JP3433597B2 - Drive control device for stepping motor - Google Patents
Drive control device for stepping motorInfo
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Description
【0001】(目次) 発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段(図1) 発明の実施の形態(図2〜図14) 発明の効果(Table of contents) TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION Conventional technology Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems (FIG. 1) Embodiments of the Invention (FIGS. 2 to 14) The invention's effect
【0002】[0002]
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タの回転駆動状態を制御するための駆動制御装置に関
し、特に、ステッピングモータにより高い回転精度を要
求される回転体(例えば電子写真プリンタのドラム等)
を駆動する場合に用いて好適の駆動制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive control device for controlling the rotational driving state of a stepping motor, and more particularly to a rotating body (eg, a drum of an electrophotographic printer) which requires high rotational accuracy by the stepping motor.
The present invention relates to a drive control device that is suitable for use in driving a motor.
【0003】[0003]
【従来の技術】一般に、電子写真プリンタのドラムの駆
動源としては、DCモータが用いられており、このDC
モータからの回転駆動力が、減速機構により減速されて
ドラムに伝達され、この感光ドラムが回転駆動されるよ
うになっている。2. Description of the Related Art Generally, a DC motor is used as a driving source for a drum of an electrophotographic printer.
The rotational driving force from the motor is decelerated by the speed reduction mechanism and transmitted to the drum, and the photosensitive drum is rotationally driven.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、高印字品質,
カラー印刷化の要求が高まっている今日、上述のような
DCモータと減速機構とを組み合わせた方式では回転速
度ムラが大きく、印字品質上問題がある。特に、例えば
3つのドラムを使用して黄色(イエロー),赤色(マゼ
ンタ),青色(シアン)のトナー像を重ね合わせること
により複数色を表現し、カラー印刷を行なう場合、各色
のトナー像の印刷位置が若干でもずれると、印刷された
色が所望の色とは異なってしまうことになる。従って、
各ドラムによる色合わせ精度(印刷位置精度)、つま
り、各ドラムの回転精度が、カラー印刷化に伴う高印字
品質に極めて重大な影響を及ぼし、その回転精度は、減
速機構(ギア)の加工精度さえも許容できないものであ
る。However, high print quality,
In today's demand for color printing, there is a problem in print quality in the method of combining the DC motor and the speed reduction mechanism as described above, which causes large unevenness of the rotation speed. In particular, when three colors are expressed by superposing yellow (red), red (magenta), and blue (cyan) toner images using, for example, three drums, and when color printing is performed, the toner images of the respective colors are printed. Even a slight shift in position will cause the printed color to differ from the desired color. Therefore,
The color matching accuracy (printing position accuracy) of each drum, that is, the rotation accuracy of each drum, has a very significant effect on the high print quality that accompanies color printing, and the rotation accuracy is the processing accuracy of the reduction mechanism (gear). Even unacceptable.
【0005】そこで、減速機構を用いることなくドラム
をDCモータにより直接的に回転駆動するダイレクト・
ドライブ方式を適用することも考えられる。しかし、こ
の方式では、減速機構を用いないので、ドラムの回転速
度と同じかなり遅い回転速度でDCモータが回転動作し
なければならず、従来のDCモータでは、ダイレクト・
ドライブ方式でドラムを回転駆動することは極めて難し
い。Therefore, a direct drive for directly rotating the drum by a DC motor without using a reduction mechanism
It is also possible to apply the drive method. However, in this method, since the deceleration mechanism is not used, the DC motor has to rotate at a considerably low rotation speed which is the same as the rotation speed of the drum.
It is extremely difficult to drive the drum to rotate by the drive method.
【0006】また、DCモータに代えて、ステッピング
モータをドラム駆動源として使用することも考えられる
が、ステッピングモータには、軸一周周期の回転ムラ
(モータの構造により生じる)が有り、そのまま使用し
ても、高い回転精度(引いては高印字品質)を得ること
はできない。一般に、ステッピングモータを自起動領域
で駆動すると、1ステップ程度の回転ムラを生じてい
る。It is also conceivable to use a stepping motor as a drum drive source instead of the DC motor, but the stepping motor has uneven rotation of one cycle of the shaft (generated by the structure of the motor) and is used as it is. However, it is not possible to obtain high rotation accuracy (and thus high print quality). Generally, when the stepping motor is driven in the self-starting region, uneven rotation of about one step occurs.
【0007】本発明は、このような状況に鑑み創案され
たもので、回転ムラを抑制し、ステッピングモータを極
めて高い回転精度で回転駆動できるようにした駆動制御
装置を提供することを目的とする。The present invention was devised in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a drive control device capable of suppressing rotational unevenness and rotationally driving a stepping motor with extremely high rotational accuracy. .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理ブロ
ック図で、この図1に示すように、本発明の駆動制御装
置1は、ステッピングモータ5の回転駆動状態をマイク
ロステップ駆動方式で制御するためのもので、エンコー
ダ2,エンコーダパルス周期計測部(図1では図示省
略),制御部3,制御パルス発生部(図1では図示省
略)およびドライバ(図1では図示省略)を有して構成
されている。ここで、エンコーダ2は、ステッピングモ
ータ5の回転周期に応じた信号を出力するものであり、
エンコーダパルス周期計測部は、エンコーダ2からの出
力信号であるパルス信号の出力周期t Ci を計測するもの
であり、制御部3は、上記エンコーダパルス周期計測部
により計測された周期t Ci と予め設定された理想周期t
C とに応じて、ステッピングモータ5に対する相切替信
号の出力周期としての、該ステッピングモータのステー
タにおける電流切替タイミングを変更制御するものであ
り、制御パルス発生部は、制御部3によって変更・設定
された前記電流切替タイミング毎に、制御パルスを発生
するものであり、ドライバは、上記制御パルス発生部か
らの制御パルスに応じてステッピングモータ5を回転駆
動するものである。そして、制御部3が、上記エンコー
ダパルス周期計測部により計測された周期t Ci と前記理
想周期t C とに基づいて、前記電流切替タイミングとし
て(2t C −t Ci )/W(ここで、Wは前記理想周期t C
の間に出力されるべき制御パルス数)を算出し、算出さ
れた電流切替タイミングを上記制御パルス発生部に設定
するようになっている(請求項1)。また、本発明のス
テッピングモータの駆動制御装置1は、ステッピングモ
ータ5の回転駆動状態をマイクロステップ駆動方式で制
御するためのもので、上述と同様のエンコーダ2,エン
コーダパルス周期計測部,制御部3,制御パルス発生部
およびドライバをそなえ、制御部3が、エンコーダ2か
らの出力信号であるパルス信号の出力タイミング毎に、
上記エンコーダパルス周期計測部により計測された周期
t Ci と予め設定された理想周期t C との位相差(t C −t
Ci )を得てその位相差(t C −t Ci )を累積して累積値
t E を算出するとともに、前記電流切替タイミングとし
て(t C +t E )/W(ここで、Wは前記理想周期t C の
間に出力さ れるべき制御パルス数)を算出し、算出され
た電流切替タイミングを上記制御パルス発生部に設定す
ることを特徴としている(請求項2)。 FIG. 1 is a block diagram of the principle of the present invention. As shown in FIG. 1, the drive control device 1 of the present invention indicates the rotational drive state of a stepping motor 5 by a microphone.
The encoder 2 and the encoder pulse period measuring unit (not shown in FIG.
Omitted, control unit 3 , control pulse generator (not shown in FIG. 1)
(Not shown) and a driver (not shown in FIG. 1) . Here, the encoder 2 outputs a signal according to the rotation cycle of the stepping motor 5,
The encoder pulse cycle measurement unit is the output from the encoder 2.
For measuring the output cycle t Ci of a pulse signal that is a force signal
And the control unit 3 uses the encoder pulse period measurement unit
Preset the period t Ci measured by is ideal period t
Depending on and C, and as an output period of the phase switching signal to the stepping motor 5, of the stepper motor stays
Control the change timing of the current switching
The control pulse generator is changed and set by the controller 3.
A control pulse is generated at each current switching timing
The driver is the control pulse generator above.
Rotating the stepping motor 5 according to the control pulse
It moves. Then, the control unit 3 causes the encoder
The period t Ci measured by the pulse period measuring unit and
The current switching timing based on the ideal cycle t C
(2t C −t Ci ) / W (where W is the ideal period t C
Calculated the number of control pulses that should be output during
Set the current switching timing in the control pulse generator
Which is way (claim 1). In addition, the screen of the present invention
The stepping motor drive controller 1 is a stepping motor.
The rotational driving state of the motor 5 is controlled by the microstep driving method.
Encoder 2 and encoder similar to the above.
Coder pulse period measurement unit, control unit 3, control pulse generation unit
And a driver, and the control unit 3 is the encoder 2
For each output timing of the pulse signal which is the output signal from
Period measured by the encoder pulse period measurement unit
The phase difference (t C −t between t Ci and the preset ideal period t C)
Ci ) and the phase difference (t C −t Ci ) is accumulated to obtain a cumulative value.
Calculate t E and set the current switching timing as
(T C + t E ) / W (where W is the ideal period t C )
The number of control pulses that should be output during
Set the current switching timing in the control pulse generator.
It is characterized in that (claim 2).
【0009】[0009]
【0010】このとき、制御部3が、前記電流切替タイ
ミングの変更制御を、エンコーダ2からの出力信号であ
るパルス信号の出力タイミング毎に実行してもよいし
(請求項3)、前記電流切替タイミングの変更制御を、
該エンコーダからの出力信号であるパルス信号の任意の
出力タイミングで実行してもよいし(請求項4)、前記
電流切替タイミングの変更制御を、該エンコーダからの
出力信号であるパルス信号が該ステッピングモータの相
数の整数倍数だけ出力される度に実行するように構成し
てもよい(請求項5)。At this time , the control unit 3 may execute the change control of the current switching timing at each output timing of the pulse signal which is the output signal from the encoder 2 (claim 3), or the current switching timing. Timing change control,
The pulse signal, which is the output signal from the encoder, may be executed at any output timing (claim 4), and the change control of the current switching timing is performed by the pulse signal which is the output signal from the encoder. It may be configured to be executed each time an integer multiple of the number of phases of the motor is output (claim 5).
【0011】[0011]
【0012】また、上述した請求項1または2に記載の
駆動制御装置において、エンコーダ2を、ステッピング
モータ5のモータ軸に取り付けてもよいし(請求項
6)、ステッピングモータ5による駆動対象の駆動軸に
取り付けてもよい(請求項7)。このとき、前記駆動対
象を電子写真印刷装置とし、エンコーダ2を、この電子
写真印刷装置の感光ドラムの駆動軸に取り付けてもよい
(請求項8)。 Further, in the drive control apparatus according to claim 1 or 2 described above, the encoder 2, may be mounted on the motor shaft of the stepping motor 5 (claim
6 ), the stepping motor 5 may be attached to a drive shaft to be driven (claim 7 ). At this time, the driven object may be an electrophotographic printing apparatus, and the encoder 2 may be attached to the drive shaft of the photosensitive drum of the electrophotographic printing apparatus (claim 8 ).
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図2は本発明の一実施形態として
のステッピングモータの駆動制御装置の概略的構成を示
すブロック図であり、この図2に示すように、ステッピ
ングモータ10の駆動状態を制御するための本実施形態
の駆動制御装置は、回転エンコーダ11,コントローラ
12およびマイクロステップ方式ドライバ13から構成
されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a drive control device for a stepping motor as one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, this embodiment for controlling the drive state of the stepping motor 10 is shown. The drive control device is composed of a rotary encoder 11, a controller 12, and a microstep driver 13.
【0014】ここで、回転エンコーダ11は、ステッピ
ングモータ10の回転周期に応じた信号を出力するもの
で、本実施形態では、ステッピングモータ10のモータ
軸10aに直接的に取り付けられているものとする。ス
テッピングモータとしては、2相モータ,4相モータ,
5相モータ,3相モータ等が有るが、本発明はいずれの
ものにも対応可能である。Here, the rotary encoder 11 outputs a signal corresponding to the rotation cycle of the stepping motor 10. In this embodiment, the rotary encoder 11 is directly attached to the motor shaft 10a of the stepping motor 10. . As a stepping motor, a 2-phase motor, a 4-phase motor,
Although there are 5-phase motors, 3-phase motors, etc., the present invention can be applied to any of them.
【0015】なお、回転エンコーダ11の実際的な取付
位置については、図12〜図14により詳述する。ま
た、回転エンコーダ11としては、光学式のエンコーダ
を用いるものとするが、磁気作用を応用したホール素子
型エンコーダを用いてもよい。一般的に、2相モータに
は1回転当たり200個のエンコーダパルス(ステッピ
ングモータ10の回転周期に応じた信号)を発生するも
のを用い、5相モータには1回転当たり500個のエン
コーダパルスを発生するものを用いる。The actual mounting position of the rotary encoder 11 will be described in detail with reference to FIGS. Further, although an optical encoder is used as the rotary encoder 11, a Hall element type encoder to which a magnetic effect is applied may be used. Generally, a two-phase motor that generates 200 encoder pulses per rotation (a signal according to the rotation cycle of the stepping motor 10) is used, and a five-phase motor uses 500 encoder pulses per rotation. Use what occurs.
【0016】コントローラ(制御部)12は、回転エン
コーダ11からの出力信号(エンコーダパルス)と予め
設定された理想周期との位相差に応じてステッピングモ
ータ10に対する相切替信号の出力周期を変更制御する
ものである。本実施形態では、ステッピングモータ10
の駆動方式としてマイクロステップ駆動方式が採用さ
れ、ステッピングモータ10は、図4〜図7にて後述す
る原理により、マイクロステップ方式ドライバ13によ
って回転駆動されるようになっている。The controller (control unit) 12 controls the output cycle of the phase switching signal for the stepping motor 10 in accordance with the phase difference between the output signal (encoder pulse) from the rotary encoder 11 and the preset ideal cycle. It is a thing. In the present embodiment, the stepping motor 10
The microstep driving method is adopted as the driving method of the stepping motor, and the stepping motor 10 is rotationally driven by the microstepping driver 13 according to the principle described later with reference to FIGS.
【0017】従って、本実施形態におけるコントローラ
12は、図8にて後述するごとく構成されるとともに、
図9〜図11にて後述するごとく、回転エンコーダ11
からの出力信号と予め設定された理想周期との位相差
(あるいは速度差)に応じて、ドライバ13(ステッピ
ングモータ10)に対する相切替信号の出力周期、つま
り、ステッピングモータ10のステータ(図3,図4の
符号10A−1,10B−1,10A−2,10B−2
参照)における電流切替タイミングを変更するように構
成されている。Therefore, the controller 12 in this embodiment is configured as described later with reference to FIG.
As will be described later with reference to FIGS. 9 to 11, the rotary encoder 11
Output signal of the phase switching signal to the driver 13 (stepping motor 10), that is, the stator of the stepping motor 10 (FIG. 3, FIG. Reference numerals 10A-1, 10B-1, 10A-2, 10B-2 in FIG.
(See reference), the current switching timing is changed.
【0018】マイクロステップ方式ドライバ(駆動回
路)13については公知であるが、このドライバ13に
よるステッピングモータ10の駆動原理(回転原理)に
ついて図3〜図7を参照しながら、以下に簡単に説明す
る。なお、説明を簡単にするため、図3〜図7ではステ
ッピングモータ10が2相モータであるものとする。Although the micro-step type driver (driving circuit) 13 is known, the driving principle (rotation principle) of the stepping motor 10 by the driver 13 will be briefly described below with reference to FIGS. 3 to 7. . In order to simplify the description, the stepping motor 10 is assumed to be a two-phase motor in FIGS. 3 to 7.
【0019】この2相モータは、図3(a)〜図3
(d)および図4(a)〜図4(d)に示すように、永
久磁石により形成されモータ軸10aと一体のロータ
(回転子)10Cと、このローラ10Cの外周において
モータ軸10aを中心にして90度間隔で配置されたス
テータ(固定子)10A−1,10B−1,10A−
2,10B−2とから構成され、各ステータ10A−
1,10B−1,10A−2,10B−2の励磁状態
が、ドライバにより制御されるようになっている。This two-phase motor is shown in FIGS.
As shown in (d) and FIGS. 4 (a) to 4 (d), a rotor (rotor) 10C formed of a permanent magnet and integral with the motor shaft 10a, and the motor shaft 10a is centered on the outer periphery of the roller 10C. (Stator) 10A-1, 10B-1, 10A- arranged at 90 degree intervals
2, 10B-2, and each stator 10A-
The excitation states of 1, 10B-1, 10A-2 and 10B-2 are controlled by the driver.
【0020】さて、図3(a)〜図3(d)は、通常の
1相励磁(フルステップ駆動方式)の回転モデルを示し
ており、図3(a)に示す状態では、ステータ10B−
2外周のコイルに電流を流すことにより、このステータ
10B−2がS極に励磁されてロータ10CのN極と引
き合っている。この状態から、ステータ10B−2の励
磁状態を解除するとともに、ステータ10A−1外周の
コイルに電流を流してこのステータ10A−1をS極に
励磁することにより、図3(b)に示すように、ロータ
10Cは、反時計回りに90度回転してステータ10A
−1と引き合う状態になる。3 (a) to 3 (d) show a normal one-phase excitation (full step drive system) rotation model. In the state shown in FIG. 3 (a), the stator 10B-
By passing a current through the coil on the outer circumference, the stator 10B-2 is excited to the S pole and attracts the N pole of the rotor 10C. From this state, the excitation state of the stator 10B-2 is released, and a current is passed through a coil on the outer periphery of the stator 10A-1 to excite the stator 10A-1 to the S pole, as shown in FIG. 3 (b). In addition, the rotor 10C rotates 90 degrees counterclockwise to rotate the stator 10A.
It will be in a state of attracting -1.
【0021】以下同様に、ステータ10B−1,10A
−2を順次励磁することにより、図3(c),図3
(d)に示すように、ロータ10Cは、反時計回りに9
0度ずつステップ状に回動することになる。図3(a)
〜図3(d)に示すようなフルステップ駆動方式に対
し、各ステータ10A−1,10B−1,10A−2,
10B−2外周のコイルを流れる電流量を制御すること
により、ステータ相互間でより細かいステップを刻みな
がらロータ10Cを回動させる方式が、マイクロステッ
プ駆動方式である。Similarly, the stators 10B-1 and 10A will be described below.
-2 is sequentially excited, so that FIG.
As shown in (d), the rotor 10C is rotated counterclockwise by 9
It will rotate in steps of 0 degree. Figure 3 (a)
-For the full-step drive system as shown in Fig. 3D, the stators 10A-1, 10B-1, 10A-2,
The microstep drive method is a method in which the rotor 10C is rotated while making finer steps between the stators by controlling the amount of current flowing through the coils on the outer circumference of 10B-2.
【0022】このマイクロステップ駆動方式による回転
モデルを図4(a)〜図4(d)に示す。2相モータに
より所定トルクを発生させるために必要な電流量を10
0%とした場合、A相であるステータ10A−1の電流
量を100%とするとともにB相であるステータ10B
−1の電流量を0%とすることにより、ロータ10C
は、図4(a)に示すように、ステータ10A−1と引
き合った状態になる。A rotation model based on this microstep drive system is shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). The amount of current required to generate a predetermined torque by the two-phase motor is 10
When set to 0%, the amount of current of the A phase stator 10A-1 is set to 100% and the B phase stator 10B is set.
By setting the current amount of -1 to 0%, the rotor 10C
Is in a state of being attracted to the stator 10A-1 as shown in FIG. 4 (a).
【0023】ついで、ステータ10A−1の電流量を8
6%とするとともにステータ10B−1の電流量を50
%とすることにより、ロータ10Cは、図4(b)に示
すように、図4(a)に示す状態から反時計回りに約3
0度だけ回動した位置へ移動することになる。同様に、
ステータ10A−1の電流量を50%とするとともにス
テータ10B−1の電流量を86%とすることにより、
ロータ10Cは、図4(c)に示すように、図4(b)
に示す状態から反時計回りにさらに約30度だけ回動し
た位置へ移動し、さらに、ステータ10A−1の電流量
を0%とするとともにステータ10B−1の電流量を1
00%とすることにより、ロータ10Cは、図4(d)
に示すように、図4(c)に示す状態から反時計回りに
さらに約30度だけ回動して、ステータ10B−1と引
き合った状態になる。Then, the current amount of the stator 10A-1 is changed to 8
6% and the current amount of the stator 10B-1 is 50%.
%, The rotor 10C is rotated about 3% counterclockwise from the state shown in FIG. 4 (a), as shown in FIG. 4 (b).
It will move to the position rotated by 0 degree. Similarly,
By setting the current amount of the stator 10A-1 to 50% and the current amount of the stator 10B-1 to 86%,
The rotor 10C, as shown in FIG.
From the state shown in (1) to the position further rotated counterclockwise by about 30 degrees, the current amount of the stator 10A-1 is set to 0% and the current amount of the stator 10B-1 is set to 1%.
By setting it to 00%, the rotor 10C becomes
As shown in FIG. 4, the state shown in FIG. 4C is further rotated counterclockwise by about 30 degrees and brought into a state in which it is attracted to the stator 10B-1.
【0024】図5には、図4(a)〜図4(d)に示す
各状態で発生しているトルクT1〜T4が示されてい
る。トルクT1,T4は、それぞれ、ステータ10A−
1,10B−1によるトルクのみであるが、トルクT
2,T3は、ステータ10A−1および10B−1によ
るトルクを合成したものとなっている。この図5で明ら
かなように、図4(a)〜図4(d)に示すロータ10
Cは、図5中の点線で示すトルクにより、反時計回りに
回動することになる。FIG. 5 shows torques T1 to T4 generated in the respective states shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). The torques T1 and T4 are respectively the stator 10A-
1, 10B-1 is the only torque, but the torque T
2, T3 are a combination of the torques of the stators 10A-1 and 10B-1. As is clear from FIG. 5, the rotor 10 shown in FIGS.
C is rotated counterclockwise by the torque shown by the dotted line in FIG.
【0025】図4(a)〜図4(d)に示す各相A,B
の電流値を、例えば図6(a),図6(b)にそれぞれ
示すように正弦波状,余弦波状に変化させることによ
り、ロータ10Cを最も円滑に回転させることができ
る。実際には、正弦波状,余弦波状の電流値の1周期を
例えば100分割し、図7に示すように、その電流値を
ステップ状に近似してドライバによる電流値の制御が行
なわれる。Phases A and B shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d)
The rotor 10C can be rotated most smoothly by changing the current value of 1 to a sine wave shape or a cosine wave shape as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), respectively. In practice, one cycle of sine-wave and cosine-wave current values is divided into, for example, 100, and the current value is approximated in steps to control the current value by the driver as shown in FIG.
【0026】例えば、60回転/分の回転速度が必要な
場合、図3(a)〜図3(d)に示すフルステップ方式
では、1/4秒=250msec毎にステッピングモータ1
0の相を切り替えればよいが、図4(a)〜図4(d)
に示すマイクロステップ方式では、250msec/100
=2.5msec毎に、図7に示すように電流をステップ状
に切り替えてゆく。上述した分割数を大きくすれば、ロ
ータ10Cは、より滑らかに回転することになる。本方
式を実現するための具体的な方式は、特開昭61−81
199号公報等により開示されている。For example, when a rotation speed of 60 revolutions / minute is required, in the full step system shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d), the stepping motor 1 is set every 1/4 second = 250 msec.
It is only necessary to switch the 0 phase, but FIG. 4 (a) to FIG. 4 (d)
In the micro step method shown in, 250 msec / 100
Every 2.5 msec, the current is switched stepwise as shown in FIG. If the number of divisions is increased, the rotor 10C will rotate more smoothly. A concrete method for realizing this method is disclosed in JP-A-61-81.
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 199.
【0027】ところで、本実施形態におけるコントロー
ラ12は、図8に示すように、MPU21,ROM2
2,RAM23,エンコーダパルス周期計測部24およ
び制御パルス発生部25の相互間をバス26により接続
して構成されている。つまり、コントローラ12は、基
本的にはMPU21,ROM22およびRAM23から
なる一般的なMPUシステムによるプログラム方式で構
成され、さらに、このMPUシステムに、エンコーダパ
ルス周期計測部24および制御パルス発生部25を接続
されている。By the way, the controller 12 in the present embodiment, as shown in FIG.
2, the RAM 23, the encoder pulse period measuring unit 24, and the control pulse generating unit 25 are connected to each other by a bus 26. That is, the controller 12 is basically configured by a programming method by a general MPU system including the MPU 21, the ROM 22, and the RAM 23, and further, the encoder pulse period measuring unit 24 and the control pulse generating unit 25 are connected to the MPU system. Has been done.
【0028】ここで、エンコーダパルス周期計測部24
は、回転エンコーダ11からの出力信号であるパルス信
号(エンコーダパルス)の周期〔具体的には、図9
(b)に示す周期tC1,tC2, …〕を計測し、エンコー
ダパルスの実出力の立ち上がりを検出する毎にMPU2
1に対して割込み信号を発生するもので、例えば計数回
路(カウンタ)等によって構成されている。Here, the encoder pulse period measuring unit 24
Is the cycle of a pulse signal (encoder pulse) that is an output signal from the rotary encoder 11 (specifically, FIG.
The period t C1 , t C2, ... Shown in (b) is measured, and the MPU 2 is detected each time the rising edge of the actual output of the encoder pulse is detected.
An interrupt signal is generated for 1 and is constituted by, for example, a counting circuit (counter).
【0029】また、制御パルス発生部25は、図9〜図
11にて後述するごとく、エンコーダパルス周期計測部
24により計測された周期と理想周期tCとの位相差
(または速度差)に応じた電流切替タイミングをMPU
21から設定され、その電流切替タイミング毎にドライ
バ13に対する制御パルス(相切替信号)を発生するも
のである。この制御パルスを受けたドライバ13は、図
4〜図7を参照しながら前述したように、ステッピング
モータ10におけるステータ電流値をステップ状に切り
替えることにより、ステッピングモータ10を回転駆動
するようになっている。As will be described later with reference to FIGS. 9 to 11, the control pulse generator 25 responds to the phase difference (or speed difference) between the period measured by the encoder pulse period measuring unit 24 and the ideal period t C. Current switching timing MPU
21. The control pulse (phase switching signal) is generated for the driver 13 at each current switching timing. Driver 13 which has received the control pulse, as described above with reference to FIGS, by switching the stator current in the stepping motor 10 stepwise, so as to rotate the stepping motor 10 ing.
【0030】なお、図10,図11により後述するごと
く、MPU21は、エンコーダパルス周期計測部24か
らの割込み信号を受けると、エンコーダパルス周期計測
部24により計測された周期と理想周期tC とに基づい
て電流切替タイミングを算出し、その電流切替タイミン
グを制御パルス発生部25に設定するようになってい
る。As will be described later with reference to FIGS. 10 and 11, when the MPU 21 receives an interrupt signal from the encoder pulse period measuring unit 24, the MPU 21 determines the period measured by the encoder pulse period measuring unit 24 and the ideal period t C. The current switching timing is calculated based on this, and the current switching timing is set in the control pulse generator 25.
【0031】このようなコントローラ12により、本実
施形態では、モータ軸10a(またはドラム軸等の駆動
対象の駆動軸〕に取り付けられた回転エンコーダ11か
らのエンコーダパルスの出力周期が計測され、ステッピ
ングモータ10の回転ムラが小さくなるように、ステッ
ピングモータ10に対するフィードバック制御が実現さ
れている。In this embodiment, the controller 12 measures the output cycle of the encoder pulse from the rotary encoder 11 attached to the motor shaft 10a (or the drive shaft to be driven such as the drum shaft), and the stepping motor is measured. Feedback control for the stepping motor 10 is realized so that the rotation unevenness of 10 becomes small.
【0032】一般に、ステッピングモータは、ディジタ
ル信号により直接オープンループで制御することがで
き、システム全体を簡素に構成できる点を大きな特徴と
しており、今まで、回転精度(回転位置合わせ)のため
にステッピングモータに対するフィードバック制御を行
なうことは全く考えられていない。ステッピングモータ
において従来行なわれているフィードバック制御は、回
転精度のためのものではなく、進み角制御により加速ト
ルクを大きくして、ステッピングモータを高速回転領域
まで駆動することを目的として行なわれている。In general, a stepping motor has a major feature that it can be directly controlled by an open loop by a digital signal, and that the entire system can be simply configured. Up to now, the stepping motor has been required for the rotation accuracy (rotational position adjustment). No feedback control for the motor is considered. The feedback control that has been conventionally performed in the stepping motor is not intended for rotation accuracy, but is performed for the purpose of driving the stepping motor to a high-speed rotation region by increasing the acceleration torque by the advance angle control.
【0033】次に、上述のごとく構成された本実施形態
の駆動制御装置の動作について、図9〜図11を参照し
ながら説明する。まず、図9(a)〜図9(d)によ
り、本実施形態のコントローラ12による基本的な電流
切替タイミングの変更制御について説明する。なお、図
9〜図11により説明する制御では、エンコーダパルス
の立ち上がり毎(エンコーダパルスの出力タイミング
毎)に、電流切替タイミング(制御パルス間隔)の変更
制御を行なう場合について説明する。Next, the operation of the drive control device of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. 9 to 11. First, the basic change control of the current switching timing by the controller 12 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9A to 9D. Note that, in the control described with reference to FIGS. 9 to 11, a case will be described where the change control of the current switching timing (control pulse interval) is performed at each rising edge of the encoder pulse (each output timing of the encoder pulse).
【0034】図9(a)はエンコーダパルスの理想的な
出力タイミング(一定周期tC )を示し、図9(b)は
実際に回転エンコーダ11から出力されるエンコーダパ
ルス(回転ムラが発生した場合)の例を示している。こ
の図9(b)では、エンコーダパルスの実出力が、最初
に、理想周期tC よりも長い周期tC +tD になった
後、次に、理想周期tC よりも短い周期tC −tD −t
F になった例が示されている。FIG. 9A shows the ideal output timing (constant period t C ) of the encoder pulse, and FIG. 9B shows the encoder pulse actually output from the rotary encoder 11 (when rotation unevenness occurs). ) Is shown. In FIG. 9B, the actual output of the encoder pulse first becomes the cycle t C + t D longer than the ideal cycle t C , and then the cycle t C −t shorter than the ideal cycle t C. D- t
An example of becoming F is shown.
【0035】また、図9(c)は、図9(a)に示すよ
うにエンコーダパルスの理想的な出力タイミングである
場合に、制御パルス発生部25から出力される電流切替
タイミング(制御パルスの出力タイミング;例えば1エ
ンコーダパルス周期を100分割するタイミング)を示
している。そして、図9(d)は、理想的な周期に対し
て図9(b)に示すような回転ムラを生じた場合に、制
御パルス発生部25から出力される電流切替タイミング
を示している。Further, FIG. 9C shows the current switching timing (control pulse of the control pulse output from the control pulse generator 25 when the encoder pulse has an ideal output timing as shown in FIG. 9A). Output timing; for example, timing of dividing one encoder pulse cycle into 100) is shown. Then, FIG. 9D shows the current switching timing output from the control pulse generator 25 when the rotation unevenness as shown in FIG. 9B occurs with respect to the ideal cycle.
【0036】図9(c)に示すように、回転ムラが発生
していない場合、理想的な電流切替タイミングの間隔は
tC /100であり、制御パルス発生部25は、最初
は、この理想間隔tC /100で制御パルスを生成しド
ライバ13へ出力しているものとする。図9(b)に示
すように、まず最初に、実エンコーダパルス周期t
C1(タイミングT0 からタイミングT2 までの時間間
隔)が理想周期tC よりも長くなる方向に回転ムラが発
生し、その周期tC1がtC +tD になったものとする。
このとき、理想周期tC つまりタイミングT1 でエンコ
ーダパルスが立ち上がっていれば、図9(c)に示すよ
うに、エンコーダパルスが立ち上がるまでの制御パルス
の出力数は当然100であるが、実際にエンコーダパル
スが立ち上がったタイミングT2 はタイミングT1 より
もtD だけ遅くなっているため、図9(d)に示すよう
に、実際の制御パルスの出力数は、100よりもtD /
(tC /100)の整数部分の数だけ多くなってしま
う。As shown in FIG. 9C, when the rotation unevenness does not occur, the ideal current switching timing interval is t C / 100, and the control pulse generating section 25 initially determines this ideal It is assumed that the control pulse is generated at the interval t C / 100 and is output to the driver 13. As shown in FIG. 9B, first, the actual encoder pulse period t
It is assumed that rotation unevenness occurs in the direction in which C1 (time interval from timing T 0 to timing T 2 ) becomes longer than the ideal cycle t C , and the cycle t C1 becomes t C + t D.
At this time, if the encoder pulse rises at the ideal cycle t C, that is, the timing T 1 , the number of control pulse outputs until the encoder pulse rises is 100 as a matter of course, as shown in FIG. Since the timing T 2 at which the encoder pulse rises is delayed by t D compared to the timing T 1 , the actual number of control pulse outputs is t D / 100 as shown in FIG. 9D.
The number increases by the integer part of (t C / 100).
【0037】そこで、本実施形態のコントローラ12で
は、実エンコーダパルスの立ち上がりタイミングが理想
タイミングに対してtDだけ遅くなったことを、エンコ
ーダパルス周期計測部24により計測すると、実際にエ
ンコーダパルスが立ち上がったタイミングT2から、次
に理想的なエンコーダパルスが立ち上がるタイミングT
4 までの時間間隔に、制御パルス発生部25から100
個の制御パルスが出力されるように、MPU21によ
り、次のエンコーダパルスが立ち上がるまでの間の制御
パルス(電流切替タイミング)の間隔ti1を、(tC−
tD)/100として算出し、制御パルス発生部25に
設定する。Therefore, in the controller 12 of this embodiment, when the encoder pulse period measuring section 24 measures that the rising timing of the actual encoder pulse is delayed by t D with respect to the ideal timing, the encoder pulse actually rises. From the timing T 2 at which the next ideal encoder pulse rises
In the time interval up to 4 , the control pulse generator 25 to 100
The control pulse (current switching timing) interval t i1 until the next encoder pulse rises is set by (t C −
It is calculated as t D ) / 100 and set in the control pulse generator 25.
【0038】ついで、図9(b)に示すように、実エン
コーダパルス周期tC2(タイミングT 2 からタイミング
T 3 までの時間間隔)が理想周期tCよりも短くなる方向
に回転ムラが発生して、エンコーダパルスが理想的に立
ち上がるタイミングT 4 よりもtFだけ早いタイミングT
3 で実エンコーダパルスが立ち上がったものとする。こ
のとき、タイミングT 4 でエンコーダパルスが立ち上が
っていれば、前回の実立ち上がりタイミングT2からタ
イミングT 4 までの制御パルスの出力数は100になっ
ているが、実際にエンコーダパルスが立ち上がったタイ
ミングT 3 はタイミングT 4 よりもtFだけ早くなってい
るため、図9(d)に示すように、実際の制御パルスの
出力数は、100よりもtF/〔(tC−tD)/10
0〕の整数部分の数だけ少なくなってしまう。Next, as shown in FIG. 9B, rotation unevenness occurs in the direction in which the actual encoder pulse cycle t C2 (time interval from timing T 2 to timing T 3 ) becomes shorter than the ideal cycle t C. Timing T 4 which is earlier than the timing T 4 at which the encoder pulse rises ideally by T F
It is assumed that the actual encoder pulse has risen in 3 . At this time, if the encoder pulse rises at timing T 4 , the number of control pulses output from the previous actual rising timing T 2 to timing T 4 is 100, but the timing T at which the encoder pulse actually rises Since 3 is earlier than timing T 4 by t F , the actual number of control pulse outputs is t F / [(t C −t D ) / as shown in FIG. 9D. 10
0] is reduced by the integer part.
【0039】そこで、本実施形態のコントローラ12で
は、実エンコーダパルスの立ち上がりタイミングが理想
タイミングに対してtFだけ早くなったことを、エンコ
ーダパルス周期計測部24により計測すると、実際にエ
ンコーダパルスが立ち上がったタイミングT 3 から、次
に理想的なエンコーダパルスが立ち上がるタイミング
(図示省略)までの時間間隔に、制御パルス発生部25
から100個の制御パルスが出力されるように、MPU
21により、次のエンコーダパルスが立ち上がるまでの
間の制御パルス(電流切替タイミング)の間隔ti2を、
(tC+tF)/100として算出し、制御パルス発生部
25に設定する。Therefore, in the controller 12 of the present embodiment, when the encoder pulse period measuring unit 24 measures that the rising timing of the actual encoder pulse is earlier than the ideal timing by t F , the encoder pulse actually rises. From the timing T 3 to the timing (not shown) at which the next ideal encoder pulse rises, the control pulse generation unit 25
So that 100 control pulses are output from
21, the interval t i2 of the control pulse (current switching timing) until the next encoder pulse rises,
It is calculated as (t C + t F ) / 100 and set in the control pulse generator 25.
【0040】本実施形態のコントローラ12は、基本的
には、上述したようにして制御パルス発生部25からの
制御パルス間隔を調整することにより、ステッピングモ
ータ10の回転ムラを抑制している。なお、本実施形態
のエンコーダパルス周期計測部24により実際に計測さ
れる実エンコーダパルス周期は、図9(b)に示した周
期tC1,tC2, …である。The controller 12 of the present embodiment basically suppresses the rotation unevenness of the stepping motor 10 by adjusting the control pulse interval from the control pulse generator 25 as described above. The actual encoder pulse period actually measured by the encoder pulse period measuring unit 24 of this embodiment is the period t C1 , t C2, ... Shown in FIG. 9B.
【0041】次に、図9(a)〜(d)にて説明した制
御パルス間隔の変更制御を行なう場合についての本実施
形態のコントローラ12におけるMPU21の処理手順
を、図10に示すフローチャート(ステップS1〜S1
1)に従って説明する。ステッピングモータ10の回転
駆動を開始すると(ステップS1でYES判定の場
合)、まず最初は、理想的な制御パルス間隔であるtC
/100を、制御パルス発生部25に設定する(ステッ
プS2)。Next, the processing procedure of the MPU 21 in the controller 12 of the present embodiment when the control pulse interval change control described with reference to FIGS. S1 to S1
It will be described according to 1). When the rotational driving of the stepping motor 10 is started (when YES is determined in step S1), first, t C , which is an ideal control pulse interval, is first set.
/ 100 is set in the control pulse generator 25 (step S2).
【0042】このような状態で、前述した通りエンコー
ダパルス周期計測部24により回転エンコーダ11のエ
ンコーダパルスが検出されるとこのエンコーダパルス周
期計測部24からMPU21に対して割込み信号が送ら
れる。MPU21は、この割込み信号が送られて来ない
場合(ステップS3でNO判定の場合)には、ステッピ
ングモータ10を停止させるか否かを判定し(ステップ
S4)、停止させない場合(YES判定の場合)には、
ステップS3に戻り、エンコーダパルス周期計測部24
からの割込み信号を待つ一方、ステッピングモータ10
を停止させる場合(NO判定の場合)には、制御パルス
発生部25に対して制御パルス間隔として0を設定し
(ステップS5)、ステッピングモータ10を停止させ
る。In this state, when the encoder pulse period measuring unit 24 detects the encoder pulse of the rotary encoder 11 as described above, the encoder pulse period measuring unit 24 sends an interrupt signal to the MPU 21. When the interrupt signal is not sent (NO in step S3), the MPU 21 determines whether to stop the stepping motor 10 (step S4), and when it is not stopped (YES determination). ) Has
Returning to step S3, the encoder pulse period measuring unit 24
While waiting for an interrupt signal from the stepping motor 10
To stop (step S5), the control pulse generator 25 is set to 0 as the control pulse interval (step S5), and the stepping motor 10 is stopped.
【0043】そして、エンコーダパルス周期計測部24
から割込み信号が到来すると(ステップS3でYES判
定の場合;図9におけるタイミングT2 ,T4 )、MP
U21は、エンコーダパルス周期計測部24による計測
結果(実エンコーダパルス周期tCi:i=1,2,…)
を読み出し(ステップS6)、理想周期tC と実エンコ
ーダパルス周期tCiとが一致しているか否かを判定する
(ステップS7)。The encoder pulse period measuring unit 24
When an interrupt signal arrives from (when YES is determined in step S3; timings T 2 and T 4 in FIG. 9), MP
U21 is a measurement result by the encoder pulse cycle measuring unit 24 (actual encoder pulse cycle t Ci : i = 1, 2, ...).
Is read (step S6), and it is determined whether the ideal cycle t C and the actual encoder pulse cycle t Ci match (step S7).
【0044】ステップS7にて一致していると判定され
た場合(YES判定の場合)、ステップS4へ移行する
一方、一致していない判定された場合(NO判定の場
合)、実エンコーダパルス周期tCiよりも理想周期tC
が大きいか否かを判定する(ステップS8)。実エンコ
ーダパルス周期tCiが理想周期tC よりも遅く、ステッ
プS8にて実エンコーダパルス周期tCiよりも理想周期
tC が小さいと判定された場合(NO判定の場合)、つ
まり、図9(b)に示すタイミングT2 で実エンコーダ
パルスが立ち上がったような場合、MPU21は、次の
エンコーダパルス理想的な立ち上がりタイミングまでの
時間間隔Wを、tC −tD として算出する(ステップS
9)。ここで、tD =tCi−tC であり、このtD は理
想タイミングに対する遅れ時間〔図9(d)参照〕であ
る。If it is determined in step S7 that they match (YES determination), the process proceeds to step S4, while if they do not match (NO determination), the actual encoder pulse period t Ideal cycle t C rather than Ci
Is determined (step S8). If actual encoder pulse period t Ci is determined to lower than the ideal period t C, the ideal period t C than the actual encoder pulse period t Ci in step S8 small (NO judgment), that is, FIG. 9 ( In the case where the actual encoder pulse rises at the timing T 2 shown in b), the MPU 21 calculates the time interval W until the ideal rising timing of the next encoder pulse as t C −t D (step S
9). Here, t D = t Ci −t C , and this t D is a delay time with respect to the ideal timing [see FIG. 9 (d)].
【0045】一方、実エンコーダパルス周期tCiが理想
周期tCよりも早く、実エンコーダパルス周期tCiより
も理想周期tCが大きいと判定された場合(YES判定
の場合)、つまり、図9(b)に示すタイミングT 3 で
実エンコーダパルスが立ち上がったような場合、MPU
21は、次のエンコーダパルス理想的な立ち上がりタイ
ミングまでの時間間隔Wを、tC+tFとして算出する
(ステップS10)。ここで、tF=tC−tCiであり、
このtFは理想タイミングに対する進み時間〔図9
(d)参照〕である。On the other hand, if the actual encoder pulse period t Ci is determined to earlier than the ideal period t C, the ideal period t C than the actual encoder pulse period t Ci is large (YES judgment), that is, FIG. 9 When the actual encoder pulse rises at the timing T 3 shown in (b), the MPU
21 calculates the time interval W until the next ideal rising timing of the encoder pulse as t C + t F (step S10). Where t F = t C −t Ci ,
This t F is the advance time with respect to the ideal timing [Fig.
(See (d)].
【0046】そして、MPU21は、ステップS9また
はS10にて算出された時間間隔Wを分割数100で割
った値W/100を、制御パルス間隔として、制御パル
ス発生部25に設定してから(ステップS11)、ステ
ップS4へ移行する。このような制御を回転エンコーダ
11からエンコーダパルスが出力される度に行なうこと
により、エンコーダパルスの出力周期がステッピングモ
ータ10の駆動状態にフィードバック制御され、ステッ
ピングモータ10の回転ムラが抑制されるので、ステッ
ピングモータ10を、指示速度に対して極めて高い回転
精度で回転駆動することができる。一般に、ステッピン
グモータ10を自起動領域で駆動すると、1ステップ程
度の回転ムラを生じていたのが、本実施形態のようなフ
ィードバック制御を行なうことにより、1/10ステッ
プ以下の回転ムラに抑制することが可能になる。Then, the MPU 21 sets the value W / 100 obtained by dividing the time interval W calculated in step S9 or S10 by 100 as the control pulse interval in the control pulse generator 25 (step S11) and the process proceeds to step S4. By performing such control every time the encoder pulse is output from the rotary encoder 11, the output cycle of the encoder pulse is feedback-controlled to the driving state of the stepping motor 10, and the uneven rotation of the stepping motor 10 is suppressed. The stepping motor 10 can be rotationally driven with extremely high rotational accuracy with respect to the instructed speed. Generally, when the stepping motor 10 is driven in the self-starting region, the rotation unevenness of about one step is generated. However, by performing the feedback control as in the present embodiment, the rotation unevenness of 1/10 steps or less is suppressed. It will be possible.
【0047】図10により説明した制御パルス間隔の変
更制御では、エンコーダパルスの出力時点での、実エン
コーダパルス周期tCi(i=1,2,…)の理想周期t
c に対する位相差(tD,tF )のみを制御パルス間隔に
反映しているが、以下のように、エンコーダパルスの出
力タイミング毎に得られる位相差を累積し、その累積結
果に応じて制御パルス間隔(電流切替タイミング)を変
更制御することもできる。In the control pulse interval changing control described with reference to FIG. 10, the ideal period t of the actual encoder pulse period t Ci (i = 1, 2, ...) At the time of outputting the encoder pulse.
Although only the phase difference (t D, t F ) with respect to c is reflected in the control pulse interval, the phase difference obtained at each output timing of the encoder pulse is accumulated as follows, and the control is performed according to the accumulated result. It is also possible to change and control the pulse interval (current switching timing).
【0048】このように位相差(tc −tCi)の累積値
tE に応じて制御パルス間隔の変更制御を行なう場合に
ついての本実施形態のコントローラ12におけるMPU
21の処理手順を、図11に示すフローチャート(S1
〜S6,S12〜S14)に従って説明する。ステッピ
ングモータ10の回転駆動を開始すると(ステップS1
でYES判定の場合)、まず最初は、MPU21により
参照される累積値tE を0に初期化してから(ステップ
S12)、理想的な制御パルス間隔であるtC /100
を、制御パルス発生部25に設定する(ステップS
2)。As described above, the MPU in the controller 12 of the present embodiment in the case where the control pulse interval change control is performed according to the cumulative value t E of the phase difference (t c -t Ci ).
21 is a flowchart showing the processing procedure of S21 (S1).
-S6, S12-S14). When the rotational driving of the stepping motor 10 is started (step S1
In the case of YES determination), first, the cumulative value t E referred to by the MPU 21 is initialized to 0 (step S12), and then the ideal control pulse interval t C / 100.
Is set in the control pulse generator 25 (step S
2).
【0049】このような状態で、前述した通りエンコー
ダパルス周期計測部24により回転エンコーダ11のエ
ンコーダパルスが検出されるとこのエンコーダパルス周
期計測部24からMPU21に対して割込み信号が送ら
れる。MPU21は、この割込み信号が送られて来ない
場合(ステップS3でNO判定の場合)には、ステッピ
ングモータ10を停止させるか否かを判定し(ステップ
S4)、停止させない場合(YES判定の場合)には、
ステップS3に戻り、エンコーダパルス周期計測部24
からの割込み信号を待つ一方、ステッピングモータ10
を停止させる場合(NO判定の場合)には、制御パルス
発生部25に対して制御パルス間隔として0を設定し
(ステップS5)、ステッピングモータ10を停止させ
る。In this state, when the encoder pulse period measuring unit 24 detects the encoder pulse of the rotary encoder 11 as described above, the encoder pulse period measuring unit 24 sends an interrupt signal to the MPU 21. When the interrupt signal is not sent (NO in step S3), the MPU 21 determines whether to stop the stepping motor 10 (step S4), and when it is not stopped (YES determination). ) Has
Returning to step S3, the encoder pulse period measuring unit 24
While waiting for an interrupt signal from the stepping motor 10
To stop (step S5), the control pulse generator 25 is set to 0 as the control pulse interval (step S5), and the stepping motor 10 is stopped.
【0050】そして、エンコーダパルス周期計測部24
から割込み信号が到来すると(ステップS3でYES判
定の場合;図9におけるタイミングT2,T 3 )、MPU
21は、エンコーダパルス周期計測部24により計測さ
れた実エンコーダパルス周期tCi(i=1,2,…)を
読み出し(ステップS6)、累積値tEを、tE+(tC
−tCi)として更新してから(ステップS13)、更新
された新たな累積値tEと理想周期tCとの加算値を分割
数100で割った値〔(tC+tE)/100〕を、制御
パルス間隔として、制御パルス発生部25に設定してか
ら(ステップS14)、ステップS4へ移行する。The encoder pulse period measuring section 24
When an interrupt signal arrives from the MPU (when YES is determined in step S3; timings T 2 and T 3 in FIG. 9), the MPU
21 reads the actual encoder pulse period t Ci (i = 1, 2, ...) Measured by the encoder pulse period measuring unit 24 (step S6), and calculates the cumulative value t E as t E + (t C
-T Ci ) (step S13), and then a value obtained by dividing the added value of the updated new cumulative value t E and the ideal period t C by 100 divisions [(t C + t E ) / 100]. Is set in the control pulse generator 25 as the control pulse interval (step S14), and then the process proceeds to step S4.
【0051】このように、回転エンコーダ11からエン
コーダパルスが出力される度に、位相差の累積値tE に
基づいた制御パルス変更制御を行なうことにより、エン
コーダパルスの出力周期がステッピングモータ10の駆
動状態にフィードバック制御されるとともに、ステッピ
ングモータ10固有の回転ムラ傾向を累積値tE により
制御パルス変更制御に反映できるので、ステッピングモ
ータ10の回転ムラがより確実に抑制され、ステッピン
グモータ10を、より高い回転精度で回転駆動すること
ができる。As described above, every time an encoder pulse is output from the rotary encoder 11, the control pulse changing control is performed based on the cumulative value t E of the phase difference, so that the output cycle of the encoder pulse drives the stepping motor 10. In addition to being feedback-controlled to the state, the tendency of rotation unevenness peculiar to the stepping motor 10 can be reflected in the control pulse change control by the cumulative value t E, so that the rotation unevenness of the stepping motor 10 can be more reliably suppressed, and the stepping motor 10 can be further reduced. It can be rotationally driven with high rotational accuracy.
【0052】なお、図9〜図11により上述した制御例
では、制御パルス変更制御、即ち、電流切替タイミング
の変更制御を、回転エンコーダ11からエンコーダパル
スが出力される度に行なっているが、本発明は、これに
限定されるものではない。例えば、電流切替タイミング
の変更制御を、回転エンコーダ11からのエンコーダパ
ルスの任意の出力タイミングで実行するように構成して
もよい。また、電流切替タイミングの変更制御を、回転
エンコーダ11からのエンコーダパルスがステッピング
モータ10の相数の整数倍数だけ出力される度に(例え
ば5相モータであれば、5発,10発,15発,…のよ
うに5の倍数毎に)実行するように構成してもよい。い
ずれの場合も、上述した実施形態と同様の作用効果が得
られることは言うまでもない。In the control example described above with reference to FIGS. 9 to 11, the control pulse changing control, that is, the current switching timing changing control is performed every time the encoder pulse is output from the rotary encoder 11. The invention is not limited to this. For example, the change control of the current switching timing may be configured to be executed at an arbitrary output timing of the encoder pulse from the rotary encoder 11. In addition, the change control of the current switching timing is performed every time the encoder pulse from the rotary encoder 11 is output by an integer multiple of the number of phases of the stepping motor 10 (for example, in the case of a 5-phase motor, 5, 10, 15, , ..., and so on). In any case, it goes without saying that the same operational effects as the above-described embodiment can be obtained.
【0053】また、本実施形態のステッピングモータ1
0による駆動対象が電子写真印刷装置内の感光体(感光
ドラム)31である場合について、その感光体駆動系内
での回転エンコーダ11の具体的な取付位置を、図12
〜図14により説明する。図12に示す例では、図2に
示した本実施形態と同様、回転エンコーダ11をステッ
ピングモータ10のモータ軸10aに直接的に取り付け
ている。この図12に示すように、感光体31を回転駆
動するための感光体軸(駆動軸)32の一端側には、カ
ップリング33A,33Bを介してステッピングモータ
10のモータ軸10aが接続される一方、感光体軸32
の他端側は、カップリング34を介して軸支されてい
る。Further, the stepping motor 1 of this embodiment
12 shows a specific mounting position of the rotary encoder 11 in the photoconductor drive system in the case where the drive target by 0 is the photoconductor (photosensitive drum) 31 in the electrophotographic printing apparatus.
~ It demonstrates by FIG. In the example shown in FIG. 12, the rotary encoder 11 is directly attached to the motor shaft 10a of the stepping motor 10 as in the present embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 12, the motor shaft 10a of the stepping motor 10 is connected to one end of a photoconductor shaft (driving shaft) 32 for rotationally driving the photoconductor 31 via couplings 33A and 33B. On the other hand, the photoconductor shaft 32
The other end side of is supported by a coupling 34.
【0054】図13に示す感光体駆動系は、図12に示
すものと同様の構成(同一部分には同一の符号を付す)
であるが、この図13に示す例では、回転エンコーダ1
1の取付位置が、カップリング34を介して感光体軸3
2に取り付けられている。なお、カップリング33A,
33Bおよび34を介して、感光体軸32にステッピン
グモータ10および回転エンコーダ11を接続すること
により、感光体31を容易に取り外すことができるよう
になっている。The photoconductor drive system shown in FIG. 13 has the same structure as that shown in FIG. 12 (the same parts are designated by the same reference numerals).
However, in the example shown in FIG. 13, the rotary encoder 1
The mounting position of 1 is the photoconductor shaft 3 via the coupling 34.
It is attached to 2. The coupling 33A,
By connecting the stepping motor 10 and the rotary encoder 11 to the photoconductor shaft 32 via 33B and 34, the photoconductor 31 can be easily removed.
【0055】図14に示す感光体駆動系では、感光体3
1の感光体軸32は、その両端をカップリング38,3
9を介して軸支されており、カップリング38を介して
プーリ36に接続されている。また、ステッピングモー
タ10のモータ軸10aはプーリ35に連結され、プー
リ35および36にタイミングベルト37を巻回するこ
とにより、ステッピングモータ10からの回転駆動力
が、プーリ35,タイミングベルト37,プーリ36,
カップリング38および感光体軸32を介して感光体3
1に伝達される。つまり、プーリ35,36およびタイ
ミングベルト37により減速機構が形成されている。こ
のような構成の感光体駆動系において、回転エンコーダ
11は、カップリング39を介して感光体軸32に取り
付けてもよいし、プーリ36側において感光体軸32に
取り付けてもよい。In the photoconductor drive system shown in FIG. 14, the photoconductor 3
The photoconductor shaft 32 of No. 1 has coupling 38, 3 at both ends thereof.
It is pivotally supported via 9 and is connected to the pulley 36 via a coupling 38. Further, the motor shaft 10a of the stepping motor 10 is connected to the pulley 35, and the timing belt 37 is wound around the pulleys 35 and 36, so that the rotational driving force from the stepping motor 10 is applied to the pulley 35, the timing belt 37, and the pulley 36. ,
The photoconductor 3 via the coupling 38 and the photoconductor shaft 32.
1 is transmitted. That is, the pulleys 35, 36 and the timing belt 37 form a reduction mechanism. In the photoconductor drive system having such a configuration, the rotary encoder 11 may be attached to the photoconductor shaft 32 via the coupling 39, or may be attached to the photoconductor shaft 32 on the pulley 36 side.
【0056】図12〜図14に示すように、感光体駆動
系に回転エンコーダ11を取り付けて、上述した本実施
形態によるステッピングモータ10に対する制御を行な
うことにより、ステッピングモータ10の回転ムラが確
実に抑制されて、感光体31の回転精度が大幅に向上す
る。従って、カラー印刷を行なうべく複数の感光体31
を回転駆動する場合、各感光体31による色合わせ精度
(印刷位置精度)を確保でき、カラー印刷の品質が大き
く向上する。As shown in FIGS. 12 to 14, the rotary encoder 11 is attached to the photoconductor drive system to control the stepping motor 10 according to the present embodiment described above, so that uneven rotation of the stepping motor 10 is surely performed. It is suppressed, and the rotation accuracy of the photoconductor 31 is significantly improved. Therefore, in order to perform color printing, a plurality of photoconductors 31
In the case of rotationally driving, the color matching accuracy (printing position accuracy) of each photoconductor 31 can be secured, and the quality of color printing is greatly improved.
【0057】なお、ここでは、ステッピングモータ10
による駆動対象を電子写真印刷装置内の感光ドラムとし
ているが、本発明はこれに限定されるものではなく、本
発明の駆動制御装置を、ステッピングモータ10により
高い回転精度を要求される回転体を駆動する場合に適用
することで、上述の実施形態と同様の作用効果を得るこ
とができる。Incidentally, here, the stepping motor 10
However, the present invention is not limited to this, and the drive control device of the present invention can be applied to a rotating body requiring high rotation accuracy by the stepping motor 10. By applying it to the case of driving, it is possible to obtain the same effect as that of the above-described embodiment.
【0058】さらに、上述した本実施形態では、ステッ
ピングモータがマイクロステップ駆動方式で駆動される
場合について説明したが、本発明は、これに限定される
ものではなく、フルステップ駆動方式のステッピングモ
ータにも同様に適用することができ、上述の実施形態と
同様の作用効果を得ることができる。例えば、200パ
ルスで1回転するステッピングモータに対し、1回転で
1パルスを発生するエンコーダを取り付けた場合に、上
述した実施形態と同様の制御を行なうことにより、同様
の作用効果を得ることができる。Further, in the above-described embodiment, the case where the stepping motor is driven by the micro step driving method has been described, but the present invention is not limited to this, and a stepping motor of the full step driving method is used. Can also be applied in the same manner, and the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. For example, when an encoder that generates one pulse per rotation is attached to a stepping motor that rotates once per 200 pulses, the same operation and effect can be obtained by performing the same control as in the above-described embodiment. .
【0059】[0059]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のステッピ
ングモータの駆動制御装置によれば、エンコーダパルス
の出力周期がステッピングモータの駆動状態にフィード
バック制御され、ステッピングモータの回転ムラを抑制
できるので、ステッピングモータを、極めて高い回転精
度で回転駆動することができる。特に、カラー印刷を行
なうべく複数の感光ドラムを回転駆動する場合に、本発
明を適用することで、各感光ドラムによる色合わせ精度
(印刷位置精度)を確保でき、カラー印刷の品質が大き
く向上する。As described in detail above, according to the drive control device for a stepping motor of the present invention, the output cycle of the encoder pulse is feedback-controlled to the drive state of the stepping motor, and uneven rotation of the stepping motor can be suppressed. The stepping motor can be rotationally driven with extremely high rotational accuracy. Particularly, when a plurality of photosensitive drums are rotationally driven to perform color printing, by applying the present invention, the color matching accuracy (printing position accuracy) by each photosensitive drum can be secured, and the quality of color printing is greatly improved. .
【図1】本発明の原理ブロック図である。FIG. 1 is a principle block diagram of the present invention.
【図2】本発明の一実施形態としてのステッピングモー
タの駆動制御装置の概略的構成を示すブロック図であ
る。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a drive control device for a stepping motor as an embodiment of the present invention.
【図3】(a)〜(d)はいずれも一般的なフルステッ
プ駆動方式によるステッピングモータの回転原理を説明
するための図である。3A to 3D are diagrams for explaining the principle of rotation of a stepping motor according to a general full-step drive method.
【図4】(a)〜(d)はいずれも一般的なマイクロス
テップ駆動方式によるステッピングモータの回転原理を
説明するための図である。4A to 4D are diagrams for explaining the principle of rotation of a stepping motor according to a general microstep driving method.
【図5】図4(a)〜(d)に示す各状態で発生するト
ルクを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a torque generated in each state shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d).
【図6】(a),(b)はいずれもステッピングモータ
を最も円滑に回転させるために必要な各相の理想的な電
流値を示すグラフである。6 (a) and 6 (b) are graphs showing ideal current values of each phase required to rotate the stepping motor most smoothly.
【図7】図6(a)の VII部について、マイクロステッ
プ駆動方式で実際に印加される電流値を示すグラフであ
る。FIG. 7 is a graph showing a current value actually applied by a microstep driving method with respect to the VII portion of FIG.
【図8】本実施形態における制御部の構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a control unit in the present embodiment.
【図9】(a)〜(d)は本実施形態における制御部に
よる電流切替タイミングの変更制御について説明するた
めのタイミングチャートである。9A to 9D are timing charts for explaining change control of current switching timing by the control unit in the present embodiment.
【図10】本実施形態における制御部による電流切替タ
イミングの変更制御処理手順を説明するためのフローチ
ャートである。FIG. 10 is a flowchart for explaining a change control processing procedure of the current switching timing by the control unit in the present embodiment.
【図11】本実施形態における制御部による電流切替タ
イミングの変更制御処理手順の変形例を説明するための
フローチャートである。FIG. 11 is a flowchart for explaining a modified example of the change control processing procedure of the current switching timing by the control unit in the present embodiment.
【図12】本実施形態におけるエンコーダの具体的な取
付位置を説明するための感光体駆動系の縦断面図であ
る。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of a photoconductor drive system for explaining a specific mounting position of an encoder in the present embodiment.
【図13】本実施形態におけるエンコーダの具体的な取
付位置を説明するための感光体駆動系の縦断面図であ
る。FIG. 13 is a vertical cross-sectional view of a photoconductor drive system for explaining a specific mounting position of an encoder in the present embodiment.
【図14】本実施形態におけるエンコーダの具体的な取
付位置を説明するための感光体駆動系の縦断面図であ
る。FIG. 14 is a vertical cross-sectional view of a photoconductor drive system for explaining a specific mounting position of an encoder in the present embodiment.
1 駆動制御装置
2 エンコーダ
3 制御部
5,10 ステッピングモータ
10a モータ軸
10A−1,10B−1,10A−2,10B−2 ス
テータ(固定子)
10C ロータ(回転子)
11 回転エンコーダ
12 コントローラ(制御部)
13 マイクロステップ方式ドライバ
21 MPU
22 ROM
23 RAM
24 エンコーダパルス周期計測部
25 制御パルス発生部
26 バス
31 感光体(感光ドラム)
32 感光体軸(駆動軸)
33A,33B,34 カップリング
35,36 プーリ
37 タイミングベルト
38,39 カップリング1 Drive Control Device 2 Encoder 3 Control Units 5, 10 Stepping Motor 10a Motor Shafts 10A-1, 10B-1, 10A-2, 10B-2 Stator (Stator) 10C Rotor (Rotor) 11 Rotation Encoder 12 Controller (Control 13) Microstep driver 21 MPU 22 ROM 23 RAM 24 Encoder pulse period measuring unit 25 Control pulse generating unit 26 Bus 31 Photoconductor (photosensitive drum) 32 Photoconductor shaft (driving shaft) 33A, 33B, 34 Coupling 35, 36 pulley 37 timing belt 38, 39 coupling
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 8/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 8/00
Claims (8)
イクロステップ駆動方式で制御するための駆動制御装置
であって、 該ステッピングモータの回転周期に応じた信号を出力す
るエンコーダと、該エンコーダからの出力信号であるパルス信号の出力周
期t Ci を計測するエンコーダパルス周期計測部と、 該エンコーダパルス周期計測部により計測された周期t
Ci と予め設定された理想周期t C とに応じて、該ステッ
ピングモータに対する相切替信号の出力周期としての、
該ステッピングモータのステータにおける電流切替タイ
ミングを変更制御する制御部と、 該制御部によって変更・設定された前記電流切替タイミ
ング毎に、制御パルスを発生する制御パルス発生部と、 該制御パルス発生部からの該制御パルスに応じて該ステ
ッピングモータを回転駆動するドライバと をそなえ、 該制御部が、該エンコーダパルス周期計測部により計測
された周期t Ci と前記理想周期t C とに基づいて、前記
電流切替タイミングとして(2t C −t Ci )/W(ここ
で、Wは前記理想周期t C の間に出力されるべき制御パ
ルス数)を算出し、算出された電流切替タイミングを該
制御パルス発生部に設定する ことを特徴とする、ステッ
ピングモータの駆動制御装置。1. A rotary drive state of a stepping motor is controlled .
A drive control device for controlling by an icro step drive method, comprising: an encoder that outputs a signal according to a rotation cycle of the stepping motor; and an output frequency of a pulse signal that is an output signal from the encoder.
An encoder pulse cycle measuring unit that measures the period t Ci , and a cycle t measured by the encoder pulse cycle measuring unit
Ci in accordance with the preset ideal period t C and, as the output period of the phase switching signals to said stepping motor,
Current switching tie in the stator of the stepping motor
A control unit for changing control timing, the current switching Timing which is changed and set by the control unit
Control pulse generator that generates a control pulse for each ring, and the step in accordance with the control pulse from the control pulse generator.
A driver for rotating the topping motor , and the control unit measures by the encoder pulse period measuring unit.
Based on the calculated cycle t Ci and the ideal cycle t C ,
The current switching timing is (2t C -t Ci ) / W (here
And W is the control power to be output during the ideal period t C.
Russ number), and the calculated current switching timing
A stepping motor drive control device characterized by being set in a control pulse generator .
イクロステップ駆動方式で制御するための駆動制御装置
であって、 該ステッピングモータの回転周期に応じた信号を出力す
るエンコーダと、 該エンコーダからの出力信号であるパルス信号の出力周
期t Ci を計測するエンコーダパルス周期計測部と、 該エンコーダパルス周期計測部により計測された周期t
Ci と予め設定された理想周期t C とに応じて、該ステッ
ピングモータに対する 相切替信号の出力周期としての、
該ステッピングモータのステータにおける電流切替タイ
ミングを変更制御する制御部と、 該制御部によって変更・設定された前記電流切替タイミ
ング毎に、制御パルス を発生する制御パルス発生部と、 該制御パルス発生部からの該制御パルスに応じて該ステ
ッピングモータを回転駆動するドライバとをそなえ、 該制御部が、該エンコーダからの出力信号であるパルス
信号の出力タイミング毎に、該エンコーダパルス周期計
測部により計測された周期t Ci と予め設定された理想周
期t C との位相差(t C −t Ci )を得てその位相差(t C
−t Ci )を累積して累積値t E を算出するとともに、前
記電流切替タイミングとして(t C +t E )/W(ここ
で、Wは前記理想周期t C の間に出力されるべき制御パ
ルス数)を算出し、算出された電流切替タイミングを該
制御パルス発生部に設定する ことを特徴とする、ステッ
ピングモータの駆動制御装置。2. A drive control device for controlling a rotational drive state of a stepping motor by a microstep drive system.
And outputs a signal according to the rotation cycle of the stepping motor.
Encoder and the output frequency of the pulse signal that is the output signal from the encoder.
An encoder pulse cycle measuring unit that measures the period t Ci , and a cycle t measured by the encoder pulse cycle measuring unit
According to Ci and a preset ideal period t C , the step
As the output cycle of the phase switching signal to the ping motor ,
A control unit for changing and controlling a current switching timing in the stator of the stepping motor, and the current switching timing changed / set by the control unit.
Control pulse generator that generates a control pulse for each ring, and the step in accordance with the control pulse from the control pulse generator.
A pulse driving motor that rotates the topping motor, and the control unit outputs a pulse that is an output signal from the encoder.
The encoder pulse period meter for each signal output timing
The period t Ci measured by the measuring unit and the preset ideal circumference
The phase difference (t C −t Ci ) from the period t C is obtained, and the phase difference (t C
-T Ci ) is accumulated to calculate the cumulative value t E, and
The current switching timing is (t C + t E ) / W (here
And W is the control power to be output during the ideal period t C.
Russ number), and the calculated current switching timing
And setting the control pulse generator, scan Te'<br/> ping motor drive control device.
変更制御を、該エンコーダからの出力信号であるパルス
信号の出力タイミング毎に実行することを特徴とする、
請求項1または請求項2に記載のステッピングモータの
駆動制御装置。3. The control unit executes the change control of the current switching timing at every output timing of a pulse signal which is an output signal from the encoder,
The drive control device for the stepping motor according to claim 1 or 2.
変更制御を、該エンコーダからの出力信号であるパルス
信号の任意の出力タイミングで実行することを特徴とす
る、請求項1または請求項2に記載のステッピングモー
タの駆動制御装置。Wherein said control unit, the change control of the current switching timing, and executes at any output timing of the pulse signal is the output signal from the encoder, according to claim 1 or claim 2 stepping motor drive control system according to.
変更制御を、該エンコーダからの出力信号であるパルス
信号が該ステッピングモータの相数の整数倍数だけ出力
される度に実行することを特徴とする、請求項1または
請求項2に記載のステッピングモータの駆動制御装置。 5. The control unit executes change control of the current switching timing each time a pulse signal which is an output signal from the encoder is output by an integer multiple of the number of phases of the stepping motor. to drive control equipment of the stepping motor according to claim 1 or <br/> claim 2.
のモータ軸に取り付けられていることを特徴とする、請
求項1または請求項2に記載のステッピングモータの駆
動制御装置。6. The stepping motor drive control device according to claim 1, wherein the encoder is attached to a motor shaft of the stepping motor.
による駆動対象の駆動軸に取り付けられていることを特
徴とする、請求項1または請求項2に記載のステッピン
グモータの駆動制御装置。7. The drive control device for a stepping motor according to claim 1, wherein the encoder is attached to a drive shaft to be driven by the stepping motor.
該エンコーダが、該電子写真印刷装置の感光ドラムの駆
動軸に取り付けられていることを特徴とする、請求項7
記載のステッピングモータの駆動制御装置。8. The driving target is an electrophotographic printing device,
8. The encoder according to claim 7 , wherein the encoder is attached to a drive shaft of a photosensitive drum of the electrophotographic printing device.
A drive control device for the stepping motor described.
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---|---|---|---|
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