JP2002034274A - ディジタルエンコーダー制御方法 - Google Patents

ディジタルエンコーダー制御方法

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JP2002034274A JP2000218488A JP2000218488A JP2002034274A JP 2002034274 A JP2002034274 A JP 2002034274A JP 2000218488 A JP2000218488 A JP 2000218488A JP 2000218488 A JP2000218488 A JP 2000218488A JP 2002034274 A JP2002034274 A JP 2002034274A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の片エッジサンプル方式と同等の精度で且
つ速度情報更新間隔が短く、安定したサーボ動作が実現
する。 【構成】エンコーダーから出力されるパルス信号の立ち
上りと立下りを検出するエッジ検出手段とエッジ検出手
段により検出されたエッジ間の周期をカウントする周期
情報検出手段とを有し、エッジ検出手段によりエッジが
検出される毎に検出されたエッジと同一のエッジ間の周
期情報をサーボの制御速度情報として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルエンコーダ
ー信号を基にサーボ制御を行う際の速度情報更新の方法
に関する。例えば、インクジェット記録装置の紙送り制
御で送り位置を制御する位置決めサーボヘの適用に好適
なディジタルエンコーダー制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プリンター、FAX、複写装置に装着して
画像情報に基づいて紙やプラスチック薄板（OHP等）の
記録媒体に画像（文字や記号を含む）の記録を行う手段
としてインクジェット記録装置は広く利用されている。
【0003】インクジェット記録装置は、印字ヘッドから記
録媒体にインク滴を吐出して記録を行うものであり、記
録手段のコンパクト化が容易であり、高精度な画像を高
速に記録可能で且つランニングコストが安く、ノンイン
パクト方式である為に騒音が少ないという特長を有して
いる。しかも、多色のインクを使用してカラー画像を紀
録するのが容易であるという利点も有している。
【0004】インクジェット記録装置の駆動源としては、印
字ヘッドを搭載したキヤリッジを往復駆動するキヤリッ
ジモーター、記録媒体を給紙するASFモーター、ヘッド
クリーニング等を行う回復系モーター、記録媒体を印字
スキャン毎に送る紙送りモーター等がある。従来、低コ
スト化が容易であり、制御が簡単である等の理由により
上記駆動源はステッピングモーターが多く使用されてい
た。
【0005】インクジェット記録装置は、ノンインパクト方
式である為に騒音が少ない。しかし、更なる静音化等の
目的で上記駆動源にDCモーターを使用することが多くな
ってきた。この場合、DCモーターの制御情報を得るため
にエンコーダーを使用するのが一般的である。
【0006】図５にエンコーダーのモデル図を示す。エンコ
ーダーはLED701から発生した光をコードホイール702を
通してデイテクター703が検出して信号を発生する。コ
ードホイール702上には、光を透過する部分704と光を透
過しない部分705が決められた間隔で配置されている。
デイテクター703にはフォトダイオード706，707，708，
709が決められた間隔で配置されており、各フォトダイ
オード706，707，708，709で検出された光を電気信号A
710、電気信号*A 711、電気信号B 712、電気信号*B
713 に変換して出力し、出力された電気信号 710，
711，712，713はコンパレーター714，715によって差動
出力 Channel A 716，Channel B 717として出力さ
れる。
【0007】図６に差動出力信号波形を示す。電気信号A 8
01と電気信号*A 802の交点で反転する信号がChannel A
803 になる。ここで、速度が一定の場合理想的に
は、Channel A 803のデュティーは50％になる。しか
し、様々な要因によりデュティーは変化する。その大き
な要因の1つとしてフォトダイオードの感度差がある。
【0008】図７にフォトダイオード感度に差がある場合の
差動出力信号波形を示す。フォトダイオードの感度は電
気信号の振幅差として現れる。図７では、電気信号A 9
01の振幅が電気信号*A 902より小さくなった場合のCha
nnel A 903を示している。図7より、フォトダイオード
の感度差は出力信号のデュティー比を変化させることが
分かる。しかし、Channel A の周期には影響を与えな
い。上記のような理由により、一般的にエンコーダーの
出力信号は周期が最も精度が高い。
【0009】DCモーターの制御情報としてエンコーダー信号
から位直情報や速度情報を得る。この速度情報として、
より正確な情報を得る為に一般に出力信号の例えば立ち
上りから立ち上りまでの周期をカウントして使用する片
エッジサンプル方式が用いられる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、速度情報を片
エッジサンプル方式で得た場合、エンコーダー出力信号
が1周期経過しないと速度情報が更新されない。つまり
速度情報の更新は、両エッジサンプル方式に比較して2
分の1回、また、Channel A と Channel B の2相の両
エッジをサンプルした場合の4分の1回しか速度情報を更
新しないことになる。
【0011】例えば、インクジェット記録装置の紙送り制御
を考えた場合、始めは高速で紙を送り、停止位置の少し
手前から低速でサーボ制御を行う。その後、目標の停止
位置寸前で停止モードに移行して目標位置に紙を停止さ
せている。この場合、停止位置の少し手前での低速サー
ボ制御を安定させることが紙の停止精度に大きく影響す
る。
【0012】このように低速で駆動した際、エンコーダー信
号の変化も当然ゆっくりとなり、片エッジサンプル方式
での速度情報更新の間隔も長くる。このため、サーボ周
期時に得た速度情報が前回得た速度情報から更新されて
いない場合が発生し、サーボ動作が安定しないという問
題が発生する。
【0013】また、上記問題を解決する為に両エッジサンプ
ル方式等を利用すると、速度情報の更新間隔は短くなる
が、前記した理由により速度情報の精度が低下して同様
にサーポ動作が安定しないという問題が発生する。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点に鑑みて、従来の片エッジサンプル方式と同等の精
度で且つ速度情報更新間隔が短く、安定したサーボ動作
が実現できることを目的とする。
【0015】この目的は、エンコーダーから出力されるパル
ス信号の立ち上りと立下りを検出するエッジ検出手段と
前記エッジ検出手段により検出されたエッジ間の周期を
カウントする周期情報検出手段とを有し、前記エッジ検
出手段によりエッジが検出される毎に検出されたエッジ
と同一のエッジ間の周期情報をサーボの制御速度情報と
して出力することを特徴とするディジタルエンコーダー
制御により実現される。
【0016】
【実施例】（実施例1）以下、図面を用いて本発明の実
施例を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定
されるものではない。
【0017】図１に本発明の実施例１を説明する為のブロッ
ク図を示す。エンコーダー101はモーター115が駆動する
ことによりA相及びB相の2つの信号をエンコーダー信号
御御部102へ出力する。エンコーダー信号制御部102内に
はエンコーダー信号のエッジを検出するエッジ検出部10
3がある。エッジ検出部103では、各相の各エッジ、つま
りA相の立上りエッジ検出104、A相の立下りエッジ検出1
05、B相の立上りエッジ検出106、Ｂ相の立下りエッジ検
出107が独立に行われ、各エッジに同期した信号が生成
されている。
【0018】各エッジに同期した信号はそれぞれのエッジ間
隔カウント部108、109，110，111に送られ、それぞれの
エッジ間隔は独立にカウントされる。各エッジ間隔カウ
ント部108，109，１10，111は、エッジ検出部103からエ
ッジ検出信号が送られ、エッジ間隔が確定する度に速度
情報記憶部112内の速度情報を上書きする。サーボコン
トローラーl13は、所定間隔のサーボ周期になるとサー
ボに必要な速度情報を得る為に速度情報記憶部112を読
み取る（Readする）。サーボコントローラー113は得ら
れた速度情報や位置情報等を基に演算を行い、最適なモ
ーター御御情報をモータードライバー114に出力する。
モータードライバー114は入力された制御情報に従って
モータ115に出力を行い、モーター115は駆動される。
【0019】図３に本発明の実施例１を説明するた為のタイ
ミングチャートを示す。エンコーダー信号のA相301、B
相302に対して、A相301の立上りエッジに同期したA相立
上りエッジ検出信号303、B相302の立上りエッジに同期
したB相立上りエッジ検出信号304、A相301の立下りエッ
ジに同期したA相立下りエッジ検出信号305、B相302の立
下りエッジに同期したB相立下りエッジ検出信号306をそ
れぞれ生成する。各エッジ信号の間隔は図示されていな
い各カウンターによって独立にカウントされている。
【0020】ここで、A相立上りエッジ検出信号303が発生す
ることによりA相の立上りエッジ間隔aが確定すると、A
相立上りエッジ間隔をカウントしている図示されていな
いカウンターをリセットすると共に確定したA相立上り
エッジ間隔aを速度情報ラッチ307にラッチする，次にB
相立上りエッジ検出信号304が発生することによりB相の
立上りエッジ間隔bが確定すると、B相立上りエッジ間隔
をカウントしている図示されていないカウンターをリセ
ットすると共に確定したB相立上りエッジ間隔bを速度情
報ラッチ307に上書きする。その後、A相立下りエッジ検
出信号305が発生するとA相立下りエッジ間隔をカウント
している図示されていないカウンターをリセットしてA
相立下りエッジ間隔cを速度情報ラッチ307に上書きし、
B相立下りエッジ検出信号306が発生するとB相立下りエ
ッジ間隔をカウントしている図示されていないカウンタ
ーをリセットしてB相立下りエッジ間隔dを速度情報ラッ
チ307に上書きする。そして、再びA相立上りエッジ検出
信号303が発生するとA相立上りエッジ間隔をカウントし
ている図示されていないカウンターをリセットすると共
に確定したA相立上りエッジ間隔eを速度情報ラッチ307
にラツチする。以後同様な動作を繰り返す。
【0021】ここで、サーボ周期308のタイミングでサーボ
コントローラーが速度情報のReadを要求してきた時、速
度情報ラッチ307の速度情報 d をRead Latch 309
にラッチしてサーボコントローラーはRead Latch 309
内の速度情報をリードする。
【0022】図３から明らかなように、本発明では、エンコ
ーダーの1周期の間に4回の速度情報の更新が行われ、且
つ、その速度情報は必ず同一エッジ間のカウント情報に
なっている。これにより、低速でサーボ制御を行った際
にも安定したサーボ制御が可能になる。
【0023】（実施例2）図２に本発明の実施例２を説明す
る為のブロック図を示す。エンコーダー201はモーター2
11が駆動することによりA相及びB相の2つの信号をエン
コーダー信号御御部202へ出力する。エンコーダー信号
制御部202内にはエンコーダー信号のエッジを検出する
エッジ検出部203がある。エッジ検出部203では、各相の
各エッジ、つまりA相の立上りと立下りエッジ、B相の立
上りと立下りエッジが検出される度にエッジに同期した
信号を発生する。エッジに同期した信号はエッジ間隔検
出部204に送られ、エッジ間隔がカウントされる。
【0024】ここで、エッジ検出部203からエッジ検出信号
が出力されエッジ間隔が確定すると、それまでエッジ間
隔検出部204にラッチされていた速度情報は、エッジ間
隔履歴部1 205にラッチされる。同様にエッジ間隔履歴
部1 205にラッチされていた速度情報はエッジ間隔履歴
部2 206にラッチされ、エッジ間隔履歴部2 206にラッ
チされていた速度情報はエッジ間隔履歴部3 207にラッ
チされる。
【0025】エッジ間隔検出部204、エッジ間隔履歴部1 20
5、エッジ間隔履歴部2 206、エッジ間隔履歴部3 207
にラッチされている各速度情報はエッジ間隔加算部208
に送られ4つの速度情報を加算した結果をその時の速度
情報として記憶する。つまり、エッジ間隔加算部208で
はエッジ検出部203からエッジ検出信号が出力される度
に速度情報が更新されることになる。
【0026】サーボコントローラー209は、所定間隔のサー
ボ周期になるとエッジ間隔加算部208内の速度情報をRea
dする。サーボコントローラー209は得られた速度情報や
位置情報等を基に演算を行い、最適なモーター制御情報
をモータードライバー210に出力する。モータードライ
バー210は入力された制御情報に従ってモーター211に出
力を行い、モーター211は駆動される。
【0027】ここで、速度情報の加算はエンコーダー信号制
御都202で行っているが、サーボコントローラー209がエ
ッジ間隔検出部204、エッジ間隔履歴部1 205、エッジ間
隔履歴部2 206、エッジ間隔履歴都3 207にラッチされ
ているそれぞれの速度情報をReadし、ソフト的に加算し
てもよい。
【0028】図４に本発明の実施例２を説明するた為のタイ
ミングチャートを示す。エンコーダ一信号のA相401、B
相402に対して、各相の各エッジを検出する度にエッジ
に同期したエッジ検出信号403をそれぞれ生成する。エ
ッジ信号の間隔は図示されていないカウンターによって
カウントされている。ここで、エッジ検出信号403が発
生することによりエッジ間隔aが確定すると、エッジ間
隔をカウントしている図示されていないカウンターをリ
セットすると共に確定したエッジ間隔aを速度情報ラッ
チ404にラッチする。再びエッジ検出信号403が発生して
エッジ間隔bが確定すると、エッジ間隔をカウントして
いるカウンターをリセットすると共に確定したエッジ間
隔bを速度情報ラッチ404に上書きして、速度情報aをエ
ッジ間隔履歴1 405にシフトする。
【0029】その後、再びエッジ検出信号403が発生すると
カウンターをリセットしてエッジ間隔cを速度情報ラッ
チ404、速度情報bをエッジ間隔履歴1 405、速度情報aを
エッジ間隔履歴2 406にラツチする。更にエッジ検出信
号403が発生するとカウンターをリセットしてエッジ間
隔dを速度情報ラッチ404、速度情報cをエッジ間隔履歴1
405、速度情報bをエッジ間隔履歴2 406、速度情報aを
エッジ間隔履歴3407にラッチする。
【0030】以後同様にエッジ検出信号403が発生する度に
ラッチを繰り返す。また、速度加算Latch 408は、エッ
ジ検出信号403が発生する度に速度情報ラッチ404、エッ
ジ間隔履歴1 405、エッジ間隔履歴2 406、エッジ間隔
履歴3 407の値を加算した結果を格納する。
【0031】ここで、サーボ周期409のタイミングでサーボ
コントローラーが速度情報のReadを要求してきた時、速
度加算Latch 408の情報をRead Latch 410にラッチし
てサーボコントローラーはRead Latch 410内の速度情
報をリードする。
【0032】図４から明らかなように、本発明では、エンコ
ーダーの1周期の間に4回の速度情報の更新が行われ且
つ、その速度情報は必ず同一エッジ間のカウント情報に
なっている。これにより、低速でサーボ制御を行った際
にも安定したサーボ制御が可能になる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によりディ
ジタルエンコーダーの出力信号から速度情報を得る際、
片エッジサンプル方式で得た場合と同等の精度で且つ、
速度情報更新間隔が片エッジサンプル方式の2分の1又は
4分のlと短くなり、特に低速でサーボ制御した場合のサ
ーボ動作を安定させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例１を説明するブロック図
である。
【図２】図２は本発明の実施例２を説明するブロック図
である。
【図３】図３は本発明の実施例１を説明するタイミング
チャートである。
【図４】図４は本発明の実施例２を説明するタイミング
チャートである。
【図５】図５はディジタルエンコーダーモデル図であ
る。
【図６】図６はエンコーダー差動出力波形図である。
【図７】図７はフォトダイオードに感度差がある場合の
エンコーダー差動出力波形図である。
【符号の説明】
101，201 エンコーダー 102，202 エンコーダー信号制御部 103，203 エッジ検出部 113，209 サーボコントローラー 114，210 モータードライバー 115，211 モーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｐ 3/489 Ｇ０１Ｐ 3/489 Ｆ Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｒ Ｆターム(参考） 2C058 AB15 AC07 AE02 BA03 GA06 GA13 2F077 AA34 CC02 NN30 PP19 QQ05 TT42 TT57 2F103 BA31 CA02 DA01 DA13 EA02 EA12 EA24 EB12 EB16 ED11 ED23 ED25 FA04 FA12 5H550 AA15 BB08 DD06 FF04 FF05 GG03 JJ03 JJ12 JJ14 JJ17 LL08 5H571 AA13 BB07 FF06 FF07 GG02 JJ03 JJ13 JJ14 JJ17 LL08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】駆動手段と、 前記駆動手段により駆動される披駆動体の駆動速度に応
    じた周波数のパルス信号を発生する周波数信号発生手段
    と、 前記パルス信号の立ち上りと立下りを検出するエッジ検
    出手段と、 前記エッジ検出手段により検出されたエッジ間の周期を
    カウントする周期情報検出手段と、を有し、 前記エッジ検出手段によりエッジが検出される毎に検出
    されたエッジと同一のエッジ間の周期情報を前記駆動手
    段の制御速度情報として出力することを特徴とするディ
    ジタルエンコーダー制御方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載のディジタルエンコーダー制
    御方法において、 前記パルス信号の立ち上りと立下りを独立に検出可能な
    検出機構と、 前記パルス信号の立ち上りから立ち上りまでの周期をカ
    ウントする立ち上り間周期情報検出手段と、 前記パルス信号の立下りから立下りまでの周期をカウン
    トする立下り間周期情報検出手段と、を有し、 前記エッジ検出手段により検出されたエッジが、立ち上
    りエッジの時には前記立ち上り間周期情報検出手段、立
    下りエッジの時には前記立下り間周期情報検出手段によ
    り検出された周期情報を前記駆動手段の制御速度情報と
    して出力することを特徴とするディジタルエンコーダー
    制御方法。
  3. 【請求項３】請求項１記載のディジタルエンコーダー制
    御方法において、 前記周期情報検出手段によりカウントされた周期情報の
    1つ前の履歴を記憶しておく周期履歴情報記憶手段と、 前記周期情報と前記周期履歴情報を前記エッジ検出手段
    がエッジを検出する毎に加算する加算手段を有し、 前記加算手段により得られた周期情報を前記駆動手段の
    制御速度情報として出力することを特徴とするディジタ
    ルエンコーダー制御方法。
  4. 【請求項４】前記駆動手段により駆動される被駆動体の
    駆動速度に応じた周波数の第1のパルス信号を発生する
    第1の周波数信号発生手段と、 前記第1のパルス信号から電気角で約90度位相のずれた
    第2のパルス信号を発生する第2の周波数信号発生手段
    と、 前記第1のパルス信号の立ち上りと立下りエッジ、前記
    第2のパルス信号の立ち上りと立下りエッジをそれぞれ
    独立に検出可能な検出機構と、 前記第lのパルス信号の立ち上がりから立ち上りまでの
    周期をカウントする第1の周期情報検出手段と、 前記第lのパルス信号の立下りから立下りまでの周期を
    カウントする第2の周期情報検出手段と、 前記第2のパルス信号の立ち上りから立ち上りまでの周
    期をカウントする第3の周期情報検出手段と、 前記第2のパルス信号の立下りから立下りまでの周期を
    カウントする第4の周期情報検出手段を有し、 前記エッジ検出手段により検出されたエッジが、前記第
    1のパルス信号の立ち上りエッジ時には前記第lの周期情
    報検出手投、前記第lのパルス信号の立下りエッジ時に
    は前記第2の周期情報検出手段、前記第2のパルス信号の
    立ち上りエッジ時には前記第3の周期情報検出手段、前
    記第2のパルス信号の立下りエッジ時には前記第4の周期
    情報検出手段により検出された周期情報を前記駆動手段
    の制御速度情報として出力することを特徴とするディジ
    タルエンコーダー制御方法。
  5. 【請求項５】請求項１記載のディジタルエンコーダー制
    御方法において、 前記駆動手段により駆動される被駆動体の駆動速度に応
    じた周波数の第1のパルス信号を発生する第1の周波数信
    号発生手段と、 前記第1のパルス信号から電気角で約90度位相のずれた
    第2のパルス信号を発生する第2の周波数信号発生手段
    と、 前記第1のパルス信号と前記第2のパルス信号の立ち上り
    及び立下りを検出するエッジ検出手段と、 前記周期情報検出手投によりカウントされた周期情報の
    1つ前の履歴を記憶する第1の周期履歴情報記憶手段と、 2つ前の履歴を記憶する第2の周期履歴情報記憶手段と、 3つ前の履歴を記憶する第3の周期履歴情報記憶手投と、 前記周期情報と前記1つ前の履歴と前記2つ前の履歴と前
    記3つ前の履歴を前記エッジ検出手段がエッジを検出す
    る毎に加算する加算手段と、を有し、 前記加算手段により得られた周期情報を前記駆動手段の
    制御速度情報として出力することを特徴とするディジタ
    ルエンコーダー制御方法。
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