JP2006289880A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットプリンタにおいて、低コストでありながらもプリント品質とプリント速度の両立を図る。
【解決手段】キャリアの速度が所定の第１閾値よりも高いとき、モータ制御部は、リニアエンコーダから所定の時間に出力されるパルス信号のカウント数に基いてキャリアの位置を算出する。一方、キャリアの速度が所定の第１閾値よりも高いとき、モータ制御部は、リニアエンコーダから１周期のパルス信号が出力される間にクロック信号発生部から出力される基準クロック信号のカウント数に基いてキャリアの位置を算出する。これにより、キャリアが停止寸前であっても、プリント速度を低下させることなく、キャリアの位置を正確に算出することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクカートリッジを支持しつつ主走査方向に搬送するキャリア、及び記録紙をＤＣモータによって駆動し、記録ヘッドからインクを吐出させて画像を形成するインクジェットプリンタに関するものである。

インクジェットプリンタにおいては、主走査方向に往復して移動可能なキャリアによってインクカートリッジが搬送され、その往復移動に連動させてインクカートリッジに設けられている記録ヘッドを制御することにより、記録紙に画像が形成される。そのため、キャリアの停止位置の変動が大きくなると、記録ヘッドの位置と吐出タイミングとの関係にずれが生じ、プリント品質が低下することがある。また、プリント品質を高めるためには、主走査方向においてキャリアの停止精度の向上させると共に、副走査方向において記録紙の停止精度を向上させる必要がある。

ところで、近年のインクジェットプリンタのキャリアの駆動には、主としてコストダウンの要請からＤＣモータが用いられている。このようなＤＣモータは安価である反面、ステップモータのように単独ではキャリアの位置制御ができない。そこで、キャリアの駆動にＤＣモータを用いる場合には、キャリアの位置を検出するためのリニアエンコーダが併用されている。また、記録紙のフィード駆動にも、上記と同様に、ＤＣモータがロータリエンコーダと共に用いられている。

上述したように、キャリアの位置は、リニアエンコーダからの出力信号（パルス信号）に基いて制御されるが、キャリアが極低速で走行している場合には、リニアエンコーダから出力されるパルス信号の周期が長くなる。従って、リニアエンコーダから単位時間内にパルス信号が出力されなくなり、キャリアの停止位置を正確に制御できなくなる。

そこで、このような問題を解決するために、特許文献１には、単位時間内に出力されるパルス信号をカウントするのではなく、パルス信号の１周期中に出力される基準クロック信号をカウントすることにより、低速走行時におけるキャリアの位置を正確に検出できるようにしたインクジェットプリンタが示されている。
特開平９−３００４６号公報

しかしながら、上記特許文献１に示されたプリンタのように、パルス信号の１周期中に出力される基準クロック信号をカウントして処理する構成にあっては、モータの動作を制御するモータ制御部の処理負担が大きくなり、モータ制御部の処理能力のうち大部分が上記基準クロック信号の処理に占有されることとなる。その結果、プリント速度が低下するという弊害が生じてしまう。もっとも、モータ制御部に処理能力の高いＣＰＵを採用することにより、プリント速度の低下を最小限に留めることも可能ではあるが、このような処理能力の高いＣＰＵは、部品コストが嵩むことから、コンシューマ向けの低コストなインクジェットプリンタに採用できない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、低コストでありながらもプリント品質とプリント速度の両立を図ることができるインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、インクを貯蔵するインクタンク及びこのインクタンクに貯蔵されたインクを吐出して記録紙に画像を形成する記録ヘッドを有するインクカートリッジと、このインクカートリッジを支持すると共に、記録紙の搬送方向に略直交する方向に搬送するキャリアと、このキャリアを駆動するための第１ＤＣモータと、この第１ＤＣモータの駆動力をキャリアに伝達する第１駆動力伝達手段と、第１ＤＣモータ及び第１駆動伝達手段によって駆動されたキャリアの位置を検出するためのリニアエンコーダと、記録紙を搬送するための駆動力を発生するための第２ＤＣモータと、この第２ＤＣモータの駆動力をキャリアに伝達する第２駆動力伝達手段と、第２ＤＣモータ及び第２駆動力伝達手段によって駆動された記録紙の位置を検出するためのロータリエンコーダと、リニアエンコーダ及びロータリエンコーダから出力された信号に基いて第１ＤＣモータ及び第２ＤＣモータを制御するモータ制御手段と、このモータ制御手段に対して基準クロック信号を出力するクロック信号出力手段とを備えたインクジェットプリンタにおいて、モータ制御手段は、リニアエンコーダから出力された信号に基いてキャリアの位置及び速度を算出すると共に、ロータリエンコーダから出力された信号に基いて記録紙の位置及び速度を算出し、キャリアの速度が第１閾値よりも高いとき、所定の第１時間内にリニアエンコーダから出力されるパルス信号をカウントし、そのパルス信号のカウント数に基いてキャリアの位置を算出し、キャリアの速度が第１閾値よりも低いとき、リニアエンコーダから１周期のパルス信号が出力される間にクロック信号出力手段から出力される基準クロック信号をカウントし、その基準クロック信号の数に基いてキャリアの位置を算出し、記録紙の搬送速度が第２閾値よりも高いとき、所定の第２時間内にロータリエンコーダから出力されるパルス信号をカウントし、そのパルス信号のカウント数に基いて記録紙の位置を算出し、記録紙の搬送速度が第２閾値よりも低いとき、ロータリエンコーダから１周期のパルス信号が出力される間にクロック信号出力手段から出力される基準クロック信号をカウントし、その基準クロック信号の数に基いて記録紙の位置を算出し、これにより、モータ制御手段の処理負担を増大させることなく、キャリア及び記録紙の停止位置の精度を高め、プリント品質の向上を図るものである。

請求項２の発明は、インクを貯蔵するインクタンク及びこのインクタンクに貯蔵されたインクを吐出して記録紙に画像を形成する記録ヘッドを有するインクカートリッジと、このインクカートリッジを支持すると共に、記録紙の搬送方向に略直交する方向に搬送するキャリアと、キャリア又は記録紙を駆動するためのＤＣモータと、このＤＣモータによって駆動されたキャリア又は記録紙の位置を検出するためのエンコーダと、このエンコーダから出力された信号に基いてＤＣモータを制御するモータ制御手段と、このモータ制御手段に対して基準クロック信号を出力するクロック信号出力手段とを備えたインクジェットプリンタにおいて、モータ制御手段は、エンコーダから出力された信号に基いてキャリア又は記録紙の位置及び速度を算出し、キャリア又は記録紙の速度が所定の閾値よりも高いとき、所定の時間内にエンコーダから出力されるパルス信号をカウントし、そのパルス信号の数に基いてＤＣモータを制御し、キャリア又は記録紙の速度が閾値よりも低いとき、エンコーダから１周期のパルス信号が出力される間にクロック信号出力手段から出力される基準クロック信号をカウントし、その基準クロック信号の数に基いてＤＣモータを制御し、これにより、モータ制御手段の処理負担を増大させることなく、キャリア及び記録紙の停止位置の精度を高め、プリント品質の向上を図るものである。

請求項１の発明によれば、キャリアの速度が第１閾値よりも高いとき、すなわちリニアエンコーダから出力されるパルス信号の周期が短いときは、所定の第１時間内に多数のパルス信号が出力されるため、そのカウント数に基いてキャリアの位置を正確に算出することができる。このとき、モータ制御手段によるパルス信号のカウント処理は、比較的負担が小さいので、プリント速度を低下させることはない。

一方、キャリアの速度が第１閾値よりも低いとき、すなわちリニアエンコーダから出力されるパルス信号の周期が長いときは、第１時間内に十分な個数のパルス信号が出力されないため、キャリアの位置を正確に算出することができない。そこで、このような場合には、リニアエンコーダから１周期のパルス信号が出力される間にクロック信号出力手段から出力される基準クロック信号のカウント数に基いてキャリアの位置を算出する。これにより、キャリアが停止寸前のとき、すなわち、第１時間内にリニアエンコーダからパルス信号が十分に出力されないようなときであっても、キャリアの位置を正確に算出することができる。また、基準クロック信号は、上記リニアエンコーダから出力されるパルス信号に比べて周期が短いため、カウント処理はモータ制御手段の負担を大きくする傾向にあるが、キャリアが停止寸前の状態では、記録ヘッドからのインクの吐出動作等は実行されないので、モータ制御手段は上記カウント処理を優先的に行うことができる。従って、基準クロック信号のカウント処理がプリント速度に及ぼす影響もほとんどない。

また、上記と同様に、記録紙の搬送速度が第２閾値よりも高いとき、すなわちロータリエンコーダから出力されるパルス信号の周期が短いときは、該パルス信号のカウント数に基いて、プリント速度を低下させることなく、記録紙の位置を正確に算出することができる。一方、記録紙の搬送速度が第２の閾値よりも低いとき、すなわちロータリエンコーダから出力されるパルス信号の周期が長いときは、ロータリエンコーダから１周期のパルス信号が出力される間にクロック信号出力手段から出力される基準クロック信号のカウント数に基いて記録紙の位置を算出する。これにより、上記と同様に、記録紙が停止寸前のときであっても、プリント速度を低下させることなく、記録紙の位置を正確に算出することができる。

また、上述したように、モータ制御手段の処理負担を増大させないので、モータ制御手段は、格段に高い処理能力を必要としない。従って、動作周波数の低い安価なチップを用いながらも、プリント品質とプリント速度の両立を図ることができる。

請求項２の発明によれば、キャリア又は記録紙の速度が所定の閾値よりも高いとき、すなわちエンコーダから出力されるパルス信号の周期が短いときは、該パルス信号のカウント数に基いて、プリント速度を低下させることなく、キャリア又は記録紙の位置を正確に算出することができる。一方、キャリア又は記録紙の搬送速度が所定の閾値よりも低いとき、すなわちエンコーダから出力されるパルス信号の周期が長いときは、エンコーダから１周期のパルス信号が出力される間にクロック信号出力手段から出力される基準クロック信号のカウント数に基いてキャリア又は記録紙の位置を算出する。これにより、上記と同様に、キャリア又は記録紙が停止寸前のときであっても、プリント速度を低下させることなく、キャリア又は記録紙の位置を正確に算出することができる。また、モータ制御手段の処理負担を増大させないので、モータ制御手段は、格段に高い処理能力を必要としない。従って、動作周波数の低い安価なチップを用いながらも、プリント品質とプリント速度の両立を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態によるインクジェットプリンタについて図面を参照して説明する。図１はインクジェットプリンタの構成を示している。インクジェットプリンタ１は、紙送りモータ（第２ＤＣモータ）２の駆動力を受け、給紙トレイ３に載置された記録紙Ｐを装置本体内に搬送する紙送り機構（第２駆動力伝達手段）４と、搬送された記録紙Ｐ１にインクを吐出する記録ヘッド５及び記録ヘッド５から吐出されるインクを貯蔵するインクタンク６を有するインクカートリッジ７と、インクカートリッジ７を挿脱自在に収容するキャリア８と、キャリア８を駆動するキャリア駆動モータ（第１ＤＣモータ）９と、キャリア駆動モータ９によって駆動されたキャリア８の位置及び速度を検出するためのリニアエンコーダ１０と、紙送りモータ２の回転から記録紙の位置及び速度を検出するためのロータリエンコーダ２０と、紙送りモータ２及びキャリア駆動モータ９の回転を制御するモータ制御部（モータ制御手段）１１と、所定のクロック信号を発生するクロック信号発生部（クロック信号発生手段）２１等を備えている。

キャリア８は、記録紙Ｐの搬送方向（副走査方向）に直交する主走査方向に配向されたシャフト１２によってスライド移動自在に支持され、ベルト１３（第１駆動力伝達手段）等を介して伝達されたキャリア駆動モータ９の駆動力によりスライド移動する。本実施の形態においては、キャリア駆動モータ９として、低コストなＤＣ（直流）モータを適用しており、キャリア８の位置は、キャリア８の可動領域に沿って設けられたリニアエンコーダ１０によって検出される。

リニアエンコーダ１０は、黒色及び白色の縞模様が形成された格子板と、この格子板に光を照射し、その透過光又は反射光を受光するフォトインタラプタ等を有している。格子板には、１／３００インチごとに黒色及び白色の縞模様が交互に形成されている。また、フォトインタラプタには、キャリア８の移動方向を検出するために２つの受光素子がキャリア８の移動方向すなわち主走査方向に１／６００インチの間隔を空けて設けられている。

図２は、リニアエンコーダ１０のそれぞれの受光素子から出力されるパルス信号を示している。一方の受光素子からは、位相Ａ信号が出力され、他方の受光素子からは、位相Ｂ信号が出力される。２つの受光素子は、主走査方向に１／６００インチの間隔を空けて設けられているので、位相Ａ信号と位相Ｂ信号とは、１／６００インチに相当する分だけ位相がずれている。本実施形態では、位相Ａ信号を用いてキャリア８の位置及び位相を算出するようにしているが、位相Ｂ信号を用いるようにしてもよい。

図３は、キャリア８をいずれか一の主走査方向に走査させたときの速度を示している。キャリア８は、当初、等加速度で駆動された後、等速度で駆動され、等加速度で減速されて停止する。等速度で駆動される領域において、記録ヘッド５からインクが吐出されて記録紙Ｐ１に画像が印刷される。本実施形態においては、キャリア８の位置を算出するための処理として２種類の処理を有しており、キャリア８の速度が所定の第１閾値よりも高いときと、低いときとで上記処理を使い分けるようにしている。例えば、位相Ａ信号において第１時間内（例えば、２ミリ秒）にカウントされたパルス数に基いてキャリア８の速度を算出しようとすると、１／１５０［インチ］／２［ミリ秒］＝３．３［インチ／秒］以下の速度ではパルスを検出できなくなり、キャリア８の位置及び位相を算出することができない。そこで、インクジェットプリンタ１においては、第１閾値として、３．３［インチ／秒］を用いて、それ以下では２ミリ秒内にカウントされたパルス数に基く算出方法は使用しないようにしている。

キャリア８の速度が所定の第１閾値よりも高い場合におけるキャリア８の位置を算出するための処理について図４を参照して説明する。この場合は、位相Ａ信号のパルス周期が短く、２ミリ秒の間に多数のパルスが出力されるため、モータ制御部１１は、パルスの立ち上がりエッジをカウントしてそのカウント数に基いてキャリア８の位置及び速度を正確に算出することができる。このとき、モータ制御部１１によるパルス信号のカウント処理は、比較的負担が小さいので、プリント速度を低下させることはない。

一方、キャリア８の速度が所定の第１閾値よりも低い場合におけるキャリア８の位置を算出するための処理について図５を参照して説明する。この場合は、位相Ａ信号のパルス周期が短く、２ミリ秒の間にパルス信号が出力されないため、キャリア８の位置を正確に算出することができない。そこで、モータ制御部１１は、位相Ａ信号の１周期の間にクロック信号発生部２１から出力される基準クロック信号（例えば、１［ＭＨｚ］）のカウント数に基いてキャリア８の位置を算出する。これにより、キャリア８が停止寸前のとき、すなわち、第１時間内にリニアエンコーダ１０から十分な個数のパルス信号が出力されないようなときであっても、キャリア８の位置を正確に算出することができる。また、基準クロック信号は、上記リニアエンコーダ１０から出力されるパルス信号に比べて周期が短い（１［マイクロ秒］）ため、カウント処理はモータ制御部１１の負担を大きくする傾向にあるが、キャリア８が停止寸前の状態では、記録ヘッド５からのインクの吐出動作等は実行されないので、モータ制御部１１は、上記カウント処理を優先的に行うことができる。従って、基準クロック信号のカウント処理がプリント速度に及ぼす影響もほとんどない。

以上はリニアエンコーダ１０を用いたキャリア駆動モータ９の制御についての説明であるが、ロータリエンコーダ２０を用いた紙送りモータ２の制御についても同様に適用することができる。この場合は、１／１５０インチの間隔で縞模様が形成されたロータリエンコーダ２０のロータ径を紙送りローラ径の４倍に設定すれば、ロータリエンコーダ２０の解像度は１５０×４＝６００［ｄｐｉ］となり、これに相当するパルス信号がロータリエンコーダ２０から出力されることになるが、第２時間（例えば、１［ミリ秒］）の間に出力されたパルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジをカウントすることにより、１／（６００×４）［インチ］／１［ミリ秒］＝０．４２［インチ／秒］以下の速度ではパルスを検出できなくなり、記録紙Ｐ１の位置及び位相を算出することができない。そこで、インクジェットプリンタ１においては、第２閾値として、０．４２［インチ／秒］を用いるようにしている。

以上のように、本実施形態のインクジェットプリンタ１によれば、キャリアの速度が第１閾値よりも高いとき、所定の第１時間内に多数のパルス信号が出力されるため、モータ制御部１１は、そのカウント数に基いてキャリアの位置を正確に算出することができる。このとき、モータ制御部１１によるパルス信号のカウント処理は、比較的負担が小さいので、プリント速度を低下させることはない。

一方、キャリア８の速度が第１の閾値よりも低いときは、モータ制御部１１は、リニアエンコーダ１０から１周期のパルス信号が出力される間にクロック信号発生部２１から出力される基準クロック信号のカウント数に基いてキャリア８の位置を算出する。これにより、キャリア８が停止寸前であっても、キャリア８の位置を正確に算出することができる。また、キャリア８が停止寸前の状態では、記録ヘッド５からのインクの吐出動作等は実行されないので、モータ制御部１１は、上記カウント処理を優先的に行うことができる。従って、基準クロック信号のカウント処理がプリント速度に及ぼす影響もほとんどない。

また、記録紙Ｐ１の搬送速度が第２閾値よりも高いときは、モータ制御部１１は、パルス信号のカウント数に基いて、プリント速度を低下させることなく、記録紙Ｐ１の位置を正確に算出することができる。一方、記録紙Ｐ１の搬送速度が第２の閾値よりも低いときは、モータ制御部１１は、ロータリエンコーダ２０から１周期のパルス信号が出力される間にクロック信号発生部２０から出力される基準クロック信号のカウント数に基いて記録紙Ｐ１の位置を算出する。これにより、上記と同様に、記録紙Ｐ１が停止寸前のときであっても、プリント速度を低下させることなく、記録紙Ｐ１の位置を正確に算出することができる。

また、上述したように、モータ制御部１１の処理負担を増大させないので、モータ制御部１１は、格段に高い処理能力を必要としない。従って、モータ制御部１１として動作周波数の低い安価なチップを用いながらも、プリント品質とプリント速度の両立を図ることができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくともキャリア８又は記録紙Ｐ１の速度が所定の閾値よりも低いとき、エンコーダから１周期のパルス信号が出力される間にクロック信号発生部２１から出力される基準クロック信号をカウントし、その基準クロック信号の数に基いてＤＣモータを制御してキャリア８又は記録紙Ｐ１を駆動する構成であればよい。

本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタの構成を示すブロック図。 リニアエンコーダから出力されるパルス信号を示す図。 キャリアをいずれか一の主走査方向に走査させたときの速度の推移を示す図。 第１時間内にリニアエンコーダから出力されるパルス信号を示す図。 リニアエンコーダから出力されるパルス信号と、その１周期中にクロック信号発生部から出力される基準クロック信号を示す図。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
２ 紙送りモータ
３ 給紙トレイ
４ 紙送り機構
５ 記録ヘッド
６ インクタンク
７ インクカートリッジ
８ キャリア
９ キャリア駆動モータ（ＤＣモータ）
１０ リニアエンコーダ
１１ モータ制御部（モータ制御手段）
２０ ロータリエンコーダ
２１ クロック信号発生部（クロック信号発生手段）

Claims (2)

1. インクを貯蔵するインクタンク及びこのインクタンクに貯蔵されたインクを吐出して記録紙に画像を形成する記録ヘッドを有するインクカートリッジと、このインクカートリッジを支持すると共に、記録紙の搬送方向に略直交する方向に搬送するキャリアと、このキャリアを駆動するための第１ＤＣモータと、この第１ＤＣモータの駆動力を前記キャリアに伝達する第１駆動力伝達手段と、前記第１ＤＣモータ及び第１駆動伝達手段によって駆動されたキャリアの位置を検出するためのリニアエンコーダと、前記記録紙を搬送するための駆動力を発生するための第２ＤＣモータと、この第２ＤＣモータの駆動力を前記キャリアに伝達する第２駆動力伝達手段と、前記第２ＤＣモータ及び第２駆動力伝達手段によって駆動された記録紙の位置を検出するためのロータリエンコーダと、前記リニアエンコーダ及びロータリエンコーダから出力された信号に基いて前記第１ＤＣモータ及び第２ＤＣモータを制御するモータ制御手段と、このモータ制御手段に対して基準クロック信号を出力するクロック信号出力手段とを備えたインクジェットプリンタにおいて、
   前記モータ制御手段は、
   前記リニアエンコーダから出力された信号に基いて前記キャリアの位置及び速度を算出すると共に、前記ロータリエンコーダから出力された信号に基いて前記記録紙の位置及び速度を算出し、
   前記キャリアの速度が第１閾値よりも高いとき、所定の第１時間内に前記リニアエンコーダから出力されるパルス信号をカウントし、そのパルス信号のカウント数に基いて前記キャリアの位置を算出し、
   前記キャリアの速度が第１閾値よりも低いとき、前記リニアエンコーダから１周期のパルス信号が出力される間に前記クロック信号出力手段から出力される基準クロック信号をカウントし、その基準クロック信号の数に基いて前記キャリアの位置を算出し、
   前記記録紙の搬送速度が第２閾値よりも高いとき、所定の第２時間内に前記ロータリエンコーダから出力されるパルス信号をカウントし、そのパルス信号のカウント数に基いて前記記録紙の位置を算出し、
   前記記録紙の搬送速度が第２閾値よりも低いとき、前記ロータリエンコーダから１周期のパルス信号が出力される間に前記クロック信号出力手段から出力される基準クロック信号をカウントし、その基準クロック信号の数に基いて前記記録紙の位置を算出し、
   これにより、前記モータ制御手段の処理負担を増大させることなく、前記キャリア及び記録紙の停止位置の精度を高め、プリント品質の向上を図ることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. インクを貯蔵するインクタンク及びこのインクタンクに貯蔵されたインクを吐出して記録紙に画像を形成する記録ヘッドを有するインクカートリッジと、このインクカートリッジを支持すると共に、記録紙の搬送方向に略直交する方向に搬送するキャリアと、前記キャリア又は記録紙を駆動するためのＤＣモータと、このＤＣモータによって駆動されたキャリア又は記録紙の位置を検出するためのエンコーダと、このエンコーダから出力された信号に基いて前記ＤＣモータを制御するモータ制御手段と、このモータ制御手段に対して基準クロック信号を出力するクロック信号出力手段とを備えたインクジェットプリンタにおいて、
   前記モータ制御手段は、
   前記エンコーダから出力された信号に基いて前記キャリア又は記録紙の位置及び速度を算出し、
   前記キャリア又は記録紙の速度が所定の閾値よりも高いとき、所定の時間内に前記エンコーダから出力されるパルス信号をカウントし、そのパルス信号の数に基いて前記ＤＣモータを制御し、
   前記キャリア又は記録紙の速度が前記閾値よりも低いとき、前記エンコーダから１周期のパルス信号が出力される間に前記クロック信号出力手段から出力される基準クロック信号をカウントし、その基準クロック信号の数に基いて前記ＤＣモータを制御し、
   これにより、前記モータ制御手段の処理負担を増大させることなく、前記キャリア及び記録紙の停止位置の精度を高め、プリント品質の向上を図ることを特徴とするインクジェットプリンタ。

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