JPH04331859A - ステッピングモータ閉ループ制御機構におけるバックラッシの補正方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ギヤ列を介してステッ
ピングモータと被駆動体とが連動し合うステッピングモ
ータ閉ループ制御機構におけるバックラッシの補正方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ギヤ列の回転を円滑にするため
、噛み合った歯と歯の間にはバックラッシ（隙間）が設
けられている。しかし、このバックラッシの存在により
、ギヤ列を正逆方向に回転させて調整を図るような機構
等では、精度誤差や応答遅れとして現れる場合がある。

【０００３】図５は、従来の印字圧調整機構付のシリア
ルプリンタにおける要部構成を示す斜視図である。図に
おいて、このシリアルプリンタでは、印字圧調整用のス
テッピングモータ１０１と、アイドルギヤ１０２，１０
３、偏心カム１０４ａ，１０４ｂ、カムフォロア１０５
ａ，１０５ｂ、シャフト１０６、プラテン１０７、ギヤ
１０８、回転位置センサ１０９、キャリッジユニット１
１０に搭載された印字ヘッド１１１およびプロテクタ１
１５等で構成されている。このうち、偏心カム１０４ａ
およびギヤ１０８はシャフト１０６の一端側に一体回転
可能に取り付けられ、偏心カム１０４ｂはシャフト１０
６の他端側に一体回転可能に取り付けられている。また
、シャフト１０６は、両端にそれぞれ取り付けられてい
るスプリング１１２により、カムフォロア１０５ａ，１
０５ｂ側に寄せられ、偏心カム１０４ａとカムフォロア
１０５ａおよび偏心カム１０４ｂとカムフォロア１０５
ｂとが当接された状態で、図示せぬフレームに回転可能
に支持されている。さらに、このシャフト１０６上には
、上記キャリッジユニット１１０が支持されており、こ
のシャフト１０６に案内されて印字ヘッド１１１と共に
同図中の矢印Ｌ−Ｒ方向に往復移動可能になっている。 次に、回転センサ１０９は、スリットディスク１１３と
フォトインタラプタ１１４とでなり、スリットディスク
１１３がシャフト１０６上に一体回転可能に取り付けら
れ、フォトインタラプタ１１４がフレーム側の定位置に
固定されている。加えて、スリットディスク１１３には
、その面上の同心位置に複数のスリット孔１１３ａが円
周に沿って点在して設けられており、このスリット孔１
１３ａがフォトインタラプタ１１５で検出されてシャフ
ト１０６の回転量を知ることができる状態になっている
。

【０００４】図６は、図５に示したプリンタにおいて印
字圧を自動的に調整するための制御回路をブロック図で
示すものである。なお、図６において図５と同一符号を
付したものは図５と同一のものを示している。図におい
て、中央処理装置（μＣＰＵ）１２１には、アドレスバ
ス１２２およびデータバス１２３を介して受信データを
格納するためのメモリ（ＲＡＭ）１２４と、この中央処
理装置１２１からメモリ１２４に格納されたデータに従
って動作するためのプログラムが予め書き込まれたメモ
リ（ＲＯＭ）１２５が接続されている。また、この中央
処理装置１２１には、ステッピングモータ駆動回路１２
６を介して上記ステッピングモータ１０１が接続されて
いるとともに、回転位置センサ１０９の出力信号１２７
が入力可能になっている。

【０００５】次に、このシリアルプリンタにおける印字
圧の調整動作を図５および図６と共に説明する。まず、
印字圧の調整を行う場合は、中央処理装置１２１よりス
テッピングモータ駆動回路１２６にステッピングモータ
１０１を反時計回り方向（図５中の矢印Ｃ方向）に回転
させる指示が与えられ、ステッピングモータ１０１が反
時計回り方向に回転する。すると、このステッピングモ
ータ１０１の回転が出力軸１０１ａ上の出力ギヤ１０２
，１０３，１０８を順次介してシャフト１０６に伝達さ
れ、シャフト１０６が図５中の時計回り方向に回転する
。また、このシャフト１０６が回転すると、偏心カム１
０４ａ，１０４ｂとカムフォロア１０５ａ，１０５ｂと
の制御で、キャリッジユニット１１０が図５中の矢印Ａ
方向に移動する。同時に、シャフト１０６の回転は、こ
の回転と一体に回転するスリットディスク１１３のスリ
ット孔１１３ａがフォトインタラプタ１１４内を順次横
切って行くときに、フォトインタラプタ１１４より出力
される信号が中央処理装置１２１で計数され、この出力
信号で常に監視されている。そして、最初は、プラテン
１０７とプロテクタ１１５の間隔が、印字用紙１２９を
セットするのに支障のない距離だけ確保できる位置にな
るまで、キャリッジユニット１１０を図５中の矢印Ａ方
向に移動させる。次いで、ステッピングモータ１０１を
前とは逆に、時計回り方向（図５中の矢印Ｎ方向）に回
転させる指示がステッピングモータ駆動回路１２６に与
えられ、ステッピングモータ１０１が時計回り方向に回
転する。すると、シャフト１０６が図５中の反時計回り
方向に回転し、偏心カム１０４ａ，１０４ｂとカムフォ
ロア１０５ａ，１０５ｂとの制御により、キャリッジユ
ニット１１０が図５中の矢印Ｂ方向に移動する。そして
、プロテクタ１１５が印字用紙１２９を挟んでプラテン
１０７に当接するまで移動する。また、それ以上移動で
きなくなると、シャフト１０６の回転も停止する。する
と、フォトインタラプタ１１４からの信号（スリット信
号）の変化が得られなくなり、中央処理装置１２１はプ
ロテクタ１１５が印字用紙１２９を挟んでプラテン１０
７に当接したことを認識し、ステッピングモータ１０１
を停止させる指示がステッピングモータ駆動回路１２６
に与えられ、ステッピングモータ１０１の回転が停止す
る。次いで、印字ヘッド１１１と印字用紙１２９の間に
適当な距離を得るために、ステッピングモータ１０１を
反時計回り方向（図５中の矢印Ｃ方向）に回転させる指
示がステッピングモータ駆動回路１２６に与えられ、ス
テッピングモータ１０１が反時計回り方向に回転する。 この場合の回転量は、ステッピングモータ１０１をｘス
テップ回転させると印字ヘッド１１１と印字用紙１２９
との間の所望する適当な距離（Ｌ）が得られるとすれば
、これにαステップ分を加えた（ｘ＋α）ステップだけ
回転させる。また、その後、ステッピングモータ１０１
を時計回り方向に上記αステップ分だけ回転させる指示
がステッピングモータ駆動回路１２６に与えられ、ステ
ッピングモータ１０１がαステップ分だけ回転して停止
する。すると、これにより印字ヘッド１１１と印字用紙
１２９の間に所望する距離（Ｌ）が得られ、印字圧の調
整が終了する。このようにして印字圧の調整が終了した
後は、ステッピングモータ駆動回路１２６を介してステ
ッピングモータ１０１の停止相に保持電流を流し、その
位置を固定しておくための指令信号が中央処理装置１２
１より出される。これにより、ステッピングモータ１０
１の停止位置が固定され、印字ヘッド１１１の往復動作
やプラテン１０７の改行動作等の振動によって不用意に
移動しないように保持される。

【０００６】なお、上記印字圧調整時にステッピングモ
ータ１０１を回転させる量のうち、αステップ分回転さ
せる理由は、ステッピングモータ１０１の出力ギヤ１２
８からギヤ１０８に至るまでのバックラッシを見込んだ
ものである。これについて、図７と共にさらに説明する
。また、ここでは、説明を簡略化するため、ステッピン
グモータ１０１の出力軸１０１ａとシャフト１０６との
間には、出力ギヤ１２８とギヤ１０２だけが介装されて
いるものとして説明する。まず、出力ギヤ１２８とギヤ
１０２との間には、噛み合い回転を円滑にするために、
歯１２８ａと歯１０２ａの間にバックラッシが設けられ
ている。そこで、プロテクタ１１５と印字用紙１２９が
当接した後、ステッピングモータ１０１を反時計回り方
向（矢印Ｃ方向）にｘステップ分だけ回転させた時点で
回転を止めてしまうと、この後で印字を行うときに、印
字ヘッド１１１のヘッドピン（不図示）をプラテン１０
７に打ち付ける反発力で、キャリッジユニット１１１が
図５中の矢印Ａ方向に寄せる力が働く。そして、キャリ
ッジユニット１１１がＡ方向に寄せられると、偏心カム
１０４ａ，１０４ｂ，カムフォロア１０５ａ，１０５ｂ
により、シャフト１０６は時計回り方向に、出力ギヤ１
２８は反時計回り方向にそれぞれ回されようとする。こ
こで、ステッピングモータ１０１は、印字開始直前には
反時計回り方向に回転していたため、出力ギヤ１２８と
ギヤ１０２は図７（ａ）に示すように片側に寄せられて
互いに当接されている。したがって、印字によってギヤ
１０２が出力ギヤ１２８を反時計回り方向に回転させる
方向に動こうとすると、ステッピングモータ１０１が停
止相に保持されていても、これらのギヤ列のバックラッ
シ分は容易に動いてしまい、この動きに伴ってキャリッ
ジユニット１１０がその分図５中の矢印Ａ方向にずれて
しまうことになる。そこで、これを防ぐのに、ステッピ
ングモータ１０１を（ｘ＋α）ステップ分だけ反時計回
り方向へ余計に回転させ、この後αステップ分だけ時計
回り方向に戻し、出力ギヤ１２８とギヤ１０２を図７（
ｂ）に示すように寄せた状態を作ると、出力ギヤ１２８
とギヤ１０２の間のバックラッシによる影響を少なくす
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シリアルプリンタで行っているようなバックラッシによ
る影響を補正する方法では、ステッピングモータ１０１
のαステップ分の動作量は、出力ギヤ１２８からギヤ１
０８に至るまでの実際のバックラッシ分のバラツキを見
込んで設定されている値である。したがって、この値を
十分大きく設定すれば、ギヤ間のバックラッシによるバ
ラツキを吸収することができる。ところが、この値を大
きく設定すればする程、バックラッシの小さいギヤ列に
ついては不必要な時間を多く費やし、効率が悪くなると
言う問題点があった。また、上記見込み量を少なく設定
した場合には、十分な補正ができないと言う問題点もあ
った。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的はギヤ列内の必要最小限度のバック
ラッシ補正動作を効率良く、確実に行うことのできるス
テッピングモータ閉ループ制御機構におけるバックラッ
シの補正方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係るステッピングモータ閉ループ制御機構に
おけるバックラッシの補正方法は、ギヤ列を介してステ
ッピングモータと連動する被駆動体の動作位置を検出す
るためのセンサと、前記ステッピングモータが反転駆動
されてから前記センサの出力信号が変化するまでの間の
ステップ数を計数する手段とを備え、前記計数手段で計
数された値を前記ギヤ列のバックラッシ量として、これ
を補正するようにしたもである。

【００１０】

【作用】この構成によれば、ステッピングモータと被駆
動体との間におけるバックラッシ量を、反転駆動されて
からセンサの出力信号が変化するまでの間に計数された
ステップ数をバックラッシ量として測定し、この実測値
分だけバックラッシ補正を行うので、必要最小限の補正
動作で済むことになる。また、ステッピングモータと被
駆動体との間に存在するバックラッシを包括的に測定し
、この値に基づいて補正を行うのでギヤ列内のギヤ間で
バックラッシ量がバラついていたとしても、これに影響
されることなく確実な補正を行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図２は本発明に係る補正方法を適用し
た印字圧調整機構付シリアルプリンタの一実施例を示す
要部構成斜視図である。図２において、このシリアルプ
リンタでは、印字圧調整用のステッピングモータ１と、
アイドルギヤ２，３、偏心カム４ａ，４ｂ、カムフォロ
ア５ａ，５ｂ、シャフト６、プラテン７、ギヤ８、回転
位置センサ９、キャリッジユニット１０に搭載された印
字ヘッド１１およびプロテクタ１５等で構成されている
。このうち、偏心カム４ａおよびギヤ８はシャフト６の
一端側に一体回転可能に取り付けられ、偏心カム４ｂは
シャフト６の他端側に一体回転可能に取り付けられてい
る。また、シャフト６は、両端にそれぞれ取り付けられ
ているスプリング１２により、カムフォロア５ａ，５ｂ
側に寄せられ、偏心カム４ａとカムフォロア５ａおよび
偏心カム４ｂとカムフォロア５ｂとが当接された状態で
、図示せぬフレームに回転可能に支持されている。さら
に、このシャフト６上には、上記キャリッジユニット１
０が支持されており、このシャフト６に案内されて印字
ヘッド１１と共に同図中の矢印Ｌ−Ｒ方向に往復移動可
能になっている。次に、回転センサ９は、スリットディ
スク１３とフォトインタラプタ１４とでなり、スリット
ディスク１３がシャフト６上に一体回転可能に取り付け
られ、フォトインタラプタ１４がフレーム側の定位置に
固定されている。加えて、スリットディスク１３には、
その面上の同心位置に複数のスリット孔１３ａが円周に
沿って点在して設けられており、このスリット孔１３ａ
がフォトインタラプタ１５で検出されてシャフト６の回
転量を知ることができる状態になっている。

【００１２】図３は、図２に示したプリンタにおいて印
字圧を自動的に調整するための制御回路をブロック図で
示すものである。なお、図３において図２と同一符号を
付したものは図２と同一のものを示している。図３にお
いて、中央処理装置（μＣＰＵ）２１には、アドレスバ
ス２２およびデータバス２３を介して受信データを格納
するためのメモリ（ＲＡＭ）２４と、この中央処理装置
２１からメモリ２４に格納されたデータに従って動作す
るためのプログラムが予め書き込まれたメモリ（ＲＯＭ
）２５が接続されている。また、この中央処理装置２１
には、ステッピングモータ駆動回路２６を介して上記ス
テッピングモータ１が接続されているとともに、回転位
置センサ９の出力信号２７が入力可能になっている。

【００１３】図１は、メモリ（ＲＯＭ）２５内に格納さ
れた各種プログラムのうち、中央処理装置２１が出力ギ
ヤ２８からギヤ８に至るまでの間のバックラッシを補正
するプログラムに従う制御手順を示すフローチャートで
ある。そこで、このシリアルプリンタにおける印字圧の
調整動作を、バックラッシの補正方法も含めて図１乃至
図３と共に次に説明する。まず、プロテクタ１５が印字
用紙２９を挟んでプラテン７に当接するまで移動させる
前に、出力ギヤ２８からギヤ８に至るまでの間のバック
ラッシ量を、図１のフローチャートに従って包括的に測
定する。この測定では、最初に相切換数の値を「０」に
リセットし（ステップＳＴ１）、次いでステッピングモ
ータ１を反時計回り方向に１ステップずつ、フォトイン
タラプタ１４からスリット信号変化が現れるまで回転さ
せる（ステップＳＴ２，３）。そして、ステップＳＴ３
でスリット信号変化が現れたと判定されたらステップＳ
Ｔ４へ進み、ステッピングモータ１を１ステップずつ逆
に時計回り方向に反転させる。ここで、図４は、このバ
ックラッシ測定時におけるステッピングモータ相切換信
号とスリット信号変化の関係を示すものであり、もし仮
にバックラッシ量が０ならば図４中の点線の如く、ステ
ップＳＴ４でステッピングモータ１を反転した直後にシ
ャフト６の回転が行われてスリット信号変化が現れる筈
である。しかし、バックラッシ量がステッピングモータ
１のステップおよびスリット信号変化よりも十分大きい
場合は、スリット信号変化が図４中の実線の如くギヤ列
のバックラッシ分だけ遅れて現れることになる。したが
って、シャフト６に回転が伝達されてステップＳＴ６で
スリット信号変化が有ったと判定するまでの間は、ステ
ップＳＴ５で相切換数ｎを「１」ずつ更新しながら計数
する。また、ステップＳＴ６でスリット信号変化が検出
されたらステップＳＴ７へ進み、ステップＳＴ５で得ら
れた相切換数ｎから「１」を引いた値（ｎ−１）である
ステップ数分をバックラッシ量としてメモリ（ＲＡＭ）
２４に登録する。そして、以後は、この実際に測定して
得た値（ｎ−１）をバックラッシ量として補正用データ
として使用する。なお、このバックラッシ測定動作は、
一般には工場出荷時およびその後のオーバーホール時な
どに実行されるもので、通常の印字圧の調整では行われ
ない。

【００１４】次に、印字圧の調整を行う場合について説
明する。まず、印字圧の調整を行う場合は、中央処理装
置２１よりステッピングモータ駆動回路２６に、ステッ
ピングモータ１を時計回り方向（図２中の矢印Ｎ方向）
に回転させる指示が与えられ、ステッピングモータ１が
時計回り方向に回転する。すると、シャフト６が図２中
の反時計回り方向に回転し、偏心カム４ａ，４ｂとカム
フォロア５ａ，５ｂとの制御によって、キャリッジユニ
ット１０が図２中の矢印Ｂ方向に移動する。そして、プ
ロテクタ１５が印字用紙２９を挟んでプラテン７に当接
するまで移動する。また、それ以上移動できなくなると
、シャフト６の回転も停止する。すると、フォトインタ
ラプタ１４からの信号（スリット信号）の変化が得られ
なくなり、これによって中央処理装置２１はプロテクタ
１５が印字用紙２９を挟んでプラテン７に当接したこと
を認識し、ステッピングモータ１を停止させる指示がス
テッピングモータ駆動回路２６に与えられ、ステッピン
グモータ１の回転が停止する。次いで、印字ヘッド１１
と印字用紙２９の間に適当な距離を得るために、ステッ
ピングモータ１を反時計回り方向（図２中の矢印Ｃ方向
）に回転させる指示がステッピングモータ駆動回路２６
に与えられ、ステッピングモータ１が反時計回り方向に
回転する。この場合の回転量は、ステッピングモータ１
をｘステップ回転させると印字ヘッド１１と印字用紙２
９との間の所望する適当な距離（Ｌ）が得られるとすれ
ば、メモリ（ＲＡＭ）２４に登録してあるバックラッシ
量を基に、値（ｘ＋ｎ−１）ステップ分だけ回転させる
。次いで、ステッピングモータ１を時計回り方向（図２
中の矢印Ｎ方向）に（ｎ−１）ステップ分だけ回転させ
ると、バックラッシ分だけ補正され、バックラッシによ
る影響をなくした印字圧の調整が完了する。また、この
ようにして印字圧の調整が終了した後は、ステッピング
モータ駆動回路２６を介してステッピングモータ１の停
止相に保持電流を流し、ステッピングモータ１の停止位
置が固定される。

【００１５】したがって、上記実施例によるシリアルプ
リンタでは、印字圧を調整する機構におけるステッピン
グモータ１とシャフト６との間におけるバックラッシを
調整する場合、従来のように見込み量で補正するのでは
なく、実際のバックラッシ量を測定し、この値分のみの
バックラッシ補正を行うので、必要最小限の補正動作で
済むことになり、効率的に補正を行うことができる。ま
た、出力ギヤ２８とギヤ８との間に存在するバックラッ
シを包括的に測定し、この値に基づいて補正を行うので
、ギヤ列内のギヤ間でバックラッシ量がバラついていて
も、これに影響されることなく確実なバックラッシ補正
を行うことができる。よって、この補正方法を用いた印
字圧調整機構では、精度の高い印字圧の調整を行うこと
ができ、印字品位を向上させることができる。

【００１６】なお、上記実施例では、シリアルプリンタ
の印字圧調整機構に適用した場合について説明したが、
これに限ることなくギヤ列を介してステッピングモータ
と被駆動体（上記実施例ではシャフト６）とが連動し合
うステッピングモータ閉ループ制御機構におけるバック
ラッシを補正する方法として広く適用できるものである
。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るステ
ッピングモータ閉ループ制御機構におけるバックラッシ
の補正方法によれば、ステッピングモータと被駆動体と
の間におけるバックラッシ量を、反転駆動されてからセ
ンサの出力信号が変化するまでの間に計数されたステッ
プ数をバックラッシ量として測定し、この実測値分のみ
バックラッシ補正を行うので、必要最小限の補正動作で
済むことになり、短時間で効率よく補正を行うことがで
きる。また、ステッピングモータと被駆動体との間に存
在するバックラッシを包括的に測定し、この値に基づい
て補正を行うのでギヤ列内のギヤ間でバックラッシ量が
バラついていたとしても、これに影響されることなく確
実な補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステッピングモータ閉ループ制御
機構におけるバックラッシの補正方法の制御手順を示す
フローチャートである。

【図２】本発明に係るステッピングモータ閉ループ制御
機構におけるバックラッシの補正方法を適用した印字圧
調整機構付シリアルプリンタの一実施例を示す要部構成
斜視図である。

【図３】図２に示した同上プリンタで印字圧を自動的に
調整するための制御回路の一例を示すブロック図である
。

【図４】図２に示した同上プリンタにおけるバックラッ
シ測定時のステッピングモータ相切換信号とスリット信
号との関係を示す図である。

【図５】従来のバックラッシ補正方法を適用した印字圧
調整機構付シリアルプリンタの一例を示す要部構成斜視
図である。

【図６】図５に示した同上プリンタで印字圧を自動的に
調整するための制御回路の一例を示すブロック図である
。

【図７】バックラッシ補正方法を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１　　ステッピングモータ ２　　ギヤ ３　　ギヤ ６　　シャフト（被駆動体） ８　　ギヤ ９　　回転位置センサ ２８　　ギヤ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ステッピングモータと被駆動体との間
   にギヤ列を介装し、前記ギヤ列を介して前記ステッピン
   グモータと前記被駆動体とが連動するステッピングモー
   タ閉ループ制御機構におけるバックラッシの補正方法に
   おいて、前記被駆動体の動作位置を検出するセンサと、
   前記ステッピングモータが反転駆動されてから前記セン
   サの出力信号が変化するまでの間のステップ数を計数す
   る手段とを備え、前記計数手段で計数された値を前記ギ
   ヤ列のバックラッシ量として補正することを特徴とする
   ステッピングモータ閉ループ制御機構におけるバックラ
   ッシの補正方法。