JP3575232B2 - Image output device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクタンクとともに印字手段が所定方向へ移動して印字を行う画像出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、印字ヘッドにインクタンクを備えているインクジェットプリンタ等の画像出力装置では、印字ヘッドキャリッジ駆動装置でフィードバック制御を行っており、印字ヘッドを安定して動作させるようにしている。
【０００３】
この印字ヘッドキャリッジ駆動装置のフィードバック制御では、固定制御係数を用いているもの、また適応制御理論を用いているものもある。適応制御理論としては、例えば、「モデル規範適応制御」（鈴木隆、防衛大学校、電気学会、システム・制御研究会、研究会資料、ＳＣ−９５−２２）に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像出力装置では制御の前提条件として、線形時不変系でプラントの次数が既知であると仮定した制御を行っているが、実際には非線形な外乱も存在し、プラントモデルを完全に把握することは困難である。つまり、非線形な外乱の存在により前提条件が崩れてしまい、正確な制御系の状態を推定できない。
【０００５】
また、インクジェットプリンタ等の画像出力装置では、インクの消費量によって印字ヘッドの重量が変化し、印字ヘッドを移動させる場合の慣性も変化する。このような動作を制御するため、適応制御理論の演算を高速タイプのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で行おうとした場合、非常に高価なものとなってしまう。
【０００６】
近年では、インクタンクの交換の手間を省くため、インク収容量を大きくする場合があり、このようなインクタンクを備えた印字ヘッドでは、インクの消費による印字ヘッドの重量変化が大きくなり、上記問題が顕著に現れてしまう。
【０００７】
本発明は、低コストで慣性変化にも十分対応できる画像出力装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために成された画像出力装置である。すなわち、本発明の画像出力装置は、インクタンクを備えている印字手段と、印字手段を所定方向に移動させる駆動手段と、所定の補償値に基づき駆動手段に対する駆動制御を補償する補償手段と、インクタンクから吐出したインクの量またはインクタンクに残っているインクの量に基づき補償手段における補償値を設定する補償値設定手段とを備える画像出力装置において、補償手段として、積分定数および比例定数による伝達関数を用いるもので、この積分定数および比例定数として数１による計算で求めるものである。
【０００９】
本発明では、補償値設定手段においてインクタンクから吐出したインクの量またはインクタンクに残っているインクの量に基づいた補償値の設定を行っていることから、インクの消費量に応じて変化する印字手段の慣性変化に対応して印字手段の的確な駆動制御を行うことができるようになる。また、補償値の設定として伝達関数の積分定数および比例定数を数１によって計算で求めるため、複雑で高速な演算を行うことなく最適な補償値を用いた印字ヘッドの駆動制御を行うことができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の画像出力装置における実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明の画像出力装置の一例であるインクジェットプリンタ１の主要部を説明する模式図である。インクジェットプリンタ１は、印字ヘッド１０を移動させながらインクを吐出して印字を行う装置である。
【００１１】
この印字ヘッド１０には、黒色のインクを収容するインクタンクＢ、黄色のインクを収容するインクタンクＹ、マゼンタ色のインクを収容するインクタンクＭ、シアン色のインクを収容するインクタンクＣが取り付けられており、印字ヘッド１０とともに移動する。
【００１２】
印字ヘッド１０は、ＤＣモータ１３によって回転するプーリ１２に掛けられたベルト１１に取り付けられている。すなわち、ＤＣモータ１３を所定方向へ回転させることによりプーリ１２を回転させ、ベルト１１を図中横方向に移動して印字ヘッド１０を平行移動させる（矢印▲１▼参照）。
【００１３】
ＤＣモータ１３には、ロータリーエンコーダやリニアエンコーダから成る回転検出部１４が取り付けられ、さらに、この検出した回転に基づきＤＣモータ１３の回転を制御する制御部１５が設けられている。
【００１４】
また、本実施形態における制御部１５は、印字ヘッド１０の各インクタンクＢ、Ｙ、Ｍ、Ｃの質量を検出してＤＣモータ１３の回転制御における補償値を設定している。
【００１５】
図２は印字ヘッドの移動における速度プロファイルである。すなわち、印字ヘッドは所定の印字を行うためその移動速度を増していき、一定の速度となった段階で印字を行う（印字区間）。そして、例えば１ライン分の印字を終了した後、反対方向へ移動してスタート位置まで戻るようにする（戻り区間）。
【００１６】
制御部１５（図１参照）は、ＤＣモータ１３（図１参照）の回転を制御して上記のような印字ヘッドの往復移動を安定して行えるようにする。特に本実施形態では、各インクの消費量から印字ヘッドの質量を検出し、その検出した質量に応じて制御における補償値を変更している。
【００１７】
図３は制御部１５のブロック構成図である。制御部１５はワンチップ（１ＣＨＩＰ）ＣＰＵによるハードウェアと、ＤＣモータ１３に対する回転制御補償を行うソフトウェア（Ｓｏｆｔｗａｒｅ）とから構成されている。
【００１８】
以下、各構成要素について説明する。先ず、ハードウェア構成におけるエンコーダＩ／Ｆ１５１は、ロータリーエンコーダやリニアエンコーダ１４ａで検知した信号を受け、ノイズ成分を除去して出力する。
【００１９】
回転方向検出回路１５２は、例えばフリップフロップを用いてエンコーダＩ／Ｆ１５１から出力される複数の位相のパルス信号に基づきＤＣモータ１３の回転方向を検出する回路である。
【００２０】
また、エッジ間検出回路１５３では、エンコーダＩ／Ｆ１５１から出力されるパルス信号の例えば立ち上がり間隔を検出する。カウンタ回路１５４は、エッジ間検出回路１５３で検出した１つのエッジ間におけるＦａｓｔクロック数を計数する。Ｆａｓｔクロック発生回路１５５は、カウンタ回路１５４で使用するＦａｓｔクロックを発生する。
【００２１】
メモリー１５６は、カウンタ回路１５４で計数したＦａｓｔクロック数を記憶するものである。タイマー回路１５７はサンプリングを行うための期間を設定する。
【００２２】
また、ソフトウェア構成における目標速度設定部２０１では、制御を行うＤＣモータ１３の回転における目標速度を設定する。速度データ演算部２０２では、演算速度データ＝Ｆａｓｔクロック／キャプチャーから成る演算を行って実際のＤＣモータ１３の回転速度を演算する。
【００２３】
速度補償演算部２０３は、速度データ演算部２０２で演算した実際の回転速度を目標速度設定部２０１で設定した目標速度にするための補償値を演算する。始動ＰＷＭ値設定部２０４では、ＤＣモータ１３の回転を開始する際のＰＷＭ（位相幅変調）値を設定する。
【００２４】
位置補償演算部２０５は、速度誤差累積値２０６と目標位置設定部２０７での目標位置とに基づいて位置補償値を演算している。
【００２５】
また、ソフトウェア構成の中の速度補償演算部２０３、始動ＰＷＭ値設置部２０４、位置補償演算部２０５からの出力は、各々ＰＷＭ出力回路３００に入力される。このＰＷＭ出力回路３００からは、各データに基づきＤＣモータ１３を駆動するための所定デューティのパルス信号が出力される。
【００２６】
ＰＷＭ出力回路３００から出力されるパルス信号は貫通電流防止回路３０４、電流制御回路３０５、ドライバー回路３０６を介してＤＣモータ１３に入力される。すなわち、ＤＣモータ１３は、ＰＷＭ出力回路３００から出力されるパルス信号のデューティに応じた回転速度で回転することになる。
【００２７】
また、回路イネーブル信号３０１は、回転制御において何らかのトラブルが発生した場合にイネーブル信号を貫通電流防止回路３０４へ出力し、各回路の破損を防止するようにしている。
【００２８】
上記のソフトウェア構成は、ＲＯＭ３０２内に格納されたプログラム処理をＲＡＭ３０３に読み込み、これを実行することによって実現している。
【００２９】
次に、このような構成から成る制御部１５における実際の回転制御の例を説明する。図４は第１実施形態における回転制御の概略を示す図である。第１実施形態においては、先ずインク量検出（Ｓ１）を行い、検出したインク量をＣＰＵに入力し（Ｓ２）、そのインク量から印字ヘッドの質量計測または推定を行う（Ｓ３）。
【００３０】
その後、質量に応じたテーブルを用いて制御補償機の補償係数を読み取り（Ｓ４）、補償器の係数を変更し（Ｓ５）、この係数を用いた速度補償を行って制御動作を行う（Ｓ６）。
【００３１】
図５は第１実施形態における具体的な処理フローチャートである。先ず、ステップＳ１０１に示すように残りのインク量（以下、単に「インク量」と言う。）の検出を行う。インク量の検出としては、例えば印字回数からインクの消費量を求めてインク量を計算したり、印字ヘッドの駆動電流やトルクセンサの値からインク量を検出する。また、フォトセンサ、磁気センサ、メカニカルセンサを用いてインクの消費量を検知し、インク量を計算してもよい。
【００３２】
次いで、ステップＳ１０２に示すように検出したインク量の平均値を計算する。そして、以下の処理において、インク量の平均値と所定のしきい値とを比較して、インク量に応じた補償器係数を設定した制御を行う。
【００３３】
ここで、インクが満ちている場合の印字ヘッドの質量を１０００グラム、４色のインクで各インクタンク１つ当たり１００グラムのインクを収容できるものとすると、全てのインクを消費した場合には印字ヘッドの質量が６００グラムとなり、インクが満ちている場合と比べて４００グラムの差が生じることになる。
【００３４】
この例では、１００グラム毎（１００グラム、２００グラム、３００グラム、４００グラム）にしきい値を設定し、予め設定されたテーブルデータに基づき補償器係数（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）をロードする。
【００３５】
すなわち、ステップＳ１０３では、インク量の平均値＜１００グラムか否かを判断し、１００グラムに満たない場合にはＹｅｓとなってステップＳ１０４に示す補償器係数（ａ）のロードを行う。
【００３６】
ステップＳ１０３でＮｏとなった場合にはステップＳ１０５へ進み、平均値＜２００グラムか否かを判断する。ここで平均値が２００グラムに満たない場合にはＹｅｓとなってステップＳ１０６に示す補償器係数（ｂ）のロードを行う。
【００３７】
ステップＳ１０５でＮｏとなった場合にはステップＳ１０７へ進み、平均値＜３００グラムか否かを判断する。ここで平均値が３００グラムに満たない場合にはＹｅｓとなってステップＳ１０８に示す補償器係数（ｃ）のロードを行う。
【００３８】
ステップＳ１０７でＮｏとなった場合にはステップＳ１０９へ進み、平均値＜４００グラムか否かを判断する。ここで平均値が４００グラムに満たない場合にはＹｅｓとなってステップＳ１１０に示す補償器係数（ｄ）のロードを行う。
【００３９】
また、ステップＳ１０９でＮｏとなった場合にはステップＳ１１１へ進み、インク交換を指示する。
【００４０】
そして、インク量の平均値に応じて補償器係数をロードした後は、ステップＳ１１２においてその補償器係数への変更を行い、この補償器係数を用いた回転制御を行うことになる。
【００４１】
これによってインク量を考慮した補償器係数を設定することができ、的確な補償器係数を用いて安定した印字ヘッドの移動を実現できることになる。
【００４２】
次に第２実施形態の説明を行う。図６は第２実施形態における回転制御の概略を示す図である。第２実施形態においては、インク量検出（Ｓ１１）、検出したインク量のＣＰＵへの入力し（Ｓ１２）、そのインク量から印字ヘッドの質量計測または推定（Ｓ１３）、補償器係数変更（Ｓ１５）、制御動作（Ｓ１６）は第１実施形態と同様であるが、質量に応じた計算により制御補償器係数を求める（Ｓ１４）処理が相違する。
【００４３】
図７は第２実施形態における具体的な処理フローチャートである。先ず、ステップＳ２０１に示すようにインク量の検出を行う。インク量の検出は、第１実施形態と同様、例えば印字回数からインクの消費量を求めてインク量を計算したり、印字ヘッドの駆動電流やトルクセンサの値から検出する。また、フォトセンサ、磁気センサ、メカニカルセンサを用いてインクの消費量を検知してもよい。
【００４４】
次いで、ステップＳ２０２に示すように検出したインク量の平均値を計算する。次に、第２実施形態では、ステップＳ２０３に示す慣性計算、ステップＳ２０４に示す補償器係数計算によって印字ヘッドの重さに応じた補償器係数を計算で算出し、ステップＳ２０５においてその補償器係数への変更を行う。
【００４５】
ステップＳ２０３に示す慣性計算としては、慣性＝モータ慣性＋ギヤ慣性＋（ヘッド重量＋インク質量）×（プーリ直径／２）^２ によって算出する。
【００４６】
また、ステップＳ２０４に示す補償器係数計算では、
機械的時定数＝（モータ抵抗×慣性）／（誘起電圧定数×トルク定数）
電気的時定数＝モータインダクタンス×モータ抵抗
ｋ＝（電源電圧×エンコーダ歯波）／（ＰＷＭ分解能×２×π×誘起電圧定数）
ａ２’＝（機械的時定数×電気的定数）／ｋ
ａ１’＝機械的定数／ｋ
ａ０’＝１／ｋ
ｄ０＝１，ｄ１＝１，ｄ２＝０．５，ｄ３＝０．０３
（ｄ２’^２ −ｄ３）×ｔ^２ −ｄ２×（ａ１／ａ０）×ｔ＋（ａ２／ａ０）＝０
よりｔを求める。
そして、
Ｋｉ＝（ａ０’／ｔ）×１．２
Ｋｐ＝（ａ０’×（（ａ１／ａ０）−ｔ×ｄ２））／ｔ
補償器係数＝Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓとなり、これをサンプリングタイムに応じてタスティン変換する。
【００４７】
このような補償器係数の算出における具体例を以下に説明する。なお、ここではＰＩ（比例積分）方法を示すが、Ｉ−ＰＤ（積分−比例微分）等であってもよい。
【００４８】
先ず、望ましい制御系の参照モデルを数２とする。
【００４９】
【数２】

【００５０】
また、数３に示す制御対象の伝達関数を分母系列表現にすると数４のようになる。
【００５１】
【数３】

【００５２】
【数４】

【００５３】
さらに、ＰＩＤ（比例積分微分）制御系のブロック線図を図８に示す。
【００５４】
また、制御装置は以下の数５のように示されるとする。
【００５５】
【数５】

【００５６】
ここで、目標値から制御量までの伝達関数は、以下の数６のようになる。
【００５７】
【数６】

【００５８】
これを数２で示す望ましい制御系の参照モデルに等しいとおいて以下の数７を得る。
【００５９】
【数７】

【００６０】
この数７からＣ（Ｓ）を解くと数８のようになる。
【００６１】
【数８】

【００６２】
ところで、Ｉ（積分）動作、ＰＩ（比例積分）動作、ＰＩＤ（比例積分微分）動作、…に応じてＣ_１ 以降、Ｃ_２ 以降、Ｃ_３ 以降、…は使わないため、数８において対応する項の係数は零でなければならない。
【００６３】
しかし、未定パラメータはσだけであって、そのように多くの係数を同時に零にすることはできない。そこで、零にすべき最低次の項の係数を零にする。このことから、σの満たすべき方程式として以下の数９を得る。
【００６４】
【数９】

【００６５】
数８におけるＳ^１ の係数を正でできるだけ小さくする（その値がσになる）という条件を満たすために、数９の正の最小の実根σを求め、それぞれの動作に必要なパラメータを数１０のように計算する。
【００６６】
【数１０】

【００６７】
正の実根σが存在しないときは、その制御動作で「調整可能なパラメータの数が許す限りｉ＝２，３，…の順にＳ^ｉ の係数をｄ_ｉ σ^ｉ に等しくする。」という条件を満たす応答が実現できないと解釈される。
【００６８】
また、σ＝０が得られたときは完全な補償ができてしまうことを意味する。
【００６９】
ここで、ＰＩ補償としてσ、Ｃ_０ ＝Ｋ_{ｉｎｔｅｇｒａｌ}、Ｃ_１ ＝Ｋ_{ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ}を以下の数１１のように求める。
【００７０】
【数１１】

【００７１】
しかし、このままでは、制御対象物と補償器とプラントとの間でポールキャンセラレーション（極零点消去）が発生するので、制御系として非常に不安定なものとなってしまう。
【００７２】
これは、例えば制御対象物の伝達関数と補償器の伝達関数とが因数分解した時に互いに打ち消しあっていることを示している。
例えば、制御対象物の伝達関数を数１２、補償器の伝達関数を数１３とした場合、開ループ伝達関数は数１４のようになる。
【００７３】
【数１２】

【００７４】
【数１３】

【００７５】
【数１４】

【００７６】
そこで、Ｋ_{ｉｎｔｅｇｒａｌ}を原点からずらすように１．２〜１．３の係数を掛けて使用する。すなわちＫ_{ｉｎｔｅｇｒａｌ}およびＫ_{ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ}は以下の数１５のようになる。
【００７７】
【数１５】

【００７８】
離散系の場合には、このＫ_{ｉｎｔｅｇｒａｌ}およびＫ_{ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ}をサンプリングピリオピリオドに応じて変換（例えば、タスティン変換）して使用する。
【００７９】
このように印字ヘッドの重量に応じた補償器係数を算出することにより、最適な補償値を用いた印字ヘッドの駆動制御を行うことができるようになる。
【００８０】
なお、上記実施形態においては、インクジェットプリンタの例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されることはない。また、第１実施形態で示したしきい値のステップは１００グラム毎に限定されるものではない。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像出力装置によれば次のような効果がある。すなわち、本発明でインクタンクに残っているインクの量に基づき補償値を設定することから、印字手段の慣性変化に対応して適切な動作制御を行うことが可能となる。これにより、複雑で高速な演算を行うことなく的確に印字手段の動作を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における画像出力装置の主要部を説明する模式図である。
【図２】印字ヘッドの移動における速度プロファイルを示す図である。
【図３】制御部のブロック構成図である。
【図４】第１実施形態における回転制御の概略を示す図である。
【図５】第１実施形態における処理フローチャートである。
【図６】第２実施形態における回転制御の概略を示す図である。
【図７】第２実施形態における処理フローチャートである。
【図８】ＰＩＤ制御系のブロック線図である。
【符号の説明】
１…インクジェットプリンタ、１０…印字ヘッド、１１…ベルト、１２…プーリ、１３…ＤＣモータ、１４…回転検出部、１５…制御部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image output apparatus that performs printing by moving a printing unit in a predetermined direction together with an ink tank.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image output device such as an ink jet printer having a print head provided with an ink tank, feedback control is performed by a print head carriage driving device so that the print head operates stably.
[0003]
In the feedback control of the print head carriage driving device, there are a type using a fixed control coefficient and a type using an adaptive control theory. The adaptive control theory is described, for example, in "Model Reference Adaptive Control" (Takashi Suzuki, National Defense Academy, The Institute of Electrical Engineers of Japan, Technical Committee on System and Control, Research Group Material, SC-95-22).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional image output device, as a prerequisite for the control, control is performed on the assumption that the order of the plant is known in a linear time-invariant system. It is difficult to figure out. That is, the preconditions are broken by the presence of the nonlinear disturbance, and the state of the control system cannot be accurately estimated.
[0005]
Further, in an image output device such as an ink jet printer, the weight of the print head changes depending on the amount of ink consumed, and the inertia when moving the print head also changes. In order to control such an operation, it is very expensive to perform the operation of the adaptive control theory using a high-speed CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor).
[0006]
In recent years, in order to save the trouble of replacing the ink tank, the ink storage amount may be increased in some cases. In the print head having such an ink tank, the weight change of the print head due to the consumption of the ink becomes large, and the above problem is caused. Appears remarkably.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image output device which can cope with a change in inertia at a low cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an image output device made to solve the above problems. That is, the image output device of the present invention includes a printing unit having an ink tank, a driving unit that moves the printing unit in a predetermined direction, a compensating unit that compensates for driving control for the driving unit based on a predetermined compensation value, in the image output apparatus Ru and a compensation value setting means for setting a compensation value in the compensation means based on the amount of ink remaining in the amount or the ink tank of the ink ejected from the ink tank, as a compensation means, the integration constant and proportional constant The transfer function is used to calculate the integral constant and the proportional constant according to Equation 1.
[0009]
In the present invention, since the compensation value setting unit sets the compensation value based on the amount of ink ejected from the ink tank or the amount of ink remaining in the ink tank, the compensation value is changed according to the amount of ink consumed. Exact drive control of the printing means can be performed in response to a change in inertia of the printing means. In addition, since the integral constant and the proportional constant of the transfer function are calculated by Equation 1 as the setting of the compensation value, the drive control of the print head using the optimal compensation value can be performed without performing a complicated and high-speed operation. Become like
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the image output apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a main part of an inkjet printer 1 which is an example of an image output device of the present invention. The inkjet printer 1 is a device that performs printing by ejecting ink while moving a print head 10.
[0011]
An ink tank B containing black ink, an ink tank Y containing yellow ink, an ink tank M containing magenta ink, and an ink tank C containing cyan ink are attached to the print head 10. And moves with the print head 10.
[0012]
The print head 10 is attached to a belt 11 wrapped around a pulley 12 rotated by a DC motor 13. That is, the pulley 12 is rotated by rotating the DC motor 13 in a predetermined direction, and the belt 11 is moved in the horizontal direction in the figure to move the print head 10 in parallel (see arrow {circle around (1)}).
[0013]
The DC motor 13 is provided with a rotation detector 14 composed of a rotary encoder or a linear encoder, and further provided with a controller 15 for controlling the rotation of the DC motor 13 based on the detected rotation.
[0014]
Further, the control unit 15 in the present embodiment detects the masses of the respective ink tanks B, Y, M, and C of the print head 10 and sets a compensation value in the rotation control of the DC motor 13.
[0015]
FIG. 2 is a speed profile in the movement of the print head. That is, the print head increases its moving speed in order to perform predetermined printing, and performs printing when the speed becomes constant (print section). Then, for example, after printing for one line is completed, the print head moves in the opposite direction and returns to the start position (return section).
[0016]
The controller 15 (see FIG. 1) controls the rotation of the DC motor 13 (see FIG. 1) so that the reciprocating movement of the print head as described above can be performed stably. Particularly, in the present embodiment, the mass of the print head is detected from the consumption amount of each ink, and the compensation value in the control is changed according to the detected mass.
[0017]
FIG. 3 is a block diagram of the control unit 15. The control unit 15 includes hardware of a one-chip (1 CHIP) CPU and software (Software) for performing rotation control compensation for the DC motor 13.
[0018]
Hereinafter, each component will be described. First, the encoder I / F 151 in the hardware configuration receives a signal detected by the rotary encoder or the linear encoder 14a, removes a noise component, and outputs the signal.
[0019]
The rotation direction detection circuit 152 is a circuit that detects the rotation direction of the DC motor 13 based on a plurality of phase pulse signals output from the encoder I / F 151 using, for example, a flip-flop.
[0020]
The edge-to-edge detection circuit 153 detects, for example, a rising interval of a pulse signal output from the encoder I / F 151. The counter circuit 154 counts the number of Fast clocks between one edge detected by the edge detection circuit 153. The fast clock generation circuit 155 generates a fast clock used in the counter circuit 154.
[0021]
The memory 156 stores the number of Fast clocks counted by the counter circuit 154. The timer circuit 157 sets a period for performing sampling.
[0022]
Further, the target speed setting unit 201 in the software configuration sets a target speed in the rotation of the DC motor 13 for controlling. The speed data calculation unit 202 calculates the actual rotation speed of the DC motor 13 by performing the calculation of calculated speed data = Fast clock / capture.
[0023]
The speed compensation calculation unit 203 calculates a compensation value for changing the actual rotation speed calculated by the speed data calculation unit 202 to the target speed set by the target speed setting unit 201. The starting PWM value setting unit 204 sets a PWM (phase width modulation) value when the rotation of the DC motor 13 is started.
[0024]
The position compensation calculation unit 205 calculates a position compensation value based on the accumulated speed error value 206 and the target position in the target position setting unit 207.
[0025]
Outputs from the speed compensation calculation unit 203, the starting PWM value setting unit 204, and the position compensation calculation unit 205 in the software configuration are input to the PWM output circuit 300, respectively. The PWM output circuit 300 outputs a pulse signal of a predetermined duty for driving the DC motor 13 based on each data.
[0026]
The pulse signal output from the PWM output circuit 300 is input to the DC motor 13 via the through current prevention circuit 304, the current control circuit 305, and the driver circuit 306. That is, the DC motor 13 rotates at a rotation speed according to the duty of the pulse signal output from the PWM output circuit 300.
[0027]
Further, the circuit enable signal 301 outputs an enable signal to the through current prevention circuit 304 when any trouble occurs in the rotation control so as to prevent breakage of each circuit.
[0028]
The above software configuration is realized by reading the program processing stored in the ROM 302 into the RAM 303 and executing it.
[0029]
Next, an example of actual rotation control in the control unit 15 having such a configuration will be described. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the rotation control according to the first embodiment. In the first embodiment, first, the ink amount is detected (S1), the detected ink amount is input to the CPU (S2), and the mass measurement or estimation of the print head is performed from the ink amount (S3).
[0030]
Thereafter, the compensation coefficient of the control compensator is read using a table corresponding to the mass (S4), the coefficient of the compensator is changed (S5), and the control operation is performed by performing speed compensation using this coefficient (S6). .
[0031]
FIG. 5 is a specific processing flowchart in the first embodiment. First, as shown in step S101, the remaining ink amount (hereinafter, simply referred to as “ink amount”) is detected. As the detection of the ink amount, for example, the amount of ink consumption is obtained from the number of times of printing to calculate the ink amount, or the ink amount is detected from the drive current of the print head or the value of the torque sensor. Alternatively, the amount of ink consumption may be detected using a photo sensor, a magnetic sensor, or a mechanical sensor, and the amount of ink may be calculated.
[0032]
Next, as shown in step S102, an average value of the detected ink amounts is calculated. In the following processing, control is performed by comparing the average value of the ink amount with a predetermined threshold value and setting a compensator coefficient according to the ink amount.
[0033]
Here, assuming that the mass of the print head when the ink is full is 1000 g, and the ink of four colors can store 100 g of ink in each ink tank, and when all the ink is consumed, the printing is performed. The mass of the head is 600 grams, which is a difference of 400 grams compared to the case where the ink is full.
[0034]
In this example, threshold values are set for every 100 grams (100 grams, 200 grams, 300 grams, and 400 grams), and compensator coefficients (a), (b), (c), (D) is loaded.
[0035]
That is, in step S103, it is determined whether or not the average value of the ink amount is less than 100 grams. If the average value is less than 100 grams, the result is Yes, and the compensator coefficient (a) shown in step S104 is loaded.
[0036]
If No in step S103, the process proceeds to step S105, and it is determined whether the average value is less than 200 grams. Here, if the average value is less than 200 grams, the result is Yes, and the compensator coefficient (b) is loaded in step S106.
[0037]
If No in step S105, the process proceeds to step S107, and it is determined whether the average value is smaller than 300 grams. Here, if the average value is less than 300 grams, the result is Yes, and the compensator coefficient (c) is loaded in step S108.
[0038]
If No in step S107, the process advances to step S109 to determine whether the average value is smaller than 400 grams. Here, if the average value is less than 400 grams, the result is Yes, and the loading of the compensator coefficient (d) shown in step S110 is performed.
[0039]
If No in step S109, the process proceeds to step S111 to instruct ink replacement.
[0040]
Then, after loading the compensator coefficient according to the average value of the ink amount, a change to the compensator coefficient is performed in step S112, and rotation control using the compensator coefficient is performed.
[0041]
As a result, the compensator coefficient can be set in consideration of the ink amount, and the stable movement of the print head can be realized using the correct compensator coefficient.
[0042]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the rotation control according to the second embodiment. In the second embodiment, the ink amount is detected (S11), the detected ink amount is input to the CPU (S12), the mass of the print head is measured or estimated from the ink amount (S13), and the compensator coefficient is changed (S15). , The control operation (S16) is the same as that of the first embodiment, but the process for obtaining the control compensator coefficient by calculation according to the mass (S14) is different.
[0043]
FIG. 7 is a specific processing flowchart in the second embodiment. First, the amount of ink is detected as shown in step S201. As in the first embodiment, the amount of ink is detected, for example, by calculating the amount of ink by calculating the amount of ink consumed from the number of times of printing, or by detecting the drive current of the print head or the value of a torque sensor. Alternatively, the amount of ink consumption may be detected using a photo sensor, a magnetic sensor, or a mechanical sensor.
[0044]
Next, as shown in step S202, the average value of the detected ink amounts is calculated. Next, in the second embodiment, a compensator coefficient corresponding to the weight of the print head is calculated by the inertia calculation shown in step S203 and the compensator coefficient calculation shown in step S204, and the compensator coefficient is calculated in step S205. Make changes.
[0045]
The inertia calculation shown in step S203 is calculated by inertia = motor inertia + gear inertia + (head weight + ink mass) × (pulley diameter / 2) ² .
[0046]
In the compensator coefficient calculation shown in step S204,
Mechanical time constant = (motor resistance x inertia) / (induced voltage constant x torque constant)
Electrical time constant = motor inductance × motor resistance k = (power supply voltage × encoder tooth wave) / (PWM resolution × 2 × π × induced voltage constant)
a2 '= (mechanical time constant × electric constant) / k
a1 '= mechanical constant / k
a0 '= 1 / k
d0 = 1, d1 = 1, d2 = 0.5, d3 = 0.03
^{(D2 '2 -d3) × t} 2 -d2 × (a1 / a0) × t + (a2 / a0) = 0
Then, t is obtained.
And
Ki = (a0 '/ t) × 1.2
Kp = (a0 ′ × ((a1 / a0) −t × d2)) / t
Compensator coefficient = Kp + Ki / s, which is subjected to Tustin conversion according to the sampling time.
[0047]
A specific example of calculating such a compensator coefficient will be described below. Although the PI (proportional integration) method is shown here, an I-PD (integral-proportional derivative) method may be used.
[0048]
First, a reference model of a desirable control system is represented by Expression 2.
[0049]
(Equation 2)

[0050]
Further, when the transfer function of the control object shown in Expression 3 is represented by a denominator series, Expression 4 is obtained.
[0051]
(Equation 3)

[0052]
(Equation 4)

[0053]
FIG. 8 is a block diagram of a PID (proportional-integral-derivative) control system.
[0054]
Further, it is assumed that the control device is represented by the following Expression 5.
[0055]
(Equation 5)

[0056]
Here, the transfer function from the target value to the control amount is as shown in the following Expression 6.
[0057]
(Equation 6)

[0058]
Assuming that this is equal to the reference model of the desired control system shown in Expression 2, the following Expression 7 is obtained.
[0059]
(Equation 7)

[0060]
Solving C (S) from equation (7) gives equation (8).
[0061]
(Equation 8)

[0062]
Incidentally, I (integral) operation, PI (proportional integral) operation, PID (proportional-integral-derivative) operation, ... _{C 1} later according to, _{C 2} and later, _{C 3} since, because ... do not use the corresponding in number 8 The coefficient of the term must be zero.
[0063]
However, the only undetermined parameter is σ, and so many coefficients cannot be set to zero at the same time. Therefore, the coefficient of the lowest order term to be set to zero is set to zero. From this, the following equation 9 is obtained as an equation to be satisfied by σ.
[0064]
(Equation 9)

[0065]
As small as possible a coefficient of S ¹ in the number 8 positive in order to satisfy the condition that (the value becomes sigma), obtains the real roots minimum number 9 positive of sigma, 10 number of parameters required for each operation Calculate as
[0066]
(Equation 10)

[0067]
When a positive real root sigma does not exist, the condition "tunable parameters unless i = 2,3 number allows the, ... coefficients of order S ⁱ of equal to d ^_i σ _i." In the control operation It is interpreted that a satisfying response cannot be realized.
[0068]
When σ = 0 is obtained, it means that complete compensation can be performed.
[0069]
Here, as the PI compensation, σ, C ₀ = K _integral , and C ₁ = K _proportional are obtained as in the following _Expression 11.
[0070]
(Equation 11)

[0071]
However, in this state, a pole cancellation (pole-zero elimination) occurs between the control object, the compensator, and the plant, so that the control system becomes very unstable.
[0072]
This indicates that, for example, the transfer function of the controlled object and the transfer function of the compensator cancel each other when factorized.
For example, when the transfer function of the control target is represented by Expression 12, and the transfer function of the compensator is represented by Expression 13, the open-loop transfer function is represented by Expression 14.
[0073]
(Equation 12)

[0074]
(Equation 13)

[0075]
[Equation 14]

[0076]
Therefore, K _integral is multiplied by a coefficient of 1.2 to 1.3 so as to be shifted from the origin and used. That is, K _integral and K _proportional are as shown in the following _Expression 15.
[0077]
(Equation 15)

[0078]
In the case of a discrete system, K _integral and K _proportional are converted (for example, Tustin transform) according to the sampling period and used.
[0079]
By calculating the compensator coefficient according to the weight of the print head in this manner, it becomes possible to control the drive of the print head using the optimum compensation value.
[0080]
Although the above embodiment has been described using the example of the ink jet printer, the present invention is not limited to this. Further, the steps of the threshold value shown in the first embodiment are not limited to every 100 grams.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, the image output device of the present invention has the following effects. That is, in the present invention, since the compensation value is set based on the amount of ink remaining in the ink tank, appropriate operation control can be performed in accordance with a change in inertia of the printing unit. As a result, the operation of the printing unit can be accurately controlled without performing complicated and high-speed calculations.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a main part of an image output device according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a speed profile in the movement of a print head.
FIG. 3 is a block diagram of a control unit.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating rotation control in the first embodiment.
FIG. 5 is a processing flowchart in the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an outline of rotation control in a second embodiment.
FIG. 7 is a processing flowchart in the second embodiment.
FIG. 8 is a block diagram of a PID control system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ink-jet printer, 10 ... Print head, 11 ... Belt, 12 ... Pulley, 13 ... DC motor, 14 ... Rotation detection part, 15 ... Control part

Claims (1)

インクタンクを備えている印字手段と、
前記印字手段を所定方向に移動させる駆動手段と、
所定の補償値に基づき前記駆動手段に対する駆動制御を補償する補償手段と、
前記インクタンクから吐出したインクの量または前記インクタンクに残っているインクの量に基づき前記補償手段における前記補償値を設定する補償値設定手段とを備える画像出力装置において、
前記補償手段は積分定数および比例定数による伝達関数を用いるもので、前記積分定数および前記比例定数を

によって求める
ことを特徴とする画像出力装置。 Printing means having an ink tank;
Driving means for moving the printing means in a predetermined direction,
Compensating means for compensating drive control for the driving means based on a predetermined compensation value;
In the image output apparatus Ru and a compensation value setting means for setting the compensation value in the amount or the compensation means based on the amount of ink remaining in the ink tank of ink ejected from said ink tank,
The compensation means uses a transfer function based on an integral constant and a proportional constant.

Ask by
An image output device, characterized in that:

Images