JPH1023798A - ステッピングモータの駆動方法 - Google Patents
ステッピングモータの駆動方法Info
- Publication number
- JPH1023798A JPH1023798A JP17230196A JP17230196A JPH1023798A JP H1023798 A JPH1023798 A JP H1023798A JP 17230196 A JP17230196 A JP 17230196A JP 17230196 A JP17230196 A JP 17230196A JP H1023798 A JPH1023798 A JP H1023798A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- driving
- stepping motor
- micro
- frequency
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 CPUの処理能力を増大しなくても、高速度
回転時の高周波数駆動領域におけるステッピングモータ
の騒音や、ステッピングモータの振動による記録画像の
濃淡むらおよび紙送り精度の低下を防止することのでき
るステッピングモータの駆動方法を提供すること。 【解決手段】 ステッピングモータ1をマイクロステッ
プにより駆動するとともに、高周波数で駆動する場合に
は低周波数で駆動する場合よりも小さい分解能によりマ
イクロステップ駆動を行なうようにしたことを特徴とす
る。
回転時の高周波数駆動領域におけるステッピングモータ
の騒音や、ステッピングモータの振動による記録画像の
濃淡むらおよび紙送り精度の低下を防止することのでき
るステッピングモータの駆動方法を提供すること。 【解決手段】 ステッピングモータ1をマイクロステッ
プにより駆動するとともに、高周波数で駆動する場合に
は低周波数で駆動する場合よりも小さい分解能によりマ
イクロステップ駆動を行なうようにしたことを特徴とす
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タの駆動方法に係り、特に、プリンタのキャリッジ駆動
機構あるいは紙送り機構の駆動源として使用されるステ
ッピングモータの駆動方法に関する。
タの駆動方法に係り、特に、プリンタのキャリッジ駆動
機構あるいは紙送り機構の駆動源として使用されるステ
ッピングモータの駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】印字ヘッドを搭載したキャリッジをプラ
テンに沿って移動させながら1行分の印字を行ない、こ
の1行分の印字を行なった後、記録用紙を1行分搬送
し、つぎの行の印字を行なうことを繰り返して所定の印
字を行なうシリアル式プリンタは、ワードプロセッサな
どの出力装置として多く用いられている。
テンに沿って移動させながら1行分の印字を行ない、こ
の1行分の印字を行なった後、記録用紙を1行分搬送
し、つぎの行の印字を行なうことを繰り返して所定の印
字を行なうシリアル式プリンタは、ワードプロセッサな
どの出力装置として多く用いられている。
【0003】そして、このようなシリアル式プリンタの
キャリッジ駆動機構あるいは紙送り機構を駆動制御する
ために、ステッピングモータが一般的に用いられてい
る。このステッピングモータを使用するのは下記の各理
由による。
キャリッジ駆動機構あるいは紙送り機構を駆動制御する
ために、ステッピングモータが一般的に用いられてい
る。このステッピングモータを使用するのは下記の各理
由による。
【0004】1. モータの回転角が入力パルス数に比
例し、累積誤差を生じない。
例し、累積誤差を生じない。
【0005】2. モータの回転速度が入力パルス速度
に比例し、精密な同期運転が可能で制御域が広い。
に比例し、精密な同期運転が可能で制御域が広い。
【0006】3. 起動・停止特性が極めてよく、自起
動周波数以下では一定周波数での運転ができる。
動周波数以下では一定周波数での運転ができる。
【0007】4. 応答性が高く、出力も高い。
【0008】5. 入力パルスを目標位置に応じて発生
させるだけで位置を制御できる。
させるだけで位置を制御できる。
【0009】6. デジタルで制御できる。
【0010】ステッピングモータは、その構造を図5に
原理的に示すように、例えば90度間隔で配置された第
1(A)、第2(B)、第3(C)および第4(D)の
磁極(相)2,3,4,5を有する固定子6と、N極と
S極とを180度間隔で有する回転自在な永久磁石から
なる回転子7とを備えており、この回転子7に図示しな
い出力軸が連結されている。また、第1(A)および第
3(C)の磁極2,4には第1のコイル8が巻回され、
第2(B)および第4(D)の磁極3,5には第2のコ
イル9が巻回されている。
原理的に示すように、例えば90度間隔で配置された第
1(A)、第2(B)、第3(C)および第4(D)の
磁極(相)2,3,4,5を有する固定子6と、N極と
S極とを180度間隔で有する回転自在な永久磁石から
なる回転子7とを備えており、この回転子7に図示しな
い出力軸が連結されている。また、第1(A)および第
3(C)の磁極2,4には第1のコイル8が巻回され、
第2(B)および第4(D)の磁極3,5には第2のコ
イル9が巻回されている。
【0011】このようなステッピングモータ1を回転駆
動するために、固定子6の各相のコイル8,9に励磁電
流(励磁電流)を流すと、この電流により磁界が発生
し、固定子6と回転子7との間に吸引または反発する電
磁力が発生する。この励磁電流を順次切り換えることに
より、固定子6と回転子7との間の電磁力が切り換わ
り、回転子を動かすトルクとなる。
動するために、固定子6の各相のコイル8,9に励磁電
流(励磁電流)を流すと、この電流により磁界が発生
し、固定子6と回転子7との間に吸引または反発する電
磁力が発生する。この励磁電流を順次切り換えることに
より、固定子6と回転子7との間の電磁力が切り換わ
り、回転子を動かすトルクとなる。
【0012】図6には一般的なステッピングモータを駆
動するためのドライバのブロック図が示されている。こ
の図に示すように、ドライバ10は、制御回路11、駆
動回路12および電源13により構成されている。前記
制御回路11は、入力インターフェイスのほか、入力電
圧の可変、回転速度や方向、距離および角度など全体を
制御するための機能を有するもので、ステッピングモー
タ1に供給するパルスタイミングの制御を行なうように
なっている。また、前記駆動回路12は、前記制御回路
11からのパルス信号を各相に分配、増幅してステッピ
ングモータ1の各相を一定の順序で励磁するための回路
である。前記電源13としては、ステッピングモータ駆
動用とIC回路用の2種類が必要である。
動するためのドライバのブロック図が示されている。こ
の図に示すように、ドライバ10は、制御回路11、駆
動回路12および電源13により構成されている。前記
制御回路11は、入力インターフェイスのほか、入力電
圧の可変、回転速度や方向、距離および角度など全体を
制御するための機能を有するもので、ステッピングモー
タ1に供給するパルスタイミングの制御を行なうように
なっている。また、前記駆動回路12は、前記制御回路
11からのパルス信号を各相に分配、増幅してステッピ
ングモータ1の各相を一定の順序で励磁するための回路
である。前記電源13としては、ステッピングモータ駆
動用とIC回路用の2種類が必要である。
【0013】また、ステッピングモータ1の駆動方式に
は、ユニポーラ駆動とバイポーラ駆動とがある。
は、ユニポーラ駆動とバイポーラ駆動とがある。
【0014】前記ユニポーラ駆動は、図7に1例を示す
ように、各コイルにそれぞれ1個のトランジスタ21,
22,23,24を接続し、それぞれのトランジスタを
ONすることで、各コイルに一方向のみの電流を流す方
法である。これに対し、バイポーラ駆動は、図8に示す
ように各コイルには複数のトランジスタ25,26,2
7,28が接続されており、A相についてのみ説明する
と、動作時には第1のトランジスタ25と第4のトラン
ジスタ28をONすることによりA方向の電流が流れ、
第2のトランジスタ26と第3のトランジスタ27をO
Nすることにより逆方向のB方向の電流が流れるように
なっている。ユニポーラ駆動は、バイポーラ駆動に比
べ、トランジスタの数が1/2のため回路構成が簡単で
あり、一方、バイポーラ駆動は入力電力が同じ場合、ユ
ニポーラ駆動よりモータトルクが大きくとれるという利
点がある。なお、後述する本発明におけるステッピング
モータ1の駆動方法はバイポーラ駆動によるものであ
る。
ように、各コイルにそれぞれ1個のトランジスタ21,
22,23,24を接続し、それぞれのトランジスタを
ONすることで、各コイルに一方向のみの電流を流す方
法である。これに対し、バイポーラ駆動は、図8に示す
ように各コイルには複数のトランジスタ25,26,2
7,28が接続されており、A相についてのみ説明する
と、動作時には第1のトランジスタ25と第4のトラン
ジスタ28をONすることによりA方向の電流が流れ、
第2のトランジスタ26と第3のトランジスタ27をO
Nすることにより逆方向のB方向の電流が流れるように
なっている。ユニポーラ駆動は、バイポーラ駆動に比
べ、トランジスタの数が1/2のため回路構成が簡単で
あり、一方、バイポーラ駆動は入力電力が同じ場合、ユ
ニポーラ駆動よりモータトルクが大きくとれるという利
点がある。なお、後述する本発明におけるステッピング
モータ1の駆動方法はバイポーラ駆動によるものであ
る。
【0015】また、励磁電流の通電方式には、1相励
磁、1−2相励磁、2−2相励磁などがある。
磁、1−2相励磁、2−2相励磁などがある。
【0016】前記1相励磁によるステッピングモータ1
の駆動方法は、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最も基本的な駆動方法であり、角
度精度はよいが、駆動トルクが小さいし、また、電力効
率がよくないという欠点があるため、あまり用いられて
いない。なお、特に、1相励磁で駆動したときの1ステ
ップ角度を基本ステップ角度という。
の駆動方法は、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最も基本的な駆動方法であり、角
度精度はよいが、駆動トルクが小さいし、また、電力効
率がよくないという欠点があるため、あまり用いられて
いない。なお、特に、1相励磁で駆動したときの1ステ
ップ角度を基本ステップ角度という。
【0017】前記2−2相励磁によるステッピングモー
タ1の駆動方法は、常に相互に隣位する2相を同時に励
磁し、1回に1つの相の励磁を切り換える方法であり、
常に2相が励磁されるため、1相励磁に比べて電力の利
用効率が高く、同一のモータ電源電圧に対し高い出力を
得ることができるし、また、回転子のオーバーシュート
などの振動に対しても有利に働くため、ステッピングモ
ータ1の駆動方法として多く用いられている。
タ1の駆動方法は、常に相互に隣位する2相を同時に励
磁し、1回に1つの相の励磁を切り換える方法であり、
常に2相が励磁されるため、1相励磁に比べて電力の利
用効率が高く、同一のモータ電源電圧に対し高い出力を
得ることができるし、また、回転子のオーバーシュート
などの振動に対しても有利に働くため、ステッピングモ
ータ1の駆動方法として多く用いられている。
【0018】さらに、前記1−2相励磁によるステッピ
ングモータ1の駆動方法は、1相励磁と2−2相励磁と
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2−2相励磁による停止位置とが、基本ステ
ップ角度の1/2だけずれることから、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−
2相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。このため、他の駆動方法に比べて
分解能が倍増して細かいステップ送りができるし、ま
た、低騒音で駆動できるとともに、高速時の安定した駆
動が行なえるために、正確な回転量を得るのが必要な場
合に用いられている。
ングモータ1の駆動方法は、1相励磁と2−2相励磁と
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2−2相励磁による停止位置とが、基本ステ
ップ角度の1/2だけずれることから、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−
2相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。このため、他の駆動方法に比べて
分解能が倍増して細かいステップ送りができるし、ま
た、低騒音で駆動できるとともに、高速時の安定した駆
動が行なえるために、正確な回転量を得るのが必要な場
合に用いられている。
【0019】しかしながら、このようなステッピングモ
ータ1の駆動方法においては、高速運転時のトルクを確
保するために入力電力を増加すると、低速領域で過大な
トルクが発生されて振動や騒音の原因となる。
ータ1の駆動方法においては、高速運転時のトルクを確
保するために入力電力を増加すると、低速領域で過大な
トルクが発生されて振動や騒音の原因となる。
【0020】このような不具合を解決するために、ステ
ッピングモータ1の構造から機械的に決まるステップ角
を、さらに電子回路により細かく分割してステッピング
モータ1の回転子の回転を滑らかに駆動する定電流チョ
ッパ方式によるマイクロステップ駆動と呼ばれる駆動方
法が行なわれている。ここで、2−2相励磁でバイポー
ラ駆動によりマイクロステップ駆動を行なった場合につ
いて説明する。
ッピングモータ1の構造から機械的に決まるステップ角
を、さらに電子回路により細かく分割してステッピング
モータ1の回転子の回転を滑らかに駆動する定電流チョ
ッパ方式によるマイクロステップ駆動と呼ばれる駆動方
法が行なわれている。ここで、2−2相励磁でバイポー
ラ駆動によりマイクロステップ駆動を行なった場合につ
いて説明する。
【0021】図9にはフルステップ駆動時とマイクロス
テップ駆動時の励磁電流の変化の様子が示されている。
ステッピングモータ1のトルク角度特性が正弦波形状で
あれば、図9のような正弦波の励磁電流を流すことによ
り、トルク変動の少ない滑らかな回転が可能となる。こ
の正弦波励磁電流は制御回路により1周期を複数に分割
して形成される。図9は、1周期を40分割した例であ
るが、基本ステップ角に対しては10分割されたことに
なるので、分解能は10倍となる。なお、分割数は任意
に設定可能である。
テップ駆動時の励磁電流の変化の様子が示されている。
ステッピングモータ1のトルク角度特性が正弦波形状で
あれば、図9のような正弦波の励磁電流を流すことによ
り、トルク変動の少ない滑らかな回転が可能となる。こ
の正弦波励磁電流は制御回路により1周期を複数に分割
して形成される。図9は、1周期を40分割した例であ
るが、基本ステップ角に対しては10分割されたことに
なるので、分解能は10倍となる。なお、分割数は任意
に設定可能である。
【0022】ところで、従来のマイクロステップ駆動に
おける定電流チョッパ方式は、以下に説明するどちらか
の方法を用いることで定電流を得ている。ここで、使用
している定電流チョッパドライバは、図10にその電流
波形を示すように、供給電流値が設定値になったら所定
時間の電流OFF状態を設け、その後再び供給電流値が
設定値になるようにON状態とすることで、定電流を保
つように構成したものである。
おける定電流チョッパ方式は、以下に説明するどちらか
の方法を用いることで定電流を得ている。ここで、使用
している定電流チョッパドライバは、図10にその電流
波形を示すように、供給電流値が設定値になったら所定
時間の電流OFF状態を設け、その後再び供給電流値が
設定値になるようにON状態とすることで、定電流を保
つように構成したものである。
【0023】そして、この定電流を得るための第1の方
法は、図8に示す駆動回路において、電源ON状態で、
第1のトランジスタ25および第4トランジスタ28を
ONとし、供給電流値が設定値になったときに、第4の
トランジスタ28をONに保持した状態で第1のトラン
ジスタ25をOFFとする。すると、励磁電流は徐々に
減少するが、所定時間が経過すると、再び第1のトラン
ジスタ25をON状態にし、電流を設定値まで増加さ
せ、再度第1のトランジスタ25をOFFにするという
動作を繰り返すものである。また、第2の方法は、図8
に示す駆動回路において、第1のトランジスタ25およ
び第4トランジスタ28をONとし、供給電流値が設定
値になったときに、第1のトランジスタ25をOFFに
すると同時に第4のトランジスタ28もOFFし、電流
値を急激に減少させ、所定時間経ったところで、第1の
トランジスタ25および第4のトランジスタ28をON
にして電流を設定値まで増加させ、再度第1のトランジ
スタ25および第4のトランジスタ28をOFFにする
という動作を繰り返すものである。
法は、図8に示す駆動回路において、電源ON状態で、
第1のトランジスタ25および第4トランジスタ28を
ONとし、供給電流値が設定値になったときに、第4の
トランジスタ28をONに保持した状態で第1のトラン
ジスタ25をOFFとする。すると、励磁電流は徐々に
減少するが、所定時間が経過すると、再び第1のトラン
ジスタ25をON状態にし、電流を設定値まで増加さ
せ、再度第1のトランジスタ25をOFFにするという
動作を繰り返すものである。また、第2の方法は、図8
に示す駆動回路において、第1のトランジスタ25およ
び第4トランジスタ28をONとし、供給電流値が設定
値になったときに、第1のトランジスタ25をOFFに
すると同時に第4のトランジスタ28もOFFし、電流
値を急激に減少させ、所定時間経ったところで、第1の
トランジスタ25および第4のトランジスタ28をON
にして電流を設定値まで増加させ、再度第1のトランジ
スタ25および第4のトランジスタ28をOFFにする
という動作を繰り返すものである。
【0024】なお、前述した説明では、A相の励磁電流
についてのみ説明しているが、他の相のコイルに対して
も励磁時間をずらして同様の制御がなされる。
についてのみ説明しているが、他の相のコイルに対して
も励磁時間をずらして同様の制御がなされる。
【0025】前記第1の方法によると、図11に示すよ
うに電流リップルは小さくできるが、励磁電流が歪んで
しまい、ステッピングモータの発熱が大きくなるという
不具合がある。
うに電流リップルは小さくできるが、励磁電流が歪んで
しまい、ステッピングモータの発熱が大きくなるという
不具合がある。
【0026】また、第2の方法においては、図12に示
すように、電流リップルが大きくなってモータの損失が
大きくなり、トルクが減少するという不具合がある。
すように、電流リップルが大きくなってモータの損失が
大きくなり、トルクが減少するという不具合がある。
【0027】さらに、高速回転時のマイクロステップ駆
動は高周波数での駆動パルスを付与しなければならず、
更に1ステップ(パルス)を細かく分割する必要がある
ために、通常のCPUでは処理速度が追いつかなった。
動は高周波数での駆動パルスを付与しなければならず、
更に1ステップ(パルス)を細かく分割する必要がある
ために、通常のCPUでは処理速度が追いつかなった。
【0028】このような従来のものにおける問題点を克
服するステッピングモータ1の駆動方法として、本件出
願人は、特願平8−25180号において、モータ1の
高速回転時は通常の励磁方式で駆動し、低速回転時はマ
イクロステップ駆動を行なうとともに、マイクロステッ
プ駆動時において供給する定電流のためのチョッピング
動作時のOFF時の電流の減少を高速減衰と低速減衰を
組み合わせて行なうようにしたステッピングモータ1の
駆動方法を提案している。
服するステッピングモータ1の駆動方法として、本件出
願人は、特願平8−25180号において、モータ1の
高速回転時は通常の励磁方式で駆動し、低速回転時はマ
イクロステップ駆動を行なうとともに、マイクロステッ
プ駆動時において供給する定電流のためのチョッピング
動作時のOFF時の電流の減少を高速減衰と低速減衰を
組み合わせて行なうようにしたステッピングモータ1の
駆動方法を提案している。
【0029】かかる駆動方法によれば、制御回路11を
複雑化することなく、電流リップルを小さくでき、モー
タ1の発熱および低速回転時の振動を抑えることができ
る。
複雑化することなく、電流リップルを小さくでき、モー
タ1の発熱および低速回転時の振動を抑えることができ
る。
【0030】さらに、本件出願人は、特願平8−127
055号において、ステッピングモータ1のマイクロス
テップ駆動を低速回転時のみならず、高速回転時の低周
波数加速・減速領域においても行なうようにする駆動方
法を提案している。
055号において、ステッピングモータ1のマイクロス
テップ駆動を低速回転時のみならず、高速回転時の低周
波数加速・減速領域においても行なうようにする駆動方
法を提案している。
【0031】これを図13および図14を参照しつつ説
明する。図13(a)は高速回転時におけるステッピン
グモータ1の速度変化を示しており、図13(b)は高
速回転時における各相に加える電圧の変化を示してい
る。なお、山形で示す部分はマイクロステップ駆動によ
る駆動位置である。また、図14は、ステッピングモー
タ1の各周波数に対する各ステップの分解能を示してい
る。
明する。図13(a)は高速回転時におけるステッピン
グモータ1の速度変化を示しており、図13(b)は高
速回転時における各相に加える電圧の変化を示してい
る。なお、山形で示す部分はマイクロステップ駆動によ
る駆動位置である。また、図14は、ステッピングモー
タ1の各周波数に対する各ステップの分解能を示してい
る。
【0032】これらの図13および図14に示すよう
に、前記ステッピングモータ1の駆動方法は、高速回転
時であっても低周波数の加速領域と減速領域においては
マイクロステップ駆動を行なうようにしている。
に、前記ステッピングモータ1の駆動方法は、高速回転
時であっても低周波数の加速領域と減速領域においては
マイクロステップ駆動を行なうようにしている。
【0033】かかる駆動方法によれば、高速回転時の低
周波数加速・減速領域においてもステッピングモータの
振動を防止できて、より安定した記録を行なうことがで
きる。
周波数加速・減速領域においてもステッピングモータの
振動を防止できて、より安定した記録を行なうことがで
きる。
【0034】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たステッピングモータの駆動方法においては、ステッピ
ングモータ1の高速回転時の高周波数加速・減速領域と
定速領域における騒音や振動の問題が解決されていなか
った。
たステッピングモータの駆動方法においては、ステッピ
ングモータ1の高速回転時の高周波数加速・減速領域と
定速領域における騒音や振動の問題が解決されていなか
った。
【0035】すなわち、前述したステッピングモータの
駆動方法では、高速回転時の高周波数駆動領域において
マイクロステップ駆動が行なわれていなった。高周波数
駆動領域において低周波数駆動領域と同一分解能のマイ
クロステップ駆動を行なう場合には、1ステップ(パル
ス)当りの時間が短いため、より速く処理しなければな
らない。このため、CPUの処理能力を増大しない限
り、通常のCPUでは処理速度が追いつかなかった。
駆動方法では、高速回転時の高周波数駆動領域において
マイクロステップ駆動が行なわれていなった。高周波数
駆動領域において低周波数駆動領域と同一分解能のマイ
クロステップ駆動を行なう場合には、1ステップ(パル
ス)当りの時間が短いため、より速く処理しなければな
らない。このため、CPUの処理能力を増大しない限
り、通常のCPUでは処理速度が追いつかなかった。
【0036】したがって、高速回転時の高周波数駆動領
域では通常の駆動方法で駆動していたため、ステッピン
グモータ1に騒音が発生するし、ステッピングモータ1
の振動による記録画像の濃淡むら、紙送り精度の低下等
を生じるおそれがあった。
域では通常の駆動方法で駆動していたため、ステッピン
グモータ1に騒音が発生するし、ステッピングモータ1
の振動による記録画像の濃淡むら、紙送り精度の低下等
を生じるおそれがあった。
【0037】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、CPUの処理能力を増大しなくても、高速
度回転時の高周波数駆動領域におけるステッピングモー
タの騒音や、ステッピングモータの振動による記録画像
の濃淡むらおよび紙送り精度の低下を防止することので
きるステッピングモータの駆動方法を提供することを目
的としている。
ものであり、CPUの処理能力を増大しなくても、高速
度回転時の高周波数駆動領域におけるステッピングモー
タの騒音や、ステッピングモータの振動による記録画像
の濃淡むらおよび紙送り精度の低下を防止することので
きるステッピングモータの駆動方法を提供することを目
的としている。
【0038】
【課題を解決するための手段】本発明に係るステッピン
グモータの駆動方法の特徴は、ステッピングモータをマ
イクロステップにより駆動するとともに、高周波数で駆
動する場合には低周波数で駆動する場合よりも小さい分
解能によりマイクロステップ駆動を行なうようにした点
にある。
グモータの駆動方法の特徴は、ステッピングモータをマ
イクロステップにより駆動するとともに、高周波数で駆
動する場合には低周波数で駆動する場合よりも小さい分
解能によりマイクロステップ駆動を行なうようにした点
にある。
【0039】また、請求項2に記載のステッピングモー
タの駆動方法の特徴は、低周波数の駆動を1ステップ当
たりの駆動パルス幅が1000マイクロ秒から10ミリ
秒の駆動時であり、高周波数の駆動が300マイクロ秒
から1000マイクロ秒の駆動とした点にある。
タの駆動方法の特徴は、低周波数の駆動を1ステップ当
たりの駆動パルス幅が1000マイクロ秒から10ミリ
秒の駆動時であり、高周波数の駆動が300マイクロ秒
から1000マイクロ秒の駆動とした点にある。
【0040】このようにステッピングモータを駆動する
ことにより、制御回路を複雑化することなく、低周波数
駆動領域のみならず高周波数駆動領域の駆動時において
もステッピングモータの回転子コアは滑らかに回転し、
振動を最小限に抑えることができる。
ことにより、制御回路を複雑化することなく、低周波数
駆動領域のみならず高周波数駆動領域の駆動時において
もステッピングモータの回転子コアは滑らかに回転し、
振動を最小限に抑えることができる。
【0041】また、請求項3に記載のステッピングモー
タの駆動方法の特徴は、マイクロステップ駆動の際に供
給する定電流のためのチョッピング動作時におけるOF
F時の電流の減少を高速減衰と低速減衰とを組み合わせ
て行なうようにした点にある。 このようにステッピン
グモータを駆動することにより、制御回路を複雑化する
ことなく、電流リップルを小さくでき、モータの発熱を
抑えることができる。
タの駆動方法の特徴は、マイクロステップ駆動の際に供
給する定電流のためのチョッピング動作時におけるOF
F時の電流の減少を高速減衰と低速減衰とを組み合わせ
て行なうようにした点にある。 このようにステッピン
グモータを駆動することにより、制御回路を複雑化する
ことなく、電流リップルを小さくでき、モータの発熱を
抑えることができる。
【0042】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るステッピング
モータの駆動方法の実施の形態について図面を用いて説
明する。
モータの駆動方法の実施の形態について図面を用いて説
明する。
【0043】本発明のステッピングモータ1の駆動方法
は、前述したバイポーラ駆動回路により、チョッピング
駆動を前提としたものである。そして、本発明において
は、ステッピングモータ1を低周波数で駆動する低周波
数駆動領域でマイクロステップ駆動を行なうのみなら
ず、高周波数で駆動する高周波数駆動領域においても分
解能を小さくしてマイクロステップ駆動を行なうように
している。
は、前述したバイポーラ駆動回路により、チョッピング
駆動を前提としたものである。そして、本発明において
は、ステッピングモータ1を低周波数で駆動する低周波
数駆動領域でマイクロステップ駆動を行なうのみなら
ず、高周波数で駆動する高周波数駆動領域においても分
解能を小さくしてマイクロステップ駆動を行なうように
している。
【0044】より具体的に説明すると、ステッピングモ
ータ1の低速回転時の全領域および高速回転時の低周波
数加速・減速領域、いわゆる低周波数駆動領域において
基本ステップを32分割した分解能のマイクロステップ
駆動を行なうとともに、更に高速回転時の高周波数加速
・減速領域および高速回転時の定速領域、いわゆる高周
波数駆動領域においても基本ステップを16分割した分
解能のマイクロステップ駆動を行なうようにしている。
ータ1の低速回転時の全領域および高速回転時の低周波
数加速・減速領域、いわゆる低周波数駆動領域において
基本ステップを32分割した分解能のマイクロステップ
駆動を行なうとともに、更に高速回転時の高周波数加速
・減速領域および高速回転時の定速領域、いわゆる高周
波数駆動領域においても基本ステップを16分割した分
解能のマイクロステップ駆動を行なうようにしている。
【0045】ここで、低周波数駆動領域とは、1ステッ
プ当たりの駆動パルス幅が1000マイクロ秒から10
ミリ秒の駆動領域をいう。
プ当たりの駆動パルス幅が1000マイクロ秒から10
ミリ秒の駆動領域をいう。
【0046】また、高周波数駆動領域とは、1ステップ
当たりの駆動パルス幅が300マイクロ秒から1000
マイクロ秒の駆動領域をいう。
当たりの駆動パルス幅が300マイクロ秒から1000
マイクロ秒の駆動領域をいう。
【0047】これを図1乃至図3に示す。図1(a)は
低速回転時におけるステッピングモータ1の速度を示し
ており、図1(b)はそのときの各相に加える電圧を示
している。また、図2(a)は高速回転時におけるステ
ッピングモータ1の速度を示しており、図2(b)はそ
のときの各相に加える電圧を示している。図1(b)お
よび図2(b)において山形の実線で示した部分は32
分解能のマイクロステップ駆動により駆動している領域
である。山形の一点鎖線で示した部分は16分解能のマ
イクロステップ駆動により駆動している領域である。
低速回転時におけるステッピングモータ1の速度を示し
ており、図1(b)はそのときの各相に加える電圧を示
している。また、図2(a)は高速回転時におけるステ
ッピングモータ1の速度を示しており、図2(b)はそ
のときの各相に加える電圧を示している。図1(b)お
よび図2(b)において山形の実線で示した部分は32
分解能のマイクロステップ駆動により駆動している領域
である。山形の一点鎖線で示した部分は16分解能のマ
イクロステップ駆動により駆動している領域である。
【0048】図1に示すように、ステッピングモータ1
が低速回転する場合には、加速領域(t0 〜t1 時間)
から定速領域(t1 〜t2 時間)および減速領域(t2
〜t3 時間)の全領域にかけて32分解能のマイクロス
テップ駆動により駆動するように制御されている。
が低速回転する場合には、加速領域(t0 〜t1 時間)
から定速領域(t1 〜t2 時間)および減速領域(t2
〜t3 時間)の全領域にかけて32分解能のマイクロス
テップ駆動により駆動するように制御されている。
【0049】一方、図2に示すように、ステッピングモ
ータ1が高速回転する場合には、加速領域および減速領
域のうち、1ステップ当たりの駆動パルス幅が1000
マイクロ秒から10ミリ秒である低周波数加速・減速領
域、すなわち、t0 〜t1 時間およびt4 〜t5 時間に
おいては32分解能のマイクロステップ駆動を行なう。
これに対して高速回転時の1ステップ当たりの駆動パル
ス幅が300マイクロ秒から1000マイクロ秒である
高周波数加速・減速領域(t1 〜t2 、t3 〜t4 )お
よび定速領域(t2 〜t3 )においては16分解能のマ
イクロステップ駆動を行なう。
ータ1が高速回転する場合には、加速領域および減速領
域のうち、1ステップ当たりの駆動パルス幅が1000
マイクロ秒から10ミリ秒である低周波数加速・減速領
域、すなわち、t0 〜t1 時間およびt4 〜t5 時間に
おいては32分解能のマイクロステップ駆動を行なう。
これに対して高速回転時の1ステップ当たりの駆動パル
ス幅が300マイクロ秒から1000マイクロ秒である
高周波数加速・減速領域(t1 〜t2 、t3 〜t4 )お
よび定速領域(t2 〜t3 )においては16分解能のマ
イクロステップ駆動を行なう。
【0050】また、図3は駆動周波数(速度)の変化に
対するマイクロステップ駆動の分解能を示している。こ
の図3では、駆動ステップ数が大きくなるにつれて、ス
テッピングモータ1の回転が高周波数から低周波数に変
動する場合、換言すれば、高速回転時の低周波数加速領
域から高周波数加速領域へ変化する場合を示している。
対するマイクロステップ駆動の分解能を示している。こ
の図3では、駆動ステップ数が大きくなるにつれて、ス
テッピングモータ1の回転が高周波数から低周波数に変
動する場合、換言すれば、高速回転時の低周波数加速領
域から高周波数加速領域へ変化する場合を示している。
【0051】図3に示すように、任意のステップ数をN
ステップとすると、(N+2)ステップ目までは基本ス
テップを32分割(図3中では6分割して図示)してお
り、いわゆる32分解能のマイクロステップ駆動を行な
っている。しかし、(N+3)ステップ目からは基本ス
テップを16分割(図3中では2分割して図示)して分
解能を16と小さくしてマクロステップ駆動を行なうよ
うにしている。この(N+2)ステップまでが低周波数
駆動領域であり、(N+3)ステップからが高周波数駆
動領域に対応する。
ステップとすると、(N+2)ステップ目までは基本ス
テップを32分割(図3中では6分割して図示)してお
り、いわゆる32分解能のマイクロステップ駆動を行な
っている。しかし、(N+3)ステップ目からは基本ス
テップを16分割(図3中では2分割して図示)して分
解能を16と小さくしてマクロステップ駆動を行なうよ
うにしている。この(N+2)ステップまでが低周波数
駆動領域であり、(N+3)ステップからが高周波数駆
動領域に対応する。
【0052】このようにステッピングモータ1の駆動周
波数が低周波数駆動領域から高周波数駆動領域へと変動
した場合に、マイクロステップ駆動の分解能を小さくし
て駆動することにより、CPU等の制御手段を処理速度
の速いものに代えなくとも、マイクロステップ駆動が行
なえるようになっている。
波数が低周波数駆動領域から高周波数駆動領域へと変動
した場合に、マイクロステップ駆動の分解能を小さくし
て駆動することにより、CPU等の制御手段を処理速度
の速いものに代えなくとも、マイクロステップ駆動が行
なえるようになっている。
【0053】なお、前記マイクロステップ駆動の分解能
は、低周波数駆動領域においては32分解能とし、高周
波数駆動領域においては16分解能としたが、これらの
分解能に限定する必要はなく、CPUの処理能力に応じ
て分解能を変更してもよい。
は、低周波数駆動領域においては32分解能とし、高周
波数駆動領域においては16分解能としたが、これらの
分解能に限定する必要はなく、CPUの処理能力に応じ
て分解能を変更してもよい。
【0054】つぎに、前述したマイクロステップ駆動に
おいて供給される電流について説明する。
おいて供給される電流について説明する。
【0055】マイクロステップ駆動において供給される
電流は定電流チョッパ方式により供給される。このマイ
クロステップ駆動の各分割時において、図8に示す駆動
回路により電流値が設定値になったときに、第1のトラ
ンジスタ25をOFFにする。この状態において、第4
のトランジスタ28がONの状態とOFFの状態とを選
択できるようにして、まず、供給電流値が設定値になっ
たとき、第1のトランジスタ25とともに第4のトラン
ジスタ28もOFFにする。これにより、コイル電流は
急激に減少(高速減衰)する。そして、所定値(所定時
間)まで減少したら、第4のトランジスタ28をONに
する。これにより、コイル電流の減少は緩慢(低速減
衰)になる。そして、第2の設定値まで電流値が減少
(所定時間経過)すると、再度第1のトランジスタ25
をONにし、電流値を増加させる。設定値まで電流値が
増加すると、第1のトランジスタ25および第4のトラ
ンジスタ28に対して前述した制御を行なう。この制御
を複数回繰り返して、1つの分割時でのチョッピング動
作の制御とする。
電流は定電流チョッパ方式により供給される。このマイ
クロステップ駆動の各分割時において、図8に示す駆動
回路により電流値が設定値になったときに、第1のトラ
ンジスタ25をOFFにする。この状態において、第4
のトランジスタ28がONの状態とOFFの状態とを選
択できるようにして、まず、供給電流値が設定値になっ
たとき、第1のトランジスタ25とともに第4のトラン
ジスタ28もOFFにする。これにより、コイル電流は
急激に減少(高速減衰)する。そして、所定値(所定時
間)まで減少したら、第4のトランジスタ28をONに
する。これにより、コイル電流の減少は緩慢(低速減
衰)になる。そして、第2の設定値まで電流値が減少
(所定時間経過)すると、再度第1のトランジスタ25
をONにし、電流値を増加させる。設定値まで電流値が
増加すると、第1のトランジスタ25および第4のトラ
ンジスタ28に対して前述した制御を行なう。この制御
を複数回繰り返して、1つの分割時でのチョッピング動
作の制御とする。
【0056】このようにして制御したときに得られる電
流波形が図4に示されている。この制御を各分割時にお
いて繰り返すことにより、コイル電流は歪みやリップル
のない滑らかな波形となり、ステッピングモータ1の発
熱を抑えることができるとともに、ステッピングモータ
1の電力損失も小さく抑えることができる。このため、
トルクのダウンもないし、また、ステッピングモータ1
の回転子の回転も振動のない滑らかなものとなる。な
お、このトランジスタ25,28のON、OFFは制御
回路11のCPUにより制御される。
流波形が図4に示されている。この制御を各分割時にお
いて繰り返すことにより、コイル電流は歪みやリップル
のない滑らかな波形となり、ステッピングモータ1の発
熱を抑えることができるとともに、ステッピングモータ
1の電力損失も小さく抑えることができる。このため、
トルクのダウンもないし、また、ステッピングモータ1
の回転子の回転も振動のない滑らかなものとなる。な
お、このトランジスタ25,28のON、OFFは制御
回路11のCPUにより制御される。
【0057】したがって、本発明の実施形態によれば、
CPUを処理速度の速いものに代えなくとも、高周波数
駆動領域においてマイクロステップ駆動を行なうことが
できる。このため、低周波数駆動領域のみならず高周波
数駆動領域の駆動時においてもステッピングモータ1の
騒音発生を防止し、ステッピングモータ1の振動による
記録画像の濃淡むらや紙送り精度の低下を抑制すること
ができる。
CPUを処理速度の速いものに代えなくとも、高周波数
駆動領域においてマイクロステップ駆動を行なうことが
できる。このため、低周波数駆動領域のみならず高周波
数駆動領域の駆動時においてもステッピングモータ1の
騒音発生を防止し、ステッピングモータ1の振動による
記録画像の濃淡むらや紙送り精度の低下を抑制すること
ができる。
【0058】また、制御回路を複雑化することなく、電
流リップルを小さくでき、モータの発熱を抑えることが
できる。
流リップルを小さくでき、モータの発熱を抑えることが
できる。
【0059】なお、前述した実施形態においては、供給
するコイル電流を正弦波として説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、直線状に増加あるいは減
少する電流(三角波)でも、あるいは指数関数曲線的な
電流であっても、中間地点での電流値が最大電流値の3
5〜80%であれば、モータおよびドライバの発熱が抑
えられるため、小型化および低価格化が可能となるなど
の効果が得られる。
するコイル電流を正弦波として説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、直線状に増加あるいは減
少する電流(三角波)でも、あるいは指数関数曲線的な
電流であっても、中間地点での電流値が最大電流値の3
5〜80%であれば、モータおよびドライバの発熱が抑
えられるため、小型化および低価格化が可能となるなど
の効果が得られる。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、低周波数
駆動領域のみならず高周波数駆動領域の駆動時において
もステッピングモータの騒音発生を防止し、ステッピン
グモータの振動による記録画像の濃淡むらや紙送り精度
の低下を抑制することができる。また、制御回路を複雑
化することなく、電流リップルを小さくでき、モータの
発熱を抑えることができる等の優れた効果を奏する。
駆動領域のみならず高周波数駆動領域の駆動時において
もステッピングモータの騒音発生を防止し、ステッピン
グモータの振動による記録画像の濃淡むらや紙送り精度
の低下を抑制することができる。また、制御回路を複雑
化することなく、電流リップルを小さくでき、モータの
発熱を抑えることができる等の優れた効果を奏する。
【図1】 (a)は本発明のステッピングモータの駆動
方法の低速回転時におけるステッピングモータの速度変
化を示す図、(b)は低速回転時における各相に加える
電圧の変化を示す図(山形で示す部分はマイクロステッ
プ駆動による駆動位置)
方法の低速回転時におけるステッピングモータの速度変
化を示す図、(b)は低速回転時における各相に加える
電圧の変化を示す図(山形で示す部分はマイクロステッ
プ駆動による駆動位置)
【図2】 (a)は本発明のステッピングモータの駆動
方法の高速回転時におけるステッピングモータの速度変
化を示す図、(b)は高速回転時における各相に加える
電圧の変化を示す図(山形で示す部分はマイクロステッ
プ駆動による駆動位置)
方法の高速回転時におけるステッピングモータの速度変
化を示す図、(b)は高速回転時における各相に加える
電圧の変化を示す図(山形で示す部分はマイクロステッ
プ駆動による駆動位置)
【図3】 本発明のステッピングモータの駆動方法の駆
動周波数(速度)の変化に対するマイクロステップ駆動
の分解能を示す説明図
動周波数(速度)の変化に対するマイクロステップ駆動
の分解能を示す説明図
【図4】 本発明のステッピングモータの駆動方法の実
施の形態によるコイル電流の波形図
施の形態によるコイル電流の波形図
【図5】 ステッピングモータの構造を説明するための
原理図
原理図
【図6】 ステッピングモータのドライバを表わすブロ
ック図
ック図
【図7】 ユニポーラ方式のステッピングモータの駆動
回路
回路
【図8】 バイポーラ方式のステッピングモータの駆動
回路
回路
【図9】 フルステップ駆動時とマイクロステップ駆動
時におけるコイル電流の変化を説明するための説明図
時におけるコイル電流の変化を説明するための説明図
【図10】 定電流チョッパ方式によるコイル電流の波
形図
形図
【図11】 従来の駆動方法である低速減衰時のコイル
電流を表わす波形図
電流を表わす波形図
【図12】 従来の駆動方法である高速減衰時のコイル
電流を表わす波形図
電流を表わす波形図
【図13】 (a)は従来のステッピングモータの駆動
方法の高速回転時におけるステッピングモータの速度変
化を示す図、(b)は高速回転時における各相に加える
電圧の変化を示す図(山形で示す部分はマイクロステッ
プ駆動による駆動位置)
方法の高速回転時におけるステッピングモータの速度変
化を示す図、(b)は高速回転時における各相に加える
電圧の変化を示す図(山形で示す部分はマイクロステッ
プ駆動による駆動位置)
【図14】 従来のステッピングモータの駆動方法にお
ける駆動周波数(速度)の変化に対するマイクロステッ
プ駆動の分解能を示す説明図
ける駆動周波数(速度)の変化に対するマイクロステッ
プ駆動の分解能を示す説明図
1 ステッピングモータ 2,3,4,5 磁極(相) 6 固定子 7 回転子 8,9 コイル 10 ドライバ 11 制御回路 12 駆動回路 13 電源 21,22,23,24,25,26,27,28 ト
ランジスタ
ランジスタ
Claims (3)
- 【請求項1】 定電流チョッパ方式でバイポーラ駆動に
よるステッピングモータの駆動方法であって、前記ステ
ッピングモータをマイクロステップにより駆動するとと
もに、高周波数で駆動する場合には低周波数で駆動する
場合よりも小さい分解能によりマイクロステップ駆動を
行なう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】 前記低周波数の駆動は、1ステップ当た
りの駆動パルス幅が1000マイクロ秒から10ミリ秒
の駆動時であり、高周波数の駆動が300マイクロ秒か
ら1000マイクロ秒であることを特徴とする請求項1
に記載のステッピングモータの駆動方法。 - 【請求項3】 前記マイクロステップ駆動の際に供給す
る定電流のためのチョッピング動作時におけるOFF時
の電流の減少を高速減衰と低速減衰とを組み合わせて行
なうことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
ステッピングモータの駆動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17230196A JPH1023798A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | ステッピングモータの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17230196A JPH1023798A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | ステッピングモータの駆動方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1023798A true JPH1023798A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15939394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17230196A Pending JPH1023798A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | ステッピングモータの駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1023798A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7330009B2 (en) | 2003-07-18 | 2008-02-12 | Ricoh Co., Ltd. | Method, apparatus, and program for driving a motor in a feedback control system, capable of suppressing motor oscillation |
-
1996
- 1996-07-02 JP JP17230196A patent/JPH1023798A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7330009B2 (en) | 2003-07-18 | 2008-02-12 | Ricoh Co., Ltd. | Method, apparatus, and program for driving a motor in a feedback control system, capable of suppressing motor oscillation |
US7800335B2 (en) | 2003-07-18 | 2010-09-21 | Ricoh Company, Ltd. | Method, apparatus, and program for driving a motor in a feedback control system, capable of suppressing motor oscillation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7560893B2 (en) | Dual mode stepper motor | |
JPH031920B2 (ja) | ||
JPH0798414B2 (ja) | 記録装置 | |
JPS6120237B2 (ja) | ||
KR100217789B1 (ko) | 스테핑모터의 구동방법 | |
US6459229B1 (en) | Motor control apparatus | |
JPH09219995A (ja) | ステッピングモータの駆動方法 | |
JPH09313000A (ja) | ステッピングモータの駆動方法 | |
JPH1023798A (ja) | ステッピングモータの駆動方法 | |
JP3381561B2 (ja) | ステッピングモータの駆動装置及びこれを用いた監視カメラ装置 | |
JPH1042598A (ja) | ステッピングモータの駆動方法 | |
JP3331119B2 (ja) | ステッピングモータの駆動方法 | |
US4788484A (en) | Method and apparatus for driving a stepper motor with multiple voltages | |
JP2000125593A (ja) | 記録装置 | |
JPH08275591A (ja) | ステップモータの駆動方法 | |
JP3789778B2 (ja) | ステッピングモータの駆動方法 | |
JPH09312998A (ja) | ステッピングモータの駆動方法 | |
JPH028908B2 (ja) | ||
JPH0614597A (ja) | プリンタの紙送り駆動回路及び駆動方法 | |
JPH0767314B2 (ja) | ステッピングモータの駆動制御方法 | |
JPH0491699A (ja) | パルスモータ駆動装置 | |
JP3089025B2 (ja) | ステッピングモータの制御方法および制御装置 | |
JPH11334159A (ja) | 記録装置 | |
JP2003189691A (ja) | ステップモータの駆動方法 | |
JPH06296398A (ja) | パルスモータ駆動方法及びその装置 |