JP2006352940A - ステッピングモータ制御装置、印刷装置、ステッピングモータ制御方法、および、ステッピングモータ制御プログラム - Google Patents

ステッピングモータ制御装置、印刷装置、ステッピングモータ制御方法、および、ステッピングモータ制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 ステッピングモータを確実に起動するとともに、発熱および消費電力が少ない
ステッピングモータ制御装置を提供すること。
【解決手段】 ステッピングモータの励磁順序を制御する制御回路(論理回路120a)
と、制御回路からの指令に基づいてステッピングモータへ供給する電力をスイッチングす
るスイッチング回路(駆動回路120b)と、ステッピングモータが停止している場合に
、当該ステッピングモータの回転子を所定の角度に保持するためのホールド電流を必要に
応じてステッピングモータに供給するホールド電流供給回路(駆動回路120b)と、を
有し、制御回路は、ホールド電流供給回路によってホールド電流が供給されていない場合
に、ステッピングモータを停止状態から回転させるとき、最大自起動周波数よりも低い周
波数で所定回数相変化を行った後、加速処理を実行する。
【選択図】 図5

Description

本発明は、ステッピングモータ制御装置、印刷装置、ステッピングモータ制御方法、お
よび、ステッピングモータ制御プログラムに関する。
従来のステッピングモータ駆動装置としては、ステッピングモータの回転子の角度と励
磁の相との関係を示すテーブル等を参照して回転子の角度に応じた励磁電流を流し、回転
子を所望の角度まで回転させる方法を採用するものが一般的である(特許文献1参照)。
特開2002−281788号公報(要約書、請求項)
ところで、従来の駆動装置では、回転子の角度と励磁の相との関係がずれた場合には、
回転開始時において加速動作が不安定になり、回転子の角度と励磁の相とがずれを生じる
いわゆる脱調を生じてしまう場合があるという問題点がある。
そこで、回転子の角度と励磁の相とがずれないようにするために、ステッピングモータ
の停止時において、ホールド電流を流す技術が提案されているが、このような方法ではホ
ールド電流によってモータが発熱する場合があるという問題点がある。また、ホールド電
流を常に流す必要があることから、消費電力も増加するという問題点がある。
本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、ステッピン
グモータを確実に起動するとともに、発熱および消費電力が少ないステッピングモータ制
御装置、印刷装置、ステッピングモータ制御方法、および、ステッピングモータ制御プロ
グラムを提供しよう、とするものである。
上述の目的を達成するため、本発明のステッピングモータ制御装置は、ステッピングモ
ータの励磁順序を制御する制御回路と、制御回路からの指令に基づいてステッピングモー
タへ供給する電力をスイッチングするスイッチング回路と、ステッピングモータが停止し
ている場合に、当該ステッピングモータの回転子を所定の角度に保持するためのホールド
電流を必要に応じてステッピングモータに供給するホールド電流供給回路と、を有し、制
御回路は、ホールド電流供給回路によってホールド電流が供給されていない場合に、ステ
ッピングモータを停止状態から回転させるとき、最大自起動周波数よりも低い周波数で所
定回数相変化を行った後、加速処理を実行する。
このため、ステッピングモータを確実に起動するとともに、発熱および消費電力が少な
いステッピングモータ制御装置を提供することができる。
また、他の発明のステッピングモータ制御装置は、前述の発明に加えて、ホールド電流
供給回路が、ステッピングモータが所定の時間以上停止した状態を保つ場合には、ホール
ド電流を供給しないようにしている。このため、所定の時間以上停止状態である場合には
、ホールド電流を流さないことにより、消費電力および発熱を抑えることができる。
また、他の発明のステッピングモータ制御装置は、前述の発明に加えて、ホールド電流
供給回路が、省電力モードで動作する場合には、ステッピングモータの停止時にホールド
電流を供給しないようにしている。このため、ユーザの使用目的に応じて省電力モードに
設定することができる。
また、他の発明のステッピングモータ制御装置は、前述の発明に加えて、ホールド電流
供給回路が、ステッピングモータが停止している場合に、回転子を所定の角度に保持する
必要がない場合には、ホールド電流を供給しない。このため、ステッピングモータの動作
状況に応じて、ホールド電流を流さないようにすることで、消費電力および発熱を抑える
ことができる。
また、他の発明のステッピングモータ制御装置は、前述の各発明に加えて、制御回路が
、ステッピングモータを停止状態から回転させる場合、最大自起動周波数よりも低い周波
数でステッピングモータを少なくとも1回回転させる相変化を行うようにしている。この
ため、回転子の角度と励磁の相とのずれの大小に拘わらず、ステッピングモータを確実に
起動することができる。
また、他の発明のステッピングモータ制御装置は、前述の各発明に加えて、制御回路が
、最大自起動周波数よりも低い周波数で行う相変化の回数を、状況に応じて設定すること
が可能としている。このため、このため、例えば、ステッピングモータの経年変化等よっ
てステッピングモータの状態が変化した場合であってもステッピングモータを確実に起動
することができる。
また、他の発明のステッピングモータ制御装置は、前述の発明に加えて、制御回路が、
負荷に応じて変化する最大自起動周波数に応じて相変化の周波数を設定するようにしてい
る。このため、負荷が変動した場合であってもステッピングモータを確実に起動すること
ができる。
また、本発明の印刷装置は、前述のステッピングモータ制御装置を有している。このた
め、印刷装置を構成するステッピングモータを確実に起動するとともに、発熱および消費
電力が少ない印刷装置を提供することができる。
また、本発明のステッピングモータ制御方法は、ステッピングモータの停止時に、当該
ステッピングモータの回転子を所定の角度に保持するためのホールド電流を必要に応じて
供給し、ホールド電流が供給されていない状態で、ステッピングモータを停止状態から回
転させる場合、最大自起動周波数よりも低い周波数で所定回数相変化を行った後、加速処
理を実行する。
このため、ステッピングモータを確実に起動するとともに、発熱および消費電力が少な
いステッピングモータ制御方法を提供することができる。
また、本発明のステッピングモータ制御プログラムは、ステッピングモータの停止時に
、当該ステッピングモータの回転子を所定の角度に保持するためのホールド電流を必要に
応じて供給し、ホールド電流が供給されていない状態で、ステッピングモータを停止状態
から回転させる場合、最大自起動周波数よりも低い周波数で所定回数相変化を行った後、
加速処理を実行する。
このため、ステッピングモータを確実に起動するとともに、発熱および消費電力が少な
いステッピングモータ制御プログラムを提供することができる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1〜8は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御装置を用いた印刷装置
を説明する図である。以下、本発明の実施の形態について、図1〜8に基づいて説明する
。図1は、本実施の形態に係る印刷装置10の基本構成を示す斜視図である。この図1に
示すように、印刷装置10は、基体11を有し、この基体11に対してキャリッジ12が
主走査方向(図中に示すX方向)に往復移動自在に構成されている。
キャリッジ12は、インクジェット式の記録ヘッド体13を構成し、内部にブラックイ
ンク用のカートリッジ13aと、イエロー、シアン、および、マゼンダ用のカートリッジ
13bとを搭載可能としている。また、キャリッジ12の下方には、記録用紙14に対向
するように、記録ヘッド15が設けられている。この記録ヘッド15は、その下端面がノ
ズル形成面15aとなっていて、インクを吐出可能としている。
このキャリッジ12には、タイミングベルト16の一部が固着されている。また、キャ
リッジ12には、挿通孔17が形成されていて、この挿通孔17を長尺状のガイド軸18
が挿通可能としている。このため、キャリッジモータ19が回転すると、タイミングベル
ト16が駆動され、このタイミングベルト16の駆動によって、キャリッジ12はガイド
軸18に沿って主走査方向に移動する。
ガイド軸18は、基体11の左右の側面部にそれぞれ設けられたスリット18aに挿通
されている。スリット18aは、基体11の底面に垂直な方向に長く伸びた形状を有して
おり、当該スリット18aに挿通されたガイド軸18がスリット18aに沿ってスライド
可能となっている。ギャップ調整用モータ50は、基体11の側面部に設けられており、
図示せぬ駆動機構によって、ガイド軸18を上下方向に駆動する。この結果、ノズル形成
面15aと記録用紙14との距離を必要に応じて設定することができる。例えば、記録用
紙14の厚さが厚い場合にはこれらの距離を長く設定する。
また、基体11の内部の下方側には、ローラ部材20が回転自在に設けられている。ロ
ーラ部材20は、基体11の他端側に存在するギヤ輪列21によって、回転駆動可能に設
けられている。そして、このローラ部材20の回転により、印刷装置10に供給された記
録用紙14が、記録ヘッド15の副走査方向(図中に示すY方向)に移動する。なお、ロ
ーラ部材20を回転駆動するために、基体11の内部の他端側には、不図示の紙送りモー
タが設けられている。
ここで、ローラ部材20は、基体11の内部において最大限印字できる領域(印字領域
)にのみ設けられている。そして、基体11の内部においてローラ部材20が設けられて
いない非印字領域は、後述するキャップユニット40が設けられているホームポジション
22となっている。
このホームポジション22のうち、基体11の底部側には、不図示のチューブポンプが
設けられている。チューブポンプは、円弧状に配置された可撓性チューブの円弧の内側か
ら外側に向かってローラを押し当て、可撓性チューブを押しつぶしながらローラを回転さ
せることにより、内部の液体または気体を回転方向に移動させるポンプである。可撓性チ
ューブの端部は、キャップヘッド90の図示せぬ接続管に接続され、他方の端部は不図示
の廃液タンクに接続されている。チューブポンプが所定の方向に回転されると、キャップ
ヘッド90に蓄えられている液体または気体が吸引されて廃液タンクに移送される。なお
、チューブポンプは不図示のステッピングモータ(チューブポンプモータ)によって駆動
される。
キャップユニット40のギヤ輪列20側の端部には、ワイピング部材91が設けられて
いる。ワイピング部材91は、例えば、可撓性を有する部材(例えば、ゴム板)によって
構成されている。これにより、記録ヘッド15をホームポジション22に移動して、キャ
ップヘッド90を被せる場合に、記録ヘッド15のノズル形成面15aがこの上を横切る
ことにより、ノズル形成面15aに付着したインクを拭い去ることができる。
つぎに、図1に示す印刷装置の制御系について説明する。図4は、図1に示す印刷装置
の制御系を示すブロック図である。この図に示すように、印刷装置の制御系は、CPU(
Central Processing Unit)110、ROM(Read Only Memory)111、RAM(Rando
m Access Memory)112、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable RO
M)113、I/F(Interface)114、I/O(Input and Output)115、バス11
6、入出力回路117、モータ制御回路120、ステッピングモータ群121、センサ1
22、記録ヘッドドライバ回路123、および、記録ヘッド15を有しており、I/F1
14にはホストコンピュータとしてのパーソナルコンピュータ(PC)130が接続され
ている。
ここで、CPU110は、ROM111およびEEPROM113に格納されているプ
ログラムに応じて各種演算処理を実行するとともに、ステッピングモータ群121をはじ
めとする装置の各部を制御する。
ROM111は、CPU110が実行する各種プログラムや各種データを格納している
半導体メモリである。ROM111には、後述する図5および図7に示す処理を実現する
ためのプログラムが格納されており、当該プログラムを実行することにより、ステッピン
グモータ群121を構成する各ステッピングモータの制御を行うことができる。
RAM112は、CPU110が実行対象とするプログラムやデータを一時的に格納す
る半導体メモリである。ROM111に格納されているプログラムがRAM112に読み
出されて実行されることにより、後述する図5および図7に示す処理を実現し、ステッピ
ングモータ群121を構成する各ステッピングモータを制御する。
EEPROM113は、CPU110における演算処理結果の所定のデータ等が格納さ
れ、印刷装置の電源が切断された後も該データを保持する半導体メモリである。
I/F114は、パーソナルコンピュータ130との間で情報を授受する際に、データ
の表現形式を適宜変換する装置である。I/O115は、入出力回路117との間で情報
を授受するための装置である。
バス116は、CPU110、ROM111、RAM112、EEPROM113、I
/F114、および、I/O115を相互に接続し、これらの間で情報の授受を可能とす
るための信号線群である。
モータ制御回路120は、後述するように、論理回路と駆動回路とを有し、CPU11
0の制御に応じてステッピングモータ群121を構成するそれぞれのステッピングモータ
を制御する。
ステッピングモータ群121は、この例では、キャリッジモータ19、ギャップ調整用
モータ50、紙送りモータ(不図示)、および、チューブポンプモータ51(図3参照)
を有しており、これらを必要に応じて駆動することにより、装置を目的に応じて動作させ
ることができる。なお、各モータは、例えば、2相のステッピングモータによって構成さ
れている。
センサ122は、例えば、記録用紙センサ、インク残量センサ、累積稼動時間センサ等
によって構成され、印刷装置の各種の状態を検出し、入出力回路117を介してI/O1
15に出力する。
記録ヘッドドライバ回路123は、記録用紙14に記録処理を行う記録ヘッド15に接
続され、記録ヘッド15に対して記録処理の制御を行うドライバである。記録ヘッド15
は、前述したように、記録ヘッドドライバ回路123の制御に応じて、複数のノズルから
各種色のインクを吐出し、記録用紙14に所望の画像および文字を印刷する。
図3は、モータ制御回路120の詳細な構成例を示す図である。なお、この図の例では
、モータ制御回路120のチューブポンプモータ51に関する部分のみを示してある。他
のステッピングモータについても同様の回路構成を有している。この図に示すように、モ
ータ制御回路120は、論理回路120aおよび駆動回路120bを主要な構成要素とし
ている。
ここで、制御回路としての論理回路120aは、入出力回路117を介して、CPU1
10から設定データを入力し、動作環境の設定を行うとともに、CPU110から供給さ
れる駆動データに応じて駆動回路120bを制御する。スイッチング回路およびホールド
電流供給回路としての駆動回路120bは、論理回路120aの制御に基づいて、図示せ
ぬ電源から供給される電力をスイッチングし、チューブポンプモータ51に励磁電流を流
してこれを駆動する。
図4は、CPU110から論理回路120aへ入力される制御データと、それに対する
駆動回路120bの出力状態を示している。ステッピングモータ群121を構成するチュ
ーブポンプモータ51およびその他のステッピングモータは、A相とB相の2つの巻き線
を有する2相ステッピングモータである。図4において、IA1〜IA4は、A相に出力
するチョッピング電流の電流出力比Ioutを指定する。したがって、このIA1〜IA
4のデータを連続的に変化させることによって、A相に出力するチョッピング電流の電流
出力比Ioutを連続的に上昇、または、下降させることができる。
ENA1,ENA2は、出力をオンまたはオフすることを指定する信号である。PHA
1は、出力端子A又はA−(Aバー)のどちらにチョッピング電流を出力するかを選択す
る出力モードを指定する。当該実施の形態においては、出力モードは、PHA1を0に指
定すると出力端子Aが、1を指定すると出力端子A−の出力モードがL(ロー)になり、
出力モードがLになっている出力端子からチョッピング電流が出力される。また、A相の
IA1〜IA4と同様に、B相のIB1〜IB4は、B相に出力するチョッピング電流の
電流出力比Ioutを指定する。そして、A相のPHA1と同様に、PHA2は、B相の
出力モードを指定する。なお、同図において、*は、0または1のどちらでもよいことを
示している。
なお、この図には示していないが、これ以外にディケイを設定するためのデータDE1
,DE2がある。DE1は、A相に出力するチョッピング電流のディケイ設定を指定し、
DE2は、B相に出力するチョッピング電流のディケイ設定を指定する。ディケイにはフ
ァストディケイ(Fast Decay)とスローディケイ(Slow Decay)とがある。ここで、ディ
ケイとは、チョッピングオフ時における電流回生方法を示し、スローディケイとは、スイ
ッチングトランジスタをオンの状態に保持し、当該トランジスタを介して電流を回生させ
る方法であり、ファストディケイとは、当該トランジスタをオフの状態にし、回生用のダ
イオードを介して電流を回生させる方法であり、前者よりも後者の方が応答性がよく、急
な加減速が可能であるが、リプルが多いため、ステッピングモータの損失が大きくなると
いう特徴がある。なお、これらを組み合わせたミックスドディケイ(Mixed Decay)を選
択可能としてもよい。
チューブポンプモータ51その他のステッピングモータは、A相とB相の2相が異なる
電流出力比Ioutの電流値で励磁される。そして、A相およびB相に出力するチョッピ
ング電流の電流出力比Ioutを、ステートNo.0〜No.31の中から励磁方式(例
えば、1−2相、W1−2相等)に応じて選択して上昇、または、下降させ、A相および
B相の2相の電流バランスを遷移させることによって、チューブポンプモータ51が回転
する。なお、ステッピングモータ群121を構成する他のステッピングモータについても
同様である。
つぎに、以上の実施の形態の動作について説明する。
図5は、本発明の実施の形態におけるチューブポンプモータ51の動作を説明するため
のフローチャートである。この処理は、ROM111に格納されているプログラムを実行
することにより実現される。このフローチャートの処理が開始されると、以下のステップ
が実行される。
ステップS10:CPU110は、初期化処理を実行する。すなわち、CPU110は
、モータ制御回路120に設定データを送り、モータ制御回路120はCPU110から
の設定データを受信し、初期化処理を行う。具体的には、CPU110は、前述したディ
ケイモードの設定等を行う。なお、本実施の形態では、チューブポンプモータ51が停止
している状態であっても、モータの回転子の角度と励磁の相を合わせるためのいわゆるホ
ールド電流は流さない。ホールド電流を流さない場合には、回転子の角度と励磁の相とが
ずれを生じる場合があるが、本実施の形態では、これらがずれを生じた場合でもチューブ
ポンプモータ51を確実に起動することができる。その詳細については後述する。
ステップS11:CPU110は、チューブポンプモータ51を回転する必要が生じた
か否かを判定し、回転の必要が生じた場合にはステップS12に進み、それ以外の場合に
は同様の処理を繰り返す。例えば、記録ヘッド15のノズルをクリーニングする指令がパ
ーソナルコンピュータ130からなされた場合には、回転の必要が生じたと判断し、ステ
ップS12に進む。
ステップS12:CPU110は、チューブポンプモータ51を右回転させるか否かを
判定し、右回転の場合にはステップS13に進み、それ以外の場合にはステップS14に
進む。
ステップS13:CPU110は、チューブポンプモータ51を右回転させるモードに
設定する。その結果、図4に示すシーケンス図に示すステートNo.0〜No.31から
所定のデータが、例えば、昇順に読み出されて出力される。
ステップS14:CPU110は、チューブポンプモータ51を左回転させるか否かを
判定し、左回転の場合にはステップS15に進み、それ以外の場合にはエラーであるとし
てステップS11に戻る。
ステップS15:CPU110は、チューブポンプモータ51を左回転させるモードに
設定する。その結果、図4に示すシーケンス図に示すステートNo.0〜No.31から
所定のデータが、例えば、降順に読み出されて出力される。
ステップS16:CPU110は、モータ制御回路120に対して制御データを送り、
チューブポンプモータ51を最大自起動周波数以下の周波数で、例えば、3回回転させる
のに相当する励磁の相変化を発生させる。具体的には、CPU110は、図4に示すシー
ケンス図から設定された回転モードに対応するデータを読み出し、最大自起動周波数以下
の周波数となるように出力タイミングを調整しつつモータ制御回路120に供給する。出
力タイミングを調整する方法としては、例えば、データを出力するたびに図示せぬタイマ
を参照してウエイトサイクルを実行し、所定の時間が経過した後に、つぎのデータを出力
すればよい。そして、チューブポンプモータ51が、例えば、3回回転するのに相当する
制御信号を連続して供給する。ここで、最大自起動周波数とは、チューブポンプモータ5
1が停止している状態において、起動することができる最大のパルス速度(pps:pulse
s per second)をいう。
ステップS16の処理が実行される前の段階では、チューブポンプモータ51は停止状
態にあり、前述したように本実施の形態では、回転子を所定の角度で保持するためのホー
ルド電流を流していないので、どの角度で停止しているか不明である。しかし、最大自起
動周波数以下のパルス速度で3回回転させるための相変化を行うことにより、回転子がど
の角度に停止している場合であってもこれを吸着して強制的に回転させるので、励磁状態
と回転子の角度とが一致した状態になる。なお、理論的には少なくとも1回回転させれば
、励磁状態と回転子の角度とが一致した状態になるが、本実施の形態では、確実に起動す
るために3回回転させるようにしている。なお、高速に起動する必要がある場合には、1
回または2回としたり、それ以外の回数(例えば、1.5回)としたりしてもよい。
図6は、チューブポンプモータ51の起動および停止の状態を示す図である。この図に
おいて、横軸はモータ制御回路120に供給される累積パルス数を示し、縦軸はパルス速
度を示している。また、破線は従来(ホールド電流を使用する場合)におけるチューブポ
ンプモータの起動および停止の様子を示し、実線は本実施の形態におけるチューブポンプ
モータ51の起動および停止の様子を示している。この図に示すように、従来の場合には
、起動指令がなされてから直ちに加速処理が実行される。一方、本実施の形態の場合には
、ステップS16の処理が実行されるため、最大自起動周波数以下の周波数にて3回転定
速で駆動された後、加速処理が開始される。
本実施の形態の場合、チューブポンプモータ51が停止中は、ホールド電流を流してい
ない状態であるので、回転子の角度と励磁の相とがずれを生じている可能性がある。この
ため、チューブポンプモータ51を起動する際には、最大自起動周波数以下の周波数で励
磁の相を3回回転させることにより、回転子を確実に吸着して(回転子の角度と励磁の相
とを確実に合わせて)から起動する。この結果、チューブポンプモータ51に加わる負荷
の変動等に起因して、回転子の角度と励磁の相とがずれを生じて脱調することを防止でき
る。一方、従来の場合、チューブポンプモータ51が停止中は、ホールド電流が供給され
ていることから、回転子の角度と励磁の相とは一致した状態にあるので、ステップS19
の処理を経ずに起動することができる。しかしながら、チューブポンプモータ51を使用
しない場合であっても常にホールド電流を流して、回転子の角度と励磁の相とを一致させ
ておく必要があるため、本実施の形態の場合に比較して、消費電力が大きくなり、また、
発熱も大きくなる。さらに、負荷が変動する場合には、当該負荷の変動に対抗するために
、ホールド電流をある程度大きくする必要があるが、ホールド電流を増やすと、ステッピ
ングモータの発熱が増えてしまう。
ステップS17:CPU110は、加速処理を開始する。すなわち、CPU110は、
モータ制御回路120に供給する制御データのパルス速度を増加させることにより、チュ
ーブポンプモータ51を加速する。なお、加速の方法としては、例えば、等加速度近似曲
線、SIN関数近似曲線、または、指数関数近似曲線に応じてパルス速度を増加させる。
ステップS18:CPU110は、チューブポンプモータ51の回転子の回転数が所望
の速度に到達したか否かを判定し、到達した場合にはステップS19に進み、それ以外の
場合にはステップS17に戻って同様の処理を繰り返す。
ステップS19:CPU110は、チューブポンプモータ51を一定速度で回転させる
定速処理を実行する。すなわち、CPU110は、モータ制御回路120に対して、制御
信号を一定のパルス速度となるように送る動作を繰り返す。
ステップS20:CPU110は、チューブポンプモータ51を減速するか否かを判定
し、減速する場合にはステップS21に進み、それ以外の場合にはステップS19に戻っ
て同様の処理を繰り返す。
ステップS21:CPU110は、減速処理を開始する。すなわち、CPU110は、
モータ制御回路120に供給する制御データのパルス速度を減少させることにより、チュ
ーブポンプモータ51を減速する。なお、減速の方法としては、例えば、前述した等加速
度近似曲線、SIN関数近似曲線、または、指数関数近似曲線に応じてパルス速度を減少
させるか、または、チューブポンプモータ51から発生する音が気にならない程度の速度
でパルス速度を減少させる。なお、減速の結果、チューブポンプモータ51の回転子が停
止した場合、CPU110は、論理回路120aに対して電流の出力を停止するように指
示する。この結果、チューブポンプモータ51にはホールド電流は流れない状態となる。
ステップS22:CPU110は、処理を終了するか否か、すなわち、チューブポンプ
モータ51を再度回転させる必要があるか否かを判定し、回転させる必要がないと判定し
た場合には処理を終了し、それ以外の場合にはステップS11に戻って同様の処理を繰り
返す。なお、処理を終了する場合、チューブポンプモータ51は停止した状態を維持する
が、ホールド電流は流さない状態とする。
以上の処理では、チューブポンプモータ51を起動する場合、自起動周波数以下で励磁
相を3回回転させるようにしたので、回転子の角度と励磁の相とがずれを生じている場合
であってもチューブポンプモータ51を確実に起動することができる。このため、ホール
ド電流を流す必要がなくなるので、消費電力および発熱を抑えることができる。チューブ
ポンプモータ51は、印刷装置10の電源を投入している場合であっても長時間動作しな
い状態を保つので、その場合にホールド電流を流さなくすることにより、待機時の消費電
力を大幅に削減することができる。
つぎに、キャリッジモータ19の動作について説明する。
図7は、本発明の実施の形態におけるキャリッジモータ19の動作を説明するためのフ
ローチャートである。この処理は、ROM111に格納されているプログラムを実行する
ことにより実現される。このフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実
行される。なお、本発明の実施の形態では、キャリッジモータ19の駆動モードとして、
消費電力が少ないが動作が遅い省電力モードと、消費電力は多いが動作が速い高速モード
とが存在する。これらの動作モードについては、例えば、パーソナルコンピュータ130
側において、例えば、印刷装置10を駆動するためのプリンタドライバプログラムによっ
て設定を行うことにより、選択することが可能である。
ステップS50:CPU110は、初期化処理を実行する。すなわち、CPU110は
、モータ制御回路120に設定データを送り、モータ制御回路120はCPU110から
の設定データを受信し、初期化処理を行う。具体的には、CPU110は、前述したディ
ケイモードの設定等を行う。また、CPU110は、省電力モードが選択されている場合
には、キャリッジモータ19の角度を合わせる処理を実行する。具体的には、最大自起動
周波数以下で3回回転させることにより、励磁の相とキャリッジモータ19の相とを合わ
せる。そして、相が合った場合には、センサ122としてのエンコーダの出力を参照し、
キャリッジモータ19を駆動してキャリッジ12を所定の位置(例えば、ホームポジショ
ン)まで移動させる。高速モードが選択されている場合には、相は合っているのでキャリ
ッジ12を直ちに所定の位置に移動させる。
ステップS51:CPU110は、前述した省電力モードに設定されているか、または
、高速モードに設定されているかを、例えば、パーソナルコンピュータ130側から情報
を読み取ることにより判定し、省電力モードに設定されている場合にはステップS53に
進み、それ以外の場合にはステップS52に進む。
ステップS52:CPU110は、キャリッジモータ19の回転子の角度を保持するた
めのホールド処理を実行する。具体的には、CPU110は、論理回路120aに対して
所定の制御信号を送り、キャリッジモータ19の回転子のその時点における角度(相)に
応じた励磁電流を駆動回路120bから出力させることにより、キャリッジモータ19の
回転子の角度を保持するためのホールド電流を供給させる。
ステップS53:CPU110は、キャリッジモータ19を回転する必要が生じたか否
かを判定し、回転の必要が生じた場合にはステップS54に進み、それ以外の場合にはス
テップS51に戻って同様の処理を繰り返す。例えば、印刷を開始する指令がパーソナル
コンピュータ130からなされた場合には、回転の必要が生じたと判断し、ステップS5
4に進む。
ステップS54:CPU110は、キャリッジモータ19を右回転させるか否かを判定
し、右回転の場合にはステップS55に進み、それ以外の場合にはステップS56に進む
ステップS55:CPU110は、キャリッジモータ19を右回転させるモードに設定
する。その結果、図4に示すシーケンス図に示すステートNo.0〜No.31から所定
のデータが、例えば、昇順に読み出されて出力される。
ステップS56:CPU110は、キャリッジモータ19を左回転させるか否かを判定
し、左回転の場合にはステップS57に進み、それ以外の場合にはエラーであるとしてス
テップS51に戻る。
ステップS57:CPU110は、キャリッジモータ19を左回転させるモードに設定
する。その結果、図4に示すシーケンス図に示すステートNo.0〜No.31から所定
のデータが、例えば、降順に読み出されて出力される。
ステップS58:CPU110は、前述した省電力モードに設定されているか、または
、高速モードに設定されているかを、例えば、パーソナルコンピュータ130側から情報
を読み取ることにより判定し、省電力モードに設定されている場合にはステップS59に
進み、それ以外の場合にはステップS60に進む。
ステップS59:CPU110は、モータ制御回路120に対して制御データを送り、
キャリッジモータ19を最大自起動周波数以下の周波数で、例えば、3回回転させるのに
相当する励磁の相の変化を発生させる。具体的には、CPU110は、図4に示すシーケ
ンス図から設定された回転モードに対応するデータを読み出し、最大自起動周波数以下の
周波数となるように出力タイミングを調整しつつモータ制御回路120に供給する。出力
タイミングを調整する方法としては、例えば、前述したように、データを出力するたびに
図示せぬタイマを参照してウエイトサイクルを実行し、所定の時間が経過した後に、つぎ
のデータを出力すればよい。そして、キャリッジモータ19が、例えば、3回回転するの
に相当する制御信号を連続して供給する。
ステップS59の処理が実行される前は、キャリッジモータ19は、停止状態にあり、
省電力モードに設定されている場合、回転子を所定の角度で保持するためのホールド電流
を流していないので、どの角度で停止しているか不明である。しかし、最大自起動周波数
以下のパルス速度で3回回転させるための励磁を行うことにより、回転子がどの角度に停
止している場合であってもこれを吸着して強制的に回転させるので、励磁状態と回転子の
角度とが一致した状態になる。理論的には少なくとも1回回転させれば、励磁状態と回転
子の角度とが一致した状態になるが、本実施の形態では、確実に起動するために3回回転
させるようにしている。なお、高速に起動する必要がある場合には、1回または2回とし
たり、それ以外の回数(例えば、1.5回)としたりしてもよい。
なお、高速モードに設定されている場合には、図6の破線に示すような曲線に沿ってキ
ャリッジモータ19が起動される。また、省電力モードに設定されている場合には、図6
の実線に示すような曲線に沿ってキャリッジモータ19が起動される。この図に示すよう
に、高速モードに設定されている場合には、起動指令がなされてから直ちに加速処理が実
行される。一方、省電力モードに設定されている場合には、ステップS59の処理が実行
されるため、最大自起動周波数以下の周波数にて3回転定速で駆動された後、加速処理が
開始される。
省電力モードに設定されている場合、前述のように、キャリッジモータ19が停止中は
、ホールド電流を流していない状態であるので、回転子の角度と励磁の相とがずれを生じ
ている可能性がある。このため、キャリッジモータ19を起動する際には、最大自起動周
波数以下の周波数で励磁の相を3回回転させることにより、回転子を確実に吸着して(回
転子の角度と励磁の相とを確実に合わせて)から起動する。この結果、キャリッジモータ
19に加わる負荷の変動等に起因して、回転子の角度と励磁の相とがずれを生じて脱調す
ることを防止できる。一方、高速モードに設定されている場合、キャリッジモータ19が
停止中は、ホールド電流が供給されていることから、回転子の角度と励磁の相とは一致し
た状態にあるので、ステップS59の処理を経ずに起動することができる。このため、キ
ャリッジモータ19を所定の速度まで高速に加速することができる。
ステップS60:CPU110は、加速処理を開始する。すなわち、CPU110は、
モータ制御回路120に供給する制御データのパルス速度を増加させることにより、キャ
リッジモータ19を加速する。なお、加速の方法としては、例えば、等加速度近似曲線、
SIN関数近似曲線、または、指数関数近似曲線に応じてパルス速度を増加させる。
ステップS61:CPU110は、キャリッジモータ19の回転子の回転数が所望の速
度に到達したか否かを判定し、到達した場合にはステップS62に進み、それ以外の場合
にはステップS60に戻って同様の処理を繰り返す。
ステップS62:CPU110は、キャリッジモータ19を一定速度で回転させる定速
処理を実行する。すなわち、CPU110は、モータ制御回路120に対して、制御信号
を一定のパルス速度となるように送る動作を繰り返す。
ステップS63:CPU110は、キャリッジモータ19を減速するか否かを判定し、
減速する場合にはステップS64に進み、それ以外の場合にはステップS62に戻って同
様の処理を繰り返す。
ステップS64:CPU110は、減速処理を開始する。すなわち、CPU110は、
モータ制御回路120に供給する制御データのパルス速度を減少させることにより、キャ
リッジモータ19を減速する。なお、減速の方法としては、例えば、前述した等加速度近
似曲線、SIN関数近似曲線、または、指数関数近似曲線に応じてパルス速度を減少させ
る。このとき、高速モードに設定されている場合には、減速が速すぎると脱調する可能性
があるため、脱調を考慮して減速速度を設定する。
ステップS65:CPU110は、処理を終了するか否か、すなわち、キャリッジモー
タ19を再度回転させる必要があるか否かを判定し、回転させる必要がないと判定した場
合にはステップS66に進み、それ以外の場合にはステップS51に戻って同様の処理を
繰り返す。
ステップS66:CPU110は、前述した省電力モードに設定されているか否かを、
例えば、パーソナルコンピュータ130側から情報を読み取ることにより判定し、省電力
モードに設定されている場合には処理を終了し、それ以外の場合にはステップS67に進
む。
ステップS67:CPU110は、ホールド処理を終了する。具体的には、論理回路1
20aに対して所定の制御信号を送り、キャリッジモータ19の回転子の角度を固定する
ためのホールド電流を流すことを終了させる。この結果、省電力モードに設定されている
場合には、例えば、印刷動作が完了した後は、キャリッジモータ19にはホールド電流が
供給されない状態となるので、消費電力を抑えることができる。また、電力が供給されな
い状態となるので、モータ制御回路120およびキャリッジモータ19の発熱を抑制する
ことができる。
以上の処理によれば、必要に応じてホールド電流をキャリッジモータ19に供給するよ
うにしたので、例えば、印刷処理が実行されていない場合には、ホールド電流を流さない
ようにすることで、消費電力および発熱を抑えることができる。
また、ホールド電流を流さない場合には、回転子の角度と励磁の相とがずれを生じる可
能性があるが、ステップS59に示す処理により、最大時起動周波数以下の周波数で所定
の回数だけ回転させてから加速することにより、キャリッジモータ19を確実に起動する
ことができる。
また、以上の処理によれば、消費電力を抑えた省電力モードと、高速に動作可能な高速
モードとをユーザの目的に応じて選択することができる。
なお、以上の処理では、高速モードに設定された場合には、図7に示す処理が終了した
後も(キャリッジモータ19が長時間停止している場合も)ホールド電流を流し続けるよ
うにしたが、例えば、長時間停止している場合には、高速モードに設定されているときで
も、ホールド電流を流さないようにしてもよい。その場合、ステップS66において、す
べての場合にステップS67に進むようにすればよい。なお、起動する場合は、ステップ
S50の初期化処理により、回転子の角度と励磁の相のずれを修正することができる。
また、以上の実施の形態では、省電力モードまたは高速モードのいずれに設定されてい
るかによってステップS52,S59,S67の処理を実行するようにした。これ以外に
も、例えば、紙送りモータとチューブポンプモータが共用されているような場合には、当
該ステッピングモータが紙送りモータとして動作しているときは、ホールド電流を流し、
チューブポンプモータとして動作しているときは、ホールド電流を流さないようにするこ
ともできる。
すなわち、紙送りモータの場合、紙送りを実行している際には、所定の距離だけ記録用
紙14を副走査方向(図1中のY方向)に移送した後、その位置に記録用紙14を保持し
てキャリッジ12を主走査方向(図1中のX方向)に走査して1ライン分の印刷を行い、
印刷が終了すると次のラインを印刷するために所定の距離だけ記録用紙を移送する。この
ため、印刷中に記録用紙14がずれると、印刷のムラが生じるため、これを防止するため
に、紙送りモータについてはホールド電流を流して回転子が回転しないようにする必要が
ある。一方、チューブポンプモータの場合には回転子を一定の角度に保持する必要がない
ので、ホールド電流を供給する必要はない。このため、これらのモータが共用されている
場合には、チューブポンプモータとして使用されているか、または、紙送りモータとして
使用されているかに応じてホールド電流を流さないようにすることができる。なお、その
ような処理を実現するためには、図7に示すステップS51,S58,S66において、
チューブポンプモータとしての使用か否かを判定するようにすればよい。
なお、以上の実施の形態は一例であり、これ以外にも本発明の趣旨を超えない範囲で、
種々の変形実施態様が存在する。例えば、以上の実施の形態では、チューブポンプモータ
51またはキャリッジモータ19を起動する際には、最大自起動周波数以下の周波数で3
回回転させるようにしたが、例えば、1もしくは2回、または、4回以上回転させるよう
にしてもよい。また、確実に起動できることが保証できる場合には、1回以下(例えば、
1/2回)に設定するようにしてもよい。
また、以上の実施の形態では、起動する方向と同じ方向に最大自起動周波数以下の周波
数で回転させるようにしたが、起動する方向と逆方向に、例えば、1/4回転分だけ励磁
した後に、起動する方向に励磁するようにしてもよい。そのような実施の形態によれば、
回転子がどの方向にずれている場合であっても、少ない時間で確実に起動することが可能
になる。
また、以上の実施の形態では、回転させる回数は固定(例えば、3回)としたが、例え
ば、装置の状態に応じてこの回数を変更するようにしてもよい。例えば、チューブポンプ
モータ51の場合には温度によってインクの粘性が変化することから、例えば、温度セン
サ等によって環境温度を検出し、温度が高い場合には粘性が低いことから回数を自動的に
減少させ、温度が低い場合には粘性が高いことから回数を自動的に増加させるようにして
もよい。また、経年変化による印刷装置の各部の劣化等を考慮して、製造されてから(ま
たは、使用開始されてから)経過した時間が長いほど回転させる回数を増やすようにして
もよい。
また、以上の実施の形態では、最大自起動周波数は一定としたが、実際には慣性負荷に
よって変化することが知られている。図8は、慣性負荷と最大自起動周波数との関係を示
す図である。この図に示すように、慣性負荷が増加すると、それに応じて最大自起動周波
数も減少する。したがって、慣性負荷が変化する場合には、例えば、最大の慣性負荷を実
測し、測定結果に応じて最大自起動周波数を求め、求めた最大自起動周波数以下となるよ
うに設定すればよい。
最大自起動周波数が実測できない場合には、例えば、つぎの方法によって最大自起動周
波数を近似的に求めることもできる。すなわち、ステッピングモータ単体の最大自起動周
波数をfとし、慣性負荷がある場合の最大自起動周波数をfとし、回転子の慣性モーメ
ントをJとし、負荷の慣性モーメントをJとした場合、これらの間にはつぎの式が成
立する。
f=f/(1+J/J1/2 ・・・(式1)
したがって、f,J,Jが求められる場合には、以上の式を用いることで、最大
自起動周波数fを近似的に求めることができるので、その値を用いて設定を行えばよい。
また、ステッピングモータの状態に応じて最大自起動周波数が変化する場合には、それ
ぞれの状況に応じて最大自起動周波数を変更するようにしてもよい。例えば、ステッピン
グモータの右回転と左回転の最大自起動周波数が異なるときには、それぞれの方向に応じ
て最大自起動周波数を変更するようにすればよい。また、キャリッジモータ19の場合、
キャリッジ12の停止位置に応じて最大自起動周波数が変化する場合には、直前において
停止した位置を記憶しておき、その位置における最大自起動周波数に応じてパルス速度を
決定するようにしてもよい。
また、以上の実施の形態では、2相のステッピングモータを使用するようにしたが、1
相または3相以上のステッピングモータを使用することも可能である。
また、以上の実施の形態では、ステッピングモータを最大自起動周波数以下で回転させ
る場合(起動する場合)には、加速時と同じ電流を流すようにしたが、起動する場合に限
って励磁電流を増加させるようにしてもよい。このような実施の形態によれば、ステッピ
ングモータを確実に起動することができる。
また、以上の実施の形態では、ステッピングモータは、右および左の双方向に回転可能
としたが、一方方向にのみ回転する場合においても本発明を適用することが可能であるこ
とはいうまでもない。
また、以上の実施の形態では、CPU110が制御信号を生成し、論理回路120aが
これを受けて駆動回路120bを駆動するようにしたが、これらの役割分担はこのような
場合に限定されるものではない。例えば、論理回路120aがCPU110の機能を代替
するようにすることもできる。
また、図4に示すシーケンス図は一例であって、本発明がこのような場合に限定される
ものではない。
また、以上の実施の形態では、図6に示すように、ステッピングモータを停止する場合
には、減速処理を実行するようにした。しかし、本実施の形態では、最大自起動周波数以
下の周波数で起動する場合には、ステッピングモータが停止した場合に、回転子の角度と
励磁の相とが一致していないでも確実に起動できることから、減速処理を行わずに急激に
回転を停止させることも可能となる。例えば、励磁を停止したり、回転子の回転方向とは
逆方向に励磁したりすることも可能となる。そのような、実施の形態によれば、回転子を
急激に停止させることができる。
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、ス
テッピングモータ制御装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される
。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上
で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒
体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気
記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、
ハードディスク装置(HDD)、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープなどがある
。光ディスクには、DVD(Digital Versatile Disk)、DVD−RAM、CD−ROM
(Compact Disk ROM)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)などがある。光磁
気記録媒体には、MO(Magneto-Optical disk)などがある。
プログラムを流通させる場合には、たとえば、そのプログラムが記録されたDVD、C
D−ROMなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータ
の記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピ
ュータにそのプログラムを転送することもできる。
プログラムを実行するコンピュータは、たとえば、可搬型記録媒体に記録されたプログ
ラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納す
る。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに
従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読
み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、
サーバコンピュータからプログラムが転送される毎に、逐次、受け取ったプログラムに従
った処理を実行することもできる。
本発明の実施の形態に係る印刷装置の構成例を示す図である。 図1に示す制御系の構成例を示す図である。 図2に示すモータ制御回路の詳細な構成例を示す図である。 図3に示す駆動回路が有するテーブルの一例を示す図である。 チューブポンプモータを駆動する場合のフローチャートの一例である。 本実施の形態と従来におけるモータの起動の様子を示す図である。 キャリッジモータを駆動する場合のフローチャートの一例である。 慣性負荷と最大時起動周波数との関係を示す図である。
符号の説明
120 モータ制御回路,120a 論理回路(制御回路),120b 駆動回路(ス
イッチング回路、ホールド電流供給回路),121 ステッピングモータ

Claims (10)

  1. ステッピングモータの励磁順序を制御する制御回路と、
    上記制御回路からの指令に基づいて上記ステッピングモータへ供給する電力をスイッチ
    ングするスイッチング回路と、
    上記ステッピングモータが停止している場合に、当該ステッピングモータの回転子を所
    定の角度に保持するためのホールド電流を必要に応じて上記ステッピングモータに供給す
    るホールド電流供給回路と、を有し、
    上記制御回路は、上記ホールド電流供給回路によって上記ホールド電流が供給されてい
    ない場合に、上記ステッピングモータを停止状態から回転させるとき、最大自起動周波数
    よりも低い周波数で所定回数相変化を行った後、加速処理を実行することを特徴とするス
    テッピングモータ制御装置。
  2. 前記ホールド電流供給回路は、前記ステッピングモータが所定の時間以上停止した状態
    を保つ場合には、前記ホールド電流を供給しないことを特徴とする請求項1記載のステッ
    ピングモータ制御装置。
  3. 前記ホールド電流供給回路は、省電力モードで動作する場合には、前記ステッピングモ
    ータの停止時に前記ホールド電流を供給しないことを特徴とする請求項1記載のステッピ
    ングモータ制御装置。
  4. 前記ホールド電流供給回路は、前記ステッピングモータが停止している場合に、回転子
    を所定の角度に保持する必要がない場合には、前記ホールド電流を供給しないことを特徴
    とする請求項1記載のステッピングモータ制御装置。
  5. 前記制御回路は、前記ステッピングモータを停止状態から回転させる場合、最大自起動
    周波数よりも低い周波数で前記ステッピングモータを少なくとも1回回転させる相変化を
    行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の記載のステッピングモータ制御
    装置。
  6. 前記制御回路は、最大自起動周波数よりも低い周波数で行う相変化の回数を、状況に応
    じて設定することが可能であることを特徴とする請求項5記載のステッピングモータ制御
    装置。
  7. 前記制御回路は、負荷に応じて変化する最大自起動周波数に応じて相変化の周波数を設
    定することが可能であることを特徴とする請求項1記載のステッピングモータ制御装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のステッピングモータ制御装置を有する印刷装置。
  9. ステッピングモータの停止時に、当該ステッピングモータの回転子を所定の角度に保持
    するためのホールド電流を必要に応じて供給し、ホールド電流が供給されていない状態で
    、ステッピングモータを停止状態から回転させる場合、最大自起動周波数よりも低い周波
    数で所定回数相変化を行った後、加速処理を実行することを特徴とするステッピングモー
    タ制御方法。
  10. ステッピングモータの停止時に、当該ステッピングモータの回転子を所定の角度に保持
    するためのホールド電流を必要に応じて供給し、ホールド電流が供給されていない状態で
    、ステッピングモータを停止状態から回転させる場合、最大自起動周波数よりも低い周波
    数で所定回数相変化を行った後、加速処理を実行することを特徴とするコンピュータ読み
    取り可能なステッピングモータ制御プログラム。
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