JP2009045787A - プリンタおよびモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホッパや戻しレバーを駆動させるモータの動作を安定化させることが可能なプリンタおよびモータ制御方法を提供すること。
【解決手段】印刷を実行するプリンタ１０において、印刷用紙Ｐを載置しつつ揺動するホッパ３１と、印刷用紙Ｐを下流側に搬送するための給送ローラ３２と、揺動可能に設けられ、給送ローラ３２に供給される次位以降の印刷用紙Ｐを戻すべく戻し位置まで回動可能な戻しレバー３４と、ホッパ３１および戻しレバー３４を駆動させるためのモータ３１１と、ホッパ３１および戻しレバー３４の複数の待機位置を検出するための検出手段６０と、検出手段６０での待機位置の検出に基づいて、いずれかの待機位置の間を移行する過渡領域の時間を計測し、この計測に基づくモータ３１１の駆動速度を算出し、以後のモータ３１１の駆動で当該モータ３１１を目標速度に追従させる制御を行うモータ制御手段１００と、を具備している。
【選択図】図１０

Description

本発明は、プリンタおよびモータ制御方法に関する。

インクジェット式のプリンタには、後方側に印刷用紙をセットするための用紙ガイドを具備すると共に、ホッパ、給送ローラ、戻しレバーを具備するものがある。ホッパは、用紙ガイドの下方側に設けられていて、このホッパは、給送ローラに接離するように構成されている。給送ローラがホッパに接触している状態では、用紙ガイドにセットされている印刷用紙が、給送ローラに供給可能となる。

また、戻しレバーは、印刷が実行されるべき最上位の印刷用紙のみが給送ローラに供給された後には、次位以降の印刷用紙を持ち上げるように作動し、印刷用紙の重送を防止するようにしている。以上のような構成により、ホッパが給送ローラから離間している第１ポジション、ホッパが給送ローラに当接している第２ポジション、および戻しレバーが印刷中の印刷用紙の邪魔にならない位置に退避させる第３ポジション（戻し位置）の間を、ＡＳＦモータの動作に伴って切替可能としている（特許文献１参照）。

特開２００５−４１６２７号公報（図１等参照）

上述のホッパの駆動、および戻しレバーの駆動は、同じＡＳＦサブモータにより為される。ところで、このＡＳＦサブモータは、オープン制御が為されているのが現状である。そのため、ホッパの駆動、および戻しレバーの駆動に際しては、それらの速度制御ができない。特に、プリンタの使用期間、使用環境等によっては、歯車やモータの負荷特性等のメカ的な負荷が変動し、ホッパの駆動や戻しレバーの動作が一定とならず、停止位置もバラ付く、という問題がある。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、ホッパや戻しレバーを駆動させるモータの動作を安定化させることが可能なプリンタおよびモータ制御方法を提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、印刷用紙に印刷を実行するプリンタにおいて、印刷用紙を載置しつつ揺動するホッパと、印刷用紙を下流側に搬送するための給送ローラと、揺動可能に設けられ、給送ローラに供給される次位以降の印刷用紙を戻すべく戻し位置まで回動可能な戻しレバーと、ホッパおよび戻しレバーを駆動させるためのモータと、ホッパおよび戻しレバーの複数の待機位置を検出するための検出手段と、検出手段での待機位置の検出に基づいて、複数の待機位置のうち、いずれかの待機位置の間を移行する過渡領域の時間を計測し、この計測に基づくモータの駆動速度を算出し、以後のモータの駆動で当該モータを目標速度に追従させる制御を行うモータ制御手段と、を具備するものである。

このように構成する場合、過渡領域での時間計測に基づいて、モータの駆動速度が算出され、以後のモータの駆動で目標速度に追従させられるので、ホッパおよび戻しレバーは、最適な駆動速度で駆動させることが可能となる。そのため、ホッパ動や戻しレバーが一定となるように動作可能となり、その停止位置のバラ付きを抑えることが可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、複数の待機位置には、ホッパおよび戻しレバーのホームポジションであるリアホームポジションと、リアホームポジションから印刷用紙を前記給送ローラに供給可能とする給送ポジションと、給送ポジションから戻しレバーを戻し位置まで回動させ、給送ローラに供給される次位以降の印刷用紙を戻すためのポジションである紙戻しポジションとが設けられていて、過渡領域の時間は、紙戻しポジションからリアホームポジションに移行する間の時間としたものである。

このように構成する場合、紙戻しポジションからリアホームポジションまでの間は、印刷用紙をホッパが持ち上げたり、戻しレバーが持ち上げたりすることがなく、ホッパおよび戻しレバーに作用する負荷の変動が比較的小さい。そのため、過渡領域をこの紙戻しポジションからリアホームポジションとすることにより、当該過渡領域の時間計測のバラ付きを抑えることが可能となり、この時間計測に基づいて速度偏差を算出する等によって、モータを目標速度に良好に追従させることが可能となる。

さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、モータ制御手段は、モータの駆動速度と目標速度との間で速度偏差を算出し、この速度偏差に所定のゲインを乗じたものを過渡領域の時間が計測されるたびに累積的に加算してメジャメント値を算出し、このメジャメント値に基づいてモータに印加するＤｕｔｙ比を決定する制御を行うものである。

このように構成する場合、速度偏差に所定のゲインを乗じたものを累積的に加算することにより、積分的な制御を行うことが可能となり、目標速度と駆動速度との間のオフセット分を取り除くことが可能となる。それにより、モータが駆動されるにつれて、当該モータを目標速度に良好に追従させることが可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、モータ制御手段は、過渡領域において計測される時間が規定の範囲内に収まらない場合、この過渡領域における計測時間を速度偏差の算出には用いないとするものである。

このように構成する場合、規定の範囲内に計測時間が収まらないと、当該計測時間が速度偏差の算出に用いられないので、例えばギヤ等の駆動部位の外れにより計測時間が異常に大きくなっている場合や、検出手段における検出部位の振動等により計測時間が異常に短い場合に、それら異常な値に基づいて速度偏差が算出されるのを防止可能となる。それにより、モータの駆動が不安定になるのを防止可能となり、安定したモータの駆動を維持可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、検出手段は、回転可能に設けられ、ホッパおよび戻しレバーの過渡領域および揺動に対応する複数の突出部分または切欠を有するフラグ部材と、突出部分または切欠の回転に伴って光の受光状態と遮光状態とが切り替えられ、検出信号の出力レベルが変化する光学センサと、を具備し、制御部では、検出信号の出力レベルは、所定のしきい値を超える場合にＨレベル、超えない場合にＬレベルであると判断すると共に、この出力レベルの変化が所定の回数だけ継続した場合に、フラグ部材の回転方向におけるポジションが変化したと判断するものである。

このように構成する場合、光学センサでは、フラグ部材の突出部分または切欠の部位が複数存在することにより、それ以外の部位が交互に光学センサで検出されることで、光の受光状態と遮光状態とが切り替えられる。また、出力信号のレベル変化が所定の回数だけ継続することにより、回転方向におけるポジションが変化したと判断されるので、検出が不安定となることがなく、ノイズ的な誤検出を防止することが可能となる。

さらに、他の発明は、印刷用紙を供給部位に供給するモータ制御方法であって、印刷用紙を載置しつつ揺動するホッパ、および印刷用紙を下流側に搬送するための給送ローラに最上位の印刷用紙を供給した後に、給送ローラに供給される次位以降の印刷用紙を戻すための戻し位置まで戻しレバーの複数の待機位置を検出手段で検出し、検出手段での待機位置の検出に基づいて、複数の待機位置のうち、いずれかの待機位置の間を移行する過渡領域の時間を計測し、この計測に基づいてモータの駆動速度を算出し、この駆動速度の算出に基づいて、モータの駆動で当該モータを目標速度に追従させる制御を行うものである。

このように構成する場合、過渡領域での時間計測に基づいて、モータの駆動速度が算出され、以後のモータの駆動で目標速度に追従させられるので、ホッパおよび戻しレバーは、最適な駆動速度で駆動させることが可能となる。そのため、ホッパ動や戻しレバーが一定となるように動作可能となり、その停止位置のバラ付きを抑えることが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態に係るプリンタ１０およびモータ制御方法について、図１から図１４に基づいて説明する。なお、本実施の形態のプリンタ１０は、インクジェット式のプリンタであるが、かかるインクジェット式プリンタは、インクを吐出して印刷可能な装置であれば、いかなる吐出方法を採用した装置でも良い。

また、以下の説明においては、下方側とは、プリンタ１０が設置される側を指し、上方側とは、設置される側から離間する側を指す。また、印刷用紙Ｐが供給される側を給送側（後端側）、印刷用紙Ｐが排出される側を排紙側（手前側）として説明する。

＜プリンタ１０の概略構成＞
図１に示すように、プリンタ１０は、用紙搬送機構２０と、リア給送機構３０と、フロント給送機構４０と、タイミング検知手段６０と、制御部１００と、を主要な構成要素としている。

これらのうち、用紙搬送機構２０は、紙送り手段２１と、排紙手段２２とを具備している。これらのうち、紙送り手段２１は、搬送駆動ローラ２１ａと、搬送従動ローラ２１ｂとを備えている。搬送駆動ローラ２１ａは、不図示のモータによって回転駆動させられる。また、搬送従動ローラ２１ｂは、不図示のバネによって搬送駆動ローラ２１ａに圧接されている。

また、排紙手段２２は、印刷ヘッド２６が対向する部位よりも下流側に設けられている。この排紙手段２２は、排紙駆動ローラ２２ａと、排紙従動ローラ２２ｂとを具備している。排紙駆動ローラ２２ａは、不図示のモータによって回転駆動させられる。また、排紙従動ローラ２２ｂは、不図示のバネによって排紙駆動ローラ２２ａに圧接されている。

上述の紙送り手段２１と排紙手段２２とで構成される搬送経路の下方には、プラテン２３が設けられている。また、プラテン２３と対向するように、キャリッジ２４が設けられている。このキャリッジ２４は、ガイド軸２５に沿って、主走査方向（図１における紙面の法線方向）に、その摺動がガイドされる。また、キャリッジ２４には、プラテン２３と近接対向するように、印刷ヘッド２６が取り付けられている。

＜リア給送機構３０について＞
次に、リア給送機構３０について述べる。リア給送機構３０は、ホッパ３１と、給送ローラ３２と、リタードローラ３３と、戻しレバー３４と、ホルダ３５を備えている。これらのうち、ホッパ３１は、バネ３１ｂ（図４参照）の付勢力を受け、かつ回動支点３１ａ（図１参照）を支点として揺動可能に設けられており、かかる揺動により、印刷用紙Ｐを給送ローラ３２に圧接／離間させる動作が実現される。また、給送ローラ３２は、ホッパ３１によって押し上げられた印刷用紙Ｐと接触しつつ回転することにより、接触している最上位の印刷用紙Ｐを下流側へ給送する。なお、給送ローラ３２は、後述するＡＳＦモータ３２１の駆動力により、回転駆動させられる。

また、リタードローラ３３は、給送ローラ３２に対して進退可能に設けられると共に、トルクリミッタ機構によって所定の回転抵抗が与えられている。すなわち、給送ローラ３２とリタードローラ３３との間に複数枚の印刷用紙Ｐが介在する際には、回転抵抗の方が重なっている印刷用紙Ｐの間の摩擦力よりも大きいため、リタードローラ３３は停止したままとなり、次位以降の印刷用紙Ｐの重送が防止される。また、給送ローラ３２とリタードローラ３３との間に、印刷用紙Ｐが１枚のみ介在する場合、給送ローラ３２の回転トルクがリタードローラ３３に伝達され、リタードローラ３３は従動回転し、印刷用紙Ｐは下流側に送られる。なお、リタードローラ３３は、図３に示すようなホルダ３５に回転自在に取り付けられていて、このホルダ３５に不図示のバネの付勢力が与えられることにより、ホッパ３１の上昇／下降に連動して、リタードローラ３３が給送ローラ３２に対して進退する。

また、ホルダ３５に隣接する部位には、図４に示すような用紙規制部材３６が設けられている。用紙規制部材３６は、印刷用紙Ｐの重送を、一層確実に防止するためのものであり、ホッパ３１の下端に係合可能な位置に設けられている。そして、ホッパ３１が下降する場合、用紙規制部材３６は、不図示のバネの付勢力に抗して押し下げられる。それにより、用紙規制部材３６に存在する規制部３６ａが給送ローラ３２から離間し、図４（Ａ）に示す隙間ｄが形成される。逆に、ホッパ３１が上昇する場合、用紙規制部材３６とホッパ３１との間の係合が解除され、バネの付勢力によって規制部３６ａが給送ローラ３２に近接する。そして、この近接状態では、規制部３６ａは給送ローラ３２とリタードローラ３３のニップ点近傍の上流側に位置し、印刷用紙Ｐの重送を効果的に防止している。

また、図３等に示すように、戻しレバー３４は、印刷用紙Ｐの幅方向に伸びる回転軸３４ａに複数設けられている。この戻しレバー３４は、図１における実線と二点鎖線（Ａ位置、Ｂ位置）との間を移行可能となっている。ここで、図１において実線で示す位置は、戻しレバー３４のリアホームポジションを示しており、印刷用紙Ｐの給送が開始されると、このリアホームポジションから下流側に倒れる（Ａ位置に位置する）ように、図１において反時計回りに回動する。それにより、印刷用紙Ｐの供給経路が開放させられる。

また、印刷用紙Ｐの先端が戻しレバー３４を通過した後には、戻しレバー３４は、上流側に向かって起き上がるように、図１において時計回りに回動し、図１のＢ位置に位置させられる。それにより、次に送られるべき印刷用紙Ｐがホッパ３１上に戻される。そして、１枚分の印刷用紙Ｐの給送が完了すると、戻しレバー３４は、再び図１において反時計回りに回動させられ、図１の実線で示す位置に戻る。なお、この戻しレバー３４は、後述するＡＳＦサブモータ３１１により駆動させられる。

＜フロント給送機構について＞
また、プリンタ１０は、フロント給送機構４０を具備する。フロント給送機構４０は、プリンタ１０のフロント側（下流側）かつ底部側にセットされた印刷用紙Ｐを、印刷ヘッド２６に向けて給送するための機構である。このフロント給送機構４０は、給送カセット４１、ピックアップローラ４２と、給送ローラ４３と、リタードローラ４４と、アシストローラ４５と、を備えている。

ピックアップローラ４２は、後述するＡＳＦモータ３２１によって駆動させられ、給送カセット４１にセットされた最上位の印刷用紙Ｐに接して回転することにより、その印刷用紙Ｐを案内経路４６へ送り込む。また、給送ローラ４３は、ピックアップローラ４２によって給送カセット４１から送られてくる最上位の印刷用紙Ｐを、湾曲反転させつつ送り込む部分である。リタードローラ４４は、給送ローラ４３の外周面と対向する奥側下方の位置に、当該給送ローラ４３に対して進退可能に設けられている。アシストローラ４５は、給送ローラ４３の上方側かつ奥側の外周面と接している。

その他、リア給送機構３０、およびフロント給送機構４０の下流側には、印刷用紙Ｐを搬送手段へと案内する紙案内５１、上部紙案内５２等が設けられており、リア給送機構３０およびフロント給送機構４０によって給送される印刷用紙Ｐは、紙案内５１と上部紙案内５２とによって搬送手段２１へ案内される。その他、印刷用紙Ｐの通過を検出する紙検出センサ５３（図２参照）が設けられている。

＜動力伝達を切り替える構成＞
以下、図５から図７に基づいて、リア給送機構３０に設けられている動力伝達を切り替える構成について説明する。図５は制御部１００から駆動対象までの関係を示すブロック図、図６は駆動伝達系の斜視図、図７は駆動伝達系の正面図である。

図５に示すように、リア給送機構３０は、給送ローラ駆動部３２０と、ホッパ駆動部３１０の、２つの駆動系統を有している。給送ローラ駆動部３２０は、ＡＳＦモータ３２１と、動力伝達切換部３２２とを有し、ＡＳＦモータ３２１の動力を、動力伝達切換部３２２を介し、リア給送機構３０の給送ローラ３２およびフロント給送機構４０のピックアップローラ４２のいずれか一方へ選択的に伝達する。

ホッパ駆動部３１０は、ＡＳＦサブモータ３１１（モータに対応）と、動力伝達切換部３１２とを有し、ＡＳＦサブモータ３１１から、ホッパ３１側、および戻しレバー３４側への動力伝達のオン／オフ切り換えを、動力伝達切換部３１２を介して行う。なお、図５および図１０における制御部１００は、ＡＳＦモータ３２１およびＡＳＦサブモータ３１１の駆動を司る部分である。

図２に示すように、ＡＳＦモータ３２１および動力伝達切換部３２２は、支持部３７の右側面下部に設けられる。図６に示すように、動力伝達切換部３２２は、ＡＳＦモータ３２１の回転軸に取り付けられたピニオン歯車３２３を含むギヤ輪列３２４に動力を伝達する。ギヤ輪列３２４中には、太陽歯車３２５が設けられているが、この太陽歯車３２５の回転軸には、第１揺動部材３２６が揺動可能に取り付けられている。第１揺動部材３２６には、２つの遊星歯車３２７，３２８が軸支されている。２つの遊星歯車３２７，３２８は、太陽歯車３２５に噛合すると共に、太陽歯車３２５の回転に従って太陽歯車３２５の周囲を揺動する。

ここで、太陽歯車３２５の回転に伴って、第１揺動部材３２６は揺動し、その揺動によって遊星歯車３２７はギヤ３２９に接離し、遊星歯車３２８はギヤ３３１に接離する（図７参照）。ここで、ギヤ３２９は、給送ギヤ３３０と噛み合っており、この給送ギヤ３３０は、給送ローラ３２の回転軸と同軸上にある。それにより、遊星歯車３２７がギヤ３２９に接離することで、給送ローラ３２への駆動力の伝達が切り替えられる。また、ギヤ３３１は、ピックアップローラ４２に駆動力を伝達する部分である。それにより、遊星歯車３２８がギヤ３３１に接離することで、ピックアップローラ４２への駆動力の伝達が切り替えられる。

ＡＳＦサブモータ３１１および動力伝達切換部３１２は、支持部３７の右側面上部に設けられる（図２）。動力伝達切換部３１２は、ＡＳＦサブモータ３１１の回転軸に取り付けられたピニオン歯車３１１ａから太陽歯車３１３に動力を伝達する。この太陽歯車３１３の回転軸には、第２揺動部材３１４が揺動可能に取り付けられている。第２揺動部材３１４には、遊星歯車３１５が太陽歯車３１３に噛合する状態で軸支されている。ここで、遊星歯車３１５は、自身の自重等により、通常はギヤ３１６に噛み合っていない。しかしながら、太陽歯車３１３が回転する場合、太陽歯車３１３と第２揺動部材３１４のつれ回りにより、遊星歯車３１５がギヤ３１６に接離する。ここで、ギヤ３１６は、固定的な二段ギヤであるホッパカム歯車３１７に噛合している。ホッパカム歯車３１７には、ホッパカム３１７ａが形成されていて、このホッパカム３１７ａには、ホッパ３１に設けられている不図示のカムフォロアが当接している。

また、第１カム歯車３１７には、ギヤ３１８が噛み合っており、このギヤ３１８は、第２カム歯車３１９と噛み合っている。戻しカム歯車３１９には、戻しレバーカム３１９ａが固定的に設けられていて、この戻しレバーカム３１９ａには、図３に示す戻しレバーカムフォロア３４ｂが当接している。それにより、ＡＳＦサブモータ３１１の駆動によって、戻しレバー３４の図１に示すような揺動動作が実現される。なお、ホッパカム歯車３１７と戻しカム歯車３１９とは同時に回転駆動され、ホッパ３１の上下動のサイクルと、戻しレバー３４の揺動のサイクルとは等しく設けられている。

＜タイミング検知手段について＞
次に、タイミング検知手段６０（検出手段に相当）について説明する。図８はタイミング検知手段６０の斜視図である。図８に示すように、タイミング検知手段６０はフラグ板６１（フラグ部材に対応）を具備しており、このフラグ板６１は、ギヤ３１８と同期回転する。このフラグ板６１の外周には、３つのフラグ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ（第１情報列および突出部分に対応）が設けられていると共に、フラグ板６１の円盤部分６１ａには、回転中心から所定の半径だけ離間した部位に、切欠６３ａ，６３ｂ，６３ｃ（第２情報列に対応）が設けられている。

これらのうち、フラグ６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、光を通過させない遮光部分である。そして、このフラグ６２ａ〜６２ｃが、位置検出センサ７１の対向部分Ｓ１を通過し、当該位置検出センサ７１の光軸を遮断する。ここで、位置検出センサ７１（光学センサに対応）、および次に述べるホームセンサ７２は、投受光方式の光学式のセンサであり、発光部と受光部（図示省略）をそれぞれ備えている。また、切欠６３ａ，６３ｂ，６３ｃは、光を通過させる部分である。そして、この切欠６３ａ，６３ｂ，６３ｃも、ホームセンサ７２の対向部分Ｓ２を通過可能に設けられている。すなわち、ホームセンサ７２の対向部分Ｓ２を通過する光軸が、切欠６３ａ〜６３ｃ以外の円盤部分６１ａに差し掛かると、光を通過させない。しかしながら、ホームセンサ７２の光軸が、切欠６３ａ，６３ｂ，６３ｃに差し掛かると、受光部では、投光部から発せられた光を受光可能となる。

なお、位置検出センサ７１およびホームセンサ７２では、遮光されている場合の検出信号の出力レベルはハイ（Ｈ）、受光状態の検出信号の出力レベルはロー（Ｌ）となるように設けられている（図９、図１０参照）。ここで、図１０に示すように、位置検出センサ７１からのアナログの検出信号の出力レベルが、しきい値を跨いで変化し、変化後の状態を所定の回数（図１０では４回）だけ維持することにより、ＡＳＩＣ１０４を介してデジタルの検出信号が入力されるＣＰＵ１０１では、フラグ板６１の回転方向におけるポジションが変化したと判断する。

ここで、フラグ板６１が回転する場合の、位置検出センサ７１とホームセンサ７２の信号の出力レベルの関係について、図９に示す。図８に示すように、フラグ板６１は、矢示Ａの向きに回転する。この回転方向において、フラグ６２ａは、リアホームポジション（原点に相当）に対応していて、そのとき、図４（Ａ）に示すように、ホッパ３１が下降し、給送が行われない状態となっている。また、フラグ６２ｂは、図４（Ｂ）に示すように、ホッパ３１が上昇し、給送が行われる状態に対応している（以下、これを給送ポジションとする。）。また、フラグ６２ｃは、紙戻しポジション（戻し位置に相当）に対応している。すなわち、ホッパ３１が上昇して、印刷用紙Ｐの供給が開始されると、当該印刷用紙Ｐの先端が戻しレバー３４を通過する。かかる通過が、紙検出センサ５３等で検出されると、ＡＳＦサブモータ３１１が駆動させられ、フラグ板６１が回転駆動させられる。それにより、戻しレバー３４が、図１において最も起き上がったＢ位置に位置させられる。

また、切欠６３ａは、リアホームポジションに対応している。ここで、図９に示すように、位置検出センサ７１がＨレベルの信号を出力し、かつホームセンサ７２がＬレベルの信号を出力する場合を、リアホームポジションと定めている。この信号出力の組み合わせは、フラグ板６１の回転方向において、ここのみ存在するように設定されているため、位置検出センサ７１がＨレベルの信号を出力し、かつホームセンサ７２がＬレベルの信号を出力する場合を、制御部１００は、リアホームポジションと判断可能となっている。

また、切欠６３ｂは、送品ポジションと呼ばれるものに対応していて、プリンタ１０の出荷時にバネ３１ｂによるホッパ３１の変形を抑えるべく、ホッパ３１が上昇し、かつ戻しレバー３４が紙戻しポジションに至らない状態に対応するものである。

また、切欠６３ｃは、停止予告ポジションに対応していて、紙戻しポジションが近いことを予告するためのポジションである。すなわち、給送ポジションから紙戻しポジションに移行する場合、戻しレバー３４は、図１の実線で示される状態から起き上がったＢ位置に移行させられる。このとき、戻しレバー３４は、自身が受け止めている印刷用紙Ｐを持ち上げるように、回動する。

ところで、この起き上がり動作においては、戻しレバー３４に作用する負荷は、印刷用紙Ｐの枚数や印刷用紙Ｐの種類等によって、大きく変化する。例えば、印刷用紙Ｐが光沢のある重い写真専用紙であって、それが数十枚セットされている場合と、印刷用紙Ｐが前者よりも軽い年賀状であって、それが２〜３枚のみ存在する場合、戻しレバー３４に作用する負荷は、大幅に異なる。このように、負荷が大きく異なると、フラグ６２ｃが検出されても、その検出時の紙戻しポジションへの突入速度が大きく異なり、安定して紙戻しポジションにおける目標停止位置に停止させることができない。そのため、切欠６３ｃを設け、この切欠６３ｃをホームセンサ７２が検出する場合、まもなくフラグ６２ｃが検出される、と制御部１００は判断する。そして、後述するように制御部１００は、ＡＳＦサブモータ３１１に印加する電圧（デューティ）を低下させる制御を行う。以上のような、フラグ６２ａ〜６２ｃ、および切欠６３ａ〜６３ｃを、フラグ板６１は有している。

＜制御部の構成＞
次に、制御部１００について、図１１に基づいて説明する。制御部１００は、各種の制御を行う部分であり、モータ制御手段に対応する。この制御部１００は、上述の位置検出センサ７１、ホームセンサ７２、紙検出センサ５３、不図示のエンコーダセンサ、プリンタ１０の電源をオン／オフする電源スイッチ等の各出力信号が入力される。図１に示すように、制御部１００は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、インターフェース１０３、ＡＳＩＣ１０４、タイマ１０５、モータドライバ１０６等を具備していて、これらが例えばバス等の伝送路１０７を介して接続されている。そして、これらのハードウエアと、メモリ１０２に記憶されているソフトウエアの協働、または特有の処理を行う回路や構成要素の追加等によって、図１１のブロック図に示す構成が機能的に実現されている。

なお、上述の各構成要素中、メモリ１０２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のような、データを記憶可能な部分を指すが、オープン制御部１１１の実現のためのデータおよびプログラムは、ＲＯＭに記憶されている。また、後述するメジャメント値Ｍｅｓ 1および周期Ｔは、ＥＥＰＲＯＭに記憶させられる。

図１１に示すように、メモリ１０２から所定のテーブル（データ）およびプログラムを読み込むことにより、ＣＰＵ１０１には、オープン制御部１１１が実現される。オープン制御部１１１は、図９に示すようなＤｕｔｙ比の電圧を、ＡＳＦサブモータ３１１に印加する。また、ＡＳＩＣ１０４には、位置検出センサ７１およびホームセンサ７２からの検出信号の入力に基づいて、フラグ板６１の回転ポジションを検出する位置演算部１１３が存在する。また、ＡＳＩＣ１０４には、ＣＰＵ１０１でのオープン制御部１１１での計算、メジャメント実行部１１２での計算に基づいてＡＳＦサブモータ３１１、ＡＳＦモータ３２１の駆動を制御するモータ制御部１１４が存在する。

ここで、オープン制御部１１１は、図９に示すようなＤｕｔｙ比の電圧を、ＡＳＦサブモータ３１１に印加させるための計算を行い、その計算に基づく指令を出力する。

また、メジャメント実行部１１２は、後述する図１２、図１３に示すような処理フローを実行させる部分である。なお、このメジャメント実行部１１２では、紙戻しポジションからリアホームポジションまでの間の時間（周期Ｔ；過渡領域に対応）を計測する。この周期Ｔの計測に基づいて、その逆数（すなわち、計測速度の所定倍）を算出し、目標周期refＴの逆数（すなわち、目標速度の所定倍）から計測速度の所定倍を減算する。それにより、速度偏差に所定のゲインを乗じたものが算出される。そして、この値を、前回までのメジャメント値に加算することにより、最新のメジャメント値が算出される（式１参照）。

また、タイマ１０５は、所定の時間が経過すると、タイマ信号を出力する。ここで、オープン制御部１１１は、このタイマ信号に基づいて、Ｄｕｔｙ比を加算または降下させる。また、オープン制御部１１１は、切欠６３ｃを検出してから、このタイマ１０５のタイマ信号に基づいて所定の時間が経過したことが検出されると、ＡＳＦサブモータ３１１に印加するＤｕｔｙ比をゼロとして、当該ＡＳＦサブモータ３１１を停止させる制御信号を出力する。また、モータドライバ１０６は、モータ制御部１１３からの制御信号に基づいて、所定のＤｕｔｙ比に対応するパルス電圧を、ＡＳＦサブモータ３１１側に出力する。

＜プリンタの動作に関して＞
以上のような構成を有するプリンタ１０のホッパ３１、戻しレバー３４の動作について、図１２および図１３の処理フロー等に基づいて、以下に説明する。

＜電源オン時のシーケンス＞
図１２に示すように、プリンタ１０の電源をオンとする場合、メモリ１０２から所定のプログラムやデータが読み込まれることにより、メジャメント実行部１１２が実現される。そして、このメジャメント実行部１１２は、メモリ１０２から、前回のメジャメント値である、Ｍｅｓ 0を取得する（Ｓ０１）。そして、このＭｅｓ 0が、適正なメジャメント値の範囲内に収まっているか否かを判断する（Ｓ０２）。この判断において、適正なメジャメント値の範囲内に収まっていると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、当該メジャメント値を以後の駆動シーケンスで用いることが可能であるものと判断し、このＭｅｓ 0を以後の駆動シーケンスで用いる（Ｓ０３）。また、適正なメジャメント値に収まっていないと判断される場合（Ｎｏの場合）、Ｍｅｓ 0を規定のメジャメント初期値に設定し、このメジャメント初期値を以後の駆動シーケンスで用いる（Ｓ０４）。

ここで、適正なメジャメント値の範囲内とは、例えば、遊星歯車３１５の噛み合いが外れて、周期Ｔが非常に大きくなっている場合（すなわち非常に遅くなっている場合）、プリンタ１０に振動が生じて、フラグ６２ｃ、６２ａの検出にチャタリング等が生じていて、周期Ｔが非常に小さくなっている場合（すなわち非常に速くなっている場合）等が挙げられる。そして、これらの場合、メジャメント実行部１１２は、メジャメント値（ＡＳＦサブモータ３１１）の駆動に異常を来たしていて、適正なメジャメント値の範囲内にはないものと判断する。なお、Ｓ０３およびＳ０４を経た後には、次に説明する駆動シーケンスへと移行する。

＜駆動シーケンス＞
続いて、駆動シーケンスについて、図１３の処理フローに基づいて説明する。この処理フローにおいては、前回周期Ｔを計測したか否かを判断する（Ｓ１１）。この判断においては、電源オンの時点では、まだ計測していないので、Ｎｏと判断されるが、この場合には後述するＳ１８に進む。また、この判断において、周期Ｔを計測したと判断される場合、次のＳ１２に進行する。

ここで、周期Ｔとは、紙戻しポジションからリアホームポジションに移動するまでの時間である。すなわち、図９等に示すように、位置検出センサ７１がフラグ６２ｃのエッジを検出してから、フラグ６２ａのエッジを検出するまでの間の時間を計測する。なお、位置検出センサ７１でフラグ６２ａを検出する場合、ホームセンサ７２で切欠６３ａも検出されるが、そのとき、位置検出センサ７１はＨ、ホームセンサ７２はＬの検出信号を出力し、それに基づいてリアホームポジションであると判断される。ここで、周期Ｔの計測部位は、図１４に示すように、戻しレバー３４が印刷用紙Ｐを持ち上げる等の動作を行わないため、印刷用紙Ｐの枚数や印刷用紙Ｐの種類に応じた負荷の変動がさほど生じない。そのため、この部分で周期Ｔを計測すれば、その計測値は、各歯車の駆動摩擦やＡＳＦサブモータ３１１等の駆動摩擦等のようなメカ的な負荷に対応している、と考えられるからである。

Ｓ１１でＹｅｓと判断される場合、周期Ｔが適正な範囲内に収まっているか否かを判断する（Ｓ１２）。この判断は、遊星歯車３１５が外れている場合（周期Ｔが非常に大きい場合）、およびチャタリングが生じている場合を想定したものであり、そのような場合を除外するものである。

この判断において、周期Ｔが適正な範囲内に収まっていると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、続いてメジャメント値Ｍｅｓ 1を計算する（Ｓ１３）。メジャメント値Ｍｅｓ 1は、以下の式１により求められる。
Ｍｅｓ 1 ＝ Ｍｅｓ 0 ＋ Ｇ／ref Ｔ − Ｇ／Ｔ…式１
この式１では、速度偏差に所定のゲインを乗じたものを、前回までのメジャメント値Ｍｅｓ 0 に加算した、最新のメジャメント値Ｍｅｓ 1が算出される。

なお、メジャメント値Ｍｅｓ 1は、例えば、印加するＤｕｔｙ比＝Ｄｕｔｙ比固定値×Ｍｅｓ 1／１０００等の式に用いられる。すなわち、メジャメント値Ｍｅｓ 1は、ＡＳＦサブモータ３１１に印加するＤｕｔｙ比の算出に用いられる。また、メジャメント実行部１１２は、上述の式１のように速度偏差に所定のゲインを乗じたものを加算していく。すなわち、周期Ｔが計測されるたびに、前回のメジャメント値Ｍｅｓ 0に速度偏差に所定のゲインを乗じたものが加算されるので、周期Ｔが計測されるたびに、その加算は累積的となっていく。そのため、メジャメント実行部１１２は、ＡＳＦサブモータ３１１の制御としては、目標速度に追従する際の、オフセット分を取り除くための、積分制御を実行している。

上述のＳ１３の計算の後に、続いて、計算されたメジャメント値Ｍｅｓ 1が、メジャメント下限値を下回っているか否かを判断する（Ｓ１４）。ここで、Ｓ１２では、既に周期Ｔが適正な範囲内か否かを判断しているので、このＳ１４では、周期Ｔが適正な範囲内であるにも拘わらず、式１での計算によりメジャメント下限値を下回った場合のみが該当する。なお、このＳ１４の判断においてＹｅｓの場合には、メジャメント値を計算によって得られたＭｅｓ 1とはせずに、予め定められているメジャメント下限値を、新たにＭｅｓ 1に設定する（Ｓ１５）。

また、上述のＳ１４の判断において、メジャメント値Ｍｅｓ 1が、メジャメント下限値を下回っていないと判断される場合（Ｎｏの場合）、続いて、計算されたメジャメント値Ｍｅｓ 1が、メジャメント上限値を上回っているか否かを判断する（Ｓ１６）。ここで、Ｓ１２では、既に周期Ｔが適正な範囲内か否かを判断しているので、このＳ１６では、周期Ｔが適正な範囲内であるにも拘わらず、式１での計算によりメジャメント上限値を上回った場合のみが該当する。なお、このＳ１６の判断においてＹｅｓの場合には、メジャメント値を計算によって得られたＭｅｓ 1とはせずに、予め定められているメジャメント上限値を、新たにＭｅｓ 1に設定する（Ｓ１７）。

上述のＳ１６でメジャメント値Ｍｅｓ 1が、メジャメント上限値を上回っていないと判断される場合（Ｎｏの場合）、Ｓ１２で周期Ｔが適正な範囲内に収まっていないと判断される場合、Ｓ１５またはＳ１７の処理を経た後に、続いて、メモリ１０２の所定の領域に、メジャメント値Ｍｅｓ 1、および周期Ｔを記憶させる（Ｓ１８）。

続いて、現在行われている駆動が、紙戻しポジションからリアホームポジションへ移動するものであるか否か（周期Ｔの測定部位であるか否か）を判断する（Ｓ１９）。この判断で、紙戻しポジションからリアホームポジションへ移動する駆動が行われていると判断される場合（Ｙｅｓと判断される場合）、次に周期Ｔを計測する（Ｓ２０）。具体的には、図９に示す紙戻しポジションを過ぎたとき（すなわち、ＨからＬとなるとき）から、次にＨとなる（すなわち、リアホームポジションとなる）までの時間を計測する。この周期Ｔの計測は、上述したＳ１１の判断、Ｓ１２の判断、およびＳ１３の計算で用いられる。

なお、上述のＳ２０では、周期Ｔの計測を行うためには、当然ながらＡＳＦサブモータ３１１を駆動させて、フラグ板６１を回転させる必要がある。ここで、この駆動に際しては、上述のＭｅｓ 1が用いられて、このＭｅｓ 1に基づくＤｕｔｙ比がＡＳＦサブモータ３１１に印加される。それにより、ＡＳＦサブモータ３１１では積分制御が為され、目標速度と実際の計測速度との間に存在する偏差が徐々に取り除かれる結果となる。

また、上述のＳ１９の判断において、紙戻しポジションからリアホームポジションへ移動する駆動が行われていないと判断される場合（Ｎｏと判断される場合）、周期Ｔの計測を行わずに、ＡＳＦサブモータ３１１を駆動させる（Ｓ２１）。以上のＳ２０、Ｓ２１の処理を行った場合、再びＳ１１に戻り、ＡＳＦサブモータ３１１の駆動に際しては、この駆動シーケンスが呼び出される。

なお、電源オフの場合、次の電源オン時には、Ｓ１８でメモリ１０２に記憶させられているメジャメント値Ｍｅｓ 1が、メジャメント値Ｍｅｓ 1として用いられる。

＜本発明による効果＞
上述のプリンタ１０によれば、過渡領域での時間計測に基づいて、ＡＳＦサブモータ３１１の駆動速度が算出され、以後のＡＳＦサブモータ３１１の駆動で目標速度に追従させられるので、ホッパ３１および戻しレバー３４は、最適な駆動速度で駆動させることが可能となる。そのため、ホッパ３１や戻しレバー３４が一定となるように動作可能となり、その停止位置のバラ付きを抑えることが可能となる。

また、本実施の形態では、紙戻しポジションからリアホームポジションまでの間は、印刷用紙Ｐをホッパ３１が持ち上げたり、戻しレバー３４が持ち上げたりすることがなく、ホッパ３１および戻しレバー３４に作用する負荷の変動が比較的小さい（図１４参照）。そして、この部分（過渡領域）で、周期Ｔの計測を行っている。そのため、当該過渡領域における周期Ｔのバラ付きを抑えることが可能となり、この周期Ｔの計測に基づいて速度偏差を算出する等によって、ＡＳＦサブモータ３１１を目標速度に良好に追従させることが可能となる。

さらに、本実施の形態では、制御部１００は、メジャメント値Ｍｅｓ 1の算出に当たって、速度偏差に所定のゲインを乗じたものを累積的に加算することにより、積分的な制御を行うことが可能としている。それにより、目標速度と駆動速度との間のオフセット分を取り除くことが可能となり、ＡＳＦサブモータ３１１が駆動されるにつれて、当該ＡＳＦサブモータ３１１を目標速度に良好に追従させることが可能となる。

また、本実施の形態では、Ｓ１２の判断において、適正な範囲内に周期Ｔが収まらないと、当該周期Ｔが速度偏差の算出に用いられないので、例えば遊星歯車３１５等の駆動部位の外れにより周期Ｔが異常に大きくなっている場合や、フラグ板６１や位置検出センサ７１の検出部位の振動等により周期Ｔが異常に短い場合に、それら異常な値に基づいて速度偏差が算出されるのを防止可能となる。それにより、ＡＳＦサブモータ３１１の駆動が不安定になるのを防止可能となり、安定したＡＳＦサブモータ３１１の駆動を維持可能となる。

また、位置検出センサ７１では、フラグ板６１にフラグ６２ａ〜６２ｃが存在することにより、それ以外の部位が交互に位置検出センサ７１で検出されることで、光の受光状態と遮光状態とが切り替えられる。また、フラグ６２ｃとフラグ６２ａの間の計測は、位置検出センサ７１からのアナログの検出信号の出力レベルの変化（しきい値を跨ぐ変化）が、所定のしきい値を所定回数（図１０では４回）だけ継続することにより、フラグ板６１の回転方向におけるポジションが変化したと判断されるので、ノイズ的な誤検出を防止することが可能となり、その検出が不安定となることがない。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について述べたが、本発明は、種々変形可能である。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態においては、制御部１００は、ＣＰＵ１０１と、ＡＳＩＣ１０４とを備えている。しかしながら、制御部１００としては、ＡＳＩＣ１０４のみでＡＳＦサブモータ３１１の制御を司るように構成しても良く、また、これら以外に種々の周辺機器が組み込まれた１チップマイコン等を組み合わせて、制御部１００を構成するようにしても良い。

また、上述の実施の形態においては、メジャメント実行部１１２は、ＡＳＦサブモータ３１１の制御としては、目標速度に追従する際の、オフセット分を取り除くための、積分制御を実行している。しかしながら、メジャメント実行部１１２は、目標速度に追従させるために、比例制御を実行するようにしても良く、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御を実行するようにしても良い。

また、上述の実施の形態においては、リア給送機構３０とフロント給送機構４０の両方を備えるプリンタ１０について開示されている。しかしながら、フロント給送機構４０を備えずに、リア給送機構３０のみを備える機構に本発明を適用しても良い。

さらに、上述の実施の形態では、検出手段としては、光学式センサである位置検出センサ７１およびホームセンサ７２を用いている。しかしながら、検出手段が具備するセンサとしては光学式には限られず、接触式のセンサ、超音波センサ等、種々のセンサを用いることが可能である。

また、上述の実施の形態では、検出手段が具備するフラグ部材としては、突出部分に対応するフラグ６２ａ〜６２ｃと、切欠６３ａ〜６３ｃとを具備するフラグ板６１が開示されている。しかしながら、回転中心からの半径が異なる部位にそれぞれ切欠の円弧列を設けるフラグ板としても良く、突出部分の突出長さが２種類存在するフラグ板としても良い。また、切欠６３ａ〜６３ｃを設ける代わりに、光を透過させる透明部分を設けるようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、停止予告ポジションに対応するものとして、フラグ板６１に切欠６３ｃを設けている。しかしながら、隣り合うフラグ間の間隔を十分に確保して、誤検出を防ぐことが可能であれば、停止予告ポジションに対応するフラグを設けるように構成しても良い。

本発明の一実施の形態に係るプリンタの側面構成を示す概略図である。 図１のプリンタのリア給送機構の外観を示す斜視図である。 図１のプリンタのホッパ、戻しレバーの駆動部分を示す斜視図である。 図１のプリンタのホッパの上昇姿勢および下降姿勢を示す側面図である。 図１のプリンタにおけるリア給送機構の駆動系を示すブロック図である。 図１のプリンタにおける動力伝達を切り替える機構を示す斜視図である。 図１のプリンタにおける動力伝達を切り替える機構を示す平面図である。 図１のプリンタにおけるタイミング検知機構を示す斜視図である。 各センサの検出信号の出力レベルとＤｕｔｙ比の関係を示す図である。 位置検出センサにおけるポジション確定の様子を示す図である。 制御部の概略構成を示すブロック図である。 電源オン時のシーケンスを示す処理フローである。 駆動時のシーケンスを示す処理フローである。 各回転ポジションにおいて戻しレバーに作用する負荷を示す図である。

符号の説明

１０…プリンタ、２０…用紙搬送機構、３０…リア給送機構、３１…ホッパ、３２…給送ローラ、３３…リタードローラ、３４…戻しレバー、４０…フロント給送機構、５３…紙検出センサ、６０…タイミング検知手段、６１…フラグ板（検出手段の一部、フラグ部材に対応）、６２ａ〜６２ｃ…フラグ（突出部分に対応）、６３ａ〜６３ｃ…切欠、７１…位置検出センサ（検出手段の一部、光学センサに対応）、７２…ホームセンサ（検出手段の一部に対応）、１００…制御部（モータ制御手段に対応）、１１１…オープン制御部、１１２…メジャメント制御部

Claims (6)

1. 印刷用紙に印刷を実行するプリンタにおいて、
   上記印刷用紙を載置しつつ揺動するホッパと、
   上記印刷用紙を下流側に搬送するための給送ローラと、
   揺動可能に設けられ、上記給送ローラに供給される次位以降の印刷用紙を戻すべく戻し位置まで回動可能な戻しレバーと、
   上記ホッパおよび上記戻しレバーを駆動させるためのモータと、
   上記ホッパおよび上記戻しレバーの複数の待機位置を検出するための検出手段と、
   上記検出手段での上記待機位置の検出に基づいて、上記複数の待機位置のうち、いずれかの待機位置の間を移行する過渡領域の時間を計測し、この計測に基づく上記モータの駆動速度を算出し、以後の上記モータの駆動で当該モータを目標速度に追従させる制御を行うモータ制御手段と、
   を具備することを特徴とするプリンタ。
2. 前記複数の待機位置には、
   前記ホッパおよび前記戻しレバーのホームポジションであるリアホームポジションと、
   上記リアホームポジションから前記印刷用紙を前記給送ローラに供給可能とする給送ポジションと、
   上記給送ポジションから前記戻しレバーを前記複数の待機位置のうちの戻し位置まで回動させ、前記給送ローラに供給される次位以降の前記印刷用紙を戻すためのポジションである紙戻しポジションとが設けられていて、
   前記過渡領域の時間は、上記紙戻しポジションから上記リアホームポジションに移行する間の時間であることを特徴とする請求項１記載のプリンタ。
3. 前記モータ制御手段は、前記モータの駆動速度と前記目標速度との間で速度偏差を算出し、この速度偏差に所定のゲインを乗じたものを前記過渡領域の時間が計測されるたびに累積的に加算してメジャメント値を算出し、このメジャメント値に基づいて前記モータに印加するＤｕｔｙ比を決定する制御を行うことを特徴とする請求項１または２記載のプリンタ。
4. 前記モータ制御手段は、前記過渡領域において計測される時間が規定の範囲内に収まらない場合、この過渡領域における計測時間を前記速度偏差の算出には用いないことを特徴とする請求項３記載のプリンタ。
5. 前記検出手段は、
   回転可能に設けられ、前記ホッパおよび前記戻しレバーの前記過渡領域および揺動に対応する複数の突出部分または切欠を有するフラグ部材と、
   上記突出部分または上記切欠の回転に伴って光の受光状態と遮光状態とが切り替えられ、検出信号の出力レベルが変化する光学センサと、
   を具備し、
   前記モータ制御手段では、上記検出信号の出力レベルは、所定のしきい値を超える場合にＨレベル、超えない場合にＬレベルであると判断すると共に、この出力レベルの変化が所定の回数だけ継続した場合に、上記フラグ部材の回転方向におけるポジションが変化したと判断する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプリンタ。
6. 印刷用紙を供給部位に供給するモータ制御方法であって、
   上記印刷用紙を載置しつつ揺動するホッパ、および上記印刷用紙を下流側に搬送するための給送ローラに最上位の上記印刷用紙を供給した後に、上記給送ローラに供給される次位以降の印刷用紙を戻すための戻し位置まで戻しレバーの複数の待機位置を検出手段で検出し、
   上記検出手段での上記待機位置の検出に基づいて、上記複数の待機位置のうち、いずれかの待機位置の間を移行する過渡領域の時間を計測し、
   この計測に基づいて上記モータの駆動速度を算出し、
   この駆動速度の算出に基づいて、上記モータの駆動で当該モータを目標速度に追従させる制御を行う、
   ことを特徴とするモータ制御方法。

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