JP2010221407A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録装置の制御回路のコストアップを抑制して、被駆動体の速度変動を抑制する同定処理を行う。
【解決手段】 エンコーダの情報を用いて、記録ヘッドを走査させて記録を行う第１モードと、記録ヘッドの速度変動を測定する第２モードとを実行する記録装置。エンコーダの情報を周期的に取得するエンコーダモジュール、モータを駆動するモータモジュール及び記録モジュールの実行間隔等を設定する設定部と、設定部の設定に基づいて、エンコーダモジュールと、モータモジュールと、記録モジュールの実行の管理を行う管理部とを備え、第２のモードにおける実行間隔が第１のモードにおける実行間隔より短くなるように、前記設定部はエンコーダモジュール及びモータモジュールの設定を行う
【選択図】 図４

Description

本発明は、記録装置に関する。

特許文献１には、モータの駆動をフィードバック制御（ＦＢ制御）で行うことが記載されている。更に、モータにより駆動されるキャリッジの速度変動を、エンコーダを用いてそれぞれの時間におけるキャリッジの位置を計測し、概略の補正電圧値を算出する。そして、その補正電圧値をモータ駆動情報に反映して、コギングによる周期振動を抑える記載がある。

特開２００６−２５６２２６号公報

しかし、モータのコギングやプーリ偏芯によって発生するトルク変動の周期を計測することはできない。理由は、エンコーダ位置情報を検出するための周期より、トルク変動の周期は短いためである。この点を解決するためには、例えば、より性能の高いＣＰＵを用いて制御を行うか、制御周期を短くする構成を適用する方法がある。しかしながら、この方法は、電子機器の制御回路のコストアップにつながる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の記録装置は、前記エンコーダの情報を用いて記録ヘッドを走査させて記録を行う第１のモードと、前記エンコーダの情報を用いて前記記録ヘッドの速度変動を測定する第２のモードとを実行可能とする記録装置であって、前記エンコーダの情報を周期的に取得するエンコーダモジュール、前記モータを駆動するモータモジュール及び前記記録ヘッドによる記録のための記録モジュールの実行間隔及び実行の制約または禁止を設定する設定部と、前記設定部の設定に基づいて、前記エンコーダモジュールと、前記モータモジュールと、前記記録モジュールの実行の管理を行う管理部とを備え、前記第２のモードにおける実行間隔が前記第１のモードにおける実行間隔より短くなるように、前記設定部は前記エンコーダモジュール及び前記モータモジュールの設定を行うと共に、前記第１のモードにおいて実行を許可した前記記録モジュールの実行を前記第２のモードにおいて実行の制約または禁止の設定を行うことを特徴とする。

以上のように、本発明の記録装置によれば、コストアップすることなく、トルク変動の測定及びトルク変動を抑制するための制御を行うことができる。

記録装置の斜視図である。 記録装置の制御部の概略図である。 同定モードに関する処理のフロー 同定モードと記録モードのリソースの設定の説明図である。 同定モードのリソース設定処理のフローである。 モータ制御回路の説明図である。 同定モードにおけるモジュールの実行タイミングの設定を説明する図

＜記録装置の構成＞
図１は、本実施形態にかかる記録装置の斜視図である。キャリッジ２は記録ヘッド１を搭載する機構である。キャリッジ２は、メインガイドレール３、サブガイドレール４に案内されて走査可能である。メインガイドレール３、サブガイドレール４は、ガイド部材である。このガイド部材に沿って、キャリッジ２は記録媒体１５の搬送方向に対して交差する方向へ移動でき、記録ヘッド１が記録媒体１５に対してほぼ一定間隔となる。キャリッジには、記録ヘッドとともにインクタンクを搭載する。キャリッジ２は、記録ヘッド１の電気接続部へ記録信号を伝達するための電気接続部を有する。フレキシブル基板５は、キャリッジ内支持基板の電気接続部と本体制御部とを接続する。本体制御部からのインクを吐出する電気指令信号は、フレキシブル基板５、キャリッジ内支持基板、を介して記録ヘッドへ転送される。

タイミングベルト６は、モータ７と連結したモータプーリ８と、モータ７と対向する位置に配置されている従動プーリ９に架張されている。タイミングベルト６はキャリッジ２に固定されている。キャリッジモータ７から駆動力がギア等の機構を介してタイミングベルト６に伝達され、キャリッジ２が記録媒体上を走査する。搬送ローラ１０は、搬送モータによって駆動され、記録媒体を搬送する。排出ローラ１１は、画像記録された記録媒体を装置の外へ排出する。筐体２０は、メインガイドレール３、サブガイドレール４等が固定され、上記の機構が構成されている。

＜記録装置の制御部＞
図２は本実施形態における記録装置の制御部の概略図である。制御部（本体制御部）は、ＲＯＭ１７に記憶されているプログラムをＣＰＵ１６が読み込み、プログラムを実行するための演算処理を行う。制御部は、後述する同定モードと記録モードを実行可能とする。ＣＰＵ１６で行う演算処理は、記録ヘッド１の吐出制御、エンコーダ１２の信号処理、モータドライバ１９への制御出力演算等である。ＲＯＭ１７はインクジェット記録装置を制御するための制御プログラムや実行に必要なデータ等が記憶されている。ＲＡＭ１８はＣＰＵ１６で実行中のプログラム、ホストコンピュータから送信された記録データ、記録用データを保存するために用いられる。モータドライバ１９はＣＰＵ１６で演算された結果に基づきモータ７を駆動するドライバ回路である。この他に、ホスト装置と通信を行う通信部を備えている。記録装置の場合、記録データやコマンドを受信する。

＜動作モードに対応した制御リソース設定＞
図３は、トルク変動（速度変動）の同定モードに関する処理のフローである。まず、同定モードか否かを判定する（Ｓ１１）。同定モードでない場合には（Ｎ）、記録モードを実行する（Ｓ１５）。同定モードの場合には（Ｙ）、同定モード用の設定を行う。次に同定モードを実行する（Ｓ１３）。その後、記録モード用の設定を行う（Ｓ１４）。

同定モードは、キャリッジ用のモータを駆動させ、走査するキャリッジの速度変動を測定する。このためにエンコーダから周期的に取得した情報（エンコーダ値）をＲＡＭ１８に記憶する。測定結果に基づいて、周期信号のパラメータを決定する。キャリッジの振動値の分析を行い、周期振動を抑えるための周期信号を生成する。

同定モードの内容について補足する。例えば、１回目は、ＦＢ制御のみで走査を行って速度変動の情報を取得する。２回目は、ＦＢ制御と所定の周期信号を加えたＦＦ制御を行って速度変動の情報を取得する。この速度変動の情報にもとづいて、周期信号の振幅や位相を決定する。

記録モードでは、ＦＢ制御と同定モードで定められた周期信号を用いたＦＦ制御を行って、キャリッジを走査する。この周期信号を加えることで、速度変動が抑制された一定速度で移動し、高品位な画像記録を行うことができる。

次に、図４を用いて記録モード（第１のモード）と同定モード（第２のモード）の設定について説明をする。この図４は設定についての概念図である。ここでは、キャリッジの駆動に関するモジュール（ソフトウエアモジュール）について説明する。ここでは、例えば、オペレーションシステム（ＯＳ）でタイマーハンドラを用いた形態について説明する。この実施形態では、例えば、オペレーションシステム（ＯＳ）上で実行するモジュール、ハンドラ、タスクなどを管理する管理モジュールがあり、この管理モジュールを実行するＣＰＵが管理部となる。オペレーションシステム（ＯＳ）管理モジュールが参照するテーブルに設定をする設定モジュールがあり、この設定モジュールを実行するＣＰＵが設定部となる。

同定モードでは、エンコーダモジュールの実行する周期をＡμ秒、キャリッジモータ用モジュール（モータモジュール）の実行する周期をＡμ秒と設定する。そして、通信用モジュール（通信モジュール）とセンサ用モジュール（センサモジュール）等の記録モジュールは動作を禁止する。×の印は動作の禁止を意味している。センサモジュールは、例えば、記録ヘッドの温度センサや紙浮きセンサ等の装置の状態を検知するセンサの情報を取得する。

記録モードでは、エンコーダモジュールの実行する周期、キャリッジモータ用モジュールの実行する周期をそれぞれＢμ秒と設定する。また、通信用モジュールの実行間隔（実行する周期）、センサ用モジュールの実行間隔をそれぞれＣμ秒と設定する。ここで、数値の大小関係はＡ＜Ｂ＜Ｃである。実行するモジュールの数が少ないため、同定モードでは実行する周期を短くでき、単位時間あたりの実行回数を増やすことができる。

一方、同定モードでは、測定に必要とされない制御は実行しない。これにより、ＣＰＵのリソース（資産）をキャリッジモータの制御やエンコーダ位置検出処理に優先的に割当てられる。この設定により、トルク変動の測定に適した制御構成を実現できる。

ここでは、モジュールの周期について説明したが、制御部が実行する形態として、オペレーションシステム（ＯＳ）でタスクを実行させる形態でも構わない。この場合には、例えば、タスクの登録の設定を行う。この他に、タスク優先度（タスクの実行優先度）、ディスパッチ禁止、タスクの生成と削除、割り込みの生成と削除、割り込み禁止、資源のロック等がある。

この他に、割り込みハンドラの設定であれば、割り込みハンドラにおける実行モジュール数の変更、割り込みハンドラの呼び出し順序の変更等がある。

以上のように、周期変動の同定動作時にはＯＳの排他制御機能を利用することで、エンコーダの位置検出周期を記録動作時より短くすることで、ＣＰＵを同定演算に特化させる。これにより、プリンタ単体での幅広い振動源の測定を可能とする構成となる。本実施形態では、周期変動の測定のほかに、ムラの発生源を特定にも利用でき、ムラを抑制するための補正値を取得することができる。

＜モータ制御部＞
図６は、本実施形態におけるモータ制御回路の説明図である。駆動指令信号（指令値）１０３は予めプログラムで決定されたキャリッジ２の駆動プロファイルである。位置算出部１０６と速度算出部１０７は、エンコーダセンサ１３がエンコーダスリット１４で検出した信号からキャリッジ２の位置と速度を算出（取得する）する。演算部器１０４及び演算部（ＰＩ補償器）１０５は、エンコーダセンサ１３で検出したキャリッジ２の位置信号及び速度信号から、駆動指令信号１０３に対して追従するように演算を行う。演算結果に基づく信号を駆動回路１０８に向けて出力する。これにより、ＦＢ制御（フィードバック制御）が行われる。

周期信号生成部１００は、モータ７で発生する周期振動を抑制する周期信号を生成する。この信号を用いてＦＦ制御（フィードフォワード制御）が行われる。この周期信号は、数式１で表現されている。
周期信号
＝振幅×ｓｉｎ（２×π×位置信号／周期振動ピッチ＋位相） ・・・（式１）
ここで、周期信号は正弦波と記述しているが矩形波等からなる周期信号でもよい。数式１に記載中の位置信号とは、キャリッジ２の移動に応じてエンコーダスリット１４を検知したエンコーダセンサ１３から信号が出力される。周期振動ピッチとは周期振動の空間周波数を言う。例えば、モータプーリ８の歯数がＮ（歯）、タイミングベルト６の歯ピッチがＭ（ｍｍ）とすると、モータ１回転でタイミングベルト６の送り量はＮ×Ｍ（ｍｍ）である。ここで、周期振動はモータ１回転でＰ回の脈動を持つ場合は、周期振動ピッチはＮ×Ｍ／Ｐ（ｍｍ）となる。振幅とは周期信号生成部１００で出力される周期信号の振幅である。

本実施形態では、振幅はＰＷＭ演算のデューティー比（％）として記載するが、これに限定するものではない。位相とは周期信号生成部１００で出力される周期信号の位相である。位置信号の原点は、モータ７に取り付けられた回転角度原点センサ（不図示）を用いてもよいし、キャリッジ２の原点位置検出時を用いてもよい。周期信号生成部１００で出力される周期信号は、速度変動（トルク変動）を抑制するようなパラメータ（振幅値、位相値、周波数）を備える。振幅と位相は、モータ７の製造誤差、記録装置の部品誤差や組立により異なるので、各々の記録装置で算出が必要となる。

このための情報の取得は、同定工程（予備駆動工程）で行う。周期信号生成部１００は、同定工程にて出力すべき周期信号の情報を取得する。周期信号生成部１００は、その情報に基づいて周期信号を出力する。周期信号生成部１００は、機器の状態の変化や動作モードの切替により、出力すべき周期信号の情報が変わると、周期信号数や周期信号の種類を変更する。例えば、周期信号生成部１００は、キャリッジの速度が第１の速度の場合には、モータコギング６次の周波数とタイミングベルトの周波数について対応する周期信号をそれぞれ出力する。また、周期信号生成部１００は、キャリッジの速度が第１の速度より高い速度の場合には、モータコギング１２次の周波数について対応する周期信号を出力する。

制御部１０５の出力と周期信号生成部１００の出力は、加算部１０９で加算され、駆動回路１０８へ出力される。駆動回路１０８で、ＰＷＭ演算部とモータドライバ１９（図２参照）により信号処理が行われた後、モータ７へ制御出力が印加される。駆動状態記憶部１０２は、キャリッジ２の駆動中に検出した位置信号と速度信号についての情報を記憶する。制御設定値算出部（制御設定値生成部）１０１は、駆動状態記憶部１０２で記憶した情報を入力して、周期振動を抑制可能とする周期信号のパラメータ（設定値）を算出（生成）する。周期信号生成部１００は、このパラメータを入力し、周期信号を出力する。

＜制御負荷に対応した制御リソース設定＞
図５は、同定モードで使用するリソースの設定処理のフローである。このフローでは、同定処理を実行し、そのときのＣＰＵ負荷を測定（推定）し、測定結果から同定モードを実行するときのリソース設定値を決定する。

まず、予め定められたリソース設定に従って、同定モードの設定を行う（Ｓ２１）。次に、同定モードを実行する（Ｓ２２）。図７は、モジュールの実行タイミングを説明する図である。この図７のように、周期１から周期４の間の期間に分けて、同定モードにおいて複数のモータの処理が実行される。図７では、周期１から周期４の順序で繰り返し実行する。ここでは、エンコーダ検出の処理は０．５ミリ秒に１回実行する。また、ＣＲ（キャリッジ）モータの処理と回復モータの処理は、それぞれ２．０ミリ秒に１回実行する。ただし、ＣＲ（キャリッジ）モータの処理は周期１で実行し、回復モータの処理は周期３で実行する。図７では、モータの駆動処理については、エンコーダ検出処理の周期の４倍に分周する制御を行う。

このような制御形態にて、同定モードにおけるＣＰＵ負荷を測定する。これは、例えば、全動作において演算にかかった時間や、モジュール毎の実行に要する時間等を測定する。そして測定結果を評価する（Ｓ２３）。

次に、リソース設定を記録モードの設定に戻して（Ｓ２４）、次回の同定モード時に評価を結果に基づいてリソース設定を反映させるためにＲＡＭ１８に記憶して（Ｓ２５）、処理を終了する。

Ｓ２５にて格納されたリソース設定は、後で同定処理を実行するときに利用できる。

以上のように、記憶させた最適なサンプリング周期を反映させて、ＣＰＵ負荷を推定し、できるだけサンプリング周期を上げることで高い周波数の振動値の算出も可能となる。

なお、補足すると、同定モードの実行（Ｓ２２）と測定結果の評価（Ｓ２３）を、複数回実行することで、より適切なサンプリング周期を決定する形態でも構わない。

＜その他の実施形態＞
以上、上述した実施形態において、電子機器の例として記録装置の制御について説明したが、電子機器として読取部を駆動して原稿画像を読取る画像入力装置などでも構わない。

また、実施形態における制御条件や制御形態は、上述した数値や内容に限定するものではない。例えば、図４で説明したモータを駆動するモジュールは、キャリッジモータだけであったが、例えば、他のモータを駆動される形態で構わない。例えば、同じ周期で回復モータを動作させる形態でも構わない。また、図４において、数値の大小関係は、Ａ＜Ｂ、Ｂ＝Ｃであっても構わない。

また、図４の説明において記録モジュールの動作を禁止していたが、モータモジュールやエンコーダモジュールの実行に影響がない程度であれば、記録モジュールの実行内容を制約する形態でも構わない。あるいは、モータモジュールやエンコーダモジュールの実行に影響がない程度であれば、複数ある記録モジュールのうち、一部のモジュールの実行を許可する形態でも構わない。

７ キャリッジモータ
１２ エンコーダ
１６ ＣＰＵ

Claims (6)

1. エンコーダの情報を用いて、記録ヘッドを走査させて記録を行う第１のモードと前記記録ヘッドの速度変動を測定する第２のモードとを実行可能とする記録装置であって、
   前記エンコーダの情報を周期的に取得するエンコーダモジュール、前記モータを駆動するモータモジュール及び前記記録ヘッドによる記録のための記録モジュールの実行間隔及び実行の制約または禁止を設定する設定部と、
   前記設定部の設定に基づいて、前記エンコーダモジュールと、前記モータモジュールと、前記記録モジュールの実行の管理を行う管理部とを備え、
   前記第２のモードにおける実行間隔が前記第１のモードにおける実行間隔より短くなるように、前記設定部は前記エンコーダモジュール及び前記モータモジュールの設定を行うと共に、前記第１のモードにおいて実行を許可した前記記録モジュールの実行を前記第２のモードにおいて実行の制約または禁止の設定を行うことを特徴とする記録装置。
2. 前記記録装置は更にホスト装置と通信する通信部を備え、前記記録モジュールは、前記通信部が受信した情報を取得する通信モジュールを含むことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記記録装置は更に該装置の状態を検知するセンサを備え、前記記録モジュールは、前記センサの情報を取得するセンサモジュールを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の記録装置。
4. 前記管理部は、タイマーハンドラの実行を管理し、前記エンコーダモジュール、前記モータモジュール、前記記録モジュールは前記タイマーハンドラに登録されていることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
5. 前記管理部は、オペレーションシステムのタスクの実行を管理し、前記エンコーダモジュール、前記モータモジュール、前記記録モジュールは前記タスクに登録されていることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
6. 前記設定部は、前記タイマーハンドラ及び前記タスクの実行優先度の設定を行うことを特徴とする請求項４に記載の記録装置。