JP2009297956A - Recording apparatus - Google Patents

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Hiroaki Kato
宏昭 加藤
Mamoru Ninomiya
護 二宮
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that vibrations and noises are easy to be generated as the minimum value of the electric current energized into a motor is restricted by a counter-electromotive force of a motor when the speed of a carriage is decreased in a recording apparatus. <P>SOLUTION: When either one or both of the amount of movement and a target track of the carriage are larger than a specified threshold value by the absolute values when the speed of the carriage is decreased, an inputting signal to a motor driver is held at a specified value. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はインクジェットプリンタなどの記録装置に関する。特に、記録ヘッドを搭載したキャリッジの駆動に関するものである。   The present invention relates to a recording apparatus such as an ink jet printer. In particular, the present invention relates to driving of a carriage equipped with a recording head.

エレクトロニクス技術の著しい発展に伴い、計算機の処理能力は格段な進歩を遂げている。特に、カラー画像処理を行なうためには大量のデータを短時間で処理しなくてはならない。従来では処理速度の面で困難があったが、近年の計算機の能力向上は、このようなカラー画像処理をごく一般的なものとするまでになっている。   With the remarkable development of electronics technology, the processing power of computers has made great progress. In particular, in order to perform color image processing, a large amount of data must be processed in a short time. Conventionally, there has been a difficulty in processing speed, but in recent years, the improvement in computer capabilities has made such color image processing very common.

また、カラー画像を出力するための記録装置も利用範囲が急速に拡大している。従来の写真印刷にとってかわり、インクジェットプリンタに代表される記録装置を用いてカラー画像を出力する場面が増えている。小は名刺サイズから大はB0以上のポスターサイズに至るまでインクジェットプリンタの活用範囲は拡大している。また、記録装置の普及に伴って、装置に対する画質向上とスループット向上の要求は高まる一方である。一般に記録装置では記録ヘッドを記録媒体に対して走査させながら印字を行なう。このため、記録ヘッドを搭載するキャリッジに対しては、さらなる高精度化と高速化が求められている。   In addition, the range of use of recording devices for outputting color images is rapidly expanding. In place of conventional photographic printing, a scene in which a color image is output using a recording apparatus typified by an ink jet printer is increasing. The range of use of inkjet printers is expanding from small business cards to large poster sizes larger than B0. In addition, with the widespread use of recording apparatuses, demands for image quality improvement and throughput improvement for the apparatuses are increasing. Generally, in a recording apparatus, printing is performed while a recording head is scanned with respect to a recording medium. For this reason, higher precision and higher speed are required for the carriage on which the recording head is mounted.

このような要求に対して、記録装置では、キャリッジの移動量をエンコーダで検出して、別途定めた目標移動量と該移動量との差に応じてキャリッジを駆動するという、いわゆるサーボ機構が採用されている。外部の計算機から記録データを受信すると、サーボ機構によりキャリッジが駆動されて、一定の走査速度に達した時点で印字が開始される。一回走査に相当する記録データの記録が終了するとキャリッジは停止する。さらに記録データがある場合はキャリッジの駆動と記録が繰り返される。   In response to such a demand, the recording apparatus employs a so-called servo mechanism that detects the amount of movement of the carriage with an encoder and drives the carriage according to a difference between a separately determined target amount of movement and the amount of movement. Has been. When print data is received from an external computer, the carriage is driven by the servo mechanism, and printing is started when a certain scanning speed is reached. The carriage stops when recording of recording data corresponding to one scan is completed. Further, when there is recording data, carriage driving and recording are repeated.

このようなキャリッジの駆動パターンを図的に示すならば、典型的には図5のようなパターンとなる。まず、加速区間で振動と騒音を発生しないように滑らかな加速がなされる。次に、等速区間において、キャリッジが所定の走査速度で駆動されている間に記録が実行される。そして、記録終了後の減速区間では、加速区間と同様に、振動と騒音の発生を回避しながらキャリッジを速やかに減速、停止させている。すなわち、サーボ機構は、等速区間においては等速性を保持するように、また、加速区間と減速区間では、速度や駆動状態の急激な変化で振動や騒音が発生しないように動作する。   If such a carriage drive pattern is schematically shown, a pattern as shown in FIG. 5 is typical. First, smooth acceleration is performed so as not to generate vibration and noise in the acceleration section. Next, in the constant speed section, recording is performed while the carriage is driven at a predetermined scanning speed. In the deceleration zone after the end of recording, the carriage is quickly decelerated and stopped while avoiding the generation of vibration and noise, as in the acceleration zone. That is, the servo mechanism operates so as to maintain constant velocity in the constant velocity section, and so that vibration and noise are not generated in the acceleration section and the deceleration section due to a rapid change in speed and driving state.

振動および騒音が発生する原因の一つは、記録装置が持っている機械的な固有振動がキャリッジの駆動によって励振されることである。キャリッジの駆動に含まれる周波数成分から、すなわち、キャリッジに発生する加速度の周波数成分あるいはキャリッジに与える駆動力の同成分から、該固有振動数に相当する成分を排除することが重要である。一般に機械的な固有振動はある程度以上の高周波数帯域に存在する。よって、キャリッジの駆動に周波数帯域制限を設けることが有効である。また、もう一つの原因としては、加速度の変化量、すなわちジャークの大きさが挙げられる。ジャークの最大値を制限することで振動および騒音の発生を回避することが出来る。   One of the causes of vibration and noise is that the mechanical natural vibration of the recording apparatus is excited by driving the carriage. It is important to exclude the component corresponding to the natural frequency from the frequency component included in the driving of the carriage, that is, the frequency component of the acceleration generated in the carriage or the same component of the driving force applied to the carriage. In general, mechanical natural vibration exists in a high frequency band of a certain level or more. Therefore, it is effective to limit the frequency band for driving the carriage. Another cause is the amount of change in acceleration, that is, the size of jerk. By limiting the maximum value of jerk, the generation of vibration and noise can be avoided.

従来の技術では、駆動パターンの生成において振動および騒音の回避を考慮した公知例がある。位置、速度、加速度の目標軌道に周波数帯域制限を設けること、そして、加速度の目標軌道の微分であるジャークに最大値の制限を設けている(特許文献1)。   In the prior art, there is a known example that considers avoidance of vibration and noise in the generation of the drive pattern. A frequency band restriction is provided on the target trajectory of position, velocity, and acceleration, and a maximum value restriction is provided on jerk, which is a derivative of the target trajectory of acceleration (Patent Document 1).

しかしながら、駆動パターンとはサーボ機構に与える入力である。出力に相当するのは制御対象の実際の位置、速度、加速度であり、出力に入力と同様な制限が掛けられなければ振動と騒音の発生は避けられない。そのための公知な技術は散見されない。
特開平8−286761号公報(第1図)
However, the drive pattern is an input given to the servo mechanism. The output corresponds to the actual position, speed, and acceleration of the controlled object, and vibration and noise are inevitable unless the output is restricted in the same way as the input. There are no known techniques for this.
JP-A-8-286761 (FIG. 1)

以上で述べたように、従来技術の記録装置にみられるようなキャリッジのサーボ機構では、加速時もしくは減速時に振動と騒音が発生しやすいという問題点がある。特に、減速時においてこの問題は顕著である。減速時にはアクチュエータであるモータの電流を適切に制御することが困難なためである。   As described above, the carriage servo mechanism as found in the conventional recording apparatus has a problem that vibration and noise are likely to occur during acceleration or deceleration. This problem is particularly noticeable during deceleration. This is because it is difficult to appropriately control the current of the motor, which is an actuator, during deceleration.

一般に、記録装置に代表されるような民生用機器あるいは産業用機器ではPWM方式のモータドライバが採用されている。図6を用いて同方式のモータドライバの動作とモータ電流の方向について説明する。図6(a)は正方向通電の場合である。モータ電流と逆起電力Veとが逆方向になる場合をここでは便宜的に正方向通電と呼んでいる。キャリッジを加速させる場合や等速で走査させる場合に相当する。モータ102は出力トランジスタ101a、101b、101c、101dによって駆動される。正方向通電の動作は、上側PWMとして、出力トランジスタ101aがスイッチング、出力トランジスタ101b、101cがオフ、出力トランジスタ101dがオンである。逆起電力Veとモータドライバへの入力信号であるPWMデューティとに応じてモータ電流の大きさが決まる。   In general, a PWM motor driver is employed in consumer equipment or industrial equipment represented by a recording device. The operation of the motor driver of the same system and the direction of the motor current will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows the case of energization in the positive direction. Here, the case where the motor current and the counter electromotive force Ve are in the opposite directions is called forward energization for convenience. This corresponds to acceleration of the carriage or scanning at a constant speed. The motor 102 is driven by output transistors 101a, 101b, 101c, and 101d. In the forward direction energization operation, as the upper PWM, the output transistor 101a is switched, the output transistors 101b and 101c are off, and the output transistor 101d is on. The magnitude of the motor current is determined according to the back electromotive force Ve and the PWM duty which is an input signal to the motor driver.

これに対して、図6(b)は逆方向通電あるいはショートブレーキの場合である。キャリッジを減速させる場合が相当する。逆方向通電とは、モータ電流と逆起電力Veとが同方向になる場合を便宜的に呼んでいる。出力トランジスタ101a、101b、101c、101dの状態は、出力トランジスタ101cがスイッチング、出力トランジスタ101a、101dがオフ、出力トランジスタ101bがオンである。もしくは、ショートブレーキでもキャリッジを減速させる方向にモータ電流が流れる。ショートブレーキに設定した場合における出力トランジスタ101a、101b、101c、101dの状態は、上側オンとして、出力トランジスタ101a、101cがオン、出力トランジスタ101b、101dがオフである。逆方向通電とショートブレーキのどちらでもモータ電流の方向は同一である。   In contrast, FIG. 6B shows the case of reverse energization or short brake. This corresponds to the case where the carriage is decelerated. The reverse direction energization refers to the case where the motor current and the back electromotive force Ve are in the same direction for convenience. The states of the output transistors 101a, 101b, 101c, and 101d are that the output transistor 101c is switched, the output transistors 101a and 101d are off, and the output transistor 101b is on. Alternatively, a motor current flows in the direction of decelerating the carriage even with a short brake. When the short brake is set, the states of the output transistors 101a, 101b, 101c, and 101d are on, the output transistors 101a and 101c are on, and the output transistors 101b and 101d are off. The motor current direction is the same for both reverse energization and short brake.

キャリッジを滑らかに減速させるためには、モータ電流を所望の状態に制御しなくてはならない。しかしながら、図6(b)逆方向通電あるいはショートブレーキの場合で問題となるのは、モータ電流の最小値が逆起電力Veで制限されることである。モータ電流のなかでも逆起電力Veによる成分は不可制御である。よって、減速のための制動トルクも逆起電力Veによって最小値が制限されて、微小な制動トルクを発生させることは出来ない。このような不都合を無視してサーボ機構を動作させると、減速時にモータ電流の急激な変化が生じてキャリッジに振動あるいは騒音が発生する。   In order to smoothly decelerate the carriage, the motor current must be controlled to a desired state. However, the problem in the case of reverse energization or short brake in FIG. 6B is that the minimum value of the motor current is limited by the back electromotive force Ve. Of the motor current, the component due to the back electromotive force Ve is uncontrollable. Therefore, the braking torque for deceleration is limited to the minimum value by the back electromotive force Ve, and a minute braking torque cannot be generated. If such a disadvantage is ignored and the servo mechanism is operated, a sudden change in the motor current occurs during deceleration, and vibration or noise occurs in the carriage.

図7は従来技術による記録装置でキャリッジ減速時に振動あるいは騒音が発生するような典型的な場合を示している。キャリッジの速度とモータ電流を時間軸応答で、かつ、減速区間のみで示している。加速区間と等速区間は不図示である。図7(a)において破線で示した速度目標軌道と実線で示した速度が一致するように、サーボ機構の動作によってモータ電流が制御される。モータ電流を任意の状態に制御できるならば速度と速度目標軌道を完全に一致させることも可能である。図7(b)はモータ電流である。制動トルクを作用させてキャリッジを速やかに減速させるため、前述したように、モータドライバは逆方向通電かショートブレーキの状態となる。この状態ではモータ電流の中でも逆起電力による成分は不可制御であり、モータ電流を任意の値に制御することは出来ない。減速のための制動トルクも最小値が逆起電力で制限される。これより小さな制動トルクを得ようとすると、逆にキャリッジを加速するようにモータドライバの通電方向を切り換えるしかない。よって、減速区間ではモータドライバの通電方向が頻繁に切り換わってモータ電流の急激な変化が発生する。キャリッジに大きなジャークを与えることになり振動と騒音が励起されてしまう。   FIG. 7 shows a typical case in which vibration or noise is generated when the carriage is decelerated in the recording apparatus according to the prior art. The carriage speed and motor current are shown in the time axis response and only in the deceleration zone. The acceleration section and the constant speed section are not shown. In FIG. 7A, the motor current is controlled by the operation of the servo mechanism so that the speed target trajectory indicated by the broken line and the speed indicated by the solid line coincide. If the motor current can be controlled to an arbitrary state, the speed and the speed target trajectory can be completely matched. FIG. 7B shows the motor current. Since the braking torque is applied and the carriage is quickly decelerated, as described above, the motor driver is in a reverse energization state or a short brake state. In this state, the component due to the counter electromotive force in the motor current is uncontrollable, and the motor current cannot be controlled to an arbitrary value. The minimum braking torque for deceleration is limited by the back electromotive force. In order to obtain a braking torque smaller than this, the energization direction of the motor driver can only be switched to accelerate the carriage. Therefore, in the deceleration zone, the energization direction of the motor driver is frequently switched and a sudden change in the motor current occurs. A large jerk is given to the carriage, and vibration and noise are excited.

逆起電力はサーボ機構に不連続性を与える。図8はこの様子を説明するものであり、モータドライバへ入力するPWMデューティとモータ電流との関係を模式的に示している。符号は、加速区間あるいは等速区間でPWMデューティとモータ電流が正であるとする。PWMデューティの符号に応じてモータドライバの通電方向が切り換わる。すると、逆起電力のために、同図の点Aから点Bへ、あるいは点Bから点Aへというように、PWMデューティに対してモータ電流の変化が急峻となる点が出来る。これが制動トルクの急峻な変化を発生させることにつながって、キャリッジに振動と騒音が励起されてしまう。   The counter electromotive force gives discontinuity to the servo mechanism. FIG. 8 illustrates this situation, and schematically shows the relationship between the PWM duty input to the motor driver and the motor current. The sign is assumed that the PWM duty and the motor current are positive in the acceleration section or the constant speed section. The energization direction of the motor driver is switched according to the sign of the PWM duty. Then, due to the back electromotive force, a point where the change of the motor current becomes steep with respect to the PWM duty can be made, such as from point A to point B or from point B to point A in FIG. This leads to a sudden change in braking torque, and vibration and noise are excited in the carriage.

本発明は上述の事情を鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、記録装置において、減速時に振動と騒音の発生を回避できるようなキャリッジのサーボ機構を提供することである。また、本発明の目的は、振動と騒音の発生を回避することで、サーボ機構の動作の再現性とキャリッジの耐久性とに優れた記録装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances. That is, an object of the present invention is to provide a carriage servo mechanism that can avoid generation of vibration and noise during deceleration in a recording apparatus. Another object of the present invention is to provide a recording apparatus that is excellent in the reproducibility of the operation of the servo mechanism and the durability of the carriage by avoiding the generation of vibration and noise.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明による記録装置は、記録ヘッドを記録媒体に対して相対的に移動させて記録を行なう記録装置であり、かつ、該記録ヘッドを搭載したキャリッジと、キャリッジに推力を付与するモータと、キャリッジの移動量を検出する移動量検出器と、キャリッジの移動量に対して目標軌道を与える目標軌道生成器と、モータを駆動するモータドライバと、該移動量と該目標軌道に応じてモータドライバへの入力信号を演算する制御ループとを有し、キャリッジの減速時に、該移動量と該目標軌道のいずれか一方あるいは両方が、所定の閾値よりも絶対値で大きい場合は、該制御ループがモータドライバへの入力信号を所定の値で保持するように動作する記録装置である。   In order to solve the above problems, a recording apparatus according to the present invention described in claim 1 is a recording apparatus that performs recording by moving a recording head relative to a recording medium, and the recording head is mounted thereon. A carriage, a motor that applies thrust to the carriage, a movement amount detector that detects a movement amount of the carriage, a target trajectory generator that gives a target trajectory to the movement amount of the carriage, a motor driver that drives the motor, A control loop that calculates an input signal to the motor driver according to the movement amount and the target trajectory, and when the carriage decelerates, either or both of the movement amount and the target trajectory are less than a predetermined threshold value. If the absolute value is too large, the recording loop operates so that the control loop holds the input signal to the motor driver at a predetermined value.

また、請求項2に記載の本発明による記録装置は、該移動量検出器がキャリッジの速度を検出し、該目標軌道生成器は速度目標軌道を生成する記録装置である。   The recording apparatus according to the second aspect of the present invention is a recording apparatus in which the movement amount detector detects the speed of the carriage, and the target trajectory generator generates a speed target trajectory.

本発明の効果は以下のようである。   The effects of the present invention are as follows.

まず、記録装置のキャリッジで振動と騒音を抑制することが出来る。キャリッジを速やかに、かつ滑らかに減速できるので、記録装置のスループット向上を果たすことができる。特に減速時における駆動の再現性が上がるのでスループットの安定化にも寄与する。不要な振動が励起されないことから機構の耐久性は向上する。   First, vibration and noise can be suppressed by the carriage of the recording apparatus. Since the carriage can be decelerated promptly and smoothly, the throughput of the recording apparatus can be improved. In particular, the reproducibility of driving during deceleration increases, contributing to stabilization of throughput. Since unnecessary vibrations are not excited, the durability of the mechanism is improved.

また、民生機器あるいは産業機器である記録装置においては、モータドライバとしてPWM方式が一般に採用されている。仮にリニア方式のモータドライバを採用すると、モータ電流をリニアに制御できるので振動と騒音の抑制にも寄与が大きい。しかしながら、リニア方式では電力効率が落ちることは周知であり、ドライバの大容量化と熱対策が必須となる。これは記録装置のコストアップに直結する。本発明はPWM方式のモータドライバを想定している。同方式で振動と騒音の抑制が実現できることで、記録装置のコストアップが防止できる。   Moreover, in a recording apparatus that is a consumer device or an industrial device, a PWM system is generally employed as a motor driver. If a linear motor driver is employed, the motor current can be controlled linearly, which greatly contributes to suppression of vibration and noise. However, it is well known that the power efficiency decreases in the linear method, and it is essential to increase the capacity of the driver and to take measures against heat. This directly leads to an increase in the cost of the recording apparatus. The present invention assumes a PWM motor driver. Since the vibration and noise can be suppressed by this method, the cost of the recording apparatus can be prevented from increasing.

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。   Next, details of the present invention will be described in accordance with the description of the embodiments.

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図4はキャリッジ1とキャリッジ1を駆動するための機構とを示した斜投影図である。記録ヘッドを搭載するキャリッジ1は2本のガイドシャフト2に案内されて走査方向に往復運動をする。ベルト3はベルトホルダ4を介してキャリッジ1に固定されている。また、ベルト3はプーリ6とアイドルプーリ7に弛みなく懸架されている。プーリ6とアイドルプーリ7はキャリッジ1の走査方向の両端にそれぞれ配置されている。プーリ6にはアクチュエータであるモータ5が連結されている。モータ5が発生する駆動力はプーリ6、アイドルプーリ7、ベルト3を介してキャリッジ1に推力として伝達される。すなわち、モータ5の回転運動はこれらの機構を介してキャリッジ1の並進運動に変換される。また、エンコーダ8はキャリッジ1の走査方向の移動量を検出ための検出器である。   FIG. 4 is an oblique projection showing the carriage 1 and a mechanism for driving the carriage 1. A carriage 1 on which a recording head is mounted is guided by two guide shafts 2 and reciprocates in the scanning direction. The belt 3 is fixed to the carriage 1 via a belt holder 4. The belt 3 is suspended by the pulley 6 and the idle pulley 7 without slack. The pulley 6 and the idle pulley 7 are respectively disposed at both ends of the carriage 1 in the scanning direction. A motor 5 that is an actuator is connected to the pulley 6. The driving force generated by the motor 5 is transmitted as a thrust to the carriage 1 via the pulley 6, the idle pulley 7 and the belt 3. That is, the rotational motion of the motor 5 is converted into the translational motion of the carriage 1 through these mechanisms. The encoder 8 is a detector for detecting the amount of movement of the carriage 1 in the scanning direction.

図1は本発明によるキャリッジ1のサーボ機構を示したブロック線図である。キャリッジ1を記録媒体に対して走査するときにはキャリッジ1の位置および速度の情報が必要となる。この変位および速度はエンコーダ8の信号をもとに抽出される。速度検出器13の動作はエンコーダ8の出力から速度の情報を生成するものである。その動作は公知であって、例えばエンコーダ8が出力するパルス列の時間幅を計測するか、あるいは、該パルス列の単位時間あたりの変化量を演算する。位置検出器14の動作も公知である。エンコーダ8が出力するパルス列をカウントすることで位置の情報を得る。   FIG. 1 is a block diagram showing a servo mechanism of a carriage 1 according to the present invention. When the carriage 1 is scanned with respect to the recording medium, information on the position and speed of the carriage 1 is required. The displacement and speed are extracted based on the signal from the encoder 8. The operation of the speed detector 13 generates speed information from the output of the encoder 8. The operation is known, and for example, the time width of the pulse train output from the encoder 8 is measured or the amount of change per unit time of the pulse train is calculated. The operation of the position detector 14 is also known. The position information is obtained by counting the pulse train output by the encoder 8.

目標軌道生成器9は、キャリッジ1が記録媒体に対して走査する際の時間軸プロファイルを位置目標軌道、速度目標軌道、加速度目標軌道の形式で出力する。これらの量は互いに微分、積分の関係にある。位置検出器14が出力する位置の情報は目標軌道生成器9が出力する位置目標軌道と比較減算されて位置補償器10に導かれる。速度補償器11は、速度と速度目標軌道との差信号および位置補償器の出力信号を導いて補償値を生成する。このように位置と速度の二重ループを構成することはサーボ機構の常套手段である。通常、位置補償器は比例動作、速度補償器は比例+積分動作を行なう。   The target trajectory generator 9 outputs a time axis profile when the carriage 1 scans the recording medium in the form of a position target trajectory, a speed target trajectory, and an acceleration target trajectory. These quantities have a differential and integral relationship with each other. The position information output from the position detector 14 is subtracted from the position target trajectory output from the target trajectory generator 9 and guided to the position compensator 10. The speed compensator 11 derives a difference value between the speed and the speed target trajectory and an output signal of the position compensator to generate a compensation value. Such a double loop of position and speed is a conventional means of a servo mechanism. Normally, the position compensator performs proportional operation, and the speed compensator performs proportional + integral operation.

切換器12は、減速時にキャリッジ1の振動と騒音を回避する目的でモータドライバ15の状態を適切に切り換えるように動作する。図8で説明したように、モータドライバ15の通電方向が切り換わると、逆起電力の影響でモータ電流に大きな不連続性が生ずる。一般にモータ5を時間的な目標プロファイルに沿って減速あるいは停止させる際にはモータドライバ15の通電方向に切り換えが発生する。逆起電力はモータ5の回転速度に比例するので、キャリッジ1の速度が高いときほど、モータドライバ15の通電方向を切り換えた際にモータ電流の変化が大きくなり、キャリッジ1に伝達する制動トルクの変化も大きい。これはキャリッジ1のジャークが大きいことを意味する。ジャークは騒音につながる。よって、キャリッジ1の速度が高いときに通電方向の頻繁な切換を行なうとキャリッジ1に振動と騒音が発生してしまう。本発明の本質は、減速時において、キャリッジ1の速度が高いときにはモータドライバ15への入力信号を所定の値に保持して、通電方向の頻繁な切り換えを回避することである。これによって、キャリッジ1の振動と騒音を避けている。   The switcher 12 operates to appropriately switch the state of the motor driver 15 for the purpose of avoiding vibration and noise of the carriage 1 during deceleration. As described with reference to FIG. 8, when the energization direction of the motor driver 15 is switched, a large discontinuity occurs in the motor current due to the influence of the counter electromotive force. In general, when the motor 5 is decelerated or stopped along a temporal target profile, switching occurs in the energization direction of the motor driver 15. Since the back electromotive force is proportional to the rotational speed of the motor 5, the higher the speed of the carriage 1, the larger the change in motor current when the energization direction of the motor driver 15 is switched, and the braking torque transmitted to the carriage 1. The change is also big. This means that the jerk of the carriage 1 is large. Jerk leads to noise. Therefore, if the energization direction is frequently switched when the speed of the carriage 1 is high, vibration and noise are generated in the carriage 1. The essence of the present invention is to maintain the input signal to the motor driver 15 at a predetermined value when the speed of the carriage 1 is high during deceleration, thereby avoiding frequent switching of the energization direction. This avoids the vibration and noise of the carriage 1.

切換器12の動作を図2のフローチャートを用いて説明する。なお、キャリッジ1の走査は往復で行なわれるため、移動量や補償値などの状態量は往復動作に対応して正負の符号をとる。同図では説明を簡潔にするために正の符号を基準としている。すなわち、各状態量が正の場合にキャリッジ1の走査方向の駆動を表わすものとする。切換器12の主要な動作として、キャリッジ1が減速区間にあって、かつ、速度あるいは速度目標軌道が閾値よりも大きいときは、モータドライバ15の状態をショートブレーキに設定してキャリッジ1に減速のための制動トルクを付与している。通電方向の頻繁な切り換えを回避する目的で常にショートブレーキの状態としている。   The operation of the switch 12 will be described with reference to the flowchart of FIG. Since the carriage 1 is scanned in a reciprocating manner, state quantities such as a movement amount and a compensation value have positive and negative signs corresponding to the reciprocating operation. In the figure, a positive sign is used as a reference for the sake of brevity. That is, when the respective state quantities are positive, the carriage 1 is driven in the scanning direction. As a main operation of the switching device 12, when the carriage 1 is in the deceleration zone and the speed or the speed target trajectory is larger than the threshold value, the state of the motor driver 15 is set to the short brake so that the carriage 1 is decelerated. The braking torque is applied. In order to avoid frequent switching of the energization direction, the short brake state is always used.

図2において、まず、処理ブロック201はキャリッジ1が減速区間にあるかを判断する。走査の状態は加速区間、等速区間、減速区間に区分される。本実施例では目標軌道生成器9の出力する加速度目標軌道が負の場合は減速区間にあると判断している。加速区間か等速区間にある場合は処理ブロック205以下が実行される。速度補償器11が出力する補償値の絶対値に応じてPWMデューティが設定され、さらに、処理ブロック206で補償値の符号を判断する。補償値が正の場合はモータドライバ15を正方向通電、負の場合は逆方向通電とする。   In FIG. 2, first, the processing block 201 determines whether or not the carriage 1 is in the deceleration zone. The scanning state is divided into an acceleration section, a constant speed section, and a deceleration section. In this embodiment, when the acceleration target trajectory output by the target trajectory generator 9 is negative, it is determined that the vehicle is in the deceleration zone. When it is in the acceleration section or the constant speed section, the processing block 205 and subsequent steps are executed. The PWM duty is set in accordance with the absolute value of the compensation value output from the speed compensator 11, and the sign of the compensation value is determined in the processing block 206. When the compensation value is positive, the motor driver 15 is energized in the forward direction, and when negative, it is energized in the reverse direction.

処理ブロック201で減速区間にあると判断された場合は、さらに処理ブロック203によって速度あるいは速度目標軌道の大きさで処理が分岐される。速度が予め定められた速度閾値よりも大きいか、あるいは速度目標軌道が速度閾値よりも大きい場合は、モータ5の逆起電力が大きく、モータドライバ15の通電方向を頻繁に切り換えるとキャリッジ1に振動や騒音が発生すると判断される。よって、補償値の符号と絶対値によらずモータドライバ15を常にショートブレーキに設定する。すなわち、減速区間にあって、かつ、速度あるいは速度目標軌道が所定の速度閾値よりも大きいときは、モータドライバ15の設定は常にショートブレーキとなり通電方向の切り換えが発生しない。なお、ショートブレーキの状態では制動トルクが逆起電力で定まり、キャリッジ1の位置および速度に偏差に応じて制動トルクの補正は行なわれない。一般に位置補償器10もしくは速度補償器11には積分動作が含まれるため、積分動作のワインドアップを防止する目的で、処理204は積分リセットを実行する。   If it is determined in the processing block 201 that the vehicle is in the deceleration zone, the processing is further branched by the processing block 203 based on the speed or the speed target trajectory. When the speed is larger than a predetermined speed threshold or the speed target trajectory is larger than the speed threshold, the back electromotive force of the motor 5 is large, and if the energization direction of the motor driver 15 is frequently switched, the carriage 1 vibrates. It is judged that noise is generated. Therefore, the motor driver 15 is always set to the short brake regardless of the sign and absolute value of the compensation value. That is, when in the deceleration zone and the speed or speed target trajectory is larger than the predetermined speed threshold, the setting of the motor driver 15 is always a short brake and the switching of the energization direction does not occur. In the short brake state, the braking torque is determined by the counter electromotive force, and the braking torque is not corrected according to the deviation in the position and speed of the carriage 1. In general, since the position compensator 10 or the speed compensator 11 includes an integration operation, the process 204 executes an integration reset for the purpose of preventing windup of the integration operation.

切換器12の動作フローは以上のようである。図1のブロック線図に戻ると、切換器12は、速度閾値、加速度目標軌道、速度目標軌道、速度、補償値などの状態量に応じてモータドライバ15へ与える入力信号を決定する。また、速度補償器11に積分動作が含まれるときはワインドアップ防止のために積分リセットを実行する。   The operation flow of the switch 12 is as described above. Returning to the block diagram of FIG. 1, the switch 12 determines an input signal to be given to the motor driver 15 in accordance with state quantities such as a speed threshold, an acceleration target trajectory, a speed target trajectory, a speed, and a compensation value. When the speed compensator 11 includes an integration operation, an integration reset is executed to prevent windup.

図3は本発明による記録装置の動作を示した時間軸応答である。同図の上から順にキャリッジ1の速度、モータドライバに与えるPWMデューティ、そしてモータ5のモータ電流を同一の時間軸で示している。同図の網掛け部は、減速区間にあり、かつ、速度が速度閾値よりも大きい状態を示す。このとき、モータドライバ15はショートブレーキの状態に保持される。モータ電流はモータ5の逆起電力によって決まるので、モータ電流と速度は相似で滑らかな波形となる。減速区間にあっても速度が速度閾値よりも小さい場合は、位置および速度の偏差に応じてサーボ機構が動作する。このとき、モータドライバ15の通電方向が頻繁に切り換わりえるが、速度が小さいことと、キャリッジ1が位置目標軌道の近くに位置することから、モータ電流の変化量も僅かである。よって、減速区間でキャリッジ1の振動や騒音が発生することを回避できる。   FIG. 3 is a time axis response showing the operation of the recording apparatus according to the present invention. The speed of the carriage 1, the PWM duty given to the motor driver, and the motor current of the motor 5 are shown on the same time axis in order from the top of the figure. The shaded part in the figure is in the deceleration zone and the speed is greater than the speed threshold. At this time, the motor driver 15 is held in a short brake state. Since the motor current is determined by the back electromotive force of the motor 5, the motor current and the speed are similar and have a smooth waveform. If the speed is smaller than the speed threshold even in the deceleration zone, the servo mechanism operates in accordance with the position and speed deviation. At this time, the energization direction of the motor driver 15 can be switched frequently, but since the speed is low and the carriage 1 is located near the position target track, the amount of change in the motor current is also small. Therefore, it is possible to avoid occurrence of vibration and noise of the carriage 1 in the deceleration zone.

なお、実施例においては、モータドライバ15をショートブレーキの状態する場合を開示したが、本発明の実施形態はこのような場合に限定されるものではない。本発明の本質は、減速区間において、キャリッジ1の速度が高いときにはモータドライバ15への入力信号を所定の値に保持して、通電方向の頻繁な切り換えを回避することである。よって、ショートブレーキに限らず、例えば通電方向は逆方向としてPWMデューティを所定の値に固定しても同等な効果が得られる。また、キャリッジ1が減速区間にあることを判断するために、実施例では加速度目標軌道の符号を判断基準としたが、位置目標軌道など他の信号を使用しても構わない。このように本発明は様々な形態で実施可能である。   In the embodiment, the case where the motor driver 15 is in a short brake state is disclosed, but the embodiment of the present invention is not limited to such a case. The essence of the present invention is to keep the input signal to the motor driver 15 at a predetermined value when the speed of the carriage 1 is high in the deceleration zone, thereby avoiding frequent switching of the energization direction. Therefore, not only the short brake, but the same effect can be obtained even if, for example, the energization direction is reversed and the PWM duty is fixed to a predetermined value. Further, in order to determine that the carriage 1 is in the deceleration zone, the sign of the acceleration target trajectory is used as a criterion in the embodiment, but other signals such as a position target trajectory may be used. Thus, the present invention can be implemented in various forms.

本発明の好適な実施形態を示す図面。1 shows a preferred embodiment of the present invention. 実施形態のフローチャートを示す図面。The figure which shows the flowchart of embodiment. 本発明によるキャリッジの動作を示す図面。2 is a diagram illustrating the operation of a carriage according to the present invention. キャリッジの機構的な構造を示す図面。The drawing which shows the mechanical structure of a carriage. キャリッジの典型的な駆動パターンを示す図面。The drawing which shows the typical drive pattern of a carriage. モータドライバの通電方向を示す図面。Drawing which shows the energization direction of a motor driver. 従来技術によるキャリッジの動作を示す図面。FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of a carriage according to the prior art. モータドライバの入出力特性を模式的に示す図面。The figure which shows the input / output characteristic of a motor driver typically.

符号の説明Explanation of symbols

1 キャリッジ
2 ガイドシャフト
3 タイミングベルト
4 ベルトホルダ
5 モータ
6 プーリ
7 アイドルプーリ
8 エンコーダ
9 目標軌道生成器
10 位置補償器
11 速度補償器
12 切換器
13 速度検出器
14 位置検出器
15 モータドライバ
101a、101b、101c、101d 出力トランジスタ
102 モータ
103 電流検出抵抗
201〜208 処理ブロック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carriage 2 Guide shaft 3 Timing belt 4 Belt holder 5 Motor 6 Pulley 7 Idle pulley 8 Encoder 9 Target trajectory generator 10 Position compensator 11 Speed compensator 12 Switcher 13 Speed detector 14 Position detector 15 Motor driver 101a, 101b , 101c, 101d Output transistor 102 Motor 103 Current detection resistor 201-208 Processing block

Claims (2)

記録ヘッドを記録媒体に対して相対的に移動させて記録を行なう記録装置において、
前記記録ヘッドを搭載したキャリッジと、前記キャリッジに推力を付与するモータと、前記キャリッジの移動量を検出する移動量検出器と、前記キャリッジの移動量に対して目標軌道を与える目標軌道生成器と、前記モータを駆動するモータドライバと、前記移動量と前記目標軌道に応じて前記モータドライバへの入力信号を演算する制御ループとを有し、
前記キャリッジの減速時に、前記移動量と前記目標軌道のいずれか一方もしくは両方が、所定の閾値よりも絶対値で大きい場合は、前記制御ループが前記モータドライバへの入力信号を所定の値で保持するように動作する記録装置。
In a recording apparatus that performs recording by moving a recording head relative to a recording medium,
A carriage on which the recording head is mounted; a motor that applies thrust to the carriage; a movement amount detector that detects a movement amount of the carriage; and a target trajectory generator that provides a target trajectory with respect to the movement amount of the carriage; A motor driver for driving the motor, and a control loop for calculating an input signal to the motor driver according to the movement amount and the target trajectory,
When the carriage decelerates, if one or both of the movement amount and the target trajectory are larger in absolute value than a predetermined threshold, the control loop holds the input signal to the motor driver at a predetermined value. Recording device that operates to do.
前記移動量検出器は前記キャリッジの速度を検出し、前記目標軌道生成器は速度目標軌道を生成し、前記閾値は速度に関する閾値であることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。   The recording apparatus according to claim 1, wherein the movement amount detector detects a speed of the carriage, the target trajectory generator generates a speed target trajectory, and the threshold is a threshold relating to speed.
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