JP2015116798A - 媒体搬送制御方法およびプリンター - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＩＤ制御によってロール体を回転させるための媒体供給モーターを迅速且つ滑らかに制御して媒体の張力の変動を抑制するプリンターを提供すること。
【解決手段】プリンター１は記録紙３に作用する張力の変動に追従して移動可能な移動部材２７を備える。給紙モーター駆動制御部３７は記録紙３の搬送中に目標位置２７Ｃに対する移動部材２７の位置偏差ΔＬを周期的に取得し、逐次に取得される位置偏差ΔＬに基づいてＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出してＰＩＤ制御により給紙モーター２５を駆動して移動部材２７を目標位置２７Ｃに配置する。Ｄ項の算出では、取得した位置偏差ΔＬと５周期前に取得した位置偏差ΔＬの差分を位置偏差ΔＬの変化量を表す値とする。従って、位置偏差ΔＬを取得する周期を短くすることにより位置偏差ΔＬが離散的になってもＤ項の値の変動が抑制される。よって、給紙モーター２５が滑らかに制御される。
【選択図】図５

Description

本発明は、ロール体から繰り出されて搬送される長尺状の媒体の張力の変動を抑制できる媒体搬送制御方法およびプリンターに関する。

ロール紙から繰り出される長尺状の記録紙に印刷を施すプリンターは特許文献１に記載されている。同文献のプリンターは印刷位置を経由する搬送路に沿って記録紙を搬送する搬送機構と、ロール紙を回転させるための媒体供給モーターを備えている。同文献では、記録紙を搬送する前などに媒体供給モーターを駆動してロール紙を回転させ、これにより搬送機構とロール紙との間で発生している記録紙の弛みを除去して記録紙に所定の張力を付与している。

特開２０１１−４６１７２号公報

ロール紙から繰り出される記録紙に作用する張力（バックテンション）は、ロール紙の径の変化などに起因して変動する。記録紙に作用する張力が変動すると、搬送機構と記録紙の間で滑りなどが発生して記録紙の搬送速度が変動することがある。搬送速度の変動は印刷品質の低下を招くことがあるので、プリンターでは、記録紙の搬送中に記録紙に作用する張力の変動を抑制することが望まれている。

記録紙の搬送中に当該記録紙に作用する張力の変動を抑制するためには、ロール紙と搬送機構との間に記録紙に作用する張力の変動に追従して移動可能な移動部材を配置しておき、この移動部材を予め設定した目標位置に位置させるようにロール紙からの記録紙の繰り出しと巻き取りを行うことが考えられる。また、この場合の具体的な構成としては、目標位置に対する移動部材の位置偏差を周期的に取得し、逐次に取得される位置偏差に基づいてロール紙を回転させる媒体供給モーターをＰＩＤ制御することが考えられる。

このようなＰＩＤ制御では、位置偏差を取得する周期を短くし、これによりＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出する頻度を多くして、移動部材の変位（張力の変動）に迅速に追従するように媒体供給モーターを駆動することが望まれる。すなわち、搬送開始時および搬送終了時には搬送機構による記録紙の搬送速度が急激に変化するので、位置偏差を取得する周期を短くして頻繁にＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出して媒体供給モーターの駆動を搬送速度の変化に追従させることが望まれる。また、搬送開始時および搬送終了時を除いた期間では搬送機構による記録紙の搬送速度の安定によって移動部材の移動量が小さくなるので、移動部材の小さな変位に迅速に追従できるように、位置偏差を取得する周期を短くして頻繁にＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出して媒体供給モーターを駆動することが望まれる。

しかし、位置偏差を取得する周期を短くすると、移動部材の移動量が小さい場合でも逐次に取得される位置偏差が離散的になるという問題がある。ここで、微分要素であるＤ項は逐次に取得される微分値に基づいて算出される。従って、逐次に取得される位置偏差が離散的になると、逐次に算出されるＤ項の値が変動しやすくなる。この結果、位置偏差を取得する周期を短くすると、記録紙の搬送速度が安定して移動部材の移動量が小さくなっている期間中に、Ｄ項の値の変動に起因して媒体供給モーターに供給される電力が変動し、媒体供給モーターの滑らかな制御が阻害されるという問題がある。媒体供給モーターが滑らかに制御されなければ、媒体供給モーターの駆動に起因して記録紙に作用する張力が変動して、記録紙の搬送速度に影響を与える可能性がある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、ＰＩＤ制御によってロール体を回転させるための媒体供給モーターを迅速且つ滑らかに制御して媒体の張力の変動を抑制する媒体搬送制御方法およびプリンターを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、ロール体から繰り出される長尺状の媒体を搬送する搬送機構と、前記ロール体を回転させるための媒体供給モーターとを有する媒体搬送装置の媒体搬送制御方法において、前記ロール体と前記搬送機構との間に前記媒体に作用する張力の変動に追従して移動可能な移動部材を配置し、前記搬送機構による前記媒体の搬送中に前記移動部材の可動領域内に設定した目標位置に対する当該移動部材の位置偏差を一定周期で取得し、前記位置偏差に基づいてＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出してＰＩＤ制御よって前記媒体供給モーターを駆動して前記移動部材を目標位置に位置させ、前記Ｄ項の算出では、現在の周期で取得した前記位置偏差とｎ周期前（ｎは２以上の整数）に取得した前記位置偏差との差分を算出し、前記差分を逐次に取得される前記位置偏差の微分値として用いることを特徴とする。

ＰＩＤ制御のためのＤ項の算出では、従来、現在の周期で取得した位置偏差と、１周期前に取得した位置偏差の差分を微分値として用いられている。これに対して、本発明では、現在の周期で取得した位置偏差と、ｎ周期前（ｎは２以上の整数）に取得した位置偏差の差分を微分値として用いる。この結果、逐次に算出されるＤ項の値は、実質的に位置偏差を取得する周期を延ばした場合と同様の値となる。従って、位置偏差を取得する周期を短くすることによって逐次に取得される位置偏差が離散的になる場合でも、逐次に算出されるＤ項の値の変動を抑制できる。よって、本発明によれば、位置偏差を取得する周期を短くしてＰ項、Ｉ項およびＤ項が算出される頻度を多くすることにより媒体供給モーターを移動部材の変位に迅速に追従するように駆動させることができ、かつ、ＰＩＤ制御によって媒体供給モーターを滑らかに駆動できる。

本発明において、Ｄ項を算出するためには、前記Ｄ項は、以下の式により求められるものとすることができる。
Ｄ＝Ｇｄ×（ΔＬ−ｎΔＬ）
Ｄ：Ｄ項
Ｇｄ：ゲイン
ΔＬ：現在の周期で取得した位置偏差
ｎΔＬ：ｎ周期前に取得した位置偏差
ここで、ゲインは媒体供給モーターへ供給する電力を算出するために予め設定される値である。

本発明において、前記周期に基づいてｎを設定しておくことが望ましい。例えば、位置偏差を取得する周期を従来よりも短くする場合には、周期を短くすることに対応させてｎの値を従来よりも大きな値とする。このようにすれば、媒体供給モーターを移動部材の変位に迅速に追従するように駆動させることができ、かつ、ＰＩＤ制御によって媒体供給モーターを滑らかに駆動できる。

次に、本発明は、ロール体から繰り出される長尺状の媒体を搬送する搬送機構と、前記ロール体を回転させるための媒体供給モーターと、を有するプリンターにおいて、前記ロール体と前記搬送機構との間に配置され、前記媒体に作用する張力の変動に追従して移動可能な移動部材と、前記移動部材の移動位置を検出する検出器と、前記搬送機構による前記媒体の搬送中に、前記移動部材の可動領域内に設定された目標位置に対する前記移動位置の位置偏差を一定周期で取得する偏差取得部と、前記位置偏差に基づいてＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出してＰＩＤ制御により前記媒体供給モーターを駆動して前記移動部材を前記目標位置に位置させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記偏差取得部が前記位置偏差を取得すると当該位置偏差とｎ周期前（ｎは２以上の整数）に取得した前記位置偏差との差分を算出し、Ｄ項の算出では前記差分を逐次に取得される前記位置偏差の微分値として用いることを特徴とする。

本発明では、現在の周期で取得した位置偏差と、ｎ周期前（ｎは２以上の整数）に取得した位置偏差の差分を微分値として用いている。この結果、算出されるＤ項は、実質的に位置偏差を取得する周期を延ばした場合と同様の値となる。よって、位置偏差を取得する周期を短くすることによって逐次に取得される位置偏差が離散的になる場合でも、逐次に算出されるＤ項の値の変動を抑制できる。従って、本発明によれば、位置偏差を取得する周期を短くしてＰ項、Ｉ項およびＤ項が算出される頻度を多くすることにより媒体供給モーターを移動部材の変位に迅速に追従するように駆動させることができ、かつ、ＰＩＤ制御によって媒体供給モーターを滑らかに駆動できる。

本発明において、Ｄ項を算出するためには、前記制御部は、以下の式に基づいて前記Ｄ項を算出することが望ましい。
Ｄ＝Ｇｄ×（ΔＬ−ｎΔＬ）
Ｄ：Ｄ項
Ｇｄ：ゲイン
ΔＬ：現在の周期で取得した位置偏差
ｎΔＬ：ｎ周期前に取得した位置偏差
ここで、ゲインは媒体供給モーターへ供給する電力を算出するために予め設定される値である。

本発明において、ｎは、前記周期に基づいて設定されているものとすることができる。例えば、位置偏差を取得する周期を従来よりも短くする場合には、周期を短くすることに対応させてｎの値を従来よりも大きな値とする。このようにすれば、媒体供給モーターを移動部材の変位に迅速に追従するように駆動させることができ、かつ、ＰＩＤ制御によって媒体供給モーターを滑らかに駆動できる。

本発明によれば、記録紙の張力の変動に追従させて媒体供給モーターを迅速且つ滑らかに駆動することができる。

本発明を適用したプリンターの概略構成図である。 記録紙に作用する張力と移動部材の移動位置との関係を示す説明図である。 図１のプリンターの制御系を示す概略ブロック図である。 供給モーター駆動制御部の概略ブロック図である。 移動部材の位置偏差と給紙モーターの制御量の関係を示す説明図である。 移動部材の位置偏差と給紙モーターの制御量の関係を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したプリンターの実施の形態を説明する。

図１は本発明を適用したラインプリンターの概略構成図である。図２は記録紙に作用する張力と移動部材の移動位置との関係を示す説明図である。本例のプリンター１はロール紙（ロール体）２から繰り出される長尺状の記録紙（媒体）３に印刷を施すロール紙プリンターである。また、本例のプリンター１は印刷ヘッド５としてライン型のインクジェットヘッドを備えるラインプリンターである。図１に示すように、プリンター１は、想像線で示すプリンター筐体６の内部に、ロール紙２を収納するロール紙収納部７と、ロール紙２から引き出された記録紙３を搬送するための紙搬送路８を備えている。紙搬送路８は、ロール紙収納部７から印刷ヘッド５による印刷位置Ａを経由してプリンター筐体６の前面６ａの上側部分に設けられた排紙口９に達している。印刷ヘッド５はロール紙収納部７よりも上方に配置されている。

印刷ヘッド５の下方にはプラテンユニット１１が配置されている。プラテンユニット１１は印刷ヘッド５と所定のギャップを開けて対向するプラテン面１１ａを備えている。印刷位置Ａはプラテン面１１ａによって規定されている。プラテンユニット１１には、記録紙３を紙搬送路８に沿って搬送するための搬送機構１２が搭載されている。

搬送機構１２は、無端の搬送ベルト１５と、この搬送ベルト１５が架け渡されているベルト駆動ローラー１６および複数のガイドローラー１７〜２０を備えている。また、搬送機構１２は駆動源として搬送モーター２１を備えている。搬送モーター２１の駆動力はベルト駆動ローラー１６に伝達され、ベルト駆動ローラー１６が回転駆動させることによって搬送ベルト１５が回転する。

搬送ベルト１５は、プラテンユニット１１の上面に沿って水平に延びる水平ベルト部分１５ａを備えている。水平ベルト部分１５ａはプラテン面１１ａを規定している。水平ベルト部分１５ａにおける搬送方向Ｄの上流端および下流端には、ピンチローラー２２が配置されている。ピンチローラー２２は水平ベルト部分１５ａに押圧されており、記録紙３はピンチローラー２２と水平ベルト部分１５ａの間に挟まれた状態で搬送される。

ロール紙収納部７には媒体供給機構２３が配置されている。媒体供給機構２３は、ロール紙２の紙芯部分を保持するロール紙装着軸２４と、ロール紙装着軸２４を回転させるための供給モーター（媒体供給モーター）２５を備えている。給紙モーター２５はＰＷＭ駆動され、その駆動力は輪列２６を介してロール紙装着軸２４に伝達される。給紙モーター２５が駆動されてロール紙装着軸２４が回転すると、ロール紙装着軸２４に装着されたロール紙２はロール紙装着軸２４と一体に回転する。

紙搬送路８におけるロール紙収納部７と搬送機構１２の間には、記録紙３に作用する張力の変動に追従して移動可能な移動部材２７が配置されている。移動部材２７は、下端部分を記録紙３の紙幅方向と平行に延びる回転中心軸Ｌ回りを回転可能に支持された弛みレバー２８と、弛みレバー２８の上端部分に回転可能に取り付けられた弛みローラー２９を備えている。弛みレバー２８はコイルバネ３０によって所定の付勢力で後方に付勢されている。すなわち、移動部材２７はコイルバネ３０によって記録紙３に張力を付与する方向に付勢された状態とされている。ここで、ロール紙収納部７に収納されたロール紙２から上方に向かって引き出された記録紙３は、弛みローラー２９に架け渡され、当該弛みローラー２９に沿って前方に湾曲させられた後に前方に延びている。なお、コイルバネ３０の替わりに弛みレバー２８に回転中心軸Ｌの近傍の部位に弦巻バネを配置し、この弦巻バネによって弛みレバー２８を弛みローラー２９が後方に移動する方向に付勢することもできる。

弛みレバー２８の回転中心軸Ｌの近傍の部位には、移動部材２７（弛みレバー２８）の移動位置を検出するロータリーエンコーダー（検出器）３１が配置されている。ロータリーエンコーダー３１は、回転中心軸Ｌ回りを移動部材２７と一体に回動するエンコード盤３２と、エンコード盤３２の外周縁部分に対峙する固定位置に配置した検出部３３を備えている。検出部３３からは移動部材２７の移動位置を示す値が出力される。

ここで、移動部材２７は、図２（ａ）に示す緊張側限界位置２７Ａから図２（ｃ）に示す弛み側限界位置２７Ｂまでの範囲が許容移動領域（可動領域）とされている。緊張側限界位置２７Ａは弛み側限界位置２７Ｂよりも前方に位置している。図２（ｂ）に示すように、緊張側限界位置２７Ａと弛み側限界位置２７Ｂの中央には目標位置２７Ｃが設けられている。目標位置２７Ｃは、記録紙３の搬送中に移動部材２７を配置する目標である。

（制御系）
図３はプリンター１の制御系の主要部分を示す概略ブロック図である。図４は給紙モーター駆動制御部の概略ブロック図である。プリンター１の制御系はＣＰＵやメモリーを備えるプリンター制御部３５を中心に構成されている。プリンター制御部３５には外部の機器との間を通信可能に接続する通信部３６とロータリーエンコーダー３１の検出部３３が接続されている。プリンター制御部３５の出力側には印刷ヘッド５、搬送モーター２１、給紙モーター２５が不図示のドライバーを介して接続されている。

プリンター制御部３５は、通信部３６を介して外部の機器から印刷データが供給されると搬送モーター２１および印刷ヘッド５を駆動制御して印刷を行う。すなわち、プリンター制御部３５は、搬送モーター２１を駆動制御して搬送機構１２によって記録紙３を一定速度で搬送するとともに、印刷ヘッド５を駆動制御して印刷位置Ａを通過する記録紙３に印刷データを印刷する。また、プリンター制御部３５は、給紙モーター駆動制御部３７を備えている。

給紙モーター駆動制御部３７は、搬送機構１２による記録紙３の搬送中に目標位置２７Ｃに対する移動部材２７の位置偏差ΔＬを一定周期で取得し、逐次に取得される位置偏差ΔＬに基づいてＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出してＰＩＤ制御により給紙モーター２５を駆動して移動部材２７を目標位置２７Ｃに位置させる。すなわち、給紙モーター駆動制御部３７は、搬送機構１２による記録紙３の搬送中にＰＩＤ制御により給紙モーター２５を駆動してロール紙２を回転させてロール紙２からの記録紙３の繰り出しとロール紙２への記録紙３の巻き取りを行い、これにより移動部材２７を目標位置２７Ｃに位置させて、記録紙３に作用する張力の変動を抑制する。ここで、本例では、給紙モーター２５の駆動が移動部材２７の変化（張力の変動）に迅速に追従するように位置偏差ΔＬを取得する周期を１ミリ秒程度の短い時間に設定している。

図４に示すように、給紙モーター駆動制御部３７は、位置偏差演算部４１（偏差取得部）、比例要素演算部４２、積分要素演算部４３、微分要素演算部４４、加算部４５、出力補正部４６を備えている。比例要素演算部４２、積分要素演算部４３、微分要素演算部４４、加算部４５および出力補正部４６は位置偏差演算部４１によって逐次に取得される位置偏差ΔＬに基づいて給紙モーター２５をＰＩＤ制御するＰＩＤ制御部（制御部）４７を構成している。

位置偏差演算部４１には検出部３３から移動部材２７の現在の移動位置を示す値が入力される。位置偏差演算部４１は目標位置２７Ｃを示す値から移動部材２７の現在の移動位置を示す値を減算して位置偏差ΔＬ（目標位置２７Ｃに対する移動部材２７の位置偏差）を一定周期で取得する。目標位置２７Ｃを示す値は予めメモリーなどに記憶保持されている。

位置偏差演算部４１により算出された位置偏差ΔＬは比例要素演算部４２、積分要素演算部４３および微分要素演算部４４にそれぞれ入力される。比例要素演算部４２は、比例要素のゲインＧｐと位置偏差ΔＬに基づいて比例制御値となるＰ項を算出する。積分要素演算部４３は積分要素のゲインＧｉと逐次に取得される位置偏差ΔＬの積分値に基づいて積分制御値となるＩ項を算出する。微分要素演算部４４は積分要素のゲインＧｄと逐次に取得される位置偏差ΔＬの微分値に基づいて微分制御値であるＤ項を算出する。比例要素のゲインＧｐ、積分要素のゲインＧｉ、および、積分要素のゲインＧｄは予め設定されている値である。

Ｐ項、Ｉ項、Ｄ項は以下の算出式（１）〜（３）により求められる。
Ｐ＝Ｇｐ×ΔＬ・・・・・・・（１）
Ｉ＝Ｇｉ×ΣΔＬ・・・・・・（２）
Ｄ＝Ｇｄ×（ΔＬ−ｎΔＬ）・（３）
Ｐ：Ｐ項、Ｉ：Ｉ項、Ｄ：Ｄ項
Ｇｐ：比例要素のゲイン、Ｇｉ：積分要素のゲイン、Ｇｄ：微分要素のゲイン
ΔＬ：現在の周期で取得した位置偏差
ｎΔＬ：ｎ周期前に取得した位置偏差（ｎは２以上の整数）

ここで、従来、Ｄ項の算出では現在の周期（今回）で取得した位置偏差ΔＬと１周期前（前回）に取得した位置偏差ΔＬの差分を位置偏差ΔＬの微分値として用いられている。すなわち、従来は、以下の算出式（４）によってＤ項を算出している
Ｄ＝Ｇｄ×（ΔＬ−１ΔＬ）・・（４）
これに対して、本例では、算出式（３）に示すように、Ｄ項の算出において現在の周期で取得した位置偏差と２以上のｎ周期前（ｎ回前）に取得した位置偏差ΔＬの差分を逐次に取得される位置偏差ΔＬの微分値として用いる。より具体的には、本例では、現在の周期で取得した位置偏差と５周期前に取得した位置偏差ΔＬの差分を位置偏差ΔＬの変化量を表す値として用いる。

次に、比例要素演算部４２、積分要素演算部４３および微分要素演算部４４により算出されたＰ項、Ｉ項およびＤ項は加算部４５に入力されて加算される。加算により求められたＰ項、Ｉ項およびＤ項の合計制御値は加算部４５から出力されて出力補正部４６に入力される。出力補正部４６は、入力される合計制御値を、給紙モーター２５を駆動するＰＷＭ信号のデューティ値に換算する。そして、出力補正部４６は換算したデューティ値の駆動電流を給紙モーター２５に供給する。

（印刷動作）
図５は記録紙３の搬送動作における移動部材２７の位置偏差ΔＬと給紙モーター２５の制御量の関係を示す説明図である。図５では記録紙３の搬送開始から搬送停止までの期間における移動部材２７の位置偏差ΔＬを模式的に示している。図５（ａ）に示す表は時間の経過に伴って取得される移動部材２７の位置偏差ΔＬと、位置偏差ΔＬに基づいて逐次に算出されるＰ項、Ｉ項およびＤ項と、Ｐ項、Ｉ項およびＤ項に基づいて逐次に算出される給紙モーター２５の制御量の例である。給紙モーター２５の制御量はＰ項、Ｉ項およびＤ項を加算した合計制御値である。図５（ｂ）は時間の経過に伴う移動部材２７の位置偏差ΔＬの変化と給紙モーター２５の制御量との関係を示すグラフであり、図５（ａ）の表の値に基づいて作成されている。図５（ｃ）は逐次に算出されるＰ項、Ｉ項、Ｄ項を示すグラフであり、図５（ａ）の表の値に基づいて作成されている。なお、図５において、旧Ｄ項として示されている値は、Ｄ項の算出に従来の算出式（４）を用いた場合であり、旧制御量として示されている値は、Ｄ項の算出に従来の算出式（４）を用いて給紙モーター２５の制御量を取得した場合である。なお、図５に示す例では比例要素のゲインＧＰを−２、積分要素のゲインＧｉを−１、微分要素のゲインＧｄを−５としてＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出している。

印刷に際して、記録紙３は、ロール紙装着軸２４に装着されたロール紙２から上方に引き出された後に、移動部材２７の弛みローラー２９に架け渡されて前方に湾曲させられ、その後に印刷位置Ａを経由するようにして紙搬送路８に沿ってセットされる。記録紙３が紙搬送路８にセットされた状態で外部の機器から印刷データが供給されると、プリンター制御部３５は搬送モーター２１および印刷ヘッド５を駆動して搬送機構１２によって記録紙３を一定速度で搬送しながら印刷位置Ａを通過する記録紙３に印刷データを印刷する。

記録紙３の搬送中は、給紙モーター駆動制御部３７は目標位置２７Ｃに対する移動部材２７の位置偏差ΔＬを一定周期で取得し、逐次に取得される位置偏差ΔＬに基づいてＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出してＰＩＤ制御により給紙モーター２５を駆動する。

ここで、記録紙３の搬送開始直後の搬送速度の加速期間Ｐ１では、ロール紙２のイナーシャ等に起因して、搬送される記録紙３が搬送方向Ｄとは逆方向に引っ張られ、記録紙３の張力が一時的に増加する。この結果、図２（ａ）に示すように、移動部材２７が緊張側限界位置２７Ａに向けて回動し、移動部材２７の位置偏差ΔＬが一時的に＋方向（張力が増加する方向）に大きく増加する。このような事態に対して、本例では、位置偏差ΔＬを取得する周期を短くして頻繁にＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出して給紙モーター２５を駆動している。従って、図５（ｂ）に示すように、位置偏差ΔＬが＋方向に大きく増したきに、位置偏差ΔＬの増加に追従させて給紙モーター２５の制御量を増加させて、ロール紙２から記録紙３を繰り出すことができる。よって、移動部材２７が迅速に目標位置２７Ｃに配置され、記録紙３に作用する張力の変動が抑制される。

また、記録紙３の搬送を停止する際の搬送速度の減速期間Ｐ２では、ロール紙２のイナーシャ等に起因して、記録紙３が搬送速度よりも速く搬送方向Ｄに繰り出され、記録紙３の張力が一時的に減少する。この結果、図２（ｃ）に模式的に示すように、移動部材２７が弛み側限界位置２７Ｂに向けて回動し、移動部材２７の位置偏差ΔＬが一時的に−方向（張力が減少する方向）に大きく増加する。このような事態に対して、本例では、位置偏差ΔＬを取得する周期を短くして頻繁にＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出して給紙モーター２５を駆動している。従って、図５（ｂ）に示すように、位置偏差ΔＬが一時的に−方向に大きく増加したきに、位置偏差ΔＬの増加に追従させて給紙モーター２５の制御量を逆方向に増加させて、ロール紙２に記録紙３を巻き取ることができる。よって、移動部材２７が迅速に目標位置２７Ｃに配置され、記録紙３に作用する張力の変動が抑制される。

一方、加速期間Ｐ１および減速期間Ｐ２を除いた速度安定期間Ｐ３では、搬送機構１２による記録紙３の搬送速度の安定によって移動部材２７の移動量が小さくなる。このような事態に対して、本例では、位置偏差ΔＬを取得する周期を短くして頻繁にＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出して給紙モーター２５を駆動している。従って、図５（ｂ）に示すように、移動部材２７の移動量が小さい場合でも、位置偏差ΔＬの小さな変位に追従させて給紙モーター２５を駆動することができる。この結果、移動部材２７が迅速に目標位置２７Ｃに配置され、記録紙３に作用する張力の変動が抑制される。

ここで、位置偏差ΔＬを取得する周期を短くすると、移動部材２７の移動量が小さい場合でも逐次に取得される位置偏差ΔＬが離散的になる。従って、従来のように、現在の周期で取得した位置偏差と１周期前に取得した位置偏差ΔＬの差分を位置偏差ΔＬの変化量を表す値として用いてＤ項を算出すると、図５（ｃ）における旧Ｄ項の値が示すように、逐次に算出されるＤ項の値が変動しやすくなる。Ｄ項の値が変動すると、図５（ｂ）における旧制御量の値が示すように、Ｄ項の値の変動に起因して給紙モーター２５に供給される電力（制御量）が変動するので、給紙モーター２５の滑らかな制御が阻害されるという問題がある。

かかる問題に対して、本例では、Ｄ項の算出では従来から現在の周期で取得した位置偏差と５周期前に取得した位置偏差ΔＬの差分を位置偏差ΔＬの変化量を表す値として用いている。この結果、逐次に算出されるＤ項の値は、実質的に位置偏差ΔＬを取得する周期を延ばした場合と同様の値となる。従って、位置偏差ΔＬを取得する周期を短くすることによって逐次に取得される位置偏差ΔＬが離散的になる場合でも、図５（ｃ）に示すように、逐次に算出されるＤ項の値の変動を抑制できる。よって、本例によれば、図５（ｂ）に示すように、位置偏差ΔＬを取得する周期を短くしてＰ項、Ｉ項およびＤ項が算出される頻度を多くすることにより給紙モーター２５を移動部材２７の変化に迅速に追従するように駆動させることができ、かつ、ＰＩＤ制御によって給紙モーター２５を滑らかに駆動できる。ここで、給紙モーター２５が滑らかに制御されれば、給紙モーター２５の駆動に起因して記録紙３に作用する張力が変動して記録紙３の搬送速度に影響を与えることが回避される。

なお、本例のＰＩＤ制御によれば、位置偏差ΔＬが階段状に一方向に変化する状態が続く場合でも給紙モーター２５を滑らかに駆動できる。図６は、位置偏差ΔＬが階段状に一方向に変化する場合における位置偏差ΔＬと給紙モーター２５の制御量との関係を示すグラフである。図６（ａ）は時間の経過に伴う移動部材２７の位置偏差ΔＬの変化と給紙モーター２５の制御量との関係を示す。給紙モーター２５の制御量はＰ項、Ｉ項およびＤ項を加算した合計制御値である。図６（ｂ）は逐次に算出されるＤ項について、算出式（３）を用いて算出された本例の値（Ｄ項）と、従来の算出式（４）を用いて算出した従来の値（旧Ｄ項）を示す。図６（ｃ）は逐次に算出されるＰ項、Ｉ項、Ｄ項と、旧Ｄ項が算出された場合の値を示す。図６（ａ）〜図６（ｃ）のグラフは同一のデータに基づいて作成されている。図６に示す例では比例要素のゲインＧＰを−２、積分要素のゲインＧｉを−１、微分要素のゲインＧｄを−５としてＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出している。

図６に示される搬送状態では、記録紙３の搬送中に移動部材２７の位置偏差ΔＬが＋方向に大きくなる第１変動期間Ｑ１と、移動部材２７の位置偏差ΔＬが−方向に大きくなる第２変動期間Ｑ２がある。これら第１変動期間Ｑ１および第２変動期間Ｑ２では、図６（ａ）に示すように、給紙モーター２５の制御量が増大している。従って、給紙モーター２５は移動部材２７の変化に迅速に追従するように駆動されている。

一方、これらの変動期間Ｑ１、Ｑ２を除く期間では、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すようにＤ項の値の変動は、旧Ｄ項の値の変動と比較して抑制されている。この結果、給紙モーター２５の制御量は、旧制御量と比較してその変動が抑制されている。従って、変動期間Ｑ１、Ｑ２を除く期間では、図６（ａ）に示すように、給紙モーター２５は滑らかに制御されている。

（その他の実施の形態）
上記の例では、Ｄ項を算出する際に、現在の周期で取得した位置偏差と５周期前に取得した位置偏差ΔＬの差分を位置偏差ΔＬの変化量を表す値として用いるが、位置偏差ΔＬの変化量を取得するための周期ｎの範囲は５以上１００以下とすることができる。また、位置偏差ΔＬを取得する周期をより短くする場合には、周期をより短くすることに対応させてｎの値をより大きな値とすれば、給紙モーター２５を移動部材２７の変化により迅速に追従するように駆動させることができ、かつ、ＰＩＤ制御によって給紙モーター２５を滑らかに駆動できる。

上記の例では、搬送機構は搬送モーターによって搬送ベルトを駆動して記録紙を搬送するものであるが、搬送機構は搬送モーターによって搬送ローラーを駆動して記録紙を搬送するものとすることもできる。

１・・プリンター、２・・ロール紙（ロール体）、３・・記録紙（媒体）、５・・印刷ヘッド、６・・プリンター筐体、６ａ・・プリンター筐体の前面、７・・ロール紙収納部、８・・紙搬送路、９・・排紙口、１１・・プラテンユニット、１１ａ・・プラテン面、１２・・搬送機構、１５・・搬送ベルト、１５ａ・・水平ベルト部分、１６・・ベルト駆動ローラー、１７〜２０・・ガイドローラー、２１・・搬送モーター、２２・・ピンチローラー、２３・・媒体供給機構、２４・・ロール紙装着軸、２５・・給紙モーター（媒体供給モーター）、２６・・輪列、２７・・移動部材、２７Ａ・・緊張側限界位置、２７Ｂ・・弛み側限界位置、２７Ｃ・・目標位置、２８・・弛みレバー、２９・・弛みローラー、３０・・コイルバネ、３１・・ロータリーエンコーダー（検出器）、３２・・エンコード盤、３３・・検出部、３５・・プリンター制御部、３６・・通信部、３７・・給紙モーター駆動制御部、４１・・位置偏差演算部（偏差取得部）、４２・・比例要素演算部、４３・・積分要素演算部、４４・・微分要素演算部、４５・・加算部、４６・・出力補正部、４７・・ＰＩＤ制御部（制御部）、Ａ・・印刷位置、Ｌ・・弛みレバーの回転中心軸、Ｐ１・・加速期間、Ｐ２・・減速期間、Ｐ３・・速度安定期間、Ｑ１・・第１変動期間、Ｑ２・・第２変動期間、ΔＬ・・位置偏差

Claims (6)

1. ロール体から繰り出される長尺状の媒体を搬送する搬送機構と、前記ロール体を回転させるための媒体供給モーターとを有する媒体搬送装置の媒体搬送制御方法において、
   前記ロール体と前記搬送機構との間に前記媒体に作用する張力の変動に追従して移動可能な移動部材を配置し、
   前記搬送機構による前記媒体の搬送中に前記移動部材の可動領域内に設定した目標位置に対する当該移動部材の位置偏差を一定周期で取得し、前記位置偏差に基づいてＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出してＰＩＤ制御よって前記媒体供給モーターを駆動して前記移動部材を目標位置に位置させ、
   前記Ｄ項の算出では、現在の周期で取得した前記位置偏差とｎ周期前（ｎは２以上の整数）に取得した前記位置偏差との差分を算出し、前記差分を逐次に取得される前記位置偏差の微分値として用いることを特徴とする媒体搬送制御方法。
2. 請求項１において、
   前記Ｄ項は、以下の式により求められることを特徴とする媒体搬送制御方法。
   Ｄ＝Ｇｄ×（ΔＬ−ｎΔＬ）
   Ｄ：Ｄ項
   Ｇｄ：ゲイン
   ΔＬ：現在の周期で取得した位置偏差
   ｎΔＬ：ｎ周期前に取得した位置偏差
3. 請求項１または２において、
   前記周期に基づいてｎを設定しておくことを特徴とする媒体搬送制御方法。
4. ロール体から繰り出される長尺状の媒体を搬送する搬送機構と、前記ロール体を回転させるための媒体供給モーターと、を有するプリンターにおいて、
   前記ロール体と前記搬送機構との間に配置され、前記媒体に作用する張力の変動に追従して移動可能な移動部材と、
   前記移動部材の移動位置を検出する検出器と、
   前記搬送機構による前記媒体の搬送中に、前記移動部材の可動領域内に設定された目標位置に対する前記移動位置の位置偏差を一定周期で取得する偏差取得部と、
   前記位置偏差に基づいてＰ項、Ｉ項およびＤ項を算出してＰＩＤ制御により前記媒体供給モーターを駆動して前記移動部材を前記目標位置に位置させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記偏差取得部が前記位置偏差を取得すると当該位置偏差とｎ周期前（ｎは２以上の整数）に取得した前記位置偏差との差分を算出し、Ｄ項の算出では前記差分を逐次に取得される前記位置偏差の微分値として用いることを特徴とするプリンター。
5. 請求項４において、
   前記制御部は、以下の式に基づいて前記Ｄ項を算出することを特徴とするプリンター。
   Ｄ＝Ｇｄ×（ΔＬ−ｎΔＬ）
   Ｄ：Ｄ項
   Ｇｄ：ゲイン
   ΔＬ：現在の周期で取得した位置偏差
   ｎΔＬ：ｎ周期前に取得した位置偏差
6. 請求項４または５において、
   ｎは、前記周期に基づいて設定されていることを特徴とするプリンター。

Images