JPH03164085A - シリアルプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は機構部の駆動に利用されるモータの自動１制御
装置に関する。

（従来の技術） 例えばシリアルプリンタでは、印字ヘッドをキャリッジ
に搭載し、これを左右に動かすためのキャリッジ駆動機
構をＤＣモータにより駆動する構成である。キャリヅジ
が停止しているプリンタに印字指令が与えられると、直
ちに印字ヘッドによる印字を開始できるようにするため
、キャリッジはできるだけ短い助走距離で立上がり、速
やかに定速走行状態に入ることが必要である。このため
、この種のモータでは例えばＰＷＭ制御を利用した次の
ような自動制御が行われる。

すなわち、モータシャフトにはロータリーエンコーダー
が連結され、所定回転角度毎にパルスが出力される。こ
のエンコーダパルス列に基づきパルス間の周期（モータ
の回転速度に対応する）が求められ、これがマイクロコ
ンピュータに入力されてその速度に応じた制御が実行さ
れる。例えば第３図に示すように、モータが停止してい
る状態からその実際の回転速度ω１＋）が速度ω２に達
するまでは連続通電され（デューティー比１）、速度ω
２から速度ω，に達するまではＸ２のデューティー比で
モータが通電され、速度ω１から目標速度ω。に達する
まではＸＩ（ＸＩ＜Ｘ２）のデューティー比でモータが
通電される。そして、モータの速度ω．，が目標速度ω
。に達した後にあっては、速度ω。を越えているときに
はデューティー比Ｘ。ｈでモータが通電され、目標速度
ω。を下回っているときにはＸ。＋　（　Ｘ　ａｔ＞　
Ｘ　ｏｈ）のデューティー比で通電するフィードバック
制御が実行される。なお、上述のように目標速度ω。に
達するまでの通電パターンにおいてデューティー比を１
　−１−　Ｘ　，　−ｅ−　Ｘ　２と徐々に小さくする
理由は、モータの回転速度をできるだけ速やかに目標速
度ω。

に到達させながら、且つオーバーシュートを極力抑える
ためである。

従来の構成では、このような自動制御を行うための各種
の制御パラメーター（即ち、速度ω２，ω，及びデュー
ティー比Ｘｌ　＋　　Ｘ２　ｒ　　ｘ０　１＋　　Ｘ　
Ｏｈ）は、予め１つの値としてメモリーに記憶され、こ
れをマイクロコンピュータが必要に応じ読み出して参照
するようになっていたが、これらの制御パラメーターは
固定的で途中変更できるようにはなっていなかった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、プリンタのキャリッジ駆動機構等の機構
部を駆動するモータにあっては、その負荷が経時的・経
年的に変化することを避け得ない。

その原因としては、インクリボン中に含まれるインク量
の減少に伴うリボンの巻取抵抗の変化、油切れ等による
軸受部分の摩擦増大等の種々の外的条件の変化が挙げら
れる。このため、固定的な制御パラメーターでは負荷の
変化に追従できなくなり、例えば印字ヘッドによる印字
が実際に開始される位置に至るまでにキャリッジが定速
走行状態に入らず、これが原因で印字位置に乱れが生じ
て印字品質が低下する等の問題があった。また、経時的
要素を考慮しなくとも、製造直後の新しいプリンタであ
っても、機構部を構成する各部品の精度のばらつきに起
因して、各プリンタにおいて制御にばらつきが発生し、
個々のプリンタによって印字位置が異なる等、製品間の
ばらつきが発生するという問題もある。

本允明は上記事情に鑑みてなされたものである。

従って、その目的は、モータ負荷の経時変化等が発生し
ても最適な自動制御を維持できるモータの自動制御装置
を堤供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係るモータの自動制御装置は、自動制御による
制御結果を測定する測定手段と、この測定手段により測
定された制御結果が所定の範囲内にあるか否かを判断す
る判断手段と、この判断手段により制御結果が所定の範
囲から逸脱したことが判断された場合には制御パラメー
ター記憶手段に記憶された制御パラメーターを書換える
制御パラメーター変更手段とを設けた構成に特徴を有す
る。

（作用） モータ負荷に変化が発生して制御結果が所定の範囲内に
納まらなくなると、これが判断手段によって判断される
。すると、制御パラメーター変更手段によって制御パラ
メーター記憶手段に記憶された制御パラメーターが書き
換えられる。このため、以後の自動制御は新たな制御パ
ラメーターに基づき実行されるから、制御結果は適切な
範囲内に修正されることになる。

（実施例） 以下本発明をシリアルプリンタのキャリッジ駆動モータ
のための自動制御装置に適用したー実施例について第１
図ないし第４図を参照して説明する。

機械的構成は第４図に概略的に示してある通りで、印字
ヘッド１０を取り付けたキャリッジ１１はガイドバー１
２に沿って左右に往復移動可能になっており、その移動
と共にキャリッジ１１に搭載したインクリボンカセット
のインクリボン（いずれも図示せず）を徐々に巻き取る
周知の構成である。このキャリッジ１１はベルト１３を
介してモータ１により駆動され、その駆動軸１ａにロ−
タリーエンコーダ−２が取り付けてあって駆動軸１ａが
微小な所定角度回転する度にロータリーエンコーダ−２
からパルスが出力される。従って、モータ１の回転が低
速度であるときにはパルス周゛期が長く、高速になれば
パルス周期が短くなる。

第２図に示すように、ロータリーエンコーダ−２からの
パルス列は周期測定回路３に与えられ、ここでパルス周
期に対応するモータ１の速度ω，が算出され、その速度
ω４．）に対応する速度信号がＣＰＵ４に入力される。

ＣＰＵ４は後に詳述するがその速度信号に応じて前記モ
ータ１をＰＷＭ制御するようになっており、そのために
ＰＷＭ信号発生回路５及びモータ駆動回路６を備える。

ＰＷＭ信号発生回路５はＣＰＵ４からのトルク指令τ８
を受け、そのトルク指令τ１に応じたパルス幅のＰＷＭ
信号を発生し、これに基づきモータ駆動回路６がモータ
１に通電する。また、ＣＰＵ４には、セルフチューニン
グモード設定スイッチ７が接続され、このスイッチの操
作に基づきセルフチューニングモードが設定されると、
ＣＰＵ４は後に説明するように自動制御のための制御パ
ラメーターを書換えることができるようになる。

さて、このモータ１の自動制御のための制御パラメータ
ーとしては、中間速度ω２，ωｌ１デューティー比ＸＩ
　＋　　Ｘ２　ｒ　　Ｘｏ＋，　　Ｘｏｈ等があるが、
これらの具体的な数値は制御パラメーター記憶手段８に
予め記憶されている。そして、ＣＰＵ４は、制御パラメ
ーター記憶手段８に記憶されたこれらの制御パラメータ
ーを読み出し、これらを適宜参照して次の通りの制御を
行う。なお、制御パラメーター記憶手段８は、書込み消
去可能なＲＯＭ（ＥＰＰＲＯＭ）からなり、記憶されて
いる制御パラメーターを書換えることが可能であり、ま
た書換えにより新たに記憶された情報はプリンタの電源
が断たヰても消滅せずに記憶され続ける。

まず、モータ１の起動信号が与えられると、ＣＰＵ１は
周期測定回路３から与えられるモータ１の実際の速度ω
．，と、制御パラメーター記゜憶手段８から読み出した
中間速度ω２の初期値とを比較し、実際の速度ω．）が
中間速度ω２よりも低い間はデューティー比１でモータ
１を通電する〇この結果、速度ω，１，が急速に立上る
。回転速度ω（１）が中間速度ω２に達してからは、実
際の速度ω（０は制御パラメーター記憶手段８から読み
出した中間速度ω１の初期値と比較されるようになる。

速度ω．．が中間速度ω１よりも低い速度範囲（ω２≦
ω（，）＜ω１）では、制御パラメーター記憶手段８か
ら読み出したデューティー比ｘ２の初期値でモータ１を
通電する（Ｘ２＜１）。

この結果、モータ１は更に加速され、回転速度ω（１）
が中間速度ω，に達するようになる。すると、ＣＰＵ４
は速度ω．，と目標速度ω。との比較状態に移る。速度
ω．１，が目標速度ω。よりも低い速度範囲（ω１≦ω
。１）＜ω。）では、制御パラメーター記憶手段８から
読み出したデューティー比Ｘ１の初期値でモータ１を通
電する（ｘ＋くｘ２）。これにより、モータ１は更に加
速され、回転速度は遂に目標速度ω。を越えるようにな
る。

すると、今度はＣＰＵ４は、目標速度ω。を越えた場合
のデューティー比として設定されている値ＸＯｈの初期
値を制御パラメーター記憶手段８から読み出し（Ｘｏｈ
＜　Ｘ２　）　、これに基づきモータ１を通電する。こ
れにより、モータ１の回転速度ωｉｌｌが低下し、目標
速度ω０を下回ったときには、この場合のデューティー
比ＸＯＩの初期値を制御パラメーター記憶手段８から読
み出し（Ｘｏ＋＞Ｘｏｈ）、これに基づきモータ１を通
電する。以下、この様に目標速度ω。を越えているとき
にはデューティー比ＸＯｂでモータ１が通電され、目標
速度ω０を下回っているときにはデューティー比Ｘ。，
で通電するフィードバック制御が丈行され、モータ１が
ほぼ目標速度ω。に維持されるようになった時点ｔ，で
印字が開始される。

ところで、この種のプリンタでは、印字を繰り返すと、
インクリボン中に含まれるインク量の減少に伴うリボン
の巻取抵抗の変化、油切れ等による軸受部分の摩擦増大
等によってモータ１の負荷が経時的・経年的に変化する
ことを避け得ない。

また、製造直後のプリンタであっても、各部品のばらつ
き等によって製品ごとにモータ１の負荷が大きく相違す
ることがある。そこで、本丈施例ではＣＰＵ４は、上述
のようにしてモータ１を自動制御するのみならず、その
自動制御による制御結果を測定する測定手段と、この測
定手段により測定された制御結果が所定の範囲内にある
か否かを判断する判断手段と、この判断手段により制御
結果が所定の範囲から逸脱したことが判断された場合に
は前記制御パラメーター記憶手段８に記憶された各制御
パラメーターを書換える制御パラメーター変更手段とし
て機能するように構威されている。これらの機能はＣＰ
Ｕ４のソフトウエアによって与えられているので第１図
のフローチャートを参照して具体的に説明する。

まず、ＣＰＵ４は通常の印字動作中において、自動制御
による制御結果としてのモータ１の大際の速度ω．）を
読み込む（ステップＳｌ）。次に、セルフチューニング
モードであるか否かを判断、即ちセルフチューニングモ
ード設定スイッチ７が抑圧操作されていたか否かを判断
する（ステップＳ２）。ここで、セルフチューニングモ
〜ドに設定されていれば、書換回数カウンタＸを「０」
に初期化してから（ステップＳ３）、モータ１の実際の
速度ω《目が所定の速度範囲内にあったか否かを判断す
る（ステップＳ４）。これは、印字開始前の領域では実
際の速度ω．）が上限速度ω．以下であったか否かを判
断し、印字開始後の領域では実際の速度ω《，）が所定
の変動幅±Δω内にあったか否かを判断することを意味
する。モータ１の速度ω（．が所定の速度範囲内にない
場合には（ステップＳ４で「ＮＯ」）、次のようにして
制御パラメーター記憶手段８に記憶された制御パラメー
ターの書換えを実行する。

まず、スタート時点ｔ。から所定の時間が経過した時点
ｔ２＋ｊ＋での速度及び加速度を測定しておく。これら
の結果が所定値に達していないときには、立上がりが遅
いことを意味する。そこで、制御パラメーター記憶手段
８に記憶された５つの制御パラメーターのうち中間速度
ω２，ω，をより大きな値とすべく、上記ｆｌｌｌＪ定
結果に基づく所定の演算を行う。中間遠度ω２，ω，を
より大きな値とすれば、モータ１は立上がり時に大きな
デューティー比で通電される時間が長くなるから、加速
性が高まるからである。また、逆に、時点ｊ２＋ｔ１で
測定した速度及び加速度が所定値を上回っているときに
は、立上がりが早すぎることを意味するから、オーバー
シュートが過剰になってかえって速度が安定化するまで
時間を要することになる。そこで、制御パラメーター記
憶手段８に記憶された５つの制御パラメーターのうちデ
ューティー比ｘｉ，ｘ２をより小さな値にすべく、前記
測定結果に基づく所定の演算を行う。立上がり時におけ
るデューティー比Ｘｌ＋Ｘ２をより小さな値にすれば、
加速性が抑えられてオーバーシュートが少なくなるから
である。また、印字開始ｔ，後の領域で実際の速度ω，
１〉が所定の変動幅±Δωから外れた場合、例えば速度
ω．，が｛ω０＋Δω｝を越えたときには、５つの制御
パラメーターのうちデューティー比Ｘ。ｈを小さくして
モータ電流を抑えるべく所定の演算を行う。逆に、速度
ω〈０が｛ω０−Δω｝を下回ったときには、デューテ
ィー比Ｘ。ｌを大きくしてモータ電流を増大させるべく
所定の演算を行う。

この後、これらの演算結果が正常な範囲にあるか否かを
判断し（ステップＳ６）、その範囲外なら図示しない表
示装置にエラー表示を行い、範囲内ならその演算結果を
制御パラメーター記憶手段８に記憶させることにより制
御パラメーターの書換えを終了させる（ステップＳ７）
。

次いで、書換回数カウンタＸのインクリメントを行い（
ステップＳ８）、最大書換回数Ｘ＋ｉに満たないことを
条ｆ牛に（ステップｓ９）、ステップＳＩＯに至ってテ
ストランを実行する。このテストランでは、新たに書換
えられた制御パラメーターに基づきモータ１を制御し、
その制御結果としてのモータ１の実際の速度ω．》を読
み込む。そして、再びステップＳ４に戻って速度ω．．
が所定の速度範囲内にあったか否かを判断する。制御パ
ラメーターの書き換えの結果、速度ω．．が所定の速度
範囲内に収まるようになった場合は、通常の自動制御に
戻り、実際の速度ωｉｌ＋の監視が続けられる。また、
制御パラメーターを書換えたにもかかわらず、速度ω，
１）が所定の速度範囲内に収まらない場合は、再びステ
ップｊ５，Ｓ６，Ｓ７を繰り返し実行して制御パラメー
ターを再度書換える。この再書換えの繰り返しにかかわ
らずステップＳ４で速度ω，１）が所定の速度範囲内に
収まらないと判断された場合には、最大書換回数Ｘｆｆ
ｌに達したところでエラー表示が行われる（ステ・ツプ
Ｓ１５）。

なお、ホストコンピューター等の外部装置によって制御
パラメーターを強制的に書換える場合には、セルフチュ
ーニングモード設定スイッチ７を操作してセルフチュー
ニングモードを角ｑ除すると、ステップＳ２で「ＮＯＪ
となる。そこで、書換回数カウンタＸを「０」に初期化
してから（ステップＳｌ１）、ホストコンピューター等
の外部装置から制御パラメーターの外部指定があるか否
かを判断し（ステップ８１２）、それがあれば制御パラ
メーター記憶手段８に書込み（ステップＳｌ３）、この
制御パラメーターに基づきテストランを実行する（ステ
ップＳ　１０）。このテストランの実行の結果、速度ω
（１）が所定の速度範囲内に収まれば、通常の自動制御
に戻り、実際の速度ω《（》の監視が続けられ、速度ω
．，が所定の速度範囲内に収まっていない場合は、再び
ステップＳ５，ＳＯ，Ｓ７を繰り返し実行して制御パラ
メーターを算出して書換える。

このように本実施例によれば、例えば油切れ等によって
軸受部分の摩擦が増えてモータ１の負荷が増大した場合
には、印字動作中におけるモータ１の実際の速度ω，１
〉が｛ω。−Δω｝を下回ったときにステップＳ４にて
夫々ｒＮＯＪとなる。

このため、ステップＳ５〜Ｓ７でデューティー比Ｘ　Ｏ
Ｉ＋　　Ｘ　Ｏｈを大きくする制御パラメーターの書換
えが尖行され、これにてモータ１はより大きな電流で駆
動されるようになって実際の速度ω，．が目標速度ω。

に維持されるようになる。また、モータブラシの劣化に
起因するモータ１のトルク低下やリボン巻取抵抗の変化
等があった場合にも、そのためにモータ１の実際の速度
ω（，）が所定の速度範囲内に収まらないようになった
ときに、やはり制御パラメーターの書換えが行われて速
度ω（．を所定の速度範囲内に収めるような修正が行わ
れ、その後、適切な制御パラメーターによって自動制御
が実行される。また、製品の組み立て直後にセルフチュ
ーニングを実行すれば、部品精度のばらつきや組立ての
ばらつき等にかかわらず、製品のばらつきを簡１１１に
なくすことができる。

なお、上記実施例ではプリンタのキャリッジ駆動用モー
タに適用した例を示したが、本発明はこれに限られず、
機構部を駆動するモータの自動制御装置に広く適用する
ことができることは勿論である。

［発明の効果コ 以上述べたように、本発明の自動制御装置によれば、モ
ータ負荷に変化が発生して制御結果が所定の範囲内に納
まらなくなったときには制御パラメーターが書き換えら
れるから、常に外的条件に適応した最適な自動制御を可
能にできるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を説明するため
のもので、第１図はフローチャート、第２図はブロック
図、第３図は自動制御されたモータの速度変化を示すグ
ラフ、第４図は要部の機械的構造を示す斜視図である。 図面中、１はモータ、４はＣＰＵ　（測定手段、判断手
段、制御パラメーター変更手段）、８は制御パラメータ
ー記憶手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、機構部を駆動するモータを制御パラメーター記憶手
   段に記憶された制御パラメーターに基づき自動制御する
   ものにおいて、 その自動制御による制御結果を測定する測定手段と、 この測定手段により測定された制御結果が所定の範囲内
   にあるか否かを判断する判断手段と、この判断手段によ
   り制御結果が所定の範囲から逸脱したことが判断された
   場合には前記制御パラメーター記憶手段に記憶された制
   御パラメーターを書換える制御パラメーター変更手段と を設けたことを特徴とするモータの自動制御装置。