JP2004328811A

JP2004328811A - ステッピングモータ制御方式

Info

Publication number: JP2004328811A
Application number: JP2003115744A
Authority: JP
Inventors: Kenji Morita; 健二森田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】ステッピングモータの加速制御テーブル領域を圧縮して保持することで必要なＲＯＭまたはＲＡＭ領域を節約する。
【解決手段】指定した位相信号の切り替えタイミングによって回転するステッピングモータ駆動部と、位相信号を切り替えるタイミング情報を圧縮して列挙した圧縮タイミングテーブルと、圧縮タイミングテーブルからタイミング情報に復元するデコード部と、圧縮タイミングテーブルからデコード部に圧縮データを転送する圧縮データ転送部とを備え、ステッピングモータの動作開始によって、圧縮データ転送部が圧縮タイミングテーブルからデコード部に圧縮データを転送し、デコード部によって復元したタイミング情報に基づいて位相信号を順次切り替えるステッピングモータ加速制御方式。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステッピングモータの加速制御方式に関するものであり、速度制御の際の効率的な制御情報の保持方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータは回転位置決め精度が優れており、オフィス用事務機器、いわゆる複写機やＦＡＸ等の紙搬送に使用されてきている。これはステッピングモータが入力されるステップ駆動信号毎に１ステップ角度ずつ駆動されるものであり、ステップ駆動信号の与え方により複写機の紙送りを連続的に、間欠的に、また一時停止したりする駆動制御が容易に行うことができるからである。
【０００３】
このようなステッピングモータの駆動方式として代表的なものに定電圧駆動がある。この方式は回路構成が最も簡単であり、コスト的にも最も安価であることから広く使用されている。しかし駆動周波数が高くなるとモーター巻き線のインダクタンスの影響によりモーター巻き線の電流立ち上がりが遅くなり脱調という現象が発生するため、急激な高速回転はできない。このため、ステッピングモータを制御するソフトウエアによって低速回転から徐々に速度を上げていく制御が行われている。
【０００４】
この方法として、ステップ駆動信号間のタイミングを予めタイミングテーブルとしてプログラムの一部としてＲＯＭ上に保持しておき、タイマー資源を利用して、指定した時間が経過するとステップ駆動信号をステッピングモータに伝達し、テーブルの次のタイミング値を再度タイマーに設定していく方法が用いられている。この設定する方法として、タイマーの割り込みによってソフトウエアで設定する方法があるが、短い時間間隔でソフトウエア割り込みを行うと、ＣＰＵの負荷が増大し、他の制御に影響をきたすため、ＤＭＡ等のハードウエア資源を使用して次のタイミングを設定していく方法が一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来例において、ＤＭＡ等のハードウエア資源で次のステップ駆動信号間のタイミングを設定する場合、図６に示すように設定値はタイマーに設定する値そのものをテーブルとして用意しておく必要があった。この際、テーブルのデータ長はタイミング計測に使用するタイマーのビット長になる。例えばステッピングモータの停止から目標速度までを２５０回に分けて徐々に加速していく場合に、１６ビットのタイマーを使用した場合に必要なデータ領域は、
２５０（回）×１６（ビット）≒５００（バイト）
のＲＯＭまたはＲＡＭ領域が必要になる。また、使用するタイマーのビット長や、目標速度までの速度分割数によっては多くのデータ領域が必要となり、また、目標速度から停止状態までのテーブルや、目標速度の数や複写機に搭載されたステッピングモータの数によって、その分だけのテーブルを用意する必要があり、テーブルのデータ領域が増大するとより大容量のＲＯＭまたはＲＡＭが必要となるため、製品コスト増加を招くおそれがあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明において、請求項１では、位相信号の切り替えによって回転するステッピングモータの制御において、位相信号を切り替えるタイミング情報を圧縮して列挙した圧縮タイミングテーブルと、圧縮タイミングテーブルからタイミング情報に復元するデコード部と、圧縮タイミングテーブルからデコード部に圧縮データを転送する圧縮データ転送部とを備え、ステッピングモータの動作開始によって、圧縮データ転送部が圧縮タイミングテーブルからデコード部に圧縮データを転送し、デコード部によって復元したタイミング情報に基づいて位相信号を順次切り替えることにより、ステッピングモータの加速制御に必要なＲＯＭまたはＲＡＭ領域を節約することを可能とした。
【０００７】
請求項２では、本発明におけるステッピングモータの駆動タイミングは徐々に加速、または徐々に減速であることを想定しているため、テーブルのデータは昇順または降順であり、使用する圧縮の方式はタイミングの初期値と各データ間の差分情報によって構成される圧縮方法であり、上記デコード手段は上記タイミングの初期値に上記差分情報を順次加算していくことによって、タイミング情報に復元することでステッピングモータの駆動において効率的なデータ圧縮を可能とした。
【０００８】
請求項３では、請求項１、２において、圧縮タイミングテーブルはＲＯＭ上またはＲＡＭに格納し、上記デコード部および圧縮データ転送部はハードウエアで構成されていることによって、データの復元に要するＣＰＵの負荷を軽減することを可能とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は、本発明におけるステッピングモータの駆制御の概略動作を示すもので、以下、図に沿って説明する。準備としてまず、ＲＯＭまたはＲＡＭ上にあらかじめ圧縮タイミングテーブルを格納しておく。その際、図示するように最初にステッピングモータの駆動信号を発生させるタイミング初期値（非差分データ）と、以降のタイミング値との差分値（圧縮データ）格納しておく。また、圧縮データ転送部は圧縮データをデコード部に転送するための回路で、転送する圧縮タイミングデータの先頭アドレスと転送回数、データ長を設定しておく。実際にステッピングモータを回す場合、圧縮タイミングテーブルから初期値または圧縮データがデコード部に転送し、デコード部によってデータの復元を行う。復元されたデータはタイミングデータとしてステッピングモータ駆動部に出力され、ステッピングモータ駆動部はそのタイミングでステッピングモータを１ステップ駆動する。１ステップ駆動が終了するとそれをトリガとして、圧縮データ転送部は圧縮タイミングテーブルの次の圧縮データをデコード部に再度転送する。この一連の動作を圧縮データ転送部に設定した転送回数分繰り返すことで、ステッピングモータを目標速度へテーブル情報に基づいて徐々に加速することができる。
【００１０】
図２は圧縮データを復元するデコード部をの内部構成であり、圧縮データ受信レジスタと加算器、デコード結果格納レジスタ、およびデコード結果格納レジスタのクリア信号で構成されている。まず、ステッピングモータの駆動を開始する前にソフトウエアからクリア信号を発行し、デコード結果格納レジスタを０にクリアしておく。これによって最初に圧縮データ受信レジスタに転送されてくる圧縮タイミングテーブルの初期値（非圧縮データ）は０と加算されるため、そのままデコード結果格納レジスタに出力される。すなわち、デコード部で初期値（非差分データ）と差分値（圧縮データ）の区別を行う必要が無く回路としては簡単になる。２回目に圧縮データ受信レジスタに転送されてくると、先に出力されたデコード結果格納レジスタの値と加算して、デコード結果格納レジスタに格納し、ステッピングモータ駆動部へ出力する。デコード部の動作は、圧縮データ転送部よりデータが入力されるとデコード結果格納レジスタの値と加算を行い、値を格納して直にステッピングモータ駆動回路に出力するのみである。
【００１１】
図５は本発明における圧縮データのテーブルへの格納方法を示した図である。本発明での圧縮データはタイミングデータ間差分値としたため、圧縮情報に必要なデータのビット長は復元するデータの分布によって異なる。また、図６（実線）のようなカーブを描く速度で駆動を行った場合、差分値の取りうる分布は図６（破線）のように変動する。この変動含めを効率良く格納するためにデータ・ビット長も変化させながら格納する。
【００１２】
図３は圧縮テーブルをデコード部に転送する圧縮データ転送部の内部構成であり、モータ駆動前にソフトウエアから転送情報を設定する。設定する内容は転送する圧縮テーブルのデータ長、データ個数を転送する順に設定する。
【００１３】
図４に、実施例のシステム構成を示す。図中の画像読み取り部は、原稿画像をスキャンして光電変換する。得られたアナログ信号をＡＤ変換して、ディジタル画像信号として、画像処理部に転送する。画像処理部は、画像処理部からの画像信号以外に、ネットワークを介した端末からの印刷要求を受けて、画像情報を受信して、画像データとしてメモリに展開する手段を持つ。また、ファクシミリ受信による圧縮画像情報をメモリに展開する手段を持つ。画像処理部は、図示せぬＣＰＵを持ち、上記の各種の画像の特徴と、図示せぬ操作部からのユーザーの指示要求から判断して、好適な画像処理を行う。画像処理部は、画像データの準備が整うと、画像印刷部に対して、画像印刷要求の割り込みを発生する。画像印刷部のＣＰＵは、画像印刷要求の割り込み信号を割込み制御部を介して受け取り、画像印刷の準備を開始する。割込み制御部は、画像印刷部の内外の４本の予備信号を含む、１２８本の割込み信号を受け取る。内訳は、タイマー、ドア開閉センサー、画像同期部、通信制御、定着制御部、温度センサー、ＤＭＡＣ、モーター制御などの各種制御部からの出力であり、予備信号は、システムの拡張に備えるもので、通常、プル・アップ、またはプル・ダウンにより、固定している。タイマーは、用途別に複数、並列に動作して、それぞれのタイマー毎に、割り込みを発生する。各タイマーは、紙搬送時の紙位置把握のための一定周期ごとの紙位置センサーの観測や、各ステッピング・モーターのパルス周期変更のためのタイミング検出などに用いられる。ドア開閉センサーは、開閉時に割り込みを発生する。ドア開閉に伴う動作モードの変更や、安全対策のためのモーターなど駆動系の停止、高電圧供給の切断などの緊急処理が行われる。画像同期部は、１画像の先端や、１ラインの先端のタイミングで割り込みを発生する。画像信号を印刷するため、図示せぬレーザー素子により、図示せぬドラム上に静電潜像するが、レーザー素子制御のモード切替（画像出力モード、光量調整モード、アイドル・モード）のタイミングを検出するために用いられる。通信制御は、システム内の通信や、開発デバッグ用の外部との通信などに使用されるが、送信データ・バッファのエンプティーや、受信データ・バッファのフル、通信エラーの発生に関する割り込みを発生する。定着制御部は、通常、設定値に応じた温度制御を自動で行うが、制御状態の変更のタイミングを得るためや、異常検知ための割り込みを発生する。温度センサーは、定着のヒーターの温度を監視のためや、異常温度の検知に関する割り込みを発生する。ＤＭＡＣ（Ｄｙｎａｍｉｃ−Ｍｅｍｏｒｙ−Ａｃｃｅｓｓ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、設定情報に従い、自動でバス権を要求、取得、開放してデータ転送を行うが、転送動作や、転送終了に関する割り込みを発生する。
【００１４】
【発明の効果】
以上、説明したように、従来タイマーパルス・ユニットのビット長によって決まっていたステッピングモータの加速制御テーブル領域を圧縮して保持することで必要なＲＯＭまたはＲＡＭ領域を節約することを可能とした。また、デコード部および圧縮データ転送部をハードウエアで構成することによって、データの復元に要するＣＰＵの負荷を軽減することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成。
【図２】実施例のデコード部。
【図３】実施例の圧縮データ転送部。
【図４】実施例のシステム構成。
【図５】実施例の圧縮データテーブル。
【図６】従来例のデータテーブル。
【図７】実施例のモータ加速曲線。

Claims

指定した位相信号の切り替えタイミングによって回転するステッピングモータ駆動部と、位相信号を切り替えるタイミング情報を圧縮して列挙した圧縮タイミングテーブルと、圧縮タイミングテーブルからタイミング情報に復元するデコード部と、圧縮タイミングテーブルからデコード部に圧縮データを転送する圧縮データ転送部とを備え、
ステッピングモータの動作開始によって、圧縮データ転送部が圧縮タイミングテーブルからデコード部に圧縮データを転送し、デコード部によって復元したタイミング情報に基づいて位相信号を順次切り替えるステッピングモータ加速制御方式。
請求項１において、上記位相信号の切り替えタイミング情報の圧縮情報はタイミングの初期値と各データ間の差分情報によって構成される圧縮方法であり、上記デコード手段は上記タイミングの初期値に上記差分情報を順次加算していくことによって、タイミング情報に復元することを特徴とするステッピングモータ加速制御方式。
請求項１、２において、圧縮タイミングテーブルはＲＯＭ上またはＲＡＭに格納し、上記デコード部および圧縮データ転送部はハードウエアで構成されていることを特徴とするステッピングモータ加速制御方式。