JP3762258B2 - 記録材搬送機構の駆動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリアルプリンタ等の画像形成装置における記録材の搬送機構に用いられるステッピングモータの駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタ等のシリアルプリンタでは、プリントヘッドを搭載したキャリッジを用紙等の記録材に対向させて主走査方向に往復移動させるとともに、記録材を主走査方向に直交する副走査方向に搬送するようにしている。即ち、シリアルプリンタでは、記録材が副走査方向におけるプリントヘッドの配置範囲を移動する毎に記録材の搬送を停止し、キャリッジを主走査方向に移動させて記録材上に主走査方向の１ライン分の画像を形成させた後に、記録材を再度副走査方向に搬送する処理が繰り返され、記録材は間歇的に搬送される。
【０００３】
したがって、キャリッジの主走査方向への往動又は往復動作が停止している間に記録材を副走査方向におけるプリントヘッドの配置範囲分だけ正確に搬送する必要があり、記録材の搬送量は記録材上における画像の再現性に直接影響を与える。このため、シリアルプリンタにおいて記録材を副走査方向に搬送する搬送機構には、回転角度を正確に制御できるステッピングモータが用いられる。
【０００４】
一般に、ステッピングモータは、駆動電流値に応じたトルクを発生するが、記録材の移動量を厳格に規定すべき画像形成装置の搬送機構におけるステッピングモータの駆動制御では、特に、回転停止時にモータ軸に作用する負荷に応じて、モータ軸が回転を停止するまでの回転角度に誤差を生じ、モータ軸に発生するトルクに比較して大きな負荷が作用すると、記録材を正確な位置に停止させることができなくなる。
【０００５】
そこで、従来のステッピングモータの駆動制御では、回転停止時におけるステッピングモータの回転角度を正確に制御して記録材の搬送量を適正にすべく、モータ軸に作用する負荷に応じたトルクを発生させることができる電流をステッピングモータに印加するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ステッピングモータを用いた画像形成装置の搬送機構では、画像形成速度の高速化の要請に従い、複数枚の記録材に対する連続画像形成時に、先に搬送された記録材に対する画像形成が完了していない時点で、次の記録材の搬送を開始するようにしたものがあり、１枚の記録材に対する画像形成処理中においてステッピングモータに作用する負荷が変動する場合がある。
【０００７】
例えば、記録材の搬送経路中に設けられた複数の搬送部材に対して単一のステッピングモータから回転を供給する構成において、記録材の搬送経路における下流側の搬送部材のみによって先の記録材が搬送されている間に、後の記録材についての上流側の搬送部材（例えば、給紙ローラ）による搬送が開始されると、画像形成処理中に記録材に接触する搬送部材数が増えることになり、ステッピングモータのモータ軸に作用する負荷が増加する。
【０００８】
また、記録材の搬送経路中に設けられた搬送部材だけでなく、給紙部において複数枚の記録材が載置された回転板に対しても単一のステッピングモータから回転を供給する構成においては、後の記録材の搬送開始時に回転板を退避位置と繰出位置との間に移動させる際にも、ステッピングモータのモータ軸に作用する負荷が増加する。
【０００９】
このように、画像形成処理中にモータ軸に作用する負荷の変動を生じると、ステッピングモータの回転停止時における回転角度に誤差を生じ、記録材を正確な位置に停止させることができなくなって、画像形成状態が劣化する。これを解決するために、モータ軸に作用する最大の負荷に対応した十分に高い駆動電流をステッピングモータに印加することも考えられるが、モータ軸の回転中における駆動電流を高く設定すると、ステッピングモータやドライバＩＣの発熱量が高くなって搬送機構における動作不良や故障発生の原因となるとともに、ステッピングモータの動作音が大きくなって騒音を発生する。
【００１０】
この発明の目的は、回転停止後のステッピングモータに高電流印加することにより、記録材の搬送状態の変化に応じてモータ軸に作用する負荷が増加した場合にも、ステッピングモータやドライバＩＣの発熱量が高くなることによる搬送機構の動作不良や故障の発生、及び、ステッピングモータの動作音が大きくなることによる騒音の発生を生じることなく記録材を適正な位置に正確に停止させることができ、画像形成状態を良好に維持することができる記録材搬送機構の駆動制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１２】
（１）給紙ローラ及び搬送ローラに回転を供給するステッピングモータの回転を制御して記録材を一定の搬送量ずつ間歇的に搬送する記録材搬送機構の駆動制御装置において、
単一の記録材の搬送時及び複数枚の記録材の連続搬送時のそれぞれについて回転停止時のモータ軸の負荷状態に基づいて予め設定された電流値を記憶する記録手段を備え、単一の記録材の搬送時であるか複数枚の記録材の連続搬送時であるかに応じて記憶手段の記憶内容を参照して決定した回転の電流よりも高い電流をモータの制御信号を回転停止状態にした直後に一時的に供給することを特徴とする。
【００１３】
この構成においては、ステッピングモータに供給される電流の電流値が、モータ軸の回転停止直後に一時的に高くされる。したがって、回転停止時にモータ軸が過剰に回転することがなく、記録材の訂正な搬送量が維持される。また、モータ軸の回転停止後に電流値が高くされるため、回転時に電流値を高くした場合のように、ステッピングモータやドライバＩＣの発熱量が大きくなったり、ステッピングモータの回転音が高くなることがない。
【００１５】
また、ステッピングモータに供給される電流の電流値が、モータの制御信号を回転停止状態にした直後に、回転停止時のモータ軸の負荷状態に基づいて決定された値に一時的に高くされる。したがって、回転停止時に作用する負荷の慣性力によるモータ軸の過回転を防止するために十分な電流が与えられ、負荷が小さい状態で過剰な電流が印加されることがない。
【００１７】
さらに、記録材の搬送状態に応じた電流値が記憶手段から読み出されてステッピングモータに供給される。したがって、モータ軸に作用する負荷状態に影響を与える記録材の搬送状態に応じて予め設定された電流が制御信号を回転停止状態にした直後のステッピングモータに供給され、回転停止時におけるモータ軸の負荷状態に応じて最適な電流値が設定される。
【００１８】
（２）前記モータの制御信号を回転停止状態にした直後に一時的に供給する電流は、画像形成装置の各部の動作を統括して制御する制御部から出力される選択信号に基づいて決定することを特徴とする。
【００１９】
この構成においては、画像形成装置の各部の動作を統括して制御する制御部から、モータ軸の回転停止直後に一時的にステッピングモータに印加する電流値を決定するための選択信号が出力される。したがって、回転停止時のモータ軸に作用する負荷に影響を与える画像形成装置の各部の動作を制御する制御部から出力される選択信号に基づいて、モータ軸の負荷状態に応じた電流値が正確に設定される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態に係る記録材搬送機構の駆動制御装置が適用される画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成装置１０は、記録材Ｐの表面にインクジェット方式の画像形成処理によってインク画像を形成するインクジェットプリンタである。画像形成装置１０には、複数枚の記録材Ｐが積層して収納された給紙部１１からキャリッジ２１を備えた画像形成部１２を経て排紙トレイ１３に至る間に、給紙ローラ１５及び搬送ローラ１６を配置した搬送経路１４が形成されている。
【００２１】
インクタンク２２及びインクヘッド２３を搭載したキャリッジ２１は、画像形成部１２において図示しないキャリッジ駆動機構により、記録材Ｐの搬送方向に直交する主走査方向に往復移動自在にされている。キャリッジ２１の主走査方向の移動時にインクヘッド２３が画像データに基づいて駆動され、インクヘッド２３のノズルからインクタンク２２内に収納されたインクが記録材Ｐの表面に吐出される。
【００２２】
給紙ローラ１５及び搬送ローラ１６は、給紙部１１の回転板１７とともに、この発明の記録材搬送機構によって駆動される。給紙部１１における記録材Ｐの休止時には、最上部の記録材Ｐの上面が給紙ローラ１５に接触するまで複数枚の記録材Ｐが載置された回転板１７を上方に回転させた後、給紙ローラ１５及び搬送ローラ１６の回転により、記録材Ｐの前端部がインクヘッド２３に対向する位置まで１枚の記録材Ｐが連続して搬送される。この後、キャリッジ２１の主走査方向の移動によって１ライン分の画像が形成される毎に、搬送ローラ１６によって記録材Ｐを副走査方向に１ライン分ずつ間歇的に搬送する。
【００２３】
画像形成装置１０では、複数枚の記録材Ｐに対する連続画像形成時に、先に搬送された記録材Ｐに対する画像形成処理の実行中に、次の記録材Ｐの搬送を開始する。一方、記録材搬送機構においては、後述する単一のステッピングモータによって、給紙ローラ１５、搬送ローラ１６及び回転板１７が駆動される。したがって、複数枚の記録材Ｐに対する連続画像形成時には、搬送ローラ１６の回転による１枚の記録材Ｐの搬送中に回転板１７の回転及び給紙ローラ１５の回転が行われ、先の記録材Ｐを１ライン毎に間歇的に搬送する際の回転停止時に、ステッピングモータのモータ軸に作用する負荷が増加する。
【００２４】
図２は、上記記録材搬送機構の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。この発明の駆動制御装置１は、画像形成装置１０の各部の動作を統括して制御するＣＰＵ２に、電流値設定回路３及びドライバＩＣ４を接続して構成されている。ドライバＩＣ４には、記録材搬送機構に含まれる単一のステッピングモータＭ１が接続されており、上記のように、ステッピングモータＭ１の回転が、給紙ローラ１５、搬送ローラ１６及び回転板１７に供給される。
【００２５】
電流値設定回路３は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４及びトランジスタＴＲ１〜ＴＲ３によって構成されており、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ３のそれぞれのベース端子には、ＣＰＵ２の出力ポートＰ０〜Ｐ２が接続されている。抵抗Ｒ１は、５Ｖの電源と、互いに異なる抵抗値の抵抗Ｒ２〜Ｒ３と、の間に配置されており、一例として、Ｒ１＝Ｒ２＝１００Ω、Ｒ３＝２００Ω、Ｒ４＝５０Ωにされている。抵抗Ｒ２〜Ｒ４のそれぞれは、エミッタ端子を接地したトランジスタＴＲ１〜ＴＲ３のコレクタ端子に接続されている。
【００２６】
この構成により、電流値設定回路３は、ＣＰＵ２の出力ポートＰ０〜Ｐ２の電圧レベルに応じた電圧信号をドライバＩＣ４の入力端子Ｒｅｆに出力する。例えば、ＣＰＵ２の出力ポートＰ２のみがＨｉｇｈレベル（“Ｈ”）にされ、出力ポートＰ０，Ｐ１がＬｏレベル（“Ｌ”）にされると、トランジスタＴＲ１のみがオンし、ドライバＩＣ４の入力端子Ｒｅｆには、５Ｖ×１００Ω／（１００Ω＋１００Ω）＝２．５Ｖの選択信号が入力される。
【００２７】
一方、ＣＰＵ２は、ドライバＩＣ４に対してステッピングモータＭ１の相数に対応した数の制御信号（駆動パルス信号）を出力する。ドライバＩＣ４は、選択信号の電圧レベルに応じた電流値で、制御信号に基づいてステッピングモータＭ１を駆動する。ドライバＩＣ４は、選択信号が５Ｖのとき、１．５Ａの電流をステッピングモータＭ１に供給する。したがって、上記の例のように、制御信号が２．５Ｖのときには、ドライバＩＣ４は、ステッピングモータＭ１に対して０．７５Ａの電流を供給する。
【００２８】
また、ＣＰＵ２には、回転板１７にステッピングモータＭ１の回転を供給するクラッチＣＬのドライバＤＲが接続されている。ＣＰＵ２は、記録材Ｐの給紙時にドライバＤＲに対して所定のタイミングで制御信号を出力し、ステッピングモータＭ１の回転を常時給紙ローラ１５及び搬送ローラ１６に供給するとともに、回転板１７に選択的に供給する。このため、回転板１７に対する回転の供給状態に応じて、ステッピングモータＭ１のモータ軸の負荷状態が変動する。したがって、ＣＰＵ２は、ドライバＤＲに対する制御信号の出力状態から、ステッピングモータＭ１のモータ軸の負荷状態を認識できる。
【００２９】
図３は、上記記録材搬送機構の駆動制御装置を構成するＣＰＵのメモリにおける記憶内容を示す図である。ＣＰＵ２のメモリ（この発明の記憶手段である。）には、図３に示すように、ステッピングモータＭ１の起動時、定速回転時、停止時及び停止後にドライバＩＣ４からステッピングモータＭ１に供給すべき電流値と、モータ軸の負荷状態との関係を表すテーブルＴ１が記憶されている。ＣＰＵ２は、このテーブルＴ１を参照してドライバＤＲに対する制御信号の出力状態に応じた電流値を決定し、モータ軸の負荷状態に応じた電流がステッピングモータＭ１に供給されるように、出力ポートＰ０〜Ｐ２の電圧レベルを設定する。
【００３０】
ここに、低負荷時とは、１枚の記録材Ｐの搬送のみが行われている状態であり、ドライバＤＲに対する制御信号が出力されておらず、搬送ローラ１６によって記録材Ｐが間歇搬送される画像形成中に回転板１７が動作されない状態である。また、高負荷時とは、複数枚の記録材Ｐに対する連続画像形成時において、搬送ローラ１６によって先の記録材Ｐが間歇搬送される画像形成中に、ドライバＤＲに対する制御信号が出力され、次の記録材Ｐの給紙のために回転板１７が動作される状態である。後の記録材Ｐを給紙するために回転板１７を上昇及び下降させる際に、クラッチＣＬを介してステッピングモータＭ１を回転板１７に接続すると、ステッピングモータＭ１の回転軸に回転板１７の昇降動作が負荷として作用し、先の記録材Ｐを間歇搬送のための回転力を搬送ローラ１６に供給しているステッピングモータＭ１の回転軸に作用する負荷が増加し、ステッピングモータＭ１の回転停止時における記録材Ｐの停止位置に誤差を生じる。
【００３１】
そこで、この発明では、少なくとも高負荷時におけるステッピングモータＭ１の停止直後の所定期間において、ステッピングモータＭ１に十分に高い電流を印加することにより、回転停止時にステッピングモータＭ１に大きなトルクを発生させて回転軸を確実に停止させることができるようにし、記録材Ｐを適正な位置に停止させるようにしている。
【００３２】
なお、停止直後にステッピングモータＭ１に高い電流を印加する期間は、例えば、１０ｍｓｅｃ程度の時間である。
【００３３】
また、この例では、低負荷時と高負荷時とで起動時、定速回転時及び停止時のそれぞれの電流値は同一にしているが、各期間における高負荷時の電流値を定負荷時の電流値より高く設定してもよい。
【００３４】
さらに、負荷状態が３種類以上にわたって変化する場合に、回転停止後における電流値をそれぞれの負荷状態に応じて設定するようにしてもよい。
【００３５】
図４は、上記記録材搬送機構の駆動制御装置の高負荷時におけるステッピングモータに対する印加電流、記録材の搬送速度、及び、ＣＰＵの出力ポートの状態を示す図である。ＣＰＵ２はメモリに格納されているテーブルＴ１が記憶する電流値を実現できるように、出力ポートＰ１〜Ｐ３の状態を設定する。即ち、ＣＰＵ２は、ステッピングモータＭ１の起動時及び停止時に、ポートＰ１のみを“Ｈ”にし、ポートＰ０，Ｐ２を“Ｌ”にする。これによって、ドライバＩＣ４の入力端子Ｒｅｆには電圧設定回路３から５×２００／（１００＋２００）＝３．３３Ｖの電圧が印加され、ドライバＩＣ４からステッピングモータＭ１に供給される電流値は１．５×３．３３／５＝１．０Ａとなる。
【００３６】
また、ＣＰＵ２は、ステッピングモータＭ１の定速回転時に、ポートＰ２のみを“Ｈ”にし、ポートＰ０，Ｐ１を“Ｌ”にする。これによって、ドライバＩＣ４の入力端子Ｒｅｆには電圧設定回路３から５×１００／（１００＋１００）＝２．５Ｖの電圧が印加され、ドライバＩＣ４からステッピングモータＭ１に供給される電流値は１．５×２．５／５＝０．７５Ａとなる。
【００３７】
さらに、ＣＰＵ２は、ステッピングモータＭ１の回転停止直後に、ポートＰ０〜Ｐ２の全てを“Ｌ”にする。これによって、ドライバＩＣ４の入力端子Ｒｅｆには電圧設定回路３から５Ｖの電圧が印加され、ドライバＩＣ４からステッピングモータＭ１に供給される電流値は１．５Ａとなる。
【００３８】
なお、ＣＰＵ２は、起動時から停止時までの間にわたって、ステッピングモータＭ１の各相に対して所定の位相差の駆動パルスを供給する。これによって、ステッピングモータＭ１の回転軸が起動時から停止時までの間において回転し、図４に示す搬送ローラ１６の搬送速度が実現される。また、ＣＰＵ２は、停止直後における１０ｍｓｅｃ程度の所定期間にわたって、ステッピングモータＭ１の特定の単一の相に対してのみ駆動パルスを供給する。これによって、回転停止直後におけるステッピングモータＭ１に十分なトルクを発生させることができ、回転軸の停止位置に誤差を生じることを防止することができ、記録材Ｐを適正な位置に正確に停止させることができる。
【００３９】
また、起動時から定速回転時を経て停止時に至る間の回転軸の回転中においては、負荷状態に拘わらず一定の電流がステッピングモータＭ１に供給されるため、ステッピングモータＭ１やドライバＩＣ４に過大な発熱を生じることがなく、電子部品の故障や寿命の短縮を生じることがないとともに、回転時に過大な騒音を生じることもない。
【００４０】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００４１】
（１）ステッピングモータに供給される電流の電流値を、モータ軸の回転停止直後に一時的に高くすることにより、回転停止時にモータ軸が過剰に回転することを防止でき、記録材の適正な搬送量を維持することができる。また、モータ軸の回転停止後に電流値を高くするため、回転時に電流値を高くした場合のように、ステッピングモータやドライバＩＣの発熱量が大きくなったり、ステッピングモータの回転音が高くなることがない。このため、搬送機構の動作不良や故障の発生、及び、騒音の発生を確実に防止することができる。
【００４２】
また、ステッピングモータに供給される電流の電流値を、モータの制御信号を回転停止状態にした直後に、回転停止時のモータ軸の負荷状態に基づいて決定された値に一時的に高くすることにより、回転停止時に作用する負荷の慣性力によるモータ軸の過回転を防止するために十分な電流を与えることができるとともに、負荷が小さい状態で過剰な電流が印加されることを確実に防止できる。
【００４３】
さらに、記録材の搬送状態に応じた電流値を記憶手段から読み出してステッピングモータに供給することにより、モータ軸に作用する負荷状態に影響を与える記録材の搬送状態に応じて予め設定された電流を制御信号を回転停止状態にした直後のステッピングモータに供給することができ、回転停止時におけるモータ軸の負荷状態に応じて最適な電流値を設定することができる。
【００４４】
（２）画像形成装置の各部の動作を統括して制御する制御部から、制御信号を回転停止状態にした直後に一時的にステッピングモータに印加する電流値を決定するための選択信号を出力することにより、回転停止時のモータ軸に作用する負荷に影響を与える画像形成装置の各部の動作を制御する制御部から出力される選択信号に基づいて、モータ軸の負荷状態に応じた電流値を正確に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る記録材搬送機構の駆動制御装置が適用される画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】上記記録材搬送機構の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】上記記録材搬送機構の駆動制御装置を構成するＣＰＵのメモリにおける記憶内容を示す図である。
【図４】上記記録材搬送機構の駆動制御装置の高負荷時におけるステッピングモータに対する印加電流、記録材の搬送速度、及び、ＣＰＵの出力ポートの状態を示す図である。
【符号の説明】
２−ＣＰＵ
３−電圧設定回路
４−ドライバＩＣ
１０−画像形成装置
１１−給紙部
１２−画像形成部
１４−搬送経路
１５−給紙ローラ
１６−搬送ローラ
１７−回転板
Ｐ−記録材

Claims (2)

1. 給紙ローラ及び搬送ローラに回転を供給するステッピングモータの回転を制御して記録材を一定の搬送量ずつ間歇的に搬送する記録材搬送機構の駆動制御装置において、
   単一の記録材の搬送時及び複数枚の記録材の連続搬送時のそれぞれについて回転停止時のモータ軸の負荷状態に基づいて予め設定された電流値を記憶する記録手段を備え、単一の記録材の搬送時であるか複数枚の記録材の連続搬送時であるかに応じて記憶手段の記憶内容を参照して決定した回転の電流よりも高い電流をモータの制御信号を回転停止状態にした直後に一時的に供給することを特徴とする記録材搬送機構の駆動制御装置。
2. 前記モータの制御信号を回転停止状態にした直後に一時的に供給する電流は、画像形成装置の各部の動作を統括して制御する制御部から出力される選択信号に基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の記録材搬送機構の駆動制御装置。

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