JP4684586B2 - モーター駆動回路と該回路を備えた記録装置 - Google Patents

モーター駆動回路と該回路を備えた記録装置 Download PDF

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本発明は、モーター駆動回路及びモーター駆動回路を備えた記録装置に関するものである。
プリンタに使用するモーターの種類はDCモーターとステッピングモーターがメインであり、これらのモーターを機種と用途に応じて各々複数個使用している。
これらのモーターを駆動するために、例えば、特開平05−122988号の図4や特開平05−184194号公報の図8に示すように、4つのトランジスタによりHブリッジを構成し、これらのトランジスタのオン/オフを行ってモータに電流を流してモータを駆動する。
図10において、プリンタモーターを駆動するための構成例を示す。図10において、(100)はプリンタ制御コントローラ、(101)はモーター制御コントローラ、(102)、(103)はDCモーター、(104)、(105)はステッピングモーター、(106)、(107)はDCモータードライバー、(108)、(109)はステッピングモータードライバーである。図10においては、各モーターに駆動信号を出力するモータードライバーが必要である。
図11では、モーターの種類(あるいはモーター特性)によってモータードライバーを接続していることを示す。半導体プロセスの進化により、同じ種類のモーターであれば複数のモーターを駆動できるモータードライバーは存在している。
特開平05−122988号公報 特開平05−184194号公報
しかしながら、図12に示す様に使用するモーター種類を統合できなかった場合、同じ種類のモーターを複数駆動できるモータードライバーであっても、モーター種類毎にモータードライバーが必要となる。
複数のモータードライバーを使用すると、モータードライバーの増加によるコストアップやその増加に伴う基板面積の増加を招き、結果としてモータドライバーを備えた装置、あるいはモータ制御装置の大型化、コストアップに繋がるものである。
上記課題を解決するために、本発明のモーター駆動回路は、外部からデータが入力されるモーター駆動回路であって、モーターを駆動する第1のHブリッジ回路及び第2のHブリッジ回路と、前記データに含まれるモーターの接続データに基づき、前記第1のHブリッジ回路が第1のモーターを駆動し、前記第2のHブリッジ回路が第2のモーターを駆動する第1の設定、または前記第1のHブリッジ回路と前記第2のHブリッジ回路を組み合わせて第3のモーターを駆動する第2の設定選択してモーター接続の設定を行う設定部と、前記データに含まれるモーターの駆動データに基づき、前記第1のHブリッジ回路及び前記第2のHブリッジ回路を制御する制御部とを備えることを特徴とする。また、本発明の別のモーター駆動回路は、外部から第1の信号及び第2の信号が入力されるモーター駆動回路であって、モーターを駆動する第1のHブリッジ回路及び第2のHブリッジ回路と、前記第1の信号が第1の状態であるときに入力された前記第2の信号に含まれるモーターの接続データに基づき、前記第1のHブリッジ回路が第1のモーターを駆動し、前記第2のHブリッジ回路が第2のモーターを駆動する第1の設定、または前記第1のHブリッジ回路と前記第2のHブリッジ回路を組み合わせて第3のモーターを駆動する第2の設定を選択してモーター接続の設定を行う設定部と、前記第1の信号が第2の状態であるときに入力された前記第2の信号に含まれるモーターの駆動データに基づき、前記第1のHブリッジ回路及び前記第2のHブリッジ回路を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
本発明の記録装置は、記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、制御コントローラと、前記制御コントローラから入力されたデータに基づき、モーターを駆動する第1のHブリッジ回路及び第2のHブリッジ回路を有するモーター駆動回路とを備え、前記モーター駆動回路は、前記制御コントローラから入力されたモーターの接続データに基づき、前記第1のHブリッジ回路が第1のモーターを駆動し、前記第2のHブリッジ回路が2のモーターを動する第1の設定、または前記第1のHブリッジ回路と前記第2のHブリッジ回路を組み合わせて第3のモーターを駆動する第2の設定選択してモーター接続の設定を行う設定部と、前記制御コントローラから入力されたモーターの駆動データに基づいて、前記第1のHブリッジ回路及び前記第2のHブリッジ回路を制御する制御部を備えることを特徴とする。本発明の別の記録装置は、記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、制御コントローラと、前記制御コントローラから入力された第1の信号及び第2の信号に基づいてモーターを駆動する第1のHブリッジ回路及び第2のHブリッジ回路を有するモーター駆動回路とを備え、前記モーター駆動回路は、前記第1の信号が第1の状態であるときに入力された前記第2の信号に含まれるモーターの接続データに基づき、前記第1のHブリッジ回路が第1のモーターを駆動し、前記第2のHブリッジ回路が第2のモーターを駆動する第1の設定、または前記第1のHブリッジ回路と前記第2のHブリッジ回路を組み合わせて第3のモーターを駆動する第2の設定を選択してモーター接続の設定を行う設定部と、前記第1の信号が第2の状態であるときに入力された前記第2の信号に含まれるモーターの駆動データに基づき、前記第1のHブリッジ回路及び前記第2のHブリッジ回路を制御する制御部を備えることを特徴とする。
以上説明したように、モータードライバー構成を設定可能とすると、1種類のモータードライバーで異なるタイプのモーターを駆動することができる。これにより、モータドライバーの数を減らすことができ、装置の小型化やコストダウンを実現できる。
<実施例>
図1にモーター駆動回路(モータードライバーあるいはモータードライバー回路とも表す)を備えた機器の構成を示す。例えば、インクジェット方式の記録ヘッドを用いて記録を行うプリンタ(記録装置)について説明する。
図1では、DCモーターが3個、ステッピングモーター(SteppingMotor)が2個の計5個のモーターを同じモータードライバーを2つ使用する構成になっている。
図1において、(1)はCPU、(2)はプリンタ制御コントローラ、(3)はモータードライバー(MotorDriver)1、(4)はモータードライバー(MotorDriver)2、(5)はDCモーター1、(6)はDCモーター2、(7)はステッピングモーター1(SteppingMotor1)、(8)はステッピングモーター2(SteppingMotor2)である。
図2は本発明によるモータードライバー回路の構造を示す。このモータードライバー回路は、例えば1チップの集積回路となっている。この図において図2のモータードライバー回路は4個のHブリッジを持ち、接続するモーター(Motor)の種類に対応してHブリッジの組み替えが可能となっている。
Hブリッジ回路について簡単に説明すると、4つのトランジスタ(例えば電界効果トランジスタ)で構成されており、この4つのトランジスタに対して制御信号が入力される。この制御信号に応じてトランジスタは、オンまたはオフして、電流の向きを切替えてモータの正転または逆転が行われる。
図2において、(20)はHブリッジ構成を設定する設定部(設定回路)である。(21)はHブリッジ−A,Hブリッジ−Bを制御する制御部(制御回路)A/Bである。(22)はHブリッジ−C,Hブリッジ−Dを制御する制御部C/Dである。(22)はHブリッジ−Aである。(23)はHブリッジ−Bである。(24)はHブリッジ−Cである。(25)はHブリッジ−Dである。
図2の構成では、ステッピングモーター(SteppingMotor)を駆動する場合は、Hブリッジ−AとHブリッジ−B、Hブリッジ−CとHブリッジ−Dがペアになる。
また、DCモーター(DCMotor)を駆動する場合は、Hブリッジ−A、Hブリッジ−B、Hブリッジ−C、Hブリッジ−Dがそれぞれ独立してモーターを駆動する場合、とHブリッジ−AとHブリッジ−Bが組み合わさって(ペアとなって)1つのモーターを駆動し、Hブリッジ−CとHブリッジ−Dがペアとなって1つのモーターを駆動する場合がある。
大電流を必要としないタイプのDCモータ(以降DC(S)と表す)が接続される場合には、Hブリッジ−A、Hブリッジ−B、Hブリッジ−C、Hブリッジ−Dはそれぞれ独立して駆動させることが出来る。一方、大電流を必要とするDCモーター(以降DC(L)と表す)を接続する場に合は、HブリッジAとHブリッジBがペアとなり、HブリッジCとHブリッジDがペアとなる。
ここで、DCモータの動作仕様について補足すると、DC(S)とDC(L)では、例えば初期トルク用の電流値やバリスタピーク電流値が異なる。
例えば、DC(S)の初期トルク用の電流値は、2.5アンペア(A)である。一方、DC(L)の初期トルク用の電流値は、3アンペア(A)である。
図8に、接続するモーターについて設定するための信号、タイミングを示す。モータードライバーの構成の初期設定は、モード(Mode)信号(31)、クロック(Clock)信号(32)、データ(Data)信号(33)、ストローブ(Strobe)信号(34)の4つの信号で実行する。このモード信号は、例えばスリープ信号であり、このスリープ信号がローレベルの場合、モータードライバーは低消費電力状態になる。
この初期設定の方法は、図8にあるように、Mode信号(31)をロー(Low)レベル(=低消費電力Mode)にする。このときモータードライバーは低消費電力モードに移行しており、Hブリッジは動作しない状態である。このモード信号がかつ(32)Clock信号に同期して(33)Data信号で構成データを送付する。ストローブ信号のエッジ(例えば立下りエッジ)で確定する。このストローブ信号を受けたとき、Mode信号がローレベルであれば初期設定が行われ、Mode信号がハイレベルであれば通常モードの設定、すなわちモーター駆動のための設定が行われる。このような構成により、初期設定で使用されるこのクロック信号、データ信号、ストローブ信号は、ステッピングモータを駆動する場合に使用される。
本実施例では、16ビットのデータを送付し、その先頭のビット(Bit)0,ビット(Bit)1,ビット(Bit)2の値でモーター構成を設定する。
例えば、図9に示すように、ビット0=0、ビット1=0、ビット2=0であれば、モータモータードライバーに、2つのステッピングモーターを接続する設定である。この設定により、図3に示すように2つのステッピングモーターを駆動することが出来る。
また、ビット0=0、ビット1=0、ビット2=1であれば、このモータモータードライバーには、1つのステッピングモーターと2つのDC(S)を接続する設定である。この設定により、図5に示すように1つのステッピングモーターと2つのDC(S)を駆動することが出来る。
また、ビット0=0、ビット1=1、ビット2=0であれば、このモータモータードライバーには、1つのステッピングモーターと1つのDC(L)を接続する設定である。この設定により、図4に示すように1つのステッピングモーターと1つのDC(L)を駆動することが出来る。
また、ビット0=1、ビット1=0、ビット2=0であれば、このモータモータードライバーには、2つのDC(L)を接続する設定である。この設定により、図6に示すように2つのDC(L)を駆動することが出来る。
また、ビット0=1、ビット1=0、ビット2=1であれば、このモータモータードライバーには、4つのDC(S)を接続する設定である。この設定により、図7に示すように4つのDC(S)を駆動することが出来る。
また、ビット0=1、ビット1=1、ビット2=1であれば、このモータモータードライバーには、2つのDC(S)と2つのDC(L)を駆動することができる。
次に、初期設定により、接続したモータを駆動するための構成について図13を用いて説明する。
図13において、1300A、1300BはそれぞれH−ブリッジ回路である。PDA1〜PDA4とPDB1〜PDB4はH−ブリッジ回路を駆動するプリドライバである。そして、A1〜A4はプリドライバPDA1〜PDA4を駆動する信号線である。B1〜B4はプリドライバPDB1〜PDB4を駆動する信号線である。
なお、H−ブリッジ回路1300Bはセレクタ1301により、信号線A1〜A4、B1〜B4のいずれかを選択することができる。この選択は、上述したステッピングモーターを接続する設定により行われる。例えば、DC(L)を接続する設定または、ステッピングモータを接続する設定であれば、セレクタ1301は、信号線A1〜A4をH−ブリッジ回路1300Bに出力する。また、DC(S)を接続する設定であれば、セレクタ1301は、信号線B1〜B4をH−ブリッジ回路1300Bに出力する。
さらに、接続したモータを駆動するための構成について図14を用いて説明する。H−ブリッジ回路1400A、H−ブリッジ回路1400B、プリドライバPDA1〜PDA4、プリドライバPDB1〜PDB4、セレクタ1401など図13と同じ働きをするので、説明を省略する。
ブロック1402について説明する。1403はステッピングモータを駆動するための駆動信号を生成する生成回路である。1404と1407はDCモータを駆動するための駆動信号を生成する生成回路である。
1405は、セレクタである。例えば、1405はSELECT2信号により、1403と1404のいずれか一方を選択し、入力した信号を選択したブロックへ出力する。
図2において、設定部20はSELECT1信号、SELECT2信号を出力する。また、1401と1402は、制御部21や22に相当する。1402は、SELECT1信号、SELECT2信号を受けて、駆動信号の生成を行う。
次に、各生成回路について説明する。例えば1403では、例えば、クロック信号に基づき16ビットのシリアル信号を入力し、この16ビットの信号をラッチするラッチ部を備えている。そしてこの16ビット信号の値からステッピングモータを駆動する信号A1〜A4を生成する。この信号により、H−ブリッジ回路は動作する。
一方、1404では、PHASE(位相)信号やイネーブル信号を入力して、DCモータを駆動する信号A1〜A4を生成する。例えば、PHASE(位相)信号は、デューティーが変化するPWM信号である。生成回路1406については、1404と同様であるので説明を省くが、DCモータを駆動する信号B1〜B4を生成する。
モータ駆動回路は、複数の信号を入力する端子をもっているが、この中で、一部の端子は、ステッピングモータ用の入力端子とDCモータ用の信号の入力端子と兼用している。例えば、ステッピングモータ用のクロック信号の入力端子と、DC(S)モータ用の位相信号(PHASE信号)の入力端子を兼用している。また、ステッピングモータ用のシリアルデータの端子と、DC(L)モータ用の位相信号(PHASE信号)の入力端子を兼用している。
このため、セレクタ1405は、駆動する(接続される)モータの種類に応じたSELECT2信号により、ステッピングモータ用の生成回路かDCモータ用の生成回路のいずれかを選択して、選択した生成回路に対して入力信号を送る。
なお、セレクタ(1405)を介さないで生成回路、やモータ駆動回路に入力する信号については、説明を簡単にするために省いている。例えば、DCモータ用の基準電位を入力する端子等を備えている。
以上説明したように、初期設定によって、モーターの接続について様々な形態をとることができる。また、図4、図5に示したように、1つのモータ駆動回路(モータードライバー)に異なるタイプのモータを接続し、駆動することができる。
従って、モータードライバー回路の端子(所定の端子を除き)から出力される信号の役割は、この初期設定により切り替わる。しかし、電源端子やグランドの端子、モード信号の端子の役割は変わらず固定である。
なお、初期設定の情報として、この他にも、ビット9からビット12の4ビットにそれぞれ設定することで、モータ基準電位(Vref)の減衰比をそのビットに対応するモーターに対してそれぞれ設定できる。
プリンタの電源が投入されるとCPU(1)は制御コントローラ(2)にモータードライバーの構成を設定する様に指示し、制御コントローラ(2)はモータードライバー(3)、(4)に図8に示す制御信号を介して図9に示した設定データを転送する。
データ転送後、制御コントローラ(2)はMode信号(31)をハイレベル(Hレベル)にしてモータードライバーを低消費電力Modeから通常のモードに移行させ、かつモータードライバー(3)、(4)は通常のモードの設定データを受信する。この設定データに従ってHブリッジ回路が動作して、モーターの駆動を行う。
通常モードの設定時には、トルク設定のための電流レンジ(4段階に設定可能)、電流減衰率(Decay Modeの設定)、位相情報(A相、B相のレベル設定)などのデータの設定が行なわれる。
なお、このモータードライバー回路は、チョッパ方式の4ビットのマイクロステップ方式のステップモーター駆動が可能である。
以上説明したように、制御コントローラからの設定により、接続するモーター(のタイプや数)に合致したモータードライバー回路を構成することができる。
図1に示したように、3つのDC(S)(5)、(6)、(7)をモータードライバー(3)で駆動し、2つのステッピングモーター(8)、(9)をモータードライバー(4)で駆動することが可能となった。
記録装置に適用した場合の一例として、例えば、DC(S)(5)は記録ヘッドが搭載されたキャリッジを走査させるためのキャリッジモータとして適用される。DC(S)(6)は被記録媒体(例えば記録用紙)を搬送する搬送モータとして適用される。DC(S)(7)は被記録媒体(例えば記録用紙)を排紙する排紙モータとして適用される。また、ステッピングモーター(8)は、記録ヘッドのクリーニングを行うためのクリーニングモーターとして適用される。ステッピングモーター(9)は、被記録媒体(例えば記録用紙)を給紙する給紙モーターとして適用される。
<他の実施例>
以上、モーター駆動回路を備えた機器として、インクジェット方式の記録ヘッドを用いて記録を行うプリンタ(記録装置)について説明したが、このプリンタに限定するものではなく、複数のモーターを駆動する機器に適用しても構わない。
また、記録装置に適用するモータの構成は、上述した構成に限定するものではない。例えばDCモータは、クリーニングモーターとして適用されても構わない。
本実施例におけるモーター駆動のための制御ブロック。 本実施例におけるモーター駆動回路の説明図。 本実施例におけるモーターとモーター駆動回路の接続形態の説明図。 本実施例におけるモーターとモーター駆動回路の接続形態の説明図。 本実施例におけるモーターとモーター駆動回路の接続形態の説明図。 本実施例におけるモーターとモーター駆動回路の接続形態の説明図。 本実施例におけるモーターとモーター駆動回路の接続形態の説明図。 設定データの転送についての説明図。 設定データについての説明図。 従来のモーターとモーター駆動回路の接続形態の説明図。 従来のモーターとモーター駆動回路の接続形態の説明図。 従来のモーターとモーター駆動回路の接続形態の説明図。 本実施例におけるモーター駆動回路の説明図。 本実施例におけるモーター駆動回路の説明図。
符号の説明
1 CPU
2 プリンタ制御コントローラ
3 モータードライバー1
4 モータードライバー2
20 設定部
21 制御部A/B
22 制御部C/D
23 Hブリッジ−A
24 Hブリッジ−B
25 Hブリッジ−C
26 Hブリッジ−D

Claims (10)

  1. 外部からデータが入力されるモーター駆動回路であって、
    モーターを駆動する第1のHブリッジ回路及び第2のHブリッジ回路と、
    前記データに含まれるモーターの接続データに基づき、前記第1のHブリッジ回路が第1のモーターを駆動し、前記第2のHブリッジ回路が第2のモーターを駆動する第1の設定、または前記第1のHブリッジ回路と前記第2のHブリッジ回路を組み合わせて第3のモーターを駆動する第2の設定選択してモーター接続の設定を行う設定部と、
    前記データに含まれるモーターの駆動データに基づき、前記第1のHブリッジ回路及び前記第2のHブリッジ回路を制御する制御部とを備えることを特徴とするモーター駆動回路。
  2. 外部から第1の信号及び第2の信号が入力されるモーター駆動回路であって、
    モーターを駆動する第1のHブリッジ回路及び第2のHブリッジ回路と、
    前記第1の信号が第1の状態であるときに入力された前記第2の信号に含まれるモーターの接続データに基づき、前記第1のHブリッジ回路が第1のモーターを駆動し、前記第2のHブリッジ回路が第2のモーターを駆動する第1の設定、または前記第1のHブリッジ回路と前記第2のHブリッジ回路を組み合わせて第3のモーターを駆動する第2の設定を選択してモーター接続の設定を行う設定部と、
    前記第1の信号が第2の状態であるときに入力された前記第2の信号に含まれるモーターの駆動データに基づき、前記第1のHブリッジ回路及び前記第2のHブリッジ回路を制御する制御部とを備えることを特徴とするモーター駆動回路。
  3. 前記設定部は、駆動するために大電流を必要としないDCモーターを駆動する場合には、前記第1の設定を選択して前記モーター接続の設定を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモーター駆動回路。
  4. 前記設定部は、駆動するために大電流を必要とするDCモーターを駆動する場合には、前記第2の設定を選択して前記モーター接続の設定を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモーター駆動回路。
  5. 前記設定部は、ステッピングモーターを駆動する場合には、前記第2の設定を選択して前記モーター接続の設定を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモーター駆動回路。
  6. 前記駆動データは、トルク設定のための電流に関するデータを含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のモーター駆動回路。
  7. 前記モーター駆動回路は、1チップの集積回路であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のモーター駆動回路。
  8. 記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
    制御コントローラと、
    前記制御コントローラから入力されたデータに基づき、モーターを駆動する第1のHブリッジ回路及び第2のHブリッジ回路を有するモーター駆動回路とを備え、
    前記モーター駆動回路は、
    前記制御コントローラから入力されたモーターの接続データに基づき、前記第1のHブリッジ回路が第1のモーターを駆動し、前記第2のHブリッジ回路が2のモーターを動する第1の設定、または前記第1のHブリッジ回路と前記第2のHブリッジ回路を組み合わせて第3のモーターを駆動する第2の設定選択してモーター接続の設定を行う設定部と、
    前記制御コントローラから入力されたモーターの駆動データに基づいて、前記第1のHブリッジ回路及び前記第2のHブリッジ回路を制御する制御部を備えることを特徴とする記録装置。
  9. 記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
    制御コントローラと、
    前記制御コントローラから入力された第1の信号及び第2の信号に基づいてモーターを駆動する第1のHブリッジ回路及び第2のHブリッジ回路を有するモーター駆動回路とを備え、
    前記モーター駆動回路は、
    前記第1の信号が第1の状態であるときに入力された前記第2の信号に含まれるモーターの接続データに基づき、前記第1のHブリッジ回路が第1のモーターを駆動し、前記第2のHブリッジ回路が第2のモーターを駆動する第1の設定、または前記第1のHブリッジ回路と前記第2のHブリッジ回路を組み合わせて第3のモーターを駆動する第2の設定を選択してモーター接続の設定を行う設定部と、
    前記第1の信号が第2の状態であるときに入力された前記第2の信号に含まれるモーターの駆動データに基づき、前記第1のHブリッジ回路及び前記第2のHブリッジ回路を制御する制御部を備えることを特徴とする記録装置。
  10. 前記第2の信号に含まれるデータはクロック信号に基づきシリアル形式にて前記モーター駆動回路に入力されることを特徴とする請求項に記載の記録装置。
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