JPH01160395A - ステッピングモータの駆動装置 - 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の駆動装置に関し、例え
ばステッピングモータを利用して走査手段（スキャナ）
を走査させる走査装置に好適なステッピングモータの駆
動装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の走査装置において、ステッピングモータ
を用いてスキャナを一定の速度で駆動する際、ステッピ
ングモータ自身が持つ共振点付近の周波数のパルスを入
力すると、モータ自身の振動が大となり速度ムラが発生
するので、駆動周波数を決定する場合には共振周波数付
近をさけて設計しなければならなかった。

例えば、第３図は後述の本発明１実施例で使用した５相
ステツピングモータの入力周波数と速度変動との関係を
示すものであり、図中実線は４相励磁、破線は４−５相
励磁の場合であるが、どちらの励磁方式でも２００１（
ｚ〜３００＋１□の間で速度変動のピークがある。従っ
て、このモータを使用する際には、図中の一点Ｍ４線の
ｆｃ（４３００１１□）以上の周波数でモータが定速駆
動されるように駆動系や伝動系の設計を行っていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来例では、ステッピングモ
ータの駆動周波数及び駆動可能な周波数レンジを決定す
る場合、前述の共振周波数をさけるべく最低速の駆動周
波数から系を設計すると、高速の場合にトルクが不足す
ることがある。あるいは逆に、トルクにより最高速の駆
動周波数から系を設計すると、低速時での駆動周波数が
モータの共振周波数域にはいるので、モータの回転ムラ
、速度変動が生じうる。

従って、実質上ステッピングモータを高速から低速まで
幅広いレンジで安定して駆動を行うことが非常に困難に
なるという問題点があった。

本発明の目的は、かかる問題点を解決し、幅広い回転速
度域でステッピングモータの安定した駆動が可能な駆動
装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ そのために、本発明では、励磁方式を切換えてステッピ
ングモータを駆動する駆動手段と、ステッピングモータ
の駆動周波数を制御する周波数制御手段と、ステッピン
グモータに固有の共振周波数とステッピングモータの駆
動周波数との比較に応じて駆動手段により励磁方式を切
換えてステッピングモータを駆動させる駆動制御手段と
を具えたことを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、励磁方式を切換えてステッピングモー
タを駆動する手段と、ステッピングモータの駆動周波数
を制御する手段とを設け、ステッピングモータを駆動す
る周波数とステッピングモータに固有の共振周波数とに
より励磁方式を変更するようにしたので、共振周波数を
避けてステッピングモータを高速から低速まで幅広い速
度域で安定に駆動させることができる。

［実施例１ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

（第１実施例） 第１図〜第３図を用いて本発明ステッピングモータの駆
動装置の第１実施例を説明する。

第１図は本発明を適用可能な走査装置として読取装置の
一構成例を示す。図において、１は２本のレール１４ａ
、１４ｂ上を図中の矢印Ａ、Ｂの方向に往復移動するス
キャナであり、露光ランプ２．読取りセンサ３（例えば
ＣＣ０）およびレンズ４を搭載している。５は駆動力を
プーリ６を介して伝達するワイヤ、７はスキャナ１を移
動させるための駆動源たるモータであり、本実施例では
５相のステッピングモータを用いた。８はモータ７を駆
動するためのモータドライバ、９はモータ７の駆動をオ
ン、オフしたり、駆動する周波数を変えたりする指示を
与えるシーケンスコントローラである。

また、ｌＯはモータドライバ８に与える駆動パルスを発
生させるための発振器、１１は発振器１０からのパルス
信号の周波数をシーケンスコントローラ９からの指示に
応じた周波数に分周する分周器であり、この出力信号Ｍ
ＣＬにがモータドライバ８に人力される。１２はモータ
ドライバ８に入力されるパルス数をカウントするカウン
タ、１３ａおよび＋３ｂはモータ８のオン／オフ信号Ｍ
ＯＮに応じて、それぞれ、分周器１１およびカウンタ１
２にパルス信号の人力を禁止するゲートであり、信号Ｍ
　ＯＮをロウレベルにする。ことにより分周器１１への
クロックの人力を禁止してモータ７を停止させる。

シーケンスコントローラ９が信号ＭＯＮをハイレベルと
すると、ゲート１３ａおよび１３ｂはイネーブル状態と
なり、発振器ｌＯからの出力パルスが分周器１１に人力
される。分周器１１はシーケンスコントローラ９から分
周率をデータバスを介して設定され、この分周率に応じ
てモータドライブクロックＭＣＬＫをモータドライバ８
およびゲート１３ｂを介してカウンタ１２に人力する。

カウンタ１２は、シーケンスコントローラ９からデータ
バスを介してプリセット値を与えられ、当該プリセット
値のパルス数をカウントすると、カウントアップイ８号
ＣＴＩＩＰをシーケンスコントローラ９に人力する。ま
たモータドライバ８は、シーケンスコントローラ９から
の前進／後進信号Ｆ／Ｂ　、励磁信号Ｆ／１１およびモ
ータドライブクロックＭＣＬにに従って、所定の方向に
所定の速度でモータ７を回転させる。このときスキャナ
１は、モータ７の回転がプーリ６およびワイヤ５を介し
て伝達されることにより、所定方向に８動するとともに
、露光ランプ２を点灯させ、原稿を照射し、その反射光
をレンズ４を介してレンズ４の前方にあるＣＣＤ３に照
射することにより、読取り動作を行う。

第２図はモータドライバ８の一構成例を示す回路図であ
る。第２図において、１５は５相のステッピングモータ
の相信号を出力するテーブルを展開したテーブルＲＯＭ
であり、第１表および第２表に示すデータが対応するア
ドレスに書込まれている。１６はテーブルＲＯＭ１５の
アドレスをクロックＭＣＬＫにより切換えるアドレス発
生装置であり、アップ／ダウンカウンタ１８とセレクタ
１９とにより構成されており、励磁切換信号Ｆ／Ｈおよ
び回転方向信号Ｆ／ｌ）の入力に応じて、テーブルＲＯ
Ｍ１５から第１表または第２表に示すデータが表中矢印
の順序で読出されるようにアドレス信号を発生する。

そして、励磁切換信号Ｆ／ＨがＦ／ＩＩ−Ｌ（ロウ）の
とき４相励磁、Ｆ／Ｈ−１１（ハイ）のときに４−５相
励磁になるようにしである。ここで４相励磁は５相のう
ち常に４相が励磁される励磁方式、４−５相励磁は４相
励磁と５相励磁とが交互に繰り返される励磁方式であり
、同一周波数のパルスを与えな場合、４相励磁で駆動し
た方が４−５相励磁の場合の２倍の速度で回転するので
、励磁方式の切換えによって回転速度の切換え制御が可
能となる。

また、回転方向信号Ｆ／Ｂについては、Ｆ／Ｂ−Ｌのと
きテーブルＲＯＭ１５のアドレスがカウントアツプし、
Ｆ／Ｂ−Ｈのときカウントダウンするようにしてあり、
第１表、第２表中の矢印に従っ゛て相信号切換えが行わ
れる。

１７ａｘ１７ｅは相信号によりモータ７の各相に電流を
供給するドライバであり、部分１７ｅにその詳細を例示
するように、パワートランジスタのブリッジにより構成
されている。

（第１表）　４相励磁（Ｆ／）Ｉ−Ｌ）（第２表）　４
−５相励磁（Ｆ／ｕ・旧来実施例では、スキャナ１の移
動速度を変えることにより変倍を行うようにする。また
、等倍時のモータ７の駆動周波数をｆａ＝１８００Ｈ２
とすると、変倍率がＭ％のときの駆動周波数ｆは ｆ　＝　　１ｏＯｆｏ／　Ｍ　ｔｌｚ　　　　　　　（
１）で表わされる。一方、第３図より、本実施例でのモ
ータ７のカットオフ周波数はｆｃ＝３００１１□である
ので、（１）式の計算結果とｆｃとを比較して、４相励
磁か４−５相励磁かを決定するようにする。

シーケンスコントローラ９は、不図示の操作部から入力
された変倍率から（１）式により駆動周波数ｆを計算し
、ｆＣと比較して励磁方式を決定する。すなわち、第３
表に示すように、変倍率Ｍが６００％以下の場合にはＦ
／）ｌ−Ｌにして４相励磁とし、６００％を越える場合
にはＦ／Ｈ−）１にして４−５相励磁とする。この後、
駆動周波数に対応した分周比を分周器１１に、読取り幅
に対応するパルス数をカウンタ１２にそれぞれセットし
、スキャナ１を第１図中矢印へ方向に移動させるときに
はＦ／Ｂ　−Ｌに、Ｂ方向に移動させるときにはＦ／Ｂ
−Ｈに設定し、次いで信号ＭＯＮをＨとして読取りを開
始させる。

次に、カウンタ１２が所定のパルスをカウントするとＣ
ＴＵＰ信号がアクティブになり、シーケンスコントロー
ラ９はこれを検知して信号ＭＯＮをＬにしてスキャナ１
を停止させ、不図示の副走査モータにより走査ユニット
２０を所定の距離だけ副走査方向に移動させて１スキャ
ン分の読取りを終了する。以上の動作を繰り返すことに
より所定のエリア分のデータを読取ることが可能となる
。従って本実施例では、励磁方式を変更できる手段を設
けたことにより、幅広い速度域にわたってモータ７の安
定した駆動が可能となり、第３表に示すように変倍可能
域が拡大した。

第　　３　　表 （第２実施例） 第４図から第６図を用いて本発明の第２の実施例を説明
する。

第４図は本例において用いたモータドライバ８の一構成
例である。図において、１０９はモータ７のオン／オフ
、回転速度１回転方向を制御するシーケンスコントロー
ラ、１１７ａ〜１１７ｅはシーケンスコントローラ９が
出力した相信号によりモータ７の各相に電源を供給する
ドライバであり、第２図におけるドライバ１７ａ〜１７
ｅと同様に構成されている。１１０は水晶発振器、１１
１は発振器１１０からのクロックを分周して所定の時間
間隔でシーケンスコントローラ１０９に割り込み信号を
供給する分周器であり、シーケンスコントローラ１０９
からデータバスを介して分周率がプログラマブルに設定
される。

本実施例では、ステッピングモータフの駆動の大部分を
、マイクロコンピュータ形態のシーケンスコントローラ
１０９のプログラムにより行う。

第５図は本例に係る制御手順の一例を示す。装置のパワ
ーオン後、まずステップ５１で分周器１１１からの割り
込みを禁止して相信号のステップポインタＰＴＲ（例え
ばマイクロコンピュータが有するＲＡＭに設けておくこ
とができる）をクリアする。

次にステップＳ２で、不図示の操作部からの変倍率Ｍ［
％コの入力値に応じて、前述した（１）式でモータ７に
印加するパルスの周波数を演算する。ステップＳ３では
、ステップＳ２で計算した周波数ｆと、予めＲＯＭ等に
セットしであるモータ７自身の共振周波数ｆＣとを比較
し、ｆがｆＣ以上のときは４−５相励磁、ｆがｆＣより
小さい場合は４相励磁とすべくデータをセットする。

すなわち、シーケンスコントローラ１０９が有するＲＯ
Ｍもしくは第２図に示すようなテーブルＲＯＭに上述第
２表のようなデータテーブルを格納しであるとすると、
４相励磁を行う場合には第２表中の相信号を切換えるた
めのステップポインタＰＴＲを歩進するステップが２で
あるので、ステップ値を保持するためのレジスタＣＴに
２をセットしてステップＳ５に穆る。一方、４−５相励
磁の場合には、第２表に関してステップポインタＰＴｎ
を進めるステップが１であるので、レジスタＣＴに１を
セットする。また、４相励磁の場合には回転速度が局に
なるので、回転速度をあわせるために駆動周波数ｆを２
倍にする。なお、ステップｓ２およびｓ３と同様の手順
は上述の第１実施例においても採用することができ、そ
の場合は、ステップｓ３における周波数の比較後に、そ
の結果に応じてＦ／１１をＬまたはＨとすればよい。

次にステップＳ４では、ステップＳ３まででセットされ
たｆの値に対応する分周率値を分周器１１１にデータバ
スを介してセットし、ステップＳ５では外部から読取り
開始の指示が人力されるのを待機し、当該指示（モータ
スタート指示）の人力に応じてステップＳ６に移る。ス
テップＳ６では、モータ７を回転させるパルス数ＰＣを
ソフトウェア上の、またはＲＡＭに設けたカウンタにセ
ットし、分周器１１１からの割り込みをイネーブル状態
する。

シーケンスコントローラ１０９には、分周器ｉｌｌから
のパルスの立上りごとに割り込みが発生し、後述の割り
込み手順に制御が移行する。そして、割り込みがイネー
ブルとなってからモータ７が所定のパルス数回転すると
ＰＣがＯになるので、これを検知してステップＳ７にて
割り込みを禁止することにより、モータ７を停止させて
ステップＳ２に復帰する。以上のシーケンスを繰り返す
ことにより、所定の領域の画像を読み取ることが可能と
なる。

第６図は割り込み時の制御手順の一例を示すフローチャ
ートであり、前述のように割り込みがイネーブルである
ときに分周器１１からのパルスの立上りに応じて起動さ
れるものである。第６図において、ステップＳ８ではモ
ータ７の回転方向を判定し、当該判定に応じてステップ
Ｓ９に移る。ここで、前進の場合にはステップポインタ
ＰＴＲにステップ値ＣＴを加え第２表中の前進の矢印の
向きに相信号が変化するようにする。また、後進の場合
にはＰＴＩＩ値からＣＴ値を減じ、後進の矢印の向きに
相信号が変化するようにする。この後、ステップ５１０
にて、ステップＳ９で設定したステップポインタＰＴＨ
に相当する相信号を出力し、ドライバ１７によりモータ
７を１ステツプ進める。また駆動パルス数ＰＣから１を
減じてステップＳｌｌに移行し、割り込みルーチンから
抜ける。そして、前述のことを分周器１１１からのクロ
ックの立上りごとに繰り返すことにより、所定の速度で
モータ７が回転し、またＰＣがＯになったことをメイン
ルーチンで検出し、割り込みを禁止することにより所定
の距離だけスキャナ１を移動させることができる。

以上述べたように、本実施例では、相信号を発生させる
手段をシーケンスコントローラ１０９内に設け、当該発
生をプログラマブルに行うことにより、部品点数が削減
され、これに伴って装置の低瓜化が達成されると同時に
、安定な駆動が可能となる。

なお、以上の第１および第２の実施例では、読取り素子
ＣＣＯを用いた画像読取り装置に本発明を適用した場合
について述べたが、本発明は特に読取り装置に限定され
るものではなく、例えば複写機の光学系の駆動機構やイ
ンクジェット記録装置等プリンタの走査モータや紙送り
モータ等として設けられるステッピングモータの如く、
その回転速度を種々変える可能性のあるものにはすべて
適用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ステッピングモ
ータの励磁方式を変更できるようにし、ステッピングモ
ータの駆動細波数に応じて励磁方式をモータ自身の共振
周波数を避けて制御するようにしたことにより、高速か
ら低速まで幅広い回転速度域でステッピングモータの安
定した駆動が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能な読取り装置の一構成例を示
すブロック図、 第２図は第１図におけるモータドライバの一実施例を示
す回路図、 第３図は本発明の制御対象とすることが可能なステッピ
ングモータの周波数特性を示す線図、第４図は本発明に
係るステッピングモータの駆動装置の他の実施例を示す
回路図、 第５図および第６図は第４図示の実施例によるモータ制
御手順、の−例を示すフローチャートである。 １・・・スキャナ、 ２・・・露光ランプ、 ３・・・読取りセンサ、 ７・・・ステッピングモータ、 ８・・・モータドライバ、 ９．１０９・・・シーケンスローラ、 １０，１１０・・・発振器、 １１．１１１・・・分周器、 １２・・・カウンタ、 １５・・・テーブルｌｌ０Ｍ、 １６・・・アドレス発生器、 １７ａ　〜１７ｂ、１１７ａ　Ｎ１１７ｂ・・・ドライ
ブ回路、２０・・・走査ユニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　励磁方式を切換えてステッピングモータを駆動する駆
   動手段と、 前記ステッピングモータの駆動周波数を制御する周波数
   制御手段と、 前記ステッピングモータに固有の共振周波数と前記ステ
   ッピングモータの駆動周波数との比較に応じて前記駆動
   手段により励磁方式を切換えて前記ステッピングモータ
   を駆動させる駆動制御手段と を具えたことを特徴とするステッピングモータの駆動装
   置。