JP2004215461A

JP2004215461A - ステッピングモータの駆動制御装置およびそれを備えたプリンタ

Info

Publication number: JP2004215461A
Application number: JP2003002327A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Oyama; 正大山; Makoto Tsujinishi; 誠辻西
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】簡易な制御方式によって、駆動中のステッピングモータの励磁モードを切換可能な構成を提供する。
【解決手段】モータ駆動中の加速期間および減速期間途中に設けられたモード切換点は、モータ駆動開始からのパルス信号の生成数で定義されるステップ数が所定数Ｓ１，Ｓ４に到達することよって検知される。モード切換点が検知されると、モータを駆動したままで、ステップ角がそれぞれ異なるクォータステップとハーフステップ／フルステップとの間で、ステッピングモータの励磁モードが切換えられる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステッピングモータの駆動制御装置に関し、より特定的には、複数の励磁モードで駆動可能なステッピングモータの駆動制御装置および、それを備えたプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、ステッピングモータの回転速度は、励磁モードとパルス信号の生成間隔とによって決定される。ステッピングモータは、１つのパルス信号に応答して、ステップ角だけ回転する。たとえば、４相モータの場合、励磁モードとしては、１／４ステップ（クォータステップ）のＷ（ダブル）１−２相励磁、ハーフステップの１−２相励磁および２相励磁、ならびにフルステップの１相励磁、２相励磁等がある。ハーフステップにおけるステップ角は、クォータステップのときの２倍であり、フルステップにおけるステップ角は、クォータステップ時の４倍となる。なお、以下、本明細書では、ステップ角に関するクォータステップ、ハーフステップおよびフルステップのそれぞれを、励磁モードと称することとする。
【０００３】
加減速回転や等速回転を伴った所定の速度パターンに従ってステッピングモータを駆動するためには、当該速度パターンに応じて、パルス信号の生成間隔（パルスレート）や励磁モードを設定する必要がある。
【０００４】
たとえば、特許文献１には、速度パターンを規定するためのパラメータ（スタート周波数、高速周波数、加速レート、減速レート等）に基づいてパルス信号を生成するとともに、当該パルス信号の生成数に応じて、ステッピングモータの減速開始点を検知する構成が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ステッピングモータを停止させずに、かつ、モータ速度の瞬間的な半減もしくは倍増によるトルク振動を防止して、滑らかに励磁モードを切換えるための機構が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−６９８８６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平５−３００７９７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようなステッピングモータは、種々の機器に応用されているが、たとえば、インクジェット方式のプリンタにおいて、給紙（ペーパフィード）のための駆動モータとして用いられる場合がある。このような給紙動作においては、紙送り初期においては、紙をしっかり噛み込ませるために比較的小さなステップ角で徐々にモータを回転する必要がある一方で、一旦紙送り動作が安定した後には、高速な紙送りを実行するためにモータを高速で回転する必要がある。
【０００９】
また、印刷時の紙送りについても、印刷モード、たとえばフルカラーモードであるか否か等に応じて、要求される紙送り速度や速度パターンが種々変わってくる。このように、インクジェット方式の給紙機構に用いられるステッピングモータにおいては、動作態様に対応して、要求される速度、ステップ角やトルクが種々異なってくる。
【００１０】
この際に、最も細かいピッチで紙送りが必要となる動作態様における当該ピッチを、モータのステップ角と合せてやる必要がある。一方、このように決定されたステップ角のままで高速に紙送りを実行するには、要求される回転速度が高くなり高価なステッピングモータが必要となってしまう。
【００１１】
したがって、ステッピングモータを効率的に使用するには、加速動作および減速動作を伴う一連の動作中においても、ステッピングモータの励磁モードを滑らかに変更して、細かいステップ角での動作および大きいステップ角での高速動作の両方に対応させることが望ましい。
【００１２】
しかしながら、特許文献１においては、生成されたパルス数のカウントに応じて、動作状態の切換点を簡易に検知する構成が開示されているものの、一連の動作中にモータの励磁モードを切換えるための構成については、開示されていない。
【００１３】
また、特許文献２においては、駆動中に１ステップ当りのステップ角を変更する目的で励磁モードを変更する構成が示されているが、励磁モード切換の前後において、トルク変動が発生しないようにパルス生成を制御する構成となっている。このため、パルス生成のための制御が複雑化するという問題点が新たに発生する。
【００１４】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、簡易な制御方式によって、駆動中にステッピングモータの励磁モードを変更可能なステッピングモータの駆動制御装置ならびにそれを備えたプリンタを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従うプリンタは、ステップ角が第１の角度である第１のモードならびびステップ角が第１の角度の２倍である第２のモードおよびステップ角が第１の角度の４倍である第３のモードの少なくとも一方を含む複数の励磁モードで駆動可能なステッピングモータと、ステッピングモータを予め定められた速度パターンに従って駆動するための駆動制御装置とを備える。駆動制御装置は、速度パターンを示すデータを予め記憶する記憶手段と、記憶手段から読出されたデータに基づいて、速度パターンに応じた間隔でパルス信号を生成するパルス生成手段と、複数の励磁モードの１つを選択的に設定するための励磁モード制御手段と、ステッピングモータの加速期間および減速期間の少なくとも一方において、途中に少なくとも１回設けられるモード切換点をパルス信号の計数値と所定値との比較によって検出する検出手段と、励磁モード制御手段によって設定された励磁モードと、パルス生成手段からのパルス信号とに応じて、ステッピングモータの励磁電流を制御するモータ励磁制御手段とを含む。励磁モード制御手段は、検出手段によって検出されたモード切換点で励磁モードの設定を変更し、モータ励磁制御手段は、パルス信号に応答して複数の位相状態のうちの１つを周期的に選択するカウンタ手段と、励磁モード制御手段によって設定された励磁モードとカウンタ手段によって選択された位相状態とに応じて、ステッピングモータの励磁電流を制御する電流制御手段とを有する。第１のモードにおいては、複数の位相状態のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、第２のモードにおいては、複数の位相状態のうちの連続する２つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、第３のモードにおいては、複数の位相状態のうちの連続する４つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、第２および第３のモードの各々において、同一の組に含まれる各位相状態において、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同様に設定される。
【００１６】
本発明に従うステッピングモータの駆動制御装置は、複数の励磁モードで駆動可能なステッピングモータを予め定められた速度パターンに従って駆動するためのステッピングモータの駆動制御装置であって、速度パターンを示すデータを予め記憶する記憶手段と、記憶手段から読出されたデータに基づいて、速度パターンに応じた間隔でパルス信号を生成するパルス生成手段と、複数の励磁モードの１つを選択的に設定するための励磁モード制御手段と、励磁モード制御手段によって設定された励磁モードと、パルス生成手段からのパルス信号とに応じて、ステッピングモータの励磁電流を制御するモータ励磁制御手段とを備え、励磁モード制御手段は、ステッピングモータの駆動中に、途中に少なくとも１回設けられるモード切換点で励磁モードの設定を変更する、。
【００１７】
好ましくは、モード切換点は、ステッピングモータの加速期間および減速期間の少なくとも一方において、途中に少なくとも１回設けられる。
【００１８】
また好ましくは、ステッピングモータの駆動制御装置は、パルス信号の計数値と所定値との比較によって、モード切換点を検出する検出手段をさらに備え、励磁モード制御手段は、検出手段によって検出されたモード切換点で励磁モードの設定を変更する。
【００１９】
あるいは好ましくは、励磁モードは、ステップ角が第１の角度である第１のモードと、ステップ角が第１の角度の２倍である第２のモード、およびステップ角が第１の角度の４倍である第３のモードの少なくとも一方とを含む。
【００２０】
好ましくは、モータ励磁制御手段は、パルス信号に応答して、複数の位相状態のうちの１つを周期的に選択するカウンタ手段と、励磁モード制御手段によって設定された励磁モードと、カウンタ手段によって選択された位相状態とに応じて、ステッピングモータの励磁電流を制御する電流制御手段とを含む。
【００２１】
さらに好ましくは、励磁モードは、ステップ角が第１の角度である第１のモードと、ステップ角が第１の角度の２倍である第２のモード、およびステップ角が第１の角度の４倍である第３のモードの少なくとも一方とを含む。第１のモードにおいては、複数の位相状態のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の方向およびレベルの少なくとも一方は異なり、第２のモードにおいては、複数の位相状態のうちの連続する２つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、第３のモードにおいては、複数の位相状態のうちの連続する４つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、第２および第３のモードの各々において、同一の組に含まれる各位相状態において、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同一に設定される。
【００２２】
この発明の他の構成に従うプリンタは、複数の励磁モードで駆動可能なステッピングモータと、ステッピングモータを予め定められた速度パターンに従って駆動するための駆動制御装置とを備える。駆動制御装置は、速度パターンを示すデータを予め記憶する記憶手段と、記憶手段から読出されたデータに基づいて、速度パターンに応じた間隔でパルス信号を生成するパルス生成手段と、複数の励磁モードの１つを選択的に設定するための励磁モード制御手段と、励磁モード制御手段によって設定された励磁モードと、パルス生成手段からのパルス信号とに応じて、ステッピングモータの励磁電流を制御するモータ励磁制御手段とを含む。励磁モード制御手段は、ステッピングモータの駆動中に、途中に少なくとも１回設けられるモード切換点で励磁モードの設定を変更する。
【００２３】
好ましくは、モード切換点は、ステッピングモータの加速期間および減速期間の少なくとも一方において、途中に少なくとも１回設けられる。
【００２４】
あるいは好ましくは、ステッピングモータは、給紙モータである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態に従うステッピングモータの駆動制御装置１０の全体構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１を参照して、本発明に従うステッピングモータの駆動制御装置１０は、ステッピングモータ５０の励磁電流を制御するモータドライバＩＣ４０に対して、励磁電流の極性および電流量（レベル）を指示する駆動制御信号ＤＶＳを与える。
【００２８】
ステッピングモータ５０は、ステップ角がθｓであるクォータステップと、ステップ角が２・θｓであるハーフステップと、ステップ角が４・θｓであるフルステップとの３つの駆動モード（励磁モード）で運転可能であるものとする。
【００２９】
駆動制御装置１０は、記憶部１５と、プロセッサ２０と、制御部３０とを備える。
【００３０】
記憶部１５は、ステッピングモータ５０が所定動作を実行するために予め定められた速度パターンを示すデータを格納した速度パターンデータテーブル７０を有する。プロセッサ２０は、ステッピングモータ５０の駆動開始時に、駆動開始信号ＳＴＲを制御部３０に供給するとともに、速度パターンデータテーブル７０から読出した速度パターンデータＴＤに基づいて、パルス信号の生成間隔を指示する制御データＣＤを制御部３０へ与える。
【００３１】
制御部３０は、プロセッサ２０からの制御データＣＤに応じた間隔でパルス信号ＣＰＳを生成するパルス生成回路８０と、パルス生成回路８０からのパルス信号ＣＰＳおよびステッピングモータの励磁モードに応じて駆動制御信号ＤＶＳを生成するモータ駆動制御信号生成回路９０とを含む。
【００３２】
まず、図２を用いて、ステッピングモータ５０の速度パターン例を説明する。図２を参照して、縦軸は、ステッピングモータの設定速度を示し、横軸は、モータ駆動開始からのパルス信号ＣＰＳの生成数（累計値）に相当するステップ数を示す。
【００３３】
モータ駆動が開始されると、初期値であるステップ数Ｓ０からステップ数Ｓ２までの加速区間においては、ステッピングモータ５０が加速される。さらに、ステップ数Ｓ２からＳ３までの定速区間においてはステッピングモータ５０は定速運転される。ステップ数Ｓ３からＳ５までの減速区間ではステッピングモータ５０は減速されて、ステップ数Ｓ５の時点において、モータ駆動が停止されてステッピングモータ５０は停止する。パルス信号の生成数および生成間隔は、駆動中での励磁モードの切換えを考慮することなく、ステッピングモータ５０が常時クォータステップで駆動された場合に対応して設定される。したがって、一連の動作によるステッピングモータ５０の回転量は、ステップ角θｓと総ステップ数Ｓ（Ｆ）との積で示される。
【００３４】
加速期間の総ステップ数を示す加速ステップ数Ｓ（Ａ）は、Ｓ（Ａ）＝Ｓ２−Ｓ０で与えられる。同様に、定速期間の総ステップ数を示す定速ステップ数Ｓ（Ｃ）は、Ｓ（Ｃ）＝Ｓ３−Ｓ２で与えられ、減速期間の総ステップ数を示す減速ステップ数Ｓ（Ｄ）は、Ｓ（Ｄ）＝Ｓ５−Ｓ３で与えられる。
【００３５】
さらに、モータ駆動中、たとえば加速期間および減速期間のそれぞれにおいて、その途中にモード切換点が設けられる。すなわち、加速期間中には、モータの加速開始（ステップ数Ｓ０）から加速切換ステップ数Ｓ（ＡＣ）経過後のステップ数Ｓ１において、ステッピングモータ５０の駆動モードが切換えられる。同様に、減速期間中には、モータの減速開始（ステップ数Ｓ３）から減速切換ステップ数Ｓ（ＤＣ）経過後のステップ数Ｓ４において、ステッピングモータ５０の駆動モードが切換えられる。
【００３６】
たとえば、プリンタの給紙機構に用いられるステッピングモータにおいては、図２の速度パターンは、総ステップ数Ｓ（Ｆ）に相当する目標距離分の、基本的な紙送り動作に相当する。すなわち、紙送り動作の初期段階においては、スリップを防止するために、クォータステップで駆動することで、ステッピングモータを細かいステップ角で低速に回転させながら徐々に加速していく。さらに、給紙が安定してスリップの危険性が低くなった後では、モータを高速に回転させることが必要となるので、加速期間の途中において、ステップ角が大きくなるように励磁モードをハーフステップまたはフルステップに切換える。
【００３７】
さらに、目標距離が近づくと、停止精度を向上するために、モータを徐々に減速し、かつ減速期間の途中からは、細かいステップ角に戻すように励磁モードを再びクォータステップへ切換える。このようにして、安定的かつ高速な給紙動作を、モータ性能を効率的に活用して実行することができる。
【００３８】
なお、図２に示した速度パターンでは、説明を簡単にするために、加速期間および減速期間における加速度（減速度）を一定としているが、速度はパルス間隔の設定に応じて、連続的あるいはステップ的に任意に変更できる。また、加速期間あるいは減速期間において、複数のモード切換点を設けでもよい。あるいは、加速期間および減速期間の一方のみに、または定速期間中にもモード切換点を設けることも可能である。
【００３９】
図３は、図１に示した制御部３０の構成を詳細に説明する回路図である。
図３を参照して、パルス生成回路８０は、既に説明したように、記憶部１５から読出された速度パターンデータによって示される、その時点での設定速度を反映した制御データＣＤに応じて、パルス信号ＣＰＳを生成する。具体的には、パルス信号ＣＰＳは、クォータステップでのステップ角θｓに基づいて、指定のモータ速度に応じた間隔で生成される。
【００４０】
モータ駆動制御信号生成回路９０は、モータ励磁制御部２００と、励磁モード制御部２１０と、検出部２１５とを含む。検出部２１５は、カウンタ２２０〜２２４と、一致ゲート２３１〜２３５とを有する。
【００４１】
検出部２１５は、パルス信号ＣＰＳの生成数をカウントして、図２に示したステップ数Ｓ１〜Ｓ５を検出する。励磁モード制御部２１０は、検出部２１５からの検出信号ＤＴ１〜ＤＴ５に基づいて、ステッピングモータ５０の励磁モードを選択的に設定するためのモード信号ＭＤ（０）〜ＭＤ（２）を生成する。これらのモード信号は、励磁モードをクォータステップに設定する場合には、ＭＤ（０）＝１，ＭＤ（１）＝ＭＤ（２）＝０に設定され、励磁モードをハーフステップに設定する場合には、ＭＤ（１）＝１，ＭＤ（０）＝ＭＤ（２）＝０に設定され、励磁モードをフルステップに設定する場合には、ＭＤ（２）＝１，ＭＤ（０）＝ＭＤ（１）＝０に設定される。
【００４２】
カウンタ２２０のカウント値ＦＳの初期値は、総ステップ数Ｓ（Ｆ）に設定される。カウンタ２２０は、駆動開始信号ＳＴＲに応答して活性化され、以降にパルス信号ＣＰＳが１つ生成される毎に、カウント値ＦＳを１ずつ減算する。
【００４３】
カウンタ２２１のカウント値ＡＳの初期値は、加速ステップ数Ｓ（Ａ）に設定される。カウンタ２２１は、加速期間の開始時に励磁モード制御部２１０によって活性化される制御信号ＡＣに応答して活性化され、以降にパルス信号ＣＰＳが１つ生成される毎に、カウント値ＡＳを１ずつ減算する。
【００４４】
カウンタ２２２のカウント値ＤＳの初期値は、減速ステップ数Ｓ（Ｄ）に設定される。カウンタ２２２は、減速期間の開始時に励磁モード制御部２１０によって活性化される制御信号ＤＣに応答して活性化されて、以降にパルス信号ＣＰＳが１つ生成される毎に、カウント値ＤＳを１ずつ減算する。
【００４５】
カウンタ２２３のカウント値ＡＣＳの初期値は、加速切換ステップ数Ｓ（ＡＣ）に設定される。カウンタ２２３は、加速期間の開始時に励磁モード制御部２１０によって活性化される制御信号ＡＣＣに応答して活性化されて、以降にパルス信号ＣＰＳが１つ生成される毎に、カウント値ＡＣＳを１ずつ減算する。
【００４６】
カウンタ２２４のカウント値ＤＣＳの初期値は、減速切換ステップ数Ｓ（ＤＣ）に設定される。カウンタ２２４は、減速期間の開始時に励磁モード制御部２１０によって活性化される制御信号ＤＣＣに応答して活性化されて、以降にパルス信号ＣＰＳが１つ生成される毎に、カウント値ＤＣＳを１ずつ減算する。
【００４７】
一致ゲート２３１は、カウンタ２２３のカウント値ＡＣＳが０に達すると、検出信号ＤＴ１を生成する。検出信号ＤＴ１によって、加速期間における励磁モード切換点、すなわち図２におけるステップ数Ｓ１が検知される。
【００４８】
一致ゲート２３２は、カウンタ２２１のカウント値ＡＳが０に達すると、検出信号ＤＴ２を生成する。検出信号ＤＴ２によって、加速期間の終了点、すなわち図２におけるステップ数Ｓ２が検知される。
【００４９】
一致ゲート２３３は、カウンタ２２０のカウント値ＦＳがカウント値ＤＳの初期値（すなわち減速ステップ数Ｓ（Ｄ））に達すると、検出信号ＤＴ３を生成する。検出信号ＤＴ３によって、減速期間の開始点、すなわち図２におけるステップ数Ｓ３が検知される。
【００５０】
一致ゲート２３４は、カウンタ２２４のカウント値ＤＣＳが０に達すると、検出信号ＤＴ４を生成する。検出信号ＤＴ４によって、減速期間における励磁モード切換点、すなわち図２におけるステップ数Ｓ４が検知される。
【００５１】
一致ゲート２３５は、カウンタ２２２のカウント値ＤＳが０に達すると、検出信号ＤＴ５を生成する。検出信号ＤＴ５によって、減速期間の終了点、すなわち図２におけるステップ数Ｓ５が検知される。
【００５２】
検出信号ＤＴ１〜ＤＴ５は励磁モード制御部２１０に送られる。励磁モード制御部２１０は、プロセッサ２０からの駆動開始信号ＳＴＲをカウンタ２２０に供給するとともに、駆動開始信号ＳＴＲを受けたタイミングで制御信号ＳＡＣおよびＡＣを活性化し、さらに、検出信号ＤＴ３を受けたタイミングで制御信号ＤＣおよびＤＣＣを活性化する。
【００５３】
また、励磁モード制御部２１０は、検出信号ＤＴ１およびＤＴ４に応答して、ステッピングモータの励磁モードを切換える。すなわち、初期的にはクォータステップに設定された励磁モードは、検出信号ＤＴ１に応答してハーフステップまたはフルステップに切換えられ、検出信号ＤＴ４に応答して、再びクォータステップへ戻される。
【００５４】
図４は、図３に示した検出部２１５の動作を説明するフローチャートである。図４を参照して、モータの駆動制御が開始されると、まず、カウンタ２２０〜２２４のカウント値およびモード制御信号が初期値に設定される。既に説明したように、カウント値ＦＳ＝Ｓ（Ｆ）に設定され、カウント値ＡＣＳ＝Ｓ（ＡＣ）に設定され、ＡＣ＝Ｓ（Ａ）に設定され、ＤＣ＝Ｓ（Ｄ）に設定され、ＤＣＳ＝Ｓ（ＤＣ）に設定される。一方、励磁モードをクォータステップに設定するために、モード信号は、ＭＤ（０）＝１，ＭＤ（１）＝ＭＤ（２）＝０に設定される（ステップＳ１００）。
【００５５】
まず加速期間が開始され、カウント値ＡＣＳが０に達するまでの間（ステップＳ１１０）、パルス信号ＣＰＳの生成に応答して、カウント値ＡＣＳ、ＡＳおよびＦＳは１ずつ減算される（ステップＳ１２０）。そして、カウント値ＡＣＳ＝０に達すると、加速期間におけるモード切換点が到達したことが検出される。したがって、励磁モードをクォータステップからハーフステップまたはフルステップへ変更するために、モード信号ＭＤ（０）＝０に設定するとともに、モード信号ＭＤ（１）＝１またはＭＤ（２）＝１に設定する（ステップＳ１３０）。
【００５６】
励磁モードの変更後の残りの加速期間は、カウント値ＡＳが０に達するまでの間実行される（ステップＳ１４０）。すなわち、カウント値ＡＳが０に達するまで、カウント値ＡＳおよびＦＳは、パルス信号ＣＰＳの生成に応答して１ずつ減算される（ステップＳ１５０）。
【００５７】
カウント値ＦＳが０に達すると、加速期間が終了したことが検出されるので、定速期間へ移行する。定速期間では、カウント値ＦＳがカウント値ＤＳの初期値（すなわち、減速ステップ数Ｓ（Ｄ））に達するまでの間（ステップＳ１６０）、パルス信号ＣＰＳの生成に応答して、カウント値ＦＳは１ずつ減算される（ステップＳ１７０）。
【００５８】
カウント値ＡＳがカウント値ＤＳの初期値に達すると、定速期間が終了したことが検出されるので、減速期間へ移行する。減速期間が開始されると、カウント値ＤＣＳが０に達するまでの間（ステップＳ１８０）、パルス信号ＣＰＳの生成に応答して、カウント値ＤＣＳ、ＤＳおよびＦＳは１ずつ減算される（ステップＳ１９０）。そして、カウント値ＤＣＳ＝０に達すると、減速期間におけるモード切換点が到達したことが検出される。したがって、励磁モードを再びクォータステップへ戻すために、モード信号ＭＤ（０）＝１に設定するとともに、モード信号ＭＤ（１）＝ＭＤ（２）＝０に設定する（ステップＳ２００）。
【００５９】
励磁モードの変更後の残りの減速期間は、カウント値ＤＳおよびＦＳが０に達するまでの間実行される（ステップ２１０）。すなわち、カウント値ＤＳおよびＦＳが０に達するまで、カウント値ＤＳおよびＦＳは、パルス信号ＣＰＳの生成に応答して１ずつ減算される（ステップＳ２２０）。
【００６０】
カウント値ＤＳおよびＦＳが０に達すると、モータの駆動制御は終了され、モータが停止する（ステップＳ２３０）。
【００６１】
すなわち、図４に示したフローチャートに基づいて、検出部２１５をソフトウェアによって構成することもできる。なお、一般的には、検出部２１５は、図３に示すようにハードウェアで構成した方が高速化に適している。
【００６２】
図５は、図４に示したモータの動作状態の遷移を示す図である。
図５を参照して、駆動開始信号ＳＴＲが０の間は、アイドル状態１００が維持され、駆動開始信号ＳＴＲ＝１に設定されると、モータの駆動制御が開始されて、アイドル状態１００から加速♯１状態１１０に移行する。加速♯１状態１１０では、ステッピングモータはクォータステップで駆動され、カウント値ＡＣＳ＝０に達するまでの間、加速♯１状態１１０は維持される。
【００６３】
カウント値ＡＣＳ＝０に達すると、モード切換点が検出されて、加速♯１状態１１０から加速♯２状態１２０へ移行する。加速♯２状態１２０では、ステッピングモータはハーフステップまたはフルステップで駆動され、カウント値ＡＳ＝０に達するまでの間、加速♯２状態１２０は維持される。
【００６４】
カウント値ＡＳ＝０に達すると、定速期間が開始されて、加速♯２状態１２０から定速状態１３０へ移行する。定速状態１３０では、ステッピングモータは加速♯２状態１２０と同一の励磁モードで駆動され、カウント値ＦＳがカウント値ＤＳの初期値、すなわち減速ステップ数Ｓ（Ｄ）に達するまでの間、定速状態１３０は維持される。
【００６５】
カウント値ＦＳがカウント値ＤＳの初期値に達すると、減速期間が開始されて、定速状態１３０から減速♯１状態１４０へ移行する。減速♯１状態１４０では、ステッピングモータは加速♯２状態１２０と同一の励磁モードで駆動され、カウント値ＤＣＳ＝０に達するまでの間、減速♯１状態１４０は維持される。
【００６６】
カウント値ＤＣＳ＝０に達すると、モード切換点が検出されて、減速♯１状態１４０から減速♯２状態１５０へ移行する。減速♯２状態１５０では、ステッピングモータは再びクォータステップで駆動される。カウント値ＤＳ＝０に達するまでの間、加速♯２状態１２０は維持される。
【００６７】
図６は、モータ励磁制御部２００の構成を示すブロック図である。
図６を参照して、モータ励磁制御部２００は、位相カウンタ２５０と、励磁電流制御部２６０とを有する。位相カウンタ２５０は、４ビットのカウント信号ＰＰ（０）〜ＰＰ（３）を１ずつインクリメントする。ここで、カウント信号ＰＰ（０）〜ＰＰ（３）によって示されるカウント値（０〜１５）を、ＰＰ（３：０）と表記する。ここでは、４ビットのカウント信号ＰＰ（０）〜ＰＰ（３）のうち、ＰＰ（３）が最上位ビットであり、ＰＰ（０）が最下位ビットであるものとする。
【００６８】
励磁電流制御部２６０は、モード信号ＭＤ（０）〜ＭＤ（２）およびカウント値ＰＰ（３：０）に応じて決定される駆動制御信号ＤＶＳを、図１に示したモータドライブＩＣ４０へ供給する。
【００６９】
図７は、駆動制御信号ＤＶＳを設定する励磁電流制御部２６０の動作を説明する図である。
【００７０】
図７（ａ）においては、クォータステップにおける駆動制御信号ＤＶＳの生成が示され、図７（ｂ）および図７（ｃ）には、ハーフステップおよびフルステップにおける駆動制御信号ＤＶＳの生成がそれぞれ示される。
【００７１】
各励磁モードにおいて、駆動制御信号ＤＶＳは、ステッピングモータの励磁電流の極性を示す制御信号ＰＨ１，ＰＨ２と、電流量を示す制御信号Ｉ０１，Ｉ１１，Ｉ０２，Ｉ１２とを含む。制御信号ＰＨ１およびＩ０１，Ｉ１１の組合せによって、１つの相の励磁電流の極性および電流量（レベル）が示される。具体的には、制御信号ＰＨ１の“０”および“１”は、対応する励磁電流の正極性および負極性にそれぞれ対応し、制御信号Ｉ０１，Ｉ１１によって、（Ｉ０１，Ｉ１１）＝（００），（０１），（１０），（１１）の４レベルの電流量が示される。同様に、制御信号ＰＨ２およびＩ０２，Ｉ１２の組合せによって、他の相の励磁電流の極性および電流量が示される。
【００７２】
各励磁モードにおいて、カウント値ＰＰ（３：０）に応じて、０〜１５の１６個の位相状態のうちの１つが周期的に選択され、制御信号ＰＨ１，ＰＨ２および制御信号Ｉ０１，Ｉ１１，Ｉ０２，Ｉ１２が決定される。
【００７３】
図７（ａ）に示されるように、クォータステップでは、各位相状態において、すなわち、カウント値ＰＰ（３：０）がパルス信号ＣＰＳの生成に応答して１インクリメントされるたびに、少なくとも１つの相において励磁電流の極性および電流量の少なくとも一方が切換えられて、ステップ角θｓずつステッピングモータが回転する。
【００７４】
これに対して、図７（ｂ）に示されるハーフステップ時には、連続した２つの位相状態毎に組が構成され、各組においては、各相の励磁電流の極性および電流量は同一とされる。したがって、カウント値ＰＰ（３：０）が２変化する度に、すなわち、パルス信号ＣＰＳが２つ生成されるたびに、少なくとも１つの相において励磁電流の極性および電流量の少なくとも一方が切換えられて、ステッピングモータがステップ角２・θｓで回転する。
【００７５】
同様に、図７（ｃ）に示されるフルステップ時には、連続した４つの位相状態毎に組が構成され、各組においては、各相の励磁電流の極性および電流量は同一とされる。したがって、カウント値ＰＰ（３：０）が４変化する度に、すなわち、パルス信号ＣＰＳが４つ生成されるたびに、少なくとも１つの相において励磁電流の極性および電流量の少なくとも一方が切換えられて、ステッピングモータがステップ角４・θｓで回転する。
【００７６】
このように励磁電流を制御することにより、励磁モードの切換にかかわらず、パルス信号ＣＰＳの生成数とステッピングモータの回転角度とを正しく対応付けることができる。
【００７７】
以上説明したように、本発明のステッピングモータの駆動装置によれば、モータ駆動中において、加速期間および減速期間の途中に予め設けられたモード切換点において、ステッピングモータの励磁モードを変更して、ステップ角を滑らかに変更できる。したがって、加速開始時および停止前時では細かいステップ角で、高速動作時には大きいステップ角でステッピングモータを駆動できるため、安定起動および高停止精度と、高速化とを両立した動作を、モータ性能を効率的に活用して実行することができる。
【００７８】
また、図６および図７に示した方式で、ステッピングモータの相電流を制御して励磁モードを設定することにより、駆動中での励磁モードの切換えを考慮することなく、クォータステップ時におけるステップ角θｓで統一的に計算して、パルス信号ＣＰＳの生成数および生成間隔を設定することができる。この結果、パルス信号を生成するために記憶部１５に格納される速度パターンデータテーブルを小型化することができる。
【００７９】
さらに、図８には、本発明のステッピングモータの駆動装置を備えたプリンタの全体構成を示す概略ブロック図が示される。
【００８０】
図８を参照して、パソコン３１０は、インクジェットプリンタ３８０を制御する装置であって、ＵＳＢ制御部３１１と、操作入力部３１２と、コマンド出力部３１３と、印字データ出力部３１４とを含む。
【００８１】
操作入力部３１２は、ユーザからの印刷指示を受け付ける。印字データ出力部３１４は、プログラムとそのプログラムを実行するＣＰＵにより実現され、印字データを出力する。コマンド出力部３１３は、プログラムとそのプログラムを実行するＣＰＵにより実現され、給紙コマンド、印字開始コマンド、印字終了コマンド、および排紙コマンドを出力する。ＵＳＢ制御部３１１は、印刷開始コマンド、給紙コマンド、印刷終了コマンド、排紙コマンド、および印字データをＵＳＢケーブル３１５へ出力する。
【００８２】
本発明のステッピングモータの駆動装置を備えたプリンタの代表例として示されるインクジェットプリンタ３８０は、制御部３２０と、キャリアモータ３２８と、給紙モータ３２９と、キャリア３３２と、フィードローラ３３０と、排紙ローラ３３１とを含む。
【００８３】
制御部３２０は、ＣＰＵ３２１と、ＵＳＢ制御部３２２と、ＲＯＭ３２３と、ＡＳＩＣ３２４とからなる。ＲＯＭ３２３は、ＣＰＵ３２１が実行するプログラムを格納する。ＵＳＢ制御部３２２は、パソコン３１０からＵＳＢケーブル３１５を通じて送られてくる印刷開始コマンド、給紙コマンド、印字データ、印刷終了コマンドおよび排紙コマンドを受信する。
【００８４】
ＡＳＩＣ３２４は、キャリアモータ制御部３２５と、給紙モータ制御部３２６と、印字制御部３２７とからなる。キャリアモータ制御部３２５は、キャリアモータ３２８の駆動を制御する。キャリアモータ３２８は、キャリア３３２を主走査方向に移動させる。
【００８５】
キャリア３３２には、印字ヘッド３３４にインクを供給するインクカートリッジ３３３が装着される。印字制御部３２７は、キャリア３３２に装着されたインクカートリッジ３３３の印字ヘッド３３４の印字を制御する。
【００８６】
給紙モータ制御部３２６は、給紙モータ３２９の駆動を制御する。給紙モータ３２９は、プリント用紙を副走査方向に搬送する。給紙モータ３２９は、フィードローラ３３０を駆動し、フィードローラ３３０が回転すると、この回転がベルトを介して排紙ローラ３３１に伝わり排紙ローラ３３１も回転する。給紙モータ３２９は、１行の印字が終了すると、次の行を印字するために、プリント用紙を副走査方向に搬送する。
【００８７】
ＣＰＵ３２１は、給紙コマンドを受け取ると、給紙モータ制御部３２６を指示して、給紙モータ３２９を駆動させる。
【００８８】
ＣＰＵ３２１は、印刷開始コマンドを受け取ると、キャリアモータ制御部３２５を指示して、キャリアモータ３２８を駆動させて、キャリア３３２をホームポジションから印刷開始位置に移動させる。
【００８９】
ＣＰＵ３２１は、印字データを受け取ると、キャリアモータ制御部３２５を指示して、キャリアモータ３２８を駆動させて、キャリア３３２を主走査方向に移動させながら、印字制御部３２４を指示して、キャリア３３２に装着されたインクカートリッジ３３３の印字ヘッド３３４にインクを噴射させることで印字データを印字させる。
【００９０】
ＣＰＵ３２１は、１行分の印字が終了すると、キャリアモータ制御部３２５を指示して、キャリアモータ３２８を停止させて、キャリア３３２を停止させる。そして、ＣＰＵ３２１は、給紙モータ制御部３２６を指示して、給紙モータ３２９を駆動させて、プリント用紙を行間だけ副走査方向に移動させる。
【００９１】
ＣＰＵ３２１は、印刷終了コマンドを受け取ると、キャリアモータ制御部３２５を指示して、キャリアモータ３２８を停止させて、キャリア３３２を停止させる。
【００９２】
さらに、ＣＰＵ３２１は、排紙コマンドを受けると、給紙モータ制御部３２６を指示して、給紙モータ３２９を駆動させてプリント用紙を排紙させるとともに、キャリアモータ制御部３２５を指示して、キャリアモータ３２８を駆動してキャリア３３２をホームポジションに移動させる。
【００９３】
ＣＰＵ３２１は、プリント用紙が排紙されてから、キャリアモータ制御部３２５を指示して、キャリアモータ３２８を駆動してキャリア３３２をホームポジションに移動させる
給紙モータ３２９には、ステッピングモータが用いられる。既に説明したように、給紙動作を安定的かつ高速に行なうには、図２に示したような速度パターン設定および励磁モード切換とすることが望ましい。したがって、給紙モータ制御部３２６を、本願発明に従うステッピングモータの駆動制御装置、すなわち図１に示した駆動制御装置１０およびモータドライバＩＣ４０で構成することにより、給紙モータ３２９を高コスト化することなく、安定的かつ高速な給紙動作を実行することができる。なお、図２に示された速度パターン設定および励磁モード切換を、排紙動作やその他の動作ごとに細分化して最適に設定することが可能である。
【００９４】
また、キャリアモータ制御部３２５を、本願発明に従うステッピングモータの駆動制御装置で構成して、ステッピングモータで構成されたキャリアモータ３２８の駆動を制御することも可能である。あるいは、インクジェットプリンタ３８０内に設けられた他のステッピングモータを、本願発明に従うステッピングモータの駆動制御で駆動制御することも可能である。
【００９５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従うステッピングモータの駆動制御装置によれば、ステッピングモータ駆動中に、予め設けられたモード切換点で励磁モードを変更してステップ角を滑らかに変更できる。したがって、加速開始時および停止前時では細かいステップ角で、高速動作時には大きいステップ角でステッピングモータを駆動できるため、安定起動および高停止精度と、高速化とを両立した動作を、モータ性能を効率的に活用して実行することができる。
【００９７】
さらに、このようなステッピングモータを備えたプリンタによれば、ステッピングモータの高コスト化を招くことなく、安定的かつ高速に給紙動作や排紙動作等を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に従うステッピングモータの駆動制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるステッピングモータの速度パターン例を説明する図である。
【図３】図１に示した制御部３０の構成を詳細に説明する回路図である。
【図４】図３に示した検出部２１５の動作を説明するフローチャートである。
【図５】図４に対応したモータ動作状態の遷移を示す図である。
【図６】図３に示した信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示した励磁制御電流制御部の動作を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態に従うステッピングモータの駆動制御装置を備えたプリンタの全体構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０駆動制御装置、１５記憶部、２０プロセッサ、３０制御部、４０モータドライバＩＣ、５０ステッピングモータ、７０速度パターンデータテーブル、８０パルス生成回路、９０モータ駆動制御信号生成回路、２００モータ励磁制御部、２１０励磁モード制御部、２５０位相カウンタ、２６０励磁電流制御部、３２５キャリアモータ制御部、３２６給紙モータ制御部、３２８キャリアモータ、３２９給紙モータ、３８０インクジェットプリンタ、ＣＰＳパルス信号、ＤＶＳ駆動制御信号、ＭＤ（０）〜ＭＤ（２）モード信号、ＰＰ（３：０）カウント値、θｓステップ角（クォータステップ）。

Claims

ステップ角が第１の角度である第１のモードと、前記ステップ角が前記第１の角度の２倍である第２のモードおよび前記ステップ角が前記第１の角度の４倍である第３のモードの少なくとも一方とを含む複数の励磁モードで駆動可能なステッピングモータと、
前記ステッピングモータを予め定められた速度パターンに従って駆動するための駆動制御装置とを備え、
前記駆動制御装置は、
前記速度パターンを示すデータを予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読出された前記データに基づいて、前記速度パターンに応じた間隔でパルス信号を生成するパルス生成手段と、
前記複数の励磁モードの１つを選択的に設定するための励磁モード制御手段と、
前記ステッピングモータの加速期間および減速期間の少なくとも一方において途中に少なくとも１回設けられるモード切換点を、前記パルス信号の計数値と所定値との比較によって検出する検出手段と、
前記励磁モード制御手段によって設定された励磁モードと、前記パルス生成手段からの前記パルス信号とに応じて、前記ステッピングモータの励磁電流を制御するモータ励磁制御手段とを含み、
前記励磁モード制御手段は、前記検出手段によって検出された前記モード切換点で前記励磁モードの設定を変更し、
前記モータ励磁制御手段は、
前記パルス信号に応答して、複数の位相状態のうちの１つを周期的に選択するカウンタ手段と、
前記励磁モード制御手段によって設定された前記励磁モードと、前記カウンタ手段によって選択された前記位相状態とに応じて、前記ステッピングモータの励磁電流を制御する電流制御手段とを有し、
前記第１のモードにおいては、前記複数の位相状態のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、前記第２のモードにおいては、前記複数の位相状態のうちの連続する２つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第３のモードにおいては、前記複数の位相状態のうちの連続する４つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第２および第３のモードの各々において、同一の前記組に含まれる各前記位相状態において、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同様に設定される、プリンタ。
複数の励磁モードで駆動可能なステッピングモータを予め定められた速度パターンに従って駆動するためのステッピングモータの駆動制御装置であって、
前記速度パターンを示すデータを予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読出された前記データに基づいて、前記速度パターンに応じた間隔でパルス信号を生成するパルス生成手段と、
前記複数の励磁モードの１つを選択的に設定するための励磁モード制御手段と、
前記励磁モード制御手段によって設定された励磁モードと、前記パルス生成手段からの前記パルス信号とに応じて、前記ステッピングモータの励磁電流を制御するモータ励磁制御手段とを備え、
前記励磁モード制御手段は、前記ステッピングモータの駆動中に、途中に少なくとも１回設けられるモード切換点で前記励磁モードの設定を変更する、ステッピングモータの駆動制御装置。
前記モード切換点は、前記ステッピングモータの加速期間および減速期間の少なくとも一方において、途中に少なくとも１回設けられる、請求項２記載のステッピングモータの駆動制御装置。
前記パルス信号の計数値と所定値との比較によって、前記モード切換点を検出する検出手段をさらに備え、
前記励磁モード制御手段は、前記検出手段によって検出された前記モード切換点で前記励磁モードの設定を変更する、請求項２記載のステッピングモータの駆動制御装置。
前記励磁モードは、
ステップ角が第１の角度である第１のモードと、
前記ステップ角が前記第１の角度の２倍である第２のモード、および前記ステップ角が前記第１の角度の４倍である第３のモードの少なくとも一方とを含む、請求項２記載のステッピングモータの駆動制御装置。
前記モータ励磁制御手段は、
前記パルス信号に応答して、複数の位相状態のうちの１つを周期的に選択するカウンタ手段と、
前記励磁モード制御手段によって設定された前記励磁モードと、前記カウンタ手段によって選択された前記位相状態とに応じて、前記ステッピングモータの励磁電流を制御する電流制御手段とを含む、請求項２記載のステッピングモータの駆動制御装置。
前記励磁モードは、
ステップ角が第１の角度である第１のモードと、
前記ステップ角が前記第１の角度の２倍である第２のモード、および前記ステップ角が前記第１の角度の４倍である第３のモードの少なくとも一方とを含み、前記第１のモードにおいては、前記複数の位相状態のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の方向およびレベルの少なくとも一方は異なり、前記第２のモードにおいては、前記複数の位相状態のうちの連続する２つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第３のモードにおいては、前記複数の位相状態のうちの連続する４つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第２および第３のモードの各々において、同一の前記組に含まれる各前記位相状態において、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同一に設定される、請求項６記載のステッピングモータの駆動制御装置。
複数の励磁モードで駆動可能なステッピングモータと、
前記ステッピングモータを予め定められた速度パターンに従って駆動するための駆動制御装置とを備え、
前記駆動制御装置は、
前記速度パターンを示すデータを予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読出された前記データに基づいて、前記速度パターンに応じた間隔でパルス信号を生成するパルス生成手段と、
前記複数の励磁モードの１つを選択的に設定するための励磁モード制御手段と、
前記励磁モード制御手段によって設定された励磁モードと、前記パルス生成手段からの前記パルス信号とに応じて、前記ステッピングモータの励磁電流を制御するモータ励磁制御手段とを備え、
前記励磁モード制御手段は、前記ステッピングモータの駆動中に、途中に少なくとも１回設けられるモード切換点で前記励磁モードの設定を変更する、プリンタ。
前記モード切換点は、前記ステッピングモータの加速期間および減速期間の少なくとも一方において、途中に少なくとも１回設けられる、請求項８記載のプリンタ。
前記ステッピングモータは、給紙モータである、請求項８記載のプリンタ。