JP4137008B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送機構部によって搬送される被記録材に対し記録手段により記録する記録装置に関する。

パソコンを含む各種の情報処理装置の出力装置として、プリンタ、画像形成装置、ファクシミリ、複写機等のように、記録情報に基づいて記録手段により被記録材に記録する記録装置が使用されている。記録装置は、記録手段の種類によって、熱転写式記録装置、インクジェット記録装置、レーザー記録装置、ワイヤードット記録装置などに分類できる。また、記録装置は、搬送機構部によって搬送される被記録材に対して記録するように構成されており、記録方式により、記録手段によって被記録材を主走査しながら記録うしていくシリアル方式と被記録材の搬送（副走査）のみで記録していくライン方式に分けることができる。

上記の記録装置における搬送機構部には、被記録材をどれだけ精度良く搬送できるかといった搬送精度に関する性能や、搬送動作時の静音化性能といったことが求められている。近年では、被記録材への記録内容が従来の文書のみの用途から写真などを含む用途へ移行する傾向があり、その結果、搬送機構部の搬送精度に対する要求がますます高くなってきている。搬送精度を向上させるための技術を開示する文献には特許文献１および特許文献２がある。
特開２００２−００３００６号公報 特開２００２−００３００７号公報

従来の記録装置の搬送機構部においては、次のような課題が存在していた。第１に、搬送機構部の搬送解像度を小さくして高分解能化するためには、搬送ローラ径を小さくするか、搬送ローラと同軸上に設けられたコードホイールの分解能を細かくするかのいずれかを採る必要があった。しかしながら、搬送ローラ径を小さくする方法では搬送精度の確保が困難になるため、コードホイール径を大きくして分解能を稼ぐか、エンコーダを高分解能にするかの選択肢のみとなってしまい、いずれの場合もコストアップの要因となる。また、コードホイール径を大きくしようとすると、装置の大型化にもなる。

第２に、搬送解像度を小さくして高分解能化する場合には、搬送モータから搬送ローラへの減速比に影響し、搬送モータを選定する際に最適なモータ回転数やモータトルクを選択できなくなることがあった。さらに、被記録材を搬送ローラだけで搬送しているとき（被記録材先端の記録）、被記録材を搬送ローラと排紙ローラで搬送しているとき（被記録材中央部の記録）、被記録材を排紙ローラだけで搬送しているとき（被記録材後端記録）のそれぞれの場合で搬送距離や搬送精度のばらつきが異なるという不都合があった。本発明はこのような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、小型で安価な構成で、搬送機構部における被記録材の搬送精度を向上させ得る記録装置を提供することである。

本発明は、上記目的を達成するため、インクを吐出することによって記録を行う記録手段を用いて被記録材に記録を行う記録装置において、前記記録手段の上流側に設けられた第１の搬送ローラと、前記記録手段の下流側に設けられた第２の搬送ローラと、前記第１の搬送ローラから前記第２の搬送ローラに駆動を伝達する駆動伝達手段と、を備え、前記駆動伝達手段は、前記第１の搬送ローラと同軸に設けられた第１のギアと、前記第１のギアに噛み合い前記第２の搬送ローラに駆動を伝達するためのアイドラギアとを有し、前記第１の搬送ローラを駆動するモータと、前記アイドラギアと同軸に設けられたコードホイールと、前記コードホイールのコードを読み取るエンコーダセンサと、前記エンコーダセンサのコードの読み取り信号に基づいて前記モータを制御する制御手段と、を備え、前記アイドラギアのピッチ径を前記第１のギアのピッチ径よりも小さくしたことを特徴とする。

上記本発明によれば、小型で安価な構成で、搬送機構部における被記録材の搬送精度を向上させることができ、記録画像の画質向上を図ることができる記録装置が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を具体的に説明する。なお、各図面を通して同一符号は同一又は対応部分を示すものである。図１は本発明の一実施形態に係る記録装置の要部構成を示す模式的側面図であり、図２は図１の記録装置の被記録材より下側の構成を示す模式的平面図であり、図３は図１の記録装置の制御系を示すブロック図である。図１及び図２において、１は記録部の上流側（搬送方向における上流側）に設けられた搬送手段（第１の搬送ローラ）としての搬送ローラ（ＬＦローラ）であり、本実施形態では金属ローラにアルミナ粉をウレタン樹脂などで塗着させたローラで構成されている。

１３はピンチローラであり、不図示の付勢手段によって搬送ローラ１に押圧されることで用紙やプラスチック板等の被記録材１６に搬送力を付与するニップ部を形成している。４はプラテンで、記録手段としての記録ヘッド１５で被記録材１６に記録する際に該被記録材を案内するガイド部材を構成する。２は記録部の下流側（搬送方向における下流側）に設けられた搬送手段（第２の搬送ローラ）としての排紙ローラで、本実施形態では金属軸にゴムを圧入したローラで構成されている。１４は拍車で、不図示の拍車バネによって排紙ローラ２に押圧されることで被記録材１６の搬送力を発生している。

３は搬送機構部の駆動手段としての搬送モータで、本実施形態では直流モータを使用している。３Ａは搬送モータ３の出力軸に設けられた搬送モータプーリである。６は搬送ローラ１の軸に設けられた搬送ローラプーリであり、７は搬送ローラ１の軸に設けられた搬送ローラギアである。１２は搬送駆動ベルトで、搬送モータプーリ３Ａと搬送ローラプーリ６の間の駆動伝達を行っている。この搬送駆動ベルト１２は、駆動手段としての搬送モータ３と記録部の搬送方向上流側の搬送手段としての搬送ローラ１とを駆動伝達可能に連結する駆動伝達手段を構成している。

８は排紙ローラ２の軸に設けられた排紙ローラギアであり、９は搬送ローラギア７と排紙ローラギア８の間の駆動伝達を行うアイドラギア（駆動伝達回転体）である。１０はアイドラギア９と同軸に一体に設けられた円盤状のコードホイールであり、コードホイール１０の円周上には所定のピッチ角でスリット又はマーク等のコードが形成されている。１１はコードホイール１０の前記スリット又はマークを検出するためのエンコーダセンサである。上記排紙ローラ２は、記録部の搬送方向下流側の搬送手段を構成している。

前記アイドラギア９は、記録部の上流側に設けられた第１の搬送手段（搬送ローラ１）と記録部の下流側に設けられた第２の搬送手段（排紙ローラ２）とを駆動伝達可能に連結する駆動伝達手段を構成している。また、前記コードホイール１０及び前記エンコーダセンサ１１は、前記駆動伝達手段の駆動量を検知する駆動量検知手段を構成している。さらに、前記搬送モータ３は記録部の上流側に設けられた第１の搬送手段（搬送ローラ１）を駆動する駆動手段を構成している。

次に、本実施形態に係る記録装置における搬送ローラ１の停止分解能とコードホイール１０の大きさについて説明する。以上説明した構成を有する本実施形態において、搬送ローラ１の径をＤ（inch）、搬送ローラ１の停止分解能（１inchあたりの解像度) をｐ、搬送ローラギア７とアイドラギア９の減速比をＺ（アイドラギア９のピッチ径の方が小さい）、コードホイール１０のピッチ円径をｄとすると、エンコーダセンサ１１が３００ＤＰＩの場合には、ｄ＝Ｄ×ｐ／３００×１／Ｚとなり、Ｄ＝φ１２ｍｍ、ｐ＝１８００ＤＰＩ、Ｚ＝３とすると、ｄ＝φ２４ｍｍとなる。一方、従来例のように搬送ローラ１の軸にコードホイールを設ける構成では、上記算定式におけるＺの値が１となるため、ｄ＝７２ｍｍとなる。

これから明らかなように、搬送ローラ１の径Ｄ、並びに搬送ローラ１の停止分解能ｐを同じにした場合、本実施形態におけるコードホイール１０の径は、従来の記録装置におけるコードホイールの径より大幅に小さくすることができる。すなわち、本実施形態によれば、搬送ローラ１の軸上のギア（搬送ローラギア７）に隣接するギア（アイドラギア９）と同軸にコードホイール１０を設け、アイドラギア９のピッチ径を搬送ローラギア７のピッチ径よりも小さくすることによって、被記録材１６の記録画像の解像度を下げることなく、記録装置の小型化を図ることが可能となる。

また、本実施形態においては、搬送モータプーリ３Ａと搬送ローラプーリ６の間の減速比はｋに設定されている。このｋの値は、搬送モータ３のトルク特性やコギングピッチなどにより、搬送ローラギア７とアイドラギア９の減速比のＺの値とは関係なく、独立に設定可能である。さらに、排紙ローラ２と一体の排紙ローラギア８は制御対象であるコードホイール１０と一体のアイドラギア９に直結状態で噛み合っているので、排紙ローラ２の搬送精度の向上にもつながっている。

図１において、２３はペーパーエンドセンサであり、搬送される被記録材１６の先端及び後端の位置を検出するためのものである。図示のペーパーエンドセンサ２３は、被記録材１６の先端及び後端が通過する時にセンサアーム２３Ａが軸２３Ｂを中心に所定方向に回転することで、被記録材１６の先端及び後端を検知するように構成されている。図３には、本実施形態における制御手段としての制御部１００と制御動作に係る機構部５０が示されている。制御部１００は、エンコーダセンサ１１及びペーパーエンドセンサ２３の検知信号に基づいて搬送モータ３の駆動を制御している。すなわち、制御部１００は記録ヘッド１５による記録が行われる毎にエンコーダセンサ１１のコードの読み取り信号をカウントしながら搬送モータ３を駆動し、該カウント値に基づいて前記モータを停止することによって被記録材１６を所定距離搬送する。

本実施形態の搬送モータ３の制御系では、ＣＰＵを用いることで、ＰＩＤ制御を基本としたサーボ制御を行っている。なお、前記ペーパーエンドセンサ２３は、被記録材１６の搬送方向の端部（本実施形態では先端部及び後端部）を検知する被記録材検知手段を構成している。また、前記制御部１００は、前記駆動量検知手段１０、１１及び前記被記録材検知手段２３からの信号に基づいて前記駆動手段（搬送モータ）３を制御する制御手段を構成している。

この搬送モータ３の制御においては、被記録材１６の先端位置をペーパーエンドセンサ２３で検出することにより、被記録材１６の搬送を搬送ローラ１のみで行っている場合（被記録材の先端部記録）と、被記録材１６の搬送を搬送ローラ１と排紙ローラ２で行っている場合（被記録材の中央部記録）とを区別することができる。また、制御対象物であるアイドラギア９付きコードホイール１０が搬送ローラ１及び排紙ローラ２の双方に直結しており、そのため、被記録材の先端部記録と中央部記録とにおける搬送負荷の差によってアイドラギア９の停止誤差が異なってくる。

そこで、本実施形態においては、搬送モータ３の制御をＰＩＤ制御を基本としてサーボ制御を行うに際し、被記録材１６の先端部記録と中央部記録とで搬送モータ３の制御定数（サーボ定数）を変更し、それによって、記録位置の違いによる搬送誤差を補正するように構成されている。すなわち、被記録材１６の搬送方向の位置に応じて制御定数を可変にするように構成されている。
例えば、被記録材１６の搬送を搬送ローラ１と排紙ローラ２で行っている場合は記録ヘッドによる記録が行われる毎の搬送モータ３の駆動はエンコーダセンサ１１のコードの読み取り信号が第１のカウント値になったら停止するように制御する。そして、被記録材が搬送ローラ１を通過した後は記録ヘッド１５による記録が行われる毎に搬送モータ３はエンコーダセンサ１１のコードの読み取り信号が第１のカウント値とは異なる第２のカウント値になったら停止するように制御する。排紙ローラ２の方が搬送ローラ１よりも搬送速度が速い場合は第１のカウント値は第２のカウント値よりも大きい。

また、上記搬送モータ３の制御においては、被記録材１６の後端位置をペーパーエンドセンサ２３で検出することにより、被記録材１６の搬送を搬送ローラ１と排紙ローラ２とで行っている場合（被記録材の中央部記録）と被記録材１６を排紙ローラ２のみで行っている場合（被記録材の後端部記録）とを区別することができる。そして、制御対象物であるアイドラギア９付きコードホイール１０が搬送ローラ１及び排紙ローラ２の双方に直結しているために被記録材の中央部記録と後端部記録とにおける搬送負荷の差によってアイドラギア９の停止誤差が異なってくるが、この場合も、搬送モータ３の制御をＰＩＤ制御を基本としてサーボ制御を行うに際し、記録位置の違いによる搬送誤差は、被記録材１６の中央部記録と後端部記録とで搬送モータ３の制御定数（サーボ定数）を変更することで補正することができる。従って、この場合も、被記録材１６の搬送方向の位置に応じて制御定数を可変にするように構成されている。

以上説明した実施形態によれば、記録部の上流側の搬送手段（搬送ローラ１）と記録部の下流側の搬送手段（排紙ローラ２）とを駆動伝達可能に連結する駆動伝達手段（アイドラギア９）の駆動量を検知する駆動量検知手段（コードホイール１０、エンコーダセンサ１１）を設ける構成としたので、被記録材１６の位置に応じて駆動手段（搬送モータ）３の制御定数を可変にすることにより、小型で安価な構成で、搬送機構部における被記録材１６の搬送精度を向上させることができ、記録画像の画質向上を図ることができる記録装置が提供される。

なお、以上の実施形態では、搬送モータ３と搬送ローラ１の間の駆動伝達手段をタイミングベルト等の搬送駆動ベルト１２で構成したが、この駆動伝達手段はギアを用いて構成しても良い。また、搬送ローラギア７、アイドラギア９及び排紙ローラギア８から成る駆動伝達手段に代えて、タイミングベルト等でベルト連結された駆動伝達手段を使用しても良い。このような構成によっても、前述の実施形態の場合と同様の効果を奏する記録装置が提供される。

なお、本発明は、被記録材を搬送する搬送機構部を備えた記録装置であれば、記録手段を被記録材に対して相対移動させながら記録するシリアル記録方式の記録装置、あるいは被記録材の全幅又は一部をカバーする長さのラインタイプの記録手段を用いて副走査のみで記録するライン記録方式の記録装置など、種々の記録方式の記録装置に対して同様に適用することができ、同様の効果を達成し得るものである。また、本発明は、１個の記録手段を用いる記録装置、異なる色のインクで記録する複数の記録手段を用いるカラー記録装置、あるいは同一色彩で異なる濃度で記録する複数の記録手段を用いる階調記録装置、さらには、これらを組み合わせた記録装置の場合にも、同様に適用することができ、同様の効果を達成し得るものである。

さらに、本発明は、インクジェット記録装置に適用する場合、記録手段とインクタンクを一体化した交換可能なインクカートリッジを用いる構成、記録手段とインクタンクを別体にし、その間をインク供給用チューブ等で接続する構成など、記録手段とインクタンクの配置構成がどのような場合にも同様に適用することができ、同様の効果が得られるものである。なお、本発明は、インクジェット記録装置に適用する場合、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変換体等を用いる記録手段を使用するものである場合にも適用できるが、中でも、熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録手段を使用するインクジェット記録装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば、記録の高密度化、高精細化が達成できるからである。

本発明の一実施形態に係る記録装置の要部構成を示す模式的側面図である。 図１の記録装置の被記録材より下側の構成を示す模式的平面図である。 図１の記録装置の制御系を示すブロック図である。

符号の説明

１ 搬送ローラ（第１の搬送ローラ）
２ 排紙ローラ（第２の搬送ローラ）
３ 搬送モータ
３Ａ 搬送モータプーリ
４ プラテン
６ 搬送ローラプーリ
７ 搬送ローラギア
８ 排紙ローラギア
９ アイドラギア
１０ コードホイール
１１ エンコーダセンサ
１２ 搬送駆動ベルト
１３ ピンチローラ
１４ 拍車
１５ 記録手段（記録ヘッド）
１６ 被記録材
２３ ペーパーエンドセンサ
２３Ａ センサアーム
２３Ｂ 軸

Claims (4)

1. インクを吐出することによって記録を行う記録手段を用いて被記録材に記録を行う記録装置において、
   前記記録手段の上流側に設けられた第１の搬送ローラと、
   前記記録手段の下流側に設けられた第２の搬送ローラと、
   前記第１の搬送ローラから前記第２の搬送ローラに駆動を伝達する駆動伝達手段と、を備え、
   前記駆動伝達手段は、前記第１の搬送ローラと同軸に設けられた第１のギアと、前記第１のギアに噛み合い前記第２の搬送ローラに駆動を伝達するためのアイドラギアとを有し、
   前記第１の搬送ローラを駆動するモータと、
   前記アイドラギアと同軸に設けられたコードホイールと、
   前記コードホイールのコードを読み取るエンコーダセンサと、
   前記エンコーダセンサのコードの読み取り信号に基づいて前記モータを制御する制御手段と、を備え、
   前記アイドラギアのピッチ径を前記第１のギアのピッチ径よりも小さくしたことを特徴とする記録装置。
2. 前記制御手段は、前記記録手段による記録が行われる毎に前記エンコーダセンサのコードの読み取り信号をカウントしながら前記モータを駆動し、該カウント値に基づいて前記モータを停止することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記制御手段は、被記録材が前記第１の搬送ローラと前記第２の搬送ローラの両方によって搬送されているときは、前記記録手段による記録が行われる毎の前記モータの駆動は前記エンコーダセンサのコードの読み取り信号が第１のカウント値になったら停止し、被記録材が前記第１の搬送ローラを通過した後の前記記録手段による記録が行われる毎の前記モータの駆動は前記エンコーダセンサのコードの読み取り信号が第１のカウント値とは異なる第２のカウント値になったら停止することを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記第２の搬送ローラの方が前記第１の搬送ローラよりも搬送速度が速く、前記第１のカウント値は前記第２のカウント値よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の記録装置。

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