査に移る前に短時間の停止区間(停止期間)があるので、その停止区間において、処理6として、積分ゲイン20の値を更新する。
Since there is a short stop period (stop period) before moving to the next scan, the value of the
従って以上説明した実施例に従えば、キャリッジの等速移動区間においてサーボ機構のサンプリング周期ごとに、フィルタ12の出力とモータドライバ15へ与える制御入力を記憶手段(メモリ)に記憶しておき、キャリッジが減速移動区間に入ると積分ゲインの更新値を得るための演算を行い、次のキャリッジ走査に移る前のキャリッジ停止区間で積分ゲインの値を更新するので、ある時点のキャリッジ走査において求められた積分ゲインの調整値を次の走査に反映させることができる。これにより、キャリッジ駆動系の経年変化に関係する負荷変動をほぼリアルタイムにキャリッジ駆動制御に反映することができ、安定的なキャリッジ駆動を実現することができる。
Therefore, according to the embodiment described above, the output of the
実施例1で説明してきたように、駆動パターン生成器9の出力する加速度指令値に対して(比例+積分)フィルタを作用させてモータドライバ15に与える制御入力とすれば、キャリッジ1の運動をその指令値と同一させることができた。
As described in the first embodiment, if a (proportional + integral) filter is applied to the acceleration command value output from the drive pattern generator 9 to provide a control input to the
ところで、加速度指令値を積分器19と積分ゲイン20に作用させるのは、加速度指令値の1階積分である速度指令値に積分ゲイン20を作用させることと実質的に等価である。また、駆動パターン生成器9は、互いに微分と積分の関係にあるような加速度指令値と速度指令値を出力する。
By the way, applying the acceleration command value to the
従って、以上のような関係を考慮してフィルタ12の代わりに比例ゲインを用いたサーボ機構を構成しても良い。
Therefore, a servo mechanism using a proportional gain instead of the
図10は本発明の実施例2に従うサーボ機構の構成を示すブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the servo mechanism according to the second embodiment of the present invention.
なお、図10において、既に図3で説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付しその説明は省略する。 In FIG. 10, the same components as those already described with reference to FIG.
図10に示す構成では、加速度指令値に対して比例ゲイン17aを作用させると同時に速度指令値に比例ゲイン17vを作用させ、両者を加算して制御入力への寄与分としている。 In the configuration shown in FIG. 10, the proportional gain 17a is applied to the acceleration command value, and at the same time, the proportional gain 17v is applied to the speed command value, and both are added to form a contribution to the control input.
従って、実施例1では加速度指令値のみを考慮したフィルタを用いたが、この実施例のサーボ機構では速度指令値も考慮するので時間積分のための時間を必要とせず、キャリッジ1の動作に所望の目標値追従性を付与することができる。 Accordingly, in the first embodiment, a filter that considers only the acceleration command value is used. However, since the speed command value is also considered in the servo mechanism of this embodiment, the time for time integration is not required, and the operation of the carriage 1 is desired. Target value followability can be provided.
調整器16は制御入力、速度指令値、比例ゲイン17vの出力に応じて、速度指令値にかかる比例ゲイン17vを適切に調整する。調整器16の作用は実施例1の場合と同様であり、負荷変動が発生してもキャリッジ1の応答性は極めて安定したものとなる。
The
なお、実施例1〜2において、調整器16の動作は制御入力と速度指令値などに応じて比例ゲイン17v或いはフィルタ12の積分ゲイン20を調整する場合について説明したが、本発明はこれにより限定されるものではない。例えば、キャリッジ1の駆動状態が加速区間、等速区間、減速区間のいずれにあるかを判断するために、実施例1〜2では速度指令値を使用しているが、加速度指令値を使用しても同様な判断は可能であるし、キャリッジ1の速度を使用してもよい。
In the first and second embodiments, the operation of the
また、調整器16の作用によって比例ゲイン17a或いはフィルタ12のフィルタゲイン18を調整してもよい。これによって、さらにキャリッジ1の目標値追従性を向上させることができる。
Further, the proportional gain 17 a or the filter gain 18 of the
さらに、以上説明した実施例では、一回の走査において調整器を動作させて、その更新値を次の走査に反映させていたが、このような調整の実行はこのように毎回の走査で行なってもよいし、例えば、複数回の走査に対して一回の割合で実行してもよい。また、この積分ゲインの演算は、停止期間の長さに余裕があれば、停止期間に行っても構わない。 Further, in the embodiment described above, the adjuster is operated in one scan and the updated value is reflected in the next scan. However, such adjustment is executed in each scan in this way. Alternatively, for example, it may be executed at a rate of once for a plurality of scans. The calculation of the integral gain may be performed during the stop period as long as the stop period has a sufficient length.
いずれにしても以上説明したように、これらの実施例では、キャリッジの動特性を大きく左右するような機械的な負荷の影響とモータの逆起電力の影響を考慮したフィードフォワード制御をキャリッジのサーボ機構に導入したことで、例えば、ベルトの張力やガイドシャフトへのインク付着などの負荷の経年変化によらず、耐性が高く、かつ、安定的にサーボ機構の目標値追従性の改善を図ることができる。なお、サーボ機構640の働きをコントローラ600が兼ねても構わない。即ち、コントローラ600がエンコーダ8aから信号を入力し、キャリッジモータドライバ15に対して制御信号を出力する形態であっても構わない。
In any case, as described above, in these embodiments, the feedforward control considering the influence of the mechanical load and the influence of the back electromotive force of the motor, which greatly influences the dynamic characteristics of the carriage, is performed. Introducing into the mechanism, for example, to improve the target value tracking performance of the servo mechanism stably and with high durability regardless of changes in load such as belt tension and ink adhesion to the guide shaft. Can do. The
さらに、以上の実施例において、記録ヘッドから吐出される液滴はインクであるとして説明し、さらにインクタンクに収容される液体はインクであるとして説明したが、その収容物はインクに限定されるものではない。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めたり、その画像品質を高めたりするために記録媒体に対して吐出される処理液のようなものがインクタンクに収容されていても良い。 Furthermore, in the above embodiments, the liquid droplets ejected from the recording head have been described as ink, and the liquid stored in the ink tank has been described as ink. However, the storage is limited to ink. It is not a thing. For example, a treatment liquid discharged to the recording medium may be accommodated in the ink tank in order to improve the fixability and water resistance of the recorded image or to improve the image quality.
以上の実施例は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。 The above embodiment includes means (for example, an electrothermal converter or a laser beam) that generates thermal energy as energy used to perform ink ejection, particularly in the ink jet recording system, and the ink is generated by the thermal energy. By using a system that causes a change in the state of recording, it is possible to achieve higher recording density and higher definition.
また以上の実施例はシリアルスキャンタイプのインクジェット記録装置を例として説明したが、本発明はこれに限らず、他の記録方式、例えば、熱転写記録方式などを採用した記録装置にも本発明は有効に適用できる。 In the above embodiments, the serial scan type ink jet recording apparatus has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also effective for recording apparatuses employing other recording methods, for example, a thermal transfer recording method. Applicable to.
加えて、以上の実施例のようなシリアルスキャンタイプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。 In addition, even the serial scan type as in the above-described embodiments is mounted on the recording head fixed to the apparatus main body or the apparatus main body so that the electrical connection with the apparatus main body and the ink from the apparatus main body The present invention is also effective when an exchangeable cartridge type recording head that can be supplied is used.
さらに加えて、本発明のインクジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力装置として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。 In addition, the ink jet recording apparatus according to the present invention may be used as an image output apparatus for information processing equipment such as a computer, a copying apparatus combined with a reader, or a facsimile apparatus having a transmission / reception function. It may be one taken.
1 キャリッジ
2 ガイドシャフト
3 タイミングベルト
4 ベルトホルダ
5 キャリッジモータ
6 プーリ
7 アイドルプーリ
8 スケール
8a エンコーダ
9 駆動パターン生成器
10 位置補償器
11 速度補償器
12 フィルタ
13 速度検出器
14 位置検出器
15 キャリッジモータドライバ
16 調整器
17a、17v 比例ゲイン
18 フィルタゲイン
19 積分器
20 積分ゲイン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carriage 2
Claims (8)
前記キャリッジモータを駆動するモータドライバと、
前記キャリッジの位置と速度とを検出する検出手段と、
前記キャリッジに対して駆動指令を与える駆動指示手段と、
前記駆動指示手段による駆動指令と前記検出手段によって検出されたキャリッジ位置及びキャリッジ速度とに基づいて前記キャリッジの駆動を前記モータドライバを介してフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記フィードバック制御手段から前記モータドライバへの制御信号と、前記駆動指示手段からの駆動指令とに基づいて、前記モータドライバへの制御信号を調整するフィードフォワード制御手段とを有し、
前記フィードフォワード制御手段は、
前記キャリッジの等速移動期間中に、所定のサンプリング周期で前記モータドライバへの制御信号を保持し、
前記キャリッジの減速移動期間中に、前記モータドライバへの制御信号の調整値を演算し、
前記減速移動期間に続く前記キャリッジの停止期間中に、前記調整値が次のキャリッジ走査に反映されるようにすることを特徴とする記録装置。 A recording apparatus for recording on a recording medium by reciprocating a carriage mounted with a recording head by a driving force of a carriage motor,
A motor driver for driving the carriage motor;
Detecting means for detecting the position and speed of the carriage;
Drive instruction means for giving a drive command to the carriage;
Feedback control means for feedback-controlling driving of the carriage via the motor driver based on a drive command from the drive instruction means and a carriage position and carriage speed detected by the detection means;
A feedforward control means for adjusting a control signal to the motor driver based on a control signal from the feedback control means to the motor driver and a drive command from the drive instruction means;
The feedforward control means includes
During a constant speed movement period of the carriage, a control signal to the motor driver is held at a predetermined sampling period,
During the deceleration movement period of the carriage, the adjustment value of the control signal to the motor driver is calculated,
The recording apparatus, wherein the adjustment value is reflected in the next carriage scan during the carriage stop period following the deceleration movement period.
前記キャリッジの加速度指令を入力して積分する比例及び積分フィルタ回路と、
前記キャリッジの速度指令と前記モータドライバへの制御信号と前記比例及び積分フィルタ回路からの出力とを入力して前記比例及び積分フィルタ回路の積分ゲインを調整する調整回路とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の記録装置。 The feedforward control means includes
A proportional and integral filter circuit for integrating by inputting the acceleration command of the carriage;
And an adjustment circuit for adjusting an integral gain of the proportional and integral filter circuit by inputting a speed command of the carriage, a control signal to the motor driver, and an output from the proportional and integral filter circuit. The recording apparatus according to claim 1 or 2.
前記キャリッジの加速度指令を入力する第1の比例ゲイン回路と、
前記キャリッジの速度指令を入力する第2の比例ゲイン回路と、
前記キャリッジの速度指令と前記モータドライバへの制御信号と前記第2の比例ゲイン回路からの出力とを入力して前記第2の比例ゲイン回路のゲインを調整する調整回路とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の記録装置。 The feedforward control means includes
A first proportional gain circuit for inputting an acceleration command of the carriage;
A second proportional gain circuit for inputting a speed command of the carriage;
An adjustment circuit for adjusting a gain of the second proportional gain circuit by inputting a speed command of the carriage, a control signal to the motor driver, and an output from the second proportional gain circuit; The recording apparatus according to claim 1 or 2.
前記キャリッジに対して駆動指令を与える駆動指示工程と、
前記キャリッジの位置と速度とを検出する検出工程と、
前記駆動指示工程における駆動指令と前記検出工程において検出されたキャリッジ位置及びキャリッジ速度とに基づいて前記キャリッジの駆動を、前記キャリッジモータを駆動するモータドライバを介してフィードバック制御するフィードバック制御工程と、
前記フィードバック制御工程における前記モータドライバへの制御信号と、前記駆動指示工程における駆動指令とに基づいて、前記モータドライバへの制御信号を調整するフィードフォワード制御工程とを有し、
前記フィードフォワード制御工程は、
前記キャリッジの等速移動期間中に、所定のサンプリング周期で前記モータドライバへの制御信号を保持し、
前記キャリッジの減速移動期間中に、前記モータドライバへの制御信号の調整値を演算し、
前記減速移動期間に続く前記キャリッジの停止期間中に、前記調整値が次のキャリッジ走査に反映されるようにすることを特徴とするキャリッジ駆動制御方法。
A carriage drive control method used in a recording apparatus for recording on a recording medium by reciprocating a carriage mounted with a recording head by a driving force of a carriage motor,
A drive instruction step for giving a drive command to the carriage;
A detection step of detecting the position and speed of the carriage;
A feedback control step of feedback-controlling the drive of the carriage based on the drive command in the drive instruction step and the carriage position and carriage speed detected in the detection step via a motor driver for driving the carriage motor;
A feedforward control step of adjusting a control signal to the motor driver based on a control signal to the motor driver in the feedback control step and a drive command in the drive instruction step;
The feedforward control step includes
During a constant speed movement period of the carriage, a control signal to the motor driver is held at a predetermined sampling period,
During the deceleration movement period of the carriage, the adjustment value of the control signal to the motor driver is calculated,
The carriage drive control method, wherein the adjustment value is reflected in the next carriage scan during the carriage stop period following the deceleration movement period.
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JP (1) | JP2006159696A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7535015B2 (en) | 2021-07-13 | 2024-08-15 | オークマ株式会社 | Position Control Device |
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2004
- 2004-12-08 JP JP2004355888A patent/JP2006159696A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7535015B2 (en) | 2021-07-13 | 2024-08-15 | オークマ株式会社 | Position Control Device |
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