JPH07106659B2 - シリアルプリンタのキャリッジ駆動制御方法 - 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キャリッジ駆動制御方法、
特にステップモータに供給される電流あるいは電圧等の
入力パワーパターンをその起動から停止までの間にわた
って最適制御するための制御方法に関するものである。

［従来の技術］ ワイヤドットヘッド、インクジェットヘッド、あるいは
サーマルヘッド等の記録ヘッドが搭載されたキャリッジ
を記録紙の送り方向と直交する方向に往復移動させなが
ら記録紙上に所望の印字作用を行うシリアルプリンタが
周知であり、各種の出力装置として用いられている。

前記キャリッジを往復駆動するためのモータとしては通
常ステップモータが用いられ、各印字ドットを正確に位
置決めしながら所望の印字作用を行うことができる。

従来のステップモータ駆動制御は、その起動から停止ま
での速度パターンが印字指令によって選択され、これに
よって、起動時の加速制御時にはステップモータに与え
られる励磁信号のパルス間隔が順次減少し、また停止時
の減速駆動では逆にパルス間隔を順次増大する制御が行
われ、またヘッドによって記録紙上に印字を行う高速送
り時には等間隔の駆動パルスが与えられる。

前記速度パターンは通常スルーイングとして知られてお
り、印字指令の種類に応じて最適なスルーイングテーブ
ルが選択される。

一般的に、前記シリアルプリンタでは、キャリッジを送
るときの負荷変動があり、このために従来においては、
ステップモータの実回転速度あるいはキャリッジの送り
速度等を検出して閉ループによるフィードバック制御が
行われている。

前記負荷変動としては各種の要因が存在し、例えば温
度、外部からの振動、プリンタの設置水平度等に依存す
る。

従って、従来の閉ループによるフィードバック制御で
は、異なる負荷に対してステップモータへの最適な入力
パワー制御が行われ、所望の位置決め精度を得ながら最
適なエネルギー効率を達成することが可能となる。

予め選択されたスルーイングにてキャリッジを送り制御
する場合のステップモータへの供給電流あるいは供給電
圧のような入力パワー制御には従来いくつかの方式が提
案されており、以下にその代表的な方式を簡単に説明す
る。

第７図には従来における位置情報に基づく制御例が示さ
れている。

図において、ステップモータ10には図示してはいないが
周知のベルトあるいはワイヤ送りによって駆動されるキ
ャリッジが連動しており、ヘッドを各印字ドット位置に
送り駆動をする。

印字指令100は図示していないドット制御回路へ供給さ
れると共に、キャリッジを正しく送り制御するために制
御回路12から駆動回路14へ供給され、ステップモータ10
に供給される駆動電流のパルス間隔及びその入力パワー
を制御している。

前記パルス間隔は前述した如き所望のスルーイングに合
わせたタイミング制御にて行われ、制御回路12はこのス
ルーイング制御を行う。

第７図の従来装置において、前記ステップモータ10の主
軸にはエンコーダ16が連結されており、ステップモータ
10の回転位置が位置信号として検出され、制御回路12は
この位置信号のずれに応じて駆動回路14に供給されるパ
ルス間隔を制御している。

従って、この方式によれば、ステップモータ10の位置制
御を正確に行うことができる一方で、スルーイングパタ
ーンを変更する結果となるので、キャリッジ送り速度に
変動が生じるという問題があった。

このような位置信号によってパルス間隔を制御する他の
従来装置としては、例えば特開昭63−305796号が知られ
ており、この場合にはステップモータの位置ずれを解消
するために予め用意された複数のスルーイングテーブル
から所望のスルーイングを選択することが行われてい
る。

しかしながら、この従来方式においては、スルーイング
の変動によって送り速度が低下すると、キャリッジが高
速送り領域に入る前に印字作用を行わなければならない
ような場合が生じ、印字品質が低下してしまうという問
題があった。

第８図は、従来の他の方式を示し、第７図と同一部材に
は同一符号を付して詳細な説明を省略する。

第８図の従来方式では、位置信号によるパルス間隔制御
と共に速度信号を求めて駆動回路14による入力パワー制
御を行うことを特徴とする。

すなわち、エンコーダ16から検出された速度信号は目標
速度パターンメモリ18から選ばれたスルーイングと速度
比較制御部20において比較され、これによって駆動回路
14からステップモータ10に供給される入力パワーが制御
されている。

従って、第８図の従来方式によれば、駆動パルス間隔ば
かりでなく入力パワーの制御も行えることから、キャリ
ッジ送り時の大きな負荷変動に対しても十分に適用可能
であるが、全体の制御システムが複雑になるという欠点
があった。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、従来においては、ステップモータの位置
あるいは速度を検出してステップモータへの駆動電流の
パスル間隔あるいは入力パワーを変える閉ループフィー
ドバック制御が行われ、開ループ制御に比して負荷変動
に応じた最適効率のキャリッジ送り制御が可能となって
いたが、その制御が複雑であり、かつ常時キャリッジ送
り制御を閉ループ制御しなければならないという必要性
によって印字速度自体にも制約が生じてしまうという問
題があった。

従って、従来において、簡単な制御方式により、負荷変
動にも十分対応できる制御方式が望まれていた。

特に、このような負荷変動は、シリアルプリンタを携帯
型とするような場合には著しく大きな変動が生じ、各一
連の印字毎に大きな負荷変動が生じる場合があり、この
ような変動を的確に判断して所望の送り制御パターンを
設定可能な制御方式が望まれている。

また、前述した携帯型のシリアルプリンタにおいては、
装置を小型軽量化するためにその構成も簡素化する必要
があり、従来の大掛かりな常時閉ループフィードバック
制御を搭載することは必ずしも得策ではなかった。

このような携帯型シリアルプリンタとしては、例えば車
載型プリンタあるいはハンドヘルドコンピュータに内蔵
されたプリンタ等が挙げられる。

本発明は上記従来の課題に鑑み成されたものであり、そ
の目的は、簡単な構成によって一連の印字時における負
荷変動に対応した入力パワー制御を可能とした改良され
たキャリッジ送り制御方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、一連の印字作用
の前に非印字状態でキャリッジを送り制御するダミー送
り工程を設け、このダミー送り工程において最適な入力
パワーパターンを設定し、この後の実印字送り工程では
前述した如く定められた入力パワーパターンによってス
テップモータを開ループ制御することを特徴とする。

［作用］ 従って、本発明によれば、実印字を行う直前に一連の印
字工程ではほぼ一定となる負荷をダミー送り工程にて実
測し、このときの閉ループフィードバック制御によって
当該負荷に最適な入力パワーパターンを求めて入力パワ
ーテーブルとして記憶し、この入力パワーテーブルに基
づいてその後の一連の実印字を行うものである。

従って、制御時間に遅れを生じさせる閉ループフィード
バック制御は単にダミー送り工程でのみ用いられ、実印
字送り工程ではダミー送り工程で求められた入力パワー
パターンに基づいて開ループ制御を行うので、制御時間
の短縮を図ることが可能となる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。

第１図には本発明に係るキャリッジ駆動制御方法の適用
されたステップモータ送り装置の概略構成が示されてい
る。

印字指令100は制御回路12、入力パワー制御回路30、目
標速度パターンメモリ18へ供給され、この印字指令100
に基づいてキャリッジ送りが行われる。

前記制御回路12の出力は従来と同様に駆動回路14に供給
され、ステップモータ10に供給される駆動電流のパルス
間隔の送り信号を所定のスルーイングパターンに従っ
て、駆動回路14に与える。

一方、駆動回路14は前記入力パワー制御回路30にて定め
られた入力パワーによってステップモータ10に所望の駆
動電流を供給する。従来と同様に、ステップモータ10の
速度はエンコーダ16によって検出され、速度比較制御部
20において前記目標速度パターンメモリ18から読出され
た目標速度パターンと比較することができる。

本実施例において、前記入力パワー制御回路30はそれ自
体速度比較制御部20から出力される入力パワーパターン
を記憶することができ、駆動回路14の入力パワー制御は
前記速度比較制御部20からの出力と入力パワー制御回路
30に記憶された入力パワーパターンのいずれかによって
制御されている。

本発明において特徴的なことは、一連の印字作動毎にそ
の先頭に非印字状態でキャリッジを送り駆動するダミー
送り工程を設け、このときの負荷に対応した入力パワー
パターンを入力パワー制御回路30に記憶し、それ以降の
実印字工程では、ダミー送り工程の閉ループフィードバ
ックを停止して入力パワーパターンによる開ループ制御
にてステップモータ10を送り駆動することにある。

従って、第１図において、前記ダミー送り工程で用いら
れる信号系列が破線で示され、実送り工程ではこの破線
部分が用いられないこととなる。

第２図には前述した入力パワー制御回路30の具体的な構
成が示されており、CPU40に印字指令100が供給され、指
定された印字フォーマットに基づいてキャリッジ送りが
制御される。

CPU40によって制御されるステップモータ，駆動用デー
タ及び印字ヘッドドライブ用データはプログラムメモリ
42に予め記憶されており、CPU40は印字指令100に応じて
これらのデータを読出し、駆動回路14に供給される入力
パワーを選択する。

本発明におけるダミー送り工程にてステップモータ10の
速度を検出して閉ループによるフィードバック制御を行
うため、制御回路30にはカウンタ／タイマ44が設けられ
ており、前述したエンコーダ16からの位置あるいは速度
信号がこのカウンタ／タイマ44に供給され、各制御の同
期タイミングをとるためのヘッド位置が時間パルスとし
て読み取られる。

従って、このカウンタ／タイマ44にて計測したヘッド位
置信号はCPU40へ供給されると共に、前記ダミー送り工
程における閉ループ制御のために直接駆動回路14へ出力
される。

そして、このダミー送り工程においては、CPU40は前述
した速度比較制御部20からのフィードバック制御された
入力パワー信号を受け取り、前記カウンタ／タイマ44の
タイミング信号と共に駆動回路14に送り込む。

もちろん、前記カウンタ／タイマ44によるヘッド位置信
号は図示していないが周知の印字ヘッドドライバへ供給
され、所望のヘッド位置にて選択されたドット部分の印
字が行われる。

本発明において特徴的なことは、前記ダミー送り工程に
おける入力パワーパターンが入力パワーテーブルとして
記憶されることであり、このために入力パワー制御回路
30にはRAMからなるメモリ46が設けられ、前述したダミ
ー送り工程で求められた入力パワーパターンが記憶保持
される。

そして、前記ダミー送り工程が完了して一行印字分の入
力パワーパターンがRAM46に記憶されると、プリンタ実
印字送り工程となり、このときには、CPU40はステップ
モータ10の位置あるいは速度を検出することなく、単に
前記RAM46に記憶された入力パワーパターンをそのまま
駆動回路14へ出力する開ループ制御を行う。

第３図は本発明に係る駆動制御方法の好適な実施例を示
し、以下にその内容を説明する。

印字指令100が入力パワー制御回路30のCPU40へ供給され
ると、CPU40はRAM46の記憶内容がリセットされているか
否かによってステップ200にてダミー送り工程が実印字
工程かの判断を行う。

すなわち、本実施例においては、一連の印字作用はその
スタートの時にのみダミー送り工程を行い、入力パワー
パターンを設定し、これに引き続く一連の印字時には前
記設定された入力パワーパターンが用いられる。

従って、このような一連の印字動作を行っている間にプ
リンタに対する負荷変動が生じた場合にはこれを補償す
ることはできないが、通常の場合、携帯型プリンタ等に
おいては長期に連続する印字は少なく、殆どの場合比較
的短い印字時間で一連の印字を完了するので、前述した
一定の入力パワーパターンを用いることが可能である。

従って、前記ステップ200においてRAM46がリセットされ
ていると、CPU40はダミー送り工程を指示し、このとき
の目標速度パターンはステップ201において目標速度パ
ターンメモリ18から印字指令に基づいて選択的に読み出
される。

第４図にはスルーイングパターンの起動時におけるダミ
ー送り工程の目標速度と実測速度そして入力電流との関
係が示されている。

前記ステップ201にて選択された目標速度パターンは第
４図の実線目標速度ωで示され、またこのときのスルー
イングテーブルの一例が第５図（ａ）にその加速部テー
ブルとして、また第５図（ｂ）に印字状態での等速部テ
ーブルとして示されている。

すなわち、第４図の目標速度ωから明らかなように、起
動時には徐々に速度が増加し、これが等速領域に到達し
た状態で印字が行われることが望ましい。

従って、その起動時には第５図（ａ）に示される加速部
スルーイングテーブルが用いられ、例えばその初期にお
いてはパルス間隔は比較的広い5msから開始され、28個
の加速パルスによって等側部スルーイングテーブルで求
められる一定値である0.5msまでの異なるパルス間隔の
駆動用パルスが与えられる。

このスルーイングテーブルは実施例において速度指令10
0によって定められ、負荷変動があった場合においても
これが変更されることはない。

従って、本発明によれば、加速部スルーイングテーブル
が用いられる起動時間は一定となり、実印字は必ず等速
状態で行われることとなる。

所定のスルーイングテーブルが設定されると、ステップ
202においてCPU40はステップモータ10にダミー送り作用
を指示する。そして、このダミー送り工程中ステップ20
3にて前記目標速度パターンと第４図破線で示される実
測速度とのずれを監視し、ステップ204のダミー送り工
程完了までこの監視が継続する。

実際上、第４図で示されるように、実測速度は目標速度
とは異なり、このずれはステップ203においてその都度
検出されて、ステップ205にて速度比較制御部20による
入力パワー演算が行われる。

そして、この入力パワーはその都度駆動回路14へ供給さ
れて、ステップモータの駆動パターンを目標速度パター
ンに一致させると共に、ステップ206においてCPU40はこ
の入力パワーをRAM46に書き込む。

この入力パワー演算と記憶がダミー送り工程中継続し、
実施例においては一行のダミー送りが完了するとステッ
プ207においてRAM46に所望の入力パワーパターンが作成
されることとなる。

第６図（ａ）は前記ステップ205における入力パワー演
算の一例を示し、加速時における入力パワーテーブルは
駆動用パルスのカウンタ１〜28に対応して速度比較制御
部20から得られる入力パワーが平均値として示されてい
る。

実施例における入力パワーは入力電流ｉとして制御さ
れ、実際のRAM46に記憶される入力パワーパターンは第
６図（ａ）のセット値で示される如く、実際の入力電流
より僅かに大きい値をセットし、脱調等が生じにくいマ
ージン設定を行っている。

第６図（ｂ）は等速部における入力パワーパターンテー
ブルであり、プリンタの印字幅に応じて定まるカウンタ
値Ｎまで実際の入力電流ｉが速度比較制御部20から求め
られ、これらの平均値、あるいは僅かに大きい最適入力
電流がセット値として与えられる。

以上のようにしてダミー送り工程が完了すると、入力パ
ワー制御回路30のRAM46には前述した第６図で示される
入力パワーパターンが入力パワーテーブルとして記憶さ
れることとなり、ステップ200において、このテーブル
があることから、次にCPU40は実印字作用を開始する。

この実印字作用は、第３図においてステップ208におけ
るRAM46の入力パワーテーブル読出しと、ステッピング
モータ駆動（ステップ209）にて示され、印字指令100に
基づく印字が完了するとステップ210にて一連の印字作
用が完了し、このときあるいは次のプログラム実行時に
前記RAM46のテーブルがリセットされる。

［発明の効果］ 以上のようにして、本発明によれば、ダミー送り工程に
て所望の入力パワーパターンを設定し、実印時工程では
ダミー送り工程における閉ループフィードバック制御を
解除して前記求められた入力パワーパターンによる開ル
ープ制御を行うので、使用環境によって著しく変化する
負荷条件に応じた効率の良いかつ脱調等の生じない最適
入力パワー制御を行うことが可能となる。

ダミー送り工程は、既に述べたように、非印字状態でキ
ャリッジを送り制御する工程である。

従って、ダミー送り工程を専用に設けるほかに、簡略的
にはプリンタの電源投入時に行われることが一般的でよ
く知られている、いわゆるキャリッジのホームポジショ
ン検出動作に代用することも可能である。

従って、このようなキャリッジ送り制御によれば、負荷
変動の著しい携帯型プリンタにおいても、各印字時の負
荷に応じた入力パワーが最適値に設定され、かつ負荷の
小さい時には入力パワーを低下させることによって電池
駆動プリンタ等の消費電流などを著しく節約することが
可能となる。

また、本発明によれば、実印字時にはCPUが開ループ制
御を行うので、その制御回路の負担を軽減し、また処理
時間を短縮化することが可能である。

特に、実印字時には開ループ制御を行うので従来のフィ
ードバック制御に用いられていた信号処理時間が短縮さ
れ、この間に文字データの演算処理、例えば一行中に印
字すべき文字のデータ展開等が行われ、ホストコンピュ
ータから供給される印字信号の受付処理を短縮する等高
サイクル印字が可能となる。

本発明によって解決しようとする課題の一つである制御
回路の簡素化を若干損なうが、CPUの処理能力が元来、
十分に大きければ、実印字時に所望の入力パワーパター
ンを設定してしまうことで、より一層の高サイクル印字
を達成することもできる。この場合、既に説明した各機
能等に変更は不要である。

また、この場合、ダミー送り工程で最初の印字を行い、
それ以降は実印時送りを行う。従って、実印字工程では
ダミー送り工程と比較してCPUの処理能力が軽減するた
め、その処理能力を他の制御に活用できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るキャリッジ駆動制御方法が適用さ
れたステップモータの制御回路例を示す説明図、 第２図は第１図における入力パワー制御回路の具体例を
示す回路図、 第３図は本発明に係る駆動制御方法の一例を示すフロー
チャート図、 第４図は本発明におけるダミー送り工程の目標速度、実
測速度及び入力電流の一例を示す説明図、 第５図（ａ），（ｂ）は本実施例におけるスルーイング
テーブルの加速部及び等速部のデータテーブルを示す説
明図、 第６図（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明に係るダミー送
り工程における加速部及び等速部の入力パワーパターン
を示す説明図、 第7,8図は従来におけるフィードバックされたステップ
モータの制御回路図である。 10……ステップモータ 12……制御回路 14……駆動回路 16……エンコーダ 18……目標速度パターンメモリ 20……速度比較制御部 30……入力パワー制御回路 100……印字指令

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】起動から停止までの駆動パルス間隔を定め
   るスルーイングパターンに基づいてステップモータを開
   ループ制御しつつキャリッジを実印字送りする実印字送
   り工程を含むシリアルプリンタのキャリッジ駆動制御方
   法において、 実印字送り工程に先立って、前記スルーイングパターン
   に従ってステップモータの所定の目標速度パターンが得
   られるようにステップモータの入力パワーを閉ループフ
   ィードバック制御してキャリッジを駆動し、このフィー
   ドバック制御によって得られた起動から停止までのパル
   スごとの入力パワーを入力パワーパターンとして記憶す
   るダミー送り工程を含み、 前記実印字送り工程では、前記スルーイングパターンと
   入力パワーパターンとに基づいて、ステップモータを開
   ループ制御することを特徴とするシリアルプリンタのキ
   ャリッジ駆動制御方法。