KR100449715B1

KR100449715B1 - 스텝 모터 구동방법

Info

Publication number: KR100449715B1
Application number: KR10-2002-0003865A
Authority: KR
Inventors: 강경표; 김형일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2004-09-22
Also published as: US20030141838A1; KR20030063637A; US6984956B2

Abstract

스텝 모터 구동방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 구동 방법은 제1 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하는 제1 단계, 제1 풀 포지션(full position)인지를 판단하게 하는 제2 단계, 상기 제2 단계의 판단에 따라 상기 제1 풀 포지션인 경우, 풀 스텝 방식으로 구동되게 하고, 아닌 경우 상기 제1 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하는 제3 단계, 상기 풀 스텝 방식으로 구동되는 경우, 마지막 풀 포지션인지를 판단하게 하는 제4 단계, 상기 제4 단계의 판단에 따라 상기 마지막 풀 포지션인 경우, 제2 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하고, 아닌 경우 상기 풀 스텝 방식으로 구동되게 하는 제5 단계, 상기 제2 마이크로 스텝 방식으로 구동되는 경우, 목표한 위치에 도달되었는가를 판단하게 하는 제6 단계 및 상기 제6 단계의 판단에 따라 상기 목표한 위치에 도달된 경우, 회전을 멈추게 하고, 아닌 경우 상기 제2 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하는 제7 단계를 포함한다. 이러한 구동 방법을 이용하면, 저속 구동에서의 진동을 줄일 수 있고, 고속 구동에서 스위칭 펄스 노이즈에 기인한 소음을 줄일 수 있다. 그리고 고속 구동에서 스텝 모터가 풀 스텝 방식으로 구동되기 때문에 종래에 비해 CPU 사용 빈도가 감소하여 구동장치가 보다 안정화된다. 또한, 필요한 감소기어 수를 줄일 수 있어 종래에 비해 구동 장치를 소형화 할 수 있다.

Description

스텝 모터 구동방법{Method of driving step motor}

본 발명은 스텝 모터 구동 방법에 관한 것으로써, 프린터, 복사기, 스캐너 및 팩시밀리 등과 같은 사무용 기기에 포함된 소정의 구동체를 구동시키는데 사용되는 스텝 모터의 구동 방법에 관한 것이다.

스텝 모터(step motor)는 외부로부터 주어지는 하나의 펄스에 대해 정해진 소정 각도(스텝 각(step angle))로 회전되는 모터이다. 이러한 스텝 모터는 최근들어 FA나 OA 기기 등의 메카트로닉스 분야와 정밀 산업분야의 발전과 시스템의 고성능화 및 소형 경량화에 추세에 따라 핵심 구동원으로써 널리 사용되고 있고 그 수요가 날로 증가되고 있다. 특히, 고속과 저속의 광범위한 속도대역에서 높은 정밀도의 위치제어 및 저소음 특성이 요구되는 잉크젯프린터, 스캐너, 팩시밀리, 레이저 프린터 등에 대한 구동원으로써 스텝 모터는 널리 사용되고 있다.

도 1은 이러한 스텝 모터가 적용된 종래의 구동장치들 중 일 예를 개략적으로 도시한 것으로써, 참조번호 10 내지 16은 스텝 모터(M)에서 발생된 구동력을 급지롤러(D1)에 전달하는 제1 내지 제4 감속 기어를 나타낸다. 그리고 참조부호 D2는 급지롤러(D1)와 함께 용지(18)를 압착하여 구동장치내부로 이송하는 압착롤러를 나타낸다.

이러한 구동장치에서 스텝 모터(M)가 지정된 스텝 각 만큼 회전되면서 스텝 모터(M)와 동일한 축 상에 연결된 제1 감속 기어(10)도 동일한 각 만큼 회전된다. 그리고 제1 감속 기어(10)와 맞물려 있는 제2 감속 기어(12)는 제1 감속 기어(10)의 선 이동량에 해당하는 각 만큼 회전된다. 제2 감속 기어(12)의 회전은 제3 및 제4 감속 기어(14, 16)로 전달되어 급지롤러(D1)가 회전되고, 용지(18)는 급지롤러(D1)의 회전각에 비례하는 거리만큼 이송되게 된다. 결국, 용지(18)의 이송거리는 스텝 모터(M)의 상기 지정된 스텝 각에 감속 기어들(10, 12, 14, 16)간의 기어비(gear ratio, (제1 감속기어의 잇수/제2 감속기어의 잇수) * (제3 감속기어의 잇수/제4 감속기어의 잇수))를 곱한 값이 된다. 제1 내지 제4 감속 기어들(10, 12, 14, 16)의 기어비는 고정되어 있으므로, 용지(18)의 이송거리는 결국 스텝 모터(M)의 구동 조절에 의해 결정된다.

스텝 모터(M)는 스텝 모터 구동 드라이버(미도시)에서 스텝 모터(M)의 각 상으로 소정의 구동 전류가 공급됨으로써 구동된다. 곧, 스텝 모터 컨트롤러(미도시)로부터 상기 스텝 모터 드라이버로 스텝 모터(M) 구동을 위한 소정의 구동 펄스가 인가되고, 이에 따라 상기 스텝 모터 구동 드라이버는 스텝 모터(M)에 상기 구동 전류를 인가하게 되며, 스텝 모터(M)는 상기 구동 전류를 받아 정해진 각 만큼 회전하게 된다. 예컨대, 스텝 모터(M)의 전류제어 비트(bit)가 2개인 경우, 스텝 모터(M)는 상(phase)에 인가되는 전류를 제어함으로써 1배의 스텝 각에서 1/4배의 스텝 각으로 이동하게 된다. 이때의 스텝 모터(M)의 회전 속도는 1배를 기준으로 할 때, 1/4배의 스텝 각으로 이동하므로, 1/4배의 속도로 회전하게 된다. 그리고 1/4배의 스텝 각은 결국 1배의 스텝 각을 4분할 한 것이 되기 때문에, 1배의 스텝 각일 때보다 4배정도 정밀하게 용지(18)가 이동되는 거리를 제어할 수 있다. 하지만, 스텝 모터(M)가 1/4배의 스텝 각으로 구동되는 경우, 최종단의 속도를 유지하기 위해 1배의 스텝 각으로 구동될 때보다 4배 많은 스텝 펄스가 발생되어야 한다. 그리고 스위칭 펄스는 4배의 주파수를 출력(output)시키게 되고, 상기 구동장치를 관장하는 상기 컨트롤러, 예컨대 마이컴 또는 CPU는 4배의 포트(port)관련 일을 하게 된다.

이와 같이, 종래의 구동장치를 이용하여 고해상도의 출력물을 얻기 위해서는 스텝 모터가 1배의 스텝 각으로 구동되는 경우, 감속비를 크게 해야하기 때문에 여러 개의 감속기어가 필요하게 되어 불가피하게 구동 장치가 커지게 된다.

한편, 구동속도 및 위치제어 정도를 향상시키기 위해 스텝 모터가 1/n배의 스텝 각으로 구동되는 경우, 고속 구동시에 감속기어들로부터 진동소음이 발생될 뿐만 아니라 스위칭 펄스가 1배 구동에 비해 n배 증가하므로 CPU의 클럭 한계치를 넘는 경우가 종종 발생된다.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 저속 구동에서의 진동, 고속구동에서의 소음 및 CPU 사용빈도를 줄일 수 있고, 구동 장치에 의해 이동되는 이동체의 위치를 정밀하게 제어할 수 있으며, 상기 구동 장치의 소형화를 가능하게 하는 스텝 모터의 구동 방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 스텝 모터에 의해 구동되는 구동장치의 개략적 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 스텝 모터에 의해 구동되는 구동장치의 구성을 보여주는 구성도이다.

도 3은 도 2에 도시한 구동체의 저속 및 고속 영역 별 스텝 모터의 구동 방식이 다름을 보여주는 도면이다.

도 4는 도 2에 도시한 구동 장치의 스텝 모터의 구동 방법을 단계별로 나타낸 순서도이다.

도 5는 도 2에 도시한 구동 장치의 스텝 모터를 16분할 마이크로 스텝 방식으로 구동할 때의 토오크 벡터도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

30:구동 장치 32:스텝 모터

34:구동체 36, 38:제1 및 제2 감속기어

40:스텝 모터 구동 드라이버 42:컨트롤러

44, 46:축

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 주어진 구동체를 구동시키기 위한 구동원으로 사용되는 스텝 모터의 구동 방법에 있어서, 상기 구동체가 구동되어야 하는 속도에 따라 상기 스텝 모터의 구동방식을 다르게 하되, 상기 구동체가 저속으로 구동되어야 할 때는 마이크로 스텝 방식으로 구동시키고, 상기 구동체가 고속으로 구동되어야 할 때는 풀 스텝 방식으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 스텝 모터 구동 방법을 제공한다.

이때, 상기 구동체는 소정의 화상 정보가 전사되는 용지를 상기 화상의 전사 과정에 맞춰 이동시키는 구동 롤러, 외부에서 입력되는 데이터 혹은 원고에 대응되는 소정의 정전 잠상이 형성되는 감광 드럼 또는 상기 정전 잠상이 형성되는 감광 벨트를 구동시키는 드라이버 롤러이다. 그리고 상기 마이크로 스텝 방식에서 상기 스텝 모터는 (1/16)배의 스텝 각으로 구동된다.

또한, 본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 제1 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하는 제1 단계와, 제1 풀 포지션(full position)인지를 판단하게 하는 제2 단계와, 상기 제2 단계의 판단에 따라 상기 제1 풀 포지션인 경우, 풀 스텝 방식으로 구동되게 하고, 아닌 경우 상기 제1 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하는 제3 단계와, 상기 풀 스텝 방식으로 구동되는 경우, 마지막 풀 포지션인지를 판단하게 하는 제4 단계와, 상기 제4 단계의 판단에 따라 상기 마지막 풀 포지션인 경우, 제2 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하고, 아닌 경우 상기 풀 스텝 방식으로 구동되게 하는 제5 단계와, 상기 제2 마이크로 스텝 방식으로 구동되는 경우, 목표한 위치에 도달되었는가를 판단하게 하는 제6 단계 및 상기 제6 단계의 판단에 따라 상기 목표한 위치에 도달된 경우, 회전을 멈추게 하고, 아닌 경우 상기 제2 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 스텝 모터 구동방법을 제공한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 마이크로 스텝 구동 방식에서 스텝 모터는 (1/16)배의 스텝 각으로 구동된다.

이러한 스텝 모터 구동 방법을 이용하면, 저가의 스텝 모터를 이용하여 스위칭 펄스 노이즈를 해소하거나 크게 줄일 수 있고, 저 진동 특성을 얻을 수 있으며, 감속기어의 수를 줄여 구동 장치를 소형화 할 수 있다. 또한, 고속 구동에서 풀 스텝 방식으로 구동되기 때문에, CPU의 사용빈도가 줄어들고 그 결과 안정적인 시스템 구성이 가능하다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 스텝 모터 구동방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.

먼저, 본 발명의 실시예에 의한 스텝 모터 구동방법으로 구동되는 스텝 모터에 의해 구동되는 구동체를 포함하는 구동 장치의 구성에 대해 간략히 설명한다.

도 2를 참조하면, 이러한 구동 장치(30)는 스텝 모터(32), 스텝 모터(32)로부터 전달되는 회전력에 의해 구동되는 구동체(34), 스텝 모터(32)와 구동체(34)사이에 구비되어 스텝 모터(32)로부터 발생되는 회전력을 구동체(34)에 전달하는 제1 및 제2 감속 기어들(36, 38), 스텝 모터(32) 구동을 위한 소정의 펄스 신호를 받고, 받은 상기 펄스 신호를 스텝 모터(32)의 상(phase) 수에 대응하여 분배 및 증폭하여 스텝 모터(32)의 각 권선에 정해진 순서대로 전류를 인가하여 소정의 구동 방식, 예를 들면 풀 스텝(full step) 방식 혹은 마이크로 스텝 방식으로 스텝모터(32)를 구동시키는 스텝 모터 구동 드라이버(40) 및 상기 펄스 신호를 스텝 모터 구동 드라이버(40)에 인가하고 스텝 모터(32)의 동작속도, 회전각도 및 회전방향 등을 제어하는 컨트롤러(42)를 포함한다.

여기서, 구동체(34)는 소정의 화상 정보가 전사되는 용지를 상기 화상의 전사 과정에 맞춰 이동시키는 구동 롤러이거나 프린터, 스캐너, 팩시밀리 또는 복사기 등과 같은 사무용 기기의 외부에서 입력되는 데이터 혹은 원고에 대응되는 소정의 정전 잠상이 형성되는 감광체, 예컨대, 감광 드럼이다. 또한, 구동체(34)는 감광체의 하나인 감광 벨트를 구동시키는 드라이버 롤러일 수도 있다. 스텝 모터(32)와 제1 감속 기어(36)는 동축(44)으로 연결되어 있고, 제2 감속 기어(38)와 구동체(34)는 동축(46)으로 연결되어 있다. 컨트롤러(42)는 PC나 마이콤 등이 될 수 있다. 스텝 모터(32)는 2상 스텝 모터인 것이 바람직하나, 다른 형태의 스텝 모터가 사용될 수 있다. 스텝 모터(32)의 구동 방식은 구동체(34)가 구동되는 속도에 따라 달라진다. 예를 들면, 구동체(34)에 의해 이동되는 전사 용지의 위치를 정밀하게 제어하기 위해 구동체(34)를 저속으로 구동시킬 필요가 있을 때, 스텝 모터(32)는 풀 스텝이나 하프 스텝 방식으로 구동하기 보다 마이크로 스텝 방식으로 구동하는 것이 바람직하고, 이후 상기 전사 용지를 고속으로 이동시킬 필요가 있을 때는 풀 스텝 방식으로 구동하는 것이 바람직하다. 전자의 경우, 스텝 모터(32)는 (1/n)배(n≥4)의 스텝 각으로 구동시킬 수 있으나, (1/16)배의 스텝 각으로 구동시키는 것이 바람직하다.

스텝 모터(32)의 이러한 구동 방식은 도 3을 참조함으로써, 보다 명확해진다.

곧, 도 3에서 참조부호 L은 용지의 전체 이동길이를 나타내고, 참조부호 R1, R2 및 R3은 각각 용지의 전체 이동길이(L) 중에서 저속으로 이동되는 제1 영역(이하, 제1 저속영역이라 한다), 고속으로 이동되는 영역(이하, 고속영역이라 한다) 및 저속으로 이동되는 제2 영역(이하, 제2 저속영역이라 한다)을 나타낸다. 제1 저속 영역(R1)은 상기 용지에 소정의 화상을 전사하기 위해 상기 용지를 정렬하는 영역으로 볼 수 있고, 제2 저속 영역(R2)은 상기 용지에 상기 소정의 화상을 전사한 후에 상기 용지의 배출을 준비하는 영역으로 볼 수 있다. 상기 소정의 화상을 상기 용지의 정해진 위치에 정확하게 전사하기 위해, 제1 및 제2 저속 영역(R1, R3)에서 상기 용지의 위치는 정밀하게 제어되는 것이 바람직하기 때문에, 상기 각 저속영역(R1, R3)에서 구동체(34)는 저속으로 구동되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1 및 제2 저속 영역(R1, R3)에서 스텝 모터(32)는 마이크로 스텝 방식으로 구동되어 (1/16)배의 스텝 각으로 회전된다.

이와 같이 제1 및 제2 저속영역(R1, R3)에서 스텝 모터(32)는 (1/16)배의 스텝 각으로 회전되기 때문에, 스텝 모터(32)를 모터 고유의 스텝 각 만큼 회전시키기 위해서 컨트롤러(42)는 16배의 구동 펄스를 발생시켜야 하고, 스텝 모터 구동 드라이버(40)는 동일한 배수의 스위칭 펄스를 발생시켜야 하지만, 스텝 모터(32)가 저속으로 구동되기 때문에 상기 스위칭 펄스가 종래와 같이 CPU의 클럭 한계를 넘는 경우는 발생되지 않는다.

한편, 제1 및 제2 저속 영역(R1, R3)에서 상기 용지의 위치는 정밀하게 제어되기 때문에, 고속 영역(R2)이 시작되면서 스텝 모터(32)는 모터 고유의 스텝 각으로 구동된다. 곧, 스텝 모터(32) 구동 방식은 (1/16)배의 스텝 각으로 회전되던 마이크로 스텝 방식에서 1배의 스텝 각으로 회전되는 풀 스텝 방식으로 바뀌게 된다.

이와 같이, 고속 영역(R2)에서 스텝 모터(32)는 마이크로 스텝 방식이 아닌 풀 스텝 방식으로 구동되기 때문에, 컨트롤러(42)입장에서 스텝 모터(32)를 1회전시키기 위해 발생시켜야 하는 구동 펄스 수는 줄어들게 된다. 이러한 이점은 고속 영역(R2)에서 스텝 모터(32)가 고속으로 구동되면서 어느 정도 줄어들 수 있다. 하지만, 실제도 그렇지만 수치상으로도 (1/16)배의 스텝 각 마다 구동 펄스가 발생되는 제1 및 제2 저속 영역들(R1, R3)보다 1배의 스텝 각 마다 구동 펄스가 발생되는 고속영역(R2)에서 구동 펄스 발생 간격은 16배정도로 크게 증가되기 때문에, 고속 영역(R2)에서 컨트롤러 내 CPU의 클럭 마진을 충분히 확보할 수 있다. 이 결과, 고 해상도를 구현하면서도 구동장치를 안정되게 유지할 수 있다. 또한, 이와 같이 고속 영역(R2)에서 스텝 모터(32)가 1배의 스텝 각으로 회전되기 때문에 스텝 모터(32)의 구동을 유연하게 유지함과 동시에 스위칭 펄스 노이즈를 최소화함으로써, 결과적으로 감속 기어의 수를 줄여 구동 장치의 규모를 줄일 수 있다.

도 4는 상기한 스텝 모터(32)의 구동 방법을 단계별로 나타낸 순서도이다. 이에 따르면, 구동 방법의 제1 단계(50)는 제1 마이크로 스텝 방식으로 회전되게 하는 단계이다. 상기 제1 마이크로 스텝 방식에서 스텝 모터(32)는 (1/16)배의 스텝 각으로 회전된다. 스텝 모터(32)가 회전되면서 제1 및 제2 감속 기어들(36, 38)을 통해 구동체(34)에 스텝 모터(32)의 회전력이 전달되고, 구동체(34)는 상기 회전력을 받아 회전된다.

제2 단계(52)는 스텝 모터(32)가 최초 풀 포지션(full position)에 도달되었는지를 판단하는 단계이다.

곧, 스텝 모터(32)로부터 전달되는 구동력에 의해 구동체(34)가 회전되어 혹은 구동체(34)에 의해 이송되는 용지가 소정의 거리만큼 이동되어, 구동체(34)의 회전된 위치 혹은 상기 용지의 이동된 위치가 스텝 모터(32)를 풀 스텝 방식으로 구동시켜야되는 위치인지를 판단한다.

상기 판단 결과, 스텝 모터(32)가 풀 포지션에 도달되지 않은 경우(N), 스텝 모터(32)는 상기 제1 마이크로 스텝 방식으로 계속 회전된다(54). 반면, 스텝 모터(32)가 풀 포지션에 도달된 경우(Y), 스텝 모터(32)는 제3 단계(56)를 따라 구동된다. 곧, 스텝 모터(32)는 풀 스텝 방식으로 구동되어 한번에 자신의 고유 스텝 각에 해당하는 각 만큼 회전된다. 스텝 모터(32)의 이와 같은 구동은 제1 및 제2 감속 기어들(36, 38)을 통해 구동체(34)에 전달되어 구동체(34) 자체 혹은 구동체(34)에 의해 이동되는 용지는 고속으로 이동된다. 제3 단계(46)에 따른 스텝 모터(32)의 이러한 구동은 스텝 모터(32)가 마지막 풀 포지션에 도달될 때까지 계속된다.

제4 단계(58)는 스텝 모터(32)가 상기 마지막 풀 포지션에 도달되었는지를 판단하는 단계이다.

곧, 스텝 모터(32)가 풀 스텝 방식으로 구동되는 고속 영역(R2)에서 구동체(34)가 회전되는 총 회전각이 얼마인지 또는 구동체(34)에 의해 이송되는 용지가 이동되는 거리가 총 얼마나 되는지 알 수 있기 때문에, 스텝 모터(32)를 모터 고유의 스텝 각의 몇 배만큼 회전시키면 구동체(34)가 상기 회전각에 도달되는지 또는 상기 용지가 상기 이동거리 만큼 이동되는지를 알 수 있다.

결국, 제4 단계(58)에서 고속 영역(R2)에서 스텝 모터(32)의 임의의 한 스텝 회전이 풀 스텝 방식으로 구동되는 마지막 회전인지 판단된다.

이러한 판단에 따라, 스텝 모터(32)가 마지막 풀 포지션에 도달된 것으로 판단되면(Y), 스텝 모터(32)는 제5 단계(60)에서 제2 마이크로 스텝 방식으로 구동된다. 상기 제2 마이크로 스텝 방식에서 스텝 모터(32)는 (1/16)배의 스텝 각으로 회전된다.

제4 단계(58)의 판단에서, 스텝 모터(32)가 상기 마지막 풀 포지션에 도달되지 않은 것으로 판단되면(N), 제3 단계(56)에 따라 스텝 모터(32)는 계속 모터 고유의 스텝 각으로 회전된다.

제6 단계(62)는 목표치에 도달되었는가를 판단하는 단계이다.

곧, 제5 단계(60)에 따라 스텝 모터(32)가 (1/16)배의 스텝 각으로 저속 회전되면서 구동체(34) 회전속도 또는 구동체(34)에 의해 이송되는 용지의 이동속도도 느려지게 된다. 구동체(34)나 상기 용지는 이와 같이 느려진 속도로 최초 설정된 목표치(곧, 구동체(34)의 경우 회전각, 상기 용지의 경우 이동 거리)에 서서히 도달되게 된다. 구동체(34) 또는 상기 용지가 상기 목표치에 도달된 경우(Y), 제7 단계(64)에 따라 스텝 모터(32)의 회전은 정지된다. 이에 따라 구동체(34)의 회전이나 상기 용지의 이송도 정지된다. 구동체(34) 또는 상기 용지가 상기 목표치에도달되지 않은 경우(N), 스텝 모터(32)는 제5 단계(60)에 따라 (1/16)배의 스텝 각으로 계속 회전된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 스텝 모터 구동 방법은 제1 및 제2 저속영역(R1, R3)에서 스텝 모터(32)를 자신의 고유 스텝 각을 16분할 한 마이크로 스텝 방식으로 구동되는데, 도 5는 이 경우의 스텝 모터(32)의 토오크 벡터도이다. 도 5에서 동일한 길이의 화살표들은 분할된 스텝 각에서의 토오크 벡터를 나타내고, 각 토오크 벡터 끝에 기재된 원 번호는 스텝 모터 드라이버()에 의해 스텝 모터(32)가 정지될 수 있는 위치, 곧 한 스텝 각내에서 스텝 모터(32)가 정지될 수 있는 풀 포지션을 나타낸다. 이에 따르면, 스텝 모터(32)는 자신의 고유한 한 스텝 각에서 정지 및 기동을 16번 반복한다는 것을 알 수 있다.

이러한 도 5를 참조하여 도 4에 도시된 스텝 모터 구동 방법을 설명한다. 이때, 스텝 모터(32)는 현재 ②에 위치하고, n 스텝을 고속으로 구동한 후에도 ②에 정지하는 것으로 가정한다. 그리고 스텝 모터(32)의 첫 번째 풀 포지션(⑧이라 가정한다)에서 현재의 위치를 감한 것을 출발 위치로 하고, 전체 이동량에서 상기 출발 위치를 감한 것을 16으로 나눈 나머지를 정지 위치로 하여 스텝 모터(32) 구동을 시작한다.

도 4에 도시한 구동 방법에 따라, ②에서 ⑧까지(도 3에서 제1 저속영역(R1)에 해당)는 (1/16)배의 스텝 각으로 스텝 모터(32)를 구동시킨다(마이크로 스텝 방식 구동). 스텝 모터(32)의 회전 위치가 첫 번 째 풀 포지션인 ⑧이 되면, 이때부터 n개의 스텝을 풀 스텝 각으로 스텝 모터(32)를 구동시킨다(풀 스텝 방식 구동).스텝 모터(32)가 n 번째 풀 스텝 각을 회전한 직후부터 ②까지(도 3에서 제2 저속 영역(R3)에 해당)는 다시 (1/16)배의 스텝 각으로 구동된다(마이크로 스텝 방식 구동). 이후, 스텝 모터(32)는 정지된다.

아래의 표 1은 상기 n이 0일 때, 곧, 스텝 모터(32)의 풀 스텝 구동이 없는 경우에 대한 것으로, 현재 위치가 "1" 내지 "16"일 때의 출발 위치와, 목표 위치가 각각 "1" 내지 "16"일 때의 정지 위치를 보여준다.

현 위치	목표 위치	출발 위치	정지 위치
16	1	16	1
	2		2
	.		.
	16		16
15	1	1	1
	2		2
	.		.
	16		16
...		...



1	1	15	1
	2		2
	.		.
	16		16

표 1에서 현재 위치 난의 "1" 내지 "16"은 한 스텝 각을 16분할했을 때의 분할된 위치를 나타낸다. 따라서 "1" 내지 "16"은 도 5의 원 번호와 동등한 것으로 볼 수 있다. 표 1에서 출발 위치는 첫 번째 풀 포지션("16"으로 가정)에서 상기 현재 위치를 감하여 얻어진다. 목표 위치 난에서 "1"은 (1/16)스텝으로 17번 회전된 위치를, "2"는 18번 회전된 위치를 나타낸다. 따라서, 현재 위치가 16일 경우, 이것은 이미 (1/16)스텝으로 16번 회전된 것을 의미하므로, (1/16) 스텝으로 한 스텝만 회전되면 목표 위치 "1"에 도달되게 된다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상술한 본 발명의 기술적 사상을 VR(Variable Reluctance)스텝 모터나 PM(Permanent Magnet) 스텝 모터 또는 하이브리드 스텝 모터 등에도 적용할 수 있을 것이며, 저속 영역과 고속 영역사이에서 마이크로 스텝 방식과 풀 스텝 방식의 중간에 해당되는 스텝 방식으로 스텝 모터를 구동할 수도 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 스텝 모터 구동 방법은 저속 구동 영역에서는 마이크로 스텝 방식으로 스텝 모터를 구동하고, 고속 구동 영역에서는 풀 스텝 방식으로 스텝 모터를 구동한다. 이와 같이, 구동 영역에 따라 이원화된 방식으로 스텝 모터를 구동함에 따라, 저가의 스텝 모터를 사용하더라도 스텝 모터에 의해 구동되는 구동체의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다. 또, 고속 구동 영역에서 풀 스텝 방식이 적용됨으로써, 종래의 문제점의 하나인 과도한 스위칭 펄스에 따른 노이즈 발생을 해소하거나 최소화 할 수 있고, CPU의 클럭 마진을 충분히 확보할 수 있다. 또, 저속 영역에서 스텝 모터는 (1/16)배의 스텝 각으로 분할구동되기 때문에, 종래의 경우, 1/16의 감속비를 구현하기 위한 별도의 감속 기어가 필요한 반면, 본 발명의 경우, 이를 위한 별도의 감속 기어가 필요하지 않게 된다. 따라서, 본 발명의 구동 방법이 적용되는 스텝 모터를 포함하는 구동장치의 경우, 그 규모를 소형화할 수 있다.

Claims

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제1 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하는 제1 단계;

제1 풀 포지션(full position)인지를 판단하게 하는 제2 단계;

상기 제2 단계의 판단에 따라 상기 제1 풀 포지션인 경우, 풀 스텝 방식으로 구동되게 하고, 아닌 경우 상기 제1 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하는 제3 단계;

상기 풀 스텝 방식으로 구동되는 경우, 마지막 풀 포지션인지를 판단하게 하는 제4 단계;

상기 제4 단계의 판단에 따라 상기 마지막 풀 포지션인 경우, 제2 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하고, 아닌 경우 상기 풀 스텝 방식으로 구동되게 하는 제5 단계;

상기 제2 마이크로 스텝 방식으로 구동되는 경우, 목표한 위치에 도달되었는가를 판단하게 하는 제6 단계; 및

상기 제6 단계의 판단에 따라 상기 목표한 위치에 도달된 경우, 회전을 멈추게 하고, 아닌 경우 상기 제2 마이크로 스텝 방식으로 구동되게 하는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텝 모터 구동방법.
제 4 항에 있어서, 상기 제1 마이크로 스텝 구동 방식에서 (1/16)배의 스텝 각으로 구동되게 하는 것을 특징으로 하는 스텝 모터 구동방법.
제 4 항에 있어서, 상기 제2 마이크로 스텝 구동 방식에서 (1/16)배의 스텝 각으로 구동되게 하는 것을 특징으로 하는 스텝 모터 구동방법.