JPH0530642A - モータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異常発生時にはモータの駆動回路に対する直
流電源を速やかに遮断すること。 【構成】 回転検出器２０は、ブラシレスモータ１の回
転を検出し、異常検出回路３１は、前記ブラシレスモー
タ１に対する起動信号の出力にもかかわらず回転検出器
２０からの回転検出信号がない場合には、起動信号の出
力を所定回数繰返してそれでも回転検出信号がない時
に、前記駆動回路８と直流電源１７との間に設けられた
電流ヒューズ２５に過電流を流して強制的に溶断させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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だけでよいので、機械的走査
部分がなく、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、
６０００r.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）のものが要求され
る。

【０００３】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相ブリッ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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ポリゴンミラー駆動用
のブラシレスモータは、上述たように高速度で回転され
るものであるから、例えばフロッピーディスク駆動用の
モータに比し、高速度の定常回転に達するまでの起動時
間が数倍程度と極めて長い。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、長時間にわたって大きな起動電流が流れると、
パワートランジスタは活性化領域でオンすることになっ
て、熱損失が大きくなり、温度上昇が著しくなる。

【０００５】従って、このような著しい温度上昇の繰返
しによって例えばパワートランジスタのいずれかがオー
プン破壊を生じた場合には、ブラシレスモータのモータ
コイルの正常な通断電制御が行なえなくなって、起動時
においては起動不良になり、又、運転中においては回転
停止になるという異常状態となり、この結果、モータコ
イルには起動電流に相当する比較的大なる電流が流れ続
けることになって、遂には、モータコイルが発煙，発火
することが考えられる。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、異常発生時には速やかに駆動回路に対
する直流電源を遮断することができるモータの駆動装置
を提供するにある。

【０００７】

【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た
駆動回路と直流電源との間に電流ヒューズを設け、起動
信号に基づいて前記駆動回路の半導体スイッチング素子
をオンオフさせることによりモータの複数相のモータコ
イルを通断電制御する制御手段を設け、前記モータの回
転を検出する回転検出手段を設け、この回転検出手段の
回転検出信号を受けて、前記モータに対する起動信号の
出力にもかかわらず前記回転検出信号がない場合には起
動信号の出力を所定回数繰返してそれでも回転検出信号
がない時には前記電流ヒューズに過電流を強制的に流す
遮断回路を形成する異常検出手段を設ける構成に特徴を
有する。

【０００８】

【作用】本発明のモータの駆動装置によれば、異常検出
手段は、モータに対する起動信号の出力にもかかわらず
回転検出手段からの回転検出信号がない場合には、起動
信号の出力を所定回数繰返してそれでも前記回転検出信
号がない時には前記電流ヒューズに過電流を強制的に流
す遮断回路を形成するので、電流ヒューズは直ちに溶断
して駆動回路に対する直流電源を遮断するようになる。

【０００９】

【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。

【００１０】先ず、図３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。

【００１１】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上に照射されるようになってい
る。

【００１２】さて、図１に従って、駆動装置の構成につ
いて述べる。

【００１３】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１４を３相ブリッジ接続して構成され、
その直流入力端子１５Ｐ及び１５Ｎは一方に後述する遮
断回路２４を介して直流電源１７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１６Ｃ
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１Ａ，１Ｂ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１Ａ，１Ｂ及び１
Ｃの各他方の端子は共通に接続され、以て、３相のモー
タコイル１Ａ，１Ｂ及び１Ｃはスター結線されている。

【００１４】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、これは入力ポートＩ１乃至Ｉ５及び出力ポートＱ１
乃至Ｑ６を有し、その６個の出力ポートＱ１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。

【００１５】１９Ａ，１９Ｂ，及び１９Ｃは３相のモー
タコイル１Ａ，１Ｂ及び１Ｃ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，１６
Ｂ及び１６Ｃに接続され、各他方の端子は直流入力端子
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。そして、マイクロコンピュ
ータ１８の入力ポートＩ３，Ｉ４及びＩ５はパワートラ
ンジスタ１２，１３及び１４の各コレクタに夫々接続さ
れている。

【００１６】２０は回転検出手段たる回転検出器であ
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ってお
り、その一方の出力端子は減算回路２１の負（−）入力
端子に接続され、他方の出力端子はマイクロコンピュー
タ１８の入力ポートＩ２に接続されている。２２はクロ
ックパルス発生回路であり、これは起動信号に基づいて
後述するように設定回転数に応じたクロック信号を出力
端子Ｓから出力するようになっており、その出力端子Ｓ
は前記減算回路２１の正（＋）入力端子に接続されてい
る。そして、減算回路２１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２３を介
してマイクロコンピュータ１８の入力ポートＩ１に接続
されている。

【００１７】さて、遮断回路２４について述べる。即
ち、２５は直流電源１７の正端子と直流入力端子１５Ｐ
との間に接続された電流ヒューズである。２６はスイッ
チング素子たるサイリスタであり、そのアノードは抵抗
２７を介して直流入力端子Ｐに接続され、カソードは直
流電源１７の負端子に接続されている。

【００１８】又、２８は非常用直流電源回路であり、こ
れは、直流電源１７の正端子及び負端子間に逆流阻止用
ダイオード２９及び電解コンデンサ３０の直列回路が接
続されて構成されている。

【００１９】而して、図１において、３１は異常検出手
段たる異常検出回路であり、これは電解コンデンサ３０
に並列に接続されて直流電源電圧が供給されるようにな
っている。そして、この異常検出回路３１は、入力端子
Ｄが回転検出器２０の一方の出力端子に接続され、入力
端子Ｓがクロックパルス発生回路２２の出力端子Ｓに接
続され、出力端子Ｒがクロックパルス発生回路２２の入
力端子Ｒに接続され、出力端子Ｇがサイリスタ２６のゲ
ートに接続されていて、後述するように、クロックパル
ス発生回路２２に起動信号を与えるとともに、サイリス
タ２６にゲート信号を与えるようになっている。

【００２０】尚、３２は異常報知回路であり、これはダ
イオード２９のアノードとサイリスタ２６のアノードと
の間に抵抗３３及び報知器たる発光ダイオード３４の直
列回路が接続されて構成されている。

【００２１】次に、本実施例の作用について図２をも参
照しながら説明する。

【００２２】先ず、ブラシレスモータ１の通常の動作を
述べる。マイクロコンピュータ１８は出力ポートＱ１乃
至Ｑ６から図２で示すようにハイレベルのベース信号Ｂ
１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１Ａ
乃至１Ｃが通断電制御され、以て、モータコイル１Ａ乃
至１Ｃが回転磁界を発生してロータを回転させる。

【００２３】ここで、例えば、モータコイル１Ａ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Ｑ５から図２（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１
７，電流ヒューズ２５，パワートランジスタ９，モータ
コイル１Ａ，モータコイル１Ｂ，パワートランジスタ１
３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
Ｑ５からベース信号Ｂ５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Ｑ６か
ら図２（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，電流ヒューズ２５，パワートランジ
スタ９，モータコイル１Ａ，モータコイル１Ｃ，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１Ａに通電される。図２から明らかなように、他のモ
ータコイル１Ｂ及び１Ｃについても同様であり、モータ
コイル１Ａ乃至１Ｃは２相同時通電により回転磁界を発
生するようになる。

【００２４】そして、マイクロコンピュータ１８は、入
力ポートＩ１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Ｂ
６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（定
常回転数）になるようにフィードバック制御するもので
ある。

【００２５】ところで、モータコイル１Ａ乃至１Ｃ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１９Ａ乃至
１９Ｃによって吸収される。

【００２６】ここで、例えば、モータコイル１Ａ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
Ｑ１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
から図２（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１０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１Ａに対す
る順方向への通電が切られると、そのモータコイル１Ａ
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１Ａ，コンデンサ１９Ａ，直流電源
１７，電流ヒューズ２５，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１Ａの経路でコンデン
サ１９Ａの充電回路が形成され、以て、モータコイル１
Ａ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。

【００２７】その後、マイクロコンピュータ１８が出力
ポートＱ４から図２（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、パワ
ートランジスタ１２を介してコンデンサ１９Ａの放電回
路が形成され、以て、コンデンサ１９Ａの充電電荷が放
電される。

【００２８】以上は、モータコイル１Ａのコンデンサ１
９Ａ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１Ｂ並びに１Ｃ
のスイッチングサージも同様にしてコンデンサ１９Ｂ並
びに１９Ｃによって吸収されるものであり、そして、コ
ンデンサ１９Ｂ並びに１９Ｃの充電電荷はパワートラン
ジスタ１３並びに１４を介して放電される。

【００２９】さて、ブラシレスモータ１の起動時の動作
について述べる。

【００３０】先ず、ブラシレスモータ１の起動時には、
異常検出回路３１は起動指令に基づいて出力端子Ｒから
起動信号を出力してクロックパルス発生回路２２に与え
る。クロックパルス発生回路２２は、起動信号が与えら
れると、出力端子Ｓから所定の低回転数に応じた周期の
クロック信号を出力するようになる。従って、マイクロ
コンピュータ１８は、出力ポートＱ１乃至Ｑ６から図２
に示すようにベース信号Ｂ１乃至Ｂ６を出力するように
なるので、ブラシレスモータ１が回転起動される。そし
て、ブラシレスモータ１の回転に応じて回転検出器２０
は回転検出信号としてパルス信号を出力する。

【００３１】クロックパルス発生回路２２は、その後
は、クロック信号の周期を所定の低回転数に対応する大
なるものから設定回転数に対応する小なるものへと順次
変化させる起動動作を行なうようになり、従って、ブラ
シレスモータ１は、設定回転数へと順次上昇回転するよ
うになる。

【００３２】さて、クロックパルス発生回路２２に起動
信号が与えられたにもかかわらずブラシレスモータ１が
何らかの原因で起動しなかった場合を考えてみる。この
場合には、クロックパルス発生回路２２がクロック信号
を出力しているにもかかわらず、回転検出器２０は回転
検出信号たるパルス信号を出力しない。そこで、異常検
出回路３１は、入力端子Ｓにクロックパルス発生回路２
２からのクロック信号が与えられているにもかかわらず
入力端子Ｄに回転検出器２０からパルス信号が与えられ
ないことを検出して、起動信号の出力後一定時間（例え
ば０．１秒）後に出力端子Ｒから再び起動信号を出力し
てクロックパルス発生回路２２の入力端子Ｒに与えるよ
うになる。

【００３３】クロックパルス発生回路２２は、再び起動
信号が与えられると、所定の低回転数に応じた周期のク
ロック信号を出力し、次いで、そのクロック信号の周期
を設定回転数に応じた周期に向けて順次変化させる起動
動作を行なう。異常検出回路３１は、クロックパルス発
生回路２２からのクロック信号と回転検出器２０からの
パルス信号の有無とによってブラシレスモータ１が起動
したか否かを再び検出し、起動していなかった場合には
更に起動信号を出力してクロックパルス発生回路２２に
起動動作を行なわせる。

【００３４】このようにして、異常検出回路３１は、最
初の起動信号の出力から所定回数（例えば１乃至３回）
の起動信号の出力にもかかわらずブラシレスモータ１が
起動しなかった場合には、出力端子Ｇからゲート信号を
出力して遮断回路２４のサイリスタ２６に与えるように
なり、従って、サイリスタ２６がターンオンする。これ
により、電流ヒューズ２５には抵抗２７及びサイリスタ
２６を介して強制的に過電流が流されるようになり、そ
の電流ヒューズ２５は速やかに溶断して駆動回路８を直
流電源１７から遮断する。

【００３５】尚、サイリスタ２６がオンすると、抵抗３
３を介して発光ダイオード３４に電流が流れるので、そ
の発光ダイオード３４が発光して異常発生により電流ヒ
ューズ２５が強制的に溶断されたことを報知するように
なる。

【００３６】又、ブラシレスモータ１の運転中（定常回
転中）において何らかの原因でブラシレスモータ１の回
転が停止した場合を考えてみる。この場合でも、異常検
出回路３１は、クロックパルス発生回路２２の出力端子
Ｓからクロック信号が出力されているにもかかわらず回
転検出器２０からのパルス信号がなくなることを検出し
て、出力端子Ｒから起動信号を出力するようになり、従
って、クロックパルス発生回路２２は前述したような起
動動作を行なうようになる。

【００３７】以後の動作は、前述したようなブラシレス
モータ１の起動時と同様であり、所定回数の起動信号の
出力にもかかわらずブラシレスモータ１が起動しなかっ
た場合には、サイリスタ２６がターンオンされて、電流
ヒューズ２５が溶断するようになる。

【００３８】ところで、ブラシレスモータ１が起動不良
となったり、或いは、運転中（定常回転中）に回転停止
となる原因としては、ブラシレスモータ１のロック事
故，駆動回路８のパワートランジスタ９乃至１４のいず
れかのショート破壊若しくはオープン破壊並びにその他
の構成部品の動作不能等のように、種々考えられるが、
前述したような如き異常検出回路３１を設ける構成とす
れば、仮令、いずれかの事故によって電流ヒューズ２５
が直接的に溶断されない場合があったとしても、異常検
出回路３１の動作によって駆動回路８及びブラシレスモ
ータ１に過大電流を流し続けることなく、速やかに電流
ヒューズ２５を溶断することになるものである。

【００３９】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。

【００４０】即ち、異常検出回路３１から起動信号がク
ロックパルス発生回路２２に与えられたにもかかわら
ず、ブラシレスモータ１が起動しなかった場合に、その
後、異常検出回路３１から所定回数（例えば１乃至３
回）起動信号を出力して、それでもブラシレスモータ１
が回転起動しない時には、遮断回路２４により電流ヒュ
ーズ２５に過電流を流して、その電流ヒューズ２５を強
制的に溶断することによって、ブラシレスモータ１の駆
動回路８に対する直流電源１７を遮断するようにした。

【００４１】従って、ブラシレスモータ１が起動時にお
いて何らかの原因により起動不良となった場合、若しく
は、ブラシレスモータ１が運転中に何らかの原因で回転
停止した場合、等の異常状態が発生した場合には、電流
ヒューズ２５が強制的に溶断されることになって、ブラ
シレスモータ１のモータコイル１Ａ乃至１Ｃ及びその他
の部品が発煙，発火することを防止することができる。

【００４２】更に、異常検出回路３１によりサイリスタ
２６がターンオンされて電流ヒューズ２５に通過流を流
した時に直流電源１７の電圧が低下したとしても、非常
用直流電源回路２８によって異常検出回路３１の直流電
源電圧が確保されるので、サイリスタ２６の確実なター
ンオン即ち電流ヒューズ２５の確実な溶断を実行させる
ことができる。

【００４３】そして、遮断回路２４のサイリスタ２６が
ターンオンされた時には、発光ダイオード３４を発光さ
せるようにしたので、異常により電流ヒューズ２５が溶
断されたことを報知することができ、使用者にとって極
めて便利である。

【００４４】尚、上記実施例では、マイクロコンピュー
タ１８とは別に異常検出回路３１を設けるようにした
が、マイクロコンピュータ１８自体に異常検出回路３１
の機能をもたせるようにしてもよく、この場合には、マ
イクロコンピュータ１８が異常検出手段を兼ねることに
なる。

【００４５】又、上記実施例では、非常用直流電源回路
２８及び異常報知回路３２を設けるようにしたが、これ
らは必要に応じて設ければよいものである。

【００４６】その他、本発明は上記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。

【００４７】

【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、起動信号の出力にもかかわらずモータが起動
しなかった場合には、駆動回路に対する直流電源を遮断
するようにしたので、異常発生時には速やかに電源が断
たれることになって、モータ及びその他の部品の発煙，
発火を防止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１】本発明の一実施例を示す駆動装置の電気的構成
図

【図２】作用説明用のタイムチャート

【図３】レーザビームプリンタの概略的構成図

【符号の説明】

図面中、１はブラシレスモータ（モータ）、１Ａ乃至１
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）、２０は回転検出器（回転検出手段）、２１は減算
回路、２２はクロック信号発生回路、２４は遮断回路、
２５は電流ヒューズ、３１は異常検出回路（異常検出手
段）を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 直流電源と、多数の半導体スイッチング
   素子により構成された駆動回路と、この駆動回路と直流
   電源との間に設けられ電流ヒューズと、起動信号に基づ
   いて前記駆動回路の半導体スイッチング素子をオンオフ
   させることによりモータの複数相のモータコイルを通断
   電制御する制御手段と、前記モータの回転を検出する回
   転検出手段と、この回転検出手段の回転検出信号を受け
   るように設けられ前記モータに対する起動信号の出力に
   もかかわらず前記回転検出信号がない場合には起動信号
   の出力を所定回数繰返してそれでも前記回転検出信号が
   ない時には前記電流ヒューズに過電流を強制的に流す遮
   断回路を形成する異常検出手段とを具備してなるモータ
   の駆動装置。