(57)【要約】【課題】検出手段が設けられない回転体の回転挙動を精度良く予測することによって、特に搬送対象物の搬送方向後端部分において、搬送対象物を搬送方向に正しく送ることができる搬送装置、およびこの搬送装置を備える液体噴射装置を提供する。【解決手段】紙送りローラー１１および排紙ローラー１２の回転によって用紙Ｐが搬送されるように構成された搬送機構１０と、紙送りローラー１１の回転挙動値を検出する検出センサー５０と、搬送機構１０を等価モデルに基づく状態方程式で表現し、状態方程式によって紙送りローラー１１の予測回転挙動値を求め、予測回転挙動値と、検出センサー５０によって検出された紙送りローラー１１の検出回転挙動値と、の差異を、状態方程式にフィードバックして、排紙ローラー１２の回転挙動値を予測する制御装置２０と、を備えた。【選択図】図１
2011153006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転体と、第２の回転体と、駆動手段によって駆動され、当該第1の回転体と当該第２の回転体とを回転伝達手段を介して回転駆動する第３の回転体と、を有し、前記第１の回転体および前記第２の回転体の回転によって搬送対象物が搬送されるように構成された搬送機構と、
前記第１の回転体および前記第３の回転体の少なくとも一方の回転挙動値を検出する検出手段と、
前記搬送機構を等価モデルに基づく状態方程式で表現し、前記状態方程式によって前記第１の回転体または前記第３の回転体の予測回転挙動値を求め、当該予測回転挙動値と、前記検出手段によって検出された前記第１の回転体または前記第３の回転体の検出回転挙動値と、の差異を前記状態方程式にフィードバックして、前記第２の回転体の回転挙動値を予測する挙動予測手段と、
を備えた搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の搬送装置において、
前記検出手段は、前記第１の回転体の回転挙動値を検出し、
前記挙動予測手段は、前記状態方程式によって前記第１の回転体の予測回転挙動値を求め、当該予測回転挙動値と、前記検出手段によって検出された前記第１の回転体の検出回転挙動値と、の差異を前記状態方程式にフィードバックして、前記第２の回転体の回転挙動値を予測することを特徴とする搬送装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の搬送装置において、
前記検出手段は、前記回転挙動値として回転角および回転速度のうち少なくとも一方を検出することを特徴とする搬送装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の搬送装置において、
前記回転伝達手段は無端状のベルトであり、
前記挙動予測手段は、前記第１の回転体と前記第２の回転体と前記第３の回転体とのそれぞれの間の前記回転伝達手段を、バネとダンパによって置き換えた前記等価モデルに基づく状態方程式で表現することを特徴とする搬送装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の搬送装置において、
前記予測された第２の回転体の回転挙動値に基づいて、前記駆動手段を制御して前記第２の回転体の回転挙動を制御する制御手段を備えたことを特徴とする搬送装置。
【請求項６】
請求項５に記載の搬送装置において、
前記制御手段は、前記搬送対象物の搬送方向後端部分が前記第１の回転体を通過し、前記第２の回転体の回転によって前記搬送対象物が搬送される状態において、前記予測された第２の回転体の回転挙動値に基づいて、前記駆動手段を制御して前記第２の回転体の回転挙動を制御することを特徴とする搬送装置。
【請求項７】
請求項６に記載の搬送装置において、
前記挙動予測手段は、前記第２の回転体の回転挙動値として回転速度を予測し、
前記制御手段は、前記予測された第２の回転体の回転速度に基づいて前記駆動手段を制御して前記第２の回転体の回転速度を制御することを特徴とする搬送装置。
【請求項８】
請求項６に記載の搬送装置において、
前記挙動予測手段は、前記第２の回転体の回転挙動値として回転角を予測し、
前記制御手段は、前記予測された第２の回転体の回転角に基づいて、前記駆動手段を制御して前記第２の回転体の回転角を制御することを特徴とする搬送装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の搬送装置と、
前記搬送対象物に対して液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送装置、およびこの搬送装置を備える液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送対象物（例えば用紙）に、液体噴射ヘッドから液体（例えばインク）を液滴として噴射して着弾させ、着弾した液体によって搬送対象物に所定の画像（文字や図形などを含む）を形成する液体噴射装置が知られている。このような液体噴射装置では、通常、搬送対象物である用紙を液体噴射ヘッドに対して相対移動させる搬送装置が設けられている。
【０００３】
搬送装置は、液体噴射ヘッドから噴射される液体の着弾領域に用紙を送る回転体（例えば紙送りローラー）と、液体噴射ヘッドから噴射される液体の着弾領域から用紙を排出する回転体（例えば排紙ローラー）とを備えている。紙送りローラーおよび排紙ローラーは、駆動手段（直流モータなど）によって回転駆動される駆動回転体の回転が回転伝達手段（例えばベルト）によって伝達されて回転するように構成され、全体で搬送機構を形成している。このとき、搬送対象物としての用紙は、紙送りローラーあるいは排紙ローラーの回転に伴って搬送され、液体噴射ヘッドに対して相対的に次の画像形成位置まで搬送方向に送られる。そして、このように送られる用紙に対して、液体噴射ヘッドから形成する画像に応じた液体が噴射されることで、正しく画像が形成されるのである。
【０００４】
従って、用紙に正しく画像を形成するためには、用紙が搬送方向に位置精度よく送られるようにする必要がある。特に、紙送りローラーの回転挙動を直接測定できない構成を有する搬送機構の場合、紙送りローラーの回転挙動を精度良く予測することが重要課題であった。
【０００５】
この課題に対する技術として、直流モーターの回転トルクを制御することによって紙送りローラーの回転を制御し、用紙が所定長のピッチで送られるようにする技術が特許文献１に開示されている。特許文献１は、紙送り機構を等価モデルに置き換え、等価モデルの状態変数を用いて紙送り機構を状態フィードバック制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、液体噴射装置では、通常用紙の搬送方向の後端部分あるいは後端部分を含むその近傍領域においても液体噴射ヘッドから液体が噴射されて画像が形成される。このとき、用紙の後端部分は既に紙送りローラーを通過しており、用紙は原理的に排紙ローラーのみによって搬送方向に送られる状態になる。このような用紙の搬送状態を把握するため、排紙ローラーについても、その回転挙動を測定する必要がある。しかしながら、構造上の制約から、回転挙動を測定する対象である排紙ローラーに検出手段（例えばエンコーダー）を設けることが実際には困難であり、このため直接排紙ローラーの回転挙動を測定することは技術的に困難であった。また、検出手段の追加による部品点数の増加を避けたい要望もある。
【０００８】
そこで、排紙ローラーの回転挙動を精度よく予測することが必要になるが、特許文献１に開示された技術は、紙送りローラーについてその回転挙動を予測するものであって、排紙ローラーの回転挙動まで予測するものではなかった。従って、搬送装置において、排紙ローラーの回転挙動を精度良く予測する技術が望まれていた。
【０００９】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためなされたものであり、その主な目的は、検出手段が設けられない回転体の回転挙動を精度良く予測することができる搬送装置、およびこの搬送装置を備える液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の搬送装置は、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動手段によって駆動され、当該第1の回転体と当該第２の回転体とを回転伝達手段を介して回転駆動する第３の回転体と、を有し、前記第１の回転体および前記第２の回転体の回転によって搬送対象物が搬送されるように構成された搬送機構と、前記第１の回転体および前記第３の回転体の少なくとも一方の回転挙動値を検出する検出手段と、前記搬送機構を等価モデルに基づく状態方程式で表現し、前記状態方程式によって前記第１の回転体または前記第３の回転体の予測回転挙動値を求め、当該予測回転挙動値と、前記検出手段によって検出された前記第１の回転体または前記第３の回転体の検出回転挙動値と、の差異を前記状態方程式にフィードバックして、前記第２の回転体の回転挙動値を予測する挙動予測手段と、を備えた。
【００１１】
この搬送装置によれば、状態方程式で求められた第１の回転体または第３の回転体の予測回転挙動値と、第１の回転体または第３の回転体において検出された検出回転挙動値との差異を把握することができる。従って、この差異を状態方程式にフィードバックすることによって、状態方程式で求められる第２の回転体の予測回転挙動値を実際の値に近づけるようにすることができるので、第２の回転体の回転挙動値を精度よく予測することができる。この結果、予測された第２の回転体の回転挙動値に基づいて駆動手段を制御することができるようになるので、第２の回転体の回転挙動を適切に制御することができることになる。
【００１２】
本発明の搬送装置において、前記検出手段は、前記第１の回転体の回転挙動値を検出し、前記挙動予測手段は、前記状態方程式によって前記第１の回転体の予測回転挙動値を求め、当該予測回転挙動値と、前記検出手段によって検出された前記第１の回転体の検出回転挙動値と、の差異を前記状態方程式にフィードバックして、前記第２の回転体の回転挙動値を予測する。
【００１３】
駆動側である第３の回転体の回転挙動に比べて、従動側である第１の回転体の回転挙動の方が、状態方程式による予測回転挙動値と実際の回転挙動値との差異が生じやすい。この構成によれば、差異の生じやすい従動側である第１の回転体の回転挙動値を検出することによって、第２の回転体の回転挙動値を状態フィードバックによって精度よく予測することができる確率が高くなる。
【００１４】
本発明の搬送装置において、前記検出手段は、前記回転挙動値として回転角および回転速度のうち少なくとも一方を検出する。
搬送対象物の搬送量は第１または第３の回転体の回転角および回転速度のうち少なくとも一方に依存する。従って、この構成によれば、検出手段は回転角または回転速度を検出するので、搬送量を適切に制御することが可能となる。また、周知のエンコーダーなどを検出手段として用いることが可能であり、容易に実際の回転挙動値を検出することもできる。
【００１５】
本発明の搬送装置において、前記回転伝達手段は無端状のベルトであり、前記挙動予測手段は、前記第１の回転体と前記第２の回転体と前記第３の回転体とのそれぞれの間の前記回転伝達手段を、バネとダンパによって置き換えた前記等価モデルに基づく状態方程式で表現する。
【００１６】
この構成によれば、搬送装置を等価モデル化した際、回転伝達手段がベルトの場合は、これを定数の実測定が可能なバネとダンパに置き換えることによって、精度よく等価モデルに置き換えることができる。従って、状態方程式によって求まる状態変数の値の予測値は実際の値に近くなる。この結果、状態方程式で求められる第２の回転体の回転挙動値に対する補正量を精度よく求めることができる。
【００１７】
本発明の搬送装置において、前記予測された第２の回転体の回転挙動値に基づいて、前記駆動手段を制御して前記第２の回転体の回転挙動を制御する制御手段を備えた。
この構成によれば、状態フィードバックで予測された第２の回転体の回転挙動値に基づいて駆動手段を制御することができるので、搬送装置において、第２の回転体の回転挙動を適切に制御することができる。
【００１８】
本発明の搬送装置において、前記制御手段は、前記搬送対象物の搬送方向後端部分が前記第１の回転体を通過し、前記第２の回転体の回転によって前記搬送対象物が搬送される状態において、前記予測された第２の回転体の回転挙動値に基づいて、前記駆動手段を制御して前記第２の回転体の回転挙動を制御する。
【００１９】
この構成によれば、第２の回転体のみによって搬送対象物が搬送される場合において、第２の回転体の回転挙動を補正制御するので、搬送対象物の搬送量のばらつきを抑制し、搬送対象物を正しく搬送することができる。
【００２０】
本発明の搬送装置において、前記挙動予測手段は、前記第２の回転体の回転挙動値として回転速度を予測し、前記制御手段は、前記予測された第２の回転体の回転速度に基づいて前記駆動手段を制御して前記第２の回転体の回転速度を制御する。
【００２１】
この構成によれば、例えば第２の回転体を本来設定された速度に調節することができるので、搬送対象物の後端部分が第１の回転体を通過した後、第２の回転体のみによって搬送される場合でも、搬送対象物を設定速度で搬送することができる。
【００２２】
本発明の搬送装置において、前記挙動予測手段は、前記第２の回転体の回転挙動値として回転角を予測し、前記制御手段は、前記予測された第２の回転体の回転角に基づいて、前記駆動手段を制御して前記第２の回転体の回転角を制御する。
【００２３】
この構成によれば、例えば第２の回転体を本来設定された回転角分回転させるように調節することができるので、搬送対象物の後端部分が第１の回転体を通過した後、第２の回転体のみによって搬送される場合、搬送対象物を設定された移動量で搬送することができる。
【００２４】
本発明の液体噴射装置は、上記構成の搬送装置と、前記搬送対象物に対して液体を噴射する液体噴射ヘッドと、を備えた。
この構成によれば、搬送装置によって送り間隔が一定になるなど、搬送対象物を位置精度良く搬送することができる。この結果、搬送対象物に対して液体が正しい位置に着弾するので、搬送対象物上に正しく画像を形成できる液体噴射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の搬送装置の概略構成を示す模式図。
【図２】搬送機構の等価モデル図。
【図３】状態フィードバックの制御手順を示すブロック図。
【図４】（ａ）は通常制御、（ｂ）は状態フィードバック制御を示すブロック図。
【図５】回転制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】インクジェット式プリンターの概略構成示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を、液体の噴射対象となる搬送対象物としての用紙を搬送する搬送装置において具現化した一実施形態について、図を用いて説明する。なお、搬送対象物は特に用紙に限られるものでなく、基板やガラス、あるいは木、金属、樹脂、布などであってもよい。
【００２７】
図１は、本実施形態の搬送装置１００の概略構成を示す模式図である。図示するように、搬送装置１００は、搬送機構１０と制御装置２０とを備えている。搬送機構１０は、第１の回転体としての紙送りローラー１１と、第２の回転体としての排紙ローラー１２と、駆動手段としてのモーター（ここでは直流モーター）１３ｍによって回転駆動される第３の回転体としての駆動プーリー１３を有している。紙送りローラー１１の端部と排紙ローラー１２の端部、および駆動プーリー間には、駆動プーリー１３の回転が伝達するように、回転伝達手段としてのベルト（無端状のベルト）１６が、初期的な張力Ｆ０を伴って張り渡されている。
【００２８】
駆動プーリー１３はモーター１３ｍの回転軸に固定され、モーター１３ｍの回転と一体で回転する。紙送りローラー１１は、ローラーの一端に、ローラーの回転挙動を検出する検出手段としてのロータリーエンコーダー（以降、単に「エンコーダー」）５０が備えられている。エンコーダー５０は、周辺に複数の開口部が周方向に一定ピッチで設けられ、紙送りローラー１１と一体で回転する円盤５１と、この円盤５１に対して射光し、開口部を通過する光を検出する光検出器５２とによって構成されている。そして、検出された光を符号化（パルス化）し、単位時間当たりのパルス数やパルス数を検出信号として出力することによって、少なくとも回転速度あるいは回転角を検出回転挙動値として検出できるようになっている。
【００２９】
また紙送りローラー１１は、そのローラー面と、図示しない押さえローラーのローラー面との間に搬送対象物としての用紙Ｐを挟みながら、モーター１３ｍの回転駆動に伴って用紙Ｐを搬送方向Ｙへ送るように構成されている。そして搬送方向Ｙに送られる用紙Ｐに対して、例えば搬送方向Ｙと交差する用紙Ｐの幅方向Ｘに沿った領域に、通常液体噴射装置に設けられている液体噴射ヘッド４０から液体が噴射され、画像を形成する対象領域に液体が着弾されるように構成されている。液体噴射ヘッド４０は、図示するように幅方向Ｘにノズル列を有するいわゆるラインヘッドであってもよいし、搬送方向Ｙに沿った方向にノズル列を有し、幅方向Ｘに走査する走査型ヘッドであってもよい。
【００３０】
排紙ローラー１２も同様に、そのローラー面と、図示しない押さえローラーのローラー面との間に搬送対象物としての用紙Ｐを挟みながら、モーター１３ｍの回転駆動に伴って搬送方向Ｙへ用紙Ｐを送るように構成されている。そして、排紙ローラー１２は、着弾対象領域に液体が着弾した用紙Ｐを搬送方向Ｙへ送ることによって、搬送機構１０から用紙Ｐを排出するように構成されている。
【００３１】
また、本実施形態の搬送装置１００は、図示するように、搬送方向Ｙに送られる用紙Ｐの搬送方向Ｙにおける用紙Ｐの領域を検出する検出手段として機能する検出センサー６０を備えている。検出センサー６０は、発光部（例えば発光ダイオード）と受光部（例えばフォトダイオード）を備えている。そして、例えば用紙Ｐにおいて反射する光が検出開始された位置を先端部分、反射する光が検出されなくなった位置を後端部分、として検出し、検出信号を出力するように構成されている。あるいは、図示しないが発光部と受光部とを分離し、発光部と受光部とをそれぞれ用紙Ｐの両側（表裏側）に配置して、用紙Ｐの通過によって生じる遮光状態から透光状態への変化位置を検出することで用紙Ｐの搬送方向Ｙにおける端部を検出する構成とすることもできる。
【００３２】
本実施形態では、紙送りローラー１１によって用紙Ｐの後端部分の搬送が完了する位置を検出センサー６０が検出できるように配置構成されている。あるいは、検出センサー６０が用紙Ｐの先端部分または後端部分を検出したときから、エンコーダー５０が出力するパルス数によって、紙送りローラー１１によって用紙Ｐの後端部分の搬送が完了する位置を検出できるように構成されている。
【００３３】
さて、制御装置２０は、図示しない基板上に、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリー、あるいはＡＳＩＣ（集積回路）などの電子部品で構成された回路である。制御装置２０は、プログラムで動作したり、ハード的な回路構成によって動作したりすることによって、後述する状態方程式などの演算を行う挙動予測手段としての状態演算回路２１を含んで構成されている。さらに、モーター１３ｍに所定の電流を流して回転駆動させる制御回路２２を含んで構成され、この制御回路２２を介して流す電流を制御することによってモーター１３ｍの回転挙動（例えば回転トルク）を制御する制御手段として機能する。また、制御装置２０は、エンコーダー５０と検出センサー６０とから出力される各検出信号を、必要に応じて図示しないインターフェイスを介して入力するように構成されている。
【００３４】
さて、このように構成された搬送装置１００においては、用紙Ｐが搬送方向Ｙに搬送されるとき、制御装置２０によって２つの制御、すなわち「通常制御」と「状態フィードバック制御」が行われる。これについて以下説明する。
【００３５】
「通常制御」
まず通常制御について説明する。前述するように、紙送りローラー１１の回転挙動値はエンコーダー５０によって検出される。従って、例えば、用紙Ｐが、紙送りローラー１１によって搬送される状態において、検出された紙送りローラー１１の検出回転挙動値に基づいてモーター１３ｍに流す電流値を制御してモーター１３ｍの回転挙動を制御する。こうすれば、紙送りローラー１１の回転挙動値が調節され、用紙Ｐを設定された搬送量（搬送速度や搬送距離）で移動させることが可能になる。このように、制御装置２０が、エンコーダー５０によって検出される検出回転挙動値を用いてモーター１３ｍの回転挙動を制御し、紙送りローラー１１の回転挙動を制御することが通常制御である。
【００３６】
「状態フィードバック制御」
次に、状態フィードバック制御について説明する。
上記構成の搬送装置１００において、排紙ローラー１２にはエンコーダー５０が備えられていないので、その回転挙動値を検出することができない。従って、用紙Ｐの後端部分が、紙送りローラー１１による搬送方向Ｙへの搬送を完了した以降、すなわち用紙Ｐが排紙ローラー１２によって搬送される状態では、上述したエンコーダー５０による通常制御によって用紙Ｐを設定された搬送量（搬送速度や搬送距離）で精度よく移動させることが困難である。そこで、状態方程式を用いて排紙ローラー１２の回転挙動を予測し、予測した値に基づいてモーター１３ｍの回転挙動を制御する。この制御が、状態フィードバック制御である。以下この制御について順次説明する。
【００３７】
《等価モデル化》
まず、実際の搬送装置１００（これを「実モデル」と言う）を等価モデルに置き換える。置き換えた等価モデルＭＤを図２に示す。図示するように、紙送りローラー１１、排紙ローラー１２、および駆動プーリー１３との間に張り渡されたベルト１６は、それぞれバネ（バネ定数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）とダンパー（ダンパー定数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）で置き換える。そして、回転挙動の状態を示す状態パラメーターとして、紙送りローラー１１の回転角をθｓ、排紙ローラー１２の回転角をθｈ、駆動プーリー１３の回転角をθｍとする。また、モーター１３ｍの回転駆動によってモーター１３ｍと一体で回転する駆動プーリー１３に加わる回転トルクをτとする。なお、エンコーダー５０を図中破線で示している。
【００３８】
《状態方程式の作成》
次に、等価モデルＭＤを用いて、紙送りローラー１１、排紙ローラー１２、駆動プーリー１３について、まず運動方程式を作成し、作成した運動方程式を変換して状態方程式を作成する。ここで、図２に示すように、紙送りローラー１１と駆動プーリー１３との間のベルト１６の張力をＦ１、紙送りローラー１１と排紙ローラー１２との間のベルト１６の張力をＦ２、排紙ローラー１２と駆動プーリー１３との間のベルト１６の張力をＦ３とする。
【００３９】
作成する運動方程式の一例を、駆動プーリー１３について説明する。駆動プーリー１３のイナーシャをＪｍ、粘性摩擦をＤｍ、半径をＲｍとすると、運動方程式は
Ｊｍ・ｄ２θｍ／ｄｔ２＋Ｄｍ・ｄθｍ／ｄｔ＋Ｒｍ（Ｆ３−Ｆ１）＝τ  …（ａ）
Ｆ１＝Ｋ２（Ｒｓθｓ−Ｒｍθｍ）＋Ｃ２（Ｒｓ・ｄθｓ／ｄｔ−Ｒｍ・ｄθｍ／ｄｔ）＋Ｆ０  …（ｂ）
Ｆ３＝Ｋ３（Ｒｍθｍ−Ｒｈθｈ）＋Ｃ３（Ｒｍ・ｄθｍ／ｄｔ−Ｒｈ・ｄθｈ／ｄｔ）＋Ｆ０  …（ｃ）
と表される。ここで、ｄθｓ／ｄｔは紙送りローラー１１の回転速度、ｄθｈ／ｄｔは排紙ローラー１２の回転速度、ｄθｍ／ｄｔは駆動プーリー１３の回転速度であり、Ｆ０はベルトの初期テンションである。なお、エンコーダー５０を構成する円盤５１は紙送りローラー１１と一体で回転するので、ここでは、紙送りローラー１１の状態パラメーターは円盤５１の状態パラメーターを含むものとしている。また、駆動プーリー１３はモーター１３ｍと一体で回転するので、ここでは、駆動プーリー１３の状態パラメーターはモーター１３ｍの状態パラメーターを含むものとしている。
【００４０】
詳細な説明は省略するが、同様に、紙送りローラー１１について、イナーシャをＪｓ、粘性摩擦をＤｓ、半径をＲｓとすると、張力Ｆ１とＦ２との関係から、駆動プーリー１３についての運動方程式（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様な運動方程式を得る。また、排紙ローラー１２について、イナーシャをＪｈ、粘性摩擦をＤｈ、半径をＲｈとすると、張力Ｆ２とＦ３との関係から、駆動プーリー１３についての運動方程式（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様な運動方程式を得る。
【００４１】
次に、得られた紙送りローラー１１、排紙ローラー１２、駆動プーリー１３の各運動方程式（ａ），（ｂ），（ｃ）において、方程式（ｂ），（ｃ）を方程式（ａ）に代入して張力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３をそれぞれ消去する。こうして得られた方程式から、次の式（ｄ）と式（ｅ）で示される周知の状態方程式に変換して、等価モデルＭＤを表現する。
【００４２】
ｄｘ／ｄｔ＝Ａｘ＋Ｂｕ  …（ｄ）
ｙ＝Ｃｘ        …（ｅ）
この状態方程式において、「ｘ」は回転挙動の状態を表す状態変数（ベクトル）であり、「ｙ」は出力変数（ベクトル）、「ｕ」は入力（ベクトル）である。本実施形態では、これらは
ｘ＝{ｄθｓ／ｄｔ  θｓ  ｄθｍ／ｄｔ  θｍ  ｄθｈ／ｄｔ  θｈ}Ｔ
ｙ＝ｄθｓ／ｄｔ
ｕ＝τ
である。なお、Ａ，Ｂ，Ｃは行列係数であり、以下のようになる。
【００４３】
【数１】
2011153006.tif 000003
《状態フィードバック》
このように等価モデルＭＤを表現した状態方程式（式（ｄ），（ｅ））において、求まる状態変数の値つまり予測回転挙動値が、実モデルと近ければ、その予測回転挙動値に基づいて、モーター１３ｍを回転挙動制御すればよいことになる。そこで、本実施形態では、この状態方程式で求まる状態変数の予測回転挙動値を実際の値に近づけ、その状態変数のうち排紙ローラー１２の回転速度ｄθｈ／ｄｔの値に基づいて、モーター１３ｍを回転制御する。
【００４４】
このために、まず等価モデルＭＤを表現した状態方程式で得られる状態変数のうち少なくとも一つの予測回転挙動値（以降、単に「予測値」とも呼ぶ）を、実モデルでの実測値と比較演算し、演算した差異を状態方程式にフィードバックする。これは現代制御における所謂状態観測（オブザーバー）である。そして、状態変数を入力にフィードバック（状態フィードバック）することによって、状態変数の値を収束させる演算処理を行う。この一連の演算処理を状態演算回路２１が行う。ちなみに、この処理は、制御装置２０（状態演算回路２１）において所定の時間間隔（例えば１０μｓｅｃ〜２ｍｓｅｃ）で行われる。
【００４５】
なお、本実施形態では、通常制御において紙送りローラー１１の回転を制御することから、紙送りローラー１１の回転挙動をエンコーダー５０で検出して実測値が得られるように構成されている。また、本実施形態では、紙送りローラー１１の制御対象が回転速度であり、エンコーダー５０は、紙送りローラー１１の回転速度を検出する。従って、状態方程式における出力変数を、得られる実測値に対応して紙送りローラー１１の回転速度ｄθｓ／ｄｔとしている。
【００４６】
図３に、状態方程式において状態フィードバックが行われる様子をブロック図として示した。図面上側において破線で囲んだブロック図は実モデルつまり搬送機構１０の状態方程式であり、入力ｕすなわち駆動プーリー１３に回転トルクτを与えたとき、紙送りローラー１１の実際の回転速度ｄθｓ／ｄｔが出力ｙであることを示している。
【００４７】
これに対して、図面下側において破線で囲んだブロック図は搬送機構１０の等価モデルＭＤの状態方程式を含むオブザーバー２１ａである。ここで、説明の混同を避けるため、等価モデルＭＤで得られる状態変数には全て括弧〈〉を付して表記する。従って、等価モデルにおける出力〈ｙ〉＝〈ｄθｓ／ｄｔ〉は予測値であることから、制御装置２０は、実測値ｙと予測値〈ｙ〉との差異を等価モデルの状態方程式にフィードバックする。このとき、この差異に対して所定の係数Ｌを乗算する。この係数Ｌは状態変数に対応する係数を有する係数行列（オブザーバーゲイン行列）である。なお係数Ｌは現代制御において周知であり、その値は、一般的に差異の収束性を高めるように設定される。
【００４８】
従って、このように実測値ｙと予測値〈ｙ〉との差異がフィードバックされた等価モデルの状態方程式において、状態変数の予測値は実際の値に近くなる。ちなみに、このように差異がフィードバックされた等価モデルＭＤの状態方程式において、式（ｄ）は次式（ｆ）で表されることになる。
【００４９】
ｄ〈ｘ〉／ｄｔ＝Ａ〈ｘ〉＋Ｂｕ＋Ｌ（ｙ−〈ｙ〉）  …（ｆ）
そして、図示するように、この実際の値に近くなった状態変数〈ｘ〉を入力ｕに所定の係数Ｆを乗算して状態フィードバック（−Ｆ〈ｘ〉）すれば、各状態変数の値を収束させることが期待できるのである。なお、本実施形態において発明の本質ではないので説明は省略するが、係数Ｆはフィードバックする状態変数を入力ｕに応じて変換する係数行列（フィードバックゲイン行列）であり、その値は、一般的に等価モデルの状態方程式の状態変数の値が収束するように設定される。
【００５０】
《状態フィードバック制御》
この結果、状態変数の値（予測値）は搬送機構１０における実際の値に近いと考えられるので、制御装置２０は、状態変数のうち排紙ローラーの回転速度の予測値〈ｄθｈ／ｄｔ〉に基づいて、モーター１３ｍの回転挙動すなわち駆動プーリー１３の回転トルクτを制御する。これが状態フィードバック制御である。この制御手順について、前述した通常制御の場合と比較しながら、具体的に図４を用いて説明する。
【００５１】
図４（ａ）に示すように、通常制御では、制御装置２０において、紙送りローラー１１の回転速度ｄθｓ／ｄｔについて、エンコーダー５０による実測値と、予め設定された紙送りローラー１１の基準回転速度ｄθｓ／ｄｔ（ｒｅｆ）との差異を求める。そして制御回路２２によって、モーター１３ｍに対して求めた差異に応じた電流を流し、モーター１３ｍに紙送りローラー１１の回転速度が所望の（基準の）回転速度になるように回転トルクτを発生させて搬送機構１０を制御する。その結果、通常制御では、排紙ローラー１２の回転挙動が回転トルクτに反映されないことになる。
【００５２】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、本実施形態の状態フィードバック制御では、通常制御に加え、オブザーバー２１ａとして機能する状態演算回路２１において、紙送りローラー１１の回転速度ｄθｓ／ｄｔの実測値と駆動プーリー１３の回転トルクτとから実際の値に近い値で求まる排紙ローラー１２の回転速度の予測値〈ｄθｈ／ｄｔ〉を用いる。そして、この排紙ローラー１２の回転速度の予測値〈ｄθｈ／ｄｔ〉に係数Ｆｈを乗算してフィードバックする。
【００５３】
この結果、制御装置２０は、実際の値に近い排紙ローラー１２の回転速度を反映して回転トルクτを制御するので、搬送機構１０において、排紙ローラー１２によって用紙Ｐを設定された搬送量（搬送速度や搬送距離）で移動させることが可能になる。このように、制御装置２０が、状態演算回路２１において演算された状態変数の予測値を用いてモーター１３ｍの回転挙動を制御することが状態フィードバック制御である。
【００５４】
さて、このように通常制御と状態フィードバック制御とを備えた搬送装置１００において実際に行われる回転制御処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。この回転制御処理は、状態演算回路２１が行う演算処理と同じタイミングで、制御装置２０によって行われる。なお、ここでは、用紙Ｐに対して液体を噴射して画像を印刷する場合を想定している。
【００５５】
この処理が開始されると、まずステップＳ２０１にて、紙搬送状態か否かを判定する。ここでは制御装置２０が、搬送装置１００が組み込まれた液体噴射装置に入力される印刷開始命令を取得して判定する。あるいは、印刷開始命令の取得後、液体噴射装置に設けられた給紙位置から給紙された用紙Ｐが紙送りローラー１１に到達するまでの時間を用いて、紙搬送状態か否かを判定してしてもよい。あるいは、液体噴射装置内において、用紙Ｐが給紙状態か紙搬送状態かを識別する信号（フラグ）が用いられる場合は、この信号を用いて紙搬送状態か否かを判定してしてもよい。
【００５６】
次に、ステップＳ２０２にて、紙終端搬送か否かを判定する。制御装置２０は、搬送方向Ｙに送られる用紙Ｐの搬送方向Ｙにおける後端部分を検出する検出センサー６０から出力される検出信号の有無によって終端搬送か否かを判定する。
【００５７】
そしてステップＳ２０２にて終端搬送でないと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ２０３に進んで、上述した通常制御を行う。用紙Ｐは紙送りローラー１１によって搬送される状態であるので、エンコーダー５０が検出した検出回転挙動値（ここでは回転速度）によってモーター１３ｍの回転を制御し、紙送りローラー１１の回転を制御する。
【００５８】
一方、ステップＳ２０２にて終端搬送であると判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２０４に進んで、上述した状態フィードバック制御を行う。用紙Ｐは排紙ローラー１２によって搬送される状態であるので、オブザーバー２１ａによる状態フィードバックによって予測され実際の値に近い排紙ローラー１２の予測回転挙動値（ここでは回転速度）によってモーター１３ｍの回転挙動（ここでは回転トルクτ）を制御し、排紙ローラー１２の回転を制御する。
【００５９】
次に、ステップＳ２０５にて、紙搬送が終了か否かを判定する。制御装置２０は、液体噴射装置に入力され、用紙Ｐに対して印刷すべきデータによる印刷が終了した情報を取得して、判定する。そして、判定の結果、紙搬送が終了していない（印刷すべきデータがまだ残っている）場合（ＮＯ）は、ステップＳ２０４の状態フィードバック制御を継続する。そして、紙搬送が終了したら（印刷すべきデータが無くなったら）（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、回転制御処理を終了する。
【００６０】
上記説明した実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）等価モデルによる状態方程式によって、回転挙動値を検出する検出手段が設けられない排紙ローラー１２の回転挙動を精度良く予測することができる。
【００６１】
（２）回転駆動側の駆動プーリー１３に比較して、ベルトによって回転が伝達される回転従動側の紙送りローラー１１は、実際の回転挙動と予測した回転挙動との差異が生じやすい。従って、回転従動側である紙送りローラー１１の回転挙動値を検出することによって、排紙ローラー１２の回転挙動値を状態フィードバックによって精度よく予測することができる確率が高くなる。そこで、状態方程式から求められた排紙ローラー１２の予測回転挙動値に基づいてモーター１３ｍの回転挙動を制御すれば、排紙ローラー１２の回転挙動を適切に制御することが可能となる。この結果、用紙Ｐが排紙ローラー１２のみによって搬送される場合でも、用紙Ｐを設定速度で正しく搬送できるので、用紙Ｐの搬送量のばらつきを抑制することができる。また、紙送りローラー１１の回転挙動値を検出することで、通常制御にける用紙Ｐの搬送を設定速度で正しく搬送することもできる。
【００６２】
（３）用紙Ｐの搬送量（搬送距離）は、紙送りローラー１１の回転角および回転速度のうち少なくとも一方に依存する。そこで、紙送りローラー１１の回転挙動値として回転速度を検出するので、搬送量を適切に制御することが可能となる。また、検出手段として周知のエンコーダー（ロータリーエンコーダー）５０を用いることが可能であり、容易に実際の回転挙動値を検出することができる。
【００６３】
（４）ベルト１６を、バネとダンパに置き換えることによって精度よく等価モデルに置き換えることができるので、状態方程式によって求まる状態変数の予測値が実際の値に近くなる。この結果、状態方程式で求められる排紙ローラー１２の回転挙動値に対する補正量を精度よく求めることができる。
【００６４】
（５）排紙ローラー１２の予測回転速度に基づいてモーター１３ｍの回転挙動を制御することによって排紙ローラー１２の回転速度を制御するので、排紙ローラー１２を本来設定された回転速度に調節することができる。この結果、用紙Ｐが排紙ローラー１２のみによって搬送される場合でも、用紙Ｐを設定速度で搬送することができる。
【００６５】
（６）用紙Ｐの搬送方向における後端部分が紙送りローラー１１を通過し、排紙ローラー１２のみの回転によって用紙Ｐが搬送される状態において、排紙ローラーの回転挙動を補正制御するので、用紙Ｐの搬送量のばらつきを抑制し、搬送対象物を正しく搬送することができる。
【００６６】
（７）排紙ローラーの回転挙動値として回転速度を予測するので、例えば排紙ローラー１２を本来設定された回転速度に調節することができる。従って、用紙Ｐの後端部分が紙送りローラー１１を通過した後、排紙ローラー１２のみによって搬送される場合でも、用紙Ｐを設定速度で搬送することができるので、用紙Ｐを設定された移動量で搬送することができる。
【００６７】
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・上記実施形態において、紙送りローラー１１の回転挙動値の検出に替えて、駆動プーリー１３の実際の回転挙動値を、エンコーダー５０によって検出するように構成してもよい。上述するように、駆動プーリー１３の回転挙動値となる回転角と回転速度は、状態方程式の状態変数として用いることから、これらの予測値と実測値との差異を状態フィードバックすることによって、排紙ローラー１２の回転挙動の予測値を、実際の値に近づけることが可能である。
【００６８】
・上記実施形態において、エンコーダー５０は紙送りローラー１１の回転角を検出し、制御装置２０において、紙送りローラー１１の回転角θｓの予測値〈θｓ〉と実測値との差異を、状態フィードバックするようにしてもよい。通常制御における制御対象が紙送りローラー１１の回転角である場合は、こうすることが好ましい。なお、この場合は、出力ｙは紙送りローラー１１の回転角θｓとなる。
【００６９】
・上記実施形態において、回転伝達手段がベルト以外の構成を有する搬送機構であってもよい。例えば、図示しないが、回転伝達手段を互いに摩擦によって回転が伝達するように構成された複数のゴムローラーで構成し、駆動プーリー１３の回転が、複数のゴムローラーを介して紙送りローラー１１と排紙ローラー１２とに伝達する構成であってもよい。あるいは、同じく図示しないが、駆動プーリー１３を駆動歯車に変更し、回転伝達手段を複数の歯車で構成し、紙送りローラー１１と排紙ローラー１２との端部に形成された歯車に対して、駆動歯車の回転を複数の歯車によって伝達する構成であってもよい。この場合、それぞれの回転伝達手段に応じた等価モデルを工夫して用いれば、上記実施形態と同様に、状態フィードバック制御を行うことができる。
【００７０】
・上記実施形態において、用紙Ｐの後端部分の位置を検出センサー６０を用いることなく検出してもよい。例えば、制御装置２０が、印刷開始命令の取得後、液体噴射装置に設けられた給紙位置から給紙された用紙Ｐが紙送りローラー１１による搬送の終了位置まで到達する時間を用いて、紙終端搬送か否かを判定してもよい。この場合、搬送装置１００は検出センサー６０を備えなくてもよい。
【００７１】
・上記実施形態において、搬送装置１００は制御手段として機能しない、つまり制御装置２０は制御回路２２を介してモーター１３ｍの回転挙動を制御する機能を備えないこととしてもよい。例えば、搬送装置１００の搬送性能を現す値として、排紙ローラー１２の回転挙動値が用いられる場合、その値が状態フィードバックによって実際の値に近い値で求められることによって、搬送装置１００についての搬送性能の評価精度を向上させることができる。あるいは、駆動プーリー１３と駆動手段（上記実施形態ではモーター１３ｍ）が搬送装置１００と別体で構成される場合は、本実施形態の制御回路２２に相当する駆動手段の回転挙動を制御する制御手段を、駆動手段の近傍に配置構成するなど、搬送装置１００とは別体で構成するようにすることが好ましい。
【００７２】
・上記実施形態において、状態演算回路２１は、排紙ローラー１２の回転挙動値として回転速度に替えて回転角を状態フィードバックによって予測することとしてもよい。こうすれば、例えば排紙ローラー１２を本来設定された回転角分回転させるように調節することができるので、用紙Ｐの後端部分が紙送りローラー１１を通過した後、排紙ローラー１２のみによって搬送される場合、用紙Ｐを設定された移動量で搬送することができる。
【００７３】
・上記実施形態において、第１の回転体を排紙ローラー１２、第２の回転体を紙送りローラー１１とし、検出手段により排紙ローラー１２の回転挙動を検出し、紙送りローラー１１の回転挙動を予測してもよい。すなわち、搬送方向下流側の回転体の回転挙動値を検出し、搬送方向上流側の回転体の挙動を予測してもよい。液体噴射装置の構成において、搬送方向上流側の回転体に回転検出手段を設けられない場合や、下流側の回転体の回転精度を向上するために実測値を用いて制御したい場合は、このような構成にすることが有効である。
【００７４】
・上記実施形態の回転制御処理において、通常制御を行わず、常に状態フィードバック制御を行うようにしてもよい。例えば、用紙の終端検出ができない搬送装置においては、このように常に状態フィードバック制御を行うようにすることが好ましい。
【００７５】
・また上記実施形態の回転制御処理において、通常制御を、設定された回転速度と実際に検出された回転速度との差異を用いて紙送りローラー１１の回転速度を制御するフィードバック制御としているが、これに限らず、紙送りローラー１１の回転速度の差異を用いて制御しないフィードフォワード制御としてもよい。
【００７６】
・上記実施形態において、回転伝達手段が搬送対象物を搬送する搬送ベルトを兼ねたベルト搬送装置でもよい。この場合、搬送対象物をベルト上に負圧や静電気によって吸着してもよい。
【００７７】
・本発明の実施形態を、上記構成を有する搬送装置１００と、用紙Ｐに対して液体としてのインクを噴射する液体噴射ヘッド４０と、を備えた液体噴射装置の１種であるインクジェット式プリンター（単に「プリンター」とも呼ぶ）とすることもできる。
【００７８】
本実施形態のプリンター２００について図６を用いて説明する。図６はプリンター２００の概略構成を示す斜視図である。図示するように、本体背面部に斜状に配置された給紙トレイ１７に載置された用紙Ｐ（不図示）が、搬送装置１００によって搬送方向Ｙに搬送されるとともに、用紙Ｐが所定量搬送される毎に液体噴射ヘッド４０から用紙Ｐに対して液体が噴射される。すなわち、紙送りローラー１１によって液体噴射ヘッド４０から噴射される液体の着弾領域に送られた用紙Ｐに対して液体が着弾される。また、排紙ローラー１２によって着弾領域から送り出されて、図示するようにプリンター２００外へ排出される。
【００７９】
なお、本実施形態のプリンター２００において、液体噴射ヘッド４０は用紙Ｐの搬送方向Ｙと交差する幅方向Ｘに往復移動するキャリッジ４１に固定され、この往復移動中に液体噴射ヘッドから、形成する画像に応じた液体が噴射されるように構成されている。
【００８０】
このようなプリンター２００によれば、例えば搬送装置１００によって搬送方向Ｙへの搬送量を設定された値に制御することによって用紙Ｐを位置精度良く搬送することができるので、用紙Ｐに対して液体を正しい位置に着弾させ、用紙Ｐに正しく画像を形成させることができる。
【００８１】
・また、上記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式のプリンター２００として具体化したが、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置を採用してもよい。微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置を採用してもよい。そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０…搬送機構、１１…第１の回転体としての紙送りローラー、１２…第２の回転体としての排紙ローラー、１３…第３の回転体としての駆動プーリー、１３ｍ…駆動手段としてのモーター、１６…回転伝達手段としてのベルト、２０…制御手段としての制御装置、２１…挙動予測手段としての状態演算回路、２２…制御回路、４０…液体噴射ヘッド、５０…検出手段としてのロータリーエンコーダー、６０…検出センサー、１００…搬送装置、２００…インクジェット式プリンター、τ…回転トルク、Ｐ…用紙、ＭＤ…等価モデル、Ｙ…搬送方向、θｓ，θｈ，θｍ…回転角、ｄθｓ／ｄｔ，ｄθｈ／ｄｔ，ｄθｍ／ｄｔ…回転速度。
【図１】
2011153006.tif 000004
【図２】
2011153006.tif 000005
【図３】
2011153006.tif 000006
【図４】
2011153006.tif 000007
【図５】
2011153006.tif 000008
【図６】
2011153006.tif 000009