JP7456202B2 - Sheet conveyance device and image forming system - Google Patents
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Description
本開示は、シート搬送装置及び画像形成システムに関する。 This disclosure relates to a sheet conveying device and an image forming system.
従来、シートが巻き回されたシートロールから、搬送ローラにより記録ヘッドの方向にシートを引き出し、引き出したシートに画像を記録する記録装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a recording apparatus that uses a conveyance roller to pull out a sheet in the direction of a recording head from a sheet roll around which the sheet is wound, and records an image on the pulled out sheet (for example, see Patent Document 1).
この記録装置では、シートロールの外周におけるシートの速度と、搬送ローラにおけるシートの速度とを同期させるために、シートロールの径が光学センサにより計測される。計測されたシートロールの径に基づいて、同期のためのシートロールの回転速度の目標値が算出される。更に、搬送ローラの加速に合わせたシートロールの回転のために、搬送ローラの回転加速度に基づき、シートロールを回転駆動するモータに対する操作量が補正される。 In this recording apparatus, the diameter of the sheet roll is measured by an optical sensor in order to synchronize the speed of the sheet on the outer periphery of the sheet roll with the speed of the sheet on the conveyance roller. Based on the measured diameter of the sheet roll, a target value of the rotation speed of the sheet roll for synchronization is calculated. Furthermore, in order to rotate the sheet roll in accordance with the acceleration of the transport roller, the amount of operation for the motor that rotationally drives the sheet roll is corrected based on the rotational acceleration of the transport roller.
シートロールを対象とするシート搬送装置では、シートロールの重量が、シートの消費によって変化する。この重量の変化によっては、シートロールの加速度運動を目標運動に制御するために適切なモータに対する操作量が変化する。 In a sheet conveyance device that uses sheet rolls, the weight of the sheet roll changes depending on sheet consumption. Depending on this change in weight, the amount of operation for the motor appropriate for controlling the accelerated motion of the sheet roll to the target motion changes.
従来技術では、このようなシートロールの重量の変化を考慮したモータの制御が行われないことから、加速プロセスを伴うシート搬送に関し、シートの搬送制御を適切に行うことが難しかった。 In the prior art, since the motor is not controlled in consideration of such changes in the weight of the sheet roll, it has been difficult to appropriately control the sheet conveyance with respect to sheet conveyance that involves an acceleration process.
そこで本開示の一側面によれば、シートの消費によってシートロールの重量が変化する環境の中で、加速プロセスを伴うシートの搬送制御を適切に実行可能なシート搬送装置を提供できることが望ましい。 Therefore, according to one aspect of the present disclosure, it is desirable to provide a sheet conveyance device that can appropriately perform sheet conveyance control that involves an acceleration process in an environment where the weight of a sheet roll changes as the sheet is consumed.
本開示の一側面に係るシート搬送装置は、ホルダと、搬送ローラと、第一モータと、第二モータと、張力推定器と、計測器と、コントローラと、を備える。ホルダは、シートが巻き回されたシートロールを保持する。 A sheet conveyance device according to one aspect of the present disclosure includes a holder, a conveyance roller, a first motor, a second motor, a tension estimator, a measuring device, and a controller. The holder holds a sheet roll around which a sheet is wound.
搬送ローラは、シートロールから引き出されたシートを、回転により搬送する。第一モータは、搬送ローラを回転させる。第二モータは、シートの搬送に伴って、シートロールを回転させる。 The conveyance roller rotates and conveys the sheet pulled out from the sheet roll. The first motor rotates the conveyance roller. The second motor rotates the sheet roll as the sheet is conveyed.
張力推定器は、搬送ローラの回転によって搬送されるシートの張力を推定する。計測器は、搬送ローラの回転運動に関する物理量を計測する。例えば、コントローラは、第一モータ及び第二モータを制御することにより、シートの移動及び張力を制御するように構成され得る。 The tension estimator estimates the tension of the sheet conveyed by the rotation of the conveyance roller. The measuring device measures a physical quantity related to the rotational movement of the conveyance roller. For example, the controller may be configured to control sheet movement and tension by controlling the first motor and the second motor.
コントローラは、計測器により計測された物理量から特定される搬送ローラの回転加速度に基づき、搬送ローラの加速に応じてシートロールを回転させるために必要な第二モータの加速トルクを推定する。 The controller estimates the acceleration torque of the second motor required to rotate the sheet roll in accordance with the acceleration of the conveyance roller, based on the rotational acceleration of the conveyance roller specified from the physical quantity measured by the measuring device.
コントローラは、推定された加速トルクに基づき、第二モータに対するフィードフォワード操作量を算出する。コントローラは、張力推定器により推定された張力としての推定張力と目標張力とに基づき、第二モータに対するフィードバック操作量を算出する。 The controller calculates a feedforward operation amount for the second motor based on the estimated acceleration torque. The controller calculates a feedback operation amount for the second motor based on the estimated tension as the tension estimated by the tension estimator and the target tension.
コントローラは、算出されたフィードバック操作量及びフィードフォワード操作量の少なくとも一方に基づき、第二モータを制御する。コントローラは、搬送ローラの加速時には、フィードバック操作量及びフィードフォワード操作量のうちの少なくともフィードフォワード操作量に基づき、第二モータを制御する。 The controller controls the second motor based on at least one of the calculated feedback operation amount and feedforward operation amount. The controller controls the second motor based on at least the feedforward operation amount of the feedback operation amount and the feedforward operation amount when accelerating the conveyance roller.
このシート搬送装置によれば、加速トルクの推定、及び、推定した加速トルクに基づく第二モータの制御により、シートの消費によってシートロールの重量が変化する環境においても、搬送ローラの加速に応じてシートロールを加速回転させるように第二モータを制御することができ、加速プロセスを伴うシートの搬送制御を適切に実行することができる。 According to this sheet conveying device, by estimating the acceleration torque and controlling the second motor based on the estimated acceleration torque, even in an environment where the weight of the sheet roll changes due to sheet consumption, it can be adjusted according to the acceleration of the conveying roller. The second motor can be controlled to rotate the sheet roll at an accelerated rate, and sheet conveyance control that involves an acceleration process can be appropriately performed.
本開示の別側面によれば、コントローラは、予め定められた速度プロファイルに従って搬送ローラが回転するように、計測器により計測された物理量に基づき第一モータを制御するように構成されてもよい。 According to another aspect of the present disclosure, the controller may be configured to control the first motor based on the physical quantity measured by the measuring device so that the conveyance roller rotates according to a predetermined speed profile.
本開示の別側面によれば、加速トルクは、計測器により計測された物理量から特定される搬送ローラの回転加速度に代えて、又は、それに加えて、速度プロファイルから特定される搬送ローラの目標回転加速度に基づき推定されてもよい。 According to another aspect of the present disclosure, the acceleration torque is a target rotation of the conveying roller specified from a speed profile instead of or in addition to the rotational acceleration of the conveying roller specified from a physical quantity measured by a measuring instrument. It may be estimated based on acceleration.
すなわち、コントローラは、速度プロファイルから特定される搬送ローラの目標回転加速度に基づき、搬送ローラの加速に応じてシートロールを回転させるために必要な第二モータの加速トルクを推定するように構成されてもよい。 That is, the controller is configured to estimate the acceleration torque of the second motor required to rotate the sheet roll in accordance with the acceleration of the transport roller, based on the target rotational acceleration of the transport roller specified from the speed profile. Good too.
本開示の一側面によれば、上述したシート搬送装置と、記録ヘッドと、を備える画像形成システムが提供されてもよい。記録ヘッドは、シート搬送装置により搬送されるシートに対して画像を形成することができる。 According to one aspect of the present disclosure, an image forming system including the above-described sheet conveying device and a recording head may be provided. The recording head can form an image on a sheet conveyed by a sheet conveyance device.
以下に本開示の例示的実施形態を、図面を参照しながら説明する。
[第一の実施形態]
図1に示す本実施形態の画像形成システム1は、シートロールQ0から引き出されたシートQに画像を形成するように構成される。この画像形成システム1は、シートQを記録ヘッド40の下方に向けて搬送するためのシート搬送装置として機能する。
Exemplary embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
1 is configured to form an image on a sheet Q pulled out from a sheet roll Q0. The
画像形成システム1は、ホルダ10(図3参照)と、テンショナー15と、搬送ローラ20と、ニップローラ25と、ベルト機構30と、記録ヘッド40とを備える。図1では、ベルト機構30よりシートQの搬送方向下流の構成が省略される。ベルト機構30より下流には、例えば、シートQを切断するためのカッターが設けられる。
The
ホルダ10は、シートロールQ0を着脱可能に保持する。シートロールQ0は、中空の芯材の周りにシートQが巻き回された構成にされる。ホルダ10は、シートロールQ0の芯材に挿通される回転軸10Aと、回転軸10Aを回転可能に保持するホルダ本体(図示せず)とを備える。
The
ホルダ本体は、画像形成システム1の筐体(図示せず)内に固定される。シートロールQ0の芯材は、ホルダ10の回転軸10Aに対して滑らないように固定される。これにより、シートロールQ0は、ホルダ10の回転軸10Aと一緒に回転する。
The holder main body is fixed within a casing (not shown) of the
シートQは、シートロールQ0の回転軸10Aへの装着後に、ユーザの手作業により、シートロールQ0から、テンショナー15を介して、搬送ローラ20とニップローラ25との間のニップ地点P2を通過した位置まで引き出される。図1における地点P1は、シートロールQ0からのシートQの引き出し地点を示す。
After the sheet roll Q0 is attached to the rotating
搬送ローラ20は、ニップローラ25との間にニップされたシートQを回転により、太い矢印で示される搬送方向に搬送する。テンショナー15は、図2に示すように、前後方向に変位可能なローラとして構成され、バネ材16に接続される。
The
テンショナー15は、前方に変位すると、バネ材16により後方に付勢力を受けるように配置される。テンショナー15は、この付勢力によりシートQにテンションを付与する。ここでいう前方は、シートQの搬送方向に対応し、後方は、シートQの搬送方向とは逆方向に対応する。
When the
テンショナー15は、シートロールQ0から引き出されたシートQが、搬送ローラ20により搬送されるときに、シートQからの押圧力を受けて、前方に変位する。押圧力は、シートQの張力に対応する。図2に示す点線は、シートQからの力に起因して実線で示されるテンショナー15及びシートQが点線で示される位置まで変位した状態を示す。
The
テンショナー15の前後方向における位置は、バネ材16による付勢力とシートQの張力とが均衡する位置で安定する。画像形成システム1は、このテンショナー15の位置を指標に、シートQの張力を推定し、張力制御を行うように構成される(詳細後述)。
The position of the
ベルト機構30は、搬送ローラ20より搬送方向下流に配置され、搬送ローラ20から搬送されるシートQを更に下流に搬送する。ベルト機構30は、図1に示すように、駆動ローラ31と従動ローラ32と間に、ベルト33が巻き回された構成にされる。駆動ローラ31は、搬送ローラ20と同期した回転運動により、ベルト33を回転させる。
The
ベルト機構30は更に、ベルト33を挟んで駆動ローラ31と対向する位置に第一の対向ローラ35を備え、ベルト33を挟んで従動ローラ32と対向する位置に第二の対向ローラ36を備える。
The
搬送ローラ20から搬送されるシートQは、ベルト33の回転により、第一の対向ローラ35とベルト33との間を通って下流に搬送される。更に、シートQは、第二の対向ローラ36とベルト33との間を通って下流に搬送される。ベルト33の回転により、シートQは、搬送ローラ20によるシートQの搬送速度と同速度で搬送される。
As the
一例によれば、ベルト機構30は、エア吸着機能を有することができる。すなわち、ベルト33は、空気が通る多数の微小な孔を有していてもよく、ベルト33の下方には、空気を吸引する吸引器(図示せず)が設けられていてもよい。シートQは、吸引器による空気吸引によりベルト33の表面に吸着された状態で搬送されてもよい。
According to one example, the
記録ヘッド40は、ベルト機構30の上方に設けられて、通過するシートQに画像を形成する。記録ヘッド40は、ラインヘッドであり、記録ヘッド40の下方を通過するシートQのライン方向全体に対して同時に画像を形成する。ここでいうライン方向は、シートQの表面に沿う方向であって、シートQの搬送方向、換言すれば、シートQの長尺方向とは直交する方向である。
The
記録ヘッド40は、例えば、インクジェット方式で画像をシートQに形成するインクジェットヘッドであり得る。記録ヘッド40は、感熱方式又は熱転写方式でシートQに画像を形成するサーマルヘッドであってもよい。
The
記録ヘッド40がインクジェット方式で画像を形成する場合、記録ヘッド40の搬送方向下流には、インクを乾燥及び定着させるための定着器45が設けられてもよい。定着器45は、図1において点線で示すように、ベルト機構30上で記録ヘッド40に隣接して設けられ得る。
When the
続いて、画像形成システム1の電気的構成を詳述する。図3に示すように、画像形成システム1は、システム全体を統括制御するコントローラ50を備える。画像形成システム1は更に、ホルダ10に装着されたシートロールQ0の回転を制御するために、供給モータ61と、モータドライバ63と、ロータリエンコーダ65と、計測回路67とを備える。
Next, the electrical configuration of the
供給モータ61は、ホルダ10の回転軸10Aに図示しないギヤを介して接続され、回転軸10Aに動力を付与するように配置される。ホルダ10の回転軸10Aは、供給モータ61からの動力を受けて回転する。シートロールQ0は、回転軸10Aと共に回転する。
The
供給モータ61は、直流モータであり得る。供給モータ61は、モータドライバ63から入力される駆動電流に応じた回転トルクを発生させて回転軸10Aを駆動する。モータドライバ63は、コントローラ50から入力される操作量USRに応じた駆動電流を供給モータ61に入力する。
ロータリエンコーダ65は、ホルダ10の回転軸10A又は供給モータ61の回転軸に設けられ、回転に応じたエンコーダ信号を出力する。計測回路67は、ロータリエンコーダ65から入力されるエンコーダ信号に基づいて、シートロールQ0の回転運動に関する物理量としてのシートロールQ0の回転位置及び回転速度(換言すれば回転角及び角速度)を計測し、計測した回転位置及び回転速度をコントローラ50に入力する。回転軸10Aの回転位置及び回転速度は、シートロールQ0の回転位置及び回転速度に対応する。
The
画像形成システム1は更に、搬送ローラ20の回転を制御するための構成として、搬送モータ71と、モータドライバ73と、ロータリエンコーダ75と、計測回路77とを備える。
The
搬送モータ71は、直流モータであり得る。搬送モータ71は、ギヤを介して搬送ローラ20と接続され、モータドライバ73から入力される駆動電流に応じた回転トルクを発生させて搬送ローラ20を回転させる。モータドライバ73は、コントローラ50から入力される操作量UPFに応じた駆動電流を搬送モータ71に入力する。
ロータリエンコーダ75は、搬送ローラ20の回転軸又は搬送モータ71の回転軸に設けられ、回転に応じたエンコーダ信号を出力する。計測回路77は、ロータリエンコーダ75から入力されるエンコーダ信号に基づいて、搬送ローラ20の回転運動に関する物理量としての搬送ローラ20の回転位置及び回転速度(換言すれば回転角及び角速度)を計測し、計測した回転位置及び回転速度をコントローラ50に入力する。
The
画像形成システム1は更に、テンショナー15の位置を検出する位置検出器80を備える。位置検出器80は、予め定められた原点位置を基準としたテンショナー15の前後方向における位置Xを検出し、その検出位置Xをコントローラ50に入力する。位置検出器80は、例えば、リニアエンコーダによって構成され得る。
The
画像形成システム1は更に、ヘッドドライバ90と、レジストセンサ91と、距離センサ93と、ユーザインタフェース95と、通信インタフェース97とを備える。ヘッドドライバ90は、コントローラ50からの制御信号に従って、記録ヘッド40を駆動するように構成される。レジストセンサ91は、ベルト機構30の上流で、そこを通過するシートQの先頭を検出し、その検出信号をコントローラ50に入力するように構成される。
The
距離センサ93は、シートロールQ0と対向する位置に配置され、距離センサ93とシートロールQ0の表面との間の距離を計測し、その計測信号をコントローラ50に入力するように構成される。距離センサ93は、例えば、光をシートロールQ0の表面に発射し、その反射光を受光することにより、距離センサ93とシートロールQ0の表面との間の距離を計測することができる。距離センサ93は、超音波を用いて距離を計測するセンサであってもよい。
The
ユーザインタフェース95は、ユーザ向けの各種情報を表示する表示部と、ユーザからの操作を受け付ける入力部と、を備える。例えば、表示部は、液晶ディスプレイであり、入力部は、液晶ディスプレイ上のタッチパネルである。
The
通信インタフェース97は、有線又は無線により情報機器と通信可能に構成される。通信インタフェース97は、USBインタフェースや有線/無線LANインタフェースであり得る。情報機器は、ユーザが所有するパーソナルコンピュータやタブレット端末であり得る。
The
コントローラ50は、メインコントローラ51と、印刷コントローラ53と、速度コントローラ55と、張力コントローラ57とを備える。メインコントローラ51は、プロセッサ51Aと、メモリ51Bと、を備える。メモリ51Bは、RAM及びフラッシュメモリを備える。
The
プロセッサ51Aは、メモリ51Bが記憶するコンピュータプログラムに従って、各種処理を実行する。以下において、メインコントローラ51が実行する処理は、コンピュータプログラムに従って、プロセッサ51Aにより実行されると理解されてよい。
印刷コントローラ53、速度コントローラ55、及び張力コントローラ57は、例えばASICにより構成される。印刷コントローラ53は、メインコントローラ51から入力される印刷対象の画像データに基づいて、記録ヘッド40に印刷対象の画像データに基づく画像をシートQに形成させるための制御信号を、ヘッドドライバ90に入力する。
The
速度コントローラ55は、メインコントローラ51からの指示に従う目標回転速度で搬送ローラ20が回転するように、搬送モータ71に対する操作量UPFを決定し、決定した操作量UPFをモータドライバ73に入力するように構成される。本実施形態によれば、搬送ローラ20の回転速度の制御により、シートQの搬送速度が制御される。
The
張力コントローラ57は、メインコントローラ51からの指示に従う目標張力を有した状態でシートQが搬送されるように、供給モータ61に対する操作量USRを決定し、決定した操作量USRをモータドライバ63に入力するように構成される。
The
メインコントローラ51は、通信インタフェース97を通じて情報機器から印刷指令を受信すると、図4に示す処理を実行し、印刷指令と共に受信した印刷対象の画像データに基づく画像がシートQに形成されるように、印刷コントローラ53、速度コントローラ55、及び張力コントローラ57と協働して、画像形成システム1内の各部を制御する。
When the
図4に示す処理を開始すると、メインコントローラ51は、初期処理を実行する(S110)。初期処理は、シートQの先頭を、予め定められた始点に配置する処理を含む。始点は、レジストセンサ91によりシートQの先頭が検出される位置であってもよいし、この位置からシートQの先頭が所定距離、搬送方向下流に移動した位置であってもよい。
When starting the process shown in FIG. 4, the
始点は、シートQの先頭がベルト機構30に進入する位置に定義されてもよいし、記録ヘッド40によってシートQへの画像形成が行われるシート搬送経路上の位置から、シートQの加速に必要な距離、搬送方向上流に遡った地点であってもよい。
The starting point may be defined as the position where the leading edge of the sheet Q enters the
シートQの先頭が始点に配置されると、メインコントローラ51は、シートQの搬送処理を開始する(S120)。搬送処理において、メインコントローラ51は、シートQが目標停止位置で停止するまでの搬送ローラ20の目標回転速度を示す速度プロファイルを速度コントローラ55に入力し、速度コントローラ55に、速度プロファイルに従う搬送ローラ20の回転速度制御を実行させる。
When the head of the sheet Q is placed at the starting point, the
速度プロファイルは、加速区間における目標回転速度と、定速区間における目標回転速度と、減速区間における目標回転速度とを示す。シートQは、この速度プロファイルに従う搬送ローラ20の回転速度制御により、所定速度に到達するまで加速し、所定速度に到達した後には定速移動し、その後減速するように運動する。
The speed profile indicates a target rotational speed in an acceleration section, a target rotational speed in a constant speed section, and a target rotational speed in a deceleration section. By controlling the rotational speed of the
搬送処理において、メインコントローラ51は更に、シートQが目標停止位置で停止するまでの目標張力を示す張力プロファイルを張力コントローラ57に入力し、張力コントローラ57に張力プロファイルに従うシートQの張力制御を実行させる。
In the conveyance process, the
搬送処理の開始後、メインコントローラ51は、回転速度制御が定速区間に移行するまで待機し(S130)、定速区間へ移行すると、印刷処理を開始する(S140)。印刷処理において、メインコントローラ51は、印刷コントローラ53に、記録ヘッド40に印刷対象の画像データに基づく画像をシートQに形成させるための記録ヘッド40の駆動制御を実行させる。この制御によって、シートQには、搬送方向への移動に合わせて、記録ヘッド40によるライン方向への画像形成動作が繰返し実行される。
After starting the conveyance process, the
メインコントローラ51は、シートQの移動及び同期した記録ヘッド40の画像形成動作により印刷対象の画像データに基づく画像がシートQに形成され、印刷処理及び搬送処理が終了すると(S150でYes)、終了処理を実行する(S160)。終了処理は、印刷終了を、ユーザインタフェース95を通じてユーザに案内する処理を含む。その後、メインコントローラ51は、図4に示す処理を終了する。
When an image based on the image data to be printed is formed on the sheet Q by the movement of the sheet Q and the synchronized image forming operation of the
続いて、速度コントローラ55の詳細構成を、図5を用いて説明する。速度コントローラ55は、計測回路77にて計測された搬送ローラ20の回転速度と目標回転速度との偏差に基づき、搬送モータ71に対する操作量UPFを算出することにより、搬送ローラ20を目標回転速度にフィードバック制御するように構成される。以下でいう実回転速度は、回転速度の計測値を意味する。
Next, the detailed configuration of the
速度コントローラ55は、速度指令器101と、偏差算出器103と、PID制御器105と、静止摩擦補償器107と、加算器109とを備える。速度指令器101は、メインコントローラ51から入力される速度プロファイルに従って、制御開始からの各時点における目標回転速度ωrを出力する。
The
偏差算出器103は、速度指令器101からの目標回転速度ωrと、計測回路77から入力される実回転速度ωとの偏差EV=(ωr-ω)を算出する。PID制御器105は、偏差算出器103から入力される偏差EVに基づき、搬送モータ71に対する操作量UVを演算する。
The
PID制御器105は、偏差EVをゲインGpで増幅して出力する比例要素と、偏差EVの積分値INT(EV)をゲインGiで増幅して出力する積分要素と、偏差EVの微分値DIF(EV)をゲインGdで増幅して出力する微分要素とを含む。PID制御器105は、比例要素、積分要素、及び微分要素からの出力の合計を、搬送モータ71に対する操作量UVとして算出する。
The
静止摩擦補償器107は、静止摩擦に起因する操作量UVの不足を補償するための補償量Cを出力する。補償量Cは、実回転速度ωがゼロであるとき、すなわち静止状態においては、一定値であり、実回転速度ωが非ゼロであるとき、すなわち非静止状態においては、ゼロである。
The
加算器109は、PID制御器105から出力される操作量UVを、補償量Cで補正し、補正後の操作量UPF=UV+Cを、モータドライバ73に入力する。モータドライバ73は、速度コントローラ55から入力される操作量UPFに対応する駆動電流を搬送モータ71に入力することにより、操作量UPFに対応する回転トルクが発生するように、搬送モータ71を駆動する。搬送ローラ20の回転速度、それに対応するシートQの搬送速度は、この速度コントローラ55によりフィードバック制御される。
The
張力制御は、図6に示す張力コントローラ57によって実現される。図6に示す張力コントローラ57は、位置検出器80により検出されたテンショナー15の位置Xから推定されるシートQの張力(以下、推定張力と表現する。)と目標張力との偏差に基づき、供給モータ61に対する操作量USRを算出する。これにより、張力コントローラ57は、シートQの張力を、目標張力にフィードバック制御する。
Tension control is realized by a
張力コントローラ57は、図6に示すように、張力指令器110と、張力推定器120と、偏差算出器130と、PID制御器140と、ロール径推定器150と、フィードフォワード制御器160と、加算器170と、ゲイン設定器180とを備える。
As shown in FIG. 6, the
張力指令器110は、メインコントローラ51から入力される張力プロファイルに従って、制御開始からの各時点における目標張力Trを出力する。張力推定器120は、位置検出器80から入力されるテンショナー15の位置Xに基づき、シートQに作用する張力Tを推定する。具体的に、張力推定器120は、テンショナー15の位置Xに特定の比例係数kをかけた値k・Xを、推定張力Tとして算出することができる。
The
偏差算出器130は、目標張力Trと推定張力Tとの偏差ET=Tr-Tを算出する。PID制御器140は、偏差算出器130から入力される偏差ETに基づき、供給モータ61に対するフィードバック操作量UBを算出する。
The
PID制御器140は、図6に示すように、比例ゲインアンプ141と、積分ゲインアンプ142と、微分ゲインアンプ143と、積分器145と、微分器146と、加算器148とを備える。偏差算出器130からの偏差ETは、比例ゲインアンプ141、積分器145、及び微分器146に入力される。比例ゲインアンプ141は、入力される偏差ETをゲインKpで増幅して出力する。
As shown in FIG. 6, the
積分器145は、偏差ETに対する積分演算を行い、偏差ETの積分値INT(ET)を積分ゲインアンプ142に入力する。積分ゲインアンプ142は、入力される偏差ETの積分値INT(ET)をゲインKiで増幅して出力する。
The
微分器146は、偏差ETに対する微分演算を行い、偏差ETの微分値DIF(ET)を微分ゲインアンプ143に入力する。微分ゲインアンプ143は、入力される偏差ETの微分値DIF(ET)をゲインKdで増幅して出力する。
The
加算器148は、比例ゲインアンプ141からの出力Kp・ET、積分ゲインアンプ142からの出力Ki・INT(ET)、及び微分ゲインアンプ143からの出力Kd・DIF(ET)を加算し、その加算値Kp・ET+Ki・INT(ET)+Kd・DIF(ET)を、供給モータ61に対するフィードバック操作量UBとして出力する。
The
加算器170は、PID制御器140から入力されるフィードバック操作量UBと、フィードフォワード制御器160から入力されるフィードフォワード操作量UFとの加算値UB+UFを、供給モータ61に対する操作量USRとして出力する。
The
フィードフォワード制御器160は、微分器161と、加速トルク推定器163と、FFゲインアンプ165とを備える。微分器161は、計測回路77から入力される搬送ローラ20の回転速度ωを微分して、搬送ローラ20の回転加速度αを算出する。回転加速度は、角加速度に対応する。微分器161により算出される回転加速度αのことを、以下では、実回転加速度αと表現する。
加速トルク推定器163は、実回転加速度αに基づき、搬送ローラ20の加速、換言すれば、シートQの加速に応じてシートロールQ0を回転させるために必要な供給モータ61の加速トルクτを推定する。具体的には、実回転加速度αと、シートロールQ0の半径であるロール径Rと、搬送ローラ20の半径Rpと、ロール径Rから推定されるシートロールQ0のイナーシャJ(R)と、に基づき、式τ=J(R)・(Rp/R)・αに従って、加速トルクτを算出する。
The
搬送ローラ20の回転加速度がαであるとき、搬送ローラ20の回転により搬送されるシートQの加速度は、Rp・αである。同じ加速度でシートロールQ0からシートQが引き出されるためには、シートロールQ0は、回転加速度(Rp/R)・αで回転する必要がある。イナーシャがJであるとすると、この回転を実現するために必要な加速トルクは、J・(Rp/R)・αである。
When the rotational acceleration of the
ロール径がRであるときのシートロールQ0のイナーシャJ(R)を算出するための関数J(R)は、予め用意され、加速トルク推定器163で算出される。搬送ローラ20の半径Rpは、機械に定まる固定値である。
A function J(R) for calculating the inertia J(R) of the sheet roll Q0 when the roll diameter is R is prepared in advance and calculated by the
シートロールQ0のロール径Rは、距離センサ93からの計測信号に基づき、ロール径推定器150により推定される。距離センサ93からの計測信号は、シートロールQ0の表面と距離センサ93との間の距離Zを表す。シートロールQ0の中心から距離センサ93までの距離は、固定値Z0である。ロール径推定器150は、固定値Z0から距離Zを減算して、シートロールQ0のロール径R=Z0-Zを推定することができる。
The roll diameter R of the sheet roll Q0 is estimated by the
加速トルク推定器163は、ロール径推定器150から入力されるロール径Rの情報に基づいて上式に基づき、加速トルクτを算出する。FFゲインアンプ165は、算出された加速トルクτをゲインKFFだけ増幅するように調整して、調整後の加速トルクKFF・τを、フィードフォワード操作量UFとして出力する。通常、ゲインKFFは値1であるが、回転系の機械特性に応じて値1から微調整され得る。
The
モータドライバ63は、このように算出されるフィードフォワード操作量UFを成分に含む上述の操作量USR=UF+UBに対応する駆動電流を供給モータ61に入力することにより、操作量USRに対応する回転トルクが発生するように、供給モータ61を駆動する。こうして供給モータ61がフィードフォワード制御及びフィードバック制御されることにより、シートQの張力は、目標張力に制御される。
The
本実施形態では更に、ゲイン設定器180が、PID制御器140におけるゲインKp,Ki,Kdをロール径推定器150により推定されたロール径Rに基づき、調整するように構成される。ゲインKp,Ki,Kdは、ロール径Rを変数とする関数Kp(R),Ki(R),Kd(R)に従って、ロール径RであるときKp=Kp(R),Ki=Ki(R),Kd=Kd(R)に設定される。関数Kp(R),Ki(R),Kd(R)は、予め試験により定められる。
In this embodiment, the
具体的に、ゲイン設定器180は、図7に示す処理を繰返し実行することにより、ゲインKp,Ki,Kdを調整する。図7に示す処理を開始すると、ゲイン設定器180は、ロール径推定器150により推定された最新のロール径Rに基づき、関数Kp(R),Ki(R),Kd(R)に従って、PID制御器140に設定するゲインKp=Kp(R),Ki=Ki(R),Kd=Kd(R)を算出する(S210)。
Specifically, the
ゲイン設定器180は更に、回転速度制御が定速区間であるか否かを判断する(S220)。ここで、肯定判断すると、ゲイン設定器180は、S210で算出したゲインKp=Kp(R),Ki=Ki(R),Kd=Kd(R)をPID制御器140に設定することにより、ゲインKp,Ki,Kdを、ロール径Rに応じた値に更新する(S240)。その後、図7に示す処理を終了する。
The
S220で否定判断すると、ゲイン設定器180は、S210で算出したゲインKp=Kp(R),Ki=Ki(R),Kd=Kd(R)を小さい値に補正する(S230)。例えば、ゲイン設定器180は、S210で算出したゲインKp=Kp(R),Ki=Ki(R),Kd=Kd(R)を、1未満の係数hをかけた値Kp=h・Kp(R),Ki=h・Ki(R),Kd=h・Kd(R)に補正することができる。
If the determination in S220 is negative, the
その後、ゲイン設定器180は、S230における補正後のゲインをPID制御器140に設定する(S240)。S240の処理実行後、ゲイン設定器180は、図7に示す処理を終了する。ゲイン設定器180は、このような処理を繰返し実行する。
After that, the
以上に説明した本実施形態の画像形成システム1によれば、ロータリエンコーダ75及び計測回路77により計測された搬送ローラ20の回転速度ωを微分して搬送ローラ20の回転加速度αが特定される。特定された搬送ローラ20の回転加速度αに基づき、搬送ローラ20の加速に応じてシートロールQ0を回転させるために必要な供給モータ61の加速トルクτが算出される。
According to the
コントローラ50は、算出された加速トルクτに基づき、供給モータ61に対するフィードフォワード操作量UFを算出する。コントローラ50は更に、シートQの張力を、テンショナー15の位置Xに基づいて推定する。コントローラ50は、推定張力Tと目標張力Trとの偏差に基づき、供給モータ61に対するフィードバック操作量UBを算出する。
The
コントローラ50は、フィードバック操作量UB及びフィードフォワード操作量UFに基づき、供給モータ61に対する操作量USRを算出し、算出した操作量USRに対応する駆動電流が供給モータ61に入力されるように、供給モータ61を制御する。
The
この画像形成システム1によれば、搬送ローラ20の回転によりシートQが加速搬送される過程で、操作量USRに含まれるフィードフォワード操作量UFの成分が有意義に機能する。
According to this
すなわち、搬送ローラ20の回転によるシートQの加速に応じて、シートロールQ0からシートQが引き出されるように、シートロールQ0が回転する。フィードフォワード操作量UFによってシートロールQ0のイナーシャに応じた加速トルクが補償される。
That is, in accordance with the acceleration of the sheet Q due to the rotation of the
本実施形態によれば、フィードフォワード制御が有意義に機能するように、加速時にはPID制御器140のゲインKp,Ki,Kdが定速時よりも小さく調整され、フィードバック操作量UBが抑えられる。定速区間では、回転加速度αが略ゼロであることから、フィードフォワード制御は、ほとんど機能せずに、フィードバック制御が有意義に機能する。
According to this embodiment, in order for the feedforward control to function meaningfully, the gains K p , K i , K d of the
本実施形態では、シートロールQ0に巻きまわされたシートQが、使用により減り、シートロールQ0の半径R、シートロールQ0の重量、及びイナーシャJ(R)が変化するが、コントローラ50は、推定したシートロールQ0の半径Rに基づいて、シートロールQ0のイナーシャJ(R)を推定する。コントローラ50は、イナーシャJ(R)と搬送ローラ20の回転加速度αとに基づいて、イナーシャJ(R)に応じた上記加速トルクτを推定する。
In this embodiment, the sheet Q wound around the sheet roll Q0 decreases with use, and the radius R of the sheet roll Q0, the weight of the sheet roll Q0, and the inertia J(R) change, but the
本実施形態によれば更に、推定張力Tと目標張力Trとの偏差ET、偏差ETの積分値、及び偏差ETの微分値が、ゲインKp,Ki,Kdに対応する量、増幅され、増幅した値に対応したフィードバック操作量UBが算出される。そして、ゲインKp,Ki,Kdが、上述したように、シートロールQ0の径Rに対応した値に調整される。 According to this embodiment, the deviation E T between the estimated tension T and the target tension T r , the integral value of the deviation E T , and the differential value of the deviation E T correspond to the gains K p , K i , and K d . The feedback operation amount UB corresponding to the amplified value is calculated. Then, the gains K p , K i , and K d are adjusted to values corresponding to the diameter R of the sheet roll Q0, as described above.
従って、本実施形態によれば、ホルダ10に新規のシートロールQ0が装着された直後においても、シートロールQ0からシートQがなくなる直前においても、加速時においても、定速時においても、供給モータ61を適切に制御することができる。
Therefore, according to the present embodiment, even immediately after a new sheet roll Q0 is attached to the
すなわち、コントローラ50は、シートロールQ0の残量及び運動状態による影響を抑えて、シートQの搬送速度及び張力制御を連動して適切に実行することができ、シートQの搬送速度及び張力を精度よく制御して、シートQを適切に搬送することができる。従って、張力の過不足により、シートQの斜行が発生したり、シートQの搬送速度、停止位置に誤差が生じたりするのを抑制することができる。
In other words, the
このように本開示の技術によれば、シートQの消費によってシートロールQ0の重量が変化する環境の中で、加速プロセスを伴うシートQの搬送制御を適切に実行することができる。 As described above, according to the technology of the present disclosure, in an environment where the weight of the sheet roll Q0 changes as the sheet Q is consumed, it is possible to appropriately perform conveyance control of the sheet Q that involves an acceleration process.
上記実施形態では、加速区間であるか否かによらず、供給モータ61に対し、フィードフォワード操作量UF及びフィードバック操作量UBを含む操作量USRが算出された。しかしながら、張力コントローラ57は、定速区間では、フィードバック操作量UBのみを含む操作量USRを算出してもよい。すなわち、張力コントローラ57は、フィードフォワード操作量UFを含まないように操作量USRを算出してもよい。
In the embodiment described above, the operation amount U SR including the feedforward operation amount U F and the feedback operation amount U B is calculated for the
張力コントローラ57は、非定速区間、特には加速区間では、フィードフォワード操作量UFのみを含む操作量USRを算出してもよい。すなわち、張力コントローラ57は、フィードバック操作量UBを含まないように、操作量USRを算出してもよい。
The
コントローラ50は、フィードバック操作量UB及びフィードフォワード操作量UFの少なくとも一方に基づき、供給モータ61を制御することができ、搬送ローラ20の加速時には、フィードバック操作量UB及びフィードフォワード操作量UFのうちの少なくともフィードフォワード操作量UFに基づき、供給モータ61を制御することができる。コントローラ50は、搬送ローラ20の定速回転時には、少なくともフィードバック操作量UBに基づき、供給モータ61を制御することができる。
The
ホルダ10によるシートロールQ0の保持構造、シートロールQ0の駆動方式は、上記実施形態に限定されない。以上には、シートロールQ0の芯材がホルダ10の回転軸10Aに挿入される画像形成システム1を説明した。
The holding structure of the sheet roll Q0 by the
しかしながら、ホルダは、シートロールQ0を収容する空間を内側に有する中空円筒材料により構成されてもよい。ホルダは、シートロールQ0の収容空間を規定する内面が回転するように構成されてもよい。シートロールQ0は、ホルダに収容された状態で、ホルダ内面の回転に応じて、回転してもよい。この他、シートロールQ0の外周面に接触するローラが設けられてもよい。このローラの回転によりシートロールQ0は回転してもよい。 However, the holder may also be constructed from a hollow cylindrical material having a space inside to accommodate the sheet roll Q0. The holder may be configured such that the inner surface defining the accommodation space for the sheet roll Q0 rotates. The sheet roll Q0 may be rotated in a state accommodated in the holder according to rotation of the inner surface of the holder. In addition, a roller may be provided that contacts the outer peripheral surface of the sheet roll Q0. The sheet roll Q0 may be rotated by the rotation of this roller.
[第二実施形態]
続いて、第二実施形態の画像形成システム1を説明する。第二実施形態の画像形成システム1は、第一実施形態とは部分的に異なる画像形成システムである。以下では、第二実施形態の画像形成システム1において第一実施形態と同様に構成される部位に第一実施形態と同一符号を付して、その部位の説明を省略し、第二実施形態の画像形成システム1の第一実施形態とは異なる構成を、選択的に説明する。
[Second embodiment]
Next, an
第二実施形態では、コントローラ50が、図6に示す張力コントローラ57に代えて、図8に示す張力コントローラ200を備える。張力コントローラ200は、張力指令器110と、張力推定器120と、偏差算出器130と、PID制御器140と、ロール径推定器150と、ゲイン設定器180と、一次遅れフィルタ210と、目標速度生成器220と、偏差算出器230と、加算器240と、供給速度制御器250と、フィードフォワード制御器260と、加算器270とを備える。
In the second embodiment, the
偏差算出器130は、第一実施形態と同様に、張力指令器110からの目標張力Trと張力推定器120からの推定張力Tとの偏差ET=Tr-Tを算出する。PID制御器140は、偏差算出器130から入力される偏差ETに基づき、張力操作量UT=Kp・ET+Ki・INT(ET)+Kd・DIF(ET)を算出する。
The
張力操作量UTは、第一実施形態のフィードバック操作量UBに対応する。ゲイン設定器180は、PID制御器140におけるゲインKp,Ki,Kdをロール径推定器150により推定されたロール径Rに基づき、調整するように構成される。
The tension operation amount U T corresponds to the feedback operation amount U B of the first embodiment. The
目標速度生成器220は、速度コントローラ55の速度指令器101から一次遅れフィルタ210を介して入力される搬送ローラ20の目標回転速度ωrと、ロール径推定器150により推定されたロール径Rとに基づき、シートロールQ0の目標回転速度ωsrを算出する。
The
目標速度生成器220は、搬送ローラ20とシートロールQ0とが同一の周速で回転するように、式ωsr=(Rp/R)・ωrに従って、目標回転速度ωsrを算出することができる。Rpは、上述したように搬送ローラ20の半径である。シートロールQ0の目標回転速度ωsrは、回転軸10Aの目標回転速度ωsrに対応する。
The
偏差算出器230は、目標速度生成器220からの目標回転速度ωsrと、計測回路67により計測されたシートロールQ0の回転速度ωsとの偏差EW=(ωsr-ωs)を算出する。シートロールQ0の回転速度ωsは、シートロールQ0又は回転軸10Aの角速度に対応する。
The
加算器240は、PID制御器140からの張力操作量UTに偏差EWを加算して、操作量UC=(UT+Ew)を算出する。供給速度制御器250は、PID制御器として構成され、加算器240からの操作量UCに速度制御成分を加えたフィードバック操作量UB
*を算出する。フィードバック操作量UB
*は、第一の実施形態におけるフィードバック操作量UBに代わるものとして、加算器270に入力される。
The
供給速度制御器250は、比例ゲインアンプ251と、積分ゲインアンプ252と、微分ゲインアンプ253と、積分器255と、微分器256と、加算器258とを備える。加算器240からの操作量UCは、比例ゲインアンプ251、積分器255、及び微分器256に入力される。比例ゲインアンプ251は、入力される操作量UCをゲインKwpで増幅して出力する。
The
積分器255は、操作量UCの積分値INT(UC)を積分ゲインアンプ252に入力する。積分ゲインアンプ252は、入力される積分値INT(UC)をゲインKwiで増幅して出力する。微分器256は、操作量UCの微分値DIF(UC)を微分ゲインアンプ253に入力する。微分ゲインアンプ253は、入力される微分値DIF(UC)をゲインKwdで増幅して出力する。
The
加算器258は、比例ゲインアンプ251からの出力Kwp・UC、積分ゲインアンプ252からの出力Kwi・INT(UC)、及び微分ゲインアンプ253からの出力Kwd・DIF(UC)を加算し、その加算値Kwp・UC+Kwi・INT(UC)+Kwd・DIF(UC)を、フィードバック操作量UB
*として出力する。
The
フィードフォワード制御器260は、図9に示すように、微分器261と、加速トルク推定器263と、粘性摩擦推定器265と、動摩擦推定器267と、加算器268,269と、を備える。微分器261は、一次遅れフィルタ210から入力される搬送ローラ20の目標回転速度ωrを微分して、搬送ローラ20の目標回転加速度αrを算出する。
As shown in FIG. 9, the
加速トルク推定器263は、目標回転加速度αrに基づき、搬送ローラ20の加速に応じてシートロールQ0を回転させるために必要な供給モータ61の加速トルクτを推定する。具体的には、目標回転加速度αrと、ロール径推定器150により推定されたロール径Rと、搬送ローラ20の半径Rpと、ロール径Rから推定されるシートロールQ0のイナーシャJ(R)と、に基づき、式τ=J(R)・(Rp/R)・αrに従って、加速トルクτを算出する。
The
粘性摩擦推定器265は、一次遅れフィルタ210から入力される搬送ローラ20の目標回転速度ωrに基づき、シートロールQ0の回転系における粘性摩擦トルクτvfを推定する。粘性摩擦トルクτvfは、式τvf=Cvf・(Rp/R)・ωrに従って算出され得る。Cvfは、粘性摩擦係数に対応する。(Rp/R)・ωrは、上述したように、シートロールQ0又は回転軸10Aの目標回転速度ωsrである。
The
動摩擦推定器267は、一次遅れフィルタ210から入力される搬送ローラ20の目標回転速度ωrに基づき、シートロールQ0の回転系における動摩擦トルクτdfを推定する。具体的には、動摩擦推定器267は、目標回転速度ωrが非ゼロであるときには、動摩擦係数Cdfに基づき、シートロールQ0の回転系における動摩擦トルクτdf=Cdf・N(R)を算出する。N(R)は、ロール径Rに応じた抗力Nである。
The
動摩擦推定器267は、目標回転速度ωrがゼロであるときには、動摩擦トルクτdf=0を算出する。あるいは、動摩擦推定器267は、目標回転速度ωrがゼロであるときには、静摩擦係数Csfに基づき、シートロールQ0の回転系における静摩擦トルクτsf=Csf・N(R)を、動摩擦トルクτdfとして算出してもよい。
The
加算器268は、動摩擦推定器267から入力される動摩擦トルクτdfと、粘性摩擦推定器265から入力される粘性摩擦トルクτvfと、を合算して、摩擦トルクτf=τvf+τdfを算出する。
The
加算器269は、加速トルク推定器263から入力される加速トルクτに、加算器268から入力される摩擦トルクτfを加算して、フィードフォワード操作量UF
*=τ+τfを算出し、算出したフィードフォワード操作量UF
*を加算器270に入力する。フィードフォワード操作量UF
*は、第一実施形態のフィードフォワード制御器160により算出されるフィードフォワード操作量UFに、摩擦補償成分を付加した操作量に対応する。
The
加算器270は、供給速度制御器250から入力されるフィードバック操作量UB
*と、フィードフォワード制御器260から入力されるフィードフォワード操作量UF
*との加算値UB
*+UF
*を、供給モータ61に対する操作量USRとして出力する。
The
以上に説明した第二実施形態の張力コントローラ200によれば、シートロールQ0の回転系により生じる摩擦トルクを考慮したシートロールQ0の精度のよい回転制御を実現可能である。
The
第二実施形態では、フィードフォワード制御器260が、第一実施形態とは異なり、搬送ローラ20の実回転速度ωではなく、目標回転速度ωrに基づき、フィードフォワード操作量UF
*を算出することも有意義である。
In the second embodiment, unlike the first embodiment, the
供給モータ61とホルダ10の回転軸10Aとの間にはギヤ等の動力伝達系が存在する。このため、供給モータ61の駆動がシートロールQ0の回転運動に反映されるまでには、タイムラグが存在する。このタイムラグは、搬送ローラ20の実回転速度ωに基づき、フィードフォワード操作量UFを算出して、供給モータ61を制御するときに制御誤差を生じさせる可能性がある。
A power transmission system such as gears is present between the
これに対して、第二実施形態のように、搬送ローラ20の目標回転速度ωrに基づき、フィードフォワード操作量UF
*を算出する場合には、タイムラグによる影響を抑えて、供給モータ61を制御し、シートロールQ0の回転運動を制御することができる。
On the other hand, when calculating the feedforward operation amount U F * based on the target rotational speed ω r of the
但し、目標回転速度ωrを用いてフィードフォワード操作量UF *を算出する場合には、目標回転速度ωrがシートQの運動をよく表すように、シートQの搬送処理を開始する前に、シートQに対するテンショニングが行われるとよい。 However, when the feedforward manipulation variable U F * is calculated using the target rotational speed ωr , it is preferable to perform tensioning on the sheet Q before starting the conveying process of the sheet Q so that the target rotational speed ωr accurately represents the movement of the sheet Q.
第二実施形態では、メインコントローラ51が、S120において、シートQの搬送処理を開始する前に、図10に示すテンショニング処理(S115)を実行する。S115において、メインコントローラ51は、搬送ローラ20を停止させた状態で、推定張力Tが基準張力T0に到達するまで、張力コントローラ57に供給モータ61を逆方向に回転させる。
In the second embodiment, the
供給モータ61が正方向に回転するとき、シートQは搬送方向に送り出される。S115では、搬送ローラ20が停止している状態で供給モータ61が逆方向に回転することによって、シートQが部分的にシートロールQ0に巻き戻されて、シートQにテンションが付加される。
When the
基準張力T0は、S120におけるシートQの搬送処理開始時の目標張力Tr、又は、その近傍の張力である。このテンショニング処理(S115)の実行後のシートQの搬送処理(120)では、その開始時から、シートQの張力が目標張力Trに略一致し、搬送ローラ20と、シートロールQ0とが、ほぼ同一の周速度で回転する。
The reference tension T0 is the target tension T r at the start of the conveyance process of the sheet Q in S120, or a tension in the vicinity thereof. In the conveyance process (120) of the sheet Q after execution of this tensioning process (S115), the tension of the sheet Q substantially matches the target tension Tr from the beginning, and the
すなわち、テンショニング処理(S115)の実行によっては、その後の搬送処理(S120)において、目標回転速度ωrが実際のシートQの運動をよく表すことから、シートQの搬送制御を適切に実行することができる。 That is, depending on the execution of the tensioning process (S115), in the subsequent conveyance process (S120), since the target rotational speed ω r well represents the actual movement of the sheet Q, the conveyance control of the sheet Q is appropriately executed. be able to.
以上に、第一実施形態及び第二実施形態を含む、本開示の例示的実施形態を説明したが、本開示は、上述した例示的実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。 Although the exemplary embodiments of the present disclosure including the first embodiment and the second embodiment have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described exemplary embodiments, and may take various aspects. be able to.
例えば、テンショニング処理(S115)は、第一実施形態でも実行され得る。第一実施形態におけるフィードフォワード制御器160は、第二実施形態のフィードフォワード制御器260と同様に、粘性摩擦トルク及び/又は動摩擦トルクを推定し、加速トルクτに、粘性摩擦トルク及び/又は動摩擦トルクを付加して、フィードフォワード操作量UFを算出してもよい。この場合、フィードフォワード制御器160は、目標回転速度ωrではなく、実回転速度ωに基づいて、粘性摩擦トルク及び/又は動摩擦トルクを推定してもよい。同様に、第二実施形態のフィードフォワード制御器260には、目標回転速度ωrに代えて、実回転速度ωが入力されてもよい。
For example, the tensioning process (S115) can also be executed in the first embodiment. Like the
本開示の技術は、様々な画像形成システムに適用され得る。本開示の技術は、例えば、ベルト機構30を備えない画像形成システムに適用されてもよい。この場合、画像形成システムには、ベルト機構30に代えて、シートQを支持するためのプラテンが設けられ得る。
The technology disclosed herein may be applied to various image forming systems. For example, the technology disclosed herein may be applied to an image forming system that does not include a
本開示の技術は、記録ヘッド40として、ラインヘッドではなく、シリアル駆動式の記録ヘッドを備える画像形成システムに適用されてもよい。この場合には、記録ヘッドがライン方向に往復動してシートQに画像を形成する。本開示の技術は、電子写真方式の画像形成システムに適用されてもよい。
The technology of the present disclosure may be applied to an image forming system including a serial drive type recording head instead of a line head as the
本開示の技術は、シートロールQ0の径方向外側を向くシートQの表面に対して画像を形成するシステムに適用されてもよいし、シートロールQ0の径方向内側を向くシートQの裏面に対して画像を形成するシステムに適用されてもよい。本開示の技術は、シートQの両面に対して画像を形成するシステムに適用されてもよい。 The technology of the present disclosure may be applied to a system that forms an image on the front surface of the sheet Q facing outward in the radial direction of the sheet roll Q0, or on the back surface of the sheet Q facing inward in the radial direction of the sheet roll Q0. It may also be applied to a system that forms an image using The technology of the present disclosure may be applied to a system that forms images on both sides of the sheet Q.
本開示の技術は、色材を用いてシートQに画像を形成するシステムへの適用に限定されない。例えば、本開示の技術は、シートQに孔を空けて印をつけるシステムに適用されてもよいし、シートQの表面に光を照射して殺菌処理するシステムに適用されてもよい。本開示の技術は、シート状基板に配線パターンを形成するシステムに適用されてもよい。シートロールQ0及びシートQは、紙であってもよいし、ビニールであってもよいし、フレキシブルプリント基板(FPC)であってもよい。 The technology of the present disclosure is not limited to application to a system that forms an image on a sheet Q using a coloring material. For example, the technology of the present disclosure may be applied to a system that makes holes in the sheet Q to mark it, or may be applied to a system that sterilizes the surface of the sheet Q by irradiating the surface with light. The technology of the present disclosure may be applied to a system that forms a wiring pattern on a sheet-like substrate. The sheet roll Q0 and the sheet Q may be made of paper, vinyl, or a flexible printed circuit board (FPC).
本開示は、テンショナー15及び張力推定器120の構成を限定しない。テンショナーは、振り子アームのように、一端が軸支され、他端にローラを有するアームで構成されていてもよい。テンショナーは、シートQに対してテンションを付与するために、アクチュエータを備えていてもよく、アクチュエータの変化量から張力が推定されてもよい。張力推定のために専用のセンサが設けられてもよい。センサは、テンショナー15又はシートQに作用して張力を検出し得る。本開示の技術は、ロータリエンコーダ65,75の構成を限定しない。ロータリエンコーダ65,75は、光学式のロータリエンコーダではなく、磁気方式のロータリエンコーダであってもよい。
This disclosure does not limit the configuration of
上記実施形態では、距離センサ93を用いてロール径Rが計測されたが、距離センサ93を用いずにロール径Rが推定されてもよい。例えば、搬送ローラ20によるシートQの搬送量と、対応するシートロールQ0の回転量とから、ロール径Rが推定されてもよい。シートQの搬送量は、搬送ローラ20の回転量から特定することができる。搬送ローラ20及びシートロールQ0の回転量(換言すれば回転角)は、ロータリエンコーダ65,75の出力に基づいて計測することができる。
In the above embodiment, the roll diameter R is measured using the
印刷コントローラ53、速度コントローラ55、張力コントローラ57,200は、CPUとASICとの組合せで構成されてもよい。コントローラ50、メインコントローラ51、印刷コントローラ53、速度コントローラ55、及び、張力コントローラ57,200のそれぞれにおけるCPU及びASICの個数やその有無は、上述した具体例に限定されない。
The
この他、フィードバック制御に用いられるPID制御器105,140は、PI制御器などのその他の制御器に置き換えられてもよい。ゲインKp,Ki,Kdの一部は、ロール径Rに基づき更新されなくてもよい。第二実施形態では、ゲインKp,Ki,Kdと同様に、ゲインKwp,Kwi,Kwdもまたロール径Rに基づき更新されてもよい。
In addition, the
上記例示的実施形態における1つの構成要素が有する機能は、複数の構成要素に分散して設けられてもよい。複数の構成要素が有する機能は、1つの構成要素に統合されてもよい。上記例示的実施形態の構成の一部は、省略されてもよい。特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 The function that one component in the above exemplary embodiment has may be distributed and provided to a plurality of components. Functions possessed by multiple components may be integrated into one component. Some of the configurations of the exemplary embodiments described above may be omitted. All aspects included in the technical idea specified from the words described in the claims are embodiments of the present disclosure.
最後に用語間の対応関係を説明する。搬送モータ71は、第一モータの一例に対応し、供給モータ61は、第二モータの一例に対応する。ロータリエンコーダ75及び計測回路77は、計測器の一例に対応し、距離センサ93及びロール径推定器150は、ロール径計測器の一例に対応する。ロータリエンコーダ65及び計測回路67は、ロール計測器の一例に対応する。
Finally, we will explain the correspondence between terms. The
1…画像形成システム、10…ホルダ、10A…回転軸、15…テンショナー、20…搬送ローラ、25…ニップローラ、30…ベルト機構、40…記録ヘッド、50…コントローラ、51…メインコントローラ、51A…プロセッサ、51B…メモリ、53…印刷コントローラ、55…速度コントローラ、57…張力コントローラ、61…供給モータ、63…モータドライバ、65…ロータリエンコーダ、67…計測回路、71…搬送モータ、73…モータドライバ、75…ロータリエンコーダ、77…計測回路、80…位置検出器、93…距離センサ、101…速度指令器、103…偏差算出器、105…PID制御器、110…張力指令器、120…張力推定器、130…偏差算出器、140…PID制御器、141…比例ゲインアンプ、142…積分ゲインアンプ、143…微分ゲインアンプ、150…ロール径推定器、160…フィードフォワード制御器、161…微分器、163…加速トルク推定器、180…ゲイン設定器、200…張力コントローラ、220…目標速度生成器、230…偏差算出器、240…加算器、250…供給速度制御器、260…フィードフォワード制御器、261…微分器、263…加速トルク推定器、265…粘性摩擦推定器、267…動摩擦推定器。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記シートロールから引き出された前記シートを、回転により搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを回転させる第一モータと、
前記シートの搬送に伴って、前記シートロールを回転させる第二モータと、
前記搬送ローラの回転によって搬送される前記シートの張力を推定する張力推定器と、
前記搬送ローラの回転運動に関する物理量を計測する計測器と、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記計測器により計測された前記物理量から特定される前記搬送ローラの回転加速度に基づき、前記搬送ローラの加速に応じて前記シートロールを回転させるために必要な前記第二モータの加速トルクを推定し、
前記推定された前記加速トルクに基づき、前記第二モータに対するフィードフォワード操作量を算出し、
前記張力推定器により推定された前記張力としての推定張力と目標張力とに基づき、前記第二モータに対するフィードバック操作量を算出し、
前記算出された前記フィードバック操作量及び前記フィードフォワード操作量の少なくとも一方に基づき、前記第二モータを制御し、
前記搬送ローラの加速時には、前記フィードバック操作量及び前記フィードフォワード操作量のうちの少なくとも前記フィードフォワード操作量に基づき、前記第二モータを制御する
シート搬送装置。 a holder that holds a sheet roll around which the sheet is wound;
a conveyance roller that rotates and conveys the sheet pulled out from the sheet roll;
a first motor that rotates the conveyance roller;
a second motor that rotates the sheet roll as the sheet is conveyed;
a tension estimator that estimates the tension of the sheet conveyed by rotation of the conveyance roller;
a measuring device that measures a physical quantity related to the rotational movement of the conveyance roller;
controller and
Equipped with
The controller includes:
Based on the rotational acceleration of the conveyance roller specified from the physical quantity measured by the measuring device, an acceleration torque of the second motor necessary for rotating the sheet roll in accordance with the acceleration of the conveyance roller is estimated. ,
Calculating a feedforward operation amount for the second motor based on the estimated acceleration torque,
Calculating a feedback operation amount for the second motor based on the estimated tension as the tension estimated by the tension estimator and the target tension;
controlling the second motor based on at least one of the calculated feedback operation amount and the feedforward operation amount;
When accelerating the conveyance roller, the second motor is controlled based on at least the feedforward operation amount of the feedback operation amount and the feedforward operation amount.
前記シートロールから引き出された前記シートを、回転により搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを回転させる第一モータと、
前記シートの搬送に伴って、前記シートロールを回転させる第二モータと、
前記搬送ローラの回転によって搬送される前記シートの張力を推定する張力推定器と、
前記搬送ローラの回転運動に関する物理量を計測する計測器と、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
予め定められた速度プロファイルに従って前記搬送ローラが回転するように、前記計測器により計測された前記物理量に基づき前記第一モータを制御し、
前記速度プロファイルから特定される前記搬送ローラの目標回転加速度に基づき、前記搬送ローラの加速に応じて前記シートロールを回転させるために必要な前記第二モータの加速トルクを推定し、
前記推定された前記加速トルクに基づき、前記第二モータに対するフィードフォワード操作量を算出し、
前記張力推定器により推定された前記張力としての推定張力と目標張力とに基づき、前記第二モータに対するフィードバック操作量を算出し、
前記算出された前記フィードバック操作量及び前記フィードフォワード操作量の少なくとも一方に基づき、前記第二モータを制御し、
前記第二モータを制御する態様として、
前記フィードバック操作量及び前記フィードフォワード操作量の両方に基づき、前記第二モータを制御する態様と、
前記フィードバック操作量及び前記フィードフォワード操作量のうちの前記フィードフォワード操作量のみに基づき、前記第二モータを制御する態様と、
を含む
シート搬送装置。 a holder that holds a sheet roll around which the sheet is wound;
a conveyance roller that rotates and conveys the sheet pulled out from the sheet roll;
a first motor that rotates the conveyance roller;
a second motor that rotates the sheet roll as the sheet is conveyed;
a tension estimator that estimates the tension of the sheet conveyed by rotation of the conveyance roller;
a measuring device that measures a physical quantity related to the rotational movement of the conveyance roller;
controller and
Equipped with
The controller includes:
controlling the first motor based on the physical quantity measured by the measuring device so that the conveying roller rotates according to a predetermined speed profile;
Based on the target rotational acceleration of the conveyance roller specified from the speed profile, estimate the acceleration torque of the second motor necessary to rotate the sheet roll in accordance with the acceleration of the conveyance roller,
Calculating a feedforward operation amount for the second motor based on the estimated acceleration torque,
Calculating a feedback operation amount for the second motor based on the estimated tension as the tension estimated by the tension estimator and the target tension;
controlling the second motor based on at least one of the calculated feedback operation amount and the feedforward operation amount ;
As a mode of controlling the second motor,
A mode in which the second motor is controlled based on both the feedback operation amount and the feedforward operation amount;
A mode in which the second motor is controlled based only on the feedforward operation amount of the feedback operation amount and the feedforward operation amount ;
including
Sheet conveyance device.
前記シートロールの径と前記計測器により計測された前記物理量とに基づき、前記シートロールの回転系における粘性摩擦トルクを推定し、
前記推定された前記加速トルク及び前記粘性摩擦トルクに基づき、前記第二モータに対するフィードフォワード操作量を算出する請求項5記載のシート搬送装置。 The controller:
A viscous friction torque in a rotation system of the sheet roll is estimated based on the diameter of the sheet roll and the physical quantity measured by the measuring device;
The sheet conveying device according to claim 5 , further comprising a feedforward operation amount for the second motor, the feedforward operation amount being calculated based on the estimated acceleration torque and the estimated viscous friction torque.
前記シートロールの径と前記速度プロファイルとに基づき、前記シートロールの回転系における粘性摩擦トルクを推定し、
前記推定された前記加速トルク及び前記粘性摩擦トルクに基づき、前記第二モータに対するフィードフォワード操作量を算出する請求項6記載のシート搬送装置。 The controller includes:
Estimating the viscous friction torque in the rotation system of the sheet roll based on the diameter of the sheet roll and the speed profile,
The sheet conveying device according to claim 6, wherein a feedforward operation amount for the second motor is calculated based on the estimated acceleration torque and the viscous friction torque.
前記コントローラは、前記ロール径計測器からの入力に基づき、前記ロール径計測器により計測された前記シートロールの径を判別する請求項4~請求項9のいずれか一項記載のシート搬送装置。 comprising a roll diameter measuring device for measuring the diameter of the sheet roll,
The sheet conveying device according to any one of claims 4 to 9, wherein the controller determines the diameter of the sheet roll measured by the roll diameter measuring device based on input from the roll diameter measuring device.
前記推定張力と前記目標張力との偏差、前記偏差の積分値、及び前記偏差の微分値の少なくとも一つを入力値として用いて、予め設定されたゲインに対応する量、前記入力値を増幅した値に基づく前記フィードバック操作量を算出し、
前記ゲインを、前記シートロールの径に対応した値に設定する請求項4~請求項10のいずれか一項記載のシート搬送装置。 The controller includes:
The input value is amplified by an amount corresponding to a preset gain using at least one of a deviation between the estimated tension and the target tension, an integral value of the deviation, and a differential value of the deviation as an input value. Calculating the feedback operation amount based on the value,
The sheet conveyance device according to any one of claims 4 to 10, wherein the gain is set to a value corresponding to the diameter of the sheet roll.
を備え、
前記コントローラは、
前記フィードバック操作量として、張力偏差と速度偏差とに基づいた操作量を算出し、
前記張力偏差は、前記推定張力と前記目標張力との偏差であり、
前記速度偏差は、前記シートロールの目標回転速度と前記ロール計測器により計測された物理量から特定される前記シートロールの回転速度との偏差である請求項1~請求項11のいずれか一項記載のシート搬送装置。 A roll measuring device that measures a physical quantity related to the rotational movement of the sheet roll,
The controller includes:
Calculating a manipulated variable based on a tension deviation and a speed deviation as the feedback manipulated variable,
The tension deviation is a deviation between the estimated tension and the target tension,
The speed deviation is a deviation between a target rotational speed of the sheet roll and a rotational speed of the sheet roll specified from a physical quantity measured by the roll measuring device. sheet conveyance device.
を備え、
前記コントローラは、
前記フィードバック操作量として、張力偏差と速度偏差とに基づいた操作量を算出し、
前記張力偏差は、前記推定張力と前記目標張力との偏差であり、
前記速度偏差は、前記速度プロファイルから特定される前記搬送ローラの目標回転速度に基づく前記シートロールの目標回転速度と、前記ロール計測器により計測された物理量から特定される前記シートロールの回転速度と、の偏差である請求項3、請求項6、又は請求項8記載のシート搬送装置。 A roll measuring device that measures a physical quantity related to the rotational movement of the sheet roll,
The controller includes:
Calculating a manipulated variable based on a tension deviation and a speed deviation as the feedback manipulated variable,
The tension deviation is a deviation between the estimated tension and the target tension,
The speed deviation is between a target rotational speed of the sheet roll based on a target rotational speed of the conveyance roller specified from the speed profile, and a rotational speed of the sheet roll specified from a physical quantity measured by the roll measuring device. 9. The sheet conveying device according to claim 3, 6, or 8, wherein the deviation is .
前記搬送ローラの加速時には、前記フィードバック操作量及び前記フィードフォワード操作量の両方に基づいて、前記第二モータを制御し、前記搬送ローラの定速回転時には、少なくとも前記フィードバック操作量に基づいて、前記第二モータを制御し、
前記推定張力と前記目標張力との偏差、前記偏差の積分値、及び前記偏差の微分値の少なくとも一つを入力値として用いて、予め設定されたゲインに対応する量、前記入力値を増幅した値に基づく前記フィードバック操作量を算出し、
前記搬送ローラの加速時には、前記ゲインを、前記搬送ローラの定速回転時よりも低い値に設定する請求項1又は請求項2記載のシート搬送装置。 The controller includes:
When the conveyance roller is accelerated, the second motor is controlled based on both the feedback operation amount and the feedforward operation amount, and when the conveyance roller is rotating at a constant speed, the second motor is controlled based on at least the feedback operation amount. control the second motor;
The input value is amplified by an amount corresponding to a preset gain using at least one of a deviation between the estimated tension and the target tension, an integral value of the deviation, and a differential value of the deviation as an input value. Calculating the feedback operation amount based on the value,
3. The sheet conveyance device according to claim 1 , wherein the gain is set to a lower value when the conveyance roller is accelerated than when the conveyance roller is rotated at a constant speed.
前記張力推定器は、前記シートとの接触により移動する前記テンショナーの位置に基づいて、前記シートの張力を推定するように構成される請求項1~請求項15のいずれか一項記載のシート搬送装置。 a movable tensioner that contacts the sheet pulled out from the sheet roll and applies tension to the sheet;
Sheet transport according to any one of claims 1 to 15, wherein the tension estimator is configured to estimate the tension of the sheet based on the position of the tensioner that moves due to contact with the sheet. Device.
前記シート搬送装置により搬送されるシートに対して画像を形成する記録ヘッドと、
を備える画像形成システム。 A sheet conveying device according to any one of claims 1 to 17,
a recording head for forming an image on a sheet conveyed by the sheet conveying device;
An image forming system comprising:
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WO2015178084A1 (en) | 2014-05-23 | 2015-11-26 | 三菱電機株式会社 | Device for controlling conveyance between rollers |
JP2015231910A (en) | 2014-05-16 | 2015-12-24 | セイコーエプソン株式会社 | Medium feeding control method and medium feeding device |
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- 2020-03-06 JP JP2020039179A patent/JP7456202B2/en active Active
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