JP2006205610A

JP2006205610A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006205610A
Application number: JP2005022466A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kagami; 賢志鏡
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】キャリッジ駆動のＤＣモータ駆動能力を高めることなくキャリッジ制動距離を短くし、大質量キャリッジ搭載時の高速印刷を実現する。
【解決手段】画像を被記録媒体に出力するプリントヘッド１をキャリッジ１０に搭載し、該キャリッジ１０を被記録媒体２０に平行なシャフト１１上を往復運動しながら画像を前記被記録媒体２０に出力する。前記キャリッジ１０の加速、定速駆動についてはＤＣモータ１５を用い、減速、停止については、前記キャリッジ１０に搭載されたブレーキ機構を用い、該キャリッジ１０の減速停止期間を短縮する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、より詳細には、記録ヘッドを搭載したキャリッジを主走査駆動して被記録媒体上に画像形成するインクジェット記録装置及び読取装置を更に備えた画像形成装置に関する。

図５は、本発明が適用される画像形成装置の一例を説明するための要部概略構成図で、図中、１０は記録ヘッド例えばインクジェット噴射ヘッド１を搭載したキャリッジ、１１は該キャリッジ１０を矢印Ｘ方向（主走査方向）に摺動案内するシャフト、１２は前記キャリッジ１０と一体的に連結され、該キャリッジ１０を矢印Ｘ方向に往復動させるためのベルト、１３，１４は該ベルト１２を懸架するプーリ、１５は該プーリを駆動するＤＣ（直流）モータで、図示例の場合、プーリ１３がＤＣモータ１５によって駆動される駆動プーリ、１４が従動プーリで、ＤＣモータ１５が正逆回転されることによって駆動プーリ１３が正逆回転され、これによって、ベルト１２が矢印Ｘ方向に往復動され、キャリッジ１０が矢印Ｘ方向に主走査される。

キャリッジ１０は、被記録媒体（記録紙）２０に対して平向に配設されたシャフト１１上を、前述のように、矢印Ｘ方向（主走査方向）に移動する。例えば、図５において、右方向（Ｘ_１）に移動中（往路移動中）に、該キャリッジ１０に搭載したインクジェット噴射ヘッドよりインク滴を被記録媒体２０に向けて噴射し、該被記録媒体２０上に画像を形成する。矢印Ｘ_２方向に移動して元の位置に戻り、次いで、被記録媒体２０を矢印Ｙ方向（副走査方向）に例えば一行分移動して、次の行の画像形成を行う。

図６は、上述のごときキャリッジ１０の主走査方向（Ｘ方向）における速度（図６（Ａ））と、ＤＣモータ１５に流すモータ電流（図６（Ｂ））との関係を示す図で、画像形成時（キャリッジ１０を矢印Ｘ_１方向に走査時）、図６（Ａ）に示すように、キャリッジ１０を加速（加速期間：Ｔ_１）し、キャリッジ１０の記録ヘッド１が被記録媒体（印刷媒体）２０に達したところで、該キャリッジ１０を定速速度（定速期間：Ｔ_２）にし、印刷領域を過ぎたところで、キャリッジ１０を減速（減速期間：Ｔ_３）し、キャリッジ１０を停止する。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示したように、キャリッジ１０を加速、定速、減速駆動する時のＤＣモータ１５に流す電流の変化を示す図で、特に、減速期間（Ｔ_３）では、ＤＣモータ１５を逆回転して減速するようにしている。

従来、ＤＣモータ、ブラシレスモータ、ＡＣモータ等の、電源を切ったときに軸が空回りする保持能力の無いモータを用いてキャリッジの移動を制御している。保持能力の無いモータを用いて、キャリッジを減速又は停止するには、モータを加速時又は定速時の回転方向とは逆方向に回転させている。画像形成装置においては、印字ヘッドの大型化、インクカートリッジ、インクタンク等の大容量化により、キャリッジ１０の質量は将来にわたって大きくなることが予想される。しかし、キャリッジを大質量化したり、キャリッジ移動を高速化すると、モータを逆方向に回転したときの駆動電流が大きくなる。そのため、モータが発熱し、この発熱により、モータ寿命の低下して製品の寿命を縮めてしまう。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、キャリッジ駆動のＤＣモータ駆動能力を高めることなくキャリッジ制動距離を短くし、大質量キャリッジ搭載時の高速印刷を実現することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、液滴を被記録媒体に吐出することにより被記録媒体上に画像を形成する記録ヘッドと、記録ヘッドを搭載するキャリッジと、キャリッジを駆動して被記録媒体上を往復させる駆動手段とを備え、キャリッジは、キャリッジの移動を制御する制御手段を有する。

ここで、制御手段は、キャリッジを減速又は停止するブレーキ機構を有することが好ましい。また、駆動手段は、ＤＣモータを有することが好ましい。また、キャリッジは、磁性体のシャフトに沿って被記録媒体上を往復し、ブレーキ機構は、シャフトの周囲に配されたコイルを有する電磁石を備えることが好ましい。
キャリッジは、磁性体のシャフトに沿って被記録媒体上を往復し、ブレーキ機構は、シャフトに接触してキャリッジを減速又は停止する接触手段を備えてもよい。
また、被記録媒体に記録すべき画像を読み取る読取装置を備えてもよい。

液滴を被記録媒体に吐出することにより被記録媒体上に画像を形成する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを駆動して被記録媒体上を往復させる駆動手段とを備え、前記キャリッジは、前記キャリッジの移動を制御する制御手段を有することにより、モータ駆動能力にかかわらず大質量のキャリッジを短時間で停止することが可能となり、印刷の高速化を実現することができる。

前記制御手段は、前記キャリッジを減速又は停止するブレーキ機構を有することにより、キャリッジ停止時のモータ逆回転電流を削減し、それによるモータ発熱の低減とモータ長寿命化および製品寿命の長寿命化を実現することができる。

前記駆動手段は、ＤＣモータを有することにより、キャリッジ停止時にモータを駆動せずにキャリッジの保持が可能となり、低消費電力で振動などの影響によるキャリッジズレを防止することが可能となる。

図１は、本発明による画像形成装置の一実施例を説明するための要部概略構成図で、図中、１０はキャリッジ、１１はキャリッジ１０を保持するシャフト、１２はキャリッジ駆動ベルト、１３，１４はプーリ、１５はＤＣ（直流）モータで、これらは、図５に示した従来技術と同様の作用をするものであるので、これらについての説明は省略する。２は本発明によって付加されたコイル、３はコイル２に電流を印加する駆動回路で、該駆動回路３は電流を大・中・小等に可変可能である。キャリッジ１０は、キャリッジ１０の移動を制御する制御手段として、コイル２及び駆動回路３を有する。特に、本実施形態のキャリッジ１０は、制御手段としてキャリッジ１０を減速又は停止するブレーキ機構を有し、ブレーキ機構はコイル２及び駆動回路３を有する。

図２は、本発明の動作シーケンスを示す図で、キャリッジ１０が減速位置Ｔ_３に移動した時（図２（Ａ））、ＤＣモータ１５の駆動を停止する（図２（Ｂ））、と同時に、コイル駆動回路３を最大駆動でＯＮし、コイル２に通電する（図２（Ｃ））。コイル２に通電すると該コイル２は電磁力を発生し、磁性体のシャフト１１との間に電磁力を発生させ、キャリッジ１０にブレーキをかける。キャリッジ１０の速度に応じて、コイル電流は大→中に変化し（図２（Ｃ））、キャリッジ１０が急停止しないようにする。キャリッジ１０の速度が十分に落ちたら、停止位置を調整する為に、ＤＣモータ１５を低速で再駆動する（図２（Ｂ））。

また、コイル電流を中→小に変化させ（図２（Ｃ））、電磁力の強度を調整してブレーキの強さを調整する。キャリッジが停止位置に達したら、コイル駆動電流を大に増加させ、キャリッジ１０を停止する。コイル電流を調整することで、大質量のキャリッジにおいても、ＤＣモータの駆動能力にかかわらずに減速距離を小さくできる。
このように、主走査方向に移動するキャリッジの加速、定速駆動においてＤＣモータを使用し、減速，停止においてはキャリッジに搭載されたブレーキ機構を使用することにより、モータ駆動能力にかかわらず大質量のキャリッジを短時間で停止することが可能となり、印刷の高速化を実現することができる。

現在、キャリッジ駆動には安価なＤＣモータが良く使われている。しかし、ＤＣモータは停止時の保持トルクを持たないことから、印刷停止時に振動、ユーザー操作によるキャリッジのズレを防ぐことができない状態となる。従来技術では、印刷停止時にヘッドにキャップなどを行い、キャリッジを固定することでズレを防止しているが、キャリッジがキャップ位置にない場所で停止した場合には、キャリッジのズレを防止する為、ＤＣモータに保持トルク発生用のモータ駆動を行い、キャリッジズレを防止することとなり、ＤＣモータに大きな駆動電流を印加することとなっていた。一方、本発明は、ブレーキ機構を使用することにより、キャリッジ停止時にモータを駆動せずにキャリッジの保持が可能となる。そのため、ＤＣモータに大きな駆動電流を印加せずにキャリッジ停止時にキャリッジを保持することができる。

キャリッジを主走査方向に移動することにより印刷を行う画像形成装置では、キャリッジをＤＣモータにより駆動することで印刷を行うが、図６で説明したように、ＤＣモータの駆動には、加速期間、定速期間、減速期間があり、減速期間ではＤＣモータを加速、定速期間に対して逆回転して減速を行う。しかし、この駆動方式では、キャリッジの質量とモータ駆動能力により減速時間が決定され、質量の大きなキャリッジを短時間で停止するには、非常に大きな駆動能力を持つモータが必要となる。また、モータを減速する際の逆回転駆動により、大きな発熱が発生しモータの寿命を縮めてしまう。一方、本発明においては、キャリッジの減速，停止期間においてブレーキ機構を使用することにより、キャリッジ停止時のモータ逆回転電流を削減し、それによるモータ発熱の低減とモータ長寿命化および製品寿命の長寿命化を実現することができる。

また、ＤＣモータは停止時には保持トルクを持たない為、外部からの振動などでキャリッジがずれてしまうことが考えられる。振動などによるキャリッジのズレを防ぐ為には、記録ヘッドにキャッピングを行う事でキャリッジを固定するか、図７に示すように、ＤＣモータを一定周期（Ｔ_０）で短時間駆動し、保持トルクを発生させるなどの手段が必要となる。しかし、これらの方法でキャリッジを保持する場合、キャップ位置以外での保持ができない事や、ＤＣモータの起動電流が巻き線抵抗だけで決まる事による大電流が発生する等の問題がある。一方、本発明は、キャリッジ停止時のキャリッジ保持に、ブレーキ機構を使用することにより、キャリッジ停止時にモータを駆動せずにキャリッジの保持が可能となり、振動などの影響によるキャリッジズレを防止することが可能となる。

図３は、本発明によるキャリッジ動作シーケンスを説明するための図で、図３（Ａ）は従来のキャリッジ駆動例を示し、図３（Ｂ）は本発明によるキャリッジ駆動例を示す。また、Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３はキャリッジ往路移動での加速期間，定速期間，減速期間を、Ｔ_１′，Ｔ_２′，Ｔ_３′はキャリッジ復路移動での加速期間，定速期間，減速期間を示し、図示のように、キャリッジ減速期間Ｔ_３，Ｔ_３′の短縮により、キャリッジ駆動時間をＴ_Ｓ時間短縮する事ができ、印刷の高速化が実現できる。

キャリッジ１０が減速位置に移動した時、ＤＣモータ１５の駆動を停止すると同時に、コイル駆動回路３を最大駆動でＯＮし、コイル２に通電する。コイル２は電磁力を発生し、磁性体のシャフト１１に渦電流を発生し、キャリッジ１０にブレーキをかける。ＤＣモータ１５は逆回転駆動による制動を行わないことから、ＤＣモータ１５に鉄損が発生せず、発熱が減少する為、発熱による寿命の減少を回避できる。更には、キャリッジ１０が停止した時、コイル２に駆動電流を流すことでキャリッジ１０はシャフト１１に固定され、キャリッジ１０の位置がずれることを防止することができる。

図４は、本発明の他の実施形態を示す図で、この画像形成装置は、ブレーキ機構として、図４（Ａ）に示すように、シャフト１１に接触してキャリッジ１０を減速又は停止する接触手段３０を備える。この接触手段３０は、図４（Ｂ）に詳細に示すように、コイル３４、制動棒３２、筐体３８を有する。制動棒３２は、コイル３４中に挿入されており、コイルへの電流の印加によりコイル３４中を往復する。筐体３８は、コイル３４及び制動棒３２を収容する。コイル３４に電流を印加することにより、制動棒３２がシャフト１１に接触する方向に移動してシャフト１１に接触し、キャリッジ１０を減速する。制動棒３２の先端には弾性体３６が設けられており、制動棒３２がシャフト１１に接触したときに、シャフトと制動棒３２との間に摩擦力が発生するようにする。

本発明による画像形成装置の一実施例を説明するための要部概略構成図である。本発明によるキャリッジの駆動動作シーケンスを示す図である。本発明によるキャリッジの移動動作を従来のキャリッジ移動動作と比較して説明するための図である。本発明による画像形成装置の他の実施形態を説明するための図である。本発明が適用される画像形成装置の一例を説明するための要部概略構成図である。キャリッジの主走査方向における速度（図６（Ａ））と、ＤＣモータに流すモータ電流（図６（Ｂ））との関係を示す図である。ＤＣモータを定位置に保持するためのトルクを発生させる一例を説明するための図である。

符号の説明

１…記録ヘッド（インクジェット噴射ヘッド）、２…コイル、３…コイル駆動回路、１０…キャリッジ、１１…シャフト、１２…キャリッジ駆動ベルト、１３…駆動プーリ、１４…従動プーリ、１５…ＤＣモータ、２０…被記録媒体、３０…接触手段、３２…制動棒、３４…コイル、３６…弾性体、３８…筺体。

Claims

液滴を被記録媒体に吐出することにより被記録媒体上に画像を形成する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを搭載するキャリッジと、
前記キャリッジを駆動して被記録媒体上を往復させる駆動手段とを備え、
前記キャリッジは、前記キャリッジの移動を制御する制御手段を有すること
を特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記キャリッジを減速又は停止するブレーキ機構を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記駆動手段は、ＤＣモータを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記キャリッジは、磁性体のシャフトに沿って被記録媒体上を往復し、
前記ブレーキ機構は、前記シャフトの周囲に配されたコイルを有する電磁石を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記キャリッジは、シャフトに沿って被記録媒体上を往復し、
前記ブレーキ機構は、前記シャフトに接触して前記キャリッジを減速又は停止する接触手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記被記録媒体に記録すべき画像を読み取る読取装置を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。