JPH0459267A

JPH0459267A - 記録装置

Info

Publication number: JPH0459267A
Application number: JP2171112A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Itou; 伊東　典晃
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1992-02-26
Also published as: US5264769A

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、記録装置に関し詳しくは、記録ヘッドを搭載
したキャリッジを移動させる駆動源にステップモータを
使用した記録装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から知られているシリアル型の記録装置では、記録
ヘッドを記録操作のために移動させるキャリッジ駆動用
モータとして、ハイブリッド型もしくはＰＭ型（永久磁
石型）のステップモータが用いられ、モータに対して閉
ループ駆動がなされてきた。その理由は仮に開ループ駆
動にてステップモータを駆動すると、キャリッジの駆動
走行時、特にハイブリッド型の場合にステップモータの
ステータの振動に起因する騒音が発生し、キャリッジの
起動停止時及び反転時に、モータが振動しながら動くこ
とによる衝撃音が発生する問題点があった。

ところで、ステップモータを閉ループ駆動するにはロー
夕の回転位置を検出するためのエンコーダが必要であり
、しかもロータの磁極位置とエンコーダの磁極（光学式
の場合はスリット）との位置合わせをモータ組立の時に
行わねばならない。この位置合わせが必要な理由は、モ
ータの相切り替えをエンコーダの出力パルスに同期させ
ているためてあって、位置合わせが精度良く行われない
とモータが回転しなかったり、回転の方向によって速度
が異なる虞がある。そこて、エンコーダの１回転あたり
の出力パルス数を多くしてｌパルスあたりの分解能をあ
げれば、位置合わせは大吉不要になる。例えば、１周を
４８ステツプで回転するＰＭ型のステップモータではロ
ータの磁極が２４極であるが、エンコーダの出力パルス
が１回転につき２８８パルスてあればロータ磁極ｌ極に
対して１２パルスの出力が得られるので、無作為にエン
コーダをロータ軸に取り付けた際のロータ磁極中心とエ
ンコーダスリットとのズレは、最大でもパルス間隔の半
分で、４．２％の範囲に納まり、これに応じた励磁電流
の切り替えタイミングのずれは無視できる大きさとなる
。但し、最初にエンコーダのどのスリットをロータ磁極
と対応させるのかを決める必要がある。それには、まず
所定のモータコイルに所定時間以上電流を流し、次にこ
の通電によるコイルの励磁によってロータがわずかに回
転し静止したときに、ステータ磁極に正対しているエン
コーダのスリットを選ぶ。なおその他については、１２
パルスおきに選べばステータ磁極と正対している。また
、以上説明したエンコーダパルスのイニシャルは、モー
タを閉ループ駆動で動かす以前に行われる必要がある。

すなわち、シリアルプリンタのキャリッジ駆動用モータ
としてこのようなモータを用いる場合、本体の電源投入
時にイニシャル動作を行う必要がある。そのために電源
投入時にはキャリッジがどこに位置しているかわからな
いため、まずイニシャル動作が確実に実行できる範囲に
キャリッジを移動させる。

この時点ではステップモータは、閉ループ駆動ができな
いがステップ駆動（開ループ駆動）にてキャリッジを移
動させることができる。そして前述したイニシャル動作
を行い閉ループ駆動を可能とする。以後、励磁電流切り
替えの位置関係は保たれるので、エンコーダー信号をカ
ウントすることによってモータ回転を持続させることが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、シリアル型の記録装置においては、印字
動作に伴って頻繁にキャリッジ反転動作が行われるので
急激なエンコーダー信号の変化が起る。そのため電流切
り替え位置が上記イニシャル動作にて設定した位置から
ずれてしまうという現象が起きる。そのため回転方向に
より過大電流が流れたり回転速度が遅（なったり、振動
を伴う回転になり、印字品位が低下する。また最悪の時
にはモータが停止してしまう問題点があった。

本発明の目的は上記欠点を解決しようとするもので、ス
テップモータの閉ループ駆動を確実に行って、安全で信
頼性の高い記録装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために本発明は記録ヘッドを搭載
したキャリッジをステップモータによって往復運動させ
て記録が行われる記録装置において、ステップモータの
ロータの回転を検出する回転位置検出手段と、その回転
位置検出手段からの検出信号に基づいてステップモータ
のコイルへの励磁電流の切り替えタイミングを閉ループ
駆動する制御手段と、前記回転位置検出手段からの検出
信号に基づいて前記ステップモータの回転速度を制御す
るモータ速度制御手段を備え、該制御手段を介して、ス
テップモータの切り替えタイミングの正常であるか否か
の確認を定常的に行うようにしたものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明にかかる記録装置を示す。ここで１は例
えばインクジェット式の記録ヘッド、２は記録ヘッド１
を搭載し、ガイド軸３Ａ及び３Ｂに沿って移動するキャ
リッジ、４はキャリッジ２に両端が連結され、プーリ５
Ａ、５Ｂ間に張られたタイミングベルト、６はタイミン
グベルト４を解してキャリッジ２を駆動するキャリッジ
駆動モータ、７は記録ヘッドｌの対向位置に不図示のプ
ラテンなどによって保持された記録シートである。また
、キャリッジ２には遮蔽板８が搭載されていて、キャリ
ッジ２が第１図でＲ方向、すなわち左方に移動し、初期
位置に（ると、フォトセンサ９のスリット９Ａに遮蔽板
８が重なることによりその位置が検知され、キャリッジ
駆動モータ６に同軸に設けられている不図示のエンコー
ダが「０」として初期化される。そして、この初期位置
からＦ方向、すなわち右方向に移動するにしたがってそ
の位置がエンコーダからの信号の計数によって逐時に検
出されると共に、記録シート７上に記録が行われる。ま
た、１行分の記録に対応する走行がなされた後は記録シ
ート７が１行分だけシート送りされる。なお、このよう
な記録動作の際にキャリッジ駆動モータｌに要求される
駆動条件の１例を示すと、記録密度が３６０ドツト／イ
ンチの場合、その記録速度に対応するキャリッジ駆動モ
ータの回転速度としては４００〜１２００ＲＰＭである
。

第２図Ａ及び第２Ｂ図は上述したキャリッジ駆動モータ
６の構成を示すもので、１０はそのロータ、１１はロー
タ軸、１２Ａ及び１２Ｂはロータ１０の周りに配置され
たステータ、１３Ａ及び１３Ｂはコイルであり、ロータ
軸１１には同軸に検出用ディスク１４が、また、ステー
タ側には、フォトインタラプタ１５が取り付けられてい
る。かくして、モータ６の回転位置を検出用ディスク１
４とフォトインクラブタ１５とで構成されるロータリエ
ンコーダ１６からの出力パルスを計測することにより検
知することができる。

第３図はキャリッジ駆動モータ６の閉ループ駆動を行う
モータ駆動制御系を示すもので、２０はプリンタ全体の
制御を行うＭＰＵであり、ＲＯＭ２１に格納された制御
プログラムに従い、記録データ処理用のＲＡＭ２２を用
いて図示していない他の各プリンタ機構の駆動源を制御
すると共に、上述したキャリッジ２を駆動するキャリッ
ジ駆動モータ６の駆動制御を行う。そのために、ＭＰＵ
２０は図示しないハードウェアまたはソフトウェアによ
って構成したカウンタを備えており、上述したロータリ
エンコーダ１６からの出力パルス２３を計測することに
よって、キャリッジ２の位置を検知する。そしてまた、
ＭＰＵ２０はモータ速度制御のプログラムによってキャ
リッジ駆動モータ６の回転速度を制御すると共に、キャ
リッジ駆動モータ６のコイル１３Ａおよび１３Ｂに対し
励磁電流の切り替えを行う電流切り替え回路２５を介し
てキャリッジ駆動モータ６の起動、停止及び移動を行う
。速度制御に関しては本発明に関わることなので後で詳
しく説明する。

一方、電流切り替え回路２５てはＭＰＵ２０から入力さ
れるスタート、ストップ信号３０により上述した励磁電
流の切り替え動作を開始し、キャリッジ駆動モータ６を
起動させ、また停止させる。更に、電流切り替え回路２
５は本発明に関わる点としてエンコーダ１６の検出出力
に応じてキャリッジ駆動モータ６のコイル励磁電流の切
り替えタイミングを閉ループ制御する。このために電流
切り替え回路２５は第４図に示すようにカウンタ５１と
ラッチ回路５２を有しており、カウンタ５１によりエン
コーダ１６からの出力パルスを計数し、コンパレータ回
路５３は、その計数値がＭＰＵ２０がラッチ回路５２に
設定した所定値と一致するとその時点で励磁電流の切り
替えを行う。なおラッチ回路５２には、ＭＰＵ２０の設
定信号３３により任意のタイミングで任意の値を設定で
きる。

ところで、ここではキャリッジ駆動モータ６の電流切り
替え回路２５は１相励磁力式としてロータ１０の１回転
につき例えば４８回切り替えられるモータとし、エンコ
ーダ１６からの出力パルス数を１回転につき２８８パル
スとする。ロータ１０は１パルス出力されるごとに等角
度ずつ回転しているので、パルスが６つ（２８８÷４８
）計数されるごとに励磁電流の切り替えが行われるよう
にラッチ回路に比較値を設定すれば、常に等角度ずつ回
転したタイミングで（ロータ１０の磁極とステータ１２
Ａ、１２Ｂの磁極と相対位置が所定の関係に保たれた状
態で）励磁電流の切り替えが行われることになる。

次に、第５図を参照して記録時におけるキャリッジ駆動
のモータ６のＭＰＵ２０による制御動作の手順について
述べることとする。なお、ここではＭＰＵ２０による他
の機構の制御動作の説明は省略する。またこのような制
御動作の手順に対応した制御プログラムがＲＯＭ２１に
格納されているものとする。いま、プリンタの電源が投
入されると、ステップＳｌにおいて、上述したロータ１
０の位置と電流切り替え回路２５のカウンタの計数値と
の正しい対応が得られるようにするための初期化動作を
行う。

第６図は初期化動作の流れを示す。まず前述したように
電流投入時はキャリッジがどこに位置しているか分から
ないため、イニシャル動作が確実に実行できる範囲にキ
ャリッジを移動させる。なお、本発明が適用されるシリ
アルプリンタにおいてはステップモータ６を多極型のブ
ラシレスモータと同様にみて閉ループ駆動するようにし
ているもので、本来のステップモータとしての機能も見
えているからキャリッジ２を移動させるためにはＭＰＵ
２０がステップモータ駆動パタン３２を電流切り替え回
路２５におくって駆動すれば良い。この時ＭＰＵ２０は
ステップ５１０１にてステップ駆動選択信号３１を出力
して、電流切り替え回路２５のセレクタ回路５４が信号
３２を出力するようにする。このように、ステップモー
タとしての動作を併用することにより、モータ駆動のイ
ニシャル処理前においてもキャリッジ２をイニシャルに
必要な余裕を持った位置に移動することが可能となる。

次に、ロータの磁極とエンコーダ磁極との位置合わせを
行う初期化動作を行う。位置合わせの条件についてはこ
れまでに述べなかったが、実際にはモータ６を滑らか、
かつ良好に駆動できる適当な相対位置であることが望ま
しい。そこで、本例では、励磁電流の切り替え動作を、
例えばロータｌＯにおける各磁極の中心（着磁の最も強
いところ）とステータ１２Ａ、１２Ｂのいずれか一方の
極の中心とが一致したとき、すなわち駆動トルクＯの時
に行うのが好ましいものとして、上記イニシャル処理を
次のようにして行う。すなわち、第６図においてまずス
テップ５ＩＯＩでｌ相励磁の駆動パターンで１サイクル
または２サイクル（１相励磁の場合１サイクルは４ステ
ツプ相当）分だけモータ６を駆動する。

これはモータ６にプツトポイントにてキャリッジ２が停
止していたときの解除の役を果す。そして、ステップ５
１０２で最後のステップ駆動が終了したならばステップ
５１０３及び１０４でその励磁状態をしばらく保った後
、ステップ５１０５に進み励磁電流切り替えタイミング
をコントロールしているカウンタ５１の値を０に設定し
て励磁電流を遮断する。

なお、最終ステップとカウンタのクリアとの間に上述し
たようにウェイト時間をおくのは、ロータの振動が収ま
り正しく位置決めができるようにするためである。また
、これらの処理は２相励磁またはｌ−２相励磁で行って
も良い。そのときはカウンタの初期値を所定のものとす
る。このような初期化動作によりロータ磁極とエンコー
ダ磁極との対応がつけられ、さらに励磁電流の切り替え
タイミング発生処理の準備もてきる。なお、この対応関
係は初期化以後、プリンタの電源がＯＦＦにならない限
り保持される。

かくして初期化動作の次に、ステップＳ２において、キ
ャリッジ２が第１図中左端のホームポジションにあるか
否かをフォトセンサ９からの信号によって判断し、ホー
ムポジションでないとの判断であればステップＳ３でキ
ャリッジ駆動モータ６を駆動し、キャリッジ２をホーム
ポジションまで移動させ、また、ホームポジションにあ
るとの判断であればそのままステップＳ４に進む。なお
、キャリッジ２がホームポジションにあるか否かの位置
検出はフォトセンサ９からの検出信号によって行う。次
に、ステップＳ４において付図示のホストシステムから
指示された記録モードに従ってモータ６の回転速度、及
び回転方向を決定し、１行の印字数からキャリッジ駆動
モータ６の回転量を決定する。そして、ステップＳ５て
キャリッジ駆動モータ６を電流切り替え回路２５の駆動
により起動させる。すなわち、キャリッジ２をスタート
させる。また、キャリッジ駆動モータ６の起動と同時に
、ＭＰＵ２０はエンコーダ】６からの出力パルスの計数
を開始する。次に、ステップＳ６においてエンコーダ１
６からの出力パルスの計数値に基づいてキャリッジ２が
記録開始位置に到達したか否かを判断し、到達したらス
テップＳ７において記録ヘッド４を駆動して記録を開始
させる。この時、ＭＰＵ２０はモータ速度制御回路２４
を介してキャリッジの移動スピードが一定になるように
モータ６の回転スピードを一定に制御する。

スピード制御はエンコーダ１６の検出出力に応じてキャ
リッジ駆動モータ６の回転速度を閉ループ制御するもの
であり、具体的にはエンコーダ１６からの出力パルス２
３の間隔時間をあらかじめ設定された目標時間と比較し
、その比較結果に応じてその時間差をな（すように、キ
ャリッジ駆動モータ６への制御出力２６を加減するもの
である。−船釣に制御出力２６はＰＷＭ信号（パルス幅
変調信号）であり、モータコイルに流れる電流値を制御
できる。ＰＷＭ信号は８ビット分解能（２５６段階）と
すると、最大２５５になる。そこで、いまＭＰＵ２０が
このようなモータ速度制御回路２４に対してキャリッジ
駆動モータ６の回転速度を指示すると、それに応じてモ
ータ速度制御回路２４は指示された速度に対応した比較
用の基準時間を選択し、それを用いてエンコーダーパル
ス間隔との比較を行い、両者の誤差から計算される値を
モータ出力とする。このような速度制御は通常数ミリ秒
の間隔で行われる。

本実施例の場合、キャリッジの速度を一定に保つ印字実
行時の場合、ＭＰＵ２０は駆動モードに対応した所定値
を速度制御回路に出力し続けるほかに、本発明に関わる
ことで、ＭＰＵ２０は制御出力２６を読みとる。速度制
御出力のＰＷＭ値はキャリッジの移動速度が一定、かつ
モータ負荷が一定ならば、大きな変化がなくほぼ一定で
あるが、先に説明したように電流切り替えのタイミング
が異常な時はＰＷＭ出力値が大きくなる。よって速度制
御を行う時にＰＷＭ出力の値を監視していればモータの
励磁切り替えの正常かをチェッつてきる。ここて、ＭＰ
Ｕ２０はＰＷＭ信号の値が太き（なった場合は、まず印
字動作を停止し、キャリッジ位置及び印字データーを記
録した後、ステップ８においてモータ励磁電流切り替え
のタイミング設定（イニシャル動作）を行う。この処理
は基本的に先に説明した電源ＯＮ時のイニシャル動作と
同様な処理である。ただしステップ５１０２の位置補正
は必要がないので行わない。この処理によって、モータ
の励磁電流切り替えのタイミングは正常に行われるよう
になるので、印字動作を再開する。

もし記録装置が１３０桁の印字が可能な場合、速度制御
が数百回行われるが毎回制御出力をチエツクして、適宜
上記処理を行う。

次に、ステップＳ８においてエンコーダＩ６からの出力
パルスの計数値からキャリッジ２が１行の記録に終了位
置に到達したか否かを判断し、到達したらステップＳ９
において記録ヘッド４の記録動作を停止させて、１行分
の記録が終了する。そして、ステップＳ１０において電
流切り替え回路２５にストップ信号３０を出力し、電流
切り替え回路２５のストップ回路５５はキャリッジモー
タ６のコイルの両端をショートさせて、キャリッジ駆動
モータ６を停止させる。

つぎに、ステップＳｌｌにおいて、記録データの残量の
有無により全印字が終了したか否かを判断する。そして
、全記録が終了していたらステップＳ１３に移行し、キ
ャリッジ駆動モータ６に駆動によりキャリッジ２をホー
ムポジションに移動させて処理を終了する。また、全記
録が終了していないとの判断であれば次の行の記録デー
タがあるのでステップＳ１２に移行し、キャリッジ駆動
モータ１の駆動によりキャリッジ２を次の行の記録開始
位置まで移動させ、ステップＳ７に戻り、以下の処理を
繰り返す。なお、往復記録を行う場合は、上述した次の
行の記録開始位置を次の行の記録幅の右端の位置とする
。また、キャリッジ駆動モータ６を逆転させてキャリッ
ジ２を逆方向（第１図中Ｒ方向）に移動させる場合は、
エンコーダ１６の出力パルスを減算して計数し、キャリ
ッジ２の位置を検出するのは勿論である。

本実施例の上記説明では定速の速度制御において毎回制
御出力をチエツクしたが、記録装置において局部的な負
荷変動が起こり一時的に制御出力が大きくなる場合が考
えられる。従って、１行の記録が行われる間の制御出力
の平均を取り、記録終了後の停止時にイニシャル動作を
行っても良い。この場合はより安定した判断ができる。

上記実施例においては励磁電流切り替えのタイミングが
ずれた場合、印字を停止して、再度イニシャル動作を行
ったが、キャリッジを停止させること無しに電流切り替
えの適切化を図っても良いものである。

この場合、電流切り替えが正常でな（なりモータ制御出
力が大きくなるということは電源の切り替えタイミング
が遅れ気味ということである。したがって正常な電流切
り替えにするにはＭＰＵ２０は電流切り替え回路２５の
ラッチ回路５２に設定したカウンタ比較値を変更して励
磁電流の切り替えタイミングを早める処理を行う。第７
図は励磁電流の切り替えタイミングを変更した場合のモ
ータ励磁信号を示した図である。この図から分かるよう
にキャリッジ２がＦ方向に移動している時（電流切り替
え回路２５のカウンタ５１は加算方向）、比較値を１だ
け小さくするとエンコーダ信号１カウント分だけ切り替
えタイミングがずれて切り替え信号６２のようになる。

すなわち、電流切り替えタイミングが早めに行われ、コ
イルに流れる電流量が増し、結果的にモータ制御出力が
低下する。

逆回転の場合は、ＭＰＵ２０はラッチ回路５２に設定す
る電流切り替え値を初期の値から１だけ太き（すれば良
い。

このようにしてやればキャリッジ駆動モータ６の電流切
り替えのタイミング変更を確実にそして迅速に行うこと
ができる。

〔他の実施例〕

上記実施例では励磁電流のタイミング異常を定速制御の
ＰＷＭ値によって判断したが、本実施例ではモータに流
れる電流値を検出して判断する。第８図は本実施例を説
明するモータ駆動制御系のブロック図である。本実施例
ではモータの電流値を検出するために検出抵抗をモータ
に直列に挿入する。

モータの電流切り替えが正常であれば電流値はほぼ一定
であるが、タイミングがずれると同じ速度に制御しても
モータ電流が増加する。従って、ＭＰＵ２０により、定
期的にモータ電流をチエツクすれば電流切り替えの異常
を検出できる。検出後の処理については第１実施例と同
様である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、記録
ヘッドを搭載したキャリッジをステップモータにより往
復移動させて記録が行われる記録装置において、前記ス
テップモータのロータの回転位置を検出する回転位置検
出手段と、該回転位置検出手段からの検出信号に基づい
て前記ステップモータの励磁電流の切り替えタイミング
を閉ループ駆動する制御手段と、該回転位置検出手段か
らの検出信号に基づいて前記ステップモータの回転速度
を制御するモータ速度制御回路を備え、該制御手段を介
して前記ステップモータの前記切り替えタイミングが正
常に行われているかの確認を定常的に行うものであるか
ら、低騒音で高速録が可能で、しかも耐久性の高い優れ
た記録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるキャリッジ駆動機構の斜視図
、第２図Ａは第１図に示すキャリッジモータの構成図、第２図Ｂは第２図Ａに示すモータの断面図、第３図は本
発明の一実施例に係わり、第１図に示すモータの駆動制
御系のブロック回路図、第４図は第３図に示す電流切り
替え回路の詳細回路図、第５図は第３図の回路のフローチャート、第６図は第３
図の回路のイニシャル処理のフローチャート、第７図は第４図の電流切り替え回路の励磁タイミングの
変更図、第８図は本発明の他の実施例に係わり、第１図に示すモ
ータの駆動制御系のブロック回路図である。６・・・キャリッジ駆動モータ８・・・遮蔽板９・・・フォトセンサＩＯ・・・ロータ１２Ａ、　１２Ｂ・・・ステータ１３Ａ、１３Ｂ・・・コイル１４・・・検出用ディスク１５・・・フォトインタラプタ２０・・・ＭＰＵ２１・・・ＲＯＭ２２・・・ＲＡＭ２４・・・モータ速度制御回路２５・・・電流切り替え回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）記録ヘッドを搭載したキャリッジをステップモー
タにより往復移動させて記録が行われる記録装置におい
て、前記ステップモータのロータの回転位置を検出する
回転位置検出手段と、該回転位置検出手段からの検出信
号に基づいて前記ステップモータの励磁電流の切り替え
タイミングを閉ループ駆動する制御手段と、該回転位置
検出手段からの検出信号に基づいて前記ステップモータ
の回転速度を制御するモータ速度制御回路を備え、該制
御手段を介して前記ステップモータの前記切り替えタイ
ミングが正常に行われているかの確認を定常的に行うこ
とを特徴とする記録装置。
（２）前記切り替えタイミングの正常であるかの判断は
速度制御の出力値によって行うことを特徴とする請求項
（１）に記載に記録装置。
（３）前記切り替えタイミングの正常であるかの判断は
モータ電流値によって行うことを特徴とする請求項（１
）に記載の記録装置。
（４）切り替えタイミングが正常でない場合、前記ステ
ップモータの電流切り替えのタイミングを再設定するこ
とを特徴とする請求項（１）に記載の記録装置。
（５）前記電流切り替えタイミングの設定はステップモ
ータの所定の励磁相でホールドし、エンコーダー信号を
カウントするカウンターの値をリセットすることからな
ることを特徴とする請求項（１）に記載の記録装置。
（６）切り替えタイミングが正常でない場合、モータ励
磁切り替えのタイミングを変化させることを特徴とする
請求項（１）に記載の記録装置。