JP2005140697A - 速度検出装置及びその方法、並びにモータ制御装置及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２相のエンコーダ信号に位相誤差が含まれている場合においても、正確な速度を得る。
【解決手段】 ２つのパルス信号の立ち上がり及び立下りの４種類のエッジに対応して、エッジ検出装置１２ａ〜１２ｄ、エッジ検出時刻ラッチ１６ａ〜１６ｄ、エッジ間隔時間演算装置１８ａ〜１８ｄを設け、サンプル時間毎に位置カウンタ１１の値を読み取り、前回に読み取った値との差分を仮速度として求め、サンプル時間内で最後にエッジを検出したエッジ検出装置をエッジ選択装置２０で特定し、特定されたエッジ検出装置に対応したエッジ間隔時間と、仮速度から求められる同一エッジ間の距離とに基づいて、平均速度演算装置１９で速度を求める。
【選択図】 図１

Description

本発明は、速度検出装置及びその方法、並びにモータ制御装置及び記録装置に関し、より詳細には、デジタル・エンコーダから出力される、デューティが略５０％で位相差が約９０度の２つのパルス信号に基づいた、被駆動体の移動速度の算出に関する。

例えばワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置として、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等シート状の記録媒体に記録を行う記録装置が広く使用されている。

記録装置の記録方式としては様々な方式が知られているが、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能である、カラー化が容易である、静粛性に富む、等の理由でインクジェット方式が近年特に注目されており、又その構成としては、所望される記録情報に応じてインクを吐出する記録ヘッドを用紙等の記録媒体の搬送方向と交差する方向に往復走査させながら記録を行なうシリアル記録方式が安価で小型化が容易などの点から一般的に広く用いられている。

シリアル記録方式のインクジェット記録装置は、記録ヘッドを搭載するキャリッジと、記録媒体を搬送する搬送装置とを具備し、キャリッジによって複数のインク吐出口（ノズル）が配列された記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向（副走査方向）と交差する方向（主走査方向）にシリアルスキャンさせて記録を行い、１回の走査での記録を終了した後に記録媒体をその記録幅だけ搬送し、これら記録と搬送とを交互に繰り返すことにより、記録媒体に所望の画像の記録を行う。

図５は、従来の一般的なシリアル記録方式の記録装置の概略制御構成を示すブロック図である。

同図において、１は記録命令を発行するホストコンピュータ、２は記録命令を受けてアクチュエータ及び記録ヘッドの制御を行う記録制御装置、３はキャリッジモータを駆動制御するキャリッジモータ制御装置、３１は不図示のキャリッジを駆動するためのキャリッジモータ、３２はキャリッジの位置及び移動速度を検出するためのパルス信号を出力するリニアエンコーダ、３３はリニアエンコーダから出力されたパルス信号に基づいてキャリッジの位置及び移動速度を演算するための位置・速度検出装置、３４は記録制御装置の指令により位置・速度目標プロファイルを生成するキャリッジ移動目標生成装置、３５は検出位置・速度が目標位置・速度に追従するようキャリッジモータへの電圧又は電流指令を生成する補償演算装置、３６は補償演算装置３５からの指令を電力変換するモータ駆動回路、４は記録媒体搬送用の不図示のラインフィードモータを駆動制御するラインフィードモータ駆動装置である。

キャリッジモータ３１は、ブラシ付きＤＣモータ又はブラシレスモータである。モータ駆動回路３６は、Ｄ／Ａコンバータとリニアアンプの組み合わせまたはスイッチングコンバータで構成されており、電流フィードバック回路が付加されることもある。モータ３１がブラシレスモータの場合には相切り替え回路も含まれる。

リニアエンコーダ３２からは、互いの位相が約９０°ずれたＡ，Ｂ二相のパルス信号が出力され、移動方向と移動量が判別可能である。リニアエンコーダを用いた速度検出の基本的な方法には大別すると二種類ある。第１の方法は、単位時間当たりのエンコーダパルス数を速度情報として利用するものであり、パルス差分法と呼ばれている。第２の方法は、エンコーダパルスの時間間隔を計測してその逆数を速度情報として用いるものであり、時間間隔法と呼ばれている。一般に、パルス差分法では低速時の量子化誤差が大きく、時間間隔法では高速時の量子化誤差が大きい。特開平５−２３６７７２号公報（特許文献１）にはこれらを組み合わせて切り替える方法が開示されている。

一般にＡ，Ｂ相間の位相差は理論値の９０°からずれており、正確な速度検出にはこれを考慮する必要がある。特開平８−３３４５２６号公報（特許文献２）には、この位相誤差を積極的に補正する方法が開示されている。しかしながら、この方法ではあらかじめ精度良く位相誤差を計測しておく必要があり構成が複雑化し装置全体のコストが上昇する。低コストのシステムでは、単一相の片エッジのみを用いる最も簡便な構成が適している。

例えば、特開２００１−２１９６１３号公報（特許文献３）には、Ａ相の立ち上がりから次の立ち上がり、Ａ相の立ち下がりから次の立ち下がり、Ｂ相の立ち上がりから次の立ち上がり、Ｂ相の立ち下がりから次の立ち下がりの４つの時間間隔を別々に計測し、直近の計測値の逆数から速度を求める方法が開示されている。これにより位相誤差の影響を受けずに瞬時速度情報の計算が可能である。

この特許文献３に開示された時間間隔法では、直近の単一のパルス間隔のみから速度検出を行っており、高周波ノイズに対して敏感である。すなわち、エンコーダの汚れなどによる信号欠損に対して脆弱である。そのため実用的には低域濾波フィルタを挿入する必要がある。そこで、単位時間内のパルス数とその間の所要時間の両方を計測して速度を求める方法が知られている特開平１−１７４９８２号公報（特許文献４）にはこの方法を用いて加速度を検出することが開示されている。

図７は、速度検出法の原理を説明するための２相のパルス信号の波形の例を示す図である。

同図において、（ａ）はＡ相及びＢ相のパルス信号の波形を示し、（ｂ）は両信号の立ち上がり及び立ち下がりのエッジ検出結果を示し、（ｃ）は全てのエッジ検出結果の合成出力を示している。なお、（ｂ）において、「↑」は立ち上がりエッジ、「↓」は立ち下がりエッジを表わしている。

ここで、サンプル間隔Ｔｓの時間間隔でエッジ検出パルスをサンプリングしたとする。サンプリング開始位置は位置０と１の間であり、サンプリング終了位置は位置ＰとＰ＋１の間であったとする。この場合位置０から位置Ｐまでの移動に要した経過時間がＴｄであるので、位置Ｐから位置０までの距離を経過時間Ｔｄで除すれば、サンプル期間に最も近い期間の平均速度が極めて正確に算出される。

図６は、平均速度検出法を用いた場合の、図５に示した位置・速度検出装置３３の詳細な構成を示すブロック図である。

同図において、１１はエンコーダのＡ相及びＢ相出力の変化毎に両信号の位相関係によってカウントアップ又はカウントダウンする４逓倍位置カウンタ、１２ａ〜１２ｄはエンコーダのＡ相及びＢ相出力の立ち上がり及び立ち下がりエッジを検出するエッジ検出装置、１３はエッジ検出装置の出力全ての論理和である合成信号を生成するエッジ合成装置、１４は計時用クロック信号発生装置、１５は発生されたクロック信号をカウントするフリーランカウンタ、１６は合成信号のエッジ毎にフリーランカウンタの値を保持するエッジ検出時刻ラッチ、１７はサンプル周期Ｔｓ毎に位置カウンタ１１の値を読み取りその差分Ｖtmpを計算する仮速度演算装置、１８はサンプル周期Ｔｓ毎にエッジ検出時刻ラッチ１６の値を読み取りその差分deltaを計算するエッジ間隔時間演算装置、１９は仮速度Ｖtmpとエッジ間隔deltaからサンプル期間内の平均速度を計算する平均速度演算装置である。

なお、本例では、１１〜１６まではハードウェアで実現されており、１７〜１９はマイクロプロセッサが実行するプログラムとして実現されているものとする。

ここで、クロック信号の周波数をＦ［Ｈｚ］、エンコーダ基本解像度をＲ［１／ｍ］とすれば平均速度Ｖave［ｍ／ｓ］は、
Ｖave ＝（Ｖtmp／（４・Ｒ））／（delta／Ｆ）
＝（Ｆ／（４・Ｒ））・（Ｖtmp／delta）
＝Ｋ・（Ｖtmp／delta） （１）
で算出される。即ち、仮速度をエッジ間隔で除し、定数を乗ずればよい。式内の定数４は位置カウンタが４逓倍されていることに対応している。

以下、本従来例の動作について、図８、図９、図１０のフローチャートを参照して説明する。図８は記録動作全体のフローチャート、図９はキャリッジモータの動作を示すフローチャート、図１０はエンコーダ読み込みと位置・速度演算処理のフローチャートをそれぞれ示している。

図８を参照して記録動作全体の処理を説明すると、ホストコンピュータ１にて記録指令が生成されると（ステップＳ１１）、１回の主走査での記録が終了したか否かを判定し（ステップＳ１２）、終了していない場合には、記録媒体を搬送させるべく、記録制御装置２からラインフィードモータ駆動装置４に移動指令が発せられる（ステップＳ１３）。ラインフィードモータによる記録媒体の搬送が終了したら、キャリッジを移動させて次の主走査を行わせるべく、記録制御装置２は次にキャリッジモータ駆動装置３に移動指令を発する（ステップＳ１４）。

以上の動作が終了したら、再度ステップＳ１２に戻り、記録が終了したか否かを判定し、終了条件（例えば１ページ分の記録が完成する）に達するまで、ステップＳ１３及びＳ１４を繰り返す。

次に、ステップＳ１４のキャリッジモータ移動指令に対応したキャリッジモータの動作について図９を参照して説明する。

キャリッジモータ駆動装置３は移動指令を受けると（ステップＳ２１）、移動が終了したか否かを判定し（ステップＳ２２）、終了していない場合には、キャリッジ移動目標生成装置３４が移動目標位置と速度を生成し（ステップＳ２３）、位置・速度検出装置３３がエンコーダ３２の状態を読み取り位置と速度の演算を行う（ステップＳ２４）。最後に補償演算装置３５にて補償演算を行いモータに対する電圧指令を生成する（ステップＳ２５）。

以上の動作が終了したら、再度ステップＳ２２に戻り、移動が終了したか否かを判定し、終了条件に達するまで、サンプル周期Ｔｓ毎にステップＳ２３からＳ２５を繰り返す。

次に、ステップＳ２４のエンコーダ読込みと位置・速度演算処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明において、記号Ｔｃ［ｈ］はエッジ検出時刻ラッチの履歴を表しており、Ｐｃ［ｈ］は位置カウンタの履歴を表している。ｈ＝０が最新の値であり、ｈ＝１が１サンプル前の値である。

位置・速度検出装置３３は所定のサンプル周期毎に起動される（ステップＳ３０１）。まず、Ｔｃ，Ｐｃの履歴を更新する（ステップＳ３０２）。そして、位置カウンタ１１の値を変数tmppcに読み込み（ステップＳ３０３）、エッジ検出時刻ラッチ１６の値をＴｃ［０］に読み込む（ステップＳ３０４）。

次に、再度位置カウンタ１１の値をＰｃ［０］に読み込み（ステップＳ３０５）、tmppcとＰｃ［０］が一致しているか否かを判定する（ステップＳ３０６）。もし不一致ならきわどいタイミングで読み込んだ（ステップＳ３０３とＳ３０５の間にエッジが検出された）ことになるので、もう一度エッジ検出時刻ラッチ１６の値をＴｃ［０］に読み込む（ステップＳ３０７）。

ステップＳ３０６でtmppcとＰｃ［０］が一致している場合及びステップＳ３０７の後、仮速度演算装置１７にて差分により仮速度Ｖtmpを計算し（ステップＳ３０８）、エッジ間隔演算装置１８にて差分によりエッジ間隔時間deltaを計算する（ステップＳ３１１）。平均速度演算装置１９ではdeltaがゼロであるか否かを判定し（ステップＳ３１２）、ゼロでなければ仮速度をエッジ間隔時間で除して平均速度Ｖaveを求める（ステップＳ３１３）。一方、deltaがゼロの場合は平均速度として直前のＶaveがそのまま維持される。

以上説明した従来例によれば、低域濾波フィルタなしにきわめて正確な平均速度が得られる。
特開平５−２３６７７２号公報 特開平８−３３４５２６号公報 特開２００１−２１９６１３号公報 特開平１−１７４９８２号公報

しかしながら、上記で説明した従来例では、エンコーダ信号の位相誤差については考慮しておらず、エンコーダ信号に位相誤差があると、すなわち、エッジ間隔が一定でないと、検出速度にも誤差が発生してしまい、モータを正確に速度制御することが困難となる。

本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、２相のエンコーダ信号に位相誤差が含まれている場合においても、正確な速度を得ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様による速度検出装置は、デジタル・エンコーダから出力される、デューティが略５０％で位相差が約９０度の２つのパルス信号に基づいて、被駆動体の移動速度を求める速度検出装置であって、
前記２つのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立下りエッジのいずれかをそれぞれ検出する４つのエッジ検出手段と、
所定周波数のクロック信号を発生するクロック発生手段と、
前記クロックをカウントするカウンタと、
前記４つのエッジ検出手段に対応して設けられ、対応するエッジ検出手段がエッジを検出したときに前記カウンタの値を格納する、４つのカウントラッチ手段と、
前記２つのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立下りエッジの位相の関係に応じて、カウントアップ又はカウントダウンする位置カウンタと、
前記４つのカウントラッチ手段に対応して設けられ、所定の時間間隔毎に対応するカウントラッチ手段の値を読み取り、前回に読み取った値との差分をエッジ間隔時間として求める、４つのエッジ間隔時間演算手段と、
前記所定の時間間隔毎に前記位置カウンタの値を読み取り、前回に読み取った値との差分を仮速度として求める仮速度演算手段と、
前記所定の時間間隔内で最後にエッジを検出したエッジ検出手段を特定するエッジ選択手段と、
前記特定されたエッジ検出手段に対応したエッジ間隔時間演算手段によって求められたエッジ間隔時間と、前記仮速度から求められる同一エッジ間の距離とに基づいて、速度を求める速度演算手段と、を備えている。

すなわち、本発明では、デジタル・エンコーダから出力される、デューティが略５０％で位相差が約９０度の２つのパルス信号に基づいて、被駆動体の移動速度を求める際に、２つのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立下りエッジのいずれかを４つのエッジ検出手段でそれぞれ検出し、所定周波数のクロック信号を発生して、該クロックをカウンタでカウントし、４つのエッジ検出手段がエッジを検出したときのカウンタの値を対応するカウントラッチ手段にそれぞれ格納し、２つのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立下りエッジの位相の関係に応じて、位置カウンタをカウントアップ又はカウントダウンし、所定の時間間隔毎に対応するカウントラッチ手段の値を読み取り、前回に読み取った値との差分をエッジ間隔時間として求め、所定の時間間隔毎に位置カウンタの値を読み取り、前回に読み取った値との差分を仮速度として求め、所定の時間間隔内で最後にエッジを検出したエッジ検出手段を特定し、特定されたエッジ検出手段に対応したエッジ間隔時間と、仮速度から求められる同一エッジ間の距離とに基づいて、速度を求める。

このようにすると、２つのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立下りエッジの４種類のエッジのうち、同じ種類のエッジ間の時間間隔に基づいて速度を求めるので、２相のエンコーダ信号に位相誤差が含まれている場合においても、サンプル期間内の速度をきわめて正確に検出することができる。

なお、エッジ選択手段は、４つのカウントラッチ手段に格納されたカウンタの値から所定の時間間隔内で最後にエッジを検出したエッジ検出手段を特定するのがよい。

速度演算手段は、仮速度を４で除したものを切り上げた整数を４倍した値を同一エッジ間の距離として求める４逓倍無効化仮速度演算手段を含んでいるのがよい。

また、上記の目的は、上記の速度検出装置に対応した速度検出方法によっても達成される。

更に、本発明の速度検出装置及び速度検出方法は、動力源としてのモータを含み、速度を被駆動体の検出速度としてモータの速度フィードバック制御を行うモータ制御装置、該モータ制御装置を、記録ヘッドを搭載したキャリッジの速度フィードバック制御に用いる記録装置に適用すると好適である。

本発明によれば、２相のエンコーダ信号に位相誤差が含まれている場合においても、サンプル期間内の速度をきわめて正確に検出することができる。

これにより、位相誤差の比較的大きなエンコーダを使用する場合であっても、ローパスフィルタなしで、汚れなどに強い速度検出法によるモータ制御が可能となる。

以下に、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

なお、以下に説明する実施形態では、インクジェット記録方式を用いた記録装置のキャリッジを駆動するモータの制御に本発明を適用した例を説明する。

本明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

図１１は本発明の代表的な実施形態であるインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。

図１１に示すように、インクジェット記録装置（以下、記録装置という）は、インクジェット方式に従ってインクを吐出して記録を行なう記録ヘッド１０３を搭載したキャリッジ１０２にキャリッジモータＭ１によって発生する駆動力を伝達機構４より伝え、キャリッジ１０２を矢印Ａ方向に往復移動させるとともに、例えば、記録紙などの記録媒体Ｐを給紙機構１０５を介して給紙し、記録位置まで搬送し、その記録位置において記録ヘッド１０３から記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行なう。

また、記録ヘッド１０３の状態を良好に維持するためにキャリッジ１０２を回復装置１１０の位置まで移動させ、間欠的に記録ヘッド１０３の吐出回復処理を行う。

記録装置のキャリッジ１０２には記録ヘッド１０３を搭載するのみならず、記録ヘッド１０３に供給するインクを貯留するインクカートリッジ１０６を装着する。インクカートリッジ１０６はキャリッジ１０２に対して着脱自在になっている。

図１１に示した記録装置はカラー記録が可能でり、そのためにキャリッジ１０２にはマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを夫々、収容した４つのインクカートリッジを搭載している。これら４つのインクカートリッジは夫々独立に着脱可能である。

さて、キャリッジ１０２と記録ヘッド１０３とは、両部材の接合面が適正に接触されて所要の電気的接続を達成維持できるようになっている。記録ヘッド１０３は、記録信号に応じてエネルギーを印加することにより、複数の吐出口からインクを選択的に吐出して記録する。特に、この実施形態の記録ヘッド１０３は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット方式を採用し、熱エネルギーを発生するために電気熱変換体を備え、その電気熱変換体に印加される電気エネルギーが熱エネルギーへと変換され、その熱エネルギーをインクに与えることにより生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させる。この電気熱変換体は各吐出口のそれぞれに対応して設けられ、記録信号に応じて対応する電気熱変換体にパルス電圧を印加することによって対応する吐出口からインクを吐出する。

図１１に示されているように、キャリッジ１０２はキャリッジモータＭ１の駆動力を伝達する伝達機構１０４の駆動ベルト１０７の一部に連結されており、ガイドシャフト１１３に沿って矢印Ａ方向に摺動自在に案内支持されるようになっている。従って、キャリッジ１０２は、キャリッジモータＭ１の正転及び逆転によってガイドシャフト１１３に沿って往復移動する。また、キャリッジ１０２の移動方向（矢印Ａ方向）に沿ってキャリッジ１０２の絶対位置を示すためのエンコーダフィルム１０８が備えられている。この実施形態では、エンコーダフィルム１０８は透明なＰＥＴフィルムに必要なピッチで黒色のバーを印刷したものを用いており、その一方はシャーシ１０９に固着され、他方は板バネ（不図示）で支持されている。

また、記録装置には、記録ヘッド１０３の吐出口（不図示）が形成された吐出口面に対向してプラテン（不図示）が設けられており、キャリッジモータＭ１の駆動力によって記録ヘッド１０３を搭載したキャリッジ１０２が往復移動されると同時に、記録ヘッド１０３に記録信号を与えてインクを吐出することによって、プラテン上に搬送された記録媒体Ｐの全幅にわたって記録が行われる。

さらに、図１１において、１１４は記録媒体Ｐを搬送するために搬送モータＭ２によって駆動される搬送ローラ、１１５はバネ（不図示）により記録媒体Ｐを搬送ローラ１１４に当接するピンチローラ、１１６はピンチローラ１１５を回転自在に支持するピンチローラホルダ、１１７は搬送ローラ１１４の一端に固着された搬送ローラギアである。そして、搬送ローラギア１１７に中間ギア（不図示）を介して伝達された搬送モータＭ２の回転により、搬送ローラ１１４が駆動される。

またさらに、１２０は記録ヘッド１０３によって画像が形成された記録媒体Ｐを記録装置外ヘ排出するための排出ローラであり、搬送モータＭ２の回転が伝達されることで駆動されるようになっている。なお、排出ローラ１２０は記録媒体Ｐをバネ（不図示）により圧接する拍車ローラ（不図示）により当接する。１２２は拍車ローラを回転自在に支持する拍車ホルダである。

またさらに、記録装置には、図１１に示されているように、記録ヘッド１０３を搭載するキャリッジ１０２の記録動作のための往復運動の範囲外（記録領域外）の所望位置（例えば、ホームポジションに対応する位置）に、記録ヘッド１０３の吐出不良を回復するための回復装置１１０が配設されている。

回復装置１１０は、記録ヘッド１０３の吐出口面をキャッピングするキャッピング機構１１１と記録ヘッド１０３の吐出口面をクリーニングするワイピング機構１１２を備えており、キャッピング機構１１１による吐出口面のキャッピングに連動して回復装置内の吸引手段（吸引ポンプ等）により吐出口からインクを強制的に排出させ、それによって、記録ヘッド１０３のインク流路内の粘度の増したインクや気泡等を除去するなどの吐出回復処理を行う。

また、非記録動作時等には、記録ヘッド１０３の吐出口面をキャッピング機構１１１によるキャッピングすることによって、記録ヘッド１０３を保護するとともにインクの蒸発や乾燥を防止することができる。一方、ワイピング機構１１２はキャッピング機構１１１の近傍に配され、記録ヘッド１０３の吐出口面に付着したインク液滴を拭き取るようになっている。

これらキャッピング機構１１１及びワイピング機構１１２により、記録ヘッド１０３のインク吐出状態を正常に保つことが可能となっている。

本実施形態の記録装置の概略制御構成は、図５に関して説明した従来の一般的なシリアル記録方式の記録装置の概略制御構成と同様であり、説明を省略する。

以下、以上のような構成の記録装置におけるキャリッジの駆動制御について説明する。

まず、図２の２相のパルス信号の波形の例を参照して、本発明による速度検出（平均速度検出）の基本原理を説明する。なお、図２は上記で従来例に関して説明した図７と同様に、（ａ）はＡ相及びＢ相のパルス信号の波形を示し、（ｂ）は両信号の立ち上がり及び立ち下がりのエッジ検出結果を示し、（ｃ）は全てのエッジ検出結果の合成出力を示している。また、図２の符号は図７の符号と同一であるので説明を省略する。

ここで、サンプル間隔Ｔｓの時間間隔でエッジ検出パルスをサンプリングしたとする。サンプリング開始位置は位置０と１の間であり、サンプリング終了位置は位置ＰとＰ＋１の間であったとする。この場合、最新のエッジ位置ＰはＢ相の立ち上がりエッジである。速度を求める際に位相誤差の影響を受けないようにするためには、サンプリング開始位置もＢ相の立ち上がりエッジに合わせる必要がある。この場合、図において位置０の直前のＢ相立ち上がり位置は−１であることが判る。従って、位置−１から位置Ｐまでの移動に要した経過時間Ｔｄを計測し、位置Ｐから位置−１までの距離を経過時間Ｔｄで除すれば、位相誤差の影響を受けずにサンプル期間に最も近い期間の速度が極めて正確に算出される。

図１は、このようにして速度を算出する、本実施形態の位置・速度検出装置３３の詳細な構成を示すブロック図である。

図６に示した従来の位置・速度検出装置の構成と比較すると、図６の構成では、エッジ検出装置１２ａ〜１２ｄの出力がエッジ合成装置１３に入力されてまとめられ、その出力が時刻ラッチ１６に入力される、このため時刻ラッチ１６及びエッジ間隔時間演算装置１８はいずれも１つである。

一方、図１の構成では、各エッジ検出装置１２ａ〜１２ｄの出力が対応する時刻ラッチ１６ａ〜１６ｄに入力され、その出力が対応するエッジ間隔時間演算装置１８ａ〜１８ｄに入力される。すなわち、エッジ検出装置１２ａ〜１２ｄに対応して時刻ラッチ１６及びエッジ間隔時間演算装置１８が４つずつ設けられている。更に、これらのエッジから、最後に更新されたエッジ（最新のエッジ）を求める（選択する）。同一種類のエッジ間隔時間を求めるために、この最新エッジを選択する選択装置２０と、切り換えスイッチ２１が設けられており、同一種類のエッジ間の移動距離を求めるために、４逓倍無効化演算装置２２が設けられている。この時刻ラッチ１６は、エッジを検出した時のカウント値を保持するラッチである。

なお、本実施形態では、１１〜１６まではハードウェアで実現されており、１７〜２２はマイクロプロセッサが実行するプログラムとして実現されている。

以下、本実施形態の動作について図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。図３はエンコーダ読み込みと位置・速度演算処理のフローチャートであり、図４はエッジ選択処理のフローチャートをそれぞれ示している。なお、記録動作全体の処理及びキャリッジモータの動作については、上記で従来例に関して説明した図８及び図９とそれぞれ同様であるので、ここでは説明を省略する。

図３を参照して、本実施形態のエンコーダ読込みと位置・速度演算処理について説明する。なお、以下の説明において、記号Ｔｃ［ｈ］［ｅ］はエッジ検出時刻ラッチの履歴を表しており、Ｐｃ［ｈ］は位置カウンタの履歴を表している。ｈが履歴の序数（ｈ＝０が最新の値、ｈ＝１が１サンプル前の値を示す）、ｅは対応するエッジの序数であり、０がＡ↑（つまりA相の立ち上りエッジ）、１がＢ↑（つまりB相の立ち上りエッジ）、２がＡ↓（つまりA相の立ち下がりエッジ）、３がＢ↓（つまりB相の立ち下がりエッジ）をそれぞれ示す。

位置・速度検出装置３３は所定のサンプル周期毎に起動される（ステップＳ３０１）。まず、Ｔｃ，Ｐｃの履歴を更新する（ステップＳ３０２）。そして、位置カウンタ１１を変数tmppcに読み込み（ステップＳ３０３）、エッジ検出時刻ラッチ１６ａ〜１６ｄの値をＴｃ［０］［０］〜Ｔｃ［０］［３］にそれぞれ読み込む（ステップＳ３０４）。

次に、再度位置カウンタ１１の値をＰｃ［０］に読み込み（ステップＳ３０５）、tmppcとＰｃ［０］が一致しているか否かを判定する（ステップＳ３０６）。もし不一致ならきわどいタイミングで読み込んだ（ステップＳ３０３とＳ３０５の間にエッジが検出された）ことになるので、もう一度エッジ検出時刻ラッチ１６ａ〜１６ｄの値をＴｃ［０］［０］〜Ｔｃ［０］［３］にそれぞれ読み込む（ステップＳ３０７）。

ステップＳ３０６でtmppcとＰｃ［０］が一致している場合及びステップＳ３０７の後、仮速度演算装置１７にて差分により仮速度Ｖtmpを計算し（ステップＳ３０８）、４逓倍無効化演算装置２２により、４の倍数でＶtmpより小さくない最小の数を計算しＶtmp４とする（ステップＳ３０９）。これは、同一種類のエッジ間での移動距離を求める演算である。次に、エッジ選択装置２０により最新のエッジの種類を判定する（ステップＳ３１０）。そして、エッジ間隔演算装置１８にて差分によりエッジ間隔時間deltaを計算する（ステップＳ３１１）。なお、ここでは選択された最新のエッジ種類に対応するエッジ間隔の計算だけが実行される。平均速度演算装置１９ではdeltaがゼロであるか否かを判定し（ステップＳ３１２）、ゼロでなければ仮速度をエッジ間隔時間で除して速度Ｖaveを求める（ステップＳ３１３）。一方、deltaがゼロの場合は速度として直前のＶaveがそのまま維持される。

次に、ステップＳ３１０でのエッジ選択処理を実行する、エッジ選択装置の動作を、図４のフローチャートを参照して説明する。

エッジ選択処理が起動されると（ステップＳ４０１）、ｎ＝０（A相の立ち上りエッジ）に設定し、Ｔｃ［０］［０］の値を最大値ｍａｘに設定する（ステップＳ４０２）。そして、ｉの値を１から３に変えて（ステップＳ４０３）、Ｔｃ［０］［ｉ］がｍａｘより大きいか否かを判定し（ステップＳ４０４）、大きい場合にはｎにｉの値を代入し、ｍａｘの値をＴｃ［０］［ｎ］に更新する。大きくない場合にはｉを次の値に変える（ステップＳ４０６）。このようにして、４種類のエッジから１つのエッジを選択する。

すなわち、図４の処理は、Ｔｃ［０］［ｎ］≧Ｔｃ［０］［ｉ］｜ｉ＝［０，３］となるｎを、ｉの値を順番に変更しながら探索するものである。

以上説明したように本実施形態によれば、同じ種類のエッジ間の時間に基づいて速度を求めるので、２相のエンコーダ信号に位相誤差が含まれている場合においても、サンプル期間内の速度をきわめて正確に検出することができる。

（他の実施形態）
以上説明した実施形態は、インクジェット記録装置のキャリッジモータの制御に本発明を適用した例であるが、搬送モータの制御に適用しても構わなし、本発明は記録装置以外の電子機器などで、モータによって駆動される様々な機構の速度制御にも適用することができるのはもちろんである。

本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

なお、本発明は、前述した実施形態の機能の少なくとも一部を実現するソフトウェアのプログラム（本実施形態では図３、図４、図８及び図９に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。

本発明の実施形態による速度検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明による速度検出の基本原理を説明するための２相のパルス信号の波形の例を示す図である。 本発明の実施形態による速度検出装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるエッジ選択装置の動作を示すフローチャートである。 記録装置の概略制御構成を示すブロック図である。 従来の平均速度検出法による速度検出装置の構成を示すブロック図である。 従来の平均速度検出法による平均速度検出の基本原理を説明するための２相のパルス信号の波形の例を示す図である。 記録動作全体の処理を示すフローチャートである。 キャリッジモータ駆動装置の動作を示すフローチャートである。 従来の平均速度検出法による速度検出装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の代表的な実施形態であるインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。

符号の説明

１ ホストコンピュータ
２ 記録制御装置
３ キャリッジモータ駆動装置
４ ラインフィードモータ駆動装置
３１ キャリッジモータ
３２ エンコーダ
３３ 位置・速度検出装置
３４ キャリッジ移動目標生成装置
３５ 補償演算装置
３６ モータ駆動回路
１１ ４逓倍位置カウンタ
１２ エッジ検出装置
１３ エッジ合成装置
１４ クロック発生装置
１５ フリーランカウンタ
１６ エッジ検出時刻ラッチ
１７ 仮速度演算装置
１８ エッジ間隔時間演算装置
１９ 平均速度演算装置
２０ エッジ選択装置
２１ エッジ間隔選択装置
２２ ４逓倍無効化演算装置

Claims (6)

1. デジタル・エンコーダから出力される、デューティが略５０％で位相差が約９０度の２つのパルス信号に基づいて、被駆動体の移動速度を求める速度検出装置であって、
   前記２つのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立下りエッジのいずれかをそれぞれ検出する４つのエッジ検出手段と、
   所定周波数のクロック信号を発生するクロック発生手段と、
   前記クロックをカウントするカウンタと、
   前記４つのエッジ検出手段に対応して設けられ、対応するエッジ検出手段がエッジを検出したときに前記カウンタの値を格納する、４つのカウントラッチ手段と、
   前記２つのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立下りエッジの位相の関係に応じて、カウントアップ又はカウントダウンする位置カウンタと、
   前記４つのカウントラッチ手段に対応して設けられ、所定の時間間隔毎に対応するカウントラッチ手段の値を読み取り、前回に読み取った値との差分をエッジ間隔時間として求める、４つのエッジ間隔時間演算手段と、
   前記所定の時間間隔毎に前記位置カウンタの値を読み取り、前回に読み取った値との差分を仮速度として求める仮速度演算手段と、
   前記所定の時間間隔内で最後にエッジを検出したエッジ検出手段を特定するエッジ選択手段と、
   前記特定されたエッジ検出手段に対応したエッジ間隔時間演算手段によって求められたエッジ間隔時間と、前記仮速度から求められる同一エッジ間の距離とに基づいて、速度を求める速度演算手段と、を備えることを特徴とする速度検出装置。
2. 前記エッジ選択手段は、前記４つのカウントラッチ手段に格納されたカウンタの値から前記所定の時間間隔内で最後にエッジを検出したエッジ検出手段を特定することを特徴とする請求項１に記載の速度検出装置。
3. 前記速度演算手段は、前記仮速度を４で除したものを切り上げた整数を４倍した値を前記同一エッジ間の距離として求める４逓倍無効化仮速度演算手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の速度検出装置。
4. 請求項１に記載の速度検出装置と、動力源としてのモータとを含み、前記速度を被駆動体の検出速度として前記モータの速度フィードバック制御を行うことを特徴とするモータ制御装置。
5. 請求項４に記載のモータ制御装置を、記録ヘッドを搭載したキャリッジの速度フィードバック制御に用いることを特徴とする記録装置。
6. デジタル・エンコーダから出力される、デューティが略５０％で位相差が約９０度の２つのパルス信号に基づいて、被駆動体の移動速度を求める速度検出方法であって、
   前記２つのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立下りエッジの４つのエッジを検出するエッジ検出工程と、
   所定周波数で発生されるクロック信号をカウンタでカウントするカウント工程と、
   前記４つのエッジそれぞれが検出されたタイミングにおけるカウンタの値に基づいて、所定の時間間隔毎に、それぞれのエッジの間隔時間を求めるエッジ間隔算出工程と、
   前記２つのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立下りエッジの位相の関係に応じて、位置カウンタの値をカウントアップ又はカウントダウンする位置カウント工程と、
   前記所定の時間間隔毎に前記位置カウンタの値を読み取り、前回に読み取った値との差分を仮速度として求める仮速度算出工程と、
   前記所定の時間間隔内で最後に検出されたエッジを特定するエッジ選択工程と、
   前記特定されたエッジに対応したエッジ間隔時間と、前記仮速度から求められる同一エッジ間の距離とに基づいて、速度を求める速度算出工程と、を備えることを特徴とする速度検出方法。

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