(57)【要約】【課題】  ＤＣモータとエンコーダを用いて動作を制御する記録装置において、低速時に生じる幅の広いエンコーダ信号のチャタリングを除去し、またクロストークの様にエンコーダ信号の中間部に生じるノイズも除去する。【解決手段】  ＤＣモータを用いて駆動体を動作させるモータ制御装置。駆動体が移動する速度及び位置を検出する検出手段を備え、検出手段が出力する第１信号と第２信号のそれぞれの情報を、各々の立上がりエッジまたは立下りエッジから前記速度に基づく期間、無視する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータを用いて駆動体を動作させるモータ制御装置であって、
前記駆動体が移動する速度及び位置を検出する検出手段を備え、
前記検出手段が出力する第１信号と第２信号のそれぞれの情報を、各々の立上がりエッジまたは立下りエッジから前記速度に基づく期間、無視する制御手段を特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記速度に基づく期間は、過去に検出した複数の速度情報の平均値に基づくことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記速度に基づく期間は、予め定められた定数と演算することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記複数の速度情報を保持する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御装置を備えることを特徴とする記録装置。
【請求項６】
前記モータ制御装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＤＣモータとエンコーダを用いて、キャリッジや搬送ローラ等の動作させるモータ制御装置、及びその装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリアル記録装置において、制御の容易さから従来はパルスモータを用いてきた。この場合、目的位置での停止はモータに加えるパルス数で制御でき、スピードはパルスの周期で制御できる。また動作音の低減のため、モータに流れる電流をマイクロステップ等の手法を用いて正弦波状にするなどしている。
【０００３】
近年はより動作音の低減が求められるようになり、パルスモータからＤＣモータへ移行が進んでいる。しかしＤＣモータではパルスモータの様にデジタル的な制御は行えずアナログ的な制御となる。すなわち、エンコーダ信号などを基にして位置・速度を求め、目的のスピード・位置と照らし合わせながら印加すべき電圧を決定していく。
【０００４】
エンコーダはフィルムに一定間隔のスリットが描かれており、通過数、及び単位時間あたりのスリットの通過数で位置・速度を知ることができる。しかしエンコーダのスリットの検出は光学センサで行われているため、スリットのエッジ部分で光学センサの出力がチャタリングを起こす場合がある。
【０００５】
この問題の対策として、次のような技術がある。
【０００６】
第一には、エンコーダの出力信号はスリットの通過によってなされるものなので、そのパルス幅はチャタリングの幅に対して長いことが期待でき、これを前提として、予め決められた幅よりも短い幅のエンコーダ信号が来たときには、これを無視するというものがある。
【０００７】
第二には、ある決められた時間だけ、エンコーダ信号の最初のエッジから一定時間マスクするものである。
【０００８】
第三には、エンコーダ周期に対して、一定比率の幅だけエンコーダ信号の最初のエッジからマスクするものである。
【０００９】
このような技術に関して特許文献１に記載されている。
【００１０】
図２を用いて従来例の概略を説明する。
【００１１】
図２（ａ）は、チャタリング除去の従来例である。すなわち、最初のエッジから予め決められた時間だけマスクするものである。また、この図においては予め決められた時間より短いパルスを無視する手法を用いても同様の動作をする。
【００１２】
また次に説明するように、マスクする時間を速度から演算して求める手法もある。
【００１３】
図（ｂ）はエンコーダの出力信号のＡ相とＢ相を示していて、横方向は時間軸で、左方向が過去であり右方向が未来である。Ａ相及びＢ相共にフィルム上のスリットの通過に対応して、各々「Ｈ」レベル及び「Ｌ」レベルを出力する。位置或いは速度を求める場合は、通常はＡ相の立ち上がりエッジをカウントし、その数で位置を求め、単位時間あたりのカウント数で速度を求める。また、立ち上がりエッジが生じた時のＢ相のレベルで移動方向を判断する。すなわち、図２中のＰ１とＰ５間、またＰ５とＰ９間が各々エンコーダの１周期となり、Ｐ１、Ｐ５、Ｐ９で生じるＡ相の立ち上がりエッジ間隔を検出して位置及び速度を求めている。
【００１４】
なお低速時には速度情報の更新を頻繁にするために、Ａ相の立ち上がり及び立下りの両エッジ、Ｂ相の立ち上がり及び立下りの両エッジをすべて用い、エンコーダ周期の１／４の周期でエンコーダからの情報を更新する。
【００１５】
例えばＰ５のエッジを検出した時にはエンコーダ周期は（１）から（４）までの和とするが、Ｐ６のエッジを検出した時は（２）から（５）の間での和とする。同様にＰ７のエッジを検出した時は（３）から（６）の和、Ｐ８のエッジを検出した時は（４）から（７）の和、Ｐ９のエッジを検出した時は（５）から（８）の和となる。
【００１６】
以上の方法で求めた速度から一定比率で求める時間だけ、最初のエッジからマスクをかける。
【特許文献１】特開２００４−９８６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、前記従来例では次のような問題点がある。
【００１８】
１．速度によりチャタリングの幅が異なるため、固定値でマスクを行う手法は、低速時には除去しきれない場合がある。
【００１９】
２．パルス途中での、クロストーク等のノイズには対応していない。
【００２０】
３．低速時で且つ加減速中には十分には効果を発揮しない。なぜならば、加減速中は最新のデータと古い履歴には差が生じ、その程度は古いほど大きい、また、単に最新の速度情報のみからチャタリングをマスクする時間を求めると、その最新の信号そのものがチャタリングの可能性があり、制御が破綻する。よって本実施例では、現在に近い数個の速度情報からチャタリングをマスクする時間を求める手法を説明する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
動作を行うモータとしてＤＣモータを用い、ＤＣモータ駆動の速度及び位置をエンコーダのＡＢ両相の各々の立上がり及び立下りエッジ間隔を用いて速度及び位置の検出を行うシステムにおいて、各相の立上がり及び立下りエッジの各間隔に対して駆動速度から求めたパルス幅以下のエンコーダ信号を無視する手段、エンコーダ信号を無視するパルス幅は複数の速度履歴の差の平均から求める手段、速度履歴の差の平均は予め定められた定数と演算して求める手段、定数は書き換え可能とする手段、速度履歴の差は速度情報とこれより１つ前の情報との差であり、このデータは速度情報が更新される度に更新され、複数個記憶できる手段、速度履歴の差は最新の速度情報の差のデータより１つ以上前のデータから求める手段、求めた幅を最新の速度情報を比較する手段、比較した結果が予め決められた関係となった場合は、既に格納されている速度履歴及び速度履歴の差の更新を行わないことを可能とする手段を備える。
【発明の効果】
【００２２】
ＤＣモータとエンコーダを用いて動作を制御するモータ制御装置、例えば記録装置において、エンコーダ信号のチャタリングを低速時においても速度に応じた時間だけマスクをかけることが出来、また片方の相が変化したときに生じるクロストークの様にエンコーダ信号の中間部に生じるノイズも除去出来、安定したＤＣモータ駆動を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１に本実施例の基本構成を示す。
【００２４】
１０１は記録装置の動作を制御するＣＰＵである。１０２には制御プログラムを格納してあるＲＯＭ、１０３は一時格納領域であるＲＡＭである。１０４はモータ（例えばDCモータ）を駆動するブロックであり、これにより動作するメカ部材にはエンコーダ１０６が設けられており、エンコーダ１０６からの信号を以後に説明するフィルタ１０５を介して１０１へ接続されている。例えば、記録ヘッドを走査させるためのモータ制御に適用する。なおフィルタ１０５は本実施例の中心部分であり、後に詳細に説明する。
【００２５】
図３を用いて本実施例の概略を述べる。
【００２６】
図３において、３０１は図２（ｂ）で説明した速度の履歴を格納するブロックでエンコーダの１／４周期ごとの速度情報が格納される。３０２、３０３、３０４は以後で説明するチャタリング除去ブロックで、３０２は３０１に格納されている速度情報の差を格納するブロック、３０３は３０２に格納されている速度差情報の複数個から速度差の平均を求めるブロック、３０４は３０３で求めた速度差の平均と３０２に格納された最新の速度差との比較を行うブロックである。
【００２７】
次に図３の構成を用いてチャタリングを除去する手順を説明する。
【００２８】
３０１にはエンコーダの１／４周期ごとの速度情報が格納されるが、チャタリングが発生すると、これも速度データとして格納されてしまう。また、エンコーダのエッジをカウントして位置を求めるので、位置ズレが発生する。そのため最新の速度検出データがチャタリングが否かを判断する必要がある。
【００２９】
本実施例ではこの判断をするために、速度情報の差を用いる。即ち、既に３０２に格納されている速度情報の幾つかの平均の差と比較して、大幅に小さい時はチャタリングと判断し、このデータを破棄する。
【００３０】
図４に、図３の構成例を示す。
【００３１】
エンコーダ信号のＡ相及びＢ相の各々の両エッジ間隔をモニタして得られる速度情報は、まず速度履歴１として４０１に格納される。更新時は、履歴１に格納されたデータは履歴２にシフトされ、以後同様に４０３、４０４と格納されていく。
【００３２】
４０５から４０８は４０１から４０４へ格納されている各速度情報の差である。速度履歴４０１と４０２に格納されている速度情報、即ち最新の速度情報と１つ古い速度情報の差をΔ１２に格納し、以後、速度履歴が更新される度に速度差履歴もΔ２３（４０６）、Δ３４（４０７）、Δ４５（４０８）とシフトする。４１２はΔ２３（４０６）からΔ４５（４０８）の速度差情報の平均、即ち最新の速度情報と1つ古い速度情報との差以外の平均をとり、更に予め設定されている値で比例的に小さくするブロックである。
【００３３】
この構成において、更新されたΔ１２（４０５）の値と４１２で求めた値を比較し、４１２の値より小さい場合はチャタリングと判断し、４０２から４０４、及び４０６から４０８の更新を1回行わないようにする。これは４０９から４１１のＡＮＤにより各履歴ブロックへ加えられているクロックをマスクすることで実現できる。
【００３４】
以上の制御でチャタリングを除去した速度情報のみが４０１から４０４に格納されているので、各速度情報（ｖ１〜ｖ４）を必要に応じて重み付けをして、速度を予測する。
【００３５】
また本実施例では示していないが、速度情報の更新回数をカウントすることで位置情報は得られる。
【００３６】
なお、初期状態では、４０５には更新が行われる値を設定しておく必要がある。
【００３７】
また４１２内に予め格納しておく比例定数は、速度差履歴の値からチャタリングと判断できる値にまで縮小できる値を設定しておく必要がある。
【００３８】
図５に本実施例のフローチャートを示す。
【００３９】
ＤＣモータにおいて、エンコーダから得たい情報はモータ駆動状況に依存する。例えば動作音を小さくしたいときは急峻な速度変化は望ましくないので、重み付けを均等にしてなだらかな変化を求めるようにするのが望ましい。また停止精度を求める場合はより現時点に近い速度や位置が重要なので現時点に近い情報に重み付けを大きくするのが望ましい。これらを考慮して図４で説明した４１７の重み付けを設定するために、モータの駆動モードをセットする（５０２）。各重み付けの値をセットする（５０３）。位置及び重み付けをされた速度を検出しながらモータを駆動する（５０４）が、モニタの手順は後述する。停止位置へ到達したら（５０５）、処理を終了する（５０７）。目的位置に到達したら（５０６）、その位置で重視する項目に応じて重み付けを再設定するために、処理５０３へ戻る。
【００４０】
図６に、図５での５０４の処理を示す。
【００４１】
速度検出のためのエッジ間隔のカウントが終了したなら速度履歴及び速度差履歴の更新を行う（６０２）。これと同時に速度履歴及び速度差履歴のシフトも行う（６０３）。次に速度差履歴のうち、最新のもの以外のデータの平均・定数による演算を行う（６０４）。この値と最新の速度差履歴を比較し（６０５）、最新の速度差履歴が大きければ（６０５）速度履歴及び速度差履歴の後段へのデータシフトを１更新分見送り（６０６）、否ならばリターンする（６０７）。
【００４２】
以上の制御を行うことで、いかなる速度においてもチャタリングを除去することが出来る。
【００４３】
なお、エンコーダーが出力する信号の数を２（Ａ相、Ｂ相）に限定するものではなく、信号数は１あるいは３等でも構わない。
【００４４】
以上のような制御の適用は記録ヘッドを移動させるためのモータ制御に限定するものではなく、例えば記録用紙などを搬送するためのモータ制御にも適用できる。
【００４５】
また、以上のような制御の適用は記録装置に限定するものではなく、例えばスキャナーなどの他の電子機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図２】従来技術の概略を示す図である。
【図３】第一の実施例の概略を示す図である。
【図４】第一の実施例の構成例を示す図である。
【図５】実施例のフローチャートである。
【図６】実施例のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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