画像形成装置
【課題】装置の加振源であるキャリッジを挟んで用紙が上下に移動するような構成の画像形成装置においても効率的に振動を抑制する。
【解決手段】この課題は、画像形成装置が、用紙を収容する給紙トレイと、給紙トレイより上に設けられ、給紙トレイから搬送された用紙に液滴を吐出して画像を形成する記録ヘッドが搭載され、主走査方向に往復移動するキャリッジと、キャリッジより上に設けられ、記録ヘッドにより画像形成され排出された用紙を積載する排紙トレイと、給紙トレイに収容された用紙量を検出する給紙量検出手段と、排紙トレイに積載された用紙量を検出する排紙量検出手段と、キャリッジの移動による装置の振動を抑制するための振動抑制手段とを備え、給紙量検出手段で検出された給紙量及び排紙量検出手段で検出された排紙量に基づいて、キャリッジの加減速領域において装置の振動を抑制するように振動抑制手段を制御することで解決される。
【解決手段】この課題は、画像形成装置が、用紙を収容する給紙トレイと、給紙トレイより上に設けられ、給紙トレイから搬送された用紙に液滴を吐出して画像を形成する記録ヘッドが搭載され、主走査方向に往復移動するキャリッジと、キャリッジより上に設けられ、記録ヘッドにより画像形成され排出された用紙を積載する排紙トレイと、給紙トレイに収容された用紙量を検出する給紙量検出手段と、排紙トレイに積載された用紙量を検出する排紙量検出手段と、キャリッジの移動による装置の振動を抑制するための振動抑制手段とを備え、給紙量検出手段で検出された給紙量及び排紙量検出手段で検出された排紙量に基づいて、キャリッジの加減速領域において装置の振動を抑制するように振動抑制手段を制御することで解決される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリッジに搭載された記録ヘッドからインクを吐出して用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェット方式の画像形成装置（インクジェットプリンタ）では、往復運動するキャリッジに搭載された記録ヘッドから記録液の液滴を吐出することで用紙に画像を形成している。そのため、往復運動するキャリッジの加減速時に生じる慣性力が装置本体の振動を誘発してしまう。特に、印刷速度向上のためにキャリッジ速度が高速化し、これに伴って加減速が急となり、装置本体の振動が大きくなってユーザに不快感を与えている。また、プリンタにスキャナユニットを搭載した複合機においては、プリンタ側の振動がスキャナキャリッジ走査に影響を与えてしまい、読み取り画像の劣化を引き起こしている。この対策として、キャリッジの加減速時のプロファイルを滑らかにし、又はノッチフィルターなどを使用して装置に入力する周波数帯域の一部にフィルターし、又は別アクチュエータで振動抑制を行うなどの振動対策が既に知られている。
【０００３】
装置には様々なモード（振れや捩れなど）である一定の固有振動数があり、装置の固有振動数と同じ周波数を持つ入力を行うと、当該入力に反応して固有振動数で装置が大きく振動するため、ノッチフィルターを用いる方法は、ノッチフィルターで予めマシンの固有振動数を避ける入力を行うことで、固有振動数で装置が共振することを防ぐものである。
【０００４】
しかし、用紙が、加振源であるキャリッジを挟んで上下に移動する構成の場合、装置上部に設けられている排紙トレイ上に排出・積載された用紙の質量と装置下方の給紙トレイの残量用紙の質量とのバランスがキャリッジに対して上下に大きく変化する。このような構成では、装置の固有振動数や重心もキャリッジに対して大きく変化する。そのため、キャリッジの加速を緩やかにしたり又はノッチフィルターなどを使用したりする場合も固有振動数が大きく変化するために、入力を避ける帯域を非常に大きく取ることになり、キャリッジの加速が遅くなり、生産性や装置幅に悪影響があった。同様に、別なアクチュエータで振動抑制を行う場合も、装置の固有振動数や重心位置が大きく変わると制振効率が悪化するという問題があった。
【０００５】
特許文献１及び２には、キャリッジの振動を抑制するために、キャリッジを移動させるタイミングベルトにキャリッジと略同じ質量の制振部材を取付け、キャリッジと制振部材を反対方向に移動させることが開示されている。
【０００６】
特許文献３には、キャリッジの振動を抑制するために、プリンタヘッドを移動させる走査機構とは別に、プリンタヘッドとほぼ同じ質量の重りと、この重りをプリンタヘッドと逆方向に同一加速度で移動させる走査機構とを備えた構成が開示されている。
【０００７】
しかし、これらは、前記のように用紙が加振源であるキャリッジを挟んで上下に移動するような構成の場合に、装置の重心も上下に移動することや装置の固有振動数が大きく変化することを考慮して装置の振動抑制を効果的に行うものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、前記の問題に鑑み、装置の加振源であるキャリッジを挟んで用紙が上下に移動するような構成の画像形成装置においても効率的に振動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、本発明による画像形成装置が、用紙を収容する給紙トレイと、給紙トレイより上に設けられ、給紙トレイから搬送された用紙に液滴を吐出して画像を形成する記録ヘッドが搭載され、主走査方向に往復移動するキャリッジと、キャリッジより上に設けられ、記録ヘッドにより画像形成され排出された用紙を積載する排紙トレイと、給紙トレイに収容された用紙量を検出する給紙量検出手段と、排紙トレイに積載された用紙量を検出する排紙量検出手段と、キャリッジの移動による装置の振動を抑制するための振動抑制手段とを備え、給紙量検出手段で検出された給紙量及び排紙量検出手段で検出された排紙量に基づいて、キャリッジの加減速領域において装置の振動を抑制するように振動抑制手段を制御することによって達成される。
【００１０】
また、給紙量及び排紙量に加えて、高速モード、通常モード又は高画質モードなどの印刷モードに依存して、制振部材の加速度を変更すると好ましい。
さらに、給紙量及び排紙量に加えて、キャリッジの加速度に依存して、制振部材の加速度を変更すると好ましい。
【００１１】
また、給紙量及び排紙量の算出結果から、給紙量が所定値以下であり、排紙量が所定値以下である領域Ｉ、給紙量が所定値より大きく、排紙量が所定値以下である領域ＩＩ、給紙量が所定値より大きく、排紙量が所定値より大きい領域ＩＩＩ、又は給紙量が所定値以下であり、排紙量が所定値より大きい領域ＩＶのいずれか１つが判断され、これに基づいて制振部材の加速度を変更すると好ましい。
さらに、印刷モードが高画質モードであって、給紙量及び排紙量の算出結果から領域ＩＶが判断された場合のみ、制振部材の加速度を変更すると好ましい。
【００１２】
また、用紙１枚の印刷が終了するごとに、給紙量検出手段は給紙量を検出し、排紙量検出手段は排紙量を検出すると好ましい。
さらに、キャリッジの等速度領域において制振部材を停止させると好ましい。
【００１３】
また、制振部材の質量がキャリッジの質量より小さいと好ましい。
さらに、制振部材の移動範囲がキャリッジの移動範囲より狭いと好ましい。
また、印刷モードが高画質モードであって、給紙量及び排紙量の算出結果が領域ＩＩである場合、振動抑制手段による制御を行わないと好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置の重心位置や装置の固有振動数を変化させる要因である用紙の容量、すなわち給紙トレイ内の用紙の容量と排紙トレイ上の用紙の容量を検出し、これらを振動抑制機構の制御にフィードバックするので、装置の加振源であるキャリッジを挟んで用紙が上下に移動するような構成の場合でも装置の振動を効率的に抑制することができる。また、キャリッジの加減速領域において振動抑制機構を制御することで、必要最小限の電力消費で済む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における振動抑制機構を含む画像形成装置の主要部を示す断面図である。
【図２】本発明における振動抑制機構の実施形態を示す図である。
【図３】本発明における振動抑制機構の別な実施形態を示す図である。
【図４】キャリッジ振動抑制機構を制御するための制御部のブロック図である。
【図５】キャリッジの速度プロファイルを示す図である。
【図６】画像形成装置の制振制御の概略的なフローチャートと、給排紙トレイ枚数に基づく装置の振動し易さを示す図である。
【図７】制振制御部における制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明における振動抑制機構１５を含む、インクジェットプリンタ等の画像形成装置の主要部を示す断面図である。
画像形成装置本体１は、下部に配置され用紙Ｐを収容する給紙トレイとしての給紙部９と、上部に配置され画像形成後に排出された用紙Ｐを積載する排紙トレイとしての排紙部２と、給紙部９から排紙部２へ向けて下方から上方（略垂直）へ配置される用紙搬送路４と、用紙搬送路４中に配置され搬送されてくる用紙Ｐに画像を形成する画像形成部５とを少なくとも備えている。
【００１７】
給紙部９には、積載され収容された用紙量を検出するための給紙量検出手段が設けられている。この給紙量検出手段は、回動可能な用紙検出レバー１３で構成され、用紙の積載量に応じてレバーの角度が変化するようになっており、その角度を検出することで用紙の積載量が測定される。
排紙部２には、排紙ローラ１１を通過し、積載された用紙の積載量を検出するための排紙量検出手段が設けられている。この排紙量検出手段は、回動可能な用紙検出レバー１４として構成され、用紙の積載量に応じてレバーの角度が変化するようになっており、その角度を検出することで用紙の積載量が測定される。
【００１８】
なお、用紙検出レバー１３，１４は、歪みゲージなどの重さを量るセンサ（図示せず）を給紙部９と排紙部２の底部に設け、これで用紙の質量を検知することにより用紙量を検出してもよい。用紙の積載厚さではなく用紙の質量を直接検出する場合、排紙部９にレバーを設ける必要が必要なくなり、用紙の一部がレバーから外れたり、レバーが破損したりする問題を回避できるほか、固有振動数や重心にとってより本質的な質量を直接検出するために、より正確に振動抑制機構１５の制御を行うことが出来る。
【００１９】
印刷が開始されると、先ず、給紙部９に堆積した用紙Ｐが、給紙ローラ１０と図示しない分離手段により１枚の用紙に分離して送り出される。そして、搬送ローラ対２１，２２に挟持され用紙の斜行が補正された後、画像形成部５における画像形成領域に向けて図中矢印で示した用紙搬送方向（副走査方向）に搬送される。
【００２０】
画像形成部５は、キャリッジ３とキャリッジ駆動機構によって構成されている。キャリッジ３は、記録ヘッド２０を収容し、装置一側方（記録ヘッド２０が排紙ローラ１１と給紙ローラ１０よりも外側である）に配置されている。記録ヘッド２０はキャリッジ３から引き出されたフレキシブルケーブル（図示せず）により制御基板（図示せず）と接続されている。キャリッジ３は、キャリッジ駆動機構によって用紙Ｐの搬送方向である副走査方向に対して垂直な主走査方向（図１において紙面を貫く方向）に往復移動する。キャリッジ駆動機構は、主走査モータ１６、主走査モータ１６に連結したプーリ１７、駆動プーリ１７に対向して配置された従動プーリ２３（図２参照）及びこれらプーリに架け渡された歯付きのタイミングベルト１８、主走査方向に延設されるガイドレール１９を含んで構成されており、キャリッジ３は歯付きベルト１８に固着されている。
【００２１】
モータ１６によりプーリ１７が回転すると、歯付きベルト１８に固着されたキャリッジ３は、主走査方向に走査される。ガイドレール１９は、互いに平行な２本の丸棒であって、キャリッジ３の挿通穴を貫通しており、キャリッジ３は、ガイドレール１９に沿って滑走するようになっている。そして、モータ１６の回転方向を逆転すればキャリッジ３の移動方向を変更でき、また回転数を変更すればキャリッジ３の移動速度を変更することもできる。
【００２２】
フレキシブルケーブルは、制御基板からの画像信号伝達手段に係わり、可撓性を有するフィルムに配線パターンをプリントしたものであって、キャリッジ３と制御基板との間でデータを伝達し、キャリッジ３の移動に追従するようになっている。また、キャリッジ３の側方且つ主走査方向に沿ってエンコーダ７が設けられている。エンコーダ７は、透明な樹脂のフィルムに所定の間隔で目盛りを付けたものであり、この目盛りをキャリッジ３に設けた光センサにより検出することでキャリッジ３の位置が検知される。
【００２３】
また、記録ヘッド２０は、搬送ローラ対２１，２２の間で用紙Ｐに対向して配設されている。用紙Ｐと対向している記録ヘッド２０の面には、インク吐出口が設けられている。用紙Ｐが搬送ローラ対２１，２２によって記録ヘッド２０の対向位置まで搬送されると、制御基板からの画像信号に従って記録ヘッド２０のインク吐出口より用紙Ｐに向かって（図１における左から右方向）インクが吐出され、所望の画像が形成される。
【００２４】
このようにして、用紙Ｐを副走査方向に移動させつつ、インク吐出口が設けられた記録ヘッド２０を有するキャリッジ３を主走査方向に移動させて記録ヘッド２０からインクを吐出させることで、用紙Ｐに画像を形成する。なお、画像形成後の用紙Ｐは、排紙ローラ対１１により画像面を下側にして装置上側の排紙部２に排出される。
【００２５】
以下に、本発明の特徴部を説明する。
先ず、用紙の記録領域に向けてキャリッジ３が加速して所定速度に達する間及び記録領域を通過した後にキャリッジ３が減速されて所定速度から速度０に達する間、装置はキャリッジ３から慣性力を受け、これが装置の振動を誘起する。また、図１に示すような画像形成装置１の加振源であるキャリッジ３を挟んで上下に給紙部９と排紙部２が配置されている装置では、用紙Ｐの位置によって、すなわち給紙部９と排紙部２における用紙Ｐの積載量によって、用紙Ｐの質量が加振源であるキャリッジ３に対して上下に大きく変化する。そのため、装置の固有振動数や重心も加振源であるキャリッジ３に対して大きく変化するので、従来の振動抑制方法では効率的に装置の振動を抑制できない。そこで、本発明では、装置の固有振動数や重心と加振源のバランスを変える原因である給紙部９の用紙量と排紙部２の用紙量を検出し、これを振動抑制機構１５の制御にフィードバックする。
【００２６】
振動抑制機構１５は、図１に示すように装置左側に配置されている。特に、図１の斜線部で囲まれた領域には、制御基板や電源基板が配置されているが、画像形成に必要な構成部材は、キャリッジ３などが配置された装置の片側（図の右側）に集中しており、また記録ヘッドをクリーンな状態に維持する維持回復機構（図示せず）も同じ側に配置されている。従って、これら部材に対して基板類の質量が軽いため、装置の重心が図１の右側に位置してしまうことに対し、斜線部８に振動抑制機構１５を配置することで、装置の重心位置を左側へ移動させることができ、装置のバランスをとることができる。このように、片側に配置された主要な構成部材が重く、装置の重心位置が片側に大きく移動している場合、振動抑制機構１５をなるべく装置の反対側に配置することで、重心位置を装置の中央に移動させ、装置を安定化させることができる。なお、振動抑制部材１５は斜線部８に配置されている制御基板や電源基板以外の空きスペースに配置されている。
【００２７】
次に、図２を用いて本発明における振動抑制機構１５の具体的な構成を説明する。
振動抑制機構１５は、キャリッジ３の移動方向である主走査方向に移動可能に配設され歯部２５（例えば、ラック）を有する制振部材２４と、主走査モータ１６と異なる別の駆動手段２６からなる。そして、別の駆動手段２６が回転し、別の駆動手段２６の噛み合い部材２７（例えば、ピニオン）が制振部材２４の歯部２５に噛み合うことで、制振部材２４が主走査方向（矢印方向）に移動される。このように、キャリッジの駆動手段とは別の駆動手段２６で制振部材を駆動することで、キャリッジの駆動手段の負荷が増大することはなく、また、制振部材の制御をキャリッジの制御から分離することができ、細やかな制御が可能となる。
【００２８】
この際、キャリッジ３が図中左方向（主走査方向）に移動している場合、制振部材２４を右方向に移動させ、キャリッジ３が図中右方向に移動している場合、制振部材２４を左方向に移動させることで、キャリッジ３に働く加速度とは常に逆向きの加速度が制振部材２４に働くことになる。従ってキャリッジ３と制振部材２４によって装置に働く慣性力も常に逆向きとなり、装置に働く慣性力は低減又は相殺される。
【００２９】
この際、Ｆ＝ｍ（質量）×ａ（加速度）より、キャリッジ３と制振部材２４の質量が等しい場合、キャリッジ３と制振部材２４の加速度も等しくすることで、同一の逆向きの慣性力を発生させることができる。また、キャリッジ３よりも制振部材２４の質量が小さい場合、制振部材２４の加速度をキャリッジ３のそれよりも大きくすることで、やはり同一の逆向きの慣性力を発生させることができる。
【００３０】
また、このように構成することで、キャリッジ３と制振部材２４の移動方向が平行になるため無駄な力が発生せず、キャリッジ３の慣性力を相殺する方向の慣性力を直接的に装置本体側に作用させることができ、効率がよい。また、振動抑制機構１５はキャリッジ３と同じ高さに配置されても、キャリッジ３より上方に配置されてもよい。
【００３１】
さらに、キャリッジ３の移動範囲のうち、装置の振動を発生させるキャリッジの慣性力は、キャリッジ３を移動させるときの加速時及び減速時にのみ発生し、等速度運動時には発生しないので、キャリッジ３とは別の駆動手段２６で駆動される制振部材２４の移動範囲はキャリッジ３の移動範囲と同じでなくても、キャリッジ３の加速時及び減速時のみ移動可能な範囲であればよい。従って、制振部材２４の移動範囲がキャリッジ３の移動範囲より狭くなるように振動抑制機構１５を構成することができ、これにより省スペース化及び省エネルギー化が実現される。
【００３２】
次に、図３を用いて本発明の振動抑制機構１５の別な実施形態について説明する。
キャリッジ３と主走査機構の構成は前記と同様であるが、この実施形態では、振動抑制機構１５は、主走査モータ１６と異なる別の駆動手段であるソレノイド２８と、このソレノイド２８の鉄芯（プランジャ）である制振部材２９とからなり、ソレノイド２８を駆動することによって制振部材２９が主走査方向（矢印方向）に移動される。この際、前記と同様に、キャリッジ３が図中左方向に移動している場合、制振部材２９を右方向に移動させ、キャリッジ３が図中右方向に移動している場合、制振部材２９を左方向に移動させることで、装置に働く慣性力を低減又は相殺することができる。
また、このように振動抑制機構１５を、ソレノイド２８とプランジャを兼ねる制振部材２９とから構成することによって、振動抑制機構１５の構成が簡単になり、部品点数の削減を図れる。
【００３３】
次に、図４のブロック図を用いて、キャリッジ３や振動抑制機構１５を制御するための制御部について説明する。
印字制御部５１は、図示しないパーソナルコンピュータなどの外部情報処理装置や画像読取り装置などからの画像データ５０を受領して、受領した画像データ５０に応じてヘッド駆動部５２を介して記録ヘッド２０を駆動制御することで液滴を吐出させ、用紙上に画像を形成する。主走査制御部５３は、速度プロファイル格納部５４に格納された図５に示すようなキャリッジ３の速度プロファイルと、キャリッジ３の主走査方向位置を検出するリニアエンコーダ７からのエンコーダ出力とに応じて、目標速度に対する現在速度の偏差から制御量（例えばＰＩ制御値）を演算して、モータ駆動部５５を介して主走査モータ１６を駆動制御し、キャリッジ３を主走査方向に所要のキャリッジ速度で移動走査させる。
【００３４】
ここで、キャリッジ３は、例えば図５に示すような速度プロファイルに従って往復運動する。この例では、往路を正として、キャリッジ３は、加速されて速度０ ｍ／ｓから速度２．２ ｍ／ｓに達し、等速度運動を行い、この等速度運動中に用紙上の印字領域を走査して用紙に液滴を吐出し、画像を形成する。復路も同様である。この際、キャリッジ３の加速時と減速時において装置に対する慣性力が生じ、等速度運動中は生じない。ここで、キャリッジ３の加速度の大きさは、オペレータがパーソナルコンピュータ又は装置のコントロールパネルから設定可能な印刷モードに依存し、高速モードでは大きめであり、通常モードでは普通であり、高画質モードでは小さめである。よって、装置の振動も、高速モードでは大きめであり、通常モードでは普通であり、高画質モードでは小さめである。ゆえに、これに伴い、制振部材の加速度も印刷モードに依存して決定される。
【００３５】
一方、図４において、振動抑制機構１５を制御するための制振制御部５６は、主走査制御部５３によって印刷モードに依存する加速度でキャリッジ３の主走査移動が行われるとき、特にキャリッジ３の加速及び減速の間、印刷モードに依存する速度プロファイル格納部５４に格納されたキャリッジの速度プロファイルと、給紙部９と排紙部２の用紙量を検出する用紙量検出部５８からの検出結果とに基づき、駆動部５７を介して別の駆動手段２６，２８を駆動制御して制振部材２４，２９を加速・減速させ、装置の制振制御を行う。
【００３６】
ここで、制振制御部５６において給紙部９と排紙部２のそれぞれの用紙量を考慮するのは、前述のように、これらの用紙量によって装置の固有振動数や重心が大きく変化しうるからである。装置とその設置面との接点を支点とし、キャリッジの振動に伴って装置の重心が振動すると仮定すると、重心が支点に近いほど装置は振動しにくく、重心が支点から遠ざかるほど振動し易くなる。つまり、給紙部９の質量が大きければ装置は振動しにくく、排紙部２の質量が大きければ装置は振動し易くなる。
【００３７】
図６の右側に示す図は、排紙トレイの用紙積載枚数と給紙トレイの用紙積載枚数に依存する装置の振動し易さを領域Ｉから領域ＩＶの４つの領域に分けて表している。排紙トレイの用紙積載枚数が多く、給紙トレイの用紙積載枚数が少ない領域ＩＶでは、装置の振動が大きくなるため、制振部材の質量にもよるが制振部材の加速度を大きくする必要がある。排紙トレイの用紙積載枚数が少なく、給紙トレイの用紙積載枚数が多い領域ＩＩでは、装置の振動は小さいため、制振部材の加速度は小さくてよい。領域Ｉ及び領域ＩＩＩでの装置の振動の大きさは、領域ＩＶと領域ＩＩの間である。また、印刷モードが高画質モードであり、給排紙トレイの用紙積載枚数として領域ＩＩが判断された場合、高画質モードではキャリッジの加速度及び速度は小さく、領域ＩＩでは装置の振動が小さいので、制振部材を動かさず制振制御を行わなくてもよい。
【００３８】
図６の左側に示す図は、装置の制振制御の概略的なフローチャートを示す。オペレータにより印刷モード及び印字内容を含む印字命令がなされると（Ｓ１）、主走査制御部５３により印刷モード及び印字内容からキャリッジの加速度、加速開始位置、加速時間などが決定される（Ｓ２）。これと前後して又は同時に、用紙量検知部５８により給紙トレイ上の用紙枚数と排紙トレイ上の用紙枚数が検出される（Ｓ３）。次いで、制振制御部５６によりキャリッジの加速度、加速開始位置、加速時間と、給排紙トレイの用紙枚数とに基いて、加速度、加速開始位置、加速時間などの制振部材の動作条件が決定される（Ｓ４）。このとき、給排紙トレイの用紙枚数の検知の際、装置の振動し易さの指標として、給排紙トレイの用紙枚数に基づく領域Ｉから領域ＩＶの４つの領域を考慮し、制振部材の動作条件をこれらの４つの領域に基づいて決定する。４つの領域の判断は、例えばオペレータにより高速モードで１００枚印刷するという印字命令がなされた場合、給排紙トレイの用紙枚数として、最初に「１００枚」を考慮してどの領域に該当するかを判断してもよいし、印刷中用紙１枚ごとにどの領域に該当するかを判断してもよい。最後に、制振部材を動作させながら、キャリッジによる印字動作が開始される（Ｓ５）。
【００３９】
次に、図７のフローチャートを参照して制振制御部５６における制御の例を説明する。
制振制御部５６は、主走査制御部５３により印刷モードに依存した加速度でキャリッジの主走査移動が開始されると（Ｓ１）、用紙量検出部５８からの給排紙トレイ枚数の領域Ｉ〜ＩＶに基づいて制振部材の加速度及び加速時間を決定し（Ｓ２）、キャリッジが加減速領域にあるか否かを速度プロファイル格納部５４の速度プロファイルに基づいて判別し（Ｓ３）、キャリッジが加減速領域にあるときには、キャリッジの加速度に応じて、キャリッジの移動による慣性力で生じる装置の振動を相殺する方向に制振部材を決定された所要の加速度及び加速時間で移動させる一方（Ｓ４）、キャリッジが等速度領域にあるときには制振部材の移動を停止させる（Ｓ５）。キャリッジ移動が終了していなければ、ステップＳ３に戻って制振制御を繰り返す。
【００４０】
しかし、例えば１００枚印刷している間は１枚目と１００枚目では給排紙トレイの枚数・用紙重量はかなり異なり、又は途中で排紙トレイの用紙が抜き取られる場合もあるため、途中で領域Ｉ〜ＩＶが変動する場合がある。よって、１枚又は複数枚の印刷が終了するごとにステップＳ２に戻って領域Ｉ〜ＩＶを判断してもよく（破線矢印）、これにより制振部材の加速度をより好ましく決定することができる。
【００４１】
このように、キャリッジの移動による慣性力で生じる装置の振動を相殺するように制振部材のモータを駆動制御して制振部材を移動させる。このとき、キャリッジのモータとは別の駆動手段によって制振部材を移動させることができ、制振部材をキャリッジのモータで駆動させる必要がないので、キャリッジのモータの負荷が増大することはない。また、これにより制振部材の制御をキャリッジの制御から分離することができ、細やかな制御が可能となる。さらに、制振部材の駆動手段にエンコーダを搭載することで、より細やかな制御が可能となる。
【００４２】
また、振動の原因となる衝撃力Ｆは、Ｆ＝ｍ（質量）×ａ（加速度）で表されるため、制振部材の質量はキャリッジの質量よりも小さくてもよく、その分加速度を増加させることで同等の衝撃力Ｆが得られ、キャリッジの慣性力による装置の振動を相殺することができる。また、制振部材を軽く小さくすることによって、装置全体の質量及びサイズの増加も最小限に抑えることができる。
【００４３】
そして、キャリッジの加速時及び減速時に制振部材を移動させて制振動作を行わせ、等速度運動時には制振部材を停止させるので、画像形成時である等速度運動時には制振部材が移動しないことになり、例えば記録ヘッドからの液滴着弾位置ずれを発生させる振動の発生を防止し、画像品質の劣化を抑えることができる。
【００４４】
このように、キャリッジの駆動源とは別の駆動手段により移動される、キャリッジの質量よりも小さな質量の制振部材を用いた制振制御によって、キャリッジの加速時と減速時の少なくともいずれかで振動抑制動作を行い、等速度運動時には制振部材の移動を停止させるので、画像品質に影響を与えることなく、装置の質量やサイズの大型化を招くことなく、キャリッジの移動に伴う装置本体の振動を効率的に抑制することができる。
【００４５】
以上、本発明の装置の制振制御を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の装置の制振制御は、用紙が給紙部から真っすぐ上方に搬送されキャリッジを通過して排紙部に排出されるタイプの画像形成装置のみならず、用紙の軌跡がＳ字を描くように、用紙が給紙部から上方に搬送されて水平になりキャリッジを通過して排紙部に向かって再び上方に搬送されるタイプにも適用可能である。
【００４６】
また、振動抑制機構は、キャリッジの主走査モータとは別の駆動手段と、この駆動手段とアーム部を介して連結された制振部材とからなり、駆動手段の回転に伴って制振部材が振り子のように左右に揺動するものであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
２ 排紙部（排紙トレイ）
３ キャリッジ
９ 給紙部（給紙トレイ）
１３ 用紙検出レバー（給紙量検出手段）
１４ 用紙検出レバー（排紙量検出手段）
１５ 振動抑制機構（振動抑制手段）
２４，２９ 制振部材
Ｐ 用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】特開２００１−１３８４９９号公報
【特許文献２】特開２００５−０８１６７３号公報
【特許文献３】特開平３−２５６７７２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリッジに搭載された記録ヘッドからインクを吐出して用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェット方式の画像形成装置（インクジェットプリンタ）では、往復運動するキャリッジに搭載された記録ヘッドから記録液の液滴を吐出することで用紙に画像を形成している。そのため、往復運動するキャリッジの加減速時に生じる慣性力が装置本体の振動を誘発してしまう。特に、印刷速度向上のためにキャリッジ速度が高速化し、これに伴って加減速が急となり、装置本体の振動が大きくなってユーザに不快感を与えている。また、プリンタにスキャナユニットを搭載した複合機においては、プリンタ側の振動がスキャナキャリッジ走査に影響を与えてしまい、読み取り画像の劣化を引き起こしている。この対策として、キャリッジの加減速時のプロファイルを滑らかにし、又はノッチフィルターなどを使用して装置に入力する周波数帯域の一部にフィルターし、又は別アクチュエータで振動抑制を行うなどの振動対策が既に知られている。
【０００３】
装置には様々なモード（振れや捩れなど）である一定の固有振動数があり、装置の固有振動数と同じ周波数を持つ入力を行うと、当該入力に反応して固有振動数で装置が大きく振動するため、ノッチフィルターを用いる方法は、ノッチフィルターで予めマシンの固有振動数を避ける入力を行うことで、固有振動数で装置が共振することを防ぐものである。
【０００４】
しかし、用紙が、加振源であるキャリッジを挟んで上下に移動する構成の場合、装置上部に設けられている排紙トレイ上に排出・積載された用紙の質量と装置下方の給紙トレイの残量用紙の質量とのバランスがキャリッジに対して上下に大きく変化する。このような構成では、装置の固有振動数や重心もキャリッジに対して大きく変化する。そのため、キャリッジの加速を緩やかにしたり又はノッチフィルターなどを使用したりする場合も固有振動数が大きく変化するために、入力を避ける帯域を非常に大きく取ることになり、キャリッジの加速が遅くなり、生産性や装置幅に悪影響があった。同様に、別なアクチュエータで振動抑制を行う場合も、装置の固有振動数や重心位置が大きく変わると制振効率が悪化するという問題があった。
【０００５】
特許文献１及び２には、キャリッジの振動を抑制するために、キャリッジを移動させるタイミングベルトにキャリッジと略同じ質量の制振部材を取付け、キャリッジと制振部材を反対方向に移動させることが開示されている。
【０００６】
特許文献３には、キャリッジの振動を抑制するために、プリンタヘッドを移動させる走査機構とは別に、プリンタヘッドとほぼ同じ質量の重りと、この重りをプリンタヘッドと逆方向に同一加速度で移動させる走査機構とを備えた構成が開示されている。
【０００７】
しかし、これらは、前記のように用紙が加振源であるキャリッジを挟んで上下に移動するような構成の場合に、装置の重心も上下に移動することや装置の固有振動数が大きく変化することを考慮して装置の振動抑制を効果的に行うものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、前記の問題に鑑み、装置の加振源であるキャリッジを挟んで用紙が上下に移動するような構成の画像形成装置においても効率的に振動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、本発明による画像形成装置が、用紙を収容する給紙トレイと、給紙トレイより上に設けられ、給紙トレイから搬送された用紙に液滴を吐出して画像を形成する記録ヘッドが搭載され、主走査方向に往復移動するキャリッジと、キャリッジより上に設けられ、記録ヘッドにより画像形成され排出された用紙を積載する排紙トレイと、給紙トレイに収容された用紙量を検出する給紙量検出手段と、排紙トレイに積載された用紙量を検出する排紙量検出手段と、キャリッジの移動による装置の振動を抑制するための振動抑制手段とを備え、給紙量検出手段で検出された給紙量及び排紙量検出手段で検出された排紙量に基づいて、キャリッジの加減速領域において装置の振動を抑制するように振動抑制手段を制御することによって達成される。
【００１０】
また、給紙量及び排紙量に加えて、高速モード、通常モード又は高画質モードなどの印刷モードに依存して、制振部材の加速度を変更すると好ましい。
さらに、給紙量及び排紙量に加えて、キャリッジの加速度に依存して、制振部材の加速度を変更すると好ましい。
【００１１】
また、給紙量及び排紙量の算出結果から、給紙量が所定値以下であり、排紙量が所定値以下である領域Ｉ、給紙量が所定値より大きく、排紙量が所定値以下である領域ＩＩ、給紙量が所定値より大きく、排紙量が所定値より大きい領域ＩＩＩ、又は給紙量が所定値以下であり、排紙量が所定値より大きい領域ＩＶのいずれか１つが判断され、これに基づいて制振部材の加速度を変更すると好ましい。
さらに、印刷モードが高画質モードであって、給紙量及び排紙量の算出結果から領域ＩＶが判断された場合のみ、制振部材の加速度を変更すると好ましい。
【００１２】
また、用紙１枚の印刷が終了するごとに、給紙量検出手段は給紙量を検出し、排紙量検出手段は排紙量を検出すると好ましい。
さらに、キャリッジの等速度領域において制振部材を停止させると好ましい。
【００１３】
また、制振部材の質量がキャリッジの質量より小さいと好ましい。
さらに、制振部材の移動範囲がキャリッジの移動範囲より狭いと好ましい。
また、印刷モードが高画質モードであって、給紙量及び排紙量の算出結果が領域ＩＩである場合、振動抑制手段による制御を行わないと好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置の重心位置や装置の固有振動数を変化させる要因である用紙の容量、すなわち給紙トレイ内の用紙の容量と排紙トレイ上の用紙の容量を検出し、これらを振動抑制機構の制御にフィードバックするので、装置の加振源であるキャリッジを挟んで用紙が上下に移動するような構成の場合でも装置の振動を効率的に抑制することができる。また、キャリッジの加減速領域において振動抑制機構を制御することで、必要最小限の電力消費で済む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における振動抑制機構を含む画像形成装置の主要部を示す断面図である。
【図２】本発明における振動抑制機構の実施形態を示す図である。
【図３】本発明における振動抑制機構の別な実施形態を示す図である。
【図４】キャリッジ振動抑制機構を制御するための制御部のブロック図である。
【図５】キャリッジの速度プロファイルを示す図である。
【図６】画像形成装置の制振制御の概略的なフローチャートと、給排紙トレイ枚数に基づく装置の振動し易さを示す図である。
【図７】制振制御部における制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明における振動抑制機構１５を含む、インクジェットプリンタ等の画像形成装置の主要部を示す断面図である。
画像形成装置本体１は、下部に配置され用紙Ｐを収容する給紙トレイとしての給紙部９と、上部に配置され画像形成後に排出された用紙Ｐを積載する排紙トレイとしての排紙部２と、給紙部９から排紙部２へ向けて下方から上方（略垂直）へ配置される用紙搬送路４と、用紙搬送路４中に配置され搬送されてくる用紙Ｐに画像を形成する画像形成部５とを少なくとも備えている。
【００１７】
給紙部９には、積載され収容された用紙量を検出するための給紙量検出手段が設けられている。この給紙量検出手段は、回動可能な用紙検出レバー１３で構成され、用紙の積載量に応じてレバーの角度が変化するようになっており、その角度を検出することで用紙の積載量が測定される。
排紙部２には、排紙ローラ１１を通過し、積載された用紙の積載量を検出するための排紙量検出手段が設けられている。この排紙量検出手段は、回動可能な用紙検出レバー１４として構成され、用紙の積載量に応じてレバーの角度が変化するようになっており、その角度を検出することで用紙の積載量が測定される。
【００１８】
なお、用紙検出レバー１３，１４は、歪みゲージなどの重さを量るセンサ（図示せず）を給紙部９と排紙部２の底部に設け、これで用紙の質量を検知することにより用紙量を検出してもよい。用紙の積載厚さではなく用紙の質量を直接検出する場合、排紙部９にレバーを設ける必要が必要なくなり、用紙の一部がレバーから外れたり、レバーが破損したりする問題を回避できるほか、固有振動数や重心にとってより本質的な質量を直接検出するために、より正確に振動抑制機構１５の制御を行うことが出来る。
【００１９】
印刷が開始されると、先ず、給紙部９に堆積した用紙Ｐが、給紙ローラ１０と図示しない分離手段により１枚の用紙に分離して送り出される。そして、搬送ローラ対２１，２２に挟持され用紙の斜行が補正された後、画像形成部５における画像形成領域に向けて図中矢印で示した用紙搬送方向（副走査方向）に搬送される。
【００２０】
画像形成部５は、キャリッジ３とキャリッジ駆動機構によって構成されている。キャリッジ３は、記録ヘッド２０を収容し、装置一側方（記録ヘッド２０が排紙ローラ１１と給紙ローラ１０よりも外側である）に配置されている。記録ヘッド２０はキャリッジ３から引き出されたフレキシブルケーブル（図示せず）により制御基板（図示せず）と接続されている。キャリッジ３は、キャリッジ駆動機構によって用紙Ｐの搬送方向である副走査方向に対して垂直な主走査方向（図１において紙面を貫く方向）に往復移動する。キャリッジ駆動機構は、主走査モータ１６、主走査モータ１６に連結したプーリ１７、駆動プーリ１７に対向して配置された従動プーリ２３（図２参照）及びこれらプーリに架け渡された歯付きのタイミングベルト１８、主走査方向に延設されるガイドレール１９を含んで構成されており、キャリッジ３は歯付きベルト１８に固着されている。
【００２１】
モータ１６によりプーリ１７が回転すると、歯付きベルト１８に固着されたキャリッジ３は、主走査方向に走査される。ガイドレール１９は、互いに平行な２本の丸棒であって、キャリッジ３の挿通穴を貫通しており、キャリッジ３は、ガイドレール１９に沿って滑走するようになっている。そして、モータ１６の回転方向を逆転すればキャリッジ３の移動方向を変更でき、また回転数を変更すればキャリッジ３の移動速度を変更することもできる。
【００２２】
フレキシブルケーブルは、制御基板からの画像信号伝達手段に係わり、可撓性を有するフィルムに配線パターンをプリントしたものであって、キャリッジ３と制御基板との間でデータを伝達し、キャリッジ３の移動に追従するようになっている。また、キャリッジ３の側方且つ主走査方向に沿ってエンコーダ７が設けられている。エンコーダ７は、透明な樹脂のフィルムに所定の間隔で目盛りを付けたものであり、この目盛りをキャリッジ３に設けた光センサにより検出することでキャリッジ３の位置が検知される。
【００２３】
また、記録ヘッド２０は、搬送ローラ対２１，２２の間で用紙Ｐに対向して配設されている。用紙Ｐと対向している記録ヘッド２０の面には、インク吐出口が設けられている。用紙Ｐが搬送ローラ対２１，２２によって記録ヘッド２０の対向位置まで搬送されると、制御基板からの画像信号に従って記録ヘッド２０のインク吐出口より用紙Ｐに向かって（図１における左から右方向）インクが吐出され、所望の画像が形成される。
【００２４】
このようにして、用紙Ｐを副走査方向に移動させつつ、インク吐出口が設けられた記録ヘッド２０を有するキャリッジ３を主走査方向に移動させて記録ヘッド２０からインクを吐出させることで、用紙Ｐに画像を形成する。なお、画像形成後の用紙Ｐは、排紙ローラ対１１により画像面を下側にして装置上側の排紙部２に排出される。
【００２５】
以下に、本発明の特徴部を説明する。
先ず、用紙の記録領域に向けてキャリッジ３が加速して所定速度に達する間及び記録領域を通過した後にキャリッジ３が減速されて所定速度から速度０に達する間、装置はキャリッジ３から慣性力を受け、これが装置の振動を誘起する。また、図１に示すような画像形成装置１の加振源であるキャリッジ３を挟んで上下に給紙部９と排紙部２が配置されている装置では、用紙Ｐの位置によって、すなわち給紙部９と排紙部２における用紙Ｐの積載量によって、用紙Ｐの質量が加振源であるキャリッジ３に対して上下に大きく変化する。そのため、装置の固有振動数や重心も加振源であるキャリッジ３に対して大きく変化するので、従来の振動抑制方法では効率的に装置の振動を抑制できない。そこで、本発明では、装置の固有振動数や重心と加振源のバランスを変える原因である給紙部９の用紙量と排紙部２の用紙量を検出し、これを振動抑制機構１５の制御にフィードバックする。
【００２６】
振動抑制機構１５は、図１に示すように装置左側に配置されている。特に、図１の斜線部で囲まれた領域には、制御基板や電源基板が配置されているが、画像形成に必要な構成部材は、キャリッジ３などが配置された装置の片側（図の右側）に集中しており、また記録ヘッドをクリーンな状態に維持する維持回復機構（図示せず）も同じ側に配置されている。従って、これら部材に対して基板類の質量が軽いため、装置の重心が図１の右側に位置してしまうことに対し、斜線部８に振動抑制機構１５を配置することで、装置の重心位置を左側へ移動させることができ、装置のバランスをとることができる。このように、片側に配置された主要な構成部材が重く、装置の重心位置が片側に大きく移動している場合、振動抑制機構１５をなるべく装置の反対側に配置することで、重心位置を装置の中央に移動させ、装置を安定化させることができる。なお、振動抑制部材１５は斜線部８に配置されている制御基板や電源基板以外の空きスペースに配置されている。
【００２７】
次に、図２を用いて本発明における振動抑制機構１５の具体的な構成を説明する。
振動抑制機構１５は、キャリッジ３の移動方向である主走査方向に移動可能に配設され歯部２５（例えば、ラック）を有する制振部材２４と、主走査モータ１６と異なる別の駆動手段２６からなる。そして、別の駆動手段２６が回転し、別の駆動手段２６の噛み合い部材２７（例えば、ピニオン）が制振部材２４の歯部２５に噛み合うことで、制振部材２４が主走査方向（矢印方向）に移動される。このように、キャリッジの駆動手段とは別の駆動手段２６で制振部材を駆動することで、キャリッジの駆動手段の負荷が増大することはなく、また、制振部材の制御をキャリッジの制御から分離することができ、細やかな制御が可能となる。
【００２８】
この際、キャリッジ３が図中左方向（主走査方向）に移動している場合、制振部材２４を右方向に移動させ、キャリッジ３が図中右方向に移動している場合、制振部材２４を左方向に移動させることで、キャリッジ３に働く加速度とは常に逆向きの加速度が制振部材２４に働くことになる。従ってキャリッジ３と制振部材２４によって装置に働く慣性力も常に逆向きとなり、装置に働く慣性力は低減又は相殺される。
【００２９】
この際、Ｆ＝ｍ（質量）×ａ（加速度）より、キャリッジ３と制振部材２４の質量が等しい場合、キャリッジ３と制振部材２４の加速度も等しくすることで、同一の逆向きの慣性力を発生させることができる。また、キャリッジ３よりも制振部材２４の質量が小さい場合、制振部材２４の加速度をキャリッジ３のそれよりも大きくすることで、やはり同一の逆向きの慣性力を発生させることができる。
【００３０】
また、このように構成することで、キャリッジ３と制振部材２４の移動方向が平行になるため無駄な力が発生せず、キャリッジ３の慣性力を相殺する方向の慣性力を直接的に装置本体側に作用させることができ、効率がよい。また、振動抑制機構１５はキャリッジ３と同じ高さに配置されても、キャリッジ３より上方に配置されてもよい。
【００３１】
さらに、キャリッジ３の移動範囲のうち、装置の振動を発生させるキャリッジの慣性力は、キャリッジ３を移動させるときの加速時及び減速時にのみ発生し、等速度運動時には発生しないので、キャリッジ３とは別の駆動手段２６で駆動される制振部材２４の移動範囲はキャリッジ３の移動範囲と同じでなくても、キャリッジ３の加速時及び減速時のみ移動可能な範囲であればよい。従って、制振部材２４の移動範囲がキャリッジ３の移動範囲より狭くなるように振動抑制機構１５を構成することができ、これにより省スペース化及び省エネルギー化が実現される。
【００３２】
次に、図３を用いて本発明の振動抑制機構１５の別な実施形態について説明する。
キャリッジ３と主走査機構の構成は前記と同様であるが、この実施形態では、振動抑制機構１５は、主走査モータ１６と異なる別の駆動手段であるソレノイド２８と、このソレノイド２８の鉄芯（プランジャ）である制振部材２９とからなり、ソレノイド２８を駆動することによって制振部材２９が主走査方向（矢印方向）に移動される。この際、前記と同様に、キャリッジ３が図中左方向に移動している場合、制振部材２９を右方向に移動させ、キャリッジ３が図中右方向に移動している場合、制振部材２９を左方向に移動させることで、装置に働く慣性力を低減又は相殺することができる。
また、このように振動抑制機構１５を、ソレノイド２８とプランジャを兼ねる制振部材２９とから構成することによって、振動抑制機構１５の構成が簡単になり、部品点数の削減を図れる。
【００３３】
次に、図４のブロック図を用いて、キャリッジ３や振動抑制機構１５を制御するための制御部について説明する。
印字制御部５１は、図示しないパーソナルコンピュータなどの外部情報処理装置や画像読取り装置などからの画像データ５０を受領して、受領した画像データ５０に応じてヘッド駆動部５２を介して記録ヘッド２０を駆動制御することで液滴を吐出させ、用紙上に画像を形成する。主走査制御部５３は、速度プロファイル格納部５４に格納された図５に示すようなキャリッジ３の速度プロファイルと、キャリッジ３の主走査方向位置を検出するリニアエンコーダ７からのエンコーダ出力とに応じて、目標速度に対する現在速度の偏差から制御量（例えばＰＩ制御値）を演算して、モータ駆動部５５を介して主走査モータ１６を駆動制御し、キャリッジ３を主走査方向に所要のキャリッジ速度で移動走査させる。
【００３４】
ここで、キャリッジ３は、例えば図５に示すような速度プロファイルに従って往復運動する。この例では、往路を正として、キャリッジ３は、加速されて速度０ ｍ／ｓから速度２．２ ｍ／ｓに達し、等速度運動を行い、この等速度運動中に用紙上の印字領域を走査して用紙に液滴を吐出し、画像を形成する。復路も同様である。この際、キャリッジ３の加速時と減速時において装置に対する慣性力が生じ、等速度運動中は生じない。ここで、キャリッジ３の加速度の大きさは、オペレータがパーソナルコンピュータ又は装置のコントロールパネルから設定可能な印刷モードに依存し、高速モードでは大きめであり、通常モードでは普通であり、高画質モードでは小さめである。よって、装置の振動も、高速モードでは大きめであり、通常モードでは普通であり、高画質モードでは小さめである。ゆえに、これに伴い、制振部材の加速度も印刷モードに依存して決定される。
【００３５】
一方、図４において、振動抑制機構１５を制御するための制振制御部５６は、主走査制御部５３によって印刷モードに依存する加速度でキャリッジ３の主走査移動が行われるとき、特にキャリッジ３の加速及び減速の間、印刷モードに依存する速度プロファイル格納部５４に格納されたキャリッジの速度プロファイルと、給紙部９と排紙部２の用紙量を検出する用紙量検出部５８からの検出結果とに基づき、駆動部５７を介して別の駆動手段２６，２８を駆動制御して制振部材２４，２９を加速・減速させ、装置の制振制御を行う。
【００３６】
ここで、制振制御部５６において給紙部９と排紙部２のそれぞれの用紙量を考慮するのは、前述のように、これらの用紙量によって装置の固有振動数や重心が大きく変化しうるからである。装置とその設置面との接点を支点とし、キャリッジの振動に伴って装置の重心が振動すると仮定すると、重心が支点に近いほど装置は振動しにくく、重心が支点から遠ざかるほど振動し易くなる。つまり、給紙部９の質量が大きければ装置は振動しにくく、排紙部２の質量が大きければ装置は振動し易くなる。
【００３７】
図６の右側に示す図は、排紙トレイの用紙積載枚数と給紙トレイの用紙積載枚数に依存する装置の振動し易さを領域Ｉから領域ＩＶの４つの領域に分けて表している。排紙トレイの用紙積載枚数が多く、給紙トレイの用紙積載枚数が少ない領域ＩＶでは、装置の振動が大きくなるため、制振部材の質量にもよるが制振部材の加速度を大きくする必要がある。排紙トレイの用紙積載枚数が少なく、給紙トレイの用紙積載枚数が多い領域ＩＩでは、装置の振動は小さいため、制振部材の加速度は小さくてよい。領域Ｉ及び領域ＩＩＩでの装置の振動の大きさは、領域ＩＶと領域ＩＩの間である。また、印刷モードが高画質モードであり、給排紙トレイの用紙積載枚数として領域ＩＩが判断された場合、高画質モードではキャリッジの加速度及び速度は小さく、領域ＩＩでは装置の振動が小さいので、制振部材を動かさず制振制御を行わなくてもよい。
【００３８】
図６の左側に示す図は、装置の制振制御の概略的なフローチャートを示す。オペレータにより印刷モード及び印字内容を含む印字命令がなされると（Ｓ１）、主走査制御部５３により印刷モード及び印字内容からキャリッジの加速度、加速開始位置、加速時間などが決定される（Ｓ２）。これと前後して又は同時に、用紙量検知部５８により給紙トレイ上の用紙枚数と排紙トレイ上の用紙枚数が検出される（Ｓ３）。次いで、制振制御部５６によりキャリッジの加速度、加速開始位置、加速時間と、給排紙トレイの用紙枚数とに基いて、加速度、加速開始位置、加速時間などの制振部材の動作条件が決定される（Ｓ４）。このとき、給排紙トレイの用紙枚数の検知の際、装置の振動し易さの指標として、給排紙トレイの用紙枚数に基づく領域Ｉから領域ＩＶの４つの領域を考慮し、制振部材の動作条件をこれらの４つの領域に基づいて決定する。４つの領域の判断は、例えばオペレータにより高速モードで１００枚印刷するという印字命令がなされた場合、給排紙トレイの用紙枚数として、最初に「１００枚」を考慮してどの領域に該当するかを判断してもよいし、印刷中用紙１枚ごとにどの領域に該当するかを判断してもよい。最後に、制振部材を動作させながら、キャリッジによる印字動作が開始される（Ｓ５）。
【００３９】
次に、図７のフローチャートを参照して制振制御部５６における制御の例を説明する。
制振制御部５６は、主走査制御部５３により印刷モードに依存した加速度でキャリッジの主走査移動が開始されると（Ｓ１）、用紙量検出部５８からの給排紙トレイ枚数の領域Ｉ〜ＩＶに基づいて制振部材の加速度及び加速時間を決定し（Ｓ２）、キャリッジが加減速領域にあるか否かを速度プロファイル格納部５４の速度プロファイルに基づいて判別し（Ｓ３）、キャリッジが加減速領域にあるときには、キャリッジの加速度に応じて、キャリッジの移動による慣性力で生じる装置の振動を相殺する方向に制振部材を決定された所要の加速度及び加速時間で移動させる一方（Ｓ４）、キャリッジが等速度領域にあるときには制振部材の移動を停止させる（Ｓ５）。キャリッジ移動が終了していなければ、ステップＳ３に戻って制振制御を繰り返す。
【００４０】
しかし、例えば１００枚印刷している間は１枚目と１００枚目では給排紙トレイの枚数・用紙重量はかなり異なり、又は途中で排紙トレイの用紙が抜き取られる場合もあるため、途中で領域Ｉ〜ＩＶが変動する場合がある。よって、１枚又は複数枚の印刷が終了するごとにステップＳ２に戻って領域Ｉ〜ＩＶを判断してもよく（破線矢印）、これにより制振部材の加速度をより好ましく決定することができる。
【００４１】
このように、キャリッジの移動による慣性力で生じる装置の振動を相殺するように制振部材のモータを駆動制御して制振部材を移動させる。このとき、キャリッジのモータとは別の駆動手段によって制振部材を移動させることができ、制振部材をキャリッジのモータで駆動させる必要がないので、キャリッジのモータの負荷が増大することはない。また、これにより制振部材の制御をキャリッジの制御から分離することができ、細やかな制御が可能となる。さらに、制振部材の駆動手段にエンコーダを搭載することで、より細やかな制御が可能となる。
【００４２】
また、振動の原因となる衝撃力Ｆは、Ｆ＝ｍ（質量）×ａ（加速度）で表されるため、制振部材の質量はキャリッジの質量よりも小さくてもよく、その分加速度を増加させることで同等の衝撃力Ｆが得られ、キャリッジの慣性力による装置の振動を相殺することができる。また、制振部材を軽く小さくすることによって、装置全体の質量及びサイズの増加も最小限に抑えることができる。
【００４３】
そして、キャリッジの加速時及び減速時に制振部材を移動させて制振動作を行わせ、等速度運動時には制振部材を停止させるので、画像形成時である等速度運動時には制振部材が移動しないことになり、例えば記録ヘッドからの液滴着弾位置ずれを発生させる振動の発生を防止し、画像品質の劣化を抑えることができる。
【００４４】
このように、キャリッジの駆動源とは別の駆動手段により移動される、キャリッジの質量よりも小さな質量の制振部材を用いた制振制御によって、キャリッジの加速時と減速時の少なくともいずれかで振動抑制動作を行い、等速度運動時には制振部材の移動を停止させるので、画像品質に影響を与えることなく、装置の質量やサイズの大型化を招くことなく、キャリッジの移動に伴う装置本体の振動を効率的に抑制することができる。
【００４５】
以上、本発明の装置の制振制御を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の装置の制振制御は、用紙が給紙部から真っすぐ上方に搬送されキャリッジを通過して排紙部に排出されるタイプの画像形成装置のみならず、用紙の軌跡がＳ字を描くように、用紙が給紙部から上方に搬送されて水平になりキャリッジを通過して排紙部に向かって再び上方に搬送されるタイプにも適用可能である。
【００４６】
また、振動抑制機構は、キャリッジの主走査モータとは別の駆動手段と、この駆動手段とアーム部を介して連結された制振部材とからなり、駆動手段の回転に伴って制振部材が振り子のように左右に揺動するものであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
２ 排紙部（排紙トレイ）
３ キャリッジ
９ 給紙部（給紙トレイ）
１３ 用紙検出レバー（給紙量検出手段）
１４ 用紙検出レバー（排紙量検出手段）
１５ 振動抑制機構（振動抑制手段）
２４，２９ 制振部材
Ｐ 用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】特開２００１−１３８４９９号公報
【特許文献２】特開２００５−０８１６７３号公報
【特許文献３】特開平３−２５６７７２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を収容する給紙トレイと、
前記給紙トレイより上に設けられ、前記給紙トレイから搬送された用紙に液滴を吐出して画像を形成する記録ヘッドが搭載され、主走査方向に往復移動するキャリッジと、
前記キャリッジより上に設けられ、前記記録ヘッドにより画像形成され排出された用紙を積載する排紙トレイと、
前記給紙トレイに収容された用紙量を検出する給紙量検出手段と、
前記排紙トレイに積載された用紙量を検出する排紙量検出手段と、
前記キャリッジの移動による装置の振動を抑制するための振動抑制手段と、を備えた画像形成装置であって、
前記給紙量検出手段で検出された給紙量及び前記排紙量検出手段で検出された排紙量に基づいて、前記キャリッジの加減速領域において装置の振動を抑制するように前記振動抑制手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記給紙量及び前記排紙量に加えて、高速モード、通常モード又は高画質モードなどの印刷モードに依存して、前記制振部材の加速度を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記給紙量及び前記排紙量に加えて、前記キャリッジの加速度に依存して、前記制振部材の加速度を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記給紙量及び前記排紙量の算出結果から、前記給紙量が所定値以下であり、前記排紙量が所定値以下である領域Ｉ、前記給紙量が所定値より大きく、前記排紙量が所定値以下である領域ＩＩ、前記給紙量が所定値より大きく、前記排紙量が所定値より大きい領域ＩＩＩ、又は前記給紙量が所定値以下であり、前記排紙量が所定値より大きい領域ＩＶのいずれか１つが判断され、これに基づいて前記制振部材の加速度を変更す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。
【請求項５】
印刷モードが高画質モードであって、前記給紙量及び前記排紙量の算出結果から前記領域ＩＶが判断された場合のみ、前記制振部材の加速度を変更することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
用紙１枚の印刷が終了するごとに、前記給紙量検出手段は前記給紙量を検出し、前記排紙量検出手段は前記排紙量を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記キャリッジの等速度領域において前記制振部材を停止させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制振部材の質量が前記キャリッジの質量より小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制振部材の移動範囲が前記キャリッジの移動範囲より狭いことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
印刷モードが高画質モードであって、前記給紙量及び前記排紙量の算出結果が領域ＩＩである場合、前記振動抑制手段による制御を行わないことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項１】
用紙を収容する給紙トレイと、
前記給紙トレイより上に設けられ、前記給紙トレイから搬送された用紙に液滴を吐出して画像を形成する記録ヘッドが搭載され、主走査方向に往復移動するキャリッジと、
前記キャリッジより上に設けられ、前記記録ヘッドにより画像形成され排出された用紙を積載する排紙トレイと、
前記給紙トレイに収容された用紙量を検出する給紙量検出手段と、
前記排紙トレイに積載された用紙量を検出する排紙量検出手段と、
前記キャリッジの移動による装置の振動を抑制するための振動抑制手段と、を備えた画像形成装置であって、
前記給紙量検出手段で検出された給紙量及び前記排紙量検出手段で検出された排紙量に基づいて、前記キャリッジの加減速領域において装置の振動を抑制するように前記振動抑制手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記給紙量及び前記排紙量に加えて、高速モード、通常モード又は高画質モードなどの印刷モードに依存して、前記制振部材の加速度を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記給紙量及び前記排紙量に加えて、前記キャリッジの加速度に依存して、前記制振部材の加速度を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記給紙量及び前記排紙量の算出結果から、前記給紙量が所定値以下であり、前記排紙量が所定値以下である領域Ｉ、前記給紙量が所定値より大きく、前記排紙量が所定値以下である領域ＩＩ、前記給紙量が所定値より大きく、前記排紙量が所定値より大きい領域ＩＩＩ、又は前記給紙量が所定値以下であり、前記排紙量が所定値より大きい領域ＩＶのいずれか１つが判断され、これに基づいて前記制振部材の加速度を変更す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。
【請求項５】
印刷モードが高画質モードであって、前記給紙量及び前記排紙量の算出結果から前記領域ＩＶが判断された場合のみ、前記制振部材の加速度を変更することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
用紙１枚の印刷が終了するごとに、前記給紙量検出手段は前記給紙量を検出し、前記排紙量検出手段は前記排紙量を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記キャリッジの等速度領域において前記制振部材を停止させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制振部材の質量が前記キャリッジの質量より小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制振部材の移動範囲が前記キャリッジの移動範囲より狭いことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
印刷モードが高画質モードであって、前記給紙量及び前記排紙量の算出結果が領域ＩＩである場合、前記振動抑制手段による制御を行わないことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１２１３３０（Ｐ２０１１−１２１３３０Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８２７３９（Ｐ２００９−２８２７３９）
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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