JPH02500181A - 精密紙送りシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 精密紙送りシステム λ町」ｌ 光シ汐且 本発明は、一般的には紙送りシステムに関し、特定的には紙上の区切りを検出し て用紙を印字ヘッドに対して正確に位置ぎめする送すシステムに関する０本明細 書において使用される“用紙”とは、材質或は寸法には関係なくテキスト或はグ ラフィックスを印刷するための適当な記録媒体を云う。

ｌ米蓋王五聚呪 ラインプリンタ及びブロックは、それらが比較的簡単であり低価格であることか ら、コンピュータを基としてハードコピー出力を得るために広（用いられている 。従来技術においては、これらの印字機構は、印字される媒体が機械方向に制御 された運動を行い、用紙を横切る方向に用紙に印字して行く静止した或は並進運 動する印字ヘッド或はペンを具備することを特徴とする。企画された印字シーケ ンスを含む印字システムの性質及び構造に依存して、用紙は印字ヘッド或はペン に対して機械方向に連続的に、増分的に、或は双方向に運動するように制御する ことが可能である。

プリンタ機構のための普通の紙送りは摩擦駆動及びトラクタ駆動に大別できる。

摩擦駆動は、駆動ドラム或はローラとピンチローラとの間に用紙を挟み、主とし てプリンタを通して一枚のカットシートを前進させるために用いられる。これに 対してトラクタ駆動は、用紙の一方の側の或は両側の余白、即ち印字領域外に沿 って等間隔に設けられた一連の孔と係合するスプロケットによって用紙を連続的 に前進させる。後者の場合、用紙には通常切取り孔が設けられていて外側のスプ ロケット孔を除去したり、印字後に個々の祇シートを分離できるようになってい る。

従来技術においては、トラクタ駆動システムは主として、合わせ精度が比較的低 くてもよい一方向紙送りシステムとして用い、テキストを印字するために使用さ れて来た。結合誤差が累積すると、スプロケット歯と孔との間のすきま、スプロ ケット孔の中心間の不整合による誤差、及びスプロケット係合から生ずる孔の拡 大成は変形による移動が発生する。スプロケット駆動送りシステムの典型的な最 大位置ぎめ精度は１０００分の数インチ程度である。

摩擦駆動システムにおいては、キャプスタンと用紙とが直接表面結合するために 、同じような用紙結合誤差は回避される。従来技術の摩擦式用紙送りシステムの 用紙位置ぎめ精度は１０００分の１インチ程度まで小さくなっている。摩擦駆動 システムにおける結合誤差は、摩擦輪半径および真円度の製造公差、摩擦輪と制 御電動機との間の減速要素の公差、ゴムの圧縮、及び粗い表面に結合される媒体 の変化によって生ずる。

従来技術の結合誤差及び諸制限は、新規なる位置フィードバック機構を使用する 本発明によって解消される９本発明は機械的な合わせ誤差或は縁バンディングを 実質的に排除できるので、白黒及びカラー両方のドツトマトリックスハードコピ ー出力を得る際に高解像力、線形再現（コピー）レスポンスの高速精密電子印字 を可能ならしめる。

プリンタの用紙と印字ヘッドとを精密に合わせるための種々の解決策がグラフィ ックス業界において追求されて来た。最も関連しているのは米国カリフォルニア 州すンタクララのバーサチツク（Ｖｅｒｓａｔｅｃ　）コーポレーシッン製のバ ーサチックモデル・・−・・−・−４色プリンタによって代表される。このシス テムは、相互に依存し合う空間関係を存し余白にブリ印刷された区切りを使用し 、組込まれたセンサ手段によってこれらの各区切りを検出して用紙の収縮による 位置ぎめ誤差を補償する。最初のパスによって用紙を初期条件づけた後に、これ らの区切り間で測定される距離に応答する位置ぎめ信号を用いて反覆多重パスを 行わせ、用紙を前進せしめる。バーサチックプリンタの主欠陥は、プリ印刷され た区切り間の絶対距離を基礎として用紙を前進せしめることであり、対照的に本 発明では印字ヘッドを相対的に位置ぎめすることによってこの問題を解消する。

バーサテンクシステムは、伸び或は裂けによる用紙の孔間の間隔の変化が合わせ に影響するため、また区切り間の距離の変化は収縮であるものと想定されるので 、トラクタ式用紙送りに使用することはできない、バーサチックプリンタのこの 制限に対して、本発明の相対位置ぎめは結合誤差及び用紙収縮の両者を補償する 。バーサテンクシステムは、固有の結合誤差の制限の他に、カラーを直列的に、 即ち一時に１ラインを印字する。−力木発明のシステムにおいては一回のバスで 複数のラインを印字する。従って印字の色或はラインは印字ヘッドを介して互に 合わされる０以上のように、従来技術のシステムに固有の視覚現象である“緑バ ンディングは本発明によって解消される。

この緑バンディングは、区切り及び縁において、或は多色印字の際に特に問題と なる。これらの誤差は、駆動輪のを効半径の変化、駆動減速機構によって生ずる 誤差、電動機シャフト及び駆動ベルトの仕上げ公差、及びエンコーダ内で発生す る或は摩擦によって生ずるデッドバンド誤差を含む多くの源から発生し得る。

第１１図は駆動システム内の位置ぎめ誤差の潜在的な源を示す図であり、キャブ ズタン１及びピンチローラ２が印字される用紙を前進させる。駆動半径は、キャ プスタン１の中心線からプリント媒体４の中心線までとして測定されるため、媒 体の厚みに従って変化することに注目されたい。

以下の例におけるデータは、普通のプリンタの解像度を制限する認識された“バ ンディングに対して責を負う累積結合誤差の大きさ及び源を表わしている。これ らのデータは、ステップ毎に３．１８論（０，１２５’）前進せしめる９６７寵 （０，３８２’）直接駆動キャプスタンによる１２．７０（０，５０′）に関し て累積誤差を計算したものである。これらのデータは公称用紙厚が、示されてい る公差内にあるものとしている。結合誤差（表中に示してない）の主な源は、従 来のプリンタにおいては補償されなかった或は提起されていない実効結合誤差へ 付加される選択された用紙厚の変化である。

典型的な市販の用紙の厚み範囲、例えば０．０５〜０．２０（２〜８ミル）内に あっては、実効結合誤差に現われるその潜在的影響度は他の全ての機械的源から の累積誤差の２倍に達している。有害な縁バンディングを排除するのに必要な位 置ぎめ精度（数マイクロメートル程度）は、従来の精密プリンタ或はプロッタ技 術では不可能であるか或は進歩していない。

進二」！」１−羞 フィルムストリップ上に存在する区切り（即ちスプロケット孔）に従って粗及び 精位置ぎめを行うシステムがフィールド等のＰａｔｅｎｔｓｃｈｒｉｆｔ　ＤＥ 　２７　２２　３７８号及びＢｒｅｖｅｔ　ｄ’Ｉｎｖｅｎ−ｔｉｏｎ随７７　 １３　０５０号に記載されている。

しかしながら、高解像度カメラ及び映写機に関する精密フレーム合わせの手段は 提唱されてはいても、記録媒体のライン巾を狭いフィルムストリップから８０桁 用紙まで拡張する際の認識される累積誤差及び想定される結合誤差のために、技 術の転用は困難であり、明らかではなかった０例えば、連続するライン印字の合 わセを失敗すると、映写或はカメラコピー用の画像フレームの合わせにおいては 認識されなかった或は提起されなかったインキングを因とする縁バンディング或 は密度変動が発生する。またフィルムの場合にはフレーム毎の合わせの問題は不 変の錯覚をもたらすように運動する像及びフレームの連続的オーバーレイに向け られ、一方印字の場合の合わせは一定のフレーム像内における合わせの反覆に向 けられている。従って、映画産業用に開発された装置内の従来技術の機器を用い た精密合わせ用紙送り装置が、プリンタ或はプロッタ用の精密用紙駆動システム に採用されたこともないし、或はこの応用に対して進歩することもなかった。

又里皇互！ 従って本発明の目的は、改良された用紙送り及び位置ぎめシステムを提供するこ とにある。

本発明の別の目的は、用紙の前進方向に対１．て直角なラインを印字することが 可能な印字ヘッドに対し２て極めて正確に用紙を位貢ぎめできる用紙送りシステ ムを提供する。′：とにあるや別の目的は、位置ぎめフィードバック信号を用い て用紙表面上に極めて正確な相対的印字整列を得る用紙送りシステムを提供する ことにある。

別の目的は、普通のスプロケット輪前進に通用可能な低価格精密合わせ及び送り システムを提供することにある。

更に別の目的は、公知の区切り点に対してフィードバック位置ぎめする手段を有 し、普通は見出されない区切り印刷或は付与する手段を含む用紙送りシステムを 提供することにある。

プリンタ、ブロック或は精密インキング或はイメージング装置における用紙の如 き記録媒体の精密送り前進方法及び装置を説明する。以下の概要及びこれらの教 示の詳細は説明において印字媒体に関しては、全ての被印字材料を単に用紙と呼 ぶことにする。

本発明による装置は、印字及び走査の両方或は何れか一方を遂行する装置の印字 ヘッド、走査ヘッド或はペンに関連して用紙を精密に合わせるために使用する０ 本装置は、用紙と係合して駆動する電動機駆動スプロケット或はキャプスタン、 緑或はマーク検出によって用紙の位置を決定するセンサ手段、及びセンサからの 用紙位置フィードバックを用いて印字ヘッド、走査ヘッド或はペンに対する用紙 の運動を能動的に制御する制御回路を具備する。

詳述すれば、本システムは、用紙の表面上に位置ぎめされその運動方向に対して 直角なラインを印字する印字へラド、及びこの印字ヘッドと共にキャリスジ上に 担持され用紙上の位置基準として機能する区切りを検知するセンサを具備する。

印字ヘッドに対して用紙を位置ぎめするように用紙が前進すると、センサは区切 りの緑の位置を検知して駆動手段へ位置ぎめ用フィードバンク信号を供給するの で、用紙を位置ぎめするのに使用されている機械的駆動装置の固有の精度には無 関係に、印字ヘッドに対する用紙の極めて正確な位置ぎめが達成される。区切り センサは、普通は用紙」二に存在していない区切りを強制付与する手段を含む、 この適用においては区切りの付与はキャブズタン或は摩擦駆動方式に関し、一方 スプロケット駆動式の場合には通常はスプロケット孔等が区切りとして機能する 。詳述すれば、全ての文字品質用紙の場合には、典型的にはこの（これらの）区 切りは存在しない、従って、用紙の切取り可能な縁に可視区切りを印刷してもよ いし、或は区切りを探査するセンサが検出できる質の（例えば不可視或は反射式 ）区切りを印刷してもよい、変形として、文字のライン自体を区切りとして機能 させてもよい。これは文字或は他の印字出力のラインの相対位置が本発明のキー となっているからである。

本発明の別の有利な特色として、用紙の前縁及び後縁を検出する手段が設けられ ている。このセンサ手段は、典型的には用紙上の既知の区切りに対して印字手段 を位置ぎめするために使用するものと同一のセンサを使用するので、印字ヘッド の下の領域内への用紙の挿入、及び紙片の終端の退去の両方を自動的に検出でき る。

迩Ｉｊ」１１Ｔ灸呪 第１図及び第２図は、本発明と共に使用される最も一般的な型の用紙を示し、 第３図は、本発明を実施したトラクタフィード式用紙送りプリンタシステムの概 要図であり、 第４図は、本発明に従って区切りを検知するセンサのアレーを示し、 第５図は、本発明の相対位置ぎめ機能を遂行するために録及び区切りを検知する シーケンスのフロー図であり、第６図は、本発明の特色を実施するのに有用な位 置制御システムのブロック線図であり、 第７図は、選択された印字ラインに対して印字ヘッドを反覆位置ぎめさせるのに 用いられる段階のフロー図であり、第８図は、用紙の双方向位置ぎめに含まれる 段階のフロー図であり、 第９図は、本発明による区切り検知を組込んだフィードバック位置制御用紙送り システムの好ましい実施例の基本要素の側面図であり、 第１０図は、本発明のフィードバック制御位置ぎめシステムを実現するのに有用 なエレクトロニクスのブロック線図であり、第１１図は先行技術の位置ぎめシス テムにおける誤差の源を示す。

奸韮ユ」す０１シλ敬更 本発明の好ましい実施例は、テキスト及びグラフィックスの混合に必要な速度及 びその本質（ハーフトーン、デユアトーン、４色印字フォーマント等）の如き特 定応用に依存する。第１図及び第２図は本発明と共に使用可能な最も一般的な用 紙の形状（トラクタフィード及びシートストック）を示す、トラクタフィード用 紙１は典型的にはロール形状で、或はＺフォールド或はファンフォールド用紙と して知られる穿孔され折畳まれた長さで供給される。トラクタフィード用紙は、 用紙の一方の縁、或は殆んどの場合に両縁に沿つて用紙の全長に走る等間隔のス プロケット孔２の連続線を有していることを特徴とする。これらの孔はプリンタ 駆動機構のスプロケットと順次係合し、印字へラド或はペンの運動と共調して用 紙を前進させる。印字ヘッド（ブロックの場合を除く）は、典型的には、機械方 向即ち送り方向に対して直角なライン或は境界を画された一連のライン（印字帯 ）に沿って用紙上にインキ書きする。必ずしもそのようにする必要はないが、印 字帯３の巾をスプロケット孔中心線間隔の整数分の−に等しくするのが一般的で ある。各ライン或は文字はスプロケット孔に対して固定された空間的関係をもっ て印字される。

第２図を参照する。シートストック４はスプロケット孔を有せず、摩擦駆動によ ってプリンタを通して送られなければならない。

トラクタフィード用紙の場合と同様に、印字ライン或は印字帯はプリンタの機械 方向に対して直角な方向に沿って印字ヘッドによって位置ぎめされる。用紙上に 位置ぎめされる印字帯に関しては、特に自動シート送りを特色とするプリンタに おいては、用紙の前縁５或は後縁６の位置に対して固定された空間的関係が得ら れるようにすることが一般的である。

本発明によるトラクタフィード式用紙送りプリンタの実施例を第３図に示す、ト ラクタフィード用紙ｌは同軸対のスプロケット軸１０，１１の作用によって両側 から駆動され、円筒形の棒１８の周囲に用紙のループを形成する。棒１８は用紙 をスプロケット軸の周囲に張らせるためにばね１９の作用によって用紙を引張っ ている。ばね装荷された棒１８はスプロケット軸１ｏ、１１とスプロケット孔２ との間のバンクラッシュを除去して用紙の双方向駆動を制御可能ならしめる。ス プロケット軸１ｏ及び１１は離間しており、用紙１０走行緑に沿って配置されて いるスプロケット孔２と正しく係合するように共通軸２２に沿って配向されてい る。

用紙１は案内（図示せず）によって各スプロケットの周囲に支持されている。案 内は用紙がスプロケット軸１０，１１に係合し、適切に軸上に載ることを保証す る。

スプロケット軸２２は減速滑車或は歯車を介して電動機１７によって駆動するこ とが好ましい、減速連結は、直接駆動方式に比較して所要トルクが少なく、電動 機の位置分解能を高める。用紙送りの最終速度は減速によって線形に妥協される ので、高速プリンタに対しては通常は小さい減速比（５：　１）だけが商業的に 実用される。第３図において、減速駆動系はスプロケット軸２２に取付けられた １対の滑車１４及び駆動電動機１７として図示されている。駆動ベルト１６が両 者の間に係合し、側装荷遊び車２３によって張られて連結からバンクラッシュが 除去される。

電動機１７は、インデックス分解能を与える増分ステップ電動機、或は連続分解 能を与える普通の直流電動機の何れを選択してもよい、特定の電動機駆動装置は 、送り装置の所要速度及び解像度、及び付随するシステム価格に依存して選択さ れよう０例えば、ステップ電動機は離散した角度ステップの増分運動を行う、直 流電動機及び駆動装置に比してステップ電動機の制御は比較的簡単であり低価格 であるが、これらは本質的に低速であり、有限で固定されたステップ角のために 空間分離に対する角度的分解能が低い、最後に、直流電動機或は同等電動機駆動 減速装置に要求されるよりも大きい減速比を用いることによって、ステップ電動 ａｍ動装置を使用して合理的な送り精度を得ることは可能であるが、そのために 送り速度は更に低下する。

直流電動機を使用する用紙送り機構の分解能を維持するように精密に運動を制御 するためには、電動機のシャフトに直接取付けられたシャフトエンコーダ２１と 共に速度センサ及び位置センサからのフィードバックを必要とする。送り速度を 高めるためには減速を小さくするので、送り精度を所望のレベルに維持するには 速度及び位置フィードバンクセンサの分解能を比例して高めなければならない、 後述するように、本発明は速度及び位置データを直接フィードバックする手段を 提供し、この手段によって精密プリンタ或は電子イメージングシステム内のシャ フトエンコーダを選択的に切離したり或は除去するのに用いることができる。

第３図を参照する。用紙位置直接フィードバックは、本発明によれば位置センサ ２０を使用して行われる。このセンサは用紙１の走行線に沿って配置されており 、スプロケット孔、用紙の前縁及び後縁の両方或は何れか一方（以後これらを用 紙の走行長に沿う区切り或は一連の区切りと呼ぶ）の相対位置及び運動を連続的 に読取る０図示の実施例においては、用紙位置の検知は用紙位置センサ２０内に 収容されている発光体及び光検出素子によって行われる０発光体３１及び光検出 器３３はそれらの間に用紙１　（或は４）によって遮ぎられる光路を作るように 位置ぎめされており、用紙がスプロケット或は他の送り機構によって前進するに つれて用紙のスプロケット孔２、前縁５、後縁６或は他の光学的に区別可能な用 紙区切りがこの光路を通過する０発光体３１からの電磁エネルギは用紙及び区切 りを照射する。光ビーム及び光検出器が捕捉する信号の強度は、配列された区切 り及び発光体３１の性質に従って光ビームを反射、吸収或は減衰せしめる区切り 及び用紙の両方或は何れか一方の存否によって影響される。

区切りに応答して光検出器素子３３が発生する信号は、シャトルヘッド１２及び 駆動電動＆１１２７により印字ヘッド、ペン或はスキャナを合わせるために用紙 の存在及び位置を確立するのに使用することができる０発光体３１及び光検出器 ３３の対の用紙駆動方向における有効レスポンス或は窓長（カバレージエリヤ） は、用紙の連続運動を充分に監視できるようにしである０発光体３１及び光検出 器３３から伸びるｔ線（図示せず）は、後述するように制御回路に接続されてい る。用紙の走行長に沿うスプロケット孔、用紙の縁或は他の区切りを検知して個 々の印字、走査ライン或はそれらの帯を正確に合わせるために本発明による制ａ ｌ１１回路内で使用される適当な制御信号或は誤差信号を発生する先端技術の発 光体及び光検出器の対の詳細に関しても後述する。

本発明は、電子イメージング、電子印刷（テキスト及びグラフィックスの混合） 及び診断用イメージデータ転送のために精密合わせ手段を必要とする広範なイン キング（或は他のマーキング）、印刷、及びイメージング応用に使用可能である 。普通のプリンタ装置に関して言えば、上記手段にはインクペン、ワイヤマトリ ックスインパクト印字ヘッド、ハンマ印字ヘッド、熱印字ヘッド、熱転写印字ヘ ッド、インクジェット印字ヘッド、及びフォトイメージング装置（スキャナ）が 含まれるであろうが、これらに限定されるものではない、これらの多（は、特定 的にはスキャナ用イメージセンサは、ページ巾アレーフォーマットのものが市販 されており、全ベージ巾のライン或はライン帯を同時に印字或は走査できるよう になっている。第３図のシャトルへンド１２は、これらの装置の殆んどを収容で きる。動作を説明する。シャトルヘッドは機械方向即ち送りの用紙駆動方向に対 して直角な方向に用紙を横切って前後に走行することによってライン或はライン 帯を印字或は走査することができる。シャトルヘッド１２は、典型的には静止案 内棒或は案内路１３に沿うて滑り、用紙に対する横方向位置整列を維持するよう に設計されている。普通シャトルヘッド１２は張られた連続ワイヤループ或はベ ルト２４を介して第２の電動機２７によって正確に並進運動させられる。ベルト ２４はシャトルヘッドに取付けられ、シャトルヘッドの横方向走路の両端に位置 する遊び車２５及び駆動滑車２６　（を動機に取付けられている）の周囲にルー プをなしている。シャトルヘッド位置ぎめ及び制御のためのフィードバックは、 電動機駆動シャフトに取付けられた増分シャフトエンコーダ２８から得ているの が一般である。

２つの駆動電動機１７及び２７の運動は、シャトルヘッド及び用紙に適切な同期 を与える中央運動制御回路を介して調和される。

第４図は、第３図に示した発光体及び光検出器手段を実現するシステムの好まし い実施例Ａ、Ｂを示す０発光体３１は適当な電球、一連の電球、或は好ましい実 施例によれば設けられている区切りを検出するのに適する波長及び強さの光を放 出する薄膜ソリラドステートランプ素子の線形アレーからなる０発光体と用紙と の間に配置された補償用レンズ３２（随意）は、区切り及び用紙の両者或は何れ か一方を検出するための望ましい照射範囲が得られるように、光ビームを均一に 分散或は整形する。光検出器３３は指向性の感度を有する細長い単一の光センサ （例えばシッフトキバリャフォトダイオード）、或は互に極めて接近して且つ用 紙の送り方向に対して縦方向に配列した複数の感光素子からなる。

好ましくは、細長い光センサ或は複数の光センサの長さは、隣接するスプロケッ ト孔間の中心線間隙に接近させる。を気接Ｖｔ（図示せず）は光センサが発生す る信号を位置ぎめ制御回路まで伝送するのに用いられる。光センサは、図示の如 く、発光体と光センサとの間の光路と、用紙スプロケット孔２の走行路とが交差 するように位置ぎめされる０発光体３１が放出するエネルギの有効波長は、照射 ビーム内の特定スペクトル成分が、スプロケット孔を通過する以外は用紙によっ て充分に透過されないように選択する。

普通の用紙を含む光学的に半透明な媒体を取扱うように設計されている送り装置 においては、ソリッドステート発光体及びダイオードを使用する場合には電磁ス ペクトルの赤外から可視光までの領域の光子を放出するものを適当な源として限 定するのが一般的である。

第４図に示す発光及び検出手段の動作は、使用する光検出器の型に依存して変化 する。センサアレー３３は、位置ぎめに用いられる隣接区切り対の両孔の少なく とも一方の緑（前縁或は後縁）をカバーし、また単一の区切り或は孔の端から端 までをカバーするように充分に長くなければならない、更に、センサアレーは、 用紙が機構内へ挿入される時には用紙の縁から最初の区切りの前縁までの距離を 、また用紙が機構から去る時には最後の区切りの後縁から用紙の緑までの距離を カバーする、或は記録するのに充分でなければならない、大きいアレーが位置検 知の精度を高めること、及び若干の場合（例えば単一のシート送りの場合）には 用紙の全長に亘って伸び得ることは明白である。更に、本発明においては区切り が用紙の縁に一致するものではないとしているので、用紙が機構内に挿入された ことを指示する別のセンサが必要である。

用紙及び印字へラドの両者或は何れか一方を位置ぎめするために使用される区切 り端（例えばスプロケット孔）の検知を示すフロー図を第５図に示す、用紙が機 構に挿入された時、それは位置ぎめの目的から区切りの１つの緑として、また前 進機構を付活する信号として処理される（４０）、用紙はセンサアレーの下を、 或はセンサアレーを通過して運動するにつれて、センサは区切りの始まりを指示 する縁を探しく４０）、新らしい基準信号を確立する（４１）、このプロセスは 、別の緑（この時には区切りの後縁）が到着するまで続行され、基準はこの緑に 対して設定される（４１）、このプロセスは１つの縁が用紙の終端となるまで続 行される。機構は、用紙が去りつつあることを知らないかも知れず、用紙を前進 させ続けるかも知れない（４２）、合計前進が検出アレーの長さに等しくなった 時に新しい縁が検出されなければ（４３）、プロセスは停止する（４５）。

本発明による位置制御システムの基本要素を第６図に示す、用紙前進８ａｍは回 転速度計１０８を含む速度フィードバックループ１００を使用して低速における 制御を行う、またこの機構はエンコーダ２１及び適当なマイクロプロセッサ１０ ５を用いて印字ヘッド或は走査ヘッドの位置Ｍｍを行うデジタルフィードバック ループをも含む、マイクロプロセッサのアルゴリズムは、閉ループ系内の振動を 回避するデジタルフィルタを含む、これは、電動機を最適性能レベルで動作させ るためにシステムに臨界ダンピングを受入れ可能ならしめるソフトウェアを通し て遂行される。システムを完成させるためには集積回路（ＩＣ）から印刷回路基 板まで種々Φ形態の多くの適当なサーボ制御装置が利用可能である。

スプロケット孔を含まない用紙シートストック４の前縁５或は後縁６の位置を監 視するために、用紙位置ぎめセンサ２ｏの変形実施例を使用することができる　 ＠擦駆動プリンタ或はスキャナ装置内に使用するためには、発光体３１、レンズ ３２及び光検出器３３の長さを用紙の（送り機構の）Ｉｌ械方向の長さにほぼ等 しくしなければならない、殆んどの応用においては、これらの成分の必要長さは ７．６２乃至３５．５６ｍ（３〜１４′）程度である。

これらの長さは普通の半導体プロセス段階を用いて生産することができる材料形 状と両立可能である０例えば、大尺度のアモルファスシリコン光センサアレーを 薄膜に堆積せしめた多結晶シリコンスイッチングトランジスタと共に使用するか 、或は端と端とを突合わせて取付けた１或はそれ以上の型の光センサアレーをハ イブリッドする。このような尺度の発光体及び光検出器は現在では標準イメージ ング製品として市販されている。長いシッットキバリャ光センサも市販されてお り、これらも上述のように使用可能である。

新規な用紙位置センサ２０の別の実施例を第４図Ｂに示す８発光体３１（図示せ ず）及び光検出器３３は本質的に同一の組成を有し、普通のフィードバック装置 として前述のように機能する。

これらの素子は用紙４或は１の同一の側に配置されている０発光体からの電磁エ ネルギは用紙の表面に衝突するように導びかれ、少な（とも一部分が光検出器に 向って反射する。用紙上の放射ビーム入射点に含まれるブリ印刷された或はその 他によって配列された区切りは、衝突するビームを本質的に吸収しそれによって 光検出器へのエネルギの反射或は伝送を禁止乃至は減少させるように構成されて いる。適当なプリズム３６を用いて反射その他によりて伝送された光を光検出器 ３３に導びき、検知された区切り或は遷移縁の固有の像に対応する信号を発生さ せる。適切に離間している時には、区切りは光学基準を提供し、この基準は位置 基準及び回路トリガ制御として用紙に対して運動する。得られた信号は、第４図 Ａに示した透過型センサアレーのための制御回路を用いる精密フィードバック前 進で説明したように処理される。

第４図Ｂに示す反射型位置センサを使用することによって幾つかの長所が得られ る。第１に、等間隔の且つ普通のスプロケット孔間の間隔、典型的には１２．７ １ｃｏ、ｓｏ“）より小さい空間的分離ををする区切り３５をブリ印刷すること によって、発光体３１及び光検出器３３の長さを大巾に短縮することができる。

これは装置の価格を引下げるだけではなく、フォトダイオードアレーセンサの場 合には光センサ長当りアクセスされる光要素の数が短縮されるために制御帯域中 を広げる。第２に、反射型センサは通過する縁及び彫った（墨入れした）区切り の両方を読取るように構成することができる。これは用紙の下の用紙位置センサ が集束する点に非反射性表面或はスペースを設けるだけで達成され、縁は光学的 に用紙とこの非反射性表面或はスペースとの間の遷移として表わされる。

上述の各位置フィードバック方式においては、用紙位置フィードバックセンサ２ ０は、電動機１７と用紙１との結合の完全性に依存しない精度の連続データフィ ードバック制御回路へ供給する。

従ってフィードバック信号の時間導関数を用いて速度情報を得ることが可能であ り、これによって直流電動機駆動を使用する変形実施例におけるシャフトエンコ ーダの必要性を排除することができる。好ましい実施例の選択は印刷の本質、例 えばハーフトーンとテキストとの間で切替えを必要とし、速度及び精度が選択的 な前進によって（これは２或はそれ以上の位置ぎめの機構を組入れることになろ う）援助されるような印刷、に依存する。

最後に、使用されるセンサ手段によって位置基準となるべき印刷されたドツト或 は文字が見出されない場合には、あるライン走査の後に強制付与された区切り基 準としてトリガリングを使用することができる。この場合、各空走査ライン或は 印刷されてない用紙のインデックス（前進）の後に用紙の走行縁付近に適当な区 切りを付与する。第１の実施例においては、区切り手段は最も簡単に用紙の余白 附近の固定された位置に配置されたインキング装置である。このインキング手段 は、用紙の前方への前進と同期して用紙位置センサの有効検知長さと両立できる 予め選択された間隔に従って用紙に印をつける。普通のプリンタ装置の印字ヘッ ド手段を延張してこの区切り基準を付与することができる。例えば、第３図にお いて印字ヘッド１２は所与の印字ライン或はバスの走査或はインキングの前或は 後に、用紙位置センサ２０附近の用紙余白に戻すことができる。このように位置 ぎめされた印字ヘッドを切取り可能なスプロケット孔ストリップ、Ｉ：に配置し て、例えば用紙の前進方向に対して直角のような好ましい向きに細い印刷された 線或は他の区切り基準を沈積させることができる。走査線或は印刷の帯３が連続 していれば、連続したシリーズの等間隔の区切り４１を印刷させ得る。用紙位置 センサ２０の検知領域に進入するこれらの区切りは、用紙の正しい運動を監視す るのに使用される。以上に説明した区切り方法は摩擦フィード駆動と共に使用す るのに適しており、得られる便益には位置センサ装置の複雑さ及び価格の低減が 含まれる。しかしながら、摩擦電動式プリンタに最も典型的に使用されるシート ストックには切取り可能な余白ストリップが組合わされていないから、区切り４ １は通常は完成した印字済製品の一部となる走行縁に印刷しなければならない。

コピーのための副転写媒体或は切取り可能な基準余白が使用されていないものと すれば、一枚のシートストックに対して用いられる区切りインクは通常は容易に 人の眼によって検出されないように処方される０例えば、近赤外スペクトルの光 は実質的に吸収或は反射するが、可視スペクトルの光には透明な物質からなる。

この制限のために印字ヘラｌ′の分離した部分を区切りプロセスに専念させる必 要を生じる。適当な区切り手段には不可視インクで印刷するためにインキングリ ボンに４１加的な縞を使用することが含まれるが１、′これに＠定するものでは ない。

−８夕のシー　ｌ〜を摩擦駆動する好ましい実施例を第９図に示す。

用紙位置−ヒンサ２０は印字ヘッド１２０横走行キャリッジに取付けられ、各後 続印字のライン吸は帯３は位置フィードバック区切りと１５、て使用される８シ ッソトキバリャフオトダイオー・ド、或は好ましくはアレー形状の装置内の個々 の素子が互に極めて接近した関係を維持するようにハウジング内に配置された複 数の感光素子の如き指向性の感度を有する細長い光センサ装置からなる光検出器 ５０は、用紙４の送り方向？、二対して縦方向に配列されている。

光検出器５０はキャリッジ機構に取（づけられているために印字ヘッド１２と共 に用紙４を横切るように走行する。印字へラドは図の面に直角な案内路に沿って 前後に並進運動する。案内棒１３は、印字ヘッドを用紙４に対して正しく整列さ せ、用紙４と離間させるのに用いられている。印字へラド１２による印字ライン 或はライン帯３Ａの印字の後に、或は印字と共に、印字或は印字３Ａの適当な部 分の像を、用紙４と光センサ５０との間に配置されたレンズ５６を介して光セン サ５０上に投影する。用紙４の表面のこの像領域附近は、電球或は好ましくは光 センサ５０に接して印字へッドキャリンジ上に配列した一連のランプ素子（図示 せず）によって照明される。ライン或は帯３Ａ上の基準印字の始まりを丙する縁 ６０は光センサ５０上の位置５７に投影されて位置応答信号を発生させる。この 信号は次の印字ライン或は走査イン１ノクスが始まるまでの用紙を前進させるた めの基準を確立するのに使用される。センサ５０は、検知動作中は運動しないこ とが好ましい、摩擦輪５２は、用紙４を印字駆動方向５９に沿って運動させるよ うに、制御回路によってサーボ制御される。印字ライン或は帯３がその初期位ｆ ３Ａから所望のステッピング増分を通して位置Ｂまで運動すると、区切りの前縁 ６０（今は位置６１にある）は光センサ５０上の第２の位置５８に投影される。

用紙がステップ前進中に光センサ５０上に投影される縁６０の運動によって対応 電気信号が発生し、用紙送り駆動サーボへの位置フィードバンクとして使用され る。用紙位置センサの分解能は、トリガリングに必要なしきい値レベル（増中器 利得）を変化させることによって電気的に、或は像をレンズ５６によって適切な 寸法のセンサ素子上に投影することによって光学的に調整することができる。用 紙のステッピング距離を正確に選択し、各印字ライン或は帯３の巾を選択するこ とによって、上述の用紙位置フィードバック方式は連続する印字を数マイクロメ ートル以内の精度で位置ぎめする手段を提供する。

第９図に示す如き横走行式用紙位置センサを使用する実施例の場合には、各横方 向走査に沿って反覆して位置を探して区切りを検出することは、通常は信頼でき ないものである。何故ならば各ライン或は帯に沿う印字はライン毎に或は帯毎に 変化するのが一般的だからである。この問題は、印字へラド１２の各印字横断或 は走査中に適当な区切りの正確な位置を検出し記録することによって解決される 。

印字位置ぎめ及び用紙前進の基本的段階を第７図に示す、印字ヘッドをある桁ま で移動させ（２０２）、その桁位置にドツト或ｉＪ、文字を印字する（２０４） ことによって各印字ライン或は帯を完成させてしまうと、印字ヘッド及び用紙位 置センサを適当な区切りに対応する横方向走査に沿う記録済位置に戻すことが可 能であり、そこから用紙をサーボ制御できる（２０６）、区切りが検出されず（ ２０８）その走査ラインの面内に印字が発生しないことを指示する場合には、印 字へラド１２或は適当に配置された余白インキング装置による（２１０）強制付 与された区切りを使用して前述の如き位置フィードバックとしての区切り基準を 確立することができる（２１２）　、区切りを必要としない場合には（２１４） 　、用紙位置ぎめはシャフトエンコーダを用いる普通の方法によって行うことが できる（２１６）　、用紙位置ぎめ誤差に起因するバンディングは連続する印字 ライン或はラインの帯３間でのみ発生するものであるから、通常はこれは受認で きる代替状態である０区切りとして役立つ適当な印字済ドツトが記憶されている 場合には（２１Ｂ）この区切りを用いてヘッドを位置ぎめすることが可能であり （２２０）、用紙をこの基準から増分的に清書に前進させることが可能となる（ ２２２）、精密区切り検知及びエンコーダ制御を組合せて選択的に用紙を前進さ せる方法も本発明の範囲内に含まれ、実施例の選択として本発明によって実施可 能である。

本発明による均一サーボ前進を開始させるために、区切りから前縁及び後縁信号 を検出し、平衡させる適当なエレクトロニクスを説明する。第９図及び第１０図 を参照する。用紙位置検出器２０は、塵粒子のスプリアス効果を減少させまた検 知した位置基準区切りの中心を検出することによって電気回路のパラメータの発 生し得る変動を減少させるセンサ素子の線形アレー５０を使用している。好まし い実施例では、速度フィードバックループは低速において良好な制御を行う、印 字ヘッド１２の前進中、デジタルｔ＋ＩＪ御ループはセンサ２０によって区切り を検知し、位置情報を位置デコーダ１０２へ送る。線形アレー検出器からの出力 信号が本質的に主にデジタルとなるように特別な悪魔目盛を用いることができる 。アレー検出器出力に接続された適当な信号レベル検出器（例えばシュミントト リガ）　１０４によって信号をデジタル化し、位置デコーダ１０２によって処理 できるようにする。制御回路１０５は典型的には８ピントのマイクロプロセッサ であり、センサ位置及び速度フィードバックのために標準ＲＡＭメモリパッケー ジ、例えば６４Ｋ或は１２８にバイトのチップを使用する。

印字ヘッド或は走査ヘッド或は用紙位置センサ、速度フィードバック及びエンコ ーダ２１　（もし使用されていれば）からフィードバックされる信号は、本発明 による用紙合わせ、印字及び用紙前進機能の付活及び制御に使用される。マイク ロプロセッサ１０５へ桁情報を入力するために随意に含まれる（必要な合わせ精 度及びプリンタ／スキャナ応用に依存する）電動機２７、エンコーダ２８及びカ ウンタ１０３は、本発明による種々の印字及び駆動前進機能を開始させる。最後 に、デジタル・アナログコンバータ１０６は電動機電力増巾器１０７へ必要信号 を供給する。この機能を遂行させるために集積回路を使用できる。変形の方法は 、マイクロプロセンサによってパルス巾変調（ＰＷＭ）信号を発生させることで ある。この応用では、ＰＷＭ信号を固定周波数でスイッチし、電動機命令に従っ て変化させる。

本発明の好ましい実施例の機械的部分の動作を第８図のフロー図を参照して説明 する。印字或は走査を行うために用紙送り装置を付勢して（３０２）、）ラフタ フイード或はシートストック用紙を一次位置内へ前進させる（３０４）　、この 初期シーケンス中、用紙は最初のスプロケット孔、縁或は区切りが用紙位置セン サ２０の発光体及び光検出器素子によって検出されるまで前進する。

制御回路はセンサから得られた電気信号を基準位置標識として認識する。この基 準区切り（信号）に対する最初の印字或はライン走査の位置は制御回路によって メモリから引出される（３０６）　。

用紙送り装置は用紙を前進させ（３０８）、位置センサから用紙位置フィードバ ック信号を受ける標準閉ループ運動制御フィードバックを用いて用紙を第１のラ イン走査位置或は印字位置に合わせる。光センサの活動検知領域に進入する各連 続スプロケット孔、縁或は区切り印刷は電子信号を発生さ゛せる。この信号は、 先に記録された区切り信号の測定された大きさ即ち断片に従って、用紙の遷移（ 区切り基準）を表わす（３１０）　、次で区切りの運動を監視し、検知された用 紙の運動方向に依存して信号値を加える（３１２）或は差引＜（３１４）ことに よって位置フィードバックが得られる。以上のように、紙送り装置はプリンタ或 は走査ヘッドの指図通りに、連続的、増分的及び双方向的に全て或は何れか一つ のシーケンスで精密に運動して相対位置ぎめを遂行する。

観測された或は強制付与された区切りに対して用紙を位置ぎめする（従来装置に おける絶対位置ぎめと対照的である）閉ループフィードバック信号によって文字 の多重ライン印字即ち帯状印字が可能となり、１ａ測される縁バンディングを大 巾に減少させ或は除去することができる。

以上の説明は主として例示の目的でなされたものである。当業者ならばシステム の各面に対する多くの変更及び変形、並びに変形成分、構造的特色及び動作モー ドを本発明の範囲から逸脱することなく容易にシステム内に導入できることは明 白であろう０例えば動作速度を最高にするために印字ヘッドの独立前進及び位置 ぎめを行うことができる。

０Ｔ扁Ｄ 算１０田 房１１あ 手続補正書く方式〉 特許庁長官　吉　日　文　毅　殿 １、事件の表示　ＰＣＴ／ＵＳ８７１０１６７５２、発明の名称　精密紙送りシ ステム ３、補正をする者 事件との関係　出願人 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．前縁及び後縁、及び右側縁及び左側縁を有する用紙片を印字ヘッドに対して 前進せしめて正確に位置ぎめする用紙送りシステムであって、印字ヘッドは用紙 の前進方向に対して直角な線に沿って用紙の右側から左側まで文字のラインを印 字する手段を含み、用紙送りシステムは： 印字ヘツドに対して用紙を間欠的に前進せしめる駆動手段；用紙上の既知の位置 にある区切り（名文字ラインはこれらの区切りの１つに対して既知の位置を有す る）を検出する手段；及び 駆動手段に結合され、印字ヘッドに対して用紙を粗に位置ぎめし、また区切り検 出手段に応答し印字ヘッドに対して用紙を精に位置ぎめする制御手段 を具備し、それによって用紙及び用紙上に印字される各ラインを印字ヘッドに対 して確実に且つ反覆可能な如く位置ぎめする用紙送りシステム。 ２．用紙と対照される材料の用紙のための支持板をも含み、区切りは用紙の前縁 及び後縁からなる請求項１記載の用紙送りシステム。 ３．駆動手段は、印字ヘッドに対して用紙を前進せしめるために用紙を挟む駆動 用ローラ及びピンチローラを含む摩擦駆動からなる請求項１記載の用紙送りシス テム。 ４．区切りは用紙の少なくとも一方の側に沿う一連の孔からなり、駆動手段は前 記の孔と係合し所与の運動路に沿って用紙を運動せしめるスプロケット輸送手段 からなる請求項１記載の用紙送りシステム。 ５．制御手段に応答して用紙の前縁及び後縁に対して固定された空間的関係で文 字のラインを印字ヘッドに印字させる手段を含む請求項１記載の用紙送りシステ ム。 ６．区切り検出手段は、区切り上に焦点の合った発光体、及び発光体からの放出 に応答するセンサアレーからなり、区切りによる減衰を検知して区切りの１つの 存在を指示する請求項１記載の用紙送りシステム。 ７．用紙の一方の縁に沿う一連の区切りを含み、区切り検出手段は連続する２つ の区切りを同時に照射する充分な長さの発光体を含み、精に位置ぎめする手段は 区切り検出手段の出力に応答し印字ヘッドに対して用紙を双方向に位置ぎめする 請求項６記載の用紙送りシステム。 ８．光センサは、連続する２つの区切りの中心線に亘る充分な長さである請求項 ７記載の用紙送りシステム。 ９．発光体は、少なくとも１つの区切りの存在のみを光センサが検出可能な有効 波長の照射ビームを放出する手段を含む請求項８記載の用紙送りシステム。 １０．少なくとも用紙の前縁から最初の区切りまで、及び最後の区切りから用紙 の後縁まで伸びるセンサアレーを含み、それによって印字手段と合った用紙の存 在を検出可能な請求項３記載の用紙送りシステム。 １１．各区切りは、少なくとも１つの検出可能な縁を含み；区切り検出手段は用 紙の前縁及び区切りの縁を検出する縁手段、縁手段に応答して縁を表わす信号を 記憶するメモリ手段を備え；制御手段はメモリ内に記憶されている信号に応答し て印字ヘッドに対して用紙を位置ぎめする請求項記載の用紙送りシステム。 １２印字手段は、文字印字手段に接して取付けられ文字のラインに接して区切り を印字する区切り印字手段をも含み、それによって用紙の一方の側縁に区切りを 規則的に付与可能とした請求項１記載のシステム。 １３．区切り印字手段は印字ヘッドと共に並進運動可能なように取付けられ、印 字手段は限定された文字印字領域内に直角に文字ラインを印字するように付勢さ れ、区切り印字手段は用紙の側縁と上記限定された印字領域との間の領域内に区 切りを印字するように付勢され、各区切りは用紙の前進方向に対して直角な細い 線からなる請求項１２記載のシステム。 １４．区切り検出手段は用紙の共通の側に取付けられた発光体及び光検出器から なり、発光体からの放出は区切りによって減衰され光検出器によって検出されて 用紙のライン位置ぎめのための位置応答信号に変換される請求項１記載のシステ ム。 １５．発光体及び光検出器は文字のライン上を印字ヘッドと共に並進運動するよ うに取付けられ、文字のラインの縁を区切り検出手段が検出する区切りとして役 立てる請求項１４記載のシステム。 １６．用紙を祖に位置ぎめする手段は連続するステップで用紙を前進せしめる手 段からなり、各ステップは用紙の前進方向に測定して文字のラインの巾までに制 限される請求項１５記載のシステム。 １７．用紙と対照される表面を有する用紙のための支持板をも含み、それによっ て発光体からの信号の減衰を最大とする請求項１６記載の用紙送りシステム。 １８．用紙送りシステムにおいて、前縁及び後縁、及び右側縁及び左側縁を有す る用紙片を印字ヘッドに対して所与の運動路に沿って前進せしめて正確に位置ぎ めする方法であって、印字ヘッドは用紙の前進方向に対して直角な用紙の右側縁 から左側縁まで文字のラインを印字する手段を含み、前記方法は：印字ヘッドに 対して用紙を前進せしめ；用紙上の既知の位置にある区切り（区切りは文字ライ ンの１つに対して固定された位置関係にある）を検出し；用紙上の区切りの縁を 表わす制御信号を発生させ；印字ヘッドに対してライン毎に用紙を粗に位置ぎめ し、再び区切りを検出し；そして 区切りを検出段階によって得た位置応答信号に応答し印字ヘッドに対して用紙を 精に位置ぎめする 諸段階からなり、それによって用紙上の各文字のラインを印字ヘッドに対して確 実に且つ反覆可能な如く位置ぎめする方法。 １９．各区切りは、少なくとも１つの検出可能な縁を含み；区切り検出段階は用 紙の前縁或は区切りの縁を検出し、この縁を表わす信号を記憶し、そしてメモリ 内に記憶されている信号に応答して印字ヘッドに対して用紙を位置ぎめする諸段 階からなる請求項１８記載の方法。 ２０．印字手段は、文字印字手段に接して取付けられている区切り印字手段をも 備え；文字のラインに接する用紙上に区切りを印字する段階を含み、それによっ て用紙の一方の側縁に区切りを規則的に付与可能とした請求項１９記載の方法。 ２１．区切り印字手段は印字ヘッドと共に並進運動可能なように取付けられ；印 字手段を付勢して限定された文字印字領域内に直角に文字ラインを印字させ、区 切り印字手段を付勢して用紙の側縁と上記限定された印字領域との間の領域内に 区切りを印字させる諸段階を含み、各区切りは用紙の前進方向に対して直角な細 い線からなる請求項２０記載の方法。 ２２．区切り検出段階は、用紙の共通の側に発光体及び光検出器を取付け、発光 体からの放出を区切りに向かわせて光検出器へ反射させる諸段階からなり；前記 放出は区切りによって減衰され光検出器によって検出されて用紙のライン位置ぎ めのための位置応答信号に変換される請求項１８記載の方法。 ２３．文字のライン上を印字ヘッドと共に並進運動するように発光体及び光検出 器を取付け、文字印字手段によって印字された文字の縁を検出して前記区切り検 出段階のための区切りとして役立てる請求項２２記載の方法。 ２４．用紙を粗に位置ぎめする段階は連続するステップで用紙を前進せしめる段 階からなり、各ステップは用紙の前進方向に測定して文字のラインの巾までに制 限される請求項２３記載の方法。