JPH04165989A - モータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、多数の半導体スイッチング素子で構成された
駆動回路によって複数相のモータコイルを通断電制御す
るようにしたモータの駆動装置に関する。

（従来の技術） レーザビームプリンタは、モータ例えばブラシレスモー
タによりポリゴンミラーを回転させ、印字パターンに応
じて点滅動作する半導体レーザからのレーザ光を前記ポ
リゴンミラーにより反射させて感光ドラム上に照射する
ようにしたもので、ポリゴンミラーによりレーザ光のみ
を走査するたけでよいので、機械的走査部分かなく、高
速度印字が可能である。このため、ポリゴンミラーを回
転駆動するブラシレスモータとしては、高速度で且つ安
定な回転状態のものが要求されており、最近では、６０
００　ｒ、ｐ、ｍ　−１２０００ｒ、ｐ、ｍの高速度で
且つ０．０２％程度の速度変動率（ジッタ）のものが要
望されている。

而して、ブラシレスモータの駆動装置は、例えば６個の
半導体スイッチング素子たるパワートランジスタを３相
ブリツジ接続して駆動回路を構成し、この駆動回路の直
流入力端子を直流電源に接続し、駆動回路の交流出力端
子を３相のモータコイルに接続し、６個のパワートラン
ジスタを順次オンオフさせることにより３相のモータコ
イルを通断電制御してロータを回転させる構成である。

ところで、ブラシレスモータの回転精度を左右する要因
の一つとして回転磁界の安定性があり、回転磁界の安定
化を図るためにはモータコイルにその通電切換え時に発
生するスイッチングサージを効果的に吸収する必要かあ
る。

このため、従来では、３相のモータコイルに夫々対応し
てコンデンサを設けて、このコンデンサにより対応する
モータコイルのスイッチングサージを吸収させ、そして
、コンデンサにより吸収された充電電荷を駆動回路のパ
ワートランジスタを介して放電させるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 駆動回路のパワートランジスタは飽和領域で用いられる
のが通常であるが、従来のように、コンデンサの充電電
荷がパワートランジスタを介して放電されると、放電電
流はパワートランジスタの最上限のコレクタ電流まで達
してそれ以上は流すことかできなくなり、このため、パ
ワートランジスタのコレクタ、エミッタ間電圧がコンデ
ンサの端子間電圧と等しくなって、該パワートランジス
タが活性化領域に入るようになり、従って、パワートラ
ンジスタのスイッチング動作が不完全になって、モータ
コイルによる回転磁界の安定性が過度的に大きく崩れ、
要望される速度変動率が得られなくなる問題があった。

本発明は上記！ｊ１情に鑑みてなされたもので、その目
的は、回転磁界の安定化を図り得て、回転精度をよくす
ることができるモータの駆動装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のモータの駆動装置は、多数の半導体スイッチン
グ素子により構成されてモータの複数相のモータコイル
を通断電制御する駆動回路を設け、前記複数相のモータ
コイルに夫々対応し対応するモータコイルのスイッチン
グサージを吸収するとともに前記駆動回路の半導体スイ
ッチング素子を介して放電するコンデンサを設け、この
コンデンサの充放電回路に該コンデンサの放電時に半導
体スイッチング素子か活性化領域に入ることを防止する
抵抗器を介在させる構成に特徴を有する。

（作用） 本発明のモータの駆動装置によれば、コンデンサが駆動
回路の半導体スイッチング素子を介して放電する時にそ
の放電電流が抵抗器によって抑制されるので、該半導体
スイッチング素子が活性化領域に入ることが防止され、
従って、半導体スイッチング素子のスイッチング動作が
完全になって、モータコイルによる回転磁界が安定する
ようになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき図面を参照しながら説明
する。

先ず、第３図に従って、レーザビームプリンタの概略的
構成について述べる。１はモータ例えばブラシレスモー
タであり、そのシャフト２には六角形状のポリゴンミラ
ー３の中心部が固定されている。４は半導体レーザであ
り、これは図示しないレーザ駆動回路により印字パター
ンに応じて高速度で点滅制御されるもので、そのレーザ
光４ａはシリンドリカルレンズ５を介してポリゴンミラ
ー３に照射されるようになっている。そして、ポリゴン
ミラー３によって反射されたレーザ光４ａはｆ−θレン
ズ６を介して感光ドラム７」二に照射されるようになっ
ている。

さて、第１図に従って、駆動装置の構成について述べる
。８は駆動回路であり、これは多数例えば６個の半導体
スイッチング素子たるＮＰＮ形のパワートランジスタ９
乃至］４を３相ブリツジ接続して構成され、その直流入
力端子１５Ｐ及び１５Ｎは直流電源］７の正端子及び負
端子に夫々接続され、交流出力端子１６Ａ、１６Ｂ及び
１．６　Ｃはブラシレスモータ１のステータの複数相た
る３相のモータコイルＩＡ、ＩＢ及び１Ｃの各一方の端
子に夫々接続されている。そして、モータコイル１．Ａ
、ＩＢ及び１Ｃの各他方の端子は共通に接続されており
、以て、３相のモータコイルＩＡ。

ＩＢ及びＩＣはスター結線されている。１８は直流電源
１７の正端子及び負端子間に接続された制御手段たるマ
イクロコンピュータであり、その６個の出カポ−１’　
Ｑ　１乃至Ｑ６は前記パワートランジスタ９乃至１４の
ベースに夫々接続されている。

１９は回転検出器であり、これはブラシレスモータ１の
ロータとともに回転する永久磁石の磁性変化を検出する
ことにより出力端子から回転数に応じたパルス信号を出
力するようにな２ており、その出力端子は減算回路２０
の負（−）入力端子に接続されている。２１はクロック
パルス発生回路であり、これは設定回転数に応じたクロ
ック信号を出力端子から出力するようになっており、そ
の出力端子は前記減算回路２０の正（＋）入力端子に接
続されている。減算回路２０は正（＋）入力端子に与え
られるクロック信号から負（−）入力端子に与えられる
パルス信号を減算してその偏差信号を出力端子から出力
するようになっており、その出力端子は増幅回路２２を
介してマイクロコンピュータ］８の入力ポートＩに接続
されている。

而して、同第１図において、２３Ａ、２３Ｂ及び２３Ｃ
は３相のモータコイルＩＡ、ＩＢ及びＩＣに夫々対応す
る３個のコンデンサであり、これらは例えば１０μＦの
容量を有するもので、その各一方の端子は交流出力端子
１６Ａ、１６Ｂ及び１６Ｃに接続され、各他方の端子は
共通に接続されて、その共通接続点は１個の抵抗器２４
を介して直流入力端子１５Ｎに即ち、パワートランジス
タ１２乃至１４の各エミッタに接続されている。

次に、本実施例の作用につき第２図をも参照しながら説
明する。

マイクロコンピュータ１８は出力ポートＱ＋乃至Ｑ６か
ら第２図で示すようにハイレベルのベース信号Ｂ１乃至
Ｂ６を順次出力するようになっており、これらはパワー
トランジスタ９乃至１４のベースに夫々与えられて、該
パワートランジスタ９乃至１４は飽和領域でオンオフ制
御されるようになっている。そして、パワートランジス
タ９乃至１４のオンオフによりモータコイルＩＡ乃至Ｉ
Ｃが通断電制御され、以て、モータコイルＩＡ乃至ＩＣ
が回転磁界を発生してロータを回転させる。

ここで、例えば、モータコイルＩＡについて考えてみる
。先ず、マイクロコンピュータ１８が出力ポートＱ１及
びＱ、から第２図（ａ）及び（ｅ）で示すようにベース
信号Ｂ１及びＢ５を出力することによって、パワートラ
ンジスタ９及び１３がオンし、直流電源］７．パワート
ランジスタ９゜モータコイルＬＡ、モータコイルＩＢ、
パワートランジスタ１３及び直流電源１７の経路でモー
タコイル１Ａに通電される。その後、マイクロコンピュ
ータ１８の出力ポートＱｓからベース信号Ｂ、が出力さ
れなくなって、パワートランジスタ１３がオフし、代り
に、出力ポートドＱ６から第２図（ｆ）で示すようにベ
ース信号Ｂ６が出力されて、パワートランジスタ１４が
オンする。従って、今度は、直流電源１７．パワートラ
ンジスタ９゜モータコイルＩＡ、モータコイルＩＣ，パ
ワートランジスタ１４及び直流電源１７の経路でモータ
コイルＩＡに通電される。第２図から明らかなように、
他のモータコイルＩＢ及びＩＣについても同様であり、
モータコイルＩＡ乃至１Ｃは２相同−９＝ 時通電により回転磁界を発生するようになる。そして、
マイクロコンピュータ１８は、入力ポートＩに偏差信号
が与えられると、その偏差信号に基づいてその偏差信号
が零となるようなベース信号の幅を演算し、その演算結
果によるベース信号Ｂ１乃至Ｂ６を出力ポートＱ１乃至
Ｑ６から出力し、以て、ブラシレスモータ１の回転即ち
ロータの回転が設定回転数になるようにフィードバック
制御するものである。

さて、モータコイルＩＡ乃至ＩＣの通電切換え時にはこ
れらにスイッチングサージたる誘起電圧が発生するもの
であり、これはコンデンサＩＡ乃至ＩＣによって吸収さ
れる。

ここで、例えば、モータコイルＩＡについて考えてみる
。マイクロコンピュータ１８の出力ポートＱｌからベー
ス信号Ｂ１が出力されなくなって、パワートランジスタ
９がオフすると、代りに、出力ポートＱ２から第２図（
ｂ）で示すようにベース信号Ｂ２が出力され、パワート
ランジスタ１゜がオンする。そして、パワートランジス
タ９のオフによりモータコイルＩＡの順方向への通電が
切られると、該モータコイルＩＡには電源電圧とは逆方
向に誘起電圧が発生する。これにより、モータコイルＩ
Ａ、　　コンデンサ２３Ａ、抵抗器２４゜直流電源１７
、パワートランジスタ１０．モータコイル１Ｂ及びモー
タコイルＩＡの経路でコンデンサ２３Ａの充電回路が形
成され、以て、モータコイルＩＡのスイッチングサージ
即ち誘起電圧の吸収が行なわれる。その後、マイクロコ
ンピュータ１８が出力ポートＱ４から第２図（ｄ）で示
すようにベース信号Ｂ４を出力し、パワートランジスタ
１２がオンすると、コンデンサ２３Ａ、パワートランジ
スタ１２及び抵抗器２４の経路でコンデンサ２３Ａの放
電回路が形成され、以て、コンデンサ２３Ａの充電電荷
が放電される。このことから明らかなように、抵抗器２
４は、コンデンサ２３Ａの充放電回路に介在されていて
、特に、コンデンサ２３Ａの放電時には放電電流を抑制
するように作用する。以上は、モータコイルＩＡのコン
デンサ２３Ａによるスイッチングサージの吸収及び放電
について述べたものであるが、他のモータコイルＩＢ並
びに１０のスイッチングサージも同様にしてコンデンサ
２３Ｂ並びに２３Ｃによっつで吸収されるものであり、
そして、コンデンサ２３Ｂ並びに２３Ｃの充電電荷はパ
ワートランジスタ１３並びに１４を介し且つ抵抗器２４
を介して放電される。

このような本実施例によれば、次のような効果を得るこ
とができる。即ち、コンデンサ２３Ａ。

２３Ｂ及び２３ＣがモータコイルＩＡ、１．８及びＩＣ
のスイッチングサージを吸収した後、そのコンデンサ２
３Ａ、２３Ｂ及び２３Ｃがパワートランジスタ１２．１
３及び１４を介して夫々放電する時に、その放電電流は
抵抗器２４によって抑制されるようになり、従って、放
電電流はパワートランジスタ１２．１３及び１４の最上
限のコレクタ電流まで達することはなく、パワートラン
ジスタ１２．１３及び１４は活性化領域に入ることなく
飽和領域でオンすることになる。これにより、ブラシレ
スモータ１の回転中はモータコイルＩＡ乃至ＩＣによる
回転磁界が安定して、回転精度をよくすることができる
ものであり、例えば６０００　ｒ、ｐ、ｍ　〜１２００
　Ｏｒ、ｐ、ｍの高速度で且つ０゜０２％程度の速度変
動率の要望を満すことができ、従って、高速度で且つ高
品質の印字が可能になる。

更に、前述したように、ブラシレスモータ１のモータコ
イルＩＡ乃至ＩＣによる回転磁界が安定することによっ
て、起動時に回転磁界の乱れによる電磁音の発生も防止
し得、又、パワートランジスタ１２乃至１４が活性化領
域でスイッチング動作しないことから、熱損失も小さく
なり、従って、駆動装置をＩＣチップ化する場合にチッ
プサイズも小にすることができ、小形で安価に製作する
ことができる。

尚、上記実施例では、抵抗器２４を直流入力端子１５Ｎ
に即ち直流電源１７の負端子に接続するようにしたが、
代りに、直流入力端子１５Ｐに即ち直流電源１７の正端
子に接続するようにしてもよい。

又、上記実施例では、３個のコンデンサ２３Ａ乃至２３
Ｃに１個の抵抗器２４を接続するようにしたが、代りに
、コンデンサ２３Ａ乃至２３Ｃに個々に抵抗器を接続す
るようにしてもよい。

その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限
定されるものではなく、例えばレーザビームプリンタの
ポリゴンミラー駆動用のブラシレスモータに限らず、複
数相のモータコイルを有するモータ全般に適用し得る等
、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形して実施し得るこ
とは勿論である。

［発明の効果］ 本発明のモータの駆動装置は以上説明したように、モー
タコイルのスイッチングサージを吸収するコンデンサの
放電電流を抵抗器により半導体スイッチング素子が活性
化領域に入らないように抑制するようにしたので、モー
タコイルによる回転磁界の安定化を図ることができて、
回転精度をよくすることができるという優れた効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は駆動装置の電
気的構成図、第２図は作用説明用のタイムチャート、第
３図はレーザビームプリンタの概略的構成図である。 図面中、１はブラシレスモータ（モータ）、］Ａ乃至Ｉ
Ｃはモータコイル、３はポリゴンミラー、８は駆動回路
、９乃至１４はパワートランジスタ（半導体スイッチン
グ素子）、１８はマイクロコンピュータ（制御手段）、
１９は回転検出器、２０は減算回路、２１はクロック信
号発生回路、２３Ａ乃至２３Ｃはコンデンサ、２４は抵
抗器を示す。 代理人　　弁理士　佐　　藤　　　強

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　多数の半導体スイッチング素子により構成されモ
   ータの複数相のモータコイルを通断電制御する駆動回路
   と、前記複数相のモータコイルに夫々対応して設けられ
   対応するモータコイルのスイッチングサージを吸収する
   とともに前記駆動回路の半導体スイッチング素子を介し
   て放電するコンデンサと、このコンデンサの充放電回路
   に介在され該コンデンサの放電時に半導体スイッチング
   素子が活性化領域に入ることを防止する抵抗器とを具備
   してなるモータの駆動装置。