(57)【要約】【課題】シートを目標とする位置に精度良く配置可能な技術を提供する。【解決手段】画像形成システム１は、搬送ローラ３１を回転させた状態で、搬送ローラによる用紙Ｑのニップ位置Ｐｎに用紙を供給する。用紙は、給紙ローラ１５の回転によりトレイ１１から用紙搬送路下流に搬送される。用紙がニップ位置に到達すると、搬送ローラ及びこれを駆動するモータに作用する反力が上昇する（第一の事象）。更に、搬送ローラによる力の作用により用紙が搬送され始めると、用紙が搬送ローラにより引っ張られ、給紙ローラ及びこれを駆動するモータに作用する反力が減少する（第二の事象）。この画像形成システムは、第一の事象が発生すると、この時点から第二の事象の発生時点までの搬送ローラの回転量ΔＸを計測する。そして、第二の事象が発生すると、ニップ位置から目標とする頭出し位置までの距離ＤからΔＸ減算した量（Ｄ−ΔＸ）分だけ更に搬送ローラを回転させる。【選択図】図１
2015066867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一及び第二モータと、
前記第一モータからの動力を受けて回転して、シートを下流に搬送する第一ローラと、
前記第一ローラよりも下流に設けられ、前記第二モータからの動力を受けて回転して、前記シートを更に下流へと搬送する第二ローラと、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記第一モータを制御することによって前記第一ローラを回転させる第一処理と、前記第二モータを制御することによって前記第二ローラを回転させる第二処理と、を実行するモータ制御ユニットと、
前記第一モータに対する制御入力、及び、この制御入力に対する制御出力に基づき、前記第一モータに作用する反力の推定値を算出する反力推定オブザーバと、
を備え、
前記モータ制御ユニットは、
前記第一処理によって前記シートが前記第二ローラによる前記シートのニップ位置に到達する前に前記第二処理を開始する一方、前記シートが前記第二ローラからの力の作用を受けて搬送され始めたことを示す所定変化が前記推定値に発生したことを条件に、前記所定変化が前記推定値に発生した時点としての反力変化時点から前記第二ローラが停止するまでの前記第二ローラの回転量を決定し、
前記第二処理では、前記反力変化時点から前記第二ローラが停止するまでの前記第二ローラの回転量が前記決定した回転量になるように、前記第二モータを制御することによって、前記シートを前記ニップ位置よりも下流の目標位置に配置することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項２】
前記モータ制御ユニットは、前記第二処理によって、前記第一処理による前記第一ローラの周速度よりも高い周速度で前記第二ローラを回転させる構成にされ、
前記所定変化は、前記推定値が所定の閾値以下に変化することであること
を特徴とする請求項１記載のシート搬送装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記反力推定オブザーバとしての第一反力推定オブザーバに加え、前記第二モータに対する制御入力、及び、この制御入力に対する制御出力に基づき、前記第二モータに作用する反力の推定値を算出する第二反力推定オブザーバを備え、
前記モータ制御ユニットは、前記シートが前記ニップ位置に到達したことを示す変化としての先行変化が、前記第二反力推定オブザーバによる前記反力の前記推定値である第二推定値に生じた後、前記所定変化が前記第一反力推定オブザーバによる前記反力の前記推定値である第一推定値に発生したことを条件に、前記第二ローラの回転量を決定すること
を特徴とする請求項１記載のシート搬送装置。
【請求項４】
前記モータ制御ユニットは、前記先行変化が前記第二推定値に生じた時点から前記反力変化時点までの前記第二ローラの回転量を特定し、前記反力変化時点から前記第二ローラが停止するまでの前記第二ローラの回転量として、前記ニップ位置から前記目標位置までの前記シートの搬送に必要な前記第二ローラの回転量から前記特定した回転量を減算した値を決定すること
を特徴とする請求項３記載のシート搬送装置。
【請求項５】
前記モータ制御ユニットは、前記第二処理によって、前記第一処理による前記第一ローラの周速度よりも高い周速度で前記第二ローラを回転させる構成にされ、前記先行変化として、前記第二推定値が基準値を超える事象が発生し、且つ、その後に前記所定変化として前記第一推定値が所定の閾値以下に変化する事象が発生したことを条件に、前記第二ローラの回転量を決定すること
を特徴とする請求項３又は請求項４記載のシート搬送装置。
【請求項６】
前記モータ制御ユニットは、前記先行変化が前記第二推定値に生じた時点から所定時間内に、前記第一推定値に前記所定変化が発生しなかった場合には、前記シートの搬送異常に対応した所定処理を実行すること
を特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項７】
前記モータ制御ユニットは、前記搬送異常に対応した所定処理として、前記搬送異常を報知デバイスからユーザに向けて報知する処理、及び、前記第二処理を終了して前記第二モータを停止させる処理の少なくとも一方を実行すること
を特徴とする請求項６記載のシート搬送装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項記載のシート搬送装置と、
前記第二ローラよりも下流において、前記シートに画像を形成する画像形成装置と、
を備えることを特徴とする画像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラの回転によりシートを搬送するシート搬送装置及び画像形成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トレイに載置された用紙を給紙ローラの回転により搬送経路の下流に搬送する画像形成システムが知られている。この画像形成システムにおいて、給紙ローラの回転により搬送される用紙は、搬送ローラによって用紙がニップされるニップ位置に供給される。搬送ローラは、給紙ローラよりも下流に位置する。搬送ローラのニップ位置に供給された用紙は、搬送ローラの回転により、更に下流の画像形成地点に向けて搬送される。
【０００３】
この種の画像形成システムでは、例えば、搬送ローラを停止又は逆回転させた状態で給紙ローラを回転させ、これによって用紙を搬送ローラの上記ニップ位置に突き当てることにより、用紙先端をニップ位置に位置決めする。その後、搬送ローラを正回転させて用紙を下流に搬送することにより、用紙を上記ニップ位置より下流の目標位置に頭出しする。ここで言う「正回転」方向は、用紙が搬送経路の下流に搬送されるローラの回転方向である。以下、単にローラが「回転する」と表現した場合のローラの回転方向は「正回転」方向であるものとする。
【０００４】
この他、従来システムとしては、搬送ローラを正回転させた状態で、用紙を搬送ローラのニップ位置に供給するものが知られている（特許文献１参照）。この種のシステムでは、例えば、複数枚の用紙に連続して画像形成を行う際に、画像形成済の先行用紙の排出と後続用紙の頭出しを、搬送ローラを正回転させて同時に行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３５３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した文献記載のシステムには、給紙ローラと搬送ローラとの間の搬送経路に、用紙先端を検出するセンサが設けられている。このシステムでは、センサが用紙先端を検知したことを契機に、給紙ローラの位置カウント動作を開始する。そして、この給紙ローラの位置カウント値が所定値に到達すると、搬送ローラの位置カウント動作を開始し、この搬送ローラの位置カウント値に基づき、用紙を目標位置に頭出しする。所定値は、用紙先端がセンサによる検出位置から搬送ローラのニップ位置に移動するまでの給紙ローラの回転量に対応する。
【０００７】
しかしながら、この技術では、給紙ローラの位置カウント動作によって、用紙がニップ位置に到達するまでの用紙搬送量を間接的に計測するために、カウント値と実際の用紙搬送量との間に誤差が発生し易い。このため、位置カウント値が上記所定値に到達したときに、用紙がニップ位置に到達していない等の事象が発生し易く、この場合には、用紙を目標位置に正確に配置することが難しい。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、第一ローラの回転によりシートを第二ローラ側に供給し、第二ローラの回転によりシートを更に下流する搬送するシステムにおいて、シートを第二ローラのニップ位置より下流の目標位置に精度良く配置可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像形成システムは、第一モータと、第二モータと、第一ローラと、第二ローラと、コントローラとを備える。第一ローラは、第一モータからの動力を受けて回転してシートを下流に搬送する。第二ローラは、第一ローラよりも下流に設けられる。第二ローラは、第二モータからの動力を受けて回転し、シートを更に下流へと搬送する。
【００１０】
コントローラは、モータ制御ユニットと、反力推定オブザーバとを備える。反力推定オブザーバは、第一モータに対する制御入力、及び、この制御入力に対する制御出力に基づき、第一モータに作用する反力の推定値を算出する。
【００１１】
一方、モータ制御ユニットは、第一モータを制御することによって第一ローラを回転させる第一処理と、第二モータを制御することによって第二ローラを回転させる第二処理とを実行する。第一処理によっては、第一ローラの回転によるシートの第二ローラへの供給動作が制御される。また、第二処理によっては、第二ローラの回転によるシートの搬送動作が制御される。
【００１２】
モータ制御ユニットは、第一処理によってシートが第二ローラによるシートのニップ位置に到達する前に第二処理を開始する。そして、シートが第二ローラからの力の作用を受けて搬送され始めたことを示す所定変化が上記推定値に発生したことを条件に、この反力変化時点から第二ローラが停止するまでの第二ローラの回転量を決定する。反力変化時点は、所定変化が上記推定値に発生した時点である。
【００１３】
即ち、モータ制御ユニットは、第二処理において、上記反力変化時点から第二ローラが停止するまでの第二ローラの回転量が上記決定した回転量になるように、第二モータを制御する。これによって、シートを、上記ニップ位置よりも下流の目標位置に配置する。
【００１４】
シートがニップ位置に到達し、シートが第二ローラの回転により搬送され始めると、シートを介した力の伝達により第一ローラに作用する反力は変化する。本発明の画像形成システムでは、このような反力の変化を観測して、上記反力変化時点からの第二ローラの回転量を決定する。これにより、シートを、第二ローラのニップ位置よりも下流の目標位置に高精度に配置する。
【００１５】
従来技術のように、センサによりシート先端が検知されてからの位置カウント値に基づいてシート先端が第二ローラのニップ位置に到達したことを推定する手法では、用紙滑り等の影響を受けて、高精度にシートを目標位置に配置することができない場合がある。即ち、シートがセンサによって検知されてから第二ローラのニップ位置に到達するまでの過程で、第一ローラの回転量とシートの変位量と間に誤差が生じ、シートを高精度に目標位置に配置することができない場合がある。
【００１６】
これに対し、本発明によれば、シートの搬送状態を表すパラメータとして反力の推定値を用いるので、ローラの回転量とシートの変位量との間に誤差が生じる環境下でも、シートを、目標位置に精度良く配置することができる。従って、本発明によれば、高性能なシート搬送装置を製造することができる。
【００１７】
ところで、上記第二処理によって、第一処理による第一ローラの周速度よりも高い周速度で第二ローラを回転させる環境では、シートが第二ローラからの力の作用を受けて搬送され始めると、第一ローラ側のシートは、第二ローラによって引っ張られる。従って、この環境において、モータ制御ユニットは、反力推定オブザーバによる推定値が所定の閾値以下に変化する事象が発生したことを条件に、上記反力変化時点からの第二ローラの回転量を決定する構成にされ得る。
【００１８】
また、コントローラは、上記反力推定オブザーバとしての第一反力推定オブザーバに加え、第二モータに対する制御入力、及び、この制御入力に対する制御出力に基づき、第二モータに作用する反力の推定値を算出する第二反力推定オブザーバを備えた構成にされ得る。以下で表現する第一推定値は、第一反力推定オブザーバによる反力の推定値のことを意味し、第二推定値は、第二反力推定オブザーバによる反力の推定値のことを意味する。
【００１９】
第一及び第二反力推定オブザーバを備える場合、モータ制御ユニットは、シートがニップ位置に到達したことを示す変化としての先行変化が第二推定値に生じた後、上記所定変化が第一推定値に発生したことを条件に第二ローラの回転量を決定する構成にされ得る。
【００２０】
この他、モータ制御ユニットは、上記先行変化が第二推定値に生じた時点から反力変化時点までの第二ローラの回転量を特定する構成にされ得る。そして、モータ制御ユニットは、第二ローラのニップ位置から目標位置までのシートの搬送に必要な第二ローラの回転量から上記特定した回転量を減算した値を、上記反力変化時点から第二ローラが停止するまでの第二ローラの回転量に決定する構成にされ得る。
【００２１】
第一ローラに作用する反力の推定値に上記所定変化が生じる反力変化時点までには、第二ローラのニップ位置に到達したシートの先端がニップ位置より下流に移動してしまうことが考えられる。このような環境において、モータ制御ユニットは、反力変化時点までにシート先端がニップ位置より下流に移動する量が一定であると仮定して、反力変化時点から第二ローラが停止するまでの第二ローラの回転量を決定する構成にされ得る。しかしながら、このような仮定によって回転量を決定する手法は、シートを目標位置に配置する際の位置精度に好ましくない影響を与える可能性がある。
【００２２】
一方、第二ローラに作用する反力の推定値に生じる先行変化は、反力変化時点より前のシートがニップ位置に到達した直後に生じる。このため、先行変化が生じた時点をシートがニップ位置に到達した時点であるとみなしても、現実とのギャップが小さい。このため、上述した手法で、第二ローラの回転量を決定すれば、第二ローラのニップ位置より下流の目標位置に一層高精度にシートを配置することができる。
【００２３】
付言すると、第二処理によって、第一処理による第一ローラの周速度よりも高い周速度で第二ローラが回転される環境において、モータ制御ユニットは、上記先行変化としての、第二推定値が基準値を超える事象が発生し、その後に第一推定値が所定の閾値以下に変化する事象が発生したことを条件に、第二ローラの回転量を決定する構成にされ得る。
【００２４】
更に言えば、モータ制御ユニットは、先行変化が第二推定値に生じた時点から所定時間内に、第一推定値に所定変化が発生しなかった場合には、シートの搬送異常が発生したとみなして、搬送異常に対応した処理を実行する構成にされ得る。
【００２５】
例えば、モータ制御ユニットは、上記搬送異常に対応した処理として、搬送異常を報知デバイスからユーザに向けて報知する処理、及び、第二処理を終了して第二モータを停止させる処理の少なくとも一方を実行する構成にされ得る。
【００２６】
また、上述したシート搬送装置と、第二ローラよりも下流においてシートに画像を形成する画像形成装置とを備える画像形成システムによれば、シートを目標位置に高精度に配置してシートに画像を形成することができ、シート内の目標とする領域に精度よく高品質な画像を形成することができる。従って、本発明によれば、高性能な画像形成システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】画像形成システムにおける用紙搬送路周辺の概略断面構成を表す図である。
【図２】画像形成システムの概略構成を表すブロック図である。
【図３】ＡＳＦ制御部及びＰＦ制御部の制御系を概念的に表すブロック図である。
【図４】給紙、頭出し及び印字等の処理の流れと、各ローラの状態変化とを説明した図である。
【図５】反力推定値の時間変化及び搬送ローラの位置軌跡の一例を表すグラフである。
【図６】メインコントローラが実行する初期搬送制御処理を表すフローチャートである。
【図７】ＡＳＦ制御部が実行する給紙処理を表すフローチャートである。
【図８】ＰＦ制御部が実行する頭出し処理を表すフローチャートである。
【図９】ＰＦ制御部が実行する目標変更処理を表すフローチャートである。
【図１０】ＰＦ制御部が実行する異常判定処理を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に本発明の実施例について、図面と共に説明する。
図１に示す本実施例の画像形成システム１は、インクジェットプリンタとして構成される。この画像形成システム１は、給紙トレイ１１に支持された用紙Ｑを１枚ずつ分離して用紙搬送路の下流に搬送し、用紙Ｑをインクジェットヘッド５１の下方領域に頭出しする。その後、インクジェットヘッド５１にインク液滴を吐出させて、インクジェットヘッド５１の下方に位置する用紙Ｑの領域に画像を形成する。その後、用紙Ｑを所定量下流に搬送する動作（以下では、用紙Ｑを所定量下流に搬送することを「送出」とも称する）と、インクジェットヘッド５１にインク液滴を吐出させる動作（以下では、インク液滴を吐出させることを「印字」とも称する）とを繰り返すことにより、用紙Ｑに画像を形成する。
【００２９】
この画像形成システム１が備える給紙機構１０は、給紙トレイ１１と、アーム１３と、給紙ローラ１５と備える。給紙機構１０は、給紙ローラ１５の回転により給紙トレイ１１に支持された複数の用紙Ｑを１枚ずつ分離して下流に搬送する。アーム１３は、給紙ローラ１５を回転可能な状態で支持し、自重又はバネによる付勢力により給紙ローラ１５を給紙トレイ１１における最上層の用紙Ｑに押し当てる。
【００３０】
給紙ローラ１５は、図２に示すように、直流モータであるＡＳＦモータ２１によって駆動される。給紙ローラ１５の回転軸又はＡＳＦモータ２１の回転軸には、ロータリエンコーダ２５が配置される。このロータリエンコーダ２５は、給紙ローラ１５の回転に応じたパルス信号を出力する。この出力信号は、給紙ローラ１５の位置Ｘ１及び速度Ｖ１を検出するために用いられる。給紙ローラ１５の回転により、給紙トレイ１１から下流に搬送される用紙Ｑは、用紙搬送路を構成するＵターンパス１７により移動を規制されて、搬送ローラ３１側に搬送される。
【００３１】
画像形成システム１が備える用紙搬送機構３０は、搬送ローラ３１と、ピンチローラ３２と、排紙ローラ３４と、拍車ローラ３５とを備える。ピンチローラ３２は、搬送ローラ３１に対向配置され、拍車ローラ３５は、排紙ローラ３４に対向配置される。排紙ローラ３４は、搬送ローラ３１よりも用紙搬送路下流に設けられる。搬送ローラ３１と排紙ローラ３４との間には、プラテン３７が配置される。
【００３２】
搬送ローラ３１は、図２に示すように、直流モータであるＰＦモータ４１により駆動される。搬送ローラ３１の回転軸又はＰＦモータ４１の回転軸には、ロータリエンコーダ４５が配置される。このロータリエンコーダ４５は、搬送ローラ３１の回転に応じたパルス信号を出力する。この出力信号は、搬送ローラ３１の位置Ｘ２及び速度Ｖ２を検出するために用いられる。
【００３３】
また、排紙ローラ３４は、図２に示すベルト機構３９を介して搬送ローラ３１と連結される。ベルト機構３９は、例えば、搬送ローラ３１及び排紙ローラ３４の回転軸に設けられた一対のプーリと、一対のプーリに巻回された無端ベルトとを備える。この搬送ローラ３１及び排紙ローラ３４は、ＰＦモータ４１からの動力を受けて互いに連動するように回転する。
【００３４】
付言すると、用紙搬送機構３０は、給紙機構１０から供給された用紙Ｑを、搬送ローラ３１とピンチローラ３２との間で挟持して、搬送ローラ３１の回転により下流に搬送する。搬送ローラ３１によって用紙Ｑが挟持（ニップ）されるニップ位置Ｐｎは、搬送ローラ３１とピンチローラ３２との間の地点に対応する。
【００３５】
更に、用紙搬送機構３０は、ニップ位置Ｐｎを通過しプラテン３７に下方から支持されて排紙ローラ３４に到達した用紙Ｑを、排紙ローラ３４と拍車ローラ３５との間で挟持し、これを排紙ローラ３４の回転により下流に搬送する。排紙ローラ３４より下流に搬送された用紙Ｑは、排紙トレイに排出される。
【００３６】
インクジェットヘッド５１は、キャリッジ６０に搭載されており、図２に示すヘッド駆動回路５５により駆動されて、インク液滴を下方に吐出する。図２に示すＣＲ搬送機構７０は、直流モータであるＣＲモータ８１からの動力を受けて、キャリッジ６０を、用紙搬送方向とは直交する主走査方向（図１紙面法線方向）に搬送する機構である。キャリッジ６０の移動に伴って、インクジェットヘッド５１は、主走査方向に往復動する。インクジェットヘッド５１は、この主走査方向への移動に際して、インク液滴を下方に吐出し、これによって、用紙Ｑに主走査方向の画像を形成する。
【００３７】
キャリッジ６０の搬送経路には、リニアエンコーダ８５が配置されている。リニアエンコーダ８５は、キャリッジ６０の主走査方向への変位に応じたパルス信号を出力する。この出力信号は、キャリッジ６０の主走査方向における位置及び速度を検出するために用いられる。
【００３８】
続いて、図２を用いて画像形成システム１の電気的構成及び処理動作を詳細説明する。本実施例の画像形成システム１は、上述した構成に加えて更に、ＡＳＦ駆動回路２３と、信号処理回路２７と、ＰＦ駆動回路４３と、信号処理回路４７と、ＣＲ駆動回路８３と、信号処理回路８７と、印字制御装置９０と、モータ制御装置１００と、メインコントローラ１１０と、通信インタフェース１２０と、表示装置１３０とを備える。
【００３９】
ＡＳＦ駆動回路２３には、モータ制御装置１００からＡＳＦモータ２１に対する操作量Ｕ１が入力される。ＡＳＦ駆動回路２３は、入力された操作量Ｕ１に応じた駆動電流をＡＳＦモータ２１に印加することで、ＡＳＦモータ２１をＰＷＭ制御する。信号処理回路２７は、ロータリエンコーダ２５からの出力信号に基づき、給紙ローラ１５の位置Ｘ１及び速度Ｖ１を検出する。ここで検出される位置Ｘ１は、リセットされた時点からの給紙ローラ１５の回転量を表し、速度Ｖ１は、給紙ローラ１５の回転速度を表す。
【００４０】
ＰＦ駆動回路４３には、モータ制御装置１００からＰＦモータ４１に対する操作量Ｕ２が入力される。ＰＦ駆動回路４３は、入力された操作量Ｕ１に応じた駆動電流をＰＦモータ４１に印加することで、ＰＦモータ４１をＰＷＭ制御する。信号処理回路４７は、ロータリエンコーダ４５からの出力信号に基づき、搬送ローラ３１の位置Ｘ２及び速度Ｖ２を検出する。ここで検出される位置Ｘ２は、リセットされた時点からの搬送ローラ３１の回転量を表し、速度Ｖ２は、搬送ローラ３１の回転速度を表す。
【００４１】
ＣＲ駆動回路８３には、モータ制御装置１００からＣＲモータ８１に対する操作量が入力される。ＣＲ駆動回路８３は、入力された操作量に基づきＣＲモータ８１をＰＷＭ制御し、信号処理回路８７は、リニアエンコーダ８５からの出力信号に基づき、キャリッジの位置及び速度を検出する。
【００４２】
一方、印字制御装置９０は、メインコントローラ１１０から指定された印刷対象データに基づく画像が用紙Ｑに形成されるように、インクジェットヘッド５１によるインク液滴の吐出動作を制御する。ヘッド駆動回路５５は、印字制御装置９０からの制御信号に基づき、インクジェットヘッド５１にインク液滴を吐出させる。
【００４３】
この他、モータ制御装置１００は、メインコントローラ１１０からの命令に従って、ＡＳＦモータ２１、ＰＦモータ４１及びＣＲモータ８１を夫々個別に制御する構成にされる。具体的に、モータ制御装置１００は、ＡＳＦ制御部１０１、ＰＦ制御部１０３及びＣＲ制御部１０５を備える。
【００４４】
ＡＳＦ制御部１０１は、フィードバック制御によってＡＳＦモータ２１に対する操作量Ｕ１を演算し、これをＡＳＦ駆動回路２３に入力することにより、給紙ローラ１５の回転位置Ｘ１を制御する。一方、ＰＦ制御部１０３は、フィードバック制御によってＰＦモータ４１に対する操作量Ｕ２を演算し、これをＰＦ駆動回路４３に入力することにより、搬送ローラ３１の回転位置Ｘ２を制御する。この他、ＣＲ制御部１０５は、フィードバック制御によってＣＲモータ８１に対する操作量を演算し、この操作量をＣＲ駆動回路８３に入力することにより、キャリッジ６０の移動を制御する。
【００４５】
また、メインコントローラ１１０は、画像形成システム１を統括制御するものであり、ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１３及びＲＡＭ１１５を備える。ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１３に格納された各種プログラムに従う処理を実行する。ＲＡＭ１１５は、このＣＰＵ１１１による処理実行時に作業用メモリとして使用される。
【００４６】
メインコントローラ１１０のＣＰＵ１１１は、通信インタフェース１２０を介して外部装置から印刷対象データを受信すると、この印刷対象データに基づく画像が用紙Ｑに形成されるように、印字制御装置９０及びモータ制御装置１００に対して命令を入力する。通信インタフェース１２０は、例えば、ＵＳＢインタフェースやＬＡＮインタフェースを備え、パーソナルコンピュータ等の外部装置と通信可能な構成にされる。この他、表示装置１３０は、例えば液晶ディスプレイで構成され、メインコントローラ１１０に制御されて、異常発生などの各種情報をユーザに向けて表示する。
【００４７】
続いて、ＡＳＦ制御部１０１及びＰＦ制御部１０３が有する制御系２００の構成を、図３を用いて説明する。ＡＳＦ制御部１０１及びＰＦ制御部１０３の夫々に構築される制御系２００は、基本構成を同一とするものであるので、以下では、これらの制御系２００を一般化して説明する。
【００４８】
但し、制御系２００がＡＳＦ制御部１０１に構築されるものである場合、図３を用いて説明する位置Ｘ及び速度Ｖは、信号処理回路２７にて検出される給紙ローラ１５の位置Ｘ１及び速度Ｖ１に対応し、目標位置Ｘｒは位置Ｘ１の目標値Ｘｒ１に対応する。また、操作量Ｕは操作量Ｕ１に対応し、反力推定値Ｒは、ＡＳＦモータ２１に作用する反力の推定値Ｒ１に対応する。この他、図３に示す制御対象は、ＡＳＦ駆動回路２３への操作量Ｕ１の入力から信号処理回路２７による制御出力（位置Ｘ１及び速度Ｖ１）の検出までの伝達系に対応する。
【００４９】
一方、制御系２００がＰＦ制御部１０３に構築されるものである場合、図３を用いて説明する位置Ｘ及び速度Ｖは、信号処理回路４７にて検出される搬送ローラ３１の位置Ｘ２及び速度Ｖ２に対応し、目標位置Ｘｒは位置Ｘ２の目標値Ｘｒ２に対応する。また、操作量Ｕは操作量Ｕ２に対応し、反力推定値Ｒは、ＰＦモータ４１に作用する反力の推定値Ｒ２に対応する。この他、図３に示す制御対象は、ＰＦ駆動回路４３への操作量Ｕ２の入力から信号処理回路４７による制御出力（位置Ｘ２及び速度Ｖ２）の検出までの伝達系に対応する。
【００５０】
この制御系２００は、図３に示すように、偏差算出器２１０と、ＦＢ制御器２２０と、外乱オブザーバ２３０と、反力推定器２４０とを備える。
偏差算出器２１０は、検出された位置Ｘと目標位置Ｘｒとの偏差Ｅ＝Ｘｒ−Ｘを算出する。ＦＢ制御器２２０は、ＰＩＤ制御器により構成され、この偏差Ｅに基づき、位置Ｘが目標位置Ｘｒに追従するような操作量Ｕを算出する。ＦＢ制御器２２０により算出された操作量Ｕは、制御対象に入力される一方、外乱オブザーバ２３０に入力される。
【００５１】
外乱オブザーバ２３０は、制御対象に作用する外乱を推定するものであり、逆モデル演算部２３１と、減算器２３３と、ローパスフィルタ２３５とを備える。
逆モデル演算部２３１は、信号処理回路２７，４７で検出された速度Ｖを、制御対象の伝達モデルに対応する逆モデルの伝達関数Ｈ-1を用いて、対応する操作量Ｕ*に変換する。伝達関数Ｈ-１は、例えば、入出力特性モデルＨを、剛体モデルにより表現して定めることができる。具体的に、伝達関数Ｈ-1としては、定数Ｋ及びラプラス演算子ｓを用いて、入出力特性モデルをＨ＝Ｋ／ｓで表現したときの逆数Ｈ-１＝（１／Ｋ）・ｓを定めることができる。
【００５２】
減算器２３３は、ＦＢ制御器２２０からの操作量Ｕと、この逆モデル演算部２３１にて算出された操作量Ｕ*との偏差（Ｕ−Ｕ*）を算出する。ローパスフィルタ２３５は、この偏差（Ｕ−Ｕ*）から高周波成分を除去する。外乱オブザーバ２３０は、このローパスフィルタ２３５による高周波成分除去後の偏差（Ｕ−Ｕ*）を、外乱推定値τとして出力する。偏差（Ｕ−Ｕ*）は、操作量Ｕが電流指令値である関係上、単位をアンペアとするものであるが、直流モータが駆動源である場合、アンペアとトルク（反力）との間には比例関係が成立する。このため、偏差（Ｕ−Ｕ*）は、外乱として制御対象に作用する力を間接的に表す。
【００５３】
反力推定器２４０は、この外乱推定値τに基づき、反力推定値Ｒを算出する。外乱推定値τには、ローラの回転に伴う粘性摩擦成分及び動摩擦成分が含まれる。反力推定器２４０は、外乱推定値τから粘性摩擦成分及び動摩擦成分を除去することによって、反力推定値Ｒを算出する。
【００５４】
例えば、反力推定器２４０は、摩擦力推定部２４１にて外乱推定値τに含まれる摩擦成分を推定し、減算器２４３にて、外乱推定値τから摩擦成分の推定値を減算することにより、上記反力推定値Ｒを算出する構成にされる。摩擦力推定部２４１は、ローラの速度Ｖに所定係数γを乗算して、粘性摩擦成分の推定値（γ・Ｖ）を算出することができる。そして、これに動摩擦成分の推定値μＮを加えて、上記摩擦成分の推定値（γ・Ｖ＋μＮ）を算出することができる。
【００５５】
尚、ローパスフィルタ２３５のカットオフ周波数ωｃが大きい値に設定されるほど、実際の反力が反力推定値Ｒに反映されるまでのタイムラグは小さくなる。但し、カットオフ周波数ωｃを大きく設定し過ぎると、反力推定値Ｒが変動し易くなり、後述するニップ動作の完了を誤検知する可能性が高くなる。従って、設計者は、この点を考慮して、適切なカットオフ周波数ωｃを定めることができる。
【００５６】
続いて、画像形成システム１における用紙Ｑの搬送動作と用紙Ｑへの画像形成動作（印字動作）との関係について、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を用いて説明する。
図４（Ａ）は、一枚目の用紙Ｑに対する給紙処理Ｓ１、頭出し処理Ｓ２、印字処理Ｓ３及び送出処理Ｓ４、並びに、二枚目の用紙Ｑに対する給紙処理Ｓ５、頭出し処理Ｓ６、及び印字処理Ｓ７の実行タイミングを示した図である。また、図４（Ｂ）は、用紙Ｑ、給紙ローラ１５及び搬送ローラ３１の状態変化を左から順に示した図である。
【００５７】
本実施例の画像形成システム１では、印刷対象データを受信すると、メインコントローラ１１０からの命令に従って、ＡＳＦ制御部１０１が給紙処理Ｓ１を開始する。ＡＳＦ制御部１０１は、給紙処理Ｓ１として、一枚の用紙Ｑが給紙トレイ１１から搬送ローラ３１のニップ位置Ｐｎに搬送されるように、給紙ローラ１５の回転を制御する処理を実行する。給紙処理Ｓ１の開始時には、図４（Ｂ）左領域に示すように、給紙ローラ１５及び搬送ローラ３１の内、給紙ローラ１５のみが回転する。
【００５８】
その後、用紙Ｑが搬送ローラ３１のニップ位置Ｐｎに到達する前に、メインコントローラ１１０からの命令に従って、ＰＦ制御部１０３が頭出し処理Ｓ２を開始する。ＰＦ制御部１０３は、頭出し処理Ｓ２として、用紙Ｑが目標とする頭出し位置で停止するように、搬送ローラ３１の回転を制御する処理を実行する。ＰＦ制御部１０３が頭出し処理Ｓ２を開始することで、搬送ローラ３１は、図４（Ｂ）中央領域に示すように、用紙Ｑが搬送ローラ３１のニップ位置Ｐｎに到達する前に回転する。
【００５９】
尚、この環境では、頭出し処理Ｓ２の開始時において、搬送ローラ３１が用紙Ｑを挟持していないために、ＰＦモータ４１に作用する反力は小さい。一方、搬送ローラ３１がニップ位置Ｐｎに到達した直後の時点Ｔ１では、搬送ローラ３１が用紙Ｑからの力の作用を受けるために、反力が大きく上昇する。これによって、ＰＦ制御部１０３にて算出される反力推定値Ｒ２が大きく上昇する。図５上段は、ＰＦ制御部１０３にて算出される反力推定値Ｒ２の時間変化を示したグラフである。
【００６０】
また、頭出し処理Ｓ２の過程では、搬送ローラ３１がニップ位置Ｐｎに到達して、用紙Ｑが搬送ローラ３１からの力の作用を受けて搬送され始めると、用紙Ｑの後端側は、図４（Ｂ）右側領域において破線矢印で示すように、搬送ローラ３１によって引っ張られる。この現象により、給紙ローラ１５及びＡＳＦモータ２１に作用する反力が減少し、ＡＳＦ制御部１０１にて算出される反力推定値Ｒ１が減少する。図５中央段は、ＡＳＦ制御部１０１にて算出される反力推定値Ｒ１の時間変化を示したグラフである。
【００６１】
ＰＦ制御部１０３は、この反力推定値Ｒ１が閾値ＴＨ１以下に変化した時点Ｔ２で、搬送ローラ３１を停止させるまでの目標位置Ｘｒの軌跡（プロファイル）を修正する。ＰＦ制御部１０３は、この修正したプロファイルに従って搬送ローラ３１の回転を制御することで、用紙Ｑを、ニップ位置Ｐｎから所定の頭出し量Ｄ下流の地点（頭出し位置）で停止させる。図５下段は、搬送ローラ３１の位置Ｘ２の軌跡（間接的には用紙位置の軌跡）を表す図である。
【００６２】
このようにして、ＰＦ制御部１０３による頭出し処理Ｓ２が終了すると、印字制御装置９０は、メインコントローラ１１０からの命令に従って、印字処理Ｓ３を開始し、インクジェットヘッド５１にインク液滴を吐出させる。この際には、ＣＲ制御部１０５が、メインコントローラ１１０からの命令に従ってキャリッジ６０の搬送制御を行う。
【００６３】
そして、印字処理Ｓ３が終了すると、メインコントローラ１１０からの命令に従い、ＰＦ制御部１０３が、送出処理Ｓ４として、用紙Ｑを所定量下流に送り出すように搬送ローラ３１の回転を制御する処理を実行する。そして、用紙Ｑの送出処理Ｓ４が終了すると、印字制御装置９０が印字処理Ｓ３を開始する。
【００６４】
画像形成システム１では、このような印字処理Ｓ３及び送出処理Ｓ４が交互に実行され、用紙Ｑに、印刷対象データに基づく画像が形成される。そして、印刷対象データが複数頁分のデータである場合には、用紙Ｑの最終行に画像を形成する印字処理Ｓ３の実行中に、メインコントローラ１１０からの命令に従って、ＡＳＦ制御部１０１が、給紙処理Ｓ５を開始する。ＡＳＦ制御部１０１は給紙処理Ｓ５において、二枚目の用紙Ｑが、給紙トレイ１１から搬送ローラ３１のニップ位置Ｐｎに供給されるように、給紙ローラ１５の回転を制御する。
【００６５】
この給紙処理Ｓ５の内容は、一枚目の用紙Ｑに対する給紙処理Ｓ１と基本的に同じである。給紙処理Ｓ５の開始時には、印字処理Ｓ３が行われているので、搬送ローラ３１は停止状態にあり、図４（Ｂ）左領域とほぼ同様に、給紙ローラ１５及び搬送ローラ３１の内、給紙ローラ１５のみが回転する。
【００６６】
その後、用紙Ｑが搬送ローラ３１のニップ位置Ｐｎに到達する前の時点であって、印字処理Ｓ３が終了したタイミングで、メインコントローラ１１０からの命令に従って、ＰＦ制御部１０３が頭出し処理Ｓ６を開始する。この頭出し処理Ｓ６は、基本的に、一枚目の用紙Ｑに対する頭出し処理Ｓ２と同様に行われるが、ニップ位置Ｐｎに供給されたニ枚目の用紙Ｑの頭出しによっては、同時に図４（Ｂ）右領域に示すように先行する用紙Ｑの排紙トレイへの排出動作が実現される。
【００６７】
頭出し処理Ｓ６が終了すると、二枚目の用紙Ｑに対する印字処理Ｓ７及びこの用紙Ｑに対する送出処理が、一枚目の用紙Ｑに対する印字処理Ｓ３及び送出処理Ｓ４と同様に交互に実行され、二枚目の用紙Ｑに、印刷対象データに基づく画像が形成される。
【００６８】
印刷対象データが、三ページ分以上のデータを有する場合には、ニ枚目の給紙処理Ｓ５と同様に、先行する用紙Ｑの最終行に画像を形成する印字処理の実行中に、メインコントローラ１１０からの命令に従って、ＡＳＦ制御部１０１が、後続の用紙Ｑに対する給紙処理を開始する。その後の処理は、ニ枚目の用紙Ｑに対する処理と同様である。そして、最終頁の印字処理が終了すると、メインコントローラ１１０からの命令に従って、ＰＦ制御部１０３が排紙処理を実行する。
【００６９】
続いて、メインコントローラ１１０が実行する初期搬送制御処理の内容を、図６を用いて説明する。メインコントローラ１１０は、印刷対象データを受信するか、連続印字モード中に先行用紙Ｑの最終行の印字処理が開始されると、図６に示す初期搬送制御処理を開始する。
【００７０】
初期搬送制御処理を開始すると、メインコントローラ１１０は、給紙処理の開始条件が満足された後、ＡＳＦ制御部１０１に動作パラメータ（詳細後述）を設定し、ＡＳＦ制御部１０１に給紙処理を開始するように命令する（Ｓ１１０）。開始条件は、先行する用紙Ｑに、今回新たに搬送する用紙Ｑが追いつかないタイミングでＡＳＦ制御部１０１に給紙処理を開始させることができる条件に定められる。印刷対象データの受信後、一枚目の用紙Ｑを給紙する場合には、先行する用紙Ｑが存在しないため、ＡＳＦ制御部１０１に給紙処理を直ちに開始するように命令することができる。
【００７１】
Ｓ１１０での処理を抑えると、メインコントローラ１１０は、先行用紙Ｑにおける最終行の印字処理が終了するまで待機する（Ｓ１２０）。そして、印字処理が終了すると（Ｓ１２０でＹｅｓ）、ＰＦ制御部１０３に動作パラメータ（詳細後述）を設定し、ＰＦ制御部１０３に頭出し処理を開始するように命令する（Ｓ１３０）。先行用紙Ｑがない場合には、Ｓ１２０において待機することなく、Ｓ１３０の処理を実行することができる。
【００７２】
Ｓ１３０での処理を終えると、メインコントローラ１１０は、ＡＳＦ制御部１０１から給紙処理の終了が通知され、且つ、ＰＦ制御部１０３から頭出し処理の終了が通知されるか、又は、用紙Ｑの搬送異常が通知されるまで待機する（Ｓ１４０，Ｓ１５０）。そして、給紙処理及び頭出し処理の終了が通知されると（Ｓ１４０でＹｅｓ）、初期搬送制御処理を終了する。メインコントローラ１１０は、このようにして初期搬送制御処理を終了すると、ＣＲ制御部１０５にキャリッジ６０の搬送処理を開始するように命令する一方、印字制御装置９０に印字処理を開始するように命令する。
【００７３】
一方、メインコントローラ１１０は、ＰＦ制御部１０３から用紙Ｑの搬送異常が通知されると（Ｓ１５０でＹｅｓ）、用紙Ｑの搬送異常を、表示装置１３０を介して、ユーザに報知し（Ｓ１６０）、その後、初期搬送制御処理を終了する。
【００７４】
また、ＡＳＦ制御部１０１は、メインコントローラ１１０からの上記命令（Ｓ１１０）を受けると、メインコントローラ１１０から設定された動作パラメータに従って、図７に示す給紙処理を開始する。この給紙処理では、制御サイクルの到来毎に、ＡＳＦ駆動回路２３に入力する操作量Ｕ１を更新する。
【００７５】
給紙処理を開始すると、ＡＳＦ制御部１０１は、前サイクルのＳ２４０で算出された操作量Ｕ１に対応した駆動電流がＡＳＦモータ２１に入力されるように、この操作量Ｕ１をＡＳＦ駆動回路２３に入力する（Ｓ２１０）。但し、給紙処理を開始した直後のＳ２１０では、操作量Ｕ１＝０をＡＳＦ駆動回路２３に入力する。
【００７６】
更に、ＡＳＦ制御部１０１は、信号処理回路２７によって検出された給紙ローラ１５の位置Ｘ１及び速度Ｖ１の最新情報を取得する（Ｓ２２０）。以下において、位置Ｘ１は、給紙処理の開始時点でリセットされ、この開始時点での給紙ローラ１５の位置を原点とする座標系で表されるものとする。
【００７７】
Ｓ２２０での処理を終えると、ＡＳＦ制御部１０１は、ＡＳＦモータ２１に作用する反力の推定値Ｒ１を算出する（Ｓ２３０）。反力推定値Ｒ１の算出は、上述した手法でＡＳＦ制御部１０１が備える外乱オブザーバ２３０及び反力推定器２４０によって実現される。
【００７８】
その後、ＡＳＦ制御部１０１は、Ｓ２２０で取得した位置Ｘ１と目標位置Ｘｒ１とに基づき、次の制御サイクルでＡＳＦ駆動回路２３に入力する操作量Ｕ１を算出する（Ｓ２４０）。メインコントローラ１１０からは、上記動作パラメータとして、給紙ローラ１５の目標位置軌跡（関数）を定義するパラメータが設定される。
【００７９】
この目標位置軌跡は、給紙ローラ１５が加速回転する加速区間、加速区間後において給紙ローラ１５が定速回転する定速区間、及び、定速区間後において給紙ローラ１５が減速回転及び停止する減速区間を含んだ軌跡として定義される。即ち、メインコントローラ１１０からは、これらの各区間の位置軌跡を定義するパラメータが設定される。上記目標位置軌跡を定義するパラメータには、目標位置軌跡の終端位置としての目標停止位置Ｘｓ１を指定するパラメータが含まれる。目標停止位置Ｘｓ１は、給紙トレイ１１から搬送される用紙Ｑがニップ位置Ｐｎに到達する位置よりも十分大きい値に設定される。
【００８０】
Ｓ２４０において、ＡＳＦ制御部１０１は、この目標位置軌跡に従う現時刻の目標位置Ｘｒ１とＳ２２０で取得した位置Ｘ１との偏差Ｅ１＝Ｘｒ１−Ｘ１を算出する。そして、この偏差Ｅ１に基づき、位置Ｘ１が目標位置Ｘｒに追従するような操作量Ｕ１を算出する（Ｓ２４０）。操作量Ｕ１の算出は、ＡＳＦ制御部１０１が備える偏差算出器２１０及びＦＢ制御器２２０によって実現される。
【００８１】
更に、ＡＳＦ制御部１０１は、反力推定値Ｒ１と、メインコントローラ１１０から動作パラメータとして設定された閾値ＴＨ１とを比較する（Ｓ２５０）。ここでは、反力推定値Ｒ１の前回算出値が閾値ＴＨ１を上回っており、且つ、今回算出値が閾値ＴＨ１以下である場合に、Ｓ２７０に移行し、それ以外の場合には、Ｓ２６０に移行する。
【００８２】
Ｓ２７０において、ＡＳＦ制御部１０１は、ＰＦ制御部１０３に対して搬送ローラ３１によるニップ動作の完了を通知する。ニップ動作の完了を通知する時点は、図５に示す時点Ｔ２に対応する。その後、ＡＳＦ制御部１０１は、Ｓ２８０に移行して、ＡＳＦ駆動回路２３に操作量Ｕ１＝０を入力する一方、給紙処理の終了をメインコントローラ１１０に通知した後、当該給紙処理を終了する。
【００８３】
一方、Ｓ２６０において、ＡＳＦ制御部１０１は、位置Ｘ１と目標停止位置Ｘｓ１とを比較する。ＡＳＦ制御部１０１は、Ｓ２２０で取得した位置Ｘ１が目標停止位置Ｘｓ１以上である場合、Ｓ２８０に移行する。Ｓ２６０の比較で位置Ｘ１が目標停止位置Ｘｓ１よりも下回る場合、ＡＳＦ制御部１０１は、次の制御サイクルが到来するまで待機する。そしてＡＳＦ制御部１０１は、当該制御サイクルが到来したタイミングで、Ｓ２１０に移行して、一つ前の制御サイクルのＳ２４０で算出した操作量Ｕ１をＡＳＦ駆動回路２３に入力する。
【００８４】
このようにして、ＡＳＦ制御部１０１は、制御サイクルの到来毎に、操作量Ｕ１の出力（Ｓ２１０）、位置Ｘ１及び速度Ｖ１の取得（Ｓ２２０）、反力推定値Ｒ１の算出（Ｓ２３０）、及び、次の制御サイクルで出力する操作量Ｕ１の算出（Ｓ２４０）等を行う。そして、反力推定値Ｒ１が閾値ＴＨ１以下となった時点で、ＰＦ制御部１０３にニップ動作の完了を通知し（Ｓ２７０）、給紙ローラ１５の回転制御を終了する。換言すれば、ＡＳＦモータ２１に対する駆動電流の印加を終了する（Ｓ２８０）。
【００８５】
ＰＦ制御部１０３は、メインコントローラ１１０からの上記命令（Ｓ１３０）を受けると、メインコントローラ１１０から設定された動作パラメータに従って、図８に示す頭出し処理を開始する。この頭出し処理では、制御サイクルの到来毎に、ＰＦ駆動回路４３に入力する操作量Ｕ２を更新する。
【００８６】
頭出し処理を開始すると、ＰＦ制御部１０３は、前サイクルのＳ３５０で算出した操作量Ｕ２に対応した駆動電流がＰＦモータ４１に入力されるように、この操作量Ｕ２をＰＦ駆動回路４３に入力する（Ｓ３１０）。但し、頭出し処理を開始した直後のＳ３１０では、操作量Ｕ２＝０をＰＦ駆動回路４３に入力する。
【００８７】
更に、ＰＦ制御部１０３は、信号処理回路４７によって検出された搬送ローラ３１の位置Ｘ２及び速度Ｖ２の最新情報を取得する（Ｓ３２０）。以下において、位置Ｘ２は、頭出し処理の開始時点でリセットされ、この開始時点での搬送ローラ３１の位置を原点とする座標系で表されるものとする。
【００８８】
Ｓ３２０での処理を終えると、ＰＦ制御部１０３は、ＰＦモータ４１に作用する反力の推定値Ｒ２を算出する（Ｓ３３０）。この反力推定値Ｒ２の算出は、ＰＦ制御部１０３が備える外乱オブザーバ２３０及び反力推定器２４０によって実現される。その後、ＰＦ制御部１０３は、図９に示す目標変更処理を実行する（Ｓ３４０）。
【００８９】
目標変更処理を開始すると、ＰＦ制御部１０３は、Ｓ３３０で算出された反力推定値Ｒ２と、メインコントローラ１１０から動作パラメータとして設定された閾値ＴＨ２とを比較する（Ｓ３４１）。閾値ＴＨ２は、用紙Ｑが搬送ローラ３１のニップ位置Ｐｎに到達したことに起因して搬送ローラ３１及びＰＦモータ４１に作用する反力が大きくなる事象の発生を検知するためのものである。閾値ＴＨ２の適値は例えば実験により求められる。
【００９０】
この閾値ＴＨ２は、先行用紙が存在する二枚目以降の用紙Ｑに対する頭出し処理、及びと、先行用紙の存在しない一枚目の用紙Ｑに対する頭出し処理の夫々に対して、異なる値に設定される。先行用紙の存在しない一枚目の用紙Ｑに対する頭出し処理の実行時には、ＰＦモータ４１に作用する反力は小さい。これは、ＰＦモータ４１が駆動する搬送ローラ３１及び排紙ローラ３４のいずれにも用紙Ｑが挟まれていないためである。従って、先行用紙の存在しない一枚目の用紙Ｑに対する頭出し処理に対する閾値ＴＨ２は、先行用紙が存在する場合に対して、小さい値に設定される。
【００９１】
ＰＦ制御部１０３は、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２以下の場合（Ｓ３４１でＮｏ）、当該目標変更処理を終了する。一方、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２より大きい場合（Ｓ３４１でＹｅｓ）、Ｓ３４２に移行する。Ｓ３４２〜Ｓ３４４の処理は、図５の例において時点Ｔ１以降において繰返し実行される。
【００９２】
Ｓ３４２に移行すると、ＰＦ制御部１０３は、変更フラグが値１にセットされていることを確認する。変更フラグは、頭出し処理の開始時点において値０にリセットされ、Ｓ３４６で値１にセットされるフラグである。そして、変更フラグが値１にセットされている場合（Ｓ３４２でＹｅｓ）、当該目標変更処理を終了する。一方、変更フラグが値０である場合（Ｓ３４２でＮｏ）、Ｓ３４３に移行する。
【００９３】
Ｓ３４３に移行すると、ＰＦ制御部１０３は、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２より大きくなった時点Ｔ１から現時刻までの搬送ローラ３１の回転量ΔＸを、Ｓ３２０で取得した位置Ｘ２に基づいて更新する。
【００９４】
具体的に、ＰＦ制御部１０３は、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２以下から閾値ＴＨ２より大きくなった制御サイクルのＳ３４３において、ΔＸ＝０に設定する。一方、ＰＦ制御部１０３は、時点Ｔ１での位置Ｘ２を記憶し、その後に実行する各回のＳ３４３において、時点Ｔ１での位置Ｘ２とＳ３２０で取得した最新の位置Ｘ２との差を算出することにより、搬送ローラ３１の回転量ΔＸを更新する。
【００９５】
その後、ＰＦ制御部１０３は、ＡＳＦ制御部１０１からニップ動作の完了通知（Ｓ２７０）が入力されていない場合（Ｓ３４４でＮｏ）、当該目標変更処理を終了する。尚、ニップ動作の完了通知は、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２より大きくなる時点Ｔ１よりも後に入力されるのが通常である。従って、Ｓ３４４においてＰＦ制御部１０３は、時点Ｔ１よりも前に入力されたニップ動作の完了通知については無視する（Ｓ３４４でＮｏ）。即ち、ニップ動作の完了通知が時点Ｔ１よりも前に入力されていても、時点Ｔ１よりも後に、ニップ動作の完了通知が入力されていない場合は、目標変更処理を終了する。
【００９６】
一方、ＰＦ制御部１０３は、ニップ動作の完了通知が入力された場合（Ｓ３４４でＹｅｓ）、頭出し処理の開始時にメインコントローラ１１０から指定された目標停止位置Ｘｓ２を変更して、搬送ローラ３１の目標位置軌跡を修正する処理を実行する（Ｓ３４５）。
【００９７】
本実施例によれば、頭出し処理の開始時に、メインコントローラ１１０からは、上記動作パラメータとして、目標停止位置Ｘｓ２を含む搬送ローラ３１の目標位置軌跡を定義するパラメータが設定される。
【００９８】
この目標位置軌跡は、搬送ローラ３１が加速回転する加速区間、加速区間後において搬送ローラ３１が定速回転する定速区間、及び、定速区間後において搬送ローラ３１が減速回転及び停止する減速区間を含んだ軌跡として定義される。即ち、メインコントローラ１１０からは、これらの各区間の位置軌跡を定義するパラメータが設定される。
【００９９】
この頭出し処理において、搬送ローラ３１の定速回転時の周速度は、給紙ローラ１５の定速回転時の周速度よりも大きくなるように制御される。つまり設計者は、上記関係になるように、各ローラ径を考慮して、搬送ローラ３１の定速回転区間における目標速度Ｖｃ１、給紙ローラ１５の定速区間における目標速度Ｖｃ２を決定する。
【０１００】
頭出し処理の開始時に指定される目標停止位置Ｘｓ２は、用紙Ｑが頭出し位置に到達する位置よりも十分大きい値に設定されている。更に言えば、目標位置軌跡は、搬送ローラ３１が定速回転しているときに、用紙Ｑがニップ位置Ｐｎに到達するような位置軌跡に定義されている。
【０１０１】
Ｓ３４５では、このような目標位置軌跡を、目標停止位置Ｘｓ２を変更することによって、用紙Ｑが目標とする頭出し位置に配置されるような目標位置軌跡に修正する。変更後の目標停止位置Ｘｓ２は、ニップ位置Ｐｎから目標とする頭出し位置まで用紙Ｑを移動させるのに必要な搬送ローラ３１の回転量Ｄから、Ｓ３４３で算出された最新の回転量ΔＸを減算して求められる。即ち、目標停止位置Ｘｓ２は、この減算値（Ｄ−ΔＸ）を、Ｓ３２０で取得した現在の搬送ローラ３１の位置Ｘ２に加算した値Ｘｓ２＝Ｘ２＋（Ｄ−ΔＸ）に変更される。
【０１０２】
この目標停止位置Ｘｓ２の変更によって、目標位置軌跡は、目標とする頭出し位置に対応する目標停止位置Ｘｓ２で搬送ローラ３１が停止するような軌跡に修正される。即ち、Ｓ３４５によれば、現時刻から回転量（Ｄ−ΔＸ）分だけ搬送ローラ３１を回転させて、その時点で搬送ローラ３１を停止させるような目標位置軌跡を設定する。
【０１０３】
この目標位置軌跡の修正は、減速区間の軌跡を実質的に修正せずに、当初目標位置軌跡の定速区間を短縮することによって実現することができる。この場合、減速区間によって搬送ローラ３１が回転する量は一定値Ｃであるため、値（Ｄ−ΔＸ）から一定値Ｃを減算した値（Ｄ−ΔＸ−Ｃ）を、定速区間の速度Ｖｃ２で除算した時間｛（Ｄ−ΔＸ−Ｃ）／Ｖｃ２｝を定速区間の残り時間として、目標位置軌跡を修正することができる。
【０１０４】
尚、ニップ動作の終了通知は、図５における時点Ｔ２でＰＦ制御部１０３に入力される。従って、目標停止位置Ｘｓ２の変更に用いられる回転量ΔＸは、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２より大きくなった時点Ｔ１から反力推定値Ｒ１が閾値ＴＨ１以下に変化した反力変化時点Ｔ２までの期間に、搬送ローラ３１が回転した量に対応する。
【０１０５】
上述した閾値ＴＨ２は、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２より大きくなる事象が、搬送ローラ３１のニップ位置Ｐｎに用紙Ｑの先端が到達することにより生じるように、設計者によって定められる。
【０１０６】
また、反力推定値Ｒ１が閾値ＴＨ１以下に変化する事象は、用紙Ｑが搬送ローラ３１からの力の作用を受けて搬送始めることにより生じる。なぜなら、搬送ローラ３１によって用紙Ｑが搬送され始めると、搬送ローラ３１によって給紙ローラ１５側の用紙部位には引っ張られるような力が作用するためである。このような力の作用により、給紙ローラ１５及びＡＳＦモータ２１に作用する反力は減少する。本実施例によれば、頭出し処理によっては、給紙処理による給紙ローラ１５の周速度よりも高い周速度で搬送ローラ３１が回転するので、反力の減少効果が顕著に現れる。
【０１０７】
本実施例によれば、このような原理に従って、用紙Ｑが搬送ローラ３１からの力の作用を受けて搬送し始めたことを示す反力の変化を検知し、それに先行する変化が生じた時点Ｔ１を用紙Ｑがニップ位置Ｐｎに到達した時点をみなして、搬送ローラ３１の目標停止位置Ｘｓ２を修正する。これによって、高精度に用紙Ｑが目標とする頭出し位置(目標停止位置Ｘｓ２)に配置されるように、搬送ローラ３１の回転を制御する。
【０１０８】
Ｓ３４５における目標停止位置Ｘｓ２の変更が終了すると、ＰＦ制御部１０３は、Ｓ３４６に移行して、変更フラグを１にセットする。その後、目標変更処理を終了する。このＳ３４６での処理によって次の制御サイクル以降において、Ｓ３４３〜Ｓ３４６の処理は実行されなくなる。
【０１０９】
上述の目標変更処理（Ｓ３４０）を終了すると、ＰＦ制御部１０３は、Ｓ３５０に移行し、Ｓ３２０で取得した位置Ｘ２と目標位置Ｘｒ２とに基づき操作量Ｕ２を演算する。即ち、ＰＦ制御部１０３は、メインコントローラ１１０から設定された目標位置軌跡又はＳ３４５で修正された目標位置軌跡に従う現時刻の目標位置Ｘｒ２とＳ３２０で取得した位置Ｘ２との偏差Ｅ２＝Ｘｒ２−Ｘ２を算出する。そして、この偏差Ｅ２に基づき、位置Ｘ２が目標位置Ｘｒ２に追従するような操作量Ｕ２を算出する。操作量Ｕ２の算出は、ＰＦ制御部１０３が備える偏差算出器２１０及びＦＢ制御器２２０によって実現される。
【０１１０】
Ｓ３５０での処理を終えると、ＰＦ制御部１０３は、Ｓ３６０に移行して、図１０に示す異常判定処理を実行する。異常判定処理を開始すると、ＰＦ制御部１０３は、Ｓ３４１での処理と同様に、反力推定値Ｒ２と閾値ＴＨ２とを比較する（Ｓ３６１）。そして、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２以下である場合（Ｓ３６１でＮｏ）、ＰＦ制御部１０３は、当該異常判定処理を終了する。
【０１１１】
一方、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２より大きい場合（Ｓ３６１でＹｅｓ）、ＰＦ制御部１０３は、Ｓ３６２に移行する。Ｓ３６２において、ＰＦ制御部１０３は、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２より大きくなった時点Ｔ１からの経過時間ΔＴを算出する。Ｓ３６２は、図５の例において時点Ｔ１以降で繰返し実行される。
【０１１２】
その後、ＰＦ制御部１０３は、通知フラグが値１にセットされているかを確認する（Ｓ３６３）。通知フラグは、頭出し処理の開始時点において値０にリセットされ、Ｓ３６５で値１にセットされる。ＰＦ制御部１０３は、この通知フラグが値１にセットされている場合（Ｓ３６３でＹｅｓ）、当該異常判定処理を終了する。一方、通知フラグが値０である場合（Ｓ３６３でＮｏ）、ＰＦ制御部１０３は、Ｓ３６４に移行する。そして、ニップ動作の完了通知が入力された場合は（Ｓ３６４でＹｅｓ）、上記通知フラグを値１にセットした後に（Ｓ３６５）、当該異常判定処理を終了する。
【０１１３】
一方、ニップ動作の完了通知が入力されていない場合（Ｓ３６４でＮｏ）、ＰＦ制御部１０３は、時点Ｔ１からの経過時間ΔＴが所定値を超えたかを確認する（Ｓ３６６）。そして、経過時間ΔＴが所定値を超えていない場合には（Ｓ３６６でＮｏ）、当該異常判定処理を終了する。一方、ＰＦ制御部１０３は、経過時間ΔＴが所定値を超えている場合（Ｓ３６６でＹｅｓ）、Ｓ３６８に移行する。
【０１１４】
Ｓ３６８に移行すると、ＰＦ制御部１０３は、ＰＦモータ４１に対する操作量Ｕ２＝０を、ＰＦ駆動回路４３に入力することで、ＰＦモータ４１を停止させる。更に、用紙Ｑの搬送異常が発生したと判定し（Ｓ３６９）、当該異常判定処理を終了する。
【０１１５】
上述の異常判定処理（Ｓ３６０）を終了すると、ＰＦ制御部１０３は、異常判定処理の判定結果に従って後続する処理を切り替える（Ｓ３７０）。即ち、異常判定処理において搬送異常が発生したと判定された場合（Ｓ３７０でＹｅｓ）、ＰＦ制御部１０３は、メインコントローラ１１０に対して、搬送異常の発生を通知し（Ｓ３７５）、当該頭出し処理を終了する。
【０１１６】
一方、異常判定処理において搬送異常が発生したと判定がされていない場合（つまり、Ｓ３６８及びＳ３６９に移行しなかった場合）、ＰＦ制御部１０３は、Ｓ３８０に移行して、位置Ｘ２と目標停止位置Ｘｓ２とを比較する。
【０１１７】
そして、位置Ｘ２が目標停止位置Ｘｓ２に到達した場合（Ｓ３８０でＹｅｓ）、ＰＦ制御部１０３は、頭出し処理の終了をメインコントローラ１１０に通知し（Ｓ３９０）、当該頭出し処理を終了する。
【０１１８】
一方、位置Ｘ２が目標停止位置Ｘｓ２に到達していない場合（Ｓ３８０でＮｏ）、ＰＦ制御部１０３は、次の制御サイクルが到来するまで待機する。そして当該制御サイクルが到来したタイミングで、ＰＦ制御部１０３は、Ｓ３１０に移行して、一つ前の制御サイクルのＳ３５０で算出した操作量Ｕ２をＰＦ駆動回路４３に入力する。
【０１１９】
このようにして、ＰＦ制御部１０３は、搬送異常が生じるか、搬送ローラ３１が目標停止位置Ｘｓ２に到達するまで、制御サイクルの到来毎に、操作量Ｕ２の出力（Ｓ３１０）、位置Ｘ２及び速度Ｖ２の取得（Ｓ３２０）、反力推定値Ｒ２の算出（Ｓ３３０）、及び、次制御サイクルで出力する操作量Ｕ２の算出（Ｓ３５０）等を行う。
【０１２０】
以上、本実施例の画像形成システム１の構成について説明したが、本実施例によれば、用紙Ｑがニップ位置Ｐｎに到達することによって生じる反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２を超える変化、及び、用紙Ｑが搬送ローラ３１からの力の作用を受けて搬送され始めることによって生じる反力推定値Ｒ１が閾値ＴＨ１以下となる変化を検知する。そして、用紙Ｑを目標とする頭出し位置に配置する際には、反力推定値Ｒ１が閾値ＴＨ１以下となった時点Ｔ２で目標位置軌跡及び目標停止位置Ｘｓ２を修正する。
【０１２１】
この際、ＰＦ制御部１０３は、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２を超えた時点Ｔ１から反力推定値Ｒ１が閾値ＴＨ１以下となった時点Ｔ２までの搬送ローラ３１の回転量ΔＸを特定する。そして、時点Ｔ２から搬送ローラ３１を停止させるまでの搬送ローラ３１の回転量を、ニップ位置Ｐｎから目標とする頭出し位置までの用紙Ｑの搬送に必要な搬送ローラ３１の回転量Ｄから上記特定した回転量ΔＸを減算した値（Ｄ−ΔＸ）に修正する。
【０１２２】
従って、本実施例によれば、用紙Ｑをニップ位置Ｐｎよりも下流の目標とする頭出し位置に高精度に配置することができる。
即ち、従来技術では、センサにより用紙先端が検知されたからの位置カウント値に基づいて用紙先端が搬送ローラ３１のニップ位置に到達したことを推定していたが、本実施例によれば、ＡＳＦモータ２１及びＰＦモータ４１に作用する反力の変化に基づいて、シートの搬送状態を推定する。
【０１２３】
従って、給紙ローラ１５の回転量と用紙Ｑの変位量との間に誤差が生じる環境下でも、ニップ位置Ｐｎに用紙Ｑが到達した時点での搬送ローラ３１の位置Ｘ２を特定して、高精度に、目標とする頭出し位置に用紙Ｑを配置することができる。結果、本実施例によれば、用紙Ｑのユーザから指定された領域に高精度に画像を形成することができ、高品質な画像印刷を実現することができる。
【０１２４】
また、本実施例によれば、反力推定値Ｒ１，Ｒ２の両者の変化を検知するために、用紙Ｑが搬送ローラ３１からの力の作用を受けて搬送される現象に起因しない反力の変化に基づいて、頭出し位置が調整されるのを抑えることができ、誤動作を抑えることができる。
【０１２５】
更に、本実施例によれば、反力推定値Ｒ２が上昇しても、反力推定値Ｒ１が閾値ＴＨ１以下に変化しない状態が所定時間続いた場合には、用紙ジャム等が発生している可能性を考慮して、用紙Ｑの搬送異常を検知するようにした。そして、搬送ローラ３１による用紙搬送を停止すると共に、搬送異常を、表示装置１３０を介してユーザに向けて報知するようにした。従って、本実施例によれば、搬送異常にも適切に対応することができる。
【０１２６】
［他の実施形態］
以上に、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例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。例えば、画像形成システム１は、上述した時点Ｔ１から時点Ｔ２までの搬送ローラ３１の回転量ΔＸが一定値であるとみなして、目標停止位置Ｘｓ２を変更する構成にされ得る。この場合、画像形成システム１は、反力推定値Ｒ２が閾値ＴＨ２を超える変化を観測せずに、反力推定値Ｒ１が閾値ＴＨ１以下となった時点Ｔ２で、目標停止位置Ｘｓ２を変更する構成にされ得る。
【０１２７】
また、本実施例の用紙搬送に関する技術は、画像形成システム以外のシステムにも適用することができる。また、この技術は、搬送対象を用紙に限定するものでなく、シート状の対象物を搬送する種々のシステムに適用することができる。また、モータ制御装置１００の機能は、専用のハードウェア回路によって実現されてもよいし、ＲＯＭ等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに実行させることによって実現されてもよい。
【０１２８】
［対応関係］
最後に用語間の対応関係について説明する。ＡＳＦモータ２１及び給紙ローラ１５は、夫々第一モータ及び第一ローラの一例に対応し、ＰＦモータ４１及び搬送ローラ３１は、夫々、第二モータ及び第二ローラの一例に対応する。また、モータ制御装置１００によって実現される機能は、コントローラによって実現される機能の一例に対応し、ＡＳＦ制御部１０１が実行する給紙処理（Ｓ２３０を除く）は、第一処理の一例に対応し、ＰＦ制御部１０３が実行する頭出し処理（Ｓ３３０を除く）は、第二処理の一例に対応する。また、給紙処理のＳ２３０によって実現される機能は、第一反力推定オブザーバによって実現される機能の一例に対応し、頭出し処理のＳ３３０によって実現される機能は、第二反力推定オブザーバによって実現される機能の一例に対応する。
【符号の説明】
【０１２９】
１…画像形成システム、１０…給紙機構、１１…給紙トレイ、１３…アーム、１５…給紙ローラ、１７…Ｕターンパス、２１…ＡＳＦモータ、２３…ＡＳＦ駆動回路、２５…ロータリエンコーダ、２７…信号処理回路、３０…用紙搬送機構、３１…搬送ローラ、３２…ピンチローラ、３４…排紙ローラ、３５…拍車ローラ、３７…プラテン、３９…ベルト機構、４１…ＰＦモータ、４３…ＰＦ駆動回路、４５…ロータリエンコーダ、４７…信号処理回路、５１…インクジェットヘッド、５５…ヘッド駆動回路、６０…キャリッジ、７０…ＣＲ搬送機構、８１…ＣＲモータ、８３…ＣＲ駆動回路、８５…リニアエンコーダ、８７…信号処理回路、９０…印字制御装置、１００…モータ制御装置、１０１…ＡＳＦ制御部、１０３…ＰＦ制御部、１０５…ＣＲ制御部、１１０…メインコントローラ、１１１…ＣＰＵ、１１３…ＲＯＭ、１１５…ＲＡＭ、１２０…通信インタフェース、１３０…表示装置、２００…制御系、２１０…偏差算出器、２２０…ＦＢ制御器、２３０…外乱オブザーバ、２３１…逆モデル演算部、２３３…減算器、２３５…ローパスフィルタ、２４０…反力推定器、２４１…摩擦力推定部、２４３…減算器、Ｑ…用紙。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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