JP2007124790A - 回転駆動装置の駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のステッピングモータを回転させるときの騒音を軽減できる回転駆動装置の駆動回路を提供する。
【解決手段】パルス発生部２１から繰り返し発生されたパルス信号をパルス振分部２２により、時間軸上で重ならないように複数のステッピングモータ５１，５２，５３，５４に対応して順次振分け、振分けられたパルス信号に応じて、モータドライバ４１，４２，４３，４４によって対応するステッピングモータを微速で回転するように駆動し、各ステッピングモータ５１，５２，５３，５４の駆動タイミングをずらすことで騒音を低減する。
【選択図】図１

Description

この発明は回転駆動装置の駆動回路に関し、例えば、複写機などの感光体ドラムや転写ベルトなどを回転させるステッピングモータの回転速度を弾性体の摩擦接触で減速する弾性体減速装置を有する回転駆動装置の駆動回路に関する。

複写機などの画像形成装置においては、モノクロで印刷する場合には、１色の感光体ドラムを回転させるだけであるため、感光体ドラムの回転速度における多少の変動は許容されている。しかし、カラーで印刷する場合には、タンデム型では４色の色をそれぞれ専用の感光体ドラムに像を形成して中間ベルトに重ね合わせる必要がある。このために、各色の感光体ドラムを回転させるときに回転速度に変動があると色ずれや色むらを生じてしまう。このような色ずれや色むらを防止するために、感光体ドラムや転写ベルトなどを比較的低速度かつ高精度で回転するための回転駆動装置が必要となる。

図４は従来の回転駆動装置を示す断面図である。この回転駆動装置は、特開２００２−１１５７５１号公報（特許文献１）に記載されているものである。図４において、回転駆動装置は、ステッピングモータ１と、減速装置２と、速度検出機構３とを有している。減速装置２は回転むらを押えるために有利とされるトラクション方式（摩擦伝達方式）が用いられている。

ステッピングモータ１の回転軸１０の先端は、太陽ローラ１１として作用し、複数の遊星ローラ１２に接触している。遊星ローラ１２は、ロッド１３によりキャリア１４に対して片持ち支持されている。遊星ローラ１２はゴムなどの弾性体１５を介してインタナルリング１６の内面に接触している。ステッピングモータ１の回転により、回転軸１０が回転すると、その回転力が太陽ローラ１１，遊星ローラ１２およびインタナルリング１６のそれぞれの外径，内径によって決まる減速比によって減速され、キャリア１４および出力軸１７を介して出力される。出力軸１７は、例えば図示しない回転体ドラムに結合されている。

コントローラ４には速度検出機構３からの出力が入力され、コントローラ４からの制御信号に従ってドライブ装置５によりステッピングモータ１の回転速度が制御される。コントローラ４は、減速装置２に用いられている遊星ローラ１２が弾性体１５を介してインタナルリング１６に接触しているので、弾性体１５の影響でフィードバック制御ループに発生する遅れ要素により制御不能にならないように制御する必要がある。

このために、コントローラ４には、特開２００２−１７１７７９号公報（特許文献２）に記載されているようなフィードバック制御が用いられている。すなわち、減速装置２の出力回転速度を検出して目標速度との差分値を求め、その差分値に基づいてステッピングモータ１に速度指令信号を与え、ステッピングモータ１の回転速度を直接的に制御して遅れ要因を抑えている。
特開２００２−１１５７５１号公報（段落番号００４４〜００５１、図１） 特開２００２−１７１７７９号公報（段落番号００４５、図４）

図４に示した減速装置２は、駆動していない状態では、遊星ローラ１２を介して弾性体１５に圧力が加わっている部分での変形が起こり、特に回転開始時に回転ムラを発生させる。そのために、減速装置２が本来の動作状態で駆動していないときには、ステッピングモータ１のバックラッシュの領域内で常時もしくは定期的に正転方向および逆転方向に駆動状態にすることで、弾性体１５の部分的な変形を抑えることができる。このような駆動状態は、本来の動作状態とは異なり、微速で駆動されるが、ステッピングモータ１の駆動音が問題になる。特に、カラー複写機などの画像形成装置では、感光体ドラムを４個用いており、それと同数の駆動装置が必要となるので、それらを同時に微速回転させると、騒音がさらに大きくなってしまうという問題がある。

そこで、この発明の目的は、複数のステッピングモータを回転させるときの騒音を軽減できる回転駆動装置の駆動回路を提供することである。

この発明は、複数のステッピングモータと、複数のステッピングモータのそれぞれに対応して設けられ、弾性体の摩擦接触により対応するステッピングモータの回転速度を減速する弾性体減速装置とを有する回転駆動装置の駆動回路であって、繰り返しパルス信号を出力するパルス発生手段と、パルス発生手段から発生されたそれぞれのパルス信号を同一時間で重ならないように複数のステッピングモータに対応して順次振分けるパルス振分手段と、複数のステッピングモータのそれぞれに対応して設けられ、パルス振分手段によって振分けられたパルス信号に応じて、対応するステッピングモータを微速で回転するように駆動する駆動手段とを備える。

さらに、記駆動手段は、ステッピングモータの一方方向と他方方向の回転を示す回転方向信号を出力する回転方向信号出力手段と、回転方向信号出力手段から出力された一方方向の回転方向信号に応じて振分けられたパルス信号により一方方向に回転させた後、他方方向の回転方向信号に応じて振分けられたパルス信号により他方方向に回転させる回転制御手段とを含む。

駆動手段は、ステッピングモータのバックラッシュ期間内において一方方向と他方方向への微速で回転するように駆動を行う。

回転駆動装置は、画像形成装置の少なくとも感光体ドラム，転写ベルトのいずれかを駆動し、駆動手段は、少なくとも感光体ドラム，転写ベルトのいずれかを駆動していないときに、ステッピングモータを微速で回転させる。

この発明によれば、繰り返し発生されたパルス信号を同一時間で重ならないように複数のステッピンモータに対応して順次振分け、振分けられたパルス信号に応じて、対応するステッピングモータを微速で回転するように駆動することで、弾性体減速装置の弾性体の変形を防ぐことができる。しかも、それぞれのステッピングモータの駆動タイミングをずらすことで騒音を低減できる。

図１はこの発明の一実施形態の回転駆動装置の駆動回路を示すブロック図である。図１に示した実施形態は、例えば画像形成装置の感光体ドラムや転写ベルトなどを回転させるための回転駆動装置に適用されるものであって、回転駆動装置として４個のステッピングモータ５１，５２，５３，５４と、これらのステッピングモータ５１，５２，５３，５４のそれぞれの回転速度を減速する弾性体減速装置６１，６２，６３，６４とが設けられている。弾性体減速装置６１，６２，６３，６４は、図４に示した減速装置２と同様に構成されている。

この実施形態では、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４によって感光体ドラムや転写ベルトなどを回転させる本来の動作状態で駆動していないとき、例えばスリープモードなどにおいて、バックラッシュ領域内において、常時もしくは定期的に正転方向にステッピングモータ５１，５２，５３，５４を所定角度だけ微速で回転させた後、逆転方向に所定角度だけ微速回転させることで、弾性体減速装置６１，６２，６３，６４の弾性体の部分的な変形を抑えることができる。そして、この実施形態では、微速回転時に騒音を減少させるために、各ステッピングモータ５１，５２，５３，５４の駆動タイミングをずらすように回転制御する。

ここで、減速装置２の出力軸１７のバックラッシュ角度と、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４のそれぞれの回転軸１０上でのバックラッシュ角度との関係について説明する。例えば、出力軸１７のバックラッシュ角度が３０度であり、減速装置２の減速比を８とすると、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４のそれぞれの回転軸１０上でのバックラッシュ角度は２４０度となる。ステッピングモータ５１，５２，５３，５４が１パルスあたり０．９度回転するものとすると、バックラッシュ領域内で一方方向と他方方向に２４０度回転させるためには、それぞれの方向で２６７パルスを与えればよい。

バックラッシュ領域内で微速回転制御するためには、本来２６７パルスを与えればよいが、この実施形態では、バックラッシュ角度２４０度に対して例えば０．７５の余裕を見て１８０度に設定する。そして、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４が１パルスあたり０．９度回転するので、１８０度回転させるために、それぞれ異なるタイミングで２００パルスを与えることにする。

駆動回路２０は、パルス発生手段としてのパルス発生部２１と、パルス振分手段としてのパルス振分部２２と、回転方向信号出力手段としての回転方向制御部２３と、回転制御手段としての回転制御部３１，３２，３３，３４と、モータドライバ４１，４２，４３，４４とを含む。

パルス発生部２１は、１秒間に８００個の繰り返しパルス信号を発生してパルス振分部２２に与える。パルス振分部２２は、パルス発生部２１から発生されたそれぞれの繰り返しパルス信号を同一時間で重ならないように、４個のステッピングモータ５１，５２，５３，５４に対応して１パルスずつ順次２００個のパルス信号に振分ける。振分けられたパルス信号は、回転制御部３１，３２，３３，３４に与えられる。各回転制御部３１，３２，３３，３４には、回転方向制御部２３からステッピングモータ５１，５２，５３，５４を一方方向（正転方向）および他方方向（逆転方向）に回転させるために回転方向指示信号が与えられる。

各回転制御部３１，３２，３３，３４は、オープンループ制御と、位置ずれ位相誤差をなくすためのＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ）制御とを組み合わせて構成されていて、それぞれの制御信号はモータドライバ４１，４２，４３，４４に与えられる。モータドライバ４１，４２，４３，４４は、与えられた制御信号に応じて、対応するステッピングモータ５１，５２，５３，５４を駆動する。

ステッピングモータ５１，５２，５３，５４の回転速度は、弾性体減速装置６１．６２，６３，６４により減速される。減速された回転速度は、回転センサ７１，７２，７３，７４によって検出され、それぞれの回転検出信号は対応する回転制御部３１，３２，３３，３４に与えられる。回転制御部３１，３２，３３，３４は、回転検出信号に応じて位置ずれ誤差をなくすためにＰＬＬ制御を行う。

図２はこの発明の一実施形態の回転駆動装置の駆動回路の動作を説明するためのフローチャートであり、図３は同じくパルス信号のタイミングチャートである。

図２に示すステップ（図示ではＳＰと略称する）ＳＰ１において、微速回転制御であるかを判別し、微速回転制御でなければ感光体ドラムや転写ベルトなどを駆動する本来の回転制御を行い、例えばスリープモード時における微速回転制御であれば、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４の停止後に、ステップＳＰ２において、パルス発生部２１から例えば２６７個のパルス信号を生成し、ステップＳＰ３において、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４をバックラッシュ領域いっぱいまで正転方向へ回転させる。ステップＳＰ４において、パルス発生部２１から図３（Ａ）に示す８００個の繰り返しパルス信号のうち最初の４個のパルス信号を発生する。ステップＳＰ５において、最初の４個のパルス信号がパルス振分部２２に与えられ、図３（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に示すように、同一時間で重ならないように１パルスづつステッピングモータ５１，５２，５３，５４のそれぞれに対応して振分けられる。

ステップＳＰ６において、振分けられたパルス信号により、対応するステッピングモータ５１，５２，５３，５４を逆転方向に１パルスごとに回転するように駆動する。各ステッピングモータ５１，５２，５３，５４は、対応するパルス信号が入力されるごとに０．９度の角度ずつ回転する。各ステッピングモータ５１，５２，５３，５４は、それぞれに与えられるパルス信号が図３（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に示すように時間軸がずれているため、それぞれ異なるタイミングで回転する。これにより、各ステッピングモータ５１，５２，５３，５４の回転タイミングをずらせることができ、同時に騒音が発生することがないので、騒音の軽減を図ることができる。

その後、ステップＳＰ７において、回転方向制御部２３から出力される回転方向信号が正転方向であることを確認して、ステップＳＰ４に戻る。そして、ステップＳＰ４において、８００個のパルス信号のうちの最初の４個のパルス信号に続いて次の４個のパルス信号を生成し、ステップＳＰ５において、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４に対応して１パルスづつ振り分け、ステップＳＰ６において、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４を順次０．９度回転させる。以下、ステップＳＰ４〜ＳＰ７の処理を繰り返して、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４のそれぞれをバックラッシュ領域内で正転方向に１８０度回転させる。

回転方向制御部２３が逆転方向の回転方向信号を出力すると、ステップＳＰ４〜ＳＰ７を繰り返し、１パルスずつ各ステッピングモータ５１，５２，５３，５４を逆転方向に回転させ、それぞれに合計２００個のパルス信号を与えることで、バックラッシュ領域内で逆転方向に１８０度回転させる。

この動作により、各ステッピングモータ５１，５２，５３，５４を２４０度のバックラッシュ領域内で１８０度づつ一方方向と他方方向に微速回転制御することにより、本来の回転制御を行うまで、弾性体減速装置６１〜６４の弾性体の部分的な変形を抑えることができる。しかも、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４を駆動するパルス信号は同一時間で重ならないようにタイミングをずらしているので、ステッピングモータ５１，５２，５３，５４が同時に駆動することがなくなり、微速回転時の騒音を減少させることができる。

なお、上述の説明において、微速回転制御時にステッピングモータ５１，５２，５３，５４に２６７パルスを与えるようにしたが、２６７パルスを与えることで、バックラッシュ領域を超えて停止してしまうこともあり得る。そこで、これを検出したときは感光体ドラムの回転しないバックラッシュ領域を検出し、バックラッシュ領域の中心を境にして一方方向と他方方向にバックラッシュ領域内で微速回転するようにしてもよい。

また、上述の説明では４個のステッピングモータ５１，５２，５３，５４を微速で回転制御する例について説明したが、この発明は、これに限ることなく、少なくとも２台以上の複数のステッピングモータを弾性体減速装置で減速する駆動装置を駆動する駆動回路に適用できる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明の一実施形態の回転駆動装置の駆動回路を示すブロック図である。 この発明の一実施形態の回転駆動装置の駆動回路の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の一実施形態の回転駆動装置の駆動回路の動作を説明するためのパルス信号のタイミングチャートである。 従来の回転駆動装置を示す断面図である。

符号の説明

２１ パルス発生部、２２ パルス振分部、２３ 回転方向制御部、３１〜３４ 回転制御部、４１〜４４ モータドライバ、５１〜５４ ステッピングモータ、６１〜６４ 弾性体減速装置、７１〜７４ 回転センサ。

Claims (4)

1. 複数のステッピングモータと、前記複数のステッピングモータのそれぞれに対応して設けられ、弾性体の摩擦接触により対応するステッピングモータの回転速度を減速する弾性体減速装置とを有する回転駆動装置の駆動回路であって、
   繰り返しパルス信号を出力するパルス発生手段と、
   前記パルス発生手段から発生されたそれぞれのパルス信号を同一時間で重ならないように前記複数のステッピングモータに対応して順次振分けるパルス振分手段と、
   前記複数のステッピングモータのそれぞれに対応して設けられ、前記パルス振分手段によって振分けられたパルス信号に応じて、対応するステッピングモータを微速で回転するように駆動する駆動手段とを備える、回転駆動装置の駆動回路。
2. 前記駆動手段は、
   前記ステッピングモータの一方方向と他方方向のいずれかの回転方向を示す回転方向信号を出力する回転方向信号出力手段と、
   前記回転方向信号出力手段から出力された一方方向の回転方向信号に応じて、前記振分けられたパルス信号により一方方向に回転させた後、他方方向の回転方向信号に応じて前記振分けられたパルス信号により他方方向に回転させる回転制御手段とを含む、請求項１に記載の回転駆動装置の駆動回路。
3. 前記駆動手段は、前記ステッピングモータのバックラッシュ期間内において前記一方方向と他方方向への微速で回転するように駆動を行う、請求項１または２に記載の回転駆動装置の駆動回路。
4. 前記回転駆動装置は、画像形成装置の少なくとも感光体ドラム，転写ベルトのいずれかを駆動し、
   前記駆動手段は、前記少なくとも感光体ドラム，転写ベルトのいずれかを駆動していないときに、前記ステッピングモータを微速で回転させる、請求項１から３のいずれかに記載の回転駆動装置の駆動回路。
   

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