JP2000184790A - モ―タ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルスモータの回転ムラを低減する。 【解決手段】 目標設定された回転速度に対応して生成
されたパルス信号P0，P1，P2，P3，P4，…の間隔を、所
定の補正テーブルを用いて補正し、パルス信号P10 ，P1
1 ，P12 ，P13 ，P14 ，…を得る。すなわち、パルス信
号P11 は所定の補正テーブルが示す補正量に基づきパル
ス信号の間隔を短縮するように補正され、またパルス信
号P12 は前記補正テーブルが示す補正量に基づきパルス
信号の間隔を延長するように補正されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルスモータを駆
動制御するモータ制御装置、特に目標設定される回転速
度に対応して生成されるパルス信号に特徴を有するモー
タ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータは、パルスの数を変
位に変換する目的に用いられる電動機であって、パルス
モータとも呼ばれる。具体的には、与えられたパルス信
号の一つに対応してその回転子が所定の角度だけ回転す
る構成にしてあって、このため、パルスの数に基づいて
回転角度を制御することが可能である。

【０００３】更に詳述すると、ステッピングモータはパ
ルス信号を受けると、その時点の回転子のフェーズに応
じて励磁すべき固定子、即ち電磁石を選択し、これに所
定量の電流を供給して励磁させ、回転子の磁極を励磁し
た電磁石と対応する方向へ吸引して停止させる。また、
ステッピングモータにパルス信号を連続して供給するこ
とにより、回転子を回動自在に駆動制御することができ
る。前述の如きステッピングモータはデジタル制御が容
易であることから、例えば熱転写プリンタ，シリアルプ
リンタなどの印刷装置において、キャリッジ駆動機構及
び紙送り機構などに採用されている。

【０００４】前記ステッピングモータを駆動する電流の
供給パターンには、１相励磁，２相同時励磁，１−２相
交代励磁及びＷ１−２相交代励磁などがあって、前述の
印刷装置においては、主に１−２相交代励磁及びＷ１−
２相交代励磁が採用されている。

【０００５】１−２相交代励磁によるステッピングモー
タの駆動方法は、回転子のフェーズに対応する各電磁
石、即ち各相を一つずつ順に励磁して基本ステップ角度
で回転させる１相励磁と、相互に隣位する２相を同時に
励磁し、フェーズの切換えにおいていずれか一つの相の
励磁を切り換える２相同時励磁とを交互に繰り返す方法
である。この駆動方法によると、供給される電流に応じ
て回転子を１相励磁による停止位置又はこの基本ステッ
プ角度の１／２だけ回転させた２相同時励磁による停止
位置のいずれかに停止させることが可能である。例え
ば、回転子を１回転させるために、１相励磁によると４
ステップを要するとき、１−２相交代励磁によるとその
倍の８ステップを要する。その特徴は、１相励磁又は２
相同時励磁と比較してステップ幅を細かく制御すること
が可能であって、しかも駆動時の騒音の低減及び高速駆
動の安定化に優れた効果を奏する。

【０００６】Ｗ１−２相交代励磁によるステッピングモ
ータの駆動方法は、前述の如き１−２相交代励磁の基本
ステップ角度の更に１／２幅を駆動制御する方法であっ
て、各相について、電流を１相励磁における値とそれよ
り低い二つの中間値とに供給可能になしておき、フェー
ズの切換えにおいて一つの相の励磁を前記中間値を用い
て段階的に増加又は減少させることにより実現してい
る。この駆動方法は、供給される電流に応じて回転子を
１−２相交代励磁による停止位置又はこの基本ステップ
角度の１／２だけ回転させた停止位置のいずれかに停止
させる。例えば、回転子を１回転させるために、１−２
相交代励磁によると８ステップを要するとき、Ｗ１−２
相交代励磁によるとその倍の16ステップを要する。その
特徴は、上述の１−２相交代励磁よりステップ幅を細か
く制御することが可能であるため、高い精度が要求され
る場合に用いられる。

【０００７】図５は１−２相交代励磁及びＷ１−２相交
代励磁の電流供給タイミングの一例を説明するためのタ
イミングチャートである。図５(1-A) 及び図５(1-B)
は、１−２相交代励磁におけるＡ相（例えば、横方向と
対応）及びＢ相（同、縦方向と対応）の電流供給タイミ
ングを夫々表している。この１−２相交代励磁において
は、Ａ相，Ｂ相夫々に５段階の電流量が設定可能であっ
て、１周を基本ステップ角度で分割した８つのフェーズ
について、例えば回転子の磁極を０時の方向と対応する
フェーズ０に駆動するには、横方向のモーメントを与え
るＡ相には電流を供給せず、縦方向のモーメントを与え
るＢ相にのみ電流を供給する。また１時30分の方向と対
応するフェーズ１に駆動するには、Ａ相及びＢ相に同等
の電流を供給する。

【０００８】一方、図５(2-A) 及び図５(2-B) は、Ｗ１
−２相交代励磁におけるＡ相及びＢ相の電流供給タイミ
ングを夫々表している。このＷ１−２相交代励磁におい
ては、Ａ相，Ｂ相夫々に７段階の電流量が設定可能であ
って、１周を基本ステップ角度で分割した16のフェーズ
について、例えば回転子の磁極を０時の方向と対応する
フェーズ０に駆動するには、Ａ相に電流を供給せず、Ｂ
相に-100％の電流を供給する。また０時45分の方向と対
応するフェーズ１に駆動するには、Ａ相に略40％の電流
を供給し、Ｂ相にフェーズ０と同じく-100％の電流を供
給する。更にまた、１時30分の方向と対応するフェーズ
２に駆動するには、Ａ相及びＢ相に略70％の電流を供給
する。

【０００９】図６はステッピングモータの速度制御を説
明する速度線図であって、横軸には時間を、また縦軸に
はステッピングモータの回転速度の目標値を夫々対応付
けて表している。図において、速度線が上り傾向を示す
時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までは、回転速度を加速する第Ｉ
期を表している。ステッピングモータの回転速度は、単
位時間当たりのパルス信号の数に比例する。例えば、単
位時間当たりに与えられるパルス信号が一つの場合に回
転速度400ppsで駆動されるとき、駆動開始から単位時間
毎に与えるパルス信号を一つ，二つ，三つ，…と増加さ
せることにより、最初の単位時間において400ppsに達
し、次の単位時間において800ppsに達し、更にその次の
単位時間において1200ppsに達する。言い換えると、前
記回転速度はパルス信号の間隔に反比例する。従ってス
テッピングモータへ与えるパルス信号の間隔を徐々に短
くすることにより、その回転速度が加速される。

【００１０】速度線が横這い傾向を示す時刻Ｔ１から時
刻Ｔ２までは、回転速度を一定に保って駆動する第II期
を表しており、この期間、ステッピングモータへ与える
パルス信号の間隔は一定に保たれる。また、速度線が下
り傾向を示す時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までは、回転速度を
減速する第III 期を表しており、この期間、ステッピン
グモータへ与えるパルス信号の間隔を、時間の経過に伴
って徐々に長くするように制御される。

【００１１】特開平４−131265号公報において提案され
ている記録装置は、ステッピングモータの加速時の速度
制御に特徴を有する発明であって、ステッピングモータ
の駆動力を、ギヤ列などを用いてなる伝動機構を介して
搬送ローラへ伝達する機構において、駆動開始から所定
パルス数を低速度で駆動することにより、搬送方向を逆
転したとき、搬送ローラに駆動力が伝達されるまでのバ
ックラッシュ期間に前記ステッピングモータが加速さ
れ、駆動力が搬送ロールへ伝達された時点にトルクの急
激な変化を生じて前記ステッピングモータが脱調するこ
との防止を目的とする。

【００１２】ところで、印刷装置に採用されているステ
ッピングモータにおいては、それにより駆動される負荷
の運動特性などに起因して、各フェーズ間の制動トルク
に若干の差異が存在する。例えば、ステッピングモータ
をフェーズ０からフェーズ１まで駆動するときの制動ト
ルクと、フェーズ１からフェーズ２まで駆動するときの
制動トルクとは一致しない。このような状況において、
例えば回転速度を一定に保って駆動すべくパルス信号を
均等な間隔で与えると、特定のフェーズ間において回転
ムラを生じてしまう。この回転ムラは、ステッピングモ
ータの回転速度の実測値を表す速度線図の波打ち、およ
びその立ち上がりエッジのリンギングとなって現れ、こ
れが印字品質の劣化及び騒音の発生などの不具合を発生
させる。

【００１３】従来は、駆動機構部の総合的な精度を向上
させるか、または駆動の安定性に優れたステッピングモ
ータを採用することにより、前述の如き回転ムラの低減
を図っていた。また、回転速度が低速である場合には回
転ムラも小さくなるため、印刷装置の仕様設計におい
て、動作時の回転ムラが不具合の原因とはならない程度
に、ステッピングモータの速度制限を設けることも行わ
れていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、印刷装置に
対する印刷速度の高速化への要求は強く、これに対応す
ることが重要な課題となっている。しかし、ステッピン
グモータの回転速度を高速化することは回転ムラを増大
させる要因となるため、これにより発生する印字品質の
劣化及び騒音の発生などの不具合を解決しなければなら
ないという問題があった。

【００１５】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であって、目標設定される回転速度に対応して生成され
るパルス信号の間隔を、ステッピングモータのフェーズ
毎の制動トルクに応じて制御すべくなすことにより、回
転ムラの低減を図るモータ制御装置の提供を目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るモータ制御
装置は、回転速度の切り換えタイミングを表す速度制御
テーブルを有し、該速度制御テーブルに基づき目標設定
される回転速度に対応するパルス信号を生成し、これを
モータへ与えることで該モータの回転子を基本ステップ
角度毎に駆動制御するモータ制御装置において、前記モ
ータの基本ステップ角度毎の停止位置である各フェーズ
について、これを駆動開始位置とする駆動順序が連続す
るフェーズ間に対応付けて、パルス信号の間隔の補正量
を夫々格納する補正テーブルと、駆動開始位置のフェー
ズを識別し、これに応じて前記補正テーブルを参照して
得た補正量により、生成したパルス信号の間隔を補正す
る手段と、間隔を補正したパルス信号を前記モータへ与
える手段とを備えることを特徴とする。

【００１７】図３は本発明に係る補正テーブルの概念を
説明するための概念図である。図３(a) は駆動開始時の
フェーズが０である場合の補正テーブルを図示したもの
であって、横軸にはフェーズを、また縦軸にはパルス信
号の間隔の補正量を夫々対応付けて表している。また図
３(b) ，図３(c) 及び図３(d) は駆動開始時のフェーズ
が、夫々１，２及び３である場合の補正テーブルを図３
(a) と同様に図示したものである。

【００１８】例えば、駆動開始時のフェーズが０である
場合は、図３(a) に表した補正テーブルを用い、図中Ａ
点が示す補正量に基づいて最初のパルス信号、即ちフェ
ーズ０からフェーズ１へ駆動するパルス信号から、次の
パルス信号までの間隔を短縮するように補正を行う。ま
た図中Ｂ点が示す補正量に基づいて、前記パルス信号か
ら更に次のパルス信号までの間隔を延長するように補正
を行う。一方、駆動開始時のフェーズが１，２又は３で
ある場合には、夫々図３(b) ，図３(c) 又は図３(d) に
表した補正テーブルを用いて、適宜にパルス信号の間隔
の補正を行う。以上の如き補正テーブルは、実験値に基
づいて予め設定しておく。また、逆転方向についても同
様の補正テーブルを設定しておく。

【００１９】図４は前記補正テーブルを用いてパルス信
号の間隔を補正したパルス信号を説明するための概念図
である。図４(a) は目標設定された回転速度に対応して
生成されたパルス信号P0，P1，P2，P3，P4，…を表して
おり、また図４(b) は図４(a) に表すパルス信号の間隔
を、図３(a) の補正テーブルを用いて補正して得たパル
ス信号P10 ，P11 ，P12 ，P13 ，P14 ，…を表してい
る。すなわち、図４(b) のパルス信号P11 はＡ点が示す
補正量に基づきパルス信号の間隔を短縮するように補正
されている。またパルス信号P12 はＢ点が示す補正量に
基づきパルス信号の間隔を延長するように補正されてい
る。

【００２０】以上のように、この発明においては、実験
値に基づき前述の如き補正テーブルを予め設定してお
き、該補正テーブルを用いてパルス信号の間隔を制御す
ることにより、回転ムラを低減することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るモータ制御装
置の構成を示すブロック図である。図において、ＲＯＭ
１に格納してあるRampテーブル２は、回転速度の切り換
えタイミングを表す速度制御テーブルであって、これは
Rampデータ補正回路３により読み出し可能になしてあ
る。Rampデータ補正回路３には、順序が連続するフェー
ズ間の制動トルクの差異に応じたパルス信号の間隔の補
正量を格納する、前述の如き補正テーブル４が駆動開始
時のフェーズに応じて複数設けてある。またRampデータ
補正回路３は、駆動方向の設定を受け付けるべくなして
あって、所定のトリガ信号を受け付けたとき、ＲＯＭ１
に格納してあるRampテーブル２及びフェーズレジスタ５
に格納してあるモータのフェーズ情報を読み出し、また
設定してある駆動方向に基づいてパルス信号の間隔を表
すパルスデータを生成し、これをパルス生成回路６へ与
える。

【００２２】パルス生成回路６は高周波クロックを受け
付けるべくなしてあって、与えられたパルスデータに従
ってパルス信号をモータドライバ７へ与える。モータド
ライバ７はパルス信号を受けたとき、所定の駆動方法、
即ち電流の供給パターンに基づく所定の電流をモータ８
へ供給する。またパルス生成回路６は、パルス信号を出
力する都度、フェーズ識別回路９へトリガ信号を与え
る。フェーズ識別回路９は駆動方向の設定を受け付ける
べくなしてあって、トリガ信号を受け付けたとき、設定
してある駆動方向に基づきフェーズの遷移を識別して、
これをフェーズレジスタ５へ格納する。

【００２３】図２は本発明に係るモータ制御装置の動作
手順を示すフローチャートである。Rampデータ補正回路
３はトリガ信号を受けたとき、フェーズレジスタ５に格
納してあるフェーズ情報を読み出す(S1)。読み出したフ
ェーズ情報及び設定してある駆動方向に基づきRampテー
ブル２を選択して(S2)、Rampデータを読み出す(S3)。そ
して、読み出したRampデータを補正テーブル４に基づく
補正を施してパルスデータを生成し(S4)、これをパルス
生成回路６へ与える。パルス生成回路６はパルスデータ
に従いパルス信号を生成し(S5)、これをモータドライバ
７へ与えてモータ８を駆動する(S6)。選択したRampテー
ブル２からRampデータを読み出し(S7)、データエンドで
あるか否かを判別して(S8)、データエンドでない場合は
Ｓ４に処理を戻し、以降の手順を繰り返す。また、デー
タエンドであると判別した場合は、処理を終了する。

【００２４】

【発明の効果】以上の如き本発明のモータ制御装置によ
っては、モータのフェーズ毎の制動トルクに応じてパル
ス信号の間隔の補正量を規定する補正テーブルを予め設
定しておき、この補正テーブルに従ってパルス信号の間
隔を制御するから、回転ムラの低減に優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモータ制御装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明に係るモータ制御装置の動作手順を示す
フローチャートである。

【図３】本発明に係る補正テーブルの概念を説明するた
めの概念図である。

【図４】本発明に係る補正テーブルを用いてパルス信号
の間隔を補正したパルス信号を説明するための概念図で
ある。

【図５】１−２相交代励磁及びＷ１−２相交代励磁の電
流供給タイミングの一例を説明するためのタイミングチ
ャートである。

【図６】ステッピングモータの速度制御を説明する速度
線図である。

【符号の説明】

２ Rampテーブル ３ Rampデータ補正回路 ４ 補正テーブル ５ フェーズレジスタ ６ パルス生成回路 ９ フェーズ識別回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転速度の切り換えタイミングを表す速
   度制御テーブルを有し、該速度制御テーブルに基づき目
   標設定される回転速度に対応するパルス信号を生成し、
   これをモータへ与えることで該モータの回転子を基本ス
   テップ角度毎に駆動制御するモータ制御装置において、 前記モータの基本ステップ角度毎の停止位置である各フ
   ェーズについて、これを駆動開始位置とする駆動順序が
   連続するフェーズ間に対応付けて、パルス信号の間隔の
   補正量を夫々格納する補正テーブルと、 駆動開始位置のフェーズを識別し、これに応じて前記補
   正テーブルを参照して得た補正量により、生成したパル
   ス信号の間隔を補正する手段と、 間隔を補正したパルス信号を前記モータへ与える手段と
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。