JP3187985B2

JP3187985B2 - ステッピングモータ駆動装置

Info

Publication number: JP3187985B2
Application number: JP30223592A
Authority: JP
Inventors: 眞一面; 博福井; 明黒沼; 隆之村田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1992-11-12
Publication date: 2001-07-16
Anticipated expiration: 2016-07-16
Also published as: JPH06153590A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルス幅制御（以下、
ＰＷＭ制御と呼ぶ）を用いて励磁電流を制御するステッ
ピングモータ駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータ（以下、単にモータ
と呼ぶ）を駆動する方式としては、ＰＷＭ制御により通
電時間を変化させることにより、モータ各相に流れる平
均電流を制御して、必要なトルクを発生させる方式が知
られている。

【０００３】図６はバイポーラ方式のモータを用いた駆
動回路の一例であり、Ｉ１＝“Ｈ”，Ｉ２＝“Ｌ”のと
きモータ励磁相Ｌに対して矢印方向に通電され、Ｉ１＝
“Ｌ”，Ｉ２＝“Ｈ”のときモータ励磁相Ｌに対して矢
印とは逆方向に通電（ただし、Ｐ１，Ｐ２はＰＷＭ入力
を示す）される。またＲＳはモータ励磁相Ｌに流れる電
流を電圧降下により検出するための抵抗である。

【０００４】図７はＰＷＭ制御によりモータ励磁相に流
れる平均電流の変化する様子を示す図でありその様子を
簡単に説明すると、Ｔ_ｏｎ１はＰＷＭ制御における一
周期内でのモータ励磁相への実際に通電されている時間
を示し、Ｔ_ｏｆｆ１は通電がオフされている。この時モ
ータ励磁相に流れる電流はＴ_ｏｎ１期間には増加を続
け、Ｔ_ｏｆｆ１期間には通電がオフされているにもかか
わらずモータ励磁相の逆起電力によって電流が減少しな
がら継続しており、平均電流Ｉ_ＡＶ１が流れているこ
とを示す。また、Ｔ_ｏｎ２オン時間を長くしたときで
平均電流Ｉ_ＡＶ２は増加している。

【０００５】従ってＰＷＭ制御においてはＴ_on時間を変
化させることにより平均電流Ｉ_AVを変化させることが出
来るため、あらかじめＰＷＭ値−平均電流−モータ発生
トルクの関係を知ることによって、ＰＷＭ値で必要なト
ルクを発生させることが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術ではモータ相抵抗、ドライバスイッチング速度、ドラ
イバ飽和電圧等のバラツキによって、ＰＷＭ値とトルク
との関係にもバラツキが生じていた。このため、安定し
たモータ駆動を実現するためにはバラツキを考慮した必
要以上のトルクに設定する必要があり、従来のこうした
対処方法では、モータ駆動時の損失の増大、過大なトル
クによるモータ騒音、振動の増大等の欠点があった。

【０００７】よって本発明の目的は、上述の点に鑑み
て、必要最小限のモータトルクでの駆動を可能にして、
モータの騒音・振動を低減させ得るステッピングモータ
駆動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、ステッピングモータ各相への通電をオ
ン・オフする開閉手段と、基準となる周期内での前記モ
ータ各相への通電オン時間を任意に設定する時間設定手
段と、前記時間設定手段で設定された通電オン時間によ
り前記モータ各相に通電した際に前記モータ各相に通電
する電流値を検出する電流値検出手段と、を有するステ
ッピングモータ駆動装置であって、前記モータ各相に通
電する電流値のうち最も電流値の小さい相の電流値に応
じて、すべての相の通電オン時間を補正する補正値を求
めるものである。ここで、前記ステッピングモータ駆動
装置に着脱可能なチェッカーを有し、前記チェッカーは
前記電流値検出手段を備える構成をとることも可能であ
る。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【実施例】以下、本発明の各実施例を詳細に説明する。

【００１８】実施例１図２は、本発明を適用した記録装置２１の主要部を示す
図である。本図において、４は記録紙３の記録紙を検出
するための反射型の検出センサで、投光部と受光部が一
体になった構造のものであり、キャリッジ１９の上に固
定されている。この検出センサ４は、キャリッジ１９が
Ｂ方向に移動するときプラテン７（無反射）の部分では
反射が弱く、紙３（反射部材）の部分では反射が強いこ
とを利用して、紙の存在を検出するためのものである。

【００１９】１４はキャリッジ１９をＢまたはＣ方向に
駆動するためのモータで、１５は紙３上に情報を記録す
る記録ヘッドである。記録ヘッド１５はホスト１７［後
述］からの記録データにより駆動され、キャリッジ１９
の矢印Ｂ方向への移動にともない記録紙３に記録を行な
い、１行の記録が終了するとモータ１８によりローラ２
０を駆動して記録紙３をＤ方向に送る。

【００２０】図１は図２の記録装置２１におけるモータ
１４に適用した本発明によるモータ駆動装置の一実施例
のブロック図である。本図においてＣＰＵ１０は、記録
装置２１の制御を行なうためのマイクロプロセッサであ
り、ＲＯＭ１１に格納されているプログラムにより動作
する。

【００２１】いま、ホスト１７からの記録データがＩ／
Ｆ１６を介してＣＰＵ１０に入力されると、データはＲ
ＡＭ１２に一時的に記憶され、通常の記録装置と同様に
必要な処理が行なわれた後、ヘッド１５にデータが転送
され、記録紙３上にデータに応じた記録が行なわれる。

【００２２】この記録動作において、キャリッジ１９は
モータ１４によって、左から右へ、または右から左に駆
動される。

【００２３】またモータ１４は、モータドライバ３３お
よび３４の２個によって駆動される一般にバイポーラ駆
動と呼ばれる方式であり、モータ１４の駆動方向あるい
は１相，２相，１−２相等の励磁方式によって、各相に
流れる電流のオフ，オン、方向を変えることができるも
のである。

【００２４】図６は、一般的に知られているモータドラ
イバをより詳細に説明した図である。図示したモータド
ライバ３３，３４は従来から知られているものである
が、本実施例においても使用することができる。

【００２５】図６において、Ｉ１はＡ相（Ｂ相）等の励
磁相入力、Ｉ２は上記Ｉ１とは逆相の励磁相入力であ
る。またＰ１，Ｐ２はＰＷＭ入力であり（一般に１０Ｋ
Ｈｚ以上の周波数である）、Ｉ１，Ｉ２の励磁期間中に
Ｌへの通電をオン，オフすることによって、図７に示し
た様に平均電流を変化させることが出来る。ＲＳはＬに
流れる電流の検出用の抵抗である。Ｌはモータ相のコイ
ルであり、Ｉ１＝“Ｈ”，Ｉ２＝“Ｌ”のときには図の
矢印方向に、また、Ｉ１＝“Ｌ”，Ｉ２＝“Ｈ”のとき
には矢印の逆方向の電流が流れる。

【００２６】再び、図１に示した本実施例の説明を行
う。

【００２７】図１において、３０はモータ１４を駆動す
るための

【００２８】

【外１】Ａ，（以下、「反転Ａ」という），Ｂ，（以下、
「反転Ｂ」という）

【００２９】の各相の励磁相出力用ポート、３１はモー
タ各相への通電をオン、オフするためのＰＷＭ信号発生
装置、３２はモータ各相電流検出用の抵抗（ＲＳ１，Ｒ
Ｓ２）に接続されたＡ／Ｄ変換器で、Ａ／Ｄ１はＡ相及
び反転Ａ相、Ａ／Ｄ２はＢ相及び反転Ｂ相の検出を行
う。Ｒ１及びＣ１、Ｒ２及びＣ２は各々ローパスフィル
タを構成してＡ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２への信号のリップル分
を除去するものである。

【００３０】図３は、本実施例の具体的な操作手順の一
例である。

【００３１】・Ｓ１では、ある基準となるＰＷＭ値
（Ｋ）をＰＷＭ発生装置３１にセットを行う。

【００３２】・Ｓ２では、モータ励磁相のＡ相にのみ励
磁を行うための設定を出力ポート３０に行い、以降ＰＷ
Ｍ値＝ＫでＡ相にのみ励磁が行われる。

【００３３】・Ｓ３では、Ａ相への励磁電流が安定する
まで一定の時間（例では０．２ｍＳ）待つ。

【００３４】・Ｓ４では、Ａ相への平均電流（ＩＡ）を
ＲＳ１の電圧降下としてＣＰＵ１０を介してＲＡＭ１２
に記憶する。

【００３５】・Ｓ５〜Ｓ７では、前記Ｓ２〜Ｓ４と同様
の手順で反転Ａ相への平均電流（Ｉ反転Ａ）を求める。

【００３６】・Ｓ８〜Ｓ１０では、前記Ｓ２〜Ｓ４と同
様の手順でＢ相への平均電流（ＩＢ）を求める。

【００３７】・Ｓ１１〜Ｓ１３では、前記Ｓ２〜Ｓ４と
同様の手順で反転Ｂ相への平均電流（Ｉ反転Ｂ）を求め
る。

【００３８】・Ｓ１４では、Ｓ２〜Ｓ１３で求めた平均
電流ＩＡ，Ｉ反転Ａ，ＩＢ，Ｉ反転Ｂの中から最も小さ
い値を求める。これはモータの発生トルクの最も小さい
相を基準にしてあらかじめ設定された必要最小限以上の
モータ発生トルクに補正するためである。

【００３９】・Ｓ１５では、あらかじめＲＯＭ１１に記
憶されているＰＷＭ値＝Ｋに対する平均電流と補正値と
のテーブルを用いて、最適なＰＷＭ補正値を求めＲＡＭ
１２にＰＷＭＨとして記憶する。

【００４０】以降、モータを駆動する場合には、あらか
じめ設定されているＰＷＭ値に対して補正値ＰＷＭＨを
考慮すれば良い。

【００４１】前記実施例の説明ではＲＯＭ１１のテーブ
ルにはＰＷＭ値に対して補正値ＰＷＭＨを記憶するとし
てあるが、ＰＷＭ値そのものを記憶してもよい。

【００４２】また、モータ駆動モードによってＰＷＭ設
定値を複数持つ場合には前記テーブルを複数持てば良
い。

【００４３】前記実施例の説明では平均電流ＩＡ，Ｉ反
転Ａ，ＩＢ，Ｉ反転Ｂの中から最も小さい値を求め使用
したが、モータ駆動モード（例えば２−２相励磁の様に
一相だけでトルクが決らない場合等）によっては必ずし
も最も小さい値である必要は無い。

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【００５５】

【００５６】

【００５７】

【００５８】

【００５９】

【００６０】なお、本実施例による補正値の検出は電源
投入後に最低一度行えば良い。また、モータ駆動等によ
る温度変化等の影響を低減させるために適宜行うことは
さらに有効である。

【００６１】

【００６２】

【００６３】

【００６４】

【００６５】

【００６６】

【００６７】

【００６８】

【００６９】

【００７０】

【００７１】

【００７２】

【００７３】

【００７４】

【００７５】

【００７６】

【００７７】

【００７８】

【００７９】

【００８０】

【００８１】

【００８２】

【００８３】

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【００８７】

【００８８】

【００８９】

【００９０】

【００９１】

【００９２】

【００９３】実施例２図４は、第２の実施例を示すブロック図である。図４に
おいて、２３０はモータ２１４を駆動するためのＡ，反
転Ａ，Ｂ，反転Ｂの各相の励磁相出力用ポート、２３１
はモータ各相への通電をオン、オフするためのＰＷＭ信
号発生装置である。２４０は生産行程に於て接続される
チェッカーであり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは端子を表し、Ａは
記録装置内のＣＰＵバスに接続して出力ポート２３０，
ＰＷＭ信号発生装置２３１，不揮発性メモリ２３２を制
御するものである。ＢはＣＰＵ２１０をホールト状態に
させることによって前記ＡのＣＰＵバスへの接続を可能
にする。Ｃ，Ｄはモータ各相電流検出用の抵抗（ＲＳ
１，ＲＳ２）に接続され電圧降下によって電流を検出す
るものである。２４１はＡ／Ｄ変換器で、Ａ／Ｄ１はＡ
相及び反転Ａ相、Ａ／Ｄ２はＢ相及び反転Ｂ相の電流検
出を行う。Ｒ１及びＣ１、Ｒ２及びＣ２は各々ローパス
フィルタを構成してＡ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２への信号のリッ
プル分を除去するものである。

【００９４】図５は本実施例の制御手順を示すフローチ
ャートである。

【００９５】・Ｓ２００では、生産行程においてチェッ
カーを接続し、ＣＰＵ２１０をホールト状態にする。

【００９６】・Ｓ２０１では、ある基準となるＰＷＭ値
（Ｋ）をＰＷＭ発生装置２３１にセットする。

【００９７】・Ｓ２０２では、モータ励磁相のＡ相にの
み励磁を行うための設定を出力ポート２３０に行い、以
降ＰＷＭ値＝ＫでＡ相にのみ励磁が行われる。

【００９８】・Ｓ２０３では、Ａ相への励磁電流が安定
するまで一定の時間（例では０．２ｍＳ）待つ。

【００９９】・Ｓ２０４では、Ａ相への平均電流（Ｉ
Ａ）をＲＳ１の電圧降下としてチェッカーコントローラ
に記憶する。

【０１００】・Ｓ２０５〜Ｓ２０７では、前記Ｓ２０２
〜Ｓ２０４と同様の手順で反転Ａ相への平均電流（Ｉ反
転Ａ）を求める。

【０１０１】・Ｓ２０８〜Ｓ２１０では、前記Ｓ２０２
〜Ｓ２０４と同様の手順でＢ相への平均電流（ＩＢ）を
求める・Ｓ２１１〜Ｓ２１３では、前記Ｓ２０２〜Ｓ２０４と
同様の手順で反転Ｂ相への平均電流（Ｉ反転Ｂ）を求め
る。

【０１０２】・Ｓ２１４では、Ｓ２０２〜Ｓ２１３で求
めた平均電流ＩＡ，Ｉ反転Ａ，ＩＢ，Ｉ反転Ｂの中から
最も小さい値を求める。これは、モータの発生トルクの
最も小さい相を基準にして、あらかじめ設定された必要
最小限以上のモータ発生トルクに補正するためのであ
る。

【０１０３】・Ｓ２１５では、あらかじめ記憶されてい
るＰＷＭ値＝Ｋに対する平均電流と補正値とのテーブル
を用いて、最適なＰＷＭ補正値を求め不揮発性メモリ２
３２にＰＷＭＨとして記憶する。

【０１０４】・Ｓ２１６では、補正値の書き込みが終了
したのでチェッカーをはずす。

【０１０５】実際の動作時には、あらかじめ設定されて
いるＰＷＭ値に対して不揮発性メモリ２３２に記憶され
ている補正値ＰＷＭＨを考慮して駆動する。

【０１０６】前記実施例の説明では、不揮発性メモリ２
３２にはＰＷＭ値に対して補正値ＰＷＭＨを記憶すると
してあるが、ＰＷＭ値そのものを記憶してもよい。

【０１０７】また、モータ駆動モードによってＰＷＭ設
定値を複数持つ場合には、不揮発性メモリ２３２内に補
正値をテーブルにして複数持てば良い。

【０１０８】前記実施例の説明では平均電流ＩＡ，Ｉ反
転Ａ，ＩＢ，Ｉ反転Ｂの中から最も小さい値を求め使用
したが、モータ駆動モード（例えば２−２相励磁の様に
一相だけでトルクが決らない場合等）によっては、必ず
しも最も小さい値である必要は無い。

【０１０９】

【０１１０】

【０１１１】

【０１１２】

【０１１３】

【０１１４】

【０１１５】

【０１１６】

【０１１７】

【０１１８】

【０１１９】

【０１２０】

【０１２１】

【０１２２】

【０１２３】

【０１２４】

【０１２５】

【０１２６】

【０１２７】

【０１２８】

【０１２９】

【０１３０】

【０１３１】

【０１３２】

【０１３３】

【０１３４】

【０１３５】

【０１３６】

【０１３７】

【０１３８】

【０１３９】

【０１４０】

【０１４１】

【０１４２】

【０１４３】

【０１４４】

【０１４５】

【０１４６】

【０１４７】

【０１４８】

【０１４９】

【０１５０】

【０１５１】

【０１５２】

【０１５３】

【０１５４】

【０１５５】

【０１５６】

【０１５７】

【０１５８】

【０１５９】

【０１６０】

【０１６１】

【０１６２】

【０１６３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、モ
ータ各相に通電する電流値のうち最も電流値の小さい相
の電流値に応じて、すべての相の通電オン時間を補正す
る補正値を求めることとしているので、モータの発生ト
ルクの最も小さい相を基準にして、すべての相の発生ト
ルクが予め設定された必要最小限以上の発生トルクにな
るように補正することができる。その際、補正値を各相
ごとに求める必要はなく１つだけ求めればよいので、補
正値を求める工程が簡略化され、また補正値を記憶する
ための記憶手段のメモリ使用量も少なくてすむ、という
効果が得られる。

【０１６４】

【０１６５】

【０１６６】

【０１６７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明を実施するに好適な記録装置を示す斜視
図である。

【図３】第１の実施例の制御手順を示すフローチャート
である。

【図４】第２の実施例を示すブロック図である。

【図５】第２の実施例の制御手順を示すフローチャート
である。

【図６】従来例のバイポーラ式モータドライバ及び実施
例におけるバイポーラ式モータドライバを詳細に示す図
である。

【図７】ＰＷＭ制御におけるモータ電流の変化を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１０ＣＰＵ１４キャリッジ駆動用のバイポーラ式モータ３０励磁相出力用のポート３１ＰＷＭ発生装置３２Ａ／Ｄ変換器３３，３４バイポーラ式モータドライバ３６，３７コンパレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田隆之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平３−57838（ＪＰ，Ａ) 特開平１−222699（ＪＰ，Ａ) 特開平１−107700（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 8/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステッピングモータ各相への通電をオン
・オフする開閉手段と、基準となる周期内での前記モータ各相への通電オン時間
を任意に設定する時間設定手段と、前記時間設定手段で設定された通電オン時間により前記
モータ各相に通電した際に前記モータ各相に通電する電
流値を検出する電流値検出手段と、を有するステッピングモータ駆動装置であって、前記モータ各相に通電する電流値のうち最も電流値の小
さい相の電流値に応じて、すべての相の通電オン時間を
補正する補正値を求めることを特徴とするステッピング
モータ駆動装置。
【請求項２】前記ステッピングモータ駆動装置に着脱
可能なチェッカーを有し、前記チェッカーは前記電流値
検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のス
テッピングモータ駆動装置。