JPH01107699A - ステツピングモータの駆動制御方法及びその駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はステッピングモータを交流電源によって駆動さ
せ、その位置決め及び速度制御を行なうためのステッピ
ングモータの駆動制御方法及びその駆動制御装量に関す
る。

［従来技術］ ステッピングモータは連続的でなく、小刻みに正確な等
回転角度Ｎ効で回転することが知られている。従って、
供給する電流値により、正確な位置決めが行なえ、精密
機械等の駆動系の多用されている。この精密機械の一例
として、記録材料へ光ビームを走査して画像を記録する
ｉＪ像記録装置が挙げられる。これは、例えば記録材料
を回転ドラムの外周へ巻き付け、高速て回転させながら
この回転ドラムの外周に対応して配置された露光ヘッド
を回転ドラムの軸方向へ移動させて走査する構造がある
。

この場合、回転ドラムの回転は光ビームを主走査する役
目を有し、露光ヘッドの移動は副走査する役目を有して
いる。従って、回転ドラムは一方向に等速度回転させれ
ばよいか、露光ヘットは、主走査ラインピッチを均一と
するために回転ドラムの軸方向へ正確に定速度′Ｍ動さ
せなければならない、これを正確に行なうためにステッ
ピングモータが適用されている。これにより、ステッピ
ングモータへの電流量を；１１御するのみて主走査ライ
ンピッチが均一となる画像記録処理が行なえる。また、
−画像終了後の露光ヘッドの戻りし。

すなわち走査開始位置への位置決めも容易に制御するこ
とができる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のような画像記録装置にステッピン
グモータを適用する場合、副走査ラインピッチの変動は
仕とり画像に大きな影響を与えるため１通常の精密機械
では問題とならないステッピングモータ特有のデイテン
トトルクによる速度変動が問題となる。

このデイテントトルクとはステッピングモータに適用さ
れている永久磁石によって無励磁状態に発生する偏在ト
ルクである。第２図（Ａ）にはｌ相励磁での回転角度−
トルク特性が示されている。これによれば、第２図（Ａ
）に点線で示した理想的な回転角度−トルク特性に対し
て、蛇行していることがわかる。従って、供給する電流
値が一定であっても、この特性に応じて速度変動が生じ
ることになる。これを解消するために、ステッピングモ
ータにロータリエンコーダを取り付け、供給する電流値
をフィードバック制御すればよいが、デイテントトルク
を補正するためには１回転当り飲方パルスを発生させる
ことが可能なロータリエンコーダが必要となり、コス１
が膨大となると共に、フィーバツク制御のための必要部
品点数か多くなり、装置自体が大型となる。

本発明は上記事実を考慮し、ステッピングモータをオー
プン制御のままでステッピングモータに偏在するデイテ
ントトルクを除去し、正確な定速度Ｍ動および高精度な
位置決め制御をすることができるステッピングモータの
駆動制御方法及びその駆動装置を得ることが目的である
。

［問題点を解決するための手段（その１）］本発明に係
るステッピングモータの駆動、９ＪＷ方法は、予めステ
ッピングモータの回転角度に応じた偏在トルクとは逆相
の出力トルクとなる補正電流値を演算し、この補正電流
値を記憶して、ステッピングモータの基本電流値に基づ
く駆動時に偏在トルク発生時の回転角度と同期させて前
記補正電流値を基本電流値に付加してステッピングモー
タの駆動を制御することを特徴としている。

［作用（そのｌ）１ ｍｌの発明によれば、まず、そのステッピングモータに
偏在する偏在トルクを検出し、その偏在トルクとは逆相
の出力トルクとなる補正電流値を演算する。次にこの測
定値を記憶しておき、ステッピングモータの基本電流値
による駆動時にこの基本電流値に前記補正電流を付加す
る。この補正電流の付加は、偏在トルク設定時の回転角
度と同期させるようにすれば、結果としてステッピング
モータの出力トルクは基本電流値の変化量と一致され、
ステッピングモータの定速度駆動制御が容易となる。

これを第２図に従い詳細に説明すると、第２図（Ｂ）に
示される如く、偏在トルクの回転角度−トルク特性は、
正弦波となっている。また、周期も回転角度（モータ電
気角）と一致しており、後はその振幅がわかればよいこ
とになる。第２図（Ｃ）に示される如く、この偏在トル
クの特性と逆相の補正電流値を基本電流値に付加すれば
、その回転角度−出力トルク特性は第２図（Ａ）の点線
で示したようになり、ステッピングモータを定速度駆動
させることができる。

［問題点を解決するための手段（その２）］本発明に係
るステッピングモータの駆ｍ制御装置は、ステッピング
モータの回転角度に応じた偏在トルクを除去する補正電
流値を設定する補正電流値設定系を備えこの補正電流値
設定系によって設定された補正電流値を予め記憶媒体へ
記憶する記憶手段と、ステッピングモータを駆動させる
ための基本電流を出力する出力手段と、出力手段からの
基本電流出力時に前記記憶媒体に記憶された補正電流値
を前記設定時の回転角度に同期させて出力し基本電流値
に付加する補正手段と、補正された’ｉｉｔ流値に応じ
てステッピングモータを駆動させる駆動手段と、を有し
ている。

［作用（その２）］ 第２の発明によれば、各ステッピングモータのデイテン
トトルクを除去する補正電流値はステッピングモータの
数量に拘らず単一の補正電流設定系で予め設定してその
ステッピングモータを特定するデータ（例えばシリアル
ナンバ）と共に記憶媒体へ記憶する。この記憶媒体はス
テッピングモータの駆動制御系への組み付は時に合わせ
て組み付けられる。ここで、適用するステッピングモー
タの前記データに応じてこれに適合する補正電流値を記
憶媒体から取り込むことにより、ステッピングモータ個
々にフィードバック制御をするためのエンコーダ等が不
要となり、従来のオープン制御のままてデイテントトル
クによる速度変動を除去することができる。

［実施例］ 第１図には本発明が適用された露光装置の露光ヘッドを
副走査するステッピングモータの駆動系か示されている
。

回転トラムｌＯの周面には、露光ヘット１２が配置され
ている。露光ヘットには発光素子が取り付けられており
、その光ビーム照射側は回転ドラムｌＯの周面と対向さ
れている。この露光ヘッド１２は回転ドラムｌＯの軸線
と平行に配置された一対のガイドシャフト１６に摺動自
在に取り付けられている。ガイドシャフト１６の一端側
には、アイドルリール２０が回転可能に支持されており
、ガイドシャフト１６の他端側には、ワイヤリール２２
か回転可能に支持されている。アイドルリール２０とワ
イヤリール２２との間にはワイヤ１８か張設されて８す
、このワイヤ１８の一部（回転ドラムｌ（［１）に前記
露光ヘット１２が固定されている。ワイヤリール２２の
軸には、ワイヤリール２２と一体回転可能に大リール２
４が固定されている。また、ステッピングモータ２６の
出力軸には、小リール２８が固定されている。ワイヤリ
ール２２とステッピングモータ２６との間には、・一体
回転可能にされた大リール３０と小リール３２とが同心
状に配置されている。そして、小リール２８と大リール
３０との間にシンクロベルト３４が張設され、小リール
３２と大リール２４との１１にはシンクロベルト３６が
張設されている。従って、ステッピングモータ２６の主
力軸を回転させて小リール２８を回転させると、シンク
ロベルト３４、大リール３０、小リール３２、シンクロ
ベルト３６及び大リール２４を介してワイヤリール２２
が回転され、これによってワイヤ１８がガイドシャフト
１６の長子方向に移動されて、露光ヘッド１２がガイド
シャフト１６に沿って移動されるようになっている。な
お、　、）Ｚ記のリール２２．２４．３０．３２．ベル
ト３４．３６及びワイヤ１８は、ばね系を構成する。こ
のとき、ステッピングモータ２６の回転方向を変化させ
ることにより露光ヘット１２はガイドシャフト１６に沿
って往復動することができ。

これにより露光ヘット１２を副走査することがてきる。

なお、１走査するにはステッピングモータ２６を間欠駆
動又は連続駆動することにより行われる。

上記とステッピングモータ２６は、４相の固定界磁極を
備えており、この固定界磁極の各々には、ドライバ３８
が接続されている。そして、ドライバ３８はマイクロコ
ンピュータ等で構成された制御回路４０に接続されてい
る。この制御回路４０にはパルス信号が入力されており
、制御回路４０はこのパルス信号に基づいてステッピン
グモータ２６の固定界磁極を励磁するための基本電流値
を生成し、ドライバ３８に供給する。これによりドライ
バ３８はステッピングモータ２６の固定界磁極を励磁さ
せるようになっている。

制御回路４０のＲＯＭ４２には基本電流値を補正する゛
補正電流値が記憶されている。この補正電流値は適用さ
れるステッピングモータ２６に応じて補正電流値設定系
４４によって予め設定されており（例えばシリアルＮｏ
、毎にテーブル化されて記憶されている）、前記基本電
流値の出力時に適用ステッピングモータ２６を制御回路
４０のキーボード（図示省略）ｇのキー操作により特定
することにより、この基本電流値に付加され°Ｃドライ
バ３８へと出力されるようになっている。補正電流値は
適用されるステッピングモータに偏在するデイテントト
ルクを除去する役目を有している。

補正電流値設定系４４は、ステッピングモータ２６の回
転軸２６Ａへそれぞれ取り付は可能な。

トルクメータ４８と位置メータ５０と、補正電流設定部
５２とを備えており、複数のステッピングモータ２６を
それぞれの露光装置の駆動系４６へ組み付ける前に、各
ステッピングモータ２６特有のデイテントトルクを測定
し、このデイテントトルクを除去するための補正電流値
を演算して前記補正電流設定部５２ヘセツトされたＲＯ
Ｍ４２へ記憶させるためのものである。なお１位置メー
タ５０としてはモータ１回転に対して致方パルスの信号
を出力可能なロータリエンコーダが最適である。従って
、ステッピングモータの駆動系への組み付は時には既に
ＲＯＭ４２へ複数のステッピングモータ全てのデータが
記憶されていることになる。ＲＯＭ４２は、補正電流設
定部５２への脱着が可能となっており、各ステッピング
モータ２６のデータ入力が終了した時点で駆動系４６の
制御回路４０へ組み付けられるようになっている。

これにより、それぞれのステッピングモータ２６に適合
するこの補正電流値をＲＯＭ４２から取り込んで基本電
流値に付加することにより、ステッピングモータの出力
トルクは基本電流値の変化量と一致されることになる。

以下に本発明の詳細な説明する。

まず、各ステッピングモータの補正電流値の設定手順を
説明する。これは、ステッピングモータ２６を駆動系４
６へ組み付ける前に行なわれるものである。

デイテントトルクは回転角度に応じて一定の周期で変動
すること、及びその回転角度−トルク特性は正弦波であ
ることはわかっている。従って。

最大トルク（振幅）かわかればデイテントトルクの特性
を得ることができる。

補正電流値設定系４４では、最初にステッピングモータ
２６を無励磁の状ｊ感で１回転させる。このときの最大
トルクを求めることにより、特定の正弦波を得ることが
できる。

次に、このデイテントトルク特性と逆相となる補正電流
値を設定する。これをステッピングモータ２６を特定す
る例えばシリアルＮｏ、毎にテーブル化してＲＯＭに記
憶させる。以上の行程が終了した後、ステッピングモー
タ２６及びＲＯＭ４２を駆動系４６及び制御回路４０へ
それぞれ組み付けることにより、ステッピングモータ２
６のシリアルＮｏ、等を設定するのみで最適な補正電流
量を選択できる。　′ 駆動系４６において選択された補正電流値は基本電流量
に付加されて出力され、この補正電流値で得られる回転
角度−トルク特性と前記デイテントトルク特性とが打ち
消しあい、無励磁でのステッピングモータ２６の偏在ト
ルクを除去することができる（第２図（Ａ）参照）。

このように、本実施例では、予め適用されるスチッピン
グモータ２６の全てに適合する補正電流量をテーブル化
してＲＯＭ４２に記憶させ、この中から必要なデータを
選択するようにしたので、露光装置例々にフィードバッ
ク制御させるための制ｇ４装置が不要となり、オープン
制御のままでステッピングモータの定速度Ｍ４ｋを正確
に行なうことができ、コストダウンにつながる。従つて
、駆動系４６のそれぞれへ高価なロータリエンコーダみ
設置すればよく、低コストで駆動制御を向とさせること
ができる。

なお１本実施例では、ステッピングモータ２６を無励磁
の状態で１回転させ、そのときの最大トルクを得るよう
にしたが、例えば基本電流値に基づいてｌ相励磁しステ
ッピングモータ２６を回転させながら、補正電流値の振
幅を繰り返し変更し、基本電流値による出力トルク分を
差引いた補正電流による出力トルクが最小となるように
して、Ｉ＆適な補正電流値を得るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明に係るステッピングモータの
駆ｆ１１制御方法及びその駆動制御装置はス　゛チッピ
ングモータをオープン制御のままでステッピングモータ
に偏在するデイテントトルクを除去し、正確な定速度Ｍ
ａおよび高精度な位置決め制御をすることができるとい
う優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される露光装置及び補正電流設定
系との関係を示す斜視図、第２図（Ａ）は従来のステッ
ピングモータの回転角度−出力トルク特性図、第２図（
Ｂ）は回転角度−デイテントトルク特性図、第２図（Ｃ
）は基本電流値に補正電流値を付加した場合の回転角度
−電流特性図である。 ２６◆・・ステッピングモータ。 ４０・・・制御回路。 ４２−・・ＲＯＭ、 ４６・・・駆動系。 ５０・・・位置メータ（ロータリエンコーダ）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）予めステツピングモータの回転角度に応じた偏在
   トルクとは逆相の出力トルクとなる補正電流値を演算し
   、この補正電流値を記憶して、ステツピングモータの基
   本電流値に基づく駆動時に偏在トルク発生時の回転角度
   と同期させて前記補正電流値を基本電流値に付加してス
   テツピングモータの駆動を制御することを特徴とするス
   テツピングモータの駆動制御方法。
2. （２）前記補正電流値は、ステツピングモータを無励磁
   の状態で回転させ、その、ときの最大トルクに基づいて
   回転角度に対する偏在トルクの正弦波曲線を求め、この
   偏在トルクを電流値に換算し、その電流値の符号を反転
   させることにより得ることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載のステツピングモータの駆動制御方法。
3. （３）前記補正電流値は、前記偏在トルクの周期と一致
   され、かつ逆相の電流曲線を前記基本電流値に付加して
   ステツピングモータを駆動させ、偏在トルクの振幅が最
   小となるように前記電流曲線の振幅をフイードバツク補
   正することにより得ることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載のステツピングモータの駆動制御方法。
4. （４）ステツピングモータの回転角度に応じた偏在トル
   クを除去する補正電流値を設定する補正電流値設定系を
   備えこの補正電流値設定系によって設定された補正電流
   値を予め記憶媒体へ記憶する記憶手段と、ステツピング
   モータを駆動させるための基本電流を出力する出力手段
   と、出力手段からの基本電流出力時に前記記憶媒体に記
   憶された補正電流値を前記設定時の回転角度に同期させ
   て出力し基本電流値に付加する補正手段と、補正された
   電流値に応じてステツピングモータを駆動させる駆動手
   段と、を有するステツピングモータの駆動制御装置。