JP2010093914A - モータ制御回路、モータ制御方法、サーマルプリンタ装置及び半導体装置 - Google Patents
モータ制御回路、モータ制御方法、サーマルプリンタ装置及び半導体装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】2相型ステッピングモータの高速回転における安定動作を行うモータ制御回路、モータ制御方法、そのモータ制御回路を用いたサーマルプリンタ装置及び半導体装置を提供する。
【解決手段】1相励磁と2相励磁とを切り換えて繰り返す1−2相励磁駆動で駆動される2相型のステッピングモータ52のモータ制御部30において、モータ制御部30で制御されるモータドライバ51は、1相励磁期間内の所定の期間に対して、その1相励磁の次の2相励磁と同じ相で2相励磁させる。
【選択図】図5
【解決手段】1相励磁と2相励磁とを切り換えて繰り返す1−2相励磁駆動で駆動される2相型のステッピングモータ52のモータ制御部30において、モータ制御部30で制御されるモータドライバ51は、1相励磁期間内の所定の期間に対して、その1相励磁の次の2相励磁と同じ相で2相励磁させる。
【選択図】図5
Description
本発明は、2相型のステッピングモータのモータ制御回路、モータ制御方法、そのモータ制御回路を用いたサーマルプリンタ装置及び半導体装置に関する。
サーマルプリンタ装置において、感熱紙を搬送する駆動部などの駆動源としてステッピングモータが広く利用されている。感熱紙の搬送を目的とする場合などには、2相型のステッピングモータが利用されることが多い。その2相型のステッピングモータを駆動する方法として3通りの励磁方法が知られている。それらの励磁方法には、1つの相ごとに励磁して励磁する相を切り換える1相励磁方法、2つの相を同時に励磁して励磁する相の組み合わせを切り換える2相励磁方法、1相励磁と2相励磁とを交互に切り換えて励磁する相と相の数を切り換える1−2相励磁方法がある(例えば、特許文献1参照)。
ステッピングモータでは、その駆動方法が異なると、同時に励磁されるコイルの数が異なるため、その数の違いにより発生するトルクも異なる。したがって、1相励磁と2相励磁とを切り換えてモータを駆動すると、1相励磁と2相励磁とによって負荷に供給されるトルクが異なることから、回転速度がばらつくことになる。そのため、1相励磁と2相励磁とを交互に切り換える1−2相励磁方法による駆動方法では、回転速度のばらつきを低減させる方法を組み合わせることにより、発生するトルク差による回転むらを低減させる方法がとられることが多い。
上記のようにトルクの差が生じる状態のステッピングモータをサーマルプリンタの感熱紙の搬送に利用すると、回転速度がばらつくことから感熱紙の搬送量にばらつきが生じ、印字されるドットのピッチにむらが発生することになる。そのため、ステッピングモータを感熱紙の搬送に利用するサーマルプリンタでは、このような印字ピッチのむらを低減するために、定電流モータドライバを用いてステッピングモータに供給する電流値を制限して駆動する方法がとられている。その電流値を制限する方法では、トルクの少ない1相励磁時に合わせて2相励磁時の励磁電流を低減させてモータ駆動することにより、1相励磁と2相励磁時とのトルク差を解消させることができる。
特開昭63−148895号公報
しかしながら、特許文献1に示される2相励磁時の励磁電流を低減させる方法を用いる技術によると、モータ駆動周波数が高くなるにつれて、回転むらが生じるという問題が生じる。多くのステッピングモータにおいてコイルを励磁する電流の立ち上がりが鈍くなるため、モータ駆動周波数が高くなると必要な電流値に到達する前に相の切り替えを行うタイミングとなる。この回転むらは、必要な回転角度が得られる前に次の相の励磁期間に切り替わることにより生じることになる。この問題は、前述の1−2相励磁においては、2相励磁時の設定電流より高い設定電流で励磁される1相励磁において表れる。また、コイルの電流値が設定電流値に到達したとしても、その場合の1相励磁時のモータ回転角度は2相励磁時と比較して小さくなるため、印字を行うと印字ピッチのむらが発生するという問題がある。
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、2相型のステッピングモータの高速回転における安定動作を行うモータ制御回路、モータ制御方法、そのモータ制御回路を用いたサーマルプリンタ装置及び半導体装置を提供することにある。
上記問題を解決するために、本発明は、1相励磁と2相励磁とを繰り返し切り換える1−2相励磁駆動で駆動される2相型ステッピングモータのモータ制御回路であって、1相励磁期間内の所定の期間に対して、該1相励磁の次の2相励磁と同じ相で2相励磁させるモータ制御部と、を備えることを特徴とするモータ制御回路である。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記所定の期間は、前記1相励磁期間の始めから、前記1相励磁による制御目標角度に前記2相型ステッピングモータの回転子の角度が到達する前までの期間であることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記所定の期間は、前記1相励磁期間の始めから、前記1相励磁による制御目標角度に前記2相型ステッピングモータの回転子の角度が到達する前までの期間であることを特徴とする。
また、本発明は、1相励磁と2相励磁とを切り換えて繰り返す1−2相励磁駆動で駆動される2相型ステッピングモータのモータ制御方法であって、1相励磁期間内の所定の期間に対して、該1相励磁の次の2相励磁と同じ相で2相励磁させる駆動制御過程と、を有するモータ制御方法である。
また、本発明は、請求項1に記載のモータ制御回路を備えることを特徴とするサーマルプリンタ装置である。
また、本発明は、請求項1に記載のモータ制御回路を備えることを特徴とする半導体装置である。
また、本発明は、請求項1に記載のモータ制御回路を備えることを特徴とするサーマルプリンタ装置である。
また、本発明は、請求項1に記載のモータ制御回路を備えることを特徴とする半導体装置である。
本発明によれば、モータ制御回路が、1相励磁期間内の所定の期間に対して、該1相励磁の次の2相励磁と同じ相で2相励磁するようにした。
これにより、1相励磁する相の回転速度を1相励磁時よりトルクのある2相励磁時の回転速度に近い回転速度とすることができるため、1相励磁時と2相励磁時の切り換えにおける回転むらを低減させることができる。そのため、1−2相励磁で駆動される2相型のステッピングモータの高速回転において安定に動作させることが可能となる。
これにより、1相励磁する相の回転速度を1相励磁時よりトルクのある2相励磁時の回転速度に近い回転速度とすることができるため、1相励磁時と2相励磁時の切り換えにおける回転むらを低減させることができる。そのため、1−2相励磁で駆動される2相型のステッピングモータの高速回転において安定に動作させることが可能となる。
また、本発明によれば、1相励磁期間内の所定の期間は、1相励磁期間の始めから、1相励磁による制御目標角度に2相型ステッピングモータの回転子の角度が到達する前までの期間であるようにした。すなわち、1相励磁期間内に行うその1相励磁の次の2相励磁は、1相励磁期間の始めからとする。そして、その2相励磁は、1相励磁による制御目標角度にステッピングモータの回転子の角度が到達する前までのいずれかの時点で終了することとする。この2相励磁を行った期間は、トルクの高い2相励磁でステッピングモータを駆動して回転速度を速めることができる。これにより、その2相励磁から切り換えられた1相励磁の回転速度は、最初から1相励磁で駆動された場合より速い回転速度とすることができ、1相励磁時期間として必要なモータ回転角度を得ることができる。
また、本発明によれば、サーマルプリンタ装置のステッピングモータを、上述のモータ制御回路によって制御するようにしたので、1相励磁していた相の、モータ回転速度を2相励磁時の回転速度と近い速度にすることができ、これにより、1相励磁時と2相励磁時の印字ピッチの差を低減することができ、印字ピッチの差による印字むらを低減することができる。
また、本発明によれば、ステッピングモータを駆動する半導体装置において、上述のモータ制御回路によってステッピングモータを制御するようにしたので、1相励磁していた相の、モータ回転速度を2相励磁時の回転速度と近い速度にすることができ、これにより、1相励磁時と2相励磁時の回転速度の差を低減することができ、回転速度の差による回転むらを低減することができる。
以下、本発明の一実施形態によるサーマルプリンタ装置について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態によるサーマルプリンタ装置100を示す概略構成図であり、本発明に関係する部分を示したものである。
図1は、本実施形態によるサーマルプリンタ装置100を示す概略構成図であり、本発明に関係する部分を示したものである。
この図に示すサーマルプリンタ装置において、主制御部11は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を含むコンピュータシステムで構成されており、プリント制御部21内の各処理部の処理機能を実現すると共に、サーマルプリンタ装置内の各部の動作を統括して制御する制御部である。
プリント制御部21は、外部入力される画像データを基に、ヘッド駆動回路25へ出力する印字データ(発熱素子をON(オン)/OFF(オフ)するドットデータ)をライン単位で生成する。また、ステッピングモータ52の駆動制御を行う。
プリント制御部21内のプリント用印字データ生成部22は、外部入力される画像データを基に、サーマルヘッド41に印字させる印字データ(ラインデータ)を生成して、nラインデータ記憶部23に出力する。
nラインデータ記憶部23は、サーマルヘッド41に印字させる複数のラインデータを記憶する。1ラインバッファ24は、印字する1ライン分のドットデータを記憶する。
プリント制御部21内のプリント用印字データ生成部22は、外部入力される画像データを基に、サーマルヘッド41に印字させる印字データ(ラインデータ)を生成して、nラインデータ記憶部23に出力する。
nラインデータ記憶部23は、サーマルヘッド41に印字させる複数のラインデータを記憶する。1ラインバッファ24は、印字する1ライン分のドットデータを記憶する。
ヘッド駆動回路25は、ヘッド駆動ブロックDST1〜4から構成されており、各ヘッド駆動ブロックDST1〜4は、それぞれサーマルヘッド41内の物理ブロック1〜4に接続されている。また、ヘッド駆動回路25は、通電パルス制御部27からヘッド駆動ブロックDST1に対し、ヘッドストローブ信号STB1を印加する。これにより、物理ブロック1内の発熱素子R1〜R64が、1ラインバッファ24に記憶されたドットデータに応じて駆動される。すなわち、オンドットとなる発熱素子に、サーマルヘッド駆動電源26の出力電圧Vpが印加される。
同様にして、ヘッド駆動ブロックDST2〜DST4にヘッドストローブ信号STB2〜STB4を印加することにより、物理ブロック2〜4内のそれぞれの発熱素子が駆動される。
同様にして、ヘッド駆動ブロックDST2〜DST4にヘッドストローブ信号STB2〜STB4を印加することにより、物理ブロック2〜4内のそれぞれの発熱素子が駆動される。
通電パルス制御部27は、ヘッドストローブ信号生成部28から出力される指示信号に基づいて、ヘッドストローブ信号STB1〜STB4を生成して、ヘッド駆動回路25に印加する。
ヘッドストローブ信号生成部28は、nラインデータ記憶部23に記憶されたラインデータごとに、オンドットとなる印字データ数に基づいて、サーマルヘッドの発熱素子をパルス通電して駆動するヘッドストローブ信号のパルス幅を算定する。また、ヘッドストローブ信号生成部28は、物理ブロック1〜4を同時に駆動するか、時分割的(順次に、または分割して)に駆動するかを制御する。
ヘッドストローブ信号生成部28は、nラインデータ記憶部23に記憶されたラインデータごとに、オンドットとなる印字データ数に基づいて、サーマルヘッドの発熱素子をパルス通電して駆動するヘッドストローブ信号のパルス幅を算定する。また、ヘッドストローブ信号生成部28は、物理ブロック1〜4を同時に駆動するか、時分割的(順次に、または分割して)に駆動するかを制御する。
印字速度算出部29は、ヘッドストローブ信号生成部28により求めたヘッドストローブ信号のパルス幅を基に、該ヘッドストローブ信号に対応する印字速度を算出する。また、印字速度算出部29は、サーマルヘッドの発熱素子が複数の物理ブロックに分割されている場合に、物理ブロックの全部を同時駆動するか、または、前記物理ブロックを順次もしくは分割駆動するかに応じて、印字速度を算出する。
モータ制御部30は、入力される信号に基づいてステッピングモータ52の回転速度を制御する。モータ制御部30は、ステッピングモータ52を1−2相励磁で駆動させる信号を出力する。また、モータ制御部30は、その1相励磁時に、次の2相励磁の相を所定の時間出力する。このとき、次の2相励磁の相を出力する所定の時間は、各プリンタメカニズムに適した時間として予め定められ、ステッピングモータの駆動速度に応じて定められる時間が設定される。その所定の時間として設定される時間は、各駆動速度において、2相励磁時と1相励磁時のモータ回転速度が等しくなるか、又は、近くなる時間とすることが望ましい。この時間は、サーマルプリンタ装置100の構造に依存した値になる。さらに、モータ制御部30は、所定時間の間に出力する次の2相励磁相での制御を終えると、残りの時間に1相励磁の制御に切り換えて所定の相の励磁電流を出力する。
モータドライバ51は、モータ制御部30から出力される制御指令に基づいて、ステッピングモータ52を回転駆動する。ステッピングモータ52の回転はプラテン53に伝達され、このプラテン53の回転により感熱紙42が搬送される。
図2は、サーマルプリンタ装置のステッピングモータの構成を示す概略構成図である。
この図においてステッピングモータ52が、2相型ステッピングモータである場合について説明する。図1に示した構成と同じ構成には、同じ符号を付し、異なる構成について説明する。
このステッピングモータ52は、コイル60、コイル70、回転子80を備える。
コイル60は、A相を励磁するときに用いるコイルであり、流れる電流の方向により、励磁される状態がA相励磁とAバー相励磁(以下、「Aバー相励磁」を「/A相励磁」という。)とに区別される。コイル70は、A相と直交するB相を励磁するときに用いるコイルであり、流れる電流の方向により、励磁される状態がB相励磁とBバー相励磁(以下、「Bバー相励磁」を「/B相励磁」という。)とに区別される。回転子80は、コイル60とコイル70とに流れる電流の方向と大きさによって回転方向、回転速度、停止位置が制御される。
この図においてステッピングモータ52が、2相型ステッピングモータである場合について説明する。図1に示した構成と同じ構成には、同じ符号を付し、異なる構成について説明する。
このステッピングモータ52は、コイル60、コイル70、回転子80を備える。
コイル60は、A相を励磁するときに用いるコイルであり、流れる電流の方向により、励磁される状態がA相励磁とAバー相励磁(以下、「Aバー相励磁」を「/A相励磁」という。)とに区別される。コイル70は、A相と直交するB相を励磁するときに用いるコイルであり、流れる電流の方向により、励磁される状態がB相励磁とBバー相励磁(以下、「Bバー相励磁」を「/B相励磁」という。)とに区別される。回転子80は、コイル60とコイル70とに流れる電流の方向と大きさによって回転方向、回転速度、停止位置が制御される。
図3は、サーマルプリンタ装置のモータドライバの構成を示す概略構成図である。
前述の図1及び図2に示した構成と同じ構成には、同じ符号を付し、異なる構成について説明する。
この図に示されるモータドライバ51は、ステッピングモータ52を駆動する。モータ制御部30は、直流電源から供給される電流を制御して、出力側に接続されるステッピングモータ52のコイル60とコイル70に電流を供給する。
モータドライバ51では、コイル60とコイル70に制御電流を供給するドライバ回路は、それぞれ独立にて構成される。コイル60のドライバ回路は、4つのトランジスタ(61、62、63、64)からなるフルブリッジ回路の接続構成をなしている。コイル70のドライバ回路は、4つのトランジスタ(71、72、73、74)からなるフルブリッジ回路の接続構成をなしている。
前述の図1及び図2に示した構成と同じ構成には、同じ符号を付し、異なる構成について説明する。
この図に示されるモータドライバ51は、ステッピングモータ52を駆動する。モータ制御部30は、直流電源から供給される電流を制御して、出力側に接続されるステッピングモータ52のコイル60とコイル70に電流を供給する。
モータドライバ51では、コイル60とコイル70に制御電流を供給するドライバ回路は、それぞれ独立にて構成される。コイル60のドライバ回路は、4つのトランジスタ(61、62、63、64)からなるフルブリッジ回路の接続構成をなしている。コイル70のドライバ回路は、4つのトランジスタ(71、72、73、74)からなるフルブリッジ回路の接続構成をなしている。
コイル60に接続されるトランジスタ61とトランジスタ64がON(オン)状態であり、トランジスタ62とトランジスタ63がOFF(オフ)状態である場合に、「A相励磁」の状態とする。その状態におけるコイル60の電流は、右向き矢印の方向に流れる。また、トランジスタ61とトランジスタ64がOFF(オフ)状態であり、トランジスタ62とトランジスタ63がON(オン)状態である場合に、「/A相励磁」の状態とする。その状態におけるコイル60の電流は、左向き矢印の方向に流れる。この4つのトランジスタ(61、62、63、64)が全てOFF(オフ)状態であるとき、コイル60への電流の供給が停止される。
コイル70に接続されるトランジスタ71とトランジスタ74がON(オン)状態であり、トランジスタ72とトランジスタ73がOFF(オフ)状態である場合に、「B相励磁」の状態とする。その状態におけるコイル70の電流は、右向き矢印の方向に流れる。また、トランジスタ71とトランジスタ74がOFF(オフ)状態であり、トランジスタ72とトランジスタ73がON(オン)状態である場合に、「/B相励磁」の状態とする。その状態におけるコイル70の電流は、左向き矢印の方向に流れる。4つのトランジスタ(71、72、73、74)が全てOFF(オフ)状態であるとき、コイル70への電流の供給が停止される。ステッピングモータ52では、上記のように電流の方向を変えることにより、回転方向の制御が行われる。
図4は、2相ステッピングモータの励磁方法を示す図である。
図4(a)は、1つのコイルに通電して、1相ずつ励磁する1相励磁の動作を示す。各相の励磁状態をベクトルとして示し、X軸正の方向(P1−B1)をB相励磁の状態、X軸負の方向(P1−B0)を/B相励磁の状態とする。また、Y軸正の方向(P1−A1)をA相励磁の状態、Y軸負の方向(P1−A0)を/A相励磁の状態とする。図に示される90度の回転矢印は、/B励磁の状態からA相励磁の状態への回転を示す。
図4(a)は、1つのコイルに通電して、1相ずつ励磁する1相励磁の動作を示す。各相の励磁状態をベクトルとして示し、X軸正の方向(P1−B1)をB相励磁の状態、X軸負の方向(P1−B0)を/B相励磁の状態とする。また、Y軸正の方向(P1−A1)をA相励磁の状態、Y軸負の方向(P1−A0)を/A相励磁の状態とする。図に示される90度の回転矢印は、/B励磁の状態からA相励磁の状態への回転を示す。
図4(b)は、2つのコイルに通電して、2つの相を同時に励磁する2相励磁の動作を示す。各相の励磁状態をベクトルとして示し、第1象現の方向(P2−11)をAB相励磁の状態、第2象現の方向(P2−10)をA/B相励磁の状態、第3象現の方向(P2−00)を/A/B相励磁の状態、第4象現の方向(P2−01)を/AB相励磁の状態とする。図に示される90度の回転矢印は、A/B相励磁の状態からAB相励磁の状態への回転を示す。
1つのコイルが励磁される1相励磁と、2つのコイルが同時に励磁される2相励磁では、ステッピングモータに与えられるエネルギーの量が異なる。2相励磁では1相励磁に比べ、√2(ルート2)倍の回転力を得ることができる。
1つのコイルが励磁される1相励磁と、2つのコイルが同時に励磁される2相励磁では、ステッピングモータに与えられるエネルギーの量が異なる。2相励磁では1相励磁に比べ、√2(ルート2)倍の回転力を得ることができる。
図4(c)は、上記に示した1相励磁と2相励磁を交互に切り換えて回転制御する1−2相励磁の動作を示す。この図に示されるベクトルは、図4(a)に示された1相励磁と図4(b)に示された2相励磁を合わせた8個のベクトルが示されている。また、図に示される45度の回転矢印は、2相励磁でのA/B励磁の状態から1相励磁でのA相励磁の状態への回転を示す。一般的な1−2相励磁では、この矢印に示された角度で回転が行われている状態では、1つのコイルに通電されている1相励磁の状態となる。
2相励磁では1相励磁に比べ、2倍のトルクによる回転力を得ることができるが、1相励磁と2相励磁を交互に切り換える1−2相励磁では、この切り換えにより生じるトルクの差により回転むらが生じる。一般的な1−2相励磁では、この回転むらを低減させるために流す電流の量を制御する方法がとられている。その制御方法では、電流量に応じて通電時間と遮断時間の比率を制御するチョッパ方式などが用いられているが、2相励磁のエネルギー供給を低減して、1相励磁のエネルギーに合わせているため、ステッピングモータの能力を低減させて利用するものであった。そのため、ステッピングモータが備えている回転速度の限界より低い値となる1相励磁での回転速度までの設定で用いられていた。
本実施形態では、図に示される45度の回転矢印で示した回転状態のときに、その1相励磁の次に励磁する2相励磁のエネルギーを所定の期間与え、1相励磁での回転より回転速度を高める制御を行う。
本実施形態では、図に示される45度の回転矢印で示した回転状態のときに、その1相励磁の次に励磁する2相励磁のエネルギーを所定の期間与え、1相励磁での回転より回転速度を高める制御を行う。
以下、図1に示したサーマルプリンタ100について、図5及び図6を参照し、本実施形態で用いられる励磁方法について示す。
図5は、2相ステッピングモータの励磁方法を示すタイミングチャートである。
一般的な1−2相励磁との違いを示すため、先に一般的な1−2相励磁での電流制御を示す。
図5(a)は、一般的な1−2相励磁におけるコイル60に通電するA相とコイル70に通電するB相の電流の変化を示すタイミングチャートである。
この図の横軸は時間の経過を示し、縦軸はコイル60と70のそれぞれに供給される電流を示す。この図に示されるA相とB相の電流波形は、図4(c)に示した1−2相励磁によって、時計回りに順次回転するときの変化をモデル化して示したものである。
この図では、最初に停止していた状態からT1からT8で示される8つのサイクルで一巡する周期の繰り返しによって、順次ステッピングモータが回転する状態が示されている。サイクルT1からT8のそれぞれの励磁状態を順に配列で示すと、(A/B相、A相、AB相、B相、/AB相、/A相、/A/B相、/B相)の各励磁状態となる。ここで、「/A相」は、A相の反対の相の1相励磁を示し、「A/B相」は、A相と/B相とが同時に励磁される2相励磁を示す。
図5は、2相ステッピングモータの励磁方法を示すタイミングチャートである。
一般的な1−2相励磁との違いを示すため、先に一般的な1−2相励磁での電流制御を示す。
図5(a)は、一般的な1−2相励磁におけるコイル60に通電するA相とコイル70に通電するB相の電流の変化を示すタイミングチャートである。
この図の横軸は時間の経過を示し、縦軸はコイル60と70のそれぞれに供給される電流を示す。この図に示されるA相とB相の電流波形は、図4(c)に示した1−2相励磁によって、時計回りに順次回転するときの変化をモデル化して示したものである。
この図では、最初に停止していた状態からT1からT8で示される8つのサイクルで一巡する周期の繰り返しによって、順次ステッピングモータが回転する状態が示されている。サイクルT1からT8のそれぞれの励磁状態を順に配列で示すと、(A/B相、A相、AB相、B相、/AB相、/A相、/A/B相、/B相)の各励磁状態となる。ここで、「/A相」は、A相の反対の相の1相励磁を示し、「A/B相」は、A相と/B相とが同時に励磁される2相励磁を示す。
図5(b)は、本実施形態で用いられる励磁方法におけるコイル60に通電するA相とコイル70に通電するB相の電流の変化を示すタイミングチャートである。
この図の横軸は時間の経過を示し、縦軸はコイル60と70のそれぞれに供給される電流を示す。この図に示されるA相とB相の電流波形は、図4(c)に示した1−2相励磁によって、時計回りに順次回転するときの変化をモデル化して示したものである。
この図では、最初に停止していた状態からT1からT8で示される8つのサイクルで一巡する周期の繰り返しによって、順次ステッピングモータが回転する状態が示されている。サイクルT1からT8のそれぞれの励磁状態を順に配列で示すと、(A/B相、A相、AB相、B相、/AB相、/A相、/A/B相、/B相)の各励磁状態となる。
この図の横軸は時間の経過を示し、縦軸はコイル60と70のそれぞれに供給される電流を示す。この図に示されるA相とB相の電流波形は、図4(c)に示した1−2相励磁によって、時計回りに順次回転するときの変化をモデル化して示したものである。
この図では、最初に停止していた状態からT1からT8で示される8つのサイクルで一巡する周期の繰り返しによって、順次ステッピングモータが回転する状態が示されている。サイクルT1からT8のそれぞれの励磁状態を順に配列で示すと、(A/B相、A相、AB相、B相、/AB相、/A相、/A/B相、/B相)の各励磁状態となる。
上記の図5(a)に示した一般的な1−2相励磁と比べると、1相励磁のサイクルT2、T4、T6、T8に特徴がある。その違いは、1相励磁のサイクルの一部の期間に、その次の2相励磁サイクルと同じ2相励磁を行うことにある。すなわち、1相励磁の各サイクルT2、T4、T6、T8の期間の中で、その次の2相励磁の各サイクルT3、T5、T7、T1と同じ2相励磁を所定の期間に励磁する。この図では、ハッチングを入れて示したパルスの部分がその所定の期間の2相励磁を示している。
ここでは、所定の期間が、その1相励磁期間の最初から始まる場合について説明する。所定の期間の長さは、ステッピングモータ52の性能と、要求される回転速度、すなわちステッピングモータ52の励磁を切り換える周期の長さとの関係などを考慮して予め定められる値として設定されている。この所定の期間を長くしすぎると、目標停止位置(角度)を示す1相励磁での方向を行過ぎてしまうことがある。そのため、所定の期間の長さはステッピングモータ52の制御系のダンピング特性を考慮して決定することが望ましい。
この所定の期間が経過すると、モータ制御部30は、2相励磁を終了させ、本来の1相励磁に切り換える。
この所定の期間が経過すると、モータ制御部30は、2相励磁を終了させ、本来の1相励磁に切り換える。
図6は、2相ステッピングモータの励磁切り換えの方法を示すタイミングチャートである。
この図に示されるタイミングチャートは、図5におけるサイクルT1からサイクルT2に遷移する部分の時間軸を拡大したものである。
図6(a)は、ステッピングモータ52における回転角度の過度応答を示すグラフである。
時間経過を示すX軸に対して、ステッピングモータ52の回転子80が示す回転角度がY軸に示される。Y軸は、図4(c)においてA相励磁の方向(P1−A1)を0度とし、回転前の2相励磁(P2−10)の方向が−45度、さらに回転が進んで第1象現の2相励磁(P2−11)の方向が+45度とする。
この図に示される波形S21は、本実施形態による制御を行った場合での回転子80の角度を示す。波形S1は、通常の1−2相励磁で制御を行った場合での回転子80の角度を示す。波形S2は、通常の2相励磁で制御を行った場合での回転子80の角度を示す。
この図に示されるタイミングチャートは、図5におけるサイクルT1からサイクルT2に遷移する部分の時間軸を拡大したものである。
図6(a)は、ステッピングモータ52における回転角度の過度応答を示すグラフである。
時間経過を示すX軸に対して、ステッピングモータ52の回転子80が示す回転角度がY軸に示される。Y軸は、図4(c)においてA相励磁の方向(P1−A1)を0度とし、回転前の2相励磁(P2−10)の方向が−45度、さらに回転が進んで第1象現の2相励磁(P2−11)の方向が+45度とする。
この図に示される波形S21は、本実施形態による制御を行った場合での回転子80の角度を示す。波形S1は、通常の1−2相励磁で制御を行った場合での回転子80の角度を示す。波形S2は、通常の2相励磁で制御を行った場合での回転子80の角度を示す。
また、図6(b)は、本実施形態による制御を行った場合での各相の励磁電流を示すグラフである。時刻t1でA相がA相励磁され、B相がB相励磁される。時刻t2でB相のB相励磁が終了され、B相の電流は遮断され、その状態は時刻t4まで継続する。
図6(c)は、通常の1−2相励磁で制御を行った場合での各相の励磁電流を参考に示すグラフである。時刻t1でA相がA相励磁され、B相の電流は遮断されたまま時刻t4まで継続する。
図6(d)は、通常の2相励磁で制御を行った場合での各相の励磁電流を参考に示すグラフである。時刻t1でA相がA相励磁され、B相がB相励磁される。その状態は時刻t4まで継続する。
図6(c)は、通常の1−2相励磁で制御を行った場合での各相の励磁電流を参考に示すグラフである。時刻t1でA相がA相励磁され、B相の電流は遮断されたまま時刻t4まで継続する。
図6(d)は、通常の2相励磁で制御を行った場合での各相の励磁電流を参考に示すグラフである。時刻t1でA相がA相励磁され、B相がB相励磁される。その状態は時刻t4まで継続する。
図6(b)から図6(d)のグラフを参照し、図6(a)に示した回転角度の過度応答について説明する。
時刻t1では、サイクルT1からサイクルT2に切り換えが行われる。時刻t2では、本実施形態における所定の期間の2相励磁を終了し1相励磁に切り換える。時刻t3では、本実施形態においてA相励磁の回転角度に到達しているタイミングが示される。時刻t4まで、時刻t2で切り換えた制御状態(サイクルT2)を継続する。
時刻t1では、サイクルT1からサイクルT2に切り換えが行われる。時刻t2では、本実施形態における所定の期間の2相励磁を終了し1相励磁に切り換える。時刻t3では、本実施形態においてA相励磁の回転角度に到達しているタイミングが示される。時刻t4まで、時刻t2で切り換えた制御状態(サイクルT2)を継続する。
ここで、図6(a)に示した波形S12が本実施形態における過度応答波形となる。また、同じく図6(a)に示される波形S1と波形S2は、それぞれ1相励磁と2相励磁での過度応答波形が示される。
波形S12では、時刻t1から時刻t2までは2相励磁の状態であるため、2相励磁の制御目標に向かって遷移する。すなわち、その間は波形S2と同じ応答特性となる。時刻t2で1相励磁に切り換えられると、過度応答特性の途中から1相励磁の制御目標角度を目標とする応答特性を示すことになる。
波形S12では、時刻t1から時刻t2までは2相励磁の状態であるため、2相励磁の制御目標に向かって遷移する。すなわち、その間は波形S2と同じ応答特性となる。時刻t2で1相励磁に切り換えられると、過度応答特性の途中から1相励磁の制御目標角度を目標とする応答特性を示すことになる。
図に示したように、2相励磁の波形S2と1相励磁の波形S1とを比べると、2相にそれぞれ電流が供給されている2相励磁(図6(c)参照)では、片方の相にしか電流が供給されない1相励磁(図6(b)参照)よりも供給されるエネルギーの量が多い。そのため、2相励磁の方が、回転速度が速いので回転角度の応答波形も急峻になる。したがって、通常の1−2相励磁で行われているようにサイクルT2を1相励磁だけで行うより、本実施形態で示した波形S12による応答性が良くなることがわかる。
上述したように、モータ制御部30は、ステッピングモータ52に対して1相励磁期間内の所定の期間に対して、その1相励磁の次の2相励磁と同じ相で2相励磁するように制御する。このモータ制御部30による制御によって、1相励磁する相の回転速度を1相励磁時より速い2相励磁時の回転速度に近い回転速度とすることができ、これにより、1相励磁時と2相励磁時の印字ピッチの差を低減することができ、印字ピッチの差による印字むらを低減することができる。そのため、1−2相励磁で駆動される2相型のステッピングモータの高速回転において安定に動作させることが可能となる。そして、サーマルプリンタ100では、そのステッピングモータ52により感熱紙42を高速で搬送して印字しても、印字ピッチにむらが発生せず、安定な印字を行うことが可能となる。
また、モータ制御部30は、1相励磁期間内に行うその1相励磁の次の2相励磁を開始するタイミングを、1相励磁期間の始めとする。また、モータ制御部30は、その2相励磁を終了するタイミングを、1相励磁による制御目標角度にステッピングモータ52の回転子80の角度が到達する前までのいずれかの時点とする。この2相励磁を行った期間は、トルクの高い2相励磁でステッピングモータ52を駆動して回転速度を速めることができ、これにより、その2相励磁から切り換えられた1相励磁の回転速度は、最初から1相励磁で駆動された場合より速い回転速度とすることができ、1相励磁時期間として必要なモータ回転角度を得ることができる。
100 サーマルプリンタ装置
11 主制御部
21 プリント制御部
25 ヘッド駆動回路
30 モータ制御部
41 サーマルヘッド
42 感熱紙
51 モータドライバ
52 ステッピングモータ
53 プラテン
11 主制御部
21 プリント制御部
25 ヘッド駆動回路
30 モータ制御部
41 サーマルヘッド
42 感熱紙
51 モータドライバ
52 ステッピングモータ
53 プラテン
Claims (5)
- 1相励磁と2相励磁とを繰り返し切り換える1−2相励磁駆動で駆動される2相型ステッピングモータのモータ制御回路であって、
1相励磁期間内の所定の期間に対して、該1相励磁の次の2相励磁と同じ相で2相励磁させるモータ制御部と、
を備えることを特徴とするモータ制御回路。 - 前記所定の期間は、前記1相励磁期間の始めから、前記1相励磁による制御目標角度に前記2相型ステッピングモータの回転子の角度が到達する前までの期間である
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御回路。 - 1相励磁と2相励磁とを切り換えて繰り返す1−2相励磁駆動で駆動される2相型ステッピングモータのモータ制御方法であって、
1相励磁期間内の所定の期間に対して、該1相励磁の次の2相励磁と同じ相で2相励磁させる駆動制御過程と、
を有するモータ制御方法。 - 請求項1に記載のモータ制御回路を備えること
を特徴とするサーマルプリンタ装置。 - 請求項1に記載のモータ制御回路を備えること
を特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008260342A JP2010093914A (ja) | 2008-10-07 | 2008-10-07 | モータ制御回路、モータ制御方法、サーマルプリンタ装置及び半導体装置 |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2010093914A true JP2010093914A (ja) | 2010-04-22 |
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ID=42256074
Family Applications (1)
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JP2008260342A Withdrawn JP2010093914A (ja) | 2008-10-07 | 2008-10-07 | モータ制御回路、モータ制御方法、サーマルプリンタ装置及び半導体装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021027746A (ja) * | 2019-08-07 | 2021-02-22 | ミネベアミツミ株式会社 | モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法 |
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2008
- 2008-10-07 JP JP2008260342A patent/JP2010093914A/ja not_active Withdrawn
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