JP2006218756A

JP2006218756A - 記録装置

Info

Publication number: JP2006218756A
Application number: JP2005034648A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Takada; 豊高田
Original assignee: Canon Finetech Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2006-08-24

Abstract

【課題】光学式エンコーダにおいては、その特性上、例えば、スケールやリニアスケールセンサにゴミ、埃などの不純物が付着してしまった場合などにおいて、正しく、スケール縞を検出することが出来なくなることがあった。多くの場合は、A相信号もしくはB相信号のいずれかのパルスが、一時的に出力されないといった現象が発生し、そうなると、キャリッジが往復するごとに、キャリッジの検出位置が徐々にずれていってしまう。
【解決手段】キャリッジ移動中の移動方向反転回数を計測し、移動が終了したら反転回数に応じてキャリッジの位置カウンタ値を補正するようにした。又反転回数が検知された場合、メッセージを送出し、リニアスケールのクリーニングを促す。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録ヘッドを搭載したキャリッジを有する記録装置に関する。

インクジェットプリンタは記録ヘッドを搭載したキャリッジを左右に往復移動させることにより用紙上に画像を記録する。

近年高画質化が急速に進み、キャリッジの高精度な位置検出が必要となってきている。旧来では例えばキャリッジを駆動するキャリッジモータ軸にロータリエンコーダを結合させて精度良く制御する方法も考えられたが、この方法では記録ヘッドが搭載されたキャリッジ自体の用紙に対する位置の誤差を所望の範囲に収めることは難しい。

従って、近年では移動中のキャリッジ位置を数十μ程度の分解能で検知可能なフィルム状のリニアスケールをキャリッジ移動範囲のほぼ全幅に渡って装着したものが一般的となり、更に安定した高画質の画像が得られるようになった。
但し、インクジェットプリンタでは記録ヘッドがもつ多数の微細な吐出ノズルからインクを高速に吐出させるため、これらのインクの一部は霧状（インクミスト）になってプリンタ内部に飛散する。

一方リニアスケールは正確に位置検知するためにより記録ヘッドの近傍に装着するのが好ましいので、長期間になると紙粉等を媒体として累積的に付着することが避けられない。

するとリニアスケールセンサ出力には部分的にパルスの欠けや欠落が生じる場合が考えられ、記録するための同期が崩れる。それを防ぐために直前数個分のリニアスケールセンサ出力パルスのパルス間隔を平均化して次の記録開始信号（同期化信号）を回路的に生成して画質を維持する方法も提案されている。
（例えば特許文献１）

特開２００３−１７５６５０（７〜８頁、図１２）

しかしながら、上記特許文献による方法ではキャリッジの定速領域においてはほぼ理想的な補正が出来、記録は安定するが、以外の領域では多少難点がある。特にキャリッジの加速開始直後、或いは減速区間の終了付近においてはリニアスケールセンサの出力パルス周期は不安定で、且つ回転方向も激しく変わることがあり得る。従ってこれらの領域では不必要な補正パルスが挿入され、結果、キャリッジ位置カウンタ出力値と、実際のキャリッジ位置との不整合がおきる懸念がある。

又、定速区間においても位置パルスを挿入するような補正が行なわれた場合エンコーダ部にはミスト等による異常が発生しつつあると言える為、継続的に補正動作を繰り返し実行することは好ましくなく記録装置は何らかの警報を出力すべきである。

上記課題に鑑みて本発明は為されたもので、本発明によればインクミスト等によってキャリッジのリニアスケールを介するセンサ出力の異常が顕在化した時に、適切な補正を実行しつつ早期に警報を出力することにある。

上記課題を解決するため、本発明は次の手段を実施した。

即ち、
記録ヘッドを搭載するキャリッジと前記キャリッジの移動速度と位置を検知するためのリニアスケール、リニアスケールセンサ、及びキャリッジ位置を示すキャリッジ位置カウンタを有する記録装置において、
前記キャリッジの移動時に移動方向の反転回数を計測する反転カウンタと、前記反転カウンタの値により前記キャリッジ位置カウンタの値を補正する位置カウンタ補正手段を更に具える。

更に本発明の記録装置は前記反転カウンタの値が所定値を超えたら前記リニアスケールをクリーニングすべき旨の警報を送出することを特徴とする。

本発明を実施するための最良の形態について、以下に図を用いて説明する。

図１は、本発明を実施した記録装置のキャリッジ部を示す外観斜視図である。

不図示の記録ヘッドと記録ヘッド上部に具えたインクカートリッジ１０３を搭載したキャリッジ１０２は、キャリッジモータ１０１を駆動源としてモータ軸１０５に懸けられたベルト１０６を介して図の矢印左右方向に移動可能で、用紙１１０に対する位置決めはガイドシャフト１０７とガイド部１０８にて行なわれる。

キャリッジ１０２の上部はスライド部材１０９上をスライドする。

２０１はフィルム状のリニアスケールで水平方向のキャリッジ位置検知と移動速度検知に用いるもので、その詳細は後述する。

用紙１１０上に記録された印字済み部分１１１は不図示の搬送モータにて、矢印搬送方向手前側に間欠的に排出される
図２はキャリッジ上に搭載されるリニアスケールセンサ２００と、キャリッジの移動方向全幅に渡って記録装置本体（固定）側に具えられたリニアスケール２０１との相関を示す図である。

リニアスケール２０１は直線的なフィルム状に形成され、透明部２０２と遮光部２０３の格子縞が連続している。

透明部２０２と遮光部２０３各一周期のピッチは例えば84.6 [μm]（300 [dpi] 相当）で記録ヘッドによる記録分解能が1200 [dpi] とすれば4 [dot] 分に相当することになる（dpi : dot／inch）。以降一周期のピッチを位相で360°とも称する。

一方、可動側のキャリッジ上に搭載されるリニアスケールセンサ２００は赤外ＬＥＤ等の発光素子２０４とフォトダイオード等による２つの受光素子Ａ（２０７）、及び受光素子Ｂ（２０８）を具え、更に各々の受光素子直前には受光用スリット２０５、２０６を夫々具えている。

各受光用スリットの透明部と遮光部一周期分のピッチはリニアスケール２０１と等しくやはり84.6 [μm]（300 [dpi] 相当）であるが、2つの受光スリット２０５、２０６のリニアスケール２０１に対する相対的な位置は図に示す如く透明部と遮光部一周期分のピッチ：360°の１／４、つまり90°位相がずれている。

この位相のずれが受光素子Ａ（２０７）、受光素子Ｂ（２０８）の出力に現れることを利用してキャリッジ位置と、移動方向も含めたキャリッジ速度を検知できる。

図３にキャリッジ１０２の制御に関わる駆動制御部の電気的なブロック図を示す。

ＣＰＵ３０１はＲＯＭ３０２に記憶された記録装置の制御プログラムに基づき本発明のキャリッジ制御を含み、記録装置全般の制御を掌る。ＣＰＵ３０１は一時的なデータを記憶するための作業用メモリとしてＲＡＭ３０３も使用する。キャリッジモータ１０１は例えばブラシレスのＤＣサーボモータを選択する。キャリッジモータ１０１は電機子位置検知用のホール素子３１２を内蔵しモータドライバ部３１１に出力をフィードバックする。

リニアスケール２０１とキャリッジ上に搭載されたリニアスケールセンサ２００の出力３０４はサーボロジック回路３００にフィードバックされ、エッジ生成回路３０５にて所要のエッジ信号が生成される。

生成されたエッジ信号はキャリッジモータ１０１の回転方向を指す回転方向ラッチ３０７、パルス間隔カウンタ３０６に送られ更に、キャリッジの現在位置を指し示すキャリッジ位置カウンタ３０８、回転方向の反転回数を計測する反転カウンタ３２０等、本発明に関わる回路に伝達される。これらのカウンタ３０６、３２０、及び３０８の出力はＣＰＵ３０１からほぼリアルタイムに読み出しできる。

パルス間隔カウンタ３０６の出力はリニアスケールセンサ２００の出力の各エッジ〜エッジ間間隔（時間）に相当しているので、ＣＰＵ３０１はパルス間隔カウンタ３０６の出力を読み出した後、図５に示すパルス間隔〜キャリッジ移動速度変換テーブル５００により移動速度に変換する。５０１は禁止領域で、通常動作時には現れない高速度領域を示す。

尚、パルス間隔〜キャリッジ移動速度への変換は上記の変換テーブルを使用せず、ＣＰＵ３０１の浮動小数点演算によりパルス間隔カウンタの値からその逆数に相当する移動速度を求める方法でも良い。

再び図３に戻り説明する。得られたキャリッジ速度と目標速度の差によってモータドライバ３１１の駆動ＯＮデューティがＣＰＵ３０１によってＰＷＭ回路３１０に書き込まれる。同時に駆動すべき方向を指示する値も指示方向ラッチ３０９に書き込まれる。

操作パネル３２１には電源ＯＮ／ＯＦＦキーやオンライン／オフラインの切り替えスイッチの他、記録装置の状態、警報等の表示するための表示器３２２も含む。

次に図４を使用して、上記サーボロジック回路３００の内、本発明に関わる部分の詳細な内容を説明する。

図４ａのＡ、Ｂはリニアスケールセンサ２００の出力で２組のシフト・レジスタ回路４０１〜４０４によって同期化される。

これら同期化出力によって、例えばキャリッジ１０２が右方向に移動時にはＢ信号の方がＡ信号に対して９０°位相が進み、図４ｃに示すような波形がセレクタ４０６の出力に現れる。

一方、キャリッジ１０２が左方向に移動時にはＡ信号の方がＢ信号に対して９０°位相が進み、図４ｂに示すような波形が今度はセレクタ４０５の出力に現れる。尚図４ｃ、４ｂのＡ1に対するＡ2及びＢ1に対するＢ2の遅れは各々システムクロック（ＣＬＫ）1個分、つまりシステムクロックが２０[MHz]であれば、５０[nsec]である。

従って回転方向ラッチ３０７はキャリッジ１０２が右方向に移動時にはLow、左方向移動時にHighを出力し、キャリッジ位置カウンタ３０８のカウントＵｐ、Down信号として供給する。

右方向移動時生成されるパルス列４０８、又は左方向移動時生成されるパルス列４０７はゲート４０９を介してキャリッジ位置カウンタ３０８のカウントイネーブル入力として供給されると同時にパルス間隔カウンタ３０６出力のレジスタ４１０へのロード信号、及びパルス間隔カウンタ３０６のクリヤ信号にも使用される。パルス間隔カウンタのカウント用クロック（Ｖ-ＣＬＫ）はシステムクロックより低い値、例えば2[MHz]程度でも充分であろう。

レジスタ４１０には常に最新のパルス間隔値がロードされる。

回転方向ラッチ３０７の出力はＤ-ＦＦ４１１、ＥＸＮＯＲゲート４１２により回転方向が反転する毎に反転カウンタ３２０のカウントイネーブル信号として供給される。反転カウンタ３２０のクリヤ（ＳＴＯＰ＿）は不図示のレジスタによりＣＰＵ３０１が任意に設定できる。

図６にキャリッジ１０２の標準的な速度プロファイルを示す。横軸は経過時間を示す。

通常、加速開始時から定速時の指示速度を指定するが、減速時には等加速度での減速が望ましいので指示速度はキャリッジ位置毎に細かに指示速度を指定する。高画質の画像を得るためにはキャリッジ１０２の定速区間で印字することが望ましい。

図７ではリニアスケール２０１のある部分にインクミスト７０１が付着した場合のイメージ図を示す。

固定されたリニアスケール２０１のインクミスト７０１付着部をリニアスケールセンサ２００が通過するとキャリッジ位置カウンタ３０８の推移は正常な状態（図８ａ）の８０２の値（８）に比較して
リニアスケールセンサ２００のパルス欠けや抜けが生じることが予想され、図８ｂに示す様にキャリッジ位置カウンタ３０８の出力に狂いが生じてしまう。

即ちリニアスケールセンサ２００のＢ相出力の1パルス分欠落によって。位置カウンタ３０８の値は４から一旦３にカウントダウンし、再度Ｕｐカウントして最終的に８０４の値（４）となって狂いが生じた。

ミスト７０１近傍をキャリッジ１０２上に備えたリニアスケールセンサ２００が通過した時の別な推移を図９で説明する。つまりミスト７０１近傍を通過した場合には、リニアスケールセンサ２００のＡ相、Ｂ相共にパルス欠けや抜けが生じることが予想され、正常な状態（図９ａ）の最終位置カウンタ値：１６に比較して、Ｄｏｗｎカウント２回の影響を受けて最終位置カウンタ値：８と狂いが生じた。

上記のような不良に対する本発明による補正の方法を、図１０によって説明する。

正常な場合を示す図１０ａは図９ａと変わらないので説明は省略する。本発明による反転カウンタの値も０のまま変化はない。

さてミストによる影響を受けたキャリッジ位置カウンタ３０８の値も図９ｂと変わらず最終的に８と狂いは同じであるが、本発明による反転カウンタ３２０の値は回転方向ラッチ３０７の出力反転（回転方向の反転）が４回生じたので最終的に４を指している。

これら２つのカウンタの読み出し結果からＣＰＵ３０１は次の演算を実行する。

キャリッジ位置カウンタの値＋（反転カウンタの値＊２）
つまり、この例の場合
８＋（４＊２）＝１６
という値に補正され、ＣＰＵ３０１はこの結果を不図示のロード回路によりキャリッジ位置カウンタ３０８にロードする。
＜好ましい補正＞
反転カウンタによるキャリッジ位置カウンタの補正のより好ましい補正方法について説明する。

キャリッジ１０２の加速開始直後や減速区間の後半では駆動ベルト等の影響もあり正常であっても回転方向の逆転現象は起こり得るので、これらの現象を反転カウンタで捉えてはならない。

従ってＣＰＵ３０１から反転カウンタによる監視の開始は加速終了から定速に移行する区間、即ち図６の６０１近傍とし、且つ反転カウンタ３２０の読み出しは定速から減速開始する領域、即ち図６の６０２に示す近傍であることが望ましい。補正、及びロードの必要が生じた場合にはキャリッジ１０２が停止後行なう。

以上の動作の内、ＣＰＵ３０１の行なうべきキャリッジ位置カウンタ値の補正処理動作に関して図１１のフローで説明する。

キャリッジ１０２の加速が開始され（１１０１）、加速期間が終了すると（１１０２-Yes）、ＣＰＵ３０１は反転カウンタの零クリヤを解除して反転カウンタによるカウント準備する（１１０３）。

そして定速区間の移動が終了した時に（１１０４-Yes）反転カウンタの出力値を読み出す（１１０５）。

反転カウンタの出力値が零なら（１１０６-Yes）異常はなしと判断し補正なしにて終了する。

もしも否なら（１１０２-No）補正は必要となり、
反転カウンタの出力値＊２＝ｎ
を演算し、ＲＡＭ３０３に保存する（１１０７）。

やがてキャリッジが停止したら（１１０８-Yes）、キャリッジ位置カウンタ３０８の値を読み出し、この値：ＮをＲＡＭ３０３に保存（１１０９）、次にキャリッジの移動方向の履歴が右であったなら（１１１０-Yes）（Ｎ＋ｎ）をキャリッジ位置カウンタにロードし（１１１１）、一方キャリッジの移動方向の履歴が左であったならDown カウント方向なので（Ｎ−ｎ）をキャリッジ位置カウンタにロードする（１１１２）。

そして、これらの場合にはそのまま放置して次に又記録動作させると画質に影響するかもしれない旨のメッセージを操作パネル３２１上の表示器３２２で表示し（１１１３）、処理を終了する。

本発明は記録ヘッドを搭載するキャリッジの移動によって記録動作する記録装置、とりわけ大判プリンタの如く高画質で且つ比較的印字デューティの高い記録装置に利用可能である。

本発明を実施した記録装置のキャリッジ部外観斜視図である。リニアスケールとセンサを説明する図である。本発明を実施したキャリッジ制御系のブロック図である。サーボロジック回路の詳細を示す図である。パルス間隔〜キャリッジ移動速度への変換表を示す図である。経過時間とキャリッジ速度のプロファイルを示す図である。リニアスケールにインクミストが付着したイメージ図である。正常時と異常時の位置カウンタの変化を比較する図である。正常時と異常時の別な位置カウンタの変化を比較する図である。本発明による位置カウンタと反転カウンタの変化を比較する図である。本発明の記録装置ＣＰＵの処理を示す動作フローである。

符号の説明

１０１搬送モータ
１０２キャリッジ
１０３インクカートリッジ
１０６ベルト
１１０用紙（記録媒体）

２００リニアスケールセンサ
２０１リニアスケール
２０４発光素子
２０５受光スリットＡ
２０５受光スリットＢ
２０５受光素子Ａ
２０５受光素子Ｂ

３０１ＣＰＵ
３０２ＲＯＭ
３０３ＲＡＭ
３０５エッジ生成回路
３０６パルス間隔カウンタ
３０７回転方向ラッチ
３０８キャリッジ位置カウンタ
３２０反転カウンタ
３２１操作パネル
３２２表示器

５００パルス間隔〜速度変換曲線（テーブル）
７０１インクミスト

Claims

記録ヘッドを搭載するキャリッジと前記キャリッジの移動速度と位置を検知するためのリニアスケール、リニアスケールセンサ、及びキャリッジ位置を示すキャリッジ位置カウンタを有する記録装置において、
前記キャリッジの移動時に移動方向の反転回数を計測する反転カウンタと、前記反転カウンタの値により前記キャリッジ位置カウンタの値を補正する位置カウンタ補正手段を更に具えることを特徴とする記録装置。
前記反転カウンタによる反転回数の計測は前記キャリッジの等速度領域の近傍であることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記反転カウンタの値が所定値を超えた場合、前記リニアスケールの異常に関するメッセージを送出するメッセージ送出手段を有することを特徴とする請求項１及び２に記載の記録装置。
前記キャリッジ位置カウンタのカウント値の増加方向に移動時には前記反転カウンタの値を加え、前記キャリッジ位置カウンタのカウント値が減少方向に移動時には前記反転カウンタの値を減算し、補正することを特徴とする請求項１及び２に記載の記録装置。