JP4688190B2

JP4688190B2 - 画像形成装置及びプログラム

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Publication number: JP4688190B2
Application number: JP2005302140A
Authority: JP
Inventors: 洋生荻原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-10-17
Also published as: JP2007106088A

Description

本発明は画像形成装置及びプログラムに関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ／ファックス／複写機複合機等の各種画像形成装置としては、記録液（例えばインク）の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドで構成した記録ヘッドをキャリッジに搭載して、このキャリッジを被記録媒体（以下「用紙」というが、材質を紙に限定するものではなく、また、記録媒体、記録紙、転写材などとも称される。）の搬送方向に対して直交する方向にシリアルスキャンさせるとともに、被記録媒体を記録幅に応じて間歇的に搬送し、搬送と記録を交互に繰り返すことによって被記録媒体に画像を形成（記録、印刷、印字、印写も同義で使用する。）するシリアル型のものがある。

このようなシリアル型の画像形成装置においては、記録ヘッドから記録液の液滴を用紙上の所定の位置に吐出して高画質な画像を形成するためには、キャリッジ移動時のキャリッジの振動を抑える必要がある．

ところが、一方で、印刷速度の高速化、装置サイズのコンパクト化が要求されているため、キャリッジを短時間で所定の高速度に到達させる必要性が高まっており、駆動時の加速度は増加傾向にある。その結果、高加速度で駆動を行なう場合、動作開始時の衝撃によってキャリッジの振動が画質に悪影響を与える可能性が高くなる．

そこで、特許文献１に記載されているように、ＰＩＤ制御の出力値（制御値）をモータに与えてキャリッジを移動させるとき、キャリッジが停止状態から移動を検知するまでは固定出力によってモータの駆動制御を行うことで起動開始時のメカ送れによるＰＩＤ制御の過出力を抑制するようにしたモータ制御方法が知られている。
特開２００４−１６６４５８号公報

また、特許文献２に記載されているように、キャリッジの駆動モータの移動速度の変動による振動の発生を抑制するため、サーボ制御（ＰＩ制御）による制御値と、キャリッジの移動速度の加速区間、等速区間、減速区間の区間ごとに定められているオフセット値とを合計し、その合計値を制御値として、キャリッジを駆動する駆動モータを制御することで、目標速度のプロファイルに対しての追従性を向上させるようにした画像出力装置が知られている。
特開２００４−３５１７７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のモータの制御方法にあっては、キャリッジ駆動後はＰＩＤ制御を用いるため、加速から定速域に移行する時や、加速中の負荷変動によって理想の目標速度プロファイルから外れた場合、過制御になり速度変動が大きくなる可能性がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、加速時のキャリッジの振動を抑制して滴着弾位置精度を向上して高画質化を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
記録ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に移動走査させるモータをサーボ制御で駆動するモータ駆動制御手段、を備え、
前記モータ駆動制御手段は、
一定の制御周期で前記モータの現在速度を検出し、前記現在速度と目標速度の差分に基づいて前記モータを駆動するためのモータ出力値を算出する手段と、
算出したモータ出力値と前回のモータ出力値との差分を求め、求めた差分を前回のモータ出力値に加算して今回のモータ出力値として設定する手段と、を有し、
前記設定する手段は、
前記算出したモータ出力値と前回のモータ出力値との差分が、前記キャリッジの停止状態から目標速度までの経過時間毎に対応し、前回のモータ出力値に加算する差分を制限する予め定められた複数の出力制限値のうちの、当該経過時間における前記出力制限値より大きいときには、前記前回のモータ出力値に加算する差分を前記出力制限値に設定し、
前記モータ出力値が、前記目標速度到達直前の出力制限値が設定されている経過時間より前に、ほぼ到達目標速度に達する出力値に達した場合に、当該経過時間より前に設定される出力制限値を前記目標速度到達直前の出力制限値に切り替え、
前記複数の出力制限値の内、前記キャリッジの移動開始直後及び目標速度到達直前の少なくともいずれかの出力制限値は、その他の出力制限値よりも低く定められている
構成とした。
ここで、前記キャリッジの速度が目標速度に到達するまでの時間に応じて前記出力制限値を補正する構成とできる。
この場合、前記出力制限値を補正するための補正値を予め格納した不揮発性の記憶手段を備えている構成とできる。また、画像形成動作に伴う前記キャリッジの実走査に基づいて補正値を修正する構成とできる。

本発明に係るプログラムは、
記録ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に移動走査させるモータをサーボ制御で駆動する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
一定の制御周期で前記モータの現在速度を検出し、前記現在速度と目標速度の差分に基づいて前記モータを駆動するためのモータ出力値を算出する処理と、
算出したモータ出力値と前回のモータ出力値との差分を求め、求めた差分を前回のモータ出力値に加算して今回のモータ出力値として設定する処理と、をコンピュータに行わせ、
前記今回のモータ出力値として設定する処理では、前記算出したモータ出力値と前回のモータ出力値との差分が、前記キャリッジの停止状態から目標速度までの経過時間毎に対応し、前回のモータ出力値に加算する差分を制限する予め定められた複数の出力制限値のうちの、当該経過時間における前記出力制限値より大きいときには、前記前回のモータ出力値に加算する差分を前記出力制限値に設定し、
前記モータ出力値が、前記目標速度到達直前の出力制限値が設定されている経過時間より前に、ほぼ到達目標速度に達する出力値に達した場合に、当該経過時間より前に設定される出力制限値を前記目標速度到達直前の出力制限値に切り替え、
前記複数の出力制限値の内、前記キャリッジの移動開始直後及び目標速度到達直前の少なくともいずれかの出力制限値は、その他の出力制限値よりも低く定められている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置及びプログラムによれば、算出したモータ出力値と前回のモータ出力値との差分が、キャリッジの停止状態から目標速度までの経過時間毎に対応し、前回のモータ出力値に加算する差分を制限する予め定められた複数の出力制限値のうちの、当該経過時間における出力制限値より大きいときには、前回のモータ出力値に加算する差分を出力制限値に設定し、モータ出力値が、目標速度到達直前の出力制限値が設定されている経過時間より前に、ほぼ到達目標速度に達する出力値に達した場合に、当該経過時間より前に設定される出力制限値を目標速度到達直前の出力制限値に切り替え、複数の出力制限値の内、キャリッジの移動開始直後及び目標速度到達直前の少なくともいずれかの出力制限値は、その他の出力制限値よりも低く定められている構成としたので、加速時のキャリッジの振動を抑制して滴着弾位置精度を向上して高画質化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。先ず、本発明に係る画像形成装置の機構部の一例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同機構部の全体構成を説明する側面説明図、図２は同機構部の平面説明図、図３は同機構部の要部斜視説明図である。

この画像形成装置は、フレーム１を構成する左右の側板１Ａ、１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド２とステー３とでキャリッジ４を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ５によって駆動プーリ６Ａと従動プーリ６Ｂ間に架け渡したタイミングベルト７を介して図２で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ４には、例えばイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１１を複数のインク吐出口（ノズル）を形成したノズル面１１ａのノズル列を主走査方向と直交する方向（副走査方向）に配列し、インク吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液滴吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。

記録ヘッド１１を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

この記録ヘッド１１にはドライバＩＣを搭載し、図示しない制御部との間でハーネス（フレキシブルプリントケーブル）１２を介して接続している。

また、キャリッジ４には、記録ヘッド１１に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１５を搭載している。この各色のサブタンク１５には各色のインク供給チューブ１６を介して、カートリッジ装填部９に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填９にはインクカートリッジ１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット１７が設けられ、また、インク供給チューブ１６は這い回しの途中でフレーム１を構成する後板１Ｃに係止部材１８にて保持されている。

一方、給紙トレイ２０の用紙積載部（圧板）２１上に積載した用紙２２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２１から用紙２２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２３及び給紙コロ２３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４を備え、この分離パッド２４は給紙コロ２３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２２を記録ヘッド１１の下方側に送り込むために、用紙２２を案内するガイド部材２５と、カウンタローラ２６と、搬送ガイド部材２７と、先端加圧コロ２９を有する押さえ部材２８とを備えるとともに、給送された用紙２２を静電吸着して記録ヘッド１１に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト３１を備えている。

この搬送ベルト３１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ３２とテンションローラ３３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成し、周回移動しながら帯電ローラ３４によって帯電（電荷付与）される。

この搬送ベルト３１としては、１層構造のベルトでも良く、又は複層（２層以上の）構造のベルトでもよい。１層構造の搬送ベルト３１の場合には、用紙３２や帯電ロー３４に接触するので、層全体を絶縁材料で形成している。また、複層構造の搬送ベルト３１の場合には、用紙２２や帯電ローラ３４に接触する側は絶縁層で形成し、用紙２２や帯電ローラ３４と接触しない側は導電層で形成することが好ましい。

１層構造の搬送ベルト３１を形成する絶縁材料や複層構造の搬送ベルト３１の絶縁層を形成する絶縁材料としては、例えばＰＥＴ、ＰＥＩ、ＰＶＤＦ、ＰＣ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥなどの樹脂又はエラストマーで導電制御材を含まない材料であることが好ましく、体積抵抗率は１０^１２Ωｃｍ以上、好ましくは１０^１５Ωｃｍなるように形成する。また、複層構造の搬送ベルト３１の導電層を形成する材料としては、上記樹脂やエラストマーにカーボンを含有させて体積抵抗率が１０^５〜１０^７Ωｃｍとなるように形成することが好ましい。

帯電ローラ３４は、搬送ベルト３１の表層をなす絶縁層（複層構造のベルトの場合）に接触し、搬送ベルト３１の回動に従動して回転するように配置され、軸の両端に加圧力をかけている。この帯電ローラ３４は、体積抵抗率が１０^６〜１０^９Ω／□の導電性部材で形成している。この帯電ローラ３４には、後述するように、ＡＣバイアス供給部（高圧電源）から例えば２ｋＶの正負極のＡＣバイアス（高電圧）が印加される。このＡＣバイアスは、正弦波や三角波でもよいが、方形波の方がより好ましい。

また、搬送ベルト３１の裏側には、記録ヘッド１１による印写領域に対応してガイド部材３５を配置している。このガイド部材３５は、上面が搬送ベルト３１を支持する２つのローラ（搬送ローラ３２とテンションローラ３３）の接線よりも記録ヘッド１１側に突出させることで搬送ベルト３１の高精度な平面性を維持するようにしている。

この搬送ベルト３１は、副走査モータ３６によって駆動ベルト３７及びタイミングローラ３８を介して搬送ローラ３２が回転駆動されることによって図２のベルト搬送方向に周回移動する。なお、図示しないが、搬送ローラ３２の軸には、スリットを形成したエンコーダホイールを取り付け、このエンコーダホイールのスリットを検知する透過型フォトセンサを設けて、これらのエンコーダホイール及びフォトセンサによってホイールエンコーダを構成している。

さらに、記録ヘッド１１で記録された用紙２２を排紙トレイ４０に排紙するための排紙部として、搬送ベルト３１から用紙２２を分離するための分離爪４１と、排紙ローラ４２及び排紙コロ４３とを備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット５１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット５１は搬送ベルト３１の逆方向回転で戻される用紙２２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２６と搬送ベルト３１との間に給紙する。また、この両面ユニット５１の上面は手差しトレイ５２としている。

さらに、キャリッジ４の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド１１のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構６１を配置している。この維持回復機構６１には、記録ヘッド１１の各ノズル面１１ａをキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）６２ａ〜６２ｄ（区別しないときは「キャップ６２」という。）と、ノズル面１１ａをワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード６３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け６４などを備えている。ここでは、キャップ６２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ６２ｂ〜６２ｄは保湿用キャップとしている。

また、キャリッジ４の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け６８を配置し、この空吐出受け６８には記録ヘッド１１のノズル列方向に沿った開口６９などを備えている。

また、図１及び図３に示すように、キャリッジ４には用紙２２の有無を検知するための媒体検知手段である赤外線センサ（センサの種類は、赤外線センサに限定するものではない。）からなる濃度センサ７１を設けている。また、この濃度センサ７１はキャリッジ４がホーム位置（図３の実線図示の位置）にあるときに記録領域（画像形成領域）側（搬送ベルト３１側）に位置する側で、記録ヘッド１１よりも用紙搬送方向上流側に設けている。

さらに、キャリッジ４の前方側には、スリットを形成したエンコーダスケール７２を主走査方向に沿って設け、キャリッジ４の前面側にはエンコーダスケール７２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ７３を設け、これらによって、キャリッジ４の主走査方向位置を検知するためのリニアエンコーダ７４を構成している。

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙２２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２２はガイド２５で案内され、搬送ベルト３１とカウンタローラ２６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２７で案内されて先端加圧コロ２９で搬送ベルト３１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、後述するＡＣバイアス供給部から帯電ローラ３４に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト３１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト３１上に用紙３２が給送されると、用紙２２が搬送ベルト３１に静電力で吸着され、搬送ベルト３１の周回移動によって用紙２２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ４を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１１を駆動することにより、停止している用紙２２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２２を排紙トレイ４０に排紙する。

また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト３１を逆回転させることで、記録済みの用紙３２を両面給紙ユニット５１内に送り込み、用紙２２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ２６と搬送ベルト３１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル３１で搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ４０に排紙する。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図４のブロック図を参照して説明する。
この制御部１００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ１１１と、ＣＰＵ１１１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ１０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ１０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ１０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ１０５とを備えている。なお、この実施形態では、後述するように出力制限値の補正値を予め格納する記憶手段を備える場合、不揮発性メモリ１０４を用いる。

また、この制御部１００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ１０６と、記録ヘッド１１を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含む印刷制御部１０７、キャリッジ４側に設けた記録ヘッド１１を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）１０８と、主走査モータ５を駆動するための主走査モータ駆動部１１０と、副走査モータ３６を駆動するための副走査モータ駆動部１１１と、帯電ローラ３４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部１１２と、リニアエンコーダ７４、ホイールエンコーダ１３６からの検出パルス、環境温度を検出する温度センサ１１５からの検出信号、及びその他の各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ１１３などを備えている。また、この制御部１００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル１１４が接続されている。

ここで、制御部１００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ１０６で受信する。

そして、制御部１００のＣＰＵ１０１は、Ｉ／Ｆ１０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ１０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行って印刷制御部１０７に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばＲＯＭ１０２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。

印刷制御部１０７は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ２０８に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部を含み、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号をヘッドドライバ２０８に対して出力する。

ヘッドドライバ１０８は、印刷制御部１０７からシリアルに入力される記録ヘッド７の１行分に相当する画像データに基づいて駆動信号を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド１１の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド１１を駆動する。

なお、このヘッドドライバ１０８は、例えば、クロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）と、このレベルシフタでオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）等を含み、アナログスイッチアレイのオン／オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動信号を選択的に記録ヘッド１１のアクチュエータ手段に印加する。

主走査モータ駆動部１１０は、ＣＰＵ１０１側から与えられる目標値とリニアエンコーダ７４からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータドライバを介して主走査モータ５を駆動する。

同様に、副走査モータ駆動制御部１１１は、ＣＰＵ１０１側から与えられる目標値とホイールエンコーダ１３６からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータドライバを介して副走査モータ３６を駆動する。

そこで、この画像形成装置における主走査モータの駆動制御に係る部分の詳細について図４の機能ブロック図も参照して説明する。
速度プロファイル格納部２０１には主走査モータ５の速度プロファイル（加速テーブル目標速度）が格納され、ＣＰＵ１０１によって主走査モータ駆動部１１０に目標速度が与えられる。この速度プロファイル格納部２０１はＲＯＭ１０２にて構成している。

速度検出部２０２は、リニアエンコーダ７４から出力される検出パルスをカウントして、検出速度（速度検出値）に変換し、所定のサンプリング周期で速度検出値を主走査モータ駆動部１１０に与える。この速度検出部２０２はエンコーダ７４及び制御部１００のＣＰＵ１０１などによって構成している。

主走査モータ駆動部１１０は、比較演算部２１１、ＰＩ制御演算部２１２及びモータドライバ２１３で構成している。そして、比較演算部２１１は、速度プロファイル２０１から与えられる目標速度と、速度検出部２０２から与えられる検出速度値とを比較して両者の偏差を算出して、ＰＩ制御演算部２１２に与える。

ＰＩ制御演算部２１２は、比較演算部２１１からの偏差に対してＰＩ（比例積分）制御（この他、ＰＩＤ（比例、積分、微分）制御なども行える。）を行って制御値を演算する。

ここでは、主走査モータ５をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御で駆動するものとして、ＰＩ制御演算部２１２は偏差に対してＰＩ制御を行ってＰＷＭのデューティ比を求め、このＰＷＭのデューティ比をモータドライバ２１３に与えてＰＷＭ制御で主走査モータ５を駆動させることにより、キャリッジ４を目標とする速度で目標とする位置に駆動するようにしている。

なお、キャリッジ５の移動速度、位置判断、移動距離の算出等は，キャリッジ５の主走査に平行に配置したエンコーダスケール７２と、キャリッジ５に設置したエンコーダセンサ７３によって読み取り判断する。本実施形態では、３００ｄｐｉのエンコーダスケール７２を用い、エンコーダセンサ７３の出力を、９０°位相をずらしてＡ，Ｂ相を生成し、１２００ｄｐｉの位置カウンタとしている。速度情報は３００ｄｐｉのエンコーダエッジ間のキャリッジ通過時間を一定周期（実施形態ではＨｚ）のカウンタで計測して、カウントされたカウント値から速度情報を算出するようにしている。

出力制限値格納部２１５には、キャリッジ４の加速中に主走査モータ５を駆動するためのモータ出力値を設定するとき、停止状態から目標速度までの経過時間毎に対応した複数の出力制限値Ｋ（Ｋ１〜Ｋ４）を格納している。

ここで、キャリッジ動作速度プロファイルの一例を図５に示している。また、上述したＰＩ制御としては、一般的に、一定の制御周期、例えば１ｍｓｅｃ周期で検出された現在速度（検出速度値）と、制御目標速度（目標速度）との差分（偏差）に基づいて、次の（１）式に基づいて計算された値をＰＷM設定値としてに電流を与えて速度制御を行なう。ただし、（１）式中、Ｍｎ：モータ出力値、Ｐ：比例ゲイン、Ｉ：積分ゲイン、Ｖtar＿n：目標速度、Ｖn：現在速度である。

この（１）式より、前回モータ出力値Ｍn-1との差分ΔＭｎ（Ｍｎ−Ｍn-1）は、次の（２）式で求められる。

本実施形態では、図６に示すように、モータ出力値Ｍｎの初期値をＭ０とし、以降は（２）式により求まるΔＭｎを加算して今回のモータ出力値Ｍｎを求めている。ここで、加速時の目標速度プロファイルはステップ状であるため、この方法だけでは急加速になり，振動や騒音を引き起こすことになる。これを抑えるため、各ステップでΔＭｎに対して、以下で説明するような制限を設けている。

すなわち、制限値Ｋには、キャリッジが動き出してからの経過時間ｔ１、ｔ２、ｔ３によって４段階に切り替わるモータ出力制限値Ｋ１〜Ｋ４を使用する。ただし、切り替え時間ｔ３が経過する前にモータ出力値が出力値ＭＦｉｘに達した場合にも、制限値を制限値Ｋ４に切り替えるものとする。なお、出力値ＭＦｉｘは、その値を出力するとほぼ到達目標速度Ｖtarでキャリッジが移動するモータ出力値である。

この場合、経過時間ｔとモータ出力制限値Ｋの設定は，モータの特性，画質に対するキャリッジ速度の等速性能等，装置構成によって異なるので、実際に装置を用いて測定を行って最適な値を決定している。

具体的に、経過時間ｔ1＝２ｍｓｅｃ、ｔ２＝５ｍｓｅｃ、ｔ３＝１２７ｍｓｅｃ、出力制限Ｍ０＝１５、Ｋ１＝１、Ｋ２＝２、Ｋ３＝４、Ｋ４＝２でこの実施形態の画像形成装置を動作させたときの速度プロファイルを図７に示している。

このように、キャリッジの加速中に主走査モータを駆動するためのモータ出力値を設定するとき、停止状態から目標速度までの経過時間毎に複数の出力制限値が設けられていることにより、キャリッジ加速時のモータ出力が抑制され、実際のキャリッジ速度が図７に示すグラフのようにＳ字カーブで滑らかに駆動され、加速時のキャリッジの振動が抑制され、記録ヘッドから吐出する液滴の被記録媒体上の着弾位置精度が向上するので、高画質化を図ることができる。

この場合、出力制限値Ｋ１〜Ｋ４を装置のモータの特性、画質に対するキャリッジ速度の等速性能等など装置構成を勘案して決定するとき、Ｋ１，Ｋ４≦Ｋ２，Ｋ３となるようにする。つまり、制御開始直後の出力制限値Ｋ１と目標速度到達直前の出力制限値Ｋ４を、その他のエリアの出力制限値Ｋ２、Ｋ３と同じか低くしている。これによって、キャリッジ加速時の速度プロファイルをより効果的にＳ字カーブにすることができて、キャリッジの振動の低減を図ることができる。

次に、出力制限値の補正について説明する。
図７のグラフに示すように、キャリッジ４の駆動を行なってリニアエンコーダ７４から検出されたキャリッジ速度が目標速度に到達した時に、起動開始時からの経過時間をＲＡＭ等の記憶手段に記憶する。

このとき計測された経過時間を、予め装置の性能を元に算出して不揮発性ＲＡＭなどの記憶手段に保存している経過時間の閾値と比較する。そして、計測した経過時間が閾値の範囲外であった場合は、経過時間が閾値の範囲内に収まるように、出力制限値Ｋ２及びＫ３のいずれか又は両方の値を増減する。この動作を繰り返し、計測された経過時間が閾値内に収まるように出力制限値Ｋを補正する。

本実施形態では、出力制限値Ｋ３について、経過時間ｔ２の閾値を６０±１０ｍｓｅｃとして、計測された経過時間Ｔがこの閾値範囲外であった場合は出力制限値Ｋ３の値を、マイナス側であれば−１，プラス側であれば＋１補正する。

この閾値及び補正値の増減の設定は、モータの特性，画質に対するキャリッジ速度の等速性能等，装置構成によって異なるので、実際に装置を用いて測定を行って最適な値を決定する。

このように、装置の固有の負荷状況に応じて出力制限値を補正することによって、装置の固有の負荷状況に応じた出力制限値の設定が可能となり、常に一定の加速時間を保証し、装置動作の信頼性が向上する。

次に、このような出力制限値の補正をいかなる段階で行なうかの異なる例について説明する。
先ず、画像形成装置の製造工程における検査工程において、印刷動作で用いられる複数のキャリッジ目標速度で往復駆動を実施し，目標速度到達までの経過時間の測定を行って、出力制限値の補正を行なう動作を実施する。そして、補正を行う動作実施後、新しく確定した出力制限値の値を装置内の不揮発性のＲＡＭに保存し、その値を装置の出力制限値として出力制限値格納部２１５に格納し、装置の印刷動作のときには、決定した補正後の出力制限値を元にキャリッジの移動動作を実施する。

なお、上記出力制限値の初期値を設定するとき、往路復路それぞれ個別の値を用意することもできる。

このように、出荷前に装置の負荷状況に応じた補正を行った後の値を出力制限値として設定することで、装置間の機能差を低減することができる。

また、ユーザ先に出荷後、印刷動作を行いキャリッジ駆動が実施されるとき、経過時間が閾値から外れていた場合は、閾値内に入るように出力制限値の１段階補正を行い、次の印字動作を実行する。これを印字動作でキャリッジの駆動が行なわれている間実行し、キャリッジが目標速度に到達するまでの経過時間が閾値内収まるようにすることもできる。

このように、印刷動作でキャリッジを移動させるときに、そのときの負荷状況に応じて出力制限値を補正することによって、長期間使用するときに発生する経時的な負荷変動に対応することが可能となり、装置の信頼性が向上する。なお、出荷時の補正と印刷動作に基づく補正とを組み合わせることもできる。

本発明に係る画像形成装置の機構部の全体構成を説明する側面説明図である。同機構部の平面説明図である。同画像形成装置における制御部の概要を説明するブロック説明図である。同制御部における主走査モータ制御に係わる部分の説明に供するブロック説明図である。同画像形成装置におけるキャリッジの速度プロファイルの一例を示す説明図である。同じくモータ出力と経過時間並びに出力制限値の関係の一例の説明に供する説明図である。同じく具体的な経過時間とキャリッジ速度の関係の一例の説明に供する説明図である。

符号の説明

４…キャリッジ
５…主走査モータ
１１…記録ヘッド
２２…被記録媒体（用紙）
３１…搬送ベルト
３２…搬送ローラ
３６…副走査モータ
７２…リニアスケール
７４…リニアエンコーダ
１１０…主走査モータ駆動部
２０１…速度プロファイル格納部
２１１…比較演算部
２１２…ＰＩＤ制御演算部
２１５…出力制限値格納部

Claims

記録ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に移動走査させるモータをサーボ制御で駆動するモータ駆動制御手段、を備え、
前記モータ駆動制御手段は、
一定の制御周期で前記モータの現在速度を検出し、前記現在速度と目標速度の差分に基づいて前記モータを駆動するためのモータ出力値を算出する手段と、
算出したモータ出力値と前回のモータ出力値との差分を求め、求めた差分を前回のモータ出力値に加算して今回のモータ出力値として設定する手段と、を有し、
前記設定する手段は、
前記算出したモータ出力値と前回のモータ出力値との差分が、前記キャリッジの停止状態から目標速度までの経過時間毎に対応し、前回のモータ出力値に加算する差分を制限する予め定められた複数の出力制限値のうちの、当該経過時間における前記出力制限値より大きいときには、前記前回のモータ出力値に加算する差分を前記出力制限値に設定し、
前記モータ出力値が、前記目標速度到達直前の出力制限値が設定されている経過時間より前に、ほぼ到達目標速度に達する出力値に達した場合に、当該経過時間より前に設定される出力制限値を前記目標速度到達直前の出力制限値に切り替え、
前記複数の出力制限値の内、前記キャリッジの移動開始直後及び目標速度到達直前の少なくともいずれかの出力制限値は、その他の出力制限値よりも低く定められている
ことを特徴とする画像形成装置。
前記キャリッジの速度が目標速度に到達するまでの時間に応じて前記出力制限値を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記出力制限値を補正するための補正値を予め格納した不揮発性の記憶手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
画像形成動作に伴う前記キャリッジの実走査に基づいて前記補正値を修正することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
記録ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に移動走査させるモータをサーボ制御で駆動する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
一定の制御周期で前記モータの現在速度を検出し、前記現在速度と目標速度の差分に基づいて前記モータを駆動するためのモータ出力値を算出する処理と、
算出したモータ出力値と前回のモータ出力値との差分を求め、求めた差分を前回のモータ出力値に加算して今回のモータ出力値として設定する処理と、をコンピュータに行わせ、
前記今回のモータ出力値として設定する処理では、前記算出したモータ出力値と前回のモータ出力値との差分が、前記キャリッジの停止状態から目標速度までの経過時間毎に対応し、前回のモータ出力値に加算する差分を制限する予め定められた複数の出力制限値のうちの、当該経過時間における前記出力制限値より大きいときには、前記前回のモータ出力値に加算する差分を前記出力制限値に設定し、
前記モータ出力値が、前記目標速度到達直前の出力制限値が設定されている経過時間より前に、ほぼ到達目標速度に達する出力値に達した場合に、当該経過時間より前に設定される出力制限値を前記目標速度到達直前の出力制限値に切り替え、
前記複数の出力制限値の内、前記キャリッジの移動開始直後及び目標速度到達直前の少なくともいずれかの出力制限値は、その他の出力制限値よりも低く定められている
ことを特徴とするプログラム。