JPH0828996B2 - ステッピングモータの駆動制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリアルプリンタのキ
ャリッジ送りや紙送り等に用いられるステッピングモー
タを、スルーイングテーブルに基づく開ループ制御によ
り駆動制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリアルプリンタのキャリッジ送りや紙
送り等に用いられるステッピングモータの駆動制御方法
としては、従来より、コストメリットの大きい開ループ
制御が広く採用されている。この開ループ制御は、ステ
ッピングモータの起動から停止までを、予め設定した速
度パターンに従って制御するものである。その速度パタ
ーンは、通常、スルーイングとして知られており、ステ
ッピングモータに順次与える駆動パルスの番号とパルス
幅とを対応付けたスルーイングテーブルの形で設定され
る。そして、例えばキャリッジ送りの場合には複数のス
ルーイングテーブルの中から、印字指令の種類に応じて
最適のスルーイングテーブルを選択してステッピングモ
ータを制御するようにしている。

【０００３】そのキャリッジ送りにおけるスルーイング
テーブルの例を図５に示す。図５（ａ）はステッピング
モータを加速駆動する工程における加速部テーブル、図
５（ｂ）は等速駆動する工程における等速部テーブル
で、駆動パルスの番号に相当するカウンタの数値と、パ
ルス幅に相当するタイマーの数値とが対応付けられてい
る。

【０００４】また、開ループ制御を行う従来の駆動制御
装置の概略構成を図６のブロック図に示す。図のよう
に、動作指令を受けた制御回路１は、駆動回路２へ励磁
信号を与え、その駆動回路２は、制御回路１で定められ
た動作モードに従い、ステッピングモータ３へ駆動電流
を駆動パルスとして供給し、ステッピングモータ３をス
テップ動作させる。そしてこれらの制御回路１と駆動回
路２とにより、ステッピングモータ３へ、上記スルーイ
ングテーブル通りに駆動パルスを与えて、ステッピング
モータ３の速度を目標速度に制御し、目標位置に回転さ
せる。

【０００５】更に、こうして制御されたステッピングモ
ータ３の目標速度ω０と時間との関係を、上記スルーイ
ングテーブルの各駆動パルスの幅と対応させて、図７の
特性図に示す。

【０００６】図のように、起動とともに、上記加速部テ
ーブルに従って、パルス幅（タイマー値）が５ｍｓｅｃ
（ミリ秒）から０．５ｍｓｅｃまで徐々に短くなる１〜
２８番の駆動パルスを与えてステッピングモータ３を加
速する。その後上記等速部テーブルに従って０．５ｍｓ
ｅｃ幅のＮ個の駆動パルスを与えて等速駆動する。この
等速駆動によるキャリッジの定速送りの間に印字を行う
ことになる。よって、等速駆動する駆動パルスの数であ
る等速カウント数Ｎは、印字文字のドット数と文字数と
に応じて設定されている。

【０００７】上記等速駆動の後は、図示せぬ減速テーブ
ルに従って減速駆動する。その減速テーブルは、この例
では、上記加速部テーブルの２８個の駆動パルスを逆
に、つまりパルス幅の短い方から並べて構成したもので
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の制御方法で
は、ステッピングモータ３にかかる負荷の大きさに関係
なく常にスルーイングテーブル通りに駆動パルスを与え
て駆動制御するため、最もトルクを必要とする加速駆動
時に、そのステッピングモータ３に大きな負荷がかかっ
た場合、例えばシリアルプリンタのキャリッジ送りであ
れば、環境温度の変化や振動、あるいはプリンタの姿勢
変化等によってキャリッジの送り抵抗が増大した場合
に、ステッピングモータ３が脱調するという問題があっ
た。脱調すると、それ以後の回転位置が狂い、目標位置
に正しく到達させることができなくなってしまう。

【０００９】従来は、このような負荷増大による脱調を
防止するためには、出力パワーの必要以上に大きなステ
ッピングモータを用いなければならず、それでは開ルー
プ制御によるコストメリットが失われてしまう。

【００１０】環境温度の変化による負荷増大に対して
は、温度センサを設けて環境温度を検出し、その検出温
度に応じてステッピングモータの出力パワーを変える方
法が提案されているが（特開平２−４６１９５）、環境
温度の変化以外の要因による負荷増大には対応し得な
い。

【００１１】また、キャリッジ送りにおいて、ダミー送
り工程を設け、入力パワーパターンを記憶させる方法も
提案されているが（特開平２−３０１４６９）、ステッ
ピングモータの閉ループ制御を必要とするとともに、ダ
ミー送り工程を実施する前に負荷変動が生じた場合には
対応できなくなる。

【００１２】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、加速駆動時に様々な要因により負荷が増大
した場合にも、ステッピングモータを脱調させることな
く正しく目標位置に到達させることのできる、開ループ
制御による駆動制御方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る駆動制御方法では、ステッピングモー
タを、スルーイングテーブルの加速部テーブルに従って
加速駆動する工程で、その加速部テーブルによる指令回
転位置に対する、ステッピングモータの回転位置の遅れ
量を検出する。そしてその遅れ量が、予め設定した値に
達した場合には、等速駆動に切り換え、その等速駆動に
よって、上記加速部テーブルで定められていたステップ
量を完了させる。

【００１４】

【作用】上記ステッピングモータの回転位置の遅れ量が
設定値に達した場合に、等速駆動に切り換えることによ
り、ステッピングモータに与える一つ一つの駆動パルス
の時間を長く保って、そのステッピングモータの出力ト
ルクを保持し、負荷増大による脱調を防止することがで
きる。

【００１５】また、加速駆動の途中で等速駆動に切り換
えても、加速部テーブルで定められていたステップ量を
完了させるため、ステッピングモータを、その決められ
た回転量を減らすことなく、目標とする回転位置に正し
く到達させることができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。

【００１７】図１は、本発明に係る駆動制御方法を実施
するための駆動制御装置のブロック図である。

【００１８】図のようにこの駆動制御装置では、図６に
示した従来の駆動制御装置に設けられた制御回路１と駆
動回路２とに加え、ステッピングモータ３に連結された
エンコーダ４と、制御回路１に接続された遅れ量検出回
路５と比較回路６とが設けられている。

【００１９】上記エンコーダ４は、制御回路１と駆動回
路２とにより駆動されるステッピングモータ３の回転位
置を検出し、検出位置信号を出力する。

【００２０】また上記遅れ量検出回路５は、上記エンコ
ーダ４からの検出位置信号と、上記制御回路１から励磁
信号と同期して、つまりステッピングモータ３の駆動パ
ルスと同期して出力される駆動パルスモニター信号とに
基づいて、ステッピングモータ３の回転位置の、指令回
転位置からの遅れ量を検出する。

【００２１】更に上記比較回路６は、上記遅れ量検出回
路５によって検出された遅れ量と、この比較回路６に予
めセットされた遅れ量設定値とを比較し、検出遅れ量が
設定値以上となった場合には遅れ信号を上記制御回路１
へ送る。上記遅れ量設定値は、ステッピングモータ３を
脱調させないように、その出力トルクや使用条件に応じ
て適宜に設定されるべきもので、例えばステップ角度の
２〜２．５倍程度の値に設定される。

【００２２】図２は、上記制御回路１の具体的な構成例
を示すブロック図である。図のようにＣＰＵ１１を主体
として、スルーイングテーブルや記録ヘッドドライブ用
データを記憶させたプログラムメモリ１２と、そのプロ
グラムメモリ１２から読み出した各種データを一時格納
して整理するＲＡＭ１３と、上記駆動パルスモニター信
号や記録ヘッドドライブ信号を出力するカウンタ／タイ
マ１４とが備えられている。

【００２３】次に、上記構成の駆動制御装置による、本
発明に係る駆動制御方法を、図３のフローチャートと図
４の特性図を用いて説明する。

【００２４】動作指令を制御回路１へ入力させると、制
御回路１のＣＰＵ１１は、先ずスルーイング選択を行い
（Ｓ−１）、ステッピングモータ３の起動から停止まで
の目標速度パターンをプログラムメモリ１２から選択的
に読み出す。この選択した目標速度パターンのスルーイ
ングテーブルは、図５に示した従来例の場合と同様のも
のとする。そして図４の特性図に、この選択した目標速
度ω０の時間変化を実線で、スルーイングテーブルの各
駆動パルスの幅と対応させた形で示した。また、スルー
イングテーブルの図示せぬ減速部テーブルについても、
従来例の場合と同様に、図５（ａ）に示した加速部テー
ブルの２８個の駆動パルスを逆に、つまりパルス幅の短
い方から並べて構成したものとする。もちろん加速部テ
ーブルと減速部テーブルとを、非対称に構成してもよ
い。

【００２５】上記スルーイング選択の後、制御回路１
は、選択したスルーイングテーブルのカウンタの初期設
定を行って、カウンタの数値ｎをｎ＝１に設定し（Ｓ−
２）、続いてスルーイングテーブルの加速部テーブルに
従い、ステッピングモータ３に対して１カウント分の加
速駆動を行う（Ｓ−３）。

【００２６】次いで制御回路１は、比較回路６が遅れ信
号を出力したかどうかを判断し（Ｓ−４）、出力しなけ
れば、続いて加速部テーブルの加速カウントが終了した
かどうか、この場合、カウンタの数値ｎが２８に達した
かどうかを判断する（Ｓ−５）。達しなければカウンタ
の数値ｎを一つ進め（Ｓ−６）、加速駆動を続ける。

【００２７】こうして制御回路１は、ステッピングモー
タ３が大きな負荷を受けず、よって比較回路６が遅れ信
号を出力しない場合には、加速部テーブルに従ってステ
ッピングモータ３を加速駆動し続ける。そしてカウンタ
の数値ｎが２８に達して加速駆動が終了した後は（Ｓ−
５）、等速部テーブルに従って等速駆動を行い（Ｓ−
７）、続いて減速部テーブルに従って減速駆動を行い
（Ｓ−８）、停止させる。一方、加速部テーブルに従っ
て加速駆動を行っている間に、ステッピングモータ３の
受ける負荷が何らかの要因で、例えばキャリッジの送り
抵抗の増大により異常に大きくなり、図４の特性図中に
破線で示したようにステッピングモータ３の実測速度ω
１が目標速度ω０に比べて徐々に小さくなって、ステッ
ピングモータ３の回転位置の指令回転位置からの遅れ量
が設定値に達した場合には、比較回路６から遅れ信号が
出力される。

【００２８】すると、遅れ信号出力有りと判断（Ｓ−
４）した制御回路１は、その遅れ信号出力時刻ｔ１以降
の加速部テーブルのタイマー値を、その時刻ｔ１のカウ
ントにおける値と同じ値、あるいはその時刻ｔ１に近い
カウント、例えば一つ前のカウントにおける値と同じ値
に延ばして固定することにより、一定の等速タイマー値
を設定する（Ｓ−９）。そしてその等速タイマー値に従
って等速駆動を行う（Ｓ−１０）。

【００２９】即ち、加速部テーブルに従って加速駆動す
る工程で、ステッピングモータ３の回転位置の指令回転
位置からの遅れ量が設定値に達して、遅れ信号が出力さ
れた場合には、等速駆動に切り換え、その遅れ信号出力
時刻ｔ１以降は、図４の特性図中に一点鎖線で示したよ
うに、一定の制御速度ω２で駆動する。

【００３０】このように、遅れ量が設定値に達した場合
に等速駆動に切り換えることにより、ステッピングモー
タ３に与える一つ一つの駆動パルスの時間を長く保っ
て、そのステッピングモータ３の出力トルクを保持し、
負荷増大による脱調を防止することができる。

【００３１】こうして等速駆動に切り換えた後、加速部
テーブルの加速カウントが終了するまで、この実施例で
はカウンタの数値ｎが２８に達するまで、制御回路１は
等速駆動を続ける（Ｓ−１１，１２）。このように、加
速駆動の途中で等速駆動に切り換えても、加速部テーブ
ルで定められていたステップ量を完了させるため、ステ
ッピングモータ３を、その決められた回転量を減らすこ
となく、目標とする回転位置に正しく到達させることが
できる。

【００３２】加速カウント終了後、制御回路１は等速部
テーブルによる等速駆動に移る（Ｓ−１３）。この等速
駆動の工程においても、選択したスルーイングテーブル
の等速部テーブルのタイマー値を上記等速タイマー値に
置き換え、その等速タイマー値で、等速部テーブル上の
等速カウント総数分だけ等速駆動を行う。つまり上記加
速駆動の工程と同じ一定の制御速度ω２で、駆動を続け
ることになる。

【００３３】シリアルプリンタの場合には、この等速駆
動によるキャリッジの定速送りの間に印字を行うことに
なる。よって、等速カウント数Ｎは、印字文字のドット
数と文字数とに応じて設定されている。

【００３４】上記等速カウント総数分の等速駆動が終了
した後、制御回路１は減速部テーブルによる減速駆動に
移り、先ず、減速部テーブルのカウンタの初期設定を行
って、カウンタの数値ｎをｎ＝１に設定し（Ｓ−１
４）、続いて１カウント分の減速駆動に入る（Ｓ−１
５）。

【００３５】次いで制御回路１は、現在のカウントのタ
イマー値が、上記等速タイマー値より短いかどうかを判
断する（Ｓ−１６）。短ければ、そのカウントのタイマ
ー値を等速タイマー値と同じ値に延長する（Ｓ−１
７）。従ってこの場合には、上記一定の制御速度ω２で
の駆動を続けることになる。また現在のカウントのタイ
マー値が等速タイマー値以上であれば、その減速部テー
ブル通りのタイマー値で駆動する。

【００３６】こうして制御回路１は、減速部テーブルの
減速カウントが終了するまで、この実施例ではカウンタ
の数値ｎが２８に達するまで減速駆動を続け（Ｓ−１
８，１９）、減速カウント終了後、ステッピングモータ
３を停止させる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る駆動
制御方法によれば、加速駆動時に様々な要因により負荷
が増大した場合にも、ステッピングモータを脱調させる
ことなく正しく目標位置に到達させることができる。

【００３８】またそのために、出力パワーの必要以上に
大きなステッピングモータを用いなくてもすみ、従って
開ループ制御によるコストメリットを保つことができ
る。

【００３９】その上、開ループ制御であるために、閉ル
ープ制御に比べて、制御回路の負担を軽減させることが
できる。

【００４０】更に、本発明に係る駆動制御方法は、シリ
アルプリンタのキャリッジ送りや紙送り等に用いられる
ステッピングモータに限らず、駆動源として用いられる
あらゆるステッピングモータの駆動制御に適用すること
ができ、同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る駆動制御方法を実施するための駆
動制御装置のブロック図である。

【図２】駆動制御装置の制御回路の具体的な構成例を示
すブロック図である。

【図３】本発明に係る駆動制御方法を説明するフローチ
ャートである。

【図４】実施例におけるステッピングモータの目標速度
と実測速度と制御速度を示す特性図である。

【図５】スルーイングテーブルの例を示す図で、（ａ）
は加速部テーブル、（ｂ）は等速部テーブルである。

【図６】従来例における駆動制御装置のブロック図であ
る。

【図７】従来例におけるステッピングモータの目標速度
を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 制御回路 ２ 駆動回路 ３ ステッピングモータ ４ エンコーダ ５ 遅れ量検出回路 ６ 比較回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 19/18 Ｆ Ｈ０２Ｐ 8/38 (56)参考文献 特開 昭63−305796（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−114396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−305796（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−301469（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−49973（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−230399（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−147715（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−10520（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−5157（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステッピングモータを、スルーイングテー
   ブルに基づく開ループ制御により、目標位置に回転させ
   る駆動制御方法において、 ステッピングモータを、スルーイングテーブルの加速部
   テーブルに従って加速駆動する工程で、その加速部テー
   ブルによる指令回転位置に対する、ステッピングモータ
   の回転位置の遅れ量を検出し、その遅れ量が、予め設定
   した値に達した場合には、等速駆動に切り換え、その等
   速駆動によって、上記加速部テーブルで定められていた
   ステップ量を完了させることを特徴とするステッピング
   モータの駆動制御方法。