JPH02211100A - ステップモータの駆動方法及び駆動装置及びそれを用いた印刷装置 - 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］ 本発明はステップモータの駆動方法、詳しくは閉ループ
方式のステップモータの駆動制御方法に関する。

［従来の説明］ 従来ステップモータの定電流チョッパ駆動回路による閉
ループ制御は、駆動周波数が高く、且つ被駆動系の負荷
変動が大きく駆動周波数が一定の開ループ制御では脱調
を防止することが不可能な機器に於いて採用している。

［発明が解決しようとする課Ｈ］ しかしステップモータの閉ループＭ１＃は前述のとおり
、定電流チョッパ駆動回路と組み合わせて構成されてお
り、ステップモータと被駆動系の慣性負荷の加速区間は
ステップモータの発生トルクの大きい高い駆動電流レベ
ルとし、定常運転区間は低めの駆動電流レベルに切り換
え、信号発生装置の出力信号が基準相切り換えタイミン
グより遅れて発生した場合のみ駆動電流レベルを上げ、
所定の運転スピードを確保する制御方法は提示されてい
るが、制御系の安定性を得るためには、定常運転区間に
おいて一定の負荷までは所定の電流レベルで所定の駆動
周期にて運転する必要があり（すなわち間ループ駆動と
同じ相切り換えのタイミング）この駆動電流レベルでは
被駆動系の負荷に対して、ステップモータの発生トルク
は余裕が生まれる状態が多く、入力電力が有効に使用さ
れていない。本発明はこのような欠点を解決するために
なされたものであり、定電流チョッパ回路を駆動源にし
た閉ループ方式のステップモータ駆動制御方法に於いて
、効率の良い低消費電力で制御の容易ステップモータ駆
動制御方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明はステップモータの回転角を検出する信号発生装
置を備え前記信号発生装置の発生信号を参照して相切り
換えを行う閉ループ方式であり、且つ駆動回路を定電流
チョッパ回路としたステップモータの駆動制御方式に於
いて、前記ステップモータの駆動回路を複数種類の駆動
レベルを有する定電流チョッパ回路とし、ステップモー
タの定速駆動時の基準相切り換えタイミングと前記信号
発生゛装置の出力信号の位相の基準値を制御回路にて設
定し、ステップモータ駆動時の前記位相と前記基準値が
等しくなるよう前記定電流チョッパ回路の駆動レベルを
切り換え制御することを特徴とする。

［作用］ 本発明の上記の方法によれば、適時、基準相切り換えタ
イミングとステップモータの出力軸上のｆＳ号発生装置
の出力の位相と制御回路で設定した基準位相を比較する
ことにより、環境変化や経時変化により変動するステッ
プモータの被駆動系の負荷とステップモータの発生トル
クのバランス状態が観測可能となり、駆動系の負荷に合
わせたステップモータトルクになるよう定電流駆動回路
の電流レベルを切り換えることで必要最小源の入力電力
でのステップモータ駆動が可能となり、効率の良い省エ
ネルギの機器が実現できる。

［実施例］ 本発明を印字装置のキャリッジ駆動に適用した実施例を
図面にもとすいて説明する。第１図は本実施例のステッ
プモータ駆動方法を実施した印字装置の構成図である。

第２図はキャリジ駆動機構部、第３図はタイミンング検
出機構部である。図中１は印字手段であるドツトヘッド
２を搭載したキャリッジであり、被印字用紙３に対して
印字桁方向に往復移動しながらドツトヘッド２により被
印字用紙３にインクリボン４に含浸されたインクを転写
する。図中５はキャリッジ１を搬送するための１回転４
８分割の４相のＰＭ型スステップモータあり２−２相駆
動とし１ステツプ７．５°の進角を得ている。駆動軸５
−Ａにはモータビニオン６と４８個のスリットを有する
検出板７が取付けられている。図中８は検出板７のスリ
ットに光軸を合わせた透過型のフォトセンサであり、検
出板７と組み合わせ、ステップモータ５の分割数と同数
のタイミング信号を発生する。　（以下タイミング検出
器）　キャリッジ駆動歯車９にはタイミングベルト１０
がかみ合っておりステップモータ５の動力はモータービ
ニオン６とキャリッジ駆動歯車９で減速された徨タイミ
ングベルト１０に伝達される。更にタイミングベルト１
０はキャリッジ１に歯の１部を噛合しているため、ステ
ップモータ５の回転はキャリッジ１の往復運動に変換さ
れる。第４図は本実施例の印字装置のステップモータ５
の駆動制御回路のブロック図である。マイクロコンピュ
ータで構成した制御回路部とステップモータ５の定電流
駆動回路部、フォトセンサ８の出力の波形整形回路部と
電源電圧の検出回路部、環境温度の検出回路部、及び電
源回路部から構成されている。定電流駆動回路は駆動電
流レベルＡ、Ｂ、　　Ｃ，Ｄ、　　Ｅの５種類とし、制
御回路部からの信号により各々の条件で切り換えられる
。電源電圧の検出回路部は広範囲の使用可能電圧を実現
するため備え、電源の電圧降下を検出しステップモータ
５のトルクの低下の著しい低電圧に於いて基準相切り換
えタイミングを長めに設定しトルクの大きい周波域で駆
動している。また環境温度の検出回路についても同様に
、周囲環境温度によって常温域〜高温域と比較し極端に
キャリッジ１の搬送負荷の増大する０°Ｃ以下の低温環
境に対して、基準相切り換えタイミングを長めに設定し
トルクの大きい周波数域で駆動し、使用可能温度領域を
広く確保するため設けである。　（環境温度と電源電圧
による基準相切り換えタイミングの種類を以下モードと
し本印字装置では、通常モード、低電。

圧モード、低温モード、低温低電圧モードの４種類備え
ている。）第５図は本実施例におけるステップモータ５
の各相とタイミング検出器の信号（以下タイミング信号
）の発生の位相を表す概念図である。横軸は本実施例の
印字装置に採用したステップモータｌの１ステツプ７．
５度の進角と、縦軸には発生トルクを示し、実線はステ
ップモータ５の時計方向回転のトルク曲線であり、点線
は反時計方向のトルク曲線を示す。ステップモータ５の
各ステップに対するタイミング信号発生位相は、印字装
置の往復印字を実現するため、時計方向回転と反時計方
向回転における発生トルクの等しい位相とし、各ステッ
プの中間とする。第６図は本実施例の印字装置における
ステップモータ５の駆動のタイムチャート図であり、６
−ａ部はキャリッジ１とステップモータ５の慣性負荷の
加速区間であり、６−ｂ部の定速区間まで指数関数的に
基準相切り換えタイミングを推移させる。６−す部は印
字装置の印字区間であり、基準相切り換えタイミングは
、一定に設定している。６−ｃ部は、キャリッジ１の減
速区間であり、加速区間と反対の基準相切り換えタイミ
ングの推移としている。

第７図の７−ａは、定速領域におけるキャリッジ１の搬
送負荷に対し、ステップモータ５の発生トルクに余裕の
ある場合の基準相切り換えタイミングとタイミング信号
を示す、７−ｂにおいては定速領域においてキャリッジ
１の搬送負荷に対し、ステップモータ５の発生トルクに
余裕の少ない場合の基準相切り換えタイミングとタイミ
ング信号を示す、７−Ｃには基準相切り換えタイミング
の駆動周波数でキャリッジ１の搬送負荷に対し、ステッ
プモータ５の発生トルクが小さい場合であり、タイミン
グ信号が基準相切り換えタイミングより遅れて発生し、
相切り換えタイミングをタイミング信号の立ち上がりと
している状態を示す。第８図は本実施例の定電流駆動回
路の各電流レベルによる、ステップモータ５の相当りの
電流波形を示した図であり、チョッピングレベルを５種
類とした。　（本実施例ではレベルの高い順にＡ−）Ｂ
−＋Ｃ→Ｄ＋Ｅとする。） 次に各状態におけるステップモータ５の駆動方法を説明
する。制御回路に印字の指令が入ると、制御回路では電
圧検出回路により電源電圧を検出し、次に周囲環境温度
を温度検出回路によって検出し各々のモードを選択する
。つぎに第６図に示す如く６−ａ部のキャリッジ１の加
速区間において基準相切り換えタイミングを起動ステッ
プより、除々に短めに推移させることでステラモータ５
の回転数は上昇し従ってキャリッジ１も同様に、上記に
よって選択したモードの６−ｂ部の定速領域まで加速さ
れる。加速区間はキャリッジ１の慣性負荷と、ステップ
モータ５のロータイナーシャの影響が存在する為に、発
生トルクの高い、Ａレベルの駆動電流レベルとした。本
例の加速区間における基準相切り換えタイミングとタイ
ミング信号は第６図の６−ａに示したが、基準相切り換
えタイミングに対しタイミング信号は早目に発生してい
る。しかし前記に設定したモードの条件において、経時
変化などが原因でキャリッジ１の搬送負荷が上・昇し基
準相切り換えタイミングよりタイミング信号が遅く発生
した場合は、タイミング信号発生により相切り換えを行
うことで、ステップモータ５は脱調することなく加速が
可能となる。６−ｂの定速領域は慣性負荷の影響が減少
しＡレベルの駆動ではトルクに余裕が生まれるため駆動
電流レベルはＣレベルまで下げる。定速領域では基準相
切り換えタイミングとタイミング信号の位相Ｔ／ｌを制
御回路にて演算し、第９図に示す基準位相のＴ／ｌに対
してタイミング信号が早目に発生している状態が３ステ
ップ以上連続した場合（図７−ａ、ステップモータ５の
発生トルク〉キャリッジ１の搬送負荷）、駆動電流レベ
ルをＤレベルまで下げる。さらにこの駆動電流レベルに
て同様に３ステツプ以上連続した場合更にＥレベルに落
とす。この状態にてタイミング信号が基準位相に対し遅
れて発生したステップが生じた場合、駆動電流レベルを
現在のレベルより１段階あげる。

更に同様に基準位相に対してタイミング信号が遅れる場
合、１段階上のＣレベルに上げる。定速領域に於いてタ
イミング信号が基準位相と一致している場合は、そのま
まＣレベルをを保持する。タイミング信号が基準位相よ
り遅れて発生する場合は駆動電流レベルをＢレベルに上
げステップモータ５のトルクアップを計り、キャリッジ
１の搬送速度を各々のモードで設定されたスピードを確
保する。さらに各々のモードで設定された基準相切り換
えタイミングよりタイミング信号が遅れて発生した場合
は、前記の通りにタイミング信号により相切り換えしス
テップモータ５の脱調を防止する。所定の印字が終了し
たら６−ｂの定速領域より６−ｃの減速区間に制御を移
しキャリッジを停止させる。減速区間は、所定の基準相
切り換えタイミングにより加速区間とは反対の相切り換
えタイミング周期で推ｎさせることにより、キャリッジ
１の搬送系にブレーキ力を与え停止させる。本実施例に
よれば、定速区間において３ステツプの基準位相との比
較区間を設定したがステップ数は限定する必要はなく、
１ステップ単位で駆動電流レベルを切り換え制御するこ
とも可能であり、又１行のすべての相切り換えについて
基準相切り換えタイミングとタイミング信号より基準位
相と比較し次の行より駆動電流レベルを切り換え制御し
てもよい。

本実施例の方法によれば、基準相切り換えタイミングと
タイミング信号の位相差と制御回路で予め設定した基準
位相と比較しステップモータ５の駆動電流レベルを切り
換えることにより、変動しやすいキャリッジ搬送負荷に
対し、ステップモータ５のトルクを必要最小域とする入
力電力が達成でき、効率のよい省エネルギー制御が実現
できるほかに、ステップモータ５の閉ループ制御により
、極端にキャリッジ搬送負荷が増大する０℃以下の低温
域とステップモータ５のトルクの低下する高温域におい
ての、キャリッジ１の駆動が可能となり広い温度環境で
の印字装置の使用が可能となる効果がある。またキャリ
ッジ１の搬送負荷と駆動源のステップモータ５の発生ト
ルクを一致させることにより、キャリッジ１の搬送負荷
に対し駆動源のステップモータ５の発生トルクが大きい
条件で発生しやすい振動が抑えられる効果がある。

［発明の効果］ 本発明の方法によれば、ステップモータの基準相切り換
えタイミングとステップモータの出力軸上の信号発生装
置の出力の位相と制御回路で予め設定した基準位相を比
較することにより、環境変化や経時変化により変動する
ステップモータの被駆動系の負荷とステップモータの発
生トルクのバランス状態が観測可能となり、駆動系の負
荷に合わせたステップモータトルクになるよう定電流駆
動回路の電流レベルを切り換えることで必要最小限の入
力電力でのステップモータ駆動が可能となり、効率の良
い省エネルギの機器が実現できる効果がある。

第１図は本発明の方法を実施例を適用した印字装置の構
成図である。

第２図は本実施例のキャリッジ機構部を示す図である。

第３図は本実施例のタイミング検出機構部を示す図であ
る。

第４図は本実施例の制御回路のブロック図である。

第５図は本実施例におけるステップモータの各相とタイ
ミング検出器の信号発生の位相を表す概念図である。

第６図は本実施例のタイムチャート図である。

第７図は本実施例の各々の条件の制御条件を示した図で
ある。

第８図は本実施例のステップモータの駆動電流波形を示
した図である。

第９図は本実施例の基準相切り撓えタイミングとタイミ
ング信号の基準位相を示す図である。

１・・・　キャリッジ ５・　　・　ステップモータ ７・・　　検出板 ８・　・　フォトセンサ 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　鈴木喜三部　他−名 第２図 第４図 遮角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ステップモータの回転角を検出する信号発生装置を備
   え前記信号発生装置の発生信号を参照して相切り換えを
   行う閉ループ方式であり、且つ駆動回路を定電流チョッ
   パ回路としたステップモータの駆動制御方式に於いて、
   前記ステップモータの駆動回路を複数種類の駆動レベル
   を有する定電流チョッパ回路とし、ステップモータの定
   速駆動時の基準相切り換えタイミングと前記信号発生装
   置の出力信号の位相の基準値を制御回路にて設定し、ス
   テップモータ駆動時の前記位相と前記基準値が等しくな
   るよう前記定電流チョッパ回路の駆動レベルを切り換え
   制御することを特徴とするステップモータの駆動制御方
   法。