JP3232086B2 - キャリッジ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シリアルプリンタの印字ヘッドが搭載され
たキャリッジを駆動させるキャリッジ駆動装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来より、この種のキャリッジ駆動装置は、駆動モー
タに接続される標準的負荷（例えば出荷当時の負荷）に
対応して、その駆動モータの回転速度が目標速度となる
電流中心値icが予め設定されている。そして、定速制御
時には、第８図に実線で示す折れ線のように、目標速度
ｄθ０を基準としてそれより高速側および低速側にそれ
ぞれ速度の許容範囲を設けて不感帯とし、この不感帯内
に駆動モータの回転速度が入っている間は、電流中心値
icとなるように駆動電流を制御していた。また、不感帯
外の回転速度となった場合は、その速度差に応じた補正
量を電流中心値icに加算した値（図示の実線で示す折れ
線の内、斜線の部分）に駆動電流を制御していた。

一方、特開昭63−53083号公報に開示されているよう
に、回転速度が目標速度から低下したときには、その程
度に応じて補正利得を大きくし、回転速度が目標速度か
ら上昇したときには、その程度に応じて補正利得を小さ
くする。その後、補正利得を乗じて補正値を求め、電流
中心値を補正して目標速度に略一致させるものが知られ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、負荷は摩擦や粘性等の温度変化や経年
変化によって変化することが多く、すると、恒常的に実
際の負荷が標準的負荷と異なってくる。そのため、目標
速度ｄθ０で駆動する駆動電流の値は、前記電流中心値
icから変化する。

よって、停止状態から定速状態に移行する際、加速制
御時に、大きな電流を流して加速し、次に一旦電流中心
値icの電流を供給してから、定速制御に移行する。しか
しこの段階では、前記変化により回転速度は目標速度に
対し、大きな隔たりがある。そして、これと共に、印字
を開始し、定速制御では、駆動モータの回転速度を検出
し、目標速度ｄθ０と回転速度との差に基づいて補正値
を算出して、電流中心値icにこの補正値を加えている。

この補正により、初めて目標速度ｄθ０で駆動され
る。このように、定速制御の開始初期においては、、駆
動モータの回転速度が目標速度ｄθ０の許容範囲外にあ
る。また、補正利得を変えて制御しても、その時間が多
少短くなる程度である。そのため、印字むらが生じたり
して印字品質が低下し、また、これが改行毎に生じてし
まう。

また、定速制御中において、標準的負荷と異なるため
に、不感帯から外の、第６図に実線で示す斜線の上で制
御を行い、少しでも回転速度が変化すると、それを目標
速度ｄθ０とするよう補正する。そのため、補正制御が
頻繁に実行され、制御機器類への負担が大きくなって、
故障の発生が増加するという問題があった。

そこで本発明は上記の課題を解決することを目的と
し、高品質の印字を行うことのできると共に制御機器類
への負担が少ないキャリッジ駆動装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は課題を解決するた
めの手段として次の構成を取った。即ち、第１図に例示
する如く、 シリアルプリンタの印字ヘッドが搭載されたキャリッ
ジM1を駆動させる駆動モータM2と、 該駆動モータM2の回転速度を検出する速度検出手段M3
と、 停止状態の前記駆動モータに所定の負荷検出電流を所
定時間流すことによって、前記駆動モータM2に接続され
る負荷を推定する推定手段M4と、 該推定手段M4により推定される負荷に応じて、予め設
定された目標速度に対応する電流中心値及び前記駆動モ
ータを停止状態から前記目標速度まで加速させる際、当
該目標速度近傍での加速度を次第に減少させて前記目標
速度での定速制御に滑らかに移行させるための中間設定
電流値を設定する設定手段M5と、 該設定手段M5において設定された前記中間設定電流値
に基づいて前記駆動モータを回転させ、その後に、前記
電流中心値を、検出された前記回転速度と前記目標速度
との差に応じた補正値により補正し、前記目標速度で前
記駆動モータM2を回転させる駆動制御手段M6を備えたキ
ャリッジ駆動装置の構成がそれである。

［作用］ 上記構成を有する本発明のキャリッジ駆動装置は、速
度検出手段M3が、シリアルプリンタの印字ヘッドが搭載
されたキャリッジM1を駆動させる駆動モータM2の回転速
度を検出する。そして、推定手段M4が停止状態の駆動モ
ータM2に所定の負荷検出電流を所定時間流すことによっ
て、駆動モータM2に接続される負荷を推定し、設定手段
M5が、推定される負荷に応じて、予め設定された目標速
度に応じた電流中心値及び中間設定電流値を設定する。
この中間設定電流値は、駆動モータを停止状態から目標
速度まで加速させる際、その目標速度近傍での加速度を
次第に減少させて目標速度での定速制御に滑らかに移行
させるための値である。そして、駆動制御手段M6が、設
定された中間設定電流値に基づいて駆動モータを回転さ
せ、その後に、電流中心値を、検出された回転速度と目
標速度との差に応じた補正値により補正し、目標速度で
駆動モータM2を回転させる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図は本発明の一実施例であるキャリッジ駆動装置
の構成を示す回路図、第３図はこのキャリッジ駆動装置
により制御する印字装置の概略を示す平面図である。

本実施例のキャリッジ駆動装置を適用したキャリッジ
駆動機構は、第３図に示すように、直流の駆動モータ１
に一対の歯車３を介してプーリ５を連結し、このプーリ
５と他方のプーリ７との間にタイミングベルト９をプラ
テン11に平行に張設してある。そして、タイミングベル
ト９には、印字ヘッド13が搭載されたキャリッジ15を固
定し、キャリッジ15はプラテン11に平行に配置された一
対のガイドバー16に摺動可能に取り付けられている。

そして、キャリッジ15を、駆動モータ１の駆動力によ
りプーリ５、タイミングベルト９を介してガイドバー16
に沿って摺動させ、プラテン11と平行に移動できるよう
にしたものである。駆動モータ１の後尾には、駆動モー
タ１の回転位置を検出するエンコーダ17が設置されてい
る。

このキャリッジ駆動機構を制御するキャリッジ駆動装
置は、第２図に示すように、４個のトランジスタ21、2
2、23、24を備えたドライバ部20と、ドライバ部20の各
トランジスタ21、22、23、24にスイッチング信号を出力
する電子制御装置30と、電子制御装置30の指示に基づい
てドライバ部20に流れる電流を制御する電流制御部40と
を備えている。

ドライバ部20は４個のトランジスタ21、22、23、24に
スイッチングモードを用いてパルス幅変調（PWM）方式
による正逆回転制御を可能にするいわゆるブリッジ形増
幅器として構成したものである。本実施例では、図示し
ない電源の正極ＰV側の２個のトランジスタ21、22にPNP
型トランジスタ、図示しない電源の負極P0側の２個のト
ランジスタ23、24にNPN型トランジスタを用いている。P
NP型トランジスタ21、22の各ベースにはスイッチング信
号としてナンド回路25、26の出力を各々接続している。
ナンド回路25、26の入力は各々回転方向制御信号Ｆ、Ｒ
と、共通入力の通電制御信号とである。

一方、NPN型トランジスタ23、24の各ベースにはスイ
ッチング信号として各々回転方向制御信号Ｒ、Ｆを供給
するようにしている。回転方向制御信号Ｆ、Ｒは互いに
反対値を取る信号であって、回転方向制御信号Ｒは、電
子制御装置30から出力される他方の回転方向制御信号Ｆ
をノット回路28を介して得られる。尚、各トランジスタ
21、22、23、24にはフライホイールダイオード27を並列
に接続している。

このドライバ部20は、駆動モータ１を挟んで位置す
る、互いに異なる型同士のトランジスタの組み、即ち、
PNP型トランジスタ21とNPN型トランジスタ24との組み、
あるいはPNP型トランジスタ22とNPN型トランジスタ23と
の組みが、回転方向制御信号Ｆ、Ｒに応じてオン状態に
なると、駆動モータ１に電流が所定の方向で流れ、駆動
モータ１を正転あるいは逆転させるものである。

上記ドライバ部20に制御信号を出力して駆動モータ１
の運転を制御する電子制御装置30は、周知のCPU31、ROM
32、ROM33を論理演算回路の中心として構成され、外部
機器との入出力を行う図示しない入出力回路等を、図示
しないコモンバスを介して相互に接続されて構成されて
いる。

CPU31は、エンコーダ17等からの信号を入出力回路を
介して入力し、この信号及びROM32、RAM33内のデータに
基づいて上記の各種信号をドライバ部20と電流制限部40
とに出力して駆動モータ１の速度制御を行う。

電流制限部40は、ドライバ20のNPN型トランジスタ2
3、24と電源の負極P0との間に接続した抵抗器41と、電
圧発生回路43と、コンパレータ45とからなっている。

電圧発生回路43は、電子制御装置30より、図示しない
DA変換器を介してアナログ信号化された制御信号が入力
されると、この制御信号の値に応じて設定される設定電
圧Ｖを発生するものである。

コンパレータ45には、（＋）端子に電圧発生回路43が
接続され、（−）端子に抵抗器41の端部が接続されてい
る。また、コンパレータ45の出力は通電制御信号として
前述したナンド回路25、26に接続されている。

また、所定値の負荷検出電流i2を、停止状態の駆動モ
ータ１に所定時間t2流した際の、駆動モータ１の回転速
度が、負荷の程度に応じてどういう値を取るかを予め実
験等で求め、ROM32には、その負荷の程度に応じた回転
速度毎に、それぞれの負荷の場合に駆動モータ１を目標
速度ｄθ０で駆動させることのできる電流中心値i0を予
め記憶させている。さらに、ROM32には、駆動モータ１
を停止状態から負荷検出電流i2を所定時間t2流した後、
目標速度ｄθ０まで加速させる際、その目標速度ｄθ０
近傍での加速度を次第に減少させて目標速度ｄθ０での
定速制御に滑らかに移行させるための中間設定電流i1が
各電流中心値i0に対応して記憶されている。

次にこうして構成したキャリッジ駆動装置の作動、前
述した電子制御装置30において行われる駆動制御処理に
ついて、第４図に示すフローチャートによって説明す
る。

まず、印字装置の電源を投入した際に、キャリッジ15
をプラテン１に沿って移動させて、走行の確認をする。
そのモータ立ち上げ時に、負荷検出電流i2に対応する制
御信号を電圧発生回路43に出力する。すると、電圧発生
回路43は、その制御信号に応じた設定電圧Ｖをコンパレ
ータ45に出力する。そして、回転方向制御信号Ｆ、Ｒの
出力を回転方向に応じてハイレベル信号またはローレベ
ル信号にする。

例えば、回転方向制御信号Ｆが出力されると、出力さ
れた回転方向制御信号Ｆはドライバ20のナンド回路25と
トランジスタ24に入力され、ノット回路28を介して出力
が反転された回転方向制御信号Ｒはドライバ部20のナン
ド回路26とトランジスタ23に入力される。コンパレータ
45の出力がハイレベル信号であると、回転方向制御信号
Ｆ、Ｒの出力に応じてPNP型トランジスタ21とNPN型トラ
ンジスタ24との組み、あるいはPNP型トランジスタ22とN
PN型トランジスタ23との組みが、オン状態になり、駆動
モータ１に駆動電流が所定の方向に流れ始める。

駆動モータ１に駆動電流が供給されて始動すると、電
流制限部40の抵抗器41の端部には駆動モータ１に流れる
駆動電流の大きさに比例した電圧が発生する。一方、抵
抗器41の端部に発生する電圧が大きくなって、電圧発生
回路43からの設定電圧を上回るとコンパレータ45の出力
はローレベル信号となる。出力がローレベル信号ではPN
P型トランジスタ21或はPNP型トランジスタ22がオフ状態
となるが、駆動モータ１内のコイルの作用により、ダイ
オード27を介して電源の負荷P0から電流が供給される。
しかし、この電流についてもしばらくすると減少し、抵
抗器41の端部の電圧が降下する。コンパレータ45は電圧
が若干降下したところで再びハイレベル信号を出力す
る。こうして、駆動モータ１に流れる駆動電流が、電子
制御装置30から指令される負荷検出電流i2の値に制御さ
れる（ステップ100。以下単にS100で表す。以下同
様。）。

そして、所定時間t2経過したら（S110）、エンコーダ
17の出力より駆動モータ１の回転速度ｄθ２を読み取る
（S120）。負荷検出電流i2の値及び流す時間（所定時間
t2）が一定なので、この回転速度ｄθ２は、駆動モータ
１に接続される負荷の程度に応じて変化する。そのた
め、読み取った回転速度ｄθ２より駆動モータ１に接続
されている負荷を推定することができる。この負荷の変
化は、例えば、キャリッジ17とガイドバー16との摺動摩
擦の経年変化等によって生じる。次に、その読み取った
回転速度ｄθ２に対応する電流中心値i0及びその電流中
心値i0に対応する中間設定値i1をROM32より読み出して
設定する（S130）。この電流中心値i0は、読み取った回
転速度ｄθ２から推定される負荷の場合に、駆動モータ
１を目標速度ｄθ０で駆動させることのできる値であ
る。

そして、中間設定値i1の電流を流して駆動モータ１を
駆動する（S140）。そして、回転速度が、所定の判断速
度ｄθ１に達するまでS140の処理を繰り返して行う（S1
50）。この判断速度ｄθ１は、前述した中間設定値i1と
同じく、目標速度ｄθ０近傍での加速度を次第に減少さ
せて目標速度ｄθ０での定速駆動に滑らかに移行させる
ためのもので、目標速度ｄθ０に到達する手前の所定値
である。

判断速度ｄθ１に達したら（S150）、S130で設定され
た電流中心値i0に基づいて、周知のPWM方式の定速制御
をエンコーダ17の出力に基づいて行う処理を実行する
（S160）。この定速制御では、第６図に二点鎖線の折れ
線で示したように、目標速度ｄθ０を基準としてそれよ
り高速側および低速側にそれぞれ速度の許容範囲を設け
て不感帯とし、この不感帯内に駆動モータ１の回転速度
が入っている間は、図中の電流中心値i0に駆動電流を固
定する。また、不感帯外の回転速度となった場合は、そ
の速度誤差に応じた補正量を電流中心値i0に加算した値
に駆動電流を制御する。

尚、S100〜S120の処理が推定手段M4として働き、S130
の処理が設定手段M5として働く。また、S140からS160の
処理が駆動制御手段M6として働く。

このように、負荷が経年変化等により恒常的に変化し
ても、設定された電流中心値i0は、その負荷の場合に駆
動モータ１を目標速度ｄθ０で駆動させることのできる
値であり、電流中心値i0に基づく定速制御に移行した
際、すぐに目標速度ｄθ０で駆動モータ１を駆動させる
ことができるため、印字ヘッド13による印字を行って高
い印字品質を保つことができる。

また、電流中心値i0は、その時の負荷に応じて、駆動
モータ１を目標速度ｄθ０で駆動させることのできる値
であり、瞬間的に生じる微小の速度の変化は、第６図に
二点鎖線で示した所定範囲の不感帯内に収まる。そのた
め、定速制御を行うほとんどの区間を、電流中心値i0に
固定して制御でき、補正量の演算、その補正量を加えた
駆動電流による制御の機会が少なくなり、制御機器類へ
の負担が少なく、故障が減少する。

以上本発明はこの様な実施例に何等限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々な
る態様で実施し得る。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明のキャリッジ駆動装置は、
推定される負荷に応じて電流中心値及び中間設定電流値
を設定し、その中間設定電流値に基づいて駆動モータを
回転させ、その後に、電流中心値を補正値により補正し
て目標速度で駆動モータを回転させるため、定速制御開
始後すぐに目標速度にすることができ、高品質の印字を
行うことができると共に、定速制御を行うほとんどの区
間を電流中心値に固定して制御できるので、制御機器類
への負担は少なく、故障が減少するという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明の一実施例であるキャリッジ駆動装置の構
成を示す回路図、第３図はこのキャリッジ駆動装置によ
り制御する印字装置の概略平面図、第４図は本実施例の
電子制御回路において行われる駆動制御処理を示すフロ
ーチャート、第５図は第４図の駆動制御処理の結果を示
すグラフ、第６図はキャリッジ駆動装置の定速制御時の
電流制御図である。 M1、15……キャリッジ M2、１……駆動モータ M3……速度検出手段 M4……推定手段 M5……設定手段 M6……駆動制御手段 ｄθ０……目標速度 i0、i00……電流中心値 13……印字ヘッド 17……エンコーダ 30……電子制御装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリアルプリンタの印字ヘッドが搭載され
   たキャリッジを駆動させる駆動モータと、 該駆動モータの回転速度を検出する速度検出手段と、 停止状態の前記駆動モータに所定の負荷検出電流を所定
   時間流すことによって、前記駆動モータに接続される負
   荷を推定する推定手段と、 該推定手段により推定される負荷に応じて予め設定され
   た目標速度に対応する電流中心値及び前記駆動モータを
   停止状態から前記目標速度まで加速させる際、当該目標
   速度近傍での加速度を次第に減少させて前記目標速度で
   の定速制御に滑らかに移行させるための中間設定電流値
   を設定する設定手段と、 該設定手段において設定された前記中間設定電流値に基
   づいて前記駆動モータを回転させ、その後に、前記電流
   中心値を、検出された前記回転速度と前記目標速度との
   差に応じた補正値により補正し、前記目標速度で前記駆
   動モータを回転させる駆動制御手段と を備えたことを特徴とするキャリッジ駆動装置。