JPS6281997A - ステツピングモ−タの駆動方法 - 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］ 本発明はステッピングモータの駆動方法に係わり、特に
モータの回転停止時における振動発生を効果的に抑制で
きるようにしたステッピングモータの駆動方法に関する
。

［従来の技術］ 例えば印字装置における印字ホイールを回転させる印字
ホイールモータやキャリッジを移動させるキャリッジモ
ータ等のように外部から入力されるステップ信号のステ
ップ数だけ回転駆動されるステッピングモータの駆動回
路においては、ステッピングモータの各励磁相を構成す
る各励磁コイルの各励磁電流供給路にトランジスタ等の
スイッチング回路が介挿されており、各スイッチング回
路が前記ステップ信号に対応した導通信号で順導通され
ると、該当励磁コイルに直流駆動電源から順次導１ｆｌ
ｌ流が流れる。その結果、励磁相が順次移動してゆき、
ステッピングモータは回転する。

このようなステッピングモータの駆動回路においては、
′Ｒ源投入状態でステッピングモータをある特定の励磁
相に停止させておくためには、ステッピングモータが自
由回転をしないように該当励磁相に弱い一定の保持電圧
を印加しておく。またステッピングモータを回転駆動す
る場合は、順次切換っていく励磁相に高い駆動電圧を印
加する。

このように高い駆動電圧を順次励磁相に印加していくと
、ステッピングモータは高速で回転するが、停止すべき
Ｒ柊励磁相で急激に停止させられるために、回転部材の
慣性のために振動が発生する問題が生じる。

この振動発生を抑制するために、各励磁相への励磁時間
を回転の終盤になるにつれて長くして回転速度を落とす
スローダウン方式が採用されている。このように回転停
止直前の回転速度を低下させることによって急激に停止
することのショックを柔げられるので、回転停止に伴う
振動発生を抑制できる。

また、ステッピングモータが停止すべき最終の励磁相へ
励磁する時に、この最終の励磁相を極く短い一定時間だ
け励磁した後、直ちに一つ前の励磁相を励磁することに
よって、ステッピングモータの回転速度にブレーキをか
けて回転速度を落とした後、再び最終の励磁相を励磁す
るようにした電磁ブレーキ方式が考えられている。

さらに、回転部分に摩擦負荷を取付けて機械的に撮動を
減衰させる方法もある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上記のような停止時の振動を抑制する各方
法においては次のような問題がある。

すなわち、最初のスローダウン方式であると、一度に多
くの励磁相を回転させる場合は上述したように回転速度
を徐々に低下させることは可能であるが、一度に回転さ
せる回転ステップ数（励磁相数）が少ない場合は上述し
た方法を採用することは困難である。

また、電磁ブレーキ方式であれば、最終励磁相を励磁し
たのち再び一つ前のＦ７ｊＪ１１相を励磁するタイミン
グが、負荷およびモータトルクのバラツキ等により大き
く変化すことが考えられるために、このタイミングを正
確に設定することは非常に困難である。

さらに、機械的にブレーキを加える方法であれば、最終
的に停止した位置がブレーキのＩＩＩ動位置に左右され
るために、常に同一位置に停止するとは限らず、ステッ
ピングモータの停止位置精度が低下する問題がある。ま
た、機械的摩擦を使用するために接触部分の耐久寿命が
低下する懸念もある。

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり
、その目的とするところは、最終励磁相への駆動電圧を
一定時間のみ低下することにより、停止直前の速度を低
下でき、停止に伴う振動発生を抑制できるステッピング
モータの駆動方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のステッピングモータの駆動方法は、ステッピン
グモータを複数励磁相分だけ一度に回転駆動する場合に
、ステッピングモータが停止すべき最終の励磁相に対応
するスイッチング回路の導通開始時刻に応動して、直流
駆動電源の出力電圧をステッピングモータを回転駆動さ
せるための駆動電圧からステッピングモータの停止角度
位置を保持するための保持電圧へ所定時間だけ低下し、
次に所定時間だけ前記駆動電圧へ上昇し、ざらにその後
前記保持電圧へ再び低下するようにしたものである。

［作用］ このようなステッピングモータの駆動方法であれは、ス
テッピングモータを複数励磁相分だけ回転する指令が入
力した場合、最初は通常の駆動電圧で各励磁相が順次励
磁されていく、そして停止すべき最終の励磁相に達した
ときにこの最終励磁相は駆動電圧より低い保持電圧で励
磁される。したたがって、最終励磁相へ移行する時の速
度が低下するので停止に伴う振動発生が抑制される。さ
らに所定時間後に元の駆動電圧で同一励磁相が励磁され
るので、発生した振動の減衰が早くなる。

［実施例コ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第２図は実施例のステッピングモータの駆動方法を印字
装置のキャリッジを移動させるキャリッジモータに適用
した場合の印字装置の要部を取出して示す模式図である
。図中１ａおよび１ｂは図示しない印字用紙をセットす
るプラテンに平行に配設されたプーリであり、この一対
のプーリ１ａ。

１ｂにベルト２が張設されている。そして、このベルト
２に印字ホイール、印字ホイールモータ。

印字ハンマー、印字リボン等の印字機構を搭載したキャ
リッジ３が取付けられている。さらに、このベルト２は
ステッピングモータで構成されたキャリッジモータ４の
プーリ５に巻付けられている。

したがって、キャリッジモータ４を回転駆動すると、プ
ーリ５に巻付けられたベルト２が左右に移動するので、
ベルト２に取付けられたキャリッジ３が図示しないプラ
テンに沿って移動する。

このような印字装置において、プラテンにセットされた
印字用紙に文字を印字出力する場合は。

キャリッジモータ４を回転駆動して、キャリッジ３を印
字用紙上の印字位置へ移動させた後、キャリッジ３に搭
載された印字機構で文字を印字出力する。

前記キャリッジモータ４の駆動回路は第１図に示すよう
に構成されている。図中６は印字装置のホストコンピュ
ータから入力された回転方向および回転角度（励磁相数
）に基づきステッピングモータから成るキャリッジモー
タ４を回転駆動制御するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
である。このマイクロプロセッサ（以下ＭＰＵ）６内に
は入力した励磁相数（ステップ数）を記憶するステップ
数メモリを内蔵している。

一方、キャリッジモータ４の各励磁相をを構成する各励
磁コイル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの共通側端子は電圧切
換回路８を介して直流２４が出力される駆動ｉｌ源端子
９に接続されている。各励磁コイル７ａ、７ｂ、７ｃ、
７ｄの他端はそれぞれスイッチング回路としてのｎｐｎ
型のスイッチングトランジスタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
、１０ｄのコレクタ・エミッタ間を介して接地されてい
る。

これ等各スイッチングトランジスタ１０ａ、１０ｂ、１
０ｃ、１０ｄの各ベースはぞぞれ抵抗１１８．１１ｂ、
ＩＬＣ，１１ｄを介して前記ＭＰＵ６の各出力端子Ａ、
Ｂ、Ａ、Ｂへ接続されている。

したがって、ＭＰＵ６の各出力端子Ａ、Ｂ、入。

白の出力レベルがＨレベルになると、対応した各スイッ
チングトランジスタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが
導通する。

なお、こキャリッジモータ４は２相励磁力式のステッピ
ングモータである。すなわち常に隣接する２つの励磁相
が励磁されている。

また、前記電圧切換回路８は、ＭＰＵ６の出力端子ＣＯ
ＭからＨレベルの制御信号が入力されると、駆動電源端
子９から出力される２４Ｖの駆動電圧をそのまま各励磁
コイル７ａ、７ｂ、７ｃ。

７ｄの共通側端子へ出力する。また、ＭＰＵ６の出力端
子ＣＯＭからＬレベルの制御信号が入力されると、駆動
ｍａ端子９から出力される２４Ｖの駆動電圧を５Ｖの保
持電圧まで低減して各励磁コイル７ａ、７ｂ、７ｃ、７
ｄの共通側端子へ出力する。

次に第１図のように構成されたキャリッジモータ（ステ
ッピングモータ）４の駆動回路の駆動方法を第３図のタ
イムチャートを用いて説明する。

すすなわら、印字用紙上に１つの文字の印字出力が終了
した状態においては、キャリッジ３はその文字位置に停
止している。したがってその状態においては、キャリッ
ジモータ４はキャリッジ３の停止位置に対応する特定の
励磁相に停止している。

この停止状態においてはＭＰＵ６の出力端子ＣＯＭの出
力レベルはＬレベルであるので、電圧切換回路８から５
Ｖの保持電圧が各励磁コイル７ａ〜７ｄの共通端子に印
加されている。いま仮に、Ａ相およびＢ相がＬレベル（
遮断〉で、Ｂ相およびＡ相がＨレベル（励磁）状態であ
るとする。

すると、Ｂ相およびＡ相に対応する励磁コイル７ｂ、７
ｃに５Ｖの保持電圧に対応した励１１１！流が流れてい
る。

この状態において、時刻ｔ１にて印字装置のホスコンピ
ュータから例えば６励磁相分（６ステツプ分）の回転指
令が入力すると、ＭＰＵ６は出力端子ＣＯＭの出力信号
レベルをＨレベルへ変換する。すると、電圧切換回路８
から２４Ｖの駆ｌ］電圧が出力され、各励磁コイル７ａ
〜７ｄの共通端子に印加される。同時にＡ相をＨレベル
へ変化させ、入相をＬレベルへ変化させる。したがって
励磁コイル７ａ、７ｂに２４Ｖの駆動電圧に対応する励
１１電流が流れる。その結果、励磁相が８．Ａ相からＡ
、Ｂ相へ切換るので、キャリッジモータ４は１励磁相分
（１ステップ分）だけ２４Ｖの駆ｖＪ電圧に対応した高
速度で回転する。時刻ｔ１から一定の周期Ｔｏを経過し
た時刻ｔ２にて励磁相をＡ、Ｂ相からＢ、Ａ相へ切換え
る。その結果、キャリッジモータ４はさらにもう１励磁
相分高速度で回転する。

このように周期ＴＯ経過毎に励磁相を順次切換えていく
と、キャリッジモータ４も励磁相切換タイミングに同期
して順次回転する。そして、時刻ｔｏから５ＴΩ時間経
過した時刻ｔ３にて励磁相を最終の励磁相Ｂ、Ａ相へ切
換えるタイミングに同期して、ＭＰＵ６の出力単位ＣＯ
ＭをＬレベルへ変化する。すると、電圧切換回路８から
出力される電圧が２４Ｖの駆動電圧から５■の保持電圧
へ低下する。また時刻ｔ３にて励磁相が最終のＢ。

Ａ相に切換るとＢ、Ａ相に対応する励磁コイル７ｄ、７
ａに電圧切換回路８から出力された５Ｖの保持電圧によ
る励［流が流れ始める。したがって、キャリッジモータ
４は、前５回の励磁相切換時における高速回転より低速
度でＲ１？のＢ、Ａ励磁相へ移動する。

さらに時刻ｔ３から予め定められた所定時間ＴＩを経過
した時刻ｔ４にて出力端子ＣＯＭを元のＨレベルへ変化
させる。すると電圧切換回路８の出力電圧が２４Ｖの駆
動電圧に戻る。したがって、励磁コイル７ｄ、７ａには
２４Ｖに対応する励１１電流が流れる。さらに時刻ｔ４
から前述の所定時間Ｔ１を経過した時刻ｔ５にて出力端
子ＣＯＭをＬレベルへ戻す。その結果、励磁コイル７ｄ
、７ａに流れる励ｒａｉ！流は５■の保持電圧に対応し
た随となる。

また、時刻ｔ６にて印字装置のホストコンピュータから
１励磁相分（１ステップ分）の回転指令が入力されると
、切換先の励磁相を最終励磁相と見なすことにより、出
力端子ＣＯＭをＬレベルのままで、励磁相のみをＡ、Ｂ
相へ切換える。したがって、Ａ、Ｂ相に対応する励磁コ
イル７Ｃ１７ｄに５Ｖの保持電圧に対応する励磁電流が
流れ始める。そして、前述と同様に時刻ｔ６から所定期
間Ｔｏだけ励１ａ電流を２４Ｖの駆動電圧に対応した値
とし、さらに所定期間Ｔｏ経過した時刻ｔ７にて元の５
ｖの保持電圧に対応した値に戻す。

第４図はキャリッジモータ４を１励磁相分（１ステップ
分）だけ回転させた場合の撮動を示すものであり、図中
Ａ特性は２４Ｖの駆動電圧で回転させた場合を示し、Ｂ
特性は５ｖの保持電圧で駆動させた場合を示す。図から
明らかなように、２４Ｖで駆動させた場合は立上り（回
転速度）が早くなり、５ｖで駆動させた場合は振動発生
が抑制される。

このようなステッピングモータの駆動方法であれば、印
字装置のホストコンピュータからキャリッジモ、−夕４
を複数励磁相分（複数ステップ分）だけ回転する指令が
ＭＰＵ６へ入力すると、先頭からＲ柊の１つ手前までの
５励磁相分の回転は２４Ｖの通常の駆動電圧で回転駆動
され、最後の１励磁相分は５ｖの保持電圧で回転駆動さ
れる。

したがって、回転指令が入力されると、通常の駆１１１
電圧２４Ｖに対応した速度で回転され、停止すべき最終
励磁相へ移動する時のみ保持電圧５Ｖに対応する速度で
回転する。その結果、停止に伴う振動発生が抑制される
。さらに、一旦低速で最終励磁相へ移動したのち、所定
時間ＴＩ経過後ざらに所定時間Ｔｌだけ同一励磁相を２
４Ｖに対応する励磁電流で励磁するようにいしてるので
、移動後における振動をさらに強力に抑制できる。

そして、キャリッジモータの振動が例えば時刻ｔ５にて
完全に収束した後は５ｖの保持電圧へ切換る。

また、印字装置のホストコンピュータから１励磁相分（
１ステップ分）の回転指令が入力した場合は、５Ｖの保
持電圧に対応する速度で回転させるようにしているので
、第４図に示すように回転速度は若干遅くなるが振動発
生は大幅に抑制される。

このように、簡単な制御プログラムでもって、キャリッ
ジの停止位置精度を低下させずに、キャリッジモータの
回転停止に伴う撮動発生が大幅に抑制される。したがっ
て、キャリッジ停止後に実施する印字出力等の動作開始
タイミングを早くすることが可能であるので、印字装置
全体の印字速度を向上できる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例においては最終励磁相に印加する各電圧５Ｖ
、２４Ｖの印加時間Ｔ１を等しく設定したが、互いに異
なる時間に設定してもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、回転移動における
最終励磁相への駆動電圧を一定時間のみ低下している。

したがって、停止直前の速度を低下でき、停止に伴う振
動発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係わるステッピングモータの駆
動方法を示すものであり、第１図はステッピングモータ
の駆動回路図、第２図は同方法を適用した印字装置の要
部を示す模式図、第３図は第１図の駆動回路の動作を示
すタイムチャート、第４図はステッピングモータの振動
特性図である。 １ａ、１ｂ・・・プーリ、２・・・ベルト、３・・・キ
ャリッジ、４・・・キャリッジモータ（ステッピングモ
ータ）、６−ＭＰＵ、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ・・・励
磁コイル、８・・・電圧変換回路、９・・・駆０電源端
子、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、　　１０ｃＪ・・・スイ
ッチングトランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流駆動電源からステッピングモータの各励磁相へ励磁
   電流を供給する各供給路にそれぞれスイッチング回路を
   介挿し、これ等各スイツチング回路へ順次導通信号を送
   出して前記ステッピングモータを回転駆動するステッピ
   ングモータの駆動方法において、前記ステッピングモー
   タを複数励磁相分だけ一度に回転駆動する場合に、前記
   ステッピングモータが停止すべき最終の励磁相に対応す
   る前記スイッチング回路の導通開始時刻に応動して、前
   記直流駆動電源の出力電圧をステッピングモータを回転
   駆動させる駆動電圧からステツピングモータの停止角度
   位置を保持する保持電圧へ所定時間だけ低下し、次に所
   定時間だけ前記駆動電圧へ上昇し、さらにその後前記保
   持電圧へ再び低下することを特徴とするステッピングモ
   ータの駆動方法。