(57)【要約】【課題】加速終了後の或る一定時間モータ出力の上限値と下限値を制限した限界領域を設定し、新規部品を追加することなく、なおかつ部品の精度を要求することなく、キャリッジの振動を防止し、ジャンピングによる速度変動を抑える画像形成装置を提供する。【解決手段】キャリッジ１と、モータ３と、モータプーリ３ａと、歯付きタイミングベルト２と、前記モータ３を動作させる加速制御手段１０と、前記モータ３を制御するキャリッジ速度制御手段１１と、副走査部７を搭載する画像形成装置において、印字モード毎に所定の速度に到達する時間と前記モータの最大出力と最低出力を制限する限界領域を表情報−１として記憶する記憶手段１３を有し、前記モータ３の出力を、前記キャリッジ１が所定の速度に到達する時間を経過後、一定時間の間、前記表情報−１に記録してある前記限界領域で制限する。【選択図】図２
2007301812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを噴射する複数のノズルを有するヘッドを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを支持するキャリッジ支持部材と、前記キャリッジを駆動するモータと、このモータの動作を伝達するモータプーリと、このモータプーリとアイドラとの間に巻き掛けし、前記キャリッジ支持部材に沿って前記キャリッジを移動させる歯付きタイミングベルトと、前記キャリッジを、前記インク噴射を開始するまでに所定の速度に加速させるように前記モータを動作させる加速制御手段と、前記キャリッジに適したキャリッジ移動速度になるように前記モータを制御するキャリッジ速度制御手段と、前記キャリッジの動作方向と略直角方向に印刷媒体を搬送する副走査部を搭載する画像形成装置において、
印字モード毎に所定の速度に到達する時間と前記モータの最大出力と最低出力を制限する限界領域を表情報−１として記憶する記憶手段を有し、前記モータの出力を、前記キャリッジが所定の速度に到達する時間を経過後、一定時間の間、前記表情報−１に記録してある前記限界領域で制限することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
さらに、温度を検出する温度センサを内部または外部に設けて、前記記憶手段の前記表情報−１を、前記印字モード毎に所定の速度に到達する時間、温度及び前記限界領域の関係を記録した表情報−２とし、前記温度センサの検出した温度と前記表情報−２に基づき、前記限界領域を選択することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記表情報−１を、前記キャリッジ速度制御手段のモータ制御量の値と前記限界領域の関係を記録した表情報−３として記憶し、前記表情報−３に基づき、前記限界領域を選択することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリッジの制御、キャリッジの振動対策、駆動手段のジャンピング対策などを備えたインクジェットプリンタを含む画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタである画像形成装置において印刷する時には、キャリッジを所定の速度まで加速してから印刷をする。キャリッジを加速する時には、キャリッジに加速による慣性力が働き、キャリッジを移動させる駆動伝達手段である歯付きタイミングベルトのテンションが緩んで、モータに取り付けてあるプーリの歯にて、ジャンピングが発生し易い。
一方、タイミングベルトが緩んでジャンピングが発生するのは、キャリッジ加速中であるが、ジャンピングの影響が大きいのは、加速終了した直後である。加速終了した直後は、キャリッジの慣性力が小さくなるので、緩んだタイミングベルトのテンションが回復する時であり、モータの出力が増加してないのにも拘わらず、キャリッジはタイミングベルトの回復に同調し、速度が上がり続け、速度が所定の速度より速くなっていることが多い。
そのため、加速終了時には、所定の速度に合わせようと制御を行うため、モータの出力は低下し始める。モータの出力が低下しても直ぐには所定の速度に低下しないため、モータの出力がさらに低下し、適切なモータ出力より低下し続ける。速度が所定の速度を下回ると次にはモータの出力を上げる制御となる。
【０００３】
しかし、モータの出力が適切な出力より低下し過ぎたために、モータの出力を上げても、直ぐには所定の速度まで回復しない。そのためにモータの出力の増加が続き、適切なモータ出力より大きくなってしまう。
所定の速度まで回復すると、モータの出力を下げる制御となるが、モータの出力が適切な出力より大きくなっているため、すぐには速度が低下せずに所定の速度を過ぎてもさらに速度が上昇していく。その後、速度が低下し始めるが、モータ出力は適切な出力より低下している。
これを繰り返すことで、すなわち、加速終了後にモータ出力が適切な出力より過大になったり、過小になったりを繰り返してキャリッジが振動することで、噴射したインクを所定の位置に着弾できずに画像品質が劣化する。そのために、ジャンピングを防止することが必要となっている。
【０００４】
かかるジャンピングを防止するために、従来から色々な装置が提案されて来ている（例えば、特許文献１乃至５参照）。
特許文献１では、駆動プーリの近傍に歯付きベルトの背面と対向する位置にベルトジャンピング防止機構を配設して、ベルトのジャンピングを防ぐ装置が開示されている。
また、特許文献２では、粘性抵抗器をテンショナ近傍に連結配置し、ベルトのテンションが緩む方向にテンショナが移動するのを防ぐ機構が開示されている。これらの開示により、ジャンピングは防止できるが、新たに部品を追加するためコストが上昇するという欠点がある。
一方、特許文献３においては、テンショナが移動してテンションが緩まないように、テンショナ近傍にストッパを調整固定する技術が開示されている。これにおいては、新規部品が増えるとともにストッパの位置を調整する必要があり、組み立て性が悪化する欠点がある。
【０００５】
また、特許文献４においては、係合爪と係合部によりアイドラプーリ（＝テンショナ）の摺動を阻止してジャンピングを防ぐという装置が開示されている。この開示は新規に部品を増やす必要はないが、ジャンピングを防止するためには、係合爪と係合部のクリアランスの精度が要求され、部品精度向上が必要されるため、コストが上昇する。よって、いずれの開示でもジャンピングは防止できるが、コストが上昇するという欠点がある。
また、ジャンピングを防止するには、ベルトのテンションを高めることが一般的に知られているが、テンションを高めることにより、モータやテンショナの強度も高める必要があるため、コストが上昇するという欠点がある。
一方、ジャンピングの原因はキャリッジの加速による慣性力であるので、加速度を小さくすることが考えられる。しかし、近年、機器の高速化の要望が高まっており加速度はより大きくすることが必要となっている。
また、同じく小型化の要望も高まっているので、機器構成上加速距離を大きく取れないため、加速度は小さくできない。以上から、加速度を小さくしてジャンピングを防止するのは、近年の要望からは大きく乖離する方向となり、手段として適切ではない。
【０００６】
前述した通り、ジャンピングにより問題となるのは、加速終了後にキャリッジが振動することである。キャリッジの振動の原因は、モータの出力が適切な出力より過大であったり、過小であったりすることであった。
従って、加速終了時のモータ出力を適切な出力の範囲内とするために、モータ出力に上限リミッタと下限リミッタとからなるリミッタ領域設けることで、モータ出力が過大になったり、過小になったりすることを防止することが可能となる。
しかし、例えば、モータの出力を制限すると、キャリッジ移動時にキャリッジの速度が急低下するような事態が発生した場合には、所定の速度まで回復するのに時間が掛かるため、モータの出力を制限する時間は可能な限り短時間とすることが望ましい。
よって、適切な制御を行うためには、リミッタ領域区間を可能な限り短くすることが好ましい。また、同じ理由で、リミッタ領域の上下の幅も広い方が、より適切な制御ができる。
特許文献５において、キャリッジ移動時の加速区間、等速区間、減速区間それぞれにおける定常負荷に対するオフセット値を利用して、キャリッジ移動の制御を行う技術が開示されている。これによると、定常負荷のバラツキを吸収して、速度の変動による振動を抑え得ることが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１６２８８５公報
【特許文献２】特開２００１−０５８４３５公報
【特許文献３】特許第３００３６７６号
【特許文献４】特許第３１５６９１６号
【特許文献５】特開２００４−３５１７７８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、制御式がＰ×（Ｖｔ−Ｖｎ）＋Ｉ×Σ（Ｖｔ−Ｖｎ）＋ｏｆｆｓｅｔとしており、制御する際にはモータ出力のリミッタを求めていないため、ジャンピングによる速度変動には対応できない欠点がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、加速終了後の或る一定時間の間はモータ出力の上限値と下限値を制限した限界領域を設定し、新規部品を追加することなく、なおかつ部品の精度を要求することなく、キャリッジの振動を防止し、ジャンピングによる速度変動を抑える画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、インクを噴射する複数のノズルを有するヘッドを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを支持するキャリッジ支持部材と、前記キャリッジを駆動するモータと、このモータの動作を伝達するモータプーリと、このモータプーリとアイドラとの間に巻き掛けし、前記キャリッジ支持部材に沿って前記キャリッジを移動させる歯付きタイミングベルトと、前記キャリッジを、前記インク噴射を開始するまでに所定の速度に加速させるように前記モータを動作させる加速制御手段と、前記キャリッジに適したキャリッジ移動速度になるように前記モータを制御するキャリッジ速度制御手段と、前記キャリッジの動作方向と略直角方向に印刷媒体を搬送する副走査部を搭載する画像形成装置において、印字モード毎に所定の速度に到達する時間と前記モータの最大出力と最低出力を制限する限界領域を表情報−１として記憶する記憶手段を有し、前記モータの出力を、前記キャリッジが所定の速度に到達する時間を経過後、一定時間の間、前記表情報−１に記録してある前記限界領域で制限することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、さらに、温度を検出する温度センサを内部または外部に設けて、前記記憶手段の前記表情報−１を、前記印字モード毎に所定の速度に到達する時間、温度及び前記限界領域の関係を記録した表情報−２とし、前記温度センサの検出した温度と前記表情報−２に基づき、前記限界領域を選択する請求項１の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記記憶手段は、前記表情報−１を、前記キャリッジ速度制御手段のモータ制御量の値と前記限界領域の関係を記録した表情報−３として記憶し、前記表情報−３に基づき、前記限界領域を選択する請求項１の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像形成装置は、モータ出力に限界（リミット）領域を設定することにより、印字モード毎に所定の速度に到達する時間とモータの最大出力と最低出力を制限する限界領域を記録した表情報−１に基づき、キャリッジの所定の速度に到達する時間を過ぎた後、モータの出力を、一定時間の間、前記表情報−１に記録してある限界領域に制限するように制御されるので、キャリッジがジャンピングしたとしても、キャリッジの振動を抑え、画質の低下を防止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】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はプリンタである本発明による画像形成装置の実施の形態を示す概略斜視図である。図２は図１のプリンタの制御を説明するブロック図である。図１のプリンタにおいて、キャリッジ１はノズル群からなるヘッドを有している。キャリッジ１をタイミングベルト２が駆動し、このタイミングベルト２をモータ３が駆動する。
モータ３とタイミングベルト２で構成される部分がキャリッジ駆動装置である。キャリッジ１は、キャリッジ駆動装置によりキャリッジ支持部材であるガイドロッド４上を矢印Ａ方向に移動する。
副走査装置７は印刷媒体８を搬送する。副走査装置７により印刷媒体８は図の矢印Ｂ方向に移動することができる。また、副走査装置７の移動方向を副走査方向と定義する。副走査装置７により移送された印刷媒体８が所定の位置まで来ると、キャリッジ１が移動するため、キャリッジ１が加速する。
【００１２】
キャリッジ１の加速が終了すると、キャリッジ１と一体のヘッドを駆動して、インクを印刷媒体８上に噴射して、この印刷媒体８上にインクを着弾させることによって画像を形成する。キャリッジ１の１方向の印刷が終了すると、副走査装置７により印刷媒体８が所定の位置まで移送される。
印刷媒体８が所定の位置に来るとキャリッジ１が加速し、加速終了後に、ヘッドを駆動して、インクを印刷媒体８上に噴射して、この印刷媒体８上にインクを着弾させて画像を形成する。
これらの動作を繰り返すことによって、印刷媒体８上の所定の領域内に画像を形成する。印刷媒体８内の所定の領域内での画像の形成が終了すると、印刷媒体８は排出される。図１において、符号５はキャリッジ支持部材であるスライドレール、６はテンショナであるアイドラプーリ、９は軟質樹脂のチューブからなる弾性体を示している。
【００１３】
図１及び図２を参照して、キャリッジ１は、図示してないがインクを噴射する複数のノズルからなる印刷手段である複数のヘッドを搭載している。キャリッジ１はキャリッジ支持部材であるスライドレール５によって支持され、モータ３及びその出力軸のモータの動作を伝達するモータプーリ３ａとテンショナであるアイドラプーリ６に巻き掛けし、かつスライドレール５に沿って前記キャリッジを移動させる歯付きタイミングベルト２とからなるキャリッジ駆動装置によって駆動される。
歯付きタイミングベルト２は、モータ３のモータプーリ３ａとキャリッジ１の移動方向に対して対向位置に配置し、かつ歯付きタイミングベルト２を巻き掛けした上述したアイドラプーリ６（テンショナ）によってテンションを維持する。プリンタＡには、キャリッジ１の動作方向と略直角方向に印刷媒体８を搬送する副走査装置７を搭載している。
【００１４】
プリンタは、インク噴射を開始するまでに、所定の速度にキャリッジ１を加速させるようにモータ３を動作させる加速制御手段１０と、印刷手段に適したキャリッジ１の移動速度になるようにモータ３を制御するキャリッジ速度制御手段１１とを含んでいる。
プリンタは、印字モード毎に所定の速度に到達する時間とモータ３の最大出力と最低出力を制限する限界領域を表情報−１として記憶する記憶手段１３を有し、この表情報−１に基づき、キャリッジ１の所定の速度に到達する時間を過ぎた後、モータ３の出力を、一定時間の間、前記表情報−１に記録してある限界領域に制限するように制御される。
また、温度を検出する温度センサ１２をプリンタ内又は外に設けて、前記記憶手段１３の表情報−１を、印字モード毎に所定の速度に到達する時間と、温度と、限界領域の関係を記録した表情報−２とし、温度センサ１２の検出した温度と表情報−２に基づき、限界領域を選択する。
【００１５】
キャリッジ移動時にはキャリッジ摺動抵抗のバラツキにより、所定の速度を維持するためのモータ出力が変化するため、摺動抵抗の大きい低温ではジャンピングが発生し易い。また、モータ３の限界領域は幅が広い方が制御する上で望ましいため、キャリッジ移動時の摺動抵抗に対応して、限界領域も変更できることが好ましい。摺動抵抗のバラツキは、温度により大きく影響を受ける。
従って、温度情報に基づきモータ３の限界領域を変更し、新規部品を追加することなく、部品の精度を要求することなく、なおかつ温度変動による摺動抵抗の差がある場合には、限界領域の幅を変動させることで、上下限リミッタ有効範囲の間でも適切な制御を行って、キャリッジ１の振動を防止する。
これにより、温度によるキャリッジ摺動抵抗の変動に対応した適切な限界領域が設定でき、ジャンピングしたとしても、温度に関係無くキャリッジの振動を抑え、画質の低下を防止する効果がある。
さらに、前述の記憶手段１３は、表情報−１を、キャリッジ速度制御手段１１のモータ制御量の値と前記限界領域の関係を記録した表情報−３として記憶し、この表情報−３に基づき、前記限界領域を選択するように制御している。
【００１６】
また、キャリッジ摺動抵抗のバラツキは、経年変化や製品の個体バラツキなどによっても発生する。摺動抵抗値は、キャリッジ１を制御する際のモータ３の制御量で判断することが可能である。
従って、ここではモータ制御量の情報に基づきモータ３の限界領域を変更して、上述したように、新規部品を追加することなく、部品の精度を要求することなく、なおかつ温度変動による摺動抵抗の差がある場合には、限界領域の幅を変動させることで、上下限リミッタ有効範囲の間でも適切な制御を行って、キャリッジ１の振動を防止する。
キャリッジ１の摺動抵抗のバラツキに対応して、摺動抵抗毎に限界領域を設定することができるため、適切な限界領域で制御でき、ジャンピングしたとしても、摺動抵抗のバラツキに関係なくキャリッジ１の振動を抑え、画質の低下を防止する効果がある。
【００１７】
図３はモータの制御についてリミット領域が無い状態とリミット領域を設定した状態をグラフで示す図である。図３において上方のグラフ（１）が限界（リミット）領域の無い状態を示している。
これによると、加速終了し、印字を開始する時点Ｃから、速度が増加又は低下を繰り返す振動状態となっている。モータ３（図１）の出力は過大になったり過小になったりを繰り返しており、なかなか速度を一定に保つことができなくなっている。
図３の下方のグラフ（２）は限界（リミット）領域を設定した状態を示している。これによると、モータ３の加速が終了し、印字を開始する時点Ｃからも、速度の振動は抑えられている。
モータ３の出力も上限リミッタと下限リミッタ（図２）により、過大や過小になることなく、適切な出力が維持されている。これにより、キャリッジ１（図１）の速度が一定に保たれている。
【００１８】
表１は温度と限界領域の関係を示すテーブルである。表１には、検知された温度により、リミッタ下限値とリミッタ上限値を変更する例を示している。
【表１】
2007301812.tif 000003
図４は表１を使用した制御を示すフローチャートである。検知された温度情報に基づき、選択した表（テーブル）の限界領域を求めている。図４において、限界領域の設定は、先ず、温度状態を判断し（Ｓ１）、常温の時は、下限リミッタをＴＬＬｍ、上限リミッタをＴＨＬｍとする（Ｓ２）。低温の時は、下限リミッタをＴＬＬ１、上限リミッタをＴＨＬ１とする（Ｓ３）。高温の時は、下限リミッタをＴＬＬｈ、上限リミッタをＴＨＬｈとする（Ｓ４）。
【００１９】
図５は図４と同様に表１を使用した制御を示すフローチャートである。摺動抵抗は高温で小さくなるため、ジャンピングは低温で起こり易い。このため、図５のフローチャートに示すように、温度ｔ＜ｚ℃かどうかを判断し（Ｓ５）、温度ｔ＜ｚ℃であるならば、下限リミッタをＴＬＬｍ、上限リミッタをＴＨＬｍとする（Ｓ６）。温度ｔ＜ｚ℃でないならば、限界領域は設定しない（Ｓ７）。
すなわち、ジャンピングの発生する低温のみ限界値を設け、ジャンピングが発生しない常温や高温では限界値を設けなくても良い。あるいは、検知された温度により連続的に限界領域を求める式を使用して限界領域を変更するようにしても良い。
上記で使用する式は、
下限リミッタＴＬＬ＝Ｆｌ（ｔ）      （１）
上限リミッタＴＨＬ＝Ｆｈ（ｔ）      （２）
であり、ここで、ｔは絶対温度、Ｆｌ（ｔ）は下限リミッタ補正関数、Ｆｈ（ｔ）は上限リミッタ補正関数である。これは、検知された温度情報に基づき限界値を連続的に求める式である。
【００２０】
表２はモータ制御量と限界領域の関係を示す表である。
【表２】
2007301812.tif 000004
図６は表２を使用して限界領域を求めるフローを示すフローチャートである。キャリッジ１（図１）を制御する際のモータ３（図１）への制御量を予め測定し、その値から表２に基づき、限界領域を求める。
図６において、限界領域の設定は、モータ制御量の状態を判断し（Ｓ８）、中位の時は、下限リミッタをＴＬＬｍ、上限リミッタをＴＨＬｍとする（Ｓ９）。小さい時は、下限リミッタをＴＬＬｌ、上限リミッタをＴＨＬｌとする（Ｓ１０）。大きい時は、下限リミッタをＴＬＬｈ、上限リミッタをＴＨＬｈとする（Ｓ１１）。
あるいは、予め測定されたモータ制御量により連続的に限界領域を求める式を使用して限界領域を変更するようにしても良い。ここで使用する式は、
下限リミッタＰＬＬ＝ｐ×ｋｌｌ      （３）
上限リミッタＰＨＬ＝ｐ×ｋｈｌ      （４）
であり、ここで、ｐはモータ制御量、ｋｌｌは下限リミッタ補正値、ｋｈｌは上限リミッタ補正値である。これは、予め測定したモータ制御量に対し、限界領域を連続的に求める式である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】プリンタである本発明による画像形成装置の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１のプリンタの制御を説明するブロック図である。
【図３】モータの制御についてリミット領域が無い状態とリミット領域を設定した状態をグラフで示す図である。
【図４】表１を使用した制御を示すフローチャートである。
【図５】図３と同様に表１を使用した制御を示すフローチャートである。
【図６】表２を使用してリミット領域を求めるフローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１    キャリッジ
２    タイミングベルト
３    モータ
３ａ  モータプーリ（モータ出力軸のプーリ）
４    キャリッジ支持部材（ガイドロッド）
５    キャリッジ支持部材（スライドレール）
６    アイドラプーリ（テンショナ）  
７    副走査部（副走査装置）
８    印刷媒体
１０    加速制御手段
１１    キャリッジ速度制御手段
１２    温度センサ
１３    記憶手段
【図１】
2007301812.tif 000005
【図２】
2007301812.tif 000006
【図３】
2007301812.tif 000007
【図４】
2007301812.tif 000008
【図５】
2007301812.tif 000009
【図６】
2007301812.tif 000010