JP5109535B2 - パルス生成装置、画像形成装置及びパルス生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、被駆動体の速度に応じた周期の信号を出力するエンコーダの出力信号を基にパルスを生成するパルス生成装置、画像形成装置及びパルス生成方法に関する。

従来、プリンタ等の画像形成装置においては、搬送方向に搬送される用紙に対し記録ヘッドが印刷を施す構成となっている。この場合、用紙位置に応じた適切なタイミングでインク滴を吐出する必要があるため、用紙搬送速度に同期してエンコーダから出力される出力信号を基に用紙の搬送速度に同期して印字基準信号を生成し、印字基準信号に基づき吐出タイミングの制御を行っている。

例えば特許文献１には、用紙搬送手段（被駆動体）として搬送ベルトを用いた印刷装置（画像形成装置）が知られている。搬送ベルト上にはその速度及び位置を検出するための被検出要素（光透過部や光遮蔽部）が設けられており、エンコーダで被検出要素を読み取り、そのエンコーダ信号に基づいてインク吐出を行い、用紙上に文字や画像を印刷するようになっている。また、画像形成装置では、磁気式リニアエンコーダも使用される（例えば特許文献２）。

通常、リニアエンコーダのスケール部には、例えば磁気式の場合、連続的に単一間隔で着磁するため、単一な間隔でしか位置信号が得られない。また、通常、印刷装置ではデータ転送速度に限界があるので、高速印刷を希望する場合には、ベルト搬送速度を高速にして解像度を下げて印刷し、写真印刷など高解像度を希望する場合は、ベルト搬送速度を低速にして解像度を上げて印刷するなど、ベルト搬送速度に応じた複数の印刷モードが用意されている。

例えば特許文献２には、複数の印刷モードに対応するために、スケール部に着磁ピッチを変化させた二つ以上の着磁ラインを有する磁気式リニアエンコーダを備えたシリアル式の記録装置が開示されている。この構成によれば、着磁ピッチの異なる複数の着磁ラインがあるため、二種類以上の解像度を得ることができる。
特開２００６−９６４２９号公報（例えば明細書段落［００２３］［００２４］、図１） 特開平５−３１８８６９号公報（例えば明細書段落［００１４］〜［００１６］等、図２、図５、図１０、図１１）

しかしながら、特許文献２の構成によれば、着磁ラインの本数を増やす必要があるため、磁気センサが二つ以上必要となりコストがかかるうえ、着磁ラインの幅に着磁ラインの本数を乗じた幅寸法分のスペースを確保する必要があるなどの問題がある。なお、これらの問題は、磁気式リニアエンコーダに限らず、光学式リニアエンコーダについても同様である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被駆動体の速度に応じて分解能が変化するパルスを簡単な構成で生成できるパルス生成装置、画像形成装置及びパルス生成方法を提供することにある。

本発明は、被駆動体が単位駆動量駆動される毎の周期で信号波を出力するエンコーダの出力信号に基づきパルスを生成するパルス生成装置であって、前記信号波の振幅が周期的に変化するように構成された前記エンコーダと、前記エンコーダの出力信号を入力するとともに前記信号波の周波数に応じて信号波出力の利得が変化するように遮断周波数が設定されたフィルタ手段であり、該フィルタ手段が出力する信号の前記信号波の振幅を前記被駆動体の速度に応じて切り換えて、閾値を超える信号波の数を前記速度に応じて切り換える当該フィルタ手段と、前記閾値を超えた信号波に基づき該信号波と同周期のパルスを生成するパルス生成手段とを備えたことを要旨とする。

これによれば、エンコーダは、被駆動体が単位駆動量駆動される毎の周期で信号波を出力する。フィルタ手段に入力される出力信号の信号波の周波数は、被駆動体の速度に比例する。このため、被駆動体が低速のときには信号波が低周波数となり、一方、被駆動体が高速のときには信号波が高周波数となる。フィルタ手段は信号波の周波数に応じて信号波出力の利得が変化するように遮断周波数が設定されている。そして、これら周波数の違いにより信号波出力の利得が異なるため、利得の違いに応じた振幅の信号波が出力される。つまり、被駆動体の速度に応じて信号波の振幅が切り換えられる。このため、エンコーダから出力信号を入力するフィルタ手段は、信号波の振幅を被駆動体の速度に応じて切り換え、閾値を超える信号波の数が被駆動体の速度に応じて切り換える。パルス生成手段は、閾値を超えた信号波に基づき該信号波と同周期のパルスを生成する。よって、被駆動体の速度に応じて分解能が変化するパルスを簡単な構成で生成できる。

本発明のパルス生成装置では、前記フィルタ手段は、前記被駆動体の駆動速度に対して前記信号波出力の利得が徐々に変化する変化領域を有するように回路定数が設定されており、前記被駆動体の最低速度と最高速度のうち少なくとも一方が前記変化領域内に設定されていることが好ましい。

これによれば、被駆動体の最低速度と最高速度のうち少なくとも一方が、信号波出力の利得が徐々に変化する変化領域に設定されているので、エンコーダの出力信号をフィルタ手段に通すことで、被駆動体の速度に応じた異なる振幅に変化させることができる。

本発明のパルス生成装置では、前記フィルタ手段は、前記被駆動体の低速時の周波数より高速時の周波数の方が前記信号波出力の利得が大きくなるように遮断周波数が設定されていることが好ましい。

これによれば、フィルタ手段は、被駆動体の低速時の周波数より高速時の周波数の方が信号波出力の利得が大きいので、被駆動体が高速であるほど信号波の振幅が小さくなり、閾値を超えなかった信号波がより多く間引かれ、パルス１周期毎の被駆動体の駆動量が多くなるようにパルスが生成される。

本発明のパルス生成装置では、前記エンコーダは、磁界強度が周期的に変化する着磁パターンにて着磁された磁気スケールと、前記磁気スケールの磁気を検出して前記着磁パターンの磁界強度に応じた振幅の信号波を含むエンコーダ信号を出力する磁気センサとを備えた磁気エンコーダであることが好ましい。

これによれば、被駆動体が駆動されることにより、磁気スケールと磁気センサとは相対移動し、磁気センサは、磁気スケールの磁気を検出して着磁パターンの磁界強度に応じた振幅の信号波を含むエンコーダ信号を出力する。このとき、磁界強度が周期的に変化する着磁パターンなので、エンコーダから振幅が周期的に変化する信号波を含む出力信号を出力させることができる。

本発明は、ターゲットを搬送する搬送手段と、前記ターゲットに対して記録を施す記録手段とを備えた画像形成装置であって、上記の発明のパルス生成装置を備え、前記パルス生成装置を構成するエンコーダは前記搬送手段の搬送又は前記記録手段の移動を検出可能に設けられ、前記パルス生成装置から出力されたパルスを前記記録手段による記録タイミングを決める基準信号として用いることを要旨とする。

これによれば、エンコーダは、搬送手段の搬送又は記録手段の移動を検出する。搬送手段の搬送速度又は記録手段の移動速度が変化すれば、パルスが１回出力される際の搬送手段又は記録手段の駆動量の異なるパルスがパルス生成装置から出力される。パルス生成装置から入力したパルスに基づく記録タイミングで記録手段は記録を行う。例えば搬送手段の搬送速度あるいは記録手段の移動速度の違いによって異なる解像度で記録を行うことができる。

本発明は、被駆動体が単位駆動量駆動される毎の周期で信号波を出力するエンコーダの出力信号に基づきパルスを生成するパルス生成方法であって、エンコーダから信号波の振幅が周期的に変化する出力信号を入力する段階と、前記信号波の周波数に応じて信号波出力の利得が変化するように遮断周波数が設定されたフィルタ手段に前記出力信号を通すことで、前記信号波の振幅を前記被駆動体の速度に応じて切り換えて閾値を超える信号波の数を前記速度に応じて切り換える段階と、前記閾値を超えた信号波に基づき該信号波と同周期のパルスを生成する段階とを備えたことを要旨とする。これによれば、上記発明のパルス生成装置と同様の効果が得られる。

（第一実施形態）
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図１〜図１０に従って説明する。
図１は、インクジェット式記録装置の模式平面図を示し、図２は、その側面図を示す。なお、図１において下側が用紙搬送方向上流側である。

図１及び図２に示すように、画像形成装置としてのインクジェット式記録装置（以下、単にプリンタ１１という）は、用紙Ｓを搬送するためのベルト搬送装置１２を備えている。ベルト搬送装置１２は、用紙搬送方向下流側に設けられた駆動ローラ１３と、用紙搬送方向上流側に設けられた従動ローラ１４と、駆動ローラ１３と従動ローラ１４間の略中間位置かつやや下側（図２参照）に配置されたテンションローラ１５と、各ローラ１３〜１５に渡って巻き掛けられた無端状の搬送ベルト１６とを有している。

駆動ローラ１３には電動モータ１７の出力軸が直接又は減速機構（図示省略）を介して動力伝達可能に連結されている。電動モータ１７が正転駆動されると、駆動ローラ１３が回転駆動し、搬送ベルト１６が用紙Ｓを上流側から下流側へ搬送できる方向に回転する。ベルト搬送装置１２の上流側にはゲートローラ１８が設けられ、用紙Ｓはゲートローラ１８の回転により搬送ベルト１６上へ給送される。なお、ゲートローラ１８は、用紙Ｓをローラ面に突き当てることで用紙Ｓのスキューを補正し、また駆動開始タイミングを図ることで、用紙Ｓを搬送ベルト１６上の目標位置に載せるようにタイミングを合わせて用紙Ｓを送り出す。

搬送ベルト１６の搬送方向中間位置上側には、長尺状をなすラインヘッド方式の記録ヘッド１９が搬送ベルト１６の幅方向と平行となる向きで配置されている。記録ヘッド１９は、プリンタ１１が印刷できる最大幅の用紙Ｓの幅方向全域に渡る範囲よりも広い範囲に渡り一定のノズルピッチで配列された多数のノズルからなるノズル列が下面に設けられており、用紙を搬送しながら用紙搬送速度に合わせたタイミングでインクをノズルから順次噴射することで、用紙Ｓに画像等の印刷が行える。

搬送ベルト１６の側縁部には、搬送方向に沿って磁気リニアスケール２０が搬送ベルト１６の全周に渡って設けられている。磁気リニアスケール２０は、搬送ベルト１６の側縁部に形成された帯状の磁気記録層に一定ピッチで磁気パターンを記録して構成されている。磁気リニアスケール２０の上側（図１では紙面手前側）近接位置には、磁気リニアスケール２０上に記録された磁気パターンを再生するための磁気センサ２１が設けられている。磁気リニアスケール２０と磁気センサ２１とにより磁気式リニアエンコーダ２２が構成されている。また、プリンタ１１には制御手段としてのコントローラ２３が設けられている。コントローラ２３は、電動モータ１７を駆動制御するとともに、磁気センサ２１から入力したエンコーダ信号ＥＳを基に内部回路で生成した印字基準パルスＰＴＳ（噴射タイミング信号）（図９，図１０参照）を生成し、印字基準パルスＰＴＳに基づき用紙搬送速度（用紙搬送位置）に合わせた適切なタイミングでインク滴の噴射制御を行う。

図３は、磁気リニアスケールの着磁方法を説明する模式図である。
搬送ベルト１６の磁気記録層への着磁は、着磁装置を用いて行われる。着磁装置は、プリンタ１１のベルト搬送装置１２のものと基本的にほぼ同じ構成の駆動ローラと従動ローラ（図示省略）とを備え、搬送ベルト１６を両ローラに巻き掛けた状態で着磁処理を行う。

磁気リニアスケール２０上には、搬送ベルト１６（つまり用紙Ｓ）の位置を検出するために、図３に示すように、インク滴の噴射位置間隔に合わせて一定ピッチ（着磁ピッチＰ）で規則正しくＮ極とＳ極が交互に並んで着磁されている。この着磁装置には、図３に示す磁気記録ヘッド２５が設けられ、磁気記録ヘッド２５に流れる電流Ｉの方向及び電流量を制御することによって、磁極Ｎと磁極Ｓ、磁界の強さが決定される。なお、磁気記録ヘッド２５としては、例えばＧＭＲ（Giant Magneto Resistive Effect）センサやＭＲ（Magneto Resistive Effect）センサなどの多値出力可能な磁気センサを使用している。その他、ホール素子やＭＩ（磁気インピーダンス）素子等を使用してもよい。

図４は、磁気記録ヘッドで着磁する際に磁気記録層に及ぶ磁界強度、磁気スケールにおける磁気の様子を示す。搬送ベルト１６を一定速度Ｖoで回転駆動させながら、図４における上段のグラフに示すように、磁界強度の振幅が周期的に変化するような磁界が磁気記録層２０ａに及ぶように、磁気記録ヘッド２５の電流を制御する。こうして磁気記録層２０ａの着磁により形成された磁気リニアスケール２０には、図４の下段に示すようにＮ極とＳ極が半ピッチ（１／Ｐ）毎に交互に切り換わり、かつ磁界強度が着磁ピッチＰ毎に交互に強弱を繰り返す着磁パターンが形成されている。なお、スケールの被検出要素（磁極Ｎ・Ｓ）の配列周期である着磁ピッチＰは、プリンタ１１の印刷時におけるベルト搬送速度と印刷解像度とから設定されており、例えば３５μｍ（解像度７２０ｄｐｉの場合）や７０μｍ（解像度３６０ｄｐｉの場合）程度の値である。

この磁気リニアスケール２０上の磁気パターンを磁気センサ２１で再生する場合、磁気リニアスケール２０は図４の下段に示す磁界強度を有するので、磁気センサ２１は、図４の上段に示す磁界強度に対応する周期及び振幅で変化する信号波形の検出信号を出力する。この場合、ＧＭＲセンサ等の磁気センサ２１を用いているため、出力の振幅が多値であるエンコーダ出力が得られる。要するに、信号波の振幅が一定の周期で周期的に変化する検出信号が得られればよい。

本実施形態では、被駆動体である搬送ベルト１６の単位駆動量が着磁ピッチＰに等しく、搬送ベルト１６の着磁ピッチＰ分の移動時間を１周期とする信号波が磁気式リニアエンコーダ２２から出力される。こうして着磁された後の搬送ベルト１６がプリンタ１１には装着されている。

搬送ベルト１６が装着されたプリンタ１１において、磁気センサ２１により磁気パターンが再生された信号波を含むエンコーダ信号を基にコントローラ２３内で印字基準パルスが生成される。そして、印字基準パルスの立ち上がり（もしくは立ち下がり）時期を噴射タイミングとして記録ヘッド１９のノズルからインクを噴射することで、用紙Ｓ上にインク滴を着弾させて画像や文字が印刷される。なお、本実施形態では、エンコーダ出力は大小の振幅をもつ二種類の信号波を含むが、これに限定されることなく、着磁時の磁気記録ヘッド２５に流れる電流値を３段階以上の多段階に変化させることで更に異なる振幅の信号波を含むエンコーダ出力が得られる構成も採用できる。

図５は、コントローラ内における印刷制御系の電気的構成を示す。
図５に示すように、コントローラ２３は、主制御部３１と、この主制御部３１の制御下において記録ヘッド１９を制御駆動させる印刷制御部３２と、磁気センサ２１から入力したエンコーダ信号ＥＳを基に印字基準パルスＰＴＳを生成する信号生成回路３３と、モータ駆動回路３４とが設けられている。主制御部３１は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）で構成することができるが、所定の論理回路やアナログ回路などにより構成してもよい。主制御部３１には、ＣＰＵ３５（中央処理装置）、メモリ３６、入力回路３７及び出力回路３８が含まれる。ＣＰＵ３５はメモリ３６に記憶されたプログラムを実行するものであり、メモリ３６、入力回路３７及び出力回路３８と信号やデータのやり取りを行いながら各種処理を行う。また、メモリ３６は、ＣＰＵ３５の演算結果を一時格納する機能も有している。

磁気センサ２１は、コントローラ２３内の信号生成回路３３と電気的に接続され、磁気センサ２１からのエンコーダ信号ＥＳは信号生成回路３３及び入力回路３７に入力されるようになっている。信号生成回路３３は、磁気センサ２１から入力したエンコーダ信号ＥＳを基にベルト搬送速度（用紙搬送速度）に応じた解像度が得られるようなパルス周期の印字基準パルスＰＴＳを生成して出力する回路である。ＣＰＵ３５は入力回路３７を介して入力したエンコーダ信号ＥＳに基づいて搬送ベルト１６の搬送速度（用紙搬送速度）を検出し、その検出結果に基づきモータ駆動回路３４を介して電動モータ１７をフィードバック制御する。

信号生成回路３３は、エンコーダ信号ＥＳに基づき印字基準パルスＰＴＳを生成して印刷制御部３２に出力する。この印字基準パルスＰＴＳは印刷制御部３２から記録ヘッド１９に送出され、搬送ベルト１６の搬送方向への所定の単位移動量に対応して一つのインク滴を噴射するように制御する。本実施形態では、この単位移動量が、低速ベルト搬送時に着磁ピッチＰに等しく、高速ベルト搬送時に着磁ピッチの２倍（＝２Ｐ）に等しくなるように印字基準パルスＰＴＳの周期が調整される。

印刷制御部３２には、主制御部３１から出力回路３８を介して画像データが送られる。印刷制御部３２は、この画像データに基づくドットに対応するインク滴の噴射タイミングを印字基準パルスＰＴＳに基づき制御する。なお、信号生成回路３３の印字基準パルスＰＴＳがＣＰＵを介して印刷制御部３２に入力される構成も採用できる。また、本実施形態では、磁気式リニアエンコーダ２２及び信号生成回路３３により、パルス生成装置が構成されている。

図６は、信号生成回路の構成を示すブロック図を示す。図６に示すように、信号生成回路３３は、信号増幅器４１、切換手段及びフィルタ手段としてのローパスフィルタ４２、及びパルス生成手段としてのパルス発生器４３を備えている。信号増幅器４１は、磁気センサ２１からの入力信号を増幅してローパスフィルタ４２へ出力する。ローパスフィルタ４２は、入力信号の所定周波数以上の高周波成分を低減する機能を有している。

ここで、本実施形態のプリンタ１１には、印刷速度の異なる二種類の印刷モードが用意されている。すなわち、印刷画質よりも印刷速度を優先する場合に設定される高速印刷モードと、印刷速度よりも印刷画質を優先する場合に設定される高画質印刷モード（低速印刷モード）とがある。印刷モードは、プリンタ１１と通信可能に接続されたホスト装置（図示せず）にユーザが入力操作を行って設定した印刷条件により決定される。例えばドラフト印刷を選択すれば高速印刷モードが設定され、写真印刷を選択すれば高画質印刷モードが設定される。高速印刷モードでは、搬送ベルト１６が相対的に高速駆動されるように電動モータ１７が速度制御され、一方、高画質印刷モードでは、搬送ベルト１６が相対的に低速駆動されるように電動モータ１７が速度制御される。

ローパスフィルタ４２は、低速印刷モードのときにはエンコーダ信号ＥＳの振幅をほとんど低減させず、高速印刷モードのときにはエンコーダ信号ＥＳの振幅を低減させるような回路定数に設定されている。

パルス発生器４３は、ローパスフィルタ４２からのエンコーダ信号ＦＳの信号値が所定の閾値（図９，図１０に示す閾値電圧Ｖth↑）を超えるタイミングでのみ印字基準パルスＰＴＳを生成する回路である。ローパスフィルタ４２からのエンコーダ信号ＦＳは、ベルト搬送速度が高速でエンコーダ信号ＥＳが高周波なほど振幅が低減している。よって、振幅が大きい低速印刷時には、信号波が毎周期に閾値を超えるので、エンコーダ信号ＥＳと同一周期の印字基準パルスＰＴＳを出力し、一方、振幅が小さい高速印刷時には、一周期おきに現れる高強度振幅波ＦＳａのみが閾値を超えることになって、搬送ベルト１６が磁着ピッチの２倍の距離（＝２Ｐ）を移動する度に印字基準パルスＰＴＳが生成される。

図８は、ベルト搬送速度とエンコーダ出力利得との関係を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸がベルト搬送速度Ｖであり、縦軸がエンコーダ出力利得である。ローパスフィルタ４２の遮断周波数（カットオフ周波数）の設定により、低速ベルト搬送速度ＶLの場合にはエンコーダ出力利得が高く、高速ベルト搬送速度ＶHの場合にはエンコーダ出力利得が低下する。このため、低速ベルト搬送時と比較し、高速ベルト搬送時のエンコーダ出力はその周波数が高いため、図８に示すように出力レベルが下がるようになっている。本実施形態のローパスフィルタ４２は、図８に示すように、遮断周波数近辺の減衰傾度を大きくし、出力強度がベルト搬送速度Ｖに強く依存するよう設計している。つまり、低速ベルト搬送時と高速ベルト搬送時の境界近辺でベルト搬送速度Ｖに対してエンコーダ出力利得が高速側ほど徐々に下降する傾斜勾配をもつように、ローパスフィルタ４２を回路設計している。そして、高速ベルト搬送速度ＶHをエンコーダ出力利得が徐々に下降する変化領域上に設定している。なお、低速と高速の２段階の搬送速度が用意されている本実施形態では、低速ベルト搬送速度ＶLが最低速度、高速ベルト搬送速度ＶHが最高速度に相当する。

図９、図１０は、低速ベルト搬送時と高速ベルト搬送時におけるローパスフィルタ出力のエンコーダ信号ＦＳと、パルス発生器から出力される印字基準パルスＰＴＳ（噴射タイミング基準信号）との関係を示す。なお、図９、図１０において横軸のスケールは位置（ベルト搬送位置）を示している。パルス周波数の比較では、高速ベルト搬送時のエンコーダ信号ＦＳの周波数は、低速ベルト搬送時のエンコーダ信号ＦＳの周波数の速度比（ＶH／ＶL）倍の値となっている。

高速ベルト搬送時（図１０）のエンコーダ信号ＦＳは、低速搬送時（図９）のエンコーダ信号ＦＳと比較して、周波数が高いためその出力レベル（振幅）が低減している。このため、低速ベルト搬送時のエンコーダ信号ＦＳの信号強度（振幅）よりも、高速ベルト搬送時のエンコーダ信号ＦＳの信号強度の方が小さくなる。

パルス発生器４３は、入力信号であるエンコーダ信号ＦＳが閾値電圧Ｖth↑を超えると、パルスを立ち上げるように設定されている。ここで、エンコーダ信号ＦＳは、磁気リニアスケール２０が磁界強度の強弱を交互に繰り返す着磁パターンにて着磁されていることから、着磁パターンの１ピッチＰに対応する信号波として、１周期おきに現れる高強度振幅波ＦＳａと低強度振幅波ＦＳｂの２種類を含む。これら２種類の信号波において、低速ベルト搬送時の高強度振幅ピークをＡ１max、低強度振幅ピークをＢ１maxとし、高速ベルト搬送時の高強度振幅ピークをＡ２max、低強度振幅ピークをＢ２maxとすると、閾値電圧Ｖth↑は、以下の(1)式及び(2)式を満たす条件に設定されている。
低速ベルト搬送時
Ｖth↑＜Ａ１max 且つ Ｖth↑＜Ｂ１max …(1)
高速ベルト搬送時
Ｖth↑＜Ａ２max 且つ Ｖth↑＞Ｂ２max …(2)
つまり、本実施形態の閾値電圧Ｖth↑は、低速ベルト搬送時におけるエンコーダ信号ＦＳの振幅ピークＡ１max以下かつＢ１max以下であり（図９）、高速ベルト搬送時におけるエンコーダ信号ＦＳの振幅ピークＡ２maxとＢ２maxの間のレベルになるように設定している。

また、閾値電圧Ｖth↑にはヒステリシスを設けている。すなわち、パルスを立ち上げるための閾値電圧Ｖth↑とは別に、パルスを立ち下げるための閾値電圧Ｖth↓を設定し、これを立ち上げ時の閾値電圧Ｖth↑よりも小さな値に設定している。エンコーダ信号ＦＳが上側の閾値電圧Ｖth↑を超えると、印字基準パルスＰＴＳを立ち上げ、一度立ち上がったら、上側の閾値電圧Ｖth↑を下回っても立ち下がらず、下側の閾値電圧Ｖth↓を下回ってはじめてパルスを立ち下げるように閾値電圧にヒステリシスを設けている。ヒステリシスを設けることで、エンコーダ信号ＦＳのノイズの影響を受けにくいように構成している。なお、ノイズの影響がほとんどない場合やノイズ除去処理を別途行う場合は、閾値電圧のヒステリシスの幅を狭くしたり、ヒステリシスを設けない構成（閾値電圧Ｖth↑のみ）も採用できる。

図７は、信号生成回路の電気回路図を示す。
磁気センサ２１の出力端子は抵抗Ｒ１を介してオペアンプＯＰ１の−側入力端子に接続されており、このオペアンプＯＰ１の＋側入力端子には参照電圧Ｖref1が入力されるように構成されている。オペアンプＯＰ１はその出力端子と−側入力端子との間が抵抗Ｒ２を介して接続されており、その出力電圧Ｖoutが−側入力端子に戻るように構成されている。このオペアンプＯＰ１を含む反転増幅回路が信号増幅器４１を構成している。また、コンデンサＣが抵抗Ｒ２と並列に接続されている。つまり、反転増幅回路にコンデンサＣを追加した構成となっており、これらコンデンサＣ及び抵抗Ｒ２によりローパスフィルタ４２が構成される。

オペアンプＯＰ１の出力端子は抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰ２の＋側入力端子に接続されている。このオペアンプＯＰ２の−側入力端子には参照電圧Ｖref2が入力されるように構成されている。また、オペアンプＯＰ２の出力端子と＋側入力端子との間は抵抗Ｒ４を介して接続されており、正帰還のフィードバックをかける構成となっている。つまり、ヒステリシス回路となっており、これによりパルス発生器４３が構成されている。そして、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値及び参照電圧Ｖref2の値の設定により、閾値電圧Ｖth↑，Ｖth↓の値が決められている。

このように構成されている信号生成回路３３において、図９に示す低速ベルト搬送時には、エンコーダ信号ＦＳの全ての信号波（高強度振幅波ＦＳａと低強度振幅波ＦＳｂ）が閾値電圧Ｖth↑を超えるため、１周期ごとに現れる全ての信号波を用いて印字基準パルスＰＴＳが生成される。この結果、搬送ベルト１６が１ピッチ（＝Ｐ）進む毎に印字基準パルスＰＴＳのパルスが現れ、記録ヘッド１９により高解像度の印刷が進められる、
一方、図１０に示す高速ベルト搬送時には、エンコーダ信号ＦＳは振幅の大きな高強度振幅波ＦＳａのみが閾値電圧Ｖth↑を超えるため、１周期おきに現れる高強度振幅波ＦＳａを用いて印字基準パルスＰＴＳが生成される。この結果、搬送ベルト１６が２ピッチ（＝２Ｐ）進む毎に印字基準パルスＰＴＳのパルスが現れ、記録ヘッド１９により低解像度の印刷が進められる。つまり、低速ベルト搬送時には解像度を上げて印刷し、高速ベルト搬送時には解像度を下げて印刷する。

なお、図５に示す入力回路３７には、ローパスフィルタ４２を取り除いた信号生成回路３３と同様の構成のパルス発生回路が内蔵され、エンコーダ信号ＥＳはこの回路を介して同周期のパルス信号としてＣＰＵ３５に入力される。この回路内のパルス発生器における閾値電圧Ｖth↑は、低速ベルト搬送時と高速ベルト搬送時の両方で全ての信号波が閾値を超える値に設定され、低速搬送時か高速搬送時かに関わらず、常にエンコーダ信号ＥＳと同周期のパルスが生成される。ＣＰＵ３５はこのパルスをカウンタで計数して搬送ベルト１６の位置を検出し、電動モータ１７をそのときの印刷モードに応じた目標速度で駆動されるようフィードバック制御する。

以上、詳述したように第一実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）搬送ベルト１６が着磁ピッチＰ進む毎に信号強度の強弱が交互に切り換わるエンコーダ信号ＥＳを出力可能な構成の磁気式リニアエンコーダ２２を採用した。そして、エンコーダ出力利得が低速ベルト搬送時よりも高速ベルト搬送時のときにより小さな値をとるように低速時と高速時の各エンコーダ信号ＥＳの各周波数の境界付近に遮断周波数（カットオフ周波数）を有するローパスフィルタ４２にエンコーダ信号ＥＳを通すようにした。ローパスフィルタ４２を通すことで、エンコーダ信号ＦＳを低速ベルト搬送時の振幅よりも高速ベルト搬送時の振幅を小さくし、そのうえでエンコーダ信号ＦＳが閾値電圧Ｖth↑を超えたらパルスを立ち上げることで印字基準パルスＰＴＳを生成する構成とした。このため、低速ベルト搬送時には搬送ベルト１６が１ピッチＰ進む毎に１パルス出力し、高速ベルト搬送時には搬送ベルト１６が２ピッチ進む毎に１パルス出力するように解像度（分解能）の異なる印字基準パルスＰＴＳを生成できる。例えば特許文献２に示された着磁ラインを複数本にして複数の磁気センサを設ける構成や、分周回路を用いる構成などに比べ、搬送速度に応じた異なる解像度で印刷できる印字基準パルスＰＴＳを簡単な構成で得ることができる。よって、簡単な構成のパルス生成装置を用いて、高速印刷モードでは、用紙搬送速度を高速にして低解像度で印刷でき、高画質印刷モード（低速印刷モード）では、用紙搬送速度を低速にして高解像度で印刷できる。

（２）ベルト搬送速度Ｖに対してエンコーダ出力利得が所定の勾配でもって変化する変化領域を、ベルト搬送速度ＶLとＶHとの境界付近に遮断周波数が設定される回路定数となるようローパスフィルタ４２を構成した。この結果、高速印刷時のベルト搬送速度ＶHが変化領域内に位置するように設定でき、高速印刷時の信号波の振幅を低速印刷時の振幅に比べ小さくすることができる。

（３）磁気式リニアエンコーダ２２なので、磁界強度の強弱が交互に切り換わるような着磁パターンで磁気記録層２０ａを着磁して磁気リニアスケール２０を構成すればよく、比較的簡単かつ高い信号精度で製造できる。例えば光学式エンコーダであると、振幅が周期的に変化する信号波を生成するために光学センサの受光量が１周期（ピッチＰ）ごと交互に切り換わるようにスリットの開口形状や開口面積を調整して受光量を１周期毎に変化させる必要があり、エンコーダの製造が面倒であるうえ、また光の拡散や外光（室内光）のセンサへの漏れにより精度が低下する心配がる。

（第二実施形態）
本実施形態は、切換手段としてローパスフィルタ４２を用いない構成で印字基準パルスの生成を実現する信号生成回路の例である。

図１１に示す信号生成回路は、図７に示した信号生成回路３３からコンデンサＣを取り除くことでローパスフィルタ４２を排除し、オペアンプＯＰ１等からなる反転増幅器により信号増幅器４１を構成している。また、パルス発生器４５については、ヒステリシス回路を構成する抵抗Ｒ４と並列に抵抗Ｒ５とスイッチＳＷを接続している。スイッチＳＷは例えばアナログスイッチ又はトランジスタ等からなる。スイッチＳＷの開閉を切り換えることで、閾値電圧Ｖth↑の設定を変更できるようになっている。例えばスイッチＳＷを閉じた場合、閾値電圧はＶth↑に設定され、スイッチＳＷを開いた場合、閾値電圧はＶth↑よりも高いＶ2th↑（＞Ｖth↑）に設定される。

この構成では、ローパスフィルタ４２が廃止されているため、エンコーダ信号ＥＳは、低速ベルト搬送時と高速ベルト搬送時とで、振幅ピークがほぼ同じ値となる（Ａ１max＝Ａ２max，Ｂ１max＝Ｂ２max）。そして、閾値電圧Ｖth↑は、前記実施形態の(1)式及び(2)式の条件を満たすように設定されているが、この設定は閾値電圧Ｖth↑の値の切り換えにより実現している。また、スイッチＳＷには、入力回路３７内の回路でエンコーダ信号ＥＳから生成されたベルト搬送速度に対応する周期のパルス信号が入力される。そして、スイッチＳＷは、入力されるパルス信号の周期が低速ベルト搬送時の値であれば閉路状態とされ、高速ベルト搬送時の値であれば開路状態とされる構成となっている。なお、本実施形態では、ベルト搬送速度に応じて閾値電圧Ｖth↑の値を切り換えるスイッチＳＷにより切換手段及び閾値切換手段が構成される。

低速ベルト搬送時には、例えば図９のエンコーダ信号ＦＳ（振幅がほとんど減衰していない際の信号）とほぼ同レベルのエンコーダ信号ＥＳがパルス発生器４５に入力され、このときスイッチＳＷが閉路状態とされることで、図９と同レベルの閾値電圧Ｖth↑が設定される。このため、信号生成回路３３からは、エンコーダ信号ＥＳと同周期の印字基準パルスＰＴＳ（図９参照）が出力される。

一方、高速ベルト搬送時には、パルス発生器４５に、図１２に示すようなエンコーダ信号ＥＳが入力され、このときスイッチＳＷが開路状態とされることで、図１２に示すように前記(2)式を満たす閾値電圧Ｖ2th↑が設定される。このため、信号生成回路３３からは、図１２に示すようにエンコーダ信号ＥＳの２倍の周期の印字基準パルスＰＴＳが出力される。

よって、この第二実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（４）スイッチＳＷの開閉の切り換えにより、閾値電圧をＶth↑とＶ2th↑との間で切り換える簡単な構成なので、分周回路を用いなくても、ベルト搬送速度に応じた解像度の印字基準パルスＰＴＳを生成できる。

なお、実施形態は、上記に限定されるものではなく、以下のように変更してもよい。
（変形例１）フィルタ手段はローパスフィルタ４２に限定されない。例えばバンドパスフィルタやハイパスフィルタも採用できる。低速ベルト搬送時と高速ベルト搬送時とにおいてエンコーダ出力利得が異なるように遮断周波数が設定されていれば足りる。例えばバンドパスフィルタの場合は、低速ベルト搬送速度と高速ベルト搬送速度との間に相当する位置に遮断周波数を設定するとともに、高速側でエンコーダ出力利得がより小さな値をとる勾配の変化領域が得られるように回路定数を設定する。また、低速搬送時よりも高速搬送時に高解像度（高分解能）が要求される場合は、フィルタ手段としてハイパスフィルタを使用し、低速側でエンコーダ出力利得がより小さな値となる勾配が得られるように回路定数を設定する。

（変形例２）低速ベルト搬送速度ＶLと高速ベルト搬送速度ＶHとが共に変化領域に設定された構成も採用できる。また、印刷装置以外の用途などであれば、フィルタ手段として例えばハイパスフィルタを用い、被駆動体が高速になるに連れてエンコーダ出力利得が徐々に小さくなるように変化する変化領域内に低速ベルト搬送速度ＶLを設定した構成も採用できる。

（変形例３）前記各実施形態では、磁気スケールを磁界強度が２段階で強弱に切り換わる着磁パターンにて着磁した構成としたが、例えば磁界強度が３段階あるいは４段階以上に変化する着磁パターンを採用し、３種類以上のベルト搬送速度ごとに異なる解像度が得られるように印字基準パルスを生成する構成も採用できる。例えば磁界強度が、強・弱・中・弱を繰り返す着磁パターンにて磁気スケールを構成し、低速時には強・弱・中・弱に対応する４つすべての信号波が閾値を超え、中速時には強と中に対応する２つの信号波が閾値を超え、さらに高速時には、強のみに対応する１つの信号波が閾値を超える構成とする。この場合、低速時には１ピッチＰの解像度で印刷でき、中速時には２ピッチ（＝２Ｐ）の解像度で印刷でき、さらに高速時には４ピッチ（＝４Ｐ）の解像度で印刷できる。

（変形例４）前記第二実施形態において、スイッチＳＷの切り換え制御は、ＣＰＵがパルス信号に基づき低速搬送か高速搬送かを判断し、その判断結果に基づいて行う構成としてもよい。また、用途によっては、被駆動体の高速時ほど解像度の高いパルスを生成する構成でもよい。

（変形例５）エンコーダを構成するスケールの取り付け位置は、搬送ベルトに限定されない。例えばベルト搬送装置１２を構成するローラの端部周面上にロータリ式の磁気スケールを設けてもよい。その他、動力源である電動モータとその駆動対象との間の動力伝達経路上に位置する他の被駆動体にスケールを設けても構わない。

（変形例６）用紙等の媒体を搬送する媒体搬送手段（用紙搬送手段）は、搬送ベルト方式に限定されない。例えば搬送経路上の複数箇所に駆動ローラと従動ローラとの一対からなるローラ装置が配設されてなるローラ方式の搬送装置を備えたプリンタにも適用できる。例えばローラの端部周面上に磁気スケールを設けたり、ローラや動力伝達系の回転駆動軸にロータリエンコーダ式の回転板磁気スケールを設ければよい。また、ラインプリンタにおけるベルト搬送方式の場合、搬送方向上流側と下流側にそれぞれ一対ずつ配設されたローラ間に複数本のベルトを千鳥配置で巻き掛けた構成も採用できる。

（変形例７）パルス生成装置は、ラインプリンタへの適用に限定されず、例えば記録ヘッドが用紙幅方向に移動（走査）しながら印刷を行うシリアル式プリンタに適用してもよい。すなわち、被駆動体は媒体の搬送手段の構成部品に限定されず、記録ヘッドを搭載するキャリッジ等の移動手段でもよい。例えばキャリッジの移動経路と平行にリニアエンコーダを設け、キャリッジと共に移動するセンサからのエンコーダ信号ＥＳを前記実施形態の信号生成回路３３に入力して印字基準パルスＰＴＳを生成する構成とする。

（変形例８）エンコーダ（リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ）は磁気式に限らず光学式も採用できる。光学式エンコーダの場合、スケールに一定ピッチでスリットを設け、光源（発光素子）から出射されてスリットを通過した光を受光する受光センサの受光量が周期的に変化するようにスリットの開口形状や開口面積を周期的に変化させれば、振幅が周期的に変化するエンコーダ信号ＥＳを得ることができる。

（変形例９）前記実施形態では、画像形成装置を、流体噴射装置としてのインクジェット式記録装置に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が液体に分散又は混合されてなる液状体、ゲルのような流状体、流体として流して噴射できる固体（例えばトナー等を含む粉粒体）を含む）を噴射したり吐出したりする流体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材（画素材料）などの材料を分散または溶解のかたちで含む液状体を噴射する液状体噴射装置、さらに光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置、ゲル（例えば物理ゲル）などの流状体を噴射する流状体噴射装置であってもよい。なお、これらの各装置のように、噴射した流体（ドット）をターゲット上に着弾させて形成した所定パターン（配線パターン、電極パターン、画素パターン、エッチングパターン、配列パターンを含む）も、本明細書では画像形成装置により形成される画像（パターン画像）に含まれる。なお、「流体」とは、気体のみからなる流体を含まない概念であり、例えば液体（無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）等を含む）、粉粒体、流状体などが含まれる。もちろん、インクジェット方式以外のプリンタにも適用できる。例えば、ドットインパクトプリンタ、熱転写プリンタ、レーザープリンタ等に適用してもよい。

（変形例１０）パルス生成装置は、プリンタなどの画像形成装置への適用に限定されない。被駆動体の移動速度に応じてリニアスケールを検出するセンサが出力するエンコーダ信号に基づき被駆動体の駆動速度に応じて異なる分解能で生成されたパルスの用途がある各種装置に広く適用できる。例えば搬送されるワークに対して所定のピッチで孔開け（パンチング）などの加工を施す加工装置にも適用できる。また、搬送される基板に対して所定のピッチで部品（電子部品（チップ））を実装する実装装置にも適用できる。

以下、前記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想を記載する。
（１）請求項５において、前記閾値切換手段は、前記被駆動体が高速であるほど、前記閾値を超える信号波の数が減るような閾値に切り換えることを特徴とするパルス生成装置。

第一実施形態におけるプリンタの概略構成を示す模式平面図。 プリンタの模式側面図。 磁気式リニアエンコーダの着磁方法を説明する模式図。 磁気記録ヘッドで着磁して磁気リニアスケールを形成する際の磁界強度を示すグラフと、磁気リニアスケールの磁束線の様子を示す模式図。 プリンタの電気的構成を示すブロック図。 信号生成回路の電気的構成を示すブロック図。 信号生成回路の回路図。 ベルト搬送速度とエンコーダ出力利得との関係を示すグラフ。 低速搬送時における信号強度と印字基準パルスを示すグラフ。 高速搬送時における信号強度と印字基準パルスを示すグラフ。 第二実施形態における信号生成回路の回路図。 高速搬送時における信号強度と印字基準パルスを示すグラフ。

符号の説明

１１…画像形成装置としてのプリンタ、１２…ベルト搬送装置、１６…被駆動体及び搬送手段としての搬送ベルト、１７…電動モータ、１９…記録手段としての記録ヘッド、２０…磁気スケールとしての磁気リニアスケール、２１…パルス生成装置を構成する磁気センサ、２２…パルス生成装置を構成するとともにエンコーダとしての磁気リニアエンコーダ、２３…コントローラ、３１…主制御部、３２…印刷制御部、３３…パルス生成装置を構成する信号生成回路、４１…信号増幅器、４２…切換手段及びフィルタ手段としてのローパスフィルタ、４３…パルス生成手段としてのパルス発生器、Ｐ…ターゲットとしての用紙（記録媒体）、ＥＳ…エンコーダ信号（エンコーダ出力）、ＦＳ…エンコーダ信号（ローパスフィルタ出力）、ＦＳａ…信号波としての高強度振幅波、ＦＳ…エンコーダ信号、ＦＳａ…信号波としての高強度振幅波、ＦＳｂ…信号波としての低強度振幅波、ＰＴＳ…パルスとしての印字基準パルス（印字基準信号）、ＶL…最低速度としての低速搬送時のベルト搬送速度、ＶH…最高速度としての高速搬送時のベルト搬送速度、ＳＷ…切換手段及び閾値切換手段としてのスイッチ。

Claims (6)

1. 被駆動体が単位駆動量駆動される毎の周期で信号波を出力するエンコーダの出力信号に基づきパルスを生成するパルス生成装置であって、
   前記信号波の振幅が周期的に変化するように構成された前記エンコーダと、
   前記エンコーダの出力信号を入力するとともに前記信号波の周波数に応じて信号波出力の利得が変化するように遮断周波数が設定されたフィルタ手段であり、該フィルタ手段が出力する信号の前記信号波の振幅を前記被駆動体の速度に応じて切り換えて、閾値を超える信号波の数を前記速度に応じて切り換える当該フィルタ手段と、
   前記閾値を超えた信号波に基づき該信号波と同周期のパルスを生成するパルス生成手段と
   を備えたことを特徴とするパルス生成装置。
2. 前記フィルタ手段は、前記被駆動体の駆動速度に対して前記信号波出力の利得が徐々に変化する変化領域を有するように回路定数が設定されており、前記被駆動体の最低速度と最高速度のうち少なくとも一方が前記変化領域内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のパルス生成装置。
3. 前記フィルタ手段は、前記被駆動体の低速時の周波数より高速時の周波数の方が前記信号波出力の利得が大きくなるように遮断周波数が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパルス生成装置。
4. 前記エンコーダは、磁界強度が周期的に変化する着磁パターンにて着磁された磁気スケールと、前記磁気スケールの磁気を検出して前記着磁パターンの磁界強度に応じた振幅の信号波を含むエンコーダ信号を出力する磁気センサとを備えた磁気エンコーダであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のパルス生成装置。
5. ターゲットを搬送する搬送手段と、前記ターゲットに対して記録を施す記録手段とを備えた画像形成装置であって、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の前記パルス生成装置を備え、
   前記パルス生成装置を構成するエンコーダは前記搬送手段の搬送又は前記記録手段の移動を検出可能に設けられ、
   前記パルス生成装置から出力されたパルスを前記記録手段による記録タイミングを決める基準信号として用いることを特徴とする画像形成装置。
6. 被駆動体が単位駆動量駆動される毎の周期で信号波を出力するエンコーダの出力信号に基づきパルスを生成するパルス生成方法であって、
   エンコーダから信号波の振幅が周期的に変化する出力信号を入力する段階と、
   前記信号波の周波数に応じて信号波出力の利得が変化するように遮断周波数が設定されたフィルタ手段に前記出力信号を通すことで、前記信号波の振幅を前記被駆動体の速度に応じて切り換えて、閾値を超える信号波の数を前記速度に応じて切り換える段階と、
   前記閾値を超えた信号波に基づき該信号波と同周期のパルスを生成する段階とを備えたことを特徴とするパルス生成方法。

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