JP5431837B2 - 画像形成装置、制御装置、及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、制御装置、及び制御方法に関する。

ロール状の記録媒体（印刷用紙）に画像形成を行う画像形成装置は、ステッピングモータにより駆動される紙送りローラで用紙を搬送し、搬送された用紙の上に画像を形成する。ロール状の印刷用紙を搬送する際、紙送りローラが十分な用紙搬送力（引き込み力）を有していないと、モータ脱調や印字つぶれなどの障害が発生する可能性がある。

紙送りローラの用紙搬送力は、紙送りローラを駆動するステッピングモータのトルクに依存することが多い。従って、トルクのあるステッピングモータ、あるいは、２個のステッピングモータのトルクに相当するトルクを有するダブルモータを使用すれば、紙送りローラは十分な用紙搬送力を得ることができる。しかし、コスト、あるいは、実装スペースにおける問題から、これらのステッピングモータの使用が制限される場合がある。

特許文献１には、ステッピングモータの温度が所定値以上になった場合に、パルスレートテーブルに基づいてパルスレートを変更し、記録紙の送りムラを防止する技術が開示されている。特許文献２には、ステッピングモータのスタート時は自起動領域の速度から立ち上げ、時間をかけて所定速度まで加速した後、定速運転に入り、モータの脱調をなくす技術が開示されている。また、特許文献３には、ステッピングモータを駆動する駆動周波数を負荷に応じて変化させる技術が開示されている。

特開平５−２７８９３５号公報 特開平４−１３１２６５号公報 特開平５−２６２００４号公報

しかしながら、上述の技術では、十分な用紙搬送力が得られていない可能性もあり、また、ステッピングモータの駆動周波数を変更することによって、印字速度が受ける影響について十分に考慮されていない可能性が高い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、印字速度を低下させることなく、十分な用紙搬送力を確保することができる画像形成装置、制御装置、及び制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、記録媒体を搬送する搬送手段を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を動作させるための電源と、前記駆動手段が駆動を開始してから定速駆動するまでの加速区間において、第１のステップ数と第１の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第１の制御モードと、前記第１のステップ数よりも大きな第２のステップ数と、前記第１の起動周波数よりも大きな第２の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第２の制御モードとを備え、制御モードに基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、前記電源の電圧が所定の電圧以下である場合に、前記制御モードとして前記第２の制御モードを選択する選択手段と、を備える。この構成によれば、電源の電圧が所定の電圧以下である場合には、選択手段が第２の制御モードを選択し、制御手段は第２の制御モードで駆動手段の制御を行うため、電源の電圧が所定の電圧以下であるために駆動手段のトルクが低下した場合にも、印字速度を低下させることなく、十分な用紙搬送力を確保することができる。

上記構成において、前記選択手段は、周囲の温度が所定の温度以下である場合に、前記制御モードとして前記第２の制御モードを選択する構成を採用できる。この構成によれば、周囲の温度が所定の温度以下であるために駆動手段のトルクが低下した場合にも、印字速度を低下させることなく、十分な用紙搬送力を確保することができる。

本発明に係る制御装置は、記録媒体を搬送する搬送手段を駆動する駆動手段が駆動を開始してから定速駆動するまでの加速区間において、第１のステップ数と第１の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第１の制御モードと、前記第１のステップ数よりも大きな第２のステップ数と、前記第１の起動周波数よりも大きな第２の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第２の制御モードとを備え、制御モードに基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、前記駆動手段を動作させるための電源の電圧が所定の電圧以下である場合に、前記制御モードとして前記第２の制御モードを選択する選択手段と、を備える。この構成によれば、電源の電圧が所定の電圧以下である場合には、選択手段が第２の制御モードを選択し、制御手段は第２の制御モードで駆動手段の制御を行うため、印字速度を低下させることなく、十分な用紙搬送力を確保することができる。

本発明に係る制御方法は、記録媒体を搬送する搬送手段を駆動する駆動手段が駆動を開始してから定速駆動するまでの加速区間において、第１のステップ数と第１の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第１の制御モードと、前記第１のステップ数よりも大きな第２のステップ数と、前記第１の起動周波数よりも大きな第２の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第２の制御モードとのうち、いずれかの制御モードに基づいて前記駆動手段を制御する制御ステップと、前記駆動手段を動作させるための電源の電圧が所定の電圧以下である場合に、前記制御モードとして前記第２の制御モードを選択する選択ステップと、を有する。この構成によれば、電源の電圧が所定の電圧以下である場合には、選択ステップにおいて第２の制御モードが選択され、制御手ステップでは第２の制御モードで駆動手段の制御を行うため、印字速度を低下させることなく、十分な用紙搬送力を確保することができる。

本発明によれば、印字速度を低下させることなく、十分な用紙搬送力を確保することができる。

本発明が適用される画像形成装置のシステム構成の一例を示す模式図である。 制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 制御装置の機能ブロック図である。 制御装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 加速区間におけるステップ数と、モータ周波数との関係の一例を示す図である。 最高速度到達時における印字速度を算出するための図の一例である。 中間速度付近における印字速度を算出するための図の一例である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明が適用される画像形成装置のシステム構成の一例を示す模式図である。本実施例では、画像形成装置はサーマルプリンタであるとして説明を行う。

図１の画像形成装置１００は、ステッピングモータ（駆動手段）１０、紙送りローラ（搬送手段）２０、制御装置３０、モータ４０、プラテン５０、サーマルヘッド６０、ロール状の印刷用紙（以後、単に印刷用紙と記載する）７０、外気温計８０、及びバッテリ９０を備える。

ステッピングモータ１０は、制御装置３０の制御に基づいて、紙送りローラ２０を回転駆動する。

紙送りローラ２０は、ステッピングモータ１０により回転駆動される。紙送りローラ２０は、回転により印刷用紙７０を搬送する。

制御装置３０は、各装置からの入力に基づいて、画像形成装置１００全体を制御する。制御装置３０は、情報処理装置２００等から画像形成の対象となる画像データを入力する。制御装置３０は、ステッピングモータ１０を制御して紙送りローラ７０を駆動するとともに、サーマルヘッド６０を駆動することにより、印刷用紙７０に画像を形成する。

モータ４０は、制御装置３０の制御に基づいて、プラテン５０を回転駆動する。

プラテン５０は、モータ４０により回転駆動される。プラテン５０は、印刷用紙７０を、サーマルヘッド６０との間で挟持しつつ、連続的に送り出す。

サーマルヘッド６０は、例えば、多数の発熱体がライン状に配列された構成を有する。サーマルヘッド６０の発熱体は、印刷イメージに応じた電流が、制御装置３０の制御に基づいて供給されることにより発熱する。

印刷用紙７０は、画像形成装置１００の所定の位置にセットされる。印刷用紙７０は、例えば、感熱紙で構成される。印刷用紙７０は、紙送りローラ２０によって搬送される。サーマルヘッド６０の発熱体が発熱すると、印刷用紙７０の印刷面に設けられた発熱体が電気的に動作して、画像が形成される。

外気温計８０は、画像形成装置１００が設置された環境の温度を計測し、制御装置３０へ出力する。

バッテリ９０は、画像形成装置１００が備える各部に電力を供給する。また、バッテリ９０は、制御装置３０にバッテリの電圧情報を出力する。

次に、図２を用いて制御装置３０のハードウェア構成について説明する。図２は、制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。

制御装置３０は、入出力部３０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０２、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）３０３、及びＲＡＭ（Random Access Memory）３０４を備える。

入出力部３０１は、情報処理装置２００、外気温計８０、及びバッテリ９０からデータを入力する。また入出力部３０１は、ステッピングモータ１０、モータ４０、及びサーマルヘッド６０に制御信号を出力する。ＲＯＭ３０２は、制御部３０６の制御モードを選択するためのプログラム、及び各制御モードで使用される設定値（詳細は後述する）等を格納する。ＣＰＵ３０３は、ＲＯＭ３０２に格納されたプログラムを読み込んで実行する。ＲＡＭ３０４は、プログラムを実行する際に使用される一時的なデータを保存する。

次に、制御装置３０が有する機能について説明する。図３は、制御装置３０の機能ブロック図である。制御装置３０は、選択部（選択手段）３０５と、制御部（制御手段）３０６とを備える。選択部３０５及び制御部３０６は、制御プログラムに従って各種の処理を実行するＣＰＵ３０３に相当する。

選択部３０５は、外気温計８０から画像形成装置１００が設置された周囲の温度を取得する。また、選択部３０５は、バッテリ９０からバッテリの電圧情報を取得する。選択部３０５は、周囲の温度及びバッテリの電圧情報から、ステッピングモータ１０のトルクが低下する可能性があるか否か判定し、判定結果に基づいて、後述される第１の制御モード及び第２の制御モードのいずれか一つを制御部３０６の制御モードとして選択する。選択部３０５は、選択した制御モードを、制御部３０６に出力する。第１の制御モード及び第２のモードには、それぞれ、ステッピングモータ１０が駆動を開始してから定速駆動するまでの加速区間におけるステップ数と、ステッピングモータ１０の起動周波数が設定される。

第１の制御モードは、用紙の搬送に必要とされる用紙搬送力を実現できるトルクをステッピングモータ１０が出力できる場合に使用される。第１の制御モードのステップ数は、例えば１２ステップとすることができ、第１の制御モードの起動周波数は例えば１０００ｐｐｓ（pulse per second）とすることができる。第２の制御モードは、ステッピングモータ１０が出力するトルクが低下し、用紙の搬送に必要とされる用紙搬送力を実現できない可能性がある場合に使用される。第２の制御モードのステップ数は、例えば３２ステップとすることができ、第２の制御モードの起動周波数は例えば１３００〜１４００ｐｐｓの間の値とすることができる。なお、第１の制御モード及び第２の制御モードのステップ数及び起動周波数は本実施例に限定されるものではない。ただし、第２の制御モードのステップ数及び起動周波数は、それぞれ、第１の制御モードのステップ数及び起動周波数よりも大きな値をとる。

制御部３０６は、選択部３０５から受付けた制御モードに基づいて、ステッピングモータ１０の駆動を制御する。

次に、図４を参照して、制御装置３０が実行する処理について説明する。図４は、制御装置３０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

まず、選択部３０５は、外気温及びバッテリ電圧の情報を取得する（ステップＳ１１）。次に、選択部３０５は、外気温が所定の温度（しきい値）以下となっているか、また、バッテリ電圧が所定の電圧（しきい値）以下となっているか判定する（ステップＳ１２）。外気温がしきい値以下となっている場合、及び、バッテリ電圧がしきい値以下となっている場合、ステッピングモータ１０のトルクが低下するからである。

選択部３０５は、ステップＳ１２での判定がＹＥＳの場合、制御部３０６の制御モードとして、第２の制御モードを選択する（ステップＳ１３）。一方、選択部３０５は、ステップＳ１２での判定がＮＯの場合、制御部３０６の制御モードとして、第１の制御モードを選択する（ステップＳ１４）。

制御部３０６は、選択された制御モードに基づいて、ステッピングモータ１０の駆動を制御し（ステップＳ１５）、処理を終了する。

次に、図５を参照して、加速区間におけるステップ数とモータ周波数との関係について説明する。図５は、加速区間におけるステップ数とモータ周波数との関係を示す図である。図５中のＡは、加速区間におけるステップ数が１２ステップであり、かつ、モータ起動周波数が１０００ｐｐｓの場合（第１の制御モード）における、ステッピングモータ１０の加速カーブを示している。また、図５中のＢは、加速区間におけるステップ数が３２ステップであり、かつ、モータ起動周波数が１４００ｐｐｓの場合（第２の制御モード）における、ステッピングモータ１０の加速カーブを示している。

図５から明らかなように、Ａで示される第１の制御モードにおける加速カーブに対して、Ｂに示される第２の制御モードにおける加速カーブは緩やかになっている。つまり、加速区間におけるステップ数を１２から３２に変更することによって、ステッピングモータ１０はより緩やかに加速することとなるため、モータ脱調の減少や、用紙搬送力の向上が期待できる。

しかし、加速が緩やかになると、印字速度が低下する可能性がある。そこで、第２の制御モードでは、モータの起動周波数を第１の制御モードの１０００ｐｐｓから１４００ｐｐｓに変更し、加速の緩和による印刷速度の低下を抑制している。

サーマルプリンタの印字において、ステッピングモータ１０の回転速度が最高速度に達してしまえば印字速度はそのまま一定である。しかし、バッテリを用いて駆動するサーマルプリンタなどでは自動分割制御を行っており、印字率（１ドットライン中の黒部分の割合）により、数ドットライン単位でステッピングモータ１０の加速又は減速を行う。そのため、バッテリを用いて駆動するサーマルプリンタなどでは、ステッピングモータ１０の回転速度が最高速度まで達しない中間速度で印字する場合が多い。そこで、第１の制御モード及び第２の制御モードに基づいてステッピングモータ１０を制御した場合の印字速度について説明する。

まず、図６を参照して、ステッピングモータ１０が最高速度に到達した場合における印字速度について説明する。図６は、最高速度到達時における印字速度を算出するための図である。

図６（ａ）は、加速区間におけるステップ数が１２ステップであり、かつ、モータ起動周波数が１０００ｐｐｓの場合（第１の制御モード）における印字速度を算出するための図である。また、図６（ｂ）は、加速区間におけるステップ数が３２ステップであり、かつ、モータ起動周波数が１４００ｐｐｓの場合（第２の制御モード）における印字速度を算出するための図である。

第１の制御モード及び第２の制御モードにおける印字速度の比較は、図６（ａ）及び図６（ｂ）のそれぞれにおいて、ハッチングが施された部分の面積の比較により行うことができる。
図６（ａ）において、ハッチングを施された部分の面積（ｉ）＋（ｉｉ）＋（ｉｉｉ）は、６４２４０である。また、図６（ｂ）において、ハッチングを施された部分の面積（ｉ）＋（ｉｉ）は、５９２４０である。従って、第２の制御モードにおける最高速度到達時での印字速度は、第１の制御モードにおける印字速度よりも、若干低下している。しかし、前述した通り、バッテリを用いて駆動するサーマルプリンタでは、ステッピングモータ１０の回転速度が最高速度まで到達することは少なく、ステッピングモータ１０は、中間速度で使用されることが多い。

そこで、図７を参照して、第１の制御モード及び第２の制御モードに基づいて制御されるステッピングモータ１０の中間速度付近における印字速度を比較する。図７は、ステッピングモータ１０の中間速度付近における印字速度を算出するための図である。図７（ａ）は、加速区間におけるステップ数が１２ステップであり、かつ、モータ起動周波数が１０００ｐｐｓの場合（第１の制御モード）における印字速度を算出するための図である。また、図７（ｂ）は、加速区間におけるステップ数が３２ステップであり、かつ、モータ起動周波数が１４００ｐｐｓの場合（第２の制御モード）における印字速度を算出するための図である。

図７（ａ）において、ハッチングを施された部分の面積（ｉ）＋（ｉｉ）は、７８６０である。また、図７（ｂ）において、ハッチングを施された部分の面積（ｉ）＋（ｉｉ）は、１２０８０である。つまり、中間速度付近での印字速度では、第２の制御モードにおける印字速度が、第１の制御モードにおける印字速度よりも速くなる。従って、第２の制御モードの起動周波数を第１の制御モードの起動周波数よりも高く設定することにより、全体として印字速度の低下が抑制される。

以上の説明から明らかなように、上述した実施形態によれば、画像形成装置１００は、選択部３０５が、ステッピングモータ１０のトルクの低下が見込まれる場合には、第２の制御モードを制御モードとして選択し、制御部３０６は第２の制御モードでステッピングモータ１０の駆動を制御するため、印字速度を低下させることなく、十分な用紙搬送力を確保することができる。

また、選択部３０５は、バッテリ９０の電圧が所定の電圧以下である場合に、第２の制御モードを選択するため、ステッピングモータ１０のトルクの低下が見込まれるバッテリ低電圧時においても、印字速度を低下させることなく、十分な用紙搬送力を確保することができる。

また、選択部３０５は、周囲の温度が所定の温度以下である場合に、第２の制御モードを選択するため、ステッピングモータ１０のトルクの低下が見込まれる低温時においても、印字速度を低下させることなく、十分な用紙搬送力を確保することができる。

制御装置３０の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムが記録されている記録媒体を、画像形成装置１００に供給し、ＣＰＵ３０３が記憶媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによっても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、又はＳＤカードなどがある。

上述した実施の形態は、本発明の実施形態の一部である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

本実施例では、画像形成装置１００はサーマルプリンタであり、印刷用紙７０は感熱紙であった。しかし、画像形成装置１００は、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ等であっても良く、また印刷用紙７０は、感熱紙ではなくロール状の普通紙であっても良い。

１０…ステッピングモータ
２０…紙送りローラ
３０…制御装置
７０…ロール状の記録媒体
８０…外気温計
９０…バッテリ
１００…画像形成装置
３０５…選択部
３０６…制御部

Claims (4)

1. 記録媒体を搬送する搬送手段を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段を動作させるための電源と、
   前記駆動手段が駆動を開始してから定速駆動するまでの加速区間において、第１のステップ数と第１の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第１の制御モードと、前記第１のステップ数よりも大きな第２のステップ数と、前記第１の起動周波数よりも大きな第２の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第２の制御モードとを備え、制御モードに基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、
   前記電源の電圧が所定の電圧以下である場合に、前記制御モードとして前記第２の制御モードを選択する選択手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記選択手段は、周囲の温度が所定の温度以下である場合に、前記制御モードとして前記第２の制御モードを選択することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 記録媒体を搬送する搬送手段を駆動する駆動手段が駆動を開始してから定速駆動するまでの加速区間において、第１のステップ数と第１の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第１の制御モードと、前記第１のステップ数よりも大きな第２のステップ数と、前記第１の起動周波数よりも大きな第２の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第２の制御モードとを備え、制御モードに基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、
   前記駆動手段を動作させるための電源の電圧が所定の電圧以下である場合に、前記制御モードとして前記第２の制御モードを選択する選択手段と、
   を備えることを特徴とする制御装置。
4. 記録媒体を搬送する搬送手段を駆動する駆動手段が駆動を開始してから定速駆動するまでの加速区間において、第１のステップ数と第１の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第１の制御モードと、前記第１のステップ数よりも大きな第２のステップ数と、前記第１の起動周波数よりも大きな第２の起動周波数とに基づいて前記駆動手段を制御する第２の制御モードとのうち、いずれかの制御モードに基づいて前記駆動手段を制御する制御ステップと、
   前記駆動手段を動作させるための電源の電圧が所定の電圧以下である場合に、前記制御モードとして前記第２の制御モードを選択する選択ステップと、
   を有することを特徴とする制御方法。

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