JP2011126045A - キャリッジ加速度変更に対応した記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリッジの移動速度を安定して、画像のムラを押さえる。
【解決手段】ユーザが選択した印字品質や画質、印字する記録媒体の種類、キャリッジの駆動方向に応じてキャリッジの加速度を変更させる。またモータの駆動源とキャリッジの位置関係において、モータ駆動源に対してキャリッジが遠いことによるムラが発生する場合、片方向のみ加速度を落としてムラを抑える。さらに現在のキャリッジスキャン動作に必要な減速距離と次回のキャリッジスキャン動作に必要な加速距離を比較し、次回のキャリッジスキャン動作に必要な加速距離の方が長い場合、現在のキャリッジスキャン動作の速度安定距離を延長させる。
【選択図】図３

Description

本発明はインクジェット記録装置に関する。

記録ヘッドを搭載したキャリッジは、記録用紙の搬送方向と交差する方向へ移動可能に、記録用紙と記録ヘッドの間隔がほぼ一定となるようにガイドに支持されている。モータの駆動力は、タイミングベルトやギア等の駆動力伝達部材を介して、キャリッジへ伝達されており、これによりキャリッジは駆動する。

キャリッジ駆動用のモータは騒音・コスト・制御性能等の理由からＤＣモータを用いることが多い。キャリッジが往復走査可能な領域にはエンコーダスリットが設けられ、キャリッジに設けられたエンコーダセンサでスリットのパルスカウントを行うことで、現在のキャリッジ位置を検出する。又、エンコーダスリットの通過間隔時間をタイマで計測することで、キャリッジの現在速度も検出している。

モータは駆動指令信号に基づいてキャリッジが動作するようにフィードバック制御が構成されており、エンコーダセンサで検出した位置又は速度と駆動指令信号との偏差から制御出力を演算している。キャリッジはこのような構成から駆動を行っており、駆動中に記録ヘッドから所望の印刷が実行される。

このようにインクジェット記録装置は、簡単な構成から成る極めて優れた記録装置であるが、一方では十分に配慮されるべき技術上の問題も存在する。

キャリッジを定速領域まで立ち上げる際、立ち上げに必要とする距離が十分に確保できていないことや、立ち上げにおける加速度が大きすぎることにより、キャリッジの移動速度が安定せずにインクを吐出してしまう問題がある。

キャリッジの移動速度が安定しない状況下での印字は、記録媒体上で色の濃淡として視認されやすく、画像ムラ等の印刷品位の低下を招きやすい。

特許文献１は、キャリッジの移動開始から移動速度が目標速度に達するまでの距離を立ち上げ距離Ｌｕキャリッジの移動速度が目標速度に達してから印字が安定するまでの距離を速度安定距離Ｌｓとし、キャリッジが印字終了位置に到達した場合、この印字終了位置から少なくともＬｕ＋Ｌｓ進んだ位置を停止位置としてプリントヘッドの移動を停止させるようにしたものである。

この発明によれば、プリントヘッドが印字終了位置に到達すると、この印字終了位置から少なくともＬｕ＋Ｌｓ進んだ位置にプリントヘッドが停止する。この停止位置から復路での移動を開始すれば、Ｌｕ＋Ｌｓ以上進んだ位置に印字開始位置が位置するものとなり、プリントヘッドの移動速度が安定している状態で印字が開始される、としている。

特開２０００−２３３５３９号公報

しかしながら、従来技術は速度安定距離を長く必要とする記録装置の場合は、空走距離が長くなってしまい、印字時間が多くかかってしまう。さらに、空走距離が長いことにより、キャリッジの駆動幅も広くとる必要があり、本体幅が大きくなるという課題がある。

また、キャリッジの往復駆動における往方向または復方向の一方向の立ち上げのみで画像ムラが発生する状況もある。これは、往方向と復方向のキャリッジ駆動において立ち上げから速度安定までの間に振動が起こりやすい位置が本体構成上存在するためである。

例えば、モータの駆動源とキャリッジの位置関係において、往方向の駆動だとモータ駆動源が近いためムラが発生せず、復方向の駆動だとモータ駆動源が遠いことによって駆動命令のフィードバック制御が十分にできず、ムラが発生する可能性がある。

他にも、記録ヘッドがインクチューブに繋がっている本体において、インクチューブの配置によってはキャリッジの位置によってムラが発生しやすい。

さらに、ユーザが選択可能な印字品質（きれいモード、はやいモード）や画質（線画モード、写真モード）、印字する記録媒体の種類に応じても画像ムラが目立つ印字とそうでない印字に分かれる。

本発明では以上の課題を踏まえた上で、ムダな動作を排除して画像ムラを抑えることを目的としている。

本発明の記録装置は、ユーザが選択した印字品質や画質、印字する記録媒体の種類、キャリッジの駆動方向に応じてキャリッジの加速度を変更させる。

モータの駆動源とキャリッジの位置関係において、モータ駆動源に対してキャリッジが遠いことによるムラが発生する場合、片方向のみ加速度を落としてムラを抑える。

現在のキャリッジスキャン動作（以降、本スキャンと呼ぶ）に必要な減速距離と次回のキャリッジスキャン動作（以降、次スキャンと呼ぶ）に必要な加速距離を比較し、次スキャンの加速距離の方が長い場合、本スキャンの速度安定距離を延長させて最適な位置で次スキャンを行う。

本発明は、ムダな動作を排除して画像ムラを抑える効果を奏する。

さらに、本スキャンの加速度を通常の印字と同様の設定にしておき、次スキャンの加速度をより大きい設定にしておくことで、印字時間をより短くできる効果も見込める。

本発明に係るインクジェット記録装置の斜視図である。 本発明に係る本体制御部の概略図である。 実施例１に係るキャリッジ加速度変更における位置と速度の全体図（ａ）と詳細図（ｂ）である。 実施例１に係るユーザ選択情報の判断表である。 実施例１に係るキャリッジ加速度変更方法のフローである。 実施例２に係るキャリッジ加速度変更方法のフローである。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本実施形態にかかるインクジェット記録装置の斜視図である。図１に示すように、キャリッジ２は記録ヘッド１を搭載する機構である。キャリッジ２は、メインガイドレール３、サブガイドレール４に案内支持され走査する。メインガイドレール３、サブガイドレール４は、キャリッジ２を記録媒体１５の搬送方向に対して交差する方向へ、記録ヘッド１が記録媒体１５に対してほぼ一定間隔となるように取り付けられたガイド部材である。記録ヘッド１へインクを供給する方式は、キャリッジにインクタンクを搭載して供給をするもの、記録装置本体側に取り付けられたインクタンクと記録ヘッドをチューブ等で連結して供給するものがあるが、本発明はどの方式で用いても良い。キャリッジ２は、記録ヘッド１の電気接続部へ記録信号を伝達するための電気接続部を有する。フレキシブル基板５は、キャリッジ内支持基板の電気接続部と本体制御部とを接続する。本体からのインクを吐出する電気指令信号はフレキシブル基板５を通してキャリッジ内支持基板へ伝達され、画像記録が行われる。タイミングベルト６は、モータ７と連結したモータプーリ８と、モータ７と対向する位置に配置されている従動プーリ９に架張されている。タイミングベルト６はキャリッジ２に固定されている。キャリッジモータ７から駆動力がギア等の機構を介してタイミングベルト６に伝達され、キャリッジ２が記録媒体上を走査する。搬送ローラー１０は、搬送モータによって駆動され、記録媒体を搬送する。排出ローラー１１は、画像記録された記録媒体を装置外へ排出する。筐体１２は、メインガイドレール３、サブガイドレール４等が固定され、上記の機構が構成されている。

図２は、本発明に係る本体制御部の概略図である。本体制御部はＲＯＭ１６に記憶されているプログラムをＣＰＵ１７が読み込み、プログラムを実行するための演算処理を行う。ＣＰＵ１７で行う演算処理は、画像処理、Ｉ／Ｆ２０を介したホストコンピュータとの通信、印字ヘッドを含むキャリッジ２、エンコーダセンサ１３の信号処理、モータドライバ１８への制御出力演算などである。

ドライバ１８はキャリッジモータ７を駆動させる。インクジェット記録装置の特有機能をＡＳＩＣ（不図示）としてハードウェア化してＣＰＵ１７の演算処理を軽減しても良い。ＲＯＭ１６はインクジェット記録装置を制御するための制御プログラムや実行に必要なデータ等が記憶されている。

ＲＡＭ１９はＣＰＵ１７で実行中のプログラム、Ｉ／Ｆ２０を介してホストコンピュータから送信された記録データ、印字種類を含む記録用データを保存するために用いられる。

図３（ａ）は、実施例１に係るキャリッジ加速度変更における全体図であり、縦軸をキャリッジ位置、横軸をキャリッジ速度としている。

加速と減速が同じ加速度でキャリッジ駆動する場合、印字中にキャリッジが往動作の加速２１を行って立ち上がり、定速状態２２となり、減速２３−Ａを行って立ち下がり、一旦停止状態となる。その後キャリッジ復動作も同様の動きとなる（２４−Ａ、２５、２６の順）。

対して、復方向（ｂａｃｋ）の加速時のみ加速度を下げてキャリッジ駆動する場合、往動作の加速２１から、２３−Ａでなく２３−Ｂまで定速状態２２を続け、減速する。このことで復動作時の加速２４−Ｂがゆるやかであっても同様の位置で定速状態２５、減速２６となる。定速状態２２を続けるためのより細かいフローに関しては、後述する。

本実施例では、復方向の加速時のみ加速度を下げてキャリッジ駆動する例であるが、用紙種類、印字品位、印字画質によって往駆動と復駆動でどの加速度モードを適用するかで、あらゆる印字種類で画質ムラを抑えつつ、印刷速度の低下を最小限に抑えるようにしている。

図３はユーザ選択情報の判断表である。用紙種類、印字品位、印字画質によって往駆動と復駆動でどの加速度モードを適用するかがデータベースとして記録されている。普通紙の写真画質モードでは、復方向の加速度モードを加速度変更モード１という設定にしている。通常加速度１０［ｍｍ／ｓ＾２］に対して、加速度変更モード１は７［ｍｍ／ｓ＾２］である。

課題にも挙げたように、キャリッジの往復駆動における往方向または復方向の一方向の加速動作のみで画像ムラが発生する状況もあることから、片方向のみ加速度を下げて印字を行うことは画像ムラ低減の観点から有効である。

復方向の加速時のみ加速度を下げてキャリッジ駆動する場合について、より細かく説明する。図３（ｂ）は、キャリッジ加速度変更における詳細図であり、図３（ａ）の往駆動減速２３〜復駆動加速２４に着目した図である。縦軸をキャリッジ位置、横軸をキャリッジ速度の絶対値としている。

往方向の減速時の加速度を通常と同じ加速度で停止する場合、キャリッジは停止位置Ａ（Ｐｓｔｏｐ−Ａ）に停止する。復方向の加速時のみ加速度を下げてキャリッジ駆動する場合に、Ｐｓｔｏｐ−Ａに停止してしまうと、次スキャンの加速開始位置である停止位置Ｂ（Ｐｓｔｏｐ−Ｂ）まで移動するキャリッジ動作が必要となってしまう。この一旦停止後に次スキャンの加速開始位置まで移動する動作を以降予備動作ＰＡと呼ぶ。

図５は、キャリッジ加速度変更方法のフローである。このフローは予備動作ＰＡが入らないように補償するものである。印刷が始まると、印字種類の判別を行う（Ｓ１）。印字種類の判別は用紙種類や印字品位、印字画質によって変わる。

図４のユーザ選択情報の判断表の対応をみることで、加速度変更モードかどうかの判別を行う（Ｓ１２）。往駆動も復駆動も通常加速度の場合、予備動作ＰＡは発生しないため、何もせずに終了する。

加速度変更モードの場合、本スキャンの減速距離２３−Ａと次スキャンの加速距離２４−Ｂの推定演算を行う（Ｓ１３）。推定演算は、図３（ｂ）におけるＰｓｔｏｐ−ＡとＰｓｔｏｐ−Ｂの差分であるＰｔを求めることと同義であり、次スキャンの加速開始位置まで定速移動を続けて減速を行う２３−Ｂの動作を行うための距離を求めるものである。

加速と減速が同じ加速度でキャリッジ駆動する場合に減速を開始してから停止するまでの距離を停止距離Ｐｓ、加速度変更モード１の加速距離をＰｕとした場合、理論上は
Ｐｔ＝Ｐｓ−Ｐｕ ［数式１］
となる。

本実施例では、本スキャン前に次スキャンの停止位置を求める。

本スキャンの停止距離Ｐｓは、減速距離を求めずに本スキャンにかかる加速距離（図３（ａ）の往駆動時の加速距離２１）をＰｓとして扱う。

本スキャンの停止距離Ｐｓと次スキャンの加速距離Ｐｕの推定演算方法は次の数式で表される。

推定加速距離＝（加速所要時間）×（目標速度）×（１／２） ［数式２］
最大加速度はあらかじめ決定されている値である。目標速度とサンプリング時間は自明であることから、目標速度を最大加速度で割った時間で所要時間を算出することができる。ＰｓとＰｕの推定加速距離は上記数式２で求めることができる。

求めた推定加速距離Ｐｓ、Ｐｕを使って、停止位置の変更が必要かどうかの判断を行う（Ｓ１４）。もし、本スキャンの停止距離Ｐｓよりも次スキャンの加速距離Ｐｕの方が大きい（Ｐｓ＜Ｐｕ）ならば、停止位置を延長させる必要があり、そうでない場合には何もせずに終了する。

停止位置の延長が必要と判断された場合、停止位置の更新を行う（Ｓ１５）。

Ｐｓｔｏｐ−Ｂ＝Ｐｓｔｏｐ−Ａ＋Ｐｔ＋ｍａｒｇｉｎ ［数式３］
停止位置の延長に必要な距離Ｐｔは、推定した加速距離を使っている値のため、さらにマージンｍａｒｇｉｎを加えている。停止位置がＰｓｔｏｐ−Ｂに更新され、本スキャンが行われることで、予備動作ＰＡを行うことなく、最適なキャリッジ動作で次スキャンを行うことが可能となる。

なお、本実施例では、復駆動時の立ち上げ加速度のみを落としたケースを想定した演算方法であり、往方向時の立ち上げ加速度を落とした場合、数式１〜３の符号が負に変わることに注意が必要である。

また、加速度変更モードは往駆動、復駆動両方に適用されてもよい。

実施例１では、毎スキャンごとに本スキャン減速距離２３−Ａと次スキャン加速距離２４−Ｂの推定演算を行っていた。これは、毎スキャンごとに加速度が変わることや、印字状況によって往復印字でなく往か復かの片方向印字に変わることを考慮した例である。

毎スキャンごとに加速度や印字方向が変わり得ないことがわかっている場合は、あらかじめ停止延長距離を計算しておくことで高速化を図ることが可能である。

図６は、実施例２に係るキャリッジ加速度変更方法のフローである。

実施例１では、本スキャン減速距離２３−Ａと次スキャン加速距離２４−Ｂの推定演算を行ったが、本実施例では印字前にあらかじめ加速度変更モード、キャリッジ駆動方向に応じた停止延長距離Ｐｔを計算しておく（Ｓ２１）。

あらかじめ停止延長距離Ｐｔを計算しておくことは、印字中の最高速度、加速度変更モードが限られている場合に有効である。各印字速度、加速度変更モード、キャリッジ駆動方法に応じて停止延長距離Ｐｔを計算しておき、テーブル化してＲＡＭ１９に格納しておく。

印字が開始され（Ｓ２２）、印字種類の判別が済んだら（Ｓ２３）、キャリッジのスキャンごとにテーブル化した停止延長距離Ｐｔを参照して停止位置の更新を行って印字を行う（Ｓ２４）。

以上のように、本実施例によれば、演算処理を最小限に抑えながらムラを抑える加速度変更モードを適用することが可能である。

１ 記録ヘッド
２ キャリッジ
３ メインガイドレール
４ サブガイドレール
５ フレキシブル基板
６ タイミングベルト
７ モータ
８ モータプーリ
９ 従動プーリ
１０ 搬送ローラー
１１ 排出ローラー
１２ 筐体
１３ エンコーダセンサ
１４ エンコーダスリット
１５ 記録媒体
１６ ＲＯＭ
１７ ＣＰＵ
１８ ドライバ
１９ ＲＡＭ
２０ Ｉ／Ｆ

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沿って印字を行う記録装置において、前記キャリッジを走行させるキャリッジモータと、キャリッジモータと印字ヘッドを駆動させる制御手段を備え、前記制御手段は、各回の主走査プロセスにおける加速度変更手段を有し、現在のスキャンにおけるキャリッジの減速距離よりも次回のスキャンにおける加速距離の方が大きい場合、目標停止位置を更新することを特徴とする記録装置。
2. 現在のスキャンにおけるキャリッジの減速距離を今回のスキャンにおける加速距離と同じ距離として扱うことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記加速度変更手段は用紙種類、印字品位、印字画質によってキャリッジ駆動方向ごとに加速度を変更できることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の記録装置。
4. 前記目標位置の更新手段は、キャリッジ速度、キャリッジ加速度、キャリッジ駆動方向、キャリッジモータのサンプリング周期によって求めた推定加速距離を用いて演算することを特徴とする請求項１から請求項３に記載の記録装置。