JP4553546B2 - 駆動トレインのバックラッシュ誤差削減装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
ＴＩＪ（サーマル・インクジェット）プリンタでの用紙前進誤差（ステッチ・エラー）は、駆動トレイン（駆動機構列）のバックラッシュ（あそび）と、駆動系が減速した際の被動トランスポート（搬送部）の惰行（coasting）が相俟って生じ得る。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するための手段】
本発明は二つの部分からなる用紙前進プロフィールを提供してこの問題を解決する。用紙は最終目標位置の手前へと前進させられる。用紙の最終的な前進は一続きの別個のステップとして行われ、最初の前進中に発生したと思われる如何なる駆動トレインのバックラッシュ誤差をも除去する。
【０００３】
最も低コストのＴＩＪ（サーマルインクジェット）プリンタは、例えば、歯車列を介してシャフトを駆動するステップモータ又は位置制御サーボモータを用いるなどして、プリントゾーンで用紙を漸増的に前進させる。歯車列は低コストの製造に見合うように設計されているのでバックラッシュが駆動トレインに集積されるのは避けられない。このバックラッシュ誤差が原因となってキャリッジの走査間の正確な用紙前進に誤差を生じることもある。一般的な精度の必要条件の単一基準は、約１０ｍｍの用紙前進当り偏位誤差２０μｍとして定められている。被動ローラの減速よりモータの減速がより急激に発生した場合は、システムに発生するいかなるバックラッシュも誤差の原因となり得る。これは、被動ローラが大きな慣性と直径を有し、摩擦抵抗が低いために生じ得る。この事象において、運搬物（被動ローラ）は歯車列のバックラッシュのために「惰行」し、不確定の位置で停止する。
【０００４】
本実施の形態は、基体を、所定量分、例えば、Ｎモータステップ分又はエンコーダユニット分、次の印刷位置に達しない手前の位置まで前進させることによって誤差の原因を略取り除く。次に、本実施の形態は、例えば、更にＮステップ分ステップモータを前進させることによって、又はＮ個のエンコーダユニット分だけ位置制御サーボモータを前進させることによって、単位送りしながら（又は段階的に）、低速で基体を前進させる。Ｎに対する値は、駆動トレインで起こり得るバックラッシュ誤差の合計よりも大きくなるように予め設定され得る。これによって、被動ローラは、バックラッシュ誤差範囲内の不確定な位置に置かれてもよい。被動ローラが前方へ全く惰行しなかった場合、被動ローラは、Ｎステップ増分（単位送り）されて前進し、次のキャリッジパスに備えて正規の位置に停止する。システムのバックラッシュ及び運搬物の慣性により、例えば、Ｍステップ増分（単位送り）されて（Ｍ＜Ｎ）、被動ローラが前方へ惰行した場合、モータは、全てのバックラッシュ誤差が駆動トレインから除去されるまでＭステップ増分（単位送り）されて前進し、次のモータ及び被動ローラは共に同期してＮ−Ｍステップ増分（単位送り）されて前進して、所望の停止位置まで達する。何れの場合でも、如何なるバックラッシュ誤差にも影響されずに被動ローラは所望される最終位置に停止する。
【０００５】
本実施の形態は、駆動トレインが一続きの非常に短い低速の増分（単位送り）を行うときに、運搬物が駆動トレイン（の動き）を超過すること（オーバーシュートすること）がないことを前提としている。つまり、Ｎ個の別個の増分（単位送り）中にバックラッシュが除かれると、運搬物は駆動トレインと同期した（動きの合致した）状態となる。即ち、運搬物には十分な運動エネルギが付与されないのでオーバーシュート誤差は無視できる程度のものである。ステップモータを用いた実施の形態においては、モータステップは、ステッパ駆動回路の精巧度に応じて、例えば、全ステップ、半ステップ、及び微小ステップのいずれかを取ることによって達成される。
【０００６】
本発明は、（単位増分ずつ）漸増的に回転することができる駆動モータと、駆動モータによって駆動される駆動トレイン（機構列）と、駆動トレインに連結され駆動トレインを介して駆動モータによって駆動される少なくとも一つの基体トランスポートメカニズム（搬送機構）と、コントローラと、を有する、バックラッシュ誤差削減装置であって、コントローラが、駆動モータに連通し前記駆動モータにコントロール信号を送って基体を目標位置に達しない手前のポイントまで移動させる、基体アドバンサと、駆動モータに連通し駆動モータにコントロール信号を送って引き続いて基体を目標位置まで移動させる基体最終アドバンサとを有する、装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、プリンタ及びインクジェットプリンタに関して記述されているが、バックラッシュを補償することによって、位置決めに誤差を生じ得る他の種類の装置にも本実施の形態を適用することが可能であることが容易に理解されよう。従って、以下に続く実施の形態の記述は、本来、例示のみを目的とするものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【０００８】
添付図面に関して、基体２、例えば、用紙などの上に印刷するように配置されたプリンタ１は、モータ１１及び被動ローラ１２を含む基体搬送システム（トランスポート・システム）１０を有する。本実施の形態において、駆動モータ１１と被動ローラ１２の間にはモータ１１からローラへ駆動を伝達する歯車列１３が置かれている。歯車列１３の歯や他の部品の間に隙間が生じることによってバックラッシュが生じ、このバックラッシュによって基体の配置に誤差が生じ得る。本実施の形態において、駆動モータ１１は、ステップモータ駆動回路２１を有するコントローラ２０によって駆動される、ステップモータである。ステップモータに代えてエンコーダ・ユニットによって前進され得る位置制御型サーボモータを使用できることが認識され得るが、説明を簡単にするためにステップモータについて説明する。
【０００９】
搬送システム１０でのバックラッシュ誤差を除去するために本実施の形態では目標最終位置の手前のポイント３１まで基体を前進させる。例えば、本実施の形態では、次の印刷位置３２にＮモータステップだけ達しないポイント３１に基体２を移動させ得る。停止ポイント３１と目標最終位置３２の間隔は、駆動モータ１１と被動ローラ１２の間の駆動トレイン１３で起こり得るバックラッシュ誤差の合計より大きくてもよい。従って、上記例では、Ｎに対する値は、駆動トレイン１３でバックラッシュ誤差を除去するためにモータ１１が取らなくてはならないであろうステップ数の合計より大きくなる。
【００１０】
停止ポイント３１において、被動ローラ１２は、バックラッシュの範囲内の不確定な位置に置かれる。モータ１１は次に目標最終位置３２まで基体をゆっくり前進させ、その工程中にバックラッシュ誤差を取り去る。上記例において、ステップモータ１１は次の印刷位置３２まで基体をＮステップ分更に前進させる。駆動ローラ１２が前方へ全く惰行しなかった場合、Ｎステップだけ前進し、次のキャリッジパスに対して正確な位置で停止する。駆動ローラ１２が、システムのバックラッシュ及び運搬物の慣性によって、例えば、Ｍステップ分（ここで、Ｍ＜Ｎ）前方に惰行した場合、駆動トレイン１３からバックラッシュが全て除去されるまでモータ１１はＭステップ分前進する。モータ１１及び被動ローラ１２は協調して（動きを合致させて）Ｎ−Ｍステップ分前進し、目標最終位置３２、即ち、次の印刷のために所望される停止位置に達する。いずれの場合においても、基体２及び被動ローラ１２は、バックラッシュに影響されることなく、所望される最終位置３２に停止する。
【００１１】
本実施の形態は、駆動トレイン１３が一連の非常に短い低速ステップで進むときは、運搬物、即ち、基体２及び被動ローラ１２、が駆動トレイン１３の動きをオーバーシュートしない（飛び越さない）ことを前提として実行される。駆動トレイン１３が別個のＮステップ分進む間にバックラッシュ誤差が除去されると、運搬物は駆動トレイン１３と同期した状態となる。従って、運搬物は十分な運動エネルギを付与されることはないので、オーバーシュート誤差は無視できる程度のものである。ステップ・モータが使用される場合は、モータ・ステップは、ステッパ駆動回路２１の精巧度に応じて、全ステップ、半ステップ、又は微小ステップの何れかのステップを取ることによって達成され得る。
【００１２】
より抽象的な説明において、例えば、図３に示されるように、実施の形態は、駆動モータ１１、モータ１１によって駆動される駆動トレイン１３、及び駆動トレイン１３に連結され駆動トレイン１３を介してモータ１１によって駆動される少なくとも一つの基体トランスポート・メカニズム１２を有するバックラッシュ誤差削減装置を有する。本実施の形態において、駆動モータ１１はステップモータであり、駆動トレイン１３は歯車列であり、基体トランスポートメカニズム１２は少なくとも一つの被動ローラである。この装置は、コントローラ２０によって制御され、コントローラ２０はステップモータと連通する基体アドバンサ２２を有し、基体アドバンサ２２はステップモータ１１へ制御信号を送り、これによって、基体２を目標位置３２の手前のポイント３１まで移動させる。本実施の形態には、必ずしも必要ではないが、基体アドバンサ２２が応答することができる基体位置センサ２４を有していてもよい。
【００１３】
コントローラ２０は、ステップモータ１１と連通する基体最終アドバンサ２３も有する。本実施の形態において、コントローラに連結される一つ以上の基体位置センサ２４が提供されてもよいが、必ずしも必要とされるものではない。基体最終アドバンサ２３は制御信号をステップモータ１１へ送り、基体２を引き続き目標位置まで前進させる。本実施の形態において、基体アドバンサ２３からの信号によってステップモータ１１は、基体を目標位置３２から所定数のステップ分、例えば、Ｎステップ分（Ｎは整数）手前で停止させる。ここで、所定数ステップとは、駆動トレイン１３で起こり得るバックラッシュ全体よりも大きい。基体最終アドバンサー信号は次にステップモータ１１を所定数ステップだけ前進させ、残っているバックラッシュ誤差を取り除き、基体２をその目標最終位置３２（印刷位置）まで移動させる。基体アドバンサ２２及び最終アドバンサ２３は、コントローラ２０に接続された、必ずしも必要とされないが、基体位置センサ２４に応答することができ、駆動モータ制御回路２１の一部をなすか又は連通し得る。
【００１４】
抽象的にも具体的にも、バックラッシュ誤差削減装置は、最終目標位置の手前のポイントまで基体を前進させ（ブロック１０２）、最終的に最終目標位置まで基体を前進させ（ブロック１０３）、これによって、例えば、図３に示されるように、基体搬送システムにおいて、バックラッシュ誤差を取り除くことを有する方法を実行する。この方法は、基体の位置をモニタし（ブロック１０１）、基体の前進及び最終前進を開始する基体位置情報をコントローラへ送ることを有し、ここで、最終前進とは最終目標位置の手前のポイントまで基体を前進させた速度より低い速度で基体を前進させることを含む。最終前進は、ステップモータ１１や、ステップモータ１１によって駆動される基体トランスポート（搬送部）を備えるなどして最終目標位置の手前の位置から最終目標位置まで漸増的に基体を前進させることによって実行される。
【００１５】
本発明は、本明細書中に開示された構造及び実施の形態に関して記述されているが、述べられた詳細に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限り、改良及び変更を行うことが可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を適用することができる基体搬送システムを有するプリンタを概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態による構成要素を概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態による構成要素をより概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施の形態によって実行される方法を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１：プリントヘッド
１０：基体搬送システム
１１：駆動モータ
１２：被動ローラ
１３：歯車列
２０：コントローラ
２１：ステップモータ駆動回路

Claims (2)

1. 漸増的に回転することができる駆動モータと、
   前記駆動モータによって駆動される駆動トレインと、
   前記駆動トレインに連結され前記駆動トレインを介して前記駆動モータによって駆動される少なくとも一つの基体トランスポートメカニズムと、
   コントローラと、
   を有する、
   駆動トレインのバックラッシュ誤差削減装置であって、
   前記コントローラが、
   前記駆動モータに連通し前記駆動モータにコントロール信号を送って基体を目標位置に達しないポイントまで前進させる基体アドバンサと、
   前記駆動モータに連通し前記駆動モータにコントロール信号を送って引き続いて前記基体を前記目標位置までより低速で更に前進させる基体最終アドバンサと、
   を有し、
   前記基体アドバンサからの信号によって前記駆動モータは前記基体を前記目標位置から所定の増分数だけ手前で停止させ、前記所定の増分数は前記駆動トレインで起こり得るバックラッシュ誤差の合計を表す増分数よりも大きい、
   駆動トレインのバックラッシュ誤差削減装置。
2. 前記基体最終アドバンサからの信号によって前記駆動モータを前記所定の増分数だけ前進させる、請求項１に記載の駆動トレインのバックラッシュ誤差削減装置。

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