以下に本発明の実施例について、図面と共に説明する。
図1に示す本実施例の画像形成システム1は、インクジェットプリンタとして構成される。この画像形成システム1は、メインユニット10と、通信インタフェース20と、ユーザインタフェース30と、印字制御ユニット40と、搬送制御ユニット50と、を備える。
画像形成システム1は、キャリッジ搬送ユニット70と、記録ヘッド80と、切換レバー90と、搬送モータ100と、駆動回路110と、用紙搬送機構120と、ロータリエンコーダ130と、検出回路140と、伝達機構150と、第一給紙ユニット160と、第二給紙ユニット170と、反転ユニット180と、メンテナンスユニット190と、を更に備える。
メインユニット10は、CPU11と、ROM13と、RAM15と、NVRAM17と、を備える。ROM13は、各種プログラムを記憶する。CPU11は、これらプログラムに従う処理を実行する。RAM15は、CPU11による処理実行時に、作業領域として使用される。NVRAM17は、電気的にデータ書き換え可能な不揮発性メモリであり、画像形成システム1の電源オフ後にも保持する必要のあるデータを記憶する。
CPU11は、ROM13が記憶するプログラムに従う処理を実行することにより、装置内各部を統括制御し、インクジェットプリンタとして必要な機能を実現する。以下では、CPU11が実行する処理を、メインユニット10を動作主体として説明する。通信インタフェース20は、パーソナルコンピュータ等の外部装置5と双方向通信可能に構成される。通信インタフェース20としては、USBインタフェース及びLANインタフェースを一例に挙げることができる。
メインユニット10は、通信インタフェース20を通じて外部装置5から印刷対象の画像データを受信すると、受信した画像データに基づく画像を用紙Qに形成するために、印字制御ユニット40及び搬送制御ユニット50に対して指令を入力する。また、エラーが発生すると、メインユニット10は、ユーザインタフェース30にてエラーメッセージが表示されるように、又は、警告音が出力されるように、ユーザインタフェース30を制御する。
ユーザインタフェース30は、液晶ディスプレイ等に代表される表示ユニット、スピーカ、及び、ユーザ操作可能な入力ユニットを備える。入力ユニットとしては、タッチパネル及びキースイッチを一例に挙げることができる。
印字制御ユニット40は、メインユニット10からの指令に従って、記録ヘッド80を搭載するキャリッジ71(図2参照)の搬送を制御する機能、及び、記録ヘッド80によるインク液滴の吐出動作を制御する機能を有する。印字制御ユニット40は、キャリッジ搬送ユニット70を制御することにより、キャリッジ71の主走査方向への移動を制御する。主走査方向は、用紙Qの搬送方向である副走査方向に直交する。
図2に示すように、キャリッジ搬送ユニット70は、キャリッジ71と、モータ73と、ベルト機構75と、ガイドレール77,79と、を備える。キャリッジ搬送ユニット70は、図示しないリニアエンコーダを更に備える。モータ73は、印字制御ユニット40により制御される。リニアエンコーダは、印字制御ユニット40がキャリッジ71の主走査方向における位置を検出できるように構成される。
印字制御ユニット40は、リニアエンコーダからの出力に基づき、モータ73を制御することにより、キャリッジ71の主走査方向への搬送を制御する。また、印字制御ユニット40は、用紙Q上の目的の位置にインク液滴が着弾するように、キャリッジ71の移動に合わせて、記録ヘッド80によるインク液滴の吐出動作を制御する。
ベルト機構75は、主走査方向に配列された駆動プーリ751及び従動プーリ753と、駆動プーリ751と従動プーリ753との間に巻回されたベルト755と、を備える。ベルト755には、キャリッジ71が固定される。ベルト機構75では、駆動プーリ751がモータ73からの動力を受けて回転し、ベルト755及び従動プーリ753が、駆動プーリ751の回転に伴って、従動回転する。
ガイドレール77,79は、それぞれ主走査方向に沿って延設され、互いに副走査方向に離れた位置に配置される。ガイドレール79には、孔HLが形成される。この孔HLを通じて、切換レバー90が、ガイドレール79の下方から上方(キャリッジ71の搬送経路上)に突出している。切換レバー90の詳細については、図3を用いて後述する。
ベルト機構75は、ガイドレール77に配置される。ガイドレール77,79には、例えば主走査方向に延びる突条(図示せず)がキャリッジ71の移動方向を主走査方向に規制するために配置される。キャリッジ71は、例えば、下面の溝に突条が配置されるようにガイドレール77,79上に載置されて、ガイドレール77,79に支持される。この状態で、キャリッジ71は、ベルト755の回転に連動して、ガイドレール77,79上を主走査方向に沿って移動する。記録ヘッド80は、キャリッジ71の移動に伴って、主走査方向に搬送される。
搬送制御ユニット50(図1参照)は、メインユニット10からの指令に従って、搬送モータ100を制御する。この搬送制御ユニット50は、PWM指令値Uを駆動回路110に入力する。駆動回路110は、PWM指令値Uに対応するデューティー比で搬送モータ100をPWM駆動することにより、PWM指令値Uに対応する駆動電流を搬送モータ100に印加し、搬送モータ100を駆動する。PWM指令値Uにより搬送モータ100への印加電流は制御される。この意味でPWM指令値Uは、電流指令値に対応する。搬送モータ100は、電動モータ、具体的には直流モータにより構成される。搬送モータ100は、用紙搬送機構120が備える搬送ローラ121に接続され、搬送ローラ121を回転駆動する。
搬送ローラ121は、その一端部にて搬送モータ100からの動力を受けて回転する。図示しないが、搬送ローラ121に対しては、これに対向するピンチローラを配置することができる。即ち、用紙搬送機構120は、搬送ローラ121とピンチローラとの間に用紙Qを挟持した状態で、搬送ローラ121を回転させることにより、用紙Qを副走査方向に搬送する。
ロータリエンコーダ130(図1参照)は、搬送ローラ121の回転と同期したエンコーダ信号を出力する。検出回路140は、ロータリエンコーダ130から入力されるエンコーダ信号に基づき、搬送ローラ121の回転量θ及び角速度ωを検出する。
搬送制御ユニット50は、検出回路140により検出された搬送ローラ121の回転量θ及び角速度ωに基づいて、搬送モータ100を制御する。これにより、搬送制御ユニット50は、搬送ローラ121の回転、ひいては、用紙搬送機構120による用紙Qの搬送動作を制御する。例えば、回転量θは、位置制御に用いられ、角速度ωは、速度制御に用いられる。
伝達機構150は、搬送ローラ121の上記一端部とは反対側の他端部に配置される。この伝達機構150は、搬送モータ100からの動力を、搬送ローラ121を介して受けて、これを駆動対象の機械的装置に伝達する。具体的に、伝達機構150は、搬送ローラ121からの動力を、切換レバー90の位置に応じて、駆動対象の機械的装置としての、第一給紙ユニット160、第二給紙ユニット170、反転ユニット180、及び、メンテナンスユニット190のいずれかに伝達する。
第一給紙ユニット160は、給紙ローラを備える。この給紙ローラは、搬送ローラ121及び伝達機構150を介して伝達されてくる搬送モータ100からの動力を受けて回転する。第一給紙ユニット160は、給紙ローラの回転により、第一の給紙トレイに支持される用紙Qを搬送ローラ121に向けて供給する。
第二給紙ユニット170も、搬送モータ100からの動力を搬送ローラ121及び伝達機構150を介して受けて回転する給紙ローラを備える。第二給紙ユニット170は、第一給紙ユニット160と同様に、給紙ローラの回転により、第二の給紙トレイに載置された用紙Qを、搬送ローラ121に向けて供給する。
反転ユニット180は、用紙Qの両面印刷時に駆動される機械的装置である。反転ユニット180は、搬送モータ100からの動力を、搬送ローラ121及び伝達機構150を介して受けて動作する。反転ユニット180は、記録ヘッド80による印字位置(インク液滴の吐出位置)の下流側に通過した用紙Qを、その表裏を反転して記録ヘッド80による印字位置の上流側に再供給する。
メンテナンスユニット190は、記録ヘッド80のメンテナンスを行うための機械的装置である。メンテナンスユニット190は、図示しないが、記録ヘッド80のノズル面に装着されるキャップ、キャップの昇降機構、及び、キャップに接続されてインク液滴の吸引を行うポンプを備える。
キャップの昇降機構は、キャリッジ71がメンテナンス領域G(図2参照)に進入する過程で、キャリッジ71からの力の作用を受けて、キャップを徐々に上昇させる構成にされる。更に、キャップ昇降機構は、キャリッジ71がメンテナンス領域Gに配置されたときには、キャップを記録ヘッド80のノズル面に装着する構成にされる。
ポンプは、搬送モータ100からの動力を、搬送ローラ121及び伝達機構150を介して受けて動作し、インク液滴の吸引を行う構成にされる。メンテナンスユニット190(特にポンプ)は、キャリッジ71がメンテナンス領域Gに位置するときに駆動される。
続いて、伝達機構150の詳細構成を説明する。図3の領域(B)に示すように伝達機構150は、駆動ギヤ210と、移動ギヤ220と、上述した機械的装置160,170,180,190の夫々に対応する接続ギヤ230A,230B,230C,230Dと、を備える。駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、接続ギヤ230A−Dの夫々は、平歯車としての形態を有する。接続ギヤ230A−Dとの記載は、接続ギヤ230A,230B,230C,230Dを表す。以下における接続ギヤ230との記載は、接続ギヤ230A,230B,230C,230Dの内の特定されない一つを示すときに用いられる。
駆動ギヤ210は、その回転軸が搬送ローラ121の回転軸に一致するようにして、搬送ローラ121の上記他端部に固定される。これにより、駆動ギヤ210は、搬送ローラ121と一体に回転する。駆動ギヤ210は、移動ギヤ220の移動範囲において常時移動ギヤ220と噛合うような軸方向の寸法を有する。
移動ギヤ220は、駆動ギヤ210と常時噛合い、且つ移動ギヤ220の回転軸が駆動ギヤ210の回転軸と平行となるように配置される。移動ギヤ220の回転軸に沿っては、軸部材225が移動ギヤ220の回転中心の孔を貫くように配置される。これにより、移動ギヤ220は、軸部材225に対して回転可能且つ軸方向にスライド移動可能に配置される。
移動ギヤ220は、軸部材225に案内されて接続ギヤ230A−D間を移動する。接続ギヤ230A−Dは、回転軸に垂直な側面が互いに対向するようにして、移動ギヤ220の回転軸(軸部材225)に対して平行に整列配置される。移動ギヤ220は、これら接続ギヤ230A−Dの夫々と個別に噛合可能な軸方向の寸法を有する。
軸部材225は、端部90Eがスライド移動可能であるように切換レバー90を支持する。切換レバー90の端部90Eは、主走査方向において、移動ギヤ220に隣接して、移動ギヤ220よりも搬送ローラ121の遠方側に配置される。
更に、軸部材225には、移動ギヤ220及び切換レバー90を挟むように二つのバネ部材227,228が配置される。バネ部材228による付勢力は、バネ部材227による付勢力よりも大きい。従って、切換レバー90は、その移動範囲全体に亘って、接続ギヤ230Dから接続ギヤ230Aに向かう方向への付勢力を受ける。移動ギヤ220は、バネ部材227から付勢力を受けているため、切換レバー90が接続ギヤ230Aから接続ギヤ230D側に移動するとき、切換レバー90に追従するように移動する。
例えば、切換レバー90は、キャリッジ71が搬送経路における端側に移動するときに、キャリッジ71と当接し、キャリッジ71からの押圧力を受けて、図4左領域に示すように、接続ギヤ230A側から接続ギヤ230D側に移動する。このとき、移動ギヤ220は、バネ部材227からの力の作用を受けて、図4右領域に示すように、切換レバー90に追従するように移動する。本実施例によれば、移動ギヤ220は、このようにしてバネ部材227からの力の作用により、切換レバー90の位置に応じた位置に移動する。
切換レバー90は、図3の領域(A)に示すように、上述した孔HLを形成するレバー保持部材240内に配置される。図2に示す孔HLは、抽象化された矩形状で表されるが、この孔HLは、詳細には、図3の領域(A)に示す形状にされる。図3の領域(A)には、ガイドレール79の上面から見たときの孔HLの具体的形状が示される。レバー保持部材240は、ガイドレール79に形成される孔に固定される。
レバー保持部材240は、レバー配置領域241A,241B,241C,241Dを備える。切換レバー90は、レバー配置領域241Aにて、孔HLの縁に当接されることにより、バネ部材227,228の力の作用によっても、ここより搬送ローラ121側には移動しないように保持される。レバー配置領域241Aに切換レバー90があるとき、移動ギヤ220は、接続ギヤ230Aと噛合う位置に配置される。
切換レバー90の端部90Eと移動ギヤ220とが接触している状態では、切換レバー90がレバー配置領域241Bにあるとき、移動ギヤ220は、接続ギヤ230Bと噛合う位置に配置される。同様に、切換レバー90がレバー配置領域241C,241Dに配置されるとき、移動ギヤ220は、夫々、接続ギヤ230C,230Dと噛合う位置に配置される。
切換レバー90は、その端部90Eにおいて、バネ部材228の捩れによる力(軸部材225の周方向に沿う力)の作用を受けている。即ち、切換レバー90は、図3の領域(A)において、図面左下方向に向かう力の作用を受けるように配置されている。
従って、切換レバー90は、レバー配置領域241A側からレバー配置領域241D側に移動する過程において、図3の領域(A)における孔HLの図面下方の縁に沿って移動する。このため、切換レバー90は、レバー配置領域241A側からレバー配置領域241D側に移動する過程では、レバー配置領域241B,241Cに形成される切欠きによって、その途中でキャリッジ71が後退しても、バネ部材227,228の力の作用によってレバー配置領域241A側に戻らないように、レバー配置領域241B,241Cに保持される。
切換レバー90は、レバー配置領域241Dに配置された後、キャリッジ71が後退し始めると、バネ部材228からの力の作用を受けて、案内部材242に案内されながらレバー配置領域241Aまで戻る。案内部材242には、下方に伸びるレール243が形成される。切換レバー90は、このレール243に摺接しながらレバー配置領域241Aに戻る。このとき、移動ギヤ220は、切換レバー90の端部90Eから押圧力を受けて、切換レバー90と共に接続ギヤ230A側に移動する。
接続ギヤ230A−Dは、移動ギヤ220の回転軸と平行な共通の軸部材235に回転可能に支持される。接続ギヤ230A−Dの回転軸は、この軸部材235に一致する。接続ギヤ230A−Dの夫々は、移動ギヤ220の移動範囲内に配置される。
接続ギヤ230Aは、第一給紙ユニット160に接続される。即ち、接続ギヤ230Aは、移動ギヤ220と噛合っている状態で、搬送ローラ121からの動力を、駆動ギヤ210及び移動ギヤ220を介して受けて、この動力を第一給紙ユニット160に伝達する。これにより、第一給紙ユニット160は駆動される。
接続ギヤ230Bは、第二給紙ユニット170に接続される。即ち、接続ギヤ230Bは、移動ギヤ220と噛合っている状態で、搬送ローラ121からの動力を、駆動ギヤ210及び移動ギヤ220を介して受けて、この動力を第二給紙ユニット170に伝達する。これにより、第二給紙ユニット170は駆動される。
接続ギヤ230Cは、反転ユニット180に接続される。即ち、接続ギヤ230Cは、移動ギヤ220と噛合っている状態で、搬送ローラ121からの動力を、駆動ギヤ210及び移動ギヤ220を介して受けて、この動力を反転ユニット180に伝達する。これにより、反転ユニット180は駆動される。
接続ギヤ230Dは、メンテナンスユニット190に接続される。即ち、接続ギヤ230Dは、移動ギヤ220と噛合っている状態で、搬送ローラ121からの動力を、駆動ギヤ210及び移動ギヤ220を介して受けて、この動力をメンテナンスユニット190に伝達する。これにより、メンテナンスユニット190(ポンプ)は駆動される。
伝達機構150について更に詳述する。本実施例において、駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、接続ギヤ230A−Dは、慣性による駆動ギヤ210の回転量θ1、慣性による移動ギヤ220の回転量θ2、及び、慣性による接続ギヤ230の回転量θ3が、搬送モータ100からの動力伝達系において上流に位置するほど小さくなるように配置される。即ち、駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、接続ギヤ230A−Dは、条件式θ1<θ2<θ3を満足するように、配置される。
駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、接続ギヤ230が、搬送モータ100からの動力を順に受けて回転している状態から、駆動ギヤ210への動力伝達を遮断したとき、駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230は、夫々慣性回転を開始する。ここで言う回転量θ1,θ2,θ3は、上記慣性回転の開始時からの回転量である。
駆動ギヤ210が搬送モータ100からの動力を受けて、ある角速度ω=ω0まで加速した状態で、搬送モータ100に対するPWM指令値Uを非ゼロからゼロに変更する等して、搬送モータ100から駆動ギヤ210への動力伝達を止めた場合を考える。搬送モータ100に対するPWM指令値Uを非ゼロからゼロに不連続に変更すると、搬送モータ100に対する印加電流は突如ゼロになり、搬送モータ100からの動力は消滅する。この場合、駆動ギヤ210は、上記角速度ω=ω0から慣性回転を開始する。
駆動ギヤ210が他のギヤと干渉せずに慣性回転を終了するとの前提を置くと、駆動ギヤ210が角速度ω=ω0から慣性回転を開始したときの、この時点から駆動ギヤ210が停止するまでの駆動ギヤ210の回転量θ1は、次式で表すことができる。
ここで、J1は、駆動ギヤ210のイナーシャに対応し、μ1は、駆動ギヤ210の回転軸(軸受)における摩擦係数に対応し、P1は、駆動ギヤ210の回転軸(軸受)に作用する荷重に対応する。図5上段のグラフには、駆動ギヤ210が角速度ω=ω0から慣性回転を開始したときの時間t対角速度ωの軌跡を示す。このグラフにおいてハッチングされた面積が回転量θ1に対応する。回転量θ1が式(1)により算出されることは、慣性回転時における駆動ギヤ210の運動方程式を次式で表すことができることから、容易に理解できる。
駆動ギヤ210が角速度ω0で慣性回転を開始してから停止するまでの時間T1は、次式で表すことができる。
続いて、移動ギヤ220の回転量θ2について考える。駆動ギヤ210の歯数がN1であり、移動ギヤ220の歯数がN2である場合、駆動ギヤ210が動力を受けて角速度ω0で回転しているとき、駆動ギヤ210に噛合う移動ギヤ220の角速度は、ω=(N1/N2)×ω0である。従って、駆動ギヤ210が角速度ω=ω0で回転している状態から、搬送モータ100に対するPWM指令値Uを非ゼロからゼロに切り替える等して、搬送モータ100から駆動ギヤ210への動力伝達を止めると、移動ギヤ220は、この時点から停止するまでに、初期角速度ω=(N1/N2)×ω0で、次式で表される回転量θ2だけ慣性回転することになる。
ここで、J2は、移動ギヤ220のイナーシャに対応し、μ2は、移動ギヤ220の回転軸(軸受)における摩擦係数に対応し、P2は、移動ギヤ220の回転軸(軸受)に作用する荷重に対応する。図5中段のグラフには、移動ギヤ220が角速度ω=(N1/N2)×ω0から慣性回転を開始したときの時間t対角速度ωの軌跡を示す。このグラフにおいてハッチングされた面積が回転量θ2に対応する。
更に、接続ギヤ230の回転量θ3について考える。駆動ギヤ210の歯数がN1であり、接続ギヤ230の歯数がN3である場合、駆動ギヤ210が動力を受けて角速度ω0で回転しているとき、接続ギヤ230の角速度は、ω=(N1/N3)×ω0である。従って、駆動ギヤ210が角速度ω=ω0で回転している状態から、上述したように駆動ギヤ210への動力伝達を止めると、接続ギヤ230は、この時点から停止するまでに、初期角速度ω=(N1/N3)×ω0で、次式で表される回転量θ3だけ慣性回転することになる。
ここで、J3は、接続ギヤ230のイナーシャに対応し、μ3は、接続ギヤ230の回転軸(軸受)における摩擦係数に対応し、P3は、接続ギヤ230の回転軸(軸受)に作用する荷重に対応する。図5下段のグラフには、接続ギヤ230が角速度ω=(N1/N3)×ω0から慣性回転を開始したときの時間t対角速度ωの軌跡を示す。このグラフにおいてハッチングされた面積が回転量θ3に対応する。
イナーシャJ3、摩擦係数μ3、及び、荷重P3は、接続ギヤ230A−Dの夫々で異なり得る。従って、条件式θ1<θ2<θ3を満足させるためには、接続ギヤ230A−Dの夫々に関して、次の条件式を満足するように、イナーシャJ1,J2,J3、荷重P1,P2,P3及び摩擦係数μ1,μ2,μ3を調整すればよい。
但し、条件式(6)において、イナーシャJ1,J2,J3は分子に存在し、荷重P1,P2,P3は分母に存在する。一方、イナーシャを大きくしようとすると荷重も大きくなる傾向があることは良く知られた事実である。従って、イナーシャ及び荷重を調整して、上記条件式(6)を満足させるには限界がある。
そこで、本実施例では、主に、駆動ギヤ210の回転軸(軸受)に塗布する潤滑剤(グリス)、移動ギヤ220の回転軸(軸受)に塗布する潤滑剤、及び、接続ギヤ230の回転軸(軸受)に塗布する潤滑剤の選択により、摩擦係数μ1,μ2,μ3を調整して、上記条件式(6)を満足するように、駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、接続ギヤ230A−Dを配置する。例えば、条件式μ1>μ2>μ3を満足するように、駆動ギヤ210の回転軸に塗布する潤滑剤、移動ギヤ220の回転軸に塗布する潤滑剤、接続ギヤ230の回転軸に塗布する潤滑剤を選択すれば、条件式(6)を満足するように、駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、接続ギヤ230A−Dを配置することが容易になる。
同様の理由により、駆動ギヤ210の回転軸で生じる摩擦力μ1・P1が移動ギヤ220の回転軸で生じる摩擦力μ2・P2より大きく、且つ、移動ギヤ220の回転軸で生じる摩擦力μ2・P2が接続ギヤ230の回転軸で生じる摩擦力μ3・P3よりも大きくなるように潤滑剤を選択すれば、条件式(6)を満足するように、駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、接続ギヤ230A−Dを配置することが容易になる。
このような理由から、本実施例では、駆動ギヤ210の回転軸に塗布する潤滑剤、移動ギヤ220の回転軸(軸受)に塗布する潤滑剤、及び、接続ギヤ230の回転軸(軸受)に塗布する潤滑剤として、異なる潤滑剤を用いて、上記条件式(6)を満足するように、駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、接続ギヤ230A−Dを配置する。J1/P1≧J2/P2≧J3/P3であり、N1≧N2≧N3である場合には、少なくとも条件式μ1>μ2>μ3を満足するように潤滑剤を選択する必要がある。
条件式θ1<θ2<θ3を満足するように、又は、条件式(6)を満足するように、駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、接続ギヤ230A−Dを配置すると、駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、接続ギヤ230A−Dにおける慣性回転の違いにより、駆動ギヤ210の歯と移動ギヤ220の歯との接触、及び、移動ギヤ220の歯と接続ギヤ230の歯との接触状態は、容易に緩和又は解消される。
図6には、その現象を簡潔に表す。図6左領域には、搬送モータ100がPWM駆動されており、搬送モータ100から駆動ギヤ210には回転方向の力が作用しているケースでの、駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230の歯の接触状態を表す。このケースにおいて、搬送モータ100には非ゼロのPWM指令値が入力されており、搬送モータ100は、PWM指令値に対応した駆動電流で回転駆動される。
搬送モータ100からの力の作用を受けて、駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230が加速及び定速状態にある場合、領域RAに示すように、駆動ギヤ210の歯及び移動ギヤ220の歯は、互いに強固に接触する。移動ギヤ220の歯及び接続ギヤ230の歯も、領域RBに示すように、互いに強固に接触する。図6左領域に示す細い矢印は、駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230の夫々の回転方向を表す。
この状態から、PWM指令値をゼロに変更すると、搬送モータ100への印加電流がゼロになることで、搬送モータ100から駆動ギヤ210への動力伝達は止まる。このため、駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230の夫々は、慣性回転を開始する。
本実施例によれば、条件式θ1<θ2<θ3又は条件式(6)を満足するように、駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230が配置されていることから、慣性回転の過程で、駆動ギヤ210は、移動ギヤ220よりも早く減速する。それによって、領域RCに示すように、駆動ギヤ210の歯及び移動ギヤ220の歯は、互いに離れる方向に相対変位し、接触が緩和した状態、又は、非接触の状態になる。同様に、移動ギヤ220は、接続ギヤ230よりも早く減速する。それによって、領域RDに示すように、移動ギヤ220の歯及び接続ギヤ230の歯は、互いに離れる方向に相対変位し、接触が緩和した状態、又は、非接触の状態になる。
この状態になると、歯の接触面により生じる摩擦力は、略ゼロになることから、バネ部材227,228による付勢力により、移動ギヤ220は、その歯が移動方向に隣接する接続ギヤ230の歯と重なっていない限りにおいて、容易に隣接する接続ギヤ230に移動し噛合う。本実施例では、こうした理由から、搬送モータ100の動作中に、搬送モータ100への印加電流をゼロにし、これによって搬送モータ100の動作を急停止させることにより、慣性回転を生じさせ、移動ギヤ220が目的の接続ギヤ230まで移動するようにする。
続いて、搬送制御ユニット50が実行するギヤ切換処理の詳細を、図7を用いて説明する。搬送制御ユニット50は、メインユニット10からの指令に従ってギヤ切換処理を実行する。ギヤ切換処理は、移動ギヤ220をメインユニット10により指示された位置まで移動させるために実行される。
ギヤ切換処理の開始時には、メインユニット10から印字制御ユニット40へも指令入力される。この指令に従って、印字制御ユニット40は、キャリッジ71の搬送制御を実行し、切換レバー90を移動ギヤ220の移動先に対応する位置に移動させる。切換レバー90が移動することにより、移動ギヤ220は、バネ部材227,228を通じて移動先の接続ギヤ230に向かう力の作用を受けた状態にされる。
ギヤ切換処理を開始すると、搬送制御ユニット50は、移動元接続ギヤの配列番号h及び移動先接続ギヤの配列番号kに基づいて、移動元接続ギヤから移動先接続ギヤまでの移動ギヤ220の移動経路における接続ギヤ230の数である経路ギヤ数Mを特定する(S110)。
経路ギヤ数Mは、移動元接続ギヤの配列番号hと、移動先接続ギヤの配列番号kとの差分の絶対値|k−h|で求めることができる。但し、ここでは、接続ギヤ230A,230B,230C,230Dの配列番号が、夫々順に、1,2,3,4であるものとする。移動元接続ギヤが接続ギヤ230Aで移動先接続ギヤが接続ギヤ230Cである場合、経路ギヤ数Mは値2である。経路ギヤ数Mは、1から3までの値を採る。
説明するまでもないが、移動元接続ギヤとは、ギヤ切換処理の開始時点で既に移動ギヤ220と噛合っている接続ギヤ230のことを示し、移動先接続ギヤとは、メインユニット10から指定された接続ギヤ230であって、ギヤ切換処理により移動ギヤ220を移動させる先の接続ギヤ230のことを示す。
S110での処理を終えると、搬送制御ユニット50は、移動元接続ギヤから移動ギヤ220が移動した接続ギヤ230の数である移動ギヤ数を表す変数Zの値をゼロに設定する(S120)。その後、搬送制御ユニット50は、搬送モータ100に対する速度制御を開始する(S130)。この速度制御では、駆動ギヤ210の角速度ωが目標速度ω0に到達するまで、搬送モータ100を一定方向に加速回転させる。この速度制御は、駆動ギヤ210の角速度ωが目標速度ω0に到達すると、駆動ギヤ210を角速度ω0で定速制御するものであり得る。
搬送制御ユニット50は、この速度制御を、所定の停止条件が満足されるまで継続し(S140)、所定の停止条件が満足されると(S140でYes)、駆動回路110に入力するPWM指令値Uを、上記速度制御に従う値(非ゼロ)から値ゼロに切り替えて、搬送モータ100に対する速度制御を終了する(S150)。搬送制御ユニット50は、停止条件が満足されると(S140でYes)、その時点で駆動回路110に入力するPWM指令値Uを、不連続にゼロに切り替えることができる(S150)。
停止条件は、駆動ギヤ210が角速度ω=ω0で回転している状態で満足する条件として定められる。例えば、停止条件は、駆動ギヤ210の角速度ωが目標速度ω0に到達した時点で満足するように定められ得る。別例として、停止条件は、駆動ギヤ210の角速度ωが目標速度ω0で安定した時点や駆動ギヤ210の角速度ωが目標速度ω0に到達した時点から一定時間経過後の時点で満足するように定めら得る。
駆動ギヤ210が角速度ω=ω0で回転している状態で突如PWM指令値Uをゼロに切り替えると、その時点から駆動ギヤ210、移動ギヤ220、及び、移動ギヤ220と噛合う接続ギヤ230は、慣性回転を開始する。慣性回転により、上述したように、移動ギヤ220と、それに噛合う接続ギヤ230及び駆動ギヤ210との接触状態は緩和する。従って、移動ギヤ220は、その歯が移動方向に隣接する接続ギヤ230の歯と重ならない状態に移行した時点で、隣接する接続ギヤ230に移動し、この接続ギヤ230と噛合う。
搬送制御ユニット50は、このような事象が生じる駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230の慣性回転が終了するまで待機する(S160)。慣性回転が終了したか否かは、PWM指令値Uをゼロに切り替えてからの経過時間で判断することができる。その後、搬送制御ユニット50は、S170に移行し、移動ギヤ220が隣接する接続ギヤ230まで移動したとみなして、変数Zの値を1加算する。
付言すると、本実施例では、慣性回転で確実に移動ギヤ220を隣接する接続ギヤ230まで移動させるために、移動ギヤ220の慣性による回転量θ2が、移動ギヤ220の歯のピッチに対応する角度θp(図6参照)以上となるように、目標速度ω0が定められる。説明するまでもないが、移動ギヤ220が角度θp以上回転する期間には、移動ギヤ220の歯が移動方向に隣接する接続ギヤ230の歯と重ならない状態が必ず発生する。従って、このように定められた角速度ω0又はこれより高い角速度から移動ギヤ220を慣性回転させることにより、移動ギヤ220を、およそ確実に隣接する接続ギヤ230に移動させることができる。
但し、目標速度ω0は、歯のピッチに対応する角度θpに基づいて設定されなくてもよい。移動ギヤ220の歯幅がW1であり、移動方向に隣接する接続ギヤ230の歯幅がW2であるときには、移動ギヤ220が幅(W1+W2)に対応する角度θwより多く慣性回転すると、その慣性回転中に、移動ギヤ220の歯が、移動方向に隣接する接続ギヤ230の歯と重ならない状態に必ずなる。従って、目標速度ω0は、回転量θ2が上記角度θw、又は、それに余裕量を加算した値になるように定められてもよい。
S170での処理を終えると、搬送制御ユニット50は、変数Zの値が経路ギヤ数M以上であるか否かを判断する(S180)。変数Zの値が経路ギヤ数M未満であると判断すると(S180でNo)、搬送制御ユニット50は、S130に移行して、搬送モータ100に対する速度制御を再度開始する。その後、S140以降移行の処理を実行する。
そして、変数Zの値が経路ギヤ数M以上であると判断すると(S180でYes)、S190に移行する。S190において、搬送制御ユニット50は、メインユニット10に対し、移動先接続ギヤまでの移動ギヤ220の移動が完了したことを通知する完了通知を入力する。その後、搬送制御ユニット50は、当該ギヤ切換処理を終了する。
以上、本実施例の画像形成システム1の構成について説明したが、本実施例によれば、慣性による駆動ギヤ210の回転量θ1が、慣性による移動ギヤ220の回転量θ2よりも小さくなるように、駆動ギヤ210及び移動ギヤ220が配置される。また、慣性による移動ギヤ220の回転量θ2が、慣性による接続ギヤ230の回転量θ3よりも小さくなるように、移動ギヤ220及び接続ギヤ230が配置される。
従って、本実施例によれば、PWM指令値Uを非ゼロからゼロに切り替えて、搬送モータ100の駆動(搬送モータ100への電流印加)を急停止することにより、駆動ギヤ210と移動ギヤ220との間の接触、及び、移動ギヤ220と当該移動ギヤ220に噛合う接続ギヤ230との間の接触を、緩和又は解消することができる。これにより、移動ギヤ220を、少ない移動力の付与で容易に隣接する接続ギヤ230に移動させることができる。
従って、本実施例によれば、従来のように移動ギヤ220を正回転方向及び逆回転方向に交互に回転させる制御(所謂クック動作)を実行しなくても、搬送モータ100を駆動しては急停止させる処理を実行する程度で、移動ギヤ220を隣接する接続ギヤ230に効率的に移動させることができる。よって、本実施例によれば、ギヤの切換を効率よく行うことができ、駆動源からの動力を、移動ギヤ220を通じて複数の機械的装置160,170,180,190に伝達する画像形成システム1において、単一駆動源を用いて、効率よく複数の機械的装置160,170,180,190を駆動することができる。
特に、本実施例では、移動ギヤ220が、歯のピッチに対応する回転量θp以上慣性回転するような運動状態となるまで、搬送モータ100を回転駆動する。そして、この運動状態から移動ギヤ220を慣性回転させることで、移動ギヤ220を、少なくとも歯のピッチに対応する回転量θp分慣性回転させる。
従って、慣性回転中に、移動ギヤ220の歯と、移動方向に隣接する接続ギヤ230の歯とが重ならない状態を作ることができ、S130〜S160の処理によって、移動ギヤ220を隣接する接続ギヤ230に適切に移動させることができる。従って、本実施例によれば、移動ギヤ220を、移動元接続ギヤから移動先接続ギヤまで非常に効率的に移動させることができる。
また、本実施例によれば、潤滑剤の選択により、駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230A−Dの慣性による回転量θ1,θ2,θ3が、条件式θ1<θ2<θ3を満足するように、駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230A−Dを配置するので、構造的な制約にあまり囚われずに、条件式θ1<θ2<θ3を満足するように駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230を配置することができる。
[他の実施形態]
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採り得る。例えば、本発明は、インクジェットプリンタへの適用に限定されるものではなく、種々の装置に適用可能である。例えば、本発明は、シート搬送機能を備えたインクジェットプリンタ以外の画像形成システム、及び、スキャナ装置に適用され得る。
上記実施例では、駆動対象の機械的装置として、第一給紙ユニット160、第二給紙ユニット170、反転ユニット180及びメンテナンスユニット190を一例に挙げたが、駆動対象の機械的装置もまた、これらに限定されるものではない。更に言えば、単一駆動源により駆動される複数の機械的装置の夫々は、互いに他の機械的装置から独立したものである必要はなく、他の機械的装置と共有した機械要素を備えてもよい。即ち、機械的装置の夫々は、互いに異なる接続ギヤ230に接続される点で、他の機械的装置と区別されるものであり、他の機械的装置から独立したものであるとは限らない。
また、上記実施例では、慣性による回転量θ1,θ2,θ3が、条件式θ1<θ2<θ3を満足するように、駆動ギヤ210、移動ギヤ220及び接続ギヤ230を配置したが、移動ギヤ220及び接続ギヤ230の慣性回転時の減速度より高い減速度で、駆動ギヤ210を減速させるように、搬送モータ100の駆動制御を行うことができるのであれば、駆動ギヤ210の慣性による回転量θ1は考慮しなくてもよい。
即ち、S150では、PWM指令値Uをゼロに切り換える処理を実行する代わりに、移動ギヤ220の慣性回転時における減速度より高い減速度で、駆動ギヤ210を減速させるように、搬送モータ100の駆動制御を行ってもよい。このように駆動ギヤ210を減速させれば、移動ギヤ220の慣性回転により、移動ギヤ220の歯は、駆動ギヤ210の歯との接触面から相対的に離れる方向に変位する。
[対応関係]
最後に用語間の対応関係を説明する。搬送モータ100は、駆動源の一例に対応し、搬送制御ユニット50は、コントローラの一例に対応する。切換レバー90及びバネ部材227,228は、付与機構の一例に対応する。搬送制御ユニット50が実行するS140,S150は、停止処理の一例に対応し、搬送制御ユニット50が実行するS130〜S180は、特定処理の一例に対応する。