JP2012025097A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常時の対応を適切に行う。
【解決手段】駆動対象物を駆動させるモーターと、駆動対象物の速度を検出する検出部と、加速域、定速域、及び、減速域を有する速度プロファイルに基づいて、モーターの駆動を制御する制御部であって、検出部の検出速度と速度プロファイルの速度の差が閾値を超えた場合、駆動対象物の速度が異常であると判断する制御部と、を備え、定速域では第１閾値が設定され、加速域及び前記減速域の少なくとも一部では第１閾値よりも大きい第２閾値が設定される。
【選択図】図７

Description

本発明は、印刷装置に関する。

印刷装置（例えばインクジェットプリンター）には、印刷ヘッドを搭載したキャリッジを移動させるためのキャリッジモーターや、媒体（例えば紙）を搬送するための搬送モーター等の各種モーターが備えられている。そして、印刷装置の制御部は、所定の速度プロファイルに基づいて、これらのモーターを駆動している。

例えば、キャリッジモーターの場合、制御部は、キャリッジを媒体の幅方向に往復移動させる毎に、加速、定速、減速とキャリッジモーターを駆動させる。ところで、この往復移動の際に、用紙ジャム等によりキャリッジの速度を目標速度に制御できないことがある。そこで、キャリッジの速度から、キャリッジ移動に対する障害を推定し、異常と判断した場合、キャリッジの走査を停止させるようにしたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−２８３５６１号公報

上述したように加速、定速、減速とモーターを駆動させる場合、定速域ではモーターの駆動が安定しているので、異常を誤検出するおそれが小さい。しかし、定速域ではエネルギーが大きいとともに、距離（移動距離）が長いため、異常が発生するとその影響（用紙の破損や移動機構の故障など）が大きくなるおそれがある。
一方、加速域や、減速域ではモーターの駆動の動作が不安定であり、異常を誤検出するおそれが大きい。しかし、これらの領域ではエネルギーが小さく、また距離（移動距離）が短いため、異常が発生してもその影響は小さい。
よって、速度異常の判断を同じ判断基準で行うと、異常時の対応を適切に行えないおそれがあった。
そこで、本発明は、異常時の対応を適切に行なうことを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、駆動対象物を駆動させるモーターと、前記駆動対象物の速度を検出する検出部と、加速域、定速域、及び、減速域を有する速度プロファイルに基づいて、前記モーターの駆動を制御する制御部であって、前記検出部の検出速度と前記速度プロファイルの速度の差が閾値を超えた場合、前記駆動対象物の速度が異常であると判断する制御部と、を備え、前記定速域では第１閾値が設定され、前記加速域及び前記減速域の少なくとも一部では前記第１閾値よりも大きい第２閾値が設定されることを特徴とする印刷装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

インクジェットプリンターの概略構成図である。 制御部のうちのキャリッジモーターの駆動を制御する部分の構成を示したブロック図である。 印刷中に用紙ジャムが発生した状態の一例を示す図である。 図４Ａ、図４Ｂは、キャリッジモーターに設けられた一対のエンコーダー出力の形態を示す波形図である。 キャリッジモーターの速度プロファイルの説明図である。 定速域と加減速域との比較を示す図である。 本実施形態における閾値の設定についての説明図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

駆動対象物を駆動させるモーターと、前記駆動対象物の速度を検出する検出部と、加速域、定速域、及び、減速域を有する速度プロファイルに基づいて、前記モーターの駆動を制御する制御部であって、前記検出部の検出速度と前記速度プロファイルの速度の差が閾値を超えた場合、前記駆動対象物の速度が異常であると判断する制御部と、を備え、前記定速域では第１閾値が設定され、前記加速域及び前記減速域の少なくとも一部では前記第１閾値よりも大きい第２閾値が設定されることを特徴とする印刷装置が明らかとなる。
このような印刷装置によれば、異常と判断する閾値を、定速部と、加速部及び減速部の少なくとも一部で異ならせているので、異常時の対応を適切に行なうことができる。

かかる印刷装置であって、前記第１閾値及び前記第２閾値は、前記検出部の検出速度が前記速度プロファイルの速度よりも遅い場合に対して定められていてもよい。
このような印刷装置によれば、障害物などにより駆動対象物の速度が低下する場合の異常を検出することができる。

かかる印刷装置であって、前記第１閾値及び前記第２閾値は、前記検出部の検出速度が前記速度プロファイルの速度よりも速い場合に対して定められていてもよい。
このような印刷装置によれば、駆動対象物が暴走する場合などの速度が上昇する場合の異常を検出することができる。

かかる印刷装置であって、前記検出部の検出速度と前記速度プロファイルの速度との差は、予め定められた周期毎に算出され、前記加速域及び前記減速域の少なくとも一部では、前記定速域よりも前記周期が長く設定されていることが望ましい。
このような印刷装置によれば、定速部以外では制御部による演算量を低減させることができ、定速部では異常の検出の精度を高めることができるので、効率的に異常の検出を行うことができる。

かかる印刷装置であって、前記第２閾値は、前記検出部の検出速度の値にかかわらずに、前記駆動対象物の速度が異常であると判断されない大きさであってもよい。
このような印刷装置によれば、動作の不安定な部分では比較を行わないようにすることができ、制御部による演算量を減らすことができる。

かかる印刷装置であって、前記駆動対象物は、印刷ヘッドを搭載して移動範囲内で媒体の幅方向に往復移動するキャリッジであり、前記加速域及び前記減速域の少なくとも一部は、前記移動範囲内のうちの印刷領域外であることが望ましい。
このような印刷装置によれば、印刷品質の低下を防止することができる。

以下の実施形態では、印刷装置としてインクジェトプリンターを例に挙げて説明する。

＝＝＝実施形態＝＝＝
≪プリンターの構成について≫
図１は、インクジェットプリンターの概略構成図である。また、図２は、制御部のうちのキャリッジモーターの駆動を制御する部分の構成を示したブロック図である。

図１に示すように、印刷媒体である用紙１２が置かれるプラテン１０には、図示しない用紙送り機構が設けられ、用紙１２が副走査方向に移動される。プラテン１０上には、記録ヘッドＨを搭載したキャリッジ１４が設けられており、キャリッジ１４は移動範囲２０内において用紙１２の幅方向（主走査方向）に往復移動する。この往復移動を可能とするため、キャリッジ１４は、キャリッジモーターＣＭで駆動されるタイミングベルト１６に連結具１５を介して連結されている。

キャリッジ１４には記録ヘッドＨと共にインクタンク（図示せず）が設けられ、インクタンクには本体側に装着されたインクカートリッジ（図示せず）からインク供給チューブ（図示せず）を介してインクが供給される。そして、記録ヘッドＨ内の圧電素子または発熱素子によりインク滴がインクノズルから吐出される。

また、プラテン１０の左端には、キャップ２２が設けられている。キャップ２２は、非印刷状態において記録ヘッドＨのインクノズルをキャップし、インクノズル内のインクが乾燥しないように保護する。また、必要に応じてキャップ２２に連結されたインク吸引用モーター２４によりインクノズル内のインク滴が吸引され、インクノズルがクリーニングされる。一方、プラテン１０の右端には、フラッシング孔２８が設けられ、所定の時間間隔または所定の印刷量ごとに、プラテン１０の右端に移動してきたキャリッジ１４の記録ヘッドＨがインク滴を吐出し、インクノズル内のインクが硬化するのを防止する。フラッシング孔２８に対向して、吸収剤２６が設けられ、フラッシング孔２８から吐出されたインク滴が吸収されるとともに、インク吸引用モーター２４により吸引されたインクも吸収される。

マイクロプロセッサなどからなる制御部１８は、キャリッジモーターＣＭに取り付けられたエンコーダー３０（図２参照）からエンコーダー出力ＥＮＣを入力し、エンコーダー出力ＥＮＣをカウントするなどによりキャリッジ１４の位置を監視する。そして、制御部１８は、キャリッジモーターＣＭに駆動指令ＣＭＤＲを出力してキャリッジモーターＣＭの駆動を制御し、キャリッジ１４を移動範囲２０内で往復移動させる。また、制御部１８は、印刷データに基づいて記録ヘッドＨ内の圧電素子や発熱素子を駆動するヘッド駆動信号ＨＤＲを出力すると共に、所定のエラー発生時に対応してエラー信号ＥＲを出力して、図示しない表示パネルやエラーランプにエラー出力させる。

≪制御部の構成について≫
図２に示すように制御部１８は、位置演算部７１と、減算器７２と、ゲイン７３と、速度演算部７４と、減算器７５と、比例要素７６Ａと、積分要素７６Ｂと、微分要素７６Ｃと、加算器７７と、ＰＷＭ回路７８と、モータードライバー７９を有する。

なお、本実施形態では、キャリッジモーターＣＭをＰＩＤ制御する。ＰＩＤ制御では、目標回転位置と、エンコーダー３０の出力から得られる実際の回転位置との位置偏差にゲインＫｐを乗算して目標回転速度を算出する。そして、制御部１８は、この目標回転速度と、エンコーダー３０の出力から得られる実際の回転速度との速度偏差に基づいて、比例要素７６Ａ、積分要素７６Ｂ及び微分要素７６Ｃを用いて比例成分、積分成分及び微分成分の演算を行い、これらの演算結果の和に基づいて、キャリッジモーターＣＭの制御を行う。

位置演算部７１は、エンコーダー３０の出力パルスのエッジを検出し、その個数をカウントし、このカウント値に基づきキャリッジモーターＣＭの回転位置を演算する。位置演算部７１は、２つのパルス信号の比較処理からキャリッジモーター３２の正転・逆転を認知し、１個のエッジが検出された時に正転・逆転に応じてインクリメント・デクリメントするように計数処理する。

減算器７２は、目標位置と、位置演算部７１により検出された検出位置との位置偏差を演算する。ゲイン７３は、減算器７２から出力される位置偏差にゲインＫｐを乗算し、目標速度を出力する。ゲインＫｐは、位置偏差に応じて決定される。なお、このゲインＫｐの値と位置偏差との関係を示すテーブルは、不図示のメモリーなどに格納されている。

速度演算部７４（検出部に相当する）は、エンコーダー３０の出力パルスに基づいて、キャリッジモーターＣＭの回転速度を演算する。すなわち、速度演算部７４は、エンコーダー３０の出力パルスのパルス周期を計時し、このパルス周期に基づいてキャリッジモーターＣＭの回転速度を演算する。言い換えると、速度演算部７４はキャリッジ１４の速度を検出する。

減算器７５は、ゲイン７３から出力される目標速度と、速度演算部７４により検出された検出速度との速度偏差を演算する。

比例要素７６Ａは、速度偏差に定数Ｇｐを乗算し、比例成分を出力する。積分要素７６Ｂは、速度偏差に定数Ｇｉを乗算したものを積算し、積分成分を出力する。微分要素７６Ｃは、現在の速度偏差と、１つ前の速度偏差との差に定数Ｇｄを乗算し、微分成分を出力する。比例要素７６Ａ、積分要素７６Ｂ及び微分要素７６Ｃの演算は、リニア式エンコーダー５１の出力パルスの１周期毎に行われる。

比例要素７６Ａ、積分要素７６Ｂ及び微分要素７６Ｃから出力される信号値は、それぞれの演算結果に応じたデューティを示す信号である。
加算器７７は、比例要素７６Ａの出力と、積分要素７６Ｂの出力と、微分要素７６Ｃの出力とを加算する。
ＰＷＭ回路７８は、加算器７７から出力されるデューティ信号に基づいて指令信号を生成する。

モータードライバー７９は、ＰＷＭ回路７８からの指令信号に基づいてキャリッジモーターを駆動させる。モータードライバー７９は、例えば複数個のトランジスタを備えており、ＰＷＭ回路７８からの指令信号に基づいて、トランジスタをオン／オフさせることで、キャリッジモーターＣＭに電力を供給する。

≪キャリッジの速度異常について≫
図３は、印刷中に用紙ジャムが発生した状態の一例を示す図である。図３は、キャリッジ１４が、キャップ２２が設けられた左端から右方向１００に移動中に、用紙ジャム１２Ａによって移動不能になる場合を示している。この場合、キャリッジ１４の速度が低下して、目標速度に制御することができなくなる。
また、図３の状態において強制的に駆動を継続して用紙１２が破れた場合や、キャリッジ１４の移動機構が故障した場合など、キャリッジ１４の速度が目標速度よりも上昇してキャリッジ１４が暴走する場合もある。
従って、キャリッジ１４の速度を監視して、上述したような異常の発生を検出する必要がある。本実施形態では、後述するようにエンコーダー出力ＥＮＣに基づいて算出された速度と、速度プロファイルの速度（目標速度）との比較を行うことによって異常の検出を行っている。

≪エンコーダー出力について≫
図４Ａ、図４Ｂは、キャリッジモーターに設けられた一対のエンコーダー出力の形態を示す波形図である。図４Ａは、キャリッジモーターＣＭが一方に回転して、キャリッジ１４を右方向に移動させるときのエンコーダー３０の出力波形である。エンコーダー３０の一方（エンコーダーＡとする）の出力ＥＮＣ−Ａが、他方（エンコーダーＢとする）の出力ＥＮＣ−Ｂよりも位相が進んだ状態であり、キャリッジモーターＣＭの回転速度が一定であれば、エンコーダー出力の周期も一定になる。図４Ｂは、キャリッジモーターＣＭが逆方向に回転して、キャリッジ１４を左方向に移動させるときのエンコーダー出力波形である。この場合は、エンコーダーＢの出力ＥＮＣ−ＢがエンコーダーＡの出力ＥＮＣ−Ａよりも位相が進んだ状態になる。制御部１８は、これらのエンコーダー出力ＥＮＣを位相状態に応じてカウントし、キャリッジ１４の位置や速度を把握し続ける。

≪異常の判断について≫
本実施形態の制御部１８は、目標速度と、キャリッジ１４の移動速度（以下、検出速度ともいう）との差を求めることにより、この速度差に基づいて異常の判断（以下、異常チェックともいう）を行っている。そして、目標速度と、検出速度の差が閾値を超える場合、用紙ジャムや、モーターの故障などの異常が発生したと判断し、キャリッジモーターＣＭの駆動を停止するようにしている。

図５は、キャリッジモーターの速度プロファイルの一例の説明図である。図の横軸は位置（時間）であり、縦軸は速度である。
図のように、本実施形態の速度プロファイルには、停止状態から所定速度まで加速する加速域、所定速度を維持する定速域、所定速度から停止状態まで減速する減速域がある。以下、加速域と減速域をまとめて加減速域ともいう。また、実際には、定速域は加速域及び減速域よりもかなり長いが、図５では、便宜上、定速域の部分を短く示している。制御部１８は、このような速度プロファイル（目標速度）に基づいて、キャリッジモーターＣＭの駆動を制御している。

図６は、定速域と加減速域との比較を示す図である。
図のように定速域では、加減速域と比べて、エネルギー（速度エネルギー）が大きく、動作が安定している。また、距離（移動距離）が長い。このため、定速域でキャリッジ１４が図３のような用紙ジャムが発生した場合、用紙１２を破くおそれがあり、また用紙１２を破く量が多くなる。
一方、加減速域では、動作が不安定である（すなわち、目標速度に制御しにくい）が、定速領域と比べて、エネルギー（速度エネルギー）が小さく、距離が短い。つまり、この領域でキャリッジ１４が用紙ジャムと衝突したとしても用紙１２を破く量は少ない。

このため、もし仮に、加減速域と定速域で、異常検出のための条件（閾値）を同じにすると、適切な対応を行えないおそれがある。例えば、動作の不安定な加減速域において閾値を厳しく設定すると、正常であるにもかかわらず、異常と判断してしまうおそれがある。一方、定速域で閾値を緩く設定すると、異常が発生した場合に、異常の検出が遅れて用紙１２の破損や移動機構の故障など被害が大きくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では定速域と、加減速域の少なくとも一部とで閾値を異ならせている。具体的には、定速域では閾値を厳しく（小さく）設定し、加減速域の少なくとも一部では閾値を緩く(大きく)設定している。

図７は、本実施形態における閾値の設定についての説明図である。
本実施形態では図に示すように、加速域をａ〜ｃの３つの領域分け、また、減速域をｄ〜ｆの３つの領域に分けている。なお、図に示すようにキャリッジ１４の移動範囲のうち、加速域の領域ｃから減速域の領域ｄまでが用紙１２に印刷を行う領域（印刷領域）になっている。

この図では、印刷領域外における加速域の領域（領域ａ、ｂ）と減速域の領域（領域ｅ、ｆ）での異常の判断条件（閾値）を定速域の閾値よりも大きく設定している。具体的には、印刷領域内では閾値を目標速度のプラス１０％（上限）及びマイナス１０％（下限）に設定しているのに対し、領域ｂ及び領域ｅでは、閾値を目標速度のプラス５０％（上限）及びマイナス５０％（下限）に設定している。さらに、印刷領域外のうち最も動作が不安定な領域ａ及び領域ｆでは、閾値を無限大に設定している。つまり、領域ａ及び領域ｆでは、検出速度の値にかかわらずに、キャリッジ１４の速度が異常であると判断されないようになっている。こうすることにより、目標速度と検出速度の速度差を比較する必要がなくなるので、演算量を減らすことができる。

また、本実施形態では、閾値と同様に、異常チェックを行う間隔（周期）も領域に応じて変えている。例えば、印刷領域内（定速域、加速域ｃ、減速域ｄ）では、異常チェックを行う間隔を短くし、加速域ｂ及び減速域ｅでは、異常チェックを行う間隔を（印刷領域よりも）長くしている。また、加速域ａ及び減速域ｆでは異常チェックを行わない。こうすることにより、定速域、加速域ｃ、減速域ｄでは、速度異常の検出精度を高めることができ、加速域ｂ、加速域ｃ、減速域ｄ、減速域ｆでは、異常チェックのための演算量を軽減させることができる。

このように、本実施形態では、定速部における異常の判断条件（閾値）を厳しく設定しているので、例えば図３のような用紙ジャム１２Ａによってキャリッジ１４の速度が低下した場合、迅速に異常を検出することができる。また、逆に、キャリッジ１４が暴走する場合も同様に、速度が上昇したことを迅速に検出することができる。このように、異常を迅速に検出することができ、その際にキャリッジモーターＣＭを停止することで、用紙１２の破損や移動機構の故障など被害の低減を図ることができる。

一方、加減速域のうちの一部（印刷領域外）では、閾値を定速域よりも大きく設定しているので、異常と検出されにくくなっている。これにより、動作が不安定であることによる、異常の誤検出を防止することができる。また、印刷領域外においても加速域、減速域を複数の領域に分けており、移動範囲の最も外側の領域ａ及び領域ｆでは、閾値が無限大であり（異常の検出を行なう必要がなく）、このため演算量を減らすことができる。

以上説明したように、制御部１８は、エンコーダー３０の検出信号ＥＮＣに基づいて検出されたキャリッジ１４の検出速度と、速度プロファイルの速度(目標速度)を比較し、その差が閾値を超えた場合、キャリッジ１４の速度が異常であると判断している。そして、本実施形態では、この閾値として定速域では厳しい（小さい）値が設定され、加速域及び減速域の一部（図７の印刷領域外）では定速域よりも緩い（大きい）値が設定されている。
これにより、異常の判断をキャリッジ１４の駆動状態に応じて行うことができ、異常時の対応を適切に行うことができる。

＝＝＝変形例＝＝＝
前述の実施形態（図７）では、移動範囲の最も外側の領域ａ及び領域ｆの閾値が、領域ｂ及び領域ｅの閾値よりも大きかった（無限大であった）が、領域ａ及び領域ｆに、領域ｂ及び領域ｅと同じ閾値（目標速度の±５０％）を設定してもよい。
また、印刷領域外の領域ａ、領域ｂ、領域ｅ、及び領域ｆの閾値を無限大とし、これらの領域では検出速度と目標速度の比較を行わないようにしてもよい。
また、前述の実施形態（図７）において定速域に近い領域ｃ及び領域ｄの閾値を、定速域の閾値よりも大きくしてもよい。例えば、領域ｃ及び領域ｄの閾値を目標速度の±３０％に設定してもよい。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
一実施形態としてのプリンター等を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

例えば、前述の実施形態では、キャリッジ１４の移動を制御するキャリッジモーターＣＭの制御について説明したが、これには限られず、例えば、用紙１２を搬送させる搬送モーターの制御についても同様にして異常の検出を行ってもよい。

また、前述の実施形態では目標速度に対する閾値を上限側と下限側の両方に設定していたが、何れか一方であってもよい。例えば、印刷領域外では、用紙ジャムによる速度の低下の可能性が小さいので、キャリッジ１４の暴走のみを検出するように上限だけに閾値を設けてもよい。

また、前述の実施形態では加速域ｃ〜減速域ｄまでが印刷領域であったが、これには限られない。例えば加速域ｂ〜減速域ｅまでが印刷領域であってもよいし、あるいは、定速域のみが印刷領域であってもよい。

また、図７に示すような閾値を、速度プロファイルと同様にデータ（テーブル）としてメモリーなどに記憶させておいてもよい。この場合、閾値を算出するための演算が不要になる。一方、閾値を速度プロファイルの速度に対する割合（％）として、領域毎に設定しておけば、速度プロファイルの速度に基づいて演算を行うことによって各領域の閾値を算出できるので、データ量を減らすことができる。

１０ プラテン、１２ 用紙、１４ キャリッジ、
１５ 連結具、１６ タイミングベルト、
１８ 制御部、２０ 移動範囲、
２２ キャップ、２４ インク吸引用モーター、
２６ 吸収剤、２８ フラッシング孔、
ＣＭ キャリッジモーター、Ｈ 記録ヘッド、
ＥＮＣ エンコーダー出力、ＣＭＤＲ 駆動指令、
ＥＲ エラー信号、ＨＤＲ ヘッド駆動信号

Claims (6)

1. 駆動対象物を駆動させるモーターと、
   前記駆動対象物の速度を検出する検出部と、
   加速域、定速域、及び、減速域を有する速度プロファイルに基づいて、前記モーターの駆動を制御する制御部であって、前記検出部の検出速度と前記速度プロファイルの速度の差が閾値を超えた場合、前記駆動対象物の速度が異常であると判断する制御部と、
   を備え、
   前記定速域では第１閾値が設定され、前記加速域及び前記減速域の少なくとも一部では前記第１閾値よりも大きい第２閾値が設定される、
   ことを特徴とする印刷装置。
2. 請求項１に記載の印刷装置であって、
   前記第１閾値及び前記第２閾値は、前記検出部の検出速度が前記速度プロファイルの速度よりも遅い場合に対して定められる、
   ことを特徴とする印刷装置。
3. 請求項１に記載の印刷装置であって、
   前記第１閾値及び前記第２閾値は、前記検出部の検出速度が前記速度プロファイルの速度よりも速い場合に対して定められる、
   ことを特徴とする印刷装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の印刷装置であって、
   前記検出部の検出速度と前記速度プロファイルの速度との差は、予め定められた周期毎に算出され、
   前記加速域及び前記減速域の少なくとも一部では、前記定速域よりも前記周期が長く設定されている、
   ことを特徴とする印刷装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の印刷装置であって、
   前記第２閾値は、前記検出部の検出速度の値にかかわらずに、前記駆動対象物の速度が異常であると判断されない大きさである
   ことを特徴とする印刷装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の印刷装置であって、
   前記駆動対象物は、印刷ヘッドを搭載して移動範囲内で媒体の幅方向に往復移動するキャリッジであり、
   前記加速域及び前記減速域の少なくとも一部は、前記移動範囲内のうちの印刷領域外である
   ことを特徴とする印刷装置。

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