プリンタの解体工事

プリンタの解体工事　　　　　「プラスメカ会報」より転載

プリンタの解体工事（第1回）

１目　的

機構部分を作るのには材料の調達や加工が必要になる。加工については精度よく加工しないと動きが悪く動かなくなることもある。また、個人でいろいろな機械を揃えるのは大変なことである。そこでプリンタの往復する機構を利用し、マイコンを使ってプリンタ内部の駆動機構を動かしてたい。

２解体したプリンタ

Ｃａｎｏｎ製　ＪＢＣ２１０Ｊ　　購入価額　５００円

購入時、ＡＣアダプタ・カラーインクつきで完動品でした。解体するのが惜しい気持ちになりました。

３解体したプリンタの様子


購入時のプリンタ（正面）	プリンタの裏側


プリンタ内部（前カバーを開けたところ）	前カバーを外す


後部カバーを外す	全部のカバーを外す


歯付きベルト　（固定端）	歯付きベルト（駆動側）

ステッピングモータ１（インクカートリッジを駆動する)

ステッピングモータは比較的６本線のものが多く使われているがこのプリンタは４本線のステッピングモータであった。６本線は今までに動かした経験があるが４本線のステッピングモータは初めてであった。

ステッピングモータのドライブ回路には６本線のユニポーラと４本線のバイポーラのものがある。

この機構の場合は４本線なのでバイポーラの回路を使わなくてはステッピングは駆動しない。

ステッピングモータ２（紙送り用）

紙送り用のステッピングモータは線が

５本出ているが端子をみると６個あり６

本線のものと同じである電源線を共通に

して使用している。

プリンタを制御する基板

　このプリンタの制御基板を取り外せばプリンタの解体工事が無事終了することになる。解体する前は結構難しく、時間もかかるかなと思っていたがそれほど時間もかからなく写真を撮りながら２０分ぐらいで解体することができた。以前はこのようなプリンタを解体すると１時間ぐらいかかったような気がしました。最近はプリンタの製作コストなどを考えると短時間で組み立てられなければ経費がかかってしまうことになる。解体する時も時間がかからないということになる。

プリンタの解体工事（第２回）

４　ステッピングモータ１の制御

①バイポーラ駆動

励磁電流の方向が切り替わる方式で、モータ巻線が有効に使用されています。　

この方式はユニポーラ駆動に比較して低速で大きいトルクを発生します。しかし、巻線が2倍(Ａ,Ａバー相直列)になったことで回路の時定数は増加して、高速時のトルクは減少します。しかし、巻線の相数はユニポーラ駆動時の半分になるため、巻線のバラツキが原因で起きる角度誤差が小さくなります。下図はバイポーラ駆動の回路例を示します。


センターを利用しないとき	センターを利用するとき

②励磁シーケンスは図のようになります

バイポーラ駆動の励磁タイムチャート	自作のステッピングモータ用の基板とステッピンダモータ

③ステッピング駆動用ドライバ
三菱電機　Ｍ５４５４４Ｌ

ステッピング駆動用ドライバの回路図

５スッテピングモータ(SteppingMotors)

ミツミ電機（株）製ＭＩＴＳＵＭＩM42SP-7

①概　要

1.外件φ42モデルシリーズのスタンダ一ドタイブ

2.Ｍ42SP-7」ステップ角7.5°、励磁方式は「Ｍ42SP-5」と共通でありながら、ホディ厚を15.7mmに縮小。

3.小型機器に最適なタイプです。

②特　徴

1.高出力トルク。

2.優れた走行静粛性・安定性を実現。

3.ステッフー角7.5°。

4.優れた対応力を獲得。

③用　途

プリンタ、タイプライタ、ワーフ□、ファクシミリなど。

④仕　様

項目	ＤＣ１２Ｖ	ＤＣ２４Ｖ
使用電圧範囲	ＤＣ１０～１３．２Ｖ	ＤＣ21.6～26.4Ｖ
定格電流／相	２５９ｍＡ	１７３ｍＡ
相数	４Ｐｈａｓｅ	４Ｐｈａｓｅ
巻線抵抗	50Ω／phase±７％	150Ω／phase±７％
ステップ角度	７．５°／ｓｔｅｐ	７．５°／ｓｔｅｐ
励磁方式	2-2　Phase　excitation　　(Unipolar　driving）
絶縁階級	Class　E　insulation	Class　E　insulation
ホールディング・トルク	49.0mN/m	52.9mN/m
プルアウト・トルク	23.5mN/m／200pps	33.3mN/m／200pps
プルイン・トルク	19.6mN/m／200pps	29.4mN/m／200pps
最大応答周波数	６００ｐｐｓ	６５０ｐｐｓ
最大自起動周波数	４２０ｐｐｓ	４３０ｐｐｓ

⑤特性図

⑥ステッピングモータ外形図

プリンタの解体工事（第３回）

いよいよバイポーラ駆動のステッピングモータを制御してみましょう。

ステッピングモータを制御するドライバーＩＣは三菱のＭ５４５４４Ｌを使用します。

いままでにＤＣモータを２個制御したドライバーＩＣと同じものです。６の実験のようにポケコンでＢａｓｉｃのプログラムを作ってステッピングモータを制御してみました。

６　実験

ステッピングモータの駆動実験はポケコンを使ってやりました。

プログラム
１０　ＯＵＴ　＆Ｈ２３，＆Ｈ８２
２０　Ａ＝２００：Ｂ＝０
３０　ＦＯＲ　Ｊ＝０　ＴＯ　１１
４０　ＯＵＴ　＆Ｈ２０，＆Ｈ５
５０　ＦＯＲ　Ｉ＝０　ＴＯ　Ａ：ＮＥＸＴ　Ｉ
６０　ＯＵＴ　＆Ｈ２０，＆Ｈ６
７０　ＦＯＲ　Ｉ＝０　ＴＯ　Ａ：ＮＥＸＴ　Ｉ
８０　ＯＵＴ　＆Ｈ２０，＆Ｈ１０
９０　ＦＯＲ　Ｉ＝０　ＴＯ　Ａ：ＮＥＸＴ　Ｉ
１００　ＯＵＴ　＆Ｈ２０，＆Ｈ９
１１０　ＦＯＲ　Ｉ＝０　ＴＯ　Ａ：ＮＥＸＴ　Ｉ
１２０　Ｂ＝Ｂ＋１
１３０　ＰＲＩＮＴ　Ｂ
１４０　ＮＥＸＴ　Ｊ
１５０　ＥＮＤ

このステッピングモータは１パルス７．５°進むので１回転するのには４８パルス出してやればよい。上のプログラムではＦＯＲ～ＮＥＸＴの間に４パルス出しているので１２回繰り返せばよいことになる。また、インクカートリッジが片道動かすには３００パルス出せばよいのでＦＯＲ～ＮＥＸＴを７５回繰り返せばよいことになる。

パルスの出し方は正回転を６・５・９・１０とすると逆回転は１０・９・５・６となります。

バイポーラ駆動のステッピングモータが手に入りましたら実験をしてみてください。

プリンタの解体工事（第４回）

　いよいよ、プリンタの解体工事も４回目を迎えることになりました。
今回から「プラスメカ」で使用するプリンタのことについて書いていきます。
前回の定例会ではプリンタの機構部の取り出し方について実際にやってみました。
今のパソコンはコストダウンや環境、リサイクルのことを考えて簡単に組み立てや分解ができる構造になっています。今回の分解もドライバとラジオペンチの工具で分解が可能です。
以下の写真はプリンタの分解の様子です。

プリンタの本体

プリンタの内部

プリンタから機構部を取り外した

ステッピグモータの部分

ステッピングモータの制御

今回使用するのステッピングモータは６本線のユニポーラ方式のものです。
制御方法は１相励磁の場合はＡ相、Ｂ相、Ａバー相、Ｂバー相の順番に励時（データを送る）させればよいわけです。

Ｂａｓｉｃ言語によるＣ言語によるステッピングモータの１相励磁の制御プログラム

正転
10 out &h23,&h82	10 main
20 for i=0 to 3	20 {
30 out &h20,&h1	30 int k,s,i;
35 for j=0 to 300:next j	40 outport(0x23,0x82)
40 out &h20,&h2	50 while(1)
45 for j=0 to 300:next j	60 {
50 out &h20,&h4	70 for (k=0;k<=48;k++)
55 for j=0 to 300:next j	80 {
60 out &h20,&h8	90 outport(0x20,0x01)
65 for j=0 to 300:next j	100 for (i=0;i<i=500;i++){}
70 next i	110 outport(0x20,0x02)
80 end	120 for (i=0;i<i=500;i++){}
	130 outport(0x20,0x04)
	140 for (i=0;i<i=500;i++){}
	150 outport(0x20,0x08)
	160 for (i=0;i<i=500;i++){}
	170 }
	180 }
	190 }

プリンタの解体工事（第５回）

　ステッピングモータとドライバが接続したら前回のプログラムを実行してください。うまく回転すれば成功ですが回転しないときは配線の接続が間違っていることがありますので再度ステッピングモータとドライバの配線を確認してください。

ステッピングモータの配線

フォトインタラプタを２個接続

フォトインタラプタ

　外部のから制御するのにセンサを取り付けます。センサには透過型のフォトインタラプタを使用します。プリンタの機構部の底板を折り曲げてフォトインタラプタを左右に２個取り付けます。

フォトインタラプタからのデータ入力の数値はそのままでは２５２がでています。左側のフォトインタラプタの光を遮断すると２５４の数字が右側のフォトインタラプタの光を遮断すると２５３が出ます。
それぞれの値２５４，２５３のときステッピングモータの動作をどのようにすればよいかをプログラムすればいいのです。

プリンタの解体工事（第６回）　特別編

プリンタの機構部を利用したエレベータ

完成写真エレベータ

ポケコンで制御

１　はじめに

　最近のＯＡ機器は短期間の内に新しいものが発売されています。プリンタもそのひとつで４～５年で新機種へ買い換えをする人が多くいるようです。まだ、使用できるプリンタでもプリンタの精度のよい物へと買い換え、古いプリンタが廃棄されたり、リサイクルショップなどで安価で販売されています。しかし、リサイクルショップなどで販売されている古いプリンタもなかなか販売できないようです。いずれ廃棄の道をたどるようです。そのようなプリンタを有効に利用する方法はないかと考えました。

２　リサイクルプリンタを使ったエレベータの製作

①プリンタを分解してプリンタの駆動部分を取り出す。
②精度の良い機構部分を製作するのは大変な作業ですがプリンタの駆動部を利用することで製作　が短時間ですむ。
③プリンタの板金の部分を折り曲げる。
④塩ビ版を使ってエレベータの囲いを作る。実際は塩ビ板の代わりにＰＥＴ材を利用する。
⑤正面の角穴を空ける。
⑥センサー基板・制御基板・インターフェースを製作する。

３　エレベータの動作
①各階にはセンサーが設置して有り、箱がセンサーの所にくると停止する。
②モータはステッピングモータを使用している。
③各階のスイッチを押すことによりモータが回転してエレベータの箱が指定した階で停止する。

４　インターフェースを変えることによって用途が広がる
①小型マイコンを使うことで手軽にエレベータの制御ができる。
②多くの工業高校生が授業で使用しているポケットコンピュータを使ってエレベータの制御実習が　できる。
③パソコンを使用することによりＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃなどでエレベータの制御ができる。

５　エレベータを製作しての成果
①プリンタの分解をすることによりプリンタの構造などを理解することができる。
②エレベータを製作することによって製作するための加工工程が理解できる。
③製作したエレベータを各コンピュータ（小型マイコン・コンピュータ・ポケットコンピュータ）を使っ
て制御実験ができる。
④プログラム言語学習の制御対象として実際に制御して動きがわかる。
⑤製作する過程において物の大切さや環境・リサイクルなどの理解もできる。
⑥使用する機械も穴あけに使用するボール盤だけですむので手軽に製作できる。

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