JP2000175493A

JP2000175493A - ステップモータ駆動回路

Info

Publication number: JP2000175493A
Application number: JP10363829A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kitamura; 慎吾北村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-23
Also published as: US6316902B1

Abstract

(57)【要約】【目的】ジャギーをなくしたステップモータ駆動回路
を提供する。【構成】ステップモータ駆動回路において、定電流の
信号をバイポーラ駆動の両ｃｈに加えることによって、
モータ巻線に電流を供給するときのＰ−ｃｈ側のスイッ
チングによる電流波形とモータ巻線から電流を吸引する
Ｎ−ｃｈ側のスイッチングによる電流波形の差を無くす
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータ駆動回路に関
し、特に、例えば、カラー複写のために、原稿画像をイ
メージセンサを用いて読み取る装置に用いるのに適した
モータ駆動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステップモータのバイポーラ定電
流駆動は、通常Ｐ−ｃｈか、もしくはＮ−ｃｈだけに定
電流の信号を加えて定電流制御を行っていた。そのた
め、モータ巻線に電流を供給するときのＰ−ｃｈ側のス
イッチングによる電流波形とモータ巻線から電流を吸引
するＮ−ｃｈ側のスイッチングによる電流波形に多少の
差が出ていた。

【０００３】この結果、５相ステップモータのハーフス
テップ駆動を例にすると、Ｐ−ｃｈと、Ｎ−ｃｈのスイ
ッチング特性の違いにより、モータ駆動周波数の１／４
周期でモータの回転ムラとなって現れていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】カラー複写機等に用い
る画像読取り装置においては、高精度な位置決めの必要
性から駆動源してステップモータが好んで用いられてい
る。しかし、前述の様な回転ムラが発生しているモータ
を用いて画像を読取ると、メカ機構に振動が発生してし
まい、細部等がギザキザ（以下ジャギーという）になっ
てしまう。この結果、読取り画像の品位が低下してしま
う問題があった。

【０００５】したがって、本発明の目的は、ジャギーを
なくしたステップモータ駆動回路を提供することにあ
る。即ち、本発明は、前述のＰ−ｃｈとＮ−ｃｈのスイ
ッチング特性の違いにより発生するステップモータの回
転ムラを低減して、スムーズなステップモータ回転を実
現する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明では、ステップモータ駆動回路において、
定電流の信号をバイポーラ駆動の両ｃｈに加えることに
よって、モータ巻線に電流を供給するときのＰ−ｃｈ側
のスイッチングによる電流波形とモータ巻線から電流を
吸引するＮ−ｃｈ側のスイッチングによる電流波形の差
を無くすものである。

【０００７】このような駆動によりモータ駆動回路が原
因であったモータの回転ムラが低減され、スムーズなス
テップモータ回転が行える。この結果、読み取った画像
はジャギーの無い高品位な画像となる。

【０００８】本発明は、詳細には、ステップモータをバ
イポーラ方式で定電流駆動するステップモータ駆動回路
において、ステップモータと、該ステップモータに電力
を供給する電源と、駆動基準パルスに応じてバイポーラ
駆動のステップモータ相信号を発生する相信号発生手段
と、相信号に応じてモータ電力スイッチング素子を制御
し、ステップモータをバイポーラ駆動する電力スイッチ
ング制御手段と、ステップモータに流れる電流を検出し
て、所定の電流値になるように前記電力スイッチング制
御手段を制御するための定電流信号を発生するための定
電流手段と、有し、前記定電流手段によって発生された
定電流信号をバイポーラ駆動を行う電力スイッチング制
御手段のＰ−ｃｈ側とＮ−ｃｈ側の両方に加えることに
より、モータ巻線に電流を供給するときの電流波形とモ
ータ巻線から電流を吸引するときの電流波形の対象性を
良くしたことを特徴とするステップモータ駆動回路を採
用するものである。

【０００９】本発明は、さらに、前記ステップモータ駆
動回路を画像読取り装置に使用し、また、前記ステップ
モータとして５相のステップモータを用いるものであ
る。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明について説明す
る。

【００１１】図１は、本発明のステップモータ駆動回路
が用いられるのに適したデジタル・フルカラー複写機の
画像処理部回路のブロック図である。図中、１００は画
像処理回路のメイン基板であり、メイン基板は符号１０
１〜１０９で示す以下の回路素子を含む。

【００１２】１０１は原稿の反射光を色分解して電気信
号に変更する３ラインＣＣＤである。１０２はＣＣＤ１
０１からアナログＲＧＢ信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部である。１０３はシェーディング補正部で
あり、シェーディング補正部１０３は、ＣＣＤ１０１の
各画素の感度を補正し、光源の光量の傾きを補正するも
のである。同図において、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリー
ン）、Ｂ（ブルー）の信号はＡ／Ｄ変換部１０２から出
力された８ビットデジタル画像信号である。

【００１３】本実施例に用いるＣＣＤ１０１は、Ｒ（レ
ッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）用にそれぞれ３
つのＣＣＤラインセンサがある一定距離をもって配置さ
れている。このため、このデジタル画像信号は、空間的
ズレによって発生した時間的ズレをもった信号となって
いる。３ラインつなぎ部１０４はこの時間的ズレを補正
する。

【００１４】入力マスキング部１０５は、ＣＣＤ１０１
のＲＧＢの分光特性を標準ＲＧＢ空間に補正するための
演算を行う。ＬＯＧ変換部１０６はＲＡＭによって構成
されたルックアップテープであり、Ｒ（レッド）、Ｇ
（グリーン）、Ｂ（ブルー）の輝度信号がそれぞれＣ
（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）の濃度信
号に変換される。

【００１５】マスキングＵＣＲ部１０７は、入力された
Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）の濃度
信号からプリント記録用に使用されるトナーの色にごり
を除去する演算と、Ｂｋ（ブラック）信号を生成する。
Ｆ値補正部１０８は、プリントする濃度の指定に合わせ
て濃度値（Ｆ値）を各色毎に補正するための補正テーブ
ルである。

【００１６】図２は、画像処理回路を含むカラー画像読
取り装置の概略構成を示すブロック図である。カラー画
像読み取り装置は、その上部に原稿２０１を積載するた
めの原稿ガラス２０２と、積載された原稿２０１を押さ
える原稿台カバー２０３とを備え、これらの下方には、
原稿照明ランプ２０９と、第一ミラー台２０４と、第二
ミラー台２０５と、結像レンズ２０６と、Ｒ（レッ
ド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の三色分解フィル
ター（不図示）を有するカラーＣＣＤ（固定画像素子）
ライセンサ（以下、ライセンサという）２０７と、画像
処理回路２０８とから構成される光学系を備えている。
第一ミラー台２０４にはミラー２１０が、第二ミラー台
２０５にはミラー２１１及び２１２がそれぞれ固定され
ている。

【００１７】画像処理回路２０８にはＣＰＵ２１３が接
続されており、ＣＰＵ２１３によりその動作が制御され
る。また、原稿照明ランプ２０９は図示しない駆動回路
を介して、また、第一及び第二ミラー台２０４、２０５
は図示しない駆動機構を介してＣＰＵ２１３によりその
動作が制御されるように構成されている。また、第一ミ
ラー台２０４及び原稿照明ランプ２０９は、第二ミラー
台２０５に対して２倍の速度で、原稿台ガラス２０２上
に載置された原稿２０１を走査する。

【００１８】原稿台ガラス２０２上に載置された原稿２
０１は、原稿照明ランプ２０９により照明される。その
反射光はミラー２１０、２１１、２１２より導光され、
結像レンズ２０６を介してライセンサ２０７上に結像す
る。反射光は、ライセンサ２０７の色分解ファイルター
によりカラー画像情報としてＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分に
分解された後、画像処理回路２０８に送られる。ライセ
ンサ２０７による電気的走査（主走査）と原稿照明ラン
プ２０９及びミラー２１０〜２１２による機械的走査
（副走査）とを繰り返すことにより、原稿全域の画像情
報が読取られる。画像処理回路２０８においては、入力
された画像情報に所定の画像処理が施され、画像信号と
して、外部に接続されるプリンタ等に出力される。

【００１９】図１０は画像読取り装置の移動させるため
の移動機構を示す斜視図である。この構成は一般的なフ
ラットベット型の画像読取りに使われ、既に知られた構
成である。このうち原稿を走査するために、照明源の原
稿照明ランプ２０９とミラー２１０（図２参照）を載置
した第１ミラー台２０４は、所定の速度で例えば矢印の
方向で示す様に移動され、ミラー２１１、ミラー２１２
（図２参照）を載置した第二ミラー台２０５は第一ミラ
ー台２０４の速度の半分の速度で移動する。

【００２０】第１ミラー台２０４と第二ミラー台２０５
の移動のために、モータ４０からベルト４２を介して回
転軸４４に回転が伝達され、さらにプーリ４６にかけら
れたベルト４８に回転軸４４の回転が伝達され、第一ミ
ラー台２０４がベルト４８に取り付けられている。そし
て第二ミラー台２０５は、半分の速度で移動する機構を
介してベルト４８によって駆動される。

【００２１】今、矢印で示す方向に第一ミラー台５０と
第二ミラー台５２が移動して原稿画像を読取る際、ジャ
ギーの少ない高品位な画像を得るには、第一ミラー台及
び第二ミラー台の振動が極力少ないことが望ましい。し
かし、従来の５相ステップモータ駆動方式では回転ムラ
が発生してしまい、第一ミラー２１０を駆動する際に振
動が発生し、このため読取った画像の品位を大きく落と
してしまっていた。

【００２２】以下、従来のモータ駆動回路と、回転ムラ
の原因説明を行い、その後、本発明で回転ムラを低減し
た駆動回路を説明する。本発明では、ステップモータを
スムーズに回転させることが可能で、読取り画像の品位
を大きく向上可能である。

【００２３】図３に従来の５相ステップモータの駆動回
路を示す。図中、３０１はＭＰＵであり、ステップモー
タ駆動に必要な制御信号を出力する。ＭＰＵにはＲＡ
Ｍ、ＲＯＭ、Ｄ／Ａコンバータ、Ｉ／Ｏポートが内蔵さ
れている。ＭＰＵに内蔵したＩ／Ｏポートからは、出力
信号として、ステップモータの駆動パルス３０２、ステ
ップモータの回転方向信号３０３、ステップモータに加
える電力を接続するか切断するかのホールド信号３０４
が出力される。

【００２４】駆動パルス３０２はステップモータの駆動
基準パルスで、この駆動パルスを１パルス出力すること
によってステップモータは１ステップ角回転する。回転
方向信号３０３はモータの回転方向を決定する信号であ
り、本ブロック図においては、ステップモータの出力軸
側から見て、回転方向信号３０４が“Ｌ”（ロー）で反
時計周りに回転し、“Ｈ”（ハイ）で時計周りに回転す
るようになっている。

【００２５】また、ホールド信号３０４は“Ｈ”でモー
タに電力を加え、“Ｌ”でモータへの電力を切断するよ
うになっている。また、内蔵Ｄ／Ａコンバータからは、
定電流回路の比較回路にステップモータに流す電流に応
じた基準電圧Ｖｒｅｆ３１３が出力される。

【００２６】３０５は、駆動パルス１０２に応じて、５
相のステップモータを駆動するための各相の励磁信号を
生成する相信号発生回路である。そして、相信号発生回
路３０５は、回転方向信号３０３に応じて、時計周り、
反時計周りの相信号を発生するような構成となってい
る。また、ホールド信号３０４に関しては、ホールド信
号１０４が“Ｈ”の時は相信号出力を許可し、“Ｌ”の
ときは、相信号出力を行わない構成となっている。モー
タは相信号に応じて電力が加えられるために相信号出力
を行わない場合は、モータに電力が加わることはない。

【００２７】３１４は相信号発生回路３０５からのＰ−
ｃｈ駆動相信号、３１５は相信号発生回路３０５からの
Ｎ−ｃｈ駆動相信号である。３０６はＰ−ｃｈ側のＦＥ
Ｔ駆動部であり、３０７はＮ−ｃｈ側のＦＥＴ駆動部で
ある。３１６は、Ｐ−ｃｈ側のＦＥＴ駆動部３０６から
出力されたＰ−ｃｈのＦＥＴ駆動信号であり、３１７
は、Ｎ−ｃｈ側のＦＥＴ駆動部３０７から出力されたＮ
−ｃｈ側のＦＥＴ駆動信号である。３０８はモータに電
流を加えるＦＥＴアレイ、３０９はモータから電流を吸
引するＦＥＴアレイである。３１０は５相ステップモー
タである。

【００２８】相信号発生回路３０５によって生成された
相信号は、ＦＥＴ駆動部３０６、３０７に入力され、Ｆ
ＥＴ駆動信号に変換されＦＥＴアレイ３０８、３０９に
入力される。ＦＥＴアレイは、所定の５相モータ駆動シ
ーケンスで５相ステップモータ３１０に電流を流してス
テップモータを駆動する。

【００２９】モータに流れる電流を所定値にするために
以下の動作を行う。３１８はモータに流れる電流を検出
し、電圧に変換するための抵抗である。３１２はモータ
に流れている電流に応じて抵抗３１８が検出した電圧と
定電流基準電圧３１３を比較する比較器である。３１１
は比較器の比較結果に応じてモータに流す電流を可変さ
せるＰＷＭ回路である。ＰＷＭ回路で生成されたＰＷＭ
信号３２０はＮ−ｃｈＦＥＴ駆動回転部３０７に入力さ
れ、Ｎ−ｃｈの相信号に付加されてモータに流れる電流
が制御される。比較回路３１２によりステップモータに
流れる電流値と、設定電流値が比較される。比較結果に
応じて、ＰＷＭ回路３１１部では、設定電流値に対して
モータに流れている電流が多い場合は前記ＰＷＭ信号３
２０はＯＦＦ信号となり、設定電流値に対してモータに
流れている電流が少ない場合は前記ＰＷＭ信号３２０は
ＯＮ信号となる。このＰＷＭ信号に応じてステップモー
タに加えられる電圧がＯＮ／ＯＦＦされる。

【００３０】この様子を示したのが図１１である。図１
１において、符号９０１で示す様な電圧がモータ巻線に
加わると、見かけ上、モータ巻線に流れる電流は９０２
になって定電流基準電圧３１３に応じた一定電流がモー
タに流れる様に制御される。

【００３１】次に、５相ステップモータにどのように電
流が流れるかを図４〜６を参照して説明する。

【００３２】図４において、４１５は５相ステップモー
タ（図３の３１０に対応する）である。４１６はＰ−ｃ
ｈＦＥＴアレイ（図３の３０８に対応する）、４１７は
Ｎ−ｃｈＦＥＴアレイ（図３の３０９に対応する）であ
る。４２０はモータに加える電圧、４１９は電流検出抵
抗、４１８はモータに流れる電流である。

【００３３】今、モータに流す電流を３Ａの定電流駆動
のステップモータ駆動基準パルス４０４を加え、４ー５
相励磁駆動を行った場合を考える。ここでは図中のＢ相
に流れる電流４２１について説明する。その他の相も同
様なことが言える。図５において、４０１の波形がモー
タＢ相に流れる電流波形を示した波形である。

【００３４】ここで番号１〜１０までは電流が流れてい
るが、その他の部分はＢ相４２１には電流が流れていな
いことを示している。４ー５相励磁では、駆動基準パル
ス４０４を２０ステップを１周期としてモータＢ相を流
れる電流波形４０１が繰り返される。

【００３５】図６は、４０５〜４１４で、モータにどの
ように電流が流れているかを示した図であり、４２２が
電流＋方向、４２３が電流一方向である。図５の３０２
の１〜５まではＢ相電流が＋方向に流れていることを示
しており、このとき、５相ステップモータに流れる電流
は図６の４１０〜４１４に対応している。図５の３０３
の６〜１０まではＢ相電流が一方向に流れることを示し
ており、このとき、５相ステップモータに流れる電流は
図６の４０５〜４０９に対応している。

【００３６】理想的にはモータＢ相の電流波形は４０１
の様な波形になるが、Ｐ、Ｎ−ｃｈのＦＥＴアレイのス
イッチング特性が異なると、Ｂ相に流れる＋方向の波形
と、−方向の波形が違ってしまう。この結果、モータ駆
動基準パルス４０４が２０パルス中、電流が流れている
４０２及び４０３の部分である基準パルス数は５パルス
分であるのでモータ駆動パルスの周波数に対して、５／
２０＝１／４周期でモータ回転にムラが発生してしま
う。

【００３７】これは、Ｐ、Ｎ−ｃｈのＦＥＴアレイの片
方のみにＰＷＭ信号を付加することが主原因で、Ｐ、Ｎ
−ｃｈのスイッチング特性が違っているためである。こ
の従来の回路でのＢ相電流波形を図８に示す。

【００３８】図７は本発明の５相ステップモータ駆動回
路を示す図である。本発明の５相ステップモータ駆動回
路では、Ｐ、Ｎ−ｃｈのＦＥＴアレイのスイッチング特
性を同じにするためにＰＷＭ信号５０１を、Ｐ、Ｎ−ｃ
ｈＦＥＴ駆動部の両方に付加している。その他の回路構
成は従来の５相ステップモータ駆動回路と同一である。

【００３９】このように、Ｐ、Ｎ−ｃｈのＦＥＴアレイ
のスイッチング特性を同じにした場合のＢ相に流れる電
流波形を図９に示す。本発明によって、ほぼ前述の理想
電流波形７０１になっており、ステップモータ回転周波
数の１／４周期で発生する回転ムラを抑えることが可能
となる。また、波形が奇麗になったことによって、ステ
ップモータのその他の周期での回転ムラも向上すること
が可能となる。

【００４０】

【発明の効果】以上、本発明によれば、ステップモータ
駆動回路が主要因でステップモータを回転させた時に発
生する回転ムラを低減することが、従来の駆動方式に比
べて大幅な変更を行わなくとも可能となる。このステッ
プモータ駆動回路を画像読取り装置に使用することによ
って読取り画像の品位向上になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のデジタル・フルカラー複写機
の画像処理部回路である。

【図２】図２は、本実施例に係るカラー画像読取り装置
の概略構成を示すブロック図である。

【図３】図３は、従来の５相ステップモータの駆動回路
である。

【図４】図４は、５相ステップモータにどのように電流
が流れるかの説明図である。

【図５】図５は、５相ステップモータにどのように電流
が流れるかの説明図である。

【図６】図６は、５相ステップモータにどのように電流
が流れるかの説明図である。

【図７】図７は、本発明の５相ステップモータ駆動回路
を示す図である。

【図８】図８は、従来の回路でのＢ相電流波形図であ
る。

【図９】図９は、本発明のＢ相に流れる電流波形図であ
る。

【図１０】図１０は、画像読取り装置の移動させるため
の移動機構を示す斜視図である。

【図１１】図１１は、モータ定電流制御の説明図であ
る。

【符号の説明】

４０１理想的なモータＢ相の電流波形４０４モータ駆動基準パルス４１６Ｐ−ｃｈＦＥＴアレイ４１７Ｎ−ｃｈＦＥＴアレイ５０１ＰＷＭ信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステップモータをバイポーラ方式で定電
流駆動するステップモータ駆動回路において、ステップモータと、該ステップモータに電力を供給する電源と、駆動基準パルスに応じてバイポーラ駆動のステップモー
タ相信号を発生する相信号発生手段と、相信号に応じてモータ電力スイッチング素子を制御し、
ステップモータをバイポーラ駆動する電力スイッチング
制御手段と、ステップモータに流れる電流を検出して、所定の電流値
になるように前記電力スイッチング制御手段を制御する
ための定電流信号を発生するための定電流手段と、有
し、前記定電流手段によって発生された定電流信号をバイポ
ーラ駆動を行う電力スイッチング制御手段のＰ−ｃｈ側
とＮ−ｃｈ側の両方に加えることにより、モータ巻線に
電流を供給するときの電流波形とモータ巻線から電流を
吸引するときの電流波形の対象性を良くしたことを特徴
とするステップモータ駆動回路
【請求項２】前記ステップモータ駆動回路を画像読取
り装置に使用することを特徴とする請求項１記載のステ
ップモータ駆動回路。
【請求項３】前記ステップモータとして５相のステッ
プモータを用いることを特徴とする請求項１記載のステ
ップモータ駆動回路。