JP3414726B2 - シリアル印刷装置 - Google Patents
シリアル印刷装置Info
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- JP3414726B2 JP3414726B2 JP2001208400A JP2001208400A JP3414726B2 JP 3414726 B2 JP3414726 B2 JP 3414726B2 JP 2001208400 A JP2001208400 A JP 2001208400A JP 2001208400 A JP2001208400 A JP 2001208400A JP 3414726 B2 JP3414726 B2 JP 3414726B2
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- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流モータにより
キャリッジを往復駆動して記録媒体に印字を行なう印刷
装置に関する。 【0002】 【従来の技術】図9は本発明が適用されるシリアルプリ
ンタのキャリッジ機構を示す。直流モータ1の回転運動
はプーリ2を介してタイミングベルト3の直線運動に変
換される。タイミングベルト3で牽引することにより印
字ヘッド4を搭載したキャリッジ5を移動させ、印字ヘ
ッド4から紙等の印字媒体8に印字を行なう。なお直流
モータ1にはエンコーダ6が配設されており、エンコー
ダパルスの基準エッジ(例えば立ち上がりエッジ)が発
生するごとにその周期を計測して回転速度を検出する。 【0003】従来、直流モータ1の回転速度を制御する
方法として実開昭62−169811号公報がある。こ
れは図10のブロック図で構成される一般的なP−I補
償器を用いた場合の制御方法であり、ゲインKpの比例
要素20とゲインKiの積分要素21を並列に組み合わ
せたものを補償器22とし、エンコーダパルスの周期T
と目標周期Tref(目標回転速度に相当)との偏差Err
に応じて補償器22から演算出力される制御量により直
流モータ1の回転速度を目標回転速度と一致させる方法
である。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】従来方法は、積分要
素、比例要素、微分要素のゲインが固定値であるため、
応答性と安定性が共に高い制御系を設計することが困難
であるという問題点があった。 【0005】本発明は以上の点に鑑みこのような問題点
を解決するもので、応答性と安定性を共に高めることに
より、キャリッジを制御する直流モータを高い精度で制
御することができる印刷装置を提供するものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために本発明においては、ホストから印刷データの出
力を受け、直流モータにより往復駆動されるキャリッジ
に搭載された記録ヘッドにより印刷を行うシリアル印刷
装置において、前記直流モータの回転速度を検出する速
度検出手段と、前記検出された直流モータの回転速度と
目標速度との偏差に積分要素のゲインを乗じた演算値、
及び前記前記検出された直流モータの回転速度と目標速
度との偏差と直流モータの回転速度に対応した偏差と比
例要素のゲインを乗じた演算値のそれぞれを前記直流モ
ータの回転速度ごとに予め格納した格納手段と、前記直
流モータの回転速度と前記偏差とに基づいて前記格納手
段の演算値を読み出すゲイン設定手段と、を備えるよう
にした。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
例を詳細に説明する。 【0008】図1は本発明の一実施例であるシリアルプ
リンタのキャリッジ機構を制御するための制御ブロック
図である。なお、シリアルプリンタのキャリッジ制御装
置の構成は図9と同様である。図1において符号10は
キャリッジ制御装置の制御を行なうCPUであり、RO
M11に書き込まれている制御プログラムに従い後述す
る処理を行なう。ROM11には制御プログラムの他に
本実施例ではエンコーダ6から出力されるエンコーダパ
ルスの周期Tに対応した2種類のデータテーブルを記憶
している。符号12は各種データを一時的に記憶するR
AMである。コンピュータ等のホスト装置13からの印
字データはI/F部(インターフェイス部)14を介し
てCPU10に送られる。印字指令はI/O部15を介
してヘッド駆動部16に送られ、これに応じてヘッド駆
動部16が印字ヘッド4を駆動して印字を行なう。直流
モータ1の制御信号はI/O部15を介して直流モータ
駆動部17に送られ、直流モータ1を駆動する。なお直
流モータ1にはエンコーダ6が配設されており、エンコ
ーダパルスの基準エッジ(本実施例では立ち上がりエッ
ジ)が発生するごとにその周期を計測して回転速度を検
出する。 【0009】なお、制御方式はPWM方式とする。これ
は、図2に示すように、ある一定の周期Tpwmに対する
デューティTdutyを変え、これを制御信号として直流モ
ータ1を駆動する方式である。後述する処理手順から決
定される制御量はこのデューティTdutyに相当する。す
なわち、制御信号は一定周期毎にあるデューティTduty
を持ったパルス列である。これを図3に詳細を示した直
流モータ駆動部17のトランジスタのベース信号として
直流モータ1を駆動する。図3においてトランジスタT
r1とトランジスタTr4のベースにONの制御信号を与
えることにより回転方向がCWとなり、トランジスタT
r2とトランジスタTr3のベースにONの制御信号を与
えることにより回転方向がCCWとなる。 【0010】 【表1】 【0011】 【表2】【0012】表1および表2に示したデータテーブルに
ついてさらに詳しく説明する。表1に示したデータテー
ブルにおいて、周期Tと積分要素演算値Igainには図4
に示す関係がありこれは式(1)で表される。 【0013】 Igain=Ki×(T−Tref) T1>T>T11・・・(1) ここで、Kiは図10に示した積分要素21のゲイン、
Trefは目標回転速度に対応する目標周期である。また
右辺第2項(T−Tref)は目標周期Trefに対する偏差
Errである。つまり、それぞれのエンコーダ周期Tに対
応して目標周期Tref に対する偏差Errと積分要素の
ゲインKpを乗した演算値を予め記憶してある。なおT
>T1、およびT<T11の範囲ではIgainは一定値であ
る。 【0014】表2に示したデータテーブルにおいて、周
期Tと比例要素演算値Poutには図5に示す関係があり
これは式(2)で表される。 【0015】 Pout=Kp×(T−Tref) T1>T>T11・・・(2) ここで、Kpは図10に示した比例要素20のゲインで
ある。つまり、それぞれのエンコーダ周期Tに対応して
目標周期Trefに対する偏差Errと比例要素のゲインKp
を乗した演算値を予め記憶してある。なおT>T1、お
よびT<T11の範囲ではPoutは一定値である。 【0016】以上のように構成された本発明の一実施例
の動作について図6を参照しながら説明する。図6は周
期Tに応じた制御量Tdutyを決定するまでのフローチャ
ートである。 【0017】CPU10がI/O部15を介してエンコ
ーダ信号の基準エッジを認識すると周期Tを計測する
〔ステップ〕。次に、P−I制御を開始してからn番
目(n=1、2、・・・)に発生したエンコーダパルス
の周期Tに対応する積分要素演算値Igainを表1のデー
タテーブルから引き出し、式(3)によりその累積値I
out を演算してCPU内のレジスタに格納する〔ステ
ップ〕。 【0018】 【数1】 【0019】さらに、周期Tに対応する比例要素演算値
Poutを表2のデータテーブルから引き出し、〔ステッ
プ〕制御量Tdutyを式(4)により演算する。〔ステ
ップ〕 Tduty=Pout+Iout ・・・(4) エンコーダの基準エッジが発生するたびにステップか
らステップの手順で制御量Tdutyを決定する。 【0020】以上のように、本実施例によればエンコー
ダ周期Tに対応して目標周期Trefに対する偏差Errと
積分要素、比例要素のそれぞれのゲインを乗した演算値
を予め記憶してあるため、目標周期Trefに対する偏差
Err、偏差Errと積分要素のゲインKiとの積、さらに
偏差Errと比例要素のゲインKpとの積を求めるという
演算が不用になる。このため、制御量Tdutyを決定する
までの処理時間を短縮することができる。 【0021】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。本実施例では周期Tと積分要素演算値Igainには図
7に示す関係がありこれは式(5)で表される。 【0022】 【数2】 【0023】また、周期Tと比例要素演算値Pout に
は図8に示す関係がありこれは式6で表される。 【0024】 【数3】 【0025】この他の構成、および処理手順は第1の実
施例と同様である。本実施例によればエンコーダ周期T
によって比例要素、積分要素のそれぞれのゲインの大き
さを変えているため応答性と安定性が共に高い制御系を
設計することができる。 【0026】なおプリンタでは印字モードに応じて目標
回転速度が複数存在するのが一般的である。この場合に
は目標速度の各々に対し表3および表4に示すようにデ
ータテーブルを設定する。 【0027】 【表3】 【0028】 【表4】【0029】目標回転速度によりエンコーダ周期Tが異
なるため、目標回転速度に対する相対的な制御精度を確
保する場合にはデータテーブル上の周期Tの区間幅を変
えてデータを設定している。また、目標回転速度が低く
エンコーダによる回転速度のサンプリング周期が低下す
る場合にはデータテーブルのデータ設定領域を大きくし
て制御精度を確保する。このようにして印字モードごと
に最適な制御系を設計することができる。 【0030】また、上記実施例では、PI制御を例に説
明を行っているが、本発明がPID制御へ適用可能であ
ることは明らかである。なお、図4,図5,図7,図8
では、比例要素のゲインを乗じた第1の演算値、及び積
分要素のゲインを乗じた第2の演算値と直流モータの回
転速度の関係について述べてきたが、比例要素のゲイ
ン、積分要素のゲイン、微分要素のゲインと直流モータ
の回転速度も同様の関係となることも自明である。さら
には、図4,図5,図7,図8において、比例要素のゲ
インを乗じた第1の演算値、及び積分要素のゲインを乗
じた第2の演算値と直流モータの回転速度が異なる線形
関係にあることに限定されなく、適宜非線形関係として
データテーブルにデータを設定しても良い。 【0031】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば直
流モータの回転速度に応じて比例要素のゲインや積分要
素のゲインと偏差との演算値が予め格納手段に格納され
ていて格納手段から読み出すため、偏差と各要素のゲイ
ンとの演算工程が不要となり、制御用プロセッサの負担
を軽減できて印刷動作を最適化することができる。
キャリッジを往復駆動して記録媒体に印字を行なう印刷
装置に関する。 【0002】 【従来の技術】図9は本発明が適用されるシリアルプリ
ンタのキャリッジ機構を示す。直流モータ1の回転運動
はプーリ2を介してタイミングベルト3の直線運動に変
換される。タイミングベルト3で牽引することにより印
字ヘッド4を搭載したキャリッジ5を移動させ、印字ヘ
ッド4から紙等の印字媒体8に印字を行なう。なお直流
モータ1にはエンコーダ6が配設されており、エンコー
ダパルスの基準エッジ(例えば立ち上がりエッジ)が発
生するごとにその周期を計測して回転速度を検出する。 【0003】従来、直流モータ1の回転速度を制御する
方法として実開昭62−169811号公報がある。こ
れは図10のブロック図で構成される一般的なP−I補
償器を用いた場合の制御方法であり、ゲインKpの比例
要素20とゲインKiの積分要素21を並列に組み合わ
せたものを補償器22とし、エンコーダパルスの周期T
と目標周期Tref(目標回転速度に相当)との偏差Err
に応じて補償器22から演算出力される制御量により直
流モータ1の回転速度を目標回転速度と一致させる方法
である。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】従来方法は、積分要
素、比例要素、微分要素のゲインが固定値であるため、
応答性と安定性が共に高い制御系を設計することが困難
であるという問題点があった。 【0005】本発明は以上の点に鑑みこのような問題点
を解決するもので、応答性と安定性を共に高めることに
より、キャリッジを制御する直流モータを高い精度で制
御することができる印刷装置を提供するものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために本発明においては、ホストから印刷データの出
力を受け、直流モータにより往復駆動されるキャリッジ
に搭載された記録ヘッドにより印刷を行うシリアル印刷
装置において、前記直流モータの回転速度を検出する速
度検出手段と、前記検出された直流モータの回転速度と
目標速度との偏差に積分要素のゲインを乗じた演算値、
及び前記前記検出された直流モータの回転速度と目標速
度との偏差と直流モータの回転速度に対応した偏差と比
例要素のゲインを乗じた演算値のそれぞれを前記直流モ
ータの回転速度ごとに予め格納した格納手段と、前記直
流モータの回転速度と前記偏差とに基づいて前記格納手
段の演算値を読み出すゲイン設定手段と、を備えるよう
にした。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
例を詳細に説明する。 【0008】図1は本発明の一実施例であるシリアルプ
リンタのキャリッジ機構を制御するための制御ブロック
図である。なお、シリアルプリンタのキャリッジ制御装
置の構成は図9と同様である。図1において符号10は
キャリッジ制御装置の制御を行なうCPUであり、RO
M11に書き込まれている制御プログラムに従い後述す
る処理を行なう。ROM11には制御プログラムの他に
本実施例ではエンコーダ6から出力されるエンコーダパ
ルスの周期Tに対応した2種類のデータテーブルを記憶
している。符号12は各種データを一時的に記憶するR
AMである。コンピュータ等のホスト装置13からの印
字データはI/F部(インターフェイス部)14を介し
てCPU10に送られる。印字指令はI/O部15を介
してヘッド駆動部16に送られ、これに応じてヘッド駆
動部16が印字ヘッド4を駆動して印字を行なう。直流
モータ1の制御信号はI/O部15を介して直流モータ
駆動部17に送られ、直流モータ1を駆動する。なお直
流モータ1にはエンコーダ6が配設されており、エンコ
ーダパルスの基準エッジ(本実施例では立ち上がりエッ
ジ)が発生するごとにその周期を計測して回転速度を検
出する。 【0009】なお、制御方式はPWM方式とする。これ
は、図2に示すように、ある一定の周期Tpwmに対する
デューティTdutyを変え、これを制御信号として直流モ
ータ1を駆動する方式である。後述する処理手順から決
定される制御量はこのデューティTdutyに相当する。す
なわち、制御信号は一定周期毎にあるデューティTduty
を持ったパルス列である。これを図3に詳細を示した直
流モータ駆動部17のトランジスタのベース信号として
直流モータ1を駆動する。図3においてトランジスタT
r1とトランジスタTr4のベースにONの制御信号を与
えることにより回転方向がCWとなり、トランジスタT
r2とトランジスタTr3のベースにONの制御信号を与
えることにより回転方向がCCWとなる。 【0010】 【表1】 【0011】 【表2】【0012】表1および表2に示したデータテーブルに
ついてさらに詳しく説明する。表1に示したデータテー
ブルにおいて、周期Tと積分要素演算値Igainには図4
に示す関係がありこれは式(1)で表される。 【0013】 Igain=Ki×(T−Tref) T1>T>T11・・・(1) ここで、Kiは図10に示した積分要素21のゲイン、
Trefは目標回転速度に対応する目標周期である。また
右辺第2項(T−Tref)は目標周期Trefに対する偏差
Errである。つまり、それぞれのエンコーダ周期Tに対
応して目標周期Tref に対する偏差Errと積分要素の
ゲインKpを乗した演算値を予め記憶してある。なおT
>T1、およびT<T11の範囲ではIgainは一定値であ
る。 【0014】表2に示したデータテーブルにおいて、周
期Tと比例要素演算値Poutには図5に示す関係があり
これは式(2)で表される。 【0015】 Pout=Kp×(T−Tref) T1>T>T11・・・(2) ここで、Kpは図10に示した比例要素20のゲインで
ある。つまり、それぞれのエンコーダ周期Tに対応して
目標周期Trefに対する偏差Errと比例要素のゲインKp
を乗した演算値を予め記憶してある。なおT>T1、お
よびT<T11の範囲ではPoutは一定値である。 【0016】以上のように構成された本発明の一実施例
の動作について図6を参照しながら説明する。図6は周
期Tに応じた制御量Tdutyを決定するまでのフローチャ
ートである。 【0017】CPU10がI/O部15を介してエンコ
ーダ信号の基準エッジを認識すると周期Tを計測する
〔ステップ〕。次に、P−I制御を開始してからn番
目(n=1、2、・・・)に発生したエンコーダパルス
の周期Tに対応する積分要素演算値Igainを表1のデー
タテーブルから引き出し、式(3)によりその累積値I
out を演算してCPU内のレジスタに格納する〔ステ
ップ〕。 【0018】 【数1】 【0019】さらに、周期Tに対応する比例要素演算値
Poutを表2のデータテーブルから引き出し、〔ステッ
プ〕制御量Tdutyを式(4)により演算する。〔ステ
ップ〕 Tduty=Pout+Iout ・・・(4) エンコーダの基準エッジが発生するたびにステップか
らステップの手順で制御量Tdutyを決定する。 【0020】以上のように、本実施例によればエンコー
ダ周期Tに対応して目標周期Trefに対する偏差Errと
積分要素、比例要素のそれぞれのゲインを乗した演算値
を予め記憶してあるため、目標周期Trefに対する偏差
Err、偏差Errと積分要素のゲインKiとの積、さらに
偏差Errと比例要素のゲインKpとの積を求めるという
演算が不用になる。このため、制御量Tdutyを決定する
までの処理時間を短縮することができる。 【0021】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。本実施例では周期Tと積分要素演算値Igainには図
7に示す関係がありこれは式(5)で表される。 【0022】 【数2】 【0023】また、周期Tと比例要素演算値Pout に
は図8に示す関係がありこれは式6で表される。 【0024】 【数3】 【0025】この他の構成、および処理手順は第1の実
施例と同様である。本実施例によればエンコーダ周期T
によって比例要素、積分要素のそれぞれのゲインの大き
さを変えているため応答性と安定性が共に高い制御系を
設計することができる。 【0026】なおプリンタでは印字モードに応じて目標
回転速度が複数存在するのが一般的である。この場合に
は目標速度の各々に対し表3および表4に示すようにデ
ータテーブルを設定する。 【0027】 【表3】 【0028】 【表4】【0029】目標回転速度によりエンコーダ周期Tが異
なるため、目標回転速度に対する相対的な制御精度を確
保する場合にはデータテーブル上の周期Tの区間幅を変
えてデータを設定している。また、目標回転速度が低く
エンコーダによる回転速度のサンプリング周期が低下す
る場合にはデータテーブルのデータ設定領域を大きくし
て制御精度を確保する。このようにして印字モードごと
に最適な制御系を設計することができる。 【0030】また、上記実施例では、PI制御を例に説
明を行っているが、本発明がPID制御へ適用可能であ
ることは明らかである。なお、図4,図5,図7,図8
では、比例要素のゲインを乗じた第1の演算値、及び積
分要素のゲインを乗じた第2の演算値と直流モータの回
転速度の関係について述べてきたが、比例要素のゲイ
ン、積分要素のゲイン、微分要素のゲインと直流モータ
の回転速度も同様の関係となることも自明である。さら
には、図4,図5,図7,図8において、比例要素のゲ
インを乗じた第1の演算値、及び積分要素のゲインを乗
じた第2の演算値と直流モータの回転速度が異なる線形
関係にあることに限定されなく、適宜非線形関係として
データテーブルにデータを設定しても良い。 【0031】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば直
流モータの回転速度に応じて比例要素のゲインや積分要
素のゲインと偏差との演算値が予め格納手段に格納され
ていて格納手段から読み出すため、偏差と各要素のゲイ
ンとの演算工程が不要となり、制御用プロセッサの負担
を軽減できて印刷動作を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】本発明の実施例の制御信号の説明図。
【図3】本発明の実施例の直流モータ駆動回路図。
【図4】本発明の実施例の周期と積分要素演算値の関係
についての説明図。 【図5】本発明の実施例の周期と比例要素演算値の関係
についての説明図。 【図6】本発明の実施例の制御手順を説明するフローチ
ャート。 【図7】本発明の別の実施例の周期と積分要素演算値の
関係についての説明図。 【図8】本発明の別の実施例の周期と比例要素演算値の
関係についての説明図。 【図9】本発明のプリンタの構成図。 【図10】P−I補償器に関する説明図。 【符号の説明】 1 直流モータ 2 プーリ 3 タイミングベルト 4 印字ヘッド 5 キャリッジ 6 エンコーダ 8 印字媒体 10 CPU 11 ROM 12 RAM 13 ホスト装置 14 I/F部 15 I/O部 16 ヘッド駆動部 17 直流モータ駆動部 20 比例要素 21 積分要素 22 P−I補償器
についての説明図。 【図5】本発明の実施例の周期と比例要素演算値の関係
についての説明図。 【図6】本発明の実施例の制御手順を説明するフローチ
ャート。 【図7】本発明の別の実施例の周期と積分要素演算値の
関係についての説明図。 【図8】本発明の別の実施例の周期と比例要素演算値の
関係についての説明図。 【図9】本発明のプリンタの構成図。 【図10】P−I補償器に関する説明図。 【符号の説明】 1 直流モータ 2 プーリ 3 タイミングベルト 4 印字ヘッド 5 キャリッジ 6 エンコーダ 8 印字媒体 10 CPU 11 ROM 12 RAM 13 ホスト装置 14 I/F部 15 I/O部 16 ヘッド駆動部 17 直流モータ駆動部 20 比例要素 21 積分要素 22 P−I補償器
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平3−78479(JP,A)
特開 平3−3688(JP,A)
特開 昭61−94104(JP,A)
特開 昭61−196786(JP,A)
特公 昭52−12349(JP,B1)
国際公開91/004866(WO,A1)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H02P 5/00 - 5/26
H02P 7/00 - 7/34
B41J 19/30
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ホストから印刷データの出力を受け、直
流モータにより往復駆動されるキャリッジに搭載された
記録ヘッドにより印刷を行うシリアル印刷装置におい
て、 前記直流モータの回転速度を検出する速度検出手段と、 前記検出された直流モータの回転速度と目標速度との偏
差に積分要素のゲインを乗じた演算値、及び前記前記検
出された直流モータの回転速度と目標速度との偏差と直
流モータの回転速度に対応した偏差と比例要素のゲイン
を乗じた演算値のそれぞれを前記直流モータの回転速度
ごとに予め格納した格納手段と、 前記直流モータの回転速度と前記偏差とに基づいて前記
格納手段の演算値を読み出すゲイン設定手段と、 を有することを特徴とするシリアル印刷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208400A JP3414726B2 (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | シリアル印刷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208400A JP3414726B2 (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | シリアル印刷装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28119491A Division JP3386825B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | プリンタ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002084771A JP2002084771A (ja) | 2002-03-22 |
| JP3414726B2 true JP3414726B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=19044231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001208400A Expired - Fee Related JP3414726B2 (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | シリアル印刷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3414726B2 (ja) |
-
2001
- 2001-07-09 JP JP2001208400A patent/JP3414726B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002084771A (ja) | 2002-03-22 |
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