JPH0965695A - ステッピングモータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステッピングモータの加減速制御時にリアル
タイムに電流制御を行い、最適なトルクを得ることでモ
ータの安定化を図る。 【構成】 ステッピングモータを加減速する手段と、ス
テッピングモータの駆動電流を制御する手段とを有し、
ステッピングモータを加減速制御すると同時に駆動電流
パルス波形の基準電流を可変制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータ駆
動制御装置に関し、特に、ファクシミリの原稿搬送制御
装置またはプリンタの紙送り制御装置に用いられるステ
ッピングモータの加減速制御及び電流制御に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、ファクシミリの原稿搬送制御は、
読取モータとしてステッピングモータを使用しており、
定速回転時の読取速度に応じて読取モータの駆動電流パ
ルス波形の基準電流値を決めていた。加減速制御時は、
前記駆動電流パルス波形に対応した駆動電流モードを選
択し、基準電流値を設定してからステッピングモータの
トリガパルス間隔を徐々に変化させて加減速時のモータ
速度を制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では駆動電流モードを選択してから、モータのトリ
ガパルス間隔を変化させて加減速制御を行っているため
以下のような欠点があった。

【０００４】加減速制御に移行する前に駆動電流モード
を選択するので、速度が変化しても駆動電流パルス波形
の基準電流値は変化しない。このため加減速時は、モー
タの回転速度に応じた最適な電流値が得られていない。
つまり、加減速時においてモータの回転速度に対応した
最適なトルクが常時得られていない。例えば、原稿搬送
に関し定速制御時に最適なトルクを得られるようにモー
タ駆動電流値を設定したとすると加速時初期では、同じ
電流値で低速回転させることになり、トルクが過剰にな
り、モータのオーバシュート、アンダシュートを引き起
こし、回転が不安定になる可能性が高くなる。また、加
速時初期のモータの衝撃音及び振動音も大きくなる。

【０００５】したがって、本発明の目的は、上記の問題
を解決するためステッピングモータの加減速制御時にリ
アルタイムに電流制御を行い、最適なトルクを得ること
でモータの安定化を図ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステッピング
モータを加減速する手段と、ステッピングモータの駆動
電流を制御する手段とを有し、ステッピングモータを加
減速制御すると同時に駆動電流パルス波形の基準電流を
可変制御することを特徴とする。

【０００７】

【作用】駆動電流パルス波形の基準電流値をモータ制御
部内の分解能に応じて設定できる。このため、加減速制
御時においてモータ速度の変化に対応した基準電流値を
設定することによって、最適なトルクを得ることができ
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のステッピングモータ駆動制御
装置の実施例を説明する。

【０００９】（実施例１）図１は、本発明の各実施例の
ステッピングモータ駆動制御装置のブロック図である。
同図において、１はＣＰＵからの制御命令によってステ
ッピングモータを制御するモータ制御部であり、２はモ
ータ制御部からのモータ駆動信号で駆動電流をドライブ
するドライバーＩＣであり、３は駆動電流パルスで動作
するステッピングモータであり、４はモータ制御用のＣ
ＰＵ又はゲートアレイであり、５はモータ速度データ１
４を電流制御用データに変換するデコーダであり、６は
電流制御用データをアナログデータに変換するＤ／Ａコ
ンバータであり、７は電流制御用アナログ出力回路であ
る。８は励磁相を選択する位相信号であり、９は駆動電
流レベルを選択するデジタルの電流レベル選択信号であ
り、１０はモータ駆動電流の基準電流値を制御するアナ
ログの基準電流制御信号である。

【００１０】図２は、実施例１のシステム全体のブロッ
ク図である。同図において、１７はシステム全体を制御
するＣＰＵであり、１８はモータの駆動情報１９が格納
されているメモリであり、２０はＣＰＵ１７から延びて
メモリ１８とモータ制御部１に接続されるバスである。

【００１１】ＣＰＵ１７は、プログラムに従って各部を
制御しており、モータ制御用ＣＰＵ又はゲートアレイ４
にバス２０を介して制御命令１１である駆動励磁パル
ス、励磁モード設定、モータホールド・リリース、初期
化、加速時用データ読み込み、ステータス要求等のコマ
ンド出力、メモリ１８内の駆動情報１９から加速データ
テーブル１２の転送、及び同期信号１３の出力を行う。
また、前記ＣＰＵ４は、ドライバＩＣ２へ同期信号１３
に従い位相信号８、電流レベル選択信号９を送出する。

【００１２】モータ制御用ＣＰＵ４は、メモリ１８から
転送された加速データテーブル１８内のモータ速度デー
タ１４をデコーダ５に出力する。デコーダ５は前記モー
タ速度データ１４を電流制御用デジタルデータに変換
し、Ｄ／Ａコンバータ６に出力する。Ｄ／Ａコンバータ
６で前記電流制御用デジタルデータをアナログデータに
変換し、更にそのアナログデータを電流制御用アナログ
出力回路７で規格化して基準電流制御信号１０としてド
ライバーＩＣ２に出力する。ドライバーＩＣ２は位相信
号８と電流レベル選択信号９により駆動電流パルス波形
を生成し、基準電流制御信号１０から前記駆動電流パル
ス波形の基準電流値を制御する。

【００１３】ステッピングモータ３は、その駆動電流パ
ルス波形と基準電流値の両方に制御された合成波形であ
るモータ駆動電流で駆動回転する。このため、加減速時
において従来より最適なモータ駆動制御を行うことがで
きる。また、定速時においても基準電流値の調整が従来
より詳細且つ容易に行えるという利点がある。

【００１４】図６のステッピングモータ駆動フローチャ
ートに従い、加速時のモータ駆動電流制御動作を以下に
説明する。

【００１５】ＣＰＵ１７はメモリ１８内部に図５に示す
ようなモータの駆動情報１９である加速データテーブル
を格納している。加速データテーブルには、通常モータ
駆動パルス間隔を決めるタイマーデータとモータ駆動ス
テップ数を決めるステップデータが含まれる。その加速
データテーブルに更にモータ速度データ及び電流制御デ
ータを駆動情報として保有している。モータ駆動制御プ
ログラムを開始すると（ステップＳ１）、ＣＰＵ１７は
前記加速データテーブルをメモリ１８からモータ制御用
ＣＰＵ又はゲートアレイ４の内部メモリに転送する（ス
テップＳ２）。次に、ＣＰＵ１７からモータ制御用ＣＰ
Ｕ４に制御命令である駆動電流モード設定コマンドを転
送する（ステップＳ３）。これにより、前記ＣＰＵ４の
内部メモリに記憶されている励磁電流波形テーブルの１
つを選択する。

【００１６】ＣＰＵ１７は、モータ制御用ＣＰＵ４へ駆
動命令である加速トリガコマンドを転送する（ステップ
Ｓ４）。前記ＣＰＵ４では、加速トリガコマンドを解析
し（ステップＳ５）、モータトリガに同期してモータ駆
動信号である位相信号８と電流レベル選択信号９をドラ
イバーＩＣ２に出力する。同時にモータ制御用ＣＰＵ４
の内部メモリに転送された加速データテーブルのモータ
速度データ１４をデコーダ５で電流制御用のデジタルデ
ータに変換する。つまり、速度に対する最適な電流値に
コード変換する。

【００１７】図５に示されるモータ速度データの代わり
に電流制御データを用いても良い。その場合、図１に示
すデコーダ５を不要とするためコスト的にメリットがあ
るが、テーブルデータ内の電流制御用データをシステム
毎にマッチングするように調整する手間がかかる。

【００１８】次に、その電流制御用データをＤ／Ａコン
バータ６を用いてアナログデータに変換する。Ｄ／Ａコ
ンバータの必要分解能は、加速データテーブル数で決ま
るが、最大８ビットで十分と考えられる。アナログデー
タに変換された電流制御用データは、基準電流制御用ア
ナログ出力回路７で規格化して基準電流制御信号１０と
してドライバーＩＣ２へ出力する。

【００１９】位相信号８と電流レベル選択信号９で制御
される駆動電流パルス波形と基準電流制御信号１０で制
御される基準電流値の両方で合成されたモータ駆動電流
でステッピングモータ３を駆動する（ステップＳ６）。

【００２０】次に、モータ制御用ＣＰＵ４は加速データ
テーブルを１進める（ステップＳ７）。加速データテー
ブルが終了していなければ（ステップＳ８）、前記テー
ブル内タイマーデータ、ステップデータ、及びモータ速
度データに従い、モータトリガパルス間隔、ステップ
数、及びモータ速度データを変更する（ステップＳ９、
ステップＳ１０）。図７に示すように前記手順によりモ
ータ速度データを受けて基準電流値を変更する。基準電
流値の可変制御は、加速の仕方が直線的又は指数関数的
であるか及び本システムに付随する負荷で決まる。

【００２１】図７の例は時間に対して直線的に基準電流
を増加した場合を示す。励磁電流の駆動電流波形パルス
は、分かり易いように１−２相バイポーラ駆動で加速デ
ータテーブル各区間８ステップとした場合の例を示す。
このように位相と電流レベルで制御される電流波形パル
スの基準電流を可変制御する。

【００２２】以後、加速データテーブルに従い、順次ス
テッピングモータを制御する。加速データテーブルが終
了したら、ＣＰＵ１７は、加速制御プログラムから通常
トリガモードの定速制御プログラムに移行する（ステッ
プＳ１２）。定速回転時は、基準駆動電流値は一定で良
いのでモータ速度データ１４を固定しておけば、従来の
ステッピングモータ制御と同様の制御を行うことができ
る。

【００２３】本実施例では、電流レベル選択信号９と基
準電流制御信号１０の両信号を用いてモータ駆動電流を
制御した場合について述べたが、前記信号の一方のみで
も加速時の基準となる電流値を可変することができる。

【００２４】電流レベル選択信号９のみで基準となる電
流値を可変する場合、ＣＰＵ又はゲートアレイ４からＮ
ビットのデジタル電流レベル選択信号９をドライバーＩ
Ｃ２内のゲート回路１５に入力する。但し、ドライバー
ＩＣ２がＮビットのデジタル電流レベル選択に対応して
いる必要がある。また、加減速時用の励磁パターンを定
速回転時とは別にメモリ内に格納している必要がある。
電流レベルを決めるビット数を大きくすればそれだけ高
分解能になり、よりリニアな制御が行えるが、配線数の
増加やゲート回路１５が複雑になるという問題もある。

【００２５】基準電流制御信号１０のみで基準電流を可
変する場合、モータ制御用ＣＰＵ又はゲートアレイ４か
らモータトリガパルス毎に基準電流制御信号１０を送出
する。アナログの基準電流制御信号１０は、Ｄ／Ａコン
バータ６の分解能に応じた基準電流を選択できるが、高
速回転になる程、モータトリガパルス毎に電流制御用デ
ータを前記制御信号１０に変換する遅延時間が制御上問
題になる可能性がある。

【００２６】上記のように前記信号の一方のみで加減速
時の基準となる電流値を制御することは可能であるが、
上述した問題を考慮すると両信号を用いた方が構成の面
からも実施し易く、安定した電流制御が行えるといえ
る。

【００２７】（実施例２）実施例２では、図２に示す実
施例１のシステム制御部１６の代わりに、図３のブロッ
ク図で示すように構成されたシステム制御部１６を用い
る。２１はシステム全体を制御するＤ／Ａコンバータ内
蔵のＣＰＵである。第１の実施例のようにモータ制御用
のＣＰＵ又はゲートアレイ４を用いず、ＣＰＵ２１で基
準電流制御用のアナログ出力まで行う。まず、ＣＰＵ２
１はメモリ１８に格納してある駆動情報１９である加速
データテーブルから位相信号８及び電流レベル選択信号
９を出力する。同時にモータ速度データをデコードした
データ又は電流制御データを内蔵のＤ／Ａコンバータを
用いて変換出力し、第１の実施例同様、電流制御用アナ
ログ出力回路７で規格化してアナログの基準電流制御信
号１０として出力する。本実施例の場合、ＣＰＵ内部の
処理が増加する分、ＣＰＵに負担がかかる。全体のシス
テムが大規模である場合は第１の実施例のようにモータ
制御用の専用ＣＰＵを用いるのが一般的であるが、小規
模システムでは本実施例も第１の実施例の変形例として
考えられる。

【００２８】（実施例３）実施例３では、図２に示す実
施例１のモータ制御部１の代わりに、図４のブロック図
で示すように構成されたモータ制御部１を用いる。２２
はＰＷＭ制御を内蔵しているＣＰＵ又はゲートアレイ、
２５は位相と基準電流制御の両情報を含むＰＷＭ出力信
号２４を位相・基準電流制御アナログ合成信号２５に変
換する電流制御用アナログ出力変換回路である。ＣＰＵ
又はゲートアレイ２２内部で加速データテーブルのモー
タ速度データ又は電流制御データを基準電流制御信号１
０又は位相との合成信号２５に変換して出力する。本実
施例の場合、ＣＰＵのプログラム又はゲートアレイのゲ
ート数の増加による変換処理の負荷が増すことになる。
ドライバーＩＣが本実施例のように位相と基準電流制御
の合成信号を入力に用いるタイプの場合と位相、基準電
流制御を独立に制御するタイプの場合と両方があるが、
このように基準電流制御信号１０又は前記信号との合成
信号２５の出力にＰＷＭ制御を用いる場合何れも実施例
１の変形例として考えられる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればス
テッピングモータを用いた原稿搬送制御に関し、ステッ
ピングモータの駆動電流パルス波形だけでなく、基準電
流値をよりリニアに制御できるため、特にモータの加減
速時において、常時最適なモータトルクを得ることがで
きる。これにより衝撃音及び振動音を低減することがで
き、安定したステッピングモータ駆動制御を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係わるブロッ
ク図を説明する図である。

【図２】図２は、システム全体のブロック図である。

【図３】図３は、第２の実施例に係わるブロック図であ
る。

【図４】図４は、第３の実施例に係わる第１図の要部ブ
ロック図である。

【図５】図５は、メモリ内部に格納している加速データ
テーブルの一例を示す図である。

【図６】図６は、加速時の駆動フローチャートを示す図
である。

【図７】図７は、加速時の基準電流値と励磁電流の変化
の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ モータ制御部 ２ ドライバーＩＣ ３ ステッピングモータ ４ ＣＰＵまたはゲートアレイ ５ デコーダ ６ Ｄ／Ａコンバータ ７ 電流制御用アナログ出力回路 ８ 位相信号 ９ 電流レベル選択信号 １０ 基準電流制御信号 １１ 制御命令 １２ 加速データテーブル信号 １３ 同期信号 １４ モータ速度データ １５ ゲート回路 １６ システム制御部 １７ ＣＰＵ １８ メモリ １９ 駆動情報 ２０ バス

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アナログの基準電流制御信号とモータト
   リガパルスに同期した位相信号を出力するモータ制御部
   と該各信号を受けて励磁電流を発生し、ステッピングモ
   ータを駆動するドライバーＩＣからなるステッピングモ
   ータ駆動制御装置において、加減速時に該基準電流制御
   信号を用いてステッピングモータの駆動電流パルス波形
   の基準電流を可変制御することを特徴とするステッピン
   グモータ駆動制御装置。
2. 【請求項２】 デジタルの電流レベル選択信号とモータ
   トリガパルスに同期した位相信号を出力するモータ制御
   部とステッピングモータを駆動するドライバーＩＣから
   なるステッピングモータ駆動制御装置において、加減速
   時に該電流レベル選択信号を用いてステッピングモータ
   の駆動電流レベルを可変制御することを特徴とするステ
   ッピングモータ駆動制御装置。
3. 【請求項３】 アナログの基準電流制御信号及びデジタ
   ルの電流レベル選択信号とモータトリガパルスに同期し
   た位相信号を出力するモータ制御部と該各信号を受けて
   励磁電流を発生し、ステッピングモータを駆動するドラ
   イバーＩＣからなるステッピングモータ駆動制御装置に
   おいて、加減速時に該基準電流制御信号と該電流レベル
   選択信号を用いてステッピングモータの駆動電流パルス
   波形及び基準電流を可変制御することを特徴とするステ
   ッピングモータ駆動制御装置。
4. 【請求項４】 モータ速度に対応した基準電流制御情報
   である基準電流制御データをＣＰＵとバスを介して接続
   されるメモリ又はＣＰＵの内部メモリ又はゲートアレイ
   の内部メモリに格納し、該データを基準電流制御信号に
   変換する手段を有することを特徴とする請求項１及び３
   記載のステッピングモータ駆動制御装置。
5. 【請求項５】 モータ速度に対応した電流レベル選択デ
   ータをＣＰＵとバスを介して接続されるメモリ又はＣＰ
   Ｕの内部メモリ又はゲートアレイの内部メモリに格納
   し、該データを電流レベル選択信号に変換する手段を有
   することを特徴とする請求項２記載のステッピングモー
   タ駆動制御装置。
6. 【請求項６】 基準電流制御情報と位相をＰＷＭ（パル
   ス幅変調）出力し、基準電流制御信号と位相信号の合成
   信号に変換する手段を有することを特徴とする請求項１
   及び３記載のステッピングモータ駆動制御装置。