JP2015024654A - 記録装置および記録タイミング制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録装置において、記録ヘッドの移動速度の変化が比較的大きい場合でも、記録ヘッドの移動に伴う記録タイミング制御の高精度に行う。【解決手段】検出された記録ヘッドの移動速度と、検出時の制御目標速度に基づいて予測速度を求め、その予測速度に基づいて記録ヘッドの記録タイミングを制御する。すなわち、記録タイミングを補正する補正速度を上記求められた予測速度とする。これにより、速度変化が大きい場合でも、着弾誤差を小さくすることができる。【選択図】図４

Description

本発明は、記録装置および記録タイミング制御方法に関し、詳しくは、記録ヘッドの移動に伴って記録を行う際の記録タイミングの制御に関するものである。

記録ヘッドの移動に伴って記録を行う記録装置の記録タイミング制御の一形態として、エンコーダなどによって記録ヘッドの移動速度に関する情報を検出し、その情報に基づいて記録タイミングを制御するものがある。記録ヘッドの移動における、一定速度制御の期間のみならず、加減速制御の期間にも記録を行う記録装置では、このような速度が変化する期間でも記録位置を所望の位置とするべく、変化する速度に応じた記録タイミング制御を行う。また、一定速度制御の期間でも記録ヘッドの移動速度が何らかの要因によって変動することがあり、このような速度変動に対応して記録タイミングを制御する。

特許文献１には、エンコーダの検出周期ごとに、それ以前の周期で求めた移動速度を用いてその周期における移動速度を予測し、それに基づいてその周期の記録タイミングを定めることが記載されている。詳しくは、前回の周期の検出速度から前々回の周期と前回の周期の検出速度の差分を差し引いた結果をその周期における推定速度とし、それに基づいて記録タイミングを制御する。

特開２００７−１１８４２５号公報

しかしながら、特許文献１のように、ある周期における記録ヘッドの移動速度を、それ以前の周期の検出速度に基づいて求める場合には、記録ヘッドの移動速度が比較的大きく変化した場合は、推定される速度と記録ヘッドの実際の速度との誤差が大きくなる。その結果、記録ヘッドの移動速度の変化が大きい場合に、目標の記録位置と実際の記録位置の誤差が大きくなる問題がある。

本発明の目的は、記録ヘッドの移動速度の変化が比較的大きい場合であっても、記録ヘッドの移動に伴う記録タイミング制御を高精度に行うことが可能な記録装置および記録タイミング制御方法を提供することである。

そのために本発明では、記録媒体に対して記録ヘッドを相対的に移動させて記録を行う記録装置であって、記録ヘッドの移動速度を検出する検出手段と、検出された記録ヘッドの移動速度と目標速度に基づいて、前記記録ヘッドの移動速度が目標速度に近づくように移動するように前記記録ヘッドを駆動する駆動機構を制御する駆動制御手段と、前記検出された移動速度と前記目標速度に基づいて予測速度を求め、該予測速度に基づいて記録ヘッドの記録タイミングを制御するタイミング制御手段と、を具えたことを特徴とする。

以上の構成によれば、記録ヘッドの移動速度の変化が比較的大きい場合であっても、記録ヘッドの移動に伴う記録タイミング制御を高精度に行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係る記録装置の記録タイミング制御の構成を示すブロック図である。 図１に示すモータ速度制御部によるモータの駆動制御の一例を示す図である。 図１に示す記録タイミング制御部の詳細な構成を示すブロック図である。 図３に示すルックアップテーブルの内容を説明する図である。 図３に示すラッチトリガ生成部による、予測速度とラッチトリガ間隔との関係を示す図である。 図３に示す着弾補正部による着弾補正処理を説明するための図である。 （ａ）〜（ｄ）は、従来技術および本発明の実施形態それぞれにおける実際の速度（測定速度）と予測速度（着弾補正速度）との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る記録装置の記録タイミング制御の構成を示すブロック図である。 図８に示すモータ速度制御部によるモータの駆動制御の一例を示す図である。 図８に示す記録タイミング制御部の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る記録装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る、予測速度を求めるためのルックアップテーブルを示す図である。 図７（ｄ）に示す記録タイミング制御を示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る記録装置の記録タイミング制御の構成を示すブロック図である。本実施形態の記録装置１０１は、記録ヘッドを移動させて記録用紙などの記録媒体に対して走査を行い、記録を行うシリアルタイプの記録装置である。また、記録ヘッドは吐出口からインク滴を吐出し記録媒体に記録を行うインクジェット方式の記録ヘッドである。この記録装置は、記録ヘッドを搭載したキャリッジを移動させるための駆動機構を構成するモータ１０２を備える。そして、モータ制御部１０４は、キャリッジの移動速度を検出するエンコーダ１０３の検出情報に基づいて、モータ１０２の駆動を制御し、また、図３などで後述されるように、記録タイミング制御部１０５に各種制御パラメータを供給する。記録ヘッドを有する記録部１０６は、記録ヘッドの走査において記録タイミング制御部１０５が定めるタイミングで記録ヘッドからインクを吐出して記録を行う。なお、図１に示される、モータ速度制御部１０４や記録タイミング制御部１０５は、記録装置におけるＣＰＵなどの制御構成によって実現されるものであり、また、記録部１０６は記録ヘッドおよびその移動のための機構を有して構成されるものである。

図１１は、本発明の第１実施形態に係る記録装置の斜視図である。図１１において、被記録媒体１１０１は、記録領域に配置された被記録媒体送りローラ１１０２およびプラテン１１１０上のリブ、拍車１１１１により支持され、その送りローラ１１０２がシート送りモーター１１０３によって駆動されることにより、矢印αの副走査方向に搬送される。送りローラ１１０２の前方には、これと平行にシャフト１１０４が設けられている。キャリッジ１１０５は、このシャフト１１０４に移動自在にガイドされ、キャリッジモータ１１０６の出力によりベルト１１０７を介して矢印βの主走査方向に往復移動される。

記録ヘッド移動手段としてのキャリッジ１１０５には、記録ヘッド１１０８、および記録インクを収容するタンク１１０９が搭載される。キャリッジモータ１１０６の移動速度はエンコーダ１１１２によって計測される。キャリッジモータ１１０６、エンコーダ１１１２はそれぞれ図１におけるモータ１０２、エンコーダ１０３に対応する。

図２は、モータ速度制御部１０４によるモータ１０２の駆動制御の一例として、経過時間とモータ１０２による記録ヘッド（キャリッジ）の移動速度との関係を示す図である。モータ速度制御部１０４は、モータ１０２の速度を制御するために、所定の周期でサーボ制御を行う。同図は、キャリッジ移動（記録ヘッド走査）の加速時における制御を示しており、モータ１０２はモータ速度制御部１０４によって一定の周期であるサーボ周期ごとに制御されることを示している。図２において、モータ速度制御部１０４がモータ１０２を制御するタイミングを２０１（ｔ０）、２０２（ｔ１）、２０３（ｔ２）、２０４（ｔ３）とする。モータ速度制御部１０４は、タイミング２０１でエンコーダ１０３から入力されるエンコーダ信号によって、記録ヘッドの移動速度がｖ０であることを観測する。そして、その詳細が後述されるように、モータ速度制御部１０４は観測した記録ヘッドの現状の速度のｖ０と、記録ヘッドの速度のタイミング２０１における制御目標速度であるｖ１の２つのパラメータを基にモータ１０２の駆動を制御する。同様にして、タイミング２０２ではｖ２、タイミング２０３ではｖ３、タイミング２０４ではｖ４を、それぞれ目標速度としてモータ１０２を制御する。なお、ある制御タイミングから次のタイミングまでのモータ１０２や記録ヘッドの動作速度の推移はそれらの特性や記録装置の構成によって変化することはもちろんである。

図３は、記録タイミング制御部１０５の詳細な構成を示すブロック図である。記録タイミング制御部１０５は経過時間カウンタ３０１、予測速度計算部３０２、ルックアップテーブル３０３、ラッチトリガ生成部３０４、着弾位置補正部３０５を有して構成される。

記録タイミング制御部１０５は、モータ速度制御部１０４からモータ制御のタイミング信号を受ける。また、このモータ制御タイミングごとに、モータ速度制御部１０４から、モータ速度制御部１０４でモータ１０２の制御に使用している現状の速度パラメータと目標の速度パラメータを受信する。記録タイミング制御部１０５の経過時間カウンタ３０１は、モータ制御タイミング信号を受けてからの時間をカウントして、その結果を経過時間パラメータとして予測速度計算部３０２に渡す。予測速度計算部３０２は、モータ速度制御部１０４から、現状速度パラメータと目標速度パラメータを、また、経過時間カウンタ３０１から経過時間パラメータを、それぞれ受信する。そして、それぞれのパラメータに基づいてルックアップテーブル３０３を参照し、予測速度を算出して、その結果を予測速度情報としてラッチトリガ生成部３０４および着弾位置補正部３０５に出力する。ラッチトリガ生成部３０４は、予測速度情報を基に記録装置１０１が記録する間隔を制御すべくラッチトリガを着弾位置補正部３０５に出力する。着弾位置補正部３０５は、ラッチトリガ生成部３０４によって生成されたラッチトリガのタイミングを予測速度情報を基に遅らせることにより、記録装置１０１が記録するタイミングである記録トリガを生成して記録部１０６へ出力する。

図４は、ルックアップテーブル３０３の内容を説明する図である。ルックアップテーブル３０３は、経過時間パラメータ、目標速度パラメータ、および現状速度パラメータの３つのパラメータによって、予測速度を求めるためのテーブルである。詳しくは、このテーブルは、現状速度と経過時間と目標速度の組み合わせごとに予測速度が定められたものである。これにより、上記組み合わせのうち、サーボ周期ごとのモータ制御のタイミングで検出される現状速度と経過時間に対する目標速度の組が定められ、その組に対応する予測速度が求められる。図１２に予測速度を求めるためのルックアップテーブルの例を示す。サーボ周期のタイミングで取得した現状速度と目標速度及びサーボ周期のタイミングから経過した時間の３つのパラメータから予測速度を取得する。図１２では、対応する現状速度、目標速度、経過時間、予測速度の各パラメータの値が表中の横方向に並ぶ列に格納されている。現状速度パラメータが１０、目標速度パラメータが２０である場合に経過時間パラメータが１である場合の予測速度パラメータが１３であることを示している。また、現状速度パラメータが１０、目標速度パラメータが２０である場合に経過時間パラメータが４である場合の予測速度パラメータが１５であることを示している。

なお、ルックアップテーブルは、モータ１０２の特性及び記録装置１０１の構成から予め作成される。ルックアップテーブルは機種ごとに設定しても良いし、モータ１０２及び記録装置１０１の誤差を考慮して、機体ごとに設定しても良い。また、インク残量による重さの変化が特性に影響を与える場合はインク残量のパラメータを持ってもよい。

再び図３を参照すると、ラッチトリガ生成部３０４は、予測速度を基に記録媒体に形成されるインクのドットの間隔が一定になるようにラッチトリガの間隔を制御する。図５に示すように、サーボ周期の１つの周期において予測速度が大きくなるとラッチトリガの間隔を狭くし、予測速度が小さくなるとラッチトリガの間隔を大きくする。

図６は、以上のように求めた予測速度に基づいた、着弾補正部３０５による着弾補正処理を説明するための図である。

図６において、記録ヘッド６０１にから吐出したインクは吐出速度６０２で吐出される。記録ヘッドの移動速度を６０３とするとき、吐出されたインクは、速度６０２と速度６０３が合成された速度で移動する。その結果、インクは経路６０４を通り位置６０５に着弾する。このとき、記録ヘッドの基準速度を速度６０６とすると、基準速度でのインクの速度は速度６０２と速度６０６を合成した速度となり、目標のインクの着弾位置は経路６０７を通る位置６０８となる。つまり、予定していた着弾位置は位置６０８であるのに対して、実際の着弾位置は位置６０５となるため、着弾位置の誤差が生じる。そこで、本実施形態では、記録ヘッドの速度による着弾位置の誤差を補正するために着弾位置を時間６１０だけ遅らせる。これにより、吐出されたインクは経路６０９を通り位置６０８に着弾する。このように、着弾位置補正部３０５は、入力された予測速度を速度６０３として上記のように遅延時間６１０を求める。そして、この時間だけ入力したラッチトリガのタイミングを遅らせることにより、記録トリガを生成する。なお、記録ヘッドの「基準速度」は、例えば記録ヘッドの駆動周波数と記録解像度とから定まる、記録ヘッドの走査における速度である。

図７（ａ）〜（ｄ）は、従来技術および本発明の実施形態それぞれにおける実際の速度（測定速度）と予測速度（着弾補正速度）との関係を示す図である。

図７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来技術による着弾補正を示しており、それぞれ従来着弾補正Ａと従来着弾補正Ｂとする。図７（ｃ）は本実施形態による着弾補正を示している。図７（ａ）および（ｂ）に示すように、従来着弾補正Ａは、着弾補正速度として一つ前の周期における測定速度を用いている。また、従来着弾補正Ｂは、着弾補正速度として、二つ前の周期における測定速度と一つ前の周期における測定速度の差分が、着弾補正速度と一つ前の周期の測定速度との差分と等しくなる速度を用いている。時間ｔでの測定速度をｖｍ（ｔ）、時間ｔでの着弾補正速度をｖｃ（ｔ）とすると、従来着弾補正Ａによる着弾補正速度は、ｖｃ（ｔｎ）＝ｖｍ（ｔｎ−１）と表される。また、従来着弾補正Ｂによる着弾補正速度は、ｖｃ（ｔｎ）＝ｖｍ（ｔｎ−１）＋（ｖｍ（ｔｎ−１）−ｖｍ（ｔｎ−２））と表される。

これに対し、本実施形態によれば、着弾位置補正部３０５に入力する、時間ｔの予測速度をｖｐ（ｔ）とすると、着弾補正速度は、ｖｃ（ｔｎ）＝ｖｐ（ｔｎ）となる。すなわち、図６にて上述したように、予測速度が着弾補正速度となる。これにより、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、従来の着弾補正では、時間ｔ１，ｔ２，ｔ３のように速度変化が大きい場合に、実際の速度と予測速度の誤差が大きくなり着弾誤差が大きくなる。これに対して、図７（ｃ）に示すように、本実施形態による着弾補正では、図４にて上述したテーブルを設定することにより、着弾誤差を小さくすることができる。

（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る記録装置の記録タイミング制御の構成を示すブロック図である。本実施形態が上述した第１実施形態と異なる点は、記録タイミング制御部８０２にエンコーダ１０３からの信号が直接入力する点である。

図９は、本実施形態によるモータ速度制御部１０４によるモータ１０２の駆動制御の一例を示す図であり、加速時における経過時間と記録ヘッドの移動速度との関係を示している。モータ速度制御部１０４がモータ１０２を制御するタイミングを９０１（ｔ０）、９０２（ｔ１）、９０３（ｔ２）、９０４（ｔ３）とする。モータ速度制御部１０４は、タイミング９０１で、エンコーダ１０３から入力するエンコーダ信号によって記録ヘッドの移動速度がｖ０であることを観測する。そして、モータ速度制御部１０４は、観測した記録ヘッドの現状速度ｖ０と、タイミング９０１における目標速度であるｖ４の２つのパラメータを基にモータ１０２を制御する。同様に、モータ速度制御部１０４は、モータ速度制御タイミング９０２、９０３、９０４で速度ｖ４を目標速度としてモータ１０２を制御する。

図１０は、図８に示す記録タイミング制御部８０２の詳細な構成を示すブロック図である。記録タイミング制御部８０２は、経過時間カウンタ３０１、予測速度計算部３０２、ルックアップテーブル３０３、エンコーダ間隔カウンタ１００１、ラッチトリガ生成部１００２、着弾位置補正部１００３を有して構成される。エンコーダ間隔カウンタ１００１は、エンコーダ１０３から入力された情報に基づき、エンコーダ区間での速度を計算してその結果をラッチトリガ生成部１００２に出力する。ラッチトリガ生成部１００２は、エンコーダ１０３から入力されるエンコーダ情報をもとにエンコーダ区間ごとにラッチトリガを生成する。着弾位置補正部１００３は、入力される予測速度情報とエンコーダ速度情報から速度を予測して着弾位置補正を行い、記録部１０６に記録トリガを出力する。

図７（ｄ）は、本実施形態の記録タイミング制御による、実際の速度（測定速度）と予測速度（着弾補正速度）の関係を示す図である。本実施形態では、着弾位置補正部１００３に一つ前のタイミングで入力された予測速度と測定速度の差分を、時間ｔでの予測速度に加算した速度を着弾補正速度として用いる。すなわち、本実施形態の着弾補正速度は、ｖｃ（ｔ）＝ｖｐ（ｔｎ）＋ｖｍ（ｔｎ−１）−ｖｐ（ｔｎ−１）と表すことができる。この補正により、図７（ｄ）に示すように、速度変化が大きい際の速度予測の誤差を小さくすることができ、着弾誤差を小さくすることができる。

図１３に図７（ｄ）に示す記録タイミング制御のフローチャートを示す。記録タイミング制御部１０５はモータ速度制御部１０４でモータを制御するタイミングであるサーボ制御タイミングにおいて（Ｓ１３０１）、現状速度及び、目標速度をモータ速度制御部１０４から取得する（Ｓ１３０２）。そして、サーボ制御タイミングより短い周期のタイミングである記録制御タイミングにおいて（Ｓ１３０３）、前回記録制御時の速度情報を取得する（Ｓ１３０４）。前回記録制御時の速度情報は前回の記録制御タイミングから今回の記録制御タイミングまでにキャリッジ１１０５が進んだ距離をエンコーダ１０３によって計測して前回の記録制御周期で割ることで算出する。ステップ１３０４により取得した前回の速度情報と前回の記録制御タイミングで使用した予測速度の差分を求めることにより速度誤差を取得する（Ｓ１３０５）。また、ステップ１３０６で取得する今回の記録制御タイミングにおけるサーボ制御タイミングからの経過時間、及びステップ１３０２で取得した現状速度、目標速度のパラメータからルックアップテーブル３０３を参照し予測速度の取得を行う（Ｓ１３０７）。そして、ステップ１３０７で取得した予測速度に対して、ステップ１３０５で取得した速度誤差情報を反映させることにより着弾位置補正速度を算出する（Ｓ１３０８）。記録タイミング制御部１０５はステップ１３０８で算出した着弾位置補正速度をもとに記録タイミングを生成する。記録部１０６は記録タイミング制御部が生成した記録タイミングにおいて（Ｓ１３０９）、記録処理を行う（Ｓ１３１０）。

（他の実施形態）
上述した実施形態は、シリアル方式の記録装置に関するものであるが、本発明の適用はこの形態に限られない。固定された記録ヘッドに対して記録媒体を搬送するフルライン方式の記録装置にも本発明を適用することができる。この場合、記録ヘッドの移動速度は、記録ヘッドに対して搬送される記録媒体の速度である、相対的な移動速度である。

１０６ 記録部
１０２ モータ
１０３ エンコーダ
１０４ モータ速度制御部
１０５、８０２ 記録タイミング制御部
３０１ 経過時間カウンタ
３０２ 予測速度計算部
３０３ ルックアップテーブル
３０４、１００２ ラッチトリガ生成部
３０５、１００３ 着弾位置補正部

Claims (5)

1. 記録媒体に対して記録ヘッドを相対的に移動させて記録を行う記録装置であって、
   記録ヘッドの移動速度を検出する検出手段と、
   検出された記録ヘッドの移動速度と目標速度に基づいて、前記記録ヘッドの移動速度が目標速度に近づくように移動するように前記記録ヘッドを駆動する駆動機構を制御する駆動制御手段と、
   前記検出された移動速度と前記目標速度に基づいて予測速度を求め、該予測速度に基づいて記録ヘッドの記録タイミングを制御するタイミング制御手段と、
   を具えたことを特徴とする記録装置。
2. 前記タイミング制御手段は、前記駆動制御手段による制御タイミングでの、前記検出された移動速度および前記目標速度によって定まる、前記予測速度の変化において、前記制御タイミングからの経過時間に応じて予測速度を求めることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記タイミング制御手段は、前記記録タイミングについて前記予測速度に応じた時間だけ補正することを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
4. 前記タイミング制御手段は、前記記録タイミングについて前記予測速度に、当該記録タイミングの前の記録タイミングでの、前記検出された移動速度と前記目標速度の差分を加算した速度に応じた時間だけ補正することを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
5. 記録媒体に対して記録ヘッドを相対的に移動させて記録を行うためのおける記録タイミング制御方法であって、
   記録ヘッドの移動速度を検出する検出工程と、
   検出された記録ヘッドの移動速度と目標速度に基づいて、前記記録ヘッドの移動速度が目標速度に近づくように移動するように前記記録ヘッドを駆動する駆動制御工程と、
   前記検出された移動速度と前記目標速度に基づいて予測速度を求め、該予測速度に基づいて記録ヘッドの記録タイミングを制御するタイミング制御工程と、
   を有したことを特徴とする記録タイミング制御方法。

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