JP3813793B2 - 搬送用ステッピングモータの駆動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送用ステッピングモータの駆動方法に係り、特に、所望の画像を記録するにあたり各ラインごとに分けて記録を行う場合に、各行で通電する発熱素子の数が所定数以下となるように分割通電して記録を行う、いわゆる動的分割記録を行う場合における搬送用ステッピングモータの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ステッピングモータは、モータの回転角や回転速度が入力パルス数や入力パルス速度に比例して定められるとともに、起動・停止特性が極めてよく、また応答性および出力が高いなどの特性を有することから、プリンタのキャリッジを駆動するキャリッジモータや記録紙を搬送する搬送用モータとして使用されている。
【０００３】
そのようなステッピングモータを記録紙の搬送用ステッピングモータとして用いる一例としてラインプリンタについて説明すると、ラインプリンタには、１対のサイドフレーム間に長尺状のプラテンローラが回転自在に支持されており、このプラテンローラに対して接離自在にラインサーマルヘッドが支持レバーによってプリンタ本体に支持されている。前記ラインサーマルヘッドには、背面側に圧接用のヘッド圧接ばねが取り付けられている。また、前記ラインサーマルヘッドには、長手方向に発熱素子が整列配置されており、各発熱素子には記録データに基づいて各発熱素子への通電を選択的に制御するための通電制御部が電気的に接続されている。
【０００４】
一方、プリンタ本体には、搬送用ステッピングモータが搭載されており、この搬送用ステッピングモータの駆動軸には、伝達歯車群を介して搬送ローラが連結されており、載置トレーから記録紙を取り出し、前記プラテンローラとラインサーマルヘッドとの間に供給するようになっている。また、前記搬送用ステッピングモータには、モータドライバを介して搬送制御部が接続されている。
【０００５】
さらに、前記プラテンローラの記録紙搬送方向上流側にはインクリボンを供給する供給ロールが配設されているとともに、記録紙搬送方向下流側には巻取ロールが配設されている。そして、巻取ロールを回転させる巻取ボビンの駆動により、インクリボンをプラテンローラおよびラインサーマルヘッドの間に供給するようになっている。
【０００６】
このような構成を有するラインプリンタにより記録を行う場合には、まず、搬送用ステッピングモータを駆動させて搬送ローラを回転させることにより載置トレーから記録紙を１枚ずつ搬送し、プラテンローラとラインサーマルヘッドとの間に供給する。記録紙が記録開始位置まで搬送されると、その記録紙およびインクリボンを介してラインサーマルヘッドがプラテンローラに圧接し、記録データに基づき通電制御部が各発熱素子を選択的に通電し、インクリボンを記録紙に溶融転写する。そして、第１ラインの記録が終了すると、前記搬送用ステッピングモータを駆動し、次の第２ラインの記録を記録データに基づいて開始する。このように最終ラインまでの記録が終了すると、カラー画像の場合には、搬送ローラを逆回転させて記録紙を一旦記録開始位置まで戻し、次の第２色目の記録を行い、最終的にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色について記録が行われると、フルカラー画像の記録が完成する。
【０００７】
ここで、前記通電制御部によるラインサーマルヘッドの各発熱素子への通電制御について説明すると、従来から、各発熱素子へ通電する場合には、図７に示すように、消費電力を抑えるという目的で、１ラインで通電させる発熱素子の数を所定数以下になるように任意に分割して通電させるように制御する、いわゆる動的分割記録が行われていた。
【０００８】
このような動的分割記録によれば、１度に供給すべき電力量を抑制でき、さらに、定分割数に分割するのではなく、各ラインごとに記録に必要な通電される発熱素子の数を求めて、それぞれ最適な分割数に分割するようになっていたため、記録速度も遅くなり過ぎることはなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の搬送用ステッピングモータの駆動方法においては、図８に示すように、動的分割記録を行う場合に各記録ライン毎に分割数が変化されて頻繁にモータ速度が変化したとしても、搬送用ステッピングモータに流す電流値の大きさは同じままで変化させることはなかった。そのため、現記録ラインと１つ前の記録ラインとの分割数の差がない場合や小さい場合には、本来必要な電流値よりも過剰な電流値を与えてしまっており、搬送用ステッピングモータの消費電流が無駄に大きかった。
【００１０】
例えば、直前の記録ラインの分割数が６に対して現記録ラインの分割数が１へと変化する場合には、搬送用ステッピングモータの速度を大きくするために電流値も大きくしなければならないが、現記録ラインと直前の記録ラインとの分割数が同じ場合には、搬送用ステッピングモータの駆動速度を変える必要がないため、付与する電流値を大きくする必要はない。しかし、従来の搬送用ステッピングモータの駆動方法では、現記録ラインと直前記録ラインとの差分にかかわらず、常に大きい値に合わせた一定の電流値を付与するようになっていたため、特に差分値が小さい場合に消費電流に無駄が生じていた。
【００１１】
このように無駄にエネルギーを付与すると、モータの騒音や振動が発生してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、動的分割印刷時における搬送用ステッピングモータの付与する電流値を無駄なく制御することができ、モータの騒音の低下および省エネを実現することができる搬送用ステッピングモータの駆動方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る搬送用ステッピングモータの駆動方法の特徴は、現記録ラインと直前の記録ラインとの分割数の差分絶対値を求めて、その差分絶対値が「０」のときには、搬送用ステッピングモータに付与する電流値を低減させるとともに差分絶対値が大きいほど搬送用ステッピングモータへ付与する電流値を大きくするように制御する点にある。そして、このような方法を採用したことにより、現記録ラインと直前の記録ラインとの分割数の差分絶対値に変化がない場合には、搬送用ステッピングモータの慣性力を利用してモータを駆動するようにすることで、より効率的に搬送用ステッピングモータへ電流を付与することができ、更に分割数の差分絶対値の大きさに応じて実際に付与する電流値が決定されるため、搬送用ステッピングモータに過剰に電流を付与してしまうこともなく、無駄なエネルギー付与を抑制することで騒音や振動の発生を防止できる。
【００１５】
また、請求項２に係る搬送用ステッピングモータの駆動方法の特徴は、請求項１において、現記録ラインと直前の記録ラインとの分割数の差分絶対値に基づいて付与すべき電流値を、所定のデューティ比を求めてこれに従って付与するようにした点にある。そして、このような方法を採用したことにより、例えば、分割数の差分絶対値が大きかった場合には、デューティ比を大きくすることにより、所望の電流値を適切に付与することができる。
【００１６】
また、請求項３に係る搬送用ステッピングモータの駆動方法の特徴は、請求項２において、デューティー比に従って所定の電流値を付与する場合に、あらかじめ分割数の差分絶対値ごとに通電オン時間と通電オフ時間とを設定している点にある。そして、このような方法を採用したことにより、定型的に分割数の差分絶対値に応じた電流値を迅速かつ適切に搬送用ステッピングモータに付与することができるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る搬送用ステッピングモータの駆動方法の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
本発明の搬送用ステッピングモータの駆動方法は、現記録ラインと直前の記録ラインとの分割数の差分絶対値を求めて、その差分絶対値に比例させて搬送用ステッピングモータへ流す電流値の大きさを変化させるように制御することに特徴を有している。ここで、動的分割記録とは、各色の１ライン分の記録に必要な通電する発熱素子の数を求め、一度に通電される発熱素子の数が所定数以下となるように分割通電を行って記録することをいう。通電する発熱素子の数は、例えば、画像記録データに基づいて求めるようになっている。
【００１９】
図１は、本発明の搬送用ステッピングモータの駆動方法を実行するラインプリンタ１の一例を示したものである。このラインプリンタ１には、プリンタ本体２の側面位置に１対のサイドフレーム３，３が取り付けられており、これらのサイドフレーム３，３間には長尺状のプラテンローラ４が回転自在に支持されている。前記プリンタ本体２には、発熱素子が整列配置されたラインサーマルヘッド５が前記プラテンローラ４に対して接離自在に支持されている。前記ラインサーマルヘッド５には、背面側に圧接力を付与するための複数のヘッド圧接ばね６が取り付けられている。
【００２０】
また、プリンタ本体２には、搬送用ステッピングモータ７が搭載されており、この搬送用ステッピングモータ７の駆動軸７ａには、伝達歯車群８を介して図示しない搬送ローラが連結されており、載置トレーから記録紙（いずれも図示せず）を取り出し、前記プラテンローラ４とラインサーマルヘッド５との間に供給するようになっている。
【００２１】
さらに、前記プラテンローラ４の記録紙搬送方向上流側にはインクリボンを供給する供給ロール（いずれも図示せず）が配設されているとともに、記録紙搬送方向下流側には図示しない巻取ロールが配設されている。そして、巻取ロールを回転させる図示しない巻取ボビンの駆動により、インクリボンをプラテンローラ４およびラインサーマルヘッド５の間に供給するようになっている。
【００２２】
また、本実施形態で用いられる搬送用ステッピングモータ７は、一例としてバイポーラ４相モータを使用しており、図２に示すように、９０度間隔で配置された第１（Ａ）、第２（Ｂ）、第３（Ｃ）および第４（Ｄ）の磁極（相）を有する固定子１０と、Ｎ極とＳ極とを１８０度間隔で有する回転自在な永久磁石からなる回転子とを備えており、この回転子に図示しない出力軸が連結されている。また、第１（Ａ）および第３（Ｃ）の磁極には第１のコイル１２が巻回され、第２（Ｂ）および第４（Ｄ）の磁極には第２のコイル１３が巻回されている。
【００２３】
このようなステッピングモータ１を回転駆動するために、固定子１０の各相のコイル１２，１３に駆動信号たる励磁電流（相電流）を流すと、この電流により磁界が発生し、固定子１０と回転子１１との間に吸引または反発する電磁力が発生する。この相電流を順次切り換えることにより、固定子１０と回転子１１との間の電磁力が切り換わり、回転子１１を動かすトルクとなる。
【００２４】
また、本実施形態における記録紙の搬送制御およびラインサーマルヘッド５の記録制御は、図３のブロック図に示すように、ＣＰＵ１４がＲＡＭ１５あるいはＲＯＭ１６に記憶されている画像記録データ１５ａおよび記録制御プログラム１６ａに基づいて行われる。すなわち、前記ＲＡＭ１５には、コンピュータ本体から送信された画像記録データ１５ａが記憶されている。また、前記ＲＯＭ１６には、画像記録データ１５ａに基づいて動的分割数を算出するなどの記録制御プログラム１６ａが記憶されているとともに、この記録制御プログラム１６ａに従って算出された動的分割数と１つ前の記録ラインのときの動的分割数との差分の絶対値を算出する差分値算出プログラム１６ｂが記憶されている。
【００２５】
さらに、前記ＲＯＭ１６には、差分値算出プログラム１６ｂに従って算出される差分絶対値ごとにあらかじめ付与すべき所望の大きさの電流値が設定されているテーブル１６ｃが記憶されている。本実施形態では、所望の電流値の付与をデューティ比による制御で実現するようになっており、実際には、分割数の差分絶対値を基準とする搬送用ステッピングモータ７への通電のオン・オフタイミングテーブル１６ｃが記憶されている。ここで、デューティー比とは、ハイとローの通電パルスサイクル、いわゆるデューティーサイクルにおいて、ハイの通電時間の割合のことを意味する。
【００２６】
そして、その通電するオン時間Ｔonとオフ時間Ｔoff とを任意に設定して連続的に通電制御することにより、所望の電流値を付与するようになっている。
【００２７】
また、前記オン・オフタイミングテーブル１６ｃは、図４に示すように、例えば、分割数の差分絶対値が０から６であった場合に所望の電流値×よりもわずかに大きい電流値○を付与するようにあらかじめ設定されている。もちろん所望の電流値×と実際に付与する電流値○とが一致するように設定してもよいし、あるいは、差分絶対値が「０」の場合には、電流値を減少させるようにしてもよい。もし、差分絶対値が「０」のときは、搬送用ステッピングモータの速度を変化させる必要がないため、直前の記録ラインを記録したときの搬送用ステッピングモータに残存する駆動慣性力を利用すれば、電流値を減少させてもモータの回転速度を等速に保持することができて効率的である。
【００２８】
つぎに、本実施形態の搬送用ステッピングモータ７の駆動方法について、図５および図６のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２９】
図５には、本実施形態の画像記録データ１５ａの展開手順が示されており、ステップST１において、ＲＡＭ１５に記憶されている画像記録データ１５ａに基づき１ラインの通電する発熱素子数を数えてＸに代入する。続いてステップST２に進行し、あらかじめ定められている最大同時発熱素子数Ｙにより前記Ｘを割った値をＺとし、割り切れない余りをｐとする。そして、ステップST３において、Ｚ＋ｐを分割数としてＮと設定し、ステップST４に進行し、１ライン分の画像記録データ１５ａをＮ個に分割し、この分割数Ｎとともに記録バッファ１７に保存し、画像記録データ１５ａの展開を終了する。
【００３０】
続いて、図６に示すように、記録制御手順では、ステップST11において、記録バッファ１７に保存されている分割数Ｎを取り出すとともに、ステップST12に進行して、１つ前、つまり直前の記録ラインの分割数を取り出してＭとする。そして、ステップST13に進行して、前記現記録ラインの分割数Ｎと直前記録ラインの分割数Ｍとの差分を算出し、その絶対値を求めてＪとする。
【００３１】
続いてステップST14に進行し、ＲＯＭ１６に記憶されている、前記ＲＯＭ１６に記憶されている、分割数の差分絶対値Ｊをキーとする搬送用ステッピングモータ７への通電のオン・オフタイミングテーブル１６ｃに差分絶対値Ｊを照会し、当該差分絶対値Ｊのときのアクティブパルスにおけるオン時間Ｔonとオフ時間Ｔoff とを取得する。
【００３２】
その後、ステップST15に進行して、画像記録データ１５ａをラインサーマルヘッド５に転送し、通電を開始する。このとき、ステップST16において、ＣＰＵ１４がＴon時間オンするとともにＴoff 時間オフするサイクルを前記搬送用ステッピングモータ７が１ステップ回転するまで連続的に行う。これにより、分割数の差分絶対値Ｊに応じた所望の大きさの電流値を付与することができる。
【００３３】
このようにして記録ライン１行分の記録を順次進められる。もし、カラー記録を行う場合には、各記録ライン毎に次の色における発熱素子数を求めて、前述のように現記録ラインと直前記録ラインとの分割数の差分絶対値に応じたデューティ比の通電を繰り返すようになる。
【００３４】
このような本実施形態の搬送用ステッピングモータ７の駆動方法によれば、現記録ラインと直前の記録ラインとの分割数の差分絶対値の大きさに応じて電流値が決定され、この電流値を付与すべくデューティ比を求めて通電制御するようになっているため、搬送用ステッピングモータに過剰に電流を付与してしまうこともなく、無駄なエネルギー付与を抑制することで騒音や振動の発生を防止できる。
【００３５】
さらに、前記分割数の差分絶対値が「０」のときには、搬送用ステッピングモータ７の速度を変化させる必要がないため、直前記録ラインの記録の際のモータ駆動慣性力を利用して搬送用ステッピングモータ７に付与する電流値を減少させるようにすれば、一層消費電流値を節約できることとなる。
【００３６】
また、本実施形態では、分割数の差分絶対値に応じたデューティ比を求める際に、オン・オフタイミングテーブル１６ｃを用いて定型的に求めるようにして迅速に処理するようにしているが、演算式などにより求めるようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る発明によれば、現記録ラインと直前の記録ラインとの分割数の差分絶対値の大きさに応じて実際に付与する電流値が決定されるとともに分割数の差分絶対値に変化がない場合には、搬送用ステッピングモータの慣性力を利用してモータを駆動するようにするため、搬送用ステッピングモータに過剰に電流を付与してしまうこともなく、無駄なエネルギー付与を抑制することで騒音や振動の発生を防止でき、更により効率的に搬送用ステッピングモータへ電流を付与することができる。
【００３９】
また、請求項２に係る、発明によれば、請求項１に係る発明の効果に加えて、分割数の差分絶対値に応じて求められる電流値を、任意にデューティ比を求めて実行することにより、所望の電流値を適切に付与することができる。
【００４０】
また、請求項３に係る発明によれば、請求項２に係る発明の効果に加えて、定型的に分割数の差分絶対値に応じた電流値を迅速かつ適切に搬送用ステッピングモータに付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の搬送用ステッピングモータの駆動方法を実行するラインプリンタの一実施例を示す平面図
【図２】 搬送用ステッピングモータの構造を説明するための原理図
【図３】 図１に示すラインプリンタにおける印刷制御および記録紙の搬送制御に関するブロック図
【図４】 現記録ラインと直前記録ラインとの分割数の差分絶対値に対する適切な電流値および実行電流値の関係を示すグラフ
【図５】 本実施形態における記録データの展開手順を示すフローチャート
【図６】 本実施形態における記録制御の手順を示すフローチャート
【図７】 従来の搬送用ステッピングモータの駆動方法においてアクティブパルスを動的分割した場合を示すパルス波形
【図８】 従来の搬送用ステッピングモータの駆動方法における現記録ラインと直前記録ラインとの分割数の差分絶対値に対する適切な電流値および実行電流値の関係を示すグラフ
【符号の説明】
１ ラインプリンタ
２ プリンタ本体
４ プラテンローラ
５ ラインサーマルヘッド
７ 搬送用ステッピングモータ
９ 第１（Ａ）、第２（Ｂ）、第３（Ｃ）および第４（Ｄ）の磁極（相）
１０ 固定子
１１ 回転子
１４ ＣＰＵ
１５ ＲＡＭ
１６ ＲＯＭ
１５ａ 画像記録データ
１６ａ 記録制御プログラム
１６ｂ 差分値算出プログラム
１６ｃ オン・オフタイミングテーブル

Claims (3)

1. 各色の１ライン分の記録に必要な通電する発熱素子の数を求め、一度に通電される発熱素子の数が所定数以下となるように分割通電を行う場合における記録紙の搬送用ステッピングモータの駆動方法であって、現記録ラインと直前の記録ラインとの分割数の差分絶対値を求めて、その差分絶対値が「０」のときには、搬送用ステッピングモータに付与する電流値を低減させるとともに差分絶対値が大きいほど搬送用ステッピングモータへ付与する電流値を大きくするように制御することを特徴とする搬送用ステッピングモータの駆動方法。
2. 現記録ラインと直前の記録ラインとの分割数の差分絶対値に基づいて付与すべき電流値を、所定のデューティ比を求めてこれに従って付与するように制御することを特徴とする請求項１に記載の搬送用ステッピングモータの駆動方法。
3. 前記デューティー比に従って所定の電流値を付与する場合に、あらかじめ分割数の差分絶対値ごとに通電オン時間と通電オフ時間とを設定していることを特徴とする請求項２に記載の搬送用ステッピングモータの駆動方法。

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