(57)【要約】【課題】短時間にステッピングモータを安定して立ち上げることを実現するとともに、ホールド励磁時の騒音を低減することを可能としたステッピングモータ駆動装置、およびこの駆動装置を用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】起動時に、回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対するロータの回転角が小さい励磁方式でのホールド励磁を、１回以上行う（Ｓ６０１〜Ｓ６０５）ステッピングモータ駆動装置により前記課題を解決する。【選択図】図１
2009060719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
起動時に、回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対するロータの回転角が小さい励磁方式でのホールド励磁を、１回以上行う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】
起動時に、複数回のホールド励磁を行い、前記複数回のホールド励磁を回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対するロータの回転角が小さい励磁方式で行う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】
起動時に、複数回のホールド励磁を行い、前記複数回のホールド励磁における最初の励磁を、回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対するロータの回転角が小さい励磁方式で行い、前記複数回のホールド励磁における最後の励磁を回転制御時の励磁方式で行う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】
起動時のホールド励磁を１回目、２回目共に１−２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を２相励磁方式で行う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】
起動時のホールド励磁を１回目、２回目共にＷ１−２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を２相励磁方式で行う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】
起動時のホールド励磁を１回目、２回目共にＷ１−２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を１−２相励磁方式で行うことを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項７】
起動時のホールド励磁を、１回目は１−２相励磁方式で行い、２回は２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を２相励磁方式で行うことを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項８】
起動時のホールド励磁を、１回目はＷ１−２相励磁方式で行い、２回は１−２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を１−２相励磁方式で行うことを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のステッピングモータ駆動装置により、転写材の搬送を行う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、ステッピングモータに関し、特にその起動時の励磁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、記録紙など転写材の搬送を行う駆動源にステッピングモータを用いて転写材の搬送動作を正確に制御し、転写材搬送の安定性を向上させる構成が一般的になっている。
このような構成においては、ステッピングモータを起動する際に、ステッピングモータを回転駆動する制御に先駆けて、ステッピングモータを停止した状態で励磁し、安定した駆動が可能となるような初期化動作を行うことが一般的になっている。
【０００３】
初期化動作の手法としては、ステッピングモータを一定時間励磁するホールド励磁を例えば２回行いロータの初期位置を確定する手法が行われている。そして、ロータの初期位置を確定した状態でスローアップを開始して目標回転数までモータ回転数を徐々にあげてステッピングモータを起動させている。
【０００４】
このような、制御方式においては１回目のホールド励磁時間が２回目のホールド励磁時間と同等かそれ以上となっている。そこで、ホールド励磁時間を短縮するため特許文献１に記載のようにスローアップ開始時のロータ初期位置を決めるための１回目のホールド励磁時間を２回目のホールド励磁時間よりも短くする。そして、１回目のホールド励磁では位置決めをするのではなく回転のきっかけのみを与え、２回目のホールド励磁で最終的な位置決めを行いスローアップへと移行する制御を行う。これにより安定したステッピングモータの立ち上げを実現し、かつ起動時間を短くする手法が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２２４９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の従来例では１回目のホールド励磁時間を短くしたものの、なおホールド励磁に長い時間を必要とするためモータの起動時間が長くなるという問題が依然としてある。また、ホールド励磁時はロータの慣性モーメントの影響でオーバーシュートやアンダーシュートを繰り返すため大きな振動が発生する。ギアにモータを取り付けた場合にはギアのバックラッシュなどにより、ホールド励磁時に大きな音を発する場合があり２回のホールド励磁を行うことによってその音が強調されてしまうという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、短時間にステッピングモータを安定して立ち上げることを実現するとともに、ホールド励磁時の騒音を低減することを可能としたステッピングモータ駆動装置を提供することを課題とするものである。また、この駆動装置を用い、ファーストプリントアウトタイムを短くすることのできる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】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明では、ステッピングモータ駆動装置を次の（１）ないし（８）のとおりに構成し、画像形成装置を次の（９）のとおりに構成する。
【０００８】
（１）起動時に、回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対するロータの回転角が小さい励磁方式でのホールド励磁を、１回以上行うステッピングモータ駆動装置。
【０００９】
（２）起動時に、複数回のホールド励磁を行い、前記複数回のホールド励磁を回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対するロータの回転角が小さい励磁方式で行うステッピングモータ駆動装置。
（３）起動時に、複数回のホールド励磁を行い、前記複数回のホールド励磁における最初の励磁を、回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対するロータの回転角が小さい励磁方式で行い、前記複数回のホールド励磁における最後の励磁を回転制御時の励磁方式で行うステッピングモータ駆動装置。
【００１０】
（４）起動時のホールド励磁を１回目、回目共に１−２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を２相励磁方式で行うステッピングモータ駆動装置。
【００１１】
（５）起動時のホールド励磁を１回目、２回目共にＷ１−２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を２相励磁方式で行うステッピングモータ駆動装置。
【００１２】
（６）起動時のホールド励磁を１回目、２回目共にＷ１−２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を１−２相励磁方式で行うステッピングモータ駆動装置。
【００１３】
（７）起動時のホールド励磁を、１回目は１−２相励磁方式で行い、２回は２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を２相励磁方式で行うステッピングモータ駆動装置。
【００１４】
（８）起動時のホールド励磁を、１回目はＷ１−２相励磁方式で行い、２回は１−２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を１−２相励磁方式で行うステッピングモータ駆動装置。
【００１５】
（９）前記（１）ないし（８）のいずれかに記載のステッピングモータ駆動装置により、転写材の搬送を行う画像形成装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、短時間にステッピングモータを安定して立ち上げることを実現するとともに、ホールド励磁時の騒音を低減することを可能としたステッピングモータ駆動装置、およびこの駆動装置を用いた画像形成装置を提供することができる。
【００１７】
詳しくは、請求項１、２に係る発明によれば、ホールド励磁の励磁方式が回転制御時の励磁方式と全て同じである場合と比較して、モータを安定して短時間で立ち上げることができる。
請求項３に係る発明によれば、最後のホールド励磁の励磁方式と回転制御時の励磁方式を同じにすることにより安定してモータを立ち上げることができる。
請求項９に係る発明によれば、短時間で安定したモータの立ち上げが可能となるので、プリント指示から１ページ目の出力が完了するまでのファーストプリントアウトタイムを短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１９】
図２は、実施例１である“カラーレーザプリンタ（以下、レーザプリンタと記す）”の構成を示す断面図である。本実施例は駆動源にステッピングモータを使用したレーザプリンタの例である。
【００２０】
図２において、２０１はレーザプリンタ、２０２はホストコンピュータである。本実施例のレーザプリンタは４色（イエロー：Ｙ、マゼンダ：Ｍ、シアン：Ｃ、ブラック：ＢＫ）の画像を重ねあわせたカラー画像を形成するために４色の画像形成部を備えている。
【００２１】
画像形成部は、像担持体としての感光ドラム３０１〜３０４を有するトナーカートリッジ２０７〜２１０と、画像露光用光源としてのレーザビームを発生させるレーザダイオード（不図示）を有するスキャナユニット２０５からなる。
【００２２】
ホストコンピュータ２０２からの画像データを受け取ると、レーザプリンタ２０１内のビデオコントローラ２０３で前記画像データを所望のビデオ信号形成データ（例えばビットマップデータ）に展開し、画像形成用のビデオ信号を生成する。ビデオコントローラ２０３とエンジンコントローラ２０４はシリアル通信を行い、情報の送受信を行っている。ビデオ信号はエンジンコントローラ２０４に送信され、エンジンコントローラ２０４は前記ビデオ信号に応じてスキャナユニット２０５内のレーザダイオード（不図示）を駆動する。そして、トナーカートリッジ２０７〜２１０内の感光ドラム３０１〜３０４上にそれぞれ静電潜像を形成する。感光ドラム３０１〜３０４は、それぞれ３０１はブラック、３０２はシアン、３０３はマゼンダ、３０４はイエローの静電潜像の形成に利用される。
前記感光ドラム３０１〜３０４は、それぞれのトナーカートリッジ２０７〜２１０によって静電潜像の可視化を行い感光ドラム３０１〜３０４上にトナー画像を形成する。
感光ドラム３０１〜３０４上に形成された各色のトナー画像は、最初にイエロー（Ｙ）の画像が中間転写ベルト２１１に転写され、その上に、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の順に順次転写され、中間転写ベルト２１１上にカラー画像が形成される。
また、カセット３１４内の転写材は給紙ローラ３１６によって、レジストローラ対３１９まで給紙され、該レジストローラ対３１９の駆動タイミングによって、中間転写ベルト２１１上の画像に同期して転写材が搬送される。そして、カラー画像は転写ローラ対３１８によって中間転写ベルト２１１から転写材に転写される。（２次転写）画像が転写された転写材は定着器３１３で、熱と圧力によって、画像を転写材に定着させた後、プリンタの上部、排紙トレイ３１７に排出される。
【００２３】
また、中間転写ベルト２１１上の画像のレジスト位置をモニタするレジスト検知センサ２１２がある。このセンサは、画像形成時以外の所望のタイミングで中間転写ベルト２１１上に形成された各色の画像の位置を読み取り、ビデオコントローラ２０３あるいはエンジンコントローラ２０４にそのデータをフィードバックする。これにより各色の画像レジスト位置を調整し、色ずれを防止する。
【００２４】
次にレジストローラ部に関して図３を用いて説明する。レジストローラ部は、図３に示すように、レジストローラ対３１９と、一方のレジストローラと回転中心を同じくしたレジストセンサフラグ９８と、レジストセンサフラグ９８により遮光／透過することで、転写材Ｓ先端を検知するフォトインタラプタ９９を含む。また、転写材一時停止位置９６と、レジストローラ対３１９を駆動するステッピングモータ９５と、エンジンコントローラ２０４に搭載されステッピングモータ９５の回転を制御するＣＰＵ１０１を含む。また、ＣＰＵ１０１に内蔵され励磁信号が格納されているＲＯＭ１０２と領域「Ａ」１０３ａ、領域「Ｂ」１０３ｂを備えたＲＡＭ１０３を含む。さらに、前記ＣＰＵ１０１からの制御命令に基づきステッピングモータ駆動信号を発生するモータ駆動用ＩＣ１００と、ステッピングモータ９５の駆動をレジストローラ対３１９に伝達するギア列９４を含む構成となっている。
【００２５】
本実施例において、モータ駆動用ＩＣにはバイポーラ定電流駆動用の２相ステッピングモータドライバＩＣ（メーカ：新電元工業株式会社、型名：ＭＴＤ２０３５Ｇ）を使用している。本モータドライバＩＣは、ＣＰＵ１０１から入力される各相の励磁信号、および電流設定信号に応じて所定のモータ駆動信号を発生することが可能である。また、各相２ｂｉｔの電流レベル切り替え機能を内蔵しており、２相励磁、１−２相励磁、Ｗ１−２相励磁の駆動方式に対応している。
【００２６】
前述のようにレジストローラ部を構成する画像形成装置において、レジストローラ対３１９の駆動源であるステッピングモータ９５を起動する際、目標回転数がプルアウト領域である場合、目標回転数からの起動が不可能である。そのため、図４のようにモータが自起動可能な低速回転のプルイン領域から回転を始めて目標回転数まで徐々に回転数を上げていくスローアップ制御を行う。
【００２７】
スローアップ制御を行う際、図５（ａ）に示すようにロータ１の初期位置を合わせずに開始するとモータ電流の切り替え（回転磁界）に対してロータ１が追従できなくなってしまう（以下、脱調と記す）。そこで最初にロータ１の初期位置を決めるための初期励磁であるホールド励磁を行う必要がある。このホールド励磁は、図５（ｂ）のように、任意の位置にあるロータ１をある相に引き込み、図５（ｃ）のように、所定の位置でロータ１の振動が収まるまで停止させておく動作であり、振動が収まるまで比較的長い時間を必要とする。なお、符号２はステータを示している。
【００２８】
ここで、ホールド励磁を行った際、図５（ｄ）のように、ロータ１の位置が励磁する相に対して正反対の位置にあった場合、ロータ１の引っ張り力が釣り合ってしまうことがある。この場合、初期位置合わせを行うことができないためスローアップへ移行した際にモータが脱調してしまう可能性が非常に高くなる。その対策としてホールド励磁を２回行うことが知られている。
【００２９】
本実施例においては、ホールド励磁を２回行うことは従来技術と同じであるものの、１回目と２回目のホールド励磁方式が同じで、かつ回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対する回転角が小さい励磁方式とするところが従来技術と違う点である。すなわち、ホールド励磁を複数回行い、その際に回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対するロータの回転角が小さい励磁方式でのホールド励磁を、１回以上行う例といえる。
【００３０】
本実施例におけるＣＰＵ１０１によるステッピングモータ制御を図１のフローチャートを用いて説明を行う。モータ起動命令が出力されると、ＲＯＭ１０２に格納されている励磁方式に基づき１回目のホールド励磁信号を出力し励磁を行う（ステップＳ６０１）。次に、ロータ１の振動が収まるまで所定時間待つ（ステップＳ６０２）。次に前述と同様にＲＯＭ１０２に格納されている励磁方式に基づき２回目のホールド励磁信号を出力し励磁を行い（ステップＳ６０３）、ロータ１の振動が収まるまで所定時間待つ（ステップＳ６０４）。本実施例では、１回目と２回目のホールド励磁方式は同じで、図６（ｂ）に示す１−２相励磁（ハーフ・ステップ）で励磁を行う。この２回のホールド励磁によりロータ１の初期位置を確定する。なお、ステップＳ６０２とステップＳ６０４のウエイトタイムはＳ６０４の方を長く設定する。
【００３１】
つづいて、ステッピングモータの回転制御を行うために、ＲＡＭ１０３の領域「Ａ」１０３ａに記憶されている図６に記載の励磁信号Ｎｏ．に対応する励磁信号を出力しステッピングモータを励磁する。本実施例では回転制御時の励磁方式は図６（ａ）に示す２相励磁とする。領域「Ａ」１０３ａにはモータ駆動時に、次のステップのためにモータ駆動用ＩＣ１００に印加する励磁信号パターンの番号が格納されている（ステップＳ６０５）。次に、領域「Ａ」１０３ａの内容をインクリメントする（ステップＳ６０６）。つづいて、「加速」、「等速」あるいは「停止」の速度制御の種類を示す速度制御フラグが格納されている領域「Ｂ」１０３ｂの速度制御フラグをチェックする。割り込みの許可が初めてである場合は、領域「Ｂ」１０３ｂの内容は「加速」を示す速度制御フラグが記録されており、この場合はステップＳ６０８へ分岐する（ステップＳ６０７）。Ｓ６０８では加速駆動するため、この処理を行うたびに割り込み周期を切換える。これは周知の手法である。次に、加速駆動が終了し、割り込み周期が等速制御のものになったか否かをチェックし（ステップＳ６０９）、等速制御のものなら領域「Ｂ」１０３ｂに「等速」を示す速度制御フラグを書き込む（ステップＳ６１０）。ステップＳ６０９において等速制御になっていない場合は、ステップＳ６０５以降の動作を等速制御になるまで繰り返す。
【００３２】
前述のステップＳ６０７での速度制御フラグのチェックにおいて、領域「Ｂ」１０３ｂの内容が「等速」を示す速度制御フラグであればステップＳ６１１へ分岐する。ステップＳ６１１においては、モータ停止要求の有無をチェックする。停止要求がある場合は、ステップＳ６１２へ分岐する。ステップＳ６１２では領域「Ｂ」１０３ｂの内容を「停止」に書き換え、また、領域「Ａ」１０３ａの内容をデクリメントする（ステップＳ６１３）。さらに、前述のステップＳ６０７での速度制御フラグチェックにおいて、領域「Ｂ」１０３ｂの内容が「停止」であれば、モータを停止し、領域「Ａ」１０３ａの内容をデクリメントする（ステップＳ６１４）。すなわちモータ励磁ルーチンの起動を禁止する。
【００３３】
一方、ステップＳ６０７の速度制御フラグのチェックにおいて、「加速」と判断されたのち、加速駆動が終了して速度制御フラグを「等速」に書き換えた場合は、つづいて、前述ステップＳ６１１のモータ停止要求有無のチェックを行う。前述ステップＳ６１１の停止要求の有無のチェックで停止要求が無い場合は、ステップＳ６０５の励磁信号の出力以降を繰り返すことになる。以上説明したシーケンスに基づき本実施例のステッピングモータ制御は行われる。
【００３４】
次に本実施例の作用、効果に関して説明を行う。
無励磁状態で待機しているステッピングモータにおいて、ロータ１の極位置は定まっておらず任意の位置にある。また、ホールド励磁時に発生する騒音は任意の位置にあるロータ１から初期励磁相まで回転させる移動距離に比例する。また移動距離が長い場合はロータ１の振動が収まるまでに長い時間を必要とするためモータ立ち上げ時は、その振動が収まるのを待ってから立ち上げる必要があり、モータ立ち上げに長い時間を要する。
【００３５】
本実施例では前述のようにホールド励磁方式を回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対する回転角が小さい励磁方式にすることにより、ホールド励磁時のモータ振動が短時間で抑えられるためモータ起動時間を短縮することができる。これにより、プリント指示から１ページ目の出力が完了するまでのファーストプリントアウトタイムを短くすることが可能となる。
【００３６】
また、ホールド励磁時の騒音は前述のようにロータの振動の大きさに依存する。したがって、本実施例のようにホールド励磁方式を回転制御時よりも、駆動パルス信号に対する回転角が小さい励磁方式で行うことによりロータ１の振動を短時間で抑えることができ、ホールド励磁時の騒音を低減することが可能となる。
【００３７】
なお、本実施例では、カラー画像形成装置のカラー作像でかつ、レジストローラ部におけるステッピングモータ制御を例に述べたものの、特にこの形態に限定するものではなくステッピングモータを使用する全ての機器に適応可能である。
また、本実施例では回転制御時の励磁を２相励磁方式、ホールド励磁を１−２相励磁方式として説明を行った。しかし、回転制御時の励磁を２相励磁方式、ホールド励磁をＷ１−２相励磁方式（起動時のホールド励磁を１回目、２回目共に１−２相励磁方式で行い、回転制御時の励磁を２相励磁方式で行う例）としてもよい。または回転制御時の励磁を１−２相励磁方式、ホールド励磁をＷ１−２相励磁方式としても良い。
【実施例２】
【００３８】
実施例２である“カラーレーザプリンタ”について説明する。本実施例におけるカラーレーザプリンタの構成は実施例１と同様であるので実施例１の説明を援用しここでの説明は省略する。
【００３９】
本実施例は、ホールド励磁を２回行い、回転制御時および２回目のホールド励磁方式を図６（ａ）に示す２相励磁とし、１回目のホールド励磁は２相励磁よりも駆動パルス信号に対する回転角が小さい図６（ｂ）に示す１−２相励磁で行う例である。すなわち、ホールド励磁を複数回行い、その際に、回転制御時の励磁方式よりも駆動パルス信号に対するロータの回転角が小さい励磁方式でのホールド励磁を、１回以上行う例といえる。
【００４０】
本実施例におけるＣＰＵ１０１によるステッピングモータ制御を図７のフローチャートに示す。制御シーケンスは実施例１と同じである。実施例１と異なる点は、ステップＳ６０３における２回目のホールド励磁方式と、ステップＳ６０５における回転制御時の励磁方式が同じ２相励磁である点である。また、ステップＳ６０１における１回目の励磁方式がステップＳ６０３とステップＳ６０５で設定する励磁方式よりも駆動パルス信号に対する回転角が小さい１−２相励磁に設定している点である。
【００４１】
前述のように１回目のホールド励磁方式を駆動パルス信号に対する回転角が小さい励磁方式にすることにより無励磁状態でのロータ位置から初期励磁相までの回転距離が短くなる。そしてホールド励磁時のモータ振動が短時間で抑えられるためモータ起動時間を短縮することができる。これにより、プリント指示から１ページ目の出力が完了するまでのファーストプリントアウトタイムを短くすることが可能となる。
また、ホールド励磁時の騒音はロータ１の振動の大きさに依存する。したがって、本実施例のように１回目のホールド励磁方式を回転制御時よりも、駆動パルス信号に対する回転角が小さい励磁方式で行うことによりロータ１の振動を短時間で抑えることができ、ホールド励磁時の騒音を低減することが可能となる。また、回転制御時の励磁方式と２回目のホールド励磁方式を同じにすることにより安定してモータを立ち上げることができる。ここで、本実施例においては２回のホールド励磁を行なう場合の２回目を回転制御時の励磁
方式と同じにしているが、たとえばホールド励磁を３回行う場合は３回目（一番最後のホールド励磁）を回転制御時の励磁方式と同じにすればよい。  なお、本実施例では、カラー画像形成装置のカラー作像でかつ、レジストローラ部におけるステッピングモータ制御を例に述べたものの、特にこの形態に限定するものではなくステッピングモータを使用する全ての機器に適応可能である。
本実施例においては、回転制御時と２回目のホールド励磁を２相励磁方式、１回目のホールド励磁を１−２相励磁方式として説明を行ったが、回転制御時と２回目のホールド励磁を１−２相励磁方式、１回目のホールド励磁をＷ１−２相励磁方式としても良い。
また、各実施例では、ホールド励磁を２回行っているが、３回以上行う形で実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１におけるステッピングモータ制御シーケンスを示すフローチャート
【図２】実施例１のカラーレーザプリンタの構成を示す断面図
【図３】実施例１におけるレジストローラ部の構造を示す断面図
【図４】スローアップ時の時間と回転数を表す図
【図５】ホールド励磁時のロータの挙動を示す模式図
【図６】ステッピングモータの励磁方式を示す図
【図７】実施例２におけるステッピングモータ制御シーケンスを示すフローチャート
【符号の説明】
【００４３】
９５    ステッピングモータ
１０１    ＣＰＵ
３１９    レジストローラ対
【図１】
2009060719.tif 000003
【図２】
2009060719.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009060719.tif 000007
【図６】
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【図７】
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