JP2007175912A - プリンタの紙送り制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリアル型のプリンタにおいて、キャリッジ反転時間内において、要求される量の紙送りを実現するためのステッピングモータによる紙送り制御を提案すること。
【解決手段】シリアル型のロール紙プリンタ１では、インクジェットヘッド１４が搭載されているキャリッジ１５の反転時間内において、ステッピングモータからなる紙送りモータ１７を駆動して紙送りを行う。紙送りモータ１７は、要求される紙送り量に応じて選択したステップレートにより駆動制御される。例えば、紙送り量が４５ステップ以下の場合には定値駆動パターンＩが選択され、紙送り量が４６〜１８１ステップの場合には駆動パターンIIが選択され、それ以上の紙送り量の場合には駆動パターンIIIが選択される。ステッピングモータを用いて、少ない紙送り量から多い紙送り量までの紙送りを、キャリッジ反転時間内で行うことができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、印字ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に往復させながら印字を行うシリアル型のプリンタに関するものである。さらに詳しくは、ステッピングモータを用いたプリンタの紙送り制御方法に関するものである。

シリアル型のプリンタでは、印字ヘッドが搭載されているキャリッジをキャリッジモータにより主走査方向に往復移動させながら印字を行い、キャリッジが印字領域から外れた時点から逆向に移動を始めて再び印字領域に入るまでの反転時間を利用して、紙送りモータを駆動して必要量の紙送りを行っている。特許文献１にはかかるシリアル型のプリンタが開示されている。

紙送りモータとしてステッピングモータを用いる場合には、予め定められたステップレートに従ってステッピングモータが駆動される。この場合、ステッピングモータを定値駆動したのでは、キャリッジ反転時間内でのステップ数が限られてしまい、最大紙送り量が制限されてしまう。そこで、ステッピングモータを予め定めた加減速ステップレートにより加減速駆動して、キャリッジ反転時間内でのステップ数を増やし、最大紙送り量を上げるようにしている。この場合、加速ステップ数および減速ステップ数が定められているので、加速終了後から減速開始までの定速ステップ数を増減することにより、紙送り量の増減に対応している。
特開２００１−２２４１８９号公報

従来のステッピングモータによる紙送り制御においては、紙送り量が少ない場合には定速駆動のステップ数を減らすことにより対応している。したがって、最小紙送り量は定速ステップ数が零の場合であり、これよりも少ない量の紙送り、すなわち、加減速ステップ数の合計よりも少ないステップ数の紙送りを行うことができないという問題がある。また、加減速ステップレートが固定されているので、キャリッジ反転時間内における最大紙送り量も制限されるという問題点がある。

本発明の課題は、この点に鑑みて、キャリッジ反転時間内においてステッピングモータを用いて広範囲の紙送り量で紙送りを行うことのできるプリンタの紙送り制御方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のプリンタの紙送り制御方法は、印字ヘッドが搭載されたキャリッジを主走査方向に移動させながら印字を行い、当該主走査方向の印字動作の終了時点から、次の主走査方向の印字動作の開始時点までのキャリッジの反転時間内において、ステッピングモータからなる紙送りモータによって副走査方向に紙送りを行い、当該紙送り時には、要求される紙送り量に応じて、前記ステッピングモータのステップレートを変更することを特徴としている。

ここで、紙送り量に応じて複数のステップレートを予め設定しておき、要求される紙送り量に応じて、前記ステップレートの一つを選択し、選択した前記ステップレートにより前記ステッピングモータを駆動して紙送りを行うことができる。

また、前記ステップレートとして、定値駆動用のステップレートと、加減速ステップレートが異なる複数種類のステップレートとを用いることができる。

次に、本発明のプリンタは上記の方法により紙送り制御を行うことを特徴としている。

本発明では、要求される紙送り量、すなわち、そのために必要とされるステッピングモータの駆動ステップ数に応じて、ステッピングモータのステップレートを変更あるいは切り替えるようにしている。例えば、紙送り量が少ない場合には、加減速ステップ数の合計が少ないレートの低いものを採用してステッピングモータを駆動すればよい。逆に、紙送り量が多い場合には、加減速ステップ数の合計が多いレートの高いものを採用すればよい。したがって、本発明によれば、限られたキャリッジ反転時間内において、ステッピングモータを用いて広範囲の紙送り量で紙送りを行うことができる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したロール紙プリンタの実施の形態を説明する。

（全体構成）
図１はインクジェット式のロール紙プリンタの外観斜視図であり、図２はその開閉蓋を全開にした状態の外観斜視図である。これらの図を参照して説明すると、本例のロール紙プリンタ１は全体としてほぼ直方体形状をした外装ケース１ａを備えており、その前面には所定幅の記録紙排出口２が形成されている。記録紙排出口２の下側には排紙ガイド３が前方に突出しており、当該排紙ガイド３の側方には蓋開閉レバー４が配置されている。

外装ケース１ａにおける排紙ガイド３および蓋開閉レバー４の下側には開閉蓋５が取り付けられており、蓋開閉レバー４を操作して不図示の蓋ロック機構を解除して、排紙ガイド３を前方に引くと、図２に示すように、開閉蓋５が下端部を中心として前方にほぼ水平となるまで開く。開閉蓋５を開くと、プリンタ内部に形成されているロール紙収納部１１が開放状態となり、プリンタ前方からロール紙１２（図４参照）の交換作業などを行うことができる。

開閉蓋５の右隣にも開閉蓋６が取り付けられており、この開閉蓋６を開けると、インクカートリッジ装填部（図３参照）が開放状態となり、インクカートリッジ（図示せず）の交換などを行うことができる。開閉蓋５の左隣は操作面７となっており、ここには、ＬＥＤからなる状態表示ランプ、ペーパーフィードボタンなどが配列されている。

図３はロール紙プリンタ１における外装ケース１ａに内蔵されているプリンタ機構部を示す斜視図である。図４はプリンタ機構部をプリンタ前後方向に沿って切断した場合の概略縦断面図である。プリンタ機構部１０は、その幅方向の中央部にロール紙収納部１１を備えており、このロール紙収納部１１にはロール紙１２がプリンタ幅方向に向いた横置き状態で収納されるようになっている。ロール紙収納部１１の上側には、ヘッドユニット１３が水平に取り付けられている。

ヘッドユニット１３には、インクジェットヘッド１４が搭載されたキャリッジ１５と、このキャリッジ１５を往復移動させるためのキャリッジ移動機構１６と、紙送りモータ１７が搭載されている。キャリッジ移動機構１６は、キャリッジ１５をプリンタ幅方向（主走査方向）にガイドするキャリッジガイド軸４４と、キャリッジモータ４６と、タイミングベルト４７を備えている。タイミングベルト４７は、キャリッジガイド軸４４の後側近傍位置においてプリンタ幅方向に水平に架け渡されており、キャリッジ１５に連結固定さ
れている。

キャリッジモータ４６はＤＣモータであり、そのサーボ駆動制御のために、リニアスケール４８が配置されている。リニアスケール４８は、プリンタ幅方向に水平に延びているキャリッジガイド軸４４とタイミングベルト４７の間の上側近傍位置において、これらと平行に配置されている。リニアスケール４８におけるプリンタ後側に面する表面に、スリットパターン（図示せず）が形成されている。キャリッジ１５におけるガイド軸穴部１５ａの上側の部位にはホトセンサ４９が搭載されており、当該ホトセンサ４９は、キャリッジ１５が移動すると、リニアスケール４８の表面に沿って移動してスリットパターンを検出するようになっている。

次に、ロール紙収納部１１の左側には、インクカートリッジ装填部１８およびヘッドメンテナンスユニット１９が配置されている。下側に配置されているインクカートリッジ装填部１８には、その前面から、インクカートリッジ（図示せず）を装着可能である。例えば、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色のインクが充填されているインクカートリッジが装填可能である。上側に配置されているヘッドメンテナンスユニット１９は、公知のヘッドメンテナンスユニットと同様に、インクジェットヘッド１４のノズル面を払拭するためのワイパーおよびノズル面の各ノズルから吐出あるいは排出された廃インクを回収するための回収部（図示せず）が備わっている。

インクカートリッジ装着部１８に装着されたインクカートリッジのインクは、インクチューブ２０を介して、インクジェットヘッド１４に供給される。また、ヘッドメンテナンスユニット１９において回収された廃インクは不図示の廃インクチューブを介して、例えばインクカートリッジ内の廃インク回収部に回収されるようになっている。なお、ロール紙収納部１１の右側は基板装着部２２とされており、ここには、不図示の制御基板が装着されている。

次に、図４から分かるように、ロール紙収納部１１とヘッドユニット１３の間には、その後側の部位に、プリンタ前後方向に向けて記録紙ガイド２３が水平に配置されている。記録紙ガイド２３の前側には、一段高い位置においてプリンタ前後方向に向けてプラテンガイド２４が水平に配置されている。プラテンガイド２４の真上には、キャリッジ１５に搭載されたインクジェットヘッド１４が下向き状態で位置している。インクジェットヘッド１４のノズル面１４ａは、プラテンガイド２４の上面２４ａに対して一定のギャップで対峙しており、当該上面２４ａによって印字位置が規定されている。

印字位置を規定しているプラテンガイド２４と、記録紙ガイド２３との間には、第１紙送りローラ２５がプリンタ幅方向に水平に架け渡されている。第１紙送りローラ２５には下側から所定幅の第１紙押さえローラ２６が所定の押圧力で押し付けられている。第１紙送りローラ２５は紙送りモータ１７によって駆動される。本例の紙送りモータ１７はステッピングモータである。プラテンガイド２４における前端側の部位には、第２紙送りローラ２８が配置されている。第２紙送りローラ２８には、上側から第２紙押さえローラ２９が押し付けられている。

図４において太い一点鎖線で示すように、ロール紙収納部１１に収納されているロール紙１２から引き出された記録紙１２ａが、記録紙ガイド２３によってガイドされ、第１紙送りローラ２５および第１紙押さえローラ２６の間からプラテンガイド２４の上面２４ａ（印字位置）を経由して第２紙送りローラ２８および第２紙押さえローラ２９の間を通って記録紙排出口２から外部に引き出された状態にセットされる。

この状態で第１紙送りローラ２５および第２紙送りローラ２８が回転すると、記録紙１
２ａの搬送が開始される。記録紙１２ａの搬送に同期させて、キャリッジ１５を印字幅方向に移動させながらインクジェットヘッド１４を駆動して、印字位置（２４ａ）を通過する記録紙１２ａの表面に印字が行われる。

次に、記録紙排出口２には、鋏式の記録紙切断装置３０が配置されている。記録紙切断装置３０の固定刃３１は上向き状態で垂直に配置されており、その可動刃３２は下向きで垂直に配置されている。可動刃駆動機構３３によって可動刃３２がプリンタ幅方向の一方の端を支点として上下方向に旋回すると、固定刃３１との接触点がプリンタ幅方向に移動して、これらの間に位置する記録紙１２ａを幅方向に切断できる。記録紙１２ａに対する一連の印字が終了した後に、例えば、印字後の記録紙１２ａの部分を記録紙排出口２から所定長さだけ排出した状態で搬送を停止し、この状態で記録紙切断装置３０によって記録紙１２ａを切断すると、所定長さの印刷済みの記録紙片を発行できる。

（紙送り制御動作）
図５は本例のロール紙プリンタ１の制御系を示す概略ブロック図である。制御系は、マイクロコンピュータを備えた駆動制御部５０を中心に構成されており、この駆動制御部５０は、ホストコンピュータなどの上位機器５１からの印字指令および印字データの供給を受けて、紙送り動作および印字動作を実行する。駆動制御部５０には、ホトセンサ４９を含む各種のセンサの検出信号が供給され、これらに基づき、紙送りモータ１７およびキャリッジモータ４６をモータドライバ５２、５３を介して駆動制御し、また、インクジェットヘッド１４をヘッドドライバ５４を介して駆動制御する。

印字動作においては、キャリッジモータ４６によりキャリッジ１５を記録紙１２ａの幅方向（主走査方向）に向けて移動させながら、そこに搭載されているインクジェットヘッド１４により、例えば、一ライン分の印字動作を行う。一ライン分の印字動作が終了した後は、印字領域の外に移動したキャリッジ１５をそこに止め、紙送りモータ１７を駆動して副走査方向に例えば一ライン分の紙送りを行う。紙送り動作の終了後には、再び、キャリッジ１５を主走査方向における逆方向に移動して、次の一ライン分の印字動作を行う。主走査方向への印字動作と、副走査方向への紙送り動作とが交互に繰り返されて、記録紙１２ａに所定行数分の印字が施される。

本例の駆動制御部５０は、キャリッジ１５の停止期間だけでなく、キャリッジ１５の減速期間および加速期間も利用して紙送り動作を行わせるようにしている。すなわち、キャリッジ１５が印字領域から外れた時点から、キャリッジ１５が逆方向に移動を始めて再び印字領域に入る時点までのキャリッジ反転時間内において、紙送りモータ１７により紙送りを行なうようになっている。これにより、キャリッジ１５の停止期間中にのみ紙送りを行う場合に比べて、印字に関与しない非印字期間を短くできるので、印字動作のスループットを上げることができる。

また、駆動制御部５０は、紙送り量に応じて、予め設定されている複数の加減速ステップレートの一つを選択し、選択した加減速ステップレートにしたがって紙送りモータ１７を駆動して、紙送りを行うようにしている。例えば、駆動制御部５０は、メモリ５０ａに、複数種類の加減速ステップレートのテーブル５０ｂを保持しており、要求される紙送り量に応じて選択した一つのテーブル５０ｂにしたがって紙送りモータ１７を駆動する。

図６は、キャリッジ１５の反転時間内における紙送り動作を示す動作説明図である。図における上側の曲線Ａはキャリッジ１５の移動状態を示す曲線であり、下側の曲線Ｂ（曲線群Ｉ、II、III・・・）は紙送り状態を示す曲線であり、いずれも、横軸に時間を取り、縦軸に速度を取ったものである。

キャリッジモータ４６によって駆動されるキャリッジ１５の移動位置はリニアスケール４８およびホトセンサ４９からなる検出機構によって検出されている。主走査方向の印字を終えたキャリッジ１５は、記録紙１２ａの印字領域から側方に外れる時点（印字終了時点Ｔ１）の手前から減速して時点Ｔ３で停止する。キャリッジ１５の停止期間は時点Ｔ３から時点Ｔ４までであり、時点Ｔ４からキャリッジ１５は主走査方向の逆方向に向けて移動を開始し、所定速度となるように加速される。キャリッジ１５が再び記録紙１２ａの印字領域に入ると（時点Ｔ６）、インクジェットヘッド１４による記録紙１２ａへの印字動作が開始される。

一方、紙送りモータ（ステッピングモータ）１７による記録紙１２ａの送り動作期間は、例えば、時点Ｔ２から時点Ｔ５までの一定時間とされている。紙送りモータ１７は、以下に述べるように、紙送り量に応じて選択されたステップレート（駆動パターンＩ、II、III）によって駆動制御されるようになっている。

図７は、メモリ５０ａに記憶保持されている紙送りモータ駆動用のステップレートの例を示すグラフであり、紙送り量の少ない側から３種類の加減速ステップレートによる駆動パターンＡ、ＢおよびＣを、横軸に時間（ｍｓ）、縦軸に紙送りモータ１７の駆動パルスの周波数（Ｈｚ）をとって示してある。また、図８、図９および図１０は、各駆動パターンＩ、II、IIIに対応するステップレートを示す図表である。これらの例は、キャリッジ１５の反転時間を９０ｍｓと想定した場合のステップレートの例である。以下に、各ステップレートについて説明する。

（１）第１ステップレート（図７の駆動パターンＩ）
図８に示す定値（定速）駆動パターンであり、定値駆動のステップパルスが５００Ｈｚ（＝２ｍｓ）となっている。キャリッジ１５の反転時間９０ｍｓ以内では、最大で４５ステップ（＝９０ｍｓ／２ｍｓ）の紙送りが可能である。本例では、紙送り量が４５ステップ以下の場合には、駆動制御部５０は当該定値駆動（駆動パターンＩ）により紙送りモータ１７を駆動して、紙送りを行う。

（２）第２ステップレート（図７の駆動パターンII）
図９に示す加速ステップレートおよび減速ステップレートからなる加減速ステップレートのテーブルによって規定される駆動パターンである。この場合、加減速の総ステップ数は４６ステップ（＝２３＋２３）であり、加減速に要する時間は３３．１ｍｓ（＝１６．５５０＋１６．５５０）である。定速時のステップパルスは、２４９６Ｈｚ（＝０．４０１ｍｓ）であるため、キャリッジ１５の反転時間９０ｍｓ内における定速時の最大ステップ数は、１４１ステップ（＝（９０−３３．１）／０．４０１）となる。また、この駆動パターンにおける最大総ステップ数は１８７ステップ（＝４６＋１４１）となる。

したがって、このステップレートでは、４６〜１８７ステップの紙送りが可能である。駆動制御部５０は、紙送り量が４６〜１８１ステップの場合には当該駆動パターンIIにより紙送りモータ１７を駆動して紙送りを行う。これ以上の紙送り量の場合には次のステップレートIIIが選択される。

（３）第３ステップレート（図７の駆動パターンIII）
図１０に示す加速ステップレートおよび減速ステップレートからなる加減速ステップレートのテーブルにより規定される駆動パターンである。この場合、加減速の総ステップ数は１８２ステップ（＝５１＋１３１）であり、加減速に要する時間は５９．８８ｍｓ（＝１８．０９＋４１．７９）である。定速時のステップパルスは６０２４Ｈｚ（＝０．１６６ｍｓ）であるため、キャリッジ１５の反転時間９０ｍｓ内における定速時の最大ステップ数は、１８１ステップ（＝（９０−５９．８８）／０．１６６）となる。

したがって、このステップレートでは、１８２〜３６３ステップの紙送りが可能である。駆動制御部５０は、紙送り量が１８２ステップないし３６３ステップの場合には、当該
駆動パターンIIIを選択して紙送りモータ１７を駆動して紙送りを行う。

なお、紙送り量が３６４以上の場合にはメモリに保持されている別の駆動パターンが選択されることになる。このような駆動パターンも上記の駆動パターンと同様に設定することができる。また、本例のように図８〜図１０に示すテーブルを記憶保持する代わりに、関数を保持し、ステップレートを演算出力するようにしてもよい。

以上説明したように、本例のロール紙プリンタ１では、キャリッジ１５が印字領域から外の外れた時点（すなわち、主走査方向のインクジェットヘッド１６による印字の終了時点）から、キャリッジ１５が逆方向に移動を始めて再び印字領域に入る時点（すなわち、次の主走査方向の印字が開始する時点）までの時間内において、紙送りモータ１７を駆動して、副走査方向に、要求される量の紙送りが行われる。また、紙送りモータ１７は、要求される紙送り量に応じた駆動パターンで駆動される。例えば、紙送り量が４５ステップ以下の場合には第１ステップレート（駆動パターンＩ）が選択され、紙送り量が４６〜１８１ステップの間の場合には第２ステップレート（駆動パターンII）が選択され、紙送り量が１８２ステップ〜３６３ステップの場合には第３ステップレート（駆動パターンIII）が選択され、選択されたステップレートにより紙送りモータ１７が駆動制御され、要求される量の紙送りがキャリッジ１５の反転時間である９０ｍｓ内において行われる。このように、異なるステップレートに切り替えることにより、紙送り量が少ない場合であっても、また、紙送り量が多い場合であっても、一定の時間内において、そのような紙送りを行うことが可能になる。

なお、上記の例は本発明をロール紙プリンタに適用したものであるが、ロール紙以外の記録紙あるいは記録媒体に印字を行うプリンタにも本発明を適用可能である。また、サーマルヘッドなど、インクジェットヘッド以外の印字ヘッドを備えたプリンタにも本発明を同様に適用可能である。

本発明を適用したロール紙プリンタの外観斜視図である。 開閉蓋を開いた状態のロール紙プリンタの外観斜視図である。 図１のロール紙プリンタのプリンタ機構部を示す斜視図である。 図３のプリンタ機構部の概略縦断面図である。 図１のロール紙プリンタの制御系の概略ブロック図である。 キャリッジの反転動作と紙送り動作を示す動作説明図である。 紙送りモータの紙送り時における駆動パターンを示す説明図である。 紙送りモータのステップレートの一例を示す説明図である。 紙送りモータのステップレートの一例を示す説明図である。 紙送りモータのステップレートの一例を示す説明図である。

符号の説明

１ ロール紙プリンタ、２ 記録紙排出口、３ 排紙ガイド、４ 蓋開閉レバー、５ 開閉蓋、１１ ロール紙収納部、１２ ロール紙、１２ａ 記録紙、１３ ヘッドユニット、１４ インクジェットヘッド、１４ａ ノズル面、１５ キャリッジ、１６ キャリッジ移動機構、１７ 紙送りモータ（ステッピングモータ）、２３ 記録紙ガイド、２４ プラテンガイド、４４ キャリッジガイド軸、４６ キャリッジモータ、４７ タイミングベルト、４８ リニアスケール、５０ 駆動制御部、５０ａ メモリ、５０ｂ テーブル、５２，５３ モータドライバ、５４ ヘッドドライバ

Claims (4)

1. 印字ヘッドが搭載されたキャリッジを主走査方向に移動させながら印字を行い、
   当該主走査方向の印字動作の終了時点から、次の主走査方向の印字動作の開始時点までのキャリッジの反転時間内において、ステッピングモータからなる紙送りモータによって副走査方向に紙送りを行い、
   当該紙送り時には、要求される紙送り量に応じて、前記ステッピングモータのステップレートを変更することを特徴とするプリンタの紙送り制御方法。
2. 請求項１において、
   紙送り量に応じて複数のステップレートを予め設定しておき、
   要求される紙送り量に応じて、前記ステップレートの一つを選択し、
   選択した前記ステップレートにより前記ステッピングモータを駆動して紙送りを行うことを特徴とするプリンタの紙送り制御方法。
3. 請求項２において、
   前記ステップレートには、定値駆動用のステップレートと、加減速ステップレートの異なる複数種類のステップレートとが含まれていることを特徴とするプリンタの紙送り制御方法。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載の方法により紙送り制御を行うことを特徴とするプリンタ。

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