JP2004160873A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品ごとの構成部品ばらつきや経時変化に起因する負荷変動に応じて最適な駆動制御を行うことができる画像記録装置を提供する。
【解決手段】この画像記録装置は、記録ヘッド８を搭載したキャリッジを記録媒体に沿って往復動（主走査）しつつ所定の画像データを記録媒体上に記録するとともに、該動作に連動して記録媒体を所定量搬送（副走査）することで画像を形成するものであって、稼働開始後の電源投入時、装置の累積稼動時間ごと、あるいは、装置の累積稼動量ごとに、主・副走査駆動系のメカ負荷状態を測定するメカ負荷測定部２４を備えるようにした。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録装置に関し、特に、画像記録装置におけるメカ負荷自動測定方式に関する技術であり、シリアルプリンタ・プロッタ等に応用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、機器の低騒音・低振動等の向上を図るため、キャリッジモータや搬送モータには、従来のステッピングモータの代わりにＤＣモータを使用する場合が多い。
ＤＣモータは、ステッピングモータの様に開ループで駆動した場合にその回転量を把握することができないため、通常はリニアスケール・コードホイール等をエンコーダセンサで認識することにより位置・速度情報を算出し、フィードバックループによる定位置・定速度制御が行われる。
【０００３】
サーボ制御は、通常ＰＩＤ（比例・積分・微分）ゲインと呼ばれるパラメータによりモータ駆動制御が行われる。これらのパラメータは、従来個々の装置によらず固定値が設定されるが、メカ負荷によりバランスが変動するため必ずしも全数が最適制御されるわけではない。
【０００４】
特許文献１の「ＤＣサーボモータの制御方法」では、ＤＣサーボモータの制御系において、制御動作の実行開始前にフィードバックループを切って、モータに一定のステップ電圧を印加し、それに対するモータ回転速度の変化を検出して過渡応答を解析し、解析結果の過渡応答特性に最適な制御パラメータを予め用意されているテーブルから選択して制御系に設定し、その後フィードバックループを復旧して制御動作の実行を開始するようにしている。
これにより、機構的な負荷のバラツキに対して自動的に最適な制御応答が得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２８２３０２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１では、過度応答特性解析を制御動作前に実施するため、機器の動作パフォーマンスが低下してしまう。
また、駆動系のメカ負荷を把握していないため、製品ごとの構成部品ばらつきや動作状態によるメカ負荷変動状態を認識できず、駆動状態が変わったときに個別の最適な駆動制御やその都度の最適な駆動制御が行えないので、記録品質の劣化を招く懸念がある。
また、このようなばらつきを抑えるために精度の高い部品を使用するので装置のコスト上昇を招くという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述の実情を考慮してなされたものであって、製品ごとの構成部品ばらつきや経時変化に起因する負荷変動に応じて最適な駆動制御を行うことができる画像記録装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１の画像記録装置は、記録ヘッドを搭載したキャリッジを記録媒体に沿って往復動（主走査）しつつ所定の画像データを記録媒体上に記録するとともに、該動作に連動して記録媒体を所定量搬送（副走査）することで画像を形成する画像記録装置において、稼働開始後所定のタイミングで主・副走査駆動系のメカ負荷状態を測定する手段を有することを特徴とする。
また、本発明の請求項２は、請求項１記載の画像記録装置において、前記測定したメカ負荷状態に応じて機器の駆動条件を設定することを特徴とする。
また、本発明の請求項３は、請求項１または２記載の画像処理装置において、前記主走査又は／及び前記副走査の駆動をＤＣモータで行うことを特徴とする。
また、本発明の請求項４は、請求項１、２または３記載の画像記録装置において、前記所定のタイミングは装置の電源投入時であることを特徴とする。
また、本発明の請求項５は、請求項１、２または３記載の画像記録装置において、前記所定のタイミングは装置の累積稼働時間であることを特徴とする。
また、本発明の請求項６は、請求項１、２または３記載の画像記録装置において、前記所定のタイミングは装置の累積稼働量であることを特徴とする。
【０００９】
したがって、主・副走査駆動系のメカ負荷状態を測定するため、製品ごとの構成部品ばらつきや経時変化等によるメカ負荷変動をタイムリーに把握することができる。
また、電源投入時、装置の累積稼動時間ごと、あるいは、装置の累積稼動量ごとに、主・副走査駆動系のメカ負荷状態を測定するようにしたので、製品ごとの構成部品ばらつきや経時変化に起因する負荷変動に応じて最適な駆動制御を行うことができる。
【００１０】
また、測定したメカ負荷に応じて主・副走査駆動系制御条件を設定するため、装置のばらつきに影響されることなく安定した動作を行うことができる。
さらに、各構成部品の精度・公差等を従来よりも緩和することが可能になり、装置コストを低減が期待できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
図１は、インクジェット方式により記録を行うシリアルプリンタの基本構成を示すブロック図である。以下、このシリアルプリンタを実施対象として本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１において、シリアルプリンタは、少なくとも、記録信号をホストコンピュータから入力するホストＩ／Ｆ部１、装置全体の制御を司るＣＰＵ（中央演算装置）２、ＣＰＵ２が実行する制御プログラム等を格納するＲＯＭ３、記録画像データ等を一時格納するＲＡＭ４、装置の電源が遮断されている間もデータを保持する不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５、装置を操作するための各種キー・表示器からなる操作パネル６、記録画像データに各種信号処理・並べ替え等を施す画像処理部７、記録媒体にインク滴を吐出する記録ヘッド８、記録ヘッド８を駆動するヘッドドライバ９、ヘッドドライバ９の動作を制御するヘッド駆動制御部１０、記録ヘッド８・ヘッドドライバ９等を搭載するキャリッジ（未図示）を主走査方向に往復駆動するキャリッジモータ１１、キャリッジモータ１１の動作を制御する主走査モータ駆動部１２、記録媒体を副走査方向に所定タイミングで所定量搬送する搬送モータ１３、搬送モータ１３の動作を制御する副走査モータ駆動部１４から構成されている。
【００１３】
ＣＰＵ２は、ホストＩ／Ｆ部１より画像データが入力されると該データを一時ＲＡＭ４に格納し、画像処理部７にて必要な画像処理・データ並び替え等を実施した後ヘッド駆動制御部１０に画像データを転送する。
ヘッドドライバ９は、転送されてきた画像データに対応して記録ヘッド８に駆動信号を出力し、記録ヘッドよりインク滴が吐出される。
【００１４】
ＣＰＵ２は、上記動作に並行してキャリッジモータ１１によりキャリッジを主走査させつつ搬送モータ１３により記録媒体を副走査させて所望の記録画像を記録媒体上に再現する。
【００１５】
図２は、本実施形態における主走査構成例を示すブロック図である。
図２は、記録ヘッド８・ヘッドドライバ９等を搭載するキャリッジ１５、キャリッジ１５を保持しつつ主走査方向の往復動作をガイドするガイドロッド１６、キャリッジモータ１１の駆動力をキャリッジに伝達するタイミングベルト１７、キャリッジ１５の移動方向に平行に張架され所定の間隔でスリットが設けられているリニアスケール１８、キャリッジ１５背面に設けられ、キャリッジ１５の移動に伴ってリニアスケール１８のスリットを読み取るエンコーダセンサ１９、記録ヘッド８のメンテナンスを適宜実施する維持調整部２０、コート紙・光沢紙等の記録媒体２１から構成されている。
【００１６】
エンコーダセンサ１９は、リニアスケール１８の片側から光束を照射し、対面側に配したフォトセンサにより透過光を検出する。フォトセンサは、リニアスケール１８の透過／非透過パターン空間周波数の１／４周期分位相がずれた信号が出力されるよう配置されており、キャリッジの移動に対応して所定の位相差を有するパルス信号が出力される。
【００１７】
上記パルス信号を計数することによりキャリッジ１５の現在位置が識別可能となり、延いてはキャリッジ１５の移動量も的確に把握することができる。
また、パルス信号の位相関係によりキャリッジ１５の移動方向も合わせて把握することができる。
【００１８】
以上が主走査方向の構成および動作概要であるが、副走査方向においても同様に制御対象軸に固定されるコードホイール上のスリット検出情報により軸の回転量・回転方向を識別可能である。
【００１９】
図３は、図１に示したシリアルプリンタに本発明を適用した実施形態を示すブロック図である。
図３では、図１および図２に、副走査方向の動作に連動して回転し、該円周上に所定解像度のスリットが形成されているコードホイール２２、主走査同様に前期コードホイール上のスリットに応じたパルス信号を出力する副走査エンコーダセンサ２３、主・副走査のメカ負荷を測定するメカ負荷測定部２４が追加されている。
【００２０】
メカ負荷測定部２４は、ＣＰＵ２から指示があるとキャリッジモータ１１および搬送モータ１３を動作させて、その際のメカ負荷状態（絶対負荷量および負荷変動量等）データを測定する。
ＣＰＵ２では、採取したデータに基づき、予め設定されている制御パラメータを修正して当該装置の有する負荷への最適化を図る。
【００２１】
メカ負荷測定部２４の動作タイミングとしては、例えば、装置の電源投入時、装置の累積稼働時間が所定の時間を超えるごとに、あるいは、装置の累積稼働量が所定の量（例えば、印刷枚数の量）を超えるごとに動作させるようにする。
【００２２】
負荷状態の測定は、例えば、一定出力にてキャリッジモータ１１と搬送モータ１３を動作させた際の主・副走査エンコーダパルス周期を測定することで推定することができる。
即ち、負荷が重いほどモータの回転は低速となりエンコーダパルス周期も大きくなる。負荷が軽くなるに従ってモータ回転は速くなり、エンコーダパルス周期は小さくなる。
【００２３】
また、パルス周期の安定性を測ることで動作時の負荷変動状態を推定することが可能である。
上記のように、メカ負荷測定部２４を備えるようにしたことによって、稼動中のメカ負荷状態を適宜把握することができ、必要に応じて駆動制御にフィードバックすることができる。
【００２４】
以下、上述のメカ負荷測定部２４を実装したシリアルプリンタの動作を図４乃至図６のフローチャートを用いて説明する。
図４は、電源が投入されるごとに動作するメカ負荷測定部２４の処理手順を示すフローチャートである。
電源が投入されると、一定出力にてキャリッジモータ１１を動作させ、そのときの主走査エンコーダパルス周期を測定して、主走査方向のメカ負荷状態を推定する（ステップＳ１）。
一定出力にて搬送モータ１３を動作させ、そのときの副走査エンコーダパルス周期を測定して、副走査方向のメカ負荷状態を推定する（ステップＳ２）。
これらの主・副走査方向のメカ負荷状態が所定の負荷量より大きいとき（ステップＳ３のＹＥＳ）、予め設定されている駆動系制御パラメータを修正する（ステップＳ４）。
【００２５】
これにより、電源投入時に、必要に応じて駆動系制御条件を変更できるので、装置ごとの負荷ばらつきはもとより経時的な変化に対しても常に最適な駆動条件を設定することができる。
【００２６】
図５は、装置の累積稼動時間が所定時間を超えるごとに動作するメカ負荷測定部２４の処理手順を示すフローチャートである。
電源が投入されると、メカ負荷測定部２４を起動させるときの判定値である負荷測定判定閾値Ｔｔｈと、これまでに当該装置が稼動した累積稼働時間ＴｗｏｒｋをＮＶＲＡＭ５から読み出す（ステップＳ１１）。
累積稼働時間Ｔｗｏｒｋが負荷測定判定閾値Ｔｔｈより小さい場合（ステップＳ１２のＮＯ）、メカ負荷測定部２４の起動時間に至っていないとして、ステップＳ１７へ進む。
【００２７】
一方、累積稼働時間Ｔｗｏｒｋが負荷測定判定閾値Ｔｔｈより大きい場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、メカ負荷測定部２４を起動する。
一定出力にてキャリッジモータ１１を動作させ、そのときの主走査エンコーダパルス周期を測定して、主走査方向のメカ負荷状態を推定する（ステップＳ１３）。
一定出力にて搬送モータ１３を動作させ、そのときの副走査エンコーダパルス周期を測定して、副走査方向のメカ負荷状態を推定する（ステップＳ１４）。
これらの主・副走査方向のメカ負荷状態が所定の負荷量より大きいとき（ステップＳ１５のＹＥＳ）、予め設定されている駆動系制御パラメータを修正するとともに、累積稼動時間Ｔｗｏｒｋをゼロに初期化する。
する（ステップＳ１６）。
【００２８】
印刷の指示があれば、通常の印刷を行う（ステップＳ１７，Ｓ１８）。
累積稼働時間Ｔｗｏｒｋを更新し（ステップＳ１９）、電源が切られるまでステップＳ１２から繰り返す。
【００２９】
これにより、装置の累積稼動時間が所定時間を超えたときに、必要に応じて駆動系制御条件を変更するため装置ごとの負荷ばらつきはもとより経時的な変化に対しても常に最適な駆動条件を設定することができる。
【００３０】
図６は、装置の累積稼動量が所定量を超えるごとに動作するメカ負荷測定部の処理手順を示すフローチャートである。ここでは、例えば、累積稼動量は印刷された枚数の累積とする。
電源が投入されると、メカ負荷測定部２４を起動させるときの判定値である負荷測定判定閾値Ｔｔｈと、これまでに当該装置が稼動した累積稼動量ＶｗｏｒｋをＮＶＲＡＭ５から読み出す（ステップＳ２１）。
累積稼働量Ｖｗｏｒｋが負荷測定判定閾値Ｔｔｈより小さい場合（ステップＳ２２のＮＯ）、メカ負荷測定部２４の起動時間に至っていないとして、ステップＳ２７へ進む。
【００３１】
一方、累積稼働量Ｖｗｏｒｋが負荷測定判定閾値Ｔｔｈより大きい場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、メカ負荷測定部２４を起動する。
一定出力にてキャリッジモータ１１を動作させ、そのときの主走査エンコーダパルス周期を測定して、主走査方向のメカ負荷状態を推定する（ステップＳ２３）。
一定出力にて搬送モータ１３を動作させ、そのときの副走査エンコーダパルス周期を測定して、副走査方向のメカ負荷状態を推定する（ステップＳ２４）。
これらの主・副走査方向のメカ負荷状態が所定の負荷量より大きいとき（ステップＳ２５のＹＥＳ）、予め設定されている駆動系制御パラメータを修正するとともに、累積稼動量Ｖｗｏｒｋをゼロに初期化する。
する（ステップＳ２６）。
【００３２】
印刷の指示があれば、通常の印刷を行う（ステップＳ２７，Ｓ２８）。
累積稼働量Ｖｗｏｒｋを更新し（ステップＳ２９）、電源が切られるまでステップＳ２２から繰り返す。
【００３３】
これにより、累積稼動量が所定値を超えたときに、必要に応じて駆動系制御条件を変更するため装置ごとの負荷ばらつきはもとより経時的な変化に対しても常に最適な駆動条件を設定することができる。
【００３４】
以上のように、適宜駆動系の負荷測定を実施することで本来部品ばらつきによる装置ごとの負荷ばらつきに加えて経時的な変化に対しても逐次追従が可能となり、装置の品質を安定化させることが可能になるとともに、設計時点で部品公差・精度等が緩和されることによるコスト低減化も期待できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、主・副走査駆動系のメカ負荷状態を測定するため、製品ごとの構成部品ばらつきや経時変化等によるメカ負荷変動をタイムリーに把握することができる。
また、電源投入時、装置の累積稼動時間ごと、あるいは、装置の累積稼動量ごとに、主・副走査駆動系のメカ負荷状態を測定するようにしたので、製品ごとの構成部品ばらつきや経時変化に起因する負荷変動に応じて最適な駆動制御を行うことができる。
【００３６】
また、測定したメカ負荷に応じて主・副走査駆動系制御条件を設定するため、装置のばらつきに影響されることなく安定した動作を行うことができる。
さらに、各構成部品の精度・公差等を従来よりも緩和することが可能になり、装置コストを低減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット方式により記録を行うシリアルプリンタの基本構成を示すブロック図である。
【図２】主走査構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示したシリアルプリンタに本発明を適用した実施形態を示すブロック図である。
【図４】装置に電源が投入されるごとに動作するメカ負荷測定部の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】装置の累積稼動時間が所定時間を超えるごとに動作するメカ負荷測定部の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】装置の累積稼動量が所定量を超えるごとに動作するメカ負荷測定部の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ホストＩ／Ｆ部、２…ＣＰＵ、３…ＲＯＭ、４…ＲＡＭ、５…ＮＶＲＡＭ、６…操作パネル、７…画像処理部、８…記録ヘッド、９…ヘッドドライバ、１０…ヘッド駆動制御部、１１…キャリッジモータ、１２…主走査モータ駆動部、１３…搬送モータ、１４…副走査モータ駆動部、１５…キャリッジ、１６…ガイドロッド、１７…タイミングベルト、１８…リニアスケール、１９…エンコーダセンサ、２０…維持調整部、２１…記録媒体、２２…コードホイール、２３…副走査エンコーダセンサ、２４…メカ負荷測定部。

Claims (6)

1. 記録ヘッドを搭載したキャリッジを記録媒体に沿って往復動（主走査）しつつ所定の画像データを記録媒体上に記録するとともに、該動作に連動して記録媒体を所定量搬送（副走査）することで画像を形成する画像記録装置において、稼働開始後所定のタイミングで主・副走査駆動系のメカ負荷状態を測定する手段を有することを特徴とする画像記録装置。
2. 請求項１記載の画像記録装置において、前記測定したメカ負荷状態に応じて機器の駆動条件を設定することを特徴とする画像記録装置。
3. 請求項１または２記載の画像処理装置において、前記主走査又は／及び前記副走査の駆動をＤＣモータで行うことを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項１、２または３記載の画像記録装置において、前記所定のタイミングは装置の電源投入時であることを特徴とする画像記録装置。
5. 請求項１、２または３記載の画像記録装置において、前記所定のタイミングは装置の累積稼働時間であることを特徴とする画像記録装置。
6. 請求項１、２または３記載の画像記録装置において、前記所定のタイミングは装置の累積稼働量であることを特徴とする画像記録装置。

Images