(57)【要約】【課題】インキの供給量を調整するブレードを動かすＤＣモータをステッピングモータに切り替えるとともに、ＤＣモータを駆動するのと同じコントロール信号でステッピングモータを駆動できるようにする。【解決手段】ＤＣモータの代わりにステッピングモータ３１０を用い、ＤＣモータを正回転させ、逆回転させ、もしくはブレーキをさせるためのアナログ電圧を与える駆動部であるＤＣモータドライバ１００をそのまま残し、それとステッピングモータとの間に、ＤＣモータを駆動するためのアナログ電圧から、電源を生成し、かつステッピングモータを駆動するための論理パターン信号を生成して駆動するスッテピングモータドライバ２００を設けた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しつつインキつぼのインキを表面に付着させて供給するつぼローラと、該つぼローラのインキが付着する表面の相対する位置に配置されたブレードと、モータを有し、該つぼローラが供給するインキ量を調整するために該ブレードを該モータにより移動させて該つぼローラとのスペースを調整するアクチュエータ機構と、該モータの端子に、正回転をさせ、逆回転をさせ、もしくはブレーキをかけるためのアナログ電圧を与えて駆動する駆動部と、を備えたインキ供給機構において、
前記モータとして、ステッピングモータが用いられ、
前記駆動部と該ステッピングモータとの間に、該駆動部からの前記アナログ電圧を受けて、正回転か逆回転かを示す回転方向を検出する回転方向判別部と、前記前記検出された回転方向に応じて、正回転させるための、逆回転させるための、或いはブレーキをかけるための、各論理パターン信号を生成して前記ステッピングモータへ送る論理パターン信号生成部と、前記アナログ電圧を基に前記回転方向判別部及び前記論理パターン信号生成部に供給する電源を生成する電源生成部とを備えたことを特徴とするインキ供給機構。
【請求項２】
ＤＣモータの制御端子Ａ及びＢ間に与えるアナログ電圧ＶＡ、ＶＢが、
０≦│ＶＡＢ│＝│ＶＡ−ＶＢ│、０≦ＶＡ，ＶＢ≦電源電圧、
ＶＡＢの符号＝回転方向
である場合に、
前記ＶＡＢの符号を検出して回転方向を検出する回転方向判定部と、
該回転方向判定部が検出した回転方向に応じて、駆動対象とするステッピングモータの４つのロータコイルをそれぞれ駆動するための論理パターン信号を生成する論理パターン信号生成部と、
アナログ電圧ＶＡ、ＶＢを受けて電源を生成し、前記論理パターン信号生成部へ供給する電源生成部と、を備えたことを特徴とするステッピングモータドライバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷機に使用されるインキつぼにおいて、インキつぼからのインキ供給量を調整するためのインキ供給機構及びそれに用いられるステッピングモータドライバに関する。特に、インキつぼのインキをつぼローラに付着させてインキを供給する際に、ブレードを移動調整することにより、そのブレードとつぼローラとのスペースを調整して供給量を調整しているが、そのとき、移動調整を行う動力源であるモータを、ＤＣモータからステッピングモータへ容易に変更できる技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来から、印刷機においてインキつぼからのインキの供給量は、インキの出口に配置されているつぼローラとブレードとのスペースを適切なものに調整することで調整されていた。通常は、つぼローラは同じ位置で回転しており、ブレードを移動することでスペースを調整し、インキの供給量を調整していた（特許文献１，２を参照）。具体的には、これらの従来技術によれば、モータ等による回転運動をカムにより直線運動に変換するアクチュエータ機構により、つぼローラの表面に対して上記ブレードを直線的に位置変更させることにより移動させて、インキの供給量を調整していた。
【０００３】
これら従来技術に用いられるモータは、多くがＤＣモータであった。ＤＣモータは、その構造的な特徴からブラシ付きモータとも呼ばれている。
【０００４】
しかし、近年、印刷機のインキ調整用のＤＣモータのもつ欠陥を指摘されることが多くなった。欠陥としては、次のような（１）〜（４）の事項が挙げられている。（１）使用時のモータの回転数が高い（８，０００〜１，３００ｒｐｍ）ため、ギヤで減速するときのしゅう動音が非常に大きくなる。また、回転音の大きさは負荷変動及びそれに伴う回転数変動により変化し、耳障りな音となる。（２）印刷機内で使用されているときに負荷の変動が生じた場合、使用電流及び回転数が変動する。その変動幅が大きいため、設定された負荷に対して数倍のトルクを発生する場合がある。つまり、その負荷変動の原因が機械的な不具合（例えば、破損等）によるものであっても、ＤＣモータは、その特性に沿ってトルクを発生させるため（例え負荷が動かなくても、それを動かそうとして、強制的にトルクを発生させる、電流を増す。）、破損、摩耗、経時的な悪化加速等を招く。（３）負荷変動や回転数の変動により、目標到達位置（時間）や停止位置（時間）にズレが生じやすい。つまり適切なインキ供給量の調整にズレを起こしやすい。（４）ＤＣモータの回転数が高いためトルクが小さい。そのため、出力軸及びピニオン周辺のごみ、負荷に対して非常に影響を受けやすい。
【０００５】
したがって、ＤＣモータからその欠点を補えるステッピングモータへ切り替える要望が多くなった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２３７０２６号公報
【特許文献２】特開２００５−２１９４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＤＣモータをステッピングモータへ切り替える要望は、既に販売された、或いは製造された、数多くの印刷機に対しても多い。これらの製造された印刷機については、既に顧客の手元にある製品であるため、互換性良く、容易に交換できることが望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、ＤＣモータをステッピングモータに切り替えるとともに、ＤＣモータを駆動するのと同じコントロール信号でステッピングモータを駆動するインタフェースを有するインキ供給技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転しつつインキつぼのインキを表面に付着させて供給するつぼローラと、該つぼローラのインキが付着する表面の相対する位置に配置されたブレードと、モータを有し、該つぼローラが供給するインキ量を調整するために該ブレードを該モータにより移動させて該つぼローラとのスペースを調整するアクチュエータ機構と、該モータの端子に、正回転をさせ、逆回転をさせ、もしくはブレーキをかけるためのアナログ電圧を与えて駆動する駆動部と、を備えたインキ供給機構において、前記モータとして、ステッピングモータが用いられ、前記駆動部と該ステッピングモータとの間に、該駆動部からの前記アナログ電圧を受けて、正回転か逆回転かを示す回転方向を検出する回転方向判別部と、前記検出された回転方向に応じて、正回転させるための、逆回転させるための、或いはブレーキをかけるための、各論理パターン信号を生成して前記ステッピングモータへ送る論理パターン信号生成部と、前記アナログ電圧を基に前記回転方向判別部及び前記論理パターン信号生成部に供給する電源を生成する電源生成部とを備えた。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、ＤＣモータの制御端子Ａ及びＢ間に与えるアナログ電圧ＶＡ、ＶＢが、
０≦│ＶＡＢ│＝│ＶＡ−ＶＢ│、０≦ＶＡ，ＶＢ≦電源電圧、
ＶＡＢの符号＝回転方向
である場合に、
前記ＶＡＢの符号を検出して回転方向を検出する回転方向判定部と、該回転方向判定部が検出した回転方向に応じて、駆動対象とするステッピングモータの４つのロータコイルをそれぞれ駆動するための論理パターン信号を生成する論理パターン信号生成部と、アナログ電圧ＶＡ、ＶＢを受けて電源を生成し、前記論理パターン信号生成部へ供給する電源生成部と、を備えた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ＤＣモータを駆動するための駆動部をそのままにして、その駆動部からのＤＣモータを駆動するためのアナログ電圧を受けて、ステッピングモータを駆動するための電源を含むインターフェース回路（回転方向判別部、論理パターン信号生成部、及び電源生成部）を設ける構成としたので、ＤＣモータをステッピングモータに取り替えて、インターフェース回路を追加するだけでステッピングモータ付きのインキ供給機構に、容易に置き換えることができる。したがって、印刷機の他の構成要部へ影響することなく、ステッピングモータの有する特徴を有効に使うことができる。つまり、印刷機のインキ供給機として、騒音の軽減、摩耗や破壊の軽減、適切なインキ供給量の制御に寄与する。
【００１２】
具体的には、上記（１）〜（４）に対して次の（Ｉ）〜（IV）のことが言える。（Ｉ）ステッピングモータでは、実負荷に対してトルク余裕を見込んで回転数を決め、ギヤ比、それらの組み合わせ等の設計が可能なので、当初から回転数を下げ、ギヤによる減速比を小さくすることで、回転時等のしゅう動音を小さくできる。（II）ステッピングモータは負荷変動に対する回転数、トルク、電流の各変化が少ないし、許容範囲を超えると脱調する（動作しなくなる。）。したがって、無駄な摩耗や破壊が軽減される。（III）ステッピングモータでは、オープンループ制御のため、位置制御が容易であるとともに、停止制御にたいし、ステッピングモータが有するホールディングトルクにより、理論位置で、誤差を少なくして停止することができる。また、慣性によるズレも少ない。（IV）ステッピングモータは、ＤＣモータに比しトルクが高いため、出力軸におけるゴミや負荷の影響を受けにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本発明に係る実施形態の機能構成を示す図である。図２は、図１の電源生成部及び回転方向判定部の詳細を説明するための図である。図３は、図１のステッピングモータドライバの動作フローを示す図である。図４は、ステッピングモータを駆動するための論理パターン信号の例を示す図である。図５は、図４の論理パターン信号の値の変化を示す図である。図６は、ＤＣモータドライバの入出力の値を示す図である。
【００１４】
図１において従来技術部分と本発明部分とに分けると次の（Ａ）（Ｂ）のように言える。つまり、（Ａ）制御部５００，印刷部６００，ＤＣモータドライバ１００、ステッピングモータ３１０を除くアクチュエータ機構３００、及びインキつぼ４００は、従来技術であり、（Ｂ）従来のＤＣモータに代わってステッピングモータ３１０を採用し、そのステッピングモータ３１０とＤＣモータドライバ１００との間に、ステッピングモータドライバ２００を設けたことが発明である。
【００１５】
そこで、理解のしやすさから、従来技術部分、発明の技術に分けて、かつその順で説明する。
【００１６】
［従来技術部分の説明］
図１において、インキつぼ４００は、つぼ容器４１０及びつぼローラ４２０によって（さらには、ブレード３４０も含めても良い。）、インキ４３０を貯留可能に形成されている。つぼローラ４２０は、図示方向につぼローラ４２０にインキ４３０を付着させて回転することにより、インキ４３０を供給する。そのとき、ブレード３４０とつぼローラ４２０との間隔（スペース）に応じて付着されるインキ量が調整され、強いては供給量が調整される。
【００１７】
ブレード３４０は、アクチュエータ機構３００によって図１の左右方向に移動可能に構成され、その移動によりインキ４３０の供給量が調整される。アクチュエータ機構３００は、ステッピングモータ３１０（従来はＤＣモータ）、回転角検知部３２０、及び駆動機構部３３０によって、ブレード３４０を移動させる。駆動機構部３３０及びブレード３４０は、既知のもの、例えば特許文献１及び２に記載のものと同じものを使用することができる。例えば、ステッピングモータ３１０の回転により、カムがブレード３４０を直線移動させる構成にすることができる。カムを動かすのに必要な回転数、トルクを与えるため、ギアが用いられるが、それらもＤＣモータ駆動時と同じものを用いることができる。
【００１８】
回転角検知部３２０は、ステッピングモータ３１０の回転量、つまりは、ブレード３４０の移動量を検知して、制御部５００へ送る。制御部５００は、予め、適切な目標値（設定値）を有し、その目標値と比較し、検知した値が目標値からずれているときには、検知されるブレード３４０の移動量（ステッピングモータ３１０の回転量）が目標値になるように制御信号ＩＮ１，ＩＮ２をＤＣモータドライバ１００に送って制御させる。一致したときにはブレード３４０の移動をブレーキ制御して停止させる。
【００１９】
制御部５００は、印刷部６００を含む全体を統括制御する。ここでは、便宜上、この発明におけるインキ供給機構についての制御を行うものとして説明する。
【００２０】
ＤＣモータドライバ１００は、一般的には、専用の制御用ＩＣが用いられている。例えば、株式会社  東芝製のＩＣで型名ＴＡ８４２８Ｋが用いられる。そのカタログによれば、入力（制御部５００からの制御信号）―出力（ステッピングモータドライバ２００）間の真理値は、図６のように表されている。具体的には、ＤＣモータドライバ１００は、制御部５００から論理値で表される制御信号ＩＮ１，ＩＮ２を受けて、ロジック制御信号発生部１１０で、入力の論理値に応じたロジック交流制御信号を発生し、それをブリッジドライバ１２０で整流して、例えば、アナログのほぼ０電圧とほぼ電源電圧に近い電圧の２つの状態値に変換して、２つの端子入力Ａ、入力Ｂに振り分けて、ステッピングモータドライバ２００へ送る。したがって、入力Ａ，及び入力Ｂは、図６から正回転、逆回転、ブレーキ等に応じて、０Ｖと１２Ｖのいずれかの値になる。なお、入力Ａ及び入力Ｂのそれぞれが０Ｖと１２Ｖのいずれかの値を保持している期間は、制御部５００がＩＮ１，ＩＮ２の真理値を変更するタイミングに応じて変化する。
【００２１】
この入力Ａ及び入力Ｂの信号を、ステッピングモータ３１０ではなく、従来のＤＣモータへ送れば、そのまま動作するが、ここでは、ステッピングモータ３１０を採用したことから、ステッピングモータドライバ２００が必要になる。
【００２２】
［発明の技術：主としてステッピングモータドライバ、ステッピングモータ］
ステッピングモータドライバ２００は、回転方向判定部２１０、電源生成部２２０、論理パターン信号生成部２３０，及びパワードライブ２４０により、ステッピングモータ３１０を駆動する。ステッピングモータ３１０としては、永久磁石を回転部（ロータ）に用いたものであれば、ステッピングモータドライバ２００としては、例えば４つのステータに取り付けられているコイル（ステータコイル）のそれぞれを時分割で駆動するための論理パターン信号（図４を参照）を生成して、各ステータスコイルを駆動する構成にされる。
【００２３】
電源生成部２２０及び回転方向判定部２１０の詳細を図２に示す。図２において、電源生成部２２０は、入力Ａ、入力Ｂ間における０ー１２Ｖの変動する交流電圧を受けて整流器２２１で全波整流し、レギュレータ２２２で安定化して安定電源（例えば、＋５Ｖ電源）を生成する。そのとき、整流器２２１の一部の電圧を、ステッピングモータ３１０用の電源としても利用する。
【００２４】
回転方向判定部２１０は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）とその発光ダイオードからの光を電気信号に変換する受光素子とを含むフォトカプラ２１１で構成される。フォトカプラ２１１は、入力Ａ、入力Ｂを受けて、例えば、入力Ａが１２Ｖで入力Ｂが０Ｖ（逆回転）であるときは、発光ダイオードがオン（発光）になり、方向判定信号として「０」で「逆方向」である旨の判定結果を出力し、入力Ａが０Ｖで入力Ｂが１２Ｖ（正回転）であるときは、発光ダイオードがオフ（ダイオードＤがオン）になるので方向判定信号として「１」（抵抗Ｒを介して＋に接続されているため）で「正方向」である旨の判定結果を出力する。ただし、入力Ａが０Ｖで入力Ｂが０Ｖのときは、理論上は方向判定信号は「１」になり正回転と同じ論理値になるが、このときは、電源生成部２２０の出力が「０」になり、ブレーキ状態になる。
【００２５】
図１の論理パターン信号生成部２３０が出力する逆回転時の論理パターン信号を時系列的に表したのを図４に示し、逆回転の論理値の変化を図５に示す。ステッピングモータ３１０が４つのステータコイルを有するものとして、論理パターン信号生成部２３０は、その４つのステータコイルを駆動する信号Ｘ、反転Ｘ（Ｘの反転値）、Ｙ、反転Ｙ（Ｙの反転値）を生成する。図４及び図５に示すように、基本的には、ＳＴ１からＳＴ４の４つの論理状態を繰り返して回転する。
図５が時間経過に応じて上から下へ論理値が変化するとし、それが逆回転であるとすれば、正回転するには、時間経過に応じた論理値の変化が図５の下から上へ変化するように制御すれば良い。ブレーキにおいては、電源電圧が０になるので（入力Ａ、入力Ｂが共に０であるため。）、論理パターン信号も全部０になる。論理パターン信号生成部２３０は、回転方向判定部２１０の判定結果を受けて、上記、論理値の変化方向を変えて、正回転、或いは逆回転に応じた論理パターン信号を生成する。なお、論理パターン信号生成部２３０は、ステッピングモータ３１０の仕様により、図４に示すような論理状態（論理パターン）を生成する必要がある。つまり、基準の励磁を行うホールド期間、スロースタート期間としてＳＴ１〜ＳＴ５を設けて、さらにその後のＳＴ６以降に定常回転に入らせる。
【００２６】
言い換えれば、論理パターン信号生成部２３０は、ホールド期間の論理パターン、及びＳＴ１からＳＴ５の論理パターン（図５の論理パターン）、さらにはクロック発生部を予め有しており、それを回転方向判定部２１０からの方向指示に応じた論理変化方向の論理パターンを選択して、図４のようなスロースタートのクロック（徐々に期間或いはタイミングが短くなるクロック）で実信号の論理パターン信号として生成してステッピングモータ３１０を駆動し、さらにその後に、クロックの期間が一定（一定速度）の定常回転のクロックで駆動する。
【００２７】
上記からして、ステッピングモータドライバ２００としては、従来のＤＣモータの制御端子Ａ及びＢ間に与える入力Ａ、入力Ｂのアナログ電圧を受けて動作する。そのときの入力Ａ、入力Ｂのアナログ電圧のそれぞれを、ＶＡ、ＶＢで表せば、
０≦│ＶＡＢ│＝│ＶＡ−ＶＢ│、０≦ＶＡ，ＶＢ≦電源電圧、
ＶＡＢの符号＝回転方向
で表すことができる。したがって、回転方向判定部２１０がＶＡＢの符号を検出して回転方向を検出し、論理パターン信号生成部２３０は、回転方向判定部２１０が検出した回転方向に応じて、駆動対象とするステッピングモータ３１０の４つのロータコイルをそれぞれ駆動するための論理パターン信号を生成して駆動することになる。
【００２８】
図１のパワードライブ２４０は、論理パターン信号生成部２３０からの論理パターン信号Ｘ、反転Ｘ、Ｙ、反転Ｙを電流増幅して、ステッピングモータ３１０の各ロータコイルを駆動する。
【００２９】
ステッピングモータドライバ２００の一連の動作を図３のフローを基に説明する。
ステップＳ１：電源生成部２２０は、ＤＣモータの制御電圧である入力Ａ、入力Ｂの電圧変化を受けて整流し、安定化電源を生成して、各部へ供給する。
ステップＳ２：入力Ａ、入力Ｂを受けて、回転させようとする回転方向やブレーキをかける状態かどうかが回転方向判定部２１０等で判定される（判定結果は、ステップＳ３，Ｓ９で利用される。）。
ステップＳ３：回転方向判定部２１０は、正回転か、逆回転かを論理パターン信号生成部２３０へ指示する。前者の場合は、ステップＳ４へ、後者はステップＳ５へ進む。
【００３０】
ステップＳ４、Ｓ５：論理パターン信号生成部２３０は、図５に示すように論理パターンを予め有し、回転方向判定部２１０から回転方向の指示を受けて、その回転方向に応じて、時間経過に応じて、図５の上から下へ、或いは下から上へ論理が変化する論理パターンを選択する。
ステップＳ６：論理パターン信号生成部２３０は、ステッピングモータ３１０を初期駆動するために、図４に示すホールド期間の論理パターンで他より長い期間のクロックを生成して、駆動することで励磁させる。
【００３１】
ステップＳ７：ホールド期間後、論理パターン信号生成部２３０は、ステッピングモータ３１０をスロースタートさせるために図４のＳＴ１〜ＳＴ５の期間（約１論理周期間）、ステップＳ４，５で選択された論理パターンで、かつ図４に示すようにホールド期間に比べ、より徐々に期間の短くなる（早い）クロックで駆動する。
ステップＳ８：スロースタート期間が経過後に、ＳＴ１からＳＴ５の論理パターン（図５の論理パターン）と同じであるが、早い一定の周期で繰り返すクロックの論理パターン信号を生成してステッピングモータ３１０を駆動することで、図４のように定常回転させる。
ステップＳ９、１０：入力Ａ及び入力Ｂの状態がいずれも０であるかどうかを検出していて、０にならなければ、そのままステップＳ８へ戻って定常回転させる。０である場合は、停止させる。と言っても特別な検出をしているわけではない。つまり、入力Ａ及び入力Ｂの双方が０の場合は、電源電圧が０になるので、自ずとステップＳ１０でブレーキが係り、双方が０でない場合は、そのままステップＳ８の定常回転が続く。
【００３２】
なお、「入力Ａ及び入力Ｂの状態がいずれも０であるかどうか」というのは、ステッピングモータ３１０の定常回転により移動するブレード３４０の移動量が回転角検知部３２０で検知され、その移動量が目標値へ到達したかどうか制御部５００で判断される。そして、制御部５００は、移動量が目標値へ到達していると判断したときは、ＩＮ１，ＩＮ２の双方の値を「Ｈ」にすることにより、入力Ａ，入力Ｂの論理値の双方を０にすることで、ステッピングモータ３１０にブレーキをかけさせて停止させる。その移動量が目標値へ到達したかどうか制御部５００で判断される。そして、制御部５００は、移動量が目標値へ到達していないと判断したときは、ＩＮ１，ＩＮ２の双方の値を以前の異なった値に維持したままにすることにより、入力Ａ，入力Ｂの双方の値が０でなく以前の値を保持しているので、そのまま目標に達する迄、ステッピングモータ３１０を定常回転を維持させる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る実施形態の機能構成を示す図である。
【図２】図１の電源生成部及び回転方向判定部の詳細を説明するための図である。
【図３】ステッピングモータドライバの動作フローを示す図である。
【図４】ステッピングモータを駆動するための論理パターン信号の例を示す図である。
【図５】図４の論理パターン信号の値の変化を示す図である。
【図６】ＤＣモータドライバの入出力信号の論理値を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  ＤＣモータドライバ（駆動部）、  １１０  ロジック制御信号発生部、
１２０  ブリッジドライバ、  ２００  ステッピングモータドライバ、
２１０  回転方向判定部、２１１  フォトカプラ、２２０  電源生成部、
２２１  整流器、２２２  レギュレータ、２３０  論理パターン信号生成部、
２４０  パワードライブ、３００  アクチュエータ機構、
３１０  ステッピングモータ、３２０  回転角検知部、３３０  駆動機構部、
３４０  ブレード、４００  インキつぼ、４１０  つぼ容器、
４２０  つぼローラ、４３０  インキ、５００  制御部、６００  印刷部、
Ｄ  ダイオード、Ｒ  抵抗
【図１】
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【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】
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