JP2008206352A - Stepping motor drive controller and image forming apparatus therewith - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stepping motor drive controller capable of controlling a stepping motor so that any excitation phase is chosen in a stopped position by counting a driving pulse in an excitation phase position upon starting/stopping the stepping motor. <P>SOLUTION: A microstep system enables changes in the frequency and the amplitude level of vibration generated under operating conditions to be inhibited in a load for drive and communication by applying a voltage and a current to the motor corresponding to the excitation phase position of the motor 502. Torque upon restarting the motor is kept constant by correcting the predicted phase of the microstep during a basic step upon stopping the motor 502 by the pulse count value of the motor counted by a counter 551. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば帯電、露光、現像を繰り返して画像を形成するレーザプリンタやデジタル複写機といった電子写真式画像形成装置の回転現像器を駆動するステッピングモータ駆動制御装置に関する。   The present invention relates to a stepping motor drive control device that drives a rotary developer of an electrophotographic image forming apparatus such as a laser printer or a digital copying machine that forms an image by repeating charging, exposure, and development.

電子写真方式でフルカラー画像を形成するための構造としては、1ドラム方式、4ドラム方式等があり、1ドラム方式にはさらに1ドラム一括転写方式等がある。4ドラム方式は高価な装置となるため、1ドラム方式が採用されることが多い。1ドラム方式では、1つの感光ドラムに各色ごとのトナー像が形成され、そのトナー像が、感光ドラムに対向する転写ドラム(もしくはベルト)を介して用紙に転写される。こうして4回の転写により用紙上にフルカラーのトナー像が転写される。感光ドラムにトナー像を形成するために、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色の現像器が周上に設けられた回転現像器が用いられる。ある色のトナー像が形成されて用紙或いは中間転写体に転写されると、回転現像器が一定角度回転して、次の色のトナー像の形成が行われる。1ドラム方式では、各色の現像器を移動させて感光ドラムの所定の位置で現像するため、回転現像器の駆動源は正確な位置制御を行う必要がある。   As a structure for forming a full-color image by an electrophotographic method, there are a one-drum method, a four-drum method, etc., and a one-drum method further includes a one-drum batch transfer method. Since the 4-drum system is an expensive device, the 1-drum system is often adopted. In the one-drum system, a toner image for each color is formed on one photosensitive drum, and the toner image is transferred to a sheet via a transfer drum (or belt) facing the photosensitive drum. In this way, a full-color toner image is transferred onto the paper by four transfers. In order to form a toner image on the photosensitive drum, a rotary developing device in which developing devices of magenta, cyan, yellow, and black are provided on the circumference is used. When a toner image of a certain color is formed and transferred to a sheet or an intermediate transfer member, the rotary developing device rotates by a certain angle, and a toner image of the next color is formed. In the one-drum system, each color developer is moved and developed at a predetermined position of the photosensitive drum, so that the drive source of the rotary developer needs to perform accurate position control.

1ドラム方式の画像形成装置では、その構成上、回転現像器と呼ばれる各色毎の現像器を備えた慣性質量の大きな回転体を高速で駆動する必要がある。そのため回転現像器の駆動開始および駆動停止に伴って回転体に振動が生ずるおそれがある。その振動はレーザ露光系に対して影響し、感光ドラム上に形成される潜像の位置ずれを招き、複数の色ごとに現像が行われるカラー画像形成に際しては、色ずれやピッチムラ等のバンディングの原因となるという問題点があった。この問題は、感光ドラムにレーザ等の光学手段で静電潜像を生成しているタイミングで回転現像器を始動あるいは停止することによってその振動が光学系に伝搬し、走査線の間隔がずれ、いわゆるバンディングと呼ばれるすじが出てしまうというものである。図7にその模式図を示す。すなわち、回転現像器の回転が始動又は停止すると(B1)、その際の振動がレーザスキャナ等の光学系に伝達し、光学系が振動し(B2)、光学系の振動が走査線間隔のずれ(B3)となって感光ドラムに表れる。図6にバンディングの概念図を示す。すなわち、振動がなければ走査線の間隔は一定であるが、振動によって走査線の間隔が、無振動時の間隔よりも狭くなりあるいは広くなる。   In the one-drum type image forming apparatus, it is necessary to drive at high speed a rotating body having a large inertial mass and equipped with a developing device for each color called a rotary developing device. For this reason, there is a possibility that the rotating body vibrates with the start and stop of the driving of the rotary developer. The vibration affects the laser exposure system and causes a positional shift of the latent image formed on the photosensitive drum. When forming a color image in which development is performed for each of a plurality of colors, banding such as color shift and pitch unevenness occurs. There was a problem of causing it. This problem is caused by starting or stopping the rotary developer at the timing when an electrostatic latent image is generated on the photosensitive drum by an optical means such as a laser, and the vibration propagates to the optical system, and the scanning line interval is shifted. This is what leads to so-called banding. FIG. 7 shows a schematic diagram thereof. That is, when the rotation of the rotary developer is started or stopped (B1), the vibration at that time is transmitted to an optical system such as a laser scanner, the optical system vibrates (B2), and the vibration of the optical system shifts the scanning line interval. (B3) appears on the photosensitive drum. FIG. 6 shows a conceptual diagram of banding. That is, if there is no vibration, the scanning line interval is constant, but due to the vibration, the scanning line interval becomes narrower or wider than the no-vibration interval.

位置制御に適した駆動源としては、一般的にオープンループ制御で駆動できるステッピングモータが位置制御に用いられることが多い。ステッピングモータの駆動方式には、主として、(1)1相励磁方式、(2)2相励磁方式、(3)1−2相励磁方式といった駆動方式がある。これら方式では、ステッピングモータの駆動回路において安定した出力トルクを得るために、励磁する相(もしくは巻線)に流れる電流を一定とする定電流制御回路を用いた駆動回路が知られている(たとえば非特許文献1参照)。この定電流制御方式の回路構成の例を図10に示す。図10の駆動回路は、相励磁パターン生成回路300と定電流制御回路200とで構成される。相励磁パターン生成回路300は、入力された駆動パルス信号に従い各相(A,A*,B,B*)のオン・オフシーケンスを生成する。定電流制御回路200は、各相(A,A*,B,B*)のオン期間において、ステッピングモータの巻線電流を一定電流に制御する。この定電流制御回路200においては、ステッピングモータ100流れる各巻線LA・LA*/LB/LB*に流れる電流ia+ia*、ib+ib*が、電流検出部201A,201Bで検出される。PWM制御202A,202Bは、各相の電流が規定の電流値となるように設定された基準電圧発生回路203の出力電圧と、電流検出部201A,201Bによる検出値とにより、オン・オフ比率を制御されたパルス信号CA,CBを生成する。信号CA,CBを、各相の励磁パターンでゲーとして各巻線に接続された半導体スイッチング素子SW_A・SW_A*・SW_B・SW_B*の駆動信号とすることで、所定の駆動期間内に流れる各巻線の電流がほぼ一定値となるように制御される。   As a drive source suitable for position control, a stepping motor that can be driven by open loop control is generally used for position control. Stepping motor driving methods mainly include (1) one-phase excitation method, (2) two-phase excitation method, and (3) 1-2-phase excitation method. In these methods, in order to obtain a stable output torque in the drive circuit of the stepping motor, a drive circuit using a constant current control circuit in which the current flowing in the exciting phase (or winding) is constant is known (for example, Non-patent document 1). An example of the circuit configuration of this constant current control method is shown in FIG. The drive circuit shown in FIG. 10 includes a phase excitation pattern generation circuit 300 and a constant current control circuit 200. The phase excitation pattern generation circuit 300 generates an on / off sequence for each phase (A, A *, B, B *) in accordance with the input drive pulse signal. The constant current control circuit 200 controls the winding current of the stepping motor to a constant current during the on period of each phase (A, A *, B, B *). In the constant current control circuit 200, current detection units 201A and 201B detect currents ia + ia * and ib + ib * flowing through the windings LA, LA * / LB / LB * flowing through the stepping motor 100. The PWM control 202A, 202B sets the on / off ratio based on the output voltage of the reference voltage generation circuit 203 set so that the current of each phase becomes a specified current value and the detection value by the current detection units 201A, 201B. Controlled pulse signals CA and CB are generated. By using the signals CA and CB as drive signals of the semiconductor switching elements SW_A, SW_A *, SW_B, and SW_B * connected to the respective windings as gates with the excitation patterns of the respective phases, the respective windings that flow within a predetermined driving period It is controlled so that the current becomes a substantially constant value.

さて、駆動源としてステッピングモータを採用する場合は、モータのトルク特性が周波数に依存する点や、低周波駆動時の振動・騒音等の短所がある。さらに以下のような問題もある。   When a stepping motor is employed as a drive source, there are disadvantages such as the torque characteristics of the motor depending on the frequency and vibration / noise during low frequency driving. There are also the following problems.

一般的に、回転運動を行う物体に関する運動方程式は、
T=J*(ω1−ω0)/t …(1)
で表される。なお加えるトルクをT[Nm]、トルクTの印加時間をt[s]、回転させる物体の慣性モーメントをJ[kgm2]、初期角速度をω0[rad/s]、変化後の角速度をω1[rad/s]とする。その場合の運動エネルギの変化量ΔKは、
ΔK=J*(ω12−ω02)/2 …(2)である。ここで、角加速度ω'(=dω/dt)、変位角θとすると、
(ω12−ω02)=2ω'θ …(3)
であるから、
ΔK=J*(ω12−ω02)/2=Tθ …(4)
と表される。
In general, the equation of motion for a rotating object is
T = J * (ω1-ω0) / t (1)
It is represented by The applied torque is T [Nm], the application time of torque T is t [s], the moment of inertia of the rotating object is J [kgm2], the initial angular velocity is ω0 [rad / s], and the angular velocity after the change is ω1 [rad]. / S]. In this case, the kinetic energy change ΔK is
ΔK = J * (ω12−ω02) / 2 (2). Here, assuming that the angular acceleration ω ′ (= dω / dt) and the displacement angle θ,
(Ω12−ω02) = 2ω′θ (3)
Because
ΔK = J * (ω12−ω02) / 2 = Tθ (4)
It is expressed.

このように、角速度の変化量が大きくなる場合や、駆動モータから負荷へ供給されるトルクが大きくなる場合に、運動エネルギの変化量が大きくなり、結果として振動、騒音の増加を招くことになる。特に、負荷の慣性モーメントがより大きい場合には、角速度の変化が一定でも、慣性モーメントが小さい場合と比較して、運動エネルギの増分は必然的に大きくなる。そのため、振動、騒音もより大きくなってしまうという問題が発生する。   Thus, when the amount of change in angular velocity increases or when the torque supplied from the drive motor to the load increases, the amount of change in kinetic energy increases, resulting in increased vibration and noise. . In particular, when the inertia moment of the load is larger, the increase in kinetic energy is inevitably larger than when the moment of inertia is small even if the change in the angular velocity is constant. Therefore, there arises a problem that vibration and noise are also increased.

これらのステッピングモータ特有の駆動時振動を改善するため、上述した駆動方式ではなく、μSTEP(マイクロステップ)駆動方式が採用される。マイクロステップ駆動方式によるモータの低振動化は、 基本ステップ角の分割、すなわち前記(4)式におけるΔKの低減や、駆動電流の正弦波化による発生トルクの高調波成分の低減等により達成される。   In order to improve the vibration at the time of driving peculiar to these stepping motors, the μSTEP (microstep) driving method is adopted instead of the above-described driving method. Reduction of motor vibration by the micro-step drive method is achieved by dividing the basic step angle, that is, by reducing ΔK in the equation (4) or by reducing the harmonic component of the generated torque by making the drive current sinusoidal. .

マイクロステップ駆動方式では、モータの構造により規定される基本ステップ角(2相:1.8度、5相:0.72度等)を、電気的に各巻線LA・LA*/(LB・LB*)の電流比率でさらに制御する。こうすることで基本ステップ角の1/4,1/8、…というように、基本ステップ角の細分化が図られている。なお基本ステップ(基本ステップ角)を分割したステップ(ステップ角)をマイクロステップ(マイクロステップ角)と呼ぶことにする。このようにマイクロステップ単位で駆動する方式をマイクロステップ駆動方式と呼ぶ。基本ステップの1/8としたマイクロステップ時の各巻線の電流指令値の例を図11に示す。図11に示すような電流指令値を、図10の定電流指令値としてA相およびB相に対して設定することで、マイクロステップ駆動制御が実現される。各マイクロステップの電流比率は正弦関数から決定されており、マイクロステップを細分化していくことで各巻線に流れる電流波形は正弦波の形状に近付く。
見城尚志・菅原晟著、「ステッピングモータとマイコン制御」第7.3章、総合電子出版、1994年発行
In the micro-step drive system, the basic step angle (2-phase: 1.8 degrees, 5-phase: 0.72 degrees, etc.) defined by the motor structure is electrically connected to each winding LA / LA * / (LB / LB). *) Further control with the current ratio. By doing so, the basic step angle is subdivided such as 1/4, 1/8,... Of the basic step angle. A step (step angle) obtained by dividing a basic step (basic step angle) is referred to as a microstep (microstep angle). Such a driving method in units of microsteps is called a microstep driving method. FIG. 11 shows an example of the current command value of each winding at the time of the micro step which is 1/8 of the basic step. By setting the current command value as shown in FIG. 11 for the A phase and the B phase as the constant current command values in FIG. 10, microstep drive control is realized. The current ratio of each microstep is determined from a sine function, and by subdividing the microstep, the current waveform flowing in each winding approaches the shape of a sine wave.
Naoshi Mijo and Atsushi Sugawara, “Stepping Motor and Microcomputer Control”, Chapter 7.3, General Electronic Publishing, 1994

ここで問題となるのは、マイクロステップ駆動における各マイクロステップの動作時に発生するモータトルクが、モータの機械的・電気的要因から必ずしも一定ではないことである。   The problem here is that the motor torque generated during the operation of each microstep in the microstep drive is not necessarily constant due to the mechanical and electrical factors of the motor.

13に4分割マイクロステップ、図12に8分割マイクロステップにおける各相電流と発生トルクの関係を示す。このように、1基本ステップ内において、マイクロステップごとにトルクが変動している。トルク変動の結果として、1マイクロステップ駆動毎に発生振動レベルも変化することになる。   13 shows a relationship between each phase current and generated torque in a 4-split microstep, and FIG. Thus, within one basic step, the torque varies for each microstep. As a result of the torque fluctuation, the generated vibration level also changes every 1 microstep drive.

このため、基本ステップ単位の駆動では問題となら無いものの、マイクロステップ単位で歯車駆動する系においては、起動および停止時におけるモータの発生トルクが位相に応じて異なると、モータと伝達系・負荷間にて発生する振動が異なることになる。これは回転現像器等の大慣性要素を回転駆動する場合により顕著となる。このことは、潜像形成時において生じる振動の周波数や振幅が色毎に異なることにつながり、画像におけるバンディングの発生および画像劣化要因となりかねない。   For this reason, there is no problem with driving in basic steps, but in a system that drives gears in microsteps, if the generated torque of the motor at startup and stop varies depending on the phase, the motor and transmission system The vibrations generated in the are different. This becomes more conspicuous when a large inertia element such as a rotary developing device is rotationally driven. This leads to the fact that the frequency and amplitude of vibration generated during the formation of the latent image differ from color to color, which may cause banding and image degradation in the image.

さらに、回転現像器に内蔵される各色現像器毎に消費され供給されるトナー量が一定ではないためと、各現像器の重心位置のずれ量によりに発生する重量の偏差問題も生じる。その偏差の問題とモータ出力トルクの変動との相互影響は無視できるものではない。たとえば、各現像器を質点として、それらの質量、および、作用点の関係で発生するモーメントが、負荷が必要とするトルクを駆動側の補助する方向に作用する場合には、その必要トルク量が減少する。逆に、負荷トルク側を補助する方向で作用する場合には、駆動側の必要トルク量は増加する。このように重量の偏差によって、回転現像器の位相によって負荷トルクは変動し、駆動側の必要トルクも変動することになる。稼働時に負荷トルクおよびモータトルクが変化する結果として、起動および停止時の運動エネルギの変化量も常に変化する。図13に電流と発生トルクの関係を示したように、各マイクロステップ毎の位置で相電流による発生トルクが変化し、マイクロステップ動作時の角加速度も異なる。つまり発生する振動量も一定とはならないという問題が発生することになる。図14に4分割マイクロステップ駆動時の各相電流の設定値(A0〜A3、B0〜B3)と角速度変化を示す。   Further, the amount of toner consumed and supplied for each color developing device built in the rotary developing device is not constant, and there is also a problem of weight deviation caused by the deviation amount of the center of gravity position of each developing device. The mutual influence between the problem of deviation and the fluctuation of the motor output torque is not negligible. For example, if each developer unit is used as a mass point, and the moment generated by the relationship between the mass and the operating point acts in the direction to assist the torque required by the load on the drive side, the required torque amount is Decrease. Conversely, when acting in the direction of assisting the load torque side, the required torque amount on the drive side increases. As described above, due to the deviation in weight, the load torque varies depending on the phase of the rotary developer, and the required torque on the drive side also varies. As a result of changes in load torque and motor torque during operation, the amount of change in kinetic energy at startup and stop always changes. As shown in FIG. 13, the relationship between the current and the generated torque changes the generated torque due to the phase current at each microstep position, and the angular acceleration during the microstep operation also differs. That is, there is a problem that the amount of vibration generated is not constant. FIG. 14 shows the set values (A0 to A3, B0 to B3) of each phase current and the change in angular velocity at the time of four-divided microstep drive.

また、もう一つのステッピングモータの低振動化対策としては、駆動電流を最適な値とすることで、図8に示すようにステップ動作時にロータの移動位置に対するオーバーシュートおよびアンダーシュートを少なくするというものがある。この電流を設定する場合には、図9に示すような加減速駆動を行う場合に、モータの発生トルクは加速減時のトルク分を考慮して設定しなければならない。また、駆動系が備えているねじれバネ成分による振動要素を考慮する必要性があり、十分な余裕度を備えておかなければならなかった。   As another countermeasure for reducing the vibration of the stepping motor, the drive current is set to an optimum value so that overshoot and undershoot with respect to the moving position of the rotor are reduced during the step operation as shown in FIG. There is. When this current is set, when performing acceleration / deceleration driving as shown in FIG. 9, the torque generated by the motor must be set in consideration of the torque at the time of acceleration reduction. In addition, it is necessary to consider the vibration element due to the torsion spring component provided in the drive system, and a sufficient margin must be provided.

以上のように、回転現像器のように慣性モーメントの大きな回転体を、マイクロステップ駆動されたステッピングモータで精密な位相で回転制御すると、モータおよび回転体の回転位相によってトルクが変動し、周波数や振幅の異なる振動の原因となる。そしてその振動は、モータおよび回転体の回転位相によって周波数や振幅が異なるため制御が困難であった。   As described above, when a rotating body having a large moment of inertia such as a rotary developer is controlled to rotate with a precise phase by a stepping motor driven by microsteps, the torque varies depending on the rotational phase of the motor and the rotating body, and the frequency and It causes vibrations with different amplitudes. The vibration is difficult to control because the frequency and amplitude differ depending on the rotational phase of the motor and the rotating body.

本発明は上記従来例に鑑みて成されたもので、ステッピングモータの起動および停止時あるいはそのいずれか一方の励磁相位置を一定とすることで、駆動および伝達および負荷部の少なくともいずれかにおいて動作時に発生する振動の周波数および振幅レベルあるいはそのいずれかの変化を抑制したステッピングモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional example, and operates in at least one of driving and transmission and a load portion by making the excitation phase position constant at the time of starting and stopping the stepping motor or any one of them. It is an object of the present invention to provide a stepping motor drive control device that suppresses changes in the frequency and / or amplitude level of vibrations that sometimes occur.

上記目的を達成するために本発明は以下の構成を備える。すなわち、ステッピングモータの基本ステップ角で駆動する基本ステップを所定数に分割したマイクロステップの単位で、前記ステッピングモータを駆動するマイクロステップ駆動方式のステッピングモータ駆動制御装置であって、
ステッピングモータをマイクロステップ方式で駆動する駆動回路と、
前記ステッピングモータにより回転駆動される負荷があらかじめ定めた回転位相に達したタイミングを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出されたタイミングが前記ステッピングモータの基本ステップ内における何番目のマイクロステップであるかを特定するためのカウンタと、
前記駆動回路へ、前記マイクロステップの単位で前記ステッピングモータを駆動するためのパルスを送出するとともに、前記検出手段により検出されたタイミングを基点として、前記ステッピングモータを一定数のマイクロステップで駆動して前記負荷の回転位相を予め定めた位相で停止させる駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記カウンタにより特定されたマイクロステップの順番を基点として前記ステッピングモータを駆動した際に、基本ステップを単位とした回転位相で停止するよう、前記一定数を補正する。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement. That is, a stepping motor drive control device of a microstep driving system that drives the stepping motor in units of microsteps obtained by dividing a basic step driven by a basic step angle of the stepping motor into a predetermined number,
A driving circuit for driving the stepping motor by a microstep method;
Detecting means for detecting a timing at which a load rotationally driven by the stepping motor reaches a predetermined rotational phase;
A counter for specifying which microstep in the basic step of the stepping motor the timing detected by the detection means;
A pulse for driving the stepping motor in units of the microsteps is sent to the drive circuit, and the stepping motor is driven in a certain number of microsteps based on the timing detected by the detection means. Drive control means for stopping the rotational phase of the load at a predetermined phase;
The drive control unit corrects the fixed number so that the stepping motor stops at a rotation phase in units of basic steps when the stepping motor is driven based on the order of the microsteps specified by the counter.

以上のような構成とすることで、ステッピングモータの起動・停止時の励磁相位置を常に一定とすることで、駆動・伝達・負荷部において動作時に発生する振動の周波数・振幅レベルの変化を抑制することが可能となる。   With the above configuration, the excitation phase position when starting and stopping the stepping motor is always kept constant, so that changes in the frequency and amplitude level of vibrations that occur during operation in the drive, transmission, and load sections are suppressed. It becomes possible to do.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態における画像形成装置について、図を参照しながら説明する。図15は本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの要部構成図であり、図1はカラー画像用の回転現像器の構成を示す概略図である。本実施形態に係る1ドラム式の電子写真方式の画像形成装置においては、回転現像部がステッピングモータで回転駆動される。特に、このステッピングモータの駆動制御には、基本ステップを所定数に分割したマイクロステップ単位で駆動制御されるマイクロステップ駆動方式が採用されている。
[First Embodiment]
An image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a block diagram showing a main part of a full-color printer as an example of the image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a color image rotating developer. In the one-drum electrophotographic image forming apparatus according to this embodiment, the rotary developing unit is rotationally driven by a stepping motor. In particular, the microstep drive system in which the drive control of the stepping motor is controlled in units of microsteps obtained by dividing the basic steps into a predetermined number is adopted.

図15において、像担持体としての感光体(感光ドラム)1は、図示しないモータで矢印Aの方向に回転される。感光体1の周囲には、現像ユニット13、クリーナ部12が配置されている。現像ユニット13はフルカラー現像のための3台の色現像部13Y,13M,13Cと黒現像部14から構成される。色現像部13Y、13M、13Cと14は、感光体1上の潜像をそれぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)トナーで現像する。Y、M、Cの各色を現像する際には、各色ごとに駆動モータによって現像ユニット13を矢印R方向に回転させ、当該色の現像部が感光体1に当接するように位置合わせされる。この位置が現像位置である。黒現像部14の現像ローラは、常に感光体1に接した構成になっており、黒現像の高圧バイアスを制御することで黒トナーの現像を制御する。   In FIG. 15, a photoreceptor (photosensitive drum) 1 as an image carrier is rotated in the direction of arrow A by a motor (not shown). A developing unit 13 and a cleaner unit 12 are disposed around the photoreceptor 1. The developing unit 13 includes three color developing units 13Y, 13M, 13C and a black developing unit 14 for full color development. The color developing units 13Y, 13M, 13C, and 14 develop the latent images on the photoreceptor 1 with yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toners, respectively. When developing each color of Y, M, and C, the developing unit 13 is rotated in the direction of the arrow R by the drive motor for each color, and the developing unit of the color is aligned so as to contact the photoreceptor 1. This position is the development position. The developing roller of the black developing unit 14 is always in contact with the photoreceptor 1 and controls the development of black toner by controlling the high-voltage bias for black development.

感光体1上で現像された各色のトナー像は、転写部10によって中間転写体としてのベルト2に順次転写されて、4色のトナー像が重ね合わされる。ベルト2はローラ17,18,19、20に張架されている。これらのうち、ローラ17は図示しない駆動源に結合されてベルト2を駆動する駆動ローラとして機能する。ローラ18とローラ20はベルト2の張力を調節するテンションローラとして機能する。ローラ19は2次転写部としての転写ローラ21のバックアップローラとして機能する。ベルト2を挟んでローラ17と対向する位置にはベルトクリーナ22が設けられていて、ベルト2上の残留トナーがブレードで掻き落とされる。   The toner images of the respective colors developed on the photosensitive member 1 are sequentially transferred to the belt 2 as an intermediate transfer member by the transfer unit 10 and the four color toner images are superimposed. The belt 2 is stretched around rollers 17, 18, 19 and 20. Among these, the roller 17 functions as a driving roller that is coupled to a driving source (not shown) and drives the belt 2. The rollers 18 and 20 function as tension rollers that adjust the tension of the belt 2. The roller 19 functions as a backup roller for the transfer roller 21 as a secondary transfer portion. A belt cleaner 22 is provided at a position facing the roller 17 with the belt 2 interposed therebetween, and residual toner on the belt 2 is scraped off by a blade.

記録紙カセット23からピックアップローラ24で搬送路に引き出された記録紙はローラ対25、26によってニップ部、つまり2次転写部21とベルト2との当接部に給送される。ベルト2上に形成されたトナー像はこのニップ部で記録紙上に転写され、定着部5で熱定着されて装置外へ排出される。   The recording paper drawn from the recording paper cassette 23 to the conveyance path by the pickup roller 24 is fed to a nip portion, that is, a contact portion between the secondary transfer portion 21 and the belt 2 by a pair of rollers 25 and 26. The toner image formed on the belt 2 is transferred onto the recording paper at this nip portion, thermally fixed by the fixing portion 5 and discharged outside the apparatus.

上記構成によるカラープリンタでは、次のようにして画像が形成される。まず、帯電部7に電圧を印加して感光体1の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電させる。続いて、帯電された感光体1上の画像部分が予定の露光部電位になるようにレーザースキャナからなる露光部8で露光を行い潜像が形成される。露光部8は画像信号に基づいてオン・オフすることにより、画像に対応した潜像を形成する。   In the color printer configured as described above, an image is formed as follows. First, a voltage is applied to the charging unit 7 to uniformly negatively charge the surface of the photoreceptor 1 with a predetermined charging unit potential. Subsequently, exposure is performed by the exposure unit 8 including a laser scanner so that the charged image portion on the photosensitive member 1 has a predetermined exposure unit potential, and a latent image is formed. The exposure unit 8 is turned on / off based on the image signal to form a latent image corresponding to the image.

現像部13Y等の現像ローラには各色毎に予め設定された現像バイアスが印加されており、前記潜像は該現像ローラの位置を通過時にトナーで現像され、トナー像として可視化される。トナー像は転写部10でベルト2に転写され、さらに2次転写部21で記録紙に転写された後、定着部5に送給される。フルカラープリント時はベルト上で4色のトナーが重ね合わされた後、記録紙に転写される。感光体1上に残留したトナーは予備清掃部でトナーの帯電を、クリーニングしやすい状態にし、クリーナ部12で除去・回収され、最後に、感光体1は除電部(不図示)で一様に0ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備える。   A developing bias set in advance for each color is applied to the developing roller such as the developing unit 13Y, and the latent image is developed with toner when passing through the position of the developing roller, and visualized as a toner image. The toner image is transferred to the belt 2 by the transfer unit 10 and further transferred to the recording paper by the secondary transfer unit 21 and then fed to the fixing unit 5. In full-color printing, toners of four colors are superimposed on the belt and then transferred onto the recording paper. The toner remaining on the photoconductor 1 is made to be easily charged by the preliminary cleaning unit, and is removed and collected by the cleaner unit 12. Finally, the photoconductor 1 is uniformly removed by the charge eliminating unit (not shown). The charge is removed to near 0 volts to prepare for the next image forming cycle.

カラープリンタの画像形成タイミングは、ベルト2上の所定位置を基準として制御されている。ベルト2は駆動ローラ17、テンションローラ18、20、バックアップローラ19からなるローラ類に掛け渡されていて、テンションローラ18、20によって所定の張力が与えられている。   The image forming timing of the color printer is controlled with reference to a predetermined position on the belt 2. The belt 2 is stretched around rollers including a driving roller 17, tension rollers 18 and 20, and a backup roller 19, and a predetermined tension is applied by the tension rollers 18 and 20.

バックアップローラ19とテンションローラ20の間には、基準位置を検知する反射型センサ36が配置されている。反射型センサ36はベルト2の外周面端部に設けられた反射テープ等のマーキングを検知してI−top信号を出力する。   Between the backup roller 19 and the tension roller 20, a reflective sensor 36 for detecting the reference position is disposed. The reflective sensor 36 detects a marking such as a reflective tape provided at the end of the outer peripheral surface of the belt 2 and outputs an I-top signal.

感光体1の外周の長さとベルト2の周長は、1:n(nは整数)で表される整数比になっている。このように設定しておくと、ベルト2が1周する間に、感光体1が整数回転し、ベルト1周前とまったく同じ状態に戻るため、中間転写ベルト2が4周して4色のトナー像が重ね合わされる際に、感光体1の回転むらによる色ずれを回避することが可能である。   The peripheral length of the photoreceptor 1 and the peripheral length of the belt 2 are in an integer ratio represented by 1: n (n is an integer). With this setting, the photoreceptor 1 rotates an integer during one revolution of the belt 2 and returns to the same state as before one revolution of the belt. Therefore, the intermediate transfer belt 2 makes four revolutions and has four colors. When toner images are superimposed, it is possible to avoid color misregistration due to uneven rotation of the photoreceptor 1.

このような中間転写方式の画像形成装置においては、I−top信号を検知したのち、所定時間経過後に帯電部7により画像信号に応じて潜像形成を開始する。また、ベルト2が1周する間に、感光体1が整数回回転し、ベルト2の回転位相に対する感光体1の回転位相は一定であるため、ベルト2上では常に同じ位置にトナー像が形成される。   In such an intermediate transfer type image forming apparatus, after detecting the I-top signal, the charging unit 7 starts forming a latent image in accordance with the image signal after a predetermined time has elapsed. In addition, since the photosensitive member 1 rotates an integer number of times during one rotation of the belt 2 and the rotational phase of the photosensitive member 1 with respect to the rotational phase of the belt 2 is constant, a toner image is always formed on the belt 2 at the same position. Is done.

以上のような行程を経てカラー画像が記録用紙に複写される。ここで、問題となるのが回転現像ユニット等の回転駆動時、特に停止時に発生する振動による各色毎の潜像形成時における潜像形成の位置ずれである。潜像形成位置がずれることにより、現像されたトナー画像の位置ずれとなり、4色分を重ねた際に色ずれや、画素間隔が変化することにより発生するピッチムラを招くことになる。この問題は前述したように、基本的には負荷、この場合は回転現像器の慣性モーメントに蓄積される運動エネルギの開放によるものであり、その開放されたエネルギにより発生する振動が前述したようにレーザ露光系に伝播することが主要因となっている。   The color image is copied onto the recording paper through the above process. Here, the problem is the positional deviation of the latent image formation when the latent image formation for each color is caused by the vibration generated at the time of rotation of the rotary developing unit or the like, especially at the stop. When the latent image forming position is shifted, the developed toner image is shifted, and when the four colors are superimposed, the color shift and the pitch unevenness caused by the change in the pixel interval are caused. As described above, this problem is basically due to the release of the kinetic energy accumulated in the load, in this case the inertial moment of the rotary developer, and the vibration generated by the released energy is as described above. Propagation to the laser exposure system is the main factor.

ここで、慣性モーメントをJ、角速度をωとすれば、回転体のエネルギKは、回転エネルギK=J*ω2/2で与えられる。このように回転エネルギKは回転体の角速度の2乗に比例したものとして定義されるため、このエネルギを減少させるためには、角速度を小さくすることが重用となる。   Here, if the moment of inertia is J and the angular velocity is ω, the energy K of the rotating body is given by the rotational energy K = J * ω2 / 2. Thus, the rotational energy K is defined as being proportional to the square of the angular velocity of the rotating body. Therefore, to reduce this energy, it is important to reduce the angular velocity.

ところで、マイクロステップ駆動方式を採用することにより1ステップの駆動角度は従来よりも小さくなり、この回転エネルギの変化も抑制されることになる。また前述したようにモータでの発生トルクが励磁相位置により変化する。この場合に駆動ギア部におけるバックラッシュなどのがたつき要素が存在すると、図13に示したようにモータトルクの強弱によるギア周速の変化の増減により、対負荷駆動側ギア部において発生する振動が増減することになる。   By adopting the micro-step driving method, the driving angle of one step becomes smaller than that of the prior art, and this change in rotational energy is also suppressed. Further, as described above, the torque generated in the motor changes depending on the excitation phase position. In this case, if there is a rattling element such as a backlash in the drive gear portion, as shown in FIG. Will increase or decrease.

ここで、現像部は、図1に示すように、各色の現像部(Y,M、C,K)を内蔵する回転現像器500と、その駆動モータ502と、ホームポジションセンサ501と、HPフラグ510と、制御回路550とで構成される。ホームポジションセンサ(HPセンサという)501は発光素子と受光素子を有する光学センサで構成されており、回転現像器500のホームポジションを確定する。HPフラグ510反射板等であり、HPセンサ501が回転現像器500の位置を検出する基準位置を示す。制御回路550は、モータ502の駆動量を制御するとともに、HPセンサ501からの出力により、位置決め制御を行う。制御回路550は、起動時など、不図示のリセット信号により、ステッピングモータ502へ与える励磁相が確定される構成となっている。駆動回路552は、図10の構成を基本構成としている。ただし、定電流指令値は一定ではなく、マイクロステップの位相に応じて、たとえば図11のように、マイクロステップごとに電流値が変化する構成となっている。モータ502は、電源オフ状態では負荷を保持するトルクは必ずしも確保できないため、電源がオフの間に感光体1の位相が変化することがあり得る。そこで通常、起動時もしくは所定のタイミングで、転写ベルトをホームポジションに復帰させる位置決め制御が行われる。この場合、センサ501により回転現像器側に設けられたHPフラグ510を検知した位置を基準として用い、そこから所定の移動量駆動した位置で停止させることで転写ベルトおよび回転現像器500の回転位相がホームポジションに戻される。   Here, as shown in FIG. 1, the developing unit includes a rotary developing unit 500 including developing units (Y, M, C, K) for each color, a drive motor 502, a home position sensor 501, and an HP flag. 510 and a control circuit 550. A home position sensor (referred to as HP sensor) 501 includes an optical sensor having a light emitting element and a light receiving element, and determines the home position of the rotary developing device 500. An HP flag 510 reflecting plate or the like, which indicates a reference position at which the HP sensor 501 detects the position of the rotary developing device 500. The control circuit 550 controls the driving amount of the motor 502 and performs positioning control based on the output from the HP sensor 501. The control circuit 550 is configured such that an excitation phase to be given to the stepping motor 502 is determined by a reset signal (not shown) at the time of startup or the like. The drive circuit 552 has the basic configuration shown in FIG. However, the constant current command value is not constant, and the current value changes for each microstep according to the phase of the microstep, for example, as shown in FIG. Since the motor 502 cannot always secure a torque for holding the load when the power is off, the phase of the photoreceptor 1 may change while the power is off. Therefore, normally, positioning control for returning the transfer belt to the home position is performed at the time of activation or at a predetermined timing. In this case, the position where the sensor 501 detects the HP flag 510 provided on the rotary developer side is used as a reference, and the transfer belt and the rotary developer 500 are rotated at a rotational phase by stopping at a position driven by a predetermined amount of movement. Is returned to the home position.

しかしながら、センサ501でHPフラグ510を検出するまでのモータの駆動量は確定していないため、すなわち停止している駆動モータ502の回転位相は不明であるため、その励磁相は確定できない。そこで、本実施形態では、制御回路550からのモータ駆動回路552へ送出されるパルス数をカウントするパルスカウンタ551を設けた。さらに、そのパルスカウンタ551の桁数を基本ステップの分割数とした。本例では、基本ステップは8個のマイクロステップに分割されているので、パルスカウンタ551の桁数は3ビットである。パルスカウンタ551は、基本ステップ内において、どの位相にあるかを示すカウンタである。すなわちパルスカウンタ551は、図13等に示すマイクロステップの位相が0のときにリセットされ、駆動パルスに同期してカウントアップされる。カウンタの上限値を基本ステップを構成するマイクロステップ数(図13では7)とすれば、パルスカウンタ551は、センサ501でHPフラグ510を検出した時点が基本ステップ内における何番目のマイクロステップであるかを特定することになる。   However, since the driving amount of the motor until the sensor 501 detects the HP flag 510 is not fixed, that is, the rotational phase of the stopped driving motor 502 is unknown, the excitation phase cannot be determined. Therefore, in the present embodiment, a pulse counter 551 that counts the number of pulses sent from the control circuit 550 to the motor drive circuit 552 is provided. Further, the number of digits of the pulse counter 551 is used as the division number of the basic step. In this example, since the basic step is divided into 8 micro steps, the number of digits of the pulse counter 551 is 3 bits. The pulse counter 551 is a counter indicating which phase is in the basic step. That is, the pulse counter 551 is reset when the phase of the microstep shown in FIG. 13 or the like is 0, and is counted up in synchronization with the drive pulse. Assuming that the upper limit value of the counter is the number of microsteps (7 in FIG. 13) constituting the basic step, the pulse counter 551 is the microstep in the basic step when the sensor 501 detects the HP flag 510. Will be identified.

以下では、図2〜5をもとに停止時制御動作について説明する。パルスカウンタ551は電源オン等に同期して入力されるリセット信号によりリセットされる構成となっている。ここで、パルスカウンタ551の設定テーブルを図5に示す。機能としては、前述のリセット機能だけでなく、必要に応じてカウンタ動作をオン・オフ可能なようにイネーブル信号も設けている。パルスカウンタ551は、制御回路550のCPUのメモリあるいはIO空間にマッピングされている。具体的には、図5に示すアドレス601650に、パルスカウンタ551の値を示す3ビットの信号ROT_CNT_COUNTERが割り当てられている。またアドレス601652には、信号ROT_CNT_LATCH_MODE(2ビット)、信号ROT_CNT_EDGE_MODE(1ビット)、信号ROT_CNT_ENB(1ビット)が割り当てられている。もちろんこれら信号は制御回路550とパルスカウンタ551との間の信号である。信号ROT_CNT_LATCH_MODEは、カウンタ値をラッチするタイミングを指定するフラグで、0でHPセンサ信号の立ち下がりエッジ、1で立ち上がりエッジ、それ以外では両方のタイミングで初期値がラッチされる。信号ROT_CNT_EDGE_MODEは、カウンタを駆動するクロックのエッジが、0なら立ち下がり、1なら立ち上がりであることを示す。信号ROT_CNT_ENBは、カウンタのイネーブル信号で、1ならイネーブルである。制御回路500からは、クロック信号ROT_CLKがパルスカウンタ551に入力されている。またパルスカウンタ551には、HPセンサからの検知信号ROT_HPも入力されている。   Hereinafter, the stop-time control operation will be described with reference to FIGS. The pulse counter 551 is configured to be reset by a reset signal input in synchronization with power-on or the like. Here, a setting table of the pulse counter 551 is shown in FIG. As a function, not only the above-described reset function but also an enable signal is provided so that the counter operation can be turned on and off as necessary. The pulse counter 551 is mapped to the CPU memory or IO space of the control circuit 550. Specifically, a 3-bit signal ROT_CNT_COUNTER indicating the value of the pulse counter 551 is assigned to the address 601650 shown in FIG. Further, a signal ROT_CNT_LATCH_MODE (2 bits), a signal ROT_CNT_EDGE_MODE (1 bit), and a signal ROT_CNT_ENB (1 bit) are allocated to the address 601652. Of course, these signals are signals between the control circuit 550 and the pulse counter 551. The signal ROT_CNT_LATCH_MODE is a flag for designating the timing at which the counter value is latched. The initial value is latched at 0 at the falling edge of the HP sensor signal, 1 at the rising edge, and otherwise at both timings. The signal ROT_CNT_EDGE_MODE indicates that the edge of the clock for driving the counter falls when it is 0 and rises when it is 1. The signal ROT_CNT_ENB is a counter enable signal. A clock signal ROT_CLK is input to the pulse counter 551 from the control circuit 500. The pulse counter 551 also receives a detection signal ROT_HP from the HP sensor.

制御回路550の動作は図4A,4Bに示すようなソフトウェアの制御フローにて実現される。図4A,4Bは、制御回路550に内蔵されたCPUにより実行されるプログラムの手順であり、たとえばROM等に記録されている。図4Aは、ホームポジション動作を開始してから、HPフラグ510により発生する割り込み待ちの処理である。図4Bは、HPフラグ510検出後に割り込み処理で停止位置までの補正パルス設定を行う処理ルーチンである。   The operation of the control circuit 550 is realized by a software control flow as shown in FIGS. 4A and 4B. 4A and 4B are procedures of a program executed by a CPU built in the control circuit 550, and are recorded in, for example, a ROM. FIG. 4A shows a process of waiting for an interrupt generated by the HP flag 510 after starting the home position operation. FIG. 4B is a processing routine for performing correction pulse setting up to the stop position by interrupt processing after the HP flag 510 is detected.

このパルスカウンタ551は電源オンでカウンタがリセットされ、図2に示すようにカウンタ値に初期値0がロードされその状態で待機する。画像形成装置から制御回路550にホームポジションの検索開始指令が入力される。制御回路550は、モームポジション検索のためのパラメータとして、パルス数設定(本例では38400)と、自起動周波数(本例では4000pps(パルス/秒)を、所定の記憶位置からロードする(S401)。制御回路550は、自起動周波数4000ppsでモータ駆動回路552へパルス送出を開始する(S402)。パルス送出が開始されると、制御回路550はHPセンサからの割込を待つ(S403)。   The pulse counter 551 is reset when the power is turned on, and as shown in FIG. 2, the counter value is loaded with the initial value 0 and waits in that state. A home position search start command is input to the control circuit 550 from the image forming apparatus. The control circuit 550 loads the pulse number setting (38400 in this example) and the self-starting frequency (4000 pps (pulse / second) in this example) from the predetermined storage position as parameters for searching for the momo position (S401). The control circuit 550 starts sending pulses to the motor drive circuit 552 at a self-starting frequency of 4000 pps (S402) When the pulse sending is started, the control circuit 550 waits for an interrupt from the HP sensor (S403).

パルスカウンタ551は3ビットの周期カウンタのため0〜7を繰り返しカウントする(図2中のROT-COUNT)。ここで、HPセンサ501がHPフラグ510のエッジを検出すると、パルスカウンタ551は、そのときのカウント値をラッチする。HPセンサからの信号は制御回路550にも割込み信号として入力されているので、その割込が発生したなら割込処理(図4B)を起動する。図4Bにおいては、まずパルスカウンタ551の値ROT_CNT_COUNTERを読み、補正パルス数(請求項1の一定数に対応)を求める(S411)。補正パルス数は、基本ステップの分割数−読み込んだカウンタ値−移動ステップ数に対する剰余である。移動ステップ数とは、HPフラグ510のエッジ検出後にホームポジションに移動するまでのモータが駆動されるステップ数(マイクロステップ数)である。ホームポジションにおけるモータの励磁相を0とする場合に、HPセンサ検出後の移動ステップ数が基本ステップの分割数では割り切れない場合、基本ステップの途中でモータは停止することになる。その停止状態における励磁相を示す値が、(移動ステップ数に対する剰余)である。たとえば、移動ステップ数を1333とし、基本ステップの分割数を8とすると、1333を8で割った剰余は5であるから、「移動ステップ数に対する剰余」は5となる。すなわちこの例では補正パルス数は、8−パルスカウンタ値−5=3−パルスカウンタ値となる。   Since the pulse counter 551 is a 3-bit period counter, 0 to 7 are repeatedly counted (ROT-COUNT in FIG. 2). When the HP sensor 501 detects the edge of the HP flag 510, the pulse counter 551 latches the count value at that time. Since the signal from the HP sensor is also input to the control circuit 550 as an interrupt signal, the interrupt process (FIG. 4B) is activated when the interrupt occurs. 4B, first, the value ROT_CNT_COUNTER of the pulse counter 551 is read to determine the number of correction pulses (corresponding to a certain number of claims 1) (S411). The number of correction pulses is a remainder from the number of divisions of the basic step−the read counter value−the number of movement steps. The number of movement steps is the number of steps (the number of micro steps) by which the motor is driven until the movement to the home position after the edge of the HP flag 510 is detected. When the excitation phase of the motor at the home position is set to 0, if the number of movement steps after HP sensor detection is not divisible by the number of divisions of the basic step, the motor stops in the middle of the basic step. A value indicating the excitation phase in the stopped state is (the remainder with respect to the number of movement steps). For example, if the number of movement steps is 1333 and the number of divisions of the basic step is 8, the remainder obtained by dividing 1333 by 8 is 5, so that “the remainder with respect to the number of movement steps” is 5. That is, in this example, the number of correction pulses is 8−pulse counter value−5 = 3−pulse counter value.

補正パルス数が得られたなら、その補正パルス数を、HPセンサ502でHPフラグが検出された位置(これをHPセンサ位置と呼ぶ)からホームポジションまでの移動ステップ数1333に加算して、補正移動ステップ数を求める(S412)。   If the correction pulse number is obtained, the correction pulse number is added to the movement step number 1333 from the position where the HP flag is detected by the HP sensor 502 (referred to as the HP sensor position) to the home position to correct the correction pulse number. The number of movement steps is obtained (S412).

上記例では、HPフラグ510のエッジ検出時のカウンタ値に対する補正パルス数は図3に示す表のように設定されることになる。図3において、ラッチカウント値301は、HPセンサ501が検知信号を出力したタイミングにおけるパルスカウンタの値である。このパルスカウンタ値は、検出されたタイミングがステッピングモータの基本ステップ内における何番目のマイクロステップであるか、すなわち基本ステップ中におけるマイクロステップの順番を特定する値である。このタイミングを基点として1333ステップ(マイクロステップ)モータを駆動してホームポジションに位置したときのモータの位相が、補正無停止相位置302である。この値は移動ステップ数である1333にラッチカウント値301を加算して、基本ステップの分割数(ここでは8)で割った剰余である。補正パルス数は、その補正無停止相位置302から、1つの基本ステップでの駆動時の停止相位置までモータを駆動すべきマイクロステップ数である。補正パルス数すなわち「3−ラッチカウント値」を、HPセンサ位置からホームポジションまでの移動ステップ数1333に加えれば、その数はマイクロステップの分割数の倍数となる。そのため、HPセンサ位置から補正パルス数を加えた「3−ラッチカウント値」+1333ステップだけ駆動モータ502を駆動すると、停止位置における駆動モータ502の回転位相は、基本ステップ駆動時の停止位置に一致する。すなわちホームポジションにおけるモータの駆動トルクを一定にすることができる。このように、ステッピングモータを駆動しようとするマイクロステップ数を基本ステップ数に換算した場合に、基本ステップのバウンダリからのずれ(不足するマイクロステップ数)から、パルスカウンタにより特定されたラッチカウント値を減算する。減算により得られる値が補正パルス数となる。この補正パルス数を駆動しようとするマイクロステップ数(この例では1333)に加算した値(補正値)だけモータをマイクロステップ駆動することで、回転後のモータの停止位置は、基本ステップのバウンダリと一致する。   In the above example, the number of correction pulses with respect to the counter value when the edge of the HP flag 510 is detected is set as shown in the table of FIG. In FIG. 3, a latch count value 301 is a value of a pulse counter at a timing when the HP sensor 501 outputs a detection signal. This pulse counter value is a value that specifies the number of micro steps in the basic step of the stepping motor, that is, the order of the micro steps in the basic step. The phase of the motor when the motor is driven to the home position by driving the 1333 step (microstep) motor based on this timing is the corrected non-stop phase position 302. This value is a remainder obtained by adding the latch count value 301 to 1333 which is the number of movement steps and dividing the result by the number of divisions of the basic step (here, 8). The number of correction pulses is the number of microsteps to drive the motor from the corrected non-stop phase position 302 to the stop phase position during driving in one basic step. If the number of correction pulses, that is, “3-latch count value” is added to the number of movement steps 1333 from the HP sensor position to the home position, the number becomes a multiple of the division number of microsteps. Therefore, when the drive motor 502 is driven by “3-latch count value” +1333 steps obtained by adding the correction pulse number from the HP sensor position, the rotational phase of the drive motor 502 at the stop position matches the stop position at the time of basic step drive. . That is, the driving torque of the motor at the home position can be made constant. In this way, when the number of microsteps to drive the stepping motor is converted into the number of basic steps, the latch count value specified by the pulse counter is calculated from the deviation from the basic step boundary (the number of microsteps that is insufficient). Subtract. The value obtained by subtraction is the number of correction pulses. By driving the motor by microstep driving by a value (correction value) added to the number of microsteps to be driven (1333 in this example), the stop position of the motor after rotation is the boundary of the basic step. Match.

なお、図3に示す表では補正パルスを正の整数とした場合(符号303)と、正・負両方とした場合(符号304)とを表示している。これは停止位置の停止精度によりいずれかの値を用いればよい。   In the table shown in FIG. 3, a case where the correction pulse is a positive integer (reference numeral 303) and a case where both the positive and negative are indicated (reference numeral 304) are displayed. Any value may be used depending on the stop accuracy of the stop position.

補正移動ステップ数が求められたなら、制御回路550は、そのマイクロステップ数だけ駆動モータを駆動し(すなわちクロックを出力し(S413)、その後クロックの供給を停止してモータを停止させる。次に、信号ROT_CNT_ENBをローレベルにしてパルスカウンタ551をリセットする(S414)。   If the corrected moving step number is obtained, the control circuit 550 drives the drive motor by the number of microsteps (that is, outputs a clock (S413), and then stops supplying the clock to stop the motor. Then, the signal ROT_CNT_ENB is set to the low level to reset the pulse counter 551 (S414).

このようにホームポジションサーチ動作フロー内で、割込処理により補正パルスが設定され、所定の相励磁ポジション(すなわち基本ステップ単位の位置)となるように停止位置が補正された状態で継続動作が行われることになる。このためホームポジションにおけるステッピングモータの回転位相は、基本ステップ単位で決まる位相であり、ホームポジションにおける駆動モータ502の停止トルク及び起動トルクは一定となる。   In this way, in the home position search operation flow, the correction pulse is set by the interrupt process, and the continuous operation is performed with the stop position corrected so that it becomes the predetermined phase excitation position (that is, the position of the basic step unit). It will be. For this reason, the rotation phase of the stepping motor at the home position is a phase determined in units of basic steps, and the stop torque and start torque of the drive motor 502 at the home position are constant.

この例を図2で説明する。図2において、HPセンサ501から信号ROT_HPが入力されたときにパルスカウンタ501の値はラッチされる。このときのラッチカウント値は5であるから、補正パルス数は3−5+1333=1331である。ただし図2においては、演算"−"は、8を法として正の整数を得る演算(法演算)としているから、3−5=6として、補正パルス数は1339となっている。すなわち、ホームポジションまで1333マイクロステップモータを駆動した後、さらに8ステップ駆動した位置を、補正後のホームポジションとする。   This example will be described with reference to FIG. In FIG. 2, when a signal ROT_HP is input from the HP sensor 501, the value of the pulse counter 501 is latched. Since the latch count value at this time is 5, the number of correction pulses is 3-5 + 1333 = 1331. However, in FIG. 2, the operation “−” is an operation (modulus operation) that obtains a positive integer with 8 as a modulus, so that 3−5 = 6 and the number of correction pulses is 1339. That is, after the 1333 microstep motor is driven to the home position, the position that is further driven by 8 steps is set as the corrected home position.

以上のような制御動作により、マイクロステップ方式で駆動されるステッピングモータの停止時における励磁相位置を確定可能とすることができる。すなわち、回転現像器の停止時における(当然再起動時においても)駆動モータのマイクロステップの位相を一定に保つことができる。その後、現像するトナーの色を変えるために回転現像器を30度回転、および60度回転を行う際には、その回転のためのパルス数は8の倍数となるため、常に同一の励磁相位置となる。そのため振動の発生レベルが変化することによるバンディングを抑制することができる。なお、回転現像器500が1周すると、駆動モータ502はその整数倍の回数回転して元の回転位相に戻るものとしている。
[変形例]
前述のように30度回転、60度回転ではなく、パルス数が8の倍数にならない場合、あるいは回転現像器の回転位相と駆動モータの位相との関係が一定ではない画像形成装置もあるであろう。そのような場合には、ホームポジション動作だけでなく、回転現像器上の各色の現像器の位置に、その位置を特定する前述したHPフラグ510と同様のマークを取り付けておく。そしてこれらマークの検出時にもROT_HP信号を発生する。制御回路550は、図4A,図4Bの処理を実行する。ただし、HP_ROT割込後、モータを駆動するステップ数については、各色の現像部の停止位置に応じて決められる。
By the control operation as described above, it is possible to determine the excitation phase position when the stepping motor driven by the microstep method is stopped. That is, the phase of the microstep of the drive motor can be kept constant when the rotary developing device is stopped (naturally when restarting). Thereafter, when the rotary developer is rotated 30 degrees and 60 degrees in order to change the color of the toner to be developed, the number of pulses for the rotation is a multiple of 8, so that the same excitation phase position is always obtained. It becomes. Therefore, it is possible to suppress banding due to a change in the vibration generation level. When the rotary developing device 500 makes one round, the drive motor 502 is rotated an integral number of times to return to the original rotational phase.
[Modification]
As described above, there are some image forming apparatuses in which the rotation is not 30 degrees or 60 degrees and the number of pulses is not a multiple of 8, or the relationship between the rotation phase of the rotary developer and the phase of the drive motor is not constant. Let's go. In such a case, not only the home position operation but also a mark similar to the aforementioned HP flag 510 for identifying the position is attached to the position of each color developer on the rotary developer. The ROT_HP signal is also generated when these marks are detected. The control circuit 550 executes the processes of FIGS. 4A and 4B. However, after the HP_ROT interruption, the number of steps for driving the motor is determined according to the stop position of the developing unit for each color.

こうして、各色の現像部を現像時の位置に移動させる動作時に、回転現像器550の停止位置における駆動モータ550のマイクロステップの位相が一定となるように、モータの駆動ステップ数を補正する。これによってことで、常に同一の励磁相位置とすることも可能である。   In this way, the number of motor drive steps is corrected so that the phase of the microstep of the drive motor 550 at the stop position of the rotary developing device 550 is constant during the operation of moving the developing portions of the respective colors to the development positions. This makes it possible to always have the same excitation phase position.

また、さらに、補正パルスによる位置ずれ量が問題になる系の場合には、停止時励磁相位置に応じて、駆動電圧・駆動電流レベルを可変制御することでも、振動レベルを同一レベルに制御することが可能である。   Furthermore, in the case of a system in which the amount of misalignment due to the correction pulse is a problem, the vibration level is controlled to the same level by variably controlling the drive voltage / drive current level according to the excitation phase position at the time of stop. It is possible.

また本発明は回転現像器を負荷の例として説明したが、これに限らない。すなわち、マイクロステップ方式で駆動されるステッピングモータを駆動源とし、振動を抑制して精密な位置決めが必要とされるような負荷を駆動する際には本発明を適用可能である。   In the present invention, the rotary developing device is described as an example of the load, but the present invention is not limited to this. In other words, the present invention can be applied when a stepping motor driven by a microstep method is used as a drive source and a load that suppresses vibration and requires precise positioning is driven.

なお本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置など)に適用してもよい。また本発明の目的は、前述の実施形態の機能を実現するプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体およびプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。   Note that the present invention can be applied to a system (for example, a copier, a facsimile machine, etc.) consisting of a single device even if it is applied to a system composed of a plurality of devices (eg, a host computer, interface device, reader, printer, etc.). You may apply. Another object of the present invention is to supply a recording medium recording a program code for realizing the functions of the above-described embodiments to a system or apparatus, and the system or apparatus computer reads out and executes the program code stored in the storage medium. Is also achieved. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and the storage medium storing the program code constitute the present invention.

実施形態の回転現像器構成を示す図である。It is a figure which shows the rotation developing device structure of embodiment. 実施形態のパルス補正制御動作仕様を示す図である。It is a figure which shows the pulse correction control operation specification of embodiment. 実施形態の補正パルス表を示す図である。It is a figure which shows the correction | amendment pulse table of embodiment. 実施形態の制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow of embodiment. 実施形態の制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow of embodiment. パルスカウンタの機能設定表を示す図である。It is a figure which shows the function setting table | surface of a pulse counter. バンディング概要図である。It is a banding outline figure. 振動伝播経路の模式図である。It is a schematic diagram of a vibration propagation path. ステッピングモータの駆動電流による動作応答特性を示す図である。It is a figure which shows the operation response characteristic by the drive current of a stepping motor. 加減速駆動時の一般的な必要トルク説明図である。It is a general explanatory view of required torque during acceleration / deceleration driving. ステッピングモータの定電流駆動回路を示す図である。It is a figure which shows the constant current drive circuit of a stepping motor. マイクロステップ駆動時の電流指令値を示す図である。It is a figure which shows the electric current command value at the time of microstep drive. 1/8マイクロステップ駆動時電流と出力トルクを示す図である。It is a figure which shows the electric current and output torque at the time of 1/8 micro step drive. 1/4マイクロステップ駆動時電流と出力トルクを示す図である。It is a figure which shows the electric current and output torque at the time of 1/4 micro step drive. 1/4マイクロステップ駆動時ステップ応答特性を示す図である。It is a figure which shows the step response characteristic at the time of 1/4 micro step drive. 画像形成装置を示す図である。1 is a diagram illustrating an image forming apparatus.

Claims (5)

ステッピングモータの基本ステップ角で駆動する基本ステップを所定数に分割したマイクロステップの単位で、前記ステッピングモータを駆動するマイクロステップ駆動方式のステッピングモータ駆動制御装置であって、
ステッピングモータをマイクロステップ方式で駆動する駆動回路と、
前記ステッピングモータにより回転駆動される負荷があらかじめ定めた回転位相に達したタイミングを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出されたタイミングが前記ステッピングモータの基本ステップ内における何番目のマイクロステップであるかを特定するためのカウンタと、
前記駆動回路へ、前記マイクロステップの単位で前記ステッピングモータを駆動するためのパルスを送出するとともに、前記検出手段により検出されたタイミングを基点として、前記ステッピングモータを一定数のマイクロステップで駆動して前記負荷の回転位相を予め定めた位相で停止させる駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記カウンタにより特定されたマイクロステップの順番を基点として前記ステッピングモータを駆動した際に、基本ステップを単位とした回転位相で停止するよう、前記一定数を補正することを特徴とするステッピングモータ駆動制御装置。
A stepping motor drive control device of a microstep drive system that drives the stepping motor in units of microsteps obtained by dividing a basic step driven by a basic step angle of a stepping motor into a predetermined number,
A driving circuit for driving the stepping motor by a microstep method;
Detecting means for detecting a timing at which a load rotationally driven by the stepping motor reaches a predetermined rotational phase;
A counter for specifying which microstep in the basic step of the stepping motor the timing detected by the detection means;
A pulse for driving the stepping motor in units of the microsteps is sent to the drive circuit, and the stepping motor is driven in a certain number of microsteps based on the timing detected by the detection means. Drive control means for stopping the rotational phase of the load at a predetermined phase;
The drive control means corrects the fixed number so as to stop at a rotation phase in units of basic steps when the stepping motor is driven based on the order of microsteps specified by the counter. Stepping motor drive control device.
前記駆動制御手段は、前記基本ステップの分割数である前記所定数から、前記カウンタにより特定された値を減算した値を前記一定数に加算することで、前記一定数を補正することを特徴とする請求項1に記載の装置。   The drive control means corrects the fixed number by adding a value obtained by subtracting a value specified by the counter to the fixed number from the predetermined number that is the divided number of the basic step. The apparatus according to claim 1. 前記検出手段は、前記負荷についてあらかじめ定められた複数の回転位相のいずれかに達したタイミングを検出することを特徴とする請求項1または2に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the detection unit detects a timing at which one of a plurality of predetermined rotation phases for the load is reached. 前記負荷は、1ドラム式の電子写真方式の画像形成装置の有するカラー画像用の回転現像器であり、
前記あらかじめ定めた回転位相とは、該回転位相から前記一定数のマイクロステップで前記ステッピングモータを駆動することで、前記回転現像器のカラー現像部が感光ドラムの現像位置に達するような回転位相であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置。
The load is a rotary developing device for color images included in a one-drum electrophotographic image forming apparatus,
The predetermined rotation phase is such a rotation phase that the color developing unit of the rotating developer reaches the developing position of the photosensitive drum by driving the stepping motor by the predetermined number of microsteps from the rotation phase. The device according to claim 1, wherein the device is a device.
請求項4記載のステッピングモータ駆動制御装置により、回転現像器を回転駆動することを特徴とする画像形成装置。   5. An image forming apparatus, wherein the rotary developing device is rotationally driven by the stepping motor drive control device according to claim 4.
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