(57)【要約】【課題】  ステッピングモータの第１の励磁コイルに直列接続された第１の電流検知手段とステッピングモータの第２の励磁コイルに直列接続された第２の電流検知手段との間の検知誤差に起因するステッピングモータの回転ムラを抑制する。【解決手段】  励磁コイル６０５Ａ及び電流検知センサ９００Ａと励磁コイル６０５Ｂ及び電流検知センサ９００Ｂとの間にスイッチ回路７０３を設け、ＣＰＵ７０１はステッピングモータを回転駆動させるときスイッチ回路７０３をオフさせ、電流検知センサ９００Ａと電流検知センサ９００Ｂの間の検知誤差を補正する補正値をもとめるときスイッチ回路７０３をオンさせ、励磁コイル６０５Ａ、電流検知センサ９００Ａ、励磁コイル６０５Ｂ、及び電流検知センサ９００Ｂに電流を流させる。【選択図】  図３
2012130165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータの第１の励磁コイルに直列接続された第１の電流検知手段と、
前記ステッピングモータの第２の励磁コイルに直列接続された第２の電流検知手段と、
前記第１の励磁コイル及び前記第１の電流検知手段と前記第２の励磁コイル及び前記第２の電流検知手段との間に設けられ、前記第１の励磁コイル、前記第１の電流検知手段、前記第２の励磁コイル、及び前記第２の電流検知手段を直列接続させるスイッチ手段と、
前記ステッピングモータを回転駆動させるとき前記スイッチ手段をオフさせ、前記第１の電流検知手段と前記第２の電流検知手段の間の検知誤差を補正する補正値をもとめるとき前記スイッチ手段をオンさせ、直列接続された前記第１の励磁コイル、前記第１の電流検知手段、前記第２の励磁コイル、及び前記第２の電流検知手段に電流を流させる制御手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記スイッチ手段をオンさせた状態における前記第１の電流検知手段及び前記第２の電流検知手段の出力に基づいて、前記第１の電流検知手段及び前記第２の電流検知手段の少なくとも１つの出力の補正値をもとめ、前記ステッピングモータを回転駆動させるとき、前記第１の電流検知手段及び前記第２の電流検知手段の少なくとも１つの出力を前記補正値により補正することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１の励磁コイル及び前記第１の電流検知手段にＨブリッジ接続された第１の複数のスイッチング素子と、前記第２の励磁コイル及び前記第２の電流検知手段にＨブリッジ接続された第２の複数のスイッチング素子を有し、
前記制御手段は、前記第１の複数のスイッチング素子及び前記第２の複数のスイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ステッピングモータを回転駆動させるとき、前記第１の複数のスイッチング素子の少なくとも１つをオンオフ制御することにより前記第１の励磁コイルの定電流制御を行い、前記第２の複数のスイッチング素子の少なくとも１つをオンオフ制御することにより前記第２の励磁コイルの定電流制御を行うことを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の電流検知手段と前記第２の電流検知手段の間の検知誤差を補正する補正値をもとめるとき、前記第１の複数のスイッチング素子及び前記第２の複数のスイッチング素子の少なくとも１つをオンオフ制御することにより前記第１の励磁コイル及び前記第２の励磁コイルの定電流制御を行うことを特徴とする請求項４記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記ステッピングモータは電子写真式の画像形成装置の感光体を回転駆動することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータの第１の励磁コイルの電流を検知する第１の電流検知手段と第２の励磁コイルの電流を検知する第２の電流検知手段を有するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真式の画像形成装置における感光体の回転駆動にはＤＣブラシレスモータやステッピングモータなどが用いられている。ステッピングモータは位置制御に優れているが、励磁コイルに流す電流が少なすぎる場合には脱調が生じ、多すぎる場合には振動が生じる。従って、励磁コイルに流れる電流を検知して、励磁コイルに流す電流を制御するのが好ましい。バイポーラ駆動型のステッピングモータの励磁コイルに流れる電流を検知してステッピングモータの駆動を制御する装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置では、Ａ相コイルの電流を検知するＡ相電流検知器とＢ相コイルの電流を検知するＢ相電流検知器をそれぞれ設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０７４９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ａ相電流検知器とＢ相電流検知器の間に検知誤差がある場合、Ａ相コイルとＢ相コイルに同量の電流を流そうと制御しても、Ａ相コイルが生じる回転トルクとＢ相コイルが生じる回転トルクは異なってしまい、ステッピングモータに回転ムラが発生してしまう。Ａ相電流検知器とＢ相電流検知器の間の誤差を補正する固定的な補正値を用いたとしても、経時変化や環境変化に対応することができない。ステッピングモータにより感光体を回転駆動する画像形成装置においては、ステッピングモータの回転むらは画質低下につながる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、ステッピングモータの第１の励磁コイルに直列接続された第１の電流検知手段と、前記ステッピングモータの第２の励磁コイルに直列接続された第２の電流検知手段と、前記第１の励磁コイル及び前記第１の電流検知手段と前記第２の励磁コイル及び前記第２の電流検知手段との間に設けられ、前記第１の励磁コイル、前記第１の電流検知手段、前記第２の励磁コイル、及び前記第２の電流検知手段を直列接続させるためのスイッチ手段と、前記ステッピングモータを回転駆動させるとき前記スイッチ手段をオフさせ、前記第１の電流検知手段と前記第２の電流検知手段の間の検知誤差を補正する補正値をもとめるとき前記スイッチ手段をオンさせ、直列接続された前記第１の励磁コイル、前記第１の電流検知手段、前記第２の励磁コイル、及び前記第２の電流検知手段に電流を流させる制御手段と、を有することを特徴とするモータ制御装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ステッピングモータの第１の励磁コイルに直列接続された第１の電流検知手段とステッピングモータの第２の励磁コイルに直列接続された第２の電流検知手段との間の検知誤差を検出して補正をすることが可能になり、ステッピングモータの回転ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】画像形成装置の画像形成部の断面図。
【図２】感光体の駆動構成図。
【図３】モータの励磁コイルを駆動する回路の回路図。
【図４】電流検知センサの回路図。
【図５】電流検知センサの出力の補正値をもとめる際のＦＥＴのオンオフ制御のタイミングチャート。
【図６】補正係数に関するテーブルを示す図。
【図７】他の実施形態におけるモータの励磁コイルを駆動する回路の回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、電子写真式画像形成装置の画像形成部の断面図である。画像形成装置は、イエロー（以下Ｙと記載）、マゼンダ（以下Ｍと記載）、シアン（以下Ｃと記載）、ブラック（以下Ｋと記載）の画像を形成する画像形成ユニットを有している。以下の説明では、Ｙ〜Ｍは省略した形で説明する。画像形成装置は、感光体１００、露光ユニット１０１、現像器１０２、感光体クリーナ１０４、帯電ローラ１０５、一次転写ローラ１０６、中間転写ベルト１０７、中間転写ベルトクリーナ１０８、二次転写ローラ１０９及び１１０、定着器１１１を有する。記録材（シート）Ｐへ画像形成は次のように行われる。感光体１００、中間転写ベルト１０７、帯電ローラ１０５、現像スリーブ１０３、一次転写ローラ１０６、二次転写ローラ１０９、定着ローラ１１１が回転する。帯電ローラ１０５には、直流電圧又は、直流電圧に正弦波電圧を重畳した高電圧が印加される。これにより、感光体１００の表面は一様に帯電される。次に、帯電された感光体１００の表面は、画像信号に応じて露光装置１０１に露光され、感光体１００上に静電潜像が形成される。感光体１００上に静電潜像は、現像器１０２によりトナーで現像される。４つの感光体１００Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上のトナー像は、一次転写ローラ１０６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋによって中間転写ベルト１０７に重ねて転写された後、中間転写ベルト１０７上の画像は二次転写ローラ１０９によって記録材Ｐに転写される。感光体１００上に残ったトナーはクリーナ１０４によって掻き取られる。中間転写ベルト１０７に残ったトナーは中間転写ベルトクリーナ１０８によって掻き取られる。記録材Ｐに転写されたトナー像は、定着器１１１によって圧力と温度により記録材Ｐに定着される。
【０００９】
図２は、感光体１００の駆動構成図である。２相ステッピングモータ（以下モータ）６００は、モータ軸５００と感光体軸４００を介して感光体１００を回転駆動する。モータ６００は、減速ギア等の減速機構を介さずに感光体１００を直接駆動（ダイレクト駆動）する。感光体１００をダイレクト駆動するため、減速機構に起因する周期的な速度変動の発生がない。制御部７００は、マイクロステップ駆動方式でモータ６００を回転させる。制御部７００は、感光体軸４００の回転速度を測定するロータリーエンコーダ２００の信号に基づいて、モータ６００の回転速度を制御する。制御部７００は、モータ６００のＡ相及びＢ相の励磁コイルに流れる駆動電流を検知する電流検知センサ９００Ａ及び９００Ｂの信号に基づいて、モータ６００のＡ相及びＢ相の励磁コイルに流す電流をパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）することで、Ａ相及びＢ相の励磁コイルの定電流制御を行う。温度センサ１０００は、電流検知センサ９００Ａ及び９００Ｂの近傍に設けられ、温度センサ１０００の出力は、後述する電流検知センサ９００Ａ又は９００Ｂの出力補正に用いられる。
【００１０】
図３は、モータ６００の励磁コイルをバイポーラ駆動する制御部７００の回路図である。励磁コイル６０５Ａ（第１の励磁コイル）及び励磁コイル６０５Ｂ（第２の励磁コイル）は、モータ６００のＡ相及びＢ相の励磁コイルである。励磁コイル６０５Ａ及び６０５Ｂに対する電流制御はそれぞれＨブリッジ回路によって行われる。励磁コイル６０５Ａの一端と電源Ｖｓの間にはＦＥＴ７０２Ａが、励磁コイル６０５Ａの他端と電源Ｖｓの間にはＦＥＴ７０２Ｃが、励磁コイル６０５Ａの一端とアースの間にはＦＥＴ７０２Ｂが、励磁コイル６０５Ａの他端とアースの間にはＦＥＴ７０２Ｄが接続されている。なお、電流検知センサ９００Ａ（第１の電流検知部）が励磁コイル６０４Ａに直列接続されている。つまり、励磁コイル６０４Ａ及び電流検知センサ９００Ａに第１の複数のスイッチング素子がＨブリッジ接続されている。励磁コイル６０５Ｂの一端と電源Ｖｓの間にはＦＥＴ７０２Ｅが、励磁コイル６０５Ｂの他端と電源Ｖｓの間にはＦＥＴ７０２Ｇが、励磁コイル６０５Ｂの一端とアースの間にはＦＥＴ７０２Ｆが、励磁コイル６０５Ｂの他端とアースの間にはＦＥＴ７０２Ｈが接続されている。なお、電流検知センサ９００Ｂ（第２の電流検知部）が励磁コイル６０４Ｂに直列接続されている。つまり、励磁コイル６０４Ｂ及び電流検知センサ９００Ｂに第２の複数のスイッチング素子がＨブリッジ接続されている。２つのＨブリッジ回路は、励磁コイル６０５Ａと６０５Ｂを直列接続させるＦＥＴ７０３を含むスイッチ回路で接続されている。ＣＰＵ７０１は、ＦＥＴ７０２Ａ〜７０２Ｈ及びＦＥＴ７０３のオンオフ制御を行う。
【００１１】
モータ６００の回転駆動は、ＦＥＴ７０３をオフした状態で、励磁コイル６０５Ａの正方向の通電、励磁コイル６０５Ｂの正方向の通電、励磁コイル６０５Ａの逆方向の通電、励磁コイル６０５Ｂの逆方向の通電を順次切り替える制御を繰り返すことにより行う。励磁コイル６０５Ａの正方向の通電は、ＦＥＴ７０２Ａ及び７０２Ｄをオン、ＦＥＴ７０２Ｃ及び７０２Ｂをオフさせる。励磁コイル６０５Ｂの正方向の通電は、ＦＥＴ７０２Ｅ及び７０２Ｈをオン、ＦＥＴ７０２Ｇ及び７０２Ｆをオフさせる。励磁コイル６０５Ａの逆方向の通電は、ＦＥＴ７０２Ａ及び７０２Ｄをオフ、ＦＥＴ７０２Ｃ及び７０２Ｂをオンさせる。励磁コイル６０５Ｂの逆方向の通電は、ＦＥＴ７０２Ｅ及び７０２Ｈをオフ、ＦＥＴ７０２Ｇ及び７０２Ｆをオンさせる。
【００１２】
巨視的には、ＣＰＵ７０１が励磁コイル６０５Ａ及び励磁コイル６０５Ｂの通電を順次切り替えることにより、モータ６００を回転させるのであるが、微視的には、ＣＰＵ７０１が各通電期間内において励磁コイル６０５Ａ及び６０５Ｂの電流検知結果に応じたデューティ比でオンオフ制御（ＰＷＭ制御）することにより励磁コイル６０５Ａ及び６０５Ｂの定電流制御を行う。励磁コイル６０５Ａ及び６０５Ｂを正確に電流制御することにより、モータ６００の回転位置誤差やトルク変動を防止し、ムラなく回転させることができる。
【００１３】
図４は、電流検知センサ９００Ａの回路図である。励磁コイル６０５Ａに抵抗Ｒｓが直列接続されている。抵抗Ｒｓの両端の電圧は、オペアンプＯｐ及び抵抗Ｒ１、Ｒ２からなる反転増幅回路により増幅され、増幅された電圧ＶｏはＣＰＵ７０１へ入力される。ＣＰＵ７０１は、入力された電圧Ｖｏに基づいて、抵抗Ｒｓに流れる電流を検出する。電流検知センサ９００Ｂも電流検知センサ９００Ａと同一の構成であるが、それぞれの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒｓの抵抗値には誤差が±１％ほどあるため、電流検知センサ９００Ａと９００Ｂの間には検知誤差が存在し得る。この検知誤差は、励磁コイル６０５Ａの制御電流値と励磁コイル６０５Ｂの制御電流値の間に差をもたらし、その結果、モータ６００の回転位置誤差やトルク変動を引き起こさせる。
【００１４】
そこで本実施形態では、電流検知センサ９００Ａと電流検知センサ９００Ｂに同じ電流を流し、電流検知センサ９００Ａと電流検知センサ９００Ｂの間の検知誤差を検出し、この検知誤差を補正するようにした。前述したように、２つのＨブリッジ回路は、励磁コイル６０５Ａ、電流検知センサ９００Ａ、励磁コイル６０５Ｂ、及び電流検知センサ９００Ｂを直列接続させるＦＥＴ７０３を含むスイッチ回路で接続されている。ＣＰＵ７０１が、ＦＥＴ７０２Ａ、７０２Ｈ、７０３をオン、ＦＥＴ７０２Ｃ、７０２Ｅ、７０２Ｇ、７０２Ｂ、７０２Ｄ、７０２Ｆオフさせることにより、電流検知センサ９００Ａと電流検知センサ９００Ｂに共通の電流が流れる。そして、ＣＰＵ７０１は、電流検知センサ９００Ａの出力に基づいて励磁コイル６０５Ａと６０５Ｂに所定の電流が流れるようにＦＥＴ７０２ＡをＰＷＭ制御する。ＣＰＵ７０１は、このときの電流検知センサ９００Ｂの出力と電流検知センサ９００Ａの出力の差を検出し、この出力の差に基づいて、電流検知センサ９００Ｂの出力の補正値をもとめる。ＣＰＵ７０１は、モータ６００を回転駆動する際、この補正値によって電流検知センサ９００Ｂの出力を補正する。
【００１５】
図５は、電流検知センサ９００Ｂの出力の補正値をもとめる際のＦＥＴ７０２Ａ〜７０２Ｈ及びＦＥＴ７０３のオンオフ制御と励磁コイル６０５Ａと６０５Ｂを流れる電流を示す図である。ＣＰＵ７０１は、ＦＥＴ７０３をオンした状態で、ＦＥＴ７０２Ｈをオンする。そして、電流検知センサ９００Ａの出力に基づいて励磁コイル６０５Ａと６０５Ｂに所定の電流が流れるようにＦＥＴ７０２ＡをＰＷＭ制御する。ＣＰＵ７０１は、電流検知センサ９００Ｂの出力と電流検知センサ９００Ａの出力の差に基づいて、電流検知センサ９００Ｂの出力に対する補正係数をもとめる。この補正係数をもとめる処理は画像形成装置の電源がオンされたときに行われる。補正係数を求めたＣＰＵ７０１は、モータ６００を駆動する際、電流検知センサ９００Ｂの出力に補正係数を乗じた値に基づいてＦＥＴ７０２Ｅ、７０２Ｆ、７０２Ｇ、７０２ＨのＰＷＭ制御を行う。ＣＰＵ７０１は補正係数を不揮発性メモリに記憶しておき、省電力モードから復帰した際には、補正係数をもとめる処理を行わずに、不揮発性メモリから読みだした補正係数を用いて電流検知センサ９００Ｂの出力を補正する。
【００１６】
なお、ＣＰＵ７０１は補正係数をもとめたときの温度センサ１０００によって検知した温度を記憶しておき、その後、温度センサ１０００によって検知した温度と記憶してある温度の差が所定量以上になったときに再度補正係数をもとめる。
【００１７】
次に第２の実施形態について説明する。ＣＰＵ７０１は、ＦＥＴ７０３をオンして、電流検知センサ９００Ａ、９００Ｂのオフセット出力値（ＶＡｏｆｆ、ＶＢｏｆｆ）を測定し、不揮発性メモリに記憶する。次に、ＣＰＵ７０１は、ＦＥＴ７０３、７０２Ｈをオンして、ＦＥＴ７０２ＡをＰＷＭ制御することにより補正電流を生成して、各電流検知センサ９００の出力値（ＶＡ１、ＶＢ１）を不揮発性メモリに記憶する。そして、ＣＰＵ７０１は次式により補正係数Ｋ１を算出し、不揮発性メモリに記憶する。図６に示すように、これらの値が補正係数テーブルとして不揮発性メモリに記憶される。
Ｋ１＝（ＶＡ１−ＶＡｏｆｆ）／（ＶＢ１−ＶＢｏｆｆ）
【００１８】
補正係数を求めたＣＰＵ７０１は、モータ６００を駆動する際、電流検知センサ９００Ｂの出力に補正係数を乗じた値に基づいてＦＥＴ７０２Ｅ、７０２Ｆ、７０２Ｇ、７０２ＨのＰＷＭ制御を行う。ＣＰＵ７０１は補正係数を不揮発性メモリに記憶しておき、省電力モードから復帰した際には、補正係数をもとめる処理を行わずに、不揮発性メモリから読みだした補正係数を用いて電流検知センサ９００Ｂの出力を補正する。
【００１９】
なお、ＣＰＵ７０１は補正係数をもとめたときの温度センサ１０００によって検知した温度を記憶しておき、その後、温度センサ１０００によって検知した温度と記憶してある温度の差が所定量以上になったときに再度補正係数をもとめる。
【００２０】
上述した第１及び第２の実施形態は２相ステッピングモータのモータ制御装置であったが、第１及び第２の実施形態の２相ステッピングモータに替えて、図７に示すような３相ステッピングモータのモータ制御装置にも適用可能である。図に示すように、スイッチ回路７０３とスイッチ回路７０４を設け、スイッチ回路７０３とスイッチ回路７０４をオンさせることにより、電流検知センサ９００Ａ、励磁コイル６０５Ａ、電流検知センサ９００Ｂ、励磁コイル６０５Ｂ、電流検知センサ９００Ｃ、励磁コイル６０５Ｃを直列接続させる。そして、電流検知センサ９００Ａ、電流検知センサ９００Ｂ、電流検知センサ９００Ｃの少なくとも２つの補正値をもとめ、電流検知センサ９００Ａ、電流検知センサ９００Ｂ、電流検知センサ９００Ｃの少なくとも２つの出力を補正値により補正する。
【符号の説明】
【００２１】
６０５Ａ、Ｂ  励磁コイル
７０１  ＣＰＵ
７０２Ａ〜Ｈ  ＦＥＴ
７０３  ＦＥＴ
９００Ａ、Ｂ  電流検知センサ
【図１】
2012130165.tif 000003
【図２】
2012130165.tif 000004
【図３】
2012130165.tif 000005
【図４】
2012130165.tif 000006
【図５】
2012130165.tif 000007
【図６】
2012130165.tif 000008
【図７】
2012130165.tif 000009