JPH08223993A - Drive controller for stepping motor - Google Patents
Drive controller for stepping motorInfo
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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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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a step motor drive controller suitable for an electrophotographic image forming apparatus, and more particularly to a step motor drive controller capable of ensuring torque even at high speed rotation.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art Generally, as an electrophotographic image forming apparatus, an electrostatic latent image is formed by exposing and scanning a photosensitive member using laser light modulated according to input information, and developing the electrostatic latent image. There is known a so-called laser beam printer that develops with an agent and transfers an image onto recording paper. Furthermore, recently, Y (yellow), M (magenta), C (cyan),
There is known a color laser printer that prints four colors of BK (black) and performs color printing.
【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。FIG. 11 shows this color laser beam printer. Reference numeral 1 denotes a photosensitive drum having a semiconductor layer such as selenium or cadmium sulfide which is rotatably instructed in a housing H and which rotates in the direction of arrow a. are doing. Reference numeral 2 denotes a semiconductor laser that emits a laser beam L, and the emitted laser beam L enters a beam expander 3 and becomes a laser beam having a predetermined beam diameter. This laser light is incident on a polyhedral mirror 4 having a plurality of mirror surfaces. Since the polyhedral mirror 4 is rotated at a predetermined speed by the constant speed motor 5,
The laser light emitted from the beam expander 3 is reflected by the polygon mirror 4 that rotates in a predetermined manner and scanned substantially horizontally. Then, an image is formed as spot light on the photosensitive drum 1 which is charged to a predetermined polarity by the charger 13 after passing through the imaging lens 6 having the f-θ characteristic, the folding mirror 11.
【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。A beam detector 7 detects the laser light reflected by the beam detecting reflection mirror 8. A semiconductor laser 2 for obtaining desired optical information on the photosensitive drum 1.
The timing of the modulation operation of is determined by the detection signal of the beam detector 7. On the other hand, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1 by the laser light image-formed and scanned according to the input information. This latent image is visualized with each color developer in the rotary developing device 9 containing each Y, M, C, and BK color developing device, and then the recording paper 15 stored in the cassette 10 is transferred onto the transfer drum 14. Wrapped around Y, M, C, B
The K color developers are transferred. By passing through the fixing device 12, the image is fixed on the recording paper 15 and discharged to a discharge device (not shown). 2. Description of the Related Art Conventionally, in a recording apparatus of this type, a stepping motor, which can easily realize position control for rotation control of a rotary developing device, is often used. In this type of rotation control, as a technique for increasing the printing speed, it is possible to rotate the rotary developing device 9 by 90 degrees to surely rotate, stop, and contact the developing device of a desired color. It becomes important. In addition, in order to downsize the apparatus, the rotation of the rotary developing device 9 is controlled by using one step motor, and after the rotary developing device 9 has been rotated by 90 degrees, each developing device is selected. It is often used to perform two or more controls such as the control of rotating the sleeve inside each developing device (not shown) during the contact.
【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。In the step motor control for rotating the rotary developing device 9 as described above, a constant current chopper type drive system is often used in order to operate the step motor at a high speed in response to the demand for higher printing speed. There is.
【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。A conventional drive controller for a constant current chopper type stepping motor is shown in FIG.
【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。In FIG. 12, reference numeral 101 is a main CPU for controlling the whole, and 102 is a ROM for storing a motor excitation phase switching time table, a control program and the like.
Reference numeral 3 is an oscillator for creating a clock and the like necessary for the operation of the main CPU 101. A motor driver 104 drives the motor 105. A large-capacity capacitor 106 is for temporarily storing the current and suppressing the voltage ripple when the motor driver 104 consumes the current and when the regenerative current returns from the motor driver 104.
【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。In order to drive such a stepping motor driving device, the main CPU 101 is controlled by the oscillator 103 by a control method programmed in the ROM 102 in advance.
The step motor 105 can be driven by activating the internal timer of (1) and sequentially switching the excitation phase at every predetermined time set by using this timer to drive the motor driver 104.
【０００９】[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。[Problems to be Solved by the Invention]
In the step motor drive controller, the torque sharply decreases when the drive frequency approaches the reciprocal of the exciting current rise time as shown by the dotted line a in FIG. 7a. In other words, the constant current chopper type drive system sets the final current value during continuous energization, which is determined by the drive power supply voltage and coil resistance, to a value that is several times higher than the constant current value to be driven, and And a drive method that suppresses torque fluctuations during high-speed rotation. However, for example, as shown in FIG.
In phase excitation, the drive frequency f 1 = 2 / t whose switching time is t 1 which is at least twice as large as the current rise time tr.
The frequency characteristic of the torque in the vicinity of 1 is flat as shown in FIG. 7, but as it approaches the current rise time tr, for example, it is shown with diagonal lines in the vicinity of the drive frequency f 2 = 2 / t 2 where t 2 is the switching time. Such a current waveform results in a drastic drop in the drive duty of the current, resulting in a sharp decrease in torque near the frequency f 2 as indicated by the dotted line a in FIG. 7. Generally, the rise time of current is the electrical time constant of the coil (τ
= L / R), the smaller the electrical time constant and the velocity counter electromotive force, the faster the current rises and the better the high-speed response. However, when high-speed responsiveness is pursued, the torque decreases conversely. Therefore, the possible values of the approximate electric time constant and the speed back electromotive force are substantially determined by the size of the motor used, the drive frequency, and the torque. Further, when one step motor is used for two or more controls, it is difficult to make the coil winding specifications of the step motor compatible with each other, and there is a limit to high-speed response.
【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。An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and to provide a drive control device for a step motor capable of ensuring torque even at high speed rotation without changing the specifications of the motor. Is.
【００１１】[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。In order to achieve the above object, the present invention is a step motor for sequentially switching and rotating a plurality of excitation phases, when turning off the energizing energy stored in a coil of one excitation phase. By effectively using the regenerative energy of (1) to raise the current of the coil of the other excitation phase, the current rising time is shortened, and a drive system that suppresses the decrease in torque during high-speed rotation is provided.
Further, according to the present invention, when a plurality of controls are performed by using one step motor, a high speed torque up mode and a normal energy saving mode are selectively switched and used, thereby suppressing excessive heat generation and using a small step motor. Even so, it is intended to provide a drive system capable of obtaining excellent characteristics of high speed and high torque when necessary.
【００１２】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【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。(First Embodiment) FIG. 1 shows a drive controller for a constant current chopper type step motor. This step motor is, for example, a rotary developing device in an electrophotographic image forming apparatus shown in FIG. The rotation control of 9 is performed. In FIG. 1, 101 is a main CPU that performs overall control, 102 is a ROM that stores a motor excitation phase switching time table, a control program, etc., and an oscillator that creates a clock or the like necessary for the operation of 103 and the main CPU 101. Is. Reference numeral 104 denotes a motor driver, which is the motor 10
5 is driven. A large-capacity capacitor 106 is for temporarily storing the current and suppressing the voltage ripple when the motor driver 104 consumes the current and when the regenerative current returns from the motor driver 104. Reference numeral 107 is a diode and reference numeral 108 is a small-capacity capacitor, which form a step-up circuit. When the current stored in the coil of the motor 105 is regenerated by the power supply, the diode 107 and the small-capacity capacitor 108 are cut off in the power supply direction by the diode 107 without returning to the large-capacity capacitor 106 directly connected to the power supply. By storing the electric current in the small capacity capacitor 108, the voltage of the small capacity capacitor 108 is temporarily increased.
【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。Here, FIG. 2 conceptually shows the two-phase bipolar step motor 105 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a drive waveform diagram of the step motor 105.
【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。In FIG. 2, A-phase and B-phase excitations wound around the rotor 105a of the step motor 105 are used.
A-phase excitation and B-phase excitation are performed by passing currents in the two-phase and B-phase coils 120a and 120b in the directions of solid arrows.
Passing current in the directions of the dotted arrows in the two phase and B phase coils 120a and 120b is referred to as A phase and B phase excitation. By sequentially exciting the motor 105 as shown in FIG. 3, the motor 105 rotates as shown by an arrow. Conversely, when it is desired to rotate, the sequence is reversed.
【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。FIG. 4 shows the motor driver 1 shown in FIG.
04, and 120a and 1 in FIG.
20b is a motor coil, 121a 1 , 121a 2 , 12
1a 3 , 121a 4 and 121b 1 , 121b 2 , 12
1b 3 and 121b 4 are switching transistors, 12
2a and 122b are current detection resistors, 123a and 12
3b is a reference power source for applying a comparison voltage, and 124a and 124
b is a comparator, 125a 1 , 125a 2 and 125b 1 ,
125b 2 is an AND circuit, 126a 1 , 126a 2 , 1
26a 3 , 126a 4 and 126b 1 , 126b 2 , 1
26b 3 and 126b 4 are current regeneration diodes 127
a 1 , 127a 2 and 127b 1 , 127b 2 are inverters.
【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。Now, the constant current chopper operation of the step motor drive control device shown in FIG. 1 will be described. First, when it is desired to pass a current i through the motor coil 120a, the phase A is excited to a high level. As a result, the switching transistor 121a 2 is turned on and the gate of the AND circuit 125a 1 is opened. Since the motor current is zero at first, the voltage drop of the current detection resistor 122a is zero and the output of the comparator 124 is at a high level. 121a 3 is turned on, and current starts flowing. When the current continues to flow as it is, the voltage value of the current detection resistor 122a exceeds the comparison voltage of the reference power supply 123a, the output of the comparator 124 is set to the low level, the switching transistor 121a 3 is turned off, and the current is cut off. After a delay circuit time (not shown) elapses, the comparator 124a re-compares the current detection voltage value with the comparison voltage value, and when it is found that the current value has decreased, the comparator 124a becomes high level again, and the current starts flowing. By repeating the above, constant current control is established. After that, when changing the direction of the exciting current of the coil 120a that is being excited, the phase A is set to a low level to turn off the excitation of the coil 120a that is being excited, and the switching transistors 121a 2 and 121a 3 are turned off. At this time, the magnetic flux of the coil 120a cannot be instantly turned off and the current still tries to flow in the same direction, but since the switching transistors 121a 2 and 121a 3 are turned off, the current passes through the regenerative diodes 126a 4 and 126a 1 . The current stored in the coil 120a is regenerated by the power supply. Then, in order to excite the coil 120a by changing the direction of the current, the A phase is set to the high level to turn on the switching transistors 121a 1 and 121a 4 , and the same operation is continued. The motor coil 120b is also operated in the same manner.
【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。In order to drive such a stepping motor driving device, a C method is performed under the oscillator 103 by a control method programmed in the ROM 102 in advance.
The stepper motor 105 can be driven by starting the internal timer of the PU 101, sequentially switching the excitation phase at every predetermined time set by using the internal timer, and driving the motor driver 104.
【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。In the present invention, the switching transistor 1
21 is turned off, and when the current stored in the coil passes through the regenerative diode 126 and is regenerated to the power supply, it is cut off in the power supply direction by the diode 107 without returning to the large-capacity capacitor 106 directly connected to the power supply. By storing the current in the small-capacity capacitor 108, the voltage of the capacitor is stepped up so as to be temporarily increased, and the increased voltage accelerates the current rise of the coil of the other phase, thereby raising the exciting current at high frequency. Save time,
This is to suppress the decrease in torque. This operation will be described with reference to the timing chart of FIG. First, FIG.
In the conventional stepping motor driving device shown in FIG. 2, since the ripple voltage of the motor driver power supply voltage VccA is suppressed by the large-capacity capacitor 106, as shown by the dotted line a,
The value always equal to Vcc, and the excitation current waveforms of the A phase and the B phase are as shown by the dotted line a. However, in the present invention, the driver power supply voltage Vcc when the small-capacity capacitor is arranged in front of the motor driver 104 via the diode 107.
The excitation current waveforms of the A, A-phase, and B-phase phases are as shown by the solid line b. This is because, for example, the B-phase coil is once turned off at time t 3 , but at this time, the energy stored in the coil causes the inductance of the coil to be L (H ... He).
nry), and the current value immediately before turning off is i (A), then E = 1/2 × L × i × i. This energy is transferred to the large-capacity electrolytic capacitor 106.
Capacitor 1 with smaller capacity than 106 without returning to
When the current is stored in 08, VccA becomes b in FIG.
It becomes a waveform like. This peak of VccA appears in the relationship as shown in the following equation. That is, the small capacitor 10
If the capacitance of 8 is C (F), then E = 1/2 × L × i × i = 1/2 × C × (VccA × V
From ccA-Vcc * Vcc), VccA = SQRT (L / C * i * i + Vcc * Vc
c) is generated. This temporarily increased power supply voltage of the driver makes the current rise of the A phase faster as shown in b of FIG. 5, and similarly, at the time of t 4 when the A phase is off, the B phase current rises faster. Then, the frequency characteristic of the torque of the step motor is improved as shown by the solid line b in FIG. still,
In the embodiment of the present invention, the stepper motor drive circuit adopts the bipolar constant current chopper method, but the invention is not limited to this, and it goes without saying that unipolar drive or constant voltage drive may be used.
【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。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8. The same parts as those in FIG. Omit it.
【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。In the second embodiment, it is assumed that one step motor is used to perform a plurality of controls, and the high speed torque up mode of the present invention and the normal energy saving mode are selectively switched. It is a method that can be used. In FIG. 8, 110 is an analog switch,
It is a switch that selectively uses whether to pass a current in the direction from the anode to the cathode of the diode 109. In the high-speed torque-up mode, the analog switch 110 is opened and the voltage across the small-capacity capacitor 108 is set to V without passing the current from the anode of the diode 109 in the cathode direction.
By increasing the torque to cc or more, the torque during high speed driving is increased. On the contrary, in the energy saving mode, the analog switch 110 is closed, and the regenerative current is returned to the large-capacity capacitor 106 by supplying a current from the anode of the diode 109 to the cathode.
Energy saving can be achieved. In a second embodiment of the invention,
When performing a plurality of controls using one step motor, there is a need for high speed and high torque. For example, in the rotation stop control of the rotary developing device 9 in the image forming apparatus of FIG. 11, the high speed torque up mode is used, For the sleeve rotation control of the rotary developing device 9 in the image forming apparatus of FIG. 11, which requires less torque than the high-speed torque-up mode, a normal energy-saving mode is used, and selection switching is performed according to the control target. Suppresses excessive heat generation,
It is intended to provide a driving method capable of obtaining excellent characteristics of high speed and high torque when needed even when a small step motor is used. 9 and 10 show another example of FIG. 8 showing an actual selection circuit. FIG. 9 shows an example in which a bipolar transistor is used as a switch element, and the PNP transistor 111 works as a switch for passing or not passing a current in the direction from the anode to the cathode of the diode 106.
FIG. 10 shows a power MOS-FET 11 which is a switch for passing or not passing a current from the power source to the motor driver.
By utilizing the diode reverse direction characteristic of No. 2, the current cutoff characteristic of the diode is given controllability. That is, if the gate-source voltage of the P-channel FET connected in the reverse direction secures a voltage sufficient to turn on the FET, it works as a resistor having a slight ON resistance, so that the power supply voltage and the motor drive voltage are almost equal to each other. Operates as an energy saving mode. Also, if the gate-source voltage of the P-channel FET secures a voltage that shuts off the FET,
Since it works as a built-in reverse diode, the motor drive voltage temporarily becomes higher than the power supply voltage when the regenerative current is supplied, and it operates in the high speed and high torque mode.
【００２２】[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。According to the present invention, the regenerative energy when the energizing energy stored in the coil of one excitation phase is turned off in the step motor for sequentially switching and rotating a plurality of excitation phases is temporarily stored in the small-capacity capacitor. By providing a drive method that raises the voltage higher than the power supply voltage by effectively storing it in the coil and effectively uses it to start the current in the coil of the other excitation phase, the current rise time is shortened and a decrease in torque during high-speed rotation is suppressed. It is a thing. Further, when performing a plurality of controls using one step motor, by selectively switching between the high speed torque up mode of the present invention and the normal energy saving mode, without consuming extra power, The present invention provides a driving method that suppresses excessive heat generation and can obtain excellent characteristics of high speed and high torque when needed even when using a small step motor. If the step motor driving device is applied to the rotation switching control of the electrophotographic image forming apparatus including the rotary developing device including a plurality of developing devices,
You can expect an increase in print speed. In addition, it is not necessary to use a motor that is unnecessarily powered up in order to realize a high-speed print speed specification request, and it becomes possible to configure a smaller and cheaper step motor.
【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。FIG. 1 is a drive control circuit diagram of a step motor according to a first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a rotating operation of a step motor shown in FIG.
【図３】図２に示すステップモータの駆動波形図であ
る。FIG. 3 is a drive waveform diagram of the step motor shown in FIG.
【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。FIG. 4 is a specific circuit diagram of the motor driver shown in FIG.
【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。5 is a time chart of an operation sequence of the circuit shown in FIG.
【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。6 is a diagram illustrating constant current control of the motor shown in FIG.
【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。FIG. 7 is a torque-frequency characteristic diagram of the step motor shown in FIG.
【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。FIG. 8 is a drive control circuit diagram of a step motor according to a second embodiment of the present invention.
【図９】図９に示す選択回路の他の例を示す回路図であ
る。9 is a circuit diagram showing another example of the selection circuit shown in FIG.
【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。10 is a circuit diagram showing still another example of the selection circuit shown in FIG.
【図１１】画像形成装置を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing an image forming apparatus.
【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。FIG. 12 is a drive control circuit diagram of a conventional step motor suitable for the image forming apparatus shown in FIG.
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 101 Main CPU 102 ROM 103 Oscillator 104 Motor Driver 105 Motor 106 Large Capacitor 107 Diode 108 Small Capacitor 109 Diode 110 Analog Switch 111 PNP Transistor 112 Power MOS-FET
Claims (7)
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。1. A drive control device for a step motor, which sequentially switches a plurality of excitation phases to rotate a rotor, generates a regenerative output as regenerative energy from a motor drive circuit when the excitation is switched off by switching the excitation phases, and the motor is regenerated. The regenerative output from the drive circuit is held in a step-up circuit that temporarily raises the power supply voltage, and the output from the step-up circuit is used for driving an exciting coil of an exciting phase newly excited. Drive controller for step motor.
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。2. The step-up circuit has a capacitor for temporarily storing a regenerative current generated in an exciting coil of an excitation phase in which the excitation is cut off, the voltage of the capacitor is made higher than a power supply voltage, and this increased voltage is set. 2. The step motor drive control device according to claim 1, wherein the drive control device is used for driving an exciting coil of an exciting phase that is newly excited.
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。3. The step motor drive control device according to claim 1, wherein the step motor is used for rotation control of an image forming apparatus having a rotary developing device including a plurality of developing devices.
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。4. A step motor drive control device for rotating a rotor by sequentially switching a plurality of excitation phases, wherein when the excitation is switched off by switching the excitation phase, a regenerative output is generated as regenerative energy from a motor drive circuit, and the motor is regenerated. The regenerative output from the drive circuit is held in a step-up circuit that temporarily raises the voltage higher than the first power supply voltage, and the step-up circuit raises the second power supply voltage and the first power supply voltage higher than the first power supply voltage. A drive control device for a step motor, wherein and are selected by a selection circuit and used for driving an exciting coil of an exciting phase to be newly excited.
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。5. The step motor drive control device according to claim 4, wherein the selection circuit includes a diode and a bipolar transistor.
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。6. The drive control device for a step motor according to claim 4, wherein the selection circuit includes a reverse diode built in a power MOS-FET.
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。7. The step motor drive control device according to claim 4, wherein the step motor is used for rotation control of an image forming apparatus including a rotary developing device including a plurality of developing devices.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7028084A JPH08223993A (en) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | Drive controller for stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7028084A JPH08223993A (en) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | Drive controller for stepping motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08223993A true JPH08223993A (en) | 1996-08-30 |
Family
ID=12238925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7028084A Withdrawn JPH08223993A (en) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | Drive controller for stepping motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08223993A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0998979A2 (en) * | 1998-11-02 | 2000-05-10 | Eppendorf-Netheler-Hinz Gmbh | Electronic fluid dispenser |
| JP2006163195A (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus and power source device |
| 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/en not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0998979A2 (en) * | 1998-11-02 | 2000-05-10 | Eppendorf-Netheler-Hinz Gmbh | Electronic fluid dispenser |
| JP2000146663A (en) * | 1998-11-02 | 2000-05-26 | Eppendorf Geraetebau Netheler & Hinz Gmbh | Electronic measuring apparatus |
| EP0998979A3 (en) * | 1998-11-02 | 2002-04-10 | Eppendorf Ag | Electronic fluid dispenser |
| 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 (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus and power source device |
| JP4561347B2 (en) * | 2004-12-09 | 2010-10-13 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | Image forming apparatus and power supply apparatus |
| US7902884B2 (en) | 2008-09-24 | 2011-03-08 | Oki Semiconductor Co., Ltd. | H-bridge circuit |
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