(57)【要約】【課題】安価で簡単な構成で、ガイド軸の摺動性能の劣化を早く、詳細に検出できるようにする。【解決手段】インクジェット記録ヘッド１を被記録媒体に対して走査させながら記録を行なうインクジェット記録装置において、インクジェット記録ヘッドを搭載するキャリッジ３と、キャリッジの被記録媒体に対する走査方向への移動をガイドするガイド軸６と、キャリッジを走査方向に駆動させるためのモータ２２と、モータに駆動指令値を送る指令値発生部１１５と、指令値発生部の発生する駆動指令値に基づいてガイド部材とキャリッジの摺動抵抗を検出する検出部１１３とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録ヘッドを被記録媒体に対して走査させながら記録を行なうインクジェット記録装置において、
前記インクジェット記録ヘッドを搭載するキャリッジと、
該キャリッジの前記被記録媒体に対する走査方向への移動をガイドするガイド部材と、
前記キャリッジを前記走査方向に駆動させるためのモータと、
該モータに駆動指令値を送る指令値発生部と、
該指令値発生部の発生する前記駆動指令値に基づいて前記ガイド部材と前記キャリッジの摺動抵抗を検出する検出部とを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ等の記録装置において、記録ヘッドを載置してガイド部に沿って移動するキャリッジの摺動状態を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
文字や画像等の所望の記録情報を用紙やフィルム等のシート状の記録媒体に記録を行う記録装置として良く知られたものにプリンタがある。
【０００３】
プリンタの記録方式としては様々な方式があるが、記録媒体に非接触で記録が可能なインクジェット方式が、カラー化が容易、静粛性に富む等の理由で近年大いに注目されている。インクジェットの走査方式としては、記録媒体の搬送方向の副走査のみで記録するラインタイプの記録方式、シリアル方式などがあるが、インクを吐出する記録ヘッドが装着されたキャリッジをガイド機構によって記録媒体の送り方向と直角な方向に摺動可能に案内することによってキャリッジを往復走査しながら記録を行うシリアル記録方式が、安価で小型化が容易などの点から一般的に広く用いられている。
【０００４】
これらシリアル記録方式の記録装置においては、高画質化が求められており、記録媒体上に記録情報をより正確な位置に形成するために、キャリッジとガイド軸とのがた量を少なくしてキャリッジの走査時の姿勢を安定に保つことや、キャリッジの走査速度を安定させるためにガイド軸との摺動において摺動性能の劣化を抑制することなどが重要な課題となっている。
【０００５】
摺動性能に関しては、用紙等の紙粉や埃、記録ヘッドより吐出されるミスト状のインク滴等がキャリッジのガイド軸に付着し、ガイド軸の摺動性能を劣化させる大きな要因となっている。これらの対策として、従来の技術では、予想される摺動性能の劣化状態も見込んだ、駆動の制御可能範囲に余裕を持たせるといったキャリッジ駆動機構の設計、又はガイド部もしくは記録ヘッドを覆うカバーを備えること、又は摺動性能の劣化の少ないガイド軸及び軸受けの構成を使用したキャリッジ駆動機構の設計を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年ますますの高画質化が求められるにつれ、短時間に記録ヘッドから吐出されるインク滴の発数が増え、又記録ヘッドから吐出されるインク滴の小液滴化が進んだ。これに伴い記録装置本体内に浮遊するミスト状のインク滴の量も増大している。このため、ミスト状のインク滴がガイド軸に付着して、ガイド軸及び軸受けの摺動性能の劣化への影響がさらに大きくなってきている。
【０００７】
また、これらに対応するために、駆動の制御可能範囲に余裕を持たせるといった従来の方法では、キャリッジ駆動機構の構成が大きくなってしまったり、コストが高くなる。また、制御可能な範囲を超えるガイド軸の摺動性能の劣化については、駆動モータへの制御指令値を最大値に設定し、キャリッジの駆動を行うだけであった。しかし、この方法では所望の走査が行えない状況にあっても、細かな検出が出来なかったため、記録画像に画像むら等の不良が発生して問題となっていた。
【０００８】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価で簡単な構成で、ガイド軸の摺動性能の劣化を早く、詳細に検出できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わるインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドを被記録媒体に対して走査させながら記録を行なうインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドを搭載するキャリッジと、該キャリッジの前記被記録媒体に対する走査方向への移動をガイドするガイド部材と、前記キャリッジを前記走査方向に駆動させるためのモータと、該モータに駆動指令値を送る指令値発生部と、該指令値発生部の発生する前記駆動指令値に基づいて前記ガイド部材と前記キャリッジの摺動抵抗を検出する検出部とを備えることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態について、説明する。
【００１１】
まず、本実施形態の概要について説明する。
【００１２】
本実施形態では、インクジェット記録ヘッドを被記録媒体に対して走査させながら記録を行なうインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドを搭載するキャリッジと、該キャリッジの前記被記録媒体に対する走査方向への移動をガイドするガイド部材と、前記キャリッジを前記走査方向に駆動させるためのモータと、該モータに駆動指令値を送る指令値発生部と、該指令値発生部の発生する前記駆動指令値に基づいて前記ガイド部材と前記キャリッジの摺動抵抗を検出する検出部とを備える。
【００１３】
また、上記の検出部は、キャリッジの加速時又は一定速走査時の駆動指令値に基づいてキャリッジの摺動抵抗を検出することが好ましい。
【００１４】
また、上記の前記検出部は、キャリッジの正常な駆動状態においての駆動指令値を基準として所定の範囲を定め、キャリッジの加速時においては駆動指令値が所定の範囲を超えた状態がある一定時間以上継続すること、また、一定速走査時においては、駆動指令値が所定の範囲を超えることを検出して、ガイド軸の摺動抵抗の異常と判断することが好ましい。
【００１５】
また、モータの駆動方式は、パルス幅を変化させるＰＷＭ方式、あるいは電圧を変化させる方式であることが好ましい。
【００１６】
また、上記のインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギー又は力学的エネルギーを作用させてインクを吐出させるヘッドであることが好ましい。
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
まず、本発明の一実施形態に係わるインクジェット記録装置について図２及び図３を参照して説明する。
【００１９】
図２は本実施形態の記録装置の構成を示す斜視図である。
【００２０】
図２において、１０は被記録媒体であり、給送積載部１００上に載置されている。被記録媒体１０は、不図示の駆動源により駆動される給紙部により搬送部１１に送られ、さらに排紙部１２を経て図２に示される矢印Ａ方向に搬送される。１は記録ヘッド、２はインクカートリッジ（本図においては４個のインクカートリッジを同時に積載している）、３はキャリッジで、記録ヘッド１とインクカートリッジ２を搭載している。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形成し、被記録媒体１０上に画像を形成する形態を有し、インクカートリッジ２とインク流路で接続されている。２０はベルト、２１は駆動プーリ、２２はモータで、モータ２２の回転出力を駆動プーリ２１とベルト２０を介してキャリッジ３に伝達し、キャリッジ３は、図示矢印Ｂ、Ｃ方向に走査される。尚、キャリッジ３の一走査で走査可能な距離である走査距離をＬとする。
【００２１】
キャリッジ３上には、記録ヘッド１、インクカートリッジ２をキャリッジ３に固定するためのヘッドカバー４、カートリッジカバー５が回動、係合可能に配設されている。３０はキャリッジ３上の記録ヘッド１に駆動信号を伝達するためのケーブルである。５００はロジックボードであり、ケーブル３０やモータ２２が接続されている。６はキャリッジ３が走査するためのガイド軸であり、７はキャリッジ３の一端を支持、ガイドするためのサポート面である。８はキャリッジ３の走査方向に延在するリニアスケールである。
【００２２】
次に、キャリッジ３まわりの詳細な構成について、図３を参照して説明する。
【００２３】
図３は、図２の記録装置を矢印Ｄ−Ｄ方向から見たキャリッジ３まわりの詳細な構成を示す斜視図である。
【００２４】
図３において、キャリッジ３上には同期信号を得るための読取素子９が取り付けられている。本実施形態において、読取素子９はＭＲ素子などによる磁気式読取を行っている。リニアスケール８は軸状の磁性体であり、表面上に形成された着磁部に、例えば、１８０ドット／インチ（ｄｐｉ）や３６０ｄｐｉに相当する記録ピッチ密度で磁気パターンを記録したものである。このようなリニアスケール８と読取素子９との組合せによりキャリッジ３の走査における位置検出を可能としている。この検出結果と同期を図りながら記録ヘッド１による記録動作を行う制御構成（本実施形態においては記録ヘッド１の駆動タイミング）である。特に磁気式読取に関しては、３６０ｄｐｉから概ね６００ｄｐｉ相当のピッチで着磁が可能であり、特に高精細な記録を行う記録装置に適している。
【００２５】
モータ２２の回転運動が駆動プーリ２１とベルト２０を介して伝達されて、図２におけるＢ、Ｃ方向にキャリッジ３が走査を開始すると、リニアスケール８上をキャリッジ３上に固定された読取素子９が相対的に走査する。これによって位置信号が発生し、この位置信号はケーブル３０を介しロジックボード５００へ伝達される。
【００２６】
次に、本実施形態の特徴的な部分について、詳細に説明する。
【００２７】
図１において、駆動モータ２２を制御し記録ヘッド１を搭載したキャリッジ３を駆動プーリ２１側からアイドルプーリ２３側へ定速で走査させる。その際に記録ヘッド１はインク吐出を行い、画像を形成する。この動作でのキャリッジ３の走査の特徴的な部分を３つに大別すると、停止状態からキャリッジ３が定速走査を行うまでの加速動作、定速走査動作、及びキャリッジ３が定速走査状態から停止するまでの減速動作がある。これらは駆動モータ２２への指令値を制御することでキャリッジ３の一定速での走査、加速・減速を行っている。また、本実施形態では一例としてＰＷＭ駆動の制御系について記述する。
【００２８】
なお、図１において、記録装置の動作を制御する制御部１１０は、制御のためのプログラム等を格納するためのＲＯＭ１１１、読み取り素子９からの検出信号データ等を一時格納するＲＡＭ１１２、ＰＷＭ駆動のｄｕｔｙなどを演算するための演算部１１４、駆動モータ２２に駆動電力を供給するためのドライバー１１６、ドライバー１１６にＰＷＭ駆動の指令値を供給するための指令値発生部１１５、及びこれら全体を制御するためのＣＰＵ１１３を備えている。
【００２９】
図６において、ＰＷＭ駆動とはパルス一周期に対し、ＨＩＧＨ状態の割合が多いほど、ＰＷＭパルス出力のｄｕｔｙが高くなり、大きな電流値指令を行う。例えば、（ａ）と（ｂ）を比べると、ＥとＦの値からＨＩＧＨ状態の割合が多い（ｂ）の方が電流値は大きくなる。
【００３０】
このようなＰＷＭ駆動の制御系において、ガイド軸６の摺動性能と指令値と速度の関係、さらに本実施形態で重要な摺動状態の劣化の検出方法について以下に記述する。
【００３１】
図４において、キャリッジ３の加速時には駆動モータ２２に対して、最大１００％のＰＷＭパルス出力で時間Ａの間で加速させ、定速走査時にはパルス出力ｄｕｔｙＢのように５０％程度のＰＷＭパルス出力で駆動させている。これを摺動性能の初期の正常状態とし、制御部１１０のＲＡＭ１１２（図１参照）等に記憶する。
【００３２】
次に摺動性能が劣化し、画像むら等が発生する状態のＰＷＭ駆動特性を図５に示す。
【００３３】
ここで図４と図５とを比較すると、摺動性能が劣化し負荷が重くなると加速時の最大１００％のＰＷＭパルス出力時間が長くなる。この時、図４の時間Ａと比べ図５では１００％のＰＷＭパルス出力の設定時間がＡ＋Ｃと長くなる。一定速走査時についてもガイド軸６の摺動状態の劣化により、正常状態のパルス出力ｄｕｔｙＢのように５０％程度の指令値ではなく、パルス出力ｄｕｔｙＤのように７０％程度のＰＷＭパルス出力で常に駆動させなければならない。
【００３４】
図７に制限値取得シーケンスのフローチャートを示す。又、図８に摺動状態異常検出シーケンスのフローチャートを示す。
【００３５】
本実施形態ではガイド軸６の摺動性能を検出するため、このキャリッジ３の駆動における加速時と一定速走査時のＰＷＭパルス出力に着目し、基準となる初期の正常状態の指令値に各々許容分を加えたのもを制限値とし、加速時については最大指令値の設定時間、一定速走査時については指令値を検出し、制限値を越えた際には、ガイド軸６の摺動性能が異常状態であると判断し、回復する指令を出す。なお、異常状態の判断は、加速時の駆動指令値のみ、あるいは一定速走査時の駆動指令値のみ、あるいはその双方に基づいて行なっても良い。
【００３６】
制限値は加速時の最大指令値の設定時間については、基準となる初期の正常状態の指令値から、キャリッジ３を加速させる目標時間以下とすることや、記録ヘッド１がインク吐出を開始するまでに一定速走査が行えるような時間設定をキャリッジ３の駆動機構の構成に応じて行う必要がある。一定速走査時の指令値についても、基準となる初期の正常状態の指令値から、指令値と電流値の関係を求め、一定速走査時に常時流れる電流値の制限を設定することにより、指令値の制限を設けることが出来る。
【００３７】
以上により、ガイド軸６の摺動性能（摺動抵抗）の異常状態を検出でき、オペレータが手動で又は自動でガイド軸６の清掃を行うことにより、キャリッジ３のガイド軸６に付着したインク滴が除去され、ガイド軸６の摺動性能が正常状態に戻り、所望の駆動を行うことができる。
【００３８】
なお、本実施形態ではキャリッジ３の駆動方法はＰＷＭ駆動を用いているが、指令信号を電圧等で可変にする駆動方式においても同様である。
【００３９】
以上、説明したように、本実施形態によれば、安価で簡単な構成でキャリッジ走査時におけるガイド軸の摺動性能を、駆動モータへの制御指令値で検出することが可能となりガイド軸の摺動性能の劣化についての監視が可能になる。これにより異常状態の際はガイド軸の清掃を行い、摺動性能を正常状態に戻すことで、キャリッジ走査速度の変動の発生を回避できる。よって安定した高品質の記録画像の形成が可能となる。
【００４０】
以上の実施形態は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。
【００４１】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。
【００４２】
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００４３】
また、以上の実施形態は記録ヘッドを走査して記録を行なうシリアルタイプの記録装置であったが、記録媒体の幅に対応した長さを有する記録ヘッドを用いたフルラインタイプの記録装置であっても良い。フルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００４４】
加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドのみならず、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッドを用いてもよい。
【００４５】
また、以上説明した記録装置の構成に、記録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加することは記録動作を一層安定にできるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などがある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを備えることも安定した記録を行うために有効である。
【００４６】
さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもできる。
【００４７】
以上説明した実施の形態においては、インクが液体であることを前提として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。
【００４８】
さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けられるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を取るものであっても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価で簡単な構成で、ガイド軸の摺動性能の劣化を早く、詳細に検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図２】一実施形態の記録装置の構成を示す斜視図である。
【図３】一実施形態のキャリッジまわりの構成を示す図である。
【図４】摺動性能が正常状態のＰＷＭ駆動指令値と速度の関係を示す図である。
【図５】摺動性能が劣化した異常状態のＰＷＭ指令値と速度の関係を示す図である。
【図６】ＰＷＭ駆動パルスｄｕｔｙと駆動電流の関係を示す図である。
【図７】ＰＷＭ駆動時の制限値取得シーケンスのフローチャートである。
【図８】ＰＷＭ駆動時の摺動状態異常検出シーケンスのフローチャートである。
【符号の説明】
１  記録ヘッド
３  キャリッジ
６  ガイド軸
１３  軸受け
２０  搬送ベルト
２１  駆動プーリ
２２  駆動モータ
２３  アイドルプーリ
１１０  制御部
１１１  ＲＯＭ
１１２  ＲＡＭ
１１３  ＣＰＵ
１１４  演算部
１１５  指令値発生部
１１６  ドライバー部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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