JPH09308296A - ステッピングモータの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリンタや複写機の紙送り機構などに用いら
れる３相のステッピングモーターをマイクロステップ駆
動する駆動回路の改善に関する。 【解決手段】 ステッピングモータ１５が、相電流Ｉ
ｕ，Ｉｖ，Ｉｗが流れた状態で回転の停止／再開を行う
際には、制御部１１が、回転の停止／再開を命じるホー
ルド信号Holdを計数器１３に出力し、計数器１３はホー
ルド信号Holdに基づいてクロックＣＫの計数を停止／再
開し、クロックＣＫの計数が停止している時には、一定
の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをステッピングモータに供給
すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はステッピングモータ
の駆動回路に関し、更に詳しく言えば、プリンタや複写
機の紙送り機構などに用いられる３相のステッピングモ
ータをマイクロステップ駆動する駆動回路の改善を目的
とする。近年、５相のステッピングモータよりも駆動回
路が簡素化でき、かつ２相のステッピングモータよりも
低振動の駆動が実現出来るため、３相のステッピングモ
ータの要求が高まってきており、その駆動回路の開発が
要求されてきている。

【０００２】

【従来の技術】以下で、従来例に係る３相のステッピン
グモータの駆動回路について図面を参照しながら説明す
る。図３は従来例に係るステッピングモータの駆動回路
の構成図であって、図４はＷ２−３相励磁における３相
のステッピングモータの駆動状態を説明するタイミング
チャートである。

【０００３】この駆動回路は、図３に示すようにマイコ
ン（１）と，カウンタ（３）及び駆動ユニット（４）を
有するドライバ（２）とを備え，Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つの
コイルを有する３相のステッピングモータ（５）に相電
流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を供給してこれを駆動する回路
である。上記回路によれば、マイコン（１）から種々の
制御信号やステッピングモータ（５）の回転駆動に係る
クロック（ＣＫ）がドライバ（２）のカウンタ（３）に
入力される。

【０００４】カウンタ（３）はこのクロック（ＣＫ）を
カウントし、このカウント結果（ＣＣ）を駆動ユニット
（４）に出力する。駆動ユニット（４）はこのカウント
結果（ＣＣ）に基づいて、ステッピングモータ（５）の
コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に供給する相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，
Ｉｗ）を生成する。この相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）
は、モータが一定方向に回転しているときには図４に示
すように正弦波形を描くように変化し、Ｕ相の相電流
（Ｉｕ），Ｖ相の相電流（Ｉｖ），Ｗ相の相電流（Ｉ
ｗ）は、位相角がそれぞれ１２０°ずつずれている。

【０００５】このような相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を
ステッピングモータ（５）に供給することにより、クロ
ック（ＣＫ）の立上がりに同期して、ステッピングモー
タ（５）が一定の回転角で所定のマイクロステップを刻
むようにステッピングモータ（５）が回転する。上記モ
ータの駆動の際に、相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）が各コ
イル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に流れた状態で、ステッピングモー
タ（５）を停止させたいような場合が有る（以下でこの
状態をホールド状態と称する）。

【０００６】上記回路でホールドさせる場合を図５を参
照しながら以下で説明する。ここでは簡単の為にＵ相の
コイル（Ｕ）に流れる電流（Ｉｕ）について説明する。
ホールド状態に切替えたい時刻が図５に示すｔ１の場合
には、マイコン（１）は時刻（ｔ１）でクロック（Ｃ
Ｋ）が立ち上がった時点でクロック（ＣＫ）の供給を停
止する。すると、カウンタ（３）のカウント数は時刻
（ｔ１）までの状態で保持され、この状態で保持された
ままのカウント結果（ＣＣ）が駆動ユニット（４）に出
力される。これはＶ相、Ｗ相についても同様である。

【０００７】したがって駆動ユニット（４）は一定のカ
ウント結果（ＣＣ）に基づいてこの間一定の相電流（Ｉ
ｕ）を生成する。他の相の相電流（Ｉｖ，Ｉｗ）につい
ても同様に一定値を保つので、ステッピングモータ
（５）は時刻（ｔ１）において、相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，
Ｉｗ）が流れた状態で回転を停止し、ホールド状態に移
行する。

【０００８】その後、ホールド状態を時刻（ｔ２）で解
除する場合には、時刻（ｔ２）でマイコン（１）がクロ
ック（ＣＫ）を再びカウンタ（３）に供給することによ
り、カウンタ（３）のカウント数が保持されていた数か
ら再び増加するので、カウント結果（ＣＣ）が再び増加
して相電流（Ｉｕ）も再び増加する。他のコイルの相電
流（Ｉｖ，Ｉｗ）も同様に増加するので、時刻（ｔ２）
でステッピングモータ（５）は回転を再開し、ホールド
状態を脱する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の駆動回路に
よると、ホールド状態の切替の時刻が図５に示す時刻
（ｔ１，ｔ２）のようにクロック（ＣＫ）の立上がりに
同期したタイミングであれば特に問題はないが、図５に
示す時刻（ｔ１′，ｔ２′）のようにクロック（ＣＫ）
の立上がりに同期していない時刻でホールド状態に切替
えたいような場合には、図５に示すように次のクロック
（ＣＫ）の立上がり時すなわち時刻（ｔ１，ｔ２）まで
待たねばならない。

【００１０】すなわち時刻（ｔ１′，ｔ２′）で状態を
切替えたい場合には、図５に示すホールド期間（Ｈ
Ｔ′）が本来のホールド期間であるはずだが、次のクロ
ック（ＣＫ）の立上がり時刻（ｔ１，ｔ２）まで待たね
ばならないので、図５に示すＨＴがホールド期間となっ
てしまい、意図していたホールド期間（ＨＴ′）とずれ
てしまう。

【００１１】このずれにより、例えばプリンタなどの紙
送り機構に当該ステッピングモータを適用しているよう
な場合には、印字が所定の位置からずれたりするなどの
問題が生じていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑みて成されたもので、図１に示すように、３相のス
テッピングモータの駆動に係るクロックを生成し、前記
ステッピングモータが、相電流が流れた状態で回転の停
止／再開を行う際には、前記ステッピングモータの回転
の停止／再開を命じるホールド信号を前記計数器に出力
する制御部と、前記クロックを計数し、相電流が流れた
状態で回転の停止／再開を行う際には、前記ホールド信
号に基づいて前記クロックの計数を停止／再開する計数
器と、前記計数器の計数結果に基づいて前記３相のステ
ッピングモータに相電流を供給し、前記クロックの計数
が停止している時には、一定の相電流を前記ステッピン
グモータに供給することで前記ステッピングモータを駆
動する駆動部とを有するステッピングモータの駆動回路
により、上記課題を解決するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下で、本発明の実施形態に係る
ステッピングモータの駆動回路について図面を参照しな
がら説明する。図１は本発明の実施形態に係るステッピ
ングモータの駆動回路の構成図であって、図２はＷ２−
３相励磁のステッピングモータの駆動状態を説明するタ
イミングチャートである。

【００１４】この駆動回路は、図１に示すようにマイコ
ン（１１）と，ドライバ（１２）とを備え，Ｕ，Ｖ，Ｗ
相の３つのコイルを有する３相のステッピングモータ
（１５）に相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を供給してこれ
を駆動する回路である。上記回路の構成について以下で
説明する。マイコン（１１）は制御部の一例であって、
種々の制御信号やステッピングモータ（Ｍ）の回転状態
を設定するクロック（ＣＫ），後述のホールド信号（Ho
ld）などを出力してドライバ（１２）の制御を司る回路
である。

【００１５】ドライバ（１２）はカウンタ（１３）及び
駆動ユニット（１４）を有し、マイコン（１１）の制御
下でステッピングモータ（１５）に相電流（Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗ）を供給して、ステッピングモータ（１５）を
駆動する回路である。カウンタ（１３）は計数器の一例
であって、マイコン（１１）からのクロック（ＣＫ）を
カウントして、そのカウント結果（ＣＣ）を駆動ユニッ
ト（１４）に出力するものである。

【００１６】駆動ユニット（１４）は、駆動部の一例で
あって、カウント結果（ＣＣ）に基づいてＵ，Ｖ，Ｗ相
各相の相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を生成してステッピ
ングモータ（１５）に供給する回路である。以下で上記
回路の動作について説明する。この回路によれば、マイ
コン（１１）から種々の制御信号，ステッピングモータ
（１５）の回転状態を設定するクロック（ＣＫ），ハイ
レベル（以下で“Ｈ”と記す）のホールド信号（Hold）
などがドライバ（１２）のカウンタ（１３）に出力され
る。

【００１７】カウンタ（１３）はこのクロック（ＣＫ）
をカウントし、このカウント結果（ＣＣ）を駆動ユニッ
ト（１４）に出力する。駆動ユニット（１４）はこのカ
ウント結果（ＣＣ）に基づいて、ステッピングモータ
（１５）のコイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に供給する相電流（Ｉ
ｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を生成する。この相電流（Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗ）は、図４に示すように正弦波形を描くように
変化し、Ｕ相の相電流（Ｉｕ），Ｖ相の相電流（Ｉ
ｖ），Ｗ相の相電流（Ｉｗ）は、位相角がそれぞれ１２
０°ずつずれている。

【００１８】このような相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を
ステッピングモータ（１５）に供給することにより、ク
ロック（ＣＫ）の立上がりに同期してステッピングモー
タ（１５）が所定のマイクロステップを刻むようにステ
ッピングモータ（１５）が回転し、駆動制御される。以
上の通常回転の際の動作についてはほぼ従来と同様であ
るが、本実施形態に係る駆動回路は、通常の回転状態か
らホールド状態へ切替る際の動作と、ホールド状態から
通常の回転状態に復帰する際の動作が従来と異なる。こ
の点について以下で図２を参照しながら詳細に説明す
る。

【００１９】ホールド状態に切替えたい時刻が図２に示
すｔ１の場合には、マイコン（１１）は従来と異なり、
クロック（ＣＫ）の供給は停止させない。そのかわりに
通常の回転動作の際には“Ｈ”であったホールド信号
（Hold）が時刻（ｔ１）でローレベル（以下“Ｌ”と記
す）に切り替わってマイコン（１１）からカウンタ（１
３）に出力される。

【００２０】“Ｌ”のホールド信号（Hold）が時刻（ｔ
１）で入力されると、直ちにカウンタ（１３）はクロッ
ク（ＣＫ）のカウントを停止する。これによりカウンタ
（１３）のカウント数は時刻（ｔ１）までの状態で保持
され、この状態で保持されたままのカウント結果（Ｃ
Ｃ）が駆動ユニット（１４）に出力される。これはＶ
相、Ｗ相についても同様である。

【００２１】したがって駆動ユニット（１４）は、時刻
（ｔ１）における一定のカウント結果（ＣＣ）に基づい
てホールド信号が“Ｌ”の期間一定の相電流（Ｉｕ）を
生成する。他の相の相電流（Ｉｖ，Ｉｗ）についても同
様に一定値を保つので、ステッピングモータ（１５）は
時刻（ｔ１）において、相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）が
流れた状態で回転を停止し、ホールド状態に切り替わ
る。

【００２２】従来回路では、図２に示すようにホールド
状態に移行したい時刻（ｔ１）がクロック（ＣＫ）の立
上がりに同期していない場合には、次のクロック（Ｃ
Ｋ）の立ち上がり時刻（ｔ１′）まで待たねばホールド
状態に切り替わることができなかったが、本実施形態の
回路では直ちに時刻（ｔ１）でホールド状態に移行する
事ができるので、この間のずれによって生じる種々の不
都合、例えばプリンタなどの紙送り機構に当該ステッピ
ングモータを適用しているような場合には、印字が所定
の位置からずれたりするなどの問題を抑止する事が可能
になる。

【００２３】その後、ホールド状態を時刻（ｔ２）で解
除する場合には、時刻（ｔ２）でマイコン（１１）がホ
ールド信号（Hold）を再び“Ｈ”に切替える。すると、
この時刻（ｔ２）で直ちにカウンタ（１３）がカウント
動作を再開し、クロック（ＣＫ）のカウント数がホール
ド時に保持されていた数から再び増加するので、相電流
（Ｉｕ）が再びホールド解除後の最初のクロックから増
加し、また、他のコイル（Ｕ，Ｖ）の相電流（Ｉｖ，Ｉ
ｗ）も同様に増加するので、再びステッピングモータ
（１５）は回転を開始して、ホールド状態から通常の回
転状態に切り替わる。

【００２４】このときにも、ホールド状態に移行する場
合と同様にしてホールド信号（Hold）の切替えによって
時刻（ｔ２）に直ちに通常の回転動作に復帰する事がで
きるので、プリンタなどの紙送り機構に当該ステッピン
グモータを適用しているような場合には、印字が所定の
位置からずれたりするなどの問題を抑止する事が可能に
なる。

【００２５】なお、本実施形態ではホールド信号（Hol
d）は通常回転の際に“Ｈ”としてホールド状態の際に
“Ｌ”としているが本発明はこれに限らず、通常回転の
際に“Ｌ”としてホールド状態の際に“Ｈ”に切替えて
も、同様の効果を奏する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の３相のステ
ッピングモータの駆動回路によれば、相電流が流れた状
態で回転を停止／再開する際には、制御部が計数器に回
転を停止／再開するホールド信号を出力し、計数器はホ
ールド信号に基づいてクロックの計数を停止／再開して
いる。

【００２７】このため、制御部がクロックを計数器に供
給／非供給することで回転の停止／再開をしていた従来
と異なり、クロックが立ち上がるまでの間に生じるずれ
による種々の不都合、例えばプリンタなどの紙送り機構
に当該ステッピングモータを適用しているような場合に
印字が所定の位置からずれたりするなどの諸問題を抑止
する事が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る３相のステッピングモ
ータの駆動回路の回路図である。

【図２】本発明の実施形態に係る３相のステッピングモ
ータの駆動回路の、ホールド状態に移行する際の動作を
説明するタイミングチャートである。

【図３】従来の３相のステッピングモータの駆動回路の
回路図である。

【図４】３相のステッピングモータの駆動回路の動作を
説明するタイミングチャートである。

【図５】従来の３相のステッピングモータの駆動回路の
ホールド状態に移行する際の動作を説明するタイミング
チャートである。

【符号の説明】

（１１） マイコン（制御部） （１２） ドライバ （１３） カウンタ（計数器） （１４） 駆動ユニット（駆動部） （１５） ステッピングモータ （ＣＫ） クロック （Hold） ホールド信号 （ＣＣ） カウント結果 （Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ） 相電流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相のステッピングモータの駆動に係る
   クロックを生成し、前記ステッピングモータが、相電流
   が流れた状態で回転の停止／再開を行う際には、前記ス
   テッピングモータの回転の停止／再開を命じるホールド
   信号を前記計数器に出力する制御部と、 前記クロックを計数し、相電流が流れた状態で回転の停
   止／再開を行う際には、前記ホールド信号に基づいて前
   記クロックの計数を停止／再開する計数器と、 前記計数器の計数結果に基づいて前記ステッピングモー
   タに相電流を供給し、前記クロックの計数が停止してい
   る時には、一定の相電流を前記ステッピングモータに供
   給することで前記ステッピングモータを駆動する駆動部
   とを有するステッピングモータの駆動回路。