JP7463753B2 - MOTOR DRIVE DEVICE, IMAGE FORMING APPARATUS AND EXCITATION FREQUENCY CONTROL METHOD - Google Patents
MOTOR DRIVE DEVICE, IMAGE FORMING APPARATUS AND EXCITATION FREQUENCY CONTROL METHOD Download PDFInfo
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Description
本発明は、モーター駆動装置、画像形成装置および励磁周波数制御方法に関する。 The present invention relates to a motor drive device, an image forming device, and an excitation frequency control method.
従来、ステッピングモーターを所定の速度領域で駆動させた場合、ステッピングモーターの振動が発生することが課題となっている。 Conventionally, when a stepping motor is driven within a certain speed range, there is an issue that the stepping motor generates vibration.
例えば、特許文献1に記載の構成では、ステッピングモーターの回転速度に応じてチョッピング周波数(励磁周波数)の設定値を変化させる構成が開示されている。また、特許文献2に記載の構成では、モーターの駆動周波数を拡散する構成が開示されている。
For example, the configuration described in
しかしながら、特許文献1に記載の構成では、モーターの振動を検出する装置が必要になる。また、装置の負荷等の要素変動に起因して、モーター振動時の励磁周波数がずれた場合、変化後の励磁周波数で振動が発生するおそれがある。
However, the configuration described in
また、特許文献2に記載の構成では、モーターの駆動周波数を拡散させて変更すると、モーターの回転速度が変動して位置精度が悪化するおそれがある。 In addition, in the configuration described in Patent Document 2, if the drive frequency of the motor is changed in a diffuse manner, the rotation speed of the motor may fluctuate, which may result in a deterioration in position accuracy.
本発明の目的は、ステッピングモーターの回転速度を変動させることなく、ステッピングモーターにおける振動の発生を抑制することが可能なモーター駆動装置、画像形成装置および励磁周波数制御方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a motor drive device, an image forming device, and an excitation frequency control method that can suppress the occurrence of vibrations in a stepping motor without varying the rotation speed of the stepping motor.
本発明に係るモーター駆動装置は、
駆動周波数に基づいて回転する回転軸を有するステッピングモーターと、
前記ステッピングモーターの定電流制御のための励磁周波数を制御する駆動制御部と、
を備え、
前記駆動制御部は、
前記ステッピングモーターの回転速度に基づく回転周波数に対する前記励磁周波数の割合に基づいて、前記励磁周波数を時間変化させ、
前記割合が規定値未満である場合、前記励磁周波数の時間変化量を0とし、前記割合が前記規定値以上である場合、前記励磁周波数の時間変化量を予め設定された値に変化させる。
The motor drive device according to the present invention comprises:
a stepping motor having a rotary shaft that rotates based on a drive frequency;
A drive control unit that controls an excitation frequency for constant current control of the stepping motor;
Equipped with
The drive control unit is
The excitation frequency is changed over time based on a ratio of the excitation frequency to a rotation frequency based on a rotation speed of the stepping motor;
If the ratio is less than a specified value, the amount of change in the excitation frequency over time is set to 0, and if the ratio is equal to or greater than the specified value, the amount of change in the excitation frequency over time is changed to a preset value .
本発明に係る画像形成装置は、
上記のモーター駆動装置を備える。
The image forming apparatus according to the present invention comprises:
The motor drive device is provided.
本発明に係る励磁周波数制御方法は、
駆動周波数に基づいて回転する回転軸を有するステッピングモーターを備えるモーター駆動装置の励磁周波数制御方法であって、
前記ステッピングモーターの定電流制御のための励磁周波数を制御することと、
前記ステッピングモーターの回転速度に基づく回転周波数に対する前記励磁周波数の割合に基づいて、前記励磁周波数を時間変化させることと、
を有し、
前記励磁周波数を時間変化させることにおいて、前記割合が規定値未満である場合、前記励磁周波数の時間変化量を0とし、前記割合が前記規定値以上である場合、前記励磁周波数の時間変化量を予め設定された値に変化させる。
The excitation frequency control method according to the present invention comprises the steps of:
A method for controlling an excitation frequency of a motor drive device including a stepping motor having a rotary shaft that rotates based on a drive frequency, comprising:
Controlling an excitation frequency for constant current control of the stepping motor;
Varying the excitation frequency over time based on a ratio of the excitation frequency to a rotation frequency based on a rotation speed of the stepping motor;
having
When changing the excitation frequency over time, if the ratio is less than a specified value, the amount of change in the excitation frequency over time is set to 0, and if the ratio is greater than or equal to the specified value, the amount of change in the excitation frequency over time is changed to a predetermined value .
本発明によれば、ステッピングモーターの回転速度を変動させることなく、ステッピングモーターにおける振動の発生を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of vibrations in a stepping motor without varying the rotation speed of the stepping motor.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置1の全体構成を概略的に示す図である。図2は、本実施の形態に係る画像形成装置1の制御系の主要部を示す図である。
The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of the overall configuration of an
図1に示すように、画像形成装置1は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置1は、感光体ドラム413上に形成されたY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナー像を中間転写ベルト421に一次転写し、中間転写ベルト421上で4色のトナー像を重ね合わせた後、給紙トレイユニット51a~51cから送出された用紙Sに二次転写することにより、画像を形成する。
As shown in FIG. 1, the
また、画像形成装置1には、YMCKの4色に対応する感光体ドラム413を中間転写ベルト421の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト421に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。
The
図2に示すように、画像形成装置1は、画像読取部10、操作表示部20、画像処理部30、画像形成部40、用紙搬送部50、定着部60、制御部101およびモーター駆動装置200を備える。
As shown in FIG. 2, the
制御部101は、CPU(Central Processing Unit)102、ROM(Read Only Memory)103、RAM(Random Access Memory)104等を備える。CPU102は、ROM103から処理内容に応じたプログラムを読み出してRAM104に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置1の各ブロック等の動作を集中制御する。このとき、記憶部72に格納されている各種データが参照される。記憶部72は、例えば不揮発性の半導体メモリ(いわゆるフラッシュメモリ)やハードディスクドライブで構成される。
The
制御部101は、通信部71を介して、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等の通信ネットワークに接続された外部の装置(例えばパーソナルコンピューター)との間で各種データの送受信を行う。制御部101は、例えば、外部の装置から送信された画像データ(入力画像データ)を受信し、この画像データに基づいて用紙Sに画像を形成させる。通信部71は、例えばLANカード等の通信制御カードで構成される。
The
図1に示すように、画像読取部10は、ADF(Auto Document Feeder)と称される自動原稿給紙装置11および原稿画像走査装置12(スキャナー)等を備えて構成される。
As shown in FIG. 1, the
自動原稿給紙装置11は、原稿トレイに載置された原稿Dを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置12へ送り出す。自動原稿給紙装置11により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Dの画像(両面を含む)を連続して一挙に読み取ることが可能となる。
The automatic document feeder 11 transports the document D placed on the document tray using a transport mechanism and sends it to the document
原稿画像走査装置12は、自動原稿給紙装置11からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をCCD(Charge Coupled Device)センサー12aの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部10は、原稿画像走査装置12による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部30において所定の画像処理が施される。
The document
図2に示すように、操作表示部20は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)で構成され、表示部21及び操作部22として機能する。表示部21は、制御部101から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部22は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部101に出力する。
As shown in FIG. 2, the
画像処理部30は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部30は、制御部101の制御下で、階調補正データ(階調補正テーブル)に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部30は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部40が制御される。
The
図1に示すように、画像形成部40は、入力画像データに基づいて、Y成分、M成分、C成分、K成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット41Y、41M、41C、41K、中間転写ユニット42等を備える。
As shown in FIG. 1, the
Y成分、M成分、C成分、K成分用の画像形成ユニット41Y、41M、41C、41Kは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にY、M、C、又はKを添えて示すこととする。図1では、Y成分用の画像形成ユニット41Yの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット41M、41C、41Kの構成要素については符号が省略されている。
画像形成ユニット41は、露光装置411、現像装置412、感光体ドラム413、帯電装置414、及びドラムクリーニング装置415等を備える。
The
感光体ドラム413は、例えばドラム状の金属基体の外周面に、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層が形成された有機感光体よりなる。
The
制御部101は、感光体ドラム413を回転させる駆動モーター(図示略)に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム413を一定の周速度で回転させる。
The
帯電装置414は、例えば帯電チャージャーであり、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム413の表面を一様に負極性に帯電させる。
The charging
露光装置411は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム413に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。その結果、感光体ドラム413の表面のうちレーザー光が照射された画像領域には、背景領域との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。
The
現像装置412は、二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム413の表面に各色成分の現像剤を付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。
The developing
現像装置412には、例えば帯電装置414の帯電極性と同極性の直流現像バイアス、または交流電圧に帯電装置414の帯電極性と同極性の直流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。その結果、露光装置411によって形成された静電潜像にトナーを付着させる反転現像が行われる。
The developing
ドラムクリーニング装置415は、感光体ドラム413の表面に当接され、弾性体よりなる平板状のドラムクリーニングブレード等を有し、中間転写ベルト421に転写されずに感光体ドラム413の表面に残留するトナーを除去する。
The
中間転写ユニット42は、中間転写ベルト421、一次転写ローラー422、複数の支持ローラー423、二次転写ローラー424、及びベルトクリーニング装置426等を備える。
The
中間転写ベルト421は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー423にループ状に張架される。複数の支持ローラー423のうちの少なくとも1つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、K成分用の一次転写ローラー422よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー423Aが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー423Aが回転することにより、中間転写ベルト421は矢印A方向に一定速度で走行する。
The
中間転写ベルト421は、導電性および弾性を有するベルトであり、表面に高抵抗層を有する。中間転写ベルト421は、制御部101からの制御信号によって回転駆動される。
The
一次転写ローラー422は、各色成分の感光体ドラム413に対向して、中間転写ベルト421の内周面側に配置される。中間転写ベルト421を挟んで、一次転写ローラー422が感光体ドラム413に圧接されることにより、感光体ドラム413から中間転写ベルト421へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。
The
二次転写ローラー424は、駆動ローラー423Aのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー423Bに対向して、中間転写ベルト421の外周面側に配置される。中間転写ベルト421を挟んで、二次転写ローラー424がバックアップローラー423Bに圧接されることにより、中間転写ベルト421から用紙Sへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。
The
一次転写ニップを中間転写ベルト421が通過する際、感光体ドラム413上のトナー像が中間転写ベルト421に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー422に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト421の裏面側、つまり一次転写ローラー422と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト421に静電的に転写される。
When the
その後、用紙Sが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト421上のトナー像が用紙Sに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー424に二次転写バイアスを印加し、用紙Sの裏面側、つまり二次転写ローラー424と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Sに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Sは定着部60に向けて搬送される。
Then, when the paper S passes through the secondary transfer nip, the toner image on the
ベルトクリーニング装置426は、二次転写後に中間転写ベルト421の表面に残留する転写残トナーを除去する。
The
定着部60は、用紙Sの定着面、つまりトナー像が形成されている面側に配置される定着面側部材を有する上側定着部60A、用紙Sの裏面つまり定着面の反対の面側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部60B、および加熱源等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Sを挟持して搬送する定着ニップが形成される。
The fixing
定着部60は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Sを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Sにトナー像を定着させる。定着部60は、定着器F内にユニットとして配置される。
The fixing
上側定着部60Aは、定着面側部材である無端状の定着ベルト61、加熱ローラー62および定着ローラー63を有する。定着ベルト61は、加熱ローラー62と定着ローラー63とによって張架されている。
The
下側定着部60Bは、裏面側支持部材である加圧ローラー64を有する。加圧ローラー64は、定着ベルト61との間で用紙Sを挟持して搬送する定着ニップを形成している。
The
用紙搬送部50は、給紙部51、排紙部52、及び搬送経路部53等を備える。給紙部51を構成する3つの給紙トレイユニット51a~51cには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙S(規格用紙、特殊用紙)が予め設定された種類毎に収容される。搬送経路部53は、レジストローラー対53aを含む複数の搬送ローラー対を有する。レジストローラー対53aが配設されたレジストローラー部は、用紙Sの傾きおよび片寄りを補正する。
The
給紙トレイユニット51a~51cに収容されている用紙Sは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部53により画像形成部40に搬送される。画像形成部40においては、中間転写ベルト421のトナー像が用紙Sの一方の面に一括して二次転写され、定着部60において定着工程が施される。画像形成された用紙Sは、排紙ローラー52aを備えた排紙部52により機外に排紙される。
The sheets S stored in the paper
また、用紙搬送部50における複数の搬送ローラー対は、モーター駆動装置200によって駆動される。モーター駆動装置200は、ステッピングモーター210と、駆動制御部220とを有する。
The multiple transport roller pairs in the
ステッピングモーター210は、制御部101から指令された駆動周波数に基づいて回転する回転軸を有し、所定の搬送ローラー対における駆動軸を駆動させる。駆動軸は、回転軸のギヤと噛み合うギヤを有しており、ステッピングモーター210の駆動力によって回転駆動する。
The stepping
駆動制御部220は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)および入出力回路を備えている。駆動制御部220は、予め設定されたプログラムに基づいて、ステッピングモーター210の駆動および励磁周波数を制御する。
The
駆動制御部220は、制御部101から指令された駆動周波数の信号をステッピングモーター210に入力する。当該信号が入力されることでステッピングモーター210は回転駆動する。
The
駆動制御部220は、ステッピングモーター210の定電流制御のための励磁周波数を制御する。駆動制御部220は、所定の設定値(例えば、48kHz)に設定された励磁周波数に基づくパルス信号を、ステッピングモーター210の図示しない駆動回路に入力する。当該パルス信号が入力されて駆動回路がオン/オフされることで、ステッピングモーター210の定電流制御が行われる。
The
駆動制御部220は、励磁周波数を時間変化させる。具体的には、図3に示すように、駆動制御部220は、励磁周波数を時間変化させる場合、励磁周波数の設定値より大きい第1周波数から、設定値より小さい第2周波数までの変化範囲内において、一定周期の間、励磁周波数を時間変化させる。
The
第1周波数は、例えば、設定値よりも所定値大きい値である。第2周波数は、例えば、設定値よりも所定値小さい値である。所定値は、例えば、設定値の2.4%程度の値であり、後述するステッピングモーター210の回転速度に基づく回転周波数の振動幅に応じて適宜設定される。
The first frequency is, for example, a value that is greater than the set value by a predetermined value. The second frequency is, for example, a value that is less than the set value by a predetermined value. The predetermined value is, for example, a value that is about 2.4% of the set value, and is set appropriately according to the vibration amplitude of the rotation frequency based on the rotation speed of the stepping
図4に示すように、設定値のままの励磁周波数であると、同じ幅のパルス信号となるが、励磁周波数を時間変化させると、パルス信号の幅が徐々に変化していく。 As shown in Figure 4, if the excitation frequency remains at the set value, the pulse signal will have the same width, but if the excitation frequency is changed over time, the width of the pulse signal will gradually change.
ステッピングモーター210が1回転する時間内において、上記のパルス信号は、設定値に応じた個数分、駆動回路に入力される。しかし、何らかの要因等により、ステッピングモーター210が1回転する時間と、上記のパルス信号のタイミングがずれて、当該時間内におけるパルス信号の個数が変動する場合がある。
During the time it takes for the stepping
何らかの要因としては、モーター駆動装置200にかかる負荷の変動、ステッピングモーター210への印加電圧、印加電流のバラツキ、モーター駆動装置200の周囲の環境の変化等が挙げられる。
Some of the factors may include fluctuations in the load on the
ステッピングモーター210が中速で駆動される場合、ステッピングモーター210が1回転する時間内において、設定値である励磁周波数に基づくパルス信号の個数がばらつくと、ステッピングモーター210の振動が発生するおそれがある。
When the stepping
ステッピングモーター210が中速で駆動される範囲は、ステッピングモーター210が1回転する時間内において、設定値の励磁周波数に基づくパルス信号が所定個(例えば、5個等)、駆動回路に入力されるような範囲である。
The range in which the stepping
例えば、ステッピングモーター210の回転速度が中速より遅い低速で駆動される場合、ステッピングモーター210の1回転毎の時間が長くなる分、当該時間内に上記のパルス信号が所定個より多くの数(例えば、20個等)が駆動回路に入力される。
For example, when the stepping
そのため、設定値の励磁周波数に基づくパルス信号の個数がずれたとしても、パルス信号の変動率が、中速の場合と比較すると、十分に小さいものとなる。言い換えると、中速の場合、低速よりもパルス信号の変動率が十分に大きいものとなるので、ステッピングモーター210の振動の発生が顕著なものとなる。
Therefore, even if the number of pulse signals based on the set excitation frequency deviates, the fluctuation rate of the pulse signals is sufficiently small compared to the medium speed. In other words, at medium speed, the fluctuation rate of the pulse signals is sufficiently larger than at low speed, so the vibration of the stepping
また、ステッピングモーター210の回転速度が中速より速い高速で駆動される場合、ステッピングモーター210の1回転毎の時間が短くなる分、当該時間内に上記のパルス信号が所定個より少ない数(例えば、1個等)が駆動回路に入力される。
In addition, when the stepping
そのため、設定値の励磁周波数に基づくパルス信号の個数がずれにくいので、ステッピングモーター210の振動が発生しない。
As a result, the number of pulse signals based on the set excitation frequency is unlikely to deviate, and vibration of the stepping
このように、回転速度を、低速と高速との間である中速でステッピングモーター210を駆動する場合、ステッピングモーター210の振動が発生しやすい。
In this way, when the stepping
このような振動は、例えば、図5に示すように、時間が経過するにつれ、振動が大きくなることが実験的に確認されている。図5では、ステッピングモーター210が中速に到達した時間T1以降、徐々に振動が大きくなっている例を示している。
It has been experimentally confirmed that such vibrations increase over time, as shown in Figure 5. Figure 5 shows an example in which the vibrations gradually increase after time T1 when the stepping
また、ステッピングモーター210の励磁周波数を変更すると、ステッピングモーター210の振動が発生する回転速度が変動することが実験的に確認されている。
In addition, it has been experimentally confirmed that changing the excitation frequency of the stepping
例えば、図6に示すように、ステッピングモーター210の回転速度の変動において周波数解析(FFT(Fast Fourier Transform)解析)を施した場合、励磁周波数を変動させることで、振動の発生を示すピークの位置が変わることが確認されている。
For example, as shown in FIG. 6, when frequency analysis (FFT (Fast Fourier Transform) analysis) is performed on the fluctuations in the rotational speed of the stepping
図6に示す例では、励磁周波数を設定値よりも小さくした場合、回転速度(回転周波数)が小さい側でピークが発生し、励磁周波数を設定値よりも大きくした場合、回転速度(回転周波数)が大きい側でピークが発生している。つまり、励磁周波数を変化させることで、ピークの発生位置がずれる現象が実験的に確認されている。 In the example shown in Figure 6, when the excitation frequency is made smaller than the set value, a peak occurs on the side with a smaller rotation speed (rotation frequency), and when the excitation frequency is made larger than the set value, a peak occurs on the side with a larger rotation speed (rotation frequency). In other words, it has been experimentally confirmed that changing the excitation frequency causes the position where the peak occurs to shift.
この現象に基づいて、本実施の形態では、ステッピングモーター210の励磁周波数を時間変化させることで、中速で回転する際の振動(ピーク)が大きくなる前に、励磁周波数が変化する。
Based on this phenomenon, in this embodiment, the excitation frequency of the stepping
こうすることで、図7に示すように、ステッピングモーター210の振動レベルが大きくなる前に、励磁周波数が変化するので、当該振動レベルが大きくなることを抑制することができ、ひいてはステッピングモーター210の振動の発生を抑制することができる。
By doing this, as shown in FIG. 7, the excitation frequency changes before the vibration level of the stepping
また、励磁周波数の設定値が変化するだけだと、何らかの要因に起因して、変化後の励磁周波数において、ステッピングモーター210の振動が発生する場合がある。例えば、図6に示す破線部分のピークに対応する励磁周波数に設定値を変化させた際に、ピークの発生位置がずれることにより当該破線のピークが発生したような場合である。
In addition, if the excitation frequency setting is changed, vibrations of the stepping
しかし、本実施の形態では、励磁周波数を時間変化させるので、振動の発生位置が変化した場合でも、当該発生位置で振動(ピーク)が大きくなる前に、励磁周波数が変化する。これにより、ステッピングモーター210の振動の発生を抑制することができる。
However, in this embodiment, the excitation frequency is changed over time, so even if the position where the vibration occurs changes, the excitation frequency changes before the vibration (peak) becomes large at that position. This makes it possible to suppress the occurrence of vibration in the stepping
また、図8に示すように、駆動制御部220は、上記の励磁周波数の時間変化を一定周期毎に繰り返す。具体的には、駆動制御部220は、時間経過につれ励磁周波数を小さくするように変化するノコギリ波を構成するように前記励磁周波数を制御する。
Also, as shown in FIG. 8, the
このようにすることで、励磁周波数が特定の周波数で固定されることがなくなるので、振動の発生位置が変化しても、当該発生位置に対応する周波数に励磁周波数が設定されることがなくなる。その結果、ステッピングモーター210の振動の発生を抑制することができる。
By doing this, the excitation frequency is no longer fixed at a specific frequency, so even if the position where the vibration occurs changes, the excitation frequency is no longer set to the frequency corresponding to that position. As a result, the occurrence of vibration in the stepping
また、駆動制御部220は、ステッピングモーター210の回転数に基づく回転周波数の振動幅に基づいて、励磁周波数の変化範囲を決定する。振動幅は、例えば図9に示すように、FFT解析に基づく振動レベルが所定レベル以上となる部分の周波数幅を示す。
The
所定レベルは、例えば、ステッピングモーター210の振動をユーザーが認識可能な程度の振動レベルであり、適宜設定可能である。また、振動幅は、例えば、予め実験等で定められた値である。
The predetermined level is, for example, a vibration level at which the user can recognize the vibration of the stepping
駆動制御部220は、上記の振動幅より広く、かつ、当該振動幅を含む範囲を励磁周波数の変化範囲に対応する回転速度の範囲として決定する。本実施の形態では、上記したように、変化範囲は、設定値より所定値大きい第1周波数から、設定値より所定値小さい第2周波数までの範囲である。
The
第1周波数に対応する回転速度は、振動幅の上限よりも大きい回転周波数となり、第2周波数に対応する回転速度は、振動幅の下限よりも小さい回転周波数となる。 The rotational speed corresponding to the first frequency is a rotational frequency greater than the upper limit of the vibration amplitude, and the rotational speed corresponding to the second frequency is a rotational frequency less than the lower limit of the vibration amplitude.
こうすることで、ステッピングモーター210の振動が発生する可能性がある振動幅の外側に励磁周波数に対応する回転速度が位置する期間が確実に発生する。その結果、励磁周波数に対応する回転速度を振動幅の外側に確実に移動させることができ、ひいてはステッピングモーター210の振動の発生を抑制することができる。
This ensures that there will be a period during which the rotation speed corresponding to the excitation frequency is outside the vibration width where vibration of the stepping
また、駆動制御部220は、励磁周波数を時間変化させない場合におけるステッピングモーター210の振動時間に応じて一定周期を決定する。駆動制御部220は、例えば、図10におけるステッピングモーター210の振動の2回分に相当する時間よりも小さくなるように一定周期を決定する。なお、一定周期は、これに限定されず、適宜設定しても良い。
The
例えば、一定周期を、ステッピングモーター210の振動開始から、振動が十分に大きくなる時間までの間とすると、励磁周波数を時間変化させても、励磁周波数の時間変化量が小さくなる。そのため、励磁周波数がステッピングモーター210の振動幅内に止まる時間も長くなるので、ステッピングモーター210の振動が発生するおそれがある。
For example, if the constant period is set to the time from when the stepping
それに対し、本実施の形態では、一定周期を、ステッピングモーター210の振動開始から、振動がさほど大きくならない程度の時間までの間とするので、励磁周波数を時間変化させた場合の時間変化量が大きくなる。そのため、励磁周波数がステッピングモーター210の振動幅内に止まる時間も短くなるので、ステッピングモーター210の振動が発生することを抑制しやすくすることができる。
In contrast, in the present embodiment, the constant period is set to the time from when the stepping
また、駆動制御部220は、時間変化させた励磁周波数に基づく1周期分のパルス信号が2のべき乗個(整数個)分収まるように一定周期を決定する。
In addition, the
例えば、励磁周波数の設定値が48kHzである場合、パルス信号の1周期に相当する時間は、1/48k=0.02083msecとなる。 For example, if the excitation frequency is set to 48 kHz, the time equivalent to one period of the pulse signal is 1/48k = 0.02083 msec.
ここで、パルス信号の数を2の6乗個である、64個とすると、一定周期は、0.02083mと64の積である、1.333msecとなる。 If the number of pulse signals is 64, which is 2 to the power of 6, then the constant period is 1.333 msec, which is the product of 0.02083 m and 64.
このように一定周期を決定することで、1つのパルス信号の周期の途中で、一定周期が終わることを抑制することができる。また、パルス信号を2のべき乗個とすることで、CPU等により処理しやすくすることができる。 By determining the fixed period in this way, it is possible to prevent the fixed period from ending midway through one pulse signal period. In addition, by making the pulse signal a power of 2, it is possible to make it easier for a CPU or the like to process it.
ところで、ステッピングモーター210の回転速度に関係なく、励磁周波数を時間変化させると、励磁周波数の時間変化に起因して騒音(励磁音)が際立って発生する場合がある。図11には、ステッピングモーター210の回転周波数に対する騒音値の関係を示す図である。
However, when the excitation frequency is changed over time regardless of the rotation speed of the stepping
例えば、図11に示すように、ステッピングモーター210の回転周波数(回転速度)を変動させると、励磁周波数を時間変化させた場合と、励磁周波数を時間変化させない場合とで、騒音値に変化が見られることが実験的に確認されている。図11に示す励磁周波数の設定値は、例えば48kHzであり、48kHzを基準にして励磁周波数が時間変化させられる。
For example, as shown in FIG. 11, it has been experimentally confirmed that when the rotational frequency (rotational speed) of the stepping
具体的には、励磁周波数が比較的低速の領域となるL(例えば、8000Hz)未満の領域において、励磁周波数を時間変化させた場合の騒音値が、励磁周波数を時間変化させない場合の騒音値よりも際立って大きくなることが確認されている。 Specifically, it has been confirmed that in the region below L (e.g., 8000 Hz), where the excitation frequency is a relatively slow region, the noise level when the excitation frequency is changed over time is significantly higher than the noise level when the excitation frequency is not changed over time.
これは、ステッピングモーター210の回転速度が低速になることにより、ステッピングモーター210の1回転辺りの時間が長くなることで、励磁音が認識されやすくなることに起因するものであると考えられる。
This is thought to be because the rotation speed of the stepping
そこで、本実施の形態では、駆動制御部220は、ステッピングモーター210の回転速度に基づいて、励磁周波数を時間変化させる。具体的には、駆動制御部220は、ステッピングモーター210の回転周波数に対する励磁周波数(励磁周波数の設定値)の割合に基づいて、励磁周波数の時間変化量を決定する。
Therefore, in this embodiment, the
例えば、当該割合が規定値(例えば、6)未満である、つまり、ステッピングモーター210の回転周波数がL未満である場合、駆動制御部220は、励磁周波数の時間変化量を0とする。すなわち、この場合、駆動制御部220は、励磁周波数を時間変化させない。
For example, if the ratio is less than a specified value (e.g., 6), that is, if the rotational frequency of the stepping
一方、当該割合が規定値以上である、つまり、ステッピングモーター210の回転周波数がL以上である場合、駆動制御部220は、励磁周波数の時間変化量を予め設定された値に変化させる。すなわち、この場合、駆動制御部220は、励磁周波数を時間変化させる。
On the other hand, if the ratio is equal to or greater than the specified value, that is, if the rotational frequency of the stepping
こうすることにより、励磁周波数の変化に起因する騒音の発生を抑制しつつ、ステッピングモーター210の振動を抑制することができる。
This makes it possible to suppress the vibration of the stepping
次に、モーター駆動装置200における励磁周波数制御を実行するときの動作例について説明する。図12は、モーター駆動装置200における励磁周波数制御を実行するときの動作例の一例を示すフローチャートである。図12における処理は、制御部101が印刷ジョブの実行指令を受け付けた際に適宜実行される。
Next, an example of operation when the
図12に示すように、駆動制御部220は、ステッピングモーター210の回転周波数に対する励磁周波数の割合が規定値未満であるか否かについて判定する(ステップS101)。
As shown in FIG. 12, the
判定の結果、当該割合が規定値以上である場合(ステップS101、NO)、駆動制御部220は、励磁周波数の時間変化量を0として、励磁周波数を時間変化させない(ステップS102)。
If the result of the determination is that the ratio is equal to or greater than the specified value (step S101, NO), the
一方、当該割合が規定値未満である場合(ステップS101、YES)、駆動制御部220は、励磁周波数の時間変化量を予め設定された値として、励磁周波数を時間変化させる(ステップS103)。ステップS102またはステップS103の後、本制御は終了する。
On the other hand, if the ratio is less than the specified value (step S101, YES), the
以上のように構成された本実施の形態によれば、励磁周波数を時間変化させることで、ステッピングモーター210の回転周波数における振動レベルのピークの発生位置から、設定される励磁周波数を変化させることができる。
According to the present embodiment configured as described above, by changing the excitation frequency over time, the excitation frequency can be changed based on the position where the peak of the vibration level occurs at the rotation frequency of the stepping
すなわち、ステッピングモーター210の振動レベルが大きくなる前に励磁周波数を変化させることができるので、ステッピングモーター210の振動の発生を抑制することができる。
In other words, the excitation frequency can be changed before the vibration level of the stepping
また、励磁周波数を時間変化させるので、ある特定の励磁周波数で固定されることがなくなる。その結果、何らかの要因によりステッピングモーター210の振動の発生位置が変化した場合でも、ステッピングモーター210の振動の発生を抑制することができる。
In addition, because the excitation frequency is changed over time, it is no longer fixed at a specific excitation frequency. As a result, even if the position at which the vibration of the stepping
そして、本実施の形態では、ステッピングモーター210の回転速度に基づいて、励磁周波数の時間変化量を決定するので、励磁周波数の変化に起因する騒音の発生を抑制することができる。
In this embodiment, the amount of change in excitation frequency over time is determined based on the rotation speed of the stepping
なお、上記実施の形態では、時間経過につれ励磁周波数を小さくするように変化するノコギリ波を構成するように励磁周波数を制御していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図13に示すように、時間経過につれ励磁周波数を大きくするように変化するノコギリ波を構成するように励磁周波数を制御しても良い。 In the above embodiment, the excitation frequency is controlled to form a sawtooth wave that changes so as to decrease the excitation frequency over time, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, the excitation frequency may be controlled to form a sawtooth wave that changes so as to increase the excitation frequency over time.
また、上記実施の形態では、時間経過につれノコギリ波を構成するように励磁周波数を制御していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図14に示すように、駆動制御部220は、第1周期と、第2周期とを交互に繰り返す三角波を構成するように励磁周波数を制御しても良い。また、図15に示すように、駆動制御部220は、第1周期と、第2周期とを交互に繰り返す正弦波を構成するように励磁周波数を制御しても良い。
In addition, in the above embodiment, the excitation frequency is controlled to form a sawtooth wave over time, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 14, the
駆動制御部220は、第1周期においては、時間経過につれ励磁周波数を大きくするように変化させる。駆動制御部220は、第2周期においては、時間経過につれ励磁周波数を小さくするように変化させる。
In the first period, the
このようにしても、励磁周波数を時間変化させて、ステッピングモーター210の振動の発生を抑制することができる。
In this way, the excitation frequency can be changed over time to suppress the generation of vibrations in the stepping
また、図16に示すように、駆動制御部220は、時間経過につれランダムに変化するように励磁周波数を制御しても良い。
Also, as shown in FIG. 16, the
このようにしても、励磁周波数を時間変化させて、ステッピングモーター210の振動の発生を抑制することができる。
In this way, the excitation frequency can be changed over time to suppress the generation of vibrations in the stepping
また、上記実施の形態では、励磁周波数の時間変化量を0または予め設定された値としていたが、本発明はこれに限定されず、ステッピングモーター210の回転速度に応じて励磁周波数の時間変化量を連続的に変化させても良い。具体的には、ステッピングモーター210の回転速度が低速になるにつれ励磁周波数の時間変化量の変化幅を小さくするようにしても良い。
In addition, in the above embodiment, the amount of change in the excitation frequency over time is set to 0 or a preset value, but the present invention is not limited to this, and the amount of change in the excitation frequency over time may be changed continuously according to the rotation speed of the stepping
また、上記したように、ステッピングモーター210の回転速度が高速の場合、振動が起きにくいことを考慮して、ステッピングモーター210の回転速度が中速である場合のみ、励磁周波数を時間変化させるようにしても良い。
In addition, as described above, considering that vibrations are less likely to occur when the rotation speed of the stepping
また、上記実施の形態では、ステッピングモーター210の回転周波数に対する励磁周波数の割合に基づいて、励磁周波数を時間変化させていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステッピングモーター210の回転速度の設定速度に基づいて励磁周波数を時間変化させても良い。
In addition, in the above embodiment, the excitation frequency is changed over time based on the ratio of the excitation frequency to the rotation frequency of the stepping
また、上記実施の形態では、駆動制御部220がステッピングモーター210を駆動させていたが、本発明はこれに限定されず、制御部101がステッピングモーター210を駆動させても良い。
In addition, in the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、モーター駆動装置200が用紙搬送部50を駆動させていたが、本発明はこれに限定されず、その他の部分を駆動させても良い。
In addition, in the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、モーター駆動装置200が画像形成装置1に設けられていたが、本発明はこれに限定されず、画像形成装置以外の装置に設けられていても良い。
In addition, in the above embodiment, the
その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 In addition, the above embodiments are merely examples of how the present invention can be implemented, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limiting manner based on these. In other words, the present invention can be implemented in various forms without departing from its gist or main features.
1 画像形成装置
101 制御部
200 モーター駆動装置
210 ステッピングモーター
220 駆動制御部
1
Claims (14)
前記ステッピングモーターの定電流制御のための励磁周波数を制御する駆動制御部と、
を備え、
前記駆動制御部は、
前記ステッピングモーターの回転速度に基づく回転周波数に対する前記励磁周波数の割合に基づいて、前記励磁周波数を時間変化させ、
前記割合が規定値未満である場合、前記励磁周波数の時間変化量を0とし、前記割合が前記規定値以上である場合、前記励磁周波数の時間変化量を予め設定された値に変化させる、
モーター駆動装置。 a stepping motor having a rotary shaft that rotates based on a drive frequency;
A drive control unit that controls an excitation frequency for constant current control of the stepping motor;
Equipped with
The drive control unit is
The excitation frequency is changed over time based on a ratio of the excitation frequency to a rotation frequency based on a rotation speed of the stepping motor;
When the ratio is less than a specified value, the time change amount of the excitation frequency is set to 0, and when the ratio is equal to or greater than the specified value, the time change amount of the excitation frequency is changed to a preset value.
Motor drive unit.
請求項1に記載のモーター駆動装置。 The drive control unit determines a time change amount of the excitation frequency based on a rotation speed of the stepping motor.
The motor drive device according to claim 1 .
請求項1または請求項2に記載のモーター駆動装置。 When the drive control unit changes the excitation frequency over time, the change range of the excitation frequency is set to a range between a first frequency that is greater than a set value of the excitation frequency and a second frequency that is smaller than the set value.
The motor drive device according to claim 1 or 2 .
請求項3に記載のモーター駆動装置。 The drive control unit determines the change range based on a fluctuation range of a rotation frequency based on the rotation speed of the stepping motor.
The motor drive device according to claim 3 .
請求項1~4の何れか1項に記載のモーター駆動装置。 The drive control unit repeats the time change of the excitation frequency at a constant cycle.
The motor drive device according to any one of claims 1 to 4 .
請求項5に記載のモーター駆動装置。 the drive control unit determines the constant period in accordance with a vibration time of the stepping motor when the excitation frequency is not changed over time.
6. The motor drive device according to claim 5 .
請求項5または請求項6に記載のモーター駆動装置。 The drive control unit determines the constant period so that the constant period is within an integer number of excitation periods based on the excitation frequency that is changed over time.
The motor drive device according to claim 5 or 6 .
請求項7に記載のモーター駆動装置。 the integer is a power of 2,
8. The motor drive device according to claim 7 .
請求項5~8の何れか1項に記載のモーター駆動装置。 The drive control unit controls the excitation frequency to form a triangular wave that alternately repeats a first period in which the excitation frequency is changed so as to increase over time and a second period in which the excitation frequency is changed so as to decrease over time.
The motor drive device according to any one of claims 5 to 8 .
請求項5~8の何れか1項に記載のモーター駆動装置。 The drive control unit controls the excitation frequency to form a sawtooth wave that changes so as to increase or decrease the excitation frequency over time.
The motor drive device according to any one of claims 5 to 8 .
請求項5~8の何れか1項に記載のモーター駆動装置。 The drive control unit controls the excitation frequency to form a sine wave that alternately repeats a first period in which the excitation frequency is changed so as to increase over time and a second period in which the excitation frequency is changed so as to decrease over time.
The motor drive device according to any one of claims 5 to 8 .
請求項5~8の何れか1項に記載のモーター駆動装置。 The drive control unit controls the excitation frequency so that the excitation frequency changes randomly over time.
The motor drive device according to any one of claims 5 to 8 .
画像形成装置。 The motor drive device according to any one of claims 1 to 12 is provided.
Image forming device.
前記ステッピングモーターの定電流制御のための励磁周波数を制御することと、
前記ステッピングモーターの回転速度に基づく回転周波数に対する前記励磁周波数の割合に基づいて、前記励磁周波数を時間変化させることと、
を有し、
前記励磁周波数を時間変化させることにおいて、前記割合が規定値未満である場合、前記励磁周波数の時間変化量を0とし、前記割合が前記規定値以上である場合、前記励磁周波数の時間変化量を予め設定された値に変化させる、
励磁周波数制御方法。 A method for controlling an excitation frequency of a motor drive device including a stepping motor having a rotary shaft that rotates based on a drive frequency, comprising:
Controlling an excitation frequency for constant current control of the stepping motor;
Varying the excitation frequency over time based on a ratio of the excitation frequency to a rotation frequency based on a rotation speed of the stepping motor;
having
In varying the excitation frequency over time, if the ratio is less than a specified value, the amount of change in the excitation frequency over time is set to 0, and if the ratio is equal to or greater than the specified value, the amount of change in the excitation frequency over time is changed to a preset value.
Excitation frequency control method.
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