WO1999038250A1

WO1999038250A1 - Dispositif de commande de moteur pas-a-pas et dispositif d'entrainement de tete optique

Info

Publication number: WO1999038250A1
Application number: PCT/JP1999/000221
Authority: WO
Inventors: Toru Kawabata; Yoshihiro Mushika; Masayoshi Shioya
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 1999-07-29
Also published as: TW423207B; JP4014655B2; JPH11215894A; CN1262810A; KR20010005649A; US6222340B1; KR100354200B1; CN1175555C

Description

明細書ステツビングモータの制御装置及び光へッドの駆動装置技術分野

本発明は、ステッピングモー夕の制御装置、及び該ステッピングモー夕の制御装置を用いた光へッドの駆動装置に関する。背景技術

ステッピングモー夕は小型、高トルク、高寿命といった特徴を有し、その簡易な制御性を利用した開ループ制御による駆動方法が一般的である。しかし、この開ループ制御による駆動では、モータの回転角度が目標から外れる脱調、モー夕の振動、高速回転の達成が困難である等の課題がある。一方、閉ループ制御による駆動方法では、ステッピングモータにエンコーダを付与し、このエンコーダによってモータの回転角度を検出しつつ該モータを制御するので、制御系が複雑化するものの、脱調や振動を抑制し、高速回転性を向上させることができる。米国特許第 4 , 9 6 3 , 8 0 8号には、 2相ステッピングモ一夕の開ループ制御、及び 2相ステツビングモー夕を D Cモー夕として用いる閉ループ制御を切り替え、 2種類の作モ一ドで、 2相ステッピングモータを利用することが可能な構成が記載されている。また、ここには、ステッピングモータの回転角度を検出するエンコーダの 1周分の出力パルス数をステッピングモータのロータの磁極数の整数倍としておき、ステッピングモータを 1相励磁して、ロー夕を所定位置に静止させた状態からロータを回転させ、この回転に伴い、エンコーダから所定数のパルスが出力される度に、ステッピングモータの励磁電流を切り替え、これによってエンコーダの出力パルスとステッピングモー夕の励磁電流間の位相差を無調整で所定誤差以下に抑えるという技術も併せて記載されている。図 7は、ステッピングモータを閉ル一プ制御するための従来の装置を示している。

図 7において、制御部 1 2 4は、第 1動作モード及び第 2動作モードのいずれかに基づいてステツビングモー夕 1 2 5を駆動制御する。第 1動作モードでは、制御部 1 2 4によって発生されるタイミングで、制御部 1 2 4から駆動部 1 2 1 に電流指令値を出力するという開ループ制御により、ステッピングモー夕 1 2 5 の口一夕 1 2 9の回転角度を制御するというマイクロステップ駆動を行う。また、第 2動作モードでは、ステッピングモ一夕 1 2 5の口一夕 1 2 9の回転角度をェンコーダ 1 2 8によって検出して、該検出された回転角度を制御部 1 2 4に与え、制御部 1 2 4から駆動部 1 2 1に電流指令値を出力するといぅ閉ループ制御により、ステッピングモータ 1 2 5のロー夕 1 2 9を高速回転させる。

駆動部 1 2 1は、相互に独立した A相電流ドライバ 1 2 2及び B相電流ドライバ 1 2 3からなる。 A相電流ドライバ 1 2 2及び B相電流ドライバ 1 2 3は、制御部 1 2 4からデ一夕セレクタ 1 3 7を介して A相電流指令値及び B相電流指令値を入力し、該各電流指令値の電流を形成して、これらの電流を A相ステ一夕 1 2 6及び B相ステ一夕 1 2 7に供給し、これによつてステッピングモータ 1 2 5 を駆動する。具体的には、 A相電流ドライバ 1 2 2及び B相電流ドライバ 1 2 3 は、 A相電流指令値及び B相電流指令値を示すそれぞれのデジタルデータを各ァナログ信号に変する DZA変換器と、該各アナログ信号を増幅して出力する増幅器とから構成されている。

ステッピングモータ 1 2 5は、 2相 P M型で、 2相励磁によるステップ角が 1 8 ° のものである。ステッピングモ一夕 1 2 5は、角度 7 2 ° 毎に N S極が着磁され、 1周で N極及び S極が 5極ずっ着磁された永久磁石からなるロー夕 1 2 9 と、 A相ステ一夕 1 2 6及び B相ステ一夕 1 2 7からなる 2相の励磁コイルとを備えている。 A相ステ一夕 1 2 6及び B相ステ一夕 1 2 7は、角度 7 2 ° 毎に N S極が着磁され、 1周で 5極ずつの N S極を形成するそれぞれのヨークを有し、これらのヨークがロータ 129の周囲に配置されている。 A相ステ一夕 126のヨークの各磁極と B相ステ一夕 127のヨークの各磁極は、 18° 相互にずれて配置されている。

ロータ軸 130には、角度 4. 5° 毎にスリットを形成した遮光板 131を固定している。遮光板 131の各スリットが形成される角度 4. 5° の周期は、口一夕 129の各磁極が形成される角度 72° の周期の整数分の 1となるように決められる（ここでは 1 16) 。特に、ステッピングモー夕 125の相数が 2相であるため、 2の倍数分の 1、つまり 1Z16==1Z (2 X 8) の関係も満たすように、各スリットが形成される角度 4. 5° の周期が決定されている。

フォトセンサ 132は、発光側の LED及び受光側のフォトトランジスタを備え、遮光板 131の両側に LEDとフォ卜トランジスタを配置した透過型であり、 LEDから出射された光を遮光板 131のスリットを介してフォ卜トランジスタで受光することにより遮光板 131のスリットを検出する。フォトトランジスタは、遮光板 131のスリットの有無に応じた出力信号を出力する。フォトセンサ 132は、遮光板 131と共にハウジング 133内に収容され、破損やホコリ等の要因による汚損を防いでいる。

フォトセンサ 132の出力は、 2値化回路 134により 2値化される。 2値化回路 134は、単に、フォトセンサ 132の出力を基準値と比較して、ハイレべル及び口一レベルの信号を出力するのではなく、フォトセンサ 132の出力が 2 つの基準値間を変化したときにのみ出力信号のハイレベルとローレベルを切り替えており、これによつてチヤタリングによる誤動作を防いでいる。

2値化回路 134から出力されたパルス信号は、制御部 124及び 16進の力ゥン夕 135に入力される。

カウン夕 135は、 2値化回路 134から 1つのパルス信号を入力する度に、計数値 0〜 15の範囲で力ゥントアップし、該計数値が 15に達すると、次の力ゥントアップのタイミングで該計数値を 0に初期化し、 0〜15の範囲で循環する計数値を 4ビットの 2進数として出力する。また、カウンタ 1 3 5は、制御部 1 2 4からのクリア信号を入力すると、その計数値を 0に初期化する。

4入力 4出力のコードコンバータ 1 3 6は、カウン夕 1 3 5からの 4ビットの計数値を入力し、この計数値を 4ビットのコードに変換して、このコードを出力する。これらの計数値とコードの関係を図 8のコードテ一ブル 8 1に示す。ここで、コードコンパ一夕 1 3 6から出力されるコードを示す 4ビットを Pビット、 Qビット、 Pの反転ビット、 Qの反転ビットと呼ぶことにする。また、コードコンバ一夕 1 3 6に入力される計数値を実際の 4ビッ卜の 2進数ではなく 1 0進数で示している。

コードテーブル 8 1から判るように、コードコンバータ 1 3 6から出力されるコードを示すそれぞれのビットは、 2値化回路 1 3 4から出力されたパルス信号を 1ノ 1 6に分周したものである。コードコンパ一夕 1 3 6からの Pビッ卜と Q ピットは、 2値化回路 1 3 4から出力されるパルス信号の 4周期分だけ位相が相互にずれている。同様に、コードコンパ一夕 1 3 6からの他の Pの反転ビットと Qの反転ビットも、該パルス信号の 4周期分だけ位相が相互にずれている。

データセレクタ 1 3 7は、 4つの Pビット、 Qビット、 Pの反転ビット及び Q の反転ビッ卜を入力すると共に、制御部 1 2 4から 3ビッ卜の選択信号を入力し、この選択信号に基づいて Pビット、 Qビット、 Pの反転ビット及び Qの反転ビッ卜のうちから 2つを選択し、この選択した 2つのビットを A相電流指令値、 B相電流指令値として出力する。これらの A相電流指令値及び B相電流指令値は、駆動部 1 2 1に与えられ、駆動部 1 2 1から該各電流指令値の電流が A相ステ一夕 1 2 6及び B相ステ一夕 1 2 7に供給され、ロータ 1 2 9が回転する。

選択信 "^を示す 3ビットの内訳は、回転方向データ CW ( 1ビット）と、モー夕初期状態データ C M ( 2ビット）である。

回転方向データ CWは、ステッピングモ一夕 1 2 5を時計回り方向に回転させるときに「1」、反時計回り方向に回転させるときに「0」を示す。モータ初期状態データ C Mは、第 1動作モードの終了時点でのステツピングモ —夕 1 2 5の A相ステ一夕 1 2 6及び B相ステ一夕 1 2 7の励磁状態を示す。第 1動作モードのマイクロステップ駆動によりステツピングモ一夕 1 2 5を 1相励磁状態に一旦設定した後に、第 2動作モードの駆動制御が行われる。第 1動作モードの 1相励磁状態には、 A相ステ一夕 1 2 6のみを正方向に励磁した状態、 B 相ステ一夕 1 2 7のみを正方向に励磁した状態、 A相ステ一夕 1 2 6のみを負方向に励磁した状態、 B相ステ一夕 1 2 7のみを負方向に励磁した状態という 4状態があり、該各状態のいずれから第 2動作モードへの切替えが行われるかにより、該各状態の上記順序で、モー夕初期状態デ一夕 C Mに「1」、「2」、「3」、 · 「4」のいずれかが与えられる。

回転方向データ CW及びモータ初期状態データ C Mと、データセレクタ 1 3 7 によって選択され出力される 2っビットとの対応関係を図 9のテーブル 8 2に示す。このテーブル 8 2において，モータ初期状態デ一夕 C Mは、実際の 2ビットの 2進数ではなく 1 0進数で表示する。

次に、この様な構成のステッピングモータの制御装置の動作を説明する。

まず、制御部 1 2 4は、ステッピングモ一夕 1 2 5の口一夕 1 2 9の回転方向を決定する。例えば、回転方向を時計回り方向とする。そして、第 1動作モードのマイクロステップ駆動により 1相励磁状態を設定して、該状態の位置までステッビングモータ 1 2 5のロー夕 1 2 9を回転させる。

1相励磁状態には、前述のように 4種類があり、ロータ 1 2 9の位置も 4種類あるが、通常は、静止位置より決定された回転方向にロータ 1 2 9を回転させたときに、ロー夕 1 2 9が最初に到達する位置である。ここでは、 A相ステ一夕 1 2 6のみを正方向に励磁した状態の位置とする。

この 1相励磁状態を 1〜 2 m s保持した後、制御部 1 2 4は、カウンタ 1 3 5 にクリア信号を出力して計数値を 0にする。また、制御部 1 2 4は、データセレクタ 1 3 7に回転方向データ CW、モータ初期状態データ C Mを出力する。ここでは、回転方向が時計回り方向であるため、回転方向データ CWに「1」をセットし、 A相ステ一夕 1 2 6のみを正方向に励磁した状態から起動するため、モータ初期状態データ CMに「1」をセットする。これらのデータの値は、第 2 動作モードが第 1動作モードに切替わるまで、つまりロー夕 1 2 9の高速回転状態から回転角度制御状態になるまで常に保持される。

回転方向データ CWに「1」をセットし、モ一夕初期状態データ C Mに「1」をセットした場合は、テーブル 8 2から判るように、データセレクタ 1 3 7から出力される A相電流指令値及び B相電流指令値は、 Pビット及び Qビットとなる。そして、カウン夕 1 3 5の計数値がクリアされた時点では，コードテ一ブル 8 1 によれば、 A相電流指令値及び B相電流指令値（Pビット及び Qビット）が共に「0」（ローレベル）となる。このとき、第 2動作モード状態となって、 A相電流指令値及び B相電流指令値のそれぞれの電流が駆動部 1 2 1から A相ステ一夕 1 2 6及び B相ステ一夕 1 2 7に供給され、 1相励磁状態の静止位置から時計回り方向にロータ 1 2 9が回転する。

こうして第 2動作モード状態でロー夕 1 2 9の回転が開始されると、ロータ 1 2 9が角度 4 . 5 ° だけ回転する度に、 2値化回路 1 3 4からはパルス信号が出力され、 2周期目のパルス信号が出力されると、カウンタ 1 3 5の計数値が「2」となって、 A相電流指令値が「1」（H i g h ) となり、以降 A相電流指令値が 2値化回 S l 3 4から出力されるパルス信号の 8周期毎に変化する。同様に、 2値化回路 1 3 4の 6周期目のパルス信号が出力されると、カウンタ 1 3 5 の計数値が「6」となって、 B相電流指令値が「1」となり、以降 B相電流指令値が 2値化回路 1 3 4から出力されるパルス信号の 8周期毎に変化する。

すなわち、 A相電流指令値及び B相電流指令値は、回転方向及び 1相励磁状態の静止位置に基づいて Pビット、 Qビット、 Pの反転ビット及び Qの反転ビットのうちから選択され、 2値化回路 1 3 4から出力されるパルス信号の 4周期分の位相差を保持しつつ、ロータ 1 2 9の回転に伴い、 2値化回路 1 3 4から出力されるパルス信号の 8周期毎に更新される。

A相電流指令値及び B相電流指令値のそれぞれの電流が駆動部 1 2 1から A相ステ一夕 1 2 6及び B相ステ一夕 1 2 7に供給され続け、ロー夕 1 2 9が時計回り方向に回転し続ける。 A相電流指令値「1」及び「0」に対応して A相ステー夕 1 2 6を正、負方向に励磁し、また B相電流指令値「1」及び「0」に対応して B相ステ一夕 1 2 7を正、負方向に励磁する。これにより、 A相ステ一夕 1 2 6及び B相ステ一夕 1 2 7はそれぞれ常にロータの角度位置と一定の関係で励磁され、急激な負荷の増大等に対しても脱調することなく回転する。

ところで、先に述べた 4つの 1相励磁状態による 4つの回転角度だけでなく、マイクロステップ駆動によりロータ 1 2 9を任意の回転角度に制御することがある。つまり、周知の様に A相ステ一タ 1 2 6及び B相ステ一夕 1 2 7のそれぞれの電流を適宜に調節することによって、ロー夕 1 2 9を任意の回転角度に静止させることがある。

従来の装置においては、ロー夕 1 2 9を任意の回転角度に静止させている状態からロー夕 1 2 9を回転駆動するときにも、第 1動作モードを経て第 2動作モードへと移行する必要がある。従って、第 1動作モードの開始時には、マイクロステツプ駆動により任意の回転角度から 1相励磁状態の回転角度まで口一夕 1 2 9 を回転させており、この回転に余分な時間を要する。

また、ロータ 1. 2 9の回転角度が安定するまで、口一夕 1 2 9の 1相励磁状態を一定時間保持しなければならない。これは、ロー夕 1 2 9と各ステ一夕 1 2 6 , 1 2 7間の電磁力が一種のばね力として作用し、このばね力とロータ 1 2 9の質量から一種の共振系が構成されており、回転しているロー夕 1 2 9を所定の回転角度で停止させようとするとロータ 1 2 9に振動が発生するためであり、この振動が減衰し、ロータ 1 2 9の回転角度が安定するまでの一定時間を待機している。ロー夕 1 2 9に振動が発生している間は、口一夕 1 2 9が時計回り及び反時計回りに往復回転するので、エンコーダ 1 2 8の出力をカウンタ 1 3 5により計数して、ロータ 1 2 9の回転角度を検出しても、この検出された回転角度はロータ 1 2 9の実際の回転角度に対して大きな誤差を含む。このため、ロー夕 1 2 9の減衰振動が完全に収まるまで、カウンタ 1 3 5の計数値を初期化するためのクリア信号の出力を待つ必要がある。この時間は、 1 0 ~ 2 0 m s程度であり、ステツビングモー夕 1 2 5の適用対象によっては無視できない程の長さである。例えば、ステッピングモー夕 1 2 5を一般的な C D— R OM装置等に適用し、ステツピングモータ 1 2 5によって光ヘッドをディスクの半径方向に移動させる場合、 1 0 ~ 2 0 m sの待機時間が生じることになるが、この待機時間は長過ぎる。

更に、ステッピングモータ 1 2 5を光ディスク装置等に適用し、ステッピングモータ 1 2 5によって光ヘッドのフォーカスを制御する場合、ロータ 1 2 9の減衰振動が光へッドに伝わり、光へッドのフォーカスサーボに悪影饗を与える。そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもので、口一夕の振動を伴わずかつ極めて短時間で、ロータを任意の回転角度から回転駆動することが可能なステッピングモータの制御装置、及び該ステッピングモ一夕の制御装置を用、 ^ た光へッドの駆動装置を提供することを目的とする。発明の開示

上記従来の課題を解決するために、本発明のステツビングモー夕の制御装置は、円周方向に沿つ一定の角度毎に磁極が形成された口一夕、及び複数相の励磁コィルを有するステッピングモータと、前記口一夕の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記ロータの各回転角度に対応して前記励磁コイルの各駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、前記ロー夕の回転角度を制御するマイクロステツプ駆動状態のときに前記回転角度検出手段によって検出された前記ロータの回転角度に対応する前記励磁コイルの駆動電流を前記駆動電流設定手段によって求め、該駆動電流を該励磁コイルに与えることにより該ロータの回転駆動状態に移行する制御手段とを備えている。 1実施形態では、前記駆動電流設定手段は、前記マイクロステップ駆動状態にある前記ロータの各回転角度に対応して前記励磁コイルの各駆動電流を記憶した第 1データテーブル、及び前記回転駆動状態にある該ロ一夕の各回転角度に対応して該励磁コイルの各駆動電流を記憶した第 2データテーブルを有し、前記制御手段は、前記マイクロステップ駆動状態のときに前記回転角度検出手段によって検出された前記ロー夕の回転角度に対応する前記励磁コイルへの駆動電流を該第 1データテーブルから求め、該駆動電流を該励磁コイルに与えることにより該ロ一夕の回転駆動を開始し、引き続いて前記回転角度検出手段によって検出された該ロータの回転角度に対応する前記励磁コィルへの駆動電流を前記第 2データテ一ブルから求め、'該駆動電流を該励磁コイルに与えることにより回転駆動を継続している。

1実施形態では、回転角度検出手段は、前記励磁コイルの駆動電流に基づいて前記ロー夕の回転角度を検出する第 1回転角度検出手段と、前記ロータに連結されたエンコーダからなる第 2回転角度検出手段を有し、前記第 1回転角度検出手段によって検出された該ロー夕の回転角度は、前記第 1データテーブルから前記励磁コイルの駆動電流を求めるために用いられ、前記第 2回転角度検出手段によつて検出された該口一夕の回転角度は、前記第 2デ一夕テーブルから前記励磁コィルの駆動電流を求めるために用いられる。

1実施形態で、前記制御手段は、前記マイクロステップ駆動状態のときに前記第 1回転角度検出手段によって検出された前記口一夕の回転角度に基づいて、前記第 1データテーブルから求めた駆動電流を前記励磁コイルに与える該ロータの回転駆動開始時点より前記第 2データテ一ブルから求めた駆動電流を前記励磁コイルに与え始める時点までの該ロータの回転角度を設定し、前記設定された口一夕の回転角度は、前記第 2回転角度検出手段によって検出される。

1実施形態では、前記第 1回転角度検出手段は、前記励磁コイルの駆動電流に対応する前記ロー夕の回転角度を記憶した回転角度データテーブルを有する。また、本発明のステッピングモータの制御装置は、円周方向に沿って一定の角度毎に磁極が形成されたロータ、及び複数相の励磁コイルを有するステツビングモータと、前記口一夕が一定回転角度だけ回転する度に、周期信号を出力する回転角度検出手段と、分周周期毎の前記励磁コイルの各駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、前記回転角度検出手段からの周期信号を分周して分周周期を求め、この分周周期毎に駆動電流を前記第 2データテーブルから求め、該駆動電流を該励磁コイルに与えることにより前記ロータを回転駆動しており、該ロ一夕の回転速度に応じて該周期信号の分周比を変更する制御手段とを備えている。

また、本発明の光ヘッドの駆動装置は、円周方向に沿って一定の角度毎に磁極が形成された口一夕、及び複数相の励磁コイルを有するステッピングモー夕によつて、記録媒体への記録もしくは再生を行うための光ヘッドを駆動する光ヘッドの駆動装置であって、前記ステッピングモー夕を駆動制御するための制御装置を備え、前記制御装置は、前記ロータの回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記ロー夕の各回転角度に対応して前記励磁コイルの各駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、前記ロータの回転角度を制御するマイクロステップ駆動状態のときに前記回転角度検出手段によつて検出された前記口一夕の回転角度に対応する前記励磁コィルの駆動電流を前記駆動電流設定手段によつて求め、該駆動電流を該励磁コイルに与えることにより該ロータの回転駆動状態に移行する制御手段とを備えている。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係わるステツピングモ一夕の制御装置及び光へッドの駆動装置の 1実施形態を示すブロック図である。

図 2は、図 1のステツビングモー夕の制御装置における A相電流及び B相電流に対応するロータの回転角度を記憶した回転角度データテーブルを示す図である。図 3は、図 1のステッピングモー夕の制御装置におけるロータの回転起動時の A相電流及び B相電流を記憶した第 1データテーブルを示す図である。

図 4は、図 1のステッピングモータの制御装置における第 2動作モードから第 3動作モードに切り換えるタイミングを記憶した切り換えタイミングデ一タテ一ブルを示す図である。

図 5は、図 1のステッピングモータの制御装置におけるロー夕の回転時の A相電流及び B相電流を記憶した第 2データテーブルを示す図である。

図 6は、図 1のステツビングモー夕の構造を簡略化して示す図である。

図 7は、従来のステッピングモータの制御装置である。

図 8は、図 8のステツビングモー夕の制御装置におけるコードテーブルを示す図である。

図 9は、図 8のステツピングモ一夕の制御装置におけるデータテ一ブルを示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の 1実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。

図 1は、本発明に係わるステッピングモータの制御装置及び光へッドの駆動装置の 1実施形態を示すブロック図である。本実施形態においては、光ヘッドの駆動装置 2の光へッド 5 4は，ステッピングモー夕の制御装置 1のステッピングモ一夕 2 5によって移動される。

光ヘッドの駆動装置 2において、リードスクリュー 5 1は、ステッピングモー夕 2 5の口一夕軸 3 0に連結され、シャーシ 5 3に固定された軸受け 5 2等によつて回転自在に軸支されている。例えば、リードスクリユー 5 1のネジのピッチは 3 mmである。光ヘッド 5 4は、発光素子、受光素子、レンズ、レンズァクチユエ一夕等を備え、光ビームを光ディスク 5 5に照射して、光学的に情報を光デイスク 5 5に記録したり、情報を光ディスク 5 5から読み取る。光ヘッド 5 4には，ガイドシャフト 5 7が貫通し、ナットピース 5 6が固定されている。このナットピース 5 6をリードスクリユー 5 1と螺合させ、このナツトピース 5 6をリードスクリユー 5 1に対して図面上左右のいずれかに付勢することによりネジの遊びを無くしている。ステッピングモータ 2 5によってリードスクリユー 5 1を回転させると、これに伴い光ヘッド 5 4が直線的に往復移動される。光ディスク 5 5は、スピンドル'モータ 5 8によって回転駆動される。

光ディスク 5 5に情報を記録したり、光ディスク 5 5から情報を読み取るときには、光ヘッド 5 4によって光ディスク 5 5のトラックをトレースしている。光ディスク 5 5における相互に隣接するトラックとトラックの間隔は約 1 mと非常に狭く、このトラックに光へッド 5 4の光ビームの照射スポットを正確に追従させるために、光ビームの方向を微調整するためのトラッキングァクチユエ一夕を光へッド 5 4に搭載している。

更に、トラッキングァクチユエ一タによって光ビームの照射スポットを移動し得る範囲が狭く、例えば書き換え可能な光ディスクの記録再生装置の場合は、該移動し得る範囲が ± 5 0 i m程度である。このため、ステッピングモータ 2 5を回転させて光ヘッド 5 4の位置を微調整することによって、トラッキングァクチユエ一夕によって光ビームの照射スボットを移動し得る範囲に目標のトラックを入れている。

ここで、ステッピングモー夕 2 5は、 2相 P M型で、 2相励磁によるステップ角が 1 8 ° のも^である。このため、 2相励磁によりステッピングモータ 2 5を駆動すると、ロータ軸 3 0に連結されているリードスクリユー 5 1をステップ角 1 8 ° ずつ回転させることになる。また、リードスクリユー 5 1のネジのピッチは 3 mmである。この場合、リードスクリユー 5 1を 2相励磁によりステップ角 1 8 ° だけ回転させると、光へッド 5 4が 1 5 0 だけ移動する。従って、 2 相励磁によりステッピングモー夕 2 5を駆動する限り、光へッド 5 4を 1 5 0 mずつ移動させることになり、トラッキングァクチユエ一夕によって光ビームの照射スポッ卜を移動し得る ± 5 0 m範囲に目標のトラックを入れることができるとは限らない。

そこで、ステッピングモー夕 2 5をマイクロステップ駆動することにより、ステツビングモー夕 2 5のロー夕 2 9の回転角度を 1 8 ° 未満で微調整し、これによって光へッド 5 4を少しずつ移動させて、トラッキングァクチユエ一夕によつて光ビームの照射スポッ卜を移動し得る ± 5 0 m範囲に目標のトラックを入れる。

ステップ角 1 8 ° を 1 6分割するマイクロステツフ区動を適用した場合、ロータ軸 3 0に連結されているリードスクリュー 5 1を 1マイクロステップ（1 . 1 2 5。）だけ回転させると、光ヘッド 5 4が 9 . 3 7 5 mだけ移動するので、 ± 5 0 i m範囲に目棒のトラックを入れることが可能になる。

この様に光へッドの駆動装置 2においては、 2相励磁によりロー夕 2 9をステップ角 1 8 ° ずつ回転させるだけでなく、トラッキングァクチユエ一夕によって光ビームの照射スポットを移動し得る ± 5 0 m範囲に目標の卜ラックを入れるために、マイクロステップ駆動によりロータ 2 9をより細かな角度ずつ回転させる。

現在走査しているトラックから別のトラックへと光へッド 5 4を移動させることをシークと称する。このシークを行うときには、アクセスされている光デイスク 5 5の現在位置のアドレスを光へッド 5 4によって読み取り、この現在位置のアドレスと目標 ¾：置のアドレスに基づいて移動方向と移動距離を求め、光へッド 5 4の移動方法を決定する。

例えば、移動距離が極めて短くて、数本のトラックの幅を含む程度の距離であれば、ステッピングモー夕 2 5のロータ 2 9を回転させることなく、トラツキングァクチユエ一夕のみによって光へッド 5 4を移動させる。

また、移動距離が l mm程度になると、マイクロステップ駆動によりステツピングモー夕 2 5のロー夕 2 9を少しずつ回転させて、光ヘッド 5 4の光ビームの照射スポットを目標のトラック近傍まで移動させる。更に、移動距離が長ければ、ステツビングモータ 2 5の口一夕 2 9を高速回転させて、光ヘッド 5 4を速やかに移動させる。

本実施形態においては、後で述べる様にマイクロステツプ駆動によりステツピングモー夕 2 5のロータ 2 9が任意の回転角度にあっても、該任意の回転角度からロ一夕 2 9を直ちに高速回転駆動することができ、マイクロステップ駆動から高速回転駆動へと移行するときのタイムラグが全くない。これに対して、先に述ベた従来の装置においては、口一夕 1 2 9を任意の回転角度から 1相励磁状態の回転角度まで一旦回転させ、ロータ 1 2 9の回転角度が安定するまでの一定時間を待機し、この後にロー夕 1 2 9を高速回転駆動しているので、マイクロステツプ駆動から高速回転駆動へと移行するまでに大幅なタイムラグが発生する。本実施形態における光ヘッドの駆動装置 2においては、第 1動作モード、第 2 動作モード及び第 3動作モードを順次設定し、これらの動作モードに基づいて、ステッピングモ一夕 2 5を駆動制御する。第 1動作モードでは、マイクロステツブ駆動部 1 6が選択され、このマイクロステツブ駆動部 1 6の出力が指令値セレクタ 1 2を介して駆動部 2 1に加えられ、この駆動部 2 1によってステッピングモータ 2 5がマイクロステップ駆動される。また、第 2動作モードでは、強制駆動部 1 5が選択され、この強制駆動部 1 5の出力が指令値セレクタ 1 2を介して駆動部 2 1に加えられ、この駆動部 2 1によってステッピングモ一夕 2 5が強制駆動、つまりマクロステップ駆動による任意の回転角度からロータ 2 9の高速回転が起動される。更に、第 3動作モードでは、駆動パターン発生部 1 3が選択され、この駆動パターン発生部 1 3の出力が指令値セレクタ 1 2を介して駆動部 2 1に加えられ、この駆動部 2 1によってステッピングモータ 2 5の高速回転駆動が継続される。

駆動手段 2 1は、相互に独立した A相電流ドライバ 2 2及び B相電流ドライバ 2 3からなる。 A相電流ドライバ 2 2及び B相電流ドライバ 2 3は、指令値セレクタ 1 2を介して A相電流指令値及び B相電流指令値を与えられ、該各電流指令値の電流を形成して、これらの電流を A相ステ一夕 2 6及び B相ステ一夕 2 7に供給し、これによつてステッピングモー夕 2 5を駆動する。具体的には、 A相電流ドライバ 2 2及び B相電流ドライバ 23は、 A相電流指令値及び B相電流指令値を示すそれぞれのデジ夕ルデー夕を各アナログ信号に変換する DZA変換器と、該各アナログ信号を増幅して出力する増幅器とから構成されている。

ステッピングモ一夕 2 5は， 2相 PM型で、 2相励磁によるステップ角が 1 8° のものである。ステッピングモータ 2 5は、角度 7 2。毎に NS極が着磁され、 1周で N極及び S極が 5極ずっ着磁された永久磁石からなる口一夕 2 9と、 A相ステ一夕 2 6及び B相ステ一夕 2 7からなる 2相の励磁コイルとを備えている。 A相ステ一夕 2 6及び B相ステ一夕 2 7は、角度 7 2。毎に NS極が着磁され、 1周で 5極ずつの NS極を形成するそれぞれのヨークを有し、これらのョ一クがロータ 2 9の周囲に配置されている。 A相ステ一夕 2 6のヨークの各磁極と B相ステ一夕 2 7のヨークの各磁極は、 1 8° 相互にずれて配置されている。ロータ軸 3 0には、角度 4. 5° (後で述べる電気角度では 2 2. 5° ) 毎にスリットを形成した遮光板 3 1を固定している。遮光板 3 1の各スリットが形成される角度 4. 5° の周期は、ロー夕 2 9の各磁極が形成される角度 7 2° (電気角度 3 6 0 ° ) の周期の整数分の 1となるように決められる（ここでは 1 Z1 6) 。特に、ステッピングモー夕 2 5の相数が 2相であるため、 2の倍数分の 1、つまり 1 1 6 = 1 (2 X 8) の関係も満たすように、各スリットが形成される角度 4. 5" の周期が決定されている。

フォトセンサ 3 2は、発光側の LED及び受光側のフォトトランジスタを備え、遮光板 3 1の両側に LEDとフォ卜トランジスタを配置した透過型であり、 LE Dから出射された光を遮光板 3 1のスリットを介してフォトトランジスタで受光することにより遮光板 3 1のスリットを検出する。フォトトランジスタは、遮光板 3 1のスリットの有無に応じた出力信号を出力する。フォトセンサ 3 2は、遮光板 3 1と共にハウジング 3 3内に収容され、破損やホコリ等の要因による汚損を防いでいる。

フォトセンサ 3 2の出力は、 2値化回路 3 4により 2値化される。 2値化回路 3 4は、単に、フォトセンサ 3 2の出力を基準値と比較して、ハイレベル及び口 —レベルの信号を出力するのではなく、フォトセンサ 3 2の出力が 2つの基準値間を変化したときにのみ出力信号のハイレベルとローレベルを切り替えており、これによつてチヤタリングによる誤動作を防いでいる。

2値化回路 3 4から出力されたパルス信号は、制御部 1 1及び駆動パターン発生部 1 3に入力される。

マイクロステップ駆動部 1 6は、先に述べた様に第 1動作モードのマイクロステツプ駆動を行うためのものであり、制御部 1 1から与えられた目標の回転角度に応じて A相電流ドライバ 2 2及び B相電流ドライバ 2 3に対する A相電流指令値及び B相電流指令値を変化させ、ステッピングモー夕 2 5の A相ステ一夕 2 6 及び B相ステ一夕 2 7に流すそれぞれの電流の比を変えて、ロータ 2 9を該目標の回転角度に回転させる。この目標の回転角度は高分解能で制御される。

ロー夕 2 9の回転角度と電流比との関係は、ステツビングモー夕 2 5の磁気回路及び負荷の状態に依存する。ロータ 2 9を等間隔の各回転角度に位置決めするための各 A相電流指令値及び各 B相電流指令値を求めて、該各回転角度に対応させて該各 A相電流指令値及び該各 B相電流指令値を記録したデータテーブルを予め作成しておき、 _任意の回転角度に対応する A相電流指令値及び B相電流指令値を該データテーブルから読み出す。あるいは、該各回転角度に対応する該各 A相電流指令値及び該各 B相電流指令値を求めるための関数を予め作成しておき、任意の回転角度に対応する A相電流指令値及び B相電流指令値を該関数に基づいて導出する。例えば、 2相励磁によるステップ角 1 8 ° (電気角度 9 0 ° ) を 1 6 分割して回転角度 1 . 1 2 5 ° (電気角度 5 . 6 2 5。）のマイクロステップで口一夕 2 9を回転させる場合は、 1 6段階（4ビット）のマイクロステップ指令に対して 8ビットからなる A相電流指令値及び B相電流指令値を発生するようにデ一夕テーブルを構成しておき、 A相電流指令値及び B相電流指令値を示す 8ビットをインクリメント又はデクリメントすることにより、任意の回転方向にステツビングモー夕 2 5を回転制御する。

この様なマイクロステツプ駆動は、周知の技術に基づいて行われるものである。ここで、電気角度をとし、ロータ 2 9の実際の角度を 0。とすると、電気角と実際の角度 0。関係は次の式（1 ) で表される。

Θ ₀ = 0 / 5 + 7 2 N …… ( 1 )

ただし、 Nは 0〜4のうちの任意の整数である。

以降では、特に断らない限り、全ての角度を電気角度とする。

強制駆動部 1 5は、先に述べた様に第 1動作モードに引き続いて第 2動作モ一ドの強制駆動を行うためのものであり、制御部 1 1から通知される第 1動作モードにおけるロー夕 2 9の回転角度 Θに基づいて A相電流ドライバ 2 2及び B相電流ドライバ 2 3に対する A相電流指令値及び B相電流指令値を設定する。

ここで、角度位置検出部 1 4は、第 1動作モードにおける A相ステ一夕 2 6及び B相ステ一夕 2 7に流れる A相電流及び B相電流を検出し、該各電流の正負及び該各電流の比を求め、該角度位置検出部 1 4に内蔵の図 2に示す回転角度デ一夕テーブル 6 1を参照して、ロータ 2 9の回転角度 Θを求め、この回転角度 Θを制御部 1 1に通知する。

尚、回転角度データテーブル 6 1及び後で述べる他の各データテーブル 6 2 , 6 3 , 6 4における回転角度は、 A相ステ一夕 2 6のみを正方向に励磁したときに 0 ° となり、時計回りを正方向とする電気角度で全て表している。

回転角度データテーブル 6 1においては、 A相ステ一夕 2 6の A相電流の正負及び B相電流の正負に対応して 4つの欄が設けられ、該各欄毎に、 A相電流と B 相電流の電流比に対応する回転角度 Θが定められている。

例えば、 A相電流及び B相電流が共に正であり、 A相電流と B相電流の電流比が「1」であれば、回転角度 Θが 4 5 ° となる。この様な電流比に対する回転角度 Θの関係は、ステッピングモー夕に固有のものであるから、ステッピングモータの構造が異なれば、この回転角度データテーブル 6 1の内容を変更する必要がある。また、ステッピングモ一夕の構造が同一であっても，製造上の誤差等によってステッピングモータの特性にばらつきがあれば、各ステッピングモー夕毎に、データテーブルの内容を測定して設定する必要がある。

制御部 1 1は、第 1動作モードにおけるロータ 2 9の回転角度 Θ、及び光へッド 5 4の移動方向に対応するロータ 2 9の回転方向（時計回り又は反時計回り ) を強制駆動部 1 5に通知する。強制駆動部 1 5は、該強制駆動部 1 5に内蔵の図 3の第 1データテーブル 6 2を参照して、口一夕 2 9の回転角度 Θに対応する A 相電流指令値及び B相電流指令値を読み取り、該各電流指令値を A相電流ドライバ 2 2及び B相電流ドライバ 2 3に与える。

第 1データテーブル 6 2においては、ロー夕 2 9の時計回り方向及び反時計回り方向別に、 4つの回転角度範囲が設定され、これらの回転角度範囲に対応して各 A相電流指令値及び各 B相電流指令値が設定されている。従って、 8組の A相電流指令値及び B相電流指令値が設定されている。

例えば、第 1動作モードのマイクロステツプ駆動によりロー夕 2 9の回転角度 Θが 0 ° ≤Θく 9 0 ° の範囲にあり、第 2動作モードの強制駆動により時計回りに口一夕 2 9を回転させるときには、 ΓΑ相を負方向に励磁、 Β相を正方向に励磁」、つまり Α相ステ一夕 2 6を負方向に励磁するための Α相電流指令値及び Β 相ステ一夕 2 7を正方向に励磁するための B相電流指令値が選択される。これらの A相電流指令値及び B相電流指令値によって示される A相電流及び B相電流を A相ステ一夕 2 6及び B相ステ一夕 2 7に供給すると、ロー夕 2 9には時計回り方向に大きな回転トルクが生じ、回転角度 Θからの高速回転が開始される。すなわち、第 2動作モードにおいては、第 1動作モードにおける回転角度 Θのロー夕 2 9の各磁極に対して、 A相電流及び B相電流によって適宜に励磁された A相ステ一夕 26及び B相ステ一夕 27の磁力を作用させ、これにより口一夕 2 9に所定方向の大きな回転トルクを生じさせ、該ロ一夕 29の高速回転を起動している。ここでは、第 1動作モードにおけるロー夕 29の回転角度に対し、 4 5 ° 〜 135。進んだ回転角度までロータ 29を更に回転させるための A相電流指令値及び B相電流指令値が第 1データテーブル 62から選択される。従って、回転開始前のロータ 29の回転角度にかかわらず、死点を避け、ほぼ最大のトルクで起動することができる。

駆動パターン発生部 13は、先に述べた様に第 2動作モードに引き続いて第 3 動作モードを行い、ステッピングモー夕 25の高速回転駆動を継続するためのものである。

ここで、制御部 1 1は、該制御部 1 1に内蔵の図 4の切り換えタイミングデ一夕テーブル 63を参照し、第 2動作モードから第 3動作モードに切り換えるタイミングを設定する。

切り換えタイミングデータテーブル 63においては、ロー夕 29の時計回り方向及び反時計回り方向別に、 4つの回転角度範囲に対応してそれぞれの計数値が設定されている。これらの回転角度範囲は、 360 ° の回転角度を 22.5° の 16の各小回転角度範囲に分け、これらの小回転角度範囲を相互に 90° ずれた 4つの各小回転角度範囲を 1組として 4組に分けたものである。

例えば、「0。 +ηΧ 90° ≤Θ<22.5° + ηΧ 90° 、 η = 0〜3」という回転角度範囲は、 0° 〜22.5。、 90° ~1 12.5° 、 180° 〜20 2.5° 及び 270° ~292.5。という 4つの各小回転角度範囲からなる。制御部 1 1は、切り換えタイミングデ一夕テーブル 63を参照し、第 2動作モ —ドにおけるロータ 29の回転方向及び第 1動作モードにおけるロータ 29の回転角度 Θに対応する計数値を選択する。制御部 11は、強制駆動部 15を制御することにより第 2動作モードを起動する。第 2動作モードを起動すると、口一夕 29が回転するので、 2値化回路 34からパルス信号が出力される。制御部 1 1 は、 2値化回路 34からのパルス信号の計数を開始し、この計数値が上記切り換えタイミングデータテーブル 63から選択された計数値に達すると、第 3動作モードの開始を駆動パターン発生部 13に指示する。

例えば、第 2動作モードにおけるロー夕 29の回転方向が時計回りであって、第 1動作モードにおけるロータ 29の回転角度 Θが「0° +nx 90° ≤Θく 2 2.5。 + η Χ 9 0。、 η=0〜3」の回転角度範囲に入っていれば、計数値 4 が切り換えタイミングデ一夕テーブル 63から選択され、第 2動作モードの強制駆動により口一夕 29が回転し、 2値化回路 34からのパルス信号の計数値が「4」に達したときに、第 3動作モードが開始される。また、第 1動作モードにおけるロー夕 29の回転角度 Θが「22.5。 +η Χ 90。 ≤Θ<45 ° + n x 90° 、 n=0〜3」の回転角度範囲に入っていれば、計数値 3が切り換えタイミングデ一夕テーブル 63から選択され、第 2動作モードの強制駆動によりロー夕 29が回転し、 2値化回路 34からのパルス信号の計数値が「3」に達したときに、第 3動作モードが開始される。

この結果、第 2動作モードから第 3動作モードに切り換えられるときには、口一夕 29の回転角度が 0。、 90° 、 180。、 270。、 360° のいずれかに特定される。

また、駆動パターン発生部 13は、第 1動作モードにおけるロータ 29の回転角度 Θ及び第 2 ¾作モードにおけるロータ 29の回転方向を制御部 1 1から通知される。駆動パターン発生部 13は、該駆動パターン発生部 13に内蔵の図 5に示す第 2データテーブル 64を参照して、 A相電流指令値及び B相電流指令値を第 2データテーブル 64から読み取り、該各電流指令値を A相電流ドライバ 22 及び B相電流ドライバ 23に与える。

第 2データテーブル 64においては、ロー夕 29の時計回り方向及び反時計回り方向別に、 4つの回転角度範囲が設定され、これらの回転角度範囲毎に、第 2 動作モードから第 3動作モードへの切り換え直後（第 3動作モードの開始時点）の A相電流指令値及び B相電流指令値、該切り換えの後に 2値化回路 3 4から 3 個目パルス信号を入力したときの A相電流指令値及び B相電流指令値、 2値化回路 3 4から 7個目パルス信号を入力したときの A相電流指令値及び B相電流指令値、 1 1偭目パルス信号を入力したときの A相電流指令値及び B相電流指令値、 1 5個目パルス信号を入力したときの A相電流指令値及び B相電流指令値を設定している。

例えば、第 1動作モードにおけるロータ 2 9の回転角度 Θが 0 ° ≤Θ< 9 0 ° の範囲にあり、第 2動作モードの強制駆動により時計回りにロー夕 2 9を回転させるときには、第 2動作モードから第 3動作モードへの切り換え直後（第 3動作モードの開始時点）に Α相ステ一夕 2 6を負方向に励磁するための Α相電流指令値及び B相ステ一夕 2 7を負方向に励磁するための B相電流指令値が選択され、 2値化回路 3 4から 3個目のパルス信号を入力したときに正方向に励磁するための A相電流指令値及び負方向に励磁するための B相電流指令値が選択され， 7個目のパルス信号を入力したとき、 1 1個目のパルス信号を入力したとき、 1 5個目のパルス信号を入力したときも、それぞれの A相電流指令値及び B相電流指令値が選択され、弓 Iき続いて 4個の各パルス信号を更に入力したときには上記 3個目パルス信号を入力したときの A相電流指令値及び B相電流指令値に戻り、以降同様に 4個の各パルス信号を入力する度に、上記 7個目、上記 1 1個目、上記 1 5個目、上記 3個目のパルス信号を入力したときの A相電流指令値及び B相電流指令値を順次選択する。

すなわち、第 3動作モードにおいては、第 2動作モードの強制駆動により口一夕 2 9の回転が起動された後、第 1動作モードにおけるロー夕 2 9の回転角度 Θ 力^の回転を継続するために、該第 3動作モードの開始時点を検出し、この開示時点以降、一定の回転角度周期で、 A相電流指令値及び B相電流指令値を変更している。

駆動パターン発生部 1 3は、プログラマブルカウンタ等により構成され、 2値化回路 3 4からのパルス信号を分周して計数し、該分周の比を変更することによつて、第 2デ一タテ一ブル 6 4における 3個目、 7個目、 1 1個目、 1 5個目のパルス信号を検出している。つまり、第 3動作モードの開始時点においては、プログラマブルカウン夕は、 2値化回路 3 4から 3個の各パルス信号を入力すると、カウントアップすることによって 3個目の各パルス信号の入力を検出する。この後、プログラマブルカウンタは、 2値化回路 3 4から 4個の各パルス信号を入力する度に、カウントアップすることによって 7個目、 1 1偭目、 1 5個目等のパルス信号の入力を検出する。

この様にマイクロステップ駆動部 1 6による第 1動作モードのマイクロステツプ駆動、強制駆動部 1 5による第 2動作モードの強制駆動、駆動パターン発生部 1 3による第 3動作モードの高速回転の継続が行われる。制御部 1 1は、指令値セレクタ 1 2を制御することにより、マイクロステップ駆動部 1 6、強制駆動部 1 5及び駆動パターン発生部 1 3のいずれかより出力された A相電流指令値及び B相電流指令値を選択して駆動部 2 1に与える。第 1動作モードから第 2動作モードに切り換えるタイミング、つまり指令値セレクタ 1 2によってマイクロステップ駆動部 1 6の出力から強制駆動部 1 5の出力に切り換えるタイミングは、制御部 1 1が適宜に決める。例えば、光ヘッド 5 4の移動開始時点を該切り換え夕イミングとし、このタイミングの時点で、制御部 1 1は、マイクロステップ駆動部 1 6から強制動部 1 5への切り換えを指令値セレクタ 1 2に指示し、強制駆動部 1 5を起動する。また、第 2動作モードから第 3動作モードに切り換える夕イミング、つまり指令値セレクタ 1 2によって強制駆動部 1 5の出力から駆動パターン発生部 1 3の出力に切り換えるタイミングは、先に述べた第 3動作モードの開始時点である。この開始時点で、制御部 1 1は、強制駆動部 1 5から駆動パ夕一ン発生部 1 3への切り換えを指令値セレクタ 1 2に指示し、駆動パターン発生部 1 3を起動する。

次に、この様な構成のステツビングモー夕の制御装置の一連の動作を再度簡単に説明する。

ステッピングモータ 2 5をある回転角度以上回転させようとする場合、まず、制御手段 1 1は、ステッピングモ一夕 2 5の回転方向を決定する。ここでは回転方向は時計回り方向とする。このとき、第 1動作モードが選択されており、マイクロステップ駆動部 1 6から指令値セレクタ 1 2を通じて A相電流ドライバ 2 2 及び B相電流ドライバ 2 3へと A相電流指令値及び B相電流指令値が出力される。通常は、ステッピングモ一夕 2 5の口一夕 2 9が任意の回転角度 Θで静止状態にある。

次に、制御手段 1 1は、第 1動作モードにおけるロータ 2 9の回転角度 Θ、及び光へッド 5 4の移動方向に対応する口一夕 2 9の回転方向を強制駆動部 1 5に通知する。また、制御手段 1 1は、指令値セレクタ 1 2を制御して、強制駆動部 1 5を Α相電流ドライバ 2 2及び B相電流ドライバ 2 3に接続する。強制駆動部 1 5は、第 1データテーブル 6 2を参照し、第 1動作モードにおける回転角度 Θ に対応する A相電流指令値及び B相電流指令値を読み取り、 A相電流指令値及び B相電流指令値を A相電流ドライバ 2 2及び B相電流ドライバ 2 3に与える。これにより、ステッピングモータ 2 5の回転が起動される。

次に、制御部 1 1は、切り換えタイミングデータテーブル 6 3を参照し、第 2 動作モードから第 3動作モードに切り換えるタイミングを設定する。この夕イミングで、制御手学 1 1は、指令値セレクタ 1 2を制御して、駆動パターン発生部 1 3を A相電流ドライバ 2 2及び B相電流ドライバ 2 3に接続する。駆動パターン発生部 1 3は、第 2データテーブル 6 4を参照して、 A相電流指令値及び B相電流指令値を第 2データテーブル 6 4から繰り返し読み取り、 A相電流指令値及び B相電流指令値を A相電流ドライバ 2 2及び B相電流ドライバ 2 3に逐次与える。これにより、ステッピングモータ 2 5の回転が継続される。

本実施形態では、ステッピングモータ 2 5の回転開始前のロータ 2 9の回転角度は、角度位置検出部 1 4により検出される。また、回転開始後の回転角度は、 2値化回路 3 4から出力されたパルス信号を計数することにより、 4 . 5。（電気角度 2 2 . 5 ° ) の分解能で検出される。従って、ステッピングモ一夕 2 5の停止時及び回転時のいずれにおいても、回転角度を正確に検出することができ、停止から回転に至るステッピングモータ 2 5の回転角度制御を正確に行うことができる。例えば、第 3動作モードの開始時点の A相電流指令値及び B相電流指令値として、一般的な 2相励磁パターンと同様に、第 2動作モードにおける A相電流指令値及び B相電流指令値に対し回転方向に回転角度 9 0 ° 進んだ位置にロー夕 2 9を回転させるためのものを設定し、ステッピングモー夕 2 5のロー夕 2 9 の回転角度が該位置手前の進み角度 Ψに達したタイミングで、第 2動作モードから第 3動作モードへの切替を行い、引き続いてステップングモ一夕 2 5のロータ 2 9が更に回転角度 9 0 ° 進む毎に（本実施形態では 2値化回路 3 4より 4個の各パルス信号が出力される毎に）、 A相電流指令値及び B相電流指令値を回転角度 9 0。進んだ位置にロータ 2 9を回転させるためのものに更新し、これによつて常にほぼ一定の進み角度だけ先行して、口一夕 2 9を駆動する。

この様な進み角度 Ψを先行させたロー夕 2 9の駆動方法を図 6を用いて説明する。図 6においては、説明を簡単化するために、 1組の N S極のみを形成した口一夕 2 9 (実際には 5組の N S極を口一夕 2 9に形成している）を示し、この口 —タ 2 9を電気角度 3 6 0 ° (実際の回転角度 7 2 ° に対応する）回転させるものとする。また、 4 4は仮想 S極、 4 5はパルス信号の発生位置である。

例えば、 A相ステ一夕一 2 6を正方向に励磁し、 B相ステ一夕一 2 7を正方向に励磁すると、磁界の合成による仮想 S極 4 4が A ==十， B = +の位置に発生する。他の状態に励磁した場合も、同様に、磁界の合成による仮想 S極 4 4がそれぞれの位置に発生する。

ここで、口一夕 2 9の N極が回転角度 Θ = 0 ° の位置とする。このとき、第 2 動作モードの強制駆動による指令値は、第 1データテーブル 6 2によれば、 Α相ステ一夕 2 6を負方向に励磁するための A相電流指令値及び B相ステ一夕 2 7を正方向に励磁するための B相電流指令値である。この場合、仮想 S極 44が A- -, B =十の位置に発生し、進み角度 Ψ= 135° となり、ロー夕 29の回転が開始される。

ロータ 29の回転に伴い、 2値化回路 34よりパルス信号が出力される。切り換えタイミングデータテーブル 63に従って、 4つの各パルス信号 Ρ1〜Ρ4を計数した時点で、第 2動作モードから第 3動作モードに移行する。第 3動作モードに入った直後の指令値は、第 2デ一夕テーブル 64に従って、 Α相ステ一夕 26 を負方向に励磁するための A相電流指令値及び B相ステ一夕 27を負方向に励磁するための B相電流指令値である。この場合、仮想 S極 44が A = _, B =—の位置に発生し、この位置が第 2動作モードの位置に対し 90° 進み、進み角度^ = 135° 〜 157. 5° となる。進み角度が 135 ° 〜 157. 5 ° の範囲にあるのは、ロー夕 29、竭光板 31及びフォトセンサ 32の位置関係が無調整であり、このため 2値化回路 34より出力されるパルス信号の位相が角度 22. 5° の範囲でばらつくためである。この程度のばらつきは、ステッピングモータ 25の特性に大きな影響を与えない。

第 3動作モードにおいては、ロー夕 29が更に回転し、 2値化回路 34よりパルス信号が出力される。第 2デ一夕テーブル 64に従って、 3つの各パルス信号 P5〜P7を計数した時点で、最初の相切り替えが行われ、指令値は、正方向に励磁するための A 電流指令値及び負方向に励磁するための B相電流指令値となる。この場合、仮想 S極 44が A = + , B=—の位置に発生し、この位置が第 3動作モードの開始時点の仮想 S極 44に対し 90° 進む。一方、この時点で、ロー夕 29は、第 3動作モードの開始時点の位置に対し、 3つの各パルス信号 P5〜P7 に相当する角度、つまり角度 67. 5° だけ進む。よって、この時点での進み角度^は、第 3動作モードの開始時点の進み角度^に対して、角度 22. 5° だけ大きくなり、進み角度 Ψ= 157. 5° 〜180° となる。これは、回転数が高いときのステ一夕コイルのィンダクタンス成分による電流の遅れの影響を補正するためである。これによつて、口一夕 29は、更に回転し、 2値化回路 34よりパルス信号が出力される。

更に、第 2データテーブル 64に従って、 4つの各パルス信号 P8〜P11を計数した時点で、 2回目の相切り替えが行われ、指令値は、正方向に励磁するための A相電流指令値及び正方向に励磁するための B相電流指令値となる。この場合、仮想 S極 44が A = + , B = +の位置に発生し、この位置が第 3動作モードにおける最初の相切り替え時の仮想 S極 44に対し 90° 進む。一方、この時点でのロータ 29は、第 3動作モードの開始時点の位置に対し、 4つの各パルス信号 P 8〜P 11に相当する角度、つまり 90° 進む。よって、進み角度 Ψに変化はなく、進み角度 Ψ= 1 57. 5。〜180。となる。

以降同様に， 4つ各パルス信号毎に仮想 S極 44を 90° 進めるので、進み角度 Ψは 1 57. 5 ° 〜： 180 ° のまま一定となる。

また、回転角度 Θ = 45° から時計廻り方向に口一夕 29を回転させる場合、回転角度 Θ=0° からの回転の場合と同様に、第 2動作モードにおける強制駆動の指令値は、第 1デ一夕テーブル 62に従って、負方向に励磁するための Α相電流指令値及び正方向に励磁するための B相電流指令値となる。この場合、仮想 S 極 44が A =—， B = +の位置に発生し、進み角度 Ψ=90° となり、口一夕 2 9の回転が開始される。ロータ 29の回転に伴い、 2値化回路 34よりパルス信号が出力される。切り換えタイミングデータテーブル 63に従って、 2つの各パルス信号 Ρ 3, Ρ 4を計数した時点で、第 2動作モードから第 3動作モードに移行する。このとき、回転角度 Θ=0° からの回転の場合と全く同じ位置に、ロータ 29の回転位置がある。従って、以降の駆動手順も回転角度 G)=0° からの回転の場合と全く同様である。

本実施例では. 第 2動作モードを行う強制駆動部 1 5と、第 3動作モードを行う駆動パターン発生部 1 3を独立して設けているが、いずれも 2値化回路 34と角度位置検出部 14の出力に基づいて指令を出力するという点では同一なので、両者を一体化しても良い。また、角度位置検出部 1 4を独立して設けず、制御部 1 1において設定される目標の回転角度を代用しても構わない。つまり、制御部 1 1によってロータ 2 9の目標の回転角度を設定し、この目標の回転角度をマイクロステップ駆動部 1 6に与え、マイクロステップ駆動部 1 6によってステツビングモ一夕 2 5を制御して、ロー夕 2 9を目標の回転角度に回転させ、角度位置検出部 1 4によってロータ 2 9の回転角度を検出しているので、角度位置検出部 1 4を格別に設けなくても、制御部 1 1においてロー夕 2 9の回転角度を検出することが可能である。また、各デ一夕テ一ブル 6 1 , 6 2 , 6 3 , 6 4の内容に対応するそれぞれの関数を予め設定しておき、これらの関数に基づいてそれぞれの制御パラメータを求めても構わない。産業上の利用の可能性

以上説明した様に本発明によれば、ロー夕を任意の回転角度から起動することができるので、従来の様に 1相励磁による回転角度まで口一夕を回転させる必要が無く、この回転のための余分な時間を要しない。

また、従来の様に 1相励磁による口一夕の回転角度で保持して、ロータの振動が減衰するまで待機する必要がないため、光へッドをディスクの半径方向へ移動 (シーク）するために、本発明のステッピングモ一夕を一般的な C D— R OM装置等に適用すれば、従来の待機時間に相当する時間 1 0〜 2 0 m sを削減することができる。

更に、従来の様にロータの振動が発生しないので、光ヘッドのフォーカスを調整するために、本発明のステッピングモー夕を光ディスク装置等に適用すれば、光へッドのフォーカスサーボに悪影響を与えることがない。

また、本発明では、ステッピングモー夕の回転数に応じて進み角度 Ψを最適な値に変更するので、低速回転から高速回転までステッピングモー夕を安定に動作させることができ、ステツビングモー夕を適用した光ディスク装置等においてはシーク時間等を大幅に短縮することができる,

Claims

請求の範囲

1 . 周方向に沿って一定の角度毎に磁極が形成されたロー夕、及び複数相の励磁コイルを有するステッピングモータと、

前記ロータの回転角度を検出する回転角度検出手段と、

前記ロータの各回転角度に対応して前記励磁コイルの各駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、

前記ロータの回転角度を制御するマイクロステツプ駆動状態のときに前記回転角度検出手段によって検出された前記ロータの回転角度に対応する前記励磁コィルの駆動電流を前記駆動電流設定手段によって求め、該駆動電流を該励磁コイルに与えることにより該ロータの回転駆動状態に移行する制御手段とを備えるステッビングモ一夕の制御装置。

2 . 前記駆動電流設定手段は、前記マイクロステップ駆動状態にある前記ロータの各回転角度に対応して前記励磁コイルの各駆動電流を記憶した第 1デ一夕テ一ブル、及び前記回転駆動状態にある該ロータの各回転角度に対応して該励磁コィルの各駆動電流を記憶した第 2デ一夕テーブルを有し，

前記制御手段は、前記マイクロステップ駆動状態のときに前記回転角度検出手段によつて検出された前記ロー夕の回転角度に対応する前記励磁コィルへの駆動電流を該第 1データテーブルから求め、該駆動電流を該励磁コイルに与えることにより該ロ一夕の回転駆動を開始し、引き続いて前記回転角度検出手段によって検出された該ロ一夕の回転角度に対応する前記励磁コイルへの駆動電流を前記第 2デ一夕テーブルから求め、該駆動電流を該励磁コイルに与えることにより回転駆動を継続する請求項 1に記載のステッピングモータの制御装置。

3 . 回転角度検出手段は、前記励磁コイルの駆動電流に基づいて前記ロータの回転角度を検出する第 1回転角度検出手段と、前記ロー夕に連結されたエンコーダからなる第 2回転角度検出手段を有し、前記第 1回転角度検出手段によって検出された該口一夕の回転角度は、前記第 1データテーブルから前記励磁コィルの駆動電流を求めるために用いられ、前記第 2回転角度検出手段によって検出された該ロー夕の回転角度は、前記第 ₂デ—夕テーブルから前記励磁コイルの駆動電流を求めるために用いられる請求項 2に記載のステッピングモータの制御装置。

4 . 前記制御手段は、前記マイクロステップ駆動状態のときに前記第 1回転角度検出手段によって検出された前記ロータの回転角度に基づいて、前記第 1データテーブルから求めた駆動電流を前記励磁コイルに与える該ロ一夕の回転駆動開始時点より前記第 2データテーブルから求めた駆動電流を前記励磁コイルに与え始める時点までの該ロータの回転角度を設定し、

前記設定されたロー夕の回転角度は、前記第 2回転角度検出手段によって検出される請求項 3に記載のステツピングモ一夕の制御装置。

5 . 前記第 1回転角度検出手段は、前記励磁コイルの駆動電流に対応する前記口一夕の回転角度を記憶した回転角度データテーブルを有する請求項 2に記載のステツピングモ一夕の制御装置。

6 . 円周方向に沿って一定の角度毎に磁極が形成されたロータ、及び複数相の励磁コイルを有するステツビングモータと、

前記ロー夕が一定回転角度だけ回転する度に，周期信号を出力する回転角度検出手段と、

分周周期毎の前記励磁コイルの各駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、前記回転角度検出手段からの周期信号を分周して分周周期を求め、この分周周期毎に駆動電流を前記第 2データテーブルから求め、該駆動電流を該励磁コイルに与えることにより前記ロー夕を回転駆動しており、該ロ一夕の回転速度に応じて該周期信号の分周比を変更する制御手段とを備えるステッピングモー夕の制御装置。

7 . 円周方向に沿って一定の角度毎に磁極が形成されたロー夕、及び複数相の励磁コイルを有するステツビングモータによって、記録媒体への記録もしくは再生を行うための光へッドを駆動する光へッドの駆動装置において、

前記ステツピングモータを駆動制御するための制御装置を備え、

前記制御装置は、

前記ロータの回転角度を検出する回転角度検出手段と、

前記ロータの各回転角度に対応して前記励磁コイルの駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、

前記口一夕の回転角度を制御するマイクロステップ駆動状態のときに前記回転角度検出手段によって検出された前記ロー夕の回転角度に対応する前記励磁コィルの駆動電流を前記駆動電流設定手段によって求め、該駆動電流を該励磁コイルに与えることにより該ロ一夕の回転駆動状態に移行する制御手段とを備える光へッドの駆動装置。