JPH08223993A - ステップモータの駆動制御装置 - Google Patents
ステップモータの駆動制御装置Info
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- JPH08223993A JPH08223993A JP7028084A JP2808495A JPH08223993A JP H08223993 A JPH08223993 A JP H08223993A JP 7028084 A JP7028084 A JP 7028084A JP 2808495 A JP2808495 A JP 2808495A JP H08223993 A JPH08223993 A JP H08223993A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- step motor
- current
- motor
- power supply
- phase
- Prior art date
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- Electrophotography Configuration And Component (AREA)
- Color Electrophotography (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は高速回転時においてもトルクを確保
できるようにしたステップモータの駆動制御装置を提供
するものである。 【構成】 本発明は、複数の励磁相を順次切り換えてロ
ータを回転させるステップモータの駆動制御装置におい
て、励磁相の切り換えにより励磁を切られる励磁相の励
磁コイルに生じる回生電流を一時的にコンデンサに蓄
え、該コンデンサの電圧を電源電圧より高くし、この高
くなった電圧を新たに励磁される励磁相の励磁コイルの
駆動用として用いるようにしたものである。
できるようにしたステップモータの駆動制御装置を提供
するものである。 【構成】 本発明は、複数の励磁相を順次切り換えてロ
ータを回転させるステップモータの駆動制御装置におい
て、励磁相の切り換えにより励磁を切られる励磁相の励
磁コイルに生じる回生電流を一時的にコンデンサに蓄
え、該コンデンサの電圧を電源電圧より高くし、この高
くなった電圧を新たに励磁される励磁相の励磁コイルの
駆動用として用いるようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式の画像形成
装置に適したステップモータの駆動制御装置に係り、特
に高速回転時にもトルクを確保できるようにしたステッ
プモータの駆動制御装置に関する。
装置に適したステップモータの駆動制御装置に係り、特
に高速回転時にもトルクを確保できるようにしたステッ
プモータの駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電子写真方式の画像形成装置と
しては、入力した情報に応じて変調されたレーザ光を用
いて感光体を露光走査することにより静電潜像を形成
し、これを現像剤で現像して記録紙に像転写するいわゆ
るレーザビームプリンタが知られている。更に、最近で
は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、
ＢＫ（ブラック）の４色を印字し、カラー印字するカラ
ーレーザプリンタが知られている。
しては、入力した情報に応じて変調されたレーザ光を用
いて感光体を露光走査することにより静電潜像を形成
し、これを現像剤で現像して記録紙に像転写するいわゆ
るレーザビームプリンタが知られている。更に、最近で
は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、
ＢＫ（ブラック）の４色を印字し、カラー印字するカラ
ーレーザプリンタが知られている。
【０００３】図１１はこのカラーレーザビームプリンタ
を示すもので、１はハウジングＨ内に回動可能に指示さ
れたセレンもしくは硫化カドミウム等の半導体層を表面
にもつ感光ドラムで、矢印ａ方向に回転している。２は
レーザ光Ｌを射出する半導体レーザであり、射出された
レーザ光Ｌはビームエキスパンダ３に入射されて所定の
ビーム径をもったレーザ光となる。このレーザ光は鏡面
を複数個有する多面体ミラー４に入射される。多面体ミ
ラー４は定速モータ５により所定速度で回転するので、
ビームエキスパンダ３より射出されたレーザ光は、この
所定回転する多面体ミラー４に反射されて実質的に水平
に走査される。そして、ｆ−θ特性を有する結像レンズ
６を通り、折り返しミラー１１を通り、帯電器１３によ
り所定の極性に帯電されている感光ドラム１上にスポッ
ト光として結像される。
を示すもので、１はハウジングＨ内に回動可能に指示さ
れたセレンもしくは硫化カドミウム等の半導体層を表面
にもつ感光ドラムで、矢印ａ方向に回転している。２は
レーザ光Ｌを射出する半導体レーザであり、射出された
レーザ光Ｌはビームエキスパンダ３に入射されて所定の
ビーム径をもったレーザ光となる。このレーザ光は鏡面
を複数個有する多面体ミラー４に入射される。多面体ミ
ラー４は定速モータ５により所定速度で回転するので、
ビームエキスパンダ３より射出されたレーザ光は、この
所定回転する多面体ミラー４に反射されて実質的に水平
に走査される。そして、ｆ−θ特性を有する結像レンズ
６を通り、折り返しミラー１１を通り、帯電器１３によ
り所定の極性に帯電されている感光ドラム１上にスポッ
ト光として結像される。
【０００４】７はビーム検出用反射ミラー８によって反
射されたレーザ光を検知するビーム検出器である。感光
ドラム１上に所望の光情報を得るための半導体レーザ２
の変調動作のタイミングは、前記ビーム検出器７の検出
信号により決定される。一方、感光ドラム１上には、入
力情報に応じて結像走査されたレーザ光により、静電潜
像が形成される。この潜像は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの各色
現像器を収めた回転現像器９において各色現像剤により
顕画化された後、カセット１０に収納されている記録紙
１５が転写ドラム１４に巻き付けられ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂ
Ｋの各色現像剤が転写される。これが定着器１２を通過
することにより像は記録紙１５に定着され不図示の排出
器に排出される。従来、この種の記録装置において、回
転現像器の回転制御は位置制御が容易に実現できるステ
ップモータが多用されている。この種の回転制御におい
ては、プリント速度を上げるための技術として、前記回
転現像器９を９０度づつ回転し、迅速に所望の色の現像
器を確実に回転し、停止し、当接することが重要とな
る。又、装置を小型化するために、一つのステップモー
タを用いて回転現像器９の回転制御を行うとともに回転
現像器９を９０度づつ回転し終えた後、各々の現像器が
選択されて当接されている間は図示しない各々の現像器
の内部にあるスリーブを回転させる制御を行う等、二つ
以上の制御を行うことが多用される。
射されたレーザ光を検知するビーム検出器である。感光
ドラム１上に所望の光情報を得るための半導体レーザ２
の変調動作のタイミングは、前記ビーム検出器７の検出
信号により決定される。一方、感光ドラム１上には、入
力情報に応じて結像走査されたレーザ光により、静電潜
像が形成される。この潜像は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの各色
現像器を収めた回転現像器９において各色現像剤により
顕画化された後、カセット１０に収納されている記録紙
１５が転写ドラム１４に巻き付けられ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂ
Ｋの各色現像剤が転写される。これが定着器１２を通過
することにより像は記録紙１５に定着され不図示の排出
器に排出される。従来、この種の記録装置において、回
転現像器の回転制御は位置制御が容易に実現できるステ
ップモータが多用されている。この種の回転制御におい
ては、プリント速度を上げるための技術として、前記回
転現像器９を９０度づつ回転し、迅速に所望の色の現像
器を確実に回転し、停止し、当接することが重要とな
る。又、装置を小型化するために、一つのステップモー
タを用いて回転現像器９の回転制御を行うとともに回転
現像器９を９０度づつ回転し終えた後、各々の現像器が
選択されて当接されている間は図示しない各々の現像器
の内部にあるスリーブを回転させる制御を行う等、二つ
以上の制御を行うことが多用される。
【０００５】このように回転現像器９の回転を行うステ
ップモータ制御においては、プリントスピードの高速化
の要求から、高速にステップモータを動作させるため
に、定電流チョッパ型の駆動方式が多用されている。
ップモータ制御においては、プリントスピードの高速化
の要求から、高速にステップモータを動作させるため
に、定電流チョッパ型の駆動方式が多用されている。
【０００６】このような定電流チョッパ型駆動方式のス
テップモータの駆動制御装置は従来、図１２に示すよう
になっている。
テップモータの駆動制御装置は従来、図１２に示すよう
になっている。
【０００７】図１２において、１０１は全体の制御を行
うメインＣＰＵで、１０２はモータ励磁相切替時間テー
ブルや制御プログラム等を格納するＲＯＭであり、１０
３はメインＣＰＵ１０１の動作に必要なクロック等を作
成する発信器である。１０４はモータドライバで、モー
タ１０５を駆動するものである。１０６は大容量コンデ
ンサで、モータドライバ１０４で電流を消費する際及び
モータドライバ１０４から回生電流が戻る際、電流を一
時的に蓄え、電圧リップルを低く押さえるためのもので
ある。
うメインＣＰＵで、１０２はモータ励磁相切替時間テー
ブルや制御プログラム等を格納するＲＯＭであり、１０
３はメインＣＰＵ１０１の動作に必要なクロック等を作
成する発信器である。１０４はモータドライバで、モー
タ１０５を駆動するものである。１０６は大容量コンデ
ンサで、モータドライバ１０４で電流を消費する際及び
モータドライバ１０４から回生電流が戻る際、電流を一
時的に蓄え、電圧リップルを低く押さえるためのもので
ある。
【０００８】このようなステップモータ駆動装置を駆動
するには、予めＲＯＭ１０２内にプログラムされた制御
方式によって発信器１０３のもとにメインＣＰＵ１０１
の内部タイマを起動し、このタイマを用いて設定された
所定時間ごとに励磁相を順次切り換えてモータドライバ
１０４を駆動することにより、ステップモータ１０５を
駆動することができる。
するには、予めＲＯＭ１０２内にプログラムされた制御
方式によって発信器１０３のもとにメインＣＰＵ１０１
の内部タイマを起動し、このタイマを用いて設定された
所定時間ごとに励磁相を順次切り換えてモータドライバ
１０４を駆動することにより、ステップモータ１０５を
駆動することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとしている課題】このように従来、
ステップモータ駆動制御装置は図７ａの点線ａに示すよ
うに駆動周波数が励磁電流立ち上り時間の逆数に近くな
るところで急激にトルクが減少する。すなわち、定電流
チョッパ型駆動方式は、駆動電源電圧とコイル抵抗より
決定される連続通電時最終到達電流値を、駆動すべき定
電流値より、数倍高い値に設定することにより、低速回
転時と高速回転時のトルク変動を小さく抑える駆動方式
である。しかしながら、例えば、図６に示すように、２
相励磁において、電流立ち上り時間ｔｒに対して２倍以
上大きなｔ1 を切替時間とする駆動周波数ｆ1 ＝２／ｔ
1 の近傍のトルクの周波数特性は図７に示すようにフラ
ットであるが、電流立上り時間ｔｒに近づくにつれ、例
えばｔ2 を切替時間とする駆動周波数ｆ2 ＝２／ｔ2 近
傍では斜線で示すような電流波形となり、電流の駆動デ
ューティが著しく落ちるため、図７の点線ａで示すよう
に周波数ｆ2 の近傍で急激なトルクの低下をきたす。一
般に電流の立ち上がり時間はコイルの電気的時定数（τ
＝Ｌ／Ｒ）と速度逆起電圧できまり、電気的時定数、及
び速度逆起電力が小さいほど電流の立ち上がりは速く高
速応答性に優れている。しかし、高速応答性を追求する
と逆にトルクが低下するので、使用するモータの大き
さ、駆動周波数、トルクによって概略電気的時定数、速
度逆起電力の取り得る値はほぼ決定される。また、一つ
のステップモータを二つ以上の制御に使用すると、両立
するステップモータのコイル巻線仕様とすることは困難
で、高速応答性の限界があった。
ステップモータ駆動制御装置は図７ａの点線ａに示すよ
うに駆動周波数が励磁電流立ち上り時間の逆数に近くな
るところで急激にトルクが減少する。すなわち、定電流
チョッパ型駆動方式は、駆動電源電圧とコイル抵抗より
決定される連続通電時最終到達電流値を、駆動すべき定
電流値より、数倍高い値に設定することにより、低速回
転時と高速回転時のトルク変動を小さく抑える駆動方式
である。しかしながら、例えば、図６に示すように、２
相励磁において、電流立ち上り時間ｔｒに対して２倍以
上大きなｔ1 を切替時間とする駆動周波数ｆ1 ＝２／ｔ
1 の近傍のトルクの周波数特性は図７に示すようにフラ
ットであるが、電流立上り時間ｔｒに近づくにつれ、例
えばｔ2 を切替時間とする駆動周波数ｆ2 ＝２／ｔ2 近
傍では斜線で示すような電流波形となり、電流の駆動デ
ューティが著しく落ちるため、図７の点線ａで示すよう
に周波数ｆ2 の近傍で急激なトルクの低下をきたす。一
般に電流の立ち上がり時間はコイルの電気的時定数（τ
＝Ｌ／Ｒ）と速度逆起電圧できまり、電気的時定数、及
び速度逆起電力が小さいほど電流の立ち上がりは速く高
速応答性に優れている。しかし、高速応答性を追求する
と逆にトルクが低下するので、使用するモータの大き
さ、駆動周波数、トルクによって概略電気的時定数、速
度逆起電力の取り得る値はほぼ決定される。また、一つ
のステップモータを二つ以上の制御に使用すると、両立
するステップモータのコイル巻線仕様とすることは困難
で、高速応答性の限界があった。
【００１０】本発明の目的は上記欠点を解決しようとす
るもので、モータの仕様を変えずに、高速回転時におい
てもトルクを確保できるようにしたステップモータの駆
動制御装置を提供しようとするものである。
るもので、モータの仕様を変えずに、高速回転時におい
てもトルクを確保できるようにしたステップモータの駆
動制御装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は複数の励磁相を順次切り換えて回転させ
るステップモータにおいて、一方の励磁相のコイルに蓄
えられた通電エネルギーをオフする際の回生エネルギー
を他方の励磁相のコイルの電流立ち上げに有効に使うこ
とにより、電流立ち上がり時間を短縮し、高速回転時の
トルクの低下を抑える駆動方式を提供するものである。
また、本発明は一つのステップモータを用いて複数の制
御をおこなう場合、高速トルクアップモードと、通常の
省エネルギーモードとを選択切替て使うことにより、余
分な発熱を抑え、小型のステップモータを用いても必要
な時に高速、高トルクの優れた特性が得られる駆動方式
を提供するものである。
めに、本発明は複数の励磁相を順次切り換えて回転させ
るステップモータにおいて、一方の励磁相のコイルに蓄
えられた通電エネルギーをオフする際の回生エネルギー
を他方の励磁相のコイルの電流立ち上げに有効に使うこ
とにより、電流立ち上がり時間を短縮し、高速回転時の
トルクの低下を抑える駆動方式を提供するものである。
また、本発明は一つのステップモータを用いて複数の制
御をおこなう場合、高速トルクアップモードと、通常の
省エネルギーモードとを選択切替て使うことにより、余
分な発熱を抑え、小型のステップモータを用いても必要
な時に高速、高トルクの優れた特性が得られる駆動方式
を提供するものである。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１３】（第１の実施例）図１は定電流チョッパ型
のステップモータの駆動制御装置を示すうもので、この
ステップモータは例えば図１１に示す電子写真方式の画
像形成装置における回転現像器９の回転制御を行うもの
である。図１において、１０１は全体の制御を行うメイ
ンＣＰＵで、１０２はモータ励磁相切替時間テーブルや
制御プログラム等を格納するＲＯＭであり、１０３やメ
インＣＰＵ１０１の動作に必要なクロック等を作成する
発信器である。１０４はモータドライバで、モータ１０
５を駆動するものである。１０６は大容量コンデンサ
で、モータドライバ１０４で電流を消費する際及びモー
タドライバ１０４から回生電流が戻る際、電流を一時的
に蓄え、電圧リップルを低く押さえるためのものであ
る。１０７はダイオード、１０８は小容量コンデンサで
あり、これらによりステップアップ回路を構成するもの
である。これらのダイオード１０７並びに小容量コンデ
ンサ１０８はモータ１０５のコイルに蓄えられた電流が
電源に回生される際に、電源に直接接続された大容量コ
ンデンサ１０６に戻さずにダイオード１０７により電源
方向に遮断された電流を小容量コンデンサ１０８に蓄え
ることにより、小容量コンデンサ１０８の電圧を一時的
に高くなるようにするものである。
のステップモータの駆動制御装置を示すうもので、この
ステップモータは例えば図１１に示す電子写真方式の画
像形成装置における回転現像器９の回転制御を行うもの
である。図１において、１０１は全体の制御を行うメイ
ンＣＰＵで、１０２はモータ励磁相切替時間テーブルや
制御プログラム等を格納するＲＯＭであり、１０３やメ
インＣＰＵ１０１の動作に必要なクロック等を作成する
発信器である。１０４はモータドライバで、モータ１０
５を駆動するものである。１０６は大容量コンデンサ
で、モータドライバ１０４で電流を消費する際及びモー
タドライバ１０４から回生電流が戻る際、電流を一時的
に蓄え、電圧リップルを低く押さえるためのものであ
る。１０７はダイオード、１０８は小容量コンデンサで
あり、これらによりステップアップ回路を構成するもの
である。これらのダイオード１０７並びに小容量コンデ
ンサ１０８はモータ１０５のコイルに蓄えられた電流が
電源に回生される際に、電源に直接接続された大容量コ
ンデンサ１０６に戻さずにダイオード１０７により電源
方向に遮断された電流を小容量コンデンサ１０８に蓄え
ることにより、小容量コンデンサ１０８の電圧を一時的
に高くなるようにするものである。
【００１４】ここで図２は図１に示す２相バイポーラス
テップモータ１０５を概念的に示すものであり、図３は
ステップモータ１０５の駆動波形図である。
テップモータ１０５を概念的に示すものであり、図３は
ステップモータ１０５の駆動波形図である。
【００１５】図２において、ステップモータ１０５のロ
ータ１０５ａの周囲に巻かれたＡ相、Ｂ相励磁とし、Ａ
相、Ｂ相の２つのコイル１２０ａ、１２０ｂに実線の矢
印の向きに電流を流すことをＡ相、Ｂ相励磁とし、Ａ
相、Ｂ相の２つのコイル１２０ａ、１２０ｂに点線の矢
印の向きに電流を流すことをＡ相、Ｂ相励磁とする。モ
ータ１０５を図３に示すごとく順次励磁していくことに
より、モータ１０５は矢印のように回転する。逆に回転
させたい場合には逆のシーケンスとなる。
ータ１０５ａの周囲に巻かれたＡ相、Ｂ相励磁とし、Ａ
相、Ｂ相の２つのコイル１２０ａ、１２０ｂに実線の矢
印の向きに電流を流すことをＡ相、Ｂ相励磁とし、Ａ
相、Ｂ相の２つのコイル１２０ａ、１２０ｂに点線の矢
印の向きに電流を流すことをＡ相、Ｂ相励磁とする。モ
ータ１０５を図３に示すごとく順次励磁していくことに
より、モータ１０５は矢印のように回転する。逆に回転
させたい場合には逆のシーケンスとなる。
【００１６】ここで図４は図１に示すモータドライバ１
０４を示すもので、この図４において、１２０ａ及び１
２０ｂはモータコイル、１２１ａ1 、１２１ａ2 、１２
１ａ3 、１２１ａ4 及び１２１ｂ1 、１２１ｂ2 、１２
１ｂ3 、１２１ｂ4 はスイッチングトランジスタ、１２
２ａ及び１２２ｂは電流検出用抵抗、１２３ａ及び１２
３ｂは比較電圧を加える基準電源、１２４ａ及び１２４
ｂは比較器、１２５ａ1 、１２５ａ2 及び１２５ｂ1 、
１２５ｂ2 はアンド回路、１２６ａ1 、１２６ａ2 、１
２６ａ3 、１２６ａ4 及び１２６ｂ1 、１２６ｂ2 、１
２６ｂ3 、１２６ｂ4 は電流回生用ダイオード、１２７
ａ1 、１２７ａ2 及び１２７ｂ1 、１２７ｂ2 はインバ
ータである。
０４を示すもので、この図４において、１２０ａ及び１
２０ｂはモータコイル、１２１ａ1 、１２１ａ2 、１２
１ａ3 、１２１ａ4 及び１２１ｂ1 、１２１ｂ2 、１２
１ｂ3 、１２１ｂ4 はスイッチングトランジスタ、１２
２ａ及び１２２ｂは電流検出用抵抗、１２３ａ及び１２
３ｂは比較電圧を加える基準電源、１２４ａ及び１２４
ｂは比較器、１２５ａ1 、１２５ａ2 及び１２５ｂ1 、
１２５ｂ2 はアンド回路、１２６ａ1 、１２６ａ2 、１
２６ａ3 、１２６ａ4 及び１２６ｂ1 、１２６ｂ2 、１
２６ｂ3 、１２６ｂ4 は電流回生用ダイオード、１２７
ａ1 、１２７ａ2 及び１２７ｂ1 、１２７ｂ2 はインバ
ータである。
【００１７】ここで、図１に示すステップモータ駆動制
御装置の定電流チョッパ動作を説明する。まず、モータ
コイル１２０ａにｉという電流を流したい場合、Ａ相を
ハイレベルとして励磁する。これによりスイッチングト
ランジスタ１２１ａ2 がオンになるとともにアンド回路
１２５ａ1 のゲートを開く、最初モータ電流はゼロであ
るので電流検出用抵抗１２２ａの電圧降下はゼロで比較
器１２４の出力はハイレベルでスイッチングトランジス
タ１２１ａ3 をオンにし、電流が流れ始める。そのまま
電流が流れ続けるとやがて、電流検出用抵抗１２２ａの
電圧値が基準電源１２３ａの比較電圧を上回り、比較器
１２４の出力をローレベルとし、スイッチングトランジ
スタ１２１ａ3 をオフにし、電流が遮断される。図示し
ない遅延回路時間だけ経過すると、比較器１２４ａは電
流検知用の電圧値と比較電圧値を比較し直し、電流値が
下がっていることを知ると再びハイレベルとなり、電流
が流れ出す。以上のことを繰り返し、定電流制御が成立
する。この後、今励磁していたコイル１２０ａの励磁電
流の向きを変える際、Ａ相をローレベルとし今励磁して
いたコイル１２０ａの励磁を切り、スイッチングトラン
ジスタ１２１ａ2 及び１２１ａ3 をオフにする。このと
き、コイル１２０ａの磁束は瞬時にオフできなく、依然
電流は同じ向きに流れようとするが、スイッチングトラ
ンジスタ１２１ａ2 及び１２１ａ3 がオフされているた
め、回生用ダイオード１２６ａ4 、１２６ａ1 を通っ
て、電源にコイル１２０ａに蓄えられた電流が回生され
る。続いて、電流の向きを変えてコイル１２０ａを励磁
するためにＡ相をハイレベルとしスイッチングトランジ
スタ１２１ａ1 及び１２１ａ4 をオンにし、同様の動作
を続ける。また、モータコイル１２０ｂも同様にして動
作される。
御装置の定電流チョッパ動作を説明する。まず、モータ
コイル１２０ａにｉという電流を流したい場合、Ａ相を
ハイレベルとして励磁する。これによりスイッチングト
ランジスタ１２１ａ2 がオンになるとともにアンド回路
１２５ａ1 のゲートを開く、最初モータ電流はゼロであ
るので電流検出用抵抗１２２ａの電圧降下はゼロで比較
器１２４の出力はハイレベルでスイッチングトランジス
タ１２１ａ3 をオンにし、電流が流れ始める。そのまま
電流が流れ続けるとやがて、電流検出用抵抗１２２ａの
電圧値が基準電源１２３ａの比較電圧を上回り、比較器
１２４の出力をローレベルとし、スイッチングトランジ
スタ１２１ａ3 をオフにし、電流が遮断される。図示し
ない遅延回路時間だけ経過すると、比較器１２４ａは電
流検知用の電圧値と比較電圧値を比較し直し、電流値が
下がっていることを知ると再びハイレベルとなり、電流
が流れ出す。以上のことを繰り返し、定電流制御が成立
する。この後、今励磁していたコイル１２０ａの励磁電
流の向きを変える際、Ａ相をローレベルとし今励磁して
いたコイル１２０ａの励磁を切り、スイッチングトラン
ジスタ１２１ａ2 及び１２１ａ3 をオフにする。このと
き、コイル１２０ａの磁束は瞬時にオフできなく、依然
電流は同じ向きに流れようとするが、スイッチングトラ
ンジスタ１２１ａ2 及び１２１ａ3 がオフされているた
め、回生用ダイオード１２６ａ4 、１２６ａ1 を通っ
て、電源にコイル１２０ａに蓄えられた電流が回生され
る。続いて、電流の向きを変えてコイル１２０ａを励磁
するためにＡ相をハイレベルとしスイッチングトランジ
スタ１２１ａ1 及び１２１ａ4 をオンにし、同様の動作
を続ける。また、モータコイル１２０ｂも同様にして動
作される。
【００１８】さて、このようなステップモータ駆動装置
を駆動するには、あらかじめ、ＲＯＭ１０２内にプログ
ラムされた制御方法によって、発振器１０３のもとにＣ
ＰＵ１０１の内部タイマを起動し、該内部のタイマ用い
て設定された所定時間ごとに励磁相を順次切替て、モー
タドライバ１０４を駆動することにより、ステップモー
タ１０５を駆動することができる。
を駆動するには、あらかじめ、ＲＯＭ１０２内にプログ
ラムされた制御方法によって、発振器１０３のもとにＣ
ＰＵ１０１の内部タイマを起動し、該内部のタイマ用い
て設定された所定時間ごとに励磁相を順次切替て、モー
タドライバ１０４を駆動することにより、ステップモー
タ１０５を駆動することができる。
【００１９】本発明では、スイッチングトランジスタ１
２１がオフされ、回生用ダイオード１２６を通って、コ
イルに蓄えられた電流が電源に回生される際、電源に直
接接続された大容量コンデンサ１０６に戻さずにダイオ
ード１０７により電源方向に遮断された電流を小容量コ
ンデンサ１０８に蓄えることにより、コンデンサの電圧
を一時的に高くなるようにステップアップし、高くなっ
た電圧により他の相のコイルの電流立ち上がりを速くす
ることにより高周波時の励磁電流立上り時間を短縮し、
トルクの低下を抑えるというものである。この動作を図
５のタイミングチャートをもとに説明する。まず、図２
に示した従来のステップモータ駆動装置ではモータドラ
イバ電源電圧ＶｃｃＡが大容量コンデンサ１０６によ
り、リップル電圧が抑えられるので点線ａで示す如く、
Ｖｃｃと常に等しい値をとり、Ａ相、Ｂ相各相の励磁電
流波形も点線ａに示す通りである。しかし本発明ではダ
イオード１０７を介し小容量コンデンサをモータドライ
バ１０４の前に配置した場合のドライバ電源電圧Ｖｃｃ
Ａ、及びＡ相、Ｂ相各相の励磁電流波形は実線ｂに示す
ようになる。これは、例えばｔ3の時刻にＢ相のコイル
は一度オフになるがこの時、コイルに蓄ええられている
エネルギーは、コイルのインダクタンスをＬ（Ｈ…Ｈｅ
ｎｒｙ）、オフする直前の電流値をｉ（Ａ）とすると、 Ｅ＝１／２×Ｌ×ｉ×ｉ となる。このエネルギーを大容量電解コンデンサ１０６
に戻さずに１０６より容量の小さい小容量コンデンサ１
０８に電流を蓄えるようにすると、ＶｃｃＡは図５のｂ
のような波形となる。このＶｃｃＡのピークはほぼ次式
のような関係で現れる。つまり、小容量コンデンサ１０
８の静電容量をＣ（Ｆ）とすると、 Ｅ＝１／２×Ｌ×ｉ×ｉ＝１／２×Ｃ×（ＶｃｃＡ×Ｖ
ｃｃＡ−Ｖｃｃ×Ｖｃｃ） より、 ＶｃｃＡ＝ＳＱＲＴ（Ｌ／Ｃ×ｉ×ｉ＋Ｖｃｃ×Ｖｃ
ｃ） よりなる電圧が発生する。この一時的に高くなったドラ
イバの電源電圧はＡ相の電流立ち上がりを図５のｂで示
す如く速くし、同様にＡ相のオフ時であるｔ4 の時刻に
はＢ相の電流立ち上がりを速くし、該ステップモータの
トルクの周波数特性を図７実線ｂの如く改善する。尚、
本発明の実施例ではステップモータ駆動回路をバイポー
ラ定電流チョッパ方式を採用したがこれに限定すること
なく、例えばユニポーラ駆動、定電圧駆動でも構わない
ことはいうまでもない。
２１がオフされ、回生用ダイオード１２６を通って、コ
イルに蓄えられた電流が電源に回生される際、電源に直
接接続された大容量コンデンサ１０６に戻さずにダイオ
ード１０７により電源方向に遮断された電流を小容量コ
ンデンサ１０８に蓄えることにより、コンデンサの電圧
を一時的に高くなるようにステップアップし、高くなっ
た電圧により他の相のコイルの電流立ち上がりを速くす
ることにより高周波時の励磁電流立上り時間を短縮し、
トルクの低下を抑えるというものである。この動作を図
５のタイミングチャートをもとに説明する。まず、図２
に示した従来のステップモータ駆動装置ではモータドラ
イバ電源電圧ＶｃｃＡが大容量コンデンサ１０６によ
り、リップル電圧が抑えられるので点線ａで示す如く、
Ｖｃｃと常に等しい値をとり、Ａ相、Ｂ相各相の励磁電
流波形も点線ａに示す通りである。しかし本発明ではダ
イオード１０７を介し小容量コンデンサをモータドライ
バ１０４の前に配置した場合のドライバ電源電圧Ｖｃｃ
Ａ、及びＡ相、Ｂ相各相の励磁電流波形は実線ｂに示す
ようになる。これは、例えばｔ3の時刻にＢ相のコイル
は一度オフになるがこの時、コイルに蓄ええられている
エネルギーは、コイルのインダクタンスをＬ（Ｈ…Ｈｅ
ｎｒｙ）、オフする直前の電流値をｉ（Ａ）とすると、 Ｅ＝１／２×Ｌ×ｉ×ｉ となる。このエネルギーを大容量電解コンデンサ１０６
に戻さずに１０６より容量の小さい小容量コンデンサ１
０８に電流を蓄えるようにすると、ＶｃｃＡは図５のｂ
のような波形となる。このＶｃｃＡのピークはほぼ次式
のような関係で現れる。つまり、小容量コンデンサ１０
８の静電容量をＣ（Ｆ）とすると、 Ｅ＝１／２×Ｌ×ｉ×ｉ＝１／２×Ｃ×（ＶｃｃＡ×Ｖ
ｃｃＡ−Ｖｃｃ×Ｖｃｃ） より、 ＶｃｃＡ＝ＳＱＲＴ（Ｌ／Ｃ×ｉ×ｉ＋Ｖｃｃ×Ｖｃ
ｃ） よりなる電圧が発生する。この一時的に高くなったドラ
イバの電源電圧はＡ相の電流立ち上がりを図５のｂで示
す如く速くし、同様にＡ相のオフ時であるｔ4 の時刻に
はＢ相の電流立ち上がりを速くし、該ステップモータの
トルクの周波数特性を図７実線ｂの如く改善する。尚、
本発明の実施例ではステップモータ駆動回路をバイポー
ラ定電流チョッパ方式を採用したがこれに限定すること
なく、例えばユニポーラ駆動、定電圧駆動でも構わない
ことはいうまでもない。
【００２０】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例を図８を参照して説明するが、図１と同一部分には
同一符号を付し、その具体的説明は省略する。
施例を図８を参照して説明するが、図１と同一部分には
同一符号を付し、その具体的説明は省略する。
【００２１】この第２の実施例では、一つのステップモ
ータを用いて複数の制御をおこなう場合を想定し、本発
明である所の高速トルクアップモードと、通常の省エネ
ルギーモードとを選択切替して使うことが可能な方式で
ある。図８において、１１０は、アナログスイッチで、
ダイオード１０９のアノードからカソード方向の電流を
通すか通さないかを選択使用するスイッチである。高速
トルクアップモードではアナログスイッチ１１０を開
き、ダイオード１０９のアノードからカソード方向の電
流を通さずに小容量コンデンサ１０８の両端の電圧をＶ
ｃｃ以上に上げることにより高速駆動時のトルクをアッ
プする。また逆に省エネルギーモードではアナログスイ
ッチ１１０を閉じ、ダイオード１０９のアノードからカ
ソード方向の電流をすことにより回生電流は大容量コン
デンサ１０６に戻すことにより電源電流の節約により、
省エネルギー化が図れる。本発明の第２の実施例では、
一つのステップモータを用いて複数の制御をおこなう場
合、高速、高トルクの必要性のある例えば、図１１の画
像形成装置における回転現像器９の回転停止制御におい
ては、高速トルクアップモードを用い、前記高速トルク
アップモードほどトルクの必要のない例えば図１１の画
像形成装置における回転現像器９のスリーブ回転制御に
は、通常の省エネルギーモードを用いて、制御対象に応
じて、選択切替て使うことにより、余分な発熱を抑え、
小型のステップモータを用いても必要な時に高速、高ト
ルクの優れた特性が得られる駆動方法を提供するもので
ある。図９及び図１０は図８の他の例を示し実際の選択
回路を示した例である。図９は、バイポーラトランジス
タを、スイッチ素子として用いた例で、ＰＮＰトランジ
スタ１１１をダイオード１０６のアノードからカソード
方向の電流を通すか通さないかのスイッチとして働く。
図１０は、電源からモータドライバの向きへの電流を通
すか通さないかのスイッチをパワーＭＯＳーＦＥＴ１１
２のダイオード逆方向特性を利用し、ダイオードの電流
遮断特性に制御性をもたせたものである。つまり、逆方
向に接続したＰチャンネルＦＥＴのゲートーソース電圧
がＦＥＴを充分にオンする電圧を確保していれば、僅か
なオン抵抗をもつ抵抗として働くので、電源電圧とモー
タドライブ電圧がほぼ等しい通常の省エネルギーモード
として動作する。また、ＰチャンネルＦＥＴのゲートー
ソース電圧がＦＥＴを遮断する電圧を確保していれば、
内蔵逆方向ダイオードとして働くので、回生電流供給時
にモータドライブ電圧が電源電圧より一時的に高くなり
高速、高トルクモードとして動作する。
ータを用いて複数の制御をおこなう場合を想定し、本発
明である所の高速トルクアップモードと、通常の省エネ
ルギーモードとを選択切替して使うことが可能な方式で
ある。図８において、１１０は、アナログスイッチで、
ダイオード１０９のアノードからカソード方向の電流を
通すか通さないかを選択使用するスイッチである。高速
トルクアップモードではアナログスイッチ１１０を開
き、ダイオード１０９のアノードからカソード方向の電
流を通さずに小容量コンデンサ１０８の両端の電圧をＶ
ｃｃ以上に上げることにより高速駆動時のトルクをアッ
プする。また逆に省エネルギーモードではアナログスイ
ッチ１１０を閉じ、ダイオード１０９のアノードからカ
ソード方向の電流をすことにより回生電流は大容量コン
デンサ１０６に戻すことにより電源電流の節約により、
省エネルギー化が図れる。本発明の第２の実施例では、
一つのステップモータを用いて複数の制御をおこなう場
合、高速、高トルクの必要性のある例えば、図１１の画
像形成装置における回転現像器９の回転停止制御におい
ては、高速トルクアップモードを用い、前記高速トルク
アップモードほどトルクの必要のない例えば図１１の画
像形成装置における回転現像器９のスリーブ回転制御に
は、通常の省エネルギーモードを用いて、制御対象に応
じて、選択切替て使うことにより、余分な発熱を抑え、
小型のステップモータを用いても必要な時に高速、高ト
ルクの優れた特性が得られる駆動方法を提供するもので
ある。図９及び図１０は図８の他の例を示し実際の選択
回路を示した例である。図９は、バイポーラトランジス
タを、スイッチ素子として用いた例で、ＰＮＰトランジ
スタ１１１をダイオード１０６のアノードからカソード
方向の電流を通すか通さないかのスイッチとして働く。
図１０は、電源からモータドライバの向きへの電流を通
すか通さないかのスイッチをパワーＭＯＳーＦＥＴ１１
２のダイオード逆方向特性を利用し、ダイオードの電流
遮断特性に制御性をもたせたものである。つまり、逆方
向に接続したＰチャンネルＦＥＴのゲートーソース電圧
がＦＥＴを充分にオンする電圧を確保していれば、僅か
なオン抵抗をもつ抵抗として働くので、電源電圧とモー
タドライブ電圧がほぼ等しい通常の省エネルギーモード
として動作する。また、ＰチャンネルＦＥＴのゲートー
ソース電圧がＦＥＴを遮断する電圧を確保していれば、
内蔵逆方向ダイオードとして働くので、回生電流供給時
にモータドライブ電圧が電源電圧より一時的に高くなり
高速、高トルクモードとして動作する。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、複数の励磁相を順次切
替て回転させるステップモータにおいて一方の励磁相の
コイルに蓄えられた通電エネルギーをオフする際の回生
エネルギーを小容量コンデンサに一時的に蓄えることに
より電圧を電源電圧より高くし、他方の励磁相のコイル
の電流立ち上げに有効に使うことにより、電流立ち上が
り時間を短縮し、高速回転時のトルクの低下を抑える駆
動方法を提供するものである。また、一つのステップモ
ータを用いて複数の制御をおこなう場合、本発明である
所の高速トルクアップモードと、通常の省エネルギーモ
ードとを選択切替て使うことにより、余分な電力を消費
せずに、余分な発熱を抑え、小型のステップモータを用
いても必要な時に高速、高トルクの優れた特性が得られ
る駆動方法を提供するものである。該ステップモータ駆
動装置を複数の現像器よりなる回転現像器を備えた電子
写真方式の画像形成装置の回転切替制御に適用すれば、
プリント速度の向上を望める。また、高速なプリント速
度仕様要求を実現するためにむやみにパワーアップした
モータを使う必要がなくなり、より小型で安価なステッ
プモータで構成することが可能になる。
替て回転させるステップモータにおいて一方の励磁相の
コイルに蓄えられた通電エネルギーをオフする際の回生
エネルギーを小容量コンデンサに一時的に蓄えることに
より電圧を電源電圧より高くし、他方の励磁相のコイル
の電流立ち上げに有効に使うことにより、電流立ち上が
り時間を短縮し、高速回転時のトルクの低下を抑える駆
動方法を提供するものである。また、一つのステップモ
ータを用いて複数の制御をおこなう場合、本発明である
所の高速トルクアップモードと、通常の省エネルギーモ
ードとを選択切替て使うことにより、余分な電力を消費
せずに、余分な発熱を抑え、小型のステップモータを用
いても必要な時に高速、高トルクの優れた特性が得られ
る駆動方法を提供するものである。該ステップモータ駆
動装置を複数の現像器よりなる回転現像器を備えた電子
写真方式の画像形成装置の回転切替制御に適用すれば、
プリント速度の向上を望める。また、高速なプリント速
度仕様要求を実現するためにむやみにパワーアップした
モータを使う必要がなくなり、より小型で安価なステッ
プモータで構成することが可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例に係るステップモータの
駆動制御回路図である。
駆動制御回路図である。
【図２】図１に示すステップモータの回転動作を説明す
る概念図である。
る概念図である。
【図３】図２に示すステップモータの駆動波形図であ
る。
る。
【図４】図２に示すモータドライバの具体的な回路図で
ある。
ある。
【図５】図２に示す回路の動作シーケンスのタイムチャ
ートである。
ートである。
【図６】図２に示すモータの定電流制御を説明する図で
ある。
ある。
【図７】図２に示すステップモータのトルクー周波数特
性図である。
性図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係るステップモータの
駆動制御回路図である。
駆動制御回路図である。
【図９】図９に示す選択回路の他の例を示す回路図であ
る。
る。
【図１０】図９に示す選択回路の更に他の例を示す回路
図である。
図である。
【図１１】画像形成装置を示す構成図である。
【図１２】図１１に示す画像形成装置に適した従来のス
テップモータの駆動制御回路図である。
テップモータの駆動制御回路図である。
１０１ メインＣＰＵ １０２ ＲＯＭ １０３ 発信器 １０４ モータドライバ １０５ モータ １０６ 大容量コンデンサ １０７ ダイオード １０８ 小容量コンデンサ １０９ ダイオード １１０ アナログスイッチ １１１ ＰＮＰトランジスタ １１２ パワーＭＯＳーＦＥＴ
Claims (7)
- 【請求項１】 複数の励磁相を順次切り換えてロータを
回転させるステップモータの駆動制御装置において、励
磁相の切り換えにより励磁を切る際にモータ駆動回路か
ら回生エネルギーとして回生出力を発生させ、該モータ
駆動回路からの回生出力を一時的に電源電圧より高くす
るステップアップ回路に保持し、該ステップアップ回路
からの出力を新たに励磁される励磁相の励磁コイルの駆
動用として用いることを特徴とするステップモータの駆
動制御装置。 - 【請求項２】 前記ステップアップ回路は励磁を切られ
る励磁相の励磁コイルに生じる回生電流を一時的に蓄え
るコンデンサを有し、該コンデンサの電圧を電源電圧よ
り高くし、この高くなった電圧を新たに励磁される励磁
相の励磁コイルの駆動用として用いることを特徴とする
請求項１に記載のステップモータの駆動制御装置。 - 【請求項３】 前記ステップモータは複数の現像器より
なる回転現像器を備えた画像形成装置の回転制御に用い
られることを特徴とする請求項１に記載のステップモー
タの駆動制御装置。 - 【請求項４】 複数の励磁相を順次切り換えてロータを
回転させるステップモータの駆動制御装置において、励
磁相の切り換えにより励磁を切る際にモータ駆動回路か
ら回生エネルギーとして回生出力を発生させ、該モータ
駆動回路からの回生出力を一時的に第１の電源電圧より
高くするステップアップ回路に保持し、該ステップアッ
プ回路により第１の電源電圧より高くされた第２の電源
電圧と第１の電源電圧とを選択回路により選択して新た
に励磁される励磁相の励磁コイルの駆動用として用いる
ことを特徴とするステップモータの駆動制御装置。 - 【請求項５】 前記選択回路はダイオードとバイポーラ
トランジスタよりなることを特徴とする請求項４に記載
のステップモータの駆動制御装置。 - 【請求項６】 前記選択回路はパワーＭＯＳーＦＥＴの
内蔵逆ダイオードよりなることを特徴とする請求項４に
記載のステップモータの駆動制御装置。 - 【請求項７】 前記ステップモータは複数の現像器より
なる回転現像器を備えた画像形成装置の回転制御に用い
られることを特徴とする請求項４に記載のステップモー
タの駆動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7028084A JPH08223993A (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | ステップモータの駆動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7028084A JPH08223993A (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | ステップモータの駆動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08223993A true JPH08223993A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12238925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7028084A Withdrawn JPH08223993A (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | ステップモータの駆動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08223993A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000146663A (ja) * | 1998-11-02 | 2000-05-26 | Eppendorf Geraetebau Netheler & Hinz Gmbh | 電子式計量装置 |
| JP2006163195A (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成装置及び電源装置 |
| US7902884B2 (en) | 2008-09-24 | 2011-03-08 | Oki Semiconductor Co., Ltd. | H-bridge circuit |
| US8129933B2 (en) | 2002-02-25 | 2012-03-06 | Daikin Industries, Ltd. | Motor controlling method and apparatus thereof |
-
1995
- 1995-02-16 JP JP7028084A patent/JPH08223993A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000146663A (ja) * | 1998-11-02 | 2000-05-26 | Eppendorf Geraetebau Netheler & Hinz Gmbh | 電子式計量装置 |
| EP0998979A3 (de) * | 1998-11-02 | 2002-04-10 | Eppendorf Ag | Elektronische Dosiervorrichtung |
| US8129933B2 (en) | 2002-02-25 | 2012-03-06 | Daikin Industries, Ltd. | Motor controlling method and apparatus thereof |
| US8339083B2 (en) | 2002-02-25 | 2012-12-25 | Daikin Industries, Ltd. | Motor controlling method and apparatus thereof |
| US8587241B2 (en) | 2002-02-25 | 2013-11-19 | Daikin Industries, Ltd. | Motor controlling method and apparatus thereof |
| JP2006163195A (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成装置及び電源装置 |
| US7902884B2 (en) | 2008-09-24 | 2011-03-08 | Oki Semiconductor Co., Ltd. | H-bridge circuit |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020507 |