JP2009055672A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な演算を強いることなく、モータの休止を適切なタイミングで行い得るような仕組みを提供すること。
【解決手段】、第１の被駆動体と、第１のモータと、第２の被駆動体と、第２のモータと、第２の被駆動体の温度を測定する測定手段と、測定手段が測定した温度が閾値を上回るか判断する判断手段と、モータを間欠的に回転させる手段であって、温度が閾値を上回ると判断された後の第１のモータまたは第２のモータの回転の開始のタイミングを、所定の時間だけ遅らせる制御手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

インクジェット式プリンタは、キャリッジをその走査方向へ往復移動させるＣＲ（Carriage）モータや、給紙トレイに収容されている用紙をキャリッジの下を経由して排紙トレイまで搬送するＰＦ（Paper Feed）モータなどの各種のＤＣモータを搭載している。ＣＲモータやＰＦモータは、キャリッジの駆動や紙送りのために頻繁に起動と停止を繰り返すため、それらのモータには、各々の消費電力に応じて発生する熱が蓄積される。熱の蓄積が進んで過熱状態になると、巻線コイルの焼損、発煙、発火などといった問題を引き起こすこともあるため、この種のプリンタには、モータの熱量がある閾値を超えるたびにその動作を休止させる休止制御の仕組みが搭載されている。

特許文献１には、休止制御を精度よく行う仕組みの開示がある。この文献に開示されたインクジェット式プリンタは、キャリッジが一往復する間のモータの実効電流値とその移動に要した駆動時間とからモータの単位発熱量を演算し、自然放熱を考慮しつつその単位発熱量を積分した値を基に発熱温度ΔＴを演算する。その上で、発熱温度ΔＴが予め設定された３つの閾値のうちどれを上回るかを判断し、上回った閾値の大きさに応じた長さの休止時間を与えるようになっている。
特開２００３−７９１７９号公報

ところで、特許文献１に開示されたプリンタの制御部は、ＤＣモータの回転量を決定付けるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）デューティ値とモータの回転速度とを第１の関数に作用させることによってモータの実効電流値を求め、その実効電流値を第２の関数に作用させることによって発熱温度ΔＴを求めるようになっている。このため、それらの演算に多くのメモリリソースを要するという問題がある。また、回転速度や発熱温度ΔＴの演算に用いられる関数の定数は、想定される最悪の条件下でモータを回転させた際の各種測定結果に基づいて設定されるため、それらの関数を用いて演算される発熱温度ΔＴは実際の温度よりも総じて高くなる。その結果、本来であれば必要ないタイミングでのモータの休止制御が頻繁に入り、プリンタそのもののスループットが低下するという問題がある。

本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、複雑な演算を強いることなく、モータの休止を適切なタイミングで行い得るような仕組みを提供することを目的とする。

本発明の好適な態様であるモータ制御装置は、第１の被駆動体と、自らの回転によって第１の被駆動体に駆動力を与える第１のモータと、第２の被駆動体と、自らの回転によって第２の被駆動体に駆動力を与える第２のモータと、第２の被駆動体の温度を測定する測定手段と、測定手段が測定した温度が閾値を上回るか判断する判断手段と、第１のモータおよび第２のモータを間欠的に回転させる手段であって、温度が閾値を上回ると判断手段が判断した後の第１のモータまたは第２のモータの回転の開始のタイミングを、所定の時間だけ遅らせる制御手段とを備える。この発明によると、モータの損傷を防ぐのに必要な頻度の休止制御を、最適なタイミングで実行していくことができ、各種関数を用いてモータそのものの温度を算出する処理を行うことなく、休止制御を入れるタイミングを特定することができる。

本発明の別の好適な態様であるモータ制御装置は、第１の被駆動体と、自らの回転によって第１の被駆動体に駆動力を与える第１のモータと、第２の被駆動体と、自らの回転によって第２の被駆動体に駆動力を与える第２のモータと、第２の被駆動体の温度を測定する測定手段と、第２の被駆動体の温度と第１のモータの蓄熱量との関係を示す第１の関数を記憶するとともに、第２の被駆動体の温度と第２のモータの蓄熱量との関係を示す第２の関数を記憶したメモリと、測定された温度を第１の関数に作用させて得た蓄熱量推定値が閾値を上回るか判断する第１の判断手段と、測定された温度を第２の関数に作用させて得た蓄熱量推定値が閾値を上回るか判断する第２の判断手段と、第１のモータおよび第２のモータを間欠的に回転させる手段であって、蓄熱量推定値が閾値を上回ると第１の判断手段または第２の判断手段が判断した後の第１のモータまたは第２のモータの回転の開始のタイミングを、所定の時間だけ遅らせる制御手段とを備える。本発明によっても、モータの損傷を防ぐのに必要な頻度の休止制御を、最適なタイミングで実行していくことができる。

また、第１の被駆動体は、インク滴の吐出対象となる媒体を搬送するローラを有し、第２の被駆動体は、媒体に向かってインク滴を吐出する記録ヘッドを支持するキャリッジとそのキャリッジを搬送と直交する向きに往復移動させる移動支援機構とを有し、測定手段は、記録ヘッドの温度を測定するようにしてもよい。本発明によると、記録ヘッドや移動支援機構を搭載した機器であるプリンタのモータの休止を適切なタイミングで行うことができる。

（発明の実施の形態）
本発明の実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態にかかるインクジェット式プリンタのハードウェア概略構成を示す図である。図１に示すように、このプリンタは、駆動プーリ１１（「第２の被駆動体」に相当）、従動プーリ１２（「第２の被駆動体」に相当）、ベルト１３（「第２の被駆動体」に相当）、ＣＲモータ１４（「第２のモータ」に相当）、リニアスケール１５、ガイド軸１６、キャリッジ１７（「第２の被駆動体」に相当）、インクカートリッジ１８、記録ヘッド１９、リニアエンコーダ２０、駆動ローラ２１（「第１の被駆動体」に相当）、ＰＦモータ２２（「第１のモータ」に相当）、ロータリスケール２３、ロータリエンコーダ２４、制御部３０（「判断手段」、「制御手段」に相当）を有する。これらの各部は、筐体となるシャーシ（図示せず）に搭載されている。

シャーシの基底（図示せず）には、用紙（「媒体」に相当）を前後方向に搬送する搬送路の左右を挟むように左側壁２５と右側壁２６とが立設され、それらの両壁２５，２６の後端を結ぶように後側壁２７が立設される。また、後側壁２７の上端からやや下の位置に用紙の搬送路の横幅とほぼ同じ距離を空けて穿設された２つの孔には、駆動プーリ１１と従動プーリ１２が装着され、それらの両プーリ１１，１２には無端のベルト１３が巻回されている。さらに、後側壁２７の後面にはＣＲモータ１４が接合され、そのＣＲモータ１４の回転軸は駆動プーリ１１の回転軸と連結される。ＣＲモータ１４は、自らの回転を通じて駆動プーリ１１へ駆動力を与える。

後側壁２７の前面の、両プーリ１１，１２の下方の位置には、リニアスケール１５が設けられている。リニアスケール１５は、細長い板の一端と他端の間に、光を透過させる透過部と光を透過させない非透過部とを１／１８０インチのピッチで交互に配した構造をなす。後側壁２７のやや前方には、左側壁２５と右側壁２６の間を結ぶようにガイド軸１６が掛け渡されている。このガイド軸１６は、両プーリ１１，１２の間に巻回されたベルト１３とリニアスケール１５の間に相当する高さに位置する。リニアスケール１５の透過部と非透過部の配列の向きとこのガイド軸１６の向きは平行である。また、後側壁２７の後方にある給紙部材（ホッパ）には複数枚の用紙が収容され得る。

キャリッジ１７は、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４色のインクカートリッジ１８を収容するとともに、それらのインクカートリッジ１８と流路（図示せず）を介して繋がった記録ヘッド１９を自らの下面に備える。また、記録ヘッド１９は、色毎の一連のノズル開口を並べて配したノズルプレート、充放電に応じて伸縮する圧電素子、ノズルプレートと圧電素子の間に挟まれるキャビティなどを有する。インクカートリッジ１８から供給されるインクをキャビティへ貯留した状態で圧電素子を伸縮させると、そのインクがノズル開口からインク滴として吐出される。

キャリッジ１７の後面の上端のやや下方に設けられた固着具（図示せず）は、ベルト１３の一部へ固定され、その下方に設けられた支持具（図示せず）は、ガイド軸１６に対して摺動自在に連結される。さらに、キャリッジ１７の後面にはリニアエンコーダ２０が設けられている。リニアエンコーダ２０は、リニアスケール１５の前後の面を挟みこむように対向する投光素子と受光素子とを有する光センサである。このリニアエンコーダ２０は、受光素子による受光の有無に応じて遷移するアナログの２つの矩形波信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）を制御部３０へ供給する。また、ＣＲモータ１４から駆動力を与えられて駆動プーリ１１が正逆回転すると、キャリッジ１７は、搬送路の横幅の左端の真上の位置（以下、「移動左限位置」と呼ぶ）からその右端の真上の位置（以下、「移動右限位置」と呼ぶ）に至る行程をガイド軸１６に案内されて往復移動する。

キャリッジ１７が移動し、リニアエンコーダ２０の投光素子から受光素子に向けて発せられる光がリニアスケール１５の透過部によって遮られるたびに、リニアエンコーダ２０が出力する矩形波信号のレベルはローレベルからハイレベルへ切り換わる。よって、このリニアエンコーダ２０が出力する矩形波信号のパルス数を基にキャリッジ１７の行程上の位置を割り出し、また、その矩形波信号の周期を基にキャリッジ１７の速度を割り出すことが可能である。

キャリッジ１７の下には、駆動ローラ２１が設けられている。この駆動ローラ２１の回転軸の右端の側の部分は、複数のギヤを介してＰＦモータ２２の回転軸と連結されるとともに、ロータリスケール２３の中心と連結される。ＰＦモータ２２は、自らの回転を通じて駆動ローラ２１へ駆動力を与える。

ＰＦ駆動ローラ２１の回転軸に連結されたロータリスケール２３は、円盤状の板の中心から外側に向かって放射状に延伸する矩形状の複数の透光部を、隣り合う透光部同士の間に所定の間隔を空けて環状に配した構造をなしている。透光部と透光部の間には、非透光部が形成される。リニアスケール１５と同様に、透光部は光を透過し、非透光部は光を透過しない。

ロータリエンコーダ２４は、ロータリスケール２３の左右の面を挟みこむように対向する投光素子と受光素子とを有する光センサである。このロータリエンコーダ２４は、受光素子による受光の有無に応じて遷移するアナログの２つの矩形波信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）を制御部３０へ供給する。そして、ＰＦモータ２２の駆動を受けてＰＦ駆動ローラ２１が正回転し、ロータリエンコーダ２４の投光素子から受光素子に向けて発せられる光がロータリスケール２３の非透光部によって遮られるたびに、ロータリエンコーダ２４が出力する矩形波信号のレベルはローレベルからハイレベルへ切り換わる。よって、このロータリエンコーダ２４から供給される矩形波信号のパルス数を基にＰＦ駆動ローラ２１の行程上の位置を割り出し、また、その矩形波信号の周期を基にＰＦ駆動ローラ２１の速度を割り出すことが可能である。

ＣＲモータ１４およびＰＦモータ２２は、ＤＣモータである。これらの両モータ１４，２２は、制御部３０による制御の下、互いに同期を計りながら間欠的な回転を繰り返すことにより、各々の被駆動対象である駆動プーリ１１や駆動ローラ２１を駆動させ、用紙への画像の形成を支援する。

図２（Ａ）および（Ｂ）は、一枚の用紙に画像を形成する際の両モータ１４，２２の連携の様子を示す図である。両図の縦軸は、両モータ１４，２２の回転速度を示し、横軸は、それらの両モータ１４，２２の駆動の時間を示している。両モータ１４，２２の駆動量は、それらの被駆動対象である駆動ローラ２１の回転距離やキャリッジ１７の移動距離に相当する。なお、図示の便宜上、図２（Ａ）よりも図２（Ｂ）の横軸のスケールを小さくている。また、図２（Ｂ）において、縦軸のスケールの正負は、キャリッジ１７の移動方向が反対であることを示している。

図２（Ａ）に示すように、画像の描画内容を示す印刷データがパーソナルコンピュータ（図示せず）から供給されると、無回転状態（速度＝０）であったＰＦモータ２２が、所定の上限速度に至るまでほぼ比例的に加速される。上限速度まで加速されたＰＦモータ２２は、その回転速度のまましばらく回転を続けた後、無回転状態に至るまでほぼ比例的に減速される。そして、この一連のＰＦモータ２２の回転に応じた駆動ローラ２１の駆動により、ホッパに収容された用紙は、その先端が記録ヘッド１９の下の印字開始位置に至るまで下流へ搬送される。以降の説明では、モータ１４，２２が無回転状態から上限速度まで加速される領域を「加速領域」と呼び、上限速度から無回転状態まで減速される領域を「減速領域」と呼び、両者の間の領域を「定速領域」と呼ぶ。この図２（Ａ）に示す、印刷データが供給された後の最初の加速領域の始端から減速領域の終端までの駆動量、および、各領域の割合は、ＰＦモータ２２の加減速特性とホッパに収容された用紙が印字開始位置に至るまでの搬送の距離との関係を考慮して設定される。

図２（Ｂ）に示すように、減速領域の終端でＰＦモータ２２が無回転状態になり、印字開始位置で用紙の搬送が止まると、その加速が再び始まるまでの間に、無回転状態であったＣＲモータ１４が回転する。このＣＲモータ１４の回転速度も、ＰＦモータ２２と同様に、加速領域から定速領域、そして、減速領域へとその駆動量が増えるのに合わせて変化する。そして、この一連のＣＲモータ１４の回転に応じた駆動プーリ１１の駆動により、ベルト１３を介してその駆動プーリ１１と繋がったキャリッジ１７は、移動左限位置から移動右限位置に向かって移動する。さらに、キャリッジ１７が、移動左限位置から移動右限位置に至る行程上の定速領域に相当する区間を移動している間に、記録ヘッド１９から用紙に向けてインク滴が吐出され、画像の主走査方向の１ラインに相当するドットの並びが形成される。

図２（Ｂ）に示すように、加速領域の始端から減速領域の終端に至るＣＲモータ１４の回転は、ＰＦモータ２２が無回転状態の間に行われ、その回転方向は１回ごとに反対になる。そして、２回目のＣＲモータ１４の回転に応じた駆動プーリ１１の駆動により、移動右限位置まで移動したキャリッジ１７は、移動左限位置に向って移動する。なお、キャリッジ１７が移動右限位置から移動左限位置へ戻る間のインク滴の吐出の有無は、各種カスタマイズに依存する。

２回目の減速領域の終端でＣＲモータ１４が無回転状態になり、キャリッジ１７が移動左限位置に至ったところでその移動が止まると、無回転状態であったＰＦモータ２２が再び回転する（図２（Ａ）参照）。このときのＰＦモータ２２の回転速度も、加速領域から定速領域、そして、減速領域へとその駆動量が増えるのに合わせて変化する。そして、一連のＰＦモータ２２の回転に応じた駆動ローラ２１の駆動により、印字開始位置の用紙は、画像の副走査方向の１ラインに相当する距離だけ下流へ搬送される。図２（Ａ）に示す、２回目の加速領域の始端から減速領域の終端までの駆動量、および、各領域の割合は、ＰＦモータ２２の加減速特性と副走査方向の１ラインに相当する距離との関係を考慮して設定される。

以降は、画像の副走査方向の全ラインに相当するドットの並びが用紙に記録し終わるまで、ＣＲモータ１４とＰＦモータ２２が交互に回転することにより、移動左限位置と移動右限位置の間のキャリッジ１７の往復移動と、副走査方向の１ラインに相当する距離の用紙の搬送とが繰り返される。そして、画像の副走査方向の最も下のラインに相当するドットの並びが用紙に記録されると、無回転状態であったＰＦモータ２２が回転し、画像形成済みの用紙が下流へ搬送されてそのままシャーシの前側へ排紙される。このＰＦモータ２２の最後の回転における、加速領域の始端から減速領域の終端までの駆動量、および、各領域の割合は、ＰＦモータ２２の加減速特性と排紙に必要な搬送の距離との関係を考慮して設定される。

ここで、ＣＲモータ１４とＰＦモータ２２のトルクは、通電される電流が大きいほど大きくなり、その電流が小さいほど小さくなる。よって、原理的には、ＣＲモータ１４およびＰＦモータ２２へ供給する電流量を制御することにより、図２（Ａ）および（Ｂ）に示したような設定の通りにそれらの両モータ１４，２２の速度を変化させていくことが可能である。しかしながら、予定された速度を得るために必要なモータ１４，２２のトルクは、駆動ローラ２１、駆動プーリ１１、ベルト１３、キャリッジ１７など被駆動対象の負荷や、モータ自身のコギングなどの影響を受けて都度変化する。よって、本実施形態にかかるプリンタの制御部３０は、リニアエンコーダ２０およびロータリエンコーダ２４から供給される矩形波信号を基に被駆動対象の実速度を計測し、目標速度テーブル９０（後述）として予め設定されている目標速度へその実速度を収束させるようにモータ１４，２２への電流の供給量を調整するフィードバック制御の１つである、ＰＩＤ制御が組み込まれている。このＰＩＤ制御の詳細は、後述する。

図１において、制御部３０は、モータドライバ３１、インターフェース回路３５、記録ヘッド制御回路３６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３７、ＲＡＭ（Random Access Memory）３８、ＲＯＭ（Read Only Memory）３９、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）４０、およびＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）４１、およびヘッドサーミスタ８０（「測定手段」に相当）を有する。

モータドライバ３１は、ＣＲモータ１４とＰＦモータ２２のうちから選択される一方のモータに対し、直流電源（図示せず）の出力電圧を、自らに供給されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に応じたパルスとして印加する。

ＰＷＭ信号は、周期が一定で、１周期に占めるハイレベルの時間とローレベルの時間の割合が変化する矩形波である。ＰＷＭ信号の１周期に占めるハイレベルの時間の割合は、「デューティー比」と呼ばれる。モータドライバ３１へ供給するＰＷＭ信号のデューティー比を大きくすると、ＣＲモータ１４またはＰＦモータ２２への電流の供給量が増加し、より大きなトルクが得られる。

インターフェース回路３５は、印刷データをパーソナルコンピュータ（図示せず）から受信する。記録ヘッド制御回路３６は、印刷データを解釈した内容に基づき、インク滴の吐出を指示する信号を記録ヘッド１９へ供給する。ＣＰＵ３７は、ＲＡＭ３８をワークエリアとして利用しつつ、ＲＯＭ３９やＥＥＰＲＯＭ４０に記憶されたデータを参照するとともに、それらのメモリに記憶された各種プログラムを実行する。ＲＯＭ３９には、ＩＰＬ（Initial Program Loader）などの比較的簡易なプログラムが記憶される。ＥＥＰＲＯＭ４０には、インターフェース回路３５へ印刷データが供給されてからその印刷データが示す画像を用紙に記録するまでの制御の手順を記した制御プログラム、および複数の目標速度テーブル９０（図３参照）が記憶される。

目標速度テーブル９０は、ＣＲモータ１４およびＰＦモータ２２のＰＩＤ制御を支援するテーブルである。複数の目標速度テーブル９０は、用紙をホッパから印字開始位置まで搬送する際に参照されるテーブル（以下、適宜「第１目標速度テーブル９０ａ」と記す）と、キャリッジ１７を移動左限位置から移動右限位置まで移動させる際に参照されるテーブル（以下、適宜「第２目標速度テーブル９０ｂ」と記す）と、キャリッジ１７を移動右限位置から移動左限位置まで移動させる際に参照されるテーブル（以下、適宜「第３目標速度テーブル９０ｃ」と記す）と、用紙を副走査方向の１ラインに相当する距離だけ搬送する際に参照されるテーブル（以下、適宜「第４目標速度テーブル９０ｄ」と記す）と、用紙をシャーシの前側まで搬送する際に参照されるテーブル（以下、適宜「第５目標速度テーブル９０ｅ」と記す）の集合体である。各テーブル９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅは、モータ１４，２２の回転に応じて駆動する被駆動対象の各行路、つまり、図２（Ａ）、（Ｂ）の加速領域の始端の始動位置から減速領域の終端の停止位置に至る行路を等分して得た各位置と、それらの位置まで被駆動対象が到達した時点の目標速度の対を、停止位置までの残余距離の大きなものから順に並べたものである。インターフェース回路３５が印刷データを受信すると、これらのテーブルが参照対象として順次特定され、参照対象となったテーブルの内容の通りにＣＲモータ１４およびＰＦモータ２２の回転が制御される。

ヘッドサーミスタ８０は、記録ヘッド制御回路３６の近傍に設けられており、自らが測定した温度を示す信号を制御部３０へ供給する。

制御部３０には、ＥＥＰＲＯＭ４０の制御プログラムを展開するＲＡＭ３８とそれを実行するＣＰＵ３７、およびＡＳＩＣ４１のリソースの一部が共働することによってＤＣユニット５０が論理的に実現され、ＣＰＵ３７とＲＡＭ３８とが共働することによって休止制御ユニット７０が論理的に実現される。ＤＣユニット５０は、ＰＩＤ制御を司るモジュールである。休止制御ユニット７０は、休止制御を司るモジュールである。休止制御は、ヘッドサーミスタ８０が測定する温度と閾値の大小関係を基に、両モータ１４，２２の過熱状態の有無を判断し、過熱状態にあると判断した時から所定時間に渡って、モータ１４，２２の回転を休止させる制御である。

図３は、ＤＣユニット５０および休止制御ユニット７０をなす各部の論理的構成を示す図である。ＤＣユニット５０は、位置演算部５１、速度演算部５２、位置偏差演算部５３、目標速度特定部５４、速度偏差演算部５５、比例要素５６、積分要素５７、微分要素５８、制御値加算部６２、ＰＷＭ信号出力部６３、およびセレクタ６４を有する。また、休止制御ユニット７０は、休止制御部７２、テーブル特定部７６、およびディレイ部７７を有する。

ＤＣユニット５０をなす各部の機能について説明する。位置演算部５１と速度演算部５２には、リニアエンコーダ２０とロータリエンコーダ２４のうち一方が出力した矩形波信号が供給される。これらの両エンコーダ２０，２４と位置演算部５１および速度演算部５２の間にはセレクタ６４が介挿されている。セレクタ６４には、参照対象のテーブルを特定する信号が、後述する休止制御ユニット７０から供給される。セレクタ６４は、キャリッジ１７の駆動のためのテーブルである、第２目標速度テーブル９０ｂ、または、第３目標速度テーブル９０ｃが参照対象となっている間は、リニアエンコーダ２０が出力した矩形波信号を位置演算部５１と速度演算部５２の両部へ供給する。一方、ＰＦ駆動ローラ２１の駆動のためのテーブルである、第１目標速度テーブル９０ａ、第４目標速度テーブル９０ｄ、または、第５目標速度テーブル９０ｅが参照対象となっている間は、ロータリエンコーダ２４が出力した矩形波信号をそれらの両部へ供給する。

位置演算部５１は、エンコーダ２０，２４からセレクタ６４を経由して供給される矩形波信号のピッチのカウント数を基に被駆動対象の駆動量を特定し、特定した駆動量を示す信号を位置偏差演算部５３へ供給する。矩形波信号の供給元としてリニアエンコーダ２０が選択されている場合、その矩形波信号を基に位置演算部５１が特定する駆動量は、移動左限位置から移動右限位置、または、移動右限位置から移動左限位置へ至るキャリッジ１７の行程上の、始動位置からの距離に相当する。一方、矩形波信号の供給元としてロータリエンコーダ２４が選択されている場合、その矩形波信号を基に位置演算部５１が特定する駆動量は、駆動ローラ２１の回転の始動位置からの距離に相当する。

速度演算部５２は、エンコーダ２０，２４からセレクタ６４を経由して供給される矩形波信号の周期を基に被駆動対象の駆動の実速度を特定し、特定した実速度を示す信号を速度偏差演算部５５へ供給する。矩形波信号の供給元としてリニアエンコーダ２０が選択されている場合、その矩形波信号を基に速度演算部５２が特定する実速度は、キャリッジ１７の右方向または左方向への移動の実速度に相当する。一方、矩形波信号の供給元としてロータリエンコーダ２４が選択されている場合、その矩形波信号を基に速度演算部５２が特定する実速度は、駆動ローラ２１の回転の実速度に相当する。

位置偏差演算部５３には、位置演算部５１から駆動量を示す信号が供給されるとともに、参照対象の目標速度テーブル９０から目標停止位置を示す信号が供給される。例えば、第１目標速度テーブル９０ａが参照対象となっている間の目標停止位置は、図２（Ａ）の最初の減速領域の終端での到達が予定された位置に相当する。位置偏差演算部５３は、位置演算部５１から供給される信号が示す駆動量を基に特定される被駆動対象の現在の位置と目標停止位置との位置偏差を求め、その位置偏差を示す信号を目標速度特定部５４へ供給する。この位置偏差演算部５３が求める位置偏差は、目標停止位置までの残余距離に相当する。

目標速度特定部５４には、位置偏差演算部５３から位置偏差を示す信号が供給されるとともに、参照対象の目標速度テーブル９０を特定する信号が休止制御ユニット７０から供給される。目標速度特定部５４は、その信号が示す参照対象の目標速度テーブル９０を特定する。そして、参照対象となった目標速度テーブル９０を基に、位置偏差演算部５３から供給される信号が示す位置偏差と対応する目標速度を特定し、特定した目標速度を示す信号を速度偏差演算部５５へ供給する。

速度偏差演算部５５には、速度演算部５２から実速度を示す信号が供給されるとともに、目標速度特定部５４から目標速度を示す信号が供給される。速度偏差演算部５５は、それらの信号が示す実速度と目標速度の速度偏差を求め、求めた速度偏差を示す信号を、比例要素５６、積分要素５７、微分要素５８の各々へ供給する。

比例要素５６、積分要素５７、および微分要素５８には、速度偏差を示す信号が速度偏差演算部５５からそれぞれ供給される。比例要素５６は、以下に示すＰＩＤ制御の一般式（１）の第１項の演算を速度偏差演算部５５から供給される信号へ施し、その演算結果として得た比例制御値を示す信号を制御値加算部６２へ供給する。積分要素５７は、式（１）の第２項の演算を速度偏差演算部５５から供給される信号へ施し、その演算結果として得た積分制御値を示す信号を制御値加算部６２へ供給する。微分要素５８は、式（１）の第３項の演算を速度偏差演算部５５から供給される信号へ施し、その演算結果として得た微分制御値を示す信号を制御値加算部６２へ供給する。下記の式（１）において、Δv（ｔ）は、クロックタイミングｔに合わせて速度偏差演算部５５から入力される信号の値を示す。また、式（１）の比例ゲインＫ_Ｐ，積分ゲインＫ_ｉ，微分ゲインＫ_ｄの各定数は、ステップ応答法や限界感度法などといった公知の手法を用いて最適化される。

制御値加算部６２は、比例要素５６、積分要素５７、および微分要素５８から供給される信号が示す制御値を加算し、その加算により求めた制御値の和を示す信号をＰＷＭ信号出力部６３へ供給する。ＰＷＭ信号出力部６３は、制御値加算部６２から供給される制御値の和を換算して得たデューティー比のＰＷＭ信号を出力する。ＰＷＭ信号出力部６３が出力したＰＷＭ信号は、モータドライバ３１へ供給される。

モータドライバ３１へ供給されるＰＷＭ信号のデューティー比が大きいほどＣＲモータ１４やＰＦモータ２２のトルクが大きくなり、デューティー比が小さいほどそれらの両モータ１４，２２のトルクが小さくなることは、上述した通りである。

次に、休止制御ユニット７０をなす各部の機能について説明する。休止制御部７２には、温度を示す信号がヘッドサーミスタ８０から供給される。休止制御部７２は、予め設定された閾値とヘッドサーミスタ８０から供給される温度の大小を比較し、温度が閾値を上回るたびに、休止を指示する信号をディレイ部７７へ供給する。

テーブル特定部７６には、位置偏差演算部５３から位置偏差を示す信号が供給される。テーブル特定部７６は、その信号が示す位置偏差が０になるたび、つまり、モータ１４，２２の被駆動対象が目標停止位置へ到達するたびに、次の参照対象となる目標速度テーブル９０を特定する信号を出力する。テーブル特定部７６が出力した信号は、ディレイ部７７を経由して目標速度特定部５４およびセレクタ６４へ供給される。ディレイ部７７は、休止を指示する信号が休止制御部７２から供給されると、その後に自らを経由する信号を所定の時間だけ遅延させる。テーブル特定部７６が出力した信号がこのディレイ部７７を経由する際に遅延すると、目標速度特定部５４による新たな参照対象のテーブルの特定とセレクタ６４の切り換えが遅れる。そして、新たな参照対象のテーブルの特定とセレクタ６４の切り換えが遅れると、その分だけモータ１４，２２の次の回転の開始のタイミングが遅れ、モータ１４，２２の放熱が促される。

図４は、休止制御部７２が実行する処理を示すフローチャートである。図４に示す一連の処理は、目標速度テーブル９０に従った間欠的な回転をモータ１４，２２が繰り返している間に、温度を示す信号がヘッドサーミスタ８０から休止制御部７２へ供給されると、実行される。

ヘッドサーミスタ８０からそのサーミスタ８０が計測した温度を示す信号が供給されると（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、休止制御部７２は、その信号が示す温度と予め設定された閾値の大小関係を判断する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０にて、温度が閾値を上回ったと判断したとき（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、休止制御部７２は、休止を指示する信号をディレイ部７７へ供給した後（Ｓ１２０）、ステップＳ１００に戻って新たな信号の供給を待つ。休止を指示する信号がディレイ部７７へ供給されると、その後のモータ１４，２２の回転の開始のタイミングが所定の時間だけ遅れ、モータ１４，２２の放熱が促される。一方、ステップＳ１１０にて、温度が閾値を上回っていないと判断したとき（Ｓ１２０：Ｎｏ）、休止制御部７２は、ステップＳ１２０を実行することなく、ステップＳ１００に戻る。

以上説明した本実施形態にかかるインクジェット式プリンタは、予め設定された閾値とヘッドサーミスタ８０から供給される信号が示す温度の大小を比較し、温度が閾値を上回ると、モータ１４，２２の回転を休止させるようになっている。よって、インクジェット式プリンタの設計段階で試験運転を行い、その結果を基に割り出した閾値を設定しておくことにより、モータ１４，２２の損傷を防ぐのに必要な頻度の休止制御を、最適なタイミングで実行していくことができる。また、各種関数を用いてモータ１４，２２そのものの温度を算出する処理を行うことなく、休止制御を入れるタイミングを特定することができる。

この休止制御のタイミングを最適化し得る閾値の設定について、詳述する。図５は、設計段階のプリンタに画像の形成を連続して行わせたときの、ＣＲモータ１４、ＰＦモータ２２、およびヘッドサーミスタ８０の温度の変化を示す図である。なお、ヘッドサーミスタ８０が測定する温度は、記録ヘッド１９そのものの温度と概ね一致し、ＣＲモータ１４およびＰＦモータ２２の温度は、各々のモータ１４，２２に計測器を接触させて実測された値である。

図５を参照すると、ＣＲモータ１４、ＰＦモータ２２、およびヘッドサーミスタ８０の温度は画像の形成の時間の経過に従って高くなっており、ＣＲモータ１４の温度上昇曲線の傾きはヘッドサーミスタ８０のそれよりも大きく、ＰＦモータ２２の温度上昇曲線の傾きはヘッドサーミスタ８０のそれよりも小さいことが分かる。このことから、ヘッドサーミスタ８０が測定する温度と両モータ１４，２２の温度との間には相関があることがまず分かる。さらに、ＣＲモータ１４が損傷せずに済む上限の温度とＰＦモータ２２が損傷せずに済む上限の温度（これらの上限の温度を「モータ上限温度」と呼ぶ）が同じであると仮定すると、ＣＲモータ１４がモータ上限温度に達したときのヘッドサーミスタ８０の温度、つまり、モータ上限温度よりもｄ１だけ低い温度を閾値として設定し、ヘッドサーミスタ８０が測定した温度がその閾値を超えるたびに休止制御を入れるようにすることで、ＣＲモータ１４とＰＦモータ２２の両者の損傷を回避できることが分かる。

（他の実施形態）
本発明は、種々の変形実施が可能である。

上記実施形態にかかるインクジェット式プリンタは、予め設定された閾値とヘッドサーミスタ８０から供給される信号が示す温度の大小を比較し、温度が閾値を上回ると、モータ１４，２２の回転を休止させるようになっており、ヘッドサーミスタ８０の温度との比較に供される閾値は、プリンタの設計段階で実測される、ＣＲモータ１４、ＰＦモータ２２、およびヘッドサーミスタ８０の温度の関係に基づいて最適化される。これに対し、ＣＲモータ１４の温度とヘッドサーミスタ８０の温度の関係を示す第１の関数、およびＰＦモータ２２の温度とヘッドサーミスタ８０の温度との関係を示す第２の関数をプリンタのメモリに記憶しておき、ヘッドサーミスタ８０が測定した温度をそれらの関数に作用させてＣＲモータ１４およびＰＦモータ２２の蓄熱量推定値を個別に求め、いずれか一方の蓄熱量推定値が閾値を上回ったと判断したときに（この判断を行う手段が、「第１の判断手段」および「第２の判断手段」に相当）、休止制御をかけるようにしてもよい。図５に示した実測結果の場合、ＣＲモータ１４の温度はＰＦモータ２２の温度よりも常に高いため、ＣＲモータ１４がモータ上限温度に到達した時のヘッドサーミスタ８０の温度を閾値に設定すれば、両モータ１４，２２の損傷を防ぐことができるが、プリンタの仕様によっては、ＣＲモータ１４，ＦＲモータ２２の温度がほぼ線型に高まらない場合も想定し得る。そして、設計段階の実測を通じて割り出したヘッドサーミスタ８０の温度とモータ１４，２２の関係が、一次関数でなく、二次関数や三次関数などの高次の関数により表し得る場合、温度変化の曲面によっては、ＰＦモータ２２の方が先にモータ上限温度に到達することもあり得る。よって、このような場合、本変形例を適用する意義がある。

上記実施形態にかかるインクジェット式プリンタは、駆動プーリ１１、従動プーリ１２、ベルト１３、およびキャリッジ１７を被駆動対象とするＣＲモータ１４と、駆動ローラ２１を被駆動対象とするＰＦモータ２２の２つのモータを搭載しているが、１つのモータによりそれらの被駆動対象の全てを駆動させるようにしてもよい。

上記実施形態では、ＰＦモータ２２の回転の目標速度の変化のさせ方を記した目標速度テーブル９０ａ，９０ｄ，９０ｅと、ＣＲモータ１４の回転の目標速度の変化のさせ方を記した目標速度テーブル９０ｂ，９０ｃを参照対象として順次特定し、参照対象となった目標速度テーブル９０ａ、９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９０ｅの通りにそれらのモータ１４，２２の回転をＰＩＤ制御するようになっている。そして、休止制御においては、参照対象の目標速度テーブル９０ａ、９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９０ｅの切り換えのタイミングを遅らせることにより、両モータ１４，２２を休止させるようになっている。これに対し、別の手順に従って休止制御を行ってもよい。例えば、休止を要すると判断した休止判断部７５から、休止時間を示す信号を目標速度特定部５４へ供給し、目標速度特定部５４が、その信号が示す時間の間に渡って新たな目標速度テーブル９０ａの特定を遅らせるようにしてもよい。

上記実施形態は、本発明を、インクジェット式プリンタに搭載されるＣＲモータ１４やＰＦモータ２２のＰＩＤ制御に適用したものである。これに対し、例えば、スキャナ装置のキャリッジ１７を搬送するモータのように、ＰＩＤ制御を要するモータを搭載する別の種類の装置に本発明を適用するようにしてもよい。

上記実施形態にかかるインクジェット式プリンタの制御部３０は、ＣＲモータ１４とＰＦモータ２２のうち一方が無回転状態になるまでその速度が減速されてから、他方のモータを加速させるようになっている。つまり、制御部３０は、ＣＲモータ１４とＰＦモータ２２を、各々の回転の時間が重ならないように間欠的に回転させるようになっている。これに対し、ＣＲモータ１４は、減速を始めたＰＦモータ２２が無回転状態になるよりも少し早いタイミングで加速を始めてもよい。また、ＰＦモータ２２も同様に、減速を始めたＣＲモータ１４が無回転状態になるよりも少し早いタイミングで加速を始めてもよい。

また、上記実施形態にかかるインクジェット式プリンタのＣＲモータ１４の回転が、ＰＦモータ２２が無回転状態の間、つまり、用紙の搬送が止まってからその搬送が再び始まるまでの間に２回以上繰り返されるようにしてもよい。

本発明の実施形態にかかるインクジェット式プリンタのハードウェア概略構成を示す図である。 一枚の用紙に画像を形成する際のモータの連携の様子を示す図である。 ＤＣユニットおよび休止制御ユニットをなす各部の論理的構成を示す図である。 休止制御部が実行する処理を示すフローチャートである。 ヘッドサーミスタ、ＣＲモータ、及びＰＦモータの温度の変化を示す図である。

符号の説明

１１…駆動プーリ（「第２の被駆動体」に相当）、１２…従動プーリ（「第２の被駆動体」に相当）、１３…ベルト（「第２の被駆動体」に相当）、１４…ＣＲモータ（「第２のモータ」に相当）、１５…リニアスケール、１６…ガイド軸、１７…キャリッジ（「第２の被駆動体」に相当）、１８…インクカートリッジ、１９…記録ヘッド、２０…リニアエンコーダ、２１…駆動ローラ（「第１の被駆動体」に相当）、２２…ＰＦモータ（「第１のモータ」に相当）、２３…ロータリスケール、２４…ロータリエンコーダ、２５…左側壁、２６…右側壁、２７…後側壁、３０…制御部（「判断手段」、「制御手段」に相当）、３１…第１モータドライバ、３３…第２モータドライバ、３５…インターフェース回路、３６…記録ヘッド制御回路、３７…ＣＰＵ、３８…ＲＡＭ、３９…ＲＯＭ、４０…ＥＥＰＲＯＭ、５０…ＤＣユニット、５１…位置演算部、５２…速度演算部、５３…位置偏差演算部、５４…目標速度特定部、５５…速度偏差演算部、５６…比例要素、５７…積分要素、５８…微分要素、６２…制御値加算部、６３…ＰＷＭ信号出力部、６４…セレクタ、７０…休止制御ユニット、７２…休止制御部、７６…テーブル特定部、７７…ディレイ部、８０…ヘッドサーミスタ（「測定手段」に相当）、９０…目標速度テーブル

Claims (3)

1. 第１の被駆動体と
   自らの回転によって上記第１の被駆動体に駆動力を与える第１のモータと、
   第２の被駆動体と、
   自らの回転によって上記第２の被駆動体に駆動力を与える第２のモータと、
   上記第２の被駆動体の温度を測定する測定手段と、
   上記測定手段が測定した温度が閾値を上回るか判断する判断手段と、
   上記第１のモータおよび第２のモータを間欠的に回転させる手段であって、温度が閾値を上回ると上記判断手段が判断した後の上記第１のモータまたは上記第２のモータの回転の開始のタイミングを、所定の時間だけ遅らせる制御手段と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 第１の被駆動体と、
   自らの回転によって上記第１の被駆動体に駆動力を与える第１のモータと、
   第２の被駆動体と、
   自らの回転によって上記第２の被駆動体に駆動力を与える第２のモータと、
   上記第２の被駆動体の温度を測定する測定手段と、
   上記第２の被駆動体の温度と上記第１のモータの蓄熱量との関係を示す第１の関数を記憶するとともに、上記第２の被駆動体の温度と上記第２のモータの蓄熱量との関係を示す第２の関数を記憶したメモリと、
   上記測定された温度を上記第１の関数に作用させて得た蓄熱量推定値が閾値を上回るか判断する第１の判断手段と、
   上記測定された温度を上記第２の関数に作用させて得た蓄熱量推定値が閾値を上回るか判断する第２の判断手段と、
   上記第１のモータおよび上記第２のモータを間欠的に回転させる手段であって、蓄熱量推定値が閾値を上回ると上記第１の判断手段または上記第２の判断手段が判断した後の上記第１のモータまたは上記第２のモータの回転の開始のタイミングを、所定の時間だけ遅らせる制御手段と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
3. 前記第１の被駆動体は、
   インク滴の吐出対象となる媒体を搬送するローラを有し、
   前記第２の被駆動体は、
   上記媒体に向かってインク滴を吐出する記録ヘッドを支持するキャリッジとそのキャリッジを上記搬送と直交する向きに往復移動させる移動支援機構とを有し、
   上記測定手段は、上記記録ヘッドの温度を測定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。

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