(57)【要約】  ステッピングモータの初期動作時に脱調状態が発生することを抑制するステッピングモータ駆動装置を提供する。  ステッピングモータ駆動装置１０は、三角波生成部３０と、正弦波生成部４０と、駆動電流生成部８０と、制御部２０と、スイッチ部７０と、を備える。制御部２０は、正弦波が安定状態であると判定したときはスイッチ切替信号３００をイネーブル状態にする一方で、安定状態であると判定しないときはスイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にする。スイッチ部７０は、スイッチ切替信号３００がイネーブル状態であるときは正弦波の駆動電流生成部８０への入力を有効にする一方で、スイッチ切替信号３００がディスイネーブル状態であるときは正弦波の駆動電流生成部８０への入力を有効にしない。
2017051756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力する矩形波に応じて三角波を生成する三角波生成部と、
前記三角波生成部から入力する前記三角波に応じて正弦波を生成する正弦波生成部と、
前記正弦波生成部から入力する前記正弦波に応じてステッピングモータを駆動する駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
前記正弦波生成部が生成する前記正弦波が安定状態であるか否かを判定する制御部と、
前記正弦波生成部と前記駆動電流生成部との間に設けられるスイッチ部と、
を備え、
前記制御部は、前記正弦波生成部が生成する前記正弦波が安定状態であると判定したときはスイッチ切替信号をイネーブル状態にする一方で、前記安定状態であると判定しないときは前記スイッチ切替信号をディスイネーブル状態にし、
前記スイッチ部は、前記スイッチ切替信号が前記イネーブル状態であるときは前記正弦波生成部が生成する前記正弦波の前記駆動電流生成部への入力を有効にする一方で、前記スイッチ切替信号が前記ディスイネーブル状態であるときは前記正弦波生成部が生成する前記正弦波の前記駆動電流生成部への入力を有効にしないステッピングモータ駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記三角波生成部に前記矩形波が入力を開始した時点から所定時間が経過したときに、この正弦波が安定状態であると判定する、請求項１に記載のステッピングモータ駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ステッピングモータの駆動を停止するときに、前記スイッチ切替信号を前記イネーブル状態にした時点から現在までの時間を参照して、前記ステッピングモータの機械的な安定点であるか否かを判定し、
前記制御部は、前記ステッピングモータの前記機械的な安定点であると判定したときに前記切替信号をディスイネーブル状態にする一方で、前記ステッピングモータの前記機械的な安定点であると判定しないときは前記切替信号のイネーブル状態を継続する、請求項１又は２に記載のステッピングモータ駆動装置。
【請求項４】
前記正弦波生成部と前記スイッチ部との間に設けられる正弦波オフセット部と、
バイアス電圧を発生させて、このバイアス電圧を前記正弦波オフセット部及び前記駆動電流生成部へ供給するバイアス電圧発生部と、
をさらに備え、
前記正弦波オフセット部は、前記正弦波生成部によって生成された前記正弦波の基準電圧レベルを、グランドレベルから前記バイアス電圧へ変更し、
前記駆動電流生成部は、前記バイアス電圧を基準にして、前記正弦波オフセット部によって前記基準電圧レベルが変更された前記正弦波に応じて前記駆動電流を生成し、
前記バイアス電圧は、前記正弦波オフセット部によって前記基準電圧レベルが変更された前記正弦波の最小値が前記グランドレベル以上になる電圧である、請求項１から３のいずれか１項に記載のステッピングモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータ駆動装置に関する。本発明は、特に、ステッピングモータの初期動作時に脱調状態が発生することを抑制するステッピングモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステッピングモータ駆動装置は、デジタル駆動ＩＣ（Integrated Circuit）を備え、このデジタル駆動ＩＣから出力されるデジタル信号である駆動信号によりステッピングモータを駆動させるものである。この駆動信号は、ステップ状の波形と、このステップ状の波形の基準電圧値とステッピングモータのコイルのフィードバック電圧値との比較により生成される鋸状の波形と、が重畳した波形である。【０００３】
ここで、デジタル駆動ＩＣを備えるステッピングモータ駆動装置では、特に、ステップ状の波形の分解能が粗いときに、ステップ状の波形の周波数より鋸状の波形の周波数の方が高くなる。その結果、デジタル駆動ＩＣを備えるステッピングモータ駆動装置では、ステッピングモータの駆動の際に異音が発生する問題点があった。【０００４】
この問題を解決するために、例えば、デジタル駆動ＩＣを備える代わりに、アナログ駆動回路を備えることが考えられている。アナログ駆動回路を備えるステッピングモータ駆動装置は、例えば、特許文献１に示されている。【０００５】
特許文献１に示されているステッピングモータ駆動装置は、抵抗素子及び容量素子で構成される積分回路を含むフィルタ回路（正弦波生成部）を備える。特許文献１に示されているステッピングモータ駆動装置の正弦波生成部は、入力するステップ基準電圧のステップ状の波形の立ち上り及び立ち下がりを緩やかにすることによって、正弦波を生成することができる。その結果、特許文献１に示されているステッピングモータ駆動装置は、正弦波を用いて駆動電流を生成することができるため、デジタル駆動ＩＣを備える必要がなく、ステッピングモータの駆動の際に異音が発生する問題点を解決している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１４１１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に示されているステッピングモータ駆動装置は、上述したように、アナログ駆動回路が備えられており、特に、正弦波生成部は抵抗素子及び容量素子で構成される積分回路を含む。そのため、ステップ基準電圧の入力開始直後は、抵抗素子の抵抗値及び容量素子の静電容量で定まる時定数の大きさに起因して、正弦波生成部によって生成される正弦波が安定状態にならないことを、本発明者らは認識した。【０００８】
このように、特許文献１に示されているステッピングモータ駆動装置では、ステップ基準電圧の入力開始直後は、駆動電流の生成に安定状態の正弦波を用いることができない。したがって、特許文献１に示されているステッピングモータ駆動装置では、ステッピングモータの初期動作時に、ステッピングモータの回転動作が入力信号であるステップ基準電圧に同期しない状態である、脱調状態が発生するおそれがあることを本発明者らは認識した。【０００９】
本発明の１つの目的は、ステッピングモータの初期動作時に脱調状態が発生することを抑制するステッピングモータ駆動装置を提供することにある。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び好ましい実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に従う第１の態様は、入力する矩形波に応じて三角波を生成する三角波生成部と、
前記三角波生成部から入力する前記三角波に応じて正弦波を生成する正弦波生成部と、
前記正弦波生成部から入力する前記正弦波に応じてステッピングモータを駆動する駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
前記正弦波生成部が生成する前記正弦波が安定状態であるか否かを判定する制御部と、
前記正弦波生成部と前記駆動電流生成部との間に設けられるスイッチ部と、
を備え、
前記制御部は、前記正弦波生成部が生成する前記正弦波が安定状態であると判定したときはスイッチ切替信号をイネーブル状態にする一方で、前記安定状態であると判定しないときは前記スイッチ切替信号をディスイネーブル状態にし、
前記スイッチ部は、前記スイッチ切替信号が前記イネーブル状態であるときは前記正弦波生成部が生成する前記正弦波の前記駆動電流生成部への入力を有効にする一方で、前記スイッチ切替信号が前記ディスイネーブル状態であるときは前記正弦波生成部が生成する前記正弦波の前記駆動電流生成部への入力を有効にしないステッピングモータ駆動装置に関する。【００１１】
第１の態様のステッピングモータ駆動装置は、正弦波が安定状態であるときに制御部によってスイッチ切替信号がイネーブル状態にされるため、スイッチ部によって安定状態である正弦波の駆動電流生成部への入力が有効にされる。安定状態である正弦波を用いて駆動電流生成部が駆動電流を生成することによって、ステッピングモータの回転動作が矩形波に同期するため、精度の高い角度制御が可能となる。言い換えると、安定状態でない正弦波を用いて駆動電流生成部が駆動電流を生成した場合は、ステッピングモータの回転動作が矩形波に同期しない脱調状態となるため、精度の高い角度制御ができない。【００１２】
本発明に従う第２の態様では、第１の態様において、前記制御部は、前記三角波生成部に前記矩形波が入力を開始した時点から所定時間が経過したときに、この正弦波が安定状態であると判定してもよい。【００１３】
矩形波が入力されてから、正弦波が安定状態になるまでには、時間を要する。これは、ステッピングモータ駆動装置がアナログ回路を備えているため、アナログ回路に含まれる抵抗素子及び容量素子による時定数が影響していることによる。正弦波が安定状態になるまでに要する時間以上の所定時間が経過したときに、制御部は正弦波が安定状態であることを確実に判定することができる。【００１４】
本発明に従う第３の態様では、第１又は第２の態様において、前記制御部は、前記ステッピングモータの駆動を停止するときに、前記スイッチ切替信号を前記イネーブル状態にした時点から現在までの時間を参照して、前記ステッピングモータの機械的な安定点であるか否かを判定し、
前記制御部は、前記ステッピングモータの前記機械的な安定点であると判定したときに前記切替信号をディスイネーブル状態にする一方で、前記ステッピングモータの前記機械的な安定点であると判定しないときは前記切替信号のイネーブル状態を継続してもよい。【００１５】
ステッピングモータは、駆動電流の供給が停止されたときに、機械的な安定点まで自身で回転して停止する。ここで、制御部は、スイッチ切替信号をディスイネーブル状態にするタイミングを、ステッピングモータの機械的な安定点と一致させる。その結果、制御部は、スイッチ切替信号をディスイネーブル状態にした時点でのステッピングモータの回転角度と、実際にステッピングモータが停止した回転角度とを一致させることができる。【００１６】
本発明に従う第４の態様では、第１から第３の態様において、前記正弦波生成部と前記スイッチ部との間に設けられる正弦波オフセット部と、
バイアス電圧を発生させて、このバイアス電圧を前記正弦波オフセット部及び前記駆動電流生成部へ供給するバイアス電圧発生部と、
をさらに備え、
前記正弦波オフセット部は、前記正弦波生成部によって生成された前記正弦波の基準電圧レベルを、グランドレベルから前記バイアス電圧へ変更し、
前記駆動電流生成部は、前記バイアス電圧を基準にして、前記正弦波オフセット部によって前記基準電圧レベルが変更された前記正弦波に応じて前記駆動電流を生成し、
前記バイアス電圧は、前記正弦波オフセット部によって前記基準電圧レベルが変更された前記正弦波の最小値が前記グランドレベル以上になる電圧であってもよい。【００１７】
正弦波オフセット部及びバイアス電圧発生部が備えられているときは、バイアス電圧を基準に駆動電流生成部が駆動電流を生成するため、プラスの電源電圧が供給されることによって駆動電流を生成することができ、マイナスの電源電圧が供給される必要がない。したがって、正弦波オフセット部及びバイアス電圧発生部を備える場合は、これらを備えない場合と比較して、マイナスの電源電圧を供給するための電源電圧源を設けるコスト及び実装面積等を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のステッピングモータ駆動装置の構成の例を示すブロック図である。
【図２】図１に示される各地点で生成又は出力される波形の例を示す図である。
【図３】図１に示される制御部がスイッチ切替信号をイネーブル状態にするタイミングを示すタイムチャートである。
【図４】図４（ａ）は、図３に示される第１時点付近で生成される正弦波を示すグラフである。図４（ｂ）は、図３に示される第２時点付近で生成される正弦波を示すグラフである。
【図５】時間の経過と図１に示されるモータのトルクとの関係を示すグラフである。
【図６】図１に示される制御部がスイッチ切替信号をディスイネーブル状態にするタイミングを示すタイムチャートである。
【図７】図１に示される制御部の動作の例を示すフローチャートである。
【図８】図１に示されるステッピングモータ駆動装置の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。
【００２０】
図１及び図２を用いて、本発明のステッピングモータ駆動装置１０の構成の例と、図１に示される各地点で生成又は出力される波形の例を説明する。図１には、本発明のステッピングモータ駆動装置１０の構成の例が示されている。図２には、図１に示される各地点で生成又は出力される波形の例が示されている。
【００２１】
ステッピングモータ駆動装置１０は、制御部２０と、三角波生成部３０と、正弦波生成部４０と、駆動電流生成部８０と、スイッチ部７０と、を備える。ステッピングモータ駆動装置１０は、例えば、正弦波オフセット部５０、バイアス電圧発生部６０等をさらに備えてもよい。
【００２２】
なお、ステッピングモータ９０は、例えば２相励磁方式である場合、実際には、４極の固定子が、ステッピングモータ９０（の回転子）の周りに９０度ずつ離れて配置される。そして、対抗する極の固定子に同一の励磁コイルが巻かれるように、２つの励磁コイルが各々対応する一対の極の固定子に巻かれる。この状態で、各励磁コイルに９０度の位相差を持った駆動電流が流れることによってステッピングモータ９０（の回転子）が回転する。
【００２３】
しかしながら、以下の説明においては、説明を簡明にするために、２つの励磁コイルのうち一対の固定子に巻かれた励磁コイル９１のみを駆動する内容として説明する。すなわち、実際は、三角波生成部３０、正弦波生成部４０及び正弦波オフセット部５０はそれぞれ２つずつ備えられるが、図１においてこれらは１つずつのみ図示されている。また、実際には、これらによって、９０度の位相差を有する２つの矩形波から９０度の位相差を有する２つの正弦波が生成されるが、以下の説明では、このうち一方についてのみ説明する。
【００２４】
制御部２０は、例えば、図示されていない処理部、記憶部及び入出力インターフェース部等を有するマイクロコンピュータから構成されている。制御部２０は、駆動スイッチ１０３のＯＮ状態又はＯＦＦ状態を入力する。駆動スイッチ１０３は、例えば、ステッピングモータ９０が用いられる図示されていない装置等に設けられ、ユーザーの操作によってＯＮ状態又はＯＦＦ状態が切り替わるものである。代替的に、駆動スイッチ１０３は、図示されていない他の装置等によってＯＮ状態又はＯＦＦ状態が切り替えられてもよい。
【００２５】
制御部２０は、例えば、駆動スイッチ１０３のＯＮ状態を入力したときに、矩形波２００を出力する。矩形波２００は、例えば、図１に示される地点２１０において、図２に示されるような波形となる。
【００２６】
また、制御部２０が直接矩形波２００を出力する場合に限られず、例えば、制御部２０が、図示されていない矩形波生成部等を制御して矩形波２００を生成させてもよい。また、制御部２０は、スイッチ切替信号３００の状態をイネーブル状態とディスイネーブル状態との間で切り替える。
【００２７】
三角波生成部３０は、例えば、図示されていない抵抗素子及び容量素子からなる微分回路を含むアナログ回路である。三角波生成部３０は、矩形波２００を入力し、矩形波２００に応じてアナログ信号である三角波を生成する。この三角波は、例えば、図１に示される地点２２０において、図２に示されるような波形となる。三角波生成部３０が微分回路を有することによって、ハイパスフィルタとして機能する。その結果、生成される三角波は、正成分及び負成分を含む。
【００２８】
正弦波生成部４０は、擬似正弦波生成回路４１と正弦波生成回路４６とから構成される。擬似正弦波生成回路４１は、抵抗素子４２及び容量素子４３からなる積分回路を含むアナログ回路である。正弦波生成回路４６は、抵抗素子４７及び容量素子４８からなる積分回路を含むアナログ回路である。擬似正弦波生成回路４１の容量素子４３及び正弦波生成回路４６の容量素子４８は、グランド１０２に接続されている。
【００２９】
擬似正弦波生成回路４１は、三角波を入力し、三角波に応じてアナログ信号である擬似正弦波を生成する。擬似正弦波は、例えば、図１に示される地点２３０において、図２に示されるような波形となる。擬似正弦波生成回路４１が積分回路を有することによって、ローパスフィルタとして機能する。その結果、生成される擬似正弦波は、正弦波に似た波形となる。
【００３０】
正弦波生成回路４６は、擬似正弦波を入力し、擬似正弦波に応じてアナログ信号である正弦波を生成する。正弦波は、例えば、図１に示される地点２４０において、図２に示されるような波形となる。正弦波生成回路４６が積分回路を有することによって、ローパスフィルタとして機能する。その結果、生成される波形は、正弦曲線を描く。
【００３１】
すなわち、正弦波生成部４０は、全体として、三角波生成部３０から入力する三角波に応じて正弦波を生成する。また、正弦波生成部４０によって生成される地点２４０における正弦波の基準電圧は、グランドレベル（０Ｖ）である。
【００３２】
正弦波オフセット部５０は、正弦波生成部４０とスイッチ部７０との間に設けられ、例えば図示されていない抵抗素子及び容量素子からなる微分回路を含むアナログ回路である。正弦波オフセット部５０は、正弦波を入力し、グランドレベルである正弦波の基準電圧を、バイアス電圧発生部６０から供給されるバイアス電圧へ変更する。
【００３３】
正弦波生成部４０が生成した正弦波の基準電圧が、正弦波オフセット部５０によって変更された後の正弦波であるオフセット後正弦波は、例えば、図１に示される地点２５０において、図２に示されるような波形となる。図２に示されるように、オフセット後正弦波は、バイアス電圧を基準電圧レベルとして正弦曲線を描いている。また、図２に示されるように、オフセット後正弦波の最小値がグランドレベル以上となっている。以下、オフセット後正弦波を正弦波２５０とも呼ぶ。
【００３４】
バイアス電圧発生部６０は、例えば、図示されていないオペアンプとトランジスタ等によって構成されているアナログ回路である。バイアス電圧発生部６０は、オフセット後正弦波の最小値がグランドレベル以上となるアナログ信号であるバイアス電圧を発生させる。バイアス電圧発生部６０は、例えば、電源電圧源１０１から供給される電源電圧の半分の電圧をバイアス電圧として発生させる。例えば、電源電圧源１０１が２０Ｖの電源電圧を供給しているとき、バイアス電圧は１０Ｖである。
【００３５】
スイッチ部７０は、例えば図示されていないトランジスタ等によって構成され、駆動電流生成部８０と正弦波オフセット部５０との間に設けられているアナログ回路である。スイッチ部７０は、制御部２０から入力するスイッチ切替信号３００がイネーブル状態であるときに、正弦波２５０が駆動電流生成部８０へ入力することを有効にする。その一方で、スイッチ部７０は、制御部２０から入力するスイッチ切替信号３００がディスイネーブル状態であるときは、正弦波２５０が駆動電流生成部６９へ入力することを有効にしない。
【００３６】
駆動電流生成部８０は、例えば、ハーフブリッジ回路、フルブリッジ回路等によって構成されているアナログ回路である。駆動電流生成部８０は、図１に示される例においては、バイアス電圧である、電源電圧源１０１から供給される電源電圧の半分の電圧を基準にして動作し、入力する正弦波２５０に応じてアナログ信号である駆動電流を生成する。例えば、駆動電流生成部８０によって生成される駆動電流の瞬時値は、入力する正弦波２５０の瞬時値が、基準電圧（バイアス電圧）より大きくなるに応じてプラス側に大きくなり、基準電圧（バイアス電圧）より小さくなるに応じてマイナス側に大きくなる。
【００３７】
すなわち、駆動電流生成部８０は、バイアス電圧を基準に入力する正弦波２５０の瞬時値の大きさに応じて、電流の向き及び大きさが周期性を持って変化する正弦波状の波形を有する駆動電流を生成する。駆動電流が励磁コイル９１に流れることによって、励磁コイル９１が励磁され、ステッピングモータ９０が回転動作する。
【００３８】
このように、図１に示される構成の例においては、ステッピングモータ駆動装置１０が正弦波オフセット部５０及びバイアス電圧発生部６０を備えることによって、駆動電流生成部８０は、電源電圧源１０１から供給されるプラスの電源電圧のみで、駆動電流を生成することができる。言い換えると、ステッピングモータ駆動装置１０が、正弦波オフセット部５０及びバイアス電圧発生部６０を備えないときは、電源電圧源１０１からプラスの電源電圧が供給されるだけでなく、他の電源電圧源からマイナスの電源電圧も供給される必要がある。なお、正弦波オフセット部５０及びバイアス電圧発生部６０を備えないステッピングモータ駆動装置１０'は、変形例として後述する。
【００３９】
図３、図４及び図５を用いて、ステッピングモータ駆動装置１０の制御部２０がスイッチ切替信号３００をイネーブル状態にするタイミングを説明する。図３には、時間の経過に応じた矩形波２００及びスイッチ切替信号３００の状態が示されている。
【００４０】
図３に示される時間軸の左端である時点０は、例えば、制御部２０が矩形波２００の出力を開始した時点である。すなわち、時点０は、駆動スイッチ１０３がＯＮ状態になった時点であり、三角波生成部３０に矩形波２００の入力が開始された時点である。
【００４１】
図３に示されるように、時点０では、スイッチ切替信号３００はディスイネーブル状態である。図３に示されるように、制御部２０は、矩形波２００の出力を開始してから、所定時間である安定待機時間が経過したときに、スイッチ切替信号３００をイネーブル状態にしている。ここで、図３に示される、時点０から安定待機時間が経過していない一時点を第１時点とし、制御部２０によってスイッチ切替信号３００がイネーブル状態にされた時点を第２時点とする。
【００４２】
図４（ａ）には、図３に示される第１時点付近の正弦波２５０の波形が示されている。図４（ｂ）には、図３に示される第２時点付近の正弦波２５０の波形が示されている。図４（ａ）に示される正弦波２５０の波形は、基準電圧（バイアス電圧）を基準とした正弦曲線となっておらず、正弦波２５０が安定状態となっていない。その一方で、図４（ｂ）に示される正弦波２５０の波形は、基準電圧を基準とした正弦曲線となっており、正弦波２５０が安定状態となっている。
【００４３】
このように、制御部２０によって矩形波２００の出力が開始されてから、正弦波２５０が安定状態になるまで時間を要するのは、ステッピングモータ駆動装置１０がアナログ回路を備えていることに起因する。特に、正弦波生成部４０である擬似正弦波生成回路４１及び正弦波生成回路４６が、抵抗素子及び容量素子からなる積分回路を含むことによって、抵抗素子の抵抗値及び容量素子の静電容量によって定まる時定数が影響している。
【００４４】
すなわち、ステッピングモータ駆動装置１０のアナログ回路、特に正弦波生成部４０における時定数が大きくなるに応じて、正弦波２５０が安定状態になるまでの時間が長くなる。したがって、図３に示される安定待機時間の長さは、ステッピングモータ駆動装置１０のアナログ回路、特に正弦波生成部４０における時定数を考慮して決定される。
【００４５】
図５には、制御部２０が、時点０でスイッチ切替信号３００をイネーブル状態にしたと仮定したときの、時間の経過とステッピングモータ９０のモータトルクとの関係が示されている。図５に示されるように、第１時点付近では、モータトルクが脱調動作領域に含まれている。すなわち、第１時点付近で、制御部２０がスイッチ切替信号３００をイネーブル状態にしたと仮定すると、制御部２０が出力する矩形波２００にステッピングモータ９０の回転動作が同期しない状態である脱調状態が発生するため、精度の高い角度制御ができない。これは、安定状態でない正弦波２５０を用いて駆動電流を生成すると、例えば駆動電流の向き及び大きさが周期性を持って変化しないため、ステッピングモータ９０のモータトルクが十分に得られないためである。
【００４６】
その一方で、図５に示されるように、第２時点付近では、モータトルクが正常動作領域に含まれている。すなわち、第２時点付近で、制御部２０がスイッチ切替信号３００をイネーブル状態にしたと仮定すると、ステッピングモータ９０の回転動作が、制御部２０が出力する矩形波２００に同期する状態であり、精度の高い角度制御が可能となる。このように、正弦波２５０が安定状態になることによって、駆動電流生成部８０がその正弦波２５０を用いて駆動電流を生成したときに、制御部２０が出力する矩形波２００にステッピングモータ９０の回転動作が同期する。
【００４７】
このように、図３に示されている安定待機時間は、正弦波２５０が安定状態になるまでの時間以上の時間に決定される。すなわち、制御部２０は、矩形波２００の出力を開始した時点（時点０）から安定待機時間が経過したときに、正弦波２５０が安定状態であると判定する。その結果、制御部２０は、正弦波２５０が安定状態であることを確実に判定することができる。その一方で、制御部２０は、矩形波２００の出力を開始した時点（時点０）から安定待機時間が経過していないときは、正弦波２５０が安定状態でないと判定する。なお、図３及び図４において、安定待機時間が経過した時点として示されている第２時点における正弦波２５０の瞬時値は最小値であるように示されているが、安定待機時間は、正弦波２５０の瞬時値を考慮して設定される必要はない。
【００４８】
図６を用いて、ステッピングモータ駆動装置１０の制御部２０がスイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にするタイミングを説明する。図６には、時間の経過に応じた正弦波２５０及びスイッチ切替信号３００の状態が示されている。
【００４９】
制御部２０は、スイッチ切替信号をイネーブル状態にした時点からの経過時間である、有効時間をカウントすることによって、正弦波２５０の進み具合を把握することができる。また、正弦波２５０に応じた駆動電流がステッピングモータ９０の励磁コイル９１に流れることによって、正弦波２５０の進み具合とステッピングモータ９０の回転角度は対応する。
【００５０】
ここで、ステッピングモータ９０には、機械的な安定点が存在し、ステッピングモータ９０が回転を停止するときは、必ず機械的な安定点で停止する。ステッピングモータ９０の機械的な安定点とは、ステッピングモータ９０の励磁コイル９１に駆動電流が供給されていないときに、ステッピングモータ９０（の回転子）が回転しないで停止する回転角度である。ステッピングモータ９０の機械的な安定点は、ステッピングモータ９０が１回転する間に例えば２４箇所存在する。以下の説明において、正弦波２５０の波形がｘπ（ｘは正の整数）進む又は戻る毎に、ステッピングモータ９０の回転角度が、機械的な安定点と一致するものとする。
【００５１】
図６に示されているタイムチャートでは、第２時点で、制御部２０によってスイッチ切替信号３００がイネーブル状態にされている。それによって、正弦波２５０は、第２時点から駆動電流生成部６０への入力が有効になっている。
【００５２】
例えば、図６に示されている第３時点で、制御部２０が、駆動スイッチ１０３がＯＦＦ状態になったことを入力したと仮定する。仮に、第３時点で制御部２０がスイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にしたとすると、第３時点でステッピングモータ９０の励磁コイル９１には駆動電流が供給されなくなる。しかしながら、ステッピングモータ９０は、第３時点の回転角度では停止せず、次の機械的な安定点まで自身で回転して停止する。その結果、制御部２０がスイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にした時点でのステッピングモータ９０の回転角度と、実際にステッピングモータ９０が停止した回転角度とにズレが生じる可能性がある。
【００５３】
このことを防止するために、制御部２０は、駆動スイッチ１０３がＯＦＦ状態になったことを入力したときに、制御部２０がスイッチ切替信号３００をイネーブル状態にした時点から現在までの時間である、有効時間を参照する。制御部２０は、この有効時間に基づいて、正弦波２５０の波形がｘπ進んだ状態であるか否かを判定する。制御部２０は、正弦波２５０の波形がｘπ進んだ状態であると判定したときは、スイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にする。その一方で、制御部２０は、正弦波２５０の波形がｘπ進んだ状態でないと判定したときは、その後に正弦波２５０の波形がｘπ進んだ状態となる時点でスイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にする。
【００５４】
図６に示される例を参照すると、制御部２０が、駆動スイッチ１０３がＯＦＦ状態になったことを入力した時点である第３時点では、正弦波２５０の波形がｘπ進んだ状態でない。そのため、制御部２０は、正弦波２５０の波形がｘπ進んだ状態となった第４時点まで待機してスイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にしている。
【００５５】
このように、制御部２０は、駆動スイッチ１０３がＯＦＦ状態になったことを入力すると、ステッピングモータ９０が機械的な安定点まで回転したときにスイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にする。その結果、制御部２０がスイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にした時点でのステッピングモータ９０の回転角度と、実際にステッピングモータ９０が停止した回転角度とが一致する。すなわち、制御部２０は、例えば、実際にステッピングモータ９０が停止した時点の正確な回転角度を取得することができる。
【００５６】
なお、図６に示されるように、制御部２０が、正弦波２５０の波形がｘπ進んだ状態でないと判定した直後の、正弦波２５０の波形がｘπ進んだ状態となる時点で、スイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にすることが好ましい。その結果、駆動スイッチ１０３がＯＦＦ状態になった時点と、実際にステッピングモータ９０が停止する時点とのズレが小さくなる。また、制御部２０は、スイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にすると同時に、又は、スイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にした後に、矩形波２００の出力を停止してもよい。
【００５７】
図７に示されるフローチャートを用いて、本発明のステッピングモータ駆動装置１０の制御部２０の一連の動作の例を説明する。ステップＳ０１では、制御部２０は、例えば、駆動スイッチ１０３のＯＮ状態を入力したときに、矩形波２００を出力する。上述したように、この矩形波２００が三角波生成部３０、正弦波生成部４０及び正弦波オフセット部５０を通ることによって正弦波２５０が生成される。
【００５８】
ステップＳ０２では、制御部２０は、正弦波２５０が安定状態であるか否かを判定する。制御部２０が、正弦波２５０が安定状態であると判定したときは、フローはステップＳ０３に進む。その一方で、正弦波２５０が安定状態でないと判定したときは、ステップＳ０２の判定を繰り返す。
【００５９】
ステップＳ０３では、制御部２０は、スイッチ切替信号３００をイネーブル状態にする。スイッチ切替信号３００がイネーブル状態になると、正弦波２５０の駆動電流生成部８０への入力が有効になり、駆動電流生成部８０で生成される駆動電流がステッピングモータ９０の励磁コイル９１に供給される。その結果、ステッピングモータ９０が回転する。
【００６０】
ステップＳ０４では、制御部２０は、例えば駆動スイッチ１０３がＯＦＦ状態であるか否かを判定する。制御部２０が、駆動スイッチ１０３がＯＦＦ状態であると判定したときは、フローはステップＳ０５に進む。その一方で、制御部２０が、駆動スイッチ１０３がＯＦＦ状態でない、すなわちＯＮ状態であると判定したときは、ステップＳ０４の判定を繰り返す。
【００６１】
ステップＳ０５では、制御部２０は、現時点のステッピングモータ９０の回転角度が機械的な安定点であるか否かを判定する。制御部２０が、現時点のステッピングモータ９０の回転角度が機械的な安定点であると判定したときは、フローはステップＳ０６に進む。その一方で、制御部２０が、現時点のステッピングモータ９０の回転角度が機械的な安定点でないと判定したときは、ステップＳ０５の判定を繰り返す。
【００６２】
ステップＳ０６では、制御部２０は、スイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にする。制御部２０がスイッチ切替信号３００をディスイネーブル状態にすると、正弦波２５０の駆動電流生成部８０への入力が無効になり、駆動電流生成部８０で駆動電流が生成されなくなるため、ステッピングモータ９０の回転が停止する。
【００６３】
ステップＳ０７では、制御部２０は、矩形波２００の出力を停止する。制御部２０が矩形波２００の出力を停止すると、正弦波２５０が生成されなくなる。ステップＳ０７は、ステップＳ０６と同時に実行されてもよく、ステップＳ０６の後でもよい。ステップＳ０７の処理が実行されると、フローは終了する。
【００６４】
図８を用いて、本発明のステッピングモータ駆動装置１０の変形例を説明する。図８には、図１に示されるステッピングモータ駆動装置１０の変形例であるステッピングモータ駆動装置１０'の構成例が示されている。ステッピングモータ駆動装置１０'の説明は、ステッピングモータ駆動装置１０と異なる部分のみ説明し、同じ部分については説明を省略する。
【００６５】
図８に示されるステッピングモータ駆動装置１０'には、図１に示されるステッピングモータ駆動装置１０における正弦波オフセット部５０及びバイアス電圧発生部６０が備えられていない。すなわち、ステッピングモータ駆動装置１０'では、正弦波生成部４０によって生成された正弦波の基準電圧が変更されない。
【００６６】
その結果、制御部２０によってスイッチ切替信号３００がイネーブル状態にされたときに、図２に示される正弦波（２４０地点）である、正弦波生成部４０によって生成された正弦波が、駆動電流生成部８０に入力される。以下、図２に示される正弦波（２４０地点）である正弦波生成部４０によって生成された正弦波を、正弦波２４０とも呼ぶ。
【００６７】
また、バイアス電圧発生部６０が備えられていないことによって、駆動電流生成部８０は、グランドレベルの電圧（０Ｖ）を基準にして動作し、入力する正弦波２４０に応じて駆動電流を生成する。すなわち、図８に示されるように、ステッピングモータ駆動装置１０'では、電源電圧源１０１からプラスの電源電圧が供給されるだけでなく、電源電圧源１０４からマイナスの電源電圧が供給される必要がある。
【００６８】
このように、正弦波オフセット部５０及びバイアス電圧発生部６０が備えられていないときは、駆動電流生成部８０が駆動電流を生成するために、プラスの電源電圧だけでなくマイナスの電源電圧が供給される必要がある。したがって、正弦波オフセット部５０及びバイアス電圧発生部６０を備えるステッピングモータ駆動装置１０は、正弦波オフセット部５０及びバイアス電圧発生部６０を備えない場合と比較して、マイナスの電源電圧を供給するための電源電圧源１０７を設けるコスト及び実装面積等を削減することができる。
【００６９】
なお、すでに説明したステッピングモータ駆動装置１０の説明で用いられた「正弦波２５０」は、ステッピングモータ駆動装置１０'に関しては「正弦波２４０」と読み換えられる。
【００７０】
本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、ステッピングモータ駆動装置に利用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１０・・・ステッピングモータ駆動装置、２０・・・制御部、３０・・・三角波生成部、４０・・・正弦波生成部、４１・・・擬似正弦波生成回路、４６・・・正弦波生成回路、５０・・・正弦波オフセット部、６０・・・バイアス電圧発生部、７０・・・スイッチ部、８０・・・駆動電流生成部、９０・・・ステッピングモータ、９１・・・励磁コイル、２００・・・矩形波、３００・・・スイッチ切替信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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