JP3034280B2 - Driving method and driving device for stepping motor - Google Patents
Driving method and driving device for stepping motorInfo
- Publication number
- JP3034280B2 JP3034280B2 JP2174508A JP17450890A JP3034280B2 JP 3034280 B2 JP3034280 B2 JP 3034280B2 JP 2174508 A JP2174508 A JP 2174508A JP 17450890 A JP17450890 A JP 17450890A JP 3034280 B2 JP3034280 B2 JP 3034280B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stepping motor
- pulse
- exciting
- speed fluctuation
- excitation
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ステッピングモータの駆動方法および駆動
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a driving method and a driving device for a stepping motor.
(従来の技術) 周知のように、ステッピングモータは、ディジタル信
号を用いたオープンループ制御で駆動される。ステッピ
ングモータにおいては、オープンループ制御でも十分な
位置決め精度が得られる。このため、ステッピングモー
タは、OA機器の分野をはじめ多くの分野で使用されてい
る。(Prior Art) As is well known, a stepping motor is driven by open loop control using digital signals. In a stepping motor, sufficient positioning accuracy can be obtained even with open loop control. For this reason, stepping motors are used in many fields including the field of OA equipment.
代表的なステッピングモータは、回転自在なロータ
と、このロータの外側に配置されたステータコアとを備
えている。ロータの外周面には小歯が複数個等ピッチに
設けられている。ステータコアの内面には相数に対応し
た数のステータ突極が設けられている。これらステータ
突極の先端部には小歯が複数個等ピッチに設けられてい
る。各ステータ突極の外周にはそれぞれ励磁巻線が装着
されている。各励磁巻線は、駆動装置によって定められ
た順序に順次、切換励磁される。励磁が行われると、ス
テータ側小歯と、ロータ側小歯との間に電磁的な吸引力
あるいは反発力が作用し、この結果としてロータのステ
ップ動作が開始される。A typical stepping motor includes a rotatable rotor and a stator core disposed outside the rotor. A plurality of small teeth are provided at an equal pitch on the outer peripheral surface of the rotor. A number of stator salient poles corresponding to the number of phases are provided on the inner surface of the stator core. A plurality of small teeth are provided at the tip of these stator salient poles at an equal pitch. Excitation windings are respectively mounted on the outer periphery of each stator salient pole. The excitation windings are sequentially switched and excited in the order determined by the driving device. When the excitation is performed, an electromagnetic attractive force or a repulsive force acts between the small teeth on the stator side and the small teeth on the rotor side, and as a result, the step operation of the rotor is started.
ところで、ステッピングモータを低速度回転させたと
きには、ステップ動作が強調されるのでロータの回転速
度が変動する。この回転速度の変動周期は、励磁切換え
周波数の周期に一致している。一方、高速回転させたと
きには、周波数応答特性の低下からステップ動作は強調
されない。しかし、各励磁相間の出力トルクのばらつき
が原因してロータの回転速度が変動する。すなわち、ス
テッピングモータを製作する段階で、各励磁相の条件を
等しくすることは困難である。この不揃いが原因してロ
ータの回転速度が変動する。たとえば、ハイブリッド形
5相ステッピングモータを1500Hzで順次切換え励磁(こ
れをパルスレート1500ppsと呼ぶ。)したときには、速
度変動パワースペクトルのピークレベルが150Hzの位置
に現れる。この周波数は、励磁切換周波数の1/10に相当
している。このような速度変動は、各励磁相間の出力ト
ルクのばらつきに起因している。By the way, when the stepping motor is rotated at a low speed, the step operation is emphasized, so that the rotation speed of the rotor fluctuates. The cycle of fluctuation of the rotation speed coincides with the cycle of the excitation switching frequency. On the other hand, when the motor is rotated at a high speed, the step operation is not emphasized due to a decrease in frequency response characteristics. However, the rotation speed of the rotor fluctuates due to variations in the output torque between the excitation phases. That is, it is difficult to make the conditions of each excitation phase equal at the stage of manufacturing the stepping motor. The rotation speed of the rotor fluctuates due to the irregularity. For example, when the hybrid 5-phase stepping motor is sequentially switched and excited at 1500 Hz (this is called a pulse rate of 1500 pps), the peak level of the speed fluctuation power spectrum appears at the position of 150 Hz. This frequency corresponds to 1/10 of the excitation switching frequency. Such a speed variation is caused by a variation in output torque between the respective excitation phases.
このように、ステッピングモータにおいては、低速回
転領域では1ステップ毎に速度変動が起こり、また高速
回転領域では数ステップに相当する周期の速度変動が起
こる。このような速度変動は、ステッピングモータの大
きな欠点となっている。特に、精密機器の駆動源として
使用した場合には、上述した速度変動のために要求性能
を満さないことが多々ある。加えて、実系統に組み込ん
だ場合に、負荷に質量アンバランスがあるときには、こ
のアンバランスによって起こる速度変動が重畳される。As described above, in the stepping motor, the speed changes at every step in the low-speed rotation region, and the speed changes in a cycle corresponding to several steps in the high-speed rotation region. Such a speed fluctuation is a major drawback of the stepping motor. In particular, when used as a drive source for precision equipment, the required performance is often not satisfied due to the above-described speed fluctuation. In addition, when incorporated in an actual system, if the load has a mass imbalance, the speed fluctuation caused by the imbalance is superimposed.
そこで、上述した速度変動を低減するために、ロータ
の軸や負荷軸にダイナミックダンパを取付けたり、トル
ク伝達機構の中間に減衰材を挿入したり、あるいは大き
なフライホイ−ルを取り付けたりする手法が採用されて
いる。また、このような機械的手段で速度変動を低減で
きない場合には、ロ−タ側およびステ−タ側の小歯のピ
ッチを狭めて1ステップの移動量を小さくしたり、励磁
相の数を増したりするなどの、ステッピングモ−タの構
造そのものを変更することが試みられている。さらに、
異なる励磁相への印加電流(印加電圧)を段階的に増減
して、ロ−タの停止点を段階的にずらす、いわゆるマイ
クロステップ駆動方式で速度変動を低減させようとする
試みも行われている。Therefore, in order to reduce the above-mentioned speed fluctuation, a method of mounting a dynamic damper on a rotor shaft or a load shaft, inserting a damping material in the middle of a torque transmission mechanism, or mounting a large flywheel is adopted. Have been. If the speed fluctuation cannot be reduced by such mechanical means, the pitch of the small teeth on the rotor side and the stator side is narrowed to reduce the amount of movement in one step, or to reduce the number of excitation phases. Attempts have been made to change the structure of the stepping motor itself, for example, to increase it. further,
Attempts have also been made to reduce the speed fluctuations by a so-called micro-step drive system in which the applied current (applied voltage) to the different excitation phases is increased or decreased stepwise to shift the rotor stop point stepwise. I have.
しかしながら、機械的な要素を設けて速度変動を低減
する方法では全体の大型化を招くばかりか、大きな速度
変動低減効果が期待できない。また、マイクロステップ
駆動方式を採用しても、異なる励磁相間でトルク特性に
ばらつきのある場合には、やはり大きな速度変動低減効
果が得られない。However, the method of reducing the speed fluctuation by providing a mechanical element not only increases the overall size but also cannot expect a large speed fluctuation reducing effect. Even if the micro-step driving method is adopted, if there is a variation in torque characteristics between different excitation phases, a large speed fluctuation reduction effect cannot be obtained.
(発明が解決しようとする課題) 上述の如く、従来の駆動方法および駆動装置では、異
なる励磁相間でトルク特性にばらつきのある場合には大
きな速度変動低減効果が得られない問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional driving method and the conventional driving device, there is a problem that a large speed fluctuation reduction effect cannot be obtained when torque characteristics vary between different excitation phases.
そこで本発明は、簡単な電気的手法によって、ロ−タ
の速度変動を極めて小さくできるステッピングモ−タの
駆動方法および駆動装置を提供することを目的としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a driving method and a driving device for a stepping motor which can make the speed fluctuation of the rotor extremely small by a simple electric method.
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の一実施例に係る
に駆動装置によれば、ステッピングモータが備えている
複数の励磁巻線の励磁を順次切換えるためのタイミング
パルスに使用されるパルス列を発生するパルス発生手段
と、このパルス発生手段で発生したパルス列を導入して
複数の励磁巻線を定められた順序に励磁する手段と、ス
テッピングモータが備えている周期性の速度変動を緩和
させるために複数の励磁巻線に流れる電流を調整する手
段と、この調整する手段で複数の励磁巻線に流れる電流
が調整された条件下でステッピングモータがなおも備え
ている周期性の速度変動データを予め記憶させておくた
めの記憶手段と、この記憶手段に記憶されている速度変
動データを読出し、この速度変動データに対応させて前
記パルス発生手段で発生する前記タイミングパルスのパ
ルスレートを変動させる手段とを備えている。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, a drive device according to an embodiment of the present invention energizes a plurality of excitation windings provided in a stepping motor. A pulse generating means for generating a pulse train used as a timing pulse for sequentially switching the pulse train, a means for introducing the pulse train generated by the pulse generating means to excite a plurality of excitation windings in a predetermined order, and a stepping motor. Means for adjusting the current flowing through the plurality of excitation windings in order to reduce the periodic speed fluctuation provided by the stepping motor under the condition that the current flowing through the plurality of excitation windings is adjusted by the adjustment means Storage means for previously storing periodic speed fluctuation data, which is still provided, and reads the speed fluctuation data stored in the storage means, And means for varying the pulse rate of the timing pulses generated by said pulse generating means in correspondence with variation data.
(作 用) 本発明によれば、ステッピングモータが備えている固
有の速度変動が各励磁巻線に流れる電流の調整によって
緩和される。そして、励磁電流の調整では解消できない
ステッピングモータの速度変動分が、タイミングパルス
のパルスレ−トの変動に伴う速度変動で打消される。し
たがって、ロータを滑らかに回転させることが可能とな
る。(Operation) According to the present invention, the inherent speed fluctuation of the stepping motor is reduced by adjusting the current flowing through each excitation winding. The speed fluctuation of the stepping motor, which cannot be eliminated by adjusting the exciting current, is canceled by the speed fluctuation caused by the fluctuation of the pulse rate of the timing pulse. Therefore, the rotor can be smoothly rotated.
(実施例) 第1図には本発明を適用した駆動装置のブロック構成
図が示されている。(Embodiment) FIG. 1 shows a block diagram of a driving apparatus to which the present invention is applied.
符号1は5相構造のステッピングモ−タを示してい
る。このステッピングモータ1は、駆動装置2によって
駆動される。Reference numeral 1 indicates a stepping motor having a five-phase structure. This stepping motor 1 is driven by a driving device 2.
ステッピングモ−タ1は、ロ−タ10と、ステ−タ20と
を備えている。ロータ10は、質量バランスのとれた図示
しない回転負荷に連結されている。The stepping motor 1 includes a rotor 10 and a stator 20. The rotor 10 is connected to a rotating load (not shown) that is mass-balanced.
ロ−タ10は、第2図に示されるように、非磁性材で形
成された軸11と、この軸11の外周に装着されるとともに
軸方向に着磁された永久磁石12と、永久磁石12の両端側
からそれぞれキャップ状に装着された磁性材製の歯切り
カップ13a,13bとで構成されている。歯切りカップ13a,1
3bには、この例ではそれぞれ周方向に等ピッチに50個の
小歯14が形成されている。なお、歯切りカップ13a側の
小歯14と、歯切りカップ13b側の小歯14とは周方向に1/2
ピッチの位相差を持って設けられている。As shown in FIG. 2, the rotor 10 has a shaft 11 made of a non-magnetic material, a permanent magnet 12 mounted on the outer periphery of the shaft 11 and magnetized in the axial direction, and a permanent magnet. 12 are formed of magnetic material tooth cutting cups 13a, 13b mounted in caps from both ends. Gear cutting cup 13a, 1
In this example, 50 small teeth 14 are formed at equal pitches in the circumferential direction in 3b in this example. Note that the small teeth 14 on the gear cutting cup 13a side and the small teeth 14 on the gear cutting cup 13b side are
They are provided with a phase difference of pitch.
ステ−タ20は、第3図に示されるように、ロ−タ10を
囲むように配置されたステ−タコア21と、このステ−タ
コア21の内面に突設された10本のステ−タ突極22と、こ
れらステ−タ突極22の先端部に等ピッチに設けられた小
歯23と、各ステ−タ突極22に巻装された励磁巻線24A,24
B,24C,24D,24Eとで構成されている。なお、各励磁巻線
は、それぞれ2つに分割されて相対向するステ−タ突極
22に装着されている。これによって5つの励磁相A、
B、C、D、Eを持つ5相構造のステッピングモータ1
が構成されている。As shown in FIG. 3, the stator 20 includes a stator core 21 disposed so as to surround the rotor 10, and ten stators projecting from the inner surface of the stator core 21. Salient poles 22, small teeth 23 provided at an equal pitch at the tip of the stator salient poles 22, and exciting windings 24A, 24 wound around the respective stator salient poles 22.
B, 24C, 24D, and 24E. Each exciting winding is divided into two and the stator salient poles facing each other
It is attached to 22. This results in five excitation phases A,
Stepping motor 1 with five-phase structure having B, C, D, and E
Is configured.
駆動装置2は、第1図に示されるように、スイッチン
グ回路30と、分配回路40と、記憶装置50と、演算装置60
と、速度設定器75と、振幅設定器80と、位相設定器85
と、直流電源90とで構成されている。As shown in FIG. 1, the driving device 2 includes a switching circuit 30, a distribution circuit 40, a storage device 50, and a computing device 60.
, Speed setting device 75, amplitude setting device 80, phase setting device 85
And a DC power supply 90.
スイッチング回路30は、第4図に示されるように、各
励磁巻線24A〜24Eに独立に正または負の電流を流すため
に、パワートランジスタ31a,31b,32a,32bで構成された
ブリッジ回路35A〜35Eを備えている。各ブリッジ回路35
A〜35Eの一方の入力端は、それぞれパワートランジスタ
36A〜36Eを介して直流電源90の一方の出力ライン33に接
続されている。また、各ブリッジ回路35A〜35Eの他方の
入力端は、それぞれシャント抵抗37A〜37Eを介して直流
電源90の他方の出力ライン34に接続されている。As shown in FIG. 4, the switching circuit 30 includes a bridge circuit 35A composed of power transistors 31a, 31b, 32a, and 32b in order to independently supply a positive or negative current to each of the excitation windings 24A to 24E. ~ 35E. Each bridge circuit 35
One input terminal of A to 35E is a power transistor
It is connected to one output line 33 of the DC power supply 90 via 36A to 36E. The other input terminals of the bridge circuits 35A to 35E are connected to the other output line 34 of the DC power supply 90 via shunt resistors 37A to 37E, respectively.
各励磁巻線24A〜24Eに流れる電流IA〜IEは、対応する
シャント抵抗37A〜37Eによってそれぞれ電圧VCA〜VCEに
変換される。この電圧VCA〜VCEは、対応する比較器38A
〜38Eの一方の入力端に導入される。基準電圧VRA〜VRE
が各比較器38A〜38Eの他方の入力端に導入される。差電
圧VEA〜VEEが各比較器38A〜38Eから出力される。これら
差電圧VEA〜VEEは、対応するパルス幅制御回路39A〜39E
に導入される。各パルス幅制御回路39A〜39Eは、入力さ
れた差電圧に対応した信号を出力する。各パルス幅制御
回路39A〜39Eの出力信号によって、対応するパワートラ
ンジスタ36A〜36Eがオン、オフ制御される。この例で
は、可変抵抗42A〜42Eで各基準電圧VRA〜VREの値が微調
整される。すなわち、各励磁巻線24A〜24Eに流れる電流
IA〜IEは、各基準電圧VRA〜VREによって決まる値に保持
される。この電流調整によって各励磁巻線の巻線抵抗の
ばらつきなどによって起こる出力トルクのばらつきが補
正される。Current I A ~I E flowing through each exciting winding 24A~24E is converted into respective voltage V CA ~V CE by the corresponding shunt resistors 37A to 37E. The voltages V CA to V CE are determined by the corresponding comparator 38A.
3838E is introduced to one input terminal. Reference voltage V RA to V RE
Is introduced to the other input terminal of each of the comparators 38A to 38E. The difference voltages V EA to V EE are output from the respective comparators 38A to 38E. These difference voltages V EA to V EE correspond to the corresponding pulse width control circuits 39A to 39E.
Will be introduced. Each of the pulse width control circuits 39A to 39E outputs a signal corresponding to the input difference voltage. The corresponding power transistors 36A to 36E are turned on and off by the output signals of the pulse width control circuits 39A to 39E. In this example, the value of the reference voltage V RA ~V RE a variable resistor 42A~42E is finely adjusted. That is, the current flowing through each of the excitation windings 24A to 24E
I A to I E are held at values determined by the reference voltages V RA to V RE . By this current adjustment, variations in output torque caused by variations in winding resistance of each excitation winding and the like are corrected.
分配回路40は、公知のものと同様に構成されている。
すなわち、分配回路40は、後述する演算装置60から与え
られるタイミングパルスPに応動して各ブリッジ回路35
A〜35Eに組み込まれたパワ−トランジスタ31a,31bおよ
び32a,32bをオン、オフ制御する。すなわち、分配回路4
0は、第5図に代表的な動作シ−ケンスを示すように、
各相の励磁巻線24A,24B,24C,24D,24Eに定められ順序に
励磁電流IA,IB,IC,ID,IEを順次切換え通流させるべく、
パワ−トランジスタ31a,31bおよび32a,32bをオン、オフ
制御するためのベ−ス信号を出力する。この例では10ス
テップの繰り返しになっている。The distribution circuit 40 is configured similarly to a known circuit.
That is, the distribution circuit 40 responds to the timing pulse P given from the arithmetic unit 60 described later, and
The power transistors 31a, 31b and 32a, 32b incorporated in A to 35E are turned on and off. That is, the distribution circuit 4
0 indicates a typical operation sequence in FIG. 5,
In order to sequentially switch the excitation currents I A , I B , I C , I D , I E in the order determined by the excitation windings 24A, 24B, 24C, 24D, 24E of each phase,
A base signal for controlling on / off of the power transistors 31a, 31b and 32a, 32b is output. In this example, 10 steps are repeated.
記憶装置50は、後述する演算装置60を動作させるため
のプログラムと、駆動対象であるステッピングモ−タ1
の固有の速度変動を低減させるに必要なタイミングパル
スPのパルスレートデータとを記憶している。The storage device 50 stores a program for operating an arithmetic unit 60 to be described later, and a stepping motor 1 to be driven.
And the pulse rate data of the timing pulse P necessary for reducing the inherent speed fluctuation of.
この駆動装置2を使用するに当たっては、次のような
運用が採られる。すなわち、ステッピングモ−タ1の製
作後、使用最大速度までの範囲を複数段階に分け、各段
階における10ステップ範囲の速度変動が調べられる。そ
して、各段階において、速度変動を最も低減できる基準
電圧VRA〜VREの値、換言すると各励磁巻線24A〜24Eの最
適電流値が求められる。通常、励磁電流の調整だけでは
速度変動を十分に少くすることできない。そこで、求め
られた最適電流値で各励磁巻線24A〜24Eを励磁した状態
で各段階の速度変動を十分に低減できる最適なタイミン
グパルスPの周波数、すなわちパルスレートデータを求
め、このパルスレートデータを予め記憶装置50に記憶さ
せている。In using the driving device 2, the following operation is adopted. That is, after the stepping motor 1 is manufactured, the range up to the maximum use speed is divided into a plurality of stages, and the speed fluctuation in a 10-step range in each stage is examined. Then, at each stage, the values of the reference voltages V RA to V RE that can minimize the speed fluctuation, in other words, the optimum current values of the excitation windings 24A to 24E are obtained. Normally, the speed fluctuation cannot be sufficiently reduced only by adjusting the exciting current. Thus, the optimal timing pulse P frequency, that is, pulse rate data that can sufficiently reduce the speed fluctuations at each stage in a state where the exciting windings 24A to 24E are excited with the obtained optimum current value, is obtained. Is stored in the storage device 50 in advance.
演算装置60は、速度設定器75で指定された速度に対応
するパルスレートデータを記憶装置50から読み出し、こ
の読み出されたパルスレートデータに基いて分配回路40
に供給するタイミングパルスPの時間間隔(ステップ間
隔)を制御する。The arithmetic unit 60 reads the pulse rate data corresponding to the speed specified by the speed setting unit 75 from the storage device 50, and based on the read pulse rate data, the distribution circuit 40
The time interval (step interval) of the timing pulse P to be supplied to is controlled.
第6図には、記憶装置50、演算装置60の具体的な構成
が示されている。記憶装置50は、演算装置60を動作させ
るためのプログラムを記憶したリードオンリーメモリ
(ROM)51と、パルスレートデータを記憶するためのラ
ンダムアクセスメモリ(RAM)52とで構成されている。FIG. 6 shows a specific configuration of the storage device 50 and the arithmetic device 60. The storage device 50 includes a read-only memory (ROM) 51 storing a program for operating the arithmetic device 60, and a random access memory (RAM) 52 for storing pulse rate data.
一方、演算装置60は、中央演算装置(CPU)61、カウ
ンタ・タイマ(CTC)62と、2つのペリフェラルインタ
ーフェース(PIO)63,64と、基準クロック発生回路(CL
K)65とで構成されている。なお、第6図において、太
い矢印ラインはデータラインを示し、実線矢印ラインは
アドレスラインを示し、破線矢印ラインは制御ラインを
示している。On the other hand, the arithmetic unit 60 includes a central processing unit (CPU) 61, a counter / timer (CTC) 62, two peripheral interfaces (PIO) 63 and 64, and a reference clock generation circuit (CL
K) 65. In FIG. 6, thick arrow lines indicate data lines, solid arrow lines indicate address lines, and broken arrow lines indicate control lines.
PIO63は、CTC62の制御に供される。また、PIO64は、
速度設定器75、振幅設定器80、位相設定器85の出力を取
り込むのに供される。なお、速度設定器75、振幅設定器
80、位相設定器85は、第7図に示されるように、8ビッ
トのスイッチ76,77,78によってそれぞれ構成されてい
る。The PIO 63 is used for controlling the CTC 62. Also, PIO64
It is used to take in the outputs of the speed setting device 75, the amplitude setting device 80, and the phase setting device 85. In addition, speed setting device 75, amplitude setting device
As shown in FIG. 7, the phase setting device 85 comprises 8-bit switches 76, 77 and 78, respectively.
CPU61は、ROM51に格納されているプログラムにしたが
って動作する。速度設定器75によって速度が指定される
と、CPU61は指定速度に対応したパルスレートデータをR
AM52から呼び出す。この読み出されるパルスレートデー
タは、タイミングパルスPの時間間隔を決定するための
10個の時間データより成り立っている。CPU61は、まず
1番目の時間データを読み出し、この時間データをCTC6
2にセットする。CTC62は、1番目の時間データがセット
された時間からCLK65の発生する基準クロックパルスの
計数を開始する。そして、CTC62は、1番目の時間デー
タによって決まる個数だけクロックパルスを計数した時
点で、分配回路40へタイミングパルスPを1個与える。
同時に、CTC62はCPU61に割り込み信号(INT)を与え
る。CPU61は割り込み信号をアクセスしたタイミングでR
AM52から2番目の時間データを読み出し、この2番目の
時間データをCTC62にセットする。以下、同様の動作を
順次行う。したがって、演算装置60から、10個分のタイ
ミングパルスPで1周期を形成し、かつこの1周期内で
パルスレートが定められた通りに変動するタイミングパ
ルス列が出力されることになる。このタイミングパルス
列は分配回路40に供給される。The CPU 61 operates according to a program stored in the ROM 51. When the speed is specified by the speed setting device 75, the CPU 61 outputs the pulse rate data corresponding to the specified speed to R.
Call from AM52. The read pulse rate data is used to determine the time interval of the timing pulse P.
It consists of 10 time data. The CPU 61 first reads the first time data, and reads this time data in CTC6.
Set to 2. The CTC 62 starts counting the reference clock pulses generated by the CLK 65 from the time when the first time data is set. Then, the CTC 62 supplies one timing pulse P to the distribution circuit 40 at the time when the number of clock pulses determined by the first time data is counted.
At the same time, CTC 62 provides an interrupt signal (INT) to CPU 61. The CPU 61 sets R when the interrupt signal is accessed.
The second time data is read from AM 52, and the second time data is set in CTC 62. Hereinafter, similar operations are sequentially performed. Accordingly, the arithmetic unit 60 outputs a timing pulse train in which one cycle is formed by ten timing pulses P and the pulse rate fluctuates as determined within this one cycle. This timing pulse train is supplied to the distribution circuit 40.
この駆動装置2を使ってステッピングモータ1を駆動
制御するには、実際に運転を行なう前にパルスレートデ
ータがRAM52に格納されていなければならない。RAM52へ
のパルスレートデータの格納は、次のようにして行われ
る。In order to drive and control the stepping motor 1 using the driving device 2, the pulse rate data must be stored in the RAM 52 before the actual operation. The storage of the pulse rate data in the RAM 52 is performed as follows.
タイミングパルスのパルスレートを疑似正弦波状に変
動させたとすると、そのときのパルスレートPrの基本式
は(1)式のようになる。Assuming that the pulse rate of the timing pulse is fluctuated in a pseudo sine wave form, the basic equation of the pulse rate Pr at that time is as shown in equation (1).
ここで、Pr :パルスレート(pps) Pc :中心パルスレート(pps) αi:変動振幅 φi:変動位相(0≦φi≦180) fi :ターゲット周波数 n :ターゲット周波数の数 である。 Here, Pr: pulse rate (pps) Pc: center pulse rate (pps) αi: fluctuation amplitude φi: fluctuation phase (0 ≦ φi ≦ 180) fi: target frequency n: number of target frequencies
この実施例では、(1)式を使っている。たとえば、
n=1、fi=Pc/10の例をとる。まず、速度設定器75で
駆動速度を設定すると、CPU61がそのデータから中心パ
ルスレートPcを決定する。次に、Pcからターゲット周波
数f1を決定する。次に、振幅設定器80および位相設定器
85を介して入力されたデータからα1およびφ1を決定
する。次に、CUP61は、(1)式に基づいてターゲット
周波数f1の1周期分のパルスレートを計算し、その逆数
である1周期分の時間データをパルスレートデータとし
て一旦、RAM52に格納する。In this embodiment, equation (1) is used. For example,
Take an example where n = 1 and fi = Pc / 10. First, when the driving speed is set by the speed setting device 75, the CPU 61 determines the center pulse rate Pc from the data. Next, to determine the target frequency f 1 from the Pc. Next, the amplitude setting device 80 and the phase setting device
Determine α 1 and φ 1 from the data input via 85. Next, the CUP 61 calculates a pulse rate for one cycle of the target frequency f 1 based on the equation (1), and temporarily stores time data for one cycle, which is the reciprocal thereof, as pulse rate data in the RAM 52.
RAM52に一旦格納されたパルスレートデータは次のよ
うにして最終的なパルスレートデータに修正される。す
なわち、ステッピングモータ1の回転軸11に回転検出器
を取り付けた状態で、駆動装置2を動作させてステッピ
ングモータ1を試験回転させる。このときの制御は、RA
M52に一旦格納されているパルスレートデータを使って
行われる。そして、速度変動が最少になるように振幅設
定器80および位相設定器85のデータを順次変更し、最少
速度変動が得られたパルスレートデータを最終データと
してRAM52に記憶させる。この最終データが実運転時に
用いられる。すなわち、この実施例ではRAM52にステッ
ピングモータ1の備えている周期性の速度変動データが
格納されている。The pulse rate data once stored in the RAM 52 is corrected to final pulse rate data as follows. That is, with the rotation detector attached to the rotating shaft 11 of the stepping motor 1, the driving device 2 is operated to rotate the stepping motor 1 for test rotation. The control at this time is RA
This is performed using the pulse rate data once stored in the M52. Then, the data of the amplitude setting device 80 and the phase setting device 85 are sequentially changed so that the speed fluctuation is minimized, and the pulse rate data having the minimum speed fluctuation is stored in the RAM 52 as final data. This final data is used during actual operation. That is, in this embodiment, the periodic speed fluctuation data of the stepping motor 1 is stored in the RAM 52.
このような構成であると、速度設定器75である速度が
指定されると、この指定された速度に対応するパルスレ
ートデータがRAM52から呼び出され、このパルスレート
データに基づいて時間間隔の変化するタイミングパルス
Pが演算装置60から出力される。このタイミングパルス
Pのパルスレートは、ステッピングモータ1のその速度
における速度変動を打ち消すことができる周期、振幅お
よび位相で変動している。すなわち、パルスレートの変
動位相は、速度変動とは逆位相となる。このタイミング
パルスPは分配回路40に与えられる。分配回路40は、ス
イッチング回路30のパワ−トランジスタ31a、31bおよび
32a,32bを第5図に示すように、予め定められた順次に
オン、オフさせるためのベ−ス信号を出力する。したが
って、ステッピングモ−タ1のロ−タ10は指定された速
度で滑らかな回転を開始する。この場合、まず、速度変
動をある値まで低減できる値の電流が各励磁巻線24A〜2
4Eに流れるように設定しておき、この状態でタイミング
パルスPのパルスレートを前記関係に変動させているの
で、ロ−タ10を十分滑らかに回転させることができる。With such a configuration, when a speed which is the speed setting device 75 is designated, pulse rate data corresponding to the designated speed is called from the RAM 52, and the time interval changes based on the pulse rate data. The timing pulse P is output from the arithmetic unit 60. The pulse rate of the timing pulse P fluctuates in a cycle, an amplitude, and a phase in which the speed fluctuation of the stepping motor 1 at the speed can be canceled. That is, the fluctuation phase of the pulse rate is opposite to the speed fluctuation. This timing pulse P is given to the distribution circuit 40. The distribution circuit 40 includes power transistors 31a and 31b of the switching circuit 30 and
As shown in FIG. 5, a base signal for turning on and off 32a and 32b in a predetermined sequence is output. Therefore, the rotor 10 of the stepping motor 1 starts smooth rotation at the designated speed. In this case, first, a current having a value that can reduce the speed fluctuation to a certain value is supplied to each of the excitation windings 24A to 2A.
4E, and the pulse rate of the timing pulse P is changed in the above-mentioned relationship in this state, so that the rotor 10 can be rotated sufficiently smoothly.
第8図(a)には第1図に示される駆動装置2でステ
ッピングモ−タ1を定速回転動駆動させているときに演
算装置60から出力されるタイミングパルスPの時間間隔
が示されている。このタイミングパルスPに同期して各
励磁巻線24A〜24Eが第5図に示されるように切換励磁さ
れる。この例では、励磁切換タイミングの時間間隔が、
Δtを基準としてΔt min〜Δt maxの間で変動してい
る。この時間間隔の逆数がパルスレートであり、このパ
ルスレ−トは第8図(b)に示すように周期Tで正弦波
状に変動している。FIG. 8 (a) shows the time interval of the timing pulse P output from the arithmetic unit 60 when the stepping motor 1 is driven to rotate at a constant speed by the driving device 2 shown in FIG. I have. In synchronization with the timing pulse P, the excitation windings 24A to 24E are switched and excited as shown in FIG. In this example, the time interval of the excitation switching timing is
It fluctuates between Δt min and Δt max on the basis of Δt. The reciprocal of this time interval is the pulse rate, which fluctuates in a sinusoidal manner with a period T as shown in FIG. 8 (b).
もし、ステッピングモ−タ1に固有の速度変動がない
場合に、演算装置60から第8図(a)に示される時間間
隔のタイミングパルスPを出力させてステッピングモー
タ1を駆動すると、ステッピングモータタ1は第8図
(b)に示す周期Tで速度変動しながら回転する。しか
し、通常のステッピングモ−タには必ず固有の速度変動
が存在している。したがって、演算装置60から出力され
るタイミングパルスPのパルスレートをステッピングモ
ータタ固有の速度変動周期と一致させ、かつほぼ逆位相
て、しかも所定の振幅で変動させることによってステッ
ピングモータタ固有の速度変動を打消すことができ、ロ
−タ10を滑かに回転させることができる。If there is no inherent speed fluctuation in the stepping motor 1, the arithmetic unit 60 outputs the timing pulses P at the time intervals shown in FIG. 8A to drive the stepping motor 1. Rotates with the speed fluctuating in a cycle T shown in FIG. 8 (b). However, an ordinary stepping motor always has an inherent speed fluctuation. Accordingly, the pulse rate of the timing pulse P output from the arithmetic unit 60 is made to coincide with the speed fluctuation period unique to the stepping motor, and is changed almost in phase with a predetermined amplitude, thereby changing the speed fluctuation unique to the stepping motor. And the rotor 10 can be smoothly rotated.
第9図には第1図に示される駆動装置2を使ってハイ
ブリッド形5相ステッピングモ−タの速度変動を低減さ
せた例が示されている。これは中心パルスレートPcを15
00ppsに、ターゲット周波数fiを150Hzに設定したときの
結果である。また、第10図にはそのときのパワ−スペク
トルが示されている。そして、第9図および第10図には
同じステッピングモータを従来の駆動装置で駆動したと
きのデータが破線で示されている。これらの図からも判
るように、第1図に示される駆動装置2を使用すること
によって、速度変動を十分低減することが可能となる。FIG. 9 shows an example in which the speed fluctuation of the hybrid type five-phase stepping motor is reduced by using the driving device 2 shown in FIG. This sets the center pulse rate Pc to 15
This is a result when the target frequency fi is set to 150 Hz and the target frequency fi is set to 150 Hz. FIG. 10 shows the power spectrum at that time. 9 and 10 show the data obtained when the same stepping motor is driven by the conventional driving device by broken lines. As can be seen from these figures, the use of the driving device 2 shown in FIG. 1 makes it possible to sufficiently reduce speed fluctuations.
第11図には本発明を適用して2相のステッピングモー
タ1aを駆動するようにしたの駆動装置2bが示されてい
る。なお、第11図では第1図と同一部分が同一符号で示
されている。FIG. 11 shows a driving device 2b to which the present invention is applied to drive a two-phase stepping motor 1a. In FIG. 11, the same parts as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals.
前述した実施例では、励磁切換タイミングの時間間隔
を比較的滑らかに変動させることのできるステッピング
モ−タが対象になっている。しかし、2相ステッピング
モ−タでは、励磁相のばらつきによる出力トルクの変動
が4ステップ周期で起こることがある。このような場
合、励磁切換タイミングの時間間隔を正弦波状に変動さ
せようとしても滑らかに変動させることができない。The above-described embodiment is directed to a stepping motor capable of changing the time interval of the excitation switching timing relatively smoothly. However, in a two-phase stepping motor, the output torque may fluctuate every four steps due to a variation in the excitation phase. In such a case, it is not possible to smoothly change the time interval of the excitation switching timing in a sinusoidal manner.
このような場合には、マイクロステップ駆動方式の併
用が好ましい。マイクロステップ駆動方式では、通常、
同時に励磁されている異なる励磁巻線への印加電圧が段
階的に増減され、これによってロ−タ停止位置が細かく
段階的に変えられる。In such a case, it is preferable to use the micro-step driving method together. In the micro step drive method, usually,
The voltage applied to the different exciting windings that are simultaneously excited is increased or decreased stepwise, thereby finely changing the rotor stop position stepwise.
第11図に示される駆動装置2bは、マイクロステップ駆
動方式を併用している。The driving device 2b shown in FIG. 11 uses a micro step driving method.
ステッピングモ−タ1aは、ロ−タ10aとステ−タ20aと
を備えている。ロ−タ10aおよびステ−タ20aは、5相ス
テッピングモ−タとほぼ同様の構成である。しかし、2
つの励磁巻線24X、24Yしか備えていない。The stepping motor 1a includes a rotor 10a and a stator 20a. The rotor 10a and the stator 20a have substantially the same configuration as the five-phase stepping motor. However, 2
Only one excitation winding 24X, 24Y is provided.
駆動装置2bは、スイッチング回路30bと、分配回路40a
と、記憶装置50と、演算装置60aと、速度設定器75と、
振幅設定器80と、位相設定器85と、直流電源90とで構成
されている。The driving device 2b includes a switching circuit 30b and a distribution circuit 40a.
, Storage device 50, arithmetic device 60a, speed setting device 75,
It comprises an amplitude setting device 80, a phase setting device 85, and a DC power supply 90.
スイッチング回路30bは、第12図に示されるように、
基本的には第4図に示されているものと同様に構成され
ている。すなわち、この例においても、比較器38X、38Y
およびパルス幅制御回路39X、39Yを使ってパワートラン
ジスタ36X、36Yをオン、オフ制御するチョッピング駆動
4方式が採用されている。ただし、この例では、基準電
圧VRX、VRYがそれぞれ端子43X.43Yを介して後述する演
算装置60aから与えられる。The switching circuit 30b, as shown in FIG.
Basically, the configuration is the same as that shown in FIG. That is, also in this example, the comparators 38X and 38Y
In addition, a chopping drive four system that controls on / off of the power transistors 36X and 36Y by using the pulse width control circuits 39X and 39Y is adopted. However, in this example, the reference voltages V RX and V RY are supplied from the arithmetic unit 60a described later via the terminals 43X.43Y, respectively.
分配回路40aは、ブリッジ回路35X、35Yを構成してい
るパワ−トランジスタ31a,31bおよび32a,32bをオン、オ
フ制御するためのベ−ス信号を出力する。これらベース
信号は、励磁巻線24X、24Yに流れる電流の位相を90度異
ならせ、かつ演算装置60aからタイミングパルスPが8
個入力される毎に励磁巻線24X、24Yに流れる電流の方向
を切換える関係に出力される。The distribution circuit 40a outputs a base signal for controlling ON / OFF of the power transistors 31a, 31b and 32a, 32b constituting the bridge circuits 35X, 35Y. These base signals make the phases of the currents flowing through the excitation windings 24X and 24Y differ by 90 degrees, and the timing pulse P
Each time the current is input, it is output in such a manner that the direction of the current flowing through the excitation windings 24X and 24Y is switched.
演算装置60aは、第13図に示されているように、速度
設定器75で指定された速度に対応するパルスレートデー
タを記憶装置50から読出し、この読み出されたパルスレ
ートデータに基いて分配回路40aに供給するタイミング
パルスPの時間間隔(ステップ間隔)を制御する。ただ
し、この実施例では、タイミングパルスPに同期してそ
れぞれ定められた変化量で段階状に増加および減少する
とともに、互いの間に90度の位相差を持つディジタル信
号DX、DYがPIO63から出力される。このデイジタル信号D
X、DYは、試験運転時に得られ、記憶装置50に記憶され
ているデータに基づいてCPU61によって形成される。そ
して、ディジタル信号DXはD/A変換器66aによってアナロ
グ信号に変換され、このアナログ信号が基準電圧VRXと
して比較器38Xに与えられる。同様にディジタル信号DY
はD/A変換器66bによってアナログ信号に変換され、この
アナログ信号が基準信号VRYとして比較器38Yに与えられ
る。As shown in FIG. 13, the arithmetic unit 60a reads pulse rate data corresponding to the speed specified by the speed setting device 75 from the storage device 50, and distributes the pulse rate data based on the read pulse rate data. The time interval (step interval) of the timing pulse P supplied to the circuit 40a is controlled. However, in this embodiment, the digital signals D X and D Y having a phase difference of 90 degrees between the digital signals D X and D Y while increasing and decreasing in a stepwise manner in synchronization with the timing pulse P, respectively, are respectively determined. Output from This digital signal D
X and DY are obtained by the CPU 61 based on the data obtained during the test operation and stored in the storage device 50. Then, the digital signal D X is converted into an analog signal by a D / A converter 66a, the analog signal is supplied to the comparator 38X as a reference voltage V RX. Similarly, the digital signal D Y
Is converted into an analog signal by the D / A converter 66b, and this analog signal is provided to the comparator 38Y as the reference signal VRY.
第14図にはこの実施例に係る駆動装置2bでステッピン
グモータ1aを駆動しているときに各励磁巻線24X、24Yに
流れる電流IX、IYおよび演算装置60aから出力されるタ
イミングパルスPが示されている。また、同図には、こ
のときのパルスレートの変化も示されている。FIG. 14 shows the currents I X and I Y flowing through the excitation windings 24X and 24Y when the stepping motor 1a is driven by the driving device 2b according to this embodiment, and the timing pulse P output from the arithmetic unit 60a. It is shown. The figure also shows a change in the pulse rate at this time.
この実施例では、タイミングパルスPに同期させて基
準電圧VRX、VRYを増減させることによってマイクロステ
ップ駆動が実現される。また、基準電圧VRX、VRYの各変
化量の調整によって各励磁巻線24X、24Yに流れる電流が
調整され、これによって巻線抵抗の不揃いに伴う出力ト
ルクの変動が補正される。これらに加えて、タイミング
パルスPのパルスレートが8ステップ周期で、かつステ
ッピングモータ1aが持つ周期性の速度変動とは逆位相に
変動されて、これによって上記速度変動が打ち消され
る。したがって、2相のステッピングモータの場合でも
速度変動を十分少なくすることができる。In this embodiment, microstep driving is realized by increasing and decreasing the reference voltages V RX and V RY in synchronization with the timing pulse P. In addition, the current flowing through each of the excitation windings 24X and 24Y is adjusted by adjusting the amount of change in each of the reference voltages V RX and V RY , thereby correcting the output torque fluctuation due to the irregular winding resistance. In addition to these, the pulse rate of the timing pulse P is changed in an 8-step cycle and in a phase opposite to the periodic speed fluctuation of the stepping motor 1a, thereby canceling the above-mentioned speed fluctuation. Therefore, even in the case of a two-phase stepping motor, the speed fluctuation can be sufficiently reduced.
第15図には本発明を適用して5相のステッピングモー
タ1を駆動するようにした駆動装置2cが示されている。
なお、第15図では、第1図と同一部分が同一符号で示さ
れている。FIG. 15 shows a driving device 2c to which the present invention is applied to drive the five-phase stepping motor 1.
In FIG. 15, the same parts as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals.
この駆動装置2cでは、第11図に示される駆動装置2bが
採用している駆動手法と同じ手法で5相のステッピング
モータ1の駆動が行われる。In the driving device 2c, the five-phase stepping motor 1 is driven by the same method as the driving method employed by the driving device 2b shown in FIG.
駆動装置2cは、スイッチング回路30cと、分配回路40b
と、記憶装置50と、演算装置60bと、速度設定器75と、
振幅設定器80と、位相設定器85と、直流電源90とで構成
されている。The driving device 2c includes a switching circuit 30c and a distribution circuit 40b.
, Storage device 50, arithmetic device 60b, speed setting device 75,
It comprises an amplitude setting device 80, a phase setting device 85, and a DC power supply 90.
スイッチング回路30cは、第16図に示されるように、
基本的には第12図に示されているスイッチング回路と同
様に構成されている。すなわち、この例においても、比
較器38A〜38Eおよびパルス幅制御回路39A〜39Eを使って
パワートランジスタ36A〜36Eをオン、オフ制御するチョ
ッピング駆動方式が採用されている。また、各比較器38
A〜38Eの基準電圧VRA〜VREはそれぞれ端子43A〜43Eを介
して後述する演算装置60bから与えられる。The switching circuit 30c, as shown in FIG.
Basically, it has the same configuration as the switching circuit shown in FIG. That is, also in this example, a chopping drive system in which the comparators 38A to 38E and the pulse width control circuits 39A to 39E are used to turn on and off the power transistors 36A to 36E is employed. In addition, each comparator 38
The reference voltages V RA to V RE of A to 38E are supplied from an arithmetic unit 60b to be described later via terminals 43A to 43E, respectively.
分配回路40bから各ブリッジ回路35A〜35Eを構成して
いるパワ−トランジスタ31a,31bおよび32a,32bをオン、
オフ制御するためのベ−ス信号が出力される。これらベ
ース信号は、第18図に示されるように、各励磁巻線24A
〜24Eに流れる電流に、演算装置60bから出力されるタイ
ミングパルスPの4個分相当の位相差が形成される関係
に出力される。From the distribution circuit 40b, the power transistors 31a, 31b and 32a, 32b constituting each of the bridge circuits 35A to 35E are turned on,
A base signal for turning off is output. These base signals are applied to each excitation winding 24A as shown in FIG.
24E are output in such a manner that a phase difference corresponding to four timing pulses P output from the arithmetic unit 60b is formed in the current flowing through .about.24E.
演算装置60bは、第17図に示されているように、基本
的には第13図に示されているものと同様に構成されてい
る。すなわち、演算装置60bは、速度設定器75で指定さ
れた速度に対応するパルスレートデータを記憶装置50か
ら読出し、この読み出されたパルスレートデータに基い
て分配回路40bに供給するタイミングパルスPの時間間
隔(ステップ間隔)を制御する。ただし、この実施例に
おいては、もう1つのPIO67が設けられている。そし
て、PIO63およびPIO67からタイミングパルスPに同期し
てそれぞれ予め設定された変化量で段階状に増加および
減少するディジタル信号DA〜DEが出力される。これらデ
ィジタル信号DA〜DEは、試験運転時に得られ、記憶装置
50に記憶されているデータに基いてCPU61によって形成
される。ディジタル信号DA〜DEはそれぞれD/A変換器66a
〜66eでアナログ信号に変換される。これらアナログ信
号は基準電圧VRA〜VREとして比較器38A〜38Eに与えられ
る。As shown in FIG. 17, the arithmetic unit 60b is basically configured in the same manner as that shown in FIG. That is, the arithmetic unit 60b reads the pulse rate data corresponding to the speed specified by the speed setting device 75 from the storage device 50, and based on the read pulse rate data, outputs the timing pulse P to be supplied to the distribution circuit 40b. Control the time interval (step interval). However, in this embodiment, another PIO 67 is provided. Then, the output digital signal D A to D E to increase and decrease the stepwise by a change amount that is set in advance, respectively in synchronism from PIO63 and PIO67 the timing pulse P. These digital signals D A to D E is obtained during the test operation, a storage device
It is formed by the CPU 61 based on the data stored in 50. Each digital signal D A to D E is D / A converter 66a
It is converted to an analog signal at ~ 66e. These analog signals are provided to comparators 38A to 38E as reference voltages V RA to V RE .
第18図には、この実施例に係る駆動装置2cでステッピ
ングモータ1を駆動しているときに各励磁巻線24A〜24E
に流れる電流IA〜IEおよび演算装置60bから出力される
タイミングパルスPが示されている。また、同図には、
このときのパルスレートの変化も示されている。FIG. 18 shows the excitation windings 24A to 24E when the stepping motor 1 is driven by the driving device 2c according to this embodiment.
Timing pulse P which is output from the current I A ~I E and arithmetic unit 60b flows in is shown. Also, in the figure,
The change of the pulse rate at this time is also shown.
この実施例においても、タイミングパルスPに同期し
て増減する基準電圧VRA〜VREを使ってマイクロステップ
駆動が実現されている。また、基準電圧VRA〜VREの各変
化量の調整よって各励磁巻線24A〜24Eに流れる電流が調
整され、これによって巻線抵抗の不揃いに伴う出力トル
クの変動が補正されている。これらに加えて、タイミン
グパルスPのパルスレートが8パルス分周期で、かつス
テッピングモータ1が持つ速度変動とは逆位相に変動さ
れ、これによって上記速度変動が打ち消されている。Also in this embodiment, the micro-step driving is realized by using the reference voltages V RA to V RE which increase and decrease in synchronization with the timing pulse P. Further, the current flowing through each of the excitation windings 24A to 24E is adjusted by adjusting the amount of change of each of the reference voltages V RA to V RE , thereby correcting the fluctuation of the output torque due to the irregular winding resistance. In addition to these, the pulse rate of the timing pulse P is changed in a cycle of eight pulses and in a phase opposite to the speed fluctuation of the stepping motor 1, thereby canceling the above-mentioned speed fluctuation.
第19図には本発明に係るステッピングモータの駆動装
置を実際に組み込んだメカトロニクス応用機器、ここに
はレーザページプリンタが示されている。FIG. 19 shows a mechatronics applied device in which a stepping motor drive device according to the present invention is actually incorporated, here a laser page printer.
まず、この図を用いてレーザページプリンタの印字プ
ロセスを簡単に説明する。First, the printing process of the laser page printer will be briefly described with reference to FIG.
図中101は感光ドラムである。この感光ドラム101の表
面部には、光の照射を受けたとき、その部分の比抵抗が
変化する有機光導電体等の光導電体層が形成されてい
る。感光ドラム101は一定速度で回転駆動される。この
状態で感光ドラム101の表面が帯電チャージャ102で一様
に帯電される。帯電された感光ドラム101の表面にポリ
ゴンミラー103で偏向されたレーザ光が画像情報に応じ
た点滅を伴いながら照射される。感光ドラム101の表面
でレーザ光の照射された部分の比抵抗が低下し、その部
分に帯電していた電荷が感光ドラム101に接続されてい
るグランドラインを介して除電される。この結果、感光
ドラム101の表面に静電潜像が形成される。In the figure, reference numeral 101 denotes a photosensitive drum. On the surface portion of the photosensitive drum 101, a photoconductor layer such as an organic photoconductor whose specific resistance changes when irradiated with light is formed. The photosensitive drum 101 is driven to rotate at a constant speed. In this state, the surface of the photosensitive drum 101 is uniformly charged by the charger 102. A laser beam deflected by the polygon mirror 103 is irradiated onto the charged surface of the photosensitive drum 101 while blinking according to image information. The specific resistance of the portion of the surface of the photosensitive drum 101 irradiated with the laser light is reduced, and the charges charged on that portion are eliminated through the ground line connected to the photosensitive drum 101. As a result, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 101.
静電潜像の形成された感光ドラム101の表面に帯電荷
と同極性のトナーが現像器104によって供給される。こ
の結果、静電潜像部分にトナーが付着してトナー像が形
成される。一方、用紙カセット105に収納されている用
紙(図示せず)が取り出され、この用紙がローラ106で
搬送されて感光ドラム101の下部へ送り込まれる。同時
に転写チャージャ107が駆動されてトナー像が用紙に転
写される。用紙はさらに搬送され、ヒートローラからな
る定着器108に送り込まれる。この結果、用紙上に付着
しているトナーが溶融、圧着されて画像が定着される。
定着の終了した用紙は用紙スタッカ109へ排出される。
また転写の終了した感光ドラム101の表面はクリーナ110
でクリーニングされる。このクリーニングによって残存
しているトナーが除去され、次の画像形成プロセスへの
待機状態となる。Toner on the surface of the photosensitive drum 101 on which the electrostatic latent image has been formed is supplied with toner having the same polarity as the charged charge by the developing device 104. As a result, the toner adheres to the electrostatic latent image portion to form a toner image. On the other hand, a sheet (not shown) stored in the sheet cassette 105 is taken out, and the sheet is conveyed by rollers 106 and sent to a lower portion of the photosensitive drum 101. At the same time, the transfer charger 107 is driven to transfer the toner image to the sheet. The sheet is further conveyed and sent to a fixing device 108 including a heat roller. As a result, the toner adhering to the paper is melted and pressed, and the image is fixed.
The sheet on which fixing has been completed is discharged to the sheet stacker 109.
Further, the surface of the photosensitive drum 101 after the transfer is finished is a cleaner 110.
Cleaning. This cleaning removes the remaining toner, and enters a standby state for the next image forming process.
このような印字プロセスを経るレーザページプリンタ
にあって、感光ドラム101の回転速度が変動すると、形
成される画像に乱れが生じる。したがって、画質向上の
ためには感光ドラム101の回転速度変動を極力抑える必
要がある。In a laser page printer that undergoes such a printing process, if the rotation speed of the photosensitive drum 101 fluctuates, a formed image is disturbed. Therefore, in order to improve the image quality, it is necessary to minimize fluctuations in the rotation speed of the photosensitive drum 101.
そこで、この実施例では次のようにして感光ドラム10
1の駆動が行われる。すなわち、第20図に示されるよう
に、ステッピングモータ111の回転出力が小径のプーリ1
12、タイミングベルト113、大径のプーリ114を介して感
光ドラム101の軸115に伝えられる。Therefore, in this embodiment, the photosensitive drum 10 is
Drive 1 is performed. That is, as shown in FIG. 20, the rotation output of the
12, a timing belt 113, and a large-diameter pulley 114 are transmitted to the shaft 115 of the photosensitive drum 101.
ステッピングモータ111は駆動装置2dで駆動される。
駆動装置2dは、第1図に示されたものと同様に構成され
ている。すなわち、この駆動装置2dでは、ステピングモ
ータ111の励磁切換えタイミングを決定するタイミング
パルスのパルスレートをステッピングモ−タ111および
これによって駆動される感光ドラム101を含む系の固有
の速度変動周期に一致させ、かつほぼ逆位相となる関係
に変動させている。そして、パルスレートの変動振幅も
最適に設定している。したがって、駆動装置2dに内蔵さ
れている記憶装置50(第1図参照)にはステッピングモ
−タ111およびこれによって駆動される感光ドラム101を
含む系の固有の速度変動を打ち消すことができるパルス
レートデータが記憶されている。また、この実施例の場
合には、感光ドラム101の交換によって起こる固有の速
度変動の変化に対処するために、使用場所においてタイ
ミングパルスのパルスレートを一定にして測定された感
光ドラム101の速度変動データをカード116に記録し、こ
のカード116を使って記憶装置50のデータを書き換え可
能としている。なお、第20図中、117は画像情報を光の
点滅信号に変換する半導体レーザ素子を示し、118は反
射ミラーを示し、またSは駆動装置2dに与えられる駆動
開始および停止信号を示している。The stepping motor 111 is driven by the driving device 2d.
The driving device 2d has the same configuration as that shown in FIG. That is, in the driving device 2d, the pulse rate of the timing pulse for determining the excitation switching timing of the stepping motor 111 is made to coincide with the inherent speed fluctuation period of the system including the stepping motor 111 and the photosensitive drum 101 driven by the stepping motor 111. , And in a relationship of substantially opposite phases. Then, the fluctuation amplitude of the pulse rate is also set optimally. Therefore, the storage device 50 (see FIG. 1) built in the driving device 2d has pulse rate data capable of canceling the inherent speed fluctuation of the system including the stepping motor 111 and the photosensitive drum 101 driven by the stepping motor 111. Is stored. Further, in the case of this embodiment, in order to cope with the change of the inherent speed fluctuation caused by the exchange of the photosensitive drum 101, the speed fluctuation of the photosensitive drum 101 measured with the pulse rate of the timing pulse constant at the place of use is measured. The data is recorded on the card 116, and the data in the storage device 50 can be rewritten using the card 116. In FIG. 20, 117 indicates a semiconductor laser device that converts image information into a blinking signal of light, 118 indicates a reflection mirror, and S indicates a drive start and stop signal given to the drive device 2d. .
このような構成であると、感光ドラム振動系が持つ固
有の回転変動をタイミングパルスのパルスレートの変動
に伴う回転変動で打ち消すことができるので、感光ドラ
ム101をほぼ一定速度で回転させることができる。した
がって、極めて良好な画像を形成させることができる。
特に形成される画像が中間調を含むピクトリアルな画像
である場合、感光ドラム101の僅かな回転変動により中
間調の画像部分にむらが生じるが、このような問題を確
実に解消することができる。With such a configuration, the inherent rotation fluctuation of the photosensitive drum vibration system can be canceled by the rotation fluctuation caused by the fluctuation of the pulse rate of the timing pulse, so that the photosensitive drum 101 can be rotated at a substantially constant speed. . Therefore, an extremely good image can be formed.
In particular, when the image to be formed is a pictorial image including a halftone, a slight rotation fluctuation of the photosensitive drum 101 causes unevenness in the halftone image portion, but such a problem can be surely solved. .
なお、上記例では、本発明に係る駆動装置をレーザペ
ージプリンタに組み込んでいるが、たとえばLEDを多数
配置したLEDアレイヘッドを光源としたプリンタに組み
込んでも同様の効果を得ることができる。また、本発明
に係る駆動装置を、たとえばイオン流による静電記録方
式や磁気ヘッド記録方式のプリンタに組み込むこともで
きる。In the above example, the driving device according to the present invention is incorporated in a laser page printer. However, similar effects can be obtained by incorporating the driving device in a printer using a LED array head in which a large number of LEDs are arranged as a light source. Further, the driving device according to the present invention can be incorporated in a printer of an electrostatic recording system using an ion current or a magnetic head recording system, for example.
第21図には本発明に係るステッピングモータの駆動装
置を組み込んだイメージスキャナの要部が示されてい
る。また、第22図および第23図にはその光学系が示され
ている。FIG. 21 shows a main part of an image scanner incorporating a stepping motor driving device according to the present invention. FIG. 22 and FIG. 23 show the optical system.
まず、図を参照しながらイメージスキャナによる画像
の読取り原理について説明する。First, the principle of reading an image by an image scanner will be described with reference to the drawings.
第21図に示すように、読取るべき画像原稿201がスキ
ャナユニット202の上部に配置された透明ガラスからな
る原稿載置板203上に置かれる。スキャナユニット202
は、光源ランプ204を備えている。光源ランプ204から放
射された光は原稿載置板203上の画像原稿201を照らす。
照らされた原稿画像はミラー205,206,207,レンズ208を
順次介して画像読取素子,この例ではCCDラインセンサ2
09上に結像する。As shown in FIG. 21, an image original 201 to be read is placed on an original placing plate 203 made of transparent glass placed above a scanner unit 202. Scanner unit 202
Includes a light source lamp 204. Light emitted from the light source lamp 204 illuminates the image document 201 on the document placing plate 203.
The illuminated original image passes through mirrors 205, 206, 207 and a lens 208 in order, and is read by an image reading element, in this example, a CCD line sensor 2.
Image on 09.
スキャナユニット202と、ミラ−206,207からなるミラ
ーユニット210とは、第21図に示すように、ステッピン
グモータ211とタイミングベルト212,213とによって図中
矢印H、H′で示す方向に移動制御される。Hで示す方
向は画像原稿を読取るときの方向を示し、H′で示す方
向は復帰するときの方向を示している。スキャナユニッ
ト202とミラーユニット210とは、タイミングベルトとタ
イミングプーリとによって2:1の速度比で移動するよう
に制御される。これによって原稿面をスキャンしている
間中、第23図に示すように、レンズ208と原稿面との間
の距離f1が常に一定に保たれ、CCDラインセンサ209上の
結像の大きさも一定に保たれる。The movement of the scanner unit 202 and the mirror unit 210 including the mirrors 206 and 207 are controlled by the stepping motor 211 and the timing belts 212 and 213 in the directions indicated by arrows H and H 'in the figure, as shown in FIG. The direction indicated by H indicates the direction when reading the image document, and the direction indicated by H 'indicates the direction when returning. The scanner unit 202 and the mirror unit 210 are controlled to move at a speed ratio of 2: 1 by a timing belt and a timing pulley. During this by being scanning a document surface, as shown in FIG. 23, the distance f 1 between the lens 208 and the document surface is always kept constant, even the size of the image on the CCD line sensor 209 Be kept constant.
上記構成のイメージスキャナでは、スキャナユニット
202およびミラーユニット210が定速度でH方向に移動し
ている間に一定読取り周波数でCCDラインセンサ209から
画像データが読出される。In the image scanner having the above configuration, the scanner unit
While the 202 and the mirror unit 210 are moving in the H direction at a constant speed, image data is read from the CCD line sensor 209 at a constant reading frequency.
このイメージスキャナの移動方向の読取り分解能は、
CCDラインセンサ209の読取り周期内におけるスキャナユ
ニット202の移動量で決定される。また、移動方向と直
行する方向の分解能は、CCDラインセンサ209のビット数
によって決定される。この例では、CCDラインセンサ209
の読取り周波数を常に一定としているので、もしスキャ
ナユニット202の速度が一定でないときには、本来読取
るべき原稿位置からずれた部分を読取ることになる。こ
の結果、CCDラインセンサ209が読み取った画像データを
プリンタやディスプレイに表示すると画像むらとなって
再現されてしまうことになる。The reading resolution in the moving direction of this image scanner is
It is determined by the amount of movement of the scanner unit 202 within the reading cycle of the CCD line sensor 209. The resolution in the direction perpendicular to the moving direction is determined by the number of bits of the CCD line sensor 209. In this example, the CCD line sensor 209
, The reading frequency is always constant, so that if the speed of the scanner unit 202 is not constant, a portion shifted from the original document position to be read is read. As a result, when the image data read by the CCD line sensor 209 is displayed on a printer or a display, the image becomes uneven and reproduced.
そこで、この例ではスキャナユニット202とミラーユ
ニット210とを駆動するステッピングモータ211を駆動装
置2eで駆動するようにしている。この駆動装置2eは、基
本的には第1図に示したものと同様に構成されている。
すなわち、この駆動装置2eでは、ステッピングモータ21
1の励磁切換えのタイミングを決定するタイミングパル
スのパルスレートを、ステッピングモ−タ211およびこ
れによって駆動される要素を含む系の固有の速度変動の
周期と一致させ、かつほぼ逆位相となるように変動させ
ている。そして、パルスレートの変動振幅も最適に設定
している。なお、第21図中、S1は正転制御指令を示し、
S2は逆転制御指令を示し、S3は拡大、縮小を選択するた
めの速度切換制御指令を示している。したがって、駆動
装置2e内の記憶装置50(第1図参照)には、各種速度に
おいて、ステッピングモータ211の速度変動を打ち消す
ことができるパルスレートデータが格納されている。Therefore, in this example, the stepping motor 211 that drives the scanner unit 202 and the mirror unit 210 is driven by the driving device 2e. This driving device 2e is basically configured in the same manner as that shown in FIG.
That is, in the driving device 2e, the stepping motor 21
The pulse rate of the timing pulse that determines the timing of the excitation switching in step 1 is made to coincide with the period of the inherent speed fluctuation of the system including the stepping motor 211 and the element driven by the stepping motor 211, and to be almost in phase. Let me. Then, the fluctuation amplitude of the pulse rate is also set optimally. In FIG. 21, S 1 indicates a forward rotation control command,
S 2 represents a reverse rotation control command, S 3 are enlarged, shows the speed switching control command for selecting a reduction. Therefore, the storage device 50 (see FIG. 1) in the driving device 2e stores pulse rate data that can cancel the speed fluctuation of the stepping motor 211 at various speeds.
このような構成であると、スキャナユニット振動系の
固有の速度変動をタイミングパルスのパルスレートの変
動による速度変動で打ち消すことができ、この結果、ス
テッピングモータ211の速度変動を十分少なくすること
ができる。したがって、読取った画像データの再現性を
向上させることができる。また、この例ではCCDライン
センサ209の読取り周波数を一定にしたまま、スキャナ
ユニット202の移動速度を変更することにより画像を拡
大あるいは縮小して読取ることができるが、特に拡大し
て画像を読取るときにその効果が大きい。すなわち、画
像を拡大して読取るとき、スキャナユニット202の移動
速度は等倍時より低速になる。低速時にはステッピング
モータ211の速度変動が大となる傾向がある。さらにス
キャナユニット202の移動方向の読取りピッチが小とな
るため、速度変動の影響が読取り画像に現れ易くなる。
しかし、この実施例では、どのような倍率に設定した場
合でも、スキャナユニット202の速度変動を抑制できる
ので上記のような問題を解消することができる。With such a configuration, the inherent speed fluctuation of the scanner unit vibration system can be canceled by the speed fluctuation due to the fluctuation of the pulse rate of the timing pulse, and as a result, the speed fluctuation of the stepping motor 211 can be sufficiently reduced. . Therefore, the reproducibility of the read image data can be improved. Further, in this example, while the reading frequency of the CCD line sensor 209 is kept constant, the image can be read while being enlarged or reduced by changing the moving speed of the scanner unit 202. The effect is great. That is, when reading the image while enlarging the image, the moving speed of the scanner unit 202 is lower than at the time of equal magnification. At low speed, the speed fluctuation of the stepping motor 211 tends to be large. Further, the reading pitch in the moving direction of the scanner unit 202 becomes smaller, so that the influence of the speed fluctuation is more likely to appear on the read image.
However, in this embodiment, the speed fluctuation of the scanner unit 202 can be suppressed regardless of the magnification set, so that the above-described problem can be solved.
第24図には本発明に係るステッピングモータの駆動装
置を組み込んワイヤドットシリアルプリンタの要部が示
されいる。FIG. 24 shows a main part of a wire dot serial printer incorporating a stepping motor driving device according to the present invention.
このプリンタの画像形成原理は以下の通りである。す
なわち、印字ヘッド301内に設けられた印字ワイヤ(図
示せず)は磁気力により印字ヘッド先端から所定時間だ
け突出するように制御される。印字ヘッド301と用紙302
との間には繊維にインクを染み込ませたインクリボン
(図示せず)が介在させてある。印字ワイヤがインクリ
ボンを用紙302に押し付て用紙302上にドットを印字す
る。この例では、印字ヘッド301中に印字ワイヤが24本
設けられている。各ワイヤが選択的に突出制御され、こ
の突出によって印字されたドットが組み合わせるられる
ことにより文字などの画像が形成される。The image forming principle of this printer is as follows. That is, a print wire (not shown) provided in the print head 301 is controlled by a magnetic force so as to protrude from the tip of the print head for a predetermined time. Print head 301 and paper 302
And an ink ribbon (not shown) in which the fiber is impregnated with ink. The printing wire presses the ink ribbon against the paper 302 to print dots on the paper 302. In this example, 24 print wires are provided in the print head 301. Each wire is selectively controlled to protrude, and an image such as a character is formed by combining dots printed by the protrusion.
印字ヘッド301はキャリッジ303に固定されている。キ
ャリッジ303は含油軸受304を介してガイドシャフト305
a,305bに支持されている。キャリッジ303は、ステッピ
ングモータ306とタイミングベルト307とによって図中矢
印Kで示す方向に往復移動制御される。このとき、印字
ヘッド301の印字ワイヤが駆動されてキャリッジ303の1
往復分の画像が印字される。1往復分の印字が終了した
時点で、用紙302を保持しているプラテンローラ308が一
定量だけ回転制御され、続いて次の1往復分の画像印字
が開始される。The print head 301 is fixed to the carriage 303. The carriage 303 is mounted on the guide shaft 305 via the oil-impregnated bearing 304.
a, 305b. The carriage 303 is reciprocated by a stepping motor 306 and a timing belt 307 in a direction indicated by an arrow K in the drawing. At this time, the print wire of the print head 301 is driven and one of the carriages 303 is moved.
The image of the round trip is printed. When the printing for one reciprocation is completed, the rotation of the platen roller 308 holding the sheet 302 is controlled by a fixed amount, and then the image printing for the next one reciprocation is started.
プラテンローラ308は、第25図に示すように、ステッ
ピングモータ309によって駆動される。すなわち、ステ
ッピングモータ309の回転出力がギア310,311,312を介し
てプラテンローラ308に伝えられる。なお、用紙302はプ
レッシャーローラ313によってプラテンローラ308に密着
状態に保持される。The platen roller 308 is driven by a stepping motor 309 as shown in FIG. That is, the rotation output of the stepping motor 309 is transmitted to the platen roller 308 via the gears 310, 311 and 312. The sheet 302 is held in close contact with the platen roller 308 by the pressure roller 313.
この例では、印字ヘッド301の駆動周波数が一定に保
たれている。したがって、印字ヘッド301を搭載したキ
ャリッジ303の移動速度が変動すると、印字位置がずれ
て画像が乱れることになる。このため、キャリッジ303
の速度は常に一定であることが望まれる。In this example, the drive frequency of the print head 301 is kept constant. Therefore, when the moving speed of the carriage 303 on which the print head 301 is mounted fluctuates, the print position shifts and the image is disturbed. Therefore, the carriage 303
Is desired to be always constant.
そこで、この例においては、キャリッジ303を駆動す
るステッピングモータ306を駆動装置2fで駆動するよう
にしている。駆動装置2fは、基本的には第1図に示した
ものと同様に構成されている。すなわち、この駆動装置
2fでは、ステッピングモータ306の励磁切換えタイミン
グを決定するタイミングパルスのパルスレートをステッ
ピングモ−タ306およびこれによって駆動される要素を
含む系の固有の速度変動周期と一致させ、かつ、ほぼ逆
位相となるように変動させている。そして、パルスレー
トの変動振幅も最適に設定している。なお、第24図中、
S1は正転制御指令を示し、S2は逆転制御指令を示してい
る。この例では、キャリッジ303が往復動して1回の印
字が行われるので、駆動装置2f内の記憶装置50(第1図
参照)には、往動時におけるパルスレートデータと復動
時におけるパルスレートデータとが収納されている。Therefore, in this example, the stepping motor 306 for driving the carriage 303 is driven by the driving device 2f. The driving device 2f has basically the same configuration as that shown in FIG. That is, this drive
In step 2f, the pulse rate of the timing pulse for determining the excitation switching timing of the stepping motor 306 is made to coincide with the inherent speed fluctuation period of the system including the stepping motor 306 and the elements driven by the stepping motor 306, and the phases are almost opposite. As follows. Then, the fluctuation amplitude of the pulse rate is also set optimally. In FIG. 24,
S 1 denotes a normal rotation control command, S 2 represents the reverse rotation control command. In this example, since the carriage 303 reciprocates and prints once, the storage device 50 (see FIG. 1) in the driving device 2f stores the pulse rate data at the time of forward movement and the pulse rate at the time of backward movement. Rate data is stored.
このような構成であると、キャリッジ振動系の固有の
速度変動とパルスレートの変動による速度変動とを逆位
相にできるので、ステッピングモータ306の速度変動を
十分少なくでき、キャリッジ303をほぼ一定速度で移動
させることができる。したがって、印字画像の画質を高
めることができる。With such a configuration, the speed fluctuation due to the fluctuation of the pulse rate and the speed fluctuation inherent to the carriage vibration system can be reversed, so that the speed fluctuation of the stepping motor 306 can be sufficiently reduced, and the carriage 303 can be moved at a substantially constant speed. Can be moved. Therefore, the quality of the printed image can be improved.
なお、上記例は本発明に係る駆動装置でワイヤドット
シリアルプリンタのキャリッジ駆動用ステッピングモー
タを制御しているが、印字ヘッドがインクジェットヘッ
ドや感熱ヘッドなどの他のシリアルプリンタに適用して
も同様の効果が得られる。Although the above example controls the carriage driving stepping motor of the wire dot serial printer with the driving device according to the present invention, the same applies when the print head is applied to another serial printer such as an ink jet head or a thermal head. The effect is obtained.
第26図は本発明に係るステッピングモータの駆動装置
を組み込んだ昇華型熱転写ラインプリンタの要部が示さ
れている。FIG. 26 shows a main part of a sublimation type thermal transfer line printer incorporating a stepping motor driving device according to the present invention.
まず、このプリンタの原理を説明する。第26図におい
て、401はサーマルヘッドを示し、402はサーマルヘッド
401に対向して配置されたプラテンローラを示し、403は
プラテンローラ402に案内されてサーマルヘッド401の前
面を移動する用紙を示している。サーマルヘッド401に
は多数の抵抗素子404が用紙403の送り方向と直交する方
向に配設されている。なお、抵抗素子404の配設されて
いる領域の長さは、画像が記録される用紙403の幅とほ
ぼ同じ長さに設定されている。プラテンローラ402によ
って案内される用紙403と抵抗素子404との間には用紙40
3と同一速度で同一方向に案内されるインクフィルム405
が配置されている。このインクフイルム405は、ベース
フィルム406と昇華性インクからなる色材層407とで構成
されている。First, the principle of the printer will be described. In FIG. 26, reference numeral 401 denotes a thermal head, and 402 denotes a thermal head.
Reference numeral 401 denotes a platen roller disposed opposite to the reference numeral 401. Reference numeral 403 denotes a sheet guided by the platen roller 402 and moving on the front surface of the thermal head 401. A number of resistance elements 404 are arranged in the thermal head 401 in a direction orthogonal to the paper 403 feeding direction. The length of the area where the resistance element 404 is provided is set to be substantially the same as the width of the paper 403 on which an image is recorded. A sheet 40 is provided between the sheet 403 guided by the platen roller 402 and the resistance element 404.
Ink film 405 guided in the same direction at the same speed as 3
Is arranged. This ink film 405 is composed of a base film 406 and a color material layer 407 made of a sublimable ink.
サーマルヘッド401の抵抗素子404に通電すると、抵抗
素子404が発熱する。この発熱でインクフィルム405にお
ける色材層407のインクが昇華して用紙403の受容層408
に付着し、この付着によって用紙403上にドットが印字
される。これらドットの組み合わせによって用紙403上
に画像が形成される。When the resistance element 404 of the thermal head 401 is energized, the resistance element 404 generates heat. This heat causes the ink of the color material layer 407 in the ink film 405 to sublime, and the receiving layer 408 of the paper 403
, And a dot is printed on the paper 403 by this adhesion. An image is formed on the paper 403 by a combination of these dots.
用紙403は、第27図に示すように、プレッシャーロー
ラ409によってプラテンローラ402に密着状態に保持され
ている。プラテンローラ402はタイミングベルト410を介
してステッピングモータ411によって駆動される。この
例では、画像形成時間を短縮するためにサーマルヘッド
401が駆動されている期間中もプラテンローラ402が駆動
されるようにしている。The paper 403 is held in close contact with the platen roller 402 by a pressure roller 409, as shown in FIG. The platen roller 402 is driven by a stepping motor 411 via a timing belt 410. In this example, a thermal head was used to reduce the image formation time.
The platen roller 402 is driven even while the 401 is being driven.
このように構成される昇華型熱転写ラインプリンタに
あっては、サーマルヘッド401の駆動周波数が一定であ
るため、プラテンローラ402の回転速度に変動があると
印字位置にずれが生じ画質が劣化してしまうことにな
る。In the sublimation type thermal transfer line printer configured as described above, since the driving frequency of the thermal head 401 is constant, if the rotation speed of the platen roller 402 fluctuates, the printing position shifts and the image quality deteriorates. Will be lost.
そこで、この実施例では、ステッピングモータ411を
駆動装置2gで駆動するようにしている。駆動装置2gは、
基本的には第1図に示されたものと同様に構成されてい
る。すなわち、この駆動装置2gは、ステッピングモータ
411の励磁切換えタイミングを決定するタイミングパル
スのパルスレートをステッピングモータ411およびこれ
によって駆動される要素を含む系の固有の速度変動周期
と一致させ、かつ、ほぼ逆位相となるように変動させて
いる。そして、パルスレートの変動振幅も最適に設定し
ている。Therefore, in this embodiment, the stepping motor 411 is driven by the driving device 2g. The driving device 2g is
Basically, the configuration is the same as that shown in FIG. That is, this driving device 2g is a stepping motor
The pulse rate of the timing pulse for determining the excitation switching timing of the step 411 is made to coincide with the inherent speed fluctuation period of the system including the stepping motor 411 and the elements driven by the stepping motor 411, and is changed so as to have almost the opposite phase. . Then, the fluctuation amplitude of the pulse rate is also set optimally.
このような構成であると、プラテンローラ振動系の固
有の速度変動とパルスレートの変動による速度変動とを
逆位相にでき、両変動を互いに打消し合わせることがで
きるので、ステッピングモータ411の速度変動を十分少
なくでき、プラテンローラ402をほぼ一定速度で回転さ
せることができる。したがって、印字画像の画質を向上
させることができる。With such a configuration, the inherent speed fluctuation of the platen roller vibration system and the speed fluctuation due to the pulse rate fluctuation can be made in opposite phases, and both fluctuations can be canceled each other. Can be reduced sufficiently, and the platen roller 402 can be rotated at a substantially constant speed. Therefore, the image quality of the printed image can be improved.
なお、上記例は昇華型ラインプリンタに適用した例で
あるが、熱溶融型ラインプリンタや通電型ラインプリン
タなどの他の方式の熱転写ラインプリンタに適用しても
同様の効果を得ることができる。Although the above example is applied to a sublimation type line printer, the same effect can be obtained by applying the present invention to another type of thermal transfer line printer such as a heat melting type line printer or an energizing type line printer.
さらに、この本発明はステッピングモ−タであれば、
形、相数に限定されるものではない。また、上述した実
施例ではステッピングモ−タ固有の速度変動が、単一の
周波数成分を持つ場合への適用について述べているが、
複数の周波数成分を持っていても、その周波数がステッ
ピングモ−タ駆動周波数より小さい範囲にあれば本発明
の適用が可能である。また、本発明はステッピングモ−
タでCTスキャナの寝台を駆動する場合などを含めてステ
ッピングモータを組み込んだメカトロニクス応用機器全
般に適用できる。Further, the present invention provides a stepping motor,
The shape and the number of phases are not limited. Further, in the above-described embodiment, the application to the case where the speed fluctuation inherent to the stepping motor has a single frequency component is described.
Even if there are a plurality of frequency components, the present invention can be applied as long as the frequencies are in a range smaller than the stepping motor driving frequency. The present invention also relates to a stepping mode.
It can be applied to all mechatronics-applied devices that incorporate a stepping motor, including when driving a CT scanner bed with a computer.
[発明の効果] 以上述べたように、この発明によれば、構成の複雑化
や大型化を招くことなく、電気的な手法だけで速度変動
を十分に緩和させることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, speed fluctuations can be sufficiently mitigated only by an electric method without causing a complicated or large-sized configuration.
第1図は本発明に係るステッピングモータの駆動装置の
一実施例を示すブロック構成図、第2図は第1図に示さ
れる駆動装置によって駆動されるステッピングモ−タの
ロ−タを示す縦断面図、第3図は第2図に示されるロ−
タを組み込んだステ−タの平面図、第4図は第1図に示
される駆動装置に組み込まれたスイッチング回路の構成
図、第5図は第1図に示される駆動装置に組み込まれた
分配回路の動作シ−ケンスを示す図、第6図は第1図に
示される駆動装置に組み込まれた演算装置のブロック構
成図、第7図は第1図に示される駆動装置に組み込まれ
た速度設定器,振幅設定器および位相設定器の構成図、
第8図(a)は第1図に示される駆動装置に組み込まれ
た演算装置から出力されるパスル列の一例を示す図、第
8図(b)は第8図(a)に示されるパルス列をパルス
レートに変換して示す図、第9図は第1図に示される駆
動装置で高速回転域を制御したときの速度変動結果を示
す図、第10図は第9図に示す条件における速度変動パワ
−スペクトルを示す図、第11図は本発明に係るステッピ
ングモータの駆動装置の別の実施例を示すブロック構成
図、第12図は第11図示される駆動装置に組み込まれたス
イッチング回路の構成図、第13図は第11図に示される駆
動装置に組み込まれたブロック構成図、第14図は第11図
に示される駆動装置によって駆動されるステッピングモ
ータの各励磁巻線に流れる電流レベルの一例およびその
条件下におけるパルスレートの変化を示す図、第15図は
本発明に係るステッピングモータの駆動装置のさらに異
なる実施例を示すブロック構成図、第16図は第15図に示
される駆動装置に組み込まれたスイッチング回路の構成
図、第17図は第15図に示される駆動装置に組み込まれた
演算装置のブロック構成図、第18図は第15図に示される
駆動装置によって駆動されるステッピングモータの各励
磁巻線に流れる電流波形の一例およびその条件下におけ
るパルスレートの変化を示す図、第19図は本発明に係る
駆動装置を組み込んだレーザページプリンタの模式的構
成図、第20図は第19図に示されるプリンタの感光ドラム
駆動系だけを取り出して示す斜視図、第21図は本発明に
係る駆動装置を組み込んだイメージスキャナの要部構成
図、第22図は第21図に示されるイメージスキャナの光学
系を示す図、第23図は第22図に示される光学系の等価
図、第24図は本発明に係る駆動装置を組み込んだワイヤ
ドットシリアルプリンタの要部斜視図、第25図は第24図
に示されるプリンタのプラテンローラ駆動系を示す図、
第26図は本発明に係る駆動装置を組み込んだ熱転写ライ
ンプリンタの要部側面図、第27図は第26図に示されるプ
リンタのプラテンローラ駆動系を示す図である。 1,1a,111,211,306,309,411……ステッピングモータ、2,
2b,2c,2d,2e,2f,2g……駆動装置、24A〜24D,24X,24Y…
…励磁巻線、30,30b,30c……スイッチング回路、40,40
a,40b……分配回路、50……記憶装置、60,60a,60b……
演算装置、75……速度設定器、80……振幅設定器、85…
…位相設定器、90……直流電源。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a stepping motor driving device according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal section showing a rotor of the stepping motor driven by the driving device shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG.
FIG. 4 is a plan view of a switching circuit incorporated in the driving device shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a distribution diagram incorporated in the driving device shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing an operation sequence of the circuit, FIG. 6 is a block diagram of an arithmetic unit incorporated in the driving device shown in FIG. 1, and FIG. 7 is a speed incorporated in the driving device shown in FIG. Configuration diagram of setting device, amplitude setting device and phase setting device,
FIG. 8 (a) is a diagram showing an example of a pulse train output from an arithmetic unit incorporated in the driving device shown in FIG. 1, and FIG. 8 (b) is a pulse train shown in FIG. 8 (a). FIG. 9 is a diagram showing the results of speed fluctuations when the high-speed rotation range is controlled by the driving device shown in FIG. 1, and FIG. 10 is a diagram showing the speed under the conditions shown in FIG. FIG. 11 shows a fluctuation power spectrum, FIG. 11 is a block diagram showing another embodiment of a driving device for a stepping motor according to the present invention, and FIG. 12 is a diagram showing a switching circuit incorporated in the driving device shown in FIG. FIG. 13 is a block diagram incorporated in the driving device shown in FIG. 11, and FIG. 14 is a current level flowing through each excitation winding of the stepping motor driven by the driving device shown in FIG. And the pulse rate under these conditions FIG. 15 is a block diagram showing still another embodiment of the driving device of the stepping motor according to the present invention, and FIG. 16 is a switching circuit incorporated in the driving device shown in FIG. FIG. 17 is a block diagram of an arithmetic unit incorporated in the driving device shown in FIG. 15, and FIG. 18 is each excitation winding of a stepping motor driven by the driving device shown in FIG. FIG. 19 is a diagram showing an example of a current waveform flowing through the laser device and a change in pulse rate under the conditions, FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a laser page printer incorporating the driving device according to the present invention, and FIG. 20 is shown in FIG. FIG. 21 is a perspective view showing only a photosensitive drum drive system of a printer taken out, FIG. 21 is a main part configuration diagram of an image scanner incorporating a drive device according to the present invention, and FIG. 22 is a view of the image scanner shown in FIG. FIG. 23 is an equivalent view of the optical system shown in FIG. 22, FIG. 24 is a perspective view of a main part of a wire dot serial printer incorporating a driving device according to the present invention, and FIG. A diagram showing a platen roller drive system of the printer shown in FIG. 24,
FIG. 26 is a side view of a main part of a thermal transfer line printer incorporating the driving device according to the present invention, and FIG. 27 is a diagram showing a platen roller driving system of the printer shown in FIG. 1,1a, 111,211,306,309,411 …… Stepping motor, 2,
2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g …… Drive device, 24A to 24D, 24X, 24Y…
… Exciting winding, 30,30b, 30c …… Switching circuit, 40,40
a, 40b ... distribution circuit, 50 ... storage device, 60, 60a, 60b ...
Arithmetic unit, 75 Speed setting device, 80 Amplitude setting device, 85
… Phase setting device, 90 …… DC power supply.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 8/00 - 8/38 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 8/00-8/38
Claims (9)
ために上記ステッピングモータが備えている複数の励磁
巻線を定められた順序で順次切換え励磁するに当って、
少なくとも前記ステッピングモータが備えている周期性
の速度変動特性を求める第1ステップと、この第1ステ
ップで求められた前記周期性の速度変動を緩和させる前
記各励磁巻線の電流値を求める第2ステップと、この第
2ステップで求められた前記電流値で前記各励磁巻線を
順次切換え励磁した条件下で、前記ステッピングモータ
がなおも備えている周期性の速度変動特性を求める第3
ステップと、前記各励磁巻線を順次切換え励磁する時間
間隔を前記第3ステップで求められた前記周期性の速度
変動特性に対応させて変動させながら前記第2ステップ
で求められた前記電流値で前記各励磁巻線の励磁を行う
第4ステップとを具備してなることを特徴とするステッ
ピングモータの駆動方法。In order to rotate a rotor of a stepping motor, a plurality of excitation windings of the stepping motor are sequentially switched and excited in a predetermined order.
A first step of obtaining at least a periodic speed fluctuation characteristic provided in the stepping motor; and a second step of obtaining a current value of each of the exciting windings for relaxing the periodic speed fluctuation obtained in the first step. And a third step of obtaining a periodic speed fluctuation characteristic still provided in the stepping motor under the condition that the respective exciting windings are sequentially switched and excited with the current value obtained in the second step.
And changing the time interval for sequentially switching and exciting each of the excitation windings in accordance with the periodic speed fluctuation characteristic obtained in the third step, using the current value obtained in the second step. And a fourth step of exciting each of the exciting windings.
励磁切換えタイミングをパルス列で決定するとともに、
上記パルス列のパルスレートを前記第3ステップで求め
られた前記周期性の速度変動とは逆位相に変動させてい
ることを特徴とする請求項1に記載のステッピングモー
タの駆動方法。2. In the fourth step, the excitation switching timing of each of the excitation windings is determined by a pulse train.
2. The stepping motor driving method according to claim 1, wherein the pulse rate of the pulse train is changed in a phase opposite to the periodic speed change obtained in the third step.
の変動振幅を前記第3ステッピングで求められた前記周
期性の速度変動の変動振幅に対応させて決定しているこ
とを特徴とする請求項2に記載のステッピングモータの
駆動方法。3. The method according to claim 1, wherein in the fourth step, the fluctuation amplitude of the pulse rate is determined in accordance with the fluctuation amplitude of the periodic speed fluctuation obtained in the third stepping. 3. The method for driving a stepping motor according to item 2.
の印加電圧を階段状に増減させるマイクロステップ励磁
法を併用していることを特徴とする請求項1に記載のス
テッピングモータの駆動方法。4. The driving of the stepping motor according to claim 1, wherein in the fourth step, a micro-step excitation method for increasing or decreasing a voltage applied to each of the excitation windings in a stepwise manner is used together. Method.
磁巻線を定められた順序で切換え励磁するための駆動装
置において、前記複数の励磁巻線に励磁電流を供給する
直流電源と、この直流電源と前記複数の励磁巻線との間
に設けられるとともに複数のスイッチング素子を備えて
なるスイッチング手段と、前記複数の励磁巻線の励磁を
切換えるためのタイミングパルスに使用されるパルス列
を発生するパルス発生手段と、このパルス発生手段で発
生したパルス列を導入して前記スイッチング手段の前記
スイッチング素子を定められた順序にオン、オフ制御す
る手段と、少なくとも前記ステッピングモータが備えて
いる周期性の速度変動を緩和させるために前記複数の励
磁巻線に流れる電流を調整する手段と、この手段で前記
複数の励磁巻線に流れる電流が調整された条件下で、少
なくとも前記ステッピングモータが備えている周期性の
速度変動データを予め記憶させておくための記憶手段
と、この記憶手段に記憶されている前記速度変動データ
を読出し、この速度変動データに対応させて前記パルス
発生手段で発生する前記タイミングパルスのパルスレー
トを変動させる手段とを具備してなることを特徴とする
ステッピングモータの駆動装置。5. A drive device for switching and exciting a plurality of excitation windings provided in a stepping motor in a predetermined order, wherein the DC power supply supplies an excitation current to the plurality of excitation windings. And switching means provided between the plurality of exciting windings and comprising a plurality of switching elements; and a pulse generator for generating a pulse train used as a timing pulse for switching the excitation of the plurality of exciting windings. Means, means for introducing a pulse train generated by the pulse generating means to control the switching elements of the switching means to be turned on and off in a predetermined order, and at least a periodic speed fluctuation provided in the stepping motor. Means for adjusting the current flowing through the plurality of excitation windings to relax the current; and Storage means for storing in advance at least the periodic speed fluctuation data provided in the stepping motor under the condition that the current to be adjusted is adjusted; and reading out the speed fluctuation data stored in the storage means. Means for changing the pulse rate of the timing pulse generated by the pulse generating means in accordance with the speed fluctuation data.
磁巻線を定められた順序で切換え励磁するための駆動装
置において、前記複数の励磁巻線に励磁電流を供給する
直流電源と、この直流電源と前記複数の励磁巻線との間
に設けられるとともに複数のスイッチング素子を備えて
なるスイッチング手段と、前記複数の励磁巻線への励磁
の切換えおよび上記複数の励磁巻線の励磁電流を階段状
に増減変化させるためのタイミングパルスに使用される
パルス列を発生するパルス発生手段と、このパルス発生
手段で発生したパルス列を導入し、前記スイッチング手
段の前記スイッチング素子を定められた順序にオン、オ
フ制御して前記複数の励磁巻線を切換え励磁する手段
と、前記パルス発生手段で発生したパルス列を導入して
前記複数の励磁巻線に流れる励磁電流を階段状に増減変
化させる手段と、少なくとも前記ステッピングモータが
備えている周期性の速度変動を緩和させるために前記複
数の励磁巻線に流れる階段状に増減する電流を調整する
手段と、この電流を調整する手段で電流が調整された条
件下で、少なくとも前記ステッピングモータが備えてい
る周期性の速度変動データを予め記憶させておくための
記憶手段と、この記憶手段に記憶されている前記速度変
動データを読出し、この速度変動データに対応させて前
記パルス発生手段で発生する前記タイミングパルスのパ
ルスレートを変動させる手段とを具備してなることを特
徴とするステッピングモータの駆動装置。6. A driving device for switching and exciting a plurality of exciting windings provided in a stepping motor in a predetermined order, wherein the DC power supply supplies an exciting current to the plurality of exciting windings. And a switching means provided between the plurality of exciting windings and comprising a plurality of switching elements, and for switching excitation to the plurality of exciting windings and exciting currents of the plurality of exciting windings in a stepwise manner. Pulse generating means for generating a pulse train used as a timing pulse for increasing and decreasing the pulse, and introducing a pulse train generated by the pulse generating means to control on / off of the switching elements of the switching means in a predetermined order. Means for switching and exciting the plurality of exciting windings, and introducing the pulse train generated by the pulse generating means to the plurality of exciting windings. Means for increasing and decreasing the exciting current flowing in a stepwise manner, and means for adjusting the current increasing and decreasing in a stepwise manner flowing through the plurality of exciting windings in order to reduce at least periodic speed fluctuations provided in the stepping motor. Under the condition that the current is adjusted by the current adjusting unit, a storage unit for storing in advance at least the periodic speed fluctuation data provided in the stepping motor, and a storage unit that is stored in the storage unit. Means for reading the speed fluctuation data, and changing the pulse rate of the timing pulse generated by the pulse generation means in accordance with the speed fluctuation data.
および上記ステッピングモータに接続された負荷を含む
系が備えている周期性の速度変動データを記憶している
ことを特徴とする請求項5または6に記載のステッピン
グモータの駆動装置。7. The storage device according to claim 5, wherein said storage means stores periodic speed fluctuation data provided in a system including said stepping motor and a load connected to said stepping motor. 3. The driving device for a stepping motor according to claim 1.
記記憶手段に記憶されている速度変動データから得られ
る速度変動とは逆位相に前記タイミングパルスのパルス
レートを変動させていることを特徴とする請求項5また
は6に記載のステッピングモータの駆動装置。8. The apparatus according to claim 1, wherein said means for varying the pulse rate varies the pulse rate of said timing pulse in a phase opposite to a velocity variation obtained from velocity variation data stored in said storage means. 7. The driving device for a stepping motor according to claim 5, wherein
記記憶手段に記憶されている速度変動データから得られ
る速度変動の振幅に対応させて前記タイミングパルスの
パルスレートを変動させていることを特徴とする請求項
8に記載のステッピングモータの駆動装置。9. The method according to claim 1, wherein the means for varying the pulse rate varies the pulse rate of the timing pulse in accordance with the amplitude of the speed variation obtained from the speed variation data stored in the storage means. The driving device for a stepping motor according to claim 8, wherein
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2174508A JP3034280B2 (en) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | Driving method and driving device for stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2174508A JP3034280B2 (en) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | Driving method and driving device for stepping motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04178198A JPH04178198A (en) | 1992-06-25 |
| JP3034280B2 true JP3034280B2 (en) | 2000-04-17 |
Family
ID=15979734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2174508A Expired - Fee Related JP3034280B2 (en) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | Driving method and driving device for stepping motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3034280B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101467208B1 (en) * | 2008-12-23 | 2014-12-01 | 국방과학연구소 | Simulator for ship radar drive test |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4694829B2 (en) * | 2004-12-21 | 2011-06-08 | 株式会社 沖情報システムズ | Motor drive device |
| JP4843942B2 (en) * | 2004-12-28 | 2011-12-21 | 横河電機株式会社 | Thrust ripple correction method and thrust ripple correction device |
| JP2007202306A (en) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | Stepping motor driving method and driving apparatus |
| JP5371419B2 (en) * | 2008-12-26 | 2013-12-18 | キヤノン株式会社 | Method for controlling motor in equipment |
| JP5873384B2 (en) * | 2012-04-26 | 2016-03-01 | シグマテック株式会社 | Table positioning device |
| JP7463753B2 (en) * | 2020-02-12 | 2024-04-09 | コニカミノルタ株式会社 | MOTOR DRIVE DEVICE, IMAGE FORMING APPARATUS AND EXCITATION FREQUENCY CONTROL METHOD |
| JP2023104037A (en) * | 2022-01-17 | 2023-07-28 | 日本電波工業株式会社 | control circuit |
-
1990
- 1990-07-03 JP JP2174508A patent/JP3034280B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101467208B1 (en) * | 2008-12-23 | 2014-12-01 | 국방과학연구소 | Simulator for ship radar drive test |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04178198A (en) | 1992-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5111242A (en) | Image forming apparatus having a more smoothly controlled image forming element | |
| US5059883A (en) | Method and apparatus for driving stepping motor | |
| JPH04132451A (en) | optical scanning device | |
| JP3034280B2 (en) | Driving method and driving device for stepping motor | |
| JPH10136694A (en) | Optical image reader | |
| KR980012831A (en) | Stepping Motor Driving Method | |
| EP0462335B1 (en) | Method and apparatus for driving stepping motor | |
| US6118963A (en) | Method and apparatus for eliminating positional deviations of a photosensitive drum driven by a stepping motor which is by half steps | |
| US6064170A (en) | Method of controlling a printhead movement based on a screw pitch to minimize swath-to-swath error in an image processing apparatus | |
| JPH0389896A (en) | Method and apparatus for driving stepping motor | |
| JPH05167793A (en) | Image forming device | |
| JP2540169B2 (en) | Drive control method of stepping motor and drive control apparatus thereof | |
| JP2950556B2 (en) | Image reading device | |
| JPH03118796A (en) | Image forming device | |
| JPH11191947A (en) | Rotating body driving motor and image forming equipment using the same | |
| JP2001281957A (en) | Image forming device | |
| JPH10337097A (en) | Image reader | |
| JPH03203596A (en) | Method and device for driving stepping motor | |
| JPH03201863A (en) | Picture reader | |
| JPH03214859A (en) | Image reader | |
| JP2848614B2 (en) | Image reading device | |
| JP3331119B2 (en) | Driving method of stepping motor | |
| JP3362686B2 (en) | Motor control device | |
| JPH0434444A (en) | Image forming device | |
| JP2001037268A (en) | Vibration wave drive device, image forming device, and device using vibration type motor as drive source |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |