JPH10174493A - ステッピングモータの制御回路 - Google Patents
ステッピングモータの制御回路Info
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- JPH10174493A JPH10174493A JP34066596A JP34066596A JPH10174493A JP H10174493 A JPH10174493 A JP H10174493A JP 34066596 A JP34066596 A JP 34066596A JP 34066596 A JP34066596 A JP 34066596A JP H10174493 A JPH10174493 A JP H10174493A
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- JP
- Japan
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- stepping motor
- circuit
- rotor
- control circuit
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高効率、高速立ち上げ、高速立ち下げ、高速回
転を実現し、ステッピングモータの欠点である脱調をな
くすことできるステッピングモータの制御回路を提供す
る。 【構成】 ステッピングモータの制御回路の構成とし
て、ステッピングモータの回転軸に連動して回転を行
い、ロータの回転位置に対応したパルス信号を発生する
位置検出装置と、位置検出装置の出力により方向判別を
行う方向判別回路と、該方向判別回路の出力によりパル
スカウントを行い、ステッピングモータのロータ位置を
検出するロータ位置検出回路と、ステッピングモータの
任意のコイルに通電を行い、ロータが安定した時点にお
ける前記ロータ位置検出回路の値を利用して基準値を定
める基準位置検出装置と、基準位置検出装置により定め
られた基準からの位置にしたがったロータ位置検出回路
の出力によってステッピングモータのコイルに通電を行
う通電制御回路と、通電制御回路の出力によりステッピ
ングモータを駆動する駆動回路と、を設ける。
転を実現し、ステッピングモータの欠点である脱調をな
くすことできるステッピングモータの制御回路を提供す
る。 【構成】 ステッピングモータの制御回路の構成とし
て、ステッピングモータの回転軸に連動して回転を行
い、ロータの回転位置に対応したパルス信号を発生する
位置検出装置と、位置検出装置の出力により方向判別を
行う方向判別回路と、該方向判別回路の出力によりパル
スカウントを行い、ステッピングモータのロータ位置を
検出するロータ位置検出回路と、ステッピングモータの
任意のコイルに通電を行い、ロータが安定した時点にお
ける前記ロータ位置検出回路の値を利用して基準値を定
める基準位置検出装置と、基準位置検出装置により定め
られた基準からの位置にしたがったロータ位置検出回路
の出力によってステッピングモータのコイルに通電を行
う通電制御回路と、通電制御回路の出力によりステッピ
ングモータを駆動する駆動回路と、を設ける。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大判型のラスタスキャ
ン型プリンタの副走査系に用いるステッピングモータの
制御回路に関する。
ン型プリンタの副走査系に用いるステッピングモータの
制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、一般的には、ラスタスキャン型プ
リンタの副走査系にはステッピングモータが用いられて
いた。その理由としては、ステッピングモータの最大の
特徴であるオープンループにて位置制御が可能であるか
らである。
リンタの副走査系にはステッピングモータが用いられて
いた。その理由としては、ステッピングモータの最大の
特徴であるオープンループにて位置制御が可能であるか
らである。
【0003】最近、インクジェットプリンタは、オフィ
ス、ホームプリンタとして最適な、静粛なプリンタとし
て、ドットプリンタから置き換わっている。また、最近
は、コンピュータのCPUパワーが増大し、画像を扱う
用途が増大し、より高画質、高解像度のプリンタが求め
られている。
ス、ホームプリンタとして最適な、静粛なプリンタとし
て、ドットプリンタから置き換わっている。また、最近
は、コンピュータのCPUパワーが増大し、画像を扱う
用途が増大し、より高画質、高解像度のプリンタが求め
られている。
【0004】次に、インクジェットプリンタの副走査系
のステッピングモータの動作について説明を行うと、モ
ータで目標位置まで最短時間で負荷を移動させる場合を
具体的に考えてみる。例えば、図14を参照して説明す
る。なお、図14に示す目標位置対速度(走行特性カー
ブ)の関係は、後述する本発明の実施例にも当てはま
る。図14に示すように、副走査系のプラテンを区間B
では、最大速度で回転させている。したがって、最短時
間にプラテンを駆動したい場合、区間Aにおいて立上が
り時間を短くすることが望ましい。またプラテンを所定
方向に駆動した後は、プラテンの速度を区間Cで急速に
減速させ、その後、高精度な位置決めを行うには、区間
Dで示すようにプラテンを低速駆動することが望まし
い。図のような走行特性カーブを任意に設定できること
は、よく知られている。
のステッピングモータの動作について説明を行うと、モ
ータで目標位置まで最短時間で負荷を移動させる場合を
具体的に考えてみる。例えば、図14を参照して説明す
る。なお、図14に示す目標位置対速度(走行特性カー
ブ)の関係は、後述する本発明の実施例にも当てはま
る。図14に示すように、副走査系のプラテンを区間B
では、最大速度で回転させている。したがって、最短時
間にプラテンを駆動したい場合、区間Aにおいて立上が
り時間を短くすることが望ましい。またプラテンを所定
方向に駆動した後は、プラテンの速度を区間Cで急速に
減速させ、その後、高精度な位置決めを行うには、区間
Dで示すようにプラテンを低速駆動することが望まし
い。図のような走行特性カーブを任意に設定できること
は、よく知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ステッピングモータの
コイルへの通電にはロータ位置制御がないため、コイル
に適した通電角では通電が行われず、脱調しやすく、回
転数の上昇は一般的には望めない。また正トルクと反ト
ルクが同居する形でステップ周波数に同期して回転し、
また低速時は、回転と停止を交互に繰り返すため騒音を
著しく発生しやすい。したがって、現在のノンインパク
トプリンタ主流のオフィス環境には適していない。
コイルへの通電にはロータ位置制御がないため、コイル
に適した通電角では通電が行われず、脱調しやすく、回
転数の上昇は一般的には望めない。また正トルクと反ト
ルクが同居する形でステップ周波数に同期して回転し、
また低速時は、回転と停止を交互に繰り返すため騒音を
著しく発生しやすい。したがって、現在のノンインパク
トプリンタ主流のオフィス環境には適していない。
【0006】つまり、図14に示す区間Aや区間Cのよ
うに立ち上がり時間、立ち下がり時間を短くすること、
或いはB区間のように高速駆動させる場合にあたり、ス
テッピングモータを用いた場合は追従が困難で、また高
速回転をさせた場合は、脱調現象を起こしやすい欠点が
ある。したがって、最短時間でポジション制御をする場
合は、ステッピングモータは適さない。
うに立ち上がり時間、立ち下がり時間を短くすること、
或いはB区間のように高速駆動させる場合にあたり、ス
テッピングモータを用いた場合は追従が困難で、また高
速回転をさせた場合は、脱調現象を起こしやすい欠点が
ある。したがって、最短時間でポジション制御をする場
合は、ステッピングモータは適さない。
【0007】また、高階調、高解像度のインクジェット
プリンタの副走査系の送り精度は従来に比較して非常に
高いことが必要であり、ステッピングモータのステップ
角は、歯数およびコイルの相数のメカ的要素により決め
られるために、ステップ角を増加させることはコストの
増大をもたらす。また、従来のステップ角のまま、減速
比を大きくして対応すると目標位置までの到達時間の増
大をもたらす。
プリンタの副走査系の送り精度は従来に比較して非常に
高いことが必要であり、ステッピングモータのステップ
角は、歯数およびコイルの相数のメカ的要素により決め
られるために、ステップ角を増加させることはコストの
増大をもたらす。また、従来のステップ角のまま、減速
比を大きくして対応すると目標位置までの到達時間の増
大をもたらす。
【0008】したがって、本発明の目的は、DCモータ
の特徴である高効率、高速立ち上げ、高速立ち下げ、高
速回転を実現し、ステッピングモータの欠点である脱調
をなくすことできるステッピングモータの制御回路を提
供することにある。
の特徴である高効率、高速立ち上げ、高速立ち下げ、高
速回転を実現し、ステッピングモータの欠点である脱調
をなくすことできるステッピングモータの制御回路を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、ステッピングモータの制御回路におい
て、該ステッピングモータの回転軸に連動して回転を行
い、ロータの回転位置に対応したパルス信号を発生する
位置検出装置と、該位置検出装置の出力により方向判別
を行う方向判別回路と、該方向判別回路の出力によりパ
ルスカウントを行い、ステッピングモータのロータ位置
を検出するロータ位置検出回路と、前記ステッピングモ
ータの任意のコイルに通電を行い、ロータが安定した時
点における前記ロータ位置検出回路の値を利用して基準
値を定める基準位置検出装置と、該基準位置検出装置に
より定められた基準からの位置にしたがったロータ位置
検出回路の出力によってステッピングモータのコイルに
通電を行う通電制御回路と、該通電制御回路の出力によ
りステッピングモータを駆動する駆動回路と、を有する
ことを特徴とするステッピングモータの制御回路を採用
するものである。
めに、本発明は、ステッピングモータの制御回路におい
て、該ステッピングモータの回転軸に連動して回転を行
い、ロータの回転位置に対応したパルス信号を発生する
位置検出装置と、該位置検出装置の出力により方向判別
を行う方向判別回路と、該方向判別回路の出力によりパ
ルスカウントを行い、ステッピングモータのロータ位置
を検出するロータ位置検出回路と、前記ステッピングモ
ータの任意のコイルに通電を行い、ロータが安定した時
点における前記ロータ位置検出回路の値を利用して基準
値を定める基準位置検出装置と、該基準位置検出装置に
より定められた基準からの位置にしたがったロータ位置
検出回路の出力によってステッピングモータのコイルに
通電を行う通電制御回路と、該通電制御回路の出力によ
りステッピングモータを駆動する駆動回路と、を有する
ことを特徴とするステッピングモータの制御回路を採用
するものである。
【0010】
(実施例1)図1〜図3は、4相ユニポーラステッピン
グモータの原理を説明するための図である。図1は、ス
テッピングモータのステータとロータの関係を表してい
る。図1において、記号1は磁性体で作られたステータ
である。記号1A、1B、1C、1Dは磁性体1の突極
部で、各突極部には、コイル2A、2B、2C、2Dが
装着されている。各コイルの端子にはコモン端子(C)
と駆動端子(φ1、φ2、φ3、φ4)が設けられてい
る。記号3は2極のマグネットで作られたロータで、回
転軸4を中心として回転するようになっている。ロータ
とステータの関係において、図1の場合は、機械角と電
気角は同一となっている。コイル2Aとコイル2Cは電
気角で180度ずれていて、コイル2Bとコイル2Dも
電気角で180度ずれていて、かつコイル2A、2Cと
コイル2B、2Dとは電気角で90度ずれている。した
がって、一般的には2相関係にあるという。
グモータの原理を説明するための図である。図1は、ス
テッピングモータのステータとロータの関係を表してい
る。図1において、記号1は磁性体で作られたステータ
である。記号1A、1B、1C、1Dは磁性体1の突極
部で、各突極部には、コイル2A、2B、2C、2Dが
装着されている。各コイルの端子にはコモン端子(C)
と駆動端子(φ1、φ2、φ3、φ4)が設けられてい
る。記号3は2極のマグネットで作られたロータで、回
転軸4を中心として回転するようになっている。ロータ
とステータの関係において、図1の場合は、機械角と電
気角は同一となっている。コイル2Aとコイル2Cは電
気角で180度ずれていて、コイル2Bとコイル2Dも
電気角で180度ずれていて、かつコイル2A、2Cと
コイル2B、2Dとは電気角で90度ずれている。した
がって、一般的には2相関係にあるという。
【0011】コイル2Aとコイル2Cのコモン端子
(C)同士を接続し、コイル2Bとコイル2Dのコモン
端子(C)同士を接続し、端子φ1、φ3間をA相の1
つのコイルとみなし、端子φ2、φ4間をB相のコイル
とみなし、A相、B相の各コイルに往復通電をおこなう
場合は、2相バイポーラ駆動という。本発明では4相ユ
ニポーラに関してのみ述べるが、2相バイポーラステッ
ピングモータにおいても同様な効果を得ることができ
る。
(C)同士を接続し、コイル2Bとコイル2Dのコモン
端子(C)同士を接続し、端子φ1、φ3間をA相の1
つのコイルとみなし、端子φ2、φ4間をB相のコイル
とみなし、A相、B相の各コイルに往復通電をおこなう
場合は、2相バイポーラ駆動という。本発明では4相ユ
ニポーラに関してのみ述べるが、2相バイポーラステッ
ピングモータにおいても同様な効果を得ることができ
る。
【0012】図2は、コイルを駆動する駆動回路の説明
をするための図である。図2において、記号5はDC電
源である。図2で示す記号で図1と同一の記号で示すも
のは同一機能、同一作用効果を持つ部材を示すので、説
明は省略する。図3は、図2のコイルを通電するタイミ
ングで、横軸は時間で、縦軸はスイッチS1、S2、S
3、S4を開閉する信号であり、ハイレベルでコイルに
導通するものである。
をするための図である。図2において、記号5はDC電
源である。図2で示す記号で図1と同一の記号で示すも
のは同一機能、同一作用効果を持つ部材を示すので、説
明は省略する。図3は、図2のコイルを通電するタイミ
ングで、横軸は時間で、縦軸はスイッチS1、S2、S
3、S4を開閉する信号であり、ハイレベルでコイルに
導通するものである。
【0013】図4は、本実施例を説明するためのブロッ
ク図を表している。図4において、記号11は、4相の
ステッピングモータである。記号12は、位置検出装置
であり、例えば2相のエンコーダ装置である。2相のエ
ンコーダ装置は、ステッピングモータ11の回転軸に連
結されており、回転軸の回転と共に回転する。記号13
は、方向判別回路でエンコーダ12の出力の方向判別を
行う。記号14は、ロータ位置検出回路で、方向判別さ
れた出力をカウントすることによりロータ位置を検出す
るものである。記号15は制御部であり、基準位置検出
装置及び通電制御回路等を含み、各種制御を行い、記号
16の駆動回路を介してステッピングモータを駆動する
ものである。
ク図を表している。図4において、記号11は、4相の
ステッピングモータである。記号12は、位置検出装置
であり、例えば2相のエンコーダ装置である。2相のエ
ンコーダ装置は、ステッピングモータ11の回転軸に連
結されており、回転軸の回転と共に回転する。記号13
は、方向判別回路でエンコーダ12の出力の方向判別を
行う。記号14は、ロータ位置検出回路で、方向判別さ
れた出力をカウントすることによりロータ位置を検出す
るものである。記号15は制御部であり、基準位置検出
装置及び通電制御回路等を含み、各種制御を行い、記号
16の駆動回路を介してステッピングモータを駆動する
ものである。
【0014】図5は、図4の方向判別回路13の説明を
行うための図である。図5では、ステッピングモータの
右回転(CW)の場合について述べるが、左回転(CC
W)も同様な動作となる。図5(a)は、2相エンコー
ダのA相とB相である。図5(b)は、方向判別を含め
て、2相エンコーダのA相とB相の立ち上がりと立ち下
がりをパルス化したものである。
行うための図である。図5では、ステッピングモータの
右回転(CW)の場合について述べるが、左回転(CC
W)も同様な動作となる。図5(a)は、2相エンコー
ダのA相とB相である。図5(b)は、方向判別を含め
て、2相エンコーダのA相とB相の立ち上がりと立ち下
がりをパルス化したものである。
【0015】図6は、図4のロータ位置検出回路14及
び制御部15の説明を行うための図である。図6(a)
は、2相のエンコーダのA、B相の各立ち上がりと立ち
下がりを方向判別を含めてパルス化して位置信号とした
ものである。そして、そのパルスをロータ位置検出回路
14に入力してカウントしてロータ位置を検出してい
る。
び制御部15の説明を行うための図である。図6(a)
は、2相のエンコーダのA、B相の各立ち上がりと立ち
下がりを方向判別を含めてパルス化して位置信号とした
ものである。そして、そのパルスをロータ位置検出回路
14に入力してカウントしてロータ位置を検出してい
る。
【0016】図6(b)は、図6(a)の信号を用いて
2相バイポーラコイル相当に通電するための信号を作成
したものである。図6(c)は、図6(b)の信号を用
いて4相ユニポーラモータ用に信号を変換したものであ
る。図4の制御部15により、図6(c)の各φ1、
2、3、4の信号に対応した電流を図1の各コイルのφ
1、2、3、4に通電することにより、正トルクのみ発
生することができる。ただし、位置関連は図1位置をス
タートとした場合、図6(c)の記号21をスタート時
点とすることが必要である。
2相バイポーラコイル相当に通電するための信号を作成
したものである。図6(c)は、図6(b)の信号を用
いて4相ユニポーラモータ用に信号を変換したものであ
る。図4の制御部15により、図6(c)の各φ1、
2、3、4の信号に対応した電流を図1の各コイルのφ
1、2、3、4に通電することにより、正トルクのみ発
生することができる。ただし、位置関連は図1位置をス
タートとした場合、図6(c)の記号21をスタート時
点とすることが必要である。
【0017】次に、フローチャート図7、図8を参照し
て、制御部15によるロータのスタート時点を決定する
手段を次に述べる。図7は、メインルーチンであり、ス
テップ32でロータ位置初期化を行い、ステップ33で
モータ制御を行い、ステップ34でその他各種の制御を
行い、ステップ33に戻る。
て、制御部15によるロータのスタート時点を決定する
手段を次に述べる。図7は、メインルーチンであり、ス
テップ32でロータ位置初期化を行い、ステップ33で
モータ制御を行い、ステップ34でその他各種の制御を
行い、ステップ33に戻る。
【0018】図8〜図10は、ロータ位置初期化のルー
チンである。図8は第一の方法を説明するもので、ステ
ップ42で、例えばコイルφ1のみに通電を行い、所定
時間後、ステップ43にてロータが安定して停止した時
点をスタート時点に決定する。
チンである。図8は第一の方法を説明するもので、ステ
ップ42で、例えばコイルφ1のみに通電を行い、所定
時間後、ステップ43にてロータが安定して停止した時
点をスタート時点に決定する。
【0019】図9は、第2の方法を説明するもので、ロ
ータ位置初期化の際、摩擦負荷による位置ずれの補正を
考慮したもので、位置ずれの補正を含めたものである。
ステップ52でコイルφ4に通電し、所定時間後、ステ
ップ53にてコイルφ1に通電する。所定時間後、ステ
ップ54にてロータが安定して停止した位置でφ1R=
0とする。次にステップ55でコイルφ2に通電し、所
定時間後、ステップ56にてコイルφ1に通電する。所
定時間後、ステップ57にてロータが安定して停止した
位置でφ1L=ロータ位置とする。ステップ58にて、
φ1Rとφ1Lの平均をとってロータ位置の値を変更す
ることにより、ステータ1AとロータのN極が対向する
位置を零とすることができる。
ータ位置初期化の際、摩擦負荷による位置ずれの補正を
考慮したもので、位置ずれの補正を含めたものである。
ステップ52でコイルφ4に通電し、所定時間後、ステ
ップ53にてコイルφ1に通電する。所定時間後、ステ
ップ54にてロータが安定して停止した位置でφ1R=
0とする。次にステップ55でコイルφ2に通電し、所
定時間後、ステップ56にてコイルφ1に通電する。所
定時間後、ステップ57にてロータが安定して停止した
位置でφ1L=ロータ位置とする。ステップ58にて、
φ1Rとφ1Lの平均をとってロータ位置の値を変更す
ることにより、ステータ1AとロータのN極が対向する
位置を零とすることができる。
【0020】図10は、第三の方法を説明するもので、
図1で示す各突極1A、1B、1C、1Dの位置がメカ
的に著しくばらつきが大きい場合の補正を考慮したもの
である。まず、ステップ72にてコイルφ4に通電し、
所定時間経過を待つ。ステップ73にてコイルφ1に通
電する。所定時間後、ステップ74にてロータが安定し
て停止した位置でφ1R=0とする。次にステップ75
にてコイルφ2に通電する。所定時間後、ステップ76
にてロータが安定して停止した位置でφ2R=ロータ位
置とする。次に同様の動作を、ステップ77からステッ
プ80にてコイルφ3、φ4に対して行い、φ3R、φ
4Rの値を求める。次に反対方向の回転に対して同様の
動作を、ステップ81からステップ88にてコイルφ
3、φ2、φ1、φ4に対して行い、φ3L、φ2L、
φ1L、φ4Lの値を求める。ステップ89からステッ
プ92に関してそれぞれ演算を行い、各コイルそれぞれ
に対して正転時および逆転時の安定点の位置を検出し、
各コイルに対する正転時と逆転時の平均をとって、摩擦
負荷の影響を軽減する。次に、ステップ93により、φ
4の値をロータの位置とし、次にステップ94からステ
ップ97にて各コイルに対向するロータの位置を演算に
より求め、隣接突極の間を等間隔の分配を行い、各突極
のばらつきに対応できるようにする。
図1で示す各突極1A、1B、1C、1Dの位置がメカ
的に著しくばらつきが大きい場合の補正を考慮したもの
である。まず、ステップ72にてコイルφ4に通電し、
所定時間経過を待つ。ステップ73にてコイルφ1に通
電する。所定時間後、ステップ74にてロータが安定し
て停止した位置でφ1R=0とする。次にステップ75
にてコイルφ2に通電する。所定時間後、ステップ76
にてロータが安定して停止した位置でφ2R=ロータ位
置とする。次に同様の動作を、ステップ77からステッ
プ80にてコイルφ3、φ4に対して行い、φ3R、φ
4Rの値を求める。次に反対方向の回転に対して同様の
動作を、ステップ81からステップ88にてコイルφ
3、φ2、φ1、φ4に対して行い、φ3L、φ2L、
φ1L、φ4Lの値を求める。ステップ89からステッ
プ92に関してそれぞれ演算を行い、各コイルそれぞれ
に対して正転時および逆転時の安定点の位置を検出し、
各コイルに対する正転時と逆転時の平均をとって、摩擦
負荷の影響を軽減する。次に、ステップ93により、φ
4の値をロータの位置とし、次にステップ94からステ
ップ97にて各コイルに対向するロータの位置を演算に
より求め、隣接突極の間を等間隔の分配を行い、各突極
のばらつきに対応できるようにする。
【0021】なお、図6(c)では、通電を擬似三角波
にしているが、矩形波にしても、本発明の目的を達成す
ることができる。
にしているが、矩形波にしても、本発明の目的を達成す
ることができる。
【0022】(実施例2)次に、2相のエンコーダを用
いて、ステッピングモータのロータを目的の位置に停止
させる手段について述べる。
いて、ステッピングモータのロータを目的の位置に停止
させる手段について述べる。
【0023】ステッピングモータのマイクロステップ駆
動を利用する。次にマイクロステップ駆動について説明
を行う。例えば、4相のユニポーラモータにおいて、図
1を参照して説明を行う。コイル2Aのみ通電を行う
と、突極1Aにロータ3のN極が対向する。またコイル
2Bにのみ通電を行うと、突極1Bにロータ3のN極が
対向する。そしてコイル2A、2Bに同量の電流を通電
するとロータ3は突極1A、1Bの中間位置に停止す
る。つまり各コイルの通電配分量を任意に変更していく
ことにより、任意の位置で停止させることが可能とな
る。
動を利用する。次にマイクロステップ駆動について説明
を行う。例えば、4相のユニポーラモータにおいて、図
1を参照して説明を行う。コイル2Aのみ通電を行う
と、突極1Aにロータ3のN極が対向する。またコイル
2Bにのみ通電を行うと、突極1Bにロータ3のN極が
対向する。そしてコイル2A、2Bに同量の電流を通電
するとロータ3は突極1A、1Bの中間位置に停止す
る。つまり各コイルの通電配分量を任意に変更していく
ことにより、任意の位置で停止させることが可能とな
る。
【0024】次に、エンコーダの信号により位置制御す
る手段について説明を行う。図11は、図7のモータ制
御33のルーチンである。ステップ102により位置制
御を行い、ステップ103で停止位置制御を行ってい
る。ステップ102の位置制御では、エンコーダの出力
信号を方向判別を含めて計測し、目標位置に収束するよ
うにフィードバック制御が行われる。
る手段について説明を行う。図11は、図7のモータ制
御33のルーチンである。ステップ102により位置制
御を行い、ステップ103で停止位置制御を行ってい
る。ステップ102の位置制御では、エンコーダの出力
信号を方向判別を含めて計測し、目標位置に収束するよ
うにフィードバック制御が行われる。
【0025】図12は、停止位置制御を説明するための
フローチャートである。ステップ112にて目標位置と
現在位置の差を誤差とし、ステップ113にて誤差が、
例えば4相ステッピングモータの1相通電に相当する、
2ステップ以下に到達し、かつ1相通電の安定化した位
置になったならば、ステップ115に移る。ステップ1
15にて、マイクロステップ駆動に移り、ステップ11
6にて目標位置かどうか判断し、目標位置に到達するま
でマイクロステップ駆動を行う。
フローチャートである。ステップ112にて目標位置と
現在位置の差を誤差とし、ステップ113にて誤差が、
例えば4相ステッピングモータの1相通電に相当する、
2ステップ以下に到達し、かつ1相通電の安定化した位
置になったならば、ステップ115に移る。ステップ1
15にて、マイクロステップ駆動に移り、ステップ11
6にて目標位置かどうか判断し、目標位置に到達するま
でマイクロステップ駆動を行う。
【0026】(実施例3)次に、2相のエンコーダのア
ナログ信号を用いて、ステッピングモータのロータを目
的の位置に停止させる手段について次に述べる。図13
は本実施例を説明するためのタイミングチャートであ
る。図13(a)は、MR素子等を用いて得られたアナ
ログ出力の2相のエンコーダの出力波形である。図13
(b)は、図13(a)のエンコーダ出力を波形整形し
たものである。図13(c)は、図13(b)の波形の
立ち上がりと立ち下がりをパルス化したもので、ロータ
位置検出および目標位置到達のための現在位置検出に用
いるものである。実施例2では、パルスモータはエンコ
ーダのパルス精度まで到達することができた。本実施例
では、エンコーダのアナログ電圧を用いて、1パルス内
での位置精度を可能とする。図13(d)に図示するも
のは、エンコーダのA相のアナログ信号を、B相の信号
を用いて取り出したものである。記号121の目標点に
対して、エンコーダのアナログ信号がずれたら、マイク
ロステップ駆動により目標点に戻すように、位置のフィ
ードバック制御を行う。
ナログ信号を用いて、ステッピングモータのロータを目
的の位置に停止させる手段について次に述べる。図13
は本実施例を説明するためのタイミングチャートであ
る。図13(a)は、MR素子等を用いて得られたアナ
ログ出力の2相のエンコーダの出力波形である。図13
(b)は、図13(a)のエンコーダ出力を波形整形し
たものである。図13(c)は、図13(b)の波形の
立ち上がりと立ち下がりをパルス化したもので、ロータ
位置検出および目標位置到達のための現在位置検出に用
いるものである。実施例2では、パルスモータはエンコ
ーダのパルス精度まで到達することができた。本実施例
では、エンコーダのアナログ電圧を用いて、1パルス内
での位置精度を可能とする。図13(d)に図示するも
のは、エンコーダのA相のアナログ信号を、B相の信号
を用いて取り出したものである。記号121の目標点に
対して、エンコーダのアナログ信号がずれたら、マイク
ロステップ駆動により目標点に戻すように、位置のフィ
ードバック制御を行う。
【0027】(実施例4)図14は、目標位置対速度の
関係を表している図である。横軸は位置で、縦軸はステ
ッピングモータの速度を表している。ステッピングモー
タは新たに目標値が設定されると、ステッピングモータ
は立ち上がりカーブ設定で設定された立ち上がり区間A
の間を加速し、最高速度に到達するとモータは設定値1
までの区間Bを最高速度で移動する。設定値1に到達す
ると立ち下がりカーブ設定で設定された立ち下がり区間
Cの間を減速し、最低速度に到達すると、最低速度にて
目標位置まで移動する。そして目標位置まで到達したな
らば停止する。停止制御方法に関しては、実施例2、実
施例3を用いて行うことができる。
関係を表している図である。横軸は位置で、縦軸はステ
ッピングモータの速度を表している。ステッピングモー
タは新たに目標値が設定されると、ステッピングモータ
は立ち上がりカーブ設定で設定された立ち上がり区間A
の間を加速し、最高速度に到達するとモータは設定値1
までの区間Bを最高速度で移動する。設定値1に到達す
ると立ち下がりカーブ設定で設定された立ち下がり区間
Cの間を減速し、最低速度に到達すると、最低速度にて
目標位置まで移動する。そして目標位置まで到達したな
らば停止する。停止制御方法に関しては、実施例2、実
施例3を用いて行うことができる。
【0028】定速制御の手段としては、2種類が考えら
れる。その一つは、本来ステッピングモータが備えてい
るオープン制御による定速制御で、この制御性をそのま
ま利用して、実施例2および実施例3の停止制御方法を
用いて停止を行う。
れる。その一つは、本来ステッピングモータが備えてい
るオープン制御による定速制御で、この制御性をそのま
ま利用して、実施例2および実施例3の停止制御方法を
用いて停止を行う。
【0029】次に、第2の手段を述べる。図15は、ス
テッピングモータを制御するためのブロック図である。
記号201はステッピングモータで、記号202はステ
ッピングモータの回転軸に連結した2相のエンコーダ装
置である。記号204は、エンコーダ202の出力によ
り方向判別を行っている。記号205は、ロータ位置検
出回路で、方向判別された出力をカウントすることによ
り位置を検出している。記号206は、現在位置検出回
路で、方向判別された出力をカウントすることにより位
置を検出している。記号207は速度検出器で、方向判
別204の出力により速度検出を行っている。記号20
8は目標位置である。記号209は制御部で、ロータ位
置検出回路205と目標値208と現在位置回路206
と速度検出器207との出力を入力して、各種処理を行
い、記号210の駆動回路を介して、ステッピングモー
タ201を駆動している。
テッピングモータを制御するためのブロック図である。
記号201はステッピングモータで、記号202はステ
ッピングモータの回転軸に連結した2相のエンコーダ装
置である。記号204は、エンコーダ202の出力によ
り方向判別を行っている。記号205は、ロータ位置検
出回路で、方向判別された出力をカウントすることによ
り位置を検出している。記号206は、現在位置検出回
路で、方向判別された出力をカウントすることにより位
置を検出している。記号207は速度検出器で、方向判
別204の出力により速度検出を行っている。記号20
8は目標位置である。記号209は制御部で、ロータ位
置検出回路205と目標値208と現在位置回路206
と速度検出器207との出力を入力して、各種処理を行
い、記号210の駆動回路を介して、ステッピングモー
タ201を駆動している。
【0030】次に、定速制御の方法を述べると、速度検
出器207で速度を検出し、設定速度に収束するよう
に、4相ステッピングモータに印加する電力を制御す
る。例えば制御方法は、図6(c)図示の振幅値を制御
して行う。その他周知の手段により制御を行っても本発
明の目的を達成することができる。
出器207で速度を検出し、設定速度に収束するよう
に、4相ステッピングモータに印加する電力を制御す
る。例えば制御方法は、図6(c)図示の振幅値を制御
して行う。その他周知の手段により制御を行っても本発
明の目的を達成することができる。
【0031】図16は、図15の制御部での制御の動作
を説明するためのフローチャートである。記号221は
メインルーチンであり、ステップ222で目標値が変更
されたかを判断し、目標値が変更された場合、目標値変
更初期化を行う。ステップ223により目標値を新規目
標値に設定する。次にステップ224により速度設定値
をゼロとする。ステップ225により目標値変更初期化
終了を行う。次にステップ226により判断処理を行
う。次にステップ227に移り終了する。またステップ
222により、目標値変更初期化がすでに行われている
場合、ステップ227に移り終了する。
を説明するためのフローチャートである。記号221は
メインルーチンであり、ステップ222で目標値が変更
されたかを判断し、目標値が変更された場合、目標値変
更初期化を行う。ステップ223により目標値を新規目
標値に設定する。次にステップ224により速度設定値
をゼロとする。ステップ225により目標値変更初期化
終了を行う。次にステップ226により判断処理を行
う。次にステップ227に移り終了する。またステップ
222により、目標値変更初期化がすでに行われている
場合、ステップ227に移り終了する。
【0032】図17は、図16のフローチャートのステ
ップ226の判断処理の詳細フローチャートである。ス
テップ232で、目標位置と現在位置との差(誤差)を
求める。ステップ233にて正負の判断を行い、誤差が
正の時、ステップ234により右回転を行い、誤差が負
の時、ステップ235により左回転を行う。ステップ2
36により誤差の絶対値が設定値1(第1設定値)より
大きく、ステップ237により速度設定値が最高速度よ
り小さいとき、ステップ238により速度設定値を設定
値11(第1速度設定値)だけ増加させて判断処理を終
了する。またステップ237により速度設定値が最高速
度以上ならば判断処理を終了する。またステップ236
により誤差が設定値1以下の時、ステップ239に移
り、速度設定値が最低速度を越えている時、ステップ2
40により、速度設定値を設定値12(第2速度設定
値)だけ減少させ、ステップ239において速度設定値
が最低速度以下の時、ステップ241のエンドに移り、
判断処理ルーチンを終了する。
ップ226の判断処理の詳細フローチャートである。ス
テップ232で、目標位置と現在位置との差(誤差)を
求める。ステップ233にて正負の判断を行い、誤差が
正の時、ステップ234により右回転を行い、誤差が負
の時、ステップ235により左回転を行う。ステップ2
36により誤差の絶対値が設定値1(第1設定値)より
大きく、ステップ237により速度設定値が最高速度よ
り小さいとき、ステップ238により速度設定値を設定
値11(第1速度設定値)だけ増加させて判断処理を終
了する。またステップ237により速度設定値が最高速
度以上ならば判断処理を終了する。またステップ236
により誤差が設定値1以下の時、ステップ239に移
り、速度設定値が最低速度を越えている時、ステップ2
40により、速度設定値を設定値12(第2速度設定
値)だけ減少させ、ステップ239において速度設定値
が最低速度以下の時、ステップ241のエンドに移り、
判断処理ルーチンを終了する。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プリンタの副走査系に2相のエンコーダを備えたステッ
ピングモータを用いることにより、DCモータの特徴で
ある高効率、高速立ち上げ、高速立ち下げ、高速回転を
実現し、ステッピングモータの欠点である脱調をなくす
ことが可能となった。そして、騒音を減少させ、目的位
置に高速に到達することができるようになった。
プリンタの副走査系に2相のエンコーダを備えたステッ
ピングモータを用いることにより、DCモータの特徴で
ある高効率、高速立ち上げ、高速立ち下げ、高速回転を
実現し、ステッピングモータの欠点である脱調をなくす
ことが可能となった。そして、騒音を減少させ、目的位
置に高速に到達することができるようになった。
【0034】さらに、ステッピングモータにアナログ出
力が可能な2相のエンコーダを用いることにより、エン
コーダの中心電圧で停止させことができ、エンコーダ精
度で、エンコーダの1ステップ以内で精度よく位置決め
ができる効果があるので、プリンタの送りむらを著しく
小さくすることができる。
力が可能な2相のエンコーダを用いることにより、エン
コーダの中心電圧で停止させことができ、エンコーダ精
度で、エンコーダの1ステップ以内で精度よく位置決め
ができる効果があるので、プリンタの送りむらを著しく
小さくすることができる。
【図1】図1は、4相ユニポーラステッピングモータの
原理を説明するための図である。
原理を説明するための図である。
【図2】図2は、4相ユニポーラステッピングモータの
原理を説明するための図である。
原理を説明するための図である。
【図3】図3は、4相ユニポーラステッピングモータの
原理を説明するための図である。
原理を説明するための図である。
【図4】図4は、本実施例を説明するためのブロック図
を表している。
を表している。
【図5】図5は、図4の方向判別回路13の説明を行う
ための図である。
ための図である。
【図6】図6は、図4のロータ位置検出回路及び制御部
の説明を行うための図である。
の説明を行うための図である。
【図7】図7は、メインルーチンである。
【図8】図8は、ロータ位置初期化のルーチンである。
【図9】図9は、ロータ位置初期化のルーチンである。
【図10】図10は、ロータ位置初期化のルーチンであ
る。
る。
【図11】図11は、図7のモータ制御のルーチンであ
る。
る。
【図12】図12は、図7のモータ制御のルーチンであ
る。
る。
【図13】図13は、実施例3を説明するための図であ
る。
る。
【図14】図14は、実施例3を説明するための図であ
り、目標位置対速度の関係を表している図である。
り、目標位置対速度の関係を表している図である。
【図15】図15は、ステッピングモータを制御するた
めのブロック図である。
めのブロック図である。
【図16】図16は、図15の制御部を説明するための
フローチャートである。
フローチャートである。
【図17】図17は、図16のフローチャートのステッ
プ226の判断処理の詳細フローチャートである。
プ226の判断処理の詳細フローチャートである。
1 磁性体で作られたステータ 1A、1B、1C、1D 磁性体1の突極部 2A、2B、2C、2D コイル 3 2極のマグネットで作られたロータ 4 回転軸 11、201 ステッピングモータ 12、202 2相エンコーダ 13、204 方向判別回路 14、205 ロータ位置検出回路 15 制御部 16、210 駆動回路 206 現在位置 207 速度検出器 208 目標位置 209 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02P 8/38 H02P 8/00 R 303B
Claims (8)
- 【請求項1】 ステッピングモータの制御回路におい
て、 該ステッピングモータの回転軸に連動して回転を行い、
ロータの回転位置に対応したパルス信号を発生する位置
検出装置と、 該位置検出装置の出力により方向判別を行う方向判別回
路と、 該方向判別回路の出力によりパルスカウントを行い、ス
テッピングモータのロータ位置を検出するロータ位置検
出回路と、 前記ステッピングモータの任意のコイルに通電を行い、
ロータが安定した時点における前記ロータ位置検出回路
の値を利用して基準値を定める基準位置検出装置と、 該基準位置検出装置により定められた基準からの位置に
したがったロータ位置検出回路の出力によってステッピ
ングモータのコイルに通電を行う通電制御回路と、 該通電制御回路の出力によりステッピングモータを駆動
する駆動回路と、 を有することを特徴とするステッピングモータの制御回
路。 - 【請求項2】 ステッピングモータの制御回路におい
て、 該ステッピングモータの回転軸に連動して回転を行い、
ロータの回転位置に対応したパルス信号を発生する位置
検出装置と、 該位置検出装置の出力により方向判別を行う方向判別回
路と、 該方向判別回路の出力によりパルスカウントを行い、ス
テッピングモータのロータ位置を検出するロータ位置検
出回路と、 前記ステッピングモータの任意のコイルに通電を行い、
ロータが安定した時点における前記ロータ位置検出回路
の値を利用して基準値を定める基準位置検出装置と、 該基準位置検出装置により定められた基準からの位置に
したがったロータ位置検出回路の出力によってステッピ
ングモータのコイルに通電を行う通電制御回路と、 前記ステッピングモータの各コイルの通電電流比を任意
に設定することによりロータを任意の位置に停止可能な
マイクロステップ駆動回路と、 前記ロータ位置検出回路の位置信号により、前記マイク
ロステップ制御回路のコイルの通電電流比を制御し、ロ
ータ位置検出回路の位置信号が設定値になるように制御
する第一の停止位置制御回路と、 該通電制御回路及びマイクロステップ駆動回路の出力に
よりステッピングモータを駆動する駆動回路と、 を有することを特徴とするステッピングモータの制御回
路。 - 【請求項3】 ステッピングモータの制御回路におい
て、 該ステッピングモータの回転軸に連動して回転を行い、
ロータの回転位置に対応したアナログ領域を備えたパル
ス信号を発生する位置検出装置と、 該位置検出装置の出力を波形整形する波形整形回路と、 該波形整形回路の出力により方向判別を行う方向判別回
路と、 該方向判別回路の出力によりパルスカウントを行い、ス
テッピングモータのロータ位置を検出するロータ位置検
出回路と、 前記ステッピングモータの任意のコイルに通電を行い、
ロータが安定した時点における前記ロータ位置検出回路
の値を利用して基準値を定める基準位置検出装置と、 該基準位置検出装置により定められた基準からの位置に
したがったロータ位置検出回路の出力によってステッピ
ングモータのコイルに通電を行う通電制御回路と、 前記ステッピングモータの各コイルの通電電流比を任意
に設定することによりロータを任意の位置に停止可能な
マイクロステップ駆動回路と、 前記ロータ位置検出回路の位置信号により、前記マイク
ロステップ制御回路のコイルの通電電流比を制御し、ロ
ータ位置検出回路の位置信号が設定値になるように制御
する第一の停止位置制御回路と、 前記位置検出装置のアナログ信号が所定値に固定される
ように、前記マイクロステップ制御回路のコイルの通電
電流比を制御する第二の停止位置制御回路と、 該通電制御回路及びマイクロステップ駆動回路の出力に
よりステッピングモータを駆動する駆動回路と、 を有することを特徴とするステッピングモータの制御回
路。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の
ステッピングモータの制御回路において、 前記方向判別回路の出力により速度検出を行う速度検出
回路と、 前記方向判別回路の出力によりパルスカウントを行い、
現在位置を計測する現在位置回路と、 前記方向判別回路の出力により速度検出を行う速度検出
回路と、 該速度検出回路と前記現在位置回路の出力と目標位置と
により各種判断を行う判断回路と、をさらに有し、 該判断回路の出力によりステッピングモータを駆動する
ことを特徴とするプリンタの副走査系におけるステッピ
ングモータの制御回路。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1つに記載の
ステッピングモータの制御回路において、 前記位置検出装置は、2相のエンコーダ装置を用いたこ
とを特徴とするステッピングモータの制御回路。 - 【請求項6】 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の
ステッピングモータの制御回路において、 前記基準位置検出装置は任意の1つの突極に対応するコ
イルに通電しロータが停止した位置を基準位置に決める
ことを特徴とするステッピングモータの制御回路。 - 【請求項7】 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の
ステッピングモータの制御回路において、 前記基準位置検出装置は任意の1つの突極に対する右回
転および左回転の停止位置の平均位置を基準位置に決め
ることを特徴とするステッピングモータの制御回路。 - 【請求項8】 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の
ステッピングモータの制御回路において、 前記基準位置検出装置は各突極に対する右回転および左
回転の停止位置の平均位置を算出し各突極間の間を等間
隔に分配することによって基準位置を決めることを特徴
とするステッピングモータの制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34066596A JPH10174493A (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | ステッピングモータの制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34066596A JPH10174493A (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | ステッピングモータの制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10174493A true JPH10174493A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18339155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34066596A Pending JPH10174493A (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | ステッピングモータの制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10174493A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002218795A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-08-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ステッピングモータ原点設定装置及びステッピングモータ原点設定方法並びにステッピングモータ原点設定装置を有する光学装置 |
| JP2007001368A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Denso Corp | 電動アクチュエータシステム |
| US7868579B2 (en) | 2007-06-28 | 2011-01-11 | Murata Machinery, Ltd. | Micro-step driving method of stepping motor and electrically-driven device using stepping motor |
| CN103762915A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-30 | 深圳市赛亿科技开发有限公司 | 一种步进电机控制方法 |
-
1996
- 1996-12-05 JP JP34066596A patent/JPH10174493A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002218795A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-08-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ステッピングモータ原点設定装置及びステッピングモータ原点設定方法並びにステッピングモータ原点設定装置を有する光学装置 |
| JP2007001368A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Denso Corp | 電動アクチュエータシステム |
| US7868579B2 (en) | 2007-06-28 | 2011-01-11 | Murata Machinery, Ltd. | Micro-step driving method of stepping motor and electrically-driven device using stepping motor |
| CN103762915A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-30 | 深圳市赛亿科技开发有限公司 | 一种步进电机控制方法 |
| CN103762915B (zh) * | 2013-12-27 | 2016-08-17 | 深圳市赛亿科技开发有限公司 | 一种步进电机控制方法 |
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