CN102355999A

CN102355999A - 包括马达的设备

Info

Publication number: CN102355999A
Application number: CN2010800127799A
Authority: CN
Inventors: 岩楯康宽
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: EP2408622A4; CN102355999B; US20120001576A1; US8729843B2; EP2408622B1; EP2408622A1; JP4558079B2; WO2010107124A1; JP2010214875A

Abstract

为了抑制包括不同频率成分的转矩变化，需要大量的测量和调整操作，并且这耗费时间和工作量。电子设备包括：选择单元，用于基于与机构的速度变化有关的阈值和与构成速度变化的多个频率有关的阈值，来从多个频率中选择要测量的频率和要抑制的频率；生成单元，用于生成包括选择单元所选择的要抑制的频率的周期信号；以及获取单元，用于将生成单元所生成的周期信号输出至控制单元，并获取与周期信号中包括的频率有关的参数。

Description

包括马达的设备

技术领域

本发明涉及例如记录设备等的包括马达的设备中的马达控制。

背景技术

作为包括用于驱动马达的马达控制装置的电子设备，已知喷墨记录设备和图像读取设备。喷墨记录设备利用马达的驱动力扫描记录头，并且图像读取设备利用马达的驱动力扫描读取单元。

马达的驱动力包括所谓的转矩波动(齿槽转矩)。经由同步带将转矩波动传送至滑架。尽管例如使用预先准备的速度简档来控制滑架的移动速度，但转矩波动的影响改变移动速度。转矩波动发生的周期由马达的结构确定。为了消除转矩波动的影响，提出了用于添加抑制转矩波动的信号的前馈(feed forward，FF)控制方法。

在日本特开2005-178334中公开的记录设备中，通过滑架的速度变化来测量转矩变化发生的位置，生成用于校正速度驱动命令的校正表，并根据校正表来驱动滑架。在校正表中，当编码器所检测到的速度比目标速度高时，将驱动命令值设置为低的值，并且当所检测到的速度比目标速度低时，将驱动命令值设置为高的值。

然而，转矩波动的波形包括具有各种频率成分的转矩变化，并且频率成分相互影响。此外，即使电子设备是相同类型，在电子设备中也存在包括频率成分的转矩变化的大小的个体差异。因此，即使应用了以上文献的技术，也需要进行许多测量和调整操作以抑制包括各种频率成分的转矩变化，并且这耗费了大量时间而且引起麻烦。

引用列表

专利文献

专利文献1日本特开2005-178334

发明内容

本发明提供一种解决上述问题的电子设备。根据本发明的一个方面的电子设备包括马达，用于驱动机构；编码器，用于响应于所述机构的移动来输出信号；控制单元，用于根据所述信号和命令值来对所述马达的驱动执行反馈控制；选择单元，用于基于与所述机构的速度变化有关的阈值和与构成所述速度变化的多个频率有关的阈值，从所述多个频率中选择要测量的频率和要抑制的频率；生成单元，用于生成包括所述选择单元所选择的要测量的频率的周期信号和包括所述选择单元所选择的要抑制的频率的周期信号；以及获取单元，用于将所述生成单元所生成的周期信号输出至所述控制单元，并获取与所述周期信号中包括的频率有关的参数。

附图说明

图1是记录设备的透视图。

图2是马达控制电路的说明图。

图3示出根据第一实施例的控制处理。

图4A示出在扫描区域中获取的速度变化信息。

图4B示出阈值表的例子。

图4C示出滑架的扫描区域。

图5是记录设备的控制框图。

图6示出利用带通滤波器对速度变化的频率的提取。

具体实施方式

图1是根据电子设备的例子的记录设备的透视图。记录设备包括以下组件：滑架2，用作安装有用于排出墨的记录头1的机构。滑架2是在由主导轨3和次导轨4引导和支撑的同时进行扫描(移动)的移动体。柔性板5将设置在滑架2中的基板的电子连接部连接至设置在设备本体中的主基板的控制单元。同步带6以张紧状态布置在连接至马达7的马达皮带轮8和与马达皮带轮8相对的从动皮带轮9之间，并且将同步带6固定到滑架2。经由诸如齿轮等的机构将驱动力从马达7传送至同步带6，以使得滑架2在记录介质(记录薄片)上扫描。通过输送马达驱动输送辊10以输送记录介质。排出辊11在图像记录之后将记录介质排出设备外。将主导轨3、次导轨4等固定至外壳12。

图2是本实施例中的马达控制电路的说明图。尽管作为示例、通过专用集成电路(ASIC)形成该马达控制电路，但可以由CPU执行某些功能。驱动命令信号(命令值)103是预先可编程地确定的滑架2的驱动简档。位置计算单元106和速度计算单元107根据编码器传感器13利用编码器狭缝所检测到的信号分别计算(获取)滑架2的位置和速度。运算单元104和运算单元105基于编码器传感器13所检测到的滑架2的位置和速度的信号来进行运算，以使得滑架2的驱动跟随驱动命令信号103，并将通过运算所获得的信号输出至驱动电路108。运算单元105是比例积分(PI)补偿器。利用以上结构，进行反馈(FB)控制。

信号生成单元(周期信号生成单元)100生成用于抑制马达7引起的周期振动的周期信号。通过使用该信号，进行前馈(FF)控制。通过以下表达式(1)来给出该周期信号：

周期信号＝振幅×sin(2×π×位置信号/周期振动间距+相位)(1)

尽管将周期信号描述为正弦波，但周期信号也可以是矩形波。在等式(1)中，“位置信号”是指编码器传感器13所检测到的滑架2的位置的信号，并且“周期振动间距”是指周期振动的空间频率。例如，假定将马达皮带轮8的齿数指定为N(齿)，并将同步带6的齿间距(pitch)指定为M(mm)，则由N×M(mm)给出马达7的一次转动中的同步带6的给送量。当周期振动在马达7的一个转动中包括P个脉冲时，通过N×M/P(mm)给出周期振动间距。此外，“振幅”是指从周期信号生成单元100输出的周期信号的振幅。

尽管在本实施例中通过脉宽调制(PWM)的占空比(％)来表达振幅，但本发明不限于此。此外，“相位”是指从周期信号生成单元100输出的周期信号的相位。可以利用安装至马达7的转动角度原点传感器(未示出)或滑架2的原点位置检测传感器来确定位置信号的原点。从周期信号生成单元100输出的周期信号具有用于抑制速度变化(转矩变化)的参数(振幅、相位值和频率)。由于振幅和相位根据马达7的制造误差以及记录装置的组件误差和组装而变化，因而需要针对各记录设备来计算振幅和相位。

通过后述的识别处理(预驱动处理)来获取该计算用的信息。信号生成单元100根据与周期信号有关的信息(参数)来输出周期信号。当通过设备状态的改变或操作模式的切换来改变与要输出的周期信号有关的信息时，信号生成单元100改变周期信号的数量和类型。例如，当滑架2的速度是第一速度时，信号生成单元100输出与6阶马达齿槽频率和同步带的频率相对应的周期信号。当滑架2的速度高于第一速度时，信号生成单元100输出与12阶马达齿槽频率相对应的周期信号。

通过加法器单元109将运算单元105的输出和信号生成单元100的输出相加，并将和输出至驱动电路108。在驱动电路108中的PWM单元108a和马达驱动器108b进行了信号处理之后，将控制输出给予马达7。驱动状态存储单元102存储与滑架2的驱动期间所检测到的位置信号和速度信号有关的信息。控制设置值计算单元(控制设置值生成单元)101接收驱动状态存储单元102中存储的信息，并计算(生成)可以抑制周期振动的周期信号的参数(设置值)。信号生成单元100包括保持参数和标志的频率表。信号生成单元100针对与ON标志相对应的频率参考参数生成周期信号。因而，针对与OFF标志相对应的频率，信号生成单元100不参考参数。

控制设置值计算单元101包括用于将与速度变化有关的信息分割成多个频率信号的带通滤波器101a。针对通过分割所获得的信号，计算(获取)周期信号的参数。图6示出带通滤波器101a的功能。例如，当带通滤波器101a接收到具有波形W的信号S时，生成具有频率100Hz和振幅5的信号Sa以及具有频率120Hz和振幅1的信号Sb。

接着，将总结用于识别转矩变化的方法。在本实施例中，针对预定频率(例如，3个频率)进行识别。为此，参考驱动状态存储单元102中设置的阈值表中的值来确定要识别3个频率中的哪个频率。在阈值表中，与要测量的频率相对应地保持阈值。当通过阈值指定了频率时，针对各频率指定能够抑制速度变化的周期信号的参数。在频率表中设置该指定结果以在设备的实际打印操作中使用。因此，电子设备的控制单元可以与打印模式分开地执行识别模式。例如，可以在打印模式之前进行识别模式。在打印模式中，信号生成单元100在滑架的扫描期间输出周期信号。

图5是主基板的控制单元的示意图。在该控制单元中，CPU23读出ROM 24中存储的程序，并执行该程序。CPU 23控制后述的识别处理的执行。CPU 23控制集成电路(ASIC)(未示出)以控制用于处理打印数据的图像处理、经由接口(IF)26与主计算机进行的通信、以及记录头1的驱动。另外，CPU 23控制对从编码器传感器13输出的信号的处理和输出至马达驱动器108b的信号。可以用包括CPU 23和其它电路的ASIC来代替CPU 23。RAM 25存储图像处理的结果、速度信息、与速度变化有关的信息和用于获取周期信号的操作的结果。PWM单元108a基于CPU23中运算出的信息生成用于调制脉冲电压宽度的信号。马达驱动器108b是用于根据从PWM单元108a输出的信号来驱动马达7的驱动器电路。

第一实施例

将参考图3说明识别处理(预备驱动处理)。在步骤S11中，通过FB控制进行马达驱动，并获取与滑架(移动体)有关的速度信息。如图4C所示，滑架从位置S移动至位置E。进行FB控制以使得滑架在区域Q1～Q5以恒定扫描速度扫描。在该情况下，扫描速度是在打印操作中采用的速度。在步骤S12中，获取与滑架的速度变化有关的信息(第一振幅)。如图4A所示，在滑架的区域Q1～Q5中获得第一振幅。在第一实施例中，为了简单说明，区域的数量是5。图4B是阈值表的例子。在第一实施例中，阈值表包括与三个频率相对应的行。

在第一实施例中，为了简单说明，获取与三个频率处的速度变化有关的信息。图6示出从与速度变化有关的信息提取100Hz和120Hz这两个频率的示例。类似地，通过带通滤波器获取三个频率的信息。

在步骤S13中，判断是否检测振动。通过将步骤S12中获取的三个频率与相应的阈值进行比较来做出该判断。图4B中的第一阈值用作用于判断是否要检测振动的阈值。在第一实施例中，当至少一个频率高于(高于或等于)相应的第一阈值时，处理进入步骤S14(“是”)。相反，当所有频率低于相应的第一阈值时，判断为不检测振动(“否”)，并且结束处理。由于在该情况下，6阶马达齿槽频率和12阶马达齿槽频率高于第一阈值，则针对这两个频率进行振动检测。

在步骤S14中，通过FB控制和FF控制进行马达驱动，并获取与移动体有关的速度信息。针对该FF控制，通过将与6阶马达齿槽频率相对应的周期信号和与12阶马达齿槽频率相对应的周期信号进行合成来生成信号。合成信号的参数(例如振幅)是预设值。如图4A所示，在区域Q1～Q5之间，信号的相位相差2π×1/6。例如，开始在第一区域Q1中输出具有2π×1/6的相位的周期信号，并且在下一区域Q2中输出具有2π×2/6的相位的周期信号。

在步骤S15中，获取与移动体的速度变化有关的信息(第二振幅)。图4A中示出的第二振幅表示步骤S14中进行的驱动的速度变化的振幅。然后，在各区域中求出第一振幅和第二振幅之比。随着振幅比减小，利用周期信号对速度变化的抑制程度增大。参考图4A，区域Q4的振幅比是0.69，该振幅比是5个振幅比中最小的。在步骤S15中，还获取区域Q4中的6阶马达齿槽频率的振幅比和12阶马达齿槽频率的振幅比。

在步骤S16中，选择要抑制的频率。基于要抑制的各频率的振幅比和图4B所示的第二阈值，判断是否进行用于振动抑制的处理。第二阈值用于判断是否进行振动抑制。由于在该情况下6阶马达齿槽频率的振幅比高于第二阈值，因而6阶马达齿槽频率经过针对振动抑制的处理。相反，不对12阶马达齿槽频率进行用于振动抑制的处理。

在步骤S17中，通过FB控制和使用周期信号的FF控制来进行马达驱动，并获取速度信息。在该情况下，与6阶马达齿槽频率相对应地生成具有预定振幅的周期信号。周期信号的相位与步骤S14中获取的周期信号的相位相同。在步骤S18中，根据步骤S17中所获取的速度信息获得6阶马达齿槽频率的速度变化信息(第二振幅)和振幅比。

在步骤S19中，使用第二阈值进行判断。当振幅比低于第二阈值时，处理进入步骤S22(“是”)。相反，当振幅比高于或等于第二阈值时，处理进入步骤S20(“否”)。在步骤S20中，对进行步骤S17～S19的次数进行计数。当计数值是3时，处理进入步骤S22(“是”)，并且当计数值不是3时，处理进入步骤S21(“否”)。在步骤S21中，改变振幅来再次进行步骤S17。预先准备针对该目的的振幅值。

在步骤S22中，将周期信号的参数存储在频率表中。在该情况下，存储6阶马达齿槽频率的参数，并且在频率表中将标志设置为ON。在步骤S23中，判断是否获取了要进行处理的频率。当获取完成时(“是”)，处理结束。当获取未完成时，在步骤S24中针对下一频率进行处理。此外，在识别处理中，在频率表中将与比阈值低的频率(不需要周期信号的频率)相对应的标志设置为OFF。

以下将大概说明以上处理。在步骤S11和S13中，判断是否进行用于振动抑制的处理，并且选择要测量的频率。在步骤S14～S16中，选择要抑制的频率。在步骤S17～S22中，指定所选择的频率的周期信号的参数，并将所指定的参数存储在存储器中。

进一步，在步骤S17～S22中，利用所指定的参数指定其它频率的参数。例如，在如图6所示存在多个要抑制的频率(100Hz和120Hz)并且频率相互影响的情况下，首先在反映具有较大振幅的频率100Hz的周期信号的参数的情况下进行步骤S17。然后，指定针对频率120Hz的周期信号的参数。该过程可以缩短处理时间。

接着，当记录设备执行打印(记录)操作时，信号生成单元100获取频率表中的具有ON标志的频率的参数以生成周期信号。例如，当6阶马达齿槽频率的标志和12阶马达齿槽频率的标志是“ON”时，在三个频率中，使用与6阶马达齿槽频率和12阶马达齿槽频率相对应的参数来生成周期信号。这里，例如，信号生成单元100包括用于将6阶马达齿槽频率的信号和12阶马达齿槽频率的信号进行合成的信号合成部。

第一实施例的第一变形例

接着，将说明第一实施例的第一变形例。在上述第一实施例中，将用于步骤S14中的FF控制的周期信号的参数登记在信号生成单元100中所设置的频率表中。在第一变形例中，可以使用诸如非易失性存储器(闪存)等的单独的存储器中所存储的参数。可以经由记录设备的接口将参数存储在非易失性存储器中。

第一实施例的第二变形例

接着，将说明第一实施例的第二变形例。在上述第一实施例中，在步骤S14和S17中的FF控制中使用的周期信号的相位在滑架的扫描区域之间不同。在第二变形例中，可以与区域无关地使用相同的相位。这简化了用于生成周期信号的信号生成单元100的结构。

第一实施例的第三变形例

接着，将说明第一实施例的第三变形例。在上述第一实施例中，在步骤S11～S13中通过FB控制进行驱动来获取与速度变化有关的信息。在第三实施例中，可以省略步骤S11～S13，并且可以从步骤S14开始识别处理。在该变形例中，针对各频率准备与图4B中的阈值不同的阈值。例如，可以设置与速度变化的振幅有关的第三阈值用于步骤S19中的比较。

第一实施例的第四变形例

接着，将说明第一实施例的第四变形例。当记录设备包括在选择第一扫描速度或与第一扫描速度不同的第二扫描速度的情况下进行打印(记录)的控制单元时，可以针对第一扫描速度和第二扫描速度各自进行识别处理(预备处理)。

在该情况下，可以根据扫描速度来确定参考图4C说明的区域的数量和扫描宽度。

第一实施例的第五变形例

接着，将说明第一实施例的第五变形例。尽管在第一实施例中在周期信号生成单元100中设置存储参数和标志的频率表，但可以例如在RAM 25中设置频率表。在该情况下，CPU 23可以读出具有ON标志的频率的参数，并在周期信号生成单元100中设置参数的值。

其它实施例

尽管以上说明了实施例和变形例，但本发明不限于上述数值。例如，速度变化中包括的频率不限于与马达齿槽和同步带有关的频率，并且可以是与马达皮带轮或齿轮等有关的频率。此外，马达齿槽的频率不限于6阶频率或12阶频率，并且例如可以是高阶(24阶)频率或低阶(例如，2阶或3阶)频率。

此外，通常不需要与获取速度信息的区域的数量相对应地改变周期信号的相位。此外，相位改变的单位不限于2π/6，并且可以是例如2π/10和2π/8。获取速度信息的区域的数量不限于5个，并且可以是其它数量。

另外，尽管将记录设备作为电子设备的例子来说明，但本发明还可应用于用于通过扫描读取单元来读取文档上的图像的图像输入设备和用于通过用作驱动源的马达来移动或转动驱动对象的各种设备(装置)。此外，可以组合上述实施例。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

本申请要求于2009年3月18日提交的日本专利申请2009-066510的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

Claims

1.一种电子设备，包括：

马达，用于驱动机构；

编码器，用于响应于所述机构的移动来输出信号；

控制单元，用于根据所述信号和命令值来对所述马达的驱动执行反馈控制；

选择单元，用于基于与所述机构的速度变化有关的阈值和与构成所述速度变化的多个频率有关的阈值，从所述多个频率中选择要测量的频率和要抑制的频率；

生成单元，用于生成包括所述选择单元所选择的要测量的频率的周期信号和包括所述选择单元所选择的要抑制的频率的周期信号；以及

获取单元，用于将所述生成单元所生成的周期信号输出至所述控制单元，并获取与所述周期信号中包括的频率有关的参数。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述多个频率包括与所述马达的齿槽相对应的频率。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述阈值包括所述速度变化的振幅。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述阈值与应用所述周期信号时产生的速度变化与未应用所述周期信号时产生的速度变化之比有关。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述参数包括振幅和相位中至少之一。