(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不感帯を有しかつ弾性体から構成される歯車伝達機構を介して所定の駆動プロファイルで加速・減速駆動を行うステッピングモータ駆動方法において、少なくとも起動時に前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する加速領域では最低速度よりも速い速度で駆動を行い、該駆動後に最低速度に切り換えて順次加速していく駆動プロファイルにより前記ステッピングモータの加速・減速駆動を行うことを特徴とするステッピン速い速度で駆動を行い、該駆動後に最低速度に切り換えて順次加速していく駆動プロファイルにより前記ステッピングモータの加速・減速駆動を行い、減速領域の前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する最後のステップに対し直前の駆動速度よりも速い速度で駆動を行うようにしたことを特徴とするステッピングモータ駆動方法。
【請求項２】
モータの１パルスでのステップ角をθs 、前記不感帯と弾性体による変位角をθとした場合に、前記速い速度で駆動を行うパルス数ｎとの関係は、
θ／２≦ｎθs ≦θ
であることを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ駆動方法。
【請求項３】
前記駆動プロファイルは、ステッピングモータの回転角が目標角に達した時点に励磁切換を行うように設定されることを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ駆動方法。
【請求項４】
所定の駆動プロファイルで加速・減速駆動を行うステッピングモータを備えた画像形成装置において、
不感帯を有しかつ弾性体から構成される歯車伝達機構と、
各色のトナーが充填された複数の現像器を搭載し前記歯車伝達機構を介して前記ステッピングモータにより加速・減速駆動を行い色換えを行って感光体上に像を形成する現像ロータリと、
所定の駆動プロファイルにより前記ステッピングモータの加速・減速駆動を行う駆動制御手段と
を備え、前記駆動制御手段は、少なくとも起動時に前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する加速領域では最低速度よりも速い速度で駆動を行い、該駆動後に最低速度に切り換えて順次加速していく駆動プロファイルにより前記ステッピングモータの加速・減速駆動を行い、減速領域の前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する最後のステップに対し直前の駆動速度よりも速い速度で駆動を行うようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
モータの１パルスでのステップ角をθs 、前記不感帯と弾性体による変位角をθとした場合に、前記速い速度で駆動を行うパルス数ｎとの関係は、
θ／２≦ｎθs ≦θ
であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記駆動プロファイルは、ステッピングモータの回転角が目標角に達した時点に励磁切換を行うように設定されることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記駆動制御手段は、前記トナーの残量のアンバランス量を検出して前記加速領域を求め、該加速領域に対し最低駆動速度よりも速い速度で駆動を行うことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記駆動制御手段は、前記トナーの残量のアンバランス量を検出して前記減速領域を求め、該減速領域の前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する最後のステップに対し最低駆動速度よりも速い速度で駆動を行うことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像ロータリは、ロータリフレームの所定位置に固定するロック機構を備えたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記歯車伝達機構は、前記不感帯の２分の１が前記弾性体による変位量より小さいものであることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不感帯を有しかつ弾性体から構成される歯車伝達機構を介して所定の駆動プロファイルで加速・減速駆動を行うステッピングモータ駆動方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図１２はステッピングモータの従来の駆動方法を説明するための図である。ステッピングモータでは、従来より図１２に示すように駆動周波数（駆動速度）を最初は低い周波数で駆動を始め、その後徐々に駆動周波数を上げていく駆動プロファイルで駆動されている。このようにステッピングモータは、駆動周波数及びパルス数を制御するだけで速度制御や位置制御を簡単に行なえるという特徴をもっているが、駆動パルスに同期して回転するため、モータのトルクと負荷に適切な駆動周波数を決めてやらなければならない。例えばモータトルクに対し、負荷が小さなものを遅い速度で駆動すれば振動するし、逆に負荷が大きく駆動周波数が速ければモータは同期できず脱調してしまう。
【０００３】
例えばステッピングモータの駆動方法として、特開２００１−２５１８９７号公報や特開平１１−８９２９１号公報に開示された駆動系の固有振動数により加速減速カーブを求め駆動する方法や、特開平１０−１５０８００号公報に示された加減速カーブに二次関数を用いる方法がある。しかし、動力伝達機構に歯車を用いた場合、歯車には必ず不感帯があるため、加速減速カーブを固有振動数により求め駆動する方法や二次関数を用いる方法では、不感帯に起因する振動、騒音が発生し、また、不感帯が大きい場合には駆動信号に同期できなくて脱調することもある。
【０００４】
この点を改良したものとして、特開平９−９８５９７号公報では、駆動回路に励磁遅延回路を構成して同期タイミングを合わせる方法が提案されている。しかし、この方法では、回路が複雑となり、また、不感帯条件が変った場合には容易に対応できないという問題点を有する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、不感帯や弾性体による変位量に起因する起動時の振動や騒音の発生を防ぎ、脱調せず駆動を行えるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明は、不感帯を有しかつ弾性体から構成される歯車伝達機構を介して所定の駆動プロファイルで加速・減速駆動を行うステッピングモータ駆動方法において、少なくとも起動時に前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する加速領域では最低速度よりも速い速度で駆動を行い、該駆動後に最低速度に切り換えて順次加速していく駆動プロファイルにより前記ステッピングモータの加速・減速駆動を行うことを特徴とするステッピン速い速度で駆動を行い、該駆動後に最低速度に切り換えて順次加速していく駆動プロファイルにより前記ステッピングモータの加速・減速駆動を行い、減速領域の前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する最後のステップに対し直前の駆動速度よりも速い速度で駆動を行うようにしたことを特徴とし、モータの１パルスでのステップ角をθs 、前記不感帯と弾性体による変位角をθとした場合に、前記速い速度で駆動を行うパルス数ｎとの関係は、
θ／２≦ｎθs ≦θ
であり、前記駆動プロファイルは、ステッピングモータの回転角が目標角に達した時点に励磁切換を行うように設定されることを特徴とするものである。
【０００７】
また、所定の駆動プロファイルで加速・減速駆動を行うステッピングモータを備えた画像形成装置において、不感帯を有しかつ弾性体から構成される歯車伝達機構と、各色のトナーが充填された複数の現像器を搭載し前記歯車伝達機構を介して前記ステッピングモータにより加速・減速駆動を行い色換えを行って感光体上に像を形成する現像ロータリと、所定の駆動プロファイルにより前記ステッピングモータの加速・減速駆動を行う駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、少なくとも起動時に前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する加速領域では最低速度よりも速い速度で駆動を行い、該駆動後に最低速度に切り換えて順次加速していく駆動プロファイルにより前記ステッピングモータの加速・減速駆動を行い、減速領域の前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する最後のステップに対し直前の駆動速度よりも速い速度で駆動を行うようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
モータの１パルスでのステップ角をθs 、前記不感帯と弾性体による変位角をθとした場合に、前記速い速度で駆動を行うパルス数ｎとの関係は、
θ／２≦ｎθs ≦θ
であり、前記駆動プロファイルは、ステッピングモータの回転角が目標角に達した時点に励磁切換を行うように設定され、前記駆動制御手段は、前記トナーの残量のアンバランス量を検出して前記加速領域を求め、該加速領域に対し最低駆動速度よりも速い速度で駆動を行うことを特徴するものである。
【０００９】
前記駆動制御手段は、前記トナーの残量のアンバランス量を検出して前記減速領域を求め、該減速領域の前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する最後のステップに対し最低駆動速度よりも速い速度で駆動を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
前記現像ロータリは、ロータリフレームの所定位置に固定するロック機構を備え、前記歯車伝達機構は、前記不感帯の２分の１が前記弾性体による変位量より小さいものであることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を説明するための図、図２はステッピングモータの駆動制御回路を示す図である。１は現像ロータリ、２はロータリフレーム、３は供給ローラ、４は現像ローラ、５は感光体、６はステッピングモータ、７は歯車輪列、１１はロックピン、１２はロックレバー、１３はソレノイド、２１はＣＰＵ、２２はＲＯＭ、２３はＲＡＭ、２４は駆動回路、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは現像器を示す。
【００１２】
カラー電子写真プリンタを構成する画像形成装置の現像ロータリ駆動機構を示したのが図１であり、現像ロータリ１には、現像器Ｙ、現像器Ｃ、現像器Ｍ、現像器Ｋが搭載されている。現像器Ｙにはイエロー、現像器Ｃにはシアン、現像器Ｍにはマゼンタ、現像器Ｋにはブラックの各色のトナーが充填された４色の構成で、現像ロータリ１を１／４ずつ回転（９０度回転）することで色重ねを行なう方式である。トナーは、供給ローラ３、現像ロータ４を経て感光体５に運ばれて感光体５上に像を形成し、感光体５上に形成された像は、紙（図示せず）又は中間転写媒体（図示せず）に転写するように構成されている。現像ロータリ１は、９０度毎回転して色替えを行なうようになっており、現像ロータリ１とステッピングモータ６が歯車輪列７で連結され、色替えは、ステッピングモータ６を駆動することで行なう。
【００１３】
ロータリフレーム２には、４個所にロックピン１１があり、このロックピン１１にロックレバー１２が噛み合うことで所定位置に固定される。ロックレバー１２には、ロックピン１１と噛み合う凹状の溝が形成されており、ソレノイド１３により駆動されてロックレバー１２がロックピン１１に噛み合いまたは解除することで、ロータリフレーム２の固定と回転を可能にしている。現像時は、ロックレバー１２がロックピン１１に噛み合うことによりロータリフレーム２は固定されており、色替え時は、ソレノイド１３を駆動してロックレバー１２をロックピン１１から解除した後、ステッピングモータ６をＣＷ回転（モータ回転方向）させることでロータリフレーム２はＣＣＷ回転（ロータリ正転方向）させる。
【００１４】
歯車輪列７は、例えば後述する図６や図８に示す歯車構成のものであり、不感帯（以下、バックラッシュという）及び歯車剛性は後述する図９、図１０に示す特性のものである。ステッピングモータ６は、ステップ角１．８度のハイブリッド型２相ステッピングモータであり、ステッピングモータと制御駆動回路を示したのが図２である。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に格納されているステッピングモータ６の制御プログラムを呼び出し、命令に従ってステッピングモータ駆動信号を駆動回路２４に出力し、目標となるモータ６の回転数に相当する周波数でモータ６の相励磁を行ない、順次相励磁を切り換えていくことでモータ６を駆動する。モータ６から現像ロータリ１までの速度比を１／６に設定した場合、現像ロータリ１が９０度回転するためにはモータを５４０度回転させる必要があるので、ステップ角１．８度のモータでは３００パルス加えればよい。
【００１５】
図３は起動時のステッピングモータの起動〜加速駆動プロファイルを示す図、図４はステッピングモータの起動〜加速・減速〜停止駆動プロファイルを示す図である。
【００１６】
バックラッシュや弾性の無い剛体をステッピングモータで駆動する場合には、駆動周波数（駆動速度）を図１２に示すように最初は低い周波数で駆動を始め、その後徐々に駆動周波数を上げていく駆動プロファイルとなる。しかし、バックラッシュや弾性体から構成される歯車伝達機構を介してステッピングモータを駆動する場合には、先ずバックラッシュを詰め、そして弾性体の変形をさせてから歯車伝達機構の先にある負荷を回すことになる。つまりモータの最初の負荷はモータ自身を回転させるだけの負荷であり、次は弾性体を変形させる負荷であって、その後に実際の大きな負荷がかかるわけである。従って、図１２に示した駆動プロファイルをそのまま適応すると最初の１パルス目では負荷が小さく駆動周波数が低いため振動的となるが、大きな負荷がかかったところでは逆に駆動周波数が高すぎて同期できず脱調してしまう。
【００１７】
そこで、本発明は、起動時にバックラッシュ解消と弾性体変形のところまでの駆動周波数は高くし、その後に最も遅い駆動周波数に下げ、そこより徐々に周波数を上げ加速していくようにするものであり、その起動時の加速駆動プロファイルを示したのが図３である。ここで、１−２パルスはバックラッシュ解消と弾性体変形の駆動、３パルス目は歯車伝達機構の先にある実際の大きな負荷に対応する駆動パルスとなり、１−２パルスは負荷が小さい分速い周波数で駆動し、大きな負荷は駆動周波数を低くして駆動を始め、その後周波数を上げ加速をしていくようにしている。このように加速駆動プロファイルで示される加速領域には、その一部にバックラッシュと弾性体を詰める領域が存在し、この一部領域で最低速度よりも速い速度で駆動を行っている。なお、図３において駆動周波数が周期性を持って変動しながら上がっていくのは駆動系と負荷の固有振動数の影響によるものである。
【００１８】
図４に示したステッピングモータの起動〜加速・減速〜停止駆動プロファイルは、モータを２相励磁で３００パルス駆動して現像ロータリを９０度回転させるもので、駆動時間の約半分は起動〜加速、残りの約半分は減速〜停止を行なっている。起動時の第１、第２の駆動パルスは、第３の駆動パルスよりも速い駆動パルスでモータを駆動し始め、その後最も遅い駆動パルスから徐々に駆動周波数を増していき、駆動時間の約半分の時間で最高速に達し、その後順次減速していき３００パルス目で停止する。
【００１９】
第１、第２の駆動パルスが第３の駆動パルスよりも速い駆動パルスとなっている理由は、モータの２ステップでバックラッシュと歯車の剛性分を詰め、３ステップ目より実負荷を駆動し始めるためである。つまり、バックラシュがあるときは起動直後現像ロータリの負荷がモータには加わっていない状態であり、この時モータは自分自身の負荷を回すだけでよいから速い駆動でよい。また同様に、歯車の剛性によるたわみ分を詰めるのにも、大きな負荷はかからないので速い駆動でよい。
【００２０】
バックラッシュと歯車のたわみ分を詰めた後は、現像ロータリを駆動するのに大きな負荷が加わるため、この時は駆動速度を落し、現像ロータリが起動〜加速に移るのに合わせる。その後現像ロータリの加速に合わせてモータ駆動速度も立上げていく。なお、最後から２パルスは最後から３パルス目よりも速くなっているのは、モータを振動させること無く停止させるためである。
【００２１】
現像器内のトナーは印字により減っていくが、その減り方は一様でないため、トナー量のばらつきにより静止状態では、ロータリの正転方向に回転を始める場合と、逆転方向に回転を始める場合がある。例えば現像器Ｙと現像器Ｋに対し現像器Ｍと現像器Ｃが重ければ正転方向に回転してしまうし、逆に現像器Ｙと現像器Ｋに対し現像器Ｍと現像器Ｃが軽ければ逆転方向に回転してしまう。ロータリがトナーの重量のアンバランスで、正転方向に回転してしまうことは、モータから見れば歯車輪列のバックラッシュが最大となり、反対の逆転方向に回転することはバックラッシュが無い状態となる。これらの状態でロータリを駆動するには、ステッピングモータから見れば、バックラッシュの無い状態から最大のバックラッシュがある状態まで脱調せずに駆動できなければならない。
【００２２】
トナーの残量のアンバランスによりバックラッシュが最大の時と無い状態での説明をする。現像器Ｙと現像器Ｋに対し、現像器Ｍと現像器Ｃが重くロータリが正転方向に回転した場合にはモータから見るとバックラッシュが最大となり、本条件では２．５度となる。また、モータの発生トルクを０．５Ｎｍと仮定すると歯車の剛性による変形量は１．３度であるから合計３．８度分モータは負荷の無い状態で回転するため速い速度でよい。モータは１ステップ１．８度であるから、この３．８度はモータの約２ステップ分に当たることになる。
【００２３】
一方、逆に現像器Ｙと現像器Ｋに対し、現像器Ｍと現像器Ｃが軽く逆転方向に回転した場合には、モータから見るとバックラッシュが無い状態となるため、歯車の剛性による変形量分のみとなる。この量はモータの約１ステップ分となるので、２ステップの初期駆動では、残り１ステップ分で現像ロータリの負荷が加わり始める。しかし、最適励磁切換ポイントからは少しずれるが脱調までには至らず問題なく駆動できる。
【００２４】
図５はモータ駆動の目標角とモータの回転角の関係を示している。モータをホールド状態より１パルス目の励磁切換を行なった場合、目標角は１．８度、２パルス目は３．６度、……と１．８度刻みに増していく。モータは励磁されることで回転が始まり、順次角度を増していく。ちょうど最初の目標角（１．８度）に達した時点で励磁を切り換え、また次の目標角（３．６度）に達した時点に励磁を切り換えるということを繰り返していく。１パルス目の励磁切換から２パルス目の励磁切換までの時間ｔ１の逆数が駆動周波数となり、同様にｔ２、ｔ２、……と続けることにより駆動プロファイルを決める。ステッピングモータには振動がつきものであるが、図５からも分かる通り目標角に達した時点で励磁を切り換えるように励磁切換を設定することにより、振動もなくスムーズな回転を実現している。
【００２５】
次に、バックラッシュによるガタ量及び歯車の弾性変形量について説明する。図６は３段減速歯車機構の場合のバックラッシュによるガタ量を説明するための図、図７は３段減速歯車機構の場合の歯車の弾性変形量を説明するための図である。
【００２６】
図６において、Ｚ１歯車軸はモータ（図示せず）と直結され、Ｚ１−Ｚ２、Ｚ３−Ｚ４、Ｚ５−Ｚ６が噛み合い連結されているものとする。それぞれの歯車の速度比は、
ｉ1 ＝Ｚ1 ／Ｚ2 
ｉ2 ＝Ｚ3 ／Ｚ4                                                   ｉ3 ＝Ｚ5 ／Ｚ6                                                   であり、それぞれの歯車のバックラッシュとして、Ｚ１軸でのＺ１とＺ２のバックラッシュをθB1、Ｚ３軸でのＺ３とＺ４のバックラッシュをθB2、Ｚ５軸でのＺ５とＺ６のバックラッシュをθB3で示す。これらバックラッシュをモータ軸に換算すると、
モータ軸換算Ｚ３とＺ４のバックラッシュθB2′は
θB2′＝θB2／（Ｚ1 ／Ｚ2 ）＝θB2／ｉ1 
モータ軸換算Ｚ５とＺ６のバックラッシュθB3′は
θB3′＝θB3／（Ｚ1 ／Ｚ2 ）（Ｚ3 ／Ｚ4 ）＝θB3／ｉ1 ｉ2 
モータでの全バックラッシュθB は
θB ＝θB1＋θB2′＋θB3′＝θB1＋θB2／ｉ1 ＋θB3／ｉ1 ｉ2 
で表される。
【００２７】
次に歯車の弾性変形量について説明する。図７に示すようにＺ１歯車にＴのトルクを与えＺ６を固定する。Ｚ１とＺ２では、それぞれθK1−θK2……と弾性変形する。それぞれの歯車の噛み合い歯剛性は、
Ｚ１の歯剛性  ｋ1 ＝ｋ0 ｒ12ｔ1 
Ｚ２の歯剛性  ｋ2 ＝ｋ0 ｒ22ｔ2 
Ｚ３の歯剛性  ｋ3 ＝ｋ0 ｒ32ｔ3 
Ｚ４の歯剛性  ｋ4 ＝ｋ0 ｒ42ｔ4 
Ｚ５の歯剛性  ｋ5 ＝ｋ0 ｒ52ｔ5 
Ｚ６の歯剛性  ｋ6 ＝ｋ0 ｒ62ｔ6 
で示される。尚、θk0は材料によって変わる剛性、ｒn はピッチ円半径、ｔn は噛み合い長さである。これらをモータ軸換算の各歯剛性は、
0004154562.tif 000002
Ｚ１歯車にトルクＴをかけた場合の変位角は
Ｚ１の変位角    θK ＝Ｔ／Ｋ
バックラッシュ及び変位角合計    θ＝θB ＋θK 
図８は具体的な歯車構成例を示す図、図９は図８に示す歯車構成でＺ１をモータ軸としＺ６を固定した場合のモータ軸換算バックラシュを示す図、図１０は同様にＺ１を鉄材、Ｚ２〜Ｚ６をポリアセタール樹脂で構成した場合のモータ軸換算全歯車剛性を示す図、図１１はバックラッシュ量を大きくしていった時のモータ駆動状況をまとめた図である。
【００２８】
本発明での駆動プロファイルの決め方としては、バックラッシュが正転方向と逆転方向にちょうど１／２づつ均等に配分された理想的な条件位置で考える。図８乃至図１０によれば、モータ軸換算の全バックラッシュは２．５度、モータ軸にＴ＝０．５Ｎｍのトルクを加えたときの変形はモータ軸換算で１．３度、バックラッシュと剛性分の合計で３．８度となる。また、モータ軸換算での全バックラッシュが２．５度、片側で１．２５度、歯車剛性による変位角はモータ軸換算で１．３度であるので、合計で２．５５度となっている。これは、通常よく使われている標準的なＨＢステッピングモータを２相駆動した場合、１ステップ１．８度であるからステッピングモータの約２ステップ分にあたり、モータの１パルスでのステップ角をθs 、不感帯と弾性体による変位角をθ、速い速度で駆動を行うパルス数をｎとすると、
θ／２≦ｎθs ≦θ
の関係になっている。
【００２９】
上記の条件で、バックラッシュ量を大きくしていった時のモータ駆動状況をみると、図１１に示すようにモータ軸換算で６度までは脱調することなく駆動することができる。歯車は、製作時のばらつきや組み立て誤差、使用中の摩耗などによりバックラッシュが大きくなることもあるが、本発明の駆動方法によれば図１１に示すようにバックラッシュが大きくなっても相当範囲で駆動可能である。
【００３０】
参考までにバックラッシュと歯車剛性を考慮しない図１２に示す駆動プロファイルで駆動した場合、現像ロータリが逆転方向に回転しバックラッシュが無い条件では何とか駆動ができたが、トナーや現像器にアンバランスが無くバックラッシュが正転方向と逆転方向にちょうど１／２づつ均等に配分された理想的な条件及び正転方向に回転しバックラッシュが最大になった条件では起動直後に脱調してしまった。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、２ステップを速い駆動周波数にしたが、ステップ数は、モータのタイプや歯車伝達機構のバックラッシュ、弾性体による変位量に応じて変えてもよいし、また、１−２パルスは、片側バックラッシュと歯車剛性変位角で目標角にモータの回転角が達した時に励磁切換を行うようにしたが、トナーの残量のアンバランスの検出情報を用いることによりバックラッシュの大きさを判定し、その大きさに応じて設定してもよい。また、本発明では、ステップ数をモータの２相励磁で説明したが、１−２相励磁などマイクロステップ駆動の場合でも同様である。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、所定の駆動プロファイルで加速・減速駆動を行うステッピングモータを備えた画像形成装置において、不感帯を有しかつ弾性体から構成される歯車伝達機構と、各色のトナーが充填された複数の現像器を搭載し前記歯車伝達機構を介して前記ステッピングモータにより加速・減速駆動を行い色換えを行って感光体上に像を形成する現像ロータリと、所定の駆動プロファイルにより前記ステッピングモータの加速・減速駆動を行う駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、少なくとも起動時に前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する加速領域では最低速度よりも速い速度で駆動を行い、該駆動後に最低速度に切り換えて順次加速していく駆動プロファイルにより前記ステッピングモータの加速・減速駆動を行い、減速領域の前記不感帯及び弾性体による変位量に対応する最後のステップに対し直前の駆動速度よりも速い速度で駆動を行うようにしたので、起動時の振動や騒音の発生を防ぎ、脱調せず駆動を行うことができ、モータを振動させること無く停止させることができる。
【００３３】
起動時の速い加速領域は、バックラッシュの２分の１と弾性体による変位量を駆動するステップ数とし、駆動プロファイルは、ステッピングモータの回転角が目標角に達した時点に励磁切換を行うように設定され、駆動制御手段は、トナーの残量のアンバランス量を検出して加速領域を求め、該加速領域に対し最低駆動速度よりも速い速度で駆動を行うことにより、バックラッシュの無い状態から最大のバックラッシュがある状態まで脱調せずに駆動でき、ばらつきの大きなバックラッシュや弾性体による変位量にも対応可能で、信頼性を高めることができる。
【００３４】
減速領域のバックラッシュ及び弾性体による変位量に対応する最後のステップに対し直前の駆動速度よりも速い速度で駆動を行い、駆動制御手段は、トナーの残量のアンバランス量を検出して減速領域を求め、該減速領域のバックラッシュ及び弾性体による変位量に対応する最後のステップに対し最低駆動速度よりも速い速度で駆動を行うことにより、モータを振動させること無く停止させることができる。
【００３５】
さらに本発明によれば、モータ振動が抑えられ低騒音化が可能になり、脱調を防ぐことができ、駆動系の固有振動数の測定や駆動回路に工夫が要らないので、信頼性の高い安価な装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る画像形成装置の実施の形態を説明するための図である。
【図２】  ステッピングモータの駆動制御回路を示す図である。
【図３】  起動時のステッピングモータの起動〜加速駆動プロファイルを示す図である。
【図４】  ステッピングモータの起動〜加速・減速〜停止駆動プロファイルを示す図である。
【図５】  モータ駆動の目標角とモータの回転角の関係を示す図である。
【図６】  ３段減速歯車機構の場合のバックラッシュによるガタ量を説明するための図である。
【図７】  ３段減速歯車機構の場合の歯車の弾性変形量を説明するための図である。
【図８】  具体的な歯車構成例を示す図である。
【図９】  図８に示す歯車構成でＺ１をモータ軸としＺ６を固定した場合のモータ軸換算バックラシュを示す図である。
【図１０】  同様にＺ１を鉄材、Ｚ２〜Ｚ６をポリアセタール樹脂で構成した場合のモータ軸換算全歯車剛性を示す図である。
【図１１】  バックラッシュ量を大きくしていった時のモータ駆動状況をまとめた図である。
【図１２】  ステッピングモータの従来の駆動方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１…現像ロータリ、２…ロータリフレーム、３…供給ローラ、４…現像ローラ、５…感光体、６…ステッピングモータ、７…歯車輪列、１１…ロックピン、１２…ロックレバー、１３…ソレノイド、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、２４…駆動回路、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ…現像器
【図１】
0004154562.tif 000003
【図２】
0004154562.tif 000004
【図３】
0004154562.tif 000005
【図４】
0004154562.tif 000006
【図５】
0004154562.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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