JP2021072715A - モーター駆動回路、集積回路装置、電子機器およびモーター制御方法 - Google Patents

モーター駆動回路、集積回路装置、電子機器およびモーター制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ユーザーからの指令に対して迅速に対応することができるモーター駆動回路、集積回路装置、電子機器およびモーター制御方法を提供する。【解決手段】モーター駆動回路は、ステッピングモーターの駆動を制御するステッピングモーター駆動回路と、ＤＣモーターの駆動を制御するＤＣモーター駆動回路と、前記ステッピングモーター駆動回路および前記ＤＣモーター駆動回路を制御する制御回路と、を有する。そして、前記制御回路は、前記ＤＣモーター駆動回路による前記ＤＣモーターの駆動が行われている最中に前記ステッピングモーターの駆動指令を受け付けた場合、前記ＤＣモーター駆動回路による前記ＤＣモーターの駆動を停止して、前記ステッピングモーター駆動回路による前記ステッピングモーターの駆動を開始する。【選択図】図１

Description

本発明は、モーター駆動回路、集積回路装置、電子機器およびモーター制御方法に関する。
例えば、特許文献１には、待ち行列順にモーターを駆動させる方法が記載されている。
特開２０１６−１７０００４号公報
しかしながら、待ち行列順にモーターを駆動させる方法では、例えば、ユーザーからの指令も待ち行列に含められてしまい、当該指令に対して迅速に対応することができないという問題がある。
本発明のモーター駆動回路は、ステッピングモーターの駆動を制御するステッピングモーター駆動回路と、
ＤＣモーターの駆動を制御するＤＣモーター駆動回路と、
前記ステッピングモーター駆動回路および前記ＤＣモーター駆動回路を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、前記ＤＣモーター駆動回路による前記ＤＣモーターの駆動が行われている最中に前記ステッピングモーターの駆動指令を受け付けた場合、前記ＤＣモーター駆動回路による前記ＤＣモーターの駆動を停止して、前記ステッピングモーター駆動回路による前記ステッピングモーターの駆動を開始することを特徴とする。
第１実施形態に係る集積回路装置の回路構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る画像読取装置を示すブロック図である。
以下、本発明のモーター駆動回路、集積回路装置、電子機器およびモーター制御方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る集積回路装置の回路構成を示すブロック図である。
図１の集積回路装置１は、例えば、シリコン基板にモーター駆動回路１Ｍが形成されたＩＣチップを図示しないパッケージに収納した構成である。モーター駆動回路１Ｍは、ステッピングモーター駆動回路３、ＤＣモーター駆動回路４、定電流生成回路６、ＤＣ／ＤＣコンバーター回路７、制御回路８、インターフェース回路９、リセット回路１０、基準電圧回路１１および発振回路１２を有する。
制御回路８は、ロジック回路であり、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、インバータ、Ｄフリップフロップ等の論理セルを有し、論理演算や記憶を行う。また、制御回路８は、例えば、ゲートアレイやマイクロコンピューター等により実現でき、各種のシーケンス制御や判定処理を行う。そして、制御回路８は、集積回路装置１の全体すなわち各回路の制御を行う。
また、インターフェース回路９は、例えば、入出力ポートを有し、例えば、ホストコンピューター１５との通信を行う回路である。ホストコンピューター１５は、ステッピングモーターＭ１の駆動指令Ｄｍ１、ＤＣモーターＭ２の駆動指令Ｄｍ２および負荷Ｒへの定電流供給指令Ｄｒをそれぞれ所定のタイミングで出力することができるモーター駆動回路１Ｍとホストコンピューター１５とは有線または無線で通信がなされる。この場合、インターネット等のネットワークを介して通信が行われてもよい。
また、リセット回路１０は、各回路の初期化を行う回路であり、特に、本実施形態では、パワーオンリセット（ＰＯＲ）回路で構成されている。また、基準電圧回路１１は、例えば、回路内で用いられる基準電圧を生成する回路である。また、発振回路１２は、所定の周波数のクロック信号を生成する回路である。
ＤＣ／ＤＣコンバーター回路７は、外部から入力された入力電圧を降圧して各回路に供給される電源電圧を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバーター回路７は、例えば、電流モード制御スイッチングレギュレーターである。ただし、ＤＣ／ＤＣコンバーター回路７の構成としては、入力電圧から電源電圧を生成することができれば、特に限定されない。
ステッピングモーター駆動回路３は、モーター駆動回路１Ｍと電気的に接続されているステッピングモーターＭ１の駆動を制御する回路である。また、ステッピングモーター駆動回路３は、ドライバー３１と、プリドライバー３２と、を有する。また、ドライバー３１は、ステッピングモーターＭ１と電気的に接続され、ステッピングモーターＭ１用の駆動信号Ｓ１を出力することによりステッピングモーターＭ１の駆動を制御する。一方、プリドライバー３２は、制御回路８からの指令に基づいてドライバー３１の駆動を制御する。ただし、ステッピングモーター駆動回路３の構成としては、ステッピングモーターＭ１の駆動を制御することができれば、特に限定されない。
ＤＣモーター駆動回路４は、モーター駆動回路１Ｍと電気的に接続されているＤＣモーターＭ２の駆動を制御する回路である。また、ＤＣモーター駆動回路４は、ドライバー４１と、プリドライバー４２と、を有する。また、ドライバー４１は、ＤＣモーターＭ２と電気的に接続され、ＤＣモーターＭ２用の駆動信号Ｓ２を出力することによりＤＣモーターＭ２の駆動を制御する。一方、プリドライバー４２は、制御回路８からの指令に基づいてドライバー４１の駆動を制御する。ただし、ＤＣモーター駆動回路４の構成としては、ＤＣモーターＭ２の駆動を制御することができれば、特に限定されない。
定電流生成回路６は、負荷Ｒと電気的に接続され、負荷Ｒを流れる電流を一定とすることができる回路である。負荷Ｒとしては、特に限定されず、例えば、各種の光源、抵抗、コイル、振動子等が挙げられる。定電流生成回路６は、例えば、コンパレーターと、Ｈブリッジ回路と、を含んでいる。そして、ＨブリッジのＧＮＤ側に接続されている電流検出用の抵抗に生じる電圧と基準電圧回路１１で生成される基準電圧をコンパレーターで比較し、その結果に基づいて、Ｈブリッジから負荷Ｒへの電流のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。つまり、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。これにより、定電流生成回路６の回路構成が比較的簡単なものとなる。ただし、定電流生成回路６の構成としては、負荷Ｒを流れる電流を一定とすることができれば、特に限定されない。
以上、各回路の構成について説明した。次に、制御回路８による制御方法について説明する。制御回路８は、ステッピングモーター駆動回路３によるステッピングモーターＭ１の駆動、ＤＣモーター駆動回路４によるＤＣモーターＭ２の駆動および定電流生成回路６による負荷Ｒへの定電流の供給のうち、ステッピングモーターＭ１の駆動を優先する。
つまり、制御回路８は、ＤＣモーター駆動回路４によるＤＣモーターＭ２の駆動が行われている最中に、ホストコンピューター１５からステッピングモーターＭ１の駆動指令を受け付けた場合、ＤＣモーター駆動回路４によるＤＣモーターＭ２の駆動を一旦停止して、ステッピングモーター駆動回路３によるステッピングモーターＭ１の駆動を開始する。また、制御回路８は、ステッピングモーター駆動回路３によるステッピングモーターＭ１の駆動が終了した後、一旦停止していたＤＣモーター駆動回路４によるＤＣモーターＭ２の駆動を再開する。
まず、ＤＣモーターＭ２が駆動している最中に、インターフェース回路９を介して制御回路８がホストコンピューター１５から出力されたステッピングモーターＭ１の駆動指令Ｄｍ１を受け付けた場合について説明する。この場合、制御回路８は、まず、ＤＣモーター駆動回路４からＤＣモーターＭ２への駆動信号Ｓ２の供給を停止する。次に、制御回路８は、ステッピングモーター駆動回路３からステッピングモーターＭ１への駆動信号Ｓ１の供給を開始し、駆動指令Ｄｍ１に基づいたステッピングモーターＭ１の駆動を開始する。このような構成によれば、待ち時間が生じることなく、すなわち、駆動指令Ｄｍ１が待ち行列に含められることなく、駆動指令Ｄｍ１に応じたステッピングモーターＭ１の駆動を迅速に開始することができる。また、ステッピングモーターＭ１への駆動信号Ｓ１の供給とＤＣモーターＭ２への駆動信号Ｓ２の供給とが同時に行われないため、ピーク電流の増大を抑制することができ、モーター駆動回路１Ｍの消費電力を低減することができる。
駆動指令Ｄｍ１に基づいたステッピングモーターＭ１の駆動を所定時間行った後、制御回路８は、ステッピングモーター駆動回路３からステッピングモーターＭ１への駆動信号Ｓ１の供給を停止し、ステッピングモーターＭ１の駆動を終了する。次に、制御回路８は、ＤＣモーター駆動回路４からＤＣモーターＭ２への駆動信号Ｓ２の供給を開始し、一旦停止していたＤＣモーターＭ２の駆動を再開する。なお、ＤＣモーターＭ２の駆動の再開は、ステッピングモーターＭ１の駆動指令Ｄｍ１を受け付ける前にホストコンピューター１５から受け付けたＤＣモーターＭ２の駆動指令Ｄｍ２に基づいて行われる。このような構成によれば、ＤＣモーターＭ２の駆動指令Ｄｍ２の残り分をステッピングモーターＭ１の駆動終了後に再開することができ、ＤＣモーターＭ２の駆動指令Ｄｍ２を完遂することができる。なお、この再開は、ステッピングモーターＭ１の駆動終了後、速やかに行われるのが好ましい。
次に、定電流生成回路６が負荷Ｒに定電流を供給している最中に、インターフェース回路９を介して制御回路８がホストコンピューター１５から出力されたステッピングモーターＭ１の駆動指令Ｄｍ１を受け付けた場合について説明する。この場合、制御回路８は、まず、定電流生成回路６から負荷Ｒへの定電流の供給を停止する。この状態では、負荷Ｒ以外に電流供給を捨てていない。つまり、例えば、ＧＮＤに電流を垂れ流し等していない。次に、制御回路８は、ステッピングモーター駆動回路３からステッピングモーターＭ１への駆動信号Ｓ１の供給を開始し、駆動指令Ｄｍ１に基づいたステッピングモーターＭ１の駆動を開始する。このような構成によれば、待ち時間が生じることなく、すなわち、駆動指令Ｄｍ１が待ち行列に含められることなく、駆動指令Ｄｍ１に応じたステッピングモーターＭ１の駆動を迅速に開始することができる。また、ステッピングモーターＭ１への駆動信号Ｓ１の供給と負荷Ｒへの定電流の供給とが同時に行われないため、ピーク電流の増大を抑制することができ、モーター駆動回路１Ｍの消費電力を低減することができる。
駆動指令Ｄｍ１に基づいたステッピングモーターＭ１の駆動を所定時間行った後、制御回路８は、ステッピングモーター駆動回路３からステッピングモーターＭ１への駆動信号Ｓ１の供給を停止し、ステッピングモーターＭ１の駆動を終了する。次に、制御回路８は、定電流生成回路６から負荷Ｒへの定電流の供給を開始し、一旦停止していた負荷Ｒへの定電流の供給を再開する。なお、負荷Ｒへの定電流の供給の再開は、ステッピングモーターＭ１の駆動指令Ｄｍ１を受け付ける前にホストコンピューター１５から受け付けた負荷Ｒへの定電流供給指令Ｄｒに基づいて行われる。このような構成によれば、定電流供給指令Ｄｒの残り分をステッピングモーターＭ１の駆動終了後に再開することができ、定電流供給指令Ｄｒを完遂することができる。なお、この再開は、ステッピングモーターＭ１の駆動終了後、速やかに行われるのが好ましい。
以上のように、本発明では、ステッピングモーターＭ１の駆動は、ＤＣモーターＭ２の駆動に優先する。また、ステッピングモーターＭ１の駆動は、負荷Ｒへの給電に優先する。この場合、ＤＣモーターＭ２の駆動と負荷Ｒへの給電は、（１）前者を優先する場合、（２）後者を優先する場合、（３）いずれをも優先せず、両者が並行して実行される場合、のいずれでもよい。集積回路装置１の用途、使用目的、使用条件等に応じて前記（１）、（２）、（３）を適宜選択することができる。
以上、モーター駆動回路１Ｍを備える集積回路装置１について説明した。このようなモーター駆動回路１Ｍは、前述したように、ステッピングモーターＭ１の駆動を制御するステッピングモーター駆動回路３と、ＤＣモーターＭ２の駆動を制御するＤＣモーター駆動回路４と、ステッピングモーター駆動回路３およびＤＣモーター駆動回路４を制御する制御回路８と、を有する。そして、制御回路８は、ＤＣモーター駆動回路４によるＤＣモーターＭ２の駆動が行われている最中にステッピングモーターＭ１の駆動指令Ｄｍ１を受け付けた場合、ＤＣモーター駆動回路４によるＤＣモーターＭ２の駆動を停止して、ステッピングモーター駆動回路３によるステッピングモーターＭ１の駆動を開始する。
このような構成によれば、待ち時間が生じることなく、すなわち、駆動指令Ｄｍ１が待ち行列に含められることなく、駆動指令Ｄｍ１に応じたステッピングモーターＭ１の駆動を迅速に開始することができる。また、ステッピングモーターＭ１への駆動信号Ｓ１の供給とＤＣモーターＭ２への駆動信号Ｓ２の供給とが同時に行われないため、ピーク電流の増大を抑制することができ、モーター駆動回路１Ｍの消費電力を低減することができる。
また、前述したように、制御回路８は、ステッピングモーター駆動回路３によるステッピングモーターＭ１の駆動が終了した後、ＤＣモーター駆動回路４によるＤＣモーターＭ２の駆動を再開する。このような構成によれば、ＤＣモーターＭ２の駆動指令Ｄｍ２の残り分をステッピングモーターＭ１の駆動終了後に再開することができ、ＤＣモーターＭ２の駆動指令Ｄｍ２を完遂することができる。
また、前述したように、モーター駆動回路１Ｍは、負荷Ｒに定電流を供給する定電流生成回路６を有する。そして、制御回路８は、定電流生成回路６による負荷Ｒへの定電流の供給が行われている最中にステッピングモーターＭ１の駆動指令Ｄｍ１を受け付けた場合、定電流生成回路６による負荷Ｒへの定電流の供給を停止して、ステッピングモーター駆動回路３によるステッピングモーターＭ１の駆動を開始する。
このような構成によれば、待ち時間が生じることなく、すなわち、駆動指令Ｄｍ１が待ち行列に含められることなく、駆動指令Ｄｍ１に応じたステッピングモーターＭ１の駆動を迅速に開始することができる。また、ステッピングモーターＭ１への駆動信号Ｓ１の供給と負荷Ｒへの定電流の供給とが同時に行われないため、ピーク電流の増大を抑制することができ、モーター駆動回路１Ｍの消費電力を低減することができる。
また、前述したように、制御回路８は、ステッピングモーター駆動回路３によるステッピングモーターＭ１の駆動が終了した後、定電流生成回路６による負荷Ｒへの定電流の供給を再開する。このような構成によれば、定電流供給指令Ｄｒの残り分をステッピングモーターＭ１の駆動終了後に再開することができ、定電流供給指令Ｄｒを完遂することができる。
また、前述したように、集積回路装置１は、モーター駆動回路１Ｍを備えている。そのため、集積回路装置１は、前述したモーター駆動回路１Ｍの効果を享受することができる。したがって、信頼性の高い集積回路装置１が得られる。
また、前述したように、モーター制御方法は、ＤＣモーターＭ２の駆動が行われている最中にステッピングモーターＭ１の駆動指令Ｄｍ１を受け付けた場合、ＤＣモーターＭ２の駆動を停止して、ステッピングモーターＭ１の駆動を開始する。このような構成によれば、待ち時間が生じることなく、すなわち、駆動指令Ｄｍ１が待ち行列に含められることなく、駆動指令Ｄｍ１に応じたステッピングモーターＭ１の駆動を迅速に開始することができる。また、ステッピングモーターＭ１への駆動信号Ｓ１の供給とＤＣモーターＭ２への駆動信号Ｓ２の供給とが同時に行われないため、ピーク電流の増大を抑制することができ、モーター駆動回路１Ｍの消費電力を低減することができる。
＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態に係る画像読取装置を示すブロック図である。
図２に示すように、電子機器としての画像読取装置１０００は、フラットベッド型画像読取装置であり、給紙装置１１００と、キャリッジ１２００と、キャリッジ搬送機構１３００と、画像を読み取るための種々の処理を行うコントローラー１４００と、を有する。
給紙装置１１００は、図示しない給紙トレイと、給紙トレイに載置された原稿を原稿台に搬送する図示しない搬送ローラーと、搬送ローラーを駆動するＤＣモーターＭ２と、を有する。ＤＣモーターＭ２を駆動し、搬送ローラーを回転駆動させることにより、搬送ローラーによって給紙トレイに載置された原稿が原稿台まで搬送される。
キャリッジ１２００は、原稿台の下に配置されている。そして、キャリッジ１２００には、原稿台上の原稿を照らすＬＥＤ光源１２１０と、原稿台上の原稿を読み取るイメージセンサー１２２０と、が搭載されている。また、キャリッジ搬送機構１３００は、ステッピングモーターＭ１を有し、ステッピングモーターＭ１を駆動することにより、キャリッジ１２００を原稿台に対して副走査方向に往復移動させる。ＬＥＤ光源１２１０によって原稿台上の原稿を照らした状態で、給紙装置１１００によって原稿台上で原稿を主走査方向に移動させつつ、キャリッジ搬送機構１３００によってキャリッジ１２００を副走査方向に移動させることにより、イメージセンサー１２２０によって原稿全体の画像を読み取ることができる。イメージセンサー１２２０によって読み取られた画像は、コントローラー１４００に送信され、保存される。
コントローラー１４００は、モーター駆動回路１Ｍを有する。また、モーター駆動回路１Ｍは、ステッピングモーターＭ１の駆動を制御するステッピングモーター駆動回路３と、ＤＣモーターＭ２の駆動を制御するＤＣモーター駆動回路４と、負荷ＲとしてのＬＥＤ光源１２１０に定電流を供給する定電流生成回路６と、これら各回路３、４、６を制御する制御回路８と、を有する。このようなモーター駆動回路１Ｍとしては、特に限定されず、例えば、前述の第１実施形態の構成のものを用いることができる。この場合、ステッピングモーターＭ１、ＤＣモーターＭ２およびＬＥＤ光源１２１０は、制御回路８の制御により、前述したような優先順位で作動する。また、画像読取装置１０００におけるモーター駆動回路１Ｍは、第１実施形態とは別の構成のものを用いてもよい。
以上のように、電子機器である画像読取装置１０００は、モーター駆動回路１Ｍと、ステッピングモーターＭ１と、ＤＣモーターＭ２と、を有する。そのため、画像読取装置１０００は、モーター駆動回路１Ｍの効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。
なお、モーター駆動回路１Ｍを備える電子機器は、前述した画像読取装置１０００に限定されず、その他にも、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、タブレット端末、時計、スマートウォッチ、インクジェットプリンター、テレビ、スマートグラス、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ドライブレコーダー、ページャ、電子手帳、電子辞書、電子翻訳機、電卓、電子ゲーム機器、玩具、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器、魚群探知機、各種測定機器等に適用することができる。
以上、本発明のモーター駆動回路、集積回路装置、電子機器およびモーター制御方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、モーター駆動回路１Ｍは、ステッピングモーター駆動回路３、ＤＣモーター駆動回路４、定電流生成回路６、ＤＣ／ＤＣコンバーター回路７、制御回路８、インターフェース回路９、リセット回路１０、基準電圧回路１１および発振回路１２を有しているが、ステッピングモーター駆動回路３、ＤＣモーター駆動回路４および制御回路８を有していれば、その他の回路の少なくとも１つを省略してもよいし、少なくとも１つの他の回路を追加してもよい。
１…集積回路装置、１Ｍ…モーター駆動回路、３…ステッピングモーター駆動回路、４…ＤＣモーター駆動回路、６…定電流生成回路、７…ＤＣ／ＤＣコンバーター回路、８…制御回路、９…インターフェース回路、１０…リセット回路、１１…基準電圧回路、１２…発振回路、１５…ホストコンピューター、３１…ドライバー、３２…プリドライバー、４１…ドライバー、４２…プリドライバー、１０００…画像読取装置、１１００…給紙装置、１２００…キャリッジ、１２１０…ＬＥＤ光源、１２２０…イメージセンサー、１３００…キャリッジ搬送機構、１４００…コントローラー、Ｄｍ１、Ｄｍ２…駆動指令、Ｄｒ…定電流供給指令、Ｍ１…ステッピングモーター、Ｍ２…ＤＣモーター、Ｒ…負荷、Ｓ１、Ｓ２…駆動信号

Claims (7)

  1. ステッピングモーターの駆動を制御するステッピングモーター駆動回路と、
    ＤＣモーターの駆動を制御するＤＣモーター駆動回路と、
    前記ステッピングモーター駆動回路および前記ＤＣモーター駆動回路を制御する制御回路と、を有し、
    前記制御回路は、前記ＤＣモーター駆動回路による前記ＤＣモーターの駆動が行われている最中に前記ステッピングモーターの駆動指令を受け付けた場合、前記ＤＣモーター駆動回路による前記ＤＣモーターの駆動を停止して、前記ステッピングモーター駆動回路による前記ステッピングモーターの駆動を開始することを特徴とするモーター駆動回路。
  2. 前記制御回路は、前記ステッピングモーター駆動回路による前記ステッピングモーターの駆動が終了した後、前記ＤＣモーター駆動回路による前記ＤＣモーターの駆動を再開する請求項１に記載のモーター駆動回路。
  3. 負荷に定電流を供給する定電流生成回路を有し、
    前記制御回路は、前記定電流生成回路による前記負荷への定電流の供給が行われている最中に前記ステッピングモーターの駆動指令を受け付けた場合、前記定電流生成回路による前記負荷への定電流の供給を停止して、前記ステッピングモーター駆動回路による前記ステッピングモーターの駆動を開始する請求項１または２に記載のモーター駆動回路。
  4. 前記制御回路は、前記ステッピングモーター駆動回路による前記ステッピングモーターの駆動が終了した後、前記定電流生成回路による前記負荷への定電流の供給を再開する請求項３に記載のモーター駆動回路。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモーター駆動回路を備えることを特徴とする集積回路装置。
  6. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモーター駆動回路と、
    前記ステッピングモーターと、
    前記ＤＣモーターと、を有することを特徴とする電子機器。
  7. ＤＣモーターの駆動が行われている最中にステッピングモーターの駆動指令を受け付けた場合、前記ＤＣモーターの駆動を停止して、前記ステッピングモーターの駆動を開始することを特徴とするモーター制御方法。
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