JP3666247B2 - ドットプリンタの紙送り制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印字素子となるドット印字用印字ハンマによりドットマトリクス形式で印字を行うドットプリンタに関するものであり、さらに詳しくは印字媒体である印字用紙を搬送する際の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３、図４にドットプリンタの印字機構の概略を示す。
【０００３】
印字素子３１を有するハンマバンク３２は、図示しないシャトル機構部により桁方向（矢印Ａ）に往復運動する。また、ハンマバンク３２はインクリボン３３と印字用紙３４とを間に挟み、印字力を支持するためのプラテン６０と対向した状態で配設されている。
【０００４】
印字素子３１は板バネ３６の自由端部に装着されており、板バネ３６の他方となる固定端部はベース３７に固定されている。また、ベース３７の上部には永久磁石３８を挟んでコムヨーク３９が装着されており、コムヨーク３９の先端部には前記印字素子３１に対応するように複数のコイル４０が巻回されている。
【０００５】
上記構成により、非印字時においては印字素子３１近傍の板バネ３６は永久磁石３８の吸引力によりコムヨーク３９に吸着・保持され、印字時にはコイル４０に釈放電流が与えられて永久磁石３８の吸引力が断ち切られることにより、板バネ３６が印字用紙３４へ向って駆動され、印字がなされることとなる。
【０００６】
前記印字動作は、ハンマバンク３２の往復運動中に適時駆動され、その都度、ドットマトリクスの形で文字、図形等を印字用紙３４に印字される。印字用紙３４はその過程で適時紙送り機構部３５により、桁方向と垂直（矢印Ｂ）に送られる。
【０００７】
通常、ドットプリンタの紙送りモータ１にはステッピングモータが用いられ、１ステップ駆動する毎に印字用紙３４を印字素子３１の１ドット相当分搬送する様設定されている。例えば、ドットプリンタの印刷密度を１８０ドット／インチ（以下ｄｐｉという）とする場合、印字用紙３４の搬送分解能も最低限１８０ｄｐｉとする必要がある。この様にすることで、印字用紙３４にドットマトリクス形式で印刷することが可能となり、印字用紙３４の位置決めなども容易になる。
【０００８】
一方、ドットプリンタで使用される印字用紙３４も年々多種多様となってきている。特に、インパクトタイプのドットプリンタで使用される印字用紙３４としては、複写用紙を何枚も重ねた宅急便伝票なども使用頻度が増えてきており、年々複写用紙の枚数も多くなっている。この様な伝票タイプの印字用紙３４は糊などで束ねられる複写用紙の枚数も多く、特に、送り穴付き連続用紙などは１箱に数百シートの伝票がミシン目等で折り畳まれた状態で収納されている。この折り畳み部は収納箱に納めるため強度の折り癖がつく場合がほどんどである。この様な折り畳み部が印字素子３１とプラテン６０との非常に狭い隙間（ハンマギャップ）を通過するため、折り癖を一旦延ばすための力が必要とされる。この時、印字用紙３１の摩擦負荷が５〜６ｋｇｆと非常に大きくなるため、紙送りモータ１に要求されるトルク特性も非常に厳しい条件となる。
【０００９】
通常紙送りモータ１の駆動は、紙送りモータ１のトルク特性を効率良く引き出すために、加速、等速、減速の３パターンで構成するスルー送りを使用することが一般的である。また印字用紙３４の搬送負荷に対し、紙送りモータ１に要求されるトルク特性を得るための入力電流値を設定することも必要となる。
【００１０】
近年のドットプリンタ市場においては、コスト低減が最優先となってきていることもあり、小型タイプの紙送りモータ１で、いかに大きなトルク特性を得られるかが重要となっている。紙送りモータ１として使用されるステッピングモータの駆動は、頻繁に使用される励磁方式として分類すると２相励磁方式（フルステップ方式）と１−２相励磁方式（ハーフステップ方式）の２種がある。ただし、フルステップ方式でも１相励磁のみをフルステップ駆動する１相励磁方式があるが、トルクアップには有効ではないため、ここでは２相励磁方式のみをフルステップ方式とする。
【００１１】
ステッピングモータのトルク特性は図２に示す様に、駆動方式と応答パルス周波数により大きく変化する。
【００１２】
一般的に紙送りの駆動方式としては、応答パルス周波数で比較すると、高周波数域においては１−２相励磁方式（以下ハーフステップ方式という）の方が２相励磁方式（以下フルステップ方式という）よりトルク的に優位である。
【００１３】
従来の紙送り駆動としては、ステッピングモータの１ステップ角を印字素子３１の印字すべき１ドットライン相当に設定するという理由から、ハーフステップ方式またはフルステップ方式のいずれかに固定して使用している。この様にする場合、スルー送りの等速部の応答パルス周波数は、ハーフステップ方式の場合をＮ（パルス／秒：以下ｐｐｓという）とすると、フルステップ方式の場合も同様にＮ（ｐｐｓ）とする必要がある。このため高周波数域のトルク特性が優位であるハーフステップ方式を使用する場合が多い。しかし、ハーフステップ方式においても要求されるトルクを得られる応答周波数には限界があり、１００００（ｐｐｓ）程度の非常に高い周波数域ではトルクが極端に減少する傾向がある。この様な使用条件下においては、ステッピングモータの使用が非常に厳しくなっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この様なこともあり、紙送りモータ１に要求されるトルク特性を満足し、かつページスキップなどの連続した紙送り速度を最大限とするためには、トルク特性、周波数応答性においてステッピングモータより上位品であるサーボモータなどを使用する必要があり、ドットプリンタのコストアップ上問題となる。さらには、コスト低減を図るためにステッピングモータを使用するとなると、要求されるページスキップなどの紙送り速度を得られないという問題がある。
【００１５】
本発明の課題は、上記に示した様な問題を解決し、ページスキップなどの紙送り速度と要求される用紙搬送力を満足させる方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の制御方法は、複数個の印字素子を搭載したハンマバンクと、前記ハンマバンクを桁方向に往復移動させるための往復移動手段と、ステッピングモータを用いて印字用紙を搬送するための紙送り手段を有するドットプリンタにおいて、前記ステッピングモータの基本構成を１−２相励磁方式とし、前記ステッピングモータを２相で停止している状態から駆動する場合には２相励磁方式のみで駆動し、１相で停止している状態から駆動する場合には紙送り開始時に１−２相励磁方式で駆動し、それ以降紙送り時には２相励磁方式で駆動することにある。
【００１７】
あるいは、複数個の印字素子を搭載したハンマバンクと、前記ハンマバンクを桁方向に往復移動させるための往復移動手段と、ステッピングモータを用いて印字用紙を搬送するための紙送り手段を有するドットプリンタにおいて、前記ステッピングモータの基本構成を１−２相励磁方式とし、前記ステッピングモータを停止する際、任意の紙送り量に応じて２相励磁方式のままで停止するか、あるいは１−２相励磁方式に切り換えた後で停止するかを選択することにある。
【００１８】
更には、複数個の印字素子を搭載したハンマバンクと、前記ハンマバンクを桁方向に往復移動させるための往復移動手段と、ステッピングモータを用いて印字用紙を搬送するための紙送り手段を有するドットプリンタにおいて、前記ステッピングモータの基本構成を１−２相励磁方式とし、前記ステッピングモータを２相で停止している状態から駆動する場合には２相励磁方式のみで駆動し、１相で停止している状態から駆動する場合には紙送り開始時に１−２相励磁方式で駆動し、それ以降紙送り時には２相励磁方式で駆動すると共に、前記ステッピングモータを停止する際、２相励磁方式のままで停止するか、あるいは１−２相励磁方式に切り換えた後で停止するかを選択することにより、紙送りを任意の量に調整することにある。
【００１９】
上記の構成によれば、１−２相励磁方式（ハーフステップ方式）にてステッピングモータの１ステップ分を印字素子３１の１ドットライン相当になる様設定した場合には、そのまま２相励磁方式（フルステップ方式）にて駆動した時の１ステップ分の紙送り量が、ハーフステップ方式の２ステップ分の紙送り量となる。このため、紙送りモータ１の回転数を同等とする、すなわち紙送りの速度を同等とする場合、ハーフステップ方式でＮ（ｐｐｓ）のモータの応答パルス周波数は、フルステップ方式ではＮ／２（ｐｐｓ）となる。応答パルス周波数、すなわちステッピングモータの相と相を切り替える時間（以下、相切り替え時間）は、フルステップ方式はハーフステップ方式の２倍となる。
【００２０】
一般的に相切り替え時間が短くなると、モータのコイルに流れる電流がピークまで立ち上がらない途中で次の相切り替えに移ってしまうため、モータのトルクが減少する傾向にある。このようなことから、紙送りモータ１に要求される回転数を同等とした場合においては、フルステップ方式の時の相切り替え時間はハーフステップ方式の時より長くできるため有利である。よって、紙送り分解能力の基本構成はハーフステップ方式とした場合でも、フルステップ方式で駆動し、トルク特性を満足させることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を表す図１を参照して本発明を説明する。
【００２２】
まず、紙送り分解能の基本構成は１−２相励磁方式（ハーフステップ方式）とし、最もトルク特性を要求される駆動シーケンスのみ２相励磁方式（フルステップ方式）とした場合について説明する。
【００２３】
ハーフステップ方式とフルステップ方式において同等の紙送り速度とした場合を比較すると、フルステップ方式の場合はハーフステップ方式の場合より相切り替え時間が長くなる。この結果、紙送りモータ１のコイルに流れる電流値も大きくなり、紙送りモータ１のトルク特性を上げることができる。
【００２４】
次に紙送り分解能力について説明する。単にハーフステップ方式で駆動する紙送り量をフルステップ方式で送る場合、ハーフステップ方式の半分の分解能力しか持つことができない。ここで、フルステップ方式時のトルク特性を活かしながらハーフステップの紙送り分解能を得るためには、フルステップ方式の駆動プロフィールの中にハーフステップ方式でのパルスを１ステップ分入力すれば良い。但し、駆動プロフィールの加速部、等速部、減速部の途中に挿入するとトルク特性が低下するため、加速部の先頭又は減速部の末尾に挿入し紙送り量を調整することが好ましい。
【００２５】
また、フルステップ方式で加速する場合は、以下の点に留意が必要である。フルステップ方式で正規のトルク特性を得るためには、加速を開始する前の紙送りモータ１の励磁状態を必ず２相状態にする必要がある。これは、例えば１相状態で励磁していた場合にフルステップ方式で加速していくと、１相→１相→１相の１相励磁方式となり、トルク特性が低下するためである。
【００２６】
上記に示した理由から、本発明の紙送りの制御方法を使用する場合、図１に示した４パターンの紙送り制御方法を使用するようにする。それぞれの紙送り駆動方法について、下記に詳細を示す。
【００２７】
（ａ）はハーフステップ方式での偶数ドット紙送り量（２ｎドット、ｎ：１以上の整数）をフルステップで行う場合を示す。２ｎドット送りをフルステップ方式で送る時は、２ｎ／２＝ｎステップをおくるだけで済む。
【００２８】
（ｂ）はハーフステップ方式での偶数ドット紙送り量（２ｎドット、ｎ：１以上の整数）をフルステップで行う際に、加速する前の紙送りモータ１の励磁状態が１相停止になっている場合の駆動方法を示す。この場合、まずハーフステップ方式の駆動で１ステップ分をフルステップ方式駆動の加速部先頭に挿入し、２相励磁状態でフルステップ駆動させる。その後減速部でもハーフステップ方式駆動で１ステップ分を挿入する。
【００２９】
（ｃ）はハーフステップ方式での奇数ドット紙送り量（２ｎ−１ドット、ｎ：１以上の整数）をフルステップで行う場合を示す。この場合、ハーフステップ方式の駆動で１ステップ分をフルステップ方式駆動の減速部末尾に挿入する。
【００３０】
（ｄ）はハーフステップ方式での奇数ドット紙送り量（２ｎ−１ドット、ｎ：１以上の整数）をフルステップで行う際に、加速する前の紙送りモータ１の励磁状態が１相停止になっている場合の駆動方法を示す。この場合、ハーフステップ方式の駆動で１ステップ分をフルステップ方式駆動の加速部先頭に挿入する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は以上の様に、任意の紙送り量をハーフステップ方式とフルステップ方式を組み合わせて搬送することにより、紙送り分解能を低下させずに従来のハーフステップ方式のみでは不可能だった高速域の用紙搬送力が得られ、なおかつ安価な紙送りの構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一例となる制御形態を示すグラフ。
【図２】 ステッピングモータの駆動方式によるトルク特性を示すグラフ。
【図３】 ドットプリンタの印字機構の概略を示す斜視図。
【図４】 ドットプリンタの印字機構の詳細を示す断面図。
【符号の説明】
１・・・ステッピングモータ、３１・・・印字素子、３２・・・ハンマバンク、３３インクリボン、３４・・・印字用紙、３５・・・紙送り機構部、３６板バネ、３７・・・ベース、３８・・・永久磁石、３９・・・コムヨーク、４０・・・コイル。

Claims (3)

1. 複数個の印字素子を搭載したハンマバンクと、前記ハンマバンクを桁方向に往復移動させるための往復移動手段と、ステッピングモータを用いて印字用紙を搬送するための紙送り手段を有するドットプリンタにおいて、
   前記ステッピングモータの基本構成を１−２相励磁方式とし、前記ステッピングモータを２相で停止している状態から駆動する場合には２相励磁方式のみで駆動し、１相で停止している状態から駆動する場合には紙送り開始時に１−２相励磁方式で駆動し、それ以降紙送り時には２相励磁方式で駆動することを特徴とするドットプリンタの紙送り制御方法。
2. 複数個の印字素子を搭載したハンマバンクと、前記ハンマバンクを桁方向に往復移動させるための往復移動手段と、ステッピングモータを用いて印字用紙を搬送するための紙送り手段を有するドットプリンタにおいて、
   前記ステッピングモータの基本構成を１−２相励磁方式とし、前記ステッピングモータを停止する際、任意の紙送り量に応じて２相励磁方式のままで停止するか、あるいは１−２相励磁方式に切り換えた後で停止するかを選択することを特徴とするドットプリンタの紙送り制御方法。
3. 複数個の印字素子を搭載したハンマバンクと、前記ハンマバンクを桁方向に往復移動させるための往復移動手段と、ステッピングモータを用いて印字用紙を搬送するための紙送り手段を有するドットプリンタにおいて、
   前記ステッピングモータの基本構成を１−２相励磁方式とし、前記ステッピングモータを２相で停止している状態から駆動する場合には２相励磁方式のみで駆動し、１相で停止している状態から駆動する場合には紙送り開始時に１−２相励磁方式で駆動し、それ以降紙送り時には２相励磁方式で駆動すると共に、前記ステッピングモータを停止する際、２相励磁方式のままで停止するか、あるいは１−２相励磁方式に切り換えた後で停止するかを選択することにより、紙送りを任意の量に調整することを特徴とするドットプリンタの紙送り制御方法。

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