JPH1127986A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的な機構を設けることなく電気的にＤＣ
モータの回転停止を維持すること。 【解決手段】 本発明のモータ制御装置１は、ＰＷＭ出
力回路３００から出力されるパルス信号のデューティを
制御してＤＣモータ２の回転を制御するものであり、Ｐ
ＷＭ出力回路３００から出力されるパルス信号のデュー
ティを所定の値に維持することでＤＣモータ２の回転停
止を維持するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定デューティか
ら成るパルス信号によって直流モータの駆動を制御する
モータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、直流モータ（以下、「ＤＣモー
タ」と言う。）を用いたインクジェットプリンタ等の装
置においては、通常、インクジェットにほこりが付着し
たりインクが乾いたりするのを防止するため印字領域外
に印字ヘッドおよびインクタンクを待機させており、ユ
ーザによって容易に触れられないようカバー等で覆われ
ている。

【０００３】このような印字ヘッドもしくはインクタン
クの交換を行う場合には、印字領域外に待機している印
字ヘッドをユーザが作業を行いやすい位置まで移動する
ようにしている。

【０００４】この際、ＤＣモータはステッパモータに比
べてモータ自体を保持する能力が無いため、何らかの機
構を用いてその位置を保持する必要がある。保持機構と
しては、印字ヘッドに爪を掛けて保持させる機械的な機
構や、設定しきい値がきたらアンプをオフにすることで
慣性力で停止させる電気的な機構（特公平７−１１６７
４号公報参照）が考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような爪を掛けることでＤＣモータを保持する機械的な
機構では、爪を駆動する駆動機構を別途設ける必要があ
るとともに、爪の配置スペースや移動スペースを確保し
ておく必要がある。また、設定しきい値がきたらアンプ
をオフにして慣性力で停止される電気的な機構では、Ｄ
Ｃモータを停止させることはできるものの、その位置で
保持できないため印字ヘッドやインクタンクの交換作業
中に印字ヘッドが動いてしまい、作業性を悪化させると
いう問題が生じている。

【０００６】よって、本発明は、機械的な機構を設ける
ことなく電気的にＤＣモータの回転停止を維持できるモ
ータ制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成されたモータ制御装置である。すな
わち、本発明のモータ制御装置は、所定のデューティか
ら成るパルス信号を出力するパルス幅変調手段と、パル
ス幅変調手段から出力されたパルス信号に基づきブリッ
ジ回路を介して所定方向に回転する直流モータと、直流
モータの回転停止を維持するに当たり、パルス幅変調手
段におけるパルス信号のデューティを所定の値に維持す
る制御を行う制御手段とを備えている。

【０００８】本発明では、直流モータの回転停止を維持
するに当たり、制御手段の制御によってパルス幅変調手
段から出力されるパルス信号のデューティを所定の値に
維持することから、直流モータにその回転停止に相当す
るデューティのパルス信号が送り続けられ、直流モータ
の停止状態を保持できるようになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のモータ制御装置
における実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本
実施形態におけるモータ制御装置１を説明するブロック
構成図、図２はインクジェットプリンタ１０への適用例
を示す図、図３は印字ヘッドの速度プロファイルを示す
図である。

【００１０】例えば、本実施形態におけるモータ制御装
置１は、図２に示すようなインクジェットプリンタ１０
の印字ヘッド５を制御するために用いられるものであ
る。印字ヘッド５は、プーリー２ａに掛けられたベルト
４に取り付けられており、このプーリー２ａをＤＣモー
タ２で回転させるようになっている。

【００１１】すなわち、ＤＣモータ２を所定方向に回転
させることでプーリー２ａを回し、ベルト４を移動させ
ることで印字ヘッド５を平行移動させる（図中矢印Ａ参
照）。

【００１２】ＤＣモータ２の回転速度はロータリーエン
コーダやリニアエンコーダから成る回転検出部３で検出
する。本実施形態におけるモータ制御装置１は、この回
転検出部３から出力される検出結果に基づきＤＣモータ
２へ与える信号を制御して、その回転方向および回転速
度を制御する。

【００１３】つまり、図３に示すように、印字ヘッドは
所定の印字を行うためその移動速度を増していき、一定
の速度となった段階で印字を行う（印字区間）。そし
て、例えば１ライン分の印字を終了した後、反対方向へ
移動してスタート位置まで戻るようにする（戻り区
間）。

【００１４】本実施形態のモータ制御装置１は、このよ
うに印字ヘッド等を移動させるためのＤＣモータ２の回
転を制御するものであり、特に印字ヘッド等の交換作業
を行う際にＤＣモータ２の回転停止を維持する電気的制
御に特徴がある。

【００１５】図１に示すように、モータ制御装置部１は
ワンチップ（１ＣＨＩＰ）ＣＰＵによるハードウェア
と、ＤＣモータ２に対する回転制御補償を行うソフトウ
ェア（Ｓｏｆｔｗａｒｅ）とから構成されている。

【００１６】以下、各構成要素について説明する。先
ず、ハードウェア構成におけるエンコーダＩ／Ｆ１０１
は、ロータリーエンコーダやリニアエンコーダ３ａで検
知した信号を受け、ノイズ成分を除去して出力する。

【００１７】回転方向検出回路１０２は、例えばフリッ
プフロップを用いてエンコーダＩ／Ｆ１０１から出力さ
れる複数の位相のパルス信号に基づきＤＣモータ２の回
転方向を検出する回路である。

【００１８】また、エッジ間検出回路１０３では、エン
コーダＩ／Ｆ１０１から出力されるパルス信号の例えば
立ち上がり間隔を検出する。カウンタ回路１０４は、エ
ッジ間検出回路１０３で検出した１つのエッジ間におけ
るＦａｓｔクロック数を計数する。Ｆａｓｔクロック発
生回路１０５は、カウンタ回路１０４で使用するＦａｓ
ｔクロックを発生する。

【００１９】メモリー１０６は、カウンタ回路１０４で
計数したＦａｓｔクロック数を記憶するものである。タ
イマー回路１０７はサンプリングを行うための期間を設
定する。

【００２０】また、ソフトウェア構成における目標速度
設定部２０１では、制御を行うＤＣモータ２の回転にお
ける目標速度を設定する。速度データ演算部２０２で
は、演算速度データ＝Ｆａｓｔクロック／キャプチャー
から成る演算を行って実際のＤＣモータ２の回転速度を
演算する。

【００２１】速度補償演算部２０３は、速度データ演算
部２０２で演算した実際の回転速度を目標速度設定部２
０１で設定した目標速度にするための補償値を演算す
る。始動ＰＷＭ値設定部２０４では、ＤＣモータ２の回
転を開始する際のＰＷＭ（位相幅変調）値を設定する。

【００２２】位置補償演算部２０５は、速度誤差累積値
２０６と目標位置設定部２０７での目標位置とに基づい
て位置補償値を演算している。

【００２３】また、ソフトウェア構成の中の速度補償演
算部２０３、始動ＰＷＭ値設置部２０４、位置補償演算
部２０５からの出力は、各々ＰＷＭ出力回路３００に入
力される。このＰＷＭ出力回路３００からは、各データ
に基づきＤＣモータ２を駆動するための所定デューティ
のパルス信号が出力される。

【００２４】ＰＷＭ出力回路３００から出力されるパル
ス信号は貫通電流防止回路３０４、電流制御回路３０
５、ドライバー回路３０６を介してＤＣモータ２に入力
される。すなわち、ＤＣモータ２は、ＰＷＭ出力回路３
００から出力されるパルス信号のデューティに応じた回
転速度で回転することになる。

【００２５】また、回路イネーブル信号３０１は、回転
制御において何らかのトラブルが発生した場合にイネー
ブル信号を貫通電流防止回路３０４へ出力し、各回路の
破損を防止するようにしている。

【００２６】上記のソフトウェア構成は、ＲＯＭ３０２
内に格納されたプログラム処理をＲＡＭ３０３に読み込
み、これを実行することによって実現している。

【００２７】図４はＰＷＭ信号に基づくＤＣモータ２の
回転を説明する図である。このＤＣモータ２にはブリッ
ジ回路３０６ａが接続されており、このブリッジ回路３
０６ａに入力されるＰＷＭ信号のデューティ（Ｄｕｔ
ｙ）によってＤＣモータ２の回転方向が制御される。

【００２８】すなわち、このブリッジ回路３０６ａにＰ
ＷＭ信号を入力することで、そのＰＷＭ信号のＨｉｇｈ
レベル（以下、「Ｈ」と言う。）とＬｏｗレベル（以
下、「Ｌ」と言う。）とに対応して、ＤＣモータ２を中
心に対角の２つのトランジスタで構成される２組のトラ
ンジスタ群が交互に導通状態となり、ＤＣモータ３を流
れる電流の方向を交互に切り換えるようになる。

【００２９】つまり、ＰＷＭ信号のデューティに応じた
電流方向の切り換わりの比でＤＣモータ２へ流れる実効
電流の方向および大きさが決まり、ＤＣモータ２の回転
を制御できることになる。

【００３０】例えば、図４（ａ）に示すように、ＰＷＭ
信号のデューティが５０〜１００％の場合には、ＤＣモ
ータ２は時計回りに回転し、図４（ｂ）に示すように、
ＰＷＭ信号のデューティが０〜５０％の場合には、ＤＣ
モータ２は反時計回りに回転する。また、図４（ｃ）に
示すように、ＰＷＭ信号のデューティが５０％の場合に
は速度が０すなわち停止状態となる。

【００３１】図１に示す本実施形態のモータ制御装置１
では、ＤＣモータ２の回転停止を維持するに当たり、Ｐ
ＷＭ出力回路３００から出力されるＰＷＭ信号のデュー
ティを５０％に維持するよう制御することで、ＤＣモー
タ２の停止状態を保持できるようになる。

【００３２】また、本実施形態では、図１に示す貫通電
流防止回路３０４や電流制限回路３０５、ドライバー回
路３０６など、ＰＷＭ出力回路３００からＤＣモータ２
までの間の各種回路による信号遅延を考慮して、ＤＣモ
ータ２の回転停止を維持するためのＰＷＭ信号のデュー
ティに補正を加えている。

【００３３】図５は貫通電流防止回路３０４における信
号遅延を示す図である。すなわち、デューティ５０．０
％で入力したＰＷＭ信号は、〜で示すように内部
回路によって遅延を生じ、デューティ５１．０％とな
る。

【００３４】また、図６は電流制限回路３０５における
信号遅延を示す図である。先に説明した貫通電流防止回
路３０４（図５参照）では、５０％デューティで入力し
たＰＷＭ信号が５１．０％のデューティとなり、最終的
に５１．５％のデューティとなって電流制限回路３０５
へ入力される。

【００３５】そして、このＰＷＭ信号は、電流制限回路
３０５を通過することでＤＣモータ２には５２．０％の
デューティとなって入力されることになる。

【００３６】図１に示す本実施形態のモータ制御装置１
では、このようにＰＷＭ信号のデューティを５０％に設
定しているにもかかわらず、その信号遅延によって最終
的にＤＣモータ２へ与えられる際にデューティ変化を生
じた場合、またはユーザによるインクタンク交換等の作
業によって印字ヘッド５（図２参照）が動いた場合、Ｄ
Ｃモータ２の回転をロータリーエンコーダやリニアエン
コーダ３ａによって検出し、その動作速度に応じてＰＷ
Ｍ信号のデューティを変化させてＤＣモータ２の回転速
度を０にするよう制御している。

【００３７】この際、ＤＣモータ２の回転方向は、図１
に示す回転方向検出回路１０２によって判定する。図７
は回転方向検出回路１０２の一例を示す図である。この
回転方向検出回路１０２ではフリップフロップを用いて
おり、ロータリーエンコーダやリニアエンコーダ３ａ
（図１参照）から出力されるＡ、Ｂ相をフリップフロッ
プに入力して回転方向を得ている。

【００３８】このフリップフロップの真理値表を以下の
表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】すなわち、フリップフロップのＤ入力には
ロータリーエンコーダやリニアエンコーダ３ａ（図１参
照）から出力されるＡ相の信号を入力し、Ｃｌｏｃｋと
してＢ相の信号を入力している。

【００４１】図８はフリップフロップの入出力における
タイミングチャートである。フリップフロップのＣｌｏ
ｃｋつまりＢ相がＨｉｇｈレベルとなる時、フリップフ
ロップのＤ入力であるＡ相が既にＨｉｇｈレベルとなっ
ている場合には、出力ＱからＨｉｇｈレベルが出力され
る。

【００４２】反対に、フリップフロップのＣｌｏｃｋで
あるＢ相がＨｉｇｈレベルとなる時、フリップフロップ
のＤ入力であるＡ相が既にＬｏｗレベルとなっている場
合には、出力ＱからＬｏｗレベルが出力される。

【００４３】ロータリーエンコーダやリニアエンコーダ
３ａ（図１参照）から出力されるＡ、Ｂ相の位相のずれ
はＤＣモータ２の回転方向に応じて決まっていることか
ら、このようなフリップフロップを用いてＡ、Ｂ相の位
相のずれを出力ＱのＨｉｇｈレベル、Ｌｏｗレベルで検
知することによって、ＤＣモータ２の回転方向を判定で
きるようになる。

【００４４】このフリップフロップの出力Ｑからの信号
はＣＰＵ割り込み検出（図７参照）に入力され、ＰＷＭ
出力回路３００から出力されるＰＷＭ信号のデューティ
に反映される。

【００４５】また、ＤＣモータ２の回転停止を維持して
いる間、モータ制御装置１はこのようなＰＷＭ信号のデ
ューティ補正を行うが、その間、回路への通電状態が続
いて回路不良等の故障が発生することも考えられる。

【００４６】そこで本実施形態では、ＤＣモータ２の回
転停止を維持する際、回路故障等の原因でＰＷＭ信号の
デューティが所定のしきい値を大きく越える場合には、
図１に示す回路イネーブル信号３０１をオフにして、Ｐ
ＷＭ信号がＤＣモータ２へ入力されないようにしてい
る。

【００４７】図９に示すように、ＰＷＭ信号とイネーブ
ル信号とをＡＮＤゲートＧに入力するようにし、図１に
示す回路イネーブル信号３０１をオフにすることで、Ｐ
ＷＭ信号がブリッジ回路３０６ａへ入力されないように
する。

【００４８】図１０はデューティ補正における動作フロ
ーチャートである。先ず、ステップＳ１０１に示すよう
に、ＰＷＭ信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）を５０％にし
て送出する。次いで、ステップＳ１０２に示すように、
単位時間当たりのエンコーダエッジ数を検出する。

【００４９】ステップＳ１０３では、この検出したエッ
ジ数を所定のしきい値と比較し、エッジ数が所定のしき
い値を越えていない場合にはＹｅｓとなってステップＳ
１０４へ進む。

【００５０】ステップＳ１０４では、エッジ数が０より
大きいか否かを判断する。大きい場合にはＤＣモータが
回転しているとしてステップＳ１０５へ進む。ステップ
Ｓ１０４でＮｏとなる場合はＤＣモータが回転していな
いとして処理を終了する。

【００５１】ＤＣモータが回転している場合、ステップ
Ｓ１０５において先に説明したフリップフロップ回路の
Ｑ出力のレベル検出によってＤＣモータの回転方向の検
出を行う。

【００５２】そして、ステップＳ１０６では、検出した
ＤＣモータの回転方向が反時計回りか否かを判断し、反
時計回りである場合にはＹｅｓとなってステップＳ１０
７へ進む。ステップＳ１０７では、検出したエンコーダ
のエッジ数に所定係数Ｋを掛けて補正値を計算する。

【００５３】また、ＤＣモータの回転が反時計回りでな
い場合にはステップＳ１０６の判断でＮｏとなり、ステ
ップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、検出した
エンコーダのエッジ数に−１を掛けるとともに所定係数
Ｋを掛けて補正値を計算する。

【００５４】ステップＳ１０９では、ＰＷＭ信号のデュ
ーティ（５０％）にステップＳ１０７またはステップＳ
１０８で計算した補正値を加える計算を行い、これによ
ってＤＣモータの回転制御を行う。

【００５５】その後は、ステップＳ１０２へ戻り、補正
後のデューティでＤＣモータを制御してもまだ回転する
場合には、再度ステップＳ１０３〜Ｓ１０９を繰り返し
ていき、ＤＣモータが停止するまでＰＷＭ信号のデュー
ティ補正を行う。

【００５６】また、ステップＳ１０３において、エンコ
ーダのエッジ数が所定のしきい値を越える場合にはＮｏ
となり、ステップＳ１１０へ進んでイネーブル信号をオ
フにする。この処理によってＤＣモータへＰＷＭ信号が
入力されなくなり、装置を保護できることになる。そし
て、ステップＳ１１１においてフェイルを送出してエラ
ーが発生している旨をユーザに伝える。

【００５７】このようにＰＷＭ信号のデューティを補正
することによって、回路遅延がある場合、およびユーザ
によるインクタンク交換等の作業によって印字ヘッドが
動いた場合であってもそれを加味したデューティにより
ＤＣモータの回転停止を維持できるようになる。また、
何らかの原因で補正したデューティが大きくずれた場合
には、イネーブル信号のオフによってＰＷＭ信号がＤＣ
モータへ入力されないよう制御するとともに、フェイル
を送出してエラー通知を行うことができるようになる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のモータ制
御装置によれば次のような効果がある。すなわち、直流
モータへ与えるパルス幅変調手段からのパルス信号のデ
ューティを所定の値に維持することで回転停止状態を保
持できるため、機械的な保持機構を備えることなく電気
的な信号処理だけで的確に直流モータの回転停止を維持
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態のモータ制御装置におけるブロッ
ク構成図である。

【図２】 インクジェットプリンタへの適用例を示す図
である。

【図３】 印字ヘッドの速度プロファイルを示す図であ
る。

【図４】 ＰＷＭ信号によるＤＣモータの回転を説明す
る図である。

【図５】 貫通電流防止回路における信号遅延を示す図
である。

【図６】 電流制限回路における信号遅延を示す図であ
る。

【図７】 回転方向検出回路の一例を示す図である。

【図８】 フリップフロップの入出力タイミングチャー
トである。

【図９】 イネーブル信号の入力を説明する回路図であ
る。

【図１０】 デューティ補正における動作フローチャー
トである。

【符号の説明】

１…モータ制御装置、２…ＤＣモータ、３００…ＰＷＭ
出力回路、３０６ａ…ブリッジ回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のデューティから成るパルス信号を
   出力するパルス幅変調手段と、 前記パルス幅変調手段から出力された前記パルス信号に
   基づきブリッジ回路を介して所定方向に回転する直流モ
   ータと、 前記直流モータの回転停止を維持するに当たり、前記パ
   ルス幅変調手段におけるパルス信号のデューティを所定
   の値に維持する制御を行う制御手段とを備えていること
   を特徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記直流モータの回転
   停止を維持するに当たり、前記パルス信号のデューティ
   を、前記パルス幅変調手段から前記ブリッジ回路を介し
   て前記直流モータへ送られる信号の遅延を加味した値に
   制御することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記パルス信号のデュ
   ーティを所定の値に制御するに当たり、その値が所定の
   しきい値を越える場合に前記パルス信号の出力を遮断す
   る制御を行うことを特徴とする請求項１記載のモータ制
   御装置。
4. 【請求項４】 前記直流モータによって印字ヘッドを駆
   動するものであり、その印字ヘッドを所定位置に停止さ
   せておいた状態でユーザがメインテナンスを行う場合に
   おいて、 前記ユーザのメインテナンス作業時で前記印字ヘッドが
   動かされる場合にその動きに対応した前記直流モータの
   回転の有無をエンコーダで検知し、その回転方向をフリ
   ップフロップで検知してその情報を前記制御手段へ渡す
   回転検知手段を備えていることを特徴とする請求項１記
   載のモータ制御装置。