JP2015212053A - 記録装置及びモータの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】事前の検出処理を最小限に抑えつつモータのコギングの影響を抑制するモータ制御を実現する。
【解決手段】移動するキャリッジの加速度を検出する加速度センサと、加速度センサの検出に基づいてモータのコギングの影響を抑制するようにモータの駆動を制御する制御部とを有する。制御部は、モータのコギング周波数の帯域とキャリッジの共振周波数の帯域との関係に応じて、エンコーダセンサのフィードバック制御に相殺信号を用いるか否かを決定する。相殺信号を用いない場合は加速度センサのフィードバック制御のゲインを変える。
【選択図】 図３

Description

本発明はシリアル型の記録装置のキャリッジ等の移動物体の駆動制御の技術に関する。

シリアル型プリンタにおいてモータにより往復移動するキャリッジのモータ駆動はエンコーダを用いたＰＩＤ制御などのフィードバック制御が一般的である。この際、ＤＣモータのトルク変動の影響を解消する制御が知られている。

特許文献１に記載のモータ駆動制御では、信号生成器により周期性をもつ信号を生成し、記録動作に先立って事前にコギングトルクの周期性パラメータを抽出する。この結果、得られるキャリッジの速度変動量から周期振動を検出し、コギングトルクに起因した周期振動を打ち消す方向に印加する電圧補正値（相殺信号）を算出し、記録時のキャリッジを駆動制御する。

以降のこの明細書では、事前情報に基づいて予測的に振動抑制値を加えることよりコギングトルクを相殺するフィードフォワード制御を「コギング相殺制御」という。

特開２０１１−２３０３６５号公報

特許文献１に記載のコギング相殺制御では、相殺信号を生成するために、記録のためのキャリッジ駆動に先立って、事前にコギングトルクを検出する工程が必要となる。その検出は長時間を要し、純粋な記録動作と別のオーバヘッドであるので、トータルのプリントスループットの向上の妨げとなる。このオーバヘッドをいかに短縮するかが解決すべき課題である。

本発明は上記課題の認識に鑑みてなされたもので、本発明は加速度センサを用いた新規なモータ制御を実現することを主な目的としている。 本発明のさらなる目的は、事前の検出処理を最小限に抑えつつモータのコギングの影響を抑制するモータ制御を実現することである。本発明のさらなる目的は以下の実施形態の説明の中で明らかにされる。

上記目的を達成するために本発明は、キャリッジをモータにより移動させながら記録を行う記録装置であって、前記キャリッジに設けられ、移動する前記キャリッジの加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサの検出に基づいて、前記モータのコギングの影響を抑制するように前記モータの駆動を制御する制御部とを有することを特徴とする。

また本発明を別の側面から見れば、キャリッジをモータにより移動させながら記録を行う記録装置であって、前記キャリッジに設けられ、移動する前記キャリッジの加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサによって検出された情報に基づいてフィードバック制御により前記モータの駆動を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記フィードバック制御のゲインを変更することが可能であることを特徴とする記録装置を備える。

さらに本発明を別の側面から見れば、物体を移動させるモータの制御方法であって、前記物体に設けられた加速度センサにより、移動する前記物体の加速度を検出し、前記加速度センサの検出に基づいて、前記モータのコギングの影響を抑制するように前記モータの駆動を制御することを特徴とする制御方法を備える。

さらにまた本発明を別の側面から見れば、物体を移動させるモータの制御方法であって、前記物体の位置と速度の少なくとも一方をエンコーダセンサにより検出し、前記物体に設けられた加速度センサにより、移動する前記物体の加速度を検出し、前記エンコーダセンサおよび前記加速度センサの検出に基づいて、前記モータの駆動を制御することを特徴とする制御方法を備える。

従って本発明によれば、移動するキャリッジ等の物体に加速度センサを設け、検出した加速度情報を用いてモータ制御を行うことで、従来よりも簡便にコギングの影響を抑制することができる。

本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の主要機構部分を示す斜視図である。 図１に示す記録装置の制御部を示すブロック図である。 キャリッジ駆動機構に対する制御部を示すブロック図である。 キャリッジ速度とコギング相殺信号との関係を示す図である。 キャリッジ高速駆動と低速駆動でのコギング発生領域と共振周波数帯域との関係を示す図である。 位置・速度制御を行うフィードバック制御演算部の速度目標から実際の速度までの応答性を示した速度閉ループの振幅特性を示す図である。 加速度フィードバックによる制御ループの外乱抑制特性を示す図である。 共振周波数が高周波数域と低周波数域との夫々に存在する場合のコギング発生領域との関係を示す図である。 制御対象の重量と共振周波数帯域との関係を示した図である。 キャリッジの速度の時間変化の一例を示した図である。 図１０の点線部分の加速度センサからの検出値に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を施して周波数成分データを得た結果を示した図である。

本発明の好適な実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。なお、なお、以下の説明においては、シリアル型プリンタのキャリッジを移動させるモータの駆動制御を例に挙げる。しかし、プリンタのキャリッジに限らず、モータの駆動により物体を移動させるものであれば、本発明のモータ制御を適用することが可能である。

＜記録装置の説明（図１）＞
図１は本発明の代表的な実施例であるインクジェット方式に従ってインク液滴を吐出するインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を搭載した記録装置の構成を示す外観斜視図である。

記録ヘッド２を搭載するキャリッジ（移動物体）３はガイド軸４により摺動自在に支持されて、記録媒体（シート）１の上で往復移動する。キャリッジ３の移動範囲の一端にはプーリ付きのキャリッジモータ（ＤＣモータ）５が配置され、他端にアイドルプーリ６が配置され、これらにタイミングベルト７が掛けまわされ、キャリッジ３とタイミングベルト７が連結されている。

また、ガイド軸４を中心としてキャリッジ３が回転するのを防ぐために、ガイド軸４と平行に延びて設置されたサポート部材８が設置され、キャリッジ３はサポート部材８によっても摺動自在に支持されている。また、記録ヘッド２には多数の記録素子が設けられており、記録装置の本体部から記録ヘッド２に記録素子の駆動信号を供給するためのＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）１１が配されている。ＦＦＣ１１は細長くかつ薄いフィルム形状をなしており、その内部または表面に駆動信号を伝達するための導体パターンが形成されており、キャリッジ３の移動に伴って屈曲しかつ曲げの中心位置が移動するように可撓性を有している。

さらに、キャリッジ３の外にインクタンク（不図示）が配置され、インクタンク内に貯留されたインクを記録ヘッド２に供給するチューブ１２が配されている。チューブ１２はキャリッジ３の移動に伴って屈曲しかつ曲げの中心位置が移動するように可撓性を有している。これらＦＦＣ１１とチューブ１２からなる接続部材１０はキャリッジ３と記録装置本体の固定部９との間に接続されている。

また、キャリッジ３の位置情報を取得するために用いられるリニアスケール１６は、キャリッジ移動方向（主走査方向）に沿って平行に配置され、キャリッジ３に取り付けられたエンコーダセンサ１５で読取る構成となっている。さらに、記録媒体１の幅方向の両外側には記録ヘッド２の予備吐出したインクを回収する為のインク回収口１４ａ、１４ｂが設けられている。この予備吐出とは、記録開始直前もしくは記録実行中にノズル先端部に付着したインクを記録とは無関係な位置で排出する為の動作である。

このような構成により、キャリッジ３は矢印Ａ方向（主走査方向）に往復移動する。また、記録媒体１は、搬送モータ（不図示）によってキャリッジ３と垂直に交差する矢印Ｂの方向（副走査方向）に搬送される。キャリッジ３に搭載された加速度センサ１７は、主として、キャリッジ３の主走査方向の振動情報を検出する。

図２は図１に示す記録装置の制御部の構成を示すブロック図であり、特に、キャリッジ走査の制御部を示している。

制御演算部１８では、フィードバック制御演算部１９と加速度フィードバック制御演算部２０とコギング相殺制御演算部２１とを用いて制御演算が実行される。一方、制御演算部２２では、フィードバック制御演算部１９と加速度フィードバック制御演算部２０とを用いて制御演算が実行される。制御演算部１８と制御演算部２２のいずれも、エンコーダセンサ１５と加速度センサ１７から検出される、位置、速度、加速度情報が入力され、各々の制御演算を実行する。

以上の制御部では、フィードバック制御演算部１９が駆動対象（キャリッジ）の位置・速度制御を行い、加速度フィードバック制御演算部２０はキャリッジ３の振動抑制を行う。また、コギング相殺制御演算部２１はキャリッジモータ５のコギング（ＤＣモータのコギングリップル）に起因した振動抑制を行うための回路である。

制御切換部（決定手段）２５は駆動対象（キャリッジ）の共振周波数情報２３とコギング周波数情報２４を入力し、モータドライバ２６に出力する操作量に対し、制御演算部１８と制御演算部２２のいずれかを用いるかを決定して選択する。その切り換え条件として、共振周波数情報２３とコギング周波数情報２４との比較結果を用いる。共振周波数情報２３より駆動対象（キャリッジ）の共振周波数帯域を識別し、その帯域とコギング周波数情報２４によるコギング周波数帯域との大小関係を判別する。そして、コギング周波数帯域（ｆｃ）が共振周波数帯域（ｆｒ）以上の周波数帯域に存在する場合（ｆｃｚ≧ｆｒｚ）は、制御演算部１８を用いると決定して選択する。これに対して、コギング周波数帯域（ｆｃｚ）が共振周波数帯域（ｆｒｚ）よりも小さい周波数帯域に存在する場合（ｆｃｚ＜ｆｒｚ）は、制御演算部２２を用いると決定して選択する。

コギング周波数帯域（ｆｃｚ）と共振周波数帯域（ｆｒｚ）は、駆動対象（ここでは、キャリッジ）の使用条件により時時刻刻と変化するものである。そして、その変化に応じて２つの制御演算部のいずれかを用いるかを決定することで適切に振動抑制を実現することができる。

図３はキャリッジ駆動機構に対する詳細な制御部を示すブロック図である。特に、図３にはフィードバック制御演算部１９の詳細な構成が図示されている。

まず、駆動対象（キャリッジ）の移動目標値に従い駆動指令生成部３１から駆動時間に応じた位置目標値（Ｐtarget）が生成される。その位置目標値と、エンコーダセンサ１５の読取り結果を位置算出部２８により変換された位置情報（Ｐ）との減算を行って位置誤差量（Ｐerr）を算出する。その位置誤差量に対し、図３の例ではＰ制御を実行することで速度目標値（Ｖtarget）を算出する。この速度目標値と、エンコーダセンサ１５の読取り結果を速度算出部２７により変換された速度情報（Ｖ）との減算を行って速度誤差量（Ｖerr）を算出する。その速度誤差量（Ｖerr）に対し、図３ではＰＩ制御を行うことで加速度次元のモータ設定値（Ｍ）を算出する。特定の周期毎にこの様なフィードバック制御を繰り返すことで、キャリッジ３を所定の目標位置まで移動させる。

次に、加速度フィードバック制御演算部２０が実行する加速度フィードバック制御について説明する。

キャリッジ３に搭載された加速度センサ１７より加速度情報（ａ）が出力され、加速度情報（ａ）に基づいて、加速度フィードバック制御演算部２０より振動抑制値（ＶＳ）が算出される。振動抑制値（ＶＳ）は加速度次元の物理量であり、これをモータ設定値（Ｍ）から減算して操作量（Ａ）を算出する。加速度フィードバック制御演算部２０では振動を抑制すべくフィードバック演算を行うが、そのフィードバック制御ゲイン等が、制御切換部２５からの出力結果である加速度ＦＢ制御パラメータ値（ＦＢＰ）により指定される。

加速度フィードバック制御演算部２０に対し、加速度情報（ａ）が入力されれば制御演算を行うことができる。理論上、加速度情報（ａ）は、エンコーダセンサ１５の検出結果に対し微分演算を行うことで、物理的には同一次元の値に変換することも可能ではある。しかし、微分演算を行うとノイズ成分が増幅されるので、正しい値が検出できるとは言い難い。そして、ノイズ成分を除去するために平滑化処理等を行ったとしても、平滑処理による位相遅れが発生する。このように加速度情報（ａ）を用いたフィードバック制御ではフィードバック制御の閉ループ特性が損なわれ、良好な制御性能を発揮することは現実には困難である。そこで、加速度フィードバック制御演算部２０への加速度情報（ａ）には、ダイレクトにキャリッジの移動加速度を検出することができる、キャリッジ３に固定して設けられた加速度センサ１７の検出結果を用いる。

最後に、コギング相殺制御演算部２１について説明する。コギング相殺制御演算部（生成手段）２１では、キャリッジ３の位置情報（Ｐ）に応じて、コギングを相殺するために、周期的に変動する信号値をもったコギング相殺信号（ＣＣ）を生成する。コギング相殺信号（ＣＣ）はモータ指令値と同次元の値に変換されたものとなり、操作量（Ａ）に加算され、操作量（Ｂ）を算出する。操作量（Ｂ）が最終的なモータ駆動指令となり、モータドライバ２６に入力され、キャリッジモータ５がモータドライバ２６により駆動される。

図４はキャリッジ速度とコギング相殺信号との関係を示す図である。図４において、上図がキャリッジ位置（ｘ）に対する速度変動を示した図であり、下図が同じキャリッジ位置（ｘ）に対するコギング相殺信号（ＣＣ）を示した図である。

上図の実線がコギング相殺信号を加えない状態における、コギングトルクに起因した周期変動を有するキャリッジの速度変動を示している。この速度変動の周期成分に対し、逆位相となる出力を与えるものがコギング相殺信号となり、これは下図の実線で示されている。このようなコギング相殺信号を加えることで、上図実線に示すキャリッジ速度は点線で示す速度になり、コギングトルクの変動要因を相殺することができる。なお、コギング相殺制御演算を行うためには、記録動作に先立って事前のキャリッジ位置検出からキャリッジの位置情報に応じたコギングの振動情報を算出し、補正値を求めることが必要になる。しかしながら、その処理そのものは先に示した従来技術にも記載されているので、ここでは詳細な説明は省略する。

この相殺信号を得るための事前の検出動作は、本来の画像記録とは異なるキャリッジの移動を伴うため、これに時間を要するほどトータルのプリントスループットが低下する。したがって、相殺信号を得るための事前の動作回数を従来よりも減らすことが、この実施例が解決を目指す課題である。

コギング相殺制御演算部２１は、制御切換部２５の出力値となるコギング相殺制御（ＣＣＳＷ）の結果に基づいて、その演算処理を実行するかどうかを判断する。ここで、その演算処理を実行しない場合には、コギング相殺信号（ＣＣ）として“０”を出力する。

加速度ＦＢ制御パラメタ値（ＦＢＰ）とコギング相殺制御（ＣＣＳＷ）は、制御切換部２５で決定される。制御切換部２５における条件判断には、駆動対象となるキャリッジ機構の共振周波数情報２３とコギング周波数情報２４と駆動指令生成部３１から判別できる駆動速度条件等が用いられる。

図５は共振周波数情報とコギング周波数情報との関係を示す図である。図５（ａ）と図５（ｂ）とにおいて、横軸は周波数（ｆ）を表わし、コギング発生領域とキャリッジ機構の共振周波数帯域との関係を示している。

図５に示すコギング発生領域がコギング周波数情報２４に相当するものとなる。一般にモータ起因のコギング振動とは、ＤＣモータのスロットル数等の切り換えタイミングに依存して発生するものであり、複数の振動周波数をもつ。例えば、２極５スロットのＤＣモータでは、モータ１回転に対して、２回、５回、１０回の振動を発生する。その為、コギング発生領域（ｆｃｚ）は周波数軸上で特定の幅を持った情報となり、それら全体を含めてコギング周波数情報２４となる。

一方、共振周波数情報２３もコギング周波数情報２４と同様に周波数軸上で特定の幅を持った情報となり、図５では共振周波数帯域（ｆｒｚ）として示している。図５において、（ａ）はｆｃｚ≧ｆｒｚにある場合を示し、（ｂ）はｆｃｚ＜ｆｒｚにある場合を示している。

図６は、位置・速度制御を行うフィードバック制御演算部の速度目標（Ｖtarget）から実際の速度までの応答性を示した速度閉ループの振幅特性を示す図である。図６に示す振幅特定のピークとなる共振周波数（ｆｒ）は、駆動対象となるキャリッジ駆動機構の共振点に相当する。

図６に示すような振幅特性を持つ駆動機構に対し、フィードバック制御演算部１９の閉ループの特性を考える。図６に示すように、共振周波数（ｆｒ）よりも十分に低い周波数領域においてはその振幅特性が“０”ｄｂとなる。これは、速度目標に対し、誤差量なく追従できる特性をもつことを意味する。これに対して、共振周波数（ｆｒ）では振幅特性が“０”ｄｂよりも大きな正値を示す。これは入力信号に対して、振動する方向に誤差を発生しやすい特性をもつことを示し、一般的には共振現象といわれるものである。

共振現象は共振周波数（ｆｒ）をピークとして山なりの特性をもち、共振周波数（ｆｚ）から遠ざかるにつれて共振が徐々に小さくなる。共振周波数情報２３は、共振周波数（ｆｚ）を基準に振幅特性が山なりに分布する周波数帯域全てを含んでおり、この領域情報を共振周波数帯域（ｆｒｚ）として図示している。一方、共振周波数帯域（ｆｒｚ）よりも高周波領域では、駆動目標に対してフィードバック制御が追従できない領域であり、“０”ｄｂよりも小さな値を示す。

後述する（コギング周波数情報２４から得られる）コギング発生領域と（共振周波数情報２３から得られる）共振周波数帯域との比較は、特定の幅をもつ周波数帯域どうしの比較となる。この場合、振動現象に対して最も安全性の高い判別を考えるならば、コギング発生領域の最高周波数（ｆｃｚｍａｘ）と共振周波数帯域の最低周波数（ｆｒｚｍｉｎ）とを比較すると良い。しかしながら、例えば、モータのコギング特性として、最高周波数での振動が存在するものの、それが無視できるレベルである場合もある。この場合には、２番目に高い周波数となるコギング周波数を基準として比較しても良い。また、共振周波数帯域（ｆｒｚ）の共振周波数（ｆｒ）では、その振動が問題になるものの、その山なり特性の周縁部においては無視できる振動特性である場合もある。この場合には、山なり特性の一定の領域までは比較対象としなくても良い。

図５に戻って説明を続ける。モータのコギングはキャリッジの移動速度、即ち、モータ回転速度に依存してその周波数がシフトする特性がある。つまり、キャリッジ速度が高速である場合にはコギング周波数は高い領域に発生し、キャリッジ速度が低速である場合にはコギング周波数は低い領域に発生する。一方、共振周波数帯域はキャリッジ速度に依存しない。図５（ａ）はキャリッジ速度が相対的に大きい場合の特性を示し、図５（ｂ）はキャリッジ速度が相対的に小さい場合の特性を示している。この実施例では、駆動指令生成部３１から判別できる駆動速度条件に従って、コギング発生領域を決定し、そのコギング発生領域と共振周波数帯域との比較より、キャリッジ駆動時の条件が図５（ａ）又は図５（ｂ）のいずれかであるかを識別する。

図５では、位置・速度のフィードバック制御の有効範囲と加速度フィードバック制御の有効範囲を図示している。加速度フィードバックの有効範囲は位置速度フィードバックの有効範囲よりも周波数帯域が大きい領域まで対応できる。これは、制御対象に与える推力から位置情報までの伝達特性が２重積分となることで、制御に用いる位置情報が原理上１８０度の位相遅れをもたらすことに起因する。これに対して、加速度情報に位相遅れは存在しない為、制御可能な周波数帯域が大きくなる。

図７は加速度フィードバックによる制御ループの外乱抑制特性を示す図である。図７に示すように、一般的な傾向として、位相限界となる周波数帯域近傍までは、フィードバック効果より入力振動が良好に抑制される。位相限界近傍では共振気味の特性を示し、位相限界よりも高周波数域では振動抑制効果がほぼ期待できなくなる。

図７において、実線が制御ゲインが高い場合の特性を示し、点線が制御ゲインが低い場合の特性を示している。制御ゲインが高い場合、実線が示すように、位相限界よりも低い帯域においては良好な振動抑制特性を示すが、位相限界においては共振による振動量も大きくなり、外乱を増加させる。これに対して、制御ゲインが低い場合、点線が示すように、位相限界においても外乱を増幅するまでには至らないが、位相限界以下の振動抑制効果も低下する。この場合、位相限界よりも低い帯域における振動抑制効果は、実線に比較して低下する。

図７に示す外乱抑制特性と図５で示した共振周波数帯域との重ね合わせより、最終的な振動抑制効果が決定されることになるが、主として良好な振動抑制効果が得られるのが共振周波数帯域（ｆｒｚ）以下の領域である。

その為、図５（ａ）に示す条件（ｆｃｚ≧ｆｒｚ）では、コギング相殺制御（ＣＣＳＷ）を有効とし、コギング相殺信号（ＣＣ）を用いる制御を行う。この場合、フィードバック制御演算部１９と加速度フィードバック制御演算部２０とコギング相殺制御演算部２１から制御演算を実行する。この制御演算構成が制御演算部１８となる。制御演算部１８ではコギングに起因する振動をコギング相殺制御演算部２１により受け持つ。加速度フィードバック制御演算部２０の共振特性がコギング振動を励起する可能性もあるので、加速度フィードバックの制御ゲインも低めなものを採用し、図７に示す点線の様な特性を用いる。このため、共振帯域以下の振動抑制効果は低下するものの、その抑制効果よりフィードバック制御演算部１９による振動のある程度は緩和される。

これに対して、図５（ｂ）に示す条件（ｆｃｚ＜ｆｒｚ）では、コギング相殺制御（ＣＣＳＷ）を無効とし、コギング相殺信号（ＣＣ）を用いずに制御を行う。この場合、フィードバック制御演算部１９と加速度フィードバック制御演算部２０から制御演算を実行する。この制御演算構成が制御演算部２２となる。制御演算部２２では、コギングに起因する振動は加速度フィードバック制御演算部２０が受け持つ。この場合、コギング振動周波数（ｆｃｚ）は共振周波数（ｆｒ）以下に存在するので、入力される外乱も存在しないと予想される。従って、加速度フィードバック制御演算部２０の共振特性が多少振動気味であっても大きな弊害は発生することは考えにくい。その為、加速度フィードバックの制御ゲインには大きなものを採用し、図７に示した実線の様な特性を用いることで、加速度フィードバックによるコギング振動の抑制効果を最大限に発揮させる。制御演算部１８や制御演算部２２における制御ゲイン設定の結果が加速度ＦＢパラメタ値（ＦＢＰ）に相当する。

このようにして、制御演算部１８と制御演算部２２のいずれかを用いるかを決定するとともに、加速度フィードバックの制御ゲインを変更することができる。

図８は、コギング発生領域は変化せず共振周波数帯域が変化した場合での周波数の関係を示す図である。図８（ｂ）は図８（ａ）に比較して共振周波数帯域が低めの領域にシフトした関係を示している。この様な現象は、キャリッジ３の経時変化により摺動摩擦等が増加し機構的な変化が表れ、制御対象が重くなることで共振周波数帯域が下がった状況で現れる。

図９は制御対象の重量と共振周波数帯域との関係を示した図である。図９に示すように一般的には制御対象の重量増加に伴って共振周波数は低い領域にシフトする。

図８（ａ）に示す例は、コギング発生領域（ｆｃｚ）が共振周波数帯域（ｆｒｚ）よりも小さい周波数領域に存在する場合を示しており、この場合は制御演算部２２により振動抑制を行う。しかしながら、キャリッジ３の経時変化により共振周波数帯域が低い方へとシフトしたことで、図８（ｂ）に示すように、コギング発生領域が共振周波数帯域と重なってしまい、コギングに起因した振動が増加する状況になる。この場合、制御演算部１８制御に切り替えることで良好な振動抑制を行うことが可能になる。

この切り換え判断に必要となるキャリッジ機構の共振周波数情報２３の取得には様々な方法が考えられるが、この実施例では加速度センサ１７の振動値を用い、周波数解析などから振動特性を判別し、共振周波数帯域を識別する。

ここで、加速度センサ１７を用いた共振周波数帯域の識別方法について図１０〜図１１を参照して説明する。

図１０はキャリッジの速度の時間変化の一例を示した図である。この実施例では、キャリッジ駆動中に図１０に示した点線で囲まれた一定速領域部分において加速度センサ１７からの検出値を抽出し、周波数解析を行う。

図１１は図１０の点線部分の加速度センサ１７からの検出値に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を施して周波数成分データを得た結果を示した図である。

図１１の上図は制御対象の重量が軽い場合、振動ピークが周波数の高い方に位置する状態を示し、図１１の下図は制御対象が重くなる場合、振動ピークが周波数の低い方に移動した状態を示している。

この様に共振周波数帯域を識別するためには、振動ピークを示す共振周波数の値を随時監視したり、その共振周波数を中心に広がる共振周波数帯域全体を監視すること等が考えられる。加えて、共振周波数はキャリッジの機構部構成に依存し、キャリッジ速度によって変化するものではないので、より高い精度を求める際には複数のキャリッジ速度の周波数解析結果の分析から共振周波数帯域の変化を監視しても良い。また、上記の周波数解析結果に加え、キャリッジ駆動機構の使用条件を加味することで更にその信頼性を向上するようにしても良い。その使用条件とは、例えば、キャリッジ駆動機構の総駆動時間条件や記録装置の印刷枚数条件などが含まれる。

この様な振動解析をキャリッジ駆動に合わせて行っておき、図８（ａ）に示した共振周波数帯域とコギング発生領域との関係からの変化を検出した時点で、一度コギング相殺制御用の事前検出動作を行い、制御演算部１８に演算制御を切り替えても良い。また、以上の説明した例ではキャリッジ３の経時変化による共振周波数帯域の変化を挙げているが、例えば、キャリッジの個体差による共振周波数帯域の変動に応じて、制御演算部１８と制御演算部２２を切り換えるよう制御しても良い。

従って以上説明した実施例に従えば、キャリッジの共振周波数帯域とキャリッジモータのコギング発生領域との関係に基づいて制御演算部１８と制御演算部２２を切り換えるよう制御することができる。これにより、キャリッジモータのコギングが共振周波数帯域よりも小さい帯域にあれば加速度センサを用いたフィードバック制御より振動抑制を行い、そのコギングが共振周波数帯域よりも大きい帯域にあればコギング相殺制御より振動抑制を行うことになる。従って、事前にキャリッジ速度を検出してコギングの周波数情報を取得することが必要なコギング相殺制御の使用が限定的なものとなり、相殺信号を得るための事前の検出動作の回数を最小限に抑えることなる。その結果、トータルのプリントスループットが向上する。

また、加速度フィードバック制御の振動抑制効果は、コギングトルクに起因した振動に限定されるものではなく、キャリッジに発生する振動全てが対象とできるので、ＰＩＤ制御に代表されるフィードバック制御による速度変動の抑制にも資することになる。

なお、図１に示した構成では、インクタンク内のインクをチューブ１２で記録ヘッド２に供給する構成を採用している。この場合、キャリッジ重量はほぼ一定値を示す。これに対し、インクタンクそのものがキャリッジに搭載された構成の場合には、記録装置の記録動作の進行に伴ってインクが消費され、キャリッジ重量が軽くなる。これは、共振周波数帯域が高周波数帯域にシフトすることを意味する。

言い換えると、キャリッジの当初の状態は図８（ｂ）に示す状態にあり、インク消費に従って図８（ａ）に示す状態となる。この場合、当初は制御演算部１８より振動抑制を行うが、キャリッジの重量変化に伴い、制御演算部２２に制御演算を切り替える。この切り換え判断には、図１０〜図１１を参照して説明した周波数解析に基づいて共振周波数情報２３を取得する。その信頼性を高めるために上述のようにキャリッジ駆動機構の使用条件を加味すると良いが、この場合にはインクタンクのインク消費にともなう重量変化を事前情報として加えるようにしても良い。

また、位置・速度制御のフィードバックゲインが同じ設定値であれば、駆動対象（キャリッジ）が軽くなると、位置速度制御ループの位相限界における振動が起こりやすくなる場合が考えられる。この振動傾向を、制御演算部２２による加速度フィードバックの振動抑制効果で抑えることで、安定した制御性能を得ると良い。

以上のように、移動するキャリッジ等の物体に加速度センサを設け、検出した加速度情報を用いてモータ制御を行うことで、従来よりも簡便にコギングの影響を抑制することができる。

１ 記録媒体、２ 記録ヘッド、３ キャリッジ、４ ガイド軸、５ キャリッジモータ
６ アイドルプーリ、７ タイミングベルト、８ サポート部材、９ 固定部
１０ 接続部材、１１ ＦＦＣ、１２ チューブ、１３ サブフレーム
１４ａ、１４ｂ インク回収口、１５ エンコーダセンサ、１６ リニアスケール
１７ 加速度センサ、１８ 制御演算部、１９ フィードバック演算部
２０ 加速度フィードバック演算部、２１ コギング相殺制御演算部、２２ 制御演算部
２５ 制御切換部、２６ モータドライバ、２７ 速度算出部、２８ 位置算出部
３１ 駆動指令生成部、３２ Ｐ補償部、３３ ＰＩ補償部

Claims (12)

1. キャリッジをモータにより移動させながら記録を行う記録装置であって、
   前記キャリッジに設けられ、移動する前記キャリッジの加速度を検出する加速度センサと、
   前記加速度センサの検出に基づいて、前記モータのコギングの影響を抑制するように前記モータの駆動を制御する制御部とを有することを特徴とする記録装置。
2. 前記制御部は、前記加速度センサの検出に基づいて、フィードバック制御により前記モータの駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記キャリッジの位置を検出するエンコーダセンサをさらに有し、
   前記制御部は、
   前記エンコーダセンサの検出に基づいて、フィードバック制御により前記モータを駆動する制御手段と、
   前記コギングを相殺するための相殺信号を生成する生成手段と、
   前記フィードバック制御に、前記相殺信号を用いるか否かを決定する決定手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
4. 前記決定手段は、
   前記モータのコギング周波数の帯域が前記キャリッジの共振周波数の帯域より高い領域にある場合は、前記フィードバック制御に前記相殺信号を用い、
   前記コギング周波数の帯域が前記共振周波数の帯域より低い領域にある場合は、前記フィードバック制御に前記相殺信号を用いないように決定することを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
5. 前記制御部は、前記相殺信号を用いる場合には前記相殺信号を用いない場合よりも、前記加速度センサの検出に基づくフィードバック制御の制御ゲインを大きくすることを特徴とする請求項４に記載の記録装置。
6. 前記共振周波数の情報は、前記加速度センサにより検出された前記キャリッジの加速度を周波数解析することにより取得されることを特徴とする請求項４又は５に記載の記録装置。
7. 前記決定手段は、前記キャリッジの移動速度に応じて前記相殺信号を用いるか否かを決定することを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
8. 前記決定手段は、前記キャリッジの機構的な経時変化に応じて前記相殺信号を用いるか否かを決定することを特徴とする請求項７に記載の記録装置。
9. 前記キャリッジには記録ヘッドとインクタンクを搭載し、
   前記決定手段は、前記インクタンクのインクの消費に従って前記相殺信号を用いるか否かを決定することを特徴とする請求項８に記載の記録装置。
10. キャリッジをモータにより移動させながら記録を行う記録装置であって、
    前記キャリッジに設けられ、移動する前記キャリッジの加速度を検出する加速度センサと、
    前記加速度センサによって検出された情報に基づいてフィードバック制御により前記モータの駆動を制御する制御部とを有し、
    前記制御部は、前記フィードバック制御のゲインを変更することが可能であることを特徴とする記録装置。
11. 物体を移動させるモータの制御方法であって、
    前記物体に設けられた加速度センサにより、移動する前記物体の加速度を検出し、
    前記加速度センサの検出に基づいて、前記モータのコギングの影響を抑制するように前記モータの駆動を制御することを特徴とする制御方法。
12. 物体を移動させるモータの制御方法であって、
    前記物体の位置と速度の少なくとも一方をエンコーダセンサにより検出し、
    前記物体に設けられた加速度センサにより、移動する前記物体の加速度を検出し、
    前記エンコーダセンサおよび前記加速度センサの検出に基づいて、前記モータの駆動を制御することを特徴とする制御方法。

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