JP4921055B2 - 搬送装置及び該装置を備えた記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送装置、記録装置に関するものである。

近年、駆動源としてＤＣモータを採用し、エンコーダによる位置検出情報をフィードバックすることにより高精度な位置制御を行ない、かつ高速に駆動することが可能なサーボ制御を採用した搬送装置や記録装置が多い。ＤＣモータの制御では、パルスモータによる制御とは異なり、脱調がなく、高速回転が可能である。

また、モータの位置情報はエンコーダ信号を用いることにより、高い精度で検出することが可能であり、その検出情報をフィードバックすることにより、精度よく位置決め制御や速度制御を行うことができる。

ＤＣモータは、動作（搬送動作や記録動作）を連続して行うと温度が上昇して出力トルクが下がり、最終的には制御の精度が低下する場合がある。このため、ＤＣモータの昇温を検知して、モータ駆動速度を下げる処理、駆動と駆動との間にウエイト処理を設けるなどの処理を行っている。

このモータの昇温の検知手段としては、温度センサーをモータやモータドライバーに設けて検知する方法が知られている。

また、特許文献１では、温度センサーを用いずに、モータの温度上昇に対応している。モータ駆動期間における制御装置の出力値の累積値を計算し、その計算結果に基づき、ＤＣモータの停止時間を定めている。
特開平５−３８１７９号公報

さて、モータ昇温の検知を行う場合、例えば、モータの駆動パターン毎にそれぞれ閾値を持つ方法がある。しかし、記録装置などでは、様々な記録動作モードがあり、しかも画像データにより、記録動作は異なるため、温度上昇の検知するためにはより複雑になる。

一方、記録装置における給紙動作のモータ駆動パターンは、記録する画像品位などによって幾つかのパターンに限られているので、閾値を定めて制御することは比較的容易である。

しかしながら、給紙機構の構成によっては、給紙機構の動作中に、メカ的負荷の変動が発生する。このため、負荷変動によりＤＣモータへ供給する電力（ＰＷＭ値）も変動してしまう。この負荷の大きさは装置ごとに異なるために、一律の閾値では正確に判定することはできない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、ＤＣモータの昇温を適切に判断する装置を提供することである。

本発明の第１の形態は、用紙を給紙するための給紙ローラと、給紙された用紙を搬送するための搬送ローラと、前記給紙ローラと前記搬送ローラを回転させるためのＤＣモータと、前記ＤＣモータの駆動力を前記給紙ローラと前記搬送ローラの両方に伝える第１状態と、前記ＤＣモータの駆動力を前記給紙ローラには伝えず前記搬送ローラに伝える第２状態とを切り替える切替手段と、エンコーダで得られる情報を用いて前記ＤＣモータのサーボ制御を行う制御手段とを備え、前記給紙ローラによる用紙の給紙に続いて前記搬送ローラによる用紙の搬送を行う搬送装置であって、前記制御手段は、前記サーボ制御において、駆動のプロファイルに基づいて前記ＤＣモータのモータドライバに与えるＰＷＭ信号を繰り返し生成する手段と、前記第１状態で給紙を行うときの前記ＤＣモータの加速制御において生成される前記ＰＷＭ信号の値が第１の閾値を超える回数をカウントする手段と、前記カウントした回数が第２の閾値を超えたか否かで前記ＤＣモータの昇温を判定し、判定結果に応じて前記第２状態で搬送を行うときの前記ＤＣモータの駆動パターンを変える手段とを含むことを特徴とする。

本発明の第１の形態は、用紙に記録を行う記録ヘッドと、用紙を給紙するための給紙ローラと、給紙された用紙を搬送するための搬送ローラと、前記給紙ローラと前記搬送ローラを回転させるためのＤＣモータと、エンコーダで得られる情報を用いて前記ＤＣモータのサーボ制御を行う制御手段とを備え、前記給紙ローラによる用紙の給紙に続いて、前記搬送ローラにより搬送される用紙に対して前記記録ヘッドを走査させて記録を行う記録装置であって、前記サーボ制御において、駆動のプロファイルに基づいて前記ＤＣモータのモータドライバに与えるＰＷＭ信号を繰り返し生成する手段と、前記給紙ローラで給紙を行うときの前記ＤＣモータの加速制御において生成される前記ＰＷＭ信号の値が第１の閾値を超える回数をカウントする手段と、前記カウントした回数が第２の閾値を超えたか否かで前記ＤＣモータの昇温を判定し、判定結果に応じて前記記録ヘッドの走査の駆動パターンを変える手段とを含むことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、モータ駆動中に負荷変動があっても正しくモータの昇温を検知することが出来る。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
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。

図１は、実施形態における記録装置の機構部を示す斜視図である。１は用紙（シート状の被記録媒体）を搬送するためのＤＣモータからなる駆動源であるＬＦモータである。２は用紙を搬送するＬＦローラである。３はＬＦローラの位置、速度を検出するためのエンコーダであり、ＬＦローラ２と同軸上に取り付けられている。このＬＦモータ１は、給紙ローラと搬送ローラの駆動源である。

４は用紙をトレイ（用紙積載部）給紙するための給紙ローラである。５は積載された用紙を給紙ローラ４に押し当てるための圧板である。８はＬＦローラ２と給紙ローラ４の駆動を繋げるための給紙レバーである。記録ヘッドを取り付けるキャリッジ７（図１では不図示）が移動して給紙レバー８をたおすと、ＬＦローラ２の駆動が給紙ローラ４に繋がる。給紙動作が行われると、圧板５が上がり用紙を給紙ローラ４に押し当て、給紙ローラ４と分離ローラ（不図示）が用紙を１枚挟み込む動作となる。この動作を行うとき、メカ的負荷が高くなる。

そして、分離された用紙がＬＦローラ２付近まで搬送されたとき、圧板５は下がり給紙ローラ４と分離ローラが、高くなった負荷が低下する。このように圧板５と分離ローラの上下によって、動作に伴うメカの負荷の増減が生じる。

図２は、実施形態における記録装置の制御ブロック図である。９は記録装置の制御を行うＣＰＵ及びＧ．Ａ．（ゲートアレイ）であり、１０はＲＡＭである。このＲＡＭは記録バッファや受信バッファや制御のパラメータを保持する作業領域などが設けられている。

１１はＲＯＭで、ＣＰＵのプログラムや駆動パラメータを格納している。駆動パラメータは、モータ駆動パターンや記録ヘッドの駆動テーブルなどである。１２はＬＦモータ１を駆動するためのモータドライバである。

ＬＦモータ１はエンコーダ３から得られる位置情報、速度情報を用いたサーボ制御によって駆動される。サーボ制御は、ＲＯＭ１１に格納されているプログラムをＣＰＵ９が実行することにより具現される。サーボ制御処理は、サーボ周期△Ｔ毎に繰り返し処理されるものである。

なお、ＣＰＵ及びＧ．Ａ．（ゲートアレイ）９からモータドライバ１２に出力されるPWM信号はデューティー値（ハイレベルとロウレベルの比、オンとオフの比）で表される。このデューティー値の範囲は０％から１００％である。デューティー値が大きいほどモータに供給される電力は大きくなる。

給紙ローラ４は、ＬＦローラ２との間に設けられた伝達手段によりＬＦモータ１の駆動力を伝達される。ＬＦローラ２と給紙ローラとの間の駆動力の伝達（オン／オフ）は、給紙レバー８で切替えられる。

図７は記録装置の斜視図である。キャリッジ７０１に登載された記録ヘッド７０４は、インクを吐出可能な吐出口（ノズル）とインクを収容するインクタンクとを備えている。記録ヘッド７０４の吐出口は、下方に位置する用紙７０５上にインクを吐出して記録するように、吐出口を下に向けてキャリッジ７０１上に搭載されている。

キャリッジ７０１は、２つのガイド軸７０２と７０３によって、それらの軸方向に沿って移動可能に支持されており、不図示のＤＣモータからなるＣＲ（キャリッジ）モータの駆動により、記録領域を含む走査領域を、主走査方向である矢印Ｑ１，Ｑ２で示す方向に沿って往復走査する。キャリッジ７０１による１回の主走査が終了すると、搬送ローラ７０６は、用紙７０５を矢印Ｐ方向である副走査方向に一定量（記録ヘッド７０４による記録幅に相当する距離）だけ搬送する。このように記録ヘッドの走査（動作）と用紙の搬送（動作）を繰り返して１頁の記録を行う。７０７は、プラテンである。

図３は、実施形態における記録動作の制御のフローである。まず、Ｓ３０１において給紙動作を行う。次に、Ｓ３０２においてモータ昇温フラグがオンであるか否かを判断する。フラグがオフ（Ｎ）であれば、Ｓ３０３の記録モード１に進む。フラグがオン（Ｙ）であれば、Ｓ３０４の記録モード２へ進む。いずれも、１バンドの記録動作（ＣＲモータの駆動）と搬送動作（ＬＦモータの駆動）を行う。

給紙動作でＬＦモータが昇温していると判断すると、その後の搬送動作（排紙動作）で、更なる昇温を防止する制御を行うのである。

図８を用いて記録モード１と記録モード２の説明をする。図８（Ａ）は、記録モード１を、図８（Ｂ）は記録モード２を示す。

図８（Ａ）は、ＣＲモータの走査速度と走査のタイミング、ＬＦモータの速度と搬送のタイミング、を示す図である。図から明らかなように期間Ｔ１において、ＣＲモータの減速／加速制御のタイミングにＬＦモータの加速／減速制御を行なっている。このＴ１の期間は２つのモータは同時に駆動している。

図８（Ｂ）も、図８（Ａ）と同様の駆動を行っている。ただし、モータは同時に駆動している期間Ｔ２は、Ｔ１より短い。同じ画像を記録する場合、ＬＦモータを１回の搬送で駆動する時間は記録モード１と記録モード２で同じであるが、記録モード２においてＬＦモータが停止している時間は記録モード１のそれよりも長い。ＣＲモータを１回の走査で駆動する時間は記録モード１と記録モード２で同じであるが、ＣＲモータが停止している時間は記録モード１よりも記録モード２のほうが長い。従って、モータ昇温フラグがオンの場合、記録モード２を選択して、ＬＦモータの温度上昇を防止する。

次に、Ｓ３０５において１ページ分の記録が終了したか否か判断する。終了していればＳ３０６へ進む。終了していなければＳ３０２へ戻る。

Ｓ３０６で排紙動作を行う。ただし、ここでも、フラグの判定を行い、フラグがオンであれば、ウエイトを行う処理をしても構わない。あるいは搬送速度を下げる処理を行っても構わない。
Ｓ３０６で排紙動作を行った後、Ｓ３０７において次のページの記録動作を行うか否か判断する。

次のページの記録を行う場合にはＳ３０１へ戻り、次のページの記録を行わない場合にはＳ３０８へ進みスタンバイ状態へ移行する。

スタンバイ状態では、待機しながら、ホスト装置から記録を開始する指示がこないか判断する。例えば、１分間、記録を開始する指示を受信しなければ、記録ヘッドをキャッピングするとともに、フラグをオフする。

しかし、１分間の間に、記録を開始する指示を受信した場合、モータ昇温フラグのオンからオフへの変更は行わず、モータ昇温フラグのオンを維持したまま、スタンバイ状態から移行して図３のスタートへ移行する。

補足すると、モータ昇温モードのフラグをオフにする処理を、１ページの印字動作後にすぐ実行しない理由は、記録を開始する指示を受信する可能性があるからである。

モータの温度が完全に下がりきらないうちに、給紙動作や記録動作をおこなうと、再びモータが昇温することになる。このような場合に、モータ昇温フラグページ毎に記録モードが異なり（記録モード１または記録モード２）、結果として、ページごとに画像品位が異なる場合があるからである。

以上、図３の処理をまとめると、モータ昇温している場合は、１ページの記録のスループットを落として記録を行う。そして、一連の記録動作を行う間は、記録シーケンスの変更を行わないように制御する。

図４は、Ｓ３０１における給紙動作の処理フローである。この中で、昇温モードをオンにするか否か判定が行われる。

まず、Ｓ４０１において給紙動作を開始し、ＬＦモータを駆動するサーボ制御を開始する。このときカウント値（Ｔｈｏｔの値）を初期化する（値をゼロ）にする。このＴｈｏｔはモータ駆動中にＰＷＭ値が閾値を超えた回数である。

次に、Ｓ４０２においてＬＦモータが加速制御（加速制御領域）であるか否か判定する。加速制御は圧板５と分離ローラの上昇はまだ開始しておらず、メカの負荷の上昇によってＰＷＭの値が影響を受けない状態である。

Ｓ４０２が真（Ｙ）の場合、Ｓ４０３に遷移する。Ｓ４０３においてＰＷＭ値＞閾値（ＰＷＭｈｏｔ、例えば９０％）であるか否かを判定する。このＰＷＭｈｏｔによりＰＷＭ値の上昇を判定する。

ＰＷＭｈｏｔはモータ駆動パターン毎に個別の値を設定することが出来る。本実施形態においては、速度優先モード、標準モード、画質優先モードの３つの印字モード（モータ駆動モード）がある。この駆動モードに対応する速度プロファイルを備えている。この速度プロファイルは、それぞれ適切な加速が行えるように異なる速度情報を備えている。この駆動モードに対応させて閾値を設けることができる。

Ｓ４０３が真（Ｙ）の場合、Ｓ４０４に遷移する。Ｓ４０３が偽（Ｎ）の場合、Ｓ４０２に戻る。
次に、Ｓ４０４においてＴｈｏｔの値を加算（インクリメント）する。カウント値を更新する。

次に、Ｓ４０５においてＴｈｏｔ＞Ｔｈｏｔｌｉｍｉｔであるかどうか判定する。ＴｈｏｔｌｉｍｉｔはＰＷＭ値を超えた回数を評価するための閾値（例えば１５）である。回数が多ければ多いほど、ＰＷＭ値が閾値を超えた時間が長いことが判る。従って、カウント値が閾値を超えた場合には、モータの温度が上昇しているとみなすことが出来る。逆に、カウント値が小さい間は、ＰＷＭ値が閾値を超えた時間が短く、モータの温度は上昇していないとみなすことができる。なお、カウントする方法の他に、閾値を超えた期間の長さ（時間）を計測する方法でも構わない。

本実装形態においては、ＰＷＭｈｏｔと同じく印字モード毎に対応させることが出来る。あるいは、別の実施形態として、印字モードに関わらず同じ値を用いても構わない。

Ｓ４０５が真（Ｙ）の場合、Ｓ４０６に遷移する。Ｓ４０６においてモータ昇温フラグをオンにする。Ｓ４０５が偽（Ｎ）の場合、Ｓ４０２に戻る。

次に、Ｓ４０７において定速制御を行う。Ｓ４０８では減速制御を行う。Ｓ４０９では位置決め制御を行い、給紙動作を終了する。

Ｓ４０２からＳ４０５の処理は、サーボ周期△Ｔ毎に１回行われる処理である。このサーボ周期は例えば１ミリ秒である。従って、上述したカウント値が２０であれば、ＰＷＭ値が閾値より大きい期間が２０ミリ秒あったとみなすことができる。この場合、カウント値が２０であり、閾値である１５より大きいため、モータ昇温フラグがセットされる。

以上、図４の処理フローをまとめると、給紙動作におけるモータ駆動中にＰＷＭ値が閾値をある一定時間超えるか否かを判定することで、モータの昇温を判定する。この判定をモータの加速制御のみ行うことによって、メカの負荷の上昇による誤判定を防ぐというものである。

以上の構成により、従来、図５に示すように、給紙動作中のメカの負荷変動によって、モータの昇温が誤って検知されていたが、図６に示すように、加速制御領域という、適切なタイミングでＰＷＭ値のモニターを行うことで、モータの昇温を誤って判定することを防止できる。

＜他の実施形態＞
以上実施形態について説明したが、図２に示す、ＬＦローラ２と給紙ローラとの間の駆動力の伝達（オン／オフ）の切替えは、ＣＰＵからの制御信号をうけて、例えばソレノイドなどにより行われても構わない。

また、例えば、図４の制御フローにおいて、ＰＷＭ値が閾値を超えたか否かを判定するための、ＰＷＭ値をモニターする期間の長さをモータの駆動モードごとに異ならせても構わない。つまり、ＰＷＭ値をモニターの開始からＰＷＭ値をモニターの終了までの期間の長さを駆動モードごとに異ならせるのである。

あるいは、ＰＷＭ値をモニターの開始からＰＷＭ値をモニターの終了までの期間の長さは同じであっても、ＰＷＭ値をモニターする開始タイミングをモータ駆動モード毎に異ならせても構わない。

さらには、ＰＷＭ値をモニターの開始からＰＷＭ値をモニターの終了までの期間の長さ、ＰＷＭ値をモニターする開始タイミングの組み合わせをモータ駆動モード毎に異ならせても構わない。

これは、モータ駆動モードによって、モータの制御プロファイル（サーボ制御における速度プロファイルや位置プロファイル）が異なり、ＰＷＭ値が高くなる期間やタイミングが異なるからである。

ＰＷＭ値の閾値についても９０％という値に限定することなく他の値（８５％あるいは９５％）でも構わない。

実施形態における記録装置の機構部を示す斜視図 実施形態における記録装置を制御する制御ブロック図 実施形態における記録装置のモータ昇温制御の処理フロー 実施形態における記録装置の給紙動作の処理フロー 従来例の動作説明図 実施形態の動作説明図 実施形態の記録装置の斜視図 実施形態の記録モード１及び２の説明図

Claims (5)

1. 用紙を給紙するための給紙ローラと、
   給紙された用紙を搬送するための搬送ローラと、
   前記給紙ローラと前記搬送ローラを回転させるためのＤＣモータと、
   前記ＤＣモータの駆動力を前記給紙ローラと前記搬送ローラの両方に伝える第１状態と、前記ＤＣモータの駆動力を前記給紙ローラには伝えず前記搬送ローラに伝える第２状態とを切り替える切替手段と、
   エンコーダで得られる情報を用いて前記ＤＣモータのサーボ制御を行う制御手段と
   を備え、前記給紙ローラによる用紙の給紙に続いて前記搬送ローラによる用紙の搬送を行う搬送装置であって、
   前記制御手段は、
   前記サーボ制御において、駆動のプロファイルに基づいて前記ＤＣモータのモータドライバに与えるＰＷＭ信号を繰り返し生成する手段と、
   前記第１状態で給紙を行うときの前記ＤＣモータの加速制御において生成される前記ＰＷＭ信号の値が第１の閾値を超える回数をカウントする手段と、
   前記カウントした回数が第２の閾値を超えたか否かで前記ＤＣモータの昇温を判定し、判定結果に応じて前記第２状態で搬送を行うときの前記ＤＣモータの駆動パターンを変える手段と
   を含むことを特徴とする搬送装置。
2. 前記プロファイルを複数有し、前記第１の閾値は用いるプロファイルに応じた異なる値であることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記プロファイルを複数有し、用いるプロファイルに応じて前記回数をカウントする期間を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
4. 前記プロファイルを複数有し、用いるプロファイルに応じて前記回数のカウントを開始するタイミングを異ならせることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
5. 用紙に記録を行う記録ヘッドと、
   用紙を給紙するための給紙ローラと、
   給紙された用紙を搬送するための搬送ローラと、
   前記給紙ローラと前記搬送ローラを回転させるためのＤＣモータと、
   エンコーダで得られる情報を用いて前記ＤＣモータのサーボ制御を行う制御手段と
   を備え、前記給紙ローラによる用紙の給紙に続いて、前記搬送ローラにより搬送される用紙に対して前記記録ヘッドを走査させて記録を行う記録装置であって、
   前記サーボ制御において、駆動のプロファイルに基づいて前記ＤＣモータのモータドライバに与えるＰＷＭ信号を繰り返し生成する手段と、
   前記給紙ローラで給紙を行うときの前記ＤＣモータの加速制御において生成される前記ＰＷＭ信号の値が第１の閾値を超える回数をカウントする手段と、
   前記カウントした回数が第２の閾値を超えたか否かで前記ＤＣモータの昇温を判定し、判定結果に応じて前記記録ヘッドの走査の駆動パターンを変える手段と
   を含むことを特徴とする記録装置。

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