JPH05300797A

JPH05300797A - ステッピングモータの駆動方法

Info

Publication number: JPH05300797A
Application number: JP9674792A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Iriyama; 徳夫入山
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-04-16
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】回転速度を急変させることなく連続的に励磁モ
ードを変更する。【構成】ある励磁モードで駆動中のステッピングモータ
４の励磁モードを変更する場合は、複数の励磁モードに
おけるステップ手順を含む共通データテーブルから、変
更後の励磁モードに対応するステップ手順が選定され、
これがＣＰＵ１から順次出力されてラッチ回路２に供給
される。そして変更前後の１ステップ当たりのステップ
角の変化に応じた比率、例えばハーフステップからフル
ステップに変更する場合は２倍というようにステップ周
期を変更する。この周期のタイミングでラッチ回路２に
供給されたデータがラッチされ、これがモータドライバ
３に供給される。これによって、ステッピングモータ４
が駆動される。このようにモータ４の回転速度を変更す
る場合、１ステップ当たりのステップ角とステップ周期
の比を一定にすることで速度が急変するのを防止可能に
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置など
に適用して好適なステッピングモータの駆動方法に関す
る。

【０００２】

【発明の背景】ステッピングモータの回転速度は、周知
のように励磁モードとパルスレートによって決定され
る。例えば４相モータの場合、励磁モードとしては図９
に示すように１／４ステップのＷ（ダブル）１−２相励
磁、ハーフステップの１−２相励磁および２相励磁（ハ
ーフステップ）、フルステップの１相励磁、２相励磁、
２相励磁（＋６７．５度）、２相励磁（＋２７．５度）
などがある。

【０００３】Ｗ１−２相励磁モードは図１０に示すよう
に、各相に供給する電流の比率を変えることによりステ
ップ角が電流ベクトル図上で２２．５度（各相の変化を
一巡すると３６０度になる。実際はさらに小さなステッ
プ角であるが、説明のため２２．５度とした。）になる
ように制御するものである。

【０００４】ハーフステップの１−２相励磁モードは図
１１（ａ）に示すようにステップ角が４５度となるよう
に制御するもので、Ａ相、Ａ相＋Ｂ相、Ｂ相、Ａバー相
＋Ｂ相・・・というように１相励磁と２相励磁を交互に
行なうものである。ハーフステップの２相励磁モードは
同図（ｂ）に示すように、各相に供給する電流の比率を
変えることによりステップ角が４５度になるように制御
するものであり、１−２相励磁モードとはステップ位置
が異なる。

【０００５】フルステップの１相励磁は図１２（ａ）に
示すように、１相ずつ順に励磁するものでステップ角は
９０度となる。２相励磁は同図（ｂ）に示すように、隣
接する２相を同一値の電流で励磁するもので、１相励磁
モードとはステップ位置が異なる。２相励磁（＋２２．
５度）と２相励磁（＋６７．５度）は同図（ｃ）（ｄ）
に示すように、各相に供給する電流の比率を変えてステ
ップ角が９０度となるように制御するものであり、互い
にステップ位置が異なっている。

【０００６】このようにステッピングモータは、励磁モ
ードによってステップ角が決まるようになっている。し
たがって、パルスレートが同一の場合にはステップ角が
大きい程回転速度も速くなる。例えば、１−２相励磁モ
ードから２相励磁モードに変更すれば、回転速度は２倍
（＝９０度／４５度）になる。このようにステッピング
モータは励磁モードを変更することによって、回転速度
を変更することが可能である。また、励磁モードが一定
の場合は、パルスレートを変えることにより速度を変え
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のステ
ッピングモータの駆動方法においては、例えばＷ１−２
相励磁モードなどのようにステップ角が小さい場合、パ
ルスレートを上げることによって速度を速くしようとす
ると、１ステップ当たりの時間が非常に短くなるので、
制御が困難になるなどの問題があった。

【０００８】また、各励磁モードにおけるステップ手順
をそれぞれ別データとして記憶しておき、指定された励
磁モードに対応するステップ手順のデータをマイコンな
どから出力し、これに基づいて各相を励磁する駆動方法
があるが、この方法では例えば駆動中に１ステップ当た
りのステップ角を変更する目的で励磁モードを変えるた
めには、ステッピングモータを一旦停止させてから変更
後のステップ角に対応する励磁モードのステップ手順を
参照しなければならないので、制御が複雑でその上余計
な時間がかかるという問題がある。

【０００９】例えばファクシミリ装置では、指定された
副走査線密度が細かい程原稿読取り時における原稿の搬
送速度すなわち搬送用ステッピングモータの速度が遅く
なる。そして、同じ速度で読取り前の給紙および読取り
後の排紙部分も搬送すると時間がかかるため、読取り前
後の部分は搬送速度を速くしているのが普通である。こ
のとき励磁モードを変えることによってステッピングモ
ータの１ステップ当たりのステップ角を変更する方法を
適用すると、従来はステッピングモータを一旦停止させ
なければならないので上述のような問題が発生してい
た。

【００１０】また、上述と同様にマイコンなどからステ
ップ手順のデータ出力し、これに基づいて各相を励磁す
る駆動方法において、ステッピングモータを停止させず
に励磁モードを変更する駆動方法も提案されているが、
この方法では単に励磁手順を変更するだけなので変更前
後における速度が瞬間的に半減もしくは倍増するような
ことが起こり、トルク変動によって振動が発生するとい
うような問題が発生するのを避け得ない。

【００１１】そこでこの発明は上述したような課題を解
決したものであって、回転速度を急変させることなく励
磁モードを変更することが可能なステッピングモータの
駆動方法を提案するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め第１発明においては、励磁モードを変えることによっ
て、１ステップ当たり複数種類のステップ角で駆動する
ことが可能なステッピングモータの駆動方法において、
ステッピングモータの駆動中に１ステップ当たりのステ
ップ角を変更するときには、ステッピングモータのステ
ップ周期を１ステップ当たりのステップ角の変化に比例
する値に変えるようにしたことを特徴とするものであ
る。

【００１３】また第２発明においては、励磁モードを変
えることによって、１ステップ当たり複数種類のステッ
プ角で駆動することが可能なステッピングモータの駆動
方法において、ステッピングモータの駆動中に１ステッ
プ当たりのステップ角を変更するとき、駆動中の第１励
磁モードにおけるステップ位置と変更後の第２励磁モー
ドにおけるステップ位置が一致しない場合は、これが一
致するまで上記第１励磁モードおよび上記第２励磁モー
ドと共通の第３励磁モードでステッピングモータを駆動
するようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】図１において、ある励磁モードで駆動中のステ
ッピングモータ４の１ステップ当たりのステップ角を変
更する場合は、図２に示すような複数の励磁モードにお
けるステップ位置を含む共通データテーブルから、図４
に示すように変更後の励磁モードに対応するステップ手
順が選定されてＣＰＵ１から出力される。これがラッチ
回路２に供給される。

【００１５】加減速中でなければ直前に用いたステップ
パルスの周期Ｐｎ（図７）が選定され、加減速中ならば
変更前後の速度の中間で変更前の速度に最も近い速度ｖ
ｎが選定され、そのときのステップパルスの周期Ｐｎが
抽出される。選定されたＰｎをステップ角に応じて半減
または倍増するか、もしくはそのままとする。

【００１６】これがタイマー１１の設定周期となる。こ
れらの周期１／２Ｐｎ，Ｐｎ，２Ｐｎのタイミングでラ
ッチ回路２に供給されたデータがラッチされ、これがモ
ータドライバ３に供給される。これによって、ステッピ
ングモータ４が駆動される。このようにして、変更後の
速度になるまで徐々にステップパルスの周期が変えられ
るので、ステッピングモータ４の回転速度が急変するよ
うなことがない。

【００１７】また、変更直前のステップ位置が変更後の
励磁モードにおけるステップ位置にない場合は、例えば
変更前後の励磁モードに共通のＷ１−２相励磁モードで
所定の期間だけ駆動され、ステップ位置が変更後の励磁
モードにおけるステップ位置に一致したときに、変更後
の励磁モードにおけるステップ手順に変更される。これ
によって、変更前後のステッピングモータ４の回転速度
が急変するのを防止できる。この励磁モードの変更は加
減速中であるか否かを問わず、加減速処理（ステップパ
ルスの周期Ｐｎを徐々に変化させること）と並行して行
なうことができる。

【００１８】

【実施例】続いて、本発明に係わるステッピングモータ
の駆動方法の一実施例について、図面を参照して詳細に
説明する。

【００１９】図１は本発明によるステッピングモータの
駆動方法を適用したステッピングモータの駆動装置を示
す。制御用のＣＰＵ１には図２に示すように、複数種類
の励磁モードに対応するステップ位置とそのステップ位
置を得るために励磁する励磁相が共通データとして記憶
されている。ここで、ａ相、ｂ相、ａバー相、ｂバー相
は、それぞれＡ相、Ｂ相、Ａバー相、Ｂバー相をパワー
ダウンして励磁することを意味する。図３はステップ位
置とそのときに励磁する相を図示したものである。

【００２０】１／４ステップのＷ１−２相励磁モードの
ときには、図４に示すようにステップ位置のデータが
（０）から（１５）まで順に出力される。ハーフステッ
プの１−２相励磁のときには、ステップ位置のデータが
（０）から（１４）まで一つ置きに出力される。ハーフ
ステップの２相励磁のときもステップ位置のデータが一
つ置きに出力されるが、奇数番号だけが出力される。同
様に、フルステップの２相励磁や１相励磁などのときに
は、それぞれステップ位置のデータが３つ置きに出力さ
れる。なお、同図において各励磁モードに付けられた励
磁モード番号「Ｐ」は、後述するように励磁モードの決
定処理で用いられる。

【００２１】さて図１において、指定された励磁モード
に基づいてＣＰＵ１からステップ手順すなわちステップ
位置を示すデータが順に出力され、これがラッチ回路２
に供給される。また、ＣＰＵ１にはタイマー１１が内蔵
されており、このタイマー１１から出力される信号のタ
イミングで、ＣＰＵ１から出力されたデータがラッチ回
路２でラッチされる。ラッチ回路２でラッチされたデー
タはモータドライバ３に供給され、これによってステッ
ピングモータ４の各相に励磁電流が供給されてステッピ
ングモータ４が指定された励磁モードで回転するように
なる。

【００２２】図３からも分かるように、１／４ステップ
のＷ１−２相励磁からハーフステップに移るには、励磁
モードを変更する直前のステップの位置によって直ちに
移れる場合と、Ｗ１−２相励磁でさらに１ステップ回転
してから移る場合とがある。例えば、Ｗ１−２相励磁モ
ードで駆動中に変更直前のステップ位置が（０）番目で
あったとき、これは１−２相励磁モードと共通のステッ
プ位置であるから、そのまま１−２相励磁モードに移っ
ても何ら不都合が生じない。

【００２３】しかし、変更直前のステップ位置が（１
５）番目であったとき、これは１−２相励磁モードには
ないので、Ｗ１−２相励磁モードでさらに１ステップ回
転して１−２相励磁モードと共通の（０）番目のステッ
プ位置になってから、１−２相励磁モードに移るように
すれば、ステッピングモータ４が滑らかに回転するよう
になる。

【００２４】同様に、Ｗ１−２相励磁モードすなわち１
／４ステップにおけるステップ位置はハーフステップも
しくはフルステップにおけるステップ位置を全て有する
ので、他の励磁モードからＷ１−２相励磁モードには直
ちに移ることができる。また、あるハーフステップの励
磁モードから別なハーフステップの励磁モードに移る場
合は、１ステップだけＷ１−２相励磁モードを行なう必
要がある。ハーフステップからフルステップに移る場合
は、ステップ位置によってＷ１−２相励磁モードを１〜
３ステップ行なう必要がある。フルステップ同士の変更
はＷ１−２相励磁を１〜３ステップ行なう必要がある。

【００２５】図５は、上述の各励磁モード間において生
じる可能性があるステップ角のずれ量を示すもので、１
／４ステップ角すなわちＷ１−２相励磁における１ステ
ップを「１」単位としている。例えば、Ｗ１−２相励磁
モ−ドから１−２相励磁モードに変更する場合は、変更
直前にステップ位置が（０）にあるときはそのまま１−
２相励磁に移ることが可能であり、ステップ角のずれ量
は「０」である。変更直前にステップ位置が（１５）に
あるときは、１／４ステップ角だけＷ１−２相励磁モー
ドで駆動してから１−２相励磁モードに移るようにな
る。したがって、ステップ角のずれ量は「１」となる。
逆に１−２相励磁モードからＷ１−２相励磁モードに移
る場合はずれ量が「０」なので、変更直前のステップ位
置がどこにあってもそのままＷ１−２相励磁に移ること
が可能であることがわかる。

【００２６】図６は本発明を適用したファクシミリ装置
におけるステッピングモータの制御処理２０の手順を示
すフロチャートである。まず励磁モードが決定される
（ステップ２１）。ここでは、更新前後の励磁モードが
異なる場合には次の処理が行なわれる。すなわち、更新
後の励磁モードを示す励磁モード番号［Ｐ］が判断され
る。そして［Ｐ］＝［１］のときには、Ｗ１−２相励磁
モードに切り換えられる。この場合は変更前の励磁モー
ドが何であってもそのまま変更可能であり、ステップ角
ΔＱ＝「１」となる。

【００２７】［Ｐ］＝［２］もしくは［Ｐ］＝［３］の
ときは、変更直前のステップ位置を示すステップ位置
（Ｑ）と［Ｐ］が２進数表現でそれぞれの最下位ビット
が比較される。そして、両者が一致している場合はハー
フステップの励磁モード、すなわち１−２相励磁か２相
励磁（ハーフステップ）に変更され、ΔＱ＝「２」とな
る。また、最下位ビットが異なる場合は、Ｗ１−２相励
磁に変更される（ΔＱ＝「１」）。

【００２８】さらに［Ｐ］＝［４］〜［７］のときは、
２進数表現で（Ｑ）と［Ｐ］の下位２ビットが比較され
る。そして、両者が一致しているときは、フルステップ
の励磁モードすなわち２相励磁、１相励磁、２相励磁
（＋２２．５度）、２相励磁（＋６７．５度）の何れか
に変更される（ΔＱ＝「４」）。（Ｑ）と［Ｐ］の下位
２ビットの差が「１」のときは、Ｗ１−２相励磁に変更
される（ΔＱ＝「１」）。この差が「２」のときは１−
２相励磁に変更され（ΔＱ＝「２」）、差が「３」のと
きはＷ１−２相励磁に変更される（ΔＱ＝「１」）。た
だし、差が「３」のときは次に１−２相励磁に変更する
ことを想定している。また、下位２ビットが一致してい
ない場合は、一律にＷ１−２相励磁に変更しても良い。

【００２９】さてステップ２１で励磁モードが決定され
た後、次に加減速制御が行なわれる（ステップ２２）。
ここでは変更直前の速度と変更後の速度とが比較され
る。そして、変更前後の速度が異なる場合には図７に示
すような遷移速度テーブルから、変更前の速度と変更後
の速度との中間でしかも変更前の速度に最も近い速度ｖ
ｎが選定される。変更前後の中間に位置する速度が遷移
速度テーブルにない場合は、直ちに変更後の速度が選定
される。ここで選定された速度ｖｎに対応するステップ
パルスの周期Ｐｎが抽出され、これがタイマー１１の設
定値の候補となる。もし変更後の励磁モードでは選定さ
れた速度を達成できない場合は、選定された速度を達成
可能な励磁モードに変更することもできる。

【００３０】ステップ２２に続いて、次にステップ位置
が進行される（ステップ２３）。これは変更直前のステ
ップ位置（Ｑ）に１ステップ角ΔＱを追加したステップ
位置（Ｑ＋ΔＱ）となる。そして、共通データテーブル
（図２）の（Ｑ＋ΔＱ）に対応するデータがＣＰＵ１か
ら出力され、これがラッチ回路２に供給される。

【００３１】次にタイマー１１の設定値の候補であるス
テップパルスの周期ＰｎがΔＱの値に応じて半減もしく
は倍増される（ステップ２４）。すなわち、ΔＱ＝
「１」のときはタイマー設定値を半分に、ΔＱ＝「２」
のときはそのまま、ΔＱ＝「４」のときは２倍に変更し
てからタイマー１１に設定する。ここで設定されたタイ
マー１１の出力がラッチ回路２のラッチパルスとなる。
そして、ラッチ２から出力されるステップ手順に基づい
てステッピングモータ４のステップ位置が進行するよう
になる。

【００３２】次にステッピングモータ４のモード制御が
行なわれる（ステップ２５）。ここでは、そのときのス
テップ位置によって各種の処理が行なわれる。ステップ
位置はステップ角ΔＱ（正の整数）をカウントすること
によって検出される。そして、ステップ角ΔＱをカウン
トするカウンタＬの値Ｌ（ｎ）に対応して、図８に示す
ような各種の処理が行なわれる。例えば、カウント値Ｌ
（ｎ）＝Ｌ（１）のときは速度が変更され、Ｌ（ｎ）＝
Ｌ（２）のときは励磁モードが変更される。また、Ｌ
（ｎ）＝Ｌ（３）のときは読取り開始、Ｌ（ｎ）＝Ｌ
（４）のときは読取り終了となり、開始のときはフラグ
がセットされ終了のときはフラグがリセッされる。

【００３３】ステップ２５でモード変更が行なわれた
後、読取り制御が行なわれる（ステップ２６）。ここで
は、読取り期間を示すフラグがセットされていたら副走
査カウンタがΔＱだけカウントアップされ、指定された
副走査線密度に対応するステップ角だけ回転する毎にカ
ウンタが再設定されると共に、読取りパルスが出力され
る。これによって、原稿の読取りが行なわれてこの制御
処理２０が終了する。

【００３４】上述のように本発明を適用したファクシミ
リ装置では、ステッピングモータを停止することなく原
稿搬送時には高速度で高トルクの励磁モード例えば２相
励磁を選定し、読取り状態では高分解能が得られる励磁
モード例えばＷ１−２相励磁を選定するようなことが可
能になる。また、予め設定されたステップ位置で各種の
処理を行なうようにすることで、制御を簡易化できる。
さらに高速度を要求されるようなところでは、ステップ
角の大きい励磁モードを選定すれば、制御のための時間
的余裕ができるようになる。

【００３５】また、各種の励磁モードで同一速度を達成
することができるから、振動や騒音が発生しやすい速度
ではトルクの少ない励磁モードを選定することが可能に
なる。例えば、フルステップでトルクを低減するときは
２相励磁→２相励磁（＋２２．５度）→１相励磁という
ように途中でＷ１−２相で１／４ステップ周期で１ステ
ップ進ませる手順を経ながら変更すればよい。なお上述
の実施例では、ロータリーステッピングモータについて
説明したが、本発明はリニアステッピングモータにも適
用できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように第１発明は、励磁モ
ードを変えることによって、１ステップ当たり複数種類
のステップ角で駆動することが可能なステッピングモー
タの駆動方法において、ステッピングモータの駆動中に
１ステップ当たりのステップ角を変更するときには、ス
テッピングモータのステップ周期を１ステップ当たりの
ステップ角の変化に比例する値に変えるようにしたもの
である。

【００３７】また第２発明においては、励磁モードを変
えることによって、１ステップ当たり複数種類のステッ
プ角で駆動することが可能なステッピングモータの駆動
方法において、ステッピングモータの駆動中に１ステッ
プ当たりのステップ角を変更するとき、駆動中の第１励
磁モードにおけるステップ位置と変更後の第２励磁モー
ドにおけるステップ位置が一致しない場合は、これが一
致するまで第１励磁モードおよび第２励磁モードと共通
の第３励磁モードでステッピングモータを駆動するよう
にしたものである。

【００３８】したがって第１発明および第２発明によれ
ば、励磁モードを変えることによって１ステップ当たり
のステップ角を変更する場合には変更前後のステップ手
順が共通データから選択されて出力されるので、ステッ
ピングモータを停止することなく連続的に１ステップ当
たりのステップ角を変更することが可能になる。これに
よって、制御が簡単になると共に余計な時間を省くこと
が可能になる。さらに、ステッピングモータの加減速中
であるか否かを問わず加減速動作と並行して励磁モード
の変更を行なうことが可能になるなどの効果がある。

【００３９】また第１発明によれば、駆動中に励磁モー
ドを変える場合は１ステップ当たりのステップ角に比例
したステップ周期の変更により、変更前後の回転速度が
急変しないようにすることが可能であり、これによって
振動が発生するのを防止可能になるなどの効果がある。

【００４０】さらに、第２発明によれば、変更直前のス
テップ位置が変更後の励磁モードのステップ位置にない
場合、すなわちステップ角が変更前後のどちらの励磁モ
ードでもない場合でも、第３励磁モードで所定の期間だ
け駆動することによって回転速度の急変を避けることが
可能であり、これによってステッピングモータが振動を
起こすようなことを防止可能になるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるステッピングモータの駆動方法
を適用した駆動装置の構成図である。

【図２】各励磁モードにおけるステップ位置を含む共通
データを説明する説明図である。

【図３】ステップ位置とその時の励磁相を説明する説明
図である。

【図４】各励磁モードにおけるステップ手順を説明する
説明図である。

【図５】変更前後の励磁モード間において生じる可能性
のあるステップ位置のずれ量を説明する説明図である。

【図６】本発明を適用したファクシミリ装置におけるス
テッピングモータの制御手順を説明する説明図である。

【図７】各速度におけるステップパルスの周期を説明す
る説明図である。

【図８】モータ位置カウンタの値とそのときの処理内容
を説明する説明図である。

【図９】４相ステッピングモータの励磁モードを説明す
る説明図である。

【図１０】１／４ステップの励磁モードにおけるステッ
プ手順を説明する説明図である。

【図１１】ハーフステップの励磁モードにおけるステッ
プ手順を説明する説明図である。

【図１２】フルステップの励磁モードにおけるステップ
手順を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ＣＰＵ２ラッチ回路３モータドライバ４ステッピングモータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】励磁モードを変えることによって、１ス
テップ当たり複数種類のステップ角で駆動することが可
能なステッピングモータの駆動方法において、上記ステッピングモータの駆動中に１ステップ当たりの
ステップ角を変更するときには、上記ステッピングモー
タのステップ周期を１ステップ当たりのステップ角の変
化に比例する値に変えるようにしたことを特徴とするス
テッピングモータの駆動方法。
【請求項２】励磁モードを変えることによって、１ス
テップ当たり複数種類のステップ角で駆動することが可
能なステッピングモータの駆動方法において、上記ステッピングモータの駆動中に１ステップ当たりの
ステップ角を変更するとき、駆動中の第１励磁モードに
おけるステップ位置と変更後の第２励磁モードにおける
ステップ位置が一致しない場合は、これが一致するまで
上記第１励磁モードおよび上記第２励磁モードと共通の
第３励磁モードで上記ステッピングモータを駆動するよ
うにしたことを特徴とするステッピングモータの駆動方
法。