JP2017046538A - モーター制御装置、及び、これを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】相合わせでモーターに入力するパルス数を少なくして、相合わせに要する時間を短くし、騒音や振動の発生量も抑える。【解決手段】モーター制御装置は、パルス信号生成部と、パルス信号に基づき駆動するステッピングモーターと、パルス信号に応じてステッピングモーターのローターを回転させるドライバー回路を含む。相合わせのとき、ドライバー回路は、ローターを引き寄せることができる角度である移動角が現在の励磁方式での１パルス当たりのローターの回転角度以上となる大きさの電流をコイルに流し、パルス信号生成部は、ローターを一回転させるのに必要なパルスよりも少ないパルス信号をドライバー回路に供給する。【選択図】図８

Description

本発明は、ステッピングモーターを含むモーター制御装置と、これを含む画像形成装置に関する。

ステッピングモーターでは、脱調防止や発生した脱調からの回復のため、ローターの角度と、電気相（励磁状態に対応する角度、位置）を一致させる相合わせが行われることがある。ステッピングモーターの相合わせに関する技術が特許文献１に記載されている。

特許文献１には、ステッピングモーターの励磁電流を複数段階に切換え、画像形成装置の動作に伴ってステッピングモーターの励磁が切られた状態から最初にそのステッピングモーターを駆動するより以前にステッピングモーターを励磁し、そのステッピングモーターの自起動領域内の周波数にて少なくとも１セット以上（１周分以上）の相励磁パターン分の駆動パルスでステッピングモーターを回転させる初期化動作を行い、ステッピングモーターの動作終了までその励磁状態を保持する画像形成装置の制御装置が記載されている。これにより、短い起動時間でも脱調することなくモーターを回転させようとする（特許文献１：請求項１、段落［００１０］等参照）。

特開２００２−３６６００２公報

画像形成装置には、ステッピングモーターが搭載されることがある。例えば、画像形成装置内のステッピングモーターは、用紙を搬送する回転体を回転させる。励磁するコイルの切り替えや、各コイルに流す電流を増減することにより、コイルからの磁力が最も高くなる位置（界磁位置）をローターの回転方向で移動（周回）させることにより、ステッピングモーターのローターを回転させる。

しかし、画像形成装置の主電源が切られた場合や、省電力モードへの移行によって、ステッピングモーターへの電力供給が停止されたとき（励磁が解除されたとき）、ローターを保持する力が小さくなり、実際のローターの角度（磁極の角度）と、コイルの励磁状態に対応するローターの角度（電気角、位相、コイルからの磁力が最も高くなる位置、界磁位置）とがずれることがある。また、ステッピングモーターを回転させる制御回路への電力供給が開始により、励磁するコイルやコイルに流す電流の量が予め定められた初期状態にリセットされるために、ずれることもある。

また、画像形成装置では用紙のジャム（詰まり）が発生したとき、印刷が停止される。そして、印刷再開のため、搬送経路に残る用紙の除去がなされる。この除去のとき、回転体が回転させられることにあわせ、ローターも回転する。その結果、ずれが生ずることもある。

実際のローター（磁極）の角度と、コイルの励磁状態に対応するローターの角度とがずれている状態で加速を開始すると、脱調が生ずることがある。そこで、ステッピングモーターの回転開始前（加速開始前）に、相合わせ（ずれの修正）を行うことがある。

特許文献１に記載されるように、従来、相合わせとして、自起動領域内の周波数のパルス信号によりローターを複数周、回転させる処理が行われている。しかし、自起動領域内のような低い周波数でステッピングモーターを回転させると、大きな騒音や振動が生ずる場合がある。また、低い周波数でローターの回転を続けるので、相合わせに要する時間が長くなる場合がある。このように、従来の相合わせでは、騒音、振動、相合わせの開始から完了までの時間（所要時間）の点で問題がある。

なお、特許文献１に記載の技術では、相合わせを行うことはできるが、大きな騒音、大きな振動が生ずる可能性がある。また、ローターの回転を続けるので、所要時間が長くなる可能性がある。従って、上記の問題を解決することはできない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、相合わせでモーターに入力するパルス数を少なくして、相合わせに要する時間を短くし、騒音や振動の発生量も抑える。

請求項１に係るモーター制御装置は、パルス信号生成部と、ステッピングモーターと、ドライバー回路を含む。前記パルス信号生成部は、パルス信号を供給する。前記ステッピングモーターは、前記パルス信号に基づき駆動する。前記ドライバー回路は、複数種の励磁方式で前記ステッピングモーターを駆動でき、前記パルス信号に応じて電流を流すステータのコイル及び電流量を切り替えて前記ステッピングモーターのローターを回転させる。前記ローターの実際の角度と、前記コイルの励磁状態に対応する前記ローターの角度とを一致させる相合わせのとき、前記ドライバー回路は、前記ローターを引き寄せることができる角度である移動角が現在の前記励磁方式での１パルス当たりの前記ローターの回転角度以上となる大きさの電流を前記コイルに流し、前記パルス信号生成部は、前記ローターを一回転させるのに必要なパルスよりも少ないパルス信号を前記ドライバー回路に供給する。

本発明によれば、従来のように、相合わせのためにローターを何周も回転させる必要がなく、相合わせのときにモーターに入力するパルス数を少なくすることができる。また、入力するパルス数が少なくて済むので、相合わせに要する時間が短く、騒音や振動が少ないモーター制御装置、画像形成装置を提供することができる。

実施形態に係るプリンターの一例を示す図である。 実施形態に係るプリンターの一例を示す図である。 実施形態に係るモーター制御装置の一例を示す図である。 実施形態に係るステッピングモーターの構造の一例を示す図である。 励磁する相の変化の一例を示す図である。 ローターとステータの相が合っている状態の一例を示す。 ローターとステータの相が合っていない状態の一例を示す。 実施形態に係るモーター制御装置での相合わせ処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態に係るモーター制御装置での相合わせを説明するための図である。 実施形態に係るモーター制御装置での相合わせを説明するための図である。 実施形態に係るモーター制御装置での相合わせを説明するための図である。 変形例１に係るモーター制御装置での相合わせを説明するための図である。 変形例１に係るモーター制御装置での相合わせを説明するための図である。 変形例２に係る相合わせのときの入力パルス数の一例を示す。

以下、図１〜図１４を用いて、実施形態に係るモーター制御装置１を含む画像形成装置を説明する。画像形成装置として、プリンター１００を例に挙げて説明する。但し、各実施の形態に記載される構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定せず単なる説明例にすぎない。

（画像形成装置の概略構成）
まず、図１、図２を用い、実施形態に係るプリンター１００を説明する。図１、図２は、実施形態に係るプリンター１００の一例を示す図である。

図１に示すように、実施形態に係るプリンター１００は、主制御部２とエンジン制御部３を含む。また、図２に示すように、本実施形態のプリンター１００には、右側面に操作パネル４が取り付けられる。また、図１、図２に示すように、プリンター１００は、印刷部５を含む。印刷部５には、給紙部５ａ、第１搬送部５ｂ、画像形成部５ｃ、定着部５ｄ、第２搬送部５ｅが含まれる。

主制御部２は、装置の各部を制御する。主制御部２は、ＣＰＵ２１や、画像処理部２２や、その他の電子回路や素子を含む。又、主制御部２は、記憶部２３と接続される。ＣＰＵ２１は、記憶部２３に記憶された制御用のプログラムやデータに基づき、演算やプリンター１００の各部の制御のような処理を行う。記憶部２３は、ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＨＤＤのような不揮発性の記憶装置と、ＲＡＭのような揮発性の記憶装置を含む。記憶部２３は、プリンター１００の制御用プログラムのほか、制御用データを記憶する。

又、主制御部２は、印刷部５を実際に制御するエンジン制御部３と通信可能に接続される。エンジン制御部３は、ＣＰＵやＩＣやメモリーなどを含む基板である。主制御部２は、印刷枚数や印刷に用いる用紙のサイズなどのような印刷ジョブの内容を含む印刷実行指示をエンジン制御部３に与える。エンジン制御部３は、主制御部２からの印刷実行指示に基づき、給紙部５ａ、第１搬送部５ｂ、画像形成部５ｃ、定着部５ｄ、第２搬送部５ｅの動作を実際に制御する。

エンジン制御部３は、給紙や用紙搬送のために回転させるモーターを制御する制御回路としても機能する。エンジン制御部３は、用紙搬送の他、適切に印刷が行われるように、トナー像形成、転写、定着などを制御する。

プリンター１００の内部下方に、給紙部５ａが配される（図２参照）。給紙部５ａは、複数のカセット５１を含む。図２では、上方のものに５１ａ、下方のものに５１ｂと符号を付している。各カセット５１に給紙ローラー５２が設けられる。図２では、上方のものに５２ａ、下方のものに５２ｂと符号を付している。印刷ジョブのとき、エンジン制御部３は、何れか一方の給紙ローラー５２を回転させ、第１搬送部５ｂに用紙を送り出す。

そして、エンジン制御部３は、給紙部５ａから送り出された用紙を画像形成部５ｃに向けて第１搬送部５ｂに搬送させる。第１搬送部５ｂには、搬送ローラー対５３、５４とレジストローラー対５５が設けられる。レジストローラー対５５は、搬送ローラー対５３、５４により搬送されてくる用紙を画像形成部５ｃの手前で待機させ、トナー像の転写タイミングにあわせて用紙を画像形成部５ｃに向けて送り出す。

エンジン制御部３は、形成すべき画像の画像データに基づき、トナー像を画像形成部５ｃに形成させる。エンジン制御部３は、用紙に転写されたトナー像の加熱・加圧を定着部５ｄに行わせる。その結果、トナー像は用紙に定着する。定着後の用紙は、定着部５ｄの上方に設けられた第２搬送部５ｅに向かう。また、エンジン制御部３は、排出トレイ５ｆに向けて、定着部５ｄから排出された用紙を第２搬送部５ｅの排出用ローラー対５６、５７、５８、５９に搬送させる。その結果、印刷済の用紙は排出トレイ５ｆに排出される。

又、主制御部２は、操作パネル４と通信可能に接続される。そして、主制御部２は、操作パネル４の表示を制御する。又、主制御部２は、操作パネル４でなされた設定内容を認識する。

又、主制御部２には、通信部２４が接続される。通信部２４は、ＰＣやサーバーのようなコンピューター２００とネットワークやケーブルを介して通信を行う。通信部２４は、コンピューター２００からページ記述言語で書かれたデータや、画像データや、印刷設定データを含む印刷用データを受信する。主制御部２は印刷用データに基づき、画像処理部２２に画像データを処理させる。主制御部２は、画像処理後の画像データに基づき、エンジン制御部３、印刷部５に印刷させる。

（モーター制御装置１）
次に、図３を用いて、実施形態に係るモーター制御装置１を説明する。図３は、実施形態に係るモーター制御装置１の一例を示す図である。

実施形態に係るモーター制御装置１は、エンジン制御部３、パルス信号生成部３０、ドライバーＩＣ６６（ドライバー回路に相当）、ステッピングモーター７を含む。

図３に示すように、本実施形態のプリンター１００は、給紙のような用紙搬送や、機内での用紙を搬送するための回転体を回転させるステッピングモーター７を含む。本実施形態のプリンター１００では、ステッピングモーター７は、給紙部５ａや第１搬送部５ｂや第２搬送部５ｅに設けられる（別の場所に設けられてもよい）。給紙部５ａのステッピングモーター７は、給紙ローラー５２を回転させる。第１搬送部５ｂのステッピングモーター７は、搬送ローラー対５３、５４を回転させる（レジストローラー対５５を回転させてもよい）。第２搬送部５ｅのステッピングモーター７は、排出用ローラー対５６、５７、５８、５９を回転させる。なお、モーター制御装置１に含まれるステッピングモーター７は、１つでもよい。

エンジン制御部３は、各ドライバーＩＣ６に供給するクロック信号のようなパルス信号ｐｓを生成するパルス信号生成部３０を含む。言い換えると、パルス信号生成部３０は、ステッピングモーター７を回転させるためのパルス信号ｐｓを生成、供給する。なお、パルス信号生成部３０は、各ドライバーＩＣ６内に設けてもよい。

パルス信号生成部３０は、生成するパルス信号ｐｓの周波数を変化させ得る。ステッピングモーター７を加速するとき、パルス信号生成部３０は、生成するパルス信号ｐｓの周波数を次第に高くする。ステッピングモーター７を一定速度で回転させるとき、パルス信号生成部３０は、生成するパルス信号ｐｓの周波数を維持する。ステッピングモーター７を減速するとき、パルス信号生成部３０は、生成するパルス信号ｐｓの周波数を次第に低くする。

１つのステッピングモーター７に対し、１つのドライバーＩＣ６が設けられる。ドライバーＩＣ６は、複数の励磁方式に対応する。また、ドライバーＩＣ６は、２相励磁方式、１−２相励磁方式、Ｗ１−２相方式、２Ｗ１−２相方式のような複数の励磁方式でステッピングモーター７を回転させることができる。ドライバーＩＣ６は、エンジン制御部３に指示された励磁方式でステッピングモーター７内のコイル９１を励磁する。

各ドライバーＩＣ６は、ステッピングモーター７の回転、停止、回転速度を制御する。各ドライバーＩＣ６は、指示された励磁方式で、ステッピングモーター７を回転させる。ドライバーＩＣ６は、パルス信号ｐｓが入力されるごとに、励磁するステッピングモーター７の相（コイル９１）を切り替えたり、各コイル９１に流す電流量を変化させる。言い換えると、各ドライバーＩＣ６は、１パルスごとにコイル９１の励磁状態を切り替える。そのため、ドライバーＩＣ６は、コイル９１への電流のＯＮ／ＯＦＦだけでなく、コイル９１に流す電流の大きさを調整する機能も有する。これにより、ドライバーＩＣ６は、パルス信号ｐｓが入力されるごとに、ステッピングモーター７のローター８を一定角度ずつ回転させる。

（ステッピングモーター７）
図４、図５に基づき、実施形態に係るステッピングモーター７の一例を説明する。図４は、実施形態に係るステッピングモーター７の構造の一例を示す図である。図５は、励磁する相の変化の一例を示す図である。

図４のうち、中央の円型の図は、ローター８を示す。永久磁石のような磁極数が２つのローター８を用いることができる。実施形態に係るステッピングモーター７として、Ａ相、Ｂ相、／Ａ相、／Ｂ相を有する、２相式のものを用いることができる。ローター８の周囲に、Ａ相、Ｂ相、／Ａ相、／Ｂ相の各コイル９１が配される。各コイル９１はステータ９に含まれる。

図５は、２相励磁方式での各ステップでの各コイル９１への電圧印加（電流供給）のパターンを示す。２相励磁方式は、常時、２つの相に電流を流す方式である。そして、２相式のステッピングモーター７では、２相励磁方式でローター８を回転させるとき、４ステップ（４パルス）でローター８が１周する。つまり、界磁位置（位相、磁力が最も大きい位置、電気角）は、１パルスにつき、９０度移動する。

ここで、本実施形態のモーター制御装置１では、コイル９１の励磁状態（位相、界磁位置、電気角）について、Ａ相に電流を１００％流し、Ｂ相の電流が０％のときの位置を０度と定義する。そして、Ａ相→Ｂ相方向を正方向、Ｂ相→Ａ相方向を逆方向と定義する。

また、ローター８の角度については、Ａ相に電流を１００％流し、Ｂ相の電流が０％のとき、Ａ相のコイル９１（電磁石）の極性と、ローター８の磁極のうち逆極性の磁極がＡ相のコイル９１と相対している（角度差がゼロである）ときのローター８の角度を０度と定義する。例えば、Ａ相に電流を１００％流し、かつ、Ａ相のコイル９１のうちローター８側がＮ極であるとき、ローター８の磁極のうち、Ｓ極がＡ相のコイル９１に正対しているときのローター８の回転角度を０度とする。以下の説明での「ローター８の磁極」は、励磁しているコイル９１のうち、ローター８側に現れる極性と逆極性（コイル９１の磁界にすいよせられる方）の磁極である。

各ドライバーＩＣ６は、第１ステップ（初期ステップ）のとき、Ａ相とＢ相に電流を流す。この第１ステップのコイル９１の励磁状態は、４５度となる。言い換えると、ローター８の回転角度の４５度に対応する。ドライバーＩＣ６は、第２ステップのとき、Ｂ相と／Ａ相に電流を流す。この第１ステップのコイル９１の励磁状態は、１３５度となる。ドライバーＩＣ６は、第３ステップのとき、／Ａ相と／Ｂ相に電流を流す。この第３ステップのコイル９１の励磁状態は、２２５度となる。ドライバーＩＣ６は、第４ステップのとき、／Ｂ相とＡ相に電流を流す。この第４ステップのコイル９１の励磁状態は、３１５度となる。第４ステップの次のステップの励磁状態は、第１ステップと同じとなる。このように、２相式のステッピングモーター７の２相励磁方式では、４ステップでパターンが一巡する。

（相合わせ）
次に、図６〜図１０を用いて、実施形態に係るモーター制御装置１での相合わせを説明する。図６は、ローター８とステータ９の相が合っている状態の一例を示す。図７は、ローター８とステータ９の相が合っていない状態の一例を示す。図８は、実施形態に係るモーター制御装置１での相合わせ処理の流れの一例を示すフローチャートである。図９〜図１１は、実施形態に係るモーター制御装置１での相合わせを説明するための図である。

以下では、２相式のステッピングモーター７を用い、２相励磁方式でステッピングモーター７を回転させる場合を説明する。また、第１搬送部５ｂのステッピングモーター７とドライバーＩＣ６を対象として説明する。なお、以下の説明は、給紙部５ａや第２搬送部５ｅに設けられたステッピングモーター７と対応するドライバーＩＣ６にも同様に適用できる。

コイル９１の励磁状態に対応するローター８の角度（位置、ステータ９の位相、コイル９１からの磁力が最も大きくなる位置、界磁位置）をローター８の回転方向に移動させる（界磁を移動させる）ことにより、ローター８が回転する。そのため、図６に示すように、コイル９１の励磁状態に対応するローター８の角度とローター８の実際の角度（磁極の位置）を合わせる必要がある。

図６では、Ａ相、Ｂ相を励磁した状態を示している。図５の第１ステップに対応している。コイル９１の励磁状態に対応するローター８の角度は、４５度である。言い換えると、ローター８の角度（機械角）が４５度ときのステータ９の励磁状態を示す。以下の図では、コイル９１（ステータ９）の励磁状態に対応するローター８の角度を黒丸印で示す。また、以下の図では、ローター８の角度を実線矢印で示す。そして、図６は、ローター８の角度（磁極の位置）も４５度であることを示している。つまり、図６は、励磁状態に対応するローター８の角度とローター８の実際の角度が一致していることを示している。

脱調を防ぐため、図６に示すように、相があった状態からステッピングモーター７の回転を開始することが望ましい。そして、ステッピングモーター７の回転開始後（印刷中）、励磁状態に対応するローター８の角度とローター８の実際の角度のズレが大きくなりすぎると脱調状態となる。

プリンター１００の主電源のＯＦＦや、省電力モードへの移行があったとき、パルス信号生成部３０、ドライバーＩＣ６、ステッピングモーター７への電力供給が停止される。そして、主電源ＯＮや省電力モードの解除によって、ドライバーＩＣ６やステッピングモーター７への電力供給が開始されると、ドライバーＩＣ６はリセットされる。そして、電力供給開始後、ステータ９の各コイル９１のうち、ドライバーＩＣ６が励磁するコイル９１は、予め定められる。本実施形態のモーター制御装置１では、電力供給開始後、ドライバーＩＣ６が励磁するコイル９１は、Ａ相とＢ相であると定められている。言い換えると、初期状態（初期状態）の界磁位置は、４５度である。

ステッピングモーター７の回転停止時、機械角４５度の位置でローター８が停止するとは限らない。ドライバーＩＣ６やステッピングモーター７への電力供給が停止されると、ローター８を保持する力は弱くなり、振動などによって、ローター８が回転することがある。また、用紙のジャムが生じたときの用紙の除去によって搬送用の回転体が回転して、ローター８の角度が動くことがある。

これらのような理由により、図７に示すように、コイル９１の励磁状態に対応するローター８の角度と、ローター８の実際の角度がずれることがある。このようなずれた状態からステッピングモーター７の回転を開始してもローター８が回転しないことがある（起動時脱調）。図７では、コイル９１の励磁状態に対応するローター８の角度が４５度であるのに、ローター８の実際の角度が１３５度（実線で図示）、２２５度（破線で図示）、３１５度（２点鎖線で図示）というようにずれている状態を示している。

そこで、本実施形態のモーター制御装置１のドライバーＩＣ６、パルス信号生成部３０は、ステッピングモーター７の回転を開始する前に相合わせを行う。そこで、図８のフローチャートと図９〜図１１を用い、実施形態に係るモーター制御装置１での相合わせの流れの一例を説明する。なお、以下の説明では、２相励磁で相合わせを行う例を説明する。

図８のスタートは、相合わせ実行条件が満たされたことにより、相合わせを開始する時点である。主電源の投入や省電力モードの解除によって、エンジン制御部３（パルス信号生成部３０）、各ドライバーＩＣ６、各ステッピングモーター７への電力供給が開始されたことを相合わせ実行条件としてもよい。また、コンピューター２００から印刷用データを受信したこと（印刷指示を受けたこと）を相合わせ実行条件としてもよい。この場合、相合わせは、印刷ジョブのための予備動作として行われる。

相合わせ開始時、エンジン制御部３は、相合わせの開始に関する信号をドライバーＩＣ６に入力する（ステップ♯１）。エンジン制御部３は、相合わせの開始を指示する信号をドライバーＩＣ６に送信してもよい。また、エンジン制御部３は、複数種の励磁方式のうちローター８の１回転のステップ数が最も少ない励磁方式（本実施形態では２相励磁）を用いる旨の信号をドライバーＩＣ６に送信してもよい。また、エンジン制御部３は、初期状態での励磁を行う旨の信号をドライバーＩＣ６に送信してもよい。

相合わせの開始に関する信号の受信に伴い、ドライバーＩＣ６は、複数種あるステッピングモーター７の励磁方式のうち、ローター８の１回転のステップ数が最も少ない励磁方式を適用する（ステップ♯２）。相合わせのとき、ドライバーＩＣ６は、励磁モードとして２相励磁方式を適用する。

続いて、ドライバーＩＣ６は、初期状態（４５度）での励磁を行う（ステップ♯３）。具体的に、本実施形態のドライバーＩＣ６は、ステータ９のコイル９１のうち、Ａ相とＢ相に電流を流す。これにより、ローター８の磁極を引き寄せる。ローター８の磁極を引き寄せるため、ドライバーＩＣ６は、初期状態の励磁を予め定められたひきよせ時間、継続する（ステップ♯４）。ひきよせ時間は、ローター８が９０度移動するのに必要な時間であり、適宜定めることができる。

図９を用いて、このステップ♯３の状態を説明する。図９は、相合わせのため、ドライバーＩＣ６がＡ相とＢ相に同じ大きさの電流を流した状態（初期状態）を示している。この状態は、図５での第１ステップに対応する。この励磁状態に対応するローター８の角度は４５度である（図９では、４５度の位置に黒丸を図示）。

そして、励磁を行うことにより、ローター８の磁極をひきよせることができる範囲内にローター８の磁極が存在しているとき、励磁の角度（電気角、界磁位置）とローター８の実際の角度（機械角）を一致させることができる。つまり、相を合わせることができる。

本実施形態のモーター制御装置１では、励磁状態に対応するローター８の角度（電気角、界磁位置）を中心（基準）として、正回転方向で９０度と逆回転方向で９０度の範囲（計１８０度の範囲）で、ローター８の磁極をひきよせることができる。言い換えると、ドライバーＩＣ６は、励磁状態に対応するローター８の角度を中心として、正回転方向で９０度と逆回転方向で９０度の範囲で磁極をひきよせることができる大きさの電流を各コイル９１に流す。

なお、ローター８を引き寄せることができる角度（励磁状態に対応するローター８の角度を０度として、磁極をひきよせることができる正回転側の角度と、逆回転側の角度のそれぞれの絶対値）を以下の説明では、「移動角」と称する。

ここで、本実施形態のモーター制御装置１では、相合わせのとき、ドライバーＩＣ６は、移動角θ１が、現在の励磁モードでの１パルス当たりのローター８の回転角度以上となる大きさの電流を各コイル９１に流す。２相励磁方式では、４ステップでローター８が１周するので、１パルスあたりのローター８の回転角度は９０度となる。ドライバーＩＣ６は、移動角θ１が９０度、又は、９０度以上となるようにコイル９１に電流を流す（例えば、１−２相励磁であれば４５度以上、Ｗ１−２相であれば２２．５度以上）。なお、予め実験をしておくことにより移動角θ１が９０度となる電流値を把握することができる。相合わせのとき、ドライバーＩＣ６は、その把握した値、または、それ以上の電流を、各コイル９１に流す。

図９〜図１１は、移動角θ１が９０度である場合の例を示している。そして、図９において、相合わせ開始時の励磁（初期状態の励磁）によって、ローター８の磁極を引き寄せることにより相合わせ可能な範囲を網掛けで図示している。図９では、４５度を中心として、３１５度（４５度−９０度）〜１３５（４５度＋９０度）の範囲が相合わせ可能な範囲となる。

２相励磁方式で移動角θ１が９０度のとき、図９に示すように、１３５度を超え、３１５度未満の範囲にローター８の磁極が位置している場合、相合わせすることはできない。

そこで、パルス信号生成部３０は、Ａ相とＢ相（初期状態）への励磁の後、所定時間が経過すると（ステップ♯４の後）、１パルスをドライバーＩＣ６に入力する（ステップ♯５）。これにより、ドライバーＩＣ６は、次のステップに励磁状態を切り替える（ステップ♯６）。そして、ローター８の磁極を引き寄せるため、ドライバーＩＣ６は、この励磁状態をひきよせ時間、継続する（ステップ♯７）。その結果、ドライバーＩＣ６は、Ａ相のコイル９１への電流供給を停止し、Ｂ相と／Ａ相のコイル９１に電流を流す。励磁状態に対応するローター８の角度は、１３５度（４５度＋９０度）となる。

図１０を用いて、このステップ♯６の状態を説明する。図１０は、相合わせのため、ドライバーＩＣ６がＢ相と／Ａ相に同じ大きさであって、移動角θ１が９０度となる電流を流している状態を示している。この状態は、図５での第２ステップに対応する。この励磁状態に対応するローター８の角度（界磁位置）は１３５度であるので、図１０では、１３５度の位置に黒丸を図示している。

１３５度の位置で励磁を行うことにより、移動角θ１の範囲内にローター８の磁極が存在していれば、ローター８の磁極をひきよせることができる。具体的に、ローター８の磁極が、４５度（１３５度−９０度）〜２２５度（１３５度＋９０度）の範囲内にローター８の磁極が存在していれば、励磁の位相（電気角）とローター８の角度（機械角）を合わせることができる。

また、図１０では、相合わせの開始から１パルス入力後までの相合わせ可能な合計範囲を網掛けで図示している。１パルスによって、界磁位置は９０度移動する。そのため、図１０に示すように、相合わせの開始から現時点まで、３１５度（４５度−９０度）〜２２５度（１３５度＋９０度）の範囲が、相合わせ可能な範囲となる。

しかし、２相励磁方式で移動角θ１が９０度のとき、図１０に示すように、２２５度を超え、３１５度未満の範囲にローター８の磁極が位置している場合、１パルス入力後でも相合わせすることはできない。

そこで、エンジン制御部３は、今までのパルスの入力により、３６０度の全範囲が相合わせ可能な範囲となったか否かを確認する（ステップ♯８）。２相励磁方式で移動角θ１が９０度のとき、１パルス入力後の状態では、ステップ♯８はＮｏとなる。ステップ♯８でＮｏのとき、フローは、ステップ♯５に戻る。

２相励磁方式で移動角θ１が９０度のとき、フローがステップ♯５に戻ることにより、２パルス目がドライバーＩＣ６に入力された状態を、図１１に示す。図１１は、相合わせのため、ドライバーＩＣ６が／Ａ相と／Ｂ相に同じ大きさであって、移動角θ１が９０度となる電流を流している状態を示している。この状態は、図５での第３ステップに対応する。この励磁状態に対応するローター８の角度は２２５度であるので、図１０では、２２５度の位置に黒丸を図示している。

２２５度の位置で励磁を行うことにより、移動角θ１の範囲内にローター８の磁極が存在していれば、ローター８の磁極をひきよせることができる。具体的に、１３５度（２２５度−９０度）〜３１５度（２２５度＋９０度）の範囲内にローター８の磁極が存在していれば、励磁の位相（電気角）とローター８の角度（機械角）を合わせることができる。

また、相合わせの開始から現時点までの相合わせ可能な合計範囲を網掛けで図示している。１パルスによって、界磁は９０度移動する。そのため、図１１に示すように、２相励磁方式で移動角θ１が９０度のとき、相合わせの開始から２パルスで、ローター８の角度が何度であっても、相合わせすることができる。そのため、図１１では、３６０度全範囲に網掛けが施されている。

２相励磁方式で移動角θ１が９０度のとき、ループによりステップ♯８に到ったのが２回目のとき、エンジン制御部３は、ステップ♯８をＹｅｓと判断する。ステップ♯８がＹｅｓのとき、相合わせは完了しているので、本フローは終了する（エンド）。ステッピングモーター７の回転を開始するとき、ステップ♯８がＹｅｓとなった角度（位相）から加速を開始する。これにより、界磁を１周させることなく相合わせを完了させることができる。

（変形例１）
次に、図１２、図１３を用いて、変形例を説明する。図１２、図１３は、変形例１に係るモーター制御装置１での相合わせを説明するための図である。

上記の例では、励磁状態に対応するローター８の角度を０度として、磁極をひきよせることができる角度範囲を±９０度（移動角θ１）として説明した。しかし、ドライバーＩＣ６の電流供給能力や、ステータ９のコイル９１の性能により、±９０度以上の範囲で磁極をひきよせることができるようにしてもよい。変形例１では、磁極をひきよせることができる範囲を±１３５度（移動角θ２＝１３５度）として説明する。

変形例１では、相合わせのとき、ドライバーＩＣ６は、移動角が現在の励磁モードでの１パルス当たりのローター８の回転角度以上となる大きさであって、移動角が１３５度となる電流を各コイル９１に流すようにする。図１２、図１３での「移動角θ２」は、１３５度である。

図１２を用いて、２相励磁方式で移動角θ２が１３５度であるときの初期状態を説明する。図１２は、ドライバーＩＣ６が相合わせのため、移動角θ２が１３５度となるように、Ａ相とＢ相に同じ大きさの電流を流した状態（初期状態）を示している。この状態は、図５での第１ステップに対応する。この励磁状態に対応するローター８の角度は４５度である（図１２では、４５度の位置に黒丸を図示）。

４５度の位置であって、１３５度の移動角θ２となるように励磁を行うことにより、移動角θ２の範囲内にローター８の磁極が存在していれば、励磁の位相（電気角）とローター８の角度（機械角）を合わせることができる。具体的に、ローター８の磁極が、２７０度（４５度−１３５度）〜１８０度（４５＋１３５度）の範囲内にローター８の磁極が存在していれば、相を合わせることができる。

しかし、図１２に示すように、２相励磁方式で移動角θ２が１３５度のとき、１８０度を超え、２７０度未満の範囲にローター８の磁極が位置している場合、相合わせすることはできない。

そこで、本実施形態のモーター制御装置１のパルス信号生成部３０は、Ａ相とＢ相への励磁（初期状態の励磁）の後、所定時間が経過すると、１パルスをドライバーＩＣ６に入力する（図８のステップ♯５に対応）。これにより、ドライバーＩＣ６は、次のステップに励磁状態を切り替える（図８のステップ♯６に対応）。

図１３を用いて、２相励磁方式で移動角θ２が１３５度であって、相合わせ開始後、１パルスをドライバーＩＣ６に入力した状態を説明する。図１３は、相合わせのため、ドライバーＩＣ６がＢ相と／Ａ相に同じ大きさであって、移動角θ２が１３５度となる電流を流している状態を示している。この状態は、図５での第２ステップに対応する。この励磁状態に対応するローター８の角度は１３５度であるので、図１３では、１３５度の位置に黒丸を図示している。

１３５度の位置で励磁を行うことにより、移動角θ２の範囲内にローター８の磁極が存在していれば、ローター８の磁極をひきよせることができる。具体的に、ローター８の磁極が、０度（１３５度−１３５度）〜２７０度（１３５度＋１３５度）の範囲内にローター８の磁極が存在していれば、励磁の位相（電気角）とローター８の角度（機械角）を合わせることができる。

また、図１３では、相合わせの開始から現時点までの励磁状態の変化によって、相合わせ可能な合計の角度範囲を網掛けで図示している。１パルスによって、界磁は９０度移動する。そのため、図１３に示すように、２相励磁方式で移動角θ２が１３５度のとき、相合わせの開始から１パルスで、ローター８の角度が何度であっても、相合わせすることができる。そのため、図１３では、３６０度全範囲に網掛けが施されている。

（入力パルス数の定め方）
次に、図１４を用いて、実施形態に係る入力パルス数の定め方を説明する。図１４は、相合わせのときの入力パルス数の一例を示す。

上記の実施形態及び変形例１では、２相励磁方式で相合わせを行う例を説明した。搭載するドライバーＩＣ６により、利用できる励磁方式は異なる。ドライバーＩＣ６によっては、２相励磁方式よりも、ローター８の１周に必要なステップ数が多い励磁方式しか利用できないものもあり得る。

主な励磁方式としては、２相励磁、１−２相励磁、Ｗ１−２相励磁、２Ｗ１−２相励磁がある。図１４の上部の表では、２相式（Ａ相、Ｂ相、／Ａ相、／Ｂ相）のステッピングモーター７を用いるときの各励磁方式での１パルスあたりのローター８の角度と、ローター８を１回転するのに必要なパルス数を示している。

図１１に示すように、移動角が９０度の場合、ローター８がどのような角度でも、界磁の位置を初期状態（４５度）から２２５度までに移動させれば、相合わせを行うことができる。

そして、図１４の上部の表の右端には、２相式のステッピングモーター７であって、移動角が９０度のとき、相合わせの開始から完了までにドライバーＩＣ６に入力すべきパルス信号ｐｓの個数を示している。移動角が９０度のとき、相合わせの開始から完了までに入力すべきパルス信号ｐｓの個数は、励磁方式を問わず、ローター８を１周させる場合に比べ、少なくなる。

例えば、以下のような演算を行うことにより、エンジン制御部３は、相合わせの開始から完了までに入力すべきパルス信号ｐｓの個数を求めることができる。そして、相合わせの開始から、求めた個数のパルス信号ｐｓを入力したとき、エンジン制御部３（ドライバーＩＣ６）は、ステップ♯８をＹｅｓと判定する。

初期状態の角度＝α、移動角の絶対値＝β、目標角度＝γ（相合わせ終了時の界磁の位置）、１パルス当たりの角度δ、入力すべきパルス信号ｐｓの個数ｎとすると、
目標角度γ＝（α−β）−（β）＝α−２β
個数ｎ＝（γ−α）÷δ

（例）２相励磁、初期状態４５度、移動角９０度の場合
α＝４５度、β＝９０度、δ＝９０度となる。
目標角度γ＝α−２β＝４５−２（９０）＝２２５
個数ｎ＝（γ−α）÷δ＝（２２５−４５）÷９０＝１８０÷９０＝２
従って、例１の条件では、相合わせのとき初期状態の後、パルス信号生成部３０は、２パルスを入力する。

（例２）１−２相励磁、初期状態４５度、移動角１３５度の場合
α＝４５度、β＝１３５度、δ＝４５度となる。
目標角度γ＝α−２β＝４５−２（１３５）＝１３５
個数ｎ＝（γ−α）÷δ＝（１３５−４５）÷４５＝９０÷４５＝２
従って、例１の条件では、相合わせのとき初期状態の後、パルス信号生成部３０は、２パルスを入力する。

（例３）Ｗ１−２相励磁、初期状態４５度、移動角７５度の場合
α＝４５度、β＝７５度、δ＝２２．５度となる。
目標角度γ＝α−２β＝４５−２（７５）＝２５５
個数ｎ＝（γ−α）÷δ＝（２５５−４５）÷２２．５＝２１０÷２２．５＝９．３３
パルスは正の整数しかとらない。
ローター８の磁極の位置がどのような位置でも相合わせを行うため、エンジン制御部３は、個数ｎの値が少数点以下の値を含むとき、求められた値以上で最も小さい正の整数を個数ｎとする。従って、例３の条件では、相合わせのとき初期状態の後、パルス信号生成部３０は、１０パルスの入力をする。

このようにして、実施形態に係るモーター制御装置１は、パルス信号ｐｓを供給するパルス信号生成部３０と、パルス信号ｐｓに基づき駆動するステッピングモーター７と、複数種の励磁方式でステッピングモーター７を駆動でき、パルス信号ｐｓに応じて電流を流すステータ９のコイル９１及び電流量を切り替えてステッピングモーター７のローター８を回転させるドライバー回路（ドライバーＩＣ６）と、を含む。ローター８の実際の角度と、コイル９１の励磁状態に対応するローター８の角度とを一致させる相合わせのとき、ドライバー回路は、ローター８を引き寄せることができる角度である移動角が、現在の励磁方式での１パルス当たりのローター８の回転角度以上となる大きさの電流をコイル９１に流す。パルス信号生成部３０は、ローター８を一回転させるのに必要なパルスよりも少ないパルス信号ｐｓをドライバー回路に供給する。

これにより、ローター８を１回転させることなく、ローター８（磁極）の実際の回転角度と、コイル９１の励磁状態に対応するローター８の角度（電気角、位相、コイル９１からの磁力が最も高くなる位置、界磁位置）を合わせることができる。従って、相合わせに要する時間を短くすることができる。また、入力パルス数を減らすことができるので、相合わせでの騒音や振動の発生量も抑えることができる。

また、ドライバー回路（ドライバーＩＣ６）は、複数種の励磁方式のうち、ローター８の１回転のステップ数が最も少ない励磁方式で相合わせを行う。これにより、複数種の励磁方式のうち、相合わせで入力するパルス数が最少となる励磁方式で相合わせが行われる。従って、相合わせの所要時間を最短化することができる。

また、ステッピングモーター７は、２相式である。相合わせのとき、ドライバー回路（ドライバーＩＣ６）は、励磁方式として２相励磁方式を適用し、移動角が９０度となるようにコイル９１を励磁する。パルス信号生成部３０は、相合わせのとき、２パルスを供給する。

２相式ステッピングモーター７の２相励磁方式での１パルス当たりの回転角度は９０度である。そのため、コイル９１の励磁状態に対応するローター８の角度（位相、コイル９１からの磁力が最も高くなる位置）を中心として、少なくとも左右に９０度（計１８０度）の範囲でローター８を引き寄せることができるので、２パルスを供給すれば、相合わせを完了させることができる。従って、騒音や振動が大きくならないうちに短時間で相合わせを終えることができる。

また、画像形成装置（プリンター１００）は、上述の記載のモーター制御装置１を含む。これにより、相合わせに要する時間を短いので、ジョブの開始の指示に応じて直ちにジョブを開始できる（反応速度が速い）画像形成装置を提供することができる。また、ステッピングモーター７からの騒音や振動が少ない画像形成装置を提供することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲は、これに限定されるものでは、なく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、ステッピングモーターを含むモーター制御装置、及び、このモーター制御装置を含む画像形成装置に利用可能である。

１００ プリンター（画像形成装置） １ モーター制御装置
３０ パルス信号生成部 ６ ドライバーＩＣ（ドライバー回路）
７ ステッピングモーター ８ ローター
９ ステータ ９１ コイル
ｐｓ パルス信号 θ１ 移動角
θ２ 移動角

Claims (4)

1. パルス信号を供給するパルス信号生成部と、
   前記パルス信号に基づき駆動するステッピングモーターと、
   複数種の励磁方式で前記ステッピングモーターを駆動でき、前記パルス信号に応じて電流を流すステータのコイル及び電流量を切り替えて前記ステッピングモーターのローターを回転させるドライバー回路と、を含み、
   前記ローターの実際の角度と、前記コイルの励磁状態に対応する前記ローターの角度とを一致させる相合わせのとき、
   前記ドライバー回路は、前記ローターを引き寄せることができる角度である移動角が、
   現在の前記励磁方式での１パルス当たりの前記ローターの回転角度以上となる大きさの電流を前記コイルに流し、
   前記パルス信号生成部は、前記ローターを一回転させるのに必要なパルスよりも少ないパルス信号を前記ドライバー回路に供給することを特徴とするモーター制御装置。
2. 前記ドライバー回路は、複数種の前記励磁方式のうち、前記ローターの１回転のステップ数が最も少ない励磁方式で前記相合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載のモーター制御装置。
3. 前記ステッピングモーターは、２相式であり、
   前記相合わせのとき、前記ドライバー回路は、前記励磁方式として２相励磁方式を適用し、前記移動角が９０度となるように前記コイルを励磁し、
   前記パルス信号生成部は、前記相合わせのとき、２パルスを供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のモーター制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のモーター制御装置を含むことを特徴とする画像形成装置。

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