JPH06293446A

JPH06293446A - シート搬送装置

Info

Publication number: JPH06293446A
Application number: JP8226093A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Endo; 光治遠藤
Original assignee: Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1993-04-09
Filing date: 1993-04-09
Publication date: 1994-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】フィードローラや動力伝達機構などの所定の
回転体の偏心に起因して周期的に変動しているシート体
の搬送速度を均一化する。【構成】回転体２４の補正前の回転角度をθ、回転体
２４の補正後の回転角度をθ´、回転体２４の偏心量を
半径で除算したピッチ変動率をδＰ、補正開始時の回転
体２４の基準位置に対する角度差をβとすると、 θ´＝θ｛１＋δＰsin(θ＋β)} の関係を満足するように駆動モータ２６を駆動制御する
変動補正手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ装置の用紙搬
送機構などに利用するシート搬送装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、プリンタ装置などに利用している
シート搬送装置は、例えば、普通紙やＯＨＰ(Over-Head
Projector）シート等のシート体を外周面で搬送するフ
ィードローラを、回転自在に軸支してギヤ列等の動力伝
達機構で駆動モータに連結した構造などとなっている。
そして、このような構造のシート搬送装置は、駆動モー
タの駆動力をギヤ列で伝達してフィードローラを回転駆
動し、この回転するフィードローラでシート体を順次搬
送するようになっている。

【０００３】しかし、このようなシート搬送装置では、
実際には駆動モータの回転軸やギヤやフィードローラや
各種の支持軸などの回転体に、形状誤差に起因した偏心
が必然的に発生している。このため、このようなフィー
ドローラの回転で搬送するシート体の搬送速度は周期的
に変動するようになっており、例えば、プリンタ装置な
どではシート体に形成する印刷画像の品質が低下してい
る。そこで、このような課題を解決するためには、ギヤ
列やフィードローラ等の形状精度を向上させてシート体
の搬送速度の周期変動を低減し、この周期変動によって
発生する印刷画像の濃度変化を人間の視覚感度より低下
させれば良いことになる。

【０００４】つまり、「熱転写プリンタの濃度むら定量
評価法」（1991年電子情報通信学会春季全国大会、D386
日立製作所）によると、人間が視覚的に識別可能な濃度
変化は明度や画像の空間周波数によって相違するが、こ
の空間周波数をＶとすると識別可能な濃度階調数LEV
は、 LEV ＝1010exp(−0.69V){1−exp(−0.5V)}＋1 となる。この時、印刷画像の最高濃度をDmとすると、シ
ート体の搬送速度の周期変動の主要原因となっている回
転体の偏心量を半径で除算したピッチ変動率δＰの最大
許容値δＰMAX は、

【０００５】

【数１】

【０００６】となる。ここで、上記数式のＶは回転体の
偏心に起因した印刷画像の濃度変動の空間周波数であ
り、この空間周波数Ｖは搬送ムラピッチＰの逆数であ
る。従って、このようなシート搬送装置を実現する場合
には、その搬送速度のピッチ変動率δＰを最大許容値δ
ＰMAX より小さくすれば、シート体の速度変動に起因し
た印刷画像の濃度変化を視覚感度より低下させることが
できる。

【０００７】そこで、このような原理を利用したシート
搬送装置の従来例として、ここでは特開平4-201365号公
報の記録装置を図４に基づいて以下に説明する。まず、
この記録装置であるラインサーマルプリンタ１は、発熱
素子（図示せず）をライン状に連設したサーマルヘッド
２を、シート搬送装置である用紙搬送装置３のフィード
ローラであるプラテンローラ４の外周面に対向配置した
構造となっている。

【０００８】そして、このラインサーマルプリンタ１の
用紙搬送装置３は、前記プラテンローラ４を回転自在に
軸支してスパーギヤ５〜８とウォームホイール９とウォ
ーム１０とからなる動力伝達機構であるギヤ列１１で駆
動モータ１２に連結した構造となっている。

【０００９】なお、このラインサーマルプリンタ１で
は、前記サーマルヘッド２と前記プラテンローラ４との
間隙をインクリボン１３とシート体である印刷用紙１４
とが移動するようになっている。

【００１０】このような構成において、このラインサー
マルプリンタ１では、駆動モータ１２の駆動力をギヤ列
１１で伝達してプラテンローラ４を回転駆動し、この回
転するプラテンローラ４で順次搬送する印刷用紙１４に
サーマルヘッド２の発熱でインクリボン１３のインクを
選択的に転写することで、搬送方向である副走査方向に
主走査線を連設して印刷用紙１４にドットマトリクス画
像を印刷する。

【００１１】そして、このラインサーマルプリンタ１の
用紙搬送装置３は、印刷用紙１４の搬送速度の周期変動
がプラテンローラ４の偏心に起因するものとし、この印
刷用紙１４の厚さに対してプラテンローラ４の外径やス
パーギヤ５の歯数などを所定範囲に規定することで、そ
の偏心に起因した搬送速度の周期変動の空間周波数を１
〜15(cpd：cycle per degree）の範囲外としている。こ
こで、この空間周波数の範囲１〜15（cpd)は、前述した
ような印刷画像の濃度変化に対する人間の視覚感度の範
囲であり、具体的に印刷画像の濃度変動に換算すると
0.4〜7.0(line／mm）程度となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したラインサーマ
ルプリンタ１の用紙搬送装置３では、プラテンローラ４
の外径やスパーギヤ５の歯数などを所定範囲に規定する
ことで、印刷画像の濃度変動の空間周波数を人間の視覚
感度の範囲外として目視上の印刷品質を向上させてい
る。

【００１３】しかし、この用紙搬送装置３では、人間の
視覚感度の範囲外とするために空間周波数を数倍とする
と、ギヤ列１１のギヤ比も数倍となるので、そのスパー
ギヤ５〜８の大型化や枚数の増加等が必要となり、実用
的な搬送速度を実現するためには駆動モータ１２の回転
速度も極度に増加する必要があるので実用的でない。

【００１４】また、この用紙搬送装置３では、人間の視
覚感度の範囲外とするために空間周波数を数分の一とす
ると、ギヤ列１１のギヤ比も数分の一となるので、駆動
モータ１２が低速で大トルクを発生する必要があるので
実用的でない。

【００１５】本発明は、実用的な構造で搬送速度の周期
変動を解消するシート搬送装置を得るものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】シート体を外周面で搬送
するフィードローラを回転自在に軸支して動力伝達機構
で駆動モータに連結したシート搬送装置において、前記
フィードローラや前記動力伝達機構などの所定の回転体
の偏心に起因して前記シート体の搬送速度が周期的に変
動している場合に、前記回転体の補正前の回転角度を
θ、前記回転体の補正後の回転角度をθ´、前記回転体
の偏心量を半径で除算した変動率をδＰ、補正開始時の
前記回転体の基準位置に対する角度差をβとすると、 θ´＝θ｛１＋δＰsin(θ＋β)} の関係を満足するように前記駆動モータを駆動制御する
変動補正手段を設けた。

【００１７】

【作用】回転体が偏心した状態でもシート体の搬送速度
を均一化することができるので、実用的な構造で搬送速
度の周期変動を解消するシート搬送装置を得ることがで
きる。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例を図１ないし図３に基づいて
説明する。まず、本実施例のシート搬送装置である用紙
搬送装置１５は、ラインサーマルプリンタ１６の一部と
なっている。

【００１９】そして、このラインサーマルプリンタ１６
は、機構的には図１及び図２に例示するように、発熱素
子（図示せず）をライン状に連設したサーマルヘッド１
７を回転自在なプラテンローラ１８上に配置し、このプ
ラテンローラ１８と前記サーマルヘッド１７との間隙を
インクリボン１９とシート体である印刷用紙２０とが移
動するようになっている。さらに、このラインサーマル
プリンタ１６では、前記印刷用紙２０の搬送路を介して
回転自在なピンチローラ２１とキャプスタンローラ２２
とを対向配置し、このキャプスタンローラ２２が前記用
紙搬送装置１５のフィードローラとなっている。

【００２０】そこで、この用紙搬送装置１５では、前記
キャプスタンローラ２２にウォームホイール２３とウォ
ーム２４とからなる動力伝達機構であるウォームギヤ２
５で駆動モータ２６を連結した構造となっている。ここ
で、この用紙搬送装置１５では、前記ウォーム２４の先
端面に指標２７を形成し、この指標２７と対向する位置
に反射型のフォトセンサ２８を配置している。

【００２１】そして、このラインサーマルプリンタ１６
は、回路的には図３に例示するように、印刷データ等の
各種データを外部から受信するＩ／Ｆ(Inter／Face）２
９と、ＯＳ(Operating System)等の各種データを固定的
に予め記憶したＲＯＭ(ReadOnly Memory)３０と、作業
データ等の各種データを一時記憶するＲＡＭ(RandomAcc
ess Memory)３１とを、各種のデータ処理を実行する変
動補正手段であるＣＰＵ(Central Processing Unit）３
２にシステムバス３３で直結し、このシステムバス３３
に、印刷データともなるキャラクタデータを固定的に予
め記憶したＣＧ(Character Generator）３４、時間デー
タを出力するクロック回路３５、手動操作に対応して各
種データを出力する操作パネル３６、前記サーマルヘッ
ド１７、前記駆動モータ２６、前記フォトセンサ２８を
接続した構造となっている。

【００２２】そして、本実施例のラインサーマルプリン
タ１６の用紙搬送装置１５では、印刷用紙２０の搬送速
度の周期変動の主要原因となっている回転体が前記ウォ
ームギヤ２５のウォーム２４となっている。そこで、こ
の用紙搬送装置１５では、前記ウォーム２４の補正前の
回転角度をθ、前記ウォーム２４の補正後の回転角度を
θ´、前記ウォーム２４の偏心量を半径で除算した変動
率をδＰ、補正開始時の前記ウォーム２４の基準位置に
対する角度差をβとすると、 θ´＝θ｛１＋δＰsin(θ＋β)} の関係を満足するように変動補正手段である前記ＣＰＵ
３２が前記駆動モータ２６を駆動制御するようになって
いる。

【００２３】より具体的には、この用紙搬送装置１５で
は、前記ウォーム２４の回転角度θ，θ´は、ここでは
ステッピングモータからなる前記駆動モータ２６の回転
角度をステップ数などで前記ＣＰＵ３２が検知するよう
になっており、前記ウォーム２４の変動率δＰは設計値
として前記ＲＡＭ３１などに予め設定している。そし
て、前記ウォーム２４の角度差βは、前記フォトセンサ
２８の検知出力によって前記ＣＰＵ３２が算定するよう
になっており、これらのパラメータからなる上記条件式
は前記ＣＰＵ３２による前記駆動モータ２６の制御条件
として前記ＲＯＭ３０などに予め設定している。

【００２４】このような構成において、このラインサー
マルプリンタ１６では、駆動モータ１２の駆動力をウォ
ームギヤ２５で伝達してキャプスタンローラ２２を回転
駆動し、この回転するキャプスタンローラ２２で順次搬
送する印刷用紙２０にサーマルヘッド１７の発熱でイン
クリボン１９のインクを選択的に転写することで、搬送
方向である副走査方向に主走査線を連設した印刷画像を
印刷用紙２０に形成する。

【００２５】そして、このラインサーマルプリンタ１６
の用紙搬送装置１５は、ここでは印刷用紙２０の搬送速
度の周期変動がウォーム２４の偏心に起因するので、ウ
ォーム２４の補正前の回転角度θ、ウォーム２４の補正
後の回転角度θ´、ウォーム２４の変動率Ｐ、補正開始
時のウォーム２４の角度差βが、 θ´＝θ｛１＋δＰsin(θ＋β)} の関係を満足するようにＣＰＵ３２が駆動モータ２６の
回転速度を制御することで、印刷用紙２０の搬送速度を
均一化して印刷画像の濃度変動を解消している。そこ
で、この理論解析を以下に詳述する。

【００２６】まず、印刷用紙２０の搬送速度の周期変動
の主要原因であるウォーム２４の偏心量をδｄ、キャプ
スタンローラ２２の外径をＤ（＝２Ｒ）とすると、ウォ
ーム２４が偏心して回転する際の印刷用紙２０の搬送量
Ｘは、Ｘ＝√（Ｒ² ＋２δｄＲ cosθ＋δｄ²)θ となるが、Ｒ≫δｄとしてウォーム２４のピッチ変動率
δＰ＝δｄ／Ｒを代入して近似すると、Ｘ＝Ｒ（１＋δＰ cosθ）θ となる。しかし、仮にウォーム２４に偏心が発生してい
ない場合の搬送量Ｘは、Ｘ＝Ｒθ となるので、これに近似するように駆動モータ２６の回
転速度を補正すれば良いことになる。

【００２７】そして、この用紙搬送装置１５では、駆動
モータ２６の回転角度がウォーム２４の回転角度なの
で、この補正後の回転角度をθ´とすると上記二式は、Ｘ＝Ｒθ´＝Ｒ（１＋δＰ cosθ）θ となり、これは、 θ´＝（１＋δＰ cosθ）θ となる。そして、補正開始時の基準位置に対するウォー
ム２４の角度差をβとすると、 θ´＝θ｛１＋δＰsin(θ＋β)} となるので、この条件を満足するように駆動モータ２６
の回転速度を制御することで、これはウォーム２４に偏
心が発生していない場合と同様に印刷用紙２０の搬送速
度を補正できることになる。

【００２８】このようにすることで、この用紙搬送装置
１５では、ウォーム２４の形状精度を極度に向上させた
り、ウォームギヤ２５のギヤ比を極度に上昇させたり、
駆動モータ２６の回転速度や低速トルクを増加させるよ
うなことを要することなく、実用的な構造で印刷用紙２
０の搬送速度の周期変動を解消することができるので、
ラインサーマルプリンタ１６の印刷品質の向上などに寄
与することができる。

【００２９】ここで、この用紙搬送装置１５の有用性を
実証するため、上述のような条件式に基づいて駆動モー
タ２６の回転速度を制御することなく、ウォーム２４の
形状精度で印刷用紙２０の搬送速度を均一化することを
考察する。

【００３０】まず、各種パラメータとして、例えば、キ
ャプスタンローラ２２の外径Ｄ＝φ14.23(mm）、ウォー
ムホイール２３の歯数Ｚ＝88、ウォーム２４の圧力角α
₀＝20°、ウォーム２４のリードＬ＝1.2582(mm）、ウォ
ーム２４の偏心量δｄ＝0.05(mm)とすると、搬送ムラピ
ッチＰ＝0.508(mm）となり、ピッチ変動率δＰは0.0144
6 となる。そして、印刷画像の最高濃度Dm＝1.5 とする
と、ピッチ変動率δＰの最大許容値δＰMAX ＝0.00391
となる。

【００３１】この場合、δＰ＜δＰMAX とするために
は、ウォーム２４の形状精度を約四倍にする必要がある
ことになるが、これは具体的にはウォーム２４のピッチ
誤差を約2(μm)以下とすると共に偏心量を約 10(μm)以
下とする必要があるので、その生産性が著しく低下して
実用的でない。

【００３２】しかし、本実施例の用紙搬送装置１５で
は、上述のような条件式に基づいてＣＰＵ３２などが駆
動モータ２６の回転速度を制御することで、ウォーム２
４が偏心した状態でも、印刷用紙２０の搬送速度を均一
化して印刷画像の濃度変動を解消できるようになってい
る。

【００３３】さらに、この用紙搬送装置１５の有用性を
実証するため、上述のような条件式に基づいて駆動モー
タ２６の回転速度を制御することなく、従来例として前
述したラインサーマルプリンタ１と同様に、空間周波数
を変更して印刷画像の濃度変動を解消することを考察す
る。

【００３４】まず、各種パラメータとして、例えば、空
間周波数を五倍にして視覚感度から外れた９(cpd）と
し、変動ピッチＰを0.111 とすると、ピッチ誤差は23
（μｍ）となってピッチ変動率δＰは0.209となるの
で、従来のラインサーマルプリンタ１でもウォーム２４
の形状精度は極度に向上させる必要はないことになる。
しかし、この場合は空間周波数を五倍にしたことでウォ
ームギヤ２５のギヤ比も五倍となるので、ウォームホイ
ール２３の大型化やスパーギヤ（図示せず）の追加など
が必要となり、搬送速度を維持するために駆動モータ２
６の回転速度も五倍にする必要がある。また、空間周波
数を数分の一とした場合は、反対に駆動モータ２６の低
速トルクを数倍にする必要が生じる。

【００３５】しかし、本実施例の用紙搬送装置１５で
は、上述のような条件式に基づいてＣＰＵ３２などが駆
動モータ２６の回転速度を制御することで、空間周波数
を変更して駆動モータ２６やウォームギヤ２５を複雑化
しなくとも、印刷用紙２０の搬送速度を均一化して印刷
画像の濃度変動を解消できるようになっている。

【００３６】なお、このような用紙搬送装置１５を実際
に製作する場合には、慣性や負荷抵抗や駆動モータ２６
の応答性などを考慮する必要があるので、補正割合は計
算値に安全率などを見込む必要がある。そこで、本出願
人が実際に上述のような用紙搬送装置１５を試作して搬
送実験を実行したところ、補正時間周期は計算値で良い
が、補正量は計算値より大きく設定する必要があること
を確認した。

【００３７】また、この用紙搬送装置１５では、ウォー
ム２４の偏心を駆動モータ２６の回転角度で補正するの
で、少なくとも補正開始時には駆動モータ２６の回転角
度に対してウォーム２４の偏心方向が判明している必要
がある。そこで、本実施例の用紙搬送装置１５では、ウ
ォーム２４の先端面に指標２７を形成し、これをフォト
センサ２８で検知することで、駆動モータ２６の回転角
度に対するウォーム２４の偏心方向を初期設定するもの
とした。

【００３８】また、このような駆動モータ２６の回転角
度に対してウォーム２４の偏心方向を目視で設定するこ
とや、印刷画像に基づいて設定することも実施可能であ
る。さらに、この用紙搬送装置１５では、キャプスタン
ローラ２２と駆動モータ２６とをウォームギヤ２５で連
結しているので、装置の休止時などでも各部が遊動する
ことはないので、駆動モータ２６の回転角度に対するウ
ォーム２４の偏心方向を固定的に設定することも可能で
ある。

【００３９】さらに、この用紙搬送装置１５では、駆動
モータ２６を制御するＣＰＵ３２の条件式はＲＯＭ３０
に固定的に設定しているが、ウォーム２４の変動率δＰ
は設計値としてＲＡＭ３１に更新自在に設定しているの
で、例えば、経時変化やウォーム２４の交換などに対応
して変動率δＰを更新できるようになっている。

【００４０】なお、本実施例のラインサーマルプリンタ
１６では、上述のように印刷用紙２０の搬送速度を均一
化して印刷画像の濃度変動を解消するため、ウォーム２
４の回転角度θと完全に同期している駆動モータ２６の
回転角度に基づいてＣＰＵ３２が駆動モータ２６の回転
速度を制御することを例示した。しかし、このようなウ
ォーム２４の回転角度θを、その回転時間ｔに換算して
同様な制御を実行することも実施可能である。

【００４１】そこで、このような時間ｔに基づいた用紙
搬送装置１５の制御方法を本案の変形例として以下に説
明する。まず、ウォーム２４の補正前の回転時間をｔ、
補正後の回転時間をｔ´、ウォーム２４の角速度をω、
キャプスタンローラ２２の外径をＤ（＝２Ｒ）とする
と、印刷用紙２０の搬送量Ｘは、Ｘ＝Ｒ（１＋δｄ cosθ）θ ＝Ｒ｛１＋δｄcos(ωｔ)}ωｔとなる。この時、ウォーム２４に偏心が発生していない
場合の搬送量Ｘは、Ｘ＝Ｒωｔなので、これに近似するように時間ｔを補正すれば良い
ことになる。

【００４２】そして、この用紙搬送装置１５では、駆動
モータ２６の回転時間がウォーム２４の回転時間なの
で、この補正後の回転時間をｔ´とすると上記二式は、Ｘ＝Ｒωｔ´＝Ｒ（１＋δＰ cosωｔ）ωｔとなり、これは、 ωｔ´＝（１＋δＰ cosωｔ）ωｔとなる。そして、補正開始時の基準位置に対するウォー
ム２４の角度差をβとすると、 ωｔ´＝ωｔ｛１＋δＰsin(ωｔ＋β)} となるので、この条件を満足するように駆動モータ２６
の回転速度を制御することで、これはウォーム２４に偏
心が発生していない場合と同様に印刷用紙２０の搬送速
度を補正できることになる。

【００４３】さらに、このような補正をステッピングモ
ータからなる駆動モータ２６のステップ数Ｓで実行する
ことも実施可能である。そこで、このようなステップ数
Ｓに基づいた用紙搬送装置１５の制御方法を本案の第二
の変形例として以下に説明する。

【００４４】まず、上述した時間ｔに基づく条件式に対
し、ウォーム２４の一回転の変動周期をτとすると、 ωｔ´＝ωｔ｛１＋δＰsin(ωｔ＋β)} ＝ωｔ｛１＋δＰsin(２πｔ／τ＋β)} となる。そこで、駆動モータ２６の駆動ステップ数を
Ｓ、ステップ位相差数をβＳ、駆動モータ２６の一回転
のステップ数をτＳとすると、 ωｔ´＝ωｔ｛１＋δＰsin[２π(Ｓ＋βＳ)／τＳ]} となるので、この場合は駆動モータ２６のステップ数の
制御で印刷用紙２０の搬送速度を補正できることにな
る。なお、この場合の駆動モータ２６の一回転のステッ
プ数τＳは、その仕様により24程度となる。そして、β
Ｓはウォーム２４の偏心と搬送速度の変動との位相を一
致させる駆動モータ２６のステップ数なので、これはτ
Ｓより小さい０〜23の一つとなる。

【００４５】なお、ここではラインサーマルプリンタ１
６の用紙搬送装置１５を本発明のシート搬送装置の実施
例として例示したが、本発明は上記実施例に限定するも
のではなく、例えば、このようなシート搬送装置をイメ
ージセンサの原稿搬送装置に利用すること（図示せず）
なども実施可能である。また、ここでは搬送速度の主要
原因となる回転体がウォーム２４の場合を例示したが、
このような回転体がウォームホイール２３やキャプスタ
ンローラ２２などの場合にも本発明は適用可能である。

【００４６】

【発明の効果】本発明は上述のように、フィードローラ
や動力伝達機構などの所定の回転体の偏心に起因してシ
ート体の搬送速度が周期的に変動している場合に、回転
体の補正前の回転角度をθ、回転体の補正後の回転角度
をθ´、回転体の偏心量を半径で除算したピッチ変動率
をδＰ、補正開始時の回転体の基準位置に対する角度差
をβとすると、 θ´＝θ｛１＋δＰsin(θ＋β)} の関係を満足するように駆動モータを駆動制御する変動
補正手段を設けたことにより、回転体が偏心した状態で
もシート体の搬送速度を均一化することができるので、
実用的な構造で搬送速度の周期変動を解消するシート搬
送装置を得ることができる等の効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート搬送装置の実施例である用紙搬
送装置を利用したサーマルプリンタの要部を示す斜視図
である。

【図２】サーマルプリンタを示す縦断側面図である。

【図３】サーマルプリンタの回路構造を示すブロック図
である。

【図４】従来例のシート搬送装置である用紙搬送装置を
一部とするサーマルプリンタを示す斜視図である。

【符号の説明】

１５用紙搬送装置２２フィードローラ２４回転体２５動力伝達機構２６駆動モータ３２変動補正手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シート体を外周面で搬送するフィードロ
ーラを回転自在に軸支して動力伝達機構で駆動モータに
連結したシート搬送装置において、前記フィードローラ
や前記動力伝達機構などの所定の回転体の偏心に起因し
て前記シート体の搬送速度が周期的に変動している場合
に、前記回転体の補正前の回転角度をθ、前記回転体の
補正後の回転角度をθ´、前記回転体の偏心量を半径で
除算したピッチ変動率をδＰ、補正開始時の前記回転体
の基準位置に対する角度差をβとすると、 θ´＝θ｛１＋δＰsin(θ＋β)} の関係を満足するように前記駆動モータを駆動制御する
変動補正手段を設けたことを特徴とするシート搬送装
置。