JP2015023758A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中域共振現象の発生を抑制して広い速度域においてステッピングモーターを安定動作させることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】多相励磁方式のステッピングモーターによって感光体ドラム等を回転駆動する画像形成装置において、加速時に定電流制御方式のチョッピング回数を相毎に計数する。そして、何れの相のチョッピング回数も所定回数以下になったか否かをステップ毎に判断して、何れのチョッピング回数も所定回数以下になったらステッピングモーターの駆動制御方式を定電圧制御方式に切り替える。【選択図】図１０

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、ステッピングモーターを広い速度域で安定駆動することによって生産性を向上させる技術に関する。

画像形成装置の分野においては、トナー像や記録シートを搬送する際に正確な位置制御やタイミング制御が求められるため、ステッピングモーターが広く用いられる。
ステッピングモーターの駆動方式には、定電圧制御方式と定電流制御方式とがある。これら駆動方式のうち、定電圧制御方式は、特にステッピングモーターの回転速度が低い場合には、励磁コイルに大電流が流れ、過熱や破損が発生する。一方、定電流制御方式によれば、通電量が一定量に制御されるので、大電流が流れる恐れが無い。このためので、低速度域においては、定電流制御方式が採用される（特許文献１を参照）。

また、励磁コイルにはインダクタンス等のコイル性能にバラつきがあり、定電流制御方式を採用した場合であっても、コイル性能のバラつきに起因して中速度域において相間のトルクのバラつきが顕著になり、ステッピングモーターが共振する現象（以下、「中域共振現象」という。）が知られている。中域共振現象が発生すると、ステッピングモーターのトルクが低下することによって、脱調やモーター停止が発生し、画像形成装置の動作に支障を生じる。

このような中域共振現象に対して、例えば、相毎のトルクを励磁コイルに通電する電流波形の周期毎の電流面積から算出し、相間でトルクのバラつきが大きいと判断された場合には、ステッピングモーターのそれ以上の加速を停止する技術が提案されている（特許文献２を参照）。
このようにすれば、ステッピングモーターの相間でコイル性能にバラつきがあっても、中域共振現象が発生する速度域でステッピングモーターを動作させないので、ステッピングモーターの脱調や停止による画像形成装置の動作不良を防止することができる。

特開平１１−１２２９９０号公報 特開２０１０−４５９２号公報

しかしながら、ステッピングモーターに対しては、画像形成装置の生産性を向上させるための高速化や、複数のシステム速度に対応するワイドレンジ化の要請があり、低速度域から高速度域までの広い速度域で安定して動作することが求められている。
一方、上記従来技術によると共振現象が発生する中速度域が壁となって、中高速度域においてはステッピングモーターを使用することができない。このため、上記従来技術による中域共振現象対策には高速度化やワイドレンジ化には限界がある。

本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、中域共振現象の発生を抑制して広い速度域においてステッピングモーターを安定動作させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、多相励磁方式のステッピングモーターによって、静電潜像を形成される感光体ドラム又は記録シートを搬送する搬送ローラーを回転駆動する画像形成装置であって、相毎に一定電圧を印加することによって、前記ステッピングモーターを駆動制御する定電圧制御手段と、前記相毎の通電量をチョッピング制御により規制して、前記ステッピングモーターを駆動制御する定電流制御手段と、前記相毎にステップ毎のチョッピング回数を計数する計数手段と、相毎のチョッピング回数が何れの相も所定回数以下であるか否かを判定するチョッピング回数判定手段と、前記チョッピング回数判定手段の判定結果が、肯定的である場合には前記定電圧制御手段に、否定的である場合には前記定電流制御手段に、前記ステッピングモーターを駆動制御させる、制御切替え手段と、を備えることを特徴とする。

このようにすれば、ステッピングモーターの加速時において中域共振現象が発生する前に定電流制御方式から定電圧制御方式に切り替えるので、中域共振現象に起因する脱調やトルク低下を防止することができる。したがって、画像形成装置のシステム速度を高速化したりワイドレンジ化したりすることができる。
この場合において、前記相間でのチョッピング回数の差が所定差以下であるか否かを判定する回数差判定手段と、前記回数差判定手段による判定が肯定的である場合には、前記制御切替え手段による切替えに関わらず、前記定電流制御手段に前記駆動制御をさせる切替え禁止手段と、を更に備えても良い。相間でのチョッピング回数の差が小さい場合には中域共振現象が発生し難いので、定電圧制御方式に切り替えず、定電流制御方式のままにすれば、過電流による発熱等の問題を防止することができる。

また、前記ステッピングモーターの加速途中において、前記回数差判定手段による判定が肯定的である場合に各相への供給電圧を高く切り替える電圧切替え手段と、前記電圧切替え手段が前記供給電圧を高く切り替える以前において、前記制御切替え手段による切り替えを禁止する切替え禁止手段と、を更に備えても良い。このようにすれば、中域共振現象が発生する速度域を高速度域側へシフトさせることができるので、より広い速度域において定電流制御方式を実行することができる。定電流制御方式は、定電圧制御方式と比較して、電源電圧の変動の影響を受け難いので、ステッピングモーターをより広い速度域において安定動作させることができる。

また、前記ステッピングモーターの加速時において、前記制御切替え手段が、前記定電圧制御手段に切り替えたときの前記ステッピングモーターの駆動周波数を記憶する周波数記憶手段と、前記ステッピングモーターの減速時において、駆動周波数が前記記憶した駆動周波数まで低下したら、前記ステッピングモーターの制御手段を定電圧制御手段から定電流制御手段に切替える減速時切替え手段と、を更に備えても良い。このようにすれば、減速時においても中域共振現象の発生を回避することができるので、画像形成装置のシステム速度を高速度化したりワイドレンジ化したりすることができる。

また、前記ステッピングモーターは、クロック信号に同期して駆動され、前記チョッピング回数判定手段は、前記クロック信号の周期毎に前記判定を行っても良い。このようにすれば、中域共振現象の予兆をより確実に検出することができる。
また、前記相毎の励磁コイルに通電するための直流電圧源と、前記直流電圧源の供給電圧の変動幅を検出する変動幅検出手段と、検出された前記変動幅が所定の閾値変動幅以上である場合には、前記制御切替え手段が前記定電圧制御手段に前記ステッピングモーターを駆動制御させるのを禁止して、前記直流電圧源の供給電圧を低下させる電圧低下手段と、を備えても良い。このようにすれば、供給電圧が不安定である場合に定電圧制御方式を用いると過電流が通電されるおそれを解消することができ、かつ、供給電圧が安定している場合には、定電圧制御方式を用いて中域共振現象を防止することができる。

また、通電量が設定電流値を超過すると所定のチョッピング周波数で前記チョッピング制御が実行される場合に、当該設定電流値と当該チョッピング周波数との少なくとも一方を用いて、前記チョッピング回数判定手段が判定基準とする前記所定回数を決定する所定回数決定手段を更に備えても良い。このようにすれば、前記所定回数を適切に設定することができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、多相励磁方式のステッピングモーターによって、トナー像を形成される感光体ドラムと記録シートを搬送する搬送ローラーとの少なくとも一方を回転駆動する画像形成装置であって、前記相毎の励磁コイルに通電するための直流電圧源と、前記相毎の通電量をチョッピング制御により規制して、前記ステッピングモーターを駆動制御する定電流制御手段と、前記相毎にステップ毎のチョッピング回数を計数する計数手段と、相毎のチョッピング回数が何れも所定回数以下であるか否かを判定するチョッピング回数判定手段と、前記チョッピング回数判定手段の判定結果が肯定的である場合には、前記直流電圧源の供給電圧を低下させる電圧低下手段と、を備えることを特徴とする。このようにしても、中域共振現象を防止して、ステッピングモーターの動作を安定させることができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。 制御部１１０の主要な構成を示すブロック図である。 ドライバーＩＣ２００を含む主要な回路構成を示す図である。 ドライバーＩＣ２００のステッピング動作を示すタイミングチャートである。 定電圧制御方式による通電波形を例示するグラフである。 スイッチ部３０５Ａの構成を示す図である。 定電流制御方式における通電波形を例示するグラフである。 コントローラー部３００の制御動作を示すフローチャートである。 定電流制御方式における通電波形を例示するグラフであって、（ａ）はチョッピング回数０回の波形、（ｂ）はチョッピング回数３回の波形、また、（ｃ）は中域共振現象が発生している場合の波形を表している。 ステッピングモーターの典型的な速度−トルク特性を例示するグラフであって、（ａ）は従来技術に係る速度−トルク特性を示し、（ｂ）は本実施の形態に係る速度−トルク特性を示す。 本発明の変形例に係るドライバーＩＣ２００を含む主要な回路構成を示す図である。 本発明の変形例に係るコントローラー部３００の制御動作を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係るコントローラー部３００の制御動作を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係るドライバーＩＣ２００を含む主要な回路構成を示す図である。 本発明の変形例に係るコントローラー部３００の制御動作を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係るドライバーＩＣ２００を含む主要な回路構成を示す図である。 本発明の変形例に係るコントローラー部３００の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１に示されるように、画像形成装置１は、いわゆるモノクロプリンター装置であって、感光体ドラム１００の外周に沿って、帯電装置１０１、露光装置１０２、現像装置１０３、転写ローラー１０４、剥離爪１０５、クリーニング装置１０６及び除電ランプ１０７を配設した構成となっており、これらは制御部１１０の制御の下、トナー像を形成する。

すなわち、感光体ドラム１００がステッピングモーターＭによって矢印Ａ方向に回転駆動されている状態で、感光体ドラム１００の外周面を、帯電装置１０１が均一に帯電させると、制御部１１０の制御下、露光装置１０２はレーザー光Ｌを照射して画像露光し、静電潜像を形成する。現像装置１０３は、感光体ドラム１００に対向して配設され、現像バイアスを印加された現像ローラー１０３ａを矢印Ｂ方向に回転させながら、感光体ドラム１００の外周面にトナーを供給して、静電潜像を顕像化する。

これと並行して、給紙カセット１０８に収容された記録シートＰは、ピックアップローラー１０９によって１枚ずつ繰り出され、回転を停止しているタイミングローラー対１１１に突き当たって停止する。感光体ドラム１００には転写ローラー１０４が、感光体ドラム１００に向かって付勢された状態で当接しており、転写ニップを形成している。記録シートＰは、トナー像が転写ニップに到達するタイミングに合わせて転写ニップへ搬送される。

転写ローラー１０４は、矢印Ｃ方向に回転しながら記録シートＰを搬送する。また、転写ローラー１０４には転写バイアスが印加されており、感光体ドラム１００の外周面上に担持されているトナー像が記録シートＰ上に静電吸着される。トナー像を静電転写された記録シートＰは更に定着装置１１２まで搬送され、トナー像を熱定着される。その後、記録シートＰは、排出ローラー対１１３によって排紙トレイ１１４上に排出される。

転写後、感光体ドラム１００の外周面上に残留するトナーはクリーニング装置１０６が備えるクリーニングブレード１０６ａによって掻き取られる。その後、感光体ドラム１００は、除電ランプ１０７に露光されることによって、残留電荷を除電される。
制御部１１０は、操作パネル１１５を制御して、画像形成装置１のユーザーに対する情報提示を行ったり、ユーザーからの指示入力を受け付けたりする。また、制御部１１０は、ＬＡＮ（Local Area Network）など不図示のネットワークを経由してＰＣ（Personal Computer）等の外部装置からプリントジョブを受け付け、当該プリント指示に従って画像形成装置１の動作を制御する。

［２］制御部１１０の構成
次に、制御部１１０の構成について説明する。
図２は、制御部１１０の主要な構成を示すブロック図である。図２に示されるように、制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０を備えており、電源を投入されると、ＣＰＵ２１０はＲＯＭ（Read Only Memory）２１１から制御プログラムを読み出して起動し、ＲＡＭ（Random Access Memory）２１２を作業用記憶領域として動作する。

ＣＰＵ２１０は、ＮＩＣ（Network Interface Card）２１３によりＬＡＮ等のネットワークを介して外部装置と通信し、印刷ジョブを受け付けると、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２１４に格納する。格納された印刷ジョブは、その後、画像形成に供される。また、ＣＰＵ２１０は、操作パネル１１５制御して、上述のような情報提供と、指示入力の受け付けを行う。

制御部１１０は、ステッピングモータードライバーＩＣ（Integrated Circuit。以下、単に「ドライバーＩＣ」という。）２００も備えており、ＣＰＵ２１０はドライバーＩＣ２００によってステッピングモーターＭを制御する。本実施の形態において、ステッピングモーターＭは、２つの励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂを備えた２相励磁方式のステッピングモーターである。以下、励磁コイル２０１Ａ側をＡ相といい、励磁コイル２０１Ｂ側をＢ相という。

ステッピングモーターＭの回転軸であるシャフト２０２は、磁石２０３が固定されており、励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂに交互に通電することによって回転駆動される。ＣＰＵ２１０は、ドライバーＩＣ２００に入力するクロック信号（パルス信号）のクロック周波数（パルス数）を制御することによって、励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂへの通電時間を制御する。これによって、ステッピングモーターＭの回転速度が制御される。

図３は、ドライバーＩＣ２００を含む主要な回路構成を示す図である。図３に示されるように、ドライバーＩＣ２００はコントローラー部３００とメモリー部３０１とを内蔵しており、コントローラー部３００はメモリー部３０１を作業用記憶領域として動作する。
ＣＰＵ２１０からＰＳ（Power Save）端子への入力信号が、Ｈである場合にはドライバーＩＣ２００はアクティブ状態となって動作し、Ｌである場合にはドライバーＩＣはスタンバイ状態となって動作を停止する。また、ドライバーＩＣ２００は、ＣＬＫ（Clock）端子にてＣＰＵ２１０からのクロック信号の入力を受け、当該クロック信号に同期してスイッチ部３０５Ａ、３０５Ｂを制御する。

ドライバーＩＣ２００は、ＶＣＣ１端子により定電圧源３０２から定電圧（本実施の形態においては２４［Ｖ］）の供給を受け付け、ＯＵＴ１Ａ、ＯＵＴ１Ｂ端子からＡ相の励磁コイル２０１Ａに通電する。ＧＮＤ端子は接地用の端子である。ＲＮＦ１、ＲＮＦ１Ｓ端子は電流検出抵抗３０３による電圧降下からＡ相の励磁コイル２０１Ａへの通電量Ｉを検出するため端子である。

比較器３０４Ａは、ＲＮＦ１Ｓ端子の入力電圧値と、定電圧源３０６からＶＲＥＦ端子に入力された参照電圧とを比較して、何れが高いかをコントローラー部３００に入力する。コントローラー部３００は、ＣＬＫ端子に入力されるクロック信号と、比較器３０４Ａの出力信号とに応じて、スイッチ部３０５Ａを制御することにより、Ａ相の励磁コイル２０１Ａへの通電方向と通電量とを制御する。通電量は後述のようにチョッピング制御される。

ＶＣＣ２、ＯＵＴ２Ａ、ＯＵＴ２Ｂ、ＲＮＦ２及びＲＮＦ２Ｓ端子は、それぞれ上述のＶＣＣ１、ＯＵＴ１Ａ、ＯＵＴ１Ｂ、ＲＮＦ１及びＲＮＦ１Ｓ端子に対応する端子であり、比較器３０４Ｂは比較器３０４Ａに対応し、Ｂ相の励磁コイル２０１Ｂに関して上と同様の機能を果たす。
［３］制御部１１０の動作
上のような構成を備えた制御部１１０の動作、特にドライバーＩＣ２００の動作について説明する。

（３−１）ステッピング動作
図４は、ドライバーＩＣ２００のステッピング動作を示すタイミングチャートである。図４に示されるように、ドライバーＩＣ２００は、まず、ＰＳ端子の入力信号がＨになると、ドライバーＩＣ２００はスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する。
アクティブ状態に遷移すると、ドライバーＩＣ２００はＣＰＵ２１０が入力するクロック信号に同期して、ＯＵＴ１Ａ−ＯＵＴ１Ｂ端子間（Ａ相）及びＯＵＴ２Ａ−ＯＵＴ２Ｂ端子間（Ｂ相）の通電方向を４つのステップを順に繰り返すように制御する。すなわち、第１ステップにおいては、ＯＵＴ１Ａ端子からＯＵＴ１Ｂ端子へ向かって通電するようにスイッチ部３０４Ａが制御され（Ａ相）、ＯＵＴ２Ａ端子からＯＵＴ２Ｂ端子へ向かって通電するようにスイッチ部３０４Ｂが制御される（Ｂ相）。

第２ステップにおいては、Ａ相の通電方向を反転してＯＵＴ１Ｂ端子からＯＵＴ１Ａ端子へ通電する一方、Ｂ相では引き続きＯＵＴ２Ａ端子からＯＵＴ２Ｂ端子へ通電する。第３ステップにおいては、Ａ相は引き続きＯＵＴ１Ｂ端子からＯＵＴ１Ａ端子へ通電する一方、Ｂ相は通電方向を反転してＯＵＴ２Ｂ端子からＯＵＴ２Ａ端子へ通電する。第４ステップにおいては、更に、Ａ相の通電方向を反転してＯＵＴ１Ａ端子からＯＵＴ１Ｂ端子へ通電し、Ｂ相は引き続いてＯＵＴ２Ａ端子からＯＵＴ２Ｂ端子へ通電する。

以下、上記のような第１ステップから第４ステップを繰り返すことによってステッピングモーターＭが回転駆動される。なお、１ステップ毎の回転角は、ＰＭ（Permanent Magnet）モーターでは７．５度であり、ＨＢ（Hybrid）モーターでは１．８度である。また、ＣＰＵ２１０は、ドライバーＩＣ２００のＣＬＫ端子に入力するクロック信号の周波数（パルス数）を漸増させることによってステッピングモーターＭの回転を加速させ、漸減させることによって減速させる。

（３−２）定電圧制御方式
ステッピングモーターＭのＡ、Ｂ各相の励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂへの通電を制御する方式には定電圧制御方式と定電流制御方式とがある。定電圧制御方式は各励磁コイルにほぼ一定の電圧を印加する方式であり、定電流制御方式は各励磁コイルにほぼ一定量の電流を通電する方式である。

定電圧制御方式においては、ドライバーＩＣ２００のコントローラー部３００は、比較器３０４Ａ、３０４Ｂの出力信号を参照せず、ＣＬＫ端子に入力されるクロック信号のみに応じてスイッチ部３０５Ａを制御する。すなわち、励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂには図４に示したようなタイミングで一定電圧（本実施の形態においては２４［Ｖ］）が印加される。

定電圧制御方式による通電波形は、Ａ相とＢ相でタイミングは異なるものの概ね同様である。図５は、定電圧制御方式による通電波形を例示するグラフである。グラフの縦軸は励磁コイル２０１Ａへの通電量を示し、横軸は経過時間を示す。図５に示されるように、Ａ相における通電波形は図４の２ステップ毎に極性が切り替わるものの概ね同様の波形が繰り返される。

定電圧制御方式においては、クロック信号の周波数が低く、従って、１ステップの期間が長い場合には通電電流量のピーク値が過大になり、励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂが過熱したり、熱破壊したりするおそれがある。このため低周波帯域においては定電圧制御方式を用い難い。
（３−３）定電流制御方式
定電流制御方式においては、コントローラー部３００は、例えば、Ａ相については、比較器３０４Ａの出力信号から励磁コイル２０１Ａへの通電量が閾値通電量（本実施の形態においては１．０［Ａ］）以上であると判定された場合には、励磁コイル２０１Ａへの通電を停止する。逆に、通電量が閾値通電量未満であると判定された場合には励磁コイル２０１Ａへの通電を再開する。Ｂ相についても同様である。このような通電制御をチョッピング制御という。

図４に示されるように、励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂにおける通電方向は２ステップごとに切り替えられる。その間に、チョッピング制御によって励磁コイル２０１Ａへの通電を停止、再開した回数をチョッピング回数という。
図６は、スイッチ部３０５Ａの構成を示す図である。スイッチ部３０５Ｂもまた同様の構成を備えているので、以下の説明を以てスイッチ３０５Ｂの説明に代える。図６に示されるように、スイッチ部３０５Ａは、３つのスイッチ６００〜６０２を備えている。

スイッチ６０１は、コントローラー部３００の制御を受けてＶＣＣ１端子の入力電流をＯＵＴ１Ａ、ＯＵＴ１Ｂ端子の何れかに択一的に接続する。また、スイッチ６０２は、やはりコントローラー部３００の制御を受けて、ＧＮＤ端子の入力電流をＯＵＴ１Ａ、ＯＵＴ１Ｂ端子の何れかに択一的に接続する。これによって、励磁コイル２０１Ａに通電する電流の方向が制御される。

なお、ＧＮＤ端子へ出力される電流の一部はＲＮＦ１端子へも出力される。これによって、励磁コイル２０１Ａへの通電量が検出される。
スイッチ６００はチョッピング制御に用いられる。すなわち、励磁コイル２０１Ａの通電量が閾値通電量に達した場合には、コントローラー部３００によってスイッチ６００が切断され励磁コイル２０１Ａへの通電が停止される。この停止によって通電量が減少し始めてから所定時間（なお、当該所定時間の逆数を「チョッピング周波数」という。）が経過すると、コントローラー部３００によってスイッチ６００が接続され、励磁コイル２０１Ａへの通電が再開される。

図７は、定電流制御方式における通電波形を例示するグラフであり、縦軸は励磁コイル２０１Ａへの通電量を示し、横軸は経過時間を示す。図７に示されるように、定電流制御方式においては、通電電流量が閾値電流量に達すると、通電電流量が減少し、直ぐに増加に転ずる。これを繰り返すことによって通電電流量が概ね閾値電流量に維持される。このため、過大通電による加熱等の問題を回避することができる。

なお、本実施の形態においては、コントローラー部３００は、励磁コイル２０１Ａへの通電を開始してから停止するまでの２ステップ間におけるスイッチ６００の切断接続回数（以下、「チョッピング回数」という。）をメモリー部３０１に記録する。チョッピング回数は、クロック周波数が低く、１ステップ当たりの時間が長いほど多くなり、クロック周波数が上がるに連れて少なくなる。

コントローラー部３００は、Ｂ相についても上記Ａ相と同様の処理を実行する。
（３−４）コントローラー部３００の制御動作
次に、中域共振現象を解消するためにコントローラー部３００が実行する制御動作について説明する。
図８は、コントローラー部３００の制御動作を示すフローチャートである。図８に示されるように、コントローラー部３００は、ステッピングモーターＭが停止している状態から、定電流制御方式で加速する（Ｓ８０１）。定電流制御方式で加速している間、上述のようにＡ相、Ｂ相のそれぞれについてチョッピング回数を繰り返し計数する。

その後、クロック信号の立ち上がりエッジ毎に、Ａ相、Ｂ相の何れのチョッピング回数も閾値回数Ｎ回以下になったか否かを確認する。何れのチョッピング回数の閾値回数Ｎ回以下である場合には（Ｓ８０２：ＹＥＳ）、現在のクロック周波数（以下、「基準周波数」という。）をメモリー部３０１に記憶し（Ｓ８０３）、定電圧制御方式に切り替える（Ｓ８０４）。このようにすれば、トルクの不均衡（アンバランス）に起因する中域共振現象の発生を防止することができる。

その後、目標速度に達して加速を完了したら（Ｓ８０５：ＹＥＳ）、定電圧制御方式のまま定速駆動する（Ｓ８０６）。次に、減速を開始したら（Ｓ８０７：ＹＥＳ）、定電圧制御方式に維持したままクロック周波数を監視する。そして、クロック周波数が基準周波数になるまで減速したら（Ｓ８０８：ＹＥＳ）、定電流制御方式に切り替える（Ｓ８０９）。

このようにすれば、励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂに対する過大通電を防止することができる。従って、過大通電に起因するトルクの変動や加熱といった問題を防止することができる。その後、ステッピングモーターＭの回転が停止したら（Ｓ８１０：ＹＥＳ）、制御を終了する。
（３−５）本実施の形態の効果
次に、本実施の形態の効果について説明する。

ステッピングモーターＭにおいては、Ａ相とＢ相との間でコイル性能にバラつきがあると、同じ電圧が印加されても通電量が異なってしまう。例えば、図９に例示するように、コイル性能のバラつきにより、Ａ相では通電量が閾値通電量未満となってチョッピング制御が発生しない状態にある一方（図９（ａ））、Ｂ相では通電量が閾値通電量を超えた結果、チョッピング制御が実行されるような場合には（図９（ｂ））、各相で発生するトルクは各電流面積に比例して不均衡を生じる。このトルクの不均衡はシャフト２０２を含むローターに機械的振動を発生させる。

ローターが振動すると、ローターが備える磁石が発生させる磁束のうち励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂに鎖交する磁束数にバラつきが生じる。このため、当該磁束によって励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂに流れる誘導電流量が変動して電気的振動まで発生する（図９（ｃ））。この電気的振動は更にトルクを不安定にする。このような共振現象は、特にチョッピング回数が少なくなる中速度域において顕著になり、中域共振現象を発生させる。

これに対して、従来技術においては、図１０（ａ）に示されるように、中域共振現象発生の予兆を電流面積の相間差から検出して、ステッピングモーターを減速させるので、動作可能な速度レンジ幅が狭くなっている。
一方、本実施の形態においては、チョッピング回数がある程度少なくなった段階でドライバーＩＣ２００によるチョッピング制御を禁止して、定電圧制御に移行する。このため、図１０（ｂ）に示されるように、相間でのチョッピング回数のバラつきを解消されるので、トルクのバラつきが抑制され、中域共振現象が解消される。従って、本実施の形態によれば、ステッピングモーターＭを広い速度レンジ幅で動作させることができる。

［４］変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１）上記実施の形態においては、ＶＣＣ１、ＶＣＣ２端子に常に２４［Ｖ］の固定電圧が印加されている場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに加えて次のようにしても良い。

すなわち、ＶＣＣ１、ＶＣＣ２端子に高低２種類の電圧を択一的に印加しても良い。ステッピングモーターＭの回転速度が同じであれば、ＶＣＣ１、ＶＣＣ２端子に高電圧を印加した方が励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂへの通電量が増加するので、定電流制御方式におけるチョッピング回数が増加する。このため、中域共振現象が発生する速度域を高速度域側へシフトさせることができる。

図１１は、本変形例に係るドライバーＩＣ２００を含む主要な回路構成を示す図である。図１１に示されるように、本変形例に係るドライバーＩＣ２００は更にＶＣＣＳＷ端子を備えており、２４［Ｖ］直流電源３０２と３６［Ｖ］直流電源１１０２とを択一的にＶＣＣ１、ＶＣＣ２端子に接続する電源切替えスイッチ１１０１を切り替える。これによって、励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂへの通電量が切り替えられる。

図１２は本変形例に係るコントローラー部３００の制御動作を示すフローチャートである。図１２に示されるように、上記実施の形態と同様に、ＶＣＣ１、ＶＣＣ２端子に２４［Ｖ］直流電源を接続した状態で、定電流制御方式で加速して（Ｓ１２０１）、何れの相もチョッピング回数が閾値回数Ｎ回以下になったら（Ｓ１２０２：ＹＥＳ）、励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂに印加する電源を３６［Ｖ］直流電源に切り替える。

そして、そのままステッピングモーターＭの加速を継続し、更にまた、何れの相もチョッピング回数が閾値回数Ｎ回以下になったら（Ｓ１２０２：ＹＥＳ）、現在のクロック周波数を基準周波数として記憶した後（Ｓ１２０３）、定電圧制御方式に切り替える（Ｓ１２０６）。図１２における以降の動作は、図８のステップＳ８０５と同様である。
このようにすれば、中域共振現象が発生する速度域を高速度域側へシフトさせることができるので、より広い速度域において定電流制御方式を実行することができる。定電流制御方式は、定電圧制御方式と比較して、電源電圧の変動の影響を受け難いので、本実施の形態によれば、ステッピングモーターＭをより広い速度域において安定動作させることができる。

（２）上記実施の形態においては、ステッピングモーターＭを減速させる際に、クロック周波数が加速時に記憶した基準周波数になったら定電圧制御方式から定電流制御方式に切り替える場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
図１３は、本変形例に係るコントローラー部３００の制御動作を示すフローチャートである。図１３に示されるように、ステッピングモーターＭの減速を開始したら（Ｓ１３０１：ＹＥＳ）、定電流制御方式に切り替えて（Ｓ１３０２）、各相のチョッピング回数を監視する。そして、Ａ相、Ｂ相、何れかのチョッピング回数が上限回数Ｎｕ回に達したら（Ｓ１３０３：ＹＥＳ）、定電圧制御方式に切り替える（Ｓ１３０４）。

このようにすれば、チョッピング回数を監視することによって、中域共振現象が発生する速度域に近づいたことを検出して定電圧制御方式に切り替えるので、中期共振現象が発生するのを回避することができる。また、高速度域においても定電流制御方式を用いるので、ステッピングモーターＭの動作を安定させることができる。
その後、基準クロック周波数まで減速したら（Ｓ１３０５：ＹＥＳ）、定電流制御方式に切り替える（Ｓ１３０６）。このようにすれば、過電流による過熱を防止することができる。そして、ステッピングモーターＭが停止したら（Ｓ１３０７：ＹＥＳ）、処理を終了する。

（３）上記実施の形態においては、ステッピングモーターの加速時において、チョッピング回数を監視して、Ａ相、Ｂ相の何れのチョッピング回数も所定の閾値回数Ｎ回以下になったら定電圧制御方式に切り替える場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
図１４は、本変形例に係るドライバーＩＣ２００を含む主要な回路構成を示す図である。図１４に示されるように、本変形例に係るドライバーＩＣ２００は更にＶＣＣＳＷ端子を備えている。また、ＶＣＣ１、ＶＣＣ２端子には可変電圧源１４０１が接続されており、これら端子への供給電圧はドライバーＩＣ２００のＶＣＣＳＷ端子の出力信号によって制御される。

図１５は、本変形例に係るコントローラー部３００の制御動作を示すフローチャートである。図１５に示されるように、ステッピングモーターＭの加速時には、定電流制御方式で加速制御を実行する（Ｓ１５０１）。そして、加速中においては（Ｓ１５０２：ＮＯ）、各相のチョッピング回数を監視して、何れの相においてもチョッピング回数が閾値回数Ｎ回以下になった場合には、可変電圧源１０４０１からの供給電圧を低下させる（Ｓ１５０４）。

何れかの相のチョッピング回数が閾値回数Ｎ回よりも多い場合には、可変電圧源１４０１の供給電圧を変更せず、ステッピングモーターＭの加速を継続する。ステッピングモーターＭの回転速度が目標速度に到達するまで上記の処理を繰り返し、目標速度に到達したら（Ｓ１５０２：ＹＥＳ）、加速制御を終了する。
このようにしても、Ａ相、Ｂ相の相間においてチョッピング回数に不均衡が生じるのを励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂへの通電量を低下させることによって防止するので、中期共振現象の発生を防止することができる。また、定電圧制御方式に切り替えないので、通電量が過大になるのも防止することができる。

また、このような可変電圧源１４０１の利用と上記実施の形態に述べたような制御を併用しても良い。図１６は、本併用例に係るドライバーＩＣ２００を含む主要な回路構成を示す図である。図１６に示されるように、本変形例に係るドライバーＩＣ２００は更にＶＣＣＭＯＮ端子を備えており、ＶＣＣＳＷ端子からの出力信号による設定電圧からの可変電圧源１４０１の供給電圧の変動幅を監視する。

図１７は、本併用例におけるコントローラー部３００の制御動作を示すフローチャートである。図１７に示されるように、ステッピングモーターＭを加速する際には、まず、定電流制御方式を用いる（Ｓ１７０１）。そして、相毎のチョッピング回数を監視して、何れの相のチョッピング回数も閾値回数Ｎ回以下になった場合には（Ｓ１７０２：ＹＥＳ）、ＶＣＣＭＯＮ端子に入力される可変電圧源１４０１の供給電圧の変動幅が所定の変動幅（例えば、±１０％。）よりも大きいか否かを判定する。

変動幅が小さい場合には（Ｓ１７０３：ＮＯ）、現在のクロック周波数をメモリー部３０１に記憶し（Ｓ１７０４）、定電圧制御方式に切り替える（Ｓ１７０５）。その後、ステッピングモーターＭの加速が終了したら（Ｓ１７０６：ＹＥＳ）、処理を終了する。
一方、変動幅が大きい場合には（Ｓ１７０３：ＹＥＳ）、ＶＣＣＳＷ端子から制御信号を出力して可変電圧源１４０１の供給電圧を低下させる（Ｓ１７０７）。このようにすれば、相毎のチョッピング回数が増加し、中域共振現象の発生が防止される。その後、相毎のチョッピング回数を監視して、何れの相もチョッピング回数が閾値回数Ｎ回以下になったら（Ｓ１７０８：ＹＥＳ）、可変電圧源１４０１の供給電圧を更に低下させる（Ｓ１７０７）。

このような処理を繰り返しながら、ステッピングモーターの回転速度を加速し、加速が完了したら（Ｓ１７０９：ＹＥＳ）。処理を終了する。
（４）上記実施の形態においては、定電流制御方式から定電圧制御方式へ切り替えるための判断基準である所定回数がＮ回に固定されている場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。

すなわち、チョッピング制御のための閾値通電量とチョッピング周波数とに応じて所定回数を変更しても良い。具体的には、閾値通電量が多いほど、また、チョッピング周波数が低いほど所定回数が少なくなるように、閾値通電量、チョッピング周波数及び所定回数の関係を設定したテーブルをメモリー部３０１に用意しておき、閾値通電量とチョッピング周波数との少なくとも一方が変更されたら所定回数を変更するようにすれば、所定回数をより適切に設定することができる。

なお、所定回数は閾値通電量とチョッピング周波数との何れか一方のみに応じて設定しても良い。
（５）上記実施の形態においては、２相励磁方式のステッピングモーターＭを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなくこれに代えて３相以上の励磁方式のステッピングモーターを用いても良い。３相以上である場合も上記実施の形態と同様にすれば、本発明の効果を得ることができる。

（６）上記実施の形態においては、２ステップ、換言すれば励磁コイル２０１Ａ、２０１Ｂにそれぞれ通電される電流波形の半周期ごとにチョッピング回数を計数する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、当該２ステップの整数倍ごとにチョッピング回数を計数しても良い。このようにしても、本発明の効果は同じである。

また、上記実施の形態においては、相毎のチョッピング回数をクロック信号の立ち上がりエッジ毎に確認する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、立ち上がりエッジ２回に１度など、立ち上がりエッジ複数回に１度、チョッピング回数を確認しても良い。なお、より確実に中域共振現象を防止するためにはチョッピング回数をできるだけ高い頻度で確認するのが望ましい。

（７）上記実施の形態においては、ステッピングモーターＭによって感光体ドラム１００を回転駆動する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、例えば、ピックアップローラー１０９やタイミングローラー対１１１、転写ローラー１０４等、感光体ドラム１００以外の部材を回転駆動するステッピングモーターに本発明を適用しても効果を得ることができる。

（８）上記実施の形態においては、モノクロプリンター装置を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、カラープリンター装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。また、プリンター装置の他、読み取り機能を加えたコピー装置や通信機能を追加したファクシミリ装置のような単機能機及びこれらの機能を兼ね備えた多機能機（MFP: Multi- Function Peripheral）に本発明を適用しても良い。

本発明に係る画像形成装置は、ステッピングモーターを広い速度域で安定駆動することによって生産性を向上させる装置として有用である。

Ｍ…………………ステッピングモーター
１…………………画像形成装置
１００……………感光体ドラム
２００……………ドライバーＩＣ
２０１……………励磁コイル
２１０……………ＣＰＵ
３００……………コントローラー部
３０１……………メモリー部
３０２、３０６…定電圧源
３０３……………電流検出抵抗
３０４……………比較器
３０５……………スイッチ部
６００〜６０２…スイッチ
１１０１…………電源切替えスイッチ
１１０２…………直流電源
１４０１…………可変電圧源

Claims (8)

1. 多相励磁方式のステッピングモーターによって、静電潜像を形成される感光体ドラム又は記録シートを搬送する搬送ローラーを回転駆動する画像形成装置であって、
   相毎に一定電圧を印加することによって、前記ステッピングモーターを駆動制御する定電圧制御手段と、
   前記相毎の通電量をチョッピング制御により規制して、前記ステッピングモーターを駆動制御する定電流制御手段と、
   前記相毎にステップ毎のチョッピング回数を計数する計数手段と、
   相毎のチョッピング回数が何れの相も所定回数以下であるか否かを判定するチョッピング回数判定手段と、
   前記チョッピング回数判定手段の判定結果が、肯定的である場合には前記定電圧制御手段に、否定的である場合には前記定電流制御手段に、前記ステッピングモーターを駆動制御させる、制御切替え手段と、を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記相間でのチョッピング回数の差が所定差以下であるか否かを判定する回数差判定手段と、
   前記回数差判定手段による判定が肯定的である場合には、前記制御切替え手段による切替えに関わらず、前記定電流制御手段に前記駆動制御をさせる切替え禁止手段と、を更に備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ステッピングモーターの加速途中において、前記回数差判定手段による判定が肯定的である場合に各相への供給電圧を高く切り替える電圧切替え手段と、
   前記電圧切替え手段が前記供給電圧を高く切り替える以前において、前記制御切替え手段による切り替えを禁止する切替え禁止手段と、を更に備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ステッピングモーターの加速時において、前記制御切替え手段が、前記定電圧制御手段に切り替えたときの前記ステッピングモーターの駆動周波数を記憶する周波数記憶手段と、
   前記ステッピングモーターの減速時において、駆動周波数が前記記憶した駆動周波数まで低下したら、前記ステッピングモーターの制御手段を定電圧制御手段から定電流制御手段に切替える減速時切替え手段と、を更に備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記ステッピングモーターは、クロック信号に同期して駆動され、
   前記チョッピング回数判定手段は、前記クロック信号の周期毎に前記判定を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記相毎の励磁コイルに通電するための直流電圧源と、
   前記直流電圧源の供給電圧の変動幅を検出する変動幅検出手段と、
   検出された前記変動幅が所定の閾値変動幅以上である場合には、
   前記制御切替え手段が前記定電圧制御手段に前記ステッピングモーターを駆動制御させるのを禁止して、
   前記直流電圧源の供給電圧を低下させる電圧低下手段と、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 通電量が設定電流値を超過すると所定のチョッピング周波数で前記チョッピング制御が実行される場合に、当該設定電流値と当該チョッピング周波数との少なくとも一方を用いて、前記チョッピング回数判定手段が判定基準とする前記所定回数を決定する所定回数決定手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 多相励磁方式のステッピングモーターによって、トナー像を形成される感光体ドラムと記録シートを搬送する搬送ローラーとの少なくとも一方を回転駆動する画像形成装置であって、
   前記相毎の励磁コイルに通電するための直流電圧源と、
   前記相毎の通電量をチョッピング制御により規制して、前記ステッピングモーターを駆動制御する定電流制御手段と、
   前記相毎にステップ毎のチョッピング回数を計数する計数手段と、
   相毎のチョッピング回数が何れも所定回数以下であるか否かを判定するチョッピング回数判定手段と、
   前記チョッピング回数判定手段の判定結果が肯定的である場合には、前記直流電圧源の供給電圧を低下させる電圧低下手段と、を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。

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