JP2019041451A

JP2019041451A - モーター駆動装置、画像形成装置、モーターの駆動方法

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Publication number: JP2019041451A
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Inventors: 雄介大野; Yusuke Ono
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Abstract

【課題】ステッピングモーターの脱調を未然に防止すると共に、ステッピングモーターを高速回転させることが可能なモーター駆動装置、画像形成装置、及びモーターの駆動方法を提供すること。【解決手段】モーター駆動装置は、ステッピングモーターと、パルス信号が入力される毎に、ステッピングモーターにおける複数の電磁石に対する励磁を順次切り替える切替部と、ステッピングモーターの回転子が複数の電磁石の配置間隔に対応する単位角度回転する毎に検出信号を出力する検出信号出力部と、検出信号が入力される毎にパルス信号を切替部に出力する第１信号出力部と、ステッピングモーターの回転速度が目標速度よりも低い第１速度以上となった場合に、第１信号出力部によるパルス信号の出力間隔内でパルス信号を切替部に一回出力する第２信号出力部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、モーター駆動装置、モーター駆動装置を備える画像形成装置、及びモーター駆動装置で実行されるモーターの駆動方法に関する。

プリンターのような画像形成装置は、シートを搬送する搬送ローラーなどの負荷部材を駆動するモーターを備える。例えば、前記モーターは、ステッピングモーターである。ここで、ステッピングモーターの脱調を防止するために、ステッピングモーターの駆動軸に設けられたエンコーダーから出力される検出信号に基づいて、ステッピングモーターの励磁相を切り替える構成が従来技術として知られている（特許文献１参照）。

特開昭６１−２１０８９７号公報

上述の従来技術では、エンコーダーから出力される検出信号の入力を待ってステッピングモーターの励磁相を切り替えるため、回転子の回転と励磁相の切替タイミングとの間にずれが生じる。このずれは、ステッピングモーターの回転速度が高くなるほど大きくなる。当該ずれが大きくなると、回転子の回転周期における、当該回転子が磁極と固定子の励磁相との間で発生する磁界から回転方向に沿った力を受けている期間の割合が低下して、ステッピングモーターのトルクが低下する。そのため、上述の従来技術では、ステッピングモーターを高速回転させることができない。

本発明の目的は、ステッピングモーターの脱調を未然に防止すると共に、ステッピングモーターを高速回転させることが可能なモーター駆動装置、画像形成装置、及びモーターの駆動方法を提供することにある。

本発明の一の局面に係るモーター駆動装置は、ステッピングモーターと、切替部と、検出信号出力部と、第１信号出力部と、第２信号出力部とを備える。前記ステッピングモーターは、回転子の回転方向に沿って等間隔に配置されており、前記回転子を回転させる複数の電磁石を有する。前記切替部は、予め定められた電気信号が入力される毎に、前記複数の電磁石に対する励磁を前記回転方向に沿って順次切り替える。前記検出信号出力部は、前記回転子が前記複数の電磁石の配置間隔に対応する単位角度回転する毎にその旨を示す検出信号を出力する。前記第１信号出力部は、前記検出信号が入力される毎に前記電気信号を前記切替部に出力する。前記第２信号出力部は、前記ステッピングモーターの回転速度が予め定められた目標速度よりも低い第１速度以上となった場合に、前記第１信号出力部による前記電気信号の出力間隔内で前記電気信号を前記切替部に予め定められた設定回数出力する。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記モーター駆動装置と、負荷部材とを備える。前記負荷部材は、前記ステッピングモーターから供給される駆動力によって駆動される。

本発明の他の局面に係るモーターの駆動方法は、回転子の回転方向に沿って等間隔に配置されており、前記回転子を回転させる複数の電磁石を有するステッピングモーターと、予め定められた電気信号が入力される毎に、前記複数の電磁石に対する励磁を前記回転方向に沿って順次切り替える切替部と、前記回転子が前記複数の電磁石の配置間隔に対応する単位角度回転する毎にその旨を示す検出信号を出力する検出信号出力部と、を備えるモーター駆動装置で実行され、以下の第１ステップ、及び第２ステップを含む。前記第１ステップでは、前記検出信号が入力される毎に前記電気信号が前記切替部に出力される。前記第２ステップでは、前記ステッピングモーターの回転速度が予め定められた目標速度よりも低い第１速度以上となった場合に、前記第１ステップによる前記電気信号の出力間隔内で前記電気信号が前記切替部に予め定められた設定回数出力される。

本発明によれば、ステッピングモーターの脱調を未然に防止すると共に、ステッピングモーターを高速回転させることが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の駆動力生成部及び制御部の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のステッピングモーターの構成を示す図である。図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のステッピングモーターの構成を示す図である。図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のステッピングモーターの構成を示す図である。図６は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で実行される駆動制御処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［画像形成装置１０の概略構成］
まず、図１〜図３を参照しつつ、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０の概略構成について説明する。ここで、図１は画像形成装置１０の構成を示す断面模式図である。また、図３はステッピングモーター５１の構成を示す断面模式図である。なお、図２における２点鎖線は、駆動力生成部５を示すためのものである。

画像形成装置１０は、原稿から画像データを読み取るスキャン機能、及び画像データに基づいて画像を形成するプリント機能と共に、ファクシミリ機能、及びコピー機能などの複数の機能を有する複合機である。なお、画像形成装置１０は、プリンター装置、ファクシミリ装置、及びコピー機などであってもよい。

図１及び図２に示されるように、画像形成装置１０は、ＡＤＦ（自動原稿搬送装置）１、画像読取部２、画像形成部３、給紙部４、駆動力生成部５、及び制御部６を備える。

ＡＤＦ１は、原稿セット部、複数の搬送ローラー、原稿押さえ、及び排紙部を備え、画像読取部２によって読み取られる原稿を搬送する。

画像読取部２は、原稿台、光源、複数のミラー、光学レンズ、及びＣＣＤ（Charge Coupled Device）を備え、原稿から画像データを読み取ることが可能である。

画像形成部３は、画像読取部２で読み取られた画像データ又は外部のパーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データに基づいて、電子写真方式で画像を形成する画像形成処理（印刷処理）を実行可能である。図１に示されるように、画像形成部３は、感光体ドラム３１、帯電器３２、光走査装置３３、現像器３４、転写ローラー３５、クリーニング装置３６、定着ローラー３７、加圧ローラー３８、及び排紙トレイ３９を備える。

給紙部４は、画像形成部３にシートを供給する。図１に示されるように、給紙部４は、給紙カセット４１、ピックアップローラー４２、フィードローラー４３、シート搬送路４４、搬送ローラー４５、及びレジストローラー４６を備える。

画像形成部３では、給紙部４から供給されるシートに以下の手順で画像が形成されて、画像形成後のシートが排紙トレイ３９に排出される。なお、給紙部４から供給されるシートは、紙、コート紙、ハガキ、封筒、及びＯＨＰシートなどのシート部材である。

まず、帯電器３２によって感光体ドラム３１の表面が所定の電位に一様に帯電される。次に、光走査装置３３により感光体ドラム３１の表面に画像データに基づく光が照射される。これにより、感光体ドラム３１の表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム３１上の静電潜像は現像器３４によってトナー像として現像（可視像化）される。感光体ドラム３１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム３１によって転写ローラー３５によるシートへの転写位置へ搬送される。なお、現像器３４には、画像形成部３に着脱可能なトナーコンテナ３４Ａからトナー（現像剤）が補給される。

一方、給紙部４では、給紙カセット４１に収容されているシート束のうち、最上層のシートがピックアップローラー４２、及びフィードローラー４３によってシート搬送路４４へ搬送される。シート搬送路４４へ搬送されたシートは、搬送ローラー４５によってレジストローラー４６の配置位置へ搬送される。レジストローラー４６は、感光体ドラム３１によるトナー像の前記転写位置への搬送タイミングに合わせて、前記転写位置にシートを供給する。これにより、感光体ドラム３１に形成されたトナー像がレジストローラー４６によって供給されるシートに転写される。なお、感光体ドラム３１の表面に残存したトナーはクリーニング装置３６で除去される。

その後、シートに転写されたトナー像は、そのシートが定着ローラー３７及び加圧ローラー３８の間を通過する際に定着ローラー３７で加熱されて溶融定着する。トナー像が定着したシートは、搬送ローラー４５によって排紙トレイ３９へ搬送される。

駆動力生成部５は、画像形成装置１０に設けられる負荷部材を駆動する駆動力を生成する。例えば、前記負荷部材は、給紙部４の搬送ローラー４５である。なお、前記負荷部材は、ＡＤＦ１の搬送ローラーであってもよい。また、前記負荷部材は、トナーコンテナ３４Ａ内に回転可能に設けられ、トナーを搬送する搬送スクリューであってもよい。また、前記負荷部材は、クリーニング装置３６内に回転可能に設けられ、感光体ドラム３１の表面を清掃するローラー状の清掃部材であってもよい。

図２に示されるように、駆動力生成部５は、ステッピングモーター５１、電源部５２、切替部５３、及び検出信号出力部５４を備える。

ステッピングモーター５１は、例えば、２相を有し、１相励磁方式によって駆動される。図３（Ａ）に示されるように、ステッピングモーター５１は、回転子５１１、及び固定子５１２を備える。なお、ステッピングモーター５１の相数は２相に限られず、３相以上であってもよい。また、ステッピングモーター５１の励磁方式は、１相励磁方式に限られず、他の励磁方式であってもよい。

回転子５１１は、ステッピングモーター５１の筐体に回転可能に支持されている。回転子５１１は、前記筐体から図３（Ａ）における紙面垂直方向に突出する駆動軸５１１Ａを備える。また、回転子５１１は、４つの磁極Ｍ１〜Ｍ４を有する永久磁石を備える。図３（Ａ）に示されるように、磁極Ｍ１及びＭ３はＮ極であって、磁極Ｍ２及びＭ４はＳ極である。回転子５１１は、固定子５１２によって図３（Ａ）に示される回転方向Ｄ１に回転される。磁極Ｍ１〜Ｍ４は、回転方向Ｄ１に沿って等間隔に配置される。

固定子５１２は、前記筐体において回転子５１１の周囲に設けられる。固定子５１２は、回転子５１１の磁極Ｍ１〜Ｍ４の数の倍である８つの電磁石５１２Ａ〜５１２Ｈを備える。図３（Ａ）に示されるように、電磁石５１２Ａ〜５１２Ｈは、回転子５１１の回転方向Ｄ１に沿って等間隔に配置されている。以下、電磁石５１２Ａ〜５１２Ｈのうちのいずれか１つの電磁石のことを電磁石５１２Ｘと呼称する。電磁石５１２Ａ〜５１２Ｈは、回転子５１１を回転方向Ｄ１に回転させる。ステッピングモーター５１では、８つの電磁石５１２Ａ〜５１２Ｈのうち、磁極Ｍ１〜Ｍ４の数と同数の４つの電磁石５１２Ｘが励磁される。

なお、回転子５１１における磁極の数は、４つに限られず、３つ以下であってもよく、５つ以上であってもよい。また、固定子５１２における電磁石５１２Ｘの数は、回転子５１１における磁極の数の倍に限られず、３倍以上であってもよい。また、固定子５１２における電磁石５１２Ｘの数は、８つに限られず、７つ以下であってもよく、９つ以上であってもよい。また、ステッピングモーター５１において励磁される電磁石５１２Ｘの数は、４つに限られず、３つ以下であってもよく、５つ以上であってもよい。

電源部５２は、ステッピングモーター５１に駆動電力を供給する。例えば、電源部５２は、制御部６から入力されるＰＷＭ（パルス幅変調）信号Ｓｉｇ１（図２参照）に応じて前記駆動電力を増減させるスイッチング電源である。

切替部５３は、予め定められた電気信号Ｓｉｇ２（図２参照）が入力される毎に、ステッピングモーター５１の電磁石５１２Ａ〜５１２Ｈに対する励磁を、回転方向Ｄ１（図３（Ａ）参照）に沿って順次切り替える。例えば、電気信号Ｓｉｇ２はパルス信号である。

図２に示されるように、切替部５３は、電源部５２からステッピングモーター５１への前記駆動電力の供給経路上に設けられている。切替部５３は、電気信号Ｓｉｇ２が入力される毎に、励磁対象を、現在励磁されている電磁石５１２Ｘから、回転方向Ｄ１（図３（Ａ）参照）の下流側で隣接する他の電磁石５１２Ｘに切り替える。例えば、切替部５３は、電磁石５１２Ａ〜５１２Ｈ各々に対応する給電経路の導通及び遮断を切り替え可能な複数のトランジスタを含む電子回路である。

例えば、切替部５３は、図３（Ａ）に示された状態で電気信号Ｓｉｇ２が入力された場合に、Ｓ極に励磁される励磁対象を電磁石５１２Ａ、５１２Ｅから電磁石５１２Ｂ、５１２Ｆに切り替えると共に、Ｎ極に励磁される励磁対象を電磁石５１２Ｃ、５１２Ｇから電磁石５１２Ｄ、５１２Ｈに切り替える。

これにより、図３（Ｂ）に示されるように、電磁石５１２Ｈ及び電磁石５１２Ｂと磁極Ｍ１との間で発生する磁界により、磁極Ｍ１が電磁石５１２Ｂに磁気的に引き寄せられる。また、電磁石５１２Ｂ及び電磁石５１２Ｄと磁極Ｍ２との間で発生する磁界により、磁極Ｍ２が電磁石５１２Ｄに磁気的に引き寄せられる。また、電磁石５１２Ｄ及び電磁石５１２Ｆと磁極Ｍ３との間で発生する磁界により、磁極Ｍ３が電磁石５１２Ｆに磁気的に引き寄せられる。また、電磁石５１２Ｆ及び電磁石５１２Ｈと磁極Ｍ４との間で発生する磁界により、磁極Ｍ４が電磁石５１２Ｈに磁気的に引き寄せられる。このような、磁極Ｍ１〜Ｍ４の各々が受ける力がトルクとなって、回転子５１１が回転方向Ｄ１（図３（Ａ）参照）に回転する。

検出信号出力部５４は、回転子５１１が電磁石５１２Ａ〜５１２Ｈの配置間隔に対応する単位角度回転する毎に、その旨を示す検出信号Ｓｉｇ３（図２参照）を出力する。例えば、ステッピングモーター５１では、８つの電磁石５１２Ｘが回転方向Ｄ１（図３（Ａ）参照）に沿って等間隔に配置されている。そのため、前記単位角度は３６０度÷８＝４５度である。例えば、検出信号出力部５４は、回転子５１１の駆動軸５１１Ａに取り付けられたロータリーエンコーダーである。例えば、検出信号出力部５４は、回転方向Ｄ１に回転する回転子５１１の磁極Ｍ１〜Ｍ４と電磁石５１２Ｘとが対向するタイミングで、検出信号Ｓｉｇ３を出力する（図３（Ａ）、（Ｃ）参照）。

ところで、ステッピングモーター５１の脱調を防止するために、検出信号出力部５４から出力される検出信号Ｓｉｇ３に基づいて、固定子５１２における励磁対象を切り替える構成が従来技術として知られている。具体的に、この従来技術の構成では、制御部６が、検出信号出力部５４から出力される検出信号Ｓｉｇ３の入力に応じて、切替部５３に電気信号Ｓｉｇ２を出力する。

上述の従来技術では、検出信号出力部５４から出力される検出信号Ｓｉｇ３の制御部６への入力を待って固定子５１２における励磁対象の電磁石５１２Ｘを切り替えるため、回転子５１１の回転と励磁対象の電磁石５１２Ｘの切替タイミングとの間にずれが生じる。このずれは、ステッピングモーター５１の回転速度が高くなるほど大きくなる。当該ずれが大きくなると、回転子５１１の回転周期における、回転子５１１が磁極Ｍ１〜Ｍ４と励磁対象の電磁石５１２Ｘとの間で発生する磁界から回転方向Ｄ１（図３（Ａ）参照）に沿った力を受けている期間の占める割合が低下して、ステッピングモーター５１のトルクが低下する。

具体的に、図３（Ｃ）に示された状態において、回転子５１１は、磁極Ｍ１〜Ｍ４と励磁されている電磁石５１２Ｂ、５１２Ｄ、５１２Ｆ、５１２Ｈとの間で発生する磁界から回転方向Ｄ１に沿った力を受けていない。そのため、回転子５１１は、検出信号出力部５４からの検出信号Ｓｉｇ３の出力時から固定子５１２における励磁対象の電磁石５１２Ｘが切り替えられるまでの間、惰性によって回転方向Ｄ１に回転する（図３（Ｄ）参照）。このような回転子５１１の惰性による回転量は、ステッピングモーター５１の回転速度が高くなるほど多くなる。従って、ステッピングモーター５１の回転速度が高くなるほど、回転子５１１の回転周期における、回転子５１１が磁極Ｍ１〜Ｍ４と励磁対象の電磁石５１２Ｘとの間で発生する磁界から回転方向Ｄ１に沿った力を受けている期間の占める割合が低下して、ステッピングモーター５１のトルクが低下する。

以上の理由により、上述の従来技術では、ステッピングモーター５１を高速回転させることができない。これに対し、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０では、以下に説明するように、ステッピングモーター５１の脱調を未然に防止すると共に、ステッピングモーター５１を高速回転させることが可能である。

制御部６は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器を備える。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の処理を実行させるための制御プログラムなどの情報が予め記憶される不揮発性の記憶装置である。前記ＲＡＭは、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される揮発性の記憶装置である。制御部６では、前記ＣＰＵにより前記ＲＯＭに予め記憶された各種の制御プログラムが実行される。これにより、画像形成装置１０が制御部６により統括的に制御される。なお、制御部６は、集積回路（ＡＳＩＣ）などの電子回路で構成されたものであってもよく、画像形成装置１０を統括的に制御するメイン制御部とは別に設けられた制御部であってもよい。

また、制御部６は、図２に示されるように、第１信号出力部６１、第２信号出力部６２、及び入力制限部６３を備える。具体的に、制御部６は、前記ＣＰＵを用いて前記ＲＯＭに記憶されている前記制御プログラムを実行する。これにより、制御部６は、第１信号出力部６１、第２信号出力部６２、及び入力制限部６３として機能する。ここに、駆動力生成部５、及び制御部６を備える装置が、本発明におけるモーター駆動装置の一例である。

第１信号出力部６１は、検出信号出力部５４から検出信号Ｓｉｇ３が入力される毎に、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に出力する。

第２信号出力部６２は、ステッピングモーター５１の回転速度が予め定められた目標速度よりも低い第１速度以上となった場合に、第１信号出力部６１による電気信号Ｓｉｇ２の出力間隔内で、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に予め定められた設定回数出力する。

例えば、第２信号出力部６２は、検出信号出力部５４から出力される検出信号Ｓｉｇ３の入力間隔に基づいて、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第１速度以上となったか否かを判断する。なお、前記第１速度は、任意に設定される速度であってよい。

例えば、第２信号出力部６２は、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第１速度以上となった場合に、第１信号出力部６１による電気信号Ｓｉｇ２の出力間隔内で、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に１回出力する。なお、前記設定回数は、２回以上であってもよい。

ここで、図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照しつつ、第２信号出力部６２によって電気信号Ｓｉｇ２が切替部５３に入力される場合のステッピングモーター５１の動作について説明する。なお、図４（Ａ）では、ステッピングモーター５１が前記第１速度で回転していると仮定する。

図４（Ａ）に示された状態では、検出信号出力部５４から検出信号Ｓｉｇ３が出力される。第１信号出力部６１は、検出信号出力部５４から出力された検出信号Ｓｉｇ３が入力されると、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に出力する。また、第２信号出力部６２は、検出信号出力部５４から入力される検出信号Ｓｉｇ３及びその直前に検出信号出力部５４から入力された検出信号Ｓｉｇ３の入力間隔に基づいて、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第１速度以上となったか否かを判断する。ここでは、第２信号出力部６２が、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第１速度以上となったと判断したものとする。この場合、第２信号出力部６２は、第１信号出力部６１による電気信号Ｓｉｇ２の出力の直前又は直後に、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に１回出力する。これにより、切替部５３には、電気信号Ｓｉｇ２が２回入力される。切替部５３は、２回の電気信号Ｓｉｇ２の入力に応じて、Ｓ極に励磁される励磁対象を、電磁石５１２Ｂ、５１２Ｆから電磁石５１２Ｄ、５１２Ｈに切り替えると共に、Ｎ極に励磁される励磁対象を、電磁石５１２Ｄ、５１２Ｈから電磁石５１２Ｆ、５１２Ｂに切り替える。

図４（Ｂ）には、図４（Ａ）に示された状態から切替部５３によって励磁対象の電磁石５１２Ｘが切り替えられた後の状態が示されている。ここで、図４（Ａ）に示された状態において、回転子５１１は、磁極Ｍ１〜Ｍ４と励磁対象の電磁石５１２Ｂ、５１２Ｄ、５１２Ｆ、５１２Ｈとの間で発生する磁界から回転方向Ｄ１（図３（Ａ）参照）に沿った力を受けていない。そのため、図４（Ｂ）に示された状態において、回転子５１１は、図４（Ａ）に示された状態から惰性によって回転方向Ｄ１に回転している。

図４（Ｂ）に示された状態において、磁極Ｍ１は、磁極Ｍ１と電磁石５１２Ｂ及び電磁石５１２Ｄとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｄに磁気的に引き寄せられる。また、磁極Ｍ２は、磁極Ｍ２と電磁石５１２Ｄ及び電磁石５１２Ｆとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｆに磁気的に引き寄せられる。また、磁極Ｍ３は、磁極Ｍ３と電磁石５１２Ｆ及び電磁石５１２Ｈとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｈに磁気的に引き寄せられる。また、磁極Ｍ４は、磁極Ｍ４と電磁石５１２Ｈ及び電磁石５１２Ｂとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｂに磁気的に引き寄せられる。このような、磁極Ｍ１〜Ｍ４の各々が受ける力がトルクとなって、回転子５１１が回転方向Ｄ１に回転する。

図４（Ｃ）には、図４（Ｂ）に示された状態から回転子５１１が回転した状態が示されている。図４（Ｃ）に示された状態では、検出信号出力部５４から検出信号Ｓｉｇ３が出力される。第１信号出力部６１は、検出信号出力部５４から出力された検出信号Ｓｉｇ３が入力されると、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に出力する。切替部５３は、電気信号Ｓｉｇ２の入力に応じて、Ｓ極に励磁される励磁対象を、電磁石５１２Ｄ、５１２Ｈから電磁石５１２Ｅ、５１２Ａに切り替えると共に、Ｎ極に励磁される励磁対象を、電磁石５１２Ｆ、５１２Ｂから電磁石５１２Ｇ、５１２Ｃに切り替える。

図４（Ｄ）には、図４（Ｃ）に示された状態から切替部５３によって励磁対象の電磁石５１２Ｘが切り替えられた後の状態が示されている。ここで、図４（Ｃ）に示された状態では、図４（Ａ）に示された状態と異なり、回転子５１１が、磁極Ｍ１〜Ｍ４と励磁対象の電磁石５１２Ｂ、５１２Ｄ、５１２Ｆ、５１２Ｈとの間で発生する磁界から回転方向Ｄ１（図３（Ａ）参照）に沿った力を受けている。そのため、図４（Ｄ）に示された状態において、回転子５１１は、図４（Ｃ）に示された状態から惰性ではなく当該磁界から受ける力によって回転方向Ｄ１に回転している。

図４（Ｄ）に示された状態において、磁極Ｍ１は、磁極Ｍ１と電磁石５１２Ｃ及び電磁石５１２Ｅとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｅに磁気的に引き寄せられる。また、磁極Ｍ２は、磁極Ｍ２と電磁石５１２Ｅ及び電磁石５１２Ｇとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｇに磁気的に引き寄せられる。また、磁極Ｍ３は、磁極Ｍ３と電磁石５１２Ｇ及び電磁石５１２Ａとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ａに磁気的に引き寄せられる。また、磁極Ｍ４は、磁極Ｍ４と電磁石５１２Ａ及び電磁石５１２Ｃとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｃに磁気的に引き寄せられる。このような、磁極Ｍ１〜Ｍ４の各々が受ける力がトルクとなって、回転子５１１が回転方向Ｄ１に回転する。

このように、第２信号出力部６２によって電気信号Ｓｉｇ２が切替部５３に１回出力されることで、回転子５１１の回転周期における、回転子５１１が惰性によって回転する期間を無くすことが可能となる。これにより、回転子５１１は、回転子５１１の回転周期における全期間で、磁極Ｍ１〜Ｍ４と励磁対象の電磁石５１２Ｘとの間で発生する磁界から回転方向Ｄ１に沿った力を受けることが可能となる。従って、ステッピングモーター５１の回転速度を高速化させた場合におけるトルクの低下を抑制可能である。

なお、図４（Ｂ）に示された状態における回転子５１１の惰性による回転量が少ない場合には、ステッピングモーター５１の回転が不安定となることがある。例えば、図４（Ｂ）に示された状態において、回転子５１１の惰性による回転量が少ない場合には、磁極Ｍ１が、電磁石５１２Ｈ及び電磁石５１２Ｄの両方から力を受けて、回転が不安定となることがある。そのため、前記第１速度は、回転子５１１の惰性による回転が生じる速度よりも高速であることが望ましい。

入力制限部６３は、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第１速度以上となった後に、当該回転速度が前記第１速度以下の第２速度未満となった場合に、切替部５３への電気信号Ｓｉｇ２の入力を前記設定回数制限する。なお、前記第２速度は、任意に設定される速度であってよい。

例えば、入力制限部６３は、第１信号出力部６１による電気信号Ｓｉｇ２の出力を前記設定回数禁止する。なお、第１信号出力部６１、第２信号出力部６２、及び入力制限部６３のそれぞれが電子回路によって構成される場合、入力制限部６３は、検出信号出力部５４と第１信号出力部６１との間で検出信号Ｓｉｇ３の第１信号出力部６１への入力を阻止してもよい。また、入力制限部６３は、第１信号出力部６１と切替部５３との間で電気信号Ｓｉｇ２の切替部５３への入力を阻止してもよい。

ここで、図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照しつつ、入力制限部６３によって切替部５３への電気信号Ｓｉｇ２の入力が規制される場合のステッピングモーター５１の動作について説明する。なお、図５（Ａ）では、第２信号出力部６２による電気信号Ｓｉｇ２の切替部５３への出力後に、ステッピングモーター５１が前記第２速度未満で回転していると仮定する。

図５（Ａ）に示された状態において、磁極Ｍ１は、磁極Ｍ１と電磁石５１２Ｂ及び電磁石５１２Ｄとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｄに磁気的に引き寄せられる。また、磁極Ｍ２は、磁極Ｍ２と電磁石５１２Ｄ及び電磁石５１２Ｆとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｆに磁気的に引き寄せられる。また、磁極Ｍ３は、磁極Ｍ３と電磁石５１２Ｆ及び電磁石５１２Ｈとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｈに磁気的に引き寄せられる。また、磁極Ｍ４は、磁極Ｍ４と電磁石５１２Ｈ及び電磁石５１２Ｂとの間で発生する磁界により、電磁石５１２Ｂに磁気的に引き寄せられる。このような、磁極Ｍ１〜Ｍ４の各々が受ける力がトルクとなって、回転子５１１が回転方向Ｄ１に回転する。

図５（Ｂ）には、図５（Ａ）に示された状態から回転子５１１が回転した状態が示されている。図５（Ｂ）に示された状態では、検出信号出力部５４から検出信号Ｓｉｇ３が出力される。入力制限部６３は、検出信号出力部５４から入力される検出信号Ｓｉｇ３及びその直前に検出信号出力部５４から入力された検出信号Ｓｉｇ３の入力間隔に基づいて、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第２速度未満となったか否かを判断する。ここでは、入力制限部６３が、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第２速度未満となったと判断したものとする。この場合、入力制限部６３は、第１信号出力部６１による切替部５３への電気信号Ｓｉｇ２の入力を１回規制する。そのため、図５（Ｂ）に示された状態では、切替部５３による励磁対象の電磁石５１２Ｘの切り替えは行われない。また、図５（Ｂ）に示された状態では、回転子５１１が、磁極Ｍ１〜Ｍ４と励磁対象の電磁石５１２Ｂ、５１２Ｄ、５１２Ｆ、５１２Ｈとの間で発生する磁界から受ける力によって回転方向Ｄ１（図３（Ａ）参照）に沿って回転する。

図５（Ｃ）には、図５（Ｂ）に示された状態から回転子５１１が回転した状態が示されている。図５（Ｃ）に示された状態では、検出信号出力部５４から検出信号Ｓｉｇ３が出力される。第１信号出力部６１は、検出信号出力部５４から出力された検出信号Ｓｉｇ３が入力されると、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に出力する。切替部５３は、電気信号Ｓｉｇ２の入力に応じて、Ｓ極に励磁される励磁対象を、電磁石５１２Ｄ、５１２Ｈから電磁石５１２Ｅ、５１２Ａに切り替えると共に、Ｎ極に励磁される励磁対象を、電磁石５１２Ｆ、５１２Ｂから電磁石５１２Ｇ、５１２Ｃに切り替える。

図５（Ｄ）には、図５（Ｃ）に示された状態から切替部５３によって励磁対象の電磁石５１２Ｘが切り替えられた後の状態が示されている。ここで、図５（Ｃ）に示された状態では、図５（Ｂ）に示された状態と異なり、回転子５１１が、磁極Ｍ１〜Ｍ４と励磁されている電磁石５１２Ｂ、５１２Ｄ、５１２Ｆ、５１２Ｈとの間で発生する磁界から回転方向Ｄ１（図３（Ａ）参照）に沿った力を受けていない。そのため、図５（Ｄ）に示された状態において、回転子５１１は、図５（Ｃ）に示された状態から惰性によって回転方向Ｄ１に回転している。

このように、入力制限部６３によって切替部５３への電気信号Ｓｉｇ２の入力が規制されることで、ステッピングモーター５１の状態を第２信号出力部６２による電気信号Ｓｉｇ２の切替部５３への出力前の状態に戻すことが可能である。これにより、例えば、搬送ローラー４５における搬送負荷が増大して、ステッピングモーター５１の回転速度が低下した場合に、ステッピングモーター５１の回転が不安定になることが回避される。具体的に、検出信号出力部５４による検出信号の出力時から励磁対象の電磁石５１２Ｘの切替時までの間の回転子５１１の回転量が少なくなることで、磁極Ｍ１〜Ｍ４各々が回転方向Ｄ１（図３（Ａ）参照）とは逆方向に力を受けて、ステッピングモーター５１の回転が不安定になることが回避される。

［駆動制御処理］
以下、図６を参照しつつ、画像形成装置１０において制御部６により実行される駆動制御処理の手順の一例と共に、本発明におけるモーターの駆動方法について説明する。ここで、ステップＳ１１、Ｓ１２・・・は、制御部６により実行される処理手順（ステップ）の番号を表している。例えば、前記駆動制御処理は、給紙部４によってシートが搬送される場合に実行される。

＜ステップＳ１１＞
まず、ステップＳ１１において、制御部６は、ステッピングモーター５１の駆動を開始する。

例えば、制御部６は、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に１回出力する。これにより、ステッピングモーター５１の回転子５１１が前記単位角度回転する。そのため、検出信号出力部５４から検出信号Ｓｉｇ３が出力される。その後、制御部６は、検出信号出力部５４から検出信号Ｓｉｇ３が入力される度に、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に出力する。これにより、ステッピングモーター５１が駆動される。

また、制御部６は、検出信号出力部５４から出力される検出信号Ｓｉｇ３の周波数に対応するステッピングモーター５１の回転速度が前記目標速度となるように、電源部５２によるステッピングモーター５１への前記駆動電力の供給量を制御する。例えば、制御部６は、前記目標速度に対応する周波数のクロック信号と検出信号Ｓｉｇ３との位相差に基づいて生成されるＰＷＭ信号Ｓｉｇ１を、電源部５２に入力する。これにより、ステッピングモーター５１の回転速度が上昇する。ここで、ステップＳ１１における検出信号出力部５４から検出信号Ｓｉｇ３が入力される毎に電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に出力する処理が、本発明における第１ステップの一例である。

＜ステップＳ１２＞
ステップＳ１２において、制御部６は、給紙部４によるシートの搬送が終了したか否かを判断する。

ここで、制御部６は、給紙部４によるシートの搬送が終了したと判断すると（Ｓ１２のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１２１に移行させる。また、給紙部４によるシートの搬送が終了していなければ（Ｓ１２のＮｏ側）、制御部６は、処理をステップＳ１３に移行させる。

＜ステップＳ１３＞
ステップＳ１３において、制御部６は、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第１速度以上となったか否かを判断する。

ここで、制御部６は、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第１速度以上となったと判断すると（Ｓ１３のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１４に移行させる。また、ステッピングモーター５１の回転速度が前記設定速度以上になっていなければ（Ｓ１３のＮｏ側）、制御部６は、処理をステップＳ１２に移行させる。

＜ステップＳ１４＞
ステップＳ１４において、制御部６は、検出信号出力部５４からの検出信号Ｓｉｇ３の入力に応じた電気信号Ｓｉｇ２の出力間隔内で、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に前記設定回数出力する。ここに、ステップＳ１４の処理が、本発明における第２ステップの一例であって、制御部６の第２信号出力部６２により実行される。

例えば、制御部６は、電気信号Ｓｉｇ２を切替部５３に１回出力する。これにより、ステッピングモーター５１の回転速度をより高速化させることが可能となる。

＜ステップＳ１５＞
ステップＳ１５において、制御部６は、ステップＳ１２と同様に、給紙部４によるシートの搬送が終了したか否かを判断する。

ここで、制御部６は、給紙部４によるシートの搬送が終了したと判断すると（Ｓ１５のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１５１に移行させる。また、給紙部４によるシートの搬送が終了していなければ（Ｓ１５のＮｏ側）、制御部６は、処理をステップＳ１６に移行させる。

＜ステップＳ１６＞
ステップＳ１６において、制御部６は、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第２速度未満となったか否かを判断する。例えば、搬送ローラー４５における搬送負荷がシートの重送などによって増大した場合に、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第２速度未満に低下することがある。

ここで、制御部６は、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第２速度未満となったと判断すると（Ｓ１６のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１７に移行させる。また、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第２速度未満となっていなければ（Ｓ１６のＮｏ側）、制御部６は、処理をステップＳ１５に移行させる。

＜ステップＳ１７＞
ステップＳ１７において、制御部６は、切替部５３への電気信号Ｓｉｇ２の入力を前記設定回数規制する。ここで、ステップＳ１７の処理は、制御部６の入力制限部６３により実行される。

例えば、制御部６は、切替部５３への電気信号Ｓｉｇ２の入力を１回規制する。これにより、搬送負荷の増大に伴ってステッピングモーター５１の回転速度が低下し、ステッピングモーター５１の回転が不安定になることが回避される。

＜ステップＳ１２１＞
一方、ステップＳ１２で給紙部４によるシートの搬送が終了したと判断された場合、制御部６は、ステップＳ１２１の処理を実行する。ステップＳ１２１において、制御部６は、ステッピングモーター５１の回転速度を段階的に減速させて停止させる減速制御を開始する。例えば、制御部６は、電源部５２に出力するＰＷＭ信号Ｓｉｇ１におけるデューティー比を段階的に低減させて、ステッピングモーター５１の回転速度を段階的に減速させる。

＜ステップＳ１５１＞
また、ステップＳ１５で給紙部４によるシートの搬送が終了したと判断された場合、制御部６は、ステップＳ１５１の処理を実行する。ステップＳ１５１において、制御部６は、ステップＳ１２１と同様に、前記減速制御を開始する。

＜ステップＳ１５２＞
ステップＳ１５２において、制御部６は、ステップＳ１６と同様に、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第２速度未満となったか否かを判断する。

ここで、制御部６は、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第２速度未満となったと判断すると（Ｓ１５２のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１５３に移行させる。また、ステッピングモーター５１の回転速度が前記第２速度未満となっていなければ（Ｓ１５２のＮｏ側）、制御部６は、ステップＳ１５２でステッピングモーター５１の回転速度が前記第２速度未満となるのを待ち受ける。

＜ステップＳ１５３＞
ステップＳ１５３において、制御部６は、ステップＳ１７と同様に、切替部５３への電気信号Ｓｉｇ２の入力を前記設定回数規制する。ここで、ステップＳ１７の処理は、制御部６の入力制限部６３により実行される。

これにより、前記減速制御の過程でステッピングモーター５１の回転が不安定となることが回避される。

このように、画像形成装置１０では、検出信号出力部５４から検出信号Ｓｉｇ３が入力される毎に、電気信号Ｓｉｇ２が切替部５３に出力される。また、画像形成装置１０では、ステッピングモーター５１の回転速度が前記目標速度よりも低い第１速度以上となった場合に、検出信号出力部５４からの検出信号Ｓｉｇ３の入力に応じた電気信号Ｓｉｇ２の出力間隔内で、電気信号Ｓｉｇ２が切替部５３に前記設定回数出力される。これにより、回転子５１１の回転周期における、回転子５１１が惰性によって回転する期間を無くすことが可能となる。従って、ステッピングモーター５１の脱調を未然に防止すると共に、ステッピングモーター５１を高速回転させることが可能である。

１ＡＤＦ
２画像読取部
３画像形成部
４給紙部
５駆動力生成部
６制御部
１０画像形成装置
５１ステッピングモーター
５２電源部
５３切替部
５４検出信号出力部
６１第１信号出力部
６２第２信号出力部
６３入力制限部
５１１回転子
５１２固定子
５１２Ａ〜５１２Ｈ電磁石

Claims

回転子の回転方向に沿って等間隔に配置されており、前記回転子を回転させる複数の電磁石を有するステッピングモーターと、
予め定められた電気信号が入力される毎に、前記複数の電磁石に対する励磁を前記回転方向に沿って順次切り替える切替部と、
前記回転子が前記複数の電磁石の配置間隔に対応する単位角度回転する毎にその旨を示す検出信号を出力する検出信号出力部と、
前記検出信号が入力される毎に前記電気信号を前記切替部に出力する第１信号出力部と、
前記ステッピングモーターの回転速度が予め定められた目標速度よりも低い第１速度以上となった場合に、前記第１信号出力部による前記電気信号の出力間隔内で前記電気信号を前記切替部に予め定められた設定回数出力する第２信号出力部と、
を備えるモーター駆動装置。
前記ステッピングモーターの回転速度が前記第１速度以上となった後に当該回転速度が前記第１速度以下の第２速度未満となった場合に、前記切替部への前記電気信号の入力を前記設定回数制限する入力制限部を備える、
請求項１に記載のモーター駆動装置。
請求項１又は２に記載のモーター駆動装置と、
前記ステッピングモーターから供給される駆動力によって駆動される負荷部材と、
を備える画像形成装置。
回転子の回転方向に沿って等間隔に配置されており、前記回転子を回転させる複数の電磁石を有するステッピングモーターと、予め定められた電気信号が入力される毎に、前記複数の電磁石に対する励磁を前記回転方向に沿って順次切り替える切替部と、前記回転子が前記複数の電磁石の配置間隔に対応する単位角度回転する毎にその旨を示す検出信号を出力する検出信号出力部と、を備えるモーター駆動装置で実行されるモーターの駆動方法であって、
前記検出信号が入力される毎に前記電気信号を前記切替部に出力する第１ステップと、
前記ステッピングモーターの回転速度が予め定められた目標速度よりも低い第１速度以上となった場合に、前記第１ステップによる前記電気信号の出力間隔内で前記電気信号を前記切替部に予め定められた設定回数出力する第２ステップと、
を含むモーターの駆動方法。