JPH08275591A

JPH08275591A - ステップモータの駆動方法

Info

Publication number: JPH08275591A
Application number: JP6926095A
Authority: JP
Inventors: Masashi Ogasawara; 政司小笠原
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ステップモータを１・２相交代励磁により駆
動させるとともに、ステップモータ停止時の回転子の停
止位置を所定の位置に保持することのできるステップモ
ータの駆動方法を提供すること。【構成】１・２相交代励磁によりステップモータ１を
駆動させるとともに、ステップモータ１を停止させる場
合に、ステップモータ１の回転を停止させるためにステ
ップモータ１に供給する停止パルスとホールドパルスと
の少なくとも何れか一方の値を可変とすることを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステップモータの駆動
方法に係り、特に、コンピュータ、ワードプロセッサ等
の出力機器として用いられる熱転写プリンタ、シリアル
プリンタ等のプリンタの紙送り機構あるいはキャリッジ
駆動機構を駆動制御するのに好適なステップモータの駆
動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンピュータ、ワードプロセッ
サ等の出力機器として熱転写プリンタ、シリアルプリン
タ等の各種のプリンタが用いられている。

【０００３】そして、熱転写プリンタ、シリアルプリン
タ等のプリンタにおいては、紙送り機構あるいはキャリ
ッジ駆動機構を駆動制御するために、ステッピングモー
タ、ステッパ、パルスモータ等と称されるステップモー
タが、入力信号の電気パルスをこのパルスに対応した機
械的変位に変換するディジタル制御方法が容易であると
いう理由などにより多用されている。

【０００４】このような従来からあるステップモータ
は、ステップモータの出力軸に連結される回転子には永
久磁石を適用した磁極あるいは突極鉄心等が用いられ、
固定子には多数の電磁石（多相の電動機巻線）が用いら
れ、この電磁石を次々と励磁することにより、回転子を
励磁した電磁石と対応する方向に吸引し、一定の角度ず
つ回転させるように形成されている。

【０００５】また、ステップモータを駆動するために、
各相の巻線に供給する電流あるいは電圧の供給パターン
には、１相励磁、１・２相交代励磁、２相同時励磁等が
ある。

【０００６】前記１相励磁によるステップモータの駆動
方法は、その名の通り各相を１相ずつ順に励磁して、基
本ステップ角度で回転させるものであり、最も基本的な
駆動方法であるが、駆動トルクが小さく、また、電力効
率があまりよくないので一般的にはあまり用いられてい
ない。

【０００７】前記２相同時励磁によるステップモータの
駆動方法は、１相励磁が各相を１相ずつ順次励磁するの
に対し、相互に隣位する２相を同時に励磁し、１回に１
つの相の励磁を切換える方法であり、常に２相が励磁さ
れるため、１相励磁に比べて巻線の利用効率が高く、同
一のモータ電源電圧に対し高い出力を得ることができ
る。また、回転子のオーバーシュート等の振動に対して
も有利に働くため、このステップモータの駆動方法が用
いられることが多い。

【０００８】前記１・２相交代励磁によるステップモー
タの駆動方法は、１相励磁と２相同時励磁とを交互に繰
り返す方法であり、１相励磁による回転子の停止位置と
２相同時励磁による停止位置とが、基本ステップ角度の
１／２だけずれるところからこの２つの励磁状態を交互
に繰り返すことにより、１相励磁および２相同時励磁駆
動のステップ角度の１／２のステップ角度による出力が
得られる。つまり、８ステップで回転子が１歯ピッチ回
転し、他の方法に比べてステップ数（分解能）が倍増し
て細かいステップ送りができ、また、低騒音で駆動でき
るとともに、乱調を防止し、高速時の運転を安定化する
効果があるため、プリンタの紙送り等の正確な回転量を
得るのが必要な場合にこのステップモーの駆動方法が用
いられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のステップモータの駆動方法は、１・２相交代励
磁により駆動させた場合に、テップモータの停止時の回
転子の位置が１相励磁の位置と、２相同時励磁の位置と
の２通りの位置の何れかになり、回転子の停止位置が１
相励磁の位置で停止した場合と、２相同時励磁の位置で
停止した場合とでは、ステップモータの出力軸に接続さ
れた各種機器とのメカニズム上の負荷状況により、停止
位置が異なってしまうという問題点があった。

【００１０】すなわち、２相同時励磁における停止位置
での停止トルクが、１相励磁における停止位置での停止
トルクより大きく、言い換えると、１相励磁における停
止位置での停止トルクが２相同時励磁における停止位置
での停止トルクより小さく、回転子が１相励磁における
停止位置で停止した場合に停止トルクが最小となり、ス
テップモータの出力軸に接続された各種機器とのメカニ
ズム上の負荷状況により、回転子が所定の位置で停止せ
ずに回転子の停止位置が移動し、相のずれ（回転子の停
止位置の位置ずれ）が生じ、プリンタの紙送り等の正確
な回転量を必要とする場合には、ステッチング（プリン
タの用紙の改行量が変化して印字行と印字行との間隔が
不均一となり、改行前の印字と改行後の印字とが重なっ
たり、改行前の印字と改行後の印字とが離れすぎたりす
る現象）が生じてしまい印字品質を低下させる場合があ
るという問題点があった。

【００１１】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、ステップモータを１・２相交代励磁により駆動
させるとともに、ステップモータ停止時の回転子の停止
位置を所定の位置に保持することのできるステップモー
タの駆動方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため請求項１に記載の本発明のステップモータの駆動方
法は、１・２相交代励磁によりステップモータを駆動さ
せるとともに、ステップモータを停止させる場合に、ス
テップモータの回転を停止させるためにステップモータ
に供給する停止パルスとホールドパルスとの少なくとも
何れか一方の値を可変とすることを特徴とするステップ
モータの駆動方法。

【００１３】そして、請求項２に記載の本発明のステッ
プモータの駆動方法は、請求項１において、ステップモ
ータを停止させる場合に、１相励磁の停止位置および２
相同時励磁の停止位置における停止トルクを同一とする
ことを特徴としている。

【００１４】さらに、請求項３に記載の本発明のステッ
プモータの駆動方法は、請求項１または請求項２におい
て、ステップモータを停止させる場合に、停止位置が１
相励磁の停止位置である場合には高電流値あるいは高電
圧値の停止パルスを供給し、停止位置が２相同時励磁の
停止位置である場合には低電流値あるいは低電圧値の停
止パルスを供給することを特徴としている。

【００１５】また、請求項４に記載の本発明のステップ
モータの駆動方法は、請求項１または請求項２におい
て、ステップモータを停止させる場合に、停止位置が１
相励磁の停止位置である場合には高電流値あるいは高電
圧値のホールドパルスを供給し、停止位置が２相同時励
磁の停止位置である場合には低電流値あるいは低電圧値
のホールドパルスを供給することを特徴としている。

【００１６】

【作用】請求項１に記載の本発明のステップモータの駆
動方法によれば、１・２相交代励磁によりステップモー
タを駆動させることができるとともに、ステップモータ
を停止させる場合に停止パルスとホールドパルスとの少
なくとも何れか一方の値を可変とすることにより、任意
の値の停止パルスおよび／またはホールドパルスを供給
することができ、これにより、停止トルクを可変とする
ことができる。

【００１７】請求項２に記載の本発明のステップモータ
の駆動方法によれば、ステップモータの停止位置が１相
励磁の停止位置および２相同時励磁の停止位置の如何に
かかわらず各停止位置における停止トルクを略同一とす
ることができる。

【００１８】請求項３に記載の本発明のステップモータ
の駆動方法によれば、ステップモータを停止させる場合
に、停止位置が１相励磁の停止位置である場合には高電
流値あるいは高電圧値の停止パルスを供給し、停止位置
が２相同時励磁の停止位置である場合には低電流値ある
いは低電圧値の停止パルスを供給することにより、１相
励磁の停止位置および２相同時励磁の停止位置の如何に
かかわらず各停止位置における停止トルクを略同一とす
ることができる。

【００１９】請求項４に記載の本発明のステップモータ
の駆動方法によれば、ステップモータを停止させる場合
に、停止位置が１相励磁の停止位置である場合には高電
流値あるいは高電圧値のホールドパルスを供給し、停止
位置が２相同時励磁の停止位置である場合には低電流値
あるいは低電圧値のホールドパルスを供給することによ
り、１相励磁の停止位置および２相同時励磁の停止位置
の如何にかかわらず各停止位置における停止トルクを略
同一とすることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により説明
する。

【００２１】まず、本実施例のステップモータの駆動方
法を適用するステップモータの一例について図１により
説明する。

【００２２】図１は本発明に係るステップモータの駆動
方法を適用するステップモータの一例の要部を示す模式
図である。

【００２３】図１に示すように、本実施例のステップモ
ータの駆動方法を適用するステップモータ１は、永久磁
石からなる回転自在な回転子（ロータ）２を有してお
り、回転子２の回転軸心３の延長線上には、図示しない
出力軸が設けられている。そして、回転子２の回転領域
の外側には、４個の電磁石からなる固定子４が等角度分
配置されている。この各固定子４は、Ａ相，Ｂ相，Ｃ
相，Ｄ相の４相とされており、各固定子４には、スイッ
チ５を有するコイル（巻線）６がそれぞれ巻回されてい
る。

【００２４】そして、各固定子４のコイル６に対して所
定の電流値あるいは電圧値からなる入力パルスを供給
（付与）することにより、回転子２が回転し、ステップ
モータ１が駆動するようになっており、各固定子４のコ
イル６に対して所定の電流値あるいは電圧値からなる停
止パルスを供給（付与）することにより、回転子２の回
転が停止し、ステップモータ１が停止するようになって
いる。

【００２５】さらに、本実施例においては、ステップモ
ータ１の停止に用いられる停止パルスの電流値あるいは
電圧値が可変とされている。

【００２６】つぎに、前述した構成からなる本実施例の
ステップモータの駆動方法について図１から図３により
説明する。

【００２７】図２は本発明に係るステップモータの駆動
方法を適用するステップモータの駆動時の入力パルスの
供給状態を示すタイムチャートであり、図３は本発明に
係るステップモータの駆動方法を適用するステップモー
タの停止時の停止パルスの供給状態を示す説明図であ
る。

【００２８】本実施例のステップモータの駆動方法を適
用するステップモータ１を、例えばプリンタ（図示せ
ず）の紙送り機構の駆動制御に用いた場合には、プリン
タが接続されたコンピュータ等のソフトウエアに組み込
まれたプリンタの改行動作に必要な制御プログラムに基
づいて送出される制御指令により、所定のステップ数に
対応した入力パルスがステップモータ１に供給され、ス
テップモータ１の回転子２が所定のステップ数だけ駆動
するようにされている。そして、ステップモータ１の回
転子２の回転の最終ステップにおいて停止パルスがステ
ップモータ１に供給されるようになっている。さらに、
本実施例のステップモータ１は、１・２相交代励磁によ
る駆動方法により駆動されるようになっている。

【００２９】まず、ステップモータの駆動について図１
および図２により具体的に説明する。

【００３０】図２のステップＳＴ01において、Ａ相の固
定子４ａに巻回されているコイル６ａのスイッチ５ａを
閉じ、他のスイッチ５ｂ，５ｃ，５ｄを開く。すなわ
ち、Ａ相にのみ入力パルスを供給する（ＯＮ）。する
と、Ａ相の固定子４ａの回転子２と対向する側がＳ極に
磁化され、回転子２のＮ極はＡ相の位置Ｐ01に吸引され
て停止する。この停止位置Ｐ01は１相励磁による位置で
ある。なお、この１相励磁による回転子２の停止位置を
図１に破線にて示す。

【００３１】つぎに、図２のステップＳＴ02において、
Ａ相の固定子４ａに巻回されているコイル６ａのスイッ
チ５ａと、Ｂ相の固定子４ｂに巻回されているコイル６
ｂのスイッチ５ｂとを閉じ、他のスイッチ５ｃ，５ｄを
開く。すなわち、Ａ相とＢ相とに入力パルスを供給する
（ＯＮ）。すると、Ａ相とＢ相との固定子４ａ，４ｂの
回転子２と対向する側がＳ極に磁化され、回転子２のＮ
極はＡ相とＢ相の中間の位置Ｐ02に吸引されて停止す
る。この停止位置Ｐ02は２相同時励磁による位置であ
る。なお、この２相同時励磁による回転子２の停止位置
を図１に実線にて示す。

【００３２】つぎに、図２のステップＳＴ03において、
Ｂ相の固定子４ｂに巻回されているコイル６ｂのスイッ
チ５ｂを閉じ、他のスイッチ５ａ，５ｃ，５ｄを開く。
すなわち、Ｂ相にのみ入力パルスを供給する（ＯＮ）。
すると、Ｂ相の固定子４ｂの回転子２と対向する側がＳ
極に磁化され、回転子２のＮ極はＢ相の位置Ｐ03に吸引
されて停止する。この停止位置Ｐ03は１相励磁による位
置である。

【００３３】以下、Ｂ・Ｃ相（図２のステップＳＴ04）
→Ｃ相（図２のステップＳＴ05）→Ｃ・Ｄ相（図２のス
テップＳＴ06）→Ｄ相（図２のステップＳＴ07）→Ｄ・
Ａ相（図２のステップＳＴ08）→Ａ相（図２のステップ
ＳＴ01）…の順に入力パルスを付与することにより、ス
テップモータ１の回転子２は時計方向に４５度ごとにス
テップ状に入力パルスに対応したステップ数だけ回転駆
動する。

【００３４】また、入力パルスをＡ相→Ｄ・Ａ相→Ｄ相
→Ｄ・Ｃ相→Ｃ相→Ｃ・Ｂ相→Ｂ相→Ｂ・Ａ相の順に供
給すると、ステップモータ１の回転子２は反時計方向に
４５度ごとにステップ状に回転駆動させることができ
る。

【００３５】このように、１・２相交代励磁の駆動方法
によれば、１相励磁あるいは２相同時励磁を適用した駆
動方法（回転子が９０度毎に回転する）にくらべて回転
子２が１回転した場合のステップ数（分解能）が倍増す
るとともに、ステップモータ１の回転を円滑にすること
ができる。

【００３６】なお、実際には前述したスイッチ５でな
く、図示しないパルス分配回路等により各固定子４への
入力パルスの供給状態を制御し、パルスによってステッ
プモータ１を駆動するようになっている。

【００３７】つぎに、ステップモータの停止について図
１および図３により説明する。

【００３８】図３に示すように、ステップモータ１を停
止させる場合には、ステップモータ１の回転子２の回転
の最終ステップにおいて入力パルスの代わりに停止パル
スがステップモータ１の固定子４に供給されるようにな
っている。

【００３９】この時、制御プログラムにより、ステップ
モータ１の駆動開始時における入力パルスの供給開始時
の固定子４に対する回転子２の停止位置およびステップ
数に基づいて、ステップモータ１の回転子２の最終ステ
ップにおける停止位置が検出されるとともに、その停止
位置が１相励磁による停止位置か２相同時励磁による停
止位置かが判別される。

【００４０】一方の、ステップモータ１の回転子２を停
止させる最終ステップの停止位置が、１相励磁による停
止位置、例えば図１に示すＰ01である場合には、図３
（ａ）に示すように、例えば入力パルスの電流値あるい
は電圧値と同一の高電流値あるいは高電圧値からなる停
止パルスを供給して１相励磁による停止位置Ｐ01に回転
子２を停止させるとともに、この停止パルス２と同一の
ホールドパルスを供給することにより、回転子２を１相
励磁による停止位置Ｐ01に保持するようになっている。

【００４１】他方のステップモータ１の回転子２を停止
させる最終ステップの停止位置が、２相同時励磁による
停止位置、例えば図１に示すＰ02である場合には、図３
（ｂ）に示すように、例えば入力パルスの電流値あるい
は電圧値の１／２程度の低電流値あるいは低電圧値から
なる停止パルスを供給して２相同時励磁による停止位置
Ｐ02に回転子２を停止させるとともに、この停止パルス
と同一のホールドパルスを供給することにより、回転子
２を２相同時励磁による停止位置Ｐ02に保持するように
なっている。

【００４２】すなわち、ステップモータ１の回転子２を
１相励磁による停止位置で停止させる場合には、任意の
値から選択された高電流あるいは高電圧の停止パルスお
よびホールドパルスを供給し、ステップモータ１の回転
子２を２相同時励磁による停止位置で停止させる場合に
は、任意の値から選択された低電流あるいは低電圧の停
止パルスおよびホールドパルスを供給することができ、
これにより、１相励磁における停止位置での停止トルク
と２相同時励磁における停止位置での停止トルクとを同
一とすることができる。

【００４３】そして、１相励磁における停止位置での停
止トルクと２相同時励磁における停止位置での停止トル
クとを同一とすることにより、ステップモータ１の出力
軸に接続された各種機器とのメカニズム上の負荷による
回転子２の停止位置の負荷変動を同一にすることがで
き、これにより、停止位置を所定の位置に確実に保持さ
せることができ、プリンタの紙送り機構の駆動制御に用
いた場合に、ステッチングの発生を確実に防止して良好
な印字品質を得ることができる。

【００４４】さらに、ステップモータ１を停止させる場
合には、停止パルスとホールドパルスとの少なくとも何
れか一方の値を可変とすればよく、特に、本実施例に限
定されるものではない。

【００４５】また、停止パルスおよびホールドパルスと
しての電流値あるいは電圧値としては、設計コンセプト
およびメカニズム上の負荷の大きさなどに基づく必要な
停止トルクの大きさに応じて任意の値から選択すること
により、停止位置を所定の位置により確実に保持させる
こともできる。この場合には、１相励磁における停止位
置での停止トルクと２相同時励磁における停止位置での
停止トルクとを必ずしも同一とする必要はない。

【００４６】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、必要に応じて変更することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のステップモ
ータの駆動方法によれば、停止位置が１相励磁の停止位
置あるいは２相同時励磁の停止位置の如何にかかわらず
停止トルクを同一とすることができ、ステップモータの
出力軸に接続された各種機器とのメカニズム上の負荷に
よる回転子の停止位置の移動を確実に防止することがで
きるという極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステップモータの駆動方法を適用
するステップモータの一例の要部を示す模式図

【図２】本発明に係るステップモータの駆動方法を適用
するステップモータの駆動時の入力パルスの供給状態を
示すタイムチャート

【図３】（ａ）は本発明に係るステップモータの駆動方
法を適用するステップモータの１相励磁による停止位置
に対する停止パルスの供給状態を示す説明図、（ｂ）は
本発明に係るステップモータの駆動方法を適用するステ
ップモータの２相同時励磁による停止位置に対する停止
パルスの供給状態を示す説明図

【符号の説明】

１ステップモータ２回転子４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ固定子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１・２相交代励磁によりステップモータ
を駆動させるとともに、ステップモータを停止させる場
合に、ステップモータの回転を停止させるためにステッ
プモータに供給する停止パルスとホールドパルスとの少
なくとも何れか一方の値を可変とすることを特徴とする
ステップモータの駆動方法。
【請求項２】ステップモータを停止させる場合に、１
相励磁の停止位置および２相同時励磁の停止位置におけ
る停止トルクを同一とすることを特徴とする請求項１に
記載のステップモータの駆動方法。
【請求項３】ステップモータを停止させる場合に、停
止位置が１相励磁の停止位置である場合には高電流値あ
るいは高電圧値の停止パルスを供給し、停止位置が２相
同時励磁の停止位置である場合には低電流値あるいは低
電圧値の停止パルスを供給することを特徴とする請求項
１または請求項２に記載のステップモータの駆動方法。
【請求項４】ステップモータを停止させる場合に、停
止位置が１相励磁の停止位置である場合には高電流値あ
るいは高電圧値のホールドパルスを供給し、停止位置が
２相同時励磁の停止位置である場合には低電流値あるい
は低電圧値のホールドパルスを供給することを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載のステップモータの駆
動方法。