JP2009119792A - 記録装置および該装置の搬送モータ制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロール状記録媒体を巻き出して記録を行う記録装置において、記録位置へ記録装置の搬送量が小さい場合に顕著となる巻き出し時の回転負荷変動の影響を低減する。
【解決手段】搬送を行う際の加速制御領域が終了した後であって、回転速度が所定の閾値速度以上のとき、搬送モータの回転速度と指令回転速度との差分を補償する補償器が搬送モータに向けて出力する実際の出力値と、理想的な出力値に対する差分に応じて、補償器の制御ゲインを調整する。
【選択図】図2
【解決手段】搬送を行う際の加速制御領域が終了した後であって、回転速度が所定の閾値速度以上のとき、搬送モータの回転速度と指令回転速度との差分を補償する補償器が搬送モータに向けて出力する実際の出力値と、理想的な出力値に対する差分に応じて、補償器の制御ゲインを調整する。
【選択図】図2
Description
本発明は、記録装置に関し、特にロール状に巻かれた記録媒体を巻き出して記録を行う記録装置および該装置に用いられる搬送モータの制御方法に関するものである。
記録装置においては、画像品位の向上と共に、稼動音の低下が望まれている。特に、パーソナルユースやオフィスユースに多用されるような所謂シリアル型のインクジェット記録装置においては、一層の低騒音化が望まれている。このため、この種の装置では、記録素子を配列してなる記録ヘッドを走査するための駆動源としてDCモータを用いるとともに、記録ヘッドの走査位置ないし走査速度を検出するためのリニアエンコーダを使用してフィードバック制御を行うようにしている。また、これに加え、記録ヘッドによる記録位置に対して記録媒体を搬送するための駆動源としてもDCモータを用いるとともに、その駆動軸あるいはこれに接続された搬送ローラの軸に備えられるロータリエンコーダを使用してフィードバック制御を行うものもある。
従来のDCモータの制御方法(例えば非特許文献1参照)を、搬送ローラ(以下、LF(ラインフィード)ローラと称する場合もある)の制御系に適用した場合について説明する。
図9は、かかる制御系の構成を示すブロック図である。記録媒体の搬送手段としては、LFローラ1と、これに押圧するよう付勢されることでLFローラ1と協働して記録媒体を挟持搬送するピンチローラ2とが配置されている。LFローラ1は、DCモータ形態の搬送モータ3により駆動される。図示の例では、搬送モータ3の軸および搬送ローラ1の軸にそれぞれタイミングプーリ5および6が取り付けられ、これらにタイミングベルト7が巻回されてなる伝動機構が示されている。
搬送ローラ1の軸に取り付けられるプーリ6には回転角検出手段であるロータリエンコーダ4が一体に設けられており、この検出信号に基いて搬送モータ3の制御を行うことができる。すなわち、LFローラ1に連結されたロータリエンコーダ4の信号を換算して得た記録媒体のシート搬送量および速度と、所望の量との差を適切に演算処理し、これをモータドライバB10により増幅し、増幅信号に基づいて搬送モータ3の制御を行うことができる。なお、ロータリエンコーダ4は搬送モータ3の回転軸に直結されたものでもよい。
かかる制御を行う制御部は、指令位置信号の発生部B1、位置演算部B2、減算器B3、目標速度演算部B4、速度演算部B5、減算器B6、比例積分(PI)補償器の比例要素B7、PI補償器の積分要素B8、および加算器B9から構成されている。
位置演算部B2は、ロータリエンコーダ4の信号を換算する。これは、搬送モータ3の制御量および記録媒体の搬送量に対応する。減算器B3は、例えばCPUの形態を可とする信号発生部B1から送られてくる指令位置と、位置演算部B2によって求められたLFローラ1の実際の位置との位置偏差を演算する。
目標速度演算部B4は、減算器B3の出力である位置偏差に基づいて、LFローラ1を駆動する搬送モータ3の指令回転速度を演算する。この演算は位置偏差にゲインKpを乗じることにより行われる。このゲインKpは位置偏差に応じて決定される。速度演算部B5は、ロータリエンコーダ4の出力をLFローラ1ないし搬送モータ3の実際の回転速度を示す信号に変換する。減算器B6は、目標回転速度(指令回転速度)と、速度演算部B5によって演算された実際の回転速度との速度偏差を演算する。
比例要素B7は、上記速度偏差に制御ゲインKvを乗算し、乗算結果を出力する。積分要素B8は、上記速度偏差にゲインWv/sを乗じたものを積算する。比例要素B7および積分要素B8の出力は、加算器B9によって加算される。
そして当該加算結果が、搬送モータ3の駆動電流に対応した操作量としてのPWM値がドライバB9に送られ、搬送モータ3がPWM制御される。搬送モータ3の回転は上記伝動機構を介してLFローラ1に伝達され、LFローラ1が回転駆動される。これに応じ、記録媒体は、LFローラ1とピンチローラ2との間に挟持されながら所定量だけ搬送されることになる。
なお、上記ゲインKp、KvおよびWvの値は定数であり、これらは例えば図示しないROM等にテーブル化して格納されたものとすることができる。
図10を用いて、ロール状記録媒体を用いる記録装置の主要部の機構について説明する。この機構は、
・ロール状記録媒体(以下、ロール紙ともいう)Prを回転可能に保持し、記録ヘッド202を含む画像形成部120による記録位置に向けて送給する(巻き出す)ためのロールホルダ110、
・巻き出された記録媒体シートを保持しつつ画像形成を行う画像形成部120、および
・画像形成後機外に排出させる排紙部130
を有する。
・ロール状記録媒体(以下、ロール紙ともいう)Prを回転可能に保持し、記録ヘッド202を含む画像形成部120による記録位置に向けて送給する(巻き出す)ためのロールホルダ110、
・巻き出された記録媒体シートを保持しつつ画像形成を行う画像形成部120、および
・画像形成後機外に排出させる排紙部130
を有する。
ロール紙ホルダ110において、ロール紙Prは、スプール軸111およびその両端にある一対のスプールフランジ112を含む保持手段であるスプールにより回転可能に保持される。スプール軸111の一方の端には回転負荷発生手段としてのトルクリミッタ113が設けられている。トルクリミッタ113は、スプール軸111と共回りし、片側を回転止めされている。このため、ロール紙Prの回転方向に所定の負荷ないしトルクTrが発生する。このトルクは一般的にロールブレーキと呼ばれることがある力に対応したものであり、ロール紙PrとLFローラ1との間に一定のテンションを与えることでロール紙Prの斜行補正をしており、ユーザによるロール紙のセット時に生じるずれや弛み等を除去する。ロールブレーキは、ロール紙PrとLFローラ1との間に張りがあるときに作用し、弛みが生じているときは作用しない。
ロールブレーキTは次式によって算出される値である。
ロールブレーキT=Tr/(ロール径φD/2) ・・・式(1)
なお、トルクTrはスプール軸111上で0.6〜1.0kgf・cm程度である。
ロールブレーキT=Tr/(ロール径φD/2) ・・・式(1)
なお、トルクTrはスプール軸111上で0.6〜1.0kgf・cm程度である。
「サーボ制御技術入門」、日刊工業新聞社、2004年、p.48、図9.8
図9のような制御系を用いて図10のような機構を制御しつつ記録媒体搬送を行う際、その搬送精度が低下することがある。ここで、考えられる要因としては、「ロールブレーキ負荷変動」と「ロール径Dの変化」との二つが挙げられる。
図11(a)および(b)を用い、まず「ロールブレーキ負荷変動」について説明する。ここで、横軸1001は時間を示している。また、一方の縦軸1002はLFローラ1の回転速度を示している。さらに他方の縦軸1011は、比例要素B7の出力値として(図9の系では、さらに積分要素B8の出力を加算した加算値として)モータドライバB10に供給されるPWM値を示している。
1003はLFローラ1ないし搬送モータ3のの指令回転速度プロファイルである。図11(a)に示すように、一般に指令回転速度プロファイル1013は3つの制御領域、すなわち加速制御領域2011、等速制御領域2012および減速制御領域2013より構成されている。しかし、マルチパス記録を行う場合のように、記録ヘッドの走査毎に行われる記録媒体搬送量が小さい場合には、等速制御領域2012が小さいか、もしくは図11(b)に示すように等速制御領域2012がない場合もある。1004は、LFローラ1ないし搬送モータ3の回転速度波形である。1012は設計段階で得られた理想的なPWM値、1013はモータドライバB10に実際に供給されるPWM値を示している。なお、マルチパス記録とは、記録ヘッドの1走査毎に所定のマスクによって間引かれたデータを記録してから記録素子配列範囲未満の搬送を行い、一画像領域に対し記録に関与する記録素子を異ならせた複数回の走査と搬送とによって画像を完成させる方法である。
図10のような機構を図9のような制御系にて駆動する場合、以下の現象が発生する。
LFローラ1は時刻t=t0で加速を開始する。しかし記録媒体にはロールブレーキが作用しているため、当初搬送モータ3ないしLFローラ1はなかなか動かず、時刻t=t11のとき、モータドライバB10へのPWM値1013は、時刻t=t0での値に比べて急激に増加する。
時刻t=t1で加速制御領域2011が終了しても、ロール紙Prは加速制御領域で蓄えられた慣性力をもち、慣性力を利用して正転方向に回転し、シートに弛みが生じ、ロールブレーキTは作用しなくなる。このため、時刻t=t12のとき、シートに負荷がかからなくなるため、モータドライバB10のPWM値1013は下がる。しかし、ロール紙には逆転方向にトルクTrが作用しているため、慣性力での正転回転を打ち消すような作用がある。そのため、ロール紙Prの速度(ロール紙軸心の回転速度×φD/2)は、加速制御領域終了後、少しずつ小さくなる。時刻t=t13のとき、LFローラ1の速度がロール紙Prの速度より大きくなると、シートに張りが生じ、LFローラ1にロールブレーキが作用し、モータドライバB10のPWM値1013が上がる。
このように加速制御領域が終了した直後に、ロール紙PrとLFローラ1との間に弛みと張りが起こり、LFローラ1にかかるロールブレーキTが変動するため、モータドライバB10のPWM値は不安定になる。この現象は、マルチパス記録により高画質記録を実現しているときに顕著に表れる。すなわち、マルチパス記録を行う場合、主走査間で行われる記録媒体搬送量が小さいため、上記制御系では、モータドライバB10のPWM値1013と理想PWM値1012との差分が吸収されない間に、LFローラ1は最終目標位置に達することもある。そのため、最終目標位置で、LFローラ1の速度が十分に小さくなっていない場合が起こり、最終目標位置を超えてしまうことがある。このような場合、LFローラ1は、最終目標位置に戻ろうと挙動し、動作が異常になり記録媒体の搬送精度を劣化させる要因となりうるのである。
次に、搬送精度を低下させる二つ目の要因である「ロール径Dの変化」について説明する。
図10のような機構では、記録の進捗に従ってシートが消費され、ロール紙Prのロール径Dは小さくなってゆく。
上記ロール紙Prのスプール軸111には、所定トルクTrが付加されているので、ロール径Dが大きい時にはロールブレーキTは小さく、ロール径が小さい時にはロールブレーキTは相対的に大きくなる。このように、ロール径Dに応じて記録媒体にかかる負荷が変化するにも関わらず、制御ゲインKvが一定値であると、ロール径が大きい時には比較的シート搬送量が多くなり、ロール径が小さい時にはシート搬送量が少なくなるおそれがある。つまり、ロール径Dの変化は、搬送精度を劣化させる要因となりうるのである。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ロール状記録媒体の搬送精度を向上させることである。
そのために、本発明は、ロール状の記録媒体を巻き出して記録を行う記録装置において、
前記巻き出しを行うために前記ロール状の記録媒体を回転可能に保持する保持手段と、
前記回転の方向に負荷を発生させる回転負荷発生手段と、
前記巻き出しを行ないながら、前記記録が行われる位置まで前記記録媒体を搬送するための搬送手段と、
該搬送手段を駆動する搬送モータと、
該搬送モータの回転速度と指令回転速度との差分を補償する補償手段と、
前記搬送を行う際の加速制御領域が終了した後であって、前記回転速度が所定の閾値速度以上のときに、前記補償手段が前記搬送モータに向けて出力する実際の出力値と、理想的な出力値に対する差分に応じて、前記補償手段の制御ゲインを調整する調整手段と、
を具えたことを特徴とする。
前記巻き出しを行うために前記ロール状の記録媒体を回転可能に保持する保持手段と、
前記回転の方向に負荷を発生させる回転負荷発生手段と、
前記巻き出しを行ないながら、前記記録が行われる位置まで前記記録媒体を搬送するための搬送手段と、
該搬送手段を駆動する搬送モータと、
該搬送モータの回転速度と指令回転速度との差分を補償する補償手段と、
前記搬送を行う際の加速制御領域が終了した後であって、前記回転速度が所定の閾値速度以上のときに、前記補償手段が前記搬送モータに向けて出力する実際の出力値と、理想的な出力値に対する差分に応じて、前記補償手段の制御ゲインを調整する調整手段と、
を具えたことを特徴とする。
また、本発明は、ロール状の記録媒体を巻き出して記録を行う記録装置であって、前記巻き出しを行うために前記ロール状の記録媒体を回転可能に保持する保持手段と、前記回転の方向に負荷を発生させる回転負荷発生手段と、前記巻き出しを行ないながら、前記記録が行われる位置まで前記記録媒体を搬送するための搬送手段と、該搬送手段を駆動する搬送モータと、該搬送モータの回転速度と指令回転速度との差分を補償する補償手段と、を具えた記録装置の搬送モータ制御方法において、
前記搬送を行う際の加速制御領域が終了した後であって、前記回転速度が所定の閾値速度以上のときに、前記補償手段が前記搬送モータに向けて出力する実際の出力値と、理想的な出力値に対する差分に応じて、前記補償手段の制御ゲインを調整することを特徴とする。
前記搬送を行う際の加速制御領域が終了した後であって、前記回転速度が所定の閾値速度以上のときに、前記補償手段が前記搬送モータに向けて出力する実際の出力値と、理想的な出力値に対する差分に応じて、前記補償手段の制御ゲインを調整することを特徴とする。
これらにおいて、ロール状の記録媒体の径に応じて、前記実際の出力値の比較対象となる前記理想的な出力値を変更設定するものとすることができる。
本発明によれば、ロール状記録媒体を扱う上で特有の搬送精度悪化の要因である回転負荷変動の影響を低減することができる。また、実際の出力値の比較対象となる理想的な出力値を適宜変更設定することで、ロール径の変化による搬送精度悪化を低減できる。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
なお、以下においては、図10に示したような主要部機構を有する記録装置に本発明を適用した例について説明する。ここで、記録装置はシリアルスキャンタイプの装置である。記録方式については特に限定されるものではなく、種々の方式による記録ヘッドを採用することができる。例えば、エネルギの作用に応じてインクを吐出可能なインクジェット方式によるものを記録ヘッドとして用いることができる。シリアルスキャンタイプの記録装置の場合には、ノズルを所定方向(例えば記録媒体の搬送方向)に配列してなるものを記録ヘッド202として用いることができる。そして、記録媒体の幅方向に沿う主走査方向(図10に直交する方向)に記録ヘッドを移動させる動作と、該動作毎に記録媒体を主走査方向と交差する副走査方向に所定量搬送する搬送動作とを交互に繰り返すことで、記録媒体上に画像を記録することが可能である。
さて、上述したマルチパス記録は、インクジェット記録ヘッドに配列されるノズルのばらつきによるインク吐出方向や吐出量のばらつきによる影響を目立たなくし、高品位記録を実現する上で有効である。しかしマルチパス記録を行う場合、主走査間で行われる記録媒体搬送量が小さいため、ロールブレーキ負荷変動およびロール径の変化に起因した搬送精度の低下が生じ易い。本発明は、記録媒体搬送の駆動源となる搬送モータの制御に関し、記録媒体搬送量が小さい場合にも、そのような搬送精度の低下が生じないようにするものである。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る記録装置の制御系全体のハードウェア構成の一例を示す。ここで、100は各駆動部の制御を行う制御部であり、CPU101、ROM102、EEPROM103およびRAM104を備える。CPU101は、後述する処理手順を含め、記録動作等に関わる処理のための種々の演算および判別を行うほか、印刷データなどについての処理を行う。ROM102は、CPU101が実行する処理手順に対応したプログラムや、その他の固定データなどを格納する。EEPROM103は不揮発性メモリであり、所定の情報を記録装置の電源オフ時にも保持しておくために用いられる。RAM104は、外部から供給された印刷データや、これを装置構成にあわせて展開した記録データを一時的に格納するほか、CPU101による演算処理のワークエリアとして機能する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る記録装置の制御系全体のハードウェア構成の一例を示す。ここで、100は各駆動部の制御を行う制御部であり、CPU101、ROM102、EEPROM103およびRAM104を備える。CPU101は、後述する処理手順を含め、記録動作等に関わる処理のための種々の演算および判別を行うほか、印刷データなどについての処理を行う。ROM102は、CPU101が実行する処理手順に対応したプログラムや、その他の固定データなどを格納する。EEPROM103は不揮発性メモリであり、所定の情報を記録装置の電源オフ時にも保持しておくために用いられる。RAM104は、外部から供給された印刷データや、これを装置構成にあわせて展開した記録データを一時的に格納するほか、CPU101による演算処理のワークエリアとして機能する。
インターフェース(I/F)105は、外部装置1000と接続する機能を有し、外部装置1000との間で所定のプロトコルに基づいて双方向の通信を行う。なお、外部装置1000はコンピュータその他の公知の形態を有し、本実施形態の記録装置に印刷を行わせる印刷データの供給源をなすとともに、その印刷動作を行わせるためのプログラムであるプリンタドライバがインストールされている。すなわちプリンタドライバからは、印刷データや、これを印刷する記録媒体の種別情報といった印刷設定情報、および記録装置の動作制御を行わせる制御コマンドが送られるようになっている。
各種センサ106には、記録ヘッド202の主走査方向の位置を検出するリニアエンコーダや、搬送ローラ1の回転角を検出するロータリエンコーダ4などが含まれる。制御部100にはさらにモータドライバ107とヘッド駆動回路109とが接続されている。モータドライバ107は、制御部100の制御のもとで、記録ヘッド202を搭載するキャリッジの移動の駆動源をなす主走査モータのドライバや、記録媒体の搬送駆動源をなすDCモータ形態の搬送モータ3のドライバB10が含まれる。ヘッド駆動回路109は、制御部100の制御のもとで、記録ヘッド202の駆動を行い、吐出動作を行わせる。
図2は、第1実施形態に係るモータ制御系の機能的な構成例を示したブロック図である。ここで、図9と同様に構成できる部分については、対応箇所に同一の符号を付してある。なお、下記の各部のいくつかおよびその動作は、実際には制御部100が実行する機能(ソフトウェア)の一部として実現することができる。
本実施形態に係るモータ制御系の特徴は、モータの駆動対象の制御状態等に応じて、制御ゲインを可変とすることにある。そのために、本実施形態では、制御ゲインの調整手段として、ゲイン切替部B12−1およびデータ保持部B11−1が付加されている。ここで、データ保持部B11−1は制御ゲインの調整に供される種々のデータをテーブル化して保持する。ゲイン切替部B12−1は、当該保持されたテーブルからデータの選択を行い、PI制御の比例要素B7−1の制御ゲインの切り替え設定を行う。
図3は、データ保持部B11−1に保持されるテーブルの一例を示す。データ保持部B11−1は、具体的にはデータを固定的に記憶する記憶手段であるROM102等の一部として構成され、例えば記録装置の設計ないしは製造段階において図示のようなテーブルを用意ないしは保持しておくことができる。ここで、図3の例では、記録媒体の種類(普通紙、光沢紙、フィルム系等)およびサイズ(紙幅)毎に、補正閾値速度(この速度未満だと補正を無効とする速度)と最大補正ゲインとを定めたテーブルが示されている。そして、いずれの種類の記録媒体であっても、紙幅が大きくなるにつれて、最大補正ゲインが大きくなるように設定されている。さらに、データ保持部B11−1には、設計段階等で求められた理想的な系(ロールブレーキ負荷変動等のない系)でのPWM値(以下、理想PWM値)が保持されている。
ゲイン切替部B12−1には、加算器B9の出力であるPWM値と、データ保持部B11−1の保持内容である理想PWM値および補正閾値速度と、指令位置B1を変換した指令加速度ACC_TARと、速度演算部B5から出力される速度VELとが入力される。なお、指令加速度ACC_TARは、指令位置の変化に基いて認識可能である。
図4は、本実施形態の主要部であるゲイン切替部B12−1が実行する制御動作の手順の一例を示すフローチャートである。
ステップS1で搬送手段の構成要素であるLFローラ1の駆動が開始されると、指令位置B1を変換した指令加速度ACC_TARを用いて、ステップS2でLFローラ1の加速制御領域終了後であるか否かの判定を行う。
ここで、加速制御領域終了後であると判定された場合(ステップS2にて肯定判定がなされた場合)には処理をステップS3に進め、加速制御領域終了後でないと判定された場合(ステップS2にて否定判定がなされた場合)には処理をステップS8に進める。
ステップS3では、速度演算部B5から出力される速度VELが、データ保持部B11−1から出力される補正閾値速度以上であるかの否かの判定を行う。ここで、補正閾値速度以上であると判定された場合(ステップS3にて肯定判定がなされた場合)には、処理をステップS4に進め、補正閾値速度未満であると判定された場合(ステップS3にて否定判定がなされた場合)には、処理をステップS8に進める。
ステップS4では、加算器B9の出力であるモータドライバB10へのPWM値と、データ保持部B11−1から出力された理想PWM値との差分が所定の範囲外にあるか否かの判定を行う。ここで、差分が所望の範囲外であると判定された場合(ステップS4にて肯定判定がなされた場合)には処理をステップS5に進め、範囲内であると判定された場合(ステップS4にて否定判定がなされた場合)には処理をステップS8に進める。
ステップS5では補正値Gの推定を行う。この補正値Gは、予め実験等で得られた定数αを用いて、
G=α×|(ドライバへのPWM値)−(理想PWM値)|×(最大補正ゲイン量)
・・・式(3)
と推定することができる。
G=α×|(ドライバへのPWM値)−(理想PWM値)|×(最大補正ゲイン量)
・・・式(3)
と推定することができる。
ステップS2で加速制御領域終了後でないと判定された場合、ステップS3で補正閾値速度未満であると判定された場合、またはステップS4で範囲内と判定された場合には、ステップS8にて、補正値GをG=0とする。すなわち、ゲイン調整は加速制御領域終了後に行なわれ得るものであり、速度がそれほど大きくなく(補正閾値速度未満)、PWM差分が大きくなければ(所望範囲内)、制御ゲインの調整は行われない。
以上のように得られた補正値G(ステップS5にて得た推定値またはステップS8にて設定した「0」)を、ステップS6でセットする。次に、ステップS7で、PI制御の比例項のゲインB7−1であるKv_vに反映させる。
ここで、Kv_vは、
Kv_v=Kv×(1+G) ・・・式(4)
とする。
Kv_v=Kv×(1+G) ・・・式(4)
とする。
続いて、ステップS9において、LFローラ1の回転量が、記録媒体搬送後の所定の停止位置に相当する最終目標位置に達したか否かを判断し、最終目標位置に達していない場合(ステップS9で否定判定された場合)はステップS2に戻る。また、最終目標位置に達した場合(ステップS9で肯定判定された場合)には、処理をステップS10に進め、LFローラ1の駆動を終了する。
図5は本実施形態でのゲイン調整を伴う制御の対象領域を示す説明図であり、(a)は等速制御領域がある場合を、(b)は等速制御領域がない場合を示している。これらの図に示すように、本実施形態では、加速制御領域が終了した以降、回転速度が補正閾値速度未満となるまでの間を対象領域としている。これは、上述のように、加速制御領域が終了した直後からロール紙PrとLFローラ1との間に弛みと張りが起こり、LFローラ1にかかるロールブレーキTが変動し、モータドライバB10へのPWM値が不安定になることに対処するためである。
そして本実施形態では、図3に示したように、原則として、紙幅が大きくなるほど、すなわち加速制御領域で蓄えられる慣性力が大きくなるロール紙Prほど、最大補正ゲインが大きくなるように設定されている。さらに本実施形態では、記録媒体の種類によっても慣性力が異なることなどを考慮し、記録媒体種類にも対応して異なる最大補正ゲインが設定できるようにしている。なお、記録媒体の寸法や種類の情報は、外部装置1000から入力されるようになし、これに応じてゲイン切替部B12−1が対応する値をデータ保持部B11−1のテーブルから読み出すことで、上式(3)での演算に供することが可能である。または、記録媒体の寸法や種類の情報を取得する手段を記録装置に設けておくことも可能である。
以上のような制御を行うことで、ロールブレーキ負荷変動による搬送精度の劣化を低減することができる。
さらに本実施形態では、搬送精度を劣化させている要因の一つであるロール径Dの変化についても考慮する。
言うまでもなく、記録の進捗に従ってシートが消費され、ロール紙Prのロール径Dは小さくなってゆく。そして、上式(1)より、ロール径Dとロールブレーキとは反比例する関係にある。そのため、本実施形態では、ロール径の大きさに応じて上式(3)の演算に供する、すなわちPWM値の比較対象となる理想PWM値を変更設定する。
図6には、ロール径Dが大きい場合、中程度の場合および小さい場合の、ロールブレーキの大きさに起因したPWM値の変化を模式的に表したものであり、(a)は等速制御領域がある場合を、(b)は等速制御領域がない場合を示している。破線で示す1013−1は、ロール径Dが大の場合のPWM値、同じく1013−2はロール径Dが中程度の場合のPWM値、同じく1013−3はロール径Dが小の場合のPWM値である。このように、ロール径Dが小さい方がロールブレーキTは大きくなるため、モータドライバB10へのPWM値は大きくなる。このため、ロール径Dに応じた理想PWM値があれば、ロール径Dの差によるロールブレーキ差を吸収することが可能となる。
そこで本実施形態では、設計段階等で未使用ないし使い始めのロール紙(ロール径Dが大きい場合)の理想PWM値(PWM1)およびロール紙の巻き芯付近(ロール径Dが小さい場合)の理想PWM値(PWM2)を取得する。そして、これらを例えばデータ保持部B11−1に保持しておく。一方、記録時においてはその時点でのロール径D(=D3)を推定し、そのロール径での理想PWM値を以下のようにして求める。ロール紙の使い始めのロール径DをD1、巻き芯付近のロール径DをD2、推定するロール径をD3とすると、D2<D3<D1である。ここで、ロール径に対し理想PWM値が線形に変化するものとすれば、推定ロール径D3のときの理想PWM値(PWM3)は、
PWM3=(1−λ)×PWM1+λ×PWM2 ・・・式(5)
但し0≦λ=(D3−D1)/(D2−D1)≦1
として求めることができる。
PWM3=(1−λ)×PWM1+λ×PWM2 ・・・式(5)
但し0≦λ=(D3−D1)/(D2−D1)≦1
として求めることができる。
なお、図6において、実線で示す1012−1は、ロール径Dが大の場合の理想PWM値、同じく1012−2はロール径Dが中程度の場合の理想PWM値、同じく1012−3はロール径Dが小の場合の理想PWM値である。
以上のように、本実施形態は、理想PWM値とモータドライバB10へのPWM値との差分を小さく押えようとする制御を行うものである。このため、ロールブレーキ負荷変動のみならず、ロール径差による搬送精度劣化をも低減することが可能である。
なお、ロール径D3の推定については、ロール紙の使い始めからの記録量などに基いて行うことができる。または、記録装置にロール径を検出するセンサなどを組み込んでおいていてもよい。
(第2の実施形態)
図7は、第2実施形態に係るモータ制御系の機能的な構成例を示したブロック図である。本実施形態が上述の第1実施形態と異なるのは、モータドライバB10に供給する操作量であるPWM値と理想PWM値との差分に基いてゲイン調整を行うのではなく、制御対象である搬送モータ3に実際に流れる電流を検出することで行うことである。そのために、本例では電流検出部B13を配設し、これが検出した電流値を本例に係るゲイン切替部B12−2に入力するようにしている。また、データ保持部B11−2には、図3と同等のテーブルを格納しておく。また、これとともに、設計段階等においてロール紙の使い始め(ロール径Dが大きい場合)の理想電流値およびロール紙の巻き芯付近(ロール径Dが小さい場合)の理想電流値を取得しておき、これもデータ保持部B11−2に保持しておく。
図7は、第2実施形態に係るモータ制御系の機能的な構成例を示したブロック図である。本実施形態が上述の第1実施形態と異なるのは、モータドライバB10に供給する操作量であるPWM値と理想PWM値との差分に基いてゲイン調整を行うのではなく、制御対象である搬送モータ3に実際に流れる電流を検出することで行うことである。そのために、本例では電流検出部B13を配設し、これが検出した電流値を本例に係るゲイン切替部B12−2に入力するようにしている。また、データ保持部B11−2には、図3と同等のテーブルを格納しておく。また、これとともに、設計段階等においてロール紙の使い始め(ロール径Dが大きい場合)の理想電流値およびロール紙の巻き芯付近(ロール径Dが小さい場合)の理想電流値を取得しておき、これもデータ保持部B11−2に保持しておく。
図8は、本実施形態の主要部であるゲイン切替部B12−2が実行する制御動作の手順の一例を示すフローチャートである。本手順は、上述した第1実施形態に係る図4の手順とほぼ同様であるが、ステップS4〜S6およびS8に代えて、次のようなステップS4’〜S6’およびS8’が置かれる点が異なる。
すなわち、本例では、ステップS3にて補正閾値速度以上であると判定された場合には処理をステップS4’に進め、電流検出部B13から出力される電流値と、データ保持部B11−2から出力された理想電流値との差分値が所望の範囲外にあるか否か判定する。そして、差分値が所望の範囲外であると判定された場合(ステップS4’にて肯定判定がなされた場合)には、処理をステップS5’に進め、範囲内であると判定された場合(ステップS4にて否定判定がなされた場合)には、処理をステップS8’に進める。
ステップS5では補正値G’の推定を行う。この補正値G’は、予め実験で得られた定数βを用いて、
G’=β×|(ドライバへの入力電流値)−(理想電流値)|×(最大補正ゲイン量) ・・・式(3’)
と推定することができる。
G’=β×|(ドライバへの入力電流値)−(理想電流値)|×(最大補正ゲイン量) ・・・式(3’)
と推定することができる。
ステップS2で加速制御領域終了後でないと判定された場合、ステップS3で補正閾値速度未満であると判定された場合、またはステップS4’で範囲内と判定された場合には、ステップS8’にて、補正値G’をG’=0とする。
以上のように得られた補正値G’(ステップS5’にて得た推定値またはステップS8’にて設定した「0」)を、ステップS6’でセットする。次に、ステップS7で、PI制御の比例項のゲインB7−1であるKv_vに反映させる。
ここで、Kv_vは、
Kv_v=Kv×(1+G’) ・・・式(4’)
とする。
Kv_v=Kv×(1+G’) ・・・式(4’)
とする。
本実施形態によっても、上述した第1実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
(その他)
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。例えば、記録ヘッド202として、上例ではインクジェット方式によるものを例示したが、その他の方式による記録ヘッドが用いられてもよい。また、本発明は、マルチパス記録を行う場合だけでなく、記録媒体搬送量が小さいためにロールブレーキ負荷変動およびロール径の変化に起因した搬送精度の低下が生じ易い場合に一般に有効なものである。すなわち、例えば記録素子の配列範囲が小さいために主走査間の記録媒体搬送量が小さくなるような場合にも有効に適用できる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。例えば、記録ヘッド202として、上例ではインクジェット方式によるものを例示したが、その他の方式による記録ヘッドが用いられてもよい。また、本発明は、マルチパス記録を行う場合だけでなく、記録媒体搬送量が小さいためにロールブレーキ負荷変動およびロール径の変化に起因した搬送精度の低下が生じ易い場合に一般に有効なものである。すなわち、例えば記録素子の配列範囲が小さいために主走査間の記録媒体搬送量が小さくなるような場合にも有効に適用できる。
また、データ保持部に保持されるテーブルについても、図3に示したものはあくまでも例示である。すなわち、記録媒体の種類の内容およびその数、寸法およびその種類数、並びに、最大補正ゲインの値およびその切替の段階数についても適宜定め得ることは勿論である。
さらに、上述の実施形態では、搬送モータに向けて出力する実際の出力値と理想的な出力値との比較(第1実施形態ではPWM値、第2実施形態では電流値の比較)を行い、差分が所定の範囲外にある場合にのみ、制御ゲインの調整を行うようにした。しかし当該差分に応じ、細かく制御ゲインの調整を行うようにしてもよい。
加えて、上例では搬送モータによって駆動される搬送ローラの回転角を検出し、当該回転角から搬送モータの指令回転速度を得て搬送モータに対する出力値を決定するようにした。しかし、制御対象である搬送モータの回転角ないし回転速度を直接得るようにしてもよい。さらに加えて、搬送手段としても、上述したような搬送ローラに限られず、例えばベルト状のものが用いられてもよい。
1 LFローラ(搬送ローラ)
3 搬送モータ(DCモータ)
Pr 記録紙
B7、B7−1、B7−2 PI補償器の比例要素
B10 モータドライバ
B11−1、B11−2 データ保持部
B12−1、B12−2 ゲイン切替部
B13 電流検出部
3 搬送モータ(DCモータ)
Pr 記録紙
B7、B7−1、B7−2 PI補償器の比例要素
B10 モータドライバ
B11−1、B11−2 データ保持部
B12−1、B12−2 ゲイン切替部
B13 電流検出部
Claims (10)
- ロール状の記録媒体を巻き出して記録を行う記録装置において、
前記巻き出しを行うために前記ロール状の記録媒体を回転可能に保持する保持手段と、
前記回転の方向に負荷を発生させる回転負荷発生手段と、
前記巻き出しを行ないながら、前記記録が行われる位置まで前記記録媒体を搬送するための搬送手段と、
該搬送手段を駆動する搬送モータと、
該搬送モータの回転速度と指令回転速度との差分を補償する補償手段と、
前記搬送を行う際の加速制御領域が終了した後であって、前記回転速度が所定の閾値速度以上のときに、前記補償手段が前記搬送モータに向けて出力する実際の出力値と、理想的な出力値に対する差分に応じて、前記補償手段の制御ゲインを調整する調整手段と、
を具えたことを特徴とする記録装置。 - 前記調整手段は、ロール状の記録媒体の径に応じて、前記実際の出力値の比較対象となる前記理想的な出力値を変更設定することを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
- 前記搬送モータまたはこれにより駆動される前記搬送手段の構成要素である搬送ローラの回転角を検出する回転角検出手段と、
当該検出された回転角を位置に変換する変換手段と、
前記検出された回転角を前記回転速度に変換する変換手段と、
前記位置と指令位置との差分に基いて前記補償手段に供給する前記指令回転速度を演算する手段と、
をさらに具えたことを特徴とする請求項1または2に記載の記録装置。 - 前記調整手段は、前記記録媒体の寸法に応じて前記制御ゲインを調整することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の記録装置。
- 前記調整手段は、前記記録媒体の種類に応じて前記制御ゲインを調整することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の記録装置。
- 前記調整手段は、前記理想的な出力値と、前記制御ゲインを調整するために用いられるデータとを保持する手段を有することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の記録装置。
- 前記搬送モータはDCモータであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の記録装置。
- 前記出力値は、前記DCモータのドライバに与えるPWM値であることを特徴とする請求項7に記載の記録装置。
- 前記出力値は、前記DCモータに供給される電流値であることを特徴とする請求項7に記載の記録装置。
- ロール状の記録媒体を巻き出して記録を行う記録装置であって、前記巻き出しを行うために前記ロール状の記録媒体を回転可能に保持する保持手段と、前記回転の方向に負荷を発生させる回転負荷発生手段と、前記巻き出しを行ないながら、前記記録が行われる位置まで前記記録媒体を搬送するための搬送手段と、該搬送手段を駆動する搬送モータと、該搬送モータの回転速度と指令回転速度との差分を補償する補償手段と、を具えた記録装置の搬送モータ制御方法において、
前記搬送を行う際の加速制御領域が終了した後であって、前記回転速度が所定の閾値速度以上のときに、前記補償手段が前記搬送モータに向けて出力する実際の出力値と、理想的な出力値に対する差分に応じて、前記補償手段の制御ゲインを調整することを特徴とする記録装置の搬送モータ制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007298425A JP2009119792A (ja) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | 記録装置および該装置の搬送モータ制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009119792A true JP2009119792A (ja) | 2009-06-04 |
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ID=40812484
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JP (1) | JP2009119792A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011178497A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Ricoh Co Ltd | ロール紙搬送装置およびインクジェットプリンタ |
CN102729652A (zh) * | 2011-04-15 | 2012-10-17 | 佳能株式会社 | 打印设备、输送设备和输送控制方法 |
-
2007
- 2007-11-16 JP JP2007298425A patent/JP2009119792A/ja active Pending
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US9539831B2 (en) | 2011-04-15 | 2017-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Printing apparatus, conveyance apparatus, and conveyance control method |
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