JP2014117856A - シート搬送装置及び画像形成システム - Google Patents

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Abstract

【課題】負荷変動の大きい搬送経路に沿ってトレイからシートを搬送する際に、適切に当該シートを搬送経路下流に搬送可能な技術を提供する。
【解決手段】プリンタ装置は、給紙ローラ62をPFモータ81により回転駆動する。PFモータ81は、PFモータ制御部35にて制御される。PFモータ制御部35は、給紙トレイ61からの用紙搬送初期において、PFモータ81に対する閉ループ制御を実行する。これによって、給紙ローラ62が正回転し、この回転によって用紙Qが給紙トレイ61から一枚に分離されて用紙搬送路下流に搬送されるような用紙Qの搬送制御を実現する(S210)。一方、所謂レジストセンサとして機能するセンサ89により用紙Qの通過が検知された後には、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替えて、PFモータ81の回転位置が終了位置に到達するまで、開ループ制御を継続する(S240,S250)。
【選択図】図5

Description

本発明は、シート搬送装置及び画像形成システムに関する。
画像形成システムとしては、給紙トレイが収容する用紙を給紙ローラの回転により搬送経路下流の搬送ローラに向けて送出するものが知られている。これらのローラは、モータにより駆動される。この種の画像形成システムによれば、給紙トレイから送出された用紙が、搬送ローラの回転により更に下流の画像形成領域に搬送される。そして、画像形成システムは、この画像形成領域を通過する用紙に対し、画像形成を実行する。
また、用紙の搬送経路が湾曲した画像形成システムが知られている(特許文献1参照)。搬送経路の湾曲化は、画像形成システムの小型化等を目的として行われる。
特開2008−30465号公報
しかしながら、画像形成システムを小型化するために、用紙の搬送経路における湾曲領域の曲率を上げると、用紙搬送に際してモータに作用する負荷の変動が大きくなる。負荷変動が大きくなる原因の一つとしては、曲率が大きくなると、用紙が曲げられた状態から回復しようとする際に生じる復元力も大きくなることが挙げられる。この負荷変動は、特に搬送対象の用紙が厚い場合に、生じやすい。
一方、負荷の変化が発生しても用紙を精度良く搬送するための技術として、ローラを駆動するモータに対して、閉ループ制御を行う手法が知られている。閉ループ制御によれば、ローラの回転位置や速度等を観測することにより、負荷の大小に応じたモータに対する入力電流の調整を行うことができる。
しかしながら、閉ループ制御によれば、負荷変動が大きくなると、モータへの入力電流の変動も大きくなる。従って、負荷の急激な減少が生じると、モータへの入力電流が下がり過ぎて、モータの出力が、用紙搬送方向反対側に作用する力である反力(例えば動摩擦力)を下回る可能性がある。この場合には、搬送中の用紙が停止してしまう。
このように搬送中において用紙が停止してしまうと、反力に含まれる摩擦力が動摩擦力から静止摩擦力に変化し、これによって用紙を搬送するのに必要な力が大きくなる。そして、出力の低い小型モータを用いて用紙の搬送制御を行うケースでは、反力以上の力を発することができず、停止した状態の用紙を再搬送することができない可能性がある。
一方、この問題を回避するために、出力の高いモータを搭載する手法を採用すると、モータが大型化する。従って、この手法では、画像形成システムを効率的に小型化することが難しい。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、湾曲領域を有するような負荷変動の大きい搬送経路に沿ってトレイからシートを搬送する際に、小型モータを用いたとしても適切に当該シートを搬送経路下流に搬送可能な技術を提供することを目的とする。
本発明のシート搬送装置は、搬送機構と、モータと、制御手段と、計測入力手段とを備える。搬送機構は、ローラを備え、搬送対象のシートを、ローラの回転によってトレイから取り出す。そして、このシートを、ローラの回転により、トレイに続く搬送経路下流に搬送する。モータは、この搬送機構が備えるローラを回転駆動する。
制御手段は、モータを制御し、これによってローラの回転によるシートの搬送を制御する。計測入力手段は、このモータの制御による制御出力を計測し、制御出力の計測値を制御手段に入力する。計測入力手段は、例えば、制御出力を表す物理量として、ローラ又はモータの回転量を計測する構成にすることができる。
上記制御手段は、トレイからのシート搬送初期には、制御出力の計測値を用いた閉ループ制御系によるモータの制御を実行する。一方、シートがトレイから取り出された後には、予め定められた事象が生じたことを条件に、モータの制御を、閉ループ制御系から開ループ制御系による制御へと切り替える。
本発明のシート搬送装置が、トレイからのシート搬送初期に閉ループ制御を行うのは、トレイからのシートの取り出しを精度良く行うためである。トレイからのシート搬送初期に開ループ制御を行うと、次のような問題が生じる。
例えば、トレイが複数枚のシートを収容している場合では、シートの重送が生じやすいといった問題が生じる。本発明によれば、このような問題の発生を抑えるために、トレイからのシート搬送初期に閉ループ制御を行う。
一方、負荷変動の大きい搬送経路で閉ループ制御を継続すると、負荷変動に起因して制御入力(例えばモータへの入力電流)が下がり過ぎたときに、搬送中のシートが停止してしまう可能性がある。そして、停止によってシートに働く摩擦力が動摩擦力から静止摩擦力に変化する等の反力上昇が原因で、シートの再搬送を行うことができなくなる可能性がある。
そこで、本発明では、予め定められた事象が生じたことを条件に、開ループ制御を行うことで、負荷変動の影響が制御入力に及ばないようにし、搬送中のシートが停止しないようにする。このようなモータ制御によれば、開ループ制御時に、負荷変動によってモータへの入力電流が下がることを原因としてシートが停止してしまうのを抑えることができる。
従って、本発明によれば、負荷変動の大きい搬送経路に沿ってトレイからシートを搬送する際に、出力の低い小型モータを用いて適切に当該シートを搬送経路下流に搬送することができる。
尚、本発明は、搬送経路が湾曲領域を有することで、負荷変動が生じやすいシート搬送装置に適用されると、上述した効果を一層発揮する。特に効果を発揮するシート搬送装置としては、シートを反転させるための湾曲領域を有するものを一例に挙げることができる。
また、搬送機構としては、ローラの回転により搬送対象のシートに力を作用させて、このシートを、トレイが収容するシート群から分離し、搬送経路下流に搬送する搬送機構を一例に挙げることができる。
このような搬送機構としては、ローラと、ローラを回転可能に保持するアームと、を備えるものが知られている。アームは、一端部にローラを回転可能に保持し、他端部に回動軸を有する。この搬送機構によれば、ローラの回転によりローラからシートに対し搬送経路下流への力が作用する際、アームが回動軸を中心としてシートを押す方向へ回動するような反作用が生じる。そして、この反作用により、アームに保持されるローラがシートを押す方向へ回動しようとするためローラからトレイ上のシート群に対しての加圧が生じる。
この搬送機構によれば、トレイからのシート取り出し時に、モータへの入力電流が負荷に対応する適値よりも必要以上に大きいと、上記反作用によりシート群に作用する圧力が高くなる。そして、このような高い圧力がシートの重送等を生じさせる原因となる。従って、この搬送機構を用いたシート搬送に際して、本発明を採用すると、重送等を抑えて、適切にシートを搬送することができる。
この他、上記制御手段は、制御出力の計測値に基準以上の変化が生じたことを条件に、モータの制御を、開ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。負荷変動は、制御出力に影響を与える。従って、このように制御手段を構成すれば、負荷変動によって搬送中のシートが停止しないように、適切に制御系を閉ループ制御系から開ループ制御系に切り替えることができる。
具体的に、上記制御手段は、閉ループ制御系による制御として、その制御開始から、各時点での制御出力の目標値と制御出力の計測値とに基づき、目標値と計測値との偏差を抑えるようにモータを制御する処理を実行する構成にされてもよい。
更に言えば、制御手段は、上記計測値の基準以上の変化として、偏差に基準以上の変化が生じたことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。
例えば、偏差の基準以上の変化として、偏差が閾値以上となる変化が生じたことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える。偏差に基づく制御系の切替によれば、適切なタイミングで制御系を切り替えることができる。
この他、制御手段は、上記偏差の基準以上の変化として、制御出力の計測値が制御出力の目標値よりも基準量以上大きくなる偏差の変化が生じたことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。
制御出力の計測値が制御出力の目標値から大きく上方に乖離している環境では、その後も閉ループ制御を継続した場合、偏差を抑えるためにモータへの入力電流の急激な減少が生じる可能性がある。そして、このような入力電流の変動は、搬送中のシートが停止する可能性を高くする。従って、上述した条件で制御系の切替を行えば、搬送中のシートが停止する可能性を一層低くすることができる。
また、制御手段は、上記偏差に基準以上の変化が生じ、且つ、閉ループ制御系によるモータへの入力電流が所定値以上となったことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。
例えば、制御手段は、制御出力の計測値が制御出力の目標値から大きく下方に乖離している状態で、閉ループ制御系によるモータへの入力電流が所定値以上となったことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える構成にすることができる。ここで言う所定値としては、モータに入力可能な電流の上限値又はその近傍を一例に挙げることができる。
上記偏差に基準以上の変化が生じ、且つ、閉ループ制御系によるモータへの入力電流が所定値以上となるような状況としては、シート搬送装置が有するモータの能力では、負荷の上昇等に対して十分対応できていない状況が考えられる。
このような状況では、大きな負荷変動が生じた場合に(例えば負荷の急激な減少が生じた場合に)、制御が不安定になる。従って、制御手段が上述した条件で制御系の切替を行えば、搬送中のシートが停止する可能性を低くすることができる。
この他、負荷変動により搬送中のシートが停止する予兆は、制御出力の計測値の急激な変化にも現れる。従って、制御手段は、上記計測値の基準以上の変化として、制御出力の計測値についての時間微分が閾値以上となる計測値の変化が生じたことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。
また、搬送経路において大きな負荷変動が生じる箇所は、搬送経路周辺の構造によって概ね定まる。従って、制御手段は、シートが搬送経路内の予め定められた切替位置に到達したことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。切替位置は、上記構造等によって定まるシートからローラに作用する負荷変動のパターンに基づいて設計者が定めることができる。
具体的に、搬送経路がシートを反転させるための湾曲領域を有する環境では、切替位置を、湾曲領域の上流側端部より下流に設定すればよい。また、このような環境では、シートが湾曲領域を抜けるときに生じる急激な負荷減少で、閉ループ制御では、モータへの入力電流が過度に下がってしまう可能性がある。従って、切替位置は、湾曲領域の下流側端部に設定されると好ましい。
また、制御手段は、制御出力の計測値からシートの搬送位置を特定し、当該特定されたシートの搬送位置に基づき、シートが切替位置に到達したことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。
但し、ローラやモータの回転量の計測値からシートの搬送位置を特定する場合には、ローラに対するシートのスリップ等が生じたケースにおいて、その計測値から精度良くシートの搬送位置を特定することが難しい。
従って、シート搬送装置には、搬送経路の特定地点をシートが通過すると検知信号を出力するセンサを設けられてもよい。そして、制御手段は、センサから出力される検知信号に基づいて、シートが特定地点に対応する切替位置に到達したことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える構成にすることができる。この構成によれば、シートの搬送位置に基づいた適切な制御系の切替を行うことができる。
また、上述の搬送機構としては、上記ローラとして、供給ローラと、搬送ローラと、を備えたものを一例に挙げることができる。供給ローラは、回転によりトレイから搬送対象のシートを取り出す。搬送ローラは、供給ローラよりも搬送経路の下流に位置して、トレイから搬送されてくるシートを、回転により更なる下流に搬送する。この搬送機構において、搬送経路の湾曲領域は、例えば、搬送ローラよりも上流に設けられる。
このような構成の搬送機構に対し、上記制御手段は、当該搬送機構がモータからの動力を受けて、次の第一の動作及び第二の動作を実行するように、モータを制御する構成にされてもよい。
第一の動作は、搬送ローラを、シートが下流に搬送される正回転方向とは逆方向に回転させた状態、又は、搬送ローラを停止させた状態で、供給ローラを、シートが下流に搬送される正回転方向に回転させる動作である。また、第二の動作は、第一の動作後に、搬送ローラを正回転させる動作である。
付言すれば、制御手段は、シートがトレイから取り出されてからシートが搬送ローラに到達して第一の動作が終了するまでの期間において、上記事象が発生したことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。
上記第一の動作によれば、トレイから取り出されたシートは、搬送ローラによるシート取込位置に突き当てられて、シートの位置合わせが行われる。この位置合わせは、一般的にレジスト(レジストレーション)と呼ばれる。例えばプリンタ装置における位置合わせは、シートを画像形成位置に正確に搬送するために行われる。
しかしながら、搬送中にシートが停止してしまう等して、位置合わせが正確に行われない場合には、その後の処理に悪影響を与える。一方、このような問題を抑えるために、シート搬送初期から開ループ制御系によるモータの制御を行うと、上述したようにシートの重送等が生じ易くなる。
従って、シートがトレイから取り出されてからシートが搬送ローラに到達して第一の動作が終了するまでの期間において、状況に応じて制御系を切り替えるように制御手段を構成すれば、トレイからのシート搬送時に生じる問題及び位置合わせに関する問題の両者の発生を適切に抑えることができる。
また、このシート搬送装置は、湾曲領域の下流側端部に、シートの先頭が通過すると検知信号を出力するセンサを備えた構成にされてもよい。この他、制御手段は、センサから検知信号が出力されたことを条件に、モータの制御を開ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。
この他、制御手段は、第一の動作によってシートの先頭が搬送ローラに到達するまでに必要な搬送量よりも所定量多くシートが搬送されるように、モータを制御する構成にされてもよい。更に、この制御手段は、第一の動作終了後、開ループ制御系及び閉ループ制御系の内、第一の動作終了時と同じ制御系によるモータの制御を開始することにより、搬送機構に第二の動作を実行させて、シートの搬送ローラの下流への搬送を実現する構成にされてもよい。
別例として、制御手段は、シートが搬送ローラに到達した後、モータへの入力電流の積分値が予め上限値に到達するまで、第一の動作が継続されるようにモータを制御し、積分値が上限値に到達すると、搬送機構に第二の動作を実行させるための制御として、開ループ制御系及び閉ループ制御系の内、第一の動作終了時と同じ制御系によるモータの制御を開始することにより、シートの搬送ローラの下流への搬送を実現する構成にされてもよい。これらの制御によれば、シートの位置合わせを十分に行うことができる。
この他、制御手段は、開ループ制御系による第一の動作終了後には、搬送機構に第二の動作を実行させるための開ループ制御系によるモータの制御を開始し、その後、所定の閉ループ制御開始条件が満足されると、モータの制御を、閉ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。
この制御によれば、搬送ローラの回転によるシート搬送開始後、閉ループ制御によって、所望の位置に正確に搬送対象のシートを停止させることができる。
具体的に、制御手段は、第一の動作終了後の開ループ制御系によるモータの制御を開始した後のシートの搬送過程において、次のように制御系を切り替える構成にされてもよい。
第一例として、制御手段は、上記搬送過程におけるシートの残り搬送量が所定搬送量に到達すると、閉ループ制御開始条件が満足されたとして、モータの制御を、閉ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。
第二例として、制御手段は、搬送過程の開始からシートが所定量搬送されると、又は、搬送過程の開始から所定時間が経過すると、閉ループ制御開始条件が満足されたとして、モータの制御を、閉ループ制御系による制御に切り替える構成にされてもよい。
この他、制御手段は、開ループ制御系による制御として、モータへの入力電流を固定値に保持する制御を行う構成にされてもよい。更に言えば、制御手段は、第一の動作終了前後で開ループ制御系によるモータの制御を行う際には、第一の動作終了前後で固定値を切り替える構成にされてもよい。具体的に、制御手段は、第一の動作終了後のシートの搬送時に用いる固定値を、第一の動作終了前の固定値より低く設定する構成にされてもよい。
また、第一の動作が終了するまでは搬送ローラを正回転方向に対して逆回転させ、第一の動作の終了後には搬送ローラを正回転させるために、制御手段が、第一の動作終了前後で、モータの回転方向を切り替える場合、開ループ制御系による制御は、次のような内容とすることができる。
即ち、開ループ制御系によるモータの制御は、第一の動作が終了する前には、モータへの入力電流をゼロまで徐々に下げ、第一の動作終了後には、入力電流を徐々に上げる過程を含むものとすることができる。この制御によれば、回転方向の切替時に大きな衝撃やその衝撃音が生じるのを抑えることができる。
また、上述した本発明のシート搬送装置は、画像形成システムの構成要素として採用することができる。即ち、画像形成システムは、本発明のシート搬送装置と、画像形成装置と、を備えた構成とすることができる。画像形成装置は、本発明のシート搬送装置により搬送されるシートに対して画像を形成するといった具合である。本発明のシート搬送装置を採用すれば、負荷変動による搬送異常が生じにくい小型で高性能な画像形成システムを構成することができる。
プリンタ装置1の構成を表すブロック図である。 キャリッジ搬送機構40及び用紙搬送機構60の構成を表す図である。 PFモータ81からの動力伝達系に関する説明図である。 CPU11が実行する印刷制御処理を表すフローチャートである。 PFモータ制御部35が実行する給紙制御処理を表すフローチャートである。 給紙制御処理における目標位置軌跡や電流指令値等を示すグラフ群である。 PFモータ制御部35が実行する頭出し制御処理を表すフローチャートである。 頭出し制御処理における目標位置軌跡や電流指令値等を示すグラフ群である。 変形例におけるPFモータ制御部35の構成を表す機能ブロック図である。 第二実施例における給紙制御処理を表すフローチャートである。 第三実施例における給紙制御処理を表すフローチャートである。 第四実施例における給紙制御処理を表すフローチャートである。 第四実施例における頭出し制御処理を表すフローチャートである。 第五実施例における給紙制御処理を表すフローチャートである。 頭出し制御処理前後の開ループ制御における電流指令値Uの変化を示すグラフ群である。
以下に本発明の実施例について、図面と共に説明する。
[第一実施例]
本実施例のプリンタ装置1は、用紙Qを搬送し、この用紙Qにインク液滴を吐出して画像を形成する所謂インクジェットプリンタである。このプリンタ装置1は、CPU11と、ROM12と、RAM13と、EEPROM15と、ユーザインタフェース17と、接続インタフェース19と、ヘッド制御部20と、モータ制御部30と、を備える。
このプリンタ装置1は、更に、用紙Qに画像を形成するための構成として、記録ヘッド21と、駆動回路23と、を備える。また、記録ヘッド21を主走査方向に搬送するための構成として、キャリッジ搬送機構40と、CRモータ51と、駆動回路53と、リニアエンコーダ55と、計測回路57とを備える。プリンタ装置1は、リニアエンコーダ55及び計測回路57によって、記録ヘッド21を搭載するキャリッジ41の変位を観測することが可能である。
この他、プリンタ装置1は、用紙Qを主走査方向とは直交する副走査方向に搬送するための構成として、用紙搬送機構60と、PFモータ81と、駆動回路83と、ロータリエンコーダ85と、計測回路87と、センサ89とを備える。プリンタ装置1は、ロータリエンコーダ85及び計測回路87、並びに、センサ89によって、用紙Qの搬送状態を観測することが可能である。
詳述すると、CPU11は、ROM12が記憶するプログラムに従う処理を実行することにより、プリンタ装置1を統括制御して、各種機能を実現する。ROM12は、各種プログラムを記憶する。RAM13は、CPU11による処理実行時に、作業用メモリとして使用される。EEPROM15は、電気的にデータ書換可能な不揮発性メモリとして、設定情報等を記憶する。
ユーザインタフェース17は、プリンタ装置1を利用するユーザに向けて各種情報を表示するためのディスプレイ、及び、ユーザからプリンタ装置1への各種操作情報を受け付けるための操作デバイスを備える。
接続インタフェース19は、パーソナルコンピュータ(PC)3とプリンタ装置1とを接続するためのインタフェース(例えばUSBインタフェース)であり、PC3からの印刷命令や印刷対象データを受信可能に構成される。
CPU11は、接続インタフェース19を通じてPC3から印刷命令及び印刷対象データを受信すると、印刷制御処理(図4参照。詳細後述)を実行し、ヘッド制御部20及びモータ制御部30に指令入力する。これによって、ヘッド制御部20に、記録ヘッド21からのインク液滴の吐出制御を実行させ、モータ制御部30に、CRモータ51及びPFモータ81の制御によるキャリッジ41及び用紙Qの搬送制御を実行させる。これらの制御によって、用紙Qには、上記印刷対象データに基づく画像が形成される。
記録ヘッド21は、インク液滴を吐出するためのノズルが複数配列された周知のインクジェットヘッドである。この記録ヘッド21は、駆動回路23により駆動されて、ノズル面に対向する用紙Qにインク液滴を吐出する。
ヘッド制御部20は、CPU11からの指令に基づき、用紙Qに印刷対象データに基づく画像が形成されるように、駆動回路23に対して制御信号を入力するものである。ヘッド制御部20は、上記制御信号の入力によって、インク液滴の吐出制御を実現する。
一方、キャリッジ搬送機構40は、CRモータ51に駆動されて、記録ヘッド21を搭載するキャリッジ41を主走査方向(図2紙面法線方向)に搬送するものである。このキャリッジ搬送機構40は、周知のキャリッジ搬送機構と同様、主走査方向に延びるガイドレール45,47にキャリッジ41が支持された構成にされる。
キャリッジ41は、図2に示すように、主走査方向に延びる溝41A,41Bを下面部に備え、溝41A,41Bにガイドレール45,47が挿入されるようにして、ガイドレール45,47上に設置される。このガイドレール45,47により、キャリッジ41は主走査方向に制限されて移動する。キャリッジ41は、このように移動を制限された状態で、CRモータ51からの動力を受けることにより、主走査方向(図2紙面法線方向)に往復運動する。キャリッジ41は、例えば、CRモータ51からの動力を、周知のベルト機構を介して受けて、主走査方向に往復運動する。
また、キャリッジ41は、上面部に、主走査方向に延びる溝41Cを備える。溝41Cには、エンコーダスケール55Aを読取可能な光学センサ(図示せず)が固定配置される。上述したリニアエンコーダ55(図1参照)は、この溝41Cに挿入されるエンコーダスケール55Aと光学センサとを備えた構成にされる。
エンコーダスケール55Aは、キャリッジ41とは独立して設けられる。従って、キャリッジ41が主走査方向に移動すると、キャリッジ41と共に移動する光学センサとエンコーダスケール55Aとの相対位置が変化する。リニアエンコーダ55は、この光学センサでエンコーダスケール55Aの目盛りを読み取ることにより、エンコーダ信号としてキャリッジ41の主走査方向の変位に応じたパルス信号を出力する。
計測回路57(図1参照)は、このリニアエンコーダ55から出力されるエンコーダ信号に基づき、主走査方向におけるキャリッジ41の位置及び速度を計測する。そして、これら位置及び速度の計測値を、モータ制御部30に入力する。
モータ制御部30は、CRモータ制御部31及びPFモータ制御部35を備える。計測回路57からのキャリッジ41の位置及び速度の計測値は、このCRモータ制御部31に入力される。キャリッジ41の搬送制御は、CRモータ制御部31により実現される。
詳述すると、CRモータ制御部31は、計測回路57により計測されたキャリッジ41の位置及び速度に基づいたCRモータ51に対する閉ループ制御(フィードバック制御)により、キャリッジ41の主走査方向への搬送制御を行う。
CRモータ制御部31は、CPU11からの指令に従って動作し、計測回路57による計測値と、その目標値との偏差に対応した電流指令値を算出する。そして、電流指令値に対応するPWM信号を、駆動回路53に入力し、直流モータであるCRモータ51を制御する。駆動回路53は、CRモータ制御部31から入力されるPWM信号に従って、PWM信号のデューティー比に対応する電流をCRモータ51に入力し、CRモータ51を駆動する。以上の流れによって、CRモータ制御部31は、キャリッジ41の搬送制御を実現する。
一方、PFモータ制御部35は、CPU11からの指令に従って、駆動回路83に対する入力信号としてのPWM信号を生成し、直流モータであるPFモータ81を制御する。駆動回路83は、PFモータ制御部35から入力されるPWM信号に従って、PWM信号のデューティー比に対応する電流をPFモータ81に入力し、PFモータ81を駆動する。以上の流れによって、PFモータ制御部35は、用紙搬送機構60を介した用紙Qの搬送制御を実現する(詳細後述)。
このPFモータ81からの動力を受けて動作する用紙搬送機構60は、図2に示すように、主走査方向(図2紙面法線方向)にそれぞれが平行な軸を有するローラ62,64,65,66,67を備える。用紙搬送機構60は、給紙トレイ61に載置された用紙Qを、これらローラ62,64,65,66,67の回転により副走査方向に搬送する。そして、この搬送動作により、用紙Qを記録ヘッド21によるインク液滴の吐出位置(画像形成位置)に送り出し、記録ヘッド21から吐出されるインク液滴により画像形成された用紙Qを図示しない排紙トレイに排出する。
詳述すると、用紙搬送機構60は、給紙トレイ61と、給紙ローラ62と、アーム63と、搬送ローラ64と、ピンチローラ65と、排紙ローラ66と、拍車ローラ67とを備える。更に、この用紙搬送機構60は、用紙搬送路を構成する部材として、分離バンク71と、Uターンガイド73と、支持部材75と、プラテン77とを備える。
給紙トレイ61には、複数枚の用紙Qが積層された状態で収容される。アーム63は、下端部において給紙ローラ62を回転可能な状態で保持する。このアーム63は、給紙ローラ62の保持点から上方に離れた地点(上端部)に回動軸Oを有し、この回動軸Oを中心に回動可能な構成にされる。
アーム63は、自重により、給紙トレイ61底面側へと回動し、給紙ローラ62を給紙トレイ61が収容する用紙Qの表面に押し当てる。このアーム63は、自重に加えてバネ(図示せず)の力を利用して、給紙ローラ62を給紙トレイ61が収容する用紙Qの表面に押し当てる構成にされてもよい。
給紙ローラ62は、PFモータ81からの動力を、用紙搬送機構60が備える動力伝達機構60A(図3参照)を介して受けて回転する。図3上段及び中段に示すように、用紙搬送機構60では、給紙ローラ62が用紙Qに押し当たった状態で正回転することによって、用紙Qに、給紙ローラ62から副走査方向への力が作用する。これにより、用紙Qが給紙トレイ61から用紙搬送路に送り出される。本明細書では、用紙Qが用紙搬送路下流に搬送される方向に、ローラ62,64,65,66,67が回転することを、特に、ローラが「正回転」すると表現する。給紙ローラ62の正回転方向は、図3上段及び中段において給紙ローラ62の描写領域周囲に示す太線矢印方向である。
給紙トレイ61から用紙搬送路に送り出された用紙Qは、分離バンク71により構成される用紙搬送路の上流領域を通過し、図3上段に示すように、Uターンガイド73及び支持部材75により構成される用紙搬送路の湾曲領域R1に進入する。
分離バンク71は、給紙トレイ61から複数枚の用紙Qが重送されないように、これら複数枚の用紙Qの内、最上層の用紙Q一枚のみを分離するためのものである。分離バンク71は、重送を抑えるための爪を備える。尚、分離バンク71は、重送を抑える機能を果たすために、爪の代わりとしてゴムなどの高摩擦部材を備えてもよい。
また、Uターンガイド73は、支持部材75と共に、上流から搬送されてきた用紙Qを、反転させるようにして、給紙トレイ61の上方に位置する搬送ローラ64とピンチローラ65との間のニップ部NPに搬送するためのものである。即ち、Uターンガイド73によって、給紙トレイ61上を移動する用紙Qの搬送方向は反転する。給紙トレイ61から搬送されてきた用紙Qは、このUターンガイド73及び支持部材75により案内されて、図3中段に示すように、湾曲した状態で搬送ローラ64とピンチローラ65との間のニップ部NPに搬送される。
支持部材75は、Uターンガイド73により移動を規制されて、湾曲しながら搬送されてきた用紙Qを下方から支持して、ニップ部NPに導く。本実施例のプリンタ装置1は、図示しない手差しトレイからの用紙Qの搬送経路R2が設けられており、湾曲領域R1及び上記搬送経路R2は、この支持部材75の上方で合流する。支持部材75は、この手差しトレイを移動する用紙Qについても、これを下方から支持してニップ部NPに導く。
また、支持部材75の上部には、用紙Qの先端が下流に通過したことを検知するためのセンサ89(所謂レジストセンサ)が設けられている。センサ89は、主走査方向に平行な軸を中心に回動可能な部材89Aを備えている。この部材89Aは、搬送経路上流から搬送されてくる用紙Qからの作用により、回動して押し倒される。
図2には、部材89Aが倒されていない状態、及び、倒された状態の夫々を点線で示す。センサ89は、部材89Aが倒されていない状態にあるとき、ハイ信号を出力し、部材89Aが倒された状態にあるとき、ロウ信号を出力する(図6最下段参照)。
このセンサ89からの出力信号(センサ信号)は、図1に示すように、PFモータ制御部35に入力される。用紙Qは、このセンサ89を押し倒す過程を経て、下流のニップ部NPまで搬送される。
一方、搬送ローラ64及びピンチローラ65(図2参照)は、互いに接触するように対向配置される。上記ニップ部NPは、搬送ローラ64とピンチローラ65との接点である。
この搬送ローラ64は、PFモータ81からの動力を、動力伝達機構60Aを介して受けて回転する。ピンチローラ65は、この搬送ローラ64の回転に伴って従動回転する。給紙ローラ62が正回転して用紙Qが給紙トレイ61から用紙搬送路下流に搬送されるとき、搬送ローラ64は、PFモータ81の動力を動力伝達機構60A受けて、図3上段及び中段に示すように、正回転方向とは逆方向に回転(逆回転)する。搬送ローラ64の逆回転方向は、図3上段及び中段において、搬送ローラ64の描写領域周囲に示す太線矢印方向である。
搬送ローラ64の逆回転により、給紙ローラ62から搬送されてきた用紙Qは、図3中段に示すように、ニップ部NPにおいて下流への移動を阻止され、ニップ部NPに突き当てられる。用紙Qは、この突き当てにより斜行補正される。
また、用紙Qは、この突き当てにより、Uターンガイド73に沿って撓んだ状態で、先端がニップ部NP近傍に位置合わせされた状態にされる。本実施例では、このようにして、用紙Qに対するレジスト動作(レジストレーション)が実現される。
突き当てによるレジスト動作が完了すると、PFモータ制御部35の制御によってPFモータ81の回転方向が切り替わることにより、搬送ローラ64は、正回転する。搬送ローラ64の正回転により、用紙Qは、図3下段に示すように、搬送ローラ64とピンチローラ65との間のニップ部NPから取り込まれて、搬送ローラ64とピンチローラ65との間において挟持された状態で用紙搬送路下流に搬送される。
尚、本明細書では、PFモータ81の回転方向の内、給紙ローラ62が正回転する方向(搬送ローラ64が逆回転する方向)を「正回転」方向と表現し、搬送ローラ64が正回転する方向を「負回転」方向と表現する。尚、図3において、給紙ローラ62の正回転する方向と搬送ローラ64の逆回転する方向とが同一である点、及びローラ62,64,65,66,67の回転方向と、PFモータ81の回転方向との間において、「正回転」方向の定義が異なる点に留意されたい。
動力伝達機構60Aは、PFモータ81が正回転するときには、給紙ローラ62及び搬送ローラ64の両者に、PFモータ81の動力を伝達する。一方、PFモータ81が負回転するときには、給紙ローラ62に対して動力を伝達せず、搬送ローラ64に動力を伝達する。本実施例の動力伝達機構60Aは、このようにPFモータ81の回転方向に応じて動力伝達経路を切り替える構成にされる。
また、搬送ローラ64及びピンチローラ65が設置された位置よりも用紙搬送路下流には、用紙Qを支持するプラテン77が設けられている。搬送ローラ64から下流へ搬送される用紙Qは、このプラテン77の支持面に沿って下流に移動する。このプラテン77に支持される用紙Qに、記録ヘッド21がインク液滴を吐出することにより、用紙Qには画像が形成される。
この他、排紙ローラ66及び拍車ローラ67は、図2に示すように、プラテン77の下流において、互いに対向配置されている。排紙ローラ66は、搬送ローラ64と図示しないベルトにて連結されている。つまり、搬送ローラ64が回転することにより、ベルトがその駆動力を排紙ローラ66に伝達して排紙ローラ66が回転する。また、拍車ローラ67は、この排紙ローラ66に対して従動回転する。
プラテン77に沿って下流に搬送された用紙Qは、排紙ローラ66と拍車ローラ67との間に挟持されて、排紙ローラ66の回転により更に下流に搬送される。その後、用紙Qは、排紙トレイ(図示せず)に排出される。
また、用紙搬送機構60における用紙Qの搬送状態を観測するためのロータリエンコーダ85は、PFモータ81から搬送ローラ64までの動力伝達経路又は搬送ローラ64の同軸上に設置されることで、PFモータ81又は搬送ローラ64の回転量を計測可能な構成にされる。
具体的に、ロータリエンコーダ85は、インクリメンタル型のロータリエンコーダとして構成される。このロータリエンコーダ85からは、PFモータ81又は搬送ローラ64の回転に応じたパルス信号(エンコーダ信号)が出力され、その出力信号は、計測回路87に入力される。
計測回路87は、ロータリエンコーダ85から入力されるエンコーダ信号に基づいて、PFモータ81の回転量及び回転速度を計測し、回転量及び回転速度についての計測値を、PFモータ制御部35に入力する。
尚、本実施例のプリンタ装置1においては、PFモータ81からの動力が伝達される状態で、PFモータ81、搬送ローラ64、及び、給紙ローラ62の回転量には比例関係が成立する。このため、本実施例では、計測回路87が、ロータリエンコーダ85の設置位置に依らず、PFモータ81の回転量及び回転速度を計測するものとして、話を進める。
PFモータ制御部35は、この計測回路87から得られるPFモータ81の回転量及び回転速度に基づく、PFモータ81に対する閉ループ制御又は開ループ制御により、給紙ローラ62、搬送ローラ64及び排紙ローラ66による用紙Qの搬送制御を実現する。本実施例のプリンタ装置1によれば、PFモータ81に対する制御が、必要に応じて、閉ループ制御から開ループ制御に切り替えられる。このような特徴を有する制御の手順、及び、この制御を実現するためのプリンタ装置1の構成について、以下では、段階的に説明する。
[印刷制御処理]
PC3から印刷命令及び印刷対象データを受信すると、CPU11が実行する印刷制御処理の詳細を、図4を用いて最初に説明する。CPU11は、給紙トレイ61から送り出された用紙Qに画像を形成する場合、図4に示す印刷制御処理を開始する。印刷対象データが用紙複数枚分のデータである場合、CPU11は、用紙一枚毎に、この印刷制御処理を実行する。
印刷制御処理を開始すると、CPU11は、PFモータ制御部35に対し、給紙制御処理を実行するように指令入力する(S110)。給紙制御処理は、PFモータ81を介して給紙ローラ62及び搬送ローラ64の回転を制御し、これによって用紙Qの一枚を、給紙トレイ61から取り出してニップ部NPに突き当てるように搬送する処理のことである。この処理により、搬送対象の用紙Qは斜行補正され、ニップ部NPに位置合わせされる。
CPU11は、この指令入力後、給紙制御処理が終了するまで待機する(S120)。そして、給紙制御処理が終了すると(S120でYes)、S130に移行する。
S130において、CPU11は、PFモータ制御部35に、頭出し制御処理を実行するように指令入力する。頭出し制御処理は、PFモータ81を介して搬送ローラ64の回転を制御し、これによって用紙Qをニップ部NPから用紙搬送路の下流へと搬送して、用紙Qの頭出しを実現する処理である。周知のように、頭出しは、用紙Qにおける画像形成対象領域の始点を、記録ヘッド21によるインク液滴吐出位置(画像形成位置)に配置するように、用紙Qを搬送する動作のことである。
用紙Qを高い位置精度で頭出しできるか否かは、用紙Qに形成される画像の品質に影響を与える。頭出し前に用紙Qの位置合わせ(レジスト動作)を行うのは、用紙Qを高い位置精度で頭出しできるようにするためである。
S130では、指令入力に伴う動作として、PFモータ制御部35に対し、頭出しに必要なPFモータ81の回転量(即ち「頭出し量」)を設定する動作を行う。
CPU11は、S130での処理を終えると、PFモータ制御部35による頭出し制御処理が終了するまで待機する(S140)。そして、頭出し制御処理が終了すると(S140でYes)、1パス分の画像形成処理を実行する(S150)。
ここで言う1パス分の画像形成処理は、ヘッド制御部20及びCRモータ制御部31に指令入力して、キャリッジ41を、現在位置に対応するキャリッジ搬送路の折返し地点から主走査方向下流の折返し地点まで片道分(1パス分)搬送する一方、キャリッジ41が上方を通過する用紙Qの領域(1パス分の領域)に、記録ヘッド21がインク液滴を吐出して画像を形成する処理のことである。この画像形成処理により、用紙Qには、上記1パス分の領域である副走査方向所定幅の領域において主走査方向にライン状の画像(ライン画像)が形成される。
また、1パス分の画像形成処理が終了すると、CPU11は、S160に移行して、1パス分の用紙搬送処理を実行する。ここで言う1パス分の用紙搬送処理は、CPU11がPFモータ制御部35に指令入力して、上記1パス分の画像形成処理において用紙Qに形成されたライン画像の副走査方向の幅(上記所定幅)に対応する距離、用紙Qを副走査方向下流に搬送する処理のことである。この指令入力によりPFモータ制御部35は、PFモータ81を介して搬送ローラ64の回転を制御し、用紙Qが上記距離搬送される量だけ搬送ローラ64を回転させる。これにより、用紙Qは1パス分下流に搬送される。
CPU11は、このような1パス分の画像形成処理と1パス分の用紙搬送処理を交互に繰り返し実行して、用紙Qの画像形成対象領域全体に画像形成を行う(S150,S160,S170)。そして、画像形成対象領域全体に対する画像形成が完了すると(S170でYes)、PFモータ制御部35に対する指令入力によって、PFモータ制御部35に、用紙Qが排紙トレイに排出されるようにPFモータ81を制御させる(S180)。
そして、用紙Qの排出が終了すると(S190でYes)、当該印刷制御処理を終了する。本実施例のプリンタ装置1では、このような内容の印刷制御処理を実行する。続いて、PFモータ制御部35がCPU11からの指令(S110)に従って実行する給紙制御処理の詳細を、図5を用いて説明する。
[給紙制御処理]
給紙制御処理を開始すると、PFモータ制御部35は、まずPFモータ81に対する閉ループ制御を開始する。PFモータ制御部35は、この閉ループ制御の開始により、給紙ローラ62が正回転し、この回転によって用紙Qが給紙トレイ61から一枚に分離されて用紙搬送路下流に搬送されるような用紙Qの搬送制御を実現する(S210)。
具体的に、S210では、PFモータ制御部35は、計測回路87から得られるPFモータ81の回転量の計測値である回転位置Xと、この回転位置Xについての目標値である目標位置Xrとの偏差E=Xr−Xを算出する。この回転位置Xは、給紙制御処理開始直前のPFモータ81の回転位置を原点(X=0)とするものであり、この原点からの回転量に対応する。この回転位置Xは、PFモータ81が正回転方向に回転すると、正方向に増加する値として定義される。
更に、S210では、PFモータ制御部35は、偏差Eに対応した電流指令値Uを算出する。具体的には、偏差Eをゼロに抑える方向の電流指令値Uを算出する。電流指令値Uの算出には、例えば、PID制御器(比例積分微分制御器)が用いられる。PFモータ制御部35は、この電流指令値Uに対応するデューティー比のPWM信号を、駆動回路83に入力することにより、電流指令値Uに対応する電流をPFモータ81に入力する。これによりPFモータ81を負荷に応じた出力で正回転させる。
PFモータ制御部35は、これら手順の繰り返しによって、PFモータ81に対する閉ループ制御としての位置制御を、給紙トレイ61から取り出された用紙Qの先端がセンサ89の設置位置を通過するまで、継続的に実行する(S210,S220)。
即ち、PFモータ制御部35は、上記閉ループ制御により、PFモータ81の回転位置Xが、目標位置軌跡に追従するように、PFモータ81を正回転させ、給紙ローラ62を正回転させる。目標位置軌跡は、各時点(時間T)での目標位置Xrの軌跡のことである。目標位置軌跡の詳細については、図6を用いて後述する。
PFモータ制御部35は、用紙Qの先頭がセンサ89の設置位置を通過することで、センサ89からの出力信号において立下りエッジを検出すると(S220でYes)、給紙制御処理でのモータ制御を終了する回転位置Xである終了位置X1を設定する(S230)。
用紙Qの先端がセンサ89の設置位置を通過すると、センサ89からの出力信号(センサ信号)はハイ信号からロウ信号に切り替わる。ここで言う立下りエッジは、この用紙Qの通過に伴うハイ信号からロウ信号への立下りエッジのことである。PFモータ制御部35は、この立下りエッジを検出することにより、用紙Qの通過を検出する(S220)。
また、S230では、PFモータ制御部35は、計測回路87から得られる現在の回転位置Xに、所定のマージン量δXを加算した値を、終了位置X1=X+δXに設定する。上記立下りエッジが現れる時点での用紙Qの位置から、その用紙Qの先頭がニップ部NPに到達するまでのPFモータ81の回転量Dは、用紙Qと給紙ローラ62との間に滑りがない場合、一定に定まる。用紙Qと給紙ローラ62との滑りを考慮してマージン量δXは、この回転量Dよりも一定量δD大きい量に定められる。
即ち、S230では、給紙制御処理によって、用紙Qの先頭がニップ部NPに到達するまでに必要なPFモータ81の回転量(又は回転位置)X+Dよりも所定量多い量X+D+δD=X+δX、PFモータ81が回転し、用紙Qが上記回転量(又は回転位置)X+δX分に対応する距離分搬送されるように、PFモータ制御部35は、終了位置X1を設定する。
その後、PFモータ制御部35は、PFモータ81に対する制御を、開ループ制御に切り替える。そして、PFモータ制御部35は、この開ループ制御を、計測回路87から得られる回転位置Xが終了位置X1を超えるまで繰り返し実行する(S240,S250)。
具体的に、開ループ制御では、PFモータ制御部35は、予め定められた一定の電流指令値U1に対応するデューティー比のPWM信号を、駆動回路83に入力することにより、電流指令値U1に対応する一定電流をPFモータ81に入力する。即ち、開ループ制御では、PFモータ81への入力電流を固定値に保持するように、PFモータ81の制御を行う。
この電流指令値U1は、PFモータ81に入力可能な電流の上限値を基準に、設計者によって定められる。例えば、電流指令値U1は、PFモータ81に入力可能な電流の上限値又はその近くに設定される。このような電流指令値U1の設定によって、開ループ制御では、PFモータ81が上限又は上限近くの出力で給紙ローラ62を駆動し、用紙Qを搬送する。
そして、計測回路87から得られる回転位置Xが終了位置X1を超えると(S240でYes)、PFモータ制御部35は、当該給紙制御処理を終了する。尚、給紙制御処理の終了は、ただちにCPU11に伝えられる。
図6には、給紙制御処理において用いられる目標位置軌跡等を示す。図6の1段目(最上段)は、横軸を時間T、縦軸を目標位置Xrとするグラフである。このグラフには、給紙制御処理における閉ループ制御の実行時(S210,S220)において用いられる目標位置軌跡の概略を実線で示す。
尚、本実施例においては、PFモータ81の制御が開ループ制御に切り替えられる時点以降の目標位置軌跡については、不要である。但し、図6の1段目には、従来のように仮に閉ループ制御が継続される場合の目標位置軌跡を参考のために破線で表す。
後述する第四実施例及び第五実施例では、閉ループ制御から開ループ制御への切替が行われない場合もある。これらの実施例においては、閉ループ制御から開ループ制御への切替が行われない場合、実線に加えて破線で示す目標位置軌跡に従う閉ループ制御が行われる。
この目標位置軌跡は、給紙トレイ61から取り出された用紙Qの先端がニップ部NPに到達し、この状態から上記レジスト動作のためにPFモータ81が更に所定量δD回転し、その後に、PFモータ81の回転が停止して給紙ローラ62の回転が停止するような軌跡に設定される。
また、図6の2段目は、横軸を時間T、縦軸を目標速度Vrとするグラフである。このグラフにおいては、上記目標位置軌跡の微分である目標速度軌跡の概略を実線で示す。また、目標位置軌跡の破線部分に対応する目標速度軌跡を、このグラフにおいても同じく破線で示す。この図からも理解できるように、目標位置軌跡は、PFモータ81及び給紙ローラ62が制御開始時点から徐々に加速回転し、その後定速回転するように設定される。
この他、図6の3段目は、横軸を時間T、縦軸を電流指令値Uとするグラフである。このグラフには、上記目標位置軌跡に従う閉ループ制御が行われた際に算出される電流指令値Uの例を、破線により示す。また、このグラフには、開ループ制御が行われている期間の電流指令値Uを実線で表す。
更に、図6の4段目(最下段)は、センサ89からの出力信号の時間変化を、横軸を時間Tとして表す。また、図6の各グラフにおいては、用紙Qの先端がセンサ89の設置位置を通過して、センサ89からの出力信号に立下りエッジが現れる時点を、時間T1で表し、給紙制御処理の開始時点を時間T0で表し、終了時点を時間T2で表す。
図6最下段に示すグラフと図6の他のグラフとを比較すれば理解できるように、本実施例のPFモータ制御部35は、用紙Qの先端がセンサ89の設置位置を通過することによってセンサ89からの出力信号に立下りエッジが現れてから、PFモータ81の回転位置が終了位置X1に到達するまで、給紙制御処理の一部として開ループ制御を実行する。
この動作により、PFモータ制御部35は、給紙ローラ62を正回転させ、搬送ローラ64を逆回転させた状態で、用紙Qをニップ部NPに突き当て、図3中段に示すように、用紙QをUターンガイド73に沿って撓ませた状態で、用紙Qの先端をニップ部NPに精度良く位置合わせする。ここで、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替える理由について説明する。
本実施例の用紙搬送路は、湾曲領域R1を備えた構成にされるが、プリンタ装置1を小型にすると、この湾曲領域R1での曲率が上昇する。そして、曲率が大きくなると、用紙Qが曲げられた状態から回復しようとする際に生じる復元力も大きくなる。すると、用紙QからUターンガイド73に作用する力が大きくなり、つまり用紙Qの搬送抵抗が大きくなる。よって、曲率の増大を伴うプリンタ装置1の小型化は、用紙搬送に際してPFモータ81に作用する負荷が増大する。つまり、曲率が大きいプリンタ装置1においては、PFモータ81が出力する力が、曲率が小さい場合のPFモータ81が出力する力に対して、相対的に大きい力でないと用紙Qを搬送できない。
本実施例によれば、用紙Qの先端が湾曲領域R1を抜けるところで、用紙搬送路が(例えば手差しトレイからの搬送経路R2との合流によって)開放された空間を有している。このため、湾曲領域R1の曲率が大きい場合には、用紙Qの先端が湾曲領域R1を抜けたところで、PFモータ81に作用する負荷が大きく低下する。そして、このような負荷の大幅な減少は、閉ループ制御により演算される電流指令値Uの振動を招く。
即ち、湾曲領域R1内を用紙Qが移動している際にPFモータ81に作用する負荷が大きい場合には、図6の1段目において点線矢印で示すように、PFモータ81の回転位置Xが目標位置Xrとは乖離するような現象が生じうる。このような現象が生じた場合には、電流指令値Uも上昇する(図6の3段目点線矢印参照)。
一方、湾曲領域R1を用紙Qが抜けたところで、急激に負荷が減少したと仮定する。この場合には、PFモータ81に対しては、これまでの閉ループ制御によって大きな電流が入力されていることから、PFモータ81においては必要以上の回転が生じる結果となり、計測回路87から得られる回転位置Xが目標位置Xrよりも大きくなってしまうような現象(オーバーシュート)が生じる。
そして、このような現象が生じると、偏差Eを抑える閉ループ制御によって電流指令値U及びPFモータ81の入力電流が急激に下げられる。そして、PFモータ81への入力電流が必要以上に低下した状態では、PFモータ81の出力が、用紙Qの搬送方向反対側に作用する反力を下回る結果となり、搬送中の用紙Qが停止してしまう。
このように搬送途中において用紙Qが停止してしまうと、反力に含まれる摩擦力が動摩擦力から静止摩擦力に変化し、これによって用紙Qを搬送するのに必要な力が大きくなる。そして、PFモータ81として、出力の低い小型モータを用いて用紙Qの搬送制御を行うケースでは、反力以上の力を発することができず、停止した状態の用紙Qを再搬送することができなってしまう。
そこで、本実施例では、このような湾曲領域R1の出口周辺での急激な負荷変動によって、PFモータ81への入力電流が著しく低下し、用紙Qが停止してしまわないように、センサ89を用紙Qの先端が通過した時点で、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替える。
このような制御によれば、急激な負荷減少を原因とするPFモータ81への入力電流の減少が原因で、搬送中の用紙Qが停止してしまうのを抑えることができる。従って、高い曲率を示す湾曲領域R1を有するような負荷変動の大きい用紙搬送路に沿って給紙トレイ61から用紙Qを搬送する際に、小型モータを用いて適切に用紙Qを下流に搬送することができる。
ちなみに、給紙トレイ61からの用紙Qの搬送初期において、開ループ制御を実行せずに、閉ループ制御を実行する理由は、次の通りである。即ち、開ループ制御では、PFモータ81に対する入力電流の調整を負荷に応じて行うことができず、用紙Qの重送等が生じやすいためである。
本実施例によれば、アーム63が、下端部に給紙ローラ62を回転可能に保持し、上端部に回動軸Oを有する。このような構成によれば、図2点線矢印に示す方向に給紙ローラ62が回転して、給紙ローラ62から用紙Qに対し用紙搬送路下流への力が作用する際、図2太実線矢印で示すように、用紙Qから給紙ローラ62に反作用の力が働く。すると、この反作用の分力によってアーム63が回動軸Oを中心として下方に回動する。つまり、給紙ローラ62からは、反作用の力が働いたアーム63の回動によって、給紙トレイ61上の用紙群に対しての加圧が生じる。
従って、給紙トレイ61からの用紙Qの取り出し時に、PFモータ81への入力電流が負荷に対応する適値よりも必要以上に大きいと、上記反作用により用紙群に作用する圧力が大きくなる。そして、このような高い圧力が用紙の重送等を生じさせる原因となる。このような理由から、本実施例では、給紙トレイ61からの用紙Qの搬送初期においては、開ループ制御を実行せずに、閉ループ制御を実行しているのである。
[頭出し制御処理]
続いて、PFモータ制御部35がCPU11からの指令(S130)に従って実行する頭出し制御処理の詳細を、図7を用いて説明する。この頭出し制御処理は、給紙制御処理の後、CPU11からの指令に基づき、ただちに実行される。
頭出し制御処理を開始すると、PFモータ制御部35は、PFモータ81の回転方向を給紙制御処理時の正回転方向から負回転方向に切り替えて、PFモータ81に対する開ループ制御を実行する。これによって、搬送ローラ64を正回転させて、ニップ部NPからの用紙Qの取込を実現する(S310)。
本実施例では、電流指令値Uが正値であるとき、PFモータ81には、PFモータ81を正回転させる方向の電流が入力され、電流指令値Uが負値であるとき、PFモータ81には、PFモータ81を負回転させる方向の電流が入力される。本実施例のPFモータ81の回転方向を正回転方向から負回転方向に切り替える動作は、電流指令値Uを負値に切り替える動作により実現される。
この開ループ制御では、給紙制御処理で用いた電流指令値U1(絶対値)よりも小さい電流指令値U2(絶対値)を用いる。即ち、S310では、電流指令値U2に対応するデューティー比のPWM信号を、駆動回路83に入力することにより、PFモータ81への入力電流を電流指令値U2に対応する固定値に保持するように、PFモータ81の制御を行う。
この電流指令値U2については、設計者が任意で定めることができる。但し、頭出し制御処理において電流指令値U2(絶対値)を電流指令値U1(絶対値)よりも小さくするのは、PFモータ81に入力可能な電流の上限値付近に設定される電流指令値U1では、出力が高すぎて、これを頭出し制御に用いると、用紙Qのニップ部NPからの取込時に搬送ローラ64が用紙Qに対してスリップしてしまう可能性があるためである。設計者は、スリップが生じないように電流指令値U2を定めるのが好ましい。
PFモータ制御部35は、このような電流指令値U2を用いた開ループ制御を、閉ループ制御開始条件が満足されるまで繰り返し実行する(S310,S320)。そして、閉ループ制御開始条件が満足されると(S320でYes)、PFモータ81に対する制御を、開ループ制御から閉ループ制御に切り替える。
閉ループ制御開始条件は、頭出し制御処理によって実現されるべきPFモータ81の回転量(頭出し量)Z1よりも、PFモータ81の減速及び停止に必要な量手前の回転位置に、閉ループ制御開始位置Z0を設定することにより定められる。
即ち、PFモータ制御部35は、計測回路87から得られるPFモータ81の回転位置Zが閉ループ制御開始位置Z0を超えるまでは、開ループ制御を実行し、この回転位置Zが閉ループ制御開始位置Z0を超えると、閉ループ制御開始条件が満足されたと判断する。
尚、ここで用いる回転位置Zは、頭出し制御処理開始直前のPFモータ81の回転位置を原点(Z=0)とするものであり、この原点からの回転量に対応する。PFモータ81の回転方向が給紙制御処理と頭出し制御処理との間では異なるが、回転位置Zは、PFモータ81が負回転方向に回転すると、正方向に増加する値として定義される。
PFモータ制御部35は、計測回路87から得られるPFモータ81の回転位置Zが閉ループ制御開始位置Z0を超えることで、閉ループ制御開始条件が満足されたと判断すると(S320でYes)、目標位置軌跡に従ってPFモータ81が回転するように、PFモータ81に対する閉ループ制御を実行し(S340)、高精度に用紙Qを頭出しする。
この頭出し制御処理で用いられる目標位置軌跡は、図8上段に示す通りである。この目標位置軌跡は、閉ループ制御への切替時点を基準とした各時点(時間T)での回転位置Zの目標値である目標位置Zrを表す。切替時点での目標位置Zrは、例えば、閉ループ制御開始位置Z0に設定される。また、頭出し制御終了時点での目標位置Zrは、頭出し量Z1に対応する回転位置Z1に設定される。
電流指令値Uは、開ループ制御において、一定値(電流指令値U2)に保持されるが、閉ループ制御への切替時点からは、図8下段において破線で示すように負荷に応じた値に調整される。尚、図8下段に示すグラフは、縦軸上方向を、電流指令値Uの負方向に設定したものである。図8における各グラフにおいては、頭出し制御処理の開始時点を時間T2で表し、終了時点を時間T4で表す。また、閉ループ制御への切替時点を、時間T3で表す。
PFモータ制御部35は、この目標位置軌跡に従う閉ループ制御を、PFモータ81の回転位置Zが位置Z1に到達するまで実行し(S330,S340)、PFモータ81の回転位置Zが位置Z1に到達すると(S340でYes)、頭出し制御処理を終了する。
ここで、PFモータ81に対する制御を、開ループ制御から閉ループ制御に切り替える理由について説明する。
レジスト動作では、上述のように電流指令値U1は、PFモータ81に入力可能な電流の上限値又はその近くに設定される値であるため、用紙Qには、給紙ローラ62から大きな力が作用する。一方で、レジスト動作では搬送ローラ64は逆回転するため、用紙搬送路のUターンガイド73が配置される領域において、用紙Qが撓む。つまり、用紙Qは、給紙ローラ62によって大きな力で用紙搬送路下流に押されて撓むので、レジスト動作完了時には、用紙Qは大きな復元力を有する。この復元力は、用紙搬送路の曲率を大きくした場合や、用紙Qが光沢紙等の厚紙である場合に、より大きくなる。
用紙Qが、大きな復元力を有する状態で、PFモータ制御部35が搬送ローラ64を正回転させて頭出し制御処理を開始すると、用紙Qが有する復元力が、搬送方向に解放される。ここで、頭出し制御処理の開始を、閉ループ制御で実行すると、PFモータ81においては必要以上の回転が生じるため、回転位置Zが、目標位置Zrよりも大きくなってしまう。そして、このような現象が生じると、偏差Eを抑える閉ループ制御によってPFモータ81への入力電流が必要以上に低下してしまう。つまり、搬送中の用紙Qが停止してしまう。次に、用紙Qが停止すると、回転位置Zが目標位置Zrよりも下回るため、偏差Eを抑える閉ループ制御によってPFモータ81への入力電流が必要以上に上昇してしまう。つまり、頭出し制御処理を閉ループ制御で実現しようとすると、電流指令値Uが振動してしまい、高精度に用紙Qを頭出しできない。
また、用紙Qが大きな復元力を有する状態で、レジスト動作を完了すると、以下の現象が発生する場合もある。用紙Qは、給紙ローラ62によって大きな力で押されているため、ニップ部NPに過大に押し込まれる。すると、レジスト動作を完了すると、用紙Qの復元力により、ニップ部NPから微少量だけ用紙Qの先端が上流に移動する場合がある。このとき、微少量移動する用紙Qとの摩擦によって搬送ローラ64が逆回転してしまう。これは、用紙Qが普通紙よりも摩擦抵抗が大きい光沢紙であったり、厚紙であったりする場合に、発生する。
そして、頭出し制御処理の初期段階において、PFモータ81の回転位置Zが増加しない期間が存在する。すると、頭出し制御処理の開始を閉ループ制御で実行すると、回転位置Zが目標位置Zrよりも下回るため、偏差Eを抑える閉ループ制御によってPFモータ81への入力電流が必要以上に上昇してしまう。その後、やがて用紙Qが急進することで、回転位置Zが目標位置Zrよりも大きくなるため、入力電流が必要以上に低下してしまう。つまり、頭出し制御処理を閉ループ制御で実現しようとすると、電流指令値Uが振動してしまい、高精度に用紙Qを頭出しできない。
上記のように、頭出し制御処理の開始を閉ループ制御で実行すると、電流指令値Uが振動してしまい、高精度に用紙Qを頭出しできないのである。そこで、本実施例では、上記のように用紙Qの復元力に起因して電流指令値Uが振動することによる用紙Qの搬送状態を安定化するために、頭出し制御処理の開始はPFモータ81を開ループ制御で実行するのである。このような制御によれば、電流指令値Uが振動することなく、つまり閉ループ制御と比較して、用紙Qの搬送状態が安定化し、高精度の頭出しを達成できる。
以上、本実施例のプリンタ装置1について説明したが、本実施例によれば、給紙トレイ61からの用紙Qの搬送初期には、閉ループ制御を実行する。従って、給紙トレイ61からの用紙Qの重送を抑えて、適切に給紙トレイ61からの用紙Qの搬送制御を実現することができる。
また、本実施例によれば、用紙Qの先端が湾曲領域R1の下流側端部に位置するセンサ89を通過した時点からは、PFモータ81に対して開ループ制御を実行する。従って、開ループ制御への切替を行わずに閉ループ制御を継続した場合のように、湾曲領域R1の下流側端部周辺で急激な負荷減少が生じ、これを原因としてPFモータ81への入力電流が急激に減少することで、搬送中の用紙Qが反力に負けて停止してしまうのを抑えることができる。
即ち、本実施例によれば、湾曲領域R1の下流側端部周辺で急激な負荷減少が生じても、搬送中の用紙Qが停止してしまうのを抑えて、適切に、用紙Qのニップ部NPへの位置合わせ(レジスト動作)を行うことができる。
また、本実施例によれば、頭出し制御処理の開始時には、開ループ制御による用紙Qの高速搬送を実現し、頭出し制御処理の後期に、開ループ制御を閉ループ制御に切り替えて、用紙Qの正確な頭出しを実現する。従って、本実施例によれば、小型で高性能なプリンタ装置1を製造することができる。
ところで、以上には、PFモータ81の回転位置Zが閉ループ制御開始位置Z0に到達することで、頭出し制御処理による用紙Qの残り搬送量が所定搬送量に到達すると、PFモータ81の制御を、閉ループ制御に切り替える例について述べた。但し、S320における閉ループ制御開始条件が満足されたか否かの判断は、次の判断により実現されてもよい。
即ち、PFモータ制御部35は、頭出し制御処理の開始からPFモータ81が所定量回転すると(用紙Qが所定量搬送されると)、閉ループ制御開始条件が満足されたと判断して(S320でYes)、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御に切り替える(S330)構成にされてもよい。
この他、PFモータ制御部35は、頭出し制御処理の開始から所定時間が経過すると、閉ループ制御開始条件が満足されたと判断して(S320でYes)、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御に切り替える(S330)構成にされてもよい。
ここでの所定量や所定時間は、上述した閉ループ制御開始位置Z0で閉ループ制御が開始される例と同等のタイミング又はそれより早いタイミングで、閉ループ制御が開始されるような量や時間に定めることができる。開ループ制御から閉ループ制御に切り替える際の位置Z0、上記所定量及び所定時間は、上述のように頭出し制御処理の開始後の用紙Qの復元力による不安定状態を回避できるように、設計段階で適宜設計者によって定められる。
また、閉ループ制御−開ループ制御間の切替は、閉ループ制御系及び開ループ制御系による電流指令値Uの演算を並列に行う一方、PWM信号に変換する対象を、閉ループ制御系及び開ループ制御系によって演算された電流指令値Uのうちの一つに選択することによっても、実現できる。
即ち、PFモータ制御部35は、図9に示すように、閉ループ制御系及び開ループ制御系によって演算された電流指令値Uのうちの一つを選択的に、PWM信号生成部358に入力する選択部351を備えた構成にされてもよい。
図9に示す例によれば、PFモータ制御部35は、固定の電流指令値U1,U2を選択部351に入力する固定値入力部352を、開ループ制御系として備える。また、閉ループ制御系として、目標位置入力部354と偏差演算部355と電流指令値演算部356とを備える。この閉ループ制御系によれば、偏差演算部355が、目標位置入力部354から入力される目標位置Xrと計測回路87から入力される回転位置Xとの偏差E=Xr−Xを算出し、これを電流指令値演算部356に入力する。
電流指令値演算部356は、偏差演算部355から入力された偏差Eを所定の伝達関数に入力して偏差Eをゼロに抑える方向の電流指令値Uを算出し、これを選択部351に入力する。選択部351は、固定値入力部352及び電流指令値演算部356の両者から入力される電流指令値Uの一方を選択的に、PWM信号生成部358に入力する。PWM信号生成部358は、この入力された電流指令値Uに対応するデューティー比のPWM信号を生成して、これを駆動回路83に入力する。
このようなプリンタ装置1の構成によっても、上述した実施例と同様の効果を奏することが可能である。
[第二実施例]
続いて、第二実施例のプリンタ装置1について説明する。但し、第二実施例のプリンタ装置1は、湾曲領域R1の上流側端部にセンサ91(図2参照)が設けられていること、及び、給紙制御処理の内容が第一実施例とは異なることを除けば、第一実施例のプリンタ装置1と同一構成である。従って、以下では、第二実施例のプリンタ装置1に関する説明として、第一実施例とは異なる構成を選択的に説明する。
第一実施例では、所謂レジストセンサとしてのセンサ89による用紙先端の検知を契機に、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替えた。このような制御の切替を行う理由である急激な負荷変動は、用紙Qが湾曲領域R1に進入し、PFモータ81に対する負荷が上昇することを契機に生じるものである。
また、給紙制御処理による用紙搬送過程の初期において閉ループ制御を行うのは、給紙トレイ61からの用紙Qの取り出しを適切に行うためである。用紙Qの先端が分離バンク71を下流に通過して、給紙トレイ61が収容する他の用紙群から用紙Qの分離が完了した後には、閉ループ制御ではなく開ループ制御を行っても問題ない。
この他、急激な負荷変動は、用紙Qのスリップなどを一つの原因とする。例えば給紙ローラ62に対して用紙Qがスリップすると負荷が急激に減少する。一方、湾曲領域R1における用紙Qの移動ベクトルの水平方向成分が反転する地点周辺では、用紙Qを撓ませるのに必要な力が急激に上昇し、負荷が上昇する。従って、急激な負荷変動は、用紙Qの先端が分離バンク71を通過した時点や、湾曲領域R1における用紙Qの移動ベクトルが垂直上向きとなる地点周辺でも、用紙Qの厚みや湾曲領域R1の曲率によっては、生じ得る。
そこで、本実施例では、用紙Qの先端が通過したことを検知可能なセンサ91(光学センサ等)を、湾曲領域R1の上流側端部に別途取り付けて、湾曲領域R1の上流側端部を用紙Qの先端が通過したことを契機に、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替えるようにしている。図2には、このセンサ91を点線により示す。また、センサ91による用紙先端の検知位置を、一点鎖線矢印により示す。
具体的に、本実施例のPFモータ制御部35は、CPU11からの指令(S110)に従って、図5に代えて図10に示す給紙制御処理を実行する。この給紙制御処理を開始すると、PFモータ制御部35は、第一実施例のS210と同様に、PFモータ81に対する閉ループ制御を実行し、これによって、給紙ローラ62が正回転し、この回転によって用紙Qが給紙トレイ61から一枚に分離されて用紙搬送路下流に搬送されるような用紙Qの搬送制御を実現する(S410)。
即ち、PFモータ制御部35は、偏差Eに基づく電流指令値Uの算出、この電流指令値Uに基づくPWM信号の出力を、用紙Qが給紙トレイ61から取り出されて用紙Qの先端が湾曲領域R1に進入しセンサ91の設置位置を通過するまで、継続的に実行する(S410,S420)。
そして、センサ91の出力信号に基づいて、PFモータ制御部35は、用紙Qの先頭がセンサ91の設置位置を通過したと判断すると(S420でYes)、所定のレジスト終了条件が満足されるまで、PFモータ81に対する開ループ制御を行う(S440,S450)。
この開ループ制御では、S250での処理と同様、PFモータ制御部35は、電流指令値U1に対応するPWM信号を出力することで、PFモータ81への入力電流を固定値に保持するように、PFモータ81の制御を行う。そして、所定のレジスト終了条件が満足されると(S440でYes)、当該給紙制御処理を終了する。
尚、レジスト終了条件としては、第一実施例と同じものを採用することができる。即ち、PFモータ制御部35は、用紙Qの先端がセンサ89の設置位置を通過した時点で、この時点での回転位置Xに所定のマージン量δXを加算して、終了位置X1=X+δXを設定し、開ループ制御を、計測回路87から得られる回転位置Xが終了位置X1を超えるまで繰り返し実行する構成にすることができる(S440,S450)。PFモータ制御部35は、計測回路87から得られる回転位置Xが終了位置X1を超えると、レジスト終了条件が満足されたと判断して(S440でYes)、給紙制御処理を終了すればよい。
この他、レジスト終了条件としては、次のような条件を設定してもよい。即ち、PFモータ制御部35は、用紙Qが搬送ローラ64(ニップ部NP)に到達した後、PFモータ81への入力電流の積分値が予め上限値に到達するまで、開ループ制御を繰り返し実行し、PFモータ81への入力電流の積分値が予め上限値に到達すると、レジスト終了条件が満足されたと判断して(S440でYes)、給紙制御処理を終了する構成にすることができる。
上記PFモータ81への入力電流の積分値は、例えば、計測回路87から得られる回転位置Xに基づき、用紙Qがニップ部NPに到達したと推定される時点からの電流指令値Uの積分値(累積値)を算出することにより、求めることができる。
以上、第二実施例のプリンタ装置1について説明したが、本実施例のプリンタ装置1によれば、用紙Qが湾曲領域R1に進入した時点以降において急激な負荷変動が生じても、搬送中の用紙Qが停止してしまうのを抑えることができる。即ち、本実施例によれば、用紙搬送路のより広い領域で、搬送中の用紙Qが停止してしまうのを抑えることができ、適切に、用紙Qのニップ部NPへの位置合わせ(レジスト動作)を行うことができる。
[第三実施例]
続いて、第三実施例のプリンタ装置1について説明する。但し、第三実施例のプリンタ装置1は、センサ89,91からの出力信号に依らずに、PFモータ81に対する制御を閉ループ制御から開ループ制御に切り替える点を除けば、上述した実施例のプリンタ装置1と同一構成である。従って、以下では、第三実施例のプリンタ装置1に関する説明として、上記実施例とは異なる構成を選択的に説明する。
第三実施例のPFモータ制御部35は、図5及び図10に示す給紙制御処理に代えて、図11に示す給紙制御処理を実行する。この給紙制御処理を開始すると、PFモータ制御部35は、第一実施例のS210と同様に、PFモータ81に対する閉ループ制御を実行し、これによって、給紙ローラ62が正回転し、この回転によって用紙Qが給紙トレイ61から一枚に分離されて用紙搬送路下流に搬送されるような用紙Qの搬送制御を実現する(S510)。
但し、本実施例のPFモータ制御部35は、偏差Eに基づく電流指令値Uの算出、この電流指令値Uに基づくPWM信号の出力を含む上記閉ループ制御を、計測回路87から得られるPFモータ81の回転位置Xが、所定の切替位置X0に到達するまで実行する。
換言すると、PFモータ制御部35は、計測回路87から得られるPFモータ81の回転位置Xが上記切替位置X0を超えると(S520でYes)、PFモータ81に対する制御を閉ループ制御から開ループ制御に切り替えて、この開ループ制御を、所定のレジスト終了条件が満足されるまで繰り返し実行する(S540,S550)。
切替位置X0は、用紙Qから給紙ローラ62に作用する負荷変動のパターンを基準に、設計者によって予め定められる。具体的に、切替位置X0は、給紙ローラ62の回転によって正常に用紙Qが搬送されている場合に、用紙Qの先頭が湾曲領域R1の上流側端部に進入するような位置や、用紙Qの先頭が湾曲領域R1の下流側端部を通過するような位置に定められ得る。
前者の切替位置X0が設定された場合には、PFモータ制御部35は、第二実施例と同様のタイミングで、PFモータ81の制御を閉ループ制御から開ループ制御に切り替える。一方、後者の切替位置X0が設定された場合には、PFモータ制御部35は、第一実施例と同様のタイミングで、PFモータ81の制御が閉ループ制御から開ループ制御に切り替える。本実施例によれば、このようなPFモータ81の回転量(用紙Qの搬送量)を表す計測回路87の計測値(回転位置X)に基づいた制御の切替が行われる。
また、レジスト終了条件としては、第二実施例と同様の条件を採用することができる。レジスト終了条件が満足されると(S540でYes)、PFモータ制御部35は、当該給紙制御処理を終了する。
以上、第三実施例のプリンタ装置1について説明したが、本実施例のプリンタ装置1によっても、第一実施例及び第二実施例と同様に、急激な負荷変動によって、搬送中の用紙Qが停止してしまうのを抑えることができ、PFモータ81として小型のモータを用いて適切に用紙Qに対するレジスト動作を実現できる。
[第四実施例]
続いて、第四実施例のプリンタ装置1について説明する。但し、第四実施例のプリンタ装置1は、PFモータ制御部35が実行する給紙制御処理及び頭出し制御処理の内容が、上述の実施例と異なる程度である。従って、以下では、第四実施例のプリンタ装置1に関する説明として、PFモータ制御部35が実行する給紙制御処理及び頭出し制御処理の内容を、図12及び図13を用いて選択的に説明する。
本実施例のPFモータ制御部35は、図12に示す給紙制御処理を開始すると、第一実施例のS210と同様に、PFモータ81に対する閉ループ制御を開始し、これによって、給紙ローラ62が正回転し、この回転によって用紙Qが給紙トレイ61から一枚に分離されて用紙搬送路下流に搬送されるような用紙Qの搬送制御を実現する(S610)。
但し、この閉ループ制御の開始後には、計測回路87から得られるPFモータ81の回転位置Xに基づき、用紙Qの先端が分離バンク71を通過したか否かを判断する(S615)。そして、分離バンク71を通過していないと判断した場合には(S615でNo)、S610に移行して、閉ループ制御を継続し、分離バンク71を通過したと判断すると(S615でYes)、S620に移行する。
S620に移行すると、PFモータ制御部35は、回転位置Xの時間微分値として、計測回路87から得られる現在の回転位置Xと、前回の回転位置Xpとの差分の絶対値|X−Xp|を算出する(S620)。ここで言う前回の回転位置Xpとは、用紙Qの先端が分離バンク71を通過した後に周期的に繰り返し行われるS620の内、前回のS620で計測回路87から得られた回転位置Xのことである。各回のS620においては、次回のS620において回転位置Xについての上記時間微分値を算出するために、計測回路87から得られた現在の回転位置Xが記憶される。
S620での処理後、PFモータ制御部35は、この時間微分値が予め定められた閾値を超えているか否かを判断する(S630)。そして、PFモータ制御部35は、時間微分値が閾値以下であると判断すると(S630でNo)、レジスト終了条件が満足されているか否かを判断する(S635)。そして、レジスト終了条件が満足されていないと判断した場合には(S635でNo)、S610に移行する。
このような手順により、PFモータ制御部35は、閉ループ制御を、S620,S630,S635の処理を繰り返し行いながら継続する。尚、レジスト終了条件としては、第二実施例と同様の条件を採用することができる。
一方、PFモータ制御部35は、上記時間微分値が閾値を超えていると判断すると(S630でYes)、S640に移行する。そして、PFモータ制御部35は、PFモータ81に対する制御を閉ループ制御から開ループ制御に切り替えて、S250,S450と同様の開ループ制御を、レジスト終了条件が満足されるまで繰り返し実行する(S640,S650)。このレジスト終了条件としては、S635と同一の条件を採用することができる。
そして、レジスト終了条件が満足されたと判断すると(S635又はS640でYes)、PFモータ制御部35は、当該給紙制御処理を終了する。即ち、本実施例によれば、計測回路87から得られるPFモータ81の回転位置X(計測値)に大きな変動が生じたか否かを上記時間微分値により数値化する。そして、この変動が閾値を超える場合には、この事象を、搬送中の用紙Qが停止する予兆とみなして、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替える。そして、開ループ制御によりレジスト動作を終える。
実際、回転位置Xの変動が大きくなっても閉ループ制御を継続した場合には、この変動が引き金になって、PFモータ81への電流指令値Uに振動が生じ、搬送中の用紙Qが停止する可能性がある。
一方、上記時間微分値が閾値以下であり、搬送中の用紙Qが停止する予兆がみられない場合、PFモータ制御部35は、PFモータ81に対する制御として、閉ループ制御を継続して、レジスト動作を終える。尚、閉ループ制御でレジスト動作を終える場合には、図6上段の実線及び破線で示すような目標位置軌跡に従って、用紙Qの先頭がニップ部NPに到達するまでに必要な搬送量よりも所定量多く用紙Qが搬送されるように、PFモータ81を制御する。
また、PFモータ制御部35は、このような給紙制御処理の終了後、CPU11からの指令に従って、図13に示す頭出し制御処理を開始する。この頭出し制御処理において、PFモータ制御部35は、直前の給紙制御処理を開ループ制御で終了したか否かを判断する(S700)。そして、PFモータ制御部35は、給紙制御処理を開ループ制御で終了したと判断すると、第一実施例におけるS310〜S340での処理と同様の処理を、S710〜S740において実行する。
即ち、PFモータ制御部35は、PFモータ81の開ループ制御により、搬送ローラ64を正回転させて、ニップ部NPからの用紙Qの取込を実現する(S710)。そして、PFモータ制御部35は、閉ループ制御開始条件が満足されると(S720でYes)、PFモータ81に対する制御を、開ループ制御から閉ループ制御に切り替える。そして、PFモータ制御部35は、PFモータ81の回転位置Zが頭出し制御処理の終了位置Z1に到達するまで、PFモータ81に対する閉ループ制御を実行する(S730,S740)。そして、PFモータ制御部35は、PFモータ81の回転位置Zが位置Z1に到達すると(S740でYes)、頭出し制御処理を終了する。
一方、PFモータ制御部35は、給紙制御処理を閉ループ制御で終了したと判断すると、閉ループ制御により、搬送ローラ64を正回転させて、ニップ部NPからの用紙Qの取込を実現する(S730)。そして、PFモータ制御部35は、この閉ループ制御を、PFモータ81の回転位置Zが位置Z1に到達するまで継続する(S730,S740)。そして、PFモータ制御部35は、PFモータ81の回転位置Zが位置Z1に到達すると(S740でYes)、当該頭出し制御処理を終了する。
以上、第四実施例のプリンタ装置1について説明したが、本実施例のプリンタ装置1においても、急激な負荷変動によって、搬送中の用紙Qが停止してしまうのを抑えることができる。
尚、本実施例によれば、S615において用紙Qの先端が分離バンク71を通過したか否かの判断を行ったが、用紙Qの先端が分離バンク71を通過する前において、回転位置Xの時間微分値が閾値を超えることがないのであれば、S615での判断は行わなくてもよい。
[第五実施例]
続いて、第五実施例のプリンタ装置1について説明する。但し、第五実施例のプリンタ装置1は、PFモータ制御部35が実行する給紙制御処理の内容が異なる点を除けば、第四実施例のプリンタ装置1と同一構成である。従って、以下では、第五実施例のプリンタ装置1に関する説明として、第四実施例とは異なる構成を選択的に説明する。
第五実施例のプリンタ装置1におけるPFモータ制御部35は、図14に示す給紙制御処理を実行する。この給紙制御処理を開始すると、PFモータ制御部35は、S210,S610での処理と同様、まず、PFモータ81に対する閉ループ制御により、給紙ローラ62を正回転させて、給紙トレイ61からの用紙Qの分離及び分離された用紙Qの用紙搬送路下流への搬送制御を実現する(S810)。
そして、この閉ループ制御の開始後には、PFモータ制御部35は、当該閉ループ制御により演算される電流指令値Uが、PFモータ81に対して入力可能な電流の上限値を超えているか否かを判断する(S820)。ここで、電流指令値Uが上限値を超えていないと判断すると(S820でNo)、PFモータ制御部35は、S835に移行して、レジスト終了条件が満足されているか否かを判断する。そして、PFモータ制御部35は、レジスト終了条件が満足されていないと判断すると(S835でNo)、S810に移行して、閉ループ制御を継続する。
一方、PFモータ制御部35は、電流指令値Uが上限値を超えていると判断した場合には(S820でYes)、閉ループ制御で用いられている目標位置Xrと、計測回路87から得られる回転位置Xとの偏差E=Xr−Xが閾値を超えているか否かを判断する(S830)。
そして、PFモータ制御部35は、偏差Eが閾値を超えていないと判断した場合には(S830でNo)、S835に移行して、レジスト終了条件が満足されているか否かを判断する。そして、PFモータ制御部35は、レジスト終了条件が満足されていないと判断すると(S835でNo)、S810に移行して、閉ループ制御を継続する。
これに対し、PFモータ制御部35は、電流指令値Uが上限値を超えており、且つ、偏差Eが閾値を超えていると判断すると(S830でYes)、PFモータ制御部35は、S840に移行する。そして、S840以降の処理では、PFモータ制御部35は、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替えて、レジスト終了条件が満足されるまで(S840)、電流指令値Uを、固定値U1とする開ループ制御を継続的に実行する(S850)。
そして、レジスト終了条件が満足されると(S835又はS840でYes)、PFモータ制御部35は、当該給紙制御処理を終了する。負荷が大きく、PFモータ81を最大出力で駆動させても、回転位置Xの目標位置Xrからの乖離が生じるような環境においては、その後に起こる負荷の急激な変動により、搬送中の用紙Qが停止してしまう可能性がある。また、上記乖離が生じるような環境では、もはや閉ループ制御が意味をなさない。
このような理由から、本実施例では、電流指令値Uが上限値を超えた状態にあり、回転位置Xの目標位置Xrからの乖離が一定程度生じた時点で、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替える。そして、開ループ制御によりレジスト動作を終える。
一方、このような事象が生じない場合には、PFモータ81に対する制御として、閉ループ制御を継続して、レジスト動作を終える。そして、このレジスト動作の終了後には、CPU11からの指令入力に従って、第四実施例と同様の頭出し制御処理を実行する(図13参照)。
以上、第五実施例のプリンタ装置1について説明したが、本実施例のプリンタ装置1についても、急激な負荷変動によって、搬送中の用紙Qが停止してしまうのを抑えることができるといった点で、上述した実施例のプリンタ装置1と同様の効果を奏する。
尚、本実施例によれば、理論上、用紙Qの先端が分離バンク71を通過する前においても、PFモータ81に対する制御が閉ループ制御から開ループ制御に切り替わる可能性がある。従って、第四実施例と同様に、S820以降の処理については、用紙Qの先端が分離バンク71を通過することを条件に実行するように、給紙制御処理は、構成されてもよい。
また、本実施例によれば、電流指令値Uが上限値を超え、且つ、偏差Eが閾値を超えたことを条件に、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替えるようにしたが、用紙Qの先端が分離バンク71を通過し、且つ、偏差Eが閾値を超えたことを条件に、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替えるようにしてもよい。即ち、S820での判断を、用紙Qの先端が分離バンク71を通過したか否かの判断に置き換えてもよい。
また、S830での判断は、偏差Eの絶対値が閾値を超えたか否かの判断に置き換えてもよい。即ち、PFモータ制御部35は、用紙Qの先端が分離バンク71を通過し、且つ、偏差Eの絶対値が閾値を超えたことを条件に、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替える構成にされてもよい。この他、S830での判断は、計測された回転位置Xが目標位置Xrよりも閾値以上大きいか否かの判断に置き換えてもよい。即ち、PFモータ制御部35は、用紙Qの先端が分離バンク71を通過し、且つ、回転位置Xが目標位置Xrよりも閾値以上大きくなったことを条件に、PFモータ81に対する制御を、閉ループ制御から開ループ制御に切り替える構成にされてもよい。
[他の実施例]
以上に、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例によれば、開ループ制御にて給紙制御処理を終えて、その後開ループ制御にて頭出し制御処理を開始する場合、PFモータ81が高速回転している状態で急にPFモータ81の回転方向を切り替える結果となる。このような切替によれば、回転方向の切替時に、プリンタ装置1において衝撃や衝撃音が発生する可能性がある。
従って、このような衝撃音を抑えるために、開ループ制御にて給紙制御処理を終える場合には、図15に示すように、その終了直前において徐々に電流指令値U(絶対値)を電流指令値U1からゼロまで下げ、その後、頭出し制御処理の開始時には徐々に電流指令値U(絶対値)をゼロから電流指令値U2まで上げるようにしてもよい。
また、上記実施例によれば、用紙Qの位置合わせのために、給紙制御処理では、搬送ローラ64を逆回転させた。しかしながら、給紙制御処理では、搬送ローラ64を停止させた状態で、用紙Qのニップ部NPへの突き当てを行うことにより、用紙Qの位置合わせを行うようにしてもよい。但し、この場合には、用紙Qが突き当てられた際に搬送ローラ64が回転しないようにするべきである。
この他、上記実施例によれば、給紙ローラ62及び搬送ローラ64を、一つのPFモータ81により駆動したが、プリンタ装置1には、給紙ローラ62及び搬送ローラ64の夫々に対して、個別のモータを設けてもよい。即ち、個別のモータで、給紙ローラ62及び搬送ローラ64の夫々を駆動するように、プリンタ装置1は構成されてもよい。
この他、第一から第五実施例としては、本発明をプリンタ装置1に適用した例を説明したが、本発明は、用紙(シート)の搬送を伴う様々な電子機器に適用することができる。また、上記実施例の技術は、負荷変動の大きい搬送経路に沿って給紙トレイ61から用紙Qを搬送する際に、小型モータを用いて適切に用紙Qを搬送経路下流に搬送できるようにするものである。従って、この技術は、上記用紙搬送機構60の構成に依らず、様々な用紙搬送機構を備えるプリンタ装置に適用することができる。
また、上記実施例としては、CPU11及びPFモータ制御部35によりPFモータ81に対する制御を含む用紙Qの搬送制御に係る処理を実行するプリンタ装置1を説明したが、これらの処理は、コンピュータとソフトウェアの組合せによって実現されてもよいし、ソフトウェアを用いずにハードウェア回路によって実現されてもよい。即ち、上述した判断ステップを含む処理の全ては、ハードウェア回路によって実現されてもよい。
[対応関係]
用語間の対応関係は次の通りである。用紙搬送機構60は、搬送機構の一例に対応し、CPU11及びPFモータ制御部35は、制御手段の一例に対応し、ロータリエンコーダ85及び計測回路87は、計測入力手段の一例に対応する。
また、給紙制御処理によって用紙搬送機構60で実現される給紙ローラ62及び搬送ローラ64の回転動作は、第一の動作に対応し、頭出し制御処理によって用紙搬送機構60で実現される給紙ローラ62及び搬送ローラ64の回転動作は、第二の動作に対応する。
1…プリンタ装置、11…CPU、12…ROM、13…RAM、15…EEPROM、17…ユーザインタフェース、19…接続インタフェース、20…ヘッド制御部、21…記録ヘッド、23…駆動回路、30…モータ制御部、31…CRモータ制御部、35…PFモータ制御部、40…キャリッジ搬送機構、41…キャリッジ、51…CRモータ、53…駆動回路、55…リニアエンコーダ、57…計測回路、60…用紙搬送機構、60A…動力伝達機構、61…給紙トレイ、62…給紙ローラ、63…アーム、64…搬送ローラ、65…ピンチローラ、66…排紙ローラ、67…拍車ローラ、71…分離バンク、73…Uターンガイド、75…支持部材、77…プラテン、81…モータ、83…駆動回路、85…ロータリエンコーダ、87…計測回路、89…センサ、89A…部材、91…センサ、351…選択部、352…固定値入力部、354…目標位置入力部、355…偏差演算部、356…電流指令値演算部、358…PWM信号生成部、NP…ニップ部、O…回動軸、Q…用紙、R1…湾曲領域。

Claims (27)

  1. シート搬送装置であって、
    ローラを備え、搬送対象のシートを、前記ローラの回転によってトレイから取り出し、前記トレイに続く搬送経路下流に搬送する搬送機構と、
    前記ローラを回転駆動するモータと、
    前記モータを制御し、これによって前記ローラの回転による前記シートの搬送を制御する制御手段と、
    前記モータの制御による制御出力を計測し、前記制御出力の計測値を前記制御手段に入力する計測入力手段と、
    を備え、
    前記搬送経路は、前記シートを反転させるための湾曲領域を有しており、
    前記制御手段は、前記トレイからのシート搬送初期には、前記制御出力の計測値を用いた閉ループ制御系による前記モータの制御を実行し、前記シートが前記トレイから取り出された後には、予め定められた事象が生じたことを条件に、前記モータの制御を、前記閉ループ制御系から開ループ制御系による制御へと切り替えること
    を特徴とするシート搬送装置。
  2. 前記制御手段は、前記事象として前記制御出力の計測値に基準以上の変化が生じたことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項1記載のシート搬送装置。
  3. 前記制御手段は、前記閉ループ制御系による制御として、その制御開始から、各時点での前記制御出力の目標値と前記制御出力の計測値とに基づき、前記目標値と前記計測値との偏差を抑えるように前記モータを制御する処理を実行するものであり、前記計測値の基準以上の変化として、前記偏差に基準以上の変化が生じたことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項2記載のシート搬送装置。
  4. 前記制御手段は、前記偏差の基準以上の変化として、前記偏差が閾値以上となる変化が生じたことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項3記載のシート搬送装置。
  5. 前記制御手段は、前記偏差の基準以上の変化として、前記制御出力の計測値が前記制御出力の目標値よりも基準量以上大きくなる前記偏差の変化が生じたことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項3記載のシート搬送装置。
  6. 前記制御手段は、前記偏差に基準以上の変化が生じ、且つ、前記閉ループ制御系による前記モータへの入力電流が所定値以上となったことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか一項記載のシート搬送装置。
  7. 前記制御手段は、前記計測値の基準以上の変化として、前記制御出力の計測値についての時間微分が閾値以上となる前記計測値の変化が生じたことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項2記載のシート搬送装置。
  8. 前記制御手段は、前記事象として前記シートが前記搬送経路内の予め定められた切替位置に到達する事象が生じたことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項1記載のシート搬送装置。
  9. 前記切替位置は、前記シートから前記ローラに作用する負荷変動のパターンに基づいて定められる位置であること
    を特徴とする請求項8記載のシート搬送装置。
  10. 前記制御手段は、前記切替位置として前記湾曲領域の上流側端部より下流に設定された特定の位置に前記シートが到達する事象が生じたことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項8記載のシート搬送装置。
  11. 前記制御手段は、前記切替位置として前記湾曲領域の下流側端部に設定された特定の位置に前記シートが到達する事象が生じたことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項8又は請求項10記載のシート搬送装置。
  12. 前記制御手段は、前記制御出力の計測値から特定される前記シートの搬送位置に基づき、前記シートが前記切替位置に到達する事象が生じたことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項8〜請求項11のいずれか一項記載のシート搬送装置。
  13. 前記搬送経路の特定地点を前記シートが通過すると検知信号を出力するセンサ
    を備え、
    前記制御手段は、前記センサから出力される検知信号に基づいて、前記シートが前記特定地点に対応する前記切替位置に到達したことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項8〜請求項12のいずれか一項記載のシート搬送装置。
  14. 前記搬送機構は、前記ローラの回転により搬送対象の前記シートに力を作用させることによって、このシートを、前記トレイが収容するシート群から分離し、前記搬送経路下流に搬送する機構であること
    を特徴とする請求項1記載のシート搬送装置。
  15. 前記搬送機構は、前記ローラと、一端部に前記ローラを回転可能に保持し他端部に回動軸を有するアームと、を備え、前記ローラの回転により前記ローラから前記シートに対し前記搬送経路下流への力が作用する際に、前記アームが前記回動軸を中心として前記シートを押す方向へ回動するような反作用が生じ、前記ローラから前記トレイ上の前記シート群に対しての加圧が生じる機構であること
    を特徴とする請求項14記載のシート搬送装置。
  16. 前記計測入力手段は、前記ローラ又は前記モータの回転量を計測する手段であること
    を特徴とする請求項1〜請求項15のいずれか一項記載のシート搬送装置。
  17. 前記搬送機構は、前記ローラとして、
    回転により前記トレイから搬送対象の前記シートを取り出す供給ローラと、
    前記供給ローラよりも前記搬送経路の下流に位置し、前記トレイから搬送されてくる前記シートを、回転により更なる下流に搬送する搬送ローラと、
    を備え、前記制御手段によって制御される前記モータからの動力を受けて、
    前記搬送ローラを、前記シートが下流に搬送される正回転方向とは逆方向に回転させた状態、又は、前記搬送ローラを停止させた状態で、前記供給ローラを、前記シートが下流に搬送される正回転方向に回転させる第一の動作と、
    前記第一の動作後に、前記搬送ローラを正回転させる第二の動作と、
    を実行するものであり、
    前記制御手段は、前記シートが前記トレイから取り出されてから前記シートが前記搬送ローラに到達して前記第一の動作が終了するまでの期間において、前記事象が発生したことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項1記載のシート搬送装置。
  18. 前記搬送経路には、前記搬送ローラよりも上流に前記湾曲領域が設けられており、
    前記湾曲領域の下流側端部には、シートの先頭が通過すると検知信号を出力するセンサが設けられており、
    前記制御手段は、前記センサから前記検知信号が出力されたことを条件に、前記モータの制御を前記開ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項17記載のシート搬送装置。
  19. 前記制御手段は、前記第一の動作によって前記シートの先頭が前記搬送ローラに到達するまでに必要な搬送量よりも所定量多く前記シートが搬送されるように、前記モータを制御し、前記第一の動作終了後には、前記開ループ制御系及び前記閉ループ制御系の内、前記第一の動作終了時と同じ制御系による前記モータの制御を開始することにより、前記搬送機構に前記第二の動作を実行させて、前記シートの前記搬送ローラの下流への搬送を実現すること
    を特徴とする請求項17又は請求項18記載のシート搬送装置。
  20. 前記制御手段は、前記シートが前記搬送ローラに到達した後、前記モータへの入力電流の積分値が予め上限値に到達するまで、前記第一の動作が継続されるように前記モータを制御し、前記積分値が前記上限値に到達すると、前記搬送機構に前記第二の動作を実行させるための制御として、前記開ループ制御系及び前記閉ループ制御系の内、前記第一の動作終了時と同じ制御系による前記モータの制御を開始することにより、前記シートの前記搬送ローラの下流への搬送を実現すること
    を特徴とする請求項17又は請求項18記載のシート搬送装置。
  21. 前記制御手段は、前記開ループ制御系による前記第一の動作の終了後には、前記搬送機構に前記第二の動作を実行させるための前記開ループ制御系による前記モータの制御を開始し、その後、所定の閉ループ制御開始条件が満足されると、前記モータの制御を、前記開ループ制御系による制御から前記閉ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項17〜請求項20のいずれか一項記載のシート搬送装置。
  22. 前記制御手段は、前記第一の動作終了後の前記開ループ制御系による前記モータの制御を開始した後の前記シートの搬送過程では、この搬送過程における前記シートの残り搬送量が所定搬送量に到達すると、前記閉ループ制御開始条件が満足されたとして、前記モータの制御を、前記閉ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項21記載のシート搬送装置。
  23. 前記制御手段は、前記第一の動作終了後の前記開ループ制御系による前記モータの制御を開始した後の前記シートの搬送過程では、この搬送過程の開始から前記シートが所定量搬送されると、又は、前記搬送過程の開始から所定時間が経過すると、前記閉ループ制御開始条件が満足されたとして、前記モータの制御を、前記閉ループ制御系による制御に切り替えること
    を特徴とする請求項21記載のシート搬送装置。
  24. 前記開ループ制御系による制御は、前記モータへの入力電流を固定値に保持する制御であること
    を特徴とする請求項1〜請求項23のいずれか一項記載のシート搬送装置。
  25. 前記制御手段は、前記第一の動作終了前後で前記開ループ制御系による前記モータの制御を行う際には、前記第一の動作終了前後で前記固定値を切り替えて、前記第一の動作終了後の前記シートの搬送時に用いる固定値を、前記第一の動作終了前の固定値より低く設定すること
    を特徴とする請求項24記載のシート搬送装置。
  26. 前記制御手段は、前記第一の動作終了前後で、前記モータの回転方向を切り替えることにより、前記第一の動作が終了するまでは、前記搬送ローラが前記正回転方向に対して逆回転し、前記第一の動作の終了後には、前記搬送ローラが正回転するように、前記モータを制御するものであり、
    前記開ループ制御系による前記モータの制御は、前記第一の動作が終了する前には、前記モータへの入力電流をゼロまで徐々に下げ、前記第一の動作終了後には、前記入力電流を徐々に上げる過程を含むものであること
    を特徴とする請求項17〜請求項23のいずれか一項記載のシート搬送装置。
  27. 請求項1〜請求項26のいずれか一項記載のシート搬送装置と、
    前記シート搬送装置により搬送される前記シートに対して画像を形成する画像形成装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成システム。
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