JPH07194190A - ステップモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステップモータの動作開始時に異音の発生を
防止したステップモータ駆動装置を提供すること。 【構成】 ステップモータ駆動装置に、微小パルス発生
手段１３を備え、ステップモータ１の駆動開始時に、前
記微小パルス発生手段１３によって微小パルス２０、４
０を発生し、この微小パルスによりステップモータ１の
立ち上がり動作の制御をするようにした。このため、ス
テップモータ１が停止状態からホールド状態に移行する
までに、このステップモータ１をゆっくりと回転動作さ
せることができ、これにより異音や衝撃音の発生を抑え
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステップモータ駆動装
置、特にステップモータの動作開始時に異音の発生を防
止したステップモータ駆動装置装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】プリンタやファクシミリなどのＯＡ機器
の出力部には以前から、ステップモータが広く使用さ
れ、給紙等の操作を効率よく行なっている。図７は各種
機器に使用されるステップモータの周辺を概略的に示す
図である。この図において、符号１は駆動源であるステ
ップモータ、２はステップモータ１によって駆動される
被駆動部、３はステップモータ１から被駆動部２へ動力
を伝達する機構としての動力伝達ギアであり、この動力
伝達ギア３はステップモータ１に取り付けられた駆動側
ギア３ａと、駆動側ギア３ａに噛み合った従動側ギア３
ｂとからなる。そして、ステップモータ１が回転動作す
ることにより、その動力は動力伝達ギア３を介して被駆
動部２へ伝えられ、この被駆動部２を作動させて所望の
作業をおこなわせる。このような構成において、ステッ
プモータ１が動作開始を行なおうとすべくスイッチオン
されたとき、このステップモータ１が、その前の動作終
了に伴う回転停止時の初期位相がずれていた場合、一般
にはこの初期位相のずれは特別に考慮はされず、ステッ
プモータ１に次の立ち上がりパルスが供給される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のステップモータ駆動装置にあっては、ステップ
モータの動作開始時に、初期位相のずれは特別に考慮は
されず、ステップモータ１に次の立ち上がりパルスが供
給されるようになっていたため、ステップモータ１から
異音が発生するという不具合があった。すなわち、図８
（ａ）に示すように、例えばステップモータ１が動作開
始しようとするときの位相（起動相）が０である場合に
おいて、ステップモータ１が停止している相が２である
ような場合、ステップモータ１がスイッチオンされて動
作開始すると、このステップモータ１の実動作は、図８
（ｂ）に示すように、まず相２から相０まで逆転し、相
２まで達したところで正転方向に向きを変えステップ回
転動作に入る。そして、このような運動におけるステッ
プモータ１の実（回転）速度についてみると、先ずマイ
ナスの方向へ所定の加速と減速を受けて相２に達しその
後プラスの方向へ加速作用を受ける。このような回転運
動のために、ステップモータ１は急激なリターン作用を
受け、異音が発生するのである。また、従来では、ステ
ップモータ１の動作開始時に最初から駆動電流を通すこ
とによる機器に与える悪影響を考慮して、駆動開始時の
或る時間ステップモータ１をホールドする制御信号を与
え、このホールドを行なった後にステップモータ１に駆
動電流が供給されるようにしているものもある。しかし
この場合も、ホールド動作に入るときにステップモータ
１に衝撃作用が加わり、これにより衝撃音が発生すると
いう問題があった。

【０００４】また、動力伝達ギア３が駆動側ギア３ａ
と、中間ギア３ｃと従動側ギア３ｂの３個から構成され
ているものとした場合、各ギア３ａ、３ｂ、３ｃの間に
は遊び４があり、ステップモータ１の動作開始時に、こ
れらの遊び４を吸収するために異音が発生するという問
題もあった。

【０００５】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ステップモータの動作開始時に異音の
発生を防止したステップモータ駆動装置を提供すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ステップモータ駆動装置に、微小パルス発
生手段を備え、ステップモータの駆動開始時に、前記微
小パルス発生手段によってステップモータが非回転状態
を保ち得る程度の微小パルスに分割して生成された駆動
パルス信号を発生し、この駆動パルス信号によりステッ
プモータの立ち上がり動作の制御をするようにしたこと
を要旨とする。

【０００７】また本発明の別の態様では動力伝達ギアの
最終ギアにいたる各ギア間の遊びを吸収し得る程度の微
小パルスに分割された駆動パルス信号を発生する微小パ
ルス発生手段を設けたことを要旨とする。

【０００８】

【作用】本発明は、上記した構成により、ステップモー
タの動作開始時、制御手段は、前記微小パルス発生手段
により生成された駆動パルスをドライバーに供給する。
この駆動パルスは微小パルスに分割されているから、一
つのパルスではステップモータを動作させることはでき
ないが、このような微小パルスが一定時間くり返しドラ
イバーに与えられることによって、ステップモータはゆ
っくりとホールドされ、これによって衝撃音の発生が抑
えられる。

【０００９】また、前記別の態様では微小パルスはギア
間の遊びを吸収し得るものであるので、ステップモータ
の動作開始時に、ギアの遊びがゆっくりと吸収され異音
の発生が抑えられる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明のステップモータ駆動装置を実
施例に基づいて説明する。図１は本発明によるステップ
モータ駆動装置装置の一実施例のハード構成を概略的に
示すブロック図である。図１において、符号１１はＡＣ
１００ボルトの電流を直流の電流に変換するＤＣ電源
部、１２はこの実施例に係るステップモータ駆動装置全
体の動作をコントロールする制御手段であるコントロー
ラ、１３はコントローラ１２の制御の下で微小パルス信
号を発生する微小パルス発生部、１４はコントローラの
制御によってモータ駆動信号を発生するドライバーであ
り、このドライバー１４の発生するモータ駆動信号によ
りステップモータ１が駆動される。この実施例において
は、ステップモータ１には、Ａ、Ｂ、（Ａ）、（Ｂ）の
相を持つ４相のものが使われているものとして説明す
る。

【００１１】かかる構成を有するステップモータ駆動装
置について、以下動作を説明する。ステップモータ１の
動作開始時において、コントローラ１２は、４相のうち
どの相をオン状態にするかを決定し、その相（この実施
例ではＡ相と（Ｂ）相）をオン、その他の相はオフにす
る信号を出力する一方、微小パルス発生部１３を起動し
て微小パルス２０を駆動パルスとして発生させる。この
微小パルス２０を図２中符号２０で示す。この微小パル
ス２０は、オンとオフを、一つのパルスではステップモ
ータ１が非回転状態を保ち得る程度のきわめて短い時間
間隔で繰り返す信号である。したがって、このような微
小パルス２０がドライバー１４からステップモータ１に
供給されても、一つのパルスではステップモータ１を動
作させることはできず、複数の微小パルスが供給される
ことによって、ステップモータ１はゆっくりと回転しホ
ールドされる。したがって、ステップモータ１は最初停
止状態にあったものが（図２中Ｐの区間）、微小パルス
の供給（図２中Ｑの区間）によってゆっくりと動作して
ホールドされ（図２中Ｒの区間）、その後回転動作を行
なう（図２中Ｓの区間）。

【００１２】このような動作における処理手順を図３お
よび図４にフローチャートで示す。これらの図におい
て、ステップモータ１の動作が開始されると、コントロ
ーラ１２は、処理ステップ（以下単にステップという）
ＳＴ１において、ステップモータ１が起動したか否か
を、このステップモータ１が起動するまで繰り返しチェ
ックし、ステップモータ１が起動したらステップＳＴ２
において、ホールド電圧を与えるべき相としてＡ相と
（Ｂ）相を決定し、さらに微小パルス発生部１３を起動
するとともに、内蔵のタイマーを起動して微小パルスの
オン／オフ回数をセットする。次にコントローラ１２
は、ステップＳＴ３において前記タイマーがタイムアッ
プしたか否かを、タイムアップするまで繰り返しチェッ
クし、タイムアップしたなら、ステップＳＴ４において
微小パルス２０のオン／オフ回数がリミットに達したか
否かをチェックする。そして、このチェック処理で微小
パルス２０のオン／オフ回数がリミットに達していない
ときは、次のステップＳＴ５において微小パルス２０の
前の状態がオンか否かをチェックし、オンであればステ
ップＳＴ６において励磁をオフしてステップＳＴ７に移
行し、タイマーを再起動した後ステップＳＴ３の処理に
戻る。一方、ステップＳＴ５におけるチェック処理にお
いて微小パルス２０の前の状態がオフであると判断され
たときは、ステップＳＴ８において励磁をオンしてステ
ップＳＴ７に移行し、タイマーを再起動した後ステップ
ＳＴ３の処理に戻る。

【００１３】以上がコントローラ１２および微小パルス
発生部１３による微小パルス２０の出力処理であり、図
２中符号Ｑで示される動作区間に相当する。この動作に
より、ステップモータ１はゆっくり回転する。ステップ
ＳＴ３乃至ステップＳＴ８までの処理を繰り返している
間に微小パルス２０のオン／オフ回数はリミットに達
し、このリミットへの到達はステップＳＴ４のチェック
処理によって検知される。そして、このリミットへの到
達が検知されると、コントローラ１２はステップＳＴ９
において、Ａ相と（Ｂ）相の励磁をオンし、次のステッ
プＳＴ１０において前記励磁のオンを継続するタイマー
をセットする。これにより、ステップモータ１は図２中
符号Ｒで示されるホールド動作に入る。その後、コント
ローラ１２はステップＳＴ１１においてタイマーがタイ
ムアップしたか否かを、このタイマーがタイムアップす
るまでチェックし、タイムアップしたらステップＳＴ１
２においてステップモータ１の回転（正規の回転）をス
タートさせ、一連の制御動作を終了する。 図５および
図６はステップモータ１の動力伝達ギア３における遊び
を吸収しつつホールドを行なう、本発明の第２の実施例
の処理動作を説明するタイムチャートおよびフローチャ
ートである。

【００１４】これらの図において、ステップモータ１の
動作が開始されると、コントローラ１２は、ステップＳ
Ｔ２１において、ステップモータ１が起動したか否か
を、このステップモータ１が起動するまで繰り返しチェ
ックし、ステップモータ１が起動したらステップＳＴ２
２において、初期起動相および最終起動相をセットす
る。この実施例においては初期起動相はＡ相であり、最
終起動相は（Ｂ）相である。各起動相がセットされる
と、ステップＳＴ２３において微小パルス発生部１３を
起動するとともに、自身は内蔵のタイマーを起動して微
小パルスのオン／オフ回数をセットし、さらにステップ
モータ１の駆動制御信号を出力する。これにより、ステ
ップモータ１には、図５中符号Ｑ１で示す動作区間に示
されるようなパルス幅がＴ１の駆動制御信号３０とパル
ス幅がＴ２の微小パルス４０とが合成された状態で、各
相の起動に対応して供給される。このため、ステップモ
ータ１は、停止区間Ｐ１からゆっくりと各ギア３ａ、３
ｂ、３ｃの遊びを吸収しながら回転し始める。

【００１５】次にコントローラ１２は、ステップＳＴ２
４において前記タイマーがタイムアップしたか否かを、
タイムアップするまで繰り返しチェックし、タイムアッ
プしたなら、ステップＳＴ２５において微小パルス４０
のオン／オフ回数がリミットに達したか否かをチェック
する。そして、このチェック処理で微小パルス４０のオ
ン／オフ回数がリミットに達していないときは、次のス
テップＳＴ２６において微小パルス４０の前の状態がオ
ンか否かをチェックし、オンであればステップＳＴ２７
において励磁をオフしてステップＳＴ２８に移行し、タ
イマーを再起動した後ステップＳＴ２４の処理に戻る。
一方、ステップＳＴ２６のチェック処理において微小パ
ルス４０の前の状態がオフであると判断されたときはス
テップＳＴ２９において励磁をオンしてステップＳＴ２
８に移行し、タイマーを再起動した後ステップＳＴ３の
処理に戻る。

【００１６】以上がコントローラ１２および微小パルス
発生部１３による微小パルス４０の出力処理であり、図
５中符号Ｑ１で示される動作区間に相当する。この動作
により、ステップモータ１はゆっくり回転して動力伝達
ギア３の遊びを吸収する。ステップＳＴ２４乃至ステッ
プＳＴ２９までの処理を繰り返している間に微小パルス
４０のオン／オフ回数はリミットに達し、このリミット
への到達はステップＳＴ２５のチェック処理によって検
知される。そして、このリミットへの到達が検知される
と、コントローラ１２はステップＳＴ３０において、そ
のリミットに達した相は最終相であるか否かをチェック
し、最終相でない場合はステップＳＴ３１において次の
励磁相をセットした後ステップＳＴ２３の処理に戻る。
そして、いずれ最終相において微小パルス４０のオン／
オフ回数がリミットに達すると、コントローラ１２はそ
の後のホールド処理に入る。このホールド処理は前記第
１の実施例におけるステップＳＴ９以降の処理と同様で
あるので、詳細な説明は省略する。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステップモータ駆動装置に、微小パルス発生手段を備
え、ステップモータの駆動開始時に、前記微小パルス発
生手段によって微小パルスを発生し、この微小パルスに
よりステップモータの立ち上がり動作の制御をするよう
にしたため、ステップモータが停止状態からホールド状
態に移行するまでに、このステップモータをゆっくりと
回転動作させることができ、これにより異音や衝撃音の
発生を抑えることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステップモータ駆動装置の一実施
例を示すブロック図

【図２】前記実施例における第１の動作例を説明するタ
イムチャート

【図３】前記実施例の第１の動作における処理手順を説
明するフローチャート

【図４】図３に示すフローチャートの手順に引き続く処
理を説明するフローチャート

【図５】前記実施例における第１の動作例を説明するタ
イムチャート

【図６】前記実施例の第２の動作における処理手順を説
明するフローチャート

【図７】本発明が適用されるステップモータの一般例を
示す構成図

【図８】（ａ）ステップモータのスタート時の各相の順
序を示す図 （ｂ）従来におけるステップモータのスタート時の実動
作の例を説明する図 （ｃ）前記（ｂ）に示す実動作におけるステップモータ
のモータ速度を表すグラフ図

【図９】ステップモータの動力伝達ギアの遊びを説明す
る模式図

【符号の説明】

１ ステップモータ １１ ＤＣ電源部 １２ コントローラ １３ 微小パルス発生部 １４ ドライバー ２０、４０ 微小パルス ３０ 駆動制御信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステップモータと、このステップモータ
   を回転動作させるドライバーと、微小パルス発生手段
   と、ドライバーに制御信号を供給してステップモータの
   動作をコントロールする制御手段とを備え、この制御手
   段はステップモータの駆動開始時に、前記微小パルス発
   生手段に、このステップモータが非回転状態を保ち得る
   程度の微小パルスに分割して生成された駆動パルス信号
   を発生させ、この駆動パルスをドライバーに供給してス
   テップモータをホールドすることを特徴とするステップ
   モータ駆動装置。
2. 【請求項２】 ステップモータと、このステップモータ
   によって駆動される被駆動部と、ステップモータと被駆
   動部との間に連結されて動力を伝達する動力伝達ギア
   と、ステップモータを回転動作させるドライバーと、微
   小パルス発生手段と、ドライバーに制御信号を供給して
   ステップモータの動作をコントロールする制御手段とを
   備え、この制御手段はステップモータの駆動開始時に、
   前記微小パルス発生手段に、動力伝達ギアの最終ギアに
   いたる各ギア間の遊びを吸収し得る程度の微小パルスに
   分割して生成された駆動パルス信号を発生させ、この駆
   動パルスをドライバーに供給してステップモータをホー
   ルドすることを特徴とするステップモータ駆動装置。