JP2011068100A - 印刷装置、及び印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実際のキャリッジの挙動及び送り動作の挙動を加味しつつ重ね合わせを最適化することを目的とする。
【解決手段】キャリッジの駆動を制御する第１の駆動手段と、送り動作を制御する第２の駆動手段と、第１の駆動手段及び第２の駆動手段に影響を与える変動要素を取得する変動要素取得手段と、変動要素に対応させて、前回パスにおけるキャリッジが印刷を開始するまでの実時間と送り動作が終了するのに要する実時間を取得する時間取得手段と、取得された変動要素と取得された実時間とをもとに、今回パスにおける各時間を予測する挙動予測手段と、予測された時間をもとに重ね合わせを最適化する駆動制御手段と、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、被記録媒体の送り動作の挙動とキャリッジ動作とを制御する印刷装置、及び印刷方法に関する。

従来、印刷装置では印刷時のスループット向上を目的として、送り動作が終了した直後にキャリッジが所定領域に位置して印刷が開始されるよう送り動作とキャリッジ動作を重ね合わせている。即ち、重ね合わせは１パス分の印刷が終了した際、モーターを駆動して送り動作を行い、送り動作の最中の所定タイミングでキャリッジモーター（ＣＲモーター）を駆動させてキャリッジの移動を開始し、送り動作終了と同時にキャリッジが印刷領域に位置して印刷を開始する処理である。

重ね合わせを行うためには、キャリッジの駆動タイミングをモーターの送り量に合わせて設定する必要がる。そのため、従来の印刷装置では、キャリッジの駆動タイミングをテーブルにより予め設定しておき、このテーブルに記憶された駆動スケジュールに合わせてキャリッジの駆動を行っていた（例えば、特許文献１参照。）。

また、実際の重ね合わせでは、キャリッジの加速値又は速度が変化する場合もあり、送り動作終了時点でキャリッジが所定位置まで到達せず、印刷を開始するまでに待ち時間が発生する場合があった。そのため、キャリッジの速度又は加速度を加味して重ね合わせを最適化する印刷装置も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００４−９０４３１号公報 特開２００１−２３２８８２号公報

従来の重ね合わせの最適化では、キャリッジの挙動のみが考慮され、送り動作の挙動は考慮されていなかった。そのため、キャリッジの挙動の変化のみを考慮しても、送り動作が目標とする挙動に追従していない場合では、重ね合わせを最適化することは難しかった。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、実際のキャリッジの挙動及び送り動作の挙動を加味しつつ重ね合わせを最適化することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、被記録媒体の送り動作に合わせて、キャリッジを位置制御して印字を開始させる重ね合わせを行う印刷装置であって、前記キャリッジの駆動を制御する第１の駆動手段と、前記送り動作を制御する第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段に影響を与える変動要素を取得する変動要素取得手段と、前記変動要素に対応させて、前回パスにおける前記キャリッジが印刷を開始するまでの実時間と前記送り動作が終了するのに要する実時間を取得する時間取得手段と、前記取得された変動要素と前記取得された実時間とをもとに、今回パスにおける、前記キャリッジが印字を開始するまでの時間及び前記送り動作が終了するのに要する時間とを予測する挙動予測手段と、前記予測された時間をもとに前記キャリッジの駆動タイミングを設定し、前記重ね合わせを最適化する駆動制御手段と、を有する構成としてある。

上記のように構成された発明では、変動要素取得手段は、第１の駆動手段及び第２の駆動手段に影響を与える変動要素を取得し、時間取得手段は、変動要素に対応させて、前回パスにおけるキャリッジが印刷を開始するまでの実時間と前記送り動作にかかる実時間を取得し、挙動予測手段は、取得された変動要素と取得された実時間とをもとに、今回パスにおける、キャリッジが印字を開始するまでの時間及び送り動作が終了するのに要する時間とを予測し、制御手段は、予測された時間をもとにキャリッジの駆動タイミングを設定し、重ね合わせを最適化する。
そのため、キャリッジの駆動及び送り動作の挙動を考慮しつつ重ね合わせを最適化することが可能となり、印刷装置のスループットを向上させることができる。
さらに、キャリッジの駆動タイミングのみを調整するため、例えば、キャリッジの挙動に応じてキャリッジの速度を上げるといった第１の駆動制御部の性能を高める必要がなくコストアップを図ることなく本発明にかかる制御を行うことができる。
ここで、パスとは、キャリッジが主走査方向への１度の移動で所定ラインの印刷を行うことである。

また、前記駆動制御手段は、前記第２の駆動手段が送り動作を終了する時間を、被記録媒体を所定位置まで送る時間と、被記録媒体を完全に停止させる時間とに分類し、前記各時間と前記キャリッジが印刷を終了するのに要する時間とをもとに前記キャリッジの駆動タイミングを調整する構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、送り動作の際の用紙の停止を含めた挙動を考慮することが可能となり、より詳細に重ね合わせを最適化することができる。

また、前記時間取得手段は、前回パスにおける前記キャリッジが印刷を開始するまでの実時間と前記送り動作が終了するのにかかる実時間とを計測し、前記実時間を計測結果に応じて更新しながら取得する構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、パス毎に実時間を更新するため、前回パスの挙動をより反映させた重ね合わせの最適化を行うことができる。

そして、前回パスの実時間を今回パスの挙動に反映させる場合、前回パスと今回バスとの間で変化のない変動要素に対しては取得する必要がない。そのため、前記変動要素取得手段は、パス毎に変動する変動要素のみを取得する構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、取得する変動要素の数を少なくすることが可能となる。

また、変動要素を取得する方法の一例として、前記変動要素取得手段は、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段の挙動に最も影響を与える変動要素のみを取得する構成としてもよい。
キャリッジの挙動及び送り動作に影響を与える変動要素としては、様々なものが想定されるが、変動要素の中から最もキャリッジの駆動及び送り動作に影響を与えるもののみを取得して挙動を予測することで、処理負荷を低減しつつ重ね合わせを最適化することが可能となる。

更に、前記第１の駆動手段は、前回パスの印刷終了後から停止安定時間を経て、前記キャリッジの駆動を開始させ、前記駆動制御手段は、設定された前記キャリッジの駆動タイミングが前記停止安定時間に侵食する場合は、前記停止安定時間を経た後、前記キャリッジの駆動を開始させる構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、キャリッジを所定時間停止させた後駆動を開始する構成においても本発明を適応することができる。

ＣＲが無端ベルトによって往復運動を行う場合、この無端ベルトはＣＲモーターに直結した駆動プーリーと、ＣＲモーターに直結しない従動プーリーにより張設されている。そのため、駆動プーリーにより直接無端ベルトを駆動させる場合と、従動プーリーを介して間接的に無端ベルトを駆動させる場合でキャリッジの加速追従性が変化する。そのため、前記キャリッジは、主走査方向に往復運動しながら印刷を行う構成であって、前記駆動制御手段は、前記キャリッジが移動する方向に応じて駆動タイミングを変化させる構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、ＣＲの移動方向に応じて加速追従性が異なる場合でも、この加速遅れを加味して駆動タイミングを設定することで、重ね合わせをより詳細に最適化することができる。

また、本発明は、物の発明のみならず、重ね合わせを利用する印刷方法に対しても流用することが可能である。

印刷装置１００の構成を示すブロック構成図である。 印刷装置の内部を示す側面図である。 ＤＣユニット４０の構成を示すブロック構成図である。 加速制御部４１を示すブロック構成図である。 印刷装置１００におけるＣＲ及び紙送りの駆動スケジュールを説明する図である。 一例として変動要素取得部４１ａが取得する変動要素の一覧を説明する表である。 印刷装置におけるメジャメントを説明するためのフローチャートである。 メジャメントにおいて取得される指標と負荷τ’との関係を説明するための図である。 各変動要素における加速時間と距離との関係を示すグラフである。加速制御部４１により実行される処理を説明するためのフローチャートである。 ＤＣユニットが所定パス（前回パス）においてＣＲモーター９２及びＰＦモーター８１の挙動を取得する流れを説明するフローチャートである。 ＤＣユニットが、図１０にて示すフローで計測した実挙動をもとに今回パスの重ね合わせを最適化するフローチャートである。 ステップＳ１６において制御演算部４１ｂが実行する処理を説明するフローチャートである。

以下、図を参照しつつ下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）第１の実施形態：
（２）第２の実施形態：
（３）その他の実施形態：

（１）第１の実施形態：
＝＝＝発明の概要＝＝＝
図１は、印刷装置１００の構成を示すブロック構成図である。また、図２は、印刷装置の内部を示す側面図である。図に示すように印刷装置１００の内部には、キャリッジ９１（以下、ＣＲと記載する。）が搭載されている。ＣＲ９１は駆動プーリー９４と従動プーリー９５により張設された無端ベルト９３に取り付けられ、ＣＲ９１の下方側に印刷ヘッド３０が配置されている。また、ＣＲ９１の上部には印刷ヘッド３０にインクを供給するインクカートリッジが着脱可能に取り付けられている。また、印刷装置１００の背面側にはＣＲ９１を駆動させるキャリッジモーター９２（以下、ＣＲモーター９２と記載する）が搭載されており、このＣＲモーター９２が駆動プーリー９４を駆動させることで無端ベルト９３に動力が伝達し、ＣＲ９１を主走査方向に往復移動させる。そのため、ＣＲモーター９２及び図示しない駆動機構により第１の駆動手段を実現する。

また、印刷装置１００の内部には、用紙トレイＴＲから用紙を取り出すＰＩＣローラー８３ａと中間ローラー８３ｂ，８３ｃとで構成された給紙部８３と、給紙部８３により給紙された用紙を副走査方向に紙送りするためのＰＦローラー８２とが備えられている。また、印刷装置１００の下部端側には、ＰＦモーター８１が搭載されており、このＰＦモーター８１は、図示しない歯車により連結されてＰＦローラー８２と給紙部８３の動力として機能する。そのため、ＰＦモーター８１及びＰＦローラー８２により第２の駆動手段を実現する。なお、本実施形態では、ＣＲモーター９２及びＰＦモーター８１はＤＣモーターとして説明するが、これに限定されるものではない。

更に、印刷装置１００は、ホストＩＦ５１と、ＣＰＵ５２と、ＡＳＩＣ５３と、ＤＣユニット４０と、ＰＦドライバー５４と、ＣＲドライバー５５と、ＣＲ９１の挙動を検出するエンコーダー６０と、ＰＦローラー８２の挙動を検出するローターリーエンコーダー７０と、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭにより構成されたメモリー５６と、を備えて構成される。ＡＳＩＣ５３は、ホストＩＦ５１を介してホストＰＣと接続され、ホストＰＣから送信される各種データーの授受を実現する。また、ＡＳＩＣ５３は、ホストＰＣから送信される印刷データーに基づき、印刷解像度や印刷ヘッド３０の駆動を制御している。

ＣＰＵ５２は印刷装置１００の駆動全般を制御し、ホストＰＣからホストＩＦ５１及びＡＳＩＣ５３を介して受信した印刷データーに基づき、ＣＲモーター９２やＰＦモーター８１の駆動スケジュール、印刷ヘッド３０の印刷スケジュールを設定する。そして、ＣＰＵ５２は設定した各種スケジュールに従い、ヘッドドライバーを介して記憶ヘッドの駆動を制御する。更に、ＣＰＵ５２は、上記駆動スケジュールに基づく指令信号をＤＣユニット４０に出力する。

図３は、ＤＣユニット４０の構成を示すブロック構成図である。ＤＣユニット４０は指令信号に基づきＣＲドライバー５５を介してＣＲモーター９２を制御し、ＰＦドライバー５４を介してＰＦモーター８１を制御する。ＤＣユニット４０は、各モーターの加速期間及び減速期間を制御する加速制御部４１、及びタイマー４２と、定速期間における各モーターの速度を制御するＰＩＤ制御部４３と、加速制御部４１及びＰＩＤ制御部４３から出力されるデューティ信号ＤＸＰをもとに各ドライバーに信号を出力するＰＷＭ制御部４４と、を主な構成要素としている。

加速制御部４１はＣＰＵ５２からの指令命令が出力されると、ＣＲモーター９２及びＰＦモーター８１を加速制御する。このとき、加速制御部４１はタイマー４２から割り込み信号を受けるごとに、所定のデューティ信号ＤＸＰを積算して、ＰＷＭ制御部４４に出力する。また、ＰＩＤ制御部４３は、比例要素（Ｐ）、積分要素（Ｉ）、微分要素（Ｄ）を備え、エンコーダー６０及びローターリーエンコーダー７０から出力されるパルス信号をもとにＣＲモーター９２及びＰＦモーター８１の移動速度、移動方向、位置を算出し、目標速度との偏差をもとに所定のデューティ信号ＤＸＰを積算して、ＰＷＭ制御部４４に出力する。

図４は、第１の実施形態にかかる加速制御部４１の各ブロックを示すブロック構成図である。加速制御部４１は、変動要素取得部（変動要素取得手段）４１ａと、制御演算部（駆動制御手段）４１ｂと、挙動演算部（挙動予測手段）４１ｃと、を備えている。ここで、変動要素取得部４１ａは、ＣＲ９１及び紙送りの挙動に影響を与える変動要素を取得するものである。なお、変動要素については後述する。また、挙動演算部４１ｃは、前回パスにおいて実測したＣＲ９１及び紙送りの実挙動、及び取得された変動要素に応じてＣＲ９１及び紙送りの挙動を予測するものである。そして、制御演算部４１ｂは、上記予測されたＣＲ９１及び紙送りの挙動にもとづいてＣＲ９１の駆動開始タイミングを設定するものである。

＝＝＝重ね合わせの説明＝＝＝
図５は、印刷装置１００におけるＣＲ及び紙送りの駆動スケジュールを説明する図である。以下、図５を参照して印刷装置１００における「重ね合わせ」と、従来の問題点を説明する。なお、図５では、横軸は時刻ｔを示し縦軸はＣＲ９１又は紙送りの速度を示す。また、図５（Ａ）は、メモリー５６に記憶された目標テーブルにより設定されるＣＲ９１及紙送りの駆動スケジュールを示す。一方、図５（Ｂ）は、一例として現実のＣＲ９１及び紙送りの駆動スケジュールを示す。

ＣＰＵ５２からＤＣユニット４０に印刷命令が入力すると、ＤＣユニット４０はＰＦモーター８１を駆動させ用紙を所定位置まで紙送りする。用紙が所定位置まで到達すると、用紙センサーが用紙を検出し、ＤＣユニット４０はＰＦモーター８１を停止させる。このとき、紙送りの駆動スケジュールは、目標テーブルに従って、前回パス終了時刻から、加速期間、定速期間、減速期間で推移し、時刻ｔ２で目標位置に到達した後、停止安定時間を経て時刻ｔ３で停止する。なお、各期間における移動距離は図５に示す駆動スケジュールにおける面積により表すことができ、その距離は予め設定されている。

また、ＣＲ９１の駆動スケジュールは、前回パス印刷終了時刻から、目標テーブルにより減速期間、停止期間、加速期間で推移する。また、ＤＣユニット４０は紙送り終了時刻ｔ３でＣＲ９１が印刷を開始できるよう、ＰＦモーター８１が時刻ｔ０での位置ＥＰｐに到達するとＣＲモーター９２を駆動させ、時刻ｔ３でＣＲ９１を速度Ｖｃまで到達させて重ね合わせを実現する。

図５（Ａ）に示すように、重ね合わせでは、ＣＲ９１が印刷を開始するのに要する時間（以下、印刷開始時間Ｔ１と記載する。）と、紙送りにおける用紙が目標位置に到達するまでに要する時間（以下、位置到達時間Ｔ２と記載する。）と、用紙が停止安定するまでに要する時間（以下、停止安定時間Ｔ３と記載する。）との関係は、下記に示す（式１）を用いて規定されている。

ここで、図４（Ａ）に示すように、印刷開始時間Ｔ１は、ＣＲの駆動開始時刻ｔ０から印刷を開始するまでに要する時間をいう。また、位置到達時間Ｔ２は、紙送りにおける時刻ｔ０から目標位置に到達するまでの時間をいう。そして、停止安定時間Ｔ３は、紙送り（ＰＦモーター８１）が目標位置に到達してから速度が０になるまでの時間をいう。

上記ＣＲ９１及び紙送りの駆動スケジュールは、目標テーブルにより重ね合わせが実現できるよう予め設定されている。しかしながら、ＣＲモーター９２の加速遅れやＰＦモーター８１の減速進みが発生し、必ずしも目標とする重ね合わせが実現できるわけではない。即ち、図４（Ｂ）に示すように、加速期間においてＣＲ９１が目標とする加速値に追従しない場合や、紙送りにおいて目標時間より速く紙送りが終了した場合、紙送りが停止してからＣＲ９１が印刷を開始するまで（ｔ３−ｔ４）に待ち時間Ｔｗが発生し、印刷処理のスループットを低くしてしまう。

そのため、本発明では、所定パスでのＣＲ９１と紙送りの実挙動を計測によって取得し、取得した実挙動をもとにその後のパスにおける挙動を予測する。そして、後のパスにおいて予測値をもとに重ね合わせを最適化する。即ち、前回パスにおいて計測されたＣＲ９１及び紙送りの実挙動から今回パスの変動要素を加味してＣＲ９１及び紙送りの挙動を予測する。そして、予測値をもとにＣＲ９１の駆動タイミングを調整し、重ね合わせを最適化する。本発明では、ＣＲ９１の駆動タイミングのみを調整するため、例えば、ＣＲ９１の挙動に応じてＣＲ９１の速度を上げる速度制御を行う必要がないため、ＣＲモーター９２又はＰＦモーター８１の性能を高める必要がなくコストアップを図ることなく重ね合わせを最適化できる。

＝＝＝変動要素について＝＝＝
変動要素取得部４１ａは、ＣＲ及びＰＦの挙動に影響を与える変動要素を取得する。モーターに作用する力の関係は運動方程式を用いて下記（式２−１）（式２−２）（式２−３）により表すことができる。

ここで、（式２−１）は、ＣＲモーター９２の加速期間での力の関係を示す。また、（式２−２）はＰＦモーター８１の減速期間での力の関係を示す。そして、（式２−３）は、ＰＦモーター８１の停止安定期間での力の関係を示す。θ”（ｔ）はモーターの回転加速度、θ’（ｔ）はモーターの回転速度、θ（ｔ）はモーターの回転距離、Ｊは慣性モーメント、Ｄは速度係数、Ｋは、ばね係数、τはモーターが発生させるトルク、τ’は負荷、τ”は紙送りの停止後、逆転をしようとする力を示す。また、各係数の添え字ｃは，ＣＲモーター９２に関するものを、ｐはＰＦモーター８１に関するものを、ｐｓは停止安定に関するものを示す。例えば、慣性モーメントＪは質量ｍの物体が回転半径ｒで回転している場合Ｊ＝ｍｒ２となるが、ＣＲ９１にインクを積載するオンーキャリッジ方式の印刷装置では、印刷処理毎にインク重量ｍが変化するため、右辺が一定であればＣＲモーター９２にかかる慣性モーメントＪが変動し各項の値も変化する。

本実施形態では各モーターの挙動に影響を与える変動要素として、下記に示す要素を用いる。図６は、一例として変動要素取得部４１ａ４１ａが取得する変動要素の一覧を説明する表である。図６では、変動要素として、インク重量ｍ、モータートルクτ、負荷τ’、停止後逆転τ”、の各要素が示されている。また、図６には、各変動要素の一覧に加えて、各変動要素の主とする要因と、取得方法とが記載されている。以下、各変動要素の説明を行う。

インク重量ｍは、オンーキャリッジ方式のＣＲ９１において、ＣＲ９１に積載されるインクの重量を示すものである。そのため、パス毎にその値は変化する。上記したようにインク重量ｍはＣＲ９１の慣性モーメントＪの値に影響を及ぼす変動要素である。インク重量の取得方法としては、インクケースに備えられたインクカウンターが記憶する値を読み出す方法や、インク供給量に応じて間接的に取得される。

モータートルクτは、モーターが電力にもとづいて生じさせる力であり、トルク定数Ｋｔに電流Ｉを掛けることで算出される。更に、モータートルクτは、モーター周囲の温度に応じて変化することが知られている。そのため、モータートルクを取得するためには、ＣＲモーター９２及びＰＦモーター８１の各期間における設定されたトルク定数Ｋｔと各モーターに流れる電流Ｉからモータートルクτの値を取得すればよい。そして、印刷装置１００内部に実装されたサーミスターによって周囲温度を計測し、温度とモータートルクとの関係を示すテーブルを用いてモータートルクτの値を取得する。また、熱量Ｗは、内部抵抗Ｒ及び電流Ｉを用いてＷ＝Ｒ＊Ｉ２を用いて算出することができるため、サーミスターを用いる以外にも、モーターに流れる電流を用いて熱量を算出するものであってもよい。

負荷τ’は、モーターがモータートルクτを発生させて駆動を行う際、モーターの駆動に対して反作用する力である。負荷τ’としては、モーターの駆動抵抗のように温度変化に起因して変化するものや、印刷装置１００の耐性に応じて変化するものがある。更には、ＰＦモーター８１においては、給紙用紙の紙種、紙サイズや、用紙状態（搬送経路）に起因して変化するものがある。

温度変化、及び耐性に応じて変化する負荷τ’はメジャメントにより負荷を示す指標を取得した後、この指標と負荷τ’との関係を示すテーブルを用いて値を取得する。なお、メジャメントについては、印刷装置１００の電源ＯＮ時、インクタンクの交換時、又は所定枚数印刷時に実行される処理であり、その詳細は後述する。そして、給紙用紙の紙種及び紙サイズは、ドライバー上での紙種の設定や、印刷装置１００内の紙種センサーや紙サイズセンサーによって用紙の種別を特定した後、用紙の種別と負荷τ’との関係を示すテーブルを用いて値を取得する。

用紙状態に起因する負荷τ’とは、給紙部に給紙された用紙がＰＦローラー８２により搬送される過程でモータートルクτに反作用するよう生じる負荷である。例えば、図２に示すように、用紙の先端が中間ローラー８３ｂによりニップされる状態で、ＰＦローラー８２が用紙を搬送すると、ＰＦモーター８１に対する負荷τ’が大きくなる。一方、用紙の先端が中間ローラー８３ｂを越えて、中間ローラー８３ｂによるニップが解除されると、ＰＦモーター８１に対する負荷τ’は減少する。そのため、用紙状態に起因して変化する負荷τ’を取得するには、紙送りにおける用紙の位置を装置内部に実装されたセンサーにより検出し、検出した用紙の位置と負荷τ’との関係を示すテーブルから値を取得すればよい。

停止後逆転τ”は、ＰＦモーター８１における紙送り終了後、ＰＦローラーが逆転する現象であり、メカ構造や用紙状態に起因して発生する。また、停止後逆転は、ＰＦローラーと中間ローラーとの負荷バランスにより生じ、一例として、中間ローラー８３ｂのトルクＴａｓｆをＰＦローラー８２のトルクＴｐｆで割った値（Ｔａｓｆ／Ｔｐｆ）をＰＦローラー８２の逆転し易さを示す値として利用できる。また、この逆転しやすさの値は、逆転検出メジャメントにより取得され、取得値と停止後逆転トルクとの関係を規定するテーブルをもとにその値を取得する。
そして、用紙状態に起因する停止後逆転の値を取得する方法としては、用紙状態に起因するモータートルクτ同様、紙送りの際の用紙の位置と停止後逆転トルクとの関係を示すテーブルを用いて値を取得する。なお、逆転検出メジャメントは、印刷装置１００の電源ＯＮ時、インクタンクの交換時、又は印刷枚数が所定枚数に達したときに実行され、各モーターに流れる電流値から算出する。

＝＝＝メジャメントについて＝＝＝
以下、メジャメントの説明を行う。図７は、印刷装置におけるメジャメントを説明するためのフローチャートである。また、図８は、メジャメントにおいて取得される指標と負荷τ’との関係を説明するための図である。なお、メジャメントは、印刷装置の電源ＯＮ時や、インクタンクの交換時、及び所定枚数を印刷した場合に実行される処理である。なお、図７では、ＰＦモーター８１を例にメジャメントの説明を行うが、ＣＲモーター９２に対してもその処理は同様である。

まず、ＰＦモーター８１起動し（ステップＳ１）、加速制御部４１により回転速度が目標速度Ｖｐ１に近づくまでＰＦモーター８１を加速させる。次に、ＰＦモーター８１の回転速度がＶｐ１に近づいたら、ＰＩＤ制御部４３による制御に移行し（ステップＳ２）、目標回転速度Ｖｐ１で定回転駆動を行う。このときＰＩＤ制御部４３の積分要素の出力信号ＤＸＩは一定値となる。

ＰＦモーター８１の回転速度と目標回転速度Ｖｐ１との差が所定値を下回り、出力信号値ＤＸＩが所定値になったら、その出力信号値ＤＸＩを所定間隔でサンプリングする（ステップＳ３）。その後、ＰＦローラーが一周回転したら出力信号ＤＸＩのサンプリングを終了する(ステップＳ４）。

そして、サンプリングしたＮ個の出力信号ＤＸＩを記録期間の長さで除算し、目標回転速度Ｖｐ１での定速期間におけるＰＦモーター８１の負荷に応じた積分要素の出力信号の平均値ＤＸＩａｖｒ１を算出する（ステップＳ５）。

次に、目標回転速度Ｖｐ１とは異なるＶｐ２について、ステップＳ１〜ステップＳ５の処理を同様に行ない、目標回転速度Ｖｐ２での定速期間におけるＰＦモーター８１の負荷に応じた積分要素の出力信号の平均値ＤＸＩａｖｒ２を算出する。算出された目標回転速度Ｖｐ１でのＤＸＩａｖｒ１及び目標回転速度Ｖｐ２でのＤＸＩａｖｒ２は、所定のメモリーに記憶される。

以下、図８を用いて、駆動負荷と積分要素の出力値との関係を説明する。メジャメントにより得られた積分要素の出力信号の平均値ＤＸＩａｖｒ１及びＤＸＩａｖｒ２は、ＰＦモーター８１の駆動負荷が大きいほど大きな値となることが知られている。したがって、積分要素の出力信号の平均値ＤＸＩａｖｒ１及びＤＸＩａｖｒ２は、ＰＦモーター８１の駆動負荷を示す指標となる。そのため、積分要素の出力信号平均値ＤＸＩａｖｒと負荷τ’との関係を規定したテーブルを作成しておけば、メジャメントにより得られた積分要素の出力信号の平均値ＤＸＩａｖｒ１又はＤＸＩａｖｒ２をもとに、ＰＦモーター８１の負荷τ’を取得することが可能となる。以上、メジャメントについて説明を行った。

＝＝＝挙動演算部について＝＝＝
挙動演算部４１ｃは、所定パス実行時にＣＲ９１及び紙送りの挙動を実測し、挙動の実測値、及び変動要素をもとに後のパスのＣＲ９１及び紙送りの挙動を予測する。挙動演算部４１ｃは、所定パス実行時においてＣＲ９１及び紙送りの挙動を実測し、実測値をもとに実測時間と移動距離との関係を示す予測テーブルを更新する。そして、挙動演算部４１ｃは、更新後の予測テーブル及び取得された変動要素に応じてＣＲ及び紙送りの挙動を予測する。

図９は、各変動要素における加速時間と距離との関係を示すグラフである。例えば、変動要素としてのインク重量ｍの値が変化すれば、その分慣性モーメントも変化するため、ある回転距離まで達するにの要する加速時間Ａ１は変化する。そのため、予測テーブルは、各変動要素において、ＣＲ９１の加速時間Ａ１、及び紙送りの減速時間Ｂ１並びに停止安定時間Ｃ１をそれぞれ規定するものである。予測テーブルは、ＣＲ９１の挙動を予測する第１のテーブルと、紙送りの挙動を予測する第２及び第３のテーブルにより構成されている。また、予測テーブルはパス毎の印刷ごとにその値が更新されるものである。なお、各予測テーブルの初期値は、運動方程式を用いた理論値や、実測データー、工程取得により取得され、メモリー５６に記憶されている。

第１のテーブルは、ＣＲが所定距離を移動する場合の加速時間を規定するもので、各変動要素応じてその値が記憶されている。即ち、第１のテーブルでは、ＣＲ９１の移動距離と、この移動距離に対応するＣＲ９１の加速時間Ａ１とが変動要素毎に記憶されている。そのため、変動要素がインク重量ｍ、モータートルクτ、負荷τ’である場合は、各変動要素の値と移動距離とを参照値として、第１のテーブルが設定される。ここで、移動距離とは、ＣＲ９１が印刷を開始するために移動する距離であり、用紙の種別毎に予め設定される値である。

第２のテーブルは、ＰＦローラー８２の紙送り量と、この紙送り量を達成するのに要する時間との関係を示すものであり、第１のテーブル同様、各変動要素及び送り量に応じてその値が記憶されている。そして、第３のテーブルは、紙送りにおける停止安定時間を示すものであり、各変動要素に応じてその値が設定されている。なお、停止安定時間は、変動要素である停止後逆転のトルクτ“に応じてその値が一つ対応する値となる。

ここで、各テーブルの値を参照するための変動要素としては、変動要素の変化がＣＲ９１又は紙送りの挙動に最も影響を与えるものを設定するものであってもよい。例えば、インク重量ｍはモーターの慣性モーメントＪを変化させる値であるが、慣性モーメントＪの変化はモーターの挙動を変化させる最も影響の高い要素と考えることができる。一方、モータートルクτ及び負荷τ’は、各パスにおいて変動幅が大きくはない。そのため、ＣＲ９１においては、変動要素として、インク重量ｍのみを変動要素としてもよい。また、紙送りにおいては、モータートルクτと負荷τ’のみが変動要素となるが、モータートルクτから負荷τ’を減算した値を紙送りの変動要素としてもよい。ここで、モーターの挙動に最も影響を与える変動要素のみを使用することで、予測精度と処理負荷又は使用メモリーの低減とのバランスを両立することが可能となる。

＝＝＝制御演算部について＝＝＝
制御演算部４１ｂは、予測結果に従ってＣＲの駆動タイミングを調整し、重ね合わせを最適化する。制御演算部４１ｂは、挙動演算部４１ｃにより予測されたＣＲ９１及び紙送りの挙動から、重ね合わせが最適となるＣＲ９１の駆動タイミングを算出し、ＣＲ９１の駆動スケジュールを更新する。

＝＝＝重ね合わせの最適化について＝＝＝
以下、図１０、１１を参照して、本実施形態にかかる印刷装置の重ね合わせを最適化する手法を説明する。図１０は、ＤＣユニット４０が所定パス（前回パス）においてＣＲモーター９２及びＰＦモーター８１の挙動を取得する流れを説明するフローチャートである。また、図１１は、ＤＣユニット４０が、図１０にて示すフローで計測した実挙動をもとに今回パスの重ね合わせを最適化するフローチャートである。

以下、前回パスにおけるＣＲ９１と紙送りの挙動の計測方法を図１０を参照しつつ説明する。なお、加速制御部４１による時間計測は、図示しないタイマーを用いて実行するものとする。まず、変動要素取得部４１ａは、今から印刷するパス（前回パス）の変動要素を取得する(ステップＳ１１)。変動要素取得部４１ａは、今から実行するパスにおける変動要素をＣＲ９１、及び紙送りのそれぞれについて取得する。

挙動演算部４１ｃは、ＣＲ９１が印字を開始するまでに移動する距離Ｌｃを移動するのに要する時間を計測する（ステップＳ１２）。即ち、ＣＲ９１が加速を開始するとエンコーダー６０からは検出パルスが出力される。挙動演算部４１ｃはこの検出パルスを解析して、ＣＲ９１が駆動を開始してから印刷位置に移動するのに要する時間を計測する。そして、ＣＲ９１が駆動を開始してから印刷位置に到達するまでの加速時間を加速時間Ａ１として記憶する。なお、この移動距離Ｌｃは、印刷される用紙に応じて変動するため、距離Ｌｃをドライバーによって設定された値を通して事前に取得しておく。

挙動演算部４１ｃは、用紙を所定長さ紙送りするのに要する時間を計測する（ステップＳ１３）。即ち、ＰＦローラー８２を時刻ｔ０で所定速度Ｖｐから減速制御し、紙送り動作を実行させると、ローターリーエンコーダー７０からは検出パルスが出力される。また、紙送りが終了すると用紙センサーが用紙の先端を検出し、検出信号を出力する。そのため、挙動演算部４１ｃはローターリーエンコーダー７０から出力される検出パルスを解析して、時刻ｔ０から目標位置まで紙送りするのに要する時間を計測する。また、挙動演算部４１ｃは、上記時間を減速時間Ｂ１として記憶する。

挙動演算部４１ｃは、紙送りにおける停止安定時間を計測する（ステップＳ１４）。即ち、挙動演算部４１ｃは、ローターリーエンコーダー７０から出力される検出パルスを監視し、ＰＦモーター８１が目標位置に到達してから速度が完全に０になるまでの時間を計測する。そして、挙動演算部４１ｃは用紙が目標位置に到達してから完全に停止するまでの時間を停止安定時間Ｃ１として記憶する。

挙動演算部４１ｃは、予測テーブルを更新する(ステップＳ１５）。挙動演算部４１ｃはステップＳ１で取得した変動要素と、この変動要素に応じて計測した距離と時間との関係をもとに、第１から第３のテーブルを更新する。以上、前回パスにおける加速制御部４１の処理を説明した。

次に、図１１を参照して今回パスにおける重ね合わせの最適化を説明する。変動要素取得部４１ａは、前回パスで測定した加速時間Ａ１、減速時間Ｂ１、停止安定時間Ｃ１より下記に示す流れに従い今回パスにおける各時間を予測していく。

変動要素取得部４１ａは、今回パスにおけるＣＲ９１及び紙送りの変動要素を取得する(ステップＳ２１）。ここで、変動要素の内、負荷τ’（温度、耐性、紙種及び紙サイズにかんするもの）、停止後逆転（メカ構造に関するもの）は、そもそもパスに連動して測定されるものではなく、前回パスに比べて何ら変動がないと擬制できるため、今回パスでは取得しない。そのため、ステップＳ２１では、変動要素としてインク重量ｍ、モータートルクτ、負荷τ’（用紙状態に関するもの）、停止後逆転（用紙状態に関するもの）の全て、又はいずれかを取得する。

挙動演算部４１ｃは、予測テーブルをもとに今回パスでのＣＲ９１の加速時間Ａ１を予測する（ステップＳ２２）。挙動演算部４１ｃは、前回パス時に更新を行った第１のテーブルを参照し、ステップＳ１２で取得した今回パスの変動要素に対応する値から、ＣＲ９１の今回パスでの加速時間Ａ１を取得する。

挙動演算部４１ｃは、参照テーブルをもとに今回パスでの紙送りの減速時間Ｂ１を予測する（ステップＳ２３）。挙動演算部４１ｃは、前回パス時に更新を行った第２のテーブルを参照し、ステップＳ１２で取得した今回パスの変動要素に対応する値から、今回パスでの紙送りの減速時間Ｂ１を取得する。

挙動演算部４１ｃは、参照テーブルをもとに今回パスの停止安定時間Ｃ１を予測する（ステップＳ２４）。挙動演算部４１ｃは、前回パス時に更新を行った第３のテーブルを参照し、ステップＳ１２で取得した今回パスの変動要素に対応する値から、今回パスでの紙送りの停止安定時間を取得する。

制御演算部４１ｂは、ステップＳ２２〜Ｓ２４で取得された今回パスにおける各時間Ａ１，Ｂ１，Ｃ１をもとに、重ね合わせが最適となるＣＲ９１の駆動タイミングを取得する（ステップＳ２５）。図１２は、ステップＳ２５において制御演算部４１ｂが実行する処理を説明するフローチャートである。制御演算部４１ｂは、今回パスでのＣＲの加速時間Ａ１から今回パスでの紙送りの減速時間Ｂ１及び停止安定時間Ｃ１を減算する（ステップＳ１６１）。

制御演算部４１ｂは、ＣＲモーター９１の目標とする駆動開始時刻ｔ０からステップＳ１６１で算出された時間を減算し、ＣＲモーター９２の駆動開始時刻ｔ０’を算出する（ステップＳ１６２）。そして、制御演算部４１ｂは、算出された駆動開始時刻ｔ０’がＣＲ９１の停止安定時間に侵食しない場合は（ステップＳ１６３）、この時刻におけるＰＦローラー８２の位置を算出する（ステップＳ１６４）。例えば、予測テーブルの内、第２テーブルをもとにＰＦの位置を求める。ここで、ＣＲ９１の停止安定時間とは、ＣＲ９１が減速してから完全に停止するまでに要する時間である。

一方、制御演算部４１ｂは、算出された駆動開始時刻ｔ０’がＣＲ９１の停止安定時間に侵食する場合は（ステップＳ１６３）、ＣＲ９１の停止安定時間を経過した後の時刻におけるＰＦローラー８２の位置ＥＰｐを算出する（ステップＳ１６５）。

図１１に戻り、制御演算部４１ｂは算出したＰＦローラー８２の位置ＥＰｐをメモリー５６に記憶し、ＣＲ９１の駆動スケジュールを更新する（ステップＳ２６）。以上、実施例１にかかる重ね合わせの最適化を説明した。

以上説明したように、本実施形態では、前回パスの挙動をもとに今回パスの挙動を予測して、重ね合わせを最適化するため、測定誤差等の偏差を吸収でき、より正確に重ね合わせを最適化することが可能となる。また、印刷を重ねていくこで予測テーブルに記憶された各値を増加させていけば、その情報量に合わせて重ね合わせをより最適に実現することが可能となる。

（２）第２の実施形態：
印刷装置１００がＣＲ９１の往復に合わせてそれぞれ印刷を行う構成では、移動方向に応じてＣＲ９１の加速度が変化する場合がある。図１に示すように、ＣＲ９１は無端ベルト９３によって往復運動を行うが、この無端ベルト９３はＣＲモーター９２に直結した駆動プーリー９４と、ＣＲモーター９２に直結しない従動プーリー９５により張設されている。そのため、駆動プーリー９４により直接無端ベルト９３を駆動させる場合（以下、直接引きと記載する。）と、従動プーリー９５を介して間接的に無端ベルト９３を駆動させる場合（以下、従動引きと記載する。）でＣＲ９１の加速追従性が変化する。即ち、従動引きでは、従動プーリー９５を介して無端ベルト９３を駆動させるため、ＣＲ９１の加速追従性が直接引きより悪く、ＣＲ９１の印刷開始時間が遅くなる。そのため、ＣＲ９１の移動方向が従動引きの方向である場合は、第１の実施形態による調整に加えて移動方向に応じたＣＲ９１の加速遅れを加味し、駆動タイミングを設定してもよい。上記構成とすることで、より詳細に重ね合わせを最適化することができる。

更に、ＣＲ９１の往復に合わせてそれぞれ印刷を行う印刷装置において、加速追従性が悪い方向（従動引き）に合わせて駆動タイミングを設定するものであってもよい。

（３）その他の実施形態：
上記した、ＣＲ９１の挙動の予測、及び紙送りの挙動の予測は、全てを予測テーブルを用いて実行するのみならず、例えばＣＲ９１の挙動のみを予測テーブルで行い、紙送りに対しては実測した値を用いるものであってもよい。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。即ち、上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること、上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること、上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること、は本発明の一実施例として開示されるものである。

３０…印刷ヘッド、４０…ＤＣユニット、４１…加速制御部、４１ａ…変動要素取得部、４１ｂ…制御演算部、４１ｃ…挙動演算部、４２…タイマー、４３…ＰＩＤ制御部、４４…ＰＷＭ制御部、５２…ＣＰＵ、５３…ＡＳＩＣ、５４…ＰＦドライバー、５５…ＣＲドライバー、５６…メモリー、６０…エンコーダー、７０…ローターリーエンコーダー、８１…ＰＦモーター、８２…ＰＦローラー、８３…給紙部、８３ａ…ＰＩＣローラー、８３ｂ…中間ローラー、８３ｃ…中間ローラー、９１…キャリッジ、９２…ＣＲモーター、９３…無端ベルト、９４…駆動プーリー、９５…従動プーリー、１００…印刷装置

Claims (8)

1. 被記録媒体の送り動作に合わせて、キャリッジを位置制御して印字を開始させる重ね合わせを行う印刷装置であって、
   前記キャリッジの駆動を制御する第１の駆動手段と、
   前記送り動作を制御する第２の駆動手段と、
   前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段に影響を与える変動要素を取得する変動要素取得手段と、
   前記変動要素に対応させて、前回パスにおける前記キャリッジが印刷を開始するまでの実時間と前記送り動作が終了するのに要する実時間を取得する時間取得手段と、
   前記取得された変動要素と前記取得された実時間とをもとに、今回パスにおける、前記キャリッジが印字を開始するまでの時間及び前記送り動作が終了するのに要する時間とを予測する挙動予測手段と、
   前記予測された時間をもとに前記キャリッジの駆動タイミングを設定し、前記重ね合わせを最適化する駆動制御手段と、を有することを特徴とする印刷装置。
2. 前記駆動制御手段は、前記第２の駆動手段が送り動作を終了する時間を、被記録媒体を所定位置まで送る時間と、被記録媒体を完全に停止させる時間とに分類し、前記各時間と前記キャリッジが印刷を終了するのに要する時間とをもとに前記キャリッジの駆動タイミングを調整することを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記時間取得手段は、前回パスにおける前記キャリッジが印刷を開始するまでの実時間と前記送り動作が終了するのに要する実時間とを計測し、前記実時間を計測結果に応じて更新しながら取得することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の印刷装置。
4. 前記変動要素取得手段は、パス毎に変動する変動要素のみを取得することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の印刷装置。
5. 前記変動要素取得手段は、前記キャリッジ及び送り動作に最も影響を与える変動要素のみを取得することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の印刷装置。
6. 前記キャリッジは、前回パスにかかる印刷終了後から、停止安定期間を経て、加速を開始するよう制御され、
   前記重ね合わせ制御手段は、設定された前記キャリッジの駆動タイミングが前記停止安定期間に侵食する場合は、前記停止安定期間を経た後、駆動を開始させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の印刷装置。
7. 前記キャリッジは、主走査方向に往復運動しながら印刷を行う構成であって、
   前記重ね合わせ制御手段は、キャリッジが移動する方向に応じて駆動タイミングを変化させるよう設定することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の印刷装置。
8. 被記録媒体の送り動作に合わせて、キャリッジを位置制御して印字を開始させる重ね合わせを行う印刷方法であって、
   前記キャリッジの駆動を制御する第１の駆動手段、及び前記送り動作を制御する第２の駆動手段に影響を与える変動要素を取得する変動要素取得工程と、
   前記変動要素に対応させて、前回パスにおける前記キャリッジが印刷を開始するまでの実時間と前記送り動作が終了するまでに要する実時間を取得する時間取得工程と、
   前記取得された変動要素と前記取得された実時間とをもとに、今回パスにおける前記キャリッジが印字を開始するまでの時間と、前記送り動作が終了するまでの時間とを予測する挙動予測工程と、
   前記予測された時間をもとに前記キャリッジの駆動タイミングを設定し、前記重ね合わせを最適化する重ね合わせ制御工程と、を有することを特徴とする印刷方法。

Images