专利名称：步进电动机控制电路和步进电动机控制方法
技术领域：
本发明涉及一种进行步进电动机的加减速控制的控制电路和控制方法，特别是涉及用于步进电动机的加减速控制的步进电动机驱动脉冲生成技术。更为详细地说，本发明涉及使用步进电动机的静电记录方式或电子照相记录方式的复印机、打印机等图像形成装置的步进电动机控制电路和控制方法。
背景技术：
过去，在例如电子照相方式的图像形成装置中，记录纸等用纸的输送的驱动源使用直流无电刷电动机，从该电动机通过齿轮和电磁离合器等将驱动力传递到各驱动部，由电磁离合器的接合(ON)、脱离(OFF)实现顺序动作。
另外，在近年来的单位时间的印刷输出数量多的高速机等中，使用步进电动机正确地控制记录纸的输送动作代替电磁离合器的驱动的接合和脱离以提高高速用纸输送的稳定性的构成已变得普通。为了实现这样的高速用纸输送，需要在短时间内将步进电动机加速到规定的速度，但为了进行步进电动机的加减速，例如使用按照图4A、4B所示那样的8步进的步进周期设定值进行控制的步进电动机控制电路。
在图4A中，符号206为寄存器，从图中未示出的CPU通过CPU总线设定加速步进转移时间设定值、设定减速中的步进转移时刻的减速步进转移时间设定值、及加减速切换信号(ACC/DEC信号)，控制电动机的起动·停止和加减速，该加速步进转移时间设定值用于设定对电动机的起动进行控制的起动控制信号(ON信号)和加速中的步进转移时刻。
在图4A中，符号201为加减速步进转移定时器，在加速中根据按加速步进转移时间设定值设定的值输出步进转移定时脉冲，在减速中根据按减速步进转移时间设定值设定的值输出步进转移定时脉冲。
符号202为步进控制电路，当输入上述步进转移定时脉冲时，加速中使步进值增加，减速中使步进值减少。例如，通过加速步进转移时间设定值的设定而按每16mS输入步进转移定时脉冲时，步进值在每16mS按0→1→2→3递增。
符号203为选择器，根据从步进控制电路202输入的上述步进值选择步进0～步进7的设定值中的1个，作为驱动脉冲周期输出。如图4B的表所示那样，在预先设定各步进值的场合，例如，在输入的步进值为3的场合，设定值为195，所以，选择器203将该195的数据作为驱动脉冲周期输出。
符号204为驱动脉冲生成电路，根据从选择器203输入的驱动脉冲周期(设定值)生成用于驱动步进电动机205的驱动脉冲。如图4B的表所示那样，在设定各步进的值的场合，对于步进0，输入的设定值为1040，所以，驱动脉冲生成电路204以10μS定时器为基准，计数1040后输出驱动脉冲，所以，驱动脉冲周期成为10.4mS，其频率成为96.2PPS。同样，对于步进1，以10μS定时器为基准，计数547后输出驱动脉冲，所以，驱动脉冲周期成为5.47mS，其频率成为182.8PPS。同样，对于步进2，以10μS定时器为基准，计数299后输出驱动脉冲，所以，驱动脉冲周期成为2.99mS，其频率成为334.4PPS。
这样，当从驱动脉冲生成电路204生成驱动脉冲时，驱动脉冲频率的变化如图5所示那样，成为大台阶状的速度控制。在该图中，柱形图表示频率，线图表示周期。
然而，按上述那样的较小的步进数对电动机(步进电动机)进行加减速时，速度步进间的频率变化大，为此，即使增大电动机的转矩余量，也存在电动机失调的问题。另外，当要增加步进周期设定值的步进数时，需要与设定值的数量相当数量的寄存器，所以，存在由寄存器的增加导致步进电动机控制电路的电路规模增大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种步进电动机控制电路和步进电动机控制方法，该步进电动机控制电路和步进电动机控制方法通过模拟地进行增加步进数的控制，从而不增大步进电动机控制电路的电路规模，且没有过大的转矩余量也不失调地使电动机加减速。
在本发明的一实施例中，步进电动机控制电路生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于定义与上述步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的设定值；并具有周期运算装置，其将各设定值间的驱动脉冲周期的差分分割成预定数量地进行运算，求出驱动脉冲周期。
另外，其特征在于根据由上述周期运算装置获得的驱动脉冲周期来控制上述步进电动机。
另外，其特征在于上述多个设定值包括与上述步进电动机起动时的起动速度步进相当的起动设定值和成为各速度步进间的差分的差分设定值。
在本发明的一实施例中，步进电动机控制电路生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于具有寄存器和周期运算装置；该寄存器设定用于定义与上述步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的多个设定值；该周期运算装置将设定于上述寄存器的各设定值间的驱动脉冲周期的差分分割成预定数量地进行运算，求出驱动脉冲周期。
另外，其特征在于根据由上述周期运算装置获得的驱动脉冲周期来控制上述步进电动机。
另外，其特征在于上述多个设定值包括与上述步进电动机起动时的起动速度步进相当的起动设定值和成为各速度步进间的差分的差分设定值。
在本发明的一实施例中，步进电动机控制电路生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于具有步进控制装置和周期运算装置；该步进控制装置相应于定时脉冲输出主步进值和副步进值；该周期运算装置根据用于定义与上述步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的多个设定值、上述主步进值、及上述副步进值求出驱动脉冲周期。
另外，其特征在于上述多个设定值包括与上述步进电动机起动时的起动速度步进相当的起动设定值和成为各速度步进间的差分的差分设定值。
另外，其特征在于上述周期运算装置根据上述起动设定值和上述差分设定值相应于上述主步进值和上述副步进值求出驱动脉冲周期。
在本发明的一实施例中，步进电动机控制电路生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于具有步进定时器、步进控制装置、及周期运算装置；该步进定时器发生步进转移定时脉冲；该步进控制装置相应于上述步进转移定时脉冲输出主步进值和副步进值；该周期运算装置根据由与上述步进电动机起动时的速度步进相当的起动设定值和与各速度步进间的差分相当的差分设定值构成的多个设定值，相应于上述主步进值和上述副步进值求出驱动脉冲周期。
另外，其特征在于上述步进定时器根据起动控制信号、步进转移时间设定值、及加减速切换信号生成步进转移定时脉冲。
在本发明的一实施例中，步进电动机控制方法生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于相对用于定义与上述步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的多个设定值将各设定值间的驱动脉冲周期的差分分割成规定数量地改变驱动脉冲周期。
另外，其特征在于根据获得的驱动脉冲周期控制上述步进电动机。
另外，其特征在于上述多个设定值包括与上述步进电动机起动时的起动速度步进相当的起动设定值和成为各速度步进间的差分的差分设定值。
在本发明的一实施例中，步进电动机控制方法生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于包括相应于定时脉冲输出主步进值和副步进值的步骤和根据用于定义与上述步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的多个设定值、上述主步进值、及上述副步进值求出驱动脉冲周期的步骤。
另外，其特征在于上述多个设定值包括与上述步进电动机起动时的起动速度步进相当的起动设定值和成为各速度步进间的差分的差分设定值。
另外，其特征在于上述周期运算装置根据上述起动设定值和上述差分设定值相应于上述主步进值和上述副步进值求出驱动脉冲周期。
在本发明的一实施例中，步进电动机控制方法生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于包括发生步进转移定时脉冲的步骤、相应于上述步进转移定时脉冲输出主步进值和副步进值的步骤、根据由与上述步进电动机起动时的速度步进相当的起动设定值和与各速度步进间的差分相当的差分设定值构成的多个设定值，相应于上述主步进值和上述副步进值求出驱动脉冲周期的步骤。
另外，其特征在于上述步进定时器根据起动控制信号、步进转移时间设定值、及加减速切换信号生成步进转移定时脉冲。
另外，本发明的其它目的和特征可由以下说明书和附图得以明确。
图1A为示出本发明一实施例的步进电动机控制电路的构成的框图，图1B为示出主步进0-7差分(步进值)的设定值与驱动脉冲频率和周期的关系的一览表，图1C为示出步进值从(0，0)转移到(1，0)期间的驱动脉冲频率和周期的一览表。
图2为表示本发明一实施例的驱动脉冲频率和周期的变化的图。
图3为示出使用步进电动机控制电路的图像形成装置一整体的内部构成的断面图。
图4A为示出现有技术例的步进电动机控制电路的构成的框图，图4B为示出各步进的设定值与驱动脉冲频率和驱动脉冲周期的关系的一览表。
图5为表示现有技术例的驱动脉冲频率和周期的变化的图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明一实施形式。
图3为示出使用步进电动机控制电路的图像形成装置的整体构成的断面图，示出作为图像形成装置的一例的电子照相方式的全色打印机的示意构成。在该图中，符号1为打印机本体，符号2a～2d为4色的感光鼓，符号3a～3d为曝光带电器，符号4a～4d为清扫器，符号5a～5d为激光扫描装置，符号6a～6d为转印板，符号7a～7d为显影装置，符号8a～8d为显影器，符号9为中间转印皮带，符号10、11为支承中间转印皮带9的滚筒，符号12为清扫器。
符号13为收容记录纸S的手动插纸托盘，符号14、15为其拾取滚筒，符号16为对抗滚筒(resist roller)，符号17为收容记录纸S的供纸盒，符号18、19为其拾取滚筒，符号20为纵向通道滚筒，符号21为回转滚筒，符号22为二次转印滚筒，符号23为定影滚筒，符号24为内排纸滚筒，符号25为排纸滚筒，符号26为排纸托盘，符号27为检测调色剂浓度的传感器。
在上述构成的彩色打印机中，在各色的感光鼓2a～2d由以半导体激光为光源的各激光扫描装置5a～5d形成静电潜像，该静电潜像由各显影器8a～8d显影。显影于该感光鼓2a～2d上的各色的调色剂图像由利用中间转印皮带9等构成的中间转印装置在二次转印滚筒22部将4色一次转印到记录纸，通过由定影滚筒23和内排纸滚筒24等构成的热定影器熔化固定调色剂，获得永久性图像。
另一方面，记录纸从供纸盒17或手动插纸托盘13等供纸，由对抗滚筒16获得对抗时刻，同时输送到二次转印滚筒22。此时，用于从供纸盒17供纸的拾取滚筒18、19、纵向通道滚筒20、对抗滚筒16、从手动插纸托盘13供纸的拾取滚筒14、15等用纸输送部为了实现高速稳定的输送动作，由各独立的步进电动机(参照图1A的105)驱动。
图1A示出对各步进电动机进行控制的步进电动机控制电路的构成。在该图中，符号106为寄存器，从图中未示出的CPU通过CPU总线设定加速步进转移时间设定值、设定减速中的步进转移时刻的减速步进转移时间设定值、及加减速切换信号(ACC/DEC信号)，控制电动机的起动·停止和加减速，该加速步进转移时间设定值用于设定对电动机的起动进行控制的起动控制信号(ON信号)和加速中的步进转移时刻。
符号101为加减速步进转移定时器，在加速中根据按加速步进转移时间设定值设定的值输出步进转移定时脉冲，在减速中根据由减速步进转移时间设定值设定的值输出步进转移定时脉冲。
符号102为步进控制电路，当从加减速步进转移定时器101输入步进转移定时脉冲时，在加速的场合使步进值增加，在减速的场合使步进值减少。
下面具体说明电动机的加速控制的场合。例如，在由加速步进转移时间设定值的设定按每2mS输入步进转移定时脉冲时，步进值按(主步进值、副步进值)的组以(0，0)→(0，1)→(0，2)→…→(0，7)→(1，0)→(1，1)→(1，2)→…→(1，7)→…→(6，7)→(7，0)的方式，在主步进值递增1的期间，进入8步进的副步进地输出主步进值与副步进值的组。即，在步进控制电路102中，当输入从加减速步进转移定时器101输出的定时脉冲时，输出由主步进值与副步进值构成的1个组合。以下为了简化说明，主步进值和副步进值成为由0～7的整数示出的范围，但不限于此。
符号103为周期运算电路，按照从步进控制电路102输入的主步进值与副步进值的组，根据步进0设定值和步进1～7差分设定值，由以下式1运算驱动脉冲周期。在这里，步进0设定值为与步进电动机起动时的驱动脉冲的周期相当的值。步进1～7差分设定值为与各步进间的驱动脉冲的周期的差相当的值(图1(B))。例如，步进1差分设定值为与起动时的步进的驱动脉冲周期10.4ms与下一步进的驱动脉冲周期5.47ms的差(4.93ms)相当的值。图1B所示设定值(步进设定值、步进差分设定值)存放在处于步进电动机控制电路内的寄存器107中。寄存器107电连接到周期运算电路103。
下面详细说明由周期运算电路103实施的运算。如设主步进值为Mstep，设副步进值为Sstep，则驱动脉冲周期(T)可由下式计算获得。T=Step0-Σi=1Mstep(Stepd(i))-{stepd(Mstep+1)×Sstep÷8}]]>Step0步进0设定值Stepd(n)步进n差分设定值例如，当主步进值Mstep为0、副步进值Step为3时(步进值为(0，3)时)，从图1的(B)表可知，步进0设定值为1040，步进1差分设定值为493，所以，根据运算式，驱动脉冲周期(T)为T＝1040-×(493×3÷8)＝855同样，Mstep为0、Sstep为6时(步进值为(0，6)时)，驱动脉冲周期(T)为T＝1040-(493×6÷8)＝670另外，同样，当Mstep为3、Sstep为4时(步进值为(3，4)时)，驱动脉冲周期(T)为T＝1040-(493+248+104)-(56×4÷8)＝167周期运算电路103将如上述那样运算的值作出驱动脉冲周期输出。符号104为驱动脉冲生成电路，根据从周期运算电路103输入的驱动脉冲周期，以10μS定时器为基准进行计数，生成用于驱动步进电动机105的驱动脉冲。例如，在步进值为(0，3)的场合，当从周期运算电路103作为驱动频率如上述那样输入855的运算值时，驱动脉冲生成电路104以10μS定时器为基准，计数855后输出驱动脉冲，所以，驱动脉冲周期成为8.55mS，其频率成为117.0PPS。另外，在步进值为(0，6)的场合，由于从周期运算电路103作为驱动频率如上述那样将670的值输入到驱动脉冲生成电路104，所以，驱动脉冲生成电路104以10μS定时器为基准，计数670后输出驱动脉冲，为此，驱动脉冲周期成为6.7mS，其频率成为149.3PPS。
结果，如图1的B表所示那样，当设定各步进周期的值时，驱动脉冲频率的变化成为图2中的图(柱形图)那样的状态。该图1B的表的设定值与图4B的表实质上相同。然而，在该控制中，沿着对设定的各步进间的周期进行直线插补的线使副步进按较短的时间周期转移，所以，可由较少的速度步进设定值平稳地改变驱动频率，不产生大的频率变化(参照图2)。
例如，当将步进值作为从(0，0)向(1，0)转移期间的驱动脉冲频率和驱动脉冲周期作为一览表时，如图1C的表所示那样。根据上述式1，主步进间按副步进进一步分割和插补地进行频率控制，所以，如图2所示那样，频率平滑地变化。另外，在本实施例中，如上述式1所示那样，步进1～7的周期设定值按与前面的步进的差分设定，所以，周期运算简单，同时，与使用参照用表等直接设定周期设定值的场合相比，具有可减小寄存器的尺寸的优点。
如以上那样，按照本实施例，对设定的步进周期间进行直线插补，模拟地增大步进数地进行控制，所以，不增大步进电动机控制电路的电路规格，即使没有过大的转矩余量也不失调，可平稳地对步进电动机进行加减速。
另外，按照本实施例，通过按与前面的步进的差分设定步进的周期设定值，从而可使周期运算简单，同时，与使用参照用表等直接设定周期设定值的场合相比，可减小寄存器的尺寸(电路规模)。
权利要求
1.一种步进电动机控制电路，生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于定义与上述步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的设定值；并具有周期运算装置，其将各设定值间的驱动脉冲周期的差分分割成预定数量地进行运算，求出驱动脉冲周期。
2.根据权利要求1所述的步进电动机控制电路，其特征在于根据由上述周期运算装置获得的驱动脉冲周期来控制上述步进电动机。
3.根据权利要求2所述的步进电动机控制电路，其特征在于上述多个设定值包括与上述步进电动机起动时的起动速度步进相当的起动设定值和成为各速度步进间的差分的差分设定值。
4.一种步进电动机控制电路，生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于具有寄存器和周期运算装置；该寄存器设定用于定义与上述步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的多个设定值；该周期运算装置将设定于上述寄存器的各设定值间的驱动脉冲周期的差分分割成预定数量地进行运算，求出驱动脉冲周期。
5.根据权利要求4所述的步进电动机控制电路，其特征在于根据由上述周期运算装置获得的驱动脉冲周期来控制上述步进电动机。
6.根据权利要求5所述的步进电动机控制电路，其特征在于上述多个设定值包括与上述步进电动机起动时的起动速度步进相当的起动设定值和成为各速度步进间的差分的差分设定值。
7.一种步进电动机控制电路，生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于具有步进控制装置和周期运算装置；该步进控制装置相应于定时脉冲输出主步进值和副步进值；该周期运算装置根据用于定义与上述步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的多个设定值、上述主步进值、及上述副步进值求出驱动脉冲周期。
8.根据权利要求7所述的步进电动机控制电路，其特征在于上述多个设定值包括与上述步进电动机起动时的起动速度步进相当的起动设定值和成为各速度步进间的差分的差分设定值。
9.根据权利要求8所述的步进电动机控制电路，其特征在于上述周期运算装置根据上述起动设定值和上述差分设定值并相应于上述主步进值和上述副步进值求出驱动脉冲周期。
10.一种步进电动机控制电路，生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于具有步进定时器、步进控制装置、及周期运算装置；该步进定时器产生步进转移定时脉冲；该步进控制装置相应于上述步进转移定时脉冲而输出主步进值和副步进值；该周期运算装置根据由与上述步进电动机起动时的速度步进相当的起动设定值和与各速度步进间的差分相当的差分设定值构成的多个设定值，并相应于上述主步进值和上述副步进值求出驱动脉冲周期。
11.根据权利要求10所述的步进电动机控制电路，其特征在于上述步进定时器根据起动控制信号、步进转移时间设定值、及加减速切换信号生成步进转移定时脉冲。
12.一种步进电动机控制方法，生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于相对用于定义与上述步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的多个设定值，将各设定值间的驱动脉冲周期的差分分割成规定数量地改变驱动脉冲周期。
13.根据权利要求12所述的步进电动机控制方法，其特征在于根据获得的驱动脉冲周期来控制上述步进电动机。
14.根据权利要求13所述的步进电动机控制方法，其特征在于上述多个设定值包括与上述步进电动机起动时的起动速度步进相当的起动设定值和成为各速度步进间的差分的差分设定值。
15.一种步进电动机控制方法，生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于包括相应于定时脉冲输出主步进值和副步进值的步骤和根据用于定义与上述步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的多个设定值、上述主步进值、及上述副步进值求出驱动脉冲周期的步骤。
16.根据权利要求15所述的步进电动机控制方法，其特征在于上述多个设定值包括与上述步进电动机起动时的起动速度步进相当的起动设定值和成为各速度步进间的差分的差分设定值。
17.根据权利要求16所述的步进电动机控制方法，其特征在于上述周期运算装置根据上述起动设定值和上述差分设定值并相应于上述主步进值和上述副步进值求出驱动脉冲周期。
18.一种步进电动机控制方法，生成对步进电动机的加减速进行控制的驱动脉冲；其特征在于包括发生步进转移定时脉冲的步骤、相应于上述步进转移定时脉冲输出主步进值和副步进值的步骤、根据由与上述步进电动机起动时的速度步进相当的起动设定值和与各速度步进间的差分相当的差分设定值构成的多个设定值，并相应于上述主步进值和上述副步进值求出驱动脉冲周期的步骤。
19.根据权利要求18所述的步进电动机控制方法，其特征在于上述步进定时器根据起动控制信号、步进转移时间设定值、及加减速切换信号生成步进转移定时脉冲。
全文摘要
一种步进电动机控制电路，在寄存器中设定用于定义与步进电动机加减速时的速度步进对应的驱动脉冲周期的设定值，将各设定值间的驱动脉冲周期的差分分割成规定数量地进行运算，改变驱动脉冲周期。这样，不增大电路规模，不失调，平稳地对步进电动机进行加减速。
文档编号B41J19/20GK1447519SQ03107418
公开日2003年10月8日 申请日期2003年3月20日 优先权日2002年3月27日
发明者玉置智広 申请人:佳能株式会社