(57)【要約】【課題】  ステッピングモータ回転制御として環境温度を考慮した回転速度の制御が望まれるが、そのためかなりの量のハードウェア追加が必要であった。【解決手段】ステッピングモータ回転制御回路１０が、温度を感知し温度に対し負の特性を持つレベル（Ｖｔｈ１）を出力する回路と、前記出力するレベルが高くなるにつれ、周期あたりのパルス個数を減じたパルス信号をステッピングモータドライバ回路２０に供給する回路とを含むパルス制御回路１０を有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度を感知し温度に対し負の特性を持つレベルを出力する回路と、前記出力するレベルが高くなるにつれ、周期あたりのパルス個数を減じたパルス信号をステッピングモータドライバ回路に供給する回路とを含むパルス制御回路を有することを特徴とするモータ回転制御回路。
【請求項２】
前記ステッピングモータドライバ回路へ基準電圧を供給する基準電圧制御回路も備え、
前記基準電圧制御回路が、温度を感知し、温度上昇に比例し低下する基準電圧を前記ステッピングモータドライバ回路に供給することを特徴とする請求項１に記載のモータ回転制御回路。
【請求項３】
前記パルス制御回路が、ＮＴＣサーミスタを内包し温度に対し負の特性を持つレベルを出力する抵抗回路と、
出力が、前の半周期で中間レベルから単調増加し最大レベルに達した後に単調減少し前記中間レベルに戻り、後の半周期で、前記中間レベルを軸として、前の半周期と逆方向にレベルが変化する周期波を発生する発振器と、
前記抵抗回路の出力と前記周期波の出力のレベルを比較し、後者のレベルが前者のレベル以上となる期間ハイレベルとなるパルスを生成するコンパレータと、
パルス発振回路と、
前記コンパレータで生成したパルスがハイレベルの期間、前記パルス発振回路の出力パルスを通過させ前記ステッピングモータドライバ回路に供給するゲート素子とを有することを特徴とする請求項１、または２に記載のモータ回転制御回路。
【請求項４】
前記周期波を発生する発振器を三角波発振器とすることを特徴とする請求項３に記載のモータ回転制御回路。
【請求項５】
前記周期波を発生する発振器を正弦波発振器、或いは台形波発振器の何れかとすることを特徴とする請求項３に記載のモータ回転制御回路。
【請求項６】
前記パルス制御回路が、モータ回転制御回路のホスト側の制御部やＣＰＵにより設定されるフリップフロップと、
前記フリップフロップの値に応じ、前記コンパレータからのパルス信号をハイレベルに固定し、前記ゲート素子に入力する論理回路からなる補正無効化回路も有することを特徴とする請求項３に記載のモータ回転制御回路。
【請求項７】
前記抵抗回路を、ＮＴＣサーミスタの一端を抵抗を通じて電源電圧に接続し、他端を接地し、前記一端のレベルを出力する回路とすることを特徴とする請求項３に記載のモータ回転制御回路。
【請求項８】
前記基準電圧制御回路を、ＮＴＣサーミスタの一端を抵抗を通じて電源電圧に接続し、他端を接地し、前記一端のレベルを基準電圧として出力する回路とすることを特徴とする請求項３に記載のモータ回転制御回路。
【請求項９】
駆動対象物を移動する駆動用ローラと、ステッピングモータの回転駆動を前記駆動用ローラの回転軸に伝達する機構を内包する駆動機構と、
前記ステッピングモータと、
前記ステッピングモータを駆動する定電流型のステッピングモータドライバ回路と、
請求項１乃至３の何れかに記載のモータ回転制御回路とを備えたことを特徴とする移動駆動装置。
【請求項１０】
前記駆動用ローラが低温時に摩擦係数が低下する部材付きのローラであることを特徴とする請求項９記載の移動駆動装置。
【請求項１１】
ステッピングモータドライバ回路を通じてステッピングモータの回転を制御する方法であって、
温度を感知し温度に対し負の特性を持つレベルを出力する手順と、
前記レベルが高くなるにつれ周期あたりのパルス個数を減じたパルス信号を前記ステッピングモータドライバ回路に供給する手順と、
温度上昇に比例し低下させた基準電圧を前記ステッピングモータドライバ回路に供給する手順とを有することを特徴とするモータ回転制御方法。
【請求項１２】
ＮＴＣサーミスタを内包し温度に対し負の特性を持つレベルを出力する手順と、
出力を前の半周期で、中間レベルから単調増加させ最大レベルにした後に単調減少させ前記中間レベルに戻し、後の半周期で、前記中間レベルを軸として、前の半周期と逆方向にレベルを変化させて周期波を発生する手順と、
前記温度に対し負の特性を持つレベル出力と前記周期波の出力のレベルを比較し、後者のレベルが前者のレベル以上となる期間ハイレベルとなるパルスを生成する手順と、
矩形パルスを発振する手順と、
前記生成したパルスがハイレベルの期間、前記矩形パルスを通過させ前記ステッピングモータドライバ回路に供給する手順とを有することを特徴とする請求項１１に記載のモータ回転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ回転制御回路、移動駆動装置、及びモータ回転制御方法に関し、特に、ステッピングモータに代表される様にパルスに応答して駆動されるモータの回転制御を温度を考慮して行うモータ回転制御回路、それを含む移動駆動装置、及びモータ回転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動機構部をステッピングモータにより回転駆動し、対象物を移動させる装置や機構がある。この様な装置や機構等において、ステッピングモータの回転制御は、ステッピングモータドライバ回路へ一定の周期のパルスと基準電圧を入力し、ステッピングモータ等を回転させている。
【０００３】
しかしステッピングモータによりゴムの着いたローラを回転させ、そのゴムの摩擦力を用いて駆動させるような場合、ゴムの摩擦係数は、一般に低温時に低くなる傾向にあり、温度を考慮した回転制御が望まれる。
【０００４】
尚、パルスに応答して駆動されるモータをパルスモータと呼ぶこともあるが、ここでステッピングモータと言っているものは前記パルスモータも含むものとする。
【０００５】
温度に依存してステッピングモータ（パルスモータ）の回転速度を制御する技術に関連する技術として特許文献１の移動量制御装置がある。移動量制御装置は、パルス制御により駆動源を駆動し移動体を移動させるアクチュエータにおいて、移動体の単位時間当たりの移動量を制御する装置である。
【０００６】
移動量制御装置は、クロック発生手段と、クロックをカウントしパルスを出力するクロックカウント手段と、前記クロックを所定数カウントする毎に駆動用パルスを生成する手段と、クロックカウント手段のパルスに基づき所定の条件（温度補正ＯＮ等）で前記クロックを間引いてクロックの周波数を変更しパルス生成手段に入力する周波数変更手段を備える。
【０００７】
適用例としては、画像記録装置において、回転ドラムの回転軸方向（水平方向）のシャフトにボールねじ機構の雄ねじを形成し、シャフトをパルスモータで軸駆動することで前記ねじに螺合する記録（ビーム）ヘッドを水平（副走査）方向に移動させる機構の移動量の温度補正を行う例が記載されている。
【０００８】
シャフトや回転ドラムが、光ビームの出射等に起因する温度変化により膨張や収縮するので、温度が２５度より低い場合は回転ドラム上の記録板の収縮に合わせて移動速度を小さくなるように補正する。
【０００９】
補正は、ＣＰＵを内包する設定演算部が、メモリから読み出す装置別の値と、温度センサーからの温度情報に応じ、クロックパルス信号のカウント周期（前記クロックカウント手段のカウント数＊クロック周期）を演算により求めて、間引き周期を設定することで補正している（特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３３９１９４号公報（［００１２］［００２２］［００６５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記一定の周期のパルスと基準電圧を入力する方法では、回転速度、回転トルクは温度に関係なく、一定であるため、低温時のゴムの摩擦係数の低下による駆動力減少を補うことができず、本来必要とする駆動力が得られないといった課題がある。
【００１２】
その結果、移動駆動対象物の到着時刻が遅れ時間が掛かる、また到着時刻を予測して到着後の別の駆動動作（別方向への移動、ピックアップ等）の準備を事前にする連係制御ができなくなるという不都合に繋がる。
【００１３】
また、上記特許文献１の関連技術では、演算するためのＣＰＵ及びメモリの他に、温度センサーと温度センサー出力（電圧等）をディジタル値に変換しＣＰＵ等が読み取る手段と間引き周期を保持しカウントするカウンタとＣＰＵで演算した間引き周期を前記カウンタにプリセットする手段とが必要とされ、かなりの量のハードウェアを追加する必要がある。
【００１４】
本発明の目的は上記課題を解決したモータ回転制御回路、移動駆動装置、及びモータ回転制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のモータ回転制御回路は、
温度を感知し温度に対し負の特性を持つレベルを出力する回路と、
前記出力するレベルが高くなるにつれ、周期あたりのパルス個数を減じたパルス信号をステッピングモータドライバ回路に供給する回路とを含むパルス制御回路を有する。
【００１６】
本発明の移動駆動装置は、駆動対象物を移動する駆動用ローラと、
ステッピングモータの回転駆動を前記駆動用ローラの回転軸に伝達する機構を内包する駆動機構と、
前記ステッピングモータと、
前記ステッピングモータを駆動する定電流型のステッピングモータドライバ回路と、
前記モータ回転制御回路とを備える。
【００１７】
本発明のモータ回転制御方法は、ステッピングモータドライバ回路を通じてステッピングモータの回転を制御する方法であって、
温度を感知し温度に対し負の特性を持つレベルを出力する手順と、
前記出力するレベルが高くなるにつれ、周期あたりのパルス個数を減じたパルス信号を前記ステッピングモータドライバ回路に供給する手順と、
温度上昇に比例し低下させた基準電圧を前記ステッピングモータドライバ回路に供給する手順とを有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ステッピングモータによる駆動に際し、モータ制御回路が温度を感知し、低温時に回転速度を下げる制御を少ない量のハードウェア追加で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の移動駆動装置１の第１の実施の形態の全体構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１を参照すると、移動駆動装置１は、ステッピングモータ回転制御回路１０とステッピングモータドライバ回路２０とステッピングモータ３０と駆動機構４０から構成されている。
【００２１】
ステッピングモータ回転制御回路１０は、パルス制御回路１１と基準電圧制御回路１２からなる。パルス制御回路１１は、温度変化を検知して、ステッピングモータドライバ回路２０に入力するパルスを制御し、ステッピングモータドライバ回路２０のパルス周波数を制御することによって、ステッピングモータ３０の回転速度を制御する。
【００２２】
基準電圧制御回路１２は、温度変化を検知して、ステッピングモータドライバ回路２０に入力する基準電圧を制御し、ステッピングモータの駆動電流を制御することによって、ステッピングモータ３０の回転トルクを制御する（温度が低くなるにつれ回転トルクを増加させる）。
【００２３】
図２は、図１の移動駆動装置１の駆動機構４０の具体例を示す図であり、図にはステッピングモータ３０と駆動対象物５０も含んでいる。駆動機構４０は、表面が駆動対象物５０の底面に接した状態で回転する駆動用ゴム付きローラ４１と、これの回転軸に取り付けられた駆動用ギア４３と、ステッピングモータ３０の回転軸に取り付けられた駆動用ギア４２と、駆動用ギア４３と駆動用ギア４２間に張られる駆動用ベルト４４から構成されている。
【００２４】
ステッピングモータ３０の回転駆動が駆動機構４０を通じて駆動用ゴム付きローラ４１の回転軸に伝達され駆動用ゴム付きローラ４１が回転し、駆動対象物５０を移動駆動する。
【００２５】
駆動対象物５０は、例えばカートリッジに格納された記録媒体で、目的位置への接近、到着は、センサー等（図示せず）で検出され、パルス制御回路１１のパルスの発振が制御される。
【００２６】
図３は、図１に示すステッピングモータ回転制御回路１０の詳細な構成を示す回路図である。ステッピングモータ回転制御回路１０は、パルス制御回路１１と基準電圧制御回路１２からなる。
【００２７】
パルス制御回路１１は、ＮＴＣサーミスタ１１０（Negative Temperature Coefficientサーミスタ）と、抵抗１１１と、三角波発振器１１２と、コンパレータ１１３と、パルス発振回路１１４と、ゲート素子１１５と、ゲート素子１１５の出力端子に接続されたパルス出力端子１１６から構成される。
【００２８】
ＮＴＣサーミスタ１１０の一端は、抵抗１１１を通じて電源電圧（ＶＣＣ）に接続され、他端は接地される。コンパレータ１１３は、マイナス端子にＮＴＣサーミスタ１１０の前記一端が接続されプラス端子に三角波発振器１１２の出力が接続され両者のレベルを比較する。
ゲート素子１１５は、パルス発振回路１１４の出力をコンパレータ１１３の出力信号値に応じ通過／閉塞する。パルス出力端子１１６のパルス出力は、ステッピングモータドライバ回路２０に供給される。
【００２９】
パルス発振回路１１４は周辺装置制御またはＣＰＵ制御により得られる既存のパルス発振回路であるため、詳細は省略する。
【００３０】
基準電圧制御回路１２は、基準電圧Ｖｒｅｆと接地（グランド）間に抵抗１２１とＮＴＣサーミスタ１２０がシリアルに接続された構成であり、抵抗１２１とＮＴＣサーミスタ１２０の接続点が基準電圧出力端子１２２に接続され、ステッピングモータドライバ回路２０に供給される。
【００３１】
以上詳細に第１の実施の形態の構成を説明したが、図１のステッピングモータドライバ回路２０およびステッピングモータ３０は、それぞれ定電流型ステッピングモータドライバ回路、定電流型ステッピングモータである。
【００３２】
ともにこれらは当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。
【００３３】
次に、本発明の移動駆動装置１の第１の実施の形態の動作について図面を参照して説明する。
図３のステッピングモータ回転制御回路１０の動作を図４および図５に示すタイムチャートを使用して説明する。抵抗１１１とＮＴＣサーミスタ１１０で抵抗分割された電圧Ｖｔｈ１は、コンパレータ１１３のマイナス端子に入力され、コンパレータ１１３のプラス端子に入力される三角波と比較される。
コンパレータ１１３の出力波形は図４の２番目のタイムチャートに示す様になる。
【００３４】
次に、図４に示す様にゲート素子１１５が、パルス発振回路１１４の出力をコンパレータ１１３の出力レベル（ハイ／ロウ）に応じて通過／閉塞し、即ち、両者の波形をＡＮＤし出力する。
【００３５】
また、ＮＴＣサーミスタ１１０、１２０は図６に示す様に温度が上昇するにつれて抵抗値が下がるという負の温度特性を持っている。従って、ＶＣＣが抵抗１１１とＮＴＣサーミスタ１１０で抵抗分割された電圧Ｖｔｈ１は、図７に示すようにＮＴＣサーミスタ１１０の検出温度が低下すると上昇する。
【００３６】
ＮＴＣサーミスタ１１０の検出温度が低下すると、図７に示す様に、Ｖｔｈ１の電圧値は上昇し、図５に示す様にコンパレータ１１３の出力は図４と比較してパルス幅が減少する。
【００３７】
図５に示すように、コンパレータ１１３の出力のパルス幅が減少すると、パルス発振回路１１４の出力とＡＮＤされたパルスはゲート素子１１５の出力パルスとなり、図４に示すゲート素子１１５の出力パルスよりパルス周波数が低下する。
【００３８】
パルス周波数が低下すると、ステッピングモータ３０の回転速度はパルス周波数に比例するため、回転速度は低下する。
【００３９】
従って、低温時の駆動用ゴム付きローラ４１のゴム摩擦係数の低下を補うための上記温度変化を考慮したステッピングモータ３０の回転制御（低温時に速度を下げる）を、少ないハードウェアを追加するだけで実現できる。
【００４０】
また、図３に示すように、抵抗１２１とＮＴＣサーミスタ１２０で抵抗分割された電圧Ｖｔｈ２は、同図の電圧Ｖｔｈ１と同様に、温度が低下すると上昇する。
【００４１】
Ｖｔｈ２はステッピングモータドライバ回路２０の基準電圧となる。一般に定電流型ステッピングモータ３０は基準電圧が上昇すると、ステッピングモータ３０の駆動電流が上昇し、ステッピングモータ３０の回転トルクを大きくすることができる。
【００４２】
このように、上記実施例では、更に僅かな抵抗回路を追加することで、温度変化を考慮したステッピングモータ３０の回転制御として、低温時に、ステッピングモータ３０の回転トルクを大きくする制御も併せて行っている。
【００４３】
以上の第１の実施の形態の説明では、パルス制御回路１１のサーミスタを含む抵抗回路として、ＶＣＣを抵抗１１１とＮＴＣサーミスタ１１０とで分圧する回路としたが、図８に示す様にＮＴＣサーミスタ１１０に対し並列に抵抗１１９を追加挿入するようにしてもよい。
【００４４】
このようにすることで、三角波の低電位部分に限定してレベル比較を行なわなくても、温度に対するパルス数の増減割合を緩やかにすることができる。
【００４５】
また、基準電圧制御回路１２のサーミスタを含む抵抗回路についても、必要に応じＮＴＣサーミスタ１２０に対し並列に抵抗を挿入し、基準電圧の中心レベルを調整するようにしてもよい。
【００４６】
駆動対象物５０に接して駆動する機構を駆動用ゴム付きローラ４１として説明したが、前記接して駆動する機構が、低温時に摩擦力が低下する部材で制作されたベルトコンベアであってもモータ回転制御で同様の補正を行うようにすればよい。
【００４７】
また、以上の第１の実施の形態の説明では、ステッピングモータ回転制御回路１０として、パルス制御回路１１による温度依存の回転速度制御のほか基準電圧制御回路１２による温度依存の回転トルク制御も行う例を説明したが、パルス制御回路１１による温度依存の回転速度制御のみ行う別の実施例もある。
【００４８】
次に、本発明の移動駆動装置１の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態についても移動駆動装置１の全体構成は図１の通りで、ステッピングモータ回転制御回路１０の基本構成も同様であるが、パルス制御回路１１Ａについてさらに工夫している。
【００４９】
図９は、第２の実施の形態のパルス制御回路１１Ａの詳細を示す回路図である。図９において、フリップフロップ１１７は、温度検知により得られたコンパレータ１１３の出力パルスを無効化する。
即ち、ハイレベルに設定されたフリップフロップ１１７の出力がＯＲ素子１１８でＯＲされ、ハイ固定レベルをゲート素子１１５に供給する。これにより、温度検知されたパルスを任意に有効・無効にすることができる。
【００５０】
図９のパルス制御回路１１Ａの動作を図１０に示すタイムチャートを使用して説明する。コンパレータ１１３とゲート素子１１５の間に、ＯＲ素子１１８を配置し、ＯＲ素子１１８の入力端の一方に、フリップフロップ１１７を接続する。
【００５１】
フリップフロップ１１７は、周辺装置またはＣＰＵ制御により、１ビット構成で“０”または“１”（ハイまたはロウ）を出力する。
【００５２】
フリップフロップ１１７の出力を“１”（ハイ）にすることによって、ＯＲ素子１１８の出力を“１”（ハイ）にすることができ、ゲート素子１１５を介して出力されたパルス出力端子１１６には、無条件にパルス発振回路１１４の出力パルスが出力される。
【００５３】
本構成において、フリップフロップ１１７およびＯＲ素子１１８が、トランジスタによるスイッチ制御で構成されてもよい。
【００５４】
また、周辺装置またはＣＰＵにアクセスされるパルス発振回路１１４等の制御用のレジスタ中の１ビットがフリップフロップ１１７の代わりに使用されてもよい。
【００５５】
このように、本発明の第２の実施の形態は、フリップフロップ１１７により、温度検知されたパルスを無効化しているので、周辺装置やＣＰＵがフリップフロップ１１７を設定することで温度検知されたパルスを任意に有効或いは無効にできるという効果を有する。
【００５６】
以上の移動駆動装置１の第１の実施の形態や第２の実施の形態は、ステッピングモータ回転制御回路１０のパルス制御回路１１のコンパレータ１１３のマイナス側入力には、三角波発振器１１２の出力を入力しているが、正弦波発振器か、或いは台形波発振器の出力が三角波発振器１１２の代わりに入力されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の移動駆動装置１の第１の実施の形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の移動駆動装置１の駆動機構４０の具体例を示す図である。
【図３】本発明のステッピングモータ回転制御回路１０の詳細な構成を示す回路図である。
【図４】本発明のステッピングモータ回転制御回路１０の動作を示すタイムチャートである。
【図５】本発明のステッピングモータ回転制御回路１０の動作を示すタイムチャートである。
【図６】ＮＴＣサーミスタの温度と抵抗値の関係を示す図である。
【図７】電圧Ｖｔｈ１、電圧Ｖｔｈ２の温度による変化を示す図である。
【図８】パルス制御回路１１や基準電圧制御回路１２の抵抗回路の他の例を示す図である。
【図９】本発明の移動駆動装置１の第２の実施の形態のパルス制御回路１１Ａの詳細を示す回路図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態のパルス制御回路１１Ａの動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１    移動駆動装置
１０    ステッピングモータ回転制御回路
１１、１１Ａ    パルス制御回路
１１０    ＮＴＣサーミスタ
１１１    抵抗
１１２    三角波発振器
１１３    コンパレータ
１１４    パルス発振回路
１１５    ゲート素子
１１６    パルス出力端子
１１７    フリップフロップ
１１８    ＯＲ素子
１１９    抵抗
１２    基準電圧制御回路
１２０    ＮＴＣサーミスタ
１２１    抵抗
１２２    基準電圧出力端子
２０    ステッピングモータドライバ回路
３０    ステッピングモータ
４０    駆動機構
４１    駆動用ゴム付きローラ
４２    駆動用ギア
４３    駆動用ギア
４４    駆動用ベルト
５０    駆動対象物
【図１】
2009005546.tif 000003
【図２】
2009005546.tif 000004
【図３】
2009005546.tif 000005
【図４】
2009005546.tif 000006
【図５】
2009005546.tif 000007
【図６】
2009005546.tif 000008
【図７】
2009005546.tif 000009
【図８】
2009005546.tif 000010
【図９】
2009005546.tif 000011
【図１０】
2009005546.tif 000012