JP2005007892A - 印刷装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 印字ヘッドの往路方向及び復路方向の走行速度を異なる場合であっても印字位置ずれを低減させることができる印刷装置を提供する。
【解決手段】 コントローラ1に、往路方向及び復路方向の印字タイミング信号(PTS)を独立に生成して印字ヘッド2に出力する機能をもたせる。具体的には、走行方向及び印字予定位置に応じて定めたPTSをメモリに保持しておき、走行方向を検知したときに該当するPTSを読み出し、これを走行速度差に起因する相対印字位置ずれを低減させるタイミングで印字ヘッド2に供給する。
【選択図】 図1
【解決手段】 コントローラ1に、往路方向及び復路方向の印字タイミング信号(PTS)を独立に生成して印字ヘッド2に出力する機能をもたせる。具体的には、走行方向及び印字予定位置に応じて定めたPTSをメモリに保持しておき、走行方向を検知したときに該当するPTSを読み出し、これを走行速度差に起因する相対印字位置ずれを低減させるタイミングで印字ヘッド2に供給する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、印字ヘッドを搭載したキャリッジを、ベルトを介して主走査方向(ライン方向)に往復走行させることにより、往復印字を行うシリアルスキャン型の印刷装置に関し、特に、キャリッジが往復走行する度に、ライン上の往路方向及び復路方向の印字タイミングを決定する機構を備えた印刷装置に関する。
往復印字が可能な印刷装置、例えばシリアルプリンタは、印字ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向(ライン方向)に往復走行させるキャリッジ駆動機構と、印字用紙を副走査方向(主走査方向と直交する方向)へ移動させるための紙送り機構と、上記各機構を制御するためのコントローラとを少なくとも備えて構成される。この種のシリアルプリンタの要部構成を図9に示す。
このシリアルプリンタにおいて、キャリッジ駆動機構は、走行方向の対向端にそれぞれ一本のベルト94の端部が固定されたキャリッジ92を上記走行方向と平行に配設されたガイド棒93に摺動自在に支持し、さらに、従動プーリ95とキャリッジモータ(CRモータ)97の回転軸に取り付けられた駆動プーリ96との間に上記ベルト94をガイド棒93と平行に掛け渡した構造を有し、CRモータ97を駆動することによりベルト94を介してキャリッジ92が主走査方向に往復走行するようになっている。また、紙送り機構は、図示しない印字用紙を一時的に保持するための用紙保持部を副走査方向へ駆動するための紙送りモータ(PFモータ)98を有し、このPFモータ98を駆動することにより、印字用紙の印字面がキャリッジ92に対して相対的に変位するようになっている。
図9におけるコントローラ99は、例えばプログラムされたコンピュータであり、上記キャリッジ駆動機構及び紙送り機構の制御と、キャリッジ92に搭載されている印字ヘッドの制御とを行う。キャリッジ駆動機構の制御の内容は、主としてCRモータ97に電力を供給し、当該CRモータ97を正転または逆転させることであり、これによりベルト94及びガイド棒93を介したキャリッジ92の主走査方向の往復走行を可能にしている。一方、紙送り機構の制御の内容は、CRモータ97への電力供給と連動してPFモータ98へ一定周期毎に電力を供給し、PFモータ98を副走査方向に定ピッチ回転させることであり、これにより、キャリッジ92と一定間隔でセットされる印字用紙の紙送りを可能にしている。
印字ヘッドの制御の内容は、キャリッジ92の往路走行及び復路走行毎に印字タイミング信号(以下、PTS)を印字ヘッドに出力し、このPTSの出力タイミングによって印字用紙上に印字データ(印字要求コマンドやデータ、以下、同じ)に基づく印字を可能にすることである。つまり、シリアルプリンタがインクジェット型のものであれば、印字用紙上にインクを吐出することで文字等を形成させ、感熱型または熱転写型のものであれば、印字用紙に直接あるいはリボンを介して文字等を形成させる。PTSの出力時点は、往路、復路ともに、CRモータ97の回転開始から一定時間経過してCRモータ97が定速回転状態になった時点であり、従来の印刷装置では、このときのキャリッジ92の速度を往路走行時および復路走行時で同じとして扱っていた。
ところで、図9に示したキャリッジ駆動機構において使用されるベルト94は、その材質の如何を問わず、キャリッジ92を走行させる際に常に変形(伸縮)する。この変形量は、ベルト94の材質や形状にもよるが、キャリッジ92の走行方向や走行位置、つまり、キャリッジ92が駆動プーリ96からどれだけ離れているかによっても異なる。ベルト94の変形量の相違は、具体的には往路方向と復路方向におけるキャリッジの走行速度の相違として現れる。ところが、コントローラ99では、往路方向と復路方向とでPTSを同一タイミングで印字ヘッドに出力しているため、往復印字の際に副走査方向の印字位置が一致せず、精密印字のときにはこの印字位置のずれが問題となる。この問題を図10〜図13を用いて具体的に説明する。
図10(a)は、図9に示したキャリッジ機構において、従動プーリ95の近傍にあるキャリッジ92をベルト94を介して駆動プーリ96の方向、すなわち往路方向に走行させる場合の状態を示す模式図、図11(a)はこのキャリッジ92を駆動プーリ96の近傍から従動プーリ95の方向、すなわち復路方向に走行させる場合の状態を示す模式図である。
図中、FRはキャリッジ92を往路走行させる場合に必要な駆動力、FLはキャリッジ92を復路走行させる場合に必要な駆動力である。k11,k21は駆動プーリ96から従動プーリ95の側をみたときにキャリッジ92が存在する側のベルト94の弾性強度(変形し難さの程度(バネ定数ともいう、以下、同じ)、k12,k22はキャリッジ92が存在しない側のベルト94の弾性強度である。また、Lpは印字予定領域、△xLは往路走行を開始するときのベルト94の変形量、△xRは復路走行を開始するときのベルト94の変形量である。
図10(a)の模式図は、力学的には同(b)のものと等価となる。すなわち、往路走行を開始するときの駆動力FRは、弾性強度がk11の部分と弾性強度k12部のベルト長さがほぼ等しいので、弾性強度2k11(または2k12)のベルト94に△xLの変形量を生じさせる力であり、「FR=2k11・△xL」の式で近似させることができる。同様に、図11(a)の模式図は同(b)のものと等価であり、復路走行を開始するときの駆動力FLは、弾性強度がk21の部分のベルト長さが、弾性強度がk22の部分よりも遥かに短いので、「FL=k21・△xR」の式で近似させることができる(k21はk22よりも極大)。
このときのキャリッジ92の位置(CR位置)とベルト94の弾性強度との関係は、通常、図12に実線で示したとおりとなる、すなわち、往路走行時には印字予定領域Lpにおいて弾性強度が最も弱い箇所(変形量が最大となる箇所)から弾性強度が強くなる方向へキャリッジ92が変位し、一方、復路走行時には、弾性強度が最も高い箇所(変形量が最小となる箇所)から弾性強度が弱くなる方向へキャリッジ92が変位することになる。
印字を行うときの実際のキャリッジ92の走行距離は、印字予定領域Lpに上記変形量△xL,△xRを考慮した距離となるので、往路方向の走行距離は「Lp+△xL−△xR」、復路方向の走行距離は「Lp+△xR−△xL」のように近似させることができる。いま、便宜上、「△xL−△xR」をベルト94の種類に応じて決まる定数αとすると、往路方向の走行距離は「Lp+α」、復路方向の走行距離は「Lp−α」で表される。これは、往路方向の走行距離は復路方向の走行距離よりも常に長くなることを意味している。これに対し、往路走行及び復路走行の時間は共通なので、結局、往路方向の走行速度は復路方向の走行速度よりも速くなる。
このように、キャリッジ92の走行速度は、往路方向と復路方向とで異なっているが、従来のシリアルプリンタは、PTSの出力タイミングが往復方向で同一なので、図13に示すように、往復印字の際に、副走査方向の相対印字位置(p11とp21、p12とp22・・・)がずれてしまう。このような問題は、上記のようなキャリッジ駆動機構を有する印刷装置に共通に生じる。
そこで、本発明の課題は、キャリッジの往路方向及び復路方向の走行速度を異ならしめる要素を有する印刷装置において、副走査方向の印字位置のずれを低減させることにある。
上記課題を解決する本発明の印刷装置は、印字ヘッドが搭載されたキャリッジを主走査方向に往復走行させるキャリッジ駆動機構と、走行中の前記印字ヘッドの印字時期を定めるためのPTSを生成する印字タイミング信号生成手段とを有し、前記キャリッジの往路方向と復路方向の走行速度が互いに異なる印刷装置において、以下の点を改善したことを特徴とする。
(1)前記印字タイミング信号生成手段を、前記キャリッジの往路方向及び復路方向の少なくとも一方のPTSを当該キャリッジの往復走行速度差に起因する相対印字位置ずれを低減させるタイミングで前記印字ヘッドに供給するように構成した。その構成の一例として、キャリッジの走行方向及び印字予定位置毎に定めたPTSをデータ格納メモリに格納しておき、キャリッジの走行方向を検知したときにデータ格納メモリから該当するPTSを索出するメモリ制御手段とを含み、索出されたPTSによりキャリッジの往路方向及び復路方向におけるそれぞれの相対印字位置を変化させるようにする。
(2)上記(1)の構成に代えて、前記キャリッジの走行方向を検知する手段と、検知した走行方向に応じて一定タイミングで生成されるPTSを補正して前記印字ヘッドによる往復走行時の相対印字位置を同一に近づけるタイミング補正手段とを設ける。このタイミング補正手段は、例えば、前記キャリッジの走行方向及び印字予定位置毎に定めたPTSの補正係数を格納した信号補正係数格納メモリと、前記キャリッジの走行方向を検知したときに前記信号補正係数格納メモリから該当する補正係数を索出するメモリ制御手段とを含んで成り、索出された補正係数によりPTSを補正して前記キャリッジの往路方向及び復路方向におけるそれぞれの相対印字位置を変化させるように構成する。
(3)上記(1)の構成に代えて、前記キャリッジの走行方向を検知する手段と、検知した走行方向に応じて前記キャリッジの走行速度を補正して一定タイミングで生成される前記印字タイミング信号に基づく往復走行時の相対印字位置を同一に近づける速度補正手段とを設ける。この速度補正手段は、例えば、前記キャリッジの走行方向及び印字予定位置毎に定めた前記キャリッジの走行速度の補正係数を格納した速度補正係数格納メモリと、前記キャリッジの走行方向を検知したときに前記速度補正係数格納メモリから該当する補正係数を索出するメモリ制御手段とを含んで成り、索出された補正係数により前記キャリッジの往路方向及び復路方向のそれぞれの走行速度を変化させるように構成する。
以下、本発明をシリアルプリンタに適用した場合の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。この実施形態のシリアルプリンタのキャリッジ駆動機構及び紙送り機構は、図9に示したものと同一機構のものである。つまり、印字ヘッドが搭載されたキャリッジをガイド棒に摺動可能に支持し、そのガイド棒と平行に掛け渡したベルトの一部をキャリッジに固定し、ベルトをCRモータで駆動してキャリッジを往復走行させるようになっている。
図1は、このシリアルプリンタの制御系の要部構成図であり、主としてコントローラ1と周辺要素との結合関係を示すものである。コントローラ1は、プログラムされたコンピュータ(CPU)であり、印字ヘッド2への印字データ及びPTSの出力制御を行うとともに、CRモータを駆動するためのCRモータドライバ3の制御と、PFモータを駆動するためのPFモータドライバ4の制御とを行うものである。RAM5には、例えばホストコンピュータから送られた印字ジョブに基づく印字データが記録されており、コントローラ1が随時読み出し得るようになっている。ROM6には同種のシリアルプリンタに共通のPTS、ないし必要な各種補正係数データ、EEPRPM7には個々のプリンタに固有のデータが格納されており、制御処理実行時にそれぞれの格納データが随時読み出し得るようになっている。
なお、コントローラ1に上記制御機能を付与するためのプログラムは、フレキシブルディスク等のような機械読取可能な記録媒体に記録して流通し得るものであり、プリンタ組立時、あるいはプリンタ組立後の任意の時点でプリンタの内部メモリにインストールし、そのメモリにアクセス可能なコンピュータ(CPU)が随時読み出して実行できるようにしておく。
(第1実施例)図2は、図1の構成のシリアルプリンタにおいて、PTSの出力タイミングを往路方向及び復路方向で独立させるようにした場合のコントローラ1の機能ブロックの例を示す図である。この場合、コントローラ1は、印字タイミング信号生成手段として機能する。この実施例におけるコントローラ1は、キャリッジ駆動機構と紙送り機構とを連動させながらコントローラ内部の統括制御を行う主制御部11、CRモータドライバ3の制御を行う主走査制御部12、PFモータドライバ4の制御を行う副走査制御部13、PTSを印字ヘッド2に出力するためのPTS出力部14、RAM5より取得した印字データを印字ヘッド2に出力するための印字データ出力部15、主走査制御部12の制御内容からキャリッジの走行方向を検出する移動検出部16、移動検出部16の検出結果に基づいてROM6及びEEPROM7の格納データを読み出してPTS出力部14へ出力するメモリ制御部17を有している。ROM6には印字速度、すなわちキャリッジの走行速度に応じたPTSを格納してある。
図3は、このROM6の内容例を示す図であり、キャリッジの走行速度に応じて定めたPTSd11〜d1n,d21〜d2nが格納されている。EEPROM7には相対印字位置毎に、PTSの補正係数を格納してある。相対印字位置L1〜Lnは、前述の印字予定領域Lpにおける個々の印字予定位置である。この補正係数は図3の格納データを個々のキャリッジ駆動機構の特性、例えばベルトの弾性強度等に応じて個別的に補正するものであり、例えば補正を要しない基準値である「1」に対する相対値で表される。
図4は、このEEPROM7における格納データの内容例を示すものである。なお、予め、補正係数に基づいて個々のPTSを再生成し、これをEEPROM7に格納しておくようにしてもよい。また、EEPROM7の格納データは書き換えが可能なので、必要に応じてそのEEPROM7の内容を個別的に更新し、実際のキャリッジ駆動機構の特性に適宜合致させるようにしてもよい。
次に、この実施例によるシリアルプリンタの動作を具体的に説明する。主走査制御部12及び副走査制御部13によりCRモータドライバ3及びPFモータドライバ4が制御されると、走行方向検出部16がキャリッジの走行方向を検出する。メモリ制御部17は、キャリッジの走行方向に応じたPTS及び補正係数をROM6及びEEPROM7から読み出してPTS出力部14へ送る。PTS出力部14は、入力したPTSを印字ヘッド2に供給し、図示しない印字用紙上に印字データに基づく印字を行わせる。
このようにすれば、往復印字を行うときにキャリッジの往路走行速度と復路走行速度に差があっても当該速度差に応じて設定されたPTSが印字ヘッドに供給されるので、図5に示すように、往復印字の際の副走査方向の相対印字位置(p11とp21、p12とp22・・・)を一致させることができる。図5において、波線は従来のプリンタにおける相対印字位置であり、実線はこの実施例による相対印字位置である。
なお、往復走行時のPTSは従来通り同一のまま(一定タイミングで)生成しておき、キャリッジの走行方向及び印字位置毎にPTSを補正するようにしてもよい。この場合は、コントローラ1をタイミング補正手段として機能させる。そして、そのために、ROM6及びEEPROM7の格納データを、図3及び図4の内容ではなく、PTSを図3及び図4の内容に近づける補正を行うための信号補正係数を格納しておく。そして、キャリッジの走行方向に応じて、該当する信号補正係数をメモリ制御部17が読み出し、PTS出力部14において補正されたPTSが印字ヘッド2に出力されるようにする。
なお、この実施例では、往路及び復路の両方向走行の際のPTSの出力タイミングを調整することで各方向の相対印字位置を一致させるようにしているが、往路方向のみ、あるいは復路方向のみを調整することで一方方向の相対印字位置を他方方向の相対印字位置に一致させるようにしてもよい。
(第2実施例)図6は、図1の構成のシリアルプリンタにおいて、キャリッジの往復走行時にPTSが同一(一定タイミング)であることを前提として、キャリッジの走行速度の方を補正して印字ヘッドによる往復走行時の相対印字位置を同一に近づける場合の構成例を示すものである。この場合は、コントローラ1を速度補正手段として機能させる。主制御部11、主走査制御部12、副走査制御部13、PTS出力部14、移動検出部16は第1実施例のものと同じであり、PTS出力部24及びメモリ制御部27も、第1実施例で用意したPTS出力部14及びメモリ制御部17と基本的には同一機能のものである。
この実施例では、印字速度に応じたキャリッジ速度データ値を、キャリッジ速度毎にROM6に格納しておく。また、EEPROM7に、当該プリンタに固有の速度補正係数を格納しておく。そして、メモリ制御部27がROM6やEEPROM7から読み出したデータを主走査制御部12に送り、主走査制御部12において印字速度によるキャリッジ速度データと印字位置及び印字方向による速度補正係数とに基づいてCRモータドライバ3の制御量が補正されるように構成する。このとき、両方向の速度補正係数e11〜e1n、e21〜e2nを読み出して主走査制御部12に送るようにしてもよいが、通常は、一方方向のみの速度補正係数を採用し、当該方向のキャリッジの走行速度を他方方向の走行速度に近づけるようにする。
上記速度補正係数は、例えば以下のようにして求めることができる。前述のように、往路方向のキャリッジの走行距離は「Lp+α」、復路方向のキャリッジの走行距離は「Lp−α」であり、これらの走行距離をキャリッジがそれぞれ同一時間Tで走行するため、往路方向の走行速度v1と復路方向の走行速度v2との間には、「T=(Lp+α)/v1=(Lp−α)/v2」の関係式が成立する。したがって、「v1=Kv2」を満足するパラメータ係数Kを当該プリンタの補正係数としてEEPROM7に格納しておく。
次に、この実施例によるシリアルプリンタの動作を具体的に説明する。主走査制御部12及び副走査制御部13によりCRモータドライバ3及びPFモータドライバ4が制御されると、走行方向検出部16がキャリッジの走行方向を検出する。メモリ制御部27は、キャリッジの走行方向に応じた速度補正係数、または速度補正係数と補正係数を読み出して主走査制御部12へ送る。主走査制御部12は、この速度補正係数に基づいてCRモータドライバ3を制御し、キャリッジの往路方向の走行速度と復路方向の走行速度とを補正する。PTS出力部24は、往路方向及び復路方向とも、主走査制御部12あるいは主制御部11より取得したCRモータの相切換えタイミングから一定量(時間)遅延した時点でPTSを印字ヘッドに出力する。このような制御手順によれば、図8に示すように、キャリッジの往路走行速度と復路走行速度とを同一に近づけることができるので、PTSの出力タイミングが従来のままであっても副走査方向の相対印字位置(p11とp21、p12とp22・・・)を一致させることができる。
なお、上記各実施例は、キャリッジ位置とベルトの弾性強度との関係が、図12の実線で示した関係、すなわち往路走行時には、印字予定領域Lpにおいて弾性強度が最も弱い箇所から弾性強度が強くなる方向へキャリッジ92が変位し、復路走行時には、弾性強度が最も高い箇所から弾性強度が弱くなる方向へキャリッジ92が変位する場合の例であるが、図12に破線で示すように、キャリッジ位置p1〜pn間で弾性係数が直線的に変換すると近似できる場合は、図4及び図7に示した補正係数は、相対印字位置毎に持つ必要はなく、キャリッジ速度毎に一つあれば良くなり、制御内容がより簡略化される。
以上の説明から明らかなように、本発明の印刷装置によれば、キャリッジの往路方向及び復路方向の走行速度を異ならしめる要素を有する場合であっても、各方向の走行速度差に応じて印字ヘッドへのPTSの出力タイミングが自動的に修正されたり、あるいは走行速度が同一に近づくように制御されるので、副走査方向の相対印字位置のずれが低減する効果がある。これにより高品位の印字が可能になる。
予め、PTSや各種補正用データをメモリに格納しておき、その格納データをキャリッジの走行方向に応じて読み出すようにすることで、必要なデータを迅速に取得して制御に用いることができる利点が生じる。
1,99 コントローラ、2 印字ヘッド、3 CRモータドライバ、4 PFモータドライバ、5 RAM、6 ROM、7 EEPROM、11 主制御部、12 主走査制御部、13 副走査制御部、14,24 PTS出力部、15 印字データ出力部、16 走行方向検出部、17,27 メモリ制御部、92 キャリッジ、93 ガイド棒、94 ベルト、95 従動プーリ、96 駆動プーリ、97 CRモータ、98 PFモータ
Claims (4)
- 印字ヘッドが搭載されたキャリッジを主走査方向に往復走行させるキャリッジ駆動機構と、走行中の前記印字ヘッドの印字時期を定めるための印字タイミング信号を生成する印字タイミング信号生成手段とを有し、前記キャリッジの往路方向と復路方向の走行速度が互いに異なる印刷装置において、
前記印字タイミング信号生成手段が、前記往路方向及び復路方向の少なくとも一方の印字タイミング信号を前記キャリッジの走行速度差に起因して生じる相対印字位置ずれを低減させるタイミングで前記印字ヘッドに供給するように構成されていることを特徴とする印刷装置。 - 前記印字タイミング信号生成手段は、前記キャリッジの走行方向及び印字予定位置に応じて定めた前記印字タイミング信号を格納したデータ格納メモリと、前記キャリッジの走行方向を検知したときに前記データ格納メモリから該当する印字タイミング信号を索出するメモリ制御手段とを含んで成り、索出された印字タイミング信号により前記キャリッジの往路方向及び復路方向におけるそれぞれの相対印字位置を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の印刷装置。
- 印字ヘッドが搭載されたキャリッジを主走査方向に往復走行させるキャリッジ駆動機構と、走行中の前記印字ヘッドの印字時期を定めるための印字タイミング信号を生成する印字タイミング信号生成手段とを有し、前記キャリッジの往路方向と復路方向の走行速度が互いに異なる印刷装置において、
前記キャリッジの走行方向を検知する手段と、一定タイミングで生成される前記印字タイミング信号を前記検知した走行方向に応じて印字予定位置毎に個別に補正して前記印字ヘッドによる往復走行時の相対印字位置を同一に近づけるタイミング補正手段と、を備えたことを特徴とする印刷装置。 - 前記タイミング補正手段は、前記キャリッジの走行方向及び印字予定位置毎に定めた前記印字タイミング信号の補正係数を格納した信号補正係数格納メモリと、前記キャリッジの走行方向を検知したときに前記信号補正係数格納メモリから該当する補正係数を索出するメモリ制御手段とを含んで成り、索出された補正係数により前記キャリッジの往路方向及び復路方向におけるそれぞれの相対印字位置を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項3記載の印刷装置。
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