JP2000175494A - ステッピングモータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステッピングモータの出力特性を最大限に活
かし、ステッピングモータを効率的に加減速を行うこと
ができ、且つ、振動の発生を低減することができるステ
ッピングモータの制御方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 ステッピングモータのプルアウト特性か
らステッピングモータに負荷される少なくとも摩擦トル
ク及び負荷トルクを引いた最大加速トルク特性から使用
する負荷に対して必要とされる目標加速トルク特性を算
出し（２００）、ステッピングモータに与える所定の初
速より初期起動パルス間隔を算出し（２０２）、該算出
の初期パルス間隔と目標加速トルク特性から続く駆動パ
ルスの間隔を算出する（２１０，２１２）。以降、算出
された駆動パルスと目標加速トルク特性とによって、順
次駆動パルスの間隔を算出（２０８〜２１４）する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光面を往復移動
して走査露光する走査ヘッドなどの駆動源となるステッ
ピングモータの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、画像形成装置では、デジタル露光
系を搭載したものが多く使用されている。デジタル露光
系の露光部は、感光材料の搬送路上方に設けられた走査
ヘッドを主構成としたものがあり、この走査ヘッドは、
画像信号がメモリされたコントローラに接続されてお
り、画像信号に応じて、シャッター機構を備えた光源
部、ＬＥＤやレーザダイオードなどから光が投光する。
また、ハイブリッド型のステッピングモータを駆動させ
て走査ヘッドを感光材料の幅方向（主走査方向）に移動
させるものがある。

【０００３】この走査ヘッドなどの駆動源となるステッ
ピングモータの駆動は、いわゆる台形駆動方式や加速時
に指数関数的加速（上に凸な曲線的速度パターン）で駆
動を行う方式などの駆動方式により行われている。図９
の（ａ）に示すように、台形駆動方式では、一定の加速
度の下で、所定の初速から定速まで直線的にスピードを
上げていく、あるいは定速から所定の初速と同一速度ま
たは速度０までスピードを下げていくことによってステ
ッピングモータを駆動させるものである。

【０００４】また、指数関数的加速を行う駆動方式で
は、所定の初速から定速まで指数関数的に加速してスピ
ードを上げていく、あるいは定速から所定の初速と同一
速度または速度０まで指数関数的にスピードを下げてい
くことによってステッピングモータを駆動させるもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の台形駆
動方式では、ステッピングモータの加速度が終速付近の
最も駆動周波数の高い所のモータトルクから決定されて
いる。ステッピングモータは一般的に低周波数ほど高ト
ルクが得られるので、初速付近ではトルクが余ってい
る。すなわち、加速してから定速に至るまで、あるいは
定速から減速して停止するまでの時間的効率はあまり良
くなく、ステッピングモータによって駆動される走査ヘ
ッドが、定速走行するまで、及び、定速から停止するま
でに長いストロークを必要とし、装置の小型化が図れな
かった。

【０００６】また、台形駆動方式では、ステッピングモ
ータの起動時における加速、及び加速してから定速に移
行する際のトルクのギャップによって、走査ヘッドに振
動が発生するため、画像の質に悪影響を及ぼしていた。

【０００７】指数関数的加速を行う方式の駆動方法で
は、加速区間中数点の加速度とモータトルクカーブの数
点の値から加速パターンが決定されるため、台形駆動よ
りは効率的であるがまだ十分とはいえない。また、上述
の加速してから定速に移行する際のトルクのギャップは
緩和されるがその分、加速から定速に移行するまでの時
間が必要となる。

【０００８】一方、ステッピングモータは、図９の
（ｂ）に示すように、パルス周波数の上昇、すなわち、
ステッピングモータの回転速度の上昇に伴い、出力（ト
ルク）が減少する出力特性を持っている。

【０００９】そこで、本発明は、ステッピングモータの
出力特性を最大限に活かし、ステッピングモータを効率
的に加減速を行うことができ、且つ、振動の発生を低減
することができるステッピングモータの制御方法を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ステッピングモータのプルアウトトルク特性から前
記ステッピングモータの駆動負荷となる少なくとも動作
時の摩擦トルクを加速時には一律に減算し、減速時には
一律加算して前記プルアウトトルク特性に対してシフト
した最大加速トルク特性を算出し、前記最大加速トルク
特性を越えない範囲でステッピングモータの実駆動時の
トルクとしての目標加速トルク特性を設定し、ステッピ
ングモータの少なくとも加速時又は減速時において、あ
る２パルス間の駆動パルスの周期とその周期に対応した
前記目標加速トルク特性に基づいて次の駆動パルスの周
期を算出することを特徴とする。

【００１１】請求項１に記載の発明によれば、ステッピ
ングモータのプルアウト特性からステッピングモータの
駆動負荷となる少なくとも駆動負荷動作時の摩擦トルク
を一律に減算してプルアウト特性をシフトした最大加速
トルク特性を算出する。続いて、該算出の最大加速トル
ク特性より、ステッピングモータの実駆動時のトルクと
しての目標加速トルク特性を設定する。さらに、ステッ
ピングモータの少なくとも加速時又は減速時において、
ある２パルス間の駆動パルスの周期を算出し、該算出の
ある２パルス間の駆動パルスの周期とその周期に対応し
た目標加速トルク特性から次の駆動パルスの周期を算出
し、ステッピングモータへ入力する駆動パルス制御を行
う。このように、目標加速トルク特性と前回の駆動パル
スの周期から次回の駆動パルスの周期を算出することに
より、効率的に加減速を行うことができる。

【００１２】例えば、低周波数、すなわち、ステッピン
グモータの回転速度が低いときには、高トルクを使った
大きな加速で定速域までの到達時間を短縮することがで
きる。また、減速時も同様に大きな加速度で減速するこ
とができるためステッピングモータを停止させるまでの
時間を短縮することができる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、前記目標加速ト
ルク特性は、前記最大加速トルク特性に１００％以下の
トルクマージンを乗じることによって算出することを特
徴とする。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、目標加速
トルク特性は、プルアウトトルク特性からステッピング
モータに負荷される摩擦トルクを引いて最大加速トルク
特性を算出し、最大加速トルク特性に１００％以下のト
ルクマージンを乗じることにより算出される。トルクマ
ージンを乗じることによりステッピングモータの脱調を
防止することできる。

【００１５】また、トルクマージンとしては、５０％以
下のトルクマージンを乗じたものが好ましく、確実にス
テッピングモータの脱調を防止することができる。

【００１６】請求項３に記載の発明は、前記ステッピン
グモータの減速時には、前記目標加速トルク特性は、前
記最大加速トルク特性に駆動周波数が大きくなるほどト
ルク減少比率が大きくなる関数を乗じることによって算
出することを特徴とする。

【００１７】請求項３に記載の発明によれば、目標加速
トルク特性は、プルアウトトルク特性からステッピング
モータに負荷される摩擦トルクを引いて最大加速トルク
特性を算出し、最大加速トルク特性に駆動周波数が大き
くなるほどトルク減少比率が大きくなる関数、例えば、
ｅ^-f/k（ｆ：駆動周波数、ｋ：定数）を乗じることによ
って算出される。このように目標加速トルクを算出する
ことにより、ステッピングモータが停止する際の衝撃を
低減することができると共に脱調を防止することができ
る。

【００１８】請求項４に記載の発明は、前記ステッピン
グモータの加速時には、前記目標加速トルク特性で設定
された目標加速トルクに、駆動周波数が大きくなるほど
トルク減少比率が小さくなる関数を乗じることによって
算出された加速トルクで前記ステッピングモータが駆動
されることを特徴とする。

【００１９】請求項４に記載の発明によれば、ステッピ
ングモータは、加速時に、目標加速トルク特性から算出
された目標加速トルクより小さい加速トルク、例えば、
目標加速トルクに関数として、ｅ^-f/k（ｆ：駆動周波
数、ｋ：定数、ｆ≦ｋ）を乗じた加速トルクで駆動され
るので、加速開始時の振動発生を低減することができ
る。

【００２０】請求項５に記載の発明は、前記ステッピン
グモータは、走査ヘッドを往復移動させて露光面を走査
露光する際の駆動源として使用されることを特徴として
いる。

【００２１】請求項５に記載の発明によれば、走査ヘッ
ドを往復移動させて露光面の走査露光を行う際の駆動源
としてステッピングモータを使用し、請求項１から請求
項４に記載のステッピングモータの制御方法を行うこと
によって、以下のような効果を得ることができる。

【００２２】請求項１に記載のステッピングモータの制
御方法によって、走査ヘッドが加速して定速に移行する
までの時間、及び、定速から停止させるまでの時間を短
縮することができ、走査ヘッドのストロークを短くでき
るため、走査露光装置を小型化することができる。ま
た、請求項２によるステッピングモータの制御方法を行
うことによって、加減速時及び定速時のステッピングモ
ータの脱調を防止することができるため、走査ヘッドが
途中で停止することを防止することができ画像の乱れを
防ぐことができる。また、請求項３によるステッピング
モータの制御方法を行うことによって、ステッピングモ
ータの回転駆動が減速から停止に移行するときに、走査
ヘッドに与える衝撃を減少することができ、走査ヘッド
の振動を低減することができる。これによって、走査ヘ
ッドの破壊防止、あるいは騒音の低減ができる。また、
請求項４によるステッピングモータの制御方法を行うこ
とによって、ステッピングモータを脱調することなく確
実に駆動できるので、走査ヘッドが途中で停止すること
を防止することができると共に、加速開始時と加速終了
時に走査ヘッドに生じる振動の振幅を小さくすることが
できるため、振動減衰時間を短くすることができ、走査
ヘッドを短時間で安定させることができる。このため、
感光材料の露光面に生じる色ずれ等の画像の乱れを防止
することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施形態であるステッピングモータの制御方法につ
いて説明する。

【００２４】まず、露光部のステッピングモータによっ
て駆動する走査ヘッドが設けられた画像形成装置の全体
構成について説明する。

【００２５】図１に示すように、画像形成装置１０のハ
ウジング１２の下方に配置された感材マガジン１４に
は、供給リール１６が巻き取られた感光材料１８がセッ
トされている。この供給リール１６は、図示しない駆動
手段により回転して感光材料１８を巻き出すようになっ
ている。

【００２６】この感光材料１８の先端部は、感材マガジ
ン１４の取付口に設けられた引出しローラ２０にニップ
される。この引出しローラ２０は、所定の条件で感光材
料１８を引き出してガイド板２２へ送り出したり、或い
は所定の条件下においてバッファ（２点鎖線で表示）を
形成する。

【００２７】ガイド板２２を通過した感光材料１８は、
露光ドラム２４に巻き掛けられ、走査ヘッド２６によっ
て、露光面に画像が露光される。このように、感光材料
１８を走査ヘッド２６に巻き掛けて露光することで、感
光材料１８の幅方向に皺等が発生せず、露光面の平面性
を確保できる。

【００２８】画像が露光された感光材料１８は、支持台
２８と圧着板３０で挟持され、塗布タンク３２に設けら
れた吸水性の塗布部材３４（スポンジ等）で水が塗布さ
れる。

【００２９】水が塗布された感光材料１８は、ハロゲン
ランプが内蔵されたヒートドラム３６に、テンションロ
ーラ３８、４０によって一定の圧力で巻き掛けられる。
巻き掛けられた感光材料１８は加熱されながら、後述す
る受像紙４２に上面から重ね合わせられ、画像を転写す
る。

【００３０】次に、画像を転写した感光材料１８は、廃
棄リール４４に巻き取られる。このように、感光材料１
８をカットせずに、供給リール１６から廃棄リール４４
に受け渡すことで、感光材料１８自体が受像紙４２に一
定の圧力を付与するベルトとして機能する。

【００３１】一方、ハウジング１２の上方に配置された
受材マガジン４６には、供給リール４８に巻き取られた
受像紙４２がセットされている。この受像紙４２は、ニ
ップローラ５０で引出され、所定の長さにカッタ５２で
切断された後、搬送ローラ５３及びガイド板５４に案内
され、感光材料１８と重ね合わせられながらヒートドラ
ム３６に巻き掛けられる。

【００３２】そして、感光材料１８から画像が転写され
た受像紙４２は、ヒートドラム３６から図示しない剥離
爪で剥離され、搬送ローラ５６及びガイド板５８に案内
されて、受け皿６０の上に至る。

【００３３】次に、露光部６２の構成について説明す
る。

【００３４】図２に示すように、露光部６２には、側板
に取り付けられた図示しないベアリングに露光ドラム２
４の回転軸６４が支持されている。この露光ドラム２４
は円筒形をしており、露光面は回転軸６４を中心として
一定の曲率を有している。

【００３５】また、露光ドラム２４の斜め左上には、回
転軸６４と平行に２本のシャフト６６、６８が配設され
ている。このシャフト６６、６８には、支持ブロック７
０、７２（図１参照）を貫通する図示しない支持孔が挿
通され、シャフト６６、６８に沿ってスライドできるよ
うになっている。

【００３６】この支持ブロック７０、７２には、走査ヘ
ッド２６のケーシング７４が固定されている。このケー
シング７４の底板７６の内側には、画像信号が記憶され
たコントローラ７８からの信号によって点灯するＲＧＢ
の３色のＬＥＤチップ８０が配設されており、発光面
は、ケーシング７４の内側に向けられている。

【００３７】ＲＧＢの３色のＬＥＤチップ８０は、それ
ぞれ長手方向（感光材料１８の搬送方向）に沿って３１
素子が列配列されており、感光材料１８の幅方向（主走
査方向）に沿って並べられている。ＬＥＤチップ８０の
発光面側には、スリット板８２が設けられており、光の
拡がりを制限している。

【００３８】スリット板８２の内側には、結像レンズ８
４が配置されている。この結像レンズ８４は、複数枚の
レンズと絞りで構成されており、ＬＥＤチップ８０から
の光を集光し、露光ドラム２４に巻き掛けられた感光材
料１８の露光面上に画像を結像させる役目を果たしてい
る。なお、ピントは、図示しないオートフォーカス機構
によって自動的に調整される。

【００３９】一方、底板７６外面には、連結板８６が取
付けられている。この連結板８６には、無端のタイミン
グベルト８８が固定されている。タイミングベルト８８
の両端は、それぞれシャフト６６、６８の両端近傍に設
けられたプーリー９０、９２に巻き掛けられている。

【００４０】プーリー９０には、変速機を介してステッ
ピングモータ９４からの回転力が伝達され、ステッピン
グモータ９４の正転逆転によって、走査ヘッド２６をシ
ャフト６６、６８に沿って往復移動させる。

【００４１】ステッピングモータ９４の駆動は、コント
ローラ７８によって制限され、感光材料１８のステップ
駆動と同期が取られている。すなわち、感光材料１８が
ステップ移動して停止した状態で、ステッピングモータ
９４が正転し、走査ヘッド２６がシャフト６６、６８に
沿って、感光材料１８の幅方向（主走査方向）に移動す
る。

【００４２】そして、所定パルスを確認した後、さら
に、感光材料１８が１ステップ移動して停止した状態
で、ステッピングモータ９４を逆転させることで、往復
の主走査が行われる。

【００４３】次に、露光部６２の走査ヘッド２６の駆動
源となるステッピングモータ９４の駆動を制御するコン
トローラ７８について説明する。

【００４４】図３に示すように、ステッピングモータ９
４は、コントローラ７８により駆動制御される。

【００４５】コントローラ７８は、内部にマイコンを内
蔵しており、このマイコンはＩ／Ｏポート９８、ＣＰＵ
１００、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０４を備えている。こ
れらＩ／Ｏポート９８、ＣＰＵ１００、ＲＯＭ１０２、
ＲＡＭ１０４はそれぞれバス１０６により接続されてい
る。また、ステッピングモータ９４は、ステッピングモ
ータ駆動信号を基づいてステッピングモータを駆動する
ためのモータドライバ１０８を介してＩ／Ｏポート９８
の出力側に接続されている。

【００４６】ＲＯＭ１０２には、ステッピングモータ９
４のプルアウト特性に基づいて、走査ヘッド２６とシャ
フト６６、６８との摩擦を引いた最大加速トルク特性が
設定される。

【００４７】また、図５の（ｂ）に示すように、最大加
速トルク特性に安全率０．５を乗じた目標加速トルク特
性が算出され、ＲＡＭ１０４にトルクテーブルとして記
憶される。

【００４８】なお、上述のトルクテーブルは予め算出し
てＲＯＭ１０２に記憶しておくようにしてもよい。

【００４９】次に、ステッピングモータ９４に入力する
初速周波数からステッピングモータを駆動する駆動パル
スの１パルス目と２パルス目間の周期ｔ（１）がＣＰＵ
１００によって算出される。また、加速時においては、
終速周波数からステッピングモータ９４が定速運転して
いるときの駆動パルス間の周期であるｎパルス目とｎ＋
１パルス目間の周期ｔ（ｎ）がＣＰＵ１００によって算
出される。

【００５０】また、ある時点での駆動パルスの周期ｔ
（ｉ）及びトルクテーブルから求めた周期ｔ（ｉ）にお
ける目標トルクＴ［ｔ（ｉ）］から、次の周期ｔ（ｉ＋
１）を求める式として、式（１）で示される２次方程式
の解がＲＯＭ１０２に記憶されている。

【００５１】 (T[t(i)]t(i)/mdxR)t(i+1)²+[(T[t(i)²/mdxR)+1]t(i+1)-t(i)=0・・・（１ ） ここで、式(１)中、ｍは負荷質量［ｋｇ］、ｄｘはステ
ッピングモータ９４を１パルス駆動したときの走査ヘッ
ド２６の移動距離［ｍ］、Ｒはプーリー９０の直径
［ｍ］を示す。

【００５２】一方、ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１０２に記
憶されているｔ（１）の値と、そのときのトルクＴ
（１）をＲＡＭ１０４に記憶されたトルクテーブルから
求めて（読み取り）、式（１）の解として次の駆動パル
スの周期ｔ（２）を算出する。

【００５３】以後、算出した周期ｔを順次算出しなが
ら、算出した周期ｔで次の駆動パルスをステッピングモ
ータ９４に出力する。

【００５４】次に、ＣＰＵ１００で行われる計算の一例
について説明する。

【００５５】まず、(i,i+1)パルス間［周期t(i)］及び
(i+1,i+2)パルス間［周期t(i+1)］の平均速度について
考える。

【００５６】この区間では周期t(i),t(i+1)に対しdxだ
け負荷が移動するのでそれぞれの区間での平均速度はそ
れぞれ v(i)=dx/t(i) v(i+1)=dx/t(i+1) ここで、 v(i)、v(i+1)：パルス区間平均速度 dx ：ステッピングモータ９４が１パルス移動したときの 走査ヘッド２６の移動距離 t(i)、t(i+1)：パルス周期 となる。

【００５７】また、(i,i+2)パルス間の平均加速度は平
均速度v(i)からv(i+1)に変化する時間が近似的に(t(i)+
t(i+1))/2であると考え a(i)=(v(i+1)-v(i))/(t(i)+t(i+1))/2) =2dx(1/t(i)-1/t(i+1))/(t(i)+t(i+1)) ここで、 a(i) ：平均加速度 である。

【００５８】従って、モータシャフトに加わる加速トル
クT(i)と連続する２つの周期t(i),t(i+1)の関係は、 T(i)=m×a(i)×R/2=m×dx×R(1/t(i)-1/t(i+1))/(t(i)+t(i+1)) ここで、 T(i) ：モータシャフトに加わる加速トルク R ：Ｒはプーリー９０の直径 である。この式をt(i+1)について２次式に展開すると (Tt(i)/m/dx/R)×t(i+1)²+(Tt(i)²/m/dx/R+1)×t(i+1)-t(i)=0・・・（２） ここで、 m ：負荷の質量[kg] dx ：ステッピングモータ１パルス当たりの負荷移動量[m] R ：負荷駆動プーリー直径[m] である。

【００５９】上記の式（２）において初期パルス間隔
［t(i)］、及びモータトルクT(i)をパルス間隔t(i)に対
して任意のテーブルとして与えることによりt(i+1)が算
出される。以降、t(i+1)をt(i)に代入し計算を繰り返す
ことにより駆動パルス間隔が算出される。

【００６０】次に、コントローラ７８によるステッピン
グモータ９４の制御方法について、図４に示された加速
時におけるフローチャートに基づいて詳細に説明する。

【００６１】先ず、ステップ２００で、ＲＡＭ１０４に
目標加速トルク特性が設定される。

【００６２】次に、ステップ２０２で、初速から駆動パ
ルスの１パルス目と２パルス目間の周期ｔ（１）がＣＰ
Ｕ１００によって算出されＲＡＭ１０４に設定される。

【００６３】次に、ステップ２０４で、終速（定速へ移
行する速度）から駆動パルスのｎパルス目とｎ＋１パル
ス目間の周期ｔ（ｎ）がＣＰＵ１００によって算出さ
れ、ＲＡＭ１０４に設定される。

【００６４】次に、ステップ２０６で、ｉの値が０にカ
ウントされ、ステップ２０８で、ｉの値（０）に１がカ
ウントされる。

【００６５】次に、ステップ２１０で、ＲＡＭ１０４に
記憶された駆動パルスの１パルス目と２パルス目間の周
期ｔ（１）の値における目標トルクＴ［ｔ（１）］の値
が、ＲＡＭ１０４に記憶されているトルクテーブルから
求められる。

【００６６】次に、ステップ２１２で、ＣＰＵ１００に
よって上記ｔ（１）及びＴ［ｔ（１）］を上述した式
（２）に代入し、その解として次の駆動パルスの周期ｔ
（２）が求められる。

【００６７】ここで、周期ｔ（２）の値は、上式の２つ
の実数解として求められる。この２実数解のうち正の解
が加速時の駆動パルスの周期である。

【００６８】次に、ステップ２１４で、ｔ（２）の値と
ｔ（ｎ）の値とが比較されて、加速時においてはｔ
（２）の値がｔ（ｎ）の値よりも大きいと判断された場
合に、ステップ２０８に戻り、ｉの値に１がさらに加算
される。

【００６９】その後、ステップ２１０で、ｔ（２）にお
ける目標トルクＴ［ｔ（２）］が読み取られる。

【００７０】そして、ステップ２１２で、同様に、ｔ
（２）及びＴ［ｔ（２）］の値を上式に代入して、次の
駆動パルスの周期ｔ（３）が求められる。

【００７１】以後、図５の（ａ）に示すように、ｔ
（ｎ）の値と同じか、あるいは大きい場合は、次の駆動
パルスの周期ｔが繰り返し計算されていく。

【００７２】なお、周期ｔの値がｔ（ｎ）の値よりも小
さい場合は、計算を終了する。

【００７３】一方、減速時は加速時と同様で、ステップ
２００で目標トルク特性が設定され、ステップ２０２で
減速開始時の速度から減速開始駆動パルスの１パルス目
と２パルス目間の周期t(1´)が設定され、ステップ２０
４で、終速（停止又は所定の速度）から駆動パルスのn
´パルス目とn´＋１パルス目間の周期t（n´）が設定
される。ステップ２０６で、iの値が０にカウントさ
れ、ステップ２０８で、iの値（０）に１がカウントさ
れる。

【００７４】そして、ステップ２１０で、例えば、ｔ
（ｎ´−３）の値がｔ（ｎ´）の値よりも小さいと判断
されると、ステップ２０８に戻り、ｉの値に１が加算さ
れた後、ステップ２１０で、ｔ（ｎ´−３）における目
標トルクＴ［ｔ（ｎ´−３）］が求められる。

【００７５】そして、ステップ２１２で、ｔ（ｎ´−
３）及びＴ［ｔ（ｎ´−３）］の値を上述した式（２）
に代入して、次の駆動パルスの周期ｔ（ｎ´−２）が求
められる。

【００７６】ステップ２１４で、加速時とは逆に、周期
ｔの値がｔ（ｎ´）の値と同じか、あるいは小さい場合
は、次の駆動パルスの周期ｔが繰り返し計算されてい
く。

【００７７】なお、周期ｔの値がｔ（ｎ´）の値よりも
大きい場合は、計算を終了する。

【００７８】上記のようにして算出された周期ｔ（１〜
ｎ）又はｔ（１´〜n´）の値は、数値として、ＲＡＭ
１０４に記憶される。

【００７９】また、ＣＰＵ１００で計算された周期ｔ
（１〜ｎ）又はｔ（１´〜n´）に基づいて、駆動命令
がＩ／Ｏポート９８に供給され、図５の（ｃ）に示すよ
うに、Ｉ／Ｏポート９８からモータドライバ１０８に駆
動パルスが供給（出力）される。モータドライバ１０８
に駆動パルスが供給されると、ステッピングモータ９４
は回転駆動する。

【００８０】次に、以上の計算過程を経て算出された駆
動パルスの周期ｔ（１〜ｎ）又はｔ（１´〜n´）で駆
動されるステッピングモータ９４の出力特性を図６及び
図７に示す。

【００８１】図６の（ａ）は、縦軸にステッピングモー
タ９４の目標加速トルク特性［ｇ・ｃｍ］を示し、横軸
にステッピングモータ９４の駆動周波数［ｐｐｓ］を示
して、加速時における加速度と駆動周波数の関係を表わ
したグラフである。

【００８２】なお、図中に示す白丸がステッピングモー
タ９４に出力される駆動パルスに対応している。

【００８３】同図に示すように、駆動周波数が高くなる
につれて、駆動パルスの間隔が狭くなり、加速度が減少
するように制御されることを示している。

【００８４】図６の（ｂ）は、縦軸にステッピングモー
タ９４の駆動周波数［ｐｐｓ］を示し、横軸に時間［ｓ
ｅｃ］を示して、加速時における駆動周波数と時間の関
係を表わしたグラフである。

【００８５】なお、図中に示す白丸がステッピングモー
タ９４に出力される駆動パルスに対応している。

【００８６】また、図７の（ａ）は、縦軸にステッピン
グモータ９４の周波数ｆを示し、横軸に時間ｔを示し
て、周波数ｆと時間ｔの関係を表わしたグラフである。

【００８７】図７の（ｂ）は、縦軸にステッピングモー
タ９４が出力するトルクＴを示し、横軸に時間ｔを示し
て、トルクＴと時間ｔの関係を表わしたグラフである。

【００８８】これらの図に示すように、ステッピングモ
ータ９４の加速領域及び減速領域におけるトルクを最適
化することができ、ステッピングモータ９４の所定の初
速から定速に至るまでの所要時間を短くすることができ
ると共に、定速から所定の初速と同一速度又は速度０
（停止）に至るまでの時間を短縮することができる。

【００８９】以上のように、ステッピングモータ９４
は、設定された目標加速トルク特性から算出される目標
加速度が発生するように、ステッピングモータ９４に出
力するの駆動パルスの周期を順次変化させて、駆動制御
されるので、ステッピングモータ９４の出力特性を活か
した効率的な加減速を行うことができる。

【００９０】すなわち、低速では高いトルクを使った高
い加速度を、高速では低いトルクで脱調しない緩やかな
加速度を発生させる加速度パターンを構成することがで
きるので、初速から定速に至るまでの時間を短くするこ
とができる。

【００９１】この結果、ステッピングモータ９４によっ
て駆動される走査ヘッド２６の移動ストロークを短くす
ることができ、装置を小型化することができる。

【００９２】なお、上記トルクテーブルは、目標加速ト
ルク特性として、プルアウトトルク特性から算出された
最大加速トルク特性に安全率０．５（ステッピングモー
タ９４の脱調などを防止するための安全率）を乗じたも
のがＲＡＭ１０４に記憶されているが、これに限られ
ず、最大トルク曲線を上限とするならば、目標加速トル
ク特性は、任意の曲線であってもよい。

【００９３】任意の曲線として、例えば、高速域（所定
の高周波数）でトルクを急速に落ちてくるような目標加
速トルク特性を設定すれば（加速終了に近づくに従って
トルク減少比率が大きくなる関数を乗じる）、ステッピ
ングモータ９４の回転によるオーバーシュートを防止す
ることができる。この結果、このステッピングモータ９
４によって駆動される走査ヘッド２６の振動を防止する
ことができる。

【００９４】また、ステッピングモータ９４の制御方法
の実施例としては、図８に示すように、ステッピングモ
ータ９４の起動時には低トルクで、その後次第に高トル
クに移行するような目標加速トルク特性をＲＡＭ１０４
に設定することにより、加速開始時の振動を低減でき
る。

【００９５】ここで、図８の（ａ）は、縦軸に目標トル
ク特性Ｔ、横軸に時間ｔをとり、加速時のトルクＴと時
間ｔの関係を表わした概形図である。

【００９６】図８の（ｂ）は、縦軸に速度Ｖ、横軸に時
間ｔをとり、加速時の速度Ｖと時間ｔの関係を表わした
概形図である。

【００９７】図８の（ｃ）は、縦軸に目標位置からの偏
差Ａ、横軸に時間ｔをとって表わした振動波形のグラフ
である。

【００９８】これにより、ステッピングモータ９４は、
図８の（ｃ）に示すように、加速の開始時と加速の終了
時に走査ヘッド２６に生じる振動の振幅（目標位置から
の偏差）を小さくすることができるため、減衰時間Ｗを
短くすることができ、走査ヘッド２６を短時間で安定さ
せることができる。この結果、感光材料１８の露光面に
生じる色ズレ等の画像の乱れを防止できる。

【００９９】同様に、図示しないが、ステッピングモー
タ９４の減速時に、停止直前のトルクが０に近くなるよ
う加速トルク特性を設定することにより脱調することな
く滑らかにステッピングモータ９４を停止させることが
できる。

【０１００】この領域を付加することにより、走査ヘッ
ド２６に大きな衝撃を与えることなく、ステッピングモ
ータ９４をなめらかに停止させることができる。このよ
うに、走査ヘッド２６に生じる振動を抑制できるので、
感光材料１８の露光面に生じる色ズレ等の画像の乱れを
防止できる。

【０１０１】なお、本実施の形態では、ステッピングモ
ータ９４のプルアウト特性からステッピングモータ９４
にかかる摩擦等の負荷を引いた最大加速トルク特性を求
め、最大トルク特性に安全率を乗じて目標加速トルク特
性を求める構成としたが、予め目標加速トルク特性を求
めＲＯＭ１０２に記憶しておく構成としてもよいし、更
に加減速パターンを予め計算し、ＲＯＭ１０２に記憶し
ておく構成としてもよい。

【０１０２】また、目標加速トルク特性はその絶対値を
比較した時、加速時と減速時で異なる目標加速トルク特
性を用いるようにしてもよい。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
テッピングモータの出力特性を最大限に活かし、ステッ
ピングモータを効率的に加減速を行うことができ、且
つ、振動の発生を低減することができるステッピングモ
ータの制御方法を提供することができる。

【０１０４】また、ステッピングモータの出力特性を活
かし、低速では高トルクを使った高い加速度を、高速で
は低いトルクで脱調しない緩やかな加速度を発生させる
加減速パターンを構成することができる。このため、初
速から定速、及び、定速から所定の速度又は速度０にな
るまでの時間を短くすることができ、走査ヘッドが定速
走行するまでの移動ストロークを短くできる。

【０１０５】また、ステッピングモータの起動時に、徐
々に加速トルクが増加するように目標加速トルク特性を
設定することにより、加速開始時に走査ヘッドに生じる
振動の振幅を低減できると共に、振動の減衰（収束）時
間を極力短くでき、短時間で安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステッピングモータを駆動源とする走査ヘッド
を搭載した画像形成装置の全体構成図である。

【図２】ステッピングモータで駆動される走査ヘッドの
構成図である。

【図３】ステッピングモータを駆動制御するコントロー
ラの構成図である。

【図４】本発明に係るステッピングモータの制御方法を
示したフローチャートである。

【図５】（ａ）は、本発明に係るステッピングモータの
制御方法によって、駆動制御されたステッピングモータ
の駆動周波数ｆと時間ｔの関係を表わした概形図であ
り、（ｂ）は、コントローラ内部のＲＡＭに記憶された
目標加速トルク特性であり、（ｃ）は、ステッピングモ
ータに出力される駆動パルスとその周期を示した概形図
である。

【図６】（ａ）は、本発明に係るステッピングモータの
制御方法によって、駆動制御されたステッピングモータ
の加速時における加速度と駆動周波数の関係を表わした
グラフであり、（ｂ）は、本発明に係るステッピングモ
ータの制御方法によって、駆動制御されたステッピング
モータの回転速度と時間の関係を表わしたグラフであ
る。

【図７】（ａ）は、本発明に係るステッピングモータの
制御方法によって、駆動制御されたステッピングモータ
の駆動周波数ｆと時間ｔの関係を表わしたグラフであ
り、（ｂ）は、本発明に係るステッピングモータの制御
方法によって、駆動制御されたステッピングモータのト
ルクＴと時間ｔの関係を表わしたグラフである。

【図８】（ａ）は、ステッピングモータの起動時に、目
標加速トルク特性から算出された目標加速トルクよりも
小さい加速トルクで駆動される領域が付加された場合の
トルクＴと時間ｔの関係を表わした概形図であり、
（ｂ）は、ステッピングモータの起動時に、目標加速ト
ルク特性から算出された目標加速トルクよりも小さい加
速トルクで駆動される領域が付加された場合の速度Ｖと
時間ｔの関係を表わした概形図であり、（ｃ）は、走査
ヘッドに生じる振動波形を示したグラフである。

【図９】（ａ）は、従来のステッピングモータの台形駆
動方式を示したグラフであり、（ｂ）は、ステッピング
モータの出力特性を示したグラフである。

【符号の説明】

１０ 画像形成装置 ２６ 走査ヘッド ９４ ステッピングモータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステッピングモータのプルアウトトルク
   特性から前記ステッピングモータの駆動負荷となる少な
   くとも動作時の摩擦トルクを加速時には一律に減算し、
   減速時には一律加算して前記プルアウトトルク特性に対
   してシフトした最大加速トルク特性を算出し、 前記最大加速トルク特性を越えない範囲でステッピング
   モータの実駆動時のトルクとしての目標加速トルク特性
   を設定し、 ステッピングモータの少なくとも加速時又は減速時にお
   いて、ある２パルス間の駆動パルスの周期とその周期に
   対応した前記目標加速トルク特性に基づいて次の駆動パ
   ルス周期を算出することを特徴とするステッピングモー
   タの制御方法。
2. 【請求項２】 前記目標加速トルク特性は、前記最大加
   速トルク特性に１００％以下のトルクマージンを乗じる
   ことによって算出することを特徴とする請求項１に記載
   のステッピングモータの制御方法。
3. 【請求項３】 前記ステッピングモータの減速時には、
   前記目標加速トルク特性は、前記最大加速トルク特性に
   駆動周波数が大きくなるほどトルク減少比率が大きくな
   る関数を乗じることによって算出することを特徴とする
   請求項１又は請求項２に記載のステッピングモータの制
   御方法。
4. 【請求項４】 前記ステッピングモータの加速時には、
   前記目標加速トルク特性で設定された目標加速トルク
   に、駆動周波数が大きくなるほどトルク減少比率が小さ
   くなる関数を乗じることによって算出された加速トルク
   で前記ステッピングモータが駆動されることを特徴とす
   る請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のステッピ
   ングモータの制御方法。
5. 【請求項５】 前記ステッピングモータは、走査ヘッド
   を往復移動させて露光面を走査露光する際の駆動源とし
   て使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の
   何れか１項に記載のステッピングモータの制御方法。