(57)【要約】      （修正有）【課題】モータの速度指令電圧を外部から与えられるようにし、広範囲な速度制御の安定化を可能としたモータ駆動装置を提供する。【解決手段】可動子および三相駆動巻線を有するモータ１に内蔵または一体化され、モータ１を駆動するための波形信号を可動子の位置検出信号に基づく位相タイミングで生成する波形生成手段３１と、波形信号に基づき三相駆動巻線に駆動電圧または駆動電流を供給する駆動手段３２と、制御信号Ｖｓｐが入力されるモータ制御端子１０とを備え、制御信号Ｖｓｐはモータが搭載される機器６から入力され、モータ１の速度を所望の値に制御するためのサーボ演算はモータが搭載される機器６が行い、制御信号Ｖｓｐはモータが搭載される機器６が行うサーボ演算の結果に基づく信号であり、制御信号Ｖｓｐにより、駆動手段３２による三相駆動巻線の駆動電圧または駆動電流の大きさを制御可能としたモータ駆動装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子および三相駆動巻線を有するモータに内蔵または一体化され、前記モータを駆動するための波形信号を前記可動子の位置検出信号に基づく位相タイミングで生成する波形生成手段と、前記波形信号に基づき前記三相駆動巻線に駆動電圧または駆動電流を供給する駆動手段と、制御信号が入力されるモータ制御端子とを備え、前記制御信号は前記モータが搭載される機器から入力され、前記モータの速度を所望の値に制御するためのサーボ演算は前記機器が行い、前記制御信号は前記機器が行うサーボ演算の結果に基づく信号であり、前記制御信号により、前記駆動手段による前記三相駆動巻線の駆動電圧または駆動電流の大きさを制御可能としたモータ駆動装置。
【請求項２】
モータが搭載される機器が、プリンタまたは複写機またはスキャナーまたはファックスまたはこれらの複合機器である請求項１に記載のモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙送りモータやスキャナーモータなどを駆動系に搭載したプリンタまたは複写機またはスキャナーまたはファックスまたはこれらの複合機器などに使用されるモータの駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタまたは複写機またはスキャナーまたはファックスまたはこれらの複合機器などに使用されるモータは、機器の高機能化および多機能化の進展に伴い、モータの広範囲な回転速度要求に対して、回転ムラ精度の向上および起動時の応答性などが強く望まれてきている。
【０００３】
また、モータの駆動系においては、モータを可変速駆動させるために、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）が用いられてきている。ＰＷＭはモータの駆動巻線に接続されたトランジスタのオン時間とオフ時間の割合を変え、モータへ供給する電力量を制御する方式である。これにより、ＰＷＭはモータを可変速駆動させることができ、近年、上記のプリンタまたは複写機またはスキャナーまたはファックスまたはこれらの複合機器などに使用されるモータの駆動にも用いられるようになってきている。
【０００４】
これらに搭載されるモータ駆動装置は従来から種々の方式が提案されており、例えば、図２のようなものがある。
【０００５】
図２は、モータ１００と、三相駆動巻線１１０，１３０，１５０と、三相駆動巻線１１０，１３０，１５０に接続されるインバータ２００とを備え、インバータ２００はパワートランジスタ２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０から成る。また、パワートランジスタ２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０のオン・オフのスイッチング時間の割合をＰＷＭにより制御し、モータ１００へ供給する電力量を制御するモータ駆動手段３００と、モータ１００の回転速度を検出する回転数検出４００と、回転数検出４００が出力するモータ１００の回転速度に比例した周波数をもつＦＧ信号とモータ１００への速度基準信号とを入力とし、その速度誤差信号を出力する回転数誤差検出７００と、回転数誤差検出７００が出力する速度誤差信号を誤差増幅する誤差増幅器８００とを備え、インバータ２００と、モータ駆動手段３００と、回転数検出４００と、回転数誤差検出７００と、誤差増幅器８００は、三相駆動巻線１１０，１３０，１５０を有するモータ１００に内蔵または一体化されたプリント基板９００上に構成されたモータ駆動装置である。
【０００６】
モータ１００の三相駆動巻線１１０，１３０，１５０はインバータ２００のパワートランジスタ２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０へ接続され、回転数検出４００はモータ１００の回転速度を検出し、その回転速度に比例した周波数をもつＦＧ信号を出力する。回転数誤差検出７００はＦＧ信号と所望の設定された回転速度の指令信号となる速度基準信号とを入力とし、その出力は誤差増幅器８００の入力へ接続する。誤差増幅器８００の出力はモータ駆動手段３００の入力へ接続され、モータ駆動手段３００の出力はインバータ２００パワートランジスタ２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０へ接続される。
【０００７】
次に図２におけるモータ駆動装置の駆動方法を以下に説明する。
【０００８】
モータ１００の回転速度は回転数検出４００により検出され、回転数検出４００はモー
タ１００の回転速度に比例した周波数をもつＦＧ信号を回転数誤差検出７００へ出力する。回転数誤差検出７００は回転数検出４００が出力するＦＧ信号と所望の設定された回転速度の指令信号となる速度基準信号とを比較して速度誤差を検出し、速度誤差信号を出力する。誤差増幅器８００は回転数誤差検出７００が出力する速度誤差信号を入力とし、誤差増幅器８００で増幅したモータ駆動の制御指令となる電圧指令Ｖｓｐをモータ駆動手段３００へ出力する。モータ駆動手段３００はＰＷＭにより電圧指令Ｖｓｐに応じてインバータ２００のパワートランジスタ２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０のゲート電極へオン・オフのスイッチング制御指令を出力する。これによりモータ１００の三相駆動巻線１１０，１３０，１５０へも電圧指令Ｖｓｐの大きさに応じた電力が供給され、モータが所定の回転速度になるように制御される（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２６６０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記従来技術によるモータ駆動装置において、図３のような回路構成をした誤差増幅器を備えている場合、モータを可変速で用いたとき、指令回転速度によっては、回転ムラの精度等、十分な速度特性が得られない場合がある。
【００１０】
ここでまず、図３の誤差増幅器の回路構成について説明する。
【００１１】
図３の誤差増幅器において、７０は増幅器であり、その入力の一方はバイアス電源７１に接続する。他方の入力には抵抗７２，７３，７４およびコンデンサ７５が接続する。また抵抗７２と直列にコンデンサ７６が接続し、そのコンデンサ７６の他端側は増幅器７０の出力と接続する。また、コンデンサ７５はその直列接続された抵抗７２とコンデンサ７６に並列接続する。
【００１２】
図３の誤差増幅器の入力端子である速度誤差信号端子もしくは位相誤差信号端子は図２の回転数誤差検出７００が出力する信号が入力する端子である。（位相誤差信号端子はモータの位相誤差を検出し、位相制御を行う場合に用いる。）その端子に入力される誤差信号はＦＧ信号と速度基準信号との速度誤差または位相誤差の誤差量に応じた幅の加速もしくは減速指令のパルス信号であり、ＦＧ信号の周期ごとに検出される。その加速・減速信号のパルス信号はバイアス電源７１により決まる増幅器７０の基準電圧Ｖｒｅｆに対して逆極性をもつパルス信号である。
【００１３】
また、図３の誤差増幅器はモータ１００に供給する電力量を制御する電圧指令Ｖｓｐを出力し、その出力は図２におけるモータ駆動手段３００の入力となる。
【００１４】
このように回路構成された図３の誤差増幅器において、抵抗７２，７３，７４は誤差増幅率を設定するための抵抗であり、コンデンサ７６は積分コンデンサ、またコンデンサ７５は高域フィルタ用のコンデンサである。これらの回路定数は速度制御に関わるものであり、モータの起動特性または回転ムラの精度など回転速度の安定性に影響を与えるものである。
【００１５】
つまり、モータの回転速度を安定させるためには、抵抗７２，７３，７４およびコンデンサ７５，７６の回路定数を適切に設定する必要がある。しかし、回転速度の安定化が最適となるように回路定数を設定するためにはモータ仕様や回転速度などの条件によりその回路定数を適切に変更しなければならない。
【００１６】
図３の誤差増幅器を備えた図２のモータ駆動装置においては、使用する回転速度が一定で固定された回転速度ならば、その回転速度で速度特性が最適となるように誤差増幅器の
抵抗７２，７３，７４およびコンデンサ７５，７６の回路定数を設計することができる。しかし、同一のモータ駆動装置で回転速度を変えて速度制御させた場合、その回転速度で速度特性が最適となるように誤差増幅器の回路定数が設定されていないために、回転ムラの精度などが低下している場合がある。
【００１７】
したがって、図３の誤差増幅器を備えた図２のモータ駆動装置において、回転速度を変えてモータを使用した場合、例えば高速回転で回転ムラ精度の向上を図るように誤差増幅器の回路定数を設計すれば、低速回転では回転ムラ精度が低下し、逆に低速回転で回転ムラ精度の向上を図るように誤差増幅器の回路定数を設計すれば、高速回転では回転ムラ精度が最適でない場合がある。
【００１８】
また、複数の指令回転速度に対応するために、各回転速度で速度特性が最適となるように回路定数を設計した複数の誤差増幅器を備え、指令回転速度に応じて、適切な誤差増幅器を選択することで、可変速でも安定した速度特性を得るようにする方法などもあるが、回路規模が大きくなり、素子数の増加につながり、コストの増加を伴う。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために本発明のモータ駆動装置は、可動子および三相駆動巻線を有するモータに内蔵または一体化され、前記モータを駆動するための波形信号を前記可動子の位置検出信号に基づく位相タイミングで生成する波形生成手段と、前記波形信号に基づき前記三相駆動巻線に駆動電圧または駆動電流を供給する駆動手段と、制御信号が入力されるモータ制御端子とを備え、前記制御信号は前記モータが搭載される機器から入力され、前記モータの速度を所望の値に制御するためのサーボ演算は前記機器が行い、前記制御信号は前記機器が行うサーボ演算の結果に基づく信号であり、前記制御信号により、前記駆動手段による前記三相駆動巻線の駆動電圧または駆動電流の大きさを制御可能とするように構成したものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のモータ駆動装置によれば、モータが搭載される機器から駆動手段へ三相駆動巻線の駆動電圧または駆動電流の大きさの制御指令となる信号が入力されるモータ制御端子を有する構成をしている。
【００２１】
これにより、モータが搭載される機器から三相駆動巻線の駆動電圧または駆動電流の大きさの制御指令となる信号を入力することで、広範囲な回転速度でも安定した速度制御が可能となり、また非制御でも可変速できるために、より自由度の高いモータ制御も可能となる。
【００２２】
さらに、回転数誤差検出および誤差増幅器などのモータの速度制御を行う機能を本モータ駆動装置から省くことで素子数を削減でき、モータ駆動装置の低コスト化にもつながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のモータ駆動装置は、可動子および三相駆動巻線を有するモータに内蔵または一体化され、前記モータを駆動するための波形信号を前記可動子の位置検出信号に基づく位相タイミングで生成する波形生成手段と、前記波形信号に基づき前記三相駆動巻線に駆動電圧または駆動電流を供給する駆動手段と、制御信号が入力されるモータ制御端子とを備え、前記制御信号は前記モータが搭載される機器から入力され、前記モータの速度を所望の値に制御するためのサーボ演算は前記機器が行い、前記制御信号は前記機器が行うサーボ演算の結果に基づく信号であり、前記制御信号により、前記駆動手段による前記三相駆動巻線の駆動電圧または駆動電流の大きさを制御可能とするように構成したものである。
【００２４】
これにより、モータが搭載される機器から三相駆動巻線の駆動電圧または駆動電流の大きさの制御指令となる信号を入力することで、広範囲な回転速度でも安定した速度制御が可能となり、また非制御でも可変速できるために、より自由度の高いモータ制御も可能となる。
【００２５】
さらに、回転数誤差検出および誤差増幅器などのモータの速度制御を行う機能を本モータ駆動装置から省くことで素子数を削減でき、モータ駆動装置の低コスト化にもつながる。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明のモータ駆動装置の概略図である。
【００２７】
図１において、モータ１の三相駆動巻線１１，１３，１５はインバータ２０へ接続する。インバータ２０はパワートランジスタ２１，２２，２３，２４，２５，２６から成り、パワートランジスタ２１，２２は直流電源５の電源端子間に直列接続し、その直列接続点はモータ１の駆動巻線１１へ接続する。同様に、パワートランジスタ２３，２４は直流電源５の電源端子間に直列接続し、その直列接続点はモータ１の駆動巻線１３へ接続し、パワートランジスタ２５，２６は直流電源５の電源端子間に直列接続し、その直列接続点はモータ１の駆動巻線１５へ接続する。モータ１の回転速度を検出する回転数検出４はモータ１の回転速度に比例した周波数をもつＦＧ信号を生成し、モータが搭載される機器６に備えられたモータの速度制御を司るサーボ演算器６０への出力端子である端子９に接続する。また、端子１０はモータ１の三相駆動巻線１１，１３，１５への駆動電圧の大きさの制御指令となる電圧指令Ｖｓｐをモータが搭載される機器６に備えられたモータの速度制御を司るサーボ演算器６０から入力する端子であり、モータ駆動手段３０へ接続する。モータ駆動手段３０は波形生成手段３１と三相駆動巻線１１，１３，１５に駆動電圧を供給するための制御指令を生成するＰＷＭ３２から成る。波形生成手段３２はモータ１の回転位置検出信号であるＣＳ信号を入力として、波形生成信号であるＷＦ信号を出力する。ＰＷＭ３２はＷＦ信号とモータが搭載される機器６に備えられたモータの速度制御を司るサーボ演算器６０からの電圧指令Ｖｓｐを入力として、インバータ２０のパワートランジスタ２１，２２，２３，２４，２５，２６のゲート電極へ制御信号を出力する。またインバータ２０、モータ駆動手段３０および回転数検出４は、モータ１に内蔵または一体化されたプリント基板２上に構成され、これらはモノリシック集積回路から成る。
【００２８】
以上のように構成されたモータ駆動装置において、以下に具体的な駆動方法を説明する。
【００２９】
図１において、モータ１を駆動させるために、三相駆動巻線１１，１３，１５への駆動電圧の大きさの制御指令となる電圧指令Ｖｓｐが、モータが搭載される機器６に備えられたモータの速度制御を司るサーボ演算器６０から入力端子１０を通して、モータ駆動手段３０へ入力される。ここで、サーボ演算器６０はモータの速度を所望の値に制御するためのサーボ演算機能の有し、電圧指令Ｖｓｐはそのサーボ演算の結果に基づく信号である。モータ駆動手段３０は波形生成手段３１およびＰＷＭ３２から構成されており、波形生成手段３１はモータ１の位置検出信号であるＣＳ信号に基づく位相タイミングで波形生成信号を生成する。ＰＷＭ３２は波形生成手段３１が生成した信号であるＷＦ信号とモータが搭載される機器６に備えられたモータの速度制御を司るサーボ演算器６０から入力される電圧指令Ｖｓｐに基づき、インバータ２０のパワートランジスタ２１，２２，２３，２４，２５，２６のゲート電極へ制御指令を出力して、三相駆動巻線に駆動電圧を供給し、モータ１の回転数を制御する。ＰＷＭ３２はモータ１の三相駆動巻線に接続されたインバータ２０のパワートランジスタ２１，２２，２３，２４，２５，２６のオン時間とオフ時間
の割合を変え、モータ１へ供給する電力量を制御している。例えば、モータ１の回転速度を速くする場合、電圧指令Ｖｓｐの電圧レベルを上げることによって、ＰＷＭ３２はパワートランジスタ２１，２２，２３，２４，２５，２６のオン時間の割合を増加させ、オフ時間の割合を減少させるように制御し、モータ１の三相駆動巻線へ供給する電力量を増加させ、モータ１の回転速度を速くできる。
【００３０】
ここで、モータ１の回転速度を速くする場合に、前述とは逆に電圧指令Ｖｓｐの電圧レベルを下げることによって、ＰＷＭ３２はパワートランジスタ２１，２２，２３，２４，２５，２６のオン時間の割合を増加させ、オフ時間の割合を減少させるように制御し、モータ１の三相駆動巻線へ供給する電力量を増加させ、モータ１の回転速度を速くするようにしても本発明の主旨を逸脱するものではない。
【００３１】
なお、本実施例のモータ駆動手段３０は三相駆動巻電１１，１３，１５に駆動電圧を供給する駆動手段として説明したが、モータ駆動手段３０が三相駆動巻電１１，１３，１５に駆動電流を供給する駆動手段であるとしても差し支えはない。
【００３２】
また、モータ１の回転速度は回転数検出４によって検出される。回転数検出４はモータ１の回転速度に比例した周波数をもつＦＧ信号を出力し、回転数検出４に接続された出力端子９へ出力する。出力端子９がモータが搭載される機器６の内部に有するサーボ演算器６０に接続されていれば、ＦＧ信号からサーボ演算により速度誤差を検出し、その速度誤差に基づきモータ駆動の制御指令となる電圧指令Ｖｓｐを生成することができる。
【００３３】
従来例の図２および図３で説明したような回転数誤差検出７００や誤差増幅器８００などのサーボ回路を備えたモータ駆動装置では、制御方式またはサーボの安定性を設定する回路定数がモータ駆動装置内部で固定される。このために、ある定まった回転速度であれば、サーボ特性が良い速度制御を得ることができるが、異なる広範囲な回転速度では、精度の高い安定した速度制御を確保することが難しいという課題があった。しかし、本発明のモータ駆動装置のようにサーボ演算機能をモータ駆動装置外部のモータが搭載される機器６に委ね、モータ駆動の制御指令である電圧指令Ｖｓｐをモータが搭載される機器６に備えられたモータの速度制御を司るサーボ演算器６０などから生成できるようにすることで、以下のような特徴をもつことができる。
【００３４】
まず、図１のモータが搭載される機器６の中に有するサーボ演算器６０を従来例の図２の回転数誤差検出７００と誤差増幅器８００と同様のものに置き換えれば、従来例の図２と同等のモータ速度制御が可能である。モータの回転数を変更して異なる回転速度で使用する場合には、その回転速度で速度特性が最適となるようにモータが搭載される機器６の中に有するサーボ演算器６０が適切なサーボ演算処理の設定を行えば、精度の高い安定した速度制御を確保することができる。つまり、広範囲な回転速度で安定した速度制御が可能となる。
【００３５】
また、従来例の図２のような構成ではモータ駆動の制御指令である電圧指令Ｖｓｐは速度基準信号とＦＧ信号によって生成するために、それらの信号とは無関係にモータの速度制御を非制御として扱うことができない。しかし、本発明のモータ駆動装置ではモータの速度制御指令が外部入力で行えるために、速度基準信号またはＦＧ信号に関係なくモータの速度制御を非制御で扱うこともでき、より自由度の高いモータ制御を行うことが可能となる。
【００３６】
その上、モータの速度制御機能を外部のモータが搭載される機器６に委ねたことで、回路規模を抑え、速度制御に必要な素子数を削減でき、モータ駆動装置の低コスト化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のモータ駆動装置は、プリンタまたは複写機またはスキャナーまたはファックスまたはこれらの複合機器の駆動用モータなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１におけるモータ駆動装置の概略図
【図２】従来例におけるモータ駆動装置の概略図
【図３】従来例におけるモータ駆動装置が備える誤差増幅器の概略図
【符号の説明】
【００３９】
１  モータ
２  プリント基板
４  回転数検出
６  モータが搭載される機器
１０  電圧指令Ｖｓｐ入力端子
１１，１３，１５  三相駆動巻線
２０  インバータ
２１，２２，２３，２４，２５，２６  パワートランジスタ
３０  モータ駆動手段
３１  波形生成手段
３２  ＰＷＭ
６０  モータが搭載される機器が有するサーボ演算器
【図１】
2007306752.tif 000003
【図２】
2007306752.tif 000004
【図３】
2007306752.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月13日(2007.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007306752.tif 000006