(57)【要約】【課題】ステッピングモーターの起動不良の発生を抑制できるステッピングモーターの制御装置を提供する。【解決手段】ステッピングモーターの制御装置１０は、駆動回路１と、制御部２と、参照電圧可変部３とを備える。駆動回路１は、参照電圧Ｖｒｅｆを参照して励磁電流の電流値を設定するとともに、矩形波に同期して、ステッピングモーター４の各励磁相に励磁電流を供給する。制御部２は、ステッピングモーター４が起動してから定常駆動状態になるまでの第１期間に、矩形波の周波数を第１周波数から第２周波数まで漸次増加させる。参照電圧可変部３は、矩形波に基づいて参照電圧Ｖｒｅｆを変化させて、励磁電流の電流値を変化させる。制御部２は、第１期間に供給される励磁電流が、ステッピングモーター４が定常駆動状態で駆動している第２期間に供給される励磁電流よりも大きい電流値を有するように、矩形波のデューティー比を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照電圧を参照して励磁電流の電流値を設定するとともに、矩形波に同期して、ステッピングモーターの各励磁相に所定の励磁モードに従って前記励磁電流を供給する駆動回路と、
前記ステッピングモーターが起動してから定常駆動状態になるまでの第１期間に、前記矩形波の周波数を第１周波数から第２周波数まで漸次増加させる制御部と、
前記矩形波に基づいて前記参照電圧を変化させて、前記励磁電流の電流値を変化させる参照電圧可変部と
を備え、
前記第１期間に供給される前記励磁電流が、前記ステッピングモーターが前記定常駆動状態で駆動している第２期間に供給される前記励磁電流よりも大きい電流値を有するように、前記制御部が前記矩形波のデューティー比を変化させる、ステッピングモーターの制御装置。
【請求項２】
前記参照電圧可変部は、
前記矩形波に従ってターンオンとターンオフとを繰り返すスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の出力を平滑化する平滑回路と
を備え、
前記平滑回路の出力が、前記参照電圧として前記駆動回路に参照される、請求項１に記載のステッピングモーターの制御装置。
【請求項３】
前記スイッチ素子が、バイポーラトランジスタである、請求項２に記載のステッピングモーターの制御装置。
【請求項４】
前記第１期間の開始時における前記矩形波のデューティー比が、前記第１期間の終了時における前記矩形波のデューティー比よりも大きい、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のステッピングモーターの制御装置。
【請求項５】
前記第１期間の開始時における前記矩形波のデューティー比が５０％よりも大きく、前記第１期間の終了時における前記矩形波のデューティー比が５０％よりも小さい、請求項４に記載のステッピングモーターの制御装置。
【請求項６】
前記第２期間における前記矩形波のデューティー比が５０％以下である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のステッピングモーターの制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記ステッピングモーターが前記定常駆動状態から停止状態になるまでの第３期間に、前記矩形波の周波数を前記第２周波数から第３周波数まで漸次減少させるとともに、
前記第３期間に供給される前記励磁電流が、前記第２期間に供給される前記励磁電流よりも大きい電流値を有するように、前記矩形波のデューティー比を変化させる、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のステッピングモーターの制御装置。
【請求項８】
前記第３期間の開始時における前記矩形波のデューティー比が、前記第３期間の終了時における前記矩形波のデューティー比よりも大きい、請求項７に記載のステッピングモーターの制御装置。
【請求項９】
前記第３期間の開始時における前記矩形波のデューティー比が５０％よりも大きく、前記第３期間の終了時における前記矩形波のデューティー比が５０％よりも小さい、請求項８に記載のステッピングモーターの制御装置。
【請求項１０】
ステッピングモーターが起動してから定常駆動状態になるまでの第１期間に、矩形波に同期して、前記ステッピングモーターの各励磁相に所定の励磁モードに従って励磁電流を供給するステップと、
前記ステッピングモーターが前記定常駆動状態で駆動している第２期間に、前記矩形波に同期して、前記各励磁相に前記所定の励磁モードに従って前記励磁電流を供給するステップと
を包含し、
前記第１期間に供給される前記励磁電流が、前記第２期間に供給される前記励磁電流よりも大きい電流値を有する、ステッピングモーターの制御方法。
【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ーの制御装置、及びステッピングモーターの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモーターは、複合機のようなＯＡ（オフィス・オートメーション）機器の各種駆動源に用いられている。例えば、ステッピングモーターは、複合機において、スキャナーが備えるキャリッジの駆動源や、原稿搬送装置（ＡＤＦ）が備える給紙ローラーの駆動源に用いられている。また、ステッピングモーターは、複合機において、用紙搬送路に用紙を給紙する給紙ローラーの駆動源として用いられている。
【０００３】
ところで、ステッピングモーターは、起動時から目標回転速度で回転させると脱調するおそれがある。そのため、一般的には、目標回転速度よりも低い回転速度でステッピングモーターの回転を開始させた後、ステッピングモーターの回転速度を目標回転速度まで徐々に増加させている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３０８２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ステッピングモーターの起動時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相との位置がずれている場合、そのずれの程度によっては、目標回転速度まで徐々に回転速度を増加させる制御が実行されても、回転子に振動が発生して脱調が起こり、ステッピングモーターを起動させることができない可能性がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステッピングモーターの起動不良の発生を抑制することができるステッピングモーターの制御装置、及びステッピングモーターの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のステッピングモーターの制御装置は、駆動回路と、制御部と、参照電圧可変部とを備える。前記駆動回路は、参照電圧を参照して励磁電流の電流値を設定するとともに、矩形波に同期して、ステッピングモーターの各励磁相に所定の励磁モードに従って前記励磁電流を供給する。前記制御部は、前記ステッピングモーターが起動してから定常駆動状態になるまでの第１期間に、前記矩形波の周波数を第１周波数から第２周波数まで漸次増加させる。前記参照電圧可変部は、前記矩形波に基づいて前記参照電圧を変化させて、前記励磁電流の電流値を変化させる。更に、前記第１期間に供給される前記励磁電流が、前記ステッピングモーターが前記定常駆動状態で駆動している第２期間に供給される前記励磁電流よりも大きい電流値を有するように、前記制御部が前記矩形波のデューティー比を変化させる。
【０００８】
本発明のステッピングモーターの制御方法は、以下のステップを包含する。ステッピングモーターが起動してから定常駆動状態になるまでの第１期間に、矩形波に同期して、前記ステッピングモーターの各励磁相に所定の励磁モードに従って励磁電流を供給するステップ。前記ステッピングモーターが前記定常駆動状態で駆動している第２期間に、前記矩形波に同期して、前記各励磁相に前記所定の励磁モードに従って前記励磁電流を供給するステップ。前記第１期間に供給される前記励磁電流は、前記第２期間に供給される前記励磁電流よりも大きい電流値を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ステッピングモーターの起動不良の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係るステッピングモーターの制御装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態１に係るクロック信号の波形を示す波形図である。（ｂ）は、本発明の実施形態１に係るクロック信号の周波数を示す図である。（ｃ）は、本発明の実施形態１に係る参照電圧の波形を示す波形図である。（ｄ）は、本発明の実施形態１に係る励磁電流の波形を示す波形図である。
【図３】本発明の実施形態２に係るステッピングモーターの制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００１２】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るステッピングモーターの制御装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るステッピングモーターの制御装置１０は、モータードライバー１（駆動回路の一例）と、制御部２と、参照電圧可変部３とを備える。
【００１３】
モータードライバー１は、制御部２から供給されるクロック信号（矩形波の一例）に同期して、ステッピングモーター４の各励磁相に所定の励磁モードに従って励磁電流を供給する。ステッピングモーター４は、モータードライバー１による励磁電流の供給に従い、クロック信号に同期して回転（駆動）する。また、モータードライバー１は、参照電圧Ｖｒｅｆを参照して励磁電流の電流値を設定する。
【００１４】
制御部２は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又はＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を含み得る。また、制御部２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）や、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）のような記憶装置を含み得る。制御部２は、記憶装置に記憶された制御プログラムや設定情報に基づき、数値計算や情報処理、機器制御のような様々な処理を行い、ステッピングモーターの制御装置１０の動作を制御する。
【００１５】
本実施形態において、制御部２は、クロック信号、回転方向指令信号、及び励磁モード設定信号を生成する。クロック信号、回転方向指令信号、及び励磁モード設定信号は、モータードライバー１に入力される。
【００１６】
回転方向指令信号は、ステッピングモーター４の回転方向を指令する信号である。モータードライバー１は、回転方向指令信号に基づき、ステッピングモーター４を正回転又は逆回転させる。詳しくは、回転方向指令信号が正回転を示す場合、モータードライバー１は、ステッピングモーター４が正回転するように、ステッピングモーター４の各励磁相に励磁電流を流す。一方、回転方向指令信号が逆回転を示す場合、モータードライバー１は、ステッピングモーター４が逆回転するように、ステッピングモーター４の各励磁相に励磁電流を流す。
【００１７】
励磁モード設定信号は、ステッピングモーター４の励磁モードを設定する信号である。例えば、励磁モード設定信号により、１相励磁モード、２相励磁モード、１−２相励磁モード、Ｗ１−２相励磁モード、２Ｗ１−２相励磁モード、及び４Ｗ１−２相励磁モードのうちの１つの励磁モードがモータードライバー１に設定される。モータードライバー１は、設定された励磁モードに従って、ステッピングモーター４の各励磁相に励磁電流を流す。
【００１８】
また、本実施形態において、制御部２は、ステッピングモーター４を動作させる期間に、クロック信号をモータードライバー１に供給する。換言すると、ステッピングモーター４を停止状態にする期間（以下、停止期間と記載する。）にはモータードライバー１にクロック信号が供給されず、モータードライバー１へのクロック信号の供給は、ステッピングモーター４の起動時から開始される。
【００１９】
更に、本実施形態において、制御部２は、ステッピングモーター４が起動してから定常駆動状態になるまでの第１期間に、クロック信号の周波数を第１周波数から第２周波数まで漸次増加させる。そして、制御部２は、ステッピングモーター４が定常駆動状態で駆動（回転）している第２期間において、クロック信号の周波数を第２周波数に維持する。また、制御部２は、ステッピングモーター４が定常駆動状態から停止状態になるまでの第３期間に、クロック信号の周波数を第２周波数から第３周波数まで漸次減少させる。なお、第１周波数、第２周波数、及び第３周波数は、予め記憶装置に記憶されている。
【００２０】
第２周波数は、ステッピングモーター４を目標回転速度で回転させる周波数である。したがって、ステッピングモーター４の起動時に、ステッピングモーター４は、まず第１周波数に対応する回転速度（目標回転速度よりも低い回転速度）で回転を開始する。その後、ステッピングモーター４の回転速度は、目標回転速度まで徐々に増加する。そして、ステッピングモーター４の回転速度が目標回転速度に達すると、クロック信号の周波数が第２周波数に維持される。したがって、ステッピングモーター４は、定常駆動時に目標回転速度で回転する。この制御により、ステッピングモーター４の起動時に脱調が起こり難くなる。よって、ステッピングモーターの起動不良の発生を抑制することができる。
【００２１】
一方、ステッピングモーター４が停止する際には、ステッピングモーター４の回転速度は、目標回転速度から、第３周波数に対応する回転速度（目標回転速度よりも低い回転速度）まで徐々に減少する。この制御により、ステッピングモーター４の停止時に回転子を所定の停止位置で停止させ易くなる。換言すると、ステッピングモーター４の起動時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相との位置がずれ難くなる。あるいは、少なくとも、ステッピングモーター４の起動時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相とのずれの程度を小さくすることができる。
【００２２】
以下、第１期間をスローアップ期間と記載し、第２期間を定常駆動期間と記載し、第３期間をスローダウン期間と記載する場合がある。
【００２３】
参照電圧可変部３は、クロック信号に基づいて参照電圧Ｖｒｅｆを変化させて、励磁電流の電流値を変化させる。本実施形態において、参照電圧可変部３は、第１抵抗器３１〜第５抵抗器３５と、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６（スイッチ素子の一例）と、キャパシタ３７とを備える。
【００２４】
詳しくは、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６のエミッタが電源ラインに接続され、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６のベースに、第１抵抗器３１を介してクロック信号が入力される。したがって、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６は、クロック信号に従ってターンオンとターンオフとを繰り返す。このため、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６のコレクタ電流の波形は、脈流となる。
【００２５】
ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６のコレクタは第２抵抗器３２の一端に接続されており、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６のコレクタ電流は、第２抵抗器３２によって電圧に変換される。
【００２６】
第２抵抗器３２の他端は、第３抵抗器３３と第４抵抗器３４との接続点ａを介して第５抵抗器３５の一端に接続される。第３抵抗器３３と第４抵抗器３４とは、分圧回路を構成する。即ち、第３抵抗器３３の一端は電源ラインに接続され、第３抵抗器３３の他端は第４抵抗器３４の一端に接続され、第４抵抗器３４の他端は接地される。したがって、分圧回路によって接続点ａに発生する直流電圧に、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６のコレクタ電流に対応するパルス電圧を重畳した電圧が、第５抵抗器３５の一端に印加される。
【００２７】
第５抵抗器３５は、キャパシタ３７とともに平滑回路３８を構成する。平滑回路３８は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６の出力を平滑化する。本実施形態では、接続点ａに発生する直流電圧に、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６のコレクタ電流に対応する電圧を重畳した電圧が、平滑回路３８によって平滑化される。平滑回路３８の出力は、参照電圧Ｖｒｅｆとしてモータードライバー１に入力される。
【００２８】
以上説明した参照電圧可変部３の構成により、クロック信号に基づいて参照電圧Ｖｒｅｆが変化する。詳しくは、クロック信号の周波数及びデューティー比の変化に応じて、参照電圧Ｖｒｅｆが変化する。そして、参照電圧Ｖｒｅｆが変化することにより、励磁電流の電流値が変化する。
【００２９】
本実施形態の制御部２は、クロック信号の周波数に加えて、クロック信号のデューティー比も変化させる。詳しくは、スローアップ期間に供給される励磁電流が、定常駆動期間に供給される励磁電流よりも大きい電流値を有するように、制御部２はクロック信号のデューティー比を変化させる。また、スローダウン期間に供給される励磁電流が、定常駆動期間に供給される励磁電流よりも大きい電流値を有するように、制御部２はクロック信号のデューティー比を変化させる。
【００３０】
以下、スローアップ期間に供給される励磁電流を第１励磁電流と記載し、定常駆動期間に供給される励磁電流を第２励磁電流と記載し、スローダウン期間に供給される励磁電流を第３励磁電流と記載する場合がある。
【００３１】
続いて図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照して、ステッピングモーターの制御装置１０の動作（ステッピングモーターの制御方法）について説明する。図２（ａ）は、クロック信号の波形を示す波形図である。詳しくは、図２（ａ）は、ステッピングモーター４が起動してから停止状態になるまでの間にモータードライバー１に入力されるクロック信号の波形を示している。図２（ｂ）は、クロック信号の周波数を示す図である。詳しくは、図２（ｂ）は、ステッピングモーター４が起動してから停止状態になるまでの間にモータードライバー１に入力されるクロック信号の周波数を示している。図２（ｃ）は、参照電圧Ｖｒｅｆの波形を示す波形図である。詳しくは、図２（ｃ）は、ステッピングモーター４が起動してから停止状態になるまでの間に発生する参照電圧Ｖｒｅｆの波形を示している。図２（ｄ）は、励磁電流の波形を示す波形図である。詳しくは、図２（ｄ）は、ステッピングモーター４が起動してから停止状態になるまでの間に供給される励磁電流の波形を示している。なお、ステッピングモーター４の起動は、ステッピングモーター４の逆転開始時の起動も含む。
【００３２】
図２（ｂ）の縦軸はクロック信号の周波数を示し、図２（ｃ）の縦軸は参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値を示し、図２（ｄ）の縦軸は励磁電流の電流値を示す。図２（ｂ）〜図２（ｄ）の各横軸は、時間を示す。なお、図２（ｃ）は、分圧回路によって接続点ａに発生する直流電圧の電圧値を基準に、参照電圧Ｖｒｅｆの波形を示している。
【００３３】
図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、本実施形態では、スタートアップ期間の開始時から、スローダウン期間の終了時にかけて、モータードライバー１にクロック信号が入力される。ステッピングモーター４は、クロック信号の立ち上がりに対応して（同期して）、回転する。
【００３４】
クロック信号の周波数は、スタートアップ期間の開始時から定常駆動期間の開始時にかけて漸次増加する。この結果、ステッピングモーター４の回転速度が、目標回転速度まで徐々に増加する。この制御により、ステッピングモーター４の起動時に脱調が起こり難くなる。
【００３５】
一方、クロック信号のデューティー比は、スタートアップ期間の開始時に、５０％よりも大きな値に設定される。本実施形態では、スタートアップ期間の開始時に、クロック信号のデューティー比は８０％に設定される。また、クロック信号のデューティー比が８０％に設定されている期間に、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値が、定常駆動期間に発生する参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値よりも大きな値まで増加する。この結果、第１励磁電流の電流値は、第２励磁電流の電流値よりも大きな値に設定される。以下、定常駆動期間に発生する参照電圧Ｖｒｅｆを、定常時参照電圧Ｖｒｅｆと記載する場合がある。
【００３６】
第１励磁電流の電流値が、第２励磁電流の電流値よりも大きな値に設定された後、クロック信号のデューティー比は８０％から５０％に変化する。この結果、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値が、定常時参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値よりも大きな値のまま維持されて、第１励磁電流の電流値が、第２励磁電流の電流値よりも大きな値のまま維持される。
【００３７】
したがって、スローアップ期間に、定常駆動期間に供給される励磁電流よりも大きな電流値を有する励磁電流が流れる。換言すると、スローアップ期間に、定常駆動期間よりも大きなトルクが発生する。
【００３８】
本実施形態では、定常駆動期間が開始する前に、クロック信号のデューティー比が５０％よりも小さい値に設定される。そして、定常駆動期間の開始時に５０％に戻される。この結果、定常駆動期間が開始する前に、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値が低下して、第１励磁電流の電流値が低下する。そして、定常駆動期間において、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値が、低下後の電圧値のまま維持されて、励磁電流の電流値も、低下後の電流値のまま維持される。なお、本実施形態では、定常駆動期間が開始する前に、クロック信号のデューティー比は２０％に設定される。
【００３９】
ステッピングモーター４を停止させる際には、クロック信号の周波数を漸次減少させる。この制御により、ステッピングモーター４の回転速度が目標回転速度から徐々に減少する。そして、ステッピングモーター４の回転速度が、目標回転速度よりも低い回転速度まで減少した状態で、制御部２はモータードライバー１へのクロック信号の供給を停止する。このように、ステッピングモーター４の回転速度を低下させてから、クロック信号の供給を停止させることにより、ステッピングモーター４の停止時に回転子を所定の停止位置で停止させ易くなる。
【００４０】
一方、クロック信号のデューティー比は、スローダウン期間の開始時に、５０％よりも大きな値に設定される。この結果、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値が増加して、第３励磁電流の電流値が第２励磁電流の電流値よりも大きな電流値に設定される。本実施形態では、スローダウン期間の開始時に、クロック信号のデューティー比は８０％に設定される。
【００４１】
その後、クロック信号のデューティー比は８０％から５０％に変化する。この結果、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値が、定常時参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値よりも大きな値のまま維持されて、第３励磁電流の電流値が第２励磁電流の電流値よりも大きな値のまま維持される。
【００４２】
したがって、スローダウン期間に、定常駆動期間に供給される励磁電流よりも大きな電流値を有する励磁電流が流れる。換言すると、スローダウン期間に、定常駆動期間よりも大きなトルクが発生する。
【００４３】
本実施形態では、モータードライバー１へのクロック信号の供給が停止する前に、クロック信号のデューティー比が５０％よりも小さい値に設定される。本実施形態では、クロック信号のデューティー比が２０％に変化する。このように、クロック信号のデューティー比が５０％よりも低い値に設定されることにより、モータードライバー１へのクロック信号の供給が停止する前に、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値が低下して、励磁電流の電流値が低下する。したがって、励磁電流の電流値を低下させた状態で、ステッピングモーター４を停止状態にすることができる。換言すると、トルクを小さくした状態でステッピングモーター４を停止状態にすることができる。この制御により、回転子を所定の停止位置で停止させ易くなる。即ち、トルクが大きい状態のままステッピングモーター４の回転を停止させた場合、回転子の振動に起因する脱調が起こり易くなる。つまり、回転子を所定の停止位置で停止させることができない可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、トルクを小さくした状態でステッピングモーター４の回転を停止させるため、回転子を所定の停止位置で停止させ易くなる。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、ステッピングモーター４の起動時に、定常時参照電圧Ｖｒｅｆよりも大きい電圧値を有する参照電圧Ｖｒｅｆが発生するように、クロック信号のデューティー比が制御される。具体的には、スローアップ期間におけるクロック信号のデューティー比が、定常駆動期間におけるクロック信号のデューティー比よりも高い値に設定される。この結果、第１励磁電流の電流値が第２励磁電流の電流値よりも大きくなり、ステッピングモーター４の起動時に大きなトルクを発生させることができる。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、ステッピングモーター４の起動時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相との位置が大きくずれている場合であっても、ステッピングモーター４の起動不良が発生し難い。即ち、ステッピングモーターの起動時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相との位置が大きくずれている場合、トルクが不足すると、ステッピングモーターの起動不良が発生するおそれがある。つまり、ステッピングモーター４を起動できないおそれがある。これに対し、本実施形態によれば、ステッピングモーター４の起動時に大きなトルクを発生させることができるため、トルク不足によるステッピングモーター４の起動不良が発生し難い。
【００４６】
また、本実施形態によれば、ステッピングモーター４を停止させる際に、定常時参照電圧Ｖｒｅｆよりも大きい電圧値を有する参照電圧Ｖｒｅｆが発生するように、クロック信号のデューティー比が制御される。具体的には、スローダウン期間におけるクロック信号のデューティー比が、定常駆動期間におけるクロック信号のデューティー比よりも高い値に設定される。この結果、第３励磁電流の電流値が第２励磁電流の電流値よりも大きくなり、ステッピングモーター４の停止時に大きなトルクを発生させることができる。
【００４７】
したがって、本実施形態によれば、ステッピングモーター４の回転子の停止位置が目標の停止位置からずれ難くなる。その結果、ステッピングモーター４の起動時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相との位置がずれ難くなる。あるいは、少なくとも、ステッピングモーター４の起動時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相とのずれの程度を小さくすることができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、第２励磁電流の電流値を、第１励磁電流の電流値よりも小さくすることができ、定常駆動期間におけるステッピングモーター４の発熱を抑制することができる。なお、ステッピングモーター４が駆動すると、ステッピングモーター４の回転子に慣性力が付与される。よって、定常駆動期間においては、大きなトルクを発生させることなくステッピングモーター４を目標回転速度で回転させることができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、簡易な構成で、参照電圧Ｖｒｅｆを可変にして、励磁電流（トルク）を増減させることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、モータードライバー１が、停止期間においてもステッピングモーター４への励磁電流の供給を行う。したがって、停止期間中に固定子の励磁相の位置と回転子の着磁相の位置とが変化することを抑制することができる。
【００５１】
また、励磁電流の電流値を変化させることができない場合、ステッピングモーターが確実に起動するように励磁電流の電流値を大きな値に設定すると、定常駆動期間に供給される励磁電流の電流値も大きくなる。したがって、この場合、熱容量の大きいステッピングモーターを使用する必要がある。また、ステッピングモーターを冷却するためにファンを設ける必要がある。これに対し、本実施形態によれば、定常駆動期間に供給される励磁電流の電流値を小さくすることができる。よって、熱容量の大きいステッピングモーターを使用する必要がない。また、ファンを設ける必要もない。
【００５２】
また、一般的に、励磁モードを切り替える際には、ステッピングモーターの起動時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相との相を合わせる相切替えが行われる。この結果、励磁モードを切り替える際には、相切替えのための待ち時間が発生する。これに対し、本実施形態によれば、ステッピングモーター４の起動時に励磁電流の電流値を増加させてトルクを高くすることができるため、相切替えを行うことなくステッピングモーター４を起動させることができる。したがって、相切替えのための待ち時間を削減できる。
【００５３】
また、一般的には、ステッピングモーターの回転方向を切り替える際にも、励磁モードを切り替える際と同様に、ステッピングモーターの逆転開始時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相との相を合わせるための待ち時間が発生する。これに対し、本実施形態によれば、ステッピングモーター４の逆転開始時（起動時）に励磁電流の電流値を増加させてトルクを高くすることができる。よって、ステッピングモーターの逆転開始時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相との相を合わせることなくステッピングモーター４を起動させることができる。したがって、ステッピングモーターの回転方向を切り替えるための待ち時間を削減できる。
【００５４】
［実施形態２］
続いて図３を参照して、本発明の実施形態２について説明する。実施形態２は、実施形態１と異なり、停止期間中にモータードライバー１がステッピングモーター４への励磁電流の供給を行わない。以下、実施形態２について、実施形態１と異なる事項を説明し、実施形態１と同じ事項についての説明は適宜省略する。
【００５５】
図３は、実施形態２に係るステッピングモーターの制御装置１０の構成を示す図である。図３に示すように、本実施形態に係るステッピングモーターの制御装置１０は、実施形態１に係るステッピングモーターの制御装置１０（図１参照）と異なり、第３抵抗器３３を備えない。したがって、本実施形態では、電源ラインからの直流電圧が接続点ａに供給されない。換言すると、制御部２がモータードライバー１へクロック信号を供給している期間（以下、クロック信号供給期間と記載する。）にのみ、接続点ａに、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６のコレクタ電流に対応するパルス電圧が供給される。よって、クロック信号供給期間にのみ、参照電圧Ｖｒｅｆがモータードライバー１へ入力される。その結果、クロック信号供給期間にのみ、励磁電流がステッピングモーター４へ供給される。
【００５６】
以上、図３を参照して実施形態２について説明した。本実施形態によれば、クロック信号供給期間にのみ励磁電流がステッピングモーター４へ供給される。換言すると、停止期間中は、ステッピングモーター４への励磁電流の供給が停止される。したがって、本実施形態によれば、ステッピングモーター４の発熱を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態においても、図２を参照して説明したように、ステッピングモーター４を停止させる際には、クロック信号の周波数を漸次減少させる。したがって、ステッピングモーター４の回転速度が、目標回転速度よりも低い回転速度まで減少した状態で、ステッピングモーター４への励磁電流の供給を停止させることができる。このように、ステッピングモーター４の回転速度を低下させてから、励磁電流の供給を停止させることにより、ステッピングモーター４の停止時に回転子を所定の停止位置で停止させ易くなる。
【００５８】
また、ステッピングモーターの制御方式の一つに、ステッピングモーターの停止期間に励磁電流を流さず、ステッピングモーターを起動する前に予備励磁電流を流す制御方式がある。具体的には、予備励磁電流によって、ステッピングモーターの起動時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相との相合わせが行われる。即ち、ステッピングモーターの回転速度を低下させてから、励磁電流の供給を停止させる制御を実行しない一般的なモータードライバーを使用した場合、ステッピングモーターの停止期間に励磁電流を流さないことにより、ステッピングモーターの回転子が所定の停止位置から外れた位置で停止する可能性がある。よって、ステッピングモーターの起動時に励磁される固定子の励磁相と、回転子の着磁相との位置が大きくずれて、脱調が起こる可能性がある。このため、脱調の防止を目的として、ステッピングモーターの起動前に相合わせが行われる。しかし、この制御方式では、ステッピングモーターの起動前に、相合わせのための時間が必要となり、ステッピングモーターの起動に時間がかかる。これに対し、本実施形態によれば、ステッピングモーター４の起動時に励磁電流の電流値を増加させてトルクを高くすることができるため、相合わせを行うことなくステッピングモーター４を起動させることができる。したがって、相合わせに要する時間を削減できる。換言すると、ステッピングモーター４の回転速度が目標回転速度に到達するまでに必要な時間の短縮化を図ることができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、第３抵抗器３３のみを備えない構成について説明したが、第３抵抗器３３に加えて、第４抵抗器３４を備えない構成であってもよい。
【００６０】
以上、本発明の実施形態に係るステッピングモーターの制御装置１０、及びステッピングモーターの制御方法について、図面を参照しながら説明した。本発明の実施形態で説明したステッピングモーターの制御装置１０、及びステッピングモーターの制御方法は、複合機のようなＯＡ機器の各種駆動源に用いられているステッピングモーターの制御に利用することができる。例えば、複合機において、スキャナーが備えるキャリッジの駆動源や、原稿搬送装置が備える給紙ローラーの駆動源に用いられるステッピングモーターの制御に、本発明の実施形態で説明したステッピングモーターの制御装置１０、及びステッピングモーターの制御方法を適用することができる。また、複合機において、用紙搬送路に用紙を給紙する給紙ローラーの駆動源に用いられるステッピングモーターの制御に、本発明の実施形態で説明したステッピングモーターの制御装置１０、及びステッピングモーターの制御方法を適用することができる。
【００６１】
なお、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【００６２】
例えば、本発明による実施形態では、参照電圧可変部３が、スイッチ素子として、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６を備えたが、スイッチ素子は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６に限定されない。例えば、参照電圧可変部３は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３６に替えて、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタを備えてもよい。あるいは、参照電圧可変部３は、スイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを備えてもよい。
【００６３】
また、本発明による実施形態では、ステッピングモーター４の定常駆動時にクロック信号のデューティー比が５０％に設定されたが、本発明はこれに限定されない。ステッピングモーター４が駆動すると、ステッピングモーター４の回転子に慣性力が付与されるため、定常駆動期間においては、大きなトルクを発生させることなくステッピングモーター４を目標回転速度で回転させることができる。よって、ステッピングモーター４の定常駆動時におけるクロック信号のデューティー比は５０％よりも低い値に設定されてもよく、例えば、３０％又は２０％に設定され得る。
【００６４】
また、本発明による実施形態では、スローダウン期間に励磁電流の電流値を増加させたが、本発明はこれに限定されない。スローダウン期間において、励磁電流を増加させる制御が行われなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、例えば複合機のような電子機器の駆動源に用いられるステッピングモーターの制御装置及びその制御方法に有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１        モータードライバー
２        制御部
３        参照電圧可変部
４        ステッピングモーター
１０      ステッピングモーターの制御装置
【図１】
2018057163.tif 000003
【図２】
2018057163.tif 000004
【図３】
2018057163.tif 000005