(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定値に基づいてステップモータの加減速を制御するためｎ×（ｍ＋１）個のステップで駆動パルスを生成するステップモータ制御回路であって、
前記ステップモータを加速或いは減速させるための駆動パルスを生成するステップとして、ｎ個のメインステップと、各メインステップの間にそれぞれｍ個のサブステップとを定義したとき、メインステップとサブステップとの組合せ（ｎ，ｍ）を決定するステップ制御部と、
前記ステップモータを起動する際の基準となるメインステップの駆動パルスの周期を示す基準設定値と、前記ステップモータの加減速を制御する際の加減速中に多段階で変化する各メインステップの駆動パルスの周期の差分を示す差分設定値を入力し、前記差分設定値をｍ個に分割して、分割された値を前記基準設定値に減算或いは加算することにより、前記ステップ制御回路で決定されたメインステップとサブステップの組合せに対応したサブステップの駆動パルスの補間周期データを出力する演算部と、
前記補間周期データに基づいてタイマカウントすることにより前記駆動パルスを生成する駆動パルス生成部と、
を有することを特徴とするステップモータ制御回路。
【請求項２】
起動制御信号と、加速ステップ移行時間設定値と、減速ステップ移行時間設定値と、加速減速切替信号を基に、前記ステップ制御部でメインステップとサブステップの組合せを変更するタイミングパルスを生成する加減速ステップ移行タイマを更に有することを特徴とする請求項１に記載のステップモータ制御回路。
【請求項３】
設定値に基づいてステップモータの加減速を制御するためｎ×（ｍ＋１）個のステップで駆動パルスを生成するステップモータ制御方法であって、
前記ステップモータを加速或いは減速させるための駆動パルスを生成するステップとして、ｎ個のメインステップと、各メインステップの間にそれぞれｍ個のサブステップとを定義したとき、メインステップとサブステップとの組合せ（ｎ，ｍ）を決定するステップ制御工程と、
前記ステップモータを起動する際の基準となるメインステップの駆動パルスの周期を示す基準設定値と、前記ステップモータの加減速を制御する際の加減速中に多段階で変化する各メインステップの駆動パルスの周期の差分を示す差分設定値を入力し、前記差分設定値をｍ個に分割して、分割された値を前記基準設定値に減算或いは加算することにより、前記ステップ制御工程で決定されたメインステップとサブステップの組合せに対応したサブステップの駆動パルスの補間周期データを出力する演算工程と、
前記補間周期データに基づいてタイマカウントすることにより前記駆動パルスを生成する駆動パルス生成工程と、
を有することを特徴とするステップモータ制御方法。
【請求項４】
起動制御信号と、加速ステップ移行時間設定値と、減速ステップ移行時間設定値と、加速減速切替信号を基に、前記ステップ制御工程でメインステップとサブステップの組合せを変更するタイミングパルスを生成する加減速ステップ移行タイミングパルス生成工程を更に有することを特徴とする請求項３に記載のステップモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステップモータの加減速制御を行う制御回路および制御方法に関し、特にステップモータの加減速制御に使用されるステップモータ駆動パルス生成技術に関する。更に詳しくは、本発明は、ステップモータを用いた静電記録方式や電子写真記録方式の複写機、プリンタなどの画像形成装置のステップモータの制御回路および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、電子写真方式の画像形成装置においては、記録紙など用紙の搬送の駆動源にＤＣブラシレスモータを用いており、このモータからギアや電磁クラッチなどを介して各駆動部へ駆動力を伝達し、電磁クラッチのオン（ＯＮ），オフ（ＯＦＦ）でシーケンス動作を実現している。
【０００３】
また、近年の単位時間当たりの印刷出力数の多い高速機などでは、電磁クラッチによる駆動のオン，オフに代えて、ステップモータを用いて記録紙の搬送動作を正確に制御し、高速の用紙搬送の安定性を向上させる構成も一般的になってきている。このような高速用紙搬送を実現するためには、短時間でステップモータを所定速度まで加速する必要があるが、ステップモータの加減速には、例えば、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すような、８ステップのステップ周期設定値により制御されるステップモータ制御回路が使用されていた。
【０００４】
図４の（Ａ）において、２０１は加減速ステップ移行タイマであり、加速中には加速ステップ移行時間設定値で設定された値に従い、ステップ移行タイミングパルスを出力し、減速中には減速ステップ移行時間設定値で設定された値に従い、ステップ移行タイミングパルスを出力する。
【０００５】
２０２はステップ制御回路であり、上記ステップ移行タイミングパルスが入力される度に、加速中はステップ値を増加させ、減速中はステップ値を減少させる。例えば、加速ステップ移行時間設定値の設定により、ステップ移行タイミングパルスが１６ｍＳ毎に入力された場合には、ステップ値は１６ｍＳ毎に０→１→２→３というようにインクリメントされていく。
【０００６】
２０３はセレクタであり、ステップ制御回路２０２から入力された上記ステップ値により、ステップ０設定値からステップ７設定値のうちの一つの値を選択して、駆動パルス周期として出力する。図４の（Ｂ）の表に示すように、各ステップの値が予め設定された場合で、例えば、入力されたステップ値が３の場合には、設定値は１９５であるので、セレクタ２０３は、この１９５のデータを駆動パルス周期として出力する。
【０００７】
２０４は駆動パルス生成回路であり、セレクタ２０３から入力された駆動パルス周期（設定値）に従い、ステップモータ２０５を駆動するための駆動パルスを生成する。図４の（Ｂ）の表に示すように、各ステップの値が設定された場合、ステップ０では入力する設定値は１０４０であるから、駆動パルス生成回路２０４は、１０μＳタイマを基準に１０４０カウントして駆動パルスを出力するため、駆動パルス周期は１０．４ｍＳとなり、その周波数は９６．２ＰＰＳとなる。同様に、ステップ１では１０μＳタイマを基準に５４７カウントして駆動パルスを出力するため、駆動パルス周期は５．４７ｍＳとなり、その周波数は１８２．８ＰＰＳとなる。また、同様に、ステップ２では１０μＳタイマを基準に２９９カウントして駆動パルスを出力するため、駆動パルス周期は２．９９ｍＳとなり、その周波数は３３４．４ＰＰＳとなる。
【０００８】
このように、駆動パルス生成回路２０４から駆動パルスを生成すると、駆動パルス周波数の変化は、図５のグラフに示すようになり、大きな階段状の速度制御となる。同図中、棒グラフは周波数を表わし、線グラフは周期を表わす。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような少ないステップ数で、モータ（ステップモータ）を加減速しようとすると、速度ステップ間の周波数変化が大きく、そのためモータのトルク余裕を大きくしてもモータが脱調してしまうという点があった。また、ステップ周期設定値のステップ数を大きくしようとすると、設定値の数だけレジスタが必要になるため、ステップモータ制御回路が大きくなるという点があった。
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、擬似的にステップ数を大きくした制御を行なうことで、ステップモータ制御回路の回路規模を大きくせずに、過大なトルク余裕が無くても脱調することなく、モータを加減速させることができるステップモータ制御回路およびステップモータ制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１のステップモータ制御回路は、設定値に基づいてステップモータの加減速を制御するためｎ×（ｍ＋１）個のステップで駆動パルスを生成するステップモータ制御回路であって、前記ステップモータを加速或いは減速させるための駆動パルスを生成するステップとして、ｎ個のメインステップと、各メインステップの間にそれぞれｍ個のサブステップとを定義したとき、メインステップとサブステップとの組合せ（ｎ，ｍ）を決定するステップ制御部と、前記ステップモータを起動する際の基準となるメインステップの駆動パルスの周期を示す基準設定値と、前記ステップモータの加減速を制御する際の加減速中に多段階で変化する各メインステップの駆動パルスの周期の差分を示す差分設定値を入力し、前記差分設定値をｍ個に分割して、分割された値を前記基準設定値に減算或いは加算することにより、前記ステップ制御回路で決定されたメインステップとサブステップの組合せに対応したサブステップの駆動パルスの補間周期データを出力する演算部と、前記補間周期データに基づいてタイマカウントすることにより前記駆動パルスを生成する駆動パルス生成部と、を有することを特徴とする。
【００１４】
ここで、好ましくは、起動制御信号と、加速ステップ移行時間設定値と、減速ステップ移行時間設定値と、加速減速切替信号を基に、前記ステップ制御部でメインステップとサブステップの組合せを変更するタイミングパルスを生成する加減速ステップ移行タイマを更に有する。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の請求項３のステップモータ制御方法は、 設定値に基づいてステップモータの加減速を制御するためｎ×（ｍ＋１）個のステップで駆動パルスを生成するステップモータ制御方法であって、前記ステップモータを加速或いは減速させるための駆動パルスを生成するステップとして、ｎ個のメインステップと、各メインステップの間にそれぞれｍ個のサブステップとを定義したとき、メインステップとサブステップとの組合せ（ｎ，ｍ）を決定するステップ制御工程と、前記ステップモータを起動する際の基準となるメインステップの駆動パルスの周期を示す基準設定値と、前記ステップモータの加減速を制御する際の加減速中に多段階で変化する各メインステップの駆動パルスの周期の差分を示す差分設定値を入力し、前記差分設定値をｍ個に分割して、分割された値を前記基準設定値に減算或いは加算することにより、前記ステップ制御工程で決定されたメインステップとサブステップの組合せに対応したサブステップの駆動パルスの補間周期データを出力する演算工程と、前記補間周期データに基づいてタイマカウントすることにより前記駆動パルスを生成する駆動パルス生成工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
ここで、好ましくは、起動制御信号と、加速ステップ移行時間設定値と、減速ステップ移行時間設定値と、加速減速切替信号を基に、前記ステップ制御工程でメインステップとサブステップの組合せを変更するタイミングパルスを生成する加減速ステップ移行タイミングパルス生成工程を更に有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
図３は本発明を適用したステップモータ制御回路を使用した画像形成装置の全体構成を示す断面図であり、画像形成装置の一例としての電子写真方式のフルカラープリンタの概略構成を示している。同図において、１はプリンタ本体、２ａ〜２ｄは４色の感光ドラム、３ａ〜３ｄは露光帯電器、４ａ〜４ｄはクリーナ、５ａ〜５ｄはレーザー走査ユニット、６ａ〜６ｄは転写ブレード、７ａ〜７ｄは現像ユニット、８ａ〜８ｄは現像器、９は中間転写ベルト、１０，１１は中間転写ベルト９を支持しているローラ、および１２はクリーナである。
【００２１】
１３は記録紙Ｓを収納した手差しトレイ、１４，１５はそのピックアップローラ、１６はレジローラ（レジストローラ）、１７は記録紙Ｓを収納した給紙カセット、１８，１９はそのピックアップローラ、２０は縦パスローラ、２１は回転ローラ、２２は二次転写ローラ、２３は定着ローラ、２４は内排紙ローラ、２５は排紙ローラ、２６は排紙トレイ、および２７はトナー濃度を検知するセンサである。
【００２２】
上記構成のカラープリンタにおいては、各色の感光ドラム２ａ〜２ｄに対し、半導体レーザーを光源とする各々のレーザー走査ユニット５ａ〜５ｄにより静電潜像が形成され、この静電潜像は各々の現像器８ａ〜８ｄにより現像される。そして、この感光ドラム２ａ〜２ｄ上に現像された各色のトナー画像は、中間転写ベルト９等による中間転写手段により、二次転写ローラ２２部で、記録紙に４色が一括転写され、定着ローラ２３、内排紙ローラ２４などからなる熱定着器を通してトナーが溶着されて永久画像となる。
【００２３】
一方、記録紙は給紙カセット１７もしくは手差しトレイ１３などから給紙され、レジローラ１６でレジタイミングをとりつつ二次転写ローラ２２へ搬送される。その際、給紙カセット１７から給紙するためのピックアップローラ１８，１９、縦パスローラ２０、レジローラ１６や、手差しトレイ１３から給紙するためのピックアップローラ１４，１５などの用紙搬送部は、高速で安定した搬送動作を実現するため、各々独立したステップモータ（図１の（Ａ）の１０５を参照）により駆動される。
【００２４】
図１の（Ａ）は各ステップモータを制御する本発明を適用したステップモータ制御回路の構成を示す。同図において、１０１は加減速ステップ移行タイマであり、加速中は加速ステップ移行時間設定値で設定された値に従い、ステップ移行タイミングパルスを出力し、減速中は減速ステップ移行時間設定値で設定された値に従い、ステップ移行タイミングパルスを出力する。
【００２５】
１０２はステップ制御回路であり、加減速ステップ移行タイマ１０１からステップ移行タイミングパルスが入力される度に、加速の場合はステップ値を増加させ、減速の場合はステップ値を減少させる。例えば、加速ステップ移行時間設定値の設定によりステップ移行タイミングパルスが２ｍＳ毎に入力された場合には、ステップ値は２ｍＳ毎に、（メインステップ値、サブステップ値）の組が(0,0)→(0,1)→(0,2)→・・→(0,7)→(1,0)→(1,1)→(1,2)→・・→(1,7)→・・→(6,7) →(7,0)というように、メインステップ値が１インクリメントされる間に、８ステップのサブステップが入るように、メインステップ値とサブステップ値の組が出力される。
【００２６】
１０３は周期演算回路であり、ステップ制御回路１０２から入力されたメインステップ値とサブステップ値の組から、ステップ０設定値とステップ１〜７差分設定値をもとに、以下の式１により駆動パルス周期を演算する。すなわち、メインステップ値をMstep、サブステップ値をSstepとすると、駆動パルス周期は、次式１で与えられる。
駆動パルス周期＝ステップ０設定値
Mstep
−Σ（ステップi差分設定値）
i=1
−ステップ（Mstep＋１）差分設定値 × Sstep ÷ ８    （式１）
となる。
【００２７】
例えば、メインステップ値Mstepが０、サブステップ値Sstepが３の場合（ステップ値が（０，３）の場合）は、図１の（Ｂ）の表から、ステップ０設定値が１０４０、ステップ１差分設定値が４９３であるから、式１により、
駆動パルス周期＝１０４０−（４９３×３÷８）＝８５５
と演算される。同様に、Mstepが０、Sstepが６の場合（ステップ値が（０，６）の場合）は、
駆動パルス周期＝１０４０−（４９３×６÷８）＝６７０
と演算される。
【００２８】
また、同様に、Mstepが３、Sstepが４の場合（ステップ値が（３，４）の場合）は、
駆動パルス周期＝
1040-（493+248+104）-(56×4÷8)＝１６７
と演算される。
【００２９】
周期演算回路１０３は上記のようにして演算した値を駆動パルス周期として出力する。１０４は駆動パルス生成回路であり、周期演算回路１０３から入力された駆動パルス周期に従い、１０μＳタイマを基準にカウントして、ステップモータ１０５を駆動するための駆動パルスを生成する。例えば、ステップ値が（０，３）の場合で、周期演算回路１０３から駆動周波数として、上記のように８５５の演算値が入力された場合は、駆動パルス生成回路１０４は、１０μＳタイマを基準に８５５カウントして駆動パルスを出力するため、駆動パルス周期は８．５５ｍＳとなり、その周波数は１１７．０ＰＰＳとなる。また、同様に、ステップ値が（０，６）の場合は、周期演算回路１０３から駆動周波数として、上記のように６７０の値が駆動パルス生成回路１０４に入力されるので、駆動パルス生成回路１０４は、１０μＳタイマを基準に６７０カウントして駆動パルスを出力するため、駆動パルス周期は６．７ｍＳとなり、その周波数は１４９．３ＰＰＳとなる。
【００３０】
この結果、本制御回路によると，図１の（Ｂ）の表に示すように、各ステップ周期の値が設定された場合には、駆動パルス周波数の変化は、図２のグラフ（棒グラフ）のようになる。なお、この図１の（Ｂ）の表の設定値は、図４の（Ｂ）の表と実質的に同じものである。しかし、本発明による制御では、設定された各ステップ間の周期を直線補間した線に沿って、サブステップが短い時間周期で移行していくため、少ない速度ステップ設定値でなめらかに駆動周波数を変化させることができ、大きな周波数変化が発生しない（図２を参照）。
【００３１】
例えば、ステップ値が（０，０）から（１，０）へ移行する間の駆動パルス周波数と駆動パルス周期を一覧表にすると図１の（Ｃ）の表に示すようになる。上記の式１に従い、メインステップ間がサブステップでさらに分割・補完されて周波数制御されるため、図２に示すように、なめらかに周波数が変化している。また、本実施形態では、上記の式１に示すように、ステップ１〜７の周期設定値が前のステップとの差分で設定されるため、周期演算が簡易になるとともに、周期設定値をルックアップテーブル等を使用して直接設定するのに比べて、レジスタのサイズを小さくできるという利点がある。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、設定されたステップ周期間を直線補間して擬似的にステップ数を大きくして制御を行なうようにしたので、ステップモータ制御回路の回路規模を大きくせずに、過大なトルク余裕が無くても脱調することなく、ステップモータをなめらかに加減速させることができる。
【００３３】
また、本発明によれば、ステップの周期設定値が前のステップとの差分で設定されることで、周期演算が簡易になるとともに、周期設定値をルックアップテーブル等を使用して直接設定するのに比べて、レジスタのサイズを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は本発明の一実施形態のステップモータ制御回路の構成を示すブロック図、（Ｂ）はメインステップ０〜７差分（ステップ値）の設定値、駆動パルス周波数と周期の関係を示す一覧表図、（Ｃ）はステップ値が（０，０）から（１，０）へ移行する間の駆動パルス周波数と周期を示す一覧表図である。
【図２】本発明の一実施形態による駆動パルス周波数と周期の変化を表すグラフである。
【図３】本発明を適用したステップモータ制御回路を使用した画像形成装置の全体の内部構成を示す縦断面図である。
【図４】  （Ａ）は従来のステップモータ制御回路の構成を示すブロック図、（Ｂ）は各ステップの設定値と駆動パルス周波数・駆動パルス周期との関係を示す一覧表図である。
【図５】  従来例による駆動パルス周波数と周期の変化を表すグラフである。
【符号の説明】
１  プリンタ本体
２ａ〜２ｄ  ４色の感光ドラム
３ａ〜３ｄ  露光帯電器
４ａ〜４ｄ  クリーナ
５ａ〜５ｄ  レーザー走査ユニット
６ａ〜６ｄ  転写ブレード
７ａ〜７ｄ  現像ユニット
８ａ〜８ｄ  現像器
９  中間転写ベルト
１０，１１  中間転写ベルトを支持しているローラ
１２  クリーナ
１３  記録紙Ｓを収納した手差しトレイ
１４，１５  そのピックアップローラ
１６  レジローラ（レジストローラ）
１７  記録紙Ｓを収納した給紙カセット
１８，１９  そのピックアップローラ
２０  縦パスローラ
２１  回転ローラ
２２  二次転写ローラ
２３  定着ローラ
２４  内排紙ローラ
２５  排紙ローラ
２６  排紙トレイ
２７  トナー濃度を検知するセンサ
１０１  加減速ステップ移行タイマ
１０２  ステップ制御回路
１０３  周期演算回路
１０４  駆動パルス生成回路
１０５  ステップモータ
２０１  加減速ステップ移行タイマ
２０２  ステップ制御回路
２０３  セレクタ
２０４  駆動パルス生成回路
２０５  ステップモータ
【図１】
0003728262.tif 000002
【図２】
0003728262.tif 000003
【図３】
0003728262.tif 000004
【図４】
0003728262.tif 000005
【図５】
0003728262.tif 000006