JP5927831B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

従来、記録ヘッドのノズルからインク液滴を吐出して、記録シートに画像を形成する画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置では、画像形成処理の実行時、モータにより、記録ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に移動させて、記録ヘッドを主走査方向に搬送し、これと共に記録ヘッドから、対向する記録シートにインク液滴を吐出し、記録シートに画像を形成する。

ところで、この種の画像形成装置では、キャリッジをホームポジション付近で移動させる場合や、用紙を正確に目標位置に停止させる場合等に、駆動対象（キャリッジや用紙等）を、微小速度でゆっくりと移動させる必要がある。

インクジェット方式の画像形成装置では、一般的に、記録ヘッドのノズル面の乾燥を防ぐため、ホームポジションに、記録ヘッドのノズル面を覆うキャップが設けられる。このキャップ機構としては、例えば、キャリッジから移動に伴う押圧力を受けて、キャップを記録ヘッドのノズル面に接近させるように移動させる一方、キャリッジが離れる方向に移動すると、自重等によりキャップを記録ヘッドのノズル面から離脱させるように移動させるものが知られている。そして、このような構成の画像形成装置においては、高速でキャリッジをホームポジション付近で移動させると、キャップが記録ヘッドのノズル面と擦れて、記録ヘッドのノズル面が損傷する可能性がある。また、キャップとキャリッジとの接触による衝撃によっては、メニスカスブレイクが生じることで次のインク液滴の吐出動作に悪い影響が生じたりする。この他、キャップとキャリッジとの接触による衝撃によっては、キャップに溜まったインクが漏れ出す可能性もある。このような理由から、従来では、ホームポジション付近において、キャリッジを微小速度で移動させている。

具体的に、駆動対象を微小速度で移動させる方法としては、キャリッジが所定量前進する度、モータへ入力する電流量を、一旦初期値まで下げて、その後、再び、電流量を初期値から、徐々に上げるようにして、モータを駆動することにより、キャリッジを、微小速度で移動させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、例えば、エンコーダからパルス信号が入力されると、キャリッジが前進したと判定して、電流量を初期値に戻すといった処理を行う。

特開２００８−２１９９６３号公報

ところで、従来技術によれば、キャリッジに作用する負荷の変動によってキャリッジの速度が基準値以上となると初期値を下げて、キャリッジの速度を抑えるようにしているが、このような技術は、初期値を下げてキャリッジの速度を抑えるものであるので、速度の挙動を十分に制御することができない可能性がある。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、キャリッジの搬送制御を行うモータ制御装置に限らず、モータ制御装置一般において、駆動対象を低速で微小駆動する際の速度の挙動を改善し、速度制御の精度を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた本発明は、モータから生じる動力を駆動対象に作用させて駆動対象を変位させる駆動機構が備えるモータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、検知手段と、駆動制御手段と、設定手段と、を備える。このモータ制御装置において、検知手段は、駆動対象が所定量変位したことを検知し、駆動制御手段は、検知手段により駆動対象が所定量変位したことが検知される度、モータに対する操作量を予め定められた初期値に変更し、その後、操作量変更処理を実行することによって、駆動対象を所定量変位させる。ここでいう操作量変更処理は、所定時間毎にモータに対する操作量を予め定められた量増加させる処理のことである。モータドライバは、この操作量に対応した駆動電流又は電圧でモータを駆動する。

一方、設定手段は、駆動制御手段が操作量を初期値に変更した時点から操作量変更処理を開始するまでの待機時間として、ゼロ以上の時間を、駆動対象に作用する負荷に応じて設定する。具体的には、負荷の減少に応じて待機時間を長く設定する。そして、上記駆動制御手段は、モータに対する操作量を初期値に変更した後、設定手段により設定された待機時間が経過した時点で操作量変更処理の実行を開始する。

このように構成された本発明のモータ制御装置によれば、駆動対象に作用する負荷変動による駆動対象の速度変化を、待機時間の調整により抑えることができる。従って、本発明によれば、従来のように初期値の変更によって駆動対象の速度を制御するよりも、高精度に速度制御を行うことができて、駆動対象を低速で微小駆動する際の速度の挙動を改善し、駆動対象の速度が負荷変動によって上昇するのを効果的に抑えることができる。

ところで、このモータ制御装置には、負荷を表す量として、駆動制御手段が操作量変更処理の実行を開始した時点から検知手段により駆動対象が所定量変位したことが検知されて駆動制御手段により操作量が初期値に変更される時点までの時間である駆動時間を検出する検出手段を設けることができる。そして、設定手段は、検出手段により検出される駆動時間の減少に応じて待機時間を長く設定する構成にすることができる。このように駆動時間を指標に、待機時間を設定すれば、簡単な処理で高精度な速度制御を実現することができ、効果的に駆動対象の速度が負荷変動によって上昇するのを抑えることができる。

具体的に、設定手段は、駆動時間が予め定められた基準時間以上である場合には、待機時間をゼロに設定し、駆動時間が基準時間未満である場合には、待機時間を、基準時間と駆動時間との差に対応した時間に設定することで、駆動時間の減少に応じて待機時間を長く設定する構成にすることができる。駆動対象を、一定速度以下に抑えるように駆動することが要求されるケースにおいては、このように待機時間を、基準時間と駆動時間との差に対応した時間に設定することで、駆動対象を一定速度以下に抑えつつ、駆動対象の駆動制御を行うことができる。従って、この発明によれば、要求されるスループットを満足させつつ、駆動対象の速度を要求される速度以下に抑えた駆動制御を行うことが可能である。

また、上述した駆動時間は、検知手段により駆動対象が所定量変位したことが検知される時間間隔を計測し、計測された時間間隔から、当該時間間隔を計測した期間における駆動制御手段の待機時間を減算することによって、検出することができる。このように駆動時間を検出すれば、容易に得られる情報に基づいて、簡単に駆動時間を検出することが可能である。

この他、設定手段については、負荷の減少に応じて、待機時間をゼロより大きい予め定められた固定時間に設定する構成にされてもよい。例えば、設定手段は、駆動時間が予め定められた基準時間未満となるまでは、待機時間をゼロに設定し、駆動時間が基準時間未満となると、待機時間をゼロより大きい予め定められた固定時間に設定する構成にすることができる。このように待機時間を設定すれば、簡単な処理によって、駆動対象を低速で微小駆動する際の速度の挙動を改善することができる。このような技術は、例えば、駆動対象に対する負荷がある時期に減少するものの、減少後には、負荷が余り変わらないような環境に適用することができる。

また、検知手段は、駆動対象の変位に応じたパルス信号を出力するエンコーダから入力されるパルス信号に基づき、駆動対象が所定量変位したことを検知する構成にすることができる。例えば、検知手段は、エンコーダ信号からパルス信号が入力されたことを契機に、駆動対象が所定量変位したと検知する構成にすることができる。このように検知手段を構成して上述した手法で駆動対象の駆動制御を行えば、駆動対象を、エンコーダの分解能に対応した微小な距離間隔で変位させることができて、駆動対象の良好な微小駆動を実現することができる。

また、上述した駆動機構としては、モータから生じる動力を、駆動対象としての、インク液滴をノズルから吐出する記録ヘッドを搭載したキャリッジに作用させるキャリッジの搬送機構を挙げることができる。キャリッジ搬送機構におけるキャリッジの搬送制御に、本発明のモータ制御装置を適用すれば、例えば、記録ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップ機構周辺で、キャリッジを負荷変動による影響を抑えて良好に微小駆動することができて、キャリッジと共に記録ヘッドが高速移動することにより、ノズル面が傷ついたり、キャリッジに衝撃が生じて、記録ヘッドにおいてメニスカスブレイクが生じたりする可能性を抑えることができる。

この他、上記駆動機構としては、モータから生じる動力を、駆動対象としてのシートを搬送する搬送ローラに作用させるシート搬送機構を挙げることができる。シート搬送機構における搬送ローラの回転制御に、本発明のモータ制御装置を適用すれば、例えば、シート姿勢を原因とする負荷変動にも適切に対応して、シートが急加速しないようにすることができ、シートを高精度に目標位置に停止させることができる。

画像形成装置１の電気的構成を表すブロック図である 用紙搬送機構１０の機械的構成を表す図（Ａ）及び用紙搬送機構１０を用いた微小駆動の例を示した図（Ｂ）である。 キャリッジ搬送機構２０の機械的構成を表す図（Ａ）及びキャリッジ搬送機構２０を用いた微小駆動の例を示した図（Ｂ）である。 制御ユニット４０が実行する微小駆動処理を表すフローチャートである。 制御ユニット４０が実行する切替処理を表すフローチャートである。 位置カウント値Ｘの変化に対応する操作量Ｕの変化を示したグラフである。 制御ユニット４０が実行する変形例の切替処理を表すフローチャートである。

以下に本発明の実施例について、図面と共に説明する。
本実施例の画像形成装置１は、インクジェットプリンタであり、図１に示すように、用紙搬送機構１０と、キャリッジ搬送機構２０と、記録ヘッド３０と、モータドライバＤＲ１，ＤＲ２と、ヘッド駆動回路ＤＲ３と、エンコーダ信号処理部ＳＰ１，ＳＰ２と、制御ユニット４０と、を備える。

用紙搬送機構１０は、印刷対象の用紙Ｑを、副走査方向に沿って記録ヘッド３０による画像形成地点に搬送するためのものであり、動力源としてのＬＦモータ（直流モータ）Ｍ１と、用紙Ｑの搬送量を検出するためのロータリエンコーダＥ１と、を備える。この用紙搬送機構１０は、図２（Ａ）に示すように、搬送ローラ１０１と、搬送ローラ１０１に対向配置されるピンチローラ１０２と、排紙ローラ１０４と、排紙ローラ１０４に対向配置されるピンチローラ１０５と、プラテン１０７と、を更に備える。

用紙搬送機構１０は、画像形成装置１が備える図示しない給紙機構から給紙された用紙Ｑを、搬送ローラ１０１とピンチローラ１０２との間に挟持し、この状態で搬送ローラ１０１をＬＦモータＭ１から発生する動力を用いて回転させることにより、用紙Ｑを、プラテン１０７に沿って、記録ヘッド３０による画像形成地点（インク液滴の吐出地点）に搬送する。尚、所謂インクジェットヘッドとしての記録ヘッド３０は、プラテン１０７上方において、用紙Ｑの搬送方向である副走査方向とは直交する主走査方向（図２（Ａ）紙面法線方向）に移動可能に設けられている（詳細後述）。

そして、プラテン１０７よりも用紙搬送方向下流に設けられた排紙ローラ１０４は、搬送ローラ１０１とベルト等で連結されており、ＬＦモータＭ１からの動力は、搬送ローラ１０１及び排紙ローラ１０４の両者に伝達する。即ち、用紙搬送機構１０では、搬送ローラ１０１と排紙ローラ１０４とが、共にＬＦモータＭ１からの動力を受けて、互いに連動するように回転する。

排紙ローラ１０４は、ＬＦモータＭ１からの動力を受けて、搬送ローラ１０１と同期回転し、搬送ローラ１０１からプラテン１０７に沿って搬送されてくる用紙Ｑを、ピンチローラ１０５との間で挟持し、更に用紙Ｑを副走査方向下流の排紙トレイ側に搬送する。排紙ローラ１０４の副走査方向下流には、図示しない排紙トレイが設けられており、用紙Ｑは、このような搬送ローラ１０１及び排紙ローラ１０４の回転動作により搬送されて、最終的に、排紙トレイに排出される。

また、ロータリエンコーダＥ１は、周知のインクリメンタル型のロータリエンコーダであり、搬送ローラ１０１の回転軸上に取り付けられた回転板（図示せず）を備え、回転板に形成されたスリットを読み取って、読取結果に応じたエンコーダ信号を出力する。即ち、ロータリエンコーダＥ１は、上記エンコーダ信号として、搬送ローラ１０１が所定量回転する度にパルス信号を出力し、これをエンコーダ信号処理部ＳＰ１に入力する。

また、エンコーダ信号処理部ＳＰ１は、ロータリエンコーダＥ１から入力されるパルス信号を検出する度に、位置カウント値Ｘ１を１インクリメント又は１デクリメントすることにより、搬送ローラ１０１の回転量、換言すれば、搬送ローラ１０１の回転位置を検出し、この検出値を位置カウント値Ｘ１として保持するものである。具体的に、エンコーダ信号処理部ＳＰ１は、搬送ローラ１０１が用紙搬送方向に正回転している場合には、パルス信号を検出する度に、位置カウント値Ｘ１を１インクリメントし、搬送ローラ１０１が逆回転している場合には、パルス信号を検出する度に位置カウント値Ｘ１を１デクリメントする。

尚、用紙Ｑは、基本的には、搬送ローラ１０１との間で滑りが発生しないように搬送されるため、上記エンコーダ信号から特定可能な搬送ローラ１０１の回転量は、用紙Ｑの搬送量に対応する。本実施例では、このロータリエンコーダＥ１を用いて搬送ローラ１０１の回転量を検出することで、用紙Ｑの搬送量を間接的に特定する。また、図示しないが、画像形成装置においては、一般的に搬送ローラ１０１の近傍に用紙Ｑの先端を検知するためのセンサが設けられる。搬送ローラ１０１による用紙Ｑの搬送量は、例えば、このセンサの出力信号とロータリエンコーダＥ１から得られるエンコーダ信号とに基づいて特定される。例えば、エンコーダ信号処理部ＳＰ１は、位置カウント値Ｘ１として、上記センサにより用紙Ｑの先端が検知された時点からのインクリメント動作及びデクリメント動作によって得られた値を保持する構成にすることができる。

本実施例の制御ユニット４０は、このエンコーダ信号処理部ＳＰ１が保持する搬送ローラ１０１の位置カウント値Ｘ１に基づいて、ＬＦモータＭ１に対する操作量Ｕを算出し、この操作量ＵをモータドライバＤＲ１に入力することにより、ＬＦモータＭ１の駆動制御、ひいては、搬送ローラ１０１の回転制御及び用紙Ｑの搬送制御を実現する。モータドライバＤＲ１は、このようにして制御ユニット４０から入力される操作量Ｕに対応する駆動電流をＬＦモータＭ１に印加することにより、ＬＦモータＭ１を駆動する。

一方、キャリッジ搬送機構２０は、記録ヘッド３０を搭載したキャリッジ２０１を主走査方向に往復動させるためのものであり、図１に示すように、動力源としてのＣＲモータ（直流モータ）Ｍ２と、キャリッジ２０１の位置を検出するためのリニアエンコーダＥ２と、を備える。このキャリッジ搬送機構２０は、図３（Ａ）に示すように、記録ヘッド３０を搭載したキャリッジ２０１と、ガイド軸２０３と、ベルト機構２１０と、キャップ機構２２０と、を更に備える。

ガイド軸２０３は、キャリッジ２０１の移動を主走査方向に規制するものであり、主走査方向に長尺に形成されたものである。キャリッジ２０１は、このガイド軸２０３に挿通されて、移動を主走査方向に規制される。

また、ベルト機構２１０は、ＣＲモータＭ２から発生した動力をキャリッジ２０１に伝達するものであり、ＣＲモータＭ２に駆動される駆動プーリ２１１と、従動プーリ２１２と、駆動プーリ２１１と従動プーリ２１２との間に巻回されたベルト２１３と、を備える。駆動プーリ２１１には、ＣＲモータＭ２がギヤを介して接続されており、駆動プーリ２１１は、ＣＲモータＭ２から発生する動力を、ギヤを介して受けて回転する。この駆動プーリ２１１の回転によって、駆動プーリ２１１と従動プーリ２１２との間に巻回されたベルト２１３は、ＣＲモータＭ２からの動力を間接的に受けて回転し、従動プーリ２１２は、ベルト２１３を介して、駆動プーリ２１１に従動する。

ベルト２１３には、キャリッジ２０１が接続固定されている。従って、ＣＲモータＭ２が回転すると、ベルト２１３の回転に連動し、キャリッジ２０１は、主走査方向に移動する。本実施例のキャリッジ搬送機構２０は、このような機械的構成により、キャリッジ２０１を主走査方向に搬送する。

また、キャリッジ搬送機構２０が備えるキャップ機構２２０は、キャリッジ２０１のホームポジションに設けられており、具体的には、ベルト機構２１０によるキャリッジ２０１の搬送路の一端に設けられている。このキャップ機構２２０は、図３（Ｂ）に示すように、キャリッジ２０１がホームポジションに近づくに従って、記録ヘッド３０のノズル面３０ａを被覆するためのキャップ２２３をノズル面３０ａに近づくように上昇させ、キャリッジ２０１がホームポジションから遠ざかるに従って、キャップ２２３をノズル面３０ａから外すように降下させる機械的構造を有する。このキャップ機構２２０によれば、キャップ２２３による記録ヘッド３０のノズル面３０ａの被覆により、ノズル面３０ａにおける乾燥が抑えられ、インク詰まり等が抑制される。

ここで、キャップ機構２２０の構成について詳述すると、本実施例のキャップ機構２２０は、モータ等の動力を直接的には用いずに、キャリッジ２０１からの押圧力及びキャップ機構２２０の自重及びバネの付勢力によりキャップ２２３を昇降させる機械的構造を有する。即ち、キャップ機構２２０は、キャップ２２３を備える水平状の下部構成体２２１ａと、この下部構成体２２１ａから上方に立設された、キャリッジ２０１からの押圧力を受ける上部構成体２２１ｂと、を備えた概略Ｌ字形状のキャップ機構本体２２１を備える。また、キャップ２２３と下部構成体２２１ａとの間には、キャップ２２３を上方に付勢するコイルバネ２２４ａが配置されている。また、不図示の装置筐体と上部構成体２２１ｂとの間には、上部構成対体２２１ｂを印字領域側に付勢するコイルバネ２２４ｂが配置されている。更に、キャップ機構２２０は、この下部構成体２２１ａに接続された４本のリンク２２５を備える。このリンク２２５は、キャップ機構本体２２１の下部構成体２２１ａ、及び、下部構成体２２１ａより下方に位置する画像形成装置１の部位に対して、回動可能に接続される。

このように構成されたキャップ機構２２０では、図３（Ｂ）に示すように、キャリッジ２０１がキャップ機構２２０に接近し、コイルバネの付勢力に逆らって上部構成体２２１ｂを主走査方向に押圧し始めると、リンク２２５が回動して、キャップ機構本体２２１が上昇し、これに伴ってキャップ２２３が記録ヘッド３０のノズル面３０ａに向かって上昇する。そして、キャリッジ２０１がホームポジションで停止する直前で（図３（Ｂ）下段参照）、キャップ２２３が記録ヘッド３０のノズル面３０ａを完全に被覆し、更に、この状態から下部構成体２２１ａが持ち上げられコイルバネ２２４ａを撓ませて、キャッピング動作を完了する。一方、キャリッジ２０１がキャップ機構２２０から遠ざかると、キャリッジ２０１の移動に合わせて、コイルバネ２２４ａ，２２４ｂの付勢力を受けながらリンク２２５がキャップ機構本体２２１の重みにより回動し、キャップ機構本体２２１が下降する。この動作により、キャップ２２３は、下降し、記録ヘッド３０のノズル面３０ａから外れる。本実施例のキャップ機構２２０は、このような動作により、ホームポジションで記録ヘッド３０のノズル面３０ａを被覆する。コイルバネ２２４ａ，２２４ｂの付勢力は、その伸縮状態によって変化する。そのため、キャップ機構２２０の昇降の間にキャリッジ２０１に対する負荷の変動が発生しやすい。

また、リニアエンコーダＥ２は、ガイド軸２０３に併設された主走査方向に長尺なエンコーダスケール２３０と、キャリッジ２０１に固定されたセンサ部（図示せず）とを備え、センサ部によりエンコーダスケール２３０を読み取って、キャリッジ２０１の移動に応じたパルス信号をエンコーダ信号として出力するものである。即ち、リニアエンコーダＥ２は、キャリッジ２０１が所定量主走査方向に移動する度に、センサ部から上記エンコーダ信号としてのパルス信号を出力し、このパルス信号をエンコーダ信号処理部ＳＰ２に入力する。

エンコーダ信号処理部ＳＰ２は、リニアエンコーダＥ２から入力されるパルス信号を検出する度に、位置カウント値Ｘ２を１インクリメント又は１デクリメントすることにより、キャリッジ２０１（換言すれば記録ヘッド３０）の位置を検出し、この検出値を位置カウント値Ｘ２として保持する一方、リニアエンコーダＥ２から入力されるパルス信号の入力間隔からキャリッジ２０１の速度を検出して、この検出値を速度値Ｖ２として保持するものである。例えば、エンコーダ信号処理部ＳＰ２は、キャリッジ２０１がホームポジションに向かう方向に移動している場合には、パルス信号を検出する度に、位置カウント値Ｘ２を１インクリメントし、キャリッジ２０１がホームポジションから離れる方向に移動している場合には、パルス信号を検出する度に、位置カウント値Ｘ２を１デクリメントする。

本実施例の制御ユニット４０は、このエンコーダ信号処理部ＳＰ２が保持するキャリッジ２０１の位置カウント値Ｘ２又は速度値Ｖ２に基づいて、ＣＲモータＭ２に対する操作量Ｕを算出し、この操作量ＵをモータドライバＤＲ２に入力することにより、ＣＲモータＭ２の駆動制御、ひいては、キャリッジ２０１及び記録ヘッド３０の搬送制御を実現する。モータドライバＤＲ２は、このようにして制御ユニット４０から入力される操作量Ｕに対応する駆動電流をＣＲモータＭ２に印加することにより、ＣＲモータＭ２を駆動する。尚、操作量Ｕとして、電圧値が設定されてもよい。

また、制御ユニット４０は、画像形成装置１全体を統括制御するものであり、上述したＣＲモータＭ２及びＬＦモータＭ１の駆動制御に加えて、記録ヘッド３０によるインク液滴の吐出動作を、ヘッド駆動回路ＤＲ３を介して制御する処理を実行することにより、外部のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３から入力された印刷対象の画像データに基づく画像を、用紙Ｑに形成する。

即ち、制御ユニット４０は、ＰＣ３から印刷対象の画像データが入力されると、図示しない給紙機構を通じて給紙トレイに載置された用紙Ｑを一枚分離し、用紙搬送機構１０に供給する。更に、ＬＦモータＭ１の駆動制御を行うことにより、用紙搬送機構１０に供給された用紙Ｑの先頭を、記録ヘッド３０による画像形成地点まで頭出しする。一方、ＣＲモータＭ２の駆動制御を行うことにより、キャリッジ２０１及び記録ヘッド３０を、ホームポジションから、ホームポジションとはキャリッジ搬送路の反対側の地点であるキャリッジ搬送開始地点に搬送する。

その後、制御ユニット４０は、ＣＲモータＭ２の駆動制御を行って、キャリッジ２０１をホームポジション手前の折返し地点までホームポジションに向かう方向に定速搬送する一方、定速搬送時には、ヘッド駆動回路ＤＲ３を介して記録ヘッド３０によるインク液滴の吐出動作を制御することにより、所定ライン分の画像を用紙Ｑに形成する。また、記録ヘッド３０による所定ライン分の画像形成動作が完了した時点から、ＬＦモータＭ１の駆動制御により、用紙Ｑを上記所定ライン分副走査方向に搬送し、用紙Ｑの搬送動作の完了に合わせて、ＣＲモータＭ２の駆動制御により、キャリッジ２０１を前回とは反対方向に、折返し地点まで定速搬送し、その定速搬送時には、ヘッド駆動回路ＤＲ３を介して記録ヘッド３０によるインク液滴の吐出動作を制御することにより、所定ライン分の画像を用紙Ｑに形成する。制御ユニット４０は、このような制御を繰り返し実行することにより、所定ラインずつ用紙Ｑに印刷対象の画像データに基づく画像を形成する。そして、用紙Ｑ全体に対する画像形成動作が完了すると、ＣＲモータＭ２の駆動制御により、キャリッジ２０１をホームポジションまで搬送して、記録ヘッド３０をキャッピングする一方、ＬＦモータＭ１の駆動制御を行って、用紙Ｑを排紙トレイまで排出する。制御ユニット４０は、このような制御により、用紙Ｑに印刷対象の画像データに基づく一連の画像を形成する。

さて、本実施例のような画像形成装置１では、高画質モード等で用紙Ｑに画像を形成する際、用紙Ｑを所定ラインずつ正確に送り出すことが要求される。即ち、用紙Ｑを高精度に目標位置に停止させることが要求される。また、上述した構成のキャップ機構２２０に向けてキャリッジ２０１を搬送する際やキャップ機構２２０から離れる方向にキャリッジ２０１を搬送する場合には、超低速でキャリッジ２０１を搬送しないと記録ヘッド３０のノズル面がキャップ２２３と擦れて傷つく可能性がある。また、キャップ機構２２０周辺ではキャリッジ２０１を超低速で搬送しないと、キャップ機構２２０とキャリッジ２０１が接触するときの衝撃等で、メニスカスブレイクが生じて、次のインク液滴の吐出動作に際して支障が生じる可能性がある。

そこで、本実施例では、図２（Ｂ）に示すように、高画質モード等で用紙Ｑを所定量正確に送り出すケースや、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、キャリッジ２０１をキャップ機構２２０周辺で搬送するケースでは、図４に示す微小駆動処理を制御周期（サンプリング周期）毎に繰り返し実行することにより、位置カウント値Ｘ１，Ｘ２が１変化する毎に、駆動対象（搬送ローラ１０１又はキャリッジ２０１）を一旦停止させるような駆動制御を行う。これによって、駆動対象を超低速で微小駆動して、駆動対象を目標位置に正確に停止させる。

以下では、微小駆動処理による搬送ローラ１０１及びキャリッジ２０１の駆動制御の内容に関して、共通するフローチャートでまとめて説明するために、搬送ローラ１０１及びキャリッジ２０１を、単に「駆動対象」と表現する。また、駆動対象を駆動するためのＬＦモータＭ１及びＣＲモータＭ２のことを、モータＭと表現し、モータドライバＤＲ１，ＤＲ２のことを、モータドライバＤＲと表現し、駆動対象の変位を検出するためのロータリエンコーダＥ１及びリニアエンコーダＥ２のことを、エンコーダＥと表現し、エンコーダ信号処理部ＳＰ１，ＳＰ２のことを、エンコーダ信号処理部ＳＰと表現し、エンコーダ信号処理部ＳＰ１，ＳＰ２が保持する位置カウント値Ｘ１，Ｘ２のことを、位置カウント値Ｘと表現する。即ち、以下では、モータＭ、モータドライバＤＲ、エンコーダＥ、エンコーダ信号処理部ＳＰ、及び位置カウント値Ｘとの表現の夫々を、駆動対象が搬送ローラ１０１である場合には、モータＭ１、モータドライバＤＲ１、ロータリエンコーダＥ１、エンコーダ信号処理部ＳＰ１及び位置カウント値Ｘ１と、駆動対象がキャリッジ２０１である場合には、モータＭ２、モータドライバＤＲ２、リニアエンコーダＥ２、エンコーダ信号処理部ＳＰ２及び位置カウント値Ｘ２と解釈されたい。この他、以下では、駆動対象が目的の方向（即ち目標位置に近づく方向）に変位することを「前進」と表現し、駆動対象が目的の方向とは逆方向（即ち目標位置から離れる方向）に変位することを「後退」と表現し、駆動対象を前進させる方向の動力が働く操作量を正値として表現するので留意されたい。

制御ユニット４０は、予め定められた微小駆動処理の実行開始条件が満足されると、駆動対象が目標位置に到達するなどして微小駆動処理の実行終了条件が満足されるまで、図４に示す微小駆動処理を制御周期毎に繰り返し実行する。そして、この微小駆動処理の周期的な実行によっては、図６等に示すように、モータドライバＤＲに入力する操作量Ｕを、初期値Ｕｉｎｉから制御周期毎に規定量Ｕｉｎｃずつ増加させる処理（以下、「操作量変更処理」と表現する。）を実行するが、位置カウント値Ｘが、駆動対象が前進する方向に変化すると、モータドライバＤＲに入力する操作量Ｕを、初期値Ｕ＝Ｕｉｎｉに切り替えて、再度、初期値Ｕｉｎｉから制御周期毎に規定量Ｕｉｎｃずつ増加させる上記操作量変更処理を実行する。特に、待機時間Ｔｗとしてゼロより大きい値が設定されている場合には、モータドライバＤＲに入力する操作量Ｕを初期値Ｕ＝Ｕｉｎｉに切り替えた後、待機時間Ｔｗ分遅れて上記操作量変更処理を開始する。

詳述すると、制御ユニット４０は、制御周期毎に実行する上記微小駆動処理において、図４に示すように、まず入出力処理を実行する（Ｓ１１０）。入出力処理では、前回の微小駆動処理で設定したモータＭに対する操作量ＵをモータドライバＤＲに入力することによって、モータドライバＤＲに、当該操作量Ｕに一致する駆動電流をモータＭに印加させる。一方で、入出力処理では、エンコーダ信号処理部ＳＰから現在の位置カウント値Ｘを取得して記憶する。但し、制御ユニット４０は、初回の微小駆動処理のために、前回の微小駆動処理で設定した操作量Ｕがない場合には、操作量Ｕ＝０をモータドライバＤＲに入力する。尚、ここでいう「初回」とは、制御周期毎に繰り返し実行される周期的な微小駆動処理の最初の実行回のことである。即ち、一旦、周期的な微小駆動処理の実行が上記微小駆動処理の実行終了条件が満足されて終了した後、再度、微小駆動処理の実行開始条件が満足されて実行される微小駆動処理についての１回目の実行は、ここでいう「初回」の実行に該当する。

この入出力処理を終えると次に、制御ユニット４０は、今回のＳ１１０で取得した位置カウント値Ｘと、前回のＳ１１０で取得して記憶した位置カウント値Ｘとを比較することにより、駆動対象が所定量前進したか否かを判断する（Ｓ１２０）。即ち、今回取得した位置カウント値Ｘが前回取得した位置カウント値Ｘに対して、駆動対象が前進する方向に１以上変化しているか否かを判断する。尚、ここでいう「所定量」とは、エンコーダ信号１パルス分に相当する駆動対象の変位量のことである。但し、制御ユニット４０は、初回の微小駆動処理のために、前回取得した位置カウント値Ｘがない場合には、Ｓ１２０において、形式的に、駆動対象が所定量前進していないと判断する。

そして、駆動対象が所定量前進したと判断すると（Ｓ１２０でＹｅｓ）、Ｓ２００に移行し、駆動対象が所定量前進していないと判断すると（Ｓ１２０でＮｏ）、Ｓ１３０に移行する。また、Ｓ１３０において、制御ユニット４０は、タイマ値Ｔｒを１インクリメントして更新する（Ｔｒ←Ｔｒ＋１）。尚、タイマ値Ｔｒは、初回の微小駆動処理の実行前に制御ユニット４０によって０に初期化される変数である。このタイマ値Ｔｒは、初回の微小駆動処理におけるＳ１３０の処理により、値１に更新され、その後、微小駆動処理の実行毎に、１インクリメントされ、更に、駆動対象が所定量前進すると、Ｓ２００の処理で値１に切り替えられる。即ち、タイマ値Ｔｒは、初回の微小駆動処理、及び、駆動対象が所定量前進したと判断される微小駆動処理を１回目とする微小駆動処理の実行回数を表すものであり、換言すれば、初回の微小駆動処理が開始されてから、又は、駆動対象が所定量前進してからの経過時間を、微小駆動処理の実行周期、即ち、制御周期単位で表すものである。

Ｓ１３０でタイマ値Ｔｒを１インクリメントすると、制御ユニット４０は、Ｓ１４０に移行し、現在のタイマ値Ｔｒが、現在設定されている待機時間Ｔｗに値１を加算した値（Ｔｗ＋１）より大きいか否かを判断する。尚、待機時間Ｔｗは、初回の微小駆動処理の実行前に制御ユニット４０によって０に初期化されるものであり、上述したように、モータドライバＤＲに入力する操作量Ｕを、初期値Ｕｉｎｉから制御周期毎に規定量Ｕｉｎｃずつ増加させる上記操作量変更処理を開始するまでの待機時間を表すものである。

そして、タイマ値Ｔｒが値（Ｔｗ＋１）以下であると判断すると（Ｓ１４０でＮｏ）、制御ユニット４０は、次回の微小駆動処理でモータドライバＤＲに入力する操作量Ｕとして、初期値Ｕｉｎｉを設定し（Ｓ１５０）、当該微小駆動処理を終了する。一方、制御ユニット４０は、タイマ値Ｔｒが値（Ｔｗ＋１）より大きいと判断すると（Ｓ１４０でＹｅｓ）、Ｓ１６０に移行して、次回の微小駆動処理でモータドライバＤＲに入力する操作量Ｕとして、現在値から規定量Ｕｉｎｃだけ増加した値を設定する（Ｕ←Ｕ＋Ｕｉｎｃ）。例えば、待機時間Ｔｗ＝０であるときには、タイマ値Ｔｒ＝１であると、操作量Ｕを初期値Ｕ＝Ｕｉｎｉに設定し、タイマ値Ｔｒが２以上である場合には、操作量Ｕを規定量Ｕｉｎｃ増加させた値に設定する。

続いて、制御ユニット４０が実行する切替処理の内容を、図５を用いて説明する。制御ユニット４０は、Ｓ２００（図４参照）に移行して切替処理を開始すると、まずＳ２１０において、現在のタイマ値Ｔｒに基づき、駆動対象が所定量前進するのに要した時間である処理時間Ｔｚを特定し、この時間を記憶する（Ｓ２１０）。即ち、処理時間Ｔｚとして、現在のタイマ値Ｔｒを記憶する（Ｔｚ←Ｔｒ）。

その後、制御ユニット４０は、タイマ値Ｔｒを値１に戻し（Ｓ２２０）、次回の微小駆動処理でモータドライバＤＲに入力する操作量Ｕとして、初期値Ｕｉｎｉを設定する（Ｓ２３０）。

また、制御ユニット４０は、Ｓ２１０で特定した今回駆動対象が所定量前進するのに要した時間である処理時間Ｔｚと、現在設定されている待機時間Ｔｗとに基づき、処理時間Ｔｚから待機時間Ｔｗを除いた駆動時間Ｔｄ＝Ｔｚ−Ｔｗを算出する（Ｓ２４０）。尚、ここでの算出に用いられる待機時間Ｔｗは、この処理時間Ｔｚに対応する期間において上記操作量変更処理を開始するまで待機した時間に対応する。

Ｓ２４０での処理を終えると、次に制御ユニット４０は、上記算出した駆動時間Ｔｄが予め定められた基準時間Ｔ０未満であるか否かを判断する（Ｓ２５０）。尚、基準時間Ｔ０は、予め設計段階で設計者により定められるものであり、駆動対象の微小駆動に際して上限とする駆動対象の速度Ｖの逆数１／Ｖに対応するものである。そして、駆動時間Ｔｄが基準時間Ｔ０以上であると判断すると（Ｓ２５０でＮｏ）、待機時間Ｔｗの設定値をゼロに更新し（Ｓ２６０）、駆動時間Ｔｄが基準時間Ｔ０未満であると判断すると（Ｓ２５０でＹｅｓ）、待機時間Ｔｗの設定値を、基準時間Ｔ０と駆動時間Ｔｄとの差（Ｔ０−Ｔｄ）に設定する（Ｓ２７０）。その後、当該切替処理を終了する。

以上には、本実施例の制御ユニット４０が実行する微小駆動処理の内容をフローチャートに基づいて説明したが、図６には、この微小駆動処理によってモータドライバＤＲに入力される操作量Ｕの変化の一例を、グラフで示す。

図６に示すように微小駆動処理では、モータドライバＤＲに入力する操作量Ｕを制御周期毎に、規定量Ｕｉｎｃずつ増加させる（Ｓ１６０）。そして、位置カウント値Ｘが前進方向に更新されると（Ｓ１２０でＹｅｓ）、次回モータドライバＤＲに入力する操作量Ｕを、初期値Ｕｉｎｉに切り替える（図６に示す時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４及び図５に示すＳ２３０参照）。そして、切替後の操作量Ｕ＝Ｕｉｎｉから再びモータドライバＤＲに入力する操作量Ｕを制御周期の到来に合わせて漸次増加させる（Ｓ１６０）。

尚、図６に示す時刻Ｔ１，Ｔ２においては、待機時間Ｔｗ＝０に設定されているので、位置カウント値Ｘが前進方向に更新されたことを契機として次回モータドライバＤＲに入力する操作量Ｕを初期値Ｕｉｎｉに切り替えた制御周期の次の制御周期の微小駆動処理から、Ｓ１６０の処理が実行される。

本実施例では、制御ユニット４０によるこのような処理によって駆動対象がエンコーダ信号１パルス分変位しては、停止するような駆動制御を実現する。但し、駆動対象に作用する負荷が小さい場合には、操作量Ｕを初期値Ｕｉｎｉに落としても駆動対象が直ぐには停止しない可能性がある。そして、このような状態で操作量Ｕを規定量Ｕｉｎｃ増加させる処理を開始してしまうと、駆動対象が停止せずに加速してしまう。図６に示す時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけては、モータドライバＤＲ２に操作量Ｕとして初期値Ｕｉｎｉを入力しても、その時点では駆動対象が停止した状態にないので、駆動対象が早くエンコーダ信号１パルス分前進してしまい、駆動時間Ｔｄが基準時間Ｔ０未満となっている。

本実施例では、負荷の減少によって、このような駆動時間Ｔｄが基準時間Ｔ０未満となる事象が発生すると（Ｓ２５０でＹｅｓ）、位置カウント値Ｘが前進方向に更新されたことを契機として次回モータドライバＤＲに入力する操作量Ｕを初期値Ｕｉｎｉに切り替えた後、操作量Ｕを初期値Ｕｉｎｉから制御周期毎に規定量Ｕｉｎｃずつ増加させる処理を開始するまでの間に時間差を設ける。即ち、ゼロより大きい待機時間Ｔｗを設定する（Ｓ２７０）。本実施例では、このような処理によって、駆動時間Ｔｄについては負荷を原因とする変動が生じても、処理時間Ｔｚについては、基準時間Ｔ０未満とならないように、駆動対象の速度調整を行う。

従って、本実施例によれば、駆動対象に作用する負荷が減少しても、駆動対象の速度が基準時間Ｔ０に対応した上限速度Ｖを超えないように速度制御しながら、駆動対象を微小駆動することができる。即ち、本実施例によれば、駆動対象を低速で微小駆動する際の速度の挙動を改善することができ、駆動対象の速度が負荷変動によって上昇するのを効果的に抑えることができる。そして、このような効果が得られる結果として、駆動対象がキャリッジ２０１である場合には、キャップ機構２２０周辺での加速によってノズル面が傷ついたりメニスカスブレイク等が生じるのを抑えることができ、駆動対象が搬送ローラ１０１である場合には、用紙位置や用紙姿勢による負荷の減少にも適切に対応して駆動対象を超低速で適切に搬送することができ、高精度に目標位置に用紙Ｑを停止させることができる。

以上に、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例では、駆動時間Ｔｄが基準時間Ｔ０未満となったときに、ゼロより大きい待機時間Ｔｗとして、基準時間Ｔ０と駆動時間Ｔｄとの差（Ｔ０−Ｔｄ）に対応する時間を設定するようにしたが、待機時間Ｔｗは、予め定められた固定時間に設定されてもよい。即ち、図７に示す変形例の切替処理のように、Ｓ２７０（図５参照）の処理に代えては、待機時間Ｔｗを、予め定められたゼロより大きい固定時間Ｔｗ０に設定するＳ２７５の処理を行っても良い。待機時間Ｔｗを固定時間に設定する場合には、待機時間Ｔｗを、基準時間Ｔ０と駆動時間Ｔｄとの差（Ｔ０−Ｔｄ）に応じた時間に設定する上記実施例よりも、負荷変動に対する駆動対象の速度制御を高精度に行うことが難しくなる可能性があるが、比較的負荷変動が小さい環境においては、このような待機時間Ｔｗの設定によっても十分である可能性が高い。そして、このように待機時間Ｔｗを設定する場合には、微小駆動処理の内容を簡単にすることができるといった利点がある。この待機時間Ｔｗは、実験的に定めることが可能であり、１エンコーダ分進んだ駆動対象が、想定される負荷範囲内で確実に停止できる時間に設定されるとよい。

また、上記実施例においては、初期値Ｕｉｎｉの詳細について触れなかったが、初期値Ｕｉｎｉは、微小駆動処理を行う環境において、駆動対象が停止した状態、換言すれば、駆動対象に摩擦力として動摩擦力ではなく静止摩擦力が作用している状態で、操作量Ｕ＝Ｕｉｎｉに対応するモータＭからの動力を駆動対象に作用したときに、駆動対象が停止した状態を保つような値に、設計段階で定めることができる。但し、初期値Ｕｉｎｉは、駆動対象の位置に応じて調整されてもよい。例えば、駆動対象を後退させるような大きな外力が駆動対象に対して作用する位置では、初期値Ｕｉｎｉを高めに設定し、そのような外力が小さい位置では、初期値Ｕｉｎｉを低めに設定することにより、大きな外力の変化にも適切に対応して、駆動対象を所定量ずつ適切に微小駆動することができる。即ち、駆動対象が後退しないようにして駆動対象を所定量ずつ適切に微小駆動することができる。尚、駆動対象に作用する負荷に応じて初期値Ｕｉｎｉを変更する技術については、周知であるので、これについての説明は、省略する。

この他、上記実施例では、微小駆動処理の実行時において、モータドライバＤＲが制御ユニット４０から入力された操作量Ｕに対応した駆動電流でモータＭを駆動する旨を説明したが、モータドライバＤＲは制御ユニット４０から入力された操作量Ｕに対応する駆動電圧でモータＭを駆動する構成にされてもよい。また、本発明は、その適用分野を画像形成装置に限定されるものではなく、微小駆動が必要な種々の電気的装置に適用することができる。

最後に、用語間の対応関係について説明する。駆動対象としてのキャリッジ２０１を変位（移動）させるキャリッジ搬送機構２０又は駆動対象としての搬送ローラ１０１を変位（回転）させる用紙搬送機構１０は、駆動機構の一例に対応する。また、制御ユニット４０が実行するＳ１２０の処理は、検知手段によって実現される処理の一例に対応し、制御ユニット４０が実行するＳ１１０，Ｓ１５０，Ｓ１６０，Ｓ２３０の処理は、駆動制御手段によって実現される処理の一例に対応する。また、制御ユニット４０が実行するＳ２６０，Ｓ２７０（Ｓ２７５）の処理は、設定手段によって実現される処理の一例に対応し、制御ユニット４０が実行するＳ１３０，Ｓ２１０，Ｓ２２０，Ｓ２４０の処理は、検出手段によって実現される処理の一例に対応する。

１…画像形成装置、１０…用紙搬送機構、２０…キャリッジ搬送機構、３０…記録ヘッド、３０ａ…ノズル面、４０…制御ユニット、１０１…搬送ローラ、１０２，１０５…ピンチローラ、１０４…排紙ローラ、１０７…プラテン、２０１…キャリッジ、２０３…ガイド軸、２１０…ベルト機構、２１１…駆動プーリ、２１２…従動プーリ、２１３…ベルト、２２０…キャップ機構、２２１…キャップ機構本体、２２１ａ…下部構成体、２２１ｂ…上部構成体、２２３…キャップ、２２５…リンク、２３０…エンコーダスケール、ＤＲ１，ＤＲ２…モータドライバ、ＳＰ１，ＳＰ２…エンコーダ信号処理部、ＤＲ３…ヘッド駆動回路、Ｅ１…ロータリエンコーダ、Ｅ２…リニアエンコーダ、Ｍ１，Ｍ２…モータ、Ｑ…用紙

Claims (5)

1. モータから生じる動力を駆動対象に作用させて前記駆動対象を変位させる駆動機構が備える前記モータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、
   前記駆動対象が所定量変位したことを検知する検知手段と、
   前記検知手段により前記駆動対象が所定量変位したことが検知される度、前記モータに対する操作量を予め定められた初期値に変更し、その後、操作量変更処理として、所定時間毎に前記モータに対する操作量を予め定められた量増加させる処理を実行することによって、この操作量に対応した駆動電流又は電圧でモータドライバに前記モータを駆動させ、前記駆動対象を前記所定量変位させる駆動制御手段と、
   前記駆動制御手段が前記操作量変更処理の実行を開始した時点から前記検知手段により前記駆動対象が前記所定量変位したことが検知されて前記駆動制御手段により前記操作量が前記初期値に変更される時点までの時間である駆動時間を検出する検出手段と、
   前記駆動制御手段が前記操作量を前記初期値に変更した時点から前記操作量変更処理を開始するまでの待機時間として、ゼロ以上の時間を設定する手段であって、前記検出手段により検出される前記駆動時間の減少に応じて前記待機時間を長く設定する設定手段と、
   を備え、前記駆動制御手段は、前記モータに対する操作量を前記初期値に変更した後、前記設定手段により設定された前記待機時間が経過した時点で前記操作量変更処理の実行を開始し、
   前記検出手段は、前記検知手段により前記駆動対象が前記所定量変位したことが検知される時間間隔を計測し、前記計測された前記時間間隔から、当該時間間隔を計測した期間における前記駆動制御手段の前記待機時間を減算して得られる値を、前記駆動時間として検出すること
   を特徴とするモータ制御装置。
2. 前記設定手段は、前記駆動時間が予め定められた基準時間以上である場合には、前記待機時間をゼロに設定し、前記駆動時間が前記基準時間未満である場合には、前記待機時間を、前記基準時間と前記駆動時間との差に対応した時間に設定すること
   を特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. モータから生じる動力を駆動対象に作用させて前記駆動対象を変位させる駆動機構が備える前記モータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、
   前記駆動対象が所定量変位したことを検知する検知手段と、
   前記検知手段により前記駆動対象が所定量変位したことが検知される度、前記モータに対する操作量を予め定められた初期値に変更し、その後、操作量変更処理として、所定時間毎に前記モータに対する操作量を予め定められた量増加させる処理を実行することによって、この操作量に対応した駆動電流又は電圧でモータドライバに前記モータを駆動させ、前記駆動対象を前記所定量変位させる駆動制御手段と、
   前記駆動制御手段が前記操作量を前記初期値に変更した時点から前記操作量変更処理を開始するまでの待機時間として、ゼロ以上の時間を、前記駆動対象に作用する負荷に応じて設定する手段であって、前記負荷の減少に応じて前記待機時間を長く設定する設定手段と、
   を備え、前記駆動制御手段は、前記モータに対する操作量を前記初期値に変更した後、前記設定手段により設定された前記待機時間が経過した時点で前記操作量変更処理の実行を開始し、
   前記設定手段は、前記負荷の減少に応じて、前記待機時間をゼロより大きい予め定められた固定時間に設定すること
   を特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
4. 前記駆動対象の変位に応じたパルス信号を出力するエンコーダ
   を備え、
   前記検知手段は、前記エンコーダから入力される前記パルス信号に基づき、前記駆動対象が前記所定量変位したことを検知すること
   を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載のモータ制御装置。
5. 前記駆動機構は、前記モータから発生する動力を、前記駆動対象としてのインク液滴をノズルから吐出する記録ヘッドを搭載したキャリッジに作用させる前記キャリッジの搬送機構であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項記載のモータ制御装置。