(57)【要約】【課題】本発明は、定電流機能をもたないトランジスタやＦＥＴのドライバを使用してステッピングモータに過電流が流れる前にステッピングモータの相切り換えを行い、かつドライバが導通故障した場合には故障を検出してステッピングモータの焼損を防止することを課題とする。【解決手段】本発明は、定格電圧を越える電圧でステッピングモータを駆動し、決められた周期でステッピングモータの駆動相の切り換えを行う定電圧ステッピングモータ駆動回路において、トランジスタやＦＥＴ等のモータを駆動するドライバ素子が故障した場合に検出可能な検出回路を有し、少なくてもステッピングモータを駆動していない状態でドライバ素子が導通故障しているか検出を行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定格電圧を越える電圧でステッピングモータを駆動し、決められた周期でステッピングモータの駆動相の切り換えを行う定電圧ステッピングモータ駆動回路において、トランジスタやＦＥＴ等のモータを駆動するドライバ素子が故障した場合に検出可能な検出回路を有し、少なくてもステッピングモータを駆動していない状態でドライバ素子が導通故障しているか検出を行うことを特徴とする定電圧ステッピングモータ駆動回路の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、複写機、プリンタ等の画像形成装置に使用される定電圧ステッピングモータの駆動回路の異常検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のステッピングモータのドライバ駆動回路は、低速回転時は単なるトランジスタを使いモータの定格電圧で動かす定電圧駆動と、定電流ドライバを使いモータの定格電圧以上の電圧を印加して使う定電流駆動があり、定電流駆動は定電流機能を有するＩＣを使用する。定圧駆動方式はステピングモータの駆動速度が遅い場合に使用され定電流駆動はステッピングモータの駆動速度が速い場合に使用される。
【０００３】
ステピングモータの駆動速度が速い場合に使われる定電流駆動回路は次ぎのようになっている。電源電圧が＋２４Ｖの場合、モータは通常定格電圧５Ｖ程度のものが選ばれる。定格電圧以上の電圧で駆動するためモータの電流の立ち上がりが早く高速回転でもトルクが発生し易い。定格を越える電圧をステッピングモータに印加し続けると、定格電流を越える電流がモータに流れ、＋２４Ｖで定格電圧＋５Ｖ、定格電流１Ａのステッピングモータを駆動した場合は４．８Ａの電流がモータに流れ、モータは定格電流を越える電流により過熱し焼損発生の可能性がある。そのためモータが過熱しないよう電流を一定電流で制御する定電流ドライバを使用する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ステッピングモータは、回転させる場合励磁する巻線を切り換えて１ステップずつロータを動かすことにより回転させる。ステッピングモータの巻線はインダクターであるため相切り換えを行うと巻線電流の立ち上がりは過渡現象を起こし、巻線電流は徐々に増加する。そのため、ステッピングモータはステピングモータの定格電圧で使用する場合、電流の立ち上がりが遅く相の切り換えを高速で行うと巻線に電流が流れないため、高速では使用できなかった。高速で回転させるには巻線電流の立ち上がりを早くするため、ステッピングモータの定格電圧以上の電圧をステッピングモータに印加して巻線電流の立ち上がりを早くする方法が取られる。ステッピングモータに定格電圧以上の電圧を印加すると電流の立ち上がりは早くなるが、結果的にモータの定格電流以上に電流が流れてステッピングモータは焼損してしまう。このため、ステッピングモータに流れる電流を定格電流で抑えるためにＰＷＭ動作を行い定められた電流以上に電流が流れないような定電流ドライバを使用する必要があった。
【０００５】
定電流ドライバは単なるトランジスタと異なり高価であり、定電流ドライバが導通状態で故障した場合はステッピングモータに定格電流以上の電流が流れ、ステッピングモータの焼損が発生する。
【０００６】
本発明は、定電流機能をもたないトランジスタやＦＥＴのドライバを使用してステッピングモータに過電流が流れる前にステッピングモータの相切り換えを行い、かつドライバが導通故障した場合には故障を検出してステッピングモータの焼損を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、定格電圧を越える電圧でステッピングモータを駆動し、決められた周期でステッピングモータの駆動相の切り換えを行う定電圧ステッピングモータ駆動回路において、トランジスタやＦＥＴ等のモータを駆動するドライバ素子が故障した場合に検出可能な検出回路を有し、少なくてもステッピングモータを駆動していない状態でドライバ素子が導通故障しているか検出を行うことによって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のステッピングモータドライバの一実施例を示す。相信号発生回路１はステッピングモータの動作／停止を決定する制御信号Ｍ＿ＥＮＢ−Ｎ３と、ステッピングモータの回転方向を決定する制御信号Ｍ＿ＣＣＷ−Ｎ２と、ステッピングモータの回転速度を決定するための制御信号Ｍ＿ＣＬＫ−Ｎ４とで制御される。
【０００９】
相信号発生回路１は、制御信号によりトランジスタ５を駆動し、ステッピングモータ６を回転させる。ダイオード７のカソードはトランジスタ５のコレクタに接続され、トランジスタ５がオン状態とオフ状態でダイオード７のアノード出力が変化する。ダイオード７のアノードは抵抗８と抵抗１０で分圧され、ダイオード１１とコンデンサ１２でノイズ成分を除去して波形整形器１３に入力し、論理レベルに変換する。
【００１０】
次に本実施例の動作を説明する。
【００１１】
ステッピングモータ６は、停止時かつ非励磁時はＭ＿ＥＮＢ−Ｎ３がデスイネーブル状態になっており、この時はＭ＿ＣＣＷ−Ｎ２とＭ＿ＣＬＫ−Ｎ４の状態に影響されず相信号発生回路１はトランジスタ５をオフする。トランジスタ５がオフの状態ではトランジスタ５のコレクタは＋２４Ｖになり、ダイオード７は逆バイアスされて非導通となる。この状態では図１のＤ点の電位は抵抗８と抵抗１０で分圧された電圧になる。抵抗８と抵抗１０はこの状態で波形整形器１３がＨレベル入力と認識できる値に設定されている。波形整形器１３はトランジスタ５がオンしているとＬ入力を検出し、オフしている時にはＨを件出する。Ｄ点の電圧はトランジスタ５に異常がない場合、トランジスタ５がＯＦＦでＨ、トランジスタ５がＯＮでＬを検出する。
【００１２】
ステッパ駆動時は定期的に相が切り替わる。図２に示す波形はステッパ駆動時の相電流を示しており、図３は図２に示す電流波形の詳細図である。ある相が励磁された時には電流は過渡現象を起して立ち上る。この時に電流が過渡的に立ち上って行く途中で励磁相の切り換えを繰り返すと、各相電流は一定電流が流れるようになる。このときの動作はステッパの定電流ドライバと同様の原理となり、各相の電流は定電流ドライバを使用した場合と同じく一定電流となる。この場合、各相に流れる電流は次式のようになる。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
Ｉｏ：相電流
Ｖ：電源電圧
Ｌ：モータの巻線インピーダンス
Ｒ：巻線抵抗
ｔ：励磁切り換えからの時間
図４はＡ相が導通故障している場合であり、モータの駆動以前にＤ点がＬであることを検出しトランジスタの導通故障を検出できる。
【００１５】
本実施例では、ステッピングモータの定格を越える電圧を印加してモータをドライブするため、ヒータＯＦＦ中にドライバが導通故障を起した場合にモータの焼損やドライバの焼損を起さないようにドライブ停止時のドライバＯＦＦをチェックする。ドライバ停止時にドライバの導通を検出した場合、モータおよびドライバの焼損防止のためドライブ電源の給電カット処理を行う。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、ドライバを定電流機能のないトランジスタ等の単なる半導体スイッチを使う事により安価かつ小形のステッピングモータを提供でき、かつ、定格電圧以上の電圧で駆動する場合に問題となるドライバ異常時のモータ焼損防止のプロテクトをドライバの導通異常チェックを行うことにより、安全なステッピングモータドライバを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す回路図。
【図２】本発明の一実施例における正常時動作波形図。
【図３】本発明の一実施例における正常時動作波形の電流詳細図。
【図４】本発明の一実施例における異常発生時動作波形図。
【符号の説明】
１  相信号発生回路
２  Ｍ＿ＣＣＷ−Ｎ（制御信号）
３  Ｍ＿ＥＮＢ−Ｎ（制御信号）
４  Ｍ＿ＥＮＢ−Ｎ（制御信号）
５  トランジスタ
６  ステッピングモータ
７、１１  ダイオード
８、１０  抵抗
１２  コンデンサ
１３  波形整形器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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