JP2005254556A - エンコーダ、プリンタ制御装置及びプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 インクミストの影響を受けることが無く、高分解能で、占有空間の小さいコンパクトな構成のエンコーダ、並びに、印刷媒体搬送量を検出する紙送り量エンコーダとして上記のようなエンコーダを備えたプリンタ制御装置及びプリンタを提供する。
【解決手段】 本発明の実施の一形態に係るエンコーダは、駆動対象物を直接又は間接に駆動する回転軸に直接又は間接に固着され、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁された環状着磁部材又は環状着磁部と、回転軸の回転に伴って変動する環状着磁部材又は環状着磁部近傍の磁界を検出する磁気抵抗素子と、を備えていることを特徴とする。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、エンコーダ、プリンタ制御装置及びプリンタに係り、特に、プリンタの印刷媒体搬送機構を構成する紙送りローラ回転軸の駆動量の検出を通じて印刷媒体搬送量を検出する紙送り量エンコーダであって、インク微粒子であるインクミストの影響を受けることが無く、高分解能で、占有空間の小さいコンパクトな構成のエンコーダ、並びに、そのような紙送り量エンコーダを備えたプリンタ制御装置及びプリンタに関する。

プリンタの一種としてのインクジェット・プリンタは、印刷ヘッドを搭載したキャリッジを印刷媒体上において印刷媒体搬送方向に直交する主走査方向に駆動しながら、印刷ヘッドに形成された多数のインク吐出部としてのインクノズルからインクを吐出すると共に、副走査方向としての印刷媒体搬送方向に印刷媒体を順次搬送することにより印刷媒体表面に印刷を行う。

従って、高画質な印刷を実現するためには、印刷媒体搬送量を正確に制御することが不可欠であり、そのためには、印刷媒体搬送量を正確に検出することが必要とされる。

従来のプリンタ制御装置及びプリンタにおいては、印刷媒体を搬送する紙送りローラの回転軸に連結した円盤状符号板を光学的に読み取る光学式エンコーダを紙送り量エンコーダとして用いており、その光学式紙送り量エンコーダによって印刷媒体搬送量を検出して、印刷媒体搬送量の制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２３５９５８号公報

しかし、上述のような光学式紙送り量エンコーダの分解能は、円盤状符号板に形成される符号を読み取る光学式センサの検出性能によって決定され、現状の技術水準における光学式センサにより読み取り可能な円盤状符号板の符号の間隔は、通常、１／１８０インチ（＝０．１４１ｍｍ）、最小でも１／３６０インチ（＝０．０７１ｍｍ）である。即ち、光学式紙送り量エンコーダの分解能は、通常、１／１８０インチ、最高でも１／３６０インチであり、光学式エンコーダを用いる限り、これ以上の高分解能により印刷媒体搬送量を直接検出することは困難である。

また、１／１８０インチ間隔の符号を円周上に、例えば１４４０個形成するためには、円周が約２０３ｍｍ、半径が約３２．３ｍｍの大きさの円盤状符号板が必要になるので、光学式紙送り量エンコーダは、それに応じた空間を占有することとなり、物理的構成のコンパクト化を図ることが困難であるという欠点がある。

さらに、印刷ヘッドから微少なインク滴を吐出することにより印刷を行うインクジェット・プリンタにおいては、印刷動作に伴ってインク微粒子であるインクミストの飛散が発生する。光学式紙送り量エンコーダは、透明な円盤状符号板に形成される不透明な符号を読み取るものであるから、飛散してきたインクミストが円盤状符号板に付着すると、符号と符号との間の透明な部分が塗り潰された状態となって、一部の符号が読み取れなくなる場合があり得るという欠点もある。

本発明の目的は、インク微粒子であるインクミストの影響を受けることが無く、高分解能で、占有空間の小さいコンパクトな構成のエンコーダ、並びに、プリンタの印刷媒体搬送機構を構成する紙送りローラ回転軸の駆動量の検出を通じて印刷媒体搬送量を検出する紙送り量エンコーダとして上記のようなエンコーダを備えたプリンタ制御装置及びプリンタを提供することである。

本発明の実施の一形態に係るエンコーダによれば、
駆動対象物を直接又は間接に駆動する回転軸に直接又は間接に固着され、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁された環状着磁部材又は環状着磁部と、
上記回転軸の回転に伴って変動する上記環状着磁部材又は環状着磁部近傍の磁界を検出する磁気抵抗素子と、
を備えていることを特徴とする。

本発明の実施の一形態に係るエンコーダの上記構成において、上記環状着磁部材は、平面的な板状の環状部材であるものとするとよい。

又は、上記環状着磁部材は、上記回転軸に巻回された帯状着磁部材であるものとしてもよい。

上記環状着磁部は、上記回転軸の表面に直接形成された帯状着磁部であるものとするとよい。

上記磁気抵抗素子は、直列接続された第１及び第２の抵抗素子と、直列接続された第３及び第４の抵抗素子とが、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に並列接続されて構成されており、上記第１及び第２の抵抗素子と上記第３及び第４の抵抗素子とは、上記第１及び第２の抵抗素子の接続ノードから出力されるＡ相出力電圧の位相と上記第３及び第４の抵抗素子の接続ノードから出力されるＢ相出力電圧の位相とが相互に９０°だけずれるように配置されているものとするとよい。

上記第１乃至第４の抵抗素子の抵抗値は、総て同一であるものとするとよい。

上記駆動対象物は、プリンタにおいて使用される印刷媒体を搬送する紙送りローラであるものとするとよい。

本発明の実施の一形態に係るプリンタ制御装置によれば、
プリンタにおいて使用される印刷媒体を搬送する紙送りローラを回転駆動する紙送りローラ回転軸に直接又は間接に固着され、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁された環状着磁部材又は環状着磁部、並びに、上記紙送りローラ回転軸の回転に伴って変動する上記環状着磁部材又は環状着磁部近傍の磁界を検出する磁気抵抗素子を備えたエンコーダと、
上記エンコーダからの出力に基づき、上記紙送りローラ回転軸を回転駆動する紙送りモータを駆動制御する紙送りモータドライバと、
を備えていることを特徴とする。

本発明の実施の一形態に係るプリンタ制御装置の上記構成において、上記環状着磁部材は、平面的な板状の環状部材であるものとするとよい。

又は、上記環状着磁部材は、上記回転軸に巻回された帯状着磁部材であるものとしてもよい。

上記環状着磁部は、上記回転軸の表面に直接形成された帯状着磁部であるものとするとよい。

上記磁気抵抗素子は、直列接続された第１及び第２の抵抗素子と、直列接続された第３及び第４の抵抗素子とが、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に並列接続されて構成されており、上記第１及び第２の抵抗素子と上記第３及び第４の抵抗素子とは、上記第１及び第２の抵抗素子の接続ノードから出力されるＡ相出力電圧の位相と上記第３及び第４の抵抗素子の接続ノードから出力されるＢ相出力電圧の位相とが相互に９０°だけずれるように配置されているものとするとよい。

上記第１乃至第４の抵抗素子の抵抗値は、総て同一であるものとするとよい。

本発明の実施の一形態に係るプリンタによれば、
印刷媒体を挟持する紙送りローラ及びその従動ローラ、並びに、紙送りローラ回転軸を回転駆動することにより上記紙送りローラを回転駆動して、上記印刷媒体を搬送する紙送りモータを含む印刷媒体搬送機構と、
インク色ごとに複数のインク吐出部を有する印刷ヘッドと、
上記印刷ヘッドを搭載したキャリッジを上記印刷媒体上において印刷媒体搬送方向に直交する主走査方向に駆動するキャリッジモータを含むキャリッジ駆動機構と、
上記紙送りローラ回転軸に直接又は間接に固着され、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁された環状着磁部材又は環状着磁部、並びに、上記紙送りローラ回転軸の回転に伴って変動する上記環状着磁部材又は環状着磁部近傍の磁界を検出する磁気抵抗素子を備えたエンコーダと、
上記エンコーダからの出力に基づき、上記紙送りモータを駆動制御する紙送りモータドライバと、
を備えていることを特徴とする。

本発明の実施の一形態に係るプリンタの上記構成において、上記環状着磁部材は、平面的な板状の環状部材であるものとするとよい。

又は、上記環状着磁部材は、上記回転軸に巻回された帯状着磁部材であるものとしてもよい。

上記環状着磁部は、上記回転軸の表面に直接形成された帯状着磁部であるものとするとよい。

上記磁気抵抗素子は、直列接続された第１及び第２の抵抗素子と、直列接続された第３及び第４の抵抗素子とが、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に並列接続されて構成されており、上記第１及び第２の抵抗素子と上記第３及び第４の抵抗素子とは、上記第１及び第２の抵抗素子の接続ノードから出力されるＡ相出力電圧の位相と上記第３及び第４の抵抗素子の接続ノードから出力されるＢ相出力電圧の位相とが相互に９０°だけずれるように配置されているものとするとよい。

上記第１乃至第４の抵抗素子の抵抗値は、総て同一であるものとするとよい。

以下、本発明に係るエンコーダ、プリンタ制御装置及びプリンタの実施の一形態について、図面を参照しながら説明する。

最初に、本発明に係るエンコーダ、プリンタ制御装置及びプリンタの主な適用対象であるインクジェットプリンタの概略構成及び制御方法について説明する。

図１は、インクジェットプリンタの概略構成を示したブロック図である。

図１に示したインクジェットプリンタは、紙送りを行う紙送りモータ（以下、ＰＦモータともいう。）１と、紙送りモータ１を駆動する紙送りモータドライバ２と、印刷用紙５０にインクを吐出する印刷ヘッド９が固定され、印刷用紙５０に対し平行方向かつ紙送り方向に対し垂直方向に駆動されるキャリッジ３と、キャリッジ３を駆動するキャリッジモータ（以下、ＣＲモータともいう。）４と、キャリッジモータ４を駆動するＣＲモータドライバ５と、ＣＲモータドライバ５にモータ駆動指令値を払い出すＤＣユニット６と、印刷ヘッド９の目詰まり防止のためのインクの吸引を行うポンプモータ７と、ポンプモータ７を駆動するポンプモータドライバ８と、印刷ヘッド９を駆動制御するヘッドドライバ１０と、キャリッジ３に固定されたリニア式エンコーダ１１と、所定の間隔にスリットが形成されたリニア式エンコーダ１１用符号板１２と、ＰＦモータ１用のロータリ式エンコーダ１３と、印刷処理されている紙の終端位置を検出する紙検出センサ１５と、プリンタ全体の制御を行うＣＰＵ１６と、ＣＰＵ１６に対して周期的に割込み信号を発生するタイマＩＣ１７と、ホストコンピュータ１８との間でデータの送受信を行うインタフェース部（以下、ＩＦともいう。）１９と、ホストコンピュータ１８からＩＦ１９を介して送られてくる印刷情報に基づいて印刷解像度や印刷ヘッド９の駆動波形等を制御するＡＳＩＣ２０と、ＡＳＩＣ２０及びＣＰＵ１６の作業領域やプログラム格納領域として用いられるＰＲＯＭ２１，ＲＡＭ２２及びＥＥＰＲＯＭ２３と、印刷用紙５０を支持するプラテン２５と、ＰＦモータ１によって駆動されて印刷用紙５０を搬送する搬送ローラ２７と、ＣＲモータ４の回転軸に取付けられたプーリ３０と、プーリ３０によって駆動されるタイミングベルト３１とから構成されている。

ＤＣユニット６は、ＣＰＵ１６から送られてくる制御指令、エンコーダ１１，１３の出力に基づいて紙送りモータドライバ２及びＣＲモータドライバ５を駆動制御する。また、紙送りモータ１及びＣＲモータ４はいずれもＤＣモータにより構成されている。

図２は、インクジェットプリンタのキャリッジ３周辺の構成を示した斜視図である。

図２に示すように、キャリッジ３は、タイミングベルト３１によりプーリ３０を介してキャリッジモータ４に接続され、ガイド部材３２に案内されてプラテン２５に平行に移動するように駆動される。キャリッジ３の印刷用紙に対向する面には、ブラックインクを吐出するノズル列及びカラーインクを吐出するノズル列を有する印刷ヘッド９が設けられ、各ノズルはインクカートリッジ３４からインクの供給を受けて印刷用紙にインク滴を吐出して文字や画像を印刷する。

また、キャリッジ３の非印刷領域には、非印刷時に印刷ヘッド９のノズル開口を封止するためのキャッピング装置３５と、図１に示したポンプモータ７を有するポンプユニット３６とが設けられている。

印刷ヘッド９に形成されている多数のインクノズルの吸引クリーニング等のために、キャリッジ３が印刷領域から非印刷領域に移動して、負荷位置決め制御により所定位置に停止させられると、レバー（図示せず）にキャリッジ３が当接して、キャッピング装置３５が上方に移動し、印刷ヘッド９を封止する。このとき、キャリッジ３は、負荷位置決め制御により上記所定位置における位置取りを保持させられている。従って、その間、キャリッジモータ４には、キャリッジ３の位置取りを保持するためのホールド電流が継続的に通電されている。

印刷ヘッド９のノズル開口列に目詰まりが生じた場合や、インクカートリッジ３４の交換等を行って印刷ヘッド９から強制的にインクを吸引して吐出する場合は、キャッピング装置３５により印刷ヘッド９を封止した状態でポンプユニット３６を動作させ、ポンプユニット３６からの負圧により、ノズル開口列からインクを吸引して吐出する。これにより、印刷ヘッド９内部に形成されているインクノズル内の気泡がインクとともにキャップ３７に排出され、さらには、ノズル開口列の近傍に付着している塵埃や紙粉も洗浄除去される。

図３は、キャリッジ３に取付けられたリニア式エンコーダ１１の構成を模式的に示した説明図である。

図３に示したエンコーダ１１は、発光ダイオード１１ａと、コリメータレンズ１１ｂと、検出処理部１１ｃとを備えている。検出処理部１１ｃは、複数（４個）のフォトダイオード１１ｄと、信号処理回路１１ｅと、２個のコンパレータ１１ｆA，１１ｆBとを有している。

発光ダイオード１１ａの両端に抵抗を介して電圧ＶCCが印加されると、発光ダイオード１１ａから光が放射される。この光はコリメータレンズ１１ｂにより平行光に集光されて符号板１２を通過する。符号板１２には、所定の間隔（例えば１／１８０インチ（１インチ＝２．５４ｃｍ））毎にスリットが設けられている。

符号板１２を通過した平行光は、図示しない固定スリットを通って各フォトダイオード１１ｄに入射し、電気信号に変換される。４個のフォトダイオード１１ｄから出力される電気信号は信号処理回路１１ｅにおいて信号処理され、信号処理回路１１ｅから出力される信号はコンパレータ１１ｆA，１１ｆBにおいて比較され、比較結果がパルスとして出力される。コンパレータ１１ｆA，１１ｆBから出力されるパルスＥＮＣ−Ａ，ＥＮＣ−Ｂがエンコーダ１１の出力となる。

図４は、ＣＲモータ正転時及び逆転時におけるエンコーダ１１の２つの出力信号の波形を示したタイミングチャートである。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、ＣＲモータ正転時及び逆転時のいずれの場合も、パルスＥＮＣ−ＡとパルスＥＮＣ−Ｂとは位相が９０度だけ異なっている。ＣＲモータ４が正転しているとき、即ち、キャリッジ３が主走査方向に移動しているときは、図４（ａ）に示すように、パルスＥＮＣ−ＡはパルスＥＮＣ−Ｂよりも９０度だけ位相が進み、ＣＲモータ４が逆転しているときは、図４（ｂ）に示すように、パルスＥＮＣ−ＡはパルスＥＮＣ−Ｂよりも９０度だけ位相が遅れるようにエンコーダ４は構成されている。そして、上記パルスの１周期Ｔは符号板１２のスリット間隔（例えば１／１８０インチ）に対応し、キャリッジ３が上記スリット間隔を移動する時間に等しい。

一方、ＰＦモータ１用のロータリ式エンコーダ１３は符号板がＰＦモータ１の回転に応じて回転する回転円板である以外は、リニア式エンコーダ１１と同様の構成となっており、２つの出力パルスＥＮＣ−Ａ，ＥＮＣ−Ｂを出力する。インクジェットプリンタにおいては、ＰＦモータ１用のロータリ式エンコーダ１３の符号板に設けられている複数のスリットのスリット間隔は１／１８０インチであり、ＰＦモータ１が上記１スリット間隔だけ回転すると、１／１４４０インチだけ紙送りされるような構成となっている。

図５は、給紙及び紙検出に関連する部分を示した透視図である。

図５を参照して、図１に示した紙検出センサ１５の位置について説明する。図５において、プリンタ６０の給紙挿入口６１に挿入された印刷用紙５０は、給紙モータ６３により駆動される給紙ローラ６４によってプリンタ６０内に送り込まれる。プリンタ６０内に送り込まれた印刷用紙５０の先端が例えば光学式の紙検出センサ１５により検出される。紙検出センサ１５によって先端が検出された印刷用紙５０は、ＰＦモータ１により駆動される紙送りローラ６５及び従動ローラ６６によって紙送りが行われる。

続いてキャリッジガイド部材３２に沿って移動するキャリッジ３に固定された印刷ヘッド（図示せず）からインクが滴下されることにより印刷が行われる。所定の位置まで紙送りが行われると、現在、印刷されている印刷用紙５０の終端が紙検出センサ１５によって検出される。印刷が終了した印刷用紙５０は、ＰＦモータ１により駆動される歯車６７Ａ，６７Ｂを介して歯車６７Ｃにより駆動される排紙ローラ６８及び従動ローラ６９によって排紙口６２から外部に排出される。

通常のプリンタにおいては、上述のように印刷媒体を搬送する紙送りローラ６５の回転軸には、ロータリ式エンコーダ１３、即ち、円盤状符号板が連結されている。そして、光学式紙送り量エンコーダとしてのロータリ式エンコーダ１３により、円盤状符号板を光学的に読み取って印刷媒体搬送量を検出している。

図６は、通常のプリンタにおけるプリンタの紙送りに関連する部分を詳細に示した透視図である。

図５に示したプリンタの部分のうち紙送りに関連する部分について、図５及び図６を参照して、より詳細に説明する。

プリンタ６０の給紙挿入口６１から挿入され、給紙ローラ６４によってプリンタ６０内に送り込まれた印刷用紙５０の先端が紙検出センサ１５により検出されると、ＰＦモータ１により小歯車８７を介して駆動される大歯車６７ａの回転軸であるスマップ（Smap）軸８３の周囲に設けられた紙送りローラ６５と、給紙側から送られてきた印刷用紙５０を垂直方向下向きに押圧するホルダ８９の紙送り方向排紙側先端部に設けられた従動ローラ６６とにより、印刷用紙５０の紙送りが行われる。

ＰＦモータ１はプリンタ６０内のフレーム８６にねじ８５により固定されており、大歯車６７ａ周囲の所定箇所には光学式センサを備えたロータリ式エンコーダ１３が配設され、かつ、大歯車６７ａの回転軸であるスマップ軸８３には円盤状符号板としてのロータリ式エンコーダ用符号板１４が連結されている。

紙送りローラ６５と従動ローラ６６とにより紙送りが行われた印刷用紙５０は、印刷用紙５０を支持するプラテン８４上を通過し、小歯車８７，大歯車６７ａ，中間歯車６７ｂ，小歯車８８及び排紙歯車６７ｃを介してＰＦモータ１により駆動される排紙ローラ６８と、従動ローラであるギザローラ６９とにより挟持されて紙送りが行われ、排紙口６２から外部に排出される。

印刷用紙５０がプラテン８４上に支持されている間に、キャリッジ３がプラテン８４上の空間をガイド部材３２に沿って左右に移動し、キャリッジ３に固定された印刷ヘッド（図示せず）からインクが吐出されて印刷が行われる。

以上のように、通常のプリンタ及びその制御装置においては、印刷媒体を搬送する紙送りローラの回転軸（スマップ軸）８３に連結した円盤状符号板１４を光学的に読み取る光学式エンコーダ１３を紙送り量エンコーダとして用いており、その光学式紙送り量エンコーダによって印刷媒体搬送量を検出して、印刷媒体搬送量の制御を行っている。

しかし、上述のような光学式紙送り量エンコーダの分解能は、通常、１／１８０インチ、最高でも１／３６０インチであり、光学式エンコーダを用いる限り、これ以上の高分解能により印刷媒体搬送量を直接検出することは困難である。

また、１／１８０インチ間隔の符号を円周上に、例えば１４４０個形成するためには、円周が約２０３ｍｍ、半径が約３２．３ｍｍの大きさの円盤状符号板が必要になるので、光学式紙送り量エンコーダは、それに応じた空間を占有することとなり、物理的構成のコンパクト化を図ることが困難である。

さらに、光学式紙送り量エンコーダは、透明な円盤状符号板に形成される不透明な符号を読み取るものであるから、インクを吐出する印刷ヘッドから飛散してきたインクミストが円盤状符号板に付着すると、符号と符号との間の透明な部分が塗り潰された状態となって、一部の符号が読み取れなくなる場合があり得るという問題もある。

そこで、本発明に係るエンコーダ、プリンタ制御装置及びプリンタは、インク微粒子であるインクミストの影響を排除し、高分解能で、占有空間の小さいコンパクトな構成のエンコーダ、並びに、印刷媒体搬送量を検出する紙送り量エンコーダとして上記のようなエンコーダを備えたプリンタ制御装置及びプリンタを提供すべく、印刷媒体を搬送する紙送りローラの回転軸に直接又は間接に固着され、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁された環状着磁部材と、紙送りローラの回転軸の回転に伴って変動する環状着磁部材近傍の磁界を検出する磁気抵抗素子とを備えているエンコーダを構成し、採用することとしたものである。

図７は、本発明の実施の一形態に係るエンコーダの構成、並びに、プリンタ制御装置及びプリンタの紙送り量エンコーダ関連部分の構成を示す分解斜視図であり、図８は、図７の構成の分解側面図、図９は、図８の線Ａ−Ａに沿った分解断面図である。また、図１０は、本発明の実施の一形態に係るエンコーダの一部を構成する環状着磁部材が固着された着磁部材固着用円筒状部材を示す斜視図、図１１は、本発明の実施の一形態に係るエンコーダの一部を構成する磁気抵抗素子が装着された磁気抵抗素子装着用部材を示す斜視図、図１２は、図７乃至図９に示す各構成部材を組み立てた状態の組立体を示す斜視図である。

本発明の実施の一形態に係るエンコーダは、図７乃至図１２に示すように、印刷媒体を搬送する紙送りローラの回転軸（スマップ軸）８３に嵌合されて回転軸８３と共に回転する着磁部材固着用円筒状部材１０２と、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁され、着磁部材固着用円筒状部材１０２に固着された環状着磁部材１０１と、紙送りローラの回転軸８３の回転に伴って変動する環状着磁部材１０１近傍の磁界を検出する磁気抵抗素子１０３と、磁気抵抗素子１０３を装着して固定するための磁気抵抗素子装着用部材１０４とを備えている。

また、本発明の実施の一形態に係るプリンタ制御装置及びプリンタは、紙送り量エンコーダとして、上記本発明の実施の一形態に係るエンコーダを備えているものである。

上述の通り、本発明の実施の一形態に係るエンコーダの一部を構成する環状着磁部材１０１は、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁されている。即ち、環状着磁部材１０１は、磁気テープ等の磁気記録媒体に磁気的に情報を記録するのと同様の原理により、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返すようにして、環状に着磁されている。

そして、環状着磁部材１０１は、印刷媒体を搬送する紙送りローラの回転軸８３に直接又は間接に固着されるのであるが、本実施の形態においては、回転軸８３に嵌合されて回転軸８３と共に回転する着磁部材固着用円筒状部材１０２に固着されている。

従って、回転軸８３の回転に伴って環状着磁部材１０１も回転し、環状着磁部材１０１により形成される環状着磁部材１０１近傍の磁界は順次変動することになる。

着磁部材固着用円筒状部材１０２は、環状着磁部材１０１を固着させられるように、異なる２段階の半径を有する円筒状部材となっており、中心軸周囲には、回転軸８３との嵌合のための貫通孔１０２ａが形成されている。

環状着磁部材１０１により形成される環状着磁部材１０１近傍の磁界は、磁気抵抗素子１０３により検出される。磁気抵抗素子１０３による磁界の検出原理については、詳細に後述する。

環状着磁部材１０１が回転軸８３の回転に伴って回転するのに対して、磁気抵抗素子１０３は、環状着磁部材１０１近傍の所定位置に常に固定されていなければならないので、本実施の形態においては、磁気抵抗素子装着用部材１０４の磁気抵抗素子装着用凹陥部１０４ｂに装着されて固定されている。

尚、磁気抵抗素子装着用部材１０４は、プリンタ内部に設けられているフレーム８６に形成された磁気抵抗素子装着用部材固定用部材９１に嵌合されて固定される。また、磁気抵抗素子装着用部材１０４には、固定された状態で回転軸８３を回転自在に貫通させるための紙送りローラ回転軸用貫通孔１０４ａが形成されている。

そして、図７乃至図９に示す各構成部材を組み立てると、図１２に示す組立体となって、環状着磁部材１０１は回転軸８３の回転に伴って回転する一方、磁気抵抗素子１０３は環状着磁部材１０１近傍の所定位置に常に固定された状態となる。

図１３は、環状着磁部材の一部における着磁状態、及び、環状着磁部材表面から発生する磁力線の状態を模式的に示す断面図である。

図１３に示すように、環状着磁部材１０１は、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁されている。従って、環状着磁部材表面近傍においては、各Ｎ極部分から隣接する各Ｓ極部分に向かう磁力線により示される磁界が発生している。

環状着磁部材１０１が回転軸８３の回転に伴って回転することにより、磁気抵抗素子１０３が環状着磁部材１０１近傍を相対的に移動すると、磁気抵抗素子１０３の位置における磁界が周期的に変動することとなる。従って、斯かる磁界の周期的変動を検出することによって、紙送りローラの回転軸８３の回転動作を検出することができ、結果として、紙送りローラにより搬送される印刷媒体の搬送量、即ち、紙送り量を検出することができる。

図１４は、磁気抵抗素子１０３の電気的構成を示す回路図である。

磁気抵抗素子１０３は、直列接続された２個の抵抗素子ｒ１及びｒ２と、直列接続された２個の抵抗素子ｒ３及びｒ４とが、電源電位ノードＶccと接地電位ノードとの間に並列接続されて構成されており、抵抗素子ｒ１及びｒ２の接続ノードからＡ相出力電圧ＶAが出力され、抵抗素子ｒ３及びｒ４の接続ノードからＢ相出力電圧ＶBが出力される。抵抗素子ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４の抵抗値は総て同一であり、また、抵抗素子ｒ１及びｒ２と抵抗素子ｒ３及びｒ４とは、Ａ相出力電圧ＶAの位相とＢ相出力電圧ＶBの位相とが相互に９０°だけずれるように配置されている。

環状着磁部材１０１が回転軸８３の回転に伴って回転することにより、磁気抵抗素子１０３の位置における磁界が周期的に変動すると、各抵抗素子の位置における磁界の強さ及び向きも周期的に変動し、各抵抗素子の抵抗値がそれぞれ変動するので、その抵抗値の変動をＡ相出力電圧ＶA及びＢ相出力電圧ＶBの変動として検出することにより、紙送りローラの回転軸８３の回転駆動量、即ち、紙送り量を検出することができる。

図１５は、磁気抵抗素子１０３のＡ相出力電圧ＶA及びＢ相出力電圧ＶBの変動波形を示すグラフであり、図１６は、磁気抵抗素子１０３のＡ相出力電圧ＶA及びＢ相出力電圧ＶBをＡ／Ｄ変換した変動波形を示すグラフである。

Ａ相出力電圧ＶA及びＢ相出力電圧ＶB共に磁気の影響が無い状態では、電源電圧Ｖccの半分の値Ｖcc／２を取るが、各抵抗素子の位置における磁界が周期的に変動すると、各抵抗素子の抵抗値もそれぞれ周期的に変動するので、Ａ相出力電圧ＶA及びＢ相出力電圧ＶBも、図１５に示すように、相互に位相が９０°だけずれた状態で、電源電圧Ｖccの半分の値Ｖcc／２を中心値として周期的に変動する。

Ａ相出力電圧ＶA及びＢ相出力電圧ＶBをＡ／Ｄ変換してディジタル化すると、図１６のグラフに示すような波形となる。

ところで、環状着磁部材１０１は、光学式紙送り量エンコーダの符号板に相当するものであるが、前述のような着磁は、Ｎ極及びＳ極の極性が例えば１／７２０インチ（＝０．０３５ｍｍ）ごとの間隔で繰り返されるような高密度な記録、即ち、極性形成が可能である。そして、そのような環状着磁部材１０１の表面近傍における磁界の変化を上述の磁気抵抗素子１０３によって検出することは容易であるから、本発明の実施の一形態に係るエンコーダは、１／７２０インチ以下の高分解能を容易に達成することができる。

一方、光学式紙送り量エンコーダの符号板に形成される符号の間隔は、現状の技術水準における光学式センサの分解能によって制限されるため、通常、１／１８０インチ（＝０．１４１ｍｍ）、最小でも１／３６０インチ（＝０．０７１ｍｍ）であり、換言すると、光学式紙送り量エンコーダの分解能は、通常、１／１８０インチ、最高でも１／３６０インチである。

従って、本発明の実施の一形態に係るエンコーダとしての磁気抵抗式エンコーダは、現状の技術水準において、光学式エンコーダの少なくとも２倍、通常の構成と比較すると４倍以上という高分解能を容易に実現することができる。

図１７は、分解能１／７２０インチ及び１／１８０インチのエンコーダの出力パルス波形を示すグラフである。

図１７（ａ）及び図１７（ｂ）のグラフを比較すると明らかなように、分解能１／７２０インチの本発明の実施の一形態に係るエンコーダは、分解能１／１８０の光学式エンコーダの４倍の分解能を達成している。

図１８は、分解能１／７２０インチ及び１／１８０インチのエンコーダにおいて使用される符号板の大きさをそれぞれ示す平面図である。

１／１８０インチ間隔の符号を円周上に、例えば１４４０個形成するためには、図１８（ｂ）に示すように、円周が約２０３ｍｍ、半径が約３２．３ｍｍの大きさの円盤状符号板が必要になるのに対して、１／７２０インチ間隔の符号を円周上に、同じく１４４０個形成するためには、図１８（ａ）に示すように、円周が約５０．４ｍｍ、半径が約８．０ｍｍの大きさの円盤状符号板で足りる。

従って、本発明の実施の一形態に係るエンコーダの環状着磁部材１０１は、光学式エンコーダの円盤状符号板に比較して、その大きさを大幅に縮小することができ、エンコーダ全体としても、占有空間の小さいコンパクトな構成を実現することができ、プリンタ全体としてのコンパクト化にも寄与することができる。

さて、本発明の実施の一形態に係るエンコーダは、以上に説明したような磁気抵抗式エンコーダであるが、磁気抵抗素子１０３の位置における磁界は、磁気抵抗素子１０３と環状着磁部材１０１との距離が変動することによっても変動するため、環状着磁部材１０１又は着磁部材固着用円筒状部材１０２の製造誤差、即ち、形状のばらつきによって、磁気抵抗素子１０３の位置における磁界の変動に影響を与え、結果として誤検出が発生する可能性が全く無いとは言えない。

そこで、そのような誤検出を確実に防止するためには、磁気抵抗素子１０３を１個追加して、Ａ相出力電圧ＶAと逆相、即ち、１８０°だけ位相のずれたＡ相出力電圧ＶA、及び、Ｂ相出力電圧ＶBと逆相、即ち、１８０°だけ位相のずれたＢ相出力電圧ＶBをそれぞれ検出し、Ａ相出力電圧ＶA及びＡ相出力電圧ＶAの波形の変曲点からＡ／Ｄ変換後のディジタル波形の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを特定し、かつ、Ｂ相出力電圧ＶB及びＢ相出力電圧ＶBの波形の変曲点からＡ／Ｄ変換後のディジタル波形の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを特定することによって、誤検出を防止することができる。

図１９は、Ａ相出力電圧ＶA及びＡ相出力電圧ＶAの波形、並びに、両波形に基づいてＡ／Ｄ変換されたディジタル波形を示すグラフである。

磁気抵抗素子１０３と環状着磁部材１０１との距離が変動すると、例えば、図１９（ａ）に示すＡ相出力電圧ＶAの波形の変曲点から変曲点までの距離が縮小したり拡大したりすることがあるが、そのような場合、図１９（ｂ）に示す逆相のＡ相出力電圧ＶAの波形の変曲点から変曲点までの距離は、Ａ相出力電圧ＶAの波形とは逆に拡大したり縮小したりするので、波形の各変曲点の位置をＡ相出力電圧ＶA及びＡ相出力電圧ＶAの変曲点の位置を平均して特定することにより、検出誤差を排除し、誤検出を防止することができる。

図２０は、本発明の実施の一形態に係るエンコーダの環状着磁部材の変形例を示す側面図である。

上述した本発明の実施の一形態に係るエンコーダの環状着磁部材１０１は、平面的な板状の環状部材に着磁加工を施し、かつ、着磁部材固着用円筒状部材１０２に固着することにより、紙送りローラの回転軸８３の中心軸に直交する平面内に着磁面を有するものであった。

それに対して、この変形例においては、着磁加工を施した帯状着磁部材１０１Ｍを紙送りローラの回転軸８３の周囲に巻回し、又は、紙送りローラの回転軸８３の表面に直接着磁加工を施した帯状着磁部１０１Ｍを形成している。

そして、その帯状着磁部材又は帯状着磁部１０１Ｍから発生する磁界を、例えば、アーム１０５により保持された磁気抵抗素子１０３によって検出することにより、同様に紙送りローラの回転軸８３の回転駆動量、即ち、紙送り量を検出することができる。

加えて、この変形例によれば、本発明の実施の一形態に係るエンコーダの占有空間を最小限に縮小して非常にコンパクトな構成を実現することができ、プリンタ全体としてのコンパクト化にもさらに大きく寄与することができる。

以上、本発明の実施の一形態に係るエンコーダ及びその変形例について具体的に説明したが、前述のように、本発明の実施の一形態に係るプリンタ制御装置及びプリンタは、紙送り量エンコーダとして、上記本発明の実施の一形態に係るエンコーダ又はその変形例を備えているものであり、上記同様の効果を得ることができる。

尚、本発明の実施の一形態に係るエンコーダ及びその変形例は、プリンタにおける紙送りローラの回転軸８３の回転駆動量、即ち、紙送り量を検出するためのものとして説明してきたが、適用対象はこれに限らず、回転軸を回して駆動される任意の駆動対象物の駆動量を検出する構成に適用することができる。

インクジェットプリンタの概略構成を示したブロック図である。 インクジェットプリンタのキャリッジ３周辺の構成を示した斜視図である。 キャリッジ３に取付けられたリニア式エンコーダ１１の構成を模式的に示した説明図である。 ＣＲモータ正転時及び逆転時におけるエンコーダ１１の２つの出力信号の波形を示したタイミングチャートである。 給紙及び紙検出に関連する部分を示した透視図である。 プリンタの紙送りに関連する部分を詳細に示した透視図である。 本発明の実施の一形態に係るエンコーダの構成、並びに、プリンタ制御装置及びプリンタの紙送り量エンコーダ関連部分の構成を示す分解斜視図である。 図７の構成の分解側面図である。 図８の線Ａ−Ａに沿った分解断面図である。 本発明の実施の一形態に係るエンコーダの一部を構成する環状着磁部材が固着された着磁部材固着用円筒状部材を示す斜視図である。 本発明の実施の一形態に係るエンコーダの一部を構成する磁気抵抗素子が装着された磁気抵抗素子装着用部材を示す斜視図である。 図７乃至図９に示す各構成部材を組み立てた状態の組立体を示す斜視図である。 環状着磁部材の一部における着磁状態、及び、環状着磁部材表面から発生する磁力線の状態を模式的に示す断面図である。 磁気抵抗素子１０３の電気的構成を示す回路図である。 磁気抵抗素子１０３のＡ相出力電圧ＶA及びＢ相出力電圧ＶBの変動波形を示すグラフである。 磁気抵抗素子１０３のＡ相出力電圧ＶA及びＢ相出力電圧ＶBをＡ／Ｄ変換した変動波形を示すグラフである。 分解能１／７２０インチ及び１／１８０インチのエンコーダの出力パルス波形を示すグラフである。 分解能１／７２０インチ及び１／１８０インチのエンコーダにおいて使用される符号板の大きさをそれぞれ示す平面図である。 Ａ相出力電圧ＶA及びＡ相出力電圧ＶAの波形、並びに、両波形に基づいてＡ／Ｄ変換されたディジタル波形を示すグラフである。 本発明の実施の一形態に係るエンコーダの環状着磁部材の変形例を示す側面図である。

符号の説明

１ 紙送りモータ（ＰＦモータ） ２ 紙送りドライバ
３ キャリッジ ４ キャリッジモータ（ＣＲモータ）
５ キャリッジモータドライバ（ＣＲモータドライバ）
６ ＤＣユニット
７ ポンプモータ ８ ポンプモータドライバ
９ 印刷ヘッド １０ ヘッドドライバ
１１ リニア式エンコーダ １２ 符号板
１３ エンコーダ（ロータリ式エンコーダ）
１４ ロータリ式エンコーダ用符号板
１５ 紙検出センサ １６ ＣＰＵ
１７ タイマＩＣ １８ ホストコンピュータ
１９ インタフェース部 ２０ ＡＳＩＣ
２１ ＰＲＯＭ ２２ ＲＡＭ
２３ ＥＥＰＲＯＭ ２５ プラテン
３０ プーリ ３１ タイミングベルト
３２ キャリッジのガイド部材（キャリッジ支持軸）
３４ インクカートリッジ
３５ キャッピング装置 ３６ ポンプユニット
３７ キャップ ５０ 印刷用紙（印刷媒体）
６０ プリンタ ６１ 給紙挿入口
６２ 排紙口 ６４ 給紙ローラ
６５ 紙送りローラ ６６ 従動ローラ
６７ａ 大歯車 ６７ｂ 中間歯車
６７ｃ 排紙歯車 ６８ 排紙ローラ
６９ 従動ローラ（ギザローラ）
８３ 紙送りローラ回転軸（スマップ軸）
８４ プラテン ８６ フレーム
８７ 小歯車 ８８ 小歯車
８９ ホルダ
９１ 磁気抵抗素子装着用部材固定用部材
１０１ 環状着磁部材
１０１Ｍ 帯状着磁部材又は帯状着磁部
１０２ 着磁部材固着用円筒状部材
１０２ａ 紙送りローラ回転軸嵌合用貫通孔
１０３ 磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）
１０４ 磁気抵抗素子装着用部材
１０４ａ 紙送りローラ回転軸用貫通孔
１０４ｂ 磁気抵抗素子装着用凹陥部
１０５ アーム
ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４ 抵抗素子
ＶCC 電源電圧
ＶA 磁気抵抗素子Ａ相出力電圧
ＶB 磁気抵抗素子Ｂ相出力電圧

Claims (9)

1. 駆動対象物を直接又は間接に駆動する回転軸に直接又は間接に固着され、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁された環状着磁部材又は環状着磁部と、
   前記回転軸の回転に伴って変動する前記環状着磁部材又は環状着磁部近傍の磁界を検出する磁気抵抗素子と、
   を備えていることを特徴とするエンコーダ。
2. 前記環状着磁部材は、平面的な板状の環状部材であることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記環状着磁部材は、前記回転軸に巻回された帯状着磁部材であることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
4. 前記環状着磁部は、前記回転軸の表面に直接形成された帯状着磁部であることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
5. 前記磁気抵抗素子は、直列接続された第１及び第２の抵抗素子と、直列接続された第３及び第４の抵抗素子とが、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に並列接続されて構成されており、前記第１及び第２の抵抗素子と前記第３及び第４の抵抗素子とは、前記第１及び第２の抵抗素子の接続ノードから出力されるＡ相出力電圧の位相と前記第３及び第４の抵抗素子の接続ノードから出力されるＢ相出力電圧の位相とが相互に９０°だけずれるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエンコーダ。
6. 前記第１乃至第４の抵抗素子の抵抗値は、総て同一であることを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ。
7. 前記駆動対象物は、プリンタにおいて使用される印刷媒体を搬送する紙送りローラであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のエンコーダ。
8. プリンタにおいて使用される印刷媒体を搬送する紙送りローラを回転駆動する紙送りローラ回転軸に直接又は間接に固着され、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁された環状着磁部材又は環状着磁部、並びに、前記紙送りローラ回転軸の回転に伴って変動する前記環状着磁部材又は環状着磁部近傍の磁界を検出する磁気抵抗素子を備えたエンコーダと、
   前記エンコーダからの出力に基づき、前記紙送りローラ回転軸を回転駆動する紙送りモータを駆動制御する紙送りモータドライバと、
   を備えていることを特徴とするプリンタ制御装置。
9. 印刷媒体を挟持する紙送りローラ及びその従動ローラ、並びに、紙送りローラ回転軸を回転駆動することにより前記紙送りローラを回転駆動して、前記印刷媒体を搬送する紙送りモータを含む印刷媒体搬送機構と、
   インク色ごとに複数のインク吐出部を有する印刷ヘッドと、
   前記印刷ヘッドを搭載したキャリッジを前記印刷媒体上において印刷媒体搬送方向に直交する主走査方向に駆動するキャリッジモータを含むキャリッジ駆動機構と、
   前記紙送りローラ回転軸に直接又は間接に固着され、Ｎ極及びＳ極の極性を交互に一定間隔で繰り返しながら環状に着磁された環状着磁部材又は環状着磁部、並びに、前記紙送りローラ回転軸の回転に伴って変動する前記環状着磁部材又は環状着磁部近傍の磁界を検出する磁気抵抗素子を備えたエンコーダと、
   前記エンコーダからの出力に基づき、前記紙送りモータを駆動制御する紙送りモータドライバと、
   を備えていることを特徴とするプリンタ。

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