JP2007106088A - Image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像形成装置に関し、特に記録ヘッドを搭載したキャリッジの移動走査する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly, to an image forming apparatus that moves and scans a carriage on which a recording head is mounted.
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。 As various image forming apparatuses such as printers, facsimiles, copying machines, plotters, printer / fax / copier multifunction machines, etc., a recording head constituted by a droplet discharging head for discharging a recording liquid (for example, ink) droplet is used as a carriage. The carriage is mounted, and this carriage is referred to the recording medium (hereinafter referred to as “paper”, but the material is not limited to paper, and is also referred to as recording medium, recording paper, transfer material, etc.). Are scanned in the orthogonal direction, and the recording medium is transported intermittently according to the recording width, and an image is formed on the recording medium by repeating conveyance and recording alternately (recording, printing, printing, printing) Is also used synonymously.)
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. In such a serial-type image forming apparatus, in order to form a high-quality image by discharging recording liquid droplets from a recording head to a predetermined position on a sheet, the vibration of the carriage during movement of the carriage is used. It is necessary to suppress.
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. However, on the other hand, since there is a demand for higher printing speed and smaller equipment size, there is an increasing need for the carriage to reach a predetermined high speed in a short time, and the acceleration during driving tends to increase. is there. As a result, when driving at high acceleration, there is a high possibility that the vibration of the carriage will adversely affect the image quality due to the impact at the start of operation.
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。
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。
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。
However, in the motor control method described in
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った画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which the droplet landing position accuracy is improved by suppressing the vibration of the carriage during acceleration and the image quality is improved. .
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、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構成とした。 In order to solve the above-described problem, the image forming apparatus according to the present invention has a plurality of values for each elapsed time from the stop state to the target speed when setting the motor output value for driving the main scanning motor during acceleration of the carriage. The output limit value is provided.
ここで、複数の出力制限値の内、制御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いことが好ましい。また、キャリッジの速度が目標速度の到達するまでの時間に応じて出力制限値を補正することが好ましい。この場合、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が、あるいは、印刷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ことができる。 Here, it is preferable that at least one of the plurality of output limit values immediately after the start of control and immediately before reaching the target speed is lower than the other output limit values. It is also preferable to correct the output limit value according to the time until the carriage speed reaches the target speed. In this case, it is possible to provide a non-volatile storage means that stores a correction value for correcting the output limit value in advance, or to correct the correction value based on the actual scanning of the carriage accompanying the printing operation. it can.
本発明に係る画像形成装置によれば、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ので、実際のキャリッジ駆動がS字カーブで滑らかに変化することができるようになり、加速時のキャリッジの振動が抑制されて被記録媒体上の液滴の着弾位置精度が向上して高画質化を図ることができるようになる。 According to the image forming apparatus of the present invention, when setting the motor output value for driving the main scanning motor during acceleration of the carriage, a plurality of output limit values are provided for each elapsed time from the stop state to the target speed. As a result, the actual carriage drive can be smoothly changed with an S-curve, and the vibration of the carriage during acceleration is suppressed and the landing position accuracy of the droplet on the recording medium is improved. High image quality can be achieved.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an example of a mechanism part of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory side view for explaining the overall structure of the mechanism part, FIG. 2 is an explanatory plan view of the mechanism part, and FIG. 3 is a perspective view of the main part of the mechanism part.
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。
In this image forming apparatus, a carriage 4 is slidably held in a main scanning direction by a
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。
The carriage 4 includes, for example, a recording head 11 composed of four droplet ejection heads that eject ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). The nozzle rows on the
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。 As an inkjet head constituting the recording head 11, a piezoelectric actuator such as a piezoelectric element, a thermal actuator that uses a phase change caused by film boiling of a liquid using an electrothermal transducer such as a heating resistor, and a metal phase change caused by a temperature change. It is possible to use a shape memory alloy actuator to be used, an electrostatic actuator using an electrostatic force, or the like provided as pressure generating means for generating a pressure for discharging a droplet.
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。 A driver IC is mounted on the recording head 11 and connected to a control unit (not shown) via a harness (flexible print cable) 12.
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。
In addition, the carriage 4 is equipped with a
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。
On the other hand, as a paper feed unit for feeding the
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。
In order to feed the
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。
The
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。
The
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1012Ωcm以上、好ましくは1015Ωcm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105〜107Ωcmとなるように形成することが好ましい。
As an insulating material for forming the
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106〜109Ω/□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。
The
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。
In addition, a
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。
The
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。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
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。
A
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。
Further, a maintenance / recovery mechanism 61 for maintaining and recovering the state of the nozzles of the recording head 11 is disposed in a non-printing area on one side in the scanning direction of the carriage 4. The maintenance / recovery mechanism 61 includes cap members (hereinafter referred to as “caps”) 62 a to 62 d (hereinafter referred to as “caps 62” when not distinguished) and nozzles for capping the nozzle surfaces 11 a of the recording head 11. A
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。
Further, in the non-printing area on the other side of the scanning direction of the carriage 4, there is an empty space for receiving a liquid droplet when performing an empty discharge for discharging a liquid droplet that does not contribute to recording in order to discharge the recording liquid thickened during recording or the like. A
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。
As shown in FIGS. 1 and 3, the carriage 4 is composed of an infrared sensor (medium type is not limited to the infrared sensor) which is a medium detecting means for detecting the presence or absence of the
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。
Further, an
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。
In the image forming apparatus configured as described above, the
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。
At this time, a positive output and a negative output are alternately and repeatedly applied to the charging
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。
Therefore, by driving the recording head 11 according to the image signal while moving the carriage 4, ink droplets are ejected onto the stopped
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。
In the case of double-sided printing, when recording on the front surface (surface to be printed first) is completed, the
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。
Next, an outline of the control unit of the image forming apparatus will be described with reference to the block diagram of FIG.
In the
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。
The
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。
Here, the
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。
Then, the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The main scanning
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。
Similarly, the sub-scanning motor drive control unit 111 calculates a control value based on a target value given from the
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。
Therefore, details of the portion relating to the drive control of the main scanning motor in this image forming apparatus will be described with reference to the functional block diagram of FIG.
The speed
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。
The
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。
The main scanning
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。
The PI
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。
Here, assuming that the
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。
The movement speed, position, and movement distance of the
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。
When setting the motor output value for driving the
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。 Here, an example of the carriage operation speed profile is shown in FIG. In addition, the above-described PI control is generally based on a difference (deviation) between a current speed (detected speed value) detected at a constant control period, for example, 1 msec period, and a control target speed (target speed). Then, speed control is performed by applying a current to the value calculated based on the following equation (1) as the PWM set value. However, in the formula (1), Mn: motor output value, P: proportional gain, I: integral gain, Vtar_n: target speed, Vn: current speed.
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。 From this equation (1), the difference ΔMn (Mn−Mn−1) from the previous motor output value Mn−1 is obtained by the following equation (2).
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。 In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the initial value of the motor output value Mn is M0, and thereafter, ΔMn obtained by the equation (2) is added to obtain the current motor output value Mn. Here, since the target speed profile at the time of acceleration is stepped, this method alone causes sudden acceleration, which causes vibration and noise. In order to suppress this, a restriction as described below is provided for ΔMn in each step.
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。 That is, as the limit value K, motor output limit values K1 to K4 that are switched in four stages according to elapsed times t1, t2, and t3 after the carriage starts to move are used. However, the limit value is switched to the limit value K4 also when the motor output value reaches the output value MFix before the switching time t3 elapses. Note that the output value MFix is a motor output value at which the carriage moves at approximately the target speed Vtar when the value is output.
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。 In this case, the setting of the elapsed time t and the motor output limit value K varies depending on the apparatus configuration, such as the motor characteristics, the constant speed performance of the carriage speed with respect to the image quality, etc. Has been decided.
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。 Specifically, the image forming apparatus of this embodiment is operated at an elapsed time t1 = 2 msec, t2 = 5 msec, t3 = 127 msec, output limits M0 = 15, K1 = 1, K2 = 2, K3 = 4, K4 = 2. FIG. 7 shows the speed profile at this time.
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。 Thus, when setting the motor output value for driving the main scanning motor during the acceleration of the carriage, a plurality of output limit values are provided for each elapsed time from the stop state to the target speed. The motor output during acceleration is suppressed, the actual carriage speed is smoothly driven by an S-curve as shown in the graph of FIG. 7, the carriage vibration during acceleration is suppressed, and the amount of liquid droplets discharged from the recording head is reduced. Since the landing position accuracy on the recording medium is improved, high image quality can be achieved.
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。 In this case, when the output limit values K1 to K4 are determined in consideration of the apparatus configuration such as the characteristics of the motor of the apparatus and the constant speed performance of the carriage speed with respect to the image quality, K1, K4 ≦ K2, K3. That is, the output limit value K1 immediately after the start of control and the output limit value K4 immediately before reaching the target speed are made equal to or lower than the output limit values K2 and K3 of other areas. As a result, the speed profile at the time of acceleration of the carriage can be more effectively changed to an S-curve, and the vibration of the carriage can be reduced.
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。
Next, correction of the output limit value will be described.
As shown in the graph of FIG. 7, when the carriage 4 is driven and the carriage speed detected by the
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。 The elapsed time measured at this time is calculated based on the performance of the apparatus in advance and compared with a threshold of elapsed time stored in a storage means such as a nonvolatile RAM. When the measured elapsed time is outside the threshold range, either or both of the output limit values K2 and K3 are increased or decreased so that the elapsed time is within the threshold range. This operation is repeated, and the output limit value K is corrected so that the measured elapsed time falls within the threshold value.
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。 In the present embodiment, regarding the output limit value K3, the threshold value of the elapsed time t2 is set to 60 ± 10 msec, and when the measured elapsed time T is outside this threshold range, the value of the output limit value K3 should be set to the negative side. -1 if it is positive and +1 if it is positive.
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。 The setting of the increase / decrease of the threshold value and the correction value varies depending on the apparatus configuration, such as the motor characteristics and the constant speed performance of the carriage speed with respect to the image quality. Therefore, the optimum value is determined by actually measuring the apparatus.
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。 In this way, by correcting the output limit value according to the unique load status of the device, it becomes possible to set the output limit value according to the unique load status of the device, always guaranteeing a constant acceleration time, Reliability of operation is improved.
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。
Next, different examples of at what stage the correction of the output limit value is performed will be described.
First, in the inspection process in the manufacturing process of the image forming apparatus, reciprocal driving is performed at a plurality of carriage target speeds used in the printing operation, the elapsed time until reaching the target speed is measured, and the output limit value is corrected. Perform the operation. Then, after performing the correction operation, the newly determined output limit value is stored in the nonvolatile RAM in the apparatus, and the value is stored in the output limit
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。 When setting the initial value of the output limit value, it is also possible to prepare individual values for each of the forward and backward paths.
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。 As described above, by setting the value after correction according to the load state of the device before shipment as the output limit value, it is possible to reduce the functional difference between the devices.
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。 In addition, when the printing operation is performed after the shipment to the user and the carriage is driven, if the elapsed time is out of the threshold value, the output limit value is corrected by one step so as to be within the threshold value, and the next printing is performed. Perform the action. This can be executed while the carriage is driven in the printing operation so that the elapsed time until the carriage reaches the target speed is within the threshold.
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。 In this way, when the carriage is moved in a printing operation, the output limit value is corrected according to the load condition at that time, so that it is possible to cope with the load fluctuations that occur over time when used for a long period of time. Thus, the reliability of the device is improved. Note that correction at the time of shipment and correction based on the printing operation can be combined.
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
4 ...
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記キャリッジの加速中に前記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を特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus for forming an image on a recording medium while moving a carriage mounted with a recording head in a main scanning direction by a main scanning motor driven by servo control and intermittently conveying the recording medium in a sub-scanning direction ,
An image characterized in that when setting a motor output value for driving the main scanning motor during acceleration of the carriage, a plurality of output limit values are provided for each elapsed time from the stop state to the target speed. Forming equipment.
5. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the correction value is corrected based on actual scanning of the carriage accompanying a printing operation.
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