(57)【要約】【課題】インクジェットプリンタにおいて、キャリッジの加速中や減速中にも印刷を行なおうとすると、インク粒の着弾位置にずれが生じてしまい、高精細な印刷を行なう際には、印刷用紙の幅方向における両端の画質が劣化してしまう。【解決手段】ヘッド駆動制御装置１０では、エンコーダ８とインターバルタイマ１６によって、キャリッジが一定の距離進むのに要する時間を観測する。その値がＲＯＭ１４に記録された標準時間より大きいとき、比較部１７によって求められた差分情報を鍵として、テーブル１５から遅延時間の値を索出する。遅延付加部１９が、索出された時間の値だけプリントヘッド７を駆動するためのタイミング信号を遅らせる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリンタが備えるキャリッジの走査に応じてパルス信号を発生する光エンコーダと、
該光エンコーダの出力パルス信号に従って、インクノズルからインクを吐出させるためのタイミング信号を生成するタイミング生成器とからなるプリンタのヘッド駆動制御装置において、
前記光エンコーダが発生するパルス信号の出力間隔の値が、所定の標準時間との間で、差分を生じた際に、
前記タイミング生成器は、前記インクノズルからインクを吐出させるタイミングに、前記差分の値に応じた遅延を与えるよう構成されて成ることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のヘッド駆動制御装置において、
前記タイミング生成器は、
差分の値と、遅延時間の値とを対応情報として記憶するメモリと、
前記パルスの出力間隔を測定するタイマと、
該タイマによる計測値と前記所定の標準時間の値との差分を求める比較手段とを備え、
当該比較手段によって求められた差分の値を鍵として、前記メモリから対応する遅延時間を読みだし、当該読みだし係る遅延時間の値だけ、インクを吐出させるタイミングに遅延を与えるよう構成されて成ることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項３】
請求項２記載のヘッド駆動制御装置において、
前記メモリは、記憶された前記対応情報の書き換えが可能に構成されて成るものであることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１、乃至請求項３記載のヘッド駆動制御装置を備えるプリンタにおいて、
前記タイミング生成器は前記キャリッジに対して取り外し可能に搭載されるものであることを特徴とするプリンタ。
【請求項５】
請求項１、乃至請求項３記載のヘッド駆動制御装置を備えるプリンタにおいて、
前記タイミング生成器はプリンタ本体内に設けられていることを特徴とするプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、インクジェットプリンタのように、プリントヘッドをキャリッジに搭載し、該キャリッジを主走査させつつ紙送りを行うことで印刷を実行するプリンタにおけるヘッド駆動制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のインクジェットプリンタでは、メカニズムの動作制御においても高い精度が要求される。ことに、高画質の印刷物を得るためには、プリントヘッドからインクを吐出させるタイミングの制御が重要である。
【０００３】
印刷用紙の紙送りやキャリッジの走査のための各モータに、ステッピングモータではなくＤＣ（直流）モータを採用する場合には、物体の移動について光学的観測を行なうロータリーエンコーダやリニアエンコーダなどの光エンコーダが、併せて採用される。直線的に往復運動が行なわれるキャリッジの動作制御のためには、レールに設けられた多数のスリットの傍で、アパーチャやフォトダイオード等の構成部品から成る受光ユニットを、キャリッジとともに直線状に走らせて位置観測を行なうリニアエンコーダが用いられることが多い。
【０００４】
キャリッジの主走査に応じてリニアエンコーダが発生するパルス信号の数を数えることで、キャリッジの正確な位置が把握される。従って、計数されたパルス信号の数が所定の値に達したタイミングでプリントヘッドの駆動信号を出力するタイミング生成器によってインクノズルを駆動させることで、正確な位置でインクを吐出させることができる。
【０００５】
ところで、インクを吐出させるタイミングにおけるプリントヘッド（より詳細にはインクノズル）の位置と、印刷用紙上に着弾するインク粒の位置とは、正確には一致しない。インクノズルと印刷用紙との間隙をインク粒が飛行している間にも、インク粒はその慣性によってキャリッジの進行方向に移動しているからである。
【０００６】
キャリッジが等速運動を行なっている間には、上記キャリッジの位置とインク粒着弾位置とのずれは一定である。従って、キャリッジが走査される際に、例えば、その往路のみで印刷を実行する片方向プリンタにおいては、特にノズル駆動タイミングの補正などは必須ではない。また、キャリッジの往路及び復路ともに印刷を実行する双方向プリンタにおいては、往路あるいは復路で、又はその双方でタイミングを早めに取ることで、インク粒の着弾位置を揃えることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
印刷実行時において、キャリッジはそのホームポジションに停止している状態から、キャリッジモータにより加速されて次第に速度を増し、ガイドレールに沿って往路を移動する。キャリッジが一定速度に達した段階でヘッドが駆動され、印刷が実行される。ヘッド駆動終了後、キャリッジは減速され、ガイドレール端で停止される。キャリッジモータが反転駆動されることにより、キャリッジはその復路でも加速、定速移動中におけるヘッド駆動、及び減速を行ないホームポジションに戻る。
【０００８】
モータによりキャリッジを駆動する以上、どうしても上記の加速及び減速を行なうための領域は必要である。この加速領域及び減速領域中にも印刷を実行しようとすれば、前述のインクノズル駆動時におけるキャリッジの位置とインク粒着弾位置とのずれが一定ではなくなる。すなわち、加減速時においてキャリッジが低速で移動している状態では、上記のずれが小さいこととなる。
【０００９】
図６は、その関係について説明するための図である。図６の上半分（ａ）は、キャリッジの往路動作中における状態を表す。図６（ａ）のうちの、上部はキャリッジの移動状態を表し、下向きに記載した目盛の位置でヘッドを駆動してインクを吐出させるものとする。目盛は等間隔であり、すなわち、リニアエンコーダから一定数のパルス信号が出力される毎に、インクを吐出させている。
【００１０】
図中、下向きの各矢印はインク粒の飛行跡を表す。各矢印の先端は印刷用紙上における各インク粒の実際の着弾位置を表す。キャリッジが低速移動中には、ずれが小さく、従ってインク粒の飛行跡を表す矢印の傾きは小さい。キャリッジの速度が増すに従って、ずれも大きくなり、矢印の傾きも大きくなる。キャリッジが減速していくと、再びずれも小さくなり、矢印も垂直に近づく。図中、下段の直線は、本来インク粒が着弾すべき目標位置を黒丸点で表したものである。
【００１１】
以上のようにキャリッジ、延いてはインクノズルが一定距離移動する毎にヘッドを駆動するとすれば、キャリッジ加速中においてはインク粒の着弾が疎らに、定速移動中においては着弾も一定に、減速中においては着弾が密になることが図４から見て取れる。この着弾位置のばらつきの結果、インク粒が正確に目標位置に着弾するのは、キャリッジの加速が終了して速度が一定速度に達している間だけであることが分かる。
【００１２】
図６（ｂ）は、キャリッジの復路動作中における状態を表す。図６（ｂ）では、本来インク粒が着弾すべき目標位置を図６（ａ）との間で揃えて描画している。この図から明らかなように、キャリッジが一定速度で移動しているときのインク粒着弾位置を、往路と復路とで揃えるとすれば、各々加減速中のインク粒着弾位置が、往路と復路とで一致しなくなることも分かる。
【００１３】
本発明は、上記のような問題点を克服するためになされたものであり、その目的とするところは、キャリッジの加減速中において印刷を実行しても、本来の目標位置に正確にインク粒を着弾させることができるインク吐出タイミングの制御技術を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
従来のインクジェットプリンタでは、キャリッジが一定距離移動する毎にヘッドを駆動してインクを吐出させていたところを、本発明では加速中、及び減速中におけるヘッド駆動タイミングに補正を与えることで、上記課題を解決する。
【００１５】
すなわち、本発明のヘッド駆動制御装置は、例えば、インクジェットプリンタのようなヘッドを搭載したキャリッジを走査させつつ印刷を行なうプリンタに対して適用される。このヘッド駆動装置は、プリンタが備えるキャリッジの走査に応じてパルス信号を発生する光エンコーダと、その光エンコーダの出力パルス信号に従って、インクノズルからインクを吐出させるためのタイミング信号を生成するタイミング生成器とを必須の構成要素とする。そして、前記光エンコーダが発生するパルス信号の出力間隔の値が、所定の標準時間との間で、差分を生じた際に、前記タイミング生成器は、前記インクノズルからインクを吐出させるタイミングに、前記差分の値に応じた遅延を与えるように構成されている。
【００１６】
より具体的には、上記記載のヘッド駆動制御装置におけるタイミング生成器は、以下の如き構成を有する。すなわち、タイミング生成器は、差分の値と、遅延時間の値とを、例えば、テーブル形式で対応情報として記憶するメモリを有している。
【００１７】
尚、このメモリは、例えば、プログラマブルロム（ＰＲＯＭ）のように記録された対応情報が書き換え可能なものであることが好ましい。
【００１８】
そして、タイミング生成器は、前記パルスの出力間隔を測定するインターバルタイマと、そのインターバルタイマによる計測値と前記所定の標準間隔の値との差分を求める比較手段とを備えている。かかる構成からなるタイミング生成器では、その比較手段によって求められた差分の値を鍵として、前記メモリから対応する遅延時間を読み出す。そして、読み出された遅延時間の値だけ、インクを吐出させるタイミングに遅延を与える。
【００１９】
また、上記いずれかのヘッド駆動制御装置を備えるプリンタは、以下のような特徴を有する。すなわち、ヘッド駆動制御装置のタイミング生成器は、前記キャリッジに対して取り外し可能に搭載される。これにより、例えば、プリンタの機種毎に異なるインクカートリッジの交換とともに、インク吐出タイミングに与える補正値の修正も同時に行うことができる。
【００２０】
尚、前記タイミング生成器は、プリンタ本体内に設けても良いのは勿論であり、この場合、遅延時間は大きくなるが、例えば、高速インタフェースを介してヘッド側との信号のやり取りをするようにして、遅延時間を極力減少させるようにすれば良い。
【００２１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインクジェットプリンタ１の構成の概要を表す図である。プリンタ１の各部は、プリントコントローラ２によって制御される。プリントコントローラ２では、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２及びＲＡＭ２３からなる統轄制御部が、プリンタ外部のホストコンピュータと通信を行ない、印刷命令データを受信、解釈し、それに基づきプリンタ各部を制御する。カスタムＩＣチップ２４は、ＣＰＵ２１が解釈した印刷命令に従って、キャリッジモータ３、紙送りモータ４及びプリントヘッド７等を駆動する。
【００２３】
キャリッジモータ３は、タイミングベルト３１を介してキャリッジ５を水平方向に移動させる。キャリッジ５には、リニアエンコーダ８の受光部８２が取り付けられていて、レール８１に設けられた多数のスリットを光学的に読み取って、それをパルス信号としてキャリッジ５に搭載されているタイミング生成器６に対して出力する。タイミング生成器６は、パルス信号に対して後述するような時間的補正を加え、プリントヘッド７に対してタイミング信号を送信する。カスタムＩＣチップ２４からバスを介して送られて来るデータに基づいて、アナログの電圧波形信号が作られ、前記タイミング信号に従ってプリントヘッド７に搭載される圧電振動子等のインク吐出用素子に印加される。
【００２４】
図２は、本実施形態におけるプリンタのヘッド駆動制御装置が有する機能の内容を表すブロック図である。ヘッド駆動制御装置１０は、リニアエンコーダ８とタイミング生成器６とにより構成される。リニアエンコーダ８は、キャリッジが一定距離進む毎にパルス信号を発生する。
【００２５】
従来は、このパルス信号をカウントし、その値が一定数に達する毎に、タイミング信号をプリントヘッド７に送出していた。例えば、リニアエンコーダの分解能が０．５ミクロンであったとすると、インチに換算して０．００１２７インチであるから、１４４０ｄｐｉの解像度を有するプリンタにおいては、約１３．９パルス（実際には適当な桁数で丸められて運用される）が計数される毎にタイミング信号が送出されていた。
【００２６】
本実施形態におけるタイミング生成器６は、記憶部１３を有している。この記憶部１３は、加減速を伴わない通常の状態でのインク吐出タイミングの時間間隔の値を、ＲＯＭ１４に格納している。また、後述する対応情報としてのテーブルをも、ＥＥＰＲＯＭ１５に格納している。
【００２７】
タイミング生成器６のインターバルタイマ１６は、リニアエンコーダ８の出力パルス信号の時間間隔を、常に計測している。上記の例でいえば、リニアエンコーダ８が１３．９パルスを出力するのに要する時間を観測し、その観測結果を比較部１７に報告する。
【００２８】
比較部１７では、上記報告に係る値と、ＲＯＭ１４に格納された標準時間の値とを比較する。キャリッジの加速中や減速中においては、インターバルタイマ１６から報告される時間は長くなるため、ＲＯＭ１４に格納されている標準時間の値とで差分を生じる。そこで比較部１７は、その差分の値を鍵情報としてＥＥＰＲＯＭ１５のテーブルを参照する。
【００２９】
ＥＥＰＲＯＭ１５には、差分の値と、遅延時間の値とが対応情報として記憶されている。テーブルの上部では加速中において与えるべき遅延時間が、テーブルの下部では減速中において与えるべき遅延時間が、各々記録されている。例えば、加速中において差分の値が２０マイクロ秒であった場合、遅延時間の値−１０マイクロ秒が索出される。また、例えば、減速中において差分の値が２０マイクロ秒であった場合には、遅延時間の値−１２マイクロ秒が索出される。このように、加速中と減速中とで対応する遅延時間の値が異ならせてあるのは、ヘッド駆動位置とインク粒着弾位置とのずれは、慣性の法則のみによって生じるのではなく、実際には空気抵抗やインクの粘性等、諸般の物理的条件による影響を受けるためである。比較部１７は、インターバルタイマ１６から観測結果を漸次報告されているので、その変化の状態によってキャリッジが加速中であるか、減速中であるかについて自ら判断できる。すなわち、観測時間が徐々に短くなっている時は加速中であり、その逆に、徐々に長くなっている時は減速中である。
【００３０】
テーブルに格納される具体的データは、予備観測としてプリンタにより実際に印刷を実行し、その際得られた印刷物と印刷実行中のエンコーダ出力の様子とから定められる。このような予備観測は、大まかには機種毎になされるものであればよい。機種によって、モータの性能や、動力伝達系の設計が異なるので、それに応じた補正値が必要とされるからである。
【００３１】
また、より詳細には、個々の製品の製造過程（出荷直前のテストの段階等）において、予備観測を行ってもよい。このようにすれば、製品毎の個体差による品質のばらつきにも対応し得る。そのために、テーブルは書き換え可能な記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ１５に格納されている。
【００３２】
また、外部から電気的にテーブルのデータを書き換えるのではなく、ＲＯＭの交換によっても、上記のような機種毎の補正値の変更に対応し得る。例えば、タイミング生成器６そのものをインクカートリッジに内蔵する、あるいはインクカートリッジ同様にキャリッジ５に対して着脱可能に構成すればよい。
【００３３】
上記テーブルから索出された遅延時間の値は、遅延付加部１９によって読み出される。図３は、この遅延付加部１９によってタイミング信号に与えられる信号の遅延について説明するための図である。同図は、キャリッジの加速中における様子を表しており、横軸を時間軸としたタイミングチャートが描かれている。キャリッジの加速中において、リニアエンコーダ８の出力するパルス信号の間隔は、初めは広く、次第に狭まっていく。
【００３４】
従来は、カウンタ１８がパルス信号を約１３．９パルス計数した段階で、そのままタイミング信号を出力していた。本実施形態におけるタイミング生成器６では、遅延付加部１９が、上記の遅延時間だけタイミング信号の出力を送らせる。すなわち、図３において最初の周期で標準時間との差分Ｂが比較部１７により検出される。差分Ｂの値に対応する遅延Ｂの値がテーブルから索出され、その分だけ補正されたタイミング信号として遅延付加部１９から出力がなされる。そして、補正されたタイミング信号に従って、アナログの電圧波形信号が、圧電振動子に印加される。
【００３５】
次の周期では、差分Ｃに対して遅延Ｃが与えられる。そして、その次の周期では１３．９パルスを計数する間に、標準時間との差分は生じていない。それは即ち、キャリッジの移動速度が十分に上がって、一定速度に達したことを表している。従って、その次のプリントヘッド７を駆動するタイミングでは、タイミング信号に遅延は与えられない。
【００３６】
キャリッジ５の減速時において、今度は標準時間との差分が次第に大きくなってくる。その場合にも、差分の値を鍵情報として、テーブルから遅延時間の値が索出され、それに応じたタイミング信号の補正がなされる。
【００３７】
本実施形態は以上の通りであるが、以上に説明した内容は本発明の実施形態としての一例に過ぎない。例えば、対応情報としての差分の値と遅延時間の値とは、必ずしもテーブル形式で保持されている必要はなく、それら値を格納する記録素子も様々なデバイスを用いて構成して良い。また、標準時間を記録する素子についても同様であり、この標準時間に関する情報もＥＥＰＲＯＭに格納して書き換え可能にしても良い。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態について、図４及び図５を参照して説明する。
【００３９】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るインクジェットプリンタ１´の構成の概要を表す図である。本実施形態のインクジェットプリンタ１´の基本的構成は、図１に示した第１の実施形態のものと略同様であり、同様の部分には同様の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００４０】
上述した第１の実施形態は、タイミング生成器６をヘッド側に備えていたが、本実施形態では、タイミング生成器６をプリンタ本体側に備え、このタイミング生成器６は、高速インタフェースを介してヘッド側との信号のやり取りをする。即ち、本実施形態では、図４に示すように、タイミング生成器６は、プリントコントローラ２´内に設けられ、このタイミング生成器６は、プリンタ本体側のプリントコントローラ２´とヘッドユニット１００とを媒介する高速インタフェース１５０を介して、リニアエンコーダ８からのパルス信号を受信し、或いは、このパルス信号に対して時間的補正を加えたタイミング信号をプリントヘッド７に送信する。
【００４１】
さて、上述した第１の実施形態では、説明を簡単にするために、加速中又は減速中に与えるべき各遅延時間（例えば、図３では各遅延時間Ａ、Ｂ、Ｃ）のみを考慮したが、実際には、定速移動中にも生じる基準の遅延時間というものが存在する。本実施形態では、この基準の遅延時間Ｓに各遅延時間（例えば、図５では各遅延時間Ａ、Ｂ、Ｃ）を足した各遅延時間Ｓ＋Ａ、Ｓ＋Ｂ、Ｓ＋Ｃに、それぞれ最も近い従来からのタイミング信号を補正されたタイミング信号として利用するようにした。
【００４２】
即ち、図５に示すように、従来からのタイミング信号は、時間ｔの等間隔で出力される
図５は、第２の実施形態において、遅延付加部１９によってタイミング信号に与えられる信号の遅延について説明するための図である。同図は、キャリッジの加速中における様子を表しており、横軸を時間軸としたタイミングチャートが描かれている。キャリッジの加速中において、リニアエンコーダ８の出力するパルス信号の間隔は、初めは広く、次第に狭まっていく。
【００４３】
従来は、カウンタ１８がパルス信号を約１３．９パルス計数した段階で、そのままタイミング信号を出力していた。本実施形態におけるタイミング生成器６では、遅延付加部１９が、上記の各遅延時間Ｓ＋Ａ、Ｓ＋Ｂ、Ｓ＋Ｃだけタイミング信号の出力を送らせる。すなわち、図５において最初の周期で標準時間との差分Ｂが比較部１７により検出される。差分Ｂの値に対応する基準の遅延時間Ｓ＋遅延Ｂの値がテーブルから索出され、その分だけ補正されたタイミング信号として遅延付加部１９から出力がなされる。そして、補正されたタイミング信号に従って、アナログの電圧波形信号が、圧電振動子に印加される。
【００４４】
次の周期では、差分Ｃに対して基準の遅延時間Ｓ＋遅延Ｃが与えられる。そして、その次の周期では１３．９パルスを計数する間に、標準時間との差分は生じていない。それは即ち、キャリッジの移動速度が十分に上がって、一定速度に達したことを表している。しかしながら、この定速移動中にも、基準の遅延時間Ｓが生じるので、この基準の遅延時間Ｓだけタイミング信号に遅延が与えられる。
【００４５】
キャリッジ５の減速時において、今度は標準時間との差分が次第に大きくなってくる。その場合にも、差分の値を鍵情報として、基準の遅延時間Ｓと、テーブルからパラメータとしての遅延時間の値が索出され、これらに応じたタイミング信号の補正がなされる。
【００４６】
尚、上述した第１の実施形態では、タイミング生成器６をヘッド側に備えていたが、本実施形態では、タイミング生成器６をプリンタ本体側に備えているので、その分だけ遅延時間は大きくなるが、本実施形態では、特に、高速インタフェース１５０を設け、この高速インタフェース１５０を介してヘッド側との信号のやり取りをするようにして、遅延時間を極力減少させるようにしている。
【００４７】
【発明の効果】
本発明のヘッド駆動制御装置及び該ヘッド駆動制御装置を搭載するプリンタにより、キャリッジの加速中及び減速中にも、正確な位置にインク粒を着弾させることができる。従って、従来はキャリッジの加速や減速のためにのみ費されていた時間にも印刷を行なうことができるようになり、印刷時間を短縮することが可能となった。
【００４８】
また、従来はキャリッジ加速のための助走、及び減速のための余走を行なうために割かれていたスペースを削減でき、その分キャリッジを走らせるためのレールも短くて済む。これにより、同じ幅の印刷用紙を扱うプリンタであれば、従来より小幅に設計することが可能となった。一方、従来と同じ筐体幅のプリンタにおいては、従来より幅広の印刷用紙を扱うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるプリンタハードウエアの構成概要表す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のヘッド駆動制御装置の有する機能を表すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態において、タイミング信号に遅延を与える場合について説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるプリンタハードウエアの構成概要表す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態において、タイミング信号に遅延を与える場合について説明する図である。
【図６】キャリッジの加減速中におけるインク粒の着弾について説明する図である。
【符号の説明】
１　プリンタ
２、２´　プリントコントローラ
３　キャリッジモータ
３１　タイミングベルト
５　キャリッジ
６　タイミング生成器
７　プリントヘッド
８　リニアエンコーダ
８１　スリット
８２　受光部
１３　記憶部
１４　ＲＯＭ（標準時間を記録）
１５　ＥＥＰＲＯＭ（対応情報をテーブル形式で記録）
１６　インターバルタイマ
１７　比較部
１９　遅延付加部
１００　ヘッドユニット
１５０　高速インタフェース
【図１】
2004058543.tif 000003
【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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