JPH0222635B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリアルプリンタのキヤリツジ制御駆
動系にDCモータを用いた低コスト、高性能、高
精度のキヤリツジ制御装置に関するものである。

DCモータを用いたシリアルプリンタのキヤリ
ツジ制御装置には、速度発振電機を用いたアナロ
グ形のものが従来より広く使用されている。近年
ロータリエンコーダ、リニアエンコーダ等のデイ
ジタル形の検出器が容易に使用可能となり、これ
を用いたデイジタル形の制御系が使用されるよう
になつた。特に制御精度の良さ、制御回路構成の
簡易さから、位相差信号を検出し、このデイジタ
ル信号によりモータに加える電圧を直接スイツチ
ングして速度を制御するフエーズロツクドループ
形のデイジタル制御装置が多く使用されている。

第１図にこの制御装置の基本的なブロツク図を
示す。基準発振器１で発振した基準速度パルス６
とモータに取付けたエンコーダ５からの速度に対
応したパルス例との位置差を位相比較器２で検出
し、その位相差によりデユーテイが変化するパル
ス信号８によりスイツチング回路３を介してDC
モータ４を駆動し速度制御をおこなう。

この様な制御系は基準発振器１や位相比較器２
が集積回路として市販されており、スイツチング
回路３もトランジスタを用いて簡単に構成できる
ことから、民生用機器の制御系に多く使用されて
いる。この制御系の特徴として、速度の精度が基
準発振器１の安定性で決定されるため、きわめて
高い制御精度が得られる、回路やモータの発熱が
小さい等の長所を有する反面、制御ループのゲイ
ンが高く、またこれを容易に変える事ができない
ため、発振を起しやすく、安定性が悪い欠点を有
する。特に高速応答を要求されるシリアルプリン
タのキヤリツジ制御装置に使用する際はモータの
出力に比して、摩際負荷、慣性負荷をともに小さ
くとる設計をするため、この欠点が顕著に表われ
てしまう。高い印字品質を目的としたシリアル形
の高ドツト密度のドツトインパクトプリンタやイ
ンクジエツトプリンタではこの欠点に起因する振
動現象によりドツト間隔が一定とならず、印字品
質が低下してしまう。

かかる欠点を取り除くために、制御ループのゲ
インを下げる方法が考えられるが回路が複雑にな
り、また制御精度を低下してしまう。

そこでループゲインを低下させずに簡単な回路
を付加することにより、このキヤリツジ制御装置
の安定性を向上させ発振をおさえる方式を考案し
た。第２図は本方式のブロツク図である。位相比
較器２で検出した差相差信号８をローパスフイル
タ９を介してアナログの速度信号１１に変換し更
に微分回路１０により凝似加速度信号１２に変換
する。この信号１２で基準発振器１の出力信号を
周波数変調する。この制御系はアナログ回路で構
成した速度制御装置に、加速度フイードバツクル
ープを付加したものと同様の効果が得られるもの
で、フエーズロツクドループ形の制御装置が持つ
即応性、高精度性を低下させず安定性を向上させ
る効果を持つている。第３図ａに第１図に示した
フエーズロツクドループ制御装置の応答１６およ
び同図ｂに第２図に示した本発明の制御装置の応
答１７を示す。図中の１８は設定速度を示し、時
刻０で停止状態から設定速度１８の信号が加えら
れた状態を示す。

次に設定速度の変更回路について説明する。第
２図の方式ではモータに通電する位相差信号８は
一般にエンコーダ信号７（キヤリツジ移動信号、
モータの回転数即ちキヤリツジの移動速度に対応
して生成する）が基準速度パルス６に比べて遅れ
ている場合の差相差信号のみで、この方式では設
定速度を増加する側に変更してゆく際は良好な応
答性が得られるが、設定速度を低下させる場合
は、モータ負荷系の自由応答に依存するため速度
低下に要する時間が長くなり頻繁な速度変更が不
可能になる。

シリアルプリンタのキヤリツジ制御においては
無印字区間を高速でスキツプしたり、１行の印字
終了後、次の印字開始位置まで高速で移動する事
により実質的な印字速度を向上することができる
が、この制御装置ではこの印字速度向上が望めな
い。係る欠点をとり除くためにこの制御装置に第
４図に示すような回路を付加する事により、特別
が機械的ブレーキ装置などを付加する事なく簡単
な回路で設定スピードを低下させる際の応答性を
改善する事ができる。第４図のブロツク図を用い
てこの方式を説明する。２４は基準発振器１の周
波数を変化させる入力信号で設定速度を変化させ
る。ある設定速度信号２４を入力すると、発振器
１の出力周波数６が変化する。この時、入力され
た設定速度が変化する前の設定速度により大きい
時は、位相検出器２の位相進み信号８（エンコー
ダ出力信号７に比べて発振器出力信号の位相が進
んでいるとき）が出力されこの信号がモード選択
回路１９、ドライバ回路３を介してモータ４に加
えられ速度を上昇させる。制御方法は第２図のも
のと同じである。一方入力された設定速度信号２
４がそれ以前の設定速度より小さい時は設定速度
信号２４の変化と同時に速度低下信号２５をブレ
ーキ用フリツプフロツプ２３に加え、このフリツ
プフロツプ２３をセツトする。このフリツプフロ
ツプ２３の出力信号２１によりモード選択回路１
９で制御信号を位相遅れ信号２２（エンコーダ出
力信号７に比べて発振器出力信号の位相が遅れて
いる時）に切り換え更に通電方向を変えてドライ
バー３へ出力し、ブレーキをかける。モータの速
度が設定速度より低下すると、位相進み信号８が
出力されるため、ブレーキ用フリツプフロツプ２
３がリセツトされモード選択回路１９を切り換え
てブレーキ前の制御動作にもどる。この制御回路
では減速時に逆通電のブレーキを加えるため、加
速時と同程度の即応性が得られる。第５図に設定
速度を変化させた時の応答例を示す。時刻３１で
設定速度信号２４を０から28に示す値まで変化す
るとこの制御装置の速度は２６に示すように０か
ら30の値まで増加し、更に時刻３２で設定速度２
４を27の値まで増加すると速度２６は29の値まで
上昇する。時刻３３に逆に設定速度２４をもとの
28の値まで減少すると速度２６は30の値まで減速
される。３４に示す破線はこの回路を付加しない
時の速度特性を示す。

第６図に本発明の実施例を示す。１０１は加速
度信号１２で周波数変調が可能な集積回路でその
出力信号３８を速度設定信号２４に応じた周波数
にプログラマブル分周器３７で分周しこの出力信
号６とエンコーダ信号７の位相差を位相差検出器
２で検出する。３９は充放電ポンプと呼ばれる回
路で、これと演算増幅器４０とで構成されるロー
パスフイルタ９により、位相差信号をアナログの
速度信号１１に変換し、さらに微分回路１０によ
り加速度信号１２に変換する。４７の点線内はフ
エーズ、ロツクド、ループ制御用として市販され
ている集積回路に内蔵されている部分である。一
方３５の信号は第４図の１３に示すキヤリツジの
進行方向を決決定する信号で、この信号とブレー
キ用フリツプフロツプ２３の出力信号２１によ
り、位相進み信号８と位相遅れ信号２２を切り換
える回路が、モード選択回路１９である。モード
選択回路１９の出力２０により、４個のトランジ
スタで構成されるスイツチング形ドライバ３でモ
ータ４に通電する方法および時間を変化させる。
３６はモータの逆通電時および起動時に流れる大
電流を制限するための電流制限回路で直流モータ
をシリアルプリンタのキヤリツジ駆動系の様な起
動、停止、逆転のくり返しが頻繁な装置に使用す
る際の寿命の大幅低下を防止する。

ローパスフイルタ９のバンド幅は抵抗４４とコ
ンデンサ４３により決定されるが、この値は、設
定速度に対応したエンコーダ信号の周波数より十
分低く、実測あるいは計算により得られる制御系
の固有振動数を充分通過可能な帯域幅に設定す
る。このローパスフイルタ９の高域補正を行う抵
抗４２は抵抗４４に比して充分小さな値を選ぶ。
また抵抗４１と抵抗４４の比がこの制御系のダン
ピング比の調整パラメータとなる。また微分回路
１０の抵抗４５とコンデンサ４６の積で時定数が
決定されるが、この値は制御系の固有振動数に対
して微分効果を持つ値に設定する。

以上述べたように、本発明は直流モータを用い
たシリアルプリンタのキヤリツジ制御装置におい
て、従来の直流モータを用いたフエーズロツクド
ループ形速度制御系に、簡単な加速度信号検出回
路とこの信号で基準発振器を周波数変調する回路
を付加する事により、制御精度を低下させずに安
定性を増し、発振を防止する効果がある。また、
更にモード選択回路にて、速度変更時から、位相
差信号が検出されるまでの間逆方向通電のブレー
キを掛ける事により速度変更に要する時間を短縮
することが可能となり、これらの効果として高ド
ツト密度印字の際の印字品質を向上させ、また見
かけ上の印字速度を増加することが可能となる。
このように、位相差検出手段とモータとの間に、
モータの減速制御時に、モータの通電方向をモー
タが減速するように制御する信号をモータに出力
し、モータの速度が低下し減速速度に対応して生
成した前記基準信号前記基準信号に比べてキヤリ
ツジ移動信号の位相が進むとモータへの減速制御
信号を解除するモード選択手段を備えているた
め、キヤリツジの速度低下に要する時間を大幅に
短縮できキヤリツジの頻繁な速度変更が可能とな
り印刷速度を極めて高速にすることがでる。

また、位相差検出手段の位相が進んだ出力を入
力し所定の周波数出力のみ通過させる所定周波数
出力通過手段と、所定周波数通過手段の出力を微
分して疑似加速度信号を生成し基準信号発生手段
に出力し基準信号を変調させる微分手段を備えて
いるため、モード選択手段によりキヤリツジの速
度低下に要する時間を大幅に短縮できる印刷速度
を極めて高速にすることができるにもかかわら
ず、制御回路の発振を防止し、安定性に優れ、制
御精度の低下のないプリンタのキヤリツジ制御装
置の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御回路の説明図。第２図はフ
エーズロツクドループ制御装置に加速度フイード
バツクループを付加した本発明の制御装置のブロ
ツク図。第３図は本発明の制御装置の応答例の説
明図。第４図は本発明のキヤリツジ制御装置のブ
ロツク図。第５図は本発明のキヤリツジ制御装置
の応答例ならびにこの時の各信号の状態を示す
図。第６図は本発明の制御装置の実施例を示す回
路図。 １３……プリンタのキヤリツジ、１４……ベル
トプーリ、１５……印字紙、１６……従来の制御
装置の応答例、１７……本発明の制御装置の応答
例。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基準信号を発生する手段と、前記基準信号と
   キヤリツジを移動させるモータの回転数に対応し
   たキヤリツジ移動信号との位相差を検出して前記
   位相差に対応した信号を発生する位相差検出手段
   とを備え、前記位相差に対応した信号を前記モー
   タに入力し前記キヤリツジの制御をおこなうプリ
   ンタのキヤリツジ制御装置において、 前記位相差検出手段と前記モータとの間に、前
   記モータの減速制御時に、前記モータの通電方向
   を前記モータが減速するように制御する信号を前
   記モータに出力し、前記モータの速度が低下し減
   速速度に対応して生成した前記基準信号前記基準
   信号に比べて前記キヤリツジ移動信号の位相が進
   むと前記モータへの減速制御信号を解除するモー
   ド選択手段を備えると共に、 前記位相差検出手段の前記位相が進んだ出力を
   入力し所定の周波数出力のみ通過させる所定周波
   数出力通過手段と、前記所定周波数通過手段の出
   力を微分して疑似加速度信号を生成し前記基準信
   号発生手段に出力し前記基準信号を変調させる微
   分手段とを備えた ことを特徴とするプリンタのキヤリツジ制御装
   置。