JP6838452B2 - 駆動装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置および画像形成装置に関する。

電子写真式プリンター等の画像形成装置では、用紙を搬送するための搬送ローラーが、ステッピングモーターにより駆動される。ステッピングモーターによれば、簡単な制御構成により、正確な速度・位置制御を行うことができる。

ところで、近年、画像形成装置の高速化に伴い、搬送ローラーの加速時間の短縮や目標速度の高回転化が要求されている。しかしながら、画像形成装置で使用される汎用のステッピングモーターでは、出力トルクが不足しているため、脱調が起こり、搬送ローラーを短時間で加速することはできない。また、高トルクな高価なステッピングモーターを使用するような場合には、トルクマージン確保のため過剰な電流を常時流す必要があり、消費電力が増大してしまうという問題があった。

これに関連して、下記の特許文献１には、起動時にブラシレスモーターの出力をステッピングモーターの出力に結合して、ブラシレスモーターによりステッピングモーター側の駆動列にトルクを発生させ、その後の定速回転時はステッピングモーターにより駆動する技術が開示されている。

特開２００６−０１７９８８号公報

しかしながら、上記の技術では、出力トルクが向上するものの、ワンウェイ機構を介してブラシレスモーターの出力をステッピングモーターの出力に単純に結合可能な構成としているため、制御性が十分でないという問題がある。また消費電力の低減については何ら考慮がなされていない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の目的は、搬送ローラー等の駆動軸を駆動する際の起動時の良好な加速性と、消費電力の低減を兼ね備えた駆動装置および画像形成装置を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）ステッピングモーターと、
ブラシレスモーターと、
前記ステッピングモーターの動力を駆動軸に伝達する第１動力伝達部であって、該駆動軸へ動力を伝達する連結状態と、伝達を解除する解除状態に切替え可能な第１動力伝達部と、
前記ブラシレスモーターの動力を前記駆動軸に伝達する第２動力伝達部と、
前記ステッピングモーター、前記ブラシレスモーター、および前記第１動力伝達部を制御し、前記駆動軸への動力の伝達を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、所定速度まで前記駆動軸の回転を加速する第１動作フェーズでは、前記ステッピングモーターと前記ブラシレスモーターの両方の動力を伝達して前記駆動軸を駆動させ、
前記第１動作フェーズの後、前記駆動軸を前記所定速度で定速回転させる第２動作フェーズでは、前記第１動力伝達部による前記ステッピングモーターの動力の伝達を解除し、前記ブラシレスモーターのみで前記駆動軸を駆動させる、駆動装置。

（２）前記制御部は、前記駆動軸の回転を減速する第３動作フェーズでは、前記ステッピングモーターの動力の伝達の解除状態を維持し、前記ブラシレスモーターを制御することで減速し、停止させる、上記（１）に記載の駆動装置。

（３）前記第２動力伝達部は、前記駆動軸へ前記ブラシレスモーターの動力を伝達する連結状態と、伝達を解除する解除状態に切替え可能であり、
前記制御部は、前記駆動軸の回転を減速する第３動作フェーズでは、減速開始前に、前記ステッピングモーターの動力の伝達を連結状態に切り替えるとともに、前記ブラシレスモーターの動力の伝達を解除状態に切り替え、その後、前記ステッピングモーターを制御することで減速し、停止させる、上記（１）に記載の駆動装置。

（４）前記第１動力伝達部は、クラッチ、または、前記ステッピングモーターの動力を前記駆動軸に伝達するギア列を構成する複数のギアのうち、少なくとも１つのギアを移動させるギア移動機構を有し、前記クラッチまたは前記ギア移動機構により、前記ステッピングモーターの動力の前記駆動軸への伝達を、前記連結状態または前記解除状態に切り替える、上記（１）から上記（３）のいずれか１つに記載の駆動装置。

（５）前記第２動力伝達部は、クラッチ、または、前記ステッピングモーターの動力を前記駆動軸に伝達するギア列を構成する複数のギアのうち、少なくとも１つのギアを移動させるギア移動機構を有し、前記クラッチまたは前記ギア移動機構により、前記ブラシレスモーターの動力の前記駆動軸への伝達を、前記連結状態または前記解除状態に切り替える、上記（３）に記載の駆動装置。

（６）前記制御部は、前記第１動作フェーズにおいて、
停止状態の前記ステッピングモーターの電流値を保持電流値に設定して、前記ステッピングモーターに保持トルクを発生させた後、前記ブラシレスモーターの制御値を所定値に設定して、前記ブラシレスモーターに前記保持トルクよりも小さいトルクを発生させ、
その後、前記ステッピングモーターを所定の加速カーブに従って加速させ、前記ブラシレスモーターの前記制御値を一定に維持する、または、前記制御値を前記ステッピングモーターの回転速度に応じて増加させる、上記（１）から上記（５）のいずれか１つに記載の駆動装置。

（７）上記（１）〜上記（６）のいずれか１つに記載の駆動装置を有する画像形成装置。

（８）前記駆動軸は、用紙を搬送するための搬送ローラーの駆動軸、または、前記搬送ローラーの圧着離間機構を駆動するための駆動軸である、上記（７）に記載の画像形成装置。

本発明によれば、起動時にステッピングモーターとブラシレスモーターの動力を利用して駆動軸が駆動されるため、出力トルクが向上し、駆動軸を短時間で加速することが可能になる。加えて、加速後の定速回転時は、ステッピングモーターの駆動伝達を解除して、ブラシレスモーターのみで駆動軸を回転させる。これにより定速回転時の消費電力を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る駆動装置の概略構成を示す模式図である。 駆動装置の制御系を示すブロック図である。 制御部により実行される駆動制御の手順を示すフローチャートである。 図４のステップＳ１０１のサブルーチンを示す図である。 ステッピングモーターおよびブラシレスモーターの動作を説明するためのタイミングチャートである。 第１動作フェーズにおけるステッピングモーターおよびブラシレスモーターの動作を説明するためのタイミングチャートである。 第２の実施形態に係る駆動装置の概略構成を示す模式図である。 第２の実施形態における駆動制御の手順を示すフローチャートである。 ステッピングモーターおよびブラシレスモーターの動作を説明するためのタイミングチャートである。 変形例に係る駆動装置の概略構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示す断面図である。図１に示すとおり、画像形成装置１００は、制御部１１０、記憶部１２０、画像読取部１３０、画像形成部１４０、定着部１５０、給紙部１６０、および用紙搬送部１７０を備えている。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、プログラムにしたがって上記各部の制御や各種の演算処理を行う。

記憶部１２０は、予め各種プログラムや各種データを格納しておくＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、作業領域として一時的にプログラムやデータを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、各種プログラムや各種データを格納するハードディスク等からなる。

画像読取部１３０は、蛍光ランプ等の光源およびＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサー等の撮像素子を備えている。画像読取部１３０は、所定の読み取り位置にセットされた原稿に光源から光を当て、その反射光を撮像素子で光電変換して、その電気信号から画像データを生成する。

画像形成部１４０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の各色のトナーに対応した現像ユニット１４１Ｙ〜１４１Ｋを備えている。各現像ユニット１４１Ｙ〜１４１Ｋにより帯電、露光、および現像のプロセスを経て形成されたトナー画像は、中間転写ベルト１４２上に順次重ねられて、２次転写ローラー１４３により用紙Ｓ上に転写される。

定着部１５０は、加熱ローラーおよび加圧ローラーを備えており、両ローラーの定着ニップに搬送された用紙Ｓを加熱および加圧して、用紙Ｓ上のトナー画像をその表面に溶融定着する。

給紙部１６０は、複数の給紙トレイ１６１、１６２を備えており、給紙トレイ１６１、１６２に収容された用紙Ｓを１枚ずつ下流側の搬送経路に送り出す。

用紙搬送部１７０は、用紙Ｓを搬送するための複数の搬送ローラー１７１を備えており、画像形成部１４０、定着部１５０、および給紙部１６０の各部間で用紙Ｓを搬送する。複数の搬送ローラー１７１の全部または一部は、駆動装置２００（図２参照）により駆動される。

なお、画像形成装置１００は、上述した構成要素以外の構成要素を含んでいてもよく、あるいは、上述した構成要素のうちの一部が含まれていなくてもよい。

次に、図２および図３を参照して、搬送ローラー１７１を駆動する駆動装置２００について説明する。

図２は、駆動装置２００の概略構成を示す模式図であり、図３は、駆動装置２００の制御系を示すブロック図である。

図２（ａ）、図２（ｂ）はそれぞれ連結状態、解除状態の駆動装置２００を示す図である。図２に示すとおり、駆動装置２００は、動作の対象である搬送ローラー１７１が固定された駆動軸ａ７１に動力を伝達し、回転駆動させる。また駆動装置２００は、ステッピングモーター２１０、ブラシレスモーター２２０、第１動力伝達部２３０、第２動力伝達部２４０を有する。ステッピングモーター２１０、ブラシレスモーター２２０には、回転軸ａ１、ａ２がそれぞれ設けられている。

第１動力伝達部２３０は、ステッピングモーター２１０の動力を駆動軸ａ７１に伝達し、第２動力伝達部２４０は、ブラシレスモーター２２０の動力を同一の駆動軸ａ７１に伝達する。

第１動力伝達部２３０は、ギア２３１、２３２、２３３、２３４、回転軸ａ３、およびギア移動機構２３５を含む。ギア列の最上流のギア２３１は、ステッピングモーター２１０の回転軸ａ１に設けられており、最下流のギア２３４は、駆動軸ａ７１の一方の端部側に固設されている。図２（ａ）に示す連結状態では、第１動力伝達部２３０は、ギア２３１、ギア２３２、回転軸ａ３、ギア２３３、ギア２３４の順で、ステッピングモーター２１０の動力を駆動軸ａ７１に伝達する。

ギア移動機構２３５は、カム、およびこのカムを移動させる駆動源等を備え（いずれも図示せず）、連結解除機構として機能し、回転軸ａ３およびこれに固定されているギア２３２、２３３を、他のギアから離間させる方向、またはその反対方向に移動する。図２（ｂ）は解除状態を示す。この解除状態ではギア移動機構２３５により第１動力伝達部２３０のギア列の連結が解除されている。

第２動力伝達部２４０は、駆動軸ａ７１の他方の端部側に固設されているギア２４１を含む。ブラシレスモーター２２０の回転軸ａ２には歯が設けられており、ブラシレスモーター２２０の回転軸ａ２は、ギア２４１と噛み合っている。ブラシレスモーター２２０の動力は、第２動力伝達部２４０としてのギア２４１を介して駆動軸ａ７１に伝達される。

図３に示すとおり、画像形成装置１００の制御部１１０は、ステッピングモーター２１０、ブラシレスモーター２２０、およびギア移動機構２３５（および、後述のギア移動機構２４５）の動作を制御する。

制御部１１０は、ステッピングモーター２１０をオープンループ制御で駆動する。制御部１１０は、ステッピングモーター２１０用のドライバー２１１にクロック信号（ＣＬＫ）を送信して、ステッピングモーター２１０の動作周波数を設定することにより、ステッピングモーター２１０の回転速度を制御する。また、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０用のドライバー２１１に設定電流信号を送信して、ステッピングモーター２１０の電流値を設定することにより、ステッピングモーター２１０に発生するトルクを制御する。

また、制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御で駆動する。制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０の内蔵ドライバー２２１にＰＷＭ信号を送信して、ブラシレスモーター２２０の制御値（デューティ指令値）を設定することにより、ブラシレスモーター２２０の回転速度およびトルクを制御する。また、制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０の内蔵エンコーダー２２２から回転速度信号を受信することにより、ブラシレスモーター２２０の速度フィードバック制御を実行する。

（駆動制御）
次に、図４および図５を参照して、第１の実施形態に係る搬送ローラー１７１を駆動する駆動装置２００の駆動制御について説明する。

図４は、制御部１１０により実行される駆動制御の手順を示すフローチャートである。この駆動制御は、例えば画像形成装置１００が印刷ジョブを受信することにより開始する。駆動制御では、停止している搬送ローラー１７１の駆動軸ａ７１が、所定の加速カーブに従って所定速度（目標速度）まで加速され、目標速度で定速回転した後、所定の減速カーブに従って減速される。なお、図４、図５のフローチャートにより示されるアルゴリズムは、記憶部１２０にプログラムとして記憶されており、制御部１１０により実行される。

まず、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０とブラシレスモーター２２０の両方で、同一の駆動軸ａ７１の駆動を開始する（Ｓ１０１（第１動作フェーズ））。制御部１１０は、ステップＳ１０１では以下に示す制御によって、所定の加速カーブに従って回転速度が増加するように、ステッピングモーター２１０の動作周波数を徐々に増加させる。

（ステップＳ１０１のサブルーチン）
図５は、ステップＳ１０１のサブルーチンを示す図である。最初の処理として、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０の電流値を保持電流値に設定する（Ｓ２０１）。より具体的には、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０の電流値を保持電流値に設定して、停止状態のステッピングモーター２１０に保持トルクを発生させる。

次に、制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０の制御値を所定値に設定する（Ｓ２０２）。より具体的には、制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０のデューティ指令値を所定値に設定して、ブラシレスモーター２２０に、ステッピングモーター２１０の保持トルクよりも小さいトルクを発生させる。

次に、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０を加速させる（Ｓ２０３）。より具体的には、制御部１１０は、所定の加速カーブに従って回転速度が増加するように、ステッピングモーター２１０の動作周波数を徐々に増加させる。

制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０の制御値を増加させる（Ｓ２０４）。より具体的には、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０の回転速度の増加に応じて、ステップＳ１０２に示す処理で設定したデューティ指令値を増加させる。そして、ステップＳ２０３、Ｓ２０４の処理を継続しながら、図４の処理に戻る（リターン）。

図４の説明に戻る。制御部１１０は、駆動軸ａ７１の回転速度が目標速度に到達したか否かを判断する（Ｓ１０２）。この判断は、例えばステッピングモーター２１０への指令動作周波数を目標値と比較することで行う。ステッピングモーター２１０が目標速度に到達していないと判断する場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０が目標速度に到達するまで待機する。

ステッピングモーター２１０が目標速度に到達したと判断する場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０の速度フィードバック制御を実行する（Ｓ１０３（第２動作フェーズ））。より具体的には、制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０の回転速度を目標速度に維持する速度フィードバック制御を実行する。

次に制御部１１０は、ギア移動機構２３５を作動させ第１動力伝達部２３０を解除状態（図２（ｂ）参照）に切り替えて、ステッピングモーター２１０と駆動軸ａ７１の連結を解除する（Ｓ１０４）。

その後、制御部１１０は、連結を解除したステッピングモーター２１０の電源をオフして停止させる（Ｓ１０５）。

次に、制御部１１０は、印刷ジョブの全ての用紙Ｓの搬送が終了したか否かを判断する（Ｓ１０６）。搬送が終了していないと判断する場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、制御部１１０は、搬送が終了するまで待機する。すなわち、ブラシレスモーター２２０のみによって駆動軸ａ７１を目標速度で回転させた定常状態を維持する。

一方、搬送が終了したと判断する場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０を減速させ、停止させる（Ｓ１０７）。より具体的には、制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０の制御値を徐々に変化させる。

以上、図４等によって説明した駆動制御では、停止状態の駆動軸ａ７１を、定速回転まで加速する第１動作フェーズ（Ｓ１０１）では、ステッピングモーター２１０とブラシレスモーター２２０の両方の動力を利用して、駆動軸ａ７１の回転を加速させ、その後の第２動作フェーズ（Ｓ１０３〜１０５）では、第１動力伝達部２３０によるステッピングモーター２１０の動力の伝達を解除し、ブラシレスモーター２２０のみで駆動軸ａ７１を駆動する。以下、図６、図７を参照し、駆動制御についてより詳細に説明する。

図６、図７はステッピングモーター２１０およびブラシレスモーター２２０の動作を説明するためのタイミングチャートである。図６は、図４のフローチャートに対応し、図７は、第１動作フェーズに関する図５のサブルーチンに対応する。まず、図６を参照し、駆動制御の全体について説明する。図６（ａ）は、駆動軸ａ７１の回転速度の時間変化を示す。図６（ｂ）、図６（ｃ）は、それぞれステッピングモーター２１０、ブラシレスモーター２２０の回転速度の時間変化を示す。また図６（ｂ）では、ステッピングモーター２１０が駆動軸ａ７１と連結している期間を実線で示し、ギア移動機構２３５を作動させて連結を解除している期間を破線で示している（以降の図７等でも同様）。

（第１動作フェーズ）
時間ｔ１０〜ｔ２０までの第１動作フェーズでは、駆動軸ａ７１の回転の加速を行う。この期間では、ステッピングモーター２１０とブラシレスモーター２２０の両方で駆動軸ａ７１を駆動しており、両者が駆動軸ａ７１上で実質的に同じ回転速度となるように同じ傾きで加速している。

（第２動作フェーズ）
時間ｔ２０は、目標速度に到達したタイミングである。図６（ｂ）に示すように、目標速度に到達したことに応じて、第１動力伝達部２３０の連結を解除状態に切り替え始める。その後、連結の解除が完了してから（時間ｔ３０）、ステッピングモーター２１０の回転速度を減速し始め、停止させる（時間ｔ４０）。ここで、停止から目標速度までの起動時（時間ｔ１０〜ｔ２０）の所要時間としては、例えば５０ｍｓｅｃであり、連結の解除を開始してから完了（時間ｔ２０〜ｔ３０）までの所要時間は、例えば１０ｍｓｅｃである。

一方で、図６（ｃ）に示すように、ブラシレスモーター２２０は、時間ｔ２０以降は、一定の回転速度を維持する。

（第３動作フェーズ）
制御部１１０は、用紙の搬送が終了すれば（時間ｔ５０）、ブラシレスモーター２２０の減速を開始し、回転を停止させる（時間ｔ６０）。

次に、図７を参照し、第１動作フェーズについてより詳細に説明する。図７（ａ）は、図６（ｂ）の時間ｔ２０までの一部拡大図であり、ステッピングモーター２１０の回転速度の時間変化を示す。図７（ｂ）は、ステッピングモーター２１０の電流値の時間変化を示す。図７（ｃ）は、ブラシレスモーター２２０の制御値の時間変化を示す。図７（ｄ）は、ステッピングモーター２１０に発生するトルクの時間変化を示す。図７（ｅ）は、ブラシレスモーター２２０に発生するトルクの時間変化を示す。

ステッピングモーター２１０の加速開始時には、最初に停止状態のステッピングモーター２１０の電流値が保持電流値に設定され（図７（ｂ）の時間ｔ１）、ステッピングモーター２１０に保持トルクが発生する（図７（ｄ）の時間ｔ１）。ステッピングモーター２１０に保持トルクが発生している第１動作フェーズでは、ブラシレスモーター２２０の制御値（デューティ指令値）が所定値に設定される（図７（ｃ）の時間ｔ２）。その結果、ブラシレスモーター２２０には、保持トルクよりも小さいトルクが発生する（図７（ｅ）の時間ｔ２）。この保持トルクは、微小時間だけ維持される（時間ｔ２〜ｔ２０）。

その後、ステッピングモーター２１０は、所定の加速カーブに従って加速される（図７（ａ）の時間ｔ１０〜ｔ２０）。ステッピングモーター２１０が加速されている期間では、ブラシレスモーター２２０の制御値も、ステッピングモーター２１０の回転速度に応じて増加される（図７（ｃ）の時間ｔ１０〜ｔ２０）。

このように、本実施形態においては、駆動軸ａ７１の回転を加速する第１動作フェーズでは、ステッピングモーターとブラシレスモーターの両方の動力を利用して駆動軸ａ７１を駆動するため、出力トルクが向上し、安定して、駆動軸ａ７１を短時間で加速することが可能になる。

特に図７に示す本実施形態においては、ステッピングモーター２１０が保持トルクを発生し、保持トルクを発生した状態で停止しているステッピングモーター２１０にブラシレスモーター２２０からトルクがかかる（時間ｔ２〜ｔ１０）。より具体的には、ステッピングモーター２１０の保持トルクにより固定されている駆動軸ａ７１に、ブラシレスモーター２２０からのトルクがかかった状態になる。この状態で、ステッピングモーター２１０の加速が開始されれば、ブラシレスモーター２２０のトルクによりステッピングモーター２１０の動作がアシストされるため、駆動軸ａ７１を所定の加速カーブに従って短時間で正確に加速できる。なお、図７で説明した本実施形態とは異なり、ステッピングモーター２１０の加速開始後または加速開始と同時にブラシレスモーター２２０が駆動されてトルクを発生する場合、ステッピングモーター２１０の負荷が大きく変動して脱調が起きるおそれがあるが、本実施形態ではこのような問題を未然に防止している。

さらに、本実施形態は、定速回転する第２動作フェーズにおいては、第１動力伝達部２３０によるステッピングモーター２１０の動力の駆動軸ａ７１への伝達を解除し、ブラシレスモーター２２０のみで駆動軸ａ７１を駆動させている。これにより、定速回転時の消費電力を抑えることができる。単に定速回転を維持する場合においては、ステッピングモーター２１０よりもブラシレスモーター２２０を用いた方が、消費電力を少なくすることができ効率がよいからである。なお、本実施形態と異なりステッピングモーターが連結された状態で、このステッピングモーターの電源をオフした場合には、負荷の増大を招き、消費電力の増加や脱調を生じさせるおそれがあるが、本実施形態ではそのような問題を未然に防止している。

（第２の実施形態に係る駆動装置）
第１の実施形態では、第１動力伝達部２３０に連結解除機構を設けた例を示した。第２の実施形態では、第１動力伝達部２３０に加えて、第２動力伝達部２４０にも連結解除機構を設けるものである。以下においては、第１の実施形態と異なる部分について重点的に説明し、同一の構成についての説明は省略する。

図８は、第２の実施形態に係る駆動装置の概略構成を示す模式図である。第２の実施形態に係る駆動装置２００の第２動力伝達部２４０は、ギア２４１、２４２、２４３、回転軸ａ４、およびギア移動機構２４５を含む。ギア列の最上流のギア２４２は、ブラシレスモーター２２０の回転軸ａ２の歯と噛みあっている。最下流のギア２４１は、駆動軸ａ７１に固設されている。図８（ａ）（または図８（ｂ））に示す連結状態では、第２動力伝達部２４０は、ギア２４２、回転軸ａ４、ギア２４３、ギア２４１の順で、ブラシレスモーター２２０の動力を駆動軸ａ７１に伝達する。

ギア移動機構２４５は、第１動力伝達部２３０のギア移動機構２３５と同様の構成を備えている。すなわち、ギア移動機構２４５は、カム、およびこのカムを移動させる駆動源等を備え（いずれも図示せず）、連結解除機構として機能し、回転軸ａ４およびこれに固定されているギア２３２、２３３を、他のギアから離間させる方向、またはその反対方向に移動する。図８（ｃ）は解除状態を示す。この解除状態では、ギア移動機構２４５により第２動力伝達部２４０のギア列の連結が解除されている。

（第２の実施形態における駆動制御）
次に、図９、図１０を参照して、第２の実施形態に係る搬送ローラー１７１を駆動する駆動装置の駆動制御について説明する。

図９は、制御部１１０により実行される第２の実施形態における駆動制御の手順を示すフローチャートである。図１０は、第２の実施形態におけるステッピングモーターおよびブラシレスモーターの動作を説明するためのタイミングチャートである。

第２の実施形態においては、駆動軸ａ７１の回転の加速する第１動作フェーズ、およびその後の定速回転の第２動作フェーズの処理は、図４、図５に示した第１の実施形態と同じであり、第２動作フェーズの後に続く第３動作フェーズのみ異なる。そのため、図９においてはステップＳ１０６の後に行う第３動作フェーズの処理のみを示している。また、図１０のタイミングチャートは、第２動作フェーズ（時間ｔ０〜ｔ４０）までは、図６と同じであり、ここでは第３動作フェーズ以降（時間ｔ４２〜ｔ６０）の処理について説明する。なお、図９のフローチャートにより示されるアルゴリズムは、記憶部１２０にプログラムとして記憶されており、制御部１１０により実行される。

最初に制御部１１０は、用紙Ｓの搬送が終了したと判断した場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、直ぐに停止していたステッピングモーター２１０の回転を開始し（時間ｔ４２）、目標速度まで加速する（Ｓ３０１）。この時点では、第１動力伝達部２３０は解除状態であり（図８（ｂ）参照）、ステッピングモーター２１０は駆動軸ａ７１とは連結しておらず、負荷がかかっていない。このときの加速カーブは、期間ｔ１０〜ｔ２０の加速と同じに設定してもよいが、負荷がかかっていないことから、より早く目標速度に達するように時間ｔ１０〜ｔ２０のときの加速に比べて急峻にしてもよい。

ステッピングモーター２１０の回転速度が目標速度まで達したところで、制御部１１０は、ギア移動機構２３５を作動させて、第１動力伝達部２３０を連結状態に切り替え（図８（ａ）参照）、ステッピングモーター２１０と駆動軸ａ７１を連結する（Ｓ３０２、時間ｔ５０）。

次に、制御部１１０は、ギア移動機構２４５を作動させて、第２動力伝達部２４０を解除状態に切り替え（図８（ｃ）参照）、ブラシレスモーター２２０と駆動軸ａ７１の連結を解除する（Ｓ３０３、時間ｔ５０）。

その後、制御部１１０は、ブラシレスモーター２２０の電源をオフして停止させる（Ｓ３０４、時間ｔ５０以降）。

また、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０を減速させ、停止させる（Ｓ３０５、時間ｔ５０〜ｔ６０）。より具体的には、制御部１１０は、所定の減速カーブに従って回転速度が減少するように、ステッピングモーター２１０の動作周波数を徐々に減少させる。

第２の実施形態に係る駆動装置２００では、第３動作フェーズにおいて、ステッピングモーター２１０の動力の伝達を解除状態から連結状態に切り替えるとともに、ブラシレスモーター２２０の動力の伝達を連結状態から解除状態に切り替えている。そしてその後、ステッピングモーターを制御することで減速し、停止させる。このようにすることで、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、さらに、停止時にステッピングモーター２１０で停止の制御を行うことにより、停止までの制動量（回転量）を高精度で制御することが可能となる。用紙を搬送する搬送ローラー１７１では、停止位置の高精度の制御が必要なことから、特に有用な効果である。

（変形例）
以上説明した実施形態においては、各モーターの駆動軸ａ７１への動力伝達の連結、解除を行う連結解除機構として、ギア移動機構２３５、２４５を用いた例を説明したが、これに限られない。図１１は、他の例として連結解除機構としてクラッチを用いたものである。図１１（ａ）に示す変形例に係る駆動装置２００は、第１動力伝達部２３０は、クラッチ２３９を有する。クラッチ２３９は、例えば、電磁クラッチで構成され、ギア２３４が設けられており駆動軸ａ７１の一方の端部側に取り付けられる。クラッチ２３９によりステッピングモーター２１０の駆動軸ａ７１への動力伝達を切ったり、つないだりする。これにより第１動力伝達部２３０を連結状態、または解除状態に切り替える。

図１１（ｂ）は、さらに、第２動力伝達部２４０にもクラッチ２４９を設けた例である。同様に、ギア２４１が設けられたクラッチ２４９は、駆動軸ａ７１の他方の端部側に取り付けられ、ブラシレスモーター２２０の駆動軸ａ７１への動力伝達を切ったり、つないだりする。これにより第２動力伝達部２４０を連結状態、または解除状態に切り替える。

この変形例のように連結解除機構として、クラッチを用いても、上述の第１、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の変形例）
上述した図４、５、８で説明したフローチャートにおいては、これらの図に示した順序とは異なる順序で実行したりしてもよい。したがって、本実施形態は、これらの図に示された具体的なステップの並びに限定されると見なされるべきでない。例えば、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５、または、Ｓ３０２とＳ３０３を同時に平行して実行するようにしてもよい。また、図５のステップＳ１０１のサブルーチンに限られず、他の動作タイミングで、単純にブラシレスモーターと、ステッピングモーターにより同時に所定の加速度で加速を開始するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、本発明の駆動装置２００が画像形成装置１００に適用され、画像形成装置１００内部の搬送ローラー１７１を駆動させる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の駆動装置２００は、画像形成装置に連結される後処理装置に適用され、後処理装置内部の搬送ローラーを駆動してもよい。

また、上述した実施形態では、本発明の駆動装置２００により搬送ローラー１７１の駆動軸ａ７１を駆動させる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の駆動装置２００により駆動される駆動軸は、搬送ローラー１７１の駆動軸ａ７１に限定されるものではない。本発明の駆動装置２００は、搬送ローラー１７１の圧着離間機構を駆動するための駆動軸の駆動にも使用され得る。この場合、たとえば、駆動軸にカムが取り付けられ、カムにより駆動軸の回転動作が並進動作に変換される。

上述した実施形態に係る画像形成装置における各種処理を行う手段および方法は、専用のハードウエア回路、またはプログラムされたコンピューターのいずれによっても実現することが可能である。上記プログラムは、たとえば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、ハードディスク等の記憶部に転送され記憶される。また、上記プログラムは、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、画像形成装置の一機能としてその装置のソフトウエアに組み込まれてもよい。

１００ 画像形成装置
１１０ 制御部
１２０ 記憶部
１３０ 画像読取部
１４０ 画像形成部
１５０ 定着部
１６０ 給紙部
１７０ 用紙搬送部
１７１ 搬送ローラー
ａ７１ 駆動軸
２００ 駆動装置
２１０ ステッピングモーター
２２０ ブラシレスモーター
２３０ 第１動力伝達部
２３１、２３２、２３３、２３４ ギア
２３５ ギア移動機構
２３９ クラッチ
２４０ 第２動力伝達部
２４１、２４２、２４３ ギア
ａ２、ａ２、ａ３ 回転軸
２４５ ギア移動機構
２４９ クラッチ

Claims (7)

1. ステッピングモーターと、
   ブラシレスモーターと、
   前記ステッピングモーターの動力を駆動軸に伝達する第１動力伝達部であって、該駆動軸へ動力を伝達する連結状態と、伝達を解除する解除状態に切替え可能な第１動力伝達部と、
   前記ブラシレスモーターの動力を前記駆動軸に伝達する第２動力伝達部と、
   前記ステッピングモーター、前記ブラシレスモーター、および前記第１動力伝達部を制御し、前記駆動軸への動力の伝達を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、所定速度まで前記駆動軸の回転を加速する第１動作フェーズでは、前記ステッピングモーターと前記ブラシレスモーターの両方の動力を伝達して前記駆動軸を駆動させ、
   前記第１動作フェーズの後、前記駆動軸を前記所定速度で定速回転させる第２動作フェーズでは、前記第１動力伝達部による前記ステッピングモーターの動力の伝達を解除し、前記ブラシレスモーターのみで前記駆動軸を駆動させ、
   前記第１動作フェーズにおいて、停止状態の前記ステッピングモーターの電流値を保持電流値に設定して、前記ステッピングモーターに保持トルクを発生させた後、前記ブラシレスモーターの制御値を所定値に設定して、前記ブラシレスモーターに前記保持トルクよりも小さいトルクを発生させ、その後、前記ステッピングモーターを所定の加速カーブに従って加速させ、前記ブラシレスモーターの前記制御値を一定に維持する、または、前記制御値を前記ステッピングモーターの回転速度に応じて増加させる、駆動装置。
2. 前記制御部は、前記駆動軸の回転を減速する第３動作フェーズでは、前記ステッピングモーターの動力の伝達の解除状態を維持し、前記ブラシレスモーターを制御することで減速し、停止させる、請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記第２動力伝達部は、前記駆動軸へ前記ブラシレスモーターの動力を伝達する連結状態と、伝達を解除する解除状態に切替え可能であり、
   前記制御部は、前記駆動軸の回転を減速する第３動作フェーズでは、減速開始前に、前記ステッピングモーターの動力の伝達を連結状態に切り替えるとともに、前記ブラシレスモーターの動力の伝達を解除状態に切り替え、その後、前記ステッピングモーターを制御することで減速し、停止させる、請求項１に記載の駆動装置。
4. 前記第１動力伝達部は、クラッチ、または、前記ステッピングモーターの動力を前記駆動軸に伝達するギア列を構成する複数のギアのうち、少なくとも１つのギアを移動させるギア移動機構を有し、前記クラッチまたは前記ギア移動機構により、前記ステッピングモーターの動力の前記駆動軸への伝達を、前記連結状態または前記解除状態に切り替える、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の駆動装置。
5. 前記第２動力伝達部は、クラッチ、または、前記ステッピングモーターの動力を前記駆動軸に伝達するギア列を構成する複数のギアのうち、少なくとも１つのギアを移動させるギア移動機構を有し、前記クラッチまたは前記ギア移動機構により、前記ブラシレスモーターの動力の前記駆動軸への伝達を、前記連結状態または前記解除状態に切り替える、請求項３に記載の駆動装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の駆動装置を有する画像形成装置。
7. 前記駆動軸は、用紙を搬送するための搬送ローラーの駆動軸、または、前記搬送ローラーの圧着離間機構を駆動するための駆動軸である、請求項６に記載の画像形成装置。