Neben den Vorzügen wie hoher Schrittauflösung und hoher Posi- tioniergenauigkeit besitzen Schrittmotoren aber auch Nachtei- le. So werden Schrittmotorsteuerungen meist für drei Be- triebszustände angeboten. Im Stillstand werden die Wicklungen bzw. Phasen des Schrittmotors mit einem geringen Standstrom bestromt. Beim Beschleunigen des Schrittmotors in einer Be- schleunigungsphase wird ein Strom mit einer sehr gro en Stromamplitude eingesetzt. Hat der Schrittmotor seine Be- triebsdrehzahl erreicht, so kann in einen Laufbetriebszustand umgeschaltet werden, in dem die Stromamplitude der Wicklungs- ströme zwischen der im Stillstand und in der Beschleunigungs- phase liegt. Eine Anpassung des Betriebsverhaltens an ein zeitlich veränderliches Lastmoment kann nur grob, d.h. über die genannten drei Betriebszustände erreicht werden. Um ein sogenanntes Au ertrittfallen des Schrittmotors zu verhindern, wird sowohl in der Beschleunigungsphase als auch im Laufzu- stand ein Minimalwert der Drehmomentreserve nicht unter- schritten, der sichert, da die Differenz aus Antriebsmoment und Lastmoment einen vorgegebenen Wert nicht unterschreitet.

Dabei mu das grö te auftretende Lastmoment berücksichtigt werden, das jedoch beim Betrieb des Schrittmotors nur zeit- weise auftritt, so da die momentane Drehmomentreserve in der Regel höher als der vorgegebene Minimalwert ist. Dem Schritt-

motor wird demzufolge zuviel Energie zugeführt. Diese Energie setzt sich um in störende Schwankungen der Drehzahl, Wärme, Laufgeräusche und andere unerwünschte Nebenwirkungen.

Eine bekannte Möglichkeit zum Verhindern dieser Nachteile be- steht darin, da mit Hilfe einer Regelung beim Betrieb des Schrittmotors die Amplituden der Phasenströme so verändert werden, da die Drehmomentreserve jeweils genau den vorgege- benen minimalen Wert hat. Dazu wird das Lastmoment beim Be- trieb des Schrittmotors, d.h. in Echtzeit, ermittelt, in dem z.B. die Istposition des Rotors des Schrittmotors ständig mit Hilfe einer optischen Sensoreinheit erfa t wird. Als Stell- grö e wird die Amplitude der Phasenströme und/oder der Last- winkel verwendet. Nachteilig ist der Aufwand für den Aufbau eines kompletten Regelkreises mit Sensoren, Vergleichsein- richtung und Stelleinheit. Die Anforderungen an die Sensoren und den Regler sind gewöhnlich sehr hoch, da die Schrittmoto- ren bei hoher Laufleistung eine gro e Positioniergenauigkeit haben sollen. Als Stromregelung wird z.B. eine relativ auf- wendige Vierquadrantenregelung verwendet, um sowohl für Stromauf- wie auch für Stromabbau ein symmetrisches Verhalten zu erzeugen.

Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Betreiben eines Schrittmotors, bei dem sich das Lastmo- ment bei im wesentlichen gleicher Drehzahl zeitlich ändert.

Eine derartige Situation tritt z.B. in dem genannten Hochlei- stungsdrucker auf, wenn eine Papierkante zwischen zwei mit einem sehr hohen Druck aneinandergepre ten Fixierwalzen zu Beginn des Fixiervorgangs hindurchgezogen wird. Dabei kommt es zu einem sprunghaften Anstieg und anschlie endem sprung- haften Abfall des Lastmoments. Bei bekannten Hochleistungs- druckern kommt es durch den sprunghaften Verlauf des Lastmo- ments zu einer kurzzeitigen Verringerung der Drehzahl der Fi- xierwalzen, die zu einem diskontinuierlichen Papierlauf führt. Bei diskontinuierlichem Papierlauf wird das Papier im Vergleich zu einem gleichmä igen Papierlauf stärker bean-

sprucht. Im Extremfall kommt es zu Rissen im zu bedruckenden Papier. Au erdem kommt es bei ungleichmä igem Papierlauf zu Verschiebungen des Papiers gegenüber Sollpositionen. Derar- tige Verschiebungen können schon im Bereich von einigen hun- dertsteln Millimetern zu einer sichtbar schlechteren Druck- qualität führen.

Aus dem Dokument US 3,855,515 ist es bekannt, den zeitlichen Verlauf des Lastmomentes in einem Einme vorgang zu ermitteln und abhängig vom Verlauf des Lastmomentes die Amplitudenwerte für die Wicklungsströme eines Schrittmotors zu bestimmen. Dem Motor werden im Betrieb ab einem Startzeitpunkt Wicklungs- ströme so zugeführt, da der Motor nicht mehr Leistung auf- nimmt, als er zum Antreiben der Last benötigt. Auf diese Weise wird die Verlustleistung des Motors und der Steuerung verringert.

Aus der DE 42 20 201 Al ist eine Transporteinrichtung mit mindestens einer Fixierwalze bekannt, die von einem Schritt- motor angetrieben wird. Eine Detektoreinrichtung erfa t die Transportgeschwindigkeit des transportierten Blattes, wobei mit Hilfe der Detektorsignale diese Transportgeschwindigkeit konstant gehalten wird.

Aufgabe des ersten Aspekts der Erfindung ist es, ein einfa- ches Verfahren zum Betreiben eines Schrittmotors bei etwa konstanter Drehzahl und zeitlich verändertem Lastmoment anzu- geben, wobei der Schrittmotor insbesondere in einem elektro- fotografischen Einzelblattdrucker zum Antrieb einer Fixier- walze eingesetzt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Der erste Aspekt der Erfindung geht von der Überlegung aus, da der Verlauf des Lastmoments qua- litativ unverändert zu bestimmten Zeitpunkten wiederkehrt, wenn der Schrittmotor für die gleiche Aufgabe über eine län- gere Zeitspanne eingesetzt wird. Deshalb wird bei der Erfin-

dung der zeitliche Verlauf des Lastmoments in einem Einme - vorgang ermittelt. Zum Einmessen können die bekannten Verfah- ren zur Ermittlung eines Lastmoments verwendet werden.

Beim ersten Aspekt der Erfindung wird aus dem Verlauf des Lastmoments ein Verlauf von Amplitudenwerten für die Wick- lungsströme des Schrittmotors so ermittelt, da bei sich än- dernden Lastmoment die Amplitudenwerte gleichsinnig geändert werden. Das bedeutet, da bei steigendem Lastmoment die Am- plitude grö er und bei fallendem Lastmoment die Amplituden- werte kleiner werden.

Beim ersten Aspekt der Erfindung werden nach Beenden des Ein- messvorgangs und nach dem Bestimmen der Amplitudenwerte die Wicklungsströme beginnend zu einem Start zeitpunkt gemä den ermittelten Amplitudenverlauf verändert. Der Startzeitpunkt stimmt mit den erwähnten Zeitpunkten überein, an denen der Verlauf des Lastmoments wiederkehrt, so da Lastmomentverlauf und Amplitudenwertverlauf zueinander synchron sind. Der Am- plitudenwertverlauf wird dem bekannten Stromverlauf für ein Betreiben des Schrittmotors im Voll-, Halb- oder Mikro- schrittbetrieb überlagert. Somit findet beim ersten Aspekt der Erfindung letztlich eine Stromamplitudenmodulation der Wicklungsströme mit einer dem Verlauf des Lastmoments ähnli- chen Modulationsgrö e statt. Die Periodendauer der Wicklungs- ströme bleibt beim ersten Aspekt der Erfindung konstant, da die Drehzahl des Schrittmotors zeitlich möglichst konstant sein soll. Durch den ersten Aspekt der Erfindung wird er- reicht, da sich durch die veränderten Amplitudenwerte auch das Antriebsmoment des Schrittmotors verändert, so da es zu keiner Veränderung der Drehzahl aufgrund eines zunehmenden Lastmoments kommt. Auch der mittlere elektrische Lastwinkel bleibt durch den ersten Aspekt der Erfindung konstant bei et- wa 900. Antriebsmoment und Lastmoment sind beim zweiten Aspekt der Erfindung somit aufeinander abgestimmt. Damit wird dem Schrittmotor genau die Energie zugeführt, die er benö- tigt. Eine aufwendige Regelung kann beim ersten Aspekt der

Erfindung entfallen. Das Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung ist einfach, da die meisten Verfahrensschritte nur ein einziges Mal ausgeführt werden, z.B. der Einme vorgang.

In einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung treibt der Schrittmotor mindestens eine Fixierwalze zum Fi- xieren des Tonerbildes auf mindestens einem Einzelblatt in einem elektrofotografischen Einzelblattdrucker an, wobei der Start zeitpunkt etwa durch den Fixierbeginn des Tonerbildes bestimmt wird. Jedes Einzelblatt hat eine in Transportrich- tung gesehen vordere Kante, die in der Regel zwischen zwei Fixierwalzen eingezogen wird. Bei gleichem Papier und glei- cher Papierdicke ergibt sich bei jedem Einzug im wesentlichen der gleiche Lastmomentverlauf, so da dieser Verlauf nur ein- mal im Einme vorgang ermittelt werden mu . So ergibt sich z.B. für jede Papierdicke ein gesonderter Lastmomentverlauf Der Start zeitpunkt zur Veränderung der Amplitudenwerte gemä dem veränderten Lastmomentverlauf liegt entweder unmittelbar vor dem Fixierbeginn des Tonerbildes oder eine bestimmte Verzögerungszeit vor dem Fixierbeginn. Durch das Ausführungs- beispiel wird erreicht, da eine plötzliche Drehzahlverringe- rung und anschlie ende plötzliche Drehzahlerhöhung aufgrund eines Lastmomentsprungs beim Einziehen des Papiers vermieden wird. Das Papier wird demzufolge mit gleichmä iger Geschwin- digkeit durch die Fixierwalze fixiert, so da übermä ige Belastungen des Papiers ausgeschlossen sind.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung ist die Fixierwalze in einem Abstand von einer Um- druckstation zum Aufbringen des Tonerbildes angeordnet, der innerhalb der Blattlänge des Einzelblattes in Transportrich- tung liegt. In diesem Fall kann die Fixierwalze in kompakter Bauweise in einem geringen Abstand hinter der Umdruckstation angebracht werden, so da ein durch die Umdruckstation aufge- brachtes verwischbares Tonerbild schon nach kurzem Trans- portweg fixiert wird und ein Verwischen von Tonerteilchen durch den Transport ausgeschlossen ist. Durch dieses Ausfüh-

rungsbeispiel der Erfindung wird weiterhin erreicht, da eine Rückwirkung des Fixiervorganges auf den Umdruckvorgang ausge- schlossen ist, da bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Blatt mit gleichmä iger Geschwindigkeit fixiert wird.

Wäre dies nicht der Fall, so käme es zu Rückwirkungen auf den Umdruckvorgang, in deren Folge das Tonerbild bereits beim Auftragen verwischt wird. Dies trifft um so mehr zu, je dicker das zu bedruckende Trägermaterial ist.

Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt eine Schritt- motorsteuerung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 zum Durchführen des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfin- dung bzw. des Verfahrens nach einem der Ausführungsbeispiele des ersten Aspekts der Erfindung. Somit übertragen sich die oben genannten technischen Wirkungen auch auf diese Schritt- motorsteuerung.

Die Erfindung betrifft in einem dritten Aspekt ein Verfahren zum Betreiben eines Schrittmotors bei zeitlich veränderlicher Drehzahl, d.h. beim Beschleunigen bzw. Verzögern gemä einer vorgegebenen Drehzahlrampe. Das Lastmoment kann sowohl einen konstanten Wert beim Verändern der Drehzahl als auch einen veränderlichen Wert haben. Bezüglich der Drehmomentreserve gilt das oben Gesagte, so da auch bei veränderlicher Dreh- zahl eine zu gro e Drehmomentreserve zu den genannten negati- ven Wirkungen führt. Die Antriebsmomentkennlinie eines Schrittmotors hat üblicherweise einen zu grö eren Drehzahlen hin stark abfallenden Verlauf.

Bei niedrigen Drehzahlen wird der Schrittmotor im sogenannten Start-Stop-Betrieb angesteuert, in welchem der Schrittmotor fehlerfrei mit der vorgegebenen Drehzahl startet und stoppt.

Die Drehzahl der Rampe hat in diesem Falle einen sprungförmi- gen Verlauf.

In einem mittleren Drehzahlbereich, in dem das Antriebsmoment des Schrittmotors nur unwesentlIch abfällt, werden üblicher-

weise lineare Drehzahlrampen verwendet, d.h. die Drehzahl steigt bzw. fällt linear über die Zeit. Selbst bei konstantem Lastmoment variiert in diesem Fall die Drehmomentreserve je- doch beträchtlich aufgrund des Abfallens der Antriebsmoment- kennlinie hin zu höheren Drehzahlen. Insbesondere ist die Drehmomentreserve bei gleichbleibender Amplitude der Pha- senströme bei niedrigen Drehzahlen der Rampe grö er als bei höheren Drehzahlen. Somit wird dem Schrittmotor regelmä ig bei ansteigender Rampe zu Beginn der Rampe ein Zuviel an Energie zugeführt, das zu den oben genannten Nebenwirkungen führt.

Soll bis in einen hohen Drehzahlbereich beschleunigt werden, so werden Rampen mit exponentiellen Verlauf verwendet, bei denen in einer an den Verlauf der Antriebsmomentkennlinie an- gepa ten Art und Weise die Beschleunigung bei hohen Drehzah- len geringer ist als bei mittleren und niedrigeren Drehzah- len. Diese Rampenformen verlangen aber einen erhöhten schal- tungstechnischen und softwaretechnischen Aufwand.

Die genannten Lösungen versagen jedoch alle, wenn die Rampen- form durch das System vorgegeben wird, also bei Anwendungen, in denen typischerweise Schrittmotoren eingesetzt werden. Zu- sätzlich sind die Schrittmotoren oft auf extern vorgegebene Taktsignale zu synchronisieren oder müssen ideal synchron zu anderen Antrieben beschleunigt werden, so da deren Rampen- form übernommen werden mu . Insbesondere in der Drucktechnik werden Rampen ohne Beschleunigungssprung, d.h. zum Beispiel mit einem Verlauf ähnlich einer Tangens-Hyperbolicus-Funktion gefordert, um z.B. empfindliche Papierbahnen nicht übermä ig zu belasten.

Aufgabe des dritten Aspekt der Erfindung ist es, ein einfa- ches Verfahren zum Betreiben eines Schrittmotors anzugeben, bei dem die dem Schrittmotor zugeführte Energie bei verän- derlicher Drehzahl im wesentlichen an das Lastmoment angepa t ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Beim dritten Aspekt der Erfindung wird wiederum von der Überlegung ausgegangen, da sich bei den hier betrachteten Schrittmotoren das Lastmoment beim mehrmaligen gleichartigen Verändern der Drehzahl in immer wieder kehrender gleichartiger Weise verändert. Deshalb wird beim dritten Aspekt der Erfindung die Lastmomentkennlinie über der Drehzahl in einem Einme vorgang ermittelt. Je nach Systemanforderungen kann der Einme vorgang nur im Zurück- greifen auf einen irgendwann einmal ermittelten Richtwert für das Lastmoment bestehen oder durch eine Vielzahl von Lastmo- mentmessungen bei verschiedenen Drehzahlen am durch den Schrittmotor getriebenen System ermittelt werden. Als Ein- me vorgang wird auch eine Berechnung oder Simulation der Lastmomentkennlinie aufgefa t, wobei das Ergebnis der Be- rechnungen dann beim Betrieb des Schrittmotors überprüft wird.

Beim dritten Aspekt der Erfindung werden Antriebsmomentkenn- linien des Schrittmotors über der Drehzahl für eine Vielzahl von Stromamplituden bestimmt. Das Bestimmen der Antriebsmo- mentkennlinien kann durch Messen der Antriebsmomente des Schrittmotors für verschiedene Stromamplituden jeweils über den gesamten Drehzahlbereich erfolgen. Ein anderer Weg be- steht darin, eine Formel bereitzustellen, die für verschie- dene Stromamplituden das Antriebsmoment abhängig von der Drehzahl angibt, bzw. mehrere Formeln bereitzustellen, die jeweils für einen bestimmten Stromamplitudenbereich gelten.

Au erdem mu beim dritten Aspekt der Erfindung der Verlauf der Drehzahl des Schrittmotors gemä der Rampenfunktion vor- gegeben werden. Die Rampenfunktion kann eine der genannten drei Typen sein oder einen anderen Verlauf haben, der durch das jeweilige System erzwungen wird, bzw. der bei dem jewei- ligen System zweckmä ig ist.

Abhängig von den jeweiligen Drehzahlen des vorgegebenen Dreh- zahlverlaufs wird jeweils aus den Antriebsmomentkennlinien die Antriebsmoment kennlinie ausgewählt, bei der die Drehmo- mentreserve aus Antriebsmoment abzüglich Lastmoment innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Dieser Bereich ist nach oben durch eine Vorgabe für die maximal gewünschte Drehmo- mentreserve gegeben. Nach unten findet eine Begrenzung zum einen durch das jeweils geforderte Lastmoment und zum anderen durch eine kleine Drehmomentreserve bzgl. des Lastmoments statt. Die ausgewählte Antriebsmomentkennlinie ist eindeutig einer bestimmten Stromamplitude zugeordnet, die dann dem betrachteten Drehzahlwert als ausgewählte Stromamplitude zugeordnet wird. Der Bereich kann auch auf eine Soll-An- triebsmomentkennlinie beschränkt sein.

Nach dem Ermitteln der Lastmomentkennlinie und vorzugsweise nach dem Ermitteln der ausgewählten Stromamplituden wird der Schrittmotor beim dritten Aspekt der Erfindung beginnend zu einem Start zeitpunkt gemä dem vorgegebenen Drehzahlverlauf mit Stromimpulsen der ausgewählten Stromamplitude angesteu- ert, wobei sich die Periodendauer der Wicklungsströme gemä dem vorgegebenen Drehzahlverlauf ändert. Da die Drehmoment- reserve den vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet, wird dem Schrittmotor im wesentlichen nur soviel Energie zuge- führt, wie er zum ordnungsgemä en Betrieb braucht. Ein über- mä iges Erwärmen, laute Laufgeräusche oder ein Schwingen des Motors wird verhindert. Das Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung ist einfach, da die meisten Verfahrensschritte nur einmal durchgeführt werden müssen, z.B. Ermitteln der Lastmomentkennlinie, Ermitteln der Antriebsmoment kennlinie, Auswählen der Stromamplituden.

In einem Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfin- dung treibt der Schrittmotor einen Teil des Transportsystems zum Transport von blattförmigem Trägermaterial in einem elek- trofotografischen Hochleistungsdrucker an. Da in der Regel eine Vielzahl von Schrittmotoren zum Antrieb des Transportsy-

stems verwendet werden, mu insbesondere bei Endlospapier ein Gleichlauf zwischen den Schrittmotoren sichergestellt werden und zum anderen vervielfachen sich die genannten positiven Wirkungen durch die Erfindung beim Betreiben mehrerer Schrittmotoren. Insbesondere beim Transport von blattförmigen Trägermaterial werden erhöhte Anforderungen an die Ansteue- rung der Schrittmotoren gestellt, da eine hohe Belastung des empfindlichen Trägermaterials beim Transport vermieden werden mu .

Beim Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung überla- gern letztlich die bestimmten Stromamplitudenwerte die Strom- amplitude im Vollschritt-, Halbschritt- oder Mikroschrittbe- trieb ohne Stromamplitudenveränderung, so da eine Strommodu- lation durchgeführt wird.

Die Erfindung betrifft in einem vierten Aspekt eine Schritt- motorsteuerung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 zum Durchführen des Verfahrens bzw. von Ausführungsbeispielen des Verfahrens nach dem dritten Aspekt der Erfindung. Somit über- tragen sich die dort genannten technischen Wirkungen auch auf die Schrittmotorsteuerung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläu- tert. Darin zeigen Figur 1 die Berechnung der Stromamplituden der Pha- senströme für einen Schrittmotor zum Antrieb der Fixierwalzen eines elektrofotografischen Druckers, und Figur 2 die Bestimmung der Stromamplituden der Pha- senströme für einen Schrittmotor beim Verän- dern der Drehzahl gemä einer Drehzahlrampe.

Anhand der Fig. 1 wird im folgenden die Bestimmung der Strom- amplituden der Phasenströme für einen Schrittmotor zum An-

trieb von Fixierwalzen 10, 12 eines elektrofotografischen Druckers erläutert. Teil a der Fig. 1 zeigt eine Fotoleiter- trommel 14 des elektro fotografischen Druckers, die sich in Richtung eines Pfeiles 16 dreht. Ein Papierblatt 18 wird an der Fotoleitertrommel 14 in der durch einen Pfeil 20 angedeu- teten Transportrichtung vorbeitransportiert. Beim Vorbeitran- sport des Papierblatts 18 an der Fotoleitertrommel 14 wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Korona-Einrichtung ein Tonerbild von der Fotoleitertrommel 14 auf das Papierblatt 18 übertragen.

Das Papierblatt 18 wird in Transportrichtung 20 zu den Fi- xierwalzen 10 bis 12 hin transportiert, wobei das Papierblatt 18 an einer Sensoreinheit 22 aus einer Lichtquelle S und einem lichtempfindlichen Element E vorbeitransportiert wird.

Die Sensoreinheit 22 erzeugt ein Sensorsignal, sobald die in Transportrichtung 20 gesehene vordere Papierkante des Papier- blatts 18 den Lichtstrahl der Lichtquelle S auf das lichtemp- findliche Element E unterbricht. Die Papierkante gelangt an- schlie end zwischen die Fixierwalzen 10 und 12, welche sich gegensinnig in Richtung von Pfeilen 24 und 26 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit w drehen, so da das Papierblatt 18 zwischen die beiden Fixierwalzen 10 und 12 gezogen wird, so- bald die vordere Papierkante von den Fixierwalzen 10 und 12 erfa t wird. Die Fixierwalze 12 ist beheizt und hat auf ihrer Oberfläche eine Temperatur von ca. 2200 C. Zusätzlich sind die beiden Fixierwalzen 10 und 12 mit einem hohen Druck gegeneinander gepre t. Dadurch wird das Tonerbild auf dem Papierblatt 18 beim Fixiervorgang unter hohem Druck bei der Fixiertemperatur in das Papierblatt 18 eingeschmolzen und damit fixiert.

Die Fixierwalzen 10 und 12 sind in einem Abstand 11 von der Fotoleitertrommel 14 entfernt angeordnet. Der Abstand 11 ist kürzer als die Länge 12 des Papierblatts 18 in Transport- richtung 20. Durch diese Anordnung von Fixierwalzen 10 und 12

sowie Fotoleitertrommel 14 ergibt sich ein kompakter Aufbau des Druckers.

Teil b der Fig. 1 zeigt einen Verlauf 28 des Lastmoments M über der Zeit t. Dabei ist das Lastmoment M auf der Ordina- tenachse 30 und die Zeit t auf der Abszissenachse 32 darge- stellt. Zu einem Zeitpunkt t0 wird das Papierblatt 18 an der Sensoreinheit 22 vorbeitransportiert. Zu einem Zeitpunkt tl, der zeitlich nach dem Zeitpunkt t0 liegt, erreicht die vor- dere Papierkante die beiden Fixierwalzen 10 und 12. Zum Ein- ziehen des Papierblatts 18 zwischen die beiden Fixierwalzen 10 und 12 ist ein erhöhtes Drehmoment notwendig. Dieses Dreh- moment ist grö er als ein Drehmoment M0, welches erforderlich ist, um die beiden Fixierwalzen 10 und 12 trotz des hohen ge- genseitigen Andrucks ohne dazwischen liegendes Papierblatt 18 gegensinnig zu drehen. Da die Oberflächen der beiden Fixier- walzen 10 und 12 aus einem elastischen Material bestehen, mu beim Eindringen der Papierkante des Papierblatts 18 zwischen die beiden Fixierwalzen 10 und 12 eine Verformungsarbeit ge- leistet werden, die zu dem erhöhten Lastmoment führt. Zu ei- nem Zeitpunkt t2 erreicht das Lastmoment M einen Maximalwert M1. Das Drehmoment M sinkt nach dem Einziehen der Kante wieder relativ schnell etwa auf den Anfangswert M0 zu einem Zeitpunkt t3, der nach dem Zeitpunkt t2 liegt. Somit hat das Lastmoment M beim Erfassen der Papierkante des Papierblatts 18 von den beiden Fixierwalzen 10 und 12 einen etwa sprungar- tigen Anstieg bis zum Zeitpunkt t2 und danach einen sprungar- tigen Abfall bis zum Zeitpunkt t3.

Teil c der Fig. 1 zeigt den aus dem Lastmomentenverlauf im Teil b der Fig. 1 ermittelten Amplitudenverlauf 34 für die Phasenströme in den Wicklungen des Schrittmotors. Dabei ist auf der Ordinatenachse 36 die Stromamplitude 1 und auf der Abszissenachse 38 die bereits erwähnte Zeit t dargestellt.

Die Stromamplitude (t) der Phasenströme berechnet sich eus dem im Teil b der Fig. 1 angegebenen Lastmomentenverlauf M(t) nach folgender Formel:

1(t) = k * M(t) (1), wobei k ein fest vorgegebener Proportionalitätsfaktor ist.

Damit ergibt sich zu den Zeitpunkten t0 und tl eine Stromam- plitude 10. Zum Zeitpunkt t2, d.h. beim Auftreten des maxima- len Lastmoments M1 hat auch die Stromamplitude 1 ihren maxi- malen Wert 11. Zum Zeitpunkt t3 ist die Stromamplitude 1 wie- der auf den Wert 10 abgefallen. Ist die Stromamplitude 11 zum Beispiel dreimal so gro wie die Stromamplitude 10, so wird der Stromamplitudenwert für einen Schritt des Schrittmotors zum Zeitpunkt t2 dreimal höher liegen, als der Stromamplitu- denwert für einen Schritt zum Zeitpunkt tl oder t3. Ändert sich die Stromamplitude 1 innerhalb der Periode der Phasen- ströme mehrmals, so wird der jeweilige Amplitudenwert 1 even- tuell gar nicht erreicht, bevor ein anderer Amplitudenwert 1 wirksam geschaltet wird. Im Extremfall ändert sich der Ampli- tudenwert 1 bei jedem Schritt, so da die Amplitudenwerte 1 zu Momentanwerten entarten, wie es auch beim Vollschrittbe- trieb der Fall ist. Letztlich kommt es also zu einer Stromam- plitudenmodulation der Phasenströme, bei der der Momenten- verlauf 28 (vgl. Teil b Fig. 2) auf den Phasenstromverlauf bei einer vorgegebenen konstanten Drehzahl des Schrittmotors und Phasenströmen mit dem Amplitudenwert 10 aufmoduliert wird. Die Frequenz der Wicklungströme ist konstant und an die Winkelgeschwindigkeit w der Fixierwalzen 10 und 12 angepa t, wobei gegebenenfalls ein Getriebe zwischen Schrittmotor und Fixierwalzen verwendet wird. Trotz des veränderten Lastmo- ments M bleibt die Winkelgeschwindigkeit w im ersten Ausfüh- rungsbeispiel konstant. Der mittlere elektrische Lastwinkel liegt Lastmoment unabhängig bei 90".

Da die Stromamplituden 1 nur zu Zeitpunkten verändert werden, in denen ein neuer Schritt des Schrittmotors beginnt, müssen die Stromamplitudenwerte auch nur zu diesen diskreten Zeit- punkten bestimmt werden. Demzufolge reicht es auch aus, den

Momentenverlauf 28 nur zu diskreten Zeitpunkten tn zu be- stimmen.

Wurden die Stromamplituden 1 zu den Zeitpunkten tn ermittelt, so werden sie in einer Speichereinheit gespeichert. Beim Be- trieb des Druckers wird zum Zeitpunkt t0 das Sensorsignal von der Sensoreinheit 22 erzeugt. Daraufhin werden nach einer Verzögerung At die gespeicherten Stromamplitudenwerte in an die Stromregelung des Schrittmotors übermittelt, welche einen Strom mit der vorgegebenen Stromamplitude erzeugt. Leistungs- treiber speisen den Wicklungsstrom gegebenenfalls in die Wicklungen des Schrittmotors. Die Verzögerung At ermöglicht es, den Sensor in Transportrichtung 20 gesehen etwas vor den Fixierwalzen 10 und 12 anzubringen, wo mehr Bauraum vorhanden ist.

Alternativ zur Speichereinheit kann auch eine Ausgabeeinheit verwendet werden, die eine Funktion zum Approximieren des Lastmoments und zugehörige Funktionsparameter speichert. Die Stromamplitudenwerte 1 werden dann in Echt zeit beim Betrieb des Schrittmotors mit Hilfe der Approximationsfunktion be- rechnet.

Fig. 2 zeigt in einem zweiten Ausführungsbeispiel die Bestim- mung der Stromamplituden der Phasenströme für einen Schritt- motor beim Verändern der Drehzahl gemä einer Rarnpe.

Im Teil a der Figur 2 ist die Rampe 50 dargestellt, wobei auf der Ordinatenachse die Drehzahl D und auf der Abszissenachse die Zeit t abgetragen ist. Ausgehend von einem Zeitpunkt tO' mit einer Drehzahl D von null Umdrehungen pro Minute wird die Drehzahl bis zu einem Zeitpunkt t3' linear bis auf die Dreh- zahl D3 erhöht. Anschlie end bleibt die Drehzahl für eine vorgegebene Zeit nach dem Zeitpunkt t3' auf dem Drehzahlwert D3, so da der Schrittmotor mit gleichbleibender Drehzahl läuft. Aus der Rampe 50 können zu verschiedenen Zeitpunkten die Solldrehzahlen D abgelesen werden, indem z.B. fü;- den

Zeitpunkt tl' in vertikaler Richtung der Schnittpunkt P1 mit der Rampe ermittelt wird. Anschlie end wird der zum Schnitt- punkt P1 gehörende Drehzahlwert ermittelt, indem eine verti- kale Linie vom Schnittpunkt P1 bis zur Drehzahlachse bzw. der Ordinatenachse 52 verlängert wird, so da sich der Drehzahl- wert D1 ergibt. Auf die selbe Weise wird die Drehzahl für ei- nen Zeitpunkt t2' unter Verwenden des Schnittpunktes P2 zu D2 ermittelt. Die bereits erwähnte Drehzahl D3 ergibt sich zum Zeitpunkt t3' mit Hilfe eines Schnittpunktes P3. Vom Zeit- punkt t0' bis zum Zeitpunkt t3' wird der Schrittmotor mit ei- nem konstanten Wert beschleunigt.

Im Teil b der Figur 2 sind von einer Vielzahl von Antriebsmo- mentkennlinien des Schrittmotors über der Drehzahl drei Kenn- linien 60, 62 und 64 dargestellt. Auf der Ordinatenachse 66 ist das Lastmoment M und auf der Abszissenachse 68 ist die Drehzahl D dargestellt. Die Antriebsmomentkennlinie 64 gilt für eine Stromamplitude 11', die Antriebsmomentkennlinie 62 für eine Stromamplitude 12', wobei der Stromamplitudenwert 12' grö er ist als der Stromamplitudenwert 11', und die An- triebsmomentkennlinie 60 gilt für eine Stromamplitude 13', deren Wert oberhalb des Stromamplitudenwertes 12' liegt.

Au erdem ist im Teil b der Figur 2 der Verlauf 70 des Lastmo- ments MLast eingezeichnet. Zur vereinfachten Darstellung ist das Lastmoment MLast konstant über die Drehzahl D. Bei ande- ren Lastmomentverläufen wird das beschriebene Verfahren in analoger Weise angewendet. Durch einen schraffierten Bereich 72 wird das Drehmoment gekennzeichnet, welches zusätzlich zum Lastdrehmoment MLast für die Beschleunigung aufgewendet wer- den mu . Um einen sicheren Betrieb des Schrittmotors zu ge- währleisten, wird weiterhin ein Sicherheitsmoment zusätzlich zum Lastmoment MLast und zum Moment für die Beschleunigung berücksichtigt, so da sich ein Soll-Antriebsmomentverlauf 74 ergibt, der über der Drehzahl D konstant ist.

Würde der Schrittmotor z.B. mit der Stromamplitude 13' gemä der Rampe 50 (vgl. Teil a der Fig. 2) beschleunigt, so wird die Drehmomentreserve mit zunehmenden Drehzahlen D kleiner.

Dieser Sachverhalt wird durch einen zweiten schraffierten Be- reich 76 verdeutlicht. Die Drehmomentreserve 76 ist bei unte- ren Drehzahlen sehr hoch, so da dem Schrittmotor zu viel Energie zugeführt wird, die zu den bekannten negativen Wir- kungen, wie Schwingungsneigung des Schrittmotors, Erwärmung oder lautes Laufgeräusch führt. Um diese Wirkungen zu verhin- dern, werden für verschiedene Drehzahlen D unterschiedliche Stromamplituden 1 bestimmt.

Für die Drehzahl D1 wird dabei eine vertikale Linie bis zu einem Schnittpunkt P1' mit dem Drehmomentverlauf 74 gezeich- net. Anschlie end wird die Antriebsmomentkennlinie 60 bis 64 ausgewählt, die genau durch den Schnittpunkt P1' oder aber zumindest in seiner Nähe verläuft. Da die Antriebsmoment- kennlinie 64 durch den Schnittpunkt P1' verläuft, wird deren Stromamplitude 11' der Drehzahl D1 bzw. dem Zeitpunkt tl' zugeordnet.

Für die Drehzahl D2 wird in analoger Weise ein Schnittpunkt P2' auf dem Drehmomentverlauf 74 ermittelt. Durch den Schnittpunkt P2' verläuft die Antriebsmomentkennlinie 62, so da der zu dieser Antriebsmomentkennlinie 62 gehörende Strom- amplitudenwert 12' der Drehzahl D2 bzw. dem Zeitpunkt t2' zugeordnet wird. Für die Drehzahl D3 wird auf dem Drehmoment- verlauf 74 ein Schnittpunkt P3' ermittelt, durch den die An- triebsmomentkennlinie 60 verläuft, so da deren Stromamplitu- denwert 13' der Drehzahl D3 bzw. dem Zeitpunkt t3' zugeordnet wird.

Die vertikale Linie bei der Drehzahl D3 schneidet auch den Lastmomentverlauf 70 in einem Schnittpunkt AP, welcher dem Arbeitspunkt des Schrittmotors nach Beenden der Beschleuni- gung entspricht. Bei der Drehzahl D3 ist die verbleibende Drehmomentreserve in Bezug auf den Lastmomentverlauf 70 sehr

klein, so da ein gewisser Sicherheitsbereich für kleine Schwankungen des Lastmoments MLast für Zeitpunkte tn > t3' gegeben ist.

Das anhand der Figur 2 dargestellte Verfahren zum Bestimmen der Stromamplituden kann auch bei veränderten Rampen 50 ver- wendet werden, z.B. gemä einer Funktion, die der Tangens-Hy- perbolicus-Funktion ähnelt. Ein solcher Verlauf ist im Teil a der Figur 2 durch eine Rampe 80 dargestellt. Wird der Schrittmotor in einem Drucker zum Antrieb eines Papiertrans- ports eingesetzt, so ergibt sich mit einer Rampe 80 ein Transportsystem, welches das Papier nicht übermä ig belastet.

Bei Endlospapier tritt diese Eigenschaft noch mehr in den Vordergrund.

Die ermittelten Stromamplitudenwerte 11' bis 13' werden mit den Drehzahlen D1 bis D3 in einem Speicher gespeichert. Be- ginnend zum Zeitpunkt t0' werden diese Werte durch eine Steu- ereinheit an eine Ansteuereinheit des Schrittmotors ausgege- ben, welche die Wicklungen des Schrittmotors mit Strömen der Stromamplituden 11' bis 13' und durch die zugeordneten Dreh- zahlen D1 bis D3 vorgegebenen Frequenzen bestromt.

Alternativ zum Speicher kann auch eine Ausgabeeinheit verwen- det werden, die nur Funktionsausdrücke zum Lastmomentverlauf und/oder zum Drehmomentverlauf speichert. Mit diesen Funkti- onsausdrücken werden dann in Echtzeit unter Einsatz eines Prozessors die zu bestimmten Zeiten gehörende jeweilige Dreh- zahl und Stromamplitude berechnet.