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JP2020124830A - 印刷装置および音波センサの距離計測方法 - Google Patents

印刷装置および音波センサの距離計測方法 Download PDF

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JP2020124830A JP2019017694A JP2019017694A JP2020124830A JP 2020124830 A JP2020124830 A JP 2020124830A JP 2019017694 A JP2019017694 A JP 2019017694A JP 2019017694 A JP2019017694 A JP 2019017694A JP 2020124830 A JP2020124830 A JP 2020124830A
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Shinya Yamazaki
山崎  慎也
平 村山
Taira Murayama
平 村山
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Abstract

【課題】音波センサによる距離計測を行う印刷装置において、その距離の計測に際して温度等の環境変化の影響を受けにくくすること。【解決手段】媒体が配置されるプラテン面を有するプラテン部と、印刷ヘッドおよび音波センサを有し、移動するキャリッジと、前記音波センサからの距離がそれぞれ異なるよう配置された複数の平面を有する平面部と、を備え、前記平面部の各平面の面間距離差と音波センサによる計測により基づいて得られる前記面間における送受信時間とから関係式を導出し、前記関係式と、前記媒体で計測された送受信時間とから、前記媒体までの距離を求める印刷装置。【選択図】図2

Description

本技術は、媒体への印刷を行う印刷装置および音波センサによる距離計測方法に関する。
近年、印刷装置に対して、印刷品質の高品質化と、印刷の効率化が求められている。印刷を、印刷ヘッドから媒体に対してインク液滴を吐出させる、いわゆるインクジェット方式により行う印刷装置において、前記媒体と前記印刷ヘッドとの間の距離は、前記印刷品質において大きな意味を持つ。すなわち、前記媒体に皺や浮きができてしまい、前記印刷ヘッドとの距離が本来のものからずれてしまい、前記印刷ヘッドから吐出されたインク液滴の着弾位置がずれ、印刷品質の向上において妨げとなる。そこで、印刷装置は、一般的に、適正に配置された媒体に対して、該媒体と印刷ヘッドとの距離を検出する検出部を備えている。
従来より、媒体への印刷に際して、媒体に発生した前記浮き等を検出する検出部を備えて、印刷における不具合の発生を抑制する技術が開示されている(例えば特許文献1)。
特開2016−088022号公報
特許文献1においては、被印刷媒体を搬送する搬送部と、搬送部により搬送される被印刷媒体に印刷する印刷ヘッドと、前記検出部としての音波式の距離センサと、距離センサの振動を検出する振動センサとを有し、被印刷媒体の搬送方法と交差する方向に移動する移動部と、を備えることにより、前記被印刷媒体に生じる浮きを検出する機能を有する印刷装置が記載されている。
しかしながら、係る構造では、前記媒体の浮きの検出は、音波センサにより媒体との距離を計測することにより行なっているため、前記音波センサの周辺の環境が変わった場合には、前記媒体までの距離を正確に計測することができなかった。音波は気温、湿度および気圧といった環境の変化により変化するところ、前記印刷ヘッドを長時間連続的に使用すると、印刷ヘッドが熱を帯びるため、音波センサの使用環境が大きく変化する。これにより、音波センサにより計測された距離と、実際の距離とに誤差を生じるという虞がある。
上記課題を解決する本発明に係る印刷装置は、媒体が配置されるプラテン面を有するプラテン部と、印刷ヘッドおよび音波センサを有し、移動するキャリッジと、前記音波センサからの距離がそれぞれ異なるよう配置された複数の平面を有する平面部と、を備えるよう構成されている。
本発明の第1の実施例に係る印刷装置の概略の側面図。 本発明の第1の実施例に係る印刷装置の概略正面図。 本発明の第1の実施例に係る印刷装置の概略平面図。 本発明の第1の実施例に係る印刷装置のブロック図。 音波センサと平面部の平面までの距離との関係を説明する概略図。 音波の送受信時間と、平面部の平面の距離との関係を説明するグラフ。
最初に、本発明を概略的に説明する。
本発明の第1の態様に係る印刷装置は、媒体が配置されるプラテン面を有するプラテン部と、印刷ヘッドおよび音波センサを有し、移動するキャリッジと、前記音波センサからの距離がそれぞれ異なるよう配置された複数の平面を有する平面部と、を備えることを特徴とする。
ここで、平面部のそれぞれの平面は、音波センサからの距離がそれぞれ異なるよう配置されているが、配置されたそれぞれの平面の一つの基準面との各距離は、予め精密に計測され、既知となっている。
本態様によれば、前記印刷装置は、前記音波センサからの距離がそれぞれ異なるよう配置された複数の平面を有する平面部を備えており、キャリッジが有する前記音波センサの計測に基づいて前記平面部の各平面までの、それぞれの送受信時間を得ることが可能となる。そして、前記音波センサにより得られる前記送受信時間と、既知であるそれぞれの平面の一つの基準面との各距離とから、その温度等の環境の下における、送受信時間と距離との関係式を導出することが可能となる。従って、その環境と同様の環境下でプラテン面上の媒体に対して計測して得られる前記送受信時間の値を用いれば、前記関係式を用いて、温度等の環境の変化をほとんど受けない状態で、前記媒体までの距離を求めることが可能となる。
則ち、前記平面部を利用して前記関係式を得た環境と同様の環境の下で、プラテン面上の媒体に対して前記音波センサによって計測して前記送受信時間を求め、その送受信時間を前記関係式に代入することで、温度等の環境の変化をほとんど受けない状態で、前記媒体までの距離を求めることが可能となる。
本発明の第2の態様に係る印刷装置は、第1の態様に係る印刷装置において、前記平面部を構成する平面、則ち前記音波センサからの距離がそれぞれ異なるよう配置された複数の平面の数は、3面以上である、ことを特徴とする。
本態様によれば、前記印刷装置は前記平面部を構成する平面を3面以上有している。これにより、複数の前記送受信時間と既知であるそれぞれの平面の音波センサからの距離から、より信頼性の高い前記関係式を導出することができる。
本発明の第3の態様に係る印刷装置は、第1の態様または第2の態様に係る印刷装置において、前記平面部の平面は、前記音波センサからの距離が長い順に、前記キャリッジの移動方向に沿って並んで配置されている、ことを特徴とする。
本態様によれば、前記平面部の平面は、前記音波センサからの距離が長い順に、並んで配置されている。これにより、前記音波センサは、キャリッジの移動により、前記音波センサから遠い距離にある平面から順に、計測することができる。また複数の平面は並んで配置されている。これにより、前記音波センサは、短い移動距離で、それぞれの前記平面を計測することができる。これにより、効率的に前記関係式を導出することができる。
本発明の第4の態様に係る印刷装置は、第1の態様から第3の態様のいずれか一つに係る印刷装置において、前記平面部は、前記プラテン部に設けられていることを特徴とする。
本態様によれば、前記平面部は、前記プラテン部に設けられている。これにより前記平面部は、例えば、前記プラテン部を製造する際に、前記プラテン部に加工して設けることが可能となる。すなわち、前記平面部を設けるための新たな部品の追加を避けることができる。これにより、平面部を容易に設けることができる。
本発明の第5の態様に係る印刷装置は、第1の態様から第4の態様のいずれか一つに係る印刷装置において、前記平面部は、前記媒体が配置される範囲の外である、ことを特徴とする。
本態様によれば、前記平面部が設けられる場所は、前記媒体が配置される範囲の外である。従って、プラテン部に配置された前記媒体は前記平面部上には配置されない。これにより、例えば、前記印刷ヘッドで前記媒体に印刷を行っている最中でも、前記媒体をプラテン面に配置したまま、複数の前記平面を、前記音波センサによる計測に使用することができる。すなわち、効率的に前記関係式の導出を行うことができる。
本発明の第6の態様に係る印刷装置は、第1の態様から第5の態様のいずれか一つに係る印刷装置において、前記平面部の前記音波センサからの距離が最も近い前記平面は、前記媒体が配置されるプラテン面である、ことを特徴とする。
本態様によれば、前記平面部のうち音波センサから最も短い距離にある平面は、前記媒体が配置される前記プラテン面であり、新たに前記平面を設ける必要がない。すなわち、前記平面のためのスペースが不要である。これにより、例えばキャリッジの移動範囲を少なく抑えることができる。
本発明の第7の態様に係る印刷装置は、第1の態様から第6の態様のいずれか一つに係る印刷装置において、前記音波センサが配置される場所は、前記印刷ヘッドよりも、前記キャリッジの移動する方向における先方の位置である、ことを特徴とする。
本態様によれば、前記音波センサが、前記印刷ヘッドよりも、前記キャリッジの移動する方向における先方の位置に配置されている。これにより、例えば前記媒体の皺が大きい場合には、前記皺が前記印刷ヘッドと接触する前に、前記音波センサにより前記媒体の皺を検知することができる。これにより、前記キャリッジの移動を停止させ、印刷ヘッドの破損を回避することができる。
本発明の第8の態様に係る印刷装置は、第1の態様から第7の態様のいずれか一つに係る印刷装置において、前記音波センサが配置される場所は、前記印刷ヘッドの、前記キャリッジが移動する方向と直交する方向における、両端のそれぞれの位置である、ことを特徴とする。
本態様によれば、前記音波センサが配置される場所は、前記印刷ヘッドの、前記キャリッジが移動する方向と直交する方向における、両端のそれぞれの位置であるので、前記媒体の前記キャリッジが移動する方向と直交する方向における端部に皺が発生している場合でも、前記皺を検知することができる。これにより、前記キャリッジの移動を停止させ、前記皺の印刷ヘッドへの接触や、印刷ヘッドの破損を回避することができる。
本発明の第9の態様に係る印刷装置は、第1の態様から第8の態様のいずれか一つに係る印刷装置において、更に制御部を備えており、前記制御部は、前記音波センサの計測に基づいて得られる前記各平面までのそれぞれの送受信時間と、既知であるそれぞれの平面の一つの基準面との各距離をもとに、前記送受信時間と前記距離との関係式を導出し、前記媒体が前記プラテン面に配置された状態で前記音波センサの出力と前記関係式とにより、前記媒体までの距離を算出する、ことを特徴とする。
本態様によれば、前記制御部は、前記媒体が前記プラテン面に配置された状態で、音波センサにより前記媒体までの送受信時間を計測することで、前記関係式を用いて、音波の伝搬速度によらず、媒体までの距離を精度良く算出することができる。
本発明の第10の態様に係る音波センサの距離計測方法は、第9の態様に係る印刷装置を用いて、前記音波センサによる計測に基づいて得られる前記平面部のそれぞれの平面までの送受信時間から前記関係式を導出する導出工程と、前記音波センサによる計測に基づいて得られる前記媒体までの前記送受信時間と、前記関係式とにより、前記媒体までの距離を算出する算出工程と、を有することを特徴とする。
本態様によれば、音波センサの距離計測方法は、第1の態様と同様の作用効果を得ることができる。
[実施例](図1)
以下、実施例について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明を実施した場合の一例を示したものであり、これにより本発明の技術的範囲が狭く限定されることはない。なお、図面については、同一又は同等の要素又は部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図1を参照して、第1の実施例に係る印刷装置100について説明する。
本実施例の印刷装置100は、媒体Pを送出する送出部128から、媒体Pの支持部であるプラテンA122、プラテン部120及びプラテンB123を介して、媒体Pの巻取部129まで、媒体Pを搬送方向A(+)に搬送する。すなわち、送出部128から巻取部129までが印刷装置100における媒体Pの搬送経路であり、プラテン122A、プラテン部120及びプラテンB123は該搬送経路に設けられた媒体Pの支持部である。なお、送出部128は回転方向Cに回転して媒体Pを送出し、巻取部129は回転方向Cに回転して媒体Pを巻き取る。
なお、本実施例の印刷装置100は、ロール状の媒体Pに記録を行うことが可能な構成であるが、このような構成に限定されず、単票状の媒体Pに記録を行うことが可能な構成であってもよい。単票状の媒体Pに記録を行うことが可能な構成である場合、媒体Pの送出部128として、例えば、いわゆる、給紙(給送)トレイ及び給紙(給送)カセットなどが使用される。また、媒体Pの回収部として、巻取部129以外の回収部として、例えば、所謂、排出用受部、排紙(排出)トレイ及び排紙(排出)カセットなどが使用される。
本実施例の印刷装置100は、プラテンA122とプラテン部120との間に駆動ローラ126が設けられ、駆動ローラ126の上方には従動ローラ127が配置されている。駆動ローラ126と従動ローラ127の対で搬送部125を構成している。
なお、本実施例では印刷面Puが外側になるように巻かれているロール式の媒体Pを使用しているので、媒体Pを送出部128から送出する際、送出部128は回転軸を回転方向Cに回転する。一方、印刷面Puが内側になるように巻かれているロール式の媒体Pを使用する場合は、送出部128は回転軸を回転方向Cとは逆回転して媒体Pを送出する。
巻取部129は媒体Pの印刷面Puが外側になるように巻き取る場合は、巻取部129は回転軸を回転方向Cに回転する。一方、印刷面Puが内側になるように巻き取る場合は、巻取部129は回転軸を回転方向Cとは逆回転して媒体Pを巻き取る。
ここで、図1において、図中の方向X及び方向Yは各々が直交する水平方向であり、方向Zは鉛直方向である。そして、本実施例の印刷装置100においては、プラテン面121上における媒体Pの搬送方向Aは方向Yに対応し、移動方向Bは方向Xに対応している。
<印刷装置について>
次に、本実施例の印刷装置110について、図2および図3を参照して説明する。さらに、印刷装置110は、後述する制御部150を有している(図4)。
図2には、媒体Pが配置されるプラテン面121を有するプラテン部120と、印刷ヘッド131と音波センサ140とを有するキャリッジ130と、音波センサ140からの距離がそれぞれ異なるよう配置された複数の平面を有する平面部160と、が示されている。プラテンA122とプラテンB123は、図示しないヒーターを内蔵していてもよい。
<平面部について>
平面部160は、音波センサ140からの距離がそれぞれ異なる複数の平面から構成され、各平面は、音波センサ140により計測される。
平面部160の各平面は、本実施例では、第1平面161、第2平面162、第3平面163、第4平面164から構成されている。平面部160の各平面は、キャリッジ130により移動する音波センサ140から計測可能に配置されている。すなわち、平面部160の各平面は、音波センサ140の計測方向と、幾何学上、垂直な面となっている。
以下、平面部160について図2および図3を参照して詳しく説明する。
本実施例では、平面部160の有する各平面は、キャリッジ130がB(+)方向に移動する際に、音波センサ140からの距離が遠いものから、第4平面164、第3平面163、第2平面162および第1平面161の順に並んでいる。音波センサ140から距離が遠い平面からの並びにすることで、音波センサ140が移動方向B(+)に移動する際に通過する順に、計測することができる。また、平面部160の各平面の並びを、音波センサ140から距離が遠い平面から近い平面となる並びとすることで、製造時において平面部160がプラテン部に設けられた場合に、その加工を容易に行うことができる。さらに、平面部160は、単一の部材に形成されている。すなわち、各平面間に継ぎ目や隙間が生じていない。
本実施例では、平面部160は、プラテン部120に設けられている。これにより、製造時において、平面部160はプラテン部120と一緒に形成することが可能になる。
平面部は、プラテン部120の移動方向B(−)または(+)における端に設けられていてもよく、プラテン部120の移動方向Bの両端に設けられていてもよい。例えば、キャリッジ130が、印刷ヘッド131が媒体Pの範囲外となる待機位置を移動範囲に有している場合には、その待機位置とプラテン面との間に平面部160を設けてもよい。これにより、印刷する際には、待機位置から媒体Pに向かう途中で、平面部160を通過するので、平面部160の各平面を計測して、関係式を導出することができる。
また、プラテン部120の移動方向Bの両端に設けることにより、キャリッジ130が、プラテン面121の移動方向Bにおける何れの端においても、平面部160の平面を計測し、関係式を導出することができる。
本実施例では、第1平面161は、媒体Pが配置されるプラテン面121である。第1平面161を、プラテン面121と共通な面とすることで、新たに第1平面161を設ける必要がない。これにより、第1平面161のためのスペースが不要となるので、印刷装置110をより省スペース化を図ることができる。
また、本実施例では、平面部160は、媒体Pが配置される範囲の外に設けられている。
これにより、印刷中においても、媒体Pを移動することなく、平面部160の各平面を計測することができる。
図5に表すように、平面部160の各平面は、音波センサ140からそれぞれ異なる距離となるよう配置されている。さらに、平面部160の各平面は、音波センサ140が、B(+)方向に移動する際に、音波センサ140からの距離が遠い順に、第4平面164、第3平面163、第2平面162、第1平面161を通過するよう配置されている。すなわち、平面部160の各平面の、音波センサ140からの距離は、第1平面161まではD、第2平面162まではD、第3平面163まではD、第4平面164まではDである。
第1平面161と第2平面162との距離(D−D)と、第2平面162と第3平面163との距離(D−D)と、第3平面163と第4平面164との距離(D−D)とは、本実施例では同じ寸法に設定されている。これらの各距離は同じ寸法でなくてもよい。
また、図5に表すように、音波センサ140から第1平面161までの距離D1と、音波センサ140から各平面までの距離の差である面間距離差dDiは、第2平面162ではdD、第3平面163ではdD、第4平面164ではdDである。即ち、第1平面161を基準面として、他の各平面162,163,164の前記一つの基準面(161)との各距離dD、dD、dDの関係は、dD<dD<dDである。
尚、平面部160は、プラテン部120のB(+)方向における端に設けられていてもよいし、両方の端に設けられていてもよい。
平面部160を構成する平面の数は、本実施例では4面であるが、音波センサ140からの距離がそれぞれ異なる複数の平面から構成されていればよく、特に限定されるものではない。尚、3面以上が好ましい。
平面部160の各平面161,162,163,164の各面間の距離(D−D)、(D−D)、(D−D)は、音波センサ140の分解能および平面部160の平面の加工精度よりも十分大きいものであればよく、特に限定されるものではない。前記面間の距離(D−D)、(D−D)、(D−D)は、例えば0.5mm或いは1mmが挙げられる。
平面部160の各平面の大きさは、キャリッジ130により移動する音波センサ140で計測できる大きさがあればよく、特に限定されるものではない。平面が十分大きければ一つの平面において複数の点で計測することができる。これにより、例えば複数の点で計測された距離の平均をとって該平面の距離とすることで、平面の加工精度等による計測誤差を、より少なくすることができる。
平面部160の各平面の、移動方向Bにおける位置および各平面162,163,164の前記一つの基準面(161)との各距離dD、dD、dDは、予め機知のデータとして制御部150に与えられている。特に、各距離dD、dD、dDは、予めレーザー測長器等により精密に計測されている。
図2と図3に表されているように、キャリッジ130は、印刷ヘッド131と音波センサ140を有し、移動方向Bに往復移動する。プラテン面121には、従動ローラ127側から搬送される媒体Pが配置される。印刷ヘッド131はキャリッジ130に媒体Pにインクを吐出して印刷可能に取り付けられている。また、音波センサ140はキャリッジ130に媒媒体Pを計測可能に取り付けられている。
図2および図4に表されているように、キャリッジ130は、プラテン面121に対して移動方向Bにおいて往復移動が可能である。また、キャリッジ130は、後述する制御部150からの指示に基づいて回転駆動するキャリッジモータ157(図4)により、位置精度よく移動することができる。これにより、印刷ヘッド131および音波センサ140を媒体Pの所定の位置に移動させることができる。
キャリッジ130は、モータ駆動部156からの指示に基づき回転駆動するキャリッジモータ157により、例えばプーリアンドベルト機構や、ラックアンドピニオン機構などの直動機構により往復移動する。キャリッジモータ157は、印刷ヘッド131および音波センサ140を位置精度よく移動するものであれば、特に限定されるものではない。キャリッジモータ157は、例えばモータ駆動部156から送られたパルス量に基づいた量の回転をする、いわゆるステッピングモータである。
印刷ヘッド131は、プラテン面121に対して移動するキャリッジ130に、媒体Pに印刷を行う印刷部として備えられている。印刷装置110は、制御部150からの指示に基づき、キャリッジ130により移動方向Bに印刷ヘッド131を往復移動させながら、印刷ヘッド131の吐出面132(図2)から媒体Pにインクを吐出させて所望の画像を形成する。
印刷ヘッド131により、媒体Pの一定領域に印刷されたのち、搬送部125により搬送方向A(+)に所定長送られ、次の領域に対して印刷が行われる。
<音波センサについて>
音波センサ140は、図4で表すとおり、制御部150からの指示に基づき、媒体Pおよび平面部の各平面部までを計測する。音波センサ140からの出力は、入出力部159を経由して制御部150に送られる。音波センサ140は、キャリッジ130が移動する場合に、常に計測を行なっていてもよい。
図3において、音波センサ140は、印刷ヘッド131の、移動方向B(+)方向における先方となる位置に取り付けられている。これにより、音波センサ140は印刷ヘッド131より先に媒体Pを計測する位置に到達することができので、印刷ヘッド131に接触する皺があると解った場合に、キャリッジ130の移動を停止させて接触を回避することができる。
また、音波センサ140は、印刷ヘッド131の、移動方向B(+)における先方の位置133に配置されているので、印刷ヘッド131からインク液滴が吐出される前に、媒体に対する計測を行うことができる。これにより、インクが印刷される前に媒体Pを計測することができるほか、インク液滴が音波センサ140に付着するおそれを低減することができる。
尚、音波センサ140は、さらに、印刷ヘッド131の、移動方向B(−)における先方の位置134に配置されていてもよい。音波センサ140が、印刷ヘッド131の、移動方向(−)における先方に配置されることで、キャリッジ130が移動方向B(−)に移動した場合にも、媒体Pの皺を印刷ヘッド131が移動してくるより先に検出することができ、前記効果を得ることができる。
図3に表したように、本実施例では、音波センサ140は、印刷ヘッド131の搬送方向Aにおける両端の位置135、136に取り付けられている。上述したように、媒体Pは従動ローラ127側より搬送される際に、媒体Pの搬送方向Aにおける全域に渡る皺を生じることがある。音波センサ140を、両端135、136に取り付けることで、前記皺をより確実に検出することができる。
<音波センサの計測原理について>
以下に、音波センサ140の計測原理について簡単に説明する。
音波センサ140による計測は、いわゆるパルスエコー法により計測される。具体的には、制御部150の指示に基づき、音波センサ140の先端に配置された圧電振動子から音波が発信された時間から、音波が対象物に反射され、圧電振動子により受信されるまでの間の時間を計測する。すなわち、音波センサ140により計測される送受信時間には、音波が対象物に対して往復する時間が含まれている。
一つの平面の複数の箇所において送受信時間を計測した場合、計測された各送受信時間の、例えば平均値を、その平面における送受信時間とすることが好ましい。これにより、送受信時間の計測誤差を一層少なくすることができる。
圧電振動子からの音波の発信は、例えば圧電振動子に交流電圧を掛けて圧電振動子を変形させることにより振動させて行なわれる。ここで圧電振動子は、厚み方向に変形するものでもよい。また、圧電振動子による音波の受信は、圧電振動子が音波により振動させられて変形することにより行なわれる。分極して発生した電荷量を、チャージアンプにより電圧値に変換することにより行なわれる。
音波センサ140からの出力は、圧電振動子で発生した電荷量をチャージアンプで電圧値に変換して得られた電圧値の変化から求められた送受信時間である。
また音波センサ140からの出力は、送受信時間と関係式とから算出された距離であってもよい。なお、この場合における算出式は、制御部150から書き換え可能である。
<音波センサによる距離の計測について>
音波センサ140による距離の計測は、一般的には、上述した送受信時間を1/2したものに、音波の伝搬速度を掛けることにより算出される。しかし、音波は、媒質である空気の密度に変化を生じさせ伝搬させるものであるが、音波の伝搬速度cは、c=√(比熱比・気圧/媒質密度)で定義されることからも分かるように、音波の伝搬速度cは、気圧や空気の密度により変化する。すなわち、気圧や空気の密度は、気温や湿度により大きく変化を受けることから、音波の伝搬速度cは、気温や湿度により大きく変化する。
また、乾燥空気中での音波の伝搬速度cは、簡易的に、c≒331.5×((273+θ)/273)で与えられる。ここで、θは気温(℃)である。すなわち、乾燥空気中においても、音波の伝搬速度は、気温により変化する。これにより、上述した通り、印刷ヘッドやプラテン部のような変化が大きい環境下では計測誤差を生じる。
本実施例では、上述した計測誤差が生じることを解消すべく、音波の伝搬速度によらず、送受信時間から関係式を用いて距離を算出する。具体的には、既知となっている距離について送受信時間を計測して、送受信時間と距離との関係式を導出し、対象物を計測して得られた送受信時間から関係式を用いて距離を算出する。
<制御部について>
次に、本実施例に係る印刷装置110における電気的な構成である制御部150について、図4を参照して説明する。
図4に示す制御部150には、印刷装置100の全体の制御を司るCPU151が設けられている。CPU151は、システムバス152を介して、CPU151が実行する各種制御プログラムやメンテナンスシーケンス等を格納したROM153と、データを一時的に格納可能なRAM154と、接続されている。
また、CPU151は、システムバス152を介して、印刷ヘッド131を駆動するためのヘッド駆動部155と接続されている。
また、CPU151は、システムバス152を介して、モータ駆動部156と接続されており、モータ駆動部156は、キャリッジ130を移動させるためのキャリッジモータ157、送出部128の駆動源である送出モータ、駆動ローラ126の駆動源である搬送モータ、および巻取部129の駆動源である巻取モータと接続されている。
さらに、CPU151は、システムバス152を介して、入出力部159と接続されており、入出力部159は、音波センサ140および記録データ等を印刷装置100に入力する外部装置であるPC158と接続されている。
本実施例に係る制御部150は、印刷装置110の制御を行う。例えば、音波センサ140により媒体Pの浮きを検出した場合には、媒体Pの搬送を停止する制御や、キャリッジ130の移動を停止する制御などを行う。
また、本実施例に係る制御部150は、音波センサ140が平面部160の、計測した送受信時間と既知であるそれぞれの平面の一つの基準面との各距離より、送受信時間と距離との関係式を導出し、計測した媒体Pまでの送受信時間と関係式とから媒体Pまでの距離の算出を行なっている。
さらに制御部150は、印刷装置100の全体の制御を行っている。
<関係式の導出について>
送受信時間と距離との関係式の導出について、図5を参照して説明する。
図5は、平面部160の各平面を、音波センサ140が移動して計測する際の概略図である。図5において、音波センサ140は、移動方向B(+)に移動しながら、平面部160の各平面を計測する。
平面部160の各平面は、上述したように、キャリッジ130により移動する音波センサ140からの距離は、第1平面161ではD、第2平面162ではD、第3平面163ではD、第4平面164ではDである。
また、上述したように、音波センサ140と第1平面161との距離Dと、音波センサ140から各平面までの距離の差である面間距離差dDiは、第2平面162ではdD、第3平面163ではdD、第4平面164ではdDである。即ち、第1平面161を基準面として、他の各平面162,163,164の前記一つの基準面(161)との各距離dD、dD、dDの関係は、dD=D−D、dD=D−D、dD=D−Dであり、dD<dD<dDである。
ここで、各距離dD、dD、dDが既知となっていればよく、平面部160の各平面の音波センサ140からの距離D、D,DおよびDは、既知でなくてもよい。
ここで、平面部160を構成する平面の数は、4面より多くてもよい。平面部160を構成する平面の数を多くすることで、多くの送受信時間差と面間距離差とに基づき、関係式を導出することができるので、関係式の信頼性をより高くすることができる。
尚、音波センサ140がキャリッジ130の側面等の印刷ヘッド131よりも上方となる位置に配置されている場合は、平面部160の各平面は、プラテン面121より、Z方向における上方に設けられてもよい。
音波センサ140で計測された平面部160の各平面での送受信時間Tiは、第1平面161ではT、第2平面162ではT、第3平面163ではT、第4平面164ではTである。また、各平面で計測される送受信時間の、第1平面で計測される送受信時間との差である送受信時間差dTは、第2平面ではdT、第3平面ではdT、第4平面ではdTである。ここで、dT=T−T、dT=T−T、dT=T−Tである。
前記関係式は、送受信時間と距離との関係を表す。関係式は、平面部160の各平面162,163,164の、計測された送受信時間の第1平面161との差である送受信時間差dT、dT、dTを1/2したものと、既知である前記各距離dD2、dD3、dD4とから導出される。
前記関係式は、送受信時間Tを独立変数、距離Dを説明変数とした場合に、距離Dは送受信時間Tと直線的な関係があると推察できるので、(1)のような一次関数式で表すことができる。ここで、αはTに対するDの傾きを表し、βはD軸との切片を表す。

D=α・T+β・・・(1)
関係式を導出する手法は、一般的に用いられる方法であれば特に限定されるものではない。関係式は、既知である平面部160の各平面の各距離dD、dD、dDと、計測された各平面の送受信時間差dT、dT、dTを1/2したものとに対して、直線フィッテングにより導出されてもよい。関係式は、例えば最小二乗法により導出されてもよい。関係式は、単純に既知である各平面の各距離dD、dD、dDを、計測された送受信時間差dT、dT、dTを1/2したもので割ることで得てもよい。
図6に、既知である平面部160の各平面の第1平面との面間距離差dDi(dD、dD、dD)と、計測された各平面の送受信時間差dTの散布図を示す。図6に示す直線600は、既知である平面部160の各平面の第1平面との面間距離差dDi(距離dD、dD、dD)と、計測された各平面の第1平面との送受信時間差dTとから導出した、送受信時間Tに対する距離Dを推定する関係式を表したものである。
さらに、各平面の、実際に計測された送受信時間dTと面間距離差dDと、得られた関係式との相関係数を算出し、前記相関係数の数値が所定値以下である場合に、再度送受信時間の計測を行なうように構成してもよい。
<距離の算出について>
関係式から媒体Pまでの距離を求める手法について、以下に示す。
媒体Pまでの距離Dは、音波センサ140により、媒体Pに対して計測して得られた送受信時間Tを1/2したものを、導出された関係式(1)に代入することにより算出される。
すなわち、音波センサ140で計測された計測位置Pにおける媒体Pまでの送受信時間TPiを1/2したものを関係式(1)代入すると、計測位置Pにおける媒体Pまでの距離DPiは、DPi=α・TPi/2+βとなる。
ここで、媒体Pまでの距離Dの計測は、上述のとおり、媒体Pの移動方向Bにおける複数の計測位置Pにおいて行なわれて平均を取ってもよいほか、さらに、媒体Pを搬送部により搬送方向Aに所定長搬送することにより、媒体Pの搬送方向Aにおける複数の計測位置を計測位置Pとして行なわれてもよい。
<音波センサの距離計測方法>
以下に本発明の第2の実施例として音波センサの距離計測方法を、説明する。
本実施例に係る音波センサの距離計測方法は、前記制御部150を有する印刷装置110を用いており、導出工程と、算出工程とにより構成される。
導出工程においては、上述したように、キャリッジ130により移動する音波センサ140による平面部160の各平面の計測に基づいて得られる送受信時間Tと距離Dとの関係式を導出する。
算出工程においては、上述したように、導出工程にて導出された関係式と、キャリッジ130により移動する音波センサ140による媒体Pの各計測位置Pでの計測に基づいて得られた送受信時間Tとから、各計測位置Pにおける媒体Pまでの距離Dを算出する。
<他の実施例>
本発明の他の実施例として、印刷装置110は、プラテン部120側に、音波センサ140を有する図示しないセンサーキャリッジを備えていてもよい。すなわち、音波センサ140は、プラテン部120が有するセンサーキャリッジにより、プラテン面121の移動方向Bに沿って設けられたスリットを通して、媒体Pの印刷面Puの反対面を計測してもよい。これにより、音波センサ140は、印刷面Puの反対の面から媒体Pを計測するので、例えば媒体Pに印刷されたインクや、印刷ヘッドから吐出されたインク液滴などの影響を受けることがない。これにより、精度良く媒体Pを計測することができ、効率的に印刷をすることができる。
100…印刷システム、110…印刷装置、120…プラテン部、
121…プラテン面、122…プラテンA、123…プラテンB、
125…搬送部、126…駆動ローラ、127…従動ローラ、128…送出部、
129…巻取部、130…キャリッジ、131…印刷ヘッド、132…吐出面、
133、134…印刷ヘッドの移動方向における先方の位置、
135、136…印刷ヘッドの搬送方向における端の位置、
140…音波センサ140、141…センサ面、150…制御部、
151…CPU、152…システムバス、153…ROM、154…RAM、
155…ヘッド駆動部、156…モータ駆動部、157…キャリッジモータ、
158…PC、159…入出力部、
160…平面部、161…第1平面、162…第2平面、163…第3平面、
164…第4平面、
600…導出された関係式により表される直線
A…搬送方向、B…移動方向、C…回転方向、c…音波の伝播速度
…超音波センサから第1平面までの物理的距離、
…超音波センサから第2平面までの物理的距離、
…超音波センサから第3平面までの物理的距離、
…超音波センサから第4平面までの物理的距離、
…超音波センサから媒体までの関係式により算出される距離、
dD…第1平面と第2平面とにおける超音波センサからの物理的距離差、
dD…第1平面と第3平面とにおける超音波センサからの物理的距離差、
dD…第1平面と第4平面とにおける超音波センサからの物理的距離差、
P…媒体、Pu…媒体Pの印刷面、
…超音波センサから第1平面までの送受信時間、
…超音波センサから第2平面までの送受信時間、
…超音波センサから第3平面までの送受信時間、
…超音波センサから第4平面までの送受信時間、
…超音波センサから媒体までの送受信時間、
dT…第1平面と第2平面とにおける音波センサの送受信時間差、
dT…第1平面と第3平面とにおける音波センサの送受信時間差、
dT…第1平面と第4平面とにおける音波センサの送受信時間差

Claims (10)

  1. 媒体が配置されるプラテン面を有するプラテン部と、
    印刷ヘッドおよび音波センサを有し、移動するキャリッジと、
    前記音波センサからの距離がそれぞれ異なるよう配置された複数の平面を有する平面部と、
    を備える印刷装置。
  2. 請求項1に記載の印刷装置において、
    前記平面部を構成する平面の数は、3面以上である、
    ことを特徴とする印刷装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の印刷装置において、
    前記平面部の平面は、前記音波センサからの距離が遠い平面から順に、前記キャリッジの移動方向に沿って並んで配置されている、
    ことを特徴とする印刷装置。
  4. 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において、
    前記平面部は、前記プラテン部に設けられている、
    ことを特徴とする印刷装置。
  5. 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において、
    前記平面部は、前記媒体が配置される範囲の外にある、
    ことを特徴とする印刷装置。
  6. 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において、
    前記平面部の前記音波センサから最も短い距離にある平面は、前記プラテン面である、
    ことを特徴とする印刷装置。
  7. 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において、
    前記音波センサが配置される場所は、前記印刷ヘッドよりも、前記キャリッジの移動する方向における、先方の位置である、
    ことを特徴とする印刷装置。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の印刷装置において、
    前記音波センサが配置される場所は、前記印刷ヘッドの、前記キャリッジの移動する方向と直交する方向における両端のそれぞれの位置である、
    ことを特徴とする印刷装置。
  9. 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の印刷装置において、
    制御部を備え、
    前記制御部は、前記音波センサにより基づいて得られる送受信時間と
    前記距離との関係式を導出し、前記媒体が前記プラテン面に配置された状態での前記音波センサからの出力と前記関係式とにより、前記媒体までの距離を算出する、
    ことを特徴とする印刷装置。
  10. 請求項9に記載の印刷装置を用いて、
    音波センサによる計測に基づいて得られる平面部の平面までのそれぞれの送受信時間から、送受信時間と距離との関係式を導出する導出工程と、
    前記音波センサによる計測に基づいて得られる媒体までの前記送受信時間と、前記関係式とにより、前記媒体までの距離を算出する算出工程と、
    を有する、音波センサの距離計測方法。
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