JP2006240026A - Recording apparatus and method for controlling recording - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は記録装置及び記録制御方法に関し、特に、例えば、インクジェット記録装置におけるキャリッジ駆動の減速及び停止制御に関する。 The present invention relates to a recording apparatus and a recording control method, and more particularly, to carriage drive deceleration and stop control in an inkjet recording apparatus, for example.
従来のシリアルプリンタには、例えば、ドットインパクト方式、インクジェット方式、或いは熱転写方式などに従う記録ヘッドを搭載したキャリッジを走査する駆動源として、DCモータとその制御装置(以下、モータドライバ)が用いられている。 In a conventional serial printer, for example, a DC motor and its control device (hereinafter referred to as a motor driver) are used as a drive source for scanning a carriage on which a recording head according to a dot impact method, an ink jet method, or a thermal transfer method is mounted. Yes.
一般的なシリアルプリンタは、外部コンピュータなどから記録データを受信すると、キャリッジ駆動のためにモータ回転をスタートし、一定速度に達したところで記録を開始する構成となっている。そして、キャリッジ一走査分の記録データを用いて記録を行うとモータを停止させて、前記一走査分の幅に相当する長さだけ、例えば、記録用紙のような記録媒体を搬送する。更に、記録データがある場合は以上の動作を繰り返して記録を続行する。 A general serial printer has a configuration in which when recording data is received from an external computer or the like, motor rotation is started to drive the carriage, and recording is started when a certain speed is reached. When recording is performed using recording data for one scan of the carriage, the motor is stopped, and a recording medium such as recording paper is conveyed by a length corresponding to the width of the one scan. Further, if there is recording data, the above operation is repeated to continue recording.
ここで、キャリッジ駆動モータ(以下、キャリッジモータという)の動作について詳細に説明する。 Here, the operation of the carriage drive motor (hereinafter referred to as the carriage motor) will be described in detail.
まず、記録開始命令がコンピュータから送られてくると、プリンタのコントローラはモータドライバを介してキャリッジモータを起動する。 First, when a recording start command is sent from the computer, the printer controller activates the carriage motor via the motor driver.
図8はキャリッジ1走査におけるキャリッジの速度変化を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a change in the carriage speed in one carriage scan.
図8に示すように、キャリッジモータ起動直後は騒音や振動が発生しないように徐々にキャリッジを加速する(A:加速領域)。そして、キャリッジが所定の目標速度(v=vc)に達すると、定速制御に移行し、記録ヘッドを駆動して記録を行う(B:定速領域)。記録終了後はキャリッジ速度を速やかに減速し停止させる(C:減速領域)。そして、定速領域B、減速領域Cにおいては急激な速度変動によって騒音等が発生しないように、さらに、定速領域Bにおいては記録精度を乱さないように制御する。 As shown in FIG. 8, immediately after the carriage motor is started, the carriage is gradually accelerated so that noise and vibration do not occur (A: acceleration region). When the carriage reaches a predetermined target speed (v = v c ), the process shifts to constant speed control, and the recording head is driven to perform recording (B: constant speed region). After the end of recording, the carriage speed is quickly reduced and stopped (C: deceleration area). In the constant speed region B and the deceleration region C, control is performed so that noise or the like does not occur due to a rapid speed change, and further, in the constant speed region B, recording accuracy is not disturbed.
このようなキャリッジモータの速度制御はPID制御ループを持つサーボシステムによって行われるのが一般的で、最終的にはモータに印加する電圧あるいはPWMのデューティを変化させることによって行われる。 Such speed control of the carriage motor is generally performed by a servo system having a PID control loop, and finally is performed by changing a voltage applied to the motor or a duty of PWM.
ここで、PWMのデューティを制御してモータ速度を制御する例について説明する。 Here, an example of controlling the motor speed by controlling the PWM duty will be described.
まず、外部からの指示速度からエンコーダ等の位置や速度の検出機構によって検出された制御対象(ここではキャリッジ)の移動速度あるいはモータの回転速度を減算し、速度誤差(Ve)を計算する。次に、式(1)に従って、操作量(ここではPWMのデューティ)を計算する。 First, the speed error (Ve) is calculated by subtracting the moving speed of the controlled object (here, the carriage) or the rotational speed of the motor detected by the position and speed detecting mechanism such as an encoder from the externally designated speed. Next, an operation amount (here, PWM duty) is calculated according to the equation (1).
PWM=Kp ×Ve +Ki ×∫Ve・dt +Kd ×(dVe/dt)……(1)
ここで、Kpは比例制御定数、Kiは積分制御定数、Kdは微分制御定数とする。この計算値にしたがってモータドライバに印加するPWMのデューティを変化させ、キャリッジの速度制御を行う。
PWM = Kp × Ve + Ki × ∫Ve · dt + Kd × (dVe / dt) (1)
Here, Kp is a proportional control constant, Ki is an integral control constant, and Kd is a differential control constant. The speed of the carriage is controlled by changing the duty of the PWM applied to the motor driver according to the calculated value.
キャリッジモータの制御は、キャリッジ駆動制御を行う際、キャリッジを含む機構系の負荷、駆動する時の騒音、記録ヘッドから吐出されるインクの周期などを考慮して制御される。また、モータを駆動する場合、トルクについて着目すると、機構系の負荷の大きさに対して所定のマージンをもった駆動トルクで駆動を行っている(特許文献1)。
さて、近年になりシリアルプリンタに対して多種多様な記録媒体への記録動作を可能とするニーズが高まり、現実に様々な記録媒体が存在するようになっている。 In recent years, there has been a growing need for serial printers to perform recording operations on a wide variety of recording media, and various recording media have actually existed.
このような媒体に記録動作を行う際には、記録装置の構造上、種々の解決すべき課題が発生する。 When performing a recording operation on such a medium, various problems to be solved arise due to the structure of the recording apparatus.
特に代表的なのは、紙浮きと呼ばれる課題であり、装置の使用環境や記録媒体の保存状態によって、記録媒体そのものが反り返ってしまう現象である。通常、記録媒体の表面から記録ヘッドまでの高さは1〜2mmで設計されている。従って、微小な紙浮きが発生すると記録媒体と走査する記録ヘッドとが接触してしまうという問題が生じる。そして、紙浮きの量が大きい場合には、記録媒体を破りながらキャリッジが往復走査してしまい、記録媒体だけでなく記録ヘッドのノズル面を破損させてしまう可能性もある。 A typical example is a problem called paper floating, which is a phenomenon in which the recording medium itself warps depending on the use environment of the apparatus and the storage state of the recording medium. Usually, the height from the surface of the recording medium to the recording head is designed to be 1 to 2 mm. Therefore, when a minute paper float occurs, there arises a problem that the recording medium comes into contact with the scanning recording head. When the amount of paper floating is large, the carriage may reciprocate while tearing the recording medium, which may damage not only the recording medium but also the nozzle surface of the recording head.
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、キャリッジ走査の異常を瞬時に検出し、記録媒体や記録ヘッドをその破損から保護することが可能な記録装置、及び記録制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above conventional example, and provides a recording apparatus and a recording control method capable of instantaneously detecting an abnormality in carriage scanning and protecting the recording medium and the recording head from damage. It is an object.
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往復移動させて記録媒体に記録を行う記録装置であって、前記キャリッジを駆動する駆動手段と、前記駆動手段により駆動された前記キャリッジの位置及び速度を検出する検出手段と、前記キャリッジの位置及び速度を指令する指令手段と、前記検出手段によって検出されたキャリッジの位置及び速度をフィードバックして前記指令手段によって指令された指令値と比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に従って、前記キャリッジを停止するよう前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを有し、前記駆動制御手段は、前記比較手段による比較により、前記検出されたキャリッジの位置及び速度と該検出値に夫々対応する指令値との差分が所定の閾値より大きい場合には、前記駆動手段の駆動を停止させる指示を出力することを特徴とする。 That is, a recording apparatus that performs recording on a recording medium by reciprocating a carriage on which a recording head is mounted, and detects a position of a carriage driven by the driving means and a position and speed of the carriage driven by the driving means. Detection means, command means for commanding the position and speed of the carriage, comparison means for feeding back the position and speed of the carriage detected by the detection means and comparing with the command value commanded by the command means, Drive control means for controlling the drive means to stop the carriage according to the comparison result by the comparison means, and the drive control means is configured to detect the position and speed of the carriage detected by the comparison by the comparison means. When the difference between the detected value and the command value corresponding to the detected value is larger than a predetermined threshold value, And outputs an instruction to stop moving.
ここで、前記検出手段には、キャリッジの移動方向に配設されたスケールと、キャリッジに搭載され前記キャリッジの移動に従って前記スケールを読み取るエンコーダと、そのエンコーダからの出力信号に基づいて、キャリッジの位置信号と速度信号とを生成する生成手段とが含まれる。 Here, the detection means includes a scale disposed in a carriage movement direction, an encoder mounted on the carriage for reading the scale according to the movement of the carriage, and a position of the carriage based on an output signal from the encoder. Generation means for generating a signal and a speed signal are included.
また、前記駆動手段には、例えば、DCモータのようなキャリッジモータと、そのキャリッジモータを駆動するモータドライバとが含まれる。 The drive means includes, for example, a carriage motor such as a DC motor and a motor driver that drives the carriage motor.
従って、この場合、前記駆動制御手段は、モータドライバにキャリッジモータの駆動を停止させる指示を発行すると良い。 Therefore, in this case, the drive control means may issue an instruction for stopping the drive of the carriage motor to the motor driver.
さらに、キャリッジの往復移動は、その加速移動区間と、定速移動区間と、減速移動区間とに分けられるのであるが、前記駆動制御手段は、その加速移動区間と定速移動区間においては、検出されたキャリッジ速度に基づいた駆動手段の制御を行い、減速移動区間においては、検出されたキャリッジ位置に基づいた駆動手段の制御を行うことが望ましい。 Furthermore, the reciprocating movement of the carriage is divided into an acceleration movement section, a constant speed movement section, and a deceleration movement section. The drive control means detects in the acceleration movement section and the constant speed movement section. It is desirable to perform control of the driving means based on the carriage speed, and to control the driving means based on the detected carriage position in the deceleration movement section.
具体的に、前記検出手段による検出と前記比較手段による比較とによるフィードバック制御は、例えば、約2ミリ秒毎に行うと良い。 Specifically, the feedback control based on the detection by the detection unit and the comparison by the comparison unit may be performed, for example, about every 2 milliseconds.
なお、前記記録ヘッドはインクを記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドであることは好ましい。 The recording head is preferably an ink jet recording head that performs recording by discharging ink onto a recording medium.
また他の発明によれば、記録ヘッドを搭載したキャリッジを駆動手段により往復移動させて記録媒体に記録を行う際の記録制御方法であって、前記駆動手段により駆動された前記キャリッジの位置及び速度を検出する検出工程と、前記キャリッジの位置及び速度を指令する指令工程と、前記検出工程において検出されたキャリッジの位置及び速度をフィードバックして前記指令工程において指令された指令値と比較する比較工程と、前記比較工程による比較結果に従って、前記キャリッジを停止するよう前記駆動手段を制御する駆動制御工程とを有し、前記駆動制御工程では、前記比較工程における比較により、前記検出されたキャリッジの位置及び速度と該検出値に夫々対応する指令値との差分が所定の閾値より大きい場合には、前記駆動手段の駆動を停止させる指示を出力することを特徴とする記録制御方法を備える。 According to another aspect of the present invention, there is provided a recording control method for performing recording on a recording medium by reciprocating a carriage having a recording head mounted thereon by a driving unit, the position and speed of the carriage driven by the driving unit. A detection step for detecting the carriage, a command step for commanding the position and speed of the carriage, and a comparison step for feeding back the position and speed of the carriage detected in the detection step and comparing them with the command value commanded in the command step And a drive control step for controlling the drive means to stop the carriage in accordance with the comparison result in the comparison step. In the drive control step, the detected carriage position by the comparison in the comparison step If the difference between the speed and the command value corresponding to the detected value is larger than a predetermined threshold value, the drive A recording control method characterized by outputting a command to stop the drive of the stage.
従って本発明によれば、キャリッジ駆動制御において、例えば、記録用紙のような記録媒体がキャリッジに接触してしまう等の異常状態を、検出したキャリッジ位置と速度をフィードバックして、これらの値に対する指令値と比較して、その比較結果に基づいてキャリッジを停止させることができるという効果がある。 Therefore, according to the present invention, in the carriage drive control, for example, an abnormal state such as a recording medium such as a recording sheet coming into contact with the carriage is fed back to the detected carriage position and speed, and commands for these values are sent. Compared with the value, the carriage can be stopped based on the comparison result.
これにより、従来の、例えば、過電流リミッタによる過電流検出といった電気回路によるキャリッジ駆動制御と比較して、より高速にキャリッジの動作異常を検知し対応することができる。従って、たとえ、記録動作中にキャリッジの動作異常が発生しても、記録媒体や記録ヘッドに対する被害や損傷を最小限に留めることができる。 Thereby, compared with the conventional carriage drive control by an electric circuit, for example, overcurrent detection by an overcurrent limiter, it is possible to detect and respond to a carriage operation abnormality at a higher speed. Therefore, even if a carriage operation abnormality occurs during the recording operation, damage or damage to the recording medium or the recording head can be minimized.
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詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described 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.
図1は本発明の代表的な実施例であるインクジェット方式に従ってインクを吐出する記録ヘッドを搭載した記録装置の構成を示す外観斜視図である。 FIG. 1 is an external perspective view showing a configuration of a recording apparatus equipped with a recording head for ejecting ink according to an ink jet system which is a typical embodiment of the present invention.
図1において、キャリッジ5は記録ヘッド1と搭載し、矢印A1、A2方向にガイドレール4に沿って往復移動する。記録ヘッド1は、熱エネルギーを利用しても良いし、あるいは機械エネルギーを利用して記録用液体の液滴をインク吐出ノズル(以下、ノズル)から吐出し、記録媒体上に画像を形成する。
In FIG. 1, a
また、記録ヘッド1は、例えば、それぞれ異なった色のインクに対応した複数の記録素子群から構成された複数のヘッドユニットを有している。例えば、Y(イエロ)インクを吐出するために用いられるヘッドユニット、M(マゼンタ)インクを吐出するために用いられるヘッドユニット、C(シアン)インクを吐出するために用いられるヘッドユニット、Bk(ブラック)インクを吐出するために用いられるヘッドユニットなどである。これら各色のインクはメインタンク7に貯留され、メインタンク7よりチューブ9、ジョイント8を介して記録ヘッド1に供給される。そして、メインタンク7から供給されたインクはサブタンク(不図示)に貯留され、そのサブタンクを経て記録ヘッド1に供給される。
Further, the
この実施例では、サブタンクと記録ヘッド1とは一体となりヘッドカートリッジ6を構成し、ヘッドカートリッジ6がキャリッジ5に搭載される構成となっている。
In this embodiment, the sub tank and the
また、キャリッジモータ11の駆動力をタイミングベルト17によってキャリッジ5に伝えることにより、キャリッジ5を矢印A1、A2方向(主走査方向)にガイド軸3とガイドレール4に沿って往復移動させる。このキャリッジ移動の際に、キャリッジ位置はキャリッジ5に設けられたエンコーダセンサ21によりキャリッジの移動方向に沿って備えられたリニアスケール19を読み取ることにより検出される。そして、この往復移動により記録媒体上への記録が開始される。この時、記録用シートS2はシート供給部12より供給され、搬送ローラ16とピンチローラ15とにより挟持され、プラテン2まで搬送される。
Further, by transmitting the driving force of the
次に、主走査方向に関してキャリッジ1走査分の記録が終了すると、キャリッジ5が所定位置(記録開始される前の定位置、以下、ホームポジションという)まで戻されるとともに、搬送モータ13によってリニアホイール20を介して搬送ローラ16が駆動され、例えば、記録用シートS2のような記録媒体が副走査方向(図中の矢印B方向)に所定量搬送される。ホームポジションには図1に示されているように、ヘッドキャップ10と回復ユニット14が備えられ、必要に応じて間歇的に記録ヘッド1の回復処理を行う。
Next, when the printing for one carriage scan is completed in the main scanning direction, the
その後、再び上述のように、タイミングベルト17およびキャリッジモータ11によって、キャリッジ5が主走査方向に対する所定位置から矢印A1、A2方向に移動することにより、記録媒体に対する画像や文字等の記録が行なわれる。さらに、記録媒体は、搬送ローラ16とピンチローラ15とに挟持されながら、搬送ローラ16の回転によって、プラテン2上を記録ヘッドの走査に同期して間欠的に搬送される。
Thereafter, as described above, the
上記説明した動作を繰り返すことにより、記録媒体の1枚分の記録が終了すると、記録媒体は排紙され、1枚分の記録が完了する。 By repeating the above-described operation, when recording for one sheet of recording medium is completed, the recording medium is discharged and recording for one sheet is completed.
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。 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11の制御、搬送モータ13の制御、及び、記録ヘッド1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1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。
さらに、640はキャリッジ5を矢印A1、A2方向に往復走査させるためのキャリッジモータ11を駆動させるキャリッジモータドライバ、642は記録媒体を搬送するための搬送モータ13を駆動させる搬送モータドライバである。
Further,
ASIC603は、記録ヘッド1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(吐出ヒータ)の駆動データ(DATA)を転送する。
The
また、キャリッジ5の移動に従って、キャリッジ5に備えられたエンコーダセンサ21はリニアスケール19を読み取ることによって発生するエンコーダ信号をエンコーダコントローラ644に出力する。エンコーダコントローラ644はエンコーダ信号を信号処理して、キャリッジ位置とキャリッジ速度とを夫々示すキャリッジ位置信号とキャリッジ速度信号とを生成し、これらをMPU601に出力する。
Further, as the
次に、以上説明した構成の記録装置におけるキャリッジモータ駆動によるキャリッジ移動制御について、図3〜図4を参照して説明する。ここで、キャリッジモータ11はDCモータであるとする。
Next, carriage movement control by carriage motor drive in the recording apparatus having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. Here, it is assumed that the
図3〜図4はエンコーダ信号に基づくフィードバック制御に係る制御構成を示すブロック図である。具体的には、これらの構成は、キャリッジ駆動機構およびその駆動制御回路であるモータドライバ640、エンコーダセンサ21、エンコーダコントローラ644、MPU601、ASIC603などのキャリッジ移動の検出機構によって構成される。そして、図3がこれまでに知られているフィードバック制御構成を示し、図4がこの実施例に従うフィードバック制御構成を示している。
3 to 4 are block diagrams showing a control configuration related to feedback control based on an encoder signal. Specifically, these configurations include a carriage movement detection mechanism such as a carriage drive mechanism and its drive control circuit, such as a
なお、図3〜図4において、共通の構成要素には同じ参照番号を付し、既に、図1〜図2で説明した構成要素には同じ参照番号を付している。 3 to 4, common constituent elements are given the same reference numerals, and constituent elements already described in FIGS. 1 to 2 are already assigned the same reference numerals.
図3〜図4によれば、エンコーダコントローラ644にはキャリッジ位置を検出する位置検出器105とそのキャリッジ位置変化からキャリッジ速度を検出する速度検出器106とが備えられる。また、生成されたキャリッジ位置信号やキャリッジ速度信号はエンコーダコントローラ644からRAM604と、MPU601或いはASIC603に転送される。
3 to 4, the
一方、MPU601とASIC603には機能的に、キャリッジ速度を指令する指令値発生器101、PID補償器102、PWM制御器103、及び制御定数計算機109が備えられる。また、この実施例ではキャリッジ速度信号と指令されるキャリッジ速度からキャリッジの異常を検出する異常検出器110が備えられる。
On the other hand, the
なお、これらの機能をどのようにMPU601とASIC603で分担するかは、要求される性能や装置の価格などに依存して定められるものである。
Note that how these functions are shared by the
この実施例では、キャリッジ5の走査速度や位置は、キャリッジ5の走査方向に延在するリニアスケール19(例えば、150ドット/インチ(dpi)や300dpiに相当する記録ピッチ密度でスリットが記録されたもの)と、このスリットをキャリッジ5に搭載されたエンコーダセンサ21で読み取る事で生成されるエンコーダ信号に基づいて検出される。
In this embodiment, the scanning speed and position of the
さて、図3〜図4の構成から明らかなように、エンコーダセンサ21からのエンコーダ信号に基づいて生成されるフィードバック信号であるキャリッジ速度信号が示すキャリッジ速度値と指令速度値との誤差に応じてモータを制御するフィードバック制御によってキャリッジの移動が制御される。ここで、指令速度とは、キャリッジの速度が検出されたタイミングにおいて本来達成されるべき速度である。
As is apparent from the configurations of FIGS. 3 to 4, according to the error between the carriage speed value and the command speed value indicated by the carriage speed signal that is a feedback signal generated based on the encoder signal from the
キャリッジ制御は、速度に注目して制御を行うための速度制御と位置に注目して制御を行う位置制御に分けられる。 Carriage control is classified into speed control for performing control while paying attention to speed and position control for performing control while paying attention to position.
この実施例のようなインクジェット方式の記録動作では、記録ヘッドを走査しながら記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録を行うので、キャリッジ速度制御もしくは位置制御を適切に行いつつ、その制御に基づいてインクの吐出タイミングを適切に定めることにより、記録媒体上の所望位置に正確にインク液滴を付着させる必要がある。 In the ink jet recording operation as in this embodiment, the recording is performed by ejecting ink from the recording head to the recording medium while scanning the recording head. Therefore, the carriage speed control or the position control is appropriately performed and the control is performed. It is necessary to accurately deposit ink droplets at desired positions on the recording medium by appropriately determining the ink ejection timing based on the above.
このようなインク吐出は、キャリッジ移動における定速領域および加速領域において行なわれることが多い。従って、キャリッジの加速領域と定速領域では、所定の指令速度に追従してキャリッジが移動するよう、速度に注目した制御が行なわれる。また、減速領域においては、所定の位置にキャリッジが停止できるように位置に注目してキャリッジ移動の制御が行なわれる。 Such ink ejection is often performed in a constant speed region and an acceleration region in carriage movement. Therefore, in the acceleration area and the constant speed area of the carriage, control focusing on the speed is performed so that the carriage moves following a predetermined command speed. In the deceleration region, the carriage movement is controlled by paying attention to the position so that the carriage can stop at a predetermined position.
図5〜図6はエンコーダ信号に基づいて検出されるキャリッジ速度とキャリッジ位置の時間変化を示す図であり、図5はキャリッジが正常に動作している場合を、図6はキャリッジの動作に異常が発生した場合を示している。 5 to 6 are diagrams showing temporal changes in the carriage speed and the carriage position detected based on the encoder signal. FIG. 5 shows a case where the carriage is operating normally, and FIG. 6 shows an abnormality in the operation of the carriage. This shows the case where this occurs.
なお、図5〜図6夫々において、(a)がキャリッジ速度の時間変化を、(b)がキャリッジ位置の時間変化を示しており、実線が指令値発生器100から出力された速度指令値を示し、点線がエンコーダセンサ21から出力されたエンコーダ信号(ENC)値に基づいて検出された値を示している。
5 to 6, (a) shows the time change of the carriage speed, (b) shows the time change of the carriage position, and the solid line shows the speed command value output from the
キャリッジ5が正常に動作している場合には、指令値発生器100から出力された速度指令値、位置指令値に従って制御を行なう。そして、図8で説明したようなキャリッジの加速領域、定速領域、減速領域において、エンコーダ信号(ENC値)に基づいて、PID補償器102においてフィードバック制御演算を行う。
When the
ここで、PID補償について説明する。これは制御状態の補償を行うもので、PIDのPは比例補償成分であり、具体的にはゲイン補償を行うことを意味する。また、PIDのIは積分補償成分であり、具体的には位相遅れ補償を行うことを意味する。PIDのDは微分補償成分であり、具体的には位相の進み補償を意味している。各成分のパラメータの最適化を行う事で、駆動系の特性補償を行う。そして、PID補償器102における各ブロックのパラメータとなるゲイン値については、制御定数計算器109にて指令される速度や加速や減速等の駆動状態によってそれぞれ決定される。
Here, PID compensation will be described. This is to compensate the control state, and P of PID is a proportional compensation component, and specifically means to perform gain compensation. Further, I of PID is an integral compensation component, and specifically means that phase delay compensation is performed. D of PID is a differential compensation component, and specifically means phase advance compensation. The characteristics of the drive system are compensated by optimizing the parameters of each component. Then, the gain value that is a parameter of each block in the
図5から分かるように、キャリッジが正常に動作している場合は、指令値に対して実測値(エンコーダ信号によって得られた値)は良好な追従特性を示しており、フィードバック制御が正しく機能している。 As can be seen from FIG. 5, when the carriage is operating normally, the measured value (value obtained from the encoder signal) with respect to the command value shows a good tracking characteristic, and the feedback control functions correctly. ing.
これに対して、キャリッジ5の動作が異常である場合には、図3に示す従来のフィードバック制御構成では、指令値発生器100から出力された速度指令値、位置指令値に従ってキャリッジ駆動を行ない、キャリッジの加速領域、定速領域、減速領域において、エンコーダ信号(ENC値)に基づいて、PID補償器102においてフィードバック制御演算を行うが、図6から分かるように、エンコーダ信号(ENC値)から得られる値は指令値から大きく乖離しており、指令値発生器100からの速度指令値や位置指令値に追従できない状態となる。
On the other hand, when the operation of the
このような不都合に対処するため、この実施例では、図4に示したようにフィードバック制御構成の指令値発生器101とPID補償器102との間に異常検出器110を設けている。異常検出器110は、指令値発生器101からの指令値とキャリッジ駆動時のエンコーダ信号から得られるキャリッジ速度との差分Δvを監視し、これを判定値(Er_v))と比較し、異常状態が発生しているかどうかを判断する。
In order to cope with such inconvenience, in this embodiment, as shown in FIG. 4, an
異常状態か否かの判断を行う差分の判定値については、装置の設計段階において移動速度や移動量に応じた値を設定する必要がある。この実施例では、加速領域、定速領域、減速領域において、共通に使用できる判定値をもつ。この実施例では、具体的には、その判定値(Er_v)を指令速度値の50%に相当する値としている。つまり、速度指令値の±50%以上の変動があった場合、異常状態と判断する。 As a difference determination value for determining whether or not an abnormal state has occurred, it is necessary to set a value corresponding to the moving speed or the moving amount at the design stage of the apparatus. In this embodiment, there are determination values that can be used in common in the acceleration region, constant speed region, and deceleration region. In this embodiment, specifically, the determination value (Er_v) is a value corresponding to 50% of the command speed value. That is, when there is a fluctuation of ± 50% or more of the speed command value, it is determined that the state is abnormal.
異常検出器110は、同様に、位置の異常についても位置指令値との差分(ΔP)について調べる。この実施例では、判定値(Er_p)として指令位置量の50%に相当する値を用いる。例えば、キャリッジが正常に動作していれば、1回あたりのフィードバックループにおいて、リニアスケール19の100スリット分の移動したことを検知すべきところを49スリット分の移動として検知した場合、異常状態と判断される。
Similarly, the
なお、異常状態を検出した場合、MPU601はフィードバック制御を中断し、キャリッジモータ11を駆動するキャリッジモータドライバ640に対してキャリッジモータの駆動を停止する指示を行う。この場合、記録ヘッド1が記録媒体と接触している恐れがあるので、減速領域を設けて滑らかに減速する制御を行うのではなく、キャリッジモータモータドライバ640に対してキャリッジモータ11を停止させる信号を出力させるよう制御する。
If an abnormal state is detected, the
次にこの実施例の特徴的な部分であるキャリッジ駆動における異常状態の検出及びキャリッジの停止処理について説明する。 Next, detection of an abnormal state and carriage stop processing in carriage driving, which are characteristic parts of this embodiment, will be described.
この実施例で説明しているキャリッジの動作異常状態とは、キャリッジ駆動時に、例えば、記録用紙などの記録媒体がその保存状態や環境条件等によって、その端部がプラテン2上から浮いてしまい、駆動中のキャリッジ5に接触してしまう状態であり、さらには記録用紙がキャリッジ5に引っ掛かり、記録用紙をキャリッジ5が移動させてしまうような状態を言う。
The abnormal operation state of the carriage described in this embodiment means that, when the carriage is driven, for example, a recording medium such as a recording sheet floats from the
この様な異常状態を検知するために、従来は、電気回路において電流リミッタ等を用いて過電流状態の検知を行うことが一般的であった。しかしながら、上記のような異常状態が発生した場合には、その過電流状態を検知するのに時間を要し、その間にもキャリッジは移動してしまう。例えば、その検知までに数10ミリ秒を要したなら、その間にもキャリッジは相当量移動する事になり、さらに記録用紙を破りながら移動することを想定すると、瞬時に移動状態を検知する事が求められる。 Conventionally, in order to detect such an abnormal state, it is common to detect an overcurrent state using a current limiter or the like in an electric circuit. However, when such an abnormal state occurs, it takes time to detect the overcurrent state, and the carriage moves during that time. For example, if it takes several tens of milliseconds to detect it, the carriage will move considerably during that time, and if it is assumed that the recording paper is torn and moved, the moving state can be detected instantaneously. Desired.
従って、この実施例では、この異常状態を検知する為に、上述したような構成を用い、キャリッジ駆動のフィードバック制御に用いられる位置又は速度指令値と、キャリッジ位置又は速度値との差分を監視し、一定以上の差が発生した場合は、速やかにキャリッジを停止させるように制御することで、キャリッジ又は記録ヘッドの破損を防ぐようにしている。 Therefore, in this embodiment, in order to detect this abnormal state, the difference between the position or speed command value used for carriage drive feedback control and the carriage position or speed value is monitored using the above-described configuration. When a difference of a certain level or more occurs, the carriage or the recording head is prevented from being damaged by controlling the carriage to stop immediately.
具体的には、この実施例では、2ミリ秒毎にエンコーダセンサ21から得たキャリッジ速度情報に基づきフィードバック制御を行う。例えば、定速領域においては、エンコーダから得られる速度の値は、予め求められている範囲内にある。このような状態において、プラテン2から浮いた紙の端部がキャリッジに接触した場合、キャリッジの速度変動は大きくなるため、エンコーダ信号からは前述した範囲から外れた値が得られる。従って、数回(例えば、3回)のフィードバック制御で得られるキャリッジ速度の値が所定の範囲から外れていれば、異常であると判断できる。この場合、約6ミリ秒(2ミリ秒×3)で異常状態であることを検出できる。
Specifically, in this embodiment, feedback control is performed based on carriage speed information obtained from the
以上説明した制御構成は、記録装置の記録動作全体の手順に組み込まれる。 The control configuration described above is incorporated in the procedure of the entire recording operation of the recording apparatus.
図7はキャリッジ移動制御を中心に説明した記録動作の概略を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing an outline of the recording operation described mainly on the carriage movement control.
まず、ステップS1では記録装置に接続されたホスト装置610から記録開始命令がインタフェース610を介して送られると、MPU601はキャリッジの初期化処理が必要か否かを判断し、必要であれば処理はステップS2に進み、初期化処理を実施し、不要であれば処理はステップS3に進む。
First, in step S1, when a recording start command is sent from the
この初期化処理の一つは、キャリッジ5をホームポジションに移動させる処理である。この実施例の場合、キャリッジの現在位置はキャリッジの移動可能な最大距離を超えた値に設定し、到達位置を例えば“0”に設定している。この到達位置を設定した後、フィードバック制御を行ない、キャリッジ5を移動させる。これにより、キャリッジ5は回復ユニット14へ移動するが、この設定した到達位置へ到達するまでの間に、本体側面に接触してキャリッジ5の移動が阻止させられる。
One of the initialization processes is a process for moving the
これによって、エンコーダセンサ21はキャリッジ位置が変化しないことを検出し、MPU601はこれに応じてキャリッジ5が停止状態にある事を認識する。この停止状態が、制御タイミングの所定回にわたって認識されたときは、キャリッジが本体側面に接触したと認識し、この位置をキャリッジ5のホームポジションとして設定する。この実施例では、このホームポジションの位置を、例えば、“100”とし、この設定以降は、キャリッジの移動に伴いエンコーダセンサ21とリニアスケール19によって検出される検出信号に基づいてキャリッジの位置が随時検出される。
Accordingly, the
このようにして電源投入時等の初期化処理が必要な場合には初期化処理を行う。 In this way, when an initialization process such as power-on is necessary, the initialization process is performed.
記録を行わない時、キャリッジ5に搭載されている記録ヘッド1は回復ユニット14のキャップ10によって覆われるが、ステップS3では、そのキャッピング状態を調べる。ここで、記録ヘッド1がキャッピング状態であると判断された場合には、処理はステップS4に進み、キャップ10を記録ヘッド1から離脱させるキャップOPEN処理を実施し、さらに、キャップOPEN状態を確認する。これに対して、既にキャップ10が記録ヘッド1から外されていると判断された場合には、処理はステップS5に進む。
When recording is not performed, the
ステップS5では、搬送される記録媒体(ここでは記録用紙とする)について、記録装置の記録位置にその用紙があるか否かを調べる。ここで、記録用紙がないと判断された場合には、処理はステップS6に進み、搬送モータ13を駆動して搬送ローラ16を回転させ記録用紙を給紙し記録開始位置まで搬送する。これに対して、記録用紙があると判断された場合には、処理はステップS7に進む。
In step S5, it is checked whether or not the recording medium to be conveyed (here, a recording sheet) has the sheet at the recording position of the recording apparatus. If it is determined that there is no recording paper, the process proceeds to step S6, the
次に処理はステップS7において、MPU601は、ホスト装置610から送信された記録データに応じたキャリッジの到達すべき到達位置を設定し、さらにステップS8においてフィードバック制御を実行しながらキャリッジ移動を行う。
Next, in step S7, the
この実施例におけるキャリッジ移動制御において、フィードバック制御は、2ミリ秒の周期で実施される。 In the carriage movement control in this embodiment, the feedback control is performed at a cycle of 2 milliseconds.
キャリッジ移動開始後、キャリッジ5が記録開始位置に到達すると、キャリッジ5に搭載された記録ヘッド1に対して記録信号がコントローラ600から転送され、これにより、記録ヘッド1の吐出口からインクが吐出されて記録が開始される。さらにキャリッジ5の移動が行われ、設定された到達位置まで移動する間、記録ヘッド1からインクが吐出され記録が継続される。
When the
ステップS9ではキャリッジ5が設定位置に到達したかどうかを調べ、まだ設定位置に到達していないなら、処理はステップS8に戻り、引き続きフィードバック制御を行いながらキャリッジ移動を続ける。そして、キャリッジ5が設定された到達位置に達したと判断されたなら、一回のキャリッジ走査による記録ヘッドの記録は完了し、処理はステップS10に進み、MPU601は、記録データに応じた紙の到達すべき到達位置を設定し搬送モータ13を駆動して記録用紙の搬送を開始する。
In step S9, it is checked whether or not the
ステップS11では、フィードバック制御に基づいて記録用紙を搬送し、さらにステップS12では、その記録用紙が設定された到達位置に達したかどうかを調べ、まだ目標位置に到達していないなら、処理はステップS11に戻り、フィードバック制御により記録用紙の搬送を続行する。また、記録用紙が目標位置に到達したと判断されたなら、処理はステップS13に戻り、一連の記録動作が終了したかどうかを調べる。 In step S11, the recording sheet is conveyed based on the feedback control. Further, in step S12, it is checked whether or not the recording sheet has reached the set arrival position. Returning to S11, the conveyance of the recording paper is continued by feedback control. If it is determined that the recording sheet has reached the target position, the process returns to step S13 to check whether a series of recording operations have been completed.
ここで、記録動作が未終了と判断された場合には、処理はステップS7に戻り、キャリッジ移動を続行させ記録動作を行う。これに対して、ホスト装置610から記録終了命令が送られると記録動作終了と判断して、処理はステップS14に進み、搬送ローラ16を所定量回転させて用紙を排出し、一連の記録動作を終了する。
If it is determined that the recording operation has not been completed, the process returns to step S7 to continue the carriage movement and perform the recording operation. On the other hand, when a recording end command is sent from the
なお、以上説明した処理の中で、ステップS7〜S9ではキャリッジ5は移動しており、その間はエンコーダ信号に基づくキャリッジ速度信号が一定の周期で異常検出器110に入力され、キャリッジ速度が指令値から大きくずれしてしまいキャリッジの動作異常が発生しているかどうかの監視が実行されている。そして、キャリッジの動作異常が検出されれば、上記の処理に係りなく、MPU601はキャリッジモータドライバ640に対してキャリッジモータ11の駆動を停止する命令107を発行する。
In the processing described above, the
従って以上説明した実施例に従えば、2ミリ秒毎のフィードバック制御において検出されるキャリッジ速度が指令値から大きくずれた異常状態となっているかどうかを検出し、もしキャリッジ動作が異常であると判定された場合には、速やかにキャリッジモータの駆動を止め、キャリッジ移動を停止させることができる。 Therefore, according to the embodiment described above, it is detected whether or not the carriage speed detected in the feedback control every 2 milliseconds is in an abnormal state greatly deviating from the command value, and it is determined that the carriage operation is abnormal. In such a case, the carriage motor can be stopped immediately and the carriage movement can be stopped.
これにより、装置の動作環境や記録媒体の保存状態などにより紙浮きの現象が発生し、記録動作中に、記録媒体がキャリッジや記録ヘッドに引っかかることが発生した場合にも、速やかにキャリッジを停止させ、記録媒体を破ったり、記録ヘッドに損傷を与えるといった被害を最小限に留めることができる。 As a result, a paper floating phenomenon occurs depending on the operating environment of the device and the storage state of the recording medium, and even if the recording medium is caught by the carriage or recording head during the recording operation, the carriage is stopped immediately. Damage to the recording medium or damage to the recording head can be minimized.
なお、キャリッジの動作に異常が発生していない場合であっても、キャリッジの加速領域と定速領域では、速度変動幅が異なり、定速領域における速度変動幅は加速領域におけるそれより小さい。従って、異常状態の判断を行う判定値を、加速領域用の値と、定速領域用の値とをそれぞれ設けても構わない。 Note that even if no abnormality occurs in the operation of the carriage, the speed fluctuation width is different between the acceleration area and the constant speed area of the carriage, and the speed fluctuation width in the constant speed area is smaller than that in the acceleration area. Therefore, a determination value for determining an abnormal state may be provided for an acceleration region value and a constant speed region value.
本発明はプリンタ等の記録装置に関し、さらに詳しくはガイド軸に沿って往復移動するキャリッジに装着された記録ヘッドによって記録を行う記録装置に関するものである。なお、本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ,プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用機器に適用することができる。 The present invention relates to a recording apparatus such as a printer, and more particularly to a recording apparatus that performs recording with a recording head mounted on a carriage that reciprocates along a guide shaft. The present invention is applied to a general printing apparatus, an apparatus such as a copying machine, a facsimile having a communication system, a word processor having a printing unit, and an industrial apparatus combined with various processing apparatuses. can do.
1 記録ヘッド
2 プラテン
3 ガイド軸
4 ガイドレール
5 キャリッジ
6 ヘッドカートリッジ
7 メインタンク
8 ジョイント部
9 チューブ
10 ヘッドキャップ
11 キャリッジモータ
12 シート供給部
13 搬送モータ
14 回復ユニット
15 ピンチローラ
16 搬送ローラ
17 タイミングベルト
19 リニアスケール
20 リニアホイール
21 エンコーダセンサ
100 指令値発生器
101 指令速度
102 PID補償器
103 PWM制御器
105 位置検出器
106 速度検出器
107 PWM指令値
109 制御定数計算器
110 異常検出器
640 キャリッジモータドライバ
644 エンコーダコントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記キャリッジを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段により駆動された前記キャリッジの位置及び速度を検出する検出手段と、
前記キャリッジの位置及び速度を指令する指令手段と、
前記検出手段によって検出されたキャリッジの位置及び速度をフィードバックして前記指令手段によって指令された指令値と比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に従って、前記キャリッジを停止するよう前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを有し、
前記駆動制御手段は、前記比較手段による比較により、前記検出されたキャリッジの位置及び速度と該検出値に夫々対応する指令値との差分が所定の閾値より大きい場合には、前記駆動手段の駆動を停止させる指示を出力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,
Driving means for driving the carriage;
Detecting means for detecting the position and speed of the carriage driven by the driving means;
Command means for commanding the position and speed of the carriage;
A comparison unit that feeds back the position and speed of the carriage detected by the detection unit and compares them with a command value commanded by the command unit;
Drive control means for controlling the drive means to stop the carriage according to the comparison result by the comparison means,
The drive control means drives the drive means when the difference between the detected carriage position and speed and the command value corresponding to the detected value is larger than a predetermined threshold value, as a result of the comparison by the comparing means. A recording apparatus that outputs an instruction to stop the recording.
前記キャリッジの移動方向に配設されたスケールと、
前記キャリッジに搭載され前記キャリッジの移動に従って前記スケールを読み取るエンコーダと、
前記エンコーダからの出力信号に基づいて、前記キャリッジの位置信号と速度信号とを生成する生成手段とを含むことを特徴とする請求項1に記載の記録装置。 The detection means includes
A scale disposed in the moving direction of the carriage;
An encoder mounted on the carriage and reading the scale according to the movement of the carriage;
The recording apparatus according to claim 1, further comprising a generating unit that generates a position signal and a speed signal of the carriage based on an output signal from the encoder.
キャリッジモータと、
前記キャリッジモータを駆動するモータドライバとを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の記録装置。 The driving means includes
A carriage motor;
The recording apparatus according to claim 1, further comprising a motor driver that drives the carriage motor.
前記駆動制御手段は、前記加速移動区間と定速移動区間においては、前記検出されたキャリッジ速度に基づいた前記駆動手段の制御を行い、前記減速移動区間においては、前記検出されたキャリッジ位置に基づいた前記駆動手段の制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の記録装置。 The reciprocating movement of the carriage is divided into an acceleration movement section, a constant speed movement section, and a deceleration movement section of the carriage,
The drive control means controls the drive means based on the detected carriage speed in the acceleration movement section and the constant speed movement section, and based on the detected carriage position in the deceleration movement section. The recording apparatus according to claim 5, wherein the driving unit is controlled.
前記駆動手段により駆動された前記キャリッジの位置及び速度を検出する検出工程と、
前記キャリッジの位置及び速度を指令する指令工程と、
前記検出工程において検出されたキャリッジの位置及び速度をフィードバックして前記指令工程において指令された指令値と比較する比較工程と、
前記比較工程による比較結果に従って、前記キャリッジを停止するよう前記駆動手段を制御する駆動制御工程とを有し、
前記駆動制御工程では、前記比較工程における比較により、前記検出されたキャリッジの位置及び速度と該検出値に夫々対応する指令値との差分が所定の閾値より大きい場合には、前記駆動手段の駆動を停止させる指示を出力することを特徴とする記録制御方法。
A recording control method for recording on a recording medium by reciprocating a carriage mounted with a recording head by a driving means,
A detection step of detecting the position and speed of the carriage driven by the driving means;
A commanding step for commanding the position and speed of the carriage;
A comparison step in which the carriage position and speed detected in the detection step are fed back and compared with the command value commanded in the command step;
A drive control step of controlling the drive means to stop the carriage according to the comparison result of the comparison step,
In the drive control step, if the difference between the detected carriage position and speed and the command value corresponding to the detected value is greater than a predetermined threshold value, the drive means is driven. A recording control method characterized by outputting an instruction to stop the recording.
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