(57)【要約】【課題】マイクロステップ駆動時の励磁ホールド状態でのホールド音を抑える。【解決手段】Ｗ１−２相励磁や２Ｗ１−２相励磁などでマイクロステップ駆動をするとき、ＣＰＵ２７は励磁ホールド時に駆動パターン発生回路３１に対してチョッピング同期設定にはせずに非同期設定とし、励磁ホールド時に弱励磁にてステッピングモータ２５をステップさせないようにして、大きな負荷が加えられてもモータ軸振動などを発生させず、チョッピング周波数の微妙な差による振動や高周波音が発生することを抑制する。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁相を順次切り替えて回転するステッピングモータに駆動電流を一定に保つように制御する定電流チョッピング制御回路と、各励磁相の微妙な抵抗分やコイルインダクタンスの違いによる励磁ホールド時の微妙なチョッピング周波数ずれをなくすためにチョッピングタイミングを各相とも合わせるチョッピング同期機能を有するステッピングモータの制御方法において、
マイクロステップ駆動のとき、励磁ホールド時に前記チョッピング同期機能を設定せずに、チョッピング非同期とすることを特徴とするステッピングモータの制御方法。
【請求項２】
励磁相を順次切り替えて回転するステッピングモータに駆動電流を一定に保つように制御する定電流チョッピング制御回路と、各励磁相の微妙な抵抗分やコイルインダクタンスの違いによる励磁ホールド時の微妙なチョッピング周波数ずれをなくすためにチョッピングタイミングを各相とも合わせるチョッピング同期機能を有するステッピングモータの制御方法において、
マイクロステップ駆動のとき、励磁ホールドパターン状態を確認し、確認した励磁ホールドパターン状態に応じて前記チョッピング同期機能を設定するかチョッピング非同期とするかを選択することを特徴とするステッピングモータの制御方法。
【請求項３】
励磁相を順次切り替えて回転するステッピングモータに駆動電流を一定に保つように制御する定電流チョッピング制御回路と、各励磁相の微妙な抵抗分やコイルインダクタンスの違いによる励磁ホールド時の微妙なチョッピング周波数ずれをなくすためにチョッピングタイミングを各相とも合わせるチョッピング同期機能を有するステッピングモータの制御方法において、
マイクロステップ駆動のとき、ステッピングモータの回転開始時の励磁パターンを固定しておき、ステッピングモータを回転するときのスルーアップと停止するときのスルーダウンのときに供給するパルス数から定常状態で供給するパルス数を定めて励磁ホールドする励磁パターンの位置を規制することを特徴とするステッピングモータの制御方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のステッピングモータの制御方法により記録媒体の搬送駆動を行うステッピングモータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば複写機やプリンタ，ファクシミリ等で記録媒体の搬送駆動に使用するステッピングモータの制御方法及びそれを使用した画像形成装置、特に騒音の抑制に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の画像形成装置で記録紙を搬送駆動するためにステッピングモータが使用されている。このステッピングモータを駆動するときの振動や騒音を低減するために、チョッピング同期設定を行っている。
【０００３】
ステッピングモータを例えば２相励磁方式で制御する場合は、図３（ａ）の駆動パターンと、（ｂ）のモータ励磁模式図で示すように、Ａ相とＢ相で励磁したときには励磁ベクトルＥ１でホールドされる。次に、Ｂ相とＡ−相で励磁させると励磁ベクトルＥ２、Ａ−相とＢ−相で励磁させると励磁ベクトルＥ３、Ｂ−相とＡ相で励磁させると励磁ベクトルＥ４というように励磁ベクトルが遷移していく。これを続けることにより２相励磁方式でステッピングモータが回転する。
【０００４】
また、定電流チョッピング駆動の場合、例えばステッピングモータのＡ相コイルに電流を供給した場合のコイルに流れる電流は、コイルのインダクタンス及び抵抗分によって、図４（ａ）のチョッピング電流波形に示すように、電流Ｉ１のように徐々に大きくなってくる。そして、ある一定の電流値Ｉに達した時点で電流を一旦遮断させる。この電流遮断によりコイルに流れる電流は電流Ｉ２と減少する。その後、再び通電させると、電流遮断している間に若干コイルを流れる電流が減少しているため、コイルに流れる電流はＩ３のように急激に増加する。そして再び一定の電流値Ｉに達した時点で再度電流が遮断される。これを繰り返すことにより、一定の電流Ｉで励磁可能となる。そしてチョッピング同期／非同期設定が非同期状態である場合は、Ａ相、Ｂ相、Ａ−相、Ｂ−相それぞれのコイルインダクタンスや抵抗分によって、図４（ａ）に示す励磁電流波形は若干異なったものとなる。例えばインダクタンスが小さいコイルがあった場合、図４（ｂ）に示すように、（ａ）に比べ電流の立ち上がり時間が早くなり、一定時間のチョッピング回数も多くなる。そして、励磁ホールド状態では、例えばＡ相とＢ相を同時に励磁させると、やはりいくら同じモータのコイルでも若干のインダクタンスや抵抗分の誤差があるため、それぞれのチョッピング電流波形が若干異なる。この若干のチョッピング周波数の差が振動や高周波音となる場合がある。
【０００５】
ここでチョッピング同期設定にすると、例えばＡ相とＢ相を同時に励磁した場合、コイルインダクタンスや抵抗分の差により、チョッピング電流は波形が異なってしまう。その状態が、例えば、図４（ａ）がＡ相、（ｂ）がＢ相の励磁状態であったとすると、チョッピングが早く発生した相に合わせて両方の相の電流を同時に遮断させるので、Ａ相もＢ相のチョッピングとほぼ同じ波形となる。このようにして僅かなチョッピング周波数の差による振動や高周波音を抑えることができる。
【０００６】
また、例えばＷ１−２相励磁方式によるマイクロステップ駆動を行った場合、図５のモータ励磁模式図に示すように、励磁ベクトルＥ１から励磁ベクトルＥ１６までの各相に対して同じベクトル力で励磁するようにモータ電流を制御させる。このようにして常に同じ力で励磁されるため、振動を抑え高速回転が可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このマイクロステップ駆動を行うときに、例えば図５の励磁ベクトルＥ４の状態では、一相の最大電流値を１とすると、Ａ相はｓｉｎ（２２．５°）≒０．３８３の電流値で励磁し、Ｂ相は、ｃｏｓ（２２．５°）≒０．９２４の電流値で励磁していることになる。このチョッピング電流波形を図６（ａ）に示す。このときにチョッピング同期設定に切り替えると、チョッピングが早く発生する相に合わせて両相ともチョッピングさせてしまうために、結果的に図６（ｂ）に示すようにＡ相もＢ相も同じ電流値≒０．３８３でホールドされることになる。このため励磁位置は、図７のモータ励磁模式図に示すように、励磁ベクトルＥ３の位置にずれてしまい、励磁ベクトルＥｃも電流が小さいために弱い励磁となる。これによりモータ停止後、励磁ベクトルＥ４の位置で励磁中にチョッピング同期設定を行うと弱励磁で別の励磁位置に移動させようとする。ステッピングモータが駆動するシステムによって負荷は変わるが、大きな負荷のシステムの場合、励磁ベクトルＥｃのように弱励磁では移動できない可能性があり、このためモータ軸が振動して異音の発生につながる可能性がある。
【０００８】
この発明は、このようなマイクロステップ駆動時の励磁ホールド状態でのホールド音を抑えることができるステッピングモータの制御方法及びそれを使用した画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るステッピングモータの制御方法は、励磁相を順次切り替えて回転するステッピングモータに駆動電流を一定に保つように制御する定電流チョッピング制御回路と、各励磁相の微妙な抵抗分やコイルインダクタンスの違いによる励磁ホールド時の微妙なチョッピング周波数ずれをなくすためにチョッピングタイミングを各相とも合わせるチョッピング同期機能を有するステッピングモータの制御方法において、マイクロステップ駆動のとき、励磁ホールド時に前記チョッピング同期機能を設定せずに、チョッピング非同期とし、励磁ホールド時に発生する異音を抑制する。
【００１０】
この発明に係るステッピングモータの第２の制御方法は、マイクロステップ駆動のとき、励磁ホールドパターン状態を確認し、確認した励磁ホールドパターン状態に応じて前記チョッピング同期機能を設定するかチョッピング非同期とするかを選択することを特徴とする。
【００１１】
この発明に係るステッピングモータの第３の制御方法は、マイクロステップ駆動のとき、ステッピングモータの回転開始時の励磁パターンを固定しておき、ステッピングモータを回転するときのスルーアップと停止するときのスルーダウンのときに供給するパルス数から定常状態で供給するパルス数を定めて励磁ホールドする励磁パターンの位置を規制することを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る画像形成装置は、前記いずれかのステッピングモータの制御方法により記録媒体の搬送駆動を行うステッピングモータの駆動を制御することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の複写機の構成図である。複写機１は、画像形成ユニット２の下部に記録紙を収納した２段の給紙カセット３ａ，３ｂが設けられ、画像形成ユニット２の上部には読取ユニット４を有する。給紙カセット３ａ，３ｂは給紙ローラ５ａ，５ｂを有し、給紙ローラ５ａ，５ｂにより給紙カセット３ａ，３ｂ内に積載された記録紙を１枚ずつ給紙する。給紙ローラ５ａ，５ｂの下流側近傍は合流して縦搬送経路６が形成されている。縦搬送経路６には、搬送ローラ７，８と画像形成ユニット２の画像形成部９と定着部１０が配置されている。画像形成部９は、感光体１１と、感光体１１の周囲に配置された帯電チャージャ１２と現像装置１３と転写部１４及びクリーニングユニット１５と、レーザ光源やポリゴンミラー等が設けられ、感光体１１にレーザービームを照射して画像を書き込む書込ユニット１６を有する。
【００１４】
縦搬送経路６の下流端には排紙ローラ１７が設けられ、画像を形成した記録紙を排紙部１８に搬送する。また、縦搬送経路６の外側には、支軸１９を支点として回転方向に開閉可能な手差しトレイ２０が設けられている。画像形成ユニット２の側面で支軸１９の上部近傍には手差し給紙を行うための給紙口が設けられ、両面ユニット２１と共通に用いられる搬送経路である共通搬送経路２２が搬送ローラ８の上流側で縦搬送経路６と合流している。そして手差しトレイ２０を水平に開放したときに手差し給紙が可能となり、手差しトレイ２０にセットした記録紙は共通搬送経路２２から縦搬送経路６に搬送される。
【００１５】
給紙ユニット３ａ，３ｂあるいは手差しトレイ２０から給紙された記録紙は画像形成部９に搬送される。画像形成部９は、書込ユニット１６により感光体１１に書き込まれて形成された静電潜像を現像装置１３で現像し、現像した画像を転写部１４で記録紙に転写する。定着部１０は画像が転写された記録紙に熱及び圧力を加えて定着する。画像が定着された記録紙は排紙ローラ１７により排紙部１８に排出される。両面ユニット２１は装置本体２の外側部に設置され、記録紙の両面に画像を形成するときは、片面に画像を形成した記録紙を装置本体２の上部に設けた搬送ローラ２３によりスイッチバック経路２４に送り、スイッチバック経路２４から両面ユニット２１を介して再び縦搬送経路６に記録紙を搬送する。
【００１６】
この複写機１の記録紙を搬送する縦搬送経路６等の駆動手段は、図２のブロック図に示すように、ステッピングモータ２５とモータ駆動制御部２６で構成されている。モータ駆動制御部２６は、ＣＰＵ２７とＲＯＭ２８とＲＡＭ２９とタイマー３０と駆動パターン発生回路３１及びモータドライバ３２を有する。ＣＰＵ２７はＲＯＭ２８に格納されたプログラムにしたがってステッピングモータ２５の制御を実行する。ＲＡＭ２９は各種の設定値を記憶したり、テンポラリ領域としても使用する。タイマー３０は、ＣＰＵ２７がモータ制御を実行する際の基準タイミングを生成し、このタイマー３０をＣＰＵ２７が制御することにより、駆動パターン発生回路３１にステッピングモータ２５の１ステップタイミング切り替えクロックを供給する。駆動パターン発生回路３１はモータードライバ３２にＡ相とＡ−相とＢ相とＢ−相の各相のオン／オフパターンや、励磁電流リファレンス電圧などを供給するとともに、２相励磁や１−２相励磁やＷ１−２相励磁や２Ｗ１−２相励磁などのモータ励磁方式の設定や、モータ励磁オン／オフやモータ回転方向及びチョッピング同期／非同期設定などもＣＰＵ２７により設定される。モータドライバ３２は、駆動パターン発生回路３１により生成された励磁相パターンや各種設定に基づきステッピングモータ２５を回転駆動する。また、モータドライバ３２は駆動パターン発生回路３１によりチョッピング同期／非同期が設定され、その設定に基づいてチョッピング同期／非同期モード定電流回転を実現する。
【００１７】
このモータドライバ３２で、図５に示すように、Ｗ１−２相励磁や２Ｗ１−２相励磁などでマイクロステップ駆動をするとき、ＣＰＵ２７は励磁ホールド時に駆動パターン発生回路３１に対してチョッピング同期設定にはせずに非同期設定とする。このようにマイクロステップ駆動で励磁ホールド時にはチョッピング同期設定にはせずに非同期設定にすることにより、図７に示すように、励磁ホールド時に弱励磁にてステッピングモータ２５をステップさせることがなくなり、大きな負荷が加えられてもモータ軸振動などを発生させず、チョッピング周波数の微妙な差による振動や高周波音が発生することを抑制でき、複写機１で画像を形成中に発生する騒音を低減することができる。
【００１８】
このようにマイクロステップ駆動で、励磁ホールド時にチョッピング同期設定にはせずに非同期設定にするが、マイクロステップ駆動であっても、例えば図５の励磁ベクトルＥ３の状態で励磁ホールドしている場合はＡ相とＢ相は同じ電流値で励磁している。このような場合はチョッピング同期状態にした方が、各相ごとのインダクタンスや抵抗分による微妙な差による振動や高周波音を防ぐことができる。そこでＣＰＵ２７は駆動パターン発生回路３１の状態を読み取り、励磁ホールドする時点で、現状の励磁ホールドパターンを確認する。すなわち、図５励磁ベクトルＥ１から励磁ベクトルＥ１６までのどの位置で励磁ホールドしているかを確認し、２相が励磁され、かつそれぞれ異なる電流値で励磁されている励磁ベクトルＥ２、励磁ベクトルＥ４、励磁ベクトルＥ６、励磁ベクトルＥ８、励磁ベクトルＥ１０、励磁ベクトルＥ１２、励磁ベクトルＥ１４、励磁ベクトルＥ１６のパターンであった場合のみチョッピング非同期モードに設定し、それ以外の場合はチョッピング同期モードに設定する。このように励磁ホールドパターンに応じてチョッピング非同期モードに設定したり、チョッピング同期モードに設定することにより、励磁ホールド時の音を最小限に抑えることができる。
【００１９】
前記説明ではマイクロステップ駆動時に任意の励磁ベクトルの位置で励磁ホールドする場合について説明したが、ステッピングモータ２５の回転開始時の励磁パターンを固定しておき、ステッピングモータ２５を回転するときのスルーアップと停止するときのスルーダウンのときに供給するパルス数から定常状態で供給するパルス数を規制してやることにより、励磁ホールド時に常にチョッピング同期として異常音の発生を防ぐようにしても良い。
【００２０】
このステッピングモータ２５の回転開始時の励磁パターンは駆動パターン発生回路３１のリセット制御などで固定化することができる。例えば図５に示すＷ１−２相励磁において、ステッピングモータ２５の回転前の励磁パターンを、励磁ベクトルＥ１の位置にセットする。そしてステッピングモータ２５を回転するときのスルーアップで供給するパルス数を例えば１５パルスであるとし、停止するときのスルーダウンスルーダウンで供給するパルス数を８パルスであるとすると、スルーアップとスルーダウンで供給するパルス数の合計は２３パルスになる。このパルス数に定常状態で供給するパルス数を加算することにより、ステッピングモータ２５の回転を停止して励磁ホールドする励磁パターンの位置を規制することができる。すなわちスルーアップとスルーダウンで供給するパルス数の合計が２３パルスの場合、定常状態で供給するパルス数を加算した合計のパルス数が偶数になるように定めると、２相が同じ電流値で励磁されているか、２相のうち１相の励磁電流が零である位置、例えば図５において励磁ベクトルＥ１，Ｅ３，Ｅ５，Ｅ７，Ｅ９，Ｅ１１，Ｅ１３，Ｅ１５の位置で励磁ホールドされ、励磁ホールド時はいつもチョッピング同期モードにしても異音が発生することを抑制でき、複写機１で画像を形成中に発生する騒音を低減することができる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、マイクロステップ駆動のとき、励磁ホールド時に前記チョッピング同期機能を設定せずに、チョッピング非同期にすることにより、励磁ホールド時のモータ軸に振動が発生することを防ぎ、発生する異音を抑制することができる。
【００２２】
また、マイクロステップ駆動のとき、励磁ホールドパターン状態を確認し、確認した励磁ホールドパターン状態に応じて前記チョッピング同期機能を設定するかチョッピング非同期とするかを選択することにより、励磁ホールド時に発生する異音を最小限に抑えることができる。
【００２３】
さらに、マイクロステップ駆動のとき、ステッピングモータの回転開始時の励磁パターンを固定しておき、ステッピングモータを回転するときのスルーアップと停止するときのスルーダウンのときに供給するパルス数から定常状態で供給するパルス数を定めて励磁ホールドする励磁パターンの位置を規制することにより、励磁ホールド時はいつもチョッピング同期モードにしても異音が発生することを抑制することができる。
【００２４】
また、この発明のステッピングモータの制御方法により記録媒体の搬送駆動を行うステッピングモータの駆動を制御することにより、画像形成装置で画像を形成中に発生する騒音を低減することができ、画像形成装置の設置環境を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の複写機の構成図である。
【図２】記録紙搬送経路の駆動手段の構成を示すブロック図である。
【図３】ステッピングモータの駆動パターンと励磁方式を示す模式図である。
【図４】ステッピングモータの励磁電流波形を示す波形図である。
【図５】マイクロステップ駆動のときの励磁方式を示す模式図である。
【図６】チョッピング同期を設定したときの電流波形の変化を示す波形図である。
【図７】チョッピング同期を設定したときのモータ励磁模式図である。
【符号の説明】
１；複写機、２；画像形成ユニット、３；給紙カセット、４；読取ユニット、
５；給紙ローラ、６；縦搬送経路、７；搬送ローラ、８；搬送ローラ、
９；画像形成部、１０；定着部、１１；感光体、１３；現像装置、
１４；転写部、１６；書込ユニット、２５；ステッピングモータ、
２６；モータ駆動制御部、２７；ＣＰＵ、２８；ＲＯＭ、２９；ＲＡＭ、
３０；タイマー、３１；駆動パターン発生回路、３２；モータドライバ。
【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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