CN1463074B - 电动机驱动器和包含此电动机驱动器的记录仪 - Google Patents

Abstract

一种电动机驱动器，包括：第一电流供应器，其把第一电流供应至电动机的第一相线圈；第二电流供应器，其把第二电流供应至所述电动机的第二相线圈；和电流选择器，其执行下面的至少一项：增加单相激励的第一电流和第二电流中的一个以改变第一电流或第二电流所获得的磁平衡；及减小两相激励的第一电流和第二电流以改变第一电流和第二电流所获得的磁平衡。

Description

电动机驱动器和包含此电动机驱动器的记录仪

技术领域

本发明涉及一种驱动电动机的系统和设有此电动机驱动器的记录仪。

背景技术

通常，配置作为一种记录仪的喷墨打印机以使作为记录媒介并固定在送纸盘中的纸由送纸器送入，通过安装在滚轮上的记录头把信息记录在纸上，所述滚轮在主扫描方向往复运动。通过传送装置把纸在辅助扫描方向断续地输送一定量。配置喷墨打印机以使送纸器和传送装置由送纸电动机来驱动，滚轮由滚轮电动机来驱动，送纸电动机和滚轮电动机由电动机驱动器来驱动，例如，所述电动机驱动器在日本专利出版物No.10-323090A中披露。

安装于喷墨打印机中的各个送纸电动机和滚轮电动机中，每一个转子的停止相是所谓的两相激励位置，在所述两相激励位置，转子被A-相和B-相的两组线圈激发，每一个电动机的分辨率由磁极数量决定。即，为了加强每一个电动机的分辨率，要求增加磁极的数量，然而，这种增加受到机械上的限制。

安装于喷墨打印机上的电动驱动器中，一种D/A(数字至模拟)转换器考虑每一个A-相和B-相而设置以选择一个值VREF，所述D/A转换器具有四点分辨率(见图15)，所述值VREF决定了将被供应的每一相的电流比率。在保持电动机的输出扭矩不变的情况下进行选择。

具体地，输出扭矩的大小代表了A-相和B-相的每一个电流值的合成矢量.在电动机受到W1-2相激励驱动的情况下，改变A-相和B-相的每一个电流值并输送以使合成矢量末端的轨迹是如图16所示的圆。

然而，当基于VREF的一个具体值而选择电流选择回路以使其画出圆时，由于在每一步驱动中矢量运动轨迹的角的间隔不是固定的，因此破坏了停止角的精度。另一方面，当选择了电路选择回路以使矢量运动的角间隔固定时，由于矢量大小不是固定的，同样地破坏了停止角的精度。

例如，安装于喷墨打印机中的电动机驱动器独立地考虑A-相和B-相在500和1000mA之间变化要供应的电流，以使电动机的输出扭矩固定。即，变化A-相和B-相的每一个电流值并输送以使合成矢量末端的轨迹是如图16所示的圆。如前面所说明的，输出扭矩的大小代表了A-相和B-相的每一个电流值的合成矢量。

由于在两相激励位置上施加克服扭矩损失的磁吸力(施加于转子上的载荷)，因此转子在图17上部点所示的角度上停止。另一方面，由于磁吸力在单相激励位置比在两相激励位置时小，因此转子在图17下部点所示的角度上停止。明显地，转子停止的角度如图17所示分布。在相邻两相激励位置之间的角度是7.5度，至单相激励位置的角度是3.75度，所述单相激励位置位于两相激励位置的中间。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种电动机驱动器和包含这种电动机驱动器的记录仪，所述电动机驱动器能够增加电动机的分辨率，并能够增加转子停止的角度精度。

为了达到上述目的，根据本发明，提供一种电动机驱动器，包括：

第一电流供应器，其把第一电流供应至电动机的第一相线圈；

第二电流供应器，其把第二电流供应至所述电动机的第二相线圈；和

电流选择器，其选择第一电流值和第二电流值，以使至少下述之一保持不变：

在电动机的每一个微步驱动步中，由第一电流选择值和第二电流选择值所获得的合成矢量大小；和

相应的电动机相邻微步驱动步的合成矢量之间的角度间隔。

相对于现有技术，本发明采用这样的构造，能够使转子的停止角精确同时增加电动机的步分辨率。

根据本发明，也提供一种电动机驱动器，包括：

第一电流供应器，其把第一电流供应至电动机的第一相线圈；

第二电流供应器，其把第二电流供应至所述电动机的第二相线圈；和

电流选择器，其执行下面的至少一项：

增加单相激励的第一电流和第二电流中的一个以改变第一电流或第二电流所获得的磁平衡；及

减小两相激励的第一电流和第二电流以改变第一电流和第二电流所获得的磁平衡。

相对于现有技术，本发明采用这样的构造，即使当转子位于单相激励位置，也能够激励克服扭矩损失的磁吸力。

此外，能够平衡在单相激励位置和二相激励位置的磁吸力。

根据本发明，也提供一种电动机驱动器，包括：

第一脉冲供应器，其供应用于微步驱动在单相激励位置的电动机转子的第一脉冲；

第二脉冲供应器，其供应用于微步驱动在两相激励位置的转子的第二脉冲；和

驱动控制器，其控制第一脉冲供应器和第二脉冲供应器以执行下述两项中的一个：

在预定循环过程中增加要供应的第一脉冲的数量；及

在预定循环过程中减少要供应的第二脉冲的数量。

相对于现有技术，本发明采用这样的构造，能够在第一相激励位置和第二相激励位置校正合成矢量的方向。

根据本发明，也提供一种电动机驱动器，包括：

脉冲供应器，其供应用于微步驱动在单相激励位置的电动机转子的脉冲；和

驱动控制器，其控制脉冲供应器以供应沿第一方向驱动电动机的第一数量脉冲，供应沿与第一方向相对的第二方向驱动电动机的第二数量脉冲，并再一次供应沿第一方向驱动电动机的第三数量脉冲。

相对于现有技术，本发明采用这样的构造，通过阻尼运行校正第一相激励位置的合成矢量的方向.

根据本发明，上述电动机驱动器适合装入记录装置中，该记录装置包括可操作移动记录头安装在其上的支架的第一电动机，和可操作输送在其上记录头进行记录的记录介质的第二电动机；以及电动机驱动器适合驱动第一电动机和第二电动机。

附图说明

参照附图详细说明优选实施方案，本发明的上述目的和优点将称为更加明显的，其中：

图1是说明喷墨打印机的整个外部构造的前视透视图；

图2是说明当移走上部外壳时喷墨打印机的整个内部构造的前视透视图；

图3是说明喷墨打印机的关键部件的侧剖视图；

图4是说明根据本发明的第一实施方案的电动机驱动器的方框图；

图5A至5C是说明电动机的A-相和B-相的电流值的具体实例的表；

图6说明了图5A至5C所示的A-相和B-相的电流值之间的关系；

图7说明了图5A至5C所示的各个情况下转子的停止角；

图8是说明了根据本发明的第二实施方案的电动机驱动器的方框图；

图9说明了图8的电动机驱动器中A-相和B-相的电流值之间的关系；

图10和11说明由图8中的电动机驱动器所实现的转子停止角；

图12是说明在实施根据本发明的校正之前和之后，驱动的64步的扭矩变化曲线；

图13是说明在实施根据本发明的校正之前和之后，驱动的64步的电流比率曲线；

图14是图13的部分放大图；

图15说明了与技术有关的电动机驱动器的D/A转换器的置位；

图16说明了相关技术的电动机中的A-相和B-相的电流值之间的关系；

图17说明了相关技术的电动机中转子的停止角的精度。

具体实施方式

下文参照附图将详细说明本发明的优选实施方案。

如图1所示，喷墨打印机100包括上部外壳101和下部外壳102，所述喷墨打印机是记录仪的一种。上部外壳101和下部外壳102通过卡装彼此连接。

在上部外壳101的后侧，制成送纸端口103。在送纸端口103中，连接送纸盘110，要供应的纸叠放在所述送纸盘110上。连接送纸盘110以使其对角地向上部后侧突出，并保持纸在倾斜的状态下。

在上部外壳101的前侧，制成出纸端口104。在上部外壳101和下部外壳102的前侧，设有接卡箱120，输出的纸叠放在所述接卡箱120上。接卡箱120连接至出纸端口104的前侧。当不用接卡箱120时，它收藏在出纸端口104的内部(图1所示的状态)。当使用接卡箱120时，它从出纸端口104拖出并停在从下部外壳102对角地突出至上部前侧的位置上以在倾斜状态下接受纸。接卡箱120设有固定器121，其支撑输出纸的后末端。

从上部外壳101的上部分至其前表面制成窗口105。窗口105由透明或半透明可打开的盖106覆盖。通过打开盖106，能够容易地进行墨筒更换工作和内部机构的维护工作。而且，按钮型动力开关131和操作开关132、133设在上部外壳101的左后侧。

如图2所示，在下部外壳102中，组成打印机控制器的控制板130垂直地放置，组成打印机构的记录部分140、送纸器150和输送器160如图3所示安装。

控制元件和记忆元件(例如CPU、ROM、RAM、ASIC未出示)，其它多种回路元件安装于控制板130上。在控制板130的上端，发光二级管133和134突出地放置，当动力开关131或操作开关132、133合上时，所述二级管133和134发光，这样使用者能够确认开关处于开状态。

记录部分140包括支架141、记录头142、支架电动机143，定时带144和抽吸泵145。在由输送器160输送的纸上，通过安装在支架141上的记录头142记录数据，所述支架141由支架电动机143和定时带144控制扫描。从贮藏在支架141中的四种颜色的墨筒，例如，黄、深红、深蓝和黑中，每一种颜色的墨供应至记录头142，因此能够进行全颜色打印。

送纸器150包括送纸盘110、送纸导向器111、送纸滚轮151、送卡箱152和分离垫153。叠放在送纸盘110上并由送纸导向器111较直的纸P用分离垫153通过升高送卡箱152而压靠在送纸滚轮151上，所述送卡箱152用送纸滚轮151来升高，纸P从最上面纸P一张接着一张分离并输送至输送器160。

输送器160包括输送滚轮161、被驱动滚轮162、出纸滚轮163、锯齿滚轮164、送纸电动机165和叠纸器120。从送纸器150供应的纸P输送至记录部分140同时固定在输送滚轮161和被驱动滚轮162之间，送纸电动机165驱动所述输送滚轮161，然后，纸P输送至出纸叠放器120同时固定在出纸滚轮163和锯齿滚轮164之间，送纸电动机165驱动出纸滚轮163。

图4说明了根据本发明的第一实施方案驱动支架电动机143和送纸电动机165的电动机驱动器180。电动机驱动器180包括D/A转换器，所述D/A转换器基于从外部设备输入的参考电压VREF3选择预定的电流。电动机驱动器180安装于控制板130上。

电动机驱动器180具有这样的机构，其固定角度间隔和合成矢量的大小，所述合成矢量由在电动机的每一微步驱动时A-相和B-相的电流值获得。角度间隔可以通过电动机的一个微步驱动的矢量轨迹(见图16)上的相邻点之间的角度来表示。

图5A说明了仅使在每一微驱动位置合成矢量的大小保持恒定时所选择的电流值。图5B说明了仅使在每一微驱动位置合成矢量运动的角度间隔保持恒定时所选择的电流值。图5C说明了使在每一微驱动位置合成矢量的大小和角度间隔都保持恒定时所选择的电流值。图5C所示的VREF3的值与图5A和5B是共同的。

如图6所示，与根据图5A或5B选择值时的情况比较，根据图5C选择值时矢量轨迹成为完整的圆，相应图5B的矢量轨迹比相应图5A的矢量轨迹是更优选的。

如图7所示，与根据图5A或5B选择值时的情况比较，根据图5C选择值时，在两相位置的转子停止位置变得更精确。相应图5B的停止位置比相应图5A的停止位置更精确。具体地，根据图5A、5B和5C选择值时相对停止位置的误差分别为30％、15％和7.5％。

根据上述构造，能够使转子的停止角精确同时增强电动机的步分辨率.构造电动机驱动器180以使合成矢量的大小和角间隔任一个都保持恒定.可以采用电动机驱动器180来控制两极电动机和单极电动机.

图8说明根据本发明的第二实施方案，驱动支架电动机143和送纸电动机165的电动机驱动器170。构造电动机驱动器170以使每一个电流选择器171基于每一个外部设备输入的参考电压VREF1或参考电压VREF2选择预定的电流值，并使每一个控制逻辑回路172根据选择的电流通过每一个晶体管173输出信号。电动机驱动器170还包括热关闭回路174，串行/并行转换器175和单触发多消隐时间176。电动机驱动器170安装于控制板130上。

具有这样构造的电动机驱动器170通过增加单相激励的输入电流而变化磁平衡以使即使转子处于单相激励位置仍能够产生克服扭矩损失的磁吸力(施加在转子上的载荷)。具体地，磁平衡通过增加两相激励位置(图9中第一象限45度的位置)和单相激励位置(图9中B-相的轴上)之间的B-相的电流值至最大值1.4倍，同时增加两相激励位置(图9中第四象限-45度的位置)和单相激励位置(图9中A-相的轴上)之间的A-相的电流值至最大值1.4倍而改变。

因此，如图10所示，当单相激励的输入电流增加至600mA、850mA、1000mA和1200mA时，能够增强相邻两相激励位置之间单相激励位置的停止角的精度。具体地，当每一个单相激励的输入电流是600mA、850mA、1000mA和1200mA时，每一个停止角分别是2.15度、3度、3.25度和3.3度，相对于参考值3.75度的每一个精度是43％、20％、13％和12％，增加了精度。

如上述，由于克服扭矩损失的磁吸力也能够在单相激励位置进行，因此转子停止角能够是精确的并同时增加电动机的步分辨率。可以构造电动机驱动器170以使磁平衡通过降低两相激励的输入电流而变化，使在单相激励位置的磁吸力和两相激励位置的磁吸力平衡。也可以构造电动机驱动器170以使磁平衡通过增加单相激励的输入电流同时降低两相激励的输入电流而变化，使在单相激励位置的磁吸力和两相位置的磁吸力平衡。可以采用电动机驱动器170来控制两极电动机和单极电动机。

可以构造电动机驱动器170以使在单相位激励置的A-相电流值和B-相电流值的合成矢量的方向通过增加单相激励的驱动脉冲数量而校正。具体地，如图11所示，当单相激励的驱动脉冲数量从8增加至9时(同时两相激励的驱动脉冲数量从8降低至7)，相对于参考值(3.75)的停止角精度提高。当单相激励的驱动脉冲数量从8增加至10时，由于精度恶化，因此应该正确地选择增加的脉冲数量。

由于能够校正单相激励位置的合成矢量的方向，因此能够使转子停止角精确同时增加电动机的步分辨率。

可以构造电动机170以使在单相激励位置的合成矢量的方向通过向前旋转预定数量的(例如，2)单相激励脉冲，反方向旋转预定数量的(例如，3)脉冲，和正常旋转预定数量的(例如，2)脉冲的阻尼操作而校正。可以采用电动机驱动器170来控制两极电动机和单极电动机。

下面，参照图12至14，说明用上述实施方案通过控制励磁相的励磁电流而控制步角位置微校正的方法。

首先，为了检查步角是否令人满意，检测扭矩的变化，当步角大时，输出扭矩降低；当步角小时，输出扭矩增加。即，如图12所示校正每一微步驱动位置目标值的偏差。虚线代表进行校正以前的值，实线代表进行校正以后的值。

其次，在A-相的单相激励情况下的输出扭矩和在B-相的单相激励情况下的输出扭矩平衡。具体地，把A-相和B-相的电流值从虚线所代表的值校正成实线所代表的值，如图13和14所示。最后，再确认是否每一微步驱动位置的输出扭矩本质上保持恒定。

虽然在上述多种实施方案中说明了本发明，但是本发明并不限制在上述实施方案中，而是在本发明的范围内也可以应用于其它实施方案。例如，虽然把喷墨打印机作为记录仪的实例来说明，但是本发明并不是限制于这里，而是能够应用于具有出纸滚轮的其它记录仪，例如，热传递型打印机和喷墨型或热传递型传真机或复印机。

Claims (2)

1.一种电动机驱动器，包括：

第一电流供应器，其把第一电流供应至电动机的第一相线圈；

第二电流供应器，其把第二电流供应至所述电动机的第二相线圈；和

电流选择器，其执行下面的至少一项：

增加单相激励的第一电流和第二电流中的一个以改变第一电流或第二电流所获得的磁平衡；及

减小两相激励的第一电流和第二电流以改变第一电流和第二电流所获得的磁平衡。

2.根据权利要求1所述的电动机驱动器，其中

所述电动机包括第一电动机和第二电动机；

该电动机驱动器装入记录装置中，该记录装置包括可操作移动记录头安装在其上的支架的所述第一电动机，和可操作输送在其上记录头进行记录的记录介质的所述第二电动机；以及

电动机驱动器用于驱动所述第一电动机和所述第二电动机。

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