JP2006170745A - エンコーダの構造と印字装置の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 紙送り量を正確に把握する為に紙送りローラに接続する回転検出器（エンコーダ）のコストダウンを目的とする。
【解決手段】 紙送りローラに回転を検出するエンコーダホイールを持ち、紙送りローラから紙が送り出された後、紙の送りを行う排紙ローラに回転を検出する為のエンコーダホイールを設けた印字装置で、排紙ローラに接続されたエンコーダホイールの回転の検出に、紙送りローラに接続されているエンコーダの検出器を共用する事で、低コストで紙の動きを検出する。
【選択図】 図１

Description

この発明は回転量を測定するエンコーダの構造とそれに関連する印字装置に関するものである。

近年、印字装置の品位は向上し、予期せぬ微細な紙の動きも印字品位の悪化につながるようになってきた。紙の端まで印字する為に、印字装置の構造は、紙送り方向に、紙送りローラ、印字ヘッド、排紙ローラ、となっていて、紙は紙送りローラを抜けた後は、排紙ローラで送られる。特に紙送りローラには回転を検出するエンコーダが付いているので高精度の紙送りが可能となる。

しかし、紙送りローラと、紙送りローラの動きを紙に伝える為に、紙を紙送りローラに押し付けるピンチローラ、との間から紙が出るときに、ピンチローラの押し付け力が、排紙ローラに駆動力を送るギアのバックラッシ等の影響から紙を紙送り方向に必要以上に押し出す動きは、「けとばし」と呼ばれ、従来の印字装置では印字装置側から動きを制御する事が出来ず、印字品位の悪化の大きな原因となっていた。

この印字品位の悪化を押さえるためには、紙送りローラから送り出される時点で、紙の動きを予め予測して、印字パターンを変化させる方法が記載されている。ただ、その方式では決められたずれしか補正できず、ずれがばらつくときはやはり印字品位の悪化につながっていた（例えば特許文献１参照。）。

また、排紙ローラに直接回転量検出器を取り付け、検出結果によって印字位置をずらす方法が記載されている。直接ずれ量が測定できるので、正確だが、実施例では、紙送りモータにパルスモータを設定している。近年紙送りのスピードは高速化し、パルスモータでは、駆動音の大きさ等で、ＤＣモータに置き換えられつつあり、紙送りローラにも回転検出器（エンコーダ）が必要となり、「けとばし」のみの検出に排紙ローラに検出器を取り付けることは、コストアップにつながり、実現は難しかった（例えば特許文献２参照。）。
特開２００２−１４４６３７号公報 特開２００２−３２１４１２号公報

本発明は上記不具合に鑑み、紙の動きを直接測定し、なおかつコストを押さえる方式の提供を課題とする。

上記不具合を解決する手段として、紙送りローラに回転を検出するエンコーダホイールを持ち、紙送りローラから紙が送り出された後、紙の送りを行う排紙ローラに回転を検出する為のエンコーダホイールを設けた印字装置で、排紙ローラに接続されたエンコーダホイールの回転の検出に、紙送りローラに接続されているエンコーダの検出器を共用する事で、低コストで紙の動きを検出する事を手段とする。

本来紙送りローラの制御に必要なエンコーダホイールのセンサを、排紙ローラに取り付けたエンコーダホイールの読取と共有して、同時に読み出す事で、印字用紙の予測できない動きを低コストで検出し、印字品位の向上に効果があった。

以下、本実施例を説明する。

図２及び図３は、本発明に関する印字装置を示す斜視図である。キャリア２は、印字ヘッド１を搭載し、フレーム２５に両端部が固定され互いに並行に配置されたガイドシャフト４及びガイドレール７に、印字用紙１８の搬送方向と直行し、かつ、印字用紙１８の面に平行な方向に摺動自在に支持される。キャリア２はキャリアモータ６に回転駆動される駆動プーリ３０と回転自在に支持されたアイドルプーリ１５との間にかけ回されたベルト５の一部位に結合されており、キャリアモータ６を駆動することで、ベルト５が駆動され、キャリア２が上記方向に往復移動する構成になっている。

１６はホームポジションセンサで、キャリア２の通過を検出する事によりキャリア２の位置を検出するものである。３はフレキシブルケーブルで、印字ヘッド１に不図示の制御基板から電気信号を伝えるものである。

次に印字用紙１８を搬送する構成について説明する。フレーム２５に回転可能に支持された紙送りローラ１４にはＬＦギア３１が固定されており、紙送りモータ２０によって回転駆動される。紙送りローラ１４にはピンチローラ２１が複数本圧接されており、紙送りローラ１４とピンチローラ２１の間に挟まれた印字用紙１８を前記紙送りモータ２０の駆動によって搬送する。搬送される印字用紙１８はプラテン９に支えられて移動する。１１は紙送りローラ１４から離れた印字用紙１８を排出するための排紙ローラで、アイドルギア列２９により、紙送りローラ１４から駆動力が伝達され、紙送りローラ１４と同期して同じ紙送り量で回転する。排紙ローラ１４には拍車８が圧接されており、排紙ローラ１１との間に印字用紙１８を挟み込み搬送する。１７はペーパーセンサで、紙送りローラ１４直前の印字用紙１８の有無を検出する。紙送りローラ１４の一端には第１エンコーダホイール１２が固定され、排紙ローラ１１の一端には第２エンコーダホイール１３が固定されている。共に光を遮断できる材料に回転中心から放射状に、エンコーダホイールの外側部に光を通すスリットが切ってある。第１エンコーダホイール１２のスリットのピッチは細かく、第２エンコーダホイール１３は第１エンコーダホイール１２のスリットと比較するとピッチは荒いものとなっている。

前記印字ヘッド１の移動により一行記録を行なうと、印字用紙１８は紙送りモータ２０により図２の印字用紙１８上に示した搬送方向の矢印の向きに、一行分搬送され次行に記録を行なう構成になっている。

図４（A）、図４（B）に本発明の印字装置の外観図を示す。

４０１は印字装置外観である。内部に図２に示した印字装置が収納されている。４０２は印字用紙１８の排出口である。４０２１、４０２２は排紙サポート１、２で、排紙された印字用紙を支える。４０５はカバーで、この部分を開けて印字ヘッドを脱着する。４０４は電源スイッチで、図５における操作部５１４に含まれ、ＣＰＵ５０２はこのスイッチの入力を監視し、入力されるとＣＰＵ５０２はインターフェイス部５０６を通してパワーコントローラ部５０７への電源のスイッチ５１８をオンにする。５１５は状況を表示する表示部である。４０３１、４０３２は給紙サポート１、２で、それらにガイドされた印字用紙１８は自動給紙部１９へ導かれる。給紙サポート２ ４０３２は、印字装置に固定される。印字装置側面には図５で示した外部記憶装置５１６の外部記憶装置挿入口４５１６、外部インターフェイス５１７の外部インターフェイスコネクタ挿入口４５１７が在る。

本印字装置は、使用していないときは図４（B）の様に、排紙サポート１ ４０２１は排紙サポート２ ４０２２内に収納され、カバー４０５へ折りたたみ収納される。また給紙サポート１ ４０３１も折りたたみ、コンパクトになると共に自動給紙部１９の挿入口１９１の上部を覆い、ごみの落下を防ぐ。

次に本実施例の印字装置の電気回路のブロック図を説明する。

図５は本実施例に関する印字装置の電気回路構成を表わすブロック図である。同図において、５０１は主制御をなすロジックコントローラで、５０２はある手順を実行する例えばマイクロコンピュータ形態のＣＰＵ、５０３はテキストデータや画像データを展開したりする領域や作業用の領域などを設けたＲＡＭ、５０４は前記手順に対応したプログラムやその他フォントデータなどの固定データを格納したＲＯＭ、５０５はＣＰＵ５０２の実行サイクルを作り出したり印字装置部による記録動作の際必要なタイミングを作り出したりするタイマ、５０６はＣＰＵ５０２からの信号と周辺装置を結ぶインターフェイス部である。また、５０７は印字装置部のパワーコントローラで、５０９は印字ヘッドの記録データを蓄えるためのラインバッファ、５１０は印字ヘッドに記録信号や電力などを送出するヘッドドライバ、５１１ａ、ｂはそれぞれキャリアモータ６、紙送りモータ２０を駆動するのに必要な信号や電力などを送出するモータドライバ、５１２はホームポジションセンサ１６、ペーパーセンサ１７、エンコーダセンサ１０、等のセンサの出力を検出するセンサ検出部である。ヘッドドライバ５１０と、印字ヘッド１間でのデータ信号のやりとりは、フレキシブルケーブル３を使用する。５１４は電源スイッチやヘッド交換を行うための操作部、５１５は状態を表示する表示部、５１６は例えばＦＤＤ、ＨＤＤ、ＲＡＭカードなどの外部記憶装置、５１７は例えば他の情報処理装置と通信を行なったり、外部の制御機器から印字のコマンドを受け取るための外部インターフェイス（セントロニクスポート、ＲＳ２３２Ｃポート、USB等）である。

５１９は電源でロジックコントローラ５０１部には常に供給し、ＣＰＵ５０２はインターフェイス部５０６を通して操作部５１４や外部インターフェイス５１７からの入力信号を監視する。パワーコントローラ部５０７へはインターフェイス部５０６を通してＣＰＵ５０２で制御されるスイッチ５１８によって電力供給を制御する。通常は操作部５１４の電源スイッチのＯＮで電力を供給するが、外部インターフェース５０６から信号が入力されたときにも電力を供給することもできる。また操作部５１４の電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦの他、データの処理が終わり操作部５１４、外部記憶装置５１６、外部インターフェイス５１７から一定時間データの入力や操作が無ければ、ＣＰＵ５０２はスイッチ５１８を切り、省電力状態になる。電源５１９は図示しないＡＣ電源や、電池などから電力を供給される。

図６で本発明の一実施例であるエンコーダ構造を詳しく説明する。

紙送りローラ１４に結合された第１エンコーダホイール１２のエンコーダスリット部１２１は一定ピッチのスリットが形成され、エンコーダセンサ１０のエンコーダセンサ光軸６０１上にあり、紙送りローラ１４が回転する事によってエンコーダセンサ１０から図７−ａ−の様にサイン波形が出力される。さらに、エンコーダセンサ；センサ側１０１に不表示のスリットマスクを設置する事により、９０°ずれた波形を出力する。さらにシュレッショルドレベルを設定する事で、デジタル波形とする（図７−ｂ−、−ｃ−）。これらの処理は一般的に知られたエンコーダ波形の処理方法である。本発明では排紙ローラ１１に第２エンコーダホイール１３を結合し、そのエンコーダスリット部１３１は、やはりエンコーダセンサ１０の光軸上に第１エンコーダホイール１２と接触せずに、エンコーダセンサ；光源側１０２に重なった状態に位置する。エンコーダスリット部１３１のピッチはエンコーダスリット部１２１よりも荒いピッチで構成される。

実施例を、図１０に示す。エンコーダセンサ；光源側１０２上に、面積を持った射光口、エンコーダセンサ；光源１０３がある。第２エンコーダホイール１３のエンコーダスリット部１３１はエンコーダセンサ；光源１０３からの光を遮る様に回転するが（図１０-a-から-d-）、光源を全て隠す事は無く、光量が０になる事は無い。第２エンコーダホイール１３の回転に伴ってエンコーダセンサ１０の光源からの光は図８−ａ−の様に変化する。第２エンコーダホイール１３と第１エンコーダホイール１２の間隔がある程度離れていれば第１エンコーダホイール１２には拡散した光が当るが、間隔が取れない場合は第１エンコーダホイール１２と第２エンコーダホイール１３間に、拡散板を入れても良い。

この状態で、図７−ａ−の第１エンコーダホイール１２からのサイン波形を加えると、サイン波形はエンコーダセンサ１０の光源の最小値と最大値の間でサイン波形となっているので、サイン波形の上端側が第２エンコーダホイール１３からの出力波形（図８−ａ−）の形状をあらわす、図８−ｂ−の様な波形が得られる。第１エンコーダホイール１２からの信号は、シュレッショルドレベルを０．３程度に設定すると、第２エンコーダホイール１３の位置に関係なく、図７で説明したとおりのディジタル波形が得られる。さらに第１エンコーダホイール１２からのサイン波形の上端側の値を検出してステップ波形にすると（図８−ｃ−）、第２エンコーダホイール１３の信号を、略第１エンコーダホイール１２の持つスリットのピッチに換算する事が出来る。

本実施例では第２エンコーダホイール１３のサイン波形１周期を２０分割していて、代表値として以下のような値となっている。
ステップ 値 ステップ 値
１ 0.750 １１ 0.808
２ 0.770 １２ 0.730
３ 0.846 １３ 0.654
４ 0.912 １４ 0.588
５ 0.963 １５ 0.537
６ 0.993 １６ 0.507
７ 0.999 １７ 0.501
８ 0.981 １８ 0.519
９ 0.940 １９ 0.560
１０ 0.881 ２０ 0.619
この値は印字用紙１８が紙送りローラ１４と排紙ローラ１１の間を送られている間にRAM５０３上に作成するステップテーブル値となる。ＣＰＵ５０２はペーパーセンサ１７を監視し、印字用紙１８の後端がペーパーセンサ１７を通り過ぎると上記のテーブルを参照しながら第１エンコーダホイール１２からのサイン波形の上端側の値を検出する。

図１は本発明の実施例で、課題である印字用紙の、紙送りローラ１４とピンチローラ２１の間から紙が出るときに、紙を紙送り方向に必要以上に押し出した時の印字用紙の動きを捉えた時の波形である。第１エンコーダホイール１２の信号で、ｎ＋１信号からｎ＋２信号にかけて、排紙ローラ１１は２から３ステップ分、必要以上に回転している事がわかる。ＣＰＵ５０２はこの結果を元に、印字データを、必要分紙送り方向にシフトし、印字が抜けるのを防ぐ。

図９に動作フローチャートを示す。以下の動作は、本来の紙送り制御と並列して行われる制御である。

Ｓ１で始める。

Ｓ２で印字用紙１８を給紙する
Ｓ３で排紙ローラ１１まで印字用紙１８が送られたか判断する。これは構造的にどれだけ印字用紙１８を送ればよいか予め判っているので、その量が送られるまでこのルーチンで処理を待つ。排紙ローラ１１まで印字用紙１８が送られ、給紙ローラ１４、排紙ローラ１１に印字用紙１８が掛かり、安定した状態になってから、ステップテーブルを作成する。

Ｓ４で第１エンコーダの信号を監視し、信号の上限値を検出する。

Ｓ５で上限値をＲＡＭ５０３に記憶する。２０ステップ分を記憶し、第２エンコーダのステップテーブルを作成する。

Ｓ６で２０ステップ分作成したか判断し、まだならＳ４へ戻る。作成済みで次へ進む。

Ｓ７で印字用紙の後端がペーパーセンサ１７を過ぎたか判断する。ペーパーセンサ１７を過ぎていなければ、印字用紙は紙送りローラから抜ける前なので、この処理を行う必要はない。まだならＳ７へ戻る。過ぎたなら次へ進む。

Ｓ８でＳ４と同様、第１エンコーダの信号を監視し、信号の上限値を検出する。

本来の紙送り制御はこの処理と平行に動いていて１ライン分の紙送りを行っている。

Ｓ９で検出した値がＳ５で作成したステップテーブルに照らし合わせて、適正な移動量どうか判断する。適正値であればＳ８に戻る。異常、例えば図１のｎ＋１からｎ＋２のようなステップテーブルから外れる値が検出された場合、であれば次へ進む。

Ｓ１０でずれ量を検出する。例えば図１のｎ＋１からｎ＋２への差だと３ステップ分のずれである。この値をＲＡＭ５０３へ累積加算記憶する。
Ｓ１１で紙送りが終了か判断する。まだ送る時はＳ８へ戻る。終了であれば次へ進む。

この動作を１ライン分の紙送りが終了するまで行う。

Ｓ１２で、Ｓ１０で検出したずれ量を用いて印字データをずれた方向にシフトし、印字する。

Ｓ１３で、印字が終了かどうか判断し、終了でなければＳ８に戻り、終了であれば、Ｓ１４で終了する。

本発明の実施状態を示す模式的グラフである。 本発明に使用される印字装置の模式的斜視図である。 本発明に使用される印字装置の模式的断面図である。 本発明に使用される印字装置の模式的概観図である。 本発明に使用される印字装置の模式的電気回路図である。 本発明のエンコーダの模式的断面図である。 本発明のエンコーダ信号を示す模式的グラフである。 本発明のエンコーダ信号を示す模式的グラフである。 本発明の動作を示すフローチャートである。 本発明のエンコーダの模式的動作図である。

符号の説明

１ 印字ヘッド
２ キャリア
３ フレキシブルケーブル
４ ガイドシャフト
５ ベルト
６ キャリアモータ
７ ガイドレール
８ 拍車
９ プラテン
１０ エンコーダセンサ
１１ 排紙ローラ
１２ 第１エンコーダホイール
１３ 第２エンコーダホイール
１４ 紙送りローラ
１５ アイドルプーリ
１６ ホームポジションセンサ
１７ ペーパーセンサ
１８ 印字用紙
２０ 紙送りモータ
２１ ピンチローラ
２５ フレーム
２９ アイドルギア
３０ プーリ
４０１ 印字装置
４０２１ 排紙サポート１
４０２２ 排紙サポート２
４０３１ 給紙サポート１
４０３２ 給紙サポート２
４０６ キーカバー
５０２ ＣＰＵ
５０３ ＲＡＭ
５０４ ＲＯＭ
５０５ タイマ
５０６ インターフェイス部
５０７ パワーコントローラ
５０８ ヘッド検出部
５０９ ラインバッファ
５１０ ヘッドドライバ
５１１ モータドライバ
５１２ センサ検出部
６０３ 拡散板

Claims (4)

1. 薄い板状円盤型エンコーダホイール１は、光を透過しない部材で形成され、外縁部には光を透過するスリットが一定ピッチ形成され、薄い板状円盤型エンコーダホイール２はエンコーダホイール１と異なるピッチでスリットが外縁部に形成される。エンコーダホイール１とエンコーダホイール２は各独立した回転軸を中心として、独立して回転でき、光を発生する光源部と光源部に間隔を開けて対面して、光源から発生する光を受け取る受光部によって構成されたセンサ部、で構成されるエンコーダセンサ部があり、エンコーダホイール１のスリット部とエンコーダホイール２のスリット部は前記光源部と受光部間の間隔内で、両スリット部が重なった状態で光路上に位置していることを特長とするエンコーダの構造。
2. 前記エンコーダホイール１及び２の、前記光源部に近い側に設置されたエンコーダホイールのスリットとスリットの間は、前記受光部側から見て、前記光源部を完全に覆い隠す事は無い事を特長とする請求項１に記載のエンコーダの構造。
3. 前記エンコーダホイール１及び２の間に透過型拡散板が設置されていることを特長とする請求項１に記載のエンコーダの構造
4. 印字装置の紙送り機構の構造は、紙送り方向に、紙送りローラ、印字ヘッド、排紙ローラ、となっていて、前記エンコーダホイール１及び２は、各々紙送りローラ、排紙ローラに接続されている事を特徴とする請求項１に記載の印字装置の構造。

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