JPH0295200A - 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、ステップ・モータを駆動源として用い、記録
ヘラＩ−を記録走査のために移動する記録装置に関する
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搬送するキャリッジを駆動
するキャリッジ駆動モータとして、ハイブリット型もし
くはＰＭ型（永久磁石型）のステップモータか用いられ
、これにより閉ループ制御がなされている。その理由は
、もし開ループ制御にてステップモータを駆動すると、 ■キャリッジの駆動走行時に（特にハイブリット型の場
合に）ステップ千−夕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。

■キャリッジの起動、停止時および反転時に、モータか
振動しながら動くことによる「ガタン」という大きな騒
音か発生する。

という問題があるためである。

［発明か解決しようとする課題］ ところが、ステップモータを閉ループ制御するためには
ロータの回転位置を検出するためのエンコーダか必要で
あり、しかもロータの磁極位置とエンコーダの磁極（磁
気式、光学式てはスリット）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。この位置合せか必要な理
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Ｍ合せが精度良く行なわれ
ないとモータか回転しなかったり、回転の方向によって
速度が異ることがある。

これに対して、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
は不要となる。例えば、１周を４８ステツプで回転する
ＰＭ型のステップモータてはロタの磁極が２４極である
ｈへエンコーダの出力パルスが１回転につキ２８８パル
スであれはロータ磁極１極に対して１２パルスの出力が
得られる。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あるから、±４２％の範囲
におさまる。これに応し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、最初にエンコータのどの磁極をロータ磁極と対応
させるのか決めなければならない。それには、まずモー
タコイルに所定時間以上電流を流す。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
たと齢に、正対しているエンコーダの磁極を選ぶ。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
選へば良い。

以上説明したエンコーダパルスの初期化は、モータを動
かす以前に行なわなければならない。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
モータか用いられた場合、本体の電流投入時にイニシャ
ル動作を行う必要がある。

しかしなから、プリンタのキャリッジは電源か切られた
後どの位置にあるか分らないため、イニシャル動作が正
常に行なわれない場合かある。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た場合、イニシャル動
作のためモータのある相を励磁したかキャリッジがそれ
以上動かないためモータが回転できない場合、ロータが
デッドポイント（正常な位置とは電気角が１８０４　ず
れた場所、トルクかゼロ）で停止している場合、などは
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
フた。

よって本発明の目的は上述の点に鑑み、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。

［課題を解決するための手段］ 上述の問題を解決するために本発明では、ステップモー
タを駆動源として用い、記録ヘッドを記行走査のために
移動する記録装置において、前記ステップモータのロー
タの回転角位置を検出する検出手段と、該検出手段の検
出結果に応じて前記ステップモータの駆動を閉ループ制
御する制御手段とを設りる。ここで、前記制御手段は、
ステップ・モータを閉ループにて動かすことを取り入れ
たモータイニシャル処理を実行することかできる。

［作　用］ このような構成によれは、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
ことかでき、安全で信頼性の高い記録装置を得ることが
できる。

［実施例コ 以下、添付した図を参照して、本発明の実施例の詳細を
説明する。

第１実施例 第１図〜第５図は本発明の第１実施例によるシリアル型
のインクジェットプリンタの本発明に関わる部分の構造
と動作を説明するものである。

ます第１図は、第１実施例のプリンタの要部として記録
ヘッドを搭載したキャリッジを駆動するキャリッジ駆動
機構の構造を示している。同図において符号２がキャリ
ッジてあり、インクジェット方式の記録ヘッド４を搭載
しており、プリンタにおいて記録用紙７の記録台となる
不図示のプラテンに平行に架設されたガイドシャフト５
ａ、５ｂ上にその軸方向に摺動可能に支持されている。

またキャリッジ２にはヘルド６が結合されており、この
ベルト６はプーリ３ａ、３ｂ間に張架され、プーリ３ａ
はキャリッジ駆動モータ１の出力回転軸に結合されてい
る。

そして、キャリッジ駆動モータ１によりプーリ３ａか回
転駆動されることにより、ベルト６が走行し、それに連
動してキャリッジ２がガイドシャフト５ａ、５ｂ上を記
録用紙７に沿って矢印ＦまたはＲ方向に摺動走行する。

キャリッジ２がＦまたはＲ方向に１回移動する間に記録
ヘッド４が駆動されることにより、１行のドツト記録が
なされ、１行の記録が終了すると記録用紙７が１行分図
中上方向に送られ改行かなされる。この繰り返しにより
順次１行づつの記録かなされていく。印字位置およびキ
ャリッジ移動位置は、キャリッジの遮蔽板３０かフォト
センサ８のスリット９と重なった場合を「０」とし、モ
ータのエンコーダ信号を数えることて判断する。

なお、この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例を上げると、記録密度を３６０　
ドツト／インチとして記録速度に対応するキャリッジ駆
動モータ１の回転速度が高速モトで約８００ｒｐｍであ
り、低速モードで約４００ｒｐｍである。高速モートて
は起動から定速走行（回転速度８００ｒｐｍ）　に到達
する時間は約６０ｍ５ｅｃであり、定速走行時間は約１
秒であり、定速走行から停止するまでの時間は約６０ｍ
５ｅｃである。

第２図は、上記のような駆動条件で駆動される本実施例
のキャリッジ駆動モータ１の構造を表わす断面図である
。

次に、第３図を参照してキャリッジ駆動モータ１の閉ル
ープ制御を行なうモータ駆動制御系の構成を説明する。

第３図において、符号２０はプリンタ全体の制御を行な
うＭＰＵ　（マイクロプロセッサユニット）２０てあり
、ＲＯＭ　（リートオンリメモリ）２１に格納された制
御プログラムに従い、ＲＡＭ　（ランダムアクセスメモ
リ）２２をデータ処理に用いてプリンタの図示していな
い他の各機構の駆動源の駆動制御を行なうとともに、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１
の駆動制御を行なう。そのために、ＭＰＵ２０は図示し
ていないハードウェアまたはソフトウェアにより構成し
たカウンタを用いて検出用ディスク１７とＭＲ素子基板
１８から構成されるエンコーダ２５の出力パルスをカウ
ントすることによって、キャリッジ２の位置を検知する
ようになっている。

そしてＭＰＵ２０はモータ速度制御回路２３を介しキャ
リッジ駆動モータ】の回転速度を先述した高速モードま
たは低速モートの速度に制御するとともに、キャリッジ
駆動モータトのコイル１５ａ　１５ｂの励磁電流の切り
換えを行なってギヤリッジ駆動モタ１を駆動する電流切
換回路２４を介してキャリッジ駆動モータ１の起動、停
止および回転方向すなわちキャリッジ２の起動、停止、
移動方向を制御する。

モータ速度制御回路２３はエンコータ２５の検出出力に
応じてキャリッジ駆動モータ１の回転速度を閉ループ制
御するものであり、具体的にはエンコダ２５の出力パル
スの間隔時間を基準の時間と比較し、その比較結果に応
じてその時間差を小さくし無くずように、キャリッジ駆
動モータ１の励磁電流の大きさないし電圧の大きさを加
減するものである。

このようなモータ速度制御回路２３に対してＭＰＵ２０
はキャリッジ駆動モータ１の回転速度を指示し、それに
応じてモータ速度制御回路２３内において指示された速
度に対応した比較用の基準時間が選択され、それを用い
てパルス間隔との比較が行なわれ、キャリッジ駆動モー
タ１の回転速度が例えは所定の高速モートかまたは所定
の低速子ドに制御される。

方、電流切り換え回路２４はＭ　Ｐ　＋１２０から人力
される起動信号に応じて上述した励磁電流の切り換え動
作を開始してキャリッジ駆動モータ１を起動さゼ、ＭＰ
ＬＩ２０から人力される停止信号に応じてキャリッジ駆
動モータ１を停止させる。

更に、電流切り換え回路２４は本発明に関わる点として
エンコーダ２５の検出出力に応じてキャリッジ駆動モー
タのコイルの励磁電流の切り換えタイミングを閉ループ
制御する。このために電流切り換え回路２４は不図示の
カウンタを有しており、同カウンタによりエンコーダ２
５の出力パルスをカウントし、そのカウント値が所定値
に一致するとその時点で励磁電流の切り換えを行なうよ
うになっている。

先述のように、ここではキャリッジ駆動モータ１の電流
切り換え回路は２相励磁方式でロータ１４の１回転につ
き一例として４８回とし、エンコーダ２５の出力パルス
数は１回転につき２８８パルスとし１ま た。１パルス出力されるごとにロータ１４は等角度ずつ
回転しているのであるから、パルスを６つ（２８８４４
８）カウントするごとに励磁電流の切り換えを行なうも
のとすれば、常に等角度ずつ回転した所定のタイミング
てロータ１４の磁極とステータ１６ａ、＋６ｂの磁極の
位置関係が同し所定の関係になったタイミングで励磁電
流の切り換えか行なわれることになる。そこて、ここで
はパルスを６つカウントするごとに励磁電流の切り換え
を行なうものとする。

次に、第４図を参照して記録時におけるＭＰＵ２０によ
るキャリッジ駆動モータ１の制御動作を説明する。なお
、ここてはＭＰＩＩ２０による他の機構の制御動作の説
明は省略する。また第４図はＭＰＵ２０によるキャリッ
ジ駆動モータ１の駆動制御の処理手順を示し、これに対
応した制御プログラムがＲＯＭ２１　に格納されるもの
とする。

プリンタの電源が投入されると、ＭＰＵ２０はまず第４
図のステップＳｌにおいて、上述したロータ１４の位置
と電流切り換え回路２４のカウンタのカラン］・値との
正しい対応を取るための初期化動作を行なう。これにつ
いては後に詳述する。

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８に
よって確認し、ない時はステップＳ３でキャリッジ駆動
モータ１を駆動し、キャリッジ２をボームポジションま
て移動させる。なお、キャリッジ２かホームポジション
にあるか否かの位置検出はフ」トセンサによって行う。

次に、ＭＰＬＩ２０はステップＳ４において不図示のポ
ストシステムに指示される記録モートに従ってモータ１
の回転速度１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１の駆動パルス数を決定する。

そして、モータ速度制御回路２３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１を電流切り換え回路２４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、キャリッジ駆動モタ１の起動と同時に、ＭＰＵ
２０はエンコーダ２５の出力パルスのカランｌ〜を開始
する。

次に、ＭＰＵ２０はステップＳ６においてエンコーダ２
５の出力パルスのカウントの値によりキャリッジ２か印
字開始位置に到達したか否かを調へ、到達したらステッ
プＳ７において記録ヘッド４を駆動して印字を開始させ
る。

次に、ステップＳ８においてエンコーダ２５の出力パル
スのカウントの値によりキャリッジ２か１行の印字の終
了位置に到達したか否かを調へ、到達したらステップＳ
９において記録ヘッド４の印字動作を停止させて、１行
の印字を終了させる。そして、ステップＳ１０において
電流切り換え回路２４に停止信号を出力し、電流切り換
え回路２４はこの信号に応じてキャリッジ駆動モータ１
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１を停止させる。

次に、１１ＰＵ２０はステップ５１１において、印字デ
ータの残量の有無により全印字が終了したか否かを調へ
る。

そして、全印字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１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、全印字か終了していなくて吹の行の印字データが
あれはステップ５１２に８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を次の行の印字開始位置ま
で移動させ、ステップＳ７に戻り、以下の処理を縁り返
す。

なお、往復印字を行なう場合は、上述した次の行の印字
開始位置は次の行の印字幅の右端の位置とする。また、
キャリッジ駆動モータ１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２５の出力パルスを減算してカウントし、キャリッジ
２の位置を検知するのは勿論である。

次に、本実施例における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図である。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か確実に実行てきる
範囲にキャリッジを移動させなりれはならない。

ところで、本発明が適用されるシリアルプリンタにおい
てはステップ干−夕を多極のブラシレスモータとなるよ
うに閉ループ制御しているわけであるが、本来のステッ
プモータとしての駆動も可能である。それには、電流切
換回路２４の内部にステップモータ駆動パターン発生回
路を持ち、ＭＰＩＩ２０からの信号に同期してモータ１
を駆動すれは良い。または、ＭＰＬＩ２０が駆動パター
ンを電流切換回路２４に送って駆動しても良い。このよ
うに、ステップモータ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を動か
すことができる。

さて、位置補正のためにまずキャリッジかホームポジシ
ョン位置付近にあるか否かを判別するために、フォトセ
ンサ８の出力を調べる（ステップ５２０）。それは、キ
ャリッジが可動範囲の左端すなわちホームポジション付
近に位置すると、キャリッジの遮蔽板３０がフォトセン
サ８のスリット面に重なり、フォトセンサ内部にあるし
ＥＤからの光を遮断するため出力がＯＦＦとなるからで
ある。従って、この場キャリッジを第１図に図示のＦ方
向に左端より十分な距離だけ離れるだけステップ駆動す
る（ステップ５２３）。

フォトセンサ８の出力がＯＮの場合は少なくともキャリ
ッジの左側に可動域かある。しかし右側については保障
しないから、まずＲ方向（左側）にステップ駆動する（
ステップ５２１）。その結果、フォトセンサの出力力旬
ＦＦとなるようなら前述したようにＦ方向へ十分な距離
だけステップ駆動する（ステップ５２２）。フォトセン
サの出力がＯＮであれば、キャリッジの両側に十分な余
裕があることになる。

以上の一連の動作によってキャリッジは左右に移動可能
な状態になる。

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。位置合わせの条件については前述しなかったが、実
際にはモータ１を滑らかに良好に駆動できる適当な好ま
しい関係がある。ここでは、例えは励磁電流の切り換え
は、ロータ１４の各磁極の中心（着磁の最も強い所）と
ステータ１６ａ１６ｂの一方の極の中心とが一致した時
、すなわち駆動トルク０の時に行なうのか好ましいもの
として、上記のイニシャル処理を次のように行う。

すなわち、まず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）たけモータを動かず（ステップ５２４）。これ
はモータのプツトポイントにてキャリッジが停止してい
たときの解除の役を果たす。そして、最後のステップ駆
動が終了した時に、その励磁状態をしばらく保った後、
励磁電流切換えタイミングをコントロールしているカウ
ンタ（前述）の値をＯに設定し、励磁電流を遮断する（
ステップ５２５）。最終ステップとカウンタのクリアと
の間に時間をおくのは、ロータの振動が収まり正しく位
首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相励磁で行っても良い。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
の対応かつけられ、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
。

以上のような本実施例によれば、上述のようにホームポ
ジションセンサおよびステップモータ動作によってキャ
リッジモータのイニシャル処理を確実に行うことができ
、安定な閉ループ制御が可能となる。従って、振動、速
度ムラのないキャリッジ制御が実現される。

第２実施例 第６図は、木発明の第２の実施を表すプリンタキャリッ
ジ部の斜視図、第７図はイニシャル処理の流れを示す図
である。本実施例においては、キャリッジの位置を検出
する手段として、キャリッジ可動部端にスイッチ機構ｌ
Ｏを取り付けである。

このスイッチ１０は、キャリッジが端に移動するとスイ
ッチアームがキャリッジ本体に接触し、ＯＮするように
なっている。

第７図を参照して本実施例の動作手順を説明する。基本
的な動作については第１実施例と全く同しである。ただ
し、キャリッジが端部にいる場合の判断の論理がＯＮ、
ＯＦＦ逆になっている。

第６図では前面から見て左端にスイッチ１０が取り付け
られているが、もちろんこれは右端でも良い。その場合
、第７図の流れ図における方向指示（Ｒ，Ｆ）が逆とな
る（ステップＳ３１．５３３）。また、スイッチｌＯに
ついてはアームを備えたものでなくとも良い。

Ｌｌ夾菰雁 第８図は、木発明の第３の実施例を表す図である。本実
施例はキャリッジの位置検出手段であるスイッチ１０を
キャリッジに載せたことを特徴とする。イニシャル処理
の流れについては第７図に示したのと同じである。

最近のプリンタは小型化が進みキャリッジ移動方向のス
ペースが制限されることが多く、本実施例のようにスイ
ッチ取付スペースがいらない機構が有効となる。本実施
例についてもスイッチの取付はキャリッジの右側でも良
く、その場合第７図の方向指示が逆となる。

なお、第２実施例および本実施例のスイッチｌＯはキャ
リッジのセーフ機構にも有用である。それは、キャリッ
ジが何らかの理由て正規の可動範囲外に動き記録装置本
体に衝突するのをスイッチ１０がＯＮシたら、モータ電
源を遮断することで防ぐことができるからである。

［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置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例によるプリンタのキャリッジ駆動機
構の構造を示す斜視図、 第２図は第１図中のキャリッジモータの構造を示す断面
図、 第３図は同モータの駆動制御系の構成を示すブロック図
、 第４図はキャリッジモータの制御手順を示す流れ図、 第５図はキャリッジモータのイニシャル処理手順を示す
流れ図、 第６図は本発明の第２実施例のキャリッジ駆動部を示す
図、 第７図は第２実施例のモータイニシャル処理手順を示す
流れ図、 第８図は本発明の第３実施例の位置検出機構を示す図で
ある。 １４・・・ロータ、 １５．１５ａ、＋５ｂ−コイル、 １Ｂ、１６ａ、＋６ｂ−−−ステータ、１７・・・検出
用ディスク、 １８・・・ＭＲ素子基板、 ２０・・・ＭＰＩＩ　。 ２３・・・千−夕速度制御回路、 ２４・・・電流切換回路、 ２５・・・エンコーダ、 ２８ａ、２６ｂ・・・ホール素子。 １・・・キャリッジ駆動モータ、 ２・・・キャリッジ、 ３ａ、３ｂ　・・・プーリ、 ４・・・記録ヘッド、 ５ａ、５ｂ・・・ガイドシャフト、 ６・・・ベルト、 ７・・・記録用紙、 ４２、）１３　ズ）十人イゲ］１２あ・１す〉５イニシ
ャル手川頁０う杏−才一７１６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　ステップモータを駆動源として用い、記録ヘッド
   を記録走査のために移動す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角位置を検出する検
   出手段と、 該検出手段の検出結果に応じて前記ステップモータの駆
   動を閉ループ制御する制御手段と を設けたことを特徴とする記録装置。 ２）　前記検出手段は前記ロータの所定角度の回転に対
   して１つのパルス信号を発生し、前記制御手段は前記パ
   ルス信号のカウント値に応じて前記ステップモータのコ
   イルの励磁電流を切り換えるための閉ループタイミング
   制御を行なうことを特徴とする請求項第１項記載の記録
   装置。 ３）　前記制御手段において、ステップモータを開ルー
   プ制御にて駆動することを取り入れたイニシャル処理を
   行うことを特徴とする請求項第１項記載の記録装置。 ４）　前記イニシャル処理を実行するに際して、キャリ
   ッジの位置を検出することを特徴とする請求項第１項記
   載の記録装置。