JP2005287194A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピング制御を行うモータ駆動において、消費電流を低減することである。
【解決手段】モータ制御装置としてのモータ制御回路７０において、ステッピングモータ３０を駆動するステッピングモータ駆動手段としてのステッピングモータドライバ部７２と、ＤＣモータ４０を駆動するＤＣモータ駆動手段としてのＦＥＴ７３と、ＤＣモータ４０の回転数を検出する検出手段としてのエンコーダ７７と、エンコーダ７７により検出された回転数をフィードバックし、当該フィードバックした回転数に基づいてＤＣモータ４０の回転を制御して前記ステッピングモータの駆動を補助するとともに、ＤＣモータ４０の回転数を目標回転数より低くして駆動させる制御手段としてのコントローラ部７１と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、モータを制御するモータ制御装置に関する。

従来、パルス信号の入力により回転するステッピングモータがある。ステッピングモータは、１パルスの入力で所定角度（１ステップ）だけ回転するため、ＨＴ（Handy Terminal）などの携帯機器に設けられる又は装着されるロールプリンタにおいて、ロール紙を一定長さずつ引っ張り搬送する構成に用いられる（例えば、特許文献１参照）。

ここで、図９及び図１０を参照して、ステッピングモータがロールプリンタに使用される従来のロール紙搬送装置２００について簡単に説明する。図９に、従来のロール紙搬送装置２００の構成を示す。図１０に、ロール紙搬送装置２００の駆動シーケンスを示す。

図９に示すように、ロール紙搬送装置２００は、プリント用のロール紙Ｐを供給するロール紙供給部１０と、ロール紙Ｐを図示しないプリント部に搬送する搬送ローラ１１０と、ステッピングモータ１２０と、ステッピングモータ１２０の回転速度を減速して搬送ローラ１１０に伝える減速ギヤ１３０と、を備えて構成される。ロール紙供給部１０は、ローラ軸６１を備える。

ついで、図１０を参照して、ロール紙搬送装置２００の動作を説明する。ステッピングモータ１２０は、特性上、慣性負荷及び負荷変動の影響を受けやすい。従って、ステッピングモータ１２０起動時は、図１０に示すスローアップを行い、ステッピングモータ１２０の停止中にスローダウンを行う。これは、（ミスステップを問題にする場合）、慣性負荷による影響を小さくするためである。

また、図１０に示す一定速度動作時にも負荷変動の影響を受けやすいので、出力トルクのマージンを摩擦負荷トルクに対して、実力で３倍くらいの余裕をとる。もし、少しでも出力トルクをオーバーした場合、脱調して回転停止する。

ここで、ステッピングモータ１２０の総トルクの一例を説明する。先ず、駆動開始時のステッピングモータ３０のモータ軸の加速トルク（摩擦トルクを除く）を算出する。ロール紙の重量、形状（外径、内径）により、ロール紙供給部１０のローラ軸６１における慣性モーメントＩを１．８１×１０^-3［ｋｇ・ｃｍ²］とし、角速度ωを３．１４［ｒａｄ／ｓ］とすると、ローラ軸６１の加速トルク＝５．６７×１０^-2［Ｎ・ｍ］となる。

そして、減速ギヤ１３０の減速比及びギヤの噛み合いによる伝達効率を９０％とした場合に、ステッピングモータ１２０のモータ軸の加速トルクＴＭ＝８．１１×１０^-4［Ｎ・ｍ］となる。なお、慣性負荷については数値的に無視でき、計算の簡略化のため、搬送ローラ１１０及び減速ギヤ１３０などの慣性モーメントは無視した。

そして、ステッピングモータ１２０の加速が終了し、一定速度駆動になった場合、モータ軸における摩擦トルクを算出する。搬送ローラ１１０のローラ軸の摩擦トルク、減速ギヤ１３０の効率、減速比により、ステッピングモータ１２０のモータ軸の摩擦トルク＝１．２×１０^-3［Ｎ・ｍ］になる。

ゆえに、ステッピングモータ１２０のモータ加速時の総トルク＝モータ軸の加速トルクＴＭ＋摩擦トルク＝２．０１×１０^-3［Ｎ・ｍ］になる。また、ステッピングモータ１２０の一定速度駆動加速時の総トルク＝摩擦トルク＝１．２×１０^-3［Ｎ・ｍ］になる。
特開２００３−８８１８８号公報

しかし、従来のステッピングモータを単独でプリンタに用いる構成では、消費電流が大きくなるおそれがあった。ここで、図１１を参照して、ステッピングモータの出力特性を説明する。図１１に、ステッピングモータの出力特性を示す。図１１に示す、パルスレートに対するトルクの値のグラフにおいて、ステッピングモータ３０の総トルクの動作ポイントを“●”、ステッピングモータ３０の一定速度化の総トルク（摩擦トルク）の動作ポイントを“〇”で示す。 、

ステッピングモータ１２０などの部品ばらつきを考慮する場合、図１１のＰＵＬＬＯＵＴ特性を有するステッピングモータを使用する必要がある。図１１に示す出力特性を有するステッピングモータの消費電流は、５００［ｍＡ］である。

このように、従来のモータ駆動方式では、モータの消費電流が大きいので、モータを搭載する携帯機器の電池寿命が短くなるおそれがあった。また、電流容量の小さな電池を用いる場合、ステッピングモータを単独で用いるプリンタなどの消費電流の大きい部品を駆動できないおそれがあった。

本発明の課題は、ステッピング制御を行うモータ駆動において、消費電流を低減することである。

以上の課題を解決するために、本発明は、
ステッピングモータとＤＣモータとを連結した状態で前記ステッピングモータ及び前記ＤＣモータを制御するモータ制御装置であって、
前記ステッピングモータを駆動するステッピングモータ駆動手段と、
前記ＤＣモータを駆動するＤＣモータ駆動手段と、
前記ＤＣモータの回転数を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された回転数をフィードバックし、当該フィードバックした回転数に基づいて前記ＤＣモータの回転を制御して前記ステッピングモータの駆動を補助するとともに、前記ＤＣモータの回転数を目標回転数より低くして駆動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明は、
ステッピングモータとＤＣモータとを連結した状態で前記ステッピングモータ及び前記ＤＣモータを制御するモータ制御装置であって、
前記ステッピングモータを駆動するステッピングモータ駆動手段と、
前記ＤＣモータを駆動するＤＣモータ駆動手段と、
前記ＤＣモータの回転数を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された回転数をフィードバックし、当該フィードバックした回転数に基づいて前記ＤＣモータの回転を制御して前記ステッピングモータの初期駆動を補助するとともに、最初に前記ＤＣモータを駆動して当該ＤＣモータの回転数がオーバーシュートして予め決められた回転数になった際に前記ステッピングモータの駆動を開始させる制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、例えば、前記制御手段は、前記検出手段により検出された回転数に基づいてパルス幅変調データを演算し、当該演算されたパルス幅変調データに基づいて、前記ＤＣモータ駆動手段に前記ＤＣモータをパルス幅変調駆動させることとして構成してもよい。

また、例えば、前記検出手段は、前記ＤＣモータの回転数をコード化して出力するエンコーダであることとして構成してもよい。

また、例えば、前記検出手段は、所定電圧と、前記ＤＣモータの出力電圧とを比較し、その比較結果の周期を、前記ＤＣモータの回転数として出力する比較手段であることとして構成してもよい。

本発明によれば、ステッピングモータと消費電流の少ないＤＣモータとを駆動し、さらにＤＣモータの回転数を目標回転数より低くして駆動させるので、ＤＣモータの駆動により消費電流を軽減させるとともに、目標回転数とＤＣモータの回転数との差分に対応して、ステッピングモータを駆動してステッピング制御を確実に行うことができる。

また、本発明によれば、ステッピングモータと消費電流の少ないＤＣモータとを駆動し、さらに最初にＤＣモータを駆動して当該ＤＣモータの回転数がオーバーシュートして予め決められた回転数になった際にステッピングモータの駆動を開始させるので、ＤＣモータの駆動により消費電流を軽減させるとともに、ＤＣモータの回転によるオーバーシュート後にステッピングモータを駆動してステッピング制御を確実に行うことができる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な第１及び第２の実施の形態を順に詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１〜図６を参照して、本発明に係る第１の実施の形態について説明する。先ず、図１及び図２を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図１に、本実施の形態のロール紙搬送装置１００の構成を示す。図２に、モータ制御回路７０の構成を示す。

図１に示すように、本実施の形態のロール紙搬送装置１００は、プリント用のロール紙Ｐを供給するロール紙供給部１０と、ロール紙Ｐを図示しないプリント部に搬送する搬送ローラ２０と、パルス電流の入力により一定角度ずつ駆動するステッピングモータ３０と、直流電流の入力により駆動するＤＣ（直流）モータ４０と、ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０の回転速度（回転数）を減速して搬送ローラ２０に伝える減速ギヤ５０と、を備えて構成される。プリント部は、例えば、熱転写方式などにより、ロール紙Ｐに各種文字、画像などを記録する。

ＤＣモータは、一般的に、ステッピングモータと異なり、総トルクのうちの加速トルクを出力特性として考えない。従って、本実施の形態では、ＤＣモータ４０について、摩擦トルクのみを考慮すればよいものとする。但し、ＤＣモータの加速トルクは加速時間によって吸収されるため、加速時間をクリティカルに制御する機器の場合は、加速トルクを考慮する必要がある。

また、ロール紙搬送装置１００は、図２に示すように、ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０を備え、ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０を駆動制御するモータ制御回路７０を有する。

ロール紙供給部１０は、回転軸としてのローラ軸６１を備える。搬送ローラ２０は、回転軸としてのローラ軸６２を備えて、ローラ軸６２を介して減速ギヤ５０に連結される。ステッピングモータ３０は、両軸タイプであり、回転軸としてのモータ軸６３，６４を備え、モータ軸６３を介して減速ギヤ５０に連結され、モータ軸６４を介してＤＣモータ４０に連結される。

ロール紙搬送装置１００は、ステッピングモータ３０に回転数の管理（ステップ管理）を行わせて出力トルクを少なくし、ＤＣモータ４０に出力トルクを発生してパワーアシストすることにより、モータの消費電流を軽減させる構成である。つまり、ロール紙搬送装置１００は、ステッピングモータ３０とＤＣモータ４０との特性の違い（使い方の違い）に伴い、両モータの長所を引き出してモータの消費電流を軽減させる構成である。

モータ制御回路７０は、ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０に加えて、コントローラ部７１と、ステッピングモータドライバ部７２と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）７３と、ＤＣ電源７４と、ＧＮＤ７５と、ダイオード７６と、エンコーダ７７と、を備えて構成される。

コントローラ部７１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有し、ＣＰＵによりＲＯＭ内に記憶された各種プログラムが読み出されてＲＡＭに格納されて、ＲＡＭ内のプログラムとＣＰＵとの協働により各種処理が実行される。コントローラ部７１は、エンコーダ７７から出力された回転数に対応する信号からＰＷＭ（パルス幅）制御のＤｕｔｙ比に対応するＰＷＭデータの演算を行う演算部７１１と、演算部７１１により演算されたＰＷＭデータに基づいて、ＰＷＭ信号を変換して出力するＰＷＭ変換部７１２と、を備えて構成される。

ステッピングモータドライバ部７２は、コントローラ部７１の指示により、ステッピングモータ３０の駆動用パルスを生成してステッピングモータ３０に入力する。ＤＣ電源７４は、例えば、ロール紙搬送装置１００内に装填される電池の陽極である。

ＦＥＴ７３は、ｎチャネルであり、ゲートがＰＷＭ変換部７１２に接続され、一端（ソース）がＧＮＤ７５に接続され、他端（ドレイン）がＤＣモータ４０を介してＤＣ電源７４に接続される。ＰＷＭ７１２から出力されたＰＷＭ信号がハイの場合に、ＦＥＴ７３がオンして、ＤＣ電源７４からＤＣモータ４０を介してＧＮＤ７５へ直流が流れる。ＤＣ電源７４は、例えば、リチウム電池などの充電池の陽極である。

ダイオード７６は、ＧＮＤ７５からＤＣ電源７４に整流する方向に、ＤＣモータ４０と並列に接続され、ＤＣモータ４０に逆向き（電源７４からＧＮＤ７５への電流の逆方向）に電流が流れることを防ぐ。エンコーダ７７は、ＤＣモータ４０の回転数を検出し、その検出した回転数に基づく信号を演算部７１１に入力する。

図３に、エンコーダ７７の出力波形を示す。図３に示すように、エンコーダ７７が出力する、検出した回転数に基づく信号とは、例えば、その回転数に比例した周期Ｔｅのパルスである。周期Ｔｅのパルスごとに、演算部７１１により、ＤＣモータ４０の回転数に基づいて、ＰＷＭのＤｕｔｙ比に対応するＰＷＭデータの演算が行われ、ＰＷＭ変換部７１２によりＰＷＭデータに基づくＰＷＭ信号が出力される。

そして、ＰＷＭ変換部７１２から出力されたＰＷＭ信号により、ＤＣモータ４０が速度制御される。ＤＣ電源７４の電池の電圧バラツキを考慮すると、速度制御は必要となる。

以下、ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０の全体の目標回転数を２８８０［ｒｐｍ］に設定する場合のモータ制御回路７０の動作を説明する。ここで、図４を参照して、ＤＣモータ４０とステッピングモータ３０との出力特性を説明する。図４に、ＤＣモータ４０の出力特性を示す。図４は、ＤＣモータ４０の入力電圧６［Ｖ］の条件における出力特性である。

図４に示すように、ＤＣモータ４０の無制御時回転特性及び制御時回転特性と、ＤＣモータ４０に入力する電流特性とを説明する。無制御時回転特性とは、ＤＣモータ４０をＤＣ駆動（ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比を１００％にする駆動）する場合の回転特性であるものとする。制御時回転特性とは、ＤＣモータ４０を２７８０［ｒｐｍ］に一定速度回転制御する場合の回転特性であるものとする。

図４より、ＤＣモータ４０の無制御時回転特性は、トルクＴ０、回転数Ｎを用いて、
Ｎ＝−３００Ｔ０＋３５００ …（１）
で表される。また、制御時回転特性は、ＤＣモータ４０の定格トルクを１．２［Ｎ・ｍ］とすると、
Ｎ＝−３００Ｔ０＋３５００ …（２）
で表される。よって、ＤＣモータ４０を２７８０［ｒｐｍ］で回転制御する場合の平均のＰＷＭのＤｕｔｙ比Ｄｕは、
Ｄｕ＝３１４０／３５００＝８９．７％ …（３）
となる。

ここで、ＤＣモータ４０の制御回転数を２７８０［ｒｐｍ］にしたのは、目標回転数から足りない１００［ｒｐｍ］分をステッピングモータ３０に駆動させるためである。また、ＤＣモータ４０は、駆動オン／オフの切り替え制御をするため、減速制御できない。このため、ＤＣモータ４０及びステッピングモータ３０のモータ軸の回転数が目標回転数以上になると、ステッピングモータ３０におけるステッピング制御ができなくなってしまう。よって、ＤＣモータ４０の制御回転数を目標回転数よりも小さくして、ＤＣモータ４０及びステッピングモータ３０のモータ軸の回転数が目標回転数以上になることを防ぐ。さらに、ＤＣモータ４０の目標回転数から制御回転数まで小さくする値は、１００［ｒｐｍ］に限定されるものではなく、その他の値でもよい。

ここで、簡単のために、上記ＤＵＴＹ比Ｄｕを１０倍したものをＰＷＭデータＤｐとし、ＤＣモータ４０の制御回転数を２７８０［ｒｐｍ］にしたときの周期Ｔｅのカウント数を１０００とする。

エンコーダ７７からの出力信号の周期Ｔｅのカウント値をＴｃとし、速度制御系のゲインをＧとする場合に、ＰＷＭデータＤｐは、次式（４）により計算される。
Ｄｐ＝Ｇ×（Ｔｃ−１０００）＋８９７ …（４）
また、ステッピングモータ３０の制御回転数を２８８０［ｒｐｍ］とすると、
Ｔｃ＝（２７８０／２８８０）×１０００＝９６５ …（５）
となる。

仮にゲインＧ＝１とすると、式（４），（５）によりＤｐ＝８６２となる。つまり、Ｄｕｔｙ比が８６．２％となる。これは、ＤＣモータ４０の制御回転数を２７８０［ｒｐｍ］で制御しようとするが、ステッピングモータ３０により回転数を上げられ、２７８０［ｒｐｍ］よりも少ないＤｕｔｙ比で駆動されるためである。

また、ゲインＧは、本実施の形態では１にしたが、大きく設定してしまうと、１００［ｒｐｍ］の速度差でもＤＣモータ４０のパワーがかからなくなり、ステッピングモータ３０に負荷がかかり過ぎてしまう。また、ゲインＧを小さく設定してしまうと、速度変動が大きくなり過ぎてしまい、印刷品質に影響が出る可能性がある。よって、速度差の設定と、速度制御系のゲインＧの設定とは、実機評価などによる合せ込みが必要である。

また、ＤＣモータ４０は、摩擦トルクのみを考慮すればよく、２７８０［ｒｐｍ］の回転制御時において、モータ軸摩擦トルクの値を１．２×１０^-3［Ｎ・ｍ］とすると、図４に示すように、ＤＣモータ４０に入力する電流値は１５０［ｍＡ］となる。

次に、ステッピングモータ３０のトルクについて説明する。先ず、ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０の総トルクを考える。ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０の加速トルクは、ＤＣモータ４０に駆動依存するので考慮に入れないものとする。ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０のモータ軸摩擦トルクを１．２×１０^-3［Ｎ・ｍ］とし、角速度ωを３０１．５８４［ｒａｄ／ｓ］とすると、ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０の仕事率Ｐ０は、
Ｐ０＝モータ軸摩擦トルク×ω＝０．３６２［ｗ］ …（６）
となる。

ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０の仕事率Ｐ０のうちのＤＣモータ４０の仕事率を算出する。モータ軸摩擦トルクの値を１．２×１０^-3［Ｎ・ｍ］とし、ＤＣモータ４０の回転数２７８０［ｒｐｍ］＝２９１．１２１［ｒａｄ／ｓ］とすると、ＤＣモータ４０の仕事率Ｐ１は、
Ｐ１＝モータ軸摩擦トルク×ＤＣモータ回転数＝０．３４９［ｗ］ …（７）
となる。

よって、ステッピングモータ３０の仕事率Ｐ２は、
Ｐ２＝Ｐ０−Ｐ１＝０．０１３［ｗ］ …（８）
となり、ステッピングモータ３０にかかるロール紙供給部１０側の負荷トルクＴＳは、
ＴＳ＝Ｐ２／３０１．５８４＝４．３１×１０^-5［Ｎ／ｍ］ …（９）
となる。

図５に、ステッピングモータ３０の出力特性を示す。図５は、ステッピングモータ３０の入力電圧７［Ｖ］、入力電流８０［ｍＡ］の条件における出力特性である。図５に示すように、ステッピングモータ３０にかかる負荷トルクＴＳ＝４．１６３×１０^-5［Ｎ／ｍ］において、入力電流８０［ｍＡ］におけるステッピングモータ３０の動作により十分駆動できることが分かる。

但し、ステッピングモータ３０が必要な出力トルクとして、１００［ｒｐｍ］の回転差が生み出すＤＣモータ４０単体の機械的な負荷トルクがある。このため、予想動作ポイントは、同一パルスレートのステッピングモータ３０にかかる負荷トルクＴＳの動作ポイントに比べて若干大きくとる必要がある。

よって、図４から示されるＤＣモータ４０の定格電流１５０［ｍＡ］と、図５から示されるステッピングモータ３０の電流８０［ｍＡ］と、の和２３０［ｍＡ］が、ＤＣモータ４０及びステッピングモータ３０全体の消費電流となる。この全体の消費電流２３０［ｍＡ］は、［発明が解決しようとする課題］で述べた従来のステッピングモータ１２０を単独で駆動させる場合の消費電流５００［ｍＡ］に比べて２７０［ｍＡ］の消費電流削減が実現できる。

次に、図６を参照して、モータ制御回路７０の動作を説明する。図６に、モータ制御回路７０における各種動作のタイミングチャートを示す。図６（ａ）にプリント実行のタイミングチャートを示し、図６（ｂ）にＤＣモータ４０の駆動のタイミングチャートを示し、図６（ｃ）にステッピングモータ３０の駆動のタイミングチャートを示し、図６（ｅ）にＰＷＭのＤｕｔｙ比のタイミングチャートを示し、図６（ｆ）にＤＣモータ及びステッピングモータの回転数のタイミングチャートを示す。

コントローラ部７１には、例えば、プリント実行のオン／オフの切り替えのトリガとなる信号が入力されている。先ず、図６（ａ）に示すように、プリント実行がオンされると、図６（ｂ）に示すように、コントローラ部７１（演算部７１１及びＰＷＭ変換部７１２）により、ＤＣモータ４０の駆動が開始される。このとき、図６（ｅ）に示すように、演算部７１１において演算されるＰＷＭのＤｕｔｙ比は、１００％であり、ＤＣモータ４０がＤＣ駆動される。

ＤＣモータ４０のＤＣ駆動後、ＤＣモータ４０及びステッピングモータ３０を含めた負荷の慣性モーメントにより、図６（ｆ）に示すように、モータ軸の回転数が徐々に加速する。そして、モータ軸の回転数が目標回転数の２８８０［ｒｐｍ］を超えてオーバーシュートし、図６（ｅ）に示すように、演算部７１１により、ＰＷＭのＤｕｔｙ比が変化させられ、ＤＣモータ４０の制御回転数２７８０［ｒｐｍ］に対応する８６．２％にされる。

そして、モータ軸の回転数が２８８０［ｒｐｍ］まで落ちてきたタイミングで、図６（ｂ）に示すように、コントローラ部７１により、ステッピングモータ３０の駆動が開始され、ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０両方の駆動が開始される。ＤＣモータ４０駆動開始時からステッピングモータ３０駆動開始時までは、数１００［ｍｓ］かかる。そして、モータ軸の回転数が２８８０［ｒｐｍ］で安定したタイミングで、プリントの記録動作が開始される。

以上、本実施の形態によれば、ロール紙搬送装置１００のモータ制御回路７０において、ステッピングモータ３０と消費電流の少ないＤＣモータ４０とを駆動し、さらにＤＣモータ４０の回転数を目標回転数より低くして駆動させるので、ＤＣモータ４０の駆動により全体の消費電流を軽減させるとともに、目標回転数（２８８０［ｒｐｍ］）とＤＣモータ４０の回転数（２７８０［ｒｐｍ］）との差分（１００［ｒｐｍ］）に対応して、ステッピングモータ３０を駆動してステッピング制御を確実に行うことができる。

また、最初にＤＣモータ４０を駆動して、その回転数がオーバーシュートして予め決められた回転数（２８８０［ｒｐｍ］）になった際にステッピングモータ３０の駆動を開始させるので、回転開始時におけるＤＣモータ４０の駆動により全体の消費電流をさらに軽減させるとともに、ＤＣモータ４０の回転によるオーバーシュート後にステッピングモータ３０を駆動してステッピング制御を確実に行うことができる。

そして、ステッピングモータ３０の消費電流を軽減することができるので、ステッピングモータ３０として消費電流が小さいものを使用することができる。あるいは、ステッピングモータ３０として消費電流が小さくないものを使用する場合にも、入力電流を小さくして使用することができる。

また、演算部７１１が、エンコーダ７７により検出された回転数に基づいてＰＷＭデータを演算し、ＰＷＭ変換部７１２が、当該演算されたＰＷＭデータに基づいて、ＤＣモータ４０をパルス幅変調駆動させるので、パルス幅変調駆動によりＤＣモータ４０の速度制御を容易に行うことができる。

（第２の実施の形態）
図７及び図８を参照して、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。図７に、モータ制御回路８０の構成を示す。図８に、モータ制御回路８０における各種信号の波形を示し、図８（ａ）にオペアンプ８２の入力信号の波形を示し、図８（ｂ）にオペアンプ８２の出力信号の波形を示す。

本実施の形態のロール紙搬送装置は、第１の実施の形態におけるモータ制御回路７０を、図７に示すモータ制御回路８０に代えたものである。よって、説明の重複を避けるため、第１の実施の形態と異なる構成及び効果を主として説明する。

図７に示すように、モータ制御回路８０は、ステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０に加えて、コントローラ部８１と、ステッピングモータドライバ部７２と、ＦＥＴ７３と、ＤＣ電源７４，８６と、ＧＮＤ７５と、ダイオード７６と、オペアンプ８２と、抵抗８３，８４，８７，８８，８９と、コンデンサ８５，９０と、を備えて構成される。

コントローラ部８１は、コントローラ部７１と同様に、ステッピングモータ３０の駆動信号をステッピングモータドライバ部７２に出力するとともに、オペアンプ８２の出力信号からＰＷＭデータ（ＰＷＭのＤｕｔｙ比に対応するデータ）を演算して、当該ＰＷＭデータに基づくＰＷＭ信号を出力してＦＥＴ７３のゲートに入力する。

ＦＥＴ７３の一端（ソース）は、抵抗８３を介してＧＮＤ７５に接続される。また、ＦＥＴ７３の一端（ソース）は、抵抗８４の一端（ノードＮ１）に接続されてコンデンサ８５を介してＧＮＤ７５に接続されるとともに、抵抗８４の他端がオペアンプ８２の反転入力端子に接続される。抵抗８４及びコンデンサ８５により、パッシブの積分回路（ローパスフィルタ）が形成される。

また、ＤＣ電源８６とＧＮＤ７５との間に、抵抗８７，８８が接続され、抵抗８７，８８の接続点（ノードＮ２）がオペアンプ８２の非反転入力端子に接続される。つまり、抵抗８７，８８で分圧されたＤＣ電源８６の電圧（所定電圧）が、オペアンプ８２の非反転入力端子に入力される。

また、オペアンプ８２の非反転入力端子と出力端子（ノードＮ３）との間に、抵抗８９及びコンデンサ９０とが並列に接続される。オペアンプ８２、抵抗８９及びコンデンサ９０により、アクティブの積分回路が形成される。そして、オペアンプ８２は、非反転入力端子の電圧を閾値として、反転入力端子の電圧を比較して比較結果の信号を出力端子から出力する。

図８（ａ）に示すように、ノードＮ１における電流の波形Ｗ１（リップル電流）（抵抗８３の電圧波形）が得られる。この波形Ｗ１は、ＤＣモータ４０の仕様により異なるが、通常、波打った波形となる。波形Ｗ１の周期ＴＷは、ＤＣモータ４０の相数及び極数により決まる。ＤＣモータ４０の回転数をＮＷ［ｒｐｓ］とすると、
ＴＷ＝１／（ＮＷ×相数×極数） …（１０）
となる。

図８（ｂ）に示すように、ノードＮ２における閾値電圧の波形Ｗ２が設定される。オペアンプ８２により、波形Ｗ２と、波形Ｗ１とが比較され、その比較結果としての矩形波の波形Ｗ３が出力される。この波形Ｗ３が、回転数を示す周期ＴＷを有する信号として、コントローラ部８１に入力される。コントローラ部８１は、入力された波形Ｗ３の信号の周期ＴＷ（回転数）に基づいて、ＤＣモータ４０をＰＷＭによる回転数制御する。

以上、本実施の形態によれば、オペアンプ８２が、所定電圧と、ＤＣモータ４０の出力電圧とを比較して、その比較結果の信号を出力し、コントローラ部８１が、オペアンプ８２から出力された信号の周期ＴＷが示すＤＣモータ４０の回転数に基づいて、ＤＣモータ４０をパルス幅変調駆動させるので、パルス幅変調駆動によりＤＣモータ４０の速度制御を容易に行うことができる。

なお、ＤＣモータ４０の回転数検出を、モータコントローラＩＣにより行い、ゲイン設定をオペアンプにより行う構成としてもよく、さらに、上位のＰＬＬ（位相同期ループ）制御により行う構成としてもよい。

（第１の変形例）
ここで、第１及び第２実施の形態に係る第１の変形例を簡単に説明する。本変形例の構成は、第１又は第２実施の形態で説明した携帯機器のロール紙搬送装置において、ＤＣモータ４０のモータ軸に分銅を取り付けて、ＤＣモータ４０を回転させることにより、バイブレーション機能を実現するものである。この構成では、ステッピングモータ３０と、ＤＣモータ４０との間の駆動軸に、ワンウエイ機構を設ける。そして、プリントのロール紙搬送時には、ＤＣモータ４０を正転させて搬送ローラ２０及び分銅の両方を駆動させる。そして、バイブレーション時には、逆転させることで、ワンウエイ機構により、分銅のみが駆動される。

このＤＣモータ４０の回転により分銅を振動させて携帯機器にバイブレーションさせる構成により、部品点数を増やさずに、携帯機器にバイブレーション機能を追加できる。

これに関して、分銅をＤＣモータ４０のモータ軸に取り付ける構成に限定されるものではなく、ステッピングモータ３０に分銅を取り付ける構成としてもよい。この構成では、ステッピングモータ３０とＤＣモータ４０との取り付け位置を交換することになる。

さらに、分銅を使用せず、ステッピングモータ３０の励磁方式を変更することにより、バイブレーション機能を実現させる構成としてもよい。ステッピングモータ３０をロール紙搬送目的で駆動する場合、印字品質や、振動による騒音などのため、通常、１相及び２相を交互に励磁する１−２相励磁にて駆動する。そして、ステッピングモータ３０をバイブレーション目的で駆動する場合、１相励磁若しくは変則的な１相励磁にして、携帯機器を振動させる。この振動目的の励磁の周波数は、携帯機器の共振周波数になるよう設定される。

このように分銅を使用せずに、ステッピングモータ３０の励磁方式の変更によりバイブレーションさせる構成では、分銅を設ける必要が無く、携帯機器の重量の軽減を図ることができる。

（第２の変形例）
ここで、第１及び第２実施の形態に係る第２の変形例を簡単に説明する。第１又は第２実施の形態で説明した携帯機器のロール紙搬送装置において、ＤＣ電源として電池を使用するが、プリンタを備えた、又は装着した携帯機器は、そのプリンタを有しないものに比べて、消費電流が大きく電池寿命が短い。そこで、本変形例では、電池として充電池を用いて、充電池が電池寿命になった場合の非常勤急用の給電方式を説明する。

第１又は第２実施の形態で説明した携帯機器のロール紙搬送装置において、ロール紙供給部１０のローラ軸６１に減速ギヤを介してＤＣモータ４０を取り付け、搬送ローラ２０の軸に減速ギヤを介してステッピングモータ３０を取り付ける。そして、充電池の容量が無くなったとき、ロール紙供給部１０を搬送ローラ２０から取り外して、ローラ軸６１を手動で回転させることにより、ＤＣモータ４０を発電機として使用する。

そこで、ＤＣモータ４０の出力を、充電回路に入力して充電池に充電する。例えば、新品時のロール紙供給部１０のローラ軸６１の角速度を３．１４［ｒａｄ／ｓ］とした場合のロール紙供給部１０の回転数と、ＤＣモータの制御回転数２７８０［ｒｐｍ］とにより、ロール紙供給部１０及びＤＣモータ４０間の減速ギヤのギヤ比が１／９３に設定されるものとする。ロール紙供給部１０を手動で仮に３０［ｒｐｍ］で回転したとすると、ＤＣモータ４０のモータ軸の回転数は２７８０［ｒｐｍ］になる。よって、駆動時と同じ回転数となり、充電池に充電できる起電力が得られる。

このように、ローラ軸６１を手動で回転させて、ＤＣモータ４０を発電機として使用する構成によれば、充電池の電池寿命などの緊急時に充電池を充電して携帯機器を使用することができる。また、緊急時でなくとも、充電池の電池寿命前に充電池を充電しておいてもよい。さらに、ローラ軸６１に専用のレバーを取り付け可能とし、容易にローラ軸６１を手動で回すことができることとしてもよい。

なお、上記各実施の形態及び各変形例において説明したステッピングモータ３０及びＤＣモータ４０のなどの各種特性の具体的な数値は、一例を示したものであり、これに限定されるものではない。

また、上記各実施の形態におけるロール紙搬送装置、モータ制御回路の各構成要素の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。

本発明に係る第１の実施の形態のロール紙搬送装置１００の構成を示す図である。 モータ制御回路７０の構成を示す図である。 エンコーダ７７の出力波形を示す図である。 ＤＣモータ４０の出力特性を示す図である。 ステッピングモータ３０の出力特性を示す図である。 モータ制御回路７０における各種動作のタイミングチャートである。（ａ）はプリント実行のタイミングチャートであり、（ｂ）はＤＣモータ４０の駆動のタイミングチャートであり、（ｃ）はステッピングモータ３０の駆動のタイミングチャートであり、（ｅ）はＰＷＭのＤｕｔｙ比のタイミングチャートであり、（ｆ）はＤＣモータ及びステッピングモータの回転数のタイミングチャートである。 モータ制御回路８０の構成を示す図である。 モータ制御回路８０における各種信号の波形を示す図である。（ａ）はオペアンプ８２の入力信号の波形を示す図であり、（ｂ）はオペアンプ８２の出力信号の波形を示す図である。 従来のロール紙搬送装置２００の構成を示す図である。 ロール紙搬送装置２００の駆動シーケンスを示す図である。 ステッピングモータの出力特性を示す図である。

符号の説明

１００ ロール紙搬送装置
１０ ロール紙供給部
２０ 搬送ローラ
３０ ステッピングモータ
４０ モータ
５０ 減速ギヤ
６１，６２ ローラ軸
６２ ローラ軸
７０ モータ制御回路
７１ コントローラ部
７１１ 演算部
７１２ 変換部
７２ ステッピングモータドライバ部
７４ ＤＣ電源
７５ ＧＮＤ
７６ ダイオード
７７ エンコーダ
８０ モータ制御回路
８１ コントローラ部
８２ オペアンプ
８３，８４，８７，８８，８９ 抵抗
８６ ＤＣ電源
８５，９０ コンデンサ
２００ ロール紙搬送装置
１１０ 搬送ローラ
１２０ ステッピングモータ
１３０ 減速ギヤ

Claims (5)

1. ステッピングモータとＤＣモータとを連結した状態で前記ステッピングモータ及び前記ＤＣモータを制御するモータ制御装置であって、
   前記ステッピングモータを駆動するステッピングモータ駆動手段と、
   前記ＤＣモータを駆動するＤＣモータ駆動手段と、
   前記ＤＣモータの回転数を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された回転数をフィードバックし、当該フィードバックした回転数に基づいて前記ＤＣモータの回転を制御して前記ステッピングモータの駆動を補助するとともに、前記ＤＣモータの回転数を目標回転数より低くして駆動させる制御手段と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. ステッピングモータとＤＣモータとを連結した状態で前記ステッピングモータ及び前記ＤＣモータを制御するモータ制御装置であって、
   前記ステッピングモータを駆動するステッピングモータ駆動手段と、
   前記ＤＣモータを駆動するＤＣモータ駆動手段と、
   前記ＤＣモータの回転数を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された回転数をフィードバックし、当該フィードバックした回転数に基づいて前記ＤＣモータの回転を制御して前記ステッピングモータの初期駆動を補助するとともに、最初に前記ＤＣモータを駆動して当該ＤＣモータの回転数がオーバーシュートして予め決められた回転数になった際に前記ステッピングモータの駆動を開始させる制御手段と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
3. 前記制御手段は、前記検出手段により検出された回転数に基づいてパルス幅変調データを演算し、当該演算されたパルス幅変調データに基づいて、前記ＤＣモータ駆動手段に前記ＤＣモータをパルス幅変調駆動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記検出手段は、前記ＤＣモータの回転数をコード化して出力するエンコーダであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記検出手段は、所定電圧と、前記ＤＣモータの出力電圧とを比較し、その比較結果の周期を、前記ＤＣモータの回転数として出力する比較手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

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