JPS5869499A

JPS5869499A - ステツプモ−タ励磁方式

Info

Publication number: JPS5869499A
Application number: JP56166297A
Authority: JP
Inventors: Fujio Moriguchi; 森口　富士夫
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1981-10-20
Filing date: 1981-10-20
Publication date: 1983-04-25
Also published as: US4490664A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はファクシミリ等の原稿読取装置における原稿の
搬送駆動源として用いられるステップモータの励磁方式
に関する。

平面走査方式を採用したファクシミリ等の原稿読取装置
では、原稿の搬送駆動源として通常ステップモータを使
用している。ステップモータを使用した原稿読取装置で
は、ステップモータによシ定まる原稿の１ラインについ
ての副走査方向への送りピッチを適宜変化させることに
より、等倍の他に拡大あるいは縮小された画像について
の画信号を得ることができる。原稿の送りピッチを変化
させるために、ステップモータから原稿搬送系までの間
に動力伝達減速系を設け、これを操作する方式が従来か
ら用いられていた。この方式では、動力伝達減速系に複
数の異なる減速比を設定しておき、クラッチ等の切替手
段により選択した減速比で、原稿搬送系に伝達されるス
テップモータの回転速度を変化させている。しかしなが
らこの方式では、読取倍率の切替機構が複雑となシ、原
稿読取装置が大型化するという不具合があった。

このような不具合を解消させる方式として、原禍１ライ
ン分についてのロータ（回転子）の回転角度そのものを
変化させる方式が提案されている０この方式では、読み
取シの各倍率に応じて、例えば等倍では４回、拡大では
３回、また縮小では５回というように、入力パルス信号
の供給数を変化させることによシ、原稿１ライン分につ
いての副走査幅を相異させる。この方式では、この例の
場合、伝達減速系は４倍の減速比を設けることで解決す
るが、単位時間当りの入力パルス信号の数の増加により
、ロータの角速度の上昇を招くことが必至となる。この
ようにロータの角速度が上昇すると、ロータの歩進ごと
に十分なト〃りを発生させることができず、原稿読取装
置への使用が困難となる。従ってこの方式をより有効に
用いるには、入力パルス信号の供給ごとに発生するトル
クが充分活かされるよう、ロータの比較的低い角速度を
確保することが必要となる。このため、この方式で読取
倍率の切り替えを行う上での基本要素となるロータの１
人カパルス信号当シの歩進角（以下単ステップ角という
）を低減することのできる＋ｇ）磁方式が要求される。

ロータの単ステップ角を低減させるステップモータ励磁
方式の１つとして、励磁電流アンバランス式のＷｌ−２
相励磁と呼ばれる方式が既に提案されている。この励磁
方式では、１−２相励磁により駆動されるステップモー
タの各励磁コイルに供給される励磁電流を、所定の比を
持つ２段階の値に適宜切り替えることにより、単ステッ
プ角の低減化を図うている。第１図はＷｌ−２相励磁方
式によるロータの歩進状態を説明するためのものである
。このうち第１図ａはステータ（固定子）を、同図ｂ　
＝　ｅはステータに対するロータの位置関係を示してい
る。図示しない第１相の励磁コイル（以下Ａ相励磁コイ
ルという）に例えば１アンペアの電流が供給されると、
このコイルの巻かれたステータｌの極歯ＩＡが励磁され
る０このとき第１図すに示すように、ロータ２は斜線を
施して示した極歯２Ａがステータの極歯ＩＡと対向する
位置を平衡点として歩進する。次にこの状態で図示しな
い第２相の励磁コイル（以下Ｂ相励磁コイルという）に
例えば０．４アンペアの電流が供給されると、このコイ
ルの巻かれたステータの極歯ＩＢが同時に励磁される。

このときにはＡ、　Ｂ両相励磁コイルに供給さ、れてい
る電流の値が異なっている次め、ステータの各極歯ＩＡ
、ＩＢに発生する磁気エネルギに差が生ずる。このため
ロータ２は、同図Ｃに示すように、その極歯２Ａがステ
ータの極歯ＩＡ、ＩＢの間の極歯ＩＡに所定の距離だけ
近くなる位置にまで歩進する。次にＡ、　　Ｂ両相励磁
コイルの双方にそれぞれ１アンペアの電流が供給される
と、各磁気エネルギが等しくなり、ロータ２は同図ｄに
示すように、その極歯２Ａがステータの極歯ＩＡ、ＩＢ
の中間に位置するまで歩進する。更にこの状態でＡ相励
磁コイルに供給される電流が１アンペアから０．４アン
ペアに切り替えられると、再び各磁気エネルギに差が生
じ、ロータ２は同図ｅに示すように、その極歯２人がス
テータの極歯ＩＡ、ＩＢの間の極歯ＩＢに所定の距離だ
け近くなる位置にまで歩進する。このようにロータが４
回連続して歩進することにより、１ステツプ角（ｌ相励
磁方式の場合の単ステップ角）Ｋりいての回転動作が完
了する。

第２図はＷｌ−２相励磁方式により駆動されるステップ
モータの、無負荷時の回転特性を表わしたものセある。

図中ｔは時間を、θはロータの回転角度を示してらる。

′負荷がかけられていないこの状態では、ロータは入力
パルス信号が供給されるたびに急速な歩進と停止を繰シ
返し、整然とした階段状の回転特性を示す。一方原橘読
取装置の原稿搬送系に用いられたときのように、比較的
大きな負荷がかけられた場合には、第３図に表わすよう
な回転特性を示す。この場合には、発生するトルクがも
ともとそれ程大きくないため、ロータは比較的緩やかに
歩進する。このＷｌ−２相励磁方式では各励磁コイルに
流す励磁電流を２段階に切り替えることにより、４種の
励磁相を形成させている。このように励磁電流の切替段
階数が少ないことから各励磁相について発生する磁気エ
ネルギの調整が比戟的粗雑に行われ、ロータの歩進ごと
に生ずるトルクが均一とならない。従ってロータの歩進
速度が図に示すようにバラつく。

いま、かりにロータを４回連続して歩進させたときの原
稿の移動量を、１ライン分の副走査幅とすれば、原稿の
１ライン分の副走査ごとに前記した４種の励磁状態が一
巡するので、第４図ａに示すように読取走査密度がライ
ンごとに常に等しくなる。この場合には文字「Ａ」につ
いての適正な画信号が得られ特に問題はない。ところが
、４種の励磁状態がちょうど一巡することの女い回数で
ロータを連続して歩進させたときの原稿移動量を１ライ
ン分の副走査幅とすると、第４図すに示す工うに読取走
査密度がラインごとに不均一となる０この場合には文字
「Ａ」についての適正な画信号を得ることができず、そ
の正確な画像を復元させることが困難となる。

本発明は上記し次事情に鑑みてなされ丸もので、負荷が
かけられた状態においてもロータの歩進ごとに発生する
トルクを均一にすることのできるステップモータ励磁方
式を提供することを目的とする０に供給される励磁電流を４段階以上の段階に切シ替えて
設定することのできる電流値設定手段を備え、各相の励
磁コイルに対して、階段状に変化し互に相補的な電流レ
ベルとなる励磁電流を流すこととして前記した目的を達
成する。

以下実施例に２き本発明の詳細な説明する。

＄５図は本発明によるステップモータ励磁方式を原理的
に説明するための、ステップモータ駆動回路を表わした
ものである。この駆動回路では１つの励磁コイル３につ
いて、第１相および第２相のバイポーラ励磁を行うため
の構成がなされている。励磁コイル３は、図示しないス
テータの極歯に巻かれている。この励磁コイル３の両端
のそれぞれには第１および第３のスイッチング用のトラ
ンジータ４，５のエミッタが接続されており、これらの
トランジスタ４，５のコレクタは励磁Ｎ流供給用の電源
端子６に一統されている。励磁コイル３の両端のそれぞ
れには第２および第４のスイッチング用のトランジスタ
７．８のコレクタが接続されており、これらのトランジ
スタ７．８のエミッタは電流検出抵抗９を介して接地さ
れるとともに、電流制御回路１１０入力端′＋１１１に
接続されている。これらのトランジスタのうち、第１お
よび第２のトランジスタ４，７０ベースにハ第１相ドラ
イバ回路１２から、第３および第４のトランジスタ５，
８０ベースには第２相ドライバ回路１３から、それぞれ
オン・オフ動作を制御するための制御信号１４．１５　
　が供給されるようになっている。第１相および第２相
ドライバ回路１２゜１３の一方の入力端子１２１，１３
１は、それぞれ制御信号入力端子１６．１７　　に対応
して接続されており、第１相および第２相励磁を行わせ
るため、の制御信号１８，１９　　の供給を受けるよう
になっている。これらの他方の入力端子１２２，１３２
は、コンパレータ２１の出力端子に共通して接続されて
おり、比較信号２２の供給を受けるようになっている。

′区流制御回路１１は分圧回路であり、その２つの制御
信号入力端子１１２，１１３ＶＣ，は、分圧制御信号入
力端子２３．２４　　から分圧動作を制御するための分
圧制御信号２５．２６　　が対応して供給されるように
なっている。′ｌｔｌ側流回路１１の出力端子１１４は
、コンパレータ２１の比較電圧入力端子２１１に接続さ
れており、電流検出抵抗９の一端に生じた電圧Ｖ。、こ
の電圧Ｖ。についての第１の分圧電圧ｖ１．第２の分圧
電圧Ｖ２．第３の分圧電圧ｖ３の各電圧のうちのいずれ
かを入力電圧Ｖとして印加するようになっている。コン
パレータ２１の他の入力端子である基準電圧入力端子２
１２は、定電圧入力端子２７と、直流阻止キャパシタ２
８を介して発振回路２９に接続されており、定電圧入力
端子２７から供給される定電圧に発振回路２９により作
製される三角波が重畳された基準電圧ｖＲが印加される
ようになっている。

コンパレータ２１は両電圧Ｖ、ｖＲヲ比較し、これらが
Ｖ＜ＶＲの関係にあるときにのみ比較信号２２の出力を
行う。第１相および第２相ドライバ回路１２．１３　　
は、比較信号２２と制御信号１８または１９の供給を同
時に受けたとき、対応する谷トランジスタ４．　５．　
７．　８を導通させるようになっている。

この駆動回路によるステップモータの励磁制御が行われ
、励磁コイル３に励磁電流の供給が開始されると、′１
流検出抵抗９の一端には電流値に比例した電圧Ｖ。が発
生する。励磁電流が醒気的時定数に応じて過渡的に立ち
上ると、これに伴なってこの電圧Ｖ。は上昇する。今、
電流制御回路１１に分圧制御信号２５．２６　　のいず
れもが入力されていないとすれば、゛底圧Ｖ。はその１
！ま出力され、入力電圧Ｖとしてコンパレータ２１に印
加される。コンパレータ２１は入力電圧Ｖが基準電圧Ｖ
Ｒに一致するまでは比較信号２２を継続して出力し、入
力電圧Ｖが基準電圧ＶＲに一致した後は、基準電圧ＶＲ
の変動に応じて比較信号２２を断続的に出力する。比較
信号２２の供給を受ける第１相あるいは第２相ドライバ
回路１２．１３　はこれに応じて制御信号１４または１
５を断続的に出力し、対応するトランジスタ４．　５．
　７．　８をオン・オフ制御する。これにより過渡的な
立ち上電流制御回路１１に一方の分圧制御信号２５が供
給され、他の分圧ｉ制御信号２６が供給されない場合に
は、電流制御回路１１は第１の分圧動作を行う。この場
合には、電圧Ｖ。が第１の分圧比で分圧された第１の分
圧電圧看が得られ、これが入力′電圧■としてコンパレ
ータ２１に印加される。

また電流制御回路１１に一方の分圧制御信号２５が供給
されず、他方の分圧制御信号２６が供給されｆｃ場合に
は、電流制御回路１１は第２の分圧動作を行う。この場
合には、電圧Ｖ。が第２の分圧比で分圧された第２の分
圧電圧ｖ２が得られ、これが入力電圧Ｖとしてコンパレ
ータ２１に印加される。また電流制御回路１１に双方の
分圧制御信号２５．２６　　が同時に供給された場合に
は、電流制御回路１１は第３の分圧動１′「を行う。こ
の場合には、電圧ｖｏが第３の分圧比で分圧された第３
の分圧電圧Ｖ３が得られ、これが入力電圧Ｖとしてコン
パレータ２１に印加される。それぞれの電圧が印加され
たときのコンパレータ２１の比較動作は、前記したと同
様である。第１〜第３の分圧’ｅｌＬ圧Ｖ、＋　Ｖ２　
ｔ　”ｓ　ノミ正値は、Ｖｏ＞ｖ＋＞Ｖ２＞　Ｖ　Ｓ　
　の関係を満すよう設定されている。このようにコンパ
レータ２１に印加される電圧の値を４段階に切り替える
ことにより、これらの分圧比と同じ比率で励磁コイル３
に流れる励磁電流は４つの異なる値に逐次変化する。す
なわち、第１相あるいは第２相励磁が行われたときに発
生される磁気エネルギの大きさを、４段階に適宜操作す
ることができる。もちろん電流制御回路１１の分圧機能
を更に高めることにより４段階以上の分圧切替も行うこ
とができ、磁気エネルギの大きさを更に細かい段階に分
割することが可能である。

この励磁方式を用いてステップモータラ１−２０励磁に
より駆動させる場合について、次に具体の各励磁相葡有
する４相ステツプモータの駆動回路を表わしたものであ
る。この回路は、図示しないステータの極歯に巻かれた
２個の励磁コイルに一ついてバイポーラ励磁を行うため
のものであり、図で７Ｅ右に区別される各励磁コイルを
励磁制御するための回路部分の植成は同一である。また
これらは第５図に示したとお９のものである。そこで各
励磁コイルに対応する各回路部分については、第５図に
示した回路に付した番号と同一のものを用い、その末尾
に文字ＡｔたはＢを添付することとする。この駆動回路
の制御信号入力端子１６Ａ。

１７Ａ、１６Ｂ、１７Ｂ　および分圧制御信号入力端子
２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂは、ＲＯＭ（リード・
オンリ・メモリ）３１の対応する出力端子■〜■に頑続
されている。ＲＯＭ３１は、ステップパルス入力端子３
２からパルス信号３３の供給を受ける１６＼進のカウン
タ３４によって番地を指定され、それぞれの出力端子■
〜■から所定のレベルのロジック信号を出力するように
なっている。

このステップモータ駆動回路に電源が投入され、まずＲ
ＯＭ３１００番地がアクセスされる。このときＲＯＭ３
１の出力端子■、■、■からＨ（ハイ）レベルの、他の
出力端子■、■、■、■、■からはＬ（ロー）レベルの
ロジック信号が出力される。これにより、既にコンパレ
ータ２１Ａから比較信号２２Ａの供給を受はイいるＡ相
ドライバ回路１２Ａが動作状態となシ、対応するＭｌお
上び第２のトランジスタ４Ａ、７Ａが導通する。この結
果励磁コイル３Ａには矢印３５Ａ方回にＡ相励磁電流が
流れ始める。Ａ相励磁電流に比例して電流゛検出抵抗９
Ａの一端に発生する電圧Ｖ。Ａは、電流制御回路１１Ａ
に印加される。０番地がアクセスされたこの状態では、
電流制御回路１１Ａに入力するロジック信号がいずれも
Ｈレベルのロジック状態であるので、電流制御回路１１
Ａ′−は８ｇ３の分圧動作を行う。この結果電圧Ｖ。Ａ
は第３の分圧比で分圧され、第３の分圧電圧Ｖ、Ａが入
力電圧１す、としてコンパレータ２１へに印加される。

第３の分圧比は、この実施例では７に設定されている。

従ってコンパレータ２１への比較動作により定電流制御
されるＡ相励磁電流の電流値は、電流制御回路１１Ａが
分圧動作を行わないとき、すなわち電圧Ｖ。Ａが直接コ
ンパレータ２１Ａに印加されるときの電流値の７倍とな
る。この電流値を、いま１４アンペアとする。このよう
にしてＡ相のみの１相励磁が行われると、この励磁相を
形成するステータの極歯に吸引され、ロータは第１図す
に示す位置を平衡点として歩進する。

この段階でカウンタ３４にパルス信号３３が供給され、
ＲＯＭ３１の１番地がアクセスされる。

このときＲＯＭ３１の出力端子■、■、■からＨレベル
の、他の出力端子■、■、■、■、■からしレベルのロ
ジック信号が出力される。これにより電流制御回路１１
Ａは、電圧Ｖ。Ａを分圧する分圧比を、第３の分圧比か
ら第２の分圧比に切り替えて分圧動作を行う。第２の分
圧比は百に設定されている。このためコンパレータ２１
Ａの比較動作により定電流制御されるＡ相励磁電流の電
流値は１．４アンペアから１アンペアに変化する。また
ＲＯＭ３１の１番地がアクセスされたこの状態では、Ｂ
相ドライバ回路１２Ｂが動作状態となシ、ｍｌおよび第
２のトランジスタ４Ｂ、７Ｂが導通する。この結果励磁
コイル３Ｂには矢印３５Ｂ方向にＢ相励磁電流が流れ始
める。Ｂ相励磁電流に比例して電流検出抵抗９Ｂの一端
に発生する電圧ｖｏＢは、電流制御回路１１Ｂに印加さ
れる。１番地がアクセスされたこの状態では、電流制御
回路１１Ｂに入力するロジック信号のいずれもがＬレベ
ルのロジック状態であるため、電流制御回路１１Ｂは分
圧動作を行わない。このため直圧Ｖ。１３はそのまま入
力電圧ｖＢ　としてコンパレータ２１Ｂに印加される。

電圧Ｖ。Ｂの分圧が行われないこのときには、コンパレ
ータ２１Ｂによって定電流制御されるＢ相励磁電流は最
小の電流値となる０この電流値を、いま０．４アンペア
とする。このよウニ各励磁コイル３Ａ、３Ｂに流れる励
磁電流の値が異なるＡ、Ｂ２相同時励磁が行われると、
各励磁コイル３Ａ、３Ｂの巻かれたステータの極歯に発
生するそれぞれの磁気エネルギに差が生じ、ロータは第
１図Ｃに示す位置を次の平衡点−とじてステップする。

次にＲＯＭ３１の２番地がアクセスされると、その出力
端子■、■、■、■からＨレベルの、他の出力端子■、
■、■、■からＬレベルのロジ・ツク信号が出力される
。これにより、電流制御回路１１Ａは、電圧Ｖ。Ａを分
圧する分圧比を、第２の分圧比からｇ３の分圧比に切り
替え、また電流制御回路１１Ｂは分圧動作を開始し、電
圧Ｖ。Ｂを第１の分圧比で分圧する。第１の分圧比は４
に設定マされている。このため各励磁コイル３Ａ、、３Ｂに流れ
るＡ相およびＢ相励磁電流は、ともに０．７アンペアの
電流値に定電流制御される。このように励磁電流の電流
値が同等なＡ、Ｂ２相同時励磁が行われると、各励磁コ
イル３Ａ、３Ｂの巻かれたステータの極歯に発生する磁
気エネルギは等しくなり、ロータは＠１図ｄを次の平衡
点として歩進する０更にＲＯＭ３１の３番地がアクセスされると、その出力
端子■、■、■からＨレベルの、他の出力端子（す、■
、■、■、■からしレベルのロジック信号が出力される
。これにより電流制御回路１１Ａは分圧動作を停止し、
電圧Ｖ。Ａをそのまま入力電圧鳳　としてコンパレータ
２１Ａに印加する。このため励磁コイル３Ａに流れるＡ
相励磁電流は最小の値に足電流制御され、０．４アンペ
アとなる。また電流制御回路１１Ｂは、電圧Ｖ。Ｂを分
圧する分圧比を、第１の分圧比から第２の分圧比に切９
替える。この結果励磁コイル３Ｂに流れるＢ相励磁電流
は１アンペアに定電流制御される。

このように各励磁コイル３Ａ、３Ｂに流れる励磁電流の
値が異なるＡ、Ｂ２相同時励峰が行われると、このとき
にはＢ相励磁電流の方が電流値が大きいため、ロータは
第１図ｅに示す位置を次の平衡点として歩進する。

以後ＲＯＭ３１の各番地がサイクリックにアクセスされ
ることにより、説明したと同様の励磁制御が繰シ返され
、Ａ、　Ａ、　　Ｂ、　　Ｂ各相についての１−２相励
磁が継続して行われる。第７図ａは、励磁コイル３Ａ（
第６図）に流れる励磁電流の電流値の時間ｔに対する変
化の状態を示したものである。また同図すは励磁コイル
３Ｂに流れる励磁電流の電流値の同じ時間ｔに対する変
化の状態を示したものである。このような比率により励
磁電流の電流値を階段状に変化させることによって、ロ
ータの単ステッゾ角を１相励磁方式の場合の単ステップ
角の−に低減させ、かっロータの歩進ととに発生するト
ルクを均一化させることができる。

まに１励磁コイル３Ａ、３Ｂ（第６図）に流れる各励磁
電流をこのように相補的に変化させたことによシ、結果
としてこれらの総和は第７図Ｃに示すように平均化する
。

このように本発明では比較的簡単なシーケンスで励磁制
御を行い、函数発生回路等の複雑な回路構成を必要とし
ないので、よシ経済的なシステムを構成することができ
る。

なお実施例では励磁電流を４段階に変化させたが特にこ
れに限定されるものではなく、４段階以上の段階数であ
ればよいことはもちろんである。

また実施例ではバイポーラ励磁を行うこととしたが、ユ
ニポーラ励磁にも本発明を適用できることはいうまでも
ない０また実施例では励磁電流等についての具体値番示
したが、これらはステップモータのイ４成要素および所
望のステップ応答特性に合わせて適宜かえてもよいこと
はもちろんである〇更に実施例では基準電圧として三角
波を重畳させた電圧を用いたが、矩形波その他の規則的
に変動する波形を重畳させてもよいことはいうまでもな
い０

【図面の簡単な説明】

第１図は従来提案され九Ｗ１−２相励磁により駆動され
るステップモータにおけるロータの回転状態を説明する
ための説明図、第２図はこのステップモータの無負荷時
の回転特性を衣わす特性図、第３図はこのステップモー
タの負荷時の回転特性を表わす特性図、第４図はこのス
テップモータの使用方法による読取走査密度の均一性の
相異を説明するための説明図、第５図〜第７図は本発明
の一実施例を説明するためのもので、第５図は本発明に
よるステップモータ励磁方式を原理的に説明するための
ステップモータ駆動回路を表わす回路図、第６図は４相
ステツプモータの駆動回路を表わす回路図、第７図は励
磁電流の時間に対する変化の□状態を表わす波形図であ
る３Ａ、３Ｂ・・・・・・励磁コイル９Ａ、９Ｂ・・・・・・電流検出抵抗１１Ａ、ＩＩＢ・・・・・・電流制御回路１２Ａ・・・
・・・Ａ相下ライバ回路１２Ｂ・・・・・・Ｂ相ドライバ回路１３Ａ・・・・・・Ａ相ドライバ回路１３Ｂ・・・・・・Ｂ相ドライバ回路２１Ａ、２１Ｂ・・・・・・コンパレータ３１・・・・
・・ＲＯＭ出願人冨士ゼロックス株式会社代理人弁理士　山　内　梅−雄、第　／ｇＡＡ相　　　　Ｂ相　　／′ （Ｃ）ｔ□ （α）　　　　　　　（Ｊ）

Claims

【特許請求の範囲】

ステップモータの励磁回路において、互に位４目を異に
する１対の励磁コイルに流れる励磁電流の電流値をそれ
ぞれ独立して検出する電流値検出手段と、この電流値検
出手段により検出された励磁電流を所定の電流値に制御
する定電流制御手段と、この定電流制御手段により制御
される前記所定の電流値を４段階以上の段階に切り替え
て設定することのできる電流値設定手段とを備え、前記
一対の励磁コイルに対して、階段状に変化し互に相補的
な電流レベルとなる励磁電流を流し、基本となるステッ
プ角を前記段階数で等分した微小角度ずつそれぞれ等し
いトルクでステップモータの回転を行わせることを特徴
とするステップモータ励磁方式。