JP2002137469A - シート部材搬送装置の制御方法および記録装置 - Google Patents

シート部材搬送装置の制御方法および記録装置

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JP2002137469A JP2000332713A JP2000332713A JP2002137469A JP 2002137469 A JP2002137469 A JP 2002137469A JP 2000332713 A JP2000332713 A JP 2000332713A JP 2000332713 A JP2000332713 A JP 2000332713A JP 2002137469 A JP2002137469 A JP 2002137469A
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transport
speed
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Nobutsune Kobayashi
伸恒 小林
Hiroyuki Saito
斎藤　　弘幸
Michiharu Shoji
通陽 小路
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録媒体等のシート部材の搬送に際して、モ
ータのトルク変動および速度変動等の影響を解消する。 【解決手段】 記録装置の電源を投入後（ステップ１２
０１）、記録媒体を搬送し、記録する前に、シート部材
搬送手段の周期的な速度変動もしくはトルク変動を周期
プロファイルとしてあらかじめ検出し、この周期プロフ
ァイル内の特定の位相角を原点として判定しておく（ス
テップ１２０２）。次に、原点から特定のオフセットを
持ったオフセット位相角を周期プロファイル上での、シ
ート部材搬送装置を停止させる位相角である最適停止位
相角に関連付けるとともに、原点を最適停止位相角に移
動させる（ステップ１２０３）。このようにしてモータ
コギングトルクリップル等の周期プロファイルと、エン
コーダ等の検出手段から得られる位置情報の絶対的数値
情報の相関関係を一意的に対応させておいた後、ステッ
プ１２０４以降で記録媒体を搬送し、記録を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシート部材搬送装置
の制御方法および記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、プリンタにおいて、画像品位の向
上と共に、稼動音の低下が望まれている。特に、記録時
の騒音発生源の少ないインクジェット記録装置において
は、記録ヘッドを走査するための駆動手段として、ＤＣ
モータとリニアエンコーダを使用し、低騒音化を実現し
ている。今日では、これに加え、用紙搬送用の駆動手段
としてもＤＣモータとロータリエンコーダが採用されつ
つある。低騒音化に関してはＤＣモータを採用するだけ
で効果が期待できるが、高精度な搬送を行うためには高
度な停止制御技術と機械精度が必要となる。
【０００３】ＤＣモータの停止方法は、基本的には目標
となる位置にローラの回転がたどり着いた時にモータの
電源をＯＦＦにして惰性で停止させる手法が一般的であ
る。
【０００４】ＤＣモータを使用した停止精度確保には、
停止前速度の低速化と停止前外乱トルクの排除すなわち
停止寸前の低速運転の安定化が必要不可欠である。一定
した充分に遅い速度でモータの電源をＯＦＦすること
で、モータが回転を始めてから停止するまでの時間であ
る制定時間およびモータの停止精度を安定させることが
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような構成におい
て、大きい周期をもつトルク変動に関しては一般的に知
られているＰＩＤ制御に代表されるフィードバック制御
によって外乱トルクを排除できるため制御可能である
が、モータコギング周期に代表されるトルク変動に対し
ては、該フィードバック制御によって解決できる周波数
を超えており制御不能であった。かかる問題に関して、
以下図１〜図３を用いて説明する。
【０００６】図１は、フィードバック制御として追値制
御を用いた場合の、一般的なＤＣモータの駆動プロファ
イルの理想状態を示したものである。横軸は制御時間
を、縦軸は速度を示し、速度プロファイル００１のよう
にしてＤＣモータが駆動されている。
【０００７】加速制御領域００２で加速し、定速制御領
域００３で該プロファイルにおける最高速度での駆動に
入り、減速制御領域００４で減速を行って、駆動停止位
置直前においては停止精度性能および制定時間性能の要
求を満たす停止直前速度００５に達し、目標となる駆動
停止位置にローラの回転がたどり着いた時にモータの電
源をＯＦＦにして惰性で停止するものである。
【０００８】図２、３は、図１のような理想プロファイ
ルを目指して制御されているＤＣモータが、コギングに
よるトルク変動の影響を受けた場合の実動作を簡略化し
て示したものである。図中のα°は、コギングによるト
ルク変動によりモータのトルクが低下する位相角を意味
しており、両図において、モータがα°を通過して回転
するたびに実際のモータ駆動速度が遅くなっていること
がわかる。
【０００９】図２と図３の違いは、α°を最後に通過し
てから目標駆動停止位置に到達するまでの残り駆動位相
量の違いである。
【００１０】図２は、α°を通過してからすぐに目標駆
動停止位置に到達してしまうため、該トルク変動による
速度の低下を補う時間がないままやや低すぎる停止直前
速度０２５となっている。この場合、制定時間が長めに
なるという弊害が考えられる。
【００１１】図３は、α°を通過してしばらくしてから
目標駆動停止位置に到達するため、α°で低下しすぎた
速度を回復するための補正がフィードバック制御により
やや過剰に行われた結果、反動により高すぎる停止直前
速度０２６となっている。この場合、停止精度がやや劣
化するという弊害が考えられる。
【００１２】以上のように、目標駆動停止位置とモータ
コギングトルクリップル位相角との相対的なオフセット
量の違いによって、停止精度性能および制定時間性能が
影響を受けてしまい、該影響はフィードバック制御で制
御可能な周波数をはるかに上回るため制御不能であると
いう問題があった。
【００１３】また、モータコギングトルクリップルのプ
ロファイルと、エンコーダから得られる位置情報の絶対
的数値情報の相関関係は、パワーオフ・オンにより電子
回路内の情報が失われたり、パワーオフ中に搬送ローラ
が動かされてしまったりすることにより、容易に変化し
てしまう。したがって、該プロファイル内の特定の位相
角を該絶対的数値情報の特定の値と関連づけ、原点とし
て正しく判定する原点を判定する手段を設けないと、該
プロファイルを認識した上での制御ができないという問
題があった。
【００１４】そこで本発明は、記録媒体等のシート部材
の搬送に際して、モータのトルク変動および速度変動等
の影響を受けにくいシート部材搬送装置の制御方法およ
び記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の記録装置は、シート部材を挟持して搬送する搬
送ローラと、前記搬送ローラを駆動させる搬送モータ
と、前記搬送モータの駆動力を前記搬送ローラに伝達す
る駆動伝達手段と、前記搬送ローラの位置および速度を
検出する検出手段とを有するシート部材搬送装置の制御
方法において、前記シート部材搬送装置の周期的な速度
変動もしくはトルク変動を周期プロファイルとしてあら
かじめ検出する周期プロファイル検出工程と、前記周期
プロファイル内の特定の位相角を原点として判定する原
点判定工程と、前記原点から特定のオフセットを持った
オフセット位相角を、前記周期プロファイル上での、前
記シート部材搬送装置を停止させる位相角である最適停
止位相角に関連付ける関連付け工程と、前記周期プロフ
ァイル上での、前記シート部材搬送装置の停止する停止
位相角が前記最適停止位相角となるように前記停止位相
角を制御する位相管理工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】上記の通りの本発明のシート部材搬送装置
の制御方法は、まず、シート部材搬送装置でシート部材
を搬送するに先立ち、周期プロファイル検出工程でシー
ト部材搬送装置の周期的な速度変動もしくはトルク変動
を周期プロファイルとしてあらかじめ検出しておき、原
点判定工程で、周期プロファイル内の特定の位相角を原
点として判定しておく。このようにして、実際にシート
部材を搬送する前に基準となる原点を決めておくこと
で、シート部材搬送装置の起動前の状況に左右されるこ
となく、モータコギングトルクリップル等の周期プロフ
ァイルと、エンコーダ等の検出手段から得られる位置情
報の絶対的数値情報の相関関係を一意的に対応させるこ
とができる。さらに、関連付け工程で、原点から特定の
オフセットを持ったオフセット位相角を、周期プロファ
イル上での、シート部材搬送装置を停止させる位相角で
ある最適停止位相角に関連付け、位相管理工程で、周期
プロファイル上での、シート部材搬送装置の停止する停
止位相角が最適停止位相角となるように停止位相角を制
御することで、シート部材の搬送過程でシート部材搬送
装置を停止させる際、シート部材搬送装置を所望の最適
停止位相角で停止させることができるため、シート部材
の停止位置を安定させることができる。
【００１７】また、周期プロファイル検出工程は、搬送
ローラを一定速度で駆動させるフィードバック制御工程
と、フィードバック制御工程で、エンコーダを含む検出
手段により検出された、各エンコーダ位置毎での搬送ロ
ーラの実際の駆動速度を、特定の１周期３６０度単位で
解析して周期プロファイルとする工程とを含むものであ
ってもよい。
【００１８】また、特定の１周期３６０度に相当する搬
送ローラの駆動距離を、ＤＣモータである搬送モータの
コギングトルク変動１周期分の駆動距離とする工程を含
むものであってもよいし、あるいは、特定の１周期３６
０度に相当する搬送ローラの駆動距離を、ＤＣモータで
ある搬送モータのコギングトルク変動１周期分の駆動距
離と、搬送ローラ１回転分の駆動距離との最小公倍数か
らなる距離とする工程を含むものであってもよい。
【００１９】さらに、原点判定工程で、周期プロファイ
ル上での単位位相レンジあたりの検出値の総和が最大と
なる単位位相レンジ内の特定の位相角を原点として判定
するものであってもよいし、あるいは、原点判定工程
で、周期プロファイル上での単位位相レンジあたりの検
出値の総和が最小となる単位位相レンジ内の特定の位相
角を原点として判定するものであってもよい。
【００２０】また、関連付け工程は、シート部材を所望
の搬送速度で搬送可能なオフセット位相角を最適停止位
相角として関連付けるものであってもよいし、あるい
は、関連付け工程は、シート部材を所望の停止位置精度
で搬送可能なオフセット位相角を最適停止位相角として
関連付けるものであってもよい。
【００２１】また、位相管理工程は、搬送モータによる
シート部材の搬送量を、搬送モータもしくは駆動伝達手
段により発生する速度変動もしくはトルク変動の１周期
分の搬送ローラの回転によるシート部材の搬送量の整数
倍とするものであってもよい。
【００２２】本発明の記録装置は、シート部材を挟持し
て搬送する搬送ローラと、前記搬送ローラを駆動させる
搬送モータと、前記搬送モータの駆動力を前記搬送ロー
ラに伝達する駆動伝達手段と、前記搬送ローラの位置お
よび速度を検出する検出手段とを含むシート部材搬送手
段を有し、前記シート部材搬送手段により搬送されてき
た記録媒体である前記シート材に画像を形成する記録装
置において、前記シート部材搬送手段が、本発明のシー
ト部材搬送装置であることを特徴とする。
【００２３】上記の通り構成された本発明の記録装置
は、シート部材搬送手段が、本発明のシート部材搬送装
置であるため、実際にシート部材を搬送する前に基準と
なる原点を決めておくことで、シート部材搬送装置の起
動前の状況に左右されることなく、モータコギングトル
クリップル等のプロファイルと、エンコーダ等の検出手
段から得られる位置情報の絶対的数値情報の相関関係を
一意的に対応させることができるとともに、シート部材
である記録媒体に記録を行うためにシート部材搬送装置
による記録媒体の搬送を停止させる際、シート部材搬送
装置を所望の最適停止位相角で停止させることができる
ため、記録媒体の停止位置を安定させることができる。
【００２４】また、本発明の記録装置はインクジェット
記録装置であってもよく、特に、インクジェット記録装
置の場合、記録媒体を間欠搬送しつつインクジェットヘ
ッドを搭載したキャリッジを往復走査して、画像を形成
するシリアル式インクジェットプリンタであってもよ
い。
【００２５】
【発明の実施の形態】本実施形態ではインクタンクが着
脱可能なインクジェットヘッドを搭載したシリアル式プ
リンタを例として述べるが、これに限られず本発明は記
録媒体の行方向に走査しない長尺な記録ヘッドを持つい
わゆるラインプリンタにも適用できるものである。
【００２６】図４は本発明を適用する記録装置の一例で
あるシリアル式インクジェットプリンタの概略斜視図で
ある。図４において、プリンタのシャーシ１１４に、キ
ャリッジ１０２を主走査方向に摺動自在に案内するガイ
ドシャフト１０３が固定されている。キャリッジ１０２
には、インクタンクを着脱可能なカートリッジタイプの
記録ヘッド１０１が交換可能に装着されている。キャリ
ッジ１０２の一部にはキャリッジ駆動伝達手段であるベ
ルト１０４が係合しており、ガイドシャフト１０３に沿
った配置で、キャリッジ駆動手段である駆動モータ１０
５の回転軸とプーリに掛け回してある。これにより、駆
動モータ１０５を駆動させることで、記録ヘッド１０１
を搭載したキャリッジ１０２が主走査方向に移動可能で
ある。
【００２７】給紙ベース１０６上から供給されたシート
部材である記録用紙（記録媒体）１１５を上記の主走査
方向と交差する方向（好ましくは直交する方向）に搬送
し、プラテン１１２上で記録ヘッド１０１と対面させる
搬送ローラ１１０がシャーシ１１４に回転可能に取り付
けられている。搬送ローラ１１０には、搬送ローラ１１
０と従動回転するピンチローラ１１１がピンチローラば
ね（不図示）により押圧された状態で配置されている。
【００２８】搬送ローラ１１０の軸端には搬送ローラギ
ア１０９が取り付けられている。搬送ローラギア１０９
には、ＤＣモータである搬送用モータ１０７の回転軸に
取り付けられたモータギア１０８が噛み合っている。
【００２９】また、搬送ローラ１１０の軸部にはコード
ホイール１１６が圧入して取り付けられ、コードホイー
ル１１６の周辺部にはエンコーダセンサ１１７が配置さ
れている。
【００３０】なお、記録ヘッド１０１としては液体に熱
エネルギを付与したときの膜沸騰を利用してノズルより
液滴を吐出する形態の他、薄膜素子に電気信号を入力
し、該薄膜素子を微小変位させて、ノズルより液体を吐
出させる形態のものが適用できる。
【００３１】このようなプリンタの記録待機中におい
て、記録用紙１１５は、給紙ベース１０６に重ねられ
（スタックされ）ており、記録開始時には給紙ローラ
（不図示）により記録用紙１１５が装置内部へ給紙され
る。給紙された記録用紙１１５を搬送するため、ＤＣモ
ータである搬送用モータ１０７の駆動力により駆動伝達
手段であるギア列（モータギア１０８、搬送ローラギア
１０９を介して搬送ローラ１１０を回転させ、搬送ロー
ラ１１０とこれと従動回転するピンチローラ１１１とで
挟持されて記録用紙１１５は適切な送り量だけ搬送され
る。ここで、搬送量は搬送ローラ１１０の軸端のコード
ホイール（ロータリエンコーダフィルム）１１６上のス
リット（不図示）をエンコーダセンサ１１７で検知、カ
ウントすることで管理されている。
【００３２】そして、キャリッジ１０２を走査しなが
ら、プラテン１１２に押し付けられた記録用紙１１５へ
記録ヘッド１０１からインク滴を画像情報に基づいて吐
出させることで一行分の記録が行われる。
【００３３】このようなキャリッジ走査と用紙の間欠搬
送とを交互に繰り返すことで、記録用紙１１５に所望の
画像が形成される。画像形成終了後、排紙ローラ１１３
により排紙され、記録動作が完了する。なお、「記録」
とは文字、図形の他、意味を持たない単なる線図の形成
を意味する。
【００３４】次に、図４に示した記録装置の制御構成を
説明するブロック図を図５に示す。
【００３５】記録装置のプリンタ制御用のＣＰＵ４０１
は、ＲＯＭ４０２に記憶されたプリンタ制御プログラム
やプリンタエミュレーション、記録フォントを利用して
印刷処理を制御する。
【００３６】ＲＡＭ４０３は、記録のための展開デー
タ、ホストからの受信データを蓄える。モータドライバ
４０５はモータを駆動し、プリンタコントローラ４０６
はＲＡＭ４０３のアクセス制御やホスト装置とのデータ
のやりとりやモータドライバへの制御信号送出を行う。
また、温度センサ４０７はサーミスタ等で構成され、記
録装置の温度を検知する。
【００３７】ＣＰＵ４０１はＲＯＭ４０２内の制御プロ
グラムにより本体のメカ的／電気的制御を行いつつ、ホ
スト装置から記録装置へ送られてくるエミュレーション
コマンド等の情報をプリンタコントローラ４０６内のＩ
／Ｏデータレジスタから読み出し、コマンドに対応した
制御をプリンタコントローラ４０６内のＩ／Ｏレジス
タ、Ｉ／Ｏポートに書き込み、読み出しを行う。
【００３８】図６は、図５に示したプリンタコントロー
ラ４０６の詳細構成を説明するブロック図であり、図５
と同一のものには同一の符号を付してある。
【００３９】図６において、Ｉ／Ｏレジスタ５０１は、
ホストとのコマンドレベルでのデータのやり取りを行
う。受信バッファコントローラ５０２は、レジスタから
の受信データをＲＡＭ４０３に直接書き込む。
【００４０】印刷バッファコントローラ５０３は、記録
時にはＲＡＭの記録データバッファから記録データを読
み出し、記録ヘッド１０１に対してデータの送出を行
う。メモリコントローラ５０４は、ＲＡＭ４０３に対し
て３方向のメモリアクセスを制御する。プリントシーケ
ンスコントローラ５０５は、プリントシーケンスをコン
トロールする。ホストインターフェース２３１は、ホス
トとの通信を司る。
【００４１】図７は、本発明の主題となる周期プロファ
イル検出工程と、該周期プロファイル内の特定の位相角
を原点として正しく判定する原点判定工程について示し
たフローチャートである。
【００４２】図７を説明するにあたっては、実際の速度
変動プロファイル上で本フローチャートによる処理が行
う動作を実例により補足説明するために、表１、図８、
９、１０を用いる。
【００４３】表１は、１６０ラインのエンコーダスリッ
トがちょうどモータコギング１周期分にあたる設計、す
なわち、モータコギング１周期３６０°を２．２５°ず
つ１６０分割することで、１回のモータコギングにおい
て１６０個のサンプルデータを取得可能なように設計が
なされた装置において、一定速度で該搬送ローラを駆動
するフィードバック制御工程において駆動を行った場合
に、各エンコーダスリットごとに検出された速度変動
を、理想速度を０％とした場合の速度変動率で示したデ
ータの一例である。
【００４４】
【表１】
【００４５】図８は、横軸に位相角を、縦軸を速度変動
率として、表１をグラフ化したものである。
【００４６】図９、１０は、１８０°を単位位相レンジ
とし、この単位位相レンジあたりの速度変動の総和を計
算する処理をグラフ上で説明したものであり、具体的に
は黒く塗られた部分の面積を符号付きで計算しようとい
うものである。図９では、０°〜１８０°の速度変動の
総和を、図１０では１００°〜２８０°の速度変動の総
和を求めている。
【００４７】次に、図７で用いられている各定数、各変
数等に関して説明する。
【００４８】図７において、ステップ７０１〜ステップ
７１０では周期プロファイル検出工程を、また、ステッ
プ７１１〜７２３では原点判定工程を示している。
【００４９】定数ＴＯＴＡＬＡＮＧＬＥＣＯＵＮＴは、
モータコギング１周期にあたる距離をカウントするのに
要するエンコーダのラインのカウント数であり、例え
ば、エンコーダスリット１６０ラインがちょうどモータ
コギング１周期分にあたる設計がなされた装置において
は１６０となる。
【００５０】定数ＴＯＴＡＬＳＡＭＰＬＥは、モータコ
ギング何周期分のデータを使用してデータ解析を行うか
を決定づける数値であり、たとえば５であれば５周期分
のデータを使用して解析を行うことになる。速度変動デ
ータは、あらゆる外乱の影響を受けるため、サンプル数
を多くとらないと瞬間的な外乱の影響がデータ解析に直
に反映されてしまい、正しいデータ解析に支障をきたす
ことからこのように何周期か分のデータを総合的に解析
することが望ましい。
【００５１】配列ｓｐｄＩｎｆｏ［ＴＯＴＡＬＡＮＧＬ
ＥＣＯＵＮＴ］［ＴＯＴＡＬＳＡＭＰＬＥＣＯＵＮＴ］
には、各エンコーダスリットを横切る毎に検出された実
際の駆動速度が順番に収められている。
【００５２】配列ｓｐｄＳａｍ［ＴＯＴＡＬＡＮＧＬＥ
ＣＯＵＮＴ］は、同位相の駆動速度情報について、ＴＯ
ＴＡＬＳＡＭＰＬＥＣＯＵＮＴ周期分のデータをすべて
加算した値を代入する領域である。
【００５３】配列ｓｐｄＳａｍ１８０［ａｎｇｌｅＣｏ
ｕｎｔｅｒ１］は、該周期プロファイル上での単位位相
レンジ（ここでは１８０°とする）あたりのｓｐｄＳａ
ｍ［ＴＯＴＡＬＡＮＧＬＥＣＯＵＮＴ］の総和を、ａｎ
ｇｌｅＣｏｕｎｔｅｒ１を起点にして算出した値を格納
する領域である。
【００５４】変数ａｎｇｌｅＣｏｕｎｔｅｒ、ａｎｇｌ
ｅＣｏｕｎｔｅｒ１、ａｎｇｌｅＣｏｕｎｔｅｒ２はエ
ンコーダのラインのカウント数であり、たとえばエンコ
ーダスリット１６０ラインがちょうどモータコギング１
周期分にあたる設計がなされた装置においてはカウント
がひとつ進むごとに、２．２５°位相が進むことにな
る。
【００５５】変数ｓａｍｐｌｅＣｏｕｎｔｅｒは、アク
セス中の配列が、何周期目のサンプルであるかを示すも
のである。
【００５６】変数ｍａｘＳｐｄＳａｍ１８０は、配列ｓ
ｐｄＳａｍ１８０内の情報の最大値を格納する領域であ
る。
【００５７】変数ｉｎｉｔＡｎｇｌｅＣｏｕｎｔは、ｍ
ａｘＳｐｄＳａｍ１８０を検出したときの位相に該当す
るエンコーダのラインのカウント値が代入される領域で
あり、以降の処理で周期プロファイルとエンコーダから
得られる絶対的数値情報を関連づける原点として使用さ
れる値である。
【００５８】以下に、図７のフローを説明する。
【００５９】ステップ７０１で処理が開始されると、ス
テップ７０２において各領域の初期化が行われる。
【００６０】ステップ７０３において、一定速度で該搬
送ローラを駆動するフィードバック制御工程において、
ＴＯＴＡＬＳＡＭＰＬＥＣＯＵＮＴ周期の駆動を行い、
各エンコーダスリットに対応した速度情報をｓｐｄＩｎ
ｆｏに格納する。
【００６１】ステップ７０４〜ステップ７１０では、配
列ｓｐｄＩｎｆｏ内の情報から配列ｓｐｄＳａｍ内の情
報を生成する工程が示されている。
【００６２】ステップ７１１〜ステップ７１７では、配
列ｓｐｄＳａｍ内の情報から配列ｓｐｄＳａｍ１８０内
の情報を生成する工程が示されている。
【００６３】ステップ７１８〜ステップ７２２では、配
列ｓｐｄＳａｍ１８０内の情報から、本フローチャート
の処理目標である周期プロファイルとエンコーダから得
られる絶対的数値情報を関連づける原点として使用され
る変数ｉｎｉｔＡｎｇｌｅＣｏｕｎｔを求める工程が示
されている。
【００６４】以下、図７のフローチャートが目標とする
ところの処理の概念について、図５〜図７、および表１
によって具体的に説明する。
【００６５】フィードバック制御工程により一定速度で
該搬送ローラを駆動したときの速度変動プロファイル
が、表１、すなわち、図８のようになる装置を想定す
る。フィードバック制御工程における制御パラメータの
同定が完全でないため、細かく振動的になっているが、
２３０°付近に速度が速くなりすぎてしまう、すなわち
トルクが最も太くなる位相のピークが存在することがわ
かる。
【００６６】このトルクが最も太くなる位相を検出して
原点とすることができれば、印刷処理において周期プロ
ファイルとエンコーダから得られる絶対的数値情報を一
意的に対応させることができる。
【００６７】そこで図９のように単位位相レンジ（ここ
では１８０°とする）ごとに速度変動の総和を求めてい
く。グラフ上で黒く塗ってある部分の面積を正負の符号
付きで計算した値がまさしく、この速度変動の総和を示
している。従ってグラフ上で左側から順番に、例えば、
５°ずつずらしながら１８０°ごとの面積を求めていき
図７の処理を行うと、最終的に図１０に示した領域の面
積の総和こそが最大値であることが論理的に判明し、原
点を決定することができる。この原点は、図１０におい
ては、１００°の位置を原点とするものであってもよ
い。なお、ここでは、面積の総和が最大値である領域に
おいて原点を決定する例を一例として示したが、これに
限定されるものではなく、面積の総和が最小値である領
域において原点を決定するものであってもよいし、面積
の総和がある任意の範囲内となった領域において原点を
決定するものであってもよい。
【００６８】なお、上述の解析に際して、検出した周期
プロファイルの１周期分である３６０度に相当する搬送
ローラの駆動距離を、搬送モータのコギングトルク変動
１周期分の駆動距離、あるいは、搬送モータのコギング
トルク変動１周期分の駆動距離と、搬送ローラ１回転分
の駆動距離との最小公倍数からなる距離としてもよい。
【００６９】図１１は、本発明の主題となる原点から特
定のオフセットを持ったオフセット位相角を、周期プロ
ファイル上での、シート部材搬送手段を停止させる位相
角である最適停止位相角に関連付ける関連付け工程と、
周期プロファイル上での、シート部材搬送手段の停止す
る停止位相角が最適停止位相角となるように停止位相角
を制御する位相管理工程とについて示したフローチャー
トである。
【００７０】ステップ１２０１で処理が開始されると、
ステップ１２０２で図７で説明した処理を行い、原点検
出を行う。
【００７１】ステップ１２０３で、ステップ１２０２で
求めた原点を起点にして、記録装置個体において最も制
御上好ましい最適停止位相角であることが予め検討され
ている位置へ移動する。以下、図２、３を再び用いてこ
の最適停止位相角の概念を確認する。
【００７２】たとえば制定時間を重視した場合、図２と
図３とを比較すると、α°を通過してから充分な位相を
経過して停止位置に達する図３のほうが、停止直前速度
を上げることができ有利である。また、停止精度を重視
した場合、図２と図３を比較すると、α°を通過してか
らより迅速に停止位置に達する図２のほうが、停止直前
速度を下げることができ有利である。α°を通過してか
ら停止位置までのオフセット位相角は、記録装置の設計
過程において検討されるチューニングによって決定され
る値であり、本実施形態においては該決定方法の手法に
関する説明は省略する。本発明は、目標駆動停止位置で
ある停止位相角とα°とのオフセット位相角を、常に同
じ値に保つ手段に関するものであるが、このようよう
に、関連付け工程で、シート部材を所望の搬送速度で搬
送可能なオフセット位相角を最適停止位相角として関連
付ける、あるいはシート部材を所望の停止位置精度で搬
送可能なオフセット位相角を最適停止位相角として関連
付けることにより、所望の搬送速度あるいは停止位置精
度を確保しながら記録を行うことができる。
【００７３】ステップ１２０４から１２０７は、記録装
置の動作過程において発生する、搬送ローラのあらゆる
目標駆動停止位置とα°とのオフセット位相角を、すべ
てステップ１２０３における該オフセット位相角と等し
く保つための工程を説明したものである。
【００７４】ステップ１２０４で給紙シーケンスを行う
が、該搬送ローラの総駆動量をＴＯＴＡＬＡＮＧＬＥＣ
ＯＵＮＴの整数倍となるよう設計しておくことにより、
給紙シーケンス終了時の目標駆動停止位置とα°とのオ
フセット位相角を、ステップ１２０３における該オフセ
ット位相角と等しく保つことができる。
【００７５】ステップ１２０５で印刷走査が必要である
ことがわかると、ステップ１２０６で印刷のための紙送
り処理を行うが、該搬送ローラの総駆動量をＴＯＴＡＬ
ＡＮＧＬＥＣＯＵＮＴの整数倍となるよう設計しておく
ことにより、給紙シーケンス終了時の目標駆動停止位置
とα°とのオフセット位相角を、ステップ１２０３にお
ける該オフセット位相角と等しく保つことができる。こ
れを実現するためには、例えば、ＬＦ（Ｌｉｎｅ Ｆｅ
ｅｄ）搬送量をモータのコギングトルクリップル周期に
一致させる方法を採用することが望ましい。なお、この
方法に関しては後述する。
【００７６】ステップ１２０７で排紙シーケンスを行う
が、該搬送ローラの総駆動量をＴＯＴＡＬＡＮＧＬＥＣ
ＯＵＮＴの整数倍となるよう設計しておくことにより、
排紙シーケンス終了時の目標駆動停止位置とα°とのオ
フセット位相角を、ステップ１２０３における該オフセ
ット位相角と等しく保つことができる。
【００７７】次に、上述した搬送ローラの総駆動量をＴ
ＯＴＡＬＡＮＧＬＥＣＯＵＮＴの整数倍となるよう設計
された一例としての記録装置に関して、搬送駆動周りの
構成図である図１２、ＤＣモータのコギングトルクリッ
プルと搬送ローラによる記録用紙搬送量との関係を説明
するグラフである図１３を用いて説明する。なお、以下
の説明における各符号は、図４で用いた符号と同じもの
を用いる。
【００７８】図１２において、モータギア１０８の歯数
をＺ１、搬送ローラギア１０９の歯数をＺ２、搬送ロー
ラ１１０の搬送直径をφＤとする。ここで、搬送用モー
タ１０７がある角度θだけ回転すると、搬送ローラ１１
０により記録用紙１１５が、 πＤ（Ｚ１／Ｚ２）（θ／（２π）） だけ搬送される。
【００７９】図１３のグラフでは縦軸がトルク（もしく
は速度でも構わない）、横軸が搬送ローラ上の記録用紙
搬送量を表している。ＤＣモータの特性上、例えばマグ
ネットが２極で、かつ５スロットのＤＣモータの場合、
図１３のように、磁力のバランスによりモータ１周（１
回転）の周期ＴＭで１０周期のトルク変動（コギングト
ルクリップル）が発生する。すなわち、モータの１／１
０周単位ごと、類似したトルク変動周期Ｔｐが発生す
る。この周期はモータの軸ロスや機械的、電気的バラン
スにより微妙にトルク変動（もしくは速度変動）が異な
る場合があるが、モータの構造上から決定されるもの
で、この周期性が大きく崩れることはない。
【００８０】ここで、画像形成時に用紙の間欠搬送等で
使用する基本最小搬送量ピッチＰをコギングトルクリッ
プル（もしくは、コギングによる速度変動）の１周期分
に相当する搬送量Ｔｐの整数倍と一致させる（Ｐ＝ｎＴ
ｐ、ｎは整数）。なお、この搬送量Ｔｐは、ＴＯＴＡＬ
ＡＮＧＬＥＣＯＵＮＴ（例えば、上述の例では１６０と
いうカウント数）を距離に換算したものである。さら
に、各モードで存在しうる全ての搬送量Ｐｆは基本最小
搬送ピッチＰの整数倍と一致させる（Ｐｆ＝ｍＰ、ｍは
整数）。
【００８１】そして、モータのコギングトルクリップル
角度周期をθｔ（ｒａｄ）とすると、搬送量Ｐｆは Ｐｆ＝ｍＰ＝ｍｎＴｐ＝ｍｎπＤ（Ｚ１／Ｚ２）（θｔ／（２π）） ・・・(１) （ここで、ｍ、ｎは整数であり、図１３においてはｍ＝
２、ｎ＝３） となる。
【００８２】この式を満足するように減速比を決定する
（歯数Ｚ１、Ｚ２を決定する）と、図１３に示すよう
に、定まった搬送ピッチＰｆを搬送する場合、停止する
時のコギングトルクリップル位相角度が常に一定とな
る。Ｘ１で停止していた場合、搬送ピッチＰｆで搬送を
行うとＸ２に、さらに搬送ピッチＰｆで搬送を行うとＸ
３に移行するが、各停止点はコギングトルクリップルＴ
ｃ上で同位相の位置となる。
【００８３】その結果、外乱となるコギングトルクが各
停止点で常に類似しており、さらに停止前速度に関して
も外乱トルクが毎回類似しているためサーボ制御された
速度もほぼ一定となり、この２つの条件が安定している
ため、停止位置も安定する。
【００８４】停止する時のコギングトルクリップル位相
角度が異なると、停止目標（ＤＣモータの駆動を停止す
るＯＦＦタイミング）に対して停止位置が異なるが、コ
ギングトルクリップル位相角度が各送りに対して互いに
同じであれば、停止位置がほぼ毎回同じとなる。そのた
め、相対停止位置である搬送量ピッチの精度が確保され
る。つまり、図１３において、搬送ピッチＰｆ毎の位相
角度が常に０度となっているが、位相角度自体は０度で
ある必然性はなく、他の位相角度（例えば４５度、９０
度、１３５度など）であってもその位相角度が常に一定
であれば構わない。
【００８５】上式(１)において、ｎがモータのスロット
数×２となった場合には、最小基本単位の送りピッチＰ
がモータ１周の周期ＴＭと等しくなり、コギングトルク
リップルの周期（コギング周期）だけでなく、モータの
軸ロスやモータ構造に起因するモータ１周期のトルク変
動が常に同じ状態で停止することが可能となり、更なる
精度向上が可能となる。
【００８６】ここでは例としてｍ＝２、ｎ＝３とした
が、この数値に限定するものではなく、記録中に搬送量
が可変となってもｍが整数であれば構わないし、減速比
の決定時もｎが整数であれば構わない。また、ＤＣモー
タの磁極数やスロット数も本実施形態の数値に限定する
ものではない。
【００８７】この手法は単に減速比を設定するだけで良
く、コギング周期を厳密に制御するための過剰に細かな
ピッチのエンコーダ情報も必要なく、特別な部品や制御
を必要としないため、コードホイールの大きさやエンコ
ーダの種類に制約が少なく、安価で容易に高精度な搬送
を達成できるといった大きなメリットが有る。
【００８８】また、本実施形態において全ての搬送量Ｐ
ｆを、コギング変動の１周期に相当する搬送量Ｔｐの整
数倍に一致させたが、隣接した画像領域が存在しないス
キップ搬送や、画質を問わない高速記録モードなどで
は、必ずしも一致させずに速度を優先に設定しても構わ
ない。
【００８９】本実施形態では図１２のような１段減速の
ギアを例に説明したが、複数段減速のギア列に関しても
同様に、用紙の基本最小搬送ピッチを、モータのコギン
グトルクリップルの１周期分の搬送ローラ回転による用
紙搬送量の整数倍と容易に一致させることができるし、
駆動伝達手段として歯付きベルトを用いた場合にも、上
述のギアを歯付きプーリに置き換えれば同様の効果を得
ることは明白であり、なんら本発明の範囲を逸脱するも
のではない。
【００９０】また、本実施例形態では周期プロファイル
の１周期３６０度に相当する搬送ローラの駆動距離を、
ＤＣモータである搬送モータのコギングトルク変動１周
期分の駆動距離とした場合を例に説明したが、該駆動距
離は周期性をもつ特性変化であればいかなる対象と対応
させても有効であり、例えば該駆動距離はＤＣモータで
ある搬送モータのコギングトルク変動１周期分の駆動距
離と、搬送ローラ１回転分の駆動距離との最小公倍数か
らなる距離であってもよい。さらに、図１２、図１３で
示したようなマグネットが２極で、かつ５スロットのＤ
Ｃモータにおいて、モータの軸ロスや機械的、電気的バ
ランスが極端に悪く、モータ１／１０周単位ごとのトル
ク変動周期Ｔｐの類似性が損なわれるような劣悪なモー
タにおいても、該駆動距離をコギングトルク変動１周期
分×２×５とすることで本発明の効果を享受することが
できることはいうまでもない。
【００９１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、シート部
材を搬送するに先立ち、シート部材搬送装置の周期的な
速度変動もしくはトルク変動を周期プロファイルとして
あらかじめ検出しておき、周期プロファイル内の特定の
位相角を原点として判定しておく。さらに、オフセット
位相角を最適停止位相角に関連付けるとともに、シート
部材搬送手段の停止する停止位相角が最適停止位相角と
なるように停止位相角を制御する。すなわち、周期的な
速度変動もしくはトルク変動の位相角と、目標駆動停止
位置である停止位相角との相対的なオフセット位相角を
絶えず一定かつ最適に保って制御を続けるため、モータ
コギング周期に代表される高い周波数のトルク変動がシ
ート部材搬送手段の停止精度性能および制定時間性能に
及ぼす影響を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィードバック制御として追値制御を用いた場
合の、一般的なＤＣモータの駆動プロファイルの理想状
態を示したグラフである。
【図２】図１に示した理想プロファイルを目指して制御
されているＤＣモータが、コギングによるトルク変動の
影響を受けた場合の実動作を簡略化して示したグラフで
ある。
【図３】図１に示した理想プロファイルを目指して制御
されているＤＣモータが、コギングによるトルク変動の
影響を受けた場合の実動作の別の例を簡略化して示した
グラフである。
【図４】本発明に係るシリアル式インクジェットプリン
タの一例の外観斜視図である。
【図５】本発明に係るプリンタの制御構成の一例を説明
するブロック図である。
【図６】本発明に係るプリンタコントローラの詳細構成
を説明するブロック図である。
【図７】本発明に係る、周期プロファイル検出工程と、
周期プロファイル内の特定の位相角を原点として正しく
判定する原点判定工程について示したフローチャートで
ある。
【図８】一定速度で搬送ローラを駆動するフィードバッ
ク制御工程により駆動を行い、各エンコーダスリットご
とに検出された速度変動率のデータの一例をグラフ化し
たものである。
【図９】速度変動の総和を計算する処理を説明するグラ
フである。
【図１０】速度変動の総和を計算する処理を説明するグ
ラフである。
【図１１】本発明に係る、原点から特定のオフセットを
持ったオフセット位相角を、シート部材搬送手段を停止
させる位相角である最適停止位相角に関連付ける関連付
け工程と、シート部材搬送手段の停止する停止位相角が
最適停止位相角となるように停止位相角を制御する位相
管理工程について示したフローチャートである。
【図１２】本発明に係る記録装置の一例の記録用紙搬送
駆動周りの構成図である。
【図１３】本発明に係る搬送用モータのコギングトルク
リップルと搬送ローラによる記録用紙搬送量との関係図
である。
【符号の説明】
１０１ 記録ヘッド １０２ キャリッジ １０３ ガイドシャフト １０４ ベルト １０５ 駆動モータ １０６ 給紙ベース １０７ 搬送用モータ（ＤＣモータ） １０８ モータギア １０９ 搬送ローラギア １１０ 搬送ローラ １１１ ピンチローラ １１２ プラテン １１３ 排紙ローラ １１４ シャーシ １１５ 記録用紙 １１６ コードホイール（ロータリエンコーダ） １１７ エンコーダセンサ ２３１ ホストインターフェイス ４０１ プリンタＣＰＵ ４０２ ＲＯＭ ４０３ ＲＡＭ ４０５ モータドライバ ４０６ プリンタコントローラ ４０７ 温度センサ ５０１ Ｉ／Ｏレジスタ ５０２ 受信バッファコントローラ ５０３ 印刷バッファコントローラ ５０４ メモリコントローラ ５０５ プリントシーケンスコントローラ Ｚ１ 搬送モータギア歯数 Ｚ２ 搬送ローラギア歯数 φＤ 搬送ローラの搬送直径 θ 搬送モータ回転角度 θｔ 搬送モータのコギング１周期に対する搬送モー
タ回転角度 Ｔｃ 搬送モータのコギングトルクリップル Ｐ 基本最小搬送り量（ピッチ） Ｐｆ 全ての搬送送り量ピッチ Ｔｐ 搬送モータのコギング１周期に相当する用紙搬
送量 ＴＭ 搬送モータの１回転による用紙搬送量 Ｚ１ｐ 搬送モータギアの噛み合いトルク変動の１周
期に相当する用紙搬送量 Ｚ２ｐ 搬送ローラギアの噛み合いトルク変動の１周
期に相当する用紙搬送量
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 7/06 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｚ (72)発明者 小路 通陽 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA04 EB12 EB35 EB36 EC12 EC31 EC35 FA10 2C058 AB16 AC07 AE02 AE09 AF20 AF23 GB03 GB07 GB20 GB43 GB47 GE04 2C059 AA05 AA22 AA26 AA38 AB01 5H571 AA13 BB04 FF06 GG01 GG02 KK05 LL07 LL31

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シート部材を挟持して搬送する搬送ロー
    ラと、前記搬送ローラを駆動させる搬送モータと、前記
    搬送モータの駆動力を前記搬送ローラに伝達する駆動伝
    達手段と、前記搬送ローラの位置および速度を検出する
    検出手段とを有するシート部材搬送装置の制御方法にお
    いて、 前記シート部材搬送装置の周期的な速度変動もしくはト
    ルク変動を周期プロファイルとしてあらかじめ検出する
    周期プロファイル検出工程と、 前記周期プロファイル内の特定の位相角を原点として判
    定する原点判定工程と、 前記原点から特定のオフセットを持ったオフセット位相
    角を、前記周期プロファイル上での、前記シート部材搬
    送装置を停止させる位相角である最適停止位相角に関連
    付ける関連付け工程と、 前記周期プロファイル上での、前記シート部材搬送装置
    の停止する停止位相角が前記最適停止位相角となるよう
    に前記停止位相角を制御する位相管理工程とを含むこと
    を特徴とするシート部材搬送装置の制御方法。
  2. 【請求項２】 前記周期プロファイル検出工程は、前記
    搬送ローラを一定速度で駆動させるフィードバック制御
    工程と、 前記フィードバック制御工程で、エンコーダを含む前記
    検出手段により検出された、前記各エンコーダ位置毎で
    の前記搬送ローラの実際の駆動速度を、特定の１周期３
    ６０度単位で解析して前記周期プロファイルとする工程
    とを含む請求項１に記載のシート部材搬送装置の制御方
    法。
  3. 【請求項３】 前記特定の１周期３６０度に相当する前
    記搬送ローラの駆動距離を、ＤＣモータである前記搬送
    モータのコギングトルク変動１周期分の駆動距離とする
    工程を含む請求項２に記載のシート部材搬送装置の制御
    方法。
  4. 【請求項４】 前記特定の１周期３６０度に相当する、
    前記搬送ローラの駆動距離を、ＤＣモータである前記搬
    送モータのコギングトルク変動１周期分の駆動距離と、
    前記搬送ローラ１回転分の駆動距離との最小公倍数から
    なる距離とする工程を含む請求項２に記載のシート部材
    搬送装置の制御方法。
  5. 【請求項５】 前記原点判定工程で、前記周期プロファ
    イル上での単位位相レンジあたりの検出値の総和が最大
    となる前記単位位相レンジ内の前記特定の位相角を前記
    原点として判定する請求項１ないし４のいずれか１項に
    記載のシート部材搬送装置の制御方法。
  6. 【請求項６】 前記原点判定工程で、前記周期プロファ
    イル上での単位位相レンジあたりの検出値の総和が最小
    となる前記単位位相レンジ内の前記特定の位相角を前記
    原点として判定する請求項１ないし４のいずれか１項に
    記載のシート部材搬送装置の制御方法。
  7. 【請求項７】 前記関連付け工程は、前記シート部材を
    所望の搬送速度で搬送可能な前記オフセット位相角を前
    記最適停止位相角として関連付ける請求項１ないし６の
    いずれか１項に記載のシート部材搬送装置の制御方法。
  8. 【請求項８】 前記関連付け工程は、前記シート部材を
    所望の停止位置精度で搬送可能な前記オフセット位相角
    を前記最適停止位相角として関連付ける請求項１ないし
    ７のいずれか１項に記載のシート部材搬送装置の制御方
    法。
  9. 【請求項９】 前記位相管理工程は、前記搬送モータに
    よる前記シート部材の搬送量を、前記搬送モータもしく
    は前記駆動伝達手段により発生する速度変動もしくはト
    ルク変動の１周期分の前記搬送ローラの回転による前記
    シート部材の搬送量の整数倍とする請求項１ないし８の
    いずれか１項に記載のシート部材搬送装置の制御方法。
  10. 【請求項１０】 シート部材を挟持して搬送する搬送ロ
    ーラと、前記搬送ローラを駆動させる搬送モータと、前
    記搬送モータの駆動力を前記搬送ローラに伝達する駆動
    伝達手段と、前記搬送ローラの位置および速度を検出す
    る検出手段とを含むシート部材搬送手段を有し、前記シ
    ート部材搬送手段により搬送されてきた記録媒体である
    前記シート材に画像を形成する記録装置において、 前記シート部材搬送手段が、請求項１ないし９のいずれ
    か１項に記載のシート部材搬送装置であることを特徴と
    する記録装置。
  11. 【請求項１１】 前記記録装置がインクジェット記録装
    置である請求項１０に記載の記録装置。
  12. 【請求項１２】 前記インクジェット記録装置は、前記
    記録媒体を間欠搬送しつつインクジェットヘッドを搭載
    したキャリッジを往復走査して、画像を形成するシリア
    ル式インクジェットプリンタである請求項１１に記載の
    記録装置。
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