(57)【要約】【課題】始動性のよい高速回転のステップモータの駆動方法とその駆動回路を提供することにある。【解決手段】２極の扁平ステータと、該２極の扁平ステータとギャップを介して磁気結合しディテントトルクによって静止する、ロータ軸に固定された２極の永久磁石から成るロータと、駆動コイルから構成されるステップモータの駆動方法において、ロータ位置検出器を構成する増幅器の基準電圧を、該ロータ位置検出器を構成する比較器の上しきい電圧より大きい、あるいは、下しきい電圧より小さい増幅器用第１基準電圧と、該比較器用基準電圧回路の出力する比較器用基準電圧との電圧差の絶対値が、該増幅器用第１基準電圧より小さい増幅器用第２基準電圧の一方に設定可能にし、チョッパーパルスを有する始動パルスの時だけ前記増幅器用第１基準電圧に設定することを特徴とするステップモータの駆動方法と、その駆動回路を提供することにある。【選択図】        図１
2008043062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２極の扁平ステータと、該２極の扁平ステータとギャップを介して磁気結合しディテントトルクによって静止する、ロータ軸に固定された２極の永久磁石から成るロータと、駆動コイルから構成されるステップモータを、該ロータが動くことによって該駆動コイルに発生する逆起電圧を、ロータ位置検出器を構成する増幅器でその増幅器用基準電圧を基準に増幅して、比較器用基準電圧回路の出力する比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧と下しきい電圧からなるヒステリシスを有し、ロータ位置検出器を構成する比較器で、該増幅器の出力からロータの位置を検出して、さらに、駆動パルス発生回路で、そのロータの位置とタイミングをとって駆動パルスを発生して、前記駆動コイルにドライバで該駆動パルスに対応するバイポーラの駆動電流を供給して、駆動するステップモータの駆動方法において、前記増幅器用基準電圧を複数個、前記比較器用基準電圧を１個使用する、あるいは、前者を１個、後者を複数個使用することを特徴とするステップモータの駆動方法。
【請求項２】
前記増幅器用基準電圧を２個、前記比較器用基準電圧を１個使用し、前記増幅器用基準電圧を、前記比較器の比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧より大きい、あるいは、下しきい電圧より小さい増幅器用第１基準電圧と、前記比較器用基準電圧との電圧差の絶対値が、該増幅器用第１基準電圧より小さい増幅器用第２基準電圧の一方に設定可能にし、チョッパーパルスを有する始動パルスの時だけ前記増幅器用第１基準電圧に設定し、さらに、該始動パルスによって前記駆動コイルに供給される駆動電流の方向を、増幅器用第１基準電圧が前記比較器の比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧より大きい、あるいは下しきい電圧より小さいかに対応してバイポーラのどちらかの方向に固定することを特徴とする請求項１に記載のステップモータの駆動方法。
【請求項３】
前記増幅器用第１基準電圧と前記比較器の比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧、あるいは下しきい電圧との電圧差を、始動パルスによってロータが回転を始めたのか（始動回転モードを始めたのか）、あるいは、非回転振動を始めたのか（始動非回転モードを始めたのか）を確実に判断し起動できることを基準に設定することを特徴とする請求項２に記載のステップモータの駆動方法。
【請求項４】
前記増幅器用第２基準電圧と前記比較器用基準電圧との電圧差を、ステップモータの高速回転時の前後のパルス幅の等しい駆動パルス間の間隔を等しくすることを基準に設定することを特徴とすることを請求項２乃至３に記載のステップモータの駆動方法。
【請求項５】
前記増幅器用基準電圧を１個、前記比較器用基準電圧を２個使用し、該比較器用基準電圧を、該増幅器用基準電圧より該比較器の比較器用第１基準電圧を基準とする、上しきい電圧が小さい、あるいは、下しきい電圧が大きい比較器用第１基準電圧と、前記増幅器用基準電圧との電圧差の絶対値が、該比較器用第１基準電圧より小さい比較器用第２基準電圧の一方に設定可能にし、チョッパーパルスを有する始動パルスの時だけ前記比較器用第１基準電圧に設定し、さらに、該始動パルスによって前記駆動コイルに供給される駆動電流の方向を、増幅器用基準電圧が前記比較器の比較器用第１基準電圧を基準とする、上しきい電圧より大きい、あるいは、下しきい電圧より小さいかに対応してバイポーラのどちらかの方向に固定することを特徴とする請求項１に記載のステップモータの駆動方法。
【請求項６】
前記増幅器用基準電圧と前記比較器の比較器用第１基準電圧を基準とする、上しきい電圧、あるいは下しきい電圧との電圧差を、始動パルスによってロータが回転を始めたのか（始動回転モードを始めたのか）、あるいは、非回転振動を始めたのか（始動非回転モードを始めたのか）を確実に判断し起動できることを基準に設定することを特徴とする請求項５に記載のステップモータの駆動方法。
【請求項７】
前記増幅器用基準電圧と前記比較器用第２基準電圧との電圧差を、ステップモータの高速回転時の前後のパルス幅の等しい駆動パルス間の間隔を等しくすることを基準に設定することを特徴とすることを請求項５乃至６に記載のステップモータの駆動方法。
【請求項８】
２極の扁平ステータと、該２極の扁平ステータとギャップを介して磁気結合しディテントトルクによって静止する、ロータ軸に固定された２極の永久磁石から成るロータと、駆動コイルから構成されるステップモータを駆動する、ロータが動くことによって該駆動コイルに発生する逆起電圧を増幅する増幅器と、比較器用基準電圧を出力する比較器用基準電圧回路と、比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧と下しきい電圧からなるヒステリシスを有し、該増幅器の出力からロータの位置を検出する比較器とから構成されるロータ位置検出器と、そのロータの位置とタイミングをとって駆動パルスを発生する駆動パルス発生回路と、前記駆動コイルに該駆動パルスに対応するバイポーラの駆動電流を供給するドライバからなるステップモータの駆動回路において、前記増幅器の基準電圧入力端は、チョッパーパルスを有する始動パルスの時だけ、前記比較器の比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧より大きい、あるいは、下しきい電圧より小さい増幅器用第１基準電圧を出力する、ロータ位置検出器を構成する増幅器用第１基準電圧回路に接続され、さらに、チョッパーパルスを有する始動パルスの時以外に、前記比較器用基準電圧との電圧差の絶対値が該増幅器用第１基準電圧のそれより小さい増幅器用第２基準電圧を出力するロータ位置検出器を構成する増幅器用第２基準電圧回路に接続されることを特徴とするステップモータの駆動回路。
【請求項９】
２極の扁平ステータと、該２極の扁平ステータとギャップを介して磁気結合しディテントトルクによって静止する、ロータ軸に固定された２極の永久磁石から成るロータと、駆動コイルから構成されるステップモータを駆動する、増幅器用基準電圧を出力する増幅器用基準電圧回路と、ロータが動くことによって該駆動コイルに発生する逆起電圧を増幅する増幅器と、比較器用基準電圧を出力する比較器用基準電圧回路と、比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧と下しきい電圧からなるヒステリシスを有し、該増幅器の出力からロータの位置を検出する比較器とから構成されるロータ位置検出器と、そのロータの位置とタイミングをとって駆動パルスを発生する駆動パルス発生回路と、前記駆動コイルに該駆動パルスに対応するバイポーラの駆動電流を供給するドライバからなるステップモータの駆動回路において、前記比較器の基準電圧入力端は、チョッパーパルスを有する始動パルスの時だけ、前記増幅器用基準電圧回路の出力する増幅器用基準電圧より、前記比較器の比較器用第１基準電圧を基準とする、上しきい電圧が小さい、あるいは、下しきい電圧が大きい比較器用第１基準電圧を出力する、ロータ位置検出器を構成する比較器用第１基準電圧回路に接続され、さらに、チョッパーパルスを有する始動パルスの時以外に、前記増幅器用基準電圧との電圧差の絶対値が該比較器用第１基準電圧のそれより小さい比較器用第２基準電圧を出力するロータ位置検出器を構成する比較器用第２基準電圧回路に接続されることを特徴とするステップモータの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステップモータの駆動方法とその駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、ステップモータを適用した振動モータの構造を説明する。
【０００３】
図８に本発明に使用するステップモータを適用した振動モータの平面図（ａ）とＡ−Ａ断面図（ｂ）を示す。振動モータ８０は、矩形の外形をした基板８７とハウジング８８からなる、２極の扁平ステータ８１と、該扁平ステータ８１に設けられたロータ穴８１ａに配置され、該扁平ステータ８１とギャップ８１ｂを介して磁気結合し、ロータ穴８１ａに設けられたノッチ８１ｃと８１ｄによって発生するディテントトルクによって静止する永久磁石８２ａからなるロータ８２と、該扁平ステータ８１に磁気結合する、コイル巻心８３ａに巻き回されたコイル８３ｂとから成る駆動コイル８３と、ロータ軸８２ｂに取り付けられた偏心重り８５とから構成され、外部電源を該振動モータ８０の外部電源に接続可能な外部電源端子（図示せず）を持つ、１チップに駆動回路が集積化されたドライバＩＣ８６に印加すると、駆動コイル８３にバイポーラの駆動電流を供給して、ロータ８２を高速に回転し、該偏心重り８５に働く遠心力によって振動を発生して、振動モータとして機能する。
【０００４】
次に、図９に本発明に使用するステップモータを適用した他の振動モータの平面図（ａ）とＢ−Ｂ断面図（ｂ）を示す。図８に示す振動モータ８０と異なる点は、２極の扁平ステータ９１のロータ穴９１ａであって、ディテントトルクを発生するために前記ロータ穴８１ａに設けられたノッチ８１ｃと８１ｄに変わって段差９１ｃと９１ｄが設けられている点である。それ以外の構造は同一なので説明を省略する。
【０００５】
まず、始動パルスでのロータの回転図（ａ）とロータの非回転の振動図（ｂ）である図３を使って、図８に示す振動モータ８０が始動パルスで駆動されたときのロータ８２の動きを説明する。ロータの回転図（ａ）に示すように、ロータ８２がその磁極８２ａのＮとＳをＭ−Ｍ方向に向けて静止しているときに、始動パルスによってドライバＩＣ８６から駆動コイル８３にバイポーラの駆動電流が供給されて、ステータ８１がＬ−Ｌ方向でＮとＳに磁化されると、ロータ８２はＣＷ方向に３１ａ、Ｌ−Ｌとの交点３１ｂを通過し、３１ｃに沿って回転し始め、一方、ロータの非回転の振動図（ｂ）に示すように、ロータ８２がその磁極８２ａのＳとＮをＭ−Ｍ方向に向けて静止しているときに、始動パルスによってドライバＩＣ８６から駆動コイル８３にバイポーラの駆動電流が供給されて、ステータ８１がＬ−Ｌ方向でＮとＳに磁化されると、ロータ８２はＣＣＷ方向に３２ａ、Ｌ−Ｌとの交点３２ｂを通過し、３２ｃ、３２ｄに沿って非回転の振動を始める。
【０００６】
更に、パワーオンからストップまでの回転コントロールのフローチャートである図４を使って、回転コントロールを説明する。回転コントロールは、ドライバＩＣ８６に外部電源が印加されると（パワーオン４１）とスタート（４２）し、始動パルス出力（４３）になり、ロータ８２の回転検出（４４）に進み、ロータ８２の回転が検出されれば、始動回転モード（４６）に進み、ロータ８２は、外部電源が切断される（パワーオフ４８）まで回転を継続し、外部電源が切断される（パワーオフ４８）と、回転コントロールはストップ（４９）し、再び、外部電源が印加される（パワーオン４１）とスタート４２に戻り、一方、回転検出（４４）でロータ８２の回転が検出されないと、試行回数ｎオーバー４５でなければ、
回転検出（４４）に戻り、試行回数ｎオーバー（４５）（以下に説明する図１と図１１に示す始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）においては、ｎを６に設定している）であれば、始動非回転モード（４７）に進み、ロータ８２は、外部電源が切断される（パワーオフ４８）まで回転を継続し、外部電源が切断される（パワーオフ４８）と、回転コントロールはストップ（４９）し、再び、外部電源が印加される（パワーオン４１）とスタート４２に戻るシーケンスになっている。
【０００７】
次に、図８あるいは図９に示す振動モータの従来の駆動方法と駆動回路を、従来の駆動回路のブロック図である図１２と、該従来のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図である図１３と、該従来のインバータを使用したロータ位置検出器のブロック図である図１４と、従来の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅後の電圧波形（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅後の電圧波形（ｄ）の時間変化である図１０と、従来の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅器用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅器用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｄ）の時間変化である図１１を使って説明する。
【０００８】
図１２に示すように、従来の駆動回路２２０は、図８または図９に示すステップモータ２２６ａの駆動コイル２２６ｂの両端に接続し、ロータの位置検出を行うロータ位置検出器２２１と、外部電源（図示せず）と外部電源端子２２７ａと２２７ｂを通して接続する、該駆動回路２２０に外部電源が印加されると、モータをオンするモータ制御信号２２２ａを出力し、また、その外部電源が切断されることによって、モータをオフするモータ制御信号２２２ａを出力するパワーオンリセット回路２２２と、パワーオンリセット回路２２２からのモータ制御信号２２２ａを入力し、基準信号２２３ａを発生する基準信号発生器２２３と、該基準信号発生器２２３からの基準信号２２３ａに基づいて、前記ロータ位置検出器２２１の出力する、ロータ位置検出信号２２１ａとタイミングをとって駆動パルス２２５ａを出力する、以下で詳しく説明する、始動回転非回転検出手段２２４ａと該始動回転非回転検出手段２２４ａの出力する始動回転非回転検出２２４ｂを入力する始動回転非回転モード切換手段２２４ａとを有する駆動パルス発生回路２２４と、該駆動パルス２２５ａによって駆動コイル２２６ｂにバイポーラの駆動電流を供給するドライバ２２５から構成されている。
【０００９】
前記ロータ位置検出器２２１は、増幅器用基準電圧回路２２１ｂと、該増幅器用基準電圧回路２２１ｂの出力する基準電圧２２１ｄを基準に動作する増幅器２２１ｅと、外部電源の中間電圧の基準電圧２２１ｉを出力する比較器用基準電圧回路２２１ｈと、該増幅器２２１ｅの出力２２１ｆを該基準電圧２２１ｉと比較してロータ位置検出信号２２１ａを駆動パルス発生回路２２４に出力する比較器２２１ｇから構成されている。
【００１０】
図１３に示すように、従来のオペアンプを使用したロータ位置検出器２３０は、外部電源端子２３８ａと２３８ｂに接続し、アナログスイッチコントロール信号２３７によってオンオフするアナログスイッチＳＷ９とＳＷ１０と、該アナログスイッチＳＷ９とＳＷ１０に接続する、抵抗Ｒ３１とＲ３２と、該抵抗Ｒ３１とＲ３２の接続点２３２ａに接続した、基準電圧２３２ｃを出力するボルテージフォロア２３２ｂから構成される増幅器用基準電圧回路２３２と、Ｒ３５を介して該ボルテージフォロア２３２ｂの出力２３２ｃを基準に動作する、抵抗Ｒ３６とＲ３７を介して、ドライバ端子２３６ａと２３６ｂを有する駆動コイル２３６の両端に接続した、帰還抵抗Ｒ３８からなるオペアンプ２３３ａから構成される増幅器２３３と、外部電源とグランドに外部電源端子２３８ａ、２３８ｂによって接続する抵抗Ｒ３３とＲ３４の接続点２３５ｂに接続し、外部電源とそのグランドの中間電圧の基準電圧２３５ｄを出力するボルテージフォロア２３５ｃから構成される比較器用基準電圧回路２３５と、該増幅器２３３の出力２３３ｂを抵抗Ｒ３９を介して入力し、該比較器用基準電圧回路２３５の出力の基準電圧２３５ｄを抵抗Ｒ４０を介して基準に動作する、帰還抵抗Ｒ４１からなり、増幅器２３３の出力２３３ｂが基準電圧２３５ｄを横切ったときに確実に動作するために必要である、抵抗Ｒ４０と帰還抵抗Ｒ４１の比と外部電源値（Ｖｃｃ）の積となるヒステリシスを有するコンパレータ２３４ａからの出力２３４ｂを入力して反転し、ロータ位置検出信号２３４ｄを出力するインバータ２３４ｃからなる比較器２３４から構成されている。
【００１１】
図１４に示すように、従来のインバータを使用したロータ位置検出器２４０は、外部電源端子２４７ａとグランド端子２４７ｂに接続し、アナログスイッチコントロール信号２４６によってオンオフするアナログスイッチＳＷ１１とＳＷ１２と、該アナログスイッチＳＷ１１とＳＷ１２に接続する、抵抗Ｒ５１とＲ５２から構成され、ドライバ接続端子２４５ａと２４５ｂを有する駆動コイル２４５の一方の端に抵抗Ｒ５１とＲ５２の接続点２４２ａを接続する増幅器用基準電圧回路２４２と、該駆動コイル２４５のもう一方の端に抵抗Ｒ５３を介して接続し、帰還抵抗Ｒ５４を有するインバータ２４３ａからなる増幅器２４３と、該増幅器２４３の出力２４３ｂを抵抗Ｒ５５を介して入力し、ロータ位置検出信号２４４ｃを出力する、帰還抵抗Ｒ５６を有し、増幅器２４３の出力２４３ｂが、図１３に示す従来のオペアンプを使用したロータ位置検出器２３０の比較器用基準電圧回路２３５の出力の基準電圧２３５ｄに相当して持っている基準電圧（スレッショールド）を横切ったときに確実に動作するために必要である、抵抗Ｒ５５と帰還抵抗Ｒ５６の比と外部電源値（Ｖｃｃ）の積となるヒステリシスを有するインバータ２４４ａとインバータ２４４ｂからなる比較器２４４から構成されている。
【００１２】
従来の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅後の電圧波形（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅後の電圧波形（ｄ）の時間変化である図１０と、従来の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｄ）の時間変化である図１１を使って、従来の駆動方法を説明する。なお、説明では図８に示すステップモータ８０を、図１３に示す従来のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図を使うが、図９に示すステップモータ９０と図１４に示す従来のインバータを使用したロータ位置検出器のブロック図についても同様である。
【００１３】
ステップモータ８０を起動するのに、まず、図１２に示す駆動パルス発生回路２２４からチョッパーパルス１０２を有する始動パルス１０１が出力され、チョッパーパルスの非パルス時１０１ａを反転したアナログスイッチコントロール信号１０１ｂによって、図１３に示す増幅器用基準電圧回路２３２のアナログスイッチＳＷ９とＳＷ１０はオンにされ、外部電源電圧のＲ３１とＲ３２による抵抗分割で設定された基準電圧２３２ｃはボルテージフォロア２３３ｂの出力として、図１０に示すオペアンプ２３３ａの基準電圧１１４となり、この基準電圧１１４は、比較器用基準電圧回路２３５の出力２３５ｄである基準電圧１１３の上しきい電圧１１３ａよりも高く設定され、図１０（ｂ）に示す始動回転モードにおける増幅後の電圧波形では、破線で示す、始動パルス１０１でのロータ８２の始動回転の逆起電圧１０７ｂはチョッパーパルス１０２の直前の非パルス時１０１ａでは上しきい電圧１１３ａを超えており、この非パルス時１０１ａでは、ロータ８２が回転を始めたとは検出されず、次の非パルス時１０２ａに該逆起電圧１０７ｂは上しきい電圧１１３ａを下回っており、駆動パルス発生回路２２４の有する始動回転非回転検出手段２２４ａは比較器２２１の出力するロータ位置検出信号２２１ａからロータ８２の回転を検出し、始動回転非回転モード切換手段２２４ｃは該始動回転非回転検出手段２２４ａの出力する始動回転信号２２４ｂを入力して始動回転モードに進め、該始動回転モードの次の駆動パルス１０３が駆動パルス発生手段２２４から出力され、振動モータ８０はスムーズに起動し、一方、図１０（ｄ）に示す始動非回転モードにおける増幅後の電圧波形では、破線で示す、始動パルス１１５でのロータ８２の始動非回転の振動の逆起電圧１２４ｂが、チョッパーパルス１１６、１１７、１１８、１１９、１２０の非パルス時、１１５ａ、１１６ａ、１１７ａ、１１８ａ、１１９ａ、１２０ａで上しきい電圧１１３ａを超えているので、駆動パルス発生回路２２４の有する始動回転非回転検出手段２２４ａは比較器２２１の出力するロータ位置検出信号２２１ａからロータ８２の始動非回転の振動を検出し、始動回転非回転モード切換手段２２４ｃは該始動回転非回転検出手段２２４ａの出力する始動非回転信号２２４ｂを入力して始動非回転モードに進め、駆動パルス発生回路２２４は、該始動非回転モードの次の、前記始動回転モードの始動パルス１０１の次の駆動パルス１０３より幅の広い駆動パルス１２１を非パルス時１２０ａの直後に出力して振動モータ８０はスムーズに起動する。
【００１４】
【特許文献１】特許３２５８１２５
【特許文献２】特許３６４５９０８
【特許文献３】再公表特許ＷＯ９７／３８４８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図１０（ｂ）、（ｄ）に示すように、始動パルス時にロータが回転し始めたのか、あるいは非回転振動を始めたのかを検出でき、次に、それぞれ始動回転モードと始動非回転モードの駆動パルスに進み起動できるが、増幅器２３３の基準として動作する基準電圧１１４が比較器２３４の基準電圧１１３の上しきい電圧１１３ａより高く設定されるために、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、高速回転時において、駆動パルス１０５後にその逆起電圧１１１ｂが下しきい電圧１１３ｂを横切るまでの時間１０５ａと、該駆動パルス１０５とパルス幅の等しい駆動パルス１０６後にその逆起電圧１１２ｂが上しきい電圧１１３ａを横切るまでの時間１０６ａに無視できないずれが発生して、効率のよく駆動できなく、ロータ８２は十分高速まで回転できないという問題があった。図１０（ｃ）、（ｄ）の高速回転についても同様な問題があった。
【００１６】
一方、高速回転時に、前記時間１０５ａと時間１０６ａをほぼ等しくするために、増幅器２３３の基準として動作する基準電圧１１４を比較器２３４の基準電圧１１３の上しきい電圧１１３ａより高く設定しないと（図示せず）、始動パルス１１５で非回転の振動を始めたときにチョッパーパルス１１６の直前の非パルス時１１５ａで逆起電圧は上しきい電圧１１３ａを超えないことが発生し、非回転の振動を始めたのに回転を始めたと検出することになり、始動パルス１１５後は始動非回転モードの駆動になるべきであるのに、始動回転モードの駆動になり始動パルス１１５直後は駆動パルス１２１ではなく、始動回転モードでの該駆動パルス１２１のパルス幅より狭いパルス幅の駆動パルス１０３となるので、振動モータ８０の姿勢位置によっては偏心重り８５の片重りによる負荷が増大して駆動力が足りずにロータ８２は起動しないことも発生した。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
２極の扁平ステータと、該２極の扁平ステータとギャップを介して磁気結合しディテントトルクによって静止する、ロータ軸に固定された２極の永久磁石から成るロータと、駆動コイルから構成されるステップモータを、該ロータが動くことによって該駆動コイルに発生する逆起電圧を、ロータ位置検出器を構成する増幅器でその増幅器用基準電圧を基準に増幅して、比較器用基準電圧回路の出力する比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧と下しきい電圧からなるヒステリシスを有し、ロータ位置検出器を構成する比較器で、該増幅器の出力からロータの位置を検出して、さらに、駆動パルス発生回路で、そのロータの位置とタイミングをとって駆動パルスを発生して、前記駆動コイルにドライバで該駆動パルスに対応するバイポーラの駆動電流を供給して、駆動するステップモータの駆動方法において、前記増幅器用基準電圧を複数個、前記比較器用基準電圧を１個使用する、あるいは、前者を１個、後者を複数個使用する。
【００１８】
前記増幅器用基準電圧を２個、前記比較器用基準電圧を１個使用し、前記増幅器用基準電圧を、前記比較器の比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧より大きい、あるいは、下しきい電圧より小さい増幅器用第１基準電圧と、前記比較器用基準電圧との電圧差の絶対値が、該増幅器用第１基準電圧より小さい増幅器用第２基準電圧の一方に設定可能にし、チョッパーパルスを有する始動パルスの時だけ前記増幅器用第１基準電圧に設定し、さらに、該始動パルスによって前記駆動コイルに供給される駆動電流の方向を、増幅器用第１基準電圧が前記比較器の比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧より大きい、あるいは、下しきい電圧より小さいかに対応してバイポーラのどちらかの方向に固定する。
【００１９】
前記増幅器用第１基準電圧と前記比較器の比較器用基準電圧を基準にする、上しきい電圧、あるいは下しきい電圧との電圧差を、始動パルスによってロータが回転を始めたのか（始動回転モードを始めたのか）、あるいは、非回転振動を始めたのか（始動非回転モードを始めたのか）を確実に判断し起動できることを基準に設定する。
【００２０】
前記増幅器用第２基準電圧と前記比較器用基準電圧との電圧差を、ステップモータの高速回転時の前後のパルス幅の等しい駆動パルス間の間隔を等しくすることを基準に設定する。
【００２１】
前記増幅器用基準電圧を１個、前記比較器用基準電圧を２個使用し、該比較器用基準電圧を、該増幅器用基準電圧より該比較器の比較器用第１基準電圧を基準とする、上しきい電圧が小さい、あるいは、下しきい電圧が大きい比較器用第１基準電圧と、前記増幅器用基準電圧との電圧差の絶対値が、該比較器用第１基準電圧より小さい比較器用第２基準電圧の一方に設定可能にし、チョッパーパルスを有する始動パルスの時だけ前記比較器用第１基準電圧に設定し、さらに、該始動パルスによって前記駆動コイルに供給される駆動電流の方向を、増幅器用基準電圧が前記比較器の比較器用第１基準電圧を基準とする、上しきい電圧より大きい、あるいは、下しきい電圧より小さいかに対応してバイポーラのどちらかの方向に固定する。
【００２２】
前記増幅器用基準電圧と前記比較器の比較器用第１基準電圧を基準とする、上しきい電圧、あるいは下しきい電圧との電圧差を、始動パルスによってロータが回転を始めたのか（始動回転モードを始めたのか）、あるいは、非回転振動を始めたのか（始動非回転モードを始めたのか）を確実に判断し起動できることを基準に設定する。
【００２３】
前記増幅器用基準電圧と前記比較器用第２基準電圧との電圧差を、ステップモータの高速回転時の前後のパルス幅の等しい駆動パルス間の間隔を等しくすることを基準に設定する。
【００２４】
２極の扁平ステータと、該２極の扁平ステータとギャップを介して磁気結合しディテントトルクによって静止する、ロータ軸に固定された２極の永久磁石から成るロータと、駆動コイルから構成されるステップモータを駆動する、ロータが動くことによって該駆動コイルに発生する逆起電圧を増幅する増幅器と、比較器用基準電圧を出力する比較器用基準電圧回路と、比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧と下しきい電圧からなるヒステリシスを有し、該増幅器の出力からロータの位置を検出する比較器とから構成されるロータ位置検出器と、そのロータの位置とタイミングをとって駆動パルスを発生する駆動パルス発生回路と、前記駆動コイルに該駆動パルスに対応するバイポーラの駆動電流を供給するドライバからなるステップモータの駆動回路において、前記増幅器の基準電圧入力端は、チョッパーパルスを有する始動パルスの時だけ、前記比較器の比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧より大きい、あるいは、下しきい電圧より小さい増幅器用第１基準電圧を出力する、ロータ位置検出器を構成する増幅器用第１基準電圧回路に接続され、さらに、チョッパーパルスを有する始動パルスの時以外に、前記比較器用基準電圧との電圧差の絶対値が該増幅器用第１基準電圧のそれより小さい増幅器用第２基準電圧を出力するロータ位置検出器を構成する増幅器用第２基準電圧回路に接続される。
【００２５】
２極の扁平ステータと、該２極の扁平ステータとギャップを介して磁気結合しディテントトルクによって静止する、ロータ軸に固定された２極の永久磁石から成るロータと、駆動コイルから構成されるステップモータを駆動する、増幅器用基準電圧を出力する増幅器用基準電圧回路と、ロータが動くことによって該駆動コイルに発生する逆起電圧を増幅する増幅器と、比較器用基準電圧を出力する比較器用基準電圧回路と、比較器用基準電圧を基準とする、上しきい電圧と下しきい電圧からなるヒステリシスを有し、該増幅器の出力からロータの位置を検出する比較器とから構成されるロータ位置検出器と、そのロータの位置とタイミングをとって駆動パルスを発生する駆動パルス発生回路と、前記駆動コイルに該駆動パルスに対応するバイポーラの駆動電流を供給するドライバからなるステップモータの駆動回路において、前記比較器の基準電圧入力端は、チョッパーパルスを有する始動パルスの時だけ、前記増幅器用基準電圧回路の出力する増幅器用基準電圧より、前記比較器の比較器用第１基準電圧を基準とする、上しきい電圧が小さい、あるいは、下しきい電圧が大きい比較器用第１基準電圧を出力する、ロータ位置検出器を構成する比較器用第１基準電圧回路に接続され、さらに、チョッパーパルスを有する始動パルスの時以外に、前記増幅器用基準電圧との電圧差の絶対値が該比較器用第１基準電圧のそれより小さい比較器用第２基準電圧を出力するロータ位置検出器を構成する比較器用第２基準電圧回路に接続される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、ブラシレスで低消費電力のステップモータを使った振動モータを、その駆動回路に接続する外部電源を頻繁に印加、切断して使用するときに、該振動モータに起動性と高速性を与えられる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
【実施例１】
【００２８】
次に、図８あるいは図９に示す振動モータの本発明の駆動方法と駆動回路を、本発明の第１の実施例の駆動回路のブロック図である図５と、該本発明の第１の実施例の駆動回路を構成する、本発明の第１の実施例のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図である図６と、該本発明の第１の実施例の駆動回路を構成する、本発明の第１の実施例のインバータを使用したロータ位置検出器のブロック図である図７と、本発明の第１の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅後の電圧波形（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅後の電圧波形（ｄ）の時間変化である図１と、本発明の第１の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅器用第１基準電圧設定回路のアナログスイッチコントロール信号（ｂ）と増幅器用第２基準電圧設定回路のアナログスイッチコントロール信号（ｃ）の時間変化と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｄ）と増幅器用第１基準電圧設定回路のアナログスイッチコントロール信号（ｅ）と増幅器用第２基準電圧設定回路のアナログスイッチコントロール信号（ｆ）の時間変化である図２を使って説明する。
【００２９】
図５に示すように、本発明の駆動回路５０は、図８または図９に示すステップモータ５６ａの駆動コイル５６ｂの両端に接続し、ロータの位置検出を行うロータ位置検出器５１と、該外部電源端子５７ａと５７ｂに接続し外部電源が印加されると、モータをオンするモータ制御信号５２ａを出力し、また、その外部電源が切断されると、モータをオフするモータ制御信号５２ａを出力するパワーオンリセット回路５２と、パワーオンリセット回路５２からのモータ制御信号５２ａを入力し、基準信号５３ａを発生する基準信号発生器５３と、該基準信号発生器５３からの基準信号５３ａに基づいて、前記ロータ位置検出器５１の出力する、ロータ位置信号５１ａとタイミングをとって、駆動パルス５５ａを出力する、下記で詳しく説明する始動回転非回転検出手段５４ａとその始動回転非回転検出手段５４ａの出力する始動回転非回転検出信号５４ｂを入力する始動回転非回転モード切換手段５４ａとを有する駆動パルス発生回路５４ｃと、該駆動パルス５５ａによって駆動コイル５６ｂにバイポーラの駆動電流を供給するドライバ５５から構成されている。
【００３０】
前記ロータ位置検出器５１は、増幅器用第１基準電圧回路５１ｂと、増幅器用第２基準電圧回路５１ｃと、該増幅器用第１基準電圧回路５１ｂの出力する増幅器用第１基準電圧５１ｆと増幅器用第２基準電圧回路５１ｃの出力する増幅器用第２基準電圧５１ｇを基準に動作する増幅器５１ｈと、該増幅器５１ｈの出力５１ｉを、比較器用基準電圧回路５１ｊの出力する外部電源の中間電圧の比較器用基準電圧５１ｋを基準に比較してロータ位置検出信号５１ａを駆動パルス発生回路５４に出力する比較器５１ｌから構成されている。
【００３１】
本発明の第１の実施例のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図である図６に示すように、オペアンプからなるロータ位置検出器６０は、外部電源端子６８ａと６８ｂに接続し、アナログスイッチコントロール信号６７ａによってオンオフするアナログスイッチＳＷ１とＳＷ２と、該アナログスイッチＳＷ１とＳＷ２に接続する、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２から構成され、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点６１ａを入力端子に接続したボルテージフォロア６１２を通して、増幅器用第１基準電圧６１ｂを出力する増幅器用第１基準電圧回路６１と、同様に、アナログスイッチコントロール信号６７ｂによってオンオフするアナログスイッチＳＷ３とＳＷ４と、該アナログスイッチＳＷ３とＳＷ４に接続する、抵抗Ｒ３とＲ４から構成され、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点６２ａを入力端子に接続した前記ボルテージフォロア６１２を通して、増幅器用第２増幅器用６２ｂを出力する増幅器用第２増幅器用設定回路６２と、Ｒ７を通して該ボルテージフォロア６１２の出力６１ｂあるいは６２ｂを基準に動作する、抵抗Ｒ８とＲ９を介して、ドライバ端子６６ａと６６ｂを有する駆動コイル６６の両端に接続し、帰還抵抗Ｒ１０からなるオペアンプ６３ａからなる増幅器６３と、該増幅器６３の出力６３ｂを抵抗Ｒ１１を介して入力し、外部電源とそのグランドに外部電源端子６８ａ、６８ｂによって接続する抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の接続点６５ｂを入力端子に接続したボルテージフォロア６５ｃを通して外部電源とそのグランドの中間電圧となる比較器用基準電圧６５ｄを出力する比較器用基準電圧回路６５と、Ｒ１２を通して該ボルテージフォロア６５ｃの出力６５ｄを基準に動作し、増幅器６３の出力６３ｂが比較器用基準電圧６５ｄを横切ったときに確実に動作するために必要である、抵抗Ｒ１２と帰還抵抗Ｒ１３の比と外部電源値（Ｖｃｃ）の積となるヒステリシスを有するコンパレータ６４ａからの出力６４ｂを入力して反転し、ロータ位置検出信号６４ｄを出力するインバータ６４ｃからなる比較器６４から構成され、始動パルスによって駆動コイル６５に供給されるバイポーラの駆動電流は増幅器用第１基準電圧６１ｂに対応して方向６６ｃか方向６６ｄのどちらかの方向に固定されている。
【００３２】
図７に示すように、本発明の第１の実施例のインバータを使用したロータ位置検出器７０は、外部電源端子５８ａとグランド端子５８ｂに接続し、アナログスイッチコントロール信号７６ａによってオンオフするアナログスイッチＳＷ５とＳＷ６と、該アナログスイッチＳＷ５とＳＷ６に接続する、抵抗Ｒ２１とＲ２２から構成され、ドライバ接続端子７５ａと７５ｂを有する駆動コイル７５の一方の端に、抵抗Ｒ２１とＲ２２の接続点７１ａを接続するする増幅器用第１基準電圧回路７１（増幅器用第１基準電圧はアナログスイッチＳＷ５とＳＷ６がオンした時の接続点７１ａの電圧）と、同様に、外部電源端子５８ａとグランド端子５８ｂに接続し、アナログスイッチコントロール信号７６ｂによってオンオフするアナログスイッチＳＷ７とＳＷ８と、該アナログスイッチＳＷ７とＳＷ８に接続する、抵抗Ｒ２３とＲ２４から構成され、ドライバ接続端子７５ａと７５ｂを有する駆動コイル７５の一方の端に、抵抗Ｒ２３とＲ２４の接続点７２ａを接続するする増幅器用第２基準電圧回路７２（増幅器用第２基準電圧はアナログスイッチＳＷ７とＳＷ８がオンした時の接続点７１ａの電圧）と、該駆動コイル７５のもう一方の端に抵抗Ｒ２５を介して接続し、帰還抵抗Ｒ２６を有するインバータ７３ａからなる増幅器７３と、該増幅器７３の出力７３ｂを抵抗Ｒ２７を介して入力し、ロータ位置検出信号７４ｃを出力する、帰還抵抗Ｒ２８を有し、増幅器７３の出力７３ｂが、図６に示す本発明のオペアンプを使用したロータ位置検出器６０の比較器用基準電圧回路６５の基準電圧６５ｄに相当して持っている基準電圧（スレッショールド）を横切ったときに確実に動作するために必要である、抵抗Ｒ２７と帰還抵抗Ｒ２８の比と外部電源値（Ｖｃｃ）の積となるヒステリシスを有する、インバータ７４ａとインバータ７４ｂからなる比較器７４から構成され、始動パルスによって駆動コイル７５に供給されるバイポーラの駆動電流は増幅器用第１基準電圧に対応して方向７５ｃか方向７５ｄのどちらかの方向に固定されている。
【００３３】
本発明の第１の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅後の電圧波形（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅後の電圧波形（ｄ）の時間変化である図１と、本発明の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅器用第１基準電圧設定回路のアナログスイッチコントロール信号（ｂ）と増幅器用第２基準電圧設定回路のアナログスイッチコントロール信号（ｃ）の時間変化と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｄ）と増幅器用第１基準電圧設定回路のアナログスイッチコントロール信号（ｅ）と増幅器用第２基準電圧設定回路のアナログスイッチコントロール信号（ｆ）の時間変化である図２を使って、本発明の駆動方法を説明する。なお、説明では、本発明に使用するステップモータを適用した振動モータである図８、本発明の第１の実施例のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図である図６を使うが、本発明に使用するステップモータを適用した他の振動モータである図９と、本発明の第１の実施例のインバータを使用したロータ位置検出器のブロック図である図７についても同様である。
【００３４】
ステップモータ８０を起動するのに、まず、図５に示す駆動パルス発生回路５４からチョッパーパルス２を有する始動パルス１が出力され、チョッパーパルス２の非パルス時１ａを反転したアナログスイッチコントロール信号１ｂによって、図６に示す増幅器用第１基準電圧回路６１のアナログスイッチＳＷ１とＳＷ２はオンにされ、外部電源電圧の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２による抵抗分割で設定された増幅器用第１基準電圧６１ｂはボルテージフォロア６１２の出力として、図６に示す増幅器６３のオペアンプ６３ａの増幅器用第１基準電圧６１ｂとなる。この増幅器用第１基準電圧６１ｂ（図１（ｂ）と（ｄ）に示す増幅器用第１基準電圧１４ａ）は、比較器６４の比較器用基準電圧回路６５の出力６５ｄである、上しきい電圧１３ａと下しきい電圧１３ｂからなる比較器用基準電圧１３に対して、該上しきい電圧１３ａよりも高く設定され、図１（ｂ）に示す、始動回転モードにおける増幅後の電圧波形では、破線で示す、始動パルス１でのロータ８２の始動回転の逆起電圧７ｂが、チョッパーパルス２の直前の非パルス時１ａでは上しきい電圧１３ａを越えており、非パルス時２ａでは上しきい電圧１３ａを下回ったことによって、駆動パルス発生回路５４の有する始動回転非回転検出手段５４ａは比較器５１の出力するロータ位置検出信号５１ａからロータ８２の回転を検出し、始動回転非回転モード切換手段５４ｃは該始動回転非回転検出手段５４ａの出力する始動回転信号５４ｂを入力して始動回転モードに進め、該始動回転モードの次の駆動パルス３が駆動パルス発生回路５４から出力され振動モータ８０はスムーズに起動する。
【００３５】
一方、図１（ｄ）に示す、始動非回転モードにおける、始動パルス１５でのロータ８２の始動非回転の振動の増幅後の電圧波形である、破線で示す逆起電圧２４ｂが、チョッパーパルス１６、１７、１８、１９、２０の非パルス時、つまり、１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ、１９ａ、２０ａで、上しきい電圧１３ａを超えているので、駆動パルス発生回路５４の有する始動回転非回転検出手段５４ａは比較器５１の出力するロータ位置検出信号５１ａからロータ８２の始動非回転の振動を検出し、始動回転非回転モード切換手段５４ｃは該始動回転非回転検出手段５４ａの出力する始動非回転信号５４ｂを入力して始動非回転モードに進め、駆動パルス発生回路５４は、該始動非回転モードの次の、前記始動回転モードの始動パルス１の次の駆動パルス３より幅の広い駆動パルス２１が非パルス時２０ａの直後に出力して、振動モータ８０はスムーズに起動する。なお、増幅器用第１基準電圧１４ａを大きくしていくことによって始動非回転の検出は確実になるが、大きすぎると始動回転の場合に、始動パルス後の始動回転の検出に時間がかかり、駆動パルス発生回路５４の出力する始動パルスの次の駆動パルスに遅れが生じて、該駆動パルスは振動モータ８０を十分に加速できなくなるので起動を考慮してその大きさを設定する必要がある。
【００３６】
始動パルス後では、図６に示す増幅用第１基準回路６１のアナログスイッチコントロール信号５１ｃは“Ｌ”になり、アナログスイッチＳＷ１とＳＷ２はオフになって、一方、増幅用第２基準電圧回路６２のアナログスイッチコントロール信号５１ｄは“Ｈ”になり、アナログスイッチＳＷ３とＳＷ４はオンになって、増幅器６３の基準として動作する基準電圧はボルテージフォロア６１２の出力６２ｂとなる。この増幅器用第２基準電圧６２ｂは図１（ｂ）と（ｄ）に示す増幅器用第２基準電圧１４ｂであって、上しきい電圧１３ａとの電圧差の絶対値が増幅器第１基準電圧１４ａより小さく設定されているので、高速回転時に駆動パルス５の逆起電圧１１ｂの下しきい電圧１３ｂを横切るまでの時間５ａと、該駆動パルス５とパルス幅の等しい駆動パルス６の逆起電圧１２ｂが上しきい電圧１３ａを横切るまでの時間６ａがほぼ同じになるように設定でき、効率よく駆動でき、ロータ８２は高速回転できる。
【００３７】
また、増幅器６３の増幅器用第１基準電圧１４ａが比較器６５の比較器用基準電圧１３の上しきい電圧１３ａより高く設定できるので、始動パルス１５で非回転振動の場合には、チョッパーパルス１６の直前の非パルス時１５ａで回転と誤検出することはなく、始動非回転モードに進め、始動パルス１で回転の場合にはその後回転モードに進めるので、振動モータ８０をスムーズに起動でき、特に、偏心重り８５をロータ軸８２ｂに固定した振動モータ８０では、その姿勢状態によって起動時に偏心重り８５の片重りによる負荷が増すときでも、振動モータ８０をスムーズに起動できる効果がある。
【００３８】
なお、これまでの説明は、増幅用第１基準電圧１４ａが上しきい電圧１３ａより大きく設定されている場合についてであったが、増幅用第１基準電圧１４ａを下しきい電圧１３ｂより小さく設定する場合は、始動パルスによってドライバで駆動コイルに供給されるバイポーラの駆動電流の方向を逆に固定すればよい。
【実施例２】
【００３９】
次に、図８あるいは図９に示す振動モータの本発明の駆動方法と駆動回路を、本発明の第２の実施例の駆動回路のブロック図である図１７と、該本発明の第２の実施例の駆動回路を構成する、本発明の第２の実施例のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図である図１８と、本発明の第２の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅後の電圧波形（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅後の電圧波形（ｄ）の時間変化である図１５と、本発明の第２の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅器用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｂ）と比較器用第１基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｃ）と、比較器用第２基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｄ）の時間変化と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｅ）と増幅器用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｆ）と比較器用第１基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｇ）と比較器用第２基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｈ）の時間変化である図１６を使って説明する。
【００４０】
図１７に示すように、本発明の第２の実施例の駆動回路３５０の第１の実施例の駆動回路５０と異なる構成は、ロータ位置検出器３５１であって、該ロータ位置検出器３５１は、増幅器用基準電圧回路３５１ｊと、該増幅器用基準電圧回路３５１ｊの出力する増幅器用基準電圧３５１ｋを基準に動作する増幅器３５１ｈと、該増幅器３５１ｈの出力３５１ｉを、比較器用第１基準電圧回路３５１ｂの出力する比較器用基準電圧３５１ｆと、比較器用第２基準電圧回路３５１ｃの出力する比較器用基準電圧３５１ｇを基準に比較してロータ位置検出信号３５１ａを駆動パルス発生回路５４に出力する比較器３５１ｌから構成されている。
【００４１】
本発明の第２の実施例のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図である図１８の第１の実施例と異なる構成は、オペアンプからなるロータ位置検出器３６０が、外部電源端子６８ａと６８ｂに接続し、アナログスイッチコントロール信号３６７ａによってオンオフするアナログスイッチＳＷ１３とＳＷ１４と、該アナログスイッチＳＷ１３とＳＷ１４に接続する、抵抗Ｒ６１と抵抗Ｒ６２から構成され、抵抗Ｒ６１と抵抗Ｒ６２の接続点３６１ａを入力端子に接続したボルテージフォロア３６１２を通して、比較器用第１基準電圧３６１ｂを出力する比較器用第１基準電圧回路３６１と、同様に、アナログスイッチコントロール信号３６７ｂによってオンオフするアナログスイッチＳＷ１５とＳＷ１６と、該アナログスイッチＳＷ１５とＳＷ１６に接続する、抵抗Ｒ６３とＲ６４から構成され、抵抗Ｒ６３と抵抗Ｒ６４の接続点３６２ａを入力端子に接続した前記ボルテージフォロア３６１２を通して、比較器用第２基準電圧３６２ｂを出力する比較器用第２基準電圧回路３６２と、外部電源とそのグランドに外部電源端子６８ａ、６８ｂによって接続する抵抗Ｒ６５と抵抗Ｒ６６の接続点３６５ｂを入力端子に接続したボルテージフォロア３６５ｃを通して外部電源とそのグランドの中間電圧となる増幅器用基準電圧３６５ｄを出力する増幅器用基準電圧回路３６５からなっていることである。
【００４２】
本発明の第２の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅後の電圧波形（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅後の電圧波形（ｄ）の時間変化である図１５と、本発明の第２の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅器用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｂ）と比較器用第１基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｃ）と比較器用第２基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｄ）の時間変化と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｅ）と増幅器用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｆ）と比較器用第１基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｇ）と比較器用第２基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｈ）の時間変化である図１６を使って、本発明の第２の実施例の駆動方法を説明する。なお、説明では、本発明に使用するステップモータを適用した振動モータである図８、本発明の第２の実施例のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図である図１８を使うが、図９に示す本発明に使用するステップモータを適用した他の振動モータについても同様である。
【００４３】
ステップモータ８０を起動するのに、まず、図１７に示す駆動パルス発生回路５４からチョッパーパルス２を有する始動パルス１が出力され、チョッパーパルス２の非パルス時１ａを反転したアナログスイッチコントロール信号１ｂによって、図１８に示す増幅器用基準電圧回路３６５のアナログスイッチＳＷ１７とＳＷ１８はオンにされ、外部電源電圧の抵抗Ｒ６５と抵抗Ｒ６６による抵抗分割で設定された増幅器用基準電圧３６５ｄはボルテージフォロア３６５ｃの出力として、増幅器６３のオペアンプ６３ａの増幅器用基準電圧３６５ｄ（図１５（ｂ）と（ｄ）に示す増幅器用基準電圧３１４）となり、また、始動パルス１の時に、アナログスイッチコントロール信号１ｃによって、図１８に示す費悪器用第１基準電圧回路３６１のアナログスイッチＳＷ１３とＳＷ１４はオンにされ、外部電源電圧の抵抗Ｒ６１と抵抗Ｒ６２による抵抗分割で設定された比較器用第１基準電圧３６１ｂはボルテージフォロア３６１２の出力として、比較器６４のオペアンプ６４ａの比較器用第１基準電圧３６１ｂとなり、該比較器用第１基準電圧３６１ｂ（図１５（ｂ）と（ｄ）に示す比較器用第１基準電圧３１３）を基準とする、上しきい電圧３１３ａと下しきい電圧３１３ｂからなるヒステリシスの上しきい電圧３１３ａは、増幅器用基準電圧回路３６５の出力する増幅器用基準電圧３６５ｄよりも低く設定され、図１（ｂ）に示す、始動回転モードにおける増幅後の電圧波形では、破線で示す、始動パルス１でのロータ８２の始動回転の逆起電圧３０７ｂが、チョッパーパルス２の直前の非パルス時１ａでは上しきい電圧３１３ａを越えており、非パルス時２ａでは上しきい電圧３１３ａを下回ったことによって、駆動パルス発生回路５４の有する始動回転非回転検出手段５４ａは比較器３５１の出力するロータ位置検出信号３５１ａからロータ８２の回転を検出し、始動回転非回転モード切換手段５４ｃは該始動回転非回転検出手段５４ａの出力する始動回転信号５４ｂを入力して始動回転モードに進め、該始動回転モードの次の駆動パルス３が駆動パルス発生回路５４から出力され振動モータ８０はスムーズに起動する。
【００４４】
一方、図１５（ｄ）に示す、始動非回転モードにおける、始動パルス１５でのロータ８２の始動非回転の振動の増幅後の電圧波形である、破線で示す逆起電圧３２４ｂが、チョッパーパルス１６、１７、１８、１９、２０の非パルス時、つまり、１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ、１９ａ、２０ａで、上しきい電圧３１３ａを超えているので、駆動パルス発生回路５４の有する始動回転非回転検出手段５４ａは比較器３５１の出力するロータ位置検出信号３５１ａからロータ８２の始動非回転の振動を検出し、始動回転非回転モード切換手段５４ｃは該始動回転非回転検出手段５４ａの出力する始動非回転信号５４ｂを入力して始動非回転モードに進め、駆動パルス発生回路５４は、該始動非回転モードの次の、前記始動回転モードの始動パルス１の次の駆動パルス３より幅の広い駆動パルス２１が非パルス時２０ａの直後に出力して、振動モータ８０はスムーズに起動する。なお、比較器用第１基準電圧３１３ａを小さくしていくことによって始動非回転の検出は確実になるが、小さすぎると始動回転の場合に、始動パルス後の始動回転の検出に時間がかかり、駆動パルス発生回路５４の出力する始動パルスの次の駆動パルスに遅れが生じて、該駆動パルスは振動モータ８０を十分に加速できなくなるので起動を考慮してその大きさを設定する必要がある。
【００４５】
始動パルス後では、図１８に示す比較器用第１基準回路３６１のアナログスイッチコントロール信号３６７ａは“Ｌ”（図１６に示す、始動回転モードでは１ｃから１ｄに、始動非回転モードでは１５ｃから１５ｄになる）になり、アナログスイッチＳＷ１３とＳＷ１４はオフになって、一方、比較器用第２基準電圧回路３６２のアナログスイッチコントロール信号３６７ｂは“Ｈ”（図１６に示す、始動回転モードでは１ｅから１ｆに、始動非回転モードでは１５ｅから１５ｆになる）になり、アナログスイッチＳＷ１５とＳＷ１６はオンになって、比較器６４の基準として動作する基準電圧はボルテージフォロア３６１２の出力３６２ｂとなる。この比較器用第２基準電圧３６２ｂは図１５（ｂ）と（ｄ）に示す比較器用第２基準電圧４１３であって、その上しきい電圧４１３ａは、増幅器用基準電圧３１４との電圧差の絶対値が比較器第１基準電圧３１３を基準とする上しきい電圧３１３ａのそれより小さく設定されているので、高速回転時に駆動パルス５の逆起電圧１１ｂの下しきい電圧４１３ｂを横切るまでの時間５ａと、該駆動パルス５とパルス幅の等しい駆動パルス６の逆起電圧１２ｂが上しきい電圧４１３ａを横切るまでの時間６ａが同じになるように設定でき、効率よく駆動できるので、ロータ８２は高速回転できる。
【００４６】
また、増幅器６３の増幅器用基準電圧３１４が比較器６４の比較器用第１基準電圧３１３の上しきい電圧３１３ａより高く設定できるので、始動パルス１５で非回転振動の場合には、チョッパーパルス１６の直前の非パルス時１５ａで回転と誤検出することはなく、始動非回転モードに進め、始動パルス１で回転の場合にはその後回転モードに進めるので、振動モータ８０をスムーズに起動でき、特に、偏心重り８５をロータ軸８２ｂに固定した振動モータ８０では、その姿勢状態によって起動時に偏心重り８５の片重りによる負荷が増すときでも、振動モータ８０をスムーズに起動できる効果がある。
【００４７】
なお、これまでの説明は、増幅用基準電圧３１４が上しきい電圧３１３ａより大きく設定されている場合についてであったが、増幅用基準電圧３１４を下しきい電圧３１３ｂより小さく設定する場合は、始動パルスによってドライバで駆動コイルに供給されるバイポーラの駆動電流の方向を逆に固定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、ブラシレスで低消費電力のステップモータを使った振動モータを、その駆動回路に接続する外部電源を頻繁に印加、切断して使用するときに、該振動モータに起動性と高速性を与えられる効果があるので、該振動モータは携帯電話等の電子機器に搭載されている従来のブラシ付振動モータに置き換わることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅後の電圧波形（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅後の電圧波形（ｄ）の時間変化である。
【図２】本発明の第１の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅器用第１基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｂ）と増幅器用第２基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｃ）の時間変化と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｄ）と増幅器用第１基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｅ）と増幅器用第２基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｆ）の時間変化である。
【図３】始動パルスでのロータの回転図（ａ）とロータの非回転の振動図（ｂ）である。
【図４】パワーオンからストップまでの回転コントロールのフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施例の駆動回路のブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施例のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施例のインバータを使用したロータ位置検出器のブロック図である。
【図８】本発明に使用するステップモータを適用した振動モータである。
【図９】本発明に使用するステップモータを適用した他の振動モータである。
【図１０】従来の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅後の電圧波形（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅後の電圧波形（ｄ）の時間変化である。
【図１１】従来の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅器用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅器用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｄ）の時間変化である。
【図１２】従来の駆動回路のブロック図である。
【図１３】従来のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図である。
【図１４】従来のインバータを使用したロータ位置検出器のブロック図である。
【図１５】本発明の第２の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅後の電圧波形（ｂ）と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｃ）と増幅後の電圧波形（ｄ）の時間変化である。
【図１６】本発明の第２の実施例の始動回転モードにおける駆動パルス（ａ）と増幅器用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｂ）と比較器用第１基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｃ）と比較器用第２基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｄ）の時間変化と、始動非回転モードにおける駆動パルス（ｅ）と増幅器用基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｆ）と比較器用第１基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｇ）と比較器用第２基準電圧回路のアナログスイッチコントロール信号（ｈ）の時間変化である。
【図１７】本発明の第２の実施例の駆動回路のブロック図である。
【図１８】本発明の第２の実施例のオペアンプを使用したロータ位置検出器のブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、１５、１０１、１１５  始動パルス
２、１６、１７、１８、１９、２０
１０２、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０  チョッパーパルス
３、２１、１０３、１２１  始動パルス直後の駆動パルス
５、６、２２、２３  
１０５、１０６、１２２、１２３  高速回転時の駆動パルス  
１ａ、２ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ、１９ａ、２０ａ
１０１ａ、１０２ａ、１１５ａ、１１６ａ、１１７ａ、１１８ａ、１１９ａ
１２０ａ  チョッパーパルスの非パルス時
１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ
１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ
６７ａ、６７ｂ、７６ａ、７６ｂ  １０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂ
１１５ｂ、１１６ｂ、１１７ｂ、１１８ｂ、１１９ｂ、１２０ｂ
１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、２３７、２４６、３６７ａ、２６７ｂ、３６７ｃ  アナログスイッチコントロール信号
４６  始動回転モード
４７  始動非回転モード
１４ａ、５１ｆ、６１ｂ  増幅器用第１基準電圧
１４ｂ、５１ｇ、６２ｂ  増幅器用第２基準電圧
１１４、２２１ｄ、２３２ｃ、３６５ｄ  増幅器用基準電圧
１３、１１３、５１ａ、６５ｄ、２２１ｉ、２３５ｄ、３１３、４１３  比較器用基準電圧
１３ａ、１１３ａ、３１３ａ、４１３ａ  上しきい電圧
１３ｂ、１１３ｂ、３１３ｂ、４１３ｂ  下しきい電圧
７ｂ、２４ｂ、１０７ｂ、１２４ｂ  始動パルス時の逆起電圧
５１ｂ、６１、７１  増幅器用第１基準電圧回路
５１ｃ、６２、７２  増幅器用第２基準電圧回路
２２１ｂ、２３２、２４２、３５１ｊ、３６５  増幅器用基準電圧回路
３５１ｂ、３６１  比較器用第１基準電圧回路
３５１ｃ、３６２  比較器用第２基準電圧回路
５１ｊ、６５、２２１ｈ、２３５  比較用基準電圧回路
５７ａ、５７ｂ、６８ａ、６８ｂ、７７ａ、７７ｂ
２２７ａ、２２７ｂ、２３８ａ、２３８ｂ、２４７ａ、２４７ｂ
外部電源端子
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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