(57)【要約】【課題】加減速時のモータ軸の振動抑制に優れ、負荷のバラツキにも対応し、かつ、加減速時間の短いステッピングモータ駆動装置およびこのステッピングモータ駆動装置を用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】制御装置１０１は、ステッピングモータ１０４の駆動開始からの駆動信号の出力数を積算した積算値とステップ角の積から導出される回転角度指令値と、ステッピングモータの駆動開始からのエンコーダ１０５の検出信号より導出されるモータ軸回転角度との偏差を演算し、ステッピングモータの加速過程では、算出した偏差が第１の規定値に達する毎に駆動信号をステッピングモータ１０２の駆動回路１０２に出力し、ステッピングモータの定速過程では所定の周期で駆動信号を駆動回路１０２に出力する。【選択図】図１
2008301625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷であるステッピングモータの励磁相を切り換える駆動信号および前記励磁相に供給する電流値を設定する電流設定信号にもとづいて前記ステッピングモータを駆動するステッピングモータ駆動手段と、
前記ステッピングモータのモータ軸の回転角を検出する回転角検出手段と、
前記ステッピングモータの駆動開始からの前記駆動信号の出力数を積算した積算値とステップ角の積から導出される回転角度指令値と、前記ステッピングモータの駆動開始からの前記回転角検出手段の検出信号より導出されるモータ軸の回転角度との偏差を演算する偏差演算手段と、
前記ステッピングモータの加速過程では前記偏差演算手段で演算した前記偏差が第１の規定値に達する毎に前記駆動信号を前記ステッピングモータ駆動手段に出力し、前記ステッピングモータの定速過程では所定の周期で前記駆動信号を前記ステッピングモータ駆動手段に出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステッピングモータ駆動装置において、
前記制御手段は、前記加速過程で、前記駆動信号の周期が、前記ステッピングモータの速度もしくは回転角が規定時間内に目標とする速度もしくは回転角に到達可能な駆動信号周期の限界値より長く、かつ前記偏差が前記第１の規定値より値の大きな第２の規定値より大きいとき、前記偏差が前記第２の規定値に達するまで次の駆動信号を出力しないことを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のステッピングモータ駆動装置において、
前記制御手段は、前記定速過程で、前記偏差が規定範囲内に入るように、前記電流設定信号を変更することを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のステッピングモータ駆動装置において、
前記制御手段は、前記減速過程で、前記偏差が第３の規定値に到達したとき、および前記モータ軸の回転速度が第４の規定値以下となったときに次の駆動信号を出力することを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のステッピングモータ駆動装置において、
前記制御手段は、前記回転角度指令値が、第１の規定回転角度に一致したときに前記定速過程から前記減速過程に移行し、第２の規定回転角度に一致したときに前記ステッピングモータの駆動を停止するように前記ステッピングモータ駆動手段を制御することを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項６】
感光体の回転、記録紙の搬送、定着装置の回転の少なくとも１つにステッピングモータを使用して画像を形成する画像形成装置において、
前記ステッピングモータの駆動に、請求項１ないし５のいずれかに記載のステッピングモータ駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に好適なステッピングモータ駆動装置に関し、特にその加減速時に発生するモータ軸の振動抑制に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式により画像を形成する画像形成装置において、ステッピングモータは、記録紙（記録媒体ともいう）を搬送する搬送ローラ駆動モータ、感光体の駆動モータ、複数の現像器を保持する回転保持体の回転駆動モータなどと各所に用いられている。
ここでステッピングモータ駆動装置の従来技術を説明する。ステッピングモータの駆動方式としては２相励磁、１−２相励磁、マイクロステップ駆動などが知られており、一般に実用されている。また、駆動回路にはユニポーラ駆動回路とバイポーラ駆動回路とが知られていて、高速回転をさせたいときはユニポーラ駆動回路が、高トルクで低速回転させたいときはバイポーラ駆動回路が用いられる。また、ステッピングモータに供給する電力を制御する手法として定電圧制御と定電流制御がある。一般的に広い周波数帯域で安定したトルクが得られる定電流制御が用いられる。さらに駆動パターンとしては、脱調をしない駆動周波数（自起動周波数という）でモータの駆動を開始し、目標速度（目標とする単位時間当たりの回転角）まで加速し所望の回転量で再び脱調が生じない範囲で減速し停止するパターンがある。このような駆動パターンは、パターンを予め決めておき、それに合わせた励磁電流をステッピングモータの巻線に与えることで実現する。その駆動パターンにおける加減速パターンとしては、台形パターンや振動抑制のためのＳ字形パターン、２次関数を用いたパターンなどが実用化されている。
【０００３】
しかしながら、前述の手法のように負荷トルクが最大となる時点において脱調を生じない駆動パターンとすると、駆動パターンの形によらず低速時にはトルクは過多になり、トルク余りによるモータ軸の振動を生じる。また、負荷変動やばらつきを考慮するとトルクマージンがさらに必要となる。これを回避する手法として駆動パターンをある区間ごとに分割して区間ごとに電流設定値を低速時は小さい値、高速時は大きい値に切替えてトルクを制御する手法（特許文献１）がある。これとは逆にイナーシャが大きい負荷の場合は起動時と加減速時には電流値を上げ、定常速では電流値を下げるといった手法、負荷変動のタイミングが既知のときに負荷変動が発生する前に電流値を上げ下げするといった手法（特許文献２、３）が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１７７１９４号公報
【特許文献２】特開２００６−０８２９５７号公報
【特許文献３】特開２００６−０８５１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１、２、３の手法は、見積もった負荷トルクに対して、脱調に対するマージンをもって電流設定値を予め決定して駆動するという点において、本質的に同じであり、過渡的な挙動やばらつきや経年劣化などに対し、対応するものではない。
【０００５】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、加減速時のモータ軸の振動抑制に優れ、負荷のバラツキにも対応し、かつ、加減速時間の短いステッピングモータ駆動装置および前記駆動装置を用いた画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、ステッピングモータ駆動装置を次の（１）のとおりに構成し、画像形成装置を次の（２）のとおりに構成する。
【０００７】
（１）負荷であるステッピングモータの励磁相を切り換える駆動信号および前記励磁相に供給する電流値を設定する電流設定信号にもとづいて前記ステッピングモータを駆動するステッピングモータ駆動手段と、
前記ステッピングモータのモータ軸の回転角を検出する回転角検出手段と、
前記ステッピングモータの駆動開始からの前記駆動信号の出力数を積算した積算値とステップ角の積から導出される回転角度指令値と、前記ステッピングモータの駆動開始からの前記回転角検出手段の検出信号より導出されるモータ軸回転角度との偏差を演算する偏差演算手段と、
前記ステッピングモータの加速過程では前記偏差演算手段で演算した前記偏差が第１の規定値に達する毎に前記駆動信号を前記ステッピングモータ駆動手段に出力し、前記ステッピングモータの定速過程では所定の周期で前記駆動信号を前記ステッピングモータ駆動手段に出力する制御手段と、
を備えたステッピングモータ駆動装置。
【０００８】
（２）感光体の回転、記録紙の搬送、定着装置の回転の少なくとも１つにステッピングモータを使用して画像を形成する画像形成装置において、
前記ステッピングモータの駆動に、前記（１）に記載のステッピングモータ駆動装置を用いた画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、加減速時におけるモータ軸の振動抑制に優れ、負荷のバラツキにも対応し、かつ、加減速時間の短いステッピングモータ駆動装置、およびこのステッピングモータ駆動装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を、実施の形態の例により詳しく説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態である“画像形成装置”で用いられるステッピングモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。説明の便宜上、まずこのステッピングモータ駆動装置について説明し、続いて画像形成装置全体について説明する。
【００１２】
図１において、制御装置１０１は、種々の演算を行うＣＰＵと種々のデータ及びプログラムを記憶したＲＯＭと、ＣＰＵの作業領域として機能したり、データを記憶するＲＡＭとを有する。制御装置１０１は、ステッピングモータ１０４の巻線に流す電流の設定値（以下電流設定値という）と駆動信号を出力する。駆動回路１０２は、制御装置１０１から出力された電流設定値にもとづき電源１０３から供給される電力をＰＷＭ制御することでモータ巻線に電流設定信号にもとづく値の定電流を供給する機能を有する。駆動回路１０２は更に、制御装置１０１から出力された駆動信号にもとづき電源１０３から供給される電力の供給先であるステッピングモータ１０４の励磁相を切り換える機能を有する。エンコーダ１０５はステッピングモータ１０４のモータ軸に取り付けられ、モータ軸の回転角度を検出する検出装置（回転角検出手段）であり、制御装置１０１にパルス信号（検出信号）を出力する。
【００１３】
ステッピングモータ１０４の加速過程での駆動について説明する。
【００１４】
加速過程における制御装置１０１の処理フローを図２に示す。この処理フローは、制御装置１０１内の、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムにより処理される。他の処理フローにおいても同様である。
【００１５】
不図示の上位コントローラから動作信号が入力されると制御装置１０１は加速過程の制御モードとなり、電流設定値を電流設定値Ａとし、最初の駆動信号を駆動回路１０２に出力する（Ｓ１、Ｓ２）。なお、電流設定値Ａは、加速時間の制約と供給できる電流の制約を勘案して予め決定される。次に、駆動信号の出力数（パルス数）を積算した積算値と既知のステッピングモータ１０４のステップ角（ステッピングモータの１ステップ当たりの回転角）の積から回転角度指令値を導出する。また、エンコーダ１０５の出力信号のパルスを積算した積算値と既知のエンコーダのパルス間隔の角度との積からモータ軸回転角度を導出する。前記回転角度指令値と前記モータ軸回転角度の偏差を演算する（Ｓ３、偏差演算手段）。なお、パルス間隔の角度とは、エンコーダ１０５から１つのパルスが出力されてから次のパルスが出力されるまでにエンコーダ１０５が回転する角度である。次にステップＳ３で求めた偏差と規定値ａ（第１の規定値）が等しいかどうか判断する（Ｓ４）。規定値ａは０°からステップ角の間で規定した角度である。
【００１６】
ステップＳ４で等しいと判断されたとき、目標とする定速度における駆動信号周期（励磁相切換周期）より駆動信号の出力周期が短いか否かを判断する（Ｓ５）。
【００１７】
ステップＳ５の処理の実現手法について説明する。制御装置１０１内部にクロック発生器を備え、駆動信号の出力周期を、駆動信号間（駆動パルス間）に出力するクロック数をカウントすることで導出する。導出された駆動信号出力周期が定速時の駆動信号周期より短いとき、定速モードに移行と判断する。
【００１８】
ステップＳ５で駆動信号の出力周期が定速時の駆動信号周期より長いと判断された場合、ステップＳ２に戻り次の駆動信号（駆動パルス）を出力する。
【００１９】
以上のシーケンスにより、ステッピングモータ１０４は、モータ軸の回転角度指令値とモータ軸の回転角度の偏差が一定となるタイミングで常に励磁相が切替わる。したがって、摩擦トルクに対して発生トルクが大きいとき、発生トルクと摩擦トルクとの差分（加速トルク）に応じた加速度で回転する。ゆえに高トルクを発生できる低速時には大きな加速度で立ち上がり、速度が上がるにつれ加速度が小さくなり、トルク余りによる振動のない駆動が実現できる。また、負荷の固有振動によるトルク変化については、回転方向に力が働くときの加速度を、回転方向逆向きに力が加わるときの加速度よりも大きくなるよう加速することで固有振動によるトルク変動にも適応した加速パターンが実現できる。また、負荷のばらつき変動に対しても同様に適応した加速パターンとなる。
【００２０】
次に定速過程での駆動について説明する。定速過程の制御装置１０１の処理フローを図３に示す。電流設定値を電流設定値Ａから電流設定値Ｂに切替え、駆動信号を出力する（Ｓ６、Ｓ７）。電流設定値Ｂは予め測定した実負荷によるトルクに対し、負荷のばらつき、経年変化を考慮したマージンを持ったトルクを発生できる値である。電流設定値Ｂは加速過程の電流設定値Ａよりも小さい値とできることを特徴とするが、等しくてもよい。
【００２１】
定速駆動信号出力周期を、内部クロックをカウントすることで設定する（Ｓ８）。次に減速信号が不図示の上位コントローラから入力されていないか確認する（Ｓ９）。減速信号入力を確認した場合、減速過程に移行する。減速信号の入力を確認しなかった場合、ステップＳ７に戻り次の駆動信号を出力し、定速駆動を続ける。
【００２２】
次に減速過程での駆動について説明する。減速過程の制御装置１０１の制御フローを図４に示す。電流設定値として電流設定値Ｃを出力する（Ｓ１０）。電流設定値Ｃは減速時間の制約と供給できる電流の制約を勘案して決定される。減速時に、ステッピングモータ１０４には、ステッピングモータ１０４に接続された負荷とロータの慣性力により回転方向に力が働いているので、回転方向に力を加えるための駆動信号を必要とはしない。駆動開始からの回転角度指令値とモータ軸の回転角度の偏差が負の１ステップ角（規定値ｃ、第３の規定値）となるとき、すなわち１ステップ分駆動信号よりロータ位置が進んだときに駆動信号を出力する（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３）。このような制御を行うとステッピングモータ１０４には回転方向とは逆方向にのみ力が加わるので減速時間を短くでき、無駄な振動を抑えることができる。しかし、イナーシャの大きさや駆動速度によっては１ステップ角分ロータが進む前に回転エネルギーを失い励磁された相に引き戻されてしまうことになるので、モータ軸の回転速度が規定値ｄ以下（第４の規定値以下）の値となるときに駆動信号を出力する（Ｓ１４）。すなわち、ステップＳ１４でエンコーダの出力パルス信号周期が速度の規定値ｄとなる周期より長いときに十分減速したと判断できるので次の駆動信号を出力し停止する（Ｓ１５、Ｓ１６）。停止とともに回転指令値とモータ軸回転角を初期化する（Ｓ１７）。ステップＳ１４で出力パルス信号周期が、速度が規定値ｄとなる周期より短いときにステップＳ１１に戻る。
【００２３】
以上の制御シーケンスにより負荷変動があっても、振動抑制効果の高い駆動が実現できる。
【００２４】
図９は本実施の形態である画像形成装置の構成を示す概略的な断面図である。
【００２５】
図９において、像担持体としての感光体１は図示しないモータで矢印Ａの方向に回転する。感光体１の周囲には、現像ユニット１０、クリーナ装置８が配置されている。前記現像ユニット１０はフルカラー現像のための３台の色現像装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃと黒現像装置１０Ｋから構成される。現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、感光体１上の静電潜像をそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナーで現像する。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色を現像する際には、図示しないモータによって現像ユニット１０を矢印Ｒ方向に回転させ、当該色の現像装置が感光体１に当接するように位置合わせされる。感光体１に現像された各色のトナー像は、転写装置７によって中間転写体としてのベルト２に順次転写されて、４色のトナー像が重ね合わされる。ベルト２はローラ２０，２１，２２、２３に張架されている。これらのうち、ローラ２０は図示しない駆動源に結合されてベルト２を駆動する駆動ローラとして機能する。またローラ２１とローラ２３はベルト２の張力を調節するテンションローラとして機能し、ローラ２２は２次転写装置としての転写ローラ２４のバックアップローラとして機能する。
【００２６】
ベルト２を挟んでローラ２０と対向する位置にはベルトクリーナ９が設けられていて、ベルト２上の残留トナーがブレードで掻き落とされる。
【００２７】
記録紙カセット２５からピックアップローラ２６で搬送路に引き出された記録紙はローラ対２７、２８によってニップ部、つまり２次転写装置２４とベルト２との当接部に給送される。ベルト２上に形成されたトナー像はこのニップ部で記録紙上に転写され、定着装置４で熱定着されて装置外へ排出される。
【００２８】
前述の構成による画像形成装置では、次のようにして画像が形成される。まず、帯電装置５に電圧を印加して感光体１の表面を所定の帯電部電位で一様にマイナス帯電させる。続いて、帯電された感光体１上の画像部分が所定の露光部電位になるようにレーザースキャナからなる露光装置６で露光を行い静電潜像が形成される。露光装置６は画像信号に基づいてレーザをオン・オフすることにより、画像に対応した静電潜像を形成する。
【００２９】
現像装置１０Ｙ等の現像ローラには各色毎に予め設定された現像バイアスが印加されており、前記静電潜像は該現像ローラの位置を通過時にトナーで現像され、トナー像として可視化される。トナー像は転写装置７でベルト２に転写され、さらに２次転写装置２４で記録紙に転写され、記録紙は定着装置４に送給される。フルカラープリント時はベルト上で４色のトナーが重ね合わされた後、記録紙に転写される。感光体１上に残留したトナーは予備清掃装置でクリーニングしやすい帯電状態にされ、クリーナ装置８で除去・回収され、最後に、感光体１は除電装置（不図示）で一様に０ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備える。
【００３０】
画像形成タイミングは、ベルト２上の所定位置を基準として制御されている。ベルト２は駆動ローラ２０、テンションローラ２１、２３、バックアップローラ２２からなるローラ類に掛け渡されていて、テンションローラ２１、２３によって所定の張力が与えられている。
【００３１】
バックアップローラ２２とテンションローラ２３の間には、基準位置を検知する反射型センサ３０が配置されている。反射型センサ３０はベルト２の外周面端部に設けられた反射テープ等のマーキングを検知して基準信号Ｉ−ｔｏｐを出力する。
【００３２】
前記感光体１の外周の長さとベルト２の周長は、１：ｎ（ｎは整数）で表される整数比になっている。このように設定しておくと、ベルト２が１周する間に、感光体１が整数回転し、ベルト１周前とまったく同じ位置に戻る。従って、中間転写ベルト２上に４色を重ね合わせる際に（ベルトは４周回る）、感光体１の回転ムラによる色ズレを回避することが可能である。
【００３３】
前述のような中間転写方式の画像形成装置においては、基準信号Ｉ−ｔｏｐを検知したのち、所定時間経過後に露光装置６により画像信号に応じて潜像形成を開始する。また、前述したとおり、ベルト２が１周する間に、感光体１が整数回回転し、ベルト１周前とまったく同じ状態に戻るため、ベルト２上では常に同じ位置にトナー像が形成される。
以上のような行程を経てカラー画像が記録紙に複写されることになる。
【００３４】
前述の画像形成装置において、記録紙が記録紙カセット２５から定着装置４を通って排紙するまでには、紙を搬送する搬送ローラが複数存在する。また、一度定着装置４で画像形成を終えた記録紙の裏面にも画像形成するために搬送ローラ対２７に記録紙を搬送する不図示の搬送路があり、その搬走路にも複数の搬送ローラが存在する。これらの搬送ローラは、記録紙の位置を基準に駆動を開始し、記録紙を搬送している搬送ローラと次に記録紙を搬送する搬送ローラとで定速度で記録紙の受け渡しを行い、記録紙通過後停止する。また、感光体１や定着装置４に内蔵される定着ローラも定速度にて駆動され感光、定着が行われる。
【００３５】
本実施の形態は、これら感光体、定着装置や諸搬送ローラを、図１に示すステッピングモータ駆動装置を使用し図２、図３、図４に示す処理フローに従い回転駆動するものである。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、加減速時におけるモータ軸の振動抑制に優れ、負荷のバラツキにも対応し、かつ、加減速時間の短いステッピングモータ駆動を実現することができる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態である“画像形成装置”について説明する。本実施の形態の画像形成装置の全体構成は、第１の実施の形態と同様なので、その説明を援用し、ここでの再説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態で用いるステッピングモータ駆動装置の構成は図１と同様である。
【００３９】
加速過程での駆動について説明する。
加速過程の制御装置１０１の処理フローを図５に示す。
【００４０】
不図示の上位コントローラから動作信号が入力されると制御装置１０１は加速過程の制御モードとなり電流設定値を電流設定値Ａとし、最初の駆動信号（駆動パルス）を駆動回路に出力する（Ｓ１８、Ｓ１９）。なお、電流設定値Ａは、加速時間の制約と供給できる電流の制約を勘案して予め決定される。次に、駆動信号の出力数（パルス数）を積算した積算値と既知のステッピングモータ１０４のステップ角の積から回転角度指令値を導出する。また、エンコーダ１０５の出力信号のパルスを積算した積算値と既知のエンコーダのパルス間隔の角度の積からモータ軸回転角度を導出する。前記回転角度指令値と前記モータ軸回転角度の偏差を演算する（Ｓ２０）。次にステップＳ２０で求めた偏差と規定値ａが等しいかどうか判断する（Ｓ２１）。規定値ａは０°からステップ角の間で規定した角度である。ステップＳ２１で等しいと判断されたとき、ステップＳ２２へ移行し目標とする定速度における駆動信号周期より駆動信号出力周期が短いか判断する。
【００４１】
ステップＳ２２で、駆動信号出力周期が目標とする定速時の駆動信号周期より短いとき、定速モードに移行する。駆動信号出力周期が目標とする定速時の駆動信号出力周期より長いとき、ステップＳ１９に戻り次の駆動信号を出力する。
【００４２】
ステップＳ２１で等しくないと判断されたときは、以下に詳述するステップＳ２３ないしステップＳ２５の処理を行う。
【００４３】
電流設定値Ａは加速時間を考慮して決定された値であるが、それは負荷の摩擦、イナーシャといったパラメータを代表値で考慮した場合である。前述の制御法により負荷変動に対しても振動を抑制した加速を実現できるが、負荷の変動が大きい場合、前述の制御法は、ステッピングモータ１０４の速度もしくは回転角が規定時間内に目標とする速度もしくは回転角に到達するという保証がない。そこでステップ２３で駆動信号出力周期が規定時間内に決められた条件を満たすようになるかの判断をする。
【００４４】
このため、駆動開始からのｔ秒後の時点における、ステッピングモータ１０４の速度もしくは回転角が規定時間内に目標とする速度もしくは回転角に到達可能な駆動信号出力周期の限界値を示す駆動信号周期の限界値テーブルを予めメモリ部に保持しておく。この限界値テーブルとは、図８に示すようなテーブルである。すなわち、駆動開始からのｔ秒後の駆動信号出力周期が限界値テーブルにおけるｔ秒時の限界値より小さいとき、ステッピングモータ１０４の速度もしくは回転角が規定時間内に目標とする速度もしくは回転角に到達することが可能なのでステップＳ２０の処理に戻る。
【００４５】
規定値ｂ（第２の規定値）は、規定値ａより大きい値で、ステップ角以下の値であり脱調を防止するための規定角度である。ステッピングモータは回転角度指令値とモータ軸回転角度の偏差がステップ角の２倍以上になるとロータは回転方向の力を得られず、回転できなくなる脱調という現象を生じる。それゆえ、駆動開始からのｔ秒後の駆動信号出力周期が前記限界値テーブルのｔ秒時の限界値より長いときで、かつ規定値ｂより回転角度指令値とモータ軸回転角の偏差が大きいとき、規定値ｂに偏差が達するまで駆動信号は切り換えない（Ｓ２４）。さらに、加速の規定時間は守れない異常状態と判断し警告信号を不図示の上位コントローラに返す（Ｓ２５）。
【００４６】
次に定速過程の駆動について説明する。定速過程での制御装置１０１の処理フローを図６に示す。設定速度でモータが回転する一定周期で駆動信号を出力する（Ｓ２６、Ｓ２７）。次に駆動信号出力直前にサンプリングした回転角度指令値とモータ軸回転角度の偏差を演算する（Ｓ２８）。電流設定値は回転角度指令値とモータ軸の回転角度の偏差が２つの値で規定される規定範囲内か否か判断する（Ｓ２９）。この規定範囲とは、０°以上ステップ角以下のある範囲であり、発生トルクの過不足を調整する値である。規定範囲をステップ角度に近い範囲で定めるとトルクマージンは少ないが消費電力の少ない駆動となり、規定範囲を狭めるとトルク変動を少なくできる。偏差が規定範囲外のときに、まず、偏差が規定値ｂ以下か判断し、規定値ｂ以上のときは規定値ｂに偏差が達するまで駆動信号は切り換えないことで脱調を回避する。さらに、現在の制御では定速を維持できない異常状態と判断し警告信号を不図示の上位コントローラに返す（Ｓ３０、Ｓ３１）。
【００４７】
規定値ｂ以下の場合、電流設定値を変化させる（Ｓ３２）。ステップＳ３２での電流設定値の変更は、電流値を上げると偏差が減少し、電流値を下げると偏差が増大するので規定範囲を規定する２つの値の平均値（規定範囲の中心値）と偏差との誤差に対するＰＩ（比例＋積分）制御により規定範囲内に入るように制御する。他の制御理論を用いることも可能である。Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３２の処理により負荷トルクの増減によるトルク余りを防止し適切なトルクマージンで駆動を行える。次に回転角度指令値が規定回転角度１（第１の規定回転角度）と等しい（一致）か判断する（Ｓ３３）。等しくないときＳ２６の処理に戻り定速駆動を続ける。等しいとき、減速過程に制御を移行する。規定回転角度１は、規定回転角度２で停止するために規定回転角度２から限界条件で減速に必要な回転角度を引いた値である。
【００４８】
次に減速過程の駆動について説明する。減速過程での制御装置１０１の処理フローを図７に示す。電流設定値として電流設定値Ｃを出力し、駆動信号を出力する（Ｓ３４）。電流設定値Ｃは減速時間の制約と供給できる電流の制約を勘案して決定する。次に回転角度指令値が規定回転角度２（第２の規定回転角度）に等しいか否か判断し、等しいときステッピングモータの駆動を停止する（Ｓ３５、Ｓ４０）。そして回転角度指令値と回転角度を初期化する（Ｓ４１）。ステップＳ３５の処理で等しくないとき、駆動開始からの回転角度指令値とモータ軸の回転角度の偏差が負の１ステップ角（規定値ｃ）となるとき、すなわち１ステップ分駆動信号よりロータ位置が進んだときに駆動信号を出力する（Ｓ３６、Ｓ３７、Ｓ３９）。しかし、イナーシャの大きさや駆動速度によっては１ステップ角分ロータが進む前に回転エネルギーを失い駆動された励磁された相に引き戻されてしまうことになるので、モータ軸の回転速度が規定値ｄ以下の値となるときに駆動信号を出力する（Ｓ３８）。
【００４９】
図９に示す本実施の形態の画像形成装置において、現像ユニット１０は、各色の現像を開始する時刻までに現像位置に回転する。本実施の形態では、現像ユニット１０の回転時間、回転角度が規定され、現像ユニット１０内のトナーの増減により著しく負荷トルクが変動することに対して図５、図６、図７に示した処理フローにより制御する。また、現像ユニット以外に、記録紙の材質により搬送時の負荷トルクが変動する搬送ローラ、定着装置等の駆動用のモータにも前述した制御を適用できる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、加減速時におけるモータ軸の振動抑制に優れ、負荷のバラツキにも対応し、かつ、加減速時間の短いステッピングモータ駆動装置を提供することができる。
【００５１】
また、回転角度を指定することができ、加速過程および定速過程での異常に対処できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１の実施の形態で用いるステッピングモータ駆動装置の構成を示す図
【図２】第１の実施の形態における加速過程での処理を示すフローチャート
【図３】第１の実施の形態における定速過程での処理を示すフローチャート
【図４】第１の実施の形態における減速過程での処理を示すフローチャート
【図５】第２の実施の形態における加速過程での処理を示すフローチャート
【図６】第２の実施の形態における定速過程での処理を示すフローチャート
【図７】第２の実施の形態における減速過程での処理を示すフローチャート
【図８】限定値テーブル
【図９】画像形成装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００５３】
１０１  制御装置
１０２  駆動回路
１０３  電源
１０４  ステッピングモータ
１０５  エンコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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