JPH11196598A - ステップモータの制御回路および方法ならびに画像形成装置 - Google Patents
ステップモータの制御回路および方法ならびに画像形成装置Info
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- JPH11196598A JPH11196598A JP36152997A JP36152997A JPH11196598A JP H11196598 A JPH11196598 A JP H11196598A JP 36152997 A JP36152997 A JP 36152997A JP 36152997 A JP36152997 A JP 36152997A JP H11196598 A JPH11196598 A JP H11196598A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ステップモータの固有振動を抑え、周期的な
ピッチむらをなくし、画質の向上をはかる。 【解決手段】 供給電流検出手段3がモータ駆動手段2
に供給される電流を検出する。第1のフィルタ手段5が
供給電流から固有振動数による電流リップルを抽出す
る。第2のフィルタ手段6が固有振動数の電流リップル
を更に平滑化し、電流リップルの平均値を抽出する。第
1のフィルタ手段5と第2のフィルタ手段6の差より、
電流リップルの増減値を抽出し、電流設定手段4の設定
値にフィードバックをかけ駆動手段2に供給することに
よって帰還ループが完了し、目標値からのずれはゼロに
収束し、外乱により、ステップモータが固有振動数で共
振を始め出したとすると、目標値との誤差検出により、
フィードバックループが、固有振動の共振を抑えるよう
に働く。
ピッチむらをなくし、画質の向上をはかる。 【解決手段】 供給電流検出手段3がモータ駆動手段2
に供給される電流を検出する。第1のフィルタ手段5が
供給電流から固有振動数による電流リップルを抽出す
る。第2のフィルタ手段6が固有振動数の電流リップル
を更に平滑化し、電流リップルの平均値を抽出する。第
1のフィルタ手段5と第2のフィルタ手段6の差より、
電流リップルの増減値を抽出し、電流設定手段4の設定
値にフィードバックをかけ駆動手段2に供給することに
よって帰還ループが完了し、目標値からのずれはゼロに
収束し、外乱により、ステップモータが固有振動数で共
振を始め出したとすると、目標値との誤差検出により、
フィードバックループが、固有振動の共振を抑えるよう
に働く。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はステップモータの制
御回路および方法ならびに画像形成装置に関するもので
ある。
御回路および方法ならびに画像形成装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置としては、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。更にこれをY(イエロー)、M
(マゼンタ)、C(シアン)、BK(ブラック)の4色
を印字することにより、カラー印字するカラーレーザプ
リンタが提供されている。
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。更にこれをY(イエロー)、M
(マゼンタ)、C(シアン)、BK(ブラック)の4色
を印字することにより、カラー印字するカラーレーザプ
リンタが提供されている。
【0003】図12にこのカラーレーザビームプリンタ
の一例を示す。図12において、101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D方向
に回転している。102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103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104に入射される。多面体ミラー104は定速モ
ータ105により所定速度で回転するので、ビームエキ
スパンダ103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104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1
06を通り、折り返しミラー111を通り、帯電器11
3により所定の極性に帯電されている感光ドラム101
上にスポット光として結像される。
の一例を示す。図12において、101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D方向
に回転している。102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103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104に入射される。多面体ミラー104は定速モ
ータ105により所定速度で回転するので、ビームエキ
スパンダ103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104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1
06を通り、折り返しミラー111を通り、帯電器11
3により所定の極性に帯電されている感光ドラム101
上にスポット光として結像される。
【0004】107はビーム検出用反射ミラー108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101上に所望の光情報を得るための半
導体レーザ102の変調動作のタイミングは、前記ビー
ム検出器107の検出信号により決定される。一方、感
光ドラム101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
109において各色現像剤により顕画化された後、カセ
ット110に収納されている記録紙115が転写ドラム
114に巻き付けられ、Y、M、C、BKの各色現像剤
が転写される。これが定着器112を通過することによ
り像は記録紙115に定着され不図示の排出器に排出さ
れる。
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101上に所望の光情報を得るための半
導体レーザ102の変調動作のタイミングは、前記ビー
ム検出器107の検出信号により決定される。一方、感
光ドラム101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
109において各色現像剤により顕画化された後、カセ
ット110に収納されている記録紙115が転写ドラム
114に巻き付けられ、Y、M、C、BKの各色現像剤
が転写される。これが定着器112を通過することによ
り像は記録紙115に定着され不図示の排出器に排出さ
れる。
【0005】このようなカラープリンタにおいて、感光
ドラムを一定速度で回転させる部分、及び、記録紙11
5を巻き付けた転写ドラム114を一定速度で回転させ
る部分にステップモータを使用することが多くなってい
る。ステップモータによる回転制御は、制御の容易さ、
コストの低減につながり、多用する傾向にある。
ドラムを一定速度で回転させる部分、及び、記録紙11
5を巻き付けた転写ドラム114を一定速度で回転させ
る部分にステップモータを使用することが多くなってい
る。ステップモータによる回転制御は、制御の容易さ、
コストの低減につながり、多用する傾向にある。
【0006】従来、一般的な定電流バイポーラステップ
モータ駆動回路は、図9の様な構成をしている。1は、
ステップモータ、2は、駆動手段としての駆動回路ユニ
ットで、通常ハイブリッドICとして1チップで構成さ
れる。 ここでは、簡略化のためA相分の回路のみを示
したが、同様のB相分の回路がもう1回路分あり、両者
で2相モータを駆動する回路となる。4は、モータ電流
設定手段としての基準電圧源で、定電流チョッピング駆
動する際の電流値を設定するためのものである。11は
抵抗であって、モータコイル1に流れた電流を低抵抗で
電圧に変換するものである。図10のタイミングチャー
トを用いて、2相励磁駆動方式の動作を詳細に説明す
る。
モータ駆動回路は、図9の様な構成をしている。1は、
ステップモータ、2は、駆動手段としての駆動回路ユニ
ットで、通常ハイブリッドICとして1チップで構成さ
れる。 ここでは、簡略化のためA相分の回路のみを示
したが、同様のB相分の回路がもう1回路分あり、両者
で2相モータを駆動する回路となる。4は、モータ電流
設定手段としての基準電圧源で、定電流チョッピング駆
動する際の電流値を設定するためのものである。11は
抵抗であって、モータコイル1に流れた電流を低抵抗で
電圧に変換するものである。図10のタイミングチャー
トを用いて、2相励磁駆動方式の動作を詳細に説明す
る。
【0007】図9のステップモータ駆動装置を駆動する
には、あらかじめ、プログラムされた制御方法によっ
て、不図示のCPUの内部のタイマ等を用いて設定され
た所定時間ごとに励磁相をA、B、/A(Aの逆相)、
/B(Bの逆相)と順次切替ることにより、ステップモ
ータのA相、及びB相に流れる電流IA 、IB は図10
のようになり駆動することができる。図10において、
AがHigh、/AがLowの場合の動作を、図9の回
路で説明する。AがHighであると、AND回路2−
4は活性化され、インバータ2−3の入力がLowの間
だけ、トランジスタ2−6、2−7がオンになり、モー
タ1内を矢印の方向に電流が流れ、所定の電磁作用でモ
ータがステップ移動する。インバータ2−3の入力がL
owの間というのは、モータ1内の駆動電流による電流
検出用抵抗11の電圧降下が、電流設定手段4の設定電
圧より小さい場合である。ここで、モータ1内の駆動電
流による電流検出用抵抗11の電圧降下が、電流設定手
段4の設定電圧より大きくなると、コンパレータ2−1
がHighになり、モノマルチ(モノステーブルマルチ
バイブレータ)2−2を動作させる。モノマルチ2−2
は、コンパレータ2−2の出力が、LowからHigh
に変化する時、Highになり、不図示の抵抗、コンデ
ンサの時定数の間だけHigh出力をした後、再びLo
wとなる。モノマルチ2−2の出力がHigh或いは、
AがLowになると、トランジスタ2−6、2−7がオ
フになりコイルへの通電は遮断される。コイルへの通電
が遮断されても、コイルに蓄えられたエネルギーは行き
場所を探し、ダイオード2−9、2−8を回生ダイオー
ドとして動作させ、コイルに蓄えられたエネルギーを放
出しながら矢印方向に電流が流れ続ける。やがて、モノ
マルチがLowになると、再び、トランジスタ2−6、
2−7がオンになり、同様の動作を繰り返す。この様に
して、電流設定手段4で設定された電圧と、抵抗11の
モータ電流での電圧降下とが常にコンパレータ2−1で
比較され定電流動作を繰り返す。続いて、AがLowに
なり、/AがHighになると、1対の逆の回路が活性
化され、モータ1のコイル電流は逆方向に流れる。この
様に、ステップモータは、1周期の間に、電流の向きを
交互に替え、電磁作用によりステップ移動し、モータと
して回転動作が行われる。
には、あらかじめ、プログラムされた制御方法によっ
て、不図示のCPUの内部のタイマ等を用いて設定され
た所定時間ごとに励磁相をA、B、/A(Aの逆相)、
/B(Bの逆相)と順次切替ることにより、ステップモ
ータのA相、及びB相に流れる電流IA 、IB は図10
のようになり駆動することができる。図10において、
AがHigh、/AがLowの場合の動作を、図9の回
路で説明する。AがHighであると、AND回路2−
4は活性化され、インバータ2−3の入力がLowの間
だけ、トランジスタ2−6、2−7がオンになり、モー
タ1内を矢印の方向に電流が流れ、所定の電磁作用でモ
ータがステップ移動する。インバータ2−3の入力がL
owの間というのは、モータ1内の駆動電流による電流
検出用抵抗11の電圧降下が、電流設定手段4の設定電
圧より小さい場合である。ここで、モータ1内の駆動電
流による電流検出用抵抗11の電圧降下が、電流設定手
段4の設定電圧より大きくなると、コンパレータ2−1
がHighになり、モノマルチ(モノステーブルマルチ
バイブレータ)2−2を動作させる。モノマルチ2−2
は、コンパレータ2−2の出力が、LowからHigh
に変化する時、Highになり、不図示の抵抗、コンデ
ンサの時定数の間だけHigh出力をした後、再びLo
wとなる。モノマルチ2−2の出力がHigh或いは、
AがLowになると、トランジスタ2−6、2−7がオ
フになりコイルへの通電は遮断される。コイルへの通電
が遮断されても、コイルに蓄えられたエネルギーは行き
場所を探し、ダイオード2−9、2−8を回生ダイオー
ドとして動作させ、コイルに蓄えられたエネルギーを放
出しながら矢印方向に電流が流れ続ける。やがて、モノ
マルチがLowになると、再び、トランジスタ2−6、
2−7がオンになり、同様の動作を繰り返す。この様に
して、電流設定手段4で設定された電圧と、抵抗11の
モータ電流での電圧降下とが常にコンパレータ2−1で
比較され定電流動作を繰り返す。続いて、AがLowに
なり、/AがHighになると、1対の逆の回路が活性
化され、モータ1のコイル電流は逆方向に流れる。この
様に、ステップモータは、1周期の間に、電流の向きを
交互に替え、電磁作用によりステップ移動し、モータと
して回転動作が行われる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上の様なステップモ
ータ1において、以下のような問題点があった。図11
は、ステップモータ1を例えば、図12におけるプリン
タに設置した場合のステップモータ1の相電流(図の上
部)と、ステップモータ1への供給電流(図の下部)を
示したものである。
ータ1において、以下のような問題点があった。図11
は、ステップモータ1を例えば、図12におけるプリン
タに設置した場合のステップモータ1の相電流(図の上
部)と、ステップモータ1への供給電流(図の下部)を
示したものである。
【0009】図11の(a)は、例えば2400pps
で駆動した場合の通常動作の波形である。図11の
(b)は、200Hzで本体に共振しているときの波形
である。ステップモータは、固有振動数で共振しやす
く、固有振動数は、モータの形状、構成等で決まる値で
あるが、ほぼ100〜200Hzくらいにピークを持っ
ているものが多い。この様なステップモータをプリンタ
等に設置し、1度共振を始めると、なかなか収まらず、
最悪の場合は脱調する場合もある。脱調しないまでも、
トルクリップルが大きく、このトルクリップルにより回
転むらを生じ、記録紙に印字された画像は、印字むらが
発生し問題になっていた。特に、均一な一定濃度の画像
の場合、周期的なピッチむらは、人間の目に付きやすく
高画質化の妨げになっていた。この様なステップモータ
1の共振の対策のために、モータ軸上に、ゴム等からな
る防振材をとりつけ、共振を未然に防いでいた。しかし
ながら、防振材のコストは高く、モータの価格を、防振
材の取り付けていないものに較べ、1.3〜1.5倍に
押し上げていた。
で駆動した場合の通常動作の波形である。図11の
(b)は、200Hzで本体に共振しているときの波形
である。ステップモータは、固有振動数で共振しやす
く、固有振動数は、モータの形状、構成等で決まる値で
あるが、ほぼ100〜200Hzくらいにピークを持っ
ているものが多い。この様なステップモータをプリンタ
等に設置し、1度共振を始めると、なかなか収まらず、
最悪の場合は脱調する場合もある。脱調しないまでも、
トルクリップルが大きく、このトルクリップルにより回
転むらを生じ、記録紙に印字された画像は、印字むらが
発生し問題になっていた。特に、均一な一定濃度の画像
の場合、周期的なピッチむらは、人間の目に付きやすく
高画質化の妨げになっていた。この様なステップモータ
1の共振の対策のために、モータ軸上に、ゴム等からな
る防振材をとりつけ、共振を未然に防いでいた。しかし
ながら、防振材のコストは高く、モータの価格を、防振
材の取り付けていないものに較べ、1.3〜1.5倍に
押し上げていた。
【0010】そこで本発明の目的は、機械的に防振材を
取り付けることなしに、電気的にコストをあまりかけず
に共振ポイントをはずしたステップモータの制御回路お
よび方法を提供することにある。さらに、この様な制御
を用いたステップモータを採用することにより、コスト
を抑えた、画像のピッチむらが目立たない、高画質な画
像形成装置を提供することにある。
取り付けることなしに、電気的にコストをあまりかけず
に共振ポイントをはずしたステップモータの制御回路お
よび方法を提供することにある。さらに、この様な制御
を用いたステップモータを採用することにより、コスト
を抑えた、画像のピッチむらが目立たない、高画質な画
像形成装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、ステップモータの供給電流を設
定する電流設定手段と、電源から前記ステップモータに
供給される電流を検出する供給電流検出手段と、信号を
低域ろ波する第1のフィルタ手段と、該第1のフィルタ
手段によって低域ろ波された前記供給電流検出手段の検
出電流をさらに低域ろ波して出力する第2のフィルタ手
段と、前記第2のフィルタ手段の入力信号と出力信号と
の差を、前記電流設定手段によって設定する供給電流に
フィードバックするフィードバック手段とを具えたこと
を特徴とする。
め、請求項1の発明は、ステップモータの供給電流を設
定する電流設定手段と、電源から前記ステップモータに
供給される電流を検出する供給電流検出手段と、信号を
低域ろ波する第1のフィルタ手段と、該第1のフィルタ
手段によって低域ろ波された前記供給電流検出手段の検
出電流をさらに低域ろ波して出力する第2のフィルタ手
段と、前記第2のフィルタ手段の入力信号と出力信号と
の差を、前記電流設定手段によって設定する供給電流に
フィードバックするフィードバック手段とを具えたこと
を特徴とする。
【0012】また請求項2の発明は、請求項1におい
て、前記供給電流検出手段は、前記第1のフィルタ手段
の入力側に設けられていることを特徴とする。
て、前記供給電流検出手段は、前記第1のフィルタ手段
の入力側に設けられていることを特徴とする。
【0013】さらに請求項3の発明は、請求項1におい
て、前記供給電流検出手段は、前記第1のフィルタ手段
の出力側に設けられていることを特徴とする。
て、前記供給電流検出手段は、前記第1のフィルタ手段
の出力側に設けられていることを特徴とする。
【0014】さらに請求項4の発明は、請求項1におい
て、前記電流設定手段と、前記第1のフィルタ手段と、
前記前記第2のフィルタ手段と、前記フィードバック手
段とは、デジタル信号処理する手段であることを特徴と
する。
て、前記電流設定手段と、前記第1のフィルタ手段と、
前記前記第2のフィルタ手段と、前記フィードバック手
段とは、デジタル信号処理する手段であることを特徴と
する。
【0015】さらに請求項5の発明は、請求項1におい
て、前記電流設定手段と、前記第2のフィルタ手段と、
前記フィードバック手段とは、デジタル信号処理する手
段であることを特徴とする。
て、前記電流設定手段と、前記第2のフィルタ手段と、
前記フィードバック手段とは、デジタル信号処理する手
段であることを特徴とする。
【0016】さらに請求項6の発明は、請求項1におい
て、前記供給電流検出手段は、前記ステップモータのコ
イル電流を検出するコイル電流検出手段と、該コイル電
流検出手段の検出信号から前記ステップモータに供給さ
れる電流を演算する手段とを有することを特徴とする。
て、前記供給電流検出手段は、前記ステップモータのコ
イル電流を検出するコイル電流検出手段と、該コイル電
流検出手段の検出信号から前記ステップモータに供給さ
れる電流を演算する手段とを有することを特徴とする。
【0017】さらに請求項7の発明は、請求項1におい
て、前記第1のフィルタ手段の遮断周波数は、前記ステ
ップモータの固有振動数より高く、前記第2のフィルタ
手段の遮断周波数は、前記ステップモータの固有振動数
より低いことを特徴とする。
て、前記第1のフィルタ手段の遮断周波数は、前記ステ
ップモータの固有振動数より高く、前記第2のフィルタ
手段の遮断周波数は、前記ステップモータの固有振動数
より低いことを特徴とする。
【0018】さらに請求項8の発明は、請求項1におい
て、前記フィードバック手段によるフィードバック後の
供給電流を位相補償する手段をさらに有することを特徴
とする。
て、前記フィードバック手段によるフィードバック後の
供給電流を位相補償する手段をさらに有することを特徴
とする。
【0019】さらに請求項9の発明は、電源からステッ
プモータに供給される電流を検出した検出電流であって
第1のフィルタ手段によって低域ろ波された電流を、第
2のフィルタ手段によってさらに低域ろ波し、前記第2
のフィルタ手段の入力信号と出力信号との差を、前記ス
テップモータへの供給電流にフィードバックすることを
特徴とする。
プモータに供給される電流を検出した検出電流であって
第1のフィルタ手段によって低域ろ波された電流を、第
2のフィルタ手段によってさらに低域ろ波し、前記第2
のフィルタ手段の入力信号と出力信号との差を、前記ス
テップモータへの供給電流にフィードバックすることを
特徴とする。
【0020】さらに請求項10の発明は、請求項1〜8
のいずれかに記載のステップモータの制御回路を有する
画像形成装置を特徴とする。
のいずれかに記載のステップモータの制御回路を有する
画像形成装置を特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1に本発明
の第1の実施形態のブロック図を示す。図1において、
2、4は、図9で説明したとおり、駆動手段および電流
設定手段であり、3は、供給電流検出手段であって、モ
ータ電源からモータ駆動手段2に供給される電流を抵抗
の両端の電圧降下から検出する。供給電流検出手段3に
より得られる電流は、定電流チョッピング動作の中で、
電源から駆動手段に流れる電流供給区間と、逆に駆動回
路から電源に戻される電流回生区間がある。モータの駆
動トルクは、実質的な電源から供給された電流に比例す
るので、電流供給区間を+とした場合、電流回生区間は
−として、検出する必要がある。
の第1の実施形態のブロック図を示す。図1において、
2、4は、図9で説明したとおり、駆動手段および電流
設定手段であり、3は、供給電流検出手段であって、モ
ータ電源からモータ駆動手段2に供給される電流を抵抗
の両端の電圧降下から検出する。供給電流検出手段3に
より得られる電流は、定電流チョッピング動作の中で、
電源から駆動手段に流れる電流供給区間と、逆に駆動回
路から電源に戻される電流回生区間がある。モータの駆
動トルクは、実質的な電源から供給された電流に比例す
るので、電流供給区間を+とした場合、電流回生区間は
−として、検出する必要がある。
【0022】5は、第1のフィルタ手段で、電源より供
給された電流リップルを含む供給電流から回生電流を差
し引いた実質的な供給電流を抽出するためのローパスフ
ィルタであり、固有振動数による電流リップルを抽出す
るためのものである。よって、カットオフ周波数は、ス
テップモータによる固有振動数の数倍〜10倍程度に設
定される。6は、第2のフィルタ手段で、第1のフィル
タ手段5で得られた固有振動数の電流リップルを更に平
滑化し、電流リップルの平均値を抽出するためのもので
ある。ここでのローパスフィルタのカットオフ周波数
は、固有振動数の周波数を充分に平滑化する必要がある
ので、固有振動数の10分の1程度に設定する。減算手
段9によって得られた第1のフィルタ手段5と第2のフ
ィルタ手段6の差より、電流リップルの増減値を抽出
し、これを減算手段10において電流設定手段4の設定
値から減算することによって、当該設定値にフィードバ
ックをかける。このことにより、目標値としての設定電
圧からのずれを検出することができる。7は、増幅手段
で、前記目標値としての電流設定4の設定電圧からのず
れの検出分を所定のゲインで増幅するためのものであ
る。8は位相補償手段で、この制御系の動作をさらに安
定化させるための位相補償を行う。この位相補償手段8
の出力を、図9の従来例における設定電圧の代わり駆動
手段2に供給すれば、本発明の帰還型電流設定手段のル
ープが完了する。この制御により、ループのゲインがあ
る程度大きければ、最終的には、目標値からのずれはゼ
ロに収束し、目標値としての電流設定手段4の設定電圧
だけ残ることになる。これにより、なんらかの外乱によ
り、例えば、固有振動数で共振を始め出したとすると、
目標値との誤差検出により、フィードバックループが、
固有振動の共振を抑えるように働く。
給された電流リップルを含む供給電流から回生電流を差
し引いた実質的な供給電流を抽出するためのローパスフ
ィルタであり、固有振動数による電流リップルを抽出す
るためのものである。よって、カットオフ周波数は、ス
テップモータによる固有振動数の数倍〜10倍程度に設
定される。6は、第2のフィルタ手段で、第1のフィル
タ手段5で得られた固有振動数の電流リップルを更に平
滑化し、電流リップルの平均値を抽出するためのもので
ある。ここでのローパスフィルタのカットオフ周波数
は、固有振動数の周波数を充分に平滑化する必要がある
ので、固有振動数の10分の1程度に設定する。減算手
段9によって得られた第1のフィルタ手段5と第2のフ
ィルタ手段6の差より、電流リップルの増減値を抽出
し、これを減算手段10において電流設定手段4の設定
値から減算することによって、当該設定値にフィードバ
ックをかける。このことにより、目標値としての設定電
圧からのずれを検出することができる。7は、増幅手段
で、前記目標値としての電流設定4の設定電圧からのず
れの検出分を所定のゲインで増幅するためのものであ
る。8は位相補償手段で、この制御系の動作をさらに安
定化させるための位相補償を行う。この位相補償手段8
の出力を、図9の従来例における設定電圧の代わり駆動
手段2に供給すれば、本発明の帰還型電流設定手段のル
ープが完了する。この制御により、ループのゲインがあ
る程度大きければ、最終的には、目標値からのずれはゼ
ロに収束し、目標値としての電流設定手段4の設定電圧
だけ残ることになる。これにより、なんらかの外乱によ
り、例えば、固有振動数で共振を始め出したとすると、
目標値との誤差検出により、フィードバックループが、
固有振動の共振を抑えるように働く。
【0023】以上のように、トルクリップルをモータ電
流から抽出し、モータ電流が常に一定になるようにモー
タ設定電流にフィードバックをかけることにより、トル
クむらをキャンセルし、なめらかなモータ回転を実現
し、固有振動数の共振に伴う周期的なピッチむらをなく
し、画質の向上をはかることが可能となった。図2は、
図1のブロック図の本発明に関わるところをオペアンプ
を用いて具体的に構成した例である。
流から抽出し、モータ電流が常に一定になるようにモー
タ設定電流にフィードバックをかけることにより、トル
クむらをキャンセルし、なめらかなモータ回転を実現
し、固有振動数の共振に伴う周期的なピッチむらをなく
し、画質の向上をはかることが可能となった。図2は、
図1のブロック図の本発明に関わるところをオペアンプ
を用いて具体的に構成した例である。
【0024】供給電流検出手段3は、モータ駆動回路2
の電源供給ラインに設置した低抵抗R1により電流電圧
変換しその両端の電圧を差動増幅により増幅したもので
ある。減算手段9は、第1のフィルタ手段5の出力と第
2のフィルタ手段6の出力とを入力して電流リップルの
増減値を抽出するための差動増幅器として構成され、減
算手段10は、減算手段9の出力の、目標値としての電
流設定4の設定電圧からのずれを検出する差動増幅器と
して構成される。
の電源供給ラインに設置した低抵抗R1により電流電圧
変換しその両端の電圧を差動増幅により増幅したもので
ある。減算手段9は、第1のフィルタ手段5の出力と第
2のフィルタ手段6の出力とを入力して電流リップルの
増減値を抽出するための差動増幅器として構成され、減
算手段10は、減算手段9の出力の、目標値としての電
流設定4の設定電圧からのずれを検出する差動増幅器と
して構成される。
【0025】(第2の実施形態)図3、図4に本発明の
第2の実施形態のブロック図を示す。図3において、供
給電流検出手段3と、第1のフィルタ手段5が図1のそ
れとは前後逆の構成になっているが、これによって回路
構成を簡略化することができた。図3に示すように、回
路の簡略化のために、構成要素を置換しても問題ないこ
とは明らかである。図4に示すように供給電流検出手段
3の出力を一方はそのまま減算手段9を構成する差動増
幅器の反転入力端子に、他方は第2のフィルタ手段6を
介して差動増幅器の非反転入力端子に入力する。他の構
成は、第1の実施形態と同様である。
第2の実施形態のブロック図を示す。図3において、供
給電流検出手段3と、第1のフィルタ手段5が図1のそ
れとは前後逆の構成になっているが、これによって回路
構成を簡略化することができた。図3に示すように、回
路の簡略化のために、構成要素を置換しても問題ないこ
とは明らかである。図4に示すように供給電流検出手段
3の出力を一方はそのまま減算手段9を構成する差動増
幅器の反転入力端子に、他方は第2のフィルタ手段6を
介して差動増幅器の非反転入力端子に入力する。他の構
成は、第1の実施形態と同様である。
【0026】本実施形態の利点は、第1のフィルタ手段
を、電源電流の平滑化のためのフィルタと共通化できる
ので、更に別にローパスフィルタを設ける必要がないと
いう点である。
を、電源電流の平滑化のためのフィルタと共通化できる
ので、更に別にローパスフィルタを設ける必要がないと
いう点である。
【0027】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態を図5に示す。前述した第1および第2の実施
形態では、信号処理をアナログ回路を用いて構成した
が、本実施形態では、一部をディジタル信号処理手段を
用いて構成したものである。図5において、14は供給
電流検出手段3からの検出信号をA/D変換するA/D
変換手段である。ディジタル化された検出電流は、斜線
で示したDSP(Digital Signal Pr
ocessor)12により後述する所定のディジタル
信号処理が施され、最終的にディジタル信号処理された
帰還型電流設定値が得られる。すなわち、A/D変換手
段14からのディジタル化された検出電流は、第1のフ
ィルタ手段5、第2のフィルタ手段6、減算手段12−
9を介して減算手段12−10に供給され、ここで、電
流設定手段12−4からの設定値から減算され、減算後
の設定値は、増幅手段12−7、位相補償手段12−8
を介して帰還型電流設定値として出力される。この帰還
型電流設定値は、D/A変換手段13により再びアナロ
グ値に戻され、駆動手段2に入力されループを形成す
る。
実施形態を図5に示す。前述した第1および第2の実施
形態では、信号処理をアナログ回路を用いて構成した
が、本実施形態では、一部をディジタル信号処理手段を
用いて構成したものである。図5において、14は供給
電流検出手段3からの検出信号をA/D変換するA/D
変換手段である。ディジタル化された検出電流は、斜線
で示したDSP(Digital Signal Pr
ocessor)12により後述する所定のディジタル
信号処理が施され、最終的にディジタル信号処理された
帰還型電流設定値が得られる。すなわち、A/D変換手
段14からのディジタル化された検出電流は、第1のフ
ィルタ手段5、第2のフィルタ手段6、減算手段12−
9を介して減算手段12−10に供給され、ここで、電
流設定手段12−4からの設定値から減算され、減算後
の設定値は、増幅手段12−7、位相補償手段12−8
を介して帰還型電流設定値として出力される。この帰還
型電流設定値は、D/A変換手段13により再びアナロ
グ値に戻され、駆動手段2に入力されループを形成す
る。
【0028】次に、DSP12内で行われるディジタル
信号処理の内容を説明する。DSP内でのフィルタ処理
は、公知のディジタル信号処理であるところのFIR
(Finite Inpulse Resepons
e)フィルタでも良いし、IIR(Infinite Inpulse R
eseponse)でも良い。電流設定手段12−4の設定電流
(目標値)と、A/D変換手段14からの実際の供給電
流の検出信号との差は、減算手段12−10においてそ
れぞれのディジタルデータの差を取ればよいし、増幅手
段12−7は、誤差信号のディジタルデータにゲインデ
ータを乗算すればよい。いずれにしても、サンプリング
定理で示唆するところの取り扱う信号の周波数の倍以上
のサンプリングで取り込みディジタル信号処理を行えば
特に問題はない。
信号処理の内容を説明する。DSP内でのフィルタ処理
は、公知のディジタル信号処理であるところのFIR
(Finite Inpulse Resepons
e)フィルタでも良いし、IIR(Infinite Inpulse R
eseponse)でも良い。電流設定手段12−4の設定電流
(目標値)と、A/D変換手段14からの実際の供給電
流の検出信号との差は、減算手段12−10においてそ
れぞれのディジタルデータの差を取ればよいし、増幅手
段12−7は、誤差信号のディジタルデータにゲインデ
ータを乗算すればよい。いずれにしても、サンプリング
定理で示唆するところの取り扱う信号の周波数の倍以上
のサンプリングで取り込みディジタル信号処理を行えば
特に問題はない。
【0029】サンプリング定理以上の信号を取り込む場
合には、公知である不図示の折り返しひずみ除去フィル
タを挿入するのはいうまでもない。
合には、公知である不図示の折り返しひずみ除去フィル
タを挿入するのはいうまでもない。
【0030】これにより、アナログ信号処理を用いた時
と同等、或いはそれ以上の効果が期待できる。ディジタ
ル信号処理を行うことの利点は、アナログ部品であると
ころの、コンデンサ、抵抗等を用いないので、経時変化
がない、バラツキがないといった他、ゲインの自動設定
など、精度、安定度を増す制御も可能であることであ
る。
と同等、或いはそれ以上の効果が期待できる。ディジタ
ル信号処理を行うことの利点は、アナログ部品であると
ころの、コンデンサ、抵抗等を用いないので、経時変化
がない、バラツキがないといった他、ゲインの自動設定
など、精度、安定度を増す制御も可能であることであ
る。
【0031】(第4の実施形態)次に、本発明の第4の
実施形態を図6に示す。この実施形態では、第1のフィ
ルタ手段5まではアナログ処理で行い、第2のフィルタ
手段以降をDSP12によって処理するようにしたもの
であり、動作は、だい3の実施実施形態と同様である。
実施形態を図6に示す。この実施形態では、第1のフィ
ルタ手段5まではアナログ処理で行い、第2のフィルタ
手段以降をDSP12によって処理するようにしたもの
であり、動作は、だい3の実施実施形態と同様である。
【0032】(第5の実施形態)次に、本発明の第5の
実施形態を図7に示す。前述の第3および第4の実施形
態では、ディジタル信号処理を用いて構成したが、本実
施形態は、同じディジタル信号処理であるが、供給電流
検知のための構成に特徴を有する。
実施形態を図7に示す。前述の第3および第4の実施形
態では、ディジタル信号処理を用いて構成したが、本実
施形態は、同じディジタル信号処理であるが、供給電流
検知のための構成に特徴を有する。
【0033】前述の第3および第4の実施形態では、供
給電流を直接、供給電流検出手段3により検出していた
が、本実施形態では、ステップモータのコイルに流れる
コイル電流を検出するコイル電流検出手段11を用いて
供給電流を算出しようするものである。以下にコイル電
流検出手段11を用いて供給電流を算出する構成を詳述
する。
給電流を直接、供給電流検出手段3により検出していた
が、本実施形態では、ステップモータのコイルに流れる
コイル電流を検出するコイル電流検出手段11を用いて
供給電流を算出しようするものである。以下にコイル電
流検出手段11を用いて供給電流を算出する構成を詳述
する。
【0034】図8は、ステップモータのA相コイルを励
磁したときのコイル電流波形の各部の様子を示したもの
である。図8の(a)は、A相コイルのコイル電流波形
IAである。図8の(b)は、コイル電流検出手段11
であるところの抵抗の電圧降下VARの波形である。図8
の(c)は、電源からモータ駆動回路に供給される供給
電流IASである。図8の(d)は、逆にモータ駆動回路
から電源に回生される回生電流IARである。
磁したときのコイル電流波形の各部の様子を示したもの
である。図8の(a)は、A相コイルのコイル電流波形
IAである。図8の(b)は、コイル電流検出手段11
であるところの抵抗の電圧降下VARの波形である。図8
の(c)は、電源からモータ駆動回路に供給される供給
電流IASである。図8の(d)は、逆にモータ駆動回路
から電源に回生される回生電流IARである。
【0035】本実施形態では、まず、図8の(b)のコ
イル電流検出手段11の電圧降下VARから、図8の
(c)の供給電流IASと、図8の(d)の回生電流IAR
を算出する。図8において、t0 からt1 は、コイル電
流立ち上がり区間で、電流は、供給電流のみである。図
8において、t1 からt2 は、定電流チョッピング区間
で、電流は、供給電流と、回生電流が交互に現れる。電
流の増加している間は、供給電流であり、電流が減少し
ている間は、回生電流である。図8において、t2から
t3 は、励磁相切替区間で、電流がゼロになるまで、
回生電流である。但し、図8の(b)のコイル電流検出
手段11の電圧降下VARより直接、図8の(d)の回生
電流IARを算出することはできないが、図8の(b)に
おいて、点線で示すように推定(演算)することができ
る。この推定は、供給電流抽出手段12−3において行
う。推定の仕方はいろいろあるが、例えば、前回の波形
より、学習し、それで代用する方法、または、代用との
誤差分を補正する方法等がある。いずれの方法で推定し
たとしても、この区間の回生電流の見積もりが多少誤っ
ても、全体に占める割合が少ないので、大きな誤差には
ならない。この様にして、得られた供給電流と、回生電
流を、同様に、B相コイルに関しても行う。続いて、随
時、2つのコイルの供給電流の和から、回生電流の和を
差し引くことにより、電源からの供給電流を算出するこ
とが可能となる。以上の計算は、全て、A/D変換され
た後のディジタルデータであるので、供給電流抽出手段
12−3において簡単に計算することが可能である。以
上の計算は、サンプリング定理が示唆する扱う周波数の
倍以上のサンプリング周期で、迅速に計算する必要があ
る。DSPは、積和演算を高速に実行することが可能で
あるので、以上の計算は、ほぼ実時間で実行が可能であ
る。以上のようにして得られた電源からの供給電流の検
出データの以後の処理は第3の実施形態と同様である。
尚、本実施形態では、駆動手段2と、DSP12を別々
の構成としたが、駆動手段のロジック部分をDSP12
内に取り込むことも可能である。
イル電流検出手段11の電圧降下VARから、図8の
(c)の供給電流IASと、図8の(d)の回生電流IAR
を算出する。図8において、t0 からt1 は、コイル電
流立ち上がり区間で、電流は、供給電流のみである。図
8において、t1 からt2 は、定電流チョッピング区間
で、電流は、供給電流と、回生電流が交互に現れる。電
流の増加している間は、供給電流であり、電流が減少し
ている間は、回生電流である。図8において、t2から
t3 は、励磁相切替区間で、電流がゼロになるまで、
回生電流である。但し、図8の(b)のコイル電流検出
手段11の電圧降下VARより直接、図8の(d)の回生
電流IARを算出することはできないが、図8の(b)に
おいて、点線で示すように推定(演算)することができ
る。この推定は、供給電流抽出手段12−3において行
う。推定の仕方はいろいろあるが、例えば、前回の波形
より、学習し、それで代用する方法、または、代用との
誤差分を補正する方法等がある。いずれの方法で推定し
たとしても、この区間の回生電流の見積もりが多少誤っ
ても、全体に占める割合が少ないので、大きな誤差には
ならない。この様にして、得られた供給電流と、回生電
流を、同様に、B相コイルに関しても行う。続いて、随
時、2つのコイルの供給電流の和から、回生電流の和を
差し引くことにより、電源からの供給電流を算出するこ
とが可能となる。以上の計算は、全て、A/D変換され
た後のディジタルデータであるので、供給電流抽出手段
12−3において簡単に計算することが可能である。以
上の計算は、サンプリング定理が示唆する扱う周波数の
倍以上のサンプリング周期で、迅速に計算する必要があ
る。DSPは、積和演算を高速に実行することが可能で
あるので、以上の計算は、ほぼ実時間で実行が可能であ
る。以上のようにして得られた電源からの供給電流の検
出データの以後の処理は第3の実施形態と同様である。
尚、本実施形態では、駆動手段2と、DSP12を別々
の構成としたが、駆動手段のロジック部分をDSP12
内に取り込むことも可能である。
【0036】
【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明によれ
ば、ステップモータの固有振動を効果的に抑えることが
でき、例えば画像形成装置における周期的なピッチむら
の発生を抑え、画質の向上をはかることが可能となる。
ば、ステップモータの固有振動を効果的に抑えることが
でき、例えば画像形成装置における周期的なピッチむら
の発生を抑え、画質の向上をはかることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態の構成図である。
【図3】本発明の第2の実施形態のブロック図である。
【図4】本発明の第2の実施形態の構成図である。
【図5】本発明の第3の実施形態の構成図である。
【図6】本発明の第4の実施形態の構成図である。
【図7】本発明の第5の実施形態の構成図である。
【図8】本発明の第5の実施形態の詳細を説明する図で
ある。
ある。
【図9】従来例の構成図である。
【図10】従来例のタイミング図である。
【図11】従来の問題点を説明する図である。
【図12】カラープリンタの構成図である。
1 ステップモータ 2 駆動手段 3 供給電流検出手段 4 電流設定手段 5 第1のフィルタ手段 6 第2のフィルタ手段 7 増幅手段 8 位相補償手段 11 コイル電流検出手段 12 DSP 13 A/D変換手段 14 D/A変換手段
Claims (10)
- 【請求項1】 ステップモータの供給電流を設定する電
流設定手段と、電源から前記ステップモータに供給され
る電流を検出する供給電流検出手段と、信号を低域ろ波
する第1のフィルタ手段と、該第1のフィルタ手段によ
って低域ろ波された前記供給電流検出手段の検出電流を
さらに低域ろ波して出力する第2のフィルタ手段と、前
記第2のフィルタ手段の入力信号と出力信号との差を、
前記電流設定手段によって設定する供給電流にフィード
バックするフィードバック手段とを具えたことを特徴と
するステップモータの制御回路。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記供給電流検出手段は、前記第1のフィルタ手段の入
力側に設けられていることを特徴とするステップモータ
の制御回路。 - 【請求項3】 請求項1において、 前記供給電流検出手段は、前記第1のフィルタ手段の出
力側に設けられていることを特徴とするステップモータ
の制御回路。 - 【請求項4】 請求項1において、 前記電流設定手段と、前記第1のフィルタ手段と、前記
前記第2のフィルタ手段と、前記フィードバック手段と
は、デジタル信号処理する手段であることを特徴とする
ステップモータの制御回路。 - 【請求項5】 請求項1において、 前記電流設定手段と、前記第2のフィルタ手段と、前記
フィードバック手段とは、デジタル信号処理する手段で
あることを特徴とするステップモータの制御回路。 - 【請求項6】 請求項1において、 前記供給電流検出手段は、前記ステップモータのコイル
電流を検出するコイル電流検出手段と、該コイル電流検
出手段の検出信号から前記ステップモータに供給される
電流を演算する手段とを有することを特徴とするステッ
プモータの制御回路。 - 【請求項7】 請求項1において、 前記第1のフィルタ手段の遮断周波数は、前記ステップ
モータの固有振動数より高く、前記第2のフィルタ手段
の遮断周波数は、前記ステップモータの固有振動数より
低いことを特徴とするステップモータの制御回路。 - 【請求項8】 請求項1において、 前記フィードバック手段によるフィードバック後の供給
電流を位相補償する手段をさらに有することを特徴とす
るステップモータの制御回路。 - 【請求項9】 電源からステップモータに供給される電
流を検出した検出電流であって第1のフィルタ手段によ
って低域ろ波された電流を、第2のフィルタ手段によっ
てさらに低域ろ波し、前記第2のフィルタ手段の入力信
号と出力信号との差を、前記ステップモータへの供給電
流にフィードバックすることを特徴とするステップモー
タの制御方法。 - 【請求項10】 請求項1〜8のいずれかに記載のステ
ップモータの制御回路を有する画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36152997A JPH11196598A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | ステップモータの制御回路および方法ならびに画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36152997A JPH11196598A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | ステップモータの制御回路および方法ならびに画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11196598A true JPH11196598A (ja) | 1999-07-21 |
Family
ID=18473951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36152997A Pending JPH11196598A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | ステップモータの制御回路および方法ならびに画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11196598A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7078872B2 (en) * | 2003-05-30 | 2006-07-18 | Caterpillar Inc | System and method for conditioning a signal |
JP2010004592A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成装置及び制御方法並びに制御プログラム |
JP2021064995A (ja) * | 2019-10-10 | 2021-04-22 | 株式会社メレック | ステッピングモータの駆動装置及びリップル電流検出回路、並びに、ステッピングモータの駆動方法及びリップル電流検出方法 |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP36152997A patent/JPH11196598A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7078872B2 (en) * | 2003-05-30 | 2006-07-18 | Caterpillar Inc | System and method for conditioning a signal |
JP2010004592A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成装置及び制御方法並びに制御プログラム |
JP2021064995A (ja) * | 2019-10-10 | 2021-04-22 | 株式会社メレック | ステッピングモータの駆動装置及びリップル電流検出回路、並びに、ステッピングモータの駆動方法及びリップル電流検出方法 |
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