JPH0217895A - ステツピングモータの駆動方式 - 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式に関し、特にフ
ァクシミリ装置等の記録紙や原稿等の搬送用モータとし
て使用されるモータのように、一定でない周期で、所定
量ずつ回転駆動するときに有効なステッピングモータの
駆動方式に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、ファクシミリ装置等において記録紙や原稿等を
、原稿の読取りや記録等を行う主走査方向に直交する副
走査方向に搬送する駆動源としてステッピングモータが
使用されている。このステッピングモータの励磁方式に
は、１相励磁、２相励磁及び１−２相励磁等の方法があ
るが、細かい制御できることと、最高動作周波数が高い
ということの長所等により、ファクシミリ装置の紙送り
用のステッピングモータにはｌ−２励磁方式が用いられ
ている。このようなモータの駆動時には、その制御やハ
ード構成等を簡単にするために、通常、ステップ駆動レ
ートや相励磁エネルギーを固定にしており、例えば４０
０ｐｐｓでモータを回転駆動する場合は、各相を２．５
ｍｓずつ同じ電流を通電してモータを駆動していた。

［発明が解決しようとする課題］ このようなファクシミリ装置における記録紙や原稿等の
搬送動作時には、原稿画像の画像パターンや符号化や復
号化等により、各主走査方向の読取りや記録に要する時
間が異なるため、副走査方向の送りは間欠的であり、し
かもその間隔が一定でない。−船釣に、ステッピングモ
ータを間欠的に駆動する場合、モータの駆動開始時に、
例えば８００ｐｐｓで回転させるために４００ｐｐｓ−
６００ｐｐｓ−８００ｐｐｓとパルスレートな上げて加
速制御を行ったり、逆に減速制御してモータを停止する
加減速制御はあった。しかし、このような制御は、通常
のプリンタ等における記録紙の搬送やキャリッジの搬送
等のように一定時間間隔で比較的長く高速でモータを回
転させるための駆動制御としては意味があるが、ファク
シミリ装置の紙送り駆動のように、間欠的でしかも不定
周期に駆動され、かつその１回の駆動ステップが４ステ
ツプや８ステツプというように、少ないステップで駆動
される場合は十分な加減速ができず、しかも加速や減速
のために余分な時間を要するためまり効果がなかった。

このような問題を解決するためには、高速での十分なト
ルクが得られるようなある程度大きなモータを使用した
り、モータの励磁電流を大きくする等が考えられるが、
大きなモータを使用するとコスト高や回転の立上がりが
鈍くなるという問題がある。そこで、モータの立上がり
時に十分な電流を通電してモータを駆動することが考え
られるが、立上がり時の電流を印加したままでは、停止
時にダンピングが大きくなって税調してしまったり、回
転が開始された後は立上がり時のような電流は不要にな
るため、電力の無駄になるという問題がある。

本発明は上述従来例に鑑みてなされたもので、ステッピ
ングモータの回転数や励磁相に対応してその励磁電流や
励磁時間等を変更することにより、モータの回転起動を
高速にし、モータの回転停止時のダンピングを最小限に
抑えることができるステッピングモータの駆動方式を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明のステッピングモータ
の駆動方式は以下の様な構成からなる。

即ち、 ステッピングモータを１回の駆動開始指示により指示さ
れたステップ数だけ回転駆動するステッピングモータの
駆動方式であって、回転駆動時、現在のステップ数と前
記ステッピングモータの励磁相を検知する検知手段と、
前記各励磁相及びステップ数に対応して相励磁電流値或
いは励磁時間を変更する励磁制御手段とを備える。

他の請求項によれば、 前記励磁制御手段は駆動開始時は励磁時間を長くし、あ
るいはｌ相励磁時は２相励磁時よりも励磁時間を短くし
、最終のｌ相励磁時にはｌ相当りの励磁電流を小さくす
るようになっている。

［作用］ 以上の構成において、回転駆動時、現在のステップ数と
ステッピングモータの励磁相を検知し、各励磁相及びス
テップ数に対応して相励磁電流値或いは励磁時間を変更
するように動作している。

また、他の請求項の構成によれば、現在のステップ数と
ステッピングモータの励磁相を基に、駆動開始時は励磁
時間を長くし、あるいはｌ相励磁時は２相励磁時よりも
励磁時間を短くし、最終のｌ相励磁時には１相当りの励
磁電流を小さくするように動作している。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。

［モータ制御回路の説明　（第１図、２図）］第１図は
実施例のファクシミリ装置の記録部に採用された紙送り
用モータ制御回路の概略構成を示すブロック図である。

図中、１００はマイクロプロセッサ等のＣＰＵ１０３を
内蔵した制御部で、図示しない、例えば”ファクシミリ
装置等の主制御部よりの制御情報やモータ駆動情報等を
信号線１０２を介して入力したり、主制御部にモータ駆
動終了やエラー情報等を返送するインターフェース部１
０１、第５図のフローチャートで示されたＣＰＵ　１０
３の制御プログラムや各種データ等を格納しているＲＯ
Ｍｌ０４、ＣＰＵ１０３のワークエリアとして使用され
るＲＡＭ等を備えている。このＲＡＭ１０５には、主制
御部より指示されたモータｌ゛２５の回転数（ステップ
数）を記憶するＣＮＴ、モータ１２５の現在の励磁相を
記憶しているＰＨ等を含んでいる。

１０６はステッピングモータ１２５の駆動用電源で、直
流＋２４Ｖを出力している。１０７はＤ／Ａコンバータ
で、制御部１００より複数ビットのデジタル制御信号１
１０を入力し、アナログ電圧信号に変換してドライバ回
路１０８と１０９のＶＲ端子に出力している。１０８と
１０９は共に第２図にその詳細を示すモータ駆動用ドラ
イバ回路で、この実施例ではトムソン社製３７１８（Ｓ
）を使用している。

１２１は制御部１００より出力されるＡ相の相電流方向
を制御する相信号で、Ａ相の励磁またＡ相の逆相励磁（
ＡＸ）を制御している。１２２はＡ相の巻線電流を変更
して励磁エネルギーを調節する２ビツトの巻線電流制御
信号である。また同様に、１２３はＢ相の相電流方向を
制御してＢ相励磁やその逆相励磁（ＢＸ）を制御する相
信号、１２４はＢ相の励磁エネルギーを調節する巻線電
流制御信号である。

第２図は実施例のドライバ回路の構成を示すブロック図
で、この回路は前述したようにトムソン社製３７１８（
Ｓ）である。

この回路は、バイポーラ・チョッパ・ドライバ回路で、
基準電圧端子ｖＲはチョッパ電流値を決定する基準電圧
で、Ｄ／Ａコンバータ１０７の出力電圧１２７を入力し
ている。従って、制御部１００はこの制御信号１１０に
よりＤ／Ａコンバータ１０７の出力電圧値を制御して、
モータ１２５の巻線電流（励磁エネルギー）を変更する
ことができる。更に、この回路は、それぞれが２ビツト
の巻線電流制御信号１２２あるいは１２４により、それ
ぞれ４段階にモータ１２５の駆動電流を調節して、ステ
ッピングモータ１２５の励磁エネルギーを調節すること
ができるように構成されている。

巻線電流制御信号１２２或いは信号１２４による電流制
御例を以下の表に示す。

表 このようにして、ステッピングモータ１２５に通電する
巻線電流の値を、端子ＩｏＩｌに入力される巻線電流制
御信号１２２及び１２４により制御することができ、更
には制御信号１１０により基準電圧ＶＲを変更して励磁
エネルギーを調節できる。

端子Ｐに入力する相信号１２１、・１２３は、前述した
ように相電流の流れる方向を決定する信号で、この相信
号がハイレベルになると電流はＭＡからモータ１２５の
巻線を通りＭａ側に流れる。

逆に、相信号１２１或いは相信号１２３がロウレベルに
なると、電流はＭ、からモータ１２５の巻線を通りＭＡ
側に流れる。このようにして、相信号１２１．１２３に
より、モータ１２５の相励磁方向を変更することができ
る。Ｖ　ａｍは電源１０６より＋２４Ｖを入力する電源
入力端子である。

第３図は２極ステツピングモータの１−２相励磁のトル
クモデルを示す図で、Ａ相とＢ相および各その逆相励磁
をＡＸ、ＢＸで示している。

［ステッピングモータのダンピングの説明（第４図）］ 第４図はＡ相を励磁して停止（ホールド）しているステ
ッピングモータを、１−２相励磁で４ステツプ駆動する
時のダンピング特性を示す図である。図中、点線４５は
モータの相励磁により搬送される記録紙や原稿等の理想
的な搬送量Ｓを示している。

４１は励磁電流等の制御や励磁時間の制御を行わない従
来の場合を示し、この時はモータの回転駆動により搬送
される記録紙等の移動量は、４３の実線で示されたよう
になる。

１−２相駆動の２相励磁時におけるトルクは、そのモー
タの特性により異なるが、励磁電流の制御を実施しなけ
れば１相励磁時の約２倍のトルクが発生する。従って、
４１に示すような制御を行う場合、まずＡ相でホールド
されているモータに対し次の励磁相であるＡＢ相を励磁
する。そしてこの励磁により、モータが摩擦負荷等でほ
とんど回転しないうちに、次のｌ相励磁（Ｂ）に変って
しまう。

このため４３で示されたように、モータの回転の立上り
が鈍くなり、最終ステップのＡＸ相を励磁しても、実際
のモータ回転の追随性が悪いため理想的な回転量に対し
てモータの回転量が少なくなってしまううえに、その後
のダンピングも大きくなってしまう。

これに対し４２は、この実施例の方式により４ステツプ
、ステッピングモータ１２５を回転駆動したときの、励
磁エネルギーと相励磁時間の制御タイミングの一例を示
したもので、まず１ステツプ目においてモータ！２５が
静止している場合、或いは前回の回転後のダンピング等
により所定位置に達していない場合、また正規の回転方
向に対して逆方向の回転力が発生している場合等を考慮
して、トルクの大きい２相（ＡＢ）（あるいはパワーア
ップした相）を励磁時間を長くして励磁する。

このときのモータの回転量に基づく搬送量を示したのが
４４である。このように４３に比べてモータ１２５の立
上りが速くなり、前回のモータ回転駆動による正転方向
のダンピングが発生していても、この１回目の相励磁エ
ネルギーと相励磁時間を制御することにより対応できる
。２ステツプ目の相励１ｉｆｌ（Ｂ）は、ここではトル
クの小さいｌ相励磁なので励磁時間を短くし、次のＢＡ
Ｘ相の励磁時間を長くすることにより、最終相を励磁す
る前にできるだけ移動距離（回転量）を稼ぐようにして
いる。

なお、ここでは１−２相駆動で励磁するようにしている
が、２ステツプ目のＢ相励磁を飛ばしてここだけ２相励
磁駆動にしてもよい、また最終ステップ以外は、その駆
動系の負荷や駆動スピードに応じて適当な励磁エネルギ
ーと励磁時間を選択してよい。但し、最終ステップの相
励磁を行う時点での移動位置ができるだけ最終励磁相に
近く、かつその移動トルクが小さくなるようにする必要
がある。

４２では最終相であるＡＸ相励磁をパワーダウンして行
うことによりモータのダンピングを少なくしているが、
この相を励磁する時点での位置ができるだけＡ相に近く
、また４４で示された曲線の傾きが小さい程ダンピング
量を小さくすることができる。なお、第４図において、
斜線部分はこの実施例によりモータの巻線に通電される
時間を示している。

［モータ駆動処理の説明（第１図〜第５図）］第第５図
、第５Ｂ図は制御部１００によるモータ駆動処理を示す
フローチャートで、この処理を実行する制御プログラム
はＲＯＭ１０４に格納されている。

ステップＳｌで主制御部よりのモータ駆動トリガの入力
を待ち、モータ駆動トリガを入力するとステップＳ２に
進み、その駆動トリガとともに送られてくるモータ１２
５を回転駆動するステップ数ｎを読取り、ＲＡＭ１０５
のＣＮＴにセットする。ステップＳ３でインターフェー
ス部１０１により主制御部に対するとジー信号をオンに
して、モータ１２５の回転駆動が終了するまで、次の回
転駆動なトリガの入力を禁止する。

ステップＳ４でそのトリガに対する最初のステツブ駆動
かどうか判断し、最初のステップ駆動であればステップ
Ｓ５に進み、ＰＨに記憶されている励磁相を基に次に相
励磁される相を相信号１２１及び１２３により指示する
。それとともにＰＨも最新の励磁相に更新する。そして
ステップＳ６で巻線電流制御信号１２２及び１２４或い
は制御信号１１０、あるいはそれら全ての信号により、
モータ１２５の励磁エネルギーを高める。更にステップ
Ｓ７で最初のステップに対応する、通常の励磁時間より
も長い目の相励磁時間（Ｔｎ）の間励磁を行う、この励
磁が終了するとステップＳ８に進み、ＣＮＴを−１して
ステップＳ４に戻る。

この相励磁は第４図の５１で示されている。

ステップＳ４で１回目の相励磁でなければステップＳ９
に進み、ＣＮＴが“１”、即ち最終ステップの駆動時か
どうかをみる。最終ステップの駆動でなければステップ
ＳＩＯに進み、ＰＨに記憶されている次の相を励磁する
とともにＰＨを更新する。ステップＳｌｌでＰＨの値を
基に、その励磁相が１相か２相かをみる。１相励磁なら
ばステップＳ１２に進み、所定の励磁エネルギーをセッ
トし、ステップＳ１３で１相の励磁時間ＴＨの間励磁を
行う。このＴＮ時間は、前述のＴｎとはＴ　ｎ　＞　Ｔ
　ｓの関係にある。こうして１相による励磁時間が終了
するとステップＳ８に進む。これにより、第４図の５２
で示されたように、２ステツプ目のＢ相励磁が短時間で
終了する。

一方、ステップＳｌｌで２相励磁のときはステップＳ１
４に進み、巻線電流制御信号１２２．１２４或いは制御
信号１１０により励磁エネルギーをセットし、ステップ
Ｓ１５で任意の励磁時間（Ｔ　ｉ　）を計時する。この
時間は、前述の励磁時間に比べて、Ｔ　ｎ　＞　Ｔ　ｉ
　＞　Ｔ　ｓの関係にある。これは第４図の５３で示さ
れた相励磁に対応している。

ステップＳ９でＣＮＴが“ｌ”、即ち最後の相励磁なら
ばステップＳ１６に進み、最後の相を励磁し、ステップ
Ｓ１７で巻線電流制御信号１２２及び１２４あるいは制
御信号１００等により、励磁エネルギーを通常の１相励
磁時よりもパワーダウンし、ステップＳ１８で短めの相
励磁時間ＴＪを計時する。そして、ステップＳ１９でと
ジー信号をオフにして、主制御部よりの次のモータトリ
ガを待つ、この時間Ｔｊは２ステツプ目の１相励磁時間
ＴＮにほぼ等しい時間である。

ここでの励磁エネルギーの増減量、及び各相の励磁時間
であるＴｎ、　ＴＮ　、　Ｔ　ｉ　、　Ｔ　ｊ等は、そ
れぞれの系で最も立上りが速くダンピングが小さくなる
よう任意に選択することができる。

なお、この実施例では４ステツプの場合について述べた
がこれに限定されるものでなく、複数ステップの駆動で
あれば同様にできる。また、ステッピングモータの駆動
はバイポーラ、ユニポーラまたｌ−２相以外のステップ
駆動の場合でも同じようにできる。

また、第６図に示したように最終ステップの励磁は、ｎ
ステップ所要時間が経過した後に送出してモータの駆動
時間を短縮することもできる。即ち、第６図のタイミン
グＴ１でｎステラプ分を励磁する所要時間が経過した後
、次の駆動トリガが直ちに入力された場合は、その前の
相励磁により正回転方向の力や移動量が大きくなってい
るため、最終相（ＡＸ）を励磁しなくてもスムーズに回
転する。

一方、タイミングＴ２で次のｎステラプ分の励磁に要す
る時間が経過した後、次の駆動トリガが入力されていな
いため、最終ステップの励磁信号によりＡ相を励磁する
。こうして、次にトリガが入力されるタイミングＴ３ま
での間隔が長い場合は、ｎステップ目の相（Ａ）が励磁
されたままで１相でホールドすることになる。

以上説明したようにこの実施例によれば、ｎステップ中
の各相の励磁エネルギー及び、相励磁時間を、その励磁
される相及びステップ数により決定することにより、モ
ータをスムーズに高速回転駆動できるとともに、消費電
力を少なくしてモータの駆動ができる。更には、モータ
の振動・騒音を低減できる効果がある。

また、トリガ間隔が変動しても最初の相励磁を長くし、
かつその励磁電力を上げることにより、ダンピングの影
響を吸収できる。また更に、最終ステップにおける相励
磁でダンピングを最小限に押えるように制御することも
できる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、ステッピングモ
ータの回転数や励磁相に対応してその励磁電流や励磁時
間等を変更することにより、モータの回転起動を高速に
し、そ−、夕の回転停止時のダンピングを最小限に抑え
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のモータ駆動回路の概略構成を示すブロ
ック図、 第２図は実施例のドライバ回路の概略構成を示す図、 第３図はステッピングモータの１−２相励磁モデルを示
す図、 第４図はステッピングモータの励磁とそのモータにより
搬送される記録紙等の移動量Ｓとの関係を示す図、 第５図は実施例のモータ制御回路によるそ一タ制御動作
を示すフローチャート、そして第６図は他の実施例のモ
ータの励磁タイミングを示す図である。 図中、１００・・・制御部、１０１・・・インターフェ
ース部、１０３・・・０２０％　１０４・・・ＲＯＭ、
１０５・・・ＲＡＭ％　１０６・・・電源、１０７・・
・Ｄ／Ａコンバータ、１０８．１０９・・・ドライバ、
１１０・・・制御信号、１２１，１２３・・・相信号、
１２２，１２４・・・巻線電流制御信号、１２５・・・
ステッピングモータ、１２７・・・基準電圧である。 〜−（ 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステツピングモータを１回の駆動開始指示により
   指示されたステツプ数だけ回転駆動するステツピングモ
   ータの駆動方式であつて、 回転駆動時、現在のステツプ数と前記ステツピングモー
   タの励磁相を検知する検知手段と、前記各励磁相及びス
   テツプ数に対応して相励磁電流値或いは励磁時間を変更
   する励磁制御手段とを備えることを特徴とするステツピ
   ングモータの駆動方式。
2. （２）前記励磁制御手段は駆動開始時は励磁時間を長く
   し、あるいは１相励磁時は２相励磁時よりも励磁時間を
   短くし、最終の１相励磁時には１相当りの励磁電流を小
   さくするようにしたことを特徴とする請求項第１項に記
   載のステツピングモータの駆動方式。