(57)【要約】  【課題】基準電圧発生部を、高価なＤ／Ａ変換回路を用いずに、パルス幅変調回路と平滑回路とを用いた安価な構成にした、モータ駆動制御回路を提供する。  【解決手段】基準電圧発生回路部は、デューティ比を可変させた電圧パルスを出力するパルス幅変調回路と、このパルス幅変調回路から出力される電圧パルスを平滑化して、基準電圧として出力させる平滑回路と、この平滑回路から出力された基準電圧を取り込んで、デジタル信号に変換してフィードバック制御信号を出力するＡ／Ｄ変換回路と、制御目標とすべき基準電圧が予め設定されており、上記Ａ／Ｄ変換回路からのフィードバック信号を出力して、上記パルス幅変調回路を制御目標値に合致するようにフィードバック制御する制御処理手段とを備えて構成されている。  【選択図】  図１
2005117833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電圧発生回路部から出力される基準電圧を参照して巻線電流を制御して、モータをトルク制御するステッピングモータ駆動回路において、
上記基準電圧発生回路部は、
デューティ比を可変させた電圧パルスを出力するパルス幅変調回路と、
このパルス幅変調回路から出力される電圧パルスを平滑化して、基準電圧として出力させる平滑回路と、
この平滑回路から出力された基準電圧を取り込んで、デジタル信号に変換してフィードバック信号を出力するＡ／Ｄ変換回路と、
制御目標とすべき基準電圧が予め設定されており、上記Ａ／Ｄ変換回路からのフィードバック信号を制御目標値と比較して、上記パルス幅変調回路を制御目標値に合致するようにフィードバック制御する制御処理手段とを備えて構成されている、ステッピングモータ駆動回路。
【請求項２】
請求項１において、
上記平滑回路と、上記Ａ／Ｄ変換回路とは、アナログスイッチで接続されており、
このアナログスイッチは、所定のタイミングで発せられる基準電圧調整信号を受けたときに閉じることによって、上記パルス幅変調回路がフィードバック補正される構成にしているステッピングモータ駆動回路。
【請求項３】
請求項１において、
上記平滑回路は、抵抗とコンデンサで構成されるローパスフィルタ回路と、バッファ回路とで形成されている、ステッピングモータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準電圧を参照しながら、ステッピングモータの巻線電流を制御して、負荷に応じたトルク制御をするステッピングモータ駆動回路、特に、その基準電圧を発生させる基準電圧発生回路部の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ装置やファクシミリ装置では、搬送される記録紙の量や紙質に応じて、搬送機構を駆動させるステッピングモータに要求されるトルクが変化する。この事情に対応するために、それらステッピングモータ駆動回路は、モータのトルクを規定する基準電圧を多段階で変化させ調整することにより、モータの脱調を防いで最適な搬送精度、省電力、更に低騒音などを実現させている。
従来、そのようなモータ駆動回路としては、ＣＰＵからのデジタル基準値を、Ｄ／Ａ変換器によって、アナログの基準電圧に変換して、上記の基準電圧を発生させていた。しかし、この目的のためだけに、高価なＤ／Ａ変換器を継続して占有させることになってしまい、コスト上の問題があった。
また、ステッピングモータをトルク制御する技術として、下記の特許文献には、定電流チョッパ駆動回路によって、巻線電流に応じた検出電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その比較結果に基づいて、パルス幅制御部が巻線電流を調整するものが提案されているが、基準電圧については、Ｄ／Ａコンバータや分圧抵抗回路を用いた構成になっており、特段の工夫はなされていない。
【特許文献１】特開平５−３４４７９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、従来のコスト高の原因となっているＤ／Ａ変換器を用いた基準電圧発生方式によるステッピングモータ駆動回路に代わり得る、比較的安価で構成の簡易なモータ駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的と課題を解決するために、本発明の請求項１による、基準電圧発生回路部から出力される基準電圧を参照して巻線電流を制御して、モータをトルク制御するステッピングモータ駆動回路において、上記基準電圧発生回路部は、デューティ比を可変させた電圧パルスを出力するパルス幅変調回路と、このパルス幅変調回路から出力される電圧パルスを平滑化して、基準電圧として出力させる平滑回路と、この平滑回路から出力された基準電圧を取り込んで、デジタル信号に変換してフィードバック制御信号を出力するＡ／Ｄ変換回路と、制御目標とすべき基準電圧が予め設定されており、上記Ａ／Ｄ変換回路からのフィードバック信号を制御目標値と比較して、上記パルス幅変調回路を制御目標値に合致するようにフィードバック制御する制御処理手段とを備えて構成されている。
【０００５】
更に本発明請求項２によるステッピングモータ駆動回路において、上記平滑回路と、上記Ａ／Ｄ変換回路とは、アナログスイッチで接続されており、このアナログスイッチは、所定のタイミングで発せられる基準電圧調整信号を受けたときに閉じることによって、上記パルス幅変調回路がフィードバック補正される。
また本発明請求項３によれば、請求項１におけて、上記平滑回路は、抵抗とコンデンサで構成されるローパスフィルタ回路と、バッファ回路とで形成されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１〜３で提案されたステッピングモータ駆動回路では、パルス幅変調回路、平滑回路、Ａ／Ｄ変換回路によるフィードバック回路を構成して、基準電圧を得ている。すなわち、従来のＤ／Ａ変換器によるモータ駆動制御回路に比べると、高価なＤ／Ａ変換器を要さないので、より安価に構成できる。
【０００７】
また、パルス幅変調回路における電圧パルスのデューティや周波数のばらつき、平滑回路のオフセットなどを原因とする基準電圧の誤差をフィードバック制御によって補正できるので、装置ではステッピングモータが適切に回転するが、別の装置では脱調してしまう等の不具合を生じることがない。平滑回路にバラツキの大きいコンデンサを使用した場合には、このようなフィードバック制御を用いた補正は特に有効である。
【０００８】
また、制御処理手段では、それに応じて複数の制御目標を設定でき、設定した制御目標値に応じて出力した基準電圧をフィードバック制御によって補正できるので、トルクを多段制御するための複数種類の基準電圧をバラツキなく発生させることが出来る。
【０００９】
更に本発明請求項２によれば、アナログスイッチを制御することで、フィードバック補正は、ステッピングモータ駆動回路の電源投入直後や、電源投入後の所定周期で実行できるので、その期間を除けば、Ａ／Ｄ変換回路を、他の処理のために有効利用させることができる。
【００１０】
本発明によるステッピングモータ駆動回路は、プリンタ装置やファクシミリ装置等の機構を稼働させるステッピングモータの駆動制御を主な用途としている。もちろん、用途によって本発明の範囲が限定されるわけではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例】
【００１２】
本発明によるステッピングモータ駆動回路の一実施例を図について説明する。図１は、実施例のステッピングモータ駆動回路１Ａおよび、そのステッピングモータ駆動回路１Ａによって駆動制御されるステッピングモータ２を示すブロック図である。
ステッピングモータ駆動回路１は、基準電圧発生回路部１２から出力される基準電圧Ｖｒｅｆを参照して巻線電流を制御して、モータをトルク制御するモータ駆動回路部１１と、基準電圧Ｖｒｅｆを発生する基準電圧発生回路部１２とで構成される。
【００１３】
基準電圧発生回路部１２は、デューティ比を可変させた電圧パルスを出力するパルス幅変調回路（以下ＰＷＭ回路）１２ａと、この電圧パルスを平滑化し、基準電圧Ｖｒｅｆとして出力する平滑回路１２ｂと、この平滑回路１２ｂから出力された基準電圧Ｖｒｅｆを取り込んで、デジタル信号に変換してフィードバック制御信号を出力するＡ／Ｄ変換回路１２ｃと、制御目標とすべき基準電圧Ｖｒｅｆが予め設定されており、Ａ／Ｄ変換回路１２ｃからのフィードバック信号を制御目標値と比較して、ＰＷＭ回路１２ａを制御目標値に合致するように制御する制御処理手段（以下ＣＰＵ）１２ｄと、平滑回路１２ｂから出力された基準電圧Ｖｆをフィードバック信号として、Ａ／Ｄ変換回路１２ｃに取込むために、不図示の信号処理部から基準電圧調整信号を受けて、閉じられるアナログスイッチＳＷを備えている。
【００１４】
ＣＰＵ１２ｄは、図示しないメモリに蓄積されているソフトウェアに従って、ＰＷＭ回路１２ａを制御しており、Ａ／Ｄ変換回路１２ｃからの出力する基準電圧Ｖｒｅｆに対するデジタル値を、予め設定し、メモリで保持している制御目標値と比較演算して、そのデジタル値が目標値よりも大きければ基準電圧Ｖｒｅｆを下げさせるように、また、基準電圧Ｖｒｅｆに対するデジタル値が目標値よりも小さければ基準電圧Ｖｒｅｆを上げさせるように、ＰＷＭ回路１２ａをフィードバック制御する。これにより、ＰＷＭ回路１２ａにおける電圧パルスのデューティや周波数のばらつき、平滑回路１２ｂのオフセットなどを原因とする基準電圧Ｖｒｅｆの誤差が補正される。
【００１５】
図２は、ＰＷＭ回路が生成する電圧パルスを説明する波形図であり、横軸は時刻、縦軸は電圧パルスの電圧振幅を示している。ここで、（ａ）のグラフの波形は、高電圧の基準電圧Ｖｒｅｆに対応する電圧パルスの波形であり、（ｂ）のグラフの波形は、低電圧の基準電圧Ｖｒｅｆに対応する電圧パルスの波形である。この電圧パルスは、平滑回路１２ｂで平滑化され、その電圧はデューティ比で平均化されたものになる。
【００１６】
図３は、平滑回路の構成を示すブロック図である。図中、抵抗Ｒと容量Ｃは、ローパスフィルタＦを形成しており、このローパスフィルタＦによって、上記のように電圧パルスが平滑化されるのであるが、そのためには、ローパスフィルタＦの時定数よりも、電圧パルスの周期が十分小さいことが必要である。このローパスフィルタＦの出力は、バッファ回路Ｂによって、ローインピーダンス化されて基準電圧Ｖｒｅｆとされ、モータ駆動回路部１１、及びＡ／Ｄ変換回路１２ｃ３へと送られる。バッファ回路Ｂは、例えばオペアンプ等で形成されてもよく、また必要に応じて演算増幅するように構成されてもよい。
【００１７】
また、本発明によるステッピングモータ駆動回路１Ａでは、ＣＰＵ１２ｄによるソフトウェア処理によって、ＰＷＭ回路１２ａを制御して、所定のデューティ比の電圧パルスを発生させているので、ソフトウェアの変更だけで、異なる基準電圧Ｖｒｅｆを容易に発生させることができる。これにより、駆動制御されるステッピングモータ２のトルクを可変にできる。また、高価なＤ／Ａ変換器を備える必要がないので、コスト面でも有利である。
次に、本発明によるステッピングモータ駆動回路の他の実施例を、図４について説明する。このステッピングモータ駆動回路１Ｂは、上述のステッピングモータ駆動回路１Ａとほぼ同一の構成であるが、相違点は、計時タイマ１４を備えている。
【００１８】
従って、ステッピングモータ駆動回路１Ａと共通の構成要素には同一の参照符号を付けて、その説明を省略する。計時タイマ１４は、所定の時間、例えば１日を計時して、その時間が経過する毎に、ＣＰＵ１２ｄに割り込み信号を入力することによって、その時間経過を通知する。ＣＰＵ１２ｄは、この通知を受けると、上述のように、Ａ／Ｄ変換回路１２ｃによって基準電圧Ｖｒｅｆから変換されたデジタル値に基づいて、ＰＷＭ回路１２ａをフィードバック補正する。すなわち、このタイミングでＣＰＵ１２ｄへ基準電圧Ｖｒｅに応じたフィードバックが入力されて、ＰＷＭ回路１２ａへの制御内容が補正されて更新される。
【００１９】
このようにステッピングモータ駆動回路１Ｂを構成すれば、この補正を行う時間以外では、他の処理のためにＡ／Ｄ変換回路１２ｃを有効利用させることができる。すなわち、このようなフィードバック制御による補正が１日に１回程度しか行われないならば、Ａ／Ｄ変換回路１２ｃは事実上、プリンタ装置やファクシミリ装置の画像処理といった他の処理のために、常時利用可能である。もちろん、その場合には、Ａ／Ｄ変換回路１２ｃの入力端子部分に設けたアナログスイッチ等によって、基準電圧Ｖｒｅｆから他の電圧へと切り換えて、Ａ／Ｄ変換回路１２ｃへ入力させる必要がある。
【００２０】
また、本発明によるステッピングモータ駆動回路１は、制御手段に予めトルク制御に必要な基準電圧に応じた制御目標値を設定しておけば、異なる基準電圧Ｖｒｅｆを発生させることができるので、要求されるトルクの異なる複数のモータを駆動制御させることも可能である。そのような実施例を、図５について説明する。ステッピングモータ駆動回路１Ｃは、複数のモータ駆動回路部１１Ｘ〜１１Ｙを備えているが、他の構成要素はステッピングモータ駆動回路１Ａと共通であるので、それらに同一の参照符号をつけて、説明を省略する。
【００２１】
ここで、モータ駆動回路部１１Ｘは、高トルクを要求されるステッピングモータ２Ｘを駆動制御するので、そのために異なる３種類の基準電圧Ｖｒｅｆ１〜２が必要であり、モータ駆動回路部１１Ｙは、低トルクのステッピングモータ２Ｙを駆動制御するので、そのためにはただ１つの基準電圧Ｖｒｅｆ３が必要である。
【００２２】
この場合、ＣＰＵ１２ｄは、適切なソフトウェアにより、ステッピングモータ２Ｘを駆動制御するならば、基準電圧発生回路部１２を制御して、ＰＷＭ回路１２ａに、基準電圧Ｖｒｅｆ１〜２のいずれかへ対応するデューティ比の電圧パルスを発生させ、ステッピングモータ２Ｙを駆動制御するならば、同様にＰＷＭ回路１２ａに、基準電圧Ｖｒｅｆ３へ対応するデューティ比の電圧パルスを生成させる。これによって、基準電圧Ｖｒｅｆ１〜３のいずれでも発生させることができる。もちろん、このような構成では、ステッピングモータ２Ｘとステッピングモータ２Ｙとを、同時に駆動制御することはできない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によるステッピングモータ駆動回路は、ステッピングモータのトルクを多段階に可変制御することが可能なので、印刷装置、ファクシミリ装置など、負荷の変化する機構をモータによって稼働させる装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるステッピングモータ駆動回路の一実施例を示すブロック図である。
【図２】電圧パルスの変調された波形を示す図面である。
【図３】基準電圧発生回路部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明による別の実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明による更に別の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・・ステッピングモータ駆動回路
１１・・・モータ駆動回路部
１２・・・基準電圧発生回路部
１２ａ・・パルス幅変調回路
１２ｂ・・平滑回路
１２ｃ・・Ａ／Ｄ変換回路
１２ｄ・・制御処理手段（ＣＰＵ）
１４・・・計時タイマ
２・・・・ステッピングモータ
ＳＷ・・・アナログスイッチ
【図１】
2005117833.tif 000003
【図２】
2005117833.tif 000004
【図３】
2005117833.tif 000005
【図４】
2005117833.tif 000006
【図５】
2005117833.tif 000007