JPH1138831A

JPH1138831A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH1138831A
Application number: JP9192336A
Authority: JP
Inventors: Hitoki Okuno; 仁樹奥野; Nozomi Kondo; 望近藤; Masanori Murakami; 正典村上
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ステッピングモータで感光体ドラムを駆動し
てその回転精度を確保しつつ、当該モータ固有のステッ
プ振動の影響を少なくして質のよい再現画像を形成す
る。【解決手段】感光体ドラム４１をステッピングモータ
４１０で直接駆動すると共に、当該駆動時にステッピン
グモータ４１０の駆動回路に与えられる励磁相切換信号
の周波数ｆp（Ｈｚ）と感光体ドラム４１の周速Ｖ（ｍ
ｍ／ｓｅｃ）の関係が、ｆp／Ｖ≧２．０となるように
設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体上の画像を
複写紙などの転写材に転写して画像を形成する画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体ドラムにトナー像を形成してこれ
を複写紙上に転写して画像を形成する電子写真式の画像
形成装置においては、感光体ドラムに形成されたトナー
像を忠実に複写紙上に転写するため、感光体ドラムの周
速と複写紙の搬送速度（以下、「システムスピード」と
いう。）を正確に一致させる必要がある。

【０００３】この感光体ドラムをＤＣモータで回転駆動
する場合には、通常、回転速度の安定化および駆動トル
クの確保等の理由から当該モータを一定の回転数以上で
回転させ、この回転力をギヤ装置により減速して感光体
ドラムを駆動しているが、ギヤ同士の歯合時に生じる振
動や当該ギヤを含めた動力伝達部材の成形精度誤差に起
因して感光体ドラムの回転速度に変動が生じ再現画像が
劣化するおそれがあった。

【０００４】そこで、最近ではステッピングモータにお
ける高精度な回転制御性と低速回転における高トルクに
着目し、上述のような減速手段を介さずに当該ステッピ
ングモータにより感光体ドラムを直接駆動する方法が普
及しつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このス
テッピングモータは、全体的な回転精度は高いものの、
入力パルスが１パルス入力される度に、ロータが起動・
停止の動作を繰り返しながら１ステップ角ずつ回転して
いく構成となっているため、１ステップ角単位で見れ
ば、その起動・停止における加速度変化により当該モー
タ自身に微小な振動（以下、「ステップ振動」とい
う。）が生じるという問題を有する。

【０００６】このステップ振動が、駆動軸を介して感光
体ドラムに伝わって回転むらを引き起こし、これにより
感光体ドラム表面の副走査方向における走査ラインの書
込み間隔が変動してピッチむらが生じる。当該走査ライ
ンのピッチが狭くなれば、画像濃度が濃くなり、ピッチ
が広くなれば画像濃度が薄くなって見えるので、これに
より画像に濃淡の縞模様（バンディング）が生じ、再現
画像の質を劣化させる原因となる。

【０００７】本発明は、以上のような問題に鑑みてなさ
れたものであって、ステッピングモータで感光体を直接
駆動してその回転精度を確保しつつ、当該ステッピング
モータ固有のステップ振動の影響を少なくして質のよい
再現画像を形成することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、感光体周面に形成された画像を当該感光体
の周速と同じ速度で搬送されてくる転写材に転写して作
像する画像形成装置であって、前記感光体をステッピン
グモータで直接駆動すると共に、当該駆動時にステッピ
ングモータの駆動回路に与えられる励磁相切換信号の周
波数ｆp（Ｈｚ）と感光体の周速Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）の
関係が、ｆp／Ｖ≧２．０となるようにしたことを特徴
とする。

【０００９】また、本発明は、前記感光体が、ドラム状
に形成された感光体ドラムであって、その直径をＤ（ｍ
ｍ）とし、前記ステッピングモータのステップ角をＳ
（°）とした場合に、３６０／（πＤＳ）≧２．０の関
係が成立するようにしたことを特徴とする。さらに、本
発明は、前記感光体ドラムの径が、６３ｍｍ以下である
ことを特徴とする。

【００１０】また、さらに本発明は、前記ステッピング
モータのステップ角を、０．５７゜以下にしたことを特
徴とする。また、さらに本発明は、前記励磁相切換信号
の周波数ｆp（Ｈｚ）と、前記ステッピングモータから
感光体へ至る駆動系の共振周波数ｆｓ（Ｈｚ）が、次式
の関係を満たすようにしたことを特徴とする。

【００１１】

【数２】

【００１２】また、本発明は、感光体の駆動時に前記ス
テッピングモータにかかる負荷トルクを検出するトルク
検出手段と、前記検出された負荷トルク値に基づき、当
該負荷トルクと前記ステッピングモータの駆動トルクが
ほぼ一定の関係になるようにステッピングモータへ入力
する駆動パルスの電流値を制御する電流制御手段とを備
えたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
の実施の形態を、単色のデジタル複写機（以下、単に
「複写機」という。）に適用した例について説明する。（複写機全体の構成）図１は、複写機１の全体の構成を
示す図である。この複写機１は、原稿画像を読み取るイ
メージリーダ部１０と、読み取った画像を複写紙Ｐ上に
プリントして再現するプリンタ部２０とから構成され
る。

【００１４】イメージリーダ部１０は、プラテンガラス
に載置された原稿画像をスキャンし、これを電気信号に
変換して画像データを得る周知のものである。イメージ
リーダ部１０で得られた画像データは、制御部１００に
おいてＡ／Ｄ変換されてデジタル信号となり、さらにシ
ェーディング補正や濃度変換、エッジ強調など必要な処
理を加えられた後、レーザダイオードの駆動信号として
出力される。

【００１５】プリンタ部２０は、電子写真方式により複
写紙上に画像を形成するものであって、露光走査部３０
と画像プロセス部４０と給紙部５０などからなる。露光
走査部３０は、レーザダイオード３１、ポリゴンミラー
３２、走査レンズ３３などを備える。レーザダイオード
３１は、上記制御部１００からの駆動信号を受けて光変
調されたレーザ光を発光する。この発光されたレーザ光
は、定速で回転駆動されるポリゴンミラー３２のミラー
面で反射して偏向され、走査レンズ３３を通過して、画
像プロセス部４０の感光体ドラム４１表面を露光走査す
る。

【００１６】画像プロセス部４０は、当該感光体ドラム
４１の周囲にクリーナ４２やイレーサランプ４３、帯電
チャージャ４４および現像器４５などを配して構成され
る。感光体ドラム４１は、上記露光を受ける前にクリー
ナ４２で感光体表面の残留トナーを除去され、さらにイ
レーサランプ４３に照射されて除電された後、帯電チャ
ージャ４４により一様に帯電されており、このように一
様に帯電した状態で露光を受けると、感光体ドラム４１
の表面の感光体に静電潜像が形成される。

【００１７】当該静電潜像は、現像器４５により現像さ
れてトナー像が形成される。このトナー像は、当該作像
動作と同期して給紙部５０から給紙されてきた複写紙上
に転写され、定着装置６０において熱定着された後、排
紙トレイ６１上に排出され、これにより原稿の画像デー
タに基づく画像形成が終了する。図２は、上記感光体ド
ラム４１と搬送ベルト５４の駆動系の構成を示すための
斜視図である。感光体ドラム４１は、ステッピングモー
タ４１０の駆動軸４１１に直結されている。当該ステッ
ピングモータ４１０及びその駆動軸４１１はそれぞれ図
示しないフレームや軸受け部材により保持されている。

【００１８】一方、搬送ベルト５４は、駆動ローラ５５
と支持ローラ５６により張架され、駆動ローラ５５は、
ＤＣモータと減速器などからなる駆動機構５４０により
駆動され、当該駆動機構５４０は、複写紙Ｐが一定のシ
ステムスピードで搬送されるように制御部１００（図
１）によって制御される。また、ステッピングモータ４
１０も、感光体ドラム４１の周速が上記システムスピー
ドに一致するように制御される。

【００１９】当該ステッピングモータ４１０の駆動回路
は公知のものであって、制御部１００から速度制御信号
としてのクロックパルス（励磁相切換パルス）を受信す
るたびに、予め設定されている励磁方式に基づきステッ
ピングモータにおける励磁相を切換えて駆動パルスを供
給し、これによりステッピングモータ４１０の回転制御
が実行される。

【００２０】このように制御部１００のＣＰＵからクロ
ックパルスを受けて励磁相が切り換えられるごとに１ス
テップ角ずつロータが回転するので、この際に上述のス
テップ振動が生じ、形成された画像に縞模様が生じる。
このステップ振動は、ステッピングモータの構成に由来
する当該モータ特有の問題であり、その発生は避けられ
ないが、次のようにすることにより、再現画像の画質に
与える影響を抑えることが可能である。

【００２１】図３は、縞模様の空間周波数と識別可能階
調数の関係を示すグラフである。横軸の空間周波数は、
長さ１ｍｍ当たりにおいて等間隔に並んだライン数（ｌ
ｐ／ｍｍ）を示し、縦軸の識別可能階調数は、当該空間
周波数におけるライン画像に対して、肉眼でライン部分
と非ライン部分の濃度差をどれだけ判別できるかをその
階調値で示している。

【００２２】同図に示すように空間周波数がほぼ１．０
（ｌｐ／ｍｍ）、すなわち１ｍｍ当たりに１本だけライ
ンがある場合に識別可能階調数が一番大きく、縞模様の
存在をはっきり認識でき、これより空間周波数が大きく
なるに連れてその認識可能階調差が急速に減少する。一
般的に識別可能階調数が１６０以下の場合に、縞模様の
存在が肉眼で認識しにくいことが実証されており、その
ためには当該グラフから空間周波数は２．０（ｌｐ／ｍ
ｍ）以上に設定されればよいことになる。

【００２３】クロックパルス（励磁相切換パルス）が入
力されるたびに、ステップ振動が生じ、当該ステップ振
動が生じるごとに回転ムラが生じて１本の縞（ライン）
ができると考えられるから、ステップ振動に起因する縞
模様の空間周波数Ｐ（ｌｐ／ｍｍ）は、クロックパルス
の周波数をｆｐ（Ｈｚ）、感光体ドラム４１の周速すな
わちシステムスピードをＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とした場合
に、ｆｐ／Ｖで示されることになる。

【００２４】したがって、ｆｐ／Ｖ≧２．０（式１）と
なるように励磁相切換信号パルスの周波数ｆとシステム
スピードＶの関係を設定しておけば、ステップ振動によ
るピッチむらが生じても、もはやそれは、人の目に縞模
様とは認識されず、実質的に再現画像の劣化を防止する
ことができる。今、感光体ドラム４１の直径をＤ（ｍ
ｍ）、ステッピングモータ４１０のステップ角をＳ
（゜）とすると、システムスピードＶは、１ステップ角
における周面の移動距離（Ｄπ・Ｓ／３６０）にクロッ
クパルスの周波数ｆｐを乗算して求められるので、Ｖ＝
Ｄπ・（Ｓ／３６０）・ｆｐとなる。これから、ｆｐ＝
３６０Ｖ／（πＤＳ）（式２）が導かれ、空間周波数Ｐ
は、Ｐ＝ｆｐ／Ｖ＝３６０／（πＤＳ）（式３）とな
る。

【００２５】これを上記（式１）に代入して、３６０／
（πＤＳ）≧２．０（式４）を得る。πは円周率なの
で、感光体ドラム４１の直径Ｄおよび／もしくは当該ス
テッピングモータ４１０のステップ角Ｓの値を小さく設
定することにより（式４）を満たすことが可能となる。

【００２６】そこで、上記（式４）を当該感光体ドラム
の直径Ｄについて解くと、Ｄ≦１８０／（πＳ）（式
５）となる。一般に多く市販されているステッピングモ
ータの基本ステップ角は１．８°のものが多く、これを
ハーフステップ駆動すると（すなわち、Ｓ＝０．９とす
ると）、（式５）により、Ｄ≦６３．６９・・・とな
る。

【００２７】したがって、感光体ドラム４１の直径をほ
ぼ６３ｍｍ以下とすることにより、市販されている安価
なステッピングモータを用いながら、上記（式４）で示
される条件を満足でき、コストアップを避けつつ画質の
劣化を防ぐことが可能となる。ここで、感光体ドラム４
１の直径Ｄを３０ｍｍとすると、空間周波数Ｐは、上記
（式３）よりおよそ４．２となり、図３のグラフに示す
ようにこのときの識別可能階調数は４０余りとなるの
で、この段階では、もうほとんど縞模様の発生は肉眼で
は認識されなくなる。

【００２８】また、一般にデジタル複写機に使用される
感光体ドラム４１の直径は、３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度
なので、最大径の１００ｍｍを（式４）に代入して、ス
テップ角Ｓについて解くと、Ｓ≦０．５７３・・・とな
り、駆動時のステップ角がほぼ０．５７°以下にできる
ステッピングモータを使用すれば、感光体ドラムの直径
Ｄを１００ｍｍと大きくしても、上記（式４）の条件を
満たすことになる。

【００２９】そこで、感光体ドラム４１の直径Ｄを１０
０ｍｍのまま、基本ステップ角が０．７５°の５相のス
テッピングモータをハーフステップ駆動（すなわち、Ｓ
＝０．３７５°）する場合について空間周波数Ｐを求め
ると（式３）より、Ｐ＝３．０５７・・・となる。図３
のグラフよりこのときの識別可能階調数はほぼ９０とな
り、縞模様の存在は認識しにくい状態となる。

【００３０】このようにステップ角の方を小さく設定す
る場合には、ステップ振動の大きさ自体も小さくなると
考えられ、再現画像への影響がより少なくなるという効
果も得られる。（変形例）なお、本発明は、上記実施の形態に限定され
ないのは言うまでもなく、以下のような変形例を考える
ことができる。（１）上述の実施の形態において、空間周波数と認識可
能階調数の関係に着目してステップ振動によって生じる
縞模様を目立たなくすることに主眼があったが、このよ
うな内容に加えてさらにステッピングモータ４１０のス
テップ振動自体が感光体ドラム４１に伝わりにくくすれ
ば、さらに再現画像の画質を向上させることができる。

【００３１】図４は、一般的な駆動系における入力軸の
振動周波数とこの振動が出力軸に伝達される伝達率との
関係を示す図である。同図において、横軸は、入力軸の
振動周波数を示し、縦軸は、入力軸の変位が出力軸に伝
わる伝達率を示す。また、ｇは、周波数応答曲線を示し
ている。横軸におけるｆｓは、駆動系の共振周波数を示
しており、本装置においては、ステッピングモータ４１
０からその駆動軸４１１を介して感光体ドラム４１にお
よぶ駆動系の共振周波数となる。図からも分かるように
周波数応答曲線ｇは、入力軸の振動周波数が共振周波数
ｆｐに一致したときにピークとなり、当該振動周波数
が、当該共振周波数の√２倍になったときに伝達率が丁
度１．０になり、さらに振動周波数が大きくなると伝達
率が１．０より低下するという特性を有する。

【００３２】この伝達率が１．０より大きければ、入力
軸の変位が拡大されて出力軸に伝わり、反対に１．０よ
り小さいほど入力軸の変位が減衰されて出力軸に伝わる
こととなるので、感光体ドラム４１に伝達されるステッ
プ振動を減衰させるためには、次の（式６）の条件を満
たせばよいことになる。

【００３３】

【数３】

【００３４】今、具体的に次の初期条件で感光体ドラム
を駆動して画像形成する場合について考える。感光体ドラム径Ｄ（ｍｍ）：８０ｍｍシステムスピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）：１６０ｍｍ／ｓｅｃステップ角Ｓ（°）：０．９°（ハーフステップ駆動）感光体イナーシャＩ（ｋｇｆｍｍ²）：０．０４２ｋｇｆｍｍ² 駆動軸径ｄ（ｍｍ）：１０ｍｍ軸横弾性係数Ｇ（ｋｇｆ／ｍｍ²）：８０７６ｋｇｆ／ｍｍ² 軸長Ｌ（ｍｍ）：５０ｍｍここで、「軸横弾性係数」は、ステッピングモータの駆
動軸の軸方向と直交する方向の弾性係数を意味し、「軸
長」は、ステッピングモータのロータ取着部から感光体
ドラムの取着部にいたるまでの距離（当該両取着部分の
長さ含まず）を意味する。また、感光体イナーシャと
は、感光体ドラムを含めた被駆動部分のイナーシャ（慣
性モーメント）を示す。

【００３５】まず、この初期条件において、ステップ振
動の周波数ｆｐ（＝入力クロックパルスの周波数）を前
述の（式２）により求めると、ｆｐは、ほぼ２５５（Ｈ
ｚ）となる。一方、この駆動系の共振周波数ｆｓは、ス
テッピングモータの回転保持力（つまり駆動トルク）が
十分あると仮定すると、ステッピングモータにおけるロ
ータの取着部を固定端と捉えることができるので、固定
端のねじり振動の周波数を求める公式に当てはめて、次
の（式７）で示される。

【００３６】

【数４】

【００３７】この（式７）に上記初期条件を代入して共
振周波数ｆｓを求めると、ｆｓは、ほぼ３０９（Ｈｚ）
となる。図４において、ｆｓ＝３０９（Ｈｚ）とした場
合に、ステップ振動の周波数ｆｐ＝２５５（Ｈｚ）に対
応する伝達率α１が１．０以上となり、これではステッ
プ振動の振幅が拡大されて感光体ドラム４１に伝わり、
ピッチむらも増大する結果となる。

【００３８】そこで、上記初期条件において、基本ステ
ップ角が０．７５°の５相のステッピングモータをハー
フステップ駆動（すなわち、Ｓ＝０．３７５°）するよ
うに条件を変更してステップ振動のステップ振動の周波
数ｆｐを求めると、ｆｓ＝６５５（Ｈｚ）となる。図４
からも分かるようにこの場合には上記（式６）の条件を
満たし、その伝達係数α２は１．０以下となる。これに
より、ステップ振動の振幅が減衰され、ピッチむらが減
少して、再現画像の画質を向上させることができる。

【００３９】この際、空間周波数Ｐ＝ｆｐ／ｖ＝６５５
／１６０＝４．０９３・・・となり、上述した（式１）で
示される空間周波数の条件を十分に満足している。な
お、上の例ではステップ振動の周波数（すなわち、入力
パルスの周波数）ｆｐを共振周波数ｆｓに対して相対的
に大きくするために、ステップ角Ｓの小さなステッピン
グモータを使用したが、これに代えて、もしくはこれと
重畳させて、感光体ドラムの径Ｄの方を小さくするよう
にしてもよい。

【００４０】この場合には、同じシステムスピードＶを
得るために径が小さくなった分だけ感光体ドラム４１の
回転速度を大きくしなければならず、それだけ入力パル
スの周波数ｆｐを大きくできる。また、（式６）に示す
条件を満たすためには、上記ステップ振動の周波数ｆｐ
を調整するのに代えて、または、これと重畳させて、共
振周波数ｆｓを相対的に小さくするようにしてもよい。
そのためは、上記（式７）からも分かるように感光体イ
ナーシャＩを大きくすればよい。

【００４１】このように感光体イナーシャを大きくする
ためには、感光体ドラム自身の質量を大きくするほか、
当該感光体ドラムと同軸上に径の大きなフライングホイ
ールを取着することにより容易に達成できる。（２）また、上述の実施の形態における空間周波数の条
件に加えて、当該ステップ振動の大きさそのものを抑え
るようにすれば、感光体ドラムにおける走査ラインのピ
ッチむらの発生を抑え、再現画像の画質をさらに向上さ
せることができる。

【００４２】上述したように、ステッピングモータは、
入力パルスを受けて励磁相が切り換わるごとにロータの
回転が起動・停止を繰り返す構成になっており、このと
きのロータ回転角の加速度変化によりステップ振動が生
じる。当該加速度変化の大きさは、負荷トルク値に大き
く左右され、特に、当該ステッピングモータの駆動トル
クが負荷トルクより大きくなり過ぎると、励磁相が切り
換わるごとにロータが次の停止位置まで回転する時間が
短くなるので、その間の加速度変化、ひいてはステップ
振動が増大する結果となる。

【００４３】従って、ステップ振動をできるだけ小さく
抑えるためには、負荷トルクと駆動トルクを一定のバラ
ンスに保つことが望ましい。複写機においても、感光体
ドラムの偏心によりクリーニングブレードや現像ローラ
からの負荷抵抗が変化し、これにより負荷トルクの変動
が生じるおそれがあり、この場合には駆動トルクとの負
荷トルクのバランス（トルクバランス）が崩れて、ステ
ップ振動が大きくなってしまう。

【００４４】そこで、本変形例では、次のような構成に
より負荷トルクの大きさに応じてステッピングモータ４
１０の駆動トルクを制御するようにしている。図５は、
本変形例におけるステッピングモータ４１０の制御系の
構成を示すブロック図である。同図においてステッピン
グモータ４１０の駆動軸４１１には、感光体ドラム４１
による負荷トルクを検出するためのトルクセンサ４１２
が設置されている。このトルクセンサ４１２は、駆動軸
４１１のねじれ量や歪み量から負荷トルクを検出する公
知のものであって、例えば、歪みゲ−ジ式トルクセンサ
や位相差検出型トルクセンサなどが用いられる。

【００４５】ＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４２２内の制御プ
ログラムに基づいて速度制御信号（クロックパルス）を
生成して駆動回路４３０に送ると共に、上記トルクセン
サ４１２からの検出トルク値に基づき、ＲＯＭ４２２に
格納された関数（次に述べる（式８））により上記トル
クバランスを保つために必要な駆動パルス電流ｉ（ｍ
Ａ）を求め、そのデータを電流値制御信号として駆動回
路４３０に送る。

【００４６】Ｔ＝ａ・Ｒ・ｉ（式８）ここで、「Ｔ」は、トルクセンサ４１２により検出され
た負荷トルク値（ｋｇｆｍｍ²）であり、「ａ」は、安
全係数、すなわち、負荷トルクに多少変動が生じても安
定した回転駆動を確保するための係数であり、１．０未
満の適当な値であって、ステップ振動の大きさを抑える
最適なトルクバランスを得るための値が予め実験などに
より求められて設定される。また、「Ｒ」は、モータ効
率（ｋｇｆｍｍ²／ｍＡ）であって入力電流を駆動トル
クに変換する際の変換効率を示し、使用するステッピン
グモータの規格によって定まる。

【００４７】図６は、上記駆動回路４３０の構成の１例
を示すブロック図である。この駆動回路４３０は、上記
クロックパルスを受信して励磁信号を生成する励磁信号
生成回路４３１と、電流値制御信号を受信して必要な周
期のＯＮクロックを生成する電流制御回路４３２と、励
磁信号とＯＮクロック信号とを同時に受信している場合
のみＯＮ信号を出力するゲート回路（アンド回路）４３
３と、バッファアンプ４３４と、スィッチング用のトラ
ンジスタ４３５と、ステッピングモータ４１０の各相へ
通電される電流値を検出する電流検出回路４３７と、ト
ランジスタ４３５保護のためのダイオード４３６および
各バイアス抵抗ＲＳ１、ＲＳ２とからなる。

【００４８】ここでは、ステッピングモータ４１０は２
相式のものが示されており、そのステータコイルはＡ
相、Ｂ相およびＡ’相、Ｂ’相からなる。励磁信号生成
回路４３１は、ＣＰＵ４２０からクロックパルスを受信
すると、当該パルスの立ち上がりごとに、予め設定され
た励磁方式（例えば２相励磁方式）で駆動パルスを各相
に分配するための基本的な励磁信号を生成して、各ゲー
ト回路４３３に出力する。

【００４９】また、電流制御回路４３２は、ＣＰＵ４２
０からの電流値制御信号に基づいて、必要な周期でＯＮ
クロックを発して各ゲート回路４３３に送る。各ゲート
回路４３３は、励磁信号生成回路４３１から励磁信号を
受信し、かつ、電流制御回路４３２からＯＮ信号を受信
している場合のみＯＮ信号を出力する。このＯＮ信号
は、バッファアンプ４３４により後段の各トランジスタ
４３５を駆動するために必要な電圧値に増幅された後、
各トランジスタ４３５のベースに印加され、各トランジ
スタ４３５においてコレクターからエミッタへ所定の電
流が流れて通電状態となる。

【００５０】当該ステッピングモータ４１０の駆動トル
クは、単位時間当たりに供給される電流量に比例するの
で、１ステップ周期におけるＯＮクロック数を制御する
ことにより、当該ステッピングモータ４１０における駆
動トルクを制御できることになる。そのため、電流制御
回路４３２は、ＣＰＵ４２０から電流値制御信号を受信
すると、予め内部に設定されている関数により、当該電
流値制御信号に応じた電流量が供給されるようにＯＮク
ロックの周波数を求め、その周波数でＯＮクロックを発
生してゲート回路４３３に送るようになっている。

【００５１】上記ＯＮクロックの周波数を演算する関数
は、定速駆動時における１ステップの周期とトランジス
タ４３５の増幅特性、直流電圧Ｖｃｃの値などを勘案し
て容易に決定することができる。また、そのような関数
の代わりに、入力された電流値制御信号の値に対応させ
て１ステップ内に発生するＯＮクロックの周波数のテー
ブルを予め内部に格納しておき、当該テーブルを参照し
て必要なＯＮクロックの周波数を決定するようにしても
よい。

【００５２】このようなＯＮクロック信号の発生周期
は、１ステップの周期に比較して十分小さく設定されて
おり、ＯＮクロックの断続に起因してステッピングモー
タ４１０にトルクリップルが生じるおそれはない。ま
た、電流検出回路４３７は、ＯＮ信号ごとに各相のコイ
ルに通電される電流値を検出するためのものであって、
この検出値を電流制御回路４３２に送って、実際に通電
される電流値がＣＰＵ４２０から指示のあった電流値に
等しくなるようにフィードバック制御している。

【００５３】なお、実際には、トルクセンサ４１２によ
り検出された負荷トルクＴの値は、ノイズを含めて、主
波形の中で非常に小さな副波形を生じつつ複雑に変化し
ているので、上記制御系における応答速度がそのトルク
変化の速度に追随できなくなる場合も考えられる。この
場合には、次のような制御方法が有効である。

【００５４】トルクセンサ４１２によるトルク検出値を
ＲＡＭ４２１（図５）に格納していき、ＣＰＵ４２０に
より一定の微小時間Δｔ経過ごとにその間の検出トルク
値のピークＴｐを求め、このピーク値Ｔｐを上記負荷ト
ルクＴとして、電流制御信号を生成して駆動回路４３０
の電流制御回路４３２に送り、この値に基づいて駆動パ
ルスの電流値を制御する。当該微小時間Δｔは、少なく
とも制御系における応答に必要な時間以上であって、例
えば１０ｍｓｅｃ程度の時間が設定される。

【００５５】このようにすれば、制御系の応答速度に見
合った的確なトルク制御が可能となる。さらに、次のよ
うに簡易な制御方法によることもできる。すなわち、感
光体ドラム４１の偏心などによる負荷トルクの変動は、
当該感光体ドラム４１の１回転を周期として生ずると考
えられるので、少なくとも感光体ドラムが１回転する時
間だけ、検出トルク値をＲＡＭ４２１に格納しておき、
ＣＰＵ４２０によりその検出トルク値の平均トルク値Ｔ
ａを求め、このような平均トルク値Ｔａを上記負荷トル
ク値Ｔとして以後のトルク制御を実行する。

【００５６】この方法では、上述の方法ほど精度よくト
ルク制御できないが、平均トルク値の採用により、負荷
トルクと駆動トルクの差を従来の駆動方法に比べて低減
することができ、ある程度ステップ振動を抑える効果を
得ることができる。また、この検出時間をさらに長期化
して、現像剤の残量変化やクリーニングブレードの摩耗
などの経時的変化に基づく負荷トルクの変化をモニター
して平均トルクを算出するようにしてもよい。

【００５７】このトルク制御の方式を上記（１）の伝達
率の減少の内容と重畳して適用すれば、さらにステップ
振動を抑えて再現画像の質を向上させることができる。（３）上記実施の形態では、単色の複写機について説明
したが、本発明は、フルカラーの複写機にも適用でき、
さらにはレーザプリンタなど感光体を利用した全ての画
像形成装置に適用可能である。

【００５８】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、感光体をステッピングモータで直接駆動して回転精
度を確保すると共に、当該駆動時にステッピングモータ
の駆動回路に与えられる励磁相切換信号の周波数ｆp
（Ｈｚ）と感光体の周速Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）の関係が、
ｆp／Ｖ≧２．０となるようにしており、これによりス
テッピングモータのステップ振動に起因して再現画像に
生ずる縞模様の空間周波数を、２．０（ｌｐ／ｍｍ）以
上に設定される。このとき肉眼で認識できる縞模様のラ
イン部分と非ライン部分の濃度差はほぼ１６０階調値以
下であって、縞模様の存在を肉眼で認識しにくい状態と
なり、実質的に再現画像の画質を向上させることができ
る。

【００５９】また、前記感光体をドラム状に形成された
感光体ドラムとして、その直径をＤ（ｍｍ）とし、前記
ステッピングモータのステップ角をＳ（°）とした場合
に、３６０／（πＤＳ）≧２．０の関係が成立するよう
にすれば、上記と同様の効果を得ることができる。ま
た、前記感光体ドラムの径を６３ｍｍ以下にすれば、多
く市販されている安価なステッピングモータを駆動源と
して使用することができ、装置のコストダウンを図りつ
つ、空間周波数を２．０（ｌｐ／ｍｍ）以上に設定して
ステップ振動による画質の劣化を防ぐことができる。

【００６０】また、ステップ角が０．５７゜以下のステ
ッピングモータを使用すれば、通常の画像形成装置で使
用される３０ｍｍ〜１００ｍｍの径の感光体ドラムを使
用しても、空間周波数を２．０（ｌｐ／ｍｍ）以上に設
定でき、大幅な設計変更など要せずにステップ振動によ
る画質の劣化を防止することができる。また、さらに励
磁相切換信号の周波数ｆp（Ｈｚ）が、前記ステッピン
グモータから感光体へ至る駆動系の共振周波数ｆｓ（Ｈ
ｚ）の√２倍を超えるようにすれば、ステップ振動の感
光体への伝達率を１未満に抑えることができるので、当
該ステップ振動の画質に及ぼす悪影響を低減でき、画質
の向上に寄与する。

【００６１】また、感光体の駆動時に前記ステッピング
モータにかかる負荷トルクを検出して、この検出された
負荷トルク値に基づき、当該負荷トルクとステッピング
モータの駆動トルクがほぼ一定の関係になるようにステ
ッピングモータへ入力する駆動パルスの電流値を制御し
ているので、感光体から受ける負荷トルクとステッピン
グモータの駆動トルクのバランスを、ステップ振動の大
きさを抑えるため最適な範囲内で制御可能となり、それ
だけステップ振動の画質に与える影響を少なくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る複写機の構成を示す
図である。

【図２】上記複写機内の感光体ドラムと搬送ベルトの駆
動部の構成を示す斜視図である。

【図３】縞模様の空間周波数と識別可能階調数の関係を
示す図である。

【図４】駆動系における伝達率の周波数応答曲線を示す
図である。

【図５】トルク制御を行う場合のステッピングモータの
制御系の構成を示すブロック図である。

【図６】図５における駆動回路の構成の１例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０イメージリーダ部２０プリンタ部３０露光走査部４０画像プロセス部４１当該感光体ドラム５０給紙部５４搬送ベルト１００制御部４１０ステッピングモータ４１２トルクセンサ４２０ＣＰＵ４２１ＲＡＭ４２２ＲＯＭ４３０駆動回路４３１励磁信号生成回路４３２電流制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体周面に形成された画像を当該感光
体の周速と同じ速度で搬送されてくる転写材に転写して
作像する画像形成装置であって、前記感光体をステッピングモータで直接駆動すると共
に、当該駆動時にステッピングモータの駆動回路に与え
られる励磁相切換信号の周波数ｆp（Ｈｚ）と感光体の
周速Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）の関係が、ｆp／Ｖ≧２．０と
なるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記感光体は、ドラム状に形成された感
光体ドラムであって、その直径をＤ（ｍｍ）とし、前記
ステッピングモータのステップ角をＳ（°）とした場合
に、３６０／（πＤＳ）≧２．０の関係が成立するよう
にしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記感光体ドラムの径は、６３ｍｍ以下
であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記ステッピングモータのステップ角
は、０．５７゜以下であることを特徴とする請求項２記
載の画像形成装置。
【請求項５】前記励磁相切換信号の周波数ｆp（Ｈ
ｚ）と、前記ステッピングモータから感光体へ至る駆動
系の共振周波数ｆｓ（Ｈｚ）が、次式の関係を満たすよ
うにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
に記載の画像形成装置。【数１】
【請求項６】感光体の駆動時に前記ステッピングモー
タにかかる負荷トルクを検出するトルク検出手段と、前記検出された負荷トルク値に基づき、当該負荷トルク
と前記ステッピングモータの駆動トルクがほぼ一定の関
係になるようにステッピングモータへ入力する駆動パル
スの電流値を制御する電流制御手段とを備えたことを特
徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成
装置。