JP4089469B2 - モータ駆動装置及び記録装置 - Google Patents
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- Control Of Stepping Motors (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動する装置及びそのモータ駆動装置を備えた記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、記録装置の１つであるインクジェット式プリンタは、給紙トレイにセットされた記録媒体である用紙を供給手段により１枚ずつ給紙し、搬送手段により副走査方向に間欠的に設定量ずつ送りつつ、主走査方向に往復移動するキャリッジに搭載された記録へッドにより記録するようになっている。そして、供給手段及び搬送手段は、紙送りモータにより駆動され、キャリッジは、キャリッジモータにより駆動され、紙送りモータ及びキャリッジモータは、モータ駆動装置により駆動されるようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３２３０９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したインクジェット式プリンタに配設されている紙送りモータやキャリッジモータは、ロータの停止相がＡ相とＢ相の両方のコイルから励磁されている２相の位置であるため、モータの分解能は極数で決まってしまう。すなわち、モータの分解能を高めるには、極数を増加させる必要があるが、その増加は機械的なものであるために限界がある。
【０００５】
また、インクジェット式プリンタに配設されているモータ駆動装置は、モータの出力トルクが一定となるように、Ａ相とＢ相は１つのＶＲＥＦの値に対して、ＡＢ相独立した４Ｂｉｔの分解能を持つＤＡＣによって決定され供給される。そして、図１５に示すような分解能になる。すなわち、モータの出力トルクの大きさは、Ａ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルで表されるが、その合成ベクトルの先端の軌跡が図１６に示すような円を描くようにＡ相とＢ相の各電流値を可変させて供給している。
ところが、１つのＶＲＥＦの値に対して円を描くように電流選択回路を選んでしまうと、マイクロステップ駆動中のベクトルの方向の間隔は一定とはならないため、停止角度精度が悪くなってしまう。また、ベクトルの方向の間隔を一定にするように電流選択回路を選んでしまうと、ベクトルの大きさが一定にならないため、同じく停止角度精度が悪くなってしまう。
【０００６】
また、インクジェット式プリンタに配設されているモータ駆動装置は、モータの出力トルクが一定となるように、Ａ相とＢ相は独立で電流を例えば５００ｍＡ〜１０００ｍＡで可変させて供給している。すなわち、モータの出力トルクの大きさは、Ａ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルで表されるが、その合成ベクトルの先端の軌跡が図１６に示すような円を描くようにＡ相とＢ相の各電流値を可変させて供給している。
【０００７】
ところが、２相の位置ではトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮するため図１７において上方の点が示すロータの停止角度をとるが、１相の位置では吸引力が２相の位置での吸引力よりも小さくなるため図において下方の点が示すロータの停止角度となり、ロータの停止角度精度は図に示すようなばらつきが生じている。なお、２相から２相までの角度は７．５度であり、その中間位置にある１相までの角度は３．７５度である。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、１相励磁または２相励磁の入力電流またはパルス数を変化させることにより、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができるモータ駆動装置及びそのモータ駆動装置を備えた記録装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明のモータ駆動装置では、１相の位置での吸引力が２相の位置での吸引力よりも小さく、出力トルクが一定となるようにＡ相とＢ相が独立で電流を供給するモータ駆動装置であって、１相の位置においてマイクロステップ駆動のステップ数を８/ １６ステップから９/ １６ステップとする駆動手段を備えることにより前記１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することを特徴としている。
【００１０】
これにより、１相の位置でもトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮させることができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１１】
また、１相の位置での吸引力と２相の位置での吸引力をバランスさせることができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１２】
また、１相の位置でもトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮させ、かつ１相の位置での吸引力と２相の位置での吸引力をバランスさせることができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１３】
また、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１４】
また、２相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１５】
また、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することができ、かつ２相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１６】
これにより、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向をダンピングにより補正することができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１７】
上記目的達成のため、本発明の記録装置では、モータにより駆動する搬送手段を用いて記録媒体を搬送しつつ、モータにより移動するキャリッジに搭載された記録ヘッドを用いて前記記録媒体に記録する記録装置において、上記各モータ駆動装置を備えたことを特徴とする。
【００１８】
これにより、上記各作用・効果を奏する記録装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る記録装置の１つであるインクジェット式プリンタの外部構成の全体を斜め前方から見た斜視図である。
【００２１】
このインクジェット式プリンタ１００は、全体が幅方向に長く延びる直方体状の上部ハウジング１０１と下部ハウジング１０２を備えている。上部ハウジング１０１と下部ハウジング１０２は、スナップフィットにより締結されている。
【００２２】
上部ハウジング１０１の後方側には、給紙口１０３が形成されている。この給紙口１０３には、給紙される用紙が積層載置される給紙トレイ１１０及びこの給紙トレイ１１０の一端側に揃えられる給紙ガイド１１１が配設されている。給紙トレイ１１０は、給紙ガイド１１１から斜め上後方へ突き出るように配設されており、用紙を傾斜した状態で保持するようになっている。
【００２３】
上部ハウジング１０１の前方側には、排紙口１０４が形成されている。この排紙口１０４には、排紙される用紙が積層載置される排紙スタッカ１２０が配設されている。排紙スタッカ１２０は、不使用時は排紙口１０４から下部ハウジング１０２の裏面側に収納可能に、使用時は排紙口１０４から斜め上前方へ引出可能に配設されており、用紙を傾斜した状態で受けるようになっている。
【００２４】
さらに、排紙口１０４には、排紙スタッカ１２０が引き出された時に、排紙スタッカ１２０の非排紙側端部を幅方向に沿って保持するスタッカ保持部１２１が設けられている。なお、図１では、排紙スタッカ１２０は、下部ハウジング１０２の裏面側に収納された状態が示されている。
【００２５】
上部ハウジング１０１の上部から前面にかけて窓部１０５が形成されている。この窓部１０５は、透明もしくは半透明な湾曲した開閉自在なカバー１０６によって覆われている。このカバー１０６を開放することにより、インクカートリッジの交換作業や内部機構のメンテナンス作業等を容易に行うことができる。また、上部ハウジング１０１の左後方側には、押しボタン式のパワー系のスイッチ１３１と操作系のスイッチ１３２が配設されている。
【００２６】
図２は、図１のインクジェット式プリンタ１００の上部ハウジング１０１を取り外したときの内部構成の全体を斜め前方から見た斜視図、図３は、その主要部の断面側面図である。下部ハウジング１０２上には、プリンタコントローラを構成する図２に示すメイン基板１３０が縦置きに配置されていると共に、プリントエンジンを構成する図２に示す記録手段１４０と、図３に示す用紙の供給手段１５０及び搬送手段１６０等が配設されている。
【００２７】
メイン基板１３０には、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ等の制御素子や記憶素子、及びその他の各種回路素子が装着されており、その上端には、上述したパワー系のスイッチ１３１や操作系のスイッチ１３２が押された時にそれぞれ発光することによりユーザがスイッチＯＮを確認し得るように配置された発光ダイオード１３３、１３４が突設されている。
【００２８】
記録手段１４０は、キャリッジ１４１、記録ヘッド１４２、キャリッジモータ１４３、タイミングベルト１４４、吸引ポンプ１４５等を備えている。搬送手段１６０により搬送される用紙は、キャリッジモータ１４３とタイミングベルト１４４により走査されるキャリッジ１４１に搭載された記録ヘッド１４２により記録されるようになっている。この記録ヘッド１４２は、フルカラー印刷が可能なように、キャリッジ１４１内に収納された例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの計４色のインクカートリッジ１４６から各色インクが供給されるようになっている。
【００２９】
供給手段１５０は、給紙トレイ１１０、給紙ガイド１１１、給紙ローラ１５１、ホッパ１５２、分離パッド１５３等を備えている。給紙トレイ１１０に積層載置され給紙ガイド１１１により揃えられた用紙Ｐは、給紙ローラ１５１の回転に伴うホッパ１５２の上昇により分離パッド１５３で給紙ローラ１５１に押付けられ、最上位の用紙Ｐから１枚ずつ分離されて搬送手段１６０へ給送されるようになっている。
【００３０】
搬送手段１６０は、紙送りローラ１６１と従動ローラ１６２、排紙ローラ１６３とギザローラ１６４、紙送りモータ１６５、排紙スタッカ１２０等を備えている。供給手段１５０から供給される用紙Ｐは、紙送りモータ１６５により駆動されている紙送りローラ１６１と従動ローラ１６２に挟持されて記録手段１４０へ搬送され、さらに紙送りモータ１６５により駆動されている排紙ローラ１６３とギザローラ１６４に挟持されて排紙スタッカ１２０へ搬送されるようになっている。
【００３１】
図４は、第1の実施形態に係る上記キャリッジモータ１４３及び紙送りモータ１６５を駆動するモータ駆動装置の概略を示すブロック図である。このモータ駆動装置１８０は、ＤＡＣが外部から入力される基準電圧ＶＲＥＦ３により所定の電流を選択し、電流にしたがって外部へ出力するようになっており、公知の回路構成として上記メイン基板１３０に装着されている。
【００３２】
このような構成のモータ駆動装置１８０は、マイクロステップ駆動中の合成ベクトルの方向の間隔を一定にし、かつ、大きさを一定にしている。すなわち、図５に示すように、合成ベクトルの大きさ一定、合成ベクトルの方向の間隔一定、合成ベクトルの方向の間隔一定かつ大きさ一定の各場合についてＤＡＣ、ＶＲＥＦ３の値を選択すると、図６に示すように、合成ベクトルの大きさ一定、合成ベクトルの方向の間隔一定、合成ベクトルの方向の間隔一定かつ大きさ一定としていくにしたがって駆動方式は真円に近づき、かつ、間隔も一定となり、図７に示すように、合成ベクトルの大きさ一定、合成ベクトルの方向の間隔一定、合成ベクトルの方向の間隔一定かつ大きさ一定としていくにしたがって１相から１相までの間のマイクロステップ駆動中の停止角度精度を向上させることができる。具体的には合成ベクトルの大きさ一定、合成ベクトルの方向の間隔一定、合成ベクトルの方向の間隔一定かつ大きさ一定のときの各停止角度誤差は３０％、１５％、７．５％と向上している。
【００３３】
以上のように、マイクロステップ駆動中のどの位置でも励磁電流ベクトルの方向の間隔が一定で、かつ、大きさが一定のため、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。なお、上記モータ駆動装置１８０は、マイクロステップ駆動中の合成ベクトルの方向の間隔を一定にするだけでも良い。これによってもマイクロステップ駆動中の停止角度精度が良くなる。また、マイクロステップ駆動中の合成ベクトルの大きさを一定にするだけでも良い。これによってもマイクロステップ駆動中の停止角度精度が良くなる。また、バイポーラやユニポーラのモータに対して同様に適用することができる。
【００３４】
図８は、第２及び第３の実施形態に係る上記キャリッジモータ１４３及び紙送りモータ１６５を駆動するモータ駆動装置の概略を示すブロック図である。このモータ駆動装置１７０は、電流選択回路１７１が外部から入力される基準電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２により所定の電流を選択し、制御ロジック回路１７２がその選択された電流にしたがってトランジスタ１７３を介して外部へ出力するようになっており、公知の回路構成として上記メイン基板１３０に装着されている。
【００３５】
このような構成のモータ駆動装置１７０は、１相励磁の入力電流を上昇させることにより磁気バランスを変化させ、１相の位置でもトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮させるようにしている。すなわち、図９に示すように、第１象限の４５度の位置の２相からＢ相軸の位置の１相までの間は、Ｂ相の電流値を最大で１．４倍まで高めることにより、また、第２象限の−４５度の位置の２相からＡ相軸の位置の１相までの間は、Ａ相の電流値を最大で１．４倍まで高めることにより、磁気バランスを変化させて１相の位置でもトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮させるようにしている。
【００３６】
これにより、２相から２相までの間の１相での停止角度は、図１０に示すように、１相励磁の入力電流を６００ｍＡ、８５０ｍＡ、１０００ｍＡ、１２００ｍＡと上昇させるにしたがって精度を向上させることができる。具体的には、１相励磁の入力電流が６００ｍＡ、８５０ｍＡ、１０００ｍＡ、１２００ｍＡのときの各停止角度は２．１５度、３度、３．２５度、３．３度となり、基準値３．７５度に対する精度は４３％、２０％、１３％、１２％と向上している。
【００３７】
以上のように、１相の位置でもトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮させることができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。なお、上記モータ駆動装置１７０は、２相励磁の入力電流を下降させることにより磁気バランスを変化させ、１相の位置での吸引力と２相の位置での吸引力をバランスさせるようにしてもよい。これによっても、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。また、上記モータ駆動装置１７０は、１相励磁の入力電流を上昇させることにより磁気バランスを変化させるとともに、２相励磁の入力電流を下降させることにより磁気バランスを変化させるようにしてもよい。これによっても、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。また、バイポーラやユニポーラのモータに対して同様に適用することができる。
【００３８】
また、このような構成のモータ駆動装置１７０は、１相励磁のパルスを所定のパルス数分だけ多く駆動することにより、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正するようにしている。例えば図１１に示すように、８／１６ステップでは停止角度精度が低下していたものが、１パルス多く駆動して９／１６ステップとすることにより停止角度精度を向上させることができる。なお、さらに１パルス多く駆動して１０／１６ステップとした場合の停止角度精度は低下している。
【００３９】
以上のように、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。なお、上記モータ駆動装置１７０は、２相励磁のパルスを所定のパルス数（例えば１パルス）分だけ少なく駆動することにより、２相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正するようにしてもよい。これによっても、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。また、上記モータ駆動装置１７０は、１相励磁のパルスを所定のパルス数（例えば１パルス）分だけ多く駆動し、２相励磁のパルスを所定のパルス数（例えば１パルス）分だけ少なく駆動することにより、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正し、かつ２相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正するようにしてもよい。これによっても、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００４０】
さらに、上記モータ駆動装置１７０は、１相励磁のパルスを所定のパルス数（例えば２パルス）分だけ正転駆動し、所定のパルス数（例えば３パルス）分だけ逆転駆動し、所定のパルス数（例えば２パルス）分だけ正転駆動することにより、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向をダンピングにより補正するようにしてもよい。これによっても、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。また、バイポーラやユニポーラのモータに対して同様に適用することができる。
【００４１】
次に、上述した各実施形態を利用して、励磁相の励磁電流を制御してステップ停止角度位置を微小補正制御する方法について、図１２〜図１４を参照して説明する。ここで、図１２は、マイクロステップ駆動６４ステップ（ｐｕｌｓｅ）分（２−２相励磁：４ステップ分）の本方法適用前後の出力トルク（ｇｆｃｍ）の比較図、図１３は、マイクロステップ駆動６４ステップ（ｐｕｌｓｅ）分（２−２相励磁：４ステップ分）の本方法適用前後の設定電流値の比率の比較図、図１４は、図１３のマイクロステップ駆動１６ステップ（ｐｕｌｓｅ）分（２−２相励磁：１ステップ分）の拡大図である。
【００４２】
先ず、ステップ停止角度の良否程度を認識するために、トルク変動を確認し、出力トルクが大きい部分は出力トルクを下げ、出力トルクが小さい部分は出力トルクを上げる。すなわち、図１２の点線で示す本方法適用前のロータ１回転における各マイクロステップ駆動位置（１ステップ毎：この例では、２−２相励磁の１ステップを１６分割している）でのトルク変動（バラツキ：目標位置からのズレ）を修正する。
【００４３】
次に、Ａ相、Ｂ相の出力トルクのバラツキを吸収、例えばＡ相の１相励磁の場合の出力トルクと、Ｂ相の１相励磁の場合の出力トルクの均衡化を図る。すなわち、図１３及び図１４に示す本方法適用後の電流値比率の円が本方法適用前の電流値比率の円に比べ歪んでいるが、この歪分の修正を加えることで出力トルクの均衡化を図る。ここで、電流値を変えた場合、例えばモータの出力トルクを増加したいとき、モータの駆動電流（設定値）を変更するような場合は、上記処理を再度行って最適化を図る。そして、図１２の実線で示す本発明方法適用後の出力トルク変動を確認し、出力トルクが均一になっていることを確認することにより、マイクロステップ駆動のステップ停止角度を向上させることができる。
【００４４】
以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は以上の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用されるのは勿論である。例えば、記録装置としてインクジェット式のプリンタを例に説明したが、これに限られるものではなく、モータ駆動装置を有する記録装置であれば、例えば熱転写式等のプリンタ、インクジェット式、熱転写式等のファクシミリ装置やコピー装置等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る記録装置の１つであるインクジェット式プリンタの外部構成の全体を斜め前方から見た斜視図である。
【図２】 図１のインクジェット式プリンタの上部ハウジングを取り外したときの内部構成の全体を斜め前方から見た斜視図である。
【図３】 図２のインクジェット式プリンタの主要部の断面側面図である。
【図４】 第1の実施形態に係るインクジェット式プリンタのキャリッジモータ及び紙送りモータを駆動するモータ駆動装置の概略を示すブロック図である。
【図５】 図４のＡ相とＢ相の電流値の具体例を示す図である。
【図６】 図５のＡ相とＢ相の電流値の関係を示す図である。
【図７】 図５の効果である停止角度を示す図である。
【図８】 第２及び第３の実施形態に係るインクジェット式プリンタのキャリッジモータ及び紙送りモータを駆動するモータ駆動装置の概略を示すブロック図である。
【図９】 図８のＡ相とＢ相の電流値の関係を示す図である。
【図１０】 図９の効果である停止角度を示す第１の図である。
【図１１】 図９の効果である停止角度を示す第２の図である。
【図１２】 マイクロステップ駆動６４ステップ分の本方法適用前後の出力トルクの比較図である。
【図１３】 マイクロステップ駆動６４ステップ分の本方法適用前後の設定電流値の比率の比較図である。
【図１４】 図１３の部分拡大図である。
【図１５】 従来のモータ駆動装置のＤＡＣの設定を示す図である。
【図１６】 従来のＡ相とＢ相の電流値の関係を示す図である。
【図１７】 図１６の問題である停止角度精度を示す図である。
【符号の説明】
１００ インクジェット式プリンタ、１０１ 上部ハウジング、１０２ 下部ハウジング、１０３ 給紙口、１０４ 排紙口、１０５ 窓部、１０６ カバー、１１０ 給紙トレイ、１１１ 給紙ガイド、１２０ 排紙スタッカ、１３０ メイン基板、１４０ 記録手段、１４１ キャリッジ、１４２ 記録ヘッド、１４３ キャリッジモータ、１４４ タイミングベルト、１４５ 吸引ポンプ、１４６ インクカートリッジ、１５０ 供給手段、１５１ 給紙ローラ、１６０ 搬送手段、１６１ 紙送りローラ、１６５ 紙送りモータ、１７０、１８０ モータ駆動装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動する装置及びそのモータ駆動装置を備えた記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、記録装置の１つであるインクジェット式プリンタは、給紙トレイにセットされた記録媒体である用紙を供給手段により１枚ずつ給紙し、搬送手段により副走査方向に間欠的に設定量ずつ送りつつ、主走査方向に往復移動するキャリッジに搭載された記録へッドにより記録するようになっている。そして、供給手段及び搬送手段は、紙送りモータにより駆動され、キャリッジは、キャリッジモータにより駆動され、紙送りモータ及びキャリッジモータは、モータ駆動装置により駆動されるようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３２３０９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したインクジェット式プリンタに配設されている紙送りモータやキャリッジモータは、ロータの停止相がＡ相とＢ相の両方のコイルから励磁されている２相の位置であるため、モータの分解能は極数で決まってしまう。すなわち、モータの分解能を高めるには、極数を増加させる必要があるが、その増加は機械的なものであるために限界がある。
【０００５】
また、インクジェット式プリンタに配設されているモータ駆動装置は、モータの出力トルクが一定となるように、Ａ相とＢ相は１つのＶＲＥＦの値に対して、ＡＢ相独立した４Ｂｉｔの分解能を持つＤＡＣによって決定され供給される。そして、図１５に示すような分解能になる。すなわち、モータの出力トルクの大きさは、Ａ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルで表されるが、その合成ベクトルの先端の軌跡が図１６に示すような円を描くようにＡ相とＢ相の各電流値を可変させて供給している。
ところが、１つのＶＲＥＦの値に対して円を描くように電流選択回路を選んでしまうと、マイクロステップ駆動中のベクトルの方向の間隔は一定とはならないため、停止角度精度が悪くなってしまう。また、ベクトルの方向の間隔を一定にするように電流選択回路を選んでしまうと、ベクトルの大きさが一定にならないため、同じく停止角度精度が悪くなってしまう。
【０００６】
また、インクジェット式プリンタに配設されているモータ駆動装置は、モータの出力トルクが一定となるように、Ａ相とＢ相は独立で電流を例えば５００ｍＡ〜１０００ｍＡで可変させて供給している。すなわち、モータの出力トルクの大きさは、Ａ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルで表されるが、その合成ベクトルの先端の軌跡が図１６に示すような円を描くようにＡ相とＢ相の各電流値を可変させて供給している。
【０００７】
ところが、２相の位置ではトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮するため図１７において上方の点が示すロータの停止角度をとるが、１相の位置では吸引力が２相の位置での吸引力よりも小さくなるため図において下方の点が示すロータの停止角度となり、ロータの停止角度精度は図に示すようなばらつきが生じている。なお、２相から２相までの角度は７．５度であり、その中間位置にある１相までの角度は３．７５度である。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、１相励磁または２相励磁の入力電流またはパルス数を変化させることにより、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができるモータ駆動装置及びそのモータ駆動装置を備えた記録装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明のモータ駆動装置では、１相の位置での吸引力が２相の位置での吸引力よりも小さく、出力トルクが一定となるようにＡ相とＢ相が独立で電流を供給するモータ駆動装置であって、１相の位置においてマイクロステップ駆動のステップ数を８/ １６ステップから９/ １６ステップとする駆動手段を備えることにより前記１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することを特徴としている。
【００１０】
これにより、１相の位置でもトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮させることができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１１】
また、１相の位置での吸引力と２相の位置での吸引力をバランスさせることができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１２】
また、１相の位置でもトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮させ、かつ１相の位置での吸引力と２相の位置での吸引力をバランスさせることができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１３】
また、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１４】
また、２相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１５】
また、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することができ、かつ２相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１６】
これにより、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向をダンピングにより補正することができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００１７】
上記目的達成のため、本発明の記録装置では、モータにより駆動する搬送手段を用いて記録媒体を搬送しつつ、モータにより移動するキャリッジに搭載された記録ヘッドを用いて前記記録媒体に記録する記録装置において、上記各モータ駆動装置を備えたことを特徴とする。
【００１８】
これにより、上記各作用・効果を奏する記録装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る記録装置の１つであるインクジェット式プリンタの外部構成の全体を斜め前方から見た斜視図である。
【００２１】
このインクジェット式プリンタ１００は、全体が幅方向に長く延びる直方体状の上部ハウジング１０１と下部ハウジング１０２を備えている。上部ハウジング１０１と下部ハウジング１０２は、スナップフィットにより締結されている。
【００２２】
上部ハウジング１０１の後方側には、給紙口１０３が形成されている。この給紙口１０３には、給紙される用紙が積層載置される給紙トレイ１１０及びこの給紙トレイ１１０の一端側に揃えられる給紙ガイド１１１が配設されている。給紙トレイ１１０は、給紙ガイド１１１から斜め上後方へ突き出るように配設されており、用紙を傾斜した状態で保持するようになっている。
【００２３】
上部ハウジング１０１の前方側には、排紙口１０４が形成されている。この排紙口１０４には、排紙される用紙が積層載置される排紙スタッカ１２０が配設されている。排紙スタッカ１２０は、不使用時は排紙口１０４から下部ハウジング１０２の裏面側に収納可能に、使用時は排紙口１０４から斜め上前方へ引出可能に配設されており、用紙を傾斜した状態で受けるようになっている。
【００２４】
さらに、排紙口１０４には、排紙スタッカ１２０が引き出された時に、排紙スタッカ１２０の非排紙側端部を幅方向に沿って保持するスタッカ保持部１２１が設けられている。なお、図１では、排紙スタッカ１２０は、下部ハウジング１０２の裏面側に収納された状態が示されている。
【００２５】
上部ハウジング１０１の上部から前面にかけて窓部１０５が形成されている。この窓部１０５は、透明もしくは半透明な湾曲した開閉自在なカバー１０６によって覆われている。このカバー１０６を開放することにより、インクカートリッジの交換作業や内部機構のメンテナンス作業等を容易に行うことができる。また、上部ハウジング１０１の左後方側には、押しボタン式のパワー系のスイッチ１３１と操作系のスイッチ１３２が配設されている。
【００２６】
図２は、図１のインクジェット式プリンタ１００の上部ハウジング１０１を取り外したときの内部構成の全体を斜め前方から見た斜視図、図３は、その主要部の断面側面図である。下部ハウジング１０２上には、プリンタコントローラを構成する図２に示すメイン基板１３０が縦置きに配置されていると共に、プリントエンジンを構成する図２に示す記録手段１４０と、図３に示す用紙の供給手段１５０及び搬送手段１６０等が配設されている。
【００２７】
メイン基板１３０には、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ等の制御素子や記憶素子、及びその他の各種回路素子が装着されており、その上端には、上述したパワー系のスイッチ１３１や操作系のスイッチ１３２が押された時にそれぞれ発光することによりユーザがスイッチＯＮを確認し得るように配置された発光ダイオード１３３、１３４が突設されている。
【００２８】
記録手段１４０は、キャリッジ１４１、記録ヘッド１４２、キャリッジモータ１４３、タイミングベルト１４４、吸引ポンプ１４５等を備えている。搬送手段１６０により搬送される用紙は、キャリッジモータ１４３とタイミングベルト１４４により走査されるキャリッジ１４１に搭載された記録ヘッド１４２により記録されるようになっている。この記録ヘッド１４２は、フルカラー印刷が可能なように、キャリッジ１４１内に収納された例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの計４色のインクカートリッジ１４６から各色インクが供給されるようになっている。
【００２９】
供給手段１５０は、給紙トレイ１１０、給紙ガイド１１１、給紙ローラ１５１、ホッパ１５２、分離パッド１５３等を備えている。給紙トレイ１１０に積層載置され給紙ガイド１１１により揃えられた用紙Ｐは、給紙ローラ１５１の回転に伴うホッパ１５２の上昇により分離パッド１５３で給紙ローラ１５１に押付けられ、最上位の用紙Ｐから１枚ずつ分離されて搬送手段１６０へ給送されるようになっている。
【００３０】
搬送手段１６０は、紙送りローラ１６１と従動ローラ１６２、排紙ローラ１６３とギザローラ１６４、紙送りモータ１６５、排紙スタッカ１２０等を備えている。供給手段１５０から供給される用紙Ｐは、紙送りモータ１６５により駆動されている紙送りローラ１６１と従動ローラ１６２に挟持されて記録手段１４０へ搬送され、さらに紙送りモータ１６５により駆動されている排紙ローラ１６３とギザローラ１６４に挟持されて排紙スタッカ１２０へ搬送されるようになっている。
【００３１】
図４は、第1の実施形態に係る上記キャリッジモータ１４３及び紙送りモータ１６５を駆動するモータ駆動装置の概略を示すブロック図である。このモータ駆動装置１８０は、ＤＡＣが外部から入力される基準電圧ＶＲＥＦ３により所定の電流を選択し、電流にしたがって外部へ出力するようになっており、公知の回路構成として上記メイン基板１３０に装着されている。
【００３２】
このような構成のモータ駆動装置１８０は、マイクロステップ駆動中の合成ベクトルの方向の間隔を一定にし、かつ、大きさを一定にしている。すなわち、図５に示すように、合成ベクトルの大きさ一定、合成ベクトルの方向の間隔一定、合成ベクトルの方向の間隔一定かつ大きさ一定の各場合についてＤＡＣ、ＶＲＥＦ３の値を選択すると、図６に示すように、合成ベクトルの大きさ一定、合成ベクトルの方向の間隔一定、合成ベクトルの方向の間隔一定かつ大きさ一定としていくにしたがって駆動方式は真円に近づき、かつ、間隔も一定となり、図７に示すように、合成ベクトルの大きさ一定、合成ベクトルの方向の間隔一定、合成ベクトルの方向の間隔一定かつ大きさ一定としていくにしたがって１相から１相までの間のマイクロステップ駆動中の停止角度精度を向上させることができる。具体的には合成ベクトルの大きさ一定、合成ベクトルの方向の間隔一定、合成ベクトルの方向の間隔一定かつ大きさ一定のときの各停止角度誤差は３０％、１５％、７．５％と向上している。
【００３３】
以上のように、マイクロステップ駆動中のどの位置でも励磁電流ベクトルの方向の間隔が一定で、かつ、大きさが一定のため、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。なお、上記モータ駆動装置１８０は、マイクロステップ駆動中の合成ベクトルの方向の間隔を一定にするだけでも良い。これによってもマイクロステップ駆動中の停止角度精度が良くなる。また、マイクロステップ駆動中の合成ベクトルの大きさを一定にするだけでも良い。これによってもマイクロステップ駆動中の停止角度精度が良くなる。また、バイポーラやユニポーラのモータに対して同様に適用することができる。
【００３４】
図８は、第２及び第３の実施形態に係る上記キャリッジモータ１４３及び紙送りモータ１６５を駆動するモータ駆動装置の概略を示すブロック図である。このモータ駆動装置１７０は、電流選択回路１７１が外部から入力される基準電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２により所定の電流を選択し、制御ロジック回路１７２がその選択された電流にしたがってトランジスタ１７３を介して外部へ出力するようになっており、公知の回路構成として上記メイン基板１３０に装着されている。
【００３５】
このような構成のモータ駆動装置１７０は、１相励磁の入力電流を上昇させることにより磁気バランスを変化させ、１相の位置でもトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮させるようにしている。すなわち、図９に示すように、第１象限の４５度の位置の２相からＢ相軸の位置の１相までの間は、Ｂ相の電流値を最大で１．４倍まで高めることにより、また、第２象限の−４５度の位置の２相からＡ相軸の位置の１相までの間は、Ａ相の電流値を最大で１．４倍まで高めることにより、磁気バランスを変化させて１相の位置でもトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮させるようにしている。
【００３６】
これにより、２相から２相までの間の１相での停止角度は、図１０に示すように、１相励磁の入力電流を６００ｍＡ、８５０ｍＡ、１０００ｍＡ、１２００ｍＡと上昇させるにしたがって精度を向上させることができる。具体的には、１相励磁の入力電流が６００ｍＡ、８５０ｍＡ、１０００ｍＡ、１２００ｍＡのときの各停止角度は２．１５度、３度、３．２５度、３．３度となり、基準値３．７５度に対する精度は４３％、２０％、１３％、１２％と向上している。
【００３７】
以上のように、１相の位置でもトルク損失に打ち勝つだけの吸引力を発揮させることができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。なお、上記モータ駆動装置１７０は、２相励磁の入力電流を下降させることにより磁気バランスを変化させ、１相の位置での吸引力と２相の位置での吸引力をバランスさせるようにしてもよい。これによっても、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。また、上記モータ駆動装置１７０は、１相励磁の入力電流を上昇させることにより磁気バランスを変化させるとともに、２相励磁の入力電流を下降させることにより磁気バランスを変化させるようにしてもよい。これによっても、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。また、バイポーラやユニポーラのモータに対して同様に適用することができる。
【００３８】
また、このような構成のモータ駆動装置１７０は、１相励磁のパルスを所定のパルス数分だけ多く駆動することにより、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正するようにしている。例えば図１１に示すように、８／１６ステップでは停止角度精度が低下していたものが、１パルス多く駆動して９／１６ステップとすることにより停止角度精度を向上させることができる。なお、さらに１パルス多く駆動して１０／１６ステップとした場合の停止角度精度は低下している。
【００３９】
以上のように、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することができるので、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。なお、上記モータ駆動装置１７０は、２相励磁のパルスを所定のパルス数（例えば１パルス）分だけ少なく駆動することにより、２相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正するようにしてもよい。これによっても、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。また、上記モータ駆動装置１７０は、１相励磁のパルスを所定のパルス数（例えば１パルス）分だけ多く駆動し、２相励磁のパルスを所定のパルス数（例えば１パルス）分だけ少なく駆動することにより、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正し、かつ２相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正するようにしてもよい。これによっても、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。
【００４０】
さらに、上記モータ駆動装置１７０は、１相励磁のパルスを所定のパルス数（例えば２パルス）分だけ正転駆動し、所定のパルス数（例えば３パルス）分だけ逆転駆動し、所定のパルス数（例えば２パルス）分だけ正転駆動することにより、１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向をダンピングにより補正するようにしてもよい。これによっても、モータの分解能を高めてロータの停止角度精度を向上させることができる。また、バイポーラやユニポーラのモータに対して同様に適用することができる。
【００４１】
次に、上述した各実施形態を利用して、励磁相の励磁電流を制御してステップ停止角度位置を微小補正制御する方法について、図１２〜図１４を参照して説明する。ここで、図１２は、マイクロステップ駆動６４ステップ（ｐｕｌｓｅ）分（２−２相励磁：４ステップ分）の本方法適用前後の出力トルク（ｇｆｃｍ）の比較図、図１３は、マイクロステップ駆動６４ステップ（ｐｕｌｓｅ）分（２−２相励磁：４ステップ分）の本方法適用前後の設定電流値の比率の比較図、図１４は、図１３のマイクロステップ駆動１６ステップ（ｐｕｌｓｅ）分（２−２相励磁：１ステップ分）の拡大図である。
【００４２】
先ず、ステップ停止角度の良否程度を認識するために、トルク変動を確認し、出力トルクが大きい部分は出力トルクを下げ、出力トルクが小さい部分は出力トルクを上げる。すなわち、図１２の点線で示す本方法適用前のロータ１回転における各マイクロステップ駆動位置（１ステップ毎：この例では、２−２相励磁の１ステップを１６分割している）でのトルク変動（バラツキ：目標位置からのズレ）を修正する。
【００４３】
次に、Ａ相、Ｂ相の出力トルクのバラツキを吸収、例えばＡ相の１相励磁の場合の出力トルクと、Ｂ相の１相励磁の場合の出力トルクの均衡化を図る。すなわち、図１３及び図１４に示す本方法適用後の電流値比率の円が本方法適用前の電流値比率の円に比べ歪んでいるが、この歪分の修正を加えることで出力トルクの均衡化を図る。ここで、電流値を変えた場合、例えばモータの出力トルクを増加したいとき、モータの駆動電流（設定値）を変更するような場合は、上記処理を再度行って最適化を図る。そして、図１２の実線で示す本発明方法適用後の出力トルク変動を確認し、出力トルクが均一になっていることを確認することにより、マイクロステップ駆動のステップ停止角度を向上させることができる。
【００４４】
以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は以上の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用されるのは勿論である。例えば、記録装置としてインクジェット式のプリンタを例に説明したが、これに限られるものではなく、モータ駆動装置を有する記録装置であれば、例えば熱転写式等のプリンタ、インクジェット式、熱転写式等のファクシミリ装置やコピー装置等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る記録装置の１つであるインクジェット式プリンタの外部構成の全体を斜め前方から見た斜視図である。
【図２】 図１のインクジェット式プリンタの上部ハウジングを取り外したときの内部構成の全体を斜め前方から見た斜視図である。
【図３】 図２のインクジェット式プリンタの主要部の断面側面図である。
【図４】 第1の実施形態に係るインクジェット式プリンタのキャリッジモータ及び紙送りモータを駆動するモータ駆動装置の概略を示すブロック図である。
【図５】 図４のＡ相とＢ相の電流値の具体例を示す図である。
【図６】 図５のＡ相とＢ相の電流値の関係を示す図である。
【図７】 図５の効果である停止角度を示す図である。
【図８】 第２及び第３の実施形態に係るインクジェット式プリンタのキャリッジモータ及び紙送りモータを駆動するモータ駆動装置の概略を示すブロック図である。
【図９】 図８のＡ相とＢ相の電流値の関係を示す図である。
【図１０】 図９の効果である停止角度を示す第１の図である。
【図１１】 図９の効果である停止角度を示す第２の図である。
【図１２】 マイクロステップ駆動６４ステップ分の本方法適用前後の出力トルクの比較図である。
【図１３】 マイクロステップ駆動６４ステップ分の本方法適用前後の設定電流値の比率の比較図である。
【図１４】 図１３の部分拡大図である。
【図１５】 従来のモータ駆動装置のＤＡＣの設定を示す図である。
【図１６】 従来のＡ相とＢ相の電流値の関係を示す図である。
【図１７】 図１６の問題である停止角度精度を示す図である。
【符号の説明】
１００ インクジェット式プリンタ、１０１ 上部ハウジング、１０２ 下部ハウジング、１０３ 給紙口、１０４ 排紙口、１０５ 窓部、１０６ カバー、１１０ 給紙トレイ、１１１ 給紙ガイド、１２０ 排紙スタッカ、１３０ メイン基板、１４０ 記録手段、１４１ キャリッジ、１４２ 記録ヘッド、１４３ キャリッジモータ、１４４ タイミングベルト、１４５ 吸引ポンプ、１４６ インクカートリッジ、１５０ 供給手段、１５１ 給紙ローラ、１６０ 搬送手段、１６１ 紙送りローラ、１６５ 紙送りモータ、１７０、１８０ モータ駆動装置
Claims (2)
- １相の位置での吸引力が２相の位置での吸引力よりも小さく、出力トルクが一定となるようにＡ相とＢ相が独立で電流を供給するモータ駆動装置であって、
１相の位置においてマイクロステップ駆動のステップ数を８/ １６ステップから９/ １６ステップとする駆動手段を備えることにより前記１相の位置でのＡ相とＢ相の各電流値の合成ベクトルの方向を補正することを特徴とするモータ駆動装置。 - モータにより駆動する搬送手段を用いて記録媒体を搬送しつつ、モータにより移動するキャリッジに搭載された記録ヘッドを用いて前記記録媒体に記録する記録装置において、
請求項１に記載のモータ駆動装置を備えたことを特徴とする記録装置。
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