JP2001197782A

JP2001197782A - モータ制御装置

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Publication number: JP2001197782A
Application number: JP31620699A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kawanabe; 哲也河鍋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2019-11-08
Also published as: JP3715850B2; US6459229B1

Abstract

(57)【要約】【目的】低コストで高速にモータを回転駆動できると
ともに、不要なモータ発熱を防止し、更に低騒音でモー
タを回転駆動できるモータ制御装置を提供する。【構成】パルスモータの励磁信号を出力してモータを
回転駆動するモータ制御装置の構成として、パルスモー
タの駆動電流を設定する手段と、パルスモータの駆動モ
ードを判別手段とを設ける。駆動モードは少なくとも加
速モードと減速モードを有する。さらに、各モードに応
じた駆動電流設定手段と、加速モードの開始付近および
減速モードの終了付近では前記駆動電流を抑制する手段
とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、パルスモータ
等のモータの励磁相を切り替えて回転駆動するモータ制
御装置に関するものであり、特に、複数の運転モードを
有する、つまり、ランプアップ／ダウン（加速駆動／減
速駆動）や定速駆動、保持動作等を行うモータ制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パルスモータを回転駆動する方式とし
て、最も一般的に採用されているものに定電圧駆動方式
と定電流駆動方式がある。前者の定電圧駆動方式は回路
構成が簡単であり、安価であることから広く使用されて
いる。しかし、モータの回転周波数が高くなると、モー
タ巻線のインダクタンスの影響によりモータ巻線の電流
の立上がりが遅くなってしまう。このため、高速回転駆
動を行う場合はモータのトルクの減少を招き、高速回転
ができないという問題がある。

【０００３】また、後者の定電流駆動方式は、モータ巻
線の時定数を小さくするように電圧および巻線インダク
タンスを設定し、モータ巻線の電流値を検出しながら、
その検出した電流値になるようにトランジスタなどのス
イッチング素子により電流をオン・オフして、巻線に流
れる電流値を一定に保つ方式である。このような定電流
駆動を採用すると、モータの高速回転が実現できるもの
の、その反面、回路構成が複雑となり、コストが高くな
るという問題があったが、近年ではこのような定電流駆
動回路がＩＣ化され、低コストで定電流駆動を採用でき
るようになった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のような構成で、
パルスモータを高速駆動する場合は、目的回転速度に移
行する加速区間、目的回転速度を維持する定速区間、お
よび回転停止するための減速区間などの制御区間をもっ
て回転制御するのが一般的で、加速および減速区間では
比較的短い時間内に回転速度を変化させるために、モー
タの回転トルクを定速区間よりも高くしてやる必要があ
り、そこで加速区間、定速区間、減速区間ごとに駆動電
流を変える方法がある。

【０００５】図９および図１０は従来の定電流駆動方式
の目標電流とモータ巻線電流の相関図であり、図９は加
速区間の開始付近を示し、図１０は減速区間の終了付近
を示している。両図ともに上図はモータのＡ相を下図は
Ｂ相の関係を示しており、実線は目標電流を表し、破線
はモータ巻き線電流を表している。また、図中、＋ＩＡ
１、−ＩＡ１、＋ＩＢ１、−ＩＢ１は加速区間に必要な
回転トルクを得るための各相の巻線電流の最大値を示
し、＋ＩＡ２、−ＩＡ２、＋ＩＢ２、−ＩＢ２は減速区
間に必要な回転トルクを得るための各相の巻線電流の最
大値を示している。

【０００６】図９に示した波形は、加速動作にともな
い、左から右方向に回転周波数が上昇していく様子を表
しており、加速開始付近では目標電流に対して巻線電流
が必要以上に多く流れ、回転周波数が上昇していくと、
巻線電流値が最大目標巻線電流に近づくことを表してい
る。また、図１０に示した波形は、減速動作にともな
い、左から右方向に回転数が下降していく様子を表して
いて、減速開始付近では最大目標巻線電流に近く、回転
数が下降していくに従い巻線電流が必要以上に多く流れ
てしまうことを表している。

【０００７】そこで、理想的には目標電流と巻き線電流
を常に一致させるように制御すれば良いが、そのために
は駆動回路のスイッチング特性を向上したり、巻線抵抗
値、インダクタンスを低下させ巻線に流れる電流の応答
性を良くすることにより可能であるものの、特に高速に
モータを回転させようとした場合には高価な部材で構成
することになり、全体として高いコストになってしまう
問題がある。

【０００８】そのために、図９〜図１０のように加速・
減速時に高い回転トルクが必要な場合は、回転周波数は
高い領域で必要十分な回転トルクを発生させるようにモ
ータの巻線電流を駆動させるような最大目標電流を定め
ることが多く採用されている。しかしながら、この方式
は加速の開始付近及び減速の終了付近で必要以上の巻線
電流を供給してしまうため、モータを駆動するための電
源の最大定格（電源容量）もそれらの最大供給電流を考
慮して大容量の電源を用いるため、かかる電源のコスト
が高くなる欠点があった。

【０００９】また、加速の開始付近および減速の終了付
近で必要以上の巻線電流を供給してしまうため、不必要
なモータ発熱や、不必要な回転トルク印加により、モー
タ振動を招き、騒音も発生する欠点があった。

【００１０】本発明は上記従来例に鑑みてなされてもの
で、低コストで高速にモータを回転駆動できるととも
に、不要なモータ発熱を防止し、更に低騒音でモータを
回転駆動できるモータ制御装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のモータ制御装置は以下のような構成を備え
る。即ち、パルスモータの励磁信号を出力してモータを
回転駆動するモータ制御装置であって、前記パルスモー
タの駆動電流を設定する手段と、前記パルスモータの駆
動モードを判別手段と、前記駆動モードは少なくとも加
速モードと減速モードを有し、各モードに応じた駆動電
流設定手段と、前記加速モードの開始付近および減速モ
ードの終了付近では前記駆動電流を抑制する手段と、を
さらに有し、前記パルスモータを駆動指示する制御手段
とを有する。

【００１２】以上の構成において、加速区間の開始付近
および減速区間の終了付近の最大目標電流を低下させ、
モータ巻き線電流を必要最小限に抑制して、前記パルス
モータを駆動する。

【００１３】

【実施例】（実施例１）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。図１および図２は
本発明を適用したバイポーラ型定電流駆動方式の目標電
流とモータ巻線電流の相関図であり、図１は、加速区間
の開始付近を示し、図２は減速区間の終了付近を示して
いる。両図とも、上図はモータのＡ相を、下図はＢ相の
関係を示しており、実線は目標電流を表し、破線はモー
タ巻線電流を表している。また、図中、＋ＩＡ１、−Ｉ
Ａ１、＋ＩＢ１、−ＩＢ１は加速区間に必要な回転トル
クを得るための各相の巻き線電流の最大値を示し、＋Ｉ
Ａ２、−ＩＡ２、＋ＩＢ２、−ＩＢ２は減速区間に必要
な回転トルクを得るための巻線電流の最大値を示してい
る。

【００１４】図１に示した波形は加速動作にともない、
左から右方向に回転周波数が上昇していく様子を表して
おり、加速開始付近では目標電流を低下させ、必要最小
限な巻線電流にてモータを駆動し、回転周波数が上昇し
ていくと、最大目標電流を上昇させ、高速回転域での巻
線電流値を保証することを説明している。

【００１５】また、図２に示した波形は、減速動作にと
もない、左から右方向に回転数が下降していく様子を表
し、また、減速開始付近では、最大目標電流を上昇させ
て、必要な巻き線電流にてモータを駆動し、回転数が下
降していくと、最大目標電流を低下させ、巻き線電流を
必要以上に供給しないようにすることを説明している。

【００１６】このような制御により、加速区間の開始付
近および減速区間の終了付近の巻線電流を必要最小限に
抑制することで、モータ電源容量の最適化ができ、モー
タ発熱、騒音を低減することができる。

【００１７】図３はモータ制御回路である。図３におい
て、２０はモータ駆動用電源であり、２１および２２の
モータ駆動回路に接続されている。３０はパルスモータ
であり、２相のコイルにより構成されていて、２１およ
び２２のＭＡ＋、ＭＡ−、ＭＢ＋、ＭＢ−へそれぞれ結
線され、ＭＡ＋、ＭＡ−はＡ相用のコイルへ、またＭＢ
＋、ＭＢ−はＢ相用コイルへ接続されている。

【００１８】２１はＡ相用のパイポーラ型定電流駆動回
路、２２はＢ相用のパイポーラ型定電流駆動回路であ
り、その内部構成は同一である。２１の入力端子Ａは、
モータ３０のＡ相コイルの通電方向を指定するもので、
たとえば、端子ＡがＨレベルのときは、トランジスタＴ
Ｒ１１をＯＮ、トランジスタＴＲ１４をＯＮさせ、ＭＡ
＋からＭＡ−方向に電流を供給し、また、Ｌレベルのと
きは、ＭＡ−からＭＡ＋方向に通電する。また、入力端
子ＩＡは、目標電流値を指定するもので、所定の比率で
換算した電圧値を指示することで、たとえば、ＩＡ端子
が３Ｖの時に６００ｍＡの巻線電流を供給させ、１．５
Ｖのときには３００ｍＡを供給させるようにしてある。

【００１９】実際に、モータのコイルに通電されている
巻き線電流をセンス抵抗Ｒ１２により電圧に変換し、こ
の検知電圧と目標電流レベル指示であるＩＡ端子を比較
し、ＩＡ端子電圧の方が高ければ、前記Ａ端子のレベル
に応じたトランジスタ対をＯＮされ、低ければＯＦＦさ
せることによりモータの定電流駆動をおこなう。

【００２０】ダイオードＤ１１〜Ｄ１４は、所謂フライ
ホイールダイオードで、トランジスタ対ＴＲ１１および
ＴＲ１４がＯＮからＯＦＦになったときに、Ｄ１４のア
ノード側からコイルおよびＤ１１の経路で、コイルに発
生する逆起電力による電流を流すための電流経路を形成
している。また、同様にして、トランジスタ対ＴＲ１３
およびＴＲ１２がＯＮからＯＦＦになったとき、Ｄ１３
のアノード側からコイルおよびＤ１２の経路でコイルに
発生する逆起電力による電流を流すための電流軽度を形
成している。

【００２１】２２のＢ端子は、パルスモータ３０のＢ相
コイルの通電方向を指定するもので、前記Ａ端子と同様
に、たとえば、Ｈレベルのときは、トランジスタＴＲ２
１をＯＮ、ランジスタＴＲ２４をＯＮさせ、ＭＢ＋から
ＭＢ−方向に電流を供給し、Ｌレベルのときは、ＭＢ−
からＭＢ＋方向に電流を供給する。また、ＩＢ端子も前
記ＩＡ端子と同様に、目標電流値を指定するためのもの
で、所定の比率で換算した電圧値をこの端子に指示する
ことで、モータのコイルのＢ相に通電されている巻線電
流をセンス抵抗Ｒ２２により電圧に変換し、この検知電
圧と目標電流レベル指示であるＩＢ端子を比較し、ＩＢ
端子電圧の方が高ければ、前記Ｂ端子のレベルに応じた
トランジスタ対をＯＮさせ、低ければＯＦＦさせること
により定電流駆動をおこなう。

【００２２】ダイオードＤ２１〜Ｄ２４は、上記同様
に、所謂フライホイールダイオードで、トランジスタ対
ＴＲ２２およびＴＲ２４がＯＮからＯＦＦになったとき
に、Ｄ２４のアノード側からコイルおよびＤ２１の経路
で、コイルに発生する逆起電力による電流を流すための
電流経路を形成している。また、同様にして、トランジ
スタ対ＴＲ２３およびＴＲ２２がＯＮからＯＦＦになっ
たときに、Ｄ２３のアノード側からコイルおよびＤ２２
の経路で、コイルに発生する逆起電力による電流を流す
ための電流経路を形成している。

【００２３】このように構成した回路により、加速区間
の開始付近および減速区間の終了付近のモータ回転制御
を図１および図２で示したようなプロフィールで目標電
流を順次に設定することで、本発明のモータ制御が可能
であることが分かる。尚、図１および図２において、実
線で示した目標電流が０から−ＩＡ１、−ＩＢ１、−Ｉ
Ａ２、−ＩＢ２の区間は、前記Ａ端子、Ｂ端子をＬレベ
ルに設定し、ＩＡ端子およびＩＢ端子に所望の目標電流
の絶対値を所定の電圧値に換算し設定することにより駆
動制御する。

【００２４】次に、本発明のモータ駆動装置をインクジ
ェットプリンタのキャリッジ走査制御に適用した場合に
ついて説明する。まず、図５はインクジェットプリンタ
のキャリッジ制御機構の一例を説明する図である。パル
スモータ３０とプーリ３３は、不図示のプリンタフレー
ムに取り付けられていて、両者にはベルト３２が掛けら
れ、ベルト３２にはキャリッジ３１が取り付けられてい
る。パルスモータ３０を回転駆動させると、キャリッジ
３１を図中左右方向に走査できる。キャリッジには印字
ヘッド（不図示）搭載してあり、キャリッジを移動しな
がらインクを噴射させ、所望の画像を印字ヘッドと対応
する紙などの媒体に印刷できるようになっている。

【００２５】このような印刷動作には、動作目的に応じ
た種々の移動速度が用意されていて、例えば、適度な速
度（通常速度）で高品位印刷するモード（標準印刷）
や、文字などを高速出力するモード（高速印刷）、また
キャリッジを微速にて移動しながら、たとえばヘッドの
オリフィス面からワイパーなどにより拭き取る保守動作
などの目的別の動作を備えている。

【００２６】これらの代表的なキャリッジ移送制御につ
いて、各々の目的に応じた、キャリッジ走行速度とその
際のパルスモータ３０の駆動すべき最大目標電流設定値
との関係を図４を参照し説明する。図に示した目標電流
は、その区間の最大目標電流設定値を示していて、信号
レベルが高くなるほどモータ巻線電流が大きくなること
を表している。

【００２７】図中、ａは動作前の保持区間、ｂは通常速
度への加速区間、ｃは通常速度での定速区間、ｄは通常
速度からの減速区間、ｅは動作後の保持区間、ｆは動作
前の保持区間、ｇは高速動作への加速区間の開始付近、
ｈは高速加速区間、ｉは高速動作区間、ｊは高速動作か
らの減速開始区間、ｋは高速動作から減速区間終了付
近、ｌは動作後の保持区間、ｍは動作前の保持区間、ｎ
は微速動作区間、ｏは動作後の保持区間をそれぞれ示し
ている。

【００２８】本実施例において、上記標準印刷は、ａ〜
ｅの駆動により通常速度にて動作させており、この動作
に必要なモータ回転周波数は、それほど高くないため、
ｂで示した加速区間は、巻線電流が目標電流に追従する
ので、加速開始付近で目標電流を低下させる必要がな
い。同様にして、ｄの減速区間においても、巻線電流が
目標電流に追従するので、減速終了付近で目標電流を低
下させる必要がない。

【００２９】次に、上記高速印刷は、ｆ〜ｌの駆動によ
り高速動作させており、この動作に必要なモータ回転周
波数が高いため、高周波数回転域で確実に巻線電流を流
すために、ｈで示した高い目標電流を設定するが、加速
開始時点はモータ回転周波数が低いので、過剰な巻線電
流を流さないように、ｇ区間は比較的低い目標電流を設
定している。同様にして、減速時も高周波数回転域で、
確実に巻き線電流を流すために、ｊで示した高い目標電
流を設定するが、減速終了付近ではモータ回転周波数が
低くなるので、過剰な巻線電流流さないように、ｋ区間
は比較的低い目標電流を設定する。最後に、上記保守動
作はｍ〜ｏの駆動により微速動作させており、この動作
は、所謂モータの自起動周波数でおこなっているので、
加速、減速区間は不要であり、ｎで示した等速区間のみ
一定の最大目標電流により動作させている。

【００３０】以上のような印刷動作は、双方向にキャリ
ッジを走査することにより、制御することが一般に知ら
れている。図５に示したような機構構成を採用すると、
キャリッジ移送開始時、特に移送方向を反転駆動する際
には、パルスモータ３０が回転を始めても、ベルト３２
を通じてキャリッジ３１に駆動力が作用するまで伝達遅
延が生じる。これは、モータ軸に圧入されたギヤがベル
ト内面の歯にかみ合い、ベルトを移送することによりキ
ャリッジを走査させるような機構上、伝達機構に必要な
適度な遊びや駆動時の過度的なベルトのたわみ等によ
る、所謂バックラッシュによるもので、逆に考えると、
加速動作の開始時は、モータ軸にかかる負荷トルクは、
動作開始付近では少ないことになる。

【００３１】このように、起動時モータ軸にかかる負荷
が低いのであれば、加速動作開始時に巻線電流を多く流
す必要がないことがわかる。即ち、たとえ目標とするモ
ータ回転周波数がそれほど高くなく、且つ巻線電流が目
標電流に十分に追従できる場合にも、上記のような機構
を採用した場合には、本発明を適用することで、モータ
起動時の過渡区間（加速区間の開始付近）での目標電流
を抑制させ、モータ動作時の消費電力を低減させること
ができ、更にモータの発熱をも抑制することが可能であ
る。また、上記のような機構を採用した場合には、減速
終了時もモータ軸にかかる負荷トルクが少なくなること
が多く、減速終了付近の目標電流を抑制させ、更にモー
タ動作時の消費電力を低減させることが可能である。

【００３２】（実施例２）次に、上述の実施例で説明し
たモータ制御装置をマイクロプロセッサを用いた構成に
適用した実施例を説明する。尚、本実施例における構成
で前述ものと同様な部分についてはここでは詳述しな
い。以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００３３】図６は、本実施例のモータ駆動回路の概略
構成を示すブロック図である。図６において、１０はモ
ータの回転駆動制御を行うマイクロプロセッサ等のＭＰ
Ｕであり、ワークエリアとして使用するＲＡＭ１４、Ｍ
ＰＵ１０が読み出し実行する後述のモータ制御プログラ
ムおよびモータ制御テーブル情報を記憶しているＲＯＭ
１３などを備えている。１６および１８はＰＷＭ（パル
ス幅変調器：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔ
ｏｒ）ユニット（以下、ＰＷＭ）であり、ＭＰＵバス１
１に接続され、ＭＰＵ１０の指示により、その出力周波
数及びデューティを設定してパルス信号を出力すること
ができる。

【００３４】ＰＷＭユニット１６から出力パルスをＲ１
１およびＣ１１で構成した積分回路により、電圧レベル
変換し、モータ駆動回路２１の目標電流設定端子（図３
のＩＡ端子と同じ）へ出力することで、パルスモータ３
０のＡ相巻線電流を制御する。同様に、ＰＷＭユニット
１８から出力パルスをＲ２１およびＣ２１で構成した積
分回路により、電圧レベル変換し、モータ駆動回路２２
の目標電流設定端子（図３のＩＢ端子と同じ）へ出力す
ることで、パルスモータ３０のＢ相巻線電流を制御す
る。

【００３５】１２は出力ポートであり、ＭＰＵのバス１
１に接続され、ＭＰＵ１０より出力される相切り替え信
号に同期して、パルスモータ３０の相励磁方向信号をモ
ータ駆動回路２１の端子Ａおよびモータ駆動回路２２の
端子Ｂに出力している。１５は、プログラム可能なタイ
マーでＭＰＵ１０の指示により、計時を開始し、その指
示された時間が経過すると、例えば割り込みや制御信号
等により、ＭＰＵ１０に通知することができる。

【００３６】ＭＰＵ１０は、出力ポート１２より、パル
スモータ３０の２相励磁駆動に必要な励磁信号Ａおよび
Ｂを発生する。これら励磁信号が切り替えられるタイミ
ングは、タイマー１５の計時に基づいて行われ、ＭＰＵ
１０のソフトウエア制御の下に制御される。この励磁相
を切り替える時間間隔に同期して、前記目標電流を変更
することにより、パルスモータ３０の加速、定速、減
速、微速等の各モードの制御が行われる。

【００３７】次に、図７を参照してＲＯＭ１３などに予
め記憶してあるモータ制御テーブル情報について説明す
る。この制御テーブルは、所望のモータ動作毎に用意し
てあり、後述の制御プログラムに基づきＭＰＵ１０は必
要に応じて、所望のデータを読み出し、タイマ１５への
時間設定、および２つのＰＷＭユニット１６、１８への
所望の目標電流に応じたデューティ比のＰＷＭパルス発
生に必要な情報を設定などを行う。

【００３８】図７に示したそれぞれの情報の目的および
意味合いを以下に説明する。なお、本実施例では、パル
スモータ３０の１ステップ駆動でキャリッジ３１を所望
の方向に１／６０インチ移送させるように構成して、パ
ルスモータの１ステップ間を６分割した移動量を駆動す
べく、所定の時間毎に目標電流を切り替えることによ
り、モータ回転駆動制御を行っている。なお、本明細書
では、この１／６ステップ単位の移動量を１マイクロス
テップ量と定義する。

【００３９】Ｎ１は、加速開始付近の目標電流を抑制さ
せるためのパラメータで、この値が０の場合には、加速
区間開始付近の最大目標電流切替がないことを表し、０
以外の場合には、加速動作開始時に最大目標電流を抑制
するために加速用低目標電流テーブル（後述）にて動作
を開始し、加速動作開始後、Ｎ１マイクロステップ量駆
動すると、加速用通常目標電流テーブル（後述）に切替
え、通常の巻線電流にてモータを加速駆動する。

【００４０】Ｎ２は、減速終了付近の目標電流を抑制さ
せるためのパラメータで、この値が０の場合には、減速
区間終了付近の最大目標電流切替がないことを表し、０
以外の場合には、減速動作開始時には先ず減速用通常目
標電流テーブル（後述）により、通常の巻線電流にてモ
ータの減速駆動させ、減速動作開始後、Ｎ２マイクロス
テップ量駆動すると減速用低目標電流テーブル（後述）
に切替えることにより、減速区間終了付近の最大目標電
流を抑制する。

【００４１】ＴＨ１は、動作開始前の保持時間であり、
その保持電流をＰＨＡ１およびＰＨＢ１でそれぞれ指定
する。ＴＨ２は、動作終了時の保持時間であり、その保
持電流をＰＨＡ２およびＰＨＢ２でそれぞれ指定する。
なお、ＰＨＡ１およびＰＨＡ２はモータのＡ相の巻線電
流を、ＰＨＢ１およびＰＨＢ２はＢ相の巻線電流を指定
する。

【００４２】Ｔ１０１１〜Ｔ１２０６は、加速動作にお
ける１マイクロステップ量駆動毎の励磁時間を順に配置
した加速時間テーブルで、例えば、加速動作に要するパ
ルスモータのステップ数が２０ステップの場合には、１
２０個（１２０＝２０×６）の励磁時間情報により構成
されている。また、加速時間テーブルの最後の励磁時間
情報（図ではＴ１２０６）は、定速動作における１マイ
クロステップ量駆動毎の励磁時間としても利用してい
る。

【００４３】Ｔ２０１１〜Ｔ２２０６は、減速動作にお
ける１マイクロステップ量駆動毎の励磁時間を順に配置
した減速時間テーブルで、例えば、減速動作に要するパ
ルスモータのステップ数が２０ステップの場合には、１
２０個（１２０＝２０×６）の励磁時間情報により構成
されている。以下で説明するＰｎＡ０１〜ＰｎＡ１２
（ただし、ｎ＝１、２、３、４、５）およびＰｎＢ０１
〜ＰｎＢ１２は電流目標テーブルで、ＰｎＡ０１〜Ｐｎ
Ａ１２はモータのＡ相巻線電流を、ＰｎＢ０１〜ＰｎＢ
１２はＢ相の巻線電流を制御するための情報群である。

【００４４】Ｐ１Ａ０１〜Ｐ１Ａ１２およびＰ１Ｂ０１
〜Ｐ１Ｂ１２は、加速区間開始付近の最大目標電流を抑
制させるための加速用低目標テーブルである。Ｐ２Ａ０
１〜Ｐ２Ａ１２およびＰ２Ｂ０１〜Ｐ２Ｂ１２は、通常
の加速動作に用いる加速用通常目標テーブルである。Ｐ
３Ａ０１〜Ｐ３Ａ１２およびＰ３Ｂ０１〜Ｐ３Ｂ１２
は、定速動作に用いる定速用目標テーブルである。Ｐ４
Ａ０１〜Ｐ４Ａ１２およびＰ４Ｂ０１〜Ｐ４Ｂ１２は、
通常の減速動作に用いる減速用通常目標テーブルであ
る。Ｐ５Ａ０１〜Ｐ５Ａ１２およびＰ５Ｂ０１〜Ｐ５Ｂ
１２は、減速区間終了付近の最大目標電流を抑制させる
ための減速用低目標テーブルである。

【００４５】なお、上記目標テーブルは目的となる動作
により必要がないものは用意しない。例えば、図４で説
明したａ〜ｅの通常印刷動作時には、上記加速用低目標
テーブルおよび減速用低目標テーブルを用意しない。

【００４６】動作開始時には、パルスモータの開始位置
に応じ、下記の表１のような関係で目標テーブルのテー
ブル読み出し開始位置とＩ／Ｏ１２のＡ出力およびＢ出
力を決める。

【００４７】

【表１】ただし、Ｎ＝１、２、３、４、５

【００４８】１マイクロステップ量駆動毎に順次目標電
流パラメータを読み出し、ＰＷＭユニット１６および１
８を設定することで、巻線に流れる電流を制御させ、ま
た、読み出し位置がＰｎＡ１２になればＰｎＡ０１に、
ＰｎＢ１２になればＰｎＢ０１を次回読み出すように制
御する。なお、最大目標電流は、それぞれのテーブル内
の最大値により規定され、その最大値と０との間をＳＩ
Ｎ曲線の整数側の半周期（１８０度）になるような数値
関数の１５度ごとの１２個の値をプロットし順列させて
一方のテーブルを構成し、他方は、前記ＳＩＮ曲線の位
相を９０度進め絶対値をとった数値曲線の１５度ごとの
１２個の値をプロットし順列させて構成している。

【００４９】また、各動作区間での目標テーブル切替時
はそのときの読み出し位置、即ち、上記パラメータ番号
の下２桁の関係が同じになるように次に目標テーブル読
み出し位置を変更する。例えば、直前の動作が上記加速
用低目標テーブル中のＰ１Ａ０４およびＰ１Ｂ０４を参
照していたとき、上記加速用通常目標テーブル参照へと
切り替える場合には、次の読み出し位置をＰ２Ａ０５お
よびＰ２Ｂ０５に変更する。

【００５０】以上、説明したモータ制御テーブル情報の
それぞれのパラメータの物理的な配置や序列は一例に過
ぎず、本発明を適用する上で上記パラメータの配置や順
序はこの他の方法を採っても一向に構わない。また、本
実施例ではモータ制御テーブル情報をＲＯＭに記憶した
場合で説明したが、例えば、ＲＡＭなどの記憶デバイス
に必要な情報を用意するような構成にしても、本発明が
容易に適用可能であることは言うまでもない。

【００５１】なお、上記実施例では、１マイクロステッ
プ量を、パルスモータの１ステップ量の１／６に定義し
た場合について説明したが、例えば、１／３または１／
２などの別の分割数に変更することは容易で、その場合
には上述の加速時間テーブル、減速時間テーブルおよび
目標テーブルの１ステップ駆動量あたりのパラメータ
数、分割数に合わせればよい。また、上記実施例では、
ＰＷＭユニットと積分回路で目標電流を設定するように
構成したが、例えば、Ｄ／Ａ（デジタル・アナログ）コ
ンバータを使用して、目標電流に応じ電圧出力値を出力
制御することも可能である。

【００５２】次に、図８は、前述した実施例におけるＭ
ＰＵのモータ制御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、ＭＰＵのＲＯＭに記憶
されている。

【００５３】モータの回転が指示されると、まずステッ
プＳ１で、パルスモータ３０の駆動開始ステップ位置で
保持励磁すべく、Ｉ／Ｏ１２のＡ出力およびＢ出力に所
定のレベルを設定するとともに、図６で説明したＰＨＡ
１およびＰＨＢ１を参照し所望の巻線電流にて、モータ
のＡ相・Ｂ相を通電し保持動作を行う。

【００５４】続いて、ステップＳ２にて、図６のＴＨ１
値をタイマに設定し、所望の保持時間を生成する。次
に、ステップＳ３では、図６のＮ１およびＮ２を読み出
し、ＲＡＭ１４の作業領域に確保してあるレジスタＣＮ
Ｔ１にＮ１値、ＣＮＴ２にＮ２値をそれぞれ保存してお
く。

【００５５】前記保持時間の終了にともなうタイマ割り
込み発生時に、ステップＳ４に移行し、加速開始時の目
標電流設定を選択判定を行う。保存したＣＮＴ１値＞０
の場合には、ステップＳ６にて、前記加速用低目標テー
ブルを参照させ、加速開始付近の巻線電流を抑制する。
ＣＮＴ１値＝０の場合には、ステップＳ６で前記加速用
通常目標テーブルを参照させて、巻線電流を制御する。
ステップＳ５，Ｓ６のいずれの場合にも、目標テーブル
を選択したのち、選択されたテーブルが指示する最初の
１マイクロステップ制御用のパラメータを読み出し、そ
れに従い、ＰＷＭユニット１６・１８を動作させると共
に、上記加速時間テーブルから最初の時間をタイマ１５
に設定する。

【００５６】設定時間が経過すると、ステップＳ７に移
行し、加速区間での動作中なのでステップＳ８に進み、
ＣＮＴ１＞０の場合には、加速用低目標テーブルにて駆
動中なので、ステップＳ９にてＣＮＴ１から１を減算
し、ステップＳ１０で加速開始付近の駆動区間が終了し
たかを判定すべく、ＣＮＴ１値を再びチェックする。ス
テップ９の結果ＣＮＴ１＝０になった場合には、所望の
加速開始付近の駆動区間が終了したことになり、ステッ
プＳ１１にて、加速用通常目標テーブルを参照するよう
に、上記したように、目標テーブルの読み出し位置を変
更しておく。

【００５７】また、ステップＳ８で、ＣＮＴ１＝０の場
合には、既に加速用通常目標テーブルを参照しているの
でステップＳ１２へと進む。ステップＳ１０で、ＣＮＴ
１＞０の場合は、加速用低目標テーブルによる駆動を継
続するため、ステップＳ１２へに進む。

【００５８】ステップＳ１２では、パルスモータを次の
マイクロステップ位置に駆動するために目標テーブルを
読み出し、ＰＷＭユニットに設定すると共に、必要に応
じＩ／ＯのＡ出力およびＢ出力レベルも変更する。ステ
ップＳ１３では、加速時間テーブルから次の時間データ
を読み出しタイマに設定する。そして、タイマ設定時間
が経過する度に、再びステップＳ７からＳ１３までの処
理を所望の加速区間が終了するまで繰り返す。加速区間
が終了すると、ステップＳ７からステップＳ１４に移行
し、定速駆動が必要な場合には、ステップＳ１４にて、
定速用目標テーブルに切替え、ステップＳ１５で定速区
間中であれば、ステップＳ１６でパルスモータを次のマ
イクロステップ位置に駆動するために、目標テーブルを
読み出し、ＰＷＭユニットに設定すると共に、必要に応
じ、Ｉ／ＯのＡ出力およびＢ出力レベルを変更し、ステ
ップＳ１７で、加速区間最後と同じ時間をタイマに設定
する。

【００５９】そして、タイマ設定時間が経過する度に、
再び定速区間が終了するまでステップＳ１５〜Ｓ１７の
処理を繰り返す。やがて、定速区間が終了した場合，も
しくは、最初から定速駆動を要求されていなかった場合
は、減速制御を開始すべく、ステップＳ１８に移行し、
減速開始時の減速開始時の目標電流設定を前記減速用通
常目標テーブルに切り替え、また減速時間テーブルを参
照するようにしておく。

【００６０】ステップＳ１９で減速中であれば、ステッ
プＳ２０に進み、ステップＳ３で保存しておいたＣＮＴ
２値＞０の場合には、減速用通常目標テーブルにて駆動
中で、かつ減速区間終了付近で巻線電流の抑制が必要な
ので、ステップＳ２１にて、ＣＮＴ２から１を減算し、
ステップＳ２２で減速区間終了付近の駆動区間に到達し
たかを判定すべく、ＣＮＴ２値を再びチェックする。

【００６１】ステップＳ２１の結果、ＣＮＴ２＝０にな
った場合には、所望の減速区間終了付近に達したことに
なり、ステップＳ２３にて減速用低目標テーブルを参照
するように、目標テーブルの読み出し位置を変更してお
く。また、ステップＳ２０でＣＮＴ１＝０の場合には、
もう目標テーブルを切り替える必要がないので、ステッ
プＳ２４へと進む。ステップＳ２２でＣＮＴ２＞０の場
合は、減速用通常目標テーブルによる駆動の継続するた
めステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、パルス
モータを次のマイクロステップ位置に駆動するために、
目標テーブルを読み出しＰＷＭユニットに設定すると共
に、必要に応じＩ／ＯのＡ出力およびＢ出力レベルを変
更する。

【００６２】ステップＳ２５では、減速時間テーブルか
ら次の時間データを読み出し、タイマに設定する。そし
て、タイマ設定時間が経過する度に、再びステップＳ１
９からステップＳ２５までの処理を所望の減速区間が終
了するまで繰り返す。

【００６３】減速区間が終了すると、ステップＳ２６に
移行し、パルスモータ３０の駆動終了ステップ位置で保
持励磁をすべく、Ｉ／ＯのＡ出力およびＢ出力に所定の
レベルを設定するとともに、図６で説明したＰＨＡ２お
よびＰＨＢ２を参照し、所望の巻線電流にてモータのＡ
相・Ｂ相を通電し保持動作を行う。

【００６４】続いて、ステップＳ２７にて、図６のＴＨ
２値をタイマに設定し、所望の保持時間を生成し，保持
時間の終了に伴うタイマ割り込みが発生すると、モータ
制御処理プログラムを終了する。

【００６５】なお、上述の本発明は、複数の機器から構
成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装
置に適用してもよい。また、本発明は、システムあるい
は装置に、本発明に規定された処理を実行する制御プロ
グラムを供給することによって達成される場合にも適用
できる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加速区間の開始付近および減速区間の終了付近の最大目
標電流を低下させ、必要最小限の巻線電流にてパルスモ
ータを駆動することが可能になり、従来のように加速開
始付近および減速の終了付近で必要以上の巻線電流を供
給させないようにできるので、モータを駆動するための
電源の最大定格（電源容量）も実用最小限の最大供給電
流を考慮して設計すればよく、かかる装置の電源のコス
トを抑制できる効果がある。

【００６７】また、加速の開始付近および減速の終了付
近で必要以上の巻線電流を供給しないため、低コストで
高速にモータを回転駆動できるとともに、不要なモータ
発熱を抑制し低騒音でモータを回転駆動できるモータ制
御装置を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の加速区間開始付近におけるモー
タ駆動制御を説明する図である。

【図２】図２は本発明の減速区間終了付近におけるモー
タ駆動制御を説明する図である。

【図３】図３は実施例１のモータ駆動回路を説明する図
である。

【図４】図４は実施例１のモータ駆動速度と目標設定電
流の相関を説明する図である。

【図５】図５は実施例１のキャリッジ機構を説明する図
でる。

【図６】図６は実施例２の構成を説明するブロック図で
ある。

【図７】図７は実施例２のモータ駆動制御テーブル構成
を説明する図である。

【図８】図８は実施例２のモータ駆動制御を説明するフ
ローチャート図である。

【図９】図９は従来例の加速区間開始付近におけるモー
タ駆動制御を説明する図である。

【図１０】図１０は従来例の減速区間終了付近における
モータ駆動制御を説明する図である。

【符号の説明】

１０ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１１ＭＰＵバス１２Ｉ／Ｏ１３ＲＯＭ１４ＲＡＭ１５タイマ１６ＰＷＭユニット（Ａ相）１８ＰＷＭユニット（Ｂ相）２０モータ駆動用電源２１モータ駆動回路（Ａ相用）２２モータ駆動回路（Ｂ相用）３０パルスモータ３１キャリッジ３２ベルト３３プーリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルスモータの励磁信号を出力してモー
タを回転駆動するモータ制御装置において、前記モータ
の駆動電流を設定する手段と、前記パルスモータの駆動
モードを判別する判別手段と、を有し、前記駆動モード
は少なくとも加速モードと減速モードを有し、前記各モ
ードに応じた駆動電流設定手段と、前記加速モードの開
始付近および減速モードの終了付近では前記駆動電流を
抑制する手段と、をさらに有することを特徴とするモー
タ制御装置。
【請求項２】パルスモータの励磁信号を出力してモー
タを回転駆動するモータ制御装置において、前記パルス
モータの駆動電流を設定する手段と、前記パルスモータ
の駆動モードを判別する手段と、を有し、前記駆動モー
ドは少なくも加速モードと減速モードを有し、前記各モ
ードに応じた駆動電流設定手段と、前記モータの１ステ
ップ駆動間に、少なくともＮ回のモータ駆動電流設定を
行う手段を備えたマイクロステップ駆動方式のパルスモ
ータ駆動手段と、前記加速モードの開始時点から加速マ
イクロステップ数を計数する手段と、をさらに有し、前
記加速モード中の開始時には第１の最大目標駆動電流以
下で駆動させ、前記加速マイクロステップ数が所定数に
達した後に第２の最大目標電流以下での駆動に切替え、
前記減速モードの開始時点から減速マイクロステップ数
を計数する手段をさらに有し、前記減速モード中の開始
時には第３の最大目標駆動電流以下で駆動させ、前記減
速マイクロステップ数が所定数に達した後に第４の最大
目標電流以下での駆動に切替えることを特徴とするモー
タ制御装置。
【請求項３】請求項２記載のモータ制御装置におい
て、タイマー計数手段と、メモリに記憶されているモー
タ駆動の制御情報を目標駆動速度に応じて選択する手段
と、をさらに有し、前記制御情報は前記マイクロステッ
プ駆動毎の時間情報と目標駆動電流を含み、前記時間情
報を逐次読み出し前記タイマに設定すると共に前記目標
駆動電流を読み出し設定することでモータの駆動制御を
行う手段をさらに有し、前記制御情報は、前記制御情報
に応じた前記加速モードおよび減速モード中の最大目標
電流切替までの前記マイクロステップ量情報を含むこと
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】パルスモータの励磁信号を出力してモー
タを回転駆動するモータ制御装置において、前記モータ
の駆動電流を設定する手段と、前記パルスモータの駆動
モードを判別する判別手段と、を有し、前記駆動モード
は少なくとも加速モードと減速モードを有し、前記加速
モードの開始付近および減速モードの終了付近ではモー
タの巻線電流に対応した目標電流を設定する第１目標電
流設定手段と、前記加速モードの開始付近および減速モ
ードの終了付近以外では巻線電流より多めの目標電流を
設定する第２目標電流設定手段をさらに有することを特
徴とするモータ制御装置。