JP2010210347A - エンコーダ信号処理装置、エンコーダ信号処理方法、及び搬送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 装置構成の大型化やコストアップを抑えつつ、高い精度で、エンコーダの分解能を向上させることを目的とする。
【解決手段】 CRリニアエンコーダから入力されるエンコーダ信号を、0Vを中心に振幅するオフセット信号に変換する。そして、このオフセット信号を積分回路で積分することにより三角波形状の積分信号を生成し、その生成した積分信号を低域除去フィルタに通すことで、直流成分が除去された低域除去信号を生成する。更に、低域除去信号におけるゼロクロスタイミング毎に二値化を行うことで中間パルス信号を生成する。この中間パルス信号は、元のエンコーダ信号に対して90度の位相差を有するものである。そして、この中間パルス信号と元のエンコーダ信号の排他的論理和を演算することで、元のエンコーダ信号が2逓倍された逓倍パルス信号を生成する。
【選択図】図4
【解決手段】 CRリニアエンコーダから入力されるエンコーダ信号を、0Vを中心に振幅するオフセット信号に変換する。そして、このオフセット信号を積分回路で積分することにより三角波形状の積分信号を生成し、その生成した積分信号を低域除去フィルタに通すことで、直流成分が除去された低域除去信号を生成する。更に、低域除去信号におけるゼロクロスタイミング毎に二値化を行うことで中間パルス信号を生成する。この中間パルス信号は、元のエンコーダ信号に対して90度の位相差を有するものである。そして、この中間パルス信号と元のエンコーダ信号の排他的論理和を演算することで、元のエンコーダ信号が2逓倍された逓倍パルス信号を生成する。
【選択図】図4
Description
本発明は、エンコーダから出力されるパルス状のエンコーダ信号を処理するエンコーダ信号処理方法、エンコーダ信号処理装置、及びこれを搭載した搬送装置に関する。
従来より、モータによって駆動対象を駆動するよう構成された各種装置として、駆動対象の位置或いはモータの回転位置を検出するための位置センサを備え、位置センサからの位置検出信号に基づいてモータの位置制御や速度制御等を行うよう構成されたものが知られている。このような装置としては、例えば、記録ヘッドが搭載されたキャリッジをモータによって主走査方向へ移動させつつ用紙等への画像形成を行うインクジェットプリンタや、画像読取用のラインセンサをモータによって副走査方向へ移動させつつ原稿の画像を読み取るスキャナ装置などがある。
このように位置センサを用いたモータ制御が行われる各種装置においては、モータ制御を高精度に行う(延いては駆動対象の駆動を高精度に制御する)ために、位置センサの検出精度の向上が要求される。
一方、モータ制御における位置センサとしては、円周に沿って所定間隔でスリットが形成された円板状のエンコーダホイールを有するロータリエンコーダや、直線状に所定間隔でスリットが形成されたリニアスケールを有するリニアエンコーダなどの、各種デジタルエンコーダ(以下単に「エンコーダ」という)が広く用いられている。
エンコーダを用いた位置検出結果に基づいてモータを位置制御する場合、位置検出の精度は、エンコーダの分解能に依存する。そのため、高精度に位置検出を行ってモータ制御の精度を高めるためには、例えばスリットの形成間隔を短くするなどして高分解能化されたエンコーダを用いる必要がある。
しかし、スリットの形成間隔を短くする等の手法によってエンコーダの分解能を高める方法は、製造上の問題やコストの問題などから、実用上の限界がある。
そこで、エンコーダを構成するエンコーダホイールやリニアスケールに工夫を加えることなくエンコーダの位置検出精度を向上させる方法として、エンコーダパルスの間隔より十分高速なクロックを用いてエンコーダスリット間隔を計測し、その計測結果に基づいてエンコーダによる位置検出精度を高分解能化する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
そこで、エンコーダを構成するエンコーダホイールやリニアスケールに工夫を加えることなくエンコーダの位置検出精度を向上させる方法として、エンコーダパルスの間隔より十分高速なクロックを用いてエンコーダスリット間隔を計測し、その計測結果に基づいてエンコーダによる位置検出精度を高分解能化する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
また別の方法として、エンコーダを構成する受光素子であるフォトダイオードの配列に工夫を加える方法が提案されている。具体的には、スリット配列ピッチの1/8の幅のフォトダイオードが等間隔で4つ配列されてなる第1のフォトダイオード群と、同じくスリット配列ピッチの1/8の幅のフォトダイオードが等間隔で4つ配列されると共に第1のフォトダイオード群に対してスリット配列ピッチの1/8だけずらした位置に配列されてなる第2のフォトダイオード群とを有し、第1のフォトダイオード群が出力する出力信号に基づいて第1の矩形波信号を出力し、第2のフォトダイオード群が出力する出力信号に基づいて第1の矩形波信号と90°の位相差を有する第2の矩形波信号を出力することで、エンコーダの分解能を向上するものである(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、特許文献1で提案されている方法は、過去のエンコーダパルス間のクロック数に基づいて高分解能化が行われるため、高い精度で高分解能化を行うのは困難である。特に、速度変動が生じた場合には正確な位置検出情報を得ることができなくなる。
また、特許文献2で提案されている方法は、フォトダイオードの数を増やす必要があることから、装置の大型化やコストアップを招くおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、装置構成の大型化やコストアップを抑えつつ、高い精度で、エンコーダの分解能を向上させることを目的とする。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、装置構成の大型化やコストアップを抑えつつ、高い精度で、エンコーダの分解能を向上させることを目的とする。
上記課題を解決するためになされた請求項1に記載の発明は、検出対象物の移動量に応じてエンコーダから出力されるパルス状のエンコーダ信号を処理するエンコーダ信号処理装置であって、エンコーダから出力されたエンコーダ信号に基づき、該エンコーダ信号がハイレベル又はローレベルのうちいずれか一方のレベルの間は増加して他方のレベルの間は減少するような増減波形を生成する増減波形生成手段と、この増減波形生成手段により生成された増減波形に基づき、該増減波形における増加期間中の所定のタイミング及び減少期間中における所定のタイミング毎に論理が反転する、二値化された中間パルス信号を生成する中間パルス信号生成手段と、エンコーダから出力されたエンコーダ信号と中間パルス信号生成手段にて生成された中間パルス信号との排他的論理和を演算することにより、エンコーダ信号を2逓倍した逓倍パルス信号を生成する逓倍パルス信号生成手段と、を備えている。
上記構成のエンコーダ信号処理装置では、エンコーダ信号(パルス信号)から増減波形が生成され、更にその増減波形から中間パルス信号が生成される。この中間パルス信号は、増減波形における増加期間及び減少期間のそれぞれにおける所定のタイミングで論理が反転するようなパルス信号であるため、エンコーダ信号に対して位相がずれた信号となる。
そのため、このようにエンコーダ信号に対して位相がずれた中間パルス信号と、エンコーダ信号との、排他的論理和を演算することで、エンコーダ信号が2逓倍された逓倍パルス信号を生成することができる。
従って、請求項1に記載のエンコーダ信号処理装置によれば、エンコーダのスリット幅やスリット間隔を短くしたり受光素子を増やしたりすることなく、逓倍パルス信号(エンコーダ信号の2逓倍信号)を生成できるため、装置構成の大型化やコストアップを抑えつつ、高い精度で、エンコーダの分解能を、自身が元々有する物理分解能よりも向上させることができる。
しかも、従来のように過去の情報(パルス間隔等)に基づいて高分解能化するのではなく、現在出力されているエンコーダ信号からリアルタイムに逓倍パルス信号を生成するため、検出対象物に速度変動が生じても、その速度変動が考慮された精度の良い逓倍パルス信号を生成できる。
次に、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のエンコーダ信号処理装置において、増減波形生成手段は、エンコーダ信号を増減波形に変換する積分回路を備えている。
周知のように、積分回路は、入力信号の積分出力を行う回路であって、パルス信号が入力された場合にそのパルス信号のレベル変化に応じて増減する波形が出力される。
周知のように、積分回路は、入力信号の積分出力を行う回路であって、パルス信号が入力された場合にそのパルス信号のレベル変化に応じて増減する波形が出力される。
そのため、増減波形生成手段として、積分回路を備え、この積分回路によってエンコーダ信号を増減波形に変換するよう構成することで、増減波形生成手段を簡易的に構成でき、ひいてはエンコーダ信号処理装置の構成を簡素化できる。
ここで、積分回路の構成は種々考えられ、例えば、抵抗とコンデンサで構成されたごく簡易的な構成のもの(即ち、パッシブ回路として構成された積分回路)もあれば、オペアンプ等の能動素子を用いて構成された高性能のもの(即ち、アクティブ回路として構成された積分回路)もあり、何れの構成であっても上記請求項2のエンコーダ信号処理装置を実現することは可能である。
一方、エンコーダ信号に対してより適切な中間パルス信号を生成するためには、その元になる増減波形は、直線性の高い三角波形状のものが好ましく、直線性の高い三角波が生成できれば、その三角波に基づいて容易に中間パルス信号を生成できる。これに対し、積分回路として、例えばパッシブ回路として構成されたものを用いた場合、時定数等の回路定数にもよるが、直線性の高い三角波を生成するのは容易ではない。
そこで、積分回路は、請求項3に記載のように、能動素子を有するアクティブ回路として構成され、エンコーダ信号を三角波形状の増減波形に変換するものであるとよい。
このように積分回路をアクティブ回路として構成することで、増減波形として、直線性の高い三角波を生成でき、これにより精度良く且つ容易に中間パルス信号を生成することができる。
このように積分回路をアクティブ回路として構成することで、増減波形として、直線性の高い三角波を生成でき、これにより精度良く且つ容易に中間パルス信号を生成することができる。
次に、請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のエンコーダ信号処理装置において、エンコーダから出力されたエンコーダ信号を、その振幅の中間値が0Vとなるようにオフセットするオフセット手段を備え、増減波形生成手段は、このオフセット手段によりオフセットされた後のエンコーダ信号に基づいて増減波形を生成するよう構成されている。そして、中間パルス信号生成手段は、増減波形生成手段により生成された増減波形が0Vとなるタイミングであるゼロクロスタイミング毎に論理が反転するような中間パルス信号を生成する。
つまり、エンコーダ信号から直接増減波形を生成するのではなく、エンコーダ信号を一旦オフセットさせてその振幅の中心が0Vとなるようにした上で、そのオフセット後の信号から増減波形を生成するのである。これにより、0V(或いはその近傍)を中心に増減する増減波形を生成することができる。
そのため、その増減波形が0Vとなるゼロクロスタイミング毎に論理が反転するような中間パルス信号を生成することで、中間パルス信号を容易に生成することが可能となる。特に、増減波形が直線性の高い三角波であれば、エンコーダ信号に対する中間パルス信号の位相差を90度により近づける(或いは一致させる)ことができ、最終的に生成される逓倍パルス信号の精度をより高めることができる。
そして、上記のようにオフセット手段を備えたエンコーダ信号処理装置においては、さらに、請求項5に記載のように、増減波形生成手段により生成された増減波形から直流成分を除去する直流成分除去手段を備えるようにし、中間パルス信号生成手段は、その直流成分除去手段による直流成分除去後の増減波形に基づいて中間パルス信号を生成するようにするとよい。
オフセット手段によってエンコーダ信号をオフセットすることで、理論的には、0Vを中心に増減するような増減波形を生成することができる。しかし、増減波形生成手段による増減波形生成の開始タイミング(積分回路を用いた構成においては積分開始タイミング)や、検出対象物の速度変動等によって、増減波形の振幅中心は必ずしも0Vとなるとは限らない。換言すれば、所定の直流成分を含む増減波形が生成されることもあり得る。そのため、場合によってはゼロクロスタイミングが発生しないような増減波形が生成される可能性もある。
そこで、請求項5に記載のエンコーダ信号処理装置のように、得られた増減波形から直流成分を除去することで、増減波形生成の開始タイミングや検出対象物の速度変動等によらず、増減波形の振幅中心を0Vにより近づける(或いは一致させて)ことができ、中間パルス信号が確実且つ高精度に生成されるようにすることができる。そのため、最終的に生成される逓倍パルス信号の精度を更に高くすることができる。
次に、請求項6に記載の発明は、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のエンコーダ信号処理装置において、増減波形生成手段により生成された増減波形から直流成分を除去する直流成分除去手段を備え、中間パルス信号生成手段は、その直流成分除去手段による直流成除去後の増減波形に基づき、該増減波形が0Vとなるタイミングであるゼロクロスタイミング毎に論理が反転するような中間パルス信号を生成する。
即ち、上記請求項4に記載の発明では、増減波形そのものが0Vを中心に増減する波形となるよう、エンコーダ信号を予めその振幅の中心値が0Vとなるようにオフセットするようにし、更に請求項5に記載の発明では、増減波形のゼロクロスポイントが確実に発生するよう、増減波形から直流成分を除去するようにした。
これに対し、請求項6に記載のエンコーダ信号処理装置は、上記請求項4、請求項5のようなエンコーダ信号のオフセットは行わず、増減波形生成手段によって増減波形が生成された後で、その増減波形に含まれる直流成分を除去するようにしている。
そのため、このように構成された請求項6に記載のエンコーダ信号処理装置によっても、振幅中心が0Vに近い(或いは一致した)増減波形を生成でき、中間パルス信号を確実且つ高精度に生成させることができる。そのため、最終的に生成される逓倍パルス信号の精度を更に高くすることができる。
次に、請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のエンコーダ信号処理装置を1つの単位信号処理装置として、複数の該単位信号処理装置がn段接続(但し、nは自然数)されることにより、全体として、エンコーダから出力されたエンコーダ信号を2n逓倍した逓倍パルス信号を生成するよう構成された、エンコーダ信号処理装置である。
即ち、請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のエンコーダ信号処理装置(以下「単位装置」ともいう)によって、エンコーダ信号を2逓倍した逓倍パルス信号が生成される。換言すれば、1つの単位装置によって、入力されたパルス信号に対してその周波数が2逓倍された逓倍パルス信号を出力することができる。
そこで、この単位装置を複数(n個)、多段接続して、前段側で生成・出力された逓倍パルス信号を更にその後段の単位装置へ入力することで、全体として、元のエンコーダ信号が2n逓倍された逓倍パルス信号を生成することができ、エンコーダの分解能をより向上させることができる。
次に、請求項8に記載の発明は、検出対象物の移動量に応じてエンコーダから出力されるパルス状のエンコーダ信号を処理するエンコーダ信号処理方法であって、エンコーダから出力されたエンコーダ信号に基づき、該エンコーダ信号がハイレベル又はローレベルのうちいずれか一方のレベルの間は増加して他方のレベルの間は減少するような増減波形を生成する増減波形生成手順と、この増減波形生成手順により生成された増減波形に基づき、該増減波形における増加期間中の所定のタイミング及び減少期間中における所定のタイミング毎に論理が反転する、二値化された中間パルス信号を生成する中間パルス信号生成手順と、エンコーダから出力されたエンコーダ信号と中間パルス信号生成手順にて生成された中間パルス信号との排他的論理和を演算することにより、エンコーダ信号を2逓倍した逓倍パルス信号を生成する逓倍パルス信号生成手順と、を備えている。
このような請求項8に記載のエンコーダ信号処理装置によれば、エンコーダ信号(パルス信号)から増減波形が生成され、更にその増減波形から中間パルス信号が生成されて、その中間パルス信号とエンコーダ信号の排他的論理和が演算されることで、エンコーダ信号が2逓倍された逓倍パルス信号が生成される。そのため、請求項1に記載の発明と同様、装置構成の大型化やコストアップを抑えつつ、高い精度で、エンコーダの分解能を、自身が元々有する物理分解能よりも向上させることができる。
次に、請求項9に記載の発明は、モータを備え、該モータの回転駆動力を搬送対象に作用させることにより該搬送対象を搬送する搬送機構と、搬送対象の移動量に応じてパルス状のエンコーダ信号を出力するエンコーダと、このエンコーダから出力されるエンコーダ信号を処理するための、請求項1〜請求項7の何れか1項に記載のエンコーダ信号処理装置と、このエンコーダ信号処理装置により生成された逓倍パルス信号に基づいて、搬送対象の位置及び速度の少なくとも一方を検出する搬送状態検出手段と、この搬送状態検出手段による検出結果に基づいて、モータによる搬送対象の搬送をフィードバック制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする搬送装置である。
このように構成された請求項9に記載の搬送装置によれば、エンコーダ信号がエンコーダ信号処理装置によって逓倍され、その逓倍された逓倍パルス信号に基づいて搬送対象のフィードバック制御が行われる。そのため、装置構成の大型化やコストアップを抑えつつ、制御手段による制御性能を高めることができる。
次に、請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の搬送装置において、搬送状態検出手段は、搬送対象の搬送開始後、予め設定された一定期間は、エンコーダから出力されるエンコーダ信号に基づいて検出を行い、該一定期間が経過した後に、逓倍パルス信号生成手段により生成された逓倍パルス信号に基づいて前記検出を行う。
エンコーダ信号処理装置の構成によっては、逓倍パルス信号の生成開始直後から必ずしも安定した逓倍パルスが生成されるとは限らず、安定した逓倍パルスが生成されるまでには所定時間を要する可能性もある。
そこで、搬送装置を請求項10に記載のように構成し、搬送開始後から一定期間経過後に逓倍パルス信号を用いるようにすることで、安定した逓倍パルス信号に基づく、搬送対象の高精度な制御が可能となる。
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
(1)インクジェットプリンタの構成
図1に、本発明が適用された実施形態のインクジェットプリンタ1の電気的構成を示す。
[第1実施形態]
(1)インクジェットプリンタの構成
図1に、本発明が適用された実施形態のインクジェットプリンタ1の電気的構成を示す。
本実施形態のインクジェットプリンタ1は、用紙トレイに収容された用紙P(図1では図示略。図2参照。)を一枚ずつ分離・搬送しつつ、用紙Pへの画像形成を行うものであり、図1に示すように、用紙Pへインク液滴を吐出するためのノズルが複数配列されてなる記録ヘッド11と、この記録ヘッドが搭載されたキャリッジ12と、記録ヘッド11による用紙Pへの画像形成の際にキャリッジ12を主走査方向(用紙Pが搬送される副走査方向と直交する方向)へ往復駆動させるための駆動源であるキャリッジ(CR)モータ13と、キャリッジ12の移動量(位置や速度)を検出するためのCRリニアエンコーダ14と、用紙Pを副走査方向へ搬送する搬送ローラ(図示略)の駆動源であるラインフィード(LF)モータ21と、LFモータ21の回転量(ひいては用紙Pの搬送量)を検出するためのLFロータリエンコーダ22と、を備えている。
なお、CRモータ13及びLFモータ21は、本実施形態ではいずれも直流モータである。また、CRリニアエンコーダ14及びLFロータリエンコーダ22は、本実施形態ではいずれも、インクリメンタル型の光学式エンコーダである。
また、インクジェットプリンタ1は、記録ヘッド11を駆動してインク液滴を吐出させるための記録ヘッドドライバ15と、CRモータ13を駆動させるためのCRモータドライバ16と、LFモータ21を駆動させるためのLFモータドライバ23と、を備え、更に、各ドライバ15,16,23に対して駆動指令を出力することによりこれらの動作を制御するASIC2と、を備えている。
ここで、インクジェットプリンタ1における、キャリッジ12、CRモータ13、及びCRリニアエンコーダ14等からなる画像形成機構の具体的構成について、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態のインクジェットプリンタ1における画像形成機構の概略構成を表す説明図である。
図2に示すように、本実施形態のインクジェットプリンタ1における画像形成機構では、ガイド軸41が、用紙Pの幅方向(主走査方向)に設置され、このガイド軸41に、記録ヘッド11を搭載したキャリッジ12が挿通されている。
キャリッジ12は、ガイド軸41に沿って設けられた無端ベルト42に連結され、その無端ベルト42は、ガイド軸41の一端側に設置されたCRモータ13の駆動プーリ43と、ガイド軸41の他端側に設置された従動プーリ44との間に掛け止められている。これにより、キャリッジ12は、無端ベルト42を介して伝達されるCRモータ13の駆動力により、ガイド軸41に沿って主走査方向に往復駆動される。
また、ガイド軸41の近傍には、主走査方向に所定の間隔でスリットが形成されたリニアスケール46が、ガイド軸41に沿って(即ちキャリッジ12の移動経路に沿って)設置されている。また、キャリッジ12におけるリニアスケール46と対向する位置には、リニアスケール46を挟んで図示しない発光部および受光部が配置された検出部47が備えられており、上述のリニアスケール46と共にCRリニアエンコーダ14を構成している。
検出部47は、キャリッジ12の移動に応じて、互いに位相差(本実施形態においては、90度)を有する2種類のパルス信号(A相信号,B相信号)を出力する。そして、A,B各相のパルス信号は、キャリッジ12の移動方向が図中左方向(駆動プーリ43側から従動プーリ44側に向かう方向。以下「順方向」ともいう。)である場合は、A相信号がB相信号に対して位相が進み、逆に図中右方向(従動プーリ44側から駆動プーリ43側に向かう方向。以下「逆方向」ともいう。)である場合は、A相信号はB相信号に対して位相が遅れるようにされている。
このA,B各相のパルス信号は、ASIC2内のCRリニアエンコーダ処理部34に入力される。
CRリニアエンコーダ処理部34は、CRリニアエンコーダ14から入力されるA,B各相のパルス信号に基づき、キャリッジ12の位置や速度、移動方向など(以下、まとめて「駆動状態」ともいう)を検出する。そして、その検出結果は、記録制御部31及びCRモータ制御部32へ出力される。
CRリニアエンコーダ処理部34は、CRリニアエンコーダ14から入力されるA,B各相のパルス信号に基づき、キャリッジ12の位置や速度、移動方向など(以下、まとめて「駆動状態」ともいう)を検出する。そして、その検出結果は、記録制御部31及びCRモータ制御部32へ出力される。
また、CRリニアエンコーダ処理部34は、A,B各相のパルス信号のうち、A相信号に基づいて、位置や速度を検出する。但し、本実施形態のCRリニアエンコーダ処理部34は、A相信号をそのまま用いて位置や速度を検出するのではなく、A相信号を逓倍パルス生成部36にて2逓倍する。そして、その2逓倍された逓倍パルス信号に基づいて、位置や速度の検出を行う。
つまり、このA相信号は、本発明のエンコーダ信号に相当するものである。そのため、以下の説明では、CRリニアエンコーダ14からのA相信号(即ち2逓倍されるパルス信号)を、「エンコーダ信号」とも称することとする。なお、逓倍パルス生成部36の詳細構成については後で詳述する。
記録制御部31は、CRリニアエンコーダ処理部34により検出されたキャリッジ12の駆動状態(位置、速度、移動方向など)に基づいて、記録ヘッド11を駆動させるための駆動指令を生成し、記録ヘッドドライバ15へ出力する。記録ヘッドドライバ15は、記録制御部31から入力された駆動指令に従って記録ヘッド11へ駆動電圧を印加することにより、インク液滴を吐出させる。
CRモータ制御部32は、CRリニアエンコーダ処理部34により検出されたキャリッジ12の駆動状態に基づいて、CRモータ13を制御するための操作量を生成する。そして、その生成した操作量に対応した駆動指令(PWM信号など)をCRモータドライバ16へ出力する。つまり、CRモータ制御部32は、キャリッジ12の実際の駆動状態に基づき、キャリッジ12のフィードバック制御を行う。
CRモータドライバ16は、CRモータ13へ電力を供給してCRモータ13を回転させるための、例えばHブリッジ回路等からなるものであり、CRモータ制御部32から入力された駆動指令に従ってCRモータ13へ電力を供給し、CRモータ13を回転させる。
一方、LFロータリエンコーダ22は、円周に沿って所定間隔でスリットが形成され、LFモータ21の回転と共に回転するエンコーダホイール(図示略)を有し、LFモータ21の回転に応じて(即ち用紙Pの搬送に応じて)互いに位相がずれた2つのパルス信号(A相信号、B相信号)を出力するものであり、これら各パルス信号は、ASIC2内のLFロータリエンコーダ処理部35に入力される。
LFロータリエンコーダ処理部35は、LFロータリエンコーダ22から入力されるA,B各相のパルス信号に基づき、用紙Pの位置や速度などを検出する。そして、その検出結果は、LFモータ制御部33へ出力される。
LFモータ制御部33は、LFロータリエンコーダ処理部35により検出された用紙Pの位置や速度などに基づいて、LFモータ21を制御するための操作量を生成する。そして、その生成した操作量に対応した駆動指令(PWM信号など)をLFモータドライバ23へ出力する。
LFモータドライバ23は、LFモータ21へ電力を供給してLFモータ21を回転させるための、例えばHブリッジ回路等からなるものであり、LFモータ制御部33から入力された駆動指令に従ってLFモータ21へ電力を供給し、LFモータ21を回転させる。
また、インクジェットプリンタ1は、ASIC2を含む、当該インクジェットプリンタ1の各部を統括的に制御するCPU3と、CPU3が実行するプログラム等が記憶されたROM4と、CPU3によるプログラム実行時に作業領域として使用されるRAM5と、各種設定情報等が記憶されるEEPROM6と、図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等に接続され、PC等から送信されてくる画像形成指令や画像データ等の各種データを受信したり当該インクジェットプリンタ1の動作状態等の各種データをPC等へ送信したりするためのインタフェース(I/F)7と、各種操作ボタンや表示装置等(図示略)を備えた操作部8と、を備え、これら及びASIC2がバス9を介して互いに接続されている。
このように構成されたインクジェットプリンタ1において、記録ヘッド11による用紙Pへの画像形成が行われる際は、待機領域(図2参照)に停止中のキャリッジ12が記録領域に向かって(つまり順方向へ)加速し始め、やがて所定の目標一定速度に到達する。なお、本実施形態では、少なくとも記録領域においては、その目標一定速度で定速移動される。
そして、記録領域を目標一定速度で定速移動されている間、記録ヘッド11から用紙Pへインク液滴が吐出され、用紙Pへの1ライン分の画像形成が行われる。その後、キャリッジ12は減速し、調整領域内で停止する。停止後、キャリッジ12は、この調整領域から待機領域へ向かう方向(つまり逆方向へ)再び移動し始め、記録領域において次の1ライン分の画像形成が行われる。そして、その後キャリッジ12は減速し、待機領域内で停止する。
このように、キャリッジ12が主走査方向へ往復移動され、その度に記録ヘッド11により1ラインずつ画像形成が行われることで、最終的に用紙Pへの1ページ分の画像形成がなされる。
(2)逓倍パルス生成部の構成
次に、本実施形態のインクジェットプリンタ1において、ASIC2内のCRリニアエンコーダ処理部34が備える逓倍パルス生成部36の構成について、図3を用いて説明する。
次に、本実施形態のインクジェットプリンタ1において、ASIC2内のCRリニアエンコーダ処理部34が備える逓倍パルス生成部36の構成について、図3を用いて説明する。
逓倍パルス生成部36は、上述したように、CRリニアエンコーダ14から入力されるエンコーダ信号(A相信号)を2逓倍した逓倍パルス信号を生成するものであり、図3に示すように、エンコーダ信号を、その振幅の中心値が0Vとなるようにオフセットするオフセット回路51と、オフセット回路51によりオフセットされた信号(オフセット信号)を積分することにより三角波形状の積分信号を生成する積分回路52と、積分回路52により生成された積分信号から直流成分を除去する低域除去フィルタ53と、低域除去フィルタ53により直流成分が除去された積分信号(低域除去信号)に基づき、そのゼロクロスタイミング(低域除去信号の値が0になるタイミング)毎に信号レベル(論理)が反転するような中間パルス信号を生成する中間パルス信号生成回路54と、中間パルス信号生成回路54により生成された中間パルス信号とエンコーダ信号の排他的論理和を演算することにより、エンコーダ信号が2逓倍された逓倍パルス信号を出力するXORゲート55と、この逓倍パルス信号及びエンコーダ信号のうち何れか一方を選択して出力する選択スイッチ56と、を備えている。
以下、逓倍パルス生成部36を構成する上記各回路等について、図4を用いながらより具体的に説明する。図4は、キャリッジ12が定速駆動されているときの、当該逓倍パルス生成部36の動作状態(生成される各種信号の状態)を表すタイムチャートである。
図4に示すように、本実施形態では、CRリニアエンコーダ14から、エンコーダ信号(A相信号)として、ローレベル時が0Vでハイレベル時が5Vのパルス信号が入力される。
オフセット回路51は、正(V+)・負(V−)の電源が供給されるコンパレータ61を備えており、エンコーダ信号は、抵抗R1を介してコンパレータ61の反転入力端子に入力される。なお、V+とV−は、互いに絶対値は同じで符号(正負)が逆の電圧であることを意味する。コンパレータ61の非反転入力端子は、抵抗R2を介して所定の比較電圧Vrを供給する電圧源に接続されている。本実施形態では、比較電圧Vrは一例として2.5Vである。
このように構成されたオフセット回路51では、反転入力端子に入力されるエンコーダ信号と比較電圧Vrとの比較結果に応じた信号が生成される。即ち、エンコーダ信号が比較電圧Vrより小さい場合は、コンパレータ61の出力はハイレベル(V+)となる。一方、エンコーダ信号が比較電圧Vr以上の場合は、コンパレータ61からの出力はローレベル(V−)となる。
そのため、オフセット回路51からは、図4に示すように、エンコーダ信号がハイレベル(5V)のときはローレベル(V−)、エンコーダ信号がローレベル(0V)のときはハイレベル(V+)となるようなオフセット信号が出力される。即ち、このオフセット信号は、振幅の中間値が0Vとなる信号であり、例えばV+を2.5V、V−を−2.5Vにすれば、振幅5Vのエンコーダ信号を、振幅を変えずにそのままオフセットさせた信号となる。
積分回路52は、本実施形態では、図示は省略したものの、オペアンプを用いたアクティブ回路として構成された周知の積分回路である。また、本実施形態の積分回路52は、入力信号がハイレベルの間は減少してローレベルの間は増加する、反転型の回路である。
そのため、図4に示すように、入力されるオフセット信号がローレベル(V−)の間は増加してハイレベル(V+)の間は減少する、三角波形状の積分信号が出力される。また、上述のように本実施形態の積分回路52はアクティブ回路として構成されているため、図4に示すように、直線性の高い三角波形状の積分信号が生成される。
低域除去フィルタ53は、積分回路52から出力された積分信号から直流成分を除去するために設けられているものである。積分回路52からの積分信号は、オフセット回路51からのオフセット信号の状態や積分回路52における積分開始タイミング等の種々の要因により、必ずしも0Vを中心として増減する三角波とはならない。
そこで、積分信号を低域除去フィルタ53に通すことで、積分信号から直流成分が除去された低域除去信号、即ち、0Vを中心に増減する三角波形状の信号を得るようにしている。
中間パルス信号生成回路54は、電圧V+(例えば5V)の単電源により動作するコンパレータ62を備えており、低域除去フィルタ53からの低域除去信号は、抵抗R3を介してコンパレータ62の反転入力端子に入力される。コンパレータ62の非反転入力端子は、抵抗R4を介してグランド電位(0V)に接続されている。
このように構成された中間パルス信号生成回路54では、反転入力端子に入力される低域除去信号とグランド電位との比較結果に応じた信号が生成される。即ち、低域除去信号が0Vより小さい場合は、コンパレータ62の出力はハイレベルとなる。一方、低域除去信号が0V以上の場合は、コンパレータ62の出力はローレベルとなる。
そのため、中間パルス信号生成回路54からは、図4に示すように、低域除去信号が0Vとなるゼロクロスタイミング毎に論理が反転する中間パルス信号が生成される。つまり、中間パルス信号生成回路54は、低域除去信号に対し、そのゼロクロスにおいて二値化を行うことで、結果として、エンコーダ信号よりも90度位相がずれた中間パルス信号を生成するのである。
XORゲート55は、入力される2つの信号の排他的論理和を演算する周知のゲート回路であり、エンコーダ信号及び中間パルス信号が入力され、両者の排他的論理和が演算さされる。ここで、中間パルス信号は、エンコーダ信号に対して位相が90度ずれた信号である。
そのため、XORゲート55からは、図4に示すように、エンコーダ信号が2逓倍された逓倍パルス信号が出力される。
このようにして、逓倍パルス生成部36では、エンコーダ信号が2逓倍された逓倍パルス信号が生成されるわけだが、この逓倍パルス信号の生成は、図4に例示したような、キャリッジ12が定速駆動されている場合に限らず、例えば減速駆動されている間、或いは速度変動が生じている間であっても、正常に生成される。
このようにして、逓倍パルス生成部36では、エンコーダ信号が2逓倍された逓倍パルス信号が生成されるわけだが、この逓倍パルス信号の生成は、図4に例示したような、キャリッジ12が定速駆動されている場合に限らず、例えば減速駆動されている間、或いは速度変動が生じている間であっても、正常に生成される。
図5に、キャリッジ12が減速駆動されているときの逓倍パルス生成部36の動作状態を、図6に、キャリッジ12に速度変動が生じているときの逓倍パルス生成部36の動作状態を、それぞれ示す。
キャリッジ12が減速駆動されている間は、図5に示すように、エンコーダ信号の周期が大きくなる。但し、周期増大に伴い、エンコーダ信号におけるローレベル期間及びハイレベル期間は共に同じ傾向で長くなる。そのため、積分信号の振幅の中心値が大きく変動することはなく、しかも積分信号は更に低域除去フィルタ53を通されるため、安定した低域除去信号が生成される。これにより、安定した中間パルス信号が生成され、ひいては安定した逓倍パルス信号が生成される。
キャリッジ12に速度変動が生じている場合は、図6に示すように、エンコーダ信号の周期が不規則に変化し、これに伴い、エンコーダ信号のローレベル期間及びハイレベル期間も不規則に変化する。そのため、積分回路52からの積分信号は、0Vに対して正・負いずれかに偏った不安定な状態となる期間も生じる。
しかし、低域除去フィルタ53によって積分信号に含まれる直流成分が除去されることで、図6に示すように、0Vを中心として振幅する安定した低域除去信号が得られる。これにより、安定した中間パルス信号が生成され、ひいては安定した逓倍パルス信号が生成される。
ところで、逓倍パルス生成部36には、当該逓倍パルス生成部36から最終的に出力される信号を選択するための選択スイッチ56が設けられている。そのため、逓倍パルス生成部36からは、エンコーダ信号又は逓倍パルス信号のうち、選択スイッチ56によって選択されたいずれか一方の信号が出力される。
既述の通り、CRリニアエンコーダ処理部34では、基本的には、逓倍パルス生成部36により生成された逓倍パルス信号に基づいて、キャリッジ12の位置や速度の検出が行われる。
しかし、キャリッジ12の駆動開始タイミングと積分回路52による積分開始タイミングの関係によっては、キャリッジ駆動開始時にすでに積分回路52による積分が進んでいて、積分信号が0Vから大きく外れている可能性がある。また、仮にキャリッジ12の駆動開始に同期させて積分回路52による積分を開始させたとしても、キャリッジ12の駆動開始時の位置によっては、やはり、積分信号が0Vよりも正・負いずれかに偏ってしまうおそれがある。
つまり、キャリッジ12の駆動開始直後は、積分信号が0Vから大きく外れた不安定な状態にある可能性があり、そのような不安定な積分信号からは逓倍パルス信号が正常に生成されないおそれがある。
その様子を具体的に例示したのが、図7である。図7は、キャリッジ12の駆動開始時(初期加速時)における逓倍パルス生成部36の動作状態を表すタイムチャートである。図7の例では、インクジェットプリンタ1の電源が投入された時刻t0から実際にキャリッジ駆動が開始される時刻t1までの間、オフセット信号のレベルが不変(図7ではハイレベル一定)のため、積分信号は0Vから減少し続けている。
そのため、たとえ積分信号を低域除去フィルタ53に通したとしても、時刻t1でキャリッジ駆動が開始された後、すぐには低域除去信号の信号レベルが安定せず、0Vを中心として増減する安定した低域除去信号(三角波)となるまでには時間を有する。
そこで、CRリニアエンコーダ処理部34は、キャリッジ12が駆動開始された場合、低域除去信号の振幅中心が0Vに落ち着くまでは、逓倍パルス生成部36が生成した逓倍パルスは用いずにエンコーダ信号をそのまま用いてキャリッジ12の駆動状態の検出を行う。そのため、キャリッジ12が駆動開始される際、選択スイッチ56をエンコーダ信号側に切り替え、逓倍パルス生成部36からはエンコーダ信号が出力されるようにしておく。
そして、CRリニアエンコーダ処理部34は、キャリッジ12の駆動開始後、T秒が経過して、低域除去信号が0Vを中心に振幅(増減)する安定した状態にほぼ近づいたとき(時刻t2)、選択スイッチ56をXORゲート55側に切り替える。これにより、以後、逓倍パルス生成部36からは逓倍パルス信号が出力され、この逓倍パルス信号に基づいてキャリッジ12の駆動状態が検出される。
そのため、時刻t2以後は、CRリニアエンコーダ14が持つ元々の物理分解能の2倍の分解能を有するリニアエンコーダからのエンコーダ信号に基づいてキャリッジ12の駆動状態が検出されることと等価となり、キャリッジ12の駆動が高精度に制御されることとなる。
(3)キャリッジ駆動処理の説明
次に、キャリッジ12の駆動を制御するためにASIC2において行われる、キャリッジ駆動処理について、図8を用いて説明する。図8は、ASIC2のうち、特にCRリニアエンコーダ処理部34及びCRモータ制御部32により行われるキャリッジ駆動処理を表すフローチャートである。このキャリッジ駆動処理は、外部のPC等から画像形成指示があったり、或いは操作部8の操作によって画像形成指示がなされるなどして、用紙Pへの画像形成が行われる際に、CPU3からの指令を受けて行われる。
次に、キャリッジ12の駆動を制御するためにASIC2において行われる、キャリッジ駆動処理について、図8を用いて説明する。図8は、ASIC2のうち、特にCRリニアエンコーダ処理部34及びCRモータ制御部32により行われるキャリッジ駆動処理を表すフローチャートである。このキャリッジ駆動処理は、外部のPC等から画像形成指示があったり、或いは操作部8の操作によって画像形成指示がなされるなどして、用紙Pへの画像形成が行われる際に、CPU3からの指令を受けて行われる。
このキャリッジ駆動処理が開始されると、まずS110にて、キャリッジ12の1ライン分の駆動が開始される。この駆動開始タイミングは、図7に例示したタイムチャートにおける時刻t1に対応する。
そして、S120にて、その駆動開始時からT秒経過したか否かが判断され、まだT秒経過していない場合は(S120:NO)、選択スイッチ56がエンコーダ信号側に切り換えられる。そのため、逓倍パルス生成部36からは、CRリニアエンコーダ14から入力されたエンコーダ信号(A相信号)がそのまま出力される。
これにより、続くS150では、逓倍パルス生成部36から出力されるエンコーダ信号に基づいて各種の制御演算処理がなされ、キャリッジ12が駆動される。そして、S160にて1ライン分の駆動が終了したか否かが判断され、まだ終了していない場合は(S160:NO)、S120に戻り、再び、駆動開始時からT秒経過したか否かが判断される。そのため、CRモータ制御部32では、駆動開始時からT秒経過するまでは、逓倍パルス信号ではなく元のエンコーダ信号に基づいて各種の制御演算がなされる。
一方、キャリッジ12の駆動開始時からT秒が経過すると(S120:YES)、S140にて、選択スイッチ56が逓倍パルス信号側に切り換えられる。そのため、逓倍パルス生成部36からは逓倍パルス信号が出力される。なお、この駆動開始時からT秒経過したタイミングは、図7に例示したタイムチャートにおける時刻t2に対応する。
これにより、以後は1ライン駆動終了まで、逓倍パルス信号に基づいて各種の制御処理がなされる。そして、キャリッジ12の1ライン分の駆動が終了すると(S160:YES)、続くS170にて、全ライン分の駆動が終了したか否か、即ち用紙Pの1ページ分の駆動が終了したか否かが判断される。そして、まだ全ライン分の駆動が終了していない場合は(S170:NO)、S110に戻るが、全ライン分の駆動が終了すると(S170:YES)、このキャリッジ駆動処理が終了する。
(4)第1実施形態の効果等
以上説明した本実施形態のインクジェットプリンタ1では、CRリニアエンコーダ14からのエンコーダ信号(A相信号)に基づいて逓倍パルス生成部36が逓倍パルス信号を生成する。そして、この逓倍パルス信号の生成は、リニアスケール46のスリット幅やスリット間隔を短くしたり、或いは検出部47における受光部を増やしたりすることなく行われる。
以上説明した本実施形態のインクジェットプリンタ1では、CRリニアエンコーダ14からのエンコーダ信号(A相信号)に基づいて逓倍パルス生成部36が逓倍パルス信号を生成する。そして、この逓倍パルス信号の生成は、リニアスケール46のスリット幅やスリット間隔を短くしたり、或いは検出部47における受光部を増やしたりすることなく行われる。
そのため、装置構成の大型化やコストアップを抑えつつ、高い精度で、CRリニアエンコーダ14の分解能を、自身が元々有する物理分解能よりも向上させることができる。
しかも、従来のように過去の情報(パルス間隔等)に基づいて高分解能化するのではなく、現在出力されているエンコーダ信号からリアルタイムに逓倍パルス信号を生成するため、キャリッジ12に速度変動が生じても、その速度変動が考慮された精度の良い逓倍パルス信号を生成できる。
しかも、従来のように過去の情報(パルス間隔等)に基づいて高分解能化するのではなく、現在出力されているエンコーダ信号からリアルタイムに逓倍パルス信号を生成するため、キャリッジ12に速度変動が生じても、その速度変動が考慮された精度の良い逓倍パルス信号を生成できる。
また、逓倍パルス生成部36では、エンコーダ信号を積分回路52に入力する前に、オフセット回路51により、エンコーダ信号のオフセットを行い、0Vを中心に振幅するようなオフセット信号に変換している。そして、そのオフセット信号を積分回路52に入力するようにしている。
そのため、積分回路52においては、速度変動が大きくない限り、0V(或いはその近傍)を中心に増減するような積分信号(三角波)が生成され、これにより、中間パルス信号生成回路54において安定した中間パルス信号を容易に生成させることができる。
特に、本実施形態では、積分回路52がアクティブ回路として構成されているため、直線性の高い三角波形状の積分信号が生成される。つまり、0Vを中心に振幅し且つ直線性の高い積分信号が生成される。そのため、中間パルス信号生成回路54は、エンコーダ信号に対して90度の位相差を有する中間パルス信号を精度良く且つ容易に生成することができ、ひいては、最終的に生成される逓倍パルス信号の精度をより高めることができる。
更に、本実施形態では、積分信号を低域除去フィルタ53に通して直流成分を除去した上で、中間パルス信号を生成するようにしている。そのため、積分回路52による積分信号の生成開始タイミングやキャリッジ12の速度変動等によらず、低域除去信号として、積分信号の振幅中心がより0Vに近づいた(或いは一致した)信号を生成することができ、これにより中間パルス信号を確実且つより高精度に生成することができる。そのため、逓倍パルス信号の精度をさらに高めることができる。
そして、インクジェットプリンタ1においては、上記のように生成された逓倍パルス信号に基づいてキャリッジ12の駆動制御(フィードバック制御)が行われる。そのため、装置構成の大型化やコストアップを抑えつつ、キャリッジ12の制御性能を高めることができる。
また、キャリッジ12の駆動期間中、常に逓倍パルス信号を用いるのではなく、駆動開始後から一定期間(T秒間)はエンコーダ信号をそのまま用い、駆動開始から一定期間(T秒間)経過後に逓倍パルス信号を用いるようにしている。そのため、駆動開始直後の、不安定な状態になっているおそれがある逓倍パルス信号を用いることによる悪影響を防ぐことができ、安定した逓倍パルス信号に基づくより高精度なキャリッジ12の制御が可能となる。
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素の対応関係を明らかにする。本実施形態において、オフセット回路51は本発明のオフセット手段に相当し、積分回路52は本発明の増減波形生成手段に相当し、低域除去フィルタ53は本発明の直流成分除去手段に相当し、中間パルス信号生成回路54は本発明の中間パルス信号生成手段に相当し、XORゲート55は本発明の逓倍パルス信号生成手段に相当し、CRリニアエンコーダ処理部34は本発明の搬送状態検出手段に相当し、CRモータ制御部32は本発明の制御手段に相当する。
[第2実施形態]
次に、逓倍パルス生成部として、上記第1実施形態のインクジェットプリンタ1における逓倍パルス生成部36とは異なる構成例を、第2実施形態として説明する。
次に、逓倍パルス生成部として、上記第1実施形態のインクジェットプリンタ1における逓倍パルス生成部36とは異なる構成例を、第2実施形態として説明する。
図9に、本実施形態の逓倍パルス生成部70の構成を示す。本実施形態の逓倍パルス生成部70では、図9に示す通り、複数(n個。nは自然数。)の逓倍パルス出力回路80−1,80−2,・・・,80−nが多段接続されている。
各逓倍パルス出力回路80−1,80−2,・・・,80−nはいずれも、全く同じ回路構成である。そのため、図9では、初段の逓倍パルス出力回路80−1のみ、その内部回路を図示し、他の各逓倍パルス出力回路80−2,・・・,80−nについてはその内部回路の図示を省略している。
そして、逓倍パルス出力回路80−1は、図3に示した第1実施形態の逓倍パルス生成部36と比較して明らかなように、図3の逓倍パルス生成部36から選択スイッチ56を省いた構成、即ち、入力信号を2逓倍した逓倍パルス信号を生成するための、オフセット回路51,積分回路52,低域除去フィルタ53,中間パルス信号生成回路54,及びXORゲート55からなる構成となっている。
そして、このように構成された逓倍パルス出力回路がn個多段接続され、最終段の逓倍パルス出力回路80−nからの逓倍パルス信号が選択スイッチ56に入力されている。このような構成により、当該逓倍パルス生成部70に入力されたエンコーダ信号は、まず初段の逓倍パルス出力回路80−1において2逓倍される。そして、その2逓倍された逓倍パルス信号が、次段の逓倍パルス出力回路80−2に入力され、ここでさらに2逓倍されて、結果として元のエンコーダ信号が4逓倍された逓倍パルス信号が生成される。この逓倍パルス信号は、更に、後段側に接続された各逓倍パルス出力回路において、順次、2逓倍されていき、最終段の逓倍パルス出力回路80−nからは、元のエンコーダ信号が2n逓倍された逓倍パルス信号が出力される。
従って、本実施形態の逓倍パルス生成部70によれば、CRリニアエンコーダ14の分解能をより高めることができ、理論的には無限大に高めることができる。また、多段接続する逓倍パルス出力回路の数を適宜設定することで、逓倍パルスの逓倍数を所望の値に設定できる。
そして、この逓倍パルス生成部70を、第1実施形態のインクジェットプリンタ1において第1実施形態の逓倍パルス生成部36の代わりに設けることで、キャリッジ12の制御性能をより一層高めることができる。
[変形例]
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
例えば、上記第1実施形態では、逓倍パルス生成部36において、入力されるエンコーダ信号をまずオフセットさせて0Vを中心に振幅するオフセット信号に変換した上で、積分回路52に入力するようにしたが、エンコーダ信号をそのまま、オフセットさせずに積分回路52に入力するようにしてもよい。その主な理由は、次の2つである。
まず、積分回路52は、各種回路素子(オペアンプ、抵抗、コンデンサ等)から構成されているため、その回路構成上、入力信号に対して数学上の厳密な意味での積分が行われるわけではなく、エンコーダ信号がローレベル(0V)になると、積分信号のレベルが維持されず、ハイレベル(5V)の間に積分された電圧(詳しくは、積分回路52を構成するコンデンサに充電された電圧に応じた値)が放電されることによってその値は徐々に減少していく。このことは、積分回路52がパッシブ回路かアクティブ回路かに関係なく、一般的な積分回路の入出力特性としてよく知られていることである。そのため、ローレベルが0Vのエンコーダ信号をそのまま積分回路52に入力しても、三角波形状の積分信号を得ることができる。
また、積分回路52による積分信号は、低域除去フィルタ53によってその直流成分が除去される。そのため、エンコーダ信号をオフセットすることなくそのまま積分したことが原因となって積分信号の振幅中心が0Vからずれていたとしても、低域除去フィルタ53を通すことによって直流成分が除去され、振幅中心を0Vに合わせることができる。
このような理由から、エンコーダ信号をオフセット回路51でオフセットさせなくても、0Vを中心に振幅する低域除去信号を生成でき、よって逓倍パルス信号を生成することができるのである。
但し、第1実施形態のようにエンコーダ信号を予めオフセット回路51でオフセットさせれば、低域除去フィルタ53に入力される前の積分信号そのものを、0V(或いはその近傍)を中心に振幅する安定した三角波形状の波形として生成することができる。そして、その安定した積分信号をさらに低域除去フィルタ53に通すことで、中間パルス信号生成回路54においてより精度の高い(エンコーダ信号との位相差がより90度に近い)中間パルス信号を生成でき、結果としてより精度の高い逓倍パルス信号を生成できる。
また、上記実施形態では、積分回路52として、オペアンプ等の能動素子を有するアクティブ回路として構成されたものを用いたが、このように積分回路52をアクティブ回路にて構成するのはあくまでも一例であり、要求される仕様(精度)によっては、例えば抵抗とコンデンサからなる、パッシブ回路にて構成されたごく簡易的な積分回路を用いることもできる。
更に、エンコーダ信号(パルス信号)から三角波を生成するための回路として、必ずしも積分回路52を用いる必要はなく、パルス信号を三角波に変換可能なあらゆる種類の回路を用いることができる。
また、上記実施形態では、積分信号に含まれる直流成分を除去するために低域除去フィルタ53を設けたが、積分信号として、0V(或いはその近傍)を中心に振幅する信号を生成できるのであれば、必ずしもこの低域除去フィルタ53を設ける必要はない。
また、上記実施形態では、CRリニアエンコーダ14から入力されるA,B各相のパルス信号のうちA相信号から逓倍パルス信号を生成するようにしたが、B相信号から逓倍パルス信号を生成してもよいし、A相信号及びB送信号の双方を逓倍パルス信号化するようにし、これら2つの逓倍パルス信号を用いてキャリッジ12の駆動を制御するようにしてもよい。
また、上記実施形態において、LFロータリエンコーダ22から出力されるA,B各相のパルス信号についても、例えばLFロータリエンコーダ処理部35内に逓倍パルス生成部36を設けることで、2逓倍することもできる。
つまり、本発明は、エンコーダ信号の出力源がロータリエンコーダかそれともリニアエンコーダか、またこれらエンコーダが光学式エンコーダかそれとも異なる方式(例えば磁気式)のエンコーダか、といった、エンコーダの種類に関係なく、検出対象物の移動量に応じてパルス信号を出力するあらゆる種類のエンコーダに対して適用することができる。
特に、ロータリエンコーダに本発明を適用すると、エンコーダホイールのスリット数を増やすことなく分解能を上げることができるため、エンコーダの分解能を高めつつ、エンコーダホイールの大きさを小さくすることも可能である。
1…インクジェットプリンタ、2…ASIC、3…CPU、4…ROM、5…RAM、6…EEPROM、7…I/F、8…操作部、9…バス、11…記録ヘッド、12…キャリッジ、13…CRモータ、14…CRリニアエンコーダ、15…記録ヘッドドライバ、16…CRモータドライバ、21…LFモータ、22…LFロータリエンコーダ、23…LFモータドライバ、31…記録制御部、32…CRモータ制御部、33…LFモータ制御部、34…CRリニアエンコーダ処理部、35…LFロータリエンコーダ処理部、36,70…逓倍パルス生成部、41…ガイド軸、42…無端ベルト、43…駆動プーリ、44…従動プーリ、46…リニアスケール、47…検出部、51…オフセット回路、52…積分回路、53…低域除去フィルタ、54…中間パルス信号生成回路、55…XORゲート、56…選択スイッチ、61,62…コンパレータ、80−1,80−2,80−3…逓倍パルス出力回路、P…用紙、R1〜R4…抵抗
Claims (10)
- 検出対象物の移動量に応じてエンコーダから出力されるパルス状のエンコーダ信号を処理するエンコーダ信号処理装置であって、
前記エンコーダから出力された前記エンコーダ信号に基づき、該エンコーダ信号がハイレベル又はローレベルのうちいずれか一方のレベルの間は増加して他方のレベルの間は減少するような増減波形を生成する増減波形生成手段と、
前記増減波形生成手段により生成された前記増減波形に基づき、該増減波形における増加期間中の所定のタイミング及び減少期間中における所定のタイミング毎に論理が反転する、二値化された中間パルス信号を生成する中間パルス信号生成手段と、
前記エンコーダから出力された前記エンコーダ信号と前記中間パルス信号生成手段にて生成された前記中間パルス信号との排他的論理和を演算することにより、前記エンコーダ信号を2逓倍した逓倍パルス信号を生成する逓倍パルス信号生成手段と、
を備えていることを特徴とするエンコーダ信号処理装置。 - 請求項1に記載のエンコーダ信号処理装置において、
前記増減波形生成手段は、前記エンコーダ信号を前記増減波形に変換する積分回路を備えている
ことを特徴とするエンコーダ信号処理装置。 - 請求項2に記載のエンコーダ信号処理装置において、
前記積分回路は、能動素子を有するアクティブ回路として構成され、前記エンコーダ信号を三角波形状の前記増減波形に変換する
ことを特徴とするエンコーダ信号処理装置。 - 請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のエンコーダ信号処理装置において、
前記エンコーダから出力された前記エンコーダ信号を、その振幅の中間値が0Vとなるようにオフセットするオフセット手段を備え、
前記増減波形生成手段は、前記オフセット手段により前記オフセットされた後の前記エンコーダ信号に基づいて前記増減波形を生成するよう構成されており、
前記中間パルス信号生成手段は、前記増減波形生成手段により生成された前記増減波形が0Vとなるタイミングであるゼロクロスタイミング毎に論理が反転するような前記中間パルス信号を生成する
ことを特徴とするエンコーダ信号処理装置。 - 請求項4に記載のエンコーダ信号処理装置において、
前記増減波形生成手段により生成された前記増減波形から直流成分を除去する直流成分除去手段を備え、
前記中間パルス信号生成手段は、前記直流成分除去手段による前記直流成分除去後の前記増減波形に基づいて前記中間パルス信号を生成する
ことを特徴とするエンコーダ信号処理装置。 - 請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のエンコーダ信号処理装置において、
前記増減波形生成手段により生成された前記増減波形から直流成分を除去する直流成分除去手段を備え、
前記中間パルス信号生成手段は、前記直流成分除去手段による前記直流成除去後の前記増減波形に基づき、該増減波形が0Vとなるタイミングであるゼロクロスタイミング毎に論理が反転するような前記中間パルス信号を生成する
ことを特徴とするエンコーダ信号処理装置。 - 請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のエンコーダ信号処理装置を1つの単位信号処理装置として、複数の該単位信号処理装置がn段接続(但し、nは自然数)されることにより、全体として、前記エンコーダから出力された前記エンコーダ信号を2n逓倍した逓倍パルス信号を生成するよう構成されている
ことを特徴とするエンコーダ信号処理装置。 - 検出対象物の移動量に応じてエンコーダから出力されるパルス状のエンコーダ信号を処理するエンコーダ信号処理方法であって、
前記エンコーダから出力された前記エンコーダ信号に基づき、該エンコーダ信号がハイレベル又はローレベルのうちいずれか一方のレベルの間は増加して他方のレベルの間は減少するような増減波形を生成する増減波形生成手順と、
前記増減波形生成手順により生成された前記増減波形に基づき、該増減波形における増加期間中の所定のタイミング及び減少期間中における所定のタイミング毎に論理が反転する、二値化された中間パルス信号を生成する中間パルス信号生成手順と、
前記エンコーダから出力された前記エンコーダ信号と前記中間パルス信号生成手順にて生成された前記中間パルス信号との排他的論理和を演算することにより、前記エンコーダ信号を2逓倍した逓倍パルス信号を生成する逓倍パルス信号生成手順と、
を備えていることを特徴とするエンコーダ信号処理方法。 - モータを備え、該モータの回転駆動力を搬送対象に作用させることにより該搬送対象を搬送する搬送機構と、
前記搬送対象の移動量に応じてパルス状のエンコーダ信号を出力するエンコーダと、
前記エンコーダから出力される前記エンコーダ信号を処理するための、請求項1〜請求項7の何れか1項に記載のエンコーダ信号処理装置と、
前記エンコーダ信号処理装置により生成された前記逓倍パルス信号に基づいて、前記搬送対象の位置及び速度の少なくとも一方を検出する搬送状態検出手段と、
前記搬送状態検出手段による検出結果に基づいて、前記モータによる前記搬送対象の搬送をフィードバック制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする搬送装置。 - 請求項9に記載の搬送装置において、
前記搬送状態検出手段は、前記搬送対象の搬送開始後、予め設定された一定期間は、前記エンコーダから出力される前記エンコーダ信号に基づいて前記検出を行い、該一定期間が経過した後に、前記逓倍パルス信号生成手段により生成された前記逓倍パルス信号に基づいて前記検出を行う
ことを特徴とする搬送装置。
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