(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロステップ駆動を行うステッピングモータの駆動方法において、
上記マイクロステップ駆動において、ステッピングモータに流す電流値を増加するときには、電流の立上りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、電流の立下りスルーレートを小さくするステップと、
上記マイクステップ駆動において、ステッピングモータに流す電流値を減少するときには、電流の立下りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、電流の立上りスルーレートを小さくするステップと、
を有することを特徴とするステッピングモータの駆動方法。
【請求項２】
上記マイクロステップ駆動において、上記ステッピングモータに流す電流値が一定値になったときには、立上りスルーレートと立下りスルーレートとを小さくするステップを更に有することを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータの駆動方法。
【請求項３】
ステッピングモータに流す駆動電流の立上りスルーレートを制御する第１のトランジスタ群と、ステッピングモータに流す駆動電流の立下りスルーレートを制御する第２のトランジスタ群と、上記第１及び第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御するトランジスタ制御回路と、を有するステッピングモータの駆動回路によるマイクロステップ駆動を行なうステッピングモータの駆動方法において、
上記マイクロステップ駆動において、上記ステッピングモータに流す電流値を増加するときには、上記トランジスタ制御回路により、上記第１のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立上りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、上記第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立下りスルーレートを小さく制御するステップと、
上記マイクステップ駆動において、上記ステッピングモータに流す電流値を減少するときには、上記トランジスタ制御回路により、上記第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立下りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、上記第１のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立上りスルーレートを小さく制御するステップと、
を有することを特徴とするステッピングモータの駆動方法。
【請求項４】
上記マイクロステップ駆動において、ステッピングモータに流す電流値が一定値になると、上記トランジスタ制御回路が第１及び第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、立上りスルーレート、立下りスルーレートを小さくするステップを更に有することを特徴とする請求項３に記載のステッピングモータの駆動方法。
【請求項５】
マイクロステップ駆動を行うステッピングモータの駆動回路において、
上記ステッピングモータに流す駆動電流の立上りスルーレートを制御する第１のトランジスタ群と、
上記ステッピングモータに流す駆動電流の立下りスルーレートを制御する第２のトランジスタ群と、
上記第１及び第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御することで、上記ステッピングモータに流す駆動電流を可変して、立上りスルーレート、立下りスルーレートを可変制御するトランジスタ制御回路と、
を有し、
上記トランジスタ制御回路は、上記マイクロステップ駆動において、上記ステッピングモータに流す電流値を増加するときには、上記第１のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立上りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、上記第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立下りスルーレートを小さく制御し、上記ステッピングモータに流す電流値を減少するときには、上記第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立下りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、上記第１のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立上りスルーレートを小さく制御する
ことを特徴とするステッピングモータの駆動回路。
【請求項６】
上記第１のトランジスタ群を構成する少なくとも一つの第１のトランジスタのコレクタは駆動電源に電気的に接続され、エミッタはモータの巻き線のインダクタを介して、エミッタが接地された第２のトランジスタのコレクタに電気的に接続され、
上記第２のトランジスタ群を構成する少なくとも一つの第３のトランジスタのエミッタは駆動電源に電気的に接続され、コレクタはモータの巻き線のインダクタを介して、コレクタが接地された第４のトランジスタのエミッタに電気的に接地され、
上記第１のトランジスタのエミッタと上記第４のトランジスタのエミッタとが電気的に接続され、
上記第３のトランジスタのコレクタと上記第２のトランジスタのコレクタとが電気的に接続される、
ことを更なる特徴とする請求項５に記載のステッピングモータの駆動回路。
【請求項７】
上記第１のトランジスタ群を構成する少なくとも一つの第１のトランジスタのコレクタは異なるインダクタを介して駆動電源に電気的に接続され、エミッタはモータの巻き線のインダクタを介して、エミッタが接地された第２のトランジスタのコレクタに電気的に接続され、
上記第２のトランジスタ群を構成する少なくとも一つの第３のトランジスタのエミッタは抵抗を介して駆動電源に電気的に接続され、コレクタはモータの巻き線のインダクタを介して、コレクタが接地された第４のトランジスタのエミッタに電気的に接地され、
上記第１のトランジスタのエミッタと上記第４のトランジスタのエミッタとが電気的に接続され、
上記第３のトランジスタのコレクタと上記第２のトランジスタのコレクタとが電気的に接続される、
ことを更なる特徴とする請求項５に記載のステッピングモータの駆動回路。
【請求項８】
上記モータの巻き線のインダクタと直列に接続される上記の異なるインダクタの値により立上りスルーレートが決定されることを更なる特徴とする請求項７に記載のステッピングモータの駆動回路。
【請求項９】
上記第２のトランジスタ群を構成する少なくとも一つの第３のトランジスタのエミッタと接続された上記抵抗の抵抗値により、立下りスルーレートが決定されることを更なる特徴とする請求項７に記載のステッピングモータの駆動回路。
【請求項１０】
上記第１のトランジスタ群を構成する各トランジスタのコレクタは異なる電圧の駆動電源に電気的に接続され、各トランジスタのエミッタはモータの巻き線のインダクタを介して、エミッタが接地された少なくとも一つの他のトランジスタのコレクタに電気的に接続され、
上記第２のトランジスタ群を構成する各トランジスタのエミッタは異なる電圧の駆動電源に電気的に接続され、各トランジスタのコレクタはモータの巻き線のインダクタを介して、コレクタが接地された少なくとも一つの異なるトランジスタのコレクタに電気的に接続されている、
ことを更なる特徴とする請求項５に記載のステッピングモータの駆動回路。
【請求項１１】
上記トランジスタ制御回路の出力は、上記第１及び第２のトランジスタ群を構成する各トランジスタのベースに接続されていることを更なる特徴とする請求項５に記載のステッピングモータの駆動回路。
【請求項１２】
上記トランジスタ制御回路は、上記第１のトランジスタ群を構成するトランジスタの少なくとも一部をオンすることで、立上りスルーレートを決定し、上記第２のトランジスタ群を構成するトランジスタの少なくとも一部をオンすることで、立下りスルーレートを決定するよう制御することを更なる特徴とする請求項５に記載のステッピングモータの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば画像形成装置等におけるスキャナのキャリッジ等を駆動するステッピングモータの駆動方法及び駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えばスキャナのキャリッジ等を駆動するステッピングモータの駆動方法では、マイクロステップ駆動がなされている。即ち、マイクロステップ駆動を採用して、ステッピングモータの低速領域で発生する振動に関して分割数を増減して、ピーク電流値を可変して、振動を低減している。
【０００３】
ここで、図１には、マイクロステップ駆動における相電流波形（ここでは、１／８分割を想定）の理想値を示して説明する。
【０００４】
一般に、電流制御には、目標電流値に対して電流を流すＯＮ状態と、電流を流さないＯＦＦ状態とを、モータ駆動周波数よりも高い周波数（２０〜５０ＫＨｚ）で制御するチョッピング方式が採用される。
【０００５】
このチョッピング方式による電流制御においては、モータドライバの立上りスルーレート、立下りスルーレートは一定である。
【０００６】
従って、図１に示すような階段状の波形の立上りスルーレート、立下りスルーレートの特性に応じて、図２〜９に示されるような電流波形により制御される。
【０００７】
すなわち、図２は、図１の（Ｘ）点の電流波形を立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”で制御した場合の波形を示している。
【０００８】
図３は、図１の（Ｙ）点の電流波形を立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”で制御した場合の波形を示している。
【０００９】
そして、図４は、図１の（Ｗ）点の電流波形を立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”で制御した場合の波形を示している。
【００１０】
図５は、図１の（Ｚ）点の電流波形を立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”で制御した場合の波形を示している。
【００１１】
これら図２−５に示される電流波形では、立上りスルーレートが“大”である為に、電流の立上りが早くなる。ゆえに、電流波形にオーバーシュートとアンダーシュートが大きく発生し、電流のリップルが大きくなる。
【００１２】
特に、図３，４で明らかなように、電流の段差が小さい場合には電流のリップルが電流の段差より大きくなってしまい、正しく階段状の波形（Ｙ），（Ｗ）に制御されていない。また、図２，５に示されるように、電流の段差が大きい場合には、電流のリップルは電流の段差より小さいので、相対的に階段状波形に近くなるが、電流リップルは図３，４と変わらない。この電流のリップルの影響による正しい階段状波形に制御できていないことは、モータの回転を正しく制御できずに振動が発生する原因となっている。
【００１３】
一方、図６は、図１の（Ｘ）点の電流波形を立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”で制御した場合の波形を示している。
【００１４】
図７は、図１の（Ｙ）点の電流波形を立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”で制御した場合の波形を示している。
【００１５】
そして、図８は、図１の（Ｗ）点の電流波形を立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”で制御した場合の波形が示される。
【００１６】
図９には、図１の（Ｚ）点の電流波形を立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”で制御した場合の波形を示している。
【００１７】
図６では、電流の段差が大きく、立上りスルーレート“小”である為、電流の立上りが遅くなり、ｔｄ１の遅延時間がかかってしまい、図１の電流波形（Ｘ）に追従していない。図９では、電流の段差が大きく、立下りスルーレート“小”である為、電流の立下りが遅くなり、ｔｄ２の遅延時間がかかってしまい、図．１の電流波形（Ｚ）に追従していない。このように遅延時間が発生することは、モータの制御が遅れることを意味している。そして、この電流の遅延時間の影響による正しい階段状波形に制御できていないことは、モータの回転を正しく制御できずに振動が発生する原因となっている。
【００１８】
図７，８では、電流の段差が小さいので、スルーレートが小さくても階段状に追従して電流を制御することができる。また、立上りスルーレート又は立下りスルーレートが小さいので、リップルも小さくなっている。
【００１９】
このように、従来技術に係るステッピングモータの駆動方法では、電流の立上りスルーレート、立下りスルーレート一定による制御であることから、階段状波形の一部分においては波形を制御できていても、他の部分においては大きなリップル発生や電流制御の追従性において大きな遅延時間が発生していた。これにより、正しい階段状波形に制御できずに、振動発生を起こしていた。
【００２０】
ここで、図１０，１１には、マイクロステップ駆動電流波形とドライブスルーレートの関係を、従来の立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”にて使用した場合のＡ相、Ｂ相の関係を示し説明する。
【００２１】
図１０の（Ｐ）点でのＡ相の駆動電流波形は図４である。
【００２２】
図１１の（Ｐ）点でのＢ相の駆動電流波形は図２である。
【００２３】
Ｂ相の（Ｘ）点では電流リップルは“大”でありながらも階段状波形に追従している。しかし、Ａ相の（Ｗ）点ではリップルが大きい為に階段状波形に追従できていない。これは、Ｂ相の（Ｗ）点において回転角度は位置を保持することができているが、Ａ相の（Ｘ）点において回転角度は位置を保持することができていないことを示している。ステッピングモータのマイクロステップ駆動においては、Ａ相、Ｂ相へ流す電流の値によって回転角度を制御している。しかし、（Ｐ）点においては、Ａ相の角度位置が変動する為にステッピングモータの角度位置が変動していることを示している。角度位置の変動が発生することは、ステッピングモータに振動が発生することを示している。
【００２４】
図１０の（Ｑ）点でのＡ相の駆動電流波形は図５である。
【００２５】
図１１の（Ｑ）点でのＢ相の駆動電流波形は図３である。
【００２６】
Ａ相の（Ｚ）点では電流リップルは“大”でありながらも階段状波形に追従している。しかしながら、Ｂ相の（Ｙ）点ではリップルが大きい為に階段状波形に追従できていない。これは、Ａ相の（Ｚ）点において回転角度は位置を保持することができているが、Ｂ相の（Ｙ）点において回転角度は位置を保持することができていないことを示している。（Ｐ）点における角度位置の変動と同じ理由により、（Ｑ）点においても角度位置が変動してステッピングモータに振動が発生している。
【００２７】
一方、図１２，１３には、マイクロステップ駆動電流波形とドライブスルーレートの関係を、従来の立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”にて使用した場合のＡ相、Ｂ相の関係を示し説明する。
【００２８】
図１２の（Ｐ）点でのＡ相の駆動電流波形は図８である。
【００２９】
図１３の（Ｐ）点でのＢ相の駆動電流波形は図６である。
【００３０】
Ａ相の（Ｗ）点では階段状波形に追従しているが、Ｂ相の（Ｘ）点では電流の立上りが遅い為に階段状波形に追従できていない。これは、Ａ相の（Ｗ）点において回転角度は位置を保持することができているが、Ｂ相の（Ｘ）点において回転角度は位置を保持することができていないことを示している。ステッピングモータのマイクロステップ駆動においては、Ａ相、Ｂ相へ流す電流の値によって回転角度を制御しているが、（Ｐ）点においてはＡ相の角度位置が変動する為にステッピングモータの角度位置が変動していることを示している。角度位置の変動が発生することはステッピングモータに振動が発生することを示している。
【００３１】
図１２の（Ｑ）点でのＡ相の駆動電流波形は図９である。
【００３２】
図１３の（Ｑ）点でのＢ相の駆動電流波形は図７である。
【００３３】
Ｂ相の（Ｙ）点では階段状波形に追従しているが、Ａ相の（Ｚ）点では電流の立下りが遅い為に階段状波形に追従できていない。これは、Ａ相の（Ｚ）点において回転角度は位置を保持することができているが、Ｂ相の（Ｙ）点において回転角度は位置を保持することができていないことを示している。（Ｐ）点における角度位置の変動と同じ理由により（Ｑ）点においても角度位置が変動してステッピングモータに振動が発生している。
【００３４】
尚、特開平９−２１９９９５号公報では、マイクロステップ駆動時において供給する定電流のためのチョッピング動作時のオフ時の電流の減少を高速減衰と低速減衰を組み合わせて行う技術が開示されている。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マイクロステップ駆動時の電流段階状波形の段差の大きさに対応して、電流増加時と減少時に電流のスルーレートを複数段階に可変することはなされていない。
【００３６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、マイクロステップ駆動のように、階段状に電流波形に段差がある場合に、電流値増加時には段差に合わせて立上りスルーレートを変えて制御し、電流減少時には段差に合わせて立下りスルーレートを変えて制御を行い、更には、電流の変化点においては段差に合わせたスルーレートを使用し、電流一定値になってからは立上り／立下りスルーレートを“小”にするよう制御することで、リップルを低減して階段状波形に追従した電流波形を得るステッピングモータの駆動方法及び駆動回路を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様では、マイクロステップ駆動を行うステッピングモータの駆動方法において、上記マイクロステップ駆動において、ステッピングモータに流す電流値を増加するときには、電流の立上りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、電流の立下りスルーレートを小さくするステップと、上記マイクステップ駆動において、ステッピングモータに流す電流値を減少するときには、電流の立下りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、電流の立上りスルーレートを小さくするステップと、を有することを特徴とする。
【００３９】
第２の態様では、上記マイクロステップ駆動において、上記ステッピングモータに流す電流値が一定値になったときには、立上りスルーレートと立下りスルーレートとを小さくするステップを更に有することを特徴とする。
【００４０】
第３の態様では、ステッピングモータに流す駆動電流の立上りスルーレートを制御する第１のトランジスタ群と、ステッピングモータに流す駆動電流の立下りスルーレートを制御する第２のトランジスタ群と、上記第１及び第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御するトランジスタ制御回路と、を有するステッピングモータの駆動回路によるマイクロステップ駆動を行なうステッピングモータの駆動方法において、上記マイクロステップ駆動において、上記ステッピングモータに流す電流値を増加するときには、上記トランジスタ制御回路により、上記第１のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立上りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、上記第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立下りスルーレートを小さく制御するステップと、上記マイクステップ駆動において、上記ステッピングモータに流す電流値を減少するときには、上記トランジスタ制御回路により、上記第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立下りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、上記第１のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立上りスルーレートを小さく制御するステップと、を有することを特徴とする。
【００４２】
第４の態様では、上記マイクロステップ駆動において、ステッピングモータに流す電流値が一定値になると、上記トランジスタ制御回路が第１及び第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、立上りスルーレート、立下りスルーレートを小さくするステップを更に有することを特徴とする。
【００４３】
第５の態様では、マイクロステップ駆動を行うステッピングモータの駆動回路において、上記ステッピングモータに流す駆動電流の立上りスルーレートを制御する第１のトランジスタ群と、上記ステッピングモータに流す駆動電流の立下りスルーレートを制御する第２のトランジスタ群と、上記第１及び第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御することで、上記ステッピングモータに流す駆動電流を可変して、立上りスルーレート、立下りスルーレートを可変制御するトランジスタ制御回路と、を有し、上記トランジスタ制御回路は、上記マイクロステップ駆動において、上記ステッピングモータに流す電流値を増加するときには、上記第１のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立上りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、上記第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立下りスルーレートを小さく制御し、上記ステッピングモータに流す電流値を減少するときには、上記第２のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立下りスルーレートを、前記電流値の変化に係る段差の大小と比例する方向の複数の段階で可変すると共に、上記第１のトランジスタ群のオン／オフ状態を制御して、電流の立上りスルーレートを小さく制御することを特徴とする。
【００４４】
第６の態様では、上記第１のトランジスタ群を構成する少なくとも一つの第１のトランジスタのコレクタは駆動電源に電気的に接続され、エミッタはモータの巻き線のインダクタを介して、エミッタが接地された第２のトランジスタのコレクタに電気的に接続され、上記第２のトランジスタ群を構成する少なくとも一つの第３のトランジスタのエミッタは駆動電源に電気的に接続され、コレクタはモータの巻き線のインダクタを介して、コレクタが接地された第４のトランジスタのエミッタに電気的に接地され、上記第１のトランジスタのエミッタと上記第４のトランジスタのエミッタとが電気的に接続され、上記第３のトランジスタのコレクタと上記第２のトランジスタのコレクタとが電気的に接続される、ことを更なる特徴とする。
【００４５】
第７の態様では、上記第１のトランジスタ群を構成する少なくとも一つの第１のトランジスタのコレクタは異なるインダクタを介して駆動電源に電気的に接続され、エミッタはモータの巻き線のインダクタを介して、エミッタが接地された第２のトランジスタのコレクタに電気的に接続され、上記第２のトランジスタ群を構成する少なくとも一つの第３のトランジスタのエミッタは抵抗を介して駆動電源に電気的に接続され、コレクタはモータの巻き線のインダクタを介して、コレクタが接地された第４のトランジスタのエミッタに電気的に接地され、上記第１のトランジスタのエミッタと上記第４のトランジスタのエミッタとが電気的に接続され、上記第３のトランジスタのコレクタと上記第２のトランジスタのコレクタとが電気的に接続される、ことを更なる特徴とする。
【００４６】
第８の態様では、上記モータの巻き線のインダクタと直列に接続される上記の異なるインダクタの値により立上りスルーレートが決定されることを更なる特徴とする。
【００４７】
第９の態様では、上記第２のトランジスタ群を構成する少なくとも一つの第３のトランジスタのエミッタと接続された上記抵抗の抵抗値により、立下りスルーレートが決定されることを更なる特徴とする。
【００４８】
第１０の態様では、上記第１のトランジスタ群を構成する各トランジスタのコレクタは異なる電圧の駆動電源に電気的に接続され、各トランジスタのエミッタはモータの巻き線のインダクタを介して、エミッタが接地された少なくとも一つの他のトランジスタのコレクタに電気的に接続され、上記第２のトランジスタ群を構成する各トランジスタのエミッタは異なる電圧の駆動電源に電気的に接続され、各トランジスタのコレクタはモータの巻き線のインダクタを介して、コレクタが接地された少なくとも一つの異なるトランジスタのコレクタに電気的に接続されている、ことを更なる特徴とする。
【００４９】
第１１の態様では、上記トランジスタ制御回路の出力は、上記第１及び第２のトランジスタ群を構成する各トランジスタのベースに接続されていることを更なる特徴とする。
【００５０】
第１２の態様では、上記トランジスタ制御回路は、上記第１のトランジスタ群を構成するトランジスタの少なくとも一部をオンすることで、立上りスルーレートを決定し、上記第２のトランジスタ群を構成するトランジスタの少なくとも一部をオンすることで、立下りスルーレートを決定するよう制御することを更なる特徴とする。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００５２】
本発明の実施の形態では、先に図１に示したマイクロステップ駆動を実現するために、図１４〜１７に示すような電流波形を用いる。
【００５３】
即ち、図１４は、図１の（Ｘ）点の電流波形を示す。この電流波形では、時間ｔ１は立上りスルーレート“大”、時間ｔ２は立上りスルーレート“小”で制御される。立下りスルーレートは“小”で制御される。
【００５４】
図１５は、図１の（Ｙ）点の電流波形を示す。この電流波形では、時間ｔ３は立上りスルーレート“大”、時間ｔ４は立上りスルーレート“小”で制御される。立下りスルーレートは“小”で制御される。
【００５５】
図１６は、図１の（Ｗ）点の電流波形を示す。この電流波形では、立上りスルーレートは“小”で制御される。時間ｔ５は立下りスルーレート“小”、時間ｔ６は立下りスルーレート“小”で制御される。
【００５６】
図１７は、図１の（Ｚ）点の電流波形を示す。この電流波形では、立上りスルーレートは“小”で制御される。時間ｔ７は立下りスルーレート“大”、時間ｔ８は立下りスルーレート“小”で制御される。
【００５７】
次に、図１８，１９には、本発明によるマイクロステップ駆動用の電流波形とドライブスルーレートの関係を示している。
【００５８】
ここでは、立上りスルーレート、立下りスルーレート制御を、Ａ相、Ｂ相を対比して、その関係を示している。
【００５９】
立上りスルーレートは、階段状波形全体における増加時の段差が大きい部分においては“大”として、段差が小さい部分では“小”として、段差が大きい部分と小さい部分の中間においては“中”とする。また、立上りスルーレートは、階段状波形全体における減少時には常に“小”とする。
【００６０】
立下りスルーレートは、階段状波形全体における減少時の段差が大きい部分においては“大”として、段差が小さい部分では“小”として、段差が大きい部分と小さい部分の中間においては“中”とする。また、立下りスルーレートは階段状波形全体における増加時には常に“小”とする。階段状波形の各段差においては、段差の変化点では、上記立上りスルーレート、立下りスルーレートの使用方法を適用し、変化点から定常値になってからは立上りスルーレートと立下りスルーレートとを共に常に“小”とする。
【００６１】
以下、このようなマクロステップ駆動を更に詳細に説明する。
【００６２】
図１８の（Ｐ）点でのＡ相の駆動電流波形は図１６である。
【００６３】
図１９の（Ｐ）点でのＢ相の駆動電流波形は図１４である。
【００６４】
Ａ相の（Ｗ）点、Ｂ相の（Ｘ）点では電流リップルは“小”のまま階段状波形に追従している。階段状波形に追従できることは、Ａ相、Ｂ相共に回転角度に追従できていることを示している。ステッピングモータのマイクロステップ駆動においては、Ａ相、Ｂ相へ流す電流の値によって回転角度を制御している為、正しい回転角度で制御できることを示している。
【００６５】
図１８の（Ｑ）点でのＡ相の駆動電流波形は図１７である。
【００６６】
図１９の（Ｐ）点でのＢ相の駆動電流波形は図１５である。
【００６７】
Ａ相の（Ｚ）点、Ｂ相の（Ｙ）点では、電流リップルは“小”のまま階段状波形に追従している。階段状波形に追従できることは、Ａ相、Ｂ相共に回転角度に追従できていることを示している。ステッピングモータのマイクロステップ駆動においては、Ａ相、Ｂ相へ流す電流の値によって回転角度を制御している為、正しい回転角度で制御できることを示している。
【００６８】
次に、本発明の実施の形態に係るモータ駆動回路について説明する。
【００６９】
図２０には、実施の形態に係るステッピングモータの駆動回路の構成を示して説明する。ここでは、ドライブ用のトランジスタのオン／オフ状態を制御することで、モータへの駆動電流を可変する手法を採る。
【００７０】
この図２０に示されるように、このモータ駆動回路は、立上りスルーレート制御用のトランジスタＴｒ１〜６と、立下りスルーレート制御用のトランジスタＴｒ７〜１２と、モータの巻き線の負荷Ｌｍと、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１２の制御回路と、により構成されている。
【００７１】
このような構成のモータ駆動回路は、以下のように作用する。
【００７２】
即ち、モータに駆動電流Ｉonを流す立上りスルーレートを決めるのは、トランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ６である。より多くの電流を流して立上りスルーレートを高くするときには、トランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ６を同時にオンする。
【００７３】
立上りスルーレートを小さくするときには、同時にオンするトランジスタの数を減らす。つまり、立上りスルーレート“中”では、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２とトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５のみをオンする。立上りスルーレート“小”では、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ４のみをオンする。
【００７４】
一方、モータから電流を減少させる時にはＩoffの電流が流れる。
【００７５】
この時、立下りスルーレートを大きくするには、トランジスタＴｒ７，Ｔｒ８，Ｔｒ９とＴｒ１０，Ｔｒ１１，Ｔｒ１２を同時にオンする。立下りスルーレートを変える場合には、同時にオンするトランジスタの数を変えればよい。
【００７６】
立下りスルーレート“中”では、トランジスタＴｒ７，Ｔｒ８とトランジスタＴｒ１０，Ｔｒ１１を同時に“ＯＮ”する。立下りスルーレート“小”では、トランジスタＴｒ７，Ｔｒ１０を同時にオンする。
【００７７】
電流Ｉonが流れている時には、トランジスタＴｒ７，Ｔｒ８，Ｔｒ１０，Ｔｒ１１，Ｔｒ１２をオフし，電流Ｉoffが流れている時にはトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６をオフにする。
【００７８】
次に、図２１には、実施の形態に係るステッピングモータの駆動回路の他の構成例を示して説明する。ここでは、モータに対して直列に付加するインダクタ、抵抗を可変することで、駆動電流を可変する手法を採る。
【００７９】
この図２１に示されるように、このモータ駆動回路は、立上りスルーレート制御用のトランジスタＴｒ１〜６と、立下りスルーレート制御用のトランジスタＴｒ７〜１２と、モータの巻き線の負荷Ｌｍ，Ｌ２，Ｌ３と、抵抗Ｒ８，Ｒ９、トランジスタ制御回路により構成されている。
【００８０】
このような構成のモータ駆動回路は、以下のように作用する。
【００８１】
即ち、モータに電流Ｉｏｎを流す立上りスルーレートを決めるのは、モータの巻き線負荷Ｌｍに対して直列に挿入されるインダクタＬ２，Ｌ３である。
【００８２】
即ち、モータの巻き線負荷ＬｍとインダクタＬ２，Ｌ３の比率により立上り特性を変えることができる。例えば、インダクタＬ２に対してモータの巻き線負荷Ｌｍと同じ値を使用すれば、立上り時間は２倍かかることになる。
【００８３】
ここで、インダクタＬ２とＬ３の間にＬ２＜Ｌ３の関係があるとすると、立上り時間はモータの巻き線負荷Ｌｍに対して直列に接続した値が大きいＬ３の方が大きくなる。立上りスルーレートは、トランジスタＴｒ１をオンした場合、Ｔｒ２をオンした場合、Ｔｒ３をオンした場合の順番で大きくなる。
【００８４】
ここでは、インダクタＬ２，Ｌ３の値を調整することにより、立上りスルーレート“大”のときはトランジスタＴｒ１をオンし、立上りスルーレート“中”のときはトランジスタＴｒ２をオンし、立上りスルーレート“小”のときはトランジスタＴｒ３をオンとする。
【００８５】
モータから電流を減少させる時には電流Ｉoffが流れる。
【００８６】
立下りスルーレートは直列に接続された抵抗Ｒ２，Ｒ３の値により変わる。直列に接続された抵抗Ｒ２，Ｒ３が電流制限抵抗となり、電流Ｉoffを流しにくくしている為、立下り時間が大きくなり、立下りスルーレートは小さくなる。
【００８７】
この抵抗Ｒ２，Ｒ３の値がＲ２＜Ｒ３の関係があるとすると、立下り時間は巻き線付加Ｌｍに対して直列に接続した値が大きいＲ３の方が大きくなる。立下りスルーレートは、トランジスタＴｒ７をオンした場合、トランジスタＴ８をオンした場合、トランジスタＴｒ９をオンした場合の順番で大きくなる。
【００８８】
ここでは、抵抗Ｒ２，Ｒ３の値を調整することで、立上りスルーレートを調整する。すなわち、立上りスルーレート“大”のときはトランジスタＴｒ７をオンする。立上りスルーレート“中”のときはトランジスタＴｒ８をオンする。立上りスルーレート“小”のときはトランジスタＴｒ９をオンする。
【００８９】
次に、図２２は実施の形態に係るステッピングモータの駆動回路の他の構成例を示して説明する。ここでは、モータドライブ電圧を変える手法を採る。
【００９０】
この図２２に示されるように、このモータ駆動回路は、立上りスルーレート制御用のトランジスタＴｒ１〜６と、立下りスルーレート制御用のトランジスタＴｒ７〜１２と、モータの巻き線の負荷Ｌｍと、により構成されている。そして、駆動電圧が複数設定されている（Ｖｄ１乃至Ｖｄ３）。
【００９１】
このような構成のモータ駆動回路は、以下のように作用する。
【００９２】
即ち、モータに電流Ｉonを流す立上りスルーレートを決めるのは、モータの巻き線負荷Ｌｍに対して印加するモータドライブ電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２，Ｖｄ３である。印加する電圧が大きいと、電流を流す力は大きくなって立上り時間は小さくなり、スルーレートは大きくなる。
【００９３】
ここでは、印加するモータドライブ電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２，Ｖｄ３の値を調整（Ｖｄ１＞Ｖｄ２＞Ｖｄ３）することにより、立上りスルーレート“大”のときはトランジスタＴｒ１をオンし、立上りスルーレート“中”のときはトランジスタＴｒ２をオンし、立上りスルーレート“小”のときはトランジスタＴｒ３をオンして使用する。
【００９４】
モータから電流を減少させるときには、電流Ｉoffが流れる。
【００９５】
このモータに電流Ｉoffを流す立下りスルーレートを決めるのは、モータの巻き線負荷Ｌｍに対して印加するモータドライブ電圧Ｖｄ４，Ｖｄ５，Ｖｄ６である。印加する電圧が大きいと、電流を流す力は大きくなって立下り時間は小さくなり、立下りスルーレートは大きくなる。
【００９６】
ここでは、印加するモータドライブ電圧Ｖｄ４，Ｖｄ５，Ｖｄ６の値を調整（Ｖｄ４＞Ｖｄ５＞Ｖｄ６）することにより、立下りスルーレート“大”のときはトランジスタＴｒ７をオンする。立下りスルーレート“中”のときはトランジスタＴｒ８をオンする。立下りスルーレート“小”のときはトランジスタＴｒ９をオンする。
【００９７】
以上説明したように、本発明のステッピングモータの駆動方法及び駆動回路によれば、ステッピングモータのマイクロステップ駆動においてＡ相、Ｂ相へ流す電流の階段状波形により追従した制御を行うことができ、電流波形に追従することができずに発生する振動を抑制することができる。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロステップ駆動のように、階段状に電流波形に段差がある場合に、電流値増加時には段差に合わせて立上りスルーレートを変えて制御し、電流減少時には段差に合わせて立下りスルーレートを変えて制御を行い、更には、電流の変化点においては段差に合わせたスルーレートを使用し、電流一定値になってからは立上り／立下りスルーレートを“小”にするよう制御することで、リップルを低減して階段状波形に追従した電流波形を得るステッピングモータの駆動方法及び駆動回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロステップ駆動における相電流波形（１／８分割）の理想値を示した図である。
【図２】図１の（Ｘ）点の電流波形を立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”で制御した場合の波形図である。
【図３】図１の（Ｙ）点の電流波形を立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”で制御した場合の波形図である。
【図４】図１の（Ｗ）点の電流波形を立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”で制御した場合の波形図である。
【図５】図１の（Ｚ）点の電流波形を立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”で制御した場合の波形図である。
【図６】図１の（Ｘ）点の電流波形を立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”で制御した場合の波形図である。
【図７】図１の（Ｙ）点の電流波形を立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”で制御した場合の波形図である。
【図８】図１の（Ｗ）点の電流波形を立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”で制御した場合の波形図である。
【図９】図１の（Ｚ）点の電流波形を立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”で制御した場合の波形図である。
【図１０】マイクロステップ駆動電流波形とドライブスルーレートの関係を従来の立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”にて使用した場合のＡ相、Ｂ相の関係を示した図である。
【図１１】マイクロステップ駆動電流波形とドライブスルーレートの関係を従来の立上りスルーレート“大”、立下りスルーレート“大”にて使用した場合のＡ相、Ｂ相の関係を示した図である。
【図１２】マイクロステップ駆動電流波形とドライブスルーレートの関係を従来の立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”にて使用した場合のＡ相、Ｂ相の関係を示した図である。
【図１３】マイクロステップ駆動電流波形とドライブスルーレートの関係を従来の立上りスルーレート“小”、立下りスルーレート“小”にて使用した場合のＡ相、Ｂ相の関係を示した図である。
【図１４】本発明による立上り／立下りスルーレート制御にて使用した場合の図１の（Ｘ）点の電流波形図である。
【図１５】本発明による立上り／立下りスルーレート制御にて使用した場合の図１の（Ｙ）点の電流波形図である。
【図１６】本発明による立上り／立下りスルーレート制御にて使用した場合の図１の（Ｗ）点の電流波形図である。
【図１７】本発明による立上り／立下りスルーレート制御にて使用した場合の図１の（Ｚ）点の電流波形図である。
【図１８】マイクロステップ駆動電流波形とドライブスルーレートの関係を本発明による立上り／立下りスルーレート制御にて使用した場合のＡ相、Ｂ相の関係を示した図である。
【図１９】マイクロステップ駆動電流波形とドライブスルーレートの関係を本発明による立上り／立下りスルーレート制御にて使用した場合のＡ相、Ｂ相の関係を示した図である。
【図２０】ドライブ用トランジスタの数を変える方法による本発明のモータドライブ回路の構成図である。
【図２１】モータに対して直列に印加するインダクタ、抵抗を変える方法による本発明のモータドライブ回路の構成図、
【図２２】モータドライブ電圧を変える方法による本発明のモータドライブ回路の構成図である。
【符号の説明】
Ｔｒ１〜Ｔｒ１２  トランジスタ
Ｌｍ  モータの巻き線の負荷
【図１】
0004746799.tif 000002
【図２】
0004746799.tif 000003
【図３】
0004746799.tif 000004
【図４】
0004746799.tif 000005
【図５】
0004746799.tif 000006
【図６】
0004746799.tif 000007
【図７】
0004746799.tif 000008
【図８】
0004746799.tif 000009
【図９】
0004746799.tif 000010
【図１０】
0004746799.tif 000011
【図１１】
0004746799.tif 000012
【図１２】
0004746799.tif 000013
【図１３】
0004746799.tif 000014
【図１４】
0004746799.tif 000015
【図１５】
0004746799.tif 000016
【図１６】
0004746799.tif 000017
【図１７】
0004746799.tif 000018
【図１８】
0004746799.tif 000019
【図１９】
0004746799.tif 000020
【図２０】
0004746799.tif 000021
【図２１】
0004746799.tif 000022
【図２２】
0004746799.tif 000023