(57)【要約】【課題】ステッピングモーターを脱調した状態に陥らせることを抑制しつつ制御することを可能とする。【解決手段】ステッピングモーターを制御する制御装置は、周波数が漸増する駆動パルス信号であって、ステッピングモーターの状態が自起動領域からスルー領域に移行する直前の所定の期間においては周波数が増加しないように設定された駆動パルス信号を供給するパルス供給部と、駆動パルス信号に従いステッピングモーターを駆動する駆動部と、を備える。【選択図】図４
2009095127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモーターを制御する制御装置であって、
前記ステッピングモーターの加速に用いる駆動パルス信号を供給するパルス供給部と、
前記駆動パルス信号に従い前記ステッピングモーターを駆動するモーター駆動部と、を備え、
前記駆動パルス信号は、前記ステッピングモーターの状態が自起動領域からスルー領域に移行する直前の所定の期間の内の第１の期間において周波数が増加せず、前記所定の期間の内の前記第１の期間に続く第２の期間において周波数が増加するように、予め設定されている、制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記駆動パルス信号は、前記第１の期間において周波数が減少するように、予め設定されている、制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の制御装置であって、
前記ステッピングモーターの負荷は周期的に変動する、制御装置。
【請求項４】
ステッピングモーターを制御する方法であって、
（ａ）前記ステッピングモーターの加速に用いる駆動パルス信号を供給する工程と、
（ｂ）前記駆動パルス信号に従い前記ステッピングモーターを駆動する工程と、を備え、
前記駆動パルス信号は、前記ステッピングモーターの状態が自起動領域からスルー領域に移行する直前の所定の期間の内の第１の期間において周波数が増加せず、前記所定の期間の内の前記第１の期間に続く第２の期間において周波数が増加するように、予め設定されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモーターの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス信号に同期して動作するステッピングモーターが広く用いられている。ステッピングモーターは、過大なトルクや高速の駆動パルス信号を加えると、１パルス＝１ステップという関係を維持できない状態（脱調した状態）となり、制御が不能となる場合がある。従って、ステッピングモーターは、脱調した状態とならないように駆動制御されることが求められる（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６６００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばステッピングモーターの始動時には、自起動領域においてモーターが起動され、その後加速されてスルー領域の状態となり、定速運転に移行する。ステッピングモーターは、このように、自起動領域からスルー領域に移行する際に、脱調した状態に陥りやすい。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ステッピングモーターを脱調した状態に陥らせることを抑制しつつ制御することを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］ステッピングモーターを制御する制御装置であって、
前記ステッピングモーターの加速に用いる駆動パルス信号を供給するパルス供給部と、
前記駆動パルス信号に従い前記ステッピングモーターを駆動するモーター駆動部と、を備え、
前記駆動パルス信号は、前記ステッピングモーターの状態が自起動領域からスルー領域に移行する直前の所定の期間の内の第１の期間において周波数が増加せず、前記所定の期間の内の前記第１の期間に続く第２の期間において周波数が増加するように、予め設定されている、制御装置。
【０００８】
この装置では、脱調した状態となりやすい期間である自起動領域からスルー領域へと移行する直前の期間において、駆動パルス信号の周波数の増加が一旦停滞し、その後、周波数が再度増加する。ステッピングモーターは、このような駆動パルス信号に従い駆動されるため、この制御装置は、ステッピングモーターを脱調した状態に陥らせることを抑制しつつ制御することができる。
【０００９】
［適用例２］適用例１に記載の制御装置であって、
前記駆動パルス信号は、前記第１の期間において周波数が減少するように、予め設定されている、制御装置。
【００１０】
この装置では、脱調した状態となりやすい期間において駆動パルス信号の周波数が減少するため、ステッピングモーターを脱調した状態に陥らせることをより確実に抑制することができる。
【００１１】
［適用例３］適用例１または適用例２に記載の制御装置であって、
前記ステッピングモーターの負荷は周期的に変動する、制御装置。
【００１２】
この装置では、負荷が周期的に変動し脱調した状態となりやすいステッピングモーターであっても、脱調した状態に陥らせることを抑制しつつ制御することができる。
【００１３】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、ステッピングモーターの制御方法および装置、ステッピングモーターの駆動方法および装置、ステッピングモーターの加速方法および装置等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ｂ．変形例：
【００１５】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の実施例におけるプリンタ１０の概略構成を示す説明図である。プリンタ１０は、記録媒体である印刷用紙Ｐに対して液体インクを噴射して文字や図形を記録するインクジェット式プリンタである。
【００１６】
プリンタ１０は、印刷機構部５０を収容する本体筐体２０を備える。本体筐体２０には、印刷機構部５０へと供給される印刷用紙Ｐを本体筐体２０の内部に導入する給紙トレイ１２と、印刷機構部５０から排出された印刷用紙Ｐを本体筐体２０の外部に導出する排紙トレイ１４とが配設されている。印刷機構部５０の詳細な構成については後述する。
【００１７】
本体筐体２０には、プリンタ１０の各部を制御する制御部４０が収容されている。本実施例では、制御部４０は、セントラルプロセッシングユニット（Central Processing Unit、ＣＰＵ）と、リードオンリメモリ（Read Only Memory、ＲＯＭ）と、ランダムアクセスメモリ（Random Access Memory、ＲＡＭ）などのハードウェアを備えたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）を含む。制御部４０には、プリンタ１０の各種機能を実現させるソフトウェアがインストールされている。例えば、制御部４０には、後述のバキュームポンプ７００を制御するソフトウェアを有し、当該ソフトウェアは、パルス供給部４１０とモーター駆動部４２０として機能するモジュールを含んでいる。パルス供給部４１０およびモーター駆動部４２０の機能については後述する。
【００１８】
本体筐体２０の上部には、複数のインクパック３１０を収容する収容ケースである上部筐体３０が配設されている。上部筐体３０は、回動軸３５０を中心にして開閉可能に本体筐体２０に結合されている。上部筐体３０を開けることによって、本体筐体２０に収容された印刷機構部５０の上部が露出される。インクの供給源として機能する複数のインクパック３１０のそれぞれには、互いに異なる色の液体インクが収容されている。
【００１９】
本実施例では、インクパック３１０は、可撓性シートにより略楕円断面を有する略長方形平面の扁平な袋として形成され、一方の短辺側に配置されたインクを導出可能なパック口６０を有する。本実施例では、複数のインクパック３１０は、その一方の長辺側を持ち上げて斜めに重なり合う状態で保持されている。本実施例では、ブラック，シアン，マゼンダ，イエロの４色のインクに対応した４つのインクパック３１０が上部筐体３０に収容されている。なお、インクパック３１０の数やインクパック３１０に収容されるインクの色は種々設定可能であり、例えば上記４色にライトシアン，ライトマゼンダを加えた計六色のインクに対応した六つのインクパック３１０が上部筐体３０に収容されるとしてもよい。
【００２０】
上部筐体３０には、インクパック３１０のパック口６０が接続されるインク供給部３３０が配設されている。インク供給部３３０には、インクパック３１０からインク供給部３３０に導出されたインクを印刷機構部５０に向けて導く供給チューブ３４０が接続されている。供給チューブ３４０の内部には、４つのインクパック３１０に対応した４つの管状の流路が形成されている。インク供給部３３０および供給チューブ３４０は、インクパック３１０から印刷機構部５０の記録ヘッド８１０（後述）に至るインク流路の一部を形成する。
【００２１】
供給チューブ３４０は、継手３６０を有している。供給チューブ３４０の継手３６０より印刷機構部５０側の部分は、湾曲した箇所を有するため、比較的柔軟性の高い材料（例えばポリエチレン系エラストマー）により形成されている。また、供給チューブ３４０の継手３６０よりインク供給部３３０側の部分は、比較的柔軟性の低い材料（例えばポリプロピレン）により形成されている。
【００２２】
図２は、プリンタ１０の印刷機構部５０周りの構成を示す説明図である。図２に示すように、印刷機構部５０は、記録ヘッド８１０を搭載したキャリッジ８０を備える。供給チューブ３４０は、インク供給部３３０（図１）とキャリッジ８０とを接続し、インクパック３１０内のインクをキャリッジ８０へと導く。
【００２３】
印刷機構部５０は、印刷用紙Ｐに対するインク滴の噴射が実施される印刷領域に配設された長方形状のプラテン５３０を備える。プラテン５３０の上には、印刷用紙Ｐが紙送り機構（図示しない）によって給送される。キャリッジ８０は、ガイドロッド５２０に沿ってプラテン５３０の長手方向へ移動可能に支持され、キャリッジモーター５１０によりタイミングベルト５１２を介して駆動される。これによって、キャリッジ８０は、プラテン５３０の上を長手方向に往復運動する。記録ヘッド８１０は、キャリッジ８０を介してインクの供給を受け、印刷用紙Ｐに対してインクを吐出する。
【００２４】
印刷機構部５０は、さらに、プラテン５３０が配設された印刷領域から一端側に外れた非印刷領域に配設された、キャリッジ８０をメンテナンスするメンテナンス機構部７０を備える。メンテナンス機構部７０は、記録ヘッド８１０の下面を覆うヘッドキャップ７４０と、接続口７４２においてヘッドキャップ７４０と接続されたバキュームチューブ７６０と、ヘッドキャップ７４０にバキュームチューブ７６０を介して負圧を供給するバキュームポンプ７００とを備える。
【００２５】
キャリッジ８０がメンテナンス機構部７０の位置に移動しヘッドキャップ７４０と接続された状態で、バキュームポンプ７００による吸引が行われると、ヘッドキャップ７４０に負圧が供給され、記録ヘッド８１０のノズル（図示せず）を介して、インク流路内の吸引が行われる。
【００２６】
図３は、バキュームポンプ７００の構成を概略的に示す説明図である。図３（ａ）はバキュームポンプ７００の構成要素を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。バキュームポンプ７００は、ポンプ機構７１０と、ポンプ機構７１０に回転軸７２６を介して接続されたステッピングモーター７２２とを有している。なお、ポンプ機構７１０とステッピングモーター７２２との間に、回転およびトルクを変換するギア機構が設けられているとしてもよい。
【００２７】
バキュームポンプ７００は、制御部４０（図１）により制御される。具体的には、制御部４０のパルス供給部４１０（図１）は、ステッピングモーター７２２の駆動用のパルス信号（以下「駆動パルス信号」とも呼ぶ）を供給する。また、モーター駆動部４２０は、駆動パルス信号に従い回転磁界を生成してステッピングモーターを回転駆動する。これにより回転軸７２６が回転され、ポンプ機構７１０が駆動される。
【００２８】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ポンプ機構７１０の筐体７１２の内部には、回転軸７２６の回転に従い回転する回転板７１４と、回転板７１４の表面の１箇所に設けられた突起部７１６とが配設されている。また、ポンプ機構７１０の筐体７１２内であって回転板７１４の突起部７１６側には、バキュームチューブ７６０（図２）が略円周形状に配設されている。
【００２９】
回転軸７２６の回転に伴い回転板７１４が回転されると、突起部７１６が回転しつつバキュームチューブ７６０を押しつぶす。これによりバキュームチューブ７６０内に負圧が発生する。ここで、本実施例では、図３（ｂ）に示したＸ部において、バキュームチューブ７６０と突起部７１６とが干渉しない配置となっている。そのため、回転板７１４の回転に伴い突起部７１６がＸ部の位置に移動すると、突起部７１６が他の位置にある時と比較して、ステッピングモーター７２２の負荷が小さくなる。突起部７１６は、回転板７１４の回転に伴い周期的にＸ部に位置することとなるため、ステッピングモーター７２２の負荷は周期的に大きく変動することとなる。
【００３０】
図４は、本実施例におけるステッピングモーター７２２の加速時の駆動制御方法を示す説明図である。また、図５は、比較例におけるステッピングモーター７２２の加速時の駆動制御方法を示す説明図である。図４および図５において、破線の曲線ＤＣは、ステッピングモーター７２２に供給される駆動パルス信号の周波数を示す曲線（以下「駆動曲線ＤＣ」とも呼ぶ）であり、実線の曲線ＭＣは、ステッピングモーター７２２の回転周波数を示す曲線（以下「モーター回転曲線ＭＣ」とも呼ぶ）である。
【００３１】
実施例および比較例では、駆動曲線ＤＣは、駆動パルス信号の周波数が期間Ｔ１において漸増し、期間Ｔ２において一定となるように、予め設定されている。このような駆動曲線ＤＣは、ステッピングモーター７２２が期間Ｔ１において自起動領域で起動された後に加速され、スルー領域に至った後、期間Ｔ２において定速運転となるように、設定されたものである。ただし、実施例の駆動曲線ＤＣでは、図４に示すように、期間Ｔ１からＴ２に移行する直前の期間Ｔｎ（以下「非加速期間Ｔｎ」と呼ぶ）において、駆動パルス信号の周波数が増加せず、逆に減少している。非加速期間Ｔｎに続く期間Ｔａ（以下「再加速期間Ｔａ」と呼ぶ）において、駆動パルス信号の周波数は再度増加している。非加速期間Ｔｎおよび再加速期間Ｔａは、ステッピングモーター７２２の状態が自起動領域からスルー領域に移行する直前の期間である。一方、比較例の駆動曲線ＤＣでは、図５に示すように、期間Ｔ１においては、駆動パルス信号の周波数は一貫して増加しており、駆動パルス信号の周波数が増加しない期間が無い。
【００３２】
なお、本実施例における非加速期間Ｔｎは本発明における「第１の期間」に相当し、本実施例における再加速期間Ｔａは本発明における「第２の期間」に相当し、本実施例における非加速期間Ｔｎと再加速期間Ｔａとを併せた期間は本発明における「所定の期間」に相当する。
【００３３】
駆動曲線ＤＣに従いステッピングモーター７２２に駆動パルス信号が供給されると、ステッピングモーター７２２は、回転周波数を周期的に増減させつつ、全体として徐々に回転周波数を上昇させていく。ステッピングモーター７２２の回転周波数が上昇するほど、脱調状態に至りやすくなる。一方、ステッピングモーター７２２の状態がスルー領域に移行して定速運転となった後は、ステッピングモーター７２２に十分な慣性力が作用しており、脱調状態に至りにくくなる。すなわち、ステッピングモーター７２２の状態が自起動領域からスルー領域に移行する直前の未だ慣性力が十分でない時期が、ステッピングモーター７２２が脱調状態に至る可能性が高い時期となる。
【００３４】
比較例では、図５に示すように、自起動領域からスルー領域に移行する直前の脱調状態に至る可能性が高い時期において、負荷変動に起因するモーターの回転方向の揺れ（遅れおよび進み）が発生すると、トルクが不足して脱調状態に至る場合があった。
【００３５】
一方、実施例では、図４に示すように、自起動領域からスルー領域に移行する直前の脱調状態に至る可能性が高い時期に、非加速期間Ｔｎが設けられているため、負荷変動に起因するモーターの回転方向の揺れ（遅れおよび進み）が緩和され、脱調状態に至る可能性が著しく低下する。
【００３６】
以上説明したように、本実施例では、ステッピングモーター７２２の状態が自起動領域からスルー領域に移行する直前の脱調状態に至る可能性が高い時期に、駆動パルス信号の周波数が増加しない非加速期間Ｔｎが設けられているため、ステッピングモーター７２２を脱調した状態に陥らせることを抑制しつつ制御することができる。本実施例では、ステッピングモーター７２２の負荷が周期的に変動するが、そのような場合であっても脱調した状態に陥らせることを抑制することができる。そのため、本実施例では、ステッピングモーター７２２のトルクを負荷に対して過大とすることなく、適正な設計を実現することができる。また、騒音の抑制や使用電力の低下、発熱の低下、モーターのサイズの適正化を図ることができる。
【００３７】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３８】
Ｂ１．変形例１：
上記実施例に用いられる駆動曲線ＤＣ（図４）では、非加速期間Ｔｎにおいて、駆動パルス信号の周波数が減少しているが、非加速期間Ｔｎにおいて駆動パルス信号の周波数が増加も減少もせず、一定値をとるような駆動曲線ＤＣを採用することも可能である。
【００３９】
Ｂ２．変形例２：
上記実施例では、プリンタ１０に用いられるステッピングモーター７２２の制御を例に用いて説明したが、本発明はプリンタ１０に用いられるステッピングモーター７２２に限らず、ステッピングモーター一般の制御に適用可能である。
【００４０】
Ｂ３．変形例３：
上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。
【００４１】
また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例におけるプリンタ１０の概略構成を示す説明図である。
【図２】プリンタ１０の印刷機構部５０周りの構成を示す説明図である。
【図３】バキュームポンプ７００の構成を概略的に示す説明図である。
【図４】本実施例におけるステッピングモーター７２２の加速時の駆動制御方法を示す説明図である。
【図５】比較例におけるステッピングモーター７２２の加速時の駆動制御方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…プリンタ
１２…給紙トレイ
１４…排紙トレイ
２０…本体筐体
３０…上部筐体
４０…制御部
５０…印刷機構部
６０…パック口
７０…メンテナンス機構部
８０…キャリッジ
３１０…インクパック
３３０…インク供給部
３４０…供給チューブ
３５０…回動軸
３６０…継手
４１０…パルス供給部
４２０…モーター駆動部
５１０…キャリッジモーター
５１２…タイミングベルト
５２０…ガイドロッド
５３０…プラテン
７００…バキュームポンプ
７１０…ポンプ機構
７１２…筐体
７１４…回転板
７１６…突起部
７２２…ステッピングモーター
７２６…回転軸
７４０…ヘッドキャップ
７４２…接続口
７６０…バキュームチューブ
８１０…記録ヘッド
【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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