JP6008723B2 - Recording apparatus and method for suppressing carriage speed fluctuation - Google Patents

Description

本発明は記録装置及びキャリッジの速度変動の抑制方法に関し、特に、記録ヘッドを搭載したキャリッジの移動により記録媒体上に画像記録を行う記録装置及びキャリッジの速度変動の抑制方法に関する。   The present invention relates to a recording apparatus and a method for suppressing speed fluctuations of a carriage, and more particularly to a recording apparatus that records an image on a recording medium by moving a carriage on which a recording head is mounted and a method for suppressing speed fluctuations of the carriage.

従来のインクジェット記録装置は、紙、ＯＨＰ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運動する記録ヘッドを搭載したキャリッジが走査することにより記録を行う。   A conventional ink jet recording apparatus performs recording by scanning a carriage mounted with a recording head that reciprocates in a direction intersecting with a conveyance direction of a recording medium such as paper and an OHP sheet.

キャリッジはモータの駆動力により移動するが、モータの動力には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）が含まれている。トルクリップルはモータの構造により発生する周期が決まる。モータで発生したトルクリップルはタイミングベルトを介してキャリッジへ伝達するので、キャリッジはトルクリップルと同じ周期の速度変動が生じる。   The carriage moves by the driving force of the motor, and the power of the motor includes so-called torque ripple and cogging torque (hereinafter collectively referred to as torque ripple). Torque ripple is determined by the motor structure. Since the torque ripple generated by the motor is transmitted to the carriage via the timing belt, the carriage has a speed fluctuation with the same cycle as the torque ripple.

ところで、キャリッジはＦＢ（フィードバック）制御で駆動しているので、トルクリップルによる速度変動の抑制を期待したい。しかし、一般的なインクジェット記録装置において、ＦＢ制御でトルクリップルを抑制する場合は制御帯域を広げ、かつＦＢ制御ゲインを高く設定する必要がある。そのため制御系が不安定になり易く、余計な振動や騒音が発生してしまう。このような理由により、モータで発生するトルクリップルをＦＢ制御で抑制することは難しい。このトルクリップルによりキャリッジに速度変動が発生し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は周期的に記録媒体の記録位置に誤差を持ってしまい、その結果として画像ムラ等の記録品位の低下を招くことがあった。   By the way, since the carriage is driven by FB (feedback) control, it is expected to suppress the speed fluctuation due to the torque ripple. However, in a general ink jet recording apparatus, when torque ripple is suppressed by FB control, it is necessary to widen the control band and set the FB control gain high. Therefore, the control system is likely to become unstable, and extra vibration and noise are generated. For this reason, it is difficult to suppress torque ripple generated in the motor by FB control. When recording is performed in a state where the carriage has a speed fluctuation due to the torque ripple, the ink ejected from the recording head periodically has an error in the recording position of the recording medium, resulting in recording quality such as image unevenness. May be reduced.

このため、従来より、モータで発生するトルクリップルを抑制するための制御技術が提案されている。   For this reason, conventionally, a control technique for suppressing torque ripple generated in the motor has been proposed.

特許文献１は、キャリッジ駆動中の速度変動からトルクリップルの発生位置を測定し、速度の駆動指令信号を補正するテーブルを作成し、それに基づきキャリッジを駆動する記録装置を提案している。   Patent Document 1 proposes a recording apparatus that measures the position where torque ripple is generated from speed fluctuations during carriage driving, creates a table for correcting a speed driving command signal, and drives the carriage based on the table.

特許文献２は、キャリッジ駆動中のトルクリップルによる速度変動を計測し、その計測結果に基づいて、トルクリップルを抑制する補正情報を算出し、この補正情報に基づいてＦＢ制御出力を補正しながらキャリッジを駆動する記録装置を提案している。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 measures speed fluctuation due to torque ripple during carriage driving, calculates correction information for suppressing torque ripple based on the measurement result, and corrects the FB control output based on the correction information while correcting the FB control output. Has been proposed.

これらの提案はトルクリップルを抑制する制御信号を、予め演算処理により算出し、キャリッジ駆動中はこの設定値に基づき制御を実行する、いわゆる、フィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御）を行っている。ＦＦ制御は既知の外乱等に対し、予め決定した制御量を入力する制御方法である。モータで発生するトルクリップルに対してＦＦ制御を実行する場合は、ＦＦ制御信号によるモータの出力がトルクリップルと同周期、同振幅、逆位相となればよい。ここで、トルクリップルの周期はモータの構造から決定できるので既知だが、振幅設定値と位相設定値（以下、制御設定値）は未知である。従って、この振幅設定値と位相設定値を算出し、ＦＦ制御を行うことで、モータで発生するトルクリップルを抑制し、画像品位の低下を防いでいた。   In these proposals, a control signal that suppresses torque ripple is calculated in advance by arithmetic processing, and so-called feedforward control (hereinafter referred to as FF control) is performed in which control is executed based on the set value during carriage driving. The FF control is a control method for inputting a predetermined control amount for a known disturbance or the like. When FF control is executed for torque ripple generated in the motor, the output of the motor based on the FF control signal may have the same period, the same amplitude, and opposite phase as the torque ripple. Here, the torque ripple period is known because it can be determined from the structure of the motor, but the amplitude setting value and the phase setting value (hereinafter, control setting value) are unknown. Therefore, by calculating the amplitude setting value and the phase setting value and performing the FF control, torque ripple generated in the motor is suppressed, and deterioration in image quality is prevented.

特開２００５−１７８３３４号公報JP 2005-178334 A 特開２００６−２４７９９７号公報JP 2006-247997 A

トルクリップルを抑制可能とする制御設定値を算出できれば、ＦＦ制御を実行することで一定の効果を達成することはできる。一方、上記従来例では、トルクリップルを抑制可能とする制御設定値を適切に算出できない場合、トルクリップルは十分に抑制されず、場合によってはキャリッジの速度変動を増大させてしまうという問題がある。そのため、制御設定値は常に適切である必要がある。   If a control set value that can suppress torque ripple can be calculated, a certain effect can be achieved by executing FF control. On the other hand, in the above-described conventional example, when the control set value that can suppress the torque ripple cannot be calculated appropriately, the torque ripple is not sufficiently suppressed, and there is a problem that the speed fluctuation of the carriage is increased in some cases. Therefore, the control set value must always be appropriate.

さて、適切な制御設定値を算出するためには、トルクリップル（振幅、位相）を確実に測定する必要がある。しかしながら、トルクリップルは微小な量ため、エンコーダの分解能では精度の高い速度変動の測定は困難であった。また、その速度変動のキャンセルも十分に行うことはできなかった。   Now, in order to calculate an appropriate control set value, it is necessary to reliably measure torque ripple (amplitude, phase). However, since the torque ripple is very small, it is difficult to measure the speed fluctuation with high accuracy with the resolution of the encoder. Also, the speed fluctuation cannot be canceled sufficiently.

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、モータを反映する、変動の小さいトルクリップルの特徴を確実に捕え、キャリッジの速度変動を抑制し、高品位な記録が可能な記録装置及びキャリッジの速度変動の抑制方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional example. A recording apparatus and a carriage that can capture high-quality recording by reliably capturing the characteristics of torque ripple that reflects a motor and suppressing fluctuation in the speed of the carriage. It is an object of the present invention to provide a method for suppressing the fluctuation in speed.

上記目的を達成するために本発明の記録装置は、次のような構成を有する。   In order to achieve the above object, the recording apparatus of the present invention has the following configuration.

即ち、モータを駆動して記録ヘッドを搭載するキャリッジを予め定められた方向に移動させながら、前記記録ヘッドにより記録媒体に記録を行う記録装置であって、記録動作に先立って、前記キャリッジの固有振動を励起させる速度で前記キャリッジを移動させるよう前記モータを駆動する駆動手段と、前記予め定められた方向に前記キャリッジが移動する際に前記キャリッジの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により検出された前記キャリッジの位置の時間変化から前記キャリッジの速度を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された前記キャリッジの速度から、前記キャリッジの速度に対する前記キャリッジの速度変動を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記キャリッジの速度変動から前記速度変動の周期と前記速度変動の振幅とを取得する取得手段と、実際の記録動作では、前記取得手段により取得された前記速度変動の振幅と前記速度変動の周期とに基づいて、前記速度変動の振幅と同じ振幅であり、前記モータのトルクリップルの波形と逆位相となる、前記モータの駆動に用いる周期信号を生成する生成手段とを有することを特徴とする。   That is, a recording apparatus that performs recording on a recording medium by the recording head while moving a carriage on which the recording head is mounted by driving a motor, and prior to the recording operation, Drive means for driving the motor to move the carriage at a speed for exciting vibration, position detection means for detecting the position of the carriage when the carriage moves in the predetermined direction, and the position detection Calculating a speed of the carriage from the time change of the position of the carriage detected by the means, and extracting the speed fluctuation of the carriage with respect to the speed of the carriage from the speed of the carriage calculated by the calculating means. Extraction means and a speed fluctuation of the carriage extracted by the extraction means An acquisition means for acquiring a speed fluctuation period and an amplitude of the speed fluctuation; and in an actual recording operation, the speed fluctuation is based on the speed fluctuation amplitude and the speed fluctuation period acquired by the acquisition means. And generating means for generating a periodic signal used for driving the motor, which has the same amplitude as that of the motor and has a phase opposite to the torque ripple waveform of the motor.

また本発明を他の側面から見れば、モータを駆動して記録ヘッドを搭載するキャリッジを予め定められた方向に移動させながら、前記記録ヘッドにより記録媒体に記録を行う記録装置におけるキャリッジの速度変動の抑制方法であって、記録動作に先立って、前記キャリッジの固有振動を励起させる速度で前記キャリッジを移動させるよう前記モータを駆動する駆動工程と、前記予め定められた方向に前記キャリッジが移動する際に前記キャリッジの位置を検出する位置検出工程と、前記位置検出工程において検出された前記キャリッジの位置の時間変化から前記キャリッジの速度を算出する算出工程と、前記算出工程において算出された前記キャリッジの速度から、前記キャリッジの速度に対する前記キャリッジの速度変動を抽出する抽出工程と、前記抽出工程において抽出された前記キャリッジの速度変動から前記速度変動の周期と前記速度変動の振幅とを取得する取得工程と、実際の記録動作では、前記取得工程により取得された前記速度変動の振幅と前記速度変動の周期とに基づいて、前記速度変動の振幅と同じ振幅であり、前記モータのトルクリップルの波形と逆位相となる、前記モータの駆動に用いる周期信号を生成する生成工程とを有することを特徴とするキャリッジの速度変動の抑制方法を備える。   According to another aspect of the present invention, the speed fluctuation of the carriage in the recording apparatus that records on the recording medium by the recording head while driving the motor and moving the carriage on which the recording head is mounted in a predetermined direction. And a driving step of driving the motor to move the carriage at a speed that excites the natural vibration of the carriage prior to a recording operation, and the carriage moves in the predetermined direction. A position detecting step for detecting the position of the carriage, a calculating step for calculating the speed of the carriage from a temporal change in the position of the carriage detected in the position detecting step, and the carriage calculated in the calculating step Extracting the speed variation of the carriage from the speed of the carriage with respect to the speed of the carriage The acquisition step of acquiring the speed fluctuation period and the amplitude of the speed fluctuation from the speed fluctuation of the carriage extracted in the extraction step, and the speed acquired by the acquisition step in an actual recording operation Generating to generate a periodic signal for driving the motor, based on the amplitude of fluctuation and the period of the speed fluctuation, having the same amplitude as that of the speed fluctuation and having the opposite phase to the torque ripple waveform of the motor A method for suppressing a change in the speed of the carriage.

従って本発明によれば、キャリッジの固有振動を励起させるキャリッジ速度でキャリッジを移動させるので、モータの特徴がキャリッジの固有振動に重畳されるため、トルクリップルを原因とするキャリッジの周期的速度変動を確実に測定することが可能になる。これにより、キャリッジの速度変動を抑制するための適切な制御設定値を得ることが可能となり、高品位な記録を行うことができる。   Therefore, according to the present invention, since the carriage is moved at a carriage speed that excites the natural vibration of the carriage, the characteristics of the motor are superimposed on the natural vibration of the carriage. It becomes possible to measure reliably. As a result, it is possible to obtain an appropriate control set value for suppressing the speed variation of the carriage, and high-quality recording can be performed.

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構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of an ink jet recording apparatus that is a typical embodiment of the present invention. 図１に示す記録装置が備えるキャリッジ周辺の構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration around a carriage included in the recording apparatus illustrated in FIG. 1. 図１〜図２に示す記録装置が備えるキャリッジモータとして用いられるブラシモータの内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the brush motor used as a carriage motor with which the recording apparatus shown in FIGS. 1-2 is provided. 図１に示す記録装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a control unit of the recording apparatus illustrated in FIG. 1. キャリッジ制御を行うための構成を示す機能ブロック図と、キャリッジとその周辺の構成を示す模式図である。FIG. 4 is a functional block diagram illustrating a configuration for performing carriage control, and a schematic diagram illustrating a configuration of the carriage and its periphery. キャリッジ速度とキャリッジの速度変動振幅の関係を示したものである。The relationship between the carriage speed and the carriage speed fluctuation amplitude is shown.

以下添付図面を参照して本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

なお、この明細書において、「記録」（以下、「プリント」とも称する）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、又は媒体の加工を行う場合も表すものとする。また、人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わない。   In this specification, “recording” (hereinafter also referred to as “printing”) is not only for forming significant information such as characters and figures, but also for images on a wide range of recording media, regardless of significance. A case where a pattern, a pattern, or the like is formed or a medium is processed is also expressed. It does not matter whether it has been made obvious so that humans can perceive it visually.

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。   “Recording medium” refers not only to paper used in general recording apparatuses but also widely to cloth, plastic film, metal plate, glass, ceramics, wood, leather, and the like that can accept ink. Shall.

図１は、本発明の代表的な実施例である記録装置の概略構成を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a recording apparatus which is a typical embodiment of the present invention.

図２は、図１に示す記録装置が備えるキャリッジ周辺の構成を示す斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration around the carriage included in the recording apparatus illustrated in FIG. 1.

図１に示すように、インクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）１を搭載するキャリッジ２は、メインガイドレール３、サブガイドレール４に案内支持されている。メインガイドレール３、サブガイドレール４は、キャリッジ２を記録媒体１５の搬送方向に対して交差する方向へ可動自在に支持すべく、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ように取り付けられたガイド部材である。また、メインガイドレール３、サブガイドレール４は筐体１２に支持されている。   As shown in FIG. 1, a carriage 2 on which an inkjet recording head (hereinafter referred to as a recording head) 1 is mounted is guided and supported by a main guide rail 3 and a sub guide rail 4. The main guide rail 3 and the sub guide rail 4 are arranged so that the recording head 1 is at a substantially constant interval with respect to the recording medium 15 in order to support the carriage 2 movably in a direction intersecting the conveyance direction of the recording medium 15. It is the guide member attached to. The main guide rail 3 and the sub guide rail 4 are supported by the housing 12.

タイミングベルト６は、キャリッジモータ７と連結したモータプーリ８と、キャリッジモータ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に固定されていおり、キャリッジモータ７の回転力はタイミングベルト６を介してキャリッジ２に伝達され、キャリッジ２は記録媒体上を駆動する。搬送ローラ１０は、搬送モータ（不図示）によって駆動され、記録媒体１５を搬送する。排出ローラ１１は、画像が記録された記録媒体を装置外へ排出する。   The timing belt 6 is stretched between a motor pulley 8 connected to the carriage motor 7 and a driven pulley 9 disposed at a position facing the carriage motor 7. The timing belt 6 is fixed to the carriage 2, and the rotational force of the carriage motor 7 is transmitted to the carriage 2 via the timing belt 6, and the carriage 2 drives on the recording medium. The conveyance roller 10 is driven by a conveyance motor (not shown) and conveys the recording medium 15. The discharge roller 11 discharges the recording medium on which the image is recorded to the outside of the apparatus.

さらに、図１と図２を参照して説明すると、キャリッジ２に取り付けられたエンコーダセンサ１３により、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１４を読み取っている。エンコーダセンサ１３により検出された位置検出信号は、フレキシブル基板５を通して記録装置の制御部へ送られる。その制御部では、エンコーダスケール１４から出力されるパルスをカウントすることでキャリッジ２の走査方向の位置検出を行っている。また、エンコーダスケール１４から出力されるパルス信号の時間間隔よりキャリッジ２の速度を検出している。   1 and 2, an encoder scale 14 provided in parallel with the scanning direction of the carriage 2 is read by an encoder sensor 13 attached to the carriage 2. The position detection signal detected by the encoder sensor 13 is sent to the control unit of the recording apparatus through the flexible substrate 5. The control unit detects the position of the carriage 2 in the scanning direction by counting the pulses output from the encoder scale 14. Further, the speed of the carriage 2 is detected from the time interval of the pulse signal output from the encoder scale 14.

図３は図１〜図２に示す記録装置が備えるキャリッジモータとして用いられるブラシモータの内部構造を示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of a brush motor used as a carriage motor provided in the recording apparatus shown in FIGS.

キャリッジモータ７には、騒音、コスト、制御性能等の種々の理由からブラシモータを用いることが多い。ブラシモータは、図３に示すように、マグネット１６、ロータ１７、ブラシ１８、整流子１９、モータハウジング２０から構成されている。   As the carriage motor 7, a brush motor is often used for various reasons such as noise, cost, and control performance. As shown in FIG. 3, the brush motor includes a magnet 16, a rotor 17, a brush 18, a commutator 19, and a motor housing 20.

回転構造をしたロータ１７は、ブラシ１８と整流子１９の働きにより磁界極性を変化させ、マグネット１６と吸引／反発を繰り返して駆動している。キャリッジモータ７（ここでは、ブラシモータ）はその構造上、いわゆるコギングトルクやトルクリップルと呼ばれている周期的なトルクの脈動が発生する。コギングトルクはブラシ１８の切り替え、マグネット１６の磁力バラツキ等、キャリッジモータ７の回転角度φに依存して発生する力が脈動する現象である。使用するブラシモータのマグネットの数と整流子の数によって、トルクリップルは、複数個存在する。以下、モータ１回転でＮ回の脈動を持つトルクリップルをコギングＮ次と呼ぶ。   The rotor 17 having a rotating structure changes the magnetic field polarity by the action of the brush 18 and the commutator 19, and is repeatedly driven by the magnet 16 and attracting / repelling. Due to the structure of the carriage motor 7 (here, the brush motor), periodic pulsation of so-called cogging torque or torque ripple is generated. The cogging torque is a phenomenon in which the force generated depending on the rotation angle φ of the carriage motor 7 pulsates, such as switching of the brush 18 and magnetic force variation of the magnet 16. There are a plurality of torque ripples depending on the number of magnets of the brush motor used and the number of commutators. Hereinafter, the torque ripple having N pulsations per rotation of the motor is referred to as cogging Nth order.

図４は図１に示す記録装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the control unit of the recording apparatus shown in FIG.

その制御部では、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２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して必要な演算処理を行う。この演算処理には、画像処理、Ｉ／Ｆ２４を介したホストコンピュータ（不図示）との通信、記録ヘッド１の吐出制御、エンコーダセンサ１３の信号処理、モータドライバ１１２への制御信号の出力などがある。なお、インクジェット記録に特有機能をＡＳＩＣ（不図示）として構成し、これを制御部の一部に組み込んでＣＰＵ２１の演算処理を軽減しても良い。   In the control unit, the CPU 21 reads a program stored in the ROM 22 and executes the program to perform necessary arithmetic processing. This arithmetic processing includes image processing, communication with a host computer (not shown) via the I / F 24, ejection control of the recording head 1, signal processing of the encoder sensor 13, output of control signals to the motor driver 112, and the like. is there. Note that a function specific to inkjet recording may be configured as an ASIC (not shown), and this may be incorporated into a part of the control unit to reduce the arithmetic processing of the CPU 21.

ＲＯＭ２２は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。ＲＡＭ２３はＣＰＵ２１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画像データ、記録ヘッドへ転送される記録データを一時的に保存するために用いられる。モータドライバ１１２は、ＣＰＵ２１での演算処理により得られた結果からパルス信号をＰＷＭ変調することによりキャリッジモータ７へ印加される電圧を調整し、キャリッジモータ７を駆動する回路である。   The ROM 22 stores a control program for controlling the recording apparatus, data necessary for execution, and the like. The RAM 23 is used for temporarily storing a program being executed by the CPU 21, image data transmitted from the host computer, and recording data transferred to the recording head. The motor driver 112 is a circuit that drives the carriage motor 7 by adjusting the voltage applied to the carriage motor 7 by PWM-modulating the pulse signal from the result obtained by the arithmetic processing in the CPU 21.

図５はキャリッジ制御を行うための構成を示す機能ブロック図と、キャリッジとその周辺の構成を示す模式図である。   FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration for performing carriage control, and a schematic diagram showing a configuration of the carriage and its periphery.

図５に示す機能ブロック１０１〜１１１は、ＣＰＵでの演算処理やＡＳＩＣでの処理により実現される。   The functional blocks 101 to 111 shown in FIG. 5 are realized by arithmetic processing in the CPU and processing in the ASIC.

さて、図５に示すように、速度プロファイル生成部１０１は速度設定部１０２の設定値に基づき、キャリッジ２の駆動プロファイルを生成する。速度算出部１０３は、エンコーダセンサ１３で検出した信号が示すキャリッジの位置の時間変化からキャリッジ２の速度を算出する。制御部１０４はキャリッジ速度が速度プロファイルへ追従するようにフィードバック制御（ＦＢ制御）演算を行う。尚、図５では制御部１０４でのＦＢ制御演算方法として、比例項１０５と積分項１０６からなるＰＩ補償制御を行っているが、キャリッジ２の速度が速度プロファイルに追従するように制御演算を行うものであればどの手法でもよい。   Now, as shown in FIG. 5, the speed profile generation unit 101 generates a drive profile for the carriage 2 based on the set value of the speed setting unit 102. The speed calculation unit 103 calculates the speed of the carriage 2 from the time change of the carriage position indicated by the signal detected by the encoder sensor 13. The control unit 104 performs feedback control (FB control) calculation so that the carriage speed follows the speed profile. In FIG. 5, the PI compensation control including the proportional term 105 and the integral term 106 is performed as the FB control calculation method in the control unit 104. However, the control calculation is performed so that the speed of the carriage 2 follows the speed profile. Any method can be used.

周期信号生成部１０７は、トルクリップルを打ち消すための制御信号を生成する。   The periodic signal generator 107 generates a control signal for canceling the torque ripple.

先述の通り、トルクリップルはキャリッジモータ７の回転角度φに依存して発生する。周期信号生成部１０７で生成される信号としては、回転角度φに応じてコギングトルクと同周期かつ同振幅かつ逆位相となるモータトルク出力が生成される信号となればよい。   As described above, the torque ripple is generated depending on the rotation angle φ of the carriage motor 7. The signal generated by the periodic signal generation unit 107 may be a signal that generates a motor torque output having the same period, the same amplitude, and opposite phase as the cogging torque according to the rotation angle φ.

通常、モータプーリ８とタイミングベルト６で歯飛びは起きなければ、回転角度φとキャリッジ２の位置は一定の関係となる。特に、モータプーリ８の歯ピッチや半径、エンコーダスケール１４等に製造誤差が無い理想状態では、モータ回転量を直動換算した値（以下、モータ直動換算量）とエンコーダセンサ１３で検出した位置（以下、センサ検出位置）は同じになる。ここで、モータ直動換算量は以下ように定義する。即ち、
モータ直動換算量
≡モータ回転量／（２π）×モータプーリ歯数×歯ピッチ
≡モータ回転量×モータプーリ半径（ｒ） ……（１）
である。 Normally, if no tooth jump occurs between the motor pulley 8 and the timing belt 6, the rotational angle φ and the position of the carriage 2 have a certain relationship. In particular, in an ideal state in which there is no manufacturing error in the tooth pitch and radius of the motor pulley 8, the encoder scale 14, etc., the value obtained by converting the motor rotation amount into a linear motion (hereinafter referred to as the motor linear motion conversion amount) and the position detected by the encoder sensor 13 ( Hereinafter, the sensor detection position) is the same. Here, the motor linear motion conversion amount is defined as follows. That is,
Motor direct acting conversion amount ≡Motor rotation amount / (2π) × Number of motor pulley teeth × Tooth pitch ≡Motor rotation amount × Motor pulley radius (r) (1)
It is.

従って、上記理想状態では、回転角度φを検出しなくてもセンサ検出位置に応じて周期信号生成部１０７で信号を生成することができる。   Therefore, in the ideal state, the periodic signal generation unit 107 can generate a signal according to the sensor detection position without detecting the rotation angle φ.

周期信号生成部１０７で生成される周期信号Ｐは以下のように表わされる。即ち、
Ｐ＝振幅設定値×ｓｉｎ（２π×センサ検出位置／ＴＲＱＲＰ＋位相設定値）
……（２）
である。ここで、トルクリップルピッチ（ＴＲＱＲＰ）は、
ＴＲＱＲＰ＝モータプーリ歯数×歯ピッチ／コギング次数Ｎ
と表わすことができる。 The periodic signal P generated by the periodic signal generator 107 is expressed as follows. That is,
P = Amplitude setting value × sin (2π × sensor detection position / TRQRP + phase setting value)
(2)
It is. Here, the torque ripple pitch (TRQRP) is
TRQRP = motor pulley tooth number × tooth pitch / cogging order N
Can be expressed as

振幅設定値は、周期信号出力によるモータトルク出力の振幅が、トルクリップルと同振幅になるように調整される。   The amplitude set value is adjusted so that the amplitude of the motor torque output by the periodic signal output becomes the same amplitude as the torque ripple.

位相設定値は周期信号生成部１０７で出力される周期信号Ｐと位置信号の原点との位相差である。この位相差はトルクリップルの波形と周期信号生成部１０７で出力される周期信号Ｐとが逆位相となるように調整される。   The phase set value is a phase difference between the periodic signal P output from the periodic signal generator 107 and the origin of the position signal. This phase difference is adjusted so that the waveform of the torque ripple and the periodic signal P output from the periodic signal generator 107 are in opposite phases.

位置信号の原点は、キャリッジモータ７に取り付けられた回転角度原点センサ（不図示）による測定値を用いてもよいし、キャリッジ２の原点位置の検出値を用いてもよい。   As the origin of the position signal, a measured value by a rotation angle origin sensor (not shown) attached to the carriage motor 7 may be used, or a detected value of the origin position of the carriage 2 may be used.

同定部１０８は振幅調整部１０９と位相調整部１１０から構成され、キャリッジ２の周期的な速度変動が小さくなるように、式（２）の振幅設定値と位相設定値を調整を行う。   The identification unit 108 includes an amplitude adjustment unit 109 and a phase adjustment unit 110, and adjusts the amplitude setting value and the phase setting value of Expression (2) so that the periodic speed fluctuation of the carriage 2 is reduced.

速度変動抽出部１１１は、キャリッジ速度からキャリッジ２の速度変動周期近傍の周波数成分のみを抽出する。   The speed fluctuation extraction unit 111 extracts only frequency components near the speed fluctuation period of the carriage 2 from the carriage speed.

周期信号生成部１０７の出力と制御部１０４の出力とは加算され、モータドライバ１１２へ出力される。モータドライバ１１２は電流増幅を行い、キャリッジモータ７を駆動する。   The output of the periodic signal generation unit 107 and the output of the control unit 104 are added and output to the motor driver 112. The motor driver 112 performs current amplification and drives the carriage motor 7.

以上のようにして、周期信号の出力を、トルクリップルと同振幅、逆位相と設定することで、キャリッジ２の周期振動を打ち消すことができる。   As described above, the periodic vibration of the carriage 2 can be canceled by setting the output of the periodic signal to have the same amplitude and opposite phase as the torque ripple.

次に、振幅設定値と位相設定値の決定する方法について説明する。振幅設定値と位相設定値の決定は実際の記録動作に先立って行うものであり、式（２）からも分かるように、一旦、振幅設定値と位相設定値とが決定されると、エンコーダ信号に基づいたセンサ検出位置に従って、周期信号Ｐを生成することができる。この取得された振幅設定値と位相設定値は記録装置の不揮発性レジスタやメモリに格納されて、後での実際に記録動作における制御に用いられる。   Next, a method for determining the amplitude setting value and the phase setting value will be described. The determination of the amplitude setting value and the phase setting value is performed prior to the actual recording operation. As can be seen from the equation (2), once the amplitude setting value and the phase setting value are determined, the encoder signal The periodic signal P can be generated according to the sensor detection position based on the above. The acquired amplitude setting value and phase setting value are stored in a non-volatile register or memory of the recording apparatus, and are used for actual control in the recording operation later.

トルクリップルの振幅と位相は、キャリッジモータ７の製造バラツキや、モータプーリ８とタイミングベルト６の噛み合わせにより異なるので、各記録装置で、振幅設定値、位相設定値の調整（以下、同定と呼ぶ）が必要となる。   The amplitude and phase of the torque ripple vary depending on the manufacturing variation of the carriage motor 7 and the meshing between the motor pulley 8 and the timing belt 6. Therefore, the amplitude setting value and the phase setting value are adjusted (hereinafter referred to as identification) in each recording apparatus. Is required.

図６は、キャリッジ速度とキャリッジの速度変動振幅の関係を示したものである。   FIG. 6 shows the relationship between the carriage speed and the carriage speed fluctuation amplitude.

図６において、（ａ）はキャリッジ速度が異なると速度変動振幅が異なることを示しており、（ｂ）はキャリッジ速度と速度変動振幅の関係を別のグラフで表したものである。図６から分かるように、特定のキャリッジ速度（図６ではＶ２） の場合に、振動振幅が最大となる。言い換えると、キャリッジ速度Ｖｐ＝Ｖ２において、キャリッジ速度変動は最大となる。なお、Ｖ１、Ｖ３は記録動作を行うときのキャリッジ速度である。従って、記録動作に先立って、キャリッジをＶｐ＝Ｖ２で移動させることにより、キャリッジ速度変動（振動振幅）を容易に測定できる。   In FIG. 6, (a) shows that the speed fluctuation amplitude is different when the carriage speed is different, and (b) is a graph showing the relationship between the carriage speed and the speed fluctuation amplitude. As can be seen from FIG. 6, the vibration amplitude becomes maximum at a specific carriage speed (V2 in FIG. 6). In other words, the carriage speed fluctuation becomes maximum at the carriage speed Vp = V2. V1 and V3 are carriage speeds when the recording operation is performed. Therefore, the carriage speed fluctuation (vibration amplitude) can be easily measured by moving the carriage at Vp = V2 prior to the recording operation.

振動振幅が最大となるキャリッジ速度Ｖｐは以下のように表わされる。即ち、
Ｖｐ＝２π＊キャリッジ固有振動数（ｆｐ）＊モータプーリ半径／コギング次数Ｎ
……（３）
である。 The carriage speed Vp at which the vibration amplitude is maximized is expressed as follows. That is,
Vp = 2π * carriage natural frequency (fp) * motor pulley radius / cogging order N
...... (3)
It is.

キャリッジ固有振動数は、キャリッジの質量とタイミングベルトの性質などの機構的な構造によって決まるものである。   The carriage natural frequency is determined by a mechanical structure such as the mass of the carriage and the nature of the timing belt.

同定部１０８はキャリッジの周期速度変動に基づき、調整されるため、高精度の速度情報が求められる。そのため、キャリッジの固有振動が励起され、キャリッジの周期振動が最も大きくなるキャリッジ速度Ｖ２を使用する。   Since the identification unit 108 is adjusted based on the periodic speed fluctuation of the carriage, highly accurate speed information is obtained. For this reason, the carriage speed V2 at which the natural vibration of the carriage is excited and the periodic vibration of the carriage becomes the largest is used.

同定したいコギング次数を決定すると、速度設定部１０２は式（３）に基づき、キャリッジ速度を決定する。決定されたキャリッジ速度でキャリッジを走査させ、位相調整部１１０は、位相設定値を決定する。次に決定された位相を設定した状態で、振幅調整部１０９により振幅設定値を決定させる。振幅設定値と位相設定値の決定は、例えば、初期設定値から、例えば、振幅設定値と位相設定値を少しずつ変化させながら、キャリッジ２の速度変動を抽出し、その変動が小さくなった値を設定値とする。もちろん振幅設定値と位相設定値の決定方法は、この方法に限られるわけではなく、どのような手法を用いてもよい。   When the cogging order to be identified is determined, the speed setting unit 102 determines the carriage speed based on Expression (3). The carriage is scanned at the determined carriage speed, and the phase adjustment unit 110 determines the phase setting value. Next, the amplitude adjustment value is determined by the amplitude adjustment unit 109 in a state where the determined phase is set. For example, the amplitude setting value and the phase setting value are determined by extracting the speed fluctuation of the carriage 2 from the initial setting value while gradually changing the amplitude setting value and the phase setting value, for example. Is the set value. Of course, the method of determining the amplitude setting value and the phase setting value is not limited to this method, and any method may be used.

同定したいコギング次数が複数ある場合には、上記の処理を複数回行えばよい。   When there are a plurality of cogging orders to be identified, the above process may be performed a plurality of times.

従って以上説明した実施例によれば、記録動作に先立ってキャリッジ速度変化が最大となる速度でキャリッジを駆動し、キャリッジ速度を算出して、その速度変動を抽出するので、トルクリップルの特性を十分に反映したキャリッジ速度変動を得ることができる。そして、その抽出された速度変動からトルクリップルと同振幅、逆位相とする周期信号を生成ための振幅と位相を求めるので、高い精度でキャリッジの周期振動を打ち消すことができる周期信号を決定することができる。   Therefore, according to the embodiment described above, the carriage is driven at a speed at which the change in the carriage speed is maximum prior to the recording operation, the carriage speed is calculated, and the speed fluctuation is extracted. Can be obtained. Since the amplitude and phase for generating a periodic signal having the same amplitude and opposite phase as the torque ripple are obtained from the extracted speed fluctuation, the periodic signal that can cancel the periodic vibration of the carriage is determined with high accuracy. Can do.

以上のように決定された位相設定値と振幅設定値を実際のキャリッジ速度Ｖ１やＶ３で駆動する場合に、適用することでキャリッジの速度変動を抑制することができる。   When the phase setting value and the amplitude setting value determined as described above are driven at the actual carriage speed V1 or V3, a change in the carriage speed can be suppressed.

Claims (7)

モータを駆動して記録ヘッドを搭載するキャリッジを予め定められた方向に移動させながら、前記記録ヘッドにより記録媒体に記録を行う記録装置であって、
記録動作に先立って、前記キャリッジの固有振動を励起させる速度で前記キャリッジを移動させるよう前記モータを駆動する駆動手段と、
前記予め定められた方向に前記キャリッジが移動する際に前記キャリッジの位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段により検出された前記キャリッジの位置の時間変化から前記キャリッジの速度を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された前記キャリッジの速度から、前記キャリッジの速度に対する前記キャリッジの速度変動を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記キャリッジの速度変動から前記速度変動の周期と前記速度変動の振幅とを取得する取得手段と、
実際の記録動作では、前記取得手段により取得された前記速度変動の振幅と前記速度変動の周期とに基づいて、前記速度変動の振幅と同じ振幅であり、前記モータのトルクリップルの波形と逆位相となる、前記モータの駆動に用いる周期信号を生成する生成手段とを有することを特徴とする記録装置。 A recording apparatus for recording on a recording medium by the recording head while moving a carriage for mounting the recording head in a predetermined direction by driving a motor,
Driving means for driving the motor to move the carriage at a speed to excite the natural vibration of the carriage prior to the recording operation;
Position detecting means for detecting the position of the carriage when the carriage moves in the predetermined direction;
Calculating means for calculating the speed of the carriage from the time change of the position of the carriage detected by the position detecting means;
Extraction means for extracting the speed fluctuation of the carriage with respect to the speed of the carriage from the speed of the carriage calculated by the calculation means;
Obtaining means for obtaining the speed fluctuation period and the speed fluctuation amplitude from the speed fluctuation of the carriage extracted by the extracting means;
In an actual recording operation, the amplitude is the same as the amplitude of the speed variation based on the amplitude of the speed variation and the period of the speed variation acquired by the acquisition unit, and is in reverse phase with the torque ripple waveform of the motor. And a generating unit that generates a periodic signal used for driving the motor. 前記算出手段により算出された前記キャリッジの速度と前記生成手段により生成された周期信号とに基づいて、前記モータの駆動を制御する制御手段とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。   The control unit according to claim 1, further comprising a control unit configured to control driving of the motor based on a speed of the carriage calculated by the calculation unit and a periodic signal generated by the generation unit. Recording device. 前記制御手段は、前記キャリッジの速度が前記キャリッジの速度プロファイルに追従するようＰＩ補償制御を行う補償制御手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の記録装置。   The recording apparatus according to claim 2, wherein the control unit includes a compensation control unit that performs PI compensation control so that a speed of the carriage follows a speed profile of the carriage. 前記抽出手段は、前記キャリッジの速度から前記速度変動の周期近傍の周波数成分のみを抽出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記録装置。   4. The recording apparatus according to claim 1, wherein the extracting unit extracts only a frequency component in the vicinity of the speed fluctuation period from the speed of the carriage. 5. 前記モータはブラシモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録装置。   The recording apparatus according to claim 1, wherein the motor is a brush motor. 前記取得された前記速度変動の周期と前記速度変動の振幅を格納する格納手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の記録装置。   6. The recording apparatus according to claim 1, further comprising storage means for storing the acquired period of the speed fluctuation and the amplitude of the speed fluctuation. モータを駆動して記録ヘッドを搭載するキャリッジを予め定められた方向に移動させながら、前記記録ヘッドにより記録媒体に記録を行う記録装置におけるキャリッジの速度変動の抑制方法であって、
記録動作に先立って、前記キャリッジの固有振動を励起させる速度で前記キャリッジを移動させるよう前記モータを駆動する駆動工程と、
前記予め定められた方向に前記キャリッジが移動する際に前記キャリッジの位置を検出する位置検出工程と、
前記位置検出工程において検出された前記キャリッジの位置の時間変化から前記キャリッジの速度を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された前記キャリッジの速度から、前記キャリッジの速度に対する前記キャリッジの速度変動を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程において抽出された前記キャリッジの速度変動から前記速度変動の周期と前記速度変動の振幅とを取得する取得工程と、
実際の記録動作では、前記取得工程により取得された前記速度変動の振幅と前記速度変動の周期とに基づいて、前記速度変動の振幅と同じ振幅であり、前記モータのトルクリップルの波形と逆位相となる、前記モータの駆動に用いる周期信号を生成する生成工程とを有することを特徴とするキャリッジの速度変動の抑制方法。 A method of suppressing a change in carriage speed in a recording apparatus that performs recording on a recording medium by the recording head while driving a motor and moving a carriage on which the recording head is mounted in a predetermined direction,
Prior to a recording operation, driving the motor to move the carriage at a speed that excites the natural vibration of the carriage; and
A position detecting step of detecting the position of the carriage when the carriage moves in the predetermined direction;
A calculation step of calculating a speed of the carriage from a temporal change in the position of the carriage detected in the position detection step;
An extraction step of extracting the carriage speed fluctuation with respect to the carriage speed from the carriage speed calculated in the calculation step;
An acquisition step of acquiring the speed fluctuation period and the amplitude of the speed fluctuation from the speed fluctuation of the carriage extracted in the extraction step;
In an actual recording operation, the amplitude is the same as the amplitude of the speed fluctuation based on the amplitude of the speed fluctuation and the period of the speed fluctuation acquired by the acquisition step, and is opposite in phase to the torque ripple waveform of the motor. And a generation step of generating a periodic signal used for driving the motor.

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