JP4142243B2 - ステッピングモータ駆動装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ装置等に用いられる多相(2相、4相等)ステッピングモータを駆動するステッピングモータ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
今日、駆動機構は種々の装置に用いられ、例えばファクシミリ装置においては原稿を搬送する際等に用いられている。このような駆動機構における動力源としてはステッピングモータが制御容易性の観点から一般に用られている。
【0003】
図8はバイポーラ4相(A相・AB相・B相・BB相)ステッピングモータ駆動装置の構成例を示し、当該駆動装置はシステム制御部111、モータ制御部112、タイミング生成部113、A相チョッピング制御部114、B相チョッピング制御部115、モータドライバ116を有している。
【0004】
そして、モータ制御部112はシステム制御部111からの指示に基づきモータ駆動系の一連の制御を行い、当該モータ制御部112からの制御信号に基づきタイミング生成部113が各種相励磁パルスを生成する。
【0005】
また、A相チョッピング制御部114は、A相・AB相のチョッピング動作を制御し、B相チョッピング制御部115は、B・BB相チョッピング動作を制御する信号をモータドライバ116に出力し、これらに基づき電流制御が行われて4相ステッピングモータ117が駆動される。
【0006】
このようなステッピングモータ駆動装置がファクシミリ装置に用いられて原稿や記録紙の搬送に使用される場合には、システム制御部111は機器の一連の動作フローに基づき所定のタイミングで原稿等の搬送をモータ制御部112に指示する。
【0007】
モータ制御部112はシステム制御部111からの信号に基づいて所定の速度で所定の距離だけ原稿を搬送するべくタイミング生成部13に制御信号を出力する。
【0008】
タイミング生成部13ではこの制御信号を受けて2相・1−2相の励磁パターンを生成して出力すると共に必要に応じて電流量設定信号等も出力する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えばステッピングモータの駆動を定電流チョッピング方式で行い、当該ステッピングモータの巻線電流が所定値に達すると所定時間経過後に該ステッピングモータへの通電を所定時間だけ遮断するサイクルを継続的に行うことにより、このステッピングモータのトルクを高め、また高速回転を実現する場合には以下のような問題があった。
【0010】
即ち、上述したトルクを高め、また高速回転を実現するためには各相のチョッピング動作を非同期モードで行うことが望ましい。
【0011】
一方、ファクシミリ装置のように原稿読取中に通信上の制約から原稿等の搬送動作を一時的に停止せざるを得ない場合があり、かかる場合には原稿読取位置がずれるのを防止するため、通常はステッピングモータ停止時においても当該ステッピングモータに通電を行い(ホールド状態、即ち励磁状態)、この際もチョッピング動作による定電流制御が行なわれている。
【0012】
このときステッピングモータを非同期モードのチョッピング動作で駆動してホールド状態にすると振動や異音が発生する。なお、この振動や異音等はホールド状態が所定時間以上継続すると顕著になる傾向がある。
【0013】
従って、各相を非同期モードにするとステッピングモータが高トルクを発生できるので好ましいが、ホールド状態では振動等の発生要因となる問題がある。
【0014】
加えて、チョッピング動作を同期モードにするとステッピングモータの回転状況に応じて緻密な制御を行うことが困難となる問題がある。
【0015】
そこで、本発明は、各相のチョッピング動作の同期/非同期モードをステッピングモータ動作状況に応じて切替制御することによりホールド時の振動や異音等を抑制し、また回転時におけるトルク不足の発生を抑制できるようにしたステッピングモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、多相ステッピングモータをチョッピング方式により定電流駆動制御を行うステッピングモータ駆動装置において、システム制御部からの指示に基づき、前記ステッピングモータを回転させる際には各相間でのチョッピング動作を非同期モードにし、また、当該ステッピングモータをホールド状態にさせる際には各相間でのチョッピング動作を同期モードに切替える切替手段を設けたことを特徴とする。
【0017】
請求項2に係る発明は、前記ステッピングモータをホールド状態にする際に、当該ホールド状態継続時間が予め設定された時間より短い場合には各相間でのチョッピング動作を非同期モードにすることを特徴とする。
【0018】
請求項3に係る発明は、前記ステッピングモータをホールド状態にする際に、当該ホールド状態継続時間が予め設定された時間より長い場合には、ホールド状態に入ってから所定時間経過後に各相間でのチョッピング動作を同期モードに切替えることを特徴とする
【0019】
請求項4に係る発明は、前記ステッピングモータがホールド状態から回転を始める際に、当該回転開始より所定時間前にチョッピング動作を非同期モードに切替えることを特徴とする
【0020】
請求項5に係る発明は、前記システム制御部から要求されるトルクが、現在の設定により得られるトルクより大きいか否かを判断するトルク判断手段と、該トルク判断手段の結果に基づき前記ステッピングモータに供給する電流値を変更して要求されるトルクが得られるようにする電流制御手段とを有することを特徴とする
【0021】
請求項6に係る発明は、請求項1乃至5のいずれかの1項記載のステッピングモータ駆動装置を記録装置に適用したことを特徴とする。
【0022】
請求項7に係る発明は、請求項1乃至5のいずれかの1項記載のステッピングモータ駆動装置を通信装置に適用したことを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかるステッピングモータ駆動装置を具備したファクシミリ装置の概略構成を示す図である。
【0024】
当該ファクシミリ装置は、システム制御部1、システムメモリ2、パラメータメモリ3、スキャナ部4、プロッター部5、操作パネル6、符号化復号化部7、画像蓄積装置8、モデム9、網制御装置10等を有している。
【0025】
システム制御部1は、装置各部の制御処理、およびファクシミリ伝送制御手順処理を行い、そのとき実行する制御処理プログラム、処理プログラム及びプログラム実行に必要な各種データはシステムメモリ2に格納されている。なお、当該システムメモリ2はプログラムを実行するときのワークエリアとしても利用される。
【0026】
パラメータメモリ3は、G3ファクシミリ装置に固有な各種の情報を記憶する。
【0027】
スキャナ部4は、所定の解像度で原稿像を分解走査して各種画像処理を行い、またプロッター部5は、画像処理されたデータ又は別のファクシミリ装置から受信した画データを所定の解像度で記録する。
【0028】
操作パネル6は、ファクシミリ装置を操作するためのテンキー等の各種キー及び各種表示器を備えている。
【0029】
符号化復号化部7は、画信号を符号化圧縮するとともに、符号化圧縮されている画情報を元の画信号に復号化し、画像蓄積装置8は、符号化圧縮された状態の画情報を記憶する。
【0030】
モデム9は、G3ファクシミリのモデム機能を実現するためのものであり、伝送手順信号を授受するための低速モデム機能(V.21モデム)及び主に画情報を授受するための高速モデム機能(V.34モデム・V.29モデム、V.27terモデム等)を備えている。
【0031】
網制御装置10は、本ファクシミリ装置を公衆回線に接続するためのもので、自動発着信機能を備えている。
【0032】
そして、これらシステム制御部1等はシステムバス11に接続されて、これらの各要素間でのデータの授受は主としてこのシステムバス11を介して行われ、網制御装置10とモデム9との間のデータの授受は直接行われている。
【0033】
図2はこのようなファクシミリ装置に用いられるバイポーラ4相(A相・AB相・B相・BB相)ステッピングモータ17を駆動するステッピングモータ駆動装置の構成例を示す図で、モータ制御部12、A相・B相の同期/非同期モード制御を行う相間同期制御部18、タイミング生成部13、A相チョッピング制御部14、B相チョッピング制御部15、モータドライバ16等を有している。
【0034】
モータ制御部12は、システム制御部1からの指示に基づきモータ駆動系の一連の制御を行い、当該モータ制御部12からの制御信号に基づきタイミング生成部13が各種相励磁パルスを生成する。
【0035】
このとき、相間同期制御部18にもシステム制御部1からの指示信号が入力し、その信号に応じてA相チョッピング制御部14及びB相チョッピング制御部15を同期又は非同期モードに制御する。
【0036】
そして、このA相チョッピング制御部14はA相・AB相のチョッピング動作を制御し、B相チョッピング制御部15はB・BB相チョッピング動作を制御する。
【0037】
これにより、タイミング生成部13、A相チョッピング制御部14及びB相チョッピング制御部15からの各種駆動信号がモータドライバ16に入力し、これらの信号に応じてユニポーラタイプの4相ステッピングモータ17に供給する電流制御が行なわれる。
【0038】
例えば、ファクシミリ装置では原稿・記録紙の搬送にステッピングモータが使用され、この場合システム制御部1は機器の一連の動作フローに基づき所定のタイミングで原稿等の搬送をモータ制御部12に指示する。
【0039】
モータ制御部12はシステム制御部1からの信号に基づいて所定の速度で所定の距離だけ原稿を搬送すべくタイミング生成部13に制御信号を出力する。
【0040】
タイミング生成部13ではこれを受けて2相・1−2相の励磁パターンを生成し出力すると共に、必要に応じて電流量設定信号等を出力する。
【0041】
なお、ステッピングモータの高トルク・高速回転を実現するためには、ステッピングモータの巻線電流が所定値に達すると所定時間経過後にステッピングモータへの通電を所定時間だけ遮断するサイクルを継続的に行う定電流チョッピング方式が好ましく、一般に各相は非同期モードでチョッピングすることが望ましい。
【0042】
しかしながら、ファクシミリ装置等のように原稿読取中に通信上の制約から動作を停止せざるを得ない場合があり、かかるステッピングモータ停止中に原稿読取位置ずれが発生するのを防止するためには、停止時もステッピングモータに通電を行い(ホールド状態)、このホールド状態でもチョッピング動作による定電流制御を行うことが好ましいが、非同期モードでステッピングモータをホールドした際には、非同期モードに起因するステッピングモータ振動や異音等が発生する場合があり、装置の品質を低下させる要因となることは先に述べた。
【0043】
そこで、本発明では、ステッピングモータの回転状況に応じて相間でのチョッピング動作の同期/非同期モードを切替えるように相間同期制御部18を設けている。
【0044】
図3は、かかるステッピングモータの回転状況に応じてチョッピング動作の同期/非同期モードを切替る手順を例示したフローチャートで、原稿読取処理が行われると(ステップS1)、原稿の搬送が開始する(ステップS2)。
【0045】
次に、システム制御部1から指示内容が「ステッピングモータの回転」か否かの判断が行われる(ステップS3)。ファクシミリ装置の場合上述したように、原稿読取中に通信上の制約から動作を停止せざるを得ない場合があるので、原稿の読取りが開始されてから終了するまでの間は、必ずしもステッピングモータ17が回転(原稿の搬送)しているとは限らず、一時的にホールド状態となる場合がある。
【0046】
そして、ステッピングモータ17を回転させる場合には、当該ステッピングモータ17に供給させる電流を相間で非同期モードに設定して、高トルク・高速回転を実現する(ステップS7)。
【0047】
一方、ステッピングモータ17を停止させてホールド状態にする場合には、当該ステッピングモータ17に供給される電流を相間で同期モードに設定して、原稿の読取位置がずれないようにすると共に、ステッピングモータ振動や異音等の発生を抑制する(ステップS4)。
【0048】
このような処理が原稿読取終了まで行われ(ステップS5)、読取りが完了すると原稿を排出して終了する(ステップS6)。
【0049】
以上のように、原稿を搬送すべくステッピングモータ17を回転させる場合には、高トルク・高速回転が実現できる非同期モードに設定し、原稿搬送を一時中断させる場合には、同期モードに設定して、原稿の読取位置がずれないようにすることで、ホールド時の振動や異音等を抑制し、また回転時におけるトルク不足の発生が抑制できて良好なステッピングモータ駆動を行うことが可能となる。
【0050】
なお、本発明は上記構成に限定されるものではなく、例えば図4や図5に示すような構成であってもよい。
【0051】
図4に示すステッピングモータ駆動装置におけるモータドライバ26には、図2に示す相間同期制御部18、A相チョッピング制御部14及び、B相チョッピング制御部15に相当する機能が含まれて、上述したと同様の同期/非同期モード制御が行えるようになっている。
【0052】
このような構成にすることにより、モータ制御部12は直接モータドライバ26に同期/非同期モードの制御信号を出力すれば良く、周辺回路の簡素化および装置の信頼性向上を図ることができる。
【0053】
また、図5に示すステッピングモータ駆動装置では、ステッピングモータ駆動信号よりステッピングモータ17の回転状態を検出するモータ回転状態検出部19が設けられて、ステッピングモータ17のホールド状態や回転状態を逐次検出しながらモータドライバ26に同期/非同期モード信号を送出するようになっている。
【0054】
これにより、特にシステム制御部のCPU処理等を必要とせずに同期/非同期モードの切替制御が可能となり、システム制御部等の負荷軽減を図ることが可能になる利点がある。
【0055】
また、上記説明における同期/非同期モードの切替え手順は例示であって、本願発明を限定するものではなく、例えば図6及び図7に示すような手順で切替を行うようにしても良い。
【0056】
即ち、図3示す手順においては、ステッピングモータ17の回転の有無により同期/非同期モードを切替えるようにして、非同期モードでホールド状態にした際のステッピングモータ振動や異音等の発生を防止するようにした。
【0057】
しかし、非同期モードでホールド状態にしても顕著な振動や異音等が発生するものではなく、所定時間経過後に顕著になる傾向がある。
【0058】
従って、振動等が顕著になる時間よりホールド時間が短いような場合には、ホールド状態となっても非同期モードのままにすることも可能であり、また図6に示すように、振動等が大きくなるまでは非同期モードとしてそれ以降は同期モードにするようにしても良い。
【0059】
図6に示す手順は、原稿読取処理が行われると(ステップS11)、原稿の搬送が開始する(ステップS12)。
【0060】
次に、モータ制御部12から指示内容が「ステッピングモータをホールド状態にする」か否かを判断する(ステップS13)。ファクシミリ装置の場合上述したように、原稿読取中に通信上の制約から動作を停止せざるを得ない場合があるので、原稿の読取りが開始されてから終了するまでの間は、必ずしもステッピングモータ17が回転(原稿の搬送)が行われているとは限らず、ホールド状態となる場合がある。
【0061】
そして、ステッピングモータ17がホールド状態でない場合には、当該ステッピングモータ17に供給させる電流を相間で非同期モードに設定して、高トルク・高速回転を実現する(ステップS18)。
【0062】
一方、ステッピングモータ17を停止させてホールド状態にする場合には、ステップS14に進む。
【0063】
電流を相間で非同期モードに設定してホールド状態にすると、ステッピングモータ振動や異音等が発生することは先に述べたが、厳密にはホールド状態になると直ぐにかかる振動や騒音が顕著になるわけではなく、所定時間経過後に顕著になる特性がある。
【0064】
そこで、ステップS14でこの時間の経過を待ち、当該時間経過後に同期モードに設定するようにしている(ステップS15)。
【0065】
これにより、少なくともステップ14で待つ時間の間は、大きなトルクが発生できるので、原稿等の位置ずれを確実に防止することが可能になる利点がある。
【0066】
このような処理が原稿読取り終了まで行われ(ステップS16)、読取りが完了すると原稿を排出して終了する(ステップS17)。
【0067】
ところで、同期モードでステッピングモータ17をホールド状態し、その状態から回転状態にする際には、同期モードでのステッピングモータ17のトルクは小さいため、脱調が発生しやすくなる。
【0068】
このような場合には、図7に示すような手順でステッピングモータ17の回転を開始するようにすることが好ましい。
【0069】
図7に示す手順は、原稿読取処理が行われると(ステップS21)、原稿の搬送が開始する(ステップS22)。
【0070】
次に、モータ制御部12から指示内容が「原稿を一時的な停止状態とするか否か(ホールド状態か否か)」の判断を行い(ステップS23)、原稿を一時的な停止状態にしない場合には、非同期モードでステッピングモータ17を回転させる。
【0071】
一方、原稿を一時的な停止状態にする場合には、振動等が著しくなるまでの間は非同期モードを継続させ(ステップS24)、その後同期モードに設定する(ステップS25)。
【0072】
そして、同期モードで原稿の搬送を開始(再開を含む)するか否かの監視を行い(ステップS24)、搬送を開始する場合には、非同期モードに設定し(ステップS27)、所定時間経過した後(ステップS28)、原稿の搬送を再開する(ステップS29)。
【0073】
このような処理が原稿読取り終了まで行われ(ステップS30)、読取りが完了すると原稿を排出して終了する(ステップS31)。
【0074】
なお、ステップS28で待つ時間は、ステッピングモータ17のトルクが回転を開始するのに復帰するための時間である。
【0075】
次に、本発明の第2の実施の形態を図を参照して説明する。なお、上記実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用い説明を適宜省略する。
【0076】
上記実施の形態ではトルクを高め、また高速回転を実現するために各相のチョッピング動作を非同期モードで行うようにした。例えば、原稿停止中のホールド状態の時は同期モードとし、搬送状態の時には非同期モードとした。
【0077】
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば同期モードにすることによるトルクの低下をチョッピング電流の増大により対応することも可能である。
【0078】
このような観点から構成された、バイポーラ4相(A相・AB相・B相・BB相)ステッピングモータ17を駆動するステッピングモータ駆動装置の構成例を図9に示す。
【0079】
当該ステッピングモータ駆動装置においては、システム制御部1からの同期制御信号又は非同期制御信号に応じて駆動電流値を制御する電流制御部30が設けられている。
【0080】
この制御手順を図10に示すフローチャートに従い説明する。
【0081】
先ず、原稿読取処理が行われると(ステップS61)、原稿の搬送が開始する(ステップS62)。
【0082】
次に、システム制御部1がチョッピング同期制御を指示しているか否か判断を行い(ステップS63)、チョッピング同期制御の場合にはステップS64に進み、チョッピング非同期制御の場合にはステップS65に進んで、各制御での位相が設定される。
【0083】
このとき同期モードの場合には、原稿搬送時におけるトルクが不足するので、電流制御部30はチョッピング電流を所定量増大させる(ステップS66)。これにより、原稿搬送時におけるトルク不足が解消される。
【0084】
このようにして原稿搬送が修了したか否かの判断を行い(ステップS67)、原稿排出して処理が終了する(ステップS68)。
【0085】
以上により、例え同期モードであってもトルク不足が解消されるために、安定した原稿搬送等が可能になる。
【0086】
なお、上記説明では、ファクシミリ装置における原稿搬送機構に本発明に係るステッピングモータ駆動装置を適用する場合を例に説明したが、本発明はこのような適用機種による限定を受けるものでないことは言うまでもない。
【0087】
即ち、システム制御部1が要求するトルク(以下、要求トルクという)に対して、現在の設定(標準の電流値)で発揮できるトルク(以下、実トルクという)が異なるような場合に広く適用可能である。
【0088】
このような機器に適用するような場合には、上記ステップS66におけるチョッピング電流増加は、場合によっては電流値減少にすることがあることは容易に理解できる。
【0089】
そこで、実トルクが要求トルクに対して不足するか否かの判断を行う処理手順が考えられ、図11に係る処理手順を示す。但し、例としてファクシミリ装置における原稿搬送機構に本発明に係るステッピングモータ駆動装置を適用した場合について説明している。
【0090】
先ず、原稿読取処理が行われると(ステップS51)、原稿の搬送が開始する(ステップS52)。
【0091】
次に、システム制御部1がチョッピング同期制御を指示しているか否か判断を行い(ステップS53)、チョッピング同期制御の場合にはステップS54に進み、チョッピング非同期制御の場合にはステップS55に進んで、各制御での位相が設定される。
【0092】
その後、指示された制御で要求されるトルク(要求トルク)に対して、実際に発揮できるトルク(実トルク)が不足しているか否かの判断が行われる。例えば、チョッピング同期制御の場合で原稿搬送を行う場合には要求トルクに対して実トルクが不足する場合が生じる。
【0093】
このように、トルクが不足している場合には、チョッピング電流を大きくして、トルクを大きくする。逆に、要求トルクより実トルクが大きい場合には、チョッピング電流値を少なくする。
【0094】
以上により、例え同期モードのみの場合でもトルク不足が発生しなくなるので、信頼性の高い制御が可能になる。
【0095】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によれば、ステッピングモータを回転させる際には各相間でのチョッピング動作を非同期モードにし、当該ステッピングモータをホールド状態にさせる際には各相間でのチョッピング動作を同期モードに切替えるようにしたので、ホールド時の振動や異音等を抑制し、また回転時におけるトルクの低下等を抑制できるようになり、製品の品質を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の説明に適用されるステッピングモータ駆動装置を備えたファクシミリ装置にの概略構成図である。
【図2】本発明の実施の形態の説明に適用されるステッピングモータ駆動装置の概略構成図である。
【図3】チョッピング動作を同期/非同期モードに切換える際の手順を示すフローチャートである。
【図4】図2に代るステッピングモータ駆動装置の概略構成図である。
【図5】図2に代るステッピングモータ駆動装置の概略構成図である。
【図6】図3に代るチョッピング動作を同期/非同期モードに切換える際の手順を示すフローチャートである。
【図7】図3に代るチョッピング動作を同期/非同期モードに切換える際の手順を示すフローチャートである。
【図8】従来の技術の説明に適用されるステッピングモータ駆動装置の概略構成図である。
【図9】第2の実施の形態の説明に適用されるステッピングモータ駆動装置を備えたファクシミリ装置にの概略構成図である。
【図10】同期モードの場合に電流を増大させて所望のトルクを得る場合の手順を示すフローチャートである。
【図11】要求トルクと実トルクとを比較してトルク不足が発生した場合に、これを調整できるようにした制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 システム制御部
12 モータ制御部
13 タイミング生成部
14 A相チョッピング制御部
15 B相チョッピング制御部
16、26 モータドライバ
17 ステッピングモータ
18 相間同期制御部
19 モータ回転状態検出部
30 電流制御部

Claims (7)

  1. 多相ステッピングモータをチョッピング方式により定電流駆動制御を行うステッピングモータ駆動装置において、
    システム制御部からの指示に基づき、前記ステッピングモータを回転させる際には各相間でのチョッピング動作を非同期モードにし、また、当該ステッピングモータをホールド状態にさせる際には各相間でのチョッピング動作を同期モードに切替える切替手段を設けたことを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
  2. 前記ステッピングモータをホールド状態にする際に、当該ホールド状態継続時間が予め設定された時間より短い場合には各相間でのチョッピング動作を非同期モードにすることを特徴とする請求項1記載のステッピングモータ駆動装置。
  3. 前記ステッピングモータをホールド状態にする際に、当該ホールド状態継続時間が予め設定された時間より長い場合には、ホールド状態に入ってから所定時間経過後に各相間でのチョッピング動作を同期モードに切替えることを特徴とする請求項1または2に記載のステッピングモータ駆動装置。
  4. 前記ステッピングモータがホールド状態から回転を始める際に、当該回転開始より所定時間前にチョッピング動作を非同期モードに切替えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のステッピングモータ駆動装置。
  5. 前記システム制御部から要求されるトルクが、現在の設定により得られるトルクより大きいか否かを判断するトルク判断手段と、該トルク判断手段の結果に基づき前記ステッピングモータに供給する電流値を変更して要求されるトルクが得られるようにする電流制御手段とを有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のステッピングモータ駆動装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれかの1項記載のステッピングモータ駆動装置を有することを特徴とする記録装置
  7. 請求項1乃至5のいずれかの1項記載のステッピングモータ駆動装置を有することを特徴とする通信装置
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