(57)【要約】【課題】ステッピングモータの負荷、電源電圧の変動を常時モニタして、その時々の負荷に対して最適な駆動電流を設定し、消費電力の低減を図る。【解決手段】ステッピングモータ１００を駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定部１２１と、駆動波形からモータ負荷を検出する負荷検出部１２４と、検出負荷に応じて駆動電流を調整する駆動電流調整部１２７と、検出負荷がある閾値を超えた際に脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定部１２５と、電源電圧の変動を検出する電圧変動検出部１３２と、駆動電流設定部１２１により徐々に駆動電流を下げていき、脱調予兆判定部１２５が脱調の予兆であると判定したときの駆動電流および電圧変動検出部１３２で検出された電圧変動に伴う電流値に基づいて駆動電流の最適化制御を行う駆動電流最適化制御部１３０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータを駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、
前記ステッピングモータの駆動波形から、ステッピングモータの負荷を検出する負荷検出手段と、
前記負荷検出手段によって検出された負荷に応じて前記駆動電流を調整する駆動電流調整手段と、
前記負荷検出手段によって検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定手段と、
本体から供給される電源電圧の変動を検出する電圧変動検出手段と、
前記駆動電流設定手段により徐々に前記駆動電流を下げていき、前記脱調予兆判定手段が脱調の予兆であると判定したときの駆動電流および前記電圧変動検出手段で検出された電圧変動に伴う電流値に基づいて前記駆動電流の制御を行う駆動電流最適化制御手段と、
を備えることを特徴とするステッピングモータの制御装置。
【請求項２】
さらに、前記ステッピングモータの負荷に対して、当該負荷に所定の増加分を見込んだ負荷トルクマージンを設けるためのマージン設定手段を備え、前記駆動電流最適化制御手段は、前記マージン設定手段で設定された前記負荷トルクマージンを含む駆動電流値を設定す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制御装置。
【請求項３】
前記駆動電流最適化制御手段は、電圧の立ち上がり時に、前記電圧変動検出手段で検出される電圧変動が生じた場合、あらかじめ定めた電源電圧に対応する駆動電流値との関係を参照し、当該電圧変動に対応する駆動電流とすることを特徴とする請求項１または２に記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項４】
前記駆動電流最適化制御手段は、電圧の立ち下がり時に、前記電圧変動検出手段で検出される電圧変動が生じた場合、あらかじめ定めた電源電圧に対応する駆動電流値との関係を参照し、当該電圧変動に対応する駆動電流とすることを特徴とする請求項１または２に記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項５】
前記駆動電流最適化制御手段は、前記ステッピングモータが一定速で駆動しているときに駆動電流の最適化制御を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項６】
さらに、記憶手段を有し、
前記駆動電流最適化制御手段は、前記脱調予兆判定手段により予兆を検出したときの駆動電流値またはマージン値を所定の条件と共に前記記憶手段へ記憶し、この記憶された条件を元に前記ステッピングモータの駆動電流またはマージンの設定を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項７】
前記所定の条件は、駆動周波数、励磁モードの何れかまたは全てであることを特徴とする請求項６に記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項８】
さらに、報知手段を有し、
前記駆動電流最適化制御手段は、前記ステッピングモータの駆動電流値が所定の閾値を超えた場合に、前記報知手段を介して警告信号を出力することを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項９】
駆動電流設定手段が、ステッピングモータを駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定工程と、
負荷検出手段が、前記ステッピングモータの駆動波形から、ステッピングモータの負荷を検出する負荷検出工程と、
駆動電流調整手段が、前記負荷検出手段によって検出された負荷に応じて前記駆動電流を調整する駆動電流調整工程と、
脱調予兆判定手段が、前記負荷検出手段によって検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定工程と、
電圧変動検出手段が、本体から供給される電源電圧の変動を検出する電圧変動検出工程と、
駆動電流最適化制御手段が、前記駆動電流設定工程で徐々に前記駆動電流を下げていき、前記脱調予兆判定工程において脱調の予兆であると判定したときの駆動電流および前記電圧変動検出工程で検出された電圧変動に伴う電流値に基づいて前記駆動電流の制御を行う駆動電流最適化制御工程と、
を含むことを特徴とするステッピングモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータの制御装置およびステッピングモータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原稿読取スキャナの原稿搬送機構、キャリッジ走査機構、あるいは複写機などの搬送機構など、被駆動対象物に対して駆動／停止、正回転／逆回転、増速／減速などが必要な駆動源としてステッピングモータが用いられている。このステッピングモータを搭載するにあたっては、被駆動対象物の負荷、すなわち被駆動対象物を駆動するための出力エネルギーを考慮した規模のモータを選択する必要があった。このようなことからステッピングモータの駆動電流値を決める方法としては、あらかじめ計算あるいは実測により負荷トルクを求め、ステッピングモータの負荷トルクのバラツキや環境、組付けなどによる負荷バラツキを許容できるマージンを付加した上で決定される。このため、種々のバラツキ条件を加味した上での電流値が設定されているため、実際の負荷トルクを賄う電流値よりも大きな値が設定されていることが多い。また、ステッピングモータで駆動する負荷や、本体から供給される電圧は必ずしも一定ではなく、負荷が増加する駆動箇所、低下する駆動箇所、電源電圧が高くなる場合、低くなる場合があるが、ステッピングモータを駆動する駆動電流は最大負荷を駆動できる電流値に設定されていたり、電圧が高い状態において決定された電流値が流れているため、余分な電力を消費していた。
【０００３】
このようなステッピングモータを駆動源とした装置において、ステッピングモータの消費電力を低減する目的で、駆動電流を徐々に低減させながらステッピングモータを駆動し、脱調を検知したときの駆動電流値に基づいて駆動電流の最適化を行う技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。また、ステッピングモータに流れる電流の変化を検出し、その検出波形に基づいて、必要負荷トルクに対して現在設定されている駆動電流値でのモータ出力が適正であるかを判断し、その結果に応じて駆動電流値を変更する技術が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
なお、脱調とは、ステッピングモータが過負荷や急な速度変化などに起因し、入力パルス信号とモータ回転との同期が失われる、すなわち、負荷が大きすぎると同期速度と実際の回転速度が一致しなくなる現象をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１５８９０号公報
【特許文献２】特開２００８−２３６９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記に示されるような、ステッピングモータの消費電力を低減する装置にあっては、ステッピングモータの負荷を常時モニタして、その時々の負荷に対して駆動電流値を最適化している訳ではなく、最大負荷時のみの駆動電流値の最適化を行っているため、最大負荷時以外の駆動電流値を最適化することができなかった。また、駆動電流値の最適化処理を行うにあたりステッピングモータを脱調させてしまうため、次起動時にホームポジションの検出を行わない場合には、位置情報を把握することができず、被駆動対象物の暴走やロックなどによって装置を破損させてしまう可能性もあった。また、ホームポジションの検出を行なう場合には、検出に要する時間がかかるためダウンタイムが発生してしまうという問題もあった。
【０００７】
また、特許文献１の技術にあっては、徐々に駆動電流値を低減させながら実負荷トルクを求め、それに対して最適な駆動電流値を決定しているものの、最大負荷時以外の駆動電流値を最適化することができない。また、最適化処理を行うにあたりステッピングモータを脱調させてしまうため、位置情報を把握できないことによるマシンの破損やダウンタイム等が発生するという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献２の技術にあっては、駆動電流を最適と判断する閾値は、あらかじめ設定された値であるため、駆動環境の変化、マシン間での負荷バラツキなども加味したマージンを設定する必要がある。また、この閾値を操作パネル上から変更できるような構成としてもよいが、その場合にはユーザーまたはサービスマンが設定する必要があり、自動で必要なトルクに近い出力を得ることのできる電流値に設定することができない。また、上記バラツキが大きい場合には、脱調する可能性もあると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ステッピングモータの負荷および電源電圧の変動を常時モニタして、その時々の負荷に対して最適な駆動電流を設定し、消費電力の低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ステッピングモータを駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、前記ステッピングモータの駆動波形から、ステッピングモータの負荷を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段によって検出された負荷に応じて前記駆動電流を調整する駆動電流調整手段と、前記負荷検出手段によって検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定手段と、本体から供給される電源電圧の変動を検出する電圧変動検出手段と、前記駆動電流設定手段により徐々に前記駆動電流を下げていき、前記脱調予兆判定手段が脱調の予兆であると判定したときの駆動電流および前記電圧変動検出手段で検出された電圧変動に伴う電流値に基づいて前記駆動電流の制御を行う駆動電流最適化制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ステッピングモータの負荷と電源電圧の変動を常時監視して、脱調の予兆信号を元にその時々の負荷に対しての最適な駆動電流を設定することができるので、消費電力の低減を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置を搭載したシステム構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（１）を示すブロック図である。
【図３】図３は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（２）を示すブロック図である。
【図４】図４は、ステッピングモータ制御装置の全体の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、ステッピングモータ制御装置の脱調予兆判定の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、駆動電流値を最適化する動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、ステッピングモータの設定電流における供給トルクと電源電圧の関係を示すグラフである。
【図８】図８は、電圧の立ち上がり時での負荷変動と電圧変動の両方をモニタし電流を可変する制御の効果例（１）を示す説明図である。
【図９】図９は、駆動電流の最適化を行う例を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、最適駆動電流の設定および調整動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、記憶部へ記憶する具体的な内容の一例を示す図表である。
【図１２】図１２は、警告動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、電圧の立ち下がり時での負荷変動と電圧変動の両方をモニタし電流を可変する制御の効果例（２）を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるステッピングモータの制御装置およびステッピングモータの制御方法の一実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態）
本発明は、ステッピングモータの負荷および電源電圧の変動を常時監視して、その監視した時々の負荷および電源電圧の変動に対して最適な駆動電流をフィードバックし、さらに脱調予兆信号に基づいて駆動電流の最適化を行うものである。以下、具体的に説明する。
【００１５】
図１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置を搭載したシステム構成を示すブロック図である。この図１において、符号１００はステッピングモータ、符号１１０はシステム制御部、符号１１１はモータドライバ、符号１１２はモータ制御部、符号１１３は記憶部、符号１１４は温度検出素子、符号１１５は報知部、符号１２０は被駆動部である。
【００１６】
ステッピングモータ１００は、たとえば複写機などの自動原稿読取装置の給紙搬送機構、キャリッジ走査機構、複写機などの各種搬送および駆動機構といった被駆動部１２０の駆動源として用いられる。システム制御部１１０は、モータドライバ１１１、モータ制御部１１２、記憶部１１３などを有し、上記装置全体を制御するものである。モータドライバ１１１は、ステッピングモータ１００を駆動する。モータ制御部１１２は、ステッピングモータ１００を駆動するモータドライバ１１１に対してモータ回転方向、励磁パターン、駆動周波数などの制御信号のやりとりを行う。記憶部１１３は、ステッピングモータ１００の駆動電流値、最適時条件などを記憶する。温度検出素子１１４には、ステッピングモータ１００の近傍に配置され、その駆動時の温度を検知することが可能な公知の温度検出素子を用いる。報知部１１５は、ステッピングモータ１００が搭載される装置の表示部、あるいはサービスセンターなどの装置に通信接続され、後述する警告処理の動作を行うために用いられる。上記の各制御部は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマー，Ｉ／Ｏポートなどを有するマイクロコンピュータにより構成されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムにしたがって後述する制御動作を実行する。
【００１７】
図２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（１）を示すブロック図である。この図２において、符号１２１は駆動電流設定部、符号１２２は出力制御部、符号１２３は駆動波形出力部、符号１２４は負荷検出部、符号１２５は脱調予兆判定部、符号１２６は脱調予兆フラグ発生部、符号１２７は駆動電流調整部である。
【００１８】
また、モータ制御部１１２は駆動電流最適化制御部１３０を有する。また、記憶部１１３は、駆動電流Ａを記憶するメモリ領域であるエリア１、駆動電流Ａ’を記憶するメモリ領域であるエリア２、駆動条件を記憶するメモリ領域であるエリア３を有する。
【００１９】
また、モータ制御部１１２には、電圧変動検出部１３２を有する検出機構１３１が接続されている。電圧変動検出部１３２は、本体から供給される電源電圧の変動を監視し、その電圧の増減を検出する。
【００２０】
駆動電流設定部１２１は、ステッピングモータ１００へ流す駆動電流を設定する。出力制御部１２２は、モータ制御部１１２より受けた回転方向や励磁パターン、駆動周波数などの指令情報を元に後述する駆動波形出力部１２３を制御する。駆動波形出力部１２３は、出力制御部１２２からの指令信号にしたがってステッピングモータ１００を駆動する。負荷検出部１２４は、ステッピングモータ１００の駆動波形をモニタし、ステッピングモータ１００に掛かる負荷情報を検出する。脱調予兆判定部１２５は、負荷検出部１２４で検出して得られたステッピングモータ１００の負荷情報が所定の閾値を超えたときに脱調しつつあるかどうかの予兆を判定する。脱調予兆フラグ発生部１２６は、脱調予兆判定部１２５にて脱調の予兆がありと判定された場合にフラグを発生させる。駆動電流調整部１２７は、負荷検出部１２４より負荷情報を取得し、負荷情報にあったステッピングモータ１００の駆動電流に適時調整する。
【００２１】
記憶部１１３は、ステッピングモータ１００の少なくともそれぞれ異なる２つの駆動電流値および駆動電流値を最適化したときの動作条件を記憶する。駆動電流最適化制御部１３０は、電圧変動検出部１３２、脱調予兆フラグ発生部１２６、および記憶部１１３に記憶してある情報の情報を元にステッピングモータ１００の駆動電流を最適化する制御を行う。なお、最適化とは、駆動電流値を可変して負荷に必要な脱調しない最小電流値に設定（制御）する処理をいう。
【００２２】
図３は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（２）を示すブロック図である。本構成は前述した図１の構成に対してモータドライバ１１１にマージン設定部１２８を付加したものである。他の構成は図１と同一であるので、ここでは同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００２３】
図３に示すように構成されたステッピングモータ制御装置では、マージン設定部１２８は、駆動電流調整部１２７による負荷フィードバック制御では補えないバラツキ（たとえば、急激な負荷変動など）に対し、所定のトルクマージンを持たせるためのマージン値を設定する。また、駆動電流調整部１２７は、負荷検出部１２４よりステッピングモータ１００の負荷情報を取得して、この負荷情報にあった駆動電流に適時調整し、マージン設定部１２８のマージン値を付加した電流値へと駆動電流を調整する。
【００２４】
また、記憶部１１３には、少なくとも２つの駆動電流値（またはマージン値）および駆動電流を最適化したときのステッピングモータ１００の動作条件を記憶する。駆動電流最適化制御部１３０は、脱調予兆フラグ発生部１２６、および記憶部１１３に記憶してある情報の情報を元にステッピングモータ１００の駆動電流を最適化する制御を行う。
【００２５】
なお、後述する駆動電流の最適化を行なう制御では、駆動電流値を徐々に低下させていき、脱調予兆判定部１２５が脱調の予兆を検知したときの駆動電流値に基づき、駆動電流値の最適化を行っているが、上述のマージン値は、最終的に駆動電流値へと反映される値であるため、マージン値を徐々に低下させていき、脱調の予兆を検知したときのマージン値に基づき、駆動電流値の最適を行う制御としてもよい。その場合には、記憶部１１３へ保存する内容を駆動電流値ではなく、マージン値として記憶すればよい。
【００２６】
つぎに、以上のように構成されたステッピングモータ制御装置の動作について説明する。図４は、ステッピングモータ制御装置の全体の制御動作を示すフローチャートである。この制御動作は、図２または図３に示すステッピングモータ制御装置によって行われるもものである。図４において、まず、電圧変動検出部１３２は、本体から供給される電圧変動をモニタし、基準の電圧(ＴＹＰ電圧)に対しての変動量を取得する（ステップＳ１１）。続いて、工場出荷時にて設定した値を基準に、電圧変動量に応じて設定することで駆動電流値を設定する（ステップＳ１２）。つぎにステッピングモータ１００が励磁状態か否かを判断する（ステップＳ１３）。ここでステッピングモータ１００が励磁状態でなければ（判断Ｎｏ）、この動作を終了する。一方、ステッピングモータ１００が励磁状態であると判断した場合（判断Ｙｅｓ）、ステッピングモータ１００の駆動波形をモニタし、負荷情報の取得を行う（ステップＳ１４）。続いて、この取得時において電圧変動があるか否かを判断する（ステップＳ１５）。
【００２７】
ステップＳ１５において電圧変動がある場合（判断Ｙｅｓ）、電圧の変化量に応じてあらかじめ定められた電流値に切り替える（ステップＳ１６）。なお、この電流値の切り替えについては後述する図７で説明する。続いて、脱調予兆判定部１２５により脱調予兆の判定（図５参照）を行う（ステップＳ１７）。その後、負荷情報とそのときの電圧値に応じた電流値を元に駆動電流値の設定を行い（ステップＳ１８）、ステッピングモータ１００の非励磁状態が検出されるまでステップＳ１３〜Ｓ１８を繰り返し、実行する。
【００２８】
図５は、ステッピングモータ制御装置の脱調予兆判定の動作を示すフローチャートである。この動作は脱調予兆判定部１２５により実行される。図５において、まず、負荷検出部１２４により検出したステッピングモータ１００の負荷があらかじめ定めた閾値より大きいか否かを判断する（ステップＳ２１）。なお、ここでの閾値とは、脱調の兆候があるかないかを判断するための指標である。ここでステッピングモータ１００の負荷が閾値より大きいと判断した場合（判断Ｙｅｓ）、脱調予兆信号を発生する（ステップＳ２２）。一方、ステップＳ２１においてステッピングモータ１００の負荷が閾値より小さいと判断した場合（判断Ｎｏ）、余剰なトルクマージンがあると判断し、ステッピングモータ１００の駆動電流値の最適化（図６参照）を行う（ステップＳ２３）。続いて、この最適化した駆動電流値Ａ(後述する図６のステップＳ３９にて取得する駆動電流値Ａ)と最適化駆動電流値を取得したときのステッピングモータ１００の駆動条件（駆動周波数、励磁モード）を関連付けて記憶部１１３のエリア３へ保存する（ステップＳ２４）。なお、この保存する内容については図９にて説明する。
【００２９】
図６は、駆動電流値を最適化する動作を示すフローチャートである。この動作は駆動電流最適化制御部１３０により実行される。図６において、まず、現在設定されている駆動電流値Ａを取得し（ステップＳ３１）、この駆動電流値Ａを記憶部１１３上のエリア１へ記憶する（ステップＳ３２）。上記取得した駆動電流値Ａと所定値の差分をＡ'とする（ステップＳ３３）。なお、ここでの所定値は、小さければ小さい程最適化の効率が上がるが、相反して処理時間が掛かるため、ステッピングモータ１００の制御システムとして、処理速度に問題が発生しない下限の設定値を設定することが望ましい。
【００３０】
続いて、駆動電流値Ａ'を記憶部１１３上のエリア２へ記憶し（ステップＳ３４）、この駆動電流値Ａ'を駆動電流値Ａとして設定する（ステップＳ３５）。その後、ステッピングモータ１００を励磁させ、負荷検出部１２４を介して負荷情報の取得を行う（ステップＳ３６）。続いて、上記取得した負荷と閾値の比較を行う（ステップＳ３７）。ここで負荷の方が閾値より大きい場合には（判断Ｙｅｓ）、脱調の兆候があるとして、脱調予兆信号を発生させる（ステップＳ３８）。一方、負荷の方が閾値より小さい場合には（判断Ｎｏ）、ステップＳ３１に戻り、上述した動作を行う。ステップＳ３８を実行した後、記憶部１１３上のエリア１から駆動電流値Ａを取得し（ステップＳ３９）、駆動電流値Ａを設定する（ステップＳ４０）。
【００３１】
図７は、ステッピングモータの設定電流における供給トルクと電源電圧の関係を示すグラフである。このグラフは、前述した図４のステップＳ１６における電圧変動による電源の切り替え動作について示すものである。ステッピングモータ１００から取り出せるトルクは、電源電圧Ｖと設定電流Ｉによって決まる。そのため、電源電圧Ｖが変動した場合に同一トルクを供給し続けるためには電流Ｉを変化させる必要がある。たとえば電源電圧Ｖ３がＶ３→Ｖ１に変化した場合、設定電流はＩ３→Ｉ１に切り替えないと過剰なエネルギーを供給することとなる。
【００３２】
そこで、脱調予兆信号を元に負荷の変動によって電流値を徐々に下げていき最適な電流値の設定をする様に制御するが、電圧情報を取得しない場合、脱調電流を所定値ごとに減少させるため応答性が低下し、その分だけエネルギーロスが生じる。そのためこの実施の形態では、図７に示すように、あらかじめ電圧変動に対する最適電流値のテーブルを設け、電圧変動が生じた場合、瞬時に最適電流テーブルに移行するような制御をすることで、さらなる省電力が可能となる。
【００３３】
図８は、電圧の立ち上がり時での負荷変動と電圧変動の両方をモニタし電流を可変する制御の効果例（１）を示す説明図である。すなわち、電圧変動を加味したときの電流値の変化を示すものである。図８において（Ａ）は電圧変化、（Ｂ），（Ｃ）は電流変化、（Ｄ）は電流変化の比較、（Ｅ）は脱調予兆信号について示している。（Ｂ）に示すように電圧情報を取得せず負荷変動のみの電流値の変化では、脱調予兆信号が入ると電流値（所定値）を上げる制御になっており、負荷が小さくなると、所定値分ずつ電流値を下げて、脱調しない電流値を判断する制御を行う。これに対し、（Ｃ）に示すように負荷変動と電圧変動の両方で電流値を可変させる場合では、あるトルクでの電圧の変化に対する電流変化量は、図７に示すとおり決まった値であるため、図８に示すような電圧変動に応じた電流を変化させることができ、エネルギーロスが少ない省電力制御が可能となる。
【００３４】
図９は、駆動電流の最適化を行う例を示すタイミングチャートである。この図９に示すとおり、ステッピングモータ１００は、定速−加速−減速−定速といった駆動動作をモータドライバ１１１を介して行う。この図９のタイミングチャートに示すように、ステッピングモータ１００は定速領域、加速領域、減速領域があるが、この実施の形態におけるステッピングモータ制御装置では、駆動電流の最適化は、定速領域で行う。
【００３５】
図１０は、最適駆動電流の設定および調整動作を示すフローチャートである。図１０において、まず、モータ制御部１１２より、ステッピングモータ１００を励磁するか否かの指令があるかを判断する（ステップＳ４１）。ここで励磁の指令がきていない場合には（判断Ｎｏ）、指令がくるまで待機する。一方、励磁すると判断した場合（判断Ｙｅｓ）、次起動時のステッピングモータ１００の動作条件を取得する（ステップＳ４２）。なお、ここでの動作条件とは、ステッピングモータの駆動周波数、励磁モードなどである。
【００３６】
続いて、ステップＳ４２で取得した条件と同じ動作条件で、以前駆動したことがあるかを記憶部１１３上のエリア３から検索する（ステップＳ４３）。ここで駆動したことがある場合には（判断Ｙｅｓ）、記憶部１１３上のエリア３から、以前動作時の最適駆動電流値を取得する（ステップＳ４４）。そして、取得した最適駆動電流値を設定し（ステップＳ４５）、ステッピングモータ１００が励磁されているか否かの判断を行う（ステップＳ４６）。一方、ステップＳ４３において駆動したことがない場合には（判断Ｎｏ）、前述した図４の制御に移行する。
【００３７】
上記制御動作において、たとえば、次起動時の動作モードが６００ｐｐｓ，１−２相励磁モードの場合において、記憶部１１３上に図１１の情報が記憶されていた場合には、図１１中のＮｏ．２と同様の動作条件であるため、駆動電流値に０．９を設定する。
【００３８】
続いて、ステップＳ４６において、ステッピングモータ１００が励磁されていない場合には（判断Ｎｏ）、この動作を終了する。一方、励磁されている場合には（判断Ｙｅｓ）、ステッピングモータ１００の駆動波形をモニタし、負荷情報の取得を行い（ステップＳ４７）、この負荷情報を元に駆動電流の調整を行なう（ステップＳ４８）。ステップＳ４６で非励磁状態が検出されるまでステップＳ４７，Ｓ４８を繰り返し、実行する。
【００３９】
図１１は、記憶部１１３へ記憶する具体的な内容の一例を示す図表である。前述した図６の動作において最適化された駆動電流値を、最適化されたときのステッピングモータ１００の動作条件と共に記憶部１１３へ記憶する。図１１のＮｏ．１は、駆動周波数１０００ｐｐｓ，励磁モード１−２相励磁状態で駆動したときは、最適化された駆動電流値が１．２であることを示している。なお、本例では、駆動周波数と励磁モードのみを条件として記憶しているが、温度検出素子１１４（図１参照）を設け、ステッピングモータ１００を駆動したときの温度条件も考慮した制御を行ってもよい。
【００４０】
図１２は、警告動作を示すフローチャートである。まず、ステッピングモータ１００の駆動電流値を取得する（ステップＳ５１）。つぎに取得した駆動電流値が閾値より大きいか小さいかを判断する（ステップＳ５２）。ここで取得した駆動電流値が閾値より小さい場合は（判断Ｙｅｓ）、この動作を終了する。一方、取得した駆動電流値が閾値より大きい場合には（判断Ｎｏ）、ステッピングモータ１００の駆動電流値が異常であると判断し、報知部１１５を介してユーザーまたはサービスマンなどに対して所定の警告を行う（ステップＳ５３）。上記警告の報知は、報知部１１５が装置の表示部（不図示）に、たとえばサービス管理センターに連絡する必要がある旨の警告メッセージあるいはサービスマンコールを表すキーマークなどを表示出力することで行われる。
【００４１】
図１３は、電圧の立ち下がり時での負荷変動と電圧変動の両方をモニタし電流を可変する制御の効果例（２）を示す説明図である。図１３において（Ａ）は電圧変化、（Ｂ），（Ｃ）は電流変化、（Ｄ）は電流変化の比較、（Ｅ）は脱調予兆信号について示している。図１３において、電圧情報を取得せず負荷変動のみの電流値の変化では、脱調予兆信号が入ると電流値（所定値）を上げる制御になっており、負荷が小さくなると、所定値分ずつ電流値を下げて脱調しない電流値を判断する制御を行う。また、電圧の立ち下がり時での負荷と電圧変動の両方での電流値を可変させる場合においても、電圧の立ち上がり時と同様に、あるトルクでの電圧の変化に対する電流変化量は、決まった値であるため、電圧変動に応じた電流を変化させることができ、結果として駆動時間が速くなりステッピングモータ１００の脱調発生のリスクを低減することが可能となる。
【００４２】
したがって、上述した実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置によれば、ステッピングモータ１００の負荷と電源電圧の変動を常時モニタして、脱調の脱調予兆信号を元にその時々の負荷に対しての最適な駆動電流を設定することができるので、消費電力の低減を行うことができる。
【００４３】
すなわち、ステッピングモータ１００へ流す電流を設定する駆動電流設定部１２１と、ステッピングモータ１００の駆動波形からステッピングモータ１００の負荷を検出する負荷検出部１２４と、負荷検出部１２４によって検出された負荷に応じて、駆動電流を調整する駆動電流調整部１２７と、負荷検出部１２４によって検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判断する脱調予兆判定部１２５と、徐々に駆動電流値を下げていき、脱調予兆手段が脱調の予兆を検知した時の駆動電流値に基づく駆動電流の最適化と電圧変動に伴う電流値の最適化を行う駆動電流最適化制御部１３０を有する構成により、ステッピングモータ１００の負荷を常時モニタし、脱調予兆信号を元にその時々の負荷に対して最適な駆動電流と電圧変動による駆動電流の設定しているため、消費電力の低減を行うことができる。
【００４４】
また、上記ステッピングモータ制御装置において、負荷に対して所定のトルクマージンを持たせるためのマージン設定部１２８を有し、駆動電流に対し、マージン設定部１２８で設定されたマージン値を設定することにより、フィードバック制御では補えない、たとえば急激な負荷変動などのバラツキがある場合でも、脱調することなくステッピングモータ１００の駆動を行うことができる。
【００４５】
また、上記ステッピングモータ制御装置において、電圧立ち上がり時での電圧変化に応じて可変する電流値は、あらかじめ設定された電流値に可変することにより、電流値を下げる応答時間が速まるため、省電力を図ることが可能となる。
【００４６】
また、上記ステッピングモータ制御装置において、駆動電流の最適化を行う駆動電流最適化制御部１３０は、ステッピングモータ１００が一定速で駆動しているときに最適化を行うことにより、駆動周波数、電流値、負荷トルクの関係が一定となるため、複雑な制御を招くことなく、最適な駆動電流値を選択することができる。
【００４７】
また、上記ステッピングモータ制御装置において、脱調予兆を検出したときの駆動電流値またはマージン値を所定の条件と共に記憶部１１３へ記憶し、記憶された条件を元に駆動電流またはマージンの設定を行うことにより、以前最適化したときの駆動条件を元に駆動電流の最適化を行なうため、以前の駆動条件と今回の駆動条件が一致した場合には、最適化の制御動作を行うことなく最適な駆動電流を選択することができ、最適化に要するダウンタイムの低減の低減を図ることができる。
【００４８】
また、上記ステッピングモータ制御装置において、上記所定の条件は、駆動周波数、励磁モードの何れかまたは全てとすることにより、以前最適化したときの駆動条件を元に駆動電流の最適化を行なうため、以前の駆動条件と今回の駆動条件が一致した場合には、最適化の制御動作を行うことなく最適な駆動電流を選択することができ、最適化に要するダウンタイムの低減を図ることができる。
【００４９】
また、上記ステッピングモータ制御装置において、駆動電流値が所定の閾値を超えた場合に、警告信号を報知することにより、ステッピングモータ１００が異常状態（ロック状態等）となったときに、ユーザーまたはサービスマンへ警告をすることができる。
【００５０】
また、上記ステッピングモータ制御装置において、電圧立ち下がり時での電圧変化に応じて可変する電流値は、あらかじめ設定された電流値に可変されることで、電流値を上げる応答時間が早まるため、モータの脱調リスクを低減する効果がある。
【符号の説明】
【００５１】
１００  ステッピングモータ
１１０  システム制御部
１１１  モータドライバ
１１２  モータ制御部
１１３  記憶部
１１４  温度検出素子
１１５  報知部
１２１  駆動電流設定部
１２２  出力制御部
１２３  駆動波形出力部
１２４  負荷検出部
１２５  脱調予兆判定部
１２６  脱調予兆フラグ発生部
１２７  駆動電流調整部
１２８  マージン設定部
１３０  駆動電流最適化制御部
１３１  検出機構
１３２  電圧変動検出部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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