JP2928007B2 - ステップモータの駆動方法 - Google Patents

ステップモータの駆動方法

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JP2928007B2
JP2928007B2 JP31926291A JP31926291A JP2928007B2 JP 2928007 B2 JP2928007 B2 JP 2928007B2 JP 31926291 A JP31926291 A JP 31926291A JP 31926291 A JP31926291 A JP 31926291A JP 2928007 B2 JP2928007 B2 JP 2928007B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ステップモータの駆動
方法に係り、特に、プリンタに適用されるステップモー
タの駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、プリンタの印字には、ステッピ
ングモータ、ステッパ、パルスモータ等と称されるステ
ップモータが、入力信号の電気パルスをこのパルスに対
応した機械的変位に変換するディジタル制御が容易なた
めに多用されている。
【0003】このステップモータは、ステップモータの
出力軸に連結される回転子には、永久磁石を適用した磁
極あるいは突極鉄心等が用いられ、固定子には多数の電
磁石(多相の電動機巻線)が用いられ、この電磁石を次
々と励磁すると、回転子を例示された電磁石と対応する
方向に吸引し、一定の角度ずつ回転させるようにされて
いる。
【0004】また、ステップモータの各相巻線に通電さ
れる電流のパターン(通電方法)には、1相励磁,1・
2相交代励磁,2相同時励磁等があり、これらはそれぞ
れ90度,135度,180度通電に相当する。
【0005】前記1・2相交代励磁によるステップモー
タの駆動では、8ステップで回転子が1歯ピッチ回転
し、他の方法に比べてステップ数(分解能)が倍増する
とともに、乱調を防止し高速時の運転を安定化する効果
がある。このため、ステップモータは、プリンタの印字
動作をディジタル制御により行う制御モータとして多用
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のプリンタの印字動作に適用されるステップモー
タの駆動方法は、1・2相交代励磁により駆動させた場
合においても、回転子の停止時の相の位置を無視してい
た。
【0007】よって、停止させた回転子の位置は、1相
励磁の位置と、2相同時励磁の位置という2通りの位置
の何れかとなる。
【0008】また、回転子を停止させたときのホールド
トルクは、2相同時励磁の停止位置のホールドトルクが
1相励磁での停止位置のホールドトルクより大きく、す
なわち、回転子が1相励磁の停止位置で停止した場合に
は、ホールドトルクが最小となる。そして、1相励磁の
停止位置でステップモータの回転子が停止すると、ステ
ップモータの出力軸に接続された各種機器とのメカニズ
ム上の負荷により、ステップモータの回転子の停止位置
が移動し、相のずれ(回転子の停止位置の変位)が発生
するとともに、結果として印字ずれ等の不具合が発生す
るという問題点があった。
【0009】さらに、ステップモータの停止中も電力を
供給し続けているので、電力の消費が多く、また、ステ
ップモータの発熱が多いという問題点があった。
【0010】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
のであり、前述した従来のものにおける問題点を克服
し、ステップモータを1・2相交代励磁により駆動させ
るとともに、ステップモータ停止時の回転子の停止位置
を特定することのできるステップモータの駆動方法を提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため請求項1に記載の本発明のステップモータの駆動方
法は、1・2相交代励磁の通電によりステップモータを
駆動させ、このステップモータへの停止指令が発せられ
たときに、回転子の位置が1相励磁による位置か2相同
時励磁による位置かどうかを検出し、この回転子の位置
が1相励磁による位置の場合には1ステップ進行させ
て、つぎの2相同時励磁による位置において前記回転子
が停止するように停止指令を送出し、また、回転子の位
置が2相同時励磁による位置の場合には、そのまま停止
するように停止指令を送出した後に、2相同時励磁の通
電位置においてホールドパルスを付与することでステッ
プモータの回転を停止させた後にステップモータへの通
電を停止するとともに、ステップモータの再起動時に
は、ステップモータを停止させるホールドパルスを付与
した適宜な2組へスタートパルスを付与し、前記停止指
令が発せられたときの回転子の位置が1相励磁位置であ
った場合には、1ステップ分回転子を戻してから駆動を
開始させ、前記停止指令が発せられたときの回転子の位
置が2相同時励磁位置であった場合には、そのまま駆動
を開始させることを特徴としている。
【0012】
【0013】
【作用】請求項1に記載の本発明のステップモータの駆
動方法によれば、停止命令が出されたときの回転子を位
置を検出し、そのときの回転子の位置に応じてステップ
モータを制御することで、確実に2相励磁位置において
回転子をホールドすることができる。
【0014】
【0015】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により説明
する。
【0016】図1は本発明に係るステップモータの駆動
方法を実施するためのプリンタの実施例を示す要部のブ
ロック図である。
【0017】本実施例によるステップモータの駆動方法
を実施するための装置を図1により説明する。
【0018】図1に示すように、本発明の駆動方法を実
施するための装置は制御部1と駆動部2とにより構成さ
れている。
【0019】前記制御部1内には、後述するステップモ
ータ3の回転子4の停止位置を制御するステップモータ
停止位置制御部5とステップモータ1の回転子4の停止
位置を検出するステップモータ停止位置検出部6とが形
成されている。
【0020】前記駆動部2内には、図示しない入力パル
ス分配回路およびパルス増幅回路等のステップモータ駆
動部7と、紙送りおよびキャリッジ等のプリンタ駆動部
8とが形成されている。
【0021】なお、本発明に係るステップモータの駆動
方法を実施するための装置は、後述する動作ができるも
のであればよく、特に、本実施例に限定されるものでは
ない。
【0022】つぎに、本実施例によるステップモータの
駆動方法を図1から図4により説明する。
【0023】図2はステップモータの要部を示す模式
図、図3はステップモータ駆動時の通電状態を示すタイ
ミングチャート、図4はステップモータの停止時と再起
動時の通電状態を示すタイミングチャートである。
【0024】まず、本実施例による1・2相交代励磁の
通電方法によるステップモータ3の駆動動作を、図2に
示すステップモータの模式図と、図3に示すタイミング
チャートとにより説明する。
【0025】図2に示すように、ステップモータ3は、
回転子4を永久磁石とするとともに、固定子9をA相,
B相,C相,D相からなる4相とし、各固定子9にはス
イッチ10を有するコイル11がそれぞれ巻回されてい
る。そして、図3に示すような入力パルスを付与するこ
とにより回転子4を駆動することができる。
【0026】まず、ステップST01において、A相の固
定子9aに巻回されているコイル11aのスイッチ10
aを閉じ、他のスイッチ10b,10c,10dを開
く。すなわち、A相にのみ入力パルスを付与する(O
N)。すると、A相の固定子9aの回転子4と対向する
側がS極に磁化され、回転子4のN極はA相の位置P01
に吸引されて停止する。この停止位置P01は1相励磁に
よる位置である。なお、この1相励磁による回転子4の
停止位置を図中に破線で示す。
【0027】つぎに、ステップST02において、A相の
固定子9aに巻回されているコイル11aのスイッチ1
0aと、B相の固定子9bに巻回されているコイル11
bのスイッチ10bとを閉じ、他のスイッチ10c,1
0dを開く。すなわち、A相とB相とに入力パルスを付
与する(ON)する。すると、A相とB相との固定子9
a,9bの回転子4と対向する側がS極に磁化され、回
転子4のN極はA相とB相の中間の位置P02に停止す
る。この停止位置P02は2相同時励磁による位置であ
る。なお、この2相励磁による回転子4の停止位置を図
中に実線で示す。
【0028】さらに、ステップST03において、B相の
固定子9bに巻回されているコイル11bのスイッチ1
0bを閉じ、他のスイッチ10a,10c,10dを開
く。すなわち、B相にのみ入力パルスを付与する(O
N)する。すると、B相の固定子9bの回転子4と対向
する側がS極に磁化され、回転子4のN極はB相の位置
P03に停止する。この停止位置P03は1相励磁による位
置である。
【0029】以下、B・C相→C相→C・D相→D相→
D・A相の順に入力パルスを付与することにより、ステ
ップモータ3の回転子4は時計方向に45度ごとにステ
ップ状に回転させられる。
【0030】また、入力パルスをA相→D・A相→D相
→D・C相→C相→C・B相→B相→B・A相の順に付
与すると、ステップモータ3の回転子4は反時計方向に
45度ごとにステップ状に回転させることができる。
【0031】このように、1・2相交代励磁の通電方法
によれば、1相励磁あるいは2相同時励磁を適用した通
電方法にくらべてステップ数(分解能)が倍増するとと
もに、ステップモータの回転を円滑にすることができ
る。
【0032】なお、実際には前述したスイッチ10でな
く、図示しないパルス分配回路等により、各固定子への
入力パルスの通電状態をコントロールさせている。
【0033】つぎに、ステップモータ3を停止させる動
作について、図2から図4により説明する。
【0034】まず、制御部1から駆動部2へステップモ
ータ3の停止指令が発せられる。すると、従来は、前述
したように1相励磁による位置、例えば、図2に示すP
01、あるいは2相同時励磁による位置、例えば、図2に
示すP02、のいずれかの位置に回転子4が無秩序に停止
していた。
【0035】これに対し本実施例においては、制御部1
から駆動部2へステップモータ3の停止指令が発せられ
た場合に、制御部1内のステップモータ停止位置検出部
により、回転子4の停止位置が前述した1相励磁によ
る位置か2相同時励磁による位置かどうかを判断し、1
相励磁による位置の場合には1ステップ進行させて、つ
ぎの2相同時励磁による位置において回転子が停止する
ように、制御部1内のステップモータ停止位置制御部5
から駆動部2内のステップモータ駆動部7へ停止指令を
送出させる。そして、ステップモータ駆動部7からは所
望の2相へ、例えば、図4に示すように、A相とB相と
にのみステップモータ3を停止させるホールドパルスを
所望の時間だけ送出させて、図2に示すP02の位置にお
いてステップモータ3の回転子4を停止させる。
【0036】また、回転子4の停止位置が2相同時励磁
による位置の場合には、そのまま制御部1内のステップ
モータ停止位置制御部5から駆動部2内のステップモー
タ駆動部7へ停止指令を送出させるとともに、ステップ
モータ駆動部7からは所望の2相へホールドパルスを前
述したのと同様に所望の時間だけ送出させる。
【0037】したがって、ステップモータ3の回転子4
は2相同時励磁による位置、図2に示す停止位置P02,
P04,P06,P08のいずれかの位置において確実に停止
されることになる。この2相同時励磁による回転子4の
停止位置においては、2相の固定子9の磁力の合力によ
り回転子4を停止させるので、1相励磁による回転子4
の停止位置における1相の固定子9の磁力より大きい停
止時の磁力(ホールドトルク)を得ることができる。
【0038】そして、所望の位置でステップモータ3を
停止させた後に、再起動時までステップモータ3への給
電を停止する。これにより、電力消費ならびにステップ
モータ3の発熱を低減させることができる。
【0039】つぎに、ステップモータ3の再起動の動作
について図2から図4により説明する。
【0040】いま、ステップモータ3が停止して、ステ
ップモータ3の回転子4が、図2のA相とB相の中間位
置P02において停止している場合、すべての相(A相,
B相,C相,D相)に電力が供給されていないので、ス
テップモータ3の回転子4により回転運動する図示しな
い出力軸に接続された各種機器とのメカニズム上の負荷
が発生すると、出力軸を介してステップモータ3の回転
子4にこの負荷が逆伝達されて、回転子4の停止位置が
時計方向あるいは反時計方向へ移動する。
【0041】したがって、本実施例では、制御部1内の
ステップモータ停止位置制御部5から、駆動部2内のス
テップモータ駆動部7へ起動指令を送出させるととも
に、ステップモータ駆動部7からはステップモータ4を
停止させるホールドパルスを付与したのと同一の2相
へ、例えば、図4に示すように、A相とB相とにスター
トパルスを所望の時間だけ送出させる。すると、A相と
B相とが磁化され、回転子4は停止時の位置であるA相
とB相の中間位置P02へ、確実に移動させられることに
なる。その後、再起動の始動位置にある回転子4を、所
望の固定子に入力パルスを順に付与させることでステッ
プ状に移動させて、ステップモータ3を駆動させること
ができる。
【0042】このように、ステップモータ3の再起動時
に、ステップモータ3を停止させるホールドパルスを付
与した適宜な2相へ、スタートパルスを所望の時間付与
することにより、回転子4の始動位置を確実にステップ
モータの停止した位置へ復帰させることができ、印字ず
れ等の発生を防止させることができる。
【0043】なお、回転子4を停止させる停止命令が発
せられたときの回転子4の位置が1相励磁による位置で
あった場合、1ステップ進行させて2相同時励磁による
位置において回転子4を停止させ、再起動時には1ステ
ップ分回転子を戻してから駆動を開始させてもよい。
【0044】また、本発明は、前記実施例に示す4相の
ステップモータに限定されるものではなく、3相,5相
等の複数の相を有するステップモータに適用することが
できる。
【0045】さらに、本発明は、前記実施例に限定され
るものではなく、必要に応じて種々の変更が可能であ
る。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように本発明のステップモ
ータの駆動方法によれば、ステップモータを分解能の大
きい1・2相交代励磁により駆動させるとともに、ステ
ップモータ停止時の回転子の停止位置をホールドトルク
の大きい停止位置に特定することができる。また、再起
動時のステップモータの回転子の始動位置を停止時の位
置と同一とすることが容易にできるとともに、ステップ
モータの停止時に電力を停止させることができ、電力消
費とステップモータの発熱とを低減できるという極めて
優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るステップモータの駆動方法を実施
するためのプリンタの実施例を示す要部のブロック図
【図2】ステップモータの要部を示す模式図
【図3】本発明に係るステップモータの駆動方法におけ
るステップモータ駆動時の通電状態を示すタイミングチ
ャート
【図4】本発明に係るステップモータの駆動方法におけ
る停止時と再起動時の通電状態を示すタイミングチャー
【符号の説明】
3 ステップモータ 4 回転子 9 固定子 10 コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 8/00 - 8/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1・2相交代励磁の通電によりステップ
    モータを駆動させ、このステップモータへの停止指令が
    発せられたときに、回転子の位置が1相励磁による位置
    か2相同時励磁による位置かどうかを検出し、この回転
    子の位置が1相励磁による位置の場合には1ステップ進
    行させて、つぎの2相同時励磁による位置において前記
    回転子が停止するように停止指令を送出し、また、回転
    子の位置が2相同時励磁による位置の場合には、そのま
    ま停止するように停止指令を送出した後に、2相同時励
    磁の通電位置においてホールドパルスを付与することで
    ステップモータの回転を停止させた後にステップモータ
    への通電を停止するとともに、ステップモータの再起動
    時には、ステップモータを停止させるホールドパルスを
    付与した適宜な2組へスタートパルスを付与し、前記停
    止指令が発せられたときの回転子の位置が1相励磁位置
    であった場合には、1ステップ分回転子を戻してから駆
    動を開始させ、前記停止指令が発せられたときの回転子
    の位置が2相同時励磁位置であった場合には、そのまま
    駆動を開始させることを特徴とするステップモータの駆
    動方法。
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