(57)【要約】【課題】インクジェット記録装置のキャリッジ駆動系において摺動負荷が増加した際に、キャリッジ駆動の減速時に騒音を出さずに停止することが可能な駆動系を実現すること。【解決手段】インクジェット記録装置においてキャリッジ駆動の減速時に、逆起電力を消費してモータを減速させるショートブレーキを利用する代わりに、キャリッジ進行方向とは逆方向へ固定値出力を行い、更にはキャリッジ駆動系の負荷状態を減速中の速度指令値と実際に駆動されているキャリッジ速度値から判断し、判断結果によって固定値を変化させることでキャリッジ駆動系の最適化を行い、減速時に騒音を出さずに停止させる。【選択図】図３
2007044947.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ガイド軸に沿って往復運動させて記録を行う記録装置において、
キャリッジの位置或は速度情報を検出する検出手段と、前記キャリッジの駆動源となるモータと、前記モータを駆動させるために駆動指令値を設定する設定手段と、前記駆動指令値の変更手段と、減速駆動時において固定の駆動指令値を出力する出力手段とを備え、前記固定の駆動指令値を負荷の状態に応じて変更することを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリアルプリンタ（以下、従来例と言う）においては、例えば、ドットインパクト方式、インクジェット方式、熱転写方式等の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が用いられている。一般的なシリアルプリンタは、外部のコンピュータ等からの記録データを受け取ると、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。そして、１行分のデータを記録するとモータを停止させて、前記１行分の紙送りを行う。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ける。ここで、キャリッジ駆動モータ（以下、キャリッジモータと言う）の動作について詳細に説明する。
【０００３】
先ず、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、モータ制御装置を介してキャリッジモータを起動する。例えば、図２に示すように、起動直後は騒音や振動が発生しないように徐々に加速する（Ａ；加速域）。そして、所定の目標速度で定速制御を行い記録する（Ｂ；定速域）。記録終了後は速やかに減速（Ｃ；減速域）し停止させる。即ち、Ｂ；加速域、Ｃ；減速域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、Ｃ；定速域においては印字記録精度を乱さないように制御する。
【０００４】
前記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或はＰＷＭのデューティを変化させることによって行われる。
【０００５】
ここでは、ＰＷＭのデューティを制御してモータ速度を制御するものとして説明する。先ず、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）の移動速度或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、例えば次式に従って操作量（ここではＰＷＭのデューティ）を計算する。
【０００６】
ＰＷＭ＝Ｋｐ×Ｖｅ＋Ｋｉ×∫Ｖｅｄｔ＋Ｋｄ×（ｄＶｅ／ｄｔ）  …（１）
ここで、Ｋｐ：比例制御定数、Ｋｉ：積分制御定数、Ｋｄ：微分制御定数とする。
【０００７】
この計算値に従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。
【０００８】
これらの技術を利用して、以下に挙げる従来技術としては負荷条件の変化に対して駆動速度検出値の比較から補償器におけるＰＩＤ項のパラメータ変更をすることにより良好な速度制御性能を得るという技術がある。
【特許文献１】特開平５−０８０８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年益々の高画質化が求められるに連れ、短時間に記録ヘッドから吐出するインク滴の発数が増え、又、記録ヘッドから吐出す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等のキャリッジ駆動系における負荷条件の悪化が更に大きくなっている。
【００１０】
こういった状況において従来技術では指令値に対する速度制御による追従性の安定を図るものであるが、個々の環境や負荷条件に適応したパラメータを決定するのが困難である。更に、減速領域においては、速やかに減速させ停止を行うために、逆起電力を消費してモータを減速させるショートブレーキを利用する代わりに、キャリッジ進行方向とは逆方向へ固定の駆動指令値出力を行っている。
【００１１】
更に、負荷条件の変化が大きな場合、この固定の駆動指令値出力では、定められた時間や距離で減速し停止を行うことが困難であり、著しく製品性能を低下させることに繋がってしまう。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、駆動性能を低下させることなく、キャリッジの往復によって記録動作を実現することができる記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、記録ヘッドを搭載したキャリッジをガイド軸に沿って往復運動させて記録を行う記録装置において、キャリッジの位置或は速度情報を検出する検出手段と、前記キャリッジの駆動源となるモータと、前記モータを駆動させるために駆動指令値を設定する設定手段と、前記駆動指令値の変更手段と、減速駆動時において固定の駆動指令値を出力する出力手段とを備え、前記固定の駆動指令値を負荷の状態に応じて変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な構成によって、キャリッジ駆動系における負荷状態の変化に対応し、安定したキャリッジの減速動作を行うことが可能となり、駆動性能を低下させることなく、キャリッジの往復によって記録動作を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
本実施の形態は、インクジェット方式の記録装置におけるキャリッジ駆動に関するものである。
【００１７】
先ず、本発明の実施形態であるインクジェット記録装置を図１に基づいて説明する。
【００１８】
図１は実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す図である。図１において、１は記録ヘッド、５はキャリッジで、記録ヘッド１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く、或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、被記録媒体上に画像を形成する形態を有している。
【００１９】
又、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（例えば、Ｙ（イエロー）用ヘッド、Ｍ（マゼンタ）用ヘッド、Ｃ（シアン）用ヘッド、Ｂｋ（ブラック）用ヘッド）等で構成され、これら各色のインクをチューブ系流路でメインタンク７と記録ヘッド１を接続し供給している。
【００２０】
上記キャリッジをベルト２０及びキャリッジモータ５によって、キャリッジが主走査方向に対する所定位置から図中の矢印Ａ１−Ａ２方向に移動することにより、記録媒体上への記録を開始する。
【００２１】
次に、主走査方向の記録が終了すると、キャリッジ５が主走査方向に対する所定位置（主走査方向への記録開始される前の定位置）まで戻されるとともに、搬送モータ１３によって搬送ローラが駆動され、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。その後、再び上記説明したように、タイミングベルト１７及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図中の矢印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われる。
【００２２】
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。
【００２３】
次に、本実施の形態の記録動作全体の手順をキャリッジ移動の制御を中心として説明する。
【００２４】
図４はこの記録動作の概略の手順を示すフローチャートである。
【００２５】
先ず、記録装置に接続されたホストコンピュータ等から、記録開始命令が外部Ｉ／Ｆを介して送られると、ＣＰＵは、キャリッジの初期化処理が必要か否かを判断し（Ｓ１）、必要であれば初期化処理を実施する（Ｓ２）。
【００２６】
この初期化処理の１つは、キャリッジをホームポジションに移動させる処理である。本実施の形態の場合、キャリッジの現在位置はキャリッジの移動可能な最大の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い、キャリッジを移動させる。これにより、キャリッジは回復ユニット側へ移動するが、上記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の移動が阻止させられる。これによって、エンコーダセンサはキャリッジの位置が変化しないことを検出し、ＣＰＵは、これに応じてキャリッジが停止状態にあることを認識する。この停止状態が、制御タイミングの所定回に亘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のホームポジションとして設定する。本実施の形態の場合、このホームポジションを例えば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とリニアスケール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。
【００２７】
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。その後、キャリッジに搭載されている記録ヘッドが回復ユニットのキャップによって覆われる、キャッピング状態か否かを判断する（Ｓ３）。キャッピング状態である場合には、キャップを記録ヘッドから離脱させるキャップＯＰＥＮ処理を実施する（Ｓ４）。キャップＯＰＥＮ状態が確認される。
【００２８】
更に、図１に示される記録用紙の搬送に係る搬送部において、給紙された記録用紙は、搬送ローラとピンチローラとに挟持されるとともに、搬送ローラの回転によって、プラテン上を記録ヘッドの走査に同期して間欠的に搬送される。そして、この搬送の間に、記録ヘッドの走査に伴いそのインク吐出によって用紙上に記録がなされていく。この搬送において搬送ローラの回転により排紙される。
【００２９】
再び図４を参照すると、以上のように搬送される記録用紙について、搬送部にその用紙があるか否かの判断が行われる（Ｓ５）。用紙が無いと判断された場合には搬送モータを駆動して搬送ローラを回転させ用紙を記録開始位置まで搬送する（Ｓ６）。
【００３０】
次に、ＣＰＵは、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（Ｓ７）、フィードバック制御に基づいてキャリッジの移動のための駆動を開始する（Ｓ８）。このキャリッジ移動の制御において、フィードバック制御は、２ｍｓｅｃの周期で実施される。
【００３１】
キャリッジの移動が開始され、キャリッジが記録開始位置に到達すると、キャリッジに搭載された記録ヘッドに対して記録信号が送られ、これにより、記録ヘッドの吐出口からインクが吐出されて記録が開始される。更にキャリッジの移動が行われ、設定された到達位置まで移動する間、記録ヘッドからインクが吐出され記録が継続される。キャリッジが設定された到達位置に達し（Ｓ９）、１回の記録ヘッドの走査による記録が完了すると、ＣＰＵ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（Ｓ１０）、フィードバック制御に基づいて紙の移動のための搬送ローラの駆動を開始する（Ｓ１１）。紙が設定された到達位置に達すると（Ｓ１２）、再び、キャリッジの到達位置を設定し、フィードバック制御によってキャリッジを移動させる。この処理を記録終了命令があるまで繰り返し（Ｓ１３）、ホストから記録終了命令が送られると、搬送ローラを所定量回転させて用紙を排出し（Ｓ１４）、一連の記録動作を終了する。
【００３２】
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若しくはその駆動によるキャリッジ移動の制御について説明する。
【００３３】
本実施の形態では、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で読み取ることで検出される。
【００３４】
それらのフィードバック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。
【００３５】
キャリッジの制御は、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。本実施の形態の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用紙にインクを吐出して記録を行うものであるため、上記速度制御若しくは位置制御を適切に行うとともに、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、用紙上の所望される位置に正確にインク滴を付着させる必要がある。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及び加速領域において行われることが多い。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われる。又、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われる。
【００３６】
図３は本実施の形態に係るフィードバックの構成を示すブロック図であり、具体的には、本実施の形態のキャリッジ駆動機構及びその駆動回路であるモータドライバ１０４、更にはエンコーダセンサ２１等のキャリッジ移動の検出機構によって構成されるものである。
【００３７】
次に、本実施の形態の特徴的な部分であるキャリッジ駆動系の減速動作時において、固定の駆動指令値の更新方法について説明する。
【００３８】
通常、キャリッジのフィードバック制御を行う場合、減速駆動時には指令速度に追従するように駆動指令値が計算され、徐々に速度を落とし停止する。しかし、指令速度とキャリッジの駆動速度が交差し、駆動指令値を変化させる際に異音を発生することがあるため、ショートブレーキを利用し、駆動指令値の一方向出力とショートブレーキＯＮ／ＯＦＦ制御が利用されている。本実施の形態は、このショートブレーキを利用するＯＮ／ＯＦＦ制御方法において、より効果的な制御方法である。
【００３９】
より短い時間且つ短い距離でキャリッジの減速及び停止動作を実現するため、ショートブレーキを利用する代わりに、キャリッジの進行方向と逆方向に駆動指令値を適切な固定値で出力する。これは惰性で停止するよりも、モータの逆起を利用したショートブレーキによって停止を行う方が効果的であり、このショートブレーキよりも更に効果的であるのが、逆通電（進行方向と反対方向への駆動指令値出力）である。
【００４０】
この駆動指令値出力であるが、本実施の形態では固定値として扱う。それはあくまでショートブレーキのＯＮ／ＯＦＦ制御方法をより効果的に利用するためである。尚、本実施の形態における駆動指令値とは背景技術で説明した操作量（ＰＷＭのデューティ）を指す。
【００４１】
更には、この固定の駆動指令出力値であるが、負荷の状態に応じて更新を行う。
【００４２】
図５におけるＡの状態は負荷が増加し、比較的に減速動作を行い易い状態であるため、図６において駆動指令出力値を通常時の計算値からＡ’値へ変更する。同様に図５におけるＢの状態は負荷が減少し、減速動作を行い難い状態であるため、図６において駆動指令出力値を通常時の計算値からＢ’値へ変更する。これにより図５にある実線部の指令速度に追従した駆動を実現することが可能となる。
【００４３】
次に、この更新の判断について説明する。
【００４４】
先ず、この更新タイミングについては、常時更新を行うよりも、起動時や一定枚数の記録動作を行った際等に行う事が望ましい。
【００４５】
本実施の形態においては、図４のＳ２の初期化動作として行う。
【００４６】
処理については図７を用いて説明する。キャリッジ駆動の減速動作開始後、キャリッジの速度を速度指令値に従って低下させていく際に、駆動指令値を徐々に減少させた後、固定値の逆通電（Ｓ１）を行う。
【００４７】
この逆通電を行っている間、指令速度とキャリッジの駆動速度が交差するか否かを監視し（Ｓ２）、キャリッジの停止判定後（Ｓ３）規定の回数以上（本実施の形態では２回以上）交差した場合（Ｓ４）は、この値の更新を行い（Ｓ５）、次回のキャリッジ駆動から使用する。
【００４８】
つまり、この判断基準は速度指令値に対し、実際のキャリッジ駆動速度値の追従状態で判断を行う。キャリッジ駆動速度値が速度指令値と交差する場合は、この固定の駆動指令出力値を小さくさせることが可能であり、キャリッジ駆動速度値が速度指令値と交差しない場合は、この固定の駆動指令出力値を大きくすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、プリンタ等の記録装置に関し、更に詳しくはガイド軸に沿って動かしながら装着された記録ヘッドによって記録を行うキャリッジを備えた記録装置に関するものである。尚、本発明は、一般的なプリント装置の他、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、更には、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】
【００５０】
【図１】本発明に係る記録装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る記録装置の記録動作におけるキャリッジ駆動の状態を示す図である。
【図３】本発明に係る記録装置における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】本発明に係る記録装置の記録動作の概略手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る記録装置の各負荷状態における駆動速度値を示す図である。
【図６】本発明に係る記録装置の各負荷状態における駆動指令値を示す図である。
【図７】本発明に係る記録装置における固定値更新判断を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
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    キャリッジ駆動機構
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
１０４  モータドライバ
１０５  位置検出器
１０６  速度検出器
１０７  ＰＷＭ指令値
１０８  データ保持器
１０９  制御定数計算器
【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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