JP3067736U - プリンタのモ―タ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カートリッジの交換位置におけるステッピング
モータの消費電力を低減して発熱による悪影響をなくす
とともに、制御も簡単で安定した動作が得られるプリン
タのモータ制御装置を提供すること。 【解決手段】ホームポジションにおけるステッピング
モータの位相Ｐ１と、プログラム上設定されたカートリ
ッジ交換位置までインクキャリア７を搬送するに必要
なパルスのステップ数Ｎ（＝ｎ−１）とに基づいて、交
換位置におけるモータの位相Ｐ２を算出する。また、
ステッピングモータの消費電力が最小となる位相でモー
タを停止するための調整ステップ数Ｘを位相Ｐ２の値に
基づいて算出する。これらの算出結果に基づき、ステッ
ピングモータをホームポジションからＮ＋Ｘステップ
駆動する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、インクジェットプリンタ等におけるインクキャリア搬送用モータの 制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図３は、インクジェットプリンタの一例を示す斜視図である。図において、１ ００はインクジェットプリンタであり、本体１とこの本体１の前面を覆うカバー ２、および印字用紙がセットされる用紙フィーダ３を備えている。４はプリンタ の電源をオン・オフするための電源スイッチ、５はエラー発生時などにプリンタ 動作を復旧させるためのリセットスイッチである。６はインクカートリッジであ って、往復移動可能なインクキャリア７に保持されている。

【０００３】 ９はフラット・フレキシブル・ケーブルであって、その一端はインクキャリア ７の端子部（図示省略）に接続され、他端は本体１に内蔵されている回路基板（ 図示省略）と接続されている。インクカートリッジ６には図示しない端子部が設 けられており、インクカートリッジ６をインクキャリア７に装着したときに、こ の端子部がインクキャリア７の端子部と電気的に接続されるようになっている。 その結果、インクカートリッジ６には、ケーブル９によって信号や電源が供給さ れる。

【０００４】 １０は後述するステッピングモータによってインクキャリア７を往復移動させ るための搬送ベルト、１１はインクキャリア７の搬送をガイドする主軸である。 １２は用紙フィーダ３から供給される用紙に印字を行う場合の基準面となるプラ テン、１３は印字された用紙を排出するための排紙ローラ、１４は排紙ローラ１ ３と対峙してカバー２側に設けられたスターホイール、１５はこのスターホイー ル１４を支持する支持壁である。

【０００５】 図４は、上記プリンタ１００におけるモータ制御装置の電気ブロック図を示し ている。２０はＣＰＵを含んで構成されるコントローラ、２１はコントローラ２ ０からの制御信号に従ってモータ駆動用のステップパルスを出力するモータドラ イバ、２２はモータドライバ２１からのパルスにより駆動されるステッピングモ ータ、２３はＲＡＭやＲＯＭを含んで構成されるメモリである。

【０００６】 上記構成において、メモリ２３にはステッピングモータ２２を駆動するための パルスの時間データ（ランプデータ）があらかじめ設定されている。コントロー ラ２０はこのデータを読み出して、モータ２２の加速、定速、減速の各モードに 応じて、モータドライバ２１に対してステップパルスを切換えるための制御信号 を出力する。ステッピングモータ２２はモータドライバ２１からのパルスによっ て駆動され、モータ２２の回転は搬送ベルト１０を介してインクキャリア７に伝 達され、インクキャリア７は主軸１１にガイドされて移動を行なう。そして、こ の移動の過程で、インクカートリッジ６の印字ヘッド（図示省略）により用紙へ の印字が行なわれる。

【０００７】 なお、図３はインクキャリア７がホームポジション（右端位置）にある状態を 示しているが、インクカートリッジ６を交換する場合は、インクキャリア７を左 方向へ移動させて、ホームポジションから脱出した位置で交換を行なう。このた め、インクキャリア７がホームポジションからカートリッジ交換位置に移動する までステッピングモータ２２を回転させる。この回転量は、モータドライバ２１ から供給されるパルスのステップ数により制御され、コントローラ２０はこの制 御のための信号をモータドライバ２１に与える。

【０００８】 上記のようなモータ制御装置において、ステッピングモータ２２の励磁方式に は１相励磁方式、２相励磁方式、１−２相励磁方式など種々の方式がある。１相 励磁方式はモータのステータコイルの１相のみに電流を流す方式、２相励磁方式 はコイルの２相に電流を流す方式、１−２相励磁方式は１相励磁と２相励磁を交 互に行なう方式である。通常の１−２相励磁方式においては、位相のパターンは ８パターン存在するが、１−２相励磁方式にはＷ１−２相励磁方式と呼ばれるも のがあり、このＷ１−２相励磁方式においては、位相のパターンは１６パターン 存在する。

【０００９】 図５は、Ｗ１−２相励磁方式によってステッピングモータ２２を駆動する場合 のタイムチャートである。（ａ）〜（ｆ）はコントローラ２０からモータドライ バ２１に与えられる制御信号、（ｇ）および（ｆ）はそれぞれモータドライバ２ １から出力されるＡ相およびＢ相のパルス（電流）を示している。

【００１０】 （ａ）はＡ相の電流方向を切換えるための制御信号で、「１」の場合はプラス 方向、「０」の場合はマイナス方向に切換えられる。（ｂ）はＢ相の電流方向を 切換えるための制御信号で、同様に「１」の場合はプラス方向、「０」の場合は マイナス方向に切換えられる。（ｃ）および（ｄ）はＡ相の電流値を変化させる ための制御信号で、これら２つの信号の組合せにより（ｇ）に示すＡ相電流の値 （絶対値）が決定される。

【００１１】 たとえば、位相１においては（ｃ）と（ｄ）により「１，１」の制御信号が構 成され、この「１，１」は（ｇ）のように電流を０とする制御信号である。また 、位相２においては、（ｃ）と（ｄ）により「０，１」の制御信号が構成され、 この「０，１」は（ｇ）のように電流を定格値の３３％とする制御信号である。 同様にして、位相３においては、「１，０」の制御信号が構成され、これは電流 を定格値の６６％とする制御信号である。また、位相４〜位相６においては、「 ０，０」の制御信号が構成され、これは電流を１００％とする制御信号である。 位相７においては、制御信号は位相３と同じ「１，０」となり、これは上述のよ うに電流を６６％とする制御信号である。以下、位相８以降についても同様であ るが、位相１０以降においては、（ａ）の電流方向切換信号が「０」となってい るので、位相１〜位相８と同じ制御信号のパターンであっても、電流の方向が逆 （マイナス方向）となる。

【００１２】 また、（ｄ）および（ｅ）はＢ相の電流値を変化させるための制御信号で、こ れら２つの信号の組合せにより（ｈ）に示すＢ相電流の値（絶対値）が決定され る。その詳細は上述したＡ相の場合と同様であるので、説明は省略する。

【００１３】 このようにしてステッピングモータ２２のＡ相およびＢ相のコイルが励磁され る結果、モータの消費電力はＡ相とＢ相の消費電力の和となる。各相の消費電力 は励磁電流の大きさに比例するので、モータの消費電力を定格値に対する％で表 すと、図５の最下段のような数値となる。すなわち、各位相１〜１６のそれぞれ において（ｇ）と（ｈ）の値を足した数値となる。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、インクカートリッジ６を交換する場合は、前述のようにインクキャ リア７をホームポジションから脱出した位置へ移動させるために、ステッピング モータ２２をホームポジションから交換位置までのステップ数だけ回転させる。 このときのステップ数はあらかじめ決まっているので、インクキャリア７が交換 位置まで移動したときのモータ２２の位相は、ホームポジションにおける位相（ これは不定）によって決まる。したがって、カートリッジ交換位置においてステ ッピングモータ２２が停止したとき、モータ２２の位相は図５における位相１〜 位相１６のいずれかとなる。

【００１５】 一方、ステッピングモータ２２が停止した後も、インクキャリア７の位置がず れることのないようにモータ２２の励磁は継続されるため、モータ２２には消費 電力が発生する。しかしながら、このときの各位相における消費電力は一定では ない。たとえば、位相１については、Ａ相が（ｇ）のように０％、Ｂ相が（ｈ） のように１００％であり、合計で１００％となるが、位相２については、Ａ相が ３３％、Ｂ相が１００％で合計１３３％となり、消費電力が大きくなる。また、 位相３については、Ａ相が６６％、Ｂ相が６６％で合計１３２％となり、位相４ については、Ａ相が１００％、Ｂ相が３３％で合計１３３％となり、いずれも消 費電力が大きくなる。以下同様にして、位相５，９，１３では消費電力は１００ ％、位相６，１０，１４では消費電力は１３３％、位相７，１１，１５では消費 電力は１３２％、位相８，１２，１６では消費電力は１３３％となる。

【００１６】 したがって、カートリッジ交換位置で停止したときのステッピングモータ２２ の位相が、たまたま消費電力の大きい位相であった場合には、モータ２２の停止 中に消費される電力が増大し、特にモータを長時間停止させてカートリッジの交 換作業を行なう場合には、モータ２２やモータドライバ２１の温度が上昇して、 プリンタ内部の部品などに悪影響を与えることがある。

【００１７】 そこで、これに対処するためには、ステッピングモータ２２の停止状態におい て、モータの励磁電流をできるだけ少なくする必要がある。たとえば、特開平９ −１１５８０号公報には、カートリッジ交換位置においてモータの２相励磁を１ 相励磁に切換えて励磁電流を抑制することが記載されている。

【００１８】 しかしながら、上記公報のものは２相励磁方式を基本としているので、励磁状 態を２相から１相に変更する必要があるとともに、２相への再励磁を行なったと きにモータが正規の回転位置に来ない可能性があり、このような状態でモータを 駆動すると脱調が発生することがある。また、励磁の切換えを行なう際に、イン クキャリアが微妙に動いて異音を発生することがある。このように、上記公報の ものでは動作が不安定となるため、実用には適さない。

【００１９】 一方、特開平６−２５５１９７号公報には、ステッピングモータの停止中にお ける励磁電流を状況に応じて増減することにより、モータの発熱を抑制すること が記載されているが、本公報では、カートリッジの交換位置においては励磁電流 を通常値よりも増大させているので、消費電力を削減することにはならない。

【００２０】 本考案は上記のような問題点を解決するものであって、カートリッジの交換位 置におけるステッピングモータの消費電力を低減して発熱による悪影響をなくす とともに、制御も簡単で安定した動作が得られるプリンタのモータ制御装置を提 供することを課題としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、本考案においては、ホームポジションにおけるス テッピングモータの位相Ｐ１と、インクキャリアをホームポジションからカート リッジ交換位置まで搬送するのに必要なパルスのステップ数Ｎとに基づいて、ス テッピングモータのステップ数Ｎに対応する位相Ｐ２を算出する。また、ステッ ピングモータの消費電力が最小となる位相でモータを停止するための調整ステッ プ数Ｘを位相Ｐ２の値に基づいて算出する。そして、ステッピングモータがホー ムポジションからＮ＋Ｘステップ駆動されるようにモータドライバを制御するも のである。

【００２２】 このようにすることで、ステッピングモータは常に消費電力が最小となる位相 で停止するので、モータ停止中の消費電力を極力小さくすることができる。また 、モータのステップ数を制御することで停止位置を規制できるため、励磁状態を 変更したりする必要がなく、制御が簡単となって脱調を起すおそれもなくなる。

【００２３】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施形態につき、図を参照しながら説明する。なお、プリンタ の構造は図３に示したものと同じである。また、ブロック図は図４に示したもの と同じであり、タイムチャートも図５に示したものと同じであるから、以下では 図３ないし図５を本考案の実施形態として引用するとともに、それらについての 重複説明は省略する。

【００２４】 図１は本考案の原理を説明する図である。図１において、はインクキャリア ７のホームポジションを表しており、はカートリッジの交換位置を表している 。この交換位置は、プリンタの機構上定まる正規のカートリッジ交換位置（以 下、機構上の交換位置という）である。ここで、ホームポジションから機構上 の交換位置までインクキャリア７を移動させるのに必要なステッピングモータ ２２のステップ数をｎとする。

【００２５】 は、機構上の交換位置から１ステップだけホームポジション側に移動し た位置であり、後述するように、このはコントローラ２０のプログラムにおい て設定されているカートリッジの交換位置（以下、設定上の交換位置という）で ある。設定上の交換位置を機構上の交換位置からずらせた理由については後 述する。また、は機構上の交換位置から１ステップだけホームポジション と反対側に移動した位置であり、は機構上の交換位置から２ステップだけホ ームポジションと反対側に移動した位置である。したがって、ホームポジショ ンからまでインクキャリア７を移動させるのに必要なステップ数はｎ−１、 ホームポジションからまでインクキャリア７を移動させるのに必要なステッ プ数はｎ＋１、ホームポジションからまでインクキャリア７を移動させるの に必要なステップ数はｎ＋２となる。カートリッジ交換時において、インクキャ リア７はこれらの、、、のいずれかの位置において停止する。

【００２６】 また、ホームポジションにおけるモータの位相をＰ１とし、設定上の交換位 置におけるモータの位相をＰ２とする。図５から明らかなように、１位相分は パルスの１ステップ分に対応するから、におけるモータの位相はにおける位 相Ｐ２から１位相分ずれており、におけるモータの位相はにおけるモータの 位相Ｐ２から２位相分ずれており、におけるモータの位相はにおけるモータ の位相Ｐ２から３位相分ずれている。

【００２７】 図２は、コントローラ２０によるモータ制御の動作を示すフローチャートであ る。以下、図１および図２に基づいて制御動作につき説明する。コントローラ２ ０は、まずステッピングモータ２２のホームポジションにおける位相Ｐ１を検 出する（ステップＳ１）。次に、ホームポジションから設定上の交換位置ま でインクキャリア７を移動させるのに必要なステップ数Ｎを読込む（ステップＳ ２）。このＮの値は、あらかじめメモリ２３に設定されており、前述のようにＮ ＝ｎ−１である。

【００２８】 ついでコントローラ２０は、上記位相Ｐ１およびステップ数Ｎに基づいて、設 定上の交換位置におけるステッピングモータの位相Ｐ２を算出する（ステップ Ｓ３）。たとえば、Ｐ１＝３、Ｎ＝１００３であるとした場合、 １００３＝６２×１６＋１１ より、Ｐ１＝３から１１ステップ分位相を進めた値がＰ２の値となる。したがっ て、Ｐ２＝１４となる。なお、図５からわかるように、位相は４ステップごとに 同じ値を繰り返すので、 １００３＝２５０×４＋３ として、Ｐ１＝３から３ステップ分位相を進め、Ｐ２＝６としても後述する調整 ステップ数Ｘの算出結果は同じとなる。このＰ２＝６の値は、設定上の交換位置 における実際の位相値Ｐ２＝１４とは異なるが、調整ステップ数Ｘを算出する 上ではＰ２＝１４と等価である。したがって本考案では、ステップ数Ｎに対応す る位相Ｐ２の値として、上記のいずれの方法で算出した値を用いてもよい。

【００２９】 次にコントローラ２０は、位相Ｐ２の値に基づいて、ステッピングモータ２２ の消費電力が最小となる位相でモータ２２を停止するための調整ステップ数Ｘを 算出する（ステップＳ４）。ここで、図５においてステッピングモータ２２の消 費電力が最小となるのは、消費電力が１００％のときであり、このときのモータ の位相Ｐ２は、Ｐ２＝１，５，９，１３である。そこで、上記調整ステップ数Ｘ を次のようにして算出する。

【００３０】 すなわち、Ｐ２＝１，５，９，１３の場合は上記のとおり消費電力が１００％ であるから、ステッピングモータ２２をそれ以上回転させる必要はない。したが って、この場合は調整ステップ数ＸはＸ＝±０に設定する。一方、Ｐ２＝２，６ ，１０，１４の場合は、図５からわかるように、３ステップ分だけ位相を進めれ ば消費電力が１００％となるから、調整ステップ数ＸをＸ＝＋３に設定する。ま た、Ｐ２＝３，７，１１，１５の場合は、図５からわかるように、２ステップ分 だけ位相を進めれば消費電力が１００％となるから、調整ステップ数ＸをＸ＝＋ ２に設定する。同様に、Ｐ２＝４，８，１２，１６の場合は、１ステップ分だけ 位相を進めれば消費電力が１００％となるから、調整ステップ数ＸをＸ＝＋１に 設定する。前例のＰ２＝１４（またはＰ２＝６）の場合は、調整ステップ数はＸ ＝３に設定され、位相９までモータを駆動することで消費電力は１００％となっ て最小となる。

【００３１】 次にコントローラ２０は、上記のようにして算出した調整ステップ数Ｘと、前 述のステップ数Ｎ（＝ｎ−１）とに基づいて、ホームポジションから消費電力 が最小となる位相位置までインクキャリア７を移動させるのに必要なモータ２２ の駆動ステップ数Ｓを、次式に従って計算する（ステップＳ５）。 Ｓ＝Ｎ＋Ｘ＝（ｎ−１）＋Ｘ （１）

【００３２】 上式（１）より、Ｐ２＝１，５，９，１３の場合は、 Ｓ＝Ｎ＋Ｘ＝（ｎ−１）＋０＝ｎ−１ （２） となり、これはインクキャリア７が図１の設定上の交換位置まで搬送されるこ とを表している。Ｐ２＝２，６，１０，１４の場合は、 Ｓ＝Ｎ＋Ｘ＝（ｎ−１）＋３＝ｎ＋２ （３） となり、これはインクキャリア７が設定上の交換位置よりもさらに３ステップ 進んだの位置まで搬送されることを表している。Ｐ２＝３，７，１１，１５の 場合は、 Ｓ＝Ｎ＋Ｘ＝（ｎ−１）＋２＝ｎ＋１ （４） となり、これはインクキャリア７が設定上の交換位置よりもさらに２ステップ 進んだの位置まで搬送されることを表している。Ｐ２＝４，８，１２，１６の 場合は、 Ｓ＝Ｎ＋Ｘ＝（ｎ−１）＋１＝ｎ （５） となり、これはインクキャリア７が設定上の交換位置よりもさらに１ステップ 進んだの位置（機構上の設定位置）まで搬送されることを表している。

【００３３】 上記のように駆動ステップ数Ｓが計算された後、コントローラ２０はモータド ライバ２１に対して制御信号を与え、これを受けてモータドライバ２１は、ステ ッピングモータ２２をホームポジションからＳステップ駆動して、インクキャ リア７を、上記（１）〜（４）式によって決まる消費電力が最小となる位相位置 （〜のいずれか）まで移動させる（ステップＳ６）。その結果、ステッピン グモータ２２が停止したときの位相は、常に、消費電力が最小（１００％）であ る位相１，位相５，位相９，位相１３となる。

【００３４】 このようにして、ステッピングモータ２２は、ホームポジションにおける位 相Ｐ１がどのような値であっても、常に消費電力が最小となる位相位置まで駆動 され、そこで停止することになる。このため、カートリッジ６の交換のために長 時間モータ２２を停止状態にしても、消費電力を最小限に抑えることができ、モ ータ２２やモータドライバ２１の発熱も抑制される。また、励磁状態を変更した り再励磁を行なう必要がなく、通常の励磁状態の中でステップ数を制御するだけ でモータの停止位置を規制できるため、制御が簡単で動作の不安定を招来するお それもない。

【００３５】 なお、ステッピングモータ２２が停止した後、一定時間が経過するとモータ２ ２をホームポジションまで自動的に移動させ、インクカートリッジ６の印字ヘ ッドに対するキャッピングを行なった上で、モータ２２の励磁を遮断するように してもよい。このようにすれば、ステッピングモータ２２が長時間停止されてい る間の無駄な電力消費を回避することができ、省電力効果を一層高めることがで きる。

【００３６】 ところで、図１においては、設定上の交換位置を機構上の交換位置と一致 させずに、ホームポジション側へ１ステップ分ずらせているが、これは次のよ うな理由に基づく。すなわち、前記調整ステップ数Ｘの最大値は３であるから、 もし設定上の交換位置を機構上の交換位置にすると、機構上の交換位置を基 準として、そこから最大３ステップずれた位置でインクキャリア７が停止するこ とになる。しかるに、プリンタはもともと機構上の交換位置においてインクカ ートリッジ６を脱着するように設計されているため、ソフトウエアの変更によっ てインクキャリア７の停止位置が機構上の交換位置から大きくずれると、ロー ラやホイールなどの部品が邪魔になって、インクカートリッジ６の脱着に支障が 生じる場合がある。

【００３７】 これに対して、上記実施形態のように、設定上の交換位置を機構上の交換位 置に対してホームポジション側へ１ステップ分ずらせておけば、設定上の交 換位置を基準として最大３ステップのずれが生じたとしても、機構上の交換位 置からみると最大２ステップ分しかずれないことになる。したがって、インク キャリア７が機構上の交換位置からずれる量が少なくなって、インクカートリ ッジ６の脱着に支障が生じにくくなる。

【００３８】 しかし、本考案はこれのみに限定されるものではなく、ローラやホイールの間 隔を広げるなど機構上の対応が可能であれば、設定上の交換位置を機構上の交 換位置と一致させてもよい。この場合には、設定上の交換位置までのステッ プ数Ｎは、Ｎ＝ｎに設定されることになる。

【００３９】 また、上記実施形態では、ステッピングモータ２２の励磁方式としてＷ１−２ 相励磁方式を採用したが、本考案においては通常の１−２相励磁方式を採用する ことも可能である。

【００４０】 さらに、上記実施形態では、インクジェットプリンタを例に挙げたが、本考案 は他の形式のプリンタにも適用が可能であり、たとえばインクリボン式のプリン タにも適用できる。この場合は、インクリボンがインクカートリッジに該当し、 本考案でいうインクカートリッジとはそのようなインクリボンも包含する概念で ある。

【００４１】

【考案の効果】

本考案によれば、ステッピングモータは常に消費電力が最小となる位相で停止 するため、モータ停止中の消費電力が最小限に抑制されるとともに、温度上昇に よる悪影響を回避することができる。また、励磁状態を変更することなく、モー タのステップ数を制御することで実現できるため、制御が簡単となって、脱調等 のトラブルが発生するおそれもなく、安定した動作が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の原理を説明する図である。

【図２】モータ制御の動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】インクジェットプリンタの一例を示す斜視図で
ある。

【図４】モータ制御装置の電気ブロック図である。

【図５】Ｗ１−２相励磁方式によるモータ駆動のタイム
チャートである。

【符号の説明】

６ インクカートリッジ ７ インクキャリア ２０ コントローラ ２１ モータドライバ ２２ ステッピングモータ ２３ メモリ １００ インクジェットプリンタ ホームポジション 設定上の交換位置 機構上の交換位置

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】インクカートリッジを保持したインクキャ
   リアを搬送するためのステッピングモータと、このステ
   ッピングモータをパルスにより駆動するモータドライバ
   と、このモータドライバから出力されるパルスを制御す
   るコントローラとを備え、 前記コントローラは、インクキャリアのホームポジショ
   ンにおけるステッピングモータの位相Ｐ１と、インクキ
   ャリアをホームポジションからカートリッジ交換位置ま
   で搬送するのに必要なパルスのステップ数Ｎとに基づい
   て、ステッピングモータのステップ数Ｎに対応する位相
   Ｐ２を算出するとともに、ステッピングモータの消費電
   力が最小となる位相でモータを停止するための調整ステ
   ップ数Ｘを前記位相Ｐ２の値に基づいて算出し、ステッ
   ピングモータがホームポジションからＮ＋Ｘステップ駆
   動されるように前記モータドライバを制御することを特
   徴とするプリンタのモータ制御装置。
2. 【請求項２】前記ステップ数Ｎは、ホームポジションか
   らプリンタの機構上定まる正規のカートリッジ交換位置
   までのステップ数をｎとしたとき、Ｎ＝ｎ−１に設定さ
   れる請求項１に記載のプリンタのモータ制御装置。
3. 【請求項３】前記モータドライバは、Ｗ１−２相励磁方
   式または１−２相励磁方式によりステッピングモータを
   駆動する請求項１または２に記載のプリンタのモータ制
   御装置。
4. 【請求項４】前記ステッピングモータは、停止後一定時
   間が経過するとホームポジションまで移動して励磁が遮
   断される請求項１または２に記載のプリンタのモータ制
   御装置。