(57)【要約】【課題】モータが駆動される速度に関らず、エンコーダからの出力に含まれるノイズを効果的に除去する。【解決手段】モータを動力源として使用して機構を駆動する機器で使用されるエンコーダ１１０から出力される信号に対して、通過させる周波数を変更可能なフィルタ手段１１２を設け、所定期間内にエンコーダから出力される信号に含まれるパルス信号の数をカウンタ１０３でカウントし、カウント値が大きくなるに従って通過させる周波数を高くし、カウント値が小さくなるに従って通過させる周波数を低くなるようにセレクタ２  １０１からの出力を変更する。【選択図】  図１
2004188726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを動力源として使用して機構を駆動する機器で使用されるエンコーダから出力される信号の処理方法であって、
前記エンコーダから出力される信号が入力され、通過させる周波数を変更可能なフィルタ手段を設け、
所定期間内に前記エンコーダから出力される信号に含まれるパルス信号の数をカウントし、
カウント値が大きくなるに従って前記通過させる周波数を高くし、前記カウント値が小さくなるに従って前記通過させる周波数を低くするように変更する、ことを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は信号処理に関し、特に、モータを動力源として使用して機構を駆動する機器で使用されるエンコーダから出力される信号の処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置として、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等シート状の記録媒体に記録を行う記録装置において、用紙等の記録媒体の送り方向と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走査させながら記録を行なうシリアル記録方式が安価で小型化が容易などの点から一般的に広く用いられている。
【０００３】
このような記録装置では、キャリッジ駆動用及び記録媒体搬送（ラインフィード）用としてモータが使用されており、これらのモータは、被駆動体であるキャリッジや搬送ローラの位置や角度をエンコーダで検出し、移動速度や回転角度などが所望の値となるようにフィードバック制御される。
【０００４】
記録装置等に用いられるエンコーダは、赤外線等の発光素子と対応する受光素子とから構成され、その間に挿入された赤外線透過部と非透過部とからなるフィルム又はコードが相対移動することによって生じる、受光状態の変化を読み取ることによって、被駆動体の位置や角度を検出する仕組みとなっている。
【０００５】
例えば、キャリッジ駆動系においては、一般的にエンコーダはキャリッジに、フィルムは記録装置本体に固定されるが、この場合キャリッジモータの振動によりエンコーダからの信号出力にはチャタリングによるノイズが含まれる。また、ラインフィード系では、一般的にエンコーダはラインフィードモータ近傍に固定され、コードはモータ軸に設置されるが、この場合も同様にラインフィードモータの振動によりエンコーダ信号出力にはチャタリングによるノイズが含まれる。
【０００６】
このようなノイズが含まれた信号をモータの制御に用いると、誤動作が発生して所望の制御ができなくなる可能性がある。このため、エンコーダの出力信号に含まれるノイズを除去するために、エンコーダからの出力とその信号処理系であるディジタル回路との間、或いはディジタル回路の内部にフィルタを設ける必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、チャタリングによるノイズは、モータの振動により生じるものであるため、その大きさや幅はモータの駆動速度に応じて変化する。具体的には、モータが低速で駆動されている場合には、振動が大きくかつ低い周波数のノイズ成分が多くなり、モータが高速で駆動されている場合には、振動が小さくかつ高い周波数のノイズ成分が多くなる。
【０００８】
一方、エンコーダから出力されるパルス状の信号の周波数及びそのパルス幅は、コードやフィルムに記録されている透過部及び非透過部の幅とエンコーダの相対速度とで決定され、被駆動体の速度が速ければ速いほど周波数が高くなりその幅は小さくなる。
【０００９】
従って、低速駆動時に発生するノイズと高速駆動時に発生するノイズの両方を１つのフィルタで除去するのは困難であり、一般的には、高速駆動時に発生する高い周波数のノイズを除去するように設計される。このため、低速駆動時に発生するノイズは十分に除去されず、制御に影響を与える場合が生じる。
【００１０】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、モータが駆動される速度に関らず、エンコーダからの出力に含まれるノイズを効果的に除去してモータの正確な制御を可能とすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の一態様としての信号処理方法は、モータを動力源として使用して機構を駆動する機器で使用されるエンコーダから出力される信号の処理方法であって、
前記エンコーダから出力される信号が入力され、通過させる周波数を変更可能なフィルタ手段を設け、
所定期間内に前記エンコーダから出力される信号に含まれるパルス信号の数をカウントし、
カウント値が大きくなるに従って前記通過させる周波数を高くし、前記カウント値が小さくなるに従って前記通過させる周波数を低くするように変更する。
【００１２】
すなわち、本発明では、モータを動力源として使用して機構を駆動する機器で使用されるエンコーダから出力される信号に対して、エンコーダから出力される信号が入力され、通過させる周波数を変更可能なフィルタ手段を設け、所定期間内にエンコーダから出力される信号に含まれるパルス信号の数をカウントし、カウント値が大きくなるに従って通過させる周波数を高くし、カウント値が小さくなるに従って通過させる周波数を低くするように変更する。
【００１３】
このようにすると、カウント値が大きくなることは、モータによって駆動される被駆動体の速度が上昇することを意味し、カウント値が小さくなることは、被駆動体の速度が低下することを意味するので、フィルタ手段で除去される周波数が、低速駆動時には低くなり、高速駆動時には高くなる。
【００１４】
従って、モータが駆動される速度に関らず、エンコーダからの出力に含まれるノイズを効果的に除去してモータを正確に制御することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
なお、以下に説明する実施形態では、インクジェット記録方式を用いた記録装置のキャリッジモータのエンコーダからの出力信号からノイズを除去するための信号処理を例に挙げて説明する。
【００１７】
すなわち、本発明は、モータを動力源として使用して機構を駆動する機器で使用されるエンコーダから出力される信号の処理方法であって、エンコーダから出力される信号が入力され、通過させる周波数を変更可能なフィルタ手段を設け、所定期間内にエンコーダから出力される信号に含まれるパルス信号の数をカウントし、カウント値が大きくなるに従って通過させる周波数を高くし、カウント値が小さくなるに従って通過させる周波数を低くするように変更する、信号処理方法であるが、以下の実施形態は、フィルタ手段が、通過させる周波数がそれぞれ異なり、直列に接続されたフィルタを少なくとも２つ含み、カウント値に従って、直列接続されたフィルタからの取り出し位置を変更して、通過させる周波数を段階的に変更し、少なくとも２つのフィルタが、デジタルフィルタであり、エンコーダが、記録装置のキャリッジの位置検出に使用されるものである。
【００１８】
始めに、以下で説明する本発明を用いるインクジェット記録装置の代表的な全体構成および制御構成について説明する。
【００１９】
図４は、本発明を適用するインクジェットプリンタＩＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。図４において、キャリッジ駆動用モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５００９〜５０１１を介して回転するリードスクリュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャリッジＨＣはピン（不図示）を有し、ガイドレール５００３に支持されて矢印ａ，ｂ方向を往復移動する。キャリッジＨＣには、記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴとを内蔵した一体型インクジェットカートリッジＩＪＣが搭載されている。
【００２０】
５００２は紙押え板（プラテン）であり、キャリッジＨＣの移動方向に亙って記録用紙Ｐをプラテン５０００に対して押圧する。５００７，５００８はフォトカプラで、キャリッジのレバー５００６のこの域での存在を確認して、モータ５０１３の回転方向切り換え等を行うためのホームポジション検知器である。
【００２１】
プラテン５００２の下部には、所定間隔でスリットが設けられたフィルム５０２４が配置されており、キャリッジＨＣに、スリット５０２４を挟持するように取り付けられたエンコーダ（不図示）によって、このスリットを透過する光を検出することにより、キャリッジの位置及び移動速度に関する情報が出力される。
【００２２】
５０１６は記録ヘッドＩＪＨの前面をキャップするキャップ部材５０２２を支持する部材で、５０１５はこのキャップ内を吸引する吸引器で、キャップ内開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリーニングブレードで、５０１９はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持板５０１８にこれらが支持されている。ブレードは、この形態でなく周知のクリーニングブレードが本例に適用できることは言うまでもない。
【００２３】
又、５０２１は、吸引回復の吸引を開始するためのレバーで、キャリッジと係合するカム５０２０の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切り換え等の公知の伝達機構で移動制御される。
【００２４】
これらのキャッピング、クリーニング、吸引回復は、キャリッジがホームポジション側の領域に来た時にリードスクリュー５００５の作用によってそれらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されているが、周知のタイミングで所望の動作を行うようにすれば、本例にはいずれも適用できる。
【００２５】
次に、上述した装置の記録制御を実行するための制御構成について説明する。
【００２６】
図５はインクジェットプリンタＩＪＲＡの制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路を示す同図において、１７００は記録信号を入力するインターフェース、１７０１はＭＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納するＲＯＭ、１７０３は各種データ（上記記録信号やヘッドに供給される記録データ等）を保存しておくＤＲＡＭである。１７０４は記録ヘッドＩＪＨに対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）であり、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。１７１０は記録ヘッドＩＪＨを搬送するためのキャリアモータ、１７０９は記録紙搬送のための搬送モータである。１７０５は記録ヘッドを駆動するヘッドドライバ、１７０６，１７０７はそれぞれ搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を駆動するためのモータドライバである。
【００２７】
１７０８はエンコーダであり、キャリッジの位置及び移動速度に関する情報を出力する。
【００２８】
上記制御構成の動作を説明すると、インターフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、エンコーダ１７０８から出力された位置情報に従って、キャリッジモータ用のモータドライバ１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドが駆動されて記録走査が行われ、この記録走査と記録媒体搬送用の搬送モータ１７０９のモータドライバ１７０６の駆動が交互に行われて、１枚の記録媒体への記録が行われる。
【００２９】
ここでは、ＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムをＲＯＭ１７０２に格納するものとしたが、ＥＥＰＲＯＭ等の消去／書き込みが可能な記憶媒体を更に追加して、インクジェットプリンタＩＪＲＡと接続されたホストコンピュータから制御プログラムを変更できるように構成することもできる。
【００３０】
なお、上述のように、インクタンクＩＴと記録ヘッドＩＪＨとは一体的に形成されて交換可能なインクカートリッジＩＪＣを構成しても良いが、これらインクタンクＩＴと記録ヘッドＩＪＨとを分離可能に構成して、インクがなくなったときにインクタンクＩＴだけを交換できるようにしても良い。
【００３１】
以下、上記のインクジェット記録装置のエンコーダからの出力信号のノイズ除去について説明する。
【００３２】
図１は、本実施形態のインクジェット記録装置のエンコーダ１１０の出力信号を処理する信号処理回路１００の構成を示すブロック図である。
【００３３】
まずはじめに、信号処理回路１００の各ブロックの機能について説明する。
【００３４】
多段ディジタルフィルタ１１２は、クロック周波数を基準としてそれより高い周波数のノイズ成分を除去することのできるハイカット（ローパス）フィルタとして働くディジタルフィルタ（不図示）が１６段直列に接続され、段数が増えるほど通過させる周波数が低くなり、１６段ではクロック周波数の１／１６の周波数より高い周波数のノイズ成分を除去することが可能なディジタルフィルタであり、各段からの１６本の出力がセレクタ１  １０２に接続されている。
【００３５】
セレクタ１  １０２は、レジスタＲ４  １１３の設定値に応じて、多段ディジタルフィルタ１１２の１６本の出力から４本を選択し、セレクタ２  １０１に出力するセレクタ回路である。
【００３６】
速度検出部１０３は、内蔵のタイマ（不図示）を用い、一定間隔において検出されたエンコーダパルス数を計数するカウンタである
比較器Ｃ１  １０７は、速度検出部１０３の出力と、レジスタＲ１  １０４の設定値を比較し、速度検出部１０３の出力がレジスタＲ１  １０４の設定値よりも小さい場合、１を出力する。比較器Ｃ２  １０８及びＣ３  １０９も同様に、速度検出部１０３の出力と、レジスタＲ２  １０５及びＲ３  １０６の設定値をそれぞれ比較し、速度検出部１０３の出力が対応する設定値よりも小さい場合、１を出力する。
【００３７】
セレクタ２  １０１は、比較器Ｃ１〜Ｃ３（１０７、１０８、１０９）の比較結果に応じて、セレクタ１  １０２の４本の出力のうち１つを選択して出力するセレクタ回路である。
【００３８】
次に、このような信号処理回路を用い、キャリッジの駆動速度が速い時には通過させる周波数を高くし、駆動速度が遅い時には通過させる周波数を低くして、エンコーダ１１０の出力信号のフィルタリングを行う方法について、以下に説明する。
【００３９】
多段ディジタルフィルタ１１２から出力される１６本のフィルタリングされた信号を夫々Ｅ１〜Ｅ１６とする。ここで、Ｅ１は１段目のフィルタ出力信号を、Ｅ１６は１６段目のフィルタ出力信号を表す。レジスタＲ４  １１３には、セレクタ１  １０２が、Ｅ１〜Ｅ１６のうちＥ１、Ｅ３、Ｅ５、Ｅ１６を選択するよう設定されている。
【００４０】
また、速度検出部１０３の出力（カウント値）をＶとし、レジスタＲ１、Ｒ２、Ｒ３（１０４，１０５，１０６）の設定値を夫々Ｖ１〜Ｖ３とする。ただしＶ１〜Ｖ３は、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３、の条件を満足するものとする。
【００４１】
図２は、比較器Ｃ１〜Ｃ３の出力と、検出結果及びセレクタ２  １０１の出力との関係を示す図である。なお、以下の説明では比較器Ｃ１、Ｃ２及びＣ３のそれぞれの出力状態を（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）＝（０，０，１）のように表す。
【００４２】
図示されたように、セレクタ２  １０１は、（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）＝（０，０，０）、すなわち、Ｖ３＜ＶであるときにＥ１を出力し、（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）＝（０，０，１）、すなわち、Ｖ２＜Ｖ＜Ｖ３、であるときにＥ３を出力し、（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）＝（０，１，１）、すなわち、Ｖ１＜Ｖ＜Ｖ２、であるときにＥ５、そして（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）＝（１，１，１）、すなわち、Ｖ＜Ｖ１、であるときにＥ１６をそれぞれ選択して出力する。
【００４３】
図３は、横軸を時間、縦軸をキャリッジ速度とした場合の、一般的なキャリッジの駆動シーケンスとセレクタ２からの出力との関係を示す図である。
【００４４】
記録動作が開始され、時刻ａに達するまではキャリッジ速度ＶはＶ１より小さいため、（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）＝（１，１，１）となり、セレクタ２  １０１からは、Ｅ１６が出力される。次に、時刻ａ〜ｂの間は、キャリッジ速度ＶはＶ１より大きくＶ２より小さいため、（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）＝（０，１，１）となり、セレクタ２  １０１からはＥ５が出力される。次に、時刻ｂ〜ｃの間は、キャリッジ速度ＶはＶ２より大きくＶ３より小さいため、（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）＝（０，０，１）となり、セレクタ２  １０１からはＥ３が出力される。そして、時刻ｃを過ぎると、キャリッジ速度ＶはＶ３より大きくなるため、（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）＝（０，０，０）となり、セレクタ２  １０１からはＥ１が出力される。
【００４５】
以上説明したのは記録開始からランプアップを経て、速度Ｖｃの定速領域に達するまでのシーケンスであり、定速領域から速度が低下するランプダウン領域では、ランプアップとは逆に、時刻ｄからｅまではセレクタ２  １０１からＥ３が出力され、時刻ｅからｆまではセレクタ２  １０１からＥ５が出力され、時刻ｆ以降停止するまではセレクタ２  １０１からＥ１６が出力される。
【００４６】
以上説明したように本実施形態によれば、キャリッジの駆動速度が遅いときにはフィルタの通過させる周波数を低くして低い周波数のノイズ成分を除去し、キャリッジの駆動速度が速いときにはフィルタの通過させる周波数を高くして高い周波数のノイズ成分のみを除去することができる。
【００４７】
＜他の実施形態＞
上記の実施形態においては、デジタルフィルタの段数を１６段とし、１６段の内の１、３、５、及び１６の４つの段からの出力を選択的に出力する構成としたが、これらフィルタの段数や出力として利用される段は、本発明を適用する機構及びエンコーダの特性（分解能や出力波形）に応じて適宜設定される。
【００４８】
また、フィルタの構成も上記のデジタルフィルタに限定されるものではなく、様々な構成のフィルタを用いることができる。例えば、通過させる周波数がそれぞれ異なるローパス・フィルタを複数直列に接続して、被駆動体の速度に応じて出力信号を取り出す位置を変更するようにしてもよい。
【００４９】
更に、ローパス・フィルタ以外にバンドパス・フィルタなども構成に応じて適宜使用できるのはもちろんである。
【００５０】
上記の実施形態は、インクジェット記録装置のキャリッジの位置及び移動速度検出のためのエンコーダの出力からノイズを除去する場合を例に挙げて説明したが、本発明は、記録媒体搬送機構や一般的な駆動装置などの他の機構の駆動制御に使用されるエンコーダの出力のノイズ除去にも適用できるのはもちろんである。
【００５１】
更に、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インターフェース機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００５２】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００５３】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００５４】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【００５５】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５６】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、モータが駆動される速度に関らず、エンコーダからの出力に含まれるノイズを効果的に除去してモータを正確に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置のエンコーダの出力信号を処理する信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図２】比較器の出力と、検出結果及びセレクタ２の出力との関係を示す図である。
【図３】横軸を時間、縦軸をキャリッジ速度とした場合の、一般的なキャリッジの駆動シーケンスとセレクタ２からの出力との関係を示す図である。
【図４】本発明を適用可能なプリンタの外観を示す図である。
【図５】図４のプリンタの制御構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  セレクタ２
１０２  セレクタ１
１０３  速度検出部
１０４  レジスタＲ１
１０５  レジスタＲ２
１０６  レジスタＲ３
１０７  比較器１
１０８  比較器２
１０９  比較器３
１１０  エンコーダ
１１１  モータ
【図１】
2004188726.tif 000003
【図２】
2004188726.tif 000004
【図３】
2004188726.tif 000005
【図４】
2004188726.tif 000006
【図５】
2004188726.tif 000007