JP2008279733A - 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、簡素な制御ロジックによってキャリアの搬送速度の変動を抑制する。
【解決手段】制御部７は、メモリ８に記憶されているキャリア駆動モータ４２の目標速度及び目標位置並びにＡＳＩＣ６１によって２ｍ秒毎に算出されたキャリアの現在位置及び現在速度に基づいてキャリア駆動モータ４２の制御量の比例成分及び積分成分を算出する。また、制御部７は、メモリ８に記憶されている前回走査時の速度誤差に基づいてキャリア駆動モータ４２の制御量の負荷成分を算出する。そして、制御部７は、上記制御量の比例成分、積分成分及び負荷成分を加算して制御量を算出し、駆動部７０に出力する。駆動部７０は、制御部７から入力された制御量に基づいてキャリア駆動モータ４２を駆動する。これにより、キャリアの搬送速度の変動を抑制することが可能となる。
【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、それ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、キャリアの搬送速度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。そこで、従来から、キャリアを駆動するモータを比例積分制御等の手法によってフィードバック制御することにより、キャリアの搬送速度の変動を抑制している。

このようなインクジェットプリンタの例として、特許文献１には、速度偏差と積分ゲインとの積に前回の積分結果を加算して積分結果を更新する技術が示されている。また、特許文献２には、前回サンプリングしたときの位置情報と今回サンプリングしたときの位置情報との差分を用いてＰＩＤ制御を行う技術が示されている。また、特許文献３には、今回の走査時における速度偏差と前回の走査時における速度偏差との差に比例した電流値を演算し、これを用いてモータを制御する技術が示されている。また、特許文献４には、前回の割り込みタイミングと今回の割り込みタイミングとの間で、対応するエンコーダの検出パルスのエッジに応じてＰＩＤ制御を行う技術が示されている。

特開２００３−０１９８３８号公報 特開２００６−０５６６２３号公報 特開２００５−２６２８８５号公報 特開２００４−１２９４００号公報

しかしながら、上記特許文献１乃至特許文献４に示された技術をインクジェットプリンタに適用する場合は、モータの制御ロジックが複雑となり、制御部として処理能力の高い半導体素子を必要とするためコストアップを招来する。

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、簡素な制御ロジックによってキャリアの搬送速度の変動を抑制す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主走査方向に搬送するキャリアと、このキャリアを駆動するＤＣモータと、このＤＣモータによって駆動されたキャリアの位置を検知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所定時間毎に前記キャリアの位置及び移動速度を算出する位置速度算出手段と、この位置速度算出手段によって算出された前記キャリアの位置及び移動速度に基づいて、前記所定時間毎に前記ＤＣモータの制御量を算出する制御量算出手段と、この制御量算出手段によって算出された制御量に基づいて前記ＤＣモータを駆動するモータ駆動手段とを備えたインクジェットプリンタにおいて、
前記制御量算出手段は、前記ＤＣモータの負荷に応じて前記ＤＣモータの制御量を算出するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記位置速度算出手段によって算出された前記キャリアの移動速度及び該キャリアの目標速度を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御量算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前回走査時における前記キャリアの移動速度と該キャリアの目標速度の差に基づいて、前記所定時間毎に前記ＤＣモータの制御量の負荷成分を算出するものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記記憶手段は、前記キャリアの目標位置を記憶し、
前記制御量算出手段は、
前記位置速度算出手段によって算出された前記キャリアの現在速度と前記記憶手段に記憶されている該キャリアの目標速度の差に基づいて比例成分を算出し、
前記位置速度算出手段によって算出された前記キャリアの現在位置と前記記憶手段に記憶されている該キャリアの目標位置の差に基づいて積分成分を算出し、
前記比例成分、積分成分及び負荷成分に応じて前記ＤＣモータの制御量を算出するものである。

請求項１の発明によれば、制御量算出手段がＤＣモータの負荷に応じてＤＣモータの制御量を算出するので、簡素な制御ロジックによってキャリアの搬送速度の変動を抑制することができる。これにより、制御量算出手段の処理負担を低減することができ、制御量算出手段として安価な半導体素子を使用することが可能となり、プリント品質の低下を伴うことなく、装置の製造コストを安価なものとすることができる。

請求項２の発明によれば、制御量算出手段が、前回走査時におけるキャリアの移動速度と目標速度の差に基づいて所定時間毎に負荷成分を算出するので、特定位置におけるキャリアの速度の変動をＤＣモータの制御量に反映させることができる。これにより、走査毎に発生する特定位置におけるキャリアの速度変動を抑制することができる。

請求項３の発明によれば、制御量算出手段が、比例成分、積分成分及び負荷成分に応じてＤＣモータの制御量を算出するので、キャリアの走査をより一層綿密に制御することができ、さらなるプリント品質の向上を図ることができる。

本発明の一実施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概略構成を示している。インクジェットプリンタ１は、装填された記録紙Ｐを保持する給紙トレイ２と、この給紙トレイ２に保持された記録紙Ｐを装置内部に搬送する搬送機構（搬送手段）３と、この搬送機構３によって搬送された記録紙Ｐに画像を形成する画像形成部４と、画像形成部４によって画像が形成された記録紙Ｐが堆積される排紙トレイ５と、搬送機構３及び画像形成部４を収容する筐体６と、搬送機構３及び画像形成部４の制御を司る制御部（制御量算出手段）７と、制御部7が搬送機構３及び画像形成部４を制御する際に参照する各種のパラメータ等を記憶するメモリ８等によって構成されている。

搬送機構３は、給紙トレイ２に載置された記録紙Ｐを装置本体の内部に送出するピックローラ３０と、ピックローラ３０によって送出された記録紙Ｐの先端及び下面をガイドして給紙ローラ３２に導く下面ガイド部材３１と、画像形成部４の上流側に設けられ、ピックローラ３０によって送出された記録紙Ｐを画像形成部４の側に送出する給紙ローラ３２と、画像形成部４によって画像が形成された記録紙Ｐを排出するための排紙ローラ３３と、ピックローラ３０、給紙ローラ３２及び排紙ローラ３３を駆動するためのフィードモータ３４等によって構成されている。

画像形成部４は、インクが充填されたインクカートリッジ４０と、インクカートリッジ４０を支持しながら、記録紙Ｐの搬送方向Ａ（副走査方向）に直交する主走査方向に往復移動するキャリア４１と、キャリア４１を駆動するキャリア駆動モータ４２等によって構成されている。インクカートリッジ４０の下面には、記録紙Ｐにインクを吐出するプリントヘッド（記録ヘッド）４３が設けられている。キャリア４１は、主走査方向に平行に配設されたシャフト４４によって往復移動自在に支持され、キャリア駆動モータ４２に駆動されて移動する。キャリア駆動モータ４２の出力は、ベルト４５を介してキャリア４１に伝達される。なお、本実施形態においては、インクカートリッジ４０にプリントヘッド４３が設けられているので、インクカートリッジ４０を新品に交換するたびに、プリントヘッド４３が新調されることになる。従って、長期間に亘る使用にあっては、プリントヘッド４３がキャリア４１に設けられている通常のインクジェットプリンタよりも高画質な画像を得ることができる。また、本実施の形態においては、キャリア駆動モータ４２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４１の位置及び移動速度は、キャリア４１の可動領域に沿って設けられたエンコーダ５０及びエンコーダ５０から出力された電気信号を処理して位置速度算出部（位置速度算出手段）６０によって２ｍ秒毎に検知される。制御部７は、位置速度算出部６０から出力されたキャリア４１の位置及び移動速度に相当する信号に基づいて、キャリア駆動モータ４２の制御量を算出して、駆動部７０に出力する（図３参照）。駆動部７０は、制御部７から出力された制御量に基づいて、キャリア駆動モータ４２を駆動する。キャリア駆動モータ４２の制御量は、比例成分、積分成分及び後述する負荷成分等によって構成される。

図２は、キャリア４１の周辺の構成を示している。ベルト４５は、キャリア駆動モータ４２に連結されているプーリ４６（駆動伝達手段）によって吊設されており、キャリア駆動モータ４２の駆動力はプーリ４６、ベルト４５を順次介してキャリア４１に伝達される。エンコーダ５０は、キャリア４１の主走査方向に所定の間隔で縞模様が形成された格子板５１と、キャリア４１の背面側に設けられているフォトインタラプタ（図示せず）等によって構成されている。フォトインタラプタは、格子板５１に光を照射する発光部と格子板５１を透過した又は格子板５１によって反射された光を受光して電気信号に変換する受光部を有している。格子板５１には、所定の間隔で縞模様が形成されているので、キャリア４１の移動に伴って、エンコーダ５０の受光部からは上記縞模様に対応するパルス信号が出力される。位置速度算出部６０は、エンコーダ５０から出力されたパルス信号に基いて、例えば、２ｍ秒毎にキャリア４１の位置及び移動速度を算出する。

インクジェットプリンタ１においては、キャリア４１のスライド移動に連動させて、プリントヘッド４３からインクを吐出させることにより、記録紙Ｐの上に画像を形成している。従って、良好なプリント品質を得るためには、キャリア４１の移動速度が一定となるようにキャリア駆動モータ４２を制御する必要がある。ところが、例えば何らかの事情によりシャフト４４の特定の場所が傷ついた場合、キャリア４１が当該部分を通過する際に移動速度の変動を来し、良好なプリント品質が得られない場合がある。そこで、本実施の形態では、前回走査時におけるキャリア駆動モータ４２の負荷に応じてキャリア駆動モータ４２を制御することにより、キャリア４１の速度変動を抑制している。

図３において、（ａ）はキャリア４１の前回走査時における移動速度を、（ｂ）はその次の走査における駆動部７０に入力される制御量の負荷成分を、（ｃ）は（ｂ）に示した制御量でキャリア駆動モータ４２を駆動した場合のキャリア４１の移動速度を、それぞれ示している。（ａ）に示すように、シャフト４４が位置Ｘ１乃至位置Ｘ２に相当する位置において損傷している場合、前回走査時に目標速度で移動していたキャリア４１が位置Ｘ１乃至位置Ｘ２において減速する。その後、位置Ｘ２乃至位置Ｘ３において加速し、目標速度に復帰する。制御部７は、前回走査の際、キャリア４１が位置Ｘ１乃至位置Ｘ３の範囲において目標速度を維持できなかったことから、当該範囲においてキャリア駆動モータ４２の負荷が大きくなっていると判断し、（ｂ）に示すように、制御量の負荷成分を増やす。その結果、駆動部によってキャリア駆動モータ４２に印加される駆動電圧が位置Ｘ１乃至位置Ｘ３の範囲において高くなり、（ｃ）に示すように、キャリア４１を目標速度で移動させることが可能となる。

図４は、キャリア駆動モータ４２を制御するための構成を示している。メモリ８は、キャリア駆動モータ４２の目標速度及び目標位置等を記憶している。またメモリ８は、前回走査時の速度誤差（位置速度算出部６０によって算出されたキャリア４１の移動速度と目標速度との差）も記憶する。エンコーダ５０から出力されたパルス信号は、位置速度算出部６０のＡＳＩＣ６１に入力される。ＡＳＩＣ６１は、エンコーダ５０から出力されたパルス信号を処理して、２ｍ秒毎にキャリア４１の位置及び移動速度を算出する。制御部７は、メモリ８に記憶されているキャリア駆動モータ４２の目標速度、目標位置及び前回走査時の速度誤差、並びにＡＳＩＣ６１によって２ｍ秒毎に算出されたキャリア４１の現在位置及び現在速度に基づいてキャリア駆動モータ４２の制御量の比例成分、積分成分及び負荷成分を算出し、これらを加算して制御量を算出し、駆動部７０に出力する。

図５は、画像形成時におけるキャリア駆動モータ４２の制御に関するフローチャートを示している。駆動部７０がキャリア駆動モータ４２を駆動してキャリア４１が走査を開始すると（＃１）、位置速度算出部６０のＡＳＩＣ６１が２ｍ秒毎にキャリア４１の位置及び移動速度を算出する（＃２）。その後、制御部７は、目標速度と現在速度の差をとって制御量の比例成分を算出する（＃３）。そして、制御部７は、上記目標速度と現在速度の差を速度誤差としてメモリ８に記憶させる（＃４）。なお、ここで記憶させた速度誤差は、次の走査時における制御量の負荷成分の算出に用いられる。そして、制御部７は、目標位置と現在位置の差をとって制御量の積分成分を算出した後（＃５）、メモリ８に記憶させた前回走査時の速度誤差から制御量の負荷成分を算出する（＃６）。その後、制御部７は、算出した制御量の比例成分、積分成分及び負荷成分を加算することにより、キャリア駆動モータ４２の制御量を算出し（＃７）、駆動部７０にキャリア駆動モータ４２を駆動させる（＃８）。そして、走査が終了するまで＃２乃至＃８の処理を繰り返し（＃９においてＮＯ）、走査が終了すると（＃９においてＹＥＳ）、一枚の記録紙に対してプリントが終了するまで＃１乃至＃９の処理を繰り返し（＃１０においてＮＯ）、プリントが終了すると（＃１０においてＹＥＳ）、処理を終了する。なお、＃６において算出された負荷成分を用いることによりキャリア４１の移動速度が目標速度よりも高くなった場合には、その走査における速度誤差がマイナス値となり、その次の走査において算出される制御量に反映される。

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、制御部７が負荷成分に応じてキャリア駆動モータ４２の制御量を算出するので、簡素な制御ロジックによってキャリア４１の搬送速度の変動を抑制することができる。これにより、制御部７の処理負担を低減することができ、制御部７として安価な半導体素子を使用することが可能となり、プリント品質の低下を伴うことなく、インクジェットプリンタの製造コストを安価なものとすることができる。また、制御部７が、前回走査時におけるキャリア４１の移動速度と目標速度の差に基づいて所定時間毎に負荷成分を算出するので、特定位置におけるキャリア４１の速度の変動をキャリア駆動モータ４２の制御量に反映させることができる。これにより、走査毎に発生する特定位置におけるキャリア４１の速度変動を抑制することができる。また、制御部７が、比例成分、積分成分及び負荷成分に応じてキャリア駆動モータ４２の制御量を算出するので、キャリア４１の走査をより一層綿密に制御することができ、さらなるプリント品質の向上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、少なくとも制御が、キャリア駆動モータ４２の負荷に応じてキャリア駆動モータ４２の制御量を算出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。 同プリンタのキャリア周辺の構成を示す側面図。 キャリアの移動速度と制御量（負荷成分）の関係を示す図。 キャリア駆動モータを制御するための構成を示すブロック図。 画像形成時におけるキャリア駆動モータ４２の制御に関する処理を示すフローチャート。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
７ 制御部（制御量算出手段）
８ メモリ（記憶手段）
４１ キャリア
４２ キャリア駆動モータ（ＤＣモータ）
５０ エンコーダ
６０ 位置速度算出部（位置速度算出手段）
７０ 駆動部（モータ駆動手段）

Claims (3)

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主走査方向に搬送するキャリアと、このキャリアを駆動するＤＣモータと、このＤＣモータによって駆動されたキャリアの位置を検知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所定時間毎に前記キャリアの位置及び移動速度を算出する位置速度算出手段と、この位置速度算出手段によって算出された前記キャリアの位置及び移動速度に基づいて、前記所定時間毎に前記ＤＣモータの制御量を算出する制御量算出手段と、この制御量算出手段によって算出された制御量に基づいて前記ＤＣモータを駆動するモータ駆動手段とを備えたインクジェットプリンタにおいて、
   前記制御量算出手段は、前記ＤＣモータの負荷に応じて前記ＤＣモータの制御量を算出することを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記位置速度算出手段によって算出された前記キャリアの移動速度及び該キャリアの目標速度を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記制御量算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前回走査時における前記キャリアの移動速度と該キャリアの目標速度の差に基づいて、前記所定時間毎に前記ＤＣモータの制御量の負荷成分を算出することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記記憶手段は、前記キャリアの目標位置を記憶し、
   前記制御量算出手段は、
   前記位置速度算出手段によって算出された前記キャリアの現在速度と前記記憶手段に記憶されている該キャリアの目標速度の差に基づいて比例成分を算出し、
   前記位置速度算出手段によって算出された前記キャリアの現在位置と前記記憶手段に記憶されている該キャリアの目標位置の差に基づいて積分成分を算出し、
   前記比例成分、積分成分及び負荷成分に応じて前記ＤＣモータの制御量を算出することを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタ。

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