(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと励磁コイルとを備えたステッピングモータと、
入力された指令値に応じて該励磁コイルに複数段階の駆動電流を与え、それによってマイクロステップ駆動を可能とする駆動部と、
該駆動部に与える該指令値を変化させて該ステッピングモータを制御する制御部と、
該ロータの回転位置に応じた検知信号を生成する位置検知制御部と
を備えたステッピングモータ制御装置であって、
該制御部は、第１の動作モードと第２の動作モードとの２つの動作モードを切り替え、該第１の動作モードにおいては、該制御部がみずから発生するタイミングに基づいて該駆動部に与える該指令値を変化させ、該第２の動作モードにおいては、該位置検出制御部の検知信号に応じたタイミングに基づいて該駆動部に与える該指令値を変化させ、それによって該ステッピングモータを制御し、
該制御部はさらに、該ステッピングモータをスタート位置から目的位置まで移送する１連の移送動作中に該２つの動作モードを切り替え、該第２の動作モードで該ステッピングモータに粗動動作をさせた後に該第１の動作モードに切り替えて該マイクロステップ駆動を行い、
該制御部は、該ステッピングモータの該スタート位置から該目的位置までの移送量に応じて該２つの動作モードを使い分け、該移送量が所定値より小さいときは該第１の動作モードのみで該ステッピングモータを駆動し、該移送量が該所定値以上のときは該第２の動作モードと該第１の動作モードとを切り替えて該ステッピングモータを駆動する、ステッピングモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の動作モードから前記第１の動作モードへの切り替えを、前記位置検知制御部の出力信号相が変化するタイミングに基づいて行い、かつ、該切り替えの瞬間における前記ロータの回転位置が、該ロータがマイクロステップ駆動において電磁気的に安定して静止する位置に実質的に一致する、請求項１に記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項３】
前記ステッピングモータの前記第２の動作モードによる駆動において、前記制御部は、第１の指令値列を前記駆動部に与えて該ステッピングモータを第１の加速度で加速したあと、第２の指令値列を該駆動部に与えて、該第１の加速度よりも実質的に小さい第２の加速度で該ステッピングモータを加速し、さらにそのあと、第３の指令値列を該駆動部に与えて該ステッピングモータを減速する、請求項１に記載のステッピングモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータ制御装置に関し、とくにエンコーダを用いたステッピングモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータは小型、高トルク、高寿命といった特徴を有し、開ループ制御で簡易に分解能が得られるため、開ループ制御による駆動方法が一般的である。しかし、この駆動方法は高速回転時の脱調等の課題を有するため、高速回転に対応するように、ステッピングモータにエンコーダを付与し、ブラシレスＤＣモータのような閉ループ制御を行う制御装置が従来より提案されている。
【０００３】
米国特許第４，９６３，８０８号には、制御部がステッピングモータの制御モードを切り替えて、２相ステッピングモータとして用いる２相ステッピングモードと、ＤＣモータとして用いる閉ループモードとの２種類の動作モードで使用できる構成が記載されている。また同特許には、エンコーダの１周分の出力パルス数をステッピングモータのロータ磁極数の整数倍とし、ステッピングモータを１相励磁した状態を基準として、そこから所定数のエンコーダのパルス数を検知するごとにステッピングモータへの励磁電流を切り替えることにより、エンコーダの出力信号とステッピングモータの励磁電流との位相精度を無調整で所定誤差以下に抑える構成が合わせて記載されている。
【０００４】
しかしながら、例えば光ディスク装置における光ピックアップの移送等のように、移送対象を目的位置まで高速かつ高精度で移送する場合、以下のような課題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
第１に、高速移送と高精度位置決めとは両立しないものであった。
【０００６】
なぜなら、閉ループモードは高速移送に適しているが、ステッピングモータの有する分解能特性を活かした簡易な高精度位置決めを行うことができない。逆に、高精度な位置決めができる２相ステッピングモードでは、高速移送が困難である。また閉ループモードにおけるステッピングモータの高速回転性およびモータ効率を上げるには、ステッピングモータのロータ磁極数を小さくすることが望ましいが、これは一方で位置決めの分解能の低下を招くものであり、これらの特性を両立させることが必要であった。これらを実現する構成については、米国特許第４，９６３，８０８号には何らの記載もされていない。
【０００７】
第２に、高速移送と高精度位置決めとの両立を実現させるためには、一連の移送動作中に閉ループ制御と開ループ制御とを切り替えることが有効であるが、一連の移送動作中にモードの切り替えを行えば、モードの切り替え前後で衝撃振動等が発生する。このような衝撃振動は、移送対象を高速かつ高精度に目的位置に移送することを妨げる。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ステッピングモータの位置制御分解能と高速移送性、および低振動性の両立を実現するステッピングモータ制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によるステッピングモータ制御装置は、ロータと励磁コイルとを備えたステッピングモータと、入力された指令値に応じて励磁コイルに複数段階の駆動電流を与え、それによってマイクロステップ駆動を可能とする駆動部と、駆動部に与える指令値を変化させてステッピングモータを制御する制御部と、ロータの回転位置に応じた検知信号を生成する位置検知制御部とを備えたステッピングモータ制御装置であって、制御部は、第１の動作モードと第２の動作モードとの２つの動作モードを切り替え、第１の動作モードにおいては、制御部がみずから発生するタイミングに基づいて駆動部に与える指令値を変化させ、第２の動作モードにおいては、位置検出制御部の検知信号に応じたタイミングに基づいて駆動部に与える指令値を変化させ、それによってステッピングモータを制御し、制御部はさらに、ステッピングモータをスタート位置から目的位置まで移送する１連の移送動作中に２つの動作モードを切り替え、第２の動作モードでステッピングモータに粗動動作をさせた後に第１の動作モードに切り替えてマイクロステップ駆動を行い、制御部は、ステッピングモータのスタート位置から目的位置までの移送量に応じて２つの動作モードを使い分け、移送量が所定値より小さいときは第１の動作モードのみでステッピングモータを駆動し、移送量が所定値以上のときは第２の動作モードと第１の動作モードとを切り替えてステッピングモータを駆動するステッピングモータ制御装置であり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１１】
制御部は、第２の動作モードから第１の動作モードへの切り替えを、位置検知制御部の出力信号相が変化するタイミングに基づいて行い、かつ、切り替えの瞬間におけるロータの回転位置が、ロータが電磁気的に安定して静止する位置に実質的に一致するようにしてもよい。
【００１２】
ステッピングモータの第２の動作モードによる駆動において、制御部は、第１の指令値列を駆動部に与えてステッピングモータを第１の加速度で加速したあと、第２の指令値列を駆動部に与えて、第１の加速度よりも実質的に小さい第２の加速度でステッピングモータを加速し、さらにそのあと、第３の指令値列を駆動部に与えてステッピングモータを減速するようにしてもよい。
【００１６】
以下に作用を説明する。
本発明のある局面において、ステッピングモータ制御装置は、制御部によって第１の動作モードと第２の動作モードとを切り替えることができ、ロータの回転位置を検知する位置検知制御部の検知信号に応じてステッピングモータを制御する第２の動作モードの後、第１の動作モードに切り替えてマイクロステップ駆動するように構成されている。
【００１７】
このように、ロータは、はじめに閉ループ制御による粗動駆動を受けて目的位置の近くまで高速に移送され、つぎに、開ループ制御によるマイクロステップ駆動に切り替えられて、目的位置へと高精度で位置決めされる。こうして、ステッピングモータを高速かつ高精度で目的位置に移送することができる。
【００１８】
本発明の別の局面では、ステッピングモータ制御装置は、制御部の動作モードを第２の動作モードから第１の動作モードに切り替える切り替え時において、前記ロータの回転位置がマイクロステップ駆動において電磁気的に安定する安定位置と実質的に一致するように設けたものである。
【００１９】
このように、上記の切り替え時において、それまでロータに働いていた減速力がきわめて小さくなり、動作モードを切り替える際の揺り戻しを防止することができる。
【００２０】
本発明のさらに別の局面において、ステッピングモータ制御装置は、ステッピングモータを加速動作から減速動作に移行させる前に、制御部が駆動部に与える指令値列を変更して、ステッピングモータに与える駆動電流を低減する。
【００２１】
これにより、加速動作から減速動作に移るときの速度変化をゆるやかにし、それによって、速度変化による衝撃振動が大きく低減される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明によるステッピングモータ制御装置の実施の形態を説明する。
【００２３】
実施の形態１〜３においては、本発明によるステッピングモータ制御装置を光ディスクドライブ装置のヘッド駆動に適用している。また、ステッピングモータが駆動する対象である移送体はヘッドである。しかし、本発明はこれらの形態に限定されるものではなく、本発明はこれ以外の多くのステッピングモータ制御装置に適応が可能である。
【００２４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１〜３を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態１を用いた光ディスクドライブ装置の構成例を示す概略構成図である。本実施の形態では、ステッピングモータ１０として２相ＰＭ型で２相励磁時のステップ角が１８゜のものを例にとって説明する。
【００２６】
ステッピングモータ１０は、ロータ２０と、２相の励磁コイル３０とを備えている。
【００２７】
ロータ２０は、円周方向に実質的に均等なピッチで角度７２゜の間隔で配置されたＮＳ極を各５極着磁した、永久磁石を含んでいる。２相の励磁コイル３０は、Ａ相ステータ３２およびＢ相ステータ３４を含んでいる。Ａ相ステータ３２およびＢ相ステータ３４には、それぞれ励磁コイルに通電したときにロータ２０に対向する位置に７２゜周期でＮＳ極を各５極発生するヨークによる磁極が設けられている。Ａ相ステータ３２およびＢ相ステータ３４のヨークによる磁極は、互いに１８゜ずれて配置されている。
【００２８】
駆動部４０は、独立した２チャンネルの電流ドライバ、すなわちＡ相電流ドライバ４２およびＢ相電流ドライバ４４を含んでいる。Ａ相電流ドライバ４２およびＢ相電流ドライバ４４は、それぞれ制御部５０から出力される電流指令量を表すデジタルデータを受け取り、その値に基づいて、Ａ相ステータ３２およびＢ相ステータ３４に駆動電流を供給し、それによってステッピングモータ１０を駆動する。
【００２９】
電流ドライバ４２および４４は、具体的にはたとえばＤ／Ａ変換器と増幅器とを含む。Ｄ／Ａ変換器は、たとえば制御部５０から入力されたデジタルデータをアナログ信号に変換する。増幅器は、たとえばＤ／Ａ変換器で生成されたアナログ信号を増幅する。
【００３０】
エンコーダ６０は、２チャンネルのセンサ、すなわちＡ相センサ６２およびＢ相センサ６４と、エンコーダマグネット６６と、２値化回路（図示せず）とを備えている。Ａ相センサ６２およびＢ相センサ６４は、たとえばホール素子からなる。エンコーダマグネット６６は、円周方向に７２゜周期でＮＳ極を１０極着磁している。
【００３１】
エンコーダ６０は、ロータ２０の回転に応じて２値化した１周５パルス（７２゜周期）の信号を出力する。
【００３２】
Ａ相センサ６２とＢ相センサ６４とは、モータ回転軸を中心に互いに取付角度が１８±１゜以下（電気角換算９０±５゜以下）となるようにプリント基板６８上に取り付けられている。プリント基板６８はフランジ７２に固定されている。エンコーダマグネット６６はリードスクリュー７４に嵌装され、ロータ２０との相対的な取付角度を調整した後に接着固定されている。
【００３３】
制御部５０は、たとえばＤＳＰで構成される。制御部５０は、エンコーダ６０の出力信号を受け取り、駆動部４０に電流指令値を表すデジタルデータを出力することができる。
【００３４】
制御部５０は、第１の動作モードＭ１と、第２の動作モードＭ２との２つの動作モードを切り替えて制御することができる。
【００３５】
制御部５０は、第１の動作モードＭ１にあるとき、制御部５０自身が内部発生するタイミング信号に基づいて、駆動部４０に電流指令値を表すデジタルデータを出力し、開ループ制御によるマイクロステップ駆動を行う。
【００３６】
具体的には、ステッピングモータ１０のＡ相・Ｂ相ステータ３２および３４に流す電流比を変えてマイクロステップ駆動を行い、ロータ２０の静止角度を高分解能に制御する。
【００３７】
ロータ２０の静止角度と電流比との関係は、ステッピングモータ１０の磁気回路および負荷の状態に依存するため、等間隔のロータ静止角度を与える電流指令値を、関数あるいはテーブルとしてあらかじめ求めておく。たとえばステップ角１８゜を３２分割して０．６゜のマイクロステップ駆動を行う場合には、３２段階（５ビット）のステップ角度指令を表すデータに対し、８ビットの電流指令値を表すデータを発生するようにテーブルを構成しておく。ステップ角度指令を表すデータをインクリメントまたはデクリメントすることにより、任意の回転方向にステッピングモータ１０をマイクロステップ駆動させる。
【００３８】
制御部５０は、第２の動作モードＭ２において、エンコーダ６０の出力信号に応じて駆動部４０に電流指令値を表すデジタルデータを出力する、閉ループ制御を行う。ステッピングモータ１０とエンコーダ６０とはある特定の位相関係になるように取付けられている。この位相関係については、図２を用いて後述する。
【００３９】
以下に、光ディスク周辺部分の構成をさらに説明する。
【００４０】
リードスクリュー７４は、エンコーダマグネット６６とともにステッピングモータ１０の出力軸と一体的に連結され、軸受７６によりフランジ７２に回動自在に軸支されている。フランジ７２はシャーシ８０に固定されている。ヘッド９０は軸摺回動型のアクチュエータ（図示せず）を備え、光学的に光ディスク９５に対して情報の記録および再生を行う。ヘッド９０に取り付けられたナットピース９２は、一端がバネ９４によって付勢された状態でリードスクリュー７４のネジ溝と嵌合している。これにより、ヘッド９０はステッピングモータ１０の回転に応じて、ガイドシャフト８２に沿って直線的に往復駆動される。光ディスク９５はスピンドル８５により回転駆動される。ヘッド９０を目的位置に移送する際には、光ディスク９５に書き込まれた現在位置（スタート位置）のアドレスと目的位置のアドレスとから、移送方向と移送量とが求められる。これに応じて、制御部５０がステッピングモータ１０の制御動作を行う。
【００４１】
図２は、本実施の形態におけるステッピングモータの詳細を示す図である。
【００４２】
図２において、ステッピングモータ１０のロータ２０は、エンコーダ６０のエンコーダマグネット６６と一体的に回転する。エンコーダ６０のＡ相センサ６２およびＢ相センサ６４のそれぞれは、エンコーダマグネット６６のＮ極部（斜線部分）を検出するとＨＩＧＨ、Ｓ極部を検出するとＬＯＷの信号を出力する。
【００４３】
ステッピングモータ１０のＡ相ステータ３２およびＢ相ステータ３４の励磁方向は、図２のコイル部分にＮ、Ｓとして示したようなコイルの励磁方向を「正」、これと反対の励磁方向を「負」として表示する。エンコーダ６０の出力がＨＩＧＨとＬＯＷの間で切り替わる「相切替点」は、ステッピングモータ１０を２相励磁したときにロータ２０が電磁気的に安定して静止する安定位置と、実質的に一致するように設けてある。ロータ２０の角度位置を図のようにψとおくと、ψ＝４５゜、１３５゜、２２５゜、３１５゜となる４つの点が、相切替点に当たる。またこの点は、静止状態にあるロータ２０を第２の動作モードＭ２によって起動することができない「死点」でもある。したがって、ロータ２０を起動するときには、制御部５０は、はじめに第１の動作モードＭ１でマイクロステップ駆動を行ってロータ２０を死点以外の角度位置に移送し、そのあとで第２の動作モードによる移送動作を行うようにする必要がある。
【００４４】
図３は、第２の動作モードＭ２における、ステッピングモータ１０の励磁相とエンコーダ６０の出力との位相関係を示す図である。図３の角度表示は、実際の回転角でなく、位相周期を３６０°とする電気角で表している。
【００４５】
図３（ａ）に、ロータ２０を時計方向に回転させるときの、ステッピングモータ１０の励磁相とエンコーダ６０の出力との位相関係を示す。
【００４６】
制御部５０は、Ａ相センサ６２の出力がＨＩＧＨ（ψ＝４５°〜２２５°）のときＢ相ステータ３４を正方向に励磁し、Ａ相センサ６２の出力がＬＯＷ（ψ＝２２５°〜４５°）のときＢ相ステータ３４を負方向に励磁するように制御する。また、Ｂ相センサ６４の出力がＨＩＧＨ（ψ＝−４５°〜１３５°）のときＡ相ステータ３２を正方向に励磁し、Ｂ相センサ６４の出力がＬＯＷ（ψ＝１３５°〜−４５°）のときＡ相ステータ３２を負方向に励磁するように制御する。
【００４７】
図３（ｂ）に、ロータ２０を反時計方向に回転させるときの、ステッピングモータ１０の励磁相とエンコーダ６０の出力との位相関係を示す。
【００４８】
制御部５０は、Ａ相センサ６２の出力がＨＩＧＨ（ψ＝４５°〜２２５°）のときＡ相ステータ３２を正方向に励磁し、Ａ相センサ６２の出力がＬＯＷ（ψ＝２２５°〜４５°）のときＡ相ステータ３２を負方向に励磁するよう制御する。またＢ相センサ６４の出力がＨＩＧＨ（ψ＝−４５°〜１３５°）のときＢ相ステータ３４を負方向に励磁し、Ｂ相センサ６４の出力がＬＯＷ（ψ＝１３５°〜３１５°）のときＢ相ステータ３４を正方向に励磁するよう制御する。
【００４９】
図３（ｃ）に、Ａ相ステータ３２への励磁電流を拡大した図を付記しているが、実際にはステータ３２および３４への励磁電流はＰＷＭ制御により電流量を制御されている。制御部５０が駆動部４０に出力する電流指令値を表すデジタルデータは、モータの応答周波数に対して十分高い周波数で転送されており、ＰＷＭ変調周期ｐは１０μｓ程度である。そしてデューティ比ｄ＝ｑ／ｐを０〜１の範囲で可変に設けることにより、電流量を制御している。デューティ比はステッピングモータ１０の現在位置、現在速度、目的位置、目標速度、回転方向、制御部５０の動作モード等の情報から選ばれる条件に応じて制御され、ステッピングモータ１０の発生トルクを決定する。このように、制御部５０が駆動部４０に出力する電流指令値を表すデジタルデータを制御することにより、実質的にＡ相・Ｂ相ステータ３２および３４への励磁電流の振幅とタイミングとの双方を制御している。
【００５０】
図４は、以上のような構成の光ディスクドライブ装置における、ステッピングモータの制御動作を説明する図である。
【００５１】
図４の横軸は、ステッピングモータ１０の回転位置を示す。図の左端がステッピングモータ１０のスタート位置ＰＳを、右端が目的位置ＰＴを示す。また縦軸は、各回転位置におけるステッピングモータ１０の回転速度、Ａ相・Ｂ相ステータ３２および３４への励磁電流、エンコーダＡ相・Ｂ相センサ６２および６４の出力信号を、それぞれ表す。軸のスケールは説明上適当に伸縮している。
【００５２】
ヘッド９０を目的位置ＰＴに移送するためのステッピングモータ１０の起動に際し、制御部５０は、光ディスク９５に書き込まれた現在位置アドレスと目的位置アドレスとの比較から、ステッピングモータ１０の回転方向を決定する。図４は時計方向の回転を示している。
【００５３】
次に、制御部５０は、スタート位置ＰＳから目的位置ＰＴまでの移送量に応じて、２つの動作モードを使い分ける。移送量が極めて小さい場合は、目的位置まで第１の動作モードＭ１によるマイクロステップ駆動のみを行う。しかし、移送量が所定量以上の場合は、動作モードを第１の動作モードＭ１、第２の動作モードＭ２、第１の動作モードＭ１の順に切り替えて移送する。
【００５４】
ここでは、この所定量以上の移送動作について説明する。
【００５５】
スタート位置ＰＳから目的位置ＰＴまでの移送量が所定量以上の場合、移送動作は大きく３つに分けられる。すなわち、はじめに第１の動作モードＭ１による初期的な移送動作を行い、つぎに第２の動作モードＭ２による粗動動作を行い、最後に再び第１の動作モードＭ１による移送動作を行う。
【００５６】
制御部５０は、まず第１の動作モードＭ１を選択し、マイクロステップ駆動で所定パルス数だけ時計方向にステッピングモータ１０を回転させる。この所定のパルス数はステッピングモータ１０とヘッド９０とを連結する駆動伝達系の実質的なバックラッシュをとることを目的とし、この要因に基づく起動時の衝撃振動を抑えるために必要な値があらかじめ設定してある。３２分割マイクロステップで例えば所定パルスを３２パルスと設定した場合、図４のようにステータ３２および３４への励磁電流を１周期分変化させた位置Ｐ１まで移送して、駆動伝達系のバックラッシュをとる。その後、さらに、矢印Ｃで示した所定の励磁状態になるまでマイクロステップ駆動を続ける。これは、あらかじめ第１の動作モードＭ１でロータ２０を所定の位相に位置させることを目的とし、第２の動作モードＭ２における死点を避け、第２の動作モードＭ２で確実な起動ができるようにするためである。矢印Ｃで示した励磁状態は、Ａ相ステータ３２またはＢ相ステータ３４のいずれか片方の相のみが最大に励磁された状態であり、第２の動作モードＭ２における回転トルクが最大となる状態とする。
【００５７】
制御部５０は、位置Ｐ１通過後に最初に矢印Ｃの励磁状態になる位置Ｐ２で、動作モードを第１の動作モードＭ１から第２の動作モードＭ２へと切り替える。
【００５８】
第２の動作モードＭ２において、制御部５０は、エンコーダ６０のＡ相センサ６２およびＢ相センサ６４の出力信号に応じて、駆動部４０にはじめに第１の指令値列を与える。これにより駆動部４０は、Ａ相センサ６２の出力ＨＩＧＨ／ＬＯＷに対応してＢ相ステータ３４を正／負方向に励磁し、同様にＢ相センサ６４の出力ＨＩＧＨ／ＬＯＷに対応してＡ相ステータ３２を正／負方向に励磁する。このときの励磁電流の実質的な大きさはＡ０であり、ステッピングモータ１０は大きな加速力で時計方向に加速される。このときの加速度を、第１の加速度ということにする。
【００５９】
ステッピングモータ１０を減速開始させるタイミングは、制御部５０を第２の動作モードＭ２から第１の動作モードＭ１に切り替える位置Ｐ５において、ステッピングモータ１０が所定の速度であるようなタイミングである。そのため、減速に要する制動距離をあらかじめ求めておき、残り移動距離が制動距離に等しくなった時点で減速を開始するように設定する。
【００６０】
すなわち、制御部５０はＡ相センサ６２またはＢ相センサ６４の出力信号をカウントしてステッピングモータ１０の回転位置を算出し、位置Ｐ５との比較によって残り移送量を算出する。残り移送量に応じた目標速度ＶＴは、破線のように設定される。一方、各時点でのステッピングモータ１０の回転速度はエンコーダＡ相センサ６２またはＢ相センサ６４の出力信号の周期時間の逆数から算出される。
【００６１】
目標速度ＶＴとその時点における回転速度Ｖとの偏差ΔＶが所定値Ｖ０よりも小さくなる位置（位置Ｐ３以降）において、制御部５０は駆動部４０に与える指令値列を第１の指令値列から第２の指令値列に変更する。第２の指令値列に対応する加速度を、ここでは第２の加速度と呼ぶことにする。これにより、駆動部４０はステッピングモータ１０の駆動方向が同一のままであるようにステータ３２および３４とセンサ６２および６４との切り替えタイミングの関係を保ったまま、ステータ３２および３４への電流量をＡ０からＡ１に下げる。Ａ１の値は、ステッピングモータ１０が加速動作から減速動作に移行する際にステッピングモータ１０とヘッド９０とを連結する駆動伝達系に発生するバックラッシュを最小限の衝撃で取り除くために最適な値を実験的に求めて設定している。
【００６２】
偏差ΔＶがゼロになる位置Ｐ４において、制御部５０は、駆動部４０に与える指令値列を、第２の指令値列から第３の指令値列に変更する。これに応じて、駆動部４０はステッピングモータ１０に反時計方向の回転力を発生させるようにステータ３２および３４を励磁して減速させる。このとき、制御部５０はＡ相センサ６２の出力ＨＩＧＨ／ＬＯＷに対応してＡ相ステータ３２を正／負方向に励磁し、Ｂ相センサ６４の出力ＨＩＧＨ／ＬＯＷに対応してＢ相ステータ３４を負／正方向に励磁する。制御部５０は第２の動作モードＭ２を終了する位置Ｐ５において、所定範囲内の位置精度と速度精度とが得られるように電流量Ａ２の制御を行いながら減速動作を継続する。
【００６３】
ステッピングモータ１０が位置Ｐ５を通過した後、制御部５０は、再び第１の動作モードにてマイクロステップ駆動を行う。具体的には、エンコーダのＡ相センサ６２またはＢ相センサ６４の出力信号の切替点（立上りエッジまたは立下りエッジ）を最初に検出した時点で、動作モードを第２の動作モードＭ２から第１の動作モードＭ１に切り替える。ここで、動作モード切り替えの前後でステータ３２および３４の励磁電流にある特定の関係を持たせることにより、衝撃振動の発生を防いでいる。例えば図のようにＢ相センサ６４の立下りエッジのタイミングで第２の動作モードＭ２を終了した瞬間には、ロータ２０の回転位置は図２におけるψ＝−４５゜の位置にある。ここで、第１の動作モードＭ１を開始するときにＡ相ステータ３２およびＢ相ステータ３４に正方向で同一の大きさの励磁電流を与えて、ロータ２０の安定位置をψ＝−４５゜として現在位置と一致させる。このため、その点においては電磁力による回転トルクがゼロとなり、電磁気的に安定する安定位置となる。したがって、第２の動作モードＭ２から第１の動作モードＭ１に切り替えた瞬間、それまでロータ２０に働いていた減速力が極めて小さくなる。ロータ２０に与える減速力を停止前に弱めることで、従動する系全体がもつ慣性エネルギーによる揺り戻しを防止することができる。
【００６４】
この効果をより確実にするために、ステッピングモータ１０の回転速度は、動作モードの切り替え前後で等しくなるよう連続的に接続している。すなわち、第１の動作モードＭ１への切替直後のマイクロステップ駆動速度は、第２の動作モードＭ２での位置Ｐ５における目標速度と一致している。
【００６５】
位置Ｐ５以降は、第１の動作モードＭ１により、マイクロステップ駆動で目標位置ＰＴまで徐々に減速させる。
【００６６】
以上のような制御動作により、目標位置ＰＴへの移送を高分解能に制御できるだけではなく、ステッピングモータ１０の停止時の衝撃振動を大幅に低減することができる。
【００６７】
以上、ステッピングモータ１０を時計方向へ回転させた場合について説明したが、これを反時計方向に回転させる場合も同様である。
【００６８】
このように本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６９】
第１に、ステッピングモータ１０の一連の移送動作中に制御部５０の動作モードを切替え、閉ループモードである第２の動作モードＭ２で高速移送した後に第１の動作モードＭ１でマイクロステップ駆動させることにより、ステッピングモータ１０の高分解能化を行っている。このため、高速移送と高分解能位置決めとをともに実現することができる。
【００７０】
ステッピングモータ１０の分解能はマイクロステップ駆動によりロータ２０の磁極数とは独立に決定できるため、分解能を維持しながら、ロータ２０の磁極数を第２の動作モードＭ２で駆動したときの高速回転性やモータ効率を上げるのに十分なだけ小さい値に設定することが可能である。
【００７１】
第２に、制御部５０がステッピングモータ１０の目的位置までの移送量に応じて動作モードを使い分け、この移送量が所定値より小さい近距離移送時にはステッピングモータ１０を第１の動作モードＭ１のみで駆動し、移送量が所定値以上の時はステッピングモータ１０を第２の動作モードＭ２と第１の動作モードＭ１とで切替えて駆動しているため、近距離移送時の制御切替えの煩雑さを省き、ステッピングモータ１０の移送量に応じた最適な制御を行うことができる。
【００７２】
第３に、ステッピングモータ出力の駆動伝達系での衝撃振動の発生を抑えることができる。ステッピングモータ１０の加速動作開始時においては、制御部５０が第１の動作モードＭ１でステッピングモータ１０をマイクロステップ駆動して駆動伝達系に発生するバックラッシュを減殺した後、第２の動作モードＭ２に切り替えてステッピングモータ１０を加速するため、加速時のバックラッシュによる駆動伝達系での衝撃振動の発生を抑えることができる。
【００７３】
また、ステッピングモータ１０を加速動作から減速動作に移行させる前にも、制御部５０が駆動部４０に与える指令値列を変更してステッピングモータ１０に与える駆動電流を低減するため、減速時のバックラッシュによる駆動伝達系での衝撃振動の発生を抑えることができる。
【００７４】
また停止前には、制御部５０の動作モードを第２の動作モードＭ２から第１の動作モードＭ１に切り替えた瞬間におけるロータ２０の回転位置が、同瞬間におけるマイクロステップ駆動におけるロータ２０の安定位置と実質的に一致するようにステータ３２および３４への励磁電流を与えたことにより、それまでロータ２０に働いていた減速力を停止前に極めて小さくし、従動する系全体がもつ慣性エネルギーによる揺り戻しを防止して、ステッピングモータ１０の停止に伴う駆動伝達系での衝撃振動の発生を抑えることができる。
【００７５】
以上のように本実施の形態によれば、簡易な構成で、ステッピングモータの位置制御分解能、高速回転性、低振動性の両立を実現することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態では２相の励磁コイルを備えた２相ＰＭ型のステッピングモータを例に説明したが、本発明の適用事例はこれに限定されるものではない。一般にロータの磁極周期角度θ゜、励磁コイルＮ相（Ｎは２以上の整数。反転相を含まず）のステッピングモータを用いる場合、エンコーダとして各出力信号が周期角度θ゜で、角度にしてそれぞれθ／Ｎ゜ずつ位相が異なるＮチャンネルの検知信号を出力するものを用いれば、同様の効果が得られる。また、ステッピングモータの種類もロータに永久磁石を用いたＰＭ型だけではなく、軟磁性体を用いたＶＲ型等でも適用可能である。
【００７７】
また、本実施の形態では制御部が第２の動作モードＭ２にあるときステッピングモータを２相励磁駆動する場合について、エンコーダの出力とステータの励磁の切り替えのタイミングに所定の進み角の関係を付与する方法を説明したが、一般に制御部が第２の動作モードＭ２においてステッピングモータをＰ相（ＰはＮ以下の自然数。反転相は含まず）励磁駆動する場合には、ステッピングモータをＰ相励磁した時にロータが安定に静止する位置と、エンコーダの出力信号相が変化する時のロータの回転位置とを概一致するように設ければよい。
【００７８】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図５〜図６を参照して説明する。
【００７９】
図５は本発明の実施の形態２を用いた光ディスクドライブ装置の構成例を示す概略構成図である。
【００８０】
図５において、駆動部４０、電流ドライバ４２および４４、フランジ７２、リードスクリュー７４、軸受７６、シャーシ８０、ガイドシャフト８２、スピンドル８５、ヘッド９０、ナットピース９２、バネ９４、光ディスク９５は実施の形態１と同一である。制御部５０ａは、実施の形態１の制御部５０の構成に加えて後述する構成を付加したものである。
【００８１】
ステッピングモータ１０ａは２相ＰＭ型で、ロータ２０、Ａ相ステータ３２、Ｂ相ステータ３４の構成は実施の形態１と同一である。ロータの軸には角度４．５゜周期でスリットを設けた遮光板２４を固定する。遮光板２４のスリット角度周期４．５゜の値は、ロータ２０のマグネットの磁極形成の角度周期７２゜の整数分の１（ここでは１／１６）となるように決められている。特にステッピングモータ１０ａの相数が２相であるため、２の倍数分の１（すなわち１／１６＝１／（２×８））の関係も満たすように選定されている。フォトセンサ２６は発光側にＬＥＤ、受光側にフォトトランジスタを備えた透過型で、遮光板２４のスリットの有無に応じた出力信号を出力する。フォトセンサ２６は遮光板２４と共にハウジング２８内に収容され、取扱い中の破損やホコリ等の要因による汚損を防いでいる。
【００８２】
フォトセンサ２６の出力は２値化回路５２により２値化される。２値化回路５２は、ある基準値とフォトセンサ２６の出力とを単に比較してＨＩＧＨ／ＬＯＷの信号を出力するのでなく、２つの基準値間をトランスファーしたときのみＨＩＧＨ／ＬＯＷの出力を切り替える構成として、チャタリングによる誤動作を防いでいる。この２値化回路５２の出力は、一方では制御部５０ａに入力され、また一方では１６進のカウンタ５４に入力される。カウンタ５４は２値化回路５２から１パルスの信号を入力する度にカウントアップし、０〜１５の循環する値を４ビットの２進数として出力する。また制御部５０ａからカウンタ５４にクリア信号が出力されると、カウンタ５４の値はクリアされて０になる。カウンタ５４からの出力は、４入力４出力のコードコンバータ５６によりコード変換される。コードコンバータ５６の真理値を「表１」に示す。コードコンバータ５６の４出力をそれぞれＰ、Ｑ、Ｐの反転（Ｐバー）、Ｑの反転（Ｑバー）と呼ぶことにする。なお、表１の入力値は、実際の４ビットの２進数ではなく１０進数で表示している。
【００８３】
【表１】
0004165915.tif 000002
【００８４】
表１から分かるように、コードコンバータ５６の各出力は２値化回路５２の出力を１／１６に分周したものである。コードコンバータ５６のＰ出力とＱ出力とは、２値化回路５２の出力周期にして４周期分だけ位相が異なっている。コードコンバータ５６の残る２つの出力は、それぞれＰ出力、Ｑ出力を反転したものである。
【００８５】
データセレクタ５８は４つの入力Ｐ、Ｑ、Ｐの反転、Ｑの反転の中から２つを選択して２出力Ａ、Ｂとして取り出す。データセレクタ５８には制御部５０ａから３ビットの選択信号を入力し、この値に基づいた選択を行う。選択信号３ビットの内訳は、回転方向データＣＷ（１ビット）とモータ初期状態データＣＭ（２ビット）である。回転方向データＣＷは、ステッピングモータ１０ａを時計方向に回転させるときは「１」、反時計方向に回転させるときは「０」を与える。モータ初期状態データＣＭは、第２の動作モードＭ２の開始直前のステッピングモータ１０ａの励磁状態を与える。
【００８６】
ここではステッピングモータ１０ａは１相励磁状態に保持した後、制御部５０ａを第２の動作モードＭ２にする構成を前提として説明する。
【００８７】
１相励磁状態には、Ａ相ステータ３２のみを正方向に励磁した状態、Ｂ相ステータ３４のみを正方向に励磁した状態、Ａ相ステータ３２のみを負方向に励磁した状態、Ｂ相ステータ３４のみを負方向に励磁した状態の４状態があり、どの状態から第２の動作モードＭ２に切り替えて駆動を行ったかにより、それぞれこの順にＣＭ＝０〜３の値を与える。選択信号ＣＷ、ＣＭの値とデータセレクタ５８が選択する入出力信号の対応関係を「表２」に示す。なお以降、ＣＭの値は実際の２ビットの２進数ではなく１０進数で表示する。
【００８８】
【表２】
0004165915.tif 000003
【００８９】
以上のように構成した光ディスクドライブ装置におけるステッピングモータの制御動作を、図６を用いて説明する。基本的には実施の形態１で説明した制御動作は同様に実施の形態２でも行われる。ここでは、実施の形態１で説明した内容と重複する部分は詳述しない。
【００９０】
図６は、ステッピングモータの制御動作を説明する図である。
【００９１】
横軸はステッピングモータ１０ａの回転位置、縦軸は各位置における制御部５０ａの動作モード、ステッピングモータ１０ａの回転速度、ステータ３２および３４への励磁電流、データセレクタ５８の出力信号、２値化回路５２の出力信号を示す。
【００９２】
最初、制御部５０ａはステッピングモータ１０ａの回転方向を決定する。ここでは回転方向は時計方向とする。次に、第１の動作モードＭ１のマイクロステップ駆動により、矢印Ｃ１〜Ｃ４で示したいずれかの１相励磁状態に至る位置Ｐ２までステッピングモータ１０ａを回転させる。ここでＣ１はＡ相ステータ３２のみを正方向に励磁した状態、Ｃ２はＢ相ステータ３４のみを正方向に励磁した状態、Ｃ３はＡ相ステータ３２のみを負方向に励磁した状態、Ｃ４はＢ相ステータ３４のみを負方向に励磁した状態である。
【００９３】
この１相励磁の状態で１〜２ｍｓ保持した後、制御部５０ａはカウンタ５４にクリア信号を出力して出力値を０にする。また、制御部５０ａはデータセレクタ５８に回転方向データＣＷ、モータ初期状態データＣＭを出力する。ここでステッピングモータ１０ａの回転方向は時計方向であるため、ＣＷ＝１、状態Ｃ１から起動する場合ＣＭ＝０の値がセットされる。この値は後に動作モードが第２の動作モードＭ２から第１の動作モードＭ１に切り替わるまで常に保持される。
【００９４】
データセレクタ５８の出力信号Ａ、Ｂは、上記のようにＣＷ＝１、ＣＭ＝０の値がセットされた場合には、表２の対応関係から分かるように、コードコンバータ５６のＰ、Ｑの出力とそれぞれ一致している。そして表１の真理値表に従い、カウンタ５４がクリアされた時点でどちらも「０」（ＬＯＷ）の状態にある。この位相状態を起点として、出力信号Ａは２値化回路５２の２周期目のパルスで「１」（ＨＩＧＨ）の状態に変化し、以降２値化回路５２のパルス８周期毎に状態を変化させる。同様に、出力信号Ｂは２値化回路５２の６周期目のパルスで１の状態に変化し、以降２値化回路５２のパルス８周期毎に状態を変化させる。すなわち、カウンタ５４、コードコンバータ５６、データセレクタ５８によって、２値化回路５２の出力が１／１６に分周されて出力信号Ａ、Ｂが生成される。出力信号Ａ、Ｂはカウンタ５４が制御部５０ａによりクリアされたときの出力状態を起点とし、互いに２値化回路５２の出力にして４周期に相当する角度分ずつ位相がずれた状態にあることが分かる。
【００９５】
ここで制御部５０ａは第２の動作モードＭ２をとり、データセレクタ５８の２つの出力信号Ａ、Ｂの値に応じて駆動部４０に指令値を与える。データセレクタ５８の出力信号Ａ、Ｂはそれぞれ実施の形態１で説明したＡ相センサ３２、Ｂ相センサ３４と同じタイミングの信号となる。従って制御部５０ａは、実施の形態１で説明したのと全く同様に、加速時には出力信号Ａの値１／０に対応してＢ相ステータ３４を正／負方向に励磁し、出力信号Ｂの値１／０に対応してＡ相ステータ３２を正／負方向に励磁するように指令値を与える。
【００９６】
位置Ｐ４以降は減速を行う。これも実施の形態１と全く同様に、制御部５０ａは出力信号Ａの値１／０に対応してＡ相ステータ３２を正／負方向に励磁し、出力信号Ｂの値１／０に対応してＢ相ステータ３４を負／正方向に励磁する。
【００９７】
制御部５０ａは第２の動作モードＭ２を終了する位置Ｐ５において、所定範囲内の位置精度と速度精度とが得られるように電流量Ａ２の制御を行いながら減速動作を継続する。このときステッピングモータ１０ａの回転速度は、制御部５０ａに入力された２値化回路５２の出力パルスの間隔時間から求めている。従って、回転角度４．５゜毎に速度検出が可能であり、サンプリングに要する時間が例えば実施の形態１の場合に比べて１／１６と小さくすることができる。このため、制御帯域が広く、高精度な速度制御を行うことができる。
【００９８】
ステッピングモータ１０ａが位置Ｐ５を通過した後、制御部５０ａはデータセレクタ５８の出力信号ＡまたはＢの値の最初の変化時に、動作モードを第２の動作モードＭ２から第１の動作モードＭ１に切り替える。切替後のステータ３２および３４への励磁電流の制御は実施の形態１と同様であり、目的位置ＰＴまでマイクロステップ駆動を行う。
【００９９】
以上、ステッピングモータ１０ａを時計方向へ回転させた場合について説明したが、これを反時計方向に回転させる場合も同様である。この場合、制御部５０ａはデータセレクタ５８に、回転方向データＣＷの値として０を与えればよい。また第２の動作モードＭ２による起動時のモータ初期状態を状態Ｃ１として説明したが、状態Ｃ２〜Ｃ４から起動する場合には、制御部５０ａはデータセレクタ５８にモータ初期状態データＣＭとして１〜３の値を与えればよい。
【０１００】
なお、本実施の形態の遮光板２４、フォトセンサ２６、および２値化回路５２は、本願特許請求の範囲で記したエンコーダに相当する。
【０１０１】
また、ステッピングモータの励磁コイル数Ｎ（Ｎは２以上の整数。反転相を含まず。）、エンコーダ出力信号の回転角度周期とロータ磁極の角度周期との比Ｋ（Ｋは２以上の整数）の関係を一般化して、分周部がエンコーダ出力信号を１／Ｋに分周して検知信号を生成し、特にＫをＮの倍数（Ｋ＝Ｍ×Ｎ；Ｍは２以上の整数）として、それぞれ分周した検知信号の位相をエンコーダ出力信号のＭ／２周期に相当する角度分ずつずらしてＮチャンネルを生成するとすれば、本実施の形態の構成と同等となる。
【０１０２】
以上説明したように本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１０３】
第１に、ステッピングモータとエンコーダとの位相関係を合わせるための調整が全く不要にすることができる。ロータ２０の磁極位置の角度位相、遮光板２４のスリット位置の角度位相、フォトセンサ２６の取付位置の角度位相がどのような相対関係で組み立てられたとしても、あらかじめロータ２０の磁極形成角度周期のＫ倍に細かく形成したエンコーダの出力信号をステッピングモータ１０ａを所定の励磁状態にしたときを基準として１／Ｋに分周して検知信号を生成する構成としたことにより、検知信号とステッピングモータの励磁のタイミングを合わせることができる。このようにステッピングモータとエンコーダとの位相関係を合わせるための調整工程を省くことにより、全体の組立性を大幅に改善することができる。
【０１０４】
第２の効果としては、エンコーダのセンサの数を低減することができる。前記Ｋの値を励磁コイルの相数Ｎの倍数に設定し、分周部により互いに位相が異なるＮチャンネルの出力信号を作成しているため、フォトセンサ２６はただ１つだけでＮチャンネルの位相の異なる出力信号を発生することができる。
【０１０５】
このため、複数のセンサを用いる場合に比べてセンサ本体や配線等に必要なコストを低減することができる。また、センサ間の取付精度、センサ間の温度特性や周波数特性等のばらつきといった様々な精度劣化要因を完全に排除できるため、信頼性の高い安定したステッピングモータの駆動を行うことができる。
【０１０６】
第３に、ステッピングモータの回転角度、回転速度の検出精度を向上させることができる。エンコーダの出力信号を、分周部とは別に直接制御部５０ａに入力させることにより、ロータ２０の磁極形成の角度周期で定まる周期信号から検出する場合に比べて全くコストアップを伴うことなく、高精度な回転角度や回転速度の検出ができ、精度が高く制御帯域の広いモータ制御を行うことができる。特に低回転数でモータを回転させるときには、速度信号が出力されるタイミングが早くなることは効果が大きい。
【０１０７】
以上のように、本実施の形態によれば、調整工程が不要かつ簡易な構成で、信頼性が高く高精度なステッピングモータの制御を行うことができる。
【０１０８】
なお、本実施の形態では２値化回路５２の出力信号の立ち上がりエッジでカウンタ５４の値を変化させているが、２値化回路５２の出力信号の立上りエッジ、立下りエッジの双方でカウンタ５４の値を変化させる構成にすれば、位相合わせの精度を２倍に向上させることができる。
【０１０９】
また、本実施の形態は、分周部をカウンタ５４、コードコンバータ５６、およびデータセレクタ５８による回路構成によって実現したが、実施の形態１における制御部５０のＤＳＰ内でのプログラム処理等により、ソフトアルゴリズムとして実現してもよい。
【０１１０】
また、本実施の形態では分周部は２値化回路５２の出力を常時１／１６に分周して検知信号を生成していたが、例えば高速回転時には分周時のカウント数を変更することにより、進み角を与えることも可能である。高速回転時ほどトルク角が理想角度９０゜から離れていくため、本実施の形態ではあらかじめ全回転領域で４５゜の進み角を与える構成により高回転域でのトルク特性を改善しているが、回転数に応じて分周時のカウント数を調整することで、さらに好適なトルク特性を付与することができる。具体的には、所定の回転数（例えば２０００ｒｐｍ）に達した瞬間に、一度だけ２値化回路５２の出力を１／１６分周ではなく１／１５分周して検知信号を発生すると、２３゜の進み角が与えられる。さらに次の所定の回転数（例えば４０００ｒｐｍ）に再び一度だけ２値化回路５２の出力を１／１６分周ではなく１／１５分周して検知信号を発生すると、さらに２３゜の進み角が与えられるというように、制御部５０のＤＳＰ内でのプログラムを設定することで実現される。減速する際には、逆に上記の所定の回転数（例えば４０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ）をまたぐ際に各一度だけ２値化回路５２の出力を１／１６分周ではなく１／１７分周して検知信号を発生することで進み角を低減する。
【０１１１】
進み角を与える方法としては他に検知信号を回路的に遅延させることも考えられる。しかし、遅延時間は回転数と進み角の関数であるから、仮に一定の進み角を与えるとしても常に回転数に応じて遅延時間を計算させねばならず、制御が大変である。これに対し上述した方式は、進み角を直接制御することができるため、制御側の負担が極めて小さくなるという利点がある。
【０１１２】
また、本実施の形態ではスタート位置ＰＳから位置Ｐ２までをマイクロステップ駆動によりステッピングモータ１０ａを回転させたが、これに限定されるものではない。たとえば、位置Ｐ２において第２の動作モードＭ２を開始する前にステッピングモータ１０ａが所定の励磁状態にあればよいため、スタート位置ＰＳから位置Ｐ２までを１相励磁等の別の駆動方法により、ステッピングモータ１０ａを回転させてもよいことは言うまでもない。
【０１１３】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図７を参照して説明する。
【０１１４】
図７は本発明の実施の形態３を用いた光ディスクドライブ装置の構成例を示す概略構成図である。
【０１１５】
図７において、ステッピングモータ１０ａ、駆動部４０、電流ドライバ４２および４４、２値化回路５２、カウンタ５４、コードコンバータ５６、データセレクタ５８、フランジ７２、リードスクリュー７４、軸受７６、シャーシ８０、ガイドシャフト８２、スピンドル８５、ヘッド９０、ナットピース９２、バネ９４、および光ディスク９５は、実施の形態２と同一である。制御部５０ｂは実施の形態２の制御部５０ａの構成に加えて、後述する構成を付加したものである。
【０１１６】
ストッパ８７はシャーシ８０の一部を折り曲げて形成し、ヘッド９０と当接してヘッド９０の光ディスク９５の内周側方向への移動範囲を規制する。ストッパー８７は電源投入時等の初期状態におけるヘッド９０の位置決め基準として用い、ヘッド９０と当接した際に、光ディスク９５の中心とヘッド９０の光ビーム中心との距離ｘが所定の値となるよう精度良く形成されている。ｘの値は、光ディスク９５の情報記録領域の最内周半径Ｒ２よりも小さい値に設ける。なお、光ディスク９５はＲ１からＲ２までがリードイン領域で、Ｒ２からＲ３までが情報記録領域であり、最初にヘッド９０が光ディスク９５を読み取る動作を開始する際には、ヘッド９０の光ビーム中心はリードイン領域内のいずれかの位置にある必要がある。
【０１１７】
ストッパ８８はゴム等の材料からなり、ヘッド９０と当接してヘッド９０の光ディスク９５の外周側方向への移動範囲を規制する。ストッパ８８はストッパ８７よりも硬度を低くしているため、位置決め精度は低いがヘッド９０と当接する際の衝撃吸収性は高く設けられている。
【０１１８】
制御部５０ｂは判別部５１を含む。判別部５１は、制御部５０ｂから指定された期間内における２値化回路５２の出力信号の変化の有無を判別し、変化がある場合には「１」、変化がない場合には「０」の値を制御部５０ｂに返す。
【０１１９】
２値化回路５２の出力信号は立上りエッジのみを検出する場合には角度分解能として約４．５゜、立上りエッジと立下りエッジの双方を検出する場合には約２．３゜の角度分解能があるが、ここでは立上りエッジのみを検出するとしてエンコーダとしての角度分解能は約４．５゜とする。一方、ステッピングモータ１０ａを開ループ制御でマイクロステップ駆動する場合には１ステップが約０．６゜に相当するから、８ステップ以上駆動すれば、脱調がなければステッピングモータ１０ａはエンコーダの角度分解能約４．５゜以上は回転することになる。従って、もしこの間に２値化回路５２の出力信号が変化しなければ、ステッピングモータ１０ａが脱調していると判別できる。本構成では、制御部５０ｂが第１の動作モードＭ１にあるとき、２０ステップのマイクロステップ駆動（約１．２゜）を単位として、各単位の角度変化中の２値化回路５２の出力信号の変化の有無を判別部５１に判断させ、判別部５１が返す値に応じて制御動作を決定する。
【０１２０】
以下に、このように構成した光ディスクドライブ装置の、電源投入時の初期動作を説明する。この初期動作の目的は、当初任意の位置にあるヘッド９０をストッパ８７を基準に精度良く位置決めすることにある。この際に、ヘッド９０を高硬度のストッパ８７に当接させる直前には、大きな衝撃荷重が発生しないようにヘッド９０を低速度で当接させている。この時の速度を小さくするほど衝撃荷重は小さくなるが、例えばヘッド９０が最初光ディスク９５の外周近くにいる場合にはストッパ８７と当接させるまでに長い時間を要することになる。これを防ぐため、まずヘッド９０を一度柔らかいストッパ８８に当接させて粗位置決めを行った後にストッパ８７に当接させるようにする。
【０１２１】
初期動作において、まず制御部５０ｂは第１の動作モードＭ１を選択し、マイクロステップ駆動によりヘッド９０を光ディスク９５の外周方向に移送する。移送速度は５〜３０ｍｍ／ｓ程度の速度とし、励磁電流量は通常の移送動作では十分脱調せずヘッド９０がストッパ８８により規制された場合には脱調する程度のトルクを発生するように設定する。また、移送中に判別部５１は２値化回路５２の出力を入力しており、２０ステップのマイクロステップ駆動を行う毎に制御部５０ｂから出力されるタイミング信号を基に、各タイミング信号を入力してから次のタイミング信号を入力するまでの間に２値化回路５２の出力が変化しない場合は脱調と判断する。ヘッド９０がストッパ８８により位置規制されると、判別部はステッピングモータ１０ａの脱調を検知して、制御部５０ｂに値０を返す。
【０１２２】
すると、制御部５０ｂはステッピングモータ１０ａの回転方向を反転し、ヘッド９０を光ディスク９５の内周方向に所定量だけ第２の動作モードＭ２を用いて高速に移送する。この所定量はヘッド９０がストッパ８８に位置決めされた状態からストッパ８７に位置決めされた状態になるまでの移送量よりも誤差を見込んでわずかに短く設定した距離である。その後、制御部５０ｂはヘッド９０がストッパ８７に位置決めされるまで、残るわずかな距離を１ｍｍ／ｓ程度の低速度で移送する。このときの励磁電流量も通常の移送動作では十分脱調せず、ヘッド９０がストッパ８７により規制された場合には脱調する程度のトルクを発生するように設定する。そして、ヘッド９０がストッパ８７により位置規制されると、判別部５１はステッピングモータ１０ａの脱調を検知し、制御部５０ｂに値０を返す。これにより制御部５０ｂはステッピングモータ１０ａを停止し、ストッパ８７によるヘッド９０の位置決めが完了する。
【０１２３】
最後に制御部５０ｂは、この位置を基準として、ヘッド９０を再び所定量だけ光ディスク９５の外周方向に第１の動作モードＭ１で移送する。この所定量はちょうどヘッド９０の光ビーム中心が光ディスク９５のリードイン領域内にくるように設定している。たとえばＣＤではディスク半径２３〜２５ｍｍがリードイン領域と規定されている。ストッパ８７と当接したときのヘッド９０の光ビーム中心の位置を例えばｘ＝２２±０．２ｍｍとしたとき、２ｍｍ動かせばよいことになる。
【０１２４】
さらに、ＤＶＤのように異なるリードイン領域を持つ（半径２２．６〜２４ｍｍ）ディスクを互換再生する場合には、距離ｘを同じとして、両規格のリードイン領域の重なる半径２３〜２４ｍｍにヘッド９０の光ビーム中心を移送するよう１．５ｍｍ動かすように設定すればよい。あるいは光ディスク９５がカートリッジに入っている等で種別があらかじめ識別可能な場合には、ディスク種類に応じて移送量を変えて、それぞれのディスクにとって最適な初期位置にヘッド９０の光ビーム中心を移送してもよい。こうしてヘッド９０の光ビーム中心をリードイン領域内に移送した後、ヘッド９０は光ディスク９５の情報の読み出しを行う。
【０１２５】
以上説明したように本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１２６】
第１に、駆動中のモータが実際に動いているか止まっているかを迅速に判断して制御を切り換えることができる。すなわち、制御部５０ｂが開ループ制御によりステッピングモータ１０ａの回転角度を直接指定して、その間の実際の回転角度をエンコーダにより検出し、両者を比較する判別部５１を設けていることにより、ステッピングモータ１０ａの脱調を精度良く検出することができる。比較として、例えばＤＣモータにエンコーダを取り付けた通常のモータ制御方法では、ヘッド９０がストッパ８７に当接したか否かはタイマー管理でしばらくの間モータに電流を流し続けてエンコーダの出力変化を見る必要があり応答が遅い。しかも低速でヘッド９０を駆動した場合、ストッパ８７に当接したか否かを確実に判断することが難しい。これに対して、本実施の形態ではヘッド９０の速度を任意に設定でき、任意の速度条件下において短時間で確実にストッパ８７との当接を判断できる。もちろん本発明は、ストッパーとの当接の判断だけでなく、脱調の有無を判断することが有効なあらゆる場合について適用できることは言うまでもない。
【０１２７】
第２に、まず低硬度のストッパ８８とヘッド９０を当接させて粗位置決めを行った後、高硬度で位置決め精度の高いストッパ８７に低速度で当接させるため、ヘッド９０の高精度な位置決めと、当接時の低衝撃化および低騒音化と、位置決めに要する時間の低減とを両立して実現することができる。
【０１２８】
【発明の効果】
本発明によるステッピングモータ制御装置によれば、一連の移動動作中に、高精度位置決めに適した第１の動作モードと、高速移送に適した第２の動作モードとを切り替えて制御することにより、ステッピングモータの高精度の位置決めと高速移送とをともに実現することができる。
【０１２９】
さらに、第２の動作モードから第１の動作モードに切り替える切り替え点を、ロータがマイクロステップ駆動において電磁気的に安定して静止する位置に実質的に一致させることにより、動作モードの切り替えにおける揺り戻しをおおきく低減することができる。
【０１３０】
さらに、第２の動作モードにおいて、ステッピングモータを加速動作から減速動作に移行する前に加速度を低減させることにより、加速から減速への速度変化をゆるやかにして、速度変化による衝撃振動をおおきく低減することができる。
【０１３１】
このように、本発明によれば、ステッピングモータの高精度の位置決めおよび高速移送と、低い振動性とをともに実現するステッピングモータ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のステッピングモータ制御装置の一例である、光ディスクドライブ装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１のステッピングモータ制御装置で用いられるステッピングモータ１０およびその周辺装置を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１のステッピングモータ制御装置で用いられる、ステッピングモータ１０の励磁相とエンコーダ６０の出力との位相関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１のステッピングモータ制御装置のステッピングモータ１０の移送制御動作を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態２のステッピングモータ制御装置の一例である、光ディスクドライブ装置の構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２のステッピングモータ制御装置のステッピングモータ１０ａの移送制御動作を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態３のステッピングモータ制御装置の一例である、光ディスクドライブ装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ  ステッピングモータ
２０  ロータ
３０  励磁コイル
３２  Ａ相ステータ
３４  Ｂ相ステータ
４０  駆動部
５０  制御部
６０  エンコーダ
６２  Ａ相センサ
６４  Ｂ相センサ
９０  ヘッド
９５  光ディスク
【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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