JP2005225181A - 記録装置及び移動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 紙粉やインク滴の付着などのためエンコーダセンサから出力される信号が欠落してしまい、正しく制御を行うことが出来ない。
【解決手段】 記録ヘッドの所定距離の移動に応じて信号を周期的に出力する信号出力手段、信号が入力されなかった場合には、信号を出力し補完を行う信号補完手段と、信号補完手段が出力した信号と記録領域を示す信号に基づいて、記録ヘッドの位置信号を出力し、その信号に基づいて記録ヘッドの移動を制御する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、記録ヘッドを走査させて記録を行う記録装置に関するものである。

従来から、記録ヘッドを走査させ、記録用紙に画像記録を行う記録装置において、例えば光学式エンコーダセンサとリニアスケールを用いてキャリッジの速度制御、位置制御を行っている。このエンコーダセンサから出力された信号が欠落した場合、その位置や速度の精度が悪化して、記録された画像品位は低下してしまう。そして、エンコーダセンサから出力された信号が欠落した場合の補完処理は行っていなかった。
特開平７−２５１０３号公報

キャリッジに実装され、その位置制御や速度制御に使われている光学式エンコーダセンサは、長期間使用するなかで紙粉やインク滴の付着、振動などによってリニアスケールが正しく読みとられず、光学式エンコーダセンサから検出されるエンコーダ相の出力が欠落してしまうことがある。

この場合、位置情報が正しく更新されない事で印字不可能な領域が存在したり、速度制御に利用されるエンコーダ周期のカウントが正しく行うことが出来ず、キャリッジを動かしているモータの制御も正確に実行できず、画像品位が低下してしまう。

本発明は、従来の技術に鑑みてなされたもので、エンコーダ相が欠落した場合は、そのエンコーダ相を補完し、その補完されたエンコーダ相を用いて印字領域でのキャリッジの位置制御、速度制御を行うことを可能とすることで、上記問題に対する記録装置の信頼性の向上を図ることを目的としている。

また、本発明は記録装置の長期間の使用によって生じる印字品位の劣化を防ぐことで、より高品位なプリントが得られる記録方法及びその装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明の記録装置は以下のような構成を備える。記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、前記記録ヘッドの所定距離の移動に応じて複数の信号を周期的に出力する信号出力手段と、前記信号出力手段が出力する前記信号が入力されなかった場合には、信号を出力し補完を行う信号補完手段と、前記信号補完手段が出力した信号と記録領域を示す信号に基づいて、前記記録ヘッドの位置信号を出力する位置信号出力手段と、前記位置信号生成手段が出力した信号に基づいて前記記録ヘッドにより記録を行うことを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、リニアスケールに着いた油やインク滴によって、光学式エンコーダセンサが相の変化を正しく読みとることが出来ずエンコーダ相の出力が欠落した場合に、補完エンコーダ相を生成し、その補完エンコーダ相を用いて位置制御、速度制御を行うことで、より信頼性の高い記録装置を提供できる。

図１は、本発明の実施例に記載の記録装置の主要な部分の構成を示す図である。図１において、１は印字ヘッド（記録ヘッド）、２は印字ヘッドを搭載するキャリッジ、３はキャリッジ２を駆動するキャリッジモータ、４は記録ヘッド１と不図示のヘッド駆動制御回路を接続するフレキシブルケーブルである。５は紙送りギア、６は紙送りギア５を介して紙送りローラ７を駆動する紙送りモータである。８はリニアエンコーダ、９はキャリッジの位置検出を行う光センサであり、８、９によりキャリッジの位置を検出する光学式エンコーダセンサを構成している。Ｐは被記録媒体（記録用紙）である。

図２は、本実施例の制御部分の構成を示した図である。１１は制御コマンドや制御データを送るホスト装置（例えば、パーソナルコンピュータ）、１２はそのホスト１１から送信されたデータを受信するためのＩ／Ｆ回路、１３は記録装置を制御するためのＣＰＵ、１４は所要の作業領域を提供したり、ホスト１１からインターフェース回路１２を介して入力された制御データ等を一時格納したりするためのＲＡＭ、また、ＲＯＭ１５には、前記ＣＰＵ１３が動作するためのプログラムや、ヘッド駆動、モータ駆動等の制御テーブルがあらかじめ格納されている。１６はキャリッジ位置検出素子である光学式エンコーダセンサ１９の出力によりキャリッジの位置を検出するエンコーダ回路である。１７は記録ヘッド２１やヘッドドライバ２０を駆動するための駆動回路、１８はキャリッジモータ２２、紙送りモータ２３を駆動するための駆動回路である。

図３は、本実施の形態における移動体の移動を制御する制御装置（移動制御装置）を示すブロック図である。光学式エンコーダセンサ３１から出力され、補完エンコーダ相生成器３２に入力されるエンコーダ相信号は、それぞれ図４に示すように９０°電気角の位相差を持ったエンコーダＡ相、エンコーダＢ相の２チャンネルのデジタル信号波形である。しかし、この位相差９０°は部品によってばらつきがあり、誤差が大きい。

そこで、この光学式エンコーダセンサを用いたキャリッジの位置制御、速度制御にはＡ相の立ち上がり、または、Ａ相の立ち下がりの時にＢ相がＨｉｇｈ状態（ハイレベル）か、Ｌｏｗ状態（ロウレベル）か、を判断することによって行う。

図５は、その関係を示す図である。進行方向が往方向（キャリッジのホームポジションから遠ざかる方向）では、Ａ相の立ち上がり時にＢ相がＬｏｗ状態であるならば位置検出パルスを生成し、復方向（キャリッジのホームポジションに近づく方向）では、Ａ相の立ち下がり時に、Ｂ相がＬｏｗ状態であるならば位置検出パルスを生成する。この生成された位置検出パルスを基にして、図６に示すキャリッジの位置情報の更新、またエンコーダ相の周期をカウントすることでキャリッジのスピードを算出し速度制御を行う。

図７は、図３に示した本実施形態の制御回路の一つである補完エンコーダ生成器３２について更に詳しく示したブロック図である。光学式エンコーダセンサから検出され、このブロックに入力されるエンコーダＡ相（Ａ相信号）、Ｂ相（Ｂ相信号）はそれぞれ別々にＨｉｇｈ状態とＬｏｗ状態の検出を行うブロックと、その検出された値に基づいて補完エンコーダ相の生成を行うエンコーダ相生成器７Ａ、７Ｂと、各エンコーダ相の位相ズレを検知する位相ズレ検知器７０とで構成される。７１、７３、７５、７７はそれぞれＡ相のハイレベル／ロウレベル、のＢ相のハイレベル／ロウレベルの周期をカウントする。

以下、図８に従ってこの補完エンコーダ相生成器の詳細を述べる。図８は印字領域（記録領域）において、光学式エンコーダセンサから検知されたエンコーダ相のＡ相かＢ相のどちらか一方が、一相分欠落した場合の図である。入力されたエンコーダ相は常に立ち上がりから立ち上がりまでの周期（ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）の時間、また、立ち下がりから立ち下がりまでの周期（ｐ，ｑ，ｒ，ｓ，ｔ，ｕ）の時間をカウントされている。

このカウント値は、相の変化が起こった時にリセットされ、ゼロからカウントを再開する。印字領域においては、キャリッジの速度変動は少なく一周期前のエンコーダ周期と、現在の周期との差はわずかしかない。しかし、エンコーダ相が欠落した場合は、相の変化が起こらないことで周期カウントの値が通常よりも長い間カウントされることとなる。

そこで、この周期カウンタの値が、通常の印字領域でのキャリッジの速度変動程度では、後述する「通常はあり得ないはずの値（ｉ＊Ｘやｒ＊Ｘ）」に達した場合に相が欠落した（相の状態が変化しなかった）と判断し、補完エンコーダ相を生成するためのトリガ（セットパルス）を出力する。このセットパルスは図７のセットパルス生成器７２，７４，７６，７８から生成される。

そして、このセットパルスが出力された場合には、エンコーダ相の欠落が発生したと判断して、補完エンコーダ相の立ち上がり、立ち下がりを行い擬似的に相の変化を生成する。図９には、そのアルゴリズムのフローチャートを示している。

ステップＳ９１において、エンコーダーの相信号の周期をカウントする。ステップＳ９２において、相が変化したか調べる。相が変化すれば、ステップＳ９３へ進み周期カウンタをリセットし、次の相変化までの周期をカウントする。

一方、相が変化しなければ、ステップＳ９５で印字領域（印字中）であるか判断する。印字領域であれば、ステップＳ９７でエンコーダ相セットパルスを生成し、このセットパルスに基づいて補完エンコーダー相を出力する。そして、ステップＳ９３で周期カウンタをリセットする。

このように「通常あり得ないはずの値」は、一周期前のエンコーダ周期に周期率と呼ぶ任意に設定可能なある倍率を掛けたもので、補完エンコーダ相生成周期と呼ぶものとする。この補完エンコーダ生成周期は、印字領域における現在のエンコーダ周期の中では、一周期前のエンコーダ周期に対して何倍（周期率）かの時間までには必ずエンコーダ相の変化が起きるはずである、と予め求められているものである。

次に、図１０では連続してエンコーダ相が欠落した場合について述べる。光学式エンコーダセンサから検知されたエンコーダ相が欠落する場合は、必ず一相だけが欠落するとは限らない、しかし二相、三相とエンコーダ相が連続して欠落する場合に、その都度補完エンコーダ相生成周期を適応していたのでは、実際の検知されるべきエンコーダ相と、一周期前のエンコーダ周期から生成された補完エンコーダ相との間に周期率分の誤差が補完するたびに生じてしまう。そこで、連続して二相、三相とエンコーダ相が欠落する場合は、一相目生成までの時間についてのみ補完エンコーダ生成周期を適応し、二相目、三相目を生成する場合は、欠落する前のエンコーダ周期の倍数に周期カウンタの値が達する時に、セットパルスを出力することで、補完による誤差を少なくする。

図１１は、エンコーダ相のＡ相、Ｂ相がそれぞれ、違った相の抜け方をした場合の補完エンコーダ相生成の図である。Ａ相、Ｂ相のＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態について検出を行い、補完を行っているため、それぞれ独立してエンコーダ相が欠落した場合でも、補完エンコーダ相の生成が可能となる。ただし、このようにそれぞれを独立して補完した場合に、振動などによって急激な速度変動が起こり、かつ欠落したエンコーダ相をその急激な周期変動の最中に補完しなければならなかった場合は、Ａ相、Ｂ相間に９０°の電気角を越えた位相ズレが生じる事がある。そこで、この位相ズレを防ぐために、位相ズレを検知しその状態に応じて制御を行う装置も備える。

以下、図１２にこの位相ズレを検知し、その状態に応じて制御を行っている位置検出器のブロック図を示す。このブロックは、位相ズレを判定する位相ズレ判定器１２１とキャリッジ位置算出器１２２を備える。

このブロックでは、印字領域かどうかを判別する信号と、このブロックの制御のオン・オフを設定する信号とを備え、入力される補完エンコーダＡ相、補完エンコーダＢ相の位相差が９０°を越えるか否かを判断し、９０°を越える場合には、キャリッジの位置検出、速度検出にエンコーダＢ相の状態を考慮せずエンコーダＡ相の状態のみで検出を行う制御（モード１）と、位置検出、速度検出には必ずエンコーダＡ相、エンコーダＢ相の位相の状態を判定して検出を行う制御（モード２）を選択する選択回路を備えている。

つまり、図１３に示す様に、急激な速度変動が起こった場合は、補完されたエンコーダＡ相とＢ相の間に電気角９０°以上の差が生じてしまう場合がある。この場合にはＡ相の変化のみに着目し、Ｂ相の状態を考慮せずに位置、速度制御のためのセットパルスを出力すれば位相のズレの影響を抑制できる。

そこで、印字領域ではキャリッジの移動方向が反転することはない事を考慮して、位置制御、速度の計算のために補完エンコーダＡ相の相変化に基づく（補完エンコーダＢ相の状態は無視する）方法か、必ず補完エンコーダ相の相変化において、Ａ、Ｂ相の状態を考慮して位置制御、速度の計算を行う方法のどちらかを、選択して制御を行うことで、位相ズレによる影響を最小限にすることができる。

図１４は、そのアルゴリズムのフローチャートである。ステップＳ１４１で印字（記録）領域か否か判断し、印字領域であればＳ１４５で往路（往方向）ではＡ相の立上り、復路（復方向）ではＡ相の立下りで更新を行う。また、印字領域でなければ、エンコーダーの相の状態に応じて、更新または更新無の制御を行う。

以上の結果、印字領域においてエンコーダ相情報が欠落した場合に、その頻度と長さの度合いに応じて、エラーにするか否かを判断し、光学式エンコーダセンサからのエンコーダ相出力が欠落した場合は補完回路を用いエンコーダ相を補完する事で、エンコーダ相欠落による位置情報の狂いや、速度制御の狂いを最小限にとどめることができる。

なお、この制御は、キャリッジの移動制御に限定するものではなく、搬送手段に適用しても構わない。また、駆動体を駆動する制御装置に適用しても構わない。

インクジェット記録装置の主要機構部分を示す図 制御部の構成を示すブロック図 キャリッジの位置制御、速度制御に関するブロック図 エンコーダＡ相と、エンコーダＢ相の位相差に関する説明図 キャリッジの移動方向とエンコーダ相との関係を示す説明図 キャリッジの位相と位置検出・速度検出タイミングについての説明図 補完エンコーダ生成器についてのブロック図 エンコーダ相が１パルス分欠落した場合のタイミング図 補完エンコーダ相についてのフローチャート 補完エンコーダ相の周期についてのタイミング図 エンコーダ相が２パルス分欠落した場合のタイミング図 位置検出器のブロック図 位相ズレ検知についてのタイミング図 位相ズレ検知についてのフローチャート

符号の説明

１ 印字ヘッド
２ キャリッジ
３ キャリッジモータ
４ 記録ヘッド
５ 紙送りギア
６ 紙送りローラを駆動するモータ
７ 紙送りローラ
８ リニアエンコーダ
９、３１ エンコーダセンサ
１６ エンコーダ回路
１７ ヘッド駆動回路
１８ モータ駆動回路
１９ ヘッドドライバ
３２ 補完エンコーダ相生成器
３３ 位置検出器
３４ 速度検出器
３５ 吐出パルス発生器
７０ 位置ズレ検出器
７１、７３、７５、７７ 周期カウンタ
７２、７４、７６、７８ セットパルス生成器
７Ａ、７Ｂ エンコーダ相生成器

Claims (5)

1. 記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
   前記記録ヘッドの所定距離の移動に応じて複数の信号を周期的に出力する信号出力手段と、
   前記信号出力手段が出力する前記信号が入力されなかった場合には、信号を出力し補完を行う信号補完手段と、
   前記信号補完手段が出力した信号と記録領域を示す信号に基づいて、前記記録ヘッドの位置信号を出力する位置信号出力手段と、
   前記位置信号生成手段が出力した信号に基づいて前記記録ヘッドにより記録を行うことを特徴とする記録装置。
2. 駆動体の所定距離の移動に応じて周期的に信号を出力する信号出力手段と、
   前記信号出力手段が出力する前記信号が入力されなかった場合には、信号を出力し補完を行う信号補完手段と、
   前記信号補完手段が出力した信号と移動状態を示す信号に基づいて、前記制御対象物の位置信号を出力する位置信号出力手段とを備えた移動制御装置。
3. 前記信号補完手段は、先に入力された周期に基づいて、補完する信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
4. 前記信号補完手段は、前記信号出力手段が出力する前記信号のハイレベル及びロウレベルの期間をそれぞれカウントするカウント手段を有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
5. 前記位置信号出力手段は、前記複数の信号の位相差が所定量を越えた場合、一方の信号を用いて位置を検出する第１のモードと両方の信号を用いてで位置を検出する第２のモードを備えることを特徴とする記録装置。

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