(57)【要約】【課題】  インクジェット記録装置において、記録用紙の紙浮き状態や装置内に誤って入った異物がキャリッジと接触する等の異常が発生した際に、速やかにキャリッジ駆動を停止し、キャリッジの破損及びキャリッジの底面に露出している記録ヘッドのインク吐出面の損傷を防止する事を目的とする。【解決手段】  キャリッジを駆動する際に、位置、速度駆動指令値の算出処理を行ないながら、キャリッジに搭載したエンコーダ情報を利用して、位置、速度情報を取得し、これらをフィードバックし、キャリッジ位置又は速度指令値と現在のキャリッジの位置、速度値との差分情報からキャリッジの駆動状態を判断し、差分値が許容値を越えた際に、キャリッジ駆動を停止させる。【選択図】  図４
2006240026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録ヘッドを搭載したキャリッジを往復移動させて記録媒体に記録を行う記録装置であって、
前記キャリッジを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段により駆動された前記キャリッジの位置及び速度を検出する検出手段と、
前記キャリッジの位置及び速度を指令する指令手段と、
前記検出手段によって検出されたキャリッジの位置及び速度をフィードバックして前記指令手段によって指令された指令値と比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に従って、前記キャリッジを停止するよう前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを有し、
前記駆動制御手段は、前記比較手段による比較により、前記検出されたキャリッジの位置及び速度と該検出値に夫々対応する指令値との差分が所定の閾値より大きい場合には、前記駆動手段の駆動を停止させる指示を出力することを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記検出手段は、
前記キャリッジの移動方向に配設されたスケールと、
前記キャリッジに搭載され前記キャリッジの移動に従って前記スケールを読み取るエンコーダと、
前記エンコーダからの出力信号に基づいて、前記キャリッジの位置信号と速度信号とを生成する生成手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、
キャリッジモータと、
前記キャリッジモータを駆動するモータドライバとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の記録装置。
【請求項４】
前記キャリッジモータは、ＤＣモータであることを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、前記モータドライバに前記キャリッジモータの駆動を停止させる指示を発行することを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
【請求項６】
前記キャリッジの往復移動は、前記キャリッジの加速移動区間と、定速移動区間と、減速移動区間とに分けられ、
前記駆動制御手段は、前記加速移動区間と定速移動区間においては、前記検出されたキャリッジ速度に基づいた前記駆動手段の制御を行い、前記減速移動区間においては、前記検出されたキャリッジ位置に基づいた前記駆動手段の制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の記録装置。
【請求項７】
前記検出手段による検出と前記比較手段による比較とによるフィードバック制御は約２ミリ秒毎に行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の記録装置。
【請求項８】
前記記録ヘッドはインクを記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の記録装置。
【請求項９】
記録ヘッドを搭載したキャリッジを駆動手段により往復移動させて記録媒体に記録を行う際の記録制御方法であって、
前記駆動手段により駆動された前記キャリッジの位置及び速度を検出する検出工程と、
前記キャリッジの位置及び速度を指令する指令工程と、
前記検出工程において検出されたキャリッジの位置及び速度をフィードバックして前記指令工程において指令された指令値と比較する比較工程と、
前記比較工程による比較結果に従って、前記キャリッジを停止するよう前記駆動手段を制御する駆動制御工程とを有し、
前記駆動制御工程では、前記比較工程における比較により、前記検出されたキャリッジの位置及び速度と該検出値に夫々対応する指令値との差分が所定の閾値より大きい場合には、前記駆動手段の駆動を停止させる指示を出力することを特徴とする記録制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録装置及び記録制御方法に関し、特に、例えば、インクジェット記録装置におけるキャリッジ駆動の減速及び停止制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシリアルプリンタには、例えば、ドットインパクト方式、インクジェット方式、或いは熱転写方式などに従う記録ヘッドを搭載したキャリッジを走査する駆動源として、ＤＣモータとその制御装置（以下、モータドライバ）が用いられている。
【０００３】
一般的なシリアルプリンタは、外部コンピュータなどから記録データを受信すると、キャリッジ駆動のためにモータ回転をスタートし、一定速度に達したところで記録を開始する構成となっている。そして、キャリッジ一走査分の記録データを用いて記録を行うとモータを停止させて、前記一走査分の幅に相当する長さだけ、例えば、記録用紙のような記録媒体を搬送する。更に、記録データがある場合は以上の動作を繰り返して記録を続行する。
【０００４】
ここで、キャリッジ駆動モータ（以下、キャリッジモータという）の動作について詳細に説明する。
【０００５】
まず、記録開始命令がコンピュータから送られてくると、プリンタのコントローラはモータドライバを介してキャリッジモータを起動する。
【０００６】
図８はキャリッジ１走査におけるキャリッジの速度変化を示す図である。
【０００７】
図８に示すように、キャリッジモータ起動直後は騒音や振動が発生しないように徐々にキャリッジを加速する（Ａ：加速領域）。そして、キャリッジが所定の目標速度（ｖ＝ｖc）に達すると、定速制御に移行し、記録ヘッドを駆動して記録を行う（Ｂ：定速領域）。記録終了後はキャリッジ速度を速やかに減速し停止させる（Ｃ：減速領域）。そして、定速領域Ｂ、減速領域Ｃにおいては急激な速度変動によって騒音等が発生しないように、さらに、定速領域Ｂにおいては記録精度を乱さないように制御する。
【０００８】
このようなキャリッジモータの速度制御はＰＩＤ制御ループを持つサーボシステムによって行われるのが一般的で、最終的にはモータに印加する電圧あるいはＰＷＭのデューティを変化させることによって行われる。
【０００９】
ここで、ＰＷＭのデューティを制御してモータ速度を制御する例について説明する。
【００１０】
まず、外部からの指示速度からエンコーダ等の位置や速度の検出機構によって検出された制御対象（ここではキャリッジ）の移動速度あるいはモータの回転速度を減算し、速度誤差（Ｖe）を計算する。次に、式（１）に従って、操作量（ここではＰＷＭのデューティ）を計算する。
【００１１】
ＰＷＭ＝Ｋp ×Ｖe ＋Ｋi ×∫Ｖe・dt  ＋Ｋd ×（dＶe／dt）……（１）
ここで、Ｋpは比例制御定数、Ｋiは積分制御定数、Ｋdは微分制御定数とする。この計算値にしたがってモータドライバに印加するＰＷＭのデューティを変化させ、キャリッジの速度制御を行う。
【００１２】
キャリッジモータの制御は、キャリッジ駆動制御を行う際、キャリッジを含む機構系の負荷、駆動する時の騒音、記録ヘッドから吐出されるインクの周期などを考慮して制御される。また、モータを駆動する場合、トルクについて着目すると、機構系の負荷の大きさに対して所定のマージンをもった駆動トルクで駆動を行っている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−０９０２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
さて、近年になりシリアルプリンタに対して多種多様な記録媒体への記録動作を可能とするニーズが高まり、現実に様々な記録媒体が存在するようになっている。
【００１４】
このような媒体に記録動作を行う際には、記録装置の構造上、種々の解決すべき課題が発生する。
【００１５】
特に代表的なのは、紙浮きと呼ばれる課題であり、装置の使用環境や記録媒体の保存状態によって、記録媒体そのものが反り返ってしまう現象である。通常、記録媒体の表面から記録ヘッドまでの高さは１〜２mmで設計されている。従って、微小な紙浮きが発生すると記録媒体と走査する記録ヘッドとが接触してしまうという問題が生じる。そして、紙浮きの量が大きい場合には、記録媒体を破りながらキャリッジが往復走査してしまい、記録媒体だけでなく記録ヘッドのノズル面を破損させてしまう可能性もある。
【００１６】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、キャリッジ走査の異常を瞬時に検出し、記録媒体や記録ヘッドをその破損から保護することが可能な記録装置、及び記録制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明の記録装置は、以下のような構成からなる。
【００１８】
即ち、記録ヘッドを搭載したキャリッジを往復移動させて記録媒体に記録を行う記録装置であって、前記キャリッジを駆動する駆動手段と、前記駆動手段により駆動された前記キャリッジの位置及び速度を検出する検出手段と、前記キャリッジの位置及び速度を指令する指令手段と、前記検出手段によって検出されたキャリッジの位置及び速度をフィードバックして前記指令手段によって指令された指令値と比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に従って、前記キャリッジを停止するよう前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを有し、前記駆動制御手段は、前記比較手段による比較により、前記検出されたキャリッジの位置及び速度と該検出値に夫々対応する指令値との差分が所定の閾値より大きい場合には、前記駆動手段の駆動を停止させる指示を出力することを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記検出手段には、キャリッジの移動方向に配設されたスケールと、キャリッジに搭載され前記キャリッジの移動に従って前記スケールを読み取るエンコーダと、そのエンコーダからの出力信号に基づいて、キャリッジの位置信号と速度信号とを生成する生成手段とが含まれる。
【００２０】
また、前記駆動手段には、例えば、ＤＣモータのようなキャリッジモータと、そのキャリッジモータを駆動するモータドライバとが含まれる。
【００２１】
従って、この場合、前記駆動制御手段は、モータドライバにキャリッジモータの駆動を停止させる指示を発行すると良い。
【００２２】
さらに、キャリッジの往復移動は、その加速移動区間と、定速移動区間と、減速移動区間とに分けられるのであるが、前記駆動制御手段は、その加速移動区間と定速移動区間においては、検出されたキャリッジ速度に基づいた駆動手段の制御を行い、減速移動区間においては、検出されたキャリッジ位置に基づいた駆動手段の制御を行うことが望ましい。
【００２３】
具体的に、前記検出手段による検出と前記比較手段による比較とによるフィードバック制御は、例えば、約２ミリ秒毎に行うと良い。
【００２４】
なお、前記記録ヘッドはインクを記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドであることは好ましい。
【００２５】
また他の発明によれば、記録ヘッドを搭載したキャリッジを駆動手段により往復移動させて記録媒体に記録を行う際の記録制御方法であって、前記駆動手段により駆動された前記キャリッジの位置及び速度を検出する検出工程と、前記キャリッジの位置及び速度を指令する指令工程と、前記検出工程において検出されたキャリッジの位置及び速度をフィードバックして前記指令工程において指令された指令値と比較する比較工程と、前記比較工程による比較結果に従って、前記キャリッジを停止するよう前記駆動手段を制御する駆動制御工程とを有し、前記駆動制御工程では、前記比較工程における比較により、前記検出されたキャリッジの位置及び速度と該検出値に夫々対応する指令値との差分が所定の閾値より大きい場合には、前記駆動手段の駆動を停止させる指示を出力することを特徴とする記録制御方法を備える。
【発明の効果】
【００２６】
従って本発明によれば、キャリッジ駆動制御において、例えば、記録用紙のような記録媒体がキャリッジに接触してしまう等の異常状態を、検出したキャリッジ位置と速度をフィードバックして、これらの値に対する指令値と比較して、その比較結果に基づいてキャリッジを停止させることができるという効果がある。
【００２７】
これにより、従来の、例えば、過電流リミッタによる過電流検出といった電気回路によるキャリッジ駆動制御と比較して、より高速にキャリッジの動作異常を検知し対応することができる。従って、たとえ、記録動作中にキャリッジの動作異常が発生しても、記録媒体や記録ヘッドに対する被害や損傷を最小限に留めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
【００２９】
なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。
【００３０】
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。
【００３１】
さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。
【００３２】
またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。
【００３３】
図１は本発明の代表的な実施例であるインクジェット方式に従ってインクを吐出する記録ヘッドを搭載した記録装置の構成を示す外観斜視図である。
【００３４】
図１において、キャリッジ５は記録ヘッド１と搭載し、矢印Ａ１、Ａ２方向にガイドレール４に沿って往復移動する。記録ヘッド１は、熱エネルギーを利用しても良いし、あるいは機械エネルギーを利用して記録用液体の液滴をインク吐出ノズル（以下、ノズル）から吐出し、記録媒体上に画像を形成する。
【００３５】
また、記録ヘッド１は、例えば、それぞれ異なった色のインクに対応した複数の記録素子群から構成された複数のヘッドユニットを有している。例えば、Ｙ（イエロ）インクを吐出するために用いられるヘッドユニット、Ｍ（マゼンタ）インクを吐出するために用いられるヘッドユニット、Ｃ（シアン）インクを吐出するために用いられるヘッドユニット、Ｂｋ（ブラック）インクを吐出するために用いられるヘッドユニットなどである。これら各色のインクはメインタンク７に貯留され、メインタンク７よりチューブ９、ジョイント８を介して記録ヘッド１に供給される。そして、メインタンク７から供給されたインクはサブタンク（不図示）に貯留され、そのサブタンクを経て記録ヘッド１に供給される。
【００３６】
この実施例では、サブタンクと記録ヘッド１とは一体となりヘッドカートリッジ６を構成し、ヘッドカートリッジ６がキャリッジ５に搭載される構成となっている。
【００３７】
また、キャリッジモータ１１の駆動力をタイミングベルト１７によってキャリッジ５に伝えることにより、キャリッジ５を矢印Ａ１、Ａ２方向（主走査方向）にガイド軸３とガイドレール４に沿って往復移動させる。このキャリッジ移動の際に、キャリッジ位置はキャリッジ５に設けられたエンコーダセンサ２１によりキャリッジの移動方向に沿って備えられたリニアスケール１９を読み取ることにより検出される。そして、この往復移動により記録媒体上への記録が開始される。この時、記録用シートＳ２はシート供給部１２より供給され、搬送ローラ１６とピンチローラ１５とにより挟持され、プラテン２まで搬送される。
【００３８】
次に、主走査方向に関してキャリッジ１走査分の記録が終了すると、キャリッジ５が所定位置（記録開始される前の定位置、以下、ホームポジションという）まで戻されるとともに、搬送モータ１３によってリニアホイール２０を介して搬送ローラ１６が駆動され、例えば、記録用シートＳ２のような記録媒体が副走査方向（図中の矢印Ｂ方向）に所定量搬送される。ホームポジションには図１に示されているように、ヘッドキャップ１０と回復ユニット１４が備えられ、必要に応じて間歇的に記録ヘッド１の回復処理を行う。
【００３９】
その後、再び上述のように、タイミングベルト１７およびキャリッジモータ１１によって、キャリッジ５が主走査方向に対する所定位置から矢印Ａ１、Ａ２方向に移動することにより、記録媒体に対する画像や文字等の記録が行なわれる。さらに、記録媒体は、搬送ローラ１６とピンチローラ１５とに挟持されながら、搬送ローラ１６の回転によって、プラテン２上を記録ヘッドの走査に同期して間欠的に搬送される。
【００４０】
上記説明した動作を繰り返すことにより、記録媒体の１枚分の記録が終了すると、記録媒体は排紙され、１枚分の記録が完了する。
【００４１】
図２は図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【００４２】
図２に示すように、コントローラ６００は、ＭＰＵ６０１、後述する制御シーケンスに対応したプログラム、所要のテーブル、その他の固定データを格納したＲＯＭ６０２、キャリッジモータ１１の制御、搬送モータ１３の制御、及び、記録ヘッド１の制御のための制御信号を生成する特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、画像データの展開領域やプログラム実行のための作業用領域等を設けたＲＡＭ６０４、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行うシステムバス６０５、以下に説明するセンサ群からのアナログ信号を入力してＡ／Ｄ変換し、デジタル信号をＭＰＵ６０１に供給するＡ／Ｄ変換器６０６などで構成される。
【００４３】
また、図２において、６１０は画像データの供給源となるコンピュータ（或いは、画像読取り用のリーダやデジタルカメラなど）でありホスト装置と総称される。ホスト装置６１０と記録装置１との間ではインタフェース（Ｉ／Ｆ）６１１を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等を送受信する。
【００４４】
さらに、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリント開始を指令するためのプリントスイッチ６２２、及び記録ヘッド１のインク吐出性能を良好な状態に維持するための処理（回復処理）の起動を指示するための回復スイッチ６２３など、操作者による指令入力を受けるためのスイッチから構成される。６３０はホームポジションを検出するためのフォトカプラなどの位置センサ６３１、環境温度を検出するために記録装置の適宜の箇所に設けられた温度センサ６３２等から構成される装置状態を検出するためのセンサ群である。
【００４５】
さらに、６４０はキャリッジ５を矢印Ａ１、Ａ２方向に往復走査させるためのキャリッジモータ１１を駆動させるキャリッジモータドライバ、６４２は記録媒体を搬送するための搬送モータ１３を駆動させる搬送モータドライバである。
【００４６】
ＡＳＩＣ６０３は、記録ヘッド１による記録走査の際に、ＲＡＭ６０２の記憶領域に直接アクセスしながら記録ヘッドに対して記録素子（吐出ヒータ）の駆動データ（ＤＡＴＡ）を転送する。
【００４７】
また、キャリッジ５の移動に従って、キャリッジ５に備えられたエンコーダセンサ２１はリニアスケール１９を読み取ることによって発生するエンコーダ信号をエンコーダコントローラ６４４に出力する。エンコーダコントローラ６４４はエンコーダ信号を信号処理して、キャリッジ位置とキャリッジ速度とを夫々示すキャリッジ位置信号とキャリッジ速度信号とを生成し、これらをＭＰＵ６０１に出力する。
【００４８】
次に、以上説明した構成の記録装置におけるキャリッジモータ駆動によるキャリッジ移動制御について、図３〜図４を参照して説明する。ここで、キャリッジモータ１１はＤＣモータであるとする。
【００４９】
図３〜図４はエンコーダ信号に基づくフィードバック制御に係る制御構成を示すブロック図である。具体的には、これらの構成は、キャリッジ駆動機構およびその駆動制御回路であるモータドライバ６４０、エンコーダセンサ２１、エンコーダコントローラ６４４、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３などのキャリッジ移動の検出機構によって構成される。そして、図３がこれまでに知られているフィードバック制御構成を示し、図４がこの実施例に従うフィードバック制御構成を示している。
【００５０】
なお、図３〜図４において、共通の構成要素には同じ参照番号を付し、既に、図１〜図２で説明した構成要素には同じ参照番号を付している。
【００５１】
図３〜図４によれば、エンコーダコントローラ６４４にはキャリッジ位置を検出する位置検出器１０５とそのキャリッジ位置変化からキャリッジ速度を検出する速度検出器１０６とが備えられる。また、生成されたキャリッジ位置信号やキャリッジ速度信号はエンコーダコントローラ６４４からＲＡＭ６０４と、ＭＰＵ６０１或いはＡＳＩＣ６０３に転送される。
【００５２】
一方、ＭＰＵ６０１とＡＳＩＣ６０３には機能的に、キャリッジ速度を指令する指令値発生器１０１、ＰＩＤ補償器１０２、ＰＷＭ制御器１０３、及び制御定数計算機１０９が備えられる。また、この実施例ではキャリッジ速度信号と指令されるキャリッジ速度からキャリッジの異常を検出する異常検出器１１０が備えられる。
【００５３】
なお、これらの機能をどのようにＭＰＵ６０１とＡＳＩＣ６０３で分担するかは、要求される性能や装置の価格などに依存して定められるものである。
【００５４】
この実施例では、キャリッジ５の走査速度や位置は、キャリッジ５の走査方向に延在するリニアスケール１９（例えば、１５０ドット／インチ（ｄｐｉ）や３００ｄｐｉに相当する記録ピッチ密度でスリットが記録されたもの）と、このスリットをキャリッジ５に搭載されたエンコーダセンサ２１で読み取る事で生成されるエンコーダ信号に基づいて検出される。
【００５５】
さて、図３〜図４の構成から明らかなように、エンコーダセンサ２１からのエンコーダ信号に基づいて生成されるフィードバック信号であるキャリッジ速度信号が示すキャリッジ速度値と指令速度値との誤差に応じてモータを制御するフィードバック制御によってキャリッジの移動が制御される。ここで、指令速度とは、キャリッジの速度が検出されたタイミングにおいて本来達成されるべき速度である。
【００５６】
キャリッジ制御は、速度に注目して制御を行うための速度制御と位置に注目して制御を行う位置制御に分けられる。
【００５７】
この実施例のようなインクジェット方式の記録動作では、記録ヘッドを走査しながら記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録を行うので、キャリッジ速度制御もしくは位置制御を適切に行いつつ、その制御に基づいてインクの吐出タイミングを適切に定めることにより、記録媒体上の所望位置に正確にインク液滴を付着させる必要がある。
【００５８】
このようなインク吐出は、キャリッジ移動における定速領域および加速領域において行なわれることが多い。従って、キャリッジの加速領域と定速領域では、所定の指令速度に追従してキャリッジが移動するよう、速度に注目した制御が行なわれる。また、減速領域においては、所定の位置にキャリッジが停止できるように位置に注目してキャリッジ移動の制御が行なわれる。
【００５９】
図５〜図６はエンコーダ信号に基づいて検出されるキャリッジ速度とキャリッジ位置の時間変化を示す図であり、図５はキャリッジが正常に動作している場合を、図６はキャリッジの動作に異常が発生した場合を示している。
【００６０】
なお、図５〜図６夫々において、（ａ）がキャリッジ速度の時間変化を、（ｂ）がキャリッジ位置の時間変化を示しており、実線が指令値発生器１００から出力された速度指令値を示し、点線がエンコーダセンサ２１から出力されたエンコーダ信号（ＥＮＣ）値に基づいて検出された値を示している。
【００６１】
キャリッジ５が正常に動作している場合には、指令値発生器１００から出力された速度指令値、位置指令値に従って制御を行なう。そして、図８で説明したようなキャリッジの加速領域、定速領域、減速領域において、エンコーダ信号（ＥＮＣ値）に基づいて、ＰＩＤ補償器１０２においてフィードバック制御演算を行う。
【００６２】
ここで、ＰＩＤ補償について説明する。これは制御状態の補償を行うもので、ＰＩＤのＰは比例補償成分であり、具体的にはゲイン補償を行うことを意味する。また、ＰＩＤのＩは積分補償成分であり、具体的には位相遅れ補償を行うことを意味する。ＰＩＤのＤは微分補償成分であり、具体的には位相の進み補償を意味している。各成分のパラメータの最適化を行う事で、駆動系の特性補償を行う。そして、ＰＩＤ補償器１０２における各ブロックのパラメータとなるゲイン値については、制御定数計算器１０９にて指令される速度や加速や減速等の駆動状態によってそれぞれ決定される。
【００６３】
図５から分かるように、キャリッジが正常に動作している場合は、指令値に対して実測値（エンコーダ信号によって得られた値）は良好な追従特性を示しており、フィードバック制御が正しく機能している。
【００６４】
これに対して、キャリッジ５の動作が異常である場合には、図３に示す従来のフィードバック制御構成では、指令値発生器１００から出力された速度指令値、位置指令値に従ってキャリッジ駆動を行ない、キャリッジの加速領域、定速領域、減速領域において、エンコーダ信号（ＥＮＣ値）に基づいて、ＰＩＤ補償器１０２においてフィードバック制御演算を行うが、図６から分かるように、エンコーダ信号（ＥＮＣ値）から得られる値は指令値から大きく乖離しており、指令値発生器１００からの速度指令値や位置指令値に追従できない状態となる。
【００６５】
このような不都合に対処するため、この実施例では、図４に示したようにフィードバック制御構成の指令値発生器１０１とＰＩＤ補償器１０２との間に異常検出器１１０を設けている。異常検出器１１０は、指令値発生器１０１からの指令値とキャリッジ駆動時のエンコーダ信号から得られるキャリッジ速度との差分Δｖを監視し、これを判定値（Er_v））と比較し、異常状態が発生しているかどうかを判断する。
【００６６】
異常状態か否かの判断を行う差分の判定値については、装置の設計段階において移動速度や移動量に応じた値を設定する必要がある。この実施例では、加速領域、定速領域、減速領域において、共通に使用できる判定値をもつ。この実施例では、具体的には、その判定値（Er_v）を指令速度値の５０％に相当する値としている。つまり、速度指令値の±５０％以上の変動があった場合、異常状態と判断する。
【００６７】
異常検出器１１０は、同様に、位置の異常についても位置指令値との差分（ΔＰ）について調べる。この実施例では、判定値（Er_p）として指令位置量の５０％に相当する値を用いる。例えば、キャリッジが正常に動作していれば、１回あたりのフィードバックループにおいて、リニアスケール１９の１００スリット分の移動したことを検知すべきところを４９スリット分の移動として検知した場合、異常状態と判断される。
【００６８】
なお、異常状態を検出した場合、ＭＰＵ６０１はフィードバック制御を中断し、キャリッジモータ１１を駆動するキャリッジモータドライバ６４０に対してキャリッジモータの駆動を停止する指示を行う。この場合、記録ヘッド１が記録媒体と接触している恐れがあるので、減速領域を設けて滑らかに減速する制御を行うのではなく、キャリッジモータモータドライバ６４０に対してキャリッジモータ１１を停止させる信号を出力させるよう制御する。
【００６９】
次にこの実施例の特徴的な部分であるキャリッジ駆動における異常状態の検出及びキャリッジの停止処理について説明する。
【００７０】
この実施例で説明しているキャリッジの動作異常状態とは、キャリッジ駆動時に、例えば、記録用紙などの記録媒体がその保存状態や環境条件等によって、その端部がプラテン２上から浮いてしまい、駆動中のキャリッジ５に接触してしまう状態であり、さらには記録用紙がキャリッジ５に引っ掛かり、記録用紙をキャリッジ５が移動させてしまうような状態を言う。
【００７１】
この様な異常状態を検知するために、従来は、電気回路において電流リミッタ等を用いて過電流状態の検知を行うことが一般的であった。しかしながら、上記のような異常状態が発生した場合には、その過電流状態を検知するのに時間を要し、その間にもキャリッジは移動してしまう。例えば、その検知までに数１０ミリ秒を要したなら、その間にもキャリッジは相当量移動する事になり、さらに記録用紙を破りながら移動することを想定すると、瞬時に移動状態を検知する事が求められる。
【００７２】
従って、この実施例では、この異常状態を検知する為に、上述したような構成を用い、キャリッジ駆動のフィードバック制御に用いられる位置又は速度指令値と、キャリッジ位置又は速度値との差分を監視し、一定以上の差が発生した場合は、速やかにキャリッジを停止させるように制御することで、キャリッジ又は記録ヘッドの破損を防ぐようにしている。
【００７３】
具体的には、この実施例では、２ミリ秒毎にエンコーダセンサ２１から得たキャリッジ速度情報に基づきフィードバック制御を行う。例えば、定速領域においては、エンコーダから得られる速度の値は、予め求められている範囲内にある。このような状態において、プラテン２から浮いた紙の端部がキャリッジに接触した場合、キャリッジの速度変動は大きくなるため、エンコーダ信号からは前述した範囲から外れた値が得られる。従って、数回（例えば、３回）のフィードバック制御で得られるキャリッジ速度の値が所定の範囲から外れていれば、異常であると判断できる。この場合、約６ミリ秒（２ミリ秒×３）で異常状態であることを検出できる。
【００７４】
以上説明した制御構成は、記録装置の記録動作全体の手順に組み込まれる。
【００７５】
図７はキャリッジ移動制御を中心に説明した記録動作の概略を示すフローチャートである。
【００７６】
まず、ステップＳ１では記録装置に接続されたホスト装置６１０から記録開始命令がインタフェース６１０を介して送られると、ＭＰＵ６０１はキャリッジの初期化処理が必要か否かを判断し、必要であれば処理はステップＳ２に進み、初期化処理を実施し、不要であれば処理はステップＳ３に進む。
【００７７】
この初期化処理の一つは、キャリッジ５をホームポジションに移動させる処理である。この実施例の場合、キャリッジの現在位置はキャリッジの移動可能な最大距離を超えた値に設定し、到達位置を例えば“０”に設定している。この到達位置を設定した後、フィードバック制御を行ない、キャリッジ５を移動させる。これにより、キャリッジ５は回復ユニット１４へ移動するが、この設定した到達位置へ到達するまでの間に、本体側面に接触してキャリッジ５の移動が阻止させられる。
【００７８】
これによって、エンコーダセンサ２１はキャリッジ位置が変化しないことを検出し、ＭＰＵ６０１はこれに応じてキャリッジ５が停止状態にある事を認識する。この停止状態が、制御タイミングの所定回にわたって認識されたときは、キャリッジが本体側面に接触したと認識し、この位置をキャリッジ５のホームポジションとして設定する。この実施例では、このホームポジションの位置を、例えば、“１００”とし、この設定以降は、キャリッジの移動に伴いエンコーダセンサ２１とリニアスケール１９によって検出される検出信号に基づいてキャリッジの位置が随時検出される。
【００７９】
このようにして電源投入時等の初期化処理が必要な場合には初期化処理を行う。
【００８０】
記録を行わない時、キャリッジ５に搭載されている記録ヘッド１は回復ユニット１４のキャップ１０によって覆われるが、ステップＳ３では、そのキャッピング状態を調べる。ここで、記録ヘッド１がキャッピング状態であると判断された場合には、処理はステップＳ４に進み、キャップ１０を記録ヘッド１から離脱させるキャップＯＰＥＮ処理を実施し、さらに、キャップＯＰＥＮ状態を確認する。これに対して、既にキャップ１０が記録ヘッド１から外されていると判断された場合には、処理はステップＳ５に進む。
【００８１】
ステップＳ５では、搬送される記録媒体（ここでは記録用紙とする）について、記録装置の記録位置にその用紙があるか否かを調べる。ここで、記録用紙がないと判断された場合には、処理はステップＳ６に進み、搬送モータ１３を駆動して搬送ローラ１６を回転させ記録用紙を給紙し記録開始位置まで搬送する。これに対して、記録用紙があると判断された場合には、処理はステップＳ７に進む。
【００８２】
次に処理はステップＳ７において、ＭＰＵ６０１は、ホスト装置６１０から送信された記録データに応じたキャリッジの到達すべき到達位置を設定し、さらにステップＳ８においてフィードバック制御を実行しながらキャリッジ移動を行う。
【００８３】
この実施例におけるキャリッジ移動制御において、フィードバック制御は、２ミリ秒の周期で実施される。
【００８４】
キャリッジ移動開始後、キャリッジ５が記録開始位置に到達すると、キャリッジ５に搭載された記録ヘッド１に対して記録信号がコントローラ６００から転送され、これにより、記録ヘッド１の吐出口からインクが吐出されて記録が開始される。さらにキャリッジ５の移動が行われ、設定された到達位置まで移動する間、記録ヘッド１からインクが吐出され記録が継続される。
【００８５】
ステップＳ９ではキャリッジ５が設定位置に到達したかどうかを調べ、まだ設定位置に到達していないなら、処理はステップＳ８に戻り、引き続きフィードバック制御を行いながらキャリッジ移動を続ける。そして、キャリッジ５が設定された到達位置に達したと判断されたなら、一回のキャリッジ走査による記録ヘッドの記録は完了し、処理はステップＳ１０に進み、ＭＰＵ６０１は、記録データに応じた紙の到達すべき到達位置を設定し搬送モータ１３を駆動して記録用紙の搬送を開始する。
【００８６】
ステップＳ１１では、フィードバック制御に基づいて記録用紙を搬送し、さらにステップＳ１２では、その記録用紙が設定された到達位置に達したかどうかを調べ、まだ目標位置に到達していないなら、処理はステップＳ１１に戻り、フィードバック制御により記録用紙の搬送を続行する。また、記録用紙が目標位置に到達したと判断されたなら、処理はステップＳ１３に戻り、一連の記録動作が終了したかどうかを調べる。
【００８７】
ここで、記録動作が未終了と判断された場合には、処理はステップＳ７に戻り、キャリッジ移動を続行させ記録動作を行う。これに対して、ホスト装置６１０から記録終了命令が送られると記録動作終了と判断して、処理はステップＳ１４に進み、搬送ローラ１６を所定量回転させて用紙を排出し、一連の記録動作を終了する。
【００８８】
なお、以上説明した処理の中で、ステップＳ７〜Ｓ９ではキャリッジ５は移動しており、その間はエンコーダ信号に基づくキャリッジ速度信号が一定の周期で異常検出器１１０に入力され、キャリッジ速度が指令値から大きくずれしてしまいキャリッジの動作異常が発生しているかどうかの監視が実行されている。そして、キャリッジの動作異常が検出されれば、上記の処理に係りなく、ＭＰＵ６０１はキャリッジモータドライバ６４０に対してキャリッジモータ１１の駆動を停止する命令１０７を発行する。
【００８９】
従って以上説明した実施例に従えば、２ミリ秒毎のフィードバック制御において検出されるキャリッジ速度が指令値から大きくずれた異常状態となっているかどうかを検出し、もしキャリッジ動作が異常であると判定された場合には、速やかにキャリッジモータの駆動を止め、キャリッジ移動を停止させることができる。
【００９０】
これにより、装置の動作環境や記録媒体の保存状態などにより紙浮きの現象が発生し、記録動作中に、記録媒体がキャリッジや記録ヘッドに引っかかることが発生した場合にも、速やかにキャリッジを停止させ、記録媒体を破ったり、記録ヘッドに損傷を与えるといった被害を最小限に留めることができる。
【００９１】
なお、キャリッジの動作に異常が発生していない場合であっても、キャリッジの加速領域と定速領域では、速度変動幅が異なり、定速領域における速度変動幅は加速領域におけるそれより小さい。従って、異常状態の判断を行う判定値を、加速領域用の値と、定速領域用の値とをそれぞれ設けても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明はプリンタ等の記録装置に関し、さらに詳しくはガイド軸に沿って往復移動するキャリッジに装着された記録ヘッドによって記録を行う記録装置に関するものである。なお、本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ，プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用機器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の構成を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】従来のフィードバック制御の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例に従うフィードバック制御の構成を示すブロック図である。
【図５】キャリッジ正常動作時のエンコーダ信号に基づいて検出されるキャリッジ速度とキャリッジ位置の時間変化を示す図である。
【図６】キャリッジ異常動作時のエンコーダ信号に基づいて検出されるキャリッジ速度とキャリッジ位置の時間変化を示す図である。
【図７】キャリッジ移動制御を中心に説明した記録動作を示すフローチャートである。
【図８】キャリッジ１走査におけるキャリッジの速度変化を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  記録ヘッド
２  プラテン
３  ガイド軸
４  ガイドレール
５  キャリッジ
６  ヘッドカートリッジ
７  メインタンク
８  ジョイント部
９  チューブ
１０  ヘッドキャップ
１１  キャリッジモータ
１２  シート供給部
１３  搬送モータ
１４  回復ユニット
１５  ピンチローラ
１６  搬送ローラ
１７  タイミングベルト
１９  リニアスケール
２０  リニアホイール
２１  エンコーダセンサ
１００  指令値発生器
１０１  指令速度
１０２  ＰＩＤ補償器
１０３  ＰＷＭ制御器
１０５  位置検出器
１０６  速度検出器
１０７  ＰＷＭ指令値
１０９  制御定数計算器
１１０  異常検出器
６４０  キャリッジモータドライバ
６４４  エンコーダコントローラ
【図１】
2006240026.tif 000003
【図２】
2006240026.tif 000004
【図３】
2006240026.tif 000005
【図４】
2006240026.tif 000006
【図５】
2006240026.tif 000007
【図６】
2006240026.tif 000008
【図７】
2006240026.tif 000009
【図８】
2006240026.tif 000010