JP4278627B2 - 搬送量検出方法およびこれを使用する搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続的な被処理体を搬送し、その搬送量に基づいて処理を行わせるための搬送量検出方法および搬送装置に関する。

近年、例えば印刷システム、型加工やレーザ加工のシステム等の種々の処理装置による処理で精度向上や品質向上が要求されるようになってきており、この場合に被処理体の用紙等が連続のものは搬送における搬送量の検出が精度や品質に大きく影響する。特に、被処理体の厚みの違いによって搬送量の検出に影響を与える場合には、厚み毎に高精度な搬送量を検出する必要がある。

従来、連続状の用紙やフィルム等の被処理体を搬送する場合、搬送量は搬送するためのローラにエンコーダを設けて回転パルスによって検出することが一般的であり、ローラと被処理体との滑りによる検出誤差を最小とするために、被処理体を巻き付けているローラにエンコーダ設けることが行われる。このような搬送装置における連続的な被処理体の搬送量の検出を厚みに応じて行う技術が以下の特許文献に開示されている。

特開平７−１８７４６５号公報

上記特許文献には用紙送り量調整機構が開示されており、具体的には、用紙厚に応じて用紙供給ローラの回転量を調整するためのもので、用紙にマージナルパンチ孔を透設するマージナルパンチ胴を挟んで大径の第１移送ローラと小径の第２移送ローラを配置し、これらの回転量をエンコーダで検出して、その出力パルス数の差から用紙厚により異なる回転量率の偏差を求めることにより、用紙厚による搬送状態を検出するものである。

しかしながら、上記特許文献に開示されている送り量調整のための搬送量の検出においては、エンコーダはローラに巻き付けた用紙の内側（ローラと接触する側）の搬送状態を検出していることから、例えば、１パルスの差を検出するためのエンコーダの分解能は３１８４パルス以上が必要であり（上記公報の段落［００１１］）、用紙送り量を調整するなどのフィードバック制御に使用するためには５パルス以上の差を必要とした場合、当該エンコーダの分解能は１５９２０パルス以上が必要となる。

すなわち、このような分解能を有するエンコーダは、エンコーダの円盤径にもよるが、分解能３０００パルスを境として分解能が高くなるほど高価となり、また分解能が高すぎると製造困難であるという問題があり、製造可能であっても機構全体の高騰を招くという問題がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、安価かつ高精度に用紙厚みの違いによる搬送量の検出を実現可能とする搬送量検出方法および搬送装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明では、連続状の被処理体を搬送し、その搬送量に基づいて処理を行わせる処理装置に用いられ、当該連続状の被処理体を、搬送する経路で少なくとも一の所定径の第１ローラに巻き付けさせると共に、当該巻き付けられた部分の当該被処理体の外側部分に回転自在の所定径の第２ローラを当接させ、当該第１ローラおよび第２ローラに回転量を検出する第１検出手段および第２検出手段が設けられる搬送装置における搬送量検出方法であって、搬送される前記被処理体の巻き付け内側に対する回転量を前記第１検出手段より取得すると共に、巻き付け外側に対する回転量を前記第２検出手段より取得するステップと、前記取得した巻き付け内側の回転量より前記第１ローラの回転角度を演算すると共に、巻き付け外側の回転量より前記第２ローラの回転角度を演算するステップと、前記演算されたそれぞれの回転角度、および前記第２ローラの径より、前記第１ローラの中心より前記被処理体の巻き付け外側までの距離を演算するステップと、前記第１ローラの径、および前記演算した第１ローラの中心から巻き付け外側までの距離に基づいて、当該第１ローラの中心から前記被処理体の厚み中心までの距離を演算するステップと、前記演算した第１ローラの中心から被処理体の厚み中心までの距離、並びに、当該第１ローラの径、および回転角度より、当該被処理体の厚み中心部分の搬送量を演算するステップと、を含む構成とする。

請求項２の発明では、所定の搬送手段により連続状の被処理体を搬送し、その搬送量に基づいて処理を行わせる処理装置に用いられるもので、当該被処理体における厚み方向の略中心部分の搬送量を検出する搬送装置であって、搬送する経路で前記連続状の被処理体を巻き付けさせる所定径の第１ローラと、前記被処理体の巻き付けられた部分の外側部分と当接される回転自在な所定径の第２ローラと、前記第１ローラの回転量を検出する第１検出手段と、前記第２ローラの回転量を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段および第２検出手段からの前記被処理体の巻き付け内側および巻き付け外側の各回転量より当該第１ローラおよび第２ローラの回転角度を演算し、それぞれの回転角度、および当該第２ローラの径より、当該第１ローラの中心から当該被処理体の巻き付け外側までの距離を演算し、当該巻き付け外側までの距離と第１ローラの径とから当該第１ローラの中心から被処理体厚み中心までの距離を演算し、当該第１ローラの中心から被処理体厚み中心までの距離、並びに、当該第１ローラの径、および回転角度より、当該被処理体の厚み中心部分の搬送量を演算する処理を含む制御処理手段と、を有する構成とする。

本発明によれば、第１検出手段が設けられた第１ローラに連続状の被処理体が巻き付けられ、また被処理体の巻き付け外側に第２検出手段が設けられた第２ローラが当接されるもので、第１検出手段および第２検出手段からの被処理体の巻き付け内側および巻き付け外側の各回転量より各ローラの回転角度を演算し、それぞれの回転角度を用いて当該第１ローラの中心から当該被処理体の巻き付け外側までの距離を演算し、当該距離を用いて第１ローラの中心から被処理体厚み中心までの距離を演算して被処理体の厚み中心部分の搬送量を演算することにより、高分解能な検出手段を必要とせずに、被処理体の厚みに関係なく、常に厚み中心部分の搬送量を得ることができることから、安価かつ高精度に用紙厚みの違いによる搬送量の検出を実現可能とすることができるものである。

以下、本発明の最良の実施形態を図により説明する。本実施形態では、本発明に係る搬送量検出方法を実現する搬送装置を印刷システムに適用した場合を示すが、レーザ光による加工を行うレーザ加工システム等においても適用することができる。また、被処理体として、本実施形態の印刷システムにおいては連続用紙を例として示すが、連続状のフィルムや、その他印刷（またはレーザ加工等）で印刷等の可能な可撓性の媒体であってもよいものである。

図１に、本発明に係る搬送量検出方法を実現する搬送装置を備える印刷システムの構成図を示す。図１（Ａ）は印刷システムの平面構成図、図１（Ｂ）は概略側面構成図である。図１（Ａ）、（Ｂ）において、印刷システム１１は、支持体１２，１３間に例えばインクジェット方式により印刷を行う印字ヘッド１４が配置され当該印字ヘッド１４の下方に印字台１５が配置される。また、当該印字ヘッド１４の搬送方向両側に、当該支持体１２，１３にボールベアリング等により回転自在な第１ローラであるインフィードローラ１６およびプルローラ１７が配置される。

上記インフィードローラ１６は、図１（Ｂ）に示すように、被処理体である連続用紙４１を搬送する経路（印字ヘッド１４での印字前）で巻き付けさせるものである。また、プルローラ１７においても印字ヘッド１４での印字後に巻き付けられる。すなわち、連続用紙４１に対してインフィードローラ１６とプルローラ１７によって後述の搬送駆動機構で連続的に搬送する。

また、インフィードローラ１６に巻き付けられた連続用紙４１の外側部分に当接するように第２ローラである補助ローラ１８が配置され、支持体１２，１３にボールベアリング等により回転自在に支持される。そして、インフィードローラ１６の一方の回転軸１９には当該インフィードローラ１６の回転量を検出する第１検出手段である第１エンコーダ２０が設けられ、補助ローラ１８の一方の回転軸２１には当該補助ローラ１８の回転量を検出する第２検出手段である第２エンコーダ２２が設けられる。この第１エンコーダ２０および第２エンコーダ２２からの検出パルスは制御処理手段（図２で説明する）に送出される。

一方、インフィードローラ１６の他方の回転軸２３はプーリ２４と直結され、駆動伝達ベルト２５を介してプーリ２６と連結される。このプーリ２６と同軸に差動機構２７を介してプーリ２８が連結される。そして、差動モータ２９のモータ軸３０がプーリ２６，２８および差動機構２７の回転軸と直結される。また、プルローラ１７の一方の回転軸３１は、ヒステリシスクラッチ３２を介してプーリ３３に直結され、当該プーリ３３の回転軸にメインモータ３４のモータ軸３５が直結される。さらに、プーリ３３とプーリ３８とは駆動伝達ベルト３６が懸架される。

そして、図１（Ｂ）に示すように、概略的に連続用紙４１が供給ロール（図示せず）からインフィードローラ１６に巻き付けられ、印字ヘッド１４と印字台１５との間を通されてプルローラ１７に巻き付けられて巻き取りロール（図示せず）に巻き取られるものである。なお、インフィードローラ１６を差動モータ２９により駆動伝達ベルト２５を介して駆動させているが（このことは補助ローラ１８を駆動させてもよく、両方を駆動させてもよい）、いずれも駆動源を有さず、単に連続用紙４１の搬送による連れ回り形態で回転させてもよい。図１（Ａ）、（Ｂ）中、上記印字ヘッド１４および印字台１５を除いた部分が搬送装置である。

ここで、図２に、図１の搬送における搬送量検出の処理ブロック図を示す。なお、図２の制御処理手段５１は、図１の印刷システム１１全体の制御を行うものであるが、ここでは用紙搬送量に関する処理に対応する要素を示してあり、印刷データ処理や、搬送制御等は省略してある。

図２において、制御手段５１は、第１エンコーダ２０、第２エンコーダ２２および入力手段５２からの信号を受信し、後述の図４の処理を行った後に印字ヘッド１４に対して制御信号を出力するものとして、サンプリング手段６１、インタフェース（ＩＦ）６２、搬送量演算手段６３、設定手段６４およびヘッド駆動制御手段６５を含んで構成される。

上記サンプリング手段６１は、第１エンコーダ２０および第２エンコーダ２２からの検出パルスを搬送量演算のために所定時間毎にサンプリングするためのもので、そのための電子回路で構成される。上記ＩＦ６２は、主に入力手段５２からの入力信号を当該制御処理手段５１での信号形態と整合性をとるためのもので、そのための電子回路で構成される。上記搬送量演算手段６３は、上記サンプリング手段６１のサンプリング期間で抽出された第１エンコーダ２０および第２エンコーダ２２からの検出パルスに基づいて上記連続用紙４１の厚み方向中心部分における搬送量を演算するもので、そのためのプログラムを備える電子回路で構成される。なお、上記搬送量の演算は図３および図４で詳細に説明する。

上記設定手段６４は、上記入力手段５２より入力される搬送量を演算するための要素値を記憶しておくもので、そのためのメモリ回路で構成される。この要素値としては、少なくとも、インフィードローラ１６および補助ローラ１８の径（半径）、これらのローラが１回転するときの第１エンコーダ２０および第２エンコーダ２２の総パルス数（これが分解能となる）である。上記ヘッド駆動制御手段６５は、演算された連続用紙４１の搬送量に基づいて、印字（ヘッドノズル駆動）を制御する制御信号を印字ヘッド１４に送出するもので、そのためのプログラムを備えた電子回路で構成されるものである。

そこで、図３に図２における搬送量演算の処理フローチャートを示すと共に、図４に図２における搬送量演算の原理説明図を示す。図３において、まず、入力手段５２より設定手段６４に、インフィードローラ１６の半径ｒ₁、補助ローラ１８の半径Ｒ₁、第１エンコーダ２０の分解能ＴＰ₁（インフィードローラ１６が１回転したときの総パルス数）、第２エンコーダ２２の分解能ＴＰ₂（補助ローラ１８が１回転したときの総パルス数）が少なくとも設定される（ステップ（Ｓ）１）。

そこで、搬送が開始されると（Ｓ２）、第１エンコーダ２０から入力される検出パルスと、第２エンコーダ２２からの検出パルスとを、サンプリング手段６１が所定間隔でサンプリングし、インフィードローラ１６および補助ローラ１８の回転量に対応するサンプリングパルス数Ｐ₁，Ｐ₂を特定する（Ｓ３）。

続いて、搬送量演算手段６３において、特定した第１エンコーダ２０からのサンプリングパルス数Ｐ₁とインフィードローラ１６の１回転分のパルス数（分解能）ＴＰ₁とから、当該インフィードローラ１６でのサンプリング期間の回転角度θ₁を演算すると共に、特定した第２エンコーダ２２からのサンプリングパルス数Ｐ₂と補助ローラ１８の１回転分のパルス数（分解能）ＴＰ₂とから、当該補助ローラ１８でのサンプリング期間の回転角度θ₂を演算する（Ｓ４）。

例えば、
Ｐ₁／ＴＰ₁＝θ₁／３６０ → θ₁＝（３６０×Ｐ₁）／ＴＰ₁
Ｐ₂／ＴＰ₂＝θ₂／３６０ → θ₂＝（３６０×Ｐ₂）／ＴＰ₂
の式で各ローラの回転角度θ₁，θ₂を求めることができる。なお、回転角度θ₁，θ₂は、１回転以内であっても、１回転以上であっても同様に求めることができる。

また、演算した上記各回転角度θ₁，θ₂に基づいて、搬送される連続用紙４１の巻き付け外側の搬送量Ｌ₂（図４）の演算式
Ｌ₂＝２πＲ₁×（θ₂／３６０）
Ｌ₂＝２πｒ₂×（θ₁／３６０）
より、インフィードローラ１６の中心から連続用紙４１の巻き付け外側までの距離ｒ₂（図４）を演算する（Ｓ５）。

すなわち、上記互いのＬ₂の演算式より、
２πＲ₁×（θ₂／３６０）＝２πｒ₂×（θ₁／３６０）
となり、上記θ₁，θ₂の値を代入して、
ｒ₂＝（ＴＰ₁／ＴＰ₂）×（Ｐ₂／Ｐ₁）×Ｒ₁
となる。

続いて、上記演算したインフィードローラ１６の中心から連続用紙４１の巻き付け外側までの距離ｒ₂と、当該インフィードローラ１６の半径ｒ₁より、当該インフィードローラ１６の中心から連続用紙４１の厚み中心部分までの距離ｒ₀（図４）を演算する（Ｓ６）。すなわち、
ｒ₀＝ｒ₁＋｛（ｒ₂−ｒ₁）／２｝
に、上記ｒ₂の値を代入することで得られる。

また、演算した上記インフィードローラ１６の中心から連続用紙４１の厚み中心部分までの距離ｒ₀より、連続用紙４１の厚み中心部分の搬送量Ｌ₀（図４）を演算する（Ｓ７）。すなわち、
Ｌ₀＝２πｒ₀×（θ₁／３６０）
に、上記ｒ₀の値を代入することで連続用紙４１の厚み中心部分の搬送量を求めることができるものである。

そして、演算した連続用紙４１の厚み中心部分の搬送量Ｌ₀に基づいて、ヘッド駆動制御手段６５が印字ヘッド１４に駆動制御信号を送出して制御するものである（Ｓ８）。

ここで、用紙厚みの違いによる第１エンコーダ２０と第２エンコーダ２２による回転検出について説明する。例えば、インフィードローラ１６および補助ローラ１８の半径を共に３０ｍｍとし、第１エンコーダ２０および第２エンコーダ２２の分解能を共に３０００パルスとし、用紙厚みを７０μｍと１７０μｍの場合とする。

いま、インフィードローラ１６がサンプリング期間として１／２回転（図４のＬ₁で約９４ｍｍの回転量）のときにおいて、当該インフィードローラ１６に対する第１エンコーダ２０からの入力パルス数は、用紙が７０μｍの場合でも、１７０μｍの場合でも同様に１５００パルスである。

一方、補助ローラ１８（第２エンコーダ２２）においては、用紙厚が７０μｍのときには、（３０００パルス／２）×（３０．０７／３０）＝＝１５０３．５パルスであるのに対し、用紙厚が１７０μｍのときには、（３０００パルス／２）×（３０．１７／３０）＝１５０９．０パルスとなり、用紙厚みの違いによって第２エンコーダ２２からの入力パルスに差が生じるもので、用紙厚みが異なっても厚み中心部分での搬送量を演算することができ、正確な搬送量を検出することができるものである。

すなわち、連続用紙４１の厚みによらず、分解能３０００パルス程度のエンコーダを用いることによっても、常に厚み中心部分の搬送量を得ることができることから、安価かつ高精度に用紙厚みの違いによる搬送量の検出を実現可能とすることができるものである。

ところで、上記実施形態では、インフィードローラ１６に対して補助ローラ１８を配置した場合を示したが、図１の例でいえば、プルローラ１７（第１エンコーダ２０を設ける）に対して補助ローラ１８（第２エンコーダ２２）を配置しても、同様に、連続用紙４１の厚み中心部分の搬送量を高精度に検出することができるものである。

本発明の搬送量調整方法および搬送装置は、上記印刷システムの他、機械的加工システム、レーザ加工システム等の連続的な被処理体の搬送量に基づいて処理を行う種々のシステムでの利用に適する。

本発明に係る搬送量検出方法を実現する搬送装置を備える印刷システムの構成図である。 図１の搬送における搬送量検出の処理ブロック図である。 図２における搬送量演算の処理フローチャートである。 図２における搬送量演算の原理説明図である。

符号の説明

１１ 印刷システム
１４ 印字ヘッド
１６ インフィードローラ
１７ プルローラ
１８ 補助ローラ
２０ 第１エンコーダ
２２ 第２エンコーダ
４１ 連続用紙
５１ 制御処理手段

Claims (2)

1. 連続状の被処理体を搬送し、その搬送量に基づいて処理を行わせる処理装置に用いられ、当該連続状の被処理体を、搬送する経路で少なくとも一の所定径の第１ローラに巻き付けさせると共に、当該巻き付けられた部分の当該被処理体の外側部分に回転自在の所定径の第２ローラを当接させ、当該第１ローラおよび第２ローラに回転量を検出する第１検出手段および第２検出手段が設けられる搬送装置における搬送量検出方法であって、
   搬送される前記被処理体の巻き付け内側に対する回転量を前記第１検出手段より取得すると共に、巻き付け外側に対する回転量を前記第２検出手段より取得するステップと、
   前記取得した巻き付け内側の回転量より前記第１ローラの回転角度を演算すると共に、巻き付け外側の回転量より前記第２ローラの回転角度を演算するステップと、
   前記演算されたそれぞれの回転角度、および前記第２ローラの径より、前記第１ローラの中心より前記被処理体の巻き付け外側までの距離を演算するステップと、
   前記第１ローラの径、および前記演算した第１ローラの中心から巻き付け外側までの距離に基づいて、当該第１ローラの中心から前記被処理体の厚み中心までの距離を演算するステップと、
   前記演算した第１ローラの中心から被処理体の厚み中心までの距離、並びに、当該第１ローラの径、および回転角度より、当該被処理体の厚み中心部分の搬送量を演算するステップと、
   を含むことを特徴とする搬送量検出方法。
2. 所定の搬送手段により連続状の被処理体を搬送し、その搬送量に基づいて処理を行わせる処理装置に用いられるもので、当該被処理体における厚み方向の略中心部分の搬送量を検出する搬送装置であって、
   搬送する経路で前記連続状の被処理体を巻き付けさせる所定径の第１ローラと、
   前記被処理体の巻き付けられた部分の外側部分と当接される回転自在な所定径の第２ローラと、
   前記第１ローラの回転量を検出する第１検出手段と、
   前記第２ローラの回転量を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段および第２検出手段からの前記被処理体の巻き付け内側および巻き付け外側の各回転量より当該第１ローラおよび第２ローラの回転角度を演算し、それぞれの回転角度、および当該第２ローラの径より、当該第１ローラの中心から当該被処理体の巻き付け外側までの距離を演算し、当該巻き付け外側までの距離と第１ローラの径とから当該第１ローラの中心から被処理体厚み中心までの距離を演算し、当該第１ローラの中心から被処理体厚み中心までの距離、並びに、当該第１ローラの径、および回転角度より、当該被処理体の厚み中心部分の搬送量を演算する処理を含む制御処理手段と、
   を有することを特徴とする搬送装置。

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