装置的制作方法

专利名称：装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备电机的装置中的电机控制。
背景技术：
装置具备电机。具备电机的装置的示例包括记录装置和图像读取装置。在记录装置中，记录头由电机驱动。在图像读取装置中，读取单元由电机驱动。电机的驱动力包括所谓的转矩脉动(torque ripple)(即，齿槽转矩(cogging torque)，以下称为“齿槽”)。由于这种齿槽，电机的转速包括对应齿槽周期的速度波动。记录头和读取单元被附装在诸如带之类的部件上，并由于带的移动而产生移动(扫描)。日本专利特开2008-211869号公报讨论了这样一种技术，其通过基于被驱动体的实际速度与目标速度之差执行反馈(FB)控制、并且基于以前的电机驱动操作的速度信息进一步执行用于添加校正信息的前馈(FF)控制，来进行校正。日本专利特开2003160842号公报讨论了一种校正由于在滑架(carriage)加速控制和减速控制时带的伸长和收缩而产生的滑架速度的偏差的技术。然而，由于记录装置和图像读取装置受到带的伸长和收缩的影响，使用日本专利特开2008-211869和2003-260842号公报中所述技术的速度控制不能消除由齿槽引起的速
度改变。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种装置，其包括被驱动体；电机，其被配置为用作所述被驱动体的驱动源；扫描单元，其被配置为使所述被驱动体移动，并且包括连接至所述电机的第一皮带轮、与所述第一皮带轮相对设置的第二皮带轮、以及围绕所述第一皮带轮和所述第二皮带轮伸张的部件；获取单元，其被配置为获取所述被驱动体的位置信息； 以及信号生成单元，其被配置为基于所述获取单元获取到的所述位置信息，生成用于控制所述电机的驱动的周期信号，其中当被施加拉力的所述部件的长度变短时，所述信号生成单元增长要生成的所述周期信号的周期。通过下面参照附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其他特征和方面将变得清楚。


包括在说明书中并构成说明书的一部分的附图，例示了本发明的示例性实施例、 特征及方面，并与文字描述一起用于解释本发明的原理。图IA至图IC例示了电子装置的结构。图2是例示电子装置的控制结构的示意图。图3是例示电子装置的控制块的框图。图4A和图4B是例示带的状态的图。
图5A和图5B例示了驱动对象的速度波动。图6A至图6C是例示周期信号的图。图7A和图7B是例示周期信号的图。图8是例示电子装置的控制流程的流程图。图9是记录装置的透视图。图IOA和图IOB例示了周期信号。
具体实施例方式以下，将参照附图来详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。图1例示了装置的扫描机构(驱动机构)。被驱动体(可移动物体)2连接至传送部件(带)6，并沿着导向装置(未示出)被移动(扫描)。在本示例性实施例中，扫描区域 (扫描范围)是从点HP至点BP的部分。带6围绕皮带轮(电机皮带轮)8和皮带轮9拉伸，皮带轮8耦合(连接)至用作驱动源的电机，皮带轮9与电机7相对设置。没有驱动源连接至皮带轮9，皮带轮9是从动皮带轮。皮带轮8包括形成于其上的齿，而皮带轮9没有齿。在图IA中，皮带轮8沿着箭头指示的方向(逆时针方向)旋转，被驱动体(可移动物体)2沿着A方向(从从动皮带轮侧向电机皮带轮侧)移动(扫描)。在图IB中，皮带轮8沿箭头指示的方向(顺时针方向)旋转，被驱动体2沿着B方向移动。图IC是例示用于使被驱动体2从点HP向点BP移动(扫描)的移动控制的图。后述的控制单元执行从点HP至点Xl的加速控制、从点Xl至点X2的恒速控制、以及从点X2 至点BP的减速控制。在从点Xl至点X2的恒速控制中，控制单元执行使得被驱动体2以速度VT移动的控制。从动皮带轮9的负荷稍微小于被驱动体2的负荷。图2是例示扫描机构和扫描机构的控制的示意图。驱动指令信号(指令值)103是由程序预先确定的分布图(profile)。位置计算单元106和速度计算单元107基于在编码器传感器13检测编码器狭缝(encoder slit) 14时由编码器传感器13输出的信号，分别计算被驱动体2的位置和速度。计算单元104和105基于由编码器传感器13检测出的、关于被驱动体(可移动物体)2的位置信号和速度信号，来执行反馈控制(FB控制)，以使被驱动体2根据驱动指令信号103移动。计算单元(PI补偿器)105用于比例积分(PI)补偿，并输出第一控制信号。信号生成单元(周期信号生成单元)110生成用于减少电机7处生成的扭矩脉动的周期信号111(第二控制信号)。
周期信号=振幅Axsin (2χπχ电机旋转角Θ+相位φ)(1)电机旋转角θ =编码器位置信号/周期振动间距(2)周期信号具有正弦波形，但是只要是周期性的，周期信号的波形也可以是矩形波形。周期振动间距(periodic vibration pitch)是指扭矩脉动的空间频率。例如，如果皮带轮8的齿数是N (齿)，且带6的齿间距是M (mm)，则当电机完成一个旋转时带6的给送量是NXM(mm)。如果在电机的一次旋转期间扭矩脉动振动P次，则扭矩脉动间距是(NXM)/ P (mm)
振幅是从信号生成单元110输出的周期信号的振幅。在本示例性实施例中，振幅被描述为脉冲宽度调制(PWM)计算的占空比(％)，但是振幅不限于此。相位是从信号生成单元110输出的周期信号111的相位。在本示例性实施例中，被驱动体2的原点用作位置信号的原点。信号生成单元110设置周期信号的振幅值和波长，以使周期信号具有与电机7处生成的扭矩脉动相同的振幅和相反的相位。信号生成单元Iio基于关于带6的伸长的信息对周期信号的振幅值和波长进行设置。在加法单元109处将计算单元105的输出和信号生成单元110的输出相加，其结果被输出到驱动电路108(驱动单元)。驱动电路108将驱动信号输出至电机7。作为另选方案，第一控制信号和第二控制信号可以分别被输出至驱动电路108 (驱动单元)，驱动电路108可以基于上述信号生成驱动信号。图3例示了电子装置的控制块。中央处理单元(CPU) 17执行存储在只读存储器 (ROM) 16中的程序。CPU 17负责例如用于电机控制的计算。随机存取存储器(RAM) 19存储要由CPU 17执行的数据。专用集成电路(ASIC) 18包括图2所示的信号生成单元110、速度计算单元107以及位置计算单元106等。专用集成电路(ASIC) 18与CPU 17通信，并执行计算处理、信号输入处理、及信号输出处理。例如，从编码器传感器13输出的信号被输入到ASIC 18，然后ASIC18将信号输出至驱动电路108。在本示例性实施例中，CPU 17可包括在ASIC 18中。图4A例示了基于被驱动体(可移动物体)2的位置的带6的长度和带6的伸长。 图4A对应于图IA。垂直轴表示带6的长度，水平轴表示被驱动体2的位置。虚线表示当假设被驱动体停止时带6的长度，实线表示当被驱动体以预定速度移动时带6的长度。虚线和实线之差表示由于电机驱动引起的带6的伸长量(AS)。图4B是水平轴表示电机7用于拉动被驱动体的力的传送路径的长度D、垂直轴表示带6的伸长量AS的图。水平轴上的范围dl表示图IA所示的被驱动体的移动范围，水平轴上的范围d2表示图IB所示的被驱动体的移动范围。例如，在范围dl中，最大带伸长量是0. 25mm。该伸长量对应于带6的长度的0. 025%，在范围d2中，最大伸长量是0. 55mm。如图4B所示，带伸长量Δ S和电机7用于拉动被驱动体的力的传送路径的长度D 之间的关系不能用线性表达式来表示。这种关系形成向下突出的图形。带6的每单位长度的伸长量也具有类似的特性。因此，当被驱动体如图IA所示移动时，在例如第一扫描位置(Xl)与相对接近电机皮带轮的第二扫描位置胁之间的每单位长度的带的伸长量存在差异。图5Α和图5Β例示了被控制以预定速度VT移动的被驱动体的速度波动。在图5Α 和图5Β中，由于齿槽的影响速度发生波动。假设对带6施加相同的力。图5Α例示了当带6没有伸长(每单位长度的伸长量较小)时的速度波动。在这种情况下，齿槽周期是To。另一方面，图5B例示了当带6存在伸长时(每单位长度的伸长量较大)的速度波动。在这种情况下，齿槽周期是Ts。在这种情况下，Ts小于To (Ts < To)。
这种差异的原因在于带6的伸长的影响。当带6没有伸长时，电机旋转角度θ引起支撑被驱动体的带6移动对应于角度θ的距离。然而，当带6存在伸长时，被驱动体的移动距离变得短于对应于电机的旋转量的距离。如图6Α所示，信号生成单元110生成具有周期Ts的控制信号，以减少具有齿槽周期Ts的齿槽，进而减少上述速度改变。图6Β例示了电机7用于拉动被驱动体的力的传送路径的长度D、与控制信号的周期Ts之间的关系。在图6Β所示的图中，与图4Β中所示的图类似，长度D与周期Ts之间的关系不能通过线性表达式来表示，并形成向下突出的图形。信号生成单元110包括用于获取作为周期信息的周期Ts的获取单元。该获取单元获取关于被驱动体的移动方向和位置的信息，并基于该信息从表中获取作为周期信息的周期Ts。信号生成单元110输出具有该周期Ts的信号。参照图IA和图1B、以及图6B，当将被驱动体2向皮带轮8拉动的部件的长度变短时，信号生成单元110增长要生成的信号的周期。换句话说，当被施加拉力(pulling force)的带6的长度变短时，信号生成单元110增长要生成的信号的周期。相反，被施加拉力的带6的长度变长，信号生成单元110缩短要生成的信号的周期。在图IA中，被驱动体2向右移动会减小将被驱动体2向皮带轮8拉动的部件的长度。换句话说，在图IB中，被驱动体2向左移动，会减小将被驱动体2向皮带轮8拉动的部件的长度。以此方式，本示例性实施例执行使得基于将被驱动体2向皮带轮8拉动的部件的长度来设置周期"Ts的控制。作为另一个示例，当将被驱动体2向皮带轮8拉动的部件的长度减少预定量时，信号生成单元Iio增长要生成的信号的周期。另一方面，当将被驱动体2向皮带轮8拉动的部件的长度增加预定量时，信号生成单元110缩短要生成的信号的周期。下面将进一步说明上述控制。如图IA所示，为了使被驱动体从皮带轮9向皮带轮 8移动，信号生成单元110在被驱动体2的移动方向上设置第一区域(包括Xl的区域)和第二区域(包括X2的区域)。信号生成单元110设置信号的周期的长度，以使在第一区域中移动被驱动体2时信号生成单元Iio生成的信号的周期变得短于在第二区域中移动被驱动体2时信号生成单元110生成的信号的周期。另外，如图IB所示，为了使被驱动体从皮带轮8向皮带轮9移动，信号生成单元 110在被驱动体2的移动方向上设置第三区域(包括X2的区域)和第四区域(包括Xl的区域)。信号生成单元110设置信号的周期的长度以使在第三区域中移动被驱动体2时信号生成单元Iio生成的信号的周期变得短于在第四区域中移动被驱动体2时信号生成单元 110生成的信号的周期。接下来，将说明上述周期信号111的输出的具体示例。图7A例示了具有振幅AC 的直流信号，输出该直流信号以具有伺服周期Tc。振幅AC的表对应于图6B。如图6C所示，当周期Ts的值的变化小时、或者出于减少数据量和控制负荷的目的，例如信号生成单元110可执行控制，以使针对各方向的移动范围被划分成三个区域(第一区域、第二区域和第三区域)，并且仅三个值被用作周期Ts的值。作为另选方案，信号生成单元110可执行控制，以使从针对前向方向和后向方向中的各个的多个区域中选择明显受到齿槽影响的区域，并且信号生成单元110输出具有对应于该区域的周期的控制信号。图8是例示图2所示的信号生成单元110执行的控制流程的流程图。在步骤Sl 中，信号生成单元Iio获取关于被驱动体2的移动方向和位置的信息。在步骤S2中，信号生成单元110基于所获取到的信息来获取周期的值。在步骤S3中，信号生成单元110输出具有所获取的周期的信号。在步骤S4中，信号生成单元110确定该处理是否结束。如果信号生成单元110确定该处理未结束(步骤S4 否)，则信号生成单元110基于预定周期(1 毫秒)执行该处理。如果信号生成单元110确定该处理结束(步骤S4:是)，则信号生成单元110停止该处理。图9例示了装置的示例。图9例示了当将电子装置应用于记录装置时的示例。如图9所示，记录头1安装在滑架2上。滑架2对应于图IA和图IB所示的被驱动体2。滑架2在由主导向轨3和副导向轨4支持并导引的同时进行移动。主导向轨3和副导向轨4是导向部件，主导向轨3和副导向轨4被布置为使得滑架2被设置在与记录介质15的传输方向相交叉的方向上，并使得记录头1被设置为与记录介质5大致保持预定距
1 O在滑架2处，控制信号和图像数据经由记录介质(柔性板)5从记录装置的控制单元被传送到记录头1。该记录装置执行在前向路径方向上的记录操作和在后向路径方向上的记录操作。
带6围绕耦合至电机7的皮带轮(电机皮带轮)8和皮带轮9 (从动皮带轮)伸张。滑架2被固定在带6上。传送辊10通过传送电机驱动来传送记录介质15。排出辊11 将记录有图像的记录介质15排出至记录装置的外部。外壳12容纳主导向轨3、副导向轨4 以及固定至其上的其他部件，从而建立上述机构。电子装置并不限于记录装置。例如，电子装置可以通过例如用于驱动具有行传感器的读取单元来扫描文档的图像读取装置(扫描器)来实现。上面说明了第一示例性实施例，其中周期信号的周期的值基于带伸长量来校正。 然而，作为替代，可以校正相位9。例如，如图IOA所示，恒速控制区域Xl至Χ2被划分成三个控制区域Al、Α2和A3，并针对各个区域确定相位φ的调整值。如图IOB所示，针对前向路径和后向路径中的各个确定相位Ψ的调整值。另外，以上参照图6C描述了针对各方向将各移动区域划分成三个区域(第一区域、第二区域和第三区域)的示例。然而，划分区域的数量并不限于此，划分区域的数量可以是其他大于3的值G或5)。另外，上面基于使用带作为传输部件的例子对示例性实施例进行了说明，但是本发明可以应用于使用任何其他可伸张的传输部件的情况。虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释以涵盖所有变型、等同结构和功能。
权利要求
1.一种装置，该装置包括被驱动体；电机，其被配置为用作所述被驱动体的驱动源；扫描单元，其被配置为使所述被驱动体移动，并包括连接到所述电机的第一皮带轮、与所述第一皮带轮相对设置的第二皮带轮、以及围绕所述第一皮带轮和所述第二皮带轮伸张的部件；获取单元，其被配置为获取所述被驱动体的位置信息；以及信号生成单元，其被配置为基于所述获取单元获取到的所述位置信息，生成用于控制所述电机的驱动的周期信号，其中，当被施加拉力的所述部件的长度变短时，所述信号生成单元增长要生成的所述周期信号的周期。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在使所述被驱动体从所述第二皮带轮向所述第一皮带轮移动的情况下，在所述被驱动体的移动方向上设置第一区域和第二区域，并且在所述第一区域中移动所述被驱动体时所述信号生成单元生成的所述周期信号的周期、短于在所述第二区域中移动所述被驱动体时所述信号生成单元生成的所述周期信号的周期。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，在使所述被驱动体从所述第一皮带轮向所述第二皮带轮移动的情况下，在所述被驱动体的移动方向上设置第三区域和第四区域，并且在所述第三区域中移动所述被驱动体时所述信号生成单元生成的所述周期信号的周期、短于在所述第四区域中移动所述被驱动体时所述信号生成单元生成的所述周期信号的周期。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述信号生成单元生成用于控制所述被驱动体的速度的信号。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述被驱动体包括记录头或读取单元。
6.一种装置，该装置包括被驱动体；电机，其被配置为用作所述被驱动体的驱动源；扫描单元，其被配置为使所述被驱动体移动，并且包括连接到所述电机的第一皮带轮、 与所述第一皮带轮相对设置的第二皮带轮、以及围绕所述第一皮带轮和所述第二皮带轮伸张的部件；获取单元，其被配置为获取所述被驱动体的位置信息；以及信号生成单元，其被配置为基于所述获取单元获取到的所述位置信息，生成用于控制所述电机的驱动的周期信号，其中，当将所述被驱动体拉向所述第一皮带轮的所述部件的长度变短预定量时，所述信号生成单元将要生成的所述周期信号的周期改变为更长的值。
全文摘要
本发明提供一种装置。所述装置包括被驱动体；电机，其被配置为用作所述被驱动体的驱动源；扫描单元，其被配置为使所述被驱动体移动，并且包括连接至所述电机的第一皮带轮、与所述第一皮带轮相对设置的第二皮带轮、以及围绕所述第一皮带轮和所述第二皮带轮伸张的部件；获取单元，其被配置为获取所述被驱动体的位置信息；以及信号生成单元，其被配置为基于所述获取单元获取到的所述位置信息，生成用于控制所述电机的驱动的周期信号，其中当被施加拉力的部件的长度变短时，所述信号生成单元增长要生成的所述周期信号的周期。
文档编号H04N1/047GK102196146SQ201110034378
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年1月29日
发明者岩楯康宽 申请人:佳能株式会社