JP2002002046A - インクジェット印字装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】キャリッジのブレや速度変動の影響による画質
の低下を防止する。 【解決手段】速度検知部４０２および加速度検知部４０
３により、キャリッジのスキャン速度を検知すると共
に、加速度を検知する。検知されたキャリッジのスキャ
ン速度及び加速度によりテーブル４０５内の遅延データ
を参照し、この遅延データに基づいてディレイ回路４０
６によりリニアエンコーダの出力バルスに同期したヒー
トトリガ信号にディレイをかけて、インクの吐出タイミ
ングを動的に補正する。これにより、キャリッジの加速
領域や加速後のブレによる画質への影響を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット印
字方式を採用した印字装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータやワークステーショ
ンのための出力装置として、インクジェット印字方式な
どの印字装置が知られている。

【０００３】この方式の印字装置は、印字ヘッドを搭載
したキャリッジが左右にスキャンしながら印字ヘッドを
駆動することによりインク滴を吐出し、画像をメディア
上に形成する。印字ヘッドの駆動タイミングは、キャリ
ッジのスキャンに同期してリニアエンコーダから得られ
る出力信号パルスに基づいて、生成される。

【０００４】従来では、リニアエンコーダパルス（以
下、エンコーダパルスという）の立ち上がり（立ち下が
り）エッジから一定時間経った後に印字ヘッドを駆動す
る方法が、一般的に取られてきた。また、エンコーダパ
ルスの発生周期を計時することにより、キャリッジのス
キャン速度を算出し、ヘッドの駆動タイミングを動的に
補償して、キャリッジの加速領域などによりキャリッジ
速度が変動しても、安定して正確なヘッドの駆動タイミ
ングを生成する方法も考えられている。この種の技術
は、例えば、特開平１１−２２１９１０号公報および特
開平１１−３３４１４９号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記キ
ャリッジ速度による駆動タイミング生成方法では、キャ
リッジシャフトと軸受の間のガタ、キャリッジ駆動ベル
トの伸縮、ばね式プーリーの伸縮などによりキャリッジ
にブレが生じてしまうと、キャリッジシャフトとリニア
エンコーダと印字ヘッドの位置関係によっては、リニア
エンコーダで検出されたスキャン速度と、ヘッドのノズ
ル位置でのスキャン速度にずれが生じて、正しく印字タ
イミングを補償できなくなり、高精度の印字を行うこと
が出来なくなってしまうおそれがある。例えば、図１１
に示すようにキャリッジシャフト２１０上に摺動可能に
取り付けられたキャリッジに搭載されたヘッドのノズル
からインク滴が吐出される際、上記のような要因により
図１２または図１３に示すようにキャリッジシャフト２
１０に対してキャリッジが走行中に左右逆方向に傾斜し
た場合には両スキャン速度に誤差が生じることになる。
これが高精度の印字を阻害する要因となる。

【０００６】本発明の目的は、キャリッジのブレや速度
変動の影響による画質の低下を防止することができるイ
ンクジェット印字装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるインクジェ
ット印字装置は、インクジェット印字方式の印字装置で
あって、印字ヘッドを搭載するキャリッジと、このキャ
リッジを記録媒体の搬送方向と直交する方向に走査する
キャリッジ駆動手段と、キャリッジの移動量に同期して
印字ヘッドをパルス駆動し、印字ヘッドからインク滴を
吐出することにより印字を行う印字手段と、キャリッジ
の速度を検出する速度検出手段と、キャリッジの加速度
を検出する加速度検出手段と、検出された速度および加
速度に基づいて、印字ヘッドを駆動するパルスのタイミ
ングを動的に変更するタイミング変更手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００８】本発明によるインクジェット印字装置は、
他の見地によれば、インクジェット印字方式の印字装置
であって、印字ヘッドを搭載するキャリッジと、このキ
ャリッジを記録媒体の搬送方向と直交する方向に走査す
るキャリッジ駆動手段と、キャリッジの移動量に同期し
て印字ヘッドをパルス駆動し、印字ヘッドからインク滴
を吐出することにより印字を行う印字手段と、キャリッ
ジの走査方向に沿って取り付けられ、所定のピッチでパ
ターンが印刷されたリニアスケールと、キャリッジに取
り付けられ、リニアスケールのパターンを光学的に検知
し、パルス信号を出力する検知手段とからなるリニアエ
ンコーダと、クロックを発生するクロック手段と、前記
リニアエンコーダ出力の周期内において発生するクロッ
クの数をカウントするカウント手段と、現在より手前の
２個所での前記カウント手段により得られたカウント数
の差を算出する差分手段と、カウント手段及び差分手段
の出力に基づいて、印字ヘッドを駆動するパルスのタイ
ミングを動的に変更するタイミング変更手段とを備えた
ことを特徴とする。

【０００９】このようなインクジェット印字装置では、
キャリッジの現在位置より手前の２個所の位置でカウン
ト手段が計数したカウント値（すなわち速度）およびそ
の差（すなわち加速度）に基づいてキャリッジのブレの
量や方向を的確に検出し、これによって印字ヘッドを駆
動するパルスのタイミングを動的に変更するため、正確
な印字タイミングを生成することが出来る。

【００１０】前記タイミング変更手段は、前記キャリッ
ジの速度および加速度に対応した遅延データを格納した
テーブルを有し、このテーブルに基づいて前記パルスの
タイミングを動的に変更するものである。テーブルを用
いることによってパルスタイミングの動的な変更に高速
に対処することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
よる印字装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明によるインクジェット式カ
ラープリンタの外観構成を示す。図１において、１０１
は印字ヘッド、１０２は印字ヘッドを搭載するキャリッ
ジ、１０３は記録紙を搬送するための搬送ローラ、１０
４は記録紙を支持するプラテン、１０５はキャリッジを
スキャンする際のスライド竿として機能するキャリッジ
シャフトである。１０６は、ユーザが装置の操作を行う
ための操作部であり、この操作部１０６に設置された各
種のスイッチ等により記録媒体種別、オンライン／オフ
ライン、コマンド、印字開始等が指示される。

【００１３】図２は、図１に示したインクジェットプリ
ンタのキャリッジ駆動機構を特徴的に示した図である。
このインクジェットプリンタでは、Ｋ（黒）、Ｃ（シア
ン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の４色の印字ヘ
ッド２０４がそれぞれ独立に駆動されるようになってい
る。各印字ヘッド２０４は、互いに隣接してキャリッジ
２０３に搭載されている。キャリッジ２０３は、キャリ
ッジモータ２０２を動力として、駆動プーリ２０７、従
動プーリ２０５、キャリッジベルト２０１によって、キ
ャリッジシャフト２１０に沿って左右方向に往復運動す
るようになっている。また、キャリッジ２０３のスキャ
ン軸に沿って所定ピッチのパターンが印刷されたリニア
スケール２０６が取り付けられている。キャリッジ２０
３には、光学式センサ（図２には現れず。図３、図１１
の３０２）が設けられており、このセンサがリニアスケ
ール２０６に印刷されたパターンを検出するとパルスを
出力する。このリニアスケール２０６とセンサによって
リニアエンコーダが構成されている。２０８は、キャリ
ッジが装置右端近辺に到達したことを検知し、用紙の位
置検出や画像印字位置などのあらゆるキャリッジ動作の
原点となるキャリッジホームポジションセンサである。

【００１４】図３は、図１のインクジェットプリンタの
制御ブロック図である。図３において画像データの入力
から印字ヘッドヘのデータ転送までを説明する。外部イ
ンターフェイスより、画像入力制御部３０１が、画像デ
ータの入力を受け付ける。画像入力制御部３０１は、直
ちに、ＭＰＵ３０４に対しＤＭＡリクエスト（ＲＥＱ
１）を出力する。ＭＰＵ３０４は、それに従い画像デー
タを画像メモリ３０２にＤＭＡ転送すると同時に、ＤＭ
Ａアクノリッジ（ＡＣＫ１）を画像入力制御部３０１に
出力する。

【００１５】また、ＭＰＵ３０４は、印字を開始するた
めに、画像データをヘッド制御部３０３に転送する。ヘ
ッド制御部３０３は、キャリッジの移動に同期して入力
されるリニアスケール信号のカウント値により、印字デ
ータを印字ヘッドに転送すると同時に、印字パルスをヘ
ッドに与えることにより印字を行う。ヘッド制御部３０
３内の画像データが無くなれば、ヘッド制御部３０３
は、画像データの要求を、ＭＰＵ３０４に対して行う
（ＲＥＱ２）。ＭＰＵ３０４は、それに従い、画像メモ
リ３０２内の画像データをヘッド制御部３０３にＤＭＡ
転送する。このような処理の繰り返しにより、画像デー
タが印字ヘッドに送られ、印字を行う。

【００１６】ＭＰＵ３０４は、駆動制御部３０６を介し
て、記録媒体を搬送するための搬送モータ３０７、及び
キャリッジを往復移動させるためのキャリッジモータ２
０２を制御する。

【００１７】図３中の操作パネル１０６は図２に示した
同符号の部位に対応している。

【００１８】以上のＭＰＵ３０４の動作はプログラムメ
モリ３０５に格納された制御プログラムに従って実現さ
れる。

【００１９】図４は、図３内に示したヘッド制御部３０
３に対応するハードウエアである。このヘッド制御部３
０３の構成をその動作とともに説明する。

【００２０】リニアスケールカウンタ４０１は、キャリ
ッジの移動に伴い入力されるリニアスケール信号（Ｌ
Ａ，ＬＢ）をカウントする。ウインドウコンパレータ４
０４は、このカウント値に基づいて、各ヘッド対応に印
字位置範囲を表すウインドウＷＩＮＤ信号を発生する
（Ｗｉｎｄ０，１，２，３）。リニアスケール信号のＬ
Ａ，ＬＢは９０゜位相のずれたパルス信号であり（図５
参照）、相互の関係により、キャリッジの移動方向が分
かる。キャリッジの移動方向に応じてリニアスケールカ
ウンタ４０１はアップカウントまたはダウンカウントを
行う。リニアスケールカウンタ４０１は、キャリッジホ
ームポジションセンサ２０８によりカウント値をクリア
されるようになっている。

【００２１】リニアスケール信号のパルス間隔を測定す
ることにより、キャリッジのスキャン速度をリアルタイ
ムに測定するための速度検知部４０２と、速度検知部４
０２で検知された速度の変化量により加速度を求める加
速度検知部４０３が設けられ、それらの出力が遅延デー
タを格納したテーブル４０５に入力される。速度検知部
４０２、加速度検知部４０３およびテーブル４０５の具
体的な構成例については後述する。

【００２２】一方、同期発生部４０４により、リニアス
ケール信号に基づいて、インク吐出タイミングを定める
ための基準信号である同期信号Ｔｒｇが生成される。こ
の同期信号Ｔｒｇとウインドウ信号ＷＩＮＤ０〜３とに
基づいて、ＡＮＤ回路４０７により同期信号Ｔｒｇ０〜
３が生成される。すなわち、Ｔｒｇ０〜３は、それぞれ
Ｗｉｎｄ０〜３がハイのときに有効となり出力される。
これらはディレイ発生回路４０６に入力される。これら
の信号Ｔｒｇ０〜３に対して、ディレイ回路４０６にお
いて上記テーブル４０５からの遅延データに基づいて時
間的ディレイを与えることによって、Ｈｅａｔ＿Ｔｒｇ
０〜３が出力される。これらのＨｅａｔ＿Ｔｒｇ０〜３
に同期して、ヘッドドライブ回路４０８からヘッド毎に
ヘッドドライブ信号ＢＬＯＣＫ＿ＥＮＢおよびＨｅａｔ
が出力され、データバッファ４０９から画像データに応
じたＨｅａｄ＿ＤＡＴＡがヘッド毎に出力される。

【００２３】図５は、図４で説明した各部の信号のタイ
ミング図である。ここでは、キャリッジのスピードを検
出するために、リニアスケール信号（ＬＢ信号）の幅
（パルス周期）を測定する。今、このパルスがＮで、そ
の前のパルスをＮ−１とすると、パルスＮの周期Ｔn及
び周期の変化量ｄＴn（＝Ｔn−Ｔn-1）の値は、直後の
パルス吐出タイミングを定めるＤＬＹ０（Ｎ）のディレ
イに反映される。その他、ＤＬＹ１〜３も、出力する直
前のリニアスケール間隔を測定することにより決定され
る。図５には明示していないがＴｒｇ０〜３はそれぞれ
Ｗｉｎｄ０〜３がハイのときにＴｒｇ信号を出力するも
のであり、Ｈｅａｔ＿Ｔｒｇ０〜３は、それぞれＴｒｇ
０〜３を、テーブル４０５の遅延データにより決まる所
定時間遅延させたものである。

【００２４】図６に示すように、最終的には、Ｈｅａｔ
＿Ｔｒｇ０〜３に同期して、実際に印字ヘッドを駆動す
る信号であるＢＬＯＣＫ＿ＥＮＢ，Ｈｅａｔ，Ｈｅａｄ
＿ＤＡＴＡが印字ヘッドに出力される。ＢＬＯＣＫ＿Ｅ
ＮＢは印字ヘッドのノズルを選択するイネーブル信号で
ある。Ｈｅａｔは、印字ヘッドを駆動する吐出パルス信
号である。Ｈｅａｄ＿ＤＡＴＡは、印字ノズルに対応し
た画像データである。

【００２５】図７に、速度検知部４０２の具体的な構成
例を示す。この例では、速度検知部４０２は、リニアス
ケール信号ＬＡ，ＬＢを受けるカウントコントローラ７
０１と、このカウントコントローラ７０１からのＣＮＴ
＿ＣＬＲ信号と外部からの一定周期のＳＰｅｅｄ＿ＣＬ
Ｋ信号とを受ける８ビットカウンタ７０２とにより構成
される。

【００２６】図１０に、この速度検知部４０２の各部の
信号のタイミング図を示す。カウントコントローラ７０
１は、リニアスケール信号ＬＡの立ち上がりを検出して
ＳＰ＿ＬＴ信号を出力し、次いで、ＣＮＴ＿ＣＬＲ信号
を出力する。このＣＮＴ＿ＣＬＲ信号は８ビットカウン
タ７０２のＣＬＲ端子に入力される。すなわち、速度検
知部４０２は、リニアエンコーダ周期だけＳｐｅｅｄ＿
ＣＬＫの個数をカウントすることにより、Ｔｒｇ信号の
直前のキャリッジ速度を検出することができる。カウン
トされたパルス数をＮｎ、Ｓｐｅｅｄ＿ＣＬＫの周波数
をｔ、リニアスケールのピッチをｄとすると、キャリッ
ジ速度Ｖｎは、

【００２７】Ｖｎ＝ｄ／（Ｎn・ｔ） となり、カウントされたパルス数Ｎｎが大きいほどキャ
リッジ速度は遅いことになる。

【００２８】図１４に、加速度検知部４０３の具体的な
構成例を示す。速度検出部４０２からのＳＰ＿ＤＴ信号
をラッチ１７０１に入力し、その出力を次段のラッチ１
７０２に入力する。それぞれのラッチは、速度検出部４
０２からのＳＰ＿ＬＴ信号をラッチ信号とする。２つの
ラッチ出力を差分器１７０３に入力し、差分値ＡＣ＿Ｄ
Ｔ及びキャリーＣａｒｒｙによって、キャリッジの現在
の加速度とその方向（加速ｏｒ減速）を得ることが出来
る。

【００２９】図１５に、この加速度検知部４０３の各部
の信号のタイミング図を示す。ラッチ１７０１は、速度
検出部４０２からのラッチ信号を受けてＳＰ＿ＤＴ信号
をＱにラッチする。次のラッチ入力、即ち次のリニアエ
ンコーダ信号ＬＡの立ち上がりでラッチ１７０２が先程
ラッチ１７０１でラッチされた前回のＳＰ＿ＤＴ信号
（Ｎn-1）をＱにラッチすると同時に、ラッチ１７０１
は、今回のＳＰ＿ＤＴ信号（Ｎn）をラッチする。差分
器１７０３では、ラッチ１７０１及び１７０２の出力の
差分ＡＣ＿ＤＴ（Ｎn-1−Ｎn）をとる。加速度は、次式
より求めることが出来る。

【００３０】 Ａｎ＝｛（ｄ／(Ｎn・ｔ)−（ｄ／(Ｎn-1・ｔ)｝／（Ｎn-1・ｔ） ＝{ｄ／(Ｎn-1・ｔ^２)}・{（１／Ｎn）−（１／Ｎn-1）} ＝{ｄ／(Ｎn-1・ｔ^２)}・{（Ｎn-1−Ｎn）／（Ｎn・Ｎn-1）}

【００３１】上式において（ｄ／(Ｎn-1^２・ｔ^２・Ｎn)
の部分においてはＮn-1とＮnとを同じと考えることが出
来るため、

【００３２】 Ａｎ＝（ｄ／｛(Ｎ^３・ｔ^２）｝・（Ｎn-1−Ｎn） となって、差分器１７０３の出力（Ｎn-1−Ｎn）と、今
回のカウント値Ｎnから加速度を求めることが出来る。

【００３３】以上のようにして、キャリッジ速度および
加速度を求めることが出来るが、実際には、このような
演算をリアルタイムにて行うのは困難なため、図４で前
述したテーブル４０５を使用する。テーブル４０５は、
今回のカウント値と、差分器１７０３の出力値の２次元
テーブルとなる。図８に、テーブル４０５の具体的構成
を示す。このテーブル４０５の実体はメモリであり、Ｓ
ＲＡＭ，ＰＲＯＭ，ＦＬＡＳＨメモリ等で実現できる。
つまり、前記カウント値ＳＰ＿ＤＴ１と今回と前回のカ
ウント値の差ＡＣ＿ＤＴをアドレスとし、それに対応し
た記憶位置に、対応するディレイデータを事前に書き込
んでおくことにより、キャリッジの速度、加速度と、デ
ィレイデータＤＬＹ＿ＤＴとの間の一対一の対応をとる
ことができる。テーブル４５に格納する遅延データの値
としては、経験的、実験的に得ることができる。定性的
には、キャリッジの速度が速いときは遅延量を小さく
し、遅いときは大きくする。これに加えて、加速中は遅
延量を小さくし、減速中は大きくする。これらの傾向は
キャリッジの走行方向には依存しない。

【００３４】図９に、図４内に示したディレイ回路４０
６の構成例を示す。ディレイ回路４０６は、８ビットカ
ウンタ９０１および微分回路（Ｄフリップフロップ９０
２およびＡＮＤゲート９０３）により構成される。この
ディレイ回路４０６にＴｒｇ信号が入力されると、８ビ
ットカウンタ９０１は前記ディレイデータＤＬＹ＿ＤＴ
をロードし、予め定められた一定周期のＤＬＹ−ＣＬＫ
信号のダウンカウントを開始する。その後、カウント値
が０に達すると、カウンタ９０１からＲＣ（リプルキャ
リー）が出力される。このとき、カウンタ９０１のカウ
ントを停止すると同時に、ＲＣの立ち上がりをＨｅａｔ
＿Ｔｒｇパルス９０７として出力する。このように、Ｄ
ＬＹ＿ＤＴにより、Ｈｅａｔ＿Ｔｒｇの出カタイミンク
を一義的に決定することができる。ＤＬＹ＿ＤＴが大き
いほど、ＲＣが出力するまでの時間が大きくなり、Ｔｒ
ｇ信号に対し、Ｈｅａｔ＿Ｔｒｇの出力までのディレイ
量が大きくなることは容易に理解することができよう。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、キャリッジの非定速走
査中に印字を行っても、カラー画像の色味の変化や、罫
線の不連続点等が発生しない画像を得ることができる。
その結果、高速の印字が可能となる。また高速印字を行
うにも関わらず、本体サイズは、印字領域外の装置部分
を最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェット式カラープリ
ンタの外観構成を示す図である。

【図２】図１に示したインクジェットプリンタのキャリ
ッジ駆動機構を特徴的に示した図である。

【図３】図１のインクジェットプリンタの制御ブロック
図である。

【図４】図３内に示したヘッド制御部３０３に対応する
ハードウエアである。

【図５】図４で説明した各部の信号のタイミング図（Ｈ
ｅａｔ＿ｔｒｇ生成前）である。

【図６】図４で説明した各部の信号のタイミング図（Ｈ
ｅａｔ＿ｔｒｇ生成後）である。

【図７】図４内に示した速度検知部４０２の具体的な構
成例を示す図である。

【図８】図４内に示したテーブル４０５の具体的構成を
示す図である。

【図９】図４内に示したディレイ回路４０６の構成例を
示す図である。

【図１０】図７に示した速度検知部４０２の各部の信号
のタイミング図を示す。

【図１１】キャリッジシャフト上に摺動可能に取り付け
られたキャリッジに搭載されたヘッドのノズルからイン
ク滴が吐出される様子を示す図である。

【図１２】キャリッジシャフトに対してキャリッジが傾
斜した様子を示す図である。

【図１３】キャリッジシャフトに対してキャリッジが図
１２と逆の方向に傾斜した様子を示す図である。

【図１４】図４内に示した加速度検知部の具体的な構成
例を示すブロック図である。

【図１５】図１４に示した加速度検知部の各部の信号の
タイミング図である。

【符号の説明】

３０３ ヘッド制御部 ４０１ リニアスケールカウンタ ４０２ 速度検知部 ４０３ 加速度検知部 ４０４ 同期発生部 ４０５ テーブル ４０６ ディレイ回路 ４０７ ＡＮＤ回路 ４０８ ヘッドドライブ回路 ４０９ データバッファ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクジェット印字方式の印字装置であっ
   て、 印字ヘッドを搭載するキャリッジと、 このキャリッジを記録媒体の搬送方向と直交する方向に
   走査するキャリッジ駆動手段と、 キャリッジの移動量に同期して印字ヘッドをパルス駆動
   し、印字ヘッドからインク滴を吐出することにより印字
   を行う印字手段と、 キャリッジの速度を検出する速度検出手段と、 キャリッジの加速度を検出する加速度検出手段と、 検出された速度および加速度に基づいて、印字ヘッドを
   駆動するパルスのタイミングを動的に変更するタイミン
   グ変更手段と、 を備えたインクジェット印字装置。
2. 【請求項２】インクジェット印字方式の印字装置であっ
   て、 印字ヘッドを搭載するキャリッジと、 このキャリッジを記録媒体の搬送方向と直交する方向に
   走査するキャリッジ駆動手段と、 キャリッジの移動量に同期して印字ヘッドをパルス駆動
   し、印字ヘッドからインク滴を吐出することにより印字
   を行う印字手段と、 キャリッジの走査方向に沿って取り付けられ、所定のピ
   ッチでパターンが印刷されたリニアスケールと、キャリ
   ッジに取り付けられ、リニアスケールのパターンを光学
   的に検知し、パルス信号を出力する検知手段とからなる
   リニアエンコーダと、 クロックを発生するクロック手段と、 前記リニアエンコーダ出力の周期内において発生するク
   ロックの数をカウントするカウント手段と、 現在より手前の２個所での前記カウント手段により得ら
   れたカウント数の差を算出する差分手段と、 カウント手段及び差分手段の出力に基づいて、印字ヘッ
   ドを駆動するパルスのタイミングを動的に変更するタイ
   ミング変更手段と、 を備えたインクジェット印字装置。
3. 【請求項３】前記タイミング変更手段は、前記キャリッ
   ジの速度および加速度に対応した遅延データを格納した
   テーブルを有し、このテーブルに基づいて前記パルスの
   タイミングを動的に変更することを特徴とする請求項１
   または２記載のインクジェット印字装置。