JP2007112579A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動ローラを回転駆動させて用紙を印刷位置に移動させる画像形成装置等において、用紙搬送の位置ずれが画像品質に大きな影響をおよぼすため、高速で高精度な位置決め制御が要求されている。用紙搬送の駆動ローラ軸にロータリーエンコーダを設け、その回転角を検出して用紙搬送量を制御する手法が種々提案されている。しかし、駆動ローラにかかる負荷変動のため、駆動ローラ軸ねじれ量が変化し、印刷位置ずれが発生する。
【解決手段】駆動ローラ9の軸の両端9aと9bにそれぞれ第1、第2のロータリーエンコーダ用のコードホイール20、33を設け、それぞれ対応した検出装置21、34で同時に検出を行う。両出力パルスと互いのずれを検出することによって、軸の回転角と軸のねじれ量を算出することができる。その結果を駆動モータにフィードバックすることにより外乱に強い安定した速度制御ができる。
【選択図】図3
【解決手段】駆動ローラ9の軸の両端9aと9bにそれぞれ第1、第2のロータリーエンコーダ用のコードホイール20、33を設け、それぞれ対応した検出装置21、34で同時に検出を行う。両出力パルスと互いのずれを検出することによって、軸の回転角と軸のねじれ量を算出することができる。その結果を駆動モータにフィードバックすることにより外乱に強い安定した速度制御ができる。
【選択図】図3
Description
本発明は、印刷用紙を搬送する駆動ローラに装着されたロータリーエンコーダの検出により駆動モータの回転量をフィードバック制御する画像形成装置に関する。
印刷用紙を駆動ローラと圧接ローラに挟み、駆動ローラを回転駆動することにより用紙を印刷位置に移動させる画像形成装置、または駆動ローラに巻きつけたエンドレスの搬送ベルトに用紙を吸着させ、駆動ローラを回転駆動することにより用紙を印刷位置に移動させて印刷を行なう画像形成装置において、用紙搬送の位置ずれが画像品質に大きな影響をおよぼすため、高速で高精度な位置決め制御が要求されている。
このような画像形成装置では、モータから伝達駆動される用紙搬送の駆動ローラ軸にロータリーエンコーダを設け、このロータリーエンコーダの回転角を検出して用紙搬送量を制御する手法が種々提案されている。その一つとして、高精度に用紙搬送制御を行なうため紙搬送ベルトを駆動する搬送ローラ軸に高分解能のエンコーダを設ける手法が提案されている(例えば、特許文献1 参照。)。しかし、駆動ローラ軸に固定されたロータリーエンコーダは、駆動ローラの用紙搬送位置から離れているため、用紙搬送時に駆動ローラに回転負荷が発生すると駆動ローラ軸がねじれるため、ロータリーエンコーダの回転角と用紙搬送位置にずれが発生し、用紙が所定の位置に停止しない不具合が発生する。この軸のねじれ角を電動機の電流と速度を検出して推定する手法(例えば、特許文献2 参照。)や、駆動電流を検出して外乱推定オブザーバとして駆動制御する手法(例えば、特許文献3参照。)が提案されている。しかし、電動機の電流を測定するため電流変動に対する高精度で迅速な推定は困難である。
このような画像形成装置では、モータから伝達駆動される用紙搬送の駆動ローラ軸にロータリーエンコーダを設け、このロータリーエンコーダの回転角を検出して用紙搬送量を制御する手法が種々提案されている。その一つとして、高精度に用紙搬送制御を行なうため紙搬送ベルトを駆動する搬送ローラ軸に高分解能のエンコーダを設ける手法が提案されている(例えば、特許文献1 参照。)。しかし、駆動ローラ軸に固定されたロータリーエンコーダは、駆動ローラの用紙搬送位置から離れているため、用紙搬送時に駆動ローラに回転負荷が発生すると駆動ローラ軸がねじれるため、ロータリーエンコーダの回転角と用紙搬送位置にずれが発生し、用紙が所定の位置に停止しない不具合が発生する。この軸のねじれ角を電動機の電流と速度を検出して推定する手法(例えば、特許文献2 参照。)や、駆動電流を検出して外乱推定オブザーバとして駆動制御する手法(例えば、特許文献3参照。)が提案されている。しかし、電動機の電流を測定するため電流変動に対する高精度で迅速な推定は困難である。
駆動ローラを回転駆動することにより、用紙を印刷位置に移動させて画像形成する画像形成装置では、駆動ローラの回転量を正確に把握しないと、用紙に印刷した画像に隙間や重なりが発生して画像品質が低下する。駆動ローラは、モータからの回転を伝達駆動される従動ローラ位置と用紙搬送位置が離れているため、駆動ローラの用紙搬送位置に負荷変動が発生すると駆動ローラ軸ねじれ量が変化し、駆動ローラ軸に設けたロータリーエンコーダの検出位置と、駆動ローラの用紙搬送位置にねじれ量の変化によるずれが発生する。また、用紙搬送を停止した時の回転負荷によるねじれ量が大きい場合、印刷している最中に回転負荷が変化(減少)すると駆動ローラのねじれが戻され、駆動ローラ(印刷用紙)が移動して印刷位置ずれが発生する。
本発明は、駆動ローラ軸に設けたロータリーエンコーダの回転位置と駆動ローラの用紙搬送位置を比較し、駆動ローラ軸のねじれによるロータリーエンコーダと用紙搬送位置の回転位置ずれ量を把握することにより、高速で高精度な搬送位置決め制御装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明では、駆動モータと、該駆動モータの回転を減速機構により伝達回転され用紙を搬送する駆動ローラと、該駆動ローラの軸両端部にそれぞれ装着される第1のロータリーエンコーダ、および第2のロータリーエンコーダと、を有し、各ロータリーエンコーダの回転角を検出する画像記録装置において、第1のロータリーエンコーダは、前記減速機構側に装着され、それぞれのロータリーエンコーダを同時検出して前記駆動ローラの回転量を制御することを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の画像形成装置において、第2のロータリーエンコーダは、第1のロータリーエンコーダと同分解能であることを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の画像形成装置において、第2のロータリーエンコーダは、第1のロータリーエンコーダと同分解能であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の画像形成装置において、第1のロータリーエンコーダと第2のロータリーエンコーダとのパルス数のずれを検出し、ずれ数に応じた駆動制御をすることを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の画像形成装置において、前記駆動制御は、前記駆動モータの速度制御、または停止制御であり、該駆動制御は第2のロータリーエンコーダを基準に行い、第2のロータリーエンコーダと第1のロータリーエンコーダとのパルス数のずれに基づいて行うことを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、請求項1に記載の画像形成装置において、第2のロータリーエンコーダは、第1のロータリーエンコーダより低分解能であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の画像形成装置において、前記駆動制御は、前記駆動モータの速度制御、または停止制御であり、該駆動制御は第2のロータリーエンコーダを基準に行い、第2のロータリーエンコーダと第1のロータリーエンコーダとのパルス数のずれに基づいて行うことを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、請求項1に記載の画像形成装置において、第2のロータリーエンコーダは、第1のロータリーエンコーダより低分解能であることを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の画像形成装置において、第2のロータリーエンコーダは、インクヘッドを搭載したキャリッジのインク吐き出し不良を回復する回復装置と駆動ローラとの間に設けたことを特徴とする。
請求項7に記載の発明では、請求項5または6に記載の画像形成装置において、第1のロータリーエンコーダと第2のロータリーエンコーダを同時に検出し、第2のロータリーエンコーダの1パルス間に検出する第1のロータリーエンコーダのパルス数をカウントし、そのカウント数の変化を算出することを特徴とする。
請求項7に記載の発明では、請求項5または6に記載の画像形成装置において、第1のロータリーエンコーダと第2のロータリーエンコーダを同時に検出し、第2のロータリーエンコーダの1パルス間に検出する第1のロータリーエンコーダのパルス数をカウントし、そのカウント数の変化を算出することを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項5ないし7のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記駆動ローラの停止直前における第2のロータリーエンコーダの起動位置からのパルス積算値と第1のロータリーエンコーダのパルス積算値とを比較し、前記駆動モータの回転角を制御することを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、請求項5ないし8のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記駆動ローラの回転速度、または用紙搬送距離を算出する回転角検出は、第2のロータリーエンコーダで行い、記録ヘッドによって画像を記録するための用紙搬送位置決めは、第2のロータリーエンコーダの停止前最終パルスから第1のロータリーエンコーダに切り換えて停止制御することを特徴とする。
本発明によれば、
駆動ローラの両端軸に回転角を検出する第1および第2のロータリーエンコーダを設けることにより、駆動ローラ軸のねじれ変動を検出することができ、ねじれ変動に対応した回転駆動制御することにより、制度の高い用紙搬送位置決め制御ができる。
2つのロータリーエンコーダを同分解能にすることにより軸ねじれが簡易に精度良く把握することができる。把握した軸ねじれに応じた駆動制御することにより、制御の高い位置決めができる。
第2のロータリーエンコーダを低分解能にし小径にすることにより装置が小型でき、微小であるがロータリーエンコーダの慣性モーメントを少なくすることができる。
駆動ローラの用紙搬送近傍にロータリーエンコーダを装着することにより、取り付け軸が短くなり、軸ねじりや振動の影響が少なくなるとともに、回復装置のスペースを確保することができる。
パルス数を比較することにより駆動ローラ軸のねじり量を把握することができるため、ねじり量に対応した停止位置決め制御が可能になる。
駆動ローラ停止前のパルス数変化から軸のねじり状態を把握することにより、従動プーリ側の回転力に対する用紙搬送部の停止負荷状態が把握できる。これにより、外乱に対する駆動ローラ停止時のねじれ量に応じた従動プーリ側の回転位置(負荷バランス)補正や用紙搬送部の始動時に従動プーリの駆動量が推定できるため、制御精度が向上する。
用紙搬送の停止直前のみ高分解能ロータリーエンコーダを使用することにより、停止直前までの演算負荷が少なくなり制御の応答性を向上することができるため高速度制御への対応が可能になり、かつまた、精度良く停止することが出来る。
駆動ローラの両端軸に回転角を検出する第1および第2のロータリーエンコーダを設けることにより、駆動ローラ軸のねじれ変動を検出することができ、ねじれ変動に対応した回転駆動制御することにより、制度の高い用紙搬送位置決め制御ができる。
2つのロータリーエンコーダを同分解能にすることにより軸ねじれが簡易に精度良く把握することができる。把握した軸ねじれに応じた駆動制御することにより、制御の高い位置決めができる。
第2のロータリーエンコーダを低分解能にし小径にすることにより装置が小型でき、微小であるがロータリーエンコーダの慣性モーメントを少なくすることができる。
駆動ローラの用紙搬送近傍にロータリーエンコーダを装着することにより、取り付け軸が短くなり、軸ねじりや振動の影響が少なくなるとともに、回復装置のスペースを確保することができる。
パルス数を比較することにより駆動ローラ軸のねじり量を把握することができるため、ねじり量に対応した停止位置決め制御が可能になる。
駆動ローラ停止前のパルス数変化から軸のねじり状態を把握することにより、従動プーリ側の回転力に対する用紙搬送部の停止負荷状態が把握できる。これにより、外乱に対する駆動ローラ停止時のねじれ量に応じた従動プーリ側の回転位置(負荷バランス)補正や用紙搬送部の始動時に従動プーリの駆動量が推定できるため、制御精度が向上する。
用紙搬送の停止直前のみ高分解能ロータリーエンコーダを使用することにより、停止直前までの演算負荷が少なくなり制御の応答性を向上することができるため高速度制御への対応が可能になり、かつまた、精度良く停止することが出来る。
図1はインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図である。
同図において符号1は記録装置本体、2は主走査方向に移動可能なキャリッジ、3はインクカートリッジ、4は主ガイドロッド、5は従ガイドロッド、6はベルト、7はプーリ、8はキャリッジ駆動モータ、9は駆動ローラ、10はテンションローラ、11はエンドレスの搬送ベルト、12は従動プーリ、13はタイミングベルト、14は駆動モータ、15は回復装置をそれぞれ示す。
インクジェット記録装置は、記録装置本体1の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ2、キャリッジ2にインクを供給するインクカートリッジ3、キャリッジ2を主走査方向に自在移動できるようにキャリッジ2下方両側に固設された主ガイドロット4と従ガイドロッド5、キャリッジ2に固定されたベルト6、ベルト6を回転移動させてキャリッジ2を主走査方向に駆動するプーリ7、プーリ7を回転駆動するキャリッジ駆動モータ8、記録用紙をキャリッジ2下のインク吐き出し部2aに搬送する駆動ローラ9、駆動ローラ9の用紙吐き出し側に設けられたテンションローラ10、駆動ローラ9に巻きつけられ、駆動ローラ9の回転により用紙を吸着した状態で回転移動するエンドレスの搬送ベルト11、駆動ローラ9の端部に固定された従動プーリ12をタイミングベルト13を介して回転駆動する駆動モータ14、キャリッジ2下のインク吐き出し部に付着したインクの清掃やインク吐き出し不良を回復する回復装置15等で構成されている。
同図において符号1は記録装置本体、2は主走査方向に移動可能なキャリッジ、3はインクカートリッジ、4は主ガイドロッド、5は従ガイドロッド、6はベルト、7はプーリ、8はキャリッジ駆動モータ、9は駆動ローラ、10はテンションローラ、11はエンドレスの搬送ベルト、12は従動プーリ、13はタイミングベルト、14は駆動モータ、15は回復装置をそれぞれ示す。
インクジェット記録装置は、記録装置本体1の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ2、キャリッジ2にインクを供給するインクカートリッジ3、キャリッジ2を主走査方向に自在移動できるようにキャリッジ2下方両側に固設された主ガイドロット4と従ガイドロッド5、キャリッジ2に固定されたベルト6、ベルト6を回転移動させてキャリッジ2を主走査方向に駆動するプーリ7、プーリ7を回転駆動するキャリッジ駆動モータ8、記録用紙をキャリッジ2下のインク吐き出し部2aに搬送する駆動ローラ9、駆動ローラ9の用紙吐き出し側に設けられたテンションローラ10、駆動ローラ9に巻きつけられ、駆動ローラ9の回転により用紙を吸着した状態で回転移動するエンドレスの搬送ベルト11、駆動ローラ9の端部に固定された従動プーリ12をタイミングベルト13を介して回転駆動する駆動モータ14、キャリッジ2下のインク吐き出し部に付着したインクの清掃やインク吐き出し不良を回復する回復装置15等で構成されている。
図2は用紙搬送機構部の側面詳細図である。
同図において符号17は帯電ローラ、18は加圧ローラ、19は用紙、20はロータリーエンコーダ用のコードホイール、21は検出装置、22はプラテン、23はガイドローラ、24は用紙ガイド、25は排紙ローラ、26は拍車、27は用紙受け台、28は除電ブラシをそれぞれ示す。図1と共通な部分は同じ符号を援用する。以下の図においても同様とする。
駆動ローラ9の下側には用紙19が搬送ベルト11に吸着させるための帯電ローラ17が搬送ベルト11に接触している。一方、駆動ローラ9の上側には加圧ローラ18が駆動ローラ9上で搬送ベルト11に圧接して自在回転している。図示しない用紙搬送機構により搬送された用紙19を帯電ローラ17で帯電した搬送ベルト11に吸着させ、加圧ローラ18で用紙19を搬送ベルト11に密着させる。駆動モータ14の駆動プーリ14aが矢印A方向に回転駆動することにより、タイミングベルト13を介して従動プーリ12が回転して搬送ベルト11が矢印B方向に移動して用紙19をキャリッジ2下のインク吐き出し部2aに搬送する。駆動ローラ9にはコードホイール20が固設され、コードホイール20は従動プーリ12と一体で回転する。コードホイール20の円盤外周部には回転位置検出用の透過(スリット)穴が等間隔に9600個設けられており、この透過穴の数を検出装置21で検出して、駆動ローラ9の回転角を図示しない制御装置にて算出する。コードホイール20と検出装置21はロータリーエンコーダを形成している。
制御装置は、搬送ベルト11の所定移動量に換算したコードホイール20の回転角に達するまで駆動モータ14を回転させ、コードホイール20の回転角度が所定値に達する見込みになったら駆動モータ14を停止する。駆動モータ14が停止した時、コードホイール20の回転角度が所定値より少ない場合は回転角度が所定値になるようさらに回転させ、所定値より行き過ぎた場合は駆動モータ14を逆転駆動し、搬送ベルト11が所定の移動量になるよう調整する。
同図において符号17は帯電ローラ、18は加圧ローラ、19は用紙、20はロータリーエンコーダ用のコードホイール、21は検出装置、22はプラテン、23はガイドローラ、24は用紙ガイド、25は排紙ローラ、26は拍車、27は用紙受け台、28は除電ブラシをそれぞれ示す。図1と共通な部分は同じ符号を援用する。以下の図においても同様とする。
駆動ローラ9の下側には用紙19が搬送ベルト11に吸着させるための帯電ローラ17が搬送ベルト11に接触している。一方、駆動ローラ9の上側には加圧ローラ18が駆動ローラ9上で搬送ベルト11に圧接して自在回転している。図示しない用紙搬送機構により搬送された用紙19を帯電ローラ17で帯電した搬送ベルト11に吸着させ、加圧ローラ18で用紙19を搬送ベルト11に密着させる。駆動モータ14の駆動プーリ14aが矢印A方向に回転駆動することにより、タイミングベルト13を介して従動プーリ12が回転して搬送ベルト11が矢印B方向に移動して用紙19をキャリッジ2下のインク吐き出し部2aに搬送する。駆動ローラ9にはコードホイール20が固設され、コードホイール20は従動プーリ12と一体で回転する。コードホイール20の円盤外周部には回転位置検出用の透過(スリット)穴が等間隔に9600個設けられており、この透過穴の数を検出装置21で検出して、駆動ローラ9の回転角を図示しない制御装置にて算出する。コードホイール20と検出装置21はロータリーエンコーダを形成している。
制御装置は、搬送ベルト11の所定移動量に換算したコードホイール20の回転角に達するまで駆動モータ14を回転させ、コードホイール20の回転角度が所定値に達する見込みになったら駆動モータ14を停止する。駆動モータ14が停止した時、コードホイール20の回転角度が所定値より少ない場合は回転角度が所定値になるようさらに回転させ、所定値より行き過ぎた場合は駆動モータ14を逆転駆動し、搬送ベルト11が所定の移動量になるよう調整する。
搬送ベルト11の用紙19進入側には、ガイドローラ23がプラテン20に圧接した状態で固設され、駆動ローラ9とテンションローラ10に掛け渡された搬送ベルト11のキャリッジ2下方内側にはプラテン22が固定されて搬送ベルト11と用紙19がばたつかないようにしている。用紙19は駆動ローラ9の回転により搬送ベルト11に密着して搬送され、キャリッジ2下のインク吐き出し部2aで印刷される。印刷後、用紙19はテンションローラ10の右上に固定された用紙ガイド24で搬送ベルト11から分離されて排紙ローラ25に搬送され、排紙ローラ25と排紙ローラ25に圧接された拍車26により用紙受け台27に搬送される。テンションローラ10の下方には除電ブラシ28が搬送ベルト11に接触した状態で固設され、搬送ベルト11に付着した異物を除去する。除電ブラシ28で除電された搬送ベルト11は帯電ローラ17で再帯電される。
図3は第1の実施形態を説明するための図である。
同図において符号29は左フレーム、30は軸受け、31は右フレーム、32は軸受け、33はロータリーエンコーダ用のコードホイール、34は検出装置をそれぞれ示す。
同図は用紙搬送部の用紙搬送排出側から見た正面図である。
駆動ローラ9は軸9aが左フレーム29に固定された軸受け30に、軸9bは右フレーム31に固定された軸受け32に挿入され、回転自在になっている。駆動ローラ軸9aの軸端には従動プーリ12が固定され、従動プーリ12に巻き付けられたタイミングベルト13が駆動モータ14の回転駆動により回転すると駆動ローラ9が回転し、搬送ベルト11に密着した用紙を搬送する。従動プーリ12の側面にはコードホイール20が取り付けられ、コードホイール20の回転角を検出装置21で検出することにより従動プーリ12の回転角を算出する。一方、駆動ローラ軸9bの軸端には駆動ローラ軸9aに固定したコードホイール20と同じ分解能のコードホイール33が固定され、このコードホイール33の回転角を検出装置34で検出して駆動ローラ9の用紙搬送量を算出する。コードホイール33と検出装置34はロータリーエンコーダを形成している。ここでは、2つのロータリーエンコーダを用いているので、駆動モータ14の回転を駆動ローラ9に伝達する減速機構のある側に配置されているコードホイール20と検出装置21からなるロータリーエンコーダを第1のロータリーエンコーダと呼び、コードホイール33と検出装置34からなるロータリーエンコーダを第2のロータリーエンコーダと呼ぶ。
同図において符号29は左フレーム、30は軸受け、31は右フレーム、32は軸受け、33はロータリーエンコーダ用のコードホイール、34は検出装置をそれぞれ示す。
同図は用紙搬送部の用紙搬送排出側から見た正面図である。
駆動ローラ9は軸9aが左フレーム29に固定された軸受け30に、軸9bは右フレーム31に固定された軸受け32に挿入され、回転自在になっている。駆動ローラ軸9aの軸端には従動プーリ12が固定され、従動プーリ12に巻き付けられたタイミングベルト13が駆動モータ14の回転駆動により回転すると駆動ローラ9が回転し、搬送ベルト11に密着した用紙を搬送する。従動プーリ12の側面にはコードホイール20が取り付けられ、コードホイール20の回転角を検出装置21で検出することにより従動プーリ12の回転角を算出する。一方、駆動ローラ軸9bの軸端には駆動ローラ軸9aに固定したコードホイール20と同じ分解能のコードホイール33が固定され、このコードホイール33の回転角を検出装置34で検出して駆動ローラ9の用紙搬送量を算出する。コードホイール33と検出装置34はロータリーエンコーダを形成している。ここでは、2つのロータリーエンコーダを用いているので、駆動モータ14の回転を駆動ローラ9に伝達する減速機構のある側に配置されているコードホイール20と検出装置21からなるロータリーエンコーダを第1のロータリーエンコーダと呼び、コードホイール33と検出装置34からなるロータリーエンコーダを第2のロータリーエンコーダと呼ぶ。
駆動ローラ軸9b側にはキャリッジ2のインク吐き出し部に付着したインクの清掃やインク吐き出し不良を回復する回復装置15が設けられ、常時インク吐き出し印刷が出来るよう回復装置15にて維持されている。印刷動作で駆動ローラ軸9a側にキャリッジ2が移動した場合、キャリッジ2はキャリッジ2bの位置で停止する。キャリッジ2は右側インク吐き出し位置B(キャリッジ2の15K位置)が用紙の印刷開始位置Aに到達した時点でキャリッジ2の移動が一定速度になる加速距離Lが必要なため、駆動ローラ9と左フレーム29間にスペースを設けてある。
駆動ローラ9は搬送ベルト11に接触している加圧ローラ18や除電ブラシ28等の用紙搬送のための部材や圧接により回転負荷が発生し、駆動ローラ9の軸端9aに取り付けられコードホイール20の回転角は、駆動ローラ9から従動プーリ12までの軸ねじれにより、駆動ローラ9の回転角とずれた値になる。この回転角のずれは、駆動ローラ9の用紙搬送負荷変動により変化する。一方、駆動ローラ軸端9bには回転負荷が発生しないため、コードホイール33の回転角は駆動ローラ9の回転角と一致する。したがって、コードホイール33の回転角をもって駆動ローラ9の回転角とみなし、これを基準と考えてコードホイール20とのパルス数のずれを検出し、そのずれに基づいて駆動モータを所望の状態になるよう制御することによって、精度の高い制御ができる。
用紙搬送負荷変動による駆動ローラ軸端9aの軸ねじれを少なくする方法として、軸径を大きくする方法があるが、軸径を大きくすると慣性モーメントが半径の2乗に比例して大きくなるため、駆動制御が難しくなると共にコストアップや装置が重くなる不具合が発生する。
一般的にフィードバック制御においては、制御性を良くするために駆動電流の変化等によって負荷変動を把握する外乱オブザーバを設けているが、本発明によるパルス数のずれが駆動電流の変化の代用になる。また、停止制御においては、停止状態におけるねじれ量を把握することにより、駆動ローラが戻されないような、すなわち、不安定な負荷状態で停止していないようなバランス調整ができる。このように、フィードバック制御において、負荷変動の把握が重要なファクタであり、本発明によれば、パルス数のずれによるねじれ量の変化で回転負荷変動が把握できるため、精度の高いフィードバック制御と停止制御が可能になる。
用紙搬送負荷変動による駆動ローラ軸端9aの軸ねじれを少なくする方法として、軸径を大きくする方法があるが、軸径を大きくすると慣性モーメントが半径の2乗に比例して大きくなるため、駆動制御が難しくなると共にコストアップや装置が重くなる不具合が発生する。
一般的にフィードバック制御においては、制御性を良くするために駆動電流の変化等によって負荷変動を把握する外乱オブザーバを設けているが、本発明によるパルス数のずれが駆動電流の変化の代用になる。また、停止制御においては、停止状態におけるねじれ量を把握することにより、駆動ローラが戻されないような、すなわち、不安定な負荷状態で停止していないようなバランス調整ができる。このように、フィードバック制御において、負荷変動の把握が重要なファクタであり、本発明によれば、パルス数のずれによるねじれ量の変化で回転負荷変動が把握できるため、精度の高いフィードバック制御と停止制御が可能になる。
以上のことを実施形態に当てはめて説明すると、駆動ローラ9の両軸端に固定したコードホイール20とコードホイール33の回転角を比較することにより駆動ローラ軸端9aの軸ねじれ量が測定でき、駆動ローラ9の用紙搬送負荷が把握できる。駆動ローラ軸端9aの軸ねじれ量による駆動ローラ9の用紙搬送負荷変動を測定し、オブザーバとして駆動モータ14をフィードバック制御することにより外乱に強い安定した速度制御ができる。用紙搬送停止位置のずれを微調整する場合、駆動ローラ9のねじれ量により、用紙搬送負荷に対する駆動モータ14の駆動(起動)トルクを推定することができるとともに、ねじれ量を把握しながら駆動制御できるため、位置決め駆動を精度良く制御することができる。また、用紙搬送停止時における駆動ローラ9のねじれ量を測定することにより、外乱に対する駆動ローラ9の挙動が把握できるため、ねじれ量(回転負荷)に応じて駆動モータ14の回転トルクを調整して、停止中に駆動ローラ9が回転しないよう制御する。
図4は第2の実施形態を説明するための図である。
図5は用紙搬送機構部の右側面図である。
両図において符号35は駆動ローラ、36は右フレーム、37は軸受け、38はロータリーエンコーダ用のコードホイール、39は検出装置をそれぞれ示す。
図4は用紙搬送部の用紙搬送排出側から見た正面図である。
駆動ローラ35は、軸35aが左フレーム29に固定された軸受け30に挿入され、軸35bが右フレーム36に固定された軸受け37に挿入されて回転自在になっている。駆動ローラ軸35aの軸端には従動プーリ12が固定され、従動プーリ12に巻き付けられたタイミングベルト13が、駆動モータ14の回転駆動により回転すると駆動ローラ35が回転し、搬送ベルト11に密着した用紙を手前に搬送する。従動プーリ12の側面にはコードホイール20が取り付けられ、コードホイール20の回転角を検出装置21で検出して従動プーリ12の回転角を算出する。一方、駆動ローラ軸35bのローラ側には別のコードホイール38が固定され、このコードホイール38を検出装置39で検出して駆動ローラ35の回転角を算出する。この実施形態では、コードホイール38と検出装置39からなるロータリーエンコーダを第2のロータリーエンコーダと呼ぶ。
コードホイール38は駆動ローラ35と回復装置15の間に設けられ、図5の様にコードホイール38はキャリッジ2が移動しても接触しない外径になっている。コードホイール38はコードホイール20に比べて低分解能に形成されている。すなわち、コードホイール38はコードホイール20の1/4の直径で、スリット数も1/4になっていて、駆動ローラ35が回転した時、コードホイール38の1スリット間にコードホイール20のスリットが4回検出される。
図5は用紙搬送機構部の右側面図である。
両図において符号35は駆動ローラ、36は右フレーム、37は軸受け、38はロータリーエンコーダ用のコードホイール、39は検出装置をそれぞれ示す。
図4は用紙搬送部の用紙搬送排出側から見た正面図である。
駆動ローラ35は、軸35aが左フレーム29に固定された軸受け30に挿入され、軸35bが右フレーム36に固定された軸受け37に挿入されて回転自在になっている。駆動ローラ軸35aの軸端には従動プーリ12が固定され、従動プーリ12に巻き付けられたタイミングベルト13が、駆動モータ14の回転駆動により回転すると駆動ローラ35が回転し、搬送ベルト11に密着した用紙を手前に搬送する。従動プーリ12の側面にはコードホイール20が取り付けられ、コードホイール20の回転角を検出装置21で検出して従動プーリ12の回転角を算出する。一方、駆動ローラ軸35bのローラ側には別のコードホイール38が固定され、このコードホイール38を検出装置39で検出して駆動ローラ35の回転角を算出する。この実施形態では、コードホイール38と検出装置39からなるロータリーエンコーダを第2のロータリーエンコーダと呼ぶ。
コードホイール38は駆動ローラ35と回復装置15の間に設けられ、図5の様にコードホイール38はキャリッジ2が移動しても接触しない外径になっている。コードホイール38はコードホイール20に比べて低分解能に形成されている。すなわち、コードホイール38はコードホイール20の1/4の直径で、スリット数も1/4になっていて、駆動ローラ35が回転した時、コードホイール38の1スリット間にコードホイール20のスリットが4回検出される。
図6は駆動ローラの軸両端に固定したロータリーエンコーダそれぞれの出力パルスを示す波形図である。
同図において符号P1は第1のロータリーエンコーダの出力パルス、P2は第2のロータリーエンコーダの出力パルスをそれぞれ示す。
駆動モータ14の回転駆動により駆動ローラ35が回転している時、第2のロータリーエンコーダの検出パルスP2で速度制御を行なうと同時に、第2のロータリーエンコーダの1パルス間に検出される第1のロータリーエンコーダのパルス数P1を計数する。起動位置からのパルス数を積算することにより用紙の搬送距離を算出し、停止位置が第2のロータリーエンコーダのパルス間になった場合は、停止前最終パルスから高分解能の第1のロータリーエンコーダの検出パルス数に切り換えて停止制御することにより、カウント数を省略することができる。
第2のロータリーエンコーダのパルス検出時における第2のロータリーエンコーダの積算値と第1のロータリーエンコーダのパルス積算値を算出し、この第2のロータリーエンコーダのパルス積算値に対して第1のロータリーエンコーダのパルスが所定のパルス数になっているか算出し、駆動ローラ軸35aのねじれ量と用紙搬送負荷を推測する。また、第2のロータリーエンコーダの1パルス間に検出される第1のロータリーエンコーダの検出パルス数をカウントし、所定のパルス数との比較によりそのカウント数の変化を算出し、負荷変動の発生を検知する。
同図において符号P1は第1のロータリーエンコーダの出力パルス、P2は第2のロータリーエンコーダの出力パルスをそれぞれ示す。
駆動モータ14の回転駆動により駆動ローラ35が回転している時、第2のロータリーエンコーダの検出パルスP2で速度制御を行なうと同時に、第2のロータリーエンコーダの1パルス間に検出される第1のロータリーエンコーダのパルス数P1を計数する。起動位置からのパルス数を積算することにより用紙の搬送距離を算出し、停止位置が第2のロータリーエンコーダのパルス間になった場合は、停止前最終パルスから高分解能の第1のロータリーエンコーダの検出パルス数に切り換えて停止制御することにより、カウント数を省略することができる。
第2のロータリーエンコーダのパルス検出時における第2のロータリーエンコーダの積算値と第1のロータリーエンコーダのパルス積算値を算出し、この第2のロータリーエンコーダのパルス積算値に対して第1のロータリーエンコーダのパルスが所定のパルス数になっているか算出し、駆動ローラ軸35aのねじれ量と用紙搬送負荷を推測する。また、第2のロータリーエンコーダの1パルス間に検出される第1のロータリーエンコーダの検出パルス数をカウントし、所定のパルス数との比較によりそのカウント数の変化を算出し、負荷変動の発生を検知する。
このような検出で推測した用紙搬送負荷と負荷変動を駆動モータ14のフィードバック制御に反映させることにより精度の高い位置決め制御を行なうことが出来る。また、用紙を停止する直前に第2のロータリーエンコーダの起動位置からのパルス積算値に対する第1のロータリーエンコーダのパルス積算値の比較から、停止直前のねじれ量を把握することができ、停止誤差を補正する駆動トルクや外乱に対する余裕度が把握できるため、駆動モータの回転角を制御することにより、短時間で高精度な位置決めを行なうことができる。
当然のことであるが、第2のロータリーエンコーダのパルス出力間(a〜b)に第1のロータリーエンコーダの立ち上がりと立下りを検出することにより8パルスの変化を検出することができ、第2のロータリーエンコーダの立ち上がりと立下り(b〜c)間の第1のロータリーエンコーダの立ち上がりと立下りを検出することにより、瞬時のねじれ変化を把握することができる。
前記説明は、駆動ローラに巻きつけたエンドレスの搬送ベルトに用紙を吸着させ、駆動ローラを回転駆動して、用紙搬送と搬送停止を繰り返し行なうインクジェットプリンタについて記載したが、印刷用紙を駆動ローラと圧接ローラに挟んで、用紙搬送と搬送停止を繰り返し行なうインクジェットプリンタや、搬送ベルトの速度変動を一定速でフィードバック制御する電子写真の用紙搬送速度制御にも利用できるのは言うまでもない。
当然のことであるが、第2のロータリーエンコーダのパルス出力間(a〜b)に第1のロータリーエンコーダの立ち上がりと立下りを検出することにより8パルスの変化を検出することができ、第2のロータリーエンコーダの立ち上がりと立下り(b〜c)間の第1のロータリーエンコーダの立ち上がりと立下りを検出することにより、瞬時のねじれ変化を把握することができる。
前記説明は、駆動ローラに巻きつけたエンドレスの搬送ベルトに用紙を吸着させ、駆動ローラを回転駆動して、用紙搬送と搬送停止を繰り返し行なうインクジェットプリンタについて記載したが、印刷用紙を駆動ローラと圧接ローラに挟んで、用紙搬送と搬送停止を繰り返し行なうインクジェットプリンタや、搬送ベルトの速度変動を一定速でフィードバック制御する電子写真の用紙搬送速度制御にも利用できるのは言うまでもない。
8 駆動モータ
9 駆動ローラ
11 搬送ベルト
20 コードホイール
21 検出装置
33 コードホイール
34 検出装置
38 コードホイール(低分解能)
39 検出装置
9 駆動ローラ
11 搬送ベルト
20 コードホイール
21 検出装置
33 コードホイール
34 検出装置
38 コードホイール(低分解能)
39 検出装置
Claims (9)
- 駆動モータと、該駆動モータの回転を減速機構により伝達回転され用紙を搬送する駆動ローラと、該駆動ローラの軸両端部にそれぞれ装着される第1のロータリーエンコーダ、および第2のロータリーエンコーダと、を有し、各ロータリーエンコーダの回転角を検出する画像記録装置において、第1のロータリーエンコーダは、前記減速機構側に装着され、それぞれのロータリーエンコーダを同時検出して前記駆動ローラの回転量を制御することを特徴とする画像形成装置
- 請求項1に記載の画像形成装置において、第2のロータリーエンコーダは、第1のロータリーエンコーダと同分解能であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1または2に記載の画像形成装置において、第1のロータリーエンコーダと第2のロータリーエンコーダとのパルス数のずれを検出し、ずれ数に応じた駆動制御をすることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項3に記載の画像形成装置において、前記駆動制御は、前記駆動モータの速度制御、または停止制御であり、該駆動制御は第2のロータリーエンコーダを基準に行い、第2のロータリーエンコーダと第1のロータリーエンコーダとのパルス数のずれに基づいて行うことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1に記載の画像形成装置において、第2のロータリーエンコーダは、第1のロータリーエンコーダより低分解能であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項5に記載の画像形成装置において、第2のロータリーエンコーダは、インクヘッドを搭載したキャリッジのインク吐き出し不良を回復する回復装置と駆動ローラとの間に設けたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項5または6に記載の画像形成装置において、第1のロータリーエンコーダと第2のロータリーエンコーダを同時に検出し、第2のロータリーエンコーダの1パルス間に検出する第1のロータリーエンコーダのパルス数をカウントし、そのカウント数の変化を算出することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項5ないし7のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記駆動ローラの停止直前における第2のロータリーエンコーダの起動位置からのパルス積算値と第1のロータリーエンコーダのパルス積算値とを比較し、前記駆動モータの回転角を制御することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項5ないし8のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記駆動ローラの回転速度、または用紙搬送距離を算出する回転角検出は、第2のロータリーエンコーダで行い、記録ヘッドによって画像を記録するための用紙搬送位置決めは、第2のロータリーエンコーダの停止前最終パルスから第1のロータリーエンコーダに切り換えて停止制御することを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005306145A JP2007112579A (ja) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005306145A JP2007112579A (ja) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | 画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007112579A true JP2007112579A (ja) | 2007-05-10 |
Family
ID=38095109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005306145A Pending JP2007112579A (ja) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007112579A (ja) |
-
2005
- 2005-10-20 JP JP2005306145A patent/JP2007112579A/ja active Pending
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