(57)【要約】【課題】多相ステッピングモータの回転速度のむらを低減し得る多相ステッピングモータの駆動装置及び当該駆動装置における励磁電流値の設定方法を提供する。【解決手段】多相ステッピングモータ２の各コイルの励磁電流値に対応する励磁電流設定信号を出力する励磁電流設定手段３と、前記各コイルを順次に切り替えて、前記励磁電流設定手段３から出力された前記励磁電流設定信号に対応した電流値により励磁するドライバ４とを備え、前記励磁電流設定手段３は、前記多相ステッピングモータ２の各コイル毎に前記励磁電流設定信号の値を変更できるように構成されていることを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相ステッピングモータの各コイルの励磁電流値に対応する励磁電流設定信号を出力する励磁電流設定手段と、
前記各コイルを順次に切り替えて、前記励磁電流設定手段から出力された前記励磁電流設定信号に対応した電流値により励磁するドライバとを備え、
前記励磁電流設定手段は、前記多相ステッピングモータの各コイル毎に前記励磁電流設定信号の値を変更できるように構成されていることを特徴とする多相ステッピングモータの駆動装置。
【請求項２】
請求項１に係る駆動装置により多相ステッピングモータを回転させるステップと、
当該多相ステッピングモータの回転速度を回転速度計測手段で計測するステップと、
前記駆動装置が備える前記励磁電流設定手段により、前記回転速度計測手段で計測した回転速度のむらが低減するように前記各コイルの励磁電流設定信号の値を設定するステップと
を有することを特徴とする励磁電流値の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多相ステッピングモータの回転速度のむらを低減し得る駆動装置及び当該駆動装置における励磁電流値の設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多相ステッピングモータは、低価格であり回転角度と回転数の制御が容易であるため広く使用されている。図６は代表的な多相ステッピングモータであるＰＭ形の２相ステッピングモータ５１の概略構成図を示す。ＰＭ形の２相ステッピングモータ５１は、固定子５２と、コイルａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２と、回転子５３とを備えている。固定子５２は、４つの磁極ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４を具備し、磁極ｐ１にコイルａ１、磁極ｐ２にコイルｂ１、磁極ｐ３にコイルａ２、磁極ｐ４にコイルｂ２が巻回されている。回転子５３は、永久磁石から形成されており、
軸５１１によって、多相ステッピングモータ５１の本体（図示せず）に対して回転自在に支持されている。
【０００３】
多相ステッピングモータ５１は、予め設定された一定の順序でコイルａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２をそれぞれ励磁するドライバ（図示せず）により駆動される。図６は、ドライバによりコイルａ１と、コイルｂ２とが励磁された状態を示す。このとき、磁極ｐ１及びｐ４の回転子５３に対向している側がＮ極となり、回転子５３のＳ極は、磁極ｐ１及びｐ４の双方に吸引されて、磁極ｐ１及びｐ４の中間に位置する。その後、コイルａ１のみ、コイルａ１及びコイルｂ１の双方、コイルｂ１のみを順次に励磁すると、回転子５３は、磁極ｐ１及びｐ２の励磁状態に追従して時計方向に回転する。以下、同様にして、各コイルを順次一定の順序で励磁することにより、回転子５３を続けて時計方向に回転させることができる。
【０００４】
ここで、多相ステッピングモータ５１を構成する部品の寸法や、各コイルの電気的特性、或いは各コイルに供給される電流値が設計値から外れていたり、また部品の寸法等の設計値そのものが不適切であるために、前記各コイル（各磁極）により発生するトルクが不均一なものとなる場合がある。そのような場合は、多相ステッピングモータが１回転する間、つまり、回転子５３が１回転する間に、回転速度のむらが発生することになる。なお、上記の回転速度のむらは、ＰＭ形の２相ステッピングモータに限らず、ＶＲ形の３相ステッピングモータなど他の形式の多相ステッピングモータについても発生するものである。
【０００５】
この回転速度のむらは、高精度の速度性能が要求される応用分野では、大きな問題となる。例えば、多相ステッピングモータで駆動する搬送機構により副走査方向に印画紙を搬送しつつ、レーザ光で１ラインずつ走査露光を行う写真処理装置では、多相ステッピングモータの１回転に対応する印画紙の送り量を大きく設定した場合、例えば多相ステッピングモータの１回転により印画紙が数ライン分搬送される場合がある。このような場合、回転速度にむらが発生していると、印画紙が数ライン分搬送される間に印画紙の搬送速度も増減することになる。従って、多相ステッピングモータの回転速度が増加したときに露光された部分の露光量は少なく、逆に回転速度が減少したときに露光された部分の露光量は多くなり、印画紙上に形成される画像に目視で認識できる濃淡のスジが生じる。
【０００６】
また、上記と反対に多相ステッピングモータの１回転に対応する印画紙の送り量を小さく設定し、例えば多相ステッピングモータの１回転により搬送される印画紙の長さが１ライン分以下とした場合は、多相ステッピングモータの回転速度にむらがあっても濃淡のスジが生じることはない。しかし、このような場合でも、回転速度のむらによる多相ステッピングモータの微少な振動によって搬送機構が共振し、搬送速度に長い周期のむらが発生して、印画紙上に形成される画像に目視で認識できる濃淡のスジが生じることがあることが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、多相ステッピングモータの回転速度のむらを低減し得る多相ステッピングモータの駆動装置及び当該駆動装置における励磁電流値の設定方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
斯かる課題を解決するべく、本発明は、多相ステッピングモータの各コイルの励磁電流値に対応する励磁電流設定信号を出力する励磁電流設定手段と、前記各コイルを順次に切り替えて、前記励磁電流設定手段から出力された前記励磁電流設定信号に対応した電流値により励磁するドライバとを備え、前記励磁電流設定手段は、前記多相ステッピングモータの各コイル毎に前記励磁電流設定信号の値を変更できるように構成されていることを特徴とする多相ステッピングモータの駆動装置を提供するものである。
【０００９】
斯かる発明によれば、励磁電流設定手段は各コイル毎に励磁電流設定信号の値を変更することができるため、各コイル毎に励磁電流値を設定し、各コイルにより発生するトルクを個別に任意の値とすることができる。従って、各コイルに発生するトルクを多相ステッピングモータの回転速度のむらが問題とならない程度に低減するように均一に調整して、当該モータを応用した機器の回転速度のむらに起因する不具合をなくすことができる。
【００１０】
また、本発明は、請求項１に係る駆動装置により多相ステッピングモータを回転させるステップと、当該多相ステッピングモータの回転速度を回転速度計測手段で計測するステップと、前記駆動装置が備える前記励磁電流設定手段により、前記回転速度計測手段で計測した回転速度のむらが低減するように前記各コイルの励磁電流設定信号の値を設定するステップとを有することを特徴とする励磁電流値の設定方法を提供するものである。
【００１１】
斯かる発明によれば、励磁電流設定手段は各コイル毎に励磁電流設定信号の値を変更することができるため、各コイル毎に励磁電流値を設定することができる。そして、回転速度計測手段により当該多相ステッピングモータの回転速度を計測しながら、前記励磁電流設定手段により各コイル毎に励磁電流値を回転速度のむらが低減する励磁電流値に調整することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る多相ステッピングモータの駆動装置１を概略的に示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る多相ステッピングモータの駆動装置１（以下、駆動装置１という）は、多相ステッピングモータ２の各コイルの励磁電流値に対応する励磁電流設定信号を出力する励磁電流設定手段３と、前記各コイルを順次に切り替えて、励磁電流設定手段３から出力された前記励磁電流設定信号に対応した電流値により励磁するドライバ４とを備えている。
【００１３】
励磁電流設定手段３は、コントローラ５と、メモリ６と、Ｄ／Ａコンバータ７とを具備しており、ドライバ４に接続されている。また、本実施形態に係る駆動装置１は、モータ駆動パルス発生手段８を具備しており、モータ駆動パルスをドライバ４に供給している。更に本実施形態に係る駆動装置１は、パーソナルコンピュータ９を備えている。パーソナルコンピュータ９は、励磁電流設定手段３の具備するコントローラ５に接続されている。
【００１４】
図２は、本実施形態に係る駆動装置１により駆動される多相ステッピングモータ２の概略構成図である。多相ステッピングモータ２は、ＰＭ形の２相ステッピングモータで、固定子１０と、Ａ相コイル１１と、Ｂ相コイル１２と、回転子１３とを備えている。固定子１０は、４つの磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を具備している。Ａ相コイル１１は、コイルＡ１及びコイルＡ２、Ｂ相コイル１２は、コイルＢ１及びコイルＢ２のそれぞれ２つのコイルに分割されており、磁極Ｐ１にコイルＡ１、磁極Ｐ２にコイルＢ１、磁極Ｐ３にコイルＡ２、磁極Ｐ４にコイルＢ２がそれぞれ巻回されている。回転子１３は、永久磁石から形成されており、軸２１によって、多相ステッピングモータ２の本体（図示せず）に対して回転自在に支持されている。
【００１５】
次に、斯かる構成を有する駆動装置１の動作について説明する。励磁電流設定手段３は、前記多相ステッピングモータ２の各コイル毎に前記励磁電流設定信号の値を変更できるように構成されている。
【００１６】
励磁電流設定手段３のメモリ６には、各コイルＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に対する励磁電流の値がデジタルデータとして記憶されている。コントローラ５は、これらのデータをメモリ６から読み出してＤ／Ａコンバータ７に送る。Ｄ／Ａコンバータ７は、前記データを励磁電流設定信号であるアナログの電圧信号に変換してドライバ４に出力する。
【００１７】
ドライバ４は、多相ステッピングモータ２の各コイルに予め設定された一定の順序で、前記励磁電流設定信号に対応した励磁電流ＩＡ１、ＩＡ２、ＩＢ１、ＩＢ２を供給する。図３は、モータ駆動パルスと、ドライバ４による各コイルに対する励磁電流の供給とのタイミングを示すタイムチャートである。また、図４は、多相ステッピングモータ２の各磁極Ｐ１〜Ｐ４の励磁状態と、回転子１３との位置の関係を示す図である。
【００１８】
図３に示すように、最初のモータ駆動パルスがドライバ４に入力されると、ドライバ４は、予め設定された順序に従い、コイルＡ１に励磁電流ＩＡ１を、コイルＢ２に励磁電流ＩＢ２を供給する（図３のＴ１）。このとき、図４（ａ）に示すように、磁極Ｐ１及びＰ４の回転子１３に対向している側がＮ極となり、回転子１３のＳ極は、磁極Ｐ１及びＰ４の双方に吸引されて、磁極Ｐ１及びＰ４の中間の方向を向く位置となる。次に、２番目のモータ駆動パルスがドライバ４に入力されると、ドライバ４は、コイルＡ１のみに励磁電流ＩＡ１を供給する（図３のＴ２）。このとき、図４（ｂ）に示すように、磁極Ｐ４の励磁が解除されると共に、磁極Ｐ１の回転子１３に対向している側がＮ極となるため、回転子１３のＳ極が磁極Ｐ１に吸引されて時計方向に４５°回転する。
【００１９】
次に、３番目のモータ駆動パルスがドライバ４に入力されると、ドライバ４は、コイルＡ１に励磁電流ＩＡ１を供給したまま、コイルＢ１に励磁電流ＩＢ１を供給する（図３のＴ３）。このとき図４（ｃ）に示すように、磁極Ｐ１及びＰ２の回転子１３に対向している側がＮ極となり、回転子１３のＳ極は、磁極Ｐ１及びＰ２の双方に吸引されて、磁極Ｐ１及びＰ２の中間の方向を向く位置となる。次に、４番目のモータ駆動パルスがドライバ４に入力されると、ドライバ４は、コイルＢ１のみに励磁電流ＩＢ１を供給する（図３のＴ４）。このとき、図４（ｄ）に示すように、磁極Ｐ１の励磁が解除されると共に、磁極Ｐ２の回転子１３に対向している側がＮ極となるため、回転子１３のＳ極が磁極Ｐ２に吸引されて時計方向に４５°回転する。このようにして回転子１３は、モータ駆動パルスが１つドライバ４に入力される毎に、時計方向に４５°ずつ回転移動し、モータ駆動パルスが８つドライバ４に入力されることで１回転する。
【００２０】
ここで、メモリ６に記憶されている各コイルＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に対する励磁電流に対応するデータは、メモリ６を具備している励磁電流設定手段３に接続されているパーソナルコンピュータ９のキーボード（図示せず）の操作により、所望の値に変更することができる。従って、パーソナルコンピュータ９のキーボードの操作によりメモリ６に記憶されている各コイルの励磁電流に対応するデータを変更して、励磁電流設定信号を変更することができる。
【００２１】
次に、本実施形態に係る駆動装置１における励磁電流の設定方法について説明する。本実施形態に係る駆動装置１における励磁電流値の設定は、駆動装置１により多相ステッピングモータ２を回転させるステップと、当該多相ステッピングモータ２の回転速度を回転速度計測手段１４で計測するステップと、前記駆動装置１が備える前記励磁電流設定手段３により、前記回転速度計測手段で計測した回転速度のむらが低減するように前記各コイルの励磁電流値を設定するステップにより実施する。
【００２２】
回転速度計測手段１４は、ロータリエンコーダ１５と、カウンタ１６と、シンクロスコープ１７と、カップリング１８とを具備している。カップリング１８は、ロータリエンコーダ１５の回転軸と、多相ステッピングモータ２の回転軸とを連結している。ロータリエンコーダ１５は、多相ステッピングモータ２の回転速度に比例した数のパルスを発生させ、当該パルスは、カウンタ１６に出力される。カウンタ１６は、前記パルスについて一定時間（回転周期に対して十分に短い時間）あたりの数を計数し、計数したカウント値に比例した電圧信号をシンクロスコープ１７に出力する。前記計数したカウント値は、多相ステッピングモータ２の回転速度に比例しているので、前記電圧信号をシンクロスコープ１７の縦軸に加えることにより、多相ステッピングモータ２の回転速度のむらを目視で観測することができる。
【００２３】
図５は、シンクロスコープ１７によって観測されるカウント値の変動を示す。ここで、図５（ａ）のようにカウント値の変動の幅が規定の値Ｗを越えている場合は、シンクロスコープ１７により、前記カウント値の変動の幅を目視で観測しながら、カウント値の変動の幅が規定の値Ｗ以下（図５（ｂ））となるように、パーソナルコンピュータ９により、Ｄ／Ａコンバータ７に出力する、各コイルＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の励磁電流値に対応するデジタル信号の値を変更する。
【００２４】
なお、本実施形態では励磁電流設定手段３としてコントローラ５と、メモリ６と、Ｄ／Ａコンバータ７とを使用し、メモリ６の記憶内容を変更する手段としてパーソナルコンピュータ９を使用する場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、多相ステッピングモータ２の各コイルの励磁電流値に対応する励磁電流設定信号を出力する手段である限りにおいて、種々の構成を採用することができる。また、本実施形態では駆動の対象となる多相ステッピングモータ２が、回転子１３に永久磁石を用いたＰＭ形の２相ステッピングモータである場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、多相ステッピングモータである限りにおいて、例えば、ＶＲ形の３相ステッピングモータなど種々の構成のものを採用することができる。
【００２５】
また、本実施形態では回転速度計測手段１４として、ロータリエンコーダ１５と、カウンタ１６と、シンクロスコープ１７と、カップリング１８とを具備したものを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、多相ステッピングモータ２の回転速度を計測する回転速度計測手段である限りにおいて、例えば、ロータリエンコーダ１５に代えて直流のタコジェネレータを用い、当該タコジェネレータの出力をシンクロスコープ１７で観察するなど種々の構成を採用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る駆動装置によれば、励磁電流設定手段は各コイル毎に励磁電流の値を変更することができるため、各コイル毎に励磁電流値を設定し、各コイルにより発生するトルクを個別に任意の値とすることができる。従って、各コイルに発生するトルクを多相ステッピングモータの回転速度のむらが問題とならない程度に低減するように均一に調整して、当該モータを応用した機器の回転速度のむらに起因する不具合をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る多相ステッピングモータの駆動装置を概略的に示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る駆動装置により駆動される多相ステッピングモータの概略構成図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る、モータ駆動パルスと、ドライバによる各コイルに対する励磁電流の供給とのタイミングを示すタイムチャートである。
【図４】図４は、本実施形態に係る、多相ステッピングモータの各磁極の励磁状態と、回転子の位置との関係を示す図である。
【図５】図５は、シンクロスコープにより観測されるカウント値の変動を示す図である。
【図６】図６は、ＰＭ形の２相ステッピングモータの概略構成図である。
【符号の説明】
１　　多相ステッピングモータの駆動装置
２　多相ステッピングモータ
３　励磁電流設定手段
４　ドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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