JP2013074751A - ステッピングモータの駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 位置検知手段を用いることなく、衝突状態でロータが停止するか回転するかによらず衝突状態を検出して、光ピックアップの半径位置を確定する。
【解決手段】 ステッピングモータの駆動コイルに、非通電期間を挟んで、駆動電流を供給するための制御信号を生成する制御信号生成回路と、制御信号に応じて、駆動コイルに駆動電流を供給する出力回路と、非通電期間に、駆動コイルに発生する電圧を閾値電圧と比較して誘起電圧を検知する誘起電圧検知回路と、閾値電圧を設定する閾値電圧設定回路と、誘起電圧検知回路の検知結果に基づいて、光ピックアップが衝突状態であるか否かを判定する判定回路と、を有し、閾値電圧は、衝突状態でステッピングモータの回転子が停止または回転する場合に、非通電期間に駆動コイルに発生する電圧と、衝突状態でない場合に、非通電期間に駆動コイルに発生する電圧と、の間の電圧に設定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステッピングモータの駆動回路に関する。

光ディスク装置は、光ディスクにレーザ光を出射するとともに、光ディスクで反射されたレーザ光を受光する光ピックアップを備えている。また、光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させるために、ステッピングモータが用いられている。

このような光ディスク装置においては、電源投入時に光ピックアップの半径方向における位置（以下、半径位置と称する）を確定する必要がある。そこで、電源投入時に光ピックアップを光ディスクの半径方向の可動範囲の端部（一般に最内周部または最外周部）まで移動させることによって、光ピックアップの半径位置を確定している。

例えば、特許文献１では、ステッピングモータの駆動コイルに発生する誘起電圧を検知し、検知された誘起電圧に基づいて、ステッピングモータのロータ（回転子）が停止しているか否かを判定するステッピングモータ駆動装置が開示されている。このように、誘起電圧に基づいてロータの停止判定を行うことによって、光学センサや接触スイッチなどの位置検知手段を用いることなく、光ピックアップが最内周部または最外周部に到達した状態（以下、衝突状態と称する）を検出することができる。そして、光ピックアップの半径位置を確定することができるとともに、衝突状態を検出した後駆動コイルへの駆動電流の供給を停止することによって、ステッピングモータによって回転するスクリュー軸や、それと噛み合う歯部などの磨耗を防止することができる。

一方、例えば、特許文献２では、スクリュー軸の最内側位置および最外側位置に歯部との噛み合いを解除する解除部を設けたピックアップ送り装置が開示されている。このように、光ピックアップが衝突状態となるスクリュー軸の端部で歯部との噛み合いを解除して、スクリュー軸を空回りさせることによって、位置検知手段を用いることなく、歯部の中央部の摩耗を防止することができる。また、スクリュー軸の端部まで移動した光ピックアップを、歯部とスクリュー軸とが噛み合うように付勢することによって、スクリュー軸を逆回転させて光ピックアップを反対方向に移動させることができる。

特開２００９−６５８０６号公報 特開２０００−１７３２０３号公報

特許文献１のステッピングモータ駆動装置は、ロータの停止判定結果に基づいて衝突状態を検出している。しかしながら、特許文献２のピックアップ送り装置では、衝突状態でスクリュー軸が空回りしてロータが停止しないため、特許文献１のステッピングモータ駆動装置を適用した場合、衝突状態を検出することができない可能性がある。
そのため、衝突状態でロータが停止するか回転するかによって、異なる衝突状態の判定方法を用いる必要がある。

前述した課題を解決する主たる本発明は、光ディスクにレーザ光を出射するとともに前記光ディスクで反射されたレーザ光を受光する光ピックアップを前記光ディスクの半径方向に移動させるためのステッピングモータの駆動回路であって、前記ステッピングモータの複数相の駆動コイルのそれぞれに、駆動電流を供給しない非通電期間を挟んで、前記駆動電流を供給するための複数の制御信号を生成する制御信号生成回路と、前記複数の制御信号に応じて、前記複数相の駆動コイルのそれぞれに前記駆動電流を供給する複数の出力回路と、前記非通電期間に、前記複数相の駆動コイルのそれぞれに発生する電圧を閾値電圧と比較して誘起電圧を検知する誘起電圧検知回路と、前記閾値電圧を設定する閾値電圧設定回路と、前記誘起電圧検知回路の検知結果に基づいて、前記光ピックアップが前記光ディスクの半径方向の可動範囲の端部に到達した衝突状態であるか否かを判定する判定回路と、を有し、前記閾値電圧は、前記衝突状態で前記ステッピングモータの回転子が停止または回転する場合に、前記非通電期間に前記複数相の駆動コイルのそれぞれに発生する電圧と、前記衝突状態でない場合に、前記非通電期間に前記複数相の駆動コイルのそれぞれに発生する電圧と、の間の電圧に設定されることを特徴とするステッピングモータの駆動回路である。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、位置検知手段を用いることなく、衝突状態でロータが停止するか回転するかによらず衝突状態を検出して、光ピックアップの半径位置を確定することができる。

本発明の一実施形態におけるステッピングモータの駆動回路全体の構成を示す回路ブロック図である。 Ａ相出力回路３０ａ（Ｂ相出力回路３０ｂ）の具体的な構成の一例を示す回路ブロック図である。 誘起電圧検知回路５０および閾値電圧設定回路６０の具体的な構成の一例を示す回路ブロック図である。 Ａ相についてのタイミング制御回路１０および制御信号生成回路２０の動作を説明する図である。 Ａ相およびＢ相についてのタイミング制御回路１０および制御信号生成回路２０の動作を説明する図である。 誘起電圧検知回路５０の動作を説明する図である。 非通電期間の開始直後において判定回路７０が衝突状態の判定を開始する条件を説明する図である。 起動直後において判定回路７０が衝突状態の判定を開始する条件を説明する図である。 判定回路７０の動作を説明する図である。 衝突状態であると判定した後に判定回路７０が駆動電流の供給を再開させる条件を説明する図である。 衝突状態であると判定した後に判定回路７０が駆動電流の供給を再開させる条件を説明する図である。 閾値電圧設定回路６０において、閾値電圧Ｖｔｈを設定可能な範囲を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＝＝＝ステッピングモータの駆動回路全体の構成＝＝＝
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態におけるステッピングモータの駆動回路全体の構成について説明する。

図１に示されているステッピングモータ駆動回路は、光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させるためのステッピングモータ９０の駆動回路であり、一例として、Ａ相駆動コイル９１ａおよびＢ相駆動コイル９１ｂを備えた２相バイポーラ励磁方式のステッピングモータ９０を駆動する。また、当該ステッピングモータ駆動回路は、タイミング制御回路１０、制御信号生成回路２０、Ａ相出力回路３０ａ、Ｂ相出力回路３０ｂ、Ａ相電流制御回路４０ａ、Ｂ相電流制御回路４０ｂ、誘起電圧検知回路５０、閾値電圧設定回路６０、判定回路７０、およびクロック発生回路８０を含んで構成されている。

クロック発生回路８０からは、ＰＷＭキャリア（搬送波）信号ＰＣおよびサンプリングクロック信号ＣＫｓが出力されている。

タイミング制御回路１０には、Ａ相入力信号ＩＮａ、Ｂ相入力信号ＩＮｂ、および基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。そして、タイミング制御回路１０からは、電流方向信号ＣＤａ、ＣＤｂ、通電タイミング信号ＤＴａ、ＤＴｂ、および選択信号ＳＬ１ａ、ＳＬ２ａ、ＳＬ１ｂ、ＳＬ２ｂが出力されている。

制御信号生成回路２０には、ＰＷＭキャリア信号ＰＣ、電流方向信号ＣＤａ、ＣＤｂ、および通電タイミング信号ＤＴａ、ＤＴｂが入力されている。さらに、制御信号生成回路２０には、Ａ相電流制御回路４０ａおよびＢ相電流制御回路４０ｂからそれぞれ出力される比較結果信号ＣＰａおよび比較結果信号ＣＰｂも入力されている。そして、制御信号生成回路２０からは、制御信号Ｓ１ａないしＳ４ａ、Ｓ１ｂないしＳ４ｂ、および出力状態信号Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂが出力されている。

Ａ相出力回路３０ａには、制御信号Ｓ１ａないしＳ４ａが入力され、さらに、判定回路７０から出力される停止信号ＳＴＰも入力されている。そして、Ａ相出力回路３０ａの出力ノードは、Ａ相駆動コイル９１ａに接続されている。また、Ａ相出力回路３０ａからは、電流検知信号ＩＳａも出力されている。

一方、Ｂ相出力回路３０ｂには、制御信号Ｓ１ｂないしＳ４ｂが入力され、さらに、停止信号ＳＴＰも入力されている。そして、Ｂ相出力回路３０ｂの出力ノードは、Ｂ相駆動コイル９１ｂに接続されている。また、Ｂ相出力回路３０ｂからは、電流検知信号ＩＳｂも出力されている。

Ａ相電流制御回路４０ａは、例えば１つの反転入力と２つの非反転入力とを備えたコンパレータ（比較器）で構成されている。また、当該コンパレータの反転入力には、電流検知信号ＩＳａが入力され、第１の非反転入力には、Ａ相入力信号ＩＮａが入力され、第２の非反転入力には、電流制限信号ＬＩＭが入力されている。そして、Ａ相電流制御回路４０ａからは、比較結果信号ＣＰａが出力されている。

一方、Ｂ相電流制御回路４０ｂも、例えば１つの反転入力と２つの非反転入力とを備えたコンパレータで構成されている。また、当該コンパレータの反転入力には、電流検知信号ＩＳｂが入力され、第１の非反転入力には、Ｂ相入力信号ＩＮｂが入力され、第２の非反転入力には、電流制限信号ＬＩＭが入力されている。そして、Ｂ相電流制御回路４０ｂからは、比較結果信号ＣＰｂが出力されている。

閾値電圧設定回路６０からは、閾値電圧Ｖｔｈが出力されている。また、誘起電圧検知回路５０には、Ａ相駆動コイル９１ａの両端の電圧Ｖ１ａ、Ｖ２ａ、Ｂ相駆動コイル９１ｂの両端の電圧Ｖ１ｂ、Ｖ２ｂ、および閾値電圧Ｖｔｈが入力されている。そして、誘起電圧検知回路５０からは、比較結果信号ＣＰｉが出力されている。

判定回路７０には、サンプリングクロック信号ＣＫｓ、電流方向信号ＣＤａ、ＣＤｂ、選択信号ＳＬ１ａ、ＳＬ２ａ、ＳＬ１ｂ、ＳＬ２ｂ、出力状態信号Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、および比較結果信号ＣＰｉが入力されている。

＝＝＝出力回路の構成＝＝＝
次に、図２を参照して、Ａ相出力回路３０ａ（Ｂ相出力回路３０ｂ）のさらに具体的な構成について説明する。なお、本実施形態において、各出力トランジスタは、いずれもゲートに入力される制御信号がハイ・レベルの間オンとなり、ロー・レベルの間オフとなるものとする。

図２に示されているＡ相出力回路３０ａ（Ｂ相出力回路３０ｂ）は、出力トランジスタＭ１ないしＭ４を含むＨブリッジ回路として構成されている。なお、以下においては、一例として、ハイサイドの出力トランジスタＭ１およびＭ３がＰＭＯＳ（P-channel Metal-Oxide Semiconductor：Ｐチャネル金属酸化膜半導体）トランジスタであり、ローサイドの出力トランジスタＭ２およびＭ４がＮＭＯＳ（N-channel MOS：Ｎチャネル金属酸化膜半導体）トランジスタである場合について説明する。

（第１の）出力トランジスタＭ１は、（第２の）出力トランジスタＭ２と直列に接続され、（第３の）出力トランジスタＭ３は、（第４の）出力トランジスタＭ４と直列に接続されている。また、出力トランジスタＭ１およびＭ３のソースは、いずれも電源電位ＶＣＣに接続され、出力トランジスタＭ２およびＭ４のソースは、いずれもグランド電位に接続されている。さらに、出力トランジスタＭ１ないしＭ４のゲートには、それぞれ制御信号Ｓ１ａないしＳ４ａ（Ｓ１ｂないしＳ４ｂ）が入力されている。

Ａ相駆動コイル９１ａ（Ｂ相駆動コイル９１ｂ）の一端は、端子Ｔ１を介して出力トランジスタＭ１およびＭ２の接続点に接続され、他端は、端子Ｔ２を介して出力トランジスタＭ３およびＭ４の接続点に接続されている。なお、端子Ｔ１の電圧Ｖ１ａ（Ｖ１ｂ）および端子Ｔ２の電圧Ｖ２ａ（Ｖ２ｂ）は、誘起電圧検知回路５０に入力される。

＝＝＝誘起電圧検知回路および閾値電圧設定回路の構成＝＝＝
次に、図３を参照して、誘起電圧検知回路５０および閾値電圧設定回路６０のさらに具体的な構成について説明する。なお、図３は、ステッピングモータ駆動回路が集積回路として構成される場合の閾値電圧設定回路６０の構成の一例を示している。

図３に示されている閾値電圧設定回路６０は、電流源６１および集積回路の端子６２を含んで構成されている。
電流源６１からは、電流Ｉ１（所定の電流）が出力されている。また、端子６２には、一端がグランド電位（所定の電位）に接続された抵抗６３が外部接続される。そして、当該外付け抵抗６３には、端子６２を介して電流Ｉ１が供給される。

図３に示されている誘起電圧検知回路５０は、スイッチ回路５１ないし５４、およびコンパレータ５５を含んで構成されている。

スイッチ回路５１、５２、５３、および５４の一端には、それぞれ電圧Ｖ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ１ｂ、およびＶ２ｂが印加され、他端は、互いに接続されている。また、スイッチ回路５１、５２、５３、および５４には、それぞれ選択信号ＳＬ１ａ、ＳＬ２ａ、ＳＬ１ｂ、およびＳＬ２ｂが制御信号として入力されている。なお、スイッチ回路５１ないし５４は、それぞれの制御信号がハイ・レベルの間オンとなる。

コンパレータ５５の反転入力には、端子６２の電圧が閾値電圧Ｖｔｈとして入力され、非反転入力は、スイッチ回路５１ないし５４の他端同士の接続点に接続されている。そして、コンパレータ５５からは、比較結果信号ＣＰｉが出力されている。

＝＝＝ステッピングモータの駆動回路の動作＝＝＝
以下、図４ないし図１１を適宜参照して、本実施形態におけるステッピングモータの駆動回路の動作について説明する。

クロック発生回路８０は、ＰＷＭキャリア信号ＰＣおよびサンプリングクロック信号ＣＫｓを出力する。ここで、サンプリングクロック信号ＣＫｓの周波数は、ＰＷＭキャリア信号ＰＣと同じ周波数の信号をサンプリングするのに十分な周波数であり、好ましくは、ＰＷＭキャリア信号ＰＣの周波数のＮ倍（Ｎは２より大きい整数）である。

タイミング制御回路１０は、Ａ相入力信号ＩＮａおよび基準電圧Ｖｒｅｆから、電流方向信号ＣＤａ、通電タイミング信号ＤＴａ、および選択信号ＳＬ１ａ、ＳＬ２ａを生成する。また、タイミング制御回路１０は、Ｂ相入力信号ＩＮｂおよび基準電圧Ｖｒｅｆから、電流方向信号ＣＤｂ、通電タイミング信号ＤＴｂ、および選択信号ＳＬ１ｂ、ＳＬ２ｂを生成する。ここで、Ａ相入力信号ＩＮａおよびＢ相入力信号ＩＮｂは、同一周期で互いに位相が異なる正弦波信号であり、２相バイポーラ励磁方式のステッピングモータ９０を駆動する場合には、位相が９０°ずれている。

制御信号生成回路２０は、ＰＷＭキャリア信号ＰＣ、電流方向信号ＣＤａ、通電タイミング信号ＤＴａ、および比較結果信号ＣＰａから、制御信号Ｓ１ａないしＳ４ａ、および出力状態信号Ｐ１ａ、Ｐ２ａを生成する。また、制御信号生成回路２０は、ＰＷＭキャリア信号ＰＣ、電流方向信号ＣＤｂ、通電タイミング信号ＤＴｂ、および比較結果信号ＣＰｂから、制御信号Ｓ１ｂないしＳ４ｂ、および出力状態信号Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂを生成する。

ここで、タイミング制御回路１０および制御信号生成回路２０の入出力信号のうち、Ａ相駆動コイル９１ａに関連する信号の関係を図４に示す。

タイミング制御回路１０は、コンパレータなどを用いて、ＩＮａ＜Ｖｒｅｆの間ロー・レベルとなり、ＩＮａ≧Ｖｒｅｆの間ハイ・レベルとなる電流方向信号ＣＤａを生成する。当該電流方向信号ＣＤａは、Ａ相駆動コイル９１ａに供給される駆動電流の方向を示す。以下の説明においては、電流方向信号ＣＤａがハイ・レベル（ＩＮａ≧Ｖｒｅｆ）の場合に、図２において端子Ｔ１からＴ２の方向の駆動電流（以下、正電流と称する）が供給され、電流方向信号ＣＤａがロー・レベル（ＩＮａ＜Ｖｒｅｆ）の場合に、端子Ｔ２からＴ１の方向の駆動電流（以下、負電流と称する）が供給されるものとする。

また、タイミング制御回路１０は、ダイオードブリッジなどを用いて、Ａ相入力信号ＩＮａを全波整流した電圧Ｖｒａを生成し、さらに、コンパレータなどを用いて、Ｖｒａ＜Ｖｒ０の間ロー・レベルとなり、Ｖｒａ≧Ｖｒ０の間ハイ・レベルとなる通電タイミング信号ＤＴａを生成する。ここで、Ｖｒ０は、例えばタイミング制御回路１０で生成される固定電圧である。当該通電タイミング信号ＤＴａは、Ａ相駆動コイル９１ａに駆動電流を供給しない非通電期間、およびそれ以外の通電期間を示す。以下の説明においては、通電タイミング信号ＤＴａがロー・レベルの場合に、非通電期間となり、通電タイミング信号ＤＴａがハイ・レベルの場合に、通電期間となるものとする。

このようにして、タイミング制御回路１０は、電流方向信号ＣＤａおよび通電タイミング信号ＤＴａを生成して制御信号生成回路２０に入力することによって、Ａ相駆動コイル９１ａの通電期間および非通電期間を制御する。さらに、タイミング制御回路１０は、非通電期間のうち、Ａ相駆動コイル９１ａに負電流が供給される通電期間の後の非通電期間を示す選択信号ＳＬ１ａ、およびＡ相駆動コイル９１ａに正電流が供給される通電期間の後の非通電期間を示す選択信号ＳＬ２ａを生成する。当該選択信号ＳＬ１ａおよびＳＬ２ａは、図３に示した誘起電圧検知回路５０において、コンパレータ５５の非反転入力に印加される電圧を選択するのに用いられる。

同様に、タイミング制御回路１０は、電流方向信号ＣＤｂ、通電タイミング信号ＤＴｂ、および選択信号ＳＬ１ｂ、ＳＬ２ｂを生成する。

制御信号生成回路２０は、正電流の通電期間にパルス幅変調され、それ以外の期間にロー・レベルとなる制御信号Ｓ１ａを生成する。また、制御信号生成回路２０は、正電流の通電期間にパルス幅変調され、正電流の通電期間の前の非通電期間にロー・レベルとなり、それ以外の期間にハイ・レベルとなる制御信号Ｓ２ａを生成する。なお、パルス幅変調される期間（正電流の通電期間）において、制御信号Ｓ１ａおよびＳ２ａは、ＰＷＭキャリア信号ＰＣの立ち上がりエッジでそれぞれハイ・レベルおよびロー・レベルとなり、比較結果信号ＣＰａの立ち下がりエッジでそれぞれロー・レベルおよびハイ・レベルとなる。

さらに、制御信号生成回路２０は、負電流の通電期間にパルス幅変調され、それ以外の期間にロー・レベルとなる制御信号Ｓ３ａを生成する。また、制御信号生成回路２０は、負電流の通電期間にパルス幅変調され、負電流の通電期間の前の非通電期間にロー・レベルとなり、それ以外の期間にハイ・レベルとなる制御信号Ｓ４ａを生成する。なお、パルス幅変調される期間（負電流の通電期間）において、制御信号Ｓ３ａおよびＳ４ａは、ＰＷＭキャリア信号ＰＣの立ち上がりエッジでそれぞれハイ・レベルおよびロー・レベルとなり、比較結果信号ＣＰａの立ち下がりエッジでそれぞれロー・レベルおよびハイ・レベルとなる。

このようにして、制御信号生成回路２０は、制御信号Ｓ１ａないしＳ４ａを生成してＡ相出力回路３０ａに入力することによって、Ａ相出力回路３０ａの出力トランジスタＭ１ないしＭ４をオン・オフ制御する。さらに、制御信号生成回路２０は、出力トランジスタＭ１ないしＭ４のオン・オフに応じた端子Ｔ１側の出力および端子Ｔ２側の出力の状態をそれぞれ示す出力状態信号Ｐ１ａおよびＰ２ａを生成する。当該出力状態信号Ｐ１ａおよびＰ２ａは、判定回路７０において、比較結果信号ＣＰｉをサンプリングするタイミングを決定するのに用いられる。

同様に、制御信号生成回路２０は、制御信号Ｓ１ｂないしＳ４ｂ、および出力状態信号Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂを生成する。

Ａ相出力回路３０ａは、制御信号Ｓ１ａないしＳ４ａに応じて、Ａ相駆動コイル９１ａに駆動電流を供給する。また、Ａ相出力回路３０ａは、電流検知抵抗などを用いて、Ａ相駆動コイル９１ａに流れる電流を検知し、検知された電流の電流値を示す電流検知信号ＩＳａを出力する。

さらに、Ａ相電流制御回路４０ａは、電流検知信号ＩＳａを、Ａ相入力信号ＩＮａまたは電流制限信号ＬＩＭのうち低い方の信号と比較して、比較結果信号ＣＰａを出力する。当該比較結果信号ＣＰａは、電流検知信号ＩＳａが当該低い方の信号に達するとロー・レベルとなり、制御信号生成回路２０において、制御信号Ｓ１ａないしＳ４ａに対するパルス幅変調のデューティ比を制御するのに用いられる。

図４に示した正電流の通電期間においては、Ａ相出力回路３０ａは、出力トランジスタＭ３がオフとなり、出力トランジスタＭ４がオンとなり、出力トランジスタＭ１およびＭ２が相補的にオン・オフ制御される。したがって、Ａ相出力回路３０ａは、出力トランジスタＭ１がオンとなるＡ相駆動コイル９１ａへの正電流の供給期間と、出力トランジスタＭ２がオンとなるショートブレーキ（短絡制動）期間とを交互に繰り返す。なお、この期間において、出力状態信号Ｐ１ａは、制御信号Ｓ１ａと同様にパルス幅変調され、出力状態信号Ｐ２ａは、ロー・レベルとなる。

また、正電流の通電期間の後の非通電期間においては、Ａ相出力回路３０ａは、出力トランジスタＭ２のみがオンとなり、それ以外はオフとなる。したがって、Ａ相出力回路３０ａは、端子Ｔ１側の出力がグランド電位に接続され、端子Ｔ２側の出力がハイ・インピーダンス状態となる。なお、この期間において、出力状態信号Ｐ１ａは、ロー・レベルとなり、出力状態信号Ｐ２ａは、ハイ・インピーダンス状態となる。

また、負電流の通電期間においては、Ａ相出力回路３０ａは、出力トランジスタＭ１がオフとなり、出力トランジスタＭ２がオンとなり、出力トランジスタＭ３およびＭ４が相補的にオン・オフ制御される。したがって、Ａ相出力回路３０ａは、出力トランジスタＭ３がオンとなるＡ相駆動コイル９１ａへの負電流の供給期間と、出力トランジスタＭ４がオンとなるショートブレーキ期間とを交互に繰り返す。なお、この期間において、出力状態信号Ｐ１ａは、ロー・レベルとなり、出力状態信号Ｐ２ａは、制御信号Ｓ３ａと同様にパルス幅変調される。

また、負電流の通電期間の後の非通電期間においては、Ａ相出力回路３０ａは、出力トランジスタＭ４のみがオンとなり、それ以外はオフとなる。したがって、Ａ相出力回路３０ａは、端子Ｔ１側の出力がハイ・インピーダンス状態となり、端子Ｔ２側の出力がグランド電位に接続される。なお、この期間において、出力状態信号Ｐ１ａは、ハイ・インピーダンス状態となり、出力状態信号Ｐ２ａは、ロー・レベルとなる。

このようにして、Ａ相出力回路３０ａは、非通電期間を挟んで、Ａ相駆動コイル９１ａに正電流と負電流とを交互に供給する。

一方、Ｂ相出力回路３０ｂは、制御信号Ｓ１ｂないしＳ４ｂに応じて、Ｂ相駆動コイル９１ｂに駆動電流を供給する。また、Ｂ相出力回路３０ｂは、電流検知抵抗などを用いて、Ｂ相駆動コイル９１ｂに流れる電流を検知し、検知された電流の電流値を示す電流検知信号ＩＳｂを出力する。

さらに、Ｂ相電流制御回路４０ｂは、電流検知信号ＩＳｂを、Ｂ相入力信号ＩＮｂまたは電流制限信号ＬＩＭのうち低い方の信号と比較して、比較結果信号ＣＰｂを出力する。当該比較結果信号ＣＰｂは、電流検知信号ＩＳｂが当該低い方の信号に達するとロー・レベルとなり、制御信号生成回路２０において、制御信号Ｓ１ｂないしＳ４ｂに対するパルス幅変調のデューティ比を制御するのに用いられる。

そして、Ａ相出力回路３０ａと同様に、Ｂ相出力回路３０ｂは、非通電期間を挟んで、Ｂ相駆動コイル９１ｂに正電流と負電流とを交互に供給する。

閾値電圧設定回路６０は、抵抗６３の抵抗値Ｒ１、および電流源６１から出力される電流Ｉ１に基づいて設定される閾値電圧Ｖｔｈ（＝Ｉ１×Ｒ１）を出力する。また、誘起電圧検知回路５０は、非通電期間に、選択信号ＳＬ１ａ、ＳＬ１ｂ、ＳＬ２ａ、およびＳＬ２ｂに応じて電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ２ａ、およびＶ２ｂからそれぞれ選択される電圧を、閾値電圧Ｖｔｈと比較して、比較結果信号ＣＰｉを出力する。当該比較結果信号ＣＰｉは、比較対象の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上の場合に誘起電圧を検知してハイ・レベルとなり、比較対象の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより低い場合にロー・レベルとなる。

前述したように、Ａ相出力回路３０ａ（Ｂ相出力回路３０ｂ）は、各非通電期間に、ハイサイドの出力トランジスタＭ１およびＭ３をいずれもオフし、ローサイドの出力トランジスタＭ２またはＭ４の何れか一方のみをオンしている。したがって、ハイ・インピーダンス状態となっている端子の電圧は、グランド電位に対する電圧となるため、誘起電圧検知回路５０において、そのまま閾値電圧Ｖｔｈと比較することができる。そのため、Ａ相出力回路３０ａ（Ｂ相出力回路３０ｂ）が出力トランジスタＭ１ないしＭ４をいずれもオフする場合と異なり、端子Ｔ１およびＴ２間の差電圧を求める必要がなく、当該差電圧を求めるための差動増幅回路などが不要となる。

ここで、各非通電期間を示す選択信号ＳＬ１ａ、ＳＬ２ａ、ＳＬ１ｂ、およびＳＬ２ｂと、Ａ相出力回路３０ａ（Ｂ相出力回路３０ｂ）の端子Ｔ１側の出力および端子Ｔ２側の出力の状態を示す出力状態信号Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ１ｂ、およびＰ２ｂとの関係を図５に示す。

図５に示すように、出力状態信号Ｐ１ａ（Ａ相出力回路３０ａの端子Ｔ１側の出力）、出力状態信号Ｐ１ｂ（Ｂ相出力回路３０ｂの端子Ｔ１側の出力）、出力状態信号Ｐ２ａ（Ａ相出力回路３０ａの端子Ｔ２側の出力）、および出力状態信号Ｐ２ｂ（Ｂ相出力回路３０ｂの端子Ｔ２側の出力）は、当該順序でハイ・インピーダンス状態となる。

出力状態信号Ｐ１ａがハイ・インピーダンス状態となる非通電期間には、選択信号ＳＬ１ａがハイ・レベルとなり、閾値電圧Ｖｔｈとの比較対象として、Ａ相出力回路３０ａの端子Ｔ１の電圧Ｖ１ａが選択される。また、出力状態信号Ｐ１ｂがハイ・インピーダンス状態となる非通電期間には、Ｂ相出力回路３０ｂの端子Ｔ１の電圧Ｖ１ｂが選択される。また、出力状態信号Ｐ２ａがハイ・インピーダンス状態となる非通電期間には、Ａ相出力回路３０ａの端子Ｔ２の電圧Ｖ２ａが選択される。また、出力状態信号Ｐ２ｂがハイ・インピーダンス状態となる非通電期間には、Ｂ相出力回路３０ｂの端子Ｔ２の電圧Ｖ２ｂが選択される。

したがって、各非通電期間において、ハイ・インピーダンス状態となっている端子の電圧が比較対象として選択されることとなる。しかしながら、図５に示すように、各非通電期間は、当該非通電期間となっている駆動コイル以外の他相の駆動コイルの通電期間となっているため、比較対象の電圧が他相の駆動コイルへの駆動電流の影響を受け、変動する場合がある。例えば、出力状態信号Ｐ１ｂがハイ・インピーダンス状態となる非通電期間においては、その前にハイ・インピーダンス状態となった出力状態信号Ｐ１ａがパルス幅変調されている。そのため、比較対象の電圧Ｖ１ｂは、Ａ相駆動コイル９１ａへの駆動電流の影響を受け、例えば図６に示すように、変動してしまう。

また、図６に示すように、非通電期間の開始直後には、大きなキックバック電圧が発生するため、比較対象の電圧Ｖ１ｂが大きく変動してしまう。さらに、起動直後においては、ステッピングモータ９０の回転が不安定であるため、比較対象の電圧Ｖ１ｂが安定せず、誘起電圧検知回路５０が誘起電圧を誤検知する場合もある。

そこで、判定回路７０は、これら他相の駆動コイルへの駆動電流や、非通電期間の開始直後のキックバック電圧、起動直後の不安定な回転などの影響を受けないタイミングで衝突状態の判定を行っている。

キックバック電圧の影響を回避するため、判定回路７０は、各非通電期間の開始から所定時間経過後に衝突状態の判定を開始する。例えば図７に示すように、判定回路７０は、出力状態信号Ｐ１ｂがハイ・インピーダンス状態となる非通電期間の開始後、電流方向信号ＣＤｂが変化した直後（当該非通電期間においては立ち上がりエッジ）から、パルス幅変調されている出力状態信号Ｐ１ａのパルスを４回カウントした後に衝突状態の判定を開始している。したがって、判定回路７０は、各非通電期間の開始から所定時間経過後の比較結果信号ＣＰｉのみに基づいて衝突状態の判定を行うため、非通電期間の開始直後のキックバック電圧の影響を回避することができる。

また、不安定な回転の影響を回避するため、判定回路７０は、起動時からのＡ相駆動コイル９１ａおよびＢ相駆動コイル９１ｂへの通電回数が所定回数に達した後に衝突状態の判定を開始する。例えば図８に示すように、判定回路７０は、ステッピングモータ９０の起動直後から、電流方向信号ＣＤａおよびＣＤｂの両エッジ（立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジ）を５回カウントした後に衝突状態の判定を開始している。したがって、判定回路７０は、起動時からの通電回数が所定回数に達した後の比較結果信号ＣＰｉのみに基づいて衝突状態の判定を行うため、起動直後の不安定な回転の影響を回避することができる。

さらに、他相の駆動コイルへの駆動電流の影響を回避するため、判定回路７０は、Ａ相駆動コイル９１ａおよびＢ相駆動コイル９１ｂのいずれにも駆動電流が供給されていないタイミングで比較結果信号ＣＰｉをサンプリングする。ここで、比較結果信号ＣＰｉをサンプリングするタイミングの一例を図９に示す。なお、図９においては、一例として、サンプリングクロック信号ＣＫｓの周波数ｆｓは、ＰＷＭキャリア信号ＰＣの周波数ｆｐの１２倍（ｆｓ＝１２ｆｐ）となっている。

図９に示すように、判定回路７０は、各非通電期間においてパルス幅変調されている出力状態信号（例えばＰ１ａ）の立ち下がりエッジから５回目および６回目のサンプリングクロック信号ＣＫｓのパルスを示すサンプリングタイミング信号Ｔｓを生成する。そして、サンプリングタイミング信号Ｔｓのタイミングで比較結果信号ＣＰｉをサンプリングし、２回のサンプリング結果がいずれもロー・レベルの場合に、判定結果信号ＪＤｉをロー・レベル（誘起電圧なし）とし、それ以外の場合には、判定結果信号ＪＤｉをハイ・レベル（誘起電圧あり）とする。

また、判定回路７０は、各非通電期間においてパルス幅変調されている出力状態信号の立ち下がりエッジから７回目のサンプリングクロック信号ＣＫｓのパルスを示す判定タイミング信号Ｔｊを生成する。そして、判定タイミング信号Ｔｊのタイミングで判定結果信号ＪＤｉをサンプリングし、３回連続で判定結果信号ＪＤｉがロー・レベル（誘起電圧なし）の場合に、衝突状態であると判定して、停止信号ＳＴＰをハイ・レベルとする。

このようにして、判定回路７０は、各非通電期間においてパルス幅変調されている出力状態信号の立ち下がりエッジから所定のタイミングで比較結果信号ＣＰｉをサンプリングして、衝突状態の判定を行っている。図５に示したように、各非通電期間においてパルス幅変調されている出力状態信号がロー・レベルの間、Ａ相出力回路３０ａおよびＢ相出力回路３０ｂの出力は、いずれもロー・レベル（３出力）またはハイ・インピーダンス状態（１出力）となる。したがって、判定回路７０は、Ａ相駆動コイル９１ａおよびＢ相駆動コイル９１ｂのいずれにも駆動電流が供給されていない間の比較結果信号ＣＰｉのみに基づいて衝突状態の判定を行うため、他相の駆動コイルへの駆動電流の影響を回避することができる。

なお、図９において、出力状態信号Ｐ１ａのデューティ比が５０％以上となると、サンプリングタイミング信号Ｔｓより前のタイミングで出力状態信号Ｐ１ａが再びハイ・レベルとなる場合もあり得る。しかしながら、図５に示したように、各非通電期間は、他相の駆動コイルに流れる電流がピークとなるタイミング付近にあるため、各非通電期間においてパルス幅変調されている出力状態信号のデューティ比は、通常５０％以下となる。

また、図９においては、一例として、ｆｓ＝１２ｆｐとし、出力状態信号の立ち下がりエッジから５回目および６回目のサンプリングクロック信号ＣＫｓのパルスのタイミングで比較結果信号ＣＰｉをサンプリングしているが、これに限定されるものではない。例えば、ｆｓ＝２ｎ×ｆｐ（例えばｎ＝８）とした場合には、出力状態信号の立ち下がりエッジから（ｎ−１）回目およびｎ回目のサンプリングクロック信号ＣＫｓのパルスのタイミングで比較結果信号ＣＰｉをサンプリングすればよい。また、この場合、出力状態信号の立ち下がりエッジから（ｎ＋１）回目のサンプリングクロック信号ＣＫｓのパルスのタイミングで判定結果信号ＪＤｉをサンプリングすればよい。

判定回路７０から出力される停止信号ＳＴＰがハイ・レベルとなると、Ａ相出力回路３０ａおよびＢ相出力回路３０ｂは、それぞれＡ相駆動コイル９１ａおよびＢ相駆動コイル９１ｂへの駆動電流の供給を停止する。そのため、特許文献１のステッピングモータ駆動装置のように、衝突状態でロータが停止する場合であっても、ステッピングモータによって回転するスクリュー軸や、それと噛み合う歯部などの磨耗を防止することができる。一方、特許文献２のピックアップ送り装置のように、衝突状態でスクリュー軸が空回りしてロータが停止しない場合であっても、高負荷回転となるため、停止信号ＳＴＰをハイ・レベルとして、駆動電流の供給を停止することが望ましい。

また、図１０に示すように、判定部７０は、停止信号ＳＴＰがハイ・レベルの状態で、電流方向信号ＣＤａおよびＣＤｂがいずれも変化しない状態が閾値時間Ｔｔｈ以上継続した場合に、停止信号ＳＴＰをロー・レベルとする。したがって、光ピックアップを制御するマイクロコンピュータなどの制御装置は、Ａ相入力信号ＩＮａおよびＢ相入力信号ＩＮｂの入力を閾値時間Ｔｔｈだけ停止することによって、衝突状態であるとの判定結果をリセットし、反対方向への移動を開始することができる。

さらに、図１１に示すように、判定部７０は、停止信号ＳＴＰがハイ・レベルの状態で、電流方向信号ＣＤａおよびＣＤｂ間の位相関係が反転した場合にも、停止信号ＳＴＰをロー・レベルとする。したがって、制御装置は、ステッピングモータ９０を逆回転させるための、位相関係を反転させたＡ相入力信号ＩＮａおよびＢ相入力信号ＩＮｂを入力することによって、閾値時間Ｔｔｈだけ待つことなく、反対方向への移動を開始することができる。

前述したように、図１に示した、光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させるためのステッピングモータ駆動回路において、Ａ相駆動コイル９１ａおよびＢ相駆動コイル９１ｂに非通電期間を挟んで正電流と負電流とを交互に供給しつつ、各非通電期間に、Ａ相駆動コイル９１ａまたはＢ相駆動コイル９１ｂに発生する電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ２ａ、またはＶ２ｂを閾値電圧Ｖｔｈと比較して誘起電圧を検知することによって、検知結果を示す比較結果信号ＣＰｉに基づいて、位置検知手段を用いることなく、光ピックアップが最内周部または最外周部（光ディスクの半径方向の可動範囲の端部）に到達した衝突状態を検出して、光ピックアップの半径位置を確定することができる。

ここで、例えば図１２に示すように、衝突状態でロータが停止せず高負荷回転する場合（空転時）、各非通電期間における閾値電圧Ｖｔｈとの比較対象の電圧は、衝突状態でロータが停止する場合（非回転時）の電圧と衝突状態でない場合（通常回転時）の電圧との間の電圧となる。したがって、衝突状態でロータが停止する場合には、閾値電圧Ｖｔｈを、図１２において短破線で示される狭い電圧範囲内で設定する必要があるものの、当該電圧範囲は、ステッピングモータ９０自体や、それが用いられる光ピックアップなどの装置によって異なる。

そこで、図１に示したステッピングモータ駆動回路においては、閾値電圧設定回路６０を設け、衝突状態でロータが停止する装置では、図１２において非回転時の電圧と通常回転時の電圧との間で閾値電圧Ｖｔｈを設定し、衝突状態でロータが停止せず高負荷回転する装置では、図１２において空転時の電圧と通常回転時の電圧との間で閾値電圧Ｖｔｈを設定することによって、衝突状態でロータが停止するか回転するかによらず、いずれの装置にも対応することができる。

また、ステッピングモータ駆動回路を集積回路として構成する場合には、外付け抵抗６３を接続するための端子６２を設け、端子６２を介して抵抗６３に電流Ｉ１を供給することによって、抵抗６３および電流Ｉ１に基づいて閾値電圧Ｖｔｈ（＝Ｉ１×Ｒ１）を設定することができる。

また、Ａ相駆動コイル９１ａおよびＢ相駆動コイル９１ｂのいずれにも駆動電流が供給されていない間の比較結果信号ＣＰｉのみに基づいて衝突状態の判定を行うことによって、閾値電圧Ｖｔｈとの比較対象の電圧が、非通電期間となっている駆動コイル以外の他相の駆動コイルへの駆動電流の影響を受け、変動するのを防止することができる。

また、各非通電期間の開始から所定時間経過後の比較結果信号ＣＰｉのみに基づいて衝突状態の判定を行うことによって、閾値電圧Ｖｔｈとの比較対象の電圧が、非通電期間の開始直後に発生するキックバック電圧の影響を受け、大きく変動するのを防止することができる。

また、起動時からの通電回数が所定回数に達した後の比較結果信号ＣＰｉのみに基づいて衝突状態の判定を行うことによって、ステッピングモータ９０の回転が不安定である起動直後において、閾値電圧Ｖｔｈとの比較対象の電圧が安定せず、誘起電圧検知回路５０が誘起電圧を誤検知するのを防止することができる。

また、衝突状態であると判定した場合に、停止信号ＳＴＰをハイ・レベルとし、Ａ相出力回路３０ａからＡ相駆動コイル９１ａへの駆動電流の供給、およびＢ相出力回路３０ｂからＢ相駆動コイル９１ｂへの駆動電流の供給をいずれも停止することによって、衝突状態でロータが停止する装置では、ステッピングモータ９０によって回転するスクリュー軸や、それと噛み合う歯部などの磨耗を防止することができる。さらに、ステッピングモータ９０を逆回転させるためにＡ相入力信号ＩＮａおよびＢ相入力信号ＩＮｂの位相関係が反転した場合には、停止信号ＳＴＰをロー・レベルとし、Ａ相駆動コイル９１ａおよびＢ相駆動コイル９１ｂへの駆動電流の供給を再開することによって、最内周部または最外周部から速やかに反対方向への移動を開始することができる。

また、各非通電期間に、Ａ相出力回路３０ａ（Ｂ相出力回路３０ｂ）のハイサイドの出力トランジスタＭ１およびＭ３をいずれもオフし、ローサイドの出力トランジスタＭ２またはＭ４の何れか一方のみをオンすることによって、ハイ・インピーダンス状態となっている端子の電圧がグランド電位に対する電圧となり、端子Ｔ１およびＴ２間の差電圧を求めるための差動増幅回路などを不要とすることができる。

なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１０ タイミング制御回路
２０ 制御信号生成回路
３０ａ Ａ相出力回路
３０ｂ Ｂ相出力回路
４０ａ Ａ相電流制御回路
４０ｂ Ｂ相電流制御回路
５０ 誘起電圧検知回路
５１〜５４ スイッチ回路
５５ コンパレータ（比較器）
６０ 閾値電圧設定回路
６１ 電流源
６２ 端子
６３ 抵抗
７０ 判定回路
８０ クロック発生回路
９０ ステッピングモータ
９１ａ Ａ相駆動コイル
９１ｂ Ｂ相駆動コイル
Ｍ１〜Ｍ４ 出力トランジスタ
Ｔ１、Ｔ２ 端子

Claims (7)

1. 光ディスクにレーザ光を出射するとともに前記光ディスクで反射されたレーザ光を受光する光ピックアップを前記光ディスクの半径方向に移動させるためのステッピングモータの駆動回路であって、
   前記ステッピングモータの複数相の駆動コイルのそれぞれに、駆動電流を供給しない非通電期間を挟んで、前記駆動電流を供給するための複数の制御信号を生成する制御信号生成回路と、
   前記複数の制御信号に応じて、前記複数相の駆動コイルのそれぞれに前記駆動電流を供給する複数の出力回路と、
   前記非通電期間に、前記複数相の駆動コイルのそれぞれに発生する電圧を閾値電圧と比較して誘起電圧を検知する誘起電圧検知回路と、
   前記閾値電圧を設定する閾値電圧設定回路と、
   前記誘起電圧検知回路の検知結果に基づいて、前記光ピックアップが前記光ディスクの半径方向の可動範囲の端部に到達した衝突状態であるか否かを判定する判定回路と、
   を有し、
   前記閾値電圧は、
   前記衝突状態で前記ステッピングモータの回転子が停止または回転する場合に、前記非通電期間に前記複数相の駆動コイルのそれぞれに発生する電圧と、
   前記衝突状態でない場合に、前記非通電期間に前記複数相の駆動コイルのそれぞれに発生する電圧と、
   の間の電圧に設定されることを特徴とするステッピングモータの駆動回路。
2. 前記ステッピングモータの駆動回路は、集積回路として構成され、
   前記閾値電圧設定回路は、
   外部接続される抵抗を介して所定の電位に接続される端子と、
   前記端子を介して前記抵抗に所定の電流を供給する電流源と、
   を含み、
   前記閾値電圧は、前記抵抗および前記所定の電流に基づいて設定され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回路。
3. 前記制御信号生成回路は、パルス幅変調された前記複数の制御信号を生成し、
   前記複数の出力回路は、前記非通電期間以外の通電期間に前記複数の制御信号のそれぞれが一方のレベルの間、前記複数相の駆動コイルのそれぞれに前記駆動電流を供給し、
   前記判定回路は、前記複数の出力回路が前記複数相の駆動コイルのいずれにも前記駆動電流を供給していない間の前記誘起電圧検知回路の検知結果に基づいて、前記衝突状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステッピングモータの駆動回路。
4. 前記判定回路は、前記非通電期間の開始から所定時間経過後の前記誘起電圧検知回路の検知結果に基づいて、前記衝突状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載のステッピングモータの駆動回路。
5. 前記判定回路は、起動時からの前記複数相の駆動コイルのそれぞれへの通電回数が所定回数に達した後の前記誘起電圧検知回路の検知結果に基づいて、前記衝突状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載のステッピングモータの駆動回路。
6. 同一周期で互いに位相が異なる複数の正弦波信号に基づいて、前記複数相の駆動コイルのそれぞれの前記通電期間および前記非通電期間を制御するタイミング制御回路をさらに有し、
   前記判定回路は、
   前記衝突状態であると判定した場合には、前記複数の出力回路から前記複数相の駆動コイルのいずれへの前記駆動電流の供給も停止させ、
   前記複数の正弦波信号間の位相関係が反転した場合には、前記複数の出力回路から前記複数相の駆動コイルのそれぞれへの前記駆動電流の供給を再開させることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載のステッピングモータの駆動回路。
7. 前記複数の出力回路は、
   電源電位とグランド電位との間に直列に接続されたハイサイドの第１の出力トランジスタおよびローサイドの第２の出力トランジスタと、
   前記電源電位と前記グランド電位との間に直列に接続されたハイサイドの第３の出力トランジスタおよびローサイドの第４の出力トランジスタと、
   をそれぞれ含み、
   前記複数相の駆動コイルのそれぞれは、前記第１および第２の出力トランジスタの接続点と前記第３および第４の出力トランジスタの接続点との間に接続され、
   前記非通電期間には、前記第１および第３の出力トランジスタがいずれもオフとなり、前記第２または第４の出力トランジスタの何れか一方がオンとなることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載のステッピングモータの駆動回路。