JP2013180893A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール紙にバックテンションを付与して搬送することで、搬送量が変動して画像品質が低下する。
【解決手段】ＰＩＤ制御演算部４０５から出力されるＰＷＭ信号（ＰＷＭ値）を入力（監視）して、ＰＷＭ値のピーク値が予め定めた閾値を越えたか否かを判別する判別手段４１１と、判別手段４１１によりＰＷＭ値のピーク値が閾値を越えたと判別されたときに、比較演算部４０３に与える目標位置を、搬送量を増加するように補正する信号を出力する補正手段４１２とを備えている。
【選択図】図７

Description

本発明は画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。

このような画像形成装置においては、画像を形成する被記録媒体として、芯部材（管）に長尺の媒体がロール状に巻き付けられたロール状媒体であるロール紙を使用するものがある。

従来、ロール紙に対してロール紙搬送方向と反対方向のバックテンションを付与するとともに、バックテンションの大きさを変更可能なバックテンション可変手段を備え、幅検知手段の検知信号に応じてロール紙を搬送するときのバックテンションを変更することにより、ロール紙の幅に応じて有効搬送力の幅方向の分布を調整するものが知られている（特許文献１）。

特開２００９−２５６０６１号公報

上述したようにロール紙にバックテンションを付与してバックテンションを変更できるようにした場合、ロール紙がスリップし、目標搬送量に対してズレが生じることになる。

この場合、ロール紙を搬送する搬送手段の駆動モータに対し、無負荷状態（スリップがない状態）での目標指令値に、予め設定したロール紙のサイズや残量に応じたスリップ量を加算した値を、実際の指令値として与えることで、搬送量を補正することが考えられる。

しかしながら、ロール紙の挙動は状況によって変化し、完全に推測することは困難であり、推測範囲内のスリップ量で目標搬送量を得られる場合もあれば、推測範囲内のスリップ量を超えるスリップが発生して目標搬送量からずれる場合もあり、ロール紙の搬送量が一定にならず、画像品質が低下するという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ロール状媒体の搬送精度を向上することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る画像形成装置は、
ロール状に巻き付けられたロール状媒体と、
前記ロール状媒体を搬送する搬送手段と、
前記ロール状媒体に対して搬送方向と逆方向の負荷を付与する手段と、
前記搬送手段の駆動モータをＰＷＭ制御で駆動制御するモータ駆動制御手段と、を備え、
前記モータ駆動制御手段は、
前記ＰＷＭ値を監視し、前記ＰＷＭ値のピーク値が予め定めた閾値を超えたか否かを判別する手段と、
前記判別の結果、前記ＰＷＭ値のピーク値が予め定めた閾値を超えときに、前記搬送手段による搬送量を補正する手段と、を有している
構成とした。

本発明によれば、ロール状媒体の搬送精度を向上することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例の外観斜視説明図である。 同装置の側面模式的説明図である。 同装置の機構部の要部平面説明図である。 バックテンション機構の一例を示す正面説明図である。 同じく平面説明図である。 制御部の概要の説明に供するブロック説明図である。 ロール紙を搬送する搬送手段の駆動制御に係わる部分のブロック説明図である。 ロール紙の搬送の補正制御の説明に供する無負荷状態のＰＷＭ値の一例を説明する説明図である。 同じく負荷が増加したときのＰＷＭ値の一例を説明する説明図である。 同じく補正制御の有無と目標搬送量に対する実際の搬送量の変化を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置の一例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同画像形成装置の外観斜視説明図、図２は同装置の側面模式的説明図、図３は同装置の機構部の要部平面説明図である。

この画像形成装置は、シリアル型画像形成装置であり、装置本体１０１と、装置本体１０１の下側に配置した給紙装置１０２とを備えている。

装置本体１０１の内部には、図示しない両側板にガイド部材であるガイドロッド１及びガイドステー２が掛け渡され、これらのガイドロッド１及びガイドステー２にキャリッジ５が矢印Ａ方向（主走査方向、キャリッジ移動方向）に移動可能に保持されている。

そして、キャリッジ５を移動走査する主走査機構部は、主走査方向の一方側に配置される駆動モータ６と、駆動モータ６によって回転駆動される駆動プーリ７と、主走査方向他方側に配置された従動プーリ８と、駆動プーリ７と従動プーリ８との間に掛け回された牽引部材であるタイミングベルト９とを備えている。

キャリッジ５には、図３にも示すように、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の液滴を吐出する複数（ここでは５個）の液体吐出ヘッド及びヘッドに液体を供給するヘッドタンクを一体にした記録ヘッド１１ａ〜１１ｅ（区別しないときは「記録ヘッド１１」という。）を、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、滴吐出方向を下方に向けて装着している。

ここで、記録ヘッド１１ａと記録ヘッド１１ｂ〜１１ｅは主走査方向と直交する方向である副走査方向に１ヘッド分（１ノズル列分）位置をずらして配置されている。また、記録ヘッド１１ａ〜１１ｅはいずれも２列のノズル列を有している。そして、記録ヘッド１１ａと１１ｂはいずれも同色である黒色の液滴を吐出し、記録ヘッド１１ｃ〜１１ｅはそれぞれマゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ）の液滴を吐出する。

これにより、モノクロ画像については記録ヘッド１１ａ、１１ｂを使用して１スキャン（主走査）で２ヘッド分の幅で画像を形成でき、カラー画像については例えば記録ヘッド１１ｂ〜１１ｅを使用して形成することができる。

記録ヘッド１１のヘッドタンクには、装置本体１０１に交換可能に装着されるメインタンクであるインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙから供給チューブ１６を介して各色のインクが供給される。このとき、同じ色の液滴を吐出する２つの記録ヘッド１１ａ、１１ｂには１つのインクカートリッジ１０ｋからインクが供給される

一方、キャリッジ５の主走査領域のうち、記録領域では、後述する給紙装置１０２からロール紙１２０が給送され、搬送手段２１によってキャリッジ５の主走査方向と直交する方向（副走査方向、用紙搬送方向：矢印Ｂ方向）に間欠的に搬送される。

搬送手段２１は、給紙装置１０２から給紙されるロール状媒体であるロール紙１２０を搬送する搬送ローラ２３及び搬送ローラ２３に対向配置した加圧ローラ２４と、複数の吸引穴が形成された搬送ガイド部材２５と、搬送ガイド部材２５の吸引穴から吸引を行う吸引手段としての吸引ファン２６とを有している。

この搬送手段２１の下流側には、図２に示すように、記録ヘッド１１で画像が形成されたロール紙１２０を所定の長さで切断する切断手段としてのカッタ２７が配置されている。

このカッタ２７は、例えばワイヤ或いはタイミングベルト２８に取り付けられている。このタイミングベルト２８は、図示しない駆動モータで駆動される駆動プーリと従動プーリとの間に掛け回され、駆動モータにより駆動プーリを介してタイミングベルト２８を主走査方向に移動することで、カッタ２７で用紙を所定の長さに切断する。

さらに、キャリッジ５の主走査方向の一方側には搬送ガイド部材２５の側方に記録ヘッド１１の維持回復を行う維持回復機構３０が配置され、他方側には搬送ガイド部材２５の側方に記録ヘッド１１から画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出を行う空吐出受け３４がそれぞれ配置されている。

維持回復機構３０は、装置本体１０１のフレーム部材に保持された第１維持回復部３１と、維持回復機構３０のフレーム部材に副走査方向に往復移動可能に保持された第２維持回復部３２とを有している。第２維持回復部３２は記録ヘッド１１ａの維持回復を行うときには図２の位置にあり、記録ヘッド１１ｂ〜１１ｅの維持回復を行うときには第１維持回復部３１と同じ副走査方向位置まで移動する。

この維持回復機構３０は、例えば記録ヘッド１１のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングする保湿キャップを兼ねた吸引キャップ４１及び保湿キャップ４２と、ノズル面を払拭するワイパ部材４３、画像形成に寄与しない液滴（空吐出滴）を受ける空吐出受け４４などを備えている。

給紙装置１０２は、上下段のスプール軸受け台１１１Ａ、１１１Ｂ（以下、区別しないときは「スプール軸受け台１１１」と称する。なお、他の部材も同様とし、上段の部材には符号に「Ａ」を付して、下段の部材には符号に「Ｂ」を付して区別する。）を有している。スプール軸受け台１１１にはロール体１１２を繰り出し可能に装着している。

ロール体１１２は、芯部材である管１１４に長尺のロール状媒体であるシート（以下「ロール紙」という。）１２０をロール状に巻き付けたものである。なお、ロール体は管１１４及びロール紙１２０を合わせた部材の総称とする。

そして、スプール軸受け台１１１に装着したロール体１１２を回転させて、ロール紙１２０をガイド部材１３０に沿って下流側に送り出す。

スプール軸受け台１１１の送り出し方向下流側には、ロール体１１２から送り出されたロール紙１２０を湾曲させて上方に給送する搬送ローラ対１３１が配置され、搬送ローラ対１３１とスプール軸受け台１１１との間には、ロール紙１２０の上面に接触してロール紙１２０の移動に従動する従動ローラ１６０が配置され、また、スプール軸受け台１１１から搬送ローラ対１３１の間には、ロール紙１２０の下面を案内するガイド部材１３０が配置されている。

搬送ローラ対１３１を回転駆動することで、ロール体１１２から繰り出されるロール紙１２０は、搬送ローラ対１３１、従動ローラ１６０、ロール体１１２間で張られた状態で搬送され、搬送ローラ対１３１を経て、搬送手段２１の搬送ローラ２３と加圧ローラ２４との間に送り込まれる。

このように構成したこの画像形成装置においては、キャリッジ５を主走査方向に移動し、給紙装置１０２から給送されるロール紙１２０を、搬送手段２１によって間欠的に送りながら、記録ヘッド１１を画像情報（印字情報）に応じて駆動して液滴を吐出させることによって、ロール紙１２０上に所要の画像が形成される。そして、画像形成後のロール紙１２０は、カッタ２７で所定の長さにカットされ、装置本体１０１の正面側に配置された図示しない排紙トレイへ排出される。

次に、この画像形成装置のバックテンション機構について図４及び図５を参照して説明する。図４は同バックテンション機構の正面説明図、図５は同じく平面説明図である。

ロール体１１２のスプール軸２０１には、駆動モータ２００に接続する回転伝達機構２０２が設けられている。駆動モータ２００の回転状態を制御することで、ロール体１１２のスプール軸２０１に負荷を与え、搬送されるロール紙１２０にバックテンションを付与する。

ロール体１１２の管１１４に装着されたスプール軸２０１は、スプール軸２０１に従動回転する従動ギヤ２０３が設けられている。従動ギヤ２０３は、アイドルギヤ２０４、２０５を介して、ギヤ２０６を有する一方向クラッチ２０７に接続している。

一方向クラッチ２０７と同一の回転軸２０８には、ギヤ２０９と共にトルクリミッタ２１０が設けられている。なお、図示しないが、回転軸２０８の回転量を検出するロータリエンコーダが配置され、回転量を検知してロール紙１２０の残量を検知する。

ギヤ２０９は伝達ギヤ２１３に接続され、伝達ギヤ２１３の回転軸２１４に設けられたアイドルギヤ２１５を介して回転駆動する駆動手段である駆動モータ２００の駆動ギヤ２１６に接続されている。また、図示しないが、回転軸２１４の回転を検出するロータリエンコーダが配置され、駆動モータ２００の回転数を検知する。

このように構成したバックテンション付与機構においては、駆動モータ２００の駆動状態として、正転、逆転又は無給電状態を選択することで、バックテンションを強（逆転））、中（無給電状態）、弱（正転）の３段階に制御することができる。

この点について、簡単に説明すると、バックテンションを中にするときには、駆動モータ２００を非励磁状態にする。これにより、ロール体１１２が繰り出し方向に回転されてスプール軸２０１が回転するとき、スプール軸２０１の回転に回転伝達機構２０２から駆動モータ２００までを従動回転させるための負荷が生じ、これがロール紙１２０へのバックテンションとなる。

また、バックテンションを弱にするときには、駆動モータ２００をギヤ２０９が一方向クラッチ２０７のギヤ２０６よりも速く回転するように正転駆動する。これにより、一方向クラッチ２０７のギヤ２０６は回転軸２０８に対して空転する状態になり、ロール体１１２のスプール軸２０１には、アイドルギヤ２０４、２０５を介して一方向クラッチ２０７のギヤ２０６を回転させるための負荷はかかるが、駆動モータ２００の非励磁状態時に比べて弱いバックテンションがロール紙１２０に付与される。

また、バックテンションを強にするときには、駆動モータ２００を逆転駆動する。これにより、駆動モータ２００による回転軸２０８の回転方向とロール体１１２の繰り出しによるギヤ２０９の回転方向とが逆になることで、トルクリミッタ２１０の制限を超える過大なトルクが発生してトルクの伝達が遮断され、トルクリミッタ２１０内で回転軸２０８が滑りながら回転し、回転軸２０８がトルクリミッタ２１０内で滑ることにより受ける抵抗力がスプール軸２０１の回転に対する負荷となり、ロール紙１２０に強いバックテンションが付与される。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図６のブロック説明図を参照して説明する。

主制御部３０１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ及びＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどのマイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵからなる演算部３０１ＡやＲＯＭ及びＲＡＭなどからなるメモリ部３０１Ｂ及びＩ／Ｏを含む。

この主制御部３０１は、ホスト側から与えられる印字情報３００を入力する。そして、印字情報３００に応じた画像を形成するため、給紙駆動部３０６を介して搬送ローラ対１３１を駆動することで、給紙装置１０２の上段又は下段のロール体１１２からロール紙１２０を搬送させる。

また、主制御部３０１は、主走査駆動部３０３を介して駆動モータ６を駆動制御することでキャリッジ５を主走査方向に移動走査させ、搬送ローラ駆動部３０４を介して搬送ローラ２３を回転駆動し、吸引ファン駆動部３０５を介して吸引ファン２６を駆動して、ロール紙１２０を副走査方向に移動させ、ヘッド駆動部３０２を介して記録ヘッド１１を印字情報３００に応じて駆動制御して、記録ヘッド１１から所要の液滴を吐出させ、ロール紙１２０上に所要の画像を形成する。

また、主制御部３０１は、カッタ駆動部３０８を介してカッタ２７を駆動して、画像形成が終了したロール紙１２０を所要の長さに切断させる。また、主制御部３０１には操作パネル３１０が接続されている。

次に、ロール紙を搬送する搬送手段の駆動制御に係わる本発明における駆動制御手段について図７のブロック説明図を参照して説明する。

まず、搬送ローラ２３の軸に設けたエンコーダホイールとエンコーダセンサで構成されるロータリエンコーダ４００の出力信号（出力パルス）は、エンコーダ信号処理部４０１に与えられ、このエンコーダ信号処理部４０１で速度及び位置情報に変換される。そして、得られた速度及び位置情報を信号処理合成部４０２にて合成処理した後、比較演算部４０３に与える。

一方、この比較演算部４０３には速度・位置プロファイル格納部４０４に格納されている速度・位置プロファイルの情報が与えられており、比較演算部４０３はこれらの信号処理合成部４０２から与えられる速度及び位置情報（の合成情報）と速度・位置プロファイル格納部４０４に格納されている速度・位置プロファイルの情報（目標位置）とを比較して、目標位置と現在位置との偏差を演算する。

そして、この比較演算部４０３で得られた偏差に基づいてＰＩＤ制御演算部４０５はＰＩＤ演算を行ってＰＷＭ信号（ＰＷＭ値）を生成する。つまり、ＰＩＤ制御演算部４０５は、比較演算部４０３からの偏差に対してＰＩＤ（比例、積分、微分）制御を行って制御値を演算する。ここでは、搬送ローラ２３を駆動する駆動モータ４１０をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御で駆動するものとして、ＰＩＤ制御演算部４０５は偏差に対してＰＩＤ制御を行ってＰＷＭのデューティ比を求め、このＰＷＭのデューティ比をモータドライバ４０６に与えてＰＷＭ制御で駆動モータ４１０を駆動させることにより、搬送ローラ２３を目標とする速度で目標とする移動量（搬送量）だけ移動させて目標とする位置に駆動するようにしている。なお、ＰＩＤ制御に代えて、ＰＩ制御を行う構成とすることもできる。

ここで、本実施形態では、ＰＩＤ制御演算部４０５から出力されるＰＷＭ信号（ＰＷＭ値）を入力（監視）して、ＰＷＭ値のピーク値が予め定めた閾値を越えたか否かを判別する判別手段４１１と、判別手段４１１によりＰＷＭ値のピーク値が閾値を越えたと判別されたときに、比較演算部４０３に与える目標位置を、搬送量を増加するように補正する信号を出力する補正手段４１２とを備えている。

この場合、補正手段４１２は、ＰＷＭ値のピーク値に対応して予め複数の補正量を保持し、入力されたＰＷＭ値のピーク値に対応して搬送量の補正量を変更して出力するようにすることもできる。

なお、判別手段４１１は、ロール紙１２０が無負荷状態のときのＰＷＭ値と入力された実際のＰＷＭ値との差分が予め定めた閾値を超えたか否かを判別し、補正手段４１２は、判別の結果、差分が閾値を超えときに、比較演算部４０３に与える目標位置を、搬送量を増加するように補正する信号を出力する構成とすることもできる。

この場合、補正手段４１２は、差分の大きさに対応して予め複数の補正量を保持し、差分の大きさに対応して搬送量の補正量を変更して出力するようにすることもできる。

このように構成したので、まず、搬送するロール紙１２０を間歇搬送しているとき、ロール紙１２０が無負荷状態であるとき（定常状態のとき）には、ＰＩＤ制御演算部４０５から出力されるＰＷＭ値のピーク値は、図８に示すように略一定になる。なお、駆動期間の間が駆動モータ２００を駆動してロール紙１２０を送っている期間である。

これに対し、搬送するロール紙１２０にバックテンションによる負荷が増加すると、図９に示すように、出力されるＰＷＭ値が増加する。そこで、ＰＷＭ値のピーク値を予め定めた閾値と比較して、ピーク値が閾値を超えたときには、ロール紙１２０の搬送量を増加する補正をする。

なお、ここでは、ピーク値を閾値と比較しているが、前述したように、図８に示す無負荷状態のときのピーク値との差分を算出して、差分は閾値と比較するようにすることもできる。

このような補正を行うことで、例えば図１０に示すように、破線で示す目標搬送量に対して、実際の搬送量を実線で示すように近づけることができる。これに対し、補正を行わない場合には、二点鎖線で示すように、負荷が増大したときに、搬送量が目標搬送量から大きくずれる（減少する）ことになる。

このようにして、ロール紙の高精度な搬送を行うことができ、バックテンションによる画像品質の低下を抑制できる。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

１０ インクカートリッジ（メインタンク）
５ キャリッジ
１１、１１ａ〜１１ｅ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
２１ 搬送手段
２３ 搬送ローラ
２４ 加圧ローラ
２５ 搬送ガイド部材
２６ 吸引ファン
２７ カッタ
１０１ 装置本体
１０２ 給紙装置
１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ ロール体
１１４ 管（芯部材）
１２０ ロール紙
１３１ 搬送ローラ対
２０２ 回転伝達機構

Claims (4)

1. ロール状に巻き付けられたロール状媒体と、
   前記ロール状媒体を搬送する搬送手段と、
   前記ロール状媒体に対して搬送方向と逆方向の負荷を付与する手段と、
   前記搬送手段の駆動モータをＰＷＭ制御で駆動制御するモータ駆動制御手段と、を備え、
   前記モータ駆動制御手段は、
   前記ＰＷＭ値を監視し、前記ＰＷＭ値のピーク値が予め定めた閾値を超えたか否かを判別する手段と、
   前記判別の結果、前記ＰＷＭ値のピーク値が予め定めた閾値を超えときに、前記搬送手段による搬送量を補正する手段と、を有している
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ＰＷＭ値のピーク値に対応して前記搬送量の補正量を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. ロール状に巻き付けられたロール状媒体と、
   前記ロール状媒体を搬送する搬送手段と、
   前記ロール状媒体に対して搬送方向と逆方向の負荷を付与する手段と、
   前記搬送手段の駆動モータをＰＷＭ制御で駆動制御するモータ駆動制御手段と、を備え、
   前記モータ駆動制御手段は、
   前記ＰＷＭ値を監視し、前記ロール状媒体が無負荷状態のときの前記ＰＷＭ値と前記監視の結果得られた実際の前記ＰＷＭ値との差分が予め定めた閾値を超えたか否かを判別する手段と、
   前記判別の結果、前記差分が予め定めた閾値を超えときに、前記搬送手段による搬送量を補正する手段と、を有している
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記差分の前記閾値に対するずれ量に対応して前記搬送量の補正量を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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