JP2004212545A - 画像形成装置のキャリッジ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】インクジェットプリンタやスキャナ等の画像形成装置のキャリッジ走査の立ち上がり時間を短縮しかつハンチングの少ない制御を行う画像形成装置のキャリッジ駆動装置を提供することにある。
【解決手段】ＤＣモータ１５を駆動源としてキャリッジ１７を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を目標速度で安定させるための制御手段１２，１３，１６を有する画像形成装置のキャリッジ駆動装置において、前記制御手段１２，１３，１６による制御が速度停止あるいは低速から目標速度近傍に到達するまでは予め記憶してある設定テーブルにしたがってＤＣモータ１５を制御する第１制御手段１２，１６に、予め設定した目標速度近傍に達した後はＰＩＤ制御による第２制御手段１３に依存する画像形成装置のキャリッジ駆動装置。
【選択図】 図２
【解決手段】ＤＣモータ１５を駆動源としてキャリッジ１７を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を目標速度で安定させるための制御手段１２，１３，１６を有する画像形成装置のキャリッジ駆動装置において、前記制御手段１２，１３，１６による制御が速度停止あるいは低速から目標速度近傍に到達するまでは予め記憶してある設定テーブルにしたがってＤＣモータ１５を制御する第１制御手段１２，１６に、予め設定した目標速度近傍に達した後はＰＩＤ制御による第２制御手段１３に依存する画像形成装置のキャリッジ駆動装置。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置のキャリッジ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタのキャリッジの走査機構や原稿読み取りのためのスキャナのキャリッジ走査機構に関する技術としては、例えば特許文献１を挙げることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８８９４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、インクジェットプリンタのキャリッジ走査機構や原稿読み取りのためのスキャナのキャリッジ走査機構において、駆動モータとしてＤＣモータを用いる場合には、キャリッジを目標速度（制御量の設定値）に到達させるための制御を行っている。
【０００５】
かかる制御は速度検出部（制御量の測定値、エンコーダ使用）、基準発振器（目標速度の設定）および比較検出部を用い、目標速度と速度検出部からの測定速度の偏差を比較検出部により検出し、その偏差信号にＰＩＤによる演算処理を施し、必要な電力を出力するための信号を電力増幅部に伝達してＤＣモータを制御するようになされている。
【０００６】
このようなＰＩＤ制御によるフィードバック制御を用いた場合、ＤＣモータの停止状態から短時間で目標速度に速度を上げようとすると、ＰＩＤ制御による制約（比例帯の設定等）から立ち上げ時に大きな電力を立ち上げず時間の最短化ができていないのが実情である。
【０００７】
図６は従来のＰＩＤ制御のみにおけるキャリッジ速度の時間変化を示す特性図である。図に示すように、ＰＩＤ制御のみでは目標速度に達した後もハンチングが生じなかなか収束しない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、この問題を解決するために、インクジェットプリンタやスキャナ等の画像形成装置のキャリッジ走査の立ち上がり時間を短縮しかつハンチングの少ない制御を行う画像形成装置のキャリッジ駆動装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、ＤＣモータを駆動源としてキャリッジを駆動する駆動手段と、前記駆動手段を目標速度で安定させるための制御手段を有する画像形成装置のキャリッジ駆動装置において、前記制御手段による制御が速度停止あるいは低速から目標速度近傍に到達するまでは予め記憶してある設定テーブルにしたがってＤＣモータを制御する第１制御手段に、予め設定した目標速度近傍に達した後はＰＩＤ制御による第２制御手段に依存することを特徴とする画像形成装置のキャリッジ駆動装置を最も主要な特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、前記第２制御手段としてＰＩＤ制御の代わりにその発展型であるアドバンストＰＩＤ制御を用いることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のキャリッジ駆動装を主要な特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明では、２チャンネル出力のインクリメンタル型エンコーダとリニアスケールを備え、これらの信号から駆動方向、速度、位置を検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のキャリッジ駆動装置を主要な特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明では、ＤＣブラシモータを駆動源として使用することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のキャリッジ駆動装置を主要な特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は画像形成装置の１例である複写機の全体構成を示す概略図である。この複写機Ｃは自動原稿供給装置（ＡＤＦ）１、ブックスキャナ２を上部に備えている。
【００１４】
複写機Ｃの下方部分には用紙バンク（例えば５００枚）３が配置され、この上に本体給紙トレイ（２５０枚、最大サイズ：Ａ４）４、手差しトレイ（１枚手差し、１００枚手差し）５が配置されている。
【００１５】
図には、また、光書き込みユニット６、転写ローラ７、ＰＣＵ（プロセスカートリッジユニット）８、定着排紙装置９、およびトナー補給装置１０が略示してある。本発明によるキャリッジ駆動装置はブックスキャナ部２に適用される。また、インクジェットプリンタのインクキャリッジ部にも適用できる。
【００１６】
図２はＰＩＤ制御、アドバンストＰＩＤ制御を行うときの制御系の基本構成を示すブロック図である。目標速度を設定するための基準発振器１１は発振器の周波数を変化させることで目標速度の設定が可能である。
【００１７】
比較検出部１２は速度の目標値と測定値を比較し偏差を求める。ＰＩＤ制御またはアドバンストＰＩＤ制御１３は比較検出部１２からの偏差情報をもとに演算処理し電力増幅部（モータ駆動回路部）１４に制御信号を送る。この電力増幅部１４はＰＩＤ制御またはアドバンストＰＩＤ制御１３の信号を受け電力をＤＣモータ１５に供給する。
【００１８】
ＰＷＭ制御ではデューティ比を変えることで対応し、デューティ比固定の場合は電圧を変え、ＤＣモータ１５への電力を供給する。ＤＣモータ１５は入力電力に応じた速度、トルクを発生する。ＤＣモータ１５はＤＣブラシモータを使用することもできる。
【００１９】
速度検出部（エンコーダ）１６はキャリッジの速度を測定するためのインクリメンタル型の装置であって、２チャンネルの矩形波出力を行い、このデータを処理することによって速度、方向、位置が判る。
【００２０】
図３はキャリッジ駆動装置とエンコーダの基本構成を示す概略図である。キャリッジ１７にはエンコーダセンサ１８が備え付けられている。キャリッジ１７自体は駆動ベルト１９に結合されＤＣモータ１５の回転がプーリ２０を通じて駆動ベルト１９を駆動させ一緒に移動する。
【００２１】
エンコーダセンサ１８はリニアスケール２１のフォトディテクタ（黒―透明のラインの繰り返しの列）を読むかまたは読まないことで矩形波を出力し、周期から速度が判る。
【００２２】
図４は本発明によるキャリッジ駆動速度の制御を示す特性図である。図中、Ａ領域の範囲では実験から求められた最適駆動の設定テーブルによってスルーアップを行い、目標速度近傍まできたらＰＩＤ制御、またはＰＩＤ制御の発展型であるアドバンストＰＩＤ制御を用いる（Ｂ領域）。
【００２３】
なお、図では目標速度近傍を目標速度より小さく設定しているが、実際の設定テーブルではＰ’のように目標速度に設定した場合のほうが良い場合もある。
Ａ領域をあえてＰＩＤ制御から外したのはＰＩＤ制御では比例帯の存在でスルーアップ時に大きな電力がモータに与えられないため短時間での立ち上げができないことと、速度０からの立ち上げは積分時間、微分時間のパラメータ最適設定が困難であることによる。
【００２４】
設定スルーアップテーブルは最大電力の使用や目標速度直前での電力の急な低減等自由に設定できる。テーブルの一部を変えることでハンチングを押さえ込む合わせ込みも可能である（設定は実機のハンチングを見ながらできるので容易にテーブルができる）。
【００２５】
図５は本発明による画像形成装置のキャリッジ駆動装置の駆動制御を説明するフローチャートである。図において、まず、目標速度の設定、目標近傍速度の設定および制御終了位置の設定を行う（Ｓ１）。
【００２６】
次に、制御終了位置に到達したかどうかを判断する（Ｓ２）。制御終了位置に到達したならば制動停止動作を開始し（Ｓ６）、制御を終了する。到達してないならば、目標近傍速度に到達したかどうかを判断する（Ｓ３）。この場合に目標速度近傍以前は設定テーブルによってモータを制御する。
【００２７】
目標近傍速度に到達したならば、ＰＩＤ制御またはアドバンストＰＩＤ制御での駆動制御を開始する（Ｓ４）。到達してないならば、目標近傍速度別設定テーブルによる駆動制御を行う（Ｓ５）。目標速度近傍に達した後は上述のごとくＰＩＤ制御またはアドバンストＰＩＤ制御によるモータ駆動を行い（Ｓ４）、制御終了位置に来たら（Ｓ２）ショートブレーキによる制動を開始する（Ｓ６）。その後モータ停止で終了する。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、キャリッジの目標速度への立ち上げ時間の最短化が実現できる。
【００２９】
請求項２によれば、キャリッジの目標速度への立ち上げ時間の最短化に加えて目標速度安定性が向上する（外乱に対する安定性向上する）。
【００３０】
請求項３および４によれば、キャリッジの目標速度への立ち上げ時間の最短化に加えてコストダウンが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の１例である複写機の全体構成を示す概略図である。
【図２】ＰＩＤ制御、アドバンストＰＩＤ制御を行うときの制御系の基本構成を示すブロック図である。
【図３】キャリッジ駆動装置とエンコーダの基本構成を示す概略図である。
【図４】本発明によるキャリッジ駆動速度の制御を示す特性図である。
【図５】発明による画像形成装置のキャリッジ駆動装置の駆動制御を説明するフローチャートである。
【図６】従来のＰＩＤ制御のみにおけるキャリッジ速度の時間変化を示す特性図である。
【符号の説明】
Ｃ 画像形成装置（複写機）
１２ 比較検出部（制御手段、第１制御手段）
１３ ＰＩＤ制御またはアドバンストＰＩＤ制御（制御手段、第２制御手段）
１５ ＤＣモータ（駆動手段）
１６ 速度検出部（制御手段、第１制御手段、エンコーダ）
１７ キャリッジ
２１ リニアスケール
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置のキャリッジ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタのキャリッジの走査機構や原稿読み取りのためのスキャナのキャリッジ走査機構に関する技術としては、例えば特許文献１を挙げることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８８９４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、インクジェットプリンタのキャリッジ走査機構や原稿読み取りのためのスキャナのキャリッジ走査機構において、駆動モータとしてＤＣモータを用いる場合には、キャリッジを目標速度（制御量の設定値）に到達させるための制御を行っている。
【０００５】
かかる制御は速度検出部（制御量の測定値、エンコーダ使用）、基準発振器（目標速度の設定）および比較検出部を用い、目標速度と速度検出部からの測定速度の偏差を比較検出部により検出し、その偏差信号にＰＩＤによる演算処理を施し、必要な電力を出力するための信号を電力増幅部に伝達してＤＣモータを制御するようになされている。
【０００６】
このようなＰＩＤ制御によるフィードバック制御を用いた場合、ＤＣモータの停止状態から短時間で目標速度に速度を上げようとすると、ＰＩＤ制御による制約（比例帯の設定等）から立ち上げ時に大きな電力を立ち上げず時間の最短化ができていないのが実情である。
【０００７】
図６は従来のＰＩＤ制御のみにおけるキャリッジ速度の時間変化を示す特性図である。図に示すように、ＰＩＤ制御のみでは目標速度に達した後もハンチングが生じなかなか収束しない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、この問題を解決するために、インクジェットプリンタやスキャナ等の画像形成装置のキャリッジ走査の立ち上がり時間を短縮しかつハンチングの少ない制御を行う画像形成装置のキャリッジ駆動装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、ＤＣモータを駆動源としてキャリッジを駆動する駆動手段と、前記駆動手段を目標速度で安定させるための制御手段を有する画像形成装置のキャリッジ駆動装置において、前記制御手段による制御が速度停止あるいは低速から目標速度近傍に到達するまでは予め記憶してある設定テーブルにしたがってＤＣモータを制御する第１制御手段に、予め設定した目標速度近傍に達した後はＰＩＤ制御による第２制御手段に依存することを特徴とする画像形成装置のキャリッジ駆動装置を最も主要な特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、前記第２制御手段としてＰＩＤ制御の代わりにその発展型であるアドバンストＰＩＤ制御を用いることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のキャリッジ駆動装を主要な特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明では、２チャンネル出力のインクリメンタル型エンコーダとリニアスケールを備え、これらの信号から駆動方向、速度、位置を検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のキャリッジ駆動装置を主要な特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明では、ＤＣブラシモータを駆動源として使用することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のキャリッジ駆動装置を主要な特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は画像形成装置の１例である複写機の全体構成を示す概略図である。この複写機Ｃは自動原稿供給装置（ＡＤＦ）１、ブックスキャナ２を上部に備えている。
【００１４】
複写機Ｃの下方部分には用紙バンク（例えば５００枚）３が配置され、この上に本体給紙トレイ（２５０枚、最大サイズ：Ａ４）４、手差しトレイ（１枚手差し、１００枚手差し）５が配置されている。
【００１５】
図には、また、光書き込みユニット６、転写ローラ７、ＰＣＵ（プロセスカートリッジユニット）８、定着排紙装置９、およびトナー補給装置１０が略示してある。本発明によるキャリッジ駆動装置はブックスキャナ部２に適用される。また、インクジェットプリンタのインクキャリッジ部にも適用できる。
【００１６】
図２はＰＩＤ制御、アドバンストＰＩＤ制御を行うときの制御系の基本構成を示すブロック図である。目標速度を設定するための基準発振器１１は発振器の周波数を変化させることで目標速度の設定が可能である。
【００１７】
比較検出部１２は速度の目標値と測定値を比較し偏差を求める。ＰＩＤ制御またはアドバンストＰＩＤ制御１３は比較検出部１２からの偏差情報をもとに演算処理し電力増幅部（モータ駆動回路部）１４に制御信号を送る。この電力増幅部１４はＰＩＤ制御またはアドバンストＰＩＤ制御１３の信号を受け電力をＤＣモータ１５に供給する。
【００１８】
ＰＷＭ制御ではデューティ比を変えることで対応し、デューティ比固定の場合は電圧を変え、ＤＣモータ１５への電力を供給する。ＤＣモータ１５は入力電力に応じた速度、トルクを発生する。ＤＣモータ１５はＤＣブラシモータを使用することもできる。
【００１９】
速度検出部（エンコーダ）１６はキャリッジの速度を測定するためのインクリメンタル型の装置であって、２チャンネルの矩形波出力を行い、このデータを処理することによって速度、方向、位置が判る。
【００２０】
図３はキャリッジ駆動装置とエンコーダの基本構成を示す概略図である。キャリッジ１７にはエンコーダセンサ１８が備え付けられている。キャリッジ１７自体は駆動ベルト１９に結合されＤＣモータ１５の回転がプーリ２０を通じて駆動ベルト１９を駆動させ一緒に移動する。
【００２１】
エンコーダセンサ１８はリニアスケール２１のフォトディテクタ（黒―透明のラインの繰り返しの列）を読むかまたは読まないことで矩形波を出力し、周期から速度が判る。
【００２２】
図４は本発明によるキャリッジ駆動速度の制御を示す特性図である。図中、Ａ領域の範囲では実験から求められた最適駆動の設定テーブルによってスルーアップを行い、目標速度近傍まできたらＰＩＤ制御、またはＰＩＤ制御の発展型であるアドバンストＰＩＤ制御を用いる（Ｂ領域）。
【００２３】
なお、図では目標速度近傍を目標速度より小さく設定しているが、実際の設定テーブルではＰ’のように目標速度に設定した場合のほうが良い場合もある。
Ａ領域をあえてＰＩＤ制御から外したのはＰＩＤ制御では比例帯の存在でスルーアップ時に大きな電力がモータに与えられないため短時間での立ち上げができないことと、速度０からの立ち上げは積分時間、微分時間のパラメータ最適設定が困難であることによる。
【００２４】
設定スルーアップテーブルは最大電力の使用や目標速度直前での電力の急な低減等自由に設定できる。テーブルの一部を変えることでハンチングを押さえ込む合わせ込みも可能である（設定は実機のハンチングを見ながらできるので容易にテーブルができる）。
【００２５】
図５は本発明による画像形成装置のキャリッジ駆動装置の駆動制御を説明するフローチャートである。図において、まず、目標速度の設定、目標近傍速度の設定および制御終了位置の設定を行う（Ｓ１）。
【００２６】
次に、制御終了位置に到達したかどうかを判断する（Ｓ２）。制御終了位置に到達したならば制動停止動作を開始し（Ｓ６）、制御を終了する。到達してないならば、目標近傍速度に到達したかどうかを判断する（Ｓ３）。この場合に目標速度近傍以前は設定テーブルによってモータを制御する。
【００２７】
目標近傍速度に到達したならば、ＰＩＤ制御またはアドバンストＰＩＤ制御での駆動制御を開始する（Ｓ４）。到達してないならば、目標近傍速度別設定テーブルによる駆動制御を行う（Ｓ５）。目標速度近傍に達した後は上述のごとくＰＩＤ制御またはアドバンストＰＩＤ制御によるモータ駆動を行い（Ｓ４）、制御終了位置に来たら（Ｓ２）ショートブレーキによる制動を開始する（Ｓ６）。その後モータ停止で終了する。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、キャリッジの目標速度への立ち上げ時間の最短化が実現できる。
【００２９】
請求項２によれば、キャリッジの目標速度への立ち上げ時間の最短化に加えて目標速度安定性が向上する（外乱に対する安定性向上する）。
【００３０】
請求項３および４によれば、キャリッジの目標速度への立ち上げ時間の最短化に加えてコストダウンが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の１例である複写機の全体構成を示す概略図である。
【図２】ＰＩＤ制御、アドバンストＰＩＤ制御を行うときの制御系の基本構成を示すブロック図である。
【図３】キャリッジ駆動装置とエンコーダの基本構成を示す概略図である。
【図４】本発明によるキャリッジ駆動速度の制御を示す特性図である。
【図５】発明による画像形成装置のキャリッジ駆動装置の駆動制御を説明するフローチャートである。
【図６】従来のＰＩＤ制御のみにおけるキャリッジ速度の時間変化を示す特性図である。
【符号の説明】
Ｃ 画像形成装置（複写機）
１２ 比較検出部（制御手段、第１制御手段）
１３ ＰＩＤ制御またはアドバンストＰＩＤ制御（制御手段、第２制御手段）
１５ ＤＣモータ（駆動手段）
１６ 速度検出部（制御手段、第１制御手段、エンコーダ）
１７ キャリッジ
２１ リニアスケール
Claims (4)
- ＤＣモータを駆動源としてキャリッジを駆動する駆動手段と、前記駆動手段を目標速度で安定させるための制御手段を有する画像形成装置のキャリッジ駆動装置において、前記制御手段による制御が速度停止あるいは低速から目標速度近傍に到達するまでは予め記憶してある設定テーブルにしたがってＤＣモータを制御する第１制御手段に、予め設定した目標速度近傍に達した後はＰＩＤ制御による第２制御手段に依存することを特徴とする画像形成装置のキャリッジ駆動装置。
- 前記第２制御手段としてＰＩＤ制御の代わりにその発展型であるアドバンストＰＩＤ制御を用いることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のキャリッジ駆動装置。
- ２チャンネル出力のインクリメンタル型エンコーダとリニアスケールを備え、これらの信号から駆動方向、速度、位置を検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のキャリッジ駆動装置。
- ＤＣブラシモータを駆動源として使用することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のキャリッジ駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002380741A JP2004212545A (ja) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | 画像形成装置のキャリッジ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002380741A JP2004212545A (ja) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | 画像形成装置のキャリッジ駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004212545A true JP2004212545A (ja) | 2004-07-29 |
Family
ID=32816879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002380741A Pending JP2004212545A (ja) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | 画像形成装置のキャリッジ駆動装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004212545A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008523451A (ja) * | 2004-12-14 | 2008-07-03 | ラドーフ ゲーエムベーハー | フォトリソグラフィ転写用のコリメートされたｕｖ光線を生成するプロセスおよび装置 |
| US8014046B2 (en) | 2006-09-11 | 2011-09-06 | Seiko Epson Corporation | Scanner device, printing device and scan method |
-
2002
- 2002-12-27 JP JP2002380741A patent/JP2004212545A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008523451A (ja) * | 2004-12-14 | 2008-07-03 | ラドーフ ゲーエムベーハー | フォトリソグラフィ転写用のコリメートされたｕｖ光線を生成するプロセスおよび装置 |
| US8014046B2 (en) | 2006-09-11 | 2011-09-06 | Seiko Epson Corporation | Scanner device, printing device and scan method |
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