(57)【要約】【課題】駆動効率を落とさずに、伝動ベルトまたは伝動チェーンに過剰な負荷がかかっていることを検出する。【解決手段】伝動ベルトまたは伝動チェーンと、モーターと、前記伝動ベルトまたは伝動チェーンに前記モーターの回転を伝達する駆動体と、前記モーターの回転角度と目標速度とに応じて前記モーターに供給する電力を調整することにより前記目標速度で前記モーターを駆動する駆動部と、前記モーターの回転速度が前記目標速度よりも高い閾値を越えている場合、前記伝動ベルトまたは伝動チェーンに対して前記駆動体が空転していると判定する制御部と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝動ベルトまたは伝動チェーンと、
モーターと、
前記伝動ベルトまたは伝動チェーンに前記モーターの回転を伝達する駆動体と、
前記モーターの回転角度と目標速度とに応じて前記モーターに供給する電力を調整することにより前記目標速度で前記モーターを駆動する駆動部と、
前記モーターの回転速度が前記目標速度よりも高い閾値を越えている場合、前記伝動ベルトまたは伝動チェーンに対して前記駆動体が空転していると判定する制御部と、
を備える駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記モーターの回転速度が前記目標速度よりも高い閾値を越えている場合と、前記モーターに供給される電流が所定の閾値を越えている場合とに、前記伝動ベルトまたは伝動チェーンに過剰な負荷がかかっていると判定する、
請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記モーターの回転速度が前記目標速度よりも高い第一の閾値を越えている場合と、前記モーターの回転速度が前記目標速度よりも低い第二の閾値を下回っている場合とに、前記伝動ベルトまたは伝動チェーンに過剰な負荷がかかっていると判定する、
請求項１に記載の駆動装置。
【請求項４】
印刷媒体に印刷する印刷ヘッドと、
前記印刷ヘッドを搭載して前記印刷媒体の搬送方向と交差する方向に移動するキャリッジと、
前記キャリッジを駆動する請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動装置と、
を備えるプリンター。
【請求項５】
原稿の画像を読み取る読取部と、
前記読取部を搭載して前記原稿に対向して移動するキャリッジと、
前記キャリッジを駆動する請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動装置と、
を備えるスキャナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は駆動装置、プリンター及びスキャナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な駆動装置において、モーターの回転を伝達する伝動ベルトや伝動チェーンが用いられている。例えばシリアルプリンターでは、印刷ヘッドを往復移動させるために伝動ベルトが用いられている。フィードバック制御によって駆動されるモーターで駆動される伝動ベルトに過剰な負荷がかかった場合、モーターの駆動電流が大きくなる。したがってモーターの駆動電流が一定の閾値を越えた場合に、伝動ベルトの過剰負荷を検出することが可能である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５１８０７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、伝動ベルトに過剰な負荷がかかると、伝動ベルトに回転を伝達するプーリーが空転することがある。伝動ベルトに過剰な負荷がかかっても、プーリーが空転すると、フィードバック制御されるモーターの駆動電流が上がりにくくなる。したがって、モーターの駆動電流が一定の閾値を越えていなくても、伝動ベルトに過剰な負荷がかかっていることもある。
【０００５】
フィードバック制御されるモーターの駆動電流に基づいて、伝動ベルトに過剰な負荷がかかっていることを正確に判定するためには、駆動体が空転できないほどに伝動ベルトのテンションを高く設定する必要がある。伝動ベルトのテンションを高く設定するほど、モーターのトルク・電流値が大きくなり、モーターの効率は低くなる。
【０００６】
本発明は、駆動効率を落とさずに、伝動ベルトまたは伝動チェーンに過剰な負荷がかかっていることを検出すること目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するための駆動装置は、伝動ベルトまたは伝動チェーンと、モーターと、前記伝動ベルトまたは伝動チェーンに前記モーターの回転を伝達する駆動体と、前記モーターの回転角度と目標速度とに応じて前記モーターに供給する電力を調整することにより前記目標速度で前記モーターを駆動する駆動部と、前記モーターの回転速度が前記目標速度よりも高い閾値を越えている場合、前記伝動ベルトまたは伝動チェーンに対して前記駆動体が空転していると判定する制御部と、を備える。
【０００８】
本発明によると、伝動ベルトまたは伝動チェーンに対して駆動体が空転していると判定したときに伝動ベルトまたは伝動チェーンに過剰な負荷がかかっていると判定できるようになる。したがって伝動ベルトまたは伝動チェーンに対して駆動体が空転しても伝動ベルトまたは伝動チェーンに過剰な負荷がかかっていることを検出できるため、伝動ベルトまたは伝動チェーンのテンションを下げて伝動ベルトまたは伝動チェーンの駆動効率を高めることができる。なお、「駆動体が空転していると判定する」ことには、駆動体の空転をもたらす状況を判定することが含まれる。例えば、「駆動体が空転していると判定する」ことには、伝動ベルトまたは伝動チェーンに過剰な負荷がかかっていると判定したり、伝動ベルトが摩耗していると判定したり、伝動ベルトや伝動チェーンが切れていると判定することが含まれる。
【０００９】
（２）上記目的を達成するための駆動装置において、前記制御部は、前記モーターの回転速度が前記目標速度よりも高い閾値を越えている場合と、前記モーターに供給される電流が所定の閾値を越えている場合とに、前記伝動ベルトに過剰な負荷がかかっていると判定してもよい。
この構成を採用することにより、駆動体が空転している場合でも、駆動体が空転していない場合でも、伝動ベルトまたは伝動チェーンに過剰な負荷がかかっていると判定できる。
【００１０】
（３）上記目的を達成するための駆動装置において、前記制御部は、前記モーターの回転速度が前記目標速度よりも高い閾値を越えている場合と、前記モーターに供給される電流が所定の閾値を越えている場合とに、前記伝動ベルトまたは前記伝動チェーンに過剰な負荷がかかっていると判定してもよい。
この構成を採用することにより、駆動体が空転している場合でも、駆動体が空転していない場合でも、伝動ベルトまたは伝動チェーンに過剰な負荷がかかっていると判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは本発明の実施形態にかかるブロック図。図１Ｂは本発明の実施形態にかかる平面図。
【図２】本発明の実施形態にかかるブロック図。
【図３】本発明の実施形態にかかるフローチャート。
【図４】本発明の実施形態にかかるグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
【００１３】
１．プリンターの構成
本発明の一実施例としてのプリンター１の構成を図１に示す。シリアルインクジェット方式のプリンター１は、用紙の搬送方向に対して垂直な方向に移動しながら用紙Ｐに印刷する印刷ヘッド１４と、印刷ヘッド１４を移動させるためのキャリッジモーター１２とを備えている。
【００１４】
給紙機構２４は、互いに平行に設けられた図示しない送紙ローラーと排紙ローラーを含む。給紙機構２４は給紙モーター２２によって駆動される。給紙モーター２２は駆動回路２１によって駆動される。用紙Ｐの位置は、給紙モーター２２の回転角度を計測するロータリーエンコーダー２３と紙センサー２５とによって計測される。
【００１５】
印刷ヘッド１４には図示しない吐出口が形成されている。印刷ヘッド１４は図示しないインクカートリッジから供給されるインクを吐出口から吐出する。印刷区間において印刷ヘッド１４から吐出されたインク滴が印刷ヘッド１４の直下にある用紙Ｐに付着することによって印刷がなされる。
【００１６】
印刷ヘッド１４はキャリッジ１３に搭載される。キャリッジ１３は送紙ローラーと排紙ローラーの間において用紙Ｐの搬送方向に垂直な方向に伸びるガイド１６、１７に支持されている。キャリッジ１３は、ガイド１６、１７に沿って往復区間を移動する。キャリッジ１３の往復区間の端は、ストッパーや筐体の壁によって規定される。
【００１７】
キャリッジ１３は、伝動ベルト２８、駆動プーリー２６、従動プーリー２７、ホームポジションセンサー１８、リニアエンコーダー１９、キャリッジモーター１２、駆動回路１１を含む駆動装置によって駆動される。
【００１８】
図１Ｂに示すように、キャリッジ１３はゴムからなる伝動ベルト２８に固定されている。伝動ベルト２８は駆動体としての駆動プーリー２６と、従動プーリー２７とに架け渡されている。駆動プーリー２６はキャリッジモーター１２の回転を伝動ベルト２８に伝達する。駆動プーリー２６の外周面と伝動ベルト２８の内周面には、互いにかみ合う凹凸が形成され、駆動プーリー２６が空転しにくくなっている。
【００１９】
キャリッジ１３の変位は、ホームポジションセンサー１８とリニアエンコーダー１９とによって計測される。リニアエンコーダー１９はガイド１６、１７に沿って設けられる図示しないスケールとキャリッジ１３に搭載される図示しない光センサーを含む。
【００２０】
キャリッジモーター１２は駆動回路１１によって駆動される。駆動回路１１はＰＩＤ制御とＰＷＭ制御とを組み合わせてキャリッジモーター１２を駆動する。ロータリーエンコーダー１５はキャリッジモーター１２の駆動軸が所定角度回転する毎に計測パルスを出力する。
【００２１】
図２に駆動回路１１の構成を示す。駆動回路１１は、制御部１０からキャリッジ１３の目標変位に相当するキャリッジモーター１２の目標回転角度を取得し、キャリッジモーター１２が所定角度回転する度にロータリーエンコーダー１５から計測パルスを取得する。位置演算部１１８は、ロータリーエンコーダー１５の出力に基づいてキャリッジ１３の現在変位に相当するキャリッジモーター１２の現在の回転角度を導出する。速度演算部１１９は、ロータリーエンコーダー１５の出力に基づいてキャリッジ１３の現在速度に相当するキャリッジモーター１２の現在の回転速度を導出する。目標速度演算部１１１は、キャリッジモーター１２の目標回転角度と現在の回転角度との差分に基づいてキャリッジ１３の目標回転速度を導出する。ゲイン演算部１１７はキャリッジモーター１２の現在の回転角度に基づいて比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインを導出する。比例乗算部１１２は、キャリッジモーター１２の目標回転速度と現在の回転速度との差分と比例ゲインとの積を導出する。積分乗算部１１３は、キャリッジモーター１２の目標回転速度と現在速度との差分の所定時間分の積分と積分ゲインとの積を導出する。微分乗算部１１４は、キャリッジモーター１２の目標回転速度と現在の回転速度との差分の所定時間内の微分と微分ゲインとの積を導出する。ＰＷＭ回路１１５は、比例乗算部１１２、積分乗算部１１３、微分乗算部１１４の出力の和に基づいてデューティー（−１００％〜１００％）を導出する。出力回路１１６はデューティーに基づいて駆動パルスを生成し、生成した駆動パルスをキャリッジモーター１２に印加する。キャリッジモーター１２には駆動パルスに応じた電流が出力回路１１６から供給される。出力回路１１６は、制御部１０から駆動信号、方向信号、電流信号を取得する。駆動信号は駆動と停止を指示する２値の信号である。方向信号はキャリッジモーター１２の回転方向を示す２値の信号である。電流信号は、キャリッジモーター１２に流す最大の電流レベルを示す信号である。
【００２２】
制御部１０は、図示しないプロセッサ、メモリ、ＲＯＭ、入出力回路等を備えるコンピューターである。プロセッサがＲＯＭから制御プログラムをメモリに読み込んで実行することで、予め決められたシーケンスに従って給紙モーター２２、キャリッジモーター１２、印刷ヘッド１４が制御される。
【００２３】
２．プリンターの作動
【００２４】
プリンター１は、給紙モーター２２を駆動して用紙Ｐを搬送する副走査と、キャリッジモーター１２でキャリッジ１３を移動させながら印刷ヘッド１４からインク滴を吐出する主走査とを交互に実行する。
以下、図３および図４を参照しながら過剰負荷判定処理について説明する。図３に示す処理は、例えば制御部１０がリニアエンコーダー１９の計測値に基づいてキャリッジ１３の速度を計測し、計測した速度が所定の正常範囲にないと判定した場合に起動される。
【００２５】
はじめに制御部１０は駆動回路１１からキャリッジモーター１２の現在の回転速度を取得する（Ｓ１）。
【００２６】
次に制御部１０は、キャリッジモーター１２の現在の回転速度が予め決められた空転閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２）。空転閾値は例えば駆動プーリー２６が空転しない状態でデューティー１００％でキャリッジモーター１２を駆動するときに計測されるキャリッジモーター１２の回転速度より高く設定すればよい。すなわち、伝動ベルト２８によってキャリッジ１３が牽引される際の負荷がキャリッジモーター１２にかかっている状態において計測され得る最大の回転速度よりも高い値に空転閾値を設定すればよい。伝動ベルト２８に対して駆動プーリー２６が空転すると、キャリッジモーター１２の負荷が小さくなるため、図４Ａに示すようにキャリッジモーター１２の現在の回転速度が予め決められた空転閾値以上になる。そこでキャリッジモーター１２の現在の回転速度が空転閾値以上である場合、制御部１０は「過剰負荷による空転」と判定し（Ｓ３）、終了する。
【００２７】
ところで、伝動ベルト２８に対して駆動プーリー２６が空転すると、キャリッジモーター１２の負荷が小さくなるため、キャリッジモーター１２の回転速度が大きくなり、その結果、デューティーが下がり、図４Ｃに示すようにキャリッジモーター１２に供給される電流が小さくなる。伝動ベルト２８に対して駆動プーリー２６が空転するとき、伝動ベルト２８の内周面に形成された凸部を駆動プーリー２６の外周面に形成された凸部が乗り越える。伝動ベルト２８の内周面に形成された凸部を駆動プーリー２６の外周面に形成された凸部が乗り越えるとき、キャリッジモーター１２の負荷が大きくなるため、図４Ａに示すようにキャリッジモーター１２の回転速度が目標の回転速度を下回ることがある。その結果、デューティーが上がり、図４Ｃに示すようにキャリッジモーター１２に供給される電流が大きくなることはあるものの、伝動ベルト２８のテンションが小さい場合には、伝動ベルト２８に対して駆動プーリー２６が空転していない状態においてキャリッジモーター１２に供給される電流との差が有意になるほどには大きくならない。したがって、伝動ベルト２８のテンションが小さい場合には、電流の大きさに基づいて駆動プーリー２６の空転を検出することは困難である。
【００２８】
キャリッジモーター１２の現在の回転速度が空転閾値以上でない場合、制御部１０はキャリッジモーター１２に供給される電流が予め決められた衝突閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ４）。キャリッジ１３がストッパーや筐体や異物に衝突しても駆動プーリー２６が空転しなければ、キャリッジモーター１２の負荷が大きくなるため、キャリッジモーター１２の回転速度が小さくなり、その結果、デューティーが上がり、図４Ｄに示すようにキャリッジモーター１２に供給される電流が大きくなる。
【００２９】
そこでキャリッジモーター１２に供給される電流が予め決められた衝突閾値以上である場合、制御部１０は「過剰負荷による停止」と判定し（Ｓ５）、終了する。一方、キャリッジモーター１２の現在の回転速度が空転閾値以上でない場合、制御部１０は判定結果を「未定」とし（Ｓ６）、終了する。
そして、過剰負荷判定処理の後、判定結果に応じた処理を行う。この処理は例えば、エラー表示を行い再起動を行う、エラー表示を行い故障として修理を促す、などである。
【００３０】
以上説明した実施例によると、駆動プーリー２６が空転するか否かに関わらず、伝動ベルト２８に過剰な負荷がかかっていることを判定できる。このため、伝動ベルト２８のテンションを下げても、伝動ベルト２８に過剰な負荷がかかっていることを判定できる。したがって、伝動ベルト２８のテンションを下げてキャリッジモーター１２による伝動ベルト２８の駆動効率を高めることができる。その結果、キャリッジモーター１２を小型化したり、電源回路を小型化したりすることができる。また、駆動プーリー２６の空転を検出するための特別なセンサーを追加せずに伝動ベルト２８のテンションを下げることができる。
【００３１】
３．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施例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更を加え得ることは勿論である。
【００３２】
例えばキャリッジモーター１２の回転速度の空転閾値は、駆動プーリー２６が空転しない状態でキャリッジ１３を最も高い目標速度で駆動するときに計測されるキャリッジモーター１２の回転速度より高くしてもよい。また、キャリッジモーター１２の回転速度の空転閾値は、キャリッジ１３の目標速度に応じて異なる値を予め決めておいても良い。
【００３３】
また例えば、キャリッジモーター１２の現在の回転速度が予め決められた閾値以下である場合に、伝動ベルト２８に過剰な負荷がかかっていると判定しても良い。キャリッジ１３がストッパーや筐体や異物に衝突すると、キャリッジモーター１２の回転速度は目標速度を下回り、駆動プーリー２６が空転しない限り、キャリッジモーター１２の回転速度はゼロになる。したがって、閾値は、目標速度毎に予め決められた値を設定してもよいし、ゼロに設定しても良い。
【００３４】
また例えば、駆動プーリー２６が空転してるか否かを判別せずに、キャリッジモーター１２の回転速度が空転閾値を越えている場合と、キャリッジモーター１２に供給される電流が停止閾値を越えている場合とに、伝動ベルト２８に過剰な負荷がかかっていると判定してもよい。
【００３５】
また例えば、弾性ゴムからなる伝動ベルトのかわりに、非弾性プラスチックや金属からなる伝動チェーンを用いても良いし、伝動ワイヤーなどの伝動部材を用いてもよい。また駆動体としてスプロケットを用いても良い。
また例えば、インクジェット方式の他、熱転写方式、ドットインパクト方式などを印刷ヘッドに採用できることはいうまでもない。そして、本発明による駆動装置は、プリンターの他、フラットベッドスキャナーなど、伝動ベルトまたは伝動チェーンを用いて対象物を駆動するあらゆる装置に適用可能である。例えば、原稿の画像を読み取る読取部と、読取部を搭載して原稿に対向して移動するキャリッジとを備えるスキャナーにおいて、キャリッジを駆動する駆動装置に本発明を適用できる。そして駆動装置によって対象物を直線運動させても良いし、回転運動させても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１…プリンター、１０…制御部、１１…駆動回路、１２…キャリッジモーター、１３…キャリッジ、１４…印刷ヘッド、１５…ロータリーエンコーダー、１６…ガイド、１８…ホームポジションセンサー、１９…リニアエンコーダー、２１…駆動回路、２２…給紙モーター、２３…ロータリーエンコーダー、２４…給紙機構、２５…紙センサー、２６…駆動プーリー、２７…従動プーリー、２８…伝動ベルト、１１１…目標速度演算部、１１２…比例乗算部、１１３…積分乗算部、１１４…微分乗算部、１１５…ＰＷＭ回路、１１６…出力回路、１１７…ゲイン演算部、１１８…位置演算部、１１９…速度演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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