(57)【要約】【課題】分解能の低いプロペラをエンコーダシートの代わりに使用しても、ＤＣモーターを狙いの回転速度に制御する。【解決手段】ＡＳＩＣ２０３の前段に、逓倍回路２１０、２１１を設ける。分解能の低いエンコーダパルスセンサ１０３からの信号でも、逓倍回路２１０、２１１で周波数を逓倍することによりエンコーダパルス周期をサンプリング周期に対して十分に高くすることで、高精度にＤＣモーターの回転数、回転速度を制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクカートリッジからキャリッジへインクを送り出す動力となるＤＣモーターと、前記ＤＣモーターの軸に取り付けられ、透過部と遮光部を有するプロペラと、前記プロペラの透過部と遮光部を検知する検知手段と、前記検知手段から出力される、互いに位相が９０度ずれたパルスの周波数を逓倍する逓倍手段と、前記周波数が逓倍されたパルスをＰＷＭ信号に変換して出力する第１の制御手段と、前記ＰＷＭ信号を高圧系のＰＷＭ信号に変換して前記ＤＣモーターに出力する第２の制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記逓倍手段の前段にシュミットバッファを備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記逓倍手段の入力をプルアップすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記インクの温度を測定する測定手段を備え、前記第１の制御手段は、前記測定結果に応じて前記ＰＷＭ信号のデューテイ比を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記測定手段は、前記インクカートリッジの近傍に配置されていることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度にＤＣモーターの速度を制御する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の画像形成装置に用いられている、インクをインクカートリッジからキャリッジへ送り出すための動力となるＤＣモーターは、インクを送り出す量・速度を管理していることから、高精度な回転数と回転速度の制御が必要となる。
【０００３】
そこで、ＤＣモーターの軸にインクリメンタル型のエンコーダシートを取り付け、これをエンコーダセンサで読み取り、検出されたパルスの数からＡＳＩＣのソフト処理で回転の向き、回転数、回転速度を割り出し、ＤＣモーターの制御アルゴリズムにフィードバックすることでＤＣモーターの回転の向き、回転数、回転速度を制御している。
【０００４】
しかし、エンコーダシートは、その透過部にインクミストの汚れが付着してしまうと、透過部と遮光部の見分けがつかなくなり、エンコーダパルス信号が仕様通りに発生しなくなり、その結果、狙いの回転の向き、回転数、回転速度を制御できなくなるという問題が発生する。
【０００５】
そこで、エンコーダシートの透過部を切り抜き、穴を開けることによってミストの汚れが透過部に付着しないようにする技術がある（例えば、特許文献１を参照）。この際に透過部のみに正確に穴を開けたエンコーダシートを作ることは技術的に難しく、特にプリンタで頻繁に使用される３００ｄｐｉ、１５０ｄｐｉのエンコーダシートにおいては高度な穴開け精度が必要とされ、生産性に難があるため、大幅に解像度（ｄｐｉ）を落としたエンコーダシートまたは透過部と遮光部を非常に広く取ったプロペラをエンコーダセンサの部材読み取り用として使用する方法がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のように大幅に解像度を落としたエンコーダシートまたは透過部と遮光部を非常に広く取ったプロペラを、エンコーダセンサの部材読み取り用として使用すると、サンプリング周期に対してパルス周期が長すぎるため、ＤＣモーターの高精度な回転の向き、回転数、回転速度の制御ができなくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、大幅に解像度を落としたエンコーダシートまたは透過部と遮光部を非常に広く取ったプロペラを、エンコーダセンサの部材読み取り用として使用しても、高精度にＤＣモーターの速度を制御する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、インクカートリッジからキャリッジへインクを送り出す動力となるＤＣモーターと、前記ＤＣモーターの軸に取り付けられ、透過部と遮光部を有するプロペラと、前記プロペラの透過部と遮光部を検知する検知手段と、前記検知手段から出力される、互いに位相が９０度ずれたパルスの周波数を逓倍する逓倍手段と、前記周波数が逓倍されたパルスをＰＷＭ信号に変換して出力する第１の制御手段と、前記ＰＷＭ信号を高圧系のＰＷＭ信号に変換して前記ＤＣモーターに出力する第２の制御手段を備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エンコーダセンサを用いてＤＣモーターの回転数、回転速度、回転の向きを制御する場合に、分解能の低いエンコーダパルス信号でも、逓倍回路において周波数を逓倍することによりエンコーダパルス周期をサンプリング周期に対して十分に高くし、高精度に回転数、回転速度を制御できる高分解能のパルスを生成し、またエンコーダセンサを用いてＡ相、Ｂ相信号により回転の向きも検知しているので、大幅に解像度を落としたエンコーダシートまたは透過部と遮光部を非常に広く取ったプロペラを、エンコーダセンサの読み取り用部材として使用しても、高精度にＤＣモーターの回転速度、回転数、回転の向きを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】インクジェットプリンタのインクカートリッジ部、ＤＣモーター、エンコーダセンサの周辺を示す。
【図２】従来のＡＳＩＣとＤＣモーターを制御する構成を示す。
【図３】図２の構成による問題点を説明するタイミングチャートを示す。
【図４】本発明の実施例１の構成を示す。
【図５】本発明を適用したタイミングチャートを示す。
【図６】本発明の実施例２の構成を示す。
【図７】本発明の実施例３の構成を示す。
【図８】本発明の実施例４の構成を示す。
【図９】本発明の実施例４の処理フローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。  図１（ａ）は、インクジェットプリンタのインクカートリッジ部、キャリッジ部の構造を示す。インクジェットプリンタは、キャリッジ３と、キャリッジ３に送られるインクが蓄えられているインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（各々ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）と、それらをホールディングするためのインクカートリッジホルダ１０とを備えている。ＤＣモーターを動力として、インクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙからインク供給チューブ６を通ってキャリッジ内のサブタンク５に各色が送られる。サブタンク５にあるインクは用紙２に吐出されることで印字動作が行われる。なお、１はガイドロッド、４は記録ヘッド、７は搬送ベルト、８は搬送ローラー、９はインク供給チューブをフレームに止めるための部材、１１はフレームの側板である。
【００１２】
図１（ｂ）は、インクカートリッジ部、ＤＣモーター、エンコーダセンサの周辺を示す。図１（ｂ）に示すユニットは、ＤＣモーター１００と、ＤＣモーター軸１０２と、ＤＣモーター軸１０２に取り付けられたギア１０１と、ギア１０１に連動する連動ギア１０５と、ＤＣモーター軸１０２に取り付けられたプラスチックなどの素材で作られたプロペラ１０４と、インクリメント型エンコーダセンサ１０３と、チューピングローター１０６と、インクチューブ６とを備えている。
【００１３】
ＤＣモーター１００が回転すると、ギア１０１と連動ギア１０５を介してチュービングローター１０６が回転する。このとき、チュービングローター１０６がチューブ６を押し潰し、これが動力となってインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙからインクをキャリッジ３の方へ送り出す。
【００１４】
このとき、ＤＣモーター１００の回転量、回転速度、回転の向きを制御することによってインクを送り出す量、インク送液の速度、インクの進む向きを制御することができる。
【００１５】
ＤＣモーター１００の回転量、回転速度、回転の向きを制御するには、エンコーダセンサ１０３に検知させるための、かつインクミスト汚れにより誤検知しない、透過部と遮光部を有するプロペラ１０４を用いる。
【００１６】
図２（ａ）は、従来のエンコーダセンサにより、ＡＳＩＣとＤＣモーターを制御する構成を示す。エンコーダセンサ１０３から出力されるＡ相信号２０１、Ｂ相信号２０２は、制御基板２０８内のＡＳＩＣ２０３に入力される。ＡＳＩＣ２０３にはエンコーダ信号専用のＡ端子２０４とＢ端子２０５が設けられている。また、それらとは別にＡＳＩＣ２０３はＰＷＭ出力端子２０６を持っている。さらに、ＰＷＭ出力端子２０６から出力されるＰＷＭ信号が入力されるモータードライバＩＣ２０７が制御基板２０８上に構成されている。モータードライバＩＣ２０７は、ＤＣモーター１００に接続されており、モータードライバＩＣ２０７から出力されるＰＷＭ信号でＤＣモーター１００が制御される。
【００１７】
図２（ｂ）は、ＤＣモーターの制御フローチャートを示す。ＤＣモーター１００が回転すると（ステップ３０１）、ＤＣモーター１００の軸に取り付けられたプロペラ１０４の透過部と遮光部をエンコーダセンサ１０３が光学的に検知し、パルス状の電圧を発生させる。このパルス上の電圧をＡＳＩＣ２０３が一定周期でサンプリングして（ステップ３０２）、サンプリングされたパルス数から回転速度と回転量をソフト処理により算出する（ステップ３０３）。また、同時にＡ相とＢ相信号の位相から回転の方向を検出する（ステップ３０４）。
【００１８】
このとき、狙いの回転速度、回転量、回転方向であれば（ステップ３０５でＹｅｓ）、ＰＷＭ出力端子２０６から出力されるＰＷＭのデューテイ比は現状が維持されるが、狙いの回転速度、回転量、回転方向でない場合は（ステップ３０５でＮｏ）、ＰＷＭ出力のデューテイ比を変更することによって、ＤＣモーター１００の回転速度、回転量、回転方向を制御する（ステップ３０６）。
【００１９】
すなわち、回転速度、回転量、回転方向によって変化するパルス数とパルスの位相を検出することにより、回転速度、回転量、回転方向が目標値であるか否かを検出できる。
【００２０】
図３（ａ）、（ｂ）は、図２の問題点を説明するためのタイミングチャートを示す。（ａ）は、ＤＣモーターが早く回転した場合のタイミングチャート、（ｂ）は、ＤＣモーターが遅く回転した場合のタイミングチャートを示す。図３に示すタイミングチャートのパルスは、Ａ相、Ｂ相の位相が９０度ずれているインクリメント型のエンコーダセンサを想定している。
【００２１】
ＡＳＩＣ２０３によるパルス数のカウントは、Ａ相、Ｂ相の立ち上がり・立ち下がり時に行われる。ＤＣモーター１００が早く回れば回るほど、プロペラ１０４もまた早く回転するのでパルスの周期は短くなる。逆に、ＤＣモーター１００が遅く回ればパルスの周期は長くなる。このパルスを一定周期でサンプリングすることを考える。
【００２２】
前述したように、この制御におけるポイントは、回転速度、回転量、回転方向によって変化するパルス数とパルスの位相を検出することである。しかし、図３（ａ）、（ｂ）の区間Ｂにおけるパルス数に注目すると、図３（ｂ）のパルスカウント数が４から７に変化しているが、図３（ａ）のパルスカウント数が５から８に変化し、同じパルス数だけカウントされている。つまり、ＤＣモーター１００の回転速度が変化しているにもかかわらず、エンコーダセンサ１０３が、その変化を検知できない。
【００２３】
これは、エンコーダシートから、インクミスト汚れの影響を受けないプロペラ１０４に変更したことにより、時間対パルス数の分解能がエンコーダシートに比べて著しく低下したことにその要因がある。
【実施例１】
【００２４】
図４は、本発明の実施例１の構成を示す。本発明では、ＡＳＩＣ２０３の前段に、周波数を逓倍する逓倍回路２１０、２１１を設けて構成している。他の構成要素は図２と同様である。
【００２５】
図５（ａ）は、ＤＣモーターが早く回転した場合に、本発明を適用したタイミングチャートを示し、（ｂ）は、ＤＣモーターが遅く回転した場合に、本発明を適用したタイミングチャートを示す。
【００２６】
ＡＳＩＣ２０３の前段に逓倍回路（ここでは、一例として周波数を４倍）２１０、２１１を設けることにより、図３（ａ）、（ｂ）の信号が、どのように変化して逓倍後信号２１２、２１３として出力されるかを比較する。
【００２７】
図３（ａ）の逓倍後が図５（ａ）、図３（ｂ）の逓倍後が図５（ｂ）である。図５（ａ）と（ｂ）の区間Ｂを比較する。図５（ｂ）では、カウント数が１３から２５になっているが、図５（ａ）では、１７から３２になっている。つまり、図３の場合とは異なり、本発明では、ＤＣモーター１００の速度が変化したとき、これに伴いカウント数も比例的に変化するようになる。
【００２８】
すなわち、インク汚れの起きないプロペラ１０４を使用し、時間対パルス数の分解能が、エンコーダシートと比較して著しく低下するような場合でも、本発明では、逓倍回路２１０、２１１を設けることにより、ＡＳＩＣ２０３がＤＣモーター１００の速度の変化を検知できるため、狙いの回転速度に対して精度良く制御することができる。
【００２９】
このように、本実施例では、時間対パルス数の分解能の低いプロペラをエンコーダシートの代わりに使用しても、ＤＣモーターを狙いの回転速度に制御することができる。
【実施例２】
【００３０】
図６は、本発明の実施例２の構成とタイミングチャートを示す。実施例２では、実施例１の逓倍回路の前段に、波形整形を行うシュミットバッファを設けて構成している。
【００３１】
エンコーダセンサ１０３から逓倍回路２１０、２１１までの信号線の距離が長い場合や細長いパターンで接続されている場合、パルス信号の通る経路の時定数の影響により、エンコーダセンサ１０３のパルスの立ち上がり時間ｔｒ、立ち下がり時間ｔｆが長くなる。
【００３２】
すなわち、ｔｒは、ある信号の立ち上がるときに、信号の電圧値が、ＡＳＩＣ２０３の電源電圧Ｖｃｃ×０．３からＶｃｃ×０．７まで達するのに要する時間であり、また、ｔｆは、ある信号が立ち下がるときに、信号の電圧値が、ＡＳＩＣ２０３の電源電圧Ｖｃｃ×０．７からＶｃｃ×０．３まで達するのに要する時間である。このとき、逓倍回路２１０、２１１のＡＣ入力規格ｔｒ、ｔｆを満たすことができず、逓倍回路２１０、２１１の精度が下がる。
【００３３】
そこで、本発明では、図６（ａ）に示すように、逓倍回路２１０、２１１の前段に、波形を整形するシュミットバッファ２１４、２１５を設けている。シュミットバッファ２１４、２１５がないときのタイミングチャート（ｂ）と、シュミットバッファ２１２、２１３があるときのタイミングチャート（ｃ）により、ｔｒ、ｔｆの相違を示す。
【００３４】
本実施例のシュミットバッファ２１４、２１５により、ｔｒ、ｔｆを短縮でき、逓倍回路２１０、２１１のＡＣ入力規格ｔｒ、ｔｆが確実に満たされ、回路の精度が向上する。
【００３５】
このように、本実施例では、パルスの波形なまりにより引き起こされる、ＡＳＩＣのパルスカウントエラーを防止することができる。
【実施例３】
【００３６】
図７は、本発明の実施例３の構成を示す。実施例３では、実施例２のシュミットバッファ２１４、２１５を、プルアップ抵抗２１６、２１７に置き換えて構成している。
【００３７】
エンコーダセンサ１０３がオープンコレクタ型の出力の場合、エンコーダセンサ内部のプルアップだけでは、電源から供給される電流値が小さい傾向にあることから、充電に時間がかかりｔｒが長くなる。
【００３８】
そこで、実施例３では、Ａ相信号２０１とＢ相信号２０２に対して、制御基板上２０８において抵抗値の小さいプルアップを形成することにより、エンコーダセンサ内部のプルアップ抵抗との合成負荷により、非常に抵抗値の小さいプルアップを形成できる。これにより、電源からの電流値が大きくなり、ｔｒ、ｔｆを短縮でき、逓倍回路２１０、２１１のＡＣ入力規格ｔｒ、ｔｆが確実に満たされ、その結果、回路の精度が向上する。
【００３９】
このように、本実施例では、シュミットバッファを必要としないので部品点数と制御基板の実装面積を削減でき、また、パルスの波形なまりによって引き起こされる、ＡＳＩＣのパルスカウントエラーを防止することができる。
【実施例４】
【００４０】
図８は、本発明の実施例４の構成を示す、実施例１の構成に、サーミスタ４０１、サーミスタの信号をＡＤ変換するためのＡＤコンバータ４０２、ＡＤ変換されたデジタル信号を受けるためのポート（ＡＳＩＣのＡＤ値入力）を追加して構成されている。サーミスタ４０１は、図１に示すインクカートリッジ１０の近傍に配置され、インクの温度を測定する。図９は、実施例４の処理フローチャートを示す。
【００４１】
図１に示すインクカートリッジ１０内に貯蔵されているインクの粘度は温度によってわずかながら変化する。この粘度変化により、同じ速度でＤＣモーター１００を回転させた時でもインクの送り出す量や速度が変化することがある。
【００４２】
本実施例では、図９のフローチャートに示すように、ステップ５０７において、サーミスタ４０１のデジタル量を用いてＰＷＭ出力のデューテイ比にフィードバックをかける制御を加えることによって、温度変化が発生しても高精度にインク送り出し量、速度を制御できる。
【００４３】
インクの粘度は、高温時は粘度が低く、低温時は粘度が高い。この粘度変化に対して常に同量、同速でインクを送り出すために、フィードバックの具体例として、ｙをＰＷＭ出力のデューテイ比、ａを０未満の整数、ｂを０以上の実数、ｘを温度とするとｙ＝−ａｘ＋ｂに従って直線的に変化させる。
【００４４】
この制御により、インク粘度が低いときはデューテイ比が低い、つまりＤＣモーターの回転速度は遅くなり、逆にインク粘度が高いときはデューテイ比が高い、つまりＤＣモーターの回転速度は速くなり、結果的にインク粘度変化によるインク送り出し速度の変化を打ち消すことができる。
【００４５】
このように、本実施例では、温度によってインクの粘度が変化した場合でも、温度によるフィードバックを加えることにより、インクを送り出す量や速度の変動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１００  ＤＣモーター
１０３  エンコードセンサ
２０１  Ａ相出力
２０２  Ｂ相出力
２０３  ＡＳＩＣ
２０４  Ａ相入力
２０５  Ｂ相入力
２０６  ＰＷＭ出力
２０７  モータードライバＩＣ
２０８  制御基板
２１０、２１１  逓倍回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４７】
【特許文献１】特開平７−３１４８３６号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012183797.tif 000009
【図８】
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【図９】
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