JPS61196799A

JPS61196799A - パルスモ−タ駆動装置

Info

Publication number: JPS61196799A
Application number: JP3421985A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Fukui; 福井　義隆; Hisao Isobe; 磯部　一三男; Takehiro Isobe; 磯部　　廣
Original assignee: D KIKI KENKYUSHO KK; FUKUI DENSHI GIKEN KK
Current assignee: D KIKI KENKYUSHO KK; FUKUI DENSHI GIKEN KK
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1985-02-22
Publication date: 1986-08-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ａ、産業上の利用分野本発明は、パルスモータ特にマイクロステップ駆動をす
ることができるパルスモータの駆動回路に関する。

ｂ、従来の技術パルスモータは、その優れた制御性により広い分野で利
用されている。しかし低速回転時に大きな振動を生じる
という欠点を有する。この欠点を解消するために、近年
パルスモータのマイクロステップ駆動回路（ミニステッ
プ駆動回路とも呼ばれる）が提案されている。

マイクロステップ駆動とは、パルスモータを階段波で近
似された正弦波２台形波、三角波等で駆動することをい
う。

第５図は、従来技術によるマイクロステップ駆動回路の
一例のブロックダイアダラムである。

コンピュータ（図示せず）等からのクロックパルスが、
フォトカブラ、ノイズ防止回路、波形整形回路等から成
るクロック信号入力回路１ａで受けられ、クロック信号
入力回路１ａの出力はアップダウン・カウンタ等から成
る第１のカウンタ回路３ａで計数され、さらに第１のカ
ウンタ回路の出力は第２のカウンタ回路４ａで分周され
る。

上記第１のカウンタ回路３ａの出力は、Ｍ個（第５図に
おいてはＭ−４）の波形形成回路５．、．５□１・・・
に送られる。各波形形成回路５．．．５゜８・・・は、
第１のカウンタ回路３ａの出力カウントｉに対して予め
定められた出力Ａ＋　、Ａｍ　　・・・を発生する。例
えば第５図の４個の波形形成回路５１Ｂ＋　　５ｚａ＋
　　”　・は、それぞれ第６図（＾）、（Ｂ）。

（Ｃ）　、　（Ｄ）に図示する波形を形成する。

上記波形形成回路５．、．５□お・・・の出力Ａ　１）
Ａ２　・・・はＮ個の入力端子を有するＮ個のマルチプ
レクサから成る位相分配回路６８に送られ、上記第２の
カウンタ回路４ａの出力カウント数ｊにより出力Ａ＋　
、Ａｔ　　・・・が順次に選択され、各マルチプレクサ
から上記波形形成回路５．、．５゜、。

・・・の出力がそれぞれに対応する変調回路７１．。

７□３．・・・に送られる。

第７図（Ａ）　、　（Ｂ）は、波形形成回路数が第６図
（Ａ）。

（Ｂ）　、　（Ｃ）　、　（Ｄ）に図示された波形を形
成する４回路から成る場合、第８図に図示された波形信
号を５相体号として５回路から成る変調回路におくる位
相分配回路６の回路例である。マルチプレクサＭ１）゜
Ｍｚａ＋　Ｍ３Ｂ、　Ｍ４ａ、　Ｍ５ａｓ　ＭＩｂ、　
Ｍｔｂ、　Ｍｚｂ、　Ｍａｂ。

Ｍ　５６は、マルチプレクサの番号をに、端子の番号を
ｑとするときそれぞれ入力端子Ｔｋｑを備える（ｋ＝１
・・・５　；　ｑ＝１・・・５）。

第７図（Ａ）の場合、入力端子Ｔ　、ｌｌ、　　Ｔ　ｈ
　ｔ　、　Ｔ　、ｌａ。

Ｔｋ４．　　Ｔｋｓに第６図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　
（Ｃ）　、　（Ｄ）に図示された波形を形成する４回路
から、それぞれ信号Ａ。

Ａｚ、Ａｇ　Ａ３　Ａ４が送らる、そして第２のカウン
タ回路の出力カウント数ｊにマルチプレクサの番号ｋを
加えた数ｊ＋ｋをマルチプレクサの数Ｎ（Ｎ＝５）で除
したときの剰余ｐに対応する信号が加算回路ＡＤｋから
制御端子Ｃｋに送られる（ｋ＝１・・・５）。

ｐ　＝　（ｊ　＋ｋ）　ｍｏ　ｄＮ例えば３番目のマルチプレクサ（ｋ＝３）の出力は、第
２のカウンタ回路の出力カウント数が４（ｊ＝４）のと
き、ｐ＝２であるので入力端子Ｔ３□の入力信号である
、すなわちＡ２である。このようにして各マルチプレク
サは第８図に図示された波形の信号を後段の変調回路に
おくる、すなわちマルチプレクサの出力は１）５周期だ
け位相が互いに異なる５相の台形波となる。

第７図（Ｂ）の場合、第６図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　
（Ｃ）　、　（Ｄ）に図示された波形を形成する波形形
成回路から、１番目のマルチプレクサの入力端子Ｔｒ＋
、Ｔ＋□＋　Ｔ１３＋Ｔ１４．　　ＴＩ５にそれぞれ信
号Ａ＋　、Ａｚ　、Ａｔ　、Ａｓ。

Ａ４が送られ、ｋ番目のマルチプレクサのｑ番目の入力
端子Ｔｋｑの入力信号と、に＋１番目のマルチプレクの
ｑ−１番目の入力信号が等しく成るように循環的に、４
個の波形形成回路が５個のマルチプレクサＭ＋ｂ、　Ｍ
ｚｂ、　Ｍｉｂ、　Ｍ４ｂ、　Ｍｓｂに接続され、第２
のカウンタ回路の出力カウント数ｊに対応する信号Ｓが
各マルチプレクサの制御端子Ｃ３（ｋ＝１・・・５）に
送られる。

例えば３番目のマルチプレクサ（ｋ＝３）の出力は、第
２の力うンタ回路の出力カウント数が２（ｊ＝４）のと
き、入力端子Ｔｓｔの入力信号であり、入力端子Ｔ３２
の入力信号はＡ３である。すなわち第７図（Ａ）の場合
と同様に、各マルチプレクサＭ＋ｂ、　Ｍｚｂ＋　Ｍｚ
ｂ、　Ｍ４’１＋、　Ｍ、ｂは第８図に図示された波形
の信号を後段の変調回路におくる、すなわちマルチプレ
クサの出力は１）５周期だけ位相が互いに異なる５相の
台形波となる。

第７図（Ａ）または第７図（Ｂ）の回路の出力信号であ
る５相の台形波信号は、それぞれ第５図の変調回路７．
・・・７５に送られ、更に各変調回路の出力に応じた出
力電流がパルスモータのコイルに駆動回路８．・・・８
５から送られる。

上記パルスモータ駆動回路により、パルスモータは、第
１のカウンタ回路の出力パルス毎に駆動電流が階段状に
変化するマイクロステップ駆動をするＣ０発明が解決しようとする問題点マイクロステップ駆動をする場合、パルスモータの運動
は滑らかであるが、１周期に必要とするクロックパルス
の数がマイクロステップでない場合に比較して多い。し
たがってパルスモータを高速回転させるとき必要なりロ
ックパルス周波数が高く、高周波数のクロックパルスが
得られないときは高速回転をさせることができない。例
えばクロックパルス周波数が予め定められているコンピ
ュータの出力を印字するプリンタにマイクロステップ駆
動パルスモータを使用すると、印字字体がきれいになる
反面、印字速度が制限される。他方、印字速度を向上さ
せるためにマイクロステップ駆動でない通常の駆動回路
を用いると印字字体が悪い。これ以外にもパルスモータ
の使用範囲は広いが、多くの場合マイクロステップ駆動
とマイクロステップ駆動でない通常の駆動（以下クイッ
ク駆動と略す）の両方ができることが好ましい。

本発明は、予め定められた周波数を有するクロックパル
スを用いて、マイクロステップ駆動とクイック駆動を任
意に切り換えることができる、パルスモータ駆動回路を
提供することを目的とする。

ｄ１問題点を解決するための手段上記目的は、クロック信号用入力回路と、クロック信号
切換回路と、マイクロステップ駆動時には上記クロック
信号用入力回路の出力を上記クロック信号切換回路を介
して計数する第１のカウンタ回路と、マイクロステップ
駆動時には上記第１のカウンタ回路で分周された出力を
計数し、クイックステップ駆動時には上記クロック信号
用入力回路の出力を上記クロック信号切換回路を介して
計数する第２のカウンタ回路と、上記第１のカウンタ回
路の出力パルス毎にマイクロステップ駆動用出力信号を
パルスモータの相数に等しい出力端子毎番こ位相を変え
かつ上記第２のカウンタ回路の出力に応して位相を変え
て出力する波形形成／位相分配回路と、上記波形形成／
位相分配回路の各出力端子の出力に応じて変調された電
流を発生するＮ個の変調回路と、各変調回路の出力に応
じてパルスモータを励磁するた駆動回路を備えるパルス
モータ駆動回路によって、解決された。

００作用予め定められた周波数を有するクロックパルスＣＰが、
フォトカプラー、ノイズ防止回路、波形整形回路等から
成るクロック信号用入力回路で受けられる。

マイクロステップ駆動の場合には、上記クロック信号切
換回路を介してクロック信号用入力回路の出力が第１の
カウンタ回路に送られ、第１．のカウンタ回路の出力を
第２のカウンタ回路が計数する。この場合の回路の動作
は、従来技術によるマイクロステップ駆動と同一であり
、階段波による多相の台形波等により、パルスモータが
駆動される。

クイックステップ駆動をさせる場合には、上記クロック
信号切換回路を介してクロック信号用入力回路の出力が
第２のカウンタ回路に直接送られ、第１０カウンタ回路
には送られない。この結果第１のカウンタ回路の出力は
時間的に変化せず、第２のカウンタ回路の出力は入力ク
ロックパルス毎に急速に変化する。したがって上記波形
形成／位相分配回路から、マイクロステップ駆動からク
イックステップ駆動に切り換えられた瞬間における値を
保持する第１のカウンタの出力と急速に変化する第２の
カウンタ回路の出力により定まる出力が、上記変調回路
に送られる。なお上記波形形成／位相分配回路の出力は
、振幅が階段状の変化をせず位相のみが人力クロックパ
ルス毎に変化する。

従って上記変調回路の出力に応じて上記駆動回路でパル
スモータを駆動するとクイックステップ駆動となる。

上記第１のカウンタおよび第２のカウンタをアップダウ
ンカウンタとするとき、ダウンカウントすることにより
、パルスモータを反転させることができる。

ｆ、実施例第１図は本発明に係るパルスモータ駆動回路の好ましい
実施例のブロックダイアグラム、第２図は第１図のパル
スモータ駆動回路の波形形成／位相分配回路のおよび駆
動回路の出力の例である。

コンピュータ（図示せず）等からのクロソクパルスＣＰ
が、フォトカプラ、ノイズ防止回路、波形整形回路等か
ら成るクロック信号入力回路１で受けられる。

ｉ）　マイクロステップ駆動をさせる場合：外部信号Ｃ
８によって制御されるクロック信号切換回路２を介して
クロック信号用入力回路Ｉの出力がアップダウン・カウ
ンタ等から成る第１のカウンタ回路３に送られ計数され
る、さらに第１０カウンタ回路３の出力は第２０カウン
タ回路４で分周される。

上記第１のカウンタ回路３の出力は、Ｍ個・（第１図に
おいてはＭ−４）の波形形成回路５．。

５□　・・・に送られる。各波形形成回路５１，５□・
・・は、第１のカウンタ回路３の出力カウントｉに対し
て予め定められた出力Ａ　Ｉ、　Ａ　ｚ・・・を発生す
る。例えば第５図の４個の波形形成回路５０，５□、・
・・は、それぞれ第６図（Ａ）。

（Ｂ）　、　（Ｃ）　、　（Ｄ）に図示する波形を形成
する。

上記波形形成回路５．．５．　　・・・の出力Ａ１゜Ａ
２　・・・は例えばＮ個の入力端子を有するＮ個のマル
チプレクサから成る位相分配回路６に送られ、上記第２
のカウンタ回路４の出力カウント数ｊにより出力Ａｔ　
、　　Ａ２　　・・・が順次に選択され、上記波形形成
回路５０，５□、・・・の出力がそれぞれに対応する変
調回路７．．７□。

・・・に送られる。

位相分配回路６としては従来技術である第７図（Ａ）　
、　（Ｂ）に図示した回路を使用することができる。こ
の回路の動作についてはすでに説明したので、ここでは
省略する。この結果、位相分配回路６の５個の出力端子
から第２図の■の部分に図示された５相マイクロステッ
プ駆動信号が得られる。

ｉｉ）　　クイックステップ駆動をさせる場合：外部信
号Ｃ８によって制御されるクロック信号切換回路２を介
してクロック信号用入力回路１の出力が直接筒２のカウ
ンタ回路４に送られ、第１０カウンタ回路３には送られ
ない。この結果、第１のカウンタ回路の出力はマイクロ
ステップ駆動からクイックステップ駆動に切り換えた時
点の値を保持し、第２のカウンタ回路はクロック信号用
入力回路１の出力を直接的に分周する。当然、このとき
の第２のカウンタ回路の出力周波数は、マイクロステッ
プ駆動のときの出力周波数より高い。

上記第１のカウンタ回路３の出力が一定であるので、Ｍ
個（第１図においてはＭ−４）の波形形成回路５１．５
゜・・・・は、マイクロステップ駆動からクイックステ
ップ駆動に切り換えられたときの第１のカウンタ回路３
の出力カウントｉに対応する一定の出力Ａ　＋　、　Ａ
　２　　・・・を保持する。

この結果、上記波形形成回路５１，５□　・・・は、時
間的に変化しないＭ個の出力信号（Ｍ’＝４）を位相分
配回路６に送る。上記位相分配回路のＮ個（Ｎ＝５）の
出力端子から上記出力Ａ　＋　。

Ａ２　・・・が、上記第２のカウンタ回路４の出力カウ
ント数ｊに対応して順次に選択され、各出力端子に対応
する変調回路７１．７□　・・・に送られる。

このとき上記出力Ａ、、Ａ！　　・・・が時間的に変化
せず上記第２のカウンタ回路４の出力カウント数ｊが急
速に変化するので、例えば第７図（Ａ）　、　（Ｂ）に
図示した回路からなる上記位相分配回路のＮ個（Ｎ＝５
’）の各出力端子の出力信号は第２図の■の部分に図示
するように急速に変化する、すなわちクイックステップ
駆動信号が発生する。上記クイックステップ駆動信号は
マイクロステップ駆動時と同様に、後段の変調回路７１
．７□　・・・、駆動回路８．．８□　・・・に送られ
、パルスモータを駆動する。この結果、パルスモータは
高速回転する。

ｉｉｉ　）クイックステップ駆動から再びマイクロステ
ップ駆動に切り換えた場合：上記クロック信号切換回路２を介してクロック信号用入
力回路の出力が再び第１のカウンタ回路３に送られ計数
され、第１のカウンタ回路３の出力が第２０カウンタ回
路４で分周される。

上記第１のカウンタ回路３の出力が再び変化し、Ｍ個（
第１図においてはＭ−４）の波形形成回路５＝、’５ｇ
　　・・・に送られる。各波形形成回路５Ｉ、５□　・
・・は、第１のカウンタ回路３の出力カウントｋに対応
して時間的に変化する出力Ａ＋　、Ａｔ　　・・・を再
び発生する。また第２のカウンタの出力周波数が低くな
るので、波形形成／位相分配回路の各出力端子の出力は
第２図の■の部分に図示するようになる、すなわちマイ
クロステップ駆動となる。

なお上記波形形成回路で形成される波形信号が第６図に
図示するものであっても、マイクロステップ駆動信号は
第８図に例示されたものには限られない。例えば第６図
の信号ＡＩ＋Ａ３゜Ａ４のみを位相分配回路に接続する
ことによって、三角波によるマイクロステップ駆動をす
ることができる。

さらに上記波形形成回路で形成される波形信号は第６図
に図示されたものに限られない。例えば５個の波形形成
回路がそれぞれ第３図のＩ・・・Ｖの部分に対応する波
形信号を発生し、位相分配回路の５個の出力端子から上
記信号を位相を変え順次変調回路に送ることにより、第
３図に図示する波形でパルスモータを駆動することもで
きる。当然第３図の波形を、正弦波等を近似する階段信
号とすることは容易にできる。

第４図は本発明の他の実施例の回路図である。

第１のカウンタ回路３の出力カウント数ｉと第２のカウ
ンタ回路４の出力カウント数ｊの和ｉ十ｊが第１の加算
回路９で計算され、第１のカウント回路３の分周カウン
ト数の０．Ｌ２．・・・Ｎ−１倍（Ｎばパルスモータの
相数：第４図においてはＮ−５）の数が第２の加算回路
１０Ｉ。

１０□　・・・おいて加えられる（すなわち１０．にお
いては０倍、１０□においては１倍・・・）。

人力カウント数に対して予め定められた、例えば第８図
または第３図に図示する波形信号を発生する同一構成の
Ｎ個の波形形成回路１）１．１）□・・・に、上記第２
の加算回路１０．．１０□　・・・の出力がそれぞれ送
られる。

ｉ）　マイクロステップ駆動時には、第１のカウンタ回
路３の出力パルス毎に当該波形信号が、第２の加算回路
１０．．１０２　　・・・により位相を変えられて、各
波形形成回路１）□１）□　・・・から後段の変調回路
７１，７゜・・・、駆動回路８．．８□　・・・に送ら
れ、パルスモータを駆動する。このときパルスモータは
マイクロステップ回転をするｉｉ）　　クイックステップ駆動時には、外部信号によ
って制御されるクロック信号切換回路２を介してクロッ
ク信号用入力回路１の出力が直接第２のカウンタ回路４
に送られ、第１のカウンタ回路３には送られない。この
結果、第１のカウンタ回路の出力はマイクロステップ駆
動からクイックステップ駆動に切り換えた時点の値を保
持し、第２のカウンタ回路はクロック信号用入力回路１
の出力を直接的に分周する。上記第１のカウンタ回路３
の出力が一定であるので、上記第１の加算回路の出力は
第２のカウンタ回路のみにより変化する。

従って波形形成回路の出力端子からクイックステップ駆
動に切り換えた時点の出力信号が交互に多相として得ら
れる。

波形形成回路で形成される波形が第８図に図示される波
形信号である場合には、マイクロステップ駆動からクイ
ックステップ駆動に切り換えて駆動するとき、パルスモ
ータは第１）　予め定められた周波数を有するクロック
パルスを用いて、マイクロステップ駆動とクイック駆動
を任意に切り換えて、パルスモータを駆動することがで
きる。

ｉｉ）　　単に従来技術によるマイクロステップ駆動回
路とクイックステップ駆動回路を並列的に接続しそれら
を切換使用する場合は、マイクロステップ駆動からクイ
ックステップ駆動に切り換えたとき、クイックステップ
駆動における安定位置にまず移動してからクイックステ
ップ駆動が始まるので、マイクロステップ駆動からクイ
ックステップ駆動が滑らかに接続できないのに対し、本
発明によるパルスモータ駆動回路を使用する場合は、第
２図に図示するように、切換時の位相関係を保持したま
ま切り換えることができる。

ｉｉｉ　）　　これ故、本発明に係るパルスモータ駆動
回路をコンピュータ等のプリンタに用いると、所定の印
字位置まではクイックステップ駆動でプリンタヘッドを
移動し、それからマイクロステップ駆動できれいな書体
で印字するような場合に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパルスモータ駆動回路の好ましい
実施例のブロックダイアダラム、第２図は第１図のパル
スモータ駆動回路の波形形成／位相分配回路の出力の例
、第３図は波形形成回路で形成される波形信号の他の例
、第４図は本発明の他の実施例（Ｂ）　、　（Ｃ）　、
　（Ｄ）は４個の波形形成回路が形成する波形、第７図
（八）、（Ｂ）は、波形形成回路数が第６図（八）、　
（Ｂ）　。（Ｃ）　、　（Ｄ）に図示された波形を形成する４回路
から成る場合に第８図に図示された波形信号を５相体号
として５回路から成る変調回路におくる位相分配回路の
回路例、第８図は第７図の位相分配回路の各出力端子が
後段の変調回路におくる信号の波形である。１・・・クロック信号用入力回路、２・・・クロック信号切換回路、３・・・第１のカウンタ回路、４・・・第２のカウンタ回路、５８，５□　・・・・・・波形形成回路、６・・・位相
分配回路、７１．７２　　・・・・・・変調回路、８１．８□　・
・・・・・駆動回路、９・・・第１の加算回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　クロック信号用入力回路と、クロック信号切換
回路と、マイクロステップ駆動時には上記クロック信号
用入力回路の出力を上記クロック信号切換回路を介して
計数する第１のカウンタ回路と、マイクロステップ駆動
時には上記第１のカウンタ回路で分周された出力を計数
しクイックステップ駆動時には上記クロック信号用入力
回路の出力を上記クロック信号切換回路を介して計数す
る第２のカウンタ回路と、上記第１のカウンタ回路の出
力パルス毎にマイクロステップ駆動用出力信号をパルス
モータの相数Ｎに等しい出力端子毎に位相を変えかつ上
記第２のカウンタ回路の出力に応じて位相を変えて出力
する波形形成／位相分配回路と、上記波形形成／位相分
配回路の各出力端子の出力に応じて変調された電流を発
生するＮ個の変調回路と、各変調回路の出力に応じてパ
ルスモータを励磁する駆動回路を備えることを特徴とす
るパルスモータ駆動回路。
（２）　上記波形形成／位相分配回路が、上記第１のカ
ウンタ回路の出力パルスのカウント数ｉに対応する出力
信号を発生するＭ個の波形形成回路と、Ｍ個の上記波形
形成回路が入力側に接続され各１個の上記変調／駆動回
路が出力側に接続され、上記第２のカウンタ回路の出力
カウント数ｊに対応してＮ（Ｎ＝ＭまたはＮ＞Ｍ）個の
入力信号の中から一信号を選択するＮ個のマルチプレク
サから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のパルスモータ駆動回路。
（３）　Ｎ個の上記マルチプレクサの中のｎ番目のマル
チプレクサが、上記第２のカウンタ回路の出力カウント
数ｊにｎを加えてそれをＮで除したときの剰余ｐに対応
する信号に基づきＮ個の入力信号から一信号を選択する
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のパルスモ
ータ駆動回路。
（４）　Ｎ個の上記マルチプレクサの中のｋ番目のマル
チプレクサのｑ番目の入力端子Ｔ＿ｋ＿ｑの入力信号が
、上記マルチプレクサの中のｋ＋１番目（ｋ＝Ｎのとき
は１番目）のマルチプレクサのｑ−１番目（ｋ＝１のと
きはＮ番目）の入力端子Ｔ＿ｋ＿＋＿１＿ｑ＿−＿１の
入力信号に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第２
項記載のパルスモータ駆動回路。
（５）上記第１のカウンタ回路と上記第２のカウンタ回
路が、アップダウンカウンタ回路であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のパルスモータ駆動回路。