JP2014139636A - 画像処理装置およびモーターの回転制御方法 - Google Patents

画像処理装置およびモーターの回転制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】搬送ローラーにより搬送中の用紙を減速して一時停止させる際に、用紙の停止距離と停止時間のばらつきを抑制可能な画像処理装置を提供すること。
【解決手段】搬送ローラーを回転駆動する搬送モーターの減速制御として、減速開始(ta)からフィードバック制御により搬送モーターに対してブレーキ(ta〜t1)、力行(t1〜t2)、ブレーキ(t2〜t3)を交互に実行し、モーター回転数が基準速度Vc1に低下すると(t3)、力行により基準速度Vc1を維持し(t3〜t4)、減速開始からのパルスカウント数Pcが基準値Psに達すると(t4)、フィードバック制御に代えて、停止までブレーキだけを実行する(t4〜t5)。
【選択図】図5

Description

本発明は、画像処理の対象となるシートを搬送ローラーにより搬送する画像処理装置および当該画像処理装置に設けられるモーターの回転制御方法に関する。
画像処理装置には、プリンターなどの画像形成装置が含まれ、画像形成装置は、画像形成の対象となる用紙などのシートを搬送するシート搬送装置を備えている。
シート搬送装置は、通常、シートの搬送路に沿ってシートの搬送方向長さよりも短い間隔をおいて複数の搬送ローラーを配置し、シート搬送方向の上流側のローラーから下流側のローラーにシートを次々に引き渡すことにより搬送する構成がとられる。
シート搬送の具体例としては、像担持体への画像形成のタイミングに合わせて用紙を転写位置に搬送する、いわゆるレジスト動作がある。
レジスト動作は、搬送方向に沿って搬送ローラーと、これよりも下流側のレジストローラーが配されている場合に、搬送ローラーで1枚のシートを搬送しつつ、そのシートの搬送方向先端を、下流側で停止している一対のレジストローラーに突き当てて、そのシートの先端側に、スキュー(斜行)を補正するためのループ(撓み)が形成されると、搬送ローラーを一時停止し、その後、画像形成のタイミングに合わせて搬送ローラーとレジストローラーの双方の回転を開始(搬送再開)するものである。
搬送ローラーの一時停止は、搬送ローラーの駆動源であるモーターの回転にブレーキ、例えばモーターの巻線コイルの両端を短絡させるいわゆるショートブレーキをかけることにより行われる。ところが、モーターから搬送ローラーに駆動力を伝達する駆動系の負荷変動により、ブレーキ開始からモーター停止までの減速時にシートの搬送量がばらつくと、ループ量にばらつきが生じ、スキュー補正が適正に行われなくなるおそれが生じる。
このようなばらつきを抑制する技術としてモーターの回転を減速制御する方法がある。
特許文献1には、自動焦点調節のためにレンズ(移動体)をモーターで移動させる機能を有するカメラにおいて、移動中のレンズを減速して停止させる際に、レンズの移動に伴って出力されるパルス信号のパルス間隔の大きさに基づきレンズの実際の速度と減速時の目標速度の大小関係を判断し、実際の速度が目標速度よりも速い場合にブレーキをかけ、遅い場合に加速するフィードバック制御を行う技術が開示されている。
特開2004−85838号公報
上記のように減速中にパルス間隔の大きさに基づき速度調整を行う場合、高回転域よりも低回転域になるほどパルス信号の周期が長くなってパルス間隔が大きくなり、パルス入力を待つ時間が長くなる。
パルス入力を待つ時間が長くなると、その待ち時間の間には速度調整を実行できないので、低回転域から停止までの間に、仮に速度調整を繰り返し実行しようとしても、その回数が制限されることになる。
例えば、低回転域で実行された1回目の速度調整によりブレーキがかけられた後、次の2回目の速度調整のためにパルス入力を待っている途中でモーターが停止してしまう場合を想定すれば、その1回目の速度調整によるブレーキがモーターの停止まで継続される。
この場合、1回目の速度調整の時点で目標速度よりも少し速いだけであっても、それ以降、ブレーキがかけ続けられることになり、減速が大きすぎて、減速開始から停止までの間に搬送されるシートの搬送量(停止距離)が本来よりも短くなることが生じる。
逆に、加速された場合、1回目の速度調整の時点で目標速度よりも少し遅いだけでも、それ以降、加速が続けられることになり、減速が少なすぎて、停止距離が本来よりも長くなり、また減速開始から停止までに要する時間(停止時間)も長くなる。
このようにモーターの低回転域から停止に至るまでの間、加減速による速度調整を行う制御では、減速時の停止距離が安定せず、また停止時間が長くなる場合もある。
モーターの停止時間が長くなり、レジスト動作によるシートの搬送再開が遅れると、画像形成のタイミングに合わせることができなくなる。これを回避すべく、画像形成のタイミングを遅らせば、画像形成の生産性が低下してしまい、好ましくない。
このような問題は、画像形成装置に限られず、例えば原稿用紙などのシートを読取位置に搬送してその画像を読み取るスキャナーなどの画像読取装置において、搬送中のシートを一時停止させた後、画像読取のタイミングに合わせて読取位置への搬送を再開する構成などにも同様に生じる。
また、スキュー補正のためのループを形成する必要がない構成において、搬送中のシートをその搬送方向先端がレジストローラーに接した状態で一時停止させておき、画像形成のタイミングになると搬送を再開する場合などにも同様に生じ得る。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、減速時のシートの停止距離と停止時間のばらつきを抑制することが可能な画像処理装置およびモーターの回転制御方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明に係る画像処理装置は、画像処理の対象となるシートを搬送ローラーにより搬送する画像処理装置であって、前記搬送ローラーを回転駆動するモーターと、搬送中のシートの一時停止を、減速開始からのシートの停止時間と停止距離とが目標範囲内に入るように、前記モーターの減速制御により行う減速手段と、を備え、前記減速制御は、減速開始から、前記モーターの回転へのブレーキと力行とフリーランのうち、ブレーキを含む2以上の動作により前記モーターの回転数を減速開始時の回転数Vctよりも遅い基準速度まで低下させる第1制御と、前記第1制御に続いて、前記モーターの減速開始からの回転量が基準値に達した以降に、前記モーターの停止まで継続して前記ブレーキを実行する第2制御と、を含むことを特徴とする。
ここで、前記第1制御では、前記基準速度に到達した以降、前記モーターの減速開始からの回転量が前記基準値に達するまで、力行により前記基準速度を維持させるとしても良い。
また、前記モーターの駆動負荷を検出する負荷検出手段を備え、前記第1制御は、前記検出された駆動負荷の大きさに応じて、前記フリーランまたはブレーキの実行時間を決定し、決定された実行時間だけ前記減速開始から前記フリーランまたはブレーキを実行し、続いて前記モーターの回転数が前記基準速度に低下するまでの間、前記ブレーキまたはフリーランを実行する制御を含むとしても良い。
ここで、前記減速制御に入る前に、前記モーターの回数数が前記シートの搬送速度に相当する所定速度に維持されるように前記モーターに流れる電流量を可変制御する制御手段を備え、前記負荷検出手段は、前記減速制御に入る前のシート搬送中に、前記モーターに流れる電流量を指標する情報を取得し、取得した情報に基づき前記駆動負荷の大きさを検出するとしても良い。
ここで、前記制御手段は、前記モーターに対して、現在の回転数が前記所定速度よりも遅くなると前記モーターに流れる電流量を増加させる指示を行い、前記所定速度よりも速くなると前記モーターに流れる電流量を減少させる指示を行い、前記モーターに流れる電流量を指標する情報は、前記制御手段から前記モーターに対して指示される電流量の大きさを示す信号であり、前記負荷検出手段は、前記モーターに対して指示される電流量の大きさを間接的に前記駆動負荷の大きさとして検出するとしても良い。
ここで、前記制御手段は、前記電流量の増減指示を、前記信号の電圧値を可変させることにより行い、前記負荷検出手段は、前記信号の電圧値を前記減速制御に入る前に取得して、取得した電圧値またはその平均電圧値を前記電流量の大きさとするとしても良い。
ここで、前記信号の電圧値またはその平均電圧値と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、前記第1制御は、前記情報を参照して、前記取得された電圧値またはその平均電圧値に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を、前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含むとしても良い。
また、前記信号の電圧値またはその平均電圧値から所定値Vdminを差し引いた差分と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、前記第1制御は、前記情報を参照して、前記取得された電圧値またはその平均電圧値から前記所定値Vdminを差し引いた差分に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を、前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含み、前記所定値Vdminは、前記モーターの駆動負荷が最小負荷である場合に検出されると想定される前記信号の電圧値または平均電圧値に相当するとしても良い。
さらに、所定値Vdmaxから前記信号の電圧値またはその平均電圧値を差し引いた差分と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、前記第1制御は、前記情報を参照して、前記所定値Vdmaxから前記取得された電圧値またはその平均値電圧を差し引いた差分に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を、前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含み、前記所定値Vdmaxは、前記モーターの駆動負荷が最大負荷である場合に検出されると想定される前記信号の電圧値または平均電圧値に相当するとしても良い。
また、前記制御手段は、前記電流量の増減指示を、前記信号のPWM値を可変させることにより行い、前記負荷検出手段は、前記信号のPWM値を前記減速制御に入る前に取得して、取得したPWM値またはその平均PWM値を前記電流量の大きさとするとしても良い。
ここで、前記信号のPWM値またはその平均PWM値と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、前記第1制御は、前記情報を参照して、前記取得されたPWM値またはその平均PWM値に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を、前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含むとしても良い。
また、前記信号のPWM値またはその平均PWM値から所定値PWMminを差し引いた差分と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、前記第1制御は、前記情報を参照して、前記取得されたPWM値またはその平均PWM値から前記所定値PWMminを差し引いた差分に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含み、前記所定値PWMminは、前記モーターの駆動負荷が最小負荷である場合に検出されると想定される前記信号のPWM値または平均PWM値に相当するとしても良い。
さらに、所定値PWMmaxから前記信号のPWM値またはその平均PWM値を差し引いた差分と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、前記第1制御は、前記情報を参照して、前記所定値PWMmaxから前記取得されたPWM値またはその平均PWM値を差し引いた差分に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含み、前記所定値PWMmaxは、前記モーターの駆動負荷が最大負荷である場合に検出されると想定される前記信号のPWM値または平均PWM値に相当するとしても良い。
また、前記モーターの駆動負荷の大きさと、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、前記第1制御は、前記情報を参照して、検出された前記モーターの駆動負荷の大きさに対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を、前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含むとしても良い。
また、前記第1制御は、前記減速開始から前記モーターの回転数が基準速度に低下するまでの間、基準の減速率に沿って減速が進行されるように前記ブレーキと力行とを交互に切り替えるフィードバック制御の実行を含むとしても良い。
ここで、前記基準の減速率は、前記モーターの駆動負荷が最小負荷である場合に当該モーターの回転を前記減速開始から前記ブレーキだけで減速させたと想定したときの減速率を示すとしても良い。
また、前記フィードバック制御は、前記モーターの回転数を所定間隔ごとに検出する制御を含み、前記回転数の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転数から前記検出された回転数を差し引いてなる差分Dが第1の閾値(負)以下の場合には前記ブレーキを実行し、第2の閾値(正)以上の場合には前記力行に切り替える制御であるとしても良い。
さらに、前記フィードバック制御は、前記減速開始からの前記モーターの回転量を所定間隔ごとに検出する制御を含み、前記回転量の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転量から前記検出された回転量を差し引いてなる差分Dpが第1の閾値(負)以下の場合には前記ブレーキを実行し、第2の閾値(正)以上の場合には前記力行に切り替える制御であるとしても良い。
また、前記フィードバック制御は、前記モーターの回転数を所定間隔ごとに検出する制御と、前記減速開始からの前記モーターの回転量を所定間隔ごとに検出する制御とを含み、前記回転量の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転量から前記検出された回転量を差し引いてなる差分Dpが第1の閾値(負)以下の場合には前記ブレーキを実行し、前記回転数の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転数から前記検出された回転数を差し引いてなる差分Dが第2の閾値(正)以上の場合には前記力行に切り替える制御であるとしても良い。
さらに、前記フィードバック制御は、前記モーターの回転数を所定間隔ごとに検出する制御と、前記減速開始からの前記モーターの回転量を所定間隔ごとに検出する制御とを含み、前記回転数の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転数から前記検出された回転数を差し引いてなる差分Dが第1の閾値(負)以下の場合には前記ブレーキを実行し、前記回転量の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転量から前記検出された回転量を差し引いてなる差分Dpが第2の閾値(正)以上の場合には前記力行に切り替える制御であるとしても良い。
また、前記減速手段は、前記回転数Vctよりも遅く、前記基準速度よりも速い所定の回転数をVc2としたとき、前記第1制御において、前記モーターの回転数が前記Vc2に低下したときに、前記モーターの減速開始からの回転量が前記基準値に達している場合には、当該第1制御を中止して、前記第2制御によるブレーキが開始するように、前記減速制御を実行するとしても良い。
さらに、前記第1制御は、前記モーターの回転数が前記基準速度に低下したときに、前記モーターの回転量が前記基準値に達していない場合には、前記基準値に達するまでの間、前記モーターの回転数が前記基準速度を維持するように前記モーターを力行させる制御を含むとしても良い。
また、前記モーターは、DCブラシレスモーターであるとしても良い。
また、前記ブレーキは、前記モーターに対するショートブレーキであるとしても良い。
さらに、像担持体への画像形成のタイミングに合わせてシートを転写位置に搬送するレジストローラー、または前記シートをその画像読取のタイミングに合わせて読取位置に搬送するレジストローラーを備え、前記搬送ローラーは、前記レジストローラーよりもシート搬送方向上流側に配され、当該レジストローラーに向けて前記シートを搬送するローラーであるとしても良い。
本発明に係るモーターの回転制御方法は、画像処理の対象となるシートを、モーターにより回転駆動される搬送ローラーにより搬送する画像処理装置に設けられる当該モーターの回転制御方法であって、搬送中のシートの一時停止を、減速開始からのシートの停止時間と停止距離とが目標範囲内に入るように、前記モーターの減速制御により行う減速ステップを実行し、前記減速ステップは、減速開始から、前記モーターの回転へのブレーキと力行とフリーランのうち、ブレーキを含む2以上の動作により前記モーターの回転数を減速開始時の回転数Vctよりも遅い基準速度まで低下させる第1制御ステップと、前記第1制御に続いて、前記モーターの減速開始からの回転量が基準値に達した以降に、前記モーターの停止まで継続して前記ブレーキを実行する第2制御ステップと、を含むことを特徴とする。
上記の構成によれば、減速開始から基準速度に低下するまではブレーキと力行の組み合わせなどにより減速が実行され、基準速度に低下した以降では、減速開始からのモーターの回転量が基準値に達すると、モーターの停止までの間、ブレーキが継続される。
この基準速度を、停止距離と停止時間のばらつきを生じさせる低速域よりも高い速度域に決めることにより、停止直前の低速域での加減速制御を実行させないようにして、低速域での加減速に起因する停止距離と停止時間のばらつきの発生を防止することができる。
そして、基準速度に低下した以降、加減速制御を実行せずにブレーキを実行する構成をとる場合、停止距離と停止時間は、そのブレーキをかけるタイミングによって決められ、そのブレーキのタイミングは、基準速度と基準値の大きさにより決められる。
従って、基準速度と基準値を、モーターの減速開始から停止までの停止距離と停止時間がそれぞれ目標範囲内に入るような値に予め決めておくことにより、モーターの駆動負荷が変動しても減速時の停止距離と停止時間のばらつきを抑制して、適正な減速制御を実行することが可能になる。
実施の形態1に係るプリンターの全体の構成を示す図である。 レジスト動作を示すタイミングチャートである。 モーター制御部と搬送モーターの構成を示すブロック図である。 比較例の減速制御の内容を示す図である。 本実施の形態における減速制御の内容を示す図である。 別の減速制御を示すタイミングチャートである。 基準速度から最後のブレーキをかけて停止するまでの間におけるモーター回転数の推移を示す図である。 減速制御のフローチャートの一部を示す図である。 減速制御のフローチャートの残りの部分を示す図である。 基準回転数テーブルの構成例を示す図である。 変形例に係る減速制御を示すタイミングチャートである。 基準パルスカウントテーブルの構成例を示す図である。 変形例に係る減速制御の一部の内容を示すフローチャートである。 変形例に係る別の減速制御の一部の内容を示すフローチャートである。 変形例に係る、さらに別の減速制御の一部の内容を示すフローチャートである。 実施の形態2に係る減速制御の内容を示す図である。 (a)はモーター駆動負荷の変動によるブレーキ停止特性を示す図であり、(b)はモーター駆動負荷の変動によるフリーラン停止特性を示す図である。 加減速信号の平均電圧値とフリーラン時間との対応関係を示すテーブルの構成例を示す図である。 テーブルに書き込まれている情報をグラフで示した図である。 実施の形態2に係る減速制御の一部の内容を示すフローチャートである。 (a)は加減速信号の平均電圧値から最小値を差し引いてなる差分とフリーラン時間とを対応付けたテーブルの構成例を示す図であり、(b)は加減速信号の最大値から平均電圧値を差し引いてなる差分とフリーラン時間とを対応付けたテーブルの構成例を示す図である。 実施の形態3に係る減速制御を示すタイミングチャートである。 加減速信号の平均電圧値とブレーキ時間との対応関係を示すグラフである。 実施の形態3に係る減速制御の一部の内容を示すフローチャートである。 加減速信号の最大値から平均電圧値を差し引いてなる差分とブレーキ時間とを対応付けてなるテーブルの構成例を示す図である。 実施の形態4におけるパルスカウント数の推移を示すタイミングチャートである。 実施の形態4に係る減速制御の内容の一部を抜き出して示すフローチャートである。 実施の形態4に係る別の減速制御の内容の一部を抜き出して示すフローチャートである。
以下、本発明に係る画像処理装置およびモーターの回転制御方法の実施の形態を、タンデム型カラープリンター(以下、単に「プリンター」という。)を例にして説明する。
<実施の形態1>
実施形態1は、減速開始からモーター回転数が基準速度Vc1に低下するまでの間、ブレーキと力行を切り替えるフィードバック制御を行うものである。
以下説明する。
〔1〕プリンターの全体構成
図1は、プリンター100の全体の構成を示す図である。
同図に示すように、プリンター100は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、画像プロセス部10と、中間転写部20と、給送部30と、定着部40と、全体制御部50と、モーター制御部60を備え、ネットワーク(例えばLAN)に接続されて、外部の端末装置(不図示)からの印刷(プリント)ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)色からなるカラーの画像形成を実行する。
画像プロセス部10は、Y〜K色のそれぞれに対応する作像部10Y、10M、10C、10Kを備えている。
作像部10Yは、感光体ドラム11と、その周囲に配設された帯電部12と、露光部13と、現像部14と、一次転写ローラー15と、感光体ドラム11を清掃するためのクリーナ16などを備えており、感光体ドラム11上にY色のトナー像を作像する。この構成は、他の作像部10M、10C、10Kについて同様であり、同図では符号を省略している。各感光体ドラム11上にその対応する色のトナー像が作像される。
中間転写部20は、矢印方向に周回走行される中間転写ベルト21と、中間転写ベルト21を張架する駆動ローラー22と従動ローラー23と、中間転写ベルト21を挟んで駆動ローラー22と対向する位置に配され、中間転写ベルト21に圧接される二次転写ローラー24などを備える。
給送部30は、シート搬送装置として機能し、給紙カセット31a、31bと、繰り出しローラー32a、32bと、搬送ローラー対33a、33b、34と、レジストローラー対35などを備える。以下、搬送ローラー対とレジストローラー対を、一対であることを示す必要がある場合を除いて、それぞれ搬送ローラーとレジストローラーと称する。
給紙カセット31aと、これよりも下に位置する給紙カセット31bは、それぞれが記録用のシートとしての用紙Sを収容する。
繰り出しローラー32a、32bは、給紙カセット31a、31bから用紙Sを搬送路39に繰り出し、搬送ローラー33a、33bは、繰り出された用紙Sを、さらに搬送方向下流側に向けて搬送する。
搬送ローラー34は、搬送ローラー33bよりも搬送方向下流かつレジストローラー35よりも搬送方向上流の位置に配され、搬送ローラー33bからの用紙Sを矢印Aで示す方向にレジストローラー35に向けて搬送する。
レジストローラー35は、搬送ローラー33aまたは34により搬送されて来る用紙Sを二次転写ローラー24に送り出すタイミングをとるためのローラーである。
繰り出しローラー32aと搬送ローラー33aは、搬送モーター62aにより回転駆動され、繰り出しローラー32bと搬送ローラー33bは、搬送モーター62bにより回転駆動される。また、搬送ローラー34は、搬送モーター63により回転駆動され、レジストローラー35は、レジストモーター64により回転駆動される。
なお、給送部30以外の感光体ドラム11や中間転写ベルト21などの各回転体については、駆動モーター61を駆動源に回転駆動される。各モーターは、DCブラシレスモーターであり、モーター制御部60により回転制御される。
定着部40は、定着ローラーと加圧ローラーを備え、所定の定着温度で用紙Sを加熱、加圧してトナー像を定着させる。
全体制御部50は、外部の端末装置からの画像信号をY〜K色用のデジタル信号に変換し、作像部10Y〜10Kごとに、その露光部13を駆動させるための駆動信号を生成して、その駆動信号により露光部13を駆動させる。これにより各露光部13からレーザービームが出射され、感光体ドラム11が露光走査される。
この露光走査を受ける前に作像部10Y〜10Kごとに、その感光体ドラム11が帯電部12により一様に帯電されており、レーザービームの露光により感光体ドラム11上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像部14の現像剤により現像されて、感光体ドラム11上にトナー像が形成される。
各感光体ドラム11上に形成されたトナー像は、一次転写ローラー15により中間転写ベルト21上に一次転写される。この際、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト21上の同じ位置に多重転写されるようにタイミングをずらして実行される。
中間転写ベルト21上に多重転写された各色トナー像は、中間転写ベルト21の周回走行により、二次転写ローラー24が中間転写ベルト21に圧接される位置である二次転写位置241に移動する。この二次転写位置241が中間転写ベルト21(像担持体)上のトナー像を用紙Sに転写するための転写位置になる。
上記の作像動作のタイミングに合わせて、給送部30からは、レジストローラー35を介して用紙Sが給送されて来ており、その用紙Sは、周回走行する中間転写ベルト21と二次転写ローラー24の間に挟まれて搬送され、二次転写ローラー24に供給される二次転写電圧により生じる電界による静電力の作用を受けて、二次転写位置241において、中間転写ベルト21上の各色トナー像が一括して用紙Sに二次転写される。
二次転写位置241を通過した用紙Sは、定着部40に搬送され、ここでトナー像が加熱、加圧により用紙Sに定着された後、排出ローラー対36を介して排出され、収容トレイ37に収容される。
搬送路39の近傍であり、搬送ローラー34よりも用紙搬送方向下流かつレジストローラー35よりも用紙搬送方向上流でありレジストローラー35の近傍の位置には、搬送されている用紙Sを検出するためのレジストセンサー38が配置されている。
レジストセンサー38は、用紙Sを1枚ごとに、その用紙Sの搬送方向先端(用紙の先端)を検出すると、その検出信号をモーター制御部60に送る。
モーター制御部60は、全体制御部50からの指示に基づき、各モーターの回転と停止を制御し、また、レジストセンサー38の検出信号に基づき、用紙Sの搬送方向先端部にループLpを形成するレジスト動作を実行する。
〔2〕レジスト動作
図2は、給紙カセット31bから繰り出された用紙Sに対するレジスト動作を示すタイミングチャートである。
同図に示す時点taより前では、レジストローラー35が停止した状態で、回転する搬送ローラー34により、用紙Sがレジストローラー35に向けて所定の搬送速度(システムスピード)で搬送されている状態を示している。
時点taでレジストセンサー38からの用紙先端検出信号(ON)を受信すると、モーター制御部60は、搬送モーター63を減速して停止させる制御を行うことにより、搬送ローラー34の回転を停止させる(時点tb)。
1枚の用紙Sの先端がレジストセンサー38により検出されてから、停止中のレジストローラー対35のニップ(一方と他方のローラー同士が相互に接している部分)に到達した後、搬送ローラー34が停止するまでの減速時間Tkの間に、用紙Sの先端部に目標範囲内の大きさのループLp(図1)が形成される。
モーター制御部60は、時点tbからtcまでの間に、搬送モーター63とレジストモーター64の停止により、搬送ローラー34とレジストローラー35の両方を停止させて、用紙Sを一時停止させる。なお、図示していないが二次転写ローラー24は、搬送ローラー34とレジストローラー35の停止に関わりなく、画像形成開始からシステムスピードで回転が継続されている。
時点tcは、作像部10Y〜10Kによる作像動作(画像形成)のタイミングに基づく用紙Sの搬送再開タイミング、具体的には、中間転写ベルト21上の1ページ分に相当する画像形成領域の先端が二次転写位置241に到達する時点と、搬送再開された用紙Sの先端が二次転写位置241に到達する時点とが一致するように、画像形成のタイミングを基準に予め決められた用紙Sの搬送再開タイミングを示している。
ここでは、全体制御部50から1枚の用紙Sごとに、用紙Sの搬送再開タイミングが到来すると、その旨を示す指示信号がモーター制御部60に送信されるようになっている。
モーター制御部60は、全体制御部50からの指示信号を受け付けると(時点tc)、搬送モーター63とレジストモーター64を起動させ、搬送ローラー34とレジストローラー35の両方の回転開始により、一時停止されている用紙Sの搬送を再開し、その用紙Sをシステムスピードで二次転写位置241に向けて搬送する。
上記では、給紙カセット31bから繰り出された用紙Sに対するレジスト動作を説明したが、給紙カセット31aから繰り出された用紙Sに対するレジスト動作も同様であり、この場合、搬送ローラー33aを回転駆動する搬送モーター62aが減速、停止、搬送再開の制御対象になる。
〔3〕モーター制御部60と搬送モーター63の構成
図3は、モーター制御部60と搬送モーター63の構成を示すブロック図である。
同図に示すようにモーター制御部60は、CPU(Central Processing Unit)601と、記憶部602と、RAM(Random Access Memory)603を有し、搬送モーター63は、プリドライバー631と、パワー出力部632と、エンコーダー633と、巻線コイル634を有する。
モーター制御部60のCPU601は、搬送モーター63を含む各モーターの回転を、後述の減速制御を実行する場合を除いてフィードバック制御する。
搬送モーター63を例にとると、CPU601は、搬送モーター63のプリドライバー631に対して、加減速信号、回転方向指示信号、ブレーキ信号を出力し、搬送モーター63のエンコーダー633からパルス信号を受信する。
ここで、加減速信号は、搬送モーター63に対して駆動と停止、および駆動の場合の加減速を指示するための信号である。搬送モーター63のプリドライバー631が電圧対応であれば、加減速信号は電圧値であり、PWM対応であれば、加減速信号はPWM値になる。電圧対応であれば電圧値に比例した回転数になるように、PWM対応であれば例えば、25kHz(40μs周期)でDuty(デューティー)比に比例(あるいはLOWアクティブの場合には逆比例)した回転数となるように、搬送モーター63に対する駆動と停止の制御が行われる。
なお、以下においては代表として、電圧値で制御する搬送モーター63での実施例について説明を行うが、PWM値で制御する搬送モーター63を用いる実施例であっても、同様の制御を適用することが可能である。
回転方向指示信号は、正転と逆転を指示するための信号である。
ブレーキ信号は、ブレーキのオン(作用)とオフ(非作用)を指示するための信号である。ここで、ブレーキとは、搬送モーター63の巻線コイルの両端を電気的に短絡させる、いわゆるショートブレーキである。なお、巻線コイルの両端を接地するとしても良い。
パルス信号は、搬送モーター63の回転軸635の回転に伴ってエンコーダー633から出力される信号であり、搬送モーター63の回転軸635が1回転すると、N個、ここでは200個のパルスが出力されるようになっている。
CPU601は、搬送モーター63の回転中に、エンコーダー633からのパルス信号を受信してパルス数を計数(累積)し、その計数結果であるパルスカウント数Pcから、搬送モーター63の回転軸635の回転量、すなわち計数開始から回転軸635が何回転したかを検出することができる。
例えば、パルスカウント数Pcが1から200になれば、搬送モーター63の回転軸635が1回転したことが判り、パルスカウント数Pcが1パルスのときに用紙搬送距離がLzになることを事前に求めておけば、パルスカウント数Pcが0から200に達した時点で、その間、用紙Sが(200×Lz)だけ搬送されたことが判る。搬送モーター63の回転軸635の回転量(用紙搬送距離に相当)を以下、「モーター回転量」という。
また、単位時間当たりに入力されたパルス数を計数することにより、搬送モーター63の回転速度、ここでは回転数〔min-1〕を検出することができる。
具体的には、単位時間当たりの入力パルス数と搬送モーター63の回転数とを対応付けたパルス/速度情報が予め記憶部602に記憶されており、計数したパルス数に対応する回転数をそのパルス/速度情報から読み出すことにより、搬送モーター63の回転数(以下、「モーター回転数」という。)が検出される。この検出は、所定間隔、例えば1ミリ秒間隔ごとに実行される。用紙Sの搬送中に現在のモーター回転数を微小時間ごとに検出することができる。
CPU601は、モーター回転数が所定速度、例えばシートの搬送中にはシステムスピードに相当する速度、後述の力行中には基準速度で維持されるように加減速信号の電圧値を変化させて、搬送モーター63に流れる電流量を可変制御する。
具体的には、現在のモーター回転数が所定速度に相当する回転数である場合には、加減速信号の電圧を現在の値に維持し、所定速度よりも遅い場合には、加減速信号の電圧を現在の値よりも高い値に上昇させ、所定速度よりも速い場合には、加減速信号の電圧を現在の値よりも低い値に下降させる。
この意味で、CPU601は、モーター回転数がシステムスピード等の所定速度に維持されるように搬送モーター63に流れる電流量を可変制御する制御手段として機能し、加減速信号は、搬送モーター63に流れる電流量の大きさを示す信号といえる。
プリドライバー631は、CPU601からの加減速信号により駆動が指示された場合には、ブレーキ信号がオフであれば、加減速信号の電圧に基づく加減速または速度維持と回転方向(正転または逆転)を含む駆動指示をパワー出力部632に出力する。
また、プリドライバー631は、CPU601から停止が指示された場合には、パワー出力部632に停止指示を出力し、ブレーキ信号がオンの場合には、パワー出力部632にブレーキ指示を出力する。
パワー出力部632は、例えばスイッチ素子をスイッチングして巻線コイル634への供給電流を可変するスイッチング回路からなり、プリドライバー631からの指示が駆動指示の場合には、その指示に基づき巻線コイル634に駆動電流を供給する。
例えば、CPU601からの加減速信号の電圧上昇により、プリドライバー631から加速が指示されると、パワー出力部632は、巻線コイル634への供給電流(搬送モーター63に流れる電流)を現在よりも増加させる。逆に、加減速信号の電圧下降により、プリドライバー631から減速が指示されると、パワー出力部632は、巻線コイル634への供給電流が現在よりも減少させる。
また、パワー出力部632は、停止指示の場合には、巻線コイル634への駆動電流の供給を停止し、ブレーキ指示の場合には、巻線コイル634の両端を短絡させるショートブレーキを動作させる。これにより、搬送モーター63がCPU601の指示の通りに駆動、ブレーキ動作、または停止する。
レジスト動作を行う場合、CPU601は、レジストセンサー38の検出信号に基づき搬送モーター63を減速、停止させた後、駆動を再開する。
搬送モーター63の減速は、基本的にブレーキをかけることにより行われるが、減速開始から停止までの間に単にブレーキをかけ続けるだけであれば、搬送モーター63に掛かる負荷の変動により、減速開始から停止までに要する停止時間および減速開始から停止までの間の用紙Sの搬送量(停止距離)のばらつきが生じる。
ここで、搬送モーター63に掛かる負荷の変動を発生させる要因には、例えば搬送モーター63の駆動力を搬送ローラー34に伝達するための伝達系における負荷トルク〔mN・m〕と負荷イナ―シャー〔g・cm2〕の変動や、搬送モーター63の内部で生じるモーター巻線温度〔℃〕、モーターイナ―シャー〔g・cm2〕、モーター巻線抵抗〔Ω〕、モーター磁気〔Wb/m2〕のそれぞれの変動により回転軸635に掛かる負荷変動などがある。以下、搬送モーター63に掛かる負荷を「モーター駆動負荷」という。
このような停止時間と停止距離のばらつきに対して、上記のように減速時にフィードバック制御による速度調整を行う技術があるが、低回転域(低速域)での速度調整は、却って、そのばらつきを生じさせる原因になってしまう。
そこで、本実施の形態では、減速開始から停止までの減速期間を第1時間(高速域)と、これに続く第2時間(低速域)とに分けて、減速制御として、第1時間にフィードバック制御を実行する第1制御と、第2時間にフィードバック制御を実行せずに(禁止して)、ブレーキをかけ続ける第2制御とを実行することにより、停止時間と停止距離のばらつきを抑制する構成をとっている。この意味で、減速制御を実行するCPU601は、搬送される用紙Sの一時停止を搬送モーター63の減速制御により行う減速手段として機能するといえる。減速制御の詳細については、次項で説明する。
モーター制御部60の記憶部602には、上記のパルス/速度情報に加えて、減速制御に用いられるシステムスピード、基準速度、基準値、基準回転数テーブル、閾値(所定値)などの各情報が記憶されている。
RAM603は、CPU601のワークエリアとなる。
なお、上記では、搬送モーター63の構成を説明したが、他のモーターも同様の構成になっており、また、速度制御についても、減速制御を除いて搬送モーター63と同様のフィードバック制御が実行される。減速制御は、レジスト動作を担当する搬送モーター62a、63にそれぞれ適用されるが、基本的に同様の制御内容になるので、以下、搬送モーター63を例に説明する。
〔4〕減速制御について
図4は、比較例の減速制御の内容を示す図であり、図5は、本実施の形態における減速制御の内容を示す図である。以下、比較例、本実施の形態の順に制御内容を説明する。
〔4−1〕比較例の減速制御
図4は、比較例の減速制御を示すタイミングチャートであり、(a)は搬送モーター63の回転数V〔min-1〕の推移を、(b)はエンコーダー633から出力されるパルス信号のパルス波形の例を示している。なお、横軸の時間の単位は、ミリ秒〔ms〕である。
図4(a)に示す実線のグラフ901と破線のグラフ902は、ブレーキだけをかける制御を行った場合、一点鎖線のグラフ903は、ブレーキと加速を交互に繰り返すフィードバック制御を行った場合をそれぞれ示している。
グラフ901は、モーター駆動負荷が最も小さいと想定される最小負荷の場合のモーター回転数の推移を示しており、時点taが減速開始時、時点tbが停止時、時点ta〜tb間が減速期間(停止時間)Tsになる。ここで最小負荷とは、ギア等の駆動系の寸法公差や経年劣化による負荷変動を考慮して設定されるものである(後述の最大負荷も同様)。
時点taでのモーター回転数Vctは、システムスピード(搬送速度)に相当し、例えば2000〔min-1〕である。また、グラフ901の傾きが減速率に相当する。この最小負荷の場合の減速率を基準の減速率Gsという。
図4(a)では、横軸が時間、縦軸がモーター回転数なので、グラフ901と、横軸(X軸)と、時点taを通る縦軸に平行なY軸とに囲まれる領域の面積Maが、減速時におけるモーター回転量、すなわち用紙Sの停止距離に相当する。
この最小負荷の場合の停止距離を基準値Lsとしたとき、基準値Lsの長さは、レジスト動作で停止した用紙Sの先端部に形成されるループLpの大きさが目標範囲内の基準値になるように予め決められている。
一方、グラフ902は、モーター駆動負荷が変動により最小負荷よりも大きくなった場合のモーター回転数の推移を示している。グラフ901と902から、モーター駆動負荷が最小負荷よりも大きくなると減速率が基準の減速率Gsよりも大きくなることが判る。
これにより、停止時間(時点ta〜tc)が基準値Tsよりも短くなり、かつ停止距離が基準値Lsよりも短くなる。停止距離が短くなると、ループLpの大きさが目標範囲内から大きく外れることが生じ易くなる。
これに対し、グラフ903は、モーター駆動負荷が最小負荷よりも大きいときに、基準の減速率Gsと同じ減速率で減速されるようにフィードバック制御を行った場合のモーター回転数の推移を示している。グラフ903は、ジグザグ形状であり、減速開始からブレーキと加速を交互に繰り返すことにより直線形状のグラフ901で示される基準の減速率Gsから大きく外れることなく減速していく。
ところが、停止直前の低速域の時点tdで最後に加速に切り替わった後、時点teで停止するまでの間、加速が継続されており、停止時間がTsよりも長くなっている。
これは、次の理由による。
すなわち、図4(b)のパルス信号波形の例に示すように、単位時間当たりの入力パルス数が、減速開始直後の高速域に対し停止直前の低速域では極端に少なくなっている。
入力パルス数が少ないということは、1つのパルスが入力してから次のパルスが入力するまでのパルス間隔が長いことを意味する。パルス間隔でモーター回転数を検出する場合、パルス間隔が長いほど、次のパルス入力を待つ時間が長くなり、それだけモーター回転数の検出に時間がかかってしまう。
次のパルス入力があるまでは、新たな検出を行えないので、図4(a)に示すように時点tdでのパルス入力に基づきモーター回転数を検出した場合に、その検出値が目標速度(基準の減速率Gsで減速した場合における時点tdでのモーター回転数)より遅ければ加速に転じ、次のパルス(破線部)が入力するまでの間に停止に至れば、停止まで加速が継続されることになるからである。
モーター駆動負荷の大きさが変われば時点tdでのモーター回転数も変わるので、仮に時点tdでの検出値が目標速度よりも速ければ、時点td以降、ブレーキがかけられることになり、加速の場合よりも停止時間が短くなる。
グラフ903で示すようなフィードバック制御を行えば、グラフ902で示すようなブレーキだけをかける制御よりも、モーター駆動負荷の変動による停止時間と停止距離のばらつきが小さくなり易いが、不安定であることは変わらず、ばらつきの発生を抑制できないことが判る。
〔4−2〕実施の形態1に係る減速制御
図5は、本実施の形態1に係る減速制御の内容を示すタイミングチャートであり、(a)はモーター回転数の推移を、(b)はブレーキ信号のオンとオンの切り替えタイミングを、(c)は加減速信号の電圧値の推移をそれぞれ示している。また、(d)は、後述するモーター回転数の差分Dの推移を示すグラフである。
図5(a)の破線のグラフ101は、モーター駆動負荷が最小負荷の場合に減速開始(時点ta)から停止(時点tb)までの間にブレーキだけにより基準の減速率Gsで減速すると想定した場合の例を示している(図4(a)のグラフ901に相当)。
一方、実線のグラフ102は、モーター駆動負荷が最小負荷よりも大きい場合に、基準の減速率Gsに沿って減速されるように減速開始(時点ta)から時点t4までの時間(第1時間)にフィードバック制御を行い、時点t4〜停止(時点t5)までの時間(第2時間)にはブレーキだけをかけて減速する制御の例を示している。
具体的に、まずモーター回転数Vct、ここでは2000〔min-1〕である時点taからブレーキを開始する。
モーター駆動負荷が最小負荷の場合、ブレーキによりグラフ101で示すように基準の減速率Gsでモーター回転数が低下していく。モーター回転数が時間経過に連れて基準の減速率Gsで低下していくと仮定したときのその時点時点での回転数を「基準回転数」という。
これに対し、モーター駆動負荷が最小負荷よりも大きい場合には、減速開始からのブレーキによりグラフ102で示すように、時点ta直後の減速率(傾き)がグラフ101(基準の減速率Gs)よりも大きくなり、モーター回転数が基準回転数よりも小さくなる。
基準回転数から現在のモーター回転数を差し引いた値を差分Dとすると、差分Dは、時間経過に連れて大きくなる(図5(d)の時点ta〜t1)。この差分Dが大きくなるということは、それだけ停止距離が短くなる方向に推移していることに相当する。
差分Dの大きさが正の閾値であるSb以上になる条件を満たすと(時点t1)、ブレーキに代えて、力行が行われる。ここで、力行とは、モーター回転数が現在の値Vc3に維持されるように搬送モーター63を回転駆動する制御である。
力行は、CPU601がブレーキ終了時点でのモーター回転数をエンコーダー633からのパルス信号により検出し、検出したモーター回転数を目標回転数、ここではVc3にして、これ以降、検出したモーター回転数が目標回転数Vc3に一致するようにフィードバック制御、すなわち加減速信号の電圧を可変制御することにより実行される。
図5(c)では、加減速信号の電圧が力行中にEaで一定になっている例を示しているが、フィードバック制御により微小範囲で可変する場合もあり得る。
この力行の開始により、時点t1以降ではモーター回転数が時点t1での回転数Vc3に維持されることから、時間経過に連れて現在のモーター回転数と基準回転数との差分Dの大きさが小さくなっていく(図5(d)の時点t1〜t2)。この差分Dが小さくなるということは、それだけ停止距離が長くなる方向に推移していることに相当する。
差分Dは、時点tfで0になり、時点tf以降、マイナスに転じる。時間経過に連れて、差分D(負)が負の閾値である(−Sa)以下になる条件を満たすと(時点t2)、力行からブレーキに切り替えられる。
時点t2以降、ブレーキの再開により、モーター回転数が再び低下していき、差分Dが大きくなっていく(0に近づく)。時間経過に連れて、モーター回転数と基準回転数が等しくなると、差分Dが0になり(時点tg)、モーター回転数が基準回転数よりも小さくなると、差分Dがプラスに転じ、以降、差分Dがさらに大きくなる。
差分Dが大きくなることにより停止距離が短くなる方向に推移することは、上記の1回目のブレーキの場合と同様である。
モーター回転数が基準速度Vc1まで低下すると(時点t3)、ブレーキから力行に切り替えられる。この力行は、モーター回転数が基準速度Vc1に維持されるように搬送モーター63が回転制御されることにより行われる。基準速度Vc1は、減速開始時の回転数Vctよりも低く設定される。停止時間のばらつきを考慮して、400〜800〔min-1〕程度が好ましい。ここでは、基準速度Vc1を800〔min-1〕としている。
時点t3以降の力行中に、減速開始(時点ta)から計数が開始されたパルスカウント数(モーター回転量)Pcが基準値Psに達すると(時点t4)、力行からブレーキ(以下、「最後のブレーキ」という。)に切り替えられる。この最後のブレーキは、差分Dの大きさに関わらず、停止(時点t5)まで継続される。
ここで、基準値Psとは、グラフ101に示す最小負荷の場合にモーター回転数が基準速度Vc1に達した時点thでのパルスカウント数Pcに相当する。
パルスカウント数Pcが基準値Psに達することを、最後のブレーキをかける条件とすることにより、最小負荷の場合でもこれ以外の場合でも減速開始から最後のブレーキをかけるまでの間のモーター回転量を同じとすることができる。
このことは、最小負荷の場合における減速開始から最後のブレーキをかけるまでの間のモーター回転量に対する、最小負荷以外の場合におけるフィードバック制御によるモーター回転量との差分を解消することに等しい。従って、搬送モーター63の駆動負荷の大小によって、最後のブレーキをかけ始めてから停止までの間のモーター回転量に差δが生じれば、その差δだけが停止距離のばらつきとなって現れることになる。
このような減速制御を行う場合、ブレーキと力行を繰り返すフィードバック制御に用いられる閾値(−SaとSb)と、パルスカウント数Pcが基準値Psに至るまでの間、最後のブレーキをかけるのを待つことが停止距離と停止時間を決める主な要素になる。
このことを、以下、具体的に説明する。
すなわち、フィードバック制御に用いる閾値(−SaとSb)のうち、仮にSbを大きくとりすぎた場合を想定すると、例えば図6に示すようなグラフ103になる。
グラフ103で示す減速制御でも、停止距離は、グラフ103とX軸とY軸とで囲まれる領域の面積Mcの大きさで表すことができ、図5(a)のグラフ102で示す減速制御と停止距離を同じにするには、面積Mcを図5(a)の面積Mbと同じにすれば良い。
図6のグラフ103で示す減速制御では、図5(a)のグラフ102で示す減速制御よりも閾値Sbを大きくとりすぎている分、グラフ103の方がグラフ102よりも、減速開始(時点ta)からモーター回転数が基準速度Vc1に至るまで(時点t31)の間の面積が小さくなる。従って、グラフ103に示す制御では、この面積が小さくなる分のモーター回転量を、時点t31以降の力行で取り戻すべく、力行の時間(時点t31〜t41)が長くなる。
これにより、パルスカウント数Pcが基準値Psに達する時点t41も、図4に示す時点t4より遅くなり、その結果、停止時間が長くなってしまう。
一方、負の閾値である(−Sa)を大きくとりすぎると、図6に示すグラフ104のようになり、減速開始からモーター回転数が基準速度Vc1に至る時点t51までの間のモーター回転量(面積)が、基準の減速率Gsで減速する場合(グラフ101)よりも大きくなる。この場合、時点t51で既にパルスカウント数Pcが基準値Psを超えていることが多くなる。そうなると、パルスカウント数Pcが基準値Psに達するのを待ってから最後のブレーキをかける本来の制御よりも、パルスカウント数Pcが基準値Psを超えている分だけ、停止距離が長くなってしまう。
このことから閾値(−SaとSb)の大きさは、より小さい方が良いことになるが、小さくするほど、ブレーキと力行の繰り返し周期が短くなり、搬送モーター63への電流供給とショートブレーキの切り替えがうまく行えなくなるなど現実的ではなくなる。
このことから、閾値(−SaとSb)の大きさは、搬送モーター63への電流供給とショートブレーキの切り替えが制御可能な範囲で小さくすれば、基準の減速率Gsに沿った減速を実現することができる。
パルスカウント数Pcが基準値Psに達してから最後のブレーキをかける制御を行う場合、上記のように最後のブレーキをかけ始めてから停止までの間のモーター回転量の差δが停止距離のばらつきになるので、停止距離のばらつきを抑制するには、この差δができるだけ小さくなるようすれば良い。
図7は、基準速度Vc1から最後のブレーキを継続してかけて停止するまでの間におけるモーター回転数の推移を、最小負荷を想定した場合のグラフ105と、最大負荷を想定した場合のグラフ106でそれぞれ示している。グラフ105と106の傾きが減速率に相当し、同図ではグラフ105と106が直線で示されている。
これは、モーター回転数が1000〔min-1〕程度またはこれよりも低い状態にあるときにブレーキをかけて停止させる場合、モーター駆動負荷の大小に関わらず減速率が線形性を有していることがほとんどであるからである。
同図に示すグラフ105と106とX軸とで囲まれる領域(斜線部)の面積Mdがモーター回転量の差δの最大値δmaxになり、この最大値δmaxが停止距離のばらつきの最大値になる。停止距離のばらつきを抑制するには、最大値δmaxを小さくすれば良く、最大値δmaxを小さくするには、面積Mdが小さくなれば良い。
面積Mdを小さくするには、図7に示す最小負荷の減速率(グラフ105の傾き)と最大負荷の減速率(グラフ106の傾き)を一定とすると、最後のブレーキをかけ始めるときの基準速度Vc1をできるだけ低くすれば良い。
ところが、基準速度Vc1を低くしすぎると、比較例における低速域でのフィードバック制御による停止時間のばらつきが発生してしまう。一方で、基準速度Vc1を高くしすぎると、面積Mdが大きくなり、停止距離のばらつきの最大値δmaxが大きくなる。
そこで、フィードバック制御による停止距離のばらつきが発生する低速域よりも高い速度域で、かつ、ばらつきの最大値δmaxが目標範囲内に入るようになる速度を基準速度Vc1に決めれば、搬送モーター63の駆動負荷の変動による停止距離のばらつきを抑制できることになる。
この意味で、基準速度Vc1は、停止距離が最長条件(例えば最小負荷)、及び最短条件(例えば最大負荷)でブレーキを継続して停止させた際に、前記最長条件と前記最短条件の停止距離の差が所定値以下となる速度ということができる。
本実施の形態では、この基準速度Vc1を800〔min-1〕とすることにより、低速域でのフィードバック制御によるばらつきの影響を受けることなく、かつ停止距離と停止時間のばらつきが目標範囲内に入るように閾値(−SaとSb)の大きさを実験などにより決めるとしている。
なお、図5(a)のグラフ102では、最後のブレーキまでに、ブレーキと力行を交互に2回繰り返す場合の例を示しているが、モーター回転数、停止距離、停止時間、閾値(−SaとSb)の大きさなどによっては、これ以外の回数になる場合もあり得る。
〔5〕減速制御のフロー
図8と図9は、給紙カセット31bから繰り出された用紙Sに対するレジスト動作における減速制御のフローチャートを示す図であり、モーター制御部60のCPU601により実行される。
図8に示すように、搬送されている用紙Sの先端がレジストセンサー38により検出されると(ステップS1で「YES」)、搬送モーター63のエンコーダー633から出力されるパルス信号のパルスカウント数Pcの計数を開始する(ステップS2)。パルスカウント数Pcの計数開始タイミングは、図5の時点taに相当する。
そして、現在のモーター回転数V≦所定値Vc2であるか否かを判断する(ステップS3)。現在のモーター回転数Vは、単位時間当たりのパルス数に基づき求められる。閾値としての所定値Vc2は、基準速度Vc1よりも高速、ここでは900〔min-1〕に予め決められている。所定値Vc2を設ける理由については、後述する。
減速開始時点では、モーター回転数Vがシステムスピードに相当するVct(=2000〔min-1〕)であり、減速開始直後のモーター回転数Vは、所定値Vc2よりも大きいので、ここではV≦Vc2の関係を満たさないと判断して(ステップS3で「NO」)、ステップS4に移る。
ステップS4では、ステップS3による判断の回数が減速開始から1回目であるか否かを判断する。1回目か否かの判断は、例えばステップS3の判断を行うごとに、所定のフラグが立っているか否かを判断し、そのフラグが立っていないことを判断するとそのフラグを立て、立っていることを判断するとそのままの状態にする構成をとり、ステップS3の判断を行う際に、そのフラグが立っていなければ1回目、立っていれば2回目以降と判断することにより行うことができる。
1回目と判断すると(ステップS4で「YES」)、ブレーキをかけることを開始する(ステップS7)。このブレーキ開始は、図5の時点ta直後の時点に相当する。
このブレーキ開始により、モーター回転数が急減していくが、ブレーキをかけたときのモーター回転数の減速率は、搬送モーター63の駆動負荷の大きさによって変動する。
続いて、再度、現在のモーター回転数V≦所定値Vc2であるか否かを判断し(ステップS8)、否定的であることを判断すると(ステップS8で「NO」)、差分D≧Sbであるか否かを判断する(ステップS9)。
ここで差分DとSbは、図5(a)に示す差分Dと閾値Sbに等しく、差分Dは、基準回転数から現在のモーター回転数Vを差し引いた値である。
基準回転数は、上記のように最小負荷の場合に基準の減速率Gsで減速すると想定したときのモーター回転数であり、記憶部602に記憶されている基準回転数テーブル111から読み出される。
図10は、基準回転数テーブル111の構成例を示す図である。
同図に示すように基準回転数テーブル111は、減速開始からの経過時間と基準回転数とを対応付けてなり、例えば減速開始からの経過時間がt1であれば基準回転数がV1、経過時間がt2であれば基準回転数がV2になることが判る。
図8に戻って、差分D≧Sbではないことを判断すると(ステップS9で「NO」)、ステップS8に戻る。ステップS8で、モーター回転数V≦所定値Vc2ではないと判断されると、再度、差分D≧閾値Sbであるか否かを判断する(ステップS9)。
現在のモーター回転数Vが所定値Vc2である900〔min-1〕に低下するまでの間、差分D≧Sbの関係を満たすまで、ステップS8とS9を繰り返し実行する。この実行時間は、図5(a)の時点ta〜t1までの間に相当する。
差分D≧Sbであることを判断すると(ステップS9で「YES」)、ブレーキを終了し(ステップS10)、力行を開始して(ステップS11)、ステップS3に戻る。この力行開始タイミングは、図5(a)の時点t1に相当する。ブレーキから力行への切り替えにより、差分Dが減少していくことになる。
ステップS3で、現在のモーター回転数V≦所定値Vc2ではないと判断されると、ステップS4に移り、1回目ではないと判断されると(ステップS4で「NO」)、差分D≦−Saであるか否かを判断する(ステップS5)。ここで閾値Saは、図5(a)に示す閾値Saに等しい。
差分D≦−Saではないことを判断すると(ステップS5で「NO」)、ステップS3に戻る。ステップS3で、現在のモーター回転数V≦所定値Vc2ではないと判断され、ステップS4で、1回目ではないと判断されると、再度、差分D≦−Saであるか否かを判断する(ステップS5)。
現在のモーター回転数Vが所定値Vc2に低下するまでの間、差分D≦−Saの関係を満たすまで、ステップS3、S4、S5を繰り返し実行する。この実行時間は、図5(a)の時点t1〜t2までの間に相当する。
差分D≦−Saであることを判断すると(ステップS5で「YES」)、力行を終了し(ステップS6)、ブレーキを開始して(ステップS7)、ステップS8に移る。このブレーキ開始タイミングは、図5(a)の時点t2に相当する。力行からブレーキへの切り替えにより、モーター回転数が再度、急減に転じる。
ステップS8とS9を繰り返し実行する間に、差分D≧Sbの関係を満たす前に、現在のモーター回転数V≦所定値Vc2の関係を満たすと(ステップS8で「YES」)、図9に示すステップS13に移る。この関係を満たすタイミングは、図5(a)の時点tjに相当する。
また、ステップS3〜S5を繰り返し実行する間に、差分D≦−Saの関係を満たす前に、現在のモーター回転数V≦所定値Vc2の関係を満たしたことを判断すると(ステップS3で「YES」)、この場合、力行中であることから、ステップS12において力行を終了してブレーキを開始した後、図9に示すステップS13に移る。
図9に示すステップS13では、減速開始から計数されたパルスカウント数Pcが基準値Psに達したか否か、すなわちPc≧Psの関係を満たしたか否かを判断する。
パルスカウント数Pc≧基準値Psではないことを判断すると(ステップS13で「NO」)、モーター回転数Vが基準速度Vc1まで低下したか否かを判断する(ステップS14)。モーター回転数Vが未だ基準速度Vc1まで低下していないことを判断すると(ステップS14で「NO」)、ステップS13に戻る。
パルスカウント数Pc≧基準値Psの関係を満たしていなければ(ステップS13で「NO」)、再度、モーター回転数Vが基準速度Vc1まで低下したか否かを判断し、否定的であることを判断すると(ステップS14で「NO」)、ステップS13に戻る。
パルスカウント数Pc≧基準値Psの関係を満たす前に、モーター回転数Vが基準速度Vc1まで低下したことを判断すると(ステップS14で「YES」)、モーター回転数Vが基準速度Vc1を維持するように力行を開始する(ステップS15)。この力行の開始タイミングは、図5(a)の時点t3に相当し、力行は、基準速度Vc1を目標速度としたフィードバック制御より実行される。
力行中に、再度、パルスカウント数Pc≧基準値Psであるか否かを判断する(ステップS16)。否定的であることを判断すると(ステップS16で「NO」)、ステップS15に戻る。
パルスカウント数Pc≧基準値Psの関係を満たすまで、ステップS15とS16の処理を繰り返し実行する。この実行時間は、図5(a)の時点t3〜t4の間に相当する。
パルスカウント数Pc≧基準値Psであることを判断すると(ステップS16で「YES」)、力行を終了し(ステップS17)、最後のブレーキを開始してこれを搬送モーター63が停止するまで継続し(ステップS18)、当該減速制御を終了する。
なお、最後のブレーキは、当該減速制御の終了により用紙Sが一時停止された後、用紙Sの搬送再開(図2の時点tc)まで継続され、用紙Sの搬送再開時に解除される。
上記では、モーター回転数Vが基準速度Vc1に低下したことを判断すると(ステップS14で「YES」)、力行を開始する(ステップS15)としたが、これに代えて、例えば、その判断時点で再度、パルスカウント数Pc≧基準値Psであるかを判断し、否定的であれば力行(ステップS15)を実行し、肯定的であれば力行をスキップして(実行せずに)、搬送モーター63が停止するまで継続する最後のブレーキ(ステップS18)に移る構成としても良い。
一方、モーター回転数Vが基準速度Vc1に低下する前に(ステップS14で「NO」)、パルスカウント数Pc≧基準値Psの関係を満たしたことを判断すると(ステップS13で「YES」)、モーター回転数Vが基準速度Vc1に低下していなくても、実行中のブレーキを最後のブレーキとして継続して(ステップS19)、当該減速制御を終了する。このステップS19を実行することは、ステップS2〜S17のフィードバック制御を途中で強制的に中止して、最後のブレーキを開始させる制御といえる。
このような制御を行うのは、停止距離のばらつきのさらなる抑制を図るためである。
すなわち、本減速制御は、基本的には、モーター回転数Vが基準速度Vc1まで低下した状態で、パルスカウント数Pc≧基準値Psの関係を満たしてから最後のブレーキをかけることにより(基本制御)、停止距離のばらつきを図7に示す面積Md(ばらつきの最大値δmax)の範囲内に収めるようにしている。
用紙Sごとに、どの用紙Sに対しても基本制御を実行できれば良いが、例外的にある用紙Sに対しては、モーター回転数Vが基準速度Vc1に低下する前に、パルスカウント数Pc≧基準値Psになってしまう場合もあり得る。
この場合、所定値Vc2を設けていなければ、モーター回転数Vが基準速度Vc1まで低下するのを待ってから、パルスカウント数Pc≧基準値Psであることを判断した後、最後のブレーキをかけることになり、その待ち時間におけるモーター回転量だけ停止距離が長くなることになる。
そこで、搬送速度に相当する所定速度Vctよりも遅く、かつ基準速度Vc1よりも少し速い速度値を所定値Vc2として設け、モーター回転数Vが所定値Vc2まで低下した時点で、パルスカウント数Pc≧基準値Psになっていれば、基準速度Vc1まで低下するのを待つことを止めて(禁止して)、停止までブレーキを継続する制御に切り替えることにより(例外制御)、基準速度Vc1まで低下するのを待つ場合に比べて、停止距離のばらつきを抑制することができる。
所定値Vc2は、基準速度Vc1よりも速い速度値に決められるが、所定値Vc2を速くしすぎると、判断時点でパルスカウント数Pc≧基準値Psになることがほとんどないことになる。逆に、所定値Vc2を小さくしすぎると、基準速度Vc1まで低下するのを待つ場合とあまり変わらなくなるので、所定値Vc2は、ばらつきの目標範囲との関係から適した値を実験などから決めることが好ましい。
上記では、減速開始からブレーキ、力行、ブレーキがこの順に実行される場合を説明したが、装置構成によってブレーキと力行の回数が上記とは異なる場合には、ステップS3〜S7の力行からブレーキへの切り替えと、ステップS8〜S11のブレーキから力行への切り替えの各処理の回数も異なることになる。切り替えの回数が異なっても、基準の減速率Gaに沿って減速が進行されるようにフィードバック制御されることは同様である。
また、上記の図8に示すフローチャートでは、現在のモーター回転数V≦所定値Vc2の関係を満たした場合(ステップS3で「YES」)、力行からブレーキ開始に切り替えた後(ステップS12)、ステップS13に移る構成としたが、これに限られない。
例えば、ステップS3で「YES」と判断された場合、ブレーキ開始を実行せずに、図9に示すステップS13に移り、ステップS13で「NO」が判断されたときに、ブレーキ開始を実行する構成としても良い。この構成では、ステップS3で「YES」と判断されると、ステップS13で「YES」、ステップS19を順に実行する場合もあり得るが、この場合には、ステップS19で力行から最後にブレーキに切り替えるとすれば良い。
以上、説明したように本実施の形態1では、減速開始からブレーキと力行を交互に切り替えるフィードバック制御により減速を行い、モーター回転数Vが基準速度Vc1に低下して以降、力行により基準速度Vc1を維持しつつ、パルスカウント数(モーター回転量)Pcが基準値Psに達すると、停止まで最後のブレーキだけを実行する制御を行う。
フィードバック制御を実行する下限値となる基準速度Vc1を、停止距離と停止時間のばらつきが発生すると想定される低速域よりも高い速度域に決めて、当該基準速度Vc1よりも低速域ではフィードバック制御を禁止することにより、停止距離のばらつきを抑制しつつ、低速域でのフィードバック制御に起因する停止時間のばらつきを抑制することができる。
そして、モーター回転数Vが基準速度Vc1に低下するまでの間のフィードバック制御で用いられる閾値(−SaとSb)、および最後のブレーキを開始する条件となる、減速開始からの回転量の基準値Psを予め適正値に決めておくことにより、停止距離と停止時間のそれぞれのばらつきを目標範囲内に収めることができる。
この基準値Psは、停止距離が最長条件(例えば最小負荷)の場合において、減速開始(図5(a)等の時点ta)からブレーキを継続した場合にモーター回転数が基準速度Vc1に達した時点th(図5(a))での、減速開始からのパルスカウント数Pc、あるいはこれよりも大きな値に設定したものとすることができる。
停止距離のばらつきが抑制されることにより、レジスト動作において適正な大きさのループLpを形成することができる。
また、停止時間のばらつきが抑制されることにより、ループ形成後の用紙Sの搬送再開を画像形成のタイミングに合わせることができるようになる。
従来のように停止時間のばらつきが大きいと停止時間が思いもよらず長くなる場合があり、そのような場合、用紙Sの搬送再開が画像形成のタイミングに間に合わなくなったり、用紙Sの搬送再開が遅れることを見越して画像形成のタイミングの方を遅らせることによりプリントの生産性が低下したりするといったことを防止することができる。
なお、上記では、給紙カセット31bから繰り出された用紙SにループLpを形成する場合のレジスト動作時の減速制御の例を説明したが、給紙カセット31aから繰り出された用紙Sに対してレジスト動作を行う場合の減速制御にも同様の制御が適用される。この場合、制御対象が搬送モーター62aになる。
〔6〕実施の形態1に対する変形例
上記実施の形態1では、減速開始から基準速度Vc1に低下するまでの間、モーター回転数と基準回転数との差分Dを用いてブレーキと力行を切り替えるとしたが、本変形例では、モーター回転数に代えてパルスカウント数を用いるとしており、この点で実施の形態1と異なっている。以下、説明の重複を避けるため、実施の形態1と同じ内容についてはその説明を省略し、同じ構成要素については、同符号を付すものとする。
図11は、本変形例に係る減速制御を示すタイミングチャートである。
同図に示すように本変形例では、基準パルスカウント数から現在のパルスカウント数Pcを差し引いてなる差分Dpが正の閾値であるSc以上のときにブレーキから力行に切り替えられ、差分Dpが負の閾値である(−Sd)以下のときに力行からブレーキに切り替えられるようになっている。
ここで、基準パルスカウント数とは、最小負荷の場合のモーター回転数の推移を示すグラフ101の傾きに相当する基準の減速率Gpで減速されたと仮定したときの減速開始時からの累積のパルスカウント数(モーター回転量)である。
図12は、減速開始時からの経過時間と基準パルスカウント数と対応付けてなる基準パルスカウントテーブル121の構成例を示す図である。
この基準パルスカウントテーブル121を参照することにより、例えば減速開始からの経過時間がt1であれば基準パルスカウント数がP1、経過時間がt2であれば基準パルスカウント数がP2になることが判る。基準パルスカウント数は、実験などから求められ、記憶部602内に設けられた基準パルスカウントテーブル121に予め書き込まれる。
減速開始から所定間隔ごとに、減速開始からの経過時間に対応する基準パルスカウント数(基準回転量)と、その経過時間の時点で検出されたパルスカウント数(減速開始からのモーター回転量)Pcとの差分をDpとして算出することができる。
図13は、本変形例に係る減速制御の一部の内容を示すフローチャートであり、実施の形態1に係る図8に示すフローチャートの一部を変えたものである。
具体的に、図13に示すステップS101〜S103は、図8に示すステップS4〜S6に代わるものであり、図13に示すステップS104は、図8に示すステップS9に代わるものである。
図13に示すように、パルスカウント数Pcの計数開始から(ステップS2)、モーター回転数V≦Vc2でない場合(ステップS3で「NO」)、差分Dp≦−Sdであるか否かを判断する(ステップS101)。実施の形態1では、ステップS4で「1回目」であるか否かの判断を行っていたが、本変形例では、この1回目の判断を行っていない。
これは、次の理由による。
すなわち、実施の形態1では、モーター回転数を検出する構成のため、その検出誤差によっては減速開始時に差分D≦−Saの関係を満たさずに減速開始時点でブレーキがかからなくなるおそれがあり、これを防止するために1回目であれば強制的にブレーキがかかるようにしている(図8のステップS4で「YES」、S7)。
これに対し、本変形例では、検出されたパルスカウント数そのものを用いており、減速開始時にはパルスカウント数も基準パルスカウント数も0であるので、差分Dp≦−Sdの関係を満たし、ブレーキがかからなくなるといったおそれを考慮しなくても良いからである。なお、仮に必要が生じれば、1回目の判断を行うようにしても良い。
差分Dp≦−Sdであることを判断すると(ステップS101で「YES」)、現在、力行を実行であるか否かを判断する(ステップS102)。否定的であることを判断すると(ステップS102で「NO」)、ブレーキを開始する(ステップS7)。これにより、減速開始からブレーキがかけられることになる。このブレーキ開始タイミングは、図11の時点taに相当する。
ブレーキ開始後、ステップS104において、差分Dp≧Scであるか否かを判断する。差分Dp≧Scでなければ、ステップS8とS104を繰り返す。
差分Dp≧Scであることを判断すると(ステップS104で「YES」)、ブレーキを終了して(ステップS10)、力行を開始して(ステップS11)、ステップS3に戻る。この力行の開始タイミングは、図11の時点t1に相当する。
力行開始後、差分Dp≦−Sdになったことを判断すると(ステップS101で「YES」)、現在の力行を終了して(ステップS102で「YES」、S103)、ブレーキを開始する(ステップS7)。以降、モーター回転数V≦Vc2の関係を満たすまで(ステップS3またはS8)、ブレーキと力行が交互に繰り返し実行される。
このようにパルスカウント数を用いてブレーキと力行を切り替えるフィードバック制御を行うことができる。なお、閾値(Sc、−Sd)は、実施の形態1に係る閾値(−SaとSb)と同様に停止時間と停止距離を決める要素になるので、実験などにより適正値が求められて、予め記憶部602に記憶される。
上記では、ブレーキから力行への切り替えと力行からブレーキへの切り替えの両方の判断を、パルスカウント数と基準パルスカウント数との差分Dpを用いて行うとしたが、これに限られない。例えば、いずれか一方の判断を、実施の形態1に係るモーター回転数と基準回転数との差分Dを用いて行う構成をとるとしても良い。
図14は、ブレーキから力行への切り替えをモーター回転数と基準回転数との差分Dを用いて判断し(ステップS9)、力行からブレーキへの切り替えをパルスカウント数と基準パルスカウント数との差分Dpを用いて判断(ステップS101)する場合のフローチャートの例を示している。
また、図15は、ブレーキから力行への切り替えをパルスカウント数と基準パルスカウント数との差分Dpを用いて判断し(ステップS104)、力行からブレーキへの切り替えをモーター回転数と基準回転数との差分Dを用いて判断(ステップS5)する場合のフローチャートの例を示している。
このようにブレーキと力行の切り替え判断を、差分DとDpを組み合わせて行うことができ、装置構成に応じていずれを用いるかの選択が可能になり、設計の自由度が広がる。
<実施の形態2>
上記実施の形態1では、減速開始からモーター回転数が基準速度Vc1に低下するまでの間、ブレーキと力行を切り替えるフィードバック制御を行うとしたが、本実施の形態2では、これに代えて、フリーランとブレーキをこの順に実行するとしており、この点が実施の形態1と異なっている。
ここで、フリーランとは、搬送モーター63の巻線コイル634への電流供給を遮断することにより、回転中の回転軸635が惰性で回転し続ける状態をいう。
〔1〕減速制御を示すタイミングチャート
図16は、本実施の形態2に係る減速制御を示すタイミングチャートであり、(a)はモーター回転数の推移を、(b)はブレーキ信号のオンとオンの切り替えタイミングを、(c)は加減速信号の電圧値の推移をそれぞれ示している。
図16(a)に示すグラフ101は、モーター駆動負荷が最小負荷の場合のモーター回転数の推移を示しており、グラフ201は、モーター駆動負荷が最小負荷よりも大きい場合のモーター回転数の推移を示している。
グラフ201では、減速開始(時点ta)から時点t1までの間にフリーラン、時点t1から時点t2までの間にブレーキ、時点t2から時点t3までの間に力行、時点t3から時点t4までの間に最後のブレーキが実行されるようになっている。
モーター回転数が基準速度Vc1まで低下すると(時点t2)、これ以降、モーター回転数が基準速度Vc1を維持するように力行が行われること、および力行の途中でパルスカウント数Pcが基準値Psに達すると(時点t3)、最後のブレーキが開始されることは、実施の形態1と同じである。
従って、実施の形態1と同様に、モーター回転数が基準速度Vc1まで低下した時点t2で、パルスカウント数Pcが基準値Psに達する直前になるように減速を行えれば、停止距離と停止時間を目標範囲内に収められるようになる。
この減速の方法として、本実施の形態2では、フィードバック制御に代えて、減速開始からフリーランを実行した後、ブレーキに切り替える方法をとっている。
〔2〕モーター駆動負荷の変動によるブレーキ停止特性とフリーラン停止特性
図17(a)は、モーター駆動負荷の変動によるブレーキ停止特性を示す図であり、モーター回転数がVct(=2000〔min-1〕)のときに開始したブレーキを停止まで継続した場合の停止時間がモーター駆動負荷によりばらつくことを示すグラフである。
図17(b)は、モーター駆動負荷の変動によるフリーラン停止特性を示す図であり、モーター回転数がVctのときに開始したフリーランを停止まで継続した場合の停止時間がモーター駆動負荷によりばらつくことを示すグラフである。
両図とも、モーター駆動負荷Ldが最小負荷、ここでは5〔mN・m〕の場合を実線のグラフで示し、最大負荷、ここでは30〔mN・m〕の場合を一点鎖線のグラフで示している。
図17(a)に示すブレーキ停止特性と、図17(b)に示すフリーラン停止特性を比べると、フリーランの方がブレーキよりも停止時間が2倍程度、長くなることが判る。ブレーキは、搬送モーター63の巻線コイル634の両端をショートさせて強制的に減速させるのに対し、フリーランは、搬送モーター63への電流供給の遮断により回転軸635が惰性で回転する状態なので、減速率がブレーキよりも小さくなるからである。
仮に、最小負荷、例えば5〔mN・m〕の場合、図16(a)において、フリーランの実行時間(フリーラン時間)Tfを0にすれば、フリーランが実行されずに減速開始からブレーキだけが実行されるので、グラフ101で示す基準の減速率Gaで減速される。
一方、最大負荷、例えば30〔mN・m〕の場合、ブレーキだけを実行すると、破線のグラフ202で示すように、モーター回転数が基準速度Vc1まで低下した時点t5では、減速開始から基準速度Vc1に低下するまでのモーター回転量(以下、「搬送距離α」という。)がグラフ101に比べて極端に少なくなる。この場合、停止距離を目標範囲に収めるためには、グラフ201で示すように力行の時間を増やして(時点t5〜t6間)、時点t5以降の搬送距離を稼ぐ必要が生じ、停止距離を目標範囲内に収めることができても、停止時間が大幅に延びてしまう。
上記のようにフリーランは、ブレーキよりも減速率が小さいことから、グラフ201で示すようにフリーランをブレーキに組み合わせれば、搬送距離αを稼ぐことができる。
ところが、フリーラン時間Tfを長くとりすぎると、モーター回転数が基準速度Vc1に低下するまでの間に、パルスカウント数Pcが基準値Psに達してしまい、停止距離が目標範囲から外れることが生じるおそれがある。
また、フリーランは、搬送モーター63の回転軸635が惰性回転する状態なので、モーター駆動負荷の変動の影響を受けて減速率が変わり易い。フリーラン時の減速率が変わるということは、単位時間当たりの減速時のモーター回転量も変わるので、その減速率の変動に応じてフリーラン時間Tfを変えなければ、搬送距離αが長すぎたり短すぎたりすることが生じてしまう。
従って、フリーランをブレーキと組わせる場合、減速制御を実行するごとに、そのときのモーター駆動負荷Ldがどの程度であるかを検出し、検出されたモーター駆動負荷Ldの大きさに応じてフリーラン時間Tfの長さを決めれば、搬送距離αが長すぎたり短すぎたりすることを防止することができる。
モーター駆動負荷Ldの検出は、フリーラン時間Tfの決定前に行っておく必要がある。ここでは、次のようにしてモーター駆動負荷Ldの検出が行われる。
すなわち、減速開始時点taの直前の時間Tzに亘って、モーター回転数がシステムスピードに相当する所定速度Vctに維持されている状態で、搬送モーター63のプリドライバー631に出力される加減速信号の電圧をサンプリングする。そして、サンプリングされた加減速信号の電圧の平均値である平均電圧値Vdaveを求める。
加減速信号の電圧は、上記のようにモーター回転数が目標値より遅いと上昇し、速いと低下するように可変されるが、モーター駆動負荷Ldの大小によっても可変される。
例えば、モーター駆動負荷Ldが小さい場合に目標値(システムスピード)に維持するために加減速信号の電圧をV1としていたところ、変動によりモーター駆動負荷Ldが大きくなった場合に、その負荷増大によりモーター回転数が低下すると、その低下分を補ってモーター回転数を目標値まで上げるべく、加減速信号の電圧をV1からV2に上昇させる必要が生じる。加減速信号の電圧が上昇すると、電圧上昇分、搬送モーター63に流れる単位時間当たりの電流が多くなってモーター回転数が上昇する。
逆に、負荷変動が大から小へ変動した場合には、モーター回転数が上昇すると、モーター回転数を目標値まで下げるべく、加減速信号の電圧を下降させる必要が生じる。加減速信号の電圧が下降すると、電圧下降分、搬送モーター63に流れる単位時間当たりの電流が少なくなってモーター回転数が低下する。
このようにモーター駆動負荷Ldと、加減速信号の電圧値と、搬送モーター63に流れる電流量とは、モーター駆動負荷Ldが小さいと加減速信号の電圧値を下げて搬送モーター63に流れる電流量を少なくし、モーター駆動負荷Ldが大きくなると加減速信号の電圧値を上げて搬送モーター63に流れる電流量を多くするという関係を有する。
このことから、加減速信号の電圧値は、搬送モーター63に流れる電流量を指標し、搬送モーター63に流れる電流量は、モーター駆動負荷Ldの大きさを指標し、加減速信号の電圧値の大きさは、モーター駆動負荷Ldの大きさを間接的に示すものといえる。
従って、モーター駆動負荷Ldと加減速信号の平均電圧値Vdaveとフリーラン時間Tfとの関係を、モーター駆動負荷Ldがどの程度になれば加減速信号の平均電圧値Vdaveがどの値になり、加減速信号の平均電圧値Vdaveがどの値になればフリーラン時間Tfをどの程度の長さに決めれば、停止距離と停止時間を目標範囲内に入るかを予め実験などから求めておくことにより、加減速信号の平均電圧値Vdaveから、モーター駆動負荷Ldの大きさに適したフリーラン時間Tfを得ることができる。
〔3〕加減速信号の平均電圧値Vdaveとフリーラン時間Tfとの対応関係
図18は、加減速信号の平均電圧値Vdaveとフリーラン時間Tfとの対応関係を示すテーブル210の構成例を示す図である。このテーブル210は、加減速信号の平均電圧値Vdaveとフリーラン時間Tfとの対応関係を示す情報として、記憶部602に記憶されている。
同図に示すようにテーブル210では、加減速信号の平均電圧値Vdaveが最小値Vdminの場合にフリーラン時間Tfが最小値の0、最大値Vdmaxの場合にフリーラン時間Tfが最大値のTFであり、平均電圧値Vaが、Vdmin<Va<Vdmaxのときに、フリーラン時間Tfaが、0<Tfa<TFの関係を満たすようになっている。
ここで、最小値Vdminの場合とは、モーター駆動負荷を最小負荷とした場合に検出されると想定される加減速信号の平均電圧値に相当し、最大値Vdmaxの場合とは、モーター駆動負荷を最大負荷とした場合に検出されると想定される加減速信号の平均電圧値に相当する。Vdmin、Vdmax、TFは、実験などにより予め決められている。
図19は、テーブル210に書き込まれている情報をグラフ211で示したものであり、横軸が加減速信号の平均電圧値Vdave、縦軸がフリーラン時間Tfになっている。
同図に示すグラフ211は、次の(式1)により表すことができる。
Tf=A×Vdave/(Vdmax−Vdmin)−Tf0・・・(式1)
ここで、AとTf0は、平均電圧値VdaveがVdminのときにフリーラン時間Tfが0になり、平均電圧値VdaveがVdmaxのときにフリーラン時間Tfが最大値TFになるように、予め決められた係数である。
この(式1)を用いれば、算出した平均電圧値Vdaveから、その算出時におけるモーター駆動負荷の大きさに適したフリーラン時間Tfを求めることができる。テーブル210に代えて、(式1)を記憶部602に記憶しておくとしても良い。
なお、加減速信号が電圧値ではなく、PWM値である構成の場合には、平均電圧値Vdaveに代えて、減速開始時点taの直前の時間Tzに亘ってサンプリングされたデューティー比を平均した値(平均PWM値)を用いる方法をとることができる。
また、PWM値を用いる場合、上記の最小値Vdminに代えて、モーター駆動負荷を最小負荷とした場合に検出されると想定される平均PWM値に相当するPWMminを用い、さらに、最大値Vmaxに代えて、モーター駆動負荷を最大負荷とした場合に検出されると想定される平均PWM値に相当するPWMmaxを用いることができる。これらのことは、以下の変形例および実施の形態についても同様である。
〔4〕減速制御のフロー
図20は、本実施の形態2に係る減速制御の一部の内容を示すフローチャートであり、実施の形態1に係る減速制御におけるステップS1〜S12の代わりになるものである。
同図に示すように、まず加減速信号の電圧値Vdを時間Tzに亘ってサンプリング(取得)する(ステップS201)。このサンプリングは、図16(a)に示すように減速開始時点taの直前、すなわち搬送されている用紙Sの先端がレジストセンサー38により検出される時点に至る直前に実行される。サンプリング回数は、例えば3回などとすることができるが、2回以上としても良いし、1回だけとしても良い。
サンプリングの実行時期に至ったことの判断は、搬送対象の用紙Sの搬送開始からの経過時間を計時して、その経過時間が所定時間(その用紙Sの先端が搬送開始位置からレジストセンサー38の直前の位置に至るまでに要すると想定される時間)に達したことを検出することにより行われる。
サンプリングされた加減速信号の電圧値Vdを平均した平均電圧値Vdaveを算出する(ステップS202)。この算出は、減速開始時点taに至るまでの間に実行される。なお、加減速信号の電圧値Vdを1回だけ取得する場合は、その取得した加減速信号の電圧値Vdがそのまま平均電圧値Vdaveに置き換えられて用いられる。なお、加減速信号がPWM値である構成の場合には、1回、取得されたデューティー比がそのまま用いられる。
搬送されている用紙Sの先端がレジストセンサー38により検出されると(ステップS203で「YES」)、モーター制御部60に設けられた内部タイマー(不図示)による計時を開始すると共にパルスカウント数Pcの計数を開始する(ステップS204、S205)。この計数の開始は、実施の形態1に係るステップS2と同様である。
続いて、算出された加減速信号の平均電圧値Vdaveの大きさに基づきフリーラン時間Tfを決定する(ステップS206)。この決定は、上記のテーブル210を参照して、平均電圧値Vdaveに対応するフリーラン時間Tfを読み出すことにより行われる。なお、上記の(式1)を用いるとしても良い。
フリーラン時間Tfが決定されるとフリーランを開始する(ステップS207)。このフリーランの開始タイミングは、図16(a)に示す時点taに相当する。
そして、内部タイマーによる計時時間、すなわちフリーラン開始時からの経過時間が、決定されたフリーラン時間Tfに至ると(ステップS208で「YES」)、ブレーキを開始する(ステップS209)。このブレーキの開始タイミングは、図16(a)に示す時点t1に相当する。内部タイマーは、リセットされる。
そして、モーター回転数V≦閾値Vc2になれば(ステップS210で「YES」)、ステップS13に移る。ステップS13以降の処理は、実施の形態1と同様である。
このように本実施の形態2では、用紙Sの搬送中に、減速開始直前のモーター駆動負荷を間接的に示す加減速信号の平均電圧値Vdaveを算出して、その算出結果に基づきフリーラン時間Tfを決定し、決定されたフリーラン時間Tfだけ減速開始からフリーランを実行した後、ブレーキに切り替える制御を行う。
この制御を実行すれば、減速開始からモーター回転速度が基準速度Vc1に低下するまでの間、決定された時間だけフリーランを1回行った後、ブレーキに切り替えれば良くなり、減速制御の簡易化を実現することができる。
なお、上記では、フリーラン時間Tfの決定(ステップS206)を、搬送されている用紙Sの先端がレジストセンサー38により検出(ステップS203で「YES」が判断)されてから行うとしたが、これに限られない。例えば、ステップS202とS203の間に行っておくとしても良い。
〔5〕実施の形態2に対する変形例
上記では、テーブル200または(式1)により、加減速信号の平均電圧値Vdaveとフリーラン時間Tfとを1対1に対応付ける構成例を説明したが、これに限られない。
例えば、装置構成によっては、加減速信号の平均電圧値Vdaveの最小値から最大値までの範囲を複数の部分範囲に分けて、部分範囲ごとに、フリーラン時間Tfを対応付ける構成をとることもできる。
また、加減速信号の平均電圧値Vdaveだけを用いる構成に代えて、例えば平均電圧値Vdaveから最小値Vdminを差し引いた値である差分Vkと、フリーラン時間Tfとを対応付ける構成をとることもできる。
図21(a)は、差分Vk〔V〕とフリーラン時間Tf〔ms〕とを対応付けてなるテーブル221の構成例を示す図である。
同図に示すようにテーブル221では、差分Vkの大きさを3段階に分けて、差分Vkが大きくなるに伴ってフリーラン時間Tfが長い時間になるように、差分Vkとフリーラン時間Tfとが対応付けられている例を示している。
差分Vkは、(平均電圧値Vdave―最小値Vdmin)で表され、平均電圧値Vdaveは、モーター駆動負荷が大きくなると上がるので、差分Vkとモーター駆動負荷とは、モーター駆動負荷が大きくなると、差分Vkが大きくなるという関係を有する。
モーター駆動負荷が大きくなると、フリーラン中における単位時間当たりのモーター回転量(搬送距離)が少なくなるので、差分Vkが大きくなるほど、小さい場合に比べてフリーラン時間Tfを長くとることにより、フリーランの開始から終了までの間の搬送量のばらつきを抑制できるようになる。
また、差分Vkを用いる構成に代えて、例えば最大値Vdmaxから平均電圧値Vdaveを差し引いた値である差分Vmと、フリーラン時間Tfとを対応付ける構成をとることもできる。
図21(b)は、差分Vm〔V〕とフリーラン時間Tf〔ms〕とを対応付けてなるテーブル222の構成例を示す図である。
同図に示すテーブル222では、差分Vmが大きくなるに伴ってフリーラン時間Tfが短い時間になるように、差分Vmとフリーラン時間Tfとが対応付けられている例を示している。
差分Vmが大きくなると、モーター駆動負荷が少なくなるので、差分Vmが大きくなるに伴って、フリーラン時間Tfを短くすれば、差分Vmが大きい場合と、フリーランの開始から終了までの間の搬送量のばらつきを抑制することができるようになる。
なお、上記では、差分Vk、Vmの範囲を3段階に分ける例を説明したが、これに限られず、複数段階に分ける構成をとることができる。
<実施の形態3>
上記実施の形態2では、減速開始からフリーランとブレーキをこの順に実行するとしたが、本実施の形態3では、ブレーキ、フリーランの順としており、この点が実施の形態2と異なっている。
〔1〕減速制御を示すタイミングチャート
図22は、本実施の形態3に係る減速制御を示すタイミングチャートであり、(a)は実施例におけるモーター回転数の推移を、(b)は比較例におけるモーター回転数の推移をそれぞれ示している。
図22(a)に示すグラフ101は、モーター駆動負荷が最小負荷の場合のモーター回転数の推移を示しており、グラフ301は、モーター駆動負荷が最小負荷よりも大きい場合のモーター回転数の推移を示している。
グラフ301では、減速開始(時点ta)から時点t1までの間にブレーキ、時点t1から時点t2までの間にフリーラン、時点t2から時点t3までの間に力行、時点t3から時点t4までの間に最後のブレーキが実行されるようになっている。時点t2以降の制御については、実施の形態2と同じである。
一方、図22(b)に示すグラフ302は、(a)に示すグラフ301に対して、ブレーキをかける時間(ブレーキ時間)Tbを長くしたものである。
ブレーキ時間Tb(時点ta〜t11)が長い分、フリーラン時間Tf(時点t11〜t12)が短くなっており、グラフ101に比べて、減速開始からモーター回転数が基準速度Vc1に低下するまでの搬送距離αが短くなる。これにより、力行の時間が増えて(時点t12〜t13)、停止時間(時点ta〜t14)が大幅に延びてしまう。
逆に、グラフ303に示すように、ブレーキ時間Tbが極端に短ければ、フリーラン時間Tfが増えるが、フリーランにより搬送距離が増える分、モーター回転数が基準速度Vc1に低下する前の時点t12で、パルスカウント数Pc≧基準値Psの関係を満たしてしまい、時点t12から最後のブレーキが開始されることになる。
この場合、停止時間は、グラフ101よりも短くなるが、最後のブレーキを開始する時点t12でのモーター回転数Vcaが基準速度Vc1よりも大幅に大きくなっており、このモーター回転数Vcaが大きくなるほど、図7に示す面積Mdが広がって、最大ばらつきδmaxが大きくなる。
従って、図22(b)のグラフ303で示すように、モーター回転数が基準速度Vc1よりも速いVcaのときに最後のブレーキを開始すると、基準速度Vc1のときに最後のブレーキを開始する場合よりも停止距離のばらつく範囲が大きくなって、停止距離が基準の停止距離Lsに対して、大きく外れた距離になる場合が含まれてしまう。
このことからブレーキ時間Tbは、モーター回転数が基準速度Vc1まで低下した時点で、パルスカウント数Pcが基準値Psに達する直前になるように決めることができれば良いが、モーター駆動負荷の大きさによってブレーキによる減速率が大きく変動することから、一定時間に固定することができない。
従って、実施の形態2のフリーラン時間Tfと同様に、モーター駆動負荷の大きさ、すなわち加減速信号の平均電圧値Vdaveの大きさに応じてブレーキ時間Tbを決定すれば、モーター駆動負荷Ldの大きさに適したブレーキ時間Tbを得ることができ、停止距離と停止時間を目標範囲内に収めることができるようになる。
〔2〕加減速信号の平均電圧値Vdaveとブレーキ時間Tbとの対応関係
図23は、加減速信号の平均電圧値Vdaveとブレーキ時間Tbとの対応関係をグラフ311で示す図である。
同図に示すVdminは、モーター駆動負荷が最小負荷の場合の加減速信号の平均電圧値であり、Vdmaxは、モーター駆動負荷が最大負荷の場合の加減速信号の平均電圧値である。また、TBminは、モーター駆動負荷が最大負荷の場合のブレーキ時間であり、TBmaxは、モーター駆動負荷が最小負荷の場合のブレーキ時間である。Vdmin、Vdmax、TBmin、TBmaxは、実験などにより予め決められている。
グラフ311は、次の(式2)により表すことができる。
Tb=−B×Vdave/(Vdmax−Vdmin)+Tk0・・・(式2)
ここで、BとTk0は、平均電圧値VdaveがVdminのときにブレーキ時間BkがTBmaxになり、平均電圧値VdaveがVdmaxのときにブレーキ時間BkがTBminになるように、予め決められた係数である。
この(式2)は、加減速信号の平均電圧値Vdaveとブレーキ時間Tbとの対応関係を示す情報として、停止距離と停止時間が目標範囲内に入るように実験などから予め求められて記憶部602に記憶されている。この(式2)を用いれば、算出した平均電圧値Vdaveから、その算出時におけるモーター駆動負荷の大きさに適したブレーキ時間Tbを求めることができる。
〔3〕減速制御のフロー
図24は、本実施の形態3に係る減速制御の一部の内容を示すフローチャートであり、実施の形態2に係る減速制御のステップS206〜S209を、ステップS301〜S305に置き換えたものである。ステップS201〜S205については、実施の形態2に係る減速制御と同じなので、ここでは説明を省略する。
同図に示すように、ステップS301では、ステップS202で算出された加減速信号の平均電圧値Vdaveの大きさに基づきブレーキ時間Tbを決定する。この決定は、上記の(式2)を用いて、平均電圧値Vdaveに対応するブレーキ時間Tbを算出することにより行われる。
ブレーキ時間Tbが決定されるとブレーキを開始する(ステップS302)。このブレーキの開始タイミングは、図22(a)に示す時点taに相当する。
続いて、内部タイマーによる計時時間、すなわちブレーキ開始時からの経過時間が、決定されたブレーキ時間Tbに至ると(ステップS303で「YES」)、ブレーキを終了して(ステップS304)、フリーランを開始する(ステップS305)。このフリーランの開始タイミングは、図22(a)に示す時点t1に相当する。内部タイマーは、リセットされる。フリーランを開始すると、ステップS210を介してステップS13に移る。ステップS13以降の処理は、実施の形態1における図9に示す処理と基本的に同じであるが、ステップS19ではブレーキ継続に代えて、フリーランからブレーキ開始への切り替えが実行される。
このように本実施の形態3では、減速開始直前のモーター駆動負荷を示す加減速信号の平均電圧値Vdaveを算出して、その算出結果に基づき決定されたブレーキ時間Tbだけ、減速開始からブレーキを実行した後、フリーランに切り替える制御を行う。
このようにすれば、決定された時間だけブレーキを1回行った後、フリーランに切り替えれば良くなり、減速制御の簡易化を実現することができる。なお、上記ではブレーキ時間Tbの決定(ステップS301)を、ステップS203より後に実行するとしたが、これに限られず、例えばステップS202とS203の間に行っておくとしても良い。
〔4〕実施の形態3に対する変形例
上記では、(式2)を用いて加減速信号の平均電圧値Vdaveからフリーラン時間Tfを決定する構成例を説明したが、これに限られない。
例えば、(式2)に代えて、加減速信号の平均電圧値Vdaveとブレーキ時間Tbとを対応付けたテーブルを記憶部602に記憶しておいて、ブレーキ時間Tbの決定時に、このテーブルを参照する構成をとるとしても良い。
また、例えば最大値Vdmaxから平均電圧値Vdaveを差し引いた値である差分Vrと、ブレーキ時間Tbとを対応付ける構成をとることもできる。
図25は、差分Vr〔V〕とブレーキ時間Tb〔ms〕とを対応付けてなるテーブル312の構成例を示す図である。
同図のテーブル312では、差分Vrが大きくなるに伴ってブレーキ時間Tbが長くなるように、差分Vrとブレーキ時間Tbとが対応付けられている例が示されている。
差分Vrが大きくなると、モーター駆動負荷が少なくなるので、差分Vrが大きくなるに伴って、ブレーキ時間Tbを長くすれば、差分Vrが大きい場合と、ブレーキの開始から終了までの間の搬送量のばらつきを抑制できるようになる。なお、上記では、差分Vrの範囲を3段階に分ける例を説明したが、これに限られず、複数段階に分ける構成をとることができる。
さらに、上記に代えて、例えば平均電圧値Vdaveから最小値Vdminを差し引いた値である差分と、ブレーキ時間Tbとを対応付ける構成をとるとしても良い。
<実施の形態4>
上記実施の形態1〜3では、搬送中の用紙Sの先端がレジストセンサー38により検出されたことを契機に減速制御を開始するとしたが、本実施の形態4では、レジストセンサー38の検出に代えて、用紙Sの搬送中に計数されたパルスカウント数Pcが所定値Pzに達した時点を減速制御の開始タイミングとしており、この点で上記実施の形態1〜3と異なっている。
〔1〕パルスカウント数Pcの推移を示すタイミングチャート
図26は、搬送ローラー34による用紙Sの搬送開始からその用紙Sがレジスト動作により停止するまでの間に計数されたパルスカウント数Pcの推移を示すタイミングチャートである。
同図に示すグラフ401は、実施の形態1における減速制御を実行した場合のパルスカウント数Pcの推移を示しており、時点taが減速制御開始時、時点t1が力行開始時、時点t2がブレーキ開始時、時点t3が、モーター回転数が基準速度Vc1まで低下した時点、時点t4が最後のブレーキの開始時、時点t5が停止時になる。
また、時点t0は、用紙Sの先端が停止中の搬送ローラー対34のニップに介在している状態で、搬送ローラー34の回転が開始されることにより、その用紙Sの搬送が開始された時点を示している。
グラフ401が示すように、時点t0でパルスカウント数Pcが0、時点taでパルスカウント数PcがPzまで増加している。
このPzは、次の(式3)により予め求められる。
Pz=(La+Lb)×Pk−Pd・・・(式3)
ここで、Laは、搬送ローラー34からレジストローラー35までの搬送路39上の距離〔mm〕、Lbは、ループLpを基準値の大きさで形成するのに要する用紙Sの搬送量〔mm〕を示している。
Pkは、用紙Sを1〔mm〕搬送させるために搬送モーター63の回転軸635が回転するときの回転量に相当するパルスカウント数、Pdは、減速開始から停止までの間に回転軸635が回転するときに最低限、必要とされる回転量に相当するパルスカウント数を示している。
例えば、La=110〔mm〕、Lb=7〔mm〕、Pk=66.67〔パルス数/mm〕、Pd=40〔パルス数〕とすれば、Pz=7760〔パルス数〕になる。
すなわち、時点t0からのパルスカウント数Pcが7760になった時点taで、減速制御を開始すると、減速制御に必要なパルスカウント数が40であれば、停止時のパルスカウント数Pcが7800になる。用紙Sの搬送開始から停止までの累計のパルスカウント数Pcが7800の場合、これをPkで除した値が117〔mm〕になり、この117〔mm〕が搬送開始から停止までの用紙Sの搬送距離になる。
搬送距離が117〔mm〕になるということは、搬送用紙Sの先端が、搬送ローラー34からレジストローラー35までの距離である110〔mm〕に加えて、さらに7〔mm〕搬送されることを意味し、この7〔mm〕がループ形成に用いられることにより、用紙Sの先端部に基準値の大きさのループLpを形成することができることになる。
なお、本実施の形態4では、用紙Sの搬送開始からのパルスカウント数Pcを計数するが、実施の形態1〜3では、減速開始からのパルスカウント数Pcを計数しており、パルスカウントの計数開始タイミングが異なっている。このため、本実施の形態4のパルスカウント数Pcを用いて減速制御を開始する構成をとる場合、基準値Psを、実施の形態1〜3における基準値PsにPzを加算した値に置き換えるようにすれば良い。
〔2〕減速制御のフロー1
図27は、パルスカウント数Pcを用いて減速制御を開始する構成を、実施の形態1の構成に採用する場合の減速制御の内容の一部を抜き出して示すフローチャートであり、実施の形態1に係る減速制御(図8)のステップS1とS2に代えて、図27では、ステップS91〜S93を実行しており、この点が図8と異なっている。
図27に示すように、搬送モーター63の回転駆動を開始し(ステップS91)、搬送モーター63のエンコーダー633からのパルス信号のパルスカウント数Pcの計数を開始する(ステップS92)。
計数されたパルスカウント数PcがPzに達すると(ステップS93で「YES」)、ステップS3に移る。ステップS3以降のブレーキ、力行などの処理は、実施の形態1と同様である。
〔3〕減速制御のフロー2
図28は、パルスカウント数Pcを用いて減速制御を開始する構成を、実施の形態2の構成に採用する場合の減速制御の内容の一部を抜き出して示すフローチャートである。図28では、実施の形態2に係る減速制御(図20)に対して、ステップS201の前に、ステップS91〜S92が実行され、図20のステップS203に代えて、ステップS93が実行されており、この点が図20と異なっている。
図28に示すように、搬送モーター63の回転駆動を開始し(ステップS91)、搬送モーター63のエンコーダー633からのパルス信号のパルスカウント数Pcの計数を開始する(ステップS92)。
そして、加減速信号の電圧値Vdをサンプリングして(ステップS201)、平均値Vdaveを算出した後(ステップS202)、計数されたパルスカウント数PcがPzに達すると(ステップS93で「YES」)、ステップS204に移る。ステップS204以降のフリーラン、ブレーキなどの処理は、実施の形態2と同様である。
なお、実施の形態2に限られず、実施の形態3にも、パルスカウント数Pcを用いて減速制御を開始する構成を用いることができる。この場合、図24に示すステップS201の前に、図28に示すステップS91、S92が実行され、図24に示すステップS203に代えて、図28に示すステップS93が実行される。
以上、説明したように装置構成に応じてパルスカウント数Pzを予め実験などにより求めておくことにより、減速制御の開始タイミングを、レジストセンサー38の検出によらずに判断して、実施の形態1〜3と同様の減速制御を実行することができるようになる。
本発明は、画像形成装置や画像読取装置を含む画像処理装置に限られず、モーターの回転を制御する制御方法であるとしてもよい。また、その方法をコンピュータが実行するプログラムであるとしてもよい。さらに、本発明に係るプログラムは、例えばフレキシブルディスク等の磁気ディスク、DVD−ROMなどの光記録媒体、フラッシュメモリ系記録媒体等、コンピュータ読み取り可能な各種記録媒体に記録することが可能であり、当該記録媒体の形態で生産、譲渡等がなされる場合もあるし、プログラムの形態でインターネットを含む有線、無線の各種ネットワーク、放送、電気通信回線、衛星通信等を介して伝送、供給される場合もある。
<変形例>
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施の形態では、減速制御中にモーター回転数が所定値Vc2(>基準速度Vc1)に低下したときに、パルスカウント数Pcが基準値Psに達していれば(ステップS13で「YES」)、最後のブレーキ(ステップS19)を実行する構成とした。換言すれば、パルスカウント数Pcが基準値Psに達していても、モーター回転数が所定値Vc2に低下するまでは最後のブレーキを禁止する構成としたが、これに限られない。
例えば、所定値Vc2を設けない構成をとることもできる。
上記のように、所定値Vc2は、モーター回転数が基準速度Vc1に低下する前に、パルスカウント数Pcが基準値Psに達してしまった場合の例外制御のために設けたが、装置構成によっては、このような例外制御を実行しなくても、停止距離を目標範囲内に抑えられる場合もあり得るからである。
所定値Vc2を設けない構成をとることにより、モーター回転数と所定値Vc2との大小関係を判断する処理が不要になるので、その判断を行わなくて済む分だけ、減速制御をより簡素化することが可能になる。
(2)上記実施の形態1〜4では、減速制御中にモーター回転数が基準速度Vc1に低下した以降、パルスカウント数Pcが基準値Psに達するまでの間(図5(a)に示す時点t3〜t4間など)、力行により基準速度Vc1を維持させるとしたが、力行に限られない。例えば、力行に代えてフリーランを実行するとしても良い。
フリーランを実行する場合、モーター回転数は基準速度Vc1から徐々に低下していくことになるが、比較例で示す低速域よりも高速域でパルスカウント数Pcを計数できる範囲での実行であれば、低速域でのフィードバック制御のように停止距離と停止時間のばらつきが大きくなることがない。
また、力行は、基準速度Vc1を維持する制御に限られず、停止距離と停止時間を目標範囲内に収めることができるのであれば、例えば僅かに減速又は加速するように制御する構成をとることも可能であろう。減速としては、例えばフリーランよりも減速率が少なくなるような制御が考えられる。
(3)上記実施の形態2では、搬送される1枚の用紙Sごとに、その用紙Sに対する減速制御の開始直前に加減速信号の平均電圧値Vdaveを求め、求めた平均電圧値Vdaveに基づきフリーラン時間Tfを決定するとしたが、平均電圧値Vdaveを1枚の用紙Sごとに求める構成に限られることはない。
例えば、N(複数)枚の用紙Sに対して連続して画像形成を行うプリントジョブを実行する場合に、最初に搬送される1枚目の用紙Sに対してだけ平均電圧値Vdaveを求め、求めた平均電圧値Vdaveからフリーラン時間Tfを決定して、そのフリーラン時間Tfを減速制御に用い、2枚目以降の用紙Sに対する減速制御では、1枚目の用紙Sに対して決定されたフリーラン時間Tfをそのまま適用する構成をとることができる。
1枚目からN枚目までの用紙Sに対して同じフリーラン時間Tfを適用しても、1回のプリントジョブの実行時間の程度内にモーター駆動負荷の変動がほとんど生じなければ、停止距離と停止時間を目標範囲内に収められる場合があり得るからである。
このように構成すれば、2枚目以降の用紙Sに対して平均電圧値Vdaveの算出を省略することができ、それだけ減速制御を簡素化することができる。
また、モーター駆動負荷の変動がある程度、長期亘って徐々に生じるものであれば、1回のプリントジョブに限られず、例えばプリンター100の起動時(電源投入時など)や所定枚数の用紙Sに対するプリント実行ごとなどに、平均電圧値Vdaveを求めてフリーラン時間Tfを決定し、その決定したフリーラン時間Tfを、次回のフリーラン時間Tfの決定時まで適用する構成をとることもできる。
さらに、用紙Sの搬送とは別のタイミング、例えば電源オンから、またはジャムなどのトラブルからの復帰から画像形成可能な状態になるまでの間であるウォームアップ中に、搬送モーター63を駆動して、その駆動時に平均電圧値Vdaveを求めてフリーラン時間Tfを決定しておき、その決定されたフリーラン時間Tfを、以降のプリンジョブ実行時における用紙Sに対する減速制御に適用する構成をとることも可能である。
(4)また、上記実施の形態2と3では、加減速信号の平均電圧値Vdaveを、モーター駆動負荷を間接的に示す情報として取得する構成例を説明したが、モーター駆動負荷を間接的または直接的に検出可能な構成であれば、平均電圧値Vdaveを用いる構成に限られることはない。
例えば、搬送モーター63に流れる電流量を、モーター駆動負荷を示す情報として検出するセンサーを設け、そのセンサーの検出値に基づきモーター駆動負荷の変動を検出する構成をとることもできる。
搬送モーター63の電流量がどの値のときに、フリーラン時間Tfまたはブレーキ時間Tbをどれだけの時間にすれば、停止距離と停止時間とが目標範囲内に入るようになるかを予め実験などから決めておけば、検出された電流量、すなわちその検出時点でのモーター駆動負荷に適した時間だけ、フリーランまたはブレーキを実行することができるようになる。また、トルクセンサーなどを用いることもできる。
加減速信号の平均電圧値Vdaveに代えて、検出された電流量またはトルクセンサーの検出値とフリーラン時間Tfまたはブレーキ時間Tbとの対応関係を示す情報(テーブルや算出式など)を記憶部602などに記憶しておく構成をとることができる。
(5)上記実施の形態では、モーター駆動負荷が最小負荷の場合に搬送モーター63の回転を減速開始からブレーキだけで減速させたと想定したときの減速率を基準の減速率Gsとし、この基準の減速率Gsで減速した場合の停止距離と停止時間を基準にして、モーター駆動負荷が最小負荷よりも大きい場合でも停止距離と停止時間がこの基準を含む目標範囲内に入るように閾値Saや基準値Psなどを予め決めるとしたが、最小負荷に限られることはない。
例えば、想定される最大負荷と最小負荷の中間または最大負荷を基準にして目標範囲内に入るように閾値Saや基準値Psなどを実験などから決める構成をとることもできる。
(6)上記実施の形態では、減速制御時におけるブレーキにショートブレーキを用いる構成例を説明したが、これに限られない。搬送モーター63の回転にブレーキをかけることができる構成であれば良い。例えば、搬送モーター63の駆動力を搬送ローラー34に伝達するための伝達経路の途中に機械式のブレーキを設けて、そのブレーキを作用させる構成をとることもできる。
(7)上記実施の形態では、搬送モーターM1をDCブラシレスモーターとする構成例を説明したが、これに限られず、他の種類のモーターであっても良い。
また、モーター制御部60のCPU601が減速制御などを実行するとしたが、同じ機能を有するものであれば、例えばCPUとは別のASIC(Application Specific Integrated Circuit)などを用いるとしても良い。
また、搬送モーター63にプリドライバー631が設けられるとしたが、これに限られず、例えばモーター制御部60にプリドライバー631が設けられるとしても良い。さらに、エンコーダー633についても、例えば上記の伝達経路に存する軸部材の回転を検出可能な位置に設けられるとしても良い。
(8)上記実施の形態では、画像形成装置の一例としてのタンデム型のカラープリンター100の構成例を説明したが、これに限られない。画像形成装置としては、例えば複写機やファクシミリ装置、複合機(MFP:Multiple Function Peripheral)等などに適用できる。
さらに、画像形成装置に限られず、スキャナーなどの画像読取装置にセットされた原稿の読取位置への搬送に適用することもできる。
具体的には、原稿トレイにセットされた原稿を1枚ずつ搬送路に繰り出して、繰り出された原稿を搬送ローラー対(搬送ローラー対34に相当)と、これよりも搬送方向下流側のレジストローラー対(レジストローラー対35に相当)により、その原稿の先端部にループを形成した後、画像読取のタイミングに合わせて読取位置に搬送し、搬送される原稿が読取位置を通過する際にその原稿の画像を光学的に読み取る画像読取装置において、搬送ローラー対を回転駆動するモーター(搬送モーター63に相当)を制御する場合に、上記と同様の減速制御を適用することができる。
また、搬送中の用紙Sや原稿などのシートをループ形成のために一時停止する場合に限られず、例えばループ形成しなくても搬送中のシートを画像形成や原稿読取のタイミングに至るのを待つために、一時停止後に搬送を再開する場合の一時停止時における減速制御にも適用することができる。
すなわち、画像処理の対象となる1枚のシートを搬送ローラーにより搬送中に、レジスト動作などにおいて停止させる場合の減速制御を行う画像形成装置や画像読取装置などを含む画像処理装置一般に適用可能である。
上記の基準速度Vc1、所定値Vc2、フリーラン時間Tf、ブレーキ時間Tbなどの値が上記の値に限られないことはいうまでもなく、装置構成に適した値が決められる。
また、上記実施の形態及び上記変形例の内容をそれぞれ可能な限り組み合わせるとしても良い。
本発明は、画像処理の対象となる用紙や原稿などの1枚のシートを搬送する搬送ローラーを回転させるモーターを制御する画像処理装置に広く適用することができる。
34 搬送ローラー対
35 レジストローラー対
38 レジストセンサー
39 搬送路
60 モーター制御部
63 搬送モーター
601 CPU
633 エンコーダー
634 巻線コイル
Ps 基準値
Vc1 基準速度
Vc2 所定値
Vdave 平均電圧値
Tf フリーラン時間
Tb ブレーキ時間
100 プリンター(画像形成装置)

Claims (26)

  1. 画像処理の対象となるシートを搬送ローラーにより搬送する画像処理装置であって、
    前記搬送ローラーを回転駆動するモーターと、
    搬送中のシートの一時停止を、減速開始からのシートの停止時間と停止距離とが目標範囲内に入るように、前記モーターの減速制御により行う減速手段と、を備え、
    前記減速制御は、
    減速開始から、前記モーターの回転へのブレーキと力行とフリーランのうち、ブレーキを含む2以上の動作により前記モーターの回転数を減速開始時の回転数Vctよりも遅い基準速度まで低下させる第1制御と、
    前記第1制御に続いて、前記モーターの減速開始からの回転量が基準値に達した以降に、前記モーターの停止まで継続して前記ブレーキを実行する第2制御と、
    を含むことを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記第1制御では、
    前記基準速度に到達した以降、前記モーターの減速開始からの回転量が前記基準値に達するまで、力行により前記基準速度を維持させることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記モーターの駆動負荷を検出する負荷検出手段を備え、
    前記第1制御は、
    前記検出された駆動負荷の大きさに応じて、前記フリーランまたはブレーキの実行時間を決定し、決定された実行時間だけ前記減速開始から前記フリーランまたはブレーキを実行し、続いて前記モーターの回転数が前記基準速度に低下するまでの間、前記ブレーキまたはフリーランを実行する制御を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
  4. 前記減速制御に入る前に、前記モーターの回数数が前記シートの搬送速度に相当する所定速度に維持されるように前記モーターに流れる電流量を可変制御する制御手段を備え、
    前記負荷検出手段は、
    前記減速制御に入る前のシート搬送中に、前記モーターに流れる電流量を指標する情報を取得し、取得した情報に基づき前記駆動負荷の大きさを検出することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
  5. 前記制御手段は、
    前記モーターに対して、現在の回転数が前記所定速度よりも遅くなると前記モーターに流れる電流量を増加させる指示を行い、前記所定速度よりも速くなると前記モーターに流れる電流量を減少させる指示を行い、
    前記モーターに流れる電流量を指標する情報は、
    前記制御手段から前記モーターに対して指示される電流量の大きさを示す信号であり、
    前記負荷検出手段は、
    前記モーターに対して指示される電流量の大きさを間接的に前記駆動負荷の大きさとして検出することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
  6. 前記制御手段は、
    前記電流量の増減指示を、前記信号の電圧値を可変させることにより行い、
    前記負荷検出手段は、
    前記信号の電圧値を前記減速制御に入る前に取得して、取得した電圧値またはその平均電圧値を前記電流量の大きさとすることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
  7. 前記信号の電圧値またはその平均電圧値と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、
    前記第1制御は、
    前記情報を参照して、前記取得された電圧値またはその平均電圧値に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を、前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含むことを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。
  8. 前記信号の電圧値またはその平均電圧値から所定値Vdminを差し引いた差分と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、
    前記第1制御は、
    前記情報を参照して、前記取得された電圧値またはその平均電圧値から前記所定値Vdminを差し引いた差分に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を、前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含み、
    前記所定値Vdminは、
    前記モーターの駆動負荷が最小負荷である場合に検出されると想定される前記信号の電圧値または平均電圧値に相当することを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。
  9. 所定値Vdmaxから前記信号の電圧値またはその平均電圧値を差し引いた差分と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、
    前記第1制御は、
    前記情報を参照して、前記所定値Vdmaxから前記取得された電圧値またはその平均値電圧を差し引いた差分に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を、前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含み、
    前記所定値Vdmaxは、
    前記モーターの駆動負荷が最大負荷である場合に検出されると想定される前記信号の電圧値または平均電圧値に相当することを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。
  10. 前記制御手段は、
    前記電流量の増減指示を、前記信号のPWM値を可変させることにより行い、
    前記負荷検出手段は、
    前記信号のPWM値を前記減速制御に入る前に取得して、取得したPWM値またはその平均PWM値を前記電流量の大きさとすることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
  11. 前記信号のPWM値またはその平均PWM値と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、
    前記第1制御は、
    前記情報を参照して、前記取得されたPWM値またはその平均PWM値に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を、前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含むことを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
  12. 前記信号のPWM値またはその平均PWM値から所定値PWMminを差し引いた差分と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、
    前記第1制御は、
    前記情報を参照して、前記取得されたPWM値またはその平均PWM値から前記所定値PWMminを差し引いた差分に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含み、
    前記所定値PWMminは、
    前記モーターの駆動負荷が最小負荷である場合に検出されると想定される前記信号のPWM値または平均PWM値に相当することを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
  13. 所定値PWMmaxから前記信号のPWM値またはその平均PWM値を差し引いた差分と、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、
    前記第1制御は、
    前記情報を参照して、前記所定値PWMmaxから前記取得されたPWM値またはその平均PWM値を差し引いた差分に対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含み、
    前記所定値PWMmaxは、
    前記モーターの駆動負荷が最大負荷である場合に検出されると想定される前記信号のPWM値または平均PWM値に相当することを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
  14. 前記モーターの駆動負荷の大きさと、前記フリーランまたはブレーキの実行時間との対応関係を示す情報を記憶している記憶手段を備え、
    前記第1制御は、
    前記情報を参照して、検出された前記モーターの駆動負荷の大きさに対応するフリーランまたはブレーキの実行時間を取得し、取得した実行時間を、前記フリーランまたはブレーキの実行時間に決定する制御を含むことを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  15. 前記第1制御は、
    前記減速開始から前記モーターの回転数が基準速度に低下するまでの間、基準の減速率に沿って減速が進行されるように前記ブレーキと力行とを交互に切り替えるフィードバック制御の実行を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
  16. 前記基準の減速率は、
    前記モーターの駆動負荷が最小負荷である場合に当該モーターの回転を前記減速開始から前記ブレーキだけで減速させたと想定したときの減速率を示すことを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。
  17. 前記フィードバック制御は、
    前記モーターの回転数を所定間隔ごとに検出する制御を含み、
    前記回転数の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転数から前記検出された回転数を差し引いてなる差分Dが第1の閾値(負)以下の場合には前記ブレーキを実行し、第2の閾値(正)以上の場合には前記力行に切り替える制御であることを特徴とする請求項15または16に記載の画像処理装置。
  18. 前記フィードバック制御は、
    前記減速開始からの前記モーターの回転量を所定間隔ごとに検出する制御を含み、
    前記回転量の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転量から前記検出された回転量を差し引いてなる差分Dpが第1の閾値(負)以下の場合には前記ブレーキを実行し、第2の閾値(正)以上の場合には前記力行に切り替える制御であることを特徴とする請求項15または16に記載の画像処理装置。
  19. 前記フィードバック制御は、
    前記モーターの回転数を所定間隔ごとに検出する制御と、前記減速開始からの前記モーターの回転量を所定間隔ごとに検出する制御とを含み、
    前記回転量の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転量から前記検出された回転量を差し引いてなる差分Dpが第1の閾値(負)以下の場合には前記ブレーキを実行し、
    前記回転数の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転数から前記検出された回転数を差し引いてなる差分Dが第2の閾値(正)以上の場合には前記力行に切り替える制御であることを特徴とする請求項15または16に記載の画像処理装置。
  20. 前記フィードバック制御は、
    前記モーターの回転数を所定間隔ごとに検出する制御と、前記減速開始からの前記モーターの回転量を所定間隔ごとに検出する制御とを含み、
    前記回転数の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転数から前記検出された回転数を差し引いてなる差分Dが第1の閾値(負)以下の場合には前記ブレーキを実行し、
    前記回転量の検出ごとに、前記基準の減速率で減速されたと仮定したときの基準回転量から前記検出された回転量を差し引いてなる差分Dpが第2の閾値(正)以上の場合には前記力行に切り替える制御であることを特徴とする請求項15または16に記載の画像処理装置。
  21. 前記減速手段は、
    前記回転数Vctよりも遅く、前記基準速度よりも速い所定の回転数をVc2としたとき、
    前記第1制御において、前記モーターの回転数が前記Vc2に低下したときに、前記モーターの減速開始からの回転量が前記基準値に達している場合には、当該第1制御を中止して、前記第2制御によるブレーキが開始するように、前記減速制御を実行することを特徴とする請求項1〜20のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  22. 前記第1制御は、
    前記モーターの回転数が前記基準速度に低下したときに、前記モーターの回転量が前記基準値に達していない場合には、前記基準値に達するまでの間、前記モーターの回転数が前記基準速度を維持するように前記モーターを力行させる制御を含むことを特徴とする請求項1〜21のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  23. 前記モーターは、
    DCブラシレスモーターであることを特徴とする請求項1〜22のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  24. 前記ブレーキは、
    前記モーターに対するショートブレーキであることを特徴とする請求項1〜23のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  25. 像担持体への画像形成のタイミングに合わせてシートを転写位置に搬送するレジストローラー、または前記シートをその画像読取のタイミングに合わせて読取位置に搬送するレジストローラーを備え、
    前記搬送ローラーは、
    前記レジストローラーよりもシート搬送方向上流側に配され、当該レジストローラーに向けて前記シートを搬送するローラーであることを特徴とする請求項1〜24のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  26. 画像処理の対象となるシートを、モーターにより回転駆動される搬送ローラーにより搬送する画像処理装置に設けられる当該モーターの回転制御方法であって、
    搬送中のシートの一時停止を、減速開始からのシートの停止時間と停止距離とが目標範囲内に入るように、前記モーターの減速制御により行う減速ステップを実行し、
    前記減速ステップは、
    減速開始から、前記モーターの回転へのブレーキと力行とフリーランのうち、ブレーキを含む2以上の動作により前記モーターの回転数を減速開始時の回転数Vctよりも遅い基準速度まで低下させる第1制御ステップと、
    前記第1制御に続いて、前記モーターの減速開始からの回転量が基準値に達した以降に、前記モーターの停止まで継続して前記ブレーキを実行する第2制御ステップと、
    を含むことを特徴とするモーターの回転制御方法。
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