JP2007296802A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリッジの加速時間及び減速時間の短縮により印刷速度の高速化を実現するとともに、キャリッジの印刷位置までの加速距離を短くすることによって小型化及び低コスト化が可能となる画像形成装置を提供する。
【解決手段】永久磁石２４はキャリッジ２に設けられ、電磁石２２及び電磁石２３は両側に位置するフレーム１７及びフレーム１８に固定される。そして、電磁石２２及び電磁石２３への電流の電流値及び電流方向を切り換えることにより、キャリッジ２の停止起動時の移動速度を制御し、またキャリッジ２を高速に始動させる。さらに、電磁石２２及び電磁石２３と駆動モータ８との双方で速度制御を行うことで、キャリッジ移動の高精度な位置決めとキャリッジ往復時間短縮を実現する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、印字ヘッドを搭載し主走査方向に往復移動するキャリッジを備えた画像形成装置において、モータの駆動力及び電磁石の磁力を用いて該キャリッジを高速かつ高精度に起動及び停止させる画像形成装置に関するものである。

従来、プリンタ、複写機、複合機等の各種画像形成装置としては、記録ヘッドをキャリッジに搭載して、該キャリッジを記録媒体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、記録媒体を記録幅に応じて搬送し、搬送と記録を交互に繰り返すことによって記録媒体に画像形成するシリアル型のものがある。

そして、このようなシリアル型の画像形成装置は、ビジネスユースとしても多く利用されており、作業時間の短縮化を図るべく、印刷速度のより一層の高速化が要求されている。一般に、印刷速度の高速化には、キャリッジの定速駆動までの加速距離を長くすることが必要であるが、キャリッジの加速距離を長くすることは画像形成装置全体の大型化につながり、ユーザに支持される装置小型化の要請に反することになる。このため、装置小型化の要請も満たしつつ印刷速度の高速化を図るためには、キャリッジの加速距離や立上り時間を短くし、急加速による印刷領域への駆動制御が必要となる。

例えば特許文献１では、キャリッジが移動する両端部に押圧バネやダンパを設け、キャリッジの停止や起動の補助を行う手法が提案されている。また、特許文献２では、キャリッジの移動における加速領域から一定速領域への速度変更付近に電磁石を設け、加速から定速への速度変更時に発生するオーバーシュートや停止の際に発生するアンダーシュートを防止する手法が開示されている。
特開２００１−３５３９１６号公報 特許第３５６４４５１号公報

そもそも、キャリッジの加速距離や立上り時間の短縮を行うためには、始動速度が大きな要因となっている。キャリッジの始動では、キャリッジを高速に立ち上げるために駆動モータの電流を電流リミッタ限界まで流して駆動しているが、静止摩擦負荷により急速な移動ができない。また、キャリッジの停止では、印刷速度から停止駆動させる際に逆電流による減速制御を行うことになるが、慣性力を制御するためには高電流が必要になる。そして、停止を急激に行うと振動が発生し、周辺装置の制度に影響を及ぼす。これらに対しては、パワーのある駆動モータを使用することにより改善されるが、装置の大型化及びコストが問題となる。

特許文献１で提案された手法は、摩擦や粘性等の変化による負荷変動が発生し、圧力調整ができないため速度制御が難しくなるし、始動時に衝撃移動するため、キャリッジへの衝撃によるダメージや振動発生の要因になる。また、特許文献２で開示された手法は、速度変動の補正は可能になるものの、印刷速度近傍の高速移動慣性体を速度制御するためには大きなエネルギーを要する。

本発明は、キャリッジの加速時間及び減速時間の短縮により印刷速度の高速化を実現するとともに、キャリッジの印刷位置までの加速距離を短くすることによって小型化及び低コスト化が可能となる画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、駆動プーリ及び従動プーリの間に張架された無端ベルトの一部とキャリッジの一部とが固定され、前記駆動プーリの正逆回転によって、前記無端ベルトに合わせて前記キャリッジが往復移動する画像形成装置であって、前記キャリッジに永久磁石が設けられているとともに、往復移動する前記キャリッジが近接するフレームの位置に電磁石が設けられ、前記電磁石に流れる電流量又は／及び電流方向を切り換えることにより、前記キャリッジの停止速度又は／及び起動速度が調整されることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記電磁石は、両側の前記フレームに設けられていることを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記永久磁石は、前記キャリッジが前記フレームに近接したときに前記電磁石へ挿入されることを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記永久磁石は、前記電磁石へ挿入する側の端面が面取りされ、前記電磁石は、永久磁石により挿入される側の端面が面取りされていることを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記キャリッジの移動位置又は／及び移動速度によって、前記電磁石に流れる電流量が調整されることを特徴とする。

また、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記キャリッジの移動位置又は／及び移動速度によって、前記電磁石に流れる電流方向が調整されることを特徴とする。

また、請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記キャリッジの移動により前記永久磁石が前記電磁石へ挿入されたときに、前記電磁石への電流が切断されることを特徴とする。

また、請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記永久磁石が前記電磁石に挿入された状態から前記キャリッジが始動するときに、前記永久磁石の磁極と反発する方向に前記電磁石へ電流が流されることを特徴とする。

本発明によれば、キャリッジの加速時間及び減速時間の短縮により印刷速度の高速化を実現するとともに、キャリッジの印刷位置までの加速距離を短くすることによって小型化及び低コスト化が可能となる画像形成装置が提供される。

図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態のインクジェット記録装置の概略斜視図である。インクジェット記録装置１は、キャリッジ２、インクカートリッジ３、主ガイドロット４、従ガイドロット５、キャリッジタイミングベルト６、キャリッジ駆動プーリ７、キャリッジ駆動モータ８、リニアスケール９、搬送駆動ローラ１０、搬送テンションローラ１１、搬送ベルト１２、搬送従動プーリ１３、搬送タイミングベルト１４、搬送駆動モータ１５、及び回復装置１６から構成される。

キャリッジ２は、記録媒体にインクを吐出するインク吐出部（図２の２ａ）、インクタンク等を搭載し、主ガイドロット４及び従ガイドロット５の上を主走査方向に移動可能に設けられている。インクカートリッジ３は、インクタンクへインクを供給する。主ガイドロット４及び従ガイドロット５は、キャリッジ２の下方両側に取り付けられている。

キャリッジタイミングベルト６は、キャリッジ駆動プーリ７及びキャリッジ従動プーリ（図３の２０）の間を張架された無端ベルトで、キャリッジ２に固定され、キャリッジ駆動プーリ７の正逆回転に合わせて回転移動する。キャリッジ駆動プーリ７は、キャリッジ駆動モータ８に固定されている。リニアスケール９は、目盛り（スリット）が印字されており、キャリッジ２の位置及びメモリ間のクロック数で通過時間を測定するために設置されている。

搬送駆動ローラ１０は、搬送テンションローラ１１とともに搬送ベルト１２を張架し、搬送ベルト１２上の記録媒体をキャリッジ２下方のインク吐出部に搬送する。搬送テンションローラ１１は、インク吐出部側に設けられている。搬送ベルト１２は、搬送駆動ローラ１０の回転により記録媒体を吸着した状態で回転移動する無端ベルトである。

搬送従動プーリ１３は、搬送駆動ローラ１０の端部に固定されている。搬送タイミングベルト１４は、搬送駆動モータ１５及び搬送従動プーリ１３に張架され、搬送駆動モータ１５の回転に合わせて回転移動する。搬送駆動モータ１５は、回転駆動し、搬送タイミングベルト１４を回転移動させる。回復装置１６は、インク吐出部に付着したインク残のクリーニングや、インク吐出不良の回復を行う。

図２は、本実施形態のインクジェット記録装置におけるキャリッジ搬送機構部の側面図である。また、図３は、本実施形態のインクジェット記録装置におけるキャリッジ搬送機構部の平面図で、上方から見たものである。

主ガイドロット４及び従ガイドロット５は、両側のフレームであるフレーム１７及びフレーム１８に固定されている。主ガイドロット４は、キャリッジ２内に挿入されて固定され、従ガイドロット５は、主ガイドロット４とは逆側からキャリッジ２を支持しており、キャリッジ２は、両ガイドロットにより往復移動が可能な状態となっている。また、フレーム１７及びフレーム１８は、モータブラケット１９と固定され、モータブラケット１９には、キャリッジ駆動モータ８、キャリッジ駆動プーリ７、キャリッジ従動プーリ２０が取り付けられている。

キャリッジ２は、キャリッジ駆動モータ８に固定されたキャリッジ駆動プーリ７及び自在回転のキャリッジ従動プーリ２０に巻きつけられたキャリッジタイミングベルト６に固設されている。そして、キャリッジ駆動モータ８が回転するとキャリッジ駆動プーリ７とキャリッジ従動プーリ２０とを介してキャリッジタイミングベルト６が回転し、キャリッジ２は、フレーム１７方向あるいはフレーム１８方向に移動する。

リニアスケール９は、その両端部がフレーム１７及びフレーム１８に固定され、キャリッジ２に取り付けられたセンサ２１は、リニアスケール９に印刷されたスリットの検出を行う。演算部（不図示）は、キャリッジ２の停止位置からのスリット検出値を積算し、キャリッジ２の移動位置を把握する。また、演算部では、スリット間における基準クロック数からキャリッジ２移動時における速度の算出も行う。

フレーム１７には電磁石２２、フレーム１８には電磁石２３がそれぞれ取り付けられており、キャリッジ２がフレーム１７方向あるいはフレーム１８方向に移動すると、キャリッジ２に設けられた永久磁石２４が電磁石２２あるいは電磁石２３の先端部に挿入される。そして、永久磁石２４の先端が電磁石フレーム１７あるいは電磁石２３の先端に挿入されると、リニアスケール９で検出されたキャリッジ２の移動速度に応じて、電磁石２２、電磁石２３の電流切断時間を変化させる。

例えば、キャリッジ２を停止させる場合、キャリッジ２の移動速度が目標値より遅いときは早めに正電流（永久磁石２４と反発する磁力を発生させる電流方向）を切断し、移動速度が目標速度より速いときは遅めに電流を切断する。また、移動速度が遅い場合には、早く停止目標位置に到達させるために逆電流をかけてキャリッジ駆動モータ８によりキャリッジ２の移動を補助することもできる。このように、キャリッジ２の移動速度を補正することによって停止前の低速移動を迅速に行いうるため、高速で高精度な停止位置制御が可能となる。

また、印刷動作等の目的でキャリッジ２を始動させる場合は、電磁石２２あるいは電磁石２３が挿入された永久磁石２４の反磁極になる電流方向に電流をかける。これにより、電磁石２２あるいは電磁石２３と永久磁石２４との反発力によりキャリッジ２の起動が早くなり、始動と同時に駆動モータ８を連動することによって短い助走距離で所望の印刷速度に到達することができる。

このように、キャリッジ２の停止及び始動の際における電磁石２２及び電磁石２３の電流値に対するキャリッジ２の移動速度を算出し、電磁石２２及び電磁石２３の電流値をフィードバック制御することにより、駆動負荷変動が発生しても精度の高い移動速度制御が可能となる。

上記の実施形態によれば、キャリッジに永久磁石を固定し、キャリッジ停止位置のフレームには電磁石を取り付け、フレームに固定した電磁石の電流量を調整することにより、駆動負荷や環境変化等による負荷変動に対応した高精度な駆動制御を行うことができる。また、電磁石の電流方向の切換えることにより、吸引や反発を即時に対応できるため、高速で高精度な位置決め制御ができる。

また、上記の実施形態によれば、電磁石をキャリッジ移動の両側に設けることにより、高速停止及び高速立上りがキャリッジ往復移動両側において可能となるため、高速印刷及び助走距離の短縮による装置の小型化が実現される。

また、上記の実施形態によれば、キャリッジの停止時あるいは始動時の磁力による移動力をキャリッジ移動負荷のガイド軸近傍に設けることにより、キャリッジの移動負荷に対し偏圧力の少ないほぼ平行な方向に力を与えることができるため、効率の良い移動力を与えることが可能となる。

また、上記の実施形態によれば、キャリッジに固定された永久磁石と、永久磁石が挿入される電磁石との端面を面取りすることにより、永久磁石と電磁石の衝突による破損を防止することが可能となる。

また、上記の実施形態によれば、停止位置手前の速度が目標値より早い場合は印加電流を調整し、目標値より遅い場合は電流値を切断しあるいは逆電流を加えて磁力調整することにより、高速で精度の高い位置決め制御が可能になる。

また、上記の実施形態によれば、キャリッジに固定された永久磁石が電磁石内に移動したときに電磁石の電流を切断することにより、キャリッジ移動の低速度制御を駆動モータのみで行うため、駆動モータの駆動力が直接キャリッジ移動に反映され、高精度な位置決めを行うことが可能となる。

また、上記の実施形態によれば、電磁石の磁極による移動補助を行うことにより、始動時の高速起動が行われ、モータ起動時におけるキャリッジの高速立上げのために過電流駆動が不要となりモータドライバー負荷が低減するとともに、短い助走距離で印刷速度への早期立上げを行うことが可能となる。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略斜視図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置におけるキャリッジ搬送機構部の側面図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置におけるキャリッジ搬送機構部の平面図（上方から見た図）である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
２ キャリッジ
３ インクカートリッジ
４ 主ガイドロット
５ 従ガイドロット
６ キャリッジタイミングベルト
７ キャリッジ駆動プーリ
８ キャリッジ駆動モータ
９ リニアスケール
１０ 搬送駆動ローラ
１１ 搬送テンションローラ
１２ 搬送ベルト
１３ 搬送従動プーリ
１４ 搬送タイミングベルト
１５ 搬送駆動モータ
１６ 回復装置
１７，１８ フレーム
１９ モータブラケット
２０ キャリッジ従動プーリ
２１ センサ
２２，２３ 電磁石
２４ 永久磁石

Claims (8)

1. 駆動プーリ及び従動プーリの間に張架された無端ベルトの一部とキャリッジの一部とが固定され、前記駆動プーリの正逆回転によって、前記無端ベルトに合わせて前記キャリッジが往復移動する画像形成装置であって、
   前記キャリッジに永久磁石が設けられているとともに、往復移動する前記キャリッジが近接するフレームの位置に電磁石が設けられ、
   前記電磁石に流れる電流量又は／及び電流方向を切り換えることにより、前記キャリッジの停止速度又は／及び起動速度が調整されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電磁石は、両側の前記フレームに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記永久磁石は、前記キャリッジが前記フレームに近接したときに前記電磁石へ挿入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記永久磁石は、前記電磁石へ挿入する側の端面が面取りされ、前記電磁石は、永久磁石により挿入される側の端面が面取りされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記キャリッジの移動位置又は／及び移動速度によって、前記電磁石に流れる電流量が調整されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記キャリッジの移動位置又は／及び移動速度によって、前記電磁石に流れる電流方向が調整されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記キャリッジの移動により前記永久磁石が前記電磁石へ挿入されたときに、前記電磁石への電流が切断されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記永久磁石が前記電磁石に挿入された状態から前記キャリッジが始動するときに、前記永久磁石の磁極と反発する方向に前記電磁石へ電流が流されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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