JP2014040293A - 記録装置、搬送装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール体のイナーシャの変動に対応した張力調整を可能とすること。
【解決手段】記録媒体が巻き回されたロール体から前記記録媒体を引き出し、前記記録媒体に画像を記録する記録装置であって、前記記録媒体に画像を記録する記録手段と、前記記録媒体を搬送する搬送ローラと、前記搬送ローラを回転させる第１駆動手段と、前記ロール体を回転させて、前記記録媒体を前記搬送ローラ側へ送り出す第２駆動手段と、前記第１及び第２駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ロール体のイナーシャを演算し、前記イナーシャの演算値が所定値以上の場合は前記第１駆動手段に対する制御量を補正する一方、前記演算値が前記所定値未満の場合は前記第２駆動手段に対する制御量を補正することで、前記記録媒体の張力を調整することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明はシートの搬送技術に関する。

記録装置に用いられる記録媒体の1つとして、ロール紙に代表されるように、シートが巻き回されたロール体が知られている。ロール体と搬送ローラとの間で、ロール体から引き出されたシートに一定の張力を付与することで、シート搬送に関連する印字品質への悪影響を低減できる。例えば、シートの弛み、斜行、巻き癖、ロール体装着時に生じ得る位置ずれ等を改善できる。

特許文献１乃至３にはシートに一定の張力を付与するための装置が開示されている。特許文献１には、ロール紙の重量を測定し、測定結果に基づいて搬送ローラの駆動量を変更するものが提案されている。特許文献２にはロール紙を回転させるモータによって、搬送ローラ停止後に弛みが解消するまでロール紙を巻き取るものが提案されている。特許文献３には搬送ローラの送り速度よりもロール紙の回転速度が大きくなった時に、ロール紙の回転を制動するものが提案されている。

特開２００７−２４５５４５ 特開２００９−２８０３９８ 特開２００９−２４２０４７

ロール体を回転駆動する構成の場合、ロール体を回転させてシートを送り出すことで搬送ローラの引き出しによるシートの張力が過大となる事態を回避し易くなる。しかし、ロール体はシートが引き出されることにより、そのイナーシャが変動する。ロール体を回転駆動するモータ等の駆動源の性能によっては、ロール体のイナーシャが大きい段階ではトルクが不足してシートの張力を好適に維持できない場合がある。

本発明の目的は、ロール体のイナーシャの変動に対応した張力調整を可能とすることにある。

本発明によれば、記録媒体が巻き回されたロール体から前記記録媒体を引き出し、前記記録媒体に画像を記録する記録装置であって、前記記録媒体に画像を記録する記録手段と、前記記録媒体を搬送する搬送ローラと、前記搬送ローラを回転させる第１駆動手段と、前記ロール体を回転させて、前記記録媒体を前記搬送ローラ側へ送り出す第２駆動手段と、前記第１及び第２駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ロール体のイナーシャを演算し、前記イナーシャの演算値が所定値以上の場合は前記第１駆動手段に対する制御量を補正する一方、前記演算値が前記所定値未満の場合は前記第２駆動手段に対する制御量を補正することで、前記記録媒体の張力を調整することを特徴とする記録装置が提供される。

本発明によれば、ロール体のイナーシャの変動に対応した張力調整を可能とすることができる。

本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図。 （Ａ）は図１の記録装置が備える２つの駆動機構の説明図、（Ｂ）はスリット円板の斜視図。 図１の記録装置の制御部のブロック図。 記録媒体の張力調整制御に関するブロック線図。 図３の制御部の処理例を示すフローチャート。

図１は本発明の一実施形態に係る記録装置Ａの概略図である。本実施形態では、インクジェット記録装置に本発明を適用した場合について説明するが、本発明は他の形式の記録装置にも適用可能である。

なお、「記録」には、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、又は媒体の加工を行う場合も含まれ、人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わない。また、本実施形態では「記録媒体」としてシート状の紙を想定するが、布、プラスチック・フィルム等であってもよい。

＜記録装置Ａの構成＞
図１において、記録装置Ａは記録媒体Ｍが巻き回されたロール体（ロール紙）Ｒから記録媒体Ｍを引き出し、記録媒体Ｍに画像を記録する。ロール体Ｒはスプール１に回転可能に保持されている。

プリント部４は記録媒体Ｍに画像を記録する。プリント部４は、例えば、インクタンク、記録ヘッド及びこれらを搭載したキャリッジを備える。記録ヘッドはインクを記録媒体Ｍに吐出して画像を記録する。記録ヘッドが吐出するインクはインクタンクから供給される。プリント部４の下方には、例えば、記録媒体Ｍを吸引して保持するプラテン（不図示）が配置される。

プリント部４はガイド部材５に案内されて、不図示の駆動機構によって主走査方向Ｈに往復移動可能となっている。プリント部４の位置は不図示のセンサにより検知される。このようなセンサとしては、例えば、主走査方向Ｈに延設されたエンコーダスケールと、プリント部４に搭載され、エンコーダスケールを読み取るエンコーダセンサと、から構成される。

副走査方向Ｆで、プリント部４の下流側には搬送ローラ２が設けられている。搬送ローラ２は記録媒体Ｍを副走査方向Ｆに間欠的に搬送する。複数のピンチローラ３は搬送ローラ２に対向するように配置され、搬送ローラ２の回転に従動して回転する。記録媒体Ｍは搬送ローラ２とピンチローラ３との間に挟まれるようにして副走査方向Ｆに搬送される。

係る構成からなる記録装置Ａでは、記録の際、記録媒体Ｍ上をプリント部４が移動（走査）する。プリント部４は、その移動中にインク滴を吐出する。プリント部４が記録媒体Ｍの側端まで移動すると、搬送ローラ２により記録媒体Ｍが一定量搬送される。この動作の繰り返しにより記録媒体Ｍに画像が記録されることになる。

次に、搬送ローラ２、ロール体Ｒをそれぞれ回転させる駆動機構について図２（Ａ）を参照して説明する。図２（Ａ）は記録装置Ａが備える第１駆動機構１０、第２駆動機構２０の説明図である。

駆動機構１０は搬送ローラ２を回転させて記録媒体Ｍをロール体Ｒから引き出し、副走査方向Ｆに搬送する。駆動機構１０は、搬送ローラ２の軸部に同軸に固定されたプーリ１１と、駆動源としての搬送モータ１２と、を備える。搬送モータ１２の出力軸にはプーリ１２が固定されており、プーリ１１とプーリ１２とのには、無端の歯付きベルト１３が巻き回されている。搬送モータ１２の駆動力は歯付きベルト１３を介して搬送ローラ２に伝達される。本実施形態では駆動機構１０の動力伝達機構としてベルト伝動機構を採用したが、他の種類の機構であってもよい。

駆動機構２０はロール体Ｒを回転させて記録媒体Ｍを搬送ローラ側へ送り出す。駆動機構２０は、スプール１の軸部に同軸に固定された歯車２１と、駆動源としての給紙モータ２２と、を備える。給紙モータ２２の出力軸には歯車２２が固定されている。歯車２１と歯車２２とは互いに噛み合っている。給紙モータ２２の駆動力は歯車２１及び２２を介してスプール１に伝達される。本実施形態では駆動機構２０の動力伝達機構として歯車機構を採用したが、他の種類の機構であってもよい。

次に、記録装置Ａは第１検出ユニット６及び第２検出ユニット７を備える。検出ユニット６は搬送ローラ２のの回転量を検出し、検出ユニット７はロール体Ｒの回転量を検出する。本実施形態の場合、検出ユニット６及び７は共にロータリエンコーダであるが、搬送ローラ２やロール体Ｒの回転量を検出可能であれば、他の種類のセンサであってもよい。

検出ユニット６及び７は、スリット円板ＤＣと光センサＳＲとを備える。スリット円板ＤＣは図２（Ｂ)に示すように、その周縁部に複数のスリットＳＬが設けられた円板である。検出ユニット６のスリット円板ＤＣは搬送ローラ２に設けられ、検出ユニット７のスリット円板ＤＣはスプール１に設けられている。光センサＳＲは、互いに対向した受光素子と発光素子とを備えた透過型の光センサであり、スリットＳＬの有無を検出するように配設される。

＜制御部＞
図３は記録装置Ａの制御部３０のブロック図である。制御部３０はＣＰＵ等の処理部３１と、外部デバイスとのデータのやり取りを行うインタフェース部３２と、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部３３と、を含む。処理部３１は記憶部３３に記憶されているプログラムを読み込み、実行する。処理部３１が行う演算処理には、例えば、画像処理、インタフェース部３２を介したホストコンピュータ１００との通信処理が含まれる。また、例えば、各種センサ３４の検出結果に基づいて行われる、プリント部４が備える記録ヘッド３５の吐出制御や各種モータ３６の駆動制御も含まれる。各種センサ３４には、プリント部４の位置検出用センサや、光センサＳＲ等が含まれる。各種モータ３６には、プリント部４の移動機構用のモータや、搬送モータ１２及び給紙モータ２２等が含まれる。

記憶部３３には例えば記録装置Ａを制御するための制御プログラムや、制御プログラムの実行に必要なデータ等が記憶されている。また、例えばホストコンピュータ１００から送信された記録データを保存するようにしてもよい。

＜記録媒体の張力調整制御＞
次に、制御部３０による記録媒体Ｍの張力調整制御について説明する。本実施形態では、記録媒体Ｍの搬送の際、搬送ローラ２の回転駆動に加えてロール体Ｒの回転駆動を行うことで、記録媒体Ｍを送り出しながら搬送する。そして、搬送モータ１２の制御と給紙モータ２２の制御とを協調して行うことで、記録媒体Ｍの張力を調整する。図４は記録媒体Ｍの張力調整制御に関するブロック線図である。

制御系ＬＰ１は搬送ローラ２の回転による記録媒体Ｍの搬送量制御及び搬送速度制御の制御系であり、これらを位置指令値（搬送量指令値）ｘ及び速度指令値（搬送速度指令値）ｖに追従させる制御系である。概説すると、位置指令値ｘと、制御結果である実際の位置Ｘ１との偏差が、ブロックＣｘによって速度値に変換される。速度値と速度指令値ｖとが加算され、加算値と実際の速度Ｖとの偏差がブロックＣｖにより搬送モータ１２の駆動電流の指令値ｉ１に変換される。搬送システムＰ１は、搬送ローラ２及び駆動機構１０から構成され、搬送モータ１２が電流指令値ｉ１で駆動される。これにより、記録媒体Ｍが速度Ｖで、位置Ｘ１だけ搬送される。速度Ｖ及び位置Ｘ１は検出ユニット６で検出される。

制御系ＬＰ２はロール体Ｒの回転による記録媒体Ｍの送り出しの制御系であり、給紙モータ２２のトルク制御の制御系である。概説すると、電流指令値ｉ２は給紙モータ２２の駆動電流の指令値である。給紙システムＰ２は、ロール体Ｒ、スプール１及び駆動機構２０から構成され、給紙送モータ１２が電流指令値ｉ２で駆動される。これにより、記録媒体Ｍが位置Ｘ２だけ送り出される。位置Ｘ２は検出ユニット７で検出される。

イナーシャ演算部４はロール体Ｒのイナーシャを演算する。張力調整部Ｐ３は搬送ローラ２−ロール体Ｒ間での記録媒体Ｍの張力を調整する。張力調整部Ｐ３はイナーシャ演算部４によるイナーシャの演算値が所定値以上（所定値Ｉｒｅｆ以上）の場合は、駆動機構１０に対する制御量（ここでは速度指令値ｖ）を補正する。一方、演算値が所定値未満（所定値Ｉｒｅｆ未満）の場合は駆動機構２０に対する制御量（ここでは電流指令値ｉ２）を補正する。これにより、記録媒体Ｍの張力を調整する。まず、イナーシャ演算部４による演算例について説明する。

ロール体Ｒは記録媒体Ｍが送り出されることで、そのイナーシャが変動する。そこで、一例として以下の演算方法が挙げられる。搬送ローラ２を所定量搬送した時に検出ユニット７で検出したスプール１の回転角度（ロール体Ｒの回転角度）をθ１、検出ユニット６で検出した搬送ローラ２の回転角度をθ２とする。この時、記録媒体Ｍには弛みが無いようにしておく。そのためには、例えば、搬送ローラ２を事前に所定量回転しておいてもよい。

搬送ローラ２の半径をＲ２とすると、ロール体Ｒの巻径Ｒ１はＲ１＝Ｒ２×θ２÷θ１となる。ロール体ＲのイナーシャＩｎｅは巻径Ｒ１を用いて次の式で表される。
Ｉｎｅ＝π÷３２×ρ×Ｌ×（Ｒ１＾４−Ｄ^４）
ここで、Ｒ１＾４、Ｄ^４とは、それぞれ、Ｒ１の４乗、Ｄの４乗を表している。ρは記憶媒体Ｍの密度、Ｌは記憶媒体Ｍの幅、Ｄはロール体Ｒの内径である。これらの情報は、例えば、記憶媒体Ｍの種類毎に予め記憶部３３に記憶しておき、ユーザに記憶媒体Ｍの種類を選択させることで特定することができる。

また、別の演算方法として、以下の方法がある。まず、給紙モータ２２を図４の例とは異なり、加速度ωを指令値とする。検出ユニット７の検出結果から実加速度を演算して、フィードバック制御を行う。また、給紙モータ２２のコイルに流れる電流を検出する電流センサを設ける。給紙モータ２２のトルク定数をＫとすると、ある加速度ωでロール体Ｒを揺動させた時の給紙モータ２２の電流値の検出結果がｉであるとすると、ロール体ＲのイナーシャＩｎｅはＩｎｅ＝Ｋ×ｉ÷ωとなる。このようにして、ロール体Ｒのイナーシャを推定できる。

次に、張力調整部Ｐ３による制御量の補正方法について説明する。張力調整部Ｐ３は位置Ｘ１と位置Ｘ２との位置偏差を演算する。ここで、搬送ローラ２の半径が既知であるので、位置Ｘ１は検出ユニット６で検出した搬送ローラ２の回転角度θ２から演算できる。位置Ｘ２は、ロール体Ｒの巻径は変動するが、イナーシャの演算について上述した方法（Ｒ１＝Ｒ２×θ２÷θ１）で得られるので、位置Ｘ２も検出ユニット７で検出したスプール１の回転角度（ロール体Ｒの回転角度）θ１から演算できる。

位置偏差＝位置Ｘ１−位置Ｘ２とすると、位置偏差が正の場合は記録媒体Ｍが張っている状態にあり、負の場合は弛んでいることになる。そこで、位置偏差が解消するように制御量を補正する。

イナーシャ演算部４によるイナーシャの演算値が所定値Ｉｒｅｆ以上の場合は、位置偏差をブロックＣ１で補正値に変換することで補正値を決定し、速度指令値ｖを補正する。補正値は、位置偏差に所定値を加算した値としてもよいし、位置偏差に所定値を乗算した値としてもよい。本実施形態の場合、速度指令値ｖから補正値が差し引かれる。このため、記録媒体Ｍが張っている場合は、搬送速度が減少する。この結果、張りが軽減される。記録媒体Ｍが、弛んでいる場合は搬送速度が増大される。この結果、弛みが軽減される。

イナーシャ演算部４によるイナーシャの演算値が所定値Ｉｒｅｆ未満の場合は、位置偏差をブロックＣ２で補正値に変換することで補正値を決定し、電流指令値ｉ２を補正する。補正値は、位置偏差に所定値を加算した値としてもよいし、位置偏差に所定値を乗算した値としてもよい。本実施形態の場合、電流指令値ｉ２に補正値が加算される。このため、記録媒体Ｍが張っている場合は、給紙モータ２２の供給電流が増大し、送り出し速度が増大する。この結果、張りが軽減される。記録媒体Ｍが、弛んでいる場合は給紙モータ２２の供給電流が減少し、送り出し速度が減少する。この結果、弛みが軽減される。

以上述べた通り、本実施形態では、ロール体Ｒのイナーシャに応じて、補正対象の制御量を切り替えることで、ロール体Ｒのイナーシャの変動に対応した張力調整を行うことができる。ここで、本実施形態では、特に、給紙モータ２２の発生トルクが小さい場合、つまり、低出力のモータを用いた場合に有効である。その理由は以下の通りである。

給紙モータ２２として、高出力のモータを用いた場合は、ロール体Ｒのイナーシャの変動に関わらず、給紙モータ２２に対する制御量の補正で張力調整が可能である。しかし、高出力のモータは高価である。給紙モータ２２として、低出力のモータを用いた場合は、コストダウンを図れる。しかし、ロール体Ｒのイナーシャが大きい段階（ロール体Ｒの使用し始めの段階）ではトルクが不足して記録媒体Ｍの張力を調整できない場合がある。例えば、記録媒体Ｍが張っている場合に、給紙モータ２２の供給電流を増大補正しても、送り出し速度が増大せず、記録媒体Ｍの張りを解消できない場合がある。

本実施形態では、上記の通り、ロール体Ｒのイナーシャが所定値Ｉｒｅｆ以上の場合は、給紙モータ２２では対応困難なので、搬送モータ１２の制御量を補正する。記録媒体Ｍが張っている場合は搬送速度が減少して張りを軽減できる。所定値Ｉｒｅｆは給紙モータ２２の定格トルク等に応じて定めることができる。

ロール体Ｒのイナーシャが所定値Ｉｒｅｆ未満の場合は、必要なトルクも相対的に小さく、したがって、給紙モータ２２の制御量を補正して給紙モータ２２で対応する。ロール体Ｒのイナーシャが所定値Ｉｒｅｆ以上の場合と同様に搬送モータ１２の制御量を補正することで対応するとなると、搬送速度の減少によってスループットが悪化する場合がある。給紙モータ２２で対応することでスループットの悪化を抑制できる。

以上の通り、本実施形態では、給紙モータ２２として低出力のモータを用いた場合であっても、ロール体Ｒのイナーシャの変動に応じて、張力調整が可能な範囲で、より速い搬送速度を実現できることになる。

＜制御部の処理例＞
図５は、上述した張力調整制御に基づく制御部３０の制御例を示す。同図の例では、１頁分の画像を記録する度にロール体Ｒのイナーシャを演算する例を示しているが、複数ページ単位でイナーシャを演算してもよい。

Ｓ１ではホストコンピュータ１００から送られてきた印刷ジョブを受け付ける。Ｓ２ではロール体のイナーシャを演算する。演算方法は上記の通りである。Ｓ３ではＳ２で演算したイナーシャに基づき、制御量の補正対象を搬送モータ１２（速度指令値ｖ）とするか、給紙モータ２２（電流指令値ｉ２）とするかを設定する。

Ｓ４では、搬送ローラ２及びロール体１を回転させて記録媒体Ｍを搬送する。このとき、Ｓ３で設定した制御対象に対して、制御量の補正を行って記録媒体Ｍの張りを調整しながら記録媒体Ｍを搬送する。所定量だけ記録媒体Ｍを搬送すると搬送を停止する。

Ｓ５ではプリント部４を主走査方向Ｈに移動しながら記録媒体Ｍに画像を記録する。Ｓ６では１頁分の画像を記録したか否かを判定する。該当する場合はＳ７へ進み、該当しない場合はＳ４へ戻って同様の処理を繰り返す。

Ｓ７では次頁があるか否か（全頁の画像記録が完了したか）を判定する。次頁がある場合はＳ２へ戻ってロール体Ｒのイナーシャを演算して同様の処理を繰り返す。次頁が無い場合は1単位の処理を終了する。

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、記録装置を対象としたが本発明の適用分野はこれに限られず、シートが巻き回されたロール体からシートを引き出して搬送する各種の搬送装置に適用可能である。

Claims (9)

1. 記録媒体が巻き回されたロール体から前記記録媒体を引き出し、前記記録媒体に画像を記録する記録装置であって、
   前記記録媒体に画像を記録する記録手段と、
   前記記録媒体を搬送する搬送ローラと、
   前記搬送ローラを回転させる第１駆動手段と、
   前記ロール体を回転させて、前記記録媒体を前記搬送ローラ側へ送り出す第２駆動手段と、
   前記第１及び第２駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記ロール体のイナーシャを演算し、
   前記イナーシャの演算値が所定値以上の場合は前記第１駆動手段に対する制御量を補正する一方、前記演算値が前記所定値未満の場合は前記第２駆動手段に対する制御量を補正することで、前記記録媒体の張力を調整することを特徴とする記録装置。
2. 前記第１及び第２駆動手段が、それぞれ駆動源としてモータを備え、
   前記制御手段は、
   前記第１駆動手段の前記モータについて速度制御を行い、
   前記第２駆動手段の前記モータについてトルク制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記制御手段は、
   前記演算値が前記所定値以上である場合、前記第１駆動手段の前記モータを、前記記録媒体が張っている場合は速度が減少するように制御する一方、前記記録媒体が弛んでいる場合は速度が増大するように制御し、
   前記演算値が前記所定値未満である場合、前記第２駆動手段の前記モータを、前記記録媒体が張っている場合は電流が増大するように制御する一方、前記記録媒体が弛んでいる場合は電流が減少するように制御することを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記搬送ローラの回転量を検出する第１検出手段と、
   前記ロール体の回転量を検出する第２検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて前記イナーシャを演算することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
5. 前記第２駆動手段が、駆動源としてモータを備え、
   前記モータへの供給電流を検出する検出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記ロール体を所定の加速度で揺動したときの前記検出手段の検出結果に基づいて前記イナーシャを演算することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
6. 前記搬送ローラの回転量を検出する第１検出手段と、
   前記ロール体の回転量を検出する第２検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて、前記制御量の補正値を決定することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
7. 前記制御手段は、前記第１駆動手段を制御することで前記記録媒体の搬送量を制御することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
8. シートが巻き回されたロール体から前記シートを引き出して搬送する搬送装置であって、
   前記シートを搬送する搬送ローラと、
   前記搬送ローラを回転させる第１駆動手段と、
   前記ロール体を回転させて、前記シートを前記搬送ローラ側へ送り出す第２駆動手段と、
   前記第１及び第２駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記ロール体のイナーシャを演算し、
   前記イナーシャの演算値が所定値以上の場合は前記第１駆動手段に対する制御量を補正する一方、前記演算値が前記所定値未満の場合は前記第２駆動手段に対する制御量を補正することで、前記シートの張力を調整することを特徴とする搬送装置。
9. シートが巻き回されたロール体から前記シートを引き出して搬送する搬送装置の制御方法であって、
   前記搬送装置は、
   前記シートを搬送する搬送ローラと、
   前記搬送ローラを回転させる第１駆動手段と、
   前記ロール体を回転させて、前記シートを前記搬送ローラ側へ送り出す第２駆動手段と、を備え、
   前記制御方法は、
   前記ロール体のイナーシャを演算する工程と、
   前記イナーシャの演算値が所定値以上の場合は前記第１駆動手段に対する制御量を補正する一方、前記演算値が前記所定値未満の場合は前記第２駆動手段に対する制御量を補正することで、前記シートの張力を調整する工程と、
   を含む制御方法。

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