JPH11341891A - ステップモータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定電流モータドライバＩＣを用いても、ステ
ップモータの停止時における保持電流の値を調節するこ
とができるステップモータ制御回路を提供すること。 【解決手段】 停止と共にステップモータ駆動信号５が
ロウに切り替わり、ＰＷＭ発振回路３の出力パルスがオ
ア回路ＯＲから出力され、アンド回路ＡＮＤ１〜４によ
って駆動信号出力回路２の停止信号と合成され、定電流
モータドライバＩＣ７へ出力される。これにより、ステ
ップモータ８の停止時に励磁される各相がＰＷＭ発振回
路３の出力パルスのデューティ比に応じてチョッピング
される。よって、ステップモータ８の停止相に流される
保持電流の値は、定電流モータドライバＩＣ７の出力電
流値から、更に、ＰＷＭ発振回路３の出力パルスのデュ
ーティ比のオフ比率の分、小さくなるので、かかる出力
パルスのデューティ比を調節することにより、保持電流
の値を調節することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はステップモータ制御
回路に関し、特に、定電流モータドライバＩＣを介して
ステップモータを駆動するステップモータ制御回路に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタの紙送りモータ等として
使用されるステップモータは、定電流モータドライバＩ
Ｃを介して駆動される。具体的には、図３に示すよう
に、駆動信号出力回路１０１からステップモータ１０３
各相の励磁（駆動）信号が定電流モータドライバＩＣ１
０２へ出力され、その定電流モータドライバＩＣ１０２
により、駆動信号に応じたステップモータ１０３の各相
へ所定量の駆動電流が流され、ステップモータ１０３が
駆動されるのである。

【０００３】一般に、定電流モータドライバＩＣ１０２
は、例えば３３％、７０％、１００％の３段階というよ
うな、そのＩＣ毎に定められた段階で出力電流値を切り
替え可能にされている。よって、駆動信号出力回路１０
１は、ステップモータ１０３の駆動状況にあわせて、定
電流モータドライバＩＣ１０２へドライブ電流切替信号
１０４を出力し、定電流モータドライバＩＣ１０２の出
力電流値を切り替えつつ、ステップモータ１０３を駆動
するのである。

【０００４】ところで、ステップモータ１０３の停止時
には、図４に示すように、その停止位置のズレを防止す
るため、停止相の励磁を続けて（１０５）、停止相に保
持電流を流し続ける場合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、定電流
モータドライバＩＣ１０２の出力電流値は、前記した例
のような３段階等、そのＩＣで定められた段階に切り替
えられるだけなので、この停止相に流される保持電流の
値を前記の段階以上（上述の例では、４段階以上）に調
節することはできない。よって、かかる保持電流は予め
定められた出力電流値の中からしか選択できないので、
選択した保持電流の値が大き過ぎると、ステップモータ
１０３の発熱を大きくしてしまい、逆に、保持電流の値
が小さ過ぎると、わずかな衝撃が加わっただけでもステ
ップモータの停止位置が容易にズレて、ステップモータ
の停止位置保持精度を悪化させてしまうという問題点が
あった。

【０００６】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、定電流モータドライバＩＣを用い
ても、ステップモータの停止時における保持電流の値を
調節することができるステップモータ制御回路を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１記載のステップモータ制御回路は、出力電流
を２以上に設定可能な定電流モータドライバＩＣへ駆動
信号を出力してステップモータを駆動する駆動信号出力
回路を備え、更に、所定デューティ比のパルスを出力す
るパルス出力回路と、前記ステップモータの駆動が停止
された場合に、前記駆動信号出力回路から出力されてい
る駆動信号に前記パルス出力回路から出力されるパルス
を合成して前記定電流モータドライバＩＣへ出力するパ
ルス合成回路とを備えている。

【０００８】この請求項１記載のステップモータ制御回
路によれば、駆動信号出力回路から出力される駆動信号
の切り替えが終了し、ステップモータの駆動が停止され
ると、パルス合成回路によって、駆動信号出力回路から
出力されている信号に、パルス出力回路から出力される
所定デューティ比のパルスが合成されて、定電流モータ
ドライバＩＣへ出力される。即ち、ステップモータの停
止時には、駆動信号出力回路から出力されるステップモ
ータの励磁信号が所定デューティ比でチョッピングされ
る。

【０００９】請求項２記載のステップモータ制御回路
は、請求項１記載のステップモータ制御回路において、
前記パルス出力回路から出力されるパルスの発振周波数
は、前記定電流モータドライバＩＣ内でのチョッピング
周波数より大きく設定されている。

【００１０】請求項３記載のステップモータ制御回路
は、請求項１又は２に記載のステップモータ制御回路に
おいて、前記パルス出力回路は、出力パルスのデューテ
ィ比を変更可能に構成されている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例に
ついて、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明
の一実施例であるステップモータ制御回路の電気的構成
を示したブロック図であり、図２は、そのステップモー
タ制御回路の各出力信号波形を表した図である。ステッ
プモータ制御回路１は、駆動信号出力回路２と、ＰＷＭ
発振回路３と、４つのアンド回路ＡＮＤ１〜ＡＮＤ４
と、１つのオア回路ＯＲとを備えている。

【００１２】駆動信号出力回路２は、ステップモータ８
を駆動するための駆動信号、即ち、ステップモータ８各
相の励磁信号を出力するための回路である。本実施例で
は、Ａ相からＤ相の４相を備えるステップモータ８に対
して、図２に示すように、駆動信号出力回路２から２−
２相励磁の駆動信号が出力される。ＰＷＭ発振回路３
は、所定デューティ比の矩形波を出力するための回路で
ある。ＰＷＭ発振回路３から出力される矩形波のデュー
ティ比は、パルス幅変調（ＰＷＭ（Pulse WidthModulat
ion））により、駆動信号出力回路２から出力されるデ
ューティ比設定信号４に基づいて変更される。なお、Ｐ
ＷＭ発振回路３の発振周波数は、後述する定電流モータ
ドライバＩＣ７を正常に動作させるために、その定電流
モータドライバＩＣ７のＩＣ内部におけるチョッピング
周波数より大きく設定されている。

【００１３】オア回路ＯＲは、駆動信号出力回路２から
出力されるステップモータ駆動信号５と、ＰＷＭ発振回
路３から出力される矩形波とを入力してオア処理し、そ
の結果を４つのアンド回路ＡＮＤ１〜ＡＮＤ４へ出力す
るためのものである。ステップモータ駆動信号５は、駆
動信号出力回路２からステップモータ８の駆動信号が出
力されている場合にハイとなり、逆に、駆動信号出力回
路２からステップモータ８の停止信号が出力されている
場合にロウとなる信号である（図２参照）。このためオ
ア回路ＯＲからは、ステップモータ８の駆動中にはハイ
が出力され続け、一方、ステップモータ８が停止する
と、ＰＷＭ発振回路３からの出力パルスが出力される
（図２参照）。

【００１４】なお、ステップモータ駆動信号５は、駆動
信号出力回路２から出力されたが、これに代えて、別途
設けたハード回路から出力するように構成しても良い。
即ち、別途設けたハード回路によって、駆動信号出力回
路２のいずれかの相信号（例えば、Ａ相信号）を監視
し、その相信号が所定時間内で変化する場合にはハイ
を、逆に、所定時間経過しても変化しない場合にはロウ
を、ステップモータ駆動信号５として、そのハード回路
からＰＷＭ発振回路３へ出力するのである。このように
構成すると、ＰＷＭ発振回路３の出力パルスは、ステッ
プモータ８の停止と同時に各アンド回路ＡＮＤ１〜ＡＮ
Ｄ４へ出力されず、所定時間経過後に出力されるように
なる。しかし、かかる僅かな時間の遅れだけでは、ステ
ップモータ８の停止時における保持電流の値の調節に大
きな影響を与えないので、上記のように別途ハード回路
を設けて構成することもできるのである。

【００１５】アンド回路ＡＮＤ１〜ＡＮＤ４は、駆動信
号出力回路２から出力される駆動信号と、オア回路ＯＲ
の出力とを各相信号毎にアンド処理して、定電流モータ
ドライバＩＣ７へ出力するためのものである。よって、
オア回路ＯＲからハイが出力されている場合には、駆動
信号出力回路２の出力がそのまま定電流モータドライバ
ＩＣ７へ出力され、逆に、オア回路ＯＲからロウが出力
されている場合には、駆動信号出力回路２の出力に拘わ
らず、定電流モータドライバＩＣ７へはロウが出力され
る。前記したように、オア回路ＯＲの出力は、ステップ
モータ８の駆動中を示すステップモータ駆動信号５の出
力中にハイとなっているので、ステップモータ８の駆動
中には、アンド回路ＡＮＤ１〜ＡＮＤ４から駆動信号出
力回路２の出力が定電流モータドライバＩＣ７へそのま
ま出力される。一方、ステップモータ８の停止中には、
オア回路ＯＲからＰＷＭ発振回路３の出力パルスがその
まま出力されるので、駆動信号出力回路２からハイの励
磁信号が入力されているアンド回路ＡＮＤ１〜ＡＮＤ４
のみ、ＰＷＭ発振回路３の出力パルスが定電流モータド
ライバＩＣ７へ出力される。

【００１６】定電流モータドライバＩＣ７は、ステップ
モータ８を一定電流で駆動するためのＩＣである。本実
施例では、新電元工業株式会社製のＭＴＤ２００２Ｆを
例にして説明している。この定電流モータドライバＩＣ
７は、出力電流値（駆動電流値）を、３３％、７０％、
１００％といった３段階に切り替え可能にされている。
出力電流値の切り替えは、駆動信号出力回路２から出力
されるドライブ電流切替信号６により行われる。具体的
には、ドライブ電流切替信号６により、定電流モータド
ライバＩＣ７のＩ０端子にロウ、Ｉ１端子にハイが入力
されていると、定電流モータドライバＩＣ７の出力電流
値が３３％となり、逆に、Ｉ０端子にハイ、Ｉ１端子に
ロウが入力されていると、その出力電流値が７０％とな
る。また、Ｉ０端子とＩ１端子に共にロウが入力されて
いると、出力電流値は１００％となる。

【００１７】定電流モータドライバＩＣ７の内部では、
出力電流のチョッピングが行われ、これにより出力電流
値が切り替えられる。この定電流モータドライバＩＣ７
の内部で行われるチョッピング周波数は、本実施例では
略２１ｋＨｚである。前記したように、ＰＷＭ発振回路
３の出力パルスは、この２１ｋＨｚより大きな周波数で
発振されるので、定電流モータドライバＩＣ７を正常に
動作させることができる。

【００１８】次に、上記のように構成されているステッ
プモータ制御回路１の動作について説明する。駆動信号
出力回路２からステップモータ８各相の励磁信号の切り
替え、即ち、ステップモータ８の駆動信号の切り替えが
行われると、ステップモータ８の駆動が開始される。こ
のとき、ステップモータ駆動信号５はハイとなるので、
駆動信号出力回路２の駆動信号がアンド回路ＡＮＤ１〜
ＡＮＤ４を通して、そのまま定電流モータドライバＩＣ
７へ出力される。定電流モータドライバＩＣ７では、ハ
イ信号を入力した相に対してのみ、ドライブ電流切替信
号６によって設定されている一定の出力電流をステップ
モータ８へ出力し、これによりステップモータ８が回転
（駆動）される。

【００１９】ステップモータ８の停止は、駆動信号出力
回路２から出力される駆動信号の切り替えが停止される
ことにより行われる。各相の切り替えの停止とともに、
ステップモータ駆動信号５がロウに切り替わり、ＰＷＭ
発振回路３の出力パルスがオア回路ＯＲを介して出力さ
れる。ＰＷＭ発振回路３の出力パルスは、オア回路ＯＲ
およびアンド回路ＡＮＤ１〜ＡＮＤ４によって、駆動信
号出力回路２から出力されている停止信号と合成され、
定電流モータドライバＩＣ７へ出力される。即ち、図２
に示すように、ステップモータ８の停止時に励磁される
各相（本実施例では、Ｃ相およびＤ相、即ち、ＡＮＤ３
およびＡＮＤ４の出力）は、ＰＷＭ発振回路３の出力パ
ルスのデューティ比に応じてチョッピングされる。

【００２０】よって、ステップモータ８の停止相に流さ
れる保持電流の値は、定電流モータドライバＩＣ７の出
力電流値から、更に、ＰＷＭ発振回路３の出力パルスの
デューティ比のオフ比率の分、小さくなる。従って、か
かるＰＷＭ発振回路３の出力パルスのデューティ比を調
節することにより、保持電流の値を定電流モータドライ
バＩＣ７の切り替えレベルより詳細に調節することがで
きるのである。即ち、停止時におけるステップモータ８
の保持電流が大きくてステップモータ８が発熱し過ぎる
場合には、かかる保持電流の値を小さくして、ステップ
モータ８の発熱を抑制する。一方、保持電流の値が小さ
過ぎて、わずかな衝撃を受けただけでも、ステップモー
タ８の停止位置がズレてしまう場合には、保持電流の値
を大きくしてステップモータ８の停止位置保持精度を向
上させるのである。

【００２１】特に、定電流モータドライバＩＣ７で出力
電流値を３３％にすると、ステップモータ８の停止位置
保持精度が悪化してしまうが、７０％とすると、停止位
置保持精度は向上するものの、逆に、ステップモータ８
が発熱し過ぎてしまうために、保持電流の値を４０％に
したいような場合に、このステップモータ制御回路１は
効果的である。この場合には、ドライブ電流切替信号６
により、定電流モータドライバＩＣ７の出力電流値を７
０％に設定し、ＰＷＭ発振回路３の出力パルスのデュー
ティ比を略５７％（＝４０×１００／７０）にするので
ある。

【００２２】また、定電流モータドライバＩＣ７で出力
電流値を最小の３３％に設定しても、ステップモータ８
が発熱し過ぎる場合であって、保持電流の値を３３％未
満の例えば１０％にしたいような場合にも、このステッ
プモータ制御回路１は効果的である。この場合には、Ｐ
ＷＭ発振回路３の出力パルスのデューティ比を略３０．
３％（＝１０×１００／３３）にするのである。

【００２３】以上、実施例に基づき本発明を説明した
が、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形
が可能であることは容易に推察できるものである。

【００２４】本実施例のステップモータ制御回路１で
は、ＰＷＭ発振回路３の出力パルスのデューティ比は、
駆動信号出力回路２から出力されるデューティ比設定信
号４によって変更可能に構成された。しかし、かかるＰ
ＷＭ発振回路３の出力パルスのデューティ比を変更不可
能に構成して、予め定められた固定のデューティ比のパ
ルスのみが出力されるようにしても良い。また、ＰＷＭ
発振回路３から出力される出力パルスは矩形波であった
が、設定された所定のデューティ比が維持されるパルス
であれば、必ずしも矩形波に限られるものではない。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載のステップモータ制御回路
によれば、ステップモータの停止時には、駆動信号出力
回路から出力されるステップモータの励磁信号が所定デ
ューティ比でチョッピングされる。よって、そのデュー
ティ比のオフ比率の分、ステップモータの保持電流を小
さくすることができる。従って、定電流モータドライバ
ＩＣを用いていても、停止時におけるステップモータの
発熱を抑制することができるという効果がある。

【００２６】請求項２記載のステップモータ制御回路に
よれば、請求項１記載のステップモータ制御回路の奏す
る効果に加え、パルス出力回路から出力されるパルスの
発振周波数は、定電流モータドライバＩＣ内でのチョッ
ピング周波数より大きく設定されている。よって、定電
流モータドライバＩＣを正常に動作させつつ、ステップ
モータの保持電流の値を調節することができるという効
果がある。

【００２７】請求項３記載のステップモータ制御回路に
よれば、請求項１または２に記載のステップモータ制御
回路の奏する効果に加え、パルス出力回路は、出力パル
スのデューティ比を変更可能に構成されている。よっ
て、ステップモータの使用状況に合わせて、かかる出力
パルスのデューティ比を変更することにより、保持電流
の値を調節することができるという効果がある。これに
より、大きな停止トルクが必要な場合には、保持電流の
値を大きく設定し、逆に、ステップモータの発熱を抑制
したい場合には、保持電流の値を小さく設定することが
できるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるステップモータ制御回
路の電気的構成を示したブロック図である。

【図２】ステップモータ制御回路の各出力信号波形を表
した図である。

【図３】従来技術におけるステップモータ制御回路の電
気的構成を示したブロック図である。

【図４】従来技術におけるステップモータ制御回路の出
力信号波形を表した図である。

【符号の説明】

１ ステップモータ制御回路 ２ 駆動信号出力回路 ３ ＰＷＭ発振回路（パルス出力回路） ４ デューティ比設定信号 ７ 定電流モータドライバＩＣ ８ ステップモータ ＡＮＤ１〜４ アンド回路（パルス合成回路の一部） ＯＲ オア回路（パルス合成回路の一部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力電流を２以上に設定可能な定電流モ
   ータドライバＩＣへ駆動信号を出力してステップモータ
   を駆動する駆動信号出力回路を備えたステップモータ制
   御回路において、 所定デューティ比のパルスを出力するパルス出力回路
   と、 前記ステップモータの駆動が停止された場合に、前記駆
   動信号出力回路から出力されている駆動信号に前記パル
   ス出力回路から出力されるパルスを合成して前記定電流
   モータドライバＩＣへ出力するパルス合成回路とを備え
   ていることを特徴とするステップモータ制御回路。
2. 【請求項２】 前記パルス出力回路から出力されるパル
   スの発振周波数は、前記定電流モータドライバＩＣ内で
   のチョッピング周波数より大きく設定されていることを
   特徴とする請求項１記載のステップモータ制御回路。
3. 【請求項３】 前記パルス出力回路は、出力パルスのデ
   ューティ比を変更可能に構成されていることを特徴とす
   る請求項１又は２に記載のステップモータ制御回路。