JP5806447B2 - 印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、モーター制御装置に関する。

ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御で駆動されるモーターとして、例えばプリンターには、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。このようなモーターは、駆動時に消費電力に応じて発熱する。この熱でモーターが高温になると、モーターの故障を引き起こすおそれがある。そこで、モーター駆動時にモーターに流れる電流を推定し、その電流の値に基づいて、モーターの温度を推定する方法ある。そして、推定される温度が閾値を超えると、例えば駆動の間に休止時間を挿入して、モーターの駆動を休止させるようにしている（休止モード）。

特開２００３−７９１７８号公報

休止モードを行うとスループットが低下する。このため、精度よくモーターの温度（言い換えるとモーターに流れる電流）を推定することが要求される。
しかながら、モーターには個体差があり、同一のパラメータを用いて電流を推定すると推定される電流の値のばらつきが大きくなるという問題がある。また、製品毎にモーター駆動時の電流を測定（実測）すれば、その測定値から各製品のパラメータを逆算することができ、精度の向上を図れるが、この場合時間や手間がかかる。
そこで、本発明は、モーターに流れる電流を高精度に、且つ、簡易に推定することを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、モーターをＰＷＭ制御で駆動させるＰＷＭ電圧制御部と、前記モーターに供給する電流を制御する電流制御部と、前記ＰＷＭ電圧制御部で求められた前記ＰＷＭ制御のデューティに基づいて、前記モーターに関するパラメータを用いて前記モーターに流れる電流を推定する推定部と、を備え、前記パラメータは、前記電流制御部で前記モーターを制御することによって算出されることを特徴とするモーター制御装置である。

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。

プリンターの全体構成のブロック図である。 図２Ａはプリンターの全体構成の概略図であり、図２Ｂはプリンターの全体構成の横断面図である。 印刷時の処理のフロー図である。 搬送ユニットの構成の説明図である。 ロータリー式エンコーダーの構成の説明図である。 図６Ａは、正転時の出力信号の波形のタイミングチャートである。図６Ｂは、逆転時の出力信号の波形のタイミングチャートである。 搬送ユニット制御回路のブロック図である。 搬送モーターの駆動についての説明図である。 図９Ａは、搬送モーターを異なる速度プロファイルで動作させたときの速度変化の一例を示す図であり、図９Ｂは、そのときの電流変化を示す図である。 電流制御部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。

モーターをＰＷＭ制御で駆動させるＰＷＭ電圧制御部と、前記モーターに供給する電流を制御する電流制御部と、前記ＰＷＭ電圧制御部で求められた前記ＰＷＭ制御のデューティに基づいて、前記モーターに関するパラメータを用いて前記モーターに流れる電流を推定する推定部と、を備え、前記パラメータは、前記電流制御部で前記モーターを制御することによって算出されることを特徴とするモーター制御装置が明らかとなる。
このようなモーター制御装置によれば、モーターに流れる電流を、高精度に、且つ、簡易に推定することができる。

かかるモーター制御装置は、パラメータの値が温度に応じて変化しても、パラメータを簡易に算出でき、そのパラメータを用いてモーターに流れる電流を推定できるので、特に効果がある。

かかるモーター制御装置あって、前記電流制御部は、前記ＰＷＭ制御のデューティに対応するデジタル値をアナログ値に変換するデジタル−アナログ変換回路と、前記アナログ値と前記モーターの出力電圧との大小を比較する比較回路と、を有し、前記モーターの出力電圧が前記アナログ値よりも低いことを示す前記比較回路の出力に基づいて前記モーターに電流を供給し、前記モーターの出力電圧が前記アナログ値よりも低いことを示す前記比較回路の出力に基づいて前記モーターへの電流の供給を停止することが望ましい。
このようなモーター制御装置によれば、モーターに流れる電流を自動的に制御することができる。

かかるモーター制御装置あって、前記パラメータを算出するときには、前記モーターを前記電流制御部によって駆動させ、前記パラメータを算出するとき以外は、前記モーターを前記ＰＷＭ電圧制御部によって駆動させることが望ましい。
このようなモーター制御装置によれば、パラメータを算出するとき以外ではＰＷＭ制御でモーターを駆動させることで分解能を良くすることができる。

かかるモーター制御装置あって、前記推定部によって推定された前記モーターに流れる電流の値が閾値を超える場合、前記モーターの駆動を休止させることが望ましい。
このようなモーター制御装置によれば、モーターの故障を防止することができる。

以下の実施形態では、プリンターに設けられているモーター（例えば搬送モーター）を制御する場合について説明する。

＝＝＝プリンターの構成＝＝＝
＜インクジェットプリンターの構成について＞
図１は、本実施形態のプリンターの全体構成のブロック図である。また、図２Ａは、本実施形態のプリンターの全体構成の概略図である。また、図２Ｂは、本実施形態のプリンターの全体構成の横断面図である。以下、本実施形態のプリンターの基本的な構成について説明する。
本実施形態のプリンターは、搬送ユニット２０、キャリッジユニット３０、ヘッドユニット４０、検出器群５０、およびコントローラー６０を有する。外部装置であるコンピューター１１０から印刷データを受信したプリンター１は、コントローラー６０によって各ユニット（搬送ユニット２０、キャリッジユニット３０、ヘッドユニット４０）を制御する。コントローラー６０は、コンピューター１１０から受信した印刷データに基づいて、各ユニットを制御し、紙に画像を形成する。プリンター１内の状況は検出器群５０によって監視されており、検出器群５０は、検出結果をコントローラー６０に出力する。検出器群５０から検出結果を受けたコントローラー６０は、その検出結果に基づいて、各ユニットを制御する。

搬送ユニット２０は、媒体（例えば、紙Ｓなど）を印刷可能な位置に送り込み、印刷時に所定の方向（以下、搬送方向という）に所定の搬送量で紙を搬送させるためのものである。搬送ユニット２０は、給紙ローラー２１と、搬送モーター２２（ＰＦモーターとも言う）と、搬送ローラー２３と、プラテン２４と、排紙ローラー２５とを有する。給紙ローラー２１は、紙挿入口に挿入された紙をプリンター内に自動的に給紙するためのローラーである。給紙ローラー２１は、Ｄ形の断面形状をしており、円周部分の長さは搬送ローラー２３までの搬送距離よりも長く設定されているので、この円周部分を用いて紙を搬送ローラー２３まで搬送できる。搬送モーター２２は、紙を搬送方向に搬送するためのモーターであり、ＤＣモーターにより構成される。搬送ローラー２３は、給紙ローラー２１によって給紙された紙Ｓを印刷可能な領域まで搬送するローラーであり、搬送モーター２２によって駆動される。プラテン２４は、印刷中の紙Ｓを支持する。排紙ローラー２５は、印刷が終了した紙Ｓをプリンターの外部に排出するローラーである。この排紙ローラー２５は、搬送ローラー２３と同期して回転する。

キャリッジユニット３０は、ヘッドを所定の方向（以下、移動方向という）に移動（「走査」とも呼ばれる）させるためのものである。キャリッジユニット３０は、キャリッジ３１と、キャリッジモーター３２（ＣＲモーターとも言う）とを有する。キャリッジ３１は、移動方向に往復移動可能である。（これにより、ヘッドが移動方向に沿って移動する。）また、キャリッジ３１は、インクを収容するインクカートリッジを着脱可能に保持している。キャリッジモーター３２は、キャリッジ３１を移動方向に移動させるためのモーターであり、ＤＣモーターにより構成される。

ヘッドユニット４０は、紙にインクを吐出するためのものである。ヘッドユニット４０は、ヘッド４１を有する。ヘッド４１は、インク吐出部であるノズルを複数有し、各ノズルから断続的にインクを吐出する。このヘッド４１は、キャリッジ３１に設けられている。そのため、キャリッジ３１が移動方向に移動すると、ヘッド４１も移動方向に移動する。そして、ヘッド４１が移動方向に移動中にインクを断続的に吐出することによって、移動方向に沿ったドットライン（ラスタライン）が紙に形成される。

検出器群５０には、リニア式エンコーダー５１、ロータリー式エンコーダー５２、紙検出センサー５３、および光学センサー５４等が含まれる。リニア式エンコーダー５１は、キャリッジ３１の移動方向の位置を検出する。ロータリー式エンコーダー５２は、搬送ローラー２３の回転量を検出する。紙検出センサー５３は、印刷される紙の先端の位置を検出する。光学センサー５４は、キャリッジ３１に取付けられている発光部と受光部により、紙の有無を検出する。そして、光学センサー５４は、キャリッジ３１によって移動しながら紙の端部の位置を検出し、紙の幅を検出することができる。また、光学センサー５４は、状況に応じて、紙の先端（搬送方向下流側の端部であり、上端ともいう）・後端（搬送方向上流側の端部であり、下端ともいう）も検出できる。

コントローラー６０は、プリンターの制御を行うための制御ユニットである。なお、本実施形態において、コントローラー６０は搬送ユニット２０の搬送モーター２２やキャリッジユニット３０のキャリッジモーター３２の駆動を制御するモーター制御装置に相当する。コントローラー６０は、インターフェース部６１と、ＣＰＵ６２と、メモリー６３と、ユニット制御回路６４とを有する。インターフェース部６１は、外部装置であるコンピューター１１０とプリンター１との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ６２は、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリー６３は、ＣＰＵ６２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段を有する。ＣＰＵ６２は、メモリー６３に格納されているプログラムに従って、ユニット制御回路６４を介して各ユニットを制御する。

＜印刷動作について＞
図３は、印刷時の処理のフロー図である。以下に説明される各処理は、コントローラー６０が、メモリー６３内に格納されたプログラムに従って、各ユニットを制御することにより実行される。このプログラムは、各処理を実行するためのコードを有する。

印刷命令受信（Ｓ００１）：まず、コントローラー６０は、コンピューター１１０からインターフェース部６１を介して、印刷命令を受信する。この印刷命令は、コンピューター１１０から送信される印刷データのヘッダに含まれている。そして、コントローラー６０は、受信した印刷データに含まれる各種コマンドの内容を解析し、各ユニットを用いて、以下の給紙処理・搬送処理・インク吐出処理等を行う。

給紙処理（Ｓ００２）：給紙処理とは、印刷すべき紙をプリンター内に供給し、印刷開始位置（頭出し位置とも言う）に紙を位置決めする処理である。コントローラー６０は、給紙ローラー２１を回転させ、印刷すべき紙を搬送ローラー２３まで送る。コントローラー６０は、搬送ローラー２３を回転させ、給紙ローラー２１から送られてきた紙を印刷開始位置に位置決めする。紙が印刷開始位置に位置決めされたとき、ヘッド４１の少なくとも一部のノズルは、紙と対向している。

ドット形成処理（Ｓ００３）：ドット形成処理とは、移動方向に沿って移動するヘッドからインクを断続的に吐出させ、紙上にドットを形成する処理である。コントローラー６０は、キャリッジモーター３２を駆動し、キャリッジ３１を移動方向に移動させる。そして、コントローラー６０は、キャリッジ３１が移動している間に、印刷データに基づいてヘッドからインクを吐出させる。ヘッドから吐出されたインク滴が紙上に着弾すれば、紙上にドットが形成される。移動するヘッドからインクが断続的に吐出されるので、紙上には移動方向に沿った複数のドットからなるドット列が形成される。

搬送処理（Ｓ００４）：搬送処理とは、紙をヘッドに対して搬送方向に沿って相対的に移動させる処理である。コントローラー６０は、搬送モーター２２を駆動し、搬送ローラーを回転させて紙を搬送方向に搬送する。この搬送処理により、ヘッド４１は、先ほどのドット形成処理によって形成されたドットの位置とは異なる位置に、ドットを形成することが可能になる。

排紙判断（Ｓ００５）：コントローラー６０は、印刷中の紙の排紙の判断を行う。印刷中の紙に印刷すべきデータが残っていれば、排紙は行われない。そして、コントローラー６０は、印刷すべきデータがなくなるまで、ドット形成処理と搬送処理とを交互に繰り返し、ドットから構成される画像を徐々に紙に印刷する。

排紙処理（Ｓ００６）：印刷中の紙に印刷すべきデータがなくなれば、コントローラー６０は、排紙ローラーを回転させることにより、その紙を排紙する。なお、排紙を行うか否かの判断は、印刷データに含まれる排紙コマンドに基づいても良い。

印刷終了判断（Ｓ００７）：次に、コントローラー６０は、印刷を続行するか否かの判断を行う。次の紙に印刷を行うのであれば、印刷を続行し、次の紙の給紙処理を開始する。次の紙に印刷を行わないのであれば、印刷動作を終了する。

＝＝＝搬送処理＝＝＝
＜搬送処理について＞
図４は、搬送ユニット２０の構成の説明図である。なお、これらの図において、既に説明された構成要素については、同じ符号を付しているので、説明を省略する。
搬送ユニット２０は、コントローラー６０からの搬送指令に基づいて、所定の駆動量にて搬送モーター２２を駆動させる。搬送モーター２２は、指令された駆動量に応じて回転方向の駆動力を発生する。搬送モーター２２は、この駆動力を用いて搬送ローラー２３を回転させる。また、搬送モーター２２は、この駆動力を用いて排紙ローラー２５を回転させる。つまり、搬送モーター２２が所定の駆動量を発生すると、搬送ローラー２３と排紙ローラー２５は所定の回転量にて回転する。搬送ローラー２３と排紙ローラー２５が所定の回転量にて回転すると、紙は所定の搬送量にて搬送される。搬送ローラー２３と排紙ローラー２５は同期して回転しているため、搬送ローラー２３及び排紙ローラー２５の少なくとも一方に紙が接触していれば、紙は搬送ユニット２０によって搬送可能である。
紙の搬送量は、搬送ローラー２３の回転量に応じて定まる。したがって、搬送ローラー２３の回転量が検出できれば、紙の搬送量も検出可能である。そこで、搬送ローラー２３の回転量を検出するため、ロータリー式エンコーダー５２が設けられている。

＜ロータリー式エンコーダーの構成について＞
図５は、ロータリー式エンコーダーの構成の説明図である。なお、これらの図において、既に説明された構成要素については、同じ符号を付しているので、説明を省略する。
ロータリー式エンコーダー５２は、スケール５２１と検出部５２２とを有する。

スケール５２１は、所定の間隔毎に設けられた多数のスリットを有する。このスケール５２１は、搬送ローラー２３に設けられている。つまり、スケール５２１は、搬送ローラー２３が回転すると、一緒に回転する。例えば、搬送ローラー２３が紙Ｓを１／１４４０インチ分の搬送を行うように回転すると、スケール５２１は、検出部５２２に対して、１スリット分だけ回転する。

検出部５２２は、スケール５２１と対向して設けられており、プリンター本体側に固定されている。検出部５２２は、発光ダイオード５２２Ａと、コリメータレンズ５２２Ｂと、検出処理部５２２Ｃとを有しており、検出処理部５２２Ｃは、複数（例えば、４個）のフォトダイオード５２２Ｄと、信号処理回路５２２Ｅと、２個のコンパレーター５２２Ｆａ、５２２Ｆｂとを備えている。

発光ダイオード５２２Ａは、両端の抵抗を介して電圧Ｖｃｃが印加されると光を発する。この光はコリメータレンズ５２２Ｂに入射される。コリメータレンズ５２２Ｂは、発光ダイオード５２２Ａから発せられた光を平行光とし、スケール５２１に平行光を照射する。スケール５２１に設けられたスリットを通過した平行光は、固定スリット（不図示）を通過して、各フォトダイオード５２２Ｄに入射する。フォトダイオード５２２Ｄは、入射した光を電気信号に変換する。各フォトダイオードから出力される電気信号は、コンパレーター５２２Ｆａ、５２２Ｆｂにおいて比較され、比較結果がパルスとして出力される。そして、コンパレーター５２２Ｆａ、５２２Ｆｂから出力されるパルスＥＮＣ−Ａ及びパルスＥＮＣ−Ｂが、ロータリー式エンコーダー５２の出力となる。

＜ロータリー式エンコーダーの信号について＞
図６Ａは、搬送モーター２２が正転しているときの出力信号の波形のタイミングチャートである。図６Ｂは、搬送モーター２２が逆転しているときの出力信号の波形のタイミングチャートである。

図に示された通り、搬送モーター１２の正転時および逆転時のいずれの場合であっても、パルスＥＮＣ−ＡとパルスＥＮＣ−Ｂとは、位相が９０度ずれている。搬送モーター２２が正転しているとき、すなわち、紙Ｓが搬送方向に搬送されているときは、パルスＥＮＣ−Ａは、パルスＥＮＣ−Ｂよりも９０度だけ位相が進んでいる。一方、搬送モーター２２が逆転しているとき、すなわち、紙Ｓが搬送方向とは逆方向に搬送されているときは、パルスＥＮＣ−Ａは、パルスＥＮＣ−Ｂよりも９０度だけ位相が遅れている。各パルスの１周期Ｔは、搬送ローラー２３がスケール５２１のスリットの間隔（例えば、１／１４４０インチ（１インチ＝２．５４ｃｍ））分だけ回転する時間に等しい。

コントローラー６０がパルス信号の数をカウントすれば、搬送ローラー２３の回転量を検出できるので、紙の搬送量を検出することができる。また、コントローラー６０が各パルスの１周期Ｔを検出すれば、搬送ローラー２３の回転速度を検出できるので、紙の搬送速度を検出することができる。

＝＝＝搬送ユニット制御回路＝＝＝
＜搬送ユニット制御回路の構成について＞
図７は、搬送ユニット制御回路７０の構成を示したブロック図である。搬送ユニット制御回路７０は、搬送ユニット２０を制御するものであり、図１に示すように前述のユニット制御回路６４に設けられている。

この搬送ユニット制御回路７０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電圧制御部７８と、電流制御部７９と、推定部８０とを有する。

位置演算部７１は、ロータリー式エンコーダー５２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搬送モーター２２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搬送モーター２２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、ＣＰＵ６２から送られてくる目標位置と、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、メモリー６３に格納されている。

速度演算部７４は、ロータリー式エンコーダー５２の出力パルスに基づいて、搬送モーター２２の回転速度を演算する。すなわち、速度演算部７４は、ロータリー式エンコーダー５２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搬送モーター２２の回転速度を演算する。

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、ロータリー式エンコーダー５２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。

スイッチＳＷは、加算器７７の加算結果の出力先を、ＰＷＭ電圧制御部７８、又は、電流制御部７９に切り替える。

ＰＷＭ電圧制御部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。そして、ＰＷＭ電圧制御部７８は、この指令信号に基づいて、搬送モーター２２をＰＷＭ制御で駆動させる。なお、本実施形態では、搬送モーター２２をＰＩＤ制御する。ＰＩＤ制御では、搬送ユニット制御回路７０は、目標回転位置と、ロータリー式エンコーダー５２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、搬送ユニット制御回路７０は、この目標回転速度と、ロータリー式エンコーダー５２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、搬送モーター２２の制御を行う。

電流制御部７９は、加算器７７の出力に基づいて、搬送モーター２２に供給する電流を制御する。

推定部８０は、ＰＷＭ電圧制御部７８で求められたＰＷＭ制御のデューティに基づいて、搬送モーター２２に流れる電流を推定する。

＜搬送モーターの駆動について＞
図８は、搬送モーター２２の駆動についての説明図である。
図に示すように、搬送モーター２２には複数のスイッチング素子（トランジスタＱ１〜Ｑ４）が設けられている。なお、これらのトランジスタＱ１〜Ｑ４は不図示のモータードライバーによってオン、オフが制御されている。また、図では、トランジスタＱ１〜Ｑ４はＰＮＰ型のバイポーラトランジスタで構成されているが、これ以外（例えばＦＥＴ）であってもよい。
図において、トランジスタＱ１とトランジスタＱ４がオンすると、電源電圧→Ａ点→トランジスタＱ１→搬送モーター２２→トランジスタＱ４→Ｂ点→抵抗Ｒ１→ＧＮＤの経路（実線の矢印）の電流が流れ、搬送モーター２２が回転（例えば正転）する。一方、トランジスタＱ２とトランジスタＱ３がオンすると、電源電圧→Ａ点→トランジスタＱ３→搬送モーター２２→トランジスタＱ２→Ｂ点→抵抗Ｒ１→ＧＮＤの経路（破線の矢印）の電流が流れ搬送モーター２２が回転（例えば逆転）する。

＜発熱制限制御について＞
搬送モーター２２の駆動を続けると、搬送モーター２２の温度が高くなる。搬送モーター２２が高温になると、搬送モーター２２の品質上の問題が生じる恐れがある。そこで本実施形態では、搬送モーター２２の温度が所定の閾値を超えたとき、コントローラー６０は、発熱制限制御を行いながら、搬送モーター２２を駆動する。

発熱制限制御とは、搬送モーター２２の間欠的な駆動の間に休止時間を挿入し、搬送モーター２２の間欠的な駆動の間隔を広げる制御である（休止モード）。この発熱制限制御によれば、搬送モーター２２の発熱を抑え、搬送モーター２２が高温になるのを防止することができる。

しかし、発熱制限制御が行われると、搬送モーター２２の駆動間隔が広がるので、印刷速度が遅くなり、１枚当たりの印刷時間が長くなる。そのため、搬送モーター２２の実際の温度が低いときに発熱制限制御が行われると（搬送モーター２２の推定温度が実際の温度よりも高く算出されると）、不必要な発熱制限制御が行われてしまい、印刷速度が損なわれてしまう。このため、高い精度で搬送モーター２２の温度（言い換えると搬送モーター２２に流れる電流）を推定することが要求される。

＝＝＝電流の推定について＝＝＝
＜ＰＷＭ制御時＞
ＰＷＭ制御では、例えば正転の場合、トランジスタＱ１とトランジスタＱ４をオンにしたまま、電源電圧（例えば４２Ｖ）のＡ点への印加をオンオフ制御する。これにより、搬送モーター２２には実効電圧（電源電圧×Duty）に応じた電流が流れる。

なお、モーターをＰＷＭ制御するときモーターに流れる電流値ｉは、電源電圧をＶ、逆起電圧定数をＫｅ、モーターの回転数をｓ、モーターの抵抗をＲとすると、モーター駆動時の実効電圧はＶ×Dutyであるので、
（Ｖ・Duty／Ｒ）−（Ｋｅ・ｓ／Ｒ）＝ｉ・・・・・・・・（１）
となる。また、（１）式において、定数部分のＶ／Ｒ＝Ａ、Ｋｅ／Ｒ＝Ｂとすると、
Ａ・Duty−Ｂ・ｓ＝ｉ・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
となる。よって、式（２）より、ＰＷＭ電圧制御部７８で求められたＰＷＭ制御のDutyと、速度演算部７４で求められた搬送モーター２２の回転数ｓ（速度から算出可能）と、パラメータＡ、Ｂを用いて電流値ｉを求めることができる。

しかし、搬送モーター２２には個体差があり、抵抗などの各特性にばらつきがある。例えば、抵抗Ｒや逆起電圧Ｋｅは１０％程度のばらつきがある。このため、パラメータＡ及びパラメータＢの製品毎のばらつきが約２０％以上になることがある。このように、製品毎にパラメータがはらつくと正確な電流の推定ができなくなる。このため、例えば、前述したような発熱制限制御（休止モード）を行うようにしている場合、最悪の場合を考慮してモーターの発熱制限制御を行わねばならず、実際には温度が高くないのに休止モードを行う事になるおそれがある。

また、モーターを異なる速度（異なるDuty）で駆動させたときの電流値ｉを、例えばオシロスコープを用いて測定（実測）すれば、個々の製品についての正確なパラメータＡ、Ｂを得ることができる。

図９Ａは、搬送モーター２２を異なる速度プロファイルで動作させたときの速度変化の一例を示す図であり、図９Ｂは、そのときの電流変化を示す図である。なお、各図において実線は、速い速度（Duty高）の場合を示しており、破線は、遅い速度（Duty低）の場合を示している。

このように、搬送モーター２２を速い速度（Duty高）で動作させるときと、遅い速度（Duty低）で動作させるときとでは、搬送モーター２２に流れる電流の値が異なる。そこで、それぞれの場合の電流値ｉをオシロスコープ等で実測すれば、前述した式（２）よりパラメータＡ、Ｂに関する連立方程式が得られる。この連立方程式を解くことによって、パラメータＡ、Ｂを高い精度で求めることができる。

しかし、このように製品毎に電流の値を測定するのは、製造工程（例えば組立工場）でしか行うことが出来ず、また手間や時間がかかるという問題がある。さらに、アフターサービスでモーターを交換すると、再度、測定が必要になるという問題がある。

また、パラメータＡ及びパラメータＢにはそれぞれ抵抗Ｒが含まれる。抵抗Ｒは温度に応じて値が変化する。このため、例えば、暑い部屋でプリンターを使用する場合と、寒い部屋でプリンターを使用する場合とでは各パラメータの値が異なることになる。このように温度に応じてパラメータＡ、Ｂの値がそれぞれ変化するので、パラメータＡ、Ｂを高い精度で求めていても、電流の値を正確に推定できないおそれがある。

そこで、本実施形態では、搬送ユニット制御回路７０に電流制御部７９を設けており、パラメータＡ、Ｂの算出を行う際には、電流制御部７９で搬送モーター２２を制御する。こうすることで、高精度に、且つ、簡易にパラメータを算出するようにしている。

＜電流制御時＞
電流制御では、例えば正転の場合、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ４を同時にオン又はオフに制御することで、搬送モーター２２に流れる電流を制御する。本実施形態の場合、図７のスイッチＳＷを電流制御部７９側に切り替えることにより、搬送モーター２２が電流制御にて駆動される。

図１０は、電流制御部７９についての説明図である。
図に示すように電流制御部７９は、デジタル−アナログ変換回路（以下、ＤＡＣ回路とする）７９１とコンパレーター７９２（比較回路に相当する）とを有する。

ＤＡＣ７９１は、加算器７７からのデューティ信号に対応するデジタル値をアナログ値に変換する。このアナログ値は、基準電圧Ｖrefとして、コンパレーター７９２の非反転入力（＋）端子に印加される。

コンパレーター７９２の反転入力（−）端子には、抵抗Ｒ１に発生する電位差（Ｂ点の電圧）が印加される。そして、コンパレーター７９２は、＋端子の電圧（基準電圧Ｖref）が−端子の電圧よりも大であれば「Ｈｉｇｈレベル（以下、Ｈレベルとする）」を出力し、＋端子の電圧が−端子の電圧よりも小であれば「Ｌｏｗレベル（以下、Ｌレベルとする）」を出力する。

なお、コンパレーター７９２の出力がＨレベルの場合は、不図示のモータードライバーによって、トランジスタＱ１とトランジスタＱ４がオンになるように制御される。これにより、搬送モーター２２に図８の実線の矢印の経路の電流が流れ、Ｂ点の電圧（コンパレーター７９２の−端子の電圧）が上昇する。

一方、コンパレーター７９２の出力がＬレベルの場合は、不図示のモータードライバーによって、トランジスタＱ１とトランジスタＱ４がオフになるように制御される。これにより、搬送モーター２２には電流が供給されなくなり、Ｂ点の電圧（コンパレーター７９２の−端子の電圧）が低下する。

以上の動作により、Ｂ点の電圧は、基準電圧Ｖrefに近づいていく。すなわち搬送モーター２２に流れる電流が目的の値に近づいていく。ただし、電流制御では、電流を目的値で正確に止めるのは困難であり、その目的値を挟んで上下に変動する（リップル成分）。特に、低速動作時（電流値ｉが小さいとき）には、電流の値に対するリップルの割合が大きくなるので、電流の制御の精度が悪くなる。

これに対し、ＰＷＭ制御では、Dutyを細かく設定でき、そのときの実効電圧（電源電圧×Duty）に応じた一定の電流が流れる（分解能が高い）。

＜本実施形態の電流の推定について＞
本実施形態では、コントローラー６０は、パラメータＡ、Ｂを求める時にはスイッチＳＷを電流制御部７９側に切り替えて電流制御にて搬送モーター２２を駆動させる。このときの基準電圧Ｖrefを抵抗Ｒ１の抵抗値で除算することにより電流値ｉがわかる。よって、これと同じプロファイルでＰＷＭ制御するときのDutyと、求めた電流値ｉとの相関関係がわかる。この相関関係を用いて、パラメータＡ、Ｂを算出する。算出されたパラメータＡ、Ｂは、例えばメモリー６３に記憶される。

パラメータＡ、Ｂを求めた後、コントローラー６０は、スイッチＳＷをＰＷＭ電圧制御部７８側に切り替えて、ＰＷＭ制御にて搬送モーター２２を駆動させる。これにより、搬送モーター２２に供給する電流の精度を高めることができる。そして、推定部８０は、メモリー６３に記憶されたパラメータＡ、Ｂ及び、ＰＷＭ電圧制御部７８で求められたＰＷＭ制御のDuty、及び速度演算部７４で求められた搬送モーター２２の回転数を用いて、式（２）より搬送モーター２２に流れる電流を推定する。

そして、搬送モーター２２に流れる電流が閾値を超える場合、コントローラー６０は前述した発熱制限制御を行う。

このように、本実施形態では、プリンター１単体で、搬送モーター２２に関するパラメータＡ、Ｂを自動的に算出することができ、そして、そのパラメータＡ、Ｂを用いて搬送モーター２２に流れる電流を推定することができる。よって、個々の製品毎に適正なパラメータＡ、Ｂを用いることができ、電流の推定を高精度に行うことができる。また、アフターサービスによって搬送モーター２２が交換されても、その都度、自動的にパラメータＡ、Ｂを算出することができる。

また、本実施形態によれば、使用状況（例えば周囲の温度）に応じて、プリンター１のみでパラメータＡ、Ｂを求めることができる。そして、印刷時には、このパラメータを用いて、搬送モーター２２に流れる電流（搬送モーター２２の温度）を精度良く、且つ、簡易に推定することができる。よって、不必要な発熱制限制御を行わずに済み、印刷速度を高めることができる。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
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。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜プリンターについて＞
前述の実施形態のプリンターは、ヘッドが移動方向に移動するドット形成動作（パス）と、用紙を搬送方向に搬送する搬送動作とを交互に繰り返すプリンター（いわゆるシリアルプリンター）であった。しかし、プリンターの種類は、これに限られるものではない。例えば、ヘッドを固定して、ヘッドと対向させて用紙を搬送させながらヘッドからインクを吐出させて印刷を行うプリンター（いわゆるラインプリンター）であっても良い。
また、前述の実施形態では、プリンターが説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、液体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の印刷装置に、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。

＜インクについて＞
前述の実施形態は、プリンターの実施形態だったので、ノズルからインク（染料インク又は顔料インク）を吐出していた。しかし、ノズルから吐出する液体は、このようなインクに限られるものではない。例えば、金属材料、有機材料（特に高分子材料）、磁性材料、誘電性材料、配線材料、成膜材料、電子インク、加工液、遺伝子溶液などを含む液体（水も含む）をノズルから吐出してもよい。

＜モーターについて＞
前述の実施形態では、搬送モーター２２の場合について説明されていた。しかし、これに限られるものではない。例えば、キャリッジモーター３２についても搬送モーター２２の場合と同様に本実施形態を適用することができる。また、プリンター以外（例えばスキャナ装置やコピー装置など）で使用されるＰＷＭ制御のモーターについても同様に本実施形態を適用することができる。

＜発熱制限制御について＞
前述の実施形態では、搬送モーター２２が高温であると推定される場合、搬送モーター２２の駆動を休止させていたが、これには限られない。例えば、搬送モーター２２の回転数が少なくなるように（搬送速度が遅くなるように）制御してもよい。すなわち、モーターの発熱が小さくなるようにすればよい。

１ プリンター、
２０ 搬送ユニット、２１ 給紙ローラー、２２ 搬送モーター（ＰＦモーター）、
２３ 搬送ローラー、２４ プラテン、２５ 排紙ローラー、
３０ キャリッジユニット、３１ キャリッジ、
３２ キャリッジモーター（ＣＲモーター）、
４０ ヘッドユニット、４１ ヘッド、
５０ 検出器群、５１ リニア式エンコーダー、５２ ロータリー式エンコーダー、
５２１ スケール、 ５２２ 検出部、
５３ 紙検出センサー、５４ 光学センサー、
６０ コントローラー、６１ インターフェース部、６２ ＣＰＵ、
６３ メモリー、６４ ユニット制御回路
７０ 搬送ユニット制御回路、７１ 位置演算部、７２ 減算器、７３ ゲイン、
７４ 速度演算部、７５ 減算器、
７６Ａ 比例要素、７６Ｂ 積分要素、７６Ｃ 微分要素、
７７ 加算器、７８ ＰＷＭ電圧制御部、７９ 電流制御部、
７９１ ＤＡＣ回路、７９２ コンパレーター、
８０ 推定部、１００ 印刷システム、１１０ コンピューター

Claims (1)

1. 被印刷媒体を搬送する搬送ローラーを駆動するためのモーターであり、ＤＣモーターにより構成された搬送モーターと、前記搬送モーターを制御するためのモーター制御装置とを備える印刷装置であって、
   前記モーター制御装置は、
   前記搬送モーターをＰＷＭ制御で駆動するためのＰＷＭ電圧制御部と、
   前記搬送モーターに供給する電流を制御する電流制御部と、
   前記ＰＷＭ電圧制御部で求められた前記ＰＷＭ制御のデューティに基づいて、温度に応じて値が変化し、且つ前記搬送モーターに関するパラメータを用いて前記搬送モーターに流れる電流を推定する推定部と、
   を備え、
   前記電流制御部は、
   前記ＰＷＭ制御のデューティに対応するデジタル値をアナログ値に変換するデジタル−アナログ変換回路と、
   前記アナログ値と前記搬送モーターに接続された抵抗に発生する電位差との大小を比較する比較回路と、
   を有し、
   前記電位差が前記アナログ値よりも低いことを示す前記比較回路の出力に基づいて前記搬送モーターに電流を供給し、前記電位差が前記アナログ値よりも高いことを示す前記比較回路の出力に基づいて前記搬送モーターへの電流の供給を停止し、
   前記パラメータは、前記電流制御部で前記搬送モーターを制御する間に、前記抵抗の抵抗値、前記アナログ値、及び前記ＰＷＭ制御のデューティに基づいて算出される
   ことを特徴とする印刷装置。

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