(57)【要約】【課題】  ＤＣモータのコギングトルク及び歯車のバックラッシュに起因して、ＤＣモータ起動時に歯車の噛み合わせ箇所で発生する異音を防止するためのＤＣモータ制御方法及び制御装置を提供する。【解決手段】  本発明に係るＤＣモータ制御方法は、ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車が、上記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車を回転駆動するために必要とされる閾値電流未満の値の直流電流を初期値電流として、上記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ上記ＤＣモータに供給するものである。  本発明に係るＤＣモータ制御装置は、上記初期値電流の供給を指令する初期値電流供給指令信号を生成し出力する初期値電流供給指令部を備えたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車の歯が、前記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車の歯に当接するときに打撃音を発生させる大きさの直流電流より小さい直流電流を初期値電流として、前記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ前記ＤＣモータに供給することを特徴とするＤＣモータ制御方法。
【請求項２】
ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車が、前記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車を回転駆動するために必要とされる閾値電流未満の値の直流電流を初期値電流として、前記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ前記ＤＣモータに供給することを特徴とするＤＣモータ制御方法。
【請求項３】
前記初期値電流は、前記第１の歯車自体を回転駆動することが可能な程度の値の直流電流であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＣモータ制御方法。
【請求項４】
前記所定期間は、前記第１の歯車が前記第２の歯車を駆動しようとする方向において、前記第１の歯車の歯が前記第２の歯車の歯に当接するために必要十分な時間を、前記初期値電流の値に基づき設定したものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＤＣモータ制御方法。
【請求項５】
前記ＤＣモータは、プリンタの紙送りモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＤＣモータ制御方法。
【請求項６】
前記ＤＣモータは、プリンタのキャリッジモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＤＣモータ制御方法。
【請求項７】
前記ＤＣモータは、プリンタの給紙モータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＤＣモータ制御方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のＤＣモータ制御方法をコンピュータシステムにおいて実行するコンピュータプログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータプログラムの記録媒体。
【請求項９】
ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車の歯が、前記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車の歯に当接するときに打撃音を発生させる大きさの直流電流より小さい直流電流を初期値電流として、前記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ前記ＤＣモータに供給することを指令する初期値電流供給指令信号を生成し出力する初期値電流供給指令部を備えたことを特徴とするＤＣモータ制御装置。
【請求項１０】
ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車が、前記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車を回転駆動するために必要とされる閾値電流未満の値の直流電流を初期値電流として、前記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ前記ＤＣモータに供給することを指令する初期値電流供給指令信号を生成し出力する初期値電流供給指令部を備えたことを特徴とするＤＣモータ制御装置。
【請求項１１】
前記初期値電流は、前記第１の歯車自体を回転駆動することが可能な程度の値の直流電流であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のＤＣモータ制御装置。
【請求項１２】
前記所定期間は、前記第１の歯車が前記第２の歯車を駆動しようとする方向において、前記第１の歯車の歯が前記第２の歯車の歯に当接するために必要十分な時間が、前記初期値電流の値に基づき設定されたものであることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載のＤＣモータ制御装置。
【請求項１３】
前記ＤＣモータは、プリンタの紙送りモータであることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載のＤＣモータ制御装置。
【請求項１４】
前記ＤＣモータは、プリンタのキャリッジモータであることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載のＤＣモータ制御装置。
【請求項１５】
前記ＤＣモータは、プリンタの給紙モータであることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載のＤＣモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＣモータ制御方法及び制御装置に係り、特に、ＤＣモータの歯車のバックラッシュとＤＣモータのコギングトルク等とに起因して、ＤＣモータ起動時に歯車の噛み合わせ箇所で発生する異音を防止するためのＤＣモータ制御方法及び制御装置に関する。また、そのＤＣモータ制御方法を実行するコンピュータプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
最初に、ＤＣモータ制御装置が用いられるインクジェットプリンタの概略構成及び制御方法について説明する。
【０００３】
図２は、インクジェットプリンタの概略構成を示したブロック図である。
【０００４】
図２に示したインクジェットプリンタは、紙送りを行う紙送りモータ（以下、ＰＦモータともいう。）１と、紙送りモータ１を駆動する紙送りモータドライバ２と、印刷紙５０にインクを吐出するヘッド９が固定され、印刷紙５０に対し平行方向かつ紙送り方向に対し垂直方向に駆動されるキャリッジ３と、キャリッジ３を駆動するキャリッジモータ（以下、ＣＲモータともいう。）４と、キャリッジモータ４を駆動するＣＲモータドライバ５と、ＣＲモータドライバ５に直流電流指令値を払い出すＤＣユニット６と、ヘッド９の目詰まり防止のためのインクの吸い出しを制御するポンプモータ７と、ポンプモータ７を駆動するポンプモータドライバ８と、ヘッド９を駆動制御するヘッドドライバ１０と、キャリッジ３に固定されたリニア式エンコーダ１１と、所定の間隔にスリットが形成されたリニア式エンコーダ１１用符号板１２と、ＰＦモータ１用のロータリ式エンコーダ１３と、印刷処理されている紙の終端位置を検出する紙検出センサ１５と、プリンタ全体の制御を行うＣＰＵ１６と、ＣＰＵ１６に対して周期的に割込み信号を発生するタイマＩＣ１７と、ホストコンピュータ１８との間でデータの送受信を行うインタフェース部（以下、ＩＦともいう。）１９と、ホストコンピュータ１８からＩＦ１９を介して送られてくる印字情報に基づいて印字解像度やヘッド９の駆動波形等を制御するＡＳＩＣ２０と、ＡＳＩＣ２０及びＣＰＵ１６の作業領域やプログラム格納領域として用いられるＰＲＯＭ２１，ＲＡＭ２２及びＥＥＰＲＯＭ２３と、印刷紙５０を支持するプラテン２５と、ＰＦモータ１によって駆動されて印刷紙５０を搬送する搬送ローラ２７と、ＣＲモータ４の回転軸に取付けられたプーリ３０と、プーリ３０によって駆動されるタイミングベルト３１とから構成されている。
【０００５】
ＤＣユニット６は、ＣＰＵ１６から送られてくる制御指令、エンコーダ１１，１３の出力に基づいて紙送りモータドライバ２及びＣＲモータドライバ５を駆動制御する。また、紙送りモータ１及びＣＲモータ４はいずれもＤＣモータで構成されている。
【０００６】
図３は、インクジェットプリンタのキャリッジ３周辺の構成を示した斜視図である。
【０００７】
図３に示すように、キャリッジ３は、タイミングベルト３１によりプーリ３０を介してキャリッジモータ４に接続され、ガイド部材３２に案内されてプラテン２５に平行に移動するように駆動される。キャリッジ３の印刷紙に対向する面には、ブラックインクを吐出するノズル列及びカラーインクを吐出するノズル列を有する記録ヘッド９が設けられ、各ノズルはインクカートリッジ３４からインクの供給を受けて印刷紙にインク滴を吐出して文字や画像を印刷する。
【０００８】
また、キャリッジ３の非印字領域には、非印字時に記録ヘッド９のノズル開口を封止するためのキャッピング装置３５と、図２に示したポンプモータ７を有するポンプユニット３６とが設けられている。キャリッジ３が印字領域から非印字領域に移動すると、図示しないレバーにキャリッジ３が当接して、キャッピング装置３５が上方に移動し、ヘッド９を封止する。
【０００９】
ヘッド９のノズル開口列に目詰まりが生じた場合や、カートリッジ３４の交換等を行ってヘッド９から強制的にインクを吐出する場合は、ヘッド９を封止した状態でポンプユニット３６を作動させ、ポンプユニット３６からの負圧により、ノズル開口列からインクを吸い出す。これにより、ノズル開口列の近傍に付着している塵埃や紙粉が洗浄され、さらにはヘッド９内の気泡がインクとともにキャップ３７に排出される。
【００１０】
図４は、キャリッジ３に取付けられたリニア式エンコーダ１１の構成を模式的に示した説明図である。
【００１１】
図４に示したエンコーダ１１は、発光ダイオード１１ａと、コリメータレンズ１１ｂと、検出処理部１１ｃとを備えている。検出処理部１１ｃは、複数（４個）のフォトダイオード１１ｄと、信号処理回路１１ｅと、２個のコンパレータ１１ｆA，１１ｆBとを有している。
【００１２】
発光ダイオード１１ａの両端に抵抗を介して電圧ＶCCが印加されると、発光ダイオード１１ａから光が発せられる。この光はコリメータレンズ１１ｂにより平行光に集光されて符号板１２を通過する。符号板１２には、所定の間隔（例えば１／１８０インチ（１インチ＝２．５４ｃｍ））毎にスリットが設けられている。
【００１３】
符号板１２を通過した平行光は、図示しない固定スリットを通って各フォトダイオード１１ｄに入射し、電気信号に変換される。４個のフォトダイオード１１ｄから出力される電気信号は信号処理回路１１ｅにおいて信号処理され、信号処理回路１１ｅから出力される信号はコンパレータ１１ｆA，１１ｆBにおいて比較され、比較結果がパルスとして出力される。コンパレータ１１ｆA，１１ｆBから出力されるパルスＥＮＣ−Ａ，ＥＮＣ−Ｂがエンコーダ１１の出力となる。
【００１４】
図５は、ＣＲモータ正転時及び逆転時におけるエンコーダ１１の２つの出力信号の波形を示したタイミングチャートである。
【００１５】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、ＣＲモータ正転時及び逆転時のいずれの場合も、パルスＥＮＣ−ＡとパルスＥＮＣ−Ｂとは位相が９０度だけ異なっている。ＣＲモータ４が正転しているとき、即ち、キャリッジ３が主走査方向に移動しているときは、図５（ａ）に示すように、パルスＥＮＣ−ＡはパルスＥＮＣ−Ｂよりも９０度だけ位相が進み、ＣＲモータ４が逆転しているときは、図５（ｂ）に示すように、パルスＥＮＣ−ＡはパルスＥＮＣ−Ｂよりも９０度だけ位相が遅れるようにエンコーダ４は構成されている。そして、上記パルスの１周期Ｔは符号板１２のスリット間隔（例えば１／１８０インチ）に対応し、キャリッジ３が上記スリット間隔を移動する時間に等しい。
【００１６】
一方、ＰＦモータ１用のロータリ式エンコーダ１３は符号板がＰＦモータ１の回転に応じて回転する回転円板である以外は、リニア式エンコーダ１１と同様の構成となっており、２つの出力パルスＥＮＣ−Ａ，ＥＮＣ−Ｂを出力する。インクジェットプリンタにおいては、ＰＦモータ１用のロータリ式エンコーダ１３の符号板に設けられている複数のスリットのスリット間隔は１／１８０インチであり、ＰＦモータ１が上記１スリット間隔だけ回転すると、１／１４４０インチだけ紙送りされるような構成となっている。
【００１７】
図６は、給紙及び紙検出に関連する部分を示した透視図である。  
図６を参照して、図２に示した紙検出センサ１５の位置について説明する。図６において、プリンタ６０の給紙挿入口６１に挿入された印刷紙５０は、給紙モータ６３により駆動される給紙ローラ６４によってプリンタ６０内に送り込まれる。プリンタ６０内に送り込まれた印刷紙５０の先端が例えば光学式の紙検出センサ１５により検出される。紙検出センサ１５によって先端が検出された紙５０は、ＰＦモータ１により駆動される紙送りローラ６５及び従動ローラ６６によって紙送りが行われる。
【００１８】
続いてキャリッジガイド部材３２に沿って移動するキャリッジ３に固定された記録ヘッド（図示せず）からインクが滴下されることにより印字が行われる。所定の位置まで紙送りが行われると、現在、印字されている印刷紙５０の終端が紙検出センサ１５によって検出される。印字が終了した印刷紙５０は、ＰＦモータ１により駆動される歯車６７Ａ，６７Ｂを介して歯車６７Ｃにより駆動される排紙ローラ６８及び従動ローラ６９によって排紙口６２から外部に排出される。尚、紙送りローラ６５の回転軸には、ロータリ式エンコーダ１３が連結されている。
【００１９】
次に、上述したインクジェットプリンタのＣＲモータ４を制御する従来のＤＣモータ制御装置であるＤＣユニット６の構成、及び、ＤＣユニット６による制御方法について説明する。
【００２０】
図７は、従来のＤＣモータ制御装置であるＤＣユニット６の構成を示したブロック図であり、図８は、ＤＣユニット６により制御されるＣＲモータ４のモータ電流及びモータ速度を示したグラフである。
【００２１】
図７に示したＤＣユニット６は、位置演算部６ａと、減算器６ｂと、目標速度演算部６ｃと、速度演算部６ｄと、減算器６ｅと、比例要素６ｆと、積分要素６ｇと、微分要素６ｈと、加算器６ｉと、Ｄ／Ａコンバータ６ｊと、タイマ６ｋと、加速制御部６ｍとから構成されている。
【００２２】
位置演算部６ａは、エンコーダ１１の出力パルスＥＮＣ−Ａ，ＥＮＣ−Ｂの各々の立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジを検出し、検出されたエッジの個数を計数し、この計数値に基づいて、キャリッジ３の位置を演算する。この計数はＣＲモータ４が正転しているときは１個のエッジが検出されると「＋１」を加算し、逆転しているときは、１個のエッジが検出されると「−１」を加算する。パルスＥＮＣ−Ａ及びＥＮＣ−Ｂの各々の周期は符号板１２のスリット間隔に等しく、かつ、パルスＥＮＣ−ＡとパルスＥＮＣ−Ｂとは位相が９０度だけ異なっている。このため、上記計数のカウント値「１」は符号板１２のスリット間隔の１／４に対応する。これにより上記計数値にスリット間隔の１／４を乗算すれば、計数値が「０」に対応するキャリッジ３の位置からの移動量を求めることができる。このときエンコーダ１１の解像度は符号板１２のスリットの間隔の１／４となる。上記スリットの間隔を１／１８０インチとすれば解像度は１／７２０インチとなる。
【００２３】
減算器６ｂは、ＣＰＵ１６から送られてくる目標位置と、位置演算部６ａによって求められたキャリッジ３の実際の位置との位置偏差を演算する。
【００２４】
目標速度演算部６ｃは、減算器６ｂの出力である位置偏差に基づいてキャリッジ３の目標速度を演算する。この演算は位置偏差にゲインＫPを乗算することにより行われる。このゲインＫPは位置偏差に応じて決定される。尚、このゲインＫP の値は図示しないテーブルに格納されていてもよい。
【００２５】
速度演算部６ｄは、エンコーダ１１の出力パルスＥＮＣ−Ａ，ＥＮＣ−Ｂに基づいてキャリッジ３の速度を演算する。この速度は次のようにして求められる。まず、エンコーダ１１の出力パルスＥＮＣ−Ａ，ＥＮＣ−Ｂの各々の立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジを検出し、符号板１２のスリット間隔の１／４に対応するエッジ間の時間間隔を、タイマカウンタによってカウントする。このカウント値をＴとし、符号板１２のスリット間隔をλとすればキャリッジの速度はλ／（４Ｔ）として求められる。尚、ここでは、速度の演算は、出力パルスＥＮＣ−Ａの１周期、例えば立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでをタイマカウンタによって計測することにより求めている。
【００２６】
減算器６ｅは、目標速度と、速度演算部６ｄによって演算されたキャリッジ３の実際の速度との速度偏差を演算する。
【００２７】
比例要素６ｆは、上記速度偏差に定数Ｇｐを乗算し、乗算結果を出力する。積分要素６ｇは、速度偏差に定数Ｇｉを乗じたものを積算する。微分要素６ｈは、現在の速度偏差と、１つ前の速度偏差との差に定数Ｇｄを乗算し、乗算結果を出力する。比例要素６ｆ、積分要素６ｇ及び微分要素６ｈの演算は、エンコーダ１１の出力パルスＥＮＣ−Ａの１周期ごとに、例えば出力パルスＥＮＣ−Ａの立ち上がりエッジに同期して行う。
【００２８】
比例要素６ｆ、積分要素６ｇ及び微分要素６ｈの出力は、加算器６ｉにおいて加算される。そして加算結果、即ちＣＲモータ４の駆動電流が、Ｄ／Ａコンバータ６ｊに送られてアナログ電流に変換される。このアナログ電圧に基づいて、ドライバ５によりＣＲモータ４が駆動される。
【００２９】
また、タイマ６ｋ及び加速制御部６ｍは、加速制御に用いられ、比例要素６ｆ、積分要素６ｇ及び微分要素６ｈを使用するＰＩＤ制御は、加速途中の定速及び減速制御に用いられる。
【００３０】
タイマ６ｋは、ＣＰＵ１６から送られてくるクロック信号に基づいて所定時間ごとにタイマ割込み信号を発生する。
【００３１】
加速制御部６ｍは、上記タイマ割込信号を受ける度ごとに所定の電流値（例えば２０ｍＡ）を目標電流値に積算し、積算結果、即ち加速時におけるＤＣモータ４の目標電流値が、Ｄ／Ａコンバータ６ｊに送られる。ＰＩＤ制御の場合と同様に、上記目標電流値はＤ／Ａコンバータ６ｊによってアナログ電流に変換され、このアナログ電流に基づいて、ドライバ５によりＣＲモータ４が駆動される。
【００３２】
ドライバ５は、例えば４個のトランジスタを備えており、Ｄ／Ａコンバータ６ｊの出力に基づいて上記トランジスタを各々ＯＮ又はＯＦＦさせることにより（ａ）ＣＲモータ４を正転又は逆転させる運転モード、（ｂ）回生ブレーキ運転モード（ショートブレーキ運転モード、即ち、ＣＲモータの停止を維持するモード）、（ｃ）ＣＲモータを停止させようとするモード、を行わせることが可能な構成となっている。
【００３３】
次に、図８（ａ），（ｂ）を参照してＤＣユニット６の動作、即ち、従来のＤＣモータ制御方法について説明する。
【００３４】
ＣＲモータ４が停止しているときに、ＣＰＵ１６からＤＣユニット６へ、ＣＲモータ４を起動させる起動指令信号が送られると、加速制御部６ｍから起動初期電流値Ｉ0がＤ／Ａコンバータ６ｊに送られる。この起動初期電流値Ｉ0は、起動指令信号とともにＣＰＵ１６から加速制御部６ｍに送られてくる。そしてこの電流値Ｉ0は、Ｄ／Ａコンバータ６ｊによってアナログ電圧に変換されてドライバ５に送られ、ドライバ５によってＣＲモータ４が起動開始する（図８（ａ），（ｂ）参照）。起動指令信号を受信した後、所定の時間ごとにタイマ６ｋからタイマ割込信号が発生される。加速制御部６ｍは、タイマ割込信号を受信する度ごとに、起動初期電流値Ｉ0に所定の電流値（例えば２０ｍＡ）を積算し、積算した電流値をＤ／Ａコンバータ６ｊに送る。すると、この積算した電流値は、Ｄ／Ａコンバータ６ｊによってアナログ電流に変換されてドライバ５に送られる。そして、ＣＲモータ４に供給される電流の値が上記積算した電流値となるように、ドライバ５によってＣＲモータが駆動されＣＲモータ４の速度は上昇する（図８（ｂ）参照）。このためＣＲモータ４に供給される電流値は、図８（ａ）に示すように階段状になる。尚、このときＰＩＤ制御系も動作しているが、Ｄ／Ａコンバータ６ｊは加速制御部６ｍの出力を選択して取込む。
【００３５】
加速制御部６ｍの電流値の積算処理は、積算した電流値が一定の電流値ＩSとなるまで行われる。時刻ｔ1において積算した電流値が所定値ＩS  となると、加速制御部６ｍは積算処理を停止し、Ｄ／Ａコンバータ６ｊに一定の電流値ＩSを供給する。これによりＣＲモータ４に供給される電流の値が電流値ＩSとなるようにドライバ５によって駆動される（図８（ａ）参照）。
【００３６】
そして、ＣＲモータ４の速度がオーバーシュートするのを防止するために、ＣＲモータ４が所定の速度Ｖ1になると（時刻ｔ2参照）、ＣＲモータ４に供給される電流を減小させるように加速制御部６ｍが制御する。このときＣＲモータ４の速度は更に上昇するが、ＣＲモータ４の速度が所定の速度Ｖcに達すると（図８（ｂ）の時刻ｔ3参照）、Ｄ／Ａコンバータ６ｊが、ＰＩＤ制御系の出力、即ち加算器６ｉの出力を選択し、ＰＩＤ制御が行われる。
【００３７】
即ち、目標位置と、エンコーダ１１の出力から得られる実際の位置との位置偏差に基づいて目標速度が演算され、この目標速度と、エンコーダ１１の出力から得られる実際の速度との速度偏差に基づいて、比例要素６ｆ、積分要素６ｇ及び微分要素６ｈが動作し、各々比例、積分、及び微分演算が行われ、これらの演算結果の和に基づいて、ＣＲモータ４の制御が行われる。尚、上記比例、積分及び微分演算は、例えばエンコーダ１１の出力パルスＥＮＣ−Ａの立ち上がりエッジに同期して行われる。これによりＤＣモータ４の速度は所望の速度Ｖeとなるように制御される。尚、所定の速度Ｖcは、所望の速度Ｖeの７０〜８０％の値であることが好ましい。
【００３８】
時刻ｔ4からＤＣモータ４は、所望の速度となるからキャリッジ３も所望の一定の速度Ｖeとなり、印字処理を行うことが可能となる。
【００３９】
印字処理が終了し、キャリッジ３が目標位置に近づくと（図８（ｂ）の時刻ｔ5参照）、位置偏差が小さくなるから目標速度も小さくなり、このため速度偏差、即ち減算器６ｅの出力が負になり、ＤＣモータ４の減速が行われ、時刻ｔ6に停止する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４０】
しかし、上述した従来のＤＣモータ制御方法及び制御装置においては、ＤＣモータの歯車のバックラッシュとＤＣモータのコギングトルク等とに起因して、ＤＣモータ起動時に歯車の噛み合わせ箇所で異音が発生するという問題点があった。以下、その問題点の具体的内容について説明する。
【００４１】
先ず、この問題点の原因の一つとなるＤＣモータのコギングトルクと、ＤＣモータの歯車のバックラッシュとについて説明する。
【００４２】
図１１は、ＤＣモータのコギングトルクの絶対値と電機子（ロータ）の位相との関係を示したグラフである。
【００４３】
ＤＣモータのコギングトルクの大きさ（絶対値）は、図１１に示すように、ＤＣモータのロータの位相に応じて周期的に変動し、トルクの大きさが極小となる位置、例えば点Ｂが安定点となる。安定点では、ロータには正転方向トルクも逆転方向トルクも発生しない。
【００４４】
しかし、安定点以外の位置では不安定となり、安定点へ移動しようとするトルクが発生する。グラフの勾配が負の位置、例えば点Ｐ１ではロータに正転方向トルクが発生し、グラフの勾配が正の位置、例えば点Ｐ２ではロータに逆転方向トルクが発生する。
【００４５】
図１２は、歯車のバックラッシュの様子を模式的に表した説明図である。歯車Ｇ１はロータの軸に結合された歯車であるものとし、歯車Ｇ２は歯車Ｇ１によって回転駆動される歯車であるものとする。
【００４６】
図１２（ａ）は、モータの正転方向駆動停止時の状態を示している。モータの正転方向駆動停止時においては、歯車Ｇ１の歯Ｃ１と歯車Ｇ２の歯Ｃ２とは当接して噛み合った状態となっている。
【００４７】
ところで、互いに噛み合わされた２つの歯車の一方の歯と他方の歯との間には、機構設計上、バックラッシュ（遊び）が設けられるのが通常である。
【００４８】
しかし、モータの正転方向駆動のための直流電流供給が停止され、ロータが停止した位置で発生するコギングトルクが図１１の点Ｐ２におけるトルクであった場合、上述のように、ロータに逆転方向トルクが発生する。そして、歯車Ｇ１と歯車Ｇ２との噛み合わせにバックラッシュが設けられているために、歯車Ｇ１がバックラッシュの許容する範囲内で逆回転する現象が発生する。
【００４９】
その結果、図１２（ｂ）に示すように、歯車Ｇ１の歯Ｃ１と歯車Ｇ２の歯Ｃ２との間に間隙Ｄが生じてしまう。この状態から、再び、モータの正転方向駆動が起動され、通常の加速制御が行われると、歯車Ｇ１の歯Ｃ１が歯車Ｇ２の歯Ｃ２に強く当たり、「カチッ」という異音が発生してしまう。特に、オフィスや個人宅で使用されるプリンタには動作の静粛性が要求されるが、このような異音は静粛性を妨げる原因となり、問題となっていた。
【００５０】
また、ＤＣモータのロータが停止した位置がちょうど安定点であって、正転方向又は逆転方向へのコギングトルクのいずれも発生しない場合であっても、停止前後におけるモータの駆動方向が互いに逆方向であったときには、歯車のバックラッシュに起因して、停止後の駆動起動時に上記同様の問題が発生する。
【００５１】
図１３は、従来のＤＣモータ制御方法及び制御装置におけるモータの正転方向駆動起動時のモータ電流を詳細に示したグラフである。図１３における期間ＴXは加速制御区間、期間ＴYはＰＩＤ制御区間であるが、ここでは特に、期間ＴXの加速制御開始時の制御について詳細に説明する。
【００５２】
図１３のグラフの縦軸に示される電流Ｉthは、図１２における歯車Ｇ１が歯車Ｇ２を回転駆動するために最低限必要な電流値である。即ち、電流Ｉthは、ロータの軸に結合された歯車が、噛み合わされた他の歯車を回転駆動するための閾値電流である。
【００５３】
従来のＤＣモータ制御方法及び制御装置においては、期間ＴXの加速制御開始時、即ち、モータの正転方向駆動の起動時に、モータに供給する直流電流の初期値Ｉ1を閾値電流Ｉth以上の値としていた。
【００５４】
従って、上述のＤＣモータの歯車のバックラッシュとＤＣモータのコギングトルク等とにより、図１２（ｂ）に示したように、歯車Ｇ１の歯Ｃ１と歯車Ｇ２の歯Ｃ２との間に間隙Ｄが生じていた場合、歯車Ｇ１の歯Ｃ１が歯車Ｇ２の歯Ｃ２に強く当たり、「カチッ」という異音が発生するという問題が生じていた。
【００５５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ＤＣモータの歯車のバックラッシュとＤＣモータのコギングトルク等とに起因して、ＤＣモータ起動時に歯車の噛み合わせ箇所で発生する異音を防止するためのＤＣモータ制御方法及び制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００５６】
本発明に係るＤＣモータ制御方法によれば、ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車の歯が、上記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車の歯に当接するときに打撃音を発生させる大きさの直流電流より小さい直流電流を初期値電流として、上記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ上記ＤＣモータに供給することを特徴とする。換言すれば、ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車が、上記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車を回転駆動するために必要とされる閾値電流未満の値の直流電流を初期値電流として、上記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ上記ＤＣモータに供給することを特徴とする。この構成により、モータ駆動の起動時において、ＤＣモータの歯車のバックラッシュとＤＣモータのコギングトルク等とに起因する異音の発生を防止することができる。
【００５７】
本発明に係るＤＣモータ制御装置によれば、ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車の歯が、上記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車の歯に当接するときに打撃音を発生させる大きさの直流電流より小さい直流電流を初期値電流として、上記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ上記ＤＣモータに供給することを指令する初期値電流供給指令信号を生成し出力する初期値電流供給指令部を備えたことを特徴とする。換言すれば、ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車が、上記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車を回転駆動するために必要とされる閾値電流未満の値の直流電流を初期値電流として、上記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ上記ＤＣモータに供給することを指令する初期値電流供給指令信号を生成し出力する初期値電流供給指令部を備えたことを特徴とする。この構成により、モータ駆動の起動時において、ＤＣモータの歯車のバックラッシュとＤＣモータのコギングトルク等とに起因する異音の発生を防止することができる。
【００５８】
上記初期値電流は、上記第１の歯車自体を回転駆動することが可能な程度の値の直流電流であるものとするとよい。
【００５９】
上記所定期間は、上記第１の歯車が上記第２の歯車を駆動しようとする方向において、上記第１の歯車の歯が上記第２の歯車の歯に当接するために必要十分な時間を、上記初期値電流の値に基づき設定したものとするとよい。
【００６０】
上記ＤＣモータは、プリンタの紙送りモータ、キャリッジモータ又は給紙モータのいずれかであるものとするとよい。
【００６１】
本発明に係るコンピュータプログラムの記録媒体によれば、上記本発明に係るＤＣモータ制御方法のいずれかをコンピュータシステムにおいて実行するコンピュータプログラムが記録されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００６２】
本発明に係るＤＣモータ制御方法によれば、ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車が、上記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車を回転駆動するために必要とされる閾値電流未満の値の直流電流を初期値電流として、上記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ上記ＤＣモータに供給することとしたので、モータ駆動の起動時において、ＤＣモータのコギングトルク及び歯車のバックラッシュに起因する異音の発生を防止することができる。
【００６３】
本発明に係るＤＣモータ制御装置によれば、ＤＣモータのロータの軸に結合された第１の歯車が、上記第１の歯車に噛み合わされた第２の歯車を回転駆動するために必要とされる閾値電流未満の値の直流電流を初期値電流として、上記ＤＣモータ起動の際の所定期間だけ上記ＤＣモータに供給することを指令する初期値電流供給指令信号を生成し出力する初期値電流供給指令部を備えたので、モータ駆動の起動時において、ＤＣモータのコギングトルク及び歯車のバックラッシュに起因する異音の発生を防止することができる。
【００６４】
本発明に係るコンピュータプログラムの記録媒体によれば、上記本発明に係るＤＣモータ制御方法をコンピュータシステムにおいて実行するコンピュータプログラムが記録されたものとしたので、ＤＣモータ制御に使用することにより、上記本発明に係るＤＣモータ制御方法の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６５】
以下、本発明に係るＤＣモータ制御方法及び制御装置並びにそのＤＣモータ制御方法を実行するコンピュータプログラムを記録した記録媒体の実施の一形態について、図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図１は、本発明に係るＤＣモータ制御方法及び制御装置におけるモータの正転方向駆動起動時のモータ電流を詳細に示したグラフである。図１は、従来技術の図１３に対応するものであり、図１３と同様に、期間ＴXは加速制御区間、期間ＴYはＰＩＤ制御区間であるが、ここでは特に、期間ＴXの加速制御開始時の制御について詳細に説明する。
【００６７】
図１のグラフの縦軸に示される電流Ｉthは、図１３と同様に、図１２における歯車Ｇ１が歯車Ｇ２を回転駆動するために最低限必要な電流値である。即ち、電流Ｉthは、ロータの軸に結合された歯車が、噛み合わされた他の歯車を回転駆動するための閾値電流である。
【００６８】
上述したように、従来のＤＣモータ制御方法及び制御装置においては、期間ＴXの加速制御開始時、即ち、モータ駆動の起動時に、モータに供給する直流電流の初期値Ｉ1を閾値電流Ｉth以上の値としていたために、ＤＣモータの歯車のバックラッシュとＤＣモータのコギングトルク等とに起因する異音が発生するという問題が生じていた。
【００６９】
そこで、本発明に係るＤＣモータ制御方法及び制御装置においては、図１のグラフに示すように、期間ＴXの加速制御開始時、即ち、モータ駆動の起動時に、モータに供給する直流電流の初期値Ｉ0を閾値電流Ｉth未満の値とすることとしたものである。この点が、本発明に係るＤＣモータ制御方法及び制御装置の最も特徴的な点である。
【００７０】
本発明に係るＤＣモータ制御方法及び制御装置により、従来技術の問題点が解決される原理を図１及び図１２を参照して説明する。
【００７１】
モータ駆動の起動時にモータに供給する直流電流の初期値Ｉ0を、閾値電流Ｉth未満の値とすると、起動開始から初期値電流Ｉ0が供給されている間は、ロータの軸に結合された歯車Ｇ１が、噛み合わされた他の歯車Ｇ２を回転駆動することはできない。但し、初期値電流Ｉ0は、歯車Ｇ１に他の歯車が噛み合わされていなければ、歯車Ｇ１自体は回転可能な程度の電流値とする。
【００７２】
従って、歯車Ｇ１に歯車Ｇ２が噛み合わされていたとしても、ＤＣモータの歯車のバックラッシュ及びコギングトルクその他の原因により、図１２（ｂ）に示したように、歯車Ｇ１の歯Ｃ１と歯車Ｇ２の歯Ｃ２との間に間隙Ｄが生じていた場合、初期値電流Ｉ0がモータに供給されると、歯車Ｇ１は、歯車Ｇ１の歯Ｃ１が歯車Ｇ２の歯Ｃ２に当接するまでの間は回転することができる。そして、このときの供給電流は閾値電流Ｉth未満の微小電流である初期値電流Ｉ0であるので、歯車Ｇ１の歯Ｃ１は歯車Ｇ２の歯Ｃ２に押し当てられるように当接する。即ち、歯車Ｇ１の歯Ｃ１が歯車Ｇ２の歯Ｃ２に強く当たることはないので、「カチッ」という異音の発生を防止することが可能となる。
【００７３】
従って、本発明に係るＤＣモータ制御方法及び制御装置における初期値電流Ｉ0は、換言すれば、ＤＣモータのロータの軸に結合された歯車Ｇ１の歯が、歯車Ｇ１に噛み合わされた歯車Ｇ２の歯に当接するときに打撃音を発生させる大きさの直流電流より小さい直流電流であるということができる。
【００７４】
起動開始から上記初期値電流Ｉ0を供給する期間は、加速制御区間である期間ＴXの最初の期間ＴX0である。期間ＴX0の長さは、歯車Ｇ１の歯Ｃ１と歯車Ｇ２の歯Ｃ２との間に生ずる間隙Ｄがその最大値であった場合でも、歯車Ｇ１の歯Ｃ１が歯車Ｇ２の歯Ｃ２に当接するために必要十分な時間を、初期値Ｉ0に基づき適当に設定する。
【００７５】
期間ＴX0の経過後は、期間ＴXの残余の期間ＴX1に移行し、通常の加速制御を行う。例えば、閾値電流Ｉth以上の直流電流Ｉ1を期間Ｔiだけ供給し、その後、期間Ｔiが経過するごとに供給電流を所定値Ｉiずつ増加させていく。また、期間ＴXが総て経過した後は、期間ＴYへ移行し、通常のＰＩＤ制御を行う。
【００７６】
本発明に係るＤＣモータ制御装置のハードウェア構成は、従来のＤＣモータ制御装置であるＤＣユニット６の構成とほぼ同様のものであるが、本発明に係るＤＣモータ制御装置は、上述のような初期値電流供給設定がなされた構成となっている点で異なっている。
【００７７】
本発明に係るＤＣモータ制御装置は、図７に示した加速制御部６ｍにおいて、モータ駆動の起動時に、上述のように初期値電流Ｉ0に基づき設定された期間ＴX0だけ、初期値電流Ｉ0をモータに供給することを指令する初期値電流供給指令信号を生成して出力するように設定がなされた構成となっている。期間ＴX0は、タイマ６ｋからのタイマ割込み信号に基づき計測する。
【００７８】
この初期値電流供給指令信号は、Ｄ／Ａコンバータ６ｊに送られてアナログ電流に変換され、このアナログ電流に基づいて、ドライバ５によりＤＣモータ（ＣＲモータ）４が駆動される。
【００７９】
本発明に係るＤＣモータ制御方法及び制御装置をプリンタに適用する場合、制御対象となるＤＣモータは、プリンタに装填された記録紙を繰り出す給紙モータ、印字の際の紙送りを行う紙送りモータ、又は、キャリッジを駆動するキャリッジモータのいずれとしてもよい。
【００８０】
また、本発明に係るＤＣモータ制御方法及び制御装置は、モータの正転方向駆動の起動時及び逆転方向駆動の起動時のいずれにも適用することができる。
【００８１】
図９は、本発明に係るＤＣモータ制御方法を実行するコンピュータプログラムが記録された記録媒体及びその記録媒体が使用されるコンピュータシステムの外観構成を示した説明図、図１０は、図９に示したコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。  
図９に示したコンピュータシステム７０は、ミニタワー型等の筐体に収納されたコンピュータ本体７１と、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube:陰極線管）、プラズマディスプレイ、液晶表示装置等の表示装置７２と、記録出力装置としてのプリンタ７３と、入力装置としてのキーボード７４ａ及びマウス７４ｂと、フレキシブルディスクドライブ装置７６と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置７７とから構成されている。図１０は、このコンピュータシステム７０の構成をブロック図として表示したものであり、コンピュータ本体７１が収納された筐体内には、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の内部メモリ７５と、ハードディスクドライブユニット７８等の外部メモリがさらに設けられている。本発明に係るモータ制御方法を実行するコンピュータプログラムが記録された記録媒体は、このコンピュータシステム７０で使用される。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク８１，ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）８２が用いられるが、その他、ＭＯ（Magneto Optical）ディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、その他の光学的記録ディスク、カードメモリ、磁気テープ等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係るＤＣモータ制御方法及び制御装置におけるモータの正転方向駆動起動時のモータ電流を詳細に示したグラフ。
【図２】インクジェットプリンタの概略構成を示したブロック図。
【図３】インクジェットプリンタのキャリッジ３周辺の構成を示した斜視図。
【図４】キャリッジ３に取付けられたリニア式エンコーダ１１の構成を模式的に示した説明図。
【図５】ＣＲモータ正転時及び逆転時におけるエンコーダ１１の２つの出力信号の波形を示したタイミングチャート。
【図６】給紙及び紙検出に関連する部分を示した透視図。
【図７】従来のＤＣモータ制御装置であるＤＣユニット６の構成を示したブロック図。
【図８】ＤＣユニット６により制御されるＣＲモータ４のモータ電流及びモータ速度を示したグラフ。
【図９】本発明に係るＤＣモータ制御方法を実行するプログラムが記録された記録媒体及びその記録媒体が使用されるコンピュータシステムの外観構成を示した説明図。
【図１０】図９に示したコンピュータシステムの構成を示すブロック図。
【図１１】ＤＣモータのコギングトルクの絶対値と電機子（ロータ）の位相との関係を示したグラフ。
【図１２】歯車のバックラッシュの様子を模式的に表した説明図。
【図１３】従来のＤＣモータ制御方法及び制御装置におけるモータの正転方向駆動起動時のモータ電流を詳細に示したグラフ。
【符号の説明】
【００８３】
１  紙送りモータ（ＰＦモータ）
２  紙送りドライバ
３  キャリッジ
４  キャリッジモータ（ＣＲモータ）
５  キャリッジモータドライバ（ＣＲモータドライバ）
６  ＤＣユニット
６ａ  位置演算部
６ｂ  減算器
６ｃ  目標速度演算手段
６ｄ  速度演算部
６ｅ  減算器
６ｆ  比例要素
６ｇ  積分要素
６ｈ  微分要素
６ｊ  Ｄ／Ａコンバータ
７  ポンプモータ
８  ポンプモータドライバ
９  記録ヘッド
１０  ヘッドドライバ
１１  リニア式エンコーダ
１２  符号板
１３  エンコーダ（ロータリ式エンコーダ）
１５  紙検出センサ
１６  ＣＰＵ
１７  タイマＩＣ
１８  ホストコンピュータ
１９  インタフェース部
２０  ＡＳＩＣ
２１  ＰＲＯＭ
２２  ＲＡＭ
２３  ＥＥＰＲＯＭ
２５  プラテン
３０  プーリ
３１  タイミングベルト
３２  キャリッジモータのガイド部材
３４  インクカートリッジ
３５  キャッピング装置
３６  ポンプユニット
３７  キャップ
５０  記録紙
Ｇ１，Ｇ２  歯車
Ｃ１，Ｃ２  歯車の歯
Ｄ  間隙
【図１】
2005237198.tif 000003
【図２】
2005237198.tif 000004
【図３】
2005237198.tif 000005
【図４】
2005237198.tif 000006
【図５】
2005237198.tif 000007
【図６】
2005237198.tif 000008
【図７】
2005237198.tif 000009
【図８】
2005237198.tif 000010
【図９】
2005237198.tif 000011
【図１０】
2005237198.tif 000012
【図１１】
2005237198.tif 000013
【図１２】
2005237198.tif 000014
【図１３】
2005237198.tif 000015