(57)【要約】  【課題】  基準パルス信号の周波数を変化させずに前記分周パルス信号の周期の分解能を上昇させることが可能なステッピングモータ制御装置，及びステッピングモータ制御方法を提供すること。  【解決手段】  分周クロック生成部α１は発振器１による基準パルス信号を分周して分周パルス信号を生成する。制御部５は，コンパレータ３に入力する分周比を随時切り替えることにより，生成される前記分周パルス信号の分周比を切り替えさせ，これにより複数の異なる分周比で分周された前記分周パルス信号が混在する分周クロックを生成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に入力される基準パルス信号のクロック周波数を予め定められた分周比に基づいて分周して得られた分周パルス信号からなる分周クロックを生成する分周クロック生成手段を具備し，該分周クロック生成手段により生成された前記分周パルス信号からなる分周クロックに基づい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，
前記分周クロック生成手段が，複数の異なる分周比に基づく分周により得られた前記分周パルス信号各々が混在する前記分周クロックを生成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２】
前記分周クロック生成手段が，予め定められた割合で前記複数の異なる分周比に基づく分周により得られた前記分周パルス信号各々を混在させてなる請求項１に記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項３】
前記分周クロック生成手段が，
前記分周比を予め定められた複数の分周比から切り替える分周比切り替え手段を具備してなる請求項１又は２のいずれかに記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項４】
前記分周比切り替え手段が，周期的に前記分周比を切り替えるものである請求項３に記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項５】
前記分周クロック生成手段が，デューティ比が５０：５０の前記分周クロックを生成するものである請求項１〜４のいずれかに記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項６】
連続的に入力される基準パルス信号のクロック周波数を分周して得られた分周パルス信号からなる分周クロックに基づい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方法であって，
複数の異なる分周比に基づく分周パルス信号各々が混在する前記分周クロックを生成することを特徴とするステッピングモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，連続的に入力される基準パルス信号のクロック周波数を分周して得られた分周パルス信号からなる分周クロックにより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，及びステッピングモータ制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年，各種の駆動機器に微細な動作を行わせ得る駆動源として，ステッピングモータが広く用いられている。ステッピングモータは，パルス信号を与えることによって決められたステップ単位で回転するモータであり，前記ステップ単位における高精度の位置決めが可能である。
プリンタ，ファクシミリ装置，複写機等の画像形成装置及び画像読み取り装置では，光学機器の微細な駆動のために前記ステッピングモータが多用されている。例えば，感光体ドラムの回転制御等に前記ステッピングモータが用いられる。
【０００３】
図１に，従来例に係るステッピングモータ制御装置Ｂの概略構成図を示す。以下，図１を参照しつつ，従来例に係るステッピングモータ制御装置Ｂの概略構成及びその制御内容について説明する。
図１に示されるように，水晶発振器等の発振器１から例えば２０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの連続的な基準パルス信号である基準クロックが前記ステッピングモータ制御装置Ｂに入力される。
前記ステッピングモータ制御装置Ｂは，分周クロック生成部α１，制御部５，信号制御回路６等を有して概略構成される。
前記制御部５は，ＣＰＵ等の演算部及びＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶部を備え，前記ステッピングモータ制御装置Ｂの統括的な制御を行うものである。
前記制御部５により，前記分周クロック生成部α１による前記分周パルス生成時の分周比が設定される。また，前記分周クロック生成部α１により，前記制御部５により設定された分周比に基づいて，前記基準パルス信号のクロック周波数が分周されて分周パルス信号が生成される。更に，このように前記分周パルス信号が連続的に生成されることにより，分周クロックが生成される。
また，前記信号制御回路６では，前記制御部５からの制御信号に基づいて，前記分周クロックをステッピングモータ７に向けて出力して前記ステッピングモータ７を駆動する状態と，前記分周クロックを出力せずに前記ステッピングモータ７を駆動しない状態とが切り替えられる。
前記信号制御回路６より出力された前記分周クロックは，パワーアンプ８により信号レベルが増幅された上で前記ステッピングモータ７に入力される。前記ステッピングモータ７は，入力された前記分周クロックに応じて駆動される。
【０００４】
図２は，前記分周クロック生成部２による前記基準パルス信号の分周による前記分周パルス信号，分周クロックの生成方法を説明する概念図である。以下，図１及び図２を参照しつつ，分周クロック生成部α１による前記分周パルス信号，分周クロックの生成方法について説明する。
図１に示されるように，前記分周クロック生成部α１はクロックカウンタ２，コンパレータ３，生成回路４等を有する。
前記基準パルス信号は前記クロックカウンタ２に入力される。前記クロックカウンタ２により，前記基準パルス信号のクロック数がその立ち上がりタイミング（図２（ａ）の上向きの白三角）に基づいてカウントされる。カウントされたクロック数は随時前記コンパレータ３に入力される。
前記コンパレータ３には，前記クロックカウンタ２からのクロック数の他，前記制御部５により設定される大小２つの整数値が入力されている。この大小２つの整数値のうち，大きい方の整数を第１整数，小さい方の整数を第２整数という。該第１整数，第２整数は，以下のようにそれぞれ前記分周パルス信号の立ち上がり，立ち下がりのタイミングを規定するものである。
前記コンパレータ３により，前記クロック数と小さい方の前記第２整数とが比較され，両者が一致する場合に，前記生成回路４に対して所定の立ち上がり信号が出力される。同様に，前記コンパレータ３により，前記クロック数と大きい方の前記第１整数とが比較され，両者が一致する場合に，前記生成回路４に対して所定の立ち下がり信号が出力される。
前記生成回路４は，前記コンパレータ３から入力された前記立ち上がり信号，立ち下がり信号に基づいて，それらの信号が入力されたタイミング各々を前記分周パルス信号の立ち上がりタイミング（図２（ｂ）の上向きの黒三角），立ち下がりタイミング（図２（ｂ）の下向きの黒三角）として前記分周パルス信号を生成する。
尚，前記制御部５により，前記コンパレータ３による前記立ち下がり信号の出力が検知され，それと同時に前記クロックカウンタ２によりカウントされたクロック数がリセットされる。
以上により，前記制御部５により設定された前記第１整数が前記分周パルス信号を生成するときの分周比となり，その分周比に基づいて前記基準パルス信号のクロック周波数が分周されて前記分周パルス信号が生成される。また，このような前記分周パルス信号の生成が連続的に行われることにより，連続する分周パルス信号からなる分周クロックが生成される。
【０００５】
上述のような前記分周クロックの生成方法では，前記分周クロックの立ち上がりのタイミング間の経過時間ｔ２（前記分周パルス信号の周期，以下，分周周期）は，前記基準パルス信号の立ち上がりのタイミング間の経過時間ｔ１（前記基準パルス信号の周期，以下基準周期）の整数倍になる。
つまり，前記分周周期は前記基準周期の整数倍に束縛されるので，前記分周クロック生成部α１は前記基準周期を最小単位として前記分周パルス信号の周期を調節することしかできない。言い換えると，前記基準周期が前記分周周期の分解能となる。
尚，前記分周パルス信号のデューティ比が５０：５０の場合には，前記分周周期の半分が前記基準周期の整数倍になるので，前記分周周期の最小単位が前記基準周期の２倍になる。
【０００６】
しかし，ステッピングモータ７を用いてより微細な駆動制御を行う場合，前記基準周期を前記分周周期の最小単位とするのであっては，前記分周周期の分解能が要求を満たせない場合も少なくない。即ち，前記分周周期として前記基準周期の非整数倍の周期が要求される場合もある。
例えば，分周比をある整数Ｎ１に設定し，これにより前記分周周期が前記基準周期のＮ１倍である前記分周パルス信号からなる分周クロックを生成して前記感光体ドラムの回転制御を行った場合，前記感光体ドラムが理想的な回転速度よりも僅かに遅い回転速度で回転したと仮定する。ところが，分周比を整数Ｎ１＋１に設定した場合，今度は前記感光体ドラムが，理想的な回転速度を通り過ぎた早い回転速度で回転してしまうといったことが生じ得る。この場合，前記感光体ドラムの回転速度を理想的な回転速度に合わせるためには，Ｎ１とＮ１＋１との間の中間的な周期の前記分周パルス信号からなる分周クロックを生成する必要がある。
そこで，特許文献１には，前記基準パルス信号の立ち下がり（図２（ａ）の下向きの白三角）にも，前記分周パルス信号の立ち上がりのタイミング（図２（ｂ）の上向きの黒三角）及び立ち下がりのタイミング（図２（ｂ）の下向きの黒三角）を一致させることにより，前記基準周期の半整数倍（１０．５，１１．５等の数値）の周期を持つ前記分周パルス信号を生成可能とする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２６１６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら，特許文献１の方法であっても，分周パルス信号の周期である分周周期は，基準パルス信号の周期である基準周期の半整数倍に束縛されてしまうという問題点がある。つまり，立ち上がりのみをカウントする方法に比べてせいぜい２倍の分解能しか得られない。これでは，依然として前記分周周期が要求される分解能を満たせない場合もある。
また，前記分周周期は前記基準周期の分周比倍であるため，前記分周周期の分解能を高める方法として，前記基準周期を短くするということも考えられるが，周期の短い前記基準パルス信号を出力可能な発振器は一般に高価である。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，前記基準パルス信号の立ち上がりのみをカウントする方法に比べて２倍を超える高い分解能の前記分周周期を得ることが可能なステッピングモータ制御装置，及びステッピングモータ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は，連続的に入力される基準パルス信号のクロック周波数を分周して得られた分周パルス信号からなる分周クロックを生成し，その分周パルス信号に基づい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り，複数の異なる分周比に基づいて生成された分周パルス信号各々が混在する前記分周クロックを生成することを特徴とするステッピングモータ制御装置である。
このような構成により，複数の異なる分周比による前記分周パルス信号各々（つまり，周期の異なる分周パルス信号）が混在された分周クロックが生成されるので，巨視的にみれば複数の分周比の中間的な分周比で前記分周パルス信号が生成され続けたものと見なすことができる。尚，以下の説明では，前記基準パルス信号の周期を基準周期という。
例えば，分周比２による（周期が前記基準周期の２倍の）前記分周パルス信号と分周比３による（周期が前記基準周期の３倍の）前記分周パルス信号とを交互に，つまり各々の組み合わせ割合が１：１になるように生成した場合，巨視的には中間的な分周比２．５（周期が前記基準周期の２．５倍の）の前記分周パルス信号を生成し続けて分周クロックを生成したとみなすことが出来る。
また，この方法によれば，複数の分周比による分周パルス信号の混在割合を調節することにより，基準周期が前記分周周期の分解能である場合に比較して２倍以上の分解能を得ることが可能である。
【０００９】
ただし，前記ステッピングモータを均一に回転駆動するためには，前記ステッピングモータの回転トルクに比較して前記モータ回転軸周りの慣性モーメントを大きく保つ必要がある。つまり，前記ステッピングモータに対する制御感度が余り高く設定されていない場合に，理想的な制御が可能である。制御感度が高いと上述の分周比の切り替えが如実に反映されてしまい，前記ステッピングモータの回転にムラが生じる。また，複数の分周比間の比が大きい場合にも，分周比の切り替えがステッピングモータの制御に反映されやすいので，分周比各々の比を極力小さくするためにも，前記分周比各々の値そのものは大きい方が望ましい。
ここで，所望の分周クロックを得るためには，予め定められた割合で，複数の異なる分周比で分周された前記分周パルス信号各々の混在させる必要がある。尚，このような混在の具体的方法としては，前記分周比を予め定められた複数の分周比から切り替えることが考えられる。
ところで，前記ステッピングモータの均一な回転の為には，前記分周比の切り替えは周期的に，それも出来るだけ短い周期で切り替えることが望ましい。例えば，２つの分周比で分周された前記分周パルス信号各々の混在割合を１：１にする場合，その２つの分周比による前記分周パルス信号各々は交互に生成されるべきである。
更に，前記分周パルス信号の生成後に用いるパワーアンプの種類によっては，デューティ比が５０：５０の前記分周クロックを生成することも考えられる。つまり，市販のモータドライバーをパワーアンプとして使用した場合，前記分周パルス信号の立ち上がりタイミングしか前記ステッピングモータの制御には関係しないので，前記分周パルス信号の立ち下がりタイミングは何処にあっても良い。つまり，デューティ比はいくらでも良い。一方，パワーアンプとしてトランジスタを用いて信号レベルの増幅のみを行う場合，デューティ比を５０：５０にしておかなければ前記ステッピングモータの駆動時に騒音が発生する。
尚，本発明は複数の異なる分周比で生成された分周パルス信号各々を混在させた分周クロックよるステッピングモータ制御方法と捉えたものであっても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のように，複数の異なる分周比による前記分周パルス信号各々（つまり，周期の異なる分周パルス信号）を生成することにより，巨視的にみれば各々の分周比の中間的な分周比で前記分周パルス信号が生成され続けたものと見なすことができる。
例えば，分周比２による（周期が基準パルス信号の周期の２倍である）前記分周パルス信号と分周比３による（周期が前記基準パルス信号の周期の３倍である）前記分周パルス信号とを交互に（混在割合が１：１になるように）生成した場合，巨視的には分周比２．５（周期が前記基準基準パルス信号の２．５倍の）の前記分周パルス信号を生成し続けたとみなすことが出来る。
また，複数の異なる前記分周比で生成された前記分周パルス信号各々の混在割合を調節することにより，基準周期が前記分周周期の分解能である場合に比較して２倍以上の分解能を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置の概略構成図，図２は従来例に係るステッピングモータ制御装置による分周パルス生成方法を説明する概念図，図３は本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置による分周パルス生成方法を説明する第１の概念図，図４は本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置による分周パルス生成方法を説明する第２の概念図である。
【００１２】
以下，図１を参照しつつ本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置Ａについて説明する。尚，以下の説明では，簡単のために前記ステッピングモータ制御装置Ａが分周比５若しくは６等の小さな数で分周パルス信号を生成する例について説明するが，実際には２０００〜３０００等の大きな分周比で前記分周パルス信号を生成するのが理想的である。
前記ステッピングモータ制御装置Ａは，従来例に係るステッピングモータ制御装置Ｂとほぼ同様の構成によるものであり，制御部５による前記分周クロック生成部α１の制御内容のみが従来例のものとは異なる。
それ以外の各構成要素の動作については，従来例において説明したものと同様であるので，説明を省略する。
【００１３】
本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置Ａによれば，前記分周クロック生成部α１が前記分周パルス信号を生成するときの分周比が随時切り替えられる。これにより，信号制御回路６から市販のモータドライバーによるパワーアンプ８を介してステッピングモータ７に入力される前記分周パルス信号は，複数の異なる分周比で分周された（つまり，周期の異なる）前記分周パルス信号各々が混在する分周クロックとなる。
以下，発振器１で生成された前記基準パルス信号，前記分周クロック生成部α１で生成された前記分周パルス信号の周期を，それぞれ基準周期，分周周期という。また，例えば前記分周周期が前記基準周期の５倍である前記分周パルス信号を，簡略的に分周比５の分周パルス信号という。
例えば，図３に示されるように，前記制御部５は，分周比５の前記分周パルス信号と分周比６の前記分周パルス信号とを交互に前記分周クロック生成部α１に生成させる。これにより，前記分周クロック生成部α１は，巨視的には５．５といった中間的な分周比の前記分周パルス信号からなる分周クロックを継続して生成しているとみなすことができる。
このように，前記制御部５は，前記分周クロック生成部α１に複数の異なる分周比に基づく前記分周パルス信号を混在させて分周クロックを生成させる。前記分周クロック生成部α１及び前記制御部５が分周クロック信号生成手段の一例である。
【００１４】
以下，前記制御部５による，前記分周比の切り替え方法について説明する。
上述のように，前記発振器１より連続する前記基準パルス信号からなる基準クロックが前記クロックカウンタ２に入力される。また，前記クロックカウンタ２により，前記基準パルス信号のクロック数がその立ち上がりタイミング（図２（ａ）の上向きの白三角）に基づいてカウントされ，カウントされたクロック数が前記コンパレータ３に入力される。前記コンパレータ３には，前記クロックカウンタ２からのクロック数の他，前記制御部５により前記分周パルス信号の立ち上がり，立ち下がりのタイミングを各々規定する大小２つの整数値が入力されている。従来例での説明のように，この大小２つの整数値のうち，大きい方の整数である第１整数が分周比である。以下，その第１整数を単に分周比と呼ぶ。
また，前記制御部５（分周比切り替え手段の一例）は，前記コンパレータ３に入力する分周比の設定を随時切り替える。
まず，例えば図外の操作入力部からの入力操作により，前記分周パルス信号の分周比が設定される。その分周比が例えば５．５等の非整数の場合には，平均してその非整数の分周比を達成するような複数の整数の分周比を予め決定する。また，その複数の分周比による前記分周パルス信号各々の混在割合も予め決定する。
【００１５】
例えば，前記分周パルス信号の分周比として５．５が設定された場合，前記制御部５により，５．５を挟む大小二つの整数の分周比が決定される。例えば分周比として５と６とが決定される。また，前記制御部５により，分周比５の分周パルス信号と，分周比６の分周パルス信号とが混在したときの平均の分周比が，５．５という設定に一致するように，両者の分周パルス信号の混在割合が１：１のように決定される。
ここで，前記ステッピングモータ７を出来るだけ滑らかに駆動させる為には，複数の整数の分周比各々の差は出来るだけ小さい方が望ましい。例えば，分周比５．５による前記分周クロックは，分周比４による分周パルス信号と分周比７による分周パルス信号とを，１：１の割合で混在させることにより仮想的に生成可能である。しかし，そのような４と７の分周比の組み合わせよりも，分周比５による前記分周パルス信号と分周比６による分周パルス信号とを１：１で混在させる組み合わせの方が望ましい。
【００１６】
上述のように，前記制御部５により，複数の分周比及び混在割合が決定されると，前記コンパレータ３に決定された前記分周比が入力される。
以下，分周比５の前記分周パルス信号と分周比６の前記分周パルス信号とを１：１で混在させ，これにより仮想的に分周比５．５の前記分周パルス信号からなる分周クロックを生成する場合を一例として説明する。
前記制御部５により前記コンパレータ３に前記分周比５が入力される。これにより，前記生成回路４では分周比５の前記分周パルス信号が生成される。その分周パルス信号の生成直後に，前記生成回路は４前記制御部５に対して所定の生成検出信号を出力する。
前記生成検出信号が入力されると，前記制御部５は前記コンパレータ３に入力する分周比を分周比５から分周比６に切り替える。これにより，前記生成回路４では分周比６の前記分周パルス信号が生成される。
以後，前記制御部５は分周比の設定切り替えを繰り返し，前記分周クロック生成部α１に前記分周比５の前記分周パルス信号と前記分周比６の前記分周パルス信号とを交互に生成させる。このような交互（周期的の一例）の前記分周比の切り替えにより，前記分周比５の前記分周パルス信号と前記分周比６の前記分周パルス信号との混在割合が１：１となり，予め定められた混在割合の１：１に一致する。
【００１７】
上述の方法によれば，適当な複数の分周比と混在割合とを決定することにより，仮想的にどのような分周比の前記分周パルス信号からなる分周クロックも生成可能である。例えば，図４に示されるように，分周比５の前記分周パルス信号と分周比６の前記分周パルス信号とを１：２の混在割合で混在させることにより，巨視的には分周比５．３３の（周期が前記基準周期の５．３３倍の）前記分周パルス信号からなる分周クロックを仮想的に生成することが可能である。その場合，前記制御部５は，１つの分周比５の前記分周パルス信号を前記分周クロック生成部α１に生成させた後，それに続いて２つの分周比６の前記分周パルス信号を連続的に生成させる。
ここで，前記分周比各々の比及び差が大きい場合，若しくは前記混在割合に極端な偏りがある場合，前記ステッピングモータ７を滑らかに駆動することが出来ないことが知られており，そのような設定は回避するべきである。また，上述したように，前記分周比各々の比を極力小さくするべく，分周比の値そのものは大きい方が望ましい。
しかし，それらの条件が満たされる場合には，本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置Ａによれば，仮想的に高分解能の分周周期で前記分周パルス信号を生成し，高分解能で前記ステッピングモータ７を制御することが可能である。
【００１８】
尚，上述の例では，パワーアンプ８として市販のモータドライバーによるものが用いられたが，これに限られるものではなく，例えばトランジスタにより分周クロックの信号レベルのみを調節する場合も考えられる。その場合，前記ステッピングモータ７の駆動時の騒音を防止する為には，分周クロック生成部α１（前記分周パルス信号生成手段の一部の一例）はデューティ比が５０：５０の前記分周クロックを生成するべきである。
また，上述の例では，分周クロック生成部α１を制御部５が制御することにより分周クロックの生成を実現したが，これに限られるものではなく，ＣＰＵ等の演算部及びそれの動作を補助するＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶部を有するコンピュータがソフトウェアを実行することにより，分周クロックの生成を実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置の概略構成図。
【図２】従来例に係るステッピングモータ制御装置による分周パルス生成方法を説明する概念図。
【図３】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置による分周パルス生成方法を説明する第１の概念図。
【図４】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置による分周パルス生成方法を説明する第２の概念図。
【符号の説明】
【００２０】
Ａ…本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置
１…発振器
α１…分周クロック生成部
２…クロックカウンタ
３…コンパレータ
４…生成回路
５…制御部
６…信号制御回路
７…ステッピングモータ
８…パワーアンプ
【図１】
2007060757.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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