專利名稱：步進電動機控制電路和步進電動機控制方法
技術領域：
本發明涉及一種進行步進電動機的加減速控制的控制電路和控制方法，特別是涉及用于步進電動機的加減速控制的步進電動機驅動脈沖生成技術。更為詳細地說，本發明涉及使用步進電動機的靜電記錄方式或電子照相記錄方式的復印機、打印機等圖像形成裝置的步進電動機控制電路和控制方法。
背景技術：
過去，在例如電子照相方式的圖像形成裝置中，記錄紙等用紙的輸送的驅動源使用直流無電刷電動機，從該電動機通過齒輪和電磁離合器等將驅動力傳遞到各驅動部，由電磁離合器的接合(ON)、脫離(OFF)實現順序動作。
另外，在近年來的單位時間的印刷輸出數量多的高速機等中，使用步進電動機正確地控制記錄紙的輸送動作代替電磁離合器的驅動的接合和脫離以提高高速用紙輸送的穩定性的構成已變得普通。為了實現這樣的高速用紙輸送，需要在短時間內將步進電動機加速到規定的速度，但為了進行步進電動機的加減速，例如使用按照圖4A、4B所示那樣的8步進的步進周期設定值進行控制的步進電動機控制電路。
在圖4A中，符號206為寄存器，從圖中未示出的CPU通過CPU總線設定加速步進轉移時間設定值、設定減速中的步進轉移時刻的減速步進轉移時間設定值、及加減速切換信號(ACC/DEC信號)，控制電動機的起動·停止和加減速，該加速步進轉移時間設定值用于設定對電動機的起動進行控制的起動控制信號(ON信號)和加速中的步進轉移時刻。
在圖4A中，符號201為加減速步進轉移定時器，在加速中根據按加速步進轉移時間設定值設定的值輸出步進轉移定時脈沖，在減速中根據按減速步進轉移時間設定值設定的值輸出步進轉移定時脈沖。
符號202為步進控制電路，當輸入上述步進轉移定時脈沖時，加速中使步進值增加，減速中使步進值減少。例如，通過加速步進轉移時間設定值的設定而按每16mS輸入步進轉移定時脈沖時，步進值在每16mS按0→1→2→3遞增。
符號203為選擇器，根據從步進控制電路202輸入的上述步進值選擇步進0～步進7的設定值中的1個，作為驅動脈沖周期輸出。如圖4B的表所示那樣，在預先設定各步進值的場合，例如，在輸入的步進值為3的場合，設定值為195，所以，選擇器203將該195的數據作為驅動脈沖周期輸出。
符號204為驅動脈沖生成電路，根據從選擇器203輸入的驅動脈沖周期(設定值)生成用于驅動步進電動機205的驅動脈沖。如圖4B的表所示那樣，在設定各步進的值的場合，對于步進0，輸入的設定值為1040，所以，驅動脈沖生成電路204以10μS定時器為基準，計數1040后輸出驅動脈沖，所以，驅動脈沖周期成為10.4mS，其頻率成為96.2PPS。同樣，對于步進1，以10μS定時器為基準，計數547后輸出驅動脈沖，所以，驅動脈沖周期成為5.47mS，其頻率成為182.8PPS。同樣，對于步進2，以10μS定時器為基準，計數299后輸出驅動脈沖，所以，驅動脈沖周期成為2.99mS，其頻率成為334.4PPS。
這樣，當從驅動脈沖生成電路204生成驅動脈沖時，驅動脈沖頻率的變化如圖5所示那樣，成為大臺階狀的速度控制。在該圖中，柱形圖表示頻率，線圖表示周期。
然而，按上述那樣的較小的步進數對電動機(步進電動機)進行加減速時，速度步進間的頻率變化大，為此，即使增大電動機的轉矩余量，也存在電動機失調的問題。另外，當要增加步進周期設定值的步進數時，需要與設定值的數量相當數量的寄存器，所以，存在由寄存器的增加導致步進電動機控制電路的電路規模增大的問題。

發明內容
本發明的目的在于提供一種步進電動機控制電路和步進電動機控制方法，該步進電動機控制電路和步進電動機控制方法通過模擬地進行增加步進數的控制，從而不增大步進電動機控制電路的電路規模，且沒有過大的轉矩余量也不失調地使電動機加減速。
在本發明的一實施例中，步進電動機控制電路生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于定義與上述步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的設定值；并具有周期運算裝置，其將各設定值間的驅動脈沖周期的差分分割成預定數量地進行運算，求出驅動脈沖周期。
另外，其特征在于根據由上述周期運算裝置獲得的驅動脈沖周期來控制上述步進電動機。
另外，其特征在于上述多個設定值包括與上述步進電動機起動時的起動速度步進相當的起動設定值和成為各速度步進間的差分的差分設定值。
在本發明的一實施例中，步進電動機控制電路生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于具有寄存器和周期運算裝置；該寄存器設定用于定義與上述步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的多個設定值；該周期運算裝置將設定于上述寄存器的各設定值間的驅動脈沖周期的差分分割成預定數量地進行運算，求出驅動脈沖周期。
另外，其特征在于根據由上述周期運算裝置獲得的驅動脈沖周期來控制上述步進電動機。
另外，其特征在于上述多個設定值包括與上述步進電動機起動時的起動速度步進相當的起動設定值和成為各速度步進間的差分的差分設定值。
在本發明的一實施例中，步進電動機控制電路生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于具有步進控制裝置和周期運算裝置；該步進控制裝置相應于定時脈沖輸出主步進值和副步進值；該周期運算裝置根據用于定義與上述步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的多個設定值、上述主步進值、及上述副步進值求出驅動脈沖周期。
另外，其特征在于上述多個設定值包括與上述步進電動機起動時的起動速度步進相當的起動設定值和成為各速度步進間的差分的差分設定值。
另外，其特征在于上述周期運算裝置根據上述起動設定值和上述差分設定值相應于上述主步進值和上述副步進值求出驅動脈沖周期。
在本發明的一實施例中，步進電動機控制電路生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于具有步進定時器、步進控制裝置、及周期運算裝置；該步進定時器發生步進轉移定時脈沖；該步進控制裝置相應于上述步進轉移定時脈沖輸出主步進值和副步進值；該周期運算裝置根據由與上述步進電動機起動時的速度步進相當的起動設定值和與各速度步進間的差分相當的差分設定值構成的多個設定值，相應于上述主步進值和上述副步進值求出驅動脈沖周期。
另外，其特征在于上述步進定時器根據起動控制信號、步進轉移時間設定值、及加減速切換信號生成步進轉移定時脈沖。
在本發明的一實施例中，步進電動機控制方法生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于相對用于定義與上述步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的多個設定值將各設定值間的驅動脈沖周期的差分分割成規定數量地改變驅動脈沖周期。
另外，其特征在于根據獲得的驅動脈沖周期控制上述步進電動機。
另外，其特征在于上述多個設定值包括與上述步進電動機起動時的起動速度步進相當的起動設定值和成為各速度步進間的差分的差分設定值。
在本發明的一實施例中，步進電動機控制方法生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于包括相應于定時脈沖輸出主步進值和副步進值的步驟和根據用于定義與上述步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的多個設定值、上述主步進值、及上述副步進值求出驅動脈沖周期的步驟。
另外，其特征在于上述多個設定值包括與上述步進電動機起動時的起動速度步進相當的起動設定值和成為各速度步進間的差分的差分設定值。
另外，其特征在于上述周期運算裝置根據上述起動設定值和上述差分設定值相應于上述主步進值和上述副步進值求出驅動脈沖周期。
在本發明的一實施例中，步進電動機控制方法生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于包括發生步進轉移定時脈沖的步驟、相應于上述步進轉移定時脈沖輸出主步進值和副步進值的步驟、根據由與上述步進電動機起動時的速度步進相當的起動設定值和與各速度步進間的差分相當的差分設定值構成的多個設定值，相應于上述主步進值和上述副步進值求出驅動脈沖周期的步驟。
另外，其特征在于上述步進定時器根據起動控制信號、步進轉移時間設定值、及加減速切換信號生成步進轉移定時脈沖。
另外，本發明的其它目的和特征可由以下說明書和附圖得以明確。


圖1A為示出本發明一實施例的步進電動機控制電路的構成的框圖，圖1B為示出主步進0-7差分(步進值)的設定值與驅動脈沖頻率和周期的關系的一覽表，圖1C為示出步進值從(0，0)轉移到(1，0)期間的驅動脈沖頻率和周期的一覽表。
圖2為表示本發明一實施例的驅動脈沖頻率和周期的變化的圖。
圖3為示出使用步進電動機控制電路的圖像形成裝置一整體的內部構成的斷面圖。
圖4A為示出現有技術例的步進電動機控制電路的構成的框圖，圖4B為示出各步進的設定值與驅動脈沖頻率和驅動脈沖周期的關系的一覽表。
圖5為表示現有技術例的驅動脈沖頻率和周期的變化的圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明一實施形式。
圖3為示出使用步進電動機控制電路的圖像形成裝置的整體構成的斷面圖，示出作為圖像形成裝置的一例的電子照相方式的全色打印機的示意構成。在該圖中，符號1為打印機本體，符號2a～2d為4色的感光鼓，符號3a～3d為曝光帶電器，符號4a～4d為清掃器，符號5a～5d為激光掃描裝置，符號6a～6d為轉印板，符號7a～7d為顯影裝置，符號8a～8d為顯影器，符號9為中間轉印皮帶，符號10、11為支承中間轉印皮帶9的滾筒，符號12為清掃器。
符號13為收容記錄紙S的手動插紙托盤，符號14、15為其拾取滾筒，符號16為對抗滾筒(resist roller)，符號17為收容記錄紙S的供紙盒，符號18、19為其拾取滾筒，符號20為縱向通道滾筒，符號21為回轉滾筒，符號22為二次轉印滾筒，符號23為定影滾筒，符號24為內排紙滾筒，符號25為排紙滾筒，符號26為排紙托盤，符號27為檢測調色劑濃度的傳感器。
在上述構成的彩色打印機中，在各色的感光鼓2a～2d由以半導體激光為光源的各激光掃描裝置5a～5d形成靜電潛像，該靜電潛像由各顯影器8a～8d顯影。顯影于該感光鼓2a～2d上的各色的調色劑圖像由利用中間轉印皮帶9等構成的中間轉印裝置在二次轉印滾筒22部將4色一次轉印到記錄紙，通過由定影滾筒23和內排紙滾筒24等構成的熱定影器熔化固定調色劑，獲得永久性圖像。
另一方面，記錄紙從供紙盒17或手動插紙托盤13等供紙，由對抗滾筒16獲得對抗時刻，同時輸送到二次轉印滾筒22。此時，用于從供紙盒17供紙的拾取滾筒18、19、縱向通道滾筒20、對抗滾筒16、從手動插紙托盤13供紙的拾取滾筒14、15等用紙輸送部為了實現高速穩定的輸送動作，由各獨立的步進電動機(參照圖1A的105)驅動。
圖1A示出對各步進電動機進行控制的步進電動機控制電路的構成。在該圖中，符號106為寄存器，從圖中未示出的CPU通過CPU總線設定加速步進轉移時間設定值、設定減速中的步進轉移時刻的減速步進轉移時間設定值、及加減速切換信號(ACC/DEC信號)，控制電動機的起動·停止和加減速，該加速步進轉移時間設定值用于設定對電動機的起動進行控制的起動控制信號(ON信號)和加速中的步進轉移時刻。
符號101為加減速步進轉移定時器，在加速中根據按加速步進轉移時間設定值設定的值輸出步進轉移定時脈沖，在減速中根據由減速步進轉移時間設定值設定的值輸出步進轉移定時脈沖。
符號102為步進控制電路，當從加減速步進轉移定時器101輸入步進轉移定時脈沖時，在加速的場合使步進值增加，在減速的場合使步進值減少。
下面具體說明電動機的加速控制的場合。例如，在由加速步進轉移時間設定值的設定按每2mS輸入步進轉移定時脈沖時，步進值按(主步進值、副步進值)的組以(0，0)→(0，1)→(0，2)→…→(0，7)→(1，0)→(1，1)→(1，2)→…→(1，7)→…→(6，7)→(7，0)的方式，在主步進值遞增1的期間，進入8步進的副步進地輸出主步進值與副步進值的組。即，在步進控制電路102中，當輸入從加減速步進轉移定時器101輸出的定時脈沖時，輸出由主步進值與副步進值構成的1個組合。以下為了簡化說明，主步進值和副步進值成為由0～7的整數示出的范圍，但不限于此。
符號103為周期運算電路，按照從步進控制電路102輸入的主步進值與副步進值的組，根據步進0設定值和步進1～7差分設定值，由以下式1運算驅動脈沖周期。在這里，步進0設定值為與步進電動機起動時的驅動脈沖的周期相當的值。步進1～7差分設定值為與各步進間的驅動脈沖的周期的差相當的值(圖1(B))。例如，步進1差分設定值為與起動時的步進的驅動脈沖周期10.4ms與下一步進的驅動脈沖周期5.47ms的差(4.93ms)相當的值。圖1B所示設定值(步進設定值、步進差分設定值)存放在處于步進電動機控制電路內的寄存器107中。寄存器107電連接到周期運算電路103。
下面詳細說明由周期運算電路103實施的運算。如設主步進值為Mstep，設副步進值為Sstep，則驅動脈沖周期(T)可由下式計算獲得。T=Step0-Σi=1Mstep(Stepd(i))-{stepd(Mstep+1)×Sstep÷8}]]>Step0步進0設定值Stepd(n)步進n差分設定值例如，當主步進值Mstep為0、副步進值Step為3時(步進值為(0，3)時)，從圖1的(B)表可知，步進0設定值為1040，步進1差分設定值為493，所以，根據運算式，驅動脈沖周期(T)為T＝1040-×(493×3÷8)＝855同樣，Mstep為0、Sstep為6時(步進值為(0，6)時)，驅動脈沖周期(T)為T＝1040-(493×6÷8)＝670另外，同樣，當Mstep為3、Sstep為4時(步進值為(3，4)時)，驅動脈沖周期(T)為T＝1040-(493+248+104)-(56×4÷8)＝167周期運算電路103將如上述那樣運算的值作出驅動脈沖周期輸出。符號104為驅動脈沖生成電路，根據從周期運算電路103輸入的驅動脈沖周期，以10μS定時器為基準進行計數，生成用于驅動步進電動機105的驅動脈沖。例如，在步進值為(0，3)的場合，當從周期運算電路103作為驅動頻率如上述那樣輸入855的運算值時，驅動脈沖生成電路104以10μS定時器為基準，計數855后輸出驅動脈沖，所以，驅動脈沖周期成為8.55mS，其頻率成為117.0PPS。另外，在步進值為(0，6)的場合，由于從周期運算電路103作為驅動頻率如上述那樣將670的值輸入到驅動脈沖生成電路104，所以，驅動脈沖生成電路104以10μS定時器為基準，計數670后輸出驅動脈沖，為此，驅動脈沖周期成為6.7mS，其頻率成為149.3PPS。
結果，如圖1的B表所示那樣，當設定各步進周期的值時，驅動脈沖頻率的變化成為圖2中的圖(柱形圖)那樣的狀態。該圖1B的表的設定值與圖4B的表實質上相同。然而，在該控制中，沿著對設定的各步進間的周期進行直線插補的線使副步進按較短的時間周期轉移，所以，可由較少的速度步進設定值平穩地改變驅動頻率，不產生大的頻率變化(參照圖2)。
例如，當將步進值作為從(0，0)向(1，0)轉移期間的驅動脈沖頻率和驅動脈沖周期作為一覽表時，如圖1C的表所示那樣。根據上述式1，主步進間按副步進進一步分割和插補地進行頻率控制，所以，如圖2所示那樣，頻率平滑地變化。另外，在本實施例中，如上述式1所示那樣，步進1～7的周期設定值按與前面的步進的差分設定，所以，周期運算簡單，同時，與使用參照用表等直接設定周期設定值的場合相比，具有可減小寄存器的尺寸的優點。
如以上那樣，按照本實施例，對設定的步進周期間進行直線插補，模擬地增大步進數地進行控制，所以，不增大步進電動機控制電路的電路規格，即使沒有過大的轉矩余量也不失調，可平穩地對步進電動機進行加減速。
另外，按照本實施例，通過按與前面的步進的差分設定步進的周期設定值，從而可使周期運算簡單，同時，與使用參照用表等直接設定周期設定值的場合相比，可減小寄存器的尺寸(電路規模)。
權利要求
1.一種步進電動機控制電路，生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于定義與上述步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的設定值；并具有周期運算裝置，其將各設定值間的驅動脈沖周期的差分分割成預定數量地進行運算，求出驅動脈沖周期。
2.根據權利要求1所述的步進電動機控制電路，其特征在于根據由上述周期運算裝置獲得的驅動脈沖周期來控制上述步進電動機。
3.根據權利要求2所述的步進電動機控制電路，其特征在于上述多個設定值包括與上述步進電動機起動時的起動速度步進相當的起動設定值和成為各速度步進間的差分的差分設定值。
4.一種步進電動機控制電路，生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于具有寄存器和周期運算裝置；該寄存器設定用于定義與上述步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的多個設定值；該周期運算裝置將設定于上述寄存器的各設定值間的驅動脈沖周期的差分分割成預定數量地進行運算，求出驅動脈沖周期。
5.根據權利要求4所述的步進電動機控制電路，其特征在于根據由上述周期運算裝置獲得的驅動脈沖周期來控制上述步進電動機。
6.根據權利要求5所述的步進電動機控制電路，其特征在于上述多個設定值包括與上述步進電動機起動時的起動速度步進相當的起動設定值和成為各速度步進間的差分的差分設定值。
7.一種步進電動機控制電路，生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于具有步進控制裝置和周期運算裝置；該步進控制裝置相應于定時脈沖輸出主步進值和副步進值；該周期運算裝置根據用于定義與上述步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的多個設定值、上述主步進值、及上述副步進值求出驅動脈沖周期。
8.根據權利要求7所述的步進電動機控制電路，其特征在于上述多個設定值包括與上述步進電動機起動時的起動速度步進相當的起動設定值和成為各速度步進間的差分的差分設定值。
9.根據權利要求8所述的步進電動機控制電路，其特征在于上述周期運算裝置根據上述起動設定值和上述差分設定值并相應于上述主步進值和上述副步進值求出驅動脈沖周期。
10.一種步進電動機控制電路，生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于具有步進定時器、步進控制裝置、及周期運算裝置；該步進定時器產生步進轉移定時脈沖；該步進控制裝置相應于上述步進轉移定時脈沖而輸出主步進值和副步進值；該周期運算裝置根據由與上述步進電動機起動時的速度步進相當的起動設定值和與各速度步進間的差分相當的差分設定值構成的多個設定值，并相應于上述主步進值和上述副步進值求出驅動脈沖周期。
11.根據權利要求10所述的步進電動機控制電路，其特征在于上述步進定時器根據起動控制信號、步進轉移時間設定值、及加減速切換信號生成步進轉移定時脈沖。
12.一種步進電動機控制方法，生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于相對用于定義與上述步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的多個設定值，將各設定值間的驅動脈沖周期的差分分割成規定數量地改變驅動脈沖周期。
13.根據權利要求12所述的步進電動機控制方法，其特征在于根據獲得的驅動脈沖周期來控制上述步進電動機。
14.根據權利要求13所述的步進電動機控制方法，其特征在于上述多個設定值包括與上述步進電動機起動時的起動速度步進相當的起動設定值和成為各速度步進間的差分的差分設定值。
15.一種步進電動機控制方法，生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于包括相應于定時脈沖輸出主步進值和副步進值的步驟和根據用于定義與上述步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的多個設定值、上述主步進值、及上述副步進值求出驅動脈沖周期的步驟。
16.根據權利要求15所述的步進電動機控制方法，其特征在于上述多個設定值包括與上述步進電動機起動時的起動速度步進相當的起動設定值和成為各速度步進間的差分的差分設定值。
17.根據權利要求16所述的步進電動機控制方法，其特征在于上述周期運算裝置根據上述起動設定值和上述差分設定值并相應于上述主步進值和上述副步進值求出驅動脈沖周期。
18.一種步進電動機控制方法，生成對步進電動機的加減速進行控制的驅動脈沖；其特征在于包括發生步進轉移定時脈沖的步驟、相應于上述步進轉移定時脈沖輸出主步進值和副步進值的步驟、根據由與上述步進電動機起動時的速度步進相當的起動設定值和與各速度步進間的差分相當的差分設定值構成的多個設定值，并相應于上述主步進值和上述副步進值求出驅動脈沖周期的步驟。
19.根據權利要求18所述的步進電動機控制方法，其特征在于上述步進定時器根據起動控制信號、步進轉移時間設定值、及加減速切換信號生成步進轉移定時脈沖。
全文摘要
一種步進電動機控制電路，在寄存器中設定用于定義與步進電動機加減速時的速度步進對應的驅動脈沖周期的設定值，將各設定值間的驅動脈沖周期的差分分割成規定數量地進行運算，改變驅動脈沖周期。這樣，不增大電路規模，不失調，平穩地對步進電動機進行加減速。
文檔編號B41J19/20GK1447519SQ03107418
公開日2003年10月8日 申請日期2003年3月20日 優先權日2002年3月27日
發明者玉置智広 申請人:佳能株式會社