JP2576179B2 - ステッピングモータの制御装置 - Google Patents

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、駆動信号に基づいてステッピングモータの
駆動制御を行なうステッピングモータの制御装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来のステッピングモータの制御装置では、所定順序
で励磁相を順次励磁して可動子を所定量駆動させ、次い
で可動子の停止した励磁相（停止相）を保持励磁して停
止相と対向する位置に可動子を停止保持している。停止
している可動子の起動は、可動子を駆動させるための外
部機器、例えばキーボードのキー入力を解読して作成さ
れた駆動信号に基づき行なわれる。

そして、上記した可動子の起動時には、励磁相を順次
励磁する前に、可動子がそれまで停止していた停止相を
所定の期間（以下、前励磁期間という）にわたっていっ
たん励磁する、所謂前励磁を実施している。この前励磁
によって可動子を強制的に停止相と対向した位置に保持
し、その後所定の励磁相から所定の順序で順次励磁して
いる。

このように前励磁を実施することによって、起動時の
回転ムラや可動子の停止位置と新たに励磁される励磁相
との位相関係のずれに基づく脱調等を防止し、滑らかな
起動を実現している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したステッピングモータの制御装
置においても未だ充分なものでなく、次のような問題点
が指摘されるに至っている。

前例示を行なうと、上述した脱調等を防止し好適な起
動を得ることができるが、可動子の起動時毎に前励磁期
間だけの遅れが生じることになる。例えば印字装置のキ
ャリッジ送り用ステッピングモータにおいては、印字を
行なう毎に、キャリッジ（ステッピングモータ）の停止
位置を保持するための前励磁、キャリッジ移動（ステッ
ピングモータ駆動）のための励磁、印字ハンマ殴打時の
キャリッジ（ステッピングモータ）の停止位置を保持す
るための保持励磁が順次なされている。従って、連続印
字を行なう場合には、上記各励磁が順次くり返されるた
め、保持励磁に引き続き前励磁が実行されることにな
る。このように、キャリッジ停止位置を保持するための
保持励磁と前励磁とが続けてなされるので、連続印字の
際には前励磁を行なう分印字速度が遅くなるのである。

本発明は上記問題を解説するためになされ、その目的
は、停止していたステッピングモータを好適にかつ速や
かに起動させることができるステッピングモータの制御
装置を提供することである。

発明の構成 ［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明の採用した手段
は、第１図の基本的な概略構成図に示す如く、 駆動信号に基づいて、複数の励磁相を所定の順序にて
順次励磁して可動子を所定の停止位置まで駆動させる可
動子駆動手段M1と、該可動子駆動手段M1による可動子の
駆動に先立って、前記可動子が停止している停止相を所
定の前励磁期間にわたって励磁する前励磁手段M2と、前
記可動子駆動手段M1により前記可動子が前記停止位置に
停止した後、所定の保持期間にわたって前記停止位置の
停止相を励磁し、前記可動子を該停止位置に保持する停
止位置保持手段M3と、前記駆動信号が入力されると、前
記前励磁手段M2、前記可動子駆動手段M1、前記停止位置
保持手段M3を順番に実行させる駆動手順設定手段M4とを
備えたステッピングモータの制御装置において、前記駆
動手順設定手段M4に、前記駆動信号が前記停止位置保持
手段M3の前記保持期間内に入力された場合、前記前励磁
手段M2の実行を禁止して、前記保持期間の終了後、直ち
に前記可動子駆動手段M1を実行させる前励磁禁止手段M5
を設けたことを特徴とするステッピングモータの制御装
置をその要旨とする。

［作用］ 本発明によるステッピングモータの制御装置は、可動
子の駆動期間にわたって可動子駆動手段M1により複数の
励磁相を所定の手順にて、例えば１相励磁方式、１−２
相励磁方式、２相励磁方式等に従って順次励磁して可動
子を駆動させ、所定の停止位置に停止させる。

そして、可動子の起動時には、駆動手順設定手段M4に
より駆動手順を設定する。即ち、外部機器等から駆動信
号が入力されると、まず前励磁手段M2が、可動子の停止
している停止相を、所定の前励磁期間にわたって励磁し
た後、可動子駆動手段M1が可動子を所定の停止位置まで
駆動し、その後、可動子が停止位置に停止すると、停止
位置保持手段M3が、所定の保持期間にわたって停止相を
励磁することにより、可動子を停止位置に保持する。

そして、特に、駆動信号が停止位置保持手段M3の保持
期間内に入力された場合には、前励磁禁止手段M5により
前励磁手段M2の実行を禁止された駆動手順設定手段M4
は、保持期間の終了後、直ちに可動子駆動手段M1を実行
する。

なお、可動子駆動手段M1、前励磁手段M2および停止位
置保持手段M3による励磁は、各手段の励磁に適した電流
によって行なわれればよく、同一の値の電流である必要
はない。

［実施例］ 次に、本発明によるステッピングモータの制御装置を
タイプライタに適用した一実施例について、図面を用い
て説明する。本発明はこれに限られるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲の種々の態様のものが含まれ
る。

第２図は本発明を適用したタイプライタの構成を示す
図である。

本タイプライタ10は、デイジーホイールと印字ハンマ
から構成される印字ヘッド20を用いてプラテン30にセッ
トされた用紙40に印字する。印字ヘッド20は、印字リボ
ン50と共に案内軸60に摺動可能に支持されたキャリッジ
70に取り付けられており、デイジーホイールを回転させ
る活字選択用ステッピングモータ55による選字が行われ
る。このキャリッジ70はベルト80を介してキャリッジ用
ステッピングモータ90により駆動され、印字ヘッド20を
プラテン30の長手方向に沿って所定位置に移動させる。
又、プラテン30は、ギアを介して接続されたラインフィ
ード用ステッピングモータ100により駆動され、用紙40
を所定位置に移動させる。更に、印字リボン50は、図示
しない印字リボン巻取用ステッピングモータによって巻
取られる。

これらの各ステッピングモータ55,90,100等は全て４
相ステッピングモータであり、第３図にキャリッジ用ス
テッピングモータ90の概略構成を例示する。図示する如
くステッピングモータ90は、励磁相90A,90B,90Cおよび9
0Dの４相からなり、各励磁相と高電圧端子ＶHおよび低
電圧端子ＶL間に、それぞれトランジスタ90H,90Lのコレ
クターエミッタ間が接続されている。各トランジスタの
ベースは後述する電子制御回路110の入出力ポート230と
接続されている。又、トランジスタ90a,90b,90cおよび9
0dは、前記各励磁相とアース間にそのコレクターエミッ
タ間が接続され、その各ベースは入出力ポート230と接
続されている。

上述のステッピングモータ55,90,100等は電子制御回
路110によって制御される各トランジスタのON/OFFに基
づき駆動する。トランジスタ90HがON状態、トランジス
タ9OLがOFF状態とされ、トランジスタ90aないし90dが所
定の手順にてON/OFF制御されると、高電圧端子ＶHから
の駆動電流ＩHにより各励磁相が所定の手順に従って例
示され、ロータが回転する。トランジスタ90HがOFF状
態、トランジスタ90LがON状態、トランジスタ90aないし
90dの所定のトランジスタがON状態とされると、低電圧
端子ＶLからの保持電流ＩLにより所定の励磁相が励磁さ
れ、ロータの停止位置が保持される。

又、電子制御装置110には、キーボード105からのデー
タ等の信号及び各種のスイッチの信号、例えば、電源ス
イッチ120やカバー130に設けられたカバー開閉センサ14
0のカバーオープン信号、カバークローズ信号が入力さ
れる。

上述の電子制御装置110は、周知のCPU200、ROM210,RA
M220の他に、上記モータやスイッチ、センサとの入出力
信号をCPU200の処理可能な信号を変換する入出力ポート
230及びこれらを接続す共通バス240等から構成されてい
る 次に、上記電子制御装置110のROM210に格納されてい
るプログラムに従った処理について第４図以下に示すフ
ローチャートに基づき説明する。

第４図のフローチャートは、タイプライタ10の実行する
各機能のうち印字に関する処理を概略的に示した制御ル
ーチンであり、まず、電源が投入されると、ステップS1
（以下、単にS1と表す。他のステップも同様）にて、電
源投入時の初期設定、即ち、キャリッジ70及びデイジー
ホイールの原点検出や他のステッピングモータ等を初期
位相に設定る処理や、後述するカウンタのリセット等が
行われる。次に、S2にて後述のCA動作制御ルーチンでセ
ットされるカウンタＣCAのカウンタ値が０か否かを判定
する。ＣCA＝０が否定判定されるとS4の処理に移行し、
肯定判定されるとS3にてキャリッジのステッピングモー
タの励磁をOFFとする。その後S4にてキーボード105から
のキー入力が有るか否かを判定し、キー入力がなければ
キー入力があるまで待機する。キー入力があればS5に
て、そのキー入力が文字・記号キーか否かを判定し、文
字・記号キー以外であればS6にて、入力キーに応じた処
理を実行し、S2に戻る。キー入力が文字・記号キーであ
れば、S7にて活字選択用ステッピングモータ55を駆動し
てデイジーホール上の前記文字・記号キーに対応する活
字を印字ハンマの殴打位置にセットする。活字セット後
には上記ステッピングモータ55は停止相の保持励磁によ
り停止保持される。次いでS8にて、印字ハンマによるデ
イジホイールの殴打がなされ印字が完了する。この印字
ハンマの殴打完了を駆動信号ＳとしてS9にて、後述する
CA動作制御ルーチンによりキャリッジ送りがなされる。
キャリッジ送りが完了すると後述のS14にてCA用ステッ
ピングモータ90は停止相の保持励磁により停止保持され
る。このS9と並行して行われるS10にて、印字リボン50
を図示しないステッピングモータを駆動して巻取り、上
記ステッピングモータをCA用ステッピングモータ90と同
様に停止保持する。S10の処理が終了すると再度S2から
の処理に戻る。なお、上述した処理が引き続き実行され
る連続印字期間には、S9にてキャリッジ送りがなされて
いる間にも新たなS7の活字選択が実施されている。そし
てキャリッジ停止後、直ちに新たなS8の印字ハンマ殴打
がなされている。この印字ハンマ殴打に要する期間は25
msecで十分であるので、上記した連続印字実行時には、
キャリッジが停止してから25msec経過後に新たな駆動信
号Ｓが発せられている。

第５図（ａ）はCA用ステッピングモータ90の上記駆動
信号Ｓが出力される毎に実行されるCA動作制御ルーチン
のフローチャート、第５図（Ｂ）は1msec毎に割込み処
理されるカウンタ減算ルーチンのフローチャート、第６
図は駆動信号Ｓおよび各フローチャートの処理に基づく
CA用ステッピングモータ90の各励磁相の励磁状態（各励
磁相に印加される電圧の変化）を示すタイムチャートで
ある。

まず、前記駆動信号Ｓが発せられた時点において、各
励磁相が励磁されているか否かをCA動作制御ルーチンの
S11にて判定し、所定の励磁相、即ちロータが停止して
いる停止相が励磁中（保持励磁中）であると判定した場
合は前記した連続印字実行期間であるので（第６図時刻
t1又はt3）、次のS12の処理を行なうことなくS13の処理
へ移行する。

連続印字実行期間であると、次のS13にて、印字ハン
マの殴打による印字完了後（S8）１文字分キャリッジ70
を移動するための所定数のパルス、即ち４パルスを出力
する。具体的には、トランジスタ90LをON状態からOFF状
態に、トランジスタ90HをOFF状態からON状態に切替える
とともに、トランジスタ90a,90b,90cおよび90dをトラン
ジスタ90bから１相励磁の手順でON状態とする。こうし
て各励磁相90A,90B,90Cおよび90Dが駆動電流ＩHによっ
ておのおの4msecづつ順次励磁され、ローターが一回転
した後、励磁相90Aで停止する（第６図時刻t1から時刻t
2又は時刻t3から時刻t4）。このS13の処理にて、キャリ
ッジ70が１文字分右方へ移動して停止する。次にS14に
て、印字ハンマの殴打によって印字する間（次回のS8）
にキャリッジ70が移動しないよう上記励磁相90A即ち停
止相90Aを保持電流ＩLによって保持励磁し、ロータを確
実に停止相90Aに対向させて停止させておく。具体的に
は、トランジスタ90HをON状態からOFF状態に、トランジ
スタ90LをOFF状態からON状態に切替える（第６図時刻t2
又はt4）。なお、S14のCA用ステッピングモータの保持
励磁実行時には、活字選択用ステッピングモータ55、ラ
インフィールド用ステッピングモータ100、印字リボン
巻取用テッピングモータをも保持励磁してデイジーホイ
ール、用紙40および印字リボンをも停止保持している。
また、S13の処理中にも次回のS7の活字選択はなされて
いる。その後S15にて、停止相90Aが保持励磁されてから
の経過時間を計時するためのカウンタＣCAに500をセッ
トし、次にS16にて、停止相90Aの励磁データ等をRAM220
の所定アドレスに書き込み記憶する。なお、S16におけ
る記憶は前回のものを更新して保持される。そして、S1
6までの処理が終了するとメインルーチンの次の処理に
移行する。

一方、各励磁相が励磁されていないと判定した場合
は、単発的に印字を実行する場合であるので（第６図時
刻t6）、S12にてRAM220内に記憶された励磁データ等に
より判別した前回の停止相を10msecの期間にわたって保
持電流ＩLによって前励磁し、判別した停止相にロータ
を対向して停止させる（第６図時刻t6から時刻t7）。具
体的には上記停止相が励磁相90Aであれば、トランジス
タ90Lおよびトランジスタ90aにベース電圧を印加し該ト
ランジスタ90L及び90aをONとする。次いで、前述した連
続印字の場合と同様にしてS13からS16までの処理を実行
し、前の処理に移行する。

第５図（ｂ）に示すカウンタ減算ルーチンは1msec毎
に実行され、まずフローチャートのS20にて、前記S15で
500にセットされるカウンタＣCAのカウンタ値が０か否
かを判定する。ＣCA＝０が肯定判定されれば何ら処理を
行なうことなくいったん処理を終了し前述したCA動作制
御ルーチンにて新たにＣCAにカウンタ値がセットされる
まで待機する。一方、S20でＣCA＝０が否定判定する
と、S21にてＣCAのカウンタ値から１だけディクリメン
トした値をカウンタＣCAにセットする。このカウンタ減
算ルーチンの処理によって、停止相90Aが保持励磁され
てからの経過が計時され、ＣCA＝０となると、即ち、50
0msec経過すると前述したメインルーチンのS3にてそれ
まで継続していた保持励磁をOFFとする（第６図時刻t
5）。これは、発熱による加熱防止のためである。

以上説明したように実施例のタイプライタ10は、CA用
ステッピングモータを起動させる際に該モータのロータ
の停止している停止相が保持励磁されていれば、即ち保
持励磁によってロータが停止相に対向して停止している
場合には、駆動信号により速やかに所定の手順で各励磁
相を励磁する。一方、停止相が励磁されていなければ、
その停止相をいったん前励磁してロータを停止相に強制
的に対向させた後、各励磁相の励磁を行なっている。こ
のため、ロータの起動時には、確実にロータと停止相と
の対応関係が確保されてからロータが回転を開始する。
また、連続印字実行時には、ロータの起動時毎に前励磁
を行なわないので、停止していたロータが回転を開始す
るまでに要する時間を短縮することができる。即ち、１
文字印字する時間が従来の59msec（6msec×４＋25msec
＋10msec）から49msec（6msec×４＋25msec）となる。
従って、タイプライタ10のキャリッジ70の移動に要する
時間が短縮され、印字スピードの高速化を実現できる。
つまり、本実施例では連続印字実行時のキャリッジ移動
以外の処理は、キャリッジが移動開始してから停止後の
25msecの期間内（第６時刻t1からt3）に行われるため、
キャリッジの移動によって印字速度が決定され、その速
度は向上している。更に本実施例ではCA用ステッピング
モータ90が停止してから所定時間（500msec）経過する
と電流を遮断するので、モータの発熱防止や省エネルギ
化が可能である。

本実施例では、本発明によるステッピングモータの制
御装置をタイプライタのCA用ステッピングモータの制御
に適用した場合について説明したが、活字選択用ステッ
ピングモータやラインフィード用ステッピングモータ、
印字リボン巻取用ステッピングモータ等の制御に適用で
きることはもちろんのこと、印字装置以外の各種装置に
使用する各種ステッピングモータの制御に採用できるこ
とはいうまでもない。

発明の効果 以上実施例を含めて詳述したように、本発明のステッ
ピングモータの制御装置によれば、可動子の駆動に先立
って停止相を前励磁し、可動子と停止相との対応関係を
確保してから、可動子を起動するようにされているの
で、回転ムラや脱調等を確実に防止することができ、ま
た、可動子を所定の停止位置まで駆動した後、停止相を
励磁して可動子の停止位置を保持する保持期間が設けら
れ、可動子が確実に停止し、延いてはステッピングモー
タによって駆動される物体が確実に停止するようにされ
ているので、該物体と連動して何等かの制御を行う外部
機器は、精度のよい制御を実現できる。

しかも、本発明によれば、停止相への励磁が行われて
いる保持期間に駆動信号が入力された場合には、保持期
間終了後に前励磁を行うことなく直ちに可動子を起動す
るようにされているため、可動子が一旦停止してから、
次に回転を開始するまでに要する時間を前励磁期間分だ
け短縮することができ、その結果、滑らか且つ速やかな
起動を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成の一例を示す構成図、第２図は本
発明の一実施例によるタイプライタの構成を示す構成
図、第３図は上記タイプライタに使用するステッピング
モータの概略構成図、第４図ないし第５（ａ）および第
５図（ｂ）は同実施例で処理されるフローチャート、第
６図は上記フローチャートに基づく処理内容を説明する
ための説明図である。 10……タイプライタ 90……キャリッジ用ステッピングモータ 110……電子制御装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動信号に基づいて、複数の励磁相を所定
   の順序にて順次励磁して可動子を所定の停止位置まで駆
   動させる可動子駆動手段と、 該可動子駆動手段による可動子の駆動に先立って、前記
   可動子が停止している停止相を所定の前励磁期間にわた
   って励磁する前励磁手段と、 前記可動子駆動手段により前記可動子が前記停止位置に
   停止した後、所定の保持期間にわたって前記停止位置の
   停止相を励磁し、前記可動子を停止位置に保持する停止
   位置保持手段と、 前記駆動信号が入力されると、前記前励磁手段、前記可
   動子駆動手段、前記停止位置保持手段を順番に実行させ
   る駆動手順設定手段と を備えたステッピングモータの制御装置において、 前記駆動手順設定手段に、前記駆動信号が前記停止位置
   保持手段の前記保持期間内に入力された場合、前記前励
   磁手段の実行を禁止して、前記保持期間の終了後、直ち
   に前記可動子駆動手段を実行させる前励磁禁止手段を設
   けたことを特徴とするステッピングモータの制御装置。