JP2013107359A - Recording apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録装置に関する。 The present invention relates to a recording apparatus.
インクジェット記録装置は、記録ヘッドを搭載したキャリッジを、紙、OHP(OverHead Projector)用シートなどの記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に往復駆動させ、インクを記録ヘッドの吐出口から吐出させることで記録を行う記録装置である。インクジェット記録装置は、簡単な構成からなる極めて優れた記録装置であるが、一方では十分に配慮されるべき技術上の問題も存在する。 The ink jet recording apparatus reciprocates a carriage mounted with a recording head in a direction intersecting with a conveyance direction of a recording medium such as paper or an OHP (OverHead Projector) sheet, and ejects ink from an ejection port of the recording head. Thus, the recording apparatus performs recording. The ink jet recording apparatus is an extremely excellent recording apparatus having a simple configuration, but there is also a technical problem that should be fully considered.
キャリッジの駆動にはモータが用いられる。モータの動力がタイミングベルトやギアなどを介してキャリッジに伝達されることで、キャリッジは駆動される。ここで、モータから出力されるトルクは一定ではなく、トルクリップルやコギングトルク(以下、これらを総称してトルクリップルと称する)に起因して周期的なトルク変動が生じる。トルク変動はタイミングベルトなどを介してキャリッジに伝達されるため、トルクリップルの周期に対応して、キャリッジの駆動速度に周期的な変動が生じる。 A motor is used to drive the carriage. The carriage is driven by the power of the motor being transmitted to the carriage via a timing belt, gears, or the like. Here, the torque output from the motor is not constant, and periodic torque fluctuations occur due to torque ripple and cogging torque (hereinafter collectively referred to as torque ripple). Since the torque fluctuation is transmitted to the carriage via a timing belt or the like, a periodic fluctuation occurs in the driving speed of the carriage corresponding to the period of the torque ripple.
キャリッジの駆動速度に周期的な変動が生じた状態で記録を行うと、記録ヘッドから吐出されたインクの着弾位置に周期的な誤差が発生し、濃度むらによる記録品位の低下を招く。そこで、トルクリップルの発生を抑制するための技術が検討されている。 When recording is performed in a state where the driving speed of the carriage is periodically fluctuated, a periodic error occurs in the landing position of the ink ejected from the recording head, and the recording quality is deteriorated due to uneven density. Thus, techniques for suppressing the occurrence of torque ripple are being studied.
モータは通常、複数の界磁用マグネットと複数の界磁用コイルとを有しており、界磁用マグネットと界磁用コイルとの間の着磁力が不均一となるモータの回転角度でトルクリップルが発生する。界磁用マグネットと界磁用コイルとは、一方が固定されたステータであり、他方が回転するロータであるため、着磁力が不均一となるモータの回転角度は決まっている。従って、トルクリップルによりモータのトルク変動が生じるタイミング(以下、トルク変動の位相と称する)は、モータの回転角度によって決まる。 A motor usually has a plurality of field magnets and a plurality of field coils, and torque is applied at a rotation angle of the motor at which the coercive force between the field magnets and the field coils is non-uniform. Ripple occurs. One of the field magnet and the field coil is a fixed stator, and the other is a rotating rotor. Therefore, the rotation angle of the motor with non-uniform magnetization is determined. Therefore, the timing at which the torque fluctuation of the motor occurs due to torque ripple (hereinafter referred to as the torque fluctuation phase) is determined by the rotation angle of the motor.
また、モータのトルク変動の大きさ(以下、トルク変動の振幅と称する)は、界磁用マグネットと界磁用コイルとの間に発生する着磁力の大きさにほぼ比例するため、モータごとにトルク変動の振幅も決まる。したがって、モータ毎に、固有のトルク変動の位相および振幅を有している。 Further, the magnitude of the torque fluctuation of the motor (hereinafter referred to as the amplitude of the torque fluctuation) is almost proportional to the magnitude of the magnetic force generated between the field magnet and the field coil. The amplitude of torque fluctuation is also determined. Therefore, each motor has a unique phase and amplitude of torque fluctuation.
トルクリップルの発生を抑制するためには、トルクリップルに対して逆位相を有する制御信号をモータに入力して動作させればよい。つまり、トルクリップルによるトルク変動が増大する回転角度ではモータのトルク出力を低減させ、トルクリップルによるトルク変動が低下する回転角度ではモータのトルク出力を増大させるように、モータを動作させればよい。なお、上述したように、トルクリップルには周期性があるので、トルクリップルに対して逆位相を有する制御信号は周期信号となる。 In order to suppress the occurrence of torque ripple, a control signal having an opposite phase to the torque ripple may be input to the motor and operated. That is, the motor may be operated such that the torque output of the motor is reduced at a rotation angle at which torque fluctuation due to torque ripple increases, and the torque output of the motor is increased at a rotation angle at which torque fluctuation due to torque ripple is reduced. As described above, since torque ripple has periodicity, a control signal having an antiphase with respect to torque ripple is a periodic signal.
特許文献1には、キャリッジの位置に応じ、トルクリップルに対して逆位相を有するように生成した周期信号をキャリッジの駆動を制御する制御信号に合成してモータに供給し、動作させる技術が開示されている。なお、キャリッジの位置はモータの回転角度に比例するため、キャリッジの位置に応じて周期信号を生成することは、モータの回転角度に応じて周期信号を生成することと等価である。特許文献1に開示の技術においては、トルクリップルに対して逆位相を有するように生成された周期信号が制御信号に合成されるため、トルクリップルの発生を抑制することができる。
通常、インクジェット記録装置においては、キャリッジの等速駆動、加減速駆動が繰り返されて記録が行われるため、キャリッジの駆動速度は変化する。 Normally, in an ink jet recording apparatus, recording is performed by repeating constant speed driving and acceleration / deceleration driving of the carriage, so that the driving speed of the carriage changes.
特許文献1に開示の技術においては、キャリッジの位置に応じた周期信号が生成されるため、周期信号の空間周波数は一定である。周期信号の空間周波数が一定である場合、キャリッジの駆動速度が変化すると、時間周波数が変化する。したがって、モータに供給される信号の時間周波数も変化する。モータに供給される信号の時間周波数が変化すると、モータへの信号の伝達特性も変化するため、キャリッジの駆動速度によっては、トルクリップルの発生を抑制できないことがあるという問題がある。
In the technique disclosed in
本発明の目的は、キャリッジの駆動速度によらず、トルクリップルの発生を抑制することができる記録装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a recording apparatus capable of suppressing the occurrence of torque ripple regardless of the driving speed of the carriage.
上記目的を達成するために本発明の記録装置は、
記録ヘッドを搭載するキャリッジと、
前記キャリッジを走査方向に駆動するモータと、
前記キャリッジの位置を検出し、検出結果を示す位置信号を出力する位置検出部と、
前記キャリッジの駆動速度を検出し、検出結果を示す速度信号を出力する速度検出部と、
前記位置信号に示される前記キャリッジの位置に応じて周期信号を生成して出力する周期信号生成部と、
前記周期信号生成部より出力された周期信号を、前記速度信号に示される前記キャリッジの駆動速度に応じて変調して出力する周期信号変調部と、
前記キャリッジの駆動を制御する制御信号に前記周期信号変調部の出力信号を合成した信号に基づき、前記モータに前記キャリッジを駆動させる駆動回路と、を備える。
In order to achieve the above object, the recording apparatus of the present invention provides:
A carriage for mounting the recording head;
A motor for driving the carriage in the scanning direction;
A position detection unit that detects a position of the carriage and outputs a position signal indicating a detection result;
A speed detection unit that detects a driving speed of the carriage and outputs a speed signal indicating a detection result;
A periodic signal generator that generates and outputs a periodic signal according to the position of the carriage indicated by the position signal;
A periodic signal modulator that modulates and outputs the periodic signal output from the periodic signal generator in accordance with the driving speed of the carriage indicated by the speed signal;
A drive circuit for causing the motor to drive the carriage based on a signal obtained by synthesizing an output signal of the periodic signal modulation unit with a control signal for controlling driving of the carriage.
本発明によれば、キャリッジの位置に応じて生成した周期信号をキャリッジの駆動速度に応じて変調し、変調後の信号をキャリッジの駆動を制御する制御信号に合成した信号に基づきモータを動作させる。 According to the present invention, the periodic signal generated according to the position of the carriage is modulated according to the driving speed of the carriage, and the motor is operated based on the signal synthesized with the control signal for controlling the driving of the carriage. .
駆動速度の変化により周期信号の時間周波数が変化し、トルク出力のモータへの信号伝達特性が変化した場合にも、キャリッジの駆動速度に応じて周期信号を変調することで、信号伝達特性の変化に応じた周期信号とすることができるので、キャリッジの駆動速度によらず、トルクリップルの発生を抑制することができる。 Even if the time frequency of the periodic signal changes due to a change in the driving speed and the signal transmission characteristic of the torque output to the motor changes, the signal transmission characteristic changes by modulating the periodic signal according to the carriage driving speed. Therefore, the generation of torque ripple can be suppressed regardless of the driving speed of the carriage.
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態のインクジェット記録装置の構成について説明する。本実施形態のインクジェット記録装置は、紙、OHP用シート、布、皮、金属などの記録媒体を所定の方向に搬送するとともに、記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に記録ヘッドを搭載したキャリッジを往復駆動させ、記録ヘッドの吐出口からインクを吐出することで記録を行う記録装置である。
(First embodiment)
The configuration of the ink jet recording apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. The ink jet recording apparatus of the present embodiment transports a recording medium such as paper, an OHP sheet, cloth, leather, and metal in a predetermined direction, and has a recording head mounted in a direction intersecting the recording medium transport direction. This is a recording apparatus that performs recording by reciprocating a carriage and ejecting ink from an ejection port of a recording head.
図1は、本実施形態のインクジェット記録装置1の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an ink
インクジェット記録装置1は、キャリッジ2と、記録ヘッド3と、メインガイドレール4と、サブガイドレール5と、タイミングベルト6と、モータ7と、モータプーリ8と、従動プーリ9と、搬送ローラ10と、排出ローラ11と、エンコーダスケール12と、フレキシブル基板13と、筐体14と、を有する。
The ink
キャリッジ2は、吐出口よりインクを吐出する記録ヘッド3を搭載する。キャリッジ2は、ガイド部材であるメインガイドレール4およびサブガイドレール5により、記録媒体16の搬送方向に対して交差する方向に案内支持される。また、キャリッジ2は、メインガイドレール3およびサブガイドレール4により、記録ヘッド3が記録媒体15に対してほぼ一定間隔となるように支持される。メインガイドレール3およびサブガイドレール4は、筐体14に支持される。
The
タイミングベルト6は、モータ7に連結したモータプーリ8と、モータ7に対向する位置に配置されている従動プーリ9と、に架張されている。タイミングベルト6はキャリッジ2に固定されており、モータ7の動力がタイミングベルト6を介してキャリッジ2に伝達されることで、キャリッジ2が記録媒体16上で駆動される。なお、モータ7としては、騒音、コスト、制御性能などの種々の理由から、DCモータが用いられることが多い。
The
搬送ローラ10は、図1においては不図示の搬送モータによって駆動され、記録媒体16を搬送する。排出ローラ11は、記録が行われた記録媒体16を装置外へ排出する。
The
エンコーダスケール12およびフレキシブル基板13については後述する。
The
図2は、キャリッジ2の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of the
キャリッジ2には、エンコーダセンサ15が取り付けられている。エンコーダセンサ15は、キャリッジ2の走査方向に並行に設けられたエンコーダスケール12上のスケールを読み取り、スケールの読み取りに応じて、パルス信号を出力する。フレキシブル基板13は、図2においては不図示の電気接続部と図2においては不図示の本体制御部とを接続し、エンコーダセンサ15から出力されたパルス信号、記録ヘッド3からインクを吐出させる電気指令信号などの送受信を行う。
An
図3は、記録ヘッド3の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of the
記録ヘッド3の記録媒体16と対面する部分には、インク色ごとにノズル列1M、1C、1Y、1Bkが配置されている。インクジェット記録装置1の用途によってインク色や色数は異なる。ノズル列は図3においては不図示の複数の吐出口から構成されおり、吐出口からインクが吐出される。インクの吐出方式としては、サーマル方式やピエゾ方式などがある。サーマル方式は加熱によりインクに気泡を発生させてインクを噴射する方式であり、ピエゾ方式は電圧を加えることで変形する圧電素子を用いてインクを噴射する方式である。これらのインク吐出方法を用いて、インクを記録媒体16へ吐出して所望の画像等の記録が行われる。
In the portion of the
記録ヘッド3の電気接続部30は、図3においては不図示のキャリッジ2の電気接続部と接続される。
The
図4は、モータ7の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
モータ7は、マグネット17と、ロータ18と、ブラシ19と、整流子20と、モータハウジング21とを有する、いわゆる、ブラシ付きDCモータである。モータ7は、ブラシ付きDCモータに限定するものではなく、ブラシレスコイルなどであってもよい。
The
ロータ18は、回転構造を有しており、ブラシ19および整流子20の働きにより磁界極性を変化させ、マグネット17と吸引/反発を繰り返して駆動する。モータ7には、構造上、いわゆるトルクリップルやコギングトルク(以下、これらを総称してトルクリップルと称する)に起因して周期的なトルクの脈動、すなわち、周期的なトルク変動が生じる。トルクリップルは、ブラシ19の切り替え、マグネット17の磁力のバラツキなどにより、モータ7の回転角度φに依存して着磁力が不均一となることで生じる。特に、複数個のマグネット17とロータ18とが離散的に配置されていると、着磁力が不均一となることが多い。従って、マグネット17とロータ18との配置に応じて、モータ7の回転角度に対して一定間隔でトルクリップが発生するので、モータ7のトルク変動の空間周波数も周期性を有する。
The
なお、ブラシ付きDCモータの構成および動作は当業者にとってよく知られており、また、本発明と直接関係しないので、詳細な説明を省略する。 Note that the configuration and operation of a brushed DC motor are well known to those skilled in the art and are not directly related to the present invention, and thus detailed description thereof is omitted.
図5は、インクジェット記録装置1の本体制御部50の概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the main
本体制御部50は、ROM(Read Only Memory)51と、RAM(Random Access Memory)52と、CPU(Central Processing Unit)53と、PWM(Pulse Width Modulation)演算部54aと、モータドライバ54bと、を有する。
The main
ROM51は、インクジェット記録装置1を制御するための制御プログラムなどの各種プログラムやプログラムの実行に必要なデータなどを記憶する。RAM52は、CPU53が実行中のプログラム、外部に接続されたホストコンピュータから送信された記録用データなどを記憶する。
The
CPU53は、ROM51に記憶されているプログラムを読み込み、そのプログラムを実行するための演算処理を行う。CPU53が行う演算処理としては、画像処理、外部に接続されたホストコンピュータとの入出力インタフェースであるI/F55を介したホストコンピュータとの通信、記録ヘッド3の吐出制御、エンコーダセンサ15から出力されるパルス信号の信号処理、キャリッジ2の駆動制御演算などである。なお、インクジェット記録装置の特有機能を、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)としてハードウェア化してCPU53の演算処理を軽減してもよい。
The
PWM演算部54aは、CPU53の演算結果に応じてパルス電圧幅を変調するPWM演算を行い、モータ7へ印加される電圧を調整する。モータドライバ54bはPWM演算部54aにより調整されたパルス電圧幅の電圧をモータ7に印加してモータ7を駆動するドライバ回路である。PWM演算部54aとモータドライバ54bとは、駆動回路54を構成する。
The
図6は、CPU53においてキャリッジ2の駆動制御演算を行うブロックであるキャリッジ制御部60の構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the
キャリッジ制御部60は、位置検出部61と、速度検出部62と、制御部63,64と、周期信号生成部65と、周期信号変調部66と、乗算手段67と、を有する。
The
位置検出部61は、エンコーダセンサ15から出力されたパルス信号に基づき、キャリッジ2の位置を検出し、検出結果を示す位置信号を出力する。
The
速度検出部62は、エンコーダセンサ15から出力されたパルス信号に基づき、キャリッジ2の駆動速度を検出し、検出結果を示す速度信号を出力する。
The
駆動指令信号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。
The drive command signal is a drive profile of the
制御部63およびPI補償器である制御部64は、位置検出部61から出力された位置信号および速度検出部62から出力された速度信号に基づき、キャリッジ2の走査が駆動指令信号に追従するように、FB(Feedback)制御演算を行う。演算結果に応じて、駆動指令信号に追従するようにキャリッジ2の駆動を制御する制御信号が制御部64から出力される。なお、FB制御演算アルゴリズムは、キャリッジ2の走査が駆動指令信号に追従するように演算を行うものであればどの手法でもよい。
Based on the position signal output from the
周期信号生成部65は、モータ7におけるトルクリップルの発生を抑制するため、位置検出部61から出力された位置信号に示されるキャリッジ2の位置に応じて周期信号を生成する。トルクリップルは、モータ7の構造に応じて発生するトルクの周期的な変動であり、モータ7の回転角度に依存して発生する。したがって、周期信号は、モータ7の回転角度に応じて生成すればよい。ここで、キャリッジ2とモータ7とはタイミングベルト6により連結されているので、モータ7の回転角度とキャリッジ2の位置とは、以下のような関係を有する。
The
キャリッジの移動量≒モータの回転量×モータプーリ半径 式(1)
式(1)より、位置信号に示されるキャリッジ2の位置に応じて周期信号を生成することは、モータ7の回転角度に応じて周期信号を生成することと等価であることがわかる。したがって、周期信号生成部65が生成する周期信号は以下のようになる。
Carriage travel ≒ Motor rotation amount x Motor pulley radius Formula (1)
From Expression (1), it can be seen that generating the periodic signal according to the position of the
周期信号=振幅×sin(2×π×位置/トルクリップピッチ+位相) 式(2)
式(2)において、位置は、位置信号に示されるキャリッジ2の位置である。トルクリップルピッチは、トルクリップルの空間周波数である。例えば、モータプーリ8の半径をR(mm)とすると、モータ7の1回転でのタイミングベルト6の送り量は2πR(mm)である。ここで、トルクリップルがモータ7の1回転でP回の脈動を持つ場合は、トルクリップルピッチは2πR/P(mm)となる。振幅は、PWM演算により算出されたパルス電圧のデューティー比(%)である。位相は、予め定められた所定の位相である。振幅はパルス電圧のデューティー比(%)に限れられるものではない。
Periodic signal = amplitude × sin (2 × π × position / torque clip pitch + phase) Equation (2)
In Equation (2), the position is the position of the
なお、式(2)においては、周期信号生成部65により生成される周期信号は、正弦波として記述しているが、これに限られるものではなく、矩形波などからなる周期信号であってもよい。
In the expression (2), the periodic signal generated by the
キャリッジ2の位置の原点は、例えば、モータ7に回転角度原点センサを取り付け、その回転角度原点センサを用いて特定してもよいし、また、電源投入時などにおけるキャリッジ2の原点位置検出処理の結果を用いて特定してもよい。
The origin of the position of the
周期信号生成部65は、位置信号に示されるキャリッジ2の位置から類推したモータ7の回転角度に応じて周期信号を生成してもよい。この場合、周期信号生成部65が生成する周期信号は以下のようになる。
The
周期信号=振幅×sin(回転角度×P+位相) 式(3)
式(3)において、回転角度(rad)は、位置信号に示されるキャリッジ2の位置から類推されるモータ7の回転角度である。Pは、モータ7の1回転で生じるトルクリップルの脈動の回数である。
Periodic signal = amplitude × sin (rotation angle × P + phase) Equation (3)
In equation (3), the rotation angle (rad) is the rotation angle of the
式(2)あるいは式(3)に示される周期信号が、モータ7で発生するトルクリップに対して同周期、同振幅、逆位相の周期信号となるよう設定が行われる。トルクリップに対して同周期とするには、上述したように、トルクリップルピッチを設定すればよい。一方、トルクリップに対して同振幅、逆位相となる周期信号の振幅値および位相値は、モータ7の製造誤差、インクジェット記録装置1の部品誤差や組立誤差などがあるために、一意に設定することができない。
Setting is performed such that the periodic signal represented by the expression (2) or (3) is a periodic signal having the same period, the same amplitude, and the opposite phase with respect to the torque clip generated by the
そこで、通常、装置ごとに、実際にキャリッジ2を駆動しながら、トルクリップに対して同振幅、逆位相となる周期信号の振幅値および位相値を設定する設定処理が行われる。設定処理時のキャリッジ2の駆動速度は、記録動作時の駆動速度であることが望ましいが、非記録動作時の駆動速度であってもよい。また、記録動作が複数の駆動速度で行われる場合には、それぞれの駆動速度において、設定処理が行われてもよい。設定処理により設定された振幅値および位相値を用いて、周期信号生成部65は、周期信号を生成する。
Therefore, a setting process for setting the amplitude value and phase value of the periodic signal having the same amplitude and opposite phase with respect to the torque clip is normally performed for each apparatus while actually driving the
周期信号の設定時の処理について図7を参照して説明する。 The processing at the time of setting the periodic signal will be described with reference to FIG.
図7(a)は、キャリッジ2を所定の速度で駆動する際にモータ7に生じるトルクリップルを示す図である。
FIG. 7A is a diagram showing torque ripple generated in the
図7(a)に示すように、キャリッジ2が所定の速度で駆動されている際にモータ7に生じるトルクリップルの脈動成分は、空間周波数がトルクリップルピッチとなっている。
As shown in FIG. 7A, the pulsating component of torque ripple generated in the
図7(b)は、図7(a)に示すトルクリップが生じる場合に設定される周期信号によるモータ7のトルク出力を示す図である。
FIG. 7B is a diagram showing a torque output of the
図7(b)に示すように、モータ7のトルク出力が、図7(a)に示すトルクリップルの脈動成分と同一の周波数となり、同振幅、逆位相となるように、周期信号のトルクリップルピッチ、振幅値、および、位相値が設定される。
As shown in FIG. 7B, the torque ripple of the periodic signal is such that the torque output of the
図7(c)は、図7(a)に示すトルクリップルピッチと設定処理により設定された周期信号とによるモータ7のトルク出力を示す図である。
FIG. 7C shows the torque output of the
図7(c)に示すように、図7(a)に示すトルクリップルにより生じるモータ7のトルク変動と設定した周期信号により生じるモータ7のトルク変動とが打ち消しあい、モータ7のトルク出力を脈動成分の無いものとすることができる。
As shown in FIG. 7C, the torque fluctuation of the
上述したように、周期信号生成部65は、キャリッジ2の位置に応じた周期信号を生成するため、周期信号の空間周波数は一定となる。したがって、キャリッジ2の駆動速度の変化に伴い、周期信号の時間周波数は変化する。キャリッジ2が低速で駆動されている場合には、周期信号の時間周波数は低くなり、キャリッジ2が高速で駆動されている場合には、周期信号の時間周波数は高くなる。周期信号生成部65で生成された周期信号は、駆動回路54およびモータ7の界磁用コイルなどを介して電気的信号としてモータ7に伝達され、モータ7でトルクへ変換される。駆動回路54やモータ7の界磁用コイルなどは、時間周波数に応じた信号伝達特性を有しており、時間周波数が高いほど信号の位相の遅れ、および、振幅減衰が大きくなる。したがって、設定処理時のキャリッジ2の駆動速度に対して、実際のキャリッジ2の駆動速度が異なる場合、同一の周期信号を生成しても、モータ7のトルク出力の振幅および位相は変化する。
As described above, since the periodic
図8は、キャリッジ2の駆動速度によるモータ7のトルク出力の変化を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a change in torque output of the
図8(a)は、周期信号生成部65が生成する周期信号の波形を示す図である。図8(a)において、実線はキャリッジ2を低速駆動した場合に生成される周期信号の波形を示し、点線はキャリッジ2を高速駆動した場合に生成される周期信号の波形を示す。
FIG. 8A is a diagram illustrating a waveform of a periodic signal generated by the periodic
上述したように、周期信号生成部65は、キャリッジ2の位置に応じて周期信号を生成する。したがって、キャリッジ2の駆動速度が低速であっても高速であっても、生成される周期信号は同じである。
As described above, the
図8(b)は、図8(a)に示す周期信号によるモータ7のトルク出力を示す図である。図8(b)において、実線はキャリッジ2を低速駆動した場合のモータ7のトルク出力を示し、点線はキャリッジ2を高速駆動した場合のモータ7のトルク出力を示す。
FIG. 8B is a diagram showing the torque output of the
キャリッジ2の駆動速度が低速であるほど、周期信号の時間周波数は低くなり、キャリッジ2の駆動速度が高速であるほど、周期信号の時間周波数は高くなる。一般に、周期信号の時間周波数が高くなると、駆動回路54やモータ7の界磁用コイルなどの影響により、モータ7のトルク出力には、振幅減衰および位相遅延が生じる。したがって、図8(b)に示すように、低速駆動時に対して、高速駆動時にはモータ7のトルク出力は、振幅は減衰し、位相は遅延する。トルクリップの振幅および位相は、キャリッジ2の駆動速度によって変化しないが、周期信号によるモータ7のトルク出力の振幅および位相は、キャリッジ2の駆動速度によって変化する。そのため、周期信号の設定時に、所定の駆動速度でキャリッジ2を駆動させて設定した周期信号を用いても、異なる速度でキャリッジ2を駆動した場合にはトルクリップの発生を抑制することができない。
The lower the driving speed of the
再び、図6を参照すると、周期信号変調部66は、周期信号生成部65から出力された周期信号を、速度検出部62から出力された速度信号に示されるキャリッジ2の駆動速度に応じて変調し、変調後の信号を乗算手段67に出力する。
Referring again to FIG. 6, the
乗算手段67は、制御部64から出力された制御信号と周期信号変調部66の出力信号とを乗算処理により合成して、駆動回路54に出力する。なお、制御部64から出力された制御信号と周期信号変調部66の出力信号との合成は、加算あるいは減算などにより行われてもよい。乗算手段67から出力された信号に基づき、駆動回路54においてPWM演算が行われ、パルス幅が調整された電圧がモータ7に供給され、モータ7が動作する。
The
次に、周期信号変調部66の動作について説明する。
Next, the operation of the
上述したように、周期信号変調部66は、周期信号生成部65から出力された周期信号を速度信号に示されるキャリッジ2の駆動速度に応じて変調する。より具体的には、周期信号変調部66は、周期信号生成部65が生成する周期信号の設定時のキャリッジ2の駆動速度と速度信号に示されるキャリッジ2の駆動速度との差に応じて、周期信号の振幅および位相を変調する。ここで、図5に示すROM51またはRAM52には、キャリッジ2の駆動速度に対応して、トルクリップの発生を抑制するための周期信号の振幅変調量および位相変調量を示す変調テーブルが記憶されている。周期信号生成部66は、速度信号に示されるキャリッジ2の駆動速度に対応して変調テーブルに格納されている周期信号の振幅変調量および位相変調量だけ、周期信号生成部65から出力された周期信号を変調し、変調後の信号を乗算手段67に出力する。
As described above, the
変調テーブルは、実験的あるいは理論的に決定することができる。実験的に変調テーブルを決定する方法としては、キャリッジ2の駆動速度ごとに、周期信号によるモータ7のトルク出力の振幅および位相を計測し、計測結果に応じて変調テーブルを決定する方法がある。なお、実験的に変調テーブルを決定する方法は、上述した方法に限られるものではなく、周期信号によるモータ7のトルク出力特性を予め計測する方法であればよい。また、理論的に変調テーブルを決定する方法としては、周期信号の出力からモータ7のトルク出力までの、キャリッジ2の駆動速度ごとの信号伝達特性を求めればよい。
The modulation table can be determined experimentally or theoretically. As a method of experimentally determining the modulation table, there is a method of measuring the amplitude and phase of the torque output of the
図9は、キャリッジ2の駆動速度に応じたモータ7のトルク出力特性を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating torque output characteristics of the
図9(a)は、キャリッジ2の駆動速度ごとの周期信号によるモータ7のトルク出力の振幅特性を示す。具体的には、キャリッジ2の駆動速度ごとに、同一の周期信号を生成した場合の周期信号によるモータ7のトルク出力の振幅の変化を示す。また、図9(b)は、キャリッジ2の駆動速度ごとの周期信号によるモータ7のトルク出力の位相特性を示す。具体的には、キャリッジ2の駆動速度ごとに、同一の周期信号を生成した場合の周期信号によるモータ7のトルク出力の位相の変化を示す。
FIG. 9A shows the amplitude characteristics of the torque output of the
図9(a)に示すように、キャリッジ2が高速駆動されるほど、モータ7のトルク出力の振幅が小さくなる。また、図9(b)に示すように、キャリッジ2が高速駆動されるほど、モータ7のトルク出力の位相が遅延する。例えば、キャリッジ2が速度Vで駆動されている場合、周期信号の設定時の駆動速度でキャリッジ2が駆動されている場合に対して、周期信号によるモータ7の出力の振幅は+Aとなり、位相は+θとなる。したがって、変調テーブルには、キャリッジ2の駆動速度Vに対応して、周期信号の振幅変調量として−Aが格納され、周期信号の位相変調量として−θが格納される。同様にして、変調テーブルには、キャリッジ2の各駆動速度に対応して、周期信号の振幅変調量および位相変調量が格納される。
As shown in FIG. 9A, the amplitude of the torque output of the
図10は、周期信号に対する変調を行わない場合のモータ7のトルク出力を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the torque output of the
図10(a)は、キャリッジ2の駆動速度を示し、キャリッジ2が加速駆動から等速駆動となる駆動状態であることを示す。図10(b)は、図10(a)に示すキャリッジ2の駆動状態において、モータ7に生じるトルクリップルを示す図である。図10(c)は、周期信号生成部65により生成された周期信号に対する振幅変調量および位相変調量を示す図である。図10(c)において、実線は周期信号に対する振幅変調量を示し、点線は周期信号に対する位相変調量を示す。上述したように、図10においては、周期信号に対する変調が行われないので、振幅変調量および位相変調量は0である。図10(d)は、周期信号によるモータ7のトルク出力を示す図である。
FIG. 10A shows the driving speed of the
図10(d)に示すように、キャリッジ2が周期信号の設定時の駆動速度で駆動している場合には、周期信号によるモータ7のトルク出力は、トルクリップルに対して同振幅、逆位相となっており、トルクリップの発生を抑制することができる。一方、加速駆動中である場合、すなわち、キャリッジ2の駆動速度が周期信号の設定時の駆動速度に達していない場合には、周期信号によるモータ7のトルク出力は、振幅が増加し、位相が進むため、トルクリップルの発生を抑制することができない。
As shown in FIG. 10D, when the
図11は、周期信号に対する変調を行う場合のモータ7のトルク出力を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the torque output of the
図11(a)は、キャリッジ2の駆動速度を示し、キャリッジ2が加速駆動から等速駆動となる駆動状態であることを示す。図11(b)は、図11(a)に示すキャリッジ2の駆動状態において、モータ7に生じるトルクリップルを示す図である。
FIG. 11A shows the driving speed of the
図11(c)は、周期信号に対する振幅変調量および位相変調量を示す図である。 FIG. 11C shows the amplitude modulation amount and the phase modulation amount with respect to the periodic signal.
上述したように、周期信号変調部66は、変調テーブルを用いて周期信号に対する振幅変調量および位相変調量を決定する。
As described above, the periodic
図9(a)に示したように、キャリッジ2の駆動速度が周期信号の設定時の駆動速度よりも小さいほど、モータ7のトルク出力の振幅値が大きくなる。したがって、周期信号変調部66は、キャリッジ2の駆動速度が周期信号の設定時の駆動速度に近づくにつれて、図11(c)に示すように、周期信号に対する振幅変調量を小さくする。また、図9(b)に示したように、キャリッジ2の駆動速度が周期信号の設定時の駆動速度よりも小さいほど、モータ7のトルク出力の位相値が大きくなる。したがって、周期信号変調部66は、キャリッジ2の駆動速度が周期信号の設定時の駆動速度に近づくにつれて、図11(c)に示すように、周期信号に対する位相変調量を小さくする。
As shown in FIG. 9A, the amplitude value of the torque output of the
図11(d)は、周期信号変調部66により変調された周期信号によるモータ7のトルク出力を示す図である。
FIG. 11D is a diagram illustrating torque output of the
キャリッジ2の駆動速度に応じて周期信号に対する振幅変調および位相変調を行うことで、周期信号によるモータ7のトルク出力は、トルクリップに対して同振幅、逆位相となり、キャリッジ2の駆動速度が変化する場合にも、トルクリップの発生を抑制することができる。
By performing amplitude modulation and phase modulation on the periodic signal in accordance with the driving speed of the
このように本実施形態によれば、インクジェット記録装置1は、キャリッジ2の位置に応じて周期信号を生成し、周期信号をキャリッジ2の駆動速度に応じて変調した信号をキャリッジ2の駆動を制御する制御信号に合成した信号に基づき、モータ7を動作させる。
As described above, according to this embodiment, the
キャリッジ2の駆動速度の変化により周期信号の時間周波数が変化し、周期信号の出力からモータ7のトルク出力までの信号伝達特性が変化しても、キャリッジ2の駆動速度に応じて周期信号を変調することで、信号伝達特性の変化に応じた周期信号とすることができるので、キャリッジ2の駆動速度によらず、トルクリップルの発生を抑制することができる。その結果、記録画像に濃淡のむらが生じるのを抑えることができる。
Even if the time frequency of the periodic signal changes due to the change in the driving speed of the
なお、本実施形態においては、周期信号変調部66は、周期信号の振幅および位相を変調する例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、周期信号の振幅および位相の少なくとも一方を変調するようにしてもよい。また、本実施形態においては、周期信号変調部66は、周期信号の振幅および位相を変調する例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、周期信号の周期を変調するようにしてもよい。上述したように、キャリッジ2の駆動速度が徐々に増加すると、周期信号によるモータ7のトルク出力の位相も徐々に遅延する。モータ7のトルク出力の位相が徐々に遅延することは、周期信号によるモータ7のトルク出力の周期が伸張していることと等価になる。したがって、キャリッジ2の駆動速度に応じて周期信号の周期を変調することとしても、トルクリップルの発生を抑制することができる。
In the present embodiment, the periodic
(第2の実施形態)
図12は、本発明の第2の実施形態のインクジェット記録装置におけるキャリッジ制御部70の構成を示す図である。図12において、図6と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of the
本実施形態のキャリッジ制御部70は、第1の実施形態のキャリッジ制御部60と比較して、時間周波数算出部71を追加した点と、周期信号変調部66を周期信号変調部72に変更した点と、が異なる。また、時間周波数算出部71の追加に伴い、速度検出部62の速度信号の出力先が、周期信号変調部66から時間周波数算出部71に変更される。
The
時間周波数算出部71は、周期信号の時間周波数を以下の式(4)に基づき算出し、算出結果を周期信号変調部72に出力する。
The time
周期信号の時間周波数=キャリッジ2の駆動速度/周期信号の空間周波数 式(4)
式(4)において、キャリッジ2の駆動速度の単位は(mm/s)であり、周期信号の空間周波数の単位は(mm)である。
Time frequency of periodic signal = drive speed of
In Expression (4), the unit of the driving speed of the
周期信号変調部72は、時間周波数算出部71により算出された周期信号の時間周波数に応じて、周期信号生成部65から出力された制御信号を変調し、変調後の信号を乗算手段67に出力する。なお、周期信号変調部72は、例えば、図12においては不図示のROM51に記憶されている変調テーブルを参照して、周期信号の変調量を決定し、周期信号を変調する。
The
図13は、周期信号の時間周波数に応じたモータ7のトルク出力特性を示す図である。図13(a)は、周期信号の時間周波数に応じたモータ7のトルク出力の振幅特性を示す。図13(b)は、周期信号の時間周波数に応じたモータ7のトルク出力の位相特性を示す。
FIG. 13 is a diagram illustrating torque output characteristics of the
図13(a)に示すように、同一の周期信号を入力しても、周期信号の時間周波数が高周波数になると、モータ7のトルク出力の振幅が小さくなる。また、図13(b)に示すように、同一の周期信号を入力しても、周期信号の時間周波数が高周波数になると、モータ7のトルク出力の位相が遅延する。例えば、周期信号の時間周波数がFの場合、周期信号の設定時の駆動速度における周期信号の時間周波数に対して、モータ7のトルク出力の振幅は+Aとなり、位相は+θとなる。したがって、変調テーブルには、周期信号の時間周波数Fに対応して、周期信号の振幅変調量として−Aが格納され、周期信号の位相変調量として−θが格納される。同様にして、変調テーブルには、周期信号の各時間周波数に対応して、周期信号の振幅変調量および位相変調量が格納される。
As shown in FIG. 13A, even if the same periodic signal is input, the amplitude of the torque output of the
このように本実施形態によれば、周期信号変調部72は、周期信号の時間周波数に応じて、周期信号を変調する。
Thus, according to the present embodiment, the
周期信号の時間周波数に応じてモータ7のトルク出力特性が変化するため、周期信号の時間周波数に応じて周期信号を変調することで、キャリッジ2の駆動速度によらず、トルクリップルの発生を抑制することができる。
Since the torque output characteristics of the
なお、本実施形態においては、時間周波数算出部71が周期信号の時間周波数を算出する例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、周期信号変調部72が周期信号の時間周波数を算出するようにしてもよい。
In the present embodiment, the time
(第3の実施形態)
図14は、本発明の第3の実施形態のインクジェット記録装置1Aの斜視図である。図14において、図1と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 14 is a perspective view of an inkjet recording apparatus 1A according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 14, the same components as those in FIG.
本実施形態のインクジェット記録装置1Aは、第1の実施形態のインクジェット記録装置1と比較して、ロータリエンコーダセンサユニット22を追加した点が異なる。
The ink jet recording apparatus 1A of the present embodiment is different from the ink
ロータリエンコーダセンサユニット22は、モータ7の回転軸のモータプーリ8とは反対側に取り付けられており、モータ7の回転軸上に設けられた図14においては不図示のロータリエンコーダスリット、および、図14においては不図示のモータハウジングに固定されたロータリエンコーダセンサにより、モータ7の回転角度を検出し、検出結果を出力する。
The rotary
図15は、インクジェット記録装置1Aのキャリッジ制御部80の構成を示す図である。図15において、図6と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of the
本実施形態のキャリッジ制御部80は、第1の実施形態のキャリッジ制御部60と比較して、回転角度検出部81および回転角速度検出部82を設けた点と、周期信号生成部65および周期信号変調部66をそれぞれ周期信号生成部83および周期信号変調部84に変更した点と、が異なる。回転角度検出部81および回転角速度検出部82の追加に伴い、位置検出部61および速度検出部62の信号の出力先が変更される。
The
ロータリエンコーダセンサユニット22は、モータ7の回転角度の検出結果を回転角度検出部81および回転角速度検出部82に出力する。
The rotary
回転角度検出部81は、ロータリエンコーダセンサユニット22からの出力に基づき、モータ7の回転速度を検出し、検出結果を示す信号を周期信号生成部83に出力する。
The
回転角速度検出部82は、ロータリエンコーダセンサユニット22からの出力に基づき、モータ7の回転角速度を検出し、検出結果を示す信号を周期信号生成部84に出力する。
The rotation angular
周期信号生成部83は、式(3)に示すように、回転角度検出部81から出力される信号に示されるモータ7の回転角速に応じて周期信号を生成し、周期信号変調部84に出力する。
The
周期信号変調部84は、回転角速度検出部82から出力される信号に示されるモータ7の回転角速度に応じて、周期信号生成部84から出力された周期信号を変調し、変調後の信号を乗算手段67に出力する。
The
モータ7の回転角度とキャリッジ2の位置とは対応しており、また、モータ7の回転角速度とキャリッジ2の駆動速度とは対応している。そのため、モータ7の回転速度に応じて生成した周期信号を、モータ7の回転角速度に応じて変調することで、第1の実施形態と同様に、トルクリップルの発生を抑制することができる。
The rotation angle of the
なお、本実施形態においては、回転角度検出部81および回転角速度検出部82を設ける例を用いて説明したが、これに限られるものではない。例えば、ロータリエンコーダセンサユニット22からの出力を、図6に示す位置算出部61および速度算出部62に入力し、位置算出部61が、ロータリエンコーダセンサユニット22からの出力に示されるモータ7の回転角度に応じてキャリッジ2の位置を算出し、速度算出部62が、ロータリエンコーダセンサユニット22からの出力に示されるモータ7の回転角度に応じてキャリッジ2の駆動速度を算出するようにしてもよい。
In the present embodiment, the example in which the rotation
1,1A インクジェット記録装置
2 キャリッジ
3 記録ヘッド
4 メインガイドレール
5 サブガイドレール
6 タイミングベルト
7 モータ
8 モータプーリ
9 従動プーリ
10 搬送ロータ
11 排出ローラ
12 エンコーダスケール
13 フレキシブル基板
14 筐体
15 エンコーダセンサ
16 記録媒体
17 マグネット
18 ロータ
19 ブラシ
20 整流子
21 モータハウジング
22 ロータリエンコーダセンサユニット
30 電気接続部
50 本体制御部
51 ROM
52 RAM
53 CPU
54a PWM演算部
54b モータドライバ
54 駆動回路
55 I/F
60,70,80 キャリッジ制御部
61 位置検出部
62 速度検出部
63,64 制御部
65,83 周期信号生成部
66,72,84 周期信号変調部
67 乗算手段
71 時間周波数算出部
81 回転角度検出部
82 回転角速度検出部
DESCRIPTION OF
52 RAM
53 CPU
54a
60, 70, 80
Claims (5)
前記キャリッジを走査方向に駆動するモータと、
前記キャリッジの位置を検出し、検出結果を示す位置信号を出力する位置検出部と、
前記キャリッジの駆動速度を検出し、検出結果を示す速度信号を出力する速度検出部と、
前記位置信号に示される前記キャリッジの位置に応じて周期信号を生成して出力する周期信号生成部と、
前記周期信号生成部より出力された周期信号を、前記速度信号に示される前記キャリッジの駆動速度に応じて変調して出力する周期信号変調部と、
前記キャリッジの駆動を制御する制御信号に前記周期信号変調部の出力信号を合成した信号に基づき、前記モータに前記キャリッジを駆動させる駆動回路と、を備えることを特徴とする記録装置。 A carriage for mounting the recording head;
A motor for driving the carriage in the scanning direction;
A position detection unit that detects a position of the carriage and outputs a position signal indicating a detection result;
A speed detection unit that detects a driving speed of the carriage and outputs a speed signal indicating a detection result;
A periodic signal generator that generates and outputs a periodic signal according to the position of the carriage indicated by the position signal;
A periodic signal modulator that modulates and outputs the periodic signal output from the periodic signal generator in accordance with the driving speed of the carriage indicated by the speed signal;
A recording apparatus comprising: a drive circuit that causes the motor to drive the carriage based on a signal obtained by synthesizing an output signal of the periodic signal modulation unit with a control signal that controls driving of the carriage.
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