JP3362686B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、パルスモータを駆
動制御するモータ制御装置、特に目標設定される回転速
度に対応して生成されるパルス信号に特徴を有するモー
タ制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】ステッピングモータは、パルスの数を変
位に変換する目的に用いられる電動機であって、パルス
モータとも呼ばれる。具体的には、与えられたパルス信
号の一つに対応してその回転子が所定の角度だけ回転す
る構成にしてあって、このため、パルスの数に基づいて
回転角度を制御することが可能である。 【０００３】更に詳述すると、ステッピングモータはパ
ルス信号を受けると、その時点の回転子の停止位置に応
じて励磁すべき固定子、即ち電磁石を選択し、これに所
定量の電流を供給して励磁させ、回転子の磁極を励磁し
た電磁石と対応する方向へ吸引して停止させる。また、
連続して供給されるパルス信号に応じて、複数の固定子
を所定の順序に従って選択的に励磁することにより、回
転子を回動自在に駆動制御することができる。なお、停
止位置と対応する各電磁石への電流の供給状態をフェー
ズと呼ぶ。前述の如きステッピングモータはデジタル制
御が容易であることから、例えば熱転写プリンタ，シリ
アルプリンタなどの印刷装置において、キャリッジ駆動
機構及び紙送り機構などに採用されている。 【０００４】前記ステッピングモータを駆動する電流の
供給パターンには、１相励磁，２相同時励磁，１−２相
交代励磁及びＷ１−２相交代励磁などがあって、前述の
印刷装置においては、主に１−２相交代励磁及びＷ１−
２相交代励磁が採用されている。 【０００５】１−２相交代励磁によるステッピングモー
タの駆動方法は、回転子の停止位置に対応する各電磁石
を一つずつ順に励磁して基本ステップ角度で回転させる
１相励磁と、相互に隣位する２相を同時に励磁し、フェ
ーズの切換えにおいていずれか一つの相の励磁を切り換
える２相同時励磁とを交互に繰り返す方法である。この
駆動方法によると、供給される電流に応じて回転子を１
相励磁による停止位置又はこの基本ステップ角度の１／
２だけ回転させた２相同時励磁による停止位置のいずれ
かに停止させることが可能である。例えば、回転子を１
回転させるために、１相励磁によると４ステップを要す
るとき、１−２相交代励磁によるとその倍の８ステップ
を要する。その特徴は、１相励磁又は２相同時励磁と比
較してステップ幅を細かく制御することが可能であっ
て、しかも駆動時の騒音の低減及び高速駆動の安定化に
優れた効果を奏する。 【０００６】Ｗ１−２相交代励磁によるステッピングモ
ータの駆動方法は、前述の如き１−２相交代励磁の基本
ステップ角度の更に１／２幅を駆動制御する方法であっ
て、各相について、電流を１相励磁における値とそれよ
り低い二つの中間値とに供給可能になしておき、フェー
ズの切換えにおいて一つの相の励磁を前記中間値を用い
て段階的に増加又は減少させることにより実現してい
る。この駆動方法は、供給される電流に応じて回転子を
１−２相交代励磁による停止位置又はこの基本ステップ
角度の１／２だけ回転させた停止位置のいずれかに停止
させる。例えば、回転子を１回転させるために、１−２
相交代励磁によると８ステップを要するとき、Ｗ１−２
相交代励磁によるとその倍の16ステップを要する。その
特徴は、上述の１−２相交代励磁よりステップ幅を細か
く制御することが可能であるため、高い精度が要求され
る場合に用いられる。 【０００７】図５は１−２相交代励磁及びＷ１−２相交
代励磁の電流供給タイミングの一例を説明するためのタ
イミングチャートである。図５(1-A) 及び図５(1-B)
は、１−２相交代励磁におけるＡ相（例えば、横方向と
対応）及びＢ相（同、縦方向と対応）の電流供給タイミ
ングを夫々表している。この１−２相交代励磁において
は、Ａ相，Ｂ相夫々に５段階の電流量が設定可能であっ
て、１周を基本ステップ角度で分割した８つの停止位置
（フェーズ）について、例えば回転子の磁極を０時の方
向と対応するフェーズ０に駆動するには、横方向のモー
メントを与えるＡ相には電流を供給せず、縦方向のモー
メントを与えるＢ相にのみ電流を供給する。また、フェ
ーズ０から時計回りに基本ステップ角度である45度回転
した１時30分の方向と対応するフェーズ１に駆動するに
は、Ａ相及びＢ相に同等の電流を供給する。 【０００８】一方、図５(2-A) 及び図５(2-B) は、Ｗ１
−２相交代励磁におけるＡ相及びＢ相の電流供給タイミ
ングを夫々表している。このＷ１−２相交代励磁におい
ては、Ａ相，Ｂ相夫々に７段階の電流量が設定可能であ
って、１周を基本ステップ角度で分割した16のフェーズ
について、例えば回転子の磁極を０時の方向と対応する
フェーズ０に駆動するには、Ａ相に電流を供給せず、Ｂ
相に-100％の電流を供給する。また０時45分の方向と対
応するフェーズ１に駆動するには、Ａ相に略40％の電流
を供給し、Ｂ相にフェーズ０と同じく-100％の電流を供
給する。更にまた、１時30分の方向と対応するフェーズ
２に駆動するには、Ａ相及びＢ相に略70％の電流を供給
する。 【０００９】図６はステッピングモータの速度制御を説
明する速度線図であって、横軸には時間を、また縦軸に
はステッピングモータの回転速度の目標値を夫々対応付
けて表している。図において、速度線が上り傾向を示す
時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までは、回転速度を加速する第Ｉ
期を表している。ステッピングモータの回転速度は、単
位時間当たりのパルス信号の数に比例する。言い換える
と、前記回転速度はパルス信号の間隔に反比例する。従
って、第Ｉ期の間はステッピングモータへ与えるパルス
信号の間隔を徐々に短くするように制御される。 【００１０】速度線が横這い傾向を示す時刻Ｔ１から時
刻Ｔ２までは、回転速度を一定に保って駆動する第II期
を表しており、この期間、ステッピングモータへ与える
パルス信号の間隔は一定に保たれる。 【００１１】また、速度線が下り傾向を示す時刻Ｔ２か
ら時刻Ｔ３までは、回転速度を減速する第III 期を表し
ており、この期間、ステッピングモータへ与えるパルス
信号の間隔を、時間の経過に伴って徐々に長くするよう
に制御される。例えば、あるモータを1600pps の回転速
度で駆動制御するパルス信号の間隔を１とするとき、そ
のパルス信号の間隔を４／３倍にすると、1200pps にて
駆動制御される。また、パルス信号の間隔を２倍にする
と、800ppsにて駆動制御される。更にまた、パルス信号
の間隔を４倍にすると、400ppsにて駆動制御される。 【００１２】特開平４−131265号公報において提案され
ている記録装置は、ステッピングモータの加速時の速度
制御に特徴を有する発明であって、ステッピングモータ
の駆動力を、ギヤ列などを用いてなる伝動機構を介して
搬送ローラへ伝達する機構において、駆動開始から所定
パルス数を低速度で駆動することにより、搬送方向を逆
転したとき、搬送ローラに駆動力が伝達されるまでのバ
ックラッシュ期間に前記ステッピングモータが加速さ
れ、駆動力が搬送ロールへ伝達された時点にトルクの急
激な変化を生じて前記ステッピングモータが脱調するこ
との防止を目的とする。 【００１３】また、特開昭59−155078号公報において提
案されている印字媒体の搬送駆動方式は、モータの駆動
力を調節する構成に特徴を有する発明であって、印字媒
体の紙厚に応じてモータのドライブ電流を調節して前記
モータのトルクを制御可能になすことにより、例えば駆
動力をあまり必要としないような紙厚の薄い印字媒体に
ついて電力の無駄な消費を抑制し、また駆動状態から停
止状態への静定に要する時間の短縮を図ることを目的と
する。 【００１４】ところで、印刷装置の紙送り機構において
は、停止位置を高精度に制御することが要求される。し
かし、前述したステッピングモータの駆動方法では、そ
の停止トルクがフェーズ毎に不均一であるため、それに
より駆動されるメカニズムの負荷状況によっては、停止
位置が所定の位置からずれる場合があった。具体的に
は、１−２相交代励磁を例に挙げて説明すると、１相励
磁による停止位置に停止させる場合と、２相同時励磁に
よる停止位置に停止させる場合とでは、前者の方が停止
トルクが小さい。従って、同一の制動トルクに対する夫
々の停止位置を比較すると、前者において回転子の停止
位置の位置ずれを生じる場合があった。このような停止
位置の位置ずれが、紙送り機構において改行時の送り量
に影響を与え、改行の前後にて印字行の間隔が不均一と
なる現象を生じせしめて印字品質を低下させるという問
題点があった。 【００１５】そこで従来は、駆動機構部の総合的な精度
を向上させるか、または停止位置の精度に優れたステッ
ピングモータを採用することにより、前述の如き位置ず
れの低減を図っていた。また、特開平８−275591号公報
において提案されているステップモータの駆動方法は、
停止位置の制御に特徴を有する発明であって、１−２相
交代励磁により駆動するステップモータを駆動状態から
停止状態へ制御するとき、ステップモータへ与える停止
パルス又はホールドパルスの少なくともいずれか一方の
値を可変とすることにより、ステップモータの回転子の
停止位置による停止トルクの差異をなくして、停止位置
を確実に制御することを目的とする。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】ところが、印刷装置の
分解能、即ち印刷密度についての要求は高く、これに対
応すべく停止位置をより高精度に制御することが重要な
課題となっている。 【００１７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であって、目標の停止位置に応じて、停止直前に与える
パルス信号の間隔を補正することにより、フェーズ間の
停止トルクの差異を抑えて、目標の停止位置に確実に停
止させることが可能なモータ制御装置の提供を目的とす
る。 【００１８】 【課題を解決するための手段】本発明にかかるモータ制
御装置は、回転速度の切り換えタイミングを表す速度制
御テーブルを有し、該速度制御テーブルに基づき目標設
定される回転速度に対応するパルス信号を生成し、これ
をモータへ与えることで該モータの回転子を基本ステッ
プ角度毎に駆動制御するモータ制御装置において、目標
とする停止位置に停止させるためのパルス信号を補正す
るための遅延時間を前記回転子の基本ステップ角度毎の
停止位置に対応付けて、夫々格納する遅延テーブルと、
減速駆動中の回転子が停止する停止位置及び該停止位置
までのステップ数を特定する手段と、特定したステップ
数が予め定めた数値になったとき、特定した停止位置に
応じて前記遅延テーブルを参照して遅延時間を得て、該
遅延時間によってパルス信号の間隔を補正し、これを生
成する手段とを備えることを特徴とする。 【００１９】図３は本発明に係るモータ制御装置により
生成されるパルス信号の概念を説明するための概念図で
ある。図３(a) は目標設定された回転速度に対応して生
成されたパルス信号P1，P2，…，P7を表しており、また
図３(b) は、図３(a) に表すパルス信号の間隔を、遅延
テーブルに基づき補正して得たパルス信号P17 を表して
いる。 【００２０】ステッピングモータを図３(a) に表すパル
ス信号P1，P2，…，P7によって駆動制御した場合に、目
標の停止位置であるフェーズ１において位置ずれが生じ
るのは、フェーズ０からフェーズ１へ遷移するときの停
止トルクが制動トルクに及ばなかったことによる。そこ
で、フェーズ０からフェーズ１への遷移を起こすパルス
信号P7と、その一つ前のパルス信号P6との間隔を補正す
ることにより、具体的にはパルス信号P7を例えば１カウ
ント分遅延させたパルス信号P17 を設定することによ
り、必要な停止トルクを得る。 【００２１】図４は本発明に係るモータ制御装置におけ
る遅延テーブルの一例を説明するための説明図である。
図において、０時の方向と対応するフェーズ０につい
て、遅延時間は０カウントに設定してある。また、１時
30分の方向と対応するフェーズ１について、遅延時間は
１カウントに設定してある。同様に、３時，４時30分，
６時，７時30分，９時及び10時30分の方向と夫々対応す
るフェーズ２，３，４，５，６及び７については、３，
５，０，１，３及び５カウントに遅延時間を設定してあ
る。これらの遅延時間は、実験値に基づいて予め設定し
ておく。 【００２２】以上のように、この発明においては、実験
値に基づき前述の如き遅延テーブルを予め設定してお
き、該遅延テーブルを用いてパルス信号の間隔を制御す
ることにより、停止位置の位置ずれを低減することがで
きる。 【００２３】 【発明の実施の形態】図１は本発明に係るモータ制御装
置の構成を示すブロック図である。図において、ＲＯＭ
１に格納してあるRampテーブル２は、回転速度の切り換
えタイミングを表す速度制御テーブルであって、これは
Rampデータ補正回路３により読み出し可能になしてあ
る。Rampデータ補正回路３には、目標の停止位置（フェ
ーズ）に停止させるべく駆動制御するときの、パルス間
隔の遅延時間を格納する前述の如き遅延テーブル４が設
けてある。またRampデータ補正回路３は、駆動方向の設
定を受け付けるべくなしてあって、所定のトリガ信号を
受け付けたとき、ＲＯＭ１に格納してあるRampテーブル
２及びフェーズレジスタ５に格納してあるモータのフェ
ーズ情報を読み出し、また設定してある駆動方向に基づ
いてパルス間隔を表すパルスデータを生成し、これをパ
ルス生成回路６へ与える。 【００２４】パルス生成回路６は高周波クロックを受け
付けるべくなしてあって、与えられたパルスデータに従
ってパルス信号をモータドライバ７へ与える。モータド
ライバ７はパルス信号を受けたとき、所定の駆動方法、
即ち電流の供給パターンに基づく所定の電流をモータ８
へ供給する。またパルス生成回路６は、パルス信号を出
力する都度、フェーズ識別回路９へトリガ信号を与え
る。フェーズ識別回路９は駆動方向の設定を受け付ける
べくなしてあって、トリガ信号を受け付けたとき、設定
してある駆動方向に基づきフェーズの遷移を識別して、
これをフェーズレジスタ５へ格納する。 【００２５】図２は本発明に係るモータ制御装置の動作
手順を示すフローチャートである。Rampデータ補正回路
３は、Rampテーブル２からRampデータを読み出す(S1)。
そして、読み出したRampデータを遅延テーブル４に基づ
き補正を施してパルスデータを生成し(S2)、これをパル
ス生成回路６へ与える。パルス生成回路６はパルスデー
タに従いパルス信号を生成し(S3)、これをモータドライ
バ７へ与えてモータ８を駆動する(S4)。Rampテーブル２
からRampデータを読み出し(S5)、データエンドであるか
否かを判別して(S6)、データエンドでない場合はＳ４に
処理を戻し、以降の手順を繰り返す。また、データエン
ドであると判別した場合は、処理を終了する。 【００２６】 【発明の効果】以上の如き本発明のモータ制御装置によ
っては、モータのフェーズ毎の停止トルクに応じて駆動
制御の遅延時間を格納する遅延テーブルを予め設定して
おき、この遅延テーブルに従ってパルス信号の間隔を制
御するから、停止位置の位置ずれの低減に優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係るモータ制御装置の構成を示すブロ
ック図である。 【図２】本発明に係るモータ制御装置の動作手順を示す
フローチャートである。 【図３】本発明に係るモータ制御装置により生成される
パルス信号の概念を説明するための概念図である。 【図４】本発明に係るモータ制御装置における遅延テー
ブルの一例を説明するための説明図である。 【図５】１−２相交代励磁及びＷ１−２相交代励磁の電
流供給タイミングの一例を説明するためのタイミングチ
ャートである。 【図６】ステッピングモータの速度制御を説明する速度
線図である。 【符号の説明】 ２ Rampテーブル ３ Rampデータ補正回路 ４ 遅延テーブル ５ フェーズレジスタ ６ パルス生成回路 ９ フェーズ識別回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 8/00 B41J 11/42 B41J 19/30 B41J 19/92

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 回転速度の切り換えタイミングを表す速
   度制御テーブルを有し、該速度制御テーブルに基づき目
   標設定される回転速度に対応するパルス信号を生成し、
   これをモータへ与えることで該モータの回転子を基本ス
   テップ角度毎に駆動制御するモータ制御装置において、
   目標とする停止位置に停止させるためのパルス信号を補
   正するための遅延時間を前記回転子の基本ステップ角度
   毎の停止位置に対応付けて、夫々格納する遅延テーブル
   と、減速駆動中の回転子が停止する停止位置及び該停止
   位置までのステップ数を特定する手段と、特定したステ
   ップ数が予め定めた数値になったとき、特定した停止位
   置に応じて前記遅延テーブルを参照して遅延時間を得
   て、該遅延時間によってパルス信号の間隔を補正し、こ
   れを生成する手段とを備えることを特徴とするモータ制
   御装置。