JP2003023788A - モータ駆動方法、モータ駆動装置、プリンタ、コンピュータプログラム、記録媒体、及び、コンピュータシステム - Google Patents

モータ駆動方法、モータ駆動装置、プリンタ、コンピュータプログラム、記録媒体、及び、コンピュータシステム

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JP2003023788A
JP2003023788A JP2001206674A JP2001206674A JP2003023788A JP 2003023788 A JP2003023788 A JP 2003023788A JP 2001206674 A JP2001206674 A JP 2001206674A JP 2001206674 A JP2001206674 A JP 2001206674A JP 2003023788 A JP2003023788 A JP 2003023788A
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Yasutetsu Orii
康哲 折井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 PWM方式にて高精度にモータを駆動するこ
とのできるモータ駆動方法等を実現する。 【解決手段】 モータに電圧を印加すべきことをモータ
ドライバに対して指令する印加指令期間と前記モータに
電圧を印加すべきことを前記モータドライバに対して指
令しない非印加指令期間とからなる基準期間の長さに対
する、前記印加指令期間の長さの割合を示す情報に基づ
き、前記印加指令期間と前記非印加指令期間とを繰り返
し有するPWM信号を生成し、このPWM信号を前記モ
ータドライバに送ることにより前記モータをPWM方式
にて駆動するモータ駆動方法において、前記割合を示す
情報に応じて前記基準期間の長さを変化させ、前記割合
を示す情報、及び、変化後の前記基準期間の長さに基づ
いて、前記PWM信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動方法、
モータ駆動装置、プリンタ、コンピュータプログラム、
記録媒体、及び、コンピュータシステムに関する。
【0002】
【背景技術】現在各種の情報機器、家電機器、産業機器
等にモータが使用されており、モータの駆動方法も種々
提案されている。モータの駆動方法の一つとして、PW
M(Pulse Width Modulation)方式がある。このPWM
方式は、パルス幅変調方式とも呼ばれており、所定電圧
のONパルス通電幅を任意に変化させて、モータへの入
力電力をコントロールするものである。
【0003】かかるPWM方式にてモータを駆動する際
に用いるモータドライバが有する回路の例を図13に示
す。図13に示した例では、例えば、4個のMOS・F
ET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Trans
istor)Q1、Q2、Q3、Q4を有するH型ブリッジ回
路を構成し、個々のMOS・FETをオンオフ制御する
ことによりモータMの回転制御を行っている。なお、M
OS・FETに限ることなく各種のトランジスタにより
ブリッジ回路を構成してもよいし、トランジスタの数も
4個に限られない。
【0004】図13に示したH型ブリッジ回路では、電
源Vmとアースとの間に、Q1、Q3からなる直列回路
と、Q2、Q4からなる直列回路が接続されており、各
MOS・FETQ1、Q2、Q3、Q4には、それぞれ
のMOS・FETに流れる電流方向とは逆向きの電流を
流すダイオードD1、D2、D3、D4が並列に接続さ
れている。ここで、MOS・FETQ1、Q4を同時に
ONし、かつMOS・FETQ2、Q3を同時にOFF
すると電流が図13中の矢印Ar1の方向に流れてモー
タMが正転し、MOS・FETQ2、Q3を同時にON
し、かつMOS・FETQ1、Q4を同時にOFFする
と電流が図13中の矢印Ar2の方向に流れてモータM
が逆転する。
【0005】モータ正転時の回転速度を制御する場合に
は、MOS・FETQ2、Q3をOFFし、MOS・F
ETQ1をONした上で、MOS・FETQ4に入力さ
れるPWM信号のデューティを変化させる。なお、PW
M信号は、モータMに電圧を印加すべきことをモータド
ライバに対して指令する印加指令期間と前記モータに電
圧を印加すべきことを前記モータドライバに対して指令
しない非印加指令期間とを繰り返し有し、印加指令期間
では、ON状態となり、非印加指令期間ではOFF状態
となる。また、本明細書において、「デューティ」と
は、モータに電圧を印加すべきことをモータドライバに
対して指令する印加指令期間とモータに電圧を印加すべ
きことをモータドライバに対して指令しない非印加指令
期間とからなる基準期間の長さに対する、印加指令期間
の長さの割合をいい、図14に示したPWM信号におい
て、(デューティ)= Ton/Tsum×100
(%)で表される。また、モータ逆転時の回転速度を制
御する場合には、MOS・FETQ1、Q4をOFF
し、MOS・FETQ2をONした上で、MOS・FE
TQ3に入力されるPWM信号のデューティを変化させ
る。正転逆転時ともに、PWM信号のデューティが大き
くなるほど、モータMの回転速度は大きくなる。
【0006】このようなH型ブリッジ回路において、本
来同時にONとなるべきではないMOS・FET、例え
ば、Q1とQ3が、あるタイミングで同時にONとなっ
てしまうと、これらのMOS・FETに貫通電流が流れ
てしまう。
【0007】そこで、多くのモータドライバにおいて
は、かかる貫通電流の発生を防止するために、モータド
ライバに入力されるPWM信号がOFF状態からON状
態に変化する際に、すべてのMOS・FETを強制的に
OFFする期間(以下、「デッドタイム」とも称する)
を設けている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】PWM信号のデューテ
ィが大きい場合には、デッドタイムがモータ制御に及ぼ
す影響は小さいが、PWM信号のデューティが小さい場
合には、デッドタイムがモータ制御に大きな影響を及ぼ
してしまう。例えば、図15に示すように、PWM信号
のデューティが小さく、デッドタイム内にPWM信号の
ON状態が収まってしまう場合には、結果的にモータを
制御できなくなるおそれがある。
【0009】本発明は、かかる課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、PWM方式にて高
精度にモータを駆動することのできるモータ駆動方法、
かかる駆動方法を実行するモータ駆動装置、かかる駆動
方法を実行するプリンタ、かかる駆動方法をモータ駆動
装置に実行させるためのコンピュータプログラム、かか
るプログラムを記録した記録媒体、及び、かかる駆動方
法を実行するコンピュータシステムを実現することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、主として、モータに電圧を印加すべきこ
とをモータドライバに対して指令する印加指令期間と前
記モータに電圧を印加すべきことを前記モータドライバ
に対して指令しない非印加指令期間とからなる基準期間
の長さに対する、前記印加指令期間の長さの割合を示す
情報に基づき、前記印加指令期間と前記非印加指令期間
とを繰り返し有するPWM信号を生成し、このPWM信
号を前記モータドライバに送ることにより前記モータを
PWM方式にて駆動するモータ駆動方法において、前記
割合を示す情報に応じて前記基準期間の長さを変化さ
せ、前記割合を示す情報、及び、変化後の前記基準期間
の長さに基づいて、前記PWM信号を生成することを特
徴とする。
【0011】本発明の他の特徴については、添付図面及
び以下の記載により明らかにする。
【0012】
【発明の実施の形態】===開示の概要=== 本明細書における発明の詳細な説明の項の記載により、
少なくとも次のことが明らかにされる。
【0013】モータに電圧を印加すべきことをモータド
ライバに対して指令する印加指令期間と前記モータに電
圧を印加すべきことを前記モータドライバに対して指令
しない非印加指令期間とからなる基準期間の長さに対す
る、前記印加指令期間の長さの割合を示す情報に基づ
き、前記印加指令期間と前記非印加指令期間とを繰り返
し有するPWM信号を生成し、このPWM信号を前記モ
ータドライバに送ることにより前記モータをPWM方式
にて駆動するモータ駆動方法において、前記割合を示す
情報に応じて前記基準期間の長さを変化させ、前記割合
を示す情報、及び、変化後の前記基準期間の長さに基づ
いて、前記PWM信号を生成することを特徴とするモー
タ駆動方法。
【0014】これにより、PWM信号を生成する際の基
になる、基準期間の長さに対する前記印加指令期間の長
さの割合が小さい場合であっても、デッドタイム内にP
WM信号のON状態が収まってしまうことを防止し、良
好にモータを駆動することが可能となる。
【0015】また、前記モータドライバは、複数のトラ
ンジスタを有し、前記モータドライバに送られるPWM
信号がOFFからONに変化する際に、すべての前記ト
ランジスタがOFFとなる期間が設けられていてもよ
い。
【0016】このようなモータドライバによりモータを
駆動する場合において、PWM信号を生成する際の基に
なる、基準期間の長さに対する前記印加指令期間の長さ
の割合が小さくても、デッドタイム内にPWM信号のO
N状態が収まってしまうことを防止し、良好にモータを
駆動することが可能となる。
【0017】また、前記割合を示す情報と、前記基準期
間の関係を定めたテーブルを準備し、前記テーブルに基
づいて、前記基準期間の長さを変化させてもよい。
【0018】これにより、前記割合を示す情報と、前記
基準期間の関係を予めテーブル形式にて定めておくこと
ができ、迅速に前記基準期間の長さを変化させることが
可能となる。
【0019】また、前記割合を示す情報と、前記基準期
間の関係を定めた関数を準備し、前記関数に基づいて、
前記基準期間の長さを変化させてもよい。
【0020】これにより、前記割合を示す情報と、前記
基準期間の良好な関係を関数形式にて定めておくことが
でき、きめ細かく前記基準期間の長さを変化させること
が可能となる。
【0021】また、モータの回転速度と目標回転速度と
の偏差を積分して積分値に応じた値を出力する積分手段
の出力値、モータの回転速度と目標回転速度との偏差を
微分して微分値に応じた値を出力する微分手段の出力
値、及び、モータの回転速度と目標回転速度との偏差に
比例した値を出力する比例手段の出力値を加算する加算
手段の出力値に基づいて、前記割合を示す情報を求めて
もよい。
【0022】これにより、モータの回転速度と目標回転
速度との偏差に応じた、前記割合を示す情報が求められ
るから、モータを精度よく駆動することが可能となる。
【0023】また、前記モータは、プリンタの紙送りモ
ータであるようにしてもよい。プリンタの紙送りモータ
の駆動を良好に行うことにより、プリンタによる印字品
質を高めることが可能となる。
【0024】また、前記モータは、プリンタのキャリッ
ジモータであるようにしてもよい。プリンタのキャリッ
ジモータの駆動を良好に行うことにより、プリンタによ
る印字品質を高めることが可能となる。
【0025】また、このようなモータ駆動方法を実行す
るモータ駆動装置又はプリンタ、該モータ駆動方法をモ
ータ駆動装置に実行させるためのコンピュータプログラ
ム、及び、該コンピュータプログラムを記録したコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体も実現可能である。
【0026】また、コンピュータ本体と、表示装置と、
プリンタと、入力装置と、フレキシブルドライブ装置
と、CD−ROMドライブ装置とを有し、このようなモ
ータ駆動方法を実行するコンピュータシステムも実現可
能である。
【0027】 ===インクジェットプリンタの概略=== 次に、本発明の主な適用対象であるインクジェットプリ
ンタの概略について説明する。図1は、インクジェット
プリンタの概略構成を示したブロック図である。
【0028】図1に示したインクジェットプリンタは、
紙送りを行う紙送りモータ(以下、PFモータともい
う。)1と、紙送りモータ1を駆動する紙送りモータド
ライバ2と、印刷紙50にインクを吐出するヘッド9が
固定され、印刷紙50に対し平行方向かつ紙送り方向に
対し垂直方向に駆動されるキャリッジ3と、キャリッジ
3を駆動するキャリッジモータ(以下、CRモータとも
いう。)4と、キャリッジモータ4を駆動するCRモー
タドライバ5と、CRモータドライバ5を制御するDC
ユニット6と、ヘッド9の目詰まり防止のためのインク
の吸い出しを制御するポンプモータ7と、ポンプモータ
7を駆動するポンプモータドライバ8と、ヘッド9を駆
動制御するヘッドドライバ10と、キャリッジ3に固定
されたリニア式エンコーダ11と、所定の間隔にスリッ
トが形成されたリニア式エンコーダ11用符号板12
と、PFモータ1用のロータリ式エンコーダ13と、印
刷処理されている紙の終端位置を検出する紙検出センサ
15と、プリンタ全体の制御を行うCPU16と、CP
U16に対して周期的に割込み信号を発生するタイマI
C17と、ホストコンピュータ18との間でデータの送
受信を行うインタフェース部(以下、IFともいう。)
19と、ホストコンピュータ18からIF19を介して
送られてくる印字情報に基づいて印字解像度やヘッド9
の駆動波形等を制御するASIC20と、ASIC20
及びCPU16の作業領域やプログラム格納領域として
用いられるPROM21、RAM22及びEEPROM
23と、印刷紙50を支持するプラテン25と、PFモ
ータ1によって駆動されて印刷紙50を搬送する搬送ロ
ーラ27と、CRモータ4の回転軸に取付けられたプー
リ30と、プーリ30によって駆動されるタイミングベ
ルト31とを備えている。
【0029】DCユニット6は、CPU16から送られ
てくる制御指令、エンコーダ11、13の出力に基づい
て紙送りモータドライバ2及びCRモータドライバ5を
駆動制御する。また、紙送りモータ1及びCRモータ4
はいずれもDCモータである。
【0030】===キャリッジ周辺の構成=== 次にキャリッジ周辺の構成について説明する。図2は、
インクジェットプリンタのキャリッジ3周辺の構成を示
した斜視図である。
【0031】図2で示すように、キャリッジ3は、タイ
ミングベルト31によりプーリ30を介してCRモータ
4に接続され、ガイド部材32に案内されてプラテン2
5に平行に移動するように駆動される。キャリッジ3の
印刷紙に対向する面には、ブラックインクを吐出するノ
ズル列及びカラーインクを吐出するノズル列を有するヘ
ッド9が設けられ、各ノズルはインクカートリッジ34
からインクの供給を受けて印刷紙にインク滴を吐出して
文字や画像を印刷する。
【0032】また、キャリッジ3の非印字領域には、非
印字時にヘッド9のノズル開口を封止するためのキャッ
ピング装置35と、図1に示したポンプモータ7を有す
るポンプユニット36とが設けられている。キャリッジ
3が印字領域から非印字領域に移動すると、図示しない
レバーにキャリッジ3が当接して、キャッピング装置3
5が上方に移動し、ヘッド9を封止する。
【0033】ヘッド9のノズル開口列に目詰まりが生じ
た場合や、インクカートリッジ34の交換等を行ってヘ
ッド9から強制的にインクを吐出する場合は、ヘッド9
を封止した状態でポンプユニット36を作動させ、ポン
プユニット36からの負圧により、ノズル開口列からイ
ンクを吸い出す。これにより、ノズル開口列の近傍に付
着している塵埃や紙粉が洗浄され、さらにはヘッド9内
の気泡がインクとともにキャップ37に排出される。
【0034】===エンコーダ=== 次に、キャリッジ3に取付けられたリニア式エンコーダ
11、及び、PFモータ1用のロータリ式エンコーダ1
3について説明する。図3は、キャリッジ3に取付けら
れたリニア式エンコーダ11の構成を模式的に示した説
明図である。
【0035】図3に示したエンコーダ11は、発光ダイ
オード11aと、コリメータレンズ11bと、検出処理
部11cとを備えている。検出処理部11cは、複数
(例えば4個)のフォトダイオード11dと、信号処理
回路11eと、例えば2個のコンパレータ11fA、1
1fBとを有している。
【0036】発光ダイオード11aの両端に抵抗を介し
て電圧VCCが印加されると、発光ダイオード11aから
光が発せられる。この光はコリメータレンズ11bによ
り平行光に集光されて符号板12を通過する。符号板1
2には、所定の間隔(例えば1/180インチ(1イン
チ=2.54cm))毎にスリットが設けられている。
【0037】符号板12を通過した平行光は、図示しな
い固定スリットを通って各フォトダイオード11dに入
射し、電気信号に変換される。4個のフォトダイオード
11dから出力される電気信号は信号処理回路11eに
おいて信号処理され、信号処理回路11eから出力され
る信号はコンパレータ11fA、11fBにおいて比較さ
れ、比較結果がパルスとして出力される。コンパレータ
11fA、11fBから出力されるパルスENC−A、E
NC−Bがエンコーダ11の出力となる。
【0038】図4は、CRモータ正転時及び逆転時にお
けるエンコーダ11の2つの出力信号の波形を示したタ
イミングチャートである。
【0039】図4(a)、(b)に示すように、CRモ
ータ正転時及び逆転時のいずれの場合も、パルスENC
−AとパルスENC−Bとは位相が90度だけ異なって
いる。CRモータ4が正転しているとき、即ち、キャリ
ッジ3が主走査方向に移動しているときは、図4(a)
に示すように、パルスENC−AはパルスENC−Bよ
りも90度だけ位相が進み、CRモータ4が逆転してい
るときは、図4(b)に示すように、パルスENC−A
はパルスENC−Bよりも90度だけ位相が遅れる。そ
して、パルスENC−A及びパルスENC−Bの1周期
Tは、キャリッジ3が符号板12のスリット間隔を移動
する時間に等しい。
【0040】一方、PFモータ1用のロータリ式エンコ
ーダ13はロータリ式エンコーダ用符号板14がPFモ
ータ1の回転に応じて回転する回転円板である以外は、
リニア式エンコーダ11と同様の構成となっており、2
つの出力パルスENC−A、ENC−Bを出力する。イ
ンクジェットプリンタにおいては、ロータリ式エンコー
ダ用符号板14に設けられている複数のスリットのスリ
ット間隔は1/180インチであり、PFモータ1が上
記1スリット間隔だけ回転すると、1/1440インチ
だけ紙送りされる。
【0041】===給紙及び紙検出=== 次に、給紙及び紙検出に関連する部分について説明す
る。図5は、給紙及び紙検出に関連する部分を示した透
視図である。
【0042】図5を参照して、図1に示した紙検出セン
サ15の位置について説明する。図5において、プリン
タ60の給紙挿入口61に挿入された印刷紙50は、給
紙モータ63により駆動される給紙ローラ64によって
プリンタ60内に送り込まれる。プリンタ60内に送り
込まれた印刷紙50の先端が例えば光学式の紙検出セン
サ15により検出される。紙検出センサ15によって先
端が検出された印刷紙50は、PFモータ1により駆動
される紙送りローラ65及び従動ローラ66によって送
られる。
【0043】続いてキャリッジガイド部材32に沿って
移動するキャリッジ3に固定されたヘッド9からインク
が滴下されることにより印字が行われる。所定の位置ま
で紙送りが行われると、現在、印字されている印刷紙5
0の終端が紙検出センサ15によって検出される。印字
が終了した印刷紙50は、PFモータ1により駆動され
る歯車67A、67Bを介して歯車67Cにより駆動さ
れる排紙ローラ68及び従動ローラ69によって排紙口
62から外部に排出される。尚、紙送りローラ65の回
転軸には、ロータリ式エンコーダ13が連結されてい
る。
【0044】===紙送り=== 次に、紙送りに関連する部分について詳細に説明する。
図6は、プリンタの紙送りに関連する部分を詳細に示し
た透視図である。
【0045】図5に示したプリンタの部分のうち紙送り
に関連する部分について、図5及び図6を参照して、よ
り詳細に説明する。
【0046】プリンタ60の給紙挿入口61から挿入さ
れ、給紙ローラ64によってプリンタ60内に送り込ま
れた印刷紙50の先端が紙検出センサ15により検出さ
れると、PFモータ1により小歯車87を介して駆動さ
れる大歯車67aの回転軸であるスマップ軸83の周囲
に設けられた紙送りローラ65と、給紙側から送られて
きた印刷紙50を垂直方向下向きに押圧するホルダ89
の紙送り方向排紙側先端部に設けられた従動ローラ66
とにより、印刷紙50の紙送りが行われる。
【0047】PFモータ1はプリンタ60内のフレーム
86にねじ85により固定されており、大歯車67a周
囲の所定箇所にはロータリ式エンコーダ13が設けら
れ、かつ、大歯車67aの回転軸であるスマップ軸83
にはロータリ式エンコーダ用符号板14が連結されてい
る。
【0048】紙送りローラ65と従動ローラ66とによ
り紙送りが行われた印刷紙50は、印刷紙50を支持す
るプラテン84上を通過し、小歯車87、大歯車67
a、中間歯車67b、小歯車88及び排紙歯車67cを
介してPFモータ1により駆動される排紙ローラ68
と、従動ローラであるギザローラ69とにより挟持され
て送られ、排紙口62から外部に排出される。
【0049】印刷紙50がプラテン84上に支持されて
いる間に、キャリッジ3がプラテン84上の空間をガイ
ド部材32に沿って左右に移動し、キャリッジ3に固定
されたヘッド9からインクが吐出されて印刷が行われ
る。
【0050】===DCユニットの構成=== 次に、インクジェットプリンタのPFモータ1を制御す
るDCモータ制御装置であるDCユニット6の構成につ
いて説明する。図7は、DCモータ制御装置であるDC
ユニット6の構成を示したブロック図である。
【0051】図7に示したDCユニット6は、回転位置
演算部6aと、減算器6bと、目標回転速度演算部6c
と、回転速度演算部6dと、減算器6eと、比例手段と
しての比例要素6fと、積分手段としての積分要素6g
と、微分手段としての微分要素6hと、加算器6iと、
PWM回路6jと、タイマ6kと、加速制御部6mとを
備えている。
【0052】回転位置演算部6aは、ロータリ式エンコ
ーダ13の出力パルスENC−A、ENC−Bの各々の
立ち上がりエッジ、立ち上がりエッジを検出し、検出さ
れたエッジの個数を計数し、この計数値に基づいて、P
Fモータ1の回転位置を演算する。この計数はPFモー
タ1が正転しているときは1個のエッジが検出されると
「+1」を加算し、逆転しているときは、1個のエッジ
か検出されると、「−1」を加算する。パルスENC−
A及びENC−Bの各々の周期は、ロータリ式エンコー
ダ用符号板14の、あるスリットがロータリ式エンコー
ダ13を通過してから次のスリットがロータリ式エンコ
ーダ13を通過するまでの時間に等しく、かつ、パルス
ENC−AとパルスENC−Bとは位相が90度だけ異
なっている。このため、上記計数のカウント値「1」は
ロータリ式エンコーダ用符号板14のスリット間隔の1
/4に対応する。これにより上記計数値にスリット間隔
の1/4を乗算すれば、その乗算値に基づいて、計数値
が「0」に対応する回転位置からのPFモータ1の移動
量を求めることができる。このときロータリ式エンコー
ダ13の解像度はロータリ式エンコーダ用符号板14の
スリットの間隔の1/4となる。
【0053】減算器6bは、CPU16から送られてく
る目標回転位置と、回転位置演算部6aによって求めら
れたPFモータ1の実際の回転位置との回転位置偏差を
演算する。
【0054】目標回転速度演算部6cは、減算器6bの
出力である回転位置偏差に基づいてPFモータ1の目標
回転速度を演算する。この演算は回転位置偏差にゲイン
KPを乗算することにより行われる。このゲインKPは
回転位置偏差に応じて決定される。尚、このゲインKP
の値は図示しないテーブルに格納されていてもよい。
【0055】回転速度演算部6dは、ロータリ式エンコ
ーダ13の出力パルスENC−A、ENC−Bに基づい
てPFモータ1の回転速度を演算する。まず、ロータリ
式エンコーダ13の出力パルスENC−A、ENC−B
の各々の立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジを検出
し、ロータリ式エンコーダ用符号板14のスリット間隔
の1/4に対応するエッジ間の時間間隔を、タイマカウ
ンタによってカウントする。このカウント値、ロータリ
式エンコーダ用符号板14のスリット間隔、及び、PF
モータ1と紙送りローラ65との減速比に基づいて、P
Fモータ1の回転速度が求められる。
【0056】減算器6eは、目標回転速度と、回転速度
演算部6dによって演算されたPFモータ1の実際の回
転速度との偏差を演算する。比例要素6fは、上記偏差
に定数Gpを乗算し、乗算結果を出力する。積分要素6
gは、偏差に定数Giを乗じたものを積算し、積算結果
を出力する。微分要素6hは、現在の偏差と、1つ前の
偏差との差に定数Gdを乗算し、乗算結果を出力する。
比例要素6f、積分要素6g及び微分要素6hの演算
は、ロータリ式エンコーダ13の出力パルスENC−A
の1周期ごとに、例えば出力パルスENC−Aの立ち上
がりエッジに同期して行う。
【0057】比例要素6f、積分要素6g及び微分要素
6hから出力される信号値は、それぞれの演算結果に応
じたデューティDXを示す。ここで、デューティDX
は、例えば、デューティパーセントが(100×DX/
2000)%であることを示す。この場合、DX=20
00であれば、デューティ100%を示し、DX=10
00であれば、デューティ50%を示すことになる。
【0058】比例要素6f、積分要素6g及び微分要素
6hの出力は、加算器6iにおいて加算される。この加
算結果がデューティ信号としてPWM回路6jに送られ
て、PWM回路6jにて加算結果に応じた指令信号とし
てのPWM信号が生成される。この生成されたPWM信
号に基づいて、ドライバ2によりPFモータ1が駆動さ
れる。なお、PWM回路6jの詳細については後述す
る。
【0059】ドライバ2の構成は、背景技術において説
明したように、例えば、4つのMOS・FETを有して
おり、PWM回路6jから送られてくるPWM信号に基
づいて、これらのMOS・FETを選択的にONOFF
することにより、モータの正逆転駆動を行う。詳細な構
成は、背景技術において説明した構成と同様であるた
め、再度の説明を省略する。なお、複数のトランジスタ
を有する回路に入力されるPWM信号がOFF状態から
ON状態に変化する際に、すべてのトランジスタを強制
的にOFFする期間が設けられる点も同様である。
【0060】タイマ6k及び加速制御部6mは、PFモ
ータ1の加速制御に用いられ、比例要素6f、積分要素
6g及び微分要素6hを使用するPID制御は、加速制
御後の定速制御及び減速制御に用いられる。
【0061】タイマ6kは、CPU16から送られてく
るクロック信号に基づいて所定時間ごとにタイマ割込み
信号を発生する。
【0062】加速制御部6mは、上記タイマ割込信号を
受けるごとに所定のデューティ(例えば200)を積算
し、積算結果がデューティ信号としてPWM回路6jに
送られる。PID制御の場合と同様に、PWM回路6j
にて積算結果に応じた指令信号としてのPWM信号が生
成され、生成されたPWM信号に基づいて、ドライバ2
によりPFモータ1が駆動される。
【0063】===DCユニットの動作の概要=== 次に、図8(a)、(b)を参照してDCユニット6の
動作の概要、即ち、モータ駆動方法の概要について説明
する。図8は、DCユニット6により制御されるPFモ
ータ1のPWM回路6jに送られるデューティ信号値及
びモータ回転速度を示したグラフである。
【0064】PFモータ1が停止しているときに、CP
U16からDCユニット6へ、PFモータ1を起動させ
る起動指令信号が送られると、信号値がDX0である起
動初期デューティ信号が加速制御部6mからPWM回路
6jに送られる。この起動初期デューティ信号は、起動
指令信号とともにCPU16から加速制御部6mに送ら
れてくる。そしてこの初期起動デューティ信号は、PW
M回路6jによって信号値DX0に応じたPWM信号に
変換されてドライバ2に送られ、ドライバ2によってP
Fモータ1の起動が開始される(図8(a)、(b)参
照)。
【0065】起動指令信号を受信した後、所定の時間ご
とにタイマ6kからタイマ割込信号が発生される。加速
制御部6mは、タイマ割込信号を受信する度ごとに、起
動初期デューティ信号の信号値DXOに所定のデューテ
ィ(例えば200)を積算し、積算されたデューティを
信号値として有するデューティ信号をPWM回路6jに
送る。このデューティ信号は、PWM回路6jによっ
て、その信号値に応じたPWM信号に変換されてドライ
バ2に送られる。送られたPWM信号に基づいて、ドラ
イバ2によってPFモータ1が駆動されPFモータ1の
回転速度は上昇する(図8(b)参照)。このため加速
制御部6mから出力されPWM回路6jに送られるデュ
ーティ信号の値は、図8(a)に示すように階段状にな
る。
【0066】加速制御部6mにおけるデューティの積算
処理は、積算されたデューティが一定のデューティDX
Sとなるまで行われる。時刻tlにおいて積算されたデ
ューティが所定値DXSとなると、加速制御部6mは積
算処理を停止し、以後PWM回路6jに一定のデューテ
ィDXSを信号値として有するデューティ信号を送る
(図8(a)参照)。
【0067】そして、PFモータ1の回転速度がオーバ
ーシュートするのを防止するために、PFモータ1が所
定の回転速度V1になると(時刻t2参照)、PFモータ1
に印加される電圧のデューティパーセントを減少させる
ように加速制御部6mが制御する。このときPFモータ
1の回転速度は更に上昇するが、PFモータ1の回転速
度が所定の回転速度Vcに達すると(図8(b)の時刻t
3参照)、PWM回路6jが、PID制御系の出力、即
ち加算器6iの出力を選択し、PID制御が行われる。
【0068】PID制御が開始されると、目標回転位置
と、ロータリ式エンコーダ13の出力から得られる実際
の回転位置との回転位置偏差に基づいて目標回転速度が
演算され、この目標回転速度と、ロータリ式エンコーダ
13の出力から得られる実際の回転速度との回転速度偏
差に基づいて、比例要素6f、積分要素6g及び微分要
素6hが動作し、各々比例、積分、及び微分演算が行わ
れ、これらの演算結果の和に基づいて、PFモータ1の
制御が行われる。尚、上記比例、積分及び微分演算は、
例えばロータリ式エンコーダ13の出力パルスENC−
Aの立ち上がりエッジに同期して行われる。これにより
PFモータ1の回転速度は所望の回転速度Veとなるよ
うに制御される。尚、所定の回転速度Vcは、所望の回
転速度Veの70〜80%の値であることが好ましい。
【0069】PFモータ1が目標回転位置に近づくと
(図8(b)の時刻t5参照)、回転位置偏差が小さく
なるから目標回転速度も小さくなる。このため回転速度
偏差、即ち減算器6eの出力が負になり、PFモータ1
は減速し、時刻t6に停止する。
【0070】===PWM回路6j=== 次に、PWM回路6jについて図面を参照しつつ説明す
る。図9は、PWM回路6jの動作を説明するための図
である。図10は、加算器6iから受け取ったデューテ
ィ信号の値に応じて、基準期間用コンペア値を変化させ
る例を示した図である。
【0071】前述したように、PWM回路6jは、加算
器6iからデューティ信号、すなわち、PFモータ1に
電圧を印加すべきことをドライバ2に対して指令する印
加指令期間とPFモータ1に電圧を印加すべきことをド
ライバ2に対して指令しない非印加指令期間とからなる
基準期間の長さに対する印加指令期間の長さの割合を示
す情報を受け取り、その信号値に基づいて、印加指令期
間と非印加指令期間とを繰り返し有するPWM信号を生
成し、このPWM信号を指令信号としてドライバ2に送
る。
【0072】ここで、図9に示すように、PWM回路6
jは、カウンタ6j1、基準期間用コンペアレジスタ6
j2、デューティ用コンペアレジスタ6j3、及び、フ
リップフロップ6j4を有している。
【0073】カウンタ6j1は、クロック信号をカウン
トし、カウント値を基準期間用コンペアレジスタ6j2
及びデューティ用コンペアレジスタ6j3に送る。
【0074】基準期間用コンペアレジスタ6j2は、カ
ウンタ6j1から送られてきたカウント値を設定された
基準期間用コンペア値と比較し、カウント値が基準期間
用コンペア値に達すると、フリップフロップ6j4をセ
ットするとともに、カウンタ6j1にリセット信号を送
る。これにより、フリップフロップ6j4の出力信号、
すなわち、PWM信号は、ON状態となる。
【0075】デューティ用コンペアレジスタ6j3は、
カウンタ6j1から送られてきたカウント値を設定され
たデューティ用コンペア値と比較し、カウント値がデュ
ーティ用コンペア値に達すると、フリップフロップ6j
4をリセットする。これにより、フリップフロップ6j
4の出力信号は、OFF状態となる。
【0076】よって、フリップフロップ6j4の出力信
号、すなわち、PWM信号は、カウンタ6j1のカウン
ト値がデューティ用コンペア値に達するまで、ON状態
であり、カウンタ6j1のカウント値がデューティ用コ
ンペア値に達するとOFF状態となる。
【0077】次に、基準期間用コンペア値及びデューテ
ィ用コンペア値の設定方法について説明する。
【0078】本実施の形態では、前述した貫通電流に起
因する制御特性の悪化を防止するために、加算器6iか
ら出力されるデューティ信号の値に応じて、PWM信号
における、PFモータ1に電圧を印加すべきことをドラ
イバ2に対して指令する印加指令期間、すなわちPWM
信号がON状態である期間と、PFモータ1に電圧を印
加すべきことをドライバ2に対して指令しない非印加指
令期間、すなわちPWM信号がOFF状態である期間と
からなる基準期間の長さを変化させ、デューティ信号の
値、及び、変化後の基準期間の長さに基づいてPWM信
号を生成する。
【0079】詳しくは、加算器6iから出力されるデュ
ーティ信号の値に応じて、まず、基準期間用コンペア値
を変化させる。図10にその一例を示す。図10に示し
た例では、デューティ信号の値と、基準期間用コンペア
値の関係を定めたテーブルを準備している。デューティ
信号値が200未満の場合は、基準期間用コンペア値を
6000と定め、デューティ信号値が200以上100
0未満の場合は、基準期間用コンペア値を3000と定
め、デューティ信号値が1000以上の場合は、基準期
間用コンペア値を1000と定めている。なお、図10
には、デューティ信号値に対応するデューティ、及び、
基準期間用コンペア値に対応する周期も併記している。
【0080】次に、このようにして定められた基準期間
用コンペア値及びデューティ信号値に基づいて、デュー
ティ用コンペア値を定める。例えば、デューティ信号値
DXが(100×DX/2000)%のデューティパー
セントを示す場合、デューティ用コンペア値は、(基準
期間用コンペア値)×DX/2000、という式で求め
られる値に定める。
【0081】このように、デューティ信号値が小さくな
るほど、基準期間用コンペア値を大きくすることによっ
て基準期間を長くし、長くされた基準期間に対してデュ
ーティパーセント分の期間ON状態となるPWM信号が
ドライバ2に送られる。したがって、PWM信号のデュ
ーティが小さい場合であっても、デッドタイム内にPW
M信号のON状態が収まってしまうことを防ぐことが可
能となる。
【0082】例えば、デッドタイムが10μsである場
合を例にとって説明する。図10に示した例において、
デューティ信号値が100、すなわち、デューティが5
%の場合、基準期間用コンペア値が6000、すなわ
ち、周期が600μsとなるから、結果として、PWM
信号のON状態期間は、600μs×0.05=30μ
sとなる。したがって、デッドタイム内にPWM信号の
ON状態期間が収まってしまうことはない。
【0083】一方、デューティ信号値が100、すなわ
ち、デューティが5%の場合に、デューティ信号値が1
000以上、すなわち、デューティ50%以上の場合と
同じく、基準期間用コンペア値を1000、すなわち、
周期を100μsとしてしまうと、PWM信号のON状
態期間は、100μs×0.05=5μsとなってしま
い、デッドタイム内にPWM信号のON状態が収まって
しまうことになる。
【0084】図10に示した例では、デューティ信号値
を三つの範囲に分けて、基準期間用コンペア値を定めた
が、更に細かい範囲に分けて基準期間用コンペア値を定
めてもよい。
【0085】また、デューティ信号値が小さくなるほ
ど、基準期間用コンペア値が大きくなるように、デュー
ティ信号値と基準期間用コンペア値の関係を定めた関数
を準備し、この関数に基づいて、基準期間用コンペア値
を定めるようにしてもよい。
【0086】また、以上の説明では、カウンタ6j1、
基準期間用コンペアレジスタ6j2、デューティ用コン
ペアレジスタ6j3、及び、フリップフロップ6j4を
PWM回路6jに設けて処理を行ったが、同様の処理
を、CPU16にて行い、処理結果をドライバ2に送っ
てもよい。
【0087】また、以上の説明は、PFモータ1を駆動
する場合について説明したが、CRモータ4についても
同様の駆動方法を適用可能である。さらに、プリンタ以
外の各種の情報機器、家電機器、産業機器等に用いられ
ているモータについても同様の駆動方法が適用可能であ
る。
【0088】===コンピュータシステム、コンピュー
タプログラム、及び、記録媒体=== 次に、本発明に係るコンピュータシステム、コンピュー
タプログラム、及び、コンピュータプログラムを記録し
た記録媒体の実施形態について、図面を参照しながら説
明する。
【0089】図11は、コンピュータシステムの外観構
成を示した説明図、図12は、図11に示したコンピュ
ータシステムの構成を示すブロック図である。
【0090】図11に示したコンピュータシステム70
は、ミニタワー型等の筐体に収納されたコンピュータ本
体71と、CRT(Cathode Ray Tube:陰極線管)、
プラズマディスプレイ、液晶表示装置等の表示装置72
と、記録出力装置としてのプリンタ73と、入力装置と
してのキーボード74a及びマウス74bと、フレキシ
ブルディスクドライブ装置76と、CD−ROMドライ
ブ装置77とを備えている。
【0091】図12は、このコンピュータシステム70
の構成をブロック図として表示したものであり、コンピ
ュータ本体71が収納された筐体内には、RAM(Rand
omAccess Memory)等の内部メモリ75と、ハードディ
スクドライブユニット78等の外部メモリがさらに設け
られている。本発明に係るモータ駆動方法を実行するコ
ンピュータプログラムは、記録媒体としてのフレキシブ
ルディスク81、CD−ROM(Read Only Memory)
82に記録され、フレキシブルディスクドライブ装置7
6、CD−ROMドライブ装置77により読み込まれ
る。なお、記録媒体としては、MO(Magneto Optical)
ディスク、DVD(Digital VersatileDisk)、その他
の光学的記録ディスク、カードメモリ、磁気テープ等を
用いてもよい。また、インターネット等の通信回線を介
して、コンピュータシステム70にコンピュータプログ
ラムがダウンロードされるようにしてもよい。
【0092】
【発明の効果】本発明によれば、PWM制御方式にて高
精度にモータを駆動することのできるモータ駆動方法、
かかる駆動方法を実行するモータ駆動装置、かかる駆動
方法を実行するプリンタ、かかる駆動方法をモータ駆動
装置に実行させるためのコンピュータプログラム、かか
るプログラムを記録した記録媒体、及び、かかる駆動方
法を実行するコンピュータシステムを実現することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 インクジェットプリンタの概略構成を示した
ブロック図。
【図2】 インクジェットプリンタのキャリッジ3周辺
の構成を示した斜視図。
【図3】 キャリッジ3に取付けられたリニア式エンコ
ーダ11の構成を模式的に示した説明図。
【図4】 CRモータ正転時及び逆転時におけるエンコ
ーダ11の2つの出力信号の波形を示したタイミングチ
ャート。
【図5】 給紙及び紙検出に関連する部分を示した透視
図。
【図6】 プリンタの紙送りに関連する部分を詳細に示
した透視図。
【図7】 DCモータ制御装置であるDCユニット6の
構成を示したブロック図。
【図8】 DCユニット6により制御されるPFモータ
1のPWM回路6jに送られるデューティ信号値及びモ
ータ回転速度を示したグラフ。
【図9】 PWM回路6jの動作を説明するための図。
【図10】 加算器6iから受け取ったデューティ信号
の値に応じて、基準期間用コンペア値を変化させる例を
示した図。
【図11】 コンピュータシステムの外観構成を示した
説明図。
【図12】 図11に示したコンピュータシステムの構
成を示すブロック図。
【図13】 PWM方式にてモータを駆動する際に用い
るモータドライバが有する回路の例を示した図。
【図14】 PWM信号の一例を示した図。
【図15】 モータを制御できなくなるおそれがある例
を示した図。
【符号の説明】
1 紙送りモータ(PFモータ) 2 紙送りドライバ 3 キャリッジ 4 キャリッジモータ(CRモータ) 5 キャリッジモータドライバ(CRモータドライバ) 6 DCユニット 6a 位置演算部 6b 減算器 6c 目標速度演算手段 6d 速度演算部 6e 減算器 6f 比例要素 6g 積分要素 6h 微分要素 6j PWM回路 6j1 カウンタ 6j2 基準期間用コンペアレジスタ 6j3 デューティ用コンペアレジスタ 6j4 フリップフロップ 7 ポンプモータ 8 ポンプモータドライバ 9 ヘッド 10 ヘッドドライバ 11 リニア式エンコーダ 12 符号板 13 エンコーダ(ロータリ式エンコーダ) 14 ロータリ式エンコーダ用符号板 15 紙検出センサ 16 CPU 17 タイマIC 18 ホストコンピュータ 19 インタフェース部 20 ASIC 21 PROM 22 RAM 23 EEPROM 25 プラテン 30 プーリ 31 タイミングベルト 32 キャリッジモータのガイド部材 34 インクカートリッジ 35 キャッピング装置 36 ポンプユニット 37 キャップ 50 記録紙 60 プリンタ 61 給紙挿入口 62 排紙口 64 給紙ローラ 65 紙送りローラ 66 従動ローラ 67a 大歯車 67b 中間歯車 67c 排紙歯車 68 排紙ローラ 69 従動ローラ(ギザローラ) 83 スマップ軸 84 プラテン 87 小歯車 88 小歯車 89 ホルダ
フロントページの続き Fターム(参考) 2C058 AB08 AD01 AE02 AF15 GE03 2C480 CA01 CA43 CB04 CB34 EA01 EA28 5H571 AA13 BB10 DD00 FF01 FF02 FF09 GG02 GG08 HA09 HB01 HC02 HD02 JJ03 JJ13 JJ18 JJ22 JJ23 JJ24 KK06 LL08 LL32 PP01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータに電圧を印加すべきことをモータ
    ドライバに対して指令する印加指令期間と前記モータに
    電圧を印加すべきことを前記モータドライバに対して指
    令しない非印加指令期間とからなる基準期間の長さに対
    する、前記印加指令期間の長さの割合を示す情報に基づ
    き、前記印加指令期間と前記非印加指令期間とを繰り返
    し有するPWM信号を生成し、このPWM信号を前記モ
    ータドライバに送ることにより前記モータをPWM方式
    にて駆動するモータ駆動方法において、 前記割合を示す情報に応じて前記基準期間の長さを変化
    させ、前記割合を示す情報、及び、変化後の前記基準期
    間の長さに基づいて、前記PWM信号を生成することを
    特徴とするモータ駆動方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のモータ駆動方法におい
    て、 前記モータドライバは、複数のトランジスタを有し、前
    記モータドライバに送られるPWM信号がOFFからO
    Nに変化する際に、すべての前記トランジスタがOFF
    となる期間が設けられることを特徴とするモータ駆動方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のモータ駆
    動方法において、 前記割合を示す情報と、前記基準期間の関係を定めたテ
    ーブルを準備し、前記テーブルに基づいて、前記基準期
    間の長さを変化させることを特徴とするモータ駆動方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は請求項2に記載のモータ駆
    動方法において、 前記割合を示す情報と、前記基準期間の関係を定めた関
    数を準備し、前記関数に基づいて、前記基準期間の長さ
    を変化させることを特徴とするモータ駆動方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
    のモータ駆動方法において、 モータの回転速度と目標回転速度との偏差を積分して積
    分値に応じた値を出力する積分手段の出力値、モータの
    回転速度と目標回転速度との偏差を微分して微分値に応
    じた値を出力する微分手段の出力値、及び、モータの回
    転速度と目標回転速度との偏差に比例した値を出力する
    比例手段の出力値を加算する加算手段の出力値に基づい
    て、前記割合を示す情報を求めることを特徴とするモー
    タ駆動方法。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
    のモータ駆動方法において、 前記モータは、プリンタの紙送りモータであることを特
    徴とするモータ駆動方法。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
    のモータ駆動方法において、 前記モータは、プリンタのキャリッジモータであること
    を特徴とするモータ駆動方法。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載
    のモータ駆動方法を実行するモータ駆動装置。
  9. 【請求項9】 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載
    のモータ駆動方法を実行するプリンタ。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至請求項7のいずれかに記
    載のモータ駆動方法をモータ駆動装置に実行させるため
    のコンピュータプログラム。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載のコンピュータプロ
    グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
    体。
  12. 【請求項12】 コンピュータ本体と、表示装置と、プ
    リンタと、入力装置と、フレキシブルドライブ装置と、
    CD−ROMドライブ装置とを有し、請求項1乃至請求
    項7のいずれかに記載のモータ駆動方法を実行するコン
    ピュータシステム。
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