(57)【要約】【課題】  制御演算内の摩擦補償に対して、搬送対象となる記録媒体の紙幅情報から初期負荷補正手段を推定する。初期負荷補正手段＊負荷補正手段＊ロール紙残量補正手段から最終的な摩擦補償量を求め、制御演算の応答特性を高める。【解決手段】  給紙経路として、カセット給紙、ロール紙給紙、手差し給紙など様々な搬送経路をもつインクジェット記録装置において、様々な状態から変化する負荷状態の変化を判断し、搬送ローラ駆動系を安定して駆動することで、記録媒体の安定した搬送を実現し、高い製品品質も持った記録装置を提供する。【選択図】  図１
2008012892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク吐出部を有する記録ヘッドを搭載したキャリッジを記録媒体上に複数回走査させ、それぞれの走査の際加速中にインク吐出を行うキャリッジ駆動機構と、前記複数回の走査の間に前記キャリッジの走査方向に直交した方向へ記録媒体を所定量だけ搬送ローラにより移動させる記録媒体搬送機構と、前記搬送ローラまで前記記録媒体を移動するカセットユニット給紙機構と、前記搬送ローラまで前記記録媒体を移動するロールユニット給紙機構からなる記録装置において、
前記記録媒体の記録媒体幅情報と、前記記録媒体幅情報から定められる初期負荷補正手段と、前記搬送ローラを駆動する操作量と記録媒体幅情報と基準負荷情報から定められる負荷補正手段と、前記記録装置での給紙経路を判定する給紙経路情報と、前記ロールユニット給紙機構でのロール残量情報と給紙経路情報と記録媒体幅情報から定められるロール残量補正手段とを有し、
初期負荷補正手段と負荷補正手段とロール残量補正手段から求められる最終負荷補正手段を前記操作量に加える手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１記載の負荷補正手段は、前記記録媒体が搬送ローラまで移動される給紙動作後の第一回目での搬送で計測された操作量と、基準負荷情報での操作量から求められる操作量変動比率であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項１記載のロール残量補正手段は、請求項１記載の記録媒体幅情報から定まる複数の変化曲線を有し、前記変化曲線とロール残量から定まることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項１記載のロール残量補正手段は、請求項１記載の給紙経路情報がロール紙ユニット給紙経路以外を示す場合には１となることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッドから被記録材に対しインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録装置に関し、特に記録ヘッドの動作と、被記録材の搬送動作との最適動作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、インク吐出ヘッドに設けられた複数のインク吐出口からインク滴を吐出させ、これを記録媒体に付着させることによって画像を形成するように構成されている。複数のインク吐出口は、記録媒体の搬送方向に平行な方向に配列されている。
【０００３】
インクジェット記録装置の走査方式としてはシリアルスキャン方式を採られることが多く、このシリアルスキャン方式においては、キャリッジ上に搭載したインク吐出ヘッドを記録媒体の搬送方向（副走査方向）と交差する方向に主走査スキャンし、一主走査分の記録を終了した後に所定量の紙送りを行い、その後に再び停止した記録媒体に対して次の一主走査分の画像を記録するという動作を繰り返すことにより、記録媒体全体に対する記録を行う。
【０００４】
一般的なインクジェット記録装置を表した物が図２となる。同図において、１０１はインクタンクを有する記録ヘッド、１０２は記録ヘッド１０１を搭載するキャリッジである。キャリッジ１０２の軸受け部には主走査方向に摺動可能な状態でガイドシャフト１０３が挿入され、そのシャフトの両端はシャーシ１１４に固定されている。このキャリッジ１０２に係合したキャリッジ駆動伝達手段であるベルト１０４を解して、キャリッジ駆動手段である駆動モータ１０５の駆動が伝達され、キャリッジ１０２が主走査方向に移動可能となる。
【０００５】
記録待機中において記録用紙１１５は、給紙ベース１０６にスタックされており、記録開始時には給紙ローラ（不図示）により記録用紙が給紙される。給紙された記録用紙を搬送するため、ＤＣモータである用紙搬送用モータ（１０７）の駆動力により伝達手段であるギア列（モータギア１０８、搬送ローラギア１０９）を介して搬送ローラを回転させ、ピンチローラばね（不図示）により搬送ローラ１１０に押圧され従動回転するピンチローラ１１１とこの搬送ローラ１１０とにより記録用紙１１５は適切な送り量だけ搬送される。ここで、搬送量は搬送ローラ１０９に圧入されたコードホイール（ロータリーエンコーダフィルム１１６）のスリットをエンコーダセンサ１１７で検知、カウントすることで管理され、高精度送りを可能としている。
【０００６】
図３が用紙搬送モータ（１０７）と搬送ローラ（１０９）を駆動する制御ロジックのブロック図例となる。指令値発生器１から、位置、速度、加速度などが目標値３として出力され、搬送ローラ１０９の状態を計測するエンコーダセンサ１１７から出力された位置・速度情報５との差分値が補償器２に入力される。補償器２はPID制御等からなる制御ブロックであり、用紙搬送モータ１０７を動かす為の操作量４が演算されるものとなる。用紙搬送モータ１０７の動力が搬送ローラに伝わり位置、速度情報が更新されることになる。前記の一連の流れが、特定の演算周期ごとに繰り返されることで、記録用紙１１５が所望の動作を実現できるものとなる。
【０００７】
昨今のインクジェット記録装置では、印字出力物の画像品位や印刷速度のみならず、印刷中の駆動音といったものも製品品質として重要視される要素となってきている。前記記録媒体の搬送の際にも、記録媒体が記録装置の筐体に触れて発生される摺擦音、突発音などが発生する。製品品質を上げるためには、音源そのものを無くす方向で設計を行うと共に、不快にならない音質を作りあげる必要がある。そのためには、意図する動作を確実に再現できうる駆動系の設計が必要となる。
【０００８】
前記の音質的な面から製品品質を上げることに関しては、例えば特許文献１、特許文献２のようなものがある。
【０００９】
特許文献１では、被印刷物を給送する給送装置であって、被印刷物を給送する給送ローラと、被印刷物の少なくとも一部を裁置して給送ローラに向かって移動し、給送ローラに被印刷物を接触させるホッパと、給送ローラを駆動するモータと、モータの回転に伴ってホッパを駆動する駆動カムと、ホッパが給送ローラに向かって移動する期間に、モータの回転速度を下げる回転制御部とを備える。しかし、メカ的な機構でモータの回転速度を下げることを可能とするものであるので、移動速度が同一な場合で、非印刷物が必ずしも安定した状態を保つことを補償するものではない。
【００１０】
特許文献２では、記録媒体を、搬送ローラとこれに接して設けられた加圧部材によって形成されるニップに導入して挟持搬送させ、前記記録媒体に所定の印刷を実行する記録装置であって、前記記録媒体の搬送時の加速度を設定する加速度設定手段と、前記記録媒体の性質に応じて前記記録媒体の前記搬送時加速度を可変とするように前記加速度設定手段を制御する制御手段とを備える。さらに、前記加圧部材を加圧する押圧力を設定する押圧力設定手段を備え、記録媒体の性質に応じて搬送時加速度および押圧力を可変とするよう制御する。この押圧力は、記録媒体の最大静止摩擦係数に対応して設定されているとしている。しかし、負荷変動を加味した上で、常に制御安定性を保てるといったことを補償しているものではない。
【特許文献１】特開2004−10311
【特許文献２】特開2005−154113
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般的な記録装置（図２）での形態では、搬送対象となる記録媒体は定型紙となり、大きさとしてもA3程度までが主となる。対して、本提案の対象となる記録装置の断面図を示したものが図４となる。
【００１２】
搬送ローラ１０９の下流に排紙をサポートする排紙ローラ１１８があり、搬送ローラ１０９と排紙ローラ１１８の間にプラテンユニット１１９が存在し、プラテンユニット１１９上をキャリッジが移動しながら印字が行われることになる。
【００１３】
記録媒体の給紙経路としては、定型紙を対象としたカセットユニット１２０と手差しユニット１２２と、ロール紙を対象としたロールユニット１２１が存在するものとなる。
【００１４】
前記装置で搬送対象となる記録媒体は、A４からA0,B0といったように記録媒体の幅が大きく異なるものであり、その種別も多様なものとなる装置である。
【００１５】
このようなことから、記録媒体を搬送するための駆動条件は、一般的な装置に対して、様々な外乱要素を考慮した上で設計を行う必要がでてくる。
【００１６】
記録媒体を搬送する搬送ローラ駆動系から見た場合での外乱要素について考えてみると、記録媒体にあたえられる力（負荷）の変動が考えられる。
【００１７】
搬送ローラ駆動系より下流側では、記録媒体に印字された印刷物を保存することが目的の部位でもあり、一般的に記録媒体に対して余計な力を加えるものは少ない、もしくはほぼ一定の力がかかっている場合が多い。
【００１８】
対して上流側では、給紙ユニットの違いから搬送経路形状自体が異なっている。図3の例ではそれぞれに曲率が異なることから、記録媒体に与える力も変化するものとなる。
【００１９】
それぞれの給紙ユニットの特徴から、記録媒体に与える力の変化を考えてみる。
【００２０】
カセットユニットの場合には、記録媒体が搬送経路に位置する部分によって変化することが挙げられる。記録媒体の先端部分に印字をしている時には記録媒体のほとんどの部分が給紙経路の曲率に添った形で曲げられている状態になり、印字が進むなか記録媒体の後端が曲率のきつい部分を抜けた時には直線に近い状態になるためである。
【００２１】
ロールユニットの場合には、ロール紙の残量に応じてロールユニットの半径や、ロールユニット自体の質量が変化することから、使用されたロール紙の量によって記録媒体に与えられる力が変化すると考えられる。
【００２２】
前記に挙げられた力の変動は、搬送ローラ駆動系に対して、負荷変化として伝達されることになる。搬送ローラ駆動系で負荷の変化に対応できない場合での状態を示した例が図５となる。図５が時間軸での搬送ローラの速度変化を示したもので、図中実線が理想的な速度変化となる。立ち上がり時で、予測値より負荷が軽い場合が速度変動例1であり、負荷が重い場合には速度変動例２となる。いずれの場合も補償器演算の結果から目標値に収束はしていく方向になるが、瞬間的には目標値から変化することになる。最悪条件を考えると、前記偏差を収束させるための振動が発生し、記録媒体を経て増幅された振動がばたつき音として発生することも考えられる。停止直前の負荷が軽い場合に例が速度変動３であり、負荷を補償しきれないがゆえに一旦停止してしまい、再び動き出すまでの幾ばくかの時間を費やすとともに、記録媒体の挙動が不安定なものになってしまう。
【００２３】
このような速度変動により記録媒体が共振し摺擦音を増幅させることになる場合や、意図した時点で所望の速度を維持できていないことから突発音、張り音等が発生することことが考えられる。更に瞬間的な速度変動が起きることで、搬送ローラと記録媒体との摩擦力から決定される搬送力自体が変動を起こし、搬送ローラの動きに記録媒体が追従できない現象が発生することで搬送精度自体も悪化する場合も考えられる。
【００２４】
本提案では、様々な状態から変化する負荷状態の変化を判断し、搬送ローラ駆動系を安定して駆動することで、記録媒体の安定した搬送を実現し、高い製品品質も持った記録装置を提供することになる。さらには、前記の条件を満たしながらも、できるだけ簡易的なロジックを構築することになる。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記の問題点を解決する手段として、インク吐出部を有する記録ヘッドを搭載したキャリッジを記録媒体上に複数回走査させ、それぞれの走査の際加速中にインク吐出を行うキャリッジ駆動機構と、前記複数回の走査の間に前記キャリッジの走査方向に直交した方向へ記録媒体を所定量だけ搬送ローラにより移動させる記録媒体搬送機構と、前記搬送ローラまで前記記録媒体を移動するカセットユニット給紙機構と、前記搬送ローラまで前記記録媒体を移動するロールユニット給紙機構からなる記録装置において、前記記録媒体の記録媒体幅情報と、前記記録媒体幅情報から定められる初期負荷補正手段と、前記搬送ローラを駆動する操作量と記録媒体幅情報と基準負荷情報から定められる負荷補正手段と、前記記録装置での給紙経路を判定する給紙経路情報と、前記ロールユニット給紙機構でのロール残量情報と給紙経路情報と記録媒体幅情報から定められるロール残量補正手段とを有し、
初期負荷補正手段と負荷補正手段とロール残量補正手段から求められる最終負荷補正手段を前記操作量に加える手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
更に、前記記載の負荷補正手段は、前記記録媒体が搬送ローラまで移動される給紙動作後の第一回目での搬送で計測された操作量と、基準負荷情報での操作量から求められる操作量変動比率であることを特徴とする。
【００２７】
更に、前記記載のロール残量補正手段は、前記記載の記録媒体幅情報から定まる複数の変化曲線を有し、前記変化曲線とロール残量から定まることを特徴とする。
【００２８】
更に、前記記載のロール残量補正手段は、前記記載の給紙経路情報がロール紙ユニット給紙経路以外を示す場合には１となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
上記の手段を実行することで、様々な状態から変化する負荷状態を補正する形で搬送ローラを駆動することが実現でき、記録媒体が共振し摺擦音を増幅させることや、意図した時点で所望の速度を維持できていないことから突発音、張り音等が発生する状態を減少することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
【００３１】
本提案が対象とするものは、図４のような構成をもったインクジェット記録装置であり、印字中の記録媒体を搬送する搬送ローラ１０９に対して、カセットユニット１２０、ロールユニット１２１、手差しユニット１２２の3系統の給紙口を備えている。
【００３２】
駆動対象となる搬送ローラ１０９からみた場合、搬送対象となる記録媒体が搬送条件から受ける全ての外乱は負荷変化として受け取ることができる。記録媒体の幅方向での変化に対して、負荷の変化を表したものが図６となる。一般的には幅方向に大きくなるほど負荷値も大きくなることになる。この負荷変化に対して、基準紙での変化を基に求めた値を基準負荷情報とする。
【００３３】
図７がロールユニットから搬送ローラに伝達される負荷変化を示したものであり、ロールユニットでのロール残量から変化するものとなる。ロールユニットは、扱う記録媒体の幅方向により、ロール残量と負荷変化の関係が変わることが考えられるので、記録装置自体が対応する記録媒体最大幅から、前記対応関係が変化する最小数での条件を計測した値を用いることになる。図7では条件A,Bの２条件を持つものとしている。
【００３４】
記録媒体の幅条件と、ロール紙の残量条件から変化する負荷値と、前述の基準負荷情報での操作量の比率を、ロール紙残量補正手段の値とする。
【００３５】
図８が、最終的に補正する負荷を推定し、最終負荷補正手段を求めるための説明図となる。
【００３６】
初期負荷補正手段の値に対して、記録媒体の種別条件（普通紙、光沢紙、グロス紙等）での負荷条件変化を補正する為に、第一の補正として負荷補正手段の値が乗算されるものとなる。初期負荷補正手段は搬送ローラの状態（静止摩擦領域、動摩擦領域など）から変化するものとなる。
【００３７】
記録装置では、多種の記録媒体を搬送することが考えられ、その条件ごとに搬送ローラにかかる負荷は変化することが言える。その全てを事前に把握することは多くの検討を必要とし、かつ、経年劣化による変化を含めた場合において全ての現象を事前に把握するといったことは困難を極めるといえる。そのため、前述の初期負荷補正手段に対して負荷補正手段の値を乗算することで、負荷条件の変動を吸収することとなる。
【００３８】
前記負荷補正係数は、一定速度で搬送されており、摩擦の変動が少ない安定した状態で計測される搬送モータの操作量を用いて求められるものとなる。前述の記録媒体の幅方向での情報から定まる基準負荷情報の条件下であらかじめ計測されている操作量と、前記の操作量を比較することから負荷補正手段が求められるものとなる。印字中の動作に合わせて考えると、吐出ヘッドの直前まで規定量を搬送する頭だし動作で処理することで、計測のみの移動を発生させず、再現性のある状態で操作量の比較を行うことが可能となる。
【００３９】
負荷補正手段の値が乗算された第一の負荷補正値に対して、ロール紙残量補正手段の値が乗算されることで、最終的な補正値となる最終負荷補正手段が求められることになる。.図８では、記録媒体の幅情報が領域Aを示すことから、図７で述べたロール紙残量補正手段の値Aが選択され乗算される。定型紙と違い、広告などの印刷を行う場合には３０ｍといった大きな印刷領域をもつ印刷を行うことも考えられ、1つの印刷物を出力するまでの間でロール紙による負荷変化は大きくなることが予測される。そのため、搬送ローラの駆動毎にロール紙残量手段は更新する必要がある。
【００４０】
過度な負荷補正は、目標位置近傍の、負荷との釣り合いで動作するような条件下において、目標位置を中心とした振動を起こす原因となる。負荷補正としては、ある程度大きな変化について対応することが望ましい。摩擦補正係数を求める際には操作量の比較値に若干の緩和係数を設けること、負荷変化がそれ程大きくないと予測できる搬送経路（カセットユニット、手差しユニット）では経路形状から発生する補正は行わない、等の手法をあわせて最終負荷補正手段の値を導出する。前記値を負荷補正として操作量に加算することで搬送ローラ駆動系を安定的に動作することが可能となる。
【００４１】
図１が、図3の制御ロジックに関して、図８の最終負荷補正手段を加えた制御ブロック図となる。搬送対象となる記録媒体の幅情報が記録媒体幅情報６となる。負荷補正を行う際の初期値として、記録媒体幅情報６から定まる負荷補正値が、初期負荷補正手段１０となる。記録媒体の種別、記録装置の経年劣化などから生ずる負荷変化を吸収するため、初期負荷補正手段に乗算されるものが、負荷補正手段１１となる。負荷補正手段１１は、記録媒体幅情報６と、基準負荷情報７から計測される操作量と、搬送対象となる記録媒体の操作量との比率から求められるものとなる。ロール紙残量情報８と、記録媒体幅情報６からロール紙残量補正手段１２が求められ、給紙経路情報９からロールユニット以外が選択されている場合には、ロール紙残量補正手段１２は１となる。初期負荷補正手段１０と負荷補正手段１１とロール紙算残量補正手段１２の乗算値が、最終負荷補正手段１３の値となり、補償機からの出力値である操作量４に加算される。前記加算値が用紙搬送モータ１０４に出力され、搬送ローラ１０６を駆動することになる。
【００４２】
図１の制御ブロックを有する搬送駆動系を用いた記録装置により、印刷を行った際のシーケンスを示したものが図９となる。
【００４３】
印刷開始命令により給紙動作１４が行われる。記録媒体は搬送ローラまで移動し、頭だし動作１５が行われる。頭だし動作１５において操作量が計測され、記録媒体幅情報６で選択された基準負荷情報７で計測される操作量との比較が行われ、緩和係数を乗じられた負荷補正手段１１が負荷補正係数値計算１６で求められる。印字終了動作まで行われる負荷補正手段１１は、負荷補正手段の計算１６で行われた値が用いられることになる。キャリッジが第一の印字領域を印刷できる領域まで記録媒体を搬送するために、搬送モータ駆動命令１７が実行される。搬送モータの駆動を行う制御演算ごとに、初期負荷補正手段１０に負荷補正手段１１を乗算する負荷補正手段実行１９が行われる。給紙経路情報９から給紙経路の判定が給紙経路判定２０で行われ、ロール紙給紙の場合にはロール紙残量補正手段１２がロール紙残量補正手段実行２１で行われ、前記出力値が最終負荷補正手段実行２２となる。ロール紙以外の場合には負荷補正手係数乗算１９の結果が最終負荷補正手段実行２２となる。最終負荷補正手段実行２２の結果が操作量４に加算され、操作量出力２３で搬送モータが駆動する。搬送モータの駆動終了が搬送モータ駆動終了２４で判定され、終了する場合にはキャリッジ駆動開始２５に遷移し、終了しない場合には次回制御演算で再び負荷補正値計算１８から実行されることになる。キャリッジ駆動終了後は、ページ全体の終了を判定するページ印刷終了２６となり、終了の場合には排紙動作２７、非終了の場合には搬送モータ駆動命令１７に戻り、次印字領域まで記録媒体を搬送する。排紙動作が終了することで印字が終了することになる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】制御ブロック図。
【図２】インクジェット記録装置図。
【図３】一般的な制御部ブロック図。
【図４】本提案での記録媒体搬送系断面図。
【図５】速度変動例。
【図６】記録媒体幅情報と負荷変動図。
【図７】ロール紙残量情報と負荷変動図。
【図８】最終負荷補正手段の導出イメージ図。
【図９】印字中の制御シーケンス図。
【符号の説明】
【００４５】
１  指令値発生器
２  補償器
３  目標値
４  操作量
５  位置・速度情報
６  記録媒体幅情報
７  基準負荷情報
８  ロール紙残量情報
９  給紙経路情報
１０  初期負荷補正手段
１１  負荷補正手段
１２  ロール紙残量補正系数値
１３  最終負荷補正手段
１４  給紙動作実行ブロック
１５  頭だし動作実行ブロック
１６  負荷補正係数計算実行ブロック
１７  搬送モータ駆動命令実行ブロック
１８  負荷補正値計算実行ブロック
１９  負荷補正係数乗算実行ブロック
２０  給紙経路判定実行ブロック
２１  ロール紙残量係数乗算実行ブロック
２２  最終負荷補正手段実行ブロック
２３  操作量更新実行ブロック
２４  搬送モータ駆動終了判定実行ブロック
２５  CR駆動開始実行ブロック
２６  ページ印刷終了判定実行ブロック
２７  排紙動作実行ブロック
１０１  インクタンクを有する記録ヘッド
１０２  記録ヘッド１０１を搭載するキャリッジ
１０３  ガイドシャフト
１０４  ベルト
１０５  駆動モータ
１０６  給紙ベース
１０７  用紙搬送用モータ
１０８  モータギア
１０９  搬送ローラギア
１１０  搬送ローラ
１１１  ピンチローラ
１１４  シャーシ
１１５  記録用紙
１１６  ロータリーエンコーダフィルム
１１７  エンコーダセンサ
１１８  排紙ローラ
１１９  プラテンユニット
１２０  カセットユニット
１２１  ロールユニット
１２２  手差しユニット
【図１】
2008012892.tif 000003
【図２】
2008012892.tif 000004
【図３】
2008012892.tif 000005
【図４】
2008012892.tif 000006
【図５】
2008012892.tif 000007
【図６】
2008012892.tif 000008
【図７】
2008012892.tif 000009
【図８】
2008012892.tif 000010
【図９】
2008012892.tif 000011