(57)【要約】【課題】ホールド時において設定電流値よりも大きい電流がステッピングモーターに流れてしまうことを抑制することが可能なモーター制御装置を提供すること。【解決手段】モータードライバー１２は、チョッピング動作によりステッピングモーター２を定電流制御する。また、モータードライバー１２は、前記チョッピング動作のチョッピング周波数に応じたタイミングでオンされ、その後、最小オン時間Ｔｏｎが経過した以降にステッピングモーター２に流れる電流が設定電流値に到達したことに応じてオフされるスイッチング素子を含む。チョッピング周波数設定部１４は、ステッピングモーター２のホールド時における前記チョッピング動作のチョッピング周波数を、ステッピングモーター２の回転時よりも低い周波数に設定する。【選択図】図１
2018107913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョッピング動作によりステッピングモーターを定電流制御するモータードライバーであって、前記チョッピング動作のチョッピング周波数に応じたタイミングでオンされ、その後、予め定められた一定時間が経過した以降にステッピングモーターに流れる電流が設定電流値に到達したことに応じてオフされるスイッチング素子を含むモータードライバーと、
前記ステッピングモーターのホールド時における前記チョッピング動作のチョッピング周波数を、前記ステッピングモーターの回転時よりも低い周波数に設定するチョッピング周波数設定部と、
を備えるモーター制御装置。
【請求項２】
前記ステッピングモーターのホールド時に前記ステッピングモーターに流れる電流の電流値を、前記ステッピングモーターの回転時よりも小さい電流値に設定する電流制御部を更に備える、
請求項１に記載のモーター制御装置。
【請求項３】
前記モータードライバーを介して前記ステッピングモーターを回転又は停止させる制御を行うモーター制御部を更に備え、
前記チョッピング周波数設定部が、前記モーター制御部から出力される信号であって、前記ステッピングモーターがホールド中か否かを示すホールド信号に応じて前記チョッピング周波数を切り替えるハードウェア回路である、
請求項１又は請求項２に記載のモーター制御装置。
【請求項４】
前記チョッピング周波数設定部は、直列接続された２つの抵抗器と１つのコンデンサとが並列接続された並列回路を含む、
請求項３に記載のモーター制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チョッピング動作によりステッピングモーターを定電流制御することが可能なモーター制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種のモーター制御装置において、スパイクノイズによる誤動作を避けるために、ステッピングモーターに流れる電流を制御するスイッチング素子がオンされてから一定時間が経過するまでの期間は、ステッピングモーターに流れる電流の検出値に関わらず、スイッチング素子がオンのまま維持されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２４０８９２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、上記のように構成されたモーター制御装置では、ステッピングモーターのホールド時において、前記スイッチング素子がオンされてから前記一定時間が経過するよりも前にステッピングモーターに流れる電流の電流値が設定電流値を超えてしまうことがある。その結果、ホールド時において、設定電流値よりも大きい電流がステッピングモーターに流れてしまうことがある。
【０００６】
本発明の目的は、ホールド時において設定電流値よりも大きい電流がステッピングモーターに流れてしまうことを抑制することが可能なモーター制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るモーター制御装置は、モータードライバーと、チョッピング周波数設定部と、を備える。前記モータードライバーは、チョッピング動作によりステッピングモーターを定電流制御する。また、前記モータードライバーは、前記チョッピング動作のチョッピング周波数に応じたタイミングでオンされ、その後、予め定められた一定時間が経過した以降にステッピングモーターに流れる電流が設定電流値に到達したことに応じてオフされるスイッチング素子を含む。前記チョッピング周波数設定部は、前記ステッピングモーターのホールド時における前記チョッピング動作のチョッピング周波数を、前記ステッピングモーターの回転時よりも低い周波数に設定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ホールド時において設定電流値よりも大きい電流がステッピングモーターに流れてしまうことを抑制することが可能なモーター制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るモーター制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るモーター制御装置の電流制御部及びチョッピング周波数設定部の構成の一例を示す回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るモーター制御装置において回転時にステッピングモーターに流れる電流値の一例と、仮に回転時とホールド時とで同一のチョッピング周波数を用いた場合にホールド時にステッピングモーターに流れる電流値の一例とを示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るモーター制御装置においてホールド時にステッピングモーターに流れる電流値の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るモーター制御装置１は、モーター制御部１１、モータードライバー１２、電流制御部１３、及びチョッピング周波数設定部１４を備える。モーター制御装置１は、例えば、プリンター装置、ファクシミリ装置、コピー機、複合機などの画像形成装置に搭載される。前記画像形成装置は、給紙装置から送り出されたシートが搬送される経路のうち、画像をシートに転写する転写位置の直前に配置され、シートの姿勢と画像の転写タイミングとを調整するレジストローラーを備える。ステッピングモーター２は、前記レジストローラーの駆動源として設けられる。モーター制御装置１は、前記画像形成装置で実行されるジョブに応じてステッピングモーター２を制御する。
【００１２】
モーター制御部１１は、モータードライバー１２を介してステッピングモーター２を回転又は停止させる制御を行う。具体的に、モーター制御部１１は、ステッピングモーター２を一定角度ずつ回転させるための信号（ＣＬＫ）、回転方向を設定するための信号（ＣＷ＿ＣＣＷ）、励磁モードを設定するための信号（ＭＯＤＥ）、前記スイッチング素子を強制的にオフするための信号（ＥＮＡＢＬＥ）などを、モータードライバー１２に供給する。また、モーター制御部１１は、ステッピングモーター２がホールド中であるか否かを示すホールド信号（ＨＯＬＤ）を、電流制御部１３及びチョッピング周波数設定部１４に供給する。
【００１３】
モータードライバー１２は、チョッピング動作によりステッピングモーター２を定電流制御する。モータードライバー１２には、ステッピングモーター２に流れる電流（励磁電流）を制御するためのスイッチング素子（不図示）が含まれている。前記スイッチング素子は、前記チョッピング動作のチョッピング周波数に応じたタイミングでオンされ、その後、予め定められた一定時間（図３に示される最小オン時間Ｔｏｎ）が経過した以降にステッピングモーター２に流れる電流が設定電流値に到達したことに応じてオフされる。
【００１４】
図３は、モーター制御装置１において回転時（駆動時）にステッピングモーター２に流れる電流値の一例と、仮に回転時とホールド時（停止時）とで同一のチョッピング周波数を用いた場合にホールド時にステッピングモーター２に流れる電流値の一例とを示す図である。以下、図３を参照しつつ、ステッピングモーター２の回転時におけるモータードライバー１２の動作について説明する。図３において、Ｔｃ１は、前記動作のチョッピング周期を示しており、Ｔｈ１は、ステッピングモーター２の回転時の設定電流値を示している。前記スイッチング素子は、前記チョッピング動作のチョッピング周波数に応じたタイミングでオンされる。これにより、ステッピングモーター２に流れる電流が上昇し始める。その後、ステッピングモーター２に流れる電流が設定電流値Ｔｈ１に到達したことに応じて前記スイッチング素子がオフされる。これにより、ステッピングモーター２に流れる電流が減衰し始める。このような動作が繰り返されることにより、ステッピングモーター２に流れる電流が設定電流値Ｔｈ１を超えないように制御される。
【００１５】
なお、前記スイッチング素子がオンされた直後にはスパイクノイズが発生することがあり、前記スパイクノイズが発生すると、ステッピングモーター２に流れる電流値と設定電流値Ｔｈ１との比較が正常に行えず、誤動作が引き起こされることがある。そこで、本実施形態のモータードライバー１２では、前記スイッチング素子がオンされてから最小オン時間Ｔｏｎが経過するまでの期間は、ステッピングモーター２に流れる電流の検出値に関わらず、前記スイッチング素子がオンのまま維持される。
【００１６】
電流制御部１３は、ステッピングモーター２のホールド時にステッピングモーター２に流れる電流の電流値を、ステッピングモーター２の回転時よりも小さい電流値に設定する。具体的には、図３に示されるように、電流制御部１３は、ステッピングモーター２のホールド時の設定電流値Ｔｈ２を、回転時の設定電流値Ｔｈ１よりも小さい値に設定する。
【００１７】
電流制御部１３は、例えば、図２に示されるハードウェア回路で構成される。電流制御部１３は、トランジスタＴＲ１及び３つの抵抗器Ｒ１〜Ｒ３を含む。トランジスタＴＲ１は、モーター制御部１１から出力される前記ホールド信号に応じて制御される。
【００１８】
具体的には、ステッピングモーター２の回転時にはトランジスタＴＲ１がオフされる。これにより、抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ２により分圧された電圧が、モータードライバー１２に設けられた、設定電流値を設定するための端子（Ｖｒｅｆ）に印加される。その結果、モータードライバー１２で用いられる設定電流値が、図３に示される設定電流値Ｔｈ１となる。
【００１９】
一方、ステッピングモーター２のホールド時にはトランジスタＴＲ１がオンされる。これにより、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３により分圧された電圧が、前記端子（Ｖｒｅｆ）に印加される。その結果、モータードライバー１２で用いられる設定電流値が、回転時よりも低くなり、図３に示される設定電流値Ｔｈ２となる。これにより、ホールド時における消費電力を低下させることができるとともに、ホールド時における発熱を抑制することができる。
【００２０】
ところで、ステッピングモーター２に流れる電流が小さいほど、モータードライバー１２に設けられた前記スイッチング素子をオンした直後の電流の立ち上がりが急峻になるとともに、前記スイッチング素子をオフした直後の電流の立ち下がりが緩やかになる。よって、例えば電流制御部１３によってホールド時の設定電流値Ｔｈ２を回転時よりも低くする場合には、ホールド時において、前記スイッチング素子がオンされてから最小オン時間Ｔｏｎが経過するよりも前にステッピングモーター２に流れる電流の電流値が設定電流値Ｔｈ２を超えてしまうことがある。その結果、図３に示されるように、ホールド時において、設定電流値Ｔｈ２よりも大きい電流がステッピングモーター２に流れてしまうことがある。なお、このような問題を避けるために、十分に低いチョッピング周波数を用いることも考えられるが、チョッピング周波数を低くすると、ステッピングモーター２に流れる電流の変動（電流リップル）が大きくなり、回転時において、騒音、トルクむら、応答性の低下などの問題が生じる。そこで、本実施形態では、以下で説明するように、チョッピング周波数設定部１４によってホールド時のチョッピング周波数を回転時よりも低くすることにより、ホールド時において設定電流値Ｔｈ２よりも大きい電流がステッピングモーター２に流れてしまうことを抑制する。
【００２１】
チョッピング周波数設定部１４は、ステッピングモーター２のホールド時における前記チョッピング動作のチョッピング周波数を、ステッピングモーター２の回転時よりも低い周波数（例えば、回転時の半分）に設定する。具体的には、図４に示されるように、チョッピング周波数設定部１４は、ステッピングモーター２のホールド時のチョッピング周期Ｔｃ２を、回転時のチョッピング周期Ｔｃ１（図３）よりも長い周期に設定する。
【００２２】
チョッピング周波数設定部１４は、例えば、図２に示されるハードウェア回路で構成され、前記ホールド信号に応じて前記チョッピング周波数を切り替える。チョッピング周波数設定部１４は、直列接続された２つの抵抗器Ｒ４，Ｒ５と１つのコンデンサＣ１とが並列接続された並列回路を含む。前記並列回路は、モータードライバー１２に設けられた、チョッピング周波数（又はチョッピング周期）を設定する端子（Ｔｃｈｏｐ）に接続されている。前記端子（Ｔｃｈｏｐ）は、モータードライバー１２内の発振回路に接続されており、コンデンサＣ１の充放電に同期して、モータードライバー１２において前記チョッピング動作が行われる。すなわち、前記チョッピング動作のチョッピング周波数は、前記並列回路の時定数に応じて決まる。
【００２３】
チョッピング周波数設定部１４は、２つのトランジスタＴＲ２，ＴＲ３を含む。ステッピングモーター２の回転時にはトランジスタＴＲ２及びトランジスタＴＲ３がオンされる。これにより、抵抗器Ｒ５が無効となる。その結果、前記チョッピング動作のチョッピング周期が、図３に示されるチョッピング周期Ｔｃ１となる。
【００２４】
一方、ステッピングモーター２のホールド時にはトランジスタＴＲ２及びトランジスタＴＲ３がオフされる。これにより、抵抗器Ｒ５が有効となる。その結果、前記並列回路の時定数が回転時よりも大きくなり、前記チョッピング動作のチョッピング周期が、図４に示されるチョッピング周期Ｔｃ２となる。例えば、抵抗器Ｒ４の抵抗値と抵抗器Ｒ５の抵抗値とが等しい場合は、ホールド時の前記並列回路の時定数が、回転時のほぼ２倍となる。その結果、ホールド時のチョッピング周波数が、回転時のほぼ半分となる。すなわち、ホールド時のチョッピング周期Ｔｃ２が、回転時のチョッピング周期Ｔｃ１のほぼ２倍となる。
【００２５】
このように、本実施形態では、チョッピング周波数設定部１４によって、ステッピングモーター２のホールド時における前記チョッピング動作のチョッピング周波数が、ステッピングモーター２の回転時よりも低い周波数に設定される。その結果、ホールド時において、チョッピング周期に対する最小オン時間Ｔｏｎの比率が、回転時よりも小さくなる。よって、ステッピングモーター２に流れる電流値が最小オン時間Ｔｏｎにおいて大きく上昇したとしても、前記スイッチング素子が次にオンされるまでに十分に減衰する。したがって、図４に示されるように、ホールド時において設定電流値Ｔｈ２よりも大きい電流がステッピングモーター２に流れてしまうことを抑制することが可能である。
【００２６】
また、本実施形態では、チョッピング周波数設定部１４がハードウェア回路で構成されるので、新たなソフトウェア制御を必要とせずに、モーター制御部１１から電流制御部１３に供給される前記ホールド信号を利用して前記チョッピング周波数を設定することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、電流制御部１３及びチョッピング周波数設定部１４がハードウェア回路で構成されるが、本発明はこれに限定されない。他の実施形態では、電流制御部１３及びチョッピング周波数設定部１４の少なくとも一方がソフトウェアを用いて構成されてもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、チョッピング周波数設定部１４は、モーター制御部１１から電流制御部１３に供給される前記ホールド信号を利用して前記チョッピング周波数を設定するが、本発明はこれに限定されない。他の実施形態では、チョッピング周波数設定部１４に、例えば、モーター制御部１１からモータードライバー１２に供給される前記信号（ＣＬＫ）に基づいて、ステッピングモーター２がホールド中であるか否かを判定する回路が含まれていてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１  モーター制御装置
２  ステッピングモーター
１１  モーター制御部
１２  モータードライバー
１３  電流制御部
１４  チョッピング周波数設定部
Ｔｃ１  チョッピング周期
Ｔｃ２  チョッピング周期
Ｔｈ１  設定電流値
Ｔｈ２  設定電流値
Ｔｏｎ  最小オン時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2018107913.tif 000006