JPS62213599A - ステツピングモ−タ駆動装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばプリンタヘッドを搭載したキャリア
を駆動するモータなどに使用されるステッピングモータ
の駆動装置に関する。

［従来の技術］ 例えばキャリア駆動用に使用されるステッピングモータ
は印字のスピードアップを図るために動作の開始時に急
速に高速、すなわち定常状態に移行し、かつ動作の停止
時に急速に停止することが要望される。これに対して従
来のこの種ステッピングモータの駆動装置は動作の開始
時も動作の停止時も定常時と同じ値の電流を相コイルに
流すものであった。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このように動作の開始時も動作の停止時も定常
時と同じ値の電流を相コイルに流すものでは、動作の開
始時及び停止時に大きなトルクが得られないので急速な
定常状態への移行及び急速な停止ができない問題があっ
た。

この発明はこのような問題を解決するために為されたも
ので、動作の開始時及び停止時にトルクの増大を図り、
急速な定常状態への移行及び急速な停止ができるステッ
ピングモータ駆動装置を堤供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、直流電源にステッピングモータの各相コイ
ルをそれぞれ介して半導体スイッチング素子を接続し、
その各スイッチング素子を選択的にスイッチング動作し
て各相コイルへの通電制御を行なうものにおいて、各相
コイルに流れる電流量を電流量検出手段で検出しその検
出電流量に応動して相コイルに流れる電流量が所望の電
流量になるように制御し、かつモータの動作開始時及び
動作停止時に一定時間相コイルに流れる電流量を増大さ
せるようにしたものである。

［作用］ このような構成の本発明においては、モータの動作開始
時及び停止時に一定時間相コイルに流れる電流量を定常
時の電流量よりも増大させているので、このときのモー
タのトルクは大きくなる。

しかして動作の開始時には急速に定常（高速）回転へ移
行し、かつ停止時には急速に停止制御されるようになる
。

［実施例コ 第１図は回路構成図で、１は制御部本体を構成するＣＰ
Ｕ　（中央処理装置）、２はこのＣＰＵＩが動作するた
めの基準クロックを発生する基準クロック発生器である
。

前３己ＣＰ　Ｕ　１はポートＰｃ％Ｐｄ　、Ｐｅ、Ｐｆ
からラッチ回路３の入力端子１１、Ｉ２．１３、Ｉ４に
相切換え信号を供給するとともにポートｐｂからそのラ
ッチ回路３の入力端子ＣＫに相切換えのタイミングクロ
ックを供給している。前記ラッチ回路３はその入力端子
ＣＫへのタイミングクロックの入力に応動してその入力
端子工、〜■４に入力される相切換え信号をラッチして
いる。

前記ラッチ回路３はその出力端子０１．０２．０３．０
４からラッチした相切換え信号をそれぞれバッファ４１
．４２．４３．４４及び抵抗５１％５２．５３．５４を
介して半導体スイッチング素子であるＮＰＮ形トランジ
スタ６□、６２．６３．６４のベースに供給するように
している。

前記ＣＰＵＩ、ラッチ回路３、バッファ４、〜４４から
なる回路は相切換え制御手段を構成している。

前記各トランジスタ６、〜６４はそのコレクタをそれぞ
れステッピングモータ７の各相コイル７１．７２．７３
．７４の一端に接続するとともにトランジスタ６１と６
２とのエミッタを抵抗８を介して接地し、かつトランジ
スタ６３と６４とのエミッタを抵抗９を介して接地して
いる。なお、コイル７、をＡ相コイル、コイル７２をＡ
相コイル、コイル７３をＢ相コイル、コイル７４をＢ相
コイルとする。

前記Ａ相コイル７１とＡ相コイル７２との他端はＰＮＰ
形トランジスタ１０のコレクタに接続され、また前記Ｂ
相コイル７３とＢ相コイル７４との他端はＰＮＰ形トラ
ンジスタ１１のコレクタに接続されている。前記各トラ
ンジスタ１０．１１のエミッタは直流のＶＤＤ端子に接
続している。

なお、トランジスタ１０のベース、エミッタ間には抵抗
１２が接続され、トランジスタ１１のベース、エミッタ
間には抵抗１３接続されている。

前記トランジスタ６１及び６２のコレクタはまたダイオ
ード１４．１５をそれぞれ介し、さらに抵抗１６を共通
に介してＶＤＤ端子に接続し、前記トランジスタ６３及
び６４のコレクタはまたダイオード１７．１８をそれぞ
れ介し、さらに抵抗１９を共通に介してｖＤｐ端子に接
続している。

前記トランジスタ６、．６２のエミッタはまたコンパレ
ータ２０の非反転入力端子（＋）に接続し、前記トラン
ジスタ６３．６４のエミッタはまたコンパレータ２１の
非反転入力端子（＋）に接続している。

２２は前記ＣＰＵＩのポートＰｂから出力されるタイミ
ングクロックよりも周波数の高いパルス信号を発振する
発振器で、その発振器２２の出力端子をダイオード２３
を介して前記各コンパレータ２０．２１の反転入力端子
（−）に接続している。この各コンパレータ２０．２１
の反転入力端子（−）は直流のｖＥ端子と接地との間に
接続された抵抗２４．２５の接続点にも接続されている
。

前記各コンパレータ２０．２１と抵抗８，９は電流量検
出手段を構成している。

前記各コンパレータ２０，２１の出力端子はそれぞれＮ
ＰＮ形トランジスタ２６．２７のベースに接続している
。前記トランジスタ２６のコレクタは次段のＮＰＮ形ト
ランジスタ２８のベースに接続するとともに抵抗２９を
介してｖＥ端子に接続し、前記トランジスタ２７のコレ
クタは次段のＮＰＮ形トランジスタ３０のベースに接続
するとともに抵抗３１を介してｖＥ端子に接続している
。

なお、前記各トランジスタ２６．２７のベースは抵抗３
２．３３を介してｖＥ端子にそれぞれ接続している。

前記トランジスタ２８はそのコレクタを抵抗３４を介し
て前記トランジスタ１０のベースに接続するとともにそ
のエミッタを接地し、前記トランジスタ３０はそのコレ
クタを抵抗３５を介して前記トランジスタ１１のベース
に接続するとともにそのエミッタを接地している。

前記コンパレータ２０，２１、抵抗２４．２５、トラン
ジスタ１０，１１，２６，２７．２Ｂ。

３０は電流制御手段を構成している。

前記ＣＰＵＩはまたボートｐｂからのタイミングクロッ
クを単安定回路３６に供給している。この単安定回路３
６はタイミングクロックの入力に応動して所定幅のパル
ス信号を発生し、そのパルス信号を２人力のノアゲート
３７の一方の入力端子に供給している。

前記ＣＰＵＩはボートＰａからモータ７の動作開始時と
動作停止時に一定時間ハイレベルとなるスローアップ／
スローダウン制御信号を出力し、前記ノアゲート３７の
他方の入力端子に供給している。

前記ノアゲート３７の出力端子はＮＰＮ形のトランジス
タ３８のベースに接続している。前記トランジスタ３８
はそのコレクタを抵抗３９を介して前記各コンパレータ
２０．２１の反転入力端子（−）に接続し、そのエミッ
タを接地している。

前記トランジスタ３８及び抵抗３９は電流可変制御手段
を構成している。

第２図は前記ステッピングモータフをプリンタにおける
キャリアモータとして使用した場合を例に取ったもので
、このステッピングモータ７は印字ヘッド４１を搭載し
たキャリアをプラテン４２に沿って左右に移動制御する
。印字ヘッド４１は動作開始前はホームポジションＡに
停止され、動作が開始されると一定時間スローアツブ制
御され、その後高速状態、すなわち定常状態となって印
字範囲に入り、さらに停止される一定時間前にスローダ
ウン制御されてポジションＢで停止される。

この制御において前記ＣＰＵＩはスローアップ制御する
最初の一定時間とスローダウン制御する最後の一定時間
、ボー）Ｐａから図に示すタイミングでハイレベルな信
号を出力する。またＣＰＵＩはボートＰｂから図に示す
ようにスローアップ期間は徐々に間隔が狭くなり、印字
範囲では狭い状態で一定間隔となり、かつスローダウン
期間は徐々に間隔が広くなるタイミングクロックを出力
する。

すなわち、前記ＣＰＵＩは第３図に示すようにモータ７
の動作を開始すると、先ずボートＰａからの出力をＯＮ
（ハイレベル）にし、ボートｐｂからタイミングクロッ
クを出力して相切換え制御しながらタイミングクロック
の出力パルス数をカウントし、そのカウント値がｒＮＪ
になったときボートＰａからの出力をＯＦＦ　（ローレ
ベル）にする。その後再度タイミングクロックの出力パ
ルス数をカウントし、そのカウント数が規定数になると
印字範囲が終了したと判断して再度ポートＰａからの出
力をＯＮにしつつボートｐｂからタイミングクロックを
出力パルス数をカウントし、そのカウント値がｒＮＪに
なったときボートＰａからの出力をＯＦＦにしてモータ
７の動作を停止させる。

なお、ＣＰＵＩからの相切換え信号はボートｐｂからタ
イミングクロックが出力される毎にｒＨ（Ａ相）、Ｌ（
人相）　、Ｌ　（Ｂ相）　、Ｈ（Ｂ相’）Ｊ　　ｒＨ，
Ｌ、、Ｈ，ＬＪ　　ｒＬ、Ｈ，、ＨＳＬＪｒＬＳＨＳＬ
、ＨＪ、ｒＨＳＬ、ＬＳＨＪ・・・と変化するようにな
っている。

次に本実施例の作用を説明する。

ＣＰＵＩがモータ７の動作を開始する場合、先ずラッチ
回路３に相切換え信号を出力するとともにタイミングク
ロックを供給し、相切換え信号をラッチ回路３にラッチ
させる。またポートＰａから第４図の（ａ）に示すよう
なハイレベルなスローアップ／スローダウン制御信号を
出力し、ノアゲート３７の他方の入力端子に供給する。

今、Ａ相コイル７１に着目し、ラッチ回路３の出力端子
０１からハイレベルな信号が出力されているとすると、
トランジスタ６□がＯＮ動作される。一方、コンパレー
タ２０の出力はその反転入力端子（−）への入力レベル
がその非反転入力端子（＋）への入力レベルよりも高く
なっているので、ローレベルでトランジスタ２６がＯＦ
Ｆ、）ランジスタ２８がＯＮとなり、トランジスタ１０
はＯＮ動作される。こうしてＡ相コイル７１にはコイル
電流が流れるようになる。

また、ＣＰＵＩのポートＰｂからは単安定回路３６にタ
イミングクロックが入力され、その単安定回路３６から
は第４図の（ｂ）に示すパルス信号がノアゲート３７の
一方の入力端子に入力される。しかして、ノアゲート３
７からの出力はスローアップ／スローダウン制御信号に
応動してローレベル状態となり、これによりトランジス
タ３８がＯＦＦ動作される。

こうしてモータ７の動作開始当初はコンパレータ２０，
２１の反転入力端子（−）への人力レベルは抵抗２４．
２５のみによって となる。なお、Ｒ２４は抵抗２４の抵抗値、Ｒ２５は抵
抗２５の抵抗値である。

従って、モータ７の動作開始当初はコンパレータ２０．
２１の反転入力端子（−）への入力レベルは比較的高い
レベルに設定される。そしてこの設定レベルを例えばコ
イル７１に３Ａ以上の電流が流れたとき抵抗８．９の端
子間電圧がそれを越えるように設定しておけばＡ相コイ
ル７１に流れる電流が増加し、その電流値が３Ａを越え
るようになるとコンパレータ２０，２１の出力がローレ
ベルからハイレベルに反転する。しかしてトランジスタ
２６がＯＮ動作し、トランジスタ２８がＯＦＦ動作して
トランジスタ１０がＯＦＦ動作し、Ａ相コイル７、に流
れる電流が停止される。このときコイル７、に流れる電
流は急激に停止することはなく、一定のヒステリシス幅
を持って徐々に低下する。そしてコイル電流の低下によ
ってコンパレータ２０の出力は再度反転しトランジスタ
２６がＯＦＦ、ｈランジメタ２８．１０がＯＮ動作する
ようになる。こうしてＡ相コイル７□に流れるコイル電
流は再度増加するようになる。このようにＡ相コイル７
１に流れるコイル電流は第４図の（Ｃ）に示すように３
Ａを境にのこぎり状の波形となり、これがＣＰＵ　１の
ポートｐｂから発生するタイミングクロックの２周期分
継続され、その後２周期分停止されて再度流れるように
なる。

そしてＣＰＵＩがポートｐｂからのタイミングクロック
の発生をＮ個カウントするとポートＰａからのスローア
ップ／スローダウン制御信号をローレベルに反転する。

これにより今度はトランジスタ３８は単安定回路３６か
らパルス信号が出力されたときのみ０ＦＦＬ、それ以外
はＯＮ動作するようになる。すなわち、ＣＰＵ１のポー
トＰｂからタイミングクロックが発生する最初の短時間
のみトランジスタ３８はＯＦＦしてこの間は前記同様に
コンパレータ２０，２１の反転入力端子（−）への入力
レベルは高められ、各相コイル７１〜７４に流れる電流
は増大されるが、その後はトランジスタ３８がＯＮ動作
されるため、コンパレータ２０．２１の反転入力端子（
−）への入力レベルは抵抗２４，２５．３９によってＲ
２４＋（２５４３Ｂ　） となる。なお、Ｒ３９は抵抗３９の抵抗値である。

すなわち、コンパレータ２０，２１の反転入力端子（−
）への入力レベルは低下され、例えばＡ相コイルに着目
してそのコイル７１に１，５Ａ以上の電流が流れたとき
抵抗８．９の端子間電圧がその入力レベルを越えるよう
に設定しておけば、Ａ相コイル７１に流れる電流が増加
し、その電流値が１．５Ａを越えるようになるとコンパ
レータ２０．２１の出力がローレベルから７１イレベル
に反転する。

こうして最初のスローアップ期間が終了して印字が可能
な定常状態になると、Ａ相コイル７１に流れる電流は第
４図の（Ｃ）に示すように、ポートＰｂからタイミング
クロックが出力される相切換え時には増大し、その後は
１．５Ａ程度に制御されるようになる。

さらにモータ７を停止制御する一定時間前になるとスロ
ーダウン制御が開始されるが、このときにはＣＰＵＩの
ポートＰａからは前述したスローアップ制御のときと同
様にノ＼イレベルなスローアップ／スローダウン制御信
号が出力されるので、同じくＡ相コイル７１に流れるコ
イル電流量が３Ａ程度に増大されるようになる。

以上はＡ相コイル７１に着目して説明したがその他のＸ
相コイル７２、Ｂ相コイル７３、π相コイル７４につい
ても同様な電流制御が行なわれるものである。

このようにモータ７を動作させる場合にその動作開始時
及び動作の停止時に一定時間（ポートｐｂからタイミン
グクロックがＮ個発生する時間）各相コイル７１〜７４
に流す電流を定常動作時の電流よりも増大させているの
で、動作の開始時及び停止時には大きなトルクが得られ
、急速な定常状態への移行及び急速な停止制御ができる
。従ってモータ７でヘッド４１をＡ点からＢ点へ移動さ
せる場合その高速化を図ることができる。

また、定常動作時においてポートｐｂからタイミングク
ロックが発生するとその後の短時間（単安定回路３６か
らのパルス信号のパルス幅時間）各相コイル７１〜７４
に流す電流を定常動作時の電流よりも増大させるように
しているので、各相コイル７１〜７４へのコイル電流の
立上がりを改善でき、相切換え時において瞬間的にトル
クの増大が図れ、モータ７を良好に高速回転制御するこ
とができる。

さらに本実施例においては発振器２２を設け、その発振
器２２からダイオード２３を介してコンパレータ２０，
２１の反転入力端子（−）に例えば２０〜３０　Ｋ　Ｈ
ｚ程度の高い周波数のパルス電圧を印加させている。こ
のパルス電圧は例えば５ｖ程度に設定されている。これ
によりコンパレータ２０．２１の反転入力端子（−）へ
の入力レベルが瞬間的に低下される。なお、この時間は
単安定回路３６から出力されるパルス信号の時間幅に比
べてかなり小さく設定されている。このレベル低下によ
ってコンパレータ２０，２１の出力が瞬間的にローレベ
ルとなり、例えばＡ相コイル７１への通電中であればそ
のＡ相コイル７１に流れている電流が増大しようとする
。しかし時間があまりにも瞬時なので実際にはコイル電
流は増大しない。

すなわち、発振器２２からのパルス信号によって各相コ
イル７１〜７４に流れる電流はほとんど影響しない。し
かしこの発振器２２からのパルス信号はコンパレータ２
０，２１の出力を瞬間的に反転するので、コンパレータ
２０，２１による電流検出を連続的にではなく細かく断
続して行なわせることができ、電流検出に基く各相コイ
ル７１〜７４の電流量制御をより精度よく行なわせるこ
とができる。

なお、この実施例はこの発明をプリンタにおけるヘッド
駆動用に適用したものについて述べたが必ずしもこれに
限定されるものではなく、その他ステッピングモータを
使用する機器に適用できるものである。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、動作の開始時及
び停止時にトルクの増大を図り、急速な定常状態への移
行及び急速な停止ができるステッピングモータ駆動装置
を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示すもので、第１図は回路構成
図、第２図は印字ヘッドの移動とＣＰＵのポートＰａ、
Ｐｂからの出力との関係を示す図、第３図はＣＰＵによ
るポートＰａ出力の切換え制御を示す流れ図、第４図は
ポートＰａ出力、単安定回路出力及びＡ相コイル電流の
関係を示す波形図である。 １６．・ＣＰＵ　（中央処理装置）、６１〜６４・・・
ＮＰＮ形のトランジスタ（半導体スイ・ツチング素子）
、７・・・ステッピングモータ、７１〜７４・・・ステ
ッピングモータの各相コイル、８，９，２４゜２５．３
９・・・抵抗、１０．１１・・・ＰＮＰ形のトランジス
タ、２０．２１・・・コンパレータ、２６゜２７．２８
．３０．３８・・・ＮＰＮ形のトランジスタ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　直流電源にステッピングモータの各相コイルをそれぞ
   れ介して接続された半導体スイッチング素子と、この各
   スイッチング素子を選択的にスイッチング動作して各相
   コイルへの通電制御を行なう相切換え制御手段と、前記
   各相コイルに流れる電流量を検出する電流量検出手段と
   、この電流量検出手段が検出する電流量に応動して相コ
   イルに流れる電流量を所望の電流量に制御する電流制御
   手段と、モータの動作開始時及び動作停止時に一定時間
   前記電流制御手段が制御する所望の電流量を増大させる
   電流可変制御手段とを具備してなることを特徴とするス
   テッピングモータ駆動装置。