(57)【要約】【課題】ステッピングモータでプリンターのキャリッジを駆動する方法において、常に安定した駆動を実現する。特に経時変化に対応した駆動安定性を実現する。【解決手段】キャリッジの往復駆動回数をカウントする手段、および総往復駆動回数をメモリする手段を有し、総往復駆動回数に応じてステッピングモータの駆動カーブを可変する。特に上記総往復駆動回数に応じて、加速から定速に移行する１ステップ前の励磁時間を可変させることによりオーバーシュート振動を制御する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各相の励磁を行うステッピングモータ駆動回路と、上記駆動回路に所定のステッピングモータ駆動カーブに対応したデータを転送する制御回路を有するモータ制御装置において、
駆動する物体の負荷変化に相関のあるパラメーター変化を検出する手段を有し、負荷に相関のあるパラメーターの変化に伴いステッピングモータ駆動カーブを可変することを特徴としたステッピングモータ駆動方法。
【請求項２】
印字ヘッドを搭載したキャリッジが停止状態から所定の速度までスローアップ制御された後に被記録媒体上にインク滴を突出して印刷を行い、その後スローダウン制御され停止状態に戻るという動作の繰り返しを行うインクジェットプリンターのモータ制御において、
上記キャリッジの往復動作の総回数をカウントする手段、カウントした回数を記録する書換え可能な不揮発性の記憶手段、複数のステッピングモータ駆動テーブル情報を格納している記憶手段を有し、
上記キャリッジの往復動作回数が予め設定されている所定回数に達しているかを判定し、上記判定結果に基づいてステッピングモータ駆動カーブを可変することを特徴とするステッピングモータ制御方法。
【請求項３】
請求項１において、
停止状態から加速され、所定の速度に達する直前の１ステップの励磁時間を上記駆動する物体の負荷変化に相関のあるパラメーターの変化により可変延長させることを特徴とするステッピングモータ駆動制御。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータを駆動源としたモータ制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータは回転位置決め精度が優れている為、オフィス用事務機器いわゆるＯＡ機器の駆動源として幅広く用いられている。コンピュータ等の情報処理機器の普及に伴い、それら機器の出力（印刷）装置として発展してきた、インクジェット方式の印刷装置用駆動源としての利用も例外ではない。
【０００３】
図８にステッピングモータの始動開始から定速駆動までの状態を横軸に時間、縦軸に速度をとり示す。図８に示す様に、スローアップ制御は励磁相に印加するステップを長い間隔から徐々に短くしてローターの速度を増加させ、目標速度に達したところで印加するステップを一定の間隔に換えるようにしている。このスローアップのカーブには、直線型、指数関数型、Ｓ字型等がトルク特性や振動特性に優れ多く用いられている。減速時のスローダウン制御も上述と同様である。
【０００４】
ところが制限された構成、例えば短い加速距離の中で短時間にスローアップを行うと、図８に示す様にスローアップから定速駆動に移行した時、過渡振動（オーバーシュート）を生じてしまう。これは、スローアップから定速に切り替わった時点で、慣性により制御に対してローターが行き過ぎてしまうことが原因である。このような過渡振動を抑える為に様々な駆動制御方法が考案されている。例えば、スローアップの最後のステップ、つまり定速駆動の直前の１ステップを所定のスローアップカーブから外れる時間の長いステップで制御する方法がある。上記の所定のスローアップカーブから外れる時間の長いステップは、駆動される物体の慣性により生じた過渡振動（オーバーシュート）を制御上の理想位置に引き戻すように作用し、結果として過渡振動（オーバーシュート）を軽減させることが可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記過渡振動（オーバーシュート）の原因である駆動体の慣性は、駆動体の負荷変化と相関がある為、駆動体の負荷が変化する系において固定制御では最適な過渡振動（オーバーシュート）制御が不可能であった。また、モータ駆動制御と過渡振動のバランスがある限界点を超えると、最悪の場合には脱調を起こしてしまう可能性もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、各相の励磁を行うステッピングモータ駆動回路と、上記駆動回路に所定のステッピングモータ駆動カーブに対応したデータを転送する制御回路を有するモータ制御装置において、駆動する物体の負荷変化に相関のあるパラメーターを検出する手段を有し、上記負荷変化に相関のあるパラメーターの変化に伴いステッピングモータ駆動カーブを可変することにより解決できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、図面を用いて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【０００８】
インクジェット印刷の構成図を図２に示す。図２において、記録媒体２０１は記録領域に配置された記録媒体送りローラ２０２により支持され、シート送りモータ２０３で駆動される記録媒体送りローラ２０２によって矢印α方向へ搬送される。記録媒体送りローラ２０２の前方にはこれと平行にシャフト２０４が設けられている。このシャフト２０４に沿ってキャリッジ２０５がキャリッジモータ２０６の出力によりベルト２０７を介して矢印β方向に往復される。シャフト２０４とキャリッジ２０５の間には摩擦等による機械的負荷を減らす為、グリース等の潤滑油が塗られている。
【０００９】
ヘッド移動手段としてのキャリッジ２０５には、記録ヘッド２０８および記録インクが入っているタンク２０９が搭載されている。図中記録ヘッドは、カラー画像用であり、キャリッジの操作方向に黒ヘッド２０８−ＢＫ、シアンヘッド２０８−Ｃ、マゼンタヘッド２０８−Ｍ、イエローヘッド２０８−Ｙのように配置されている。また、各色のタンク、ブラック（ＢＫ）２０９−ＢＫ、シアン（Ｃ）２０９−Ｃ、マゼンタ（Ｍ）２０９−Ｍ、イエロー（Ｙ）２０９−Ｙは、それぞれの色に対応したヘッドにインクを供給している。各記録ヘッド２０９の前面、すなわち記録媒体２０１の記録面と所定間隔（例えば０．８ｍｍ）を於て対抗する面には複数（例えば４８個または６４個）のインク吐出口をキャリッジの操作方向と交差させる方向として縦一列に配置したインク吐出部が設けられている。
【００１０】
また、図示されていない記録装置の制御回路（ＣＰＵ）やこれに併設されたＲＯＭ，ＲＡＭ等を含む制御部には、例えばインターフェースを介して外部のホスト機のコントローラーから印字モードの情報や記録データを受信し、これに基づいて各種モータ等の駆動源などとともにヘッド駆動回路を介して各記録ヘッドを制御し、これによりインク等が吐出され、記録媒体２０１上に印刷が行われる。
【００１１】
図２に示すようなインクジェット印刷装置のキャリッジ駆動は、モータにより発生した力をベルトによって物体に伝え、直線往復運動させる系になる。キャリッジの構成モデル図を図３に示す。図３中のキャリッジ３０１はシャフト３０２に軸受け３０３で支持される構成になっている。今、モータによってキャリッジ３０１を矢印Ａ方向に駆動する場合を考える。作用反作用の法則により矢印Ａの方向にモータが発揮しているトルクと矢印Ｂの方向に発生する様々な負荷トルクは均り合い状態にある。Ｔｍをモータトルク、Ｊ×ａを負荷を加減速するトルク、Ｄ×ｖを速度に比例する負荷トルク、Ｔｆを速度に無関係な負荷トルクとした場合、その様子は下式のように示される。
【００１２】
Ｔｍ＝Ｊ×ａ＋Ｄ×ｖ＋Ｔｆ　・・・・・・式（１）
Ｊ×ａはモータのローター及び負荷（キャリッジ３０１）を加減速するときに現れる負荷トルクでは、Ｊはローター及び負荷（キャリッジ３０１）の慣性モーメント、ａは加速度を現している。Ｄ×ｖは速度に比例する負荷トルクであり、例えばシャフトを支える軸受け等にグリスを塗った場合の粘性摩擦等で、粘性摩擦の場合Ｄは粘性摩擦係数、ｖは速度を現している。Ｔｆは速度に無関係な負荷で、例えば摩擦負荷等がある。Ｔｆを摩擦負荷、Ｗを負荷（キャリッジ３０１）の重さ、μを摩擦係数とした場合、摩擦負荷Ｔｆは下式のように現される。
【００１３】
Ｔｆ＝μ×Ｗ　・・・・・・・・・・・・・式（２）
負荷（キャリッジ３０１）の重量が変化しないと仮定した場合、式（１）中の負荷Ｊ×ａは変化しない。一方、粘性摩擦Ｄ×ｖの粘性摩擦係数Ｄは塗布されたグリースへの遺物の混入やグリース切れによりキャリッジ３０１の往復駆動に伴い変化する。また摩擦負荷μ×Ｗもキャリッジ３０１の往復駆動に伴うシャフト３０２や軸受け３０３の摩耗により摩擦係数μは大きくなる方向に変化する。これは、同じ大きさのモータトルクＴｍを発生しても、モータのローター及び負荷（キャリッジ３０１）を加減速する負荷トルクＪ×ａの大きさがキャリッジ３０１の往復駆動を繰り返すことにより変化することを示している。
【００１４】
インクジェットプリンターのような制限された構成、例えば短い加速距離の中で短時間にスローアップを行うと、慣性により制御に対してローターが行き過ぎてしまうことが原因でスローアップから定速駆動に移行した時、過渡駆動（オーバーシュート）を生じてしまう。このような過渡振動を抑える為に様々な駆動制御方法が考案されている。例えば、スローアップの最後のステップ、つまり定速駆動の直前の１ステップを所定のスローアップカーブから外れる時間の長いステップで制御する方法がある。以後この制御を非線型パルス制御と呼ぶ。図４に１相励磁駆動磁の非線型パルス制御電流波形イメージ図を示す。横軸は時間の流れを示し、縦軸は電流で正方向がＡからＡ、ＢからＢへの電流の流れを示している。スローアップ期間においては、目標速度に近づける為に駆動パルス間隔を徐々に短くして加速していく。この時パルス間隔の変化は、比例直線や指数関数曲線またはＳ字曲線等の決められた変化線上に沿って変化される。しかし、スローアップから定速制御に移行する１ステップ前のパルス４０１を上記所定のスローアップカーブから外れる時間の長いパルス（非線型パルス）で駆動する。この駆動により図５に示すように、物体の慣性により生じた過渡振動（オーバーシュート）を制御上の理想位置に引き戻すように作用し、結果として非線型パルス制御による過渡振動（オーバーシュート）５０１は従来制御の振動５０２に対して軽減させることが可能になる。
【００１５】
ここで、非線型パルス制御は、慣性により制御に対してローターが行き過ぎてしまったものを引き戻すことにより本来の制御位置を保つ制御である。しかし、上記したようにインクジェットプリンターのキャリッジ駆動においては、キャリッジの往復駆動回数に応じて摩擦等の負荷トルクが変動して、結果としてキャリッジの慣性が変化してしまう。例えば上記式（２）の摩擦負荷を考慮した場合、キャリッジの往復駆動回数が多くなるに連れて摩擦負荷は大きくなる。この状態に最適な非線型パルス制御を行うと、キャリッジの往復駆動回数が少ない時に発生したキャリッジの慣性に対して十分な制御ができず、結果として過渡振動（オーバーシュート）を抑えることができない。
【００１６】
そこで本件では、例えば式（２）の摩擦負荷を考慮した場合、図６に示すようにキャリッジの往復駆動回数が少ない時にはパルス幅を長く（６０１）、往復駆動回数が多くなった時にはパルス幅を短く（６０２）、つまりキャリッジの往復駆動回数に応じて非線型パルスを可変制御（可変長非線型パルス制御）することにより最適な制御を実現する。
【００１７】
図１に本件のブロック図を示す。キャリッジ制御部１０１はＭａｓｋ　ＲＯＭ１０２からモータ駆動テーブル１０３をＬＯＡＤして、必要に応じてモータ１０４にモータ駆動データ１０５を送信する。モータ１０４は受信した駆動データ１０５に従って回転し、キャリッジ１０６にトルク１０７を伝達してキャリッジ１０６を往復駆動させる。キャリッジ制御部１０１内にはキャリッジ１０６の往復駆動回数をカウントする駆動回数カウンタ１０８があり、モータ１０４に駆動データ１０５を送信する度にカウントアップする。カウントされた往復回数１０９は、ＥＥＰＲＯＭ１１０に記憶される。そして、パワーオン直後等の必要に応じてＥＥＰＲＯＭ１１０から往復回数１０９をキャリッジ制御部１０１は駆動回数カウンタ１０８にＬＯＡＤする。キャリッジ制御部１０１では、図示されていない既知のカウント値と駆動回数カウンタ１０８の値を比較して、駆動回数カウンタ１０８が上記既知のカウント値に達したらＭａｓｋ　ＲＯＭ１０２内に格納されている複数の駆動テーブルの内、最適な駆動テーブル１０３をＬＯＡＤすると共にＥＥＰＲＯＭ１１０にその設定を保存する。キャリッジ制御部１０１は、パワーオン時等に上記設定をＥＥＰＲＯＭ１１０からＬＯＡＤし、その設定に従ってＭａｓｋ　ＲＯＭ１０２から最適な駆動テーブル１０３のＬＯＡＤを行う。
【００１８】
図７に本件の制御におけるフローチャートを示す。まず、プリンタオン（Ｓ７０１）後、現状の設定の非線型パルス制御テーブルのＬＯＡＤを行う（Ｓ７０２）。そして、駆動回数が既定値に達したか判定し（Ｓ７０３）、既定値に達していない場合には、ＬＯＡＤしたテーブルを使用して印字動作等を実行する（Ｓ７０４）。もし駆動回数が既定値に達している場合には、設定を変更記録（Ｓ７０５）した後、変更された設定に従って対応する非線型パルス制御テーブルをＬＯＡＤする（Ｓ７０２）。印字動作（Ｓ７０４）等終了後、印刷を続ける場合には再び駆動回数と既定値の比較を行い（Ｓ７０３）常に最適な制御テーブルをＬＯＡＤして使用する。もし印刷を続けない場合には、パワーオフやスリープモード等のプリンターオフ状態へ移行する（Ｓ７０５）。
【００１９】
以上の説明では、非線型パルス制御を例に述べてきたが、本件はこれに限定されるものでは無い。例えば、スローアップ曲線そのものを最適なものに変更することによっても同様な効果があることは言うまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によりモータ駆動動作に伴う負荷変化が生じても過渡振動（オーバーシュート）を最適に抑制することが可能になり、常に安定したモータ制御及び安定した印字結果を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明する為のブロック図
【図２】インクジェット印刷装置の説明図
【図３】キャリッジの構成モデル図
【図４】非線型パルス制御電流波形イメージ図
【図５】本発明による可変長非線型パルス制御によるスローアップ時過渡振動説明図
【図６】本発明による可変長非線型パルス制御による電流波形イメージ図
【図７】本発明による印刷装置印字フロー
【図８】ステッピングモータのスローアップ時過渡振動説明図
【符号の説明】
１０１　キャリッジ制御部
１０２　Ｍａｓｋ　ＲＯＭ
１０４，２０６　キャリッジモータ
１０５，２０５，３０１　キャリッジ
１０８　駆動回数カウンタ
１１０　ＥＥＰＲＯＭ
２０１　記録媒体
２０２　記録媒体送りローラー
２０８　印字ヘッド
２０９　タンク
３０２　シャフト
３０３　軸受け
４０１　非線型パルス
５０１　非線型パルス制御による過渡振動変化
５０２　従来の過渡振動変化
６０１，６０２　可変長非線型パルス
【図１】
2004032939.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004032939.tif 000008
【図７】
2004032939.tif 000009
【図８】
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