JP2006252081A - Belt-positioning device - Google Patents

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belt
target position
positioning device
stop
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Mikio Kamoshita
幹雄 鴨下
Koichi Kudo
宏一 工藤
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a belt-positioning device that can stop at accurate target position, in a short time. <P>SOLUTION: An integral value is calculated, and the accuracy of control is improved by the active use of the integral value. A code S in Figure, showing an example of an FB controller of a continuous system, is a Laplacian operator, and codes TI11, TI12, T11, T12 are the constants of the controller. Because performing calculation by a microcomputer in actuality, the controller becomes a discrete system controller. For example, a block diagram of the continuous system is deformed to take out an integration term, and is made to be a discrete system. The difference e, between a target position instruction and a control target position, is inputted to the FB controller and is calculated, so that a control amount Ical2 is found. By having a Reset signal enter an integrator, integration amount is adjusted. Although a belt overreaches a stop position or stops before the stop position, when a value of the integration amount is different from a value required in time of the stop, stop control is more accurately executed by adjusting the integration amount. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ベルト位置決め装置に関し、例えば、より短時間で正確に目標位置に停止可能とした、ベルト位置決め装置に関する。   The present invention relates to a belt positioning apparatus, for example, a belt positioning apparatus that can stop at a target position accurately in a shorter time.

従来、ベルト位置決め装置は一般に、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置等の多くの装置に適用され用いられている。   Conventionally, a belt positioning apparatus is generally applied and used in many apparatuses such as a copying machine, a facsimile apparatus, and a printer apparatus.

具体的には、これらの複写機やプリンタ等のベルト位置決め装置により、高い精度での位置制御の実行を図っている(特許文献1、特許文献2参照)。より詳細には、回転駆動源の軸から回転体表面への状態の伝達関数を容易に求めることを図っている(特許文献1)。また、モータの回転をベルトによって部分装着ヘッドへ伝達する際に発生する、ロストモーションなどの外乱の影響を受けず、高速かつ高精度で制御可能な制御装置を得ることを図っている(特許文献2)。
特開2001−306149号公報 特開平11−272335号公報
Specifically, the position control is performed with high accuracy by using a belt positioning device such as a copying machine or a printer (see Patent Document 1 and Patent Document 2). More specifically, an attempt is made to easily obtain the transfer function of the state from the axis of the rotary drive source to the surface of the rotating body (Patent Document 1). In addition, it is intended to obtain a control device that can be controlled at high speed and with high accuracy without being affected by disturbance such as lost motion that occurs when the rotation of the motor is transmitted to the partially mounted head by the belt (Patent Document). 2).
JP 2001-306149 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-272335

しかしながら、従来技術の場合、より高精度・高精細での画像形成を図る上で限界が生じている。そこで、より精度の高いベルト位置決め装置の出現が望まれている。
本発明は、高い精度でのベルトの位置制御を可能とするベルト位置決め装置の提供を目的とする。
However, in the case of the prior art, there is a limit in achieving image formation with higher accuracy and higher definition. Therefore, the appearance of a belt positioning device with higher accuracy is desired.
An object of the present invention is to provide a belt positioning device that enables belt position control with high accuracy.

本発明の第1の目的は、目標位置にベルトを追従停止させるとき、フィードバックコントローラの積分器の影響で停止位置に短時間で止まらない課題に対応して、積分器の積分量を調整する。このことにより、短時間で正確に目標位置に停止することができる、ベルト位置決め装置を提供することである。   The first object of the present invention is to adjust the integration amount of the integrator in response to the problem that the belt does not stop at the stop position in a short time due to the influence of the integrator of the feedback controller when the belt is stopped following the target position. By this, it is providing the belt positioning device which can stop at a target position correctly in a short time.

発明の第2の目的は、短時間で正確に目標位置に停止させるには、ベルト起動時には追従誤差があっても等速区間で誤差を吸収できるので加速度を大きくし、減速停止時には追従誤差があると正確に目標位置に停止できなくなる事態が発生する。本現象に対しては、時間をかけて減速することにより短時間で正確に目標位置に停止することができる、ベルト位置決め装置を提供することである。   The second object of the invention is to stop at the target position accurately in a short time, since the error can be absorbed in the constant speed section even if there is a follow-up error when the belt is started, so that the acceleration is increased, and the follow-up error is generated when decelerating and stopping. If there is, there will be a situation where it is impossible to stop at the target position accurately. For this phenomenon, it is to provide a belt positioning device that can stop at a target position accurately in a short time by decelerating over time.

発明の第3の目的は、加減速時は、フィードフォワード演算部があるためフィードバックによる演算遅れを取り消して目標位置に追従でき、また、フィードバック演算部により正確に目標位置に停止することができる、ベルト位置決め装置を提供することである。   The third object of the present invention is to cancel the calculation delay due to feedback and to follow the target position during acceleration / deceleration because the feedforward calculation unit is present, and to accurately stop at the target position by the feedback calculation unit. A belt positioning device is provided.

発明の第4の目的は、起動時の加速度と速度が“0”で、等速時に到達したときの加速度が“0”で、減速開始時の加速度が“0”で、停止時の加速度と速度が“0”になるので滑らかな軌跡であり、振動的にならない。よって、目標位置に正確に追従できる加減速のプロファイルを曲線にすることにより、短時間で正確に目標位置に停止することができる、ベルト位置決め装置を提供することである。   The fourth object of the invention is that the acceleration and speed at start-up are “0”, the acceleration when reaching constant speed is “0”, the acceleration at the start of deceleration is “0”, and the acceleration at stop is Since the speed is “0”, it is a smooth trajectory and does not vibrate. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a belt positioning device that can accurately stop at a target position in a short time by making a curve of an acceleration / deceleration profile that can accurately follow the target position.

発明の第5の目的は、目標位置軌跡とベルト位置決め装置の位置とを、フィードフォワード演算部だけで一致させる。これにより、フィードバック系の遅れを無視でき正確に目標位置に停止することができる、ベルト位置決め装置を提供することである。   The fifth object of the invention is to make the target position trajectory and the position of the belt positioning device coincide with each other only by the feedforward calculation unit. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a belt positioning device that can ignore the delay of the feedback system and can accurately stop at the target position.

発明の第6の目的は、開ループ伝達関数の低域が少なくとも−60DB/DECの傾きを持たせることにより、定常偏差を小さくする。このため、正確に目標位置に停止することができる、ベルト位置決め装置を提供することである。   The sixth object of the present invention is to reduce the steady-state deviation by making the low band of the open loop transfer function have an inclination of at least −60 DB / DEC. For this reason, it is providing the belt positioning device which can stop to a target position correctly.

発明の第7の目的は、ベルト位置決め装置の摩擦力に相当する電流をフィードフォワード値として用い、このことにより、摩擦力の影響をなくし、ベルトの停止位置近傍の速度の値によりフィードフォワード値を決めるので、正確に目標位置に停止することができるベルト位置決め装置を提供することである。   The seventh object of the present invention is to use the current corresponding to the friction force of the belt positioning device as the feedforward value, thereby eliminating the influence of the friction force and determining the feedforward value by the speed value in the vicinity of the belt stop position. Therefore, the present invention provides a belt positioning device that can accurately stop at a target position.

発明の第8の目的は、フィードフォワード値をテーブル化させることにより演算の遅れをなくすことができ、このことにより、正確に目標位置に停止することができるベルト位置決め装置を提供することである。   An eighth object of the present invention is to provide a belt positioning apparatus that can eliminate a delay in calculation by tabulating the feedforward value, and can thereby accurately stop at the target position.

発明の第9の目的は、位置検出分解能が低いベルトマーカ信号と位置検出分解能が高いロータリエンコーダの角度信号をベルト位置信号として用い、故に、高分解能のベルト位置信号が得られ、ベルト位置を直接計測可能となり、正確に目標位置に停止することができるベルト位置決め装置を提供することである。   The ninth object of the invention is to use a belt marker signal having a low position detection resolution and a rotary encoder angle signal having a high position detection resolution as a belt position signal. Therefore, a high resolution belt position signal can be obtained and the belt position can be directly set. It is an object of the present invention to provide a belt positioning device that can measure and accurately stop at a target position.

発明の第10の目的は、インクジェット画像形成装置を紙搬送ベルト装置に用いた場合、高精度で高速に目標位置に停止できるベルト移動装置が得られ、色ずれを抑えたインクジェット画像形成装置を提供することである。   A tenth object of the present invention is to provide an ink jet image forming apparatus capable of obtaining a belt moving device capable of stopping at a target position with high accuracy and at high speed when the ink jet image forming apparatus is used in a paper conveying belt device, and suppressing color misregistration. It is to be.

請求項1記載の発明は、ベルトと、該ベルトを移動/停止させるローラと、前記ローラを回転させるモータと、前記ベルトの位置を検出する位置検出手段とから成るベルト位置決め装置において、前記ベルトの所定点が目標位置とする停止位置近傍に近づいた時、前記位置検出手段からの検出値の積分量を調整して積分値を算出する手段と、該算出した積分値に基づいて前記ベルトを前記目標位置に停止させる位置制御を実行する位置制御手段とを有することを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a belt positioning apparatus comprising a belt, a roller for moving / stopping the belt, a motor for rotating the roller, and a position detecting means for detecting the position of the belt. Means for adjusting an integral amount of a detection value from the position detection means when a predetermined point approaches a stop position as a target position, and calculating the integral value based on the calculated integral value; And position control means for executing position control for stopping at the target position.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記目標位置は、ベルト起動時とベルト減速停止時の軌跡を変化させた位置としたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the target position is a position obtained by changing a trajectory when the belt is started and when the belt is decelerated and stopped.

請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記位置制御手段は、前記目標位置の演算に対応するフィードバック値を算出するフィードバック演算部と、フィードフォワード値を算出するフィードフォワード演算部とからなることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the position control means includes a feedback calculation unit that calculates a feedback value corresponding to the calculation of the target position, and a feedforward calculation unit that calculates a feedforward value. It is characterized by the following.

請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の発明において、前記目標位置を作る伝達関数は、
Refc(s)=1/( da3*dsigma3・s3+ da2*dsigma2・s2+ da1*dsigma・s+1)
としたとき、
起動時と等速時は、 Refst(s)= Refc(s)/s2
減速停止時は、 Refsp(s)= Refc(s)/ s、
であることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the transfer function for creating the target position is:
Refc (s) = 1 / (da3 * dsigma 3・ s 3 + da2 * dsigma 2・ s 2 + da1 * dsigma ・ s + 1)
When
At startup and constant speed, Refst (s) = Refc (s) / s 2 ,
During deceleration stop, Refsp (s) = Refc (s) / s,
It is characterized by being.

請求項5記載の発明は、請求項3又は4記載の発明において、前記フィードフォワード演算部は、前記目標位置を算出する伝達関数の一部である"Refc(s)"が、当該ベルト位置決め装置の伝達関数P(s)の逆数であることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the third or fourth aspect, the feedforward calculation unit is configured such that “Refc (s)” as a part of a transfer function for calculating the target position is the belt positioning device. It is a reciprocal of the transfer function P (s).

請求項6記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記フィードバック演算部は、開ループ伝達関数の低域が少なくとも−60DB/DECの傾きを持つことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the invention according to claim 3, characterized in that the low-frequency range of the open loop transfer function has a slope of at least −60 DB / DEC.

請求項7記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記ベルトの停止位置近傍の速度と定速時の電流値から求めた摩擦力の値により前記フィードフォワード値を変化させることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the feedforward value is changed by the value of the frictional force obtained from the speed near the stop position of the belt and the current value at constant speed. To do.

請求項8記載の発明は、請求項7記載の発明において、前記フィードフォワード値をテーブル化させることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, characterized in that the feedforward value is tabulated.

請求項9記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記ベルトの位置検出は、前記ベルトの表面に設けられたマーカを読み取る検出センサAと、前記ベルトを駆動する軸に取り付けられたロータリエンコーダ又はモータ軸に取り付けられたロータリエンコーダの角度を検出する検出センサBとからなる位置検出手段により、前記ベルトの位置を検出することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the belt position is detected by a detection sensor A that reads a marker provided on the surface of the belt and a rotary attached to a shaft that drives the belt. The position of the belt is detected by position detection means comprising a detection sensor B for detecting the angle of a rotary encoder attached to the encoder or the motor shaft.

請求項10記載の発明は、請求項1から9のいずれか1項に記載の発明において、ベルト移動装置は紙搬送ベルトであり、インクジェット式の画像形成装置に用いることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to ninth aspects, the belt moving device is a paper conveying belt, and is used in an ink jet image forming apparatus.

請求項1記載の発明のベルト位置決め装置によれば、目標位置にベルトを追従停止させるとき、フィードバックコントローラの積分器の影響で停止位置に短時間で止まらない場合に、積分器の積分量を調整することにより、短時間で正確に目標位置に停止することができる。   According to the belt positioning device of the first aspect of the invention, when the belt is stopped following the target position, the integration amount of the integrator is adjusted when the belt does not stop at the stop position due to the influence of the integrator of the feedback controller. By doing so, it is possible to stop at the target position accurately in a short time.

請求項2記載の発明のベルト位置決め装置によれば、短時間で正確に目標位置に停止させるには、ベルト起動時は、追従誤差があっても等速区間で誤差を吸収できるので加速度を大きくし、減速停止時は追従誤差があると正確に目標位置に停止できなくなるので、時間をかけて減速することにより短時間で正確に目標位置に停止することができる。   According to the belt positioning apparatus of the second aspect of the present invention, in order to stop at the target position accurately in a short time, when the belt is started, the error can be absorbed in the constant speed section even if there is a tracking error, so that the acceleration is increased. However, when there is a follow-up error at the time of deceleration stop, it becomes impossible to stop at the target position accurately. Therefore, it is possible to stop at the target position accurately in a short time by decelerating over time.

請求項3項記載の発明のベルト位置決め装置によれば、加減速時は、フィードフォワード演算部があるため、フィードバックによる演算遅れを取り消すことができ、迅速に目標位置に追従可能となり、フィードバック演算部により正確に目標位置に停止することができる。   According to the belt positioning apparatus of the third aspect of the invention, since there is a feed-forward calculation unit at the time of acceleration / deceleration, the calculation delay due to feedback can be canceled and the target position can be followed quickly, and the feedback calculation unit This makes it possible to stop at the target position accurately.

請求項4項記載の発明のベルト位置決め装置によれば、起動時の加速度と速度が“0”で等速時に到達したときの加速度が“0”で、減速開始時の加速度が“0”で、停止時の加速度と速度が“0”になる。このため、プロファイルを曲線にすることにより、滑らかな加減速の軌跡で振動的にならずに追従して、短時間で正確に目標位置に停止することが可能となる。   According to the belt positioning device of the fourth aspect of the invention, the acceleration and speed at start-up are “0”, the acceleration when reaching the constant speed is “0”, and the acceleration at the start of deceleration is “0”. The acceleration and speed at the time of stop become “0”. For this reason, by making the profile a curve, it is possible to follow a smooth acceleration / deceleration locus without vibration and to stop at the target position accurately in a short time.

請求項5項記載の発明のベルト位置決め装置によれば、目標位置軌跡とベルト位置決め装置の位置検出をフィードフォワード演算部だけで演算するので、フィードバック系の遅れを無視できる。この結果、正確に目標位置に停止可能となる。   According to the belt positioning device of the fifth aspect of the invention, the target position trajectory and the position detection of the belt positioning device are calculated only by the feedforward calculation unit, so that the delay of the feedback system can be ignored. As a result, it is possible to accurately stop at the target position.

請求項6項記載の発明のベルト位置決め装置によれば、開ループ伝達関数の低域が少なくとも−60DB/DECの傾きを持つ。このことにより、定常偏差を小さくできるため、正確に目標位置に停止することができる。   According to the belt positioning device of the sixth aspect, the low band of the open loop transfer function has an inclination of at least −60 DB / DEC. As a result, the steady-state deviation can be reduced, so that it is possible to accurately stop at the target position.

請求項7項記載の発明では、ベルト位置決め装置の摩擦力に相当する電流を、フィードフォワード値として用いる。このことにより摩擦力の影響を無くし、ベルト停止位置近傍の速度の値によりフィードフォワード値を決めるので、正確に目標位置に停止させることができる。   In the invention according to claim 7, the current corresponding to the frictional force of the belt positioning device is used as the feedforward value. As a result, the influence of the frictional force is eliminated, and the feedforward value is determined based on the speed value in the vicinity of the belt stop position, so that the target position can be accurately stopped.

請求項8項記載の発明のベルト位置決め装置によれば、フィードフォワード値をテーブル化させることにより、演算の遅れをなくすことができる。この結果、正確に目標位置に停止することができる。   According to the belt positioning apparatus of the eighth aspect of the invention, the calculation delay can be eliminated by making the feedforward value into a table. As a result, it is possible to accurately stop at the target position.

請求項9項記載の発明のベルト位置決め装置によれば、位置検出分解能が低いベルトマーカ信号と位置検出分解能が高いロータリエンコーダの角度信号をベルト位置信号として用いる。このことにより、高分解能のベルト位置信号が得られ、ベルト位置を直接計測できるので、正確に目標位置に停止することができる。   According to the belt positioning apparatus of the ninth aspect, the belt marker signal having a low position detection resolution and the angle signal of the rotary encoder having a high position detection resolution are used as the belt position signal. As a result, a high-resolution belt position signal can be obtained and the belt position can be directly measured, so that it is possible to accurately stop at the target position.

請求項10項記載の発明のベルト位置決め装置によれば、インクジェット画像形成装置の、紙搬送ベルト装置に用いた場合、高精度で高速に目標位置に停止できるベルト移動装置として構成される。このため、色ずれを抑えたインクジェット画像形成装置を提供することができる。   According to the belt positioning apparatus of the tenth aspect of the present invention, when used in the paper conveying belt apparatus of the ink jet image forming apparatus, it is configured as a belt moving apparatus capable of stopping at the target position with high accuracy and at high speed. For this reason, the inkjet image forming apparatus which suppressed color shift can be provided.

次に、添付図面を参照して、本発明によるベルト位置決め装置の実施の形態を詳細に説明する。図1〜図12を参照すると、本発明のベルト位置決め装置の一実施形態が示されている。   Next, an embodiment of a belt positioning device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to FIGS. 1-12, an embodiment of the belt positioning device of the present invention is shown.

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1から図3により、FBコントローラの説明をする。図1は、連続系のFBコントローラである。符号Sはラプラス演算子、またTI11、 TI12、 T11、 T12はコントローラの定数である。実際には、マイクロコンピュータで演算するため、図2の離散値系コントローラになる。なお、図2では、連続径のブロック図を変形して積分項を取り出し、その後離散値系にする。符号「T/Z-1」で示された部が、離散値系積分器である。符号Tは、サンプリング時間である。図3のブロック図において、リセット(Reset)符号は、ベルトの現在位置(図中のIn1)と停止位置近傍(Constant4)とを比較して、ベルトの現在位置が大きくなったらリセット信号(図中のrefflg)を出す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The FB controller will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a continuous FB controller. Symbol S is a Laplace operator, and TI11, TI12, T11, and T12 are controller constants. Actually, since the operation is performed by a microcomputer, the discrete value system controller shown in FIG. 2 is obtained. In FIG. 2, the block diagram of the continuous diameter is modified to extract the integral term, and then the discrete value system is obtained. The part indicated by the symbol “T / Z-1” is a discrete value system integrator. Symbol T is a sampling time. In the block diagram of FIG. 3, the reset (Reset) code indicates that the current position of the belt (In1 in the figure) is compared with the vicinity of the stop position (Constant 4). Refflg).

目標位置指令と制御対象位置の差eがFBコントローラに入り演算され、制御量Ical2が求まる。リセット(Reset)信号が積分器に入ることにより、積分量が調整される。積分量の値が停止時に必要な値と異なると、ベルトは停止位置を行き過ぎたり、手前で止まってしまうが、積分量が調整されることにより、正確に停止できる。   A difference e between the target position command and the position to be controlled enters the FB controller and is calculated to obtain a control amount Ical2. The integration amount is adjusted by the reset signal (Reset) entering the integrator. If the value of the integration amount is different from the value required at the time of stopping, the belt will go past the stop position or stop in front, but it can be stopped accurately by adjusting the integration amount.

図4は、ベルト位置決め装置の制御系を表した全体ブロック図である。制御対象は、ベルトと、ベルトを移動停止させるローラと、このローラを回転させるモータと、ベルトの位置を検出する位置検出とからなる。目標位置指令と制御対象位置との比較を行い、FBコントローラで制御対象に制御量を与える。ベルトが停止位置近傍に近づいたときリセット(Reset)実行の要否を判断し、Reset信号をFBコントローラに与える。また、FFコントローラにより、目標位置と制御対象位置の両位置が等しくなる制御量を与える。このことにより、FBコントローラの遅れを補償する。   FIG. 4 is an overall block diagram showing a control system of the belt positioning device. The control target includes a belt, a roller that stops moving the belt, a motor that rotates the roller, and position detection that detects the position of the belt. The target position command and the control target position are compared, and a control amount is given to the control target by the FB controller. When the belt approaches the vicinity of the stop position, it is determined whether or not reset (Reset) is necessary, and a Reset signal is given to the FB controller. Further, the FF controller gives a control amount that makes both the target position and the control target position equal. This compensates for the delay of the FB controller.

図5は、目標位置軌跡とそのときの速度のプロフィールである。起動時は、なるべく早く立ち上げる。目標値に追従できなくても、次に等速区間があるので、追従できるようになる。減速停止時は、停止位置に正確に止めるため、ゆっくりした目標位置軌跡にして行き過ぎがないようにする。   FIG. 5 is a profile of the target position locus and the speed at that time. When starting up, start up as soon as possible. Even if the target value cannot be followed, there is a constant velocity section next, so that the target value can be followed. When decelerating and stopping, in order to stop accurately at the stop position, a slow target position trajectory is set so as not to go too far.

図6は、位置制御手段の制御系を表した図であり、フィードバック演算部(FBコントローラ)とフィードフォワード演算部(FFコントローラ)から成る。   FIG. 6 is a diagram showing a control system of the position control means, and includes a feedback calculation unit (FB controller) and a feedforward calculation unit (FF controller).

図7は、目標位置切り換えブロック図である。ランプ関数とステップ関数の何れかとの接続を、選択的に切り換える。関数式は、下記で表される。
Refc(s)=1/( da3*dsigma3・s3+ da2*dsigma2・s2+ da1*dsigma・s+ 1)
ここで、上記式中の符号da3、da2、da1、dsigmaは定数であり、これらの値を変えることにより、早い応答や遅い応答を任意に作ることができる。また、符号Sは、ラプラス演算子である。起動時と等速時は、ランプ関数1/S2を選択し、減速停止時はステップ関数1/Sを選択する。
FIG. 7 is a block diagram of target position switching. The connection between the ramp function and one of the step functions is selectively switched. The function formula is expressed below.
Refc (s) = 1 / (da3 * dsigma 3・ s 3 + da2 * dsigma 2・ s 2 + da1 * dsigma ・ s + 1)
Here, the symbols da3, da2, da1, and dsigma in the above formula are constants, and by changing these values, a fast response or a slow response can be arbitrarily created. The symbol S is a Laplace operator. The ramp function 1 / S2 is selected during startup and constant speed, and the step function 1 / S is selected during deceleration stop.

図11は、目標位置軌跡であり、起動時と等速時の目標位置と速度プロファイルの関係を表している。全体の移動距離ytotalは、ytotal=yst+ydecになる。
また、減速切り換えポイントは、速度プロフィールの微分が“0”、すなわち加速度が“0”になるポイントである。加速時よりも減速時の方を、なだらかなプロフィールにしている。
FIG. 11 is a target position trajectory, and represents the relationship between the target position and the speed profile at the time of activation and constant speed. The total moving distance ytotal is ytotal = yst + ydec.
The deceleration switching point is a point at which the differential speed profile is “0”, that is, the acceleration is “0”. It has a gentler profile when decelerating than when accelerating.

また、図6より、フィードフォワード演算部だけで“出力Y”と“refp”が等しくなるので、フィードバックの遅れをフィードフォワードで補い、追従誤差をなくすことができる。
下記の連立式より、符号uを消去する。
u=1/P(s) ・Refc(s)・r+FB(s)(Refc(s)・r-Y)
Y=P(s)・u
符号uを消去すると、Y= Refc(s)・rになり、FB(s)の影響をなくすことができる。
ただし、FB(s)は、FBコントローラを示す。
Further, as shown in FIG. 6, since “output Y” and “refp” are equal only by the feedforward operation unit, the feedback delay can be compensated by feedforward, and the tracking error can be eliminated.
The symbol u is deleted from the following simultaneous equations.
u = 1 / P (s) ・ Refc (s) ・ r + FB (s) (Refc (s) ・ rY)
Y = P (s) ・ u
If the symbol u is deleted, Y = Refc (s) · r, and the influence of FB (s) can be eliminated.
Here, FB (s) indicates an FB controller.

図8は、開ループ伝達関数のブロック図であり、図4のフィードバックコントローラから制御対象までの開ループ伝達関数のボード線図である。低域が−60DB/DECの傾きを持つため、目標位置と計測位置の偏差を“0”にすることができ、ベルト位置決め装置を正確に目標位置に停止できる。   FIG. 8 is a block diagram of the open loop transfer function, and is a Bode diagram of the open loop transfer function from the feedback controller of FIG. 4 to the controlled object. Since the low band has an inclination of −60 DB / DEC, the deviation between the target position and the measurement position can be set to “0”, and the belt positioning device can be accurately stopped at the target position.

ベルトの停止位置からの距離Xsp、そのときの速度Vsp、定速時の電流値Ispとする。摩擦トルクTf、摩擦力F、ベルト駆動軸半径r、駆動部の慣性モーメントJ、モータのトルク定数Ktとする。
停止位置での速度Vstopを“0”にするには、速度VspからVstopまでの時間をtstop、加速度をadecとする。
Vstop=Vsp+adec・tstop=0
tstop=−Vsp/adec
A distance Xsp from the belt stop position, a speed Vsp at that time, and a current value Isp at a constant speed are used. The friction torque Tf, the friction force F, the belt drive shaft radius r, the inertia moment J of the drive unit, and the motor torque constant Kt are used.
In order to set the speed Vstop at the stop position to “0”, the time from the speed Vsp to Vstop is tstop and the acceleration is adec.
Vstop = Vsp + adec · tstop = 0
tstop = -Vsp / adec

また、
Xsp=Vsp・tstop+1/2・adec・(tstop)2
=Vsp・(−Vsp/adec)+1/2・a・(−Vsp/adec)2
=−Vsp2/adec
になる。
Also,
Xsp = Vsp · tstop + 1/2 · adec · (tstop) 2
= Vsp · (−Vsp / adec) + ½ · a · (−Vsp / adec) 2
= -Vsp 2 / adec
become.

加速度adecをadec=−Vsp2/Xsp、角加速度をdω/dtで考えると、下記式で表すことができる。
dω/dt=adec/r
When the acceleration adec is considered as adec = −Vsp 2 / Xsp and the angular acceleration is dω / dt, it can be expressed by the following equation.
dω / dt = adec / r

モータ発生トルクTmと摩擦トルクTf間の運動方程式は、下記となる。
Tm =J・dω/dt+Tf
また、モータ電流Imとすると、
Tm =Kt・Im
Im =(J・dω/dt)/Kt+Tf/Kt
=(J・dω/dt)/Kt+Isp
上記の符号Imで表される信号を、Tstop時間フイードフォワード電流としてモータに与えればよい。
The equation of motion between the motor generated torque Tm and the friction torque Tf is as follows.
Tm = J · dω / dt + Tf
If the motor current Im is
Tm = Kt · Im
Im = (J · dω / dt) / Kt + Tf / Kt
= (J · dω / dt) / Kt + Isp
What is necessary is just to give the signal represented by said code | symbol Im to a motor as Tstop time feedforward electric current.

図9(1)および図9(2)は、第1の発明のベルト移動装置の構成図であり、一方の図9(1)がロータリーエンコーダを、駆動ローラと同軸上に設けた場合の構成例を示す。また他方の図9(2)がロータリーエンコーダを、駆動ローラと別軸上に設けた場合の構成例を示している。これら構成例(1)および構成例(2)では、ベルト表面あるいは裏面に設けられたマーカ(図示しない)を、ピックアップA(図示しない)により読み取る検出センサA11と、ロータリエンコーダのホイールのスリットを読み取る検出センサB12とから成る。   FIGS. 9 (1) and 9 (2) are configuration diagrams of the belt moving device of the first invention. FIG. 9 (1) is a configuration in which the rotary encoder is provided coaxially with the drive roller. An example is shown. On the other hand, FIG. 9B shows a configuration example in the case where the rotary encoder is provided on a separate axis from the drive roller. In the configuration example (1) and the configuration example (2), the detection sensor A11 that reads a marker (not shown) provided on the front or back surface of the belt by a pickup A (not shown) and the slit of the wheel of the rotary encoder are read. And detection sensor B12.

これらの構成例、図9(1)および図9(2)において、ベルト16は、駆動ローラ13に取り付けられたモータ(図示しない)による回転力で移動する。ベルト16は、モータにより回転駆動され、駆動ローラ13、従動ローラ14およびテンションローラ15を介して回転する。
駆動ローラ13の回転は、(1)の場合には、駆動ローラ13の回転軸に直結されたロータリーエンコーダホイ―ル17の回転を検出センサB12で検知する。また、(2)の場合には、駆動ローラ13の回転軸と直結されたタイミングプーリ18と、タイミングベルト19を介して連結されたロータリーエンコーダホイ―ル17の回転を、検出センサB12で検知する。
In these configuration examples, FIGS. 9A and 9B, the belt 16 is moved by a rotational force by a motor (not shown) attached to the drive roller 13. The belt 16 is rotationally driven by a motor and rotates via a driving roller 13, a driven roller 14, and a tension roller 15.
In the case of (1), the rotation of the drive roller 13 is detected by the detection sensor B12 with the rotation of the rotary encoder wheel 17 directly connected to the rotation shaft of the drive roller 13. In the case of (2), the detection sensor B12 detects the rotation of the timing pulley 18 directly connected to the rotation shaft of the drive roller 13 and the rotary encoder wheel 17 connected via the timing belt 19. .

図10はインクジェット画像形成装置の紙搬送ベルト送り機構例を示し、図11は起動時と等速時の目標位置と速度プロファイルの関係を表し、図12は減速時の目標位置と速度プロファイルの関係を表している。
図10および図11において、ベルト移動装置が駆動されている時のロータリエンコーダパルスとベルトマーカ信号であり、ロータリエンコーダパルスは、カウンタ(図示しない)によりカウントされ、ベルトマーカ信号の立ち上がり信号が来ると、カウンタがリセットされることにより、ロータリエンコーダの角度がリセットされる。表面位置信号をロータリエンコーダパルスで補間することにより、位置の分解能が向上するため、精密な位置決めが可能になる。
FIG. 10 shows an example of a paper conveyance belt feeding mechanism of the inkjet image forming apparatus, FIG. 11 shows the relationship between the target position and speed profile at startup and constant speed, and FIG. 12 shows the relationship between the target position and speed profile at deceleration. Represents.
10 and 11, a rotary encoder pulse and a belt marker signal when the belt moving device is driven. The rotary encoder pulse is counted by a counter (not shown), and a rising signal of the belt marker signal is received. The angle of the rotary encoder is reset by resetting the counter. By interpolating the surface position signal with the rotary encoder pulse, the position resolution is improved, so that precise positioning is possible.

図10は、インクジェット画像形成装置の、紙搬送ベルト送り機構例である。搬送方向から紙が入る。モータ(図示しない)により搬送ローラが回転する。帯電ローラにより搬送ベルトは、静電気を帯びる。紙は、静電吸着されインクジェットのヘッド(図示しない)があるキャリッジの位置に止まる。搬送ローラの裏面のマーカを反射型エンコーダで読み取る。搬送ローラの回転軸には、コードホイールと透過型エンコーダによるロータリエンコーダが取り付けられている。上記位置検出センサーによる位置信号がフィードバックされ、CPUで制御演算され、モータアンプへ電流指令値を与える。本制御により、モータが回転を停止する。搬送ベルトは、除電ブラシにより除電される。   FIG. 10 shows an example of a paper conveyance belt feeding mechanism of the inkjet image forming apparatus. Paper enters from the transport direction. A conveyance roller is rotated by a motor (not shown). The conveying belt is charged with static electricity by the charging roller. The paper is electrostatically attracted and stops at the position of the carriage where the inkjet head (not shown) is located. Read the marker on the back of the transport roller with a reflective encoder. A rotary encoder including a code wheel and a transmission encoder is attached to the rotation shaft of the transport roller. A position signal from the position detection sensor is fed back, and a control calculation is performed by the CPU, and a current command value is given to the motor amplifier. By this control, the motor stops rotating. The conveying belt is neutralized by a neutralizing brush.

本発明の実施形態の、連続系のFBコントローラを示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the continuous FB controller of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の離散値系コントローラの構成例を示した図である。It is a figure showing an example of composition of a discrete value system controller of an embodiment of the present invention. 図1および図2に対応する制御系を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the control system corresponding to FIG. 1 and FIG. 本発明の実施形態の全体ブロックを示す。1 shows an overall block of an embodiment of the present invention. 目標位置と目標速度との関連における目標位置軌跡を示す。A target position locus in relation to a target position and a target speed is shown. 位置制御手段の制御系を表したブロック図である。It is a block diagram showing the control system of the position control means. 目標位置切り換え手段の制御系を表したブロック図である。It is a block diagram showing the control system of the target position switching means. 開ループ伝達関数系を表したブロック図および制御特性図である。It is the block diagram and control characteristic figure showing the open loop transfer function system. ベルト駆動系の制御を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating control of a belt drive system. 全体的な制御系を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the whole control system. 起動時と等速時の目標位置と速度の関連を表したプロファイルである。It is the profile showing the relationship between the target position and speed at the time of starting and constant speed. 減速時の目標位置と速度の関連を表したプロファイルである。It is the profile showing the relationship between the target position and speed at the time of deceleration.

符号の説明Explanation of symbols

11 検出センサA
12 検出センサB
13 駆動ローラ
14 従動ローラ
15 テンションローラ
16 ベルト
17 ロータリーエンコーダホイ―ル
18 タイミングプーリ
19 タイミングベルト
11 Detection sensor A
12 Detection sensor B
13 Driving Roller 14 Followed Roller 15 Tension Roller 16 Belt 17 Rotary Encoder Wheel 18 Timing Pulley 19 Timing Belt

Claims (10)

ベルトと、該ベルトを移動/停止させるローラと、前記ローラを回転させるモータと、前記ベルトの位置を検出する位置検出手段とから成るベルト位置決め装置において、
前記ベルトの所定点が目標位置とする停止位置近傍に近づいた時、前記位置検出手段からの検出値の積分量を調整して積分値を算出する手段と、
該算出した積分値に基づいて前記ベルトを前記目標位置に停止させる位置制御を実行する位置制御手段とを有することを特徴とするベルト位置決め装置。
In a belt positioning device comprising a belt, a roller for moving / stopping the belt, a motor for rotating the roller, and a position detecting means for detecting the position of the belt,
Means for adjusting an integration amount of a detection value from the position detection means to calculate an integral value when the predetermined point of the belt approaches a stop position as a target position;
A belt positioning apparatus comprising: position control means for performing position control for stopping the belt at the target position based on the calculated integral value.
前記目標位置は、ベルト起動時とベルト減速停止時の軌跡を変化させた位置としたことを特徴とする請求項1記載のベルト位置決め装置。   2. The belt positioning apparatus according to claim 1, wherein the target position is a position obtained by changing a trajectory when the belt is started and when the belt is decelerated and stopped. 前記位置制御手段は、前記目標位置の演算に対応するフィードバック値を算出するフィードバック演算部と、フィードフォワード値を算出するフィードフォワード演算部とからなることを特徴とする請求項1記載のベルト位置決め装置。   2. The belt positioning apparatus according to claim 1, wherein the position control unit includes a feedback calculation unit that calculates a feedback value corresponding to the calculation of the target position, and a feedforward calculation unit that calculates a feedforward value. . 前記目標位置を作る伝達関数は、
Refc(s)=1/( da3*dsigma3・s3+ da2*dsigma2・s2+ da1*dsigma・s+1)
としたとき、
起動時と等速時は、 Refst(s)= Refc(s)/s2
減速停止時は、 Refsp(s)= Refc(s)/ s、
であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のベルト位置決め装置。
The transfer function that creates the target position is:
Refc (s) = 1 / (da3 * dsigma 3・ s 3 + da2 * dsigma 2・ s 2 + da1 * dsigma ・ s + 1)
When
At startup and constant speed, Refst (s) = Refc (s) / s 2 ,
During deceleration stop, Refsp (s) = Refc (s) / s,
The belt positioning device according to claim 1, wherein the belt positioning device is a belt positioning device.
前記フィードフォワード演算部は、前記目標位置を算出する伝達関数の一部である“Refc(s)”が、当該ベルト位置決め装置の伝達関数P(s)の逆数である、ことを特徴とする請求項3又は4記載のベルト位置決め装置。   The feedforward calculation unit is characterized in that “Refc (s)”, which is a part of a transfer function for calculating the target position, is an inverse of the transfer function P (s) of the belt positioning device. Item 5. A belt positioning device according to item 3 or 4. 前記フィードバック演算部は、開ループ伝達関数の低域が少なくとも−60DB/DECの傾きを持つことを特徴とする請求項3記載のベルト位置決め装置。   4. The belt positioning device according to claim 3, wherein the feedback calculation unit has a low band of an open loop transfer function having an inclination of at least −60 DB / DEC. 前記ベルトの停止位置近傍の速度と定速時の電流値から求めた摩擦力の値により前記フィードフォワード値を変化させることを特徴とする請求項1記載のベルト位置決め装置。   2. The belt positioning apparatus according to claim 1, wherein the feedforward value is changed according to a frictional force value obtained from a speed near the belt stop position and a current value at a constant speed. 前記フィードフォワード値をテーブル化させることを特徴とする請求項7記載のベルト位置決め装置。   8. The belt positioning apparatus according to claim 7, wherein the feedforward value is tabulated. 前記ベルトの位置検出は、前記ベルトの表面に設けられたマーカを読み取る検出センサAと、前記ベルトを駆動する軸に取り付けられたロータリエンコーダ又はモータ軸に取り付けられたロータリエンコーダの角度を検出する検出センサBとからなる位置検出手段により、前記ベルトの位置を検出することを特徴とする請求項1記載のベルト位置決め装置。   The belt position detection is performed by detecting an angle of a detection sensor A that reads a marker provided on the surface of the belt and a rotary encoder attached to a shaft that drives the belt or a rotary encoder attached to a motor shaft. 2. The belt positioning apparatus according to claim 1, wherein the position of the belt is detected by position detection means comprising a sensor B. ベルト移動装置は紙搬送ベルトであり、インクジェット式の画像形成装置に用いることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のベルト位置決め装置。   The belt positioning device according to claim 1, wherein the belt moving device is a paper conveyance belt, and is used in an ink jet type image forming apparatus.
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