JP6320036B2

JP6320036B2 - プリント装置

Info

Publication number: JP6320036B2
Application number: JP2013272252A
Authority: JP
Inventors: 正明松浦; 中井　洋志; 洋志中井; 大山　一夫; 一夫大山; 聡明時沢; 金子　雅則; 雅則金子; 淳宮原; 佐藤　智則; 智則佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: JP2015126690A; US20150183239A1; US9365059B2

Description

本発明は、駆動モータを制御するプリント装置に関する。

プリント装置は、複数の駆動モータ、電源、搬送ローラ、往復移動するキャリッジなどのから構成される。従来、各ユニット機構を駆動するためのモータは、ＰＷＭ制御（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ）が一般的である。搬送時のジャムなどの不測の事態に駆動モータを停止させるために、駆動モータのＰＷＭデューティを監視している。また、電源の電流値が異常に高くなった場合に電源を保護するため、電源保護回路が設けられている。

特許文献１には、あらかじめ設定された閾値以上のＰＷＭデューティを所定時間以上検知したら、電源シャットダウンとなる前に駆動モータを停止させる制御方法が開示されている。

特開２００９−７３６０６号公報

単一の電源で複数のモータを同時に駆動すると、とくに加速時において装置全体の負荷の増大に伴って電源に余裕が無くなり、電圧降下が起きモータ出力が下がってしまう。モータ出力の低下を補うためモータ加速のＰＷＭデューティを高めと、ＰＷＭデューティが設定された閾値を超えて、正確なモータ停止が行えなくなる場合がある。また、ジャムの発生を早期に検出できないと、モータ停止の前に電源保護回路が作動して電源シャットダウンしてしまう場合がある。一旦電源シャットダウンが起きると復帰に長い時間を要し、ユーザーはその間プリントが出来なくなる。

本発明の目的は、共通の電源により駆動される複数のモータを有する装置において、容量の小さい電源であっても、安易に電源がシャットダウンすることの軽減である。

そのため本発明のプリント装置は、媒体に画像を形成するプリントヘッドと、第１の機構を駆動する第１モータと、該第１モータに電流を供給する電源と、該電源より電流が供給され第２の機構を駆動する第２モータと、モータが駆動されているときに当該モータの負荷を監視し、当該モータの負荷に基づいて当該モータの駆動を停止する制御手段と、を備えるプリント装置において、前記制御手段は、前記第１モータが駆動されて前記第２モータが駆動されていないときは前記第１モータの加速動作中に前記第１モータの負荷を監視し、前記第１モータ及び前記第２モータが駆動されているときは当該モータの加速動作中は当該モータの負荷を監視しないことを特徴とする。

共通の電源により駆動される複数のモータを有する装置において、容量の小さい電源であっても、安易に電源がシャットダウンすることが軽減される。これにより、ユーザーの利便性と、電源の小容量化による装置の小型化・低コスト化が両立する。

画像プリント装置の斜視図である。連送時の各駆動モータの速度をグラフにした図である。モータの速度及びＰＷＭデューティを示したグラフである。本発明の実施形態に係るインクジェットプリント装置のブロック図である。従来の制御におけるモータのＰＷＭデューティ及び電源の電流値波形を示したグラフである。実施形態におけるモータのＰＷＭデューティ及び電源の電流値波形を示したグラフである。駆動モータのモータ駆動エラー判定フローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図面を通して同一符号は同一又は対応部分を示すものである。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明のモータ制御方法を採用した画像プリント装置の斜視図である。プリントヘッド１０１を搭載した走査体１０２は、主走査方向に沿って延びたガイド１０３に沿って往復移動可能に支持されている。走査体１０２の駆動は、キャリッジモータ１０７により、ベルト１０８を介して駆動される。用紙等のプリント媒体は、給送機構の給送モータ１１１によりギア列を介して駆動される給送ローラ１０９によって給送され、搬送ローラ１０４及びピンチローラ（不図示）によりプラテン１０６上へ送り出される。プラテン１０６の搬送下流側には排紙ローラ１０５が配され、排紙ローラ１０５には補助ローラ（不図示）が圧接されている。搬送ローラ１０４及び排紙ローラ１０５は搬送モータ１１０により、ベルト及びギア列を介して駆動される。搬送ローラ１０４及び排紙ローラ１０５によりプラテン１０６上を搬送されるプリント媒体に対し、プリントヘッド１０１によるプリントが行われる。

プリント媒体へのプリントに際しては、走査体１０２は停止状態から、加速された後にプリント動作の走査範囲を通して一定速度で移動する。このとき、プリントヘッド１０１の吐出口からプリント媒体へインクを吐出して画像を形成する。１回又は複数回の走査によって１ライン分のプリントが終了した後、走査体１０２は減速されて停止する。次いで、搬送ローラ１０４及び排紙ローラ１０５の回転によりプリント媒体を所定量だけ紙送りする。

図２は、連送時の各駆動モータの速度をグラフにしたもので、各駆動モータの駆動タイミングを示した図である。プリント速度向上のために、搬送ローラ１０４及び排紙ローラ１０５はプリントヘッド１０１の吐出終了後、走査体１０２が減速中に駆動を開始し、所定量だけ紙送りする。搬送ローラ１０４及び排紙ローラ１０５が停止後すぐに、プリントヘッド１０１が吐出できるように、走査体１０２は加速中に搬送ローラ１０４及び排紙ローラ１０５が停止できる時間を計算して駆動を開始する。プリント枚数が複数枚の時は、プリント媒体が排紙される前に所定量紙送りされたら給送モータが駆動され、プリント媒体を搬送ローラ１０４の手前まで紙送りする。

図３（ａ）から（ｃ）は、１つの駆動モータについて速度及びＰＷＭデューティの波形を示したグラフである。ここでＰＷＭデューティとは、駆動モータに電流を供給する際のＯＮとＯＦＦのパルス幅の比である。（ａ）は通常時の状態を表しており、ＰＷＭデューティは終始判定閾値（許容値）を超えることなく駆動している。（ｂ）は駆動モータが連続使用等により昇温状態の場合や耐久後の状態を表している。駆動モータの昇温状態や耐久後では、加速時のＰＷＭデューティが通常時よりも高くなって判定閾値を超えるが、その後判定閾値よりも下がった値で安定して駆動する。また（ｃ）は、ジャムが発生した状態を表している。なお、ジャムとは、プリント媒体が詰まって搬送不良になるジャム、キャリッジがプリント媒体に接触して移動不良になるジャムの両方を意味する。ジャム時は、ジャムによる負荷がモータに加わるため、それを補うようにＰＷＭデューティが上限まで上がってしまう。

図４は、本発明の実施形態に係るインクジェットプリント装置のブロック図である。電源２０１とコントロール部２０４の間には電源に流れる電流の検知を行う過電流リミッタ２０３があり、所定以上の電流が所定時間続くと過電流リミッタ２０３が働き、電源ＩＣ２０２がラッチし電源２０１が切れる。電源ＩＣ２０２の電源は電解コンデンサの電荷がなくなるまで切れず、その間電源ＩＣ２０２はラッチし続ける。

駆動制御部２０５は、搬送モータ１１０、給送モータ１１１、キャリッジモータ１０７と接続されており、各モータにはそれぞれＰＷＭデューティ検知部２０７、２０９、２１１が接続されている。ＰＷＭデューティ検知部２０７、２０９、２１１は、ＰＷＭ制御される駆動時のモータのＰＷＭデューティを検知している。そしてＰＷＭデューティ検知部２０７、２０９、２１１の検知結果により駆動制御部２０５は、モータのＰＷＭデューティが所定時間以上閾値を超えているかを判断する。

図５（ａ）から（ｄ）は、従来の制御において、３つの駆動モータが同時駆動している時の駆動モータのＰＷＭデューティ及び電源の電流値波形を示したグラフである。図５（ａ）は通常時の状態を表しており、図５（ｂ）はジャム時の状態を表している。

図５（ａ）は３つのモータを同時に駆動している場合を示す。この例では、モータ加速時に搬送モータのＰＷＭデューティが時刻Ｔ_１でモータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈを超えて、所定時間Ｔｍが経過した後に、時刻Ｔ_２でモータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈよりも下がる。この場合、通常動作にもかかわらず、ＰＷＭデューティのオーバーシュートによってモータ駆動エラーとなって搬送モータが停止し、シート搬送が停止すなわちプリント動作が中断してしまう。

図５（ｂ）はプリント中にジャムが発生した場合を示す。この例では、ジャムにより搬送モータのＰＷＭデューティが時刻Ｔ_３でモータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈを超えて、その後、所定時間Ｔｍが経過した時刻Ｔ_５でモータ駆動エラーとなって搬送モータが停止する。この搬送モータが停止する時刻Ｔ_５は、電源電流が時刻Ｔ_４で過電流リミットＣ_Ｔｈを超えて時間Ｔｑが経過しシャットダウンする時刻Ｔ_６よりも前であるため、電源シャットダウンにはならない。ジャムが発生時には、電源シャットダウンにならずに搬送モータが停止するのは所望の動作であるが、通常動作において搬送モータが予期せずモータ駆動エラーで停まってしまうのは好ましくない。

そこで、従来のようなＰＷＭデューティ監視で、図５（ａ）のように通常の駆動動作でモータが停まってしまうのを防止するために、図５（ｃ）、（ｄ）のように、モータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈを高くすることが考えられる。ここでは、モータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈを１００として動作を想定する。モータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈを高くすることで図５（ｃ）のように、搬送モータのＰＷＭデューティが所定時間Ｔｍに満たない時間Ｔｎ経過後の時刻Ｔ_８でモータ駆動エラー判定閾値よりも低くなるため、モータ駆動エラーとはならない。つまり通常の駆動動作でモータが停まるのを防止することができる。

しかし、モータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈを高くすると新たな問題が生じる。もしジャムが発生すると、図５（ｄ）のように搬送モータのＰＷＭデューティは電源電流が過電流リミットＣ_Ｔｈを超える時刻Ｔ_１０の後の時刻Ｔ_１１で、モータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈに到達する。モータ駆動エラーとなる所定時間Ｔｍ経過後の時刻Ｔ_１３は、時刻Ｔ_１０から過電流リミットＣ_Ｔｈを超えて時間Ｔｑの期間経過した時刻Ｔ_１２よりも後となり、電源シャットダウンとなってしまう。このように、モータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈを高くして、通常の駆動動作でモータが停まるのを防いでも、ジャムが発生したときには電源シャットダウンになってしまう場合がある。

また、通常の駆動動作でモータが停まるのを防止する別の方法として、モータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈはそのままで、モータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈを超えたと判定する所定時間Ｔｍを長くすることが考えられる。しかしこの方法も通常の駆動動作でモータが停まるのを防げても、ジャムが発生時には電源シャットダウンになってしまう。

そこで本実施形態では、複数のモータを同時駆動するときは、モータの加速動作のときにはモータ負荷の監視をスキップし、加速中にＰＷＭデューティが閾値を超えるオーバーシュートが起きることを防ぐ。そして加速制御が終了して所定時間が経過し、ＰＷＭデューティが安定してから、モータ負荷の監視による駆動エラーの検知を開始する。

図６（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の制御において、複数の駆動モータが同時駆動している時の駆動モータのＰＷＭデューティ及び電源の電流値波形を示したグラフである。本実施形態では、モータの加速制御動作が終了してＰＷＭデューティが安定してからＰＷＭデューティの検知を開始する。図６（ａ）においてモータの加速が減少しつつ所定値未満となり、所定時間が経過した時刻Ｔ_１４では、どのモータのＰＷＭデューティもモータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈよりも低い値である。そのため、モータ駆動エラーとはならずに駆動を継続することができる。また、電源電流に関しても、終始過電流リミットＣ_Ｔｈを超えることなく駆動しているため、通常の動作で電源保護回路が作動して電源シャットダウンになることはない。

図６（ｂ）は、ジャムが生じた場合の制御を説明するものである。図６（ｂ）において、電源保護回路は、時刻Ｔ_１５で電源電流が過電流リミットＣ_Ｔｈを超えた状態が時間Ｔｑの期間続くと、時刻Ｔ_１８にて電源シャットダウンとなるよう設定されている。ここで、モータの加速が終了して所定時間経過した時刻Ｔ_１６で開始した搬送モータのＰＷＮデューティが、時間Ｔｍが経過した時刻Ｔ_１７でモータ駆動エラーとなる。時刻Ｔ_１６は電源保護回路が作動する時刻Ｔ_１８よりも手前であるため、ジャムが起きたとしても、電源シャットダウンが起きる前に搬送モータを止めることができる。つまり、モータ負荷が許容を超えたら電源保護回路が作動する前にモータ駆動を停止させるよう、電源保護回路の作動条件とモータ停止の条件とが関係付けられている。これにより、モータ負荷監視によるモータ停止よりも先に電源保護回路が作動して、装置全体が停止してしまう事態が回避される。

図７は、図４のＰＷＭデューティ検知部２０７、２０９、２１１で実施される、本発明の実施形態に係る駆動モータのモータ駆動エラー判定フローチャートである。以下、このフローチャートに沿って本実施形態のモータ駆動制御を説明する。

モータ駆動制御が開始されると、ステップＳ３０１で、モータ駆動開始後に先ず複数の駆動モータが同時に駆動しているかを判別する。１つの駆動モータのみが駆動している場合は、ステップＳ３０８に移行する。そして、従来のＰＷＭデューティ検知と同様に、駆動開始直後からＰＷＭデューティ監視し、モータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈ以上のＰＷＭデューティが所定時間Ｔｍ以上検知されたらステップＳ３０６でモータ駆動エラーとしてステップＳ３０７で駆動モータを停止する。

ステップＳ３０１で複数の駆動モータが同時に駆動していると判別され、モータに電源保護回路が働くほどの電流値が流れる場合は、ステップＳ３０２でモータが所定量以上の加速を行っているかを判別する。そしてステップＳ３０３で、加速終了から所定時間が経過したかを判別し、経過していればステップＳ３１２でＰＷＭデューティの監視を開始し、ステップＳ３０４でモータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈ以上のＰＷＭデューティかどうかを判断する。ステップＳ３０４でＮｏであれば、そのまま処理を進め、処理終了によるモータの停止を待って、ステップＳ３１１でモータが停止したかどうかを確認して停止していれば終了となる。

また、ステップＳ３０４でＹｅｓであれば、ステップＳ３０５に移行して、ＰＷＭデューティが所定時間Ｔｍ以上検知されたかを確認して、ＹｅｓであればステップＳ３０６に移行してモータ駆動エラーとして、ステップＳ３０７で駆動モータを停止する。ＰＷＭデューティが安定した領域でＰＷＭデューティの検知を行う。これによって、エラー判定閾値を高くしなくても、通常の駆動動作でモータが停まるのを防止することができ、ジャム時などに電源シャットダウンが起きる前にモータ駆動異常に対し、駆動エラーで停止させることができる。

単一の駆動モータが駆動する場合は、ステップＳ３０８におけるＰＷＭデューティ検知の閾値は、複数の駆動モータが駆動する場合の閾値より大きく、本実施形態では１００％が設定される。そして、駆動モータの駆動開始後から加速動作中にもＰＷＭデューティを検知し、閾値１００%以上の状態で継続して所定時間Ｔｍを経過すると、駆動モータを停止させる。これにより、ジャムが発生してモータが回らなくなって負荷増大（モータ電流増大）した場合にも駆動モータを素早く停止することができるため、用紙および駆動モータへのダメージを軽減することができる。単一の駆動モータだけを駆動するときは、電源に余裕があるので電圧降下が起きず、従来と同じく加速動作のときからモータ負荷監視をしている。

一方、複数の駆動モータが駆動する場合は、ステップＳ３０４のＰＷＭデューティ検知の閾値は、単一の駆動モータが駆動する場合の閾値より小さくする。具体的には、駆動モータの昇温、耐久状態での定速領域のＰＷＭデューティより高く８０％が設定される。ＰＷＭデューティ検知において、閾値以上のＰＷＭデューティが所定時間以上検知された場合にステップＳ３０６でモータ駆動エラーとする。

以上のように、複数のモータを同時に駆動するときは、加速動作中のモータ負荷監視をスキップし且つモータ負荷判定の閾値を小さくする。もし、負荷監視を行わない加速中にジャムが発生したとしても、加速制御が終了してモータ負荷監視を開始してすぐに閾値を超えるので、直ちにモータが停止してジャムが悪化することはない。

モータの加速終了から経過する所定時間と、ＰＷＭデューティ検知でエラー判定する所定時間Ｔｍとの合計時間は、電源保護回路の過電流リミッタを判定する所定時間Ｔｑより短く設定されている。ここで、モータの加速終了から経過する所定時間とは、モータの加速度が所定値以下となってから、ＰＷＭデューティがモータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈを下回るまでの時間であり、実験データにより取得した値を装置が記憶している。また、ＰＷＭデューティがモータ駆動エラー判定閾値Ｍ_Ｔｈを超えてエラーと判定する所定時間Ｔｍも、各モータの特性に合わせた最適の時間を装置が記憶している。このように、モータ負荷が許容を超えたら電源保護回路が作動する前にモータ駆動を停止させるよう、電源保護回路の作動条件とモータ停止の条件とが関係付けられている。モータ負荷監視によるモータ停止よりも先に電源保護回路が作動して、装置全体が停止してしまう事態が回避される。

以上の実施形態によれば、複数のモータを同時駆動する際には、加速動作中にはモータ負荷の監視を行わず、加速制御領域を過ぎてＰＷＭデューティが安定してからモータ負荷の監視を開始する。これにより、モータ加速時にＰＷＭデューティが閾値を超えるオーバーシュートを防止することができる。また、ジャムなどが発生してモータ駆動負荷が増大した際には、電源シャットダウンが起きる前にモータを停止することができる。このように、共通の電源により駆動される複数のモータを有する装置において、モータ負荷が許容を超えても、安易に電源がシャットダウンすることを防ぐことができる。見方を変えれば、従来よりも容量の小さい小型で安価な電源であっても、不意の電源シャットダウンが起きて復帰のためのユーザーが長時間待たされる事態が軽減される。したがって、ユーザーの利便性と、電源の小容量化による装置の小型化・低コスト化が両立する。

以上の実施形態では、加速動作中にはモータ負荷の監視を行わないようにするには、加速動作中に監視の動作をスキップしているが、この形態に限定はされない。例えば、加速動作中だけ一時的に監視の閾値を十分に大きくして、モータ負荷が閾値を超えるオーバーシュートが検出不能になるようにしてもよい。このような形態であっても、加速動作中にはモータ負荷の監視を実質的には行わないものである。本発明の解釈において、「加速動作中にはモータ負荷の監視を行わない」には、上記いずれの形態も包含される。

また、以上の実施形態では、モータ負荷を知るための情報として駆動モータのＰＷＭ制御におけるＰＷＭデューティを検知しているが、モータ負荷を知る手法はこれに限らない。例えば、複数の駆動モータのそれぞれの電流値を電流検出回路で検知して、モータ負荷の情報を得るようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、３つの駆動モータのそれぞれについて、モータ負荷を監視して駆動制御を行っているが、すべてのモータを同様に制御することには限定されない。例えば、電源にとってより負荷の大きな全体の中で支配的な駆動モータに限って、上述の制御を行うようにしてもよい。つまり、１つの共通の電源で駆動される第１モータおよび第２モータを含む複数のモータの少なくとも１つについて、モータ負荷を監視して許容を超えたらモータ駆動を停止させる制御とすればよい。例えば、プリント装置のおいては搬送モータ１１０に最も負荷がかかるため、搬送モータ１１０に限ってモータ負荷を監視して許容を超えたらモータ駆動を停止させる制御を行い、キャリッジモータ１０７および給送モータ１１１には上述の制御を行わなくてもよい。

１０７キャリッジモータ
１１０搬送モータ
１１１給送モータ
２０１電源
２０２電源ＩＣ
２０３過電流リミッタ
２０５駆動制御部
２０７ＰＷＭデューティ検知部
２０９ＰＷＭデューティ検知部
２１１ＰＷＭデューティ検知部

Claims

媒体に画像を形成するプリントヘッドと、第１の機構を駆動する第１モータと、該第１モータに電流を供給する電源と、該電源より電流が供給され第２の機構を駆動する第２モータと、モータが駆動されているときに当該モータの負荷を監視し、当該モータの負荷に基づいて当該モータの駆動を停止する制御手段と、を備えるプリント装置において、
前記制御手段は、前記第１モータが駆動されて前記第２モータが駆動されていないときは前記第１モータの加速動作中に前記第１モータの負荷を監視し、前記第１モータ及び前記第２モータが駆動されているときは当該モータの加速動作中は当該モータの負荷を監視しないことを特徴とするプリント装置。
前記第１モータ及び前記第２モータが駆動されているときは、前記制御手段は当該モータの加速制御が終了して所定時間が経過してから当該モータの負荷を監視することを特徴とする請求項１に記載のプリント装置。
前記制御手段は、モータのＰＷＭ制御におけるＰＷＭデューティを監視することを特徴とする請求項１または２に記載のプリント装置。
前記制御手段は、前記監視手段によってＰＷＭデューティが所定の閾値よりも大きい状態が所定時間継続すると当該モータの駆動を停止することを特徴とする請求項３に記載のプリント装置。
前記制御手段は、前記第１モータが駆動されて前記第２モータが駆動されていないときは前記第１モータのＰＷＭデューティが第１の閾値よりも大きいか監視し、前記第１モータ及び前記第２モータが駆動されるときは当該モータのＰＷＭデューティが前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも大きいか監視することを特徴とする請求項４に記載のプリント装置。
前記制御手段は、モータに流れる電流値を監視することを特徴とする請求項１または２に記載のプリント装置。
前記電源を保護する電源保護回路をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプリント装置。