JPH02155778A - 記録装置 - 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】 〔産業上の利用分野） 本発明は、記録装置に関し詳しくは、記録ヘッドを搭載
したキャリッジを移動させる駆動源にステップモータを
使用した記録装置に関するものである。

（従来の技術） 従来から知られているシリアル型の記録装置では、記録
ヘッドを記録走査のために移動させるキャリッジ駆動用
モータとして、ハイブリッド型もしくはＰＭ型（永久磁
石型）のステップモータが用いられ、モータに対して閉
ループ制御がなされてきた。

その理由は、仮に間ループ制御にてステップモータを駆
動すると、 （１）キャリッジの駆動走行時、特にハイブリッド型の
場合に、ステップモータのロータの振動に起因する「キ
ーン」という耳障りな騒音が発生する。

（２）　キャリッジの起動、停止時および反転時に、モ
ータが振動しながら動くことによる「ガタン」という大
きな騒音が発生する。

等という騒音発生の問題があることによる。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、ステップモータな閉ループ制御するにはロー
タの回転位置を検出するためのエンコーダが必要であり
、しかもロータの磁極位置とエンコーダの磁極（光学式
の場合はスリット）との位置合せをモータ組立のときに
行なわねばならない。この位置合せが必要な理由は、モ
ータの相切換をエンコーダの出力パルスに同期させてい
るためであって、位置合せが精度良く行なわれないとモ
ータが回転しなかったり、回転の方向によって速度が異
る虞がある。

そこで、エンコーダの１回転当りの出力パルス数を多く
して１パルス当りの分解能を上げれば、位置合せは大方
不要となる。例えば、１周を４８ステツプで回転するＩ
”Ｍ型のステップモータではり−タの磁極が２４極であ
るが、エンコーダの出力パルスが１回転につき２８８パ
ルスであればロータ磁極１極に対して１２パルスの出力
が得られるので、無作為にエンコーダをロータ軸に取り
つけた際のロータ磁極中心とエンコーダ磁極中心とのズ
レは、最大でもパルス間隔の半分で、±４．２％の範囲
におさまり、これに応じた励磁電流の切り換えタイミン
グのズレは無視できる大きさとなる。

但し、最初にエンコーダのどの磁極をロータ磁極と対応
させるのかを決めておく必要があり、それには、まずモ
ータコイルに所定時間以上電流を流し、次に、この通電
によるコイルの励磁によってロータが僅かに回転し静止
したときに、正対しているエンコーダの磁極を選ぶよう
にしなければならない、なおその他については、最初に
決めたものから１２パルスおきに選べば良い。

また、以上説明したエンコーダパルスの初期化は、モー
タを動かす以前に行なわれる必要がある。すなわち、シ
リアルプリンタのキャリッジ駆動用モータとしてこのよ
うなモータを用いる場合、本体の電源没入時にイニシャ
ル動作を行う必要がある。

しかしながら、プリンタのキャリッジは電源が切られた
後の状態ではどの位置にあるか分らないためにイニシャ
ル動作が正常に行なわれない虞があり、例えば、キャリ
ッジが可動範囲の左端または右端に位置していた場合、
イニシャル動作のため千−夕のある相を励磁してもキャ
リッジがそれ以上動かないためモータが回転できなかっ
たり、ロータがゲットポイント（正常な位置とは電気角
が１８０°ずれた状態で、トルクがゼロ）で停止してい
たりするとロータ位置が正しく設定されないままイニシ
ャル設定され、モータが動かなかったり暴走したりする
危険性があった。

本発明の目的は、上述の点に着目し、円滑な閉ループ制
御を可能とした記録装置を提供することにある。

ヘッドを搭載したキャリッジをステップモータにより往
復移動させて記録が行われる記録装置において、ステッ
プモータのロータの回転位置を検出する回転位置検出手
段と、回転位置検出手段からの検出信号に基づいてステ
ップモータの駆動速度およびステップモータのコイルへ
の励磁電流の切換タイミングを閉ループ制御する制御手
段とを具え、制御手段を介してステップモータの初期駆
動および切換タイミングの正常であるか否かを確認する
動作を可能としたことを特徴とするものである。

（作　用〕 本発明によれば、静かな高トルク、高応答性が実現でき
るステップモータの閉ループ制御を確実に行うことがで
き、安全で信頼性の高い記録装置を得ることができる。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために本発明は、記録（実施例） 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す。ここで、１は例えば
インクジェット式の記録ヘッド、２は記録ヘッド１を搭
載し、ガイド軸３Ａおよび３Ｂに沿って移動するキャリ
ッジ、４はキャリッジ２に両端が連結され、プーリ５Ａ
、５Ｂ間に張設されたタイミングベルト、６はタイミン
グベルト４を介してキャリッジ２を駆動するキャリッジ
駆動モータ、７は記録ヘッド１の対向位置に不図示のプ
ラテン等によって保持された記録シートである。

また、キャリッジ２には、しゃ散板８が搭載されていて
、キャリッジ２が第１図でＲ方向、すなわち左方に移動
し、初期位置にくると、フォトセンサ９のスリット９＾
にしや散板８が重なることによりその位置が検知され、
キャリッジ駆動モータ６に同軸に設けられている不図示
のエンコーダが「０」として初期化される。そして、こ
の初期位置からＦ方向、すなわち右方向に移動するにし
たがってその位置がエンコーダからの信号の計数によっ
て逐次に検出されると共に、記録シート７上に記録が行
われる。また、−桁分の記録に対応する走行がなされた
あとは記録シート７が一桁分だけシート送りされる。

なお、このような記録動作の際にキャリッジ駆動モータ
１に要求される駆動条件の一例を示すと、記録密度が３
６０　ドツト／インチの場合、その記録速度に対応する
キャリッジ駆動モータ１の回転速度としては高速モード
で約８００ｒｐｍ、また低速モードで約４０Ｏｒｐｍで
ある。更にまた高速モードで起動から定速走行（回転速
度８００ｒｐｍ）に到達する時間は約６０ａ＋ｓｅｃ、
定速走行時間は約１秒、定速走行から停止するまでの時
間は約６０ｍ５ｅｃである。

第２Ａ図および第２Ｂ図は上述したキャリッジ駆動モー
タ６の構成の一例を示す。ここで、ｌＯはそのロータ、
１１はロータ軸、１２Ａおよび１２ＢはロータｌＯの周
りに配設されたステータ、１３＾および１３Ｂはコイル
であり、ロータ軸１１には同軸に検出用ディスク１４が
、また、ステータ側には、フォトインタラプタ１５が取
付けられている。かくして、モータ６の回転位置を検出
用ディスク１４とフォトインタラプタ１５とで構成され
るロータリエンコーダ１６からの出力パルスを計数する
ことにより検知することができる。

そこで次に、第３図を参照してキャリッジ駆動モータ６
の閉ループ制御を行なうモータ駆動制御系について説明
する。

第３図において、２０はプリンタ全体の制御を行なうＭ
ＰＵ　（マイクロプロセッサユニット）であり、ＲＯＭ
　（リードオンリメモリ）２１に格納された制御プログ
ラムに従い、記録データ処理用のＲＡＭ　（ランダムア
クセスメモリ）２２を用いて図示していない他の各プリ
ンタ機構の駆動源を駆動制御するとともに、上述したキ
ャリッジ２を駆動するキャリッジ駆動モータ６の駆動制
御を行なう、そのために、ＭＰＵ２０は図示しないハー
ドウェアまたはソフトウェアによって構成したカウンタ
を具えており、上述したロータリエンコーダ１６からの
出力パルス２３を計数することによって、キャリッジ２
の位置を検知する。

そしてまた、ＭＰｔｉ２０はモータ速度制御回路２４を
介しキャリッジ駆動モータ６の回転速度を先述した高速
モードまたは低速モードの速度に制御するとともに、キ
ャリッジ駆動モータ６のコイル１３＾および１３Ｂに対
し励磁電流の切り換えを行なう電流切換回路２５を介し
てキャリッジ駆動モータ６の起動、停止および回転方向
を制御し、キャリッジ２の起動、停止および移動を行う
。

また、モータ速度制御回路２４はエンコーダ１６の検出
出力に応じてキャリッジ駆動モータ６の回転速度を閉ル
ープ制御するものであり、具体的にはエンコーダ１６か
らの出力パルス２３の間隔時間をあらかじめ設定された
基準の時間と比較し、その比較結果に応じてその時間差
を無くすように、キャリッジ駆動モータ６への制御出力
２６を加減するものである。

そこで、いまＭＰＩＩ２０がこのようなモータ速度制御
回路２４に対してキャリッジ駆動モータ６の回転速度を
指示すると、それに応じてモータ速度制御回路２４では
指示された速度に対応した比較用の基準時間を選択し、
それを用いてパルス間隔との比較を行ない、キャリッジ
駆動モータ６の回転速度を例えば所定の高速モードとす
るかまたは所定の低速モードとするかを選択する。

一方、電流切換回路２５ではＭＰＵ２０から入力される
起動信号２７＾により上述した励磁電流の切換え動作を
開始し、キャリッジ駆動モータ６を起動させ、またＭＰ
Ｕ２０から人力される停止信号２７Ｂによりキャリッジ
駆動モータ６を停止させる。

更に、電流切換回路２５は本発明に関わる点としてエン
コーダ１６の検出出力に応じてキャリッジ駆動モータ６
のコイル励［電流の切換えタイミングを閉ループで制御
する。このために電流切換回路２５はカウンタ２８を有
しており、カウンタ２８によりエンコーダ１６からの出
力パルスを計数し、その計数値が所定値と一致するとそ
の時点で励磁電流の切換えを行なう。

なお、ここではキャリッジ駆動モータ６の電流切換回路
２５は２相励磁力式としてロータ１０の１回転につき例
えば４８回切換えられるものとし、エンコーダ１８から
の出力パルス数を１回転につき２８８パルスとする。ロ
ータｌＯは１パルス出力されるごとに等角度ずつ回転し
ているので、パルスが６つ（２８８÷４８）計数される
ごとに励磁電流の切換えが行なわれるものとすれば、常
に等角度ずつ回転したタイミングでロータ１０の磁極と
ステータ１２Ａ。

１２Ｂの磁極と相対位置が同じ所定の関係に保たれた状
態で励磁電流の切り換えが行なわれることになる。そこ
で、ここではパルスが６つ計数されるごとに励磁電流の
切り換えが行なわれるものとする。

次に、第４図を参照して記録時におけるキャリッジ駆動
モータ６のＭＰＵ２０による制御動作の手順について述
べることとする。

なお、ここではＭＰＵ２０による他の機構の制御動作の
説明は省略する。またこのような制御動作の手順に対応
した制御プログラムがＲＯＭ２１に格納されるものとす
る。

いま、プリンタの電源が投入されると、ステップＳ１に
おいて、上述したロータｌＯの位置と電流切換回路２５
のカウンタの計数値との正しい対応が得られるようにす
るための初期化動作を行なう。なお、このような初期化
動作については本発明の特徴であるイニシャル確認動作
も含めて後に詳述する。

かくして初期化動作の次に、ステップＳ２において、キ
ャリッジ２が第１図中左端のホームポジションにあるか
否かをフォトセンサ９からの（３号によって判断し、ホ
ームポジションでないとの判断であればステップＳ３で
キャリッジ駆動モータ６を駆動し、キャリッジ２をホー
ムポジションまで移動させ、また、ホームポジションに
あるとの判断であればそのままステップＳ４に進む、な
お、キャリッジ２がホームポジションにあるか否かの位
置検出はフォトセンサ９からの検出信号によって行う。

次に、ステップＳ４において不図示のホストシステムか
ら指示された記録モードに従ってモータ６の回転速度、
および回転方向を決定し、１行の印字数からキャリッジ
駆動モータ６の駆動パルス数を決定する。

そして、モータ速度制御回路２４にモータ回転速度を指
示する信号を出力するとともに、ステップＳ５でキャリ
ッジ駆動モータ６を電流切換回路２５の駆動により起動
させる。すなわち、キャリッジ２をスタートさせる。ま
た、キャリッジ駆動モータ６の起動と同時に、ＭＰＵ２
０はエンコーダ１６からの出力パルスの計数を開始する
。

次に、ステップＳ６においてエンコーダ１６からの出力
パルスの計数値に基づいてキャリッジ２が記録開始位置
に到達したか否かを判断し、到達したらステップＳ７に
おいて記録ヘッド４を駆動して記録を開始させる。

次に、ステップＳ８においてエンコーダＩ６からの出力
パルスの計数値からキャリッジ２が１行の記録の終了位
置に到達したか否かを判断し、到達したらステップＳ９
において記録ヘッド４の記録動作を停止させて、１行分
の記録が終了する。そして、ステップＳ１０において電
流切換回路２５に停止信号２７Ｂを出力し、電流切換回
路２５はこの信号２７Ｂに応じてキャリッジ駆動モータ
６のコイルの両端をショートさせて、キャリッジ駆動モ
ータ６を停止させる。

次に、ステップＳｌｌにおいて、記録データの残量の有
無により全印字が終了したか否かを判断する。

そして、全記録が終了していたらステップ５１３に移行
し、キャリッジ駆動モータ６の駆動によりキャリッジ２
をホームポジションに移動させて処理を終了する。

また、全記録が終了していないとの判断であれば次の行
の記録データがあるのでステップ５１２に移行し、キャ
リッジ駆動モータ１の駆動によりキャリッジ２を次の行
の記録開始位置まで移動させ、ステップＳ７に戻り、以
下の処理を繰り返す。

なお、往復記録を行なう場合は、上述した次の行の記録
開始位置を次の行の記録幅の右端の位置とする。また、
キャリッジ駆動モータ６を逆転させてキャリッジ２を逆
方向（第１図中Ｒ方向）に移動させる場合は、エンコー
ダ１６の出力パルスを減算して計数し、キャリッジ２の
位置を検知するのは勿論である。

続いて、先に述べた初期化動作について説明する。

第５図は初期化動作の流れを示す。前述したように電流
投入時はキャリッジがどこに位置しているか分からない
ため、まずイニシャル動作が確実に実行できる範囲にキ
ャリッジを移動させなければならない。

なお、本発明が適用されるシリアルプリンタにおいては
ステップモータ６を多極型のブラシレスそ一夕と同様に
見做して閉ループ制御するようにしているもので、本来
のステップモータとしての機能をも見えているからキャ
リッジ２を移動させるためには電流切換回路２５の内部
に不図示のステップモータ駆動パターン発生回路を保持
させておき、ＭＰＩＩ２０からの信号に同期させてモー
タ６を駆動すれば良い。または、ＭＰＩＩ２０が駆動パ
ターンを電流切換回路２５に送って駆動しても良い。こ
のように、ステップモータとしての動作を併用すること
により、モータ制御のイニシャル処理前においてもキャ
リッジ２をイニシャルに必要な余裕を持った位置に移動
することが可能となる。

次に、ロータの磁極とエンコーダ磁極との位置合せを行
う初期化手順について説明する。

なお、位置合せの条件についてはこれまでに述べなかっ
たが、実際にはモータ６を滑らか、かつ良好に駆動でき
る適当な相対位置であることが望ましい。そこで、本例
では、励磁電流の切換動作を、例えばロータｌＯにおけ
る各磁極の中心（着磁の最も強い所）とステータ１２八
および１２Ｂのいずれか一方の極の中心とが一致した時
、すなわち駆動トルク０の時に行なうのが好ましいもの
として、上記のイニシャル処理を次のようにして行う。

すなわち、第５図においてまずステップ５ＩＯＩで１相
励磁の駆動パターンで１サイクルまたは２サイクル（１
相励磁の場合１サイクルは４ステツプ相当）分だけモー
タ６を駆動する。これはモータ６のプツトポイントにて
キャリッジ２が停止していたときの解除の役を果たす。

そして、ステップ５１０２で最後のステップ駆動が終了
したならばステップ５１０３および１０４でその励磁状
態をしばらく保った後、ステップ５ｌＯ５に進み励磁電
流切換えタイミングをコントロールしている前述のカウ
ンタの値をＯに設定して励磁電流を遮断する。なお、最
終ステップとカウンタのクリアとの間に上述したように
ウェイト時間をおくのは、ロータの振動が収まり正しく
位置決めができるようにするためである。また、これら
の処理は２相励磁または１−２相ｗＪ磁で行っても良い
。そのときはカウンタの初期値を所定のものとする。

このような初期化によりロータ磁極とエンコーダ磁極と
の対応がつけられ、さらに励磁電流の切換タイミング発
生処理の準備もできる。なお、この対応関係は初期化以
後、プリンタの電源がＯＦＦにならない限り保持される
。

しかし、以上の手順だけではモータ６の初期化が確認さ
れたとはいえず、正常に動作することは保障されない、
それは先に述べた通りである。そこで以下の手順に従っ
て本発明の特徴であるイニシャル確認動作を行う。

すなわち、まずステップ５１０６で閉ループ制御状態に
てモータ速度制御回路２４が内蔵する不図示のモータ駆
動回路に一定電圧を加えてモータ６を駆動しキャリッジ
を第１図でＦ方向に駆動する。なお、この場合の速度は
制御される必要がない、何故なら、モータ６の速度は一
般的なＯＣモータと同様にモータ駆動電圧とキャリッジ
摩擦等の負荷によって決まる。そこでキャリッジ速度（
モータ速度）が一定になったところでモータ６の回転速
度を測定する（ステップ５１０７）　、なお、モータ６
の回転速度はエンコーダ１６から入力されるエンコーダ
パルスの時間隔から検出される。

次にステップ５１０８でキャリッジ２をＲ方向に先と同
じ駆動電圧によって駆動し、同様にしてステップ５１０
９でモータ６の回転速度を測定する０通常キャリッジ２
とガイド軸３＾、３Ｂとの間の摩擦係数は、動作方向に
よらず一定であるから、モータ６の負荷は回転方向によ
っては変化せずそのスピードは回転方向によらず一定の
はずである。そこで、ステップＳ１】０において、Ｆ方
向とＲ方向とのモータスピードを比較し、その間の速度
差が所定値の範囲内であれば電流切換が正常に行なわれ
ていると判断し次のステップ５ｉｔｔで記録動作を開始
する。また、ステップ５１１０で回転方向によってモー
タ速度が大幅に異るとの判断であればイニシャルミスが
あったとしてステップ５１０１に戻りモータ６のイニシ
ャル処理をやり直す。

以上のようにして本実施例によればキャリッジ駆動モー
タ６のイニシャルを確実動作を行うことができ、安定し
た閉ループ制御が可能となる。

従って簡単な回路で振動、速度ムラのないキャリッジ制
御が実現される。

なおモータ６の速度の測定は上述のようにエンコーダパ
ルスの時間隔を測定するのでもよいが一定時間内のエン
コーダパルスを数えることによっても測定できる。つい
で第６図により本発明の第２の実施について説明する。

本実施例においてはモータ駆動回路３０に関連して電流
検出のための抵抗３１を介装する。先の実施例において
は、モータ６を制御なしで回転させてもその速度が駆動
電圧と負荷によフて決まることを利用して、電流切換が
正常か否かを判断した。

しかし、本実施例ではモータ６をある一定速度に制御し
た場合負荷が同じであれば一定電流が流れることを利用
してイニシャル状態を判断する。

すなわち、励磁電流の切換えタイミングが回転方向によ
りて異るとモータ６のイニシャルが正しく行われない、
すなわち、もし励磁切換が正常より早く行なわれるとモ
ータは速く回ろうとし切換が遅いとモータは遅くまわろ
うとする。従って異なる回転方向に対して同じスピード
で回転させるためには電流切換が遅ければモータ６に多
くの電流を流し、逆に電流切換が早ければ少ない電流で
良いを流すようにすればよい、この電流値３２を取り出
しＡ／Ｄ変換器３３を介して、ＭＰ０２０に人力する。

そこでＭＰｔ１２０では両回転方向の電流値を比較して
所定値の範囲内であれば電流切換が回転方向に寄らず正
常に行なわれていると判断する。また、回転方向によっ
て電流値が所定の範囲内に収まっていない場合は、再度
イニシャルを行う。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、信頼
性の高い閉ループ制御が可能であるから、低騒音で高速
記録が可能で、しかも耐久性の高い優れた記録装百を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるキャリッジ駆動機構の構造を示す
斜視図、 第２Ａ図は本発明にかかるキャリッジモータの構造を示
す斜視図、 第２Ｂ図はその断面図、 ′ｆＳ３図は本発明にかかる駆動制御系の構成を示すブ
ロック図、 第４図は本発明によるキャリッジ千−夕の制御動作の手
順を示す流れ図、 第５図は本発明によるキャリッジモータのイニシャル処
理動作の手順を示す流れ図、 第６図は本発明の第２実施例によるモータ速度制御回路
のブロック図である。 １・・・記録ヘッド、 ２・・・キャリッジ、 ６・・・キャリッジ駆動モータ、 ８・・・しや散板、 ９・・・フォトセンサ、 ｌＯ…ロータ、 １２＾、１２Ｂ・・・ステータ、 １３＾、１３Ｂ・・φコイル、 １４・・・検出用ディスク、 １５・・・フォトインタラプタ、 ２０・ＭＰＩＪ　。 ２１・・・ＲＯＭ　。 ２２・・・ＲＡＭ　。 ２４・・・そ−夕速度制御回路、 ２５・・・電流切換回路、 ！ ２８・・・カウンタ、 ３０・・・モータ駆動回路、 ３１・・・抵抗。 参そ明１；り゛で゛力モータ、１５区重力骨り仰禾０プ
ロ１り図第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 記録ヘッドを搭載したキャリッジをステップモータによ
   り往復移動させて記録が行われる記録装置において、 前記ステップモータのロータの回転位置を検出する回転
   位置検出手段と、 該回転位置検出手段からの検出信号に基づいて前記ステ
   ップモータの駆動速度および前記ステップモータのコイ
   ルへの励磁電流の切換タイミングを閉ループ制御する制
   御手段と を具え、該制御手段を介して前記ステップモータの初期
   駆動および前記切換タイミングの正常であるか否かを確
   認する動作を可能としたことを特徴とする記録装置。