JP5050760B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に画像を形成する記録装置に関する。

記録用紙等の記録媒体に画像を印刷するインクジェットプリンタとしては、記録媒体を搬送する無端の搬送ベルトが２つのローラに架け渡されており、ローラを介して搬送ベルトを回転させることによって搬送ベルト上に載置された記録媒体を搬送する搬送機構と、搬送機構が搬送した記録媒体にインク滴を吐出するインクジェットヘッドとを有するものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−１３１３５３号公報（図１）

このようなインクジェットプリンタにおいては、インクジェットヘッドのインク滴の吐出周期と、搬送ベルトの駆動速度とを同期させることによって高品質な印刷が可能となる。このため、搬送ベルトの駆動に伴ってパルス信号を出力するエンコーダを設け、このエンコーダから出力されたパルス信号の周期に同期するようにインクヘットヘッドのインク吐出タイミングを制御することが行われている。このとき、さらに高品質な印刷を行うためには、搬送ベルトの駆動速度を安定させることが好ましい。そこで、エンコーダから出力されたパルス信号を用いて、搬送ベルトの駆動速度をフィードバック制御することが考えられる。しかしながら、搬送機構はローラや搬送ベルトなど指令に対する応答が遅い機械的な構造を有し、時定数の大きいフィードバック制御が求められる。一方、インクの吐出制御系は、パルス生成用電子回路のように応答が早い電気的な構成を有し、時定数の小さいフィードバック制御が可能である。このため、インクジェットヘッドの制御系と搬送機構の制御系とで出力特性が異なるエンコーダを使用することが好ましいが、インクジェットプリンタの構造が複雑になるとともにコストが高くなる。

これに対して、構造の簡略化と低コスト化という観点から、フィードバック制御系を共通化することが考えられる。例えば、制御系の特性を搬送機構に合わせると、吐出系の高速応答性を生かすことができない。時定数の長いフィードバック制御では、搬送機構に起こる瞬間的な搬送ムラ（ベルトのがたつき、搬送ローラの滑り、モータ回転軸のバックラッシュなど、及び、組み合わせによる瞬間的な速度変動）がフィードバックされ難い。吐出系は、この搬送ムラに対応しなくなるので、印刷ムラを生じることになる。一方、時定数の短いフィードバック制御では、搬送機構にとって安定なフィードバック制御ができる周波数帯域から外れる虞がある。そのため、制御系の発振現象による制御不能状態を招くことなる。

そこで、本発明は、低コスト化を図りつつ高品質な画像を記録することができる記録装置を提供することを目的とする。

本発明の記録装置は、搬送ローラを含む複数のローラ及び前記搬送ローラを回転させるための搬送モータを有しており、画像が記録される記録媒体を搬送方向に搬送する搬送機構と、前記搬送機構によって搬送された前記記録媒体に画像を記録する記録ヘッドと、前記搬送ローラの回転に伴って、前記回転に関連付けられたパルス信号を出力するエンコーダと、前記搬送モータ及び前記記録ヘッドを制御する制御装置とを備えている。そして、前記制御装置が、前記エンコーダから出力されたパルス信号が入力されるとともに、第１周波数以下のパルス信号を通過させる第１フィルタと、前記エンコーダから出力されたパルス信号が入力されるとともに、前記第１周波数より高い第２周波数以下のパルス信号を通過させる第２フィルタと、前記第１フィルタを通過したパルス信号に基づいて前記搬送モータの駆動を制御するモータ制御手段と、前記第２フィルタを通過したパルス信号に基づいて前記記録ヘッドのドット記録タイミングを制御するヘッド制御手段とを有している。

本発明によると、制御に関する応答性が低い搬送機構の制御系には低い遮断周波数（第１周波数）を有する第１フィルタが用いられ、搬送機構と比較して制御に関する応答性が高い記録ヘッドの制御系には高い遮断周波数（第２周波数）を有する第２フィルタが用いられるため、各制御系においてエンコーダからのパルス信号を最適な周波数特性でフィルタリングすることができる。このため、搬送モータのフィードバック制御により速度指令に対して追従性のよい安定した記録媒体の搬送を行うことができるとともに、記録ヘッドによる記録精度が向上する。これにより、記録媒体に高品質な画像を記録することができる。また、搬送モータの制御系と、記録ヘッドの制御系とで、エンコーダを共有することができるため、低コスト化を図ることができる。

本発明においては、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタの少なくともいずれかが、入力されたパルス信号に係る周波数の移動平均を出力してもよい。これによると、最適な周波数特性を有するフィルタを容易に構成することができる。

また、本発明においては、前記ヘッド制御手段が、前記記録媒体に記録される画像における前記搬送方向に関する解像度でのドット間の距離を、前記第２フィルタを通過したパルス信号の１周期の間に前記記録用紙が搬送される距離で除した補正係数を算出する補正係数算出手段を有しており、前記第２フィルタを通過したパルス信号を、前記補正係数算出手段が算出した前記補正係数で補正したパルス信号によって、前記記録ヘッドのドット記録タイミングを決定することが好ましい。これによると、ドット記録タイミングの制御が容易になる。

さらに、本発明においては、前記第１周波数が、前記搬送機構の固有振動数より低いことがより好ましい。これによると、搬送機構の機械的な振動の影響が抑制されるため、搬送モータを効率よく制御することができる。本発明においては、前記エンコーダから出力されたパルス信号の周波数を、当該パルス信号のパルス間隔を基準クロックのクロック数で計測した結果から算出する周波数算出手段をさらに備えており、前記第１フィルタは、前記周波数算出手段に算出された複数の周波数に基づいて前記第１周波数以下のパルス信号を通過させてもよい。また、本発明においては、前記モータ制御手段はフィードバック制御を行い、前記ヘッド制御手段はフィードバック制御を行わなくてもよい。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態であるインクジェットプリンタの全体的な構成を示す概略側面図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ（記録装置）１０１は、４つのインクジェットヘッド（記録ヘッド）１を有するカラーインクジェットプリンタである。インクジェットプリンタ１０１は、インクジェットプリンタ１０１全体を制御する制御装置１６を有している。また、このインクジェットプリンタ１０１には、図中左方に給紙部１１が、図中右方に排紙部１２がそれぞれ構成されている。

インクジェットプリンタ１０１の内部には、給紙部１１から排紙部１２に向かって用紙（記録媒体）Ｐが搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙部１１は、用紙ストッカ１１ａと、ピックアップローラ１１ｃとを有している。用紙ストッカ１１ａは、その内部に積層された多数の用紙Ｐを収容するものであり、上方開口部が図中右方（下流側）に向かって傾斜するように配置されている。用紙ストッカ１１ａ内には、用紙ストッカ１１ａの底から上方開口部に向かって付勢された支持板１１ｂが配置されており、この支持板１１ｂ上に多数の用紙Ｐが積層されている。ピックアップローラ１１ｃは、図示しない載置モータに駆動されることによって、用紙ストッカ１１ａ内に積層された用紙Ｐを上から一枚ずつピックアップすると共に、ピックアップした用紙Ｐを下流側に送り出すものである。ピックアップローラ１１ｃによって用紙ストッカ１１ａから送り出された用紙Ｐは、搬送ベルト８の外周面８ａに載置される。

用紙搬送経路の中間部には、搬送機構１３が設けられている。この搬送機構１３は、２つのベルトローラ６、７と、両ローラ６、７の間に架け渡されるように巻き回されたエンドレスの搬送ベルト８と、ベルトローラ（搬送ローラ）６を回転させる搬送モータ１９と、搬送ベルト８によって囲まれた領域内に配置されたプラテン１５とを含む。プラテン１５は、インクジェットヘッド１と対向する位置において搬送ベルト８が下方に撓まないように搬送ベルト８を支持するものである。ベルトローラ７と対向する位置には、ニップローラ４が配置されている。ニップローラ４は、給紙部１１のピックアップローラ１１ｃによって用紙Ｐが搬送ベルト８の外周面８ａに載置されたとき、この用紙Ｐを外周面８ａに押さえ付けるものである。ニップローラ４の下流側であって、インクジェットヘッド１のすぐ上流側には、エンコーダ５９が配置されている。エンコーダ５９は、外周面８ａの移動に伴って、言い換えれば、搬送モータ１９によって駆動されるベルトローラ６の回転に伴ってパルス信号を出力するものであり、エンコーダ５９の入力軸に取り付けられたローラの外周面と搬送ベルト８の外周面８ａとが接するように固定されている。したがって、エンコーダ５９から出力されるパルス信号の周期を解析することによって搬送ベルト８の駆動速度を検出することができる。搬送モータ１９がベルトローラ６を回転させると搬送ベルト８が走行（回転）される。これにより、搬送ベルト８が、ニップローラ４によって外周面８ａに押さえ付けられた用紙Ｐを粘着保持しつつ排紙部１２に向けて搬送する。なお、搬送ベルト８の表面には、弱粘着性のシリコン樹脂層が形成されている。

搬送ベルト８のすぐ下流側には、剥離機構１４が設けられている。剥離機構１４は、搬送ベルト８の外周面８ａに粘着されている用紙Ｐを外周面８ａから剥離して、図中右方の排紙部１２に向けて導くように構成されている。

４つのインクジェットヘッド１は、４色のインク（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）に対応して、搬送方向に沿って４つ並べて設けられている。つまり、このインクジェットプリンタ１０１は、ライン式プリンタである。４つのインクジェットヘッド１は、その下端にヘッド本体２をそれぞれ有している。ヘッド本体２は、搬送方向に直交した方向に長尺な細長い直方体形状となっている。また、ヘッド本体２の底面が外周面８ａに対向するインク吐出面２ａとなっている。搬送ベルト８によって搬送される用紙Ｐが４つのヘッド本体２のすぐ下方側を順に通過する際に、この用紙Ｐの上面すなわち印刷面に向けてインク吐出面２ａから各色のインク滴が吐出されることで、用紙Ｐの印刷面に所望のカラー画像を印刷できるようになっている。

次に、図２〜図５を参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。図２は、ヘッド本体２の平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図３では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及びノズル１０８を実線で描いている。図４は、図３に示すIV−IV線に沿った部分断面図である。図５は、アクチュエータユニット２１の部分断面図である。

ヘッド本体２は、インクを供給するリザーバユニット（不図示）やアクチュエータユニット２１を駆動させる駆動信号を生成するドライバＩＣ（不図示）が組み付けられることによって、インクジェットヘッド１を構成するものである。

図２に示すように、ヘッド本体２は、流路ユニット９、及び、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。図３に示すように、流路ユニット９は、圧力室１１０等を含むインク流路が内部に形成されている。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のアクチュエータを含んでおり、駆動されることによって、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９は、直方体形状となっている。流路ユニット９の上面９ａには、リザーバユニットのインク流出流路（不図示）に対応して、計１０個のインク供給口１０５ｂが開口している。流路ユニット９の内部には、図２及び図３に示すように、インク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５及びマニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａが形成されている。流路ユニット９の下面には、多数のノズル１０８がマトリクス状に配置されたインク吐出面２ａが形成されている。圧力室１１０も、流路ユニット９におけるアクチュエータユニット２１の固定面において、ノズル１０８と同様マトリクス状に多数配列されている。

本実施形態では、等間隔に流路ユニット９の長手方向に並ぶ圧力室１１０の列が、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、後述のアクチュエータユニット２１の外形形状（台形形状）に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。ノズル１０８も、これと同様の配置がされている。

流路ユニット９は、図４に示すように、上から順に、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、マニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９、及び、ノズルプレート１３０、という９枚のステンレス鋼等の金属プレートから構成されている。これらプレート１２２〜１３０は、主走査方向に長尺な矩形状の平面を有する。

これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、プレート１２２〜１３０に形成された貫通孔が連結され、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａ、そして副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経てノズル１０８に至る多数の個別インク流路１３２が形成される。

次に、流路ユニット９におけるインクの流れについて説明する。リザーバユニットからインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに分岐される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、各個別インク流路１３２に流れ込み、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を介してノズル１０８に至る。

アクチュエータユニット２１について説明する。図２に示すように、アクチュエータユニット２１は、それぞれ台形の平面形状を有している。また、図５に示すように、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電シート（圧電層）１４１〜１４３から構成されている。最上層の圧電シート１４１上における圧力室１１０に対向する位置には、個別電極１３５が形成されている。個別電極１３５は、圧力室１１０に対向して配置された電極部と、圧力室１１０に対向する領域の外にまで引き出された延出部とを有し、この延出部上にランド１３６が形成されている。最上層の圧電シート１４１とその下側の圧電シート１４２との間にはシート全面に形成された共通電極１３４が介在している。

共通電極１３４はすべての圧力室１１０に対応する領域において等しくグランド電位が付与されている。一方、個別電極１３５は、図示しないドライバＩＣと電気的に接続されており、このドライバＩＣからの駆動信号が選択的に入力されるようになっている。つまり、アクチュエータユニット２１において、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働き、圧力室１１０の数に対応した複数のアクチュエータが作り込まれている。

ここで、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電シート１４１はその厚み方向に分極されており、個別電極１３５に対応した部分が、圧電効果によって撓む活性部として働く。個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にすると、この部分には分極方向に電界が印加される。活性部は、電界と分極の方向が同じとき、厚み方向に伸張し面方向に収縮する。なお、このときの変位量は、厚み方向より面方向の方が大きい。つまり、アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０から離れた上側１枚の圧電シート１４１を、活性部を含む層とし且つ圧力室１１０に近い下側２枚の圧電シート１４２、１４３を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプである。圧電シート１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されている。ここで、圧電シート１４１における電界印加部分とその下方の圧電シート１４２、１４３との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電シート１４１〜１４３全体が圧力室１１０の内側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。これにより、圧力室１１０内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、圧力室１１０内に圧力波が発生する。そして、発生した圧力波が圧力室１１０からノズル１０８まで伝播することによってノズル１０８からインク滴が吐出される。

なお、本実施形態においては、予め個別電極１３５に所定の電位を付与しておき、吐出要求があるごとに一旦個別電極１３５にグランド電位を付与し、その後所定のタイミングにて再び所定の電位を個別電極１３５に付与するような駆動信号をドライバＩＣから出力させる。この場合、個別電極１３５がグランド電位になるタイミングで、圧力室１１０内のインクの圧力が降下して副マニホールド流路１０５ａから個別インク流路１３２へとインクが吸い込まれる。その後、再び個別電極１３５を所定の電位にしたタイミングで、圧力室１１０内のインクの圧力が上昇し、ノズル１０８からインク滴が吐出される。つまり、個別電極１３５に矩形波のパルスを付与する。このパルス幅は、圧力室１１０内において圧力波が副マニホールド流路１０５ａの出口からノズル１０８の先端まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）であり、圧力室１１０内のインクが負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさるため、強い圧力でインク滴をノズル１０８から吐出させることができる。

次に、制御装置１６について図６を参照しつつ詳細に説明する。図６は、制御装置１６の機能ブロック図である。なお、図６においては、４つのインクジェットヘッド１のうち１つのみを模式的に示している。図６に示すように、制御装置１６は、印刷データ記憶部６３と、ヘッド制御部６４と、搬送モータ制御部６８とを有している。搬送機構１３のエンコーダ５９から出力されたパルス信号が、ヘッド制御部６４と、搬送モータ制御部６８とにそれぞれ入力されている。印刷データ記憶部６３は、図示しないホストコンピュータから転送された印刷データを記憶するものである。印刷データには、用紙Ｐに形成すべき画像に関する画像データが含まれる。

搬送モータ制御部６８は、所定の速度パターン（加速パターン、定速パターン及び減速パターンを含む）で搬送ベルト８が走行されるように搬送モータ１９を制御するものである。

図７を参照しつつ、搬送モータ制御部６８の制御内容について説明する。図７は、搬送モータ制御部６８の制御系を示すブロック線図である。なお、ブロック線図とは、当該制御系における信号の伝達状態を示したものであり、図７においては、周波数応答に関する信号の伝達状態が示されている。

この制御系は、図７に示すように、回転角速度指令ωｒｅｆと搬送機構１３（搬送モータ１９）の回転角速度ωｅｓｔとを比較する構成を有し、回転角速度ωｅｓｔは搬送モータ１９の回転角速度ωの移動平均として推定されている。この比較・推定動作は、所定の周期毎に、つまり時間軸の上で離散的に行われる。制御系は、搬送モータ制御部６８が、設定された回転角速度指令ωｒｅｆと推定された回転角速度ωｅｓｔとの差分を求める。回転角速度ωｅｓｔは、搬送モータ１５に関する回転角速度（出力）ωから、エンコーダパルス周波数演算部７６とＬＰＦ（Low Pass Filter：第１フィルタ）７７によって推定される。さらに、制御系は、この差分をＰＩＤ（比例積分微分）制御部７１を通じて、搬送モータ１９に出力するものである。

図７に示すように、搬送モータ制御部６８においては、所定の速度パターンに応じて、各制御周期における搬送モータ１９に関する回転速度指令を、回転角速度指令ωｒｅｆとして生成する。回転角速度指令ωｒｅｆは電圧信号である。ＰＩＤ制御部７１においては、生成された回転角速度指令ωｒｅｆに、予め決定された位置ゲイン（Ｋｐ）、積分ゲイン（Ｋｉ／ｓ）、微分ゲイン（ｓ＊Ｋｄ）の各ゲインの値をそれぞれ個別に乗じたものが足し合わされる。つまり、本制御系は、ＰＩＤ制御によるフィードバック制御を行うものである。なお、位置ゲインは、入力値（回転角速度指令ωｒｅｆ）と出力値（搬送モータ１９の回転角速度ω）との偏差に比例して入力値を変化させる係数であり、積分ゲインは、入力値と出力値との偏差の積分に比例して入力値を変化させる係数であり、微分ゲインは、入力値と出力値との偏差の微分に比例して入力値を変化させる係数である。また、積分ゲイン及び微分ゲインにおける記号ｓは、ラプラス演算子である。

その後、搬送モータ制御部６８から出力された電圧信号が、電圧電流変換部７２によって電流信号に変換される。具体的には、電圧電流変換部７２が、電圧信号に、搬送モータ制御部６８を実現する電気回路におけるインピーダンスの逆数（１／（Ｒａ＋ｓ＊Ｌａ）、但し、Ｒａ：抵抗、Ｌａ：インダクタンス）を乗じて電流信号に変換する。

電圧電流変換部７２によって変換された電流信号は、トルク指令変換部７３によって、トルク定数Ｋｔが乗じられてトルク信号に変換される。搬送モータ１９においては、機械系の振動（例えば、搬送ベルト８の振動）などで発生する外乱トルクが影響する。そのため、トルク指令変換部７３によって変換されたトルク信号に外乱トルクに相当する信号が加算され、回転角速度変換部７４に入力される。回転角速度変換部７４からは、搬送モータ１９に関する回転角速度ωが出力される。この出力は、エンコーダ５９からの出力である。このとき、回転角速度ωは、トルク指令に、搬送モータ１９のイナーシャの逆数（１／（Ｊ＊ｓ＋Ｄ）、但し、Ｊ：イナーシャ、Ｄ：ダンパ）を乗じたものに相当する。

一方、搬送モータ１９が回転すると逆起電圧が発生する。このため、逆起電圧算出部７５が、回転角速度ωに搬送モータ１９に係る逆起電圧定数Ｋｅを乗じて逆起電圧を算出し、ＰＩＤ制御部７１が出力した電圧信号から逆起電圧を減ずる。

以上の搬送モータ制御部６８の説明において、電圧電流変換部７２、トルク指令変換部７３、回転角速度変換部７４および逆起電圧算出部７５は、搬送モータ１９およびエンコーダ５９が構成している。さらに、この構成に外乱トルクを加えたものが、搬送ベルト８や搬送ローラ６などを加えた搬送機構１３を代表している。つまり、搬送モータ制御部６８は、ＰＩＤ制御部７１、エンコーダパルス周波数算出部７６およびＬＰＦ７７から構成されている。

ここで、搬送モータ９の回転角速度ωは、エンコーダ５９からのパルス信号として取得することになる。そして、エンコーダパルス周波数算出部７６が、エンコーダ５９からのパルス信号（図７においては、回転角速度ωに相当する）から、当該パルス信号の周波数ｆを算出する。具体的には、エンコーダパルス周波数算出部７６は、エンコーダ５９からのパルス信号のパルス間隔を基準クロックのクロック数で計測して周期Ｔを算出し、さらに算出した周期Ｔの逆数を周波数ｆとする。エンコーダパルス周波数算出部７６が算出した周波数ｆは、入力された周波数ｆの移動平均を出力するデジタルフィルタであるＬＰＦ（Low Pass filter：第１フィルタ）７７によってフィルタリングされる。

ＬＰＦ７７では、複数回分の周波数ｆが移動平均（後述）される。この平均処理（フィルタリング）によって、搬送モータ１９の回転角速度が推定されるとともに、各回の周波数ｆに含まれるノイズ成分（高周波成分）が均される。これによって、ノイズ成分の出力値（推定された回転角速度ωｅｓｔ）に対する影響力が低くなる。つまり、高周波成分が実効的に除去される。

図８を参照しつつ、ＬＰＦ７７について説明する。図８は、ＬＰＦ７７の機能ブロック図である。図８に示すように、ＬＰＦ７７は、複数のバッファ７７ａ〜７７ｃと、除算器７７ｄとを有している。なお、図８においては、ＬＰＦ７７が、３つのバッファ７７ａ〜７７ｃを有しており、除算器７７ｄが４で除するものである場合を示している。また、現在の時間においてエンコーダパルス周波数算出部７６が算出した周波数ｆを周波数ｆ［ｎ］とする。バッファ７７ａは、現在から１つ前の時間においてサンプリングされた周波数ｆ［ｎ−１］を記憶し、バッファ７７ｂは、現在から２つ前の時間においてサンプリングされた周波数ｆ［ｎ−２］を記憶し、バッファ７７ｃは、現在から３つ前の時間においてサンプリングされた周波数ｆ［ｎ−３］を記憶するように構成されている。そして、ＬＰＦ７７は、現在の時間の周波数ｆ［ｎ］と各バッファ７７ａ〜７７ｃに記憶されている周波数ｆ［ｎ−１］、周波数ｆ［ｎ−２］及び周波数ｆ［ｎ−３］、つまり、サンプリングした４つの周波数ｆを加算したものを、除算器７７ｄが４で除算した結果を出力する。

このように、ＬＰＦ７７は、入力された周波数ｆの移動平均を出力するローパスフィルタとなっている。図８においては、サンプリングした４つの周波数ｆの移動平均を出力する構成を示しているが、ＬＰＦ７７に要求される周波数特性、すなわち、遮断周波数（第１周波数）ｆ１（図１０参照）に応じて、サンプリングする周波数ｆの数が決定される。サンプリングする周波数ｆの数が増加するに伴って、遮断周波数ｆ１を低くすることができる。この遮断周波数ｆ１は、搬送機構１３の制御に関する応答性によって適切に選択されるものであり、搬送機構１３の固有振動数以下となっている。これにより、搬送機構１３の機械的な振動の影響を抑制することができる。なお、本実施形態では、周波数ｆのサンプリング数は１５０から２００のいずれかとしている。

ＬＰＦ７７によってフィルタリングされた周波数ｆは、搬送ベルト８（ベルトローラ６）の回転速度、すなわち、搬送モータ１９の回転角速度となっている。そして、回転角速度指令ωｒｅｆから周波数ｆ（回転角速度の値）を減ずる。このように、搬送モータ制御部６８は、エンコーダ５９から入力されたパルス信号により、フィードバック制御を行っている。これにより、搬送モータ制御部６８の速度指令に対する、搬送ベルト８の駆動速度の追従性が高くなり、用紙Ｐの搬送速度が安定する。

図６に戻って、ヘッド制御部６４は、搬送モータ制御部６８によって制御された回転速度で回転する搬送ベルト８に同期させて、搬送された用紙Ｐに対して印刷すべき画像が形成されるように、ヘッド本体２からのインク滴の吐出タイミング（ドット記録タイミング）を制御する。なお、本実施形態のヘッド制御部６４は、後述のようにフィードバック制御は行っていないが、これに限られるものではない。

図９及び図１０を参照しつつ、ヘッド制御部６４の制御内容について説明する。図９は、ヘッド制御部６４の機能ブロック図である。図１０は、ＬＰＦ７７、８１の周波数特性を示すグラフである。図９に示すように、ヘッド制御部６４は、ＬＰＦ（第２フィルタ）８１と、周期補正係数算出部（周期補正係数算出手段）８２と、吐出タイミング発生回路８３と、吐出波形発生回路８４とを有している。

ＬＰＦ８１は、エンコーダ５９から出力されたパルス信号（エンコーダパルス）をフィルタリングするものであり、ＬＰＦ７７と同様に、入力されたパルス信号に係る周波数の移動平均を出力する構成となっている。また、ＬＰＦ８１は、遮断周波数（第２周波数）ｆ２の周波数特性を有している。この遮断周波数ｆ２は、ヘッド本体２（アクチュエータユニット２１）の制御に関する応答性によって適切に選択されるものである。なお、ヘッド本体２は、搬送機構１３よりも制御に関する応答性が高いため、図１０に示すように、遮断周波数ｆ２が遮断周波数ｆ１より高くなっている。なお、本実施形態では、周波数ｆのサンプリング数は、ＬＰＦ７７に比べて約一桁少なく設定されており、１５から２０のいずれかとしている。

周期補正係数算出部８２は、用紙Ｐに印刷される画像における用紙搬送方向に関するドット間の距離（用紙搬送方向に関する解像度に対応）を、ＬＰＦ８１を通過したパルス信号に関する１周期の間に用紙Ｐが搬送される距離で除した補正係数を算出するものである。そして、算出した補正係数を、ＬＰＦ８１を通過したパルス信号に乗ずることによって、パルス信号が補正される。これにより、補正されたパルス信号に関する１周期の間に用紙Ｐが搬送される距離と、用紙搬送方向に関するドット間の距離とが一致する。

吐出タイミング発生回路８３は、補正されたパルス信号に同期するようにインク滴の吐出タイミングを決定するタイミングパルスを発生させる。このとき、上述したように、補正されたパルス信号に関する１周期の間に用紙Ｐが搬送される距離と、用紙搬送方向に関するドット間の距離とが一致しているため、吐出タイミング発生回路８３の簡易な回路で構成することができる。

また、吐出波形発生回路８４は、吐出タイミング発生回路８３が発生させたタイミングパルスに同期して、ノズル１０８からインク滴が吐出されるように、アクチュエータユニット２１を駆動する吐出波形を発生させる。吐出波形発生回路８４が発生させた吐出波形は、インクジェットヘッド１のドライバＩＣに出力される。ドライバＩＣはこの吐出波形に従ってアクチュエータユニット２１を駆動し、ノズル１０８からインク滴を吐出させる。これにより、搬送ベルト８の回転速度、すなわち、用紙Ｐの搬送速度とノズル１０８からのインク滴の吐出タイミングとを完全に一致させることができる。

以上、説明した本実施形態によると、制御に関する応答性が低い搬送機構１３の制御系には低い遮断周波数ｆ１を有するＬＰＦ７７が用いられ、搬送機構１３と比較して制御に関する応答性が高いインクジェットヘッド１の制御系には高い遮断周波数ｆ２を有するＬＰＦ８１が用いられるため、各制御系においてエンコーダ５９からのパルス信号を最適な周波数特性でフィルタリングすることができる。このため、搬送モータ１９のフィードバック制御により速度指令に対して追従性のよい安定した用紙Ｐの搬送を行うことができるとともに、用紙Ｐの搬送速度に同期した最適なインク滴の吐出タイミングでインクジェットヘッド１を制御することができる。これにより、用紙Ｐに高品質な画像を印刷することができる。また、搬送機構１３の制御系と、インクジェットヘッド１の制御系とで、エンコーダ５９を共有することができるため、低コスト化を図ることができる。

また、ＬＰＦ７７、８１が、入力されたパルス信号に係る周波数ｆの移動平均を出力する構成となっているため、最適な周波数特性を有するフィルタを容易に構成することができる。

さらに、ＬＰＦ８１を通過したパルス信号が、周期補正係数算出部８２が算出した補正係数で補正されることによって、補正されたパルス信号に関する１周期の間に用紙Ｐが搬送される距離と、用紙搬送方向に関するドット間の距離とが一致する。これにより、インク滴の吐出タイミングの制御が容易になる。

加えて、ＬＰＦ７７の遮断周波数ｆ１が、搬送機構１３の固有振動数以下となっているため、搬送機構１３の機械的な振動の影響を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した実施形態においては、ＬＰＦ７７、８１が、入力されたパルス信号に係る周波数ｆの移動平均を出力する構成となっているが、ＬＰＦ７７、８１が、他の構成でローパスフィルタが形成されていてもよい。

また、上述した実施形態においては、ＬＰＦ８１を通過したパルス信号が、周期補正係数算出部８２が算出した補正係数で補正されることによって、補正されたパルス信号に関する１周期の間に用紙Ｐが搬送される距離と、用紙搬送方向に関するドット間の距離とが一致する構成となっているが、このような補正を行わない構成であってもよい。

さらに、上述した実施形態においては、ＬＰＦ７７の遮断周波数ｆ１が、搬送機構１３の固有振動数以下となっているが、遮断周波数ｆ１が、搬送機構１３の固有振動数と一致していてもよいし、固有振動数以上であってもよい。

また、上述した実施形態においては、用紙Ｐにインク滴を吐出するインクジェットヘッド１を備えたインクジェットプリンタ１０１に本発明を適用した例について説明したが、用紙Ｐにインクを熱転写するサーマルヘッドを備えたプリンタなど、他の種類の記録装置に対しても本発明は適用可能である。

また、上述した実施形態においては、インクジェットプリンタ１０１は、フィードバック制御の対象として、ベルト搬送機構を有していたが、ベルトの代わりにローラの組み合わせで搬送するローラ搬送機構やフラットベッドのように移動する平板で搬送するプラテン搬送機構を有していてもよい。あるいは、インクジェットプリンタが、記録ヘッド自体を走査するキャリッジ駆動方式のプリンタであってもよい。

本発明の第１実施形態に係るインクジェットプリンタの外観側面図である。 図２に示すヘッド本体の平面図である。 図２に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図３に示すIV−IV線断面図である。 図２に示すアクチュエータユニットの断面図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図６に示す搬送モータ制御部の制御系を示すブロック線図である。 図７に示すＬＰＦの機能ブロック図である。 図６に示すヘッド制御部の機能ブロック図である。 図７及び図９に示す各ＬＰＦの周波数特性を示すグラフである。

符号の説明

１ インクジェットヘッド（記録ヘッド）
６ ベルトローラ（搬送ローラ）
１３ 搬送機構
１６ 制御装置
１９ 搬送モータ
２１ アクチュエータユニット
５９ エンコーダ
６３ 印刷データ記憶部
６４ ヘッド制御部（ヘッド制御手段）
６８ 搬送モータ制御部（搬送モータ制御手段）
７１ ＰＩＤ制御部
７２ 電圧電流変換部
７３ トルク指令変換部
７４ 回転角速度変換部
７５ 逆起電圧算出部
７６ エンコーダパルス周波数算出部
７７ ＬＰＦ（第１フィルタ）
７７ａ〜７７ｃ バッファ
７７ｄ 除算器
８１ ＬＰＦ（第２フィルタ）
８２ 周期補正係数算出部（周期補正係数算出手段）
８３ 吐出タイミング発生回路
８４ 吐出波形発生回路
１０１ インクジェットプリンタ（記録装置）

Claims (6)

1. 搬送ローラを含む複数のローラ及び前記搬送ローラを回転させるための搬送モータを有しており、画像が記録される記録媒体を搬送方向に搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構によって搬送された前記記録媒体に画像を記録する記録ヘッドと、
   前記搬送ローラの回転に伴って、前記回転に関連付けられたパルス信号を出力するエンコーダと、
   前記搬送モータ及び前記記録ヘッドを制御する制御装置とを備えており、
   前記制御装置が、
   前記エンコーダから出力されたパルス信号が入力されるとともに、第１周波数以下のパルス信号を通過させる第１フィルタと、
   前記エンコーダから出力されたパルス信号が入力されるとともに、前記第１周波数より高い第２周波数以下のパルス信号を通過させる第２フィルタと、
   前記第１フィルタを通過したパルス信号に基づいて前記搬送モータの駆動を制御するモータ制御手段と、
   前記第２フィルタを通過したパルス信号に基づいて前記記録ヘッドのドット記録タイミングを制御するヘッド制御手段とを有していることを特徴とする記録装置。
2. 前記第１フィルタ及び前記第２フィルタの少なくともいずれかが、入力されたパルス信号に係る周波数の移動平均を出力することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記ヘッド制御手段が、
   前記記録媒体に記録される画像における前記搬送方向に関する解像度でのドット間の距離を、前記第２フィルタを通過したパルス信号の１周期の間に前記記録用紙が搬送される距離で除した補正係数を算出する補正係数算出手段を有しており、
   前記第２フィルタを通過したパルス信号を、前記補正係数算出手段が算出した前記補正係数で補正したパルス信号によって、前記記録ヘッドのドット記録タイミングを決定していることを特徴とする請求項１又は２に記載の記録装置。
4. 前記第１周波数が、前記搬送機構の固有振動数より低いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の記録装置。
5. 前記エンコーダから出力されたパルス信号の周波数を、当該パルス信号のパルス間隔を基準クロックのクロック数で計測した結果から算出する周波数算出手段をさらに備えており、
   前記第１フィルタは、前記周波数算出手段に算出された複数の周波数に基づいて前記第１周波数以下のパルス信号を通過させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の記録装置。
6. 前記モータ制御手段はフィードバック制御を行い、前記ヘッド制御手段はフィードバック制御を行わないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の記録装置。
   

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