JP6039979B2 - 記録装置、搬送装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体等の搬送技術に関する。

近年、複写機やプリンタ等の記録装置において、写真画像を印刷する機会が多くなっている。特にインクジェット方式の記録装置では、インクの小液滴化や画像処理技術の向上により銀塩写真と同等な品質で画像が形成できるようになっている。

このような高画質化への要求を背景として、記録媒体の搬送には高い精度が要求されている。特に、記録媒体を搬送するローラに関しては、記録媒体の搬送量がローラ外径に略比例することから、非常に高い精度が要求されている。しかし、ローラの加工精度には限界がある。そこで、ローラ外径のバラつきや、ローラの偏芯があっても高い搬送精度を実現可能な、搬送制御が求められている。

一般的に記録装置の主要記録部は、記録ヘッドと、記録ヘッドの上流側、また下流側に設けられた複数の搬送ローラで構成される。このような構成の記録装置において、特に記録媒体の搬送精度として問題となるのは、搬送に関与するローラが切り替わるときの搬送量である。例えば、上流側の搬送ローラのみにより搬送される状態から、上流側及び下流側の２つの搬送ローラにより搬送される状態に切り替わる際に、各搬送ローラの搬送量の差の影響で搬送精度が低下し得る。これは、画像品質を低下させる。このような問題に対応するため、特許文献１には、搬送状態が切り替わる時の搬送量を補正する方法が提案されている。

特開平４−１４８９５８号公報

上流側及び下流側の２つの搬送ローラによって、記録媒体が搬送される状態では、各々の搬送ローラの搬送量を一定にしようとする負荷が働く。具体的には、各搬送ローラに記録媒体を介して逆方向の力が付与され、この力によって搬送ローラがスリップし、各搬送ローラの搬送量が等しくなる。

この現象をより深く見ると、搬送ローラに負荷が働くため、搬送ローラ自体が撓む現象も発生している。この撓みによって、記録媒体を挟持している搬送ローラが変位してしまうので、記録媒体の位置も変化することになる。これは搬送精度の低下の要因となる。

しかも、搬送状態が切り替わった直後においては各搬送ローラに付与される負荷は変動し、その後、負荷が安定した状態へ遷移する。特許文献１では、搬送状態が切り替わる際の負荷変動については着目されていない。

本発明の目的は、搬送状態が切り替わる際の搬送量変動に対処することにある。

本発明によれば、例えば、記録媒体に画像を記録する記録ヘッドと、記録媒体の搬送方向において前記記録ヘッドの上流側に配置され、記録媒体を間欠搬送する第１の搬送ローラと、前記搬送方向において前記記録ヘッドの下流側に配置され、記録媒体を間欠搬送する第２の搬送ローラと、を備え、記録媒体を前記第１の搬送ローラで搬送し前記第２の搬送ローラで搬送しない第１の搬送状態から前記記録媒体を前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラで搬送する第２の搬送状態へ切り替わる搬送動作を行う記録装置において、搬送状態が前記第１の搬送状態から前記第２の搬送状態へ切り替わるときの前記第１の搬送ローラの回転位相および前記第２の搬送ローラの回転位相に基づいて、前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラに前記記録媒体を介して相互に作用する負荷を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された負荷に基づいて、前記第２の搬送状態における間欠搬送動作の搬送量を補正する補正手段と、を備える、ことを特徴とする記録装置が提供される。

本発明によれば、搬送状態が切り替わる際の搬送量変動に対処することができる。

本発明の一実施形態に係る記録装置における機構部の斜視図。 図１の記録装置の制御ブロック図。 搬送ローラにかかる負荷の算出結果を示す図。 記録媒体の搬送量の算出結果を示す図。 搬送ローラの回転位相間隔の概念図。 回転位相間隔ごとの搬送量を格納するテーブル例を示す図。 実搬送量を取得するためのテストパターン例を示す図。 記録動作時の制御のフローチャート。 回転位相、負荷及び搬送量を格納したテーブル例を示す図。 別実施形態に係る記録装置における機構部の斜視図。 図１０の記録装置における回転位相間隔ごとの搬送量を格納するテーブル例を示す図。 図１０の記録装置における記録動作時の制御のフローチャート。 演算式を示す図。

＜第１実施形態＞
図１は本実施形態における記録装置Ａの機構部の斜視図である。本実施形態では、シリアル型のインクジェット記録装置に本発明を適用した場合について説明するが、本発明は他の形式の記録装置にも適用可能である。

なお、「記録」には、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、又は媒体の加工を行う場合も含まれ、人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わない。また、本実施形態では「記録媒体」としてシート状の紙を想定するが、布、プラスチック・フィルム等であってもよい。

＜装置の構成＞
記録装置Ａは、主に記録媒体に記録を行う記録部、記録媒体を給紙する給紙部（不図示）、記録媒体を搬送する送紙部、各機構の動作をコントロールする制御部から成る。以下各部について説明する。

記録部は、キャリッジ１に搭載された記録ヘッド（不図示）により、記録媒体に画像を記録するものである。後述する送紙部により搬送された記録媒体は、プラテン９に下方から支持され、その上部に位置する記録ヘッドからインクを吐出することによって、記録画像情報に基づいた画像が記録される。キャリッジ１は、図１に示す搬送方向Ｄと直交する方向である走査方向Ｅに不図示の駆動機構で移動可能になっており、走査方向に移動しながら記録媒体幅方向の画像記録を行う。キャリッジ１にはスキャナ（光学センサ）１０１が設けられている。

給紙部（不図示）は記録部の搬送方向上流に設けられ、記録媒体の束から１枚ずつ記録媒体を分離し、送紙部に供給する。

送紙部は、給紙部の搬送方向下流側に設けられ、給紙部から給紙された記録媒体を搬送するものである。送紙部は、搬送部ＲＣ１、搬送部ＲＣ２と、駆動部ＤＲと、を含む。送紙部の主な機構は、主側板１０と右側板１１と左側板１２に支持されている。

搬送部ＲＣ１は、記録部よりも記録媒体の搬送方向で上流側に設けられている。搬送部ＲＣ１は主搬送ローラ２とピンチローラ３とを含み、これらで記録媒体を挟持して搬送する。主搬送ローラ２は金属軸の表面にセラミックの微小粒をコーティングした構成になっており、その両軸の金属部分は右側板１１と左側板１２に軸受を介して支持されている。ピンチローラホルダ４には、ピンチローラ３が複数架持されている。ピンチローラ３は主搬送ローラ２に従動して回転する回転部材である。ピンチローラホルダ４はピンチローラばね（不図示）によって、主搬送ローラ２に対してピンチローラ３を圧接させている。

搬送部ＲＣ２は、搬送部ＲＣ１及び記録部よりも記録媒体の搬送方向で下流側に設けられている。搬送部ＲＣ２は排出ローラ６と、拍車７とを含み、これらで記録媒体を挟持して搬送する。排紙ローラ６は金属軸とゴム部とにより構成される。排紙ローラ６と対向する位置に設けられた拍車ホルダ（不図示）には複数の拍車７が取り付けられている。拍車７は排出ローラ６に従動して回転する回転部材である。これら拍車７はコイルバネを棒状に設けたバネ８によって排紙ローラ６へ押圧されている。

駆動部ＤＲは搬送部ＲＣ１及び搬送部ＲＣ２を駆動する。駆動部ＤＲは駆動源としてＤＣモータからなる搬送モータ１３を備える。搬送モータ１３の駆動力は、搬送モータプーリ１４とタイミングベルト１５を介して主搬送ローラ２の軸上に設けられたプーリギア１６に伝達される。これにより主搬送ローラ２が回転駆動される。プーリギア１６は、プーリ部とギア部とを含み、このギア部からの駆動がアイドラギア１７を介して排紙ローラギア１８に伝達される。これにより排紙ローラ６も駆動される。

記録装置Ａは主搬送ローラ２の回転量を検出するセンサを備える。このセンサはコードホイール１９と、エンコーダセンサ２０と、を含む。コードホイール１９は、主搬送ローラ２の同軸上に直結されており、１５０〜３６０ｌｐｉのピッチでスリットが形成されている。エンコーダセンサ２０は、左側板１２に固定されており、コードホイール１９上のスリットが通過する回数やタイミングを読み取る。

またコードホイール１９上には、主搬送ローラ２の原点位相を検出するための原点位相スリットが形成されている。エンコーダセンサ２０によって原点位相スリットを検出することで、主搬送ローラ２の原点位相位置を検出することができる。

本実施形態では、主搬送ローラ２、排紙ローラ６の回転比は１：１で構成されている。加えて、主搬送ローラ２と排紙ローラ６への駆動伝達機構である搬送ローラギア１６、アイドラギア１７、排紙ローラギア１８も回転比が１：１で構成されている。この構成により、主搬送ローラ２の回転周期と排紙ローラ６の回転周期及び各ギアの回転周期が等しくなり、主搬送ローラ２を１周期分回転すると排紙ローラ６および各ギアも１周期分回転する。

よって、本実施形態では、主搬送ローラ２に設けたコードホイール１９及びエンコーダセンサ２０により、排紙ローラ６の回転量も管理することができる。尤も、排紙ローラ６用の回転量センサを設けてもよいことはいうまでもない。

また、各ローラの偏芯や、各ギアの伝達誤差などの幾何ズレにより発生する、各ローラやギアの回転位相に応じて変動する搬送量誤差は、主搬送ローラ２の１回転分に全て集約することになる。

なお、本実施形態では、主搬送ローラ２のみで記録媒体が搬送される状態を第１の搬送状態と呼ぶ。また、主搬送ローラ２と排紙ローラ６との双方で協働して記録媒体が搬送される状態を第２の搬送状態と呼ぶ。そして、排紙ローラ６のみで記録媒体が搬送される状態を第３の搬送状態と呼ぶ。つまり、給紙部から記録媒体が給紙されると、まず、第１の搬送状態となる。主搬送ローラ２による記録媒体の搬送が進行すると、記録媒体が排紙ローラ６に到達して第２の搬送状態となる。主搬送ローラ２及び排紙ローラ６による記録媒体の搬送が進行すると、記録媒体が主搬送ローラ２から抜け出して第３の搬送状態となる。

本実施形態では、後述する通り、第１の搬送状態の搬送量（つまり主搬送ローラ２の搬送量）と、第３の搬送状態の搬送量（つまり排紙ローラ６の搬送量）が既知であるとして、第２の搬送状態の搬送量を算出する。

図２は、記録装置Ａの制御部の構成を説明するためのブロック図である。制御部９１は記録装置Ａの各機構部の動作をコントロールするが、ここでは本発明の説明に関連する部分についてのみ述べる。ＣＰＵ５０１は記録装置Ａ全体を制御する。コントローラ５０２は、ＣＰＵ５０１を補助してモータ５０６や記録ヘッドの駆動制御を行う。

ＲＯＭ５０４には後述する計算式や、ＣＰＵ５０１の制御プログラム等が記憶されている。ＥＥＰＲＯＭ５０８には、後述する搬送量情報等が格納される。なお、ＲＯＭ５０４及びＥＥＰＲＯＭ５０８は、他の記憶デバイスを採用してもよい。

モータドライバ５０７はモータ５０６を駆動する。モータ５０６には、上述した搬送モータ１３が含まれる。センサ５０５には、エンコーダセンサ２０やエッジセンサが含まれる。エッジセンサは、例えば、記録部よりも上流側に配置され、記録媒体の先端の通過を検知する光センサである。

ＣＰＵ５０１は、例えば、ＲＯＭ５０４に記憶された計算式に従って、ＥＥＰＲＯＭ５０８に格納された搬送量情報から第２の搬送状態の搬送量を算出する。また、例えば、記録媒体の搬送時には、ＣＰＵ５０１はモータドライバ５０７を介してモータ５０６を駆動し、主搬送ローラ２と排紙ローラ６を回転駆動する。この際、ＣＰＵ５０１は、エンコーダセンサ２０から、主搬送ローラ２の原点位相情報と回転量情報を取得し、精密な回転駆動を行うことができる。またＣＰＵ５０１は、エッジセンサでの記録媒体端部の検知から記録媒体の搬送位置を検出し、第１の搬送状態から第２の搬送状態に切り替わるタイミングを把握する。このタイミングと第２の搬送量の算出結果に基づいて、主搬送ローラ２と排紙ローラ６の回転駆動量（駆動部ＤＲのモータ１３に対する制御量）を設定する。

＜制御例＞
次に、記録媒体の搬送制御を中心として記録装置Ａの制御例について説明する。なお、本実施形態では上流側の主搬送ローラ２のみでの所定回転分の搬送量と、下流側の排紙ローラ６のみでの所定回転分の搬送量は異なることを想定している。これは意図的に各ローラの搬送量に差をつけたものもあるが（例えば、ローラ径を異なるものとする。）、意図的に差をつけない場合であっても、各ローラの外径の加工バラつきやローラの偏芯によって、結果的に差がついてしまうことにはなる。

本実施形態では、第１の搬送状態から第２の搬送状態に切り替わる際に発生する搬送量変動を抑制する制御を行う。ここで、第２の搬送状態での搬送は、搬送を続けていくと安定した状態、つまり、定常状態へ遷移することにより搬送量が安定することになる。したがって、切り替わり時に発生する搬送量変動とは、定常状態に至るまでの非定常状態での過渡的に変化する搬送量と考えることができる。よって、以降の説明においては、切り替わり時に発生する搬送量変動を過渡的な搬送量変化として説明を行う。

まず、第１の搬送状態での搬送量をβ_LF、第３の搬送状態の搬送量をβ_EJとする。上記の通り、β_LFとβ_EJはそれぞれ異なった搬送量を持つものとする。また、第２の搬送状態の搬送量をβ_LFEJとする。ここで、第２の搬送状態は、主搬送ローラ２と排紙ローラ６が協働で記録媒体を搬送する搬送状態である。従って、第２の搬送状態では主搬送ローラ２と排紙ローラ６の間で搬送量調整が行われβ_LFEJが決まる。

記録媒体の搬送量は、記録媒体を介してローラ間に負荷が発生すると、スリップして送り量が少なくなることが知られている。これは、既知の重さの重りをつるして、記録媒体に負荷をかけつつ記録媒体の搬送量を実測することで、重りの負荷に対してどの程度スリップが発生するかを計算すれば簡単に確認できる。

ここで、負荷に対する搬送変化量に関する値を搬送特性係数αと呼ぶ。本実施形態の場合、搬送特性係数αは負荷に対するスリップ量を示した値である。具体的にαを説明すると、｛（負荷をかけた時の搬送量）―（負荷をかけない時の搬送量）｝／（負荷の大きさ）により算出される。よって、単位は（ｍｍ／Ｎ）となり、負の値をとる。このαは、主搬送ローラ２と排紙ローラ６とのそれぞれに対して、実験によって事前に得ることができる。この値をα_LF、α_EJとする。

ここで主搬送ローラ２と排紙ローラ６の２軸間で、負荷を相互に作用させてβ_LFEJが決まるので、各ローラ上の記録媒体の搬送量は、図１３の式１のように書ける。ここで主搬送ローラ２にかかる負荷をＦ_LF、排紙ローラ６にかかる負荷をＦ_EJとした。なお、２つの力Ｆ_LF、Ｆ_EJの正方向は、搬送方向と逆向きになる。

ここで図１３の式１において、作用・反作用の法則からＦ_LFとＦ_EJは、Ｆ_LF＝−Ｆ_EJとなる。この関係を図１３の式１に用いて、Ｆ_LFについて整理すると図１３の式２のように書ける。

よって、図１３の式２を用いれば、第２の搬送状態における２つのローラ２及び６にかかる力が求まる。このようにして求めた力Ｆ_LFを図１３の式１のいずれかの式に代入すれば、第２の搬送状態の搬送量β_LFEJを算出することができる。また、この力と、ローラ２及び６の剛性係数とから、各ローラのたわみ量も算出することが可能である。なお、剛性係数は、負荷に対する各ローラの変位量に関連する値であり、各ローラの機械材料物性と幾何構成から算出することができる。

次に、図１３の式２が成立するのは、第２の搬送状態が定常状態となった限定的な状況においてのみである。主搬送ローラ２及び排紙ローラ６のたわみが成長していく過程において、記録媒体を挟持している主搬送ローラ２及び排紙ローラ６自体がたわみによって変位する。このため、記録媒体の挟持位置が変化してしまうことにある。この結果、記録媒体の位置が変化するため、見かけ上搬送量が変化することになる。このように主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の変位に起因して搬送量は変動する。

このような搬送量変化は過渡的に発生し、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６のたわみが成長し終わると搬送量は安定する。つまり、第１の搬送状態から第２の搬送状態に切り替わる際の搬送量は、各ローラのたわみの過渡的な変化まで考慮する必要がある。

以上のような、搬送ローラのたわみによる搬送量変化は図１３の式３のように表現することができる。ここで、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６のたわみによる搬送量変化をＸ_LF、Ｘ_EJとした。また、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の剛性係数をＫ_LF、Ｋ_EJとした。そして、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６にかかる負荷の変化量をδＦ_LF、δＦ_EJとした。なお、剛性係数Ｋ_LF、Ｋ_EJは、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の機械材料物性と幾何構成から算出されるものである。

図１３の式３を見ると、フックの法則を用いて、負荷の変化による変位量を算出したものであることが分かる。このＸ_LF、Ｘ_EJを、図１３の式１の各式に新たな項として追加すると、過渡的な部分まで考慮した搬送量変化を表現できる。

ここで、負荷が変化していく過程を考慮し、Ｆ_LF＝Ｆ₀、Ｆ₁、・・・Ｆ_n、Ｆ_n+1、・・・とおく。また、前述の通り、作用・反作用の法則からＦ_LF＝−Ｆ_EJである。これにより、負荷がＦ_nからＦ_n+1に変化するまでの搬送量は、図１３の式４のように書ける。図１３の式４の連立方程式をＦ_n+1について解くと、Ｆ_n+1はＦ_nを用いた図１３の式５のように表せる。

以上により、任意の位置での負荷量Ｆ_nを用いて、次の位置での負荷量Ｆ_n+1を算出できることが分かる。つまり、初期条件（初期値）が与えられれば、負荷変動を図１３の式５により帰納的に算出することが可能である。なお、初期条件とは、第１の搬送状態から第２の搬送状態に切り替わった時点に主搬送ローラ２及び排紙ローラ６にかかる負荷Ｆ₀であり、Ｆ₀は当然０となる。

ここで、有る条件下での、第２の搬送状態に切り替わった後の、ローラ回転量に応じて変化する負荷Ｆ_LFの算出結果を図３のグラフに示す。このグラフは、排紙ローラ６よりも主搬送ローラ２の方が搬送量が大きい場合の結果を示している。また、第２の搬送状態に切り替わった瞬間の回転位相をθ₀とし、ローラのたわみが成長し終わる回転位相をθ_Aとしている。θ_A以降の負荷は前述の通り図１３の式２の形で算出できる。つまり、負荷の過渡的な変化は回転位相θ₀からθ_Aまでの搬送中に発生することになる。この回転位相θ_Aは、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の搬送特性係数αや剛性係数Ｋなどにより変化するものである。

以上で算出した負荷変動を図１３の式４の第一式に代入することで、第２の搬送状態の過渡的な部分まで含めた搬送量変化β_LFEJを算出することができる。図３の回転量に応じた負荷変化を用いてβ_LFEJを算出した結果を図４に示す。搬送量も負荷と同様に、θ₀からθ_Aまでに過渡的な変化が発生し、θ_A以降は搬送量が安定することになる。従って、上述した数式及び計算過程を踏めば、過渡的な部分を含めた搬送量変化を算出することができる。

ここで、過渡的な変化を考慮しない場合、θ₀からθ_Aまでの領域においても、θ_A以降と同じ搬送量となる。これは図４の一点鎖線で表されている。過渡的な変化を考慮することで、図４の実線と一点鎖線との差分だけ搬送精度を向上させることができることになる。

なお、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の偏芯等が存在する場合、所定単位の回転角度毎に見ると、搬送量の変動がある。このような搬送量変動も考慮して、図１３の式４及び図１３の式５の式は適用可能である。その際には、β_LF及びβ_EJが時間により変化することを考慮して図１３の式４及び図１３の式５への代入を行う。これにより、負荷Ｆと第２の搬送状態の搬送量β_LFEJを算出することが可能である。

次に、図５、図６および図７を用いて、第１及び第３の搬送状態における、所定の搬送単位毎（ここでは位相（回転角度）毎）の搬送量（以下、位相変動搬送量）を実測して取得する方法について述べる。なお、以下に述べる位相変動搬送量の取得方法は一例であり、他の手法も採用可能である。また、この位相変動搬送量の取得は、実際の印字が行われる前に、工場、あるいはユーザーにて実施することができる。

図５は、ローラ外周を８分割して形成される８つの回転位相間隔Ｓ１〜Ｓ８の概念図を示したものである。同図において、ポジションｐｓ１〜ｐｓ８は、後述するテストパターンの記録時において、用紙搬送が開始されるローラの回転位相の位置を示すものである。なお、本実施形態では、主搬送ローラ２と排紙ローラ６ともにローラ外周を８分割して、８つの回転位相間隔Ｓ１〜Ｓ８ごとに搬送量の補正の制御を行う。

図６は、第１及び第３搬送状態での所定回転位相間隔ごとの位相変動搬送量Ｌを格納するテーブル（搬送量情報）を示したものである。

ここで、位相変動搬送量Ｌを、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６に対してＬ_LF1〜Ｌ_LF8及びＬ_EJ1〜Ｌ_EJ8とおく。この位相変動搬送量Ｌを用いて、実際の記録動作時に搬送状態が切り替わる際の搬送量β_LF、β_EJを決定する。同図において、位相変動搬送量Ｌは、第１および第３の搬送状態について、８つの回転位相間隔Ｓ１〜Ｓ８ごとに格納される。また、図７は、第１および第３の搬送状態に関わる位相変動搬送量Ｌを取得するためのテストパターンの一例を示したものである。

初めに、前述したローラの原点位相検出処理を行うことによりローラの原点を確定させ、ローラの回転位相を管理可能な状態にする。その状態において、図７に示すようなテストパターンＰの記録を行う。

このテストパターンＰの記録にあたっては、まず第１の搬送状態である主搬送ローラ２のみの搬送でのテストパターンＰ１の記録を行う。用紙先端が主搬送ローラ２を通過した後、主搬送ローラ２の回転位相がポジションｐｓ１に到達するまで用紙搬送を行う。

このポジションｐｓ１の用紙の位置にて、１回目のテストパターン１００１を記録する。パターン記録終了後、ポジションｐｓ１より用紙の搬送を開始し、ローラの回転位相がポジションｐｓ２に到達するまで用紙搬送を行い、２回目のテストパターン１００２を記録する。これにより、１回目のテストパターン１００１と２回目のテストパターン１００２とのパターン間隔は、ポジションｐｓ１からｐｓ２までの回転位相間隔Ｓ１での搬送量に相当する。同様にして、２回目のパターン記録終了後、ポジションｐｓ２より用紙の搬送を開始し、ローラの回転位相がポジションｐｓ３に到達するまで用紙搬送を行い、３回目のテストパターン１００３を記録する。

以上の動作を、主搬送ローラ２の回転位相が再びポジションｐｓ１に戻ってくるまで繰り返し行う。本実施形態の場合、当該動作を繰り返し行うことにより９本のテストパターン１００１〜１００９が記録される。

引き続き、第３の搬送状態である排紙ローラ６のみの搬送でのテストパターンＰ２の記録を行う。用紙後端が主搬送ローラ２のニップ部を通過し、排紙ローラ６の回転位相がｐｓ１に到達した後、１回目のテストパターン１０１１を記録する。次に、ポジションｐｓ１より用紙の搬送を開始し、回転位相がポジションｐｓ２に到達するまで用紙搬送を行い、２回目のテストパターン１０１２を記録する。以上の動作を、排紙ローラ６の回転位相が再びポジションｐｓ１に戻ってくるまで繰り返し行う。これにより、９本のテストパターン１０１１〜１０１９が記録される。

全てのテストパターン記録終了後、テストパターン１００１〜１００９および１０１１〜１０１９のパターン間隔を、キャリッジ１に備え付けられたスキャナ１０１（光学センサ）により測定する。

ここで、テストパターン１００１〜１００９までのパターン間隔は主搬送ローラ２の回転位相間隔Ｓ１〜Ｓ８それぞれの搬送量に対応し、テストパターン１０１１〜１０１９のパターン間隔は排紙ローラ６の回転位相間隔Ｓ１〜Ｓ８それぞれの搬送量に対応する。そのため、テストパターン１００１〜１００９のパターン間隔を測定することにより、第１の搬送状態の回転位相間隔Ｓ１〜Ｓ８それぞれの搬送量を取得することができる。同様に、テストパターン１０１１〜１０１９のパターン間隔を測定することにより、第３の搬送状態の回転位相間隔Ｓ１〜Ｓ８それぞれの搬送量を取得することができる。

なお、本実施形態では、第１および第３の搬送状態それぞれで９本のテストパターンを記録してパターンの間隔数を８とし、記録装置で管理しているローラの回転位相間隔数と同じにしている。ここで、例えば測定精度の向上のためパターンの間隔数をローラの回転位相間隔数より多くしてもよく、測定時間の短縮のためパターンの間隔数をローラの回転位相間隔数より少なくしてもよい。ただし、パターンの間隔数と管理するローラ回転位相間隔数が異なる場合は、測定値の補間処理などを行って回転位相間隔ごとの搬送量を算出する必要がある。

以上のようにして得られた回転位相間隔ごとに変動する搬送量を、図６のテーブルのＬ_LF1〜Ｌ_LF8及びＬ_EJ1〜Ｌ_EJ8に格納する。これらの一連の動作により、第１および第３の搬送状態それぞれの回転位相間隔ごとの位相変動搬送量Ｌを取得することができる。このようにして得られた位相変動搬送量Ｌを用いて、実際の記録動作時に搬送量βを決定し補正を行う。

最後に、図８及び図９を用いて、実際の記録動作を行いながら第１の搬送状態から第２の搬送状態に切り替わる際に、搬送量の変動が抑制されるように記録媒体の搬送制御を行う方法について説明する。図８は、実際の記録動作時における制御フロー、図９は記録媒体の先端が排紙ローラ６に進入し搬送状態が切り替わる際の負荷及び搬送量を格納するテーブルを示したものである。

まず、記録装置Ａが画像記録動作の信号を受けると、給紙部より用紙が給紙され、用紙が主搬送ローラ２の上流のエッジセンサへ進入する。この際、図８を参照するに、ステップＳ０８０１においてエッジセンサにより用紙先端位置を検知し、実際の記録開始位置までのローラ回転量の算出を行う。次に、ステップＳ０８０２により、算出されたローラ回転量を基に用紙搬送を行い、記録開始位置に用紙を位置決めする。この際、用紙先端は主搬送ローラ２を通過するため、第１の搬送状態へと移行する。この後、キャリッジ１による記録ヘッドの移動と、主搬送ローラ２による搬送を繰り返して、記録動作を実施する。

次に、ステップＳ０８０３により、用紙が排紙ローラ６に入り込むタイミングを把握する。これは、ステップＳ０８０１での用紙先端位置検知結果に基づいて、現在の用紙先端位置から排紙ローラ６に入り込むまでのローラ回転量を算出する。この回転量の算出結果により、用紙先端が排紙ローラ６に入り込む際の主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の回転位相を求めることができる。

次に、ステップＳ０８０４において、第２の搬送状態に切り替わる際の主搬送ローラ２及び排紙ローラ６にかかる負荷と各搬送状態の搬送量を算出し、図９のテーブルに格納する。まず、ステップＳ０８０３で把握した主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の回転位相を基に、第１及び第３の搬送状態の搬送量β_LF、β_EJの格納を行う。

これは、予め取得しておいた位相変動搬送量Ｌ、及び位相変動搬送量Ｌを取得した回転位相間隔に従って格納していく。なお、回転位相θ₀は、第２の搬送状態に切り替わった瞬間の回転位相を指す。

格納方法について具体的に述べると、例えば回転位相θ₀が図５のポジションｐｓ２である場合、回転位相θ ₁ 、θ ₂ 、・・・は、ポジションｐｓ３、ｐｓ４、・・・とする。従って、回転位相θ₀からθ ₁ までの第１の搬送状態の搬送量β_LF1には、位相変動搬送量Ｌ_LF2を格納する。同様に、β_LF2、β_LF3、・・・には、Ｌ_LF3、Ｌ_LF4、・・・を格納していく。また、第３の搬送状態の搬送量に関しても、上記の方法に従い格納していく。

次に、主搬送ローラ２にかかる負荷Ｆ₁、Ｆ₂、Ｆ₃、・・・、Ｆ_n、Ｆ_n+1、・・・を算出する。これは、既に格納された搬送量β_LF、β_EJを図１３の式５に代入することにより求めることができる。ここで、回転位相θ₀での主搬送ローラ２にかかる負荷Ｆ₀は、本実施形態においては０を格納して計算を行う。

更に、ここで算出した負荷Ｆを用いて図１３の式４のいずれかの式を解くことで、第２の搬送状態の搬送量であるβ_LFEJが求まる。以上のように算出した値を図９のテーブルに格納する。

次に、ステップＳ０８０５により、図９のテーブルに格納された第２の搬送状態の搬送量に基づいて、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の回転量を修正しながら記録動作を実施する。ここで、実際に搬送したい搬送量をＬＡとすると、搬送量ＬＡ分の搬送を実現できる回転位相を求め、その回転位相までの搬送を実施するように搬送モータ１３の駆動制御を行う。

具体的には、回転位相θ₀からの搬送の場合、第２の搬送状態の搬送量β_LFEJをβ_LFEJ1＋β_LFEJ2＋・・・と加算していく。そして、搬送量がＬＡとなる回転位相まで搬送を行う。例えば、搬送量ＬＡがβ_LFEJ1＋β_LFEJ2に相当する場合には、回転位相θ₀からθ₂までの搬送を実施する。

なお、搬送量ＬＡがβ_LFEJを加算していった値に一致しなかった場合には、搬送量ＬＡに最も近くなる回転位相を求めて、そこから回転量の微調整を行う。例えば、搬送量ＬＡがβ_LFEJ1より僅かに大きい場合、微調整する回転量をφ（ｒａｄ）とする。ここで、φ＝｛（Ａ−β_LFEJ1）／β_LFEJ2｝＊（θ₂−θ₁）により算出する。このようにして算出した微調回転量φを実際の搬送動作の回転量に加算して搬送を実施することで、搬送量ＬＡ分の搬送動作を実現できる。

最後にステップＳ０８０６により、残る第２の搬送状態の記録動作、及び第３の搬送状態の記録動作を行う。ここで、第２の搬送状態の記録動作に関して、第２の搬送状態の記録領域全域を前述のステップＳ０８０５の方法に基づいて搬送しても良く、また、搬送量β_LFEJがある程度安定した所で搬送補正方法を切り替えて搬送しても良い。このようにして、第３の搬送状態の記録動作が終了すると、用紙全領域の画像記録が完了する。その後、画像記録された用紙は、排紙ローラ６によって排紙トレイ上へ排出され、画像記録動作が完了することになる。

このように本実施形態では、第２の搬送状態に移行した場合に負荷Ｆの変動に基づいて搬送動作を実施して、順次画像記録を行うことができ、搬送量の変動を抑制しつつ画像記録ができる。つまり、搬送状態が切り替わる際の搬送量変動を打ち消すことでこれに対処し、画像品質の低下を回避できる。

なお、本実施形態においては、第２の搬送状態に移行した場合の搬送量の算出を、第１の搬送状態の記録動作の後のステップＳ０８０５で行った。しかし、この搬送量の算出のタイミングはこれに限るものではなく、用紙先端位置を検知した直後に行っても良い。また、用紙先端が排紙ローラ６に入り込む際の回転位相を一定にできる構成を備えている場合には、給紙前に搬送量を算出することも可能である。つまり、第２の搬送状態に切り替わる際の回転位相が把握できれば、搬送量の算出は事前に行っても良い。

また、本実施形態においては、説明の便宜上、回転位相間隔を８分割して説明を行ったが分割数はこれに限られない。主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の構成などによって、第２の搬送状態に移行した場合の過渡的な負荷変動が発生する時間が変化する。例えばローラ剛性が大きい場合には短い時間での負荷変動が予想される。このような場合には、回転位相間隔をなるべく細かく分割し、過渡的な負荷変動を細かく計算することが望ましい。その際には、前述のテストパターンの数を増やしパターン間隔を短くして測定しても良く、またパターン間隔は変えずに測定した搬送量の補間処理などを行って分割数を増やしても良い。

また、本実施形態では、図６の位相変動搬送量Ｌを設定するにあたって、第１及び第３の搬送状態において、Ｌ_LF及びＬ_EJを実測したが、実測対象とする搬送状態はこれに限られない。すなわち、第１の搬送状態と第２の搬送状態での実測値（この場合は、Ｌ_LF及びＬ_LFEJに関する実搬送量の計測値が得られる。）に基づき設定してもよい。また、第３の搬送状態と第２の搬送状態での実測値（この場合は、Ｌ_EJ及びＬ_LFEJに関する実搬送量の計測値が得られる。）に基づき設定してもよい。第２の搬送状態を実測対象に含めた場合、図１３の式１の２式を用いて、既知の搬送状態の搬送量から第１及び第３の搬送状態の搬送量を算出し、同様のステップを踏めば搬送量変化を算出できる。ただし、図１３の式１の第２の搬送状態の搬送量は、負荷変動が安定した状態での搬送量であることが必要となる。

また、本実施形態では、実際の搬送量を格納して補正を実施している。ただし、この格納する値は搬送量に限るものではなく、搬送量を補正値に変換して格納しても良い。このような方法としては、例えば理想的な搬送量と実際の搬送量のズレを補正値として格納する方法がある。画像記録時には、理想的な搬送量にこの補正値を加算あるいは減算することで実際の搬送量を算出できるので、算出した搬送量に基づいて回転量を決定すれば良い。

また、本発明は、プリンタ等の記録装置に限定されるものではなく、各種の搬送対象物について、前記搬送対象物を搬送する各種の搬送装置に適用可能であり、例えば、シートフィードスキャナ等が挙げられる。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、搬送状態が切り替わる際の搬送量変動に対する対処方法として、搬送量変動を打ち消すこととした。これに代えて、搬送状態が第２の搬送状態に移行した場合の搬送量の変動に伴う記録位置のずれが抑制されるように、画像の記録タイミングを制御することによって対処することもできる。以下、ライン型記録装置を例に挙げて画像の記録タイミングによる対処例を説明する。

ライン型記録装置は、シリアル型記録装置とは異なり、紙幅方向に記録用ノズルが並んだライン型記録ヘッドによって搬送と画像記録を同時に行う記録装置である。始めにライン型記録装置の特徴について述べる。

ライン型記録装置に限らず、いかなる記録装置においても、記録媒体は記録ヘッドがインクを吐出するタイミングで常に理想位置に存在する必要がある。第１実施形態の記録装置Ａのように、搬送と記録を交互に実施する記録装置においては、記録媒体は記録動作前に理想搬送位置にくるように搬送量を補正し停止させておけばよかった。

しかしライン型記録装置においては、搬送中に画像記録を行うので、記録ヘッドがインクを吐出する非常に早いタイミングで、補正を実施する必要がある。このような記録装置においては、記録媒体の搬送量を補正するのではなく、記録ヘッドの画像記録タイミングを補正する方が効果的である。

なお、画像記録のタイミング補正は、記録ヘッドの吐出タイミングに合わせて細かく実施することで画像品質の低下を回避できる。よって記録媒体の搬送量情報は先の実施形態のようにローラ１周を１/８分割するよりも細かくする。ここでは、コードホイールのスリット間隔毎に数千個もの搬送量情報とする。

さらに搬送量情報の高分割化に伴い、位相変動搬送量の取得は、第１実施形態で述べたパターン印刷によるものでは困難な場合が多い。そこで、例えば、記録媒体の搬送量を直接光学センサによって読み取る方式を採用可能である。光学センサとしてはレーザドップラー式センサなどが用いられるが、これについては公知技術を利用すればよい。

本実施形態では、記録装置外に設けられた光学センサを用いて工場などで予め搬送量情報を取得し、記録装置内に情報を格納する形態を想定する。

図１０は本実施形態における記録装置Ｂの機構部の斜視図である。図１０に示すように記録ヘッド１２１は、紙幅全域に渡るように構成されている。その他の機構部については、第１実施形態の記録装置Ａと同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。

図１１は本実施形態における主搬送ローラ２及び排紙ローラ６での位相変動搬送量を格納したテーブルを示す図である。

第１及び第３の搬送状態での位相変動搬送量の取得方法に関する考え方は、上記第１実施形態と基本的に同じである。異なるのは、上記第１実施形態のようにテストパターンを印刷して搬送量を取得するのではなく、記録媒体搬送中に記録装置外に設けられた光学センサによって、コードホイール１９のスリット毎に搬送量を取得する点である。

本実施形態ではコードホイール１９のスリット数が２０００個である場合を想定し、所定位相間隔数をスリット数と同じ２０００個とする。本実施形態において取得された第１及び第３の搬送状態の回転位相間隔搬送量Ｌは図１１のようになる。

次に実際の記録動作において、第１の搬送状態から第２の搬送状態に切り替わる際の画像記録タイミング補正方法について説明する。図１２は実際の記録動作における補正の制御フローである。

制御フローについても基本的には第１実施形態と同様で、異なるのは補正の対象がローラの回転量ではなく、画像記録のタイミングに変わったという点である。よって、ここでは主搬送ローラ２にかかる負荷及び第２の搬送状態の搬送量β_LFEJは算出し終わったものとして、画像記録タイミングを算出して記録動作を実施するステップＳ１４０５から説明を行う。

ステップＳ１４０５では、これまでに算出した第２の搬送状態の搬送量β_LFEJを用いて画像記録タイミングを算出し、順次記録動作を実施する。ここで、第２の搬送状態に切り替わった瞬間の搬送位置から次の画像記録の理想的な位置までの搬送距離をＬＢとする。まず、この搬送距離ＬＢ分の搬送を実現できる回転位相を求める。これは、第１実施形態と同様に第２の搬送状態の搬送量β_LFEJを加算していくことで、搬送距離ＬＢを実現する回転位相を算出できる。

このように算出した回転位相までの回転量を、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の回転速度で割ることで、第２の搬送状態に切り替わった瞬間から次の画像記録までの搬送時間を求める。例えば、搬送距離ＬＢ分の搬送が回転位相θ₂までに相当する場合には、主搬送ローラ２及び排紙ローラ６の回転速度をω（ｒｐｓ）とすると、搬送時間ｔ（ｓｅｃ）は、
ｔ＝｛（θ₂−θ₀）／２π｝／ω
により算出できる。

これにより、第２の搬送状態に切り替わった後、搬送時間ｔ後に画像記録を実施する。以降の画像記録においても、次の画像記録の理想的な位置までの搬送距離と、その搬送距離を実現する回転位相に基づいて搬送時間を決定し、画像記録を実施する。

このようにして、順次画像記録を実施することで、過渡的な負荷変動を考慮した画像記録を実施することができる。ステップＳ１４０５が完了した後、第１実施形態と同様にステップＳ１４０６で残る記録領域の記録動作を実施する。

以上、述べたように、搬送状態が切り替わる際の搬送量変動を、画像の記録タイミングの補正で対処し、画像品質の低下を回避できる。

Claims (13)

1. 記録媒体に画像を記録する記録ヘッドと、
   記録媒体の搬送方向において前記記録ヘッドの上流側に配置され、記録媒体を間欠搬送する第１の搬送ローラと、
   前記搬送方向において前記記録ヘッドの下流側に配置され、記録媒体を間欠搬送する第２の搬送ローラと、を備え、
   記録媒体を前記第１の搬送ローラで搬送し前記第２の搬送ローラで搬送しない第１の搬送状態から前記記録媒体を前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラで搬送する第２の搬送状態へ切り替わる搬送動作を行う記録装置において、
   搬送状態が前記第１の搬送状態から前記第２の搬送状態へ切り替わるときの前記第１の搬送ローラの回転位相および前記第２の搬送ローラの回転位相に基づいて、前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラに前記記録媒体を介して相互に作用する負荷を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された負荷に基づいて、前記第２の搬送状態における間欠搬送動作の搬送量を補正する補正手段と、を備える、
   ことを特徴とする記録装置。
2. 記録媒体に画像を記録する記録ヘッドと、
   記録媒体の搬送方向において前記記録ヘッドの上流側に配置され、記録媒体を搬送する第１の搬送ローラと、
   前記搬送方向において前記記録ヘッドの下流側に配置され、記録媒体を搬送する第２の搬送ローラと、を備え、
   記録媒体を前記第１の搬送ローラで搬送し前記第２の搬送ローラで搬送しない第１の搬送状態から前記記録媒体を前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラで搬送する第２の搬送状態へ切り替わる搬送動作を行う記録装置において、
   搬送状態が前記第１の搬送状態から前記第２の搬送状態へ切り替わるときの前記第１の搬送ローラの回転位相および前記第２の搬送ローラの回転位相に基づいて、前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラに前記記録媒体を介して相互に作用する負荷を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された負荷に基づいて、前記第２の搬送状態における前記記録ヘッドの記録タイミングを補正する補正手段と、を備える、
   ことを特徴とする記録装置。
3. 前記算出手段は、
   前記搬送状態が前記第１の搬送状態から前記第２の搬送状態に切り替わる時点での前記負荷を初期値として、前記第２の搬送状態におけるその後の前記負荷を算出する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の記録装置。
4. 前記補正手段は、前記搬送量の変動が抑制されるように補正をし、
   前記搬送量の変動は、
   前記負荷による前記第１の搬送ローラ及び前記第２の搬送ローラの変位に起因する搬送量の変動を少なくとも含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
5. 前記第１の搬送ローラ及び前記第２の搬送ローラの、所定の搬送単位毎の搬送量に関連する搬送量情報を記憶する記憶手段を備え、
   前記算出手段は、
   前記搬送量情報に基づいて、前記負荷を算出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録装置。
6. 前記搬送量情報は、
   前記第１の搬送状態における記録媒体の実搬送量の計測値と、前記第１の搬送ローラ及び前記第２の搬送ローラのうち、前記第２の搬送ローラのみによって記録媒体を搬送する第３の搬送状態における記録媒体の実搬送量の計測値と、に基づき設定されるか、
   前記第１の搬送状態における記録媒体の実搬送量の計測値と、前記第２の搬送状態における記録媒体の実搬送量の計測値と、に基づき設定されるか、又は、
   前記第３の搬送状態における記録媒体の実搬送量の計測値と、前記第２の搬送状態における記録媒体の実搬送量の計測値と、に基づき設定される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の記録装置。
7. 前記記憶手段は、
   前記第１の搬送ローラ及び前記第２の搬送ローラの、負荷に対する搬送変化量に関連する搬送特性係数と、
   前記第１の搬送ローラ及び前記第２の搬送ローラの、負荷に対する変位量に関連する剛性係数と、
   を記憶し、
   前記補正手段は、
   前記搬送特性係数と前記剛性係数と前記負荷とに基づいて補正する、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の記録装置。
8. 前記記録装置は、
   記録媒体の搬送方向と直交する方向に前記記録ヘッドを移動させて画像を形成するシリアル型記録装置である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
9. 前記記録装置は、ライン型記録装置であり、
   前記記録ヘッドは、
   記録媒体の搬送方向と直交する方向に記録用ノズルが並ぶライン型記録ヘッドである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
10. 前記第１の搬送ローラに従動して回転する第１の回転部材と、
    前記第２の搬送ローラに従動して回転する第２の回転部材と、を備え、
    前記第１の搬送ローラと前記第１の回転部材とで記録媒体を挟持して搬送し、
    前記第２の搬送ローラと前記第２の回転部材とで記録媒体を挟持して搬送し、
    前記所定の搬送単位が、前記第１の搬送ローラ及び前記第２の搬送ローラの回転角度である、
    ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の記録装置。
11. 搬送対象物を間欠搬送する第１の搬送ローラと、
    前記第１の搬送ローラよりも搬送対象物の搬送方向で下流側に設けられ、搬送対象物を間欠搬送する第２の搬送ローラと、を備え、
    搬送対象物を前記第１の搬送ローラで搬送し前記第２の搬送ローラで搬送しない第１の搬送状態から前記搬送対象物を前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラで搬送する第２の搬送状態へ切り替わる搬送動作を行う搬送装置において、
    搬送状態が前記第１の搬送状態から前記第２の搬送状態へ切り替わるときの前記第１の搬送ローラの回転位相および前記第２の搬送ローラの回転位相に基づいて、前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラに前記搬送対象物を介して相互に作用する負荷を算出する算出手段と、
    前記算出手段によって算出された負荷に基づいて、前記第２の搬送状態における間欠搬送動作の搬送量を補正する補正手段と、を備える、
    ことを特徴とする搬送装置。
12. 記録媒体に画像を記録する記録ヘッドと、
    記録媒体の搬送方向において前記記録ヘッドの上流側に配置され、記録媒体を間欠搬送する第１の搬送ローラと、
    前記搬送方向において前記記録ヘッドの下流側に配置され、記録媒体を間欠搬送する第２の搬送ローラと、を備え、
    記録媒体を前記第１の搬送ローラで搬送し前記第２の搬送ローラで搬送しない第１の搬送状態から前記記録媒体を前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラで搬送する第２の搬送状態へ切り替わる搬送動作を行う記録装置の制御方法であって、
    搬送状態が前記第１の搬送状態から前記第２の搬送状態へ切り替わるときの前記第１の搬送ローラの回転位相および前記第２の搬送ローラの回転位相に基づいて、前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラに前記記録媒体を介して相互に作用する負荷を算出する算出工程と、
    前記算出工程によって算出された負荷に基づいて、前記第２の搬送状態における間欠搬送動作の搬送量を補正する補正工程と、
    を含む制御方法。
13. 搬送対象物を間欠搬送する第１の搬送ローラと、
    前記第１の搬送ローラよりも搬送対象物の搬送方向で下流側に設けられ、搬送対象物を間欠搬送する第２の搬送ローラと、を備え、
    搬送対象物を前記第１の搬送ローラで搬送し前記第２の搬送ローラで搬送しない第１の搬送状態から前記搬送対象物を前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラで搬送する第２の搬送状態へ切り替わる搬送動作を行う搬送装置の制御方法であって、
    搬送状態が前記第１の搬送状態から前記第２の搬送状態へ切り替わるときの前記第１の搬送ローラの回転位相および前記第２の搬送ローラの回転位相に基づいて、前記第１の搬送ローラおよび前記第２の搬送ローラに前記搬送対象物を介して相互に作用する負荷を算出する算出工程と、
    前記算出工程によって算出された負荷に基づいて、前記第２の搬送状態における間欠搬送動作の搬送量を補正する補正工程と、
    を含む制御方法。

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