JP3715850B2

JP3715850B2 - モータ制御装置及び該装置を用いたプリンタ

Info

Publication number: JP3715850B2
Application number: JP31620699A
Authority: JP
Inventors: 哲也河鍋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2019-11-08
Also published as: JP2001197782A; US6459229B1

Description

【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、＋ＩＡ１、−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第１速度もしくは前記第１速度より速い第２速度でモータを駆動させるモータ制御装置において、前記モータを駆動させ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し、前記各モードに対応させて前記モータの駆動電流の目標値を設定する設定手段と、前記パルスモータの駆動モードを判別する判別手段と、
前記第１速度にて前記モータを駆動する場合には、前記設定手段により前記各モードに対応した駆動電流の目標値を設定させる制御手段を有し、前記制御手段は、前記第２速度にて前記モータを駆動する場合には、前記加速モードと前記減速モードにおいて駆動期間を複数有し、前記加速モードにおいて加速開始時を含む期間に対応する駆動電流の目標値は、前記加速開始時を含む期間に続く期間に対応する駆動電流の目標値より低く、前記減速モードにおいて減速終了時を含む期間に対応する駆動電流の目標値は、前記減速終了時を含む期間の先の期間に対応する駆動電流の目標値より低い。
【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、−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き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ＴＲ１１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、１．５Ｖ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ＴＲ２１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、−ＩＡ２、−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ＭＰＵであり、ワークエリアとして使用するＲＡＭ１４、ＭＰＵ１０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ＲＯＭ１３などを備えている。１６および１８はＰＷＭ（パルス幅変調器：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｏｒ）ユニット（以下、ＰＷＭ）であり、ＭＰＵバス１１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Ｒ１１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３０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１１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、ＭＰＵ１０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、１２０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、１２０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〜ＰｎＡ１２はモータのＡ相巻線電流を、ＰｎＢ０１〜ＰｎＢ１２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。
Ｐ２Ａ０１〜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。
Ｐ３Ａ０１〜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。
Ｐ４Ａ０１〜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〜Ｐ５Ｂ１２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１８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ＳＩＮ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ＭＰＵ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ＰＨＡ１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ＣＮＴ１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、ＣＮＴ１＞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ＣＮＴ２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Ｓ１９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ＴＨ２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／Ｏ
１３ＲＯＭ
１４ＲＡＭ
１５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

パルスモータの励磁信号を出力して第１速度もしくは前記第１速度より速い第２速度でモータを駆動させるモータ制御装置において、
前記モータを駆動させ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し、前記各モードに対応させて前記モータの駆動電流の目標値を設定する設定手段と、
前記パルスモータの駆動モードを判別する判別手段と、
前記第１速度にて前記モータを駆動する場合には、前記設定手段により前記各モードに対応した駆動電流の目標値を設定させる制御手段を有し、
前記制御手段は、前記第２速度にて前記モータを駆動する場合には、前記加速モードと前記減速モードにおいて駆動期間を複数有し、前記加速モードにおいて加速開始時を含む期間に対応する駆動電流の目標値は、前記加速開始時を含む期間に続く期間に対応する駆動電流の目標値より低く、前記減速モードにおいて減速終了時を含む期間に対応する駆動電流の目標値は、前記減速終了時を含む期間の先の期間に対応する駆動電流の目標値より低いことを特徴とするモータ制御装置。
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駆動電流の第１の目標値で駆動させ、前記加速マイクロステップ数が所定数に達した後に駆動電流の第２の目標値での駆動に切替え、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駆動電流の第３の目標値で駆動させ、前記減速マイクロステップ数が所定数に達した後に駆動電流の第４の目標値での駆動に切替えることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
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請求項２に記載のモータ制御装置。
前記モータを駆動させる駆動モードはさらに等速モードを有し、等速モードに対応する駆動電流の目標値は、前記加速モード及び前記減速モードにおける駆動電流の目標値の最大値より低いことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
請求項１に記載のモータ制御装置をキャリッジの走査に用い、前記キャリッジに搭載された印字ヘッドを用いて印刷を行なうことを特徴とするプリンタ。