JP2007196556A - キャリッジ駆動装置及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サーボ機構のようにキャリッジ位置を所定位置に追従させるような制御を行なう場合や、加速状態や定速状態など、キャリッジ移動の状態がどのようなものでも、キャリッジ駆動装置における動作の異常状態の検出を正確に行なうことができるキャリッジ駆動装置および記録装置を提供することにある。
【解決手段】モータを駆動してキャリッジを移動させる駆動電流を供給する駆動電流供給手段と、前記キャリッジの目標位置を算出する目標位置算出手段と、前記キャリッジの現在位置を検知する現在位置検知手段と、前記目標位置と前記現在位置との差分を検出する誤差検出手段と、前記差分と前記駆動電流に基づいて形成される閾値とを比較する比較手段と、前記差分が前記閾値を越えたとき、警告を発する警告手段とを、有する。
【選択図】図３

Description

キャリッジ駆動装置及び記録装置に関する。

記録装置として、従来良く知られているものにプリンタがある。このプリンタでは、記録ヘッドを搭載し、紙、フィルム等の記録媒体の搬送方向と直交する方向に往復移動するキャリッジを備え、記録媒体を間欠的に搬送しつつキャリッジの上記移動によって記録ヘッドを走査することによって記録媒体に記録を行う、所謂シリアルタイプのものが、その構成が簡潔であることなどの点から広く採用されている。ところで、記録装置は、記録媒体上の記録位置に正確に記録を行うことが基本的に必要であり、特に、最近、その記録品位の高品位化が求められていること等から、その重要性は増している。このため、シリアルタイプの記録装置では、一構成として、例えばキャリッジ移動における位置や速度を正確に知るためエンコーダシステム等の検出機構が設けられるものも知られている。また、このキャリッジの駆動源として、上記検出機構と組み合わせて用いられるものとして、静粛性に優れたＤＣモータ等の直流モータを用いたものが知られている。そして、この構成では、一般に、サーボ機構によりキャリッジの位置や速度を制御する。

一方、このような記録装置においては、例えば、記録装置がその耐用期間を過ぎてしまった場合や極端に薄い紙や極端に厚い紙などが使用された場合、また、記録装置内部に異物などが混入する場合などを原因として、記録媒体の搬送等が正常に行われず、例えば紙詰まり（ジャム）を生じることがある。また、キャリッジの移動においても、上記ジャムがキャリッジ移動の障害となってしまうことや、記録装置内に混入した異物がキャリッジの移動に支障を来すこともある。

このような記録装置の動作に支障をきたす状態を検出するため、例えば、記録媒体の通過を検出する記録媒体センサやキャリッジの移動位置の基準を検出するキャリッジ位置センサなどを設け、これらセンサの検出結果からエラー状態を検出することが一般的に行われている。

例えば、キャリッジの速度を検出する手段を設け、この検出手段によって検出されるキャリッジ速度が所定速度よりも低下したと判断されたときは、紙詰まりが発生したと判断してキャリッジの移動を中止することが記載されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１１８０６７号公報

しかしながら、最近の多ノズル、多数ヘッドの搭載により、キャリッジ機構は従来より重い構成を持つようになってきている。この場合、一旦駆動されたキャリッジの慣性力は重量に比例するため、多少の障害物程度では、上記変動分（誤差分）が小さく、検出できない場合がある。そのため、指などがぶつかった程度では停止せず、危険な場合もある。

逆に、わずかな速度低下を検出できたとしても、それは記録媒体と記録ヘッドとが軽微な接触によるものであるから、その検出可能な速度の低下を生ずるまで一定の時間を必要とし、その結果、上記接触を直ちに検知することが困難である。この問題に対し、微少な速度の低下を検出した場合の全てについて、異常状態とする制御を行なうことも考えられる。しかし、この場合には、一般にキャリッジの移動速度が正常な状態であっても所定の範囲内で変動するものであることから、正常状態と異常状態との判断が困難となり、正確な異常状態を検出することはできない。

また、キャリッジの移動状態には、多くの場合、停止状態、停止状態から加速する加速状態、一定の速度で走査する定速状態、および定速状態から停止するまでの減速状態とがある。そして、加速状態や減速状態におけるキャリッジ速度の変化、すなわち加速度は、記録装置の個体差によって異なることが多く、さらには、記録装置が使用される環境の温度、湿度や、使用期間などの使用状態によって様々な様子を示す場合が多い。従って、このような加速度が様々である場合に、キャリッジの速度の低下を検出しこの検出結果だけに基づいて異常状態を検出することは、困難なことである。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、サーボ機構のようにキャリッジ位置を所定位置に追従させるような制御を行なう場合や、加速状態や定速状態など、キャリッジ移動の状態がどのようなものでも、キャリッジ駆動装置における動作の異常状態の検出を正確に行なうことができるキャリッジ駆動装置および記録装置を提供することにある。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
（１）
モータを駆動してキャリッジを移動させる駆動電流を供給する駆動電流供給手段と、
前記キャリッジの目標位置を算出する目標位置算出手段と、
前記キャリッジの現在位置を検知する現在位置検知手段と、
前記目標位置と前記現在位置との差分を検出する誤差検出手段と、
前記差分と前記駆動電流に基づいて形成される閾値とを比較する比較手段と、
前記差分が前記閾値を越えたとき、警告を発する警告手段とを、有することを特徴とするキャリッジ駆動装置。
（２）
前記駆動電流は、前記キャリッジを加速状態と、定速状態と、減速状態の異なる速度で移動させることを特徴とする（１）に記載のキャリッジ駆動装置。
（３）
前記閾値は、前記駆動電流の変化に対応してリアルタイムに変化するものであることを特徴とする（１）または（２）に記載のキャリッジ駆動装置。
（４）
記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録装置において、
（１）乃至（３）の何れかに記載のキャリッジ駆動装置を有することを特徴とする記録装置。

本発明は、キャリッジを移動させる駆動電流に基づいて閾値を生成させ、閾値と、キャリッジの目標位置と現在位置の差分と、を比較し、差分が閾値を越えたとき、ジャムエラーを検出する。閾値は駆動電流に基づいて生成されるので、キャリッジの移動距離やキャリッジ重量が異なる場合でも新たに設定する必要がない。また、閾値はキャリッジが走査される度に生成され、さらに、加速状態、定速状態、減速状態等の異なる速度に合った閾値が生成されるので、きめ細かく差分との比較ができ、精確なジャム判定が可能となる。そのため、ジャムと判定した場合キャリッジ動作を素早く処理することで、部品に対してのダメージが少なくて済む。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、キャリッジ駆動装置を搭載した記録装置であるインクジェットプリンタ１を示した斜視図である。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プリンタ本体２と、プリンタ本体２を下方から支持する支持台３とを備えている。プリンタ本体２の内部には、左右方向に長尺な平板状のプラテン４が設けられており、プラテン４は記録媒体を下から平坦状に支持するものである。

図１においては、画像が記録される記録媒体を図示していないが、記録媒体は、プリンタ本体２の背面に設けられた搬入口から送り込まれ、プリンタ本体２の内部に配設された搬送機構（図示省略）によってプラテン４に支持された状態でプリンタ本体２の内部を後から前へ通過し、プリンタ本体２の外部に搬出されるようになっている。つまり、記録媒体は、搬送機構によってプリンタ本体２の内部を通過するように搬送方向Ｂに搬送される。

搬送機構は、例えば、図示しない搬送モータ及び搬送ローラ等を備えており、搬送モータの駆動により搬送ローラを回転させることで記録媒体を搬送するものである。搬送機構は、画像記録時において、後述するキャリッジ５の動作に合わせて、記録媒体の搬送と停止とを繰り返し記録媒体を間欠的に搬送するようになっている。

プラテン４の上方には、プリンタ本体２の内部において左右方向に延在するガイド部材６が配設されている。ガイド部材６にはキャリッジ５が支持されており、このキャリッジ５はガイド部材６に案内されて左右に移動自在とされている。また、図示しない駆動機構がキャリッジ５をガイド部材６に沿って移動させるようになっている。なお、以下では、キャリッジ５が移動する方向を走査方向Ａとして説明する。

図示しない駆動機構は、エンコーダを配し、エンコーダから出力をカウントすることで移動したキャリッジ５の位置が検知できる。

エンコーダはキャリッジ５を移動させるモータに配されているローターリエンコーダで検知しても、ガイド６の裏に配されたリニアスケールをキャリッジ５に配されたエンコーダセンサで検知してもよい。

制御部２０は、記録媒体の搬送機構、キャリッジの駆動機構、記録ヘッド、メンテナンスユニット、インク供給機構等の各ユニットを統括的に制御する。

プラテン４の走査方向Ａの右側には、キャリッジ５に搭載された複数の記録ヘッド１０をメンテナンスするためのメンテナンスユニット７が設けられている。メンテナンスユニット７は、キャリッジ５の移動範囲内であってキャリッジ５の下方に配置されている。

プラテン４の走査方向Ａの左側には、インクを貯留する複数のインクタンク８が配設されている。インクジェットプリンタ１に用いられるインクの色としては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）を基本としており、その他にホワイト（Ｗ）、ライトイエロー（ＬＹ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、ライトシアン（ＬＣ）、ライトブラック（ＬＫ）等がある。一つのインクタンク８には、これらの色のうちの何れかの色のインクが貯留されている。基本的にインクタンク８ごとに異なる色のインクが貯留されているが、同じ色のインクが２以上のインクタンク８に貯留されていてもよい。

図２は、本発明に係るキャリッジ駆動装置を搭載した記録装置の制御部２０を示すブロック図である。

コントローラ２１は、たとえば、ＣＰＵ２１１、ＲＯＭ２１２、ＲＡＭ２１３、不揮発性メモリ２１４からなり、ＲＯＭ２１２に記憶された処理プログラムをＲＡＭ２１３に展開してＣＰＵ２１１によりこの処理プログラムを実行する。

このコントローラ２１は、前述の処理プログラムに従い、搬送制御部２３、駆動制御部２４、読み書き制御部２６、メンテナンス制御部２７及びインク供給制御部２８の動作状況等のステータスに基づいて、各部の動作を統括的に制御する。

ホストＰＣＩ／Ｆ２２は、ホストＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）のインターフェースであり、ホストＰＣからのコマンドや画像データなどを経由してコントローラ２１や画像メモリ２５へ転送する。

搬送制御部２３は、記録媒体を搬送するため搬送機構２３１であるモータやローラを動作させる。

駆動制御部２４は、駆動機構２４１であるモータ等を動作させてキャリッジ５を記録媒体搬送方向に垂直方向（走査方向Ａ）に往復移動させる。

読み書き制御部２６は、ホストＰＣから転送されてくる画像データを画像メモリ２５に書き込んだり、画像メモリ２５に記憶されている画像データを読み出して記録ヘッド１０に送信し、記録媒体上に画像を形成する。

メンテナンス制御部２７は、メンテナンスユニット７を動作させて記録ヘッド１０を清浄に保つ。

インク供給制御部２８は、インク供給機構２８１を動作させてインクタンク８からインクを記録ヘッド１０に供給する。

コントローラ２１の不揮発性メモリ２１４には、本発明に係るキャリッジ５の時間に対する目標位置が記憶してあり、目標位置は、キャリッジ５の移動時にキャリッジ５の実際の位置と誤差を検出するリファレンスとして用いられる。

図３は、本発明に係る制御部２０のキャリッジ５を駆動する駆動制御部２４を示すブロック図である。

サーボ制御部３１は、コントローラ２１からの指令によりキャリッジ５を移動する開始指令を発する。

駆動部（駆動電流供給手段）３２は、キャリッジ５を移動させる駆動モータを駆動する電源やドライバである。

駆動源３３は、駆動モータと付属するエンコーダなどである。

現在位置検知部（現在位置検知手段）３４は、駆動モータのエンコーダ出力をカウントするカウンタである。カウンタ値がキャリッジ５の現在の位置を示す。

目標位置算出部（目標位置算出手段）３５は、経過時間に応じたキャリッジ５が正常に移動する位置を算出する手段である。予め実験に基づいた位置情報を制御部２０の不揮発性メモリ２１４に保存しておき、キャリッジの移動に応じて不揮発性メモリから読み出してもよい。

誤差検出部（誤差検出手段）３６は、現在位置検知部３４からの現在位置情報と目標位置算出部３５からの目標位置情報の差分を検出する。差分はサーボ制御部３１にフィードバックされる。

サーボ制御部３１〜誤差検出部３６は、キャリッジ５を目標位置に合わせて移動させるように制御するサーボループになっている。

駆動電流検出部３７は、駆動部３２の出力である駆動電流値を測定する。

異常値検出レベル設定部３８は、駆動電流検出部で測定した電流値に基づいて異常値検出レベル（閾値）を生成する。生成された異常値検出レベルは比較演算部３９へ入力される。

比較演算部（比較手段及び警告手段）３９は、異常値検出レベル設定部３８で生成された異常値検出レベル、すなわち閾値と、誤差検出部３６で検出した差分とを比較し、差分が閾値を越えた場合は、即時にサーボ制御部３１へ警告を報知する。

図４は、図３で説明した各部の信号波形の一例である。

図に従って、本発明の動作について説明する。

図４（ａ）は、本実施の形態におけるキャリッジ５の時間ｔに対する位置ｘ（ｔ）と速度ｖ（ｔ）について示している。

位置ｘ（ｔ）は、現在位置を太い線で、目標位置を破線で表している。現在位置は、移動中の変動によって軌跡がガタツキがある。目標位置は、ガタツキのないキャリッジ移動が行われるプロファイルである。太い線が破線に重なっているところはキャリッジがガタツキなく移動していることを表してる。

速度ｖ（ｔ）も同様に、速度の現在値を太い線で、目標値を破線で表している。図から解るように、本実施の形態では、一例として速度プロファイルを台形のサーボ制御で行っている。従って、時間０〜ｔ１は加速領域、ｔ１〜ｔ２は定速領域、ｔ２〜ｔ３は減速領域である。

時間ｔａとｔｂにおいて、位置ｘ（ｔ）のガタツキが大きいのは、キャリッジに何らかの原因で大きな速度異変が発生していることを示している。

図では、大きなガタツキが発生してもキャリッジ５は停止せず移動するようにしている。

図４（ｂ）は、現在位置検知部３４の出力と目標位置算出部３５の出力の差分を示す。すなわち、誤差検出部３６の出力である。

図４（ｃ）は、駆動電流検出部３７によって測定した駆動電流を時間軸に対してプロットしたものである。時間軸０〜ｔ１の加速領域、及びｔ２〜ｔ３の減速領域においては、キャリッジ５のガタツキが大きくなり、図４（ｂ）の差分に対して補正するように駆動電流にフィードバックがかかるので駆動電流波形もガタツキが発生する。

図４（ｄ）は、図４（ｃ）で測定した駆動電流値に基づいて異常値検出レベル設定部３８で生成させた閾値ａ，ｂである。

例えば、駆動電流値をローパスフィルタを通して、高周波の擾乱を減衰させ、加速、定速、減速領域によって、反転させたり、オフセットを加えて閾値ａ，ｂを生成させる。

本実施の形態では、加速状態、減速状態では、閾値ａ，ｂの間隔は、大きく膨らんでいる。すなわち、加減速状態では、キャリッジのガタツキが大きくなり、目標位置と現在位置の差分が大きくなるが、閾値ａ，ｂの間隔を大きくしているため、エラーは発生しにくい。一方、定速状態、すなわち画像を印画媒体に記録する領域では、閾値ａ，ｂの間隔を小さくして僅かな差分でも検知するようにしている。

このようにして、キャリッジの移動の状態によって精度良く、正確にしかもリアルタイムにキャリッジ移動の異常を検知することが可能となる。

図４（ｅ）は、比較演算部３９で、閾値ａ，ｂと誤差検出部３６出力である差分を比較した結果、差分が閾値ａ，ｂの何れかを越えたときに発生する警告信号を示す。警告信号はジャムエラーとしてサーボ制御部３１に報知される。

図４では警告信号が報知されてもキャリッジ５の移動は、停止しないように制御されているが、サーボ制御部３１が警告信号を受信した後、駆動部３２にキャリッジ５の停止を指示した場合は、警告信号報知以降の駆動電流波形はキャリッジ５の移動が停止するように変化する。

図４（ｂ）、（ｄ）に戻って、時間ｔａとｔｂで比較的大きな差分が発生している。ここでは、ｔａでの差分の方がｔｂでの差分より大きいが、閾値ａ，ｂの間隔が加減速領域では大きく定速領域では小さいため、ｔａでの擾乱ではエラーが検知されず、ｔｂでの擾乱ではエラーが発生している。すなわち、閾値をキャリッジの移動状態によって変化させることで、適切な精度を持った検知が可能となることがわかる。

なお、本実施の形態において、記録装置としてインクジェット記録装置を例にとり説明したが、シリアル方式の熱転写記録装置等に対しても適用可能である。

その他、キャリッジ駆動装置及び記録装置を構成する各構成の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

キャリッジ駆動装置を搭載した記録装置であるインクジェットプリンタを示した斜視図である。 本発明に係るキャリッジ駆動装置を搭載した記録装置の制御部を示すブロック図である。 本発明に係る制御部のキャリッジを駆動する駆動制御部を示すブロック図である。 （ａ）は、本実施の形態におけるキャリッジの時間ｔに対する位置ｘ（ｔ）と速度ｖ（ｔ）をプロットしたものである。（ｂ）は、現在位置検知部の出力と目標位置算出部の出力の差分を示す。（ｃ）は、駆動電流検出部によって測定した駆動電流を時間軸に対してプロットしたものである。（ｄ）は、駆動電流値に基づいて異常値検出レベル設定部で生成させた閾値ａ，ｂである。（ｅ）は、比較演算部で、閾値ａ，ｂと誤差検出部出力である差分を比較した結果、差分が閾値ａ，ｂの何れかを越えたときのエラー信号を示す。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
２ プリンタ本体
５ キャリッジ
２０ 制御部
３４ 現在位置検知部
３５ 目標位置算出部
３６ 誤差検出部
３７ 電流検出部
３８ 異常値レベル検出部
３９ 比較演算部

Claims (4)

1. モータを駆動してキャリッジを移動させる駆動電流を供給する駆動電流供給手段と、
   前記キャリッジの目標位置を算出する目標位置算出手段と、
   前記キャリッジの現在位置を検知する現在位置検知手段と、
   前記目標位置と前記現在位置との差分を検出する誤差検出手段と、
   前記差分と前記駆動電流に基づいて形成される閾値とを比較する比較手段と、
   前記差分が前記閾値を越えたとき、警告を発する警告手段とを、有することを特徴とするキャリッジ駆動装置。
2. 前記駆動電流は、前記キャリッジを加速状態と、定速状態と、減速状態の異なる速度で移動させることを特徴とする請求項１に記載のキャリッジ駆動装置。
3. 前記閾値は、前記駆動電流の変化に対応してリアルタイムに変化するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のキャリッジ駆動装置。
4. 記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録装置において、
   請求項１乃至３の何れかに記載のキャリッジ駆動装置を有することを特徴とする記録装置。

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