JP2007306707A - ステッピングモータ制御装置、画像形成装置、及びシーケンス制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピングモータなどの基本的な制御を複数に分類してシーケンシャルに処理を実行するステッピングモータ制御装置、画像形成装置及びシーケンス制御装置を提供する。
【解決手段】ステッピングモータの起動から停止までの制御を複数の基本制御項目に分類して、それぞれの基本制御項目毎にステッピングモータの状態を制御する設定データが格納された複数のデータ格納手段と、複数のデータ格納手段に格納された設定データをもとに、基本制御項目に関する処理を実行する複数のモジュールと、複数のモジュールでの処理の実行順序を予め規定するモジュール制御部とを備え、モジュール制御部で規定した実行順序に従ってモジュールを動作させてステッピングモータを制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ステッピングモータ制御装置、及びステッピングモータを使用したＭＦＰ（Multi-Function Peripherals）や、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、さらにシーケンス制御装置に関する。

従来、ＭＦＰ、複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、感光体ドラムや転写ベルトの回転を制御するため、ステッピングモータが使用されている。ステッピングモータは、ドライバに所定の励磁バターンを供給して駆動するモータであり、供給した励磁パターンに応じたステップ角だけ回転制御でき、幅広い分野で使用されている。励磁パターンとしては、１相励磁、２相励磁、１−２相励磁等のパターンがある。

ステッピングモータの制御装置ではタイマを備え、タイマで発生した基準タイミング信号をもとにクロック信号を生成し、このクロック信号を用いて励磁パターンを作成している。したがって、タイマからのタイミング信号の周期を任意に設定することにより回転速度を制御できる。

一方、従来ではタイマの出力制御やモータの制御等は、ＣＰＵに制御機能を内蔵するか、もしくは専用のＩＣを使用して処理を行っていた。例えばＣＰＵを用いてステッピングモータの制御を行う場合、モータの駆動開始から停止までの間に各種の制御が行われ、これらの制御は、ＣＰＵの内部割り込みやＤＭＡ（Direct Memory Access）を利用してプログラムを組むことで行われている。

しかしながら、通常ＣＰＵはモータ以外の制御も行うため、制御すべき対象が増えるほど、割り込み等の処理が多くなり、ＣＰＵ自体のパフォーマンスが落ちる。このためＣＰＵによる制御は、自ずとプログラム処理に上限ができることになる。この制約を減らすには、ＣＰＵの処理を分散させる必要があるが、そのためにはＣＰＵを複数使用する等の方法で対応することになる。複数のＣＰＵを使用した場合、それぞれのＣＰＵにＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺デバイスが必要になる上、ＣＰＵ間で相互に状態を伝える通信手段を備える必要がある。

また、特許文献1には、ＣＰＵを介在させることなく移動体の走行を制御するモータ制御装置について記載されている。この特許文献1に記載の例では、移動体の位置と速度の組み合わせによって決定される領域を表す情報を、移動体の移動中における位置情報と速度情報に基いて全移動区間にわたって生成する領域情報生成手段を備え、各領域ごとに定められたモータ制御用のパラメータを記憶回路から読み出してモータを制御するようにしている。しかしながら、移動体の全移動区間にわたって領域情報を生成する必要があり回路構成が複雑になっていた。
特開２００１−３５９２９２号公報

従来のステッピングモータの制御装置では、ＣＰＵでステッピングモータの制御を行った場合、モータの各種制御のほかにモータ以外の制御も行うため、ＣＰＵ自体のパフォーマンスが落ちる。また複数のＣＰＵを使用して対処するには装置が複雑になり、コスト面でも不利になっていた。また、特許文献１記載の例では、移動体の全移動区間にわたって移動体の位置と速度を監視して領域情報を生成する必要があり回路構成が複雑になっていた。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、ステッピングモータなどの基本的な制御を複数に分類してシーケンシャルに処理を実行することで、自由度の高い制御が可能なステッピングモータ制御装置、画像形成装置及びシーケンス制御装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明のステッピングモータ制御装置は、ステッピングモータの起動から停止までの制御を複数の基本制御項目に分類して、それぞれの基本制御項目毎に前記ステッピングモータの状態を制御する設定データが格納された複数のデータ格納手段と、前記複数のデータ格納手段に格納された設定データをもとに、前記基本制御項目に関する処理を実行する複数のモジュールと、前記複数のモジュールでの処理の実行順序を予め規定するモジュール制御部と、を具備し、前記モジュール制御部で規定した実行順序に従って前記モジュールを動作させて前記ステッピングモータを制御することを特徴とする。

また請求項１０記載の本発明の画像形成装置は、搬送される用紙に画像を形成する画像形成部を有し、前記用紙の搬送又は前記用紙への画像形成処理のためにステッピンクモータを使用し、前記ステッピンクモータの駆動制御に請求項１記載のステッピングモータ制御装置を用いたことを特徴とする。

さらに請求項１１記載の本発明のシーケンス制御装置は、スタート処理から終了処理までの制御を複数の基本制御項目に分類して、それぞれの基本制御項目毎に設定データが格納された複数のデータ格納手段と、前記複数のデータ格納手段に格納された設定データをもとに、前記基本制御項目に関する処理を実行する複数のモジュールと、前記複数のモジュールのうち、任意のモジュールによる処理を、予め規定した順序でシーケンシャルに実行させるシーケンサと、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、シーケンス制御における基本的な制御を例えば５つのモジュールに振り分け、事前に必要な変数とモジュールの実行順序を設定することで、モータの高速回転制御等に対応でき、シーケンスの組み合わせを任意に設定することで幅広い応用が可能となる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳細に説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。

図１は本発明のステッピングモータ制御装置が適用される画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。尚、以下の説明では、ステッピングモータ制御装置をＭＦＰ、プリンタ、複写機等の画像形成装置に応用した例を説明するが、他の機器にも適用できる。

図１において、１０は画像形成装置本体である。装置の中央部には画像形成部２０を有しており、上部に操作部１１、表示部１２、スキャナ部１３、原稿送り装置（ＡＤＦ）１４、透明な原稿載置台１５、及びレーザユニット１６を有している。また、画像形成部２０の下部には、給紙部４０を有している。

画像形成部２０は、例えばタンデム方式によるレーザプリンタを構成するもので、Ｋ（ブラック），Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンダ），Ｙ（イエロー）の各色の画像を形成するため、４組の像形成ユニット２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙが、用紙の移動方向Ｘに沿って配置されている。これら像形成ユニット２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙは、それぞれ、感光体ドラム２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙを有し、感光体ドラム２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙは、その回転軸が主走査方向と平行になるように配置され、且つ、用紙の移動方向Ｘ（副走査方向）に所定ピッチ間隔を置いて一列に配置されている。

像形成ユニット２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙは、それぞれ同様の構成であり、像形成ユニット２１Ｋを代表に説明すると、感光体ドラム２２Ｋの周囲に配置された帯電器２３Ｋ，現像器２４Ｋ、転写器２５Ｋ、クリーナ２６Ｋ等から構成されている。

また、給紙部４０は、各種サイズの用紙を収容する複数の給紙カセット４１，４２を備えており、給紙カセット４１，４２からの用紙がレジストローラ４３を介して搬送ベルト４４に送られ、さらに転写器２５に送られる。搬送ベルト４４は、ローラ４５，４６の回転によって循環的に移動して用紙を搬送する。

用紙は、初めに像形成ユニット２１Ｙに搬送され、順次に像形成ユニット２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋに送られ、各色の画像が形成される。ブラックの画像形成処理を説明すると、感光体ドラム２２Ｋの表面は、帯電器２３Ｋで一様に帯電された後、レーザユニット１６から出力されるレーザビームで露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム２２Ｋ上に形成された静電潜像は、現像器２４Ｋで現像され、感光体ドラム２２Ｋ上にブラックのトナー像を形成する。トナー像は転写器２５Ｋによって転写され、用紙上にブラックの画像を形成する。転写が終わった感光体ドラム２２Ｋは、ドラム表面に残った不要なトナーをクリーナ２６Ｋで除去する。

カラー画像が形成された用紙は、定着器３０に搬送される。定着器３０は、ヒートローラ３１と加圧ローラ３２を含み、これらローラによって用紙にはトナーが定着され、可視像が形成される。そして定着器３０を通過した用紙は、排紙部４７を介して排出される。

ステッピングモータは、画像形成処理に使用する感光体ドラム２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙの回転駆動や、用紙搬送に使用するレジストローラ４３等の回転駆動に用いられる。特にカラー像を形成する場合、用紙はブラック，シアン，マゼンダ，イエローの４組の像形成ユニットを経由するため、用紙の搬送と位置決めは重要であり、正確な画像形成処理を行うためにはステッピングモータが適している。

また、転写ベルト方式の画像形成装置にあっては転写ベルトの駆動用にステッピングモータが使用されることもある。制御すべきステッピングモータが複数ある場合は、複数の制御装置を備えることになる。複数のステッピングモータ制御装置を備える場合は、個々にタイマが設けられる。

図２は、本発明のステッピングモータ制御装置のブロック図を示す。本発明ではステッピングモータの起動から停止までの制御を複数の基本制御項目に分類し、それら各項目に関する処理を実行するモジュールを複数備え、各モジュールでの実行順序を予め規定し、シーケンシャルに処理を実行してステッピングモータの回転を制御する点に特徴がある。

ステッピングモータの制御を分類すると次の５つの基本制御項目に纏めることができる。

１． 起動待ち制御
２． １ショット制御
３． テーブル参照制御
４． 連続出力制御
５． 終了（オフ）制御
上記５つの基本制御項目に関するハードウェア処理の具体的な内容は後述するが、図２の複数のモジュール５１〜５５は、これら５つのハードウェア処理を実行するものである。また、これらモジュール５１〜５５での処理の実行順序を任意に設定するシーケンサ５６を備えている。

モジュール５１にはデータ格納手段としてのレジスタ群６１が接続され、モジュール５２にはレジスタ群６２１，６２２がセレクタ５７を介して接続されている。またモジュール５３にはレジスタ群６３１，６３２がセレクタ５８を介して接続され、モジュール５４にはレジスタ群６４１，６４２がセレクタ５９を介して接続されている。尚、以下の説明ではレジスタ群６２１，６２２、レジスタ群６３１，６３２及びレジスタ群６４１，６４２については、それぞれを総称してレジスタ群６２、６３、６４として説明することもある。

それぞれのレジスタ群６１〜６４にはステッピングモータの状態を制御する設定データ、例えば電流値など各種のデータが格納されている。各モジュール５１〜５４は、対応する各レジスタ６１〜６４に格納された設定データをもとに処理を実行する。各レジスタ群に格納されているデータについての詳細は後述する。

各モジュール５１〜５４には共通設定用のレジスタ群６５が接続され、さらにレジスタ群６５はプリスケーラ６６に接続され、プリスケーラ６６の出力はモジュール５１〜５４に供給されている。プリスケーラ６６はタイマとしての機能を有し、発振器の出力信号を分周してクロックを発生するもので、レジスタ群６５は分周クロックの周期等を設定するものである。

シーケンサ５６には、モジュール割当て用のレジスタ６７が接続されている。レジスタ６７は、シーケンシャルに処理を実行するようにモジュールを割り当て設定するものである。シーケンサ５６は、セレクタ５７〜５９の切換えを行うとともに、各モジュール５１〜５５に対して信号ライン６０を介して実行許可信号を供給し、実行許可信号を受けたモジュール５１〜５５は処理を実行する。また、モジュール５１〜５５からは実行完了信号がシーケンサ５６に供給される。さらにモジュール５４にはＲＡＭコントローラ６８を介してＲＡＭ６９が接続されている。

モジュール５１〜５５の出力は、セレクタ７０を介して選択的に波形生成部７１に供給されるとともに、セレクタ７２を介して選択的に電流制御部７３に供給される。これらセレクタ７０，７２はシーケンサ５６からの実行モジュール選択信号によって制御され、いずれかのモジュール５１〜５５の出力が選択される。

波形生成部７１には出力設定用のレジスタ７４が接続されており、波形生成部７１はレジスタ７４によって出力波形の設定を行う。波形生成部７１及び電流制御部７３の出力は、ステッピングモータ７５に供給されており、励磁パターンに従って回転制御される。

図３（ａ）はステッピングモータ７５の簡略構成図を示し、固定子巻線７，８及びロータ９で構成されている。固定子巻線７，８に励磁パターンに従う電流を供給することにより、ロータ９が回転する。図３（ｂ）は励磁パターンの一例を示している。図３（ｂ）は１−２相励磁の例を示しており、ＣＫはクロックであり、φ１はＡ相の励磁パターン、φ２はＢ相の励磁パターンを示し、φ３は−Ａ相の励磁パターン、φ４は−Ｂ相の励磁パターンを示している。

クロックＣＫは、タイマで発生した基準タイミング信号をもとに生成され、クロックＣＫによって各励磁パターンの相状態が決まる。したがってタイマからのタイミング信号の周期（以下タイマ周期という）を任意に設定することによりクロックの周期を変えることができ、ステッピングモータ７５の回転速度を制御できる。タイマ周期を短くすればステッピングモータ７５は高速回転となり、タイマ周期を長くすれば低速回転となる。

図４は、本発明のステッピングモータ制御装置の動作手順を概略的に説明する説明図である。シーケンサ５６は、図４で示すように複数のシーケンス、例えばシーケンス０からシーケンス７までのリングシーケンスを組み、それぞれのシーケンス毎に各モジュール５１〜５５の処理を割り当て、予め設定した順序で処理を実行するように遷移させる。

シーケンサ５６は、起点となるシーケンス０からスタートして、シーケンス１、シーケンス２、シーケンス３…シーケンス７、シーケンス１の順に遷移して処理を進行し、処理途中において、シーケンス・ディセーブル設定、例えば割り込み等のシーケンス終了条件が設定された場合には、その段階で処理を終了（モータの回転を停止）してシーケンス０に戻る。また、シーケンス・イネーブル設定により再びシーケンス０からスタートする。例えば図４のシーケンス０には、起動待ち制御モジュール５１が設定され、シーケンス１〜７には上記ハードウェア処理を実行するモジュール５２〜５５のうちのいずれか１つが任意に設定される。

先に説明したようにステッピングモータの制御は、１）起動待ち制御、２）１ショット制御、３）テーブル参照制御、４）連続出力制御、５）終了制御に分類することができる。複数のモジュール５１〜５５は、これら５つのハードウェア処理をシーケンサ５６によって設定した順次で実行するものであり、自由度の高いモータ制御が可能となる。

ここで各モジュール５１〜５５による処理機能を説明する。尚モジュール５１〜５４は、レジスタ群６２〜６４に格納された設定データをもとに処理を実行する。

起動待ちモジュール５１は、起動要因が発生した時点でシーケンスを次に遷移させるモジュールである。レジスタ群６１には、起動要因として何を選択するのかが設定されているほか、待機中にモータ保持電流を流す場合には、その電流値を変数として備える。ステッピングモータ制御時は、オフ状態もしくは常時ホールド状態として使用し、本実施形態ではシーケンス０に固定している。待機状態において、選択された起動要因が条件を満たすと次のシーケンス（本実施形態ではシーケンス1）に移行する。

この場合のシーケンス終了条件は、画像形成装置本体のＣＰＵによるレジスタの操作や、外部割込み信号や内部割込み信号の発生等によって終了可能であり、これらのうちの任意の条件を１つまたは複数選択可能である。外部割込み信号は、実際の信号の変化から任意の時間遅らせることも可能である。内部割込み信号は他のタイマのタイマカウント値が別途設定した規定値に達したときに発生する。

１ショット制御モジュール５２は、規定時間計数したうえで次のシーケンスに遷移させるモジュールであり、設定されたカウント値を計数後、処理を停止し次シーケンスに移行する。レジスタ群６２１，６２２には、計数すべき時聞カウント値のほか、この制御実行中のモータ保持電流値等を変数として備える。ステッピングモータ制御時は、プリホールドやポストホールド制御を行う際にこのモジュール５２が利用される。

つまり、電源投入直後はモータの相状態が分からないため、所定の信号を出力して一定時間保持することでステッピングモータ７５は駆動のスタート位置に着くことができる。この期間がプリホールドの期間である。また、モータ停止時には慣性によりモータが回るため、微振動がなくなるまでの所定期間を設定している。この期間がポストホールドの期間である。また、このモジュール５２では、処理の実行開始／終了時に、相切替えの選択が可能である。 また、レジスタ設定及びシーケンサ設定次第で１ショット出力回路として機能する。

連続出力モジュール５３は、設定された時間毎に出力を切り替えるモジュールであり、レジスタ群６３１，６３２には変数として、計数すべき時間、この制御実行中のモータ駆動電流値のほか、連続出力モジュールによる処理の実行終了条件（シーケンス終了条件）等が設定されている。このモジュール５３では、設定された時間カウント値毎にカウントアップ信号を生成し、実行終了条件を満たすとモジュールは停止し、次のシーケンスに移行する。ステッピングモータ制御時は定速駆動モジュールとして使用する。

この場合のシーケンス終了条件は、画像形成装置本体のＣＰＵによるレジスタの操作や、外部割込み信号や内部割込み信号の発生等によって終了可能であり、これらのうちの任意の条件を１つまたは複数選択可能である。外部割込み信号は、実際の信号の変化から任意の時間遅らせることも可能である。内部割込み信号は自身を含む任意のタイマのタイマカウント値が別途設定した規定値に達したときに発生するだけでなく、自身を含むタイマのうち任意のタイマのシーケンサが或るシーケンスに遷移したときに発生する。
テーブル参照制御モジュール５４は、ＲＡＭ６９のアドレスからデータを読み出し、それをカウント値としてカウントを行う。カウント終了後、カウントアップ信号を出力して次アドレスのデータを読み出し同様にカウントを行う。この動作を設定したアドレス領域分繰り返した上でモジュール５４による処理を終了し、次シーケンスヘ移行する。ステッピングモータ制御時は、スローアップやスローダウン制御に使用する。

スローアップ時はタイマ周期をステップごとに短くしていくことで徐々に回転数を上げ、所定のステップ数に達したら次のシーケンス（定速処理）に移行する。スローダウン時は逆にタイマ周期をステップごとに長くしていくことで徐々に回転数を下げ、所定のステップ数に達したら次のシーケンス（停止処理）に移行する。モータを停止する際に、急激に停止すると相状態が乱れて脱調などの障害を起こすことがあるため、スローダウン制御を行う。

レジスタ群６４１，６４２には、変数として、ＲＡＭ参照先頭アドレス、ＲＡＭ参照終了アドレス、アドレスカウンタの加算／減算設定、及び制御実行中のモータ駆動電流値等が設定されている。ＲＡＭ６９は、システムバスを介して読出しを行うとＣＰＵ処理への影響があるため、専用の小容量のＲＡＭ（テーブルが確定しているのであればＲＯＭでもよい)を用意することが望ましい。また、テーブル参照モジュール５４は、レジスタ６４１，６４２の設定及びシーケンサ５６の設定次第では、デューティ可変の信号を連続して出力する回路として機能させることもできる。

オフシーケンスモジュール５５は、シーケンス０に強制遷移させるためのモジュールであり、シーケンス０に戻して起動待ちシーケンスに移行させる。

上記に説明したカウントアップ信号は、カウントアップする毎に発生する１ショットのパルス出力である。カウントアップ信号を生成する際には、クロックの片エッジを検出するか、又は両エッジを検出して行う場合があり、片エッジ検出の場合はタイマの設定値の半分の値でカウントアップ信号を生成することができる。片エッジ検出とするか両エッジ検出とするかは、レジスタ群６５の設定項目によって決まる。

リングシーケンサはシーケンス０を起点とし、各モジュール固有の遷移条件が満たされた際にシーケンスを遷移させ、各シーケンスの終了もしくは開始時にシーケンス毎に割り込みを発生させる。

なお、モジュール５１〜５５はそれぞれ１個ずつあれば最小限の機能を果たすことができるが、実際の運用にあたっては、モータの起動から停止までの一連の動作中にシーケンスの再設定や、モジュールのパラメータ変更を要求される場合があるため、１ショットモジュール５２、連続出力モジュール５３、テーブル参照モジュール５４に関しては、各変数について２種類のパラメータを用意し、シーケンスにモジュールを割り当てる際に、そのシーケンスにおいてどちらの変数を使用するのか設定するのが望ましい。このため設定レジスタ群６２〜６４は２組設けている。
図５は、シーケンサ５６によるリングシーケンスの設定例を説明する図であり、ステッピングモータの基本的な加減速制御を行う場合を示している。図５では、シーケンス０〜７に対してモジュール５１〜５５のいずれかを設定し、モジュール５１〜５５での処理をシーケンシャルに実行するようにしている。

この例はモータを起動して、加速、定速、減速、停止に到るまでの制御手順を示している。シーケンス０には起動待ちのモジュール５１を設定しており、ステッピングモータ７５はウェイトの状態にある。次のシーケンス１には、１ショットモジュール５２が設定され、ステッピングモータ７５はプリホールド期間の状態となる。またシーケンス２にはテーブル参照モジュール５４が設定され、ステッピングモータ７５はスローアップ制御となり、徐々に回転速度が増していく状態になる。

さらにシーケンス３には連続出力モジュール５３が設定され、ステッピングモータ７５は定速回転制御の状態となる。シーケンス４にはテーブル参照モジュール５４が設定され、ステッピングモータ７５はスローダウン制御となり徐々に回転速度が低下していく状態になる。シーケンス５には１ショットモジュール５２が設定され、ステッピングモータ７５はポストホールド期間の状態となる。そしてシーケンス６，７にはオフ制御モジュール５５が設定され、ステッピングモータ７５は停止する。

このようにシーケンサ５６は予めリングシーケンスを組み、各シーケンスに任意の処理モジュール（５１〜５５）を設定することにより、任意の制御を実行することができる。

図６は、シーケンス制御の別の動作を説明する図である。図６は、タイマ出力として任意のデューティを有するタイミング信号を生成する例を示したもので、シーケンス０には起動待ちモジュール５１が設定されている。またステップ２以降には連続してテーブル参照モジュール５４が設定されている。この場合テーブル参照用のモジュール５４は、ＲＡＭ６９からタイマとして計数すべき時間を参照し、その時間計数されると次に計数すべき時間を読み出し同様の処理を繰り返すことになる。

したがって、タイマ出力として、ハイ「Ｈ」期間とロー「Ｌ」期間の比率が所定のデューティを有するタイミング信号を連続して得ることができる。但しこのままでは無限ループとなるため、レジスタ群６４にリセットをかけるレジスタを設け、停止できるようにしている。図６の場合、タイマ出力開始前にほとんどの設定を終えるため、シーケンサが動き始めると停止のためのレジスタを設定する以外は特にファームウェアによる設定の必要はない。

次に図７を参照して、予めシーケンサ５６によって設定したシーケンス数を超えるシーケンス数の制御を行う場合について説明する。

図７（ａ）では、初期設定した各々のシーケンスが切り替わる際にレジスタ６７によって割り込みを出力し、新たにシーケンスを再設定する場合を示している。この例では、初期設定によるシーケンス０〜７以降の、次のシーケンス１，２，３について再設定する例を示している。初期設定のシーケンス１はプリホールドの処理であるが、次のシーケンス１ではスローダウンの処理に再設定する場合は、初期のシーケンス１での処理を終了した後、次の新たなシーケンス１での処理が開始される前に再設定を完了するようにしている。

同様に、シーケンス２は初期設定ではスローアップになっているが、再設定ではポストホールドに再設定され、シーケンス３は初期設定では定速度制御になっているが、再設定ではオフ制御に再設定されている。いずれの場合においても、再設定する場合は初期設定によるシーケンスでの処理を終了した後、新たなシーケンスでの処理が実行される前に再設定を終える必要がある。

また、再設定についてはシーケンスコードだけでなく、図７（ｂ）に示すようにモジュール５１〜５４のパラメータを再設定して修正することもできる。例えば、シーケンス６のスローダウンのパラメータを修正する場合について説明する。スローダウンとスローアップの制御はテーブル参照モジュール５４が実行するため、シーケンス２のスローアップ制御が終了した後に、シーケンス６のスローダウンのパラメータを修正するようにし、新たなシーケンス６での処理が開始する前に再設定を終えるようにしている。同様に次シーケンス１のスローダウン制御のパラメータを修正する場合は、シーケンス４のスローアップ制御の処理が終了した後に修正を行うようにしている。

また、シーケンス７の定速制御のパラメータを修正する場合は、シーケンス３の定速制御の処理が終了した後に修正を行うようにしている。この場合も、再設定する場合は初期に設定したシーケンスでの処理を終了した後、新たなシーケンスで処理が実行される前にパラメータを再設定する必要がある。

なお、各モジュール内における電流値の設定は、必須となる変数ではないが、実際の運用においてシーケンス単位で変化させることができる。例えばモータの停止状態から回転状態に移る場合のエネルギーと、定速回転時のエネルギーは異なるため、モジュール毎に電流値を設定することでモータの駆動量を適宜調整することができる。

尚、各レジスタによる設定データの項目としては、以下のような設定項目が考えられる。

出力設定用レジスタ７４：
相信号、タイマ出力の切り替え信号、クロック、イネーブル、リセット信号、回転方向信号、励磁パターン(１−２相、2相など.)。

起動待ち用レジスタ６１：
起動条件、外部起動信号有効／無効、外部起動信号割り当て、内部割込み信号有効／無効、内部起動要因割り当て、レジスタ起動有効／無効、電流設定など。

共通設定用レジスタ６５：
プリスケーラ周期設定、片エッジ／両エッジ出力設定(クロック選択時)。

１ショット制御用レジスタ６２１，６２２：
プリホールド、ポストホールド、１ショット切り替え信号、タイマ周期設定、電流設定など。

連続出力用レジスタ６３１，６３２：
タイマ周期設定、変速条件設定、外部変速信号有効／無効、外部変速信号割り当て、内部割込み信号有効／無効、内部変速要因割り当て、レジスタ変速有効／無効、相補正有効／無効、電流設定など。

テーブル参照用レジスタ６4１，６4２：
参照テーブル先頭アドレス設定、参照テーブル終了アドレス設定、参照昇順／降順設定、電流設定など。

モジュール割り当て用レジスタ６７：
シーケンス1モジュール割り当て設定、シーケンス2モジュール割り当て設定、シーケンス3モジュール割り当て設定、シーケンス4モジュール割り当て設定、
シーケンス5モジュール割り当て設定、シーケンス6モジュール割り当て設定、シーケンス7モジュール割り当て設定。

以上述べたように本発明によれば、ステッピングモータの起動から停止までの制御を複数の基本制御項目に分類し、これら基本制御項目に関する処理を複数のモジュールに振り分けて実行させ、事前に必要な変数とモジュールの実行順序を設定することで、ステッピングモータを制御することができ、ファームウェア処理への依存を減らすことができる。しかも設定すべき変数を最小限に絞っているため、ファームウェア処理を簡素化できる。

特にステッビングモータの制御においては、モータの高速回転制御等に対応でき、シーケンスの組み合わせを任意に行うことで幅広い応用が可能となる。またモータ制御等で必要とされる処理を５つのモジュールに切り分けたことで、異なる制御を変数の変更のみで実施させることができ、回路の共通化、簡素化を図ることができる。

さらに、シーケンスの切り替えに際し、テーブル参照処理、１ショット処理、終了処理など予め用途が決まっているモジュールについては、シーケンスの遷移条件を固定化することで動作中に遷移のための操作をする必要がなくなり、ＣＰＵによる制御管理処理を削減できる。また、シーケンスの切り替えに際し、起動処理、連続出力処理からの遷移条件を、ＣＰＵによるレジスタ操作、外部入力、内部割込みから任意に選択可能とすることで自由度が高く、ＣＰＵの負荷を低減することができる。

尚、以上の説明では、ステッビングモータの制御、タイマ出力制御を例に述べたが、応用範囲は広く、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

本発明の画像形成装置の一実施形態の全体構造を説明する構成図。 本発明のステッピングモータ制御装置の一実施形態を示すブロック図。 ステッピングモータの概略構成図及び励磁パターンを説明する説明図。 本発明のステッピングモータ制御装置の動作シーケンスを概略的に説明する説明図。 本発明のステッピングモータ制御装置におけるリングシーケンスの設定例を説明する説明図。 本発明のシーケンス制御装置におけるリングシーケンスの設定例を説明する説明図。 本発明のステッピングモータ制御装置におけるシーケンスの再設定を説明する説明図。

符号の説明

１０…画像形成装置
２０…画像形成部
５１…起動待ちモジュール
５２…１ショット制御モジュール
５３…連続出力モジュール
５４…テーブル参照モジュール
５５…オフモジュール
５６…シーケンサ
５７，５８，５９，７０，７２…セレクタ
６０…信号ライン
６１，６２１，６２２，６３１，６３２，６４１，６４２…モジュール
６５…共通設定用モジュール
６６…プリスケーラ
６７…モジュール割当て用レジスタ
６８…ＲＡＭコントローラ
６９…ＲＡＭ
７１…波形生成部
７３…電流制御部
７４…レジスタ
７５…ステッピングモータ

Claims (13)

1. ステッピングモータの起動から停止までの制御を複数の基本制御項目に分類して、それぞれの基本制御項目毎に前記ステッピングモータの状態を制御する設定データが格納された複数のデータ格納手段と、
   前記複数のデータ格納手段に格納された設定データをもとに、前記基本制御項目に関する処理を実行する複数のモジュールと、
   前記複数のモジュールでの処理の実行順序を予め規定するモジュール制御部と、を具備し、
   前記モジュール制御部で規定した実行順序に従って前記モジュールを動作させて前記ステッピングモータを制御することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
2. 前記モジュール制御部は、前記複数のモジュールのうち、任意のモジュールによる処理を、予め規定した順序でシーケンシャルに実行させるシーケンサで成ることを特徴とする請求項２記載のステッピングモータ制御装置。
3. 前記シーケンサは、起点となるシーケンスからスタートし、現シーケンスでの処理を実行すると次のシーケンスに遷移して処理を進行し、処理途中において、終了条件が設定された場合には、起点となるシーケンスに遷移して処理を終了するように制御することを請求項２記載のステッピングモータ制御装置。
4. 前記シーケンサは、前記複数のモジュールのうち、任意の処理モジュールについては次シーケンスへ遷移するための条件を複数の中から選択可能にしたことを請求項２記載のステッピングモータ制御装置。
5. 前記基本制御項目は、起動待ち処理、１ショット処理、テーブル参照処理、連続出力処理、終了処理の５種類で構成され、
   前記複数のデータ格納手段には、前記５種類の処理に関する設定データが格納され、前記複数のモジュールは、これら５種類の処理をそれぞれ実行可能にしたことを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ制御装置。
6. 前記複数のデータ格納手段のうち、１ショット処理、テーブル参照処理、連続出力処理に関する設定データを格納する手段は、それぞれ２つずつ独立した設定データを格納したことを特徴とする請求項５記載のステッピングモータ制御装置。
7. 前記複数のモジュールのうち、１ショット処理を実行するモジュールは、前記ステッピングモータが回転を開始する前のプリホールド期間、または回転を停止する前のポストホールド期間の処理を行うことを特徴とする請求項５記載のステッピングモータ制御装置。
8. 前記複数のモジュールのうち、前記テーブル参照処理を実行するモジュールは、ＲＡＭに結合し、前記ＲＡＭの所定アドレス領域のデータを順次に読み出して処理することで、前記ステッピングモータが定速回転に到達するまでのスローアップ期間、または、定速回転から停止状態に移行する前のスローダウン期間の処理を行うことを特徴とする請求項５記載のステッピングモータ制御装置。
9. 前記複数のモジュールのうち、前記連続出力処理を実行するモジュールは、前記ステッピングモータの定速回転処理を行うことを特徴とする請求項５記載のステッピングモータ制御装置。
10. 搬送される用紙に画像を形成する画像形成部を有し、前記用紙の搬送又は前記用紙への画像形成処理のためにステッピンクモータを使用し、
    前記ステッピンクモータの駆動制御に請求項１記載のステッピングモータ制御装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
11. スタート処理から終了処理までの制御を複数の基本制御項目に分類して、それぞれの基本制御項目毎に設定データが格納された複数のデータ格納手段と、
    前記複数のデータ格納手段に格納された設定データをもとに、前記基本制御項目に関する処理を実行する複数のモジュールと、
    前記複数のモジュールのうち、任意のモジュールによる処理を、予め規定した順序でシーケンシャルに実行させるシーケンサと、を具備したことを特徴とするシーケンス制御装置。
12. 前記シーケンサは、起点となるシーケンスからスタートし、現シーケンスでの処理を実行すると次のシーケンスに遷移して処理を進行し、処理途中において、終了条件が設定された場合には、起点となるシーケンスに遷移して処理を終了するように制御することを請求項１１記載のシーケンス制御装置。
13. 前記複数の処理モジュールの１つは、ＲＡＭに結合し前記ＲＡＭの所定アドレス領域のデータを順次に読み出して処理するテーブル参照モジュールを含み、
    前記シーケンサは、前記テーブル参照モジュールによる処理を連続して繰り返すようにシーケンスを組むことにより、任意のデューティが設定されたタイミング信号を連続して生成することを特徴とする請求項１１記載のシーケンス制御装置。

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