ステッピングモータ制御装置および印刷装置
【課題】モータ回転中に励磁方式が切替わったときなど、各励磁方式の基本ステップ角の違いによる制御の不連続性を補正しモータの脱調を防止する。
【解決手段】相励磁方式が切り替わる際に、相切替ステップ値を補正する励磁切替補正部２７を設け、相励磁方式が切替わっても、それぞれの励磁方式の基本ステップ角の違いを補正できるようにした。或いは、さらに、割込制御部５７を設け、割込みの発生を最小限とし、相励磁方式が切り替わる際のステップ値補正処理の頻度を最小限とするようにした。
【解決手段】相励磁方式が切り替わる際に、相切替ステップ値を補正する励磁切替補正部２７を設け、相励磁方式が切替わっても、それぞれの励磁方式の基本ステップ角の違いを補正できるようにした。或いは、さらに、割込制御部５７を設け、割込みの発生を最小限とし、相励磁方式が切り替わる際のステップ値補正処理の頻度を最小限とするようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の印刷装置における媒体搬送やヘッドを駆動するステッピングモータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、印刷装置の媒体搬送やヘッドを駆動するステッピングモータの電流リップルを小さくでき、ステッピングモータの発熱を抑えることができる技術としてマイクロステップ駆動技術があった。そして、特に、低速回転時および高速回転時の低周波加速・減速領域における振動を抑えたステッピングモータの駆動方法を提供する技術として、以下のような技術があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
まず、前記ステッピングモータの構成・動作を説明すると、ステッピングモータは、一般に、図５に示したように、９０度間隔で配置された４個の固定子４１と、当該固定子の内側に回転自在な永久磁石からなる回転子（以下「ロータ４０」という）が設けられており、ロータ４０にモータ出力軸が連結された構成となっている。
【０００４】
そして、対向する２個の固定子には同一コイルが巻かれ、当該コイルに電磁電流としてＡ相電流、Ｂ相電流の相電流を流すことにより発生する磁界により永久磁石である回転子が反発して回転するトルクを発生するようになっている。
【０００５】
前記相電流の供給パターンには１相励磁、１−２相励磁、２−２相励磁などがあり、１相励磁は、１相ごとに順に励磁し、基本ステップ角度で回転させる駆動方式であり、２−２相励磁は、常に相互に隣接する２相（Ａ相・Ｂ相）を同時に励磁する駆動方式であり、１−２相励磁は、前記１相励磁と２−２相励磁を交互の繰り返す駆動方式である。
【０００６】
そして、高速回転時の振動や騒音を防止するための駆動方式として、ステップ角をさらに細かく分割し回転を滑らかに駆動するマイクロステップ駆動方式があり、１−２相励磁を２倍細かくしたＷ１−２励磁、さらに２倍細かくした２Ｗ１−２励磁方式などがある。
【０００７】
以上の各駆動方式による基本ステップを図８に示す。同図の数字は、右下４５度の方向を「０」ステップとした相切替ステップ値（以下「ステップ値」という）を表している。同図に示したように、２−２相励磁方式では、相互に隣接する２相（Ａ相・Ｂ相）を同時に励磁する励磁方式であるので、４つの４５度方向へのステップとして表される。
【０００８】
１−２相励磁方式は２−２相励磁方式のステップを２分割し、Ｗ１−２相励磁方式ではさらに２分割し、２Ｗ１−２相励磁方式ではさらに２分割したステップとなっている。
【０００９】
従って、２−２相励磁方式は、基本ステップ角度は粗いが制御部の処理量が少ないので、高速回転での制御に適しており、逆に２Ｗ１−２相励磁方式では制御部の処理量は多くなるが、細かい駆動制御ができるので振動を抑えることのできる制御となる。
【００１０】
これら各励磁方式の特徴を生かし、高速回転時では２−２相励磁方式或いは１−２相励磁を用い、低速回転時では、マイクロステップ駆動であるＷ１−２励磁や２Ｗ１−２励磁方式等を用い、モータの回転速度に応じて相励磁方式を切り替えることにより、低速回転時では低周波加速領域および減速領域における振動を抑え、高速回転時ではトルク不足を補うようにしている。
【特許文献１】特開平９−３１３０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の制御装置では、モータが高速回転しているときであっても、振動をできるだけ少なくする制御を行う必要のある処理を行う場合などでは、２−２相励磁から１−２相励磁に切り替えを行ったり、或いは当該処理後、１−２相励磁から２−２相励磁に戻すように制御する場合がある。
【００１２】
以上のようにモータが回転しているときに励磁方式を切り替えると、各励磁方式の基本ステップ角の違いにより、ロータ４０を連続的に駆動制御できず、モータ脱調の原因となることがあった。
【００１３】
例えば、２−２相励磁方式を継続してモータが回転しているときでは、基本ステップ角が常に「８ステップ」であるので、初期ステップ「０」において想定する１つ前のロータ４０の位置は右上位置となり、実際のロータ位置も同様であるので連続性は維持されるが、図７下段に示したように、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えを行う場合では、２−２相励磁方式の最後のステップは「ステップ２４」であり（タイミングＴｅ）、１−２相励磁方式に切り替えた場合の初期ステップ「０」において想定する１つ前のロータ位置はステップ「２８」である右方向であるので、想定する前のロータ４０位置が実際のロータ位置と異なってくる。
【００１４】
その結果、図７の下段のタイムチャートの（Ａ）として示したように、想定していたロータ回転時間が、半分の４ステップ分となる。逆に、１−２相励磁方式から２相励磁方式に切り換える際にも、同様に基本ステップ角の違いにより、初期位置から１つ前のステップにて予定するロータ位置が異なり、この場合は、ロータ４０の回転が進み過ぎており、図７の（Ｂ）として示したようにロータ回転が４ステップ進み過ぎ、この場合もモータ脱調の原因となることがあった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するため以下の構成を採用する。すなわち、複数の励磁方式にて、所定の時間間隔ごとに相切替ステップ値を更新しながら相切替を順次行って、ステッピングモータを回転駆動する制御装置において、前記励磁方式を切り替える際に、当該切替前後の各励磁方式の基本ステップ角の差に基づき前記相切替ステップ値の補正を行う励磁切替補正手段を設けた。
【発明の効果】
【００１６】
以上の本発明によれば、ステッピングモータ制御装置によれば、励磁方式を切り替える際に基本ステップ角の違いを補正する励磁切替補正部を設け、励磁方式の切替による基本ステップ角の変化を補正できるようにしたので、モータが脱調することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施例を、図面を用いて詳細に説明する。なお、図面に共通する要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【００１８】
実施例１のステッピングモータ制御装置は、励磁方式が切り替わる際にステップ値を補正する励磁切替補正部を設け、励磁方式の切替による基本ステップ角の変化を補正できるようにしたものである。
【００１９】
（構成）
（印刷装置の構成）
まず、図２を用いて、実施例１の印刷装置の概略構成を説明する。同図に示したように、実施例１の印刷装置１５は、印刷装置１５を制御するＣＰＵ１と、ＣＰＵ１からの指令により印刷やヘッド３等の各部の移動制御を行う制御部２と、制御部２の制御により各部の駆動を行うドライバ１６から構成される。
【００２０】
そして、ＣＰＵ１には、制御を実行するためのプログラムを格納するプログラムＲＯＭ９と、印刷するフォントデータを格納するフォントＲＯＭ１０、後述のホストコンピュータ１３から送信されたデータを格納するＲＡＭ１１が接続されており、さらに媒体位置を検出するセンサ１２が接続されている。
【００２１】
そして、制御部２には、ドライバ１６として、ヘッド３を駆動して印刷を行うドライバ１６ａ、ヘッド３を移動させるスペースモータ６を駆動制御するドライバ１６ｂ、媒体を搬送するフィードモータ７を駆動制御するドライバ１６ｃが接続されている。また、制御部２には、印刷装置１５の状態をユーザに知らせるＬＥＤ４や、ユーザが設定できる各種のオプション指定などを行うＳＷ５が接続されている。なお、以下の説明では、スペースモータ６とドライバ１６ｂを例として説明するが、フィードモータ７とドライバ１６ｃについても同様である。
【００２２】
そして、ホストコンピュータ１３と印刷装置１５はＩＥＥＥ１２８４、ＵＳＢやＲＳ２３２Ｃ等のインタフェース８にて接続される。
【００２３】
以上の構成により、ホストコンピュータ１３が、ホストコンピュータ１３内のプリンタドライバ１４により制御コマンドや文字データを生成すると、印刷装置１５にインタフェース８を経由して転送し、これを受信し、ＲＡＭ１１に格納したＣＰＵ１は、当該格納した受信データをデコードしフォントデータをフォントＲＯＭ１０から取得しキャラクタやイメージデータの印刷データを作成し、媒体に印刷を行う。
【００２４】
一方、制御部２は、ＳＷ５の設定値や媒体の位置を検出するセンサ１２に基づき、作成した印刷データを印刷するために、媒体に印刷を行うヘッド３、当該ヘッド３を移動させるためのスペースモータ６、媒体を搬送するためのフィードモータ７を制御して印刷を行い、必要に応じて前記ＬＥＤ４にてユーザに状態等を知らせるようになっている。
【００２５】
（制御部のファームウェア機能構成）
次に、図３のファームウェア機能ブロック図を用いて、ＣＰＵ１にて実行するファームウェアの機能ブロックについて説明する。
【００２６】
同図に示したように、ＣＰＵ１にて実行するファームウェアは、電源投入によりＲＡＭ１１等のメモリ、スペースモータ６、ＬＥＤ４などのデバイスの初期化を行う初期化処理部３０と、初期化が完了した後、ホストコンピュータ１３とのデータ送受信を開始するホストインタフェース送受信処理部３１と、受信したデータをデコードして印刷データに展開する受信データデコード・展開処理部３２とからなる。
【００２７】
さらに、デコード処理により展開したデータを媒体に印刷するための制御を行う印刷制御処理３３と、媒体を搬送する制御を行うフィードモータ制御処理３４と、展開した印刷データを媒体に印刷するための制御を行うヘッド制御処理３５と、媒体の任意の位置に印刷を行うためにヘッド３を移動するための制御を行うスペースモータ制御処理３６とからなる。
【００２８】
（制御部のハードウェア構成）
次に、図２にて説明した制御部２のうち、本発明に特に関係するステッピングモータ制御のハードウェア構成を図１の制御部２のハードウェア構成図を用いて説明する。
【００２９】
同図に示したように、実施例１の制御部２は、相切替信号の切替時間をカウントするためのタイマー部２３を有し、当該タイマー部２３からの出力によってステップ値の更新を行う相切替ステップ更新部２４を有する。そして、ＣＰＵ１には相切替ステップ更新部２４からの出力として割込信号２９が接続されている。
【００３０】
さらに、実施例１の制御部２は、ＣＰＵ１からの指令に基づき設定する励磁方式と前記更新されたステップ値からＡ相およびＢ相の切替信号を生成する相切替信号出力部２５ａとＡ相およびＢ相の電流値に相当するＰＷＭ制御のオンデューティ時間を決定する電流制御信号出力部２５ｂと、前記オンデューティ時間に応じたＡ相及びＢ相の電流制御信号をモータドライバ１６ｂに出力する電流制御部２６とを有する。
【００３１】
図４は、３２ステップに分割した前記ステップ値に対応するＡ相及びＢ相の相切替信号及びＡ相及びＢ相の電流値をまとめたテーブルである。なお、相切替信号の「１」は正方向の電流を流すことを表し、「０」は逆方向の電流を流すことを表す。また、ステップ値は、「０」から「３１」までの整数で表され、タイマー部２３からの出力パルスを相切替ステップ更新部２４で検出することによりインクリメントされ、ステップ値が「３１」のときに「０」にリセットされるようになっている。
【００３２】
そして、各励磁方式によって相切替信号及び電流制御信号の切替タイミングが異なり、「各励磁方式に対する適用」欄の○印のステップ値のときだけ相切替信号、当該出力電流が適用され、相切替信号出力部２５ａ、電流制御信号出力部２５ｂにて当該相切替信号、出力電流に更新される。
【００３３】
例えば、２−２相励磁の場合では、ステップ値が「０」、「８」、「１６」、「２４」に○印が記載されているので、ステップ値が「０」、「８」、「１６」、「２４」のときのみ、相切替信号、出力電流が適用される。
【００３４】
そして、ステップ値が「０」の場合では、Ａ相切替信号は「０」、Ｂ相切替信号は「１」、Ａ相電流値、Ｂ相電流値はともに「７４％」と記載されているので、図６のステップ「０」のように、ステッピングモータ（図５）のＡ相には７４％の逆方向の電流を流し、Ｂ相には７４％の正方向の電流を流すように電流制御部２６により制御される。
【００３５】
同様に、ステップ値が「０」、「８」、「１６」、「２４」のみ相切替信号、出力電流が適用されるので図６の破線の波形のように各相に電流が流れることになる。
【００３６】
また、２Ｗ１−２相励磁方式では、ステップ値すべてに○印が記載されているので、すべてのステップ値において、相切替信号および出力電流が適用される。
【００３７】
例えば、ステップ値が「１」の場合は、Ａ相切替信号は「０」、Ｂ相切替信号は「１」、Ａ相電流値は「８３％」、Ｂ相電流値は「６１％」と記載されているので、図６のステップ値「１」のように、ステッピングモータ（図７）のＡ相には８３％の逆方向の電流を流し、Ｂ相には６１％の正方向の電流を流すように電流制御部２６により制御される。
【００３８】
同様に、すべてのステップ値に相切替信号および出力電流が適用されるので図６の実線の波形のように各相に電流が流れることになる。
【００３９】
実施例１の制御部２は、さらに励磁方式が変更されたときに、基本ステップ角の違いを補正するために適正なステップ値に補正する機能を有する励磁切替補正部２７を設けている。励磁切替補正部２７には、励磁方式が切替わったかどうかを検出する相切替タイミング検出部２７ａが内蔵されている。
【００４０】
図９は、モータの正回転ＦＯＷ、逆回転ＲＥＶごとに、前記励磁切替補正部２７にてステップ値を補正する補正値を格納したステップ値補正テーブルである。このステップ値補正テーブルは、例えば、励磁切替補正部２７内の図示しないメモリに格納するようにしてもよいし、図示しない制御部２のメモリ等に格納するようにしてもよい。
【００４１】
なお、図９の網掛けの部分は励磁方式が切り替わらなかった場合を示し、ＦＯＷ方向の回転では、次のステップは１カウントアップするので「＋１」となっており、ＲＥＶ方向の回転では次のステップは１カウントダウンするので「−１」となっている。
【００４２】
そして、例えば、ＦＯＷ方向の回転において、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えられたときは、「−３」となっているので４ステップ分、ステップ値を戻すように補正することになる。
【００４３】
同様に、ＲＥＶ方向の回転において、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えられたときは、「＋３」となっているので４ステップ分、ステップ値を進めるように補正することになる。
【００４４】
（動作）
以上の構成により、実施例１のステッピングモータ制御装置は、以下のように動作する。この動作を図７の励磁方式切替時のタイムチャートおよび図１０の動作フローチャート図および図１１に示した割込み発生のタイムチャートを用いて詳細に説明する。なお、図７の励磁方式切替時のタイムチャートは、上段のチャートが実施例１を適用したときのタイムチャートであり、下段のチャートが従来技術を適用したときのタイムチャートである。
【００４５】
（タイマー割込発生の動作）
まず、実施例１のステッピングモータ制御装置では、ＣＰＵ１からのステッピングモータ回転駆動指令を受信すると、図１１に示したタイムチャートのように所定のタイミングごとに割込み信号を発生させる。
【００４６】
すなわち、ＣＰＵ１から指令されるモータ回転速度に対応したタイマー値を随時セットし、クロック信号の立ち上がりのタイミングでタイマー値をカウントダウンする。
【００４７】
そして、タイマー値が「０」となると、タイマー値ラッチフラッグを「１」として次のタイマー値をラッチし（タイミングＴａ）、次のクロックにて割込み信号を発生させ（タイミングＴｂ）、ステップ値を更新するように動作する。
【００４８】
そして、次のタイマー値への更新準備が終了すると、割込み信号を「０」とし、次のタイマー値を確定して置く（タイミングＴｃ）。
【００４９】
なお、ラッチするタイマー値は、同図に示したようにあらかじめ準備して置くようにすれば、次のタイマー値を準備するための更新処理時間後にタイマーをセットするような無駄な処理時間が発生することがない。
【００５０】
（相切替の動作）
以上のタイマー割込みごとに、以下の処理を行う。この動作を図１０の動作フローチャートを用いて説明する。まず、ＣＰＵ１から励磁方式の切替要求があったかどうかを確認し（ステップＳ３１）、励磁方式の切替要求がなかった場合は、現在の励磁方式のままであるのでステップ値を「＋１」してステップＳ３５に進む（ステップＳ３２）。
【００５１】
そして、現在の励磁方式と更新したステップ値に基づき図４の切替タイミングおよび各出力値テーブルを参照し、相切替信号、電流値を更新するタイミングか行うかどうかを判定し、切替タイミングでないときは、切替タイミングとなるまで待ち（ステップＳ３５）、切替タイミングとなったときに、該当する相切替信号、電流値をセットし（ステップＳ３６）、本処理を終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ３１にて励磁方式の切替要求があった場合は、前述ステップＳ３５と類似した処理として、要求のあった励磁方式、すなわち、切替後の励磁方式と次のステップ値に基づき図４の切替タイミングおよび各出力値テーブルを参照し、相切替信号、電流値を更新するタイミングか行うかどうかを判定し、切替タイミングでないときは、切替タイミングとなるまで待つ（ステップＳ３３）。
【００５３】
そして、切替タイミングとなったときに、図９のステップ値補正テーブルを参照し、該当する箇所の補正値にてステップ値を補正する（ステップＳ３４）。例えば、ステップ値「０」となるときに、ＦＯＷ方向の回転指令があり、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替える指令があったときは、ステップ値補正テーブルに「−３」と格納されているので４ステップ分戻すように補正されステップ値は「２９」に補正される。なお、本来であれば４ステップ分戻すので、ステップ値は「３２−４＝２８」となるが、ＦＯＷ方向の回転であるのでさらにインクリメントされた「２９」に補正される。
【００５４】
また、ＲＥＶ方向の回転指令があり、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替える指令があったときは、ステップ値補正テーブルに「＋３」と格納されているので実質４ステップ分先に進むように補正する。なお、この場合も、本来であれば４ステップ分先に進むようにするので、ステップ値は「０＋４＝４」となるが、ＲＥＶ方向の回転であるのでさらにデクリメントされた「３」に補正される。
【００５５】
そして、新たな励磁方式と補正後のステップ値に基づき図４の切替タイミングおよび各出力値テーブルを参照し、相切替信号、電流値を更新するタイミングかどうかを判定し、切替タイミングでないときは、切替タイミングとなるまで待ち、切替タイミングとなったときに、該当する相切替信号、電流値をセットして（（ステップＳ３５・Ｓ３６）、本処理を終了する。
【００５６】
以上の動作を図７上段のタイムチャートを用いてさらに詳細に説明する。なお、このタイムチャートでは、２−２相励磁方式にて駆動されているステップ値「２４」の後に（タイミングＴｅ）、ＣＰＵ１から２相励磁方式から１−２相励磁方式に変更する旨の指令があり（タイミングＴｆ）、その後、ステップ値「１２」の後に（タイミングＴｇ）、ＣＰＵ１から再び２相励磁方式に変更する旨の指令があったとき（タイミングＴｈ）の例を示している。
【００５７】
まず、２−２相励磁方式にて駆動されているので、ステップ値「８」、「１６」、「２４」、「０」にて相切替タイミングとなり、図６の破線のような駆動電流によりロータ４０が順次回転する。
【００５８】
そして、ステップ値「２４」の次の相切替タイミングである「０」となったときに（タイミングＴｅ）、前述のステップ値補正テーブルを参照し、４ステップ分ステップ値を戻し、ステップ値を「２９」とする。そして、４ステップ経過後、再びステップ値が「０」となるので（タイミングＴｆ）、１−２相励磁方式に切り替え、以降１−２相励磁方式による制御を継続して行う（図７（Ａ）部）。
【００５９】
そして、１−２相励磁に切替わった後では、「０」「４」「８」「１２」「１６」「２０」「２４」「２８」にて相切替タイミングとなり、図４の各出力値テーブルを参照しながら駆動電流を更新しロータ４０を同図のように順次回転させる。
【００６０】
そして、ステップ値「１２」の後に、ＣＰＵ１から再び２相励磁方式に変更する旨の指令があったときでは、ステップ値「１６」にて相切替タイミングとなるので、ステップ値「１２」の次の相切替タイミングである「１６」となったときに（タイミングＴｇ）、ステップ値補正テーブルを参照し、１−２相励磁から２−２相励磁に切替わるときの補正値「＋５」を読出し、ステップ値を「１６＋５＝２１」とし４ステップ分先に進むようにする。
【００６１】
そして、４ステップ経過後、再びステップ値が「２４」となるので（タイミングＴｈ）、２−２相励磁方式に切り替え、以降２−２相励磁方式による制御を継続して行う（図７（Ｂ）部）。
【００６２】
以上のように、モータが回転しているときに励磁方式が切替わっても、励磁方式間の基本ステップの違いを補正でき、想定するロータ４０の位置と実際のロータ位置を合致させることができるので、連続性のある安定なモータ駆動制御を行うことができる。
【００６３】
以上の実施例の説明では、図１１のようにＣＰＵ１への割込信号２９への割込みを各ステップごとに発生させ、ステップ値を補正するように説明したが、各励磁方式において切替えタイミング（図４の○印のタイミング）のみ割込みを発生させ、ステップ値を補正するようにすれば、補正の効果に加え、ＣＰＵ１の負荷を軽減することもできる。
【００６４】
また、相切替ステップ更新部２４の出力である相切替信号２５ａ・電流制御部信号出力部２５ｂへの出力と、ＣＰＵ１への割込信号を別にし、例えば、２−２相励磁方式での切替えタイミングにて割込信号２９を発生させるようにして、図示しないタイミング分割手段にて補間したタイミングにてステップ値を補正するようにすれば、補正の効果に加え、ＣＰＵ１の負荷を軽減することもできる。
【００６５】
（実施例１の効果）
以上の実施例１のステッピングモータ制御装置によれば、励磁方式が切り替わる際に基本ステップ角の違いを補正する励磁切替補正部を設け、基本ステップ角の違いによるロータ位置の不連続性を補正できるようにしたので、モータが脱調することがない。
【実施例２】
【００６６】
実施例２のステッピングモータ制御装置は、励磁方式を変更する際、ステップ値補正処理を実施する最小限の割込みを発生させる割込制御部５７を設けたものである
【００６７】
（構成）
実施例２のステッピングモータ制御装置の構成は、図１２に示したように、実施例１の構成に加え、割込制御部５７を新たに設けた構成となっている。その他の構成は、実施例１のステッピングモータ制御装置の構成と同様であるので、簡略化のためにその詳細な説明を省略する。
【００６８】
割込制御部５７は、相切替ステップ更新部２４からＣＰＵ１への割込信号２９を制御するもので、現在の励磁方式と次の励磁方式の切替タイミングの間隔の長い方の励磁方式の切替タイミングにおいてのみ、ステップ値補正処理を行う割込みを発生させるように割込信号２９を制御するものである。
【００６９】
ここで、図１５は、モータの回転方向をＦＯＷとした場合で、各励磁方式ごとの、ステップ値に対する相切替タイミングおよびＡ相、Ｂ相切替信号、電流値を示したものであり、実施例１の図９の相切替ステップ値補正テーブルの補正値をあらかじめ適用して順番を並べ替えたものである。
【００７０】
すなわち、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えるときは、図９の相切替ステップ値補正テーブルのように、ステップ値を４つ戻すように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応する１−２相励磁方式でのステップ値を「２８」を基点として並べ替えている。
【００７１】
同様に、２−２相励磁方式からＷ１−２相励磁方式に切り替えるときは、相切替ステップ値補正テーブルによりステップ値を６つ戻すように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応するＷ１−２相励磁方式でのステップ値は「２６」を基点として並べ替えている。
【００７２】
同様に、２−２相励磁方式から２Ｗ１−２相励磁方式に切り替えるときは、相切替ステップ値補正テーブルによりステップ値を７つ戻すように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応するＷ１−２相励磁方式でのステップ値は「２５」を基点として並べ替えている。
【００７３】
モータの回転方向をＲＥＶとした場合でも、同様に、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えるときは、相切替ステップ値補正テーブルによりステップ値を４つ進むように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応する１−２相励磁方式でのステップ値は「４」を基点として並べ替えている。
【００７４】
同様に、２−２相励磁方式からＷ１−２相励磁方式に切り替えるときは、相切替ステップ値補正テーブルによりステップ値を６つ進むように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応するＷ１−２相励磁方式でのステップ値は「６」を基点として並べ替えている。
【００７５】
同様に、２−２相励磁方式から２Ｗ１−２相励磁方式に切り替えるときは、相切替ステップ値補正テーブルによりステップ値を７つ進むように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応するＷ１−２相励磁方式でのステップ値は「７」を基点として並べ替えている。
【００７６】
このように並べ替えると、例えば、２−２相励磁方式から別の相励磁方式に変更する場合および別の相励磁方式から２−２相励磁方式に切り替える場合では、２−２相励磁方式の相切替タイミングにおいてのみ補正処理を行えばよいことがわかる。
【００７７】
すなわち、ある励磁方式から別の励磁方式に切り替える場合、相切替タイミングの間隔が長い方の励磁方式の切替タイミングにおいてのみステップ値の補正を行えばよいことがわかる。このように、ステップ値の補正処理の間隔を長くするようにすれば、ＣＰＵ１の処理量を大幅に削減することができる。
【００７８】
（動作）
以上の実施例２のステッピングモータ制御装置の動作を図１３の割込み発生のタイムチャートおよび図１４の動作フローチャートを用いて詳細に説明する。なお、割込み信号以外のステップ値、タイマー値、タイマー値（ラッチ）、タイマー値ラッチフラッグ、カウンタ回路内部、クロック信号は、図１１のタイムチャートと同様となっている。
【００７９】
また、図１４の動作フローチャートにおいて、ステップＳ４１・Ｓ４２、ステップ４４・Ｓ４５の動作は、実施例１のステップＳ３１、Ｓ３２、ステップ３５・Ｓ３６と同様であるので、簡略化して説明する。
【００８０】
（タイマー割込発生の動作）
まず、実施例２のステッピングモータ制御装置では、ＣＰＵ１からのステッピングモータ回転駆動指令を受信すると、図１１に示したタイムチャートのようにクロックのタイミングにて所定のタイミングごとに割込み信号をステートカウントフラッグとして発生させる。
【００８１】
すなわち、ＣＰＵ１から指令されるモータ回転速度に対応したタイマー値を随時セットし、クロック信号の立ち上がりのタイミングでタイマー値をカウントダウンし、タイマー値が「０」となると、ラッチフラッグを「１」とし次のタイマー値をラッチし、次のクロックにてステートカウントフラッグを発生させ、ステップ値を更新するように動作する。そして、次のタイマー値への更新準備が終了すると、ステートカウントフラッグを「０」とし、次のタイマー値を確定する。
【００８２】
そして、ステートカウントフラッグに基づき、現在の励磁方式と次の励磁方式の切替タイミングの長い方の励磁方式を選出し、当該励磁方式の相切替タイミングにて割込み信号として発生させる。
【００８３】
例えば、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えるとき或いは逆に１−２相励磁方式から２−２相励磁方式に切り替えるときは、２−２相励磁方式の方が相切替タイミングの間隔が長いので、図１３に示した２−２相励磁方式の間隔の割込みを発生させる。
【００８４】
また、Ｗ１−２相励磁方式から２Ｗ１−２相励磁方式に切り替えるとき或いは逆に２Ｗ１−２相励磁方式からＷ１−２相励磁方式に切り替えるときは、Ｗ１−２相励磁方式の方が相切替タイミングの間隔が長いので、Ｗ１−２相励磁方式の間隔の割込みを発生させる。なお、励磁方式が同じ場合は、当該励磁方式の間隔にて割込みを発生させる。
【００８５】
（相切替の動作）
実施例２のステッピングモータ制御装置では、以上の割込みごとに、図１４に示した動作フローチャートの処理を行う。すなわち、まず、ＣＰＵ１から励磁方式の切替要求があったかどうかを確認し、励磁方式の切替要求がなかった場合は、現在の励磁方式のままであるのでステップ値をインクリメントしてステップＳ４４に進む（（ステップＳ４１・Ｓ４２）。
【００８６】
そして、現在の励磁方式と更新後のステップ値に基づき図４の切替タイミングおよび各出力値テーブルを参照し、相切替信号、電流値を更新するタイミングか行うかどうかを判定し、切替タイミングでないときは、切替タイミングとなるまで待ち、切替タイミングとなったときに、該当する相切替信号、電流値をセットし（（ステップＳ４４・Ｓ４５）、本処理を終了する。
【００８７】
一方、励磁方式の切替要求があった場合は、実施例１のステップＳ３３のような相切替タイミングの確認処理は行わず、図９のステップ値補正テーブルを参照し、該当する箇所の補正値にてステップ値を補正する。例えば、ＦＯＷ方向の回転指令があり、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替える指令があったときは、ステップ値補正テーブルに「−３」と格納されているので４ステップ分ステップ値を戻すように補正されステップ値は「２９」に補正される。
【００８８】
一方、ＲＥＶ方向の回転指令があり、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替える指令があったときは、ステップ値補正テーブルに「＋３」と格納されているので実質４ステップ分先に進むように補正され、「３」に補正される。
【００８９】
そして、新たな励磁方式と補正されたステップ値に基づき図４の切替タイミングおよび各出力値テーブルを参照し、相切替信号、電流値を更新するタイミングか行うかどうかを判定し、切替タイミングでないときは、切替タイミングとなるまで待ち、切替タイミングとなったときに、該当する相切替信号、電流値をセットして（ステップＳ４４・Ｓ４５）、本処理を終了する。
【００９０】
（実施例２の効果）
以上のように実施例２のステッピングモータ制御装置によれば、励磁方式を変更する際、ステップ値補正処理を実施する最小限の割込みを発生させる割込制御部５７を設け、ステップ値補正処理を最小限としたので、実施例１の効果に加え、ＣＰＵ等の負荷を大幅に減らすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の印刷装置など、媒体搬送やヘッドを駆動するステッピングモータを用いる機器に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】実施例１の印刷装置の制御部の構成図である。
【図２】実施例１の印刷装置の構成図である。
【図３】実施例１の印刷装置のファームウェア機能ブロック図である。
【図４】実施例１の印刷装置の各ステップ値における切替タイミングおよび各出力値テーブルである。
【図５】ステッピングモータのＡ相・Ｂ相を説明する図である。
【図６】実施例１の印刷装置の各ステップ値における電流波形を説明する図である。
【図７】従来および実施例１の励磁方式切替時のタイムチャート図である。
【図８】各相励磁方式を説明する図である。
【図９】実施例１の印刷装置の相切替ステップ値補正テーブルである。
【図１０】実施例１の印刷装置の動作フローチャート図である。
【図１１】実施例１の印刷装置の割込み発生のタイムチャート図である。
【図１２】実施例２の印刷装置の制御部の構成図である。
【図１３】実施例２の印刷装置の割込み発生のタイムチャート図である。
【図１４】実施例２の印刷装置の動作フローチャート図である。
【図１５】実施例２の各ステップ値における切替タイミングおよび各出力値テーブルである。
【図１６】実施例２の各ステップ値における切替タイミングおよび各出力値テーブルである。
【符号の説明】
【００９３】
１ ＣＰＵ
２ 制御部
６ スペースモータ
７ フィードモータ
１３ ホストコンピュータ
１６ｂ モータドライバ部
２３ タイマー部
２４ 相切替ステップ更新部
２５ａ 相切替出力部
２５ｂ 電流制御信号出力部
２６ 電流制御部
２７ 相励磁切替補正部
２７ａ 相切替タイミング検出部
２９ 割込信号
３３ 印刷制御処理
３４ フィードモータ制御処理
３５ ヘッド制御処理
３６ スペースモータ制御処理
４０ ロータ
４１ 固定子
５７ 割込制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の印刷装置における媒体搬送やヘッドを駆動するステッピングモータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、印刷装置の媒体搬送やヘッドを駆動するステッピングモータの電流リップルを小さくでき、ステッピングモータの発熱を抑えることができる技術としてマイクロステップ駆動技術があった。そして、特に、低速回転時および高速回転時の低周波加速・減速領域における振動を抑えたステッピングモータの駆動方法を提供する技術として、以下のような技術があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
まず、前記ステッピングモータの構成・動作を説明すると、ステッピングモータは、一般に、図５に示したように、９０度間隔で配置された４個の固定子４１と、当該固定子の内側に回転自在な永久磁石からなる回転子（以下「ロータ４０」という）が設けられており、ロータ４０にモータ出力軸が連結された構成となっている。
【０００４】
そして、対向する２個の固定子には同一コイルが巻かれ、当該コイルに電磁電流としてＡ相電流、Ｂ相電流の相電流を流すことにより発生する磁界により永久磁石である回転子が反発して回転するトルクを発生するようになっている。
【０００５】
前記相電流の供給パターンには１相励磁、１−２相励磁、２−２相励磁などがあり、１相励磁は、１相ごとに順に励磁し、基本ステップ角度で回転させる駆動方式であり、２−２相励磁は、常に相互に隣接する２相（Ａ相・Ｂ相）を同時に励磁する駆動方式であり、１−２相励磁は、前記１相励磁と２−２相励磁を交互の繰り返す駆動方式である。
【０００６】
そして、高速回転時の振動や騒音を防止するための駆動方式として、ステップ角をさらに細かく分割し回転を滑らかに駆動するマイクロステップ駆動方式があり、１−２相励磁を２倍細かくしたＷ１−２励磁、さらに２倍細かくした２Ｗ１−２励磁方式などがある。
【０００７】
以上の各駆動方式による基本ステップを図８に示す。同図の数字は、右下４５度の方向を「０」ステップとした相切替ステップ値（以下「ステップ値」という）を表している。同図に示したように、２−２相励磁方式では、相互に隣接する２相（Ａ相・Ｂ相）を同時に励磁する励磁方式であるので、４つの４５度方向へのステップとして表される。
【０００８】
１−２相励磁方式は２−２相励磁方式のステップを２分割し、Ｗ１−２相励磁方式ではさらに２分割し、２Ｗ１−２相励磁方式ではさらに２分割したステップとなっている。
【０００９】
従って、２−２相励磁方式は、基本ステップ角度は粗いが制御部の処理量が少ないので、高速回転での制御に適しており、逆に２Ｗ１−２相励磁方式では制御部の処理量は多くなるが、細かい駆動制御ができるので振動を抑えることのできる制御となる。
【００１０】
これら各励磁方式の特徴を生かし、高速回転時では２−２相励磁方式或いは１−２相励磁を用い、低速回転時では、マイクロステップ駆動であるＷ１−２励磁や２Ｗ１−２励磁方式等を用い、モータの回転速度に応じて相励磁方式を切り替えることにより、低速回転時では低周波加速領域および減速領域における振動を抑え、高速回転時ではトルク不足を補うようにしている。
【特許文献１】特開平９−３１３０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の制御装置では、モータが高速回転しているときであっても、振動をできるだけ少なくする制御を行う必要のある処理を行う場合などでは、２−２相励磁から１−２相励磁に切り替えを行ったり、或いは当該処理後、１−２相励磁から２−２相励磁に戻すように制御する場合がある。
【００１２】
以上のようにモータが回転しているときに励磁方式を切り替えると、各励磁方式の基本ステップ角の違いにより、ロータ４０を連続的に駆動制御できず、モータ脱調の原因となることがあった。
【００１３】
例えば、２−２相励磁方式を継続してモータが回転しているときでは、基本ステップ角が常に「８ステップ」であるので、初期ステップ「０」において想定する１つ前のロータ４０の位置は右上位置となり、実際のロータ位置も同様であるので連続性は維持されるが、図７下段に示したように、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えを行う場合では、２−２相励磁方式の最後のステップは「ステップ２４」であり（タイミングＴｅ）、１−２相励磁方式に切り替えた場合の初期ステップ「０」において想定する１つ前のロータ位置はステップ「２８」である右方向であるので、想定する前のロータ４０位置が実際のロータ位置と異なってくる。
【００１４】
その結果、図７の下段のタイムチャートの（Ａ）として示したように、想定していたロータ回転時間が、半分の４ステップ分となる。逆に、１−２相励磁方式から２相励磁方式に切り換える際にも、同様に基本ステップ角の違いにより、初期位置から１つ前のステップにて予定するロータ位置が異なり、この場合は、ロータ４０の回転が進み過ぎており、図７の（Ｂ）として示したようにロータ回転が４ステップ進み過ぎ、この場合もモータ脱調の原因となることがあった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するため以下の構成を採用する。すなわち、複数の励磁方式にて、所定の時間間隔ごとに相切替ステップ値を更新しながら相切替を順次行って、ステッピングモータを回転駆動する制御装置において、前記励磁方式を切り替える際に、当該切替前後の各励磁方式の基本ステップ角の差に基づき前記相切替ステップ値の補正を行う励磁切替補正手段を設けた。
【発明の効果】
【００１６】
以上の本発明によれば、ステッピングモータ制御装置によれば、励磁方式を切り替える際に基本ステップ角の違いを補正する励磁切替補正部を設け、励磁方式の切替による基本ステップ角の変化を補正できるようにしたので、モータが脱調することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施例を、図面を用いて詳細に説明する。なお、図面に共通する要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【００１８】
実施例１のステッピングモータ制御装置は、励磁方式が切り替わる際にステップ値を補正する励磁切替補正部を設け、励磁方式の切替による基本ステップ角の変化を補正できるようにしたものである。
【００１９】
（構成）
（印刷装置の構成）
まず、図２を用いて、実施例１の印刷装置の概略構成を説明する。同図に示したように、実施例１の印刷装置１５は、印刷装置１５を制御するＣＰＵ１と、ＣＰＵ１からの指令により印刷やヘッド３等の各部の移動制御を行う制御部２と、制御部２の制御により各部の駆動を行うドライバ１６から構成される。
【００２０】
そして、ＣＰＵ１には、制御を実行するためのプログラムを格納するプログラムＲＯＭ９と、印刷するフォントデータを格納するフォントＲＯＭ１０、後述のホストコンピュータ１３から送信されたデータを格納するＲＡＭ１１が接続されており、さらに媒体位置を検出するセンサ１２が接続されている。
【００２１】
そして、制御部２には、ドライバ１６として、ヘッド３を駆動して印刷を行うドライバ１６ａ、ヘッド３を移動させるスペースモータ６を駆動制御するドライバ１６ｂ、媒体を搬送するフィードモータ７を駆動制御するドライバ１６ｃが接続されている。また、制御部２には、印刷装置１５の状態をユーザに知らせるＬＥＤ４や、ユーザが設定できる各種のオプション指定などを行うＳＷ５が接続されている。なお、以下の説明では、スペースモータ６とドライバ１６ｂを例として説明するが、フィードモータ７とドライバ１６ｃについても同様である。
【００２２】
そして、ホストコンピュータ１３と印刷装置１５はＩＥＥＥ１２８４、ＵＳＢやＲＳ２３２Ｃ等のインタフェース８にて接続される。
【００２３】
以上の構成により、ホストコンピュータ１３が、ホストコンピュータ１３内のプリンタドライバ１４により制御コマンドや文字データを生成すると、印刷装置１５にインタフェース８を経由して転送し、これを受信し、ＲＡＭ１１に格納したＣＰＵ１は、当該格納した受信データをデコードしフォントデータをフォントＲＯＭ１０から取得しキャラクタやイメージデータの印刷データを作成し、媒体に印刷を行う。
【００２４】
一方、制御部２は、ＳＷ５の設定値や媒体の位置を検出するセンサ１２に基づき、作成した印刷データを印刷するために、媒体に印刷を行うヘッド３、当該ヘッド３を移動させるためのスペースモータ６、媒体を搬送するためのフィードモータ７を制御して印刷を行い、必要に応じて前記ＬＥＤ４にてユーザに状態等を知らせるようになっている。
【００２５】
（制御部のファームウェア機能構成）
次に、図３のファームウェア機能ブロック図を用いて、ＣＰＵ１にて実行するファームウェアの機能ブロックについて説明する。
【００２６】
同図に示したように、ＣＰＵ１にて実行するファームウェアは、電源投入によりＲＡＭ１１等のメモリ、スペースモータ６、ＬＥＤ４などのデバイスの初期化を行う初期化処理部３０と、初期化が完了した後、ホストコンピュータ１３とのデータ送受信を開始するホストインタフェース送受信処理部３１と、受信したデータをデコードして印刷データに展開する受信データデコード・展開処理部３２とからなる。
【００２７】
さらに、デコード処理により展開したデータを媒体に印刷するための制御を行う印刷制御処理３３と、媒体を搬送する制御を行うフィードモータ制御処理３４と、展開した印刷データを媒体に印刷するための制御を行うヘッド制御処理３５と、媒体の任意の位置に印刷を行うためにヘッド３を移動するための制御を行うスペースモータ制御処理３６とからなる。
【００２８】
（制御部のハードウェア構成）
次に、図２にて説明した制御部２のうち、本発明に特に関係するステッピングモータ制御のハードウェア構成を図１の制御部２のハードウェア構成図を用いて説明する。
【００２９】
同図に示したように、実施例１の制御部２は、相切替信号の切替時間をカウントするためのタイマー部２３を有し、当該タイマー部２３からの出力によってステップ値の更新を行う相切替ステップ更新部２４を有する。そして、ＣＰＵ１には相切替ステップ更新部２４からの出力として割込信号２９が接続されている。
【００３０】
さらに、実施例１の制御部２は、ＣＰＵ１からの指令に基づき設定する励磁方式と前記更新されたステップ値からＡ相およびＢ相の切替信号を生成する相切替信号出力部２５ａとＡ相およびＢ相の電流値に相当するＰＷＭ制御のオンデューティ時間を決定する電流制御信号出力部２５ｂと、前記オンデューティ時間に応じたＡ相及びＢ相の電流制御信号をモータドライバ１６ｂに出力する電流制御部２６とを有する。
【００３１】
図４は、３２ステップに分割した前記ステップ値に対応するＡ相及びＢ相の相切替信号及びＡ相及びＢ相の電流値をまとめたテーブルである。なお、相切替信号の「１」は正方向の電流を流すことを表し、「０」は逆方向の電流を流すことを表す。また、ステップ値は、「０」から「３１」までの整数で表され、タイマー部２３からの出力パルスを相切替ステップ更新部２４で検出することによりインクリメントされ、ステップ値が「３１」のときに「０」にリセットされるようになっている。
【００３２】
そして、各励磁方式によって相切替信号及び電流制御信号の切替タイミングが異なり、「各励磁方式に対する適用」欄の○印のステップ値のときだけ相切替信号、当該出力電流が適用され、相切替信号出力部２５ａ、電流制御信号出力部２５ｂにて当該相切替信号、出力電流に更新される。
【００３３】
例えば、２−２相励磁の場合では、ステップ値が「０」、「８」、「１６」、「２４」に○印が記載されているので、ステップ値が「０」、「８」、「１６」、「２４」のときのみ、相切替信号、出力電流が適用される。
【００３４】
そして、ステップ値が「０」の場合では、Ａ相切替信号は「０」、Ｂ相切替信号は「１」、Ａ相電流値、Ｂ相電流値はともに「７４％」と記載されているので、図６のステップ「０」のように、ステッピングモータ（図５）のＡ相には７４％の逆方向の電流を流し、Ｂ相には７４％の正方向の電流を流すように電流制御部２６により制御される。
【００３５】
同様に、ステップ値が「０」、「８」、「１６」、「２４」のみ相切替信号、出力電流が適用されるので図６の破線の波形のように各相に電流が流れることになる。
【００３６】
また、２Ｗ１−２相励磁方式では、ステップ値すべてに○印が記載されているので、すべてのステップ値において、相切替信号および出力電流が適用される。
【００３７】
例えば、ステップ値が「１」の場合は、Ａ相切替信号は「０」、Ｂ相切替信号は「１」、Ａ相電流値は「８３％」、Ｂ相電流値は「６１％」と記載されているので、図６のステップ値「１」のように、ステッピングモータ（図７）のＡ相には８３％の逆方向の電流を流し、Ｂ相には６１％の正方向の電流を流すように電流制御部２６により制御される。
【００３８】
同様に、すべてのステップ値に相切替信号および出力電流が適用されるので図６の実線の波形のように各相に電流が流れることになる。
【００３９】
実施例１の制御部２は、さらに励磁方式が変更されたときに、基本ステップ角の違いを補正するために適正なステップ値に補正する機能を有する励磁切替補正部２７を設けている。励磁切替補正部２７には、励磁方式が切替わったかどうかを検出する相切替タイミング検出部２７ａが内蔵されている。
【００４０】
図９は、モータの正回転ＦＯＷ、逆回転ＲＥＶごとに、前記励磁切替補正部２７にてステップ値を補正する補正値を格納したステップ値補正テーブルである。このステップ値補正テーブルは、例えば、励磁切替補正部２７内の図示しないメモリに格納するようにしてもよいし、図示しない制御部２のメモリ等に格納するようにしてもよい。
【００４１】
なお、図９の網掛けの部分は励磁方式が切り替わらなかった場合を示し、ＦＯＷ方向の回転では、次のステップは１カウントアップするので「＋１」となっており、ＲＥＶ方向の回転では次のステップは１カウントダウンするので「−１」となっている。
【００４２】
そして、例えば、ＦＯＷ方向の回転において、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えられたときは、「−３」となっているので４ステップ分、ステップ値を戻すように補正することになる。
【００４３】
同様に、ＲＥＶ方向の回転において、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えられたときは、「＋３」となっているので４ステップ分、ステップ値を進めるように補正することになる。
【００４４】
（動作）
以上の構成により、実施例１のステッピングモータ制御装置は、以下のように動作する。この動作を図７の励磁方式切替時のタイムチャートおよび図１０の動作フローチャート図および図１１に示した割込み発生のタイムチャートを用いて詳細に説明する。なお、図７の励磁方式切替時のタイムチャートは、上段のチャートが実施例１を適用したときのタイムチャートであり、下段のチャートが従来技術を適用したときのタイムチャートである。
【００４５】
（タイマー割込発生の動作）
まず、実施例１のステッピングモータ制御装置では、ＣＰＵ１からのステッピングモータ回転駆動指令を受信すると、図１１に示したタイムチャートのように所定のタイミングごとに割込み信号を発生させる。
【００４６】
すなわち、ＣＰＵ１から指令されるモータ回転速度に対応したタイマー値を随時セットし、クロック信号の立ち上がりのタイミングでタイマー値をカウントダウンする。
【００４７】
そして、タイマー値が「０」となると、タイマー値ラッチフラッグを「１」として次のタイマー値をラッチし（タイミングＴａ）、次のクロックにて割込み信号を発生させ（タイミングＴｂ）、ステップ値を更新するように動作する。
【００４８】
そして、次のタイマー値への更新準備が終了すると、割込み信号を「０」とし、次のタイマー値を確定して置く（タイミングＴｃ）。
【００４９】
なお、ラッチするタイマー値は、同図に示したようにあらかじめ準備して置くようにすれば、次のタイマー値を準備するための更新処理時間後にタイマーをセットするような無駄な処理時間が発生することがない。
【００５０】
（相切替の動作）
以上のタイマー割込みごとに、以下の処理を行う。この動作を図１０の動作フローチャートを用いて説明する。まず、ＣＰＵ１から励磁方式の切替要求があったかどうかを確認し（ステップＳ３１）、励磁方式の切替要求がなかった場合は、現在の励磁方式のままであるのでステップ値を「＋１」してステップＳ３５に進む（ステップＳ３２）。
【００５１】
そして、現在の励磁方式と更新したステップ値に基づき図４の切替タイミングおよび各出力値テーブルを参照し、相切替信号、電流値を更新するタイミングか行うかどうかを判定し、切替タイミングでないときは、切替タイミングとなるまで待ち（ステップＳ３５）、切替タイミングとなったときに、該当する相切替信号、電流値をセットし（ステップＳ３６）、本処理を終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ３１にて励磁方式の切替要求があった場合は、前述ステップＳ３５と類似した処理として、要求のあった励磁方式、すなわち、切替後の励磁方式と次のステップ値に基づき図４の切替タイミングおよび各出力値テーブルを参照し、相切替信号、電流値を更新するタイミングか行うかどうかを判定し、切替タイミングでないときは、切替タイミングとなるまで待つ（ステップＳ３３）。
【００５３】
そして、切替タイミングとなったときに、図９のステップ値補正テーブルを参照し、該当する箇所の補正値にてステップ値を補正する（ステップＳ３４）。例えば、ステップ値「０」となるときに、ＦＯＷ方向の回転指令があり、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替える指令があったときは、ステップ値補正テーブルに「−３」と格納されているので４ステップ分戻すように補正されステップ値は「２９」に補正される。なお、本来であれば４ステップ分戻すので、ステップ値は「３２−４＝２８」となるが、ＦＯＷ方向の回転であるのでさらにインクリメントされた「２９」に補正される。
【００５４】
また、ＲＥＶ方向の回転指令があり、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替える指令があったときは、ステップ値補正テーブルに「＋３」と格納されているので実質４ステップ分先に進むように補正する。なお、この場合も、本来であれば４ステップ分先に進むようにするので、ステップ値は「０＋４＝４」となるが、ＲＥＶ方向の回転であるのでさらにデクリメントされた「３」に補正される。
【００５５】
そして、新たな励磁方式と補正後のステップ値に基づき図４の切替タイミングおよび各出力値テーブルを参照し、相切替信号、電流値を更新するタイミングかどうかを判定し、切替タイミングでないときは、切替タイミングとなるまで待ち、切替タイミングとなったときに、該当する相切替信号、電流値をセットして（（ステップＳ３５・Ｓ３６）、本処理を終了する。
【００５６】
以上の動作を図７上段のタイムチャートを用いてさらに詳細に説明する。なお、このタイムチャートでは、２−２相励磁方式にて駆動されているステップ値「２４」の後に（タイミングＴｅ）、ＣＰＵ１から２相励磁方式から１−２相励磁方式に変更する旨の指令があり（タイミングＴｆ）、その後、ステップ値「１２」の後に（タイミングＴｇ）、ＣＰＵ１から再び２相励磁方式に変更する旨の指令があったとき（タイミングＴｈ）の例を示している。
【００５７】
まず、２−２相励磁方式にて駆動されているので、ステップ値「８」、「１６」、「２４」、「０」にて相切替タイミングとなり、図６の破線のような駆動電流によりロータ４０が順次回転する。
【００５８】
そして、ステップ値「２４」の次の相切替タイミングである「０」となったときに（タイミングＴｅ）、前述のステップ値補正テーブルを参照し、４ステップ分ステップ値を戻し、ステップ値を「２９」とする。そして、４ステップ経過後、再びステップ値が「０」となるので（タイミングＴｆ）、１−２相励磁方式に切り替え、以降１−２相励磁方式による制御を継続して行う（図７（Ａ）部）。
【００５９】
そして、１−２相励磁に切替わった後では、「０」「４」「８」「１２」「１６」「２０」「２４」「２８」にて相切替タイミングとなり、図４の各出力値テーブルを参照しながら駆動電流を更新しロータ４０を同図のように順次回転させる。
【００６０】
そして、ステップ値「１２」の後に、ＣＰＵ１から再び２相励磁方式に変更する旨の指令があったときでは、ステップ値「１６」にて相切替タイミングとなるので、ステップ値「１２」の次の相切替タイミングである「１６」となったときに（タイミングＴｇ）、ステップ値補正テーブルを参照し、１−２相励磁から２−２相励磁に切替わるときの補正値「＋５」を読出し、ステップ値を「１６＋５＝２１」とし４ステップ分先に進むようにする。
【００６１】
そして、４ステップ経過後、再びステップ値が「２４」となるので（タイミングＴｈ）、２−２相励磁方式に切り替え、以降２−２相励磁方式による制御を継続して行う（図７（Ｂ）部）。
【００６２】
以上のように、モータが回転しているときに励磁方式が切替わっても、励磁方式間の基本ステップの違いを補正でき、想定するロータ４０の位置と実際のロータ位置を合致させることができるので、連続性のある安定なモータ駆動制御を行うことができる。
【００６３】
以上の実施例の説明では、図１１のようにＣＰＵ１への割込信号２９への割込みを各ステップごとに発生させ、ステップ値を補正するように説明したが、各励磁方式において切替えタイミング（図４の○印のタイミング）のみ割込みを発生させ、ステップ値を補正するようにすれば、補正の効果に加え、ＣＰＵ１の負荷を軽減することもできる。
【００６４】
また、相切替ステップ更新部２４の出力である相切替信号２５ａ・電流制御部信号出力部２５ｂへの出力と、ＣＰＵ１への割込信号を別にし、例えば、２−２相励磁方式での切替えタイミングにて割込信号２９を発生させるようにして、図示しないタイミング分割手段にて補間したタイミングにてステップ値を補正するようにすれば、補正の効果に加え、ＣＰＵ１の負荷を軽減することもできる。
【００６５】
（実施例１の効果）
以上の実施例１のステッピングモータ制御装置によれば、励磁方式が切り替わる際に基本ステップ角の違いを補正する励磁切替補正部を設け、基本ステップ角の違いによるロータ位置の不連続性を補正できるようにしたので、モータが脱調することがない。
【実施例２】
【００６６】
実施例２のステッピングモータ制御装置は、励磁方式を変更する際、ステップ値補正処理を実施する最小限の割込みを発生させる割込制御部５７を設けたものである
【００６７】
（構成）
実施例２のステッピングモータ制御装置の構成は、図１２に示したように、実施例１の構成に加え、割込制御部５７を新たに設けた構成となっている。その他の構成は、実施例１のステッピングモータ制御装置の構成と同様であるので、簡略化のためにその詳細な説明を省略する。
【００６８】
割込制御部５７は、相切替ステップ更新部２４からＣＰＵ１への割込信号２９を制御するもので、現在の励磁方式と次の励磁方式の切替タイミングの間隔の長い方の励磁方式の切替タイミングにおいてのみ、ステップ値補正処理を行う割込みを発生させるように割込信号２９を制御するものである。
【００６９】
ここで、図１５は、モータの回転方向をＦＯＷとした場合で、各励磁方式ごとの、ステップ値に対する相切替タイミングおよびＡ相、Ｂ相切替信号、電流値を示したものであり、実施例１の図９の相切替ステップ値補正テーブルの補正値をあらかじめ適用して順番を並べ替えたものである。
【００７０】
すなわち、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えるときは、図９の相切替ステップ値補正テーブルのように、ステップ値を４つ戻すように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応する１−２相励磁方式でのステップ値を「２８」を基点として並べ替えている。
【００７１】
同様に、２−２相励磁方式からＷ１−２相励磁方式に切り替えるときは、相切替ステップ値補正テーブルによりステップ値を６つ戻すように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応するＷ１−２相励磁方式でのステップ値は「２６」を基点として並べ替えている。
【００７２】
同様に、２−２相励磁方式から２Ｗ１−２相励磁方式に切り替えるときは、相切替ステップ値補正テーブルによりステップ値を７つ戻すように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応するＷ１−２相励磁方式でのステップ値は「２５」を基点として並べ替えている。
【００７３】
モータの回転方向をＲＥＶとした場合でも、同様に、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えるときは、相切替ステップ値補正テーブルによりステップ値を４つ進むように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応する１−２相励磁方式でのステップ値は「４」を基点として並べ替えている。
【００７４】
同様に、２−２相励磁方式からＷ１−２相励磁方式に切り替えるときは、相切替ステップ値補正テーブルによりステップ値を６つ進むように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応するＷ１−２相励磁方式でのステップ値は「６」を基点として並べ替えている。
【００７５】
同様に、２−２相励磁方式から２Ｗ１−２相励磁方式に切り替えるときは、相切替ステップ値補正テーブルによりステップ値を７つ進むように補正するので、２−２相励磁方式のステップ０に対応するＷ１−２相励磁方式でのステップ値は「７」を基点として並べ替えている。
【００７６】
このように並べ替えると、例えば、２−２相励磁方式から別の相励磁方式に変更する場合および別の相励磁方式から２−２相励磁方式に切り替える場合では、２−２相励磁方式の相切替タイミングにおいてのみ補正処理を行えばよいことがわかる。
【００７７】
すなわち、ある励磁方式から別の励磁方式に切り替える場合、相切替タイミングの間隔が長い方の励磁方式の切替タイミングにおいてのみステップ値の補正を行えばよいことがわかる。このように、ステップ値の補正処理の間隔を長くするようにすれば、ＣＰＵ１の処理量を大幅に削減することができる。
【００７８】
（動作）
以上の実施例２のステッピングモータ制御装置の動作を図１３の割込み発生のタイムチャートおよび図１４の動作フローチャートを用いて詳細に説明する。なお、割込み信号以外のステップ値、タイマー値、タイマー値（ラッチ）、タイマー値ラッチフラッグ、カウンタ回路内部、クロック信号は、図１１のタイムチャートと同様となっている。
【００７９】
また、図１４の動作フローチャートにおいて、ステップＳ４１・Ｓ４２、ステップ４４・Ｓ４５の動作は、実施例１のステップＳ３１、Ｓ３２、ステップ３５・Ｓ３６と同様であるので、簡略化して説明する。
【００８０】
（タイマー割込発生の動作）
まず、実施例２のステッピングモータ制御装置では、ＣＰＵ１からのステッピングモータ回転駆動指令を受信すると、図１１に示したタイムチャートのようにクロックのタイミングにて所定のタイミングごとに割込み信号をステートカウントフラッグとして発生させる。
【００８１】
すなわち、ＣＰＵ１から指令されるモータ回転速度に対応したタイマー値を随時セットし、クロック信号の立ち上がりのタイミングでタイマー値をカウントダウンし、タイマー値が「０」となると、ラッチフラッグを「１」とし次のタイマー値をラッチし、次のクロックにてステートカウントフラッグを発生させ、ステップ値を更新するように動作する。そして、次のタイマー値への更新準備が終了すると、ステートカウントフラッグを「０」とし、次のタイマー値を確定する。
【００８２】
そして、ステートカウントフラッグに基づき、現在の励磁方式と次の励磁方式の切替タイミングの長い方の励磁方式を選出し、当該励磁方式の相切替タイミングにて割込み信号として発生させる。
【００８３】
例えば、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替えるとき或いは逆に１−２相励磁方式から２−２相励磁方式に切り替えるときは、２−２相励磁方式の方が相切替タイミングの間隔が長いので、図１３に示した２−２相励磁方式の間隔の割込みを発生させる。
【００８４】
また、Ｗ１−２相励磁方式から２Ｗ１−２相励磁方式に切り替えるとき或いは逆に２Ｗ１−２相励磁方式からＷ１−２相励磁方式に切り替えるときは、Ｗ１−２相励磁方式の方が相切替タイミングの間隔が長いので、Ｗ１−２相励磁方式の間隔の割込みを発生させる。なお、励磁方式が同じ場合は、当該励磁方式の間隔にて割込みを発生させる。
【００８５】
（相切替の動作）
実施例２のステッピングモータ制御装置では、以上の割込みごとに、図１４に示した動作フローチャートの処理を行う。すなわち、まず、ＣＰＵ１から励磁方式の切替要求があったかどうかを確認し、励磁方式の切替要求がなかった場合は、現在の励磁方式のままであるのでステップ値をインクリメントしてステップＳ４４に進む（（ステップＳ４１・Ｓ４２）。
【００８６】
そして、現在の励磁方式と更新後のステップ値に基づき図４の切替タイミングおよび各出力値テーブルを参照し、相切替信号、電流値を更新するタイミングか行うかどうかを判定し、切替タイミングでないときは、切替タイミングとなるまで待ち、切替タイミングとなったときに、該当する相切替信号、電流値をセットし（（ステップＳ４４・Ｓ４５）、本処理を終了する。
【００８７】
一方、励磁方式の切替要求があった場合は、実施例１のステップＳ３３のような相切替タイミングの確認処理は行わず、図９のステップ値補正テーブルを参照し、該当する箇所の補正値にてステップ値を補正する。例えば、ＦＯＷ方向の回転指令があり、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替える指令があったときは、ステップ値補正テーブルに「−３」と格納されているので４ステップ分ステップ値を戻すように補正されステップ値は「２９」に補正される。
【００８８】
一方、ＲＥＶ方向の回転指令があり、２−２相励磁方式から１−２相励磁方式に切り替える指令があったときは、ステップ値補正テーブルに「＋３」と格納されているので実質４ステップ分先に進むように補正され、「３」に補正される。
【００８９】
そして、新たな励磁方式と補正されたステップ値に基づき図４の切替タイミングおよび各出力値テーブルを参照し、相切替信号、電流値を更新するタイミングか行うかどうかを判定し、切替タイミングでないときは、切替タイミングとなるまで待ち、切替タイミングとなったときに、該当する相切替信号、電流値をセットして（ステップＳ４４・Ｓ４５）、本処理を終了する。
【００９０】
（実施例２の効果）
以上のように実施例２のステッピングモータ制御装置によれば、励磁方式を変更する際、ステップ値補正処理を実施する最小限の割込みを発生させる割込制御部５７を設け、ステップ値補正処理を最小限としたので、実施例１の効果に加え、ＣＰＵ等の負荷を大幅に減らすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の印刷装置など、媒体搬送やヘッドを駆動するステッピングモータを用いる機器に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】実施例１の印刷装置の制御部の構成図である。
【図２】実施例１の印刷装置の構成図である。
【図３】実施例１の印刷装置のファームウェア機能ブロック図である。
【図４】実施例１の印刷装置の各ステップ値における切替タイミングおよび各出力値テーブルである。
【図５】ステッピングモータのＡ相・Ｂ相を説明する図である。
【図６】実施例１の印刷装置の各ステップ値における電流波形を説明する図である。
【図７】従来および実施例１の励磁方式切替時のタイムチャート図である。
【図８】各相励磁方式を説明する図である。
【図９】実施例１の印刷装置の相切替ステップ値補正テーブルである。
【図１０】実施例１の印刷装置の動作フローチャート図である。
【図１１】実施例１の印刷装置の割込み発生のタイムチャート図である。
【図１２】実施例２の印刷装置の制御部の構成図である。
【図１３】実施例２の印刷装置の割込み発生のタイムチャート図である。
【図１４】実施例２の印刷装置の動作フローチャート図である。
【図１５】実施例２の各ステップ値における切替タイミングおよび各出力値テーブルである。
【図１６】実施例２の各ステップ値における切替タイミングおよび各出力値テーブルである。
【符号の説明】
【００９３】
１ ＣＰＵ
２ 制御部
６ スペースモータ
７ フィードモータ
１３ ホストコンピュータ
１６ｂ モータドライバ部
２３ タイマー部
２４ 相切替ステップ更新部
２５ａ 相切替出力部
２５ｂ 電流制御信号出力部
２６ 電流制御部
２７ 相励磁切替補正部
２７ａ 相切替タイミング検出部
２９ 割込信号
３３ 印刷制御処理
３４ フィードモータ制御処理
３５ ヘッド制御処理
３６ スペースモータ制御処理
４０ ロータ
４１ 固定子
５７ 割込制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の励磁方式にて、所定の時間間隔ごとに相切替ステップ値を更新しながら相切替を順次行って、ステッピングモータを回転駆動するステッピングモータ制御装置であって、
前記励磁方式を切り替える際に、当該切替前後の各励磁方式の基本ステップ角の差に基づき前記相切替ステップ値の補正を行う励磁切替補正手段を設けたことを特徴とするステッピングモータ制御装置。
【請求項２】
前記相切替ステップ値の補正は、正回転のときは基本ステップ角の差を加算し、逆回転のときは、基本ステップ角の差を減算するようにしたことを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項３】
前記所定の時間間隔を、切替前後の各励磁方式の基本ステップ角が大きい励磁方式の相切替の間隔とする割込制御手段を設け、
当該間隔にて発生させる割込みごとに、前記相切替ステップ値の補正を行うようにしたことを特徴とする請求項１および請求項２記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項４】
前記励磁切替補正手段は、モータ回転中に励磁方式が切替わったときに、前記相切替ステップ値の補正を行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項５】
複数の励磁方式を切替えてステッピングモータを制御するステッピングモータ制御装置であって、
第１の励磁方式から第２の励磁方式に切替える際に、ロータの現在位置、またはロータの移動時間に基づいて該第２の励磁方式の制御を行う相切替部を有することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５いずれか記載のステッピングモータ制御装置を設けたことを特徴とする印刷装置。
【請求項１】
複数の励磁方式にて、所定の時間間隔ごとに相切替ステップ値を更新しながら相切替を順次行って、ステッピングモータを回転駆動するステッピングモータ制御装置であって、
前記励磁方式を切り替える際に、当該切替前後の各励磁方式の基本ステップ角の差に基づき前記相切替ステップ値の補正を行う励磁切替補正手段を設けたことを特徴とするステッピングモータ制御装置。
【請求項２】
前記相切替ステップ値の補正は、正回転のときは基本ステップ角の差を加算し、逆回転のときは、基本ステップ角の差を減算するようにしたことを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項３】
前記所定の時間間隔を、切替前後の各励磁方式の基本ステップ角が大きい励磁方式の相切替の間隔とする割込制御手段を設け、
当該間隔にて発生させる割込みごとに、前記相切替ステップ値の補正を行うようにしたことを特徴とする請求項１および請求項２記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項４】
前記励磁切替補正手段は、モータ回転中に励磁方式が切替わったときに、前記相切替ステップ値の補正を行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項５】
複数の励磁方式を切替えてステッピングモータを制御するステッピングモータ制御装置であって、
第１の励磁方式から第２の励磁方式に切替える際に、ロータの現在位置、またはロータの移動時間に基づいて該第２の励磁方式の制御を行う相切替部を有することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５いずれか記載のステッピングモータ制御装置を設けたことを特徴とする印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−１６０９００（Ｐ２００８−１６０９００Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４３４７８（Ｐ２００６−３４３４７８）
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【出願人】（５９４２０２３６１）株式会社沖データシステムズ (259)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【出願人】（５９４２０２３６１）株式会社沖データシステムズ (259)
【Ｆターム（参考）】
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