JPS6359389B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 この発明は、キヤリツジの停止距離を制御す
る、両方向に印刷可能なプリンタ即ちプリンタシ
ステムに関する。

〔従来技術の説明〕

今日の両方向プリンタのあるものは、或る特定
のフオーマツトの印刷を行なおうとする場合、印
刷行毎に異なり得る選択された速度で印刷キヤリ
ツジが移動し得るよう制御される。このようなプ
リンタは、印刷機構を適当な点で減速できるよう
にするため印刷行の終りに印刷機構が到達する前
に、停止指令を印刷機構駆動部に発する閉ループ
のサーボシステムの中で使用されることが良くあ
る。

一旦停止シーケンス（手順）が開始されたあと
印刷機構が速度零に達するまでにそれが移動する
距離は、その最初の速度に依つて変わる。このよ
うなプリンタでは、一旦停止後反対方向に印刷機
構を戻して所望の速度まで達するのに必要な距離
も、その最初の速度に依つて決まる。何故ならば
加速というのは一定だからである。異なる速度を
用いた場合の停止距離の差は、或る場合は問題を
生じるかもしれない。例えば低速で停止シーケン
スが行なわれ、次の開始が高速になる場合、マー
ジン（紙の縁、余白）の中に印刷機構が低速で移
動して来る距離は、印刷機構がそのマージンから
高速で出て行くときそれが適当な速度になるのに
必要な距離よりもはるかに短い。これにより印刷
開始時のキヤリツジ移動速度が遅過ぎて、エラー
状況が生じることにもなる。またマージンに低速
で出入りする場合それに要する時間が短くて、次
の行を印刷できる位置まで印刷用紙を移動できる
だけの時間がないかもしれない。

米国特許第4146922号や同第4147967号に印刷キ
ヤリツジを制御するのにマイクロプロセツサを利
用することが開示されているが、これらのいずれ
にもこの発明で解決しようとする如上の問題には
触れていない。

〔発明の概要〕

この発明によれば、印刷機構のあらゆる印刷速
度に対して或る所与の距離で停止が行なわれる。
これは低速で印刷しているときの印刷駆動機構に
停止指令を発する際遅延を与えることによつて達
成される。斯して、印刷駆動機構は低速の印刷サ
イクルのときは通常のときよりも長目にマージン
の中へ向かつて印刷機構を駆動する。この距離
は、高速モードでの印刷が行なわれるときの印刷
駆動機構のための距離に等しくなるよう制御され
る。

〔好適な実施例の説明〕

この発明は、第１図に示すプリンタシステムで
使用される。このプリンタシステムは逐次伝送リ
ンク２を介して指令を受取る。この指令はプリン
タコントローラ６によつて解読される。そしてパ
ネルケーブル８でそのコントローラ６に接続され
ているオペレータパネル４によつてセツトされた
状況と関連してその指令が使用される。コントロ
ーラ６は、1979年10月19日付出願の「マイクロプ
ロセツサ制御のプリンタサブシステム（Printer
Subsystem With Microprocessor Control）」と
題する米国特許出願第86484号に示されたもので
も良い。このコントローラの指令は駆動器１４に
オープンループの駆動整流信号を与える単一チツ
プのマイクロコンピユータ形式の用紙制御用マイ
クロコンピユータ１２にケーブル１０を介して与
えられる。この駆動器１４は用紙制御用ステツプ
モータ１６に駆動電圧を与える。移動指令が、プ
リンタコントローラ６からケーブル１０上の指令
線によつて用紙制御用マイクロコンピユータ１２
に与えられる。そして用紙状況線１３によつてプ
リンタコントローラ６に状況信号が返される。

印刷ヘツドキヤリツジに接続される印刷アクチ
ユエータシステム１９がアクチユエータラツチ２
０及び印刷アクチユエータ２４を含み、プリンタ
コントローラ６で形成される像の実際の印刷像を
形成する。印刷しようとするドツトパターンがコ
ントローラ６からラツチ２０に伝送され、更にア
クチユエータ２４に伝送される。印刷すべき文字
のためのドツトの位置は、印刷ヘツド駆動システ
ム３８に接続されたリニア位置コード化器４４か
らの情報に基づき、プリンタコントローラ６によ
つて決められる。

アクチユエータキヤリツジの位置はリニア位置
コード化器４４によつて決められる。このコード
化器４４はキヤリツジに取付けられた光学的検知
器を含んでも良い。このキヤリツジは、従来周知
のようにヘツド制御用モータ３６で駆動される。
これに対し静止した光学格子（グリツド）がプリ
ンタ枠に取付けられる。キヤリツジアセンブリは
タイミングベルトで印刷ヘツド駆動モータ３６に
取付けられ、そこに取付けられた光学的検知器が
如上の格子の前を横切るように移動し、線４６上
に位置エミツタ信号を発生する。この信号がプリ
ンタコントローラ６で文字を形成するのに使用さ
れる。

アクチユエータキヤリツジを含む印刷ヘツドの
モータ駆動システム３８が、キヤリツジ駆動用マ
イクロコンピユータ２８と駆動器３２とを含む。
後者はケーブル３４ａ，３４ｂによつてブラシ式
の直流ヘツドモータ３６に接続される。ヘツドモ
ータ３６のシヤフトには１回転あたり810サイク
ルの回転式光学系コード化器４０が取付けられ
る。このコード化器４０は速度情報を与えるため
キヤリツジ駆動用マイクロコンピユータ２８で使
用される。印刷ヘツドの移動を制御するための指
令が指令線２６を介してマイクロコンピユータ２
８に与えられ、プリンタコントローラ６に状況線
５０を介して状況信号が返される。

第２図に詳細に示すように、マイクロコンピユ
ータ２８はデイジタルアナログ変換器（以下
DACと称する）２９に結合され、そのDACに基
準速度カウントを与える。基準速度カウントは所
望のヘツド又はキヤリツジの速度を表わす電圧に
変換される。マイクロコンピユータ２８はまたモ
ータ３６の駆動方向（−左駆動）を制御し、検知
し、コード化器Ａ線４０ａ及びコード化器Ｂ線４
０ｂを試験することによつて実際の移動方向情報
（−左移動）を与える。所望の速度移動を生じる
指令電圧を生じるためランプ発生回路３１で
DAC出力が使用される。線４０ｂ上のコード化
器Ｂ信号の周波数変化が周波数から電圧への変換
器（以下FVCと称する）モジユール３３によつ
て或る電圧レベルに変換される。実際に測定され
た速度を表わすこの電圧は、合計器３５に於いて
ランプ発生器３１からの所望の電圧（速度）と比
較される。このエラー電圧差（駆動方向で修正さ
れたもの）は合計器３７に於いて駆動器３２から
線３２ａで供給されるフイードバツク電流と比較
され、パルス幅変調モジユール（PWM）３９及
び増幅器（AMP）に駆動信号を与える。パルス
幅変調モジユール３９は、一定期間チヨツプされ
たDC電圧にその入力電圧を変換する。そのDC電
圧のデユーテイサイクルは、駆動電圧がモータ３
６に与えられる時間の割合を決める。線３２ａ上
のフイードバツク信号電流は電流レベルが既に高
いときの駆動力を小さくすることによつてモータ
電流を制限する働きがある。モータ電流が過大に
なる場合は、流れ過ぎの電流のエラーが検知され
てラツチされ、そしてその駆動が滅勢される。

第３図に示すように、マイクロコンピユータ２
８はヘツドキヤリツジサーボシステム用の指令解
読及び全体的な移動制御を行なう。「−ラン」、
「−ランプ」、「−高速」、「−MOD Ｂ」、及び
「−左」といつた入力線が解読され、「DAC」、
「−左移動」及び「−左駆動」と言つた指令出力
と「＋ヘツドビジイ」及び「−ヘツドＯ／Ｃ」と
言つた状況出力とを与えるよう解読される。「−
ラン」又は「−ランプ」という入力が移動を開始
する。そして「−左」という入力が所望の移動方
向を表わし、そして「−MOD Ｂ」及び「−高
速」という入力が所望の速度を表わす。速度選択
はDAC２９にカウント値を伝えるマイクロコン
ピユータによつて達成される。このカウントは、
DACに出力電圧を生じさせる。その出力電圧は
端子２９ａから供給される基準電圧の一部であ
る。マイクロコンピユータ２８からの大きなカウ
ント値の出力が基準電圧の大きな部分を生じさせ
る。その大きな部分はもつと高い所望の最終速度
を表わし、DACへの小さいカウントからは小さ
い電圧出力と低い速度しか生じない。

「−左」という入力はモータの駆動方向（−左
駆動）を表わす組合せで使用される。その駆動方
向は、そのとき取る動作（始動、停止など）及び
２つの入力に依存する。上述のとおり、第２図の
線４０ａ、４０ｂ上のコード化器Ａ信号及びコー
ド化器Ｂ信号は、モータシヤフトに取付けられた
光学的なコード化器４０によつて表わされる。こ
のコード化器信号は、対称であり、位相が90度だ
けシフトされる。従つて、左に移動しているとき
コード化器Ａ信号はコード化器Ｂ信号に先行し、
右に移動しているときコード化器Ｂ信号に遅れ
る。これらの信号は、実際の移動方向を表わす
「−左移動」出力を表わすためマイクロコンピユ
ータにより使用される。

モータ電流がサンプルされ、基準レベルと比較
される。モータを流れる測定された電流が過大の
場合、ヘツドの過電流（Ｏ／Ｃ）ラツチ４１がセ
ツトされ、マイクロコンピユータで検知される。
過電流ラツチはマイクロコンピユータによつて直
接にセツトされ得る。キヤリツジ駆動用マイクロ
コンピユータでサンプルされたプリンタコントロ
ーラ６からの過電流リセツトパルス２６ｈを捕捉
するため過電流リセツトラツチ４３が使用され
る。これはヘツド過電流ラツチ４３をリセツトす
るようマイクロコンピユータ２８に指令する。

モータ移動速度は第２図の周波数から電圧への
変換器（FVC）３３によつて検知される。これ
は第４図に詳細に説明する。コード化デイスク４
０からのコード化器Ａ信号及びコード化器Ｂ信号
が生じるのは、モータ速度が変化するのに合わせ
た繰返し速度で変化するパルスを生じるよう交互
の明暗の線が光源を遮断するときである。コード
化器Ｂからのパルスの周波数は、変換器モジユー
ル３３によりDC電圧に変換される。この電圧は、
「−左移動」と名付けた入力線のレベルに応じて、
第４図の回路で反転されたりされなかつたりす
る。これは「FVC出力」線上にバイポーラ信号
を与えられ、その結果合計器に送られて、印刷ヘ
ツドモータ速度を表わす。

ランプ発生回路は第５ａ図に示され、この回路
のタイミング関係は第５ｂ図に示される。この回
路は速度制御で使用される速度基準信号を与え
る。第５ｂ図から分るように、この発生回路は加
速期間中及び減速期間中にリニア速度変化を生
じ、一旦その一杯の速度に達してからはその速度
が一定値に維持される。キヤリツジが移動し始め
るのに合わせDAC電圧が零ボルトから変化して
来るとき、DACは、正のリミツト電圧及び負の
リミツト電圧を＋リミツト線４９ａ及び−リミツ
ト線４９ｂ（第５ａ図参照）上にセツトする速度
基準電圧を与える。積分器５１が設けられている
が、そのコンデンサ５１ａが一定の基準値により
決まる割合で充電されて行くとき積分器５１はそ
のリミツト電圧に向かつて充電（ランプアツプ）
し始める。積分器の出力電圧が線４９ａ、４９ｂ
上のDAC電圧で決まる最終リミツト値に達する
とき、そのリミツト回路がコンデンサ５１ａのこ
れ以上の充電を抑えるよう付勢される。

モータの駆動方向を変えるため、即ち減速を開
始し、ついには停止して方向転換を行なうため、
速度ランプが再度生じる。停止し始めるとき、基
準電圧の記号は線５３上に「−左駆動」という信
号が現われることによつて反転され、コンデンサ
５１ａにその極性を変えさせる。速度零での停止
が必要であれば、一度でも零速度に達するとその
ときDAC値が零にセツトされる。モータが停止
せずに方向転換される場合、そのDAC値は反対
方向への移動の為所望の速度電圧値にセツトされ
る。

第６図に示すように、ランプ回路出力はFVC
３３の出力（FVC出力）と合計されて合計エラ
ー信号を生じる。この合計エラー信号の極性は、
「−左駆動」線５３による移動方向に従つて適当
なフイードバツク極性を与えるよう修正される。
この修正された信号がエラー電圧信号であり、モ
ータに与えられる駆動量を決めるのに使用され
る。モータを駆動する電流は抵抗により感知され
る。このフイーバツク電流（CURR Ｆ、Ｂ、）
値はモータ電流が過剰になることのないよう確保
するのに使用される。この「フイーバツク電流」
信号は「エラー電圧」信号と回路網４２のところ
で合計される。その結果大電流がモータを通り抜
ける場合駆動信号（「DRV SIG」）増幅出力がモ
ータ駆動能力を超えることはない。

第７図から分るように、その駆動信号はパルス
幅変調回路３９のデユーテイサイクルを制御す
る。駆動電圧信号が増すにつれて、「変調駆動」
出力のパーセンテージデユーテイサイクルも増
す。モータへのバイポーラ駆動はモータに駆動力
を与える時点で２個のスイツチ出力SW１，SW
４又はSW２，SW３を付勢することによつて達
成される。駆動方向（上記スイツチの選択によ
る）は「−左駆動」によつて制御される。またモ
ータ駆動も付勢される必要がある（−駆動減勢）。
過電流エラーが検知されれば、モータへの駆動は
「−HD Ｏ／Ｃ」線を用いて滅勢されるであろ
う。

第８図に示す印刷ヘツドモータ駆動回路は、標
準的なＨ型のスイツチ構成である。即ちＨの交差
部としてDCブラシモータ３６を有している。こ
のモータはスイツチ群を適宜選択することによる
双方向の電流で駆動される。トランジスタＱ１乃
至Ｑ４は、対で作動されるスイツチの働きをす
る。一つの電流方向を選択する場合、Ｑ２及びＱ
３が飽和し、一方Ｑ１及びＱ４がオフである。そ
の反対の電流方向を選択する場合、Ｑ２及びＱ３
がオフでＱ１及びＱ４がオンである。スイツチ動
作時に同じ脚のトランジスタが同時にオンになつ
て短絡状態が生じるのを防ぐため、第７図の「−
左駆動」線上にスイツチング遅延コンデンサ５５
が設けられる。

ダイオードＤ１及びＤ２は、Ｑ１又はＱ２がオ
フに切換えられたばかりのときにモータコイルが
放電する為の径路を与える。更に、それらは駆動
を遮断する（Ｑ３及びＱ４をオフ）ときモータの
逆起電力による電流を逃がす経路をも与える。ダ
イオードＤ３及びＤ４は、コイルの放電によつて
逆向きの電圧が発生されるときコレクタ・ベース
接合の順方向バイアスを防ぐ高速スイツチ（Ｑ１
及びＱ２に関して）である。Ｒ１はコイル電流を
感知するのに使用される低い抵抗値の抵抗であ
る。Ｒ２及びＲ３はプレドライバが切離されると
きトランジスタを確実に遮断する。

上述のとおり、停止シーケンスが開始されてか
ら印刷機構が速度零に達するまで、それが移動す
る距離はその初速度によつて変わる。そのような
プリンタでは、加速が一定なので、印刷機構を停
止させた後反対方向に所望の速度まで戻すのに必
要な距離も、その速度によつて決まる。使用され
る速度が異なる場合その異なる速度の停止距離
（及び時間）の差が或る場合には問題を生じるこ
とがある。低速で停止が行なわれ次のスタートが
高速になる場合、印刷機構が低速でマージンの中
に移行する距離は、印刷機構がそのマージンを高
速で離れるときその一杯の速度に上昇するのに必
要な距離よりもはるかに少ない。これでは、印刷
開始時の速度があまりにも遅くなり、エラー状態
が生じてしまうことになる。また、低速でマージ
ンに出入りする時間は、次の行を印刷するための
正しい位置に用紙が移動するには不十分である。

このシステムでは、印刷開始前に１つのコード
化器の径路の規定の遷移数を移動するのに必要な
時間が測定される。ここで測定しようとするコー
ド化器の遷移数はモータの速度に応じて決められ
る（このシステムでは４速が使用できる）。モー
タが安定状態の全速力で移動しているとマイクロ
コンピユータが判断すると、タイマがリセツトさ
れ、遷移を数え始める。所望数の遷移を数えてし
まうと、タイマが停止される。その測定された時
間値は、所望の速度に対応する所望の時間値と比
較される（何故ならば必要な遷移数は各速度毎に
異なるからである）。

測定時間が所望の値とあまりにもかけ離れてい
る（25％を超えるエラー）場合そのシステムはエ
ラー状態にあるとみなされ、補償できない。その
差が25％よりも小さければ、検査中の速度の
DAC基準値を調節するのにその差が使用される。
その測定された時間差は、その速度が遅過ぎる場
合、保持中のDAC値に高速のときのその差が直
接に加算され、またその速度が早過ぎる場合保持
中のDAC値からそれが差し引かれるというよう
にして拡大又は縮小即ちスケールされる。低速の
場合、その差は２で除され（スケール）、その保
持されたDAC値を修正するのに使用される。こ
の修正方法は大小のエラーを直ぐに修正できるよ
うにし、必要な速度調整を手で行なう必要はな
い。何故ならば、プリンタのパワーオン時の診断
により、印刷前に各速度及び各方向にキヤリツジ
モータを動かしてみるからである。各速度及び各
方向でのこの１回の運動は、各素子の許容誤差、
経年変化、摩擦の差等により速度エラーを±２％
という所望の範囲内にもたらすのに十分であり、
次のモータサイクルのときに印刷が開始できる。

この修正されたDAC値は新しい平均速度基準
が計算されると直ぐにDACに送られる訳ではな
い。速度が不連続になつてしまうからである。従
つて、新しいDAC基準値はマイクロコンピユー
タ２８中のランダムアクセスメモリ（RAM）に
保持され、そこでは次回にその速度でその方向へ
の運動が行なわれるときに使用されることにな
る。このマイクロコンピユータは各速度及び各方
向毎に異なる基準値を保持している。これは、異
なる回路（及び異なる許容誤差）が各方向の運動
のため使用されるので、正確な動作を得るために
必要とされる。この補償は、摩擦による累積した
エラーや他のエラーが生じないよう確保するため
各印刷行毎に連続的に実行される。

上述のシステムは停止距離の補償を行なうこと
もできる。DCサーボ・システムを停止させるの
に必要な距離や時間は、幾つかの要素によつて変
わる。初速度が高くなるにつれて停止距離も長く
なるが、一方で駆動システムの加速度を増せば
（ランプ発生器の傾きを増せば）、停止距離は短か
くなる。第９ａ図では或る高速の半分である低速
のときの停止距離が線Ｂの下の面積に相当し、そ
の高速のときの停止距離が線Ａの下の面積に相当
する（半分の速度のときの距離の４倍に相当す
る）ことを表わす。また、高速のときの停止時間
はその半分の低速のときの停止時間の２倍であ
る。速度が変つても印刷領域に入るときにモータ
が所望の最高の速度に上昇できなかつたための速
度エラーが生じないよう確保するため、あらゆる
速度に対して停止距離を等しくさせることが望ま
しい。

この事は第９ｂ図のグラフで説明する。このグ
ラフは、低速で或る行を印刷し終え、キヤリツジ
を反転して高速で次の行を印刷する場合の時間と
速度との関係を示す。低速動作後、距離の補償を
行なわずに停止するとき、キヤリツジは高速動作
後ほど大きくマージンの中に入り込まない。その
ときマージンの中に入り込む距離は、キヤリツジ
が印刷領域へ戻る時刻までにそれが適正な速度に
達することができるほど十分な距離ではない。従
つて第９ｂ図に示すように、キヤリツジは高速印
刷に必要な速度の半分でしかない速度で印刷領域
に入り、これによつてエラー表示を生じることに
なる。両方の速度に対して等しい公称停止距離の
ようなものを確保するために、半分の速度での停
止をΔT_Lの量だけ遅延させ、更に各速度で各停止
曲線の下の面積が第９ｃ図に示すように同じにな
るような距離だけ半分の公称速度でヘツドが移動
する。その遅延量は、マイクロプロセツサ２８が
光学的なコード化器４０からの出力を用いるか又
は時間を測定することによつて測定される。

距離の補償を行なうのに必要な実際の停止動作
は、第９ｃ図に関して上記で説明したものと若干
異なつていても良いが、これを第１０ａ図に示
す。あらゆる速度に対し、コード化器の遷移又は
時間の特別の公称遅延量Ｘ＝ΔH_opnが各回の転換
シーケンス又は停止シーケンスに加えられ加速の
傾きが少し急にされる。速度対時間の線図の傾き
又は負荷が経年変化又は構成素子の変動により変
わるのは、マイクロコンピユータに各回の停止時
の移動距離をモニター（監視）させ更に停止指令
検知後方向駆動線が変わるまでにヘツドが横切る
エミツタの数を変えることによつて補償できる
（ΔH）。前の停止シーケンスのときと同じ方向で
の停止を行なつているのに、あまりにも多くのエ
ミツタを数えてしまう場合、その方向の次の停止
シーケンスはもつと早く始まり（ΔHが小さくな
り）、同じ移動距離となるよう確保する。停止距
離が短か過ぎる場合は、停止が遅延され（ΔHが
大きくなり）、所望の停止距離が得られる。第１
０ａ図は不正確な停止に対する動作を示し、第１
０ｂ図は２つの不正確な傾きの線に対する補償を
示す。尚ΔHは０から2Xまでの値をとり得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プリンタ制御システム全体を表わす
図である。第２図は、プリンタキヤリツジ駆動制
御システムの詳細を示す図である。第３図は、プ
リンタキヤリツジ駆動制御用マイクロコンピユー
タの入出力を示す図である。第４図は、プリンタ
キヤリツジ速度の測定結果を発生するのに使用さ
れる周波数から電圧への変換器を示す図である。
第５ａ図は、速度基準電圧を発生するのに使用さ
れるランプ発生器の回路図である。第５ｂ図は、
第５ａ図の回路図の出力波形を示す図である。第
６図は、制御回路の合計部及び増幅部を示す図で
ある。第７図は、キヤリツジ駆動モータへの電力
を制御するのに使用されるパルス幅変調回路を示
す図である。第８図は、電力駆動回路を示す図で
ある。第９ａ図、第９ｂ図及び第９ｃ図は、停止
距離の制御を説明するグラフを示す図である。第
１０ａ図及び第１０ｂ図は、不正確なキヤリツジ
速度曲線をどのように補償するか示すグラフの図
である。 ６……プリンタコントローラ（PCU）、２８…
…キヤリツジ駆動用マイクロコンピユータ、３３
……周波数から電圧への変換器（FVC）、３６…
…モータ、３８……ヘツド駆動システム、４０…
…コード化器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 印刷ヘツドを担持するキヤリツジをモータで
   両方向に移動させつつプラテン上の印刷媒体に印
   刷するプリンタにして、 印刷行の印刷後、上記キヤリツジが停止するよ
   う上記キヤリツジを停止せしめる指令を生じる手
   段と、 １つの印刷行で上記停止指令が発せられた後、
   上記キヤリツジが停止するのに要した距離を測定
   する測定手段と、 上記測定された距離と基準値との差に対応する
   補償値を記憶する手段と、 他の印刷行に沿つて移動する上記キヤリツジに
   停止指令を発する時刻を、上記差がなくなるよう
   補償するため上記補償値を用いて変化させる制御
   手段とを具備するプリンタ。 ２ 上記基準値は、上記キヤリツジの速度及び移
   動方向毎に異なり得る値であり、上記他の印刷行
   は上記１つの印刷行と同じ速度及び同じ移動方向
   に移動するキヤリツジで印刷される印刷行である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプ
   リンタ。