(57)【要約】【課題】  プリンタの大型化に伴い、キャリッジの駆動系の共振周波数とキャリッジの駆動系に付加された各部品の共振周波数が一致する位置が複数回発生し、画像にムラが発生する。【解決手段】  キャリッジ位置に応じ共振周波数についての情報を取得する手段と、狭帯域除去フィルタの中心周波数を変更する周波数変更手段と備え、狭帯域除去フィルタの中心周波数とキャリッジの共振周波数を一致させて、キャリッジの振動を抑制する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録ヘッドを走査して記録を行う記録装置であって、
走査する記録ヘッドの位置を検出する検出手段と、
前記検出手段から得られる情報に基づき記録ヘッドの走査速度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
出力信号から予め定められた周波数帯域の成分を除去するフィルタと、
前記位置情報に基づき、共振周波数を算出する算出手段と、
前記算出手段が算出した共振周波数を用いて、前記フィルタの中心周波数を変更する周波数変更手段とを備えることを特徴とする記録装置。
【請求項２】
フィードバック制御により被駆動体を移動させる移動制御装置であって、
前記被駆動体の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段から得られる情報に基づき移動速度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記検出手段から得た情報と予め定められた目標値を入力する補償器と、
前記補償器が出力した信号の予め定められた周波数帯域の成分を除去するフィルタと、
前記位置情報に基づき、共振周波数を取得する算出手段と、
前記算出手段が取得した情報により前記フィルタの中心周波数を変更する周波数変更手段とを含むことを特徴とする移動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被駆動体を移動させる移動制御装置に関するものであり、記録ヘッドを走査させて画像を記録する記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被記録材の搬送方向（副走査方向）と交叉する方向に記録ヘッドが主走査するシリアルスキャンタイプの記録装置がある。この装置は、被記録媒体を所定の記録位置にセットした後、被記録材に沿って移動（主走査）するキャリッジ上に搭載した記録手段（記録ヘッド）によって画像（文字や記号等も含む）を記録する。１行分の記録を終了した後に所定量の紙送り（副走査）を行い、その後に次の行の画像を記録（主走査）するという動作を繰り返すことにより、被記録材の所望範囲に画像が記録される。
【０００３】
シリアルスキャンタイプの記録装置は比較的安価で、大型化も容易なことから、大型のＣＡＤ図面やポスタ作成等の用途に向け、幅４２０ｍｍ以上の大型用紙に印刷可能な大型プリンタにも用いられている。
【０００４】
記録装置では昨今高速、高精度な動作が要求され、それに伴って印字ヘッド（被駆動体）を高速且つ高精度で駆動することが必要となる。主走査時にキャリッジに搭載された印字ヘッド（記録ヘッド）に振動が伝わると、記録用紙などの被記録媒体への記録の精度が低減する。このように、画像品位を著しく劣化させるため、機械的な共振特性を抑制して安定な制御を可能とすることが要望されている。
【０００５】
機械的な共振として、キャリッジの主共振や、キャリッジに搭載される各部品例えば、記録ヘッドを固定するホルダの共振や記録済みの被記録媒体を切るカッタの共振、等が多数存在している。
【０００６】
図５はキャリッジの主共振を除くキャリッジの振動スペクトルを示したものである。各部品の共振による振動は、様々な周波数かつ大きさが存在するが、設計時点で振動抑制を考慮するため、各部品単独の共振現象が印字結果に影響することは比較的少ない。
【０００７】
固定されたベルトにより駆動されるキャリッジの主共振周波数は、ベルトの長さにより決定される。一般のデスクトップ型のプリンタよりサイズがおおきい大判（大型）プリンタでは、キャリッジの可動範囲（走査距離）が大きい。このため、キャリッジの主共振は図６に示すようにキャリッジの走査する方向における位置によって大きく変化する。
【０００８】
そのため、キャリッジの可動範囲内で、キャリッジの共振周波数と各部品の共振周波数が重なり、振動が大きくなる現象が幾つも発生することになる。図７はキャリッジの振動スペクトルを示す。図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図２のＡ，Ｂ，Ｃ各位置における振動スペクトルに対応している。キャリッジの位置により、振動についてスペクトルの分布が大きく異なっていることが判る。
【０００９】
このように、位置によって異なる周波数の振動を打ち消す為に、複数の狭帯域除去フィルタを補償器に直列に必要な数を挿入する。即ち、狭帯域除去フィルタ群を設けることが、一般的である。
【００１０】
しかしながら狭帯域除去フィルタ群の構成が多くなると、アナログ回路で実現する場合は、部品点数が多くなって大型化し、コスト上昇となる。又、ディジタル回路で構成する場合は、フィルタ計算時間が長くなるから、これを高速で処理する為には、高価な高速動作のＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）を用いる必要が生じる欠点がある。
【００１１】
そこで、狭帯域フィルタと楕円フィルタから構成されるローパスフィルタを用いて共振特性を抑制する方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−２１０４１９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来技術ではシリアルプリンタのように共振周波数が大きく変わる場合には振動を十分抑制できない。また、キャリッジに搭載される部品の共振の位相と楕円フィルタの位相関係によっては、振動抑制することはできない。本発明の目的は、このような課題を解決し、振動を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を鑑みて、本発明の記録装置は、記録ヘッドを走査して記録を行う記録装置であって、走査する記録ヘッドの位置を検出する検出手段と、前記検出手段から得られる情報に基づき記録ヘッドの走査速度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、出力信号から予め定められた周波数帯域の成分を除去するフィルタと、前記位置情報に基づき、共振周波数を算出する算出手段と、前記算出手段が算出した共振周波数を用いて、前記フィルタの中心周波数を変更する周波数変更手段とを備える。
【００１４】
本発明の移動制御装置は、フィードバック制御により被駆動体を移動させる移動制御装置であって、前記被駆動体の位置を検出する検出手段と、前記検出手段から得られる情報に基づき移動速度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記検出手段から得た情報と予め定められた目標値を入力する補償器と、前記補償器が出力した信号の予め定められた周波数帯域の成分を除去するフィルタと、前記位置情報に基づき、共振周波数を取得する算出手段と、前記算出手段が取得した情報により前記フィルタの中心周波数を変更する周波数変更手段とを含む。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、被駆動体の可動範囲（移動距離）が広がることで主共振の周波数の範囲が広がっても、被駆動体の共振周波数と各部品の共振周波数が重なることを防止できる。これにより、振動が大きくなることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
図１は、本発明におけるインクジェット記録装置の一実施形態を説明する図である。１は不図示の記録ヘッドを搭載したキャリッジである。このキャリッジ１には、ガイドシャフト２が摺動可能に挿入されており、このガイドシャフト２のスラスト方向（主走査方向）に沿って前記キャリッジ１は往復動可能となっている。
【００１７】
また、３は駆動手段であるモータ（例えばＤＣモータ）であり、このモータ３のシャフトには、駆動プーリ４が固定されている。この駆動プーリ４とアイドルプーリ５との間には、キャリッジ駆動伝達手段であるベルト６が架渡されており、ベルト６の一部は前記キャリッジ１に固定されている。そして、モータ３の正、逆の回転によってベルト６が移動することで、記録ヘッドを搭載したキャリッジが主走査方向に沿って移動する。４５はキャリッジの位置を検出する光学式エンコーダ（エンコーダースリット）である。
【００１８】
図８は、記録装置の制御構成を示す図である。３０１は、装置（全体）を制御するＣＰＵ−Ｐ（中央演算処理装置）である。ＣＰＵ−Ｐ３０１は、ＣＰＵ−ＢＵＳ３３１を介して、ＲＡＭ−Ｐ３０２、ＲＯＭ−Ｐ３０３、ＥＥＰＲＯＭ−Ｐ３３０、ＡＳＩＣ（複合制御ユニット）３０５と通信する。また、ＣＰＵ−Ｐ３０１は、ともモータドライバ３１４〜３１６、Ｉ／Ｆコントローラ３２０と通信する。
【００１９】
また、ＣＰＵ−Ｐ３０１は、ＲＯＭ−Ｐ３０３内の制御プログラムに基づき動作する。例えば、センサ（キャリアエンコーダセンサ４５、紙挿入センサ３１３）や操作パネルに設けられた各種スイッチ３０９〜３１１などから複合制御ユニット３０５を介して各種の指示信号が入力される。また、Ｉ／Ｆコントローラ３２０から読み出したホストからインターフェース３２１へ送られてくる印字コマンドに基づいて、モータドライバ３１４〜３１６を介してモータ（キャリアモータ８、紙送りモータ３１８、給紙モータ３１９）の回転制御を行う。さらに、ＡＳＩＣ３０５を介して記録ヘッド（インクジェットヘッド）７に印字データを出力して、印字データを記録ヘッド７に転送し、印字コマンドに対応した印字制御を行う。
【００２０】
３０２は、ＲＡＭ−Ｐ（プリンタＲＡＭ：一時記憶メモリ）である。このＲＡＭ−Ｐは、印字のための展開データを格納するプリントバッファや、ホスト装置からの受信データ（印字コマンドや印字データ）を一時的に蓄えておく受信バッファを備える。また、３０２は印字速度などの必要な情報を格納するためのワーク、ＣＰＵ−Ｐ３０１のワークエリア等として使用される。
【００２１】
３０３は、ＲＯＭ−Ｐ（プリンタＲＯＭ：読み出し専用メモリ）である。このＲＯＭ−Ｐ３０３は、ＣＰＵ−Ｐ３０１が実行する記録ヘッド７を用いた印字動作の制御プログラムやモータ３０８等を制御するためのプログラム、プリンタエミュレーションプログラム、を備えている。
【００２２】
３０５は、複合制御ユニットで、記録ヘッド７、電源ＬＥＤ３０７の点灯、消灯、点滅動作や、電源Ｓ／Ｗ３０９、カバーオープンＳ／Ｗ３１１の検知、紙挿入センサ３１３の検知機能などを有する。３１４〜３１６は、各々のモータ８，３１８，３１９を駆動制御するモータドライバである。
【００２３】
３０８、３１８，３１９は、前記モータドライバ３１４〜３１６に接続されたモータで、ＣＰＵ−Ｐ３０１の指示により、モータドライバ３１４〜３１６によって駆動制御される。キャリアモータ３０８は図１のモータ３に対応している。
【００２４】
キャリアモータ８は、後述するようにサーボ制御を行うためにＤＣサーボモータが用いられ、紙送りモータ３１８及び給紙モータ３１９は、ＣＰＵ−Ｐ３０１で制御しやすいステッピングモータが用いられる。
【００２５】
図２は本実施形態のキャリッジ制御のブロック図である。この制御系は、例えば、ＣＰＵ−Ｐ３０１で実行される。補償器８と９は、予め定められたキャリッジの駆動パターンとエンコーダ７により観測されたキャリッジの位置、速度を比較し、補償演算を行う。
【００２６】
その後、狭帯域除去フィルタ１１により共振周波数成分のみを除去し、駆動回路１２にて適切に増幅し、駆動手段であるモータ３の駆動を行う。
狭帯域除去フィルタ１０は下式により実現される。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
周波数変更手段１３は狭帯域除去フィルタの中心周波数（式１のωｎ）を所望の値に変更するものである。図２で、周波数変更手段１３の出力は狭帯域除去フィルタ１０に入力される。これは、周波数変更手段１３により狭帯域除去フィルタ１０の中心周波数を変更することを示している。なお、狭帯域除去フィルタ１０の除去する周波数帯域を変更するためには、中心周波数を変更する以外に、周波数帯域の上限の周波数と下限の周波数を変更する方法でも構わない。
【００２９】
共振周波数算出手段１４はエンコーダ４５から得られたキャリッジ位置からキャリッジ主の共振周波数を推定するものであり、キャリッジ質量、ベルト剛性等から算出することができる。またキャリッジ位置と主共振の周波数を実測して求めてもよい。
【００３０】
図３に共振周波数算出手段により得られたキャリッジ位置と主共振周波数の関係を示す。この関係は予めテーブルにして記憶手段に格納される。例えば、共振周波数算出手段は、キャリッジの位置に応じて、記憶手段のテーブルから主共振周波数の値を取得する。
【００３１】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に効果を示す。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の太線はキャリッジの振動スペクトルである。一方、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のグラフにおいて、細線は従来のスペクトルである。
【００３２】
図４（ａ）においては、周波数の高い領域に振動レベルの一番高いピークがあった。しかし、太線で示すように、振動のピークを大きく低減できたことが判る。また、図４（ｃ）においては、周波数の低い領域に振動レベルの一番高いピークがあった。しかし、太線で示すように、振動のピークを大きく低減できたことが判る。図４（ｂ）においても同様である。
【００３３】
このようにキャリッジの主共振周波数とノッチフィルタの中心周波数を複数の領域で一致させることで、キャリッジ搭載部品の共振周波数を励起させることがなくなる。その結果、キャリッジ全体としての振動が抑制されることにより、ムラのない高品位な画像を得ることができる。このように、キャリッジの主共振周波数とノッチフィルタの中心周波数を一致させることですべての領域における振動が抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】記録装置の実施形態のキャリッジの駆動系を説明する概略図
【図２】本実施形態のキャリッジ制御部を説明するブロック図
【図３】共振周波数算出手段で用いるデータテーブルの説明図
【図４】本実施形態のキャリッジの振動スペクトル
【図５】キャリッジ主共振を除くキャリッジの振動スペクトル
【図６】キャリッジ位置とキャリッジ主共振の関係を示す図
【図７】従来のキャリッジの振動スペクトル
【図８】記録装置の制御ブロックを説明する図
【符号の説明】
【００３５】
１  キャリッジ（被駆動体）
３  駆動手段
７  エンコーダ
８、９  補償器
１０  速度変換手段
１１  狭帯域除去フィルタ
１２  駆動回路
１３  周波数変更手段
１４  共振周波数算出手段
【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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【図７】
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【図８】
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