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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-01
(45)【発行日】2024-04-09
(54)【発明の名称】モータ制御装置、モータ制御装置の設定方法および画像形成装置
(51)【国際特許分類】
H02P 8/12 20060101AFI20240402BHJP
【ＦＩ】
H02P8/12
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020066159
(22)【出願日】2020-04-01
(65)【公開番号】P2021164341
(43)【公開日】2021-10-11
【審査請求日】2023-02-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000001270
【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉川 博之
(72)【発明者】
【氏名】吉田 一充
(72)【発明者】
【氏名】橘 優太
(72)【発明者】
【氏名】宮島 聡司
(72)【発明者】
【氏名】張 光栄
【審査官】池田 貴俊
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２８３８３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００７／０９７４２４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０００－２５３６９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００９／１０１６７６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｐ ８／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流または非同期整流をさせるＰＷＭ制御手段と、
前記駆動回路が前記コイルの通電時に流れる電流と設定電流値とを比較する比較手段と、
前記設定電流値を設定すると共に、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する制御手段と、
前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記駆動回路の温度が所定温度に到達した場合、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出した回数を比較する所定回数を減少させる、
モータ制御装置。
【請求項2】
前記制御手段は、前記設定電流値が閾値を超えた後に、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項3】
前記制御手段は、同期整流の開始の閾値と終了の閾値とが異なる、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項4】
前記制御手段は、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを所定回数だけ検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項5】
前記制御手段は、進相して他相に通電が切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項6】
前記制御手段は、前記ステッピングモータの動作モードが切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項7】
前記制御手段は、前記ステッピングモータが搬送する記録媒体の種類が切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項8】
前記制御手段は、前記ステッピングモータの回転速度が切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項9】
前記制御手段は、進相毎に設定電流値が変化する励磁モードにおいて、進角毎に閾値と設定電流値を比較して、同期整流の実行を許可するか否かを判断する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項10】
用紙を搬送するステッピングモータと、前記ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、
前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流または非同期整流をさせるＰＷＭ制御手段と、
前記駆動回路が前記コイルの通電時に流れる電流と設定電流値とを比較する比較手段と、
前記設定電流値を設定すると共に、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する制御手段と、
前記用紙の種類に応じて、前記駆動回路に同期整流させるか否かを前記ＰＷＭ制御手段に設定する設定手段と、
前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記駆動回路の温度が所定温度に到達した場合、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出した回数を比較する所定回数を減少させる、
画像形成装置。
【請求項11】
ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流または非同期整流をさせるＰＷＭ制御手段と、
前記駆動回路と前記ＰＷＭ制御手段に設定する設定手段と、
前記駆動回路が前記コイルの通電時に流れる電流と設定電流値とを比較する比較手段と、
前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段と、
を具えるモータ制御装置による設定方法であって、
前記設定手段が、前記駆動回路が前記コイルの通電時に流す電流の設定値を定め、
前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流させるか否かを前記設定値に基づいて設定し、
前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可し、
前記駆動回路の温度が所定温度に到達した場合、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出した回数を比較する所定回数を減少させる、
モータ制御装置の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータ制御装置、モータ制御装置の設定方法および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ステッピングモータの各相（巻線）への通電オン／オフ制御において、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ：metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）をオンする事で各相への電流通電を行い、電流値が設定値に到達するとスイッチング素子をオフすることを繰り返す。このスイッチング素子のオフに伴い、コイルから回生電流が流れ出す。この回生電流は、スイッチング素子に寄生しているボディダイオードを経由して流れる。回生電流が大きい場合には、ボディダイオードによる損失が大きくなって発熱する。この発熱が部品のジャンクション温度を超えると、破損するおそれがある。
【0003】
駆動回路に使用するＭＯＳＦＥＴは、大電流を流し発熱する可能性が高いため、ＭＯＳＦＥＴから発せられる熱をプリント基板上の放熱パターンから逃がし、かつ放熱性能を高めるために放熱パターン面積を広くする事が一般的な手法である。
しかし、基板面積を広くすると装置の大型化してしまうという問題がある。また消費電力が増大してしまうという問題もある。
しかし、基板面積を広くすると装置の大型化してしまうという問題がある。また消費電力が増大してしまうという問題もある。
【0004】
そこで、回生電流によるボディダイオードの発熱を抑制するため、ボディダイオードよりも損失の少ないスイッチング素子をオンする制御（同期整流）を行う事で、発熱の抑制が可能となる。例えば特許文献１には、回生動作時における同期整流制御を可能とする発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１８－０６８０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ステッピングモータの制御において、同期整流を行う事でスイッチング素子の発熱を抑制可能である。しかし、電流の設定値が小さい場合、回生電流も小さいため、同期整流から通電動作に反転してしまい、制御不能になるという課題がある。
【0007】
そこで、本発明は、ステッピングモータの駆動回路が同期整流を行い、かつ小電流時に電流を逆方向に流さないことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
すなわち、本発明の上記課題は、下記の構成により解決される。
（１）
ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、
前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流または非同期整流をさせるＰＷＭ制御手段と、
前記駆動回路が前記コイルの通電時に流れる電流と設定電流値とを比較する比較手段と、
前記設定電流値を設定すると共に、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する制御手段と、
前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記駆動回路の温度が所定温度に到達した場合、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出した回数を比較する所定回数を減少させる、
モータ制御装置。
（１）
ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、
前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流または非同期整流をさせるＰＷＭ制御手段と、
前記駆動回路が前記コイルの通電時に流れる電流と設定電流値とを比較する比較手段と、
前記設定電流値を設定すると共に、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する制御手段と、
前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記駆動回路の温度が所定温度に到達した場合、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出した回数を比較する所定回数を減少させる、
モータ制御装置。
【0009】
（２）
前記制御手段は、前記設定電流値が閾値を超えた後に、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する、
（１）に記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、前記設定電流値が閾値を超えた後に、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する、
（１）に記載のモータ制御装置。
【0010】
（３）
前記制御手段は、同期整流の開始の閾値と終了の閾値とが異なる、
（２）に記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、同期整流の開始の閾値と終了の閾値とが異なる、
（２）に記載のモータ制御装置。
【0011】
（４）
前記制御手段は、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを所定回数だけ検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する、
（１）に記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを所定回数だけ検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する、
（１）に記載のモータ制御装置。
【0013】
（５）
前記制御手段は、進相して他相に通電が切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、
（１）に記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、進相して他相に通電が切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、
（１）に記載のモータ制御装置。
【0014】
（６）
前記制御手段は、前記ステッピングモータの動作モードが切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、
（１）に記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、前記ステッピングモータの動作モードが切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、
（１）に記載のモータ制御装置。
【0015】
（７）
前記制御手段は、前記ステッピングモータが搬送する記録媒体の種類が切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、
（１）に記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、前記ステッピングモータが搬送する記録媒体の種類が切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、
（１）に記載のモータ制御装置。
【0016】
（８）
前記制御手段は、前記ステッピングモータの回転速度が切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、
（１）に記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、前記ステッピングモータの回転速度が切り替わったら、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流を強制的に停止させる、
（１）に記載のモータ制御装置。
【0017】
（９）
前記制御手段は、進相毎に設定電流値が変化する励磁モードにおいて、進角毎に閾値と設定電流値を比較して、同期整流の実行を許可するか否かを判断する、
（１）に記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、進相毎に設定電流値が変化する励磁モードにおいて、進角毎に閾値と設定電流値を比較して、同期整流の実行を許可するか否かを判断する、
（１）に記載のモータ制御装置。
【0018】
（１０）
用紙を搬送するステッピングモータと、
前記ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、
前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流または非同期整流をさせるＰＷＭ制御手段と、
前記駆動回路が前記コイルの通電時に流れる電流と設定電流値とを比較する比較手段と、
前記設定電流値を設定すると共に、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する制御手段と、
前記用紙の種類に応じて、前記駆動回路に同期整流させるか否かを前記ＰＷＭ制御手段に設定する設定手段と、
前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記駆動回路の温度が所定温度に到達した場合、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出した回数を比較する所定回数を減少させる、
を備える画像形成装置。
用紙を搬送するステッピングモータと、
前記ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、
前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流または非同期整流をさせるＰＷＭ制御手段と、
前記駆動回路が前記コイルの通電時に流れる電流と設定電流値とを比較する比較手段と、
前記設定電流値を設定すると共に、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可する制御手段と、
前記用紙の種類に応じて、前記駆動回路に同期整流させるか否かを前記ＰＷＭ制御手段に設定する設定手段と、
前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記駆動回路の温度が所定温度に到達した場合、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出した回数を比較する所定回数を減少させる、
を備える画像形成装置。
【0019】
（１１）
ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、
前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流または非同期整流をさせるＰＷＭ制御手段と、
前記駆動回路と前記ＰＷＭ制御手段に設定する設定手段と、
前記駆動回路が前記コイルの通電時に流れる電流と設定電流値とを比較する比較手段と、
前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段と、
を具えるモータ制御装置による設定方法であって、
前記設定手段が、前記駆動回路が前記コイルの通電時に流す電流の設定値を定め、
前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流させるか否かを前記設定値に基づいて設定し、
前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可し、
前記駆動回路の温度が所定温度に到達した場合、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出した回数を比較する所定回数を減少させる、
モータ制御装置の設定方法。
ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、
前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流または非同期整流をさせるＰＷＭ制御手段と、
前記駆動回路と前記ＰＷＭ制御手段に設定する設定手段と、
前記駆動回路が前記コイルの通電時に流れる電流と設定電流値とを比較する比較手段と、
前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段と、
を具えるモータ制御装置による設定方法であって、
前記設定手段が、前記駆動回路が前記コイルの通電時に流す電流の設定値を定め、
前記コイルに回生電流が発生するタイミングで前記駆動回路に同期整流させるか否かを前記設定値に基づいて設定し、
前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出したならば、前記ＰＷＭ制御手段による同期整流の実施を許可し、
前記駆動回路の温度が所定温度に到達した場合、前記比較手段により前記コイルの通電時に流れる電流が前記設定電流値を超えたことを検出した回数を比較する所定回数を減少させる、
モータ制御装置の設定方法。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、ステッピングモータの駆動回路が同期整流を行い、かつ小電流時に電流を逆方向に流さないことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本実施形態における画像形成装置の概略を示す構成図である。
【図2】モータ制御回路を示す図である。
【図3】記憶部に記憶されているモータ制御のための設定パラメータを説明する図である。
【図4】ＰＷＭ制御部の非同期整流動作を示すモード遷移図である。
【図5】ＰＷＭ制御部の同期整流動作を示すモード遷移図である。
【図6】駆動回路がコイルに電流を流すときの動作を示す図である。
【図7】駆動回路がコイルに流れる回生電流を非同期整流する動作を示す図である。
【図8】駆動回路がコイルに流れる回生電流を同期整流する動作を示す図である。
【図9】駆動回路による非同期整流の動作を示すタイムチャートである。
【図10】駆動回路による同期整流の動作を示すタイムチャートである。
【図11】相電流の設定値が小さいときの駆動回路による非同期整流の動作を示すタイムチャートである。
【図12】相電流の設定値が小さいときの駆動回路による同期整流の動作を示すタイムチャートである。
【図13】ステッピングモータのマイクロステップ制御を示すグラフである。
【図14】相電流の設定値を変化させたときのＰＷＭ制御信号を示すタイムチャートである。
【図15】相電流の設定値とオペアンプ出力電圧との関係を示すグラフである。
【図16】本実施形態のステッピングモータの制御のタイミングチャートである。
【図17】動作モードと相電流の設定値と同期整流の実施の有無との関係を示す図である。
【図18】動作モードに応じて駆動回路に同期整流または非同期整流を実行させるためのフローチャートである。
【図19】コンパレータ出力信号の立ち上がりエッジによる割り込み処理を示すフローチャートである。
【図20】紙種情報と電流の設定値と同期整流の実施の有無との関係を示す図である。
【図21】紙種情報に応じて駆動回路に同期整流または非同期整流を実行させるためのフローチャートである。
【図22】回転速度と電流の設定値と同期整流の実施の有無との関係を示す図である。
【図23】回転速度に応じて駆動回路に同期整流または非同期整流を実行させるためのフローチャートである。
【図24】温度に応じて電流の設定値を閾値よりも高くする処理のフローチャートである。
【図25】温度に応じて閾値を電流の設定値よりも低くする処理のフローチャートである。
【図26】コンパレータ出力信号の立ち上がりエッジの規定回数を、温度に応じて減らす処理のフローチャートである。
【図27】非同期整流から同期整流へ遷移するときの相電流閾値を示すグラフである。
【図28】同期整流から非同期整流へ遷移するときの相電流閾値を示すグラフである。
【図29】ステッピングモータの２Ｗ１－２相励磁での駆動モード時におけるタイミングチャートである。
【図30】各マイクロステップにおける設定電流と同期整流の実施／未実施とを示す図である。
【図31】ステッピングモータの２相励磁での駆動モード時におけるタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
ステッピングモータの駆動回路の温度上昇対策として同期整流制御を行う場合、小電流時に同期整流を行うと回生電流が少ないため電流が逆方向に流れてしまい制御不能となる。このような事態を抑制するため、本発明では、電流の設定値に応じて同期整流の実施／未実施を切換える。
ステッピングモータの駆動回路の温度上昇対策として同期整流制御を行う場合、小電流時に同期整流を行うと回生電流が少ないため電流が逆方向に流れてしまい制御不能となる。このような事態を抑制するため、本発明では、電流の設定値に応じて同期整流の実施／未実施を切換える。
【0023】
図１は、本実施形態における画像形成装置５の概略を示す構成図である。
画像形成装置５は、用紙上にトナー像を形成させるための装置であり、例えばプリンタや複合機などである。画像形成装置５は、搬送路７上に中間ローラ３１，３２と、ループローラ３３，３４と、レジストローラ３５，３６と、転写ローラ３７，３８と、定着ローラ６０，６１と、排紙ローラ３９，３０とが順に配置されて構成される。画像形成装置５は更に、２相のステッピングモータ１Ａ～１Ｅと、これらを駆動するモータ制御回路２Ａ～２Ｅと、これらを統制御する上位制御部４を備えている。後記する図２において、ステッピングモータ１と、これを駆動するモータ制御回路２について説明する。
画像形成装置５は、用紙上にトナー像を形成させるための装置であり、例えばプリンタや複合機などである。画像形成装置５は、搬送路７上に中間ローラ３１，３２と、ループローラ３３，３４と、レジストローラ３５，３６と、転写ローラ３７，３８と、定着ローラ６０，６１と、排紙ローラ３９，３０とが順に配置されて構成される。画像形成装置５は更に、２相のステッピングモータ１Ａ～１Ｅと、これらを駆動するモータ制御回路２Ａ～２Ｅと、これらを統制御する上位制御部４を備えている。後記する図２において、ステッピングモータ１と、これを駆動するモータ制御回路２について説明する。
【0024】
搬送路７上を中間ローラ３１，３２から用紙が送られると、この用紙はループローラ３３，３４に達する。ループローラ３３，３４は、用紙をレジストローラ３５，３６に突き当ててスキューを除去するためのローラである。レジストローラ３５，３６は、励磁モードにしてスキューを除去するとともに、スキューが除去された用紙を転写ローラ３７，３８に搬送するためのローラである。転写ローラ３７，３８は、トナー像を用紙に転写するためのローラである。定着ローラ６０，６１は、用紙を加熱加圧してトナー像を定着させるためのローラであり、ステッピングモータによって駆動されていない。排紙ローラ３９，３０は、画像形成装置５の外に用紙を排出させるためのローラである。
【0025】
ステッピングモータ１Ａは、中間ローラ３１を駆動する駆動源であり、モータ制御回路２Ａによって駆動される。ステッピングモータ１Ｂは、ループローラ３３を駆動する駆動源であり、モータ制御回路２Ｂによって駆動される。ステッピングモータ１Ｃは、レジストローラ３５を駆動する駆動源であり、モータ制御回路２Ｃによって駆動される。ステッピングモータ１Ｄは、転写ローラ３７を駆動する駆動源であり、モータ制御回路２Ｄによって駆動される。ステッピングモータ１Ｅは、排紙ローラ３９を駆動する駆動源であり、モータ制御回路２Ａによって駆動される。
【0026】
図２は、モータ制御回路２と２相のステッピングモータ１を示す図である。
ステッピングモータ１は、Ａ相の２つのコイルＬ１，Ｌ２と、Ｂ相の２つのコイルＬ３，Ｌ４とを含んで構成される。コイルＬ１とコイルＬ２とは、同一の鉄心に逆向きに巻き回されており、相互誘導が発生する。コイルＬ３とコイルＬ４とも、同一の鉄心に逆向きに巻き回されており、相互誘導が発生する。なお、図１に示すモータ制御回路２Ｂ～２Ｅは、モータ制御回路２と同様に構成されている。
ステッピングモータ１は、Ａ相の２つのコイルＬ１，Ｌ２と、Ｂ相の２つのコイルＬ３，Ｌ４とを含んで構成される。コイルＬ１とコイルＬ２とは、同一の鉄心に逆向きに巻き回されており、相互誘導が発生する。コイルＬ３とコイルＬ４とも、同一の鉄心に逆向きに巻き回されており、相互誘導が発生する。なお、図１に示すモータ制御回路２Ｂ～２Ｅは、モータ制御回路２と同様に構成されている。
【0027】
モータ制御回路２は、制御部２１と、ＰＷＭ制御部２８と、Ｄ／Ａ変換器２２ａ，２２ｂと、Ａ／Ｄ変換器２３と、コンパレータ２４ａ，２４ｂと、オペアンプ２６ａ，２６ｂと、温度センサ２７とを含んで構成される。モータ制御回路２は更に、プリドライブ回路２５と、抵抗Ｒ１～Ｒ４と、電界効果トランジスタＱ１～Ｑ４と、シャント抵抗Ｒ５，Ｒ６と含んで構成される駆動回路２０を備える。この駆動回路２０は、ステッピングモータ１のコイルＬ１～Ｌ４に通電するユニポーラ駆動回路である。なお、図面において電界効果トランジスタのことを、ＦＥＴ（field-effect transistor）と省略して記載している場合がある。
【0028】
制御部２１は、後記する図３に示す電流の設定値リストなどを記憶する記憶部２１１を備える。この制御部２１には、ＭＯＤＥ信号と、ＣＷＢ信号と、ＣＬＯＣＫ信号と、ＥＮＡＢＬＥ信号と、ＲＥＳＥＴＢ信号と、画像形成装置情報とが入力される。ＭＯＤＥ信号は、２相励磁、１－２相励磁、Ｗ１－２相励磁、２Ｗ１－２相励磁のうち何れかを設定する信号である。ＣＷＢ信号は、モータの正転・逆転を設定する信号である。ＣＬＯＣＫ信号は、この制御部２１やＰＷＭ制御部２８の動作の基準信号である。ＥＮＡＢＬＥ信号は、モータ電流をカットさせる信号である。ＲＥＳＥＴＢ信号は、モータ電流をアクティブにする信号である。
【0029】
制御部２１には更に、Ａ／Ｄ変換器２３が接続されている。制御部２１は、リファレンス電圧Ｖｒｅｆと、温度センサ２７の出力信号とＡ／Ｄ変換器２３によって読み取ることができる。温度センサ２７は、サーミスタであり、駆動回路２０の近傍に設置されて、駆動回路２０の温度を検知することができる。制御部２１には更に、ＰＷＭ制御部２８が接続されており、このＰＷＭ制御部２８に対して各種設定を行って、ステッピングモータ１を制御する。
【0030】
ＰＷＭ制御部２８のＡ＋相／Ａ－相／Ｂ＋相／Ｂ－相の各制御端子は、プリドライブ回路２５に接続されている。プリドライブ回路２５のＡ＋相の制御端子は、抵抗Ｒ１を介して電界効果トランジスタＱ１のゲートに接続されている。プリドライブ回路２５のＡ－相の制御端子は、抵抗Ｒ２を介して電界効果トランジスタＱ１のゲートに接続されている。プリドライブ回路２５のＢ＋相の制御端子は、抵抗Ｒ３を介して電界効果トランジスタＱ１のゲートに接続されている。プリドライブ回路２５のＢ－相の制御端子は、抵抗Ｒ４を介して電界効果トランジスタＱ１のゲートに接続されている。
【0031】
《Ａ＋相／Ａ－相の駆動回路２０の構成と動作》
電界効果トランジスタＱ１のドレインは、ステッピングモータ１のＡ＋相のコイルＬ１の一端に接続されている。電界効果トランジスタＱ２のドレインは、ステッピングモータ１のＡ－相のコイルＬ２の一端に接続されている。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のソースは、シャント抵抗Ｒ５を介してグランドに接続されている。ステッピングモータ１のＡ＋相のコイルＬ１とＡ－相のコイルＬ２の他端は、２４Ｖの電源に接続されている。
電界効果トランジスタＱ１のドレインは、ステッピングモータ１のＡ＋相のコイルＬ１の一端に接続されている。電界効果トランジスタＱ２のドレインは、ステッピングモータ１のＡ－相のコイルＬ２の一端に接続されている。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のソースは、シャント抵抗Ｒ５を介してグランドに接続されている。ステッピングモータ１のＡ＋相のコイルＬ１とＡ－相のコイルＬ２の他端は、２４Ｖの電源に接続されている。
【0032】
電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のソースとシャント抵抗Ｒ５とが接続されたノードは、オペアンプ２６ａの入力端子に接続されている。オペアンプ２６ａの出力端子は、コンパレータ２４ａの反転入力端子に接続されている。制御部２１は、Ｄ／Ａ変換器２２ａの入力側に接続されており、Ｄ／Ａ変換器２２ａの出力側は、コンパレータ２４ａの非反転入力端子に接続されている。コンパレータ２４ａの出力端子は、ＰＷＭ制御部２８に接続されている。
【0033】
シャント抵抗Ｒ５は、Ａ＋相およびＡ－相に流れる電流を検出する抵抗である。シャント抵抗Ｒ５の電圧は、オペアンプ２６ａで増幅されてコンパレータ２４ａの反転入力端子に印加される。制御部２１は、電流の設定値に応じた電圧のデジタル値をＤ／Ａ変換器２２ａに出力し、Ｄ／Ａ変換器２２ａは、電流の設定値に応じた電圧をコンパレータ２４ａの非反転入力端子に印加する。コンパレータ２４ａは、反転入力端子の電圧値と非反転入力端子の電圧値とを比較してＨレベルまたはＬレベルを出力する。コンパレータ２４ａは、オペアンプ２６ａの出力電圧が電流の設定値に応じた電圧以下ならばＨレベルを出力し、オペアンプ２６ａの出力電圧が電流の設定値に応じた電圧を超えたならばＬレベルを出力する。
【0034】
つまり、Ａ相に流れる電流が電流の設定値を超えたときに、コンパレータ２４ａの出力信号がＨレベルとなる。このとき、ＰＷＭ制御部２８は、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１をターンオフする。
【0035】
《Ｂ＋相／Ｂ－相の駆動回路２０の構成と動作》
電界効果トランジスタＱ３のドレインは、ステッピングモータ１のＢ＋相のコイルＬ３の一端に接続されている。電界効果トランジスタＱ４のドレインは、ステッピングモータ１のＢ－相のコイルＬ４の一端に接続されている。電界効果トランジスタＱ３，Ｑ４のソースは、シャント抵抗Ｒ６を介してグランドに接続されている。ステッピングモータ１のＢ＋相のコイルＬ３とＢ－相のコイルＬ４の他端は、２４Ｖの電源に接続されている。
電界効果トランジスタＱ３のドレインは、ステッピングモータ１のＢ＋相のコイルＬ３の一端に接続されている。電界効果トランジスタＱ４のドレインは、ステッピングモータ１のＢ－相のコイルＬ４の一端に接続されている。電界効果トランジスタＱ３，Ｑ４のソースは、シャント抵抗Ｒ６を介してグランドに接続されている。ステッピングモータ１のＢ＋相のコイルＬ３とＢ－相のコイルＬ４の他端は、２４Ｖの電源に接続されている。
【0036】
電界効果トランジスタＱ３，Ｑ４のソースとシャント抵抗Ｒ６とが接続されたノードは、オペアンプ２６ｂの入力端子に接続されている。オペアンプ２６ｂの出力端子は、コンパレータ２４ｂの反転入力端子に接続されている。制御部２１は、Ｄ／Ａ変換器２２ｂの入力側に接続されており、Ｄ／Ａ変換器２２ｂの出力側は、コンパレータ２４ｂの非反転入力端子に接続されている。コンパレータ２４ｂの出力端子は、ＰＷＭ制御部２８に接続されている。
【0037】
Ｂ相の動作は、Ａ相の動作と同様である。シャント抵抗Ｒ６は、Ｂ＋相およびＢ－相に流れる電流を検出する抵抗である。シャント抵抗Ｒ６の電圧は、オペアンプ２６ｂで増幅されてコンパレータ２４ａの反転入力端子に印加される。制御部２１は、電流の設定値に応じた電圧のデジタル値をＤ／Ａ変換器２２ｂに出力し、Ｄ／Ａ変換器２２ｂは、電流の設定値に応じた電圧をコンパレータ２４ｂの非反転入力端子に印加する。コンパレータ２４ｂは、反転入力端子の電圧値と非反転入力端子の電圧値とを比較してＨレベルまたはＬレベルを出力する。コンパレータ２４ｂは、オペアンプ２６ｂの出力電圧が電流の設定値に応じた電圧以下ならばＨレベルを出力し、オペアンプ２６ｂの出力電圧が電流の設定値に応じた電圧を超えたならばＬレベルを出力する。
【0038】
つまり、Ｂ相に流れる電流が電流の設定値を超えたときに、コンパレータ２４ｂの出力信号がＨレベルとなる。このとき、ＰＷＭ制御部２８は、Ｂ＋相の電界効果トランジスタＱ３をターンオフする。
【0039】
温度センサ２７は、例えばサーミスタであり、電界効果トランジスタＱ１～Ｑ４の近傍に設けられている。これにより、電界効果トランジスタＱ１～Ｑ４の温度検出が可能となる。
【0040】
図３は、記憶部２１１に記憶されているモータ制御のための設定パラメータを説明する図である。
中間モータとは、図１の中間ローラ３１を駆動するステッピングモータ１Ａである。ループモータとは、図１のループローラ３３を駆動するステッピングモータ１Ｂである。レジストモータとは、図１のレジストローラ３５を駆動するステッピングモータ１Ｃである。転写モータとは、図１の転写ローラ３７を駆動するステッピングモータ１Ｄである。排紙モータとは、図１の排紙ローラ３９を駆動するステッピングモータ１Ｅである。
中間モータとは、図１の中間ローラ３１を駆動するステッピングモータ１Ａである。ループモータとは、図１のループローラ３３を駆動するステッピングモータ１Ｂである。レジストモータとは、図１のレジストローラ３５を駆動するステッピングモータ１Ｃである。転写モータとは、図１の転写ローラ３７を駆動するステッピングモータ１Ｄである。排紙モータとは、図１の排紙ローラ３９を駆動するステッピングモータ１Ｅである。
【0041】
「定速１」欄と「定速２」欄は、所定の回転速度を維持して駆動する場合を示している。「加速」欄は、回転速度を加速して駆動する場合を示し、「減速」欄は減速する場合を示している。「励磁」欄は、回転子を停止状態とする場合を示している。モータごとに負荷や回転速度が異なるため、それに従って設定電流が異なっている。
【0042】
中間モータ（ステッピングモータ１Ａ）は、定速１のときに２．０Ａを流し、定速２のときに１．８Ａを流し、加速のときに２．０Ａを流し、減速のときに２．０Ａを流し、励磁のときに０．８Ａを流す。よって、駆動回路２０は、ステッピングモータ１Ａの励磁のときに同期整流を実施せず、それ以外のときには同期整流を実施する。
【0043】
ループモータ（ステッピングモータ１Ｂ）は、定速１のときに２．０Ａを流し、定速２のときに１．８Ａを流し、加速のときに２．０Ａを流し、減速のときに２．０Ａを流し、励磁のときに０．８Ａを流す。よって、駆動回路２０は、ステッピングモータ１Ｂの励磁のときに同期整流を実施せず、それ以外のときには同期整流を実施する。
【0044】
レジストモータ（ステッピングモータ１Ｃ）は、定速１のときに２．５Ａを流し、定速２のときに２．０Ａを流し、加速のときに２．５Ａを流し、減速のときに２．５Ａを流し、励磁のときに１．２Ａを流す。よって、駆動回路２０は、ステッピングモータ１Ｃの全ての動作モードにおいて同期整流を実施する。
【0045】
転写モータ（ステッピングモータ１Ｄ）は、定速１のときに２．５Ａを流し、定速２のときに２．０Ａを流し、加速のときに２．５Ａを流し、減速のときに２．５Ａを流し、励磁のときに１．２Ａを流す。よって、駆動回路２０は、ステッピングモータ１Ｄの全ての動作モードにおいて同期整流を実施する。
【0046】
排紙モータ（ステッピングモータ１Ｅ）は、定速１のときに２．０Ａを流し、定速２のときに２．０Ａを流し、加速のときに２．０Ａを流し、減速のときに２．０Ａを流し、励磁のときに０．５Ａを流す。よって、駆動回路２０は、ステッピングモータ１Ｅの励磁のときに同期整流を実施せず、それ以外のときには同期整流を実施する。
【0047】
これら設定電流（設定パラメータ）は、図２に示す制御部２１の記憶部２１１に記憶されている。
【0048】
図４は、ＰＷＭ制御部２８の非同期整流の場合を示すモード遷移図である。
非同期整流に設定された場合、ＰＷＭ制御部２８は、ＰＷＭ周期が開始すると共にモードＭ１０に遷移して電界効果トランジスタＱ１をターンオンし、電界効果トランジスタＱ２をオフする。これにより後記する図５に示すように、Ａ＋相のコイルＬ１に電流が流れる。Ａ＋相の電流が電流の設定値を超えたとき、モードＭ１１に遷移する。
モードＭ１１において、ＰＷＭ制御部２８は、電界効果トランジスタＱ１をターンオフする。電界効果トランジスタＱ２は、オフしたままである。これにより、後記する図６に示すように、Ａ－相のコイルＬ２に回生電流が発生する。この回生電流は、電界効果トランジスタＱ２のボディダイオードに流れる。モードＭ１１において、このＰＷＭ周期が終了し、次のＰＷＭ周期になると、ＰＷＭ制御部２８は、モードＭ１０に戻る。
非同期整流に設定された場合、ＰＷＭ制御部２８は、ＰＷＭ周期が開始すると共にモードＭ１０に遷移して電界効果トランジスタＱ１をターンオンし、電界効果トランジスタＱ２をオフする。これにより後記する図５に示すように、Ａ＋相のコイルＬ１に電流が流れる。Ａ＋相の電流が電流の設定値を超えたとき、モードＭ１１に遷移する。
モードＭ１１において、ＰＷＭ制御部２８は、電界効果トランジスタＱ１をターンオフする。電界効果トランジスタＱ２は、オフしたままである。これにより、後記する図６に示すように、Ａ－相のコイルＬ２に回生電流が発生する。この回生電流は、電界効果トランジスタＱ２のボディダイオードに流れる。モードＭ１１において、このＰＷＭ周期が終了し、次のＰＷＭ周期になると、ＰＷＭ制御部２８は、モードＭ１０に戻る。
【0049】
図５は、ＰＷＭ制御部２８の同期整流の場合を示すモード遷移図である。
同期整流に設定された場合、ＰＷＭ制御部２８は、ＰＷＭ周期が開始すると共にモードＭ２０に遷移して電界効果トランジスタＱ１をターンオンし、電界効果トランジスタＱ２をオフする。これにより後記する図５に示すように、Ａ＋相のコイルＬ１に電流が流れる。Ａ＋相の電流が設定値を超えたとき、モードＭ２１に遷移する。
同期整流に設定された場合、ＰＷＭ制御部２８は、ＰＷＭ周期が開始すると共にモードＭ２０に遷移して電界効果トランジスタＱ１をターンオンし、電界効果トランジスタＱ２をオフする。これにより後記する図５に示すように、Ａ＋相のコイルＬ１に電流が流れる。Ａ＋相の電流が設定値を超えたとき、モードＭ２１に遷移する。
【0050】
モードＭ２１において、ＰＷＭ制御部２８は、電界効果トランジスタＱ１をターンオフし、電界効果トランジスタＱ２をターンオンする。これにより、後記する図７に示すように、Ａ－相のコイルＬ２に発生した回生電流は、電界効果トランジスタＱ２を流れる。モードＭ２１において、このＰＷＭ周期が終了し、次のＰＷＭ周期になると、ＰＷＭ制御部２８は、モードＭ２０に戻り、電界効果トランジスタＱ１をターンオンして電界効果トランジスタＱ２をターンオフする。
【0051】
同期整流を行うのは、電界効果トランジスタＱ２の温度上昇対策のためである。同期整流により、電界効果トランジスタＱ２の整流中の損失を低減して温度上昇を抑制する。通電相のＡ＋相の制御波形は、非同期整流の制御波形と同じである。
【0052】
図６は、駆動回路２０がコイルＬ１に電流を流すときの動作を示す図である。
図６には、ステッピングモータ１のＡ＋相のコイルＬ１と、Ａ－相のコイルＬ２とが示されている。Ａ＋相・Ａ－相の駆動回路２０は、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２と、シャント抵抗Ｒ５を含んで構成される。
コイルＬ１の一端は、電界効果トランジスタＱ１のドレインに接続され、コイルＬ１の他端は、２４Ｖまたは３６Ｖの電源に接続されている。コイルＬ２の一端は、電界効果トランジスタＱ２のドレインに接続され、コイルＬ２の他端は、２４Ｖまたは３６Ｖの電源に接続されている。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のソースは、シャント抵抗Ｒ５を介してグランドに接続されている。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のソースとシャント抵抗Ｒ５とが接続されたノードは、オペアンプ２６ａの入力端子に接続されている。オペアンプ２６ａの出力端子は、コンパレータ２４ａの反転入力端子に接続されている。
図６には、ステッピングモータ１のＡ＋相のコイルＬ１と、Ａ－相のコイルＬ２とが示されている。Ａ＋相・Ａ－相の駆動回路２０は、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２と、シャント抵抗Ｒ５を含んで構成される。
コイルＬ１の一端は、電界効果トランジスタＱ１のドレインに接続され、コイルＬ１の他端は、２４Ｖまたは３６Ｖの電源に接続されている。コイルＬ２の一端は、電界効果トランジスタＱ２のドレインに接続され、コイルＬ２の他端は、２４Ｖまたは３６Ｖの電源に接続されている。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のソースは、シャント抵抗Ｒ５を介してグランドに接続されている。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のソースとシャント抵抗Ｒ５とが接続されたノードは、オペアンプ２６ａの入力端子に接続されている。オペアンプ２６ａの出力端子は、コンパレータ２４ａの反転入力端子に接続されている。
【0053】
この図６に示すモータ制御回路２は、駆動相（Ａ＋）に通電中である。このとき電界効果トランジスタＱ１のゲートにはオン電圧が印加され、ドレインとソース間が通電されている。これにより破線矢印に示すように、電源からコイルＬ１と電界効果トランジスタＱ１とシャント抵抗Ｒ５を介して電流が流れる。電界効果トランジスタＱ２のゲートにはオフ電圧が印加されており、ドレインとソース間はオフされている。
【0054】
図７は、駆動回路２０がコイルＬ２に流れる回生電流を非同期整流する動作を示す図である。
図６に示す駆動回路２０が図７に遷移すると、駆動相のＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１は、ターンオフされる。コイルＬ１とコイルＬ２とは、同一の鉄心に逆向きに巻き回されているので、コイルＬ１の磁場の変化でコイルＬ２に電磁誘導（相互誘導）が起こり、回生電流が生じる。つまり、コイルＬ２には、電界効果トランジスタＱ２のドレイン側から電源側に向けて回生電流が生じる。
図６に示す駆動回路２０が図７に遷移すると、駆動相のＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１は、ターンオフされる。コイルＬ１とコイルＬ２とは、同一の鉄心に逆向きに巻き回されているので、コイルＬ１の磁場の変化でコイルＬ２に電磁誘導（相互誘導）が起こり、回生電流が生じる。つまり、コイルＬ２には、電界効果トランジスタＱ２のドレイン側から電源側に向けて回生電流が生じる。
【0055】
このとき、電界効果トランジスタＱ２のゲートにはオフ電圧が印加されており、ドレインとソース間はオフされているので、破線矢印で示す回生電流は、電界効果トランジスタＱ２のボディダイオードを介して流れる。これにより、反転相のＡ－相側で非同期整流が行われる。このときの損失を、以下の式（１）に示す。
(数１)
Ｌ＝Ｖｆ×Ｉｒ ・・・（１）
ここに Ｌ ：損失
Ｖｆ：順方向電圧降下
Ｉｒ：回生電流
(数１)
Ｌ＝Ｖｆ×Ｉｒ ・・・（１）
ここに Ｌ ：損失
Ｖｆ：順方向電圧降下
Ｉｒ：回生電流
【0056】
回生電流が３Ａの場合、順方向電圧降下は０．７Ｖなので、損失は２１００ｍＷとなる。
(数２)
Ｌ＝３×０．７ ＝２．１ ・・・（２）
(数２)
Ｌ＝３×０．７ ＝２．１ ・・・（２）
【0057】
図８は、駆動回路２０がコイルＬ２に流れる回生電流を同期整流する動作を示す図である。
図６に示す駆動回路２０が図８に遷移すると、駆動相のＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１は、ターンオフされる。コイルＬ１とコイルＬ２とは、同一の鉄心に逆向きに巻き回されているので、コイルＬ１の磁場の変化でコイルＬ２に電磁誘導（相互誘導）が起こり、反転相のＡ－相側に回生電流が生じる。つまり、コイルＬ２には、電界効果トランジスタＱ２のドレイン側から電源側に向けて回生電流が生じる。
図６に示す駆動回路２０が図８に遷移すると、駆動相のＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１は、ターンオフされる。コイルＬ１とコイルＬ２とは、同一の鉄心に逆向きに巻き回されているので、コイルＬ１の磁場の変化でコイルＬ２に電磁誘導（相互誘導）が起こり、反転相のＡ－相側に回生電流が生じる。つまり、コイルＬ２には、電界効果トランジスタＱ２のドレイン側から電源側に向けて回生電流が生じる。
【0058】
このとき、電界効果トランジスタＱ２のゲートにはオン電圧が印加されており、ドレインとソース間は通電されているので、破線矢印で示す回生電流は、電界効果トランジスタＱ２のソースからドレインに流れる。これにより、反転相のＡ－相側で同期整流が行われる。このときの損失を、以下の式（３）に示す。
(数３)
Ｌ＝Ｉｒ２ × Ｒｓ ・・・（３）
ここに Ｌ ：損失
Ｉｒ：回生電流
Ｒｓ：シャント抵抗
(数３)
Ｌ＝Ｉｒ２ × Ｒｓ ・・・（３）
ここに Ｌ ：損失
Ｉｒ：回生電流
Ｒｓ：シャント抵抗
【0059】
回生電流が３．０Ａであり、かつシャント抵抗が３０ｍΩの場合、損失は２７０ｍＷとなる。
(数４)
Ｌ ＝ ３．０２ × ３０ ＝ ２７０ ・・・（４）
(数４)
Ｌ ＝ ３．０２ × ３０ ＝ ２７０ ・・・（４）
【0060】
式（４）に示した同期整流時の損失は、式（２）に示した非同期整流時の損失に対して約１３％である。つまり、同期整流時の損失は、非同期整流時の損失よりも小さい。
【0061】
図９は、駆動回路２０による非同期整流の動作を示すタイムチャートである。以下に示す図９から図１２は、それぞれＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１の制御信号、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２の制御信号、Ａ＋相の電流、Ａ－相の電流、Ａ相の電流検出のオペアンプ２６ａの出力信号、Ａ相のコンパレータ２４ａの出力信号を示している。
【0062】
時刻Ｔ0にＰＷＭ周期が開始する。これによりＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１のゲートにオン信号が印加され、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２のゲートにオフ信号が印加される。これにより電界効果トランジスタＱ１がターンオンしてコイルＬ１にＡ＋相の電流が流れる。図９ではＡ＋相の電流を模式的にランプ波形で示している。
【0063】
Ａ相電流を検出するオペアンプ２６ａは、シャント抵抗Ｒ５の一端の電圧を増幅して出力し、よってＡ＋相の電流に応じた電圧を出力する。Ａ相のコンパレータ２４ａは、Ａ＋相の電流に応じた電圧と電圧Ｖ1との比較結果を出力する。時刻Ｔ0において、コンパレータ２４ａの出力はＬレベルである。
【0064】
時刻Ｔ1において、Ａ＋相の電流に応じた電圧は電圧Ｖ1を超え、Ａ相のコンパレータ２４ａの出力がＨレベルになる。これにより図２に示すＰＷＭ制御部２８は、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１をターンオフする。
【0065】
電界効果トランジスタＱ１のターンオフに伴い、コイルＬ１の磁場の変化でコイルＬ２に電磁誘導（相互誘導）が起こり、反転相のＡ－相側に回生電流が生じる。つまり、コイルＬ２には、電界効果トランジスタＱ２のドレイン側から電源側に向けて回生電流が生じる。この回生電流は、図７に示すように、電界効果トランジスタＱ２のボディダイオード（寄生ダイオード）を流れ、時間経過とともに減少する。図９では回生電流を模式的にランプ波形で示している。
【0066】
時刻Ｔ2に次のＰＷＭ周期が開始する。図２に示すＰＷＭ制御部２８は、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１をターンオンさせる。これによりＡ－相の電流は０Ａとなり、Ａ＋相に電流が流れ始める。時刻Ｔ3における動作は、時刻Ｔ1における動作と同様である。このようなＰＷＭ周期を繰り返すことにより、ステッピングモータ１を駆動することができる。
【0067】
図１０は、駆動回路２０による同期整流の動作を示すタイムチャートである。
時刻Ｔ10にＰＷＭ周期が開始する。これによりＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１のゲートにオン信号が印加され、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２のゲートにオフ信号が印加される。これにより電界効果トランジスタＱ１がターンオンしてコイルＬ１にＡ＋相の電流が流れる。ここではＡ＋相の電流を模式的にランプ波形で示している。
時刻Ｔ10にＰＷＭ周期が開始する。これによりＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１のゲートにオン信号が印加され、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２のゲートにオフ信号が印加される。これにより電界効果トランジスタＱ１がターンオンしてコイルＬ１にＡ＋相の電流が流れる。ここではＡ＋相の電流を模式的にランプ波形で示している。
【0068】
Ａ相電流を検出するオペアンプ２６ａは、シャント抵抗Ｒ５の一端の電圧を増幅して出力し、よってＡ＋相の電流に応じた電圧を出力する。Ａ相のコンパレータ２４ａは、Ａ＋相の電流に応じた電圧と電圧Ｖ1との比較結果を出力する。時刻Ｔ10において、コンパレータ２４ａの出力はＬレベルである。
【0069】
時刻Ｔ11において、Ａ＋相の電流に応じた電圧は電圧Ｖ1を超え、Ａ相のコンパレータ２４ａの出力がＨレベルになる。これにより図２に示すＰＷＭ制御部２８は、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１をターンオフし、同時にＡ－相の電界効果トランジスタＱ２をターンオンする。
【0070】
電界効果トランジスタＱ１のターンオフに伴い、コイルＬ１の磁場の変化でコイルＬ２に電磁誘導（相互誘導）が起こり、反転相のＡ－相側に回生電流が生じる。つまり、コイルＬ２には、電界効果トランジスタＱ２のドレイン側から電源側に向けて回生電流が生じる。回生電流は、図８に示すように電界効果トランジスタＱ２のソースからドレインに流れ、時間経過とともに減少する。図１０では回生電流を模式的にランプ波形で示している。
【0071】
時刻Ｔ12に次のＰＷＭ周期が開始する。図２に示すＰＷＭ制御部２８は、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１をターンオンさせる。これによりＡ－相の電流は０Ａとなり、Ａ＋相に電流が流れ始める。時刻Ｔ13における動作は、時刻Ｔ11における動作と同様である。このようなＰＷＭ周期を繰り返すことにより、ステッピングモータ１を駆動することができる。
ここでは回生電流が０Ａになるまえに次のＰＷＭ周期が来ているので、Ａ－相の電流が０Ａを越えて＋側に流れだすことはない。
ここでは回生電流が０Ａになるまえに次のＰＷＭ周期が来ているので、Ａ－相の電流が０Ａを越えて＋側に流れだすことはない。
【0072】
図１１は、相電流の設定値が低いときの駆動回路２０による非同期整流の動作を示すタイムチャートである。
時刻Ｔ20にＰＷＭ周期が開始する。これによりＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１のゲートにオン信号が印加され、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２のゲートにオフ信号が印加される。これにより電界効果トランジスタＱ１がターンオンしてコイルＬ１にＡ＋相の電流が流れる。
時刻Ｔ20にＰＷＭ周期が開始する。これによりＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１のゲートにオン信号が印加され、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２のゲートにオフ信号が印加される。これにより電界効果トランジスタＱ１がターンオンしてコイルＬ１にＡ＋相の電流が流れる。
【0073】
Ａ相電流を検出するオペアンプ２６ａは、シャント抵抗Ｒ５の一端の電圧を増幅して出力し、よってＡ＋相の電流に応じた電圧を出力する。Ａ相のコンパレータ２４ａは、Ａ＋相の電流に応じた電圧と電圧Ｖ2との比較結果を出力する。時刻Ｔ20において、コンパレータ２４ａの出力はＬレベルである。
【0074】
時刻Ｔ21において、Ａ＋相の電流に応じた電圧は電圧Ｖ2を超え、Ａ相のコンパレータ２４ａの出力がＨレベルになる。これにより図２に示すＰＷＭ制御部２８は、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１をターンオフする。
【0075】
電界効果トランジスタＱ１のターンオフに伴い、コイルＬ２には、電界効果トランジスタＱ２のドレイン側から電源側に向けて回生電流が生じる。この回生電流は、図７に示すように、電界効果トランジスタＱ２のボディダイオード（寄生ダイオード）を流れ、時間の経過とともに減少し、時刻Ｔ22において０Ａに達する。ここではボディダイオードの整流効果により、Ａ－相電流が０Ａを超えることはない。
【0076】
時刻Ｔ23に次のＰＷＭ周期が開始する。図２に示すＰＷＭ制御部２８は、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１をターンオンさせる。これによりＡ－相の電流は０Ａとなり、Ａ＋相に電流が流れ始める。時刻Ｔ24における動作は、時刻Ｔ21における動作と同様である。このようなＰＷＭ周期を繰り返すことにより、ステッピングモータ１を駆動することができる。
【0077】
図１２は、相電流の設定値が低いときの駆動回路２０による同期整流の動作を示すタイムチャートである。
時刻Ｔ30にＰＷＭ周期が開始する。これによりＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１のゲートにオン信号が印加され、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２のゲートにオフ信号が印加される。これにより電界効果トランジスタＱ１がターンオンしてコイルＬ１にＡ＋相の電流が流れる。
時刻Ｔ30にＰＷＭ周期が開始する。これによりＡ＋相の電界効果トランジスタＱ１のゲートにオン信号が印加され、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２のゲートにオフ信号が印加される。これにより電界効果トランジスタＱ１がターンオンしてコイルＬ１にＡ＋相の電流が流れる。
【0078】
Ａ相電流を検出するオペアンプ２６ａは、シャント抵抗Ｒ５の一端の電圧を増幅して出力し、よってＡ＋相の電流に応じた電圧を出力する。Ａ相のコンパレータ２４ａは、Ａ＋相の電流に応じた電圧と電圧Ｖ2との比較結果を出力する。時刻Ｔ30において、コンパレータ２４ａの出力はＬレベルである。
【0079】
時刻Ｔ31において、Ａ＋相の電流に応じた電圧は電圧Ｖ2を超え、Ａ相のコンパレータ２４ａの出力がＨレベルになる。これにより図２に示すＰＷＭ制御部２８は、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１をターンオフし、同時にＡ－相の電界効果トランジスタＱ２をターンオンする。
【0080】
電界効果トランジスタＱ１のターンオフに伴い、コイルＬ２には、電界効果トランジスタＱ２のドレイン側から電源側に向けて回生電流が生じる。回生電流は、図８に示すように電界効果トランジスタＱ２のソースからドレインに流れ、時間の経過とともに減少し、時刻Ｔ32において０Ａを超えて電流の方向が逆転し、更に時間経過と共に増加する。これに伴い、Ａ相の電流検出アンプの出力が増加する。
【0081】
時刻Ｔ33に、Ａ相の電流検出アンプの出力が電圧Ｖ2を超えるので、コンパレータ２４ａの出力はＨレベルとなる。図２に示すＰＷＭ制御部２８は、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１をターンオフするが、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２をオンし続けるため、Ａ－側の電流は増え続ける。
このような現象を防ぐため、ステッピングモータ１に小電流を流す場合には非同期整流を行い、閾値を超えた電流を流す場合には同期整流を行う。この閾値は、例えば電流の設定値が１．０Ａの場合である。ここで閾値は、ＰＷＭ周期における電流増加量の２倍としている。
このような現象を防ぐため、ステッピングモータ１に小電流を流す場合には非同期整流を行い、閾値を超えた電流を流す場合には同期整流を行う。この閾値は、例えば電流の設定値が１．０Ａの場合である。ここで閾値は、ＰＷＭ周期における電流増加量の２倍としている。
【0082】
図１３は、ステッピングモータ１のマイクロステップ制御を示すグラフである。
制御部２１は、ステッピングモータ１のコイルに、所定の電流を所定期間だけ通電して制御する。
制御部２１は、ステッピングモータ１のコイルに、所定の電流を所定期間だけ通電して制御する。
【0083】
マイクロステップＭ１～Ｍ３は、Ａ＋相のコイルＬ１に通電するマイクロステップである。マイクロステップＭ１において、制御部２１は、ＰＷＭ制御部２８を介して駆動回路２０を制御し、Ａ＋相のコイルＬ１に１．７Ａを通電する。マイクロステップＭ２において、制御部２１は、ＰＷＭ制御部２８を介して駆動回路２０を制御し、Ａ＋相のコイルＬ１に１．２Ａを通電する。このとき制御部２１は、ＰＷＭ制御部２８を介して駆動回路２０に同期整流を行わせる。
マイクロステップＭ３において、制御部２１は、ＰＷＭ制御部２８を介して駆動回路２０を制御し、Ａ＋相のコイルＬ１に０．６Ａを通電し、駆動回路２０に非同期整流を行わせる。
マイクロステップＭ３において、制御部２１は、ＰＷＭ制御部２８を介して駆動回路２０を制御し、Ａ＋相のコイルＬ１に０．６Ａを通電し、駆動回路２０に非同期整流を行わせる。
【0084】
マイクロステップＭ４～Ｍ７は、Ａ－相のコイルＬ２に通電するマイクロステップである。マイクロステップＭ４において、制御部２１は、駆動回路２０を制御してＡ－相のコイルに０．２Ａを通電する。マイクロステップＭ５において、制御部２１は、ＰＷＭ制御部２８を介して駆動回路２０を制御し、Ａ－相のコイルＬ２に０．６Ａを通電し、駆動回路２０に非同期整流を行わせる。
【0085】
マイクロステップＭ６において、制御部２１は、ＰＷＭ制御部２８を介して駆動回路２０を制御し、Ａ－相のコイルＬ２に１．２Ａを通電する。マイクロステップＭ７において、制御部２１は、ＰＷＭ制御部２８を介して駆動回路２０を制御し、Ａ－相のコイルＬ２に１．７Ａを通電する。このとき制御部２１は、駆動回路２０に同期整流を行わせる。
【0086】
つまり制御部２１は、電流の設定値と閾値（１．０Ａ）とを比較し、設定値が閾値以下の場合は非同期整流を実行する旨をＰＷＭ制御部２８に設定し、設定値が閾値を超える場合は同期整流を実行する旨をＰＷＭ制御部２８に設定する。
【0087】
図１４は、相電流の設定値を変化させたときのＰＷＭ制御信号を示すタイムチャートである。グラフの縦軸は、電界効果トランジスタの制御信号を示している。
図１４に示したマイクロステップＭ５において、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２は、所定のオン・デューティのＰＷＭ信号で制御され、よってＡ－相のコイルＬ２に０．６Ａを通電する。
図１４に示したマイクロステップＭ５において、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２は、所定のオン・デューティのＰＷＭ信号で制御され、よってＡ－相のコイルＬ２に０．６Ａを通電する。
【0088】
マイクロステップＭ６において、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２は、所定のオン・デューティのＰＷＭ信号で制御され、よってＡ－相のコイルＬ２に１．２Ａを通電する。マイクロステップＭ７において、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２は、所定のオン・デューティのＰＷＭ信号で制御され、よってＡ－相のコイルＬ２に１．７Ａを通電する。
【0089】
制御部２１は、ＰＷＭ制御による一定周期の中で、オン・デューティを変化させる事で平均電圧を変化させる。これにより、相電流を変化させることができる。
【0090】
図１５は、相電流の設定値とオペアンプ２６ａの出力電圧との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は設定値を示している。グラフの横軸は、オペアンプ２６ａの出力電圧を示している。
相電流は、シャント抵抗Ｒ５を流れるので、シャント抵抗Ｒ５の両端には所定の電圧が生じる。オペアンプ２６ａは、シャント抵抗Ｒ５の一端の電圧を線形に増幅する。
オペアンプ２６ａの出力が、１６０ｍＶ以下の場合、相電流は１．０Ａ以下である。このとき、非同期整流が実施される。
オペアンプ２６ａの出力が、１６０ｍＶを超える場合、相電流は１．０Ａを超える。このとき、同期整流が実施される。
相電流は、シャント抵抗Ｒ５を流れるので、シャント抵抗Ｒ５の両端には所定の電圧が生じる。オペアンプ２６ａは、シャント抵抗Ｒ５の一端の電圧を線形に増幅する。
オペアンプ２６ａの出力が、１６０ｍＶ以下の場合、相電流は１．０Ａ以下である。このとき、非同期整流が実施される。
オペアンプ２６ａの出力が、１６０ｍＶを超える場合、相電流は１．０Ａを超える。このとき、同期整流が実施される。
【0091】
《第１の実施形態》
第１の実施形態は、画像形成装置５の上位制御部４より得た動作モード情報を基に設定電流を可変し、同期整流の実施を判断する制御を示す。
第１の実施形態は、画像形成装置５の上位制御部４より得た動作モード情報を基に設定電流を可変し、同期整流の実施を判断する制御を示す。
【0092】
図１６は、本実施形態のステッピングモータの制御のタイミングチャートである。
図１６の第１番目のグラフは、通電相の制御信号を示しており、第２番目のグラフはＰＷＭクロックを示している。ここで時刻Ｔ40から時刻Ｔ44までは、Ａ＋相であり、電界効果トランジスタＱ１がＰＷＭパルスに従ってオンする。
時刻Ｔ44以降はＡ－相であり、図８に示すように電界効果トランジスタＱ２がＰＷＭパルスに従ってオンする。
図１６の第１番目のグラフは、通電相の制御信号を示しており、第２番目のグラフはＰＷＭクロックを示している。ここで時刻Ｔ40から時刻Ｔ44までは、Ａ＋相であり、電界効果トランジスタＱ１がＰＷＭパルスに従ってオンする。
時刻Ｔ44以降はＡ－相であり、図８に示すように電界効果トランジスタＱ２がＰＷＭパルスに従ってオンする。
【0093】
第３番目のグラフは、コンパレータ２４ａの入力端子に印加される入力電圧を示している。この入力電圧は、シャント抵抗Ｒ５の両端電圧であり、シャント抵抗Ｒ５に流れる電流に比例する。第４番目のグラフは、コンパレータ２４ａの出力電圧を示している。
第５番目のグラフは、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１の制御信号を示している。第６番目のグラフは、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２の制御信号を示している。
時刻Ｔ40において、電界効果トランジスタＱ１がオンする。これにより、入力電圧はランプ状に増加する。
第５番目のグラフは、Ａ＋相の電界効果トランジスタＱ１の制御信号を示している。第６番目のグラフは、Ａ－相の電界効果トランジスタＱ２の制御信号を示している。
時刻Ｔ40において、電界効果トランジスタＱ１がオンする。これにより、入力電圧はランプ状に増加する。
【0094】
時刻Ｔ41において、入力電圧が設定値Ｖthを超えると、コンパレータ２４ａの出力電圧が３．３Ｖになる。この設定値Ｖthは、シャント抵抗Ｒ５に流れる電流が設定電流値を超えたか否かを比較するためのものである。これにより電界効果トランジスタＱ１が所定時間に亘ってオフし、入力電圧はそれに伴って下がる。これは、非同期整流の動作である。所定時間の経過後、電界効果トランジスタＱ１は再びオンし、入力電圧はランプ状に増加する。
【0095】
時刻Ｔ42において、入力電圧が設定値Ｖthを超えると、コンパレータ２４ａの出力電圧が３．３Ｖになる。これにより電界効果トランジスタＱ１が所定時間に亘ってオフし、入力電圧はそれに伴って下がる。所定時間の経過後、電界効果トランジスタＱ１は再びオンし、入力電圧はランプ状に増加する。
【0096】
時刻Ｔ43において、入力電圧が設定値Ｖthを超えると、コンパレータ２４ａの出力電圧が３．３Ｖになる。これにより電界効果トランジスタＱ１が所定時間に亘ってオフすると共に、電界効果トランジスタＱ２が所定時間に亘ってオンし、入力電圧はそれに伴って下がる。これは、同期整流の動作である。
所定時間の経過後、電界効果トランジスタＱ１は再びオンし、入力電圧はランプ状に増加する。以下、時刻Ｔ44まで同様な動作を繰り返す。
所定時間の経過後、電界効果トランジスタＱ１は再びオンし、入力電圧はランプ状に増加する。以下、時刻Ｔ44まで同様な動作を繰り返す。
【0097】
時刻Ｔ44以降は、Ａ－相である。Ａ＋相からＡ－相に進相して通電が切り替わると、同期整流は強制的に停止する。時刻Ｔ44以降の最初のＰＷＭクロックの立下りにより、電界効果トランジスタＱ１がオンする。これにより、入力電圧はランプ状に増加する。
時刻Ｔ45において、入力電圧が設定値Ｖthを超えると、コンパレータ２４ａの出力電圧が３．３Ｖになる。これにより電界効果トランジスタＱ２が所定時間に亘ってオフし、入力電圧はそれに伴って下がる。これは、非同期整流の動作である。所定時間の経過後、電界効果トランジスタＱ２は再びオンし、入力電圧はランプ状に増加する。
時刻Ｔ45において、入力電圧が設定値Ｖthを超えると、コンパレータ２４ａの出力電圧が３．３Ｖになる。これにより電界効果トランジスタＱ２が所定時間に亘ってオフし、入力電圧はそれに伴って下がる。これは、非同期整流の動作である。所定時間の経過後、電界効果トランジスタＱ２は再びオンし、入力電圧はランプ状に増加する。
【0098】
時刻Ｔ45において、入力電圧が設定値Ｖthを超えると、コンパレータ２４ａの出力電圧が３．３Ｖになる。これにより電界効果トランジスタＱ２が所定時間に亘ってオフし、入力電圧はそれに伴って下がる。所定時間の経過後、電界効果トランジスタＱ２は再びオンし、入力電圧はランプ状に増加する。
【0099】
時刻Ｔ46において、入力電圧が設定値Ｖthを超えると、コンパレータ２４ａの出力電圧が３．３Ｖになる。これにより電界効果トランジスタＱ１が所定時間に亘ってオフすると共に、電界効果トランジスタＱ２が所定時間に亘ってオンし、入力電圧はそれに伴って下がる。これは、同期整流の動作である。
【0100】
このように、コンパレータ２４ａによりコイルの通電時に流れる電流が設定電流値（設定値Ｖth）を超えたことを３回に亘って検出したならば、同期整流を実施している。このように構成することで、ノイズ等で誤って同期整流を実施してしまうことを抑止可能である。
【0101】
図１７は、動作モードと電流の設定値と同期整流の実施の有無との関係を示す図である。
動作モードが低速・加速・減速の場合、相電流の設定値は２．０Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施する。動作モードが励磁の場合、相電流の設定値は１．０Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施しない。このテーブルは、例えば制御部２１の記憶部２１１に格納されている。
動作モードが低速・加速・減速の場合、相電流の設定値は２．０Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施する。動作モードが励磁の場合、相電流の設定値は１．０Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施しない。このテーブルは、例えば制御部２１の記憶部２１１に格納されている。
【0102】
図１８は、動作モードに応じて駆動回路２０に同期整流または非同期整流を実行させるためのフローチャートである。
【0103】
最初、制御部２１は、上位制御部４より動作モード情報を取得し（Ｓ１０）、図１６に示すテーブルに基づき、Ｄ／Ａ変換器２２ａ，２２ｂの出力を動作モードごとの電流の設定値に変更する（Ｓ１１）。
【0104】
制御部２１は、コンパレータの出力信号の立ち上がりの検出の規定回数を設定する（Ｓ１２）。なお、図１８では、コンパレータの出力信号の立ち上がりのことを簡略化して、「コンパレータＨｉ」と記載している。
【0105】
ここで規定回数とは、非同期整流から同期整流への遷移する為に規定された回数のことをいう。例えば図１６に示した例では、規定回数は３回である。更に制御部２１は、コンパレータの出力信号の立ち上がり検出回数に係る変数を０で初期化する（Ｓ１３）。
【0106】
制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａを超えているか否かを判定する（Ｓ１４）。制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａを超えているならば（Ｙｅｓ）、同期整流許可フラグをセットし（Ｓ１５）、ステップＳ１７に進む。制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａ以下ならば（Ｎｏ）、同期整流許可フラグをクリアし（Ｓ１６）、ステップＳ１７に進む。
【0107】
ステップＳ１７において、制御部２１は、上位制御部４の動作モード情報が変更されたか否かを判定する。制御部２１は、上位制御部４の動作モード情報が変更されたならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１の処理に戻る。制御部２１は、上位制御部４の動作モード情報が変更されていないならば（Ｎｏ）、ステップＳ１８に進む。
【0108】
ステップＳ１８において、制御部２１は、進相して他相の通電に切り替わったか否かを判定する。制御部２１は、他相の通電に切り替わったならば（Ｙｅｓ）、同期整流を強制的に停止して（Ｓ１９）、ステップＳ１１の処理に戻る。制御部２１は、他相の通電に切り替わっていないならば（Ｎｏ）、ステップＳ１７の判定処理に戻る。
【0109】
図１９は、コンパレータ出力信号の立ち上がりエッジによる割り込み処理を示すフローチャートである。
コンパレータの出力信号の立ち上がりエッジにより、この割り込み処理が開始する。
制御部２１は、同期整流許可フラグがセットされているか否かを判定する（Ｓ２０）。制御部２１は、同期整流許可フラグがクリアされていれば（Ｎｏ）、ＰＷＭ制御部２８に非同期整流の実施を指示して（Ｓ２４）、図１９の処理を完了する。
コンパレータの出力信号の立ち上がりエッジにより、この割り込み処理が開始する。
制御部２１は、同期整流許可フラグがセットされているか否かを判定する（Ｓ２０）。制御部２１は、同期整流許可フラグがクリアされていれば（Ｎｏ）、ＰＷＭ制御部２８に非同期整流の実施を指示して（Ｓ２４）、図１９の処理を完了する。
【0110】
制御部２１は、同期整流許可フラグがセットされていれば（Ｙｅｓ）、検出回数に１を加算する（Ｓ２１）。制御部２１は更に、検出回数が規定回数以上であるか否かを判定する（Ｓ２２）。
【0111】
制御部２１は、検出回数が規定回数以上ならば（Ｙｅｓ）、ＰＷＭ制御部２８に同期整流の実施を指示して（Ｓ２３）、図１９の処理を完了する。制御部２１は、検出回数が規定回数未満ならば（Ｎｏ）、ＰＷＭ制御部２８に非同期整流の実施を指示して（Ｓ２４）、図１９の処理を完了する。
【0112】
このように、制御部２１は、コンパレータの出力信号の立ち上がりが設定値を超えた後、かつ検出回数が規定回数以上に達したことを確認したのちに、同期整流の実施させている。これにより、制御部２１は、ノイズ等による誤動作を防ぐことができる。
【0113】
《第２の実施形態》
画像形成装置５の上位制御部４より得た紙種情報を基に設定電流を可変し、同期整流の実施を判断する制御のフローチャートを示す。
図２０は、紙種情報と電流の設定値と同期整流の実施の有無との関係を示す図である。
紙種が普通紙・厚紙１・厚紙２の場合、相電流の設定値は２．０Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施する。紙種が薄紙１・薄紙２の場合、相電流の設定値は１．０Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施しない。このテーブルは、例えば制御部２１の記憶部２１１に格納されている。
画像形成装置５の上位制御部４より得た紙種情報を基に設定電流を可変し、同期整流の実施を判断する制御のフローチャートを示す。
図２０は、紙種情報と電流の設定値と同期整流の実施の有無との関係を示す図である。
紙種が普通紙・厚紙１・厚紙２の場合、相電流の設定値は２．０Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施する。紙種が薄紙１・薄紙２の場合、相電流の設定値は１．０Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施しない。このテーブルは、例えば制御部２１の記憶部２１１に格納されている。
【0114】
図２１は、紙種情報に応じて駆動回路２０に同期整流または非同期整流を実行させるためのフローチャートである。
最初、制御部２１は、上位制御部４より紙種情報を取得し（Ｓ３０）、図２０に示すテーブルに基づき、Ｄ／Ａ変換器２２ａ，２２ｂの出力を紙種ごとの電流の設定値に変更する（Ｓ３１）。
最初、制御部２１は、上位制御部４より紙種情報を取得し（Ｓ３０）、図２０に示すテーブルに基づき、Ｄ／Ａ変換器２２ａ，２２ｂの出力を紙種ごとの電流の設定値に変更する（Ｓ３１）。
【0115】
制御部２１は、コンパレータの出力信号の立ち上がりの検出の規定回数を設定する（Ｓ３２）。ここで規定回数とは、非同期整流から同期整流への遷移する為に規定された回数のことをいう。例えば図１６に示した例では、規定回数は３回である。更に制御部２１は、コンパレータの出力信号の立ち上がり検出回数に係る変数を０で初期化する（Ｓ３３）。
【0116】
制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａを超えているか否かを判定する（Ｓ３４）。制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａを超えているならば（Ｙｅｓ）、同期整流許可フラグをセットし（Ｓ３５）、ステップＳ３７に進む。ここで同期整流許可フラグは、揮発性メモリに設けられたビット変数である。制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａ以下ならば（Ｎｏ）、同期整流許可フラグをクリアし（Ｓ３６）、ステップＳ３７に進む。
【0117】
ステップＳ３７において、制御部２１は、上位制御部４の紙種情報が変更されたか否かを判定する。制御部２１は、上位制御部４の紙種情報が変更されたならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ３１の処理に戻る。制御部２１は、上位制御部４の紙種情報が変更されていないならば（Ｎｏ）、ステップＳ３８に進む。
【0118】
ステップＳ３８において、制御部２１は、進相して他相の通電に切り替わったか否かを判定する。制御部２１は、他相の通電に切り替わったならば（Ｙｅｓ）、同期整流を強制的に停止して、ステップＳ３１の処理に戻る。制御部２１は、他相の通電に切り替わっていないならば（Ｎｏ）、ステップＳ３７の判定処理に戻る。
進相直後には、コンパレータが反応するまで同期整流を強制的に停止して、非同期整流モードで動作させている。これにより、進相直後におけるコンパレータの思わぬ動作を抑止できる。
進相直後には、コンパレータが反応するまで同期整流を強制的に停止して、非同期整流モードで動作させている。これにより、進相直後におけるコンパレータの思わぬ動作を抑止できる。
【0119】
《第３の実施形態》
第３の実施形態は、画像形成装置５の上位制御部４より得たモータ回転速度情報を基に設定電流を可変し、同期整流の実施を判断する制御である。
図２２は、回転速度と電流の設定値と同期整流の実施の有無との関係を示す図である。
回転速度が２００～５００ＲＰＭの場合、相電流の設定値は０．８Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施しない。
第３の実施形態は、画像形成装置５の上位制御部４より得たモータ回転速度情報を基に設定電流を可変し、同期整流の実施を判断する制御である。
図２２は、回転速度と電流の設定値と同期整流の実施の有無との関係を示す図である。
回転速度が２００～５００ＲＰＭの場合、相電流の設定値は０．８Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施しない。
【0120】
回転速度が５０１～１０００ＲＰＭの場合、相電流の設定値は１．４Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施する。回転速度が１００１～１５００ＲＰＭの場合、相電流の設定値は２．０Ａである。このとき駆動回路２０は、同期整流を実施する。このテーブルは、例えば制御部２１の記憶部２１１に格納されている。
【0121】
図２３は、回転速度に応じて駆動回路２０に同期整流または非同期整流を実行させるためのフローチャートである。
最初、制御部２１は、上位制御部４より回転速度情報を取得し（Ｓ４０）、図２２に示すテーブルに基づき、Ｄ／Ａ変換器２２ａ，２２ｂの出力を回転速度情報ごとの電流の設定値に変更する（Ｓ４１）。
最初、制御部２１は、上位制御部４より回転速度情報を取得し（Ｓ４０）、図２２に示すテーブルに基づき、Ｄ／Ａ変換器２２ａ，２２ｂの出力を回転速度情報ごとの電流の設定値に変更する（Ｓ４１）。
【0122】
制御部２１は、コンパレータの出力信号の立ち上がりの検出の規定回数を設定する（Ｓ４２）。ここで規定回数とは、非同期整流から同期整流への遷移する為に規定された回数のことをいう。例えば図１６に示した例では、規定回数は３回である。更に制御部２１は、コンパレータの出力信号の立ち上がり検出回数に係る変数を０で初期化する（Ｓ４３）。
【0123】
制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａを超えているか否かを判定する（Ｓ４４）。制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａを超えているならば（Ｙｅｓ）、同期整流許可フラグをセットし（Ｓ４５）、ステップＳ４７に進む。制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａ以下ならば（Ｎｏ）、同期整流許可フラグをクリアし（Ｓ４６）、ステップＳ４７に進む。
【0124】
ステップＳ４７において、制御部２１は、上位制御部４の回転速度が変更されたか否かを判定する。制御部２１は、上位制御部４の回転速度が変更されていないならば（Ｎｏ）、ステップＳ４７の判定を繰り返し、上位制御部４の回転速度が変更されたならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ４１の処理に戻る。
【0125】
第３の実施形態において制御部２１は、回転速度が２００～５００ＲＰＭの場合、相電流の設定値は０．８Ａなので同期整流を未実施とする。制御部２１は、回転速度が５０１～１０００ＲＰＭの場合、相電流の設定値は１．４Ａなので同期整流を実施する。制御部２１は、回転速度が１００１～１５００ＲＰＭの場合、相電流の設定値は２．０Ａなので同期整流を実施する。これにより制御部２１は、ステッピングモータの駆動回路が同期整流を行い、かつ回転速度が小さい小電流時に電流を逆方向に流さないように制御可能である。
【0126】
《第４の実施形態》
第４の実施形態は、温度に応じて電流の設定値を閾値よりも高くする制御である。
図２４は、温度に応じて電流の設定値を閾値よりも高くする処理のフローチャートである。駆動回路２０の近傍に備えた温度センサ２７によって検知した駆動回路２０の温度を基に、同期整流の実施を判断する制御のフローチャートを示す。
第４の実施形態は、温度に応じて電流の設定値を閾値よりも高くする制御である。
図２４は、温度に応じて電流の設定値を閾値よりも高くする処理のフローチャートである。駆動回路２０の近傍に備えた温度センサ２７によって検知した駆動回路２０の温度を基に、同期整流の実施を判断する制御のフローチャートを示す。
【0127】
ステップＳ５０において、制御部２１は、励磁モードであるか否かを判定する。制御部２１は、励磁モードでないならば（Ｎｏ）、ステップＳ５０の判定を繰り返し、励磁モードならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５１に進む。
【0128】
ステップＳ５１において、制御部２１は、閾値のデフォルト値を設定する。このデフォルト値は、例えば１．０Ａである。そして制御部２１は、電流の設定値を更新する（Ｓ５２）。ここで電流の設定値は、例えば０．８Ａである。
【0129】
制御部２１は、設定値に対応する電流値が閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ５３）。制御部２１は、設定値に対応する電流値が閾値を超えているならば（Ｙｅｓ）、同期整流許可フラグをセットし（Ｓ５４）、ステップＳ５６に進む。制御部２１は、設定値に対応する電流値が閾値以下ならば（Ｎｏ）、同期整流許可フラグをクリアし（Ｓ５５）、ステップＳ５６に進む。
【0130】
ステップＳ５６において、制御部２１は、温度センサ２７による検出温度が所定値（例えば８０℃）以下であるか否かを判定する。制御部２１は、検出温度が所定値以下ならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５３の処理に戻り、検出温度が所定値を超えたならば（Ｎｏ）、ステップＳ５７の処理に進む。
【0131】
ステップＳ５７において、制御部２１は、電流の設定値を現在の閾値よりも高く設定し、ステップＳ５２の処理に戻る。ここで新たな電流の設定値は、例えば１．１Ａである。
【0132】
第４の実施形態において制御部２１は、閾値が１Ａで電流の設定値が０．８Ａにおいて、検出温度が所定値（例えば８０℃）以下であれば電流の設定値を変化させず同期整流を未実施とする。検出温度が所定値を超えたと判断した場合には、電流の設定値を０．８Ａから閾値より高い１．１Ａに変化させ同期整流を実施させる。
【0133】
《第５の実施形態》
第５の実施形態は、温度に応じて閾値を電流の設定値よりも低くする制御である。
第５の実施形態は、温度に応じて閾値を電流の設定値よりも低くする制御である。
【0134】
図２５は、温度に応じて閾値を電流の設定値よりも低くする処理のフローチャートである。
ステップＳ６０において、制御部２１は、励磁モードであるか否かを判定する。制御部２１は、励磁モードでないならば（Ｎｏ）、ステップＳ６０の判定を繰り返し、励磁モードならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６１に進む。
ステップＳ６０において、制御部２１は、励磁モードであるか否かを判定する。制御部２１は、励磁モードでないならば（Ｎｏ）、ステップＳ６０の判定を繰り返し、励磁モードならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６１に進む。
【0135】
ステップＳ６１において、制御部２１は、閾値のデフォルト値を設定する。このデフォルト値は、例えば１．０Ａである。そして制御部２１は、電流の設定値を更新する（Ｓ６２）。ここで電流の設定値は、例えば０．８Ａである。
【0136】
制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａを超えているか否かを判定する（Ｓ６３）。制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａを超えているならば（Ｙｅｓ）、同期整流許可フラグをセットし（Ｓ６４）、ステップＳ６６に進む。制御部２１は、設定値に対応する電流値が１．０Ａ以下ならば（Ｎｏ）、同期整流許可フラグをクリアし（Ｓ６５）、ステップＳ６６に進む。
【0137】
ステップＳ６６において、制御部２１は、温度センサ２７による検出温度が所定値（例えば８０℃）以下であるか否かを判定する。制御部２１は、検出温度が所定値以下ならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６３の処理に戻り、検出温度が所定値を超えたならば（Ｎｏ）、ステップＳ６７の処理に進む。
【0138】
ステップＳ６７において、制御部２１は、閾値を現在の電流の設定値よりも低く設定し、ステップＳ６２の処理に戻る。ここで新たな閾値は、例えば０．７Ａである。
【0139】
第５の実施形態では、閾値が１Ａで電流の設定値が０．８Ａにおいて、検出温度が所定値（例えば８０℃）以下であれば電流の設定値を変化させず同期整流許可フラグをクリアする。検出温度が所定値を超えたと判断した場合には、閾値を１．０Ａから０．７Ａのように、電流の設定値より低い値に変化させて同期整流許可フラグをセットする。その後、所定回数のコンパレータの出力信号の立ち上がりを検出すると、同期整流を実施する。これにより、消費電流を抑えてモータドライバの発熱を防ぐことができる。
【0140】
《第６の実施形態》
第６の実施形態は、温度に応じてコンパレータ出力信号の立ち上がりエッジの規定回数を減らす制御である。
第６の実施形態は、温度に応じてコンパレータ出力信号の立ち上がりエッジの規定回数を減らす制御である。
【0141】
図２６は、コンパレータ出力信号の立ち上がりエッジ検出の規定回数を、温度に応じて減らす処理のフローチャートである。
制御部２１は、コンパレータの出力信号の立ち上がりの検出の規定回数を初期値に設定する（Ｓ７０）。初期値とは、例えば３である。図２６では、コンパレータの出力信号の立ち上がりのことを簡略化して、「コンパレータＨｉ」と記載している。
制御部２１は、コンパレータの出力信号の立ち上がりの検出の規定回数を初期値に設定する（Ｓ７０）。初期値とは、例えば３である。図２６では、コンパレータの出力信号の立ち上がりのことを簡略化して、「コンパレータＨｉ」と記載している。
【0142】
制御部２１は、温度センサ２７による検知温度を更新し（Ｓ７１）、所定温度に到達したか否かを判定する（Ｓ７２）。制御部２１は、検知温度が所定温度に到達していないならば（Ｎｏ）、ステップＳ７０の処理に戻り、検知温度が所定温度に到達したならば（Ｙｅｓ）、コンパレータの出力信号の立ち上がりの検出の規定回数を１だけ減らす（Ｓ７３）。これにより規定回数は２となり、より早く同期整流を開始可能となる。
【0143】
そして、制御部２１は、再び温度センサ２７による検知温度を更新し（Ｓ７４）、所定温度に到達したか否かを判定する（Ｓ７５）。制御部２１は、検知温度が所定温度に到達していないならば（Ｎｏ）、ステップＳ７０の処理に戻り、検知温度が所定温度に到達したならば（Ｙｅｓ）、コンパレータの出力信号の立ち上がりの検出の規定回数を維持し（Ｓ７６）、ステップＳ７４に戻る。
温度センサ２７が検出した温度が所定温度に到達した場合、コンパレータの出力信号の立ち上がりの検出の規定回数を減らす。これにより、より早く同期整流を開始して発熱を抑制可能である。
温度センサ２７が検出した温度が所定温度に到達した場合、コンパレータの出力信号の立ち上がりの検出の規定回数を減らす。これにより、より早く同期整流を開始して発熱を抑制可能である。
【0144】
《第７の実施形態》
第７の実施形態は、非同期整流から同期整流へ遷移するときの相電流の閾値にヒステリシスを設けるものである。
第７の実施形態は、非同期整流から同期整流へ遷移するときの相電流の閾値にヒステリシスを設けるものである。
【0145】
図２７は、非同期整流から同期整流へ遷移するときの相電流の閾値を示すグラフである。グラフの縦軸は設定値を示している。グラフの横軸は、オペアンプ２６ａの出力電圧を示している。非同期整流から同期整流を許可する場合、設定電流の閾値は１Ａである。
【0146】
図２８は、同期整流から非同期整流へ遷移するときの相電流の閾値を示すグラフである。グラフの縦軸は設定値を示している。グラフの横軸は、オペアンプ２６ａの出力電圧を示している。同期整流から非同期整流を許可する場合、その設定電流の閾値は０．７５Ａである。
以上の様に同期整流から非同期整流に切替わる場合は、低めの設定値にする事で、安易に非同期整流になってしまい、モータドライバが発熱する事を抑制することができる。
以上の様に同期整流から非同期整流に切替わる場合は、低めの設定値にする事で、安易に非同期整流になってしまい、モータドライバが発熱する事を抑制することができる。
【0147】
図２９は、ステッピングモータの２Ｗ１－２相励磁での駆動モード時におけるタイミングチャートである。第１番目のグラフは、Ａ相の閾値を示している。第２番目のグラフは、縦軸がＡ相の設定値割合を示している。第１番目のグラフは、縦軸がＢ相の設定値割合を示している。
２Ｗ１－２相励磁での駆動モード時において、新相する度に各相の電流の設定値の割合が変化する。そのため、ＰＷＭ制御部２８は、新相毎に同期整流を実施判断する閾値と電流の設定値を比較する。駆動回路２０は、電流の設定値が閾値より低いタイミングでは同期整流を実施せず、電流の設定値より閾値が高いタイミングでは同期整流を実施する。ここで、期間Ｐ１１～Ｐ１５と、期間Ｐ２１～Ｐ２６では同期整流を実施して、駆動回路２０の発熱を抑止している。
２Ｗ１－２相励磁での駆動モード時において、新相する度に各相の電流の設定値の割合が変化する。そのため、ＰＷＭ制御部２８は、新相毎に同期整流を実施判断する閾値と電流の設定値を比較する。駆動回路２０は、電流の設定値が閾値より低いタイミングでは同期整流を実施せず、電流の設定値より閾値が高いタイミングでは同期整流を実施する。ここで、期間Ｐ１１～Ｐ１５と、期間Ｐ２１～Ｐ２６では同期整流を実施して、駆動回路２０の発熱を抑止している。
【0148】
また発明者らは、マイクロステップの電圧が減少する際の閾値は、マイクロステップの電圧が増加する際の閾値よりも小さくしても非同期整流時の不具合が発生しないことを見出した。よって、Ａ相の閾値は、マイクロステップの電圧の増加時は１．０Ａであり、マイクロステップの電圧の減少時は０．８Ａである。これにより、消費電力を更に抑制することができる。
【0149】
図３０は、各マイクロステップにおける設定電流と同期整流の実施／未実施とを示す図である。
設定値の割合が１００％のとき、電流の設定値は２．０Ａである。設定値の割合が９２％のとき、電流の設定値は１．８Ａである。設定値の割合が８３％のとき、電流の設定値は１．７Ａである。設定値の割合が７１％のとき、電流の設定値は１．４Ａである。設定値の割合が５５％のとき、電流の設定値は１．１Ａである。これらの場合において、駆動回路２０は同期整流を実施する。
設定値の割合が１００％のとき、電流の設定値は２．０Ａである。設定値の割合が９２％のとき、電流の設定値は１．８Ａである。設定値の割合が８３％のとき、電流の設定値は１．７Ａである。設定値の割合が７１％のとき、電流の設定値は１．４Ａである。設定値の割合が５５％のとき、電流の設定値は１．１Ａである。これらの場合において、駆動回路２０は同期整流を実施する。
【0150】
設定値の割合が４０％のとき、電流の設定値は０．８Ａである。設定値の割合が２０％のとき、電流の設定値は０．４Ａである。設定値の割合が０％のとき、電流の設定値は０．０Ａである。これらの場合において、駆動回路２０は同期整流を実施しない。
また、全ての設定値の割合において、マイクロステップの電圧の増加時の閾値は１．０Ａであり、マイクロステップの電圧の減少時の閾値は０．８Ａである。このテーブルは、図２に示す記憶部２１１に記憶されている。
また、全ての設定値の割合において、マイクロステップの電圧の増加時の閾値は１．０Ａであり、マイクロステップの電圧の減少時の閾値は０．８Ａである。このテーブルは、図２に示す記憶部２１１に記憶されている。
【0151】
図３１は、ステッピングモータの２相励磁での駆動モード時におけるタイミングチャートである。
２相励磁では、新相する事に各相の電流の設定値の割合が変化するため、制御部２１は、新相毎に同期整流を実施判断する閾値と電流の設定値を比較する。ここでは電流の設定値が閾値より高い状態が継続するため、駆動回路２０は同期整流を継続している。
２相励磁では、新相する事に各相の電流の設定値の割合が変化するため、制御部２１は、新相毎に同期整流を実施判断する閾値と電流の設定値を比較する。ここでは電流の設定値が閾値より高い状態が継続するため、駆動回路２０は同期整流を継続している。
【0152】
（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）～（ｄ）のようなものがある。
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）～（ｄ）のようなものがある。
【0153】
（ａ） 本発明は、画像形成装置に限定されず、モータとその制御装置を搭載した任意の装置に適用してもよい。
（ｂ） 同期整流を実施するか否かの判定条件は、回転速度や紙種や動作モードに限定されない。
（ｃ） 閾値は１．０Ａに限定されず、相電流が０Ａを超えない任意の値であればよい。
（ｄ） 同期整流の開始の閾値と終了の閾値とが異なり、ヒステリシスを持っていてもよい。
（ｂ） 同期整流を実施するか否かの判定条件は、回転速度や紙種や動作モードに限定されない。
（ｃ） 閾値は１．０Ａに限定されず、相電流が０Ａを超えない任意の値であればよい。
（ｄ） 同期整流の開始の閾値と終了の閾値とが異なり、ヒステリシスを持っていてもよい。
【符号の説明】
【0154】
１，１Ａ～１Ｅ ステッピングモータ
２，２Ａ～２Ｅ モータ制御回路
２０ 駆動回路
２１ 制御部 （制御手段）
２１１ 記憶部
２２ａ，２２ｂ Ｄ／Ａ変換器 （制御手段の一部）
２３ Ａ／Ｄ変換器
２４ａ，２４ｂ コンパレータ （制御手段の一部）
２５ プリドライブ回路
２６ａ，２６ｂ オペアンプ
２７ 温度センサ
２８ ＰＷＭ制御部 （ＰＷＭ制御手段）
Ｒ１～Ｒ４ 抵抗
Ｒ５，Ｒ６ シャント抵抗
Ｑ１～Ｑ４ 電界効果トランジスタ （駆動回路の一例）
Ｌ１～Ｌ４ コイル
３１，３２ 中間ローラ
３３，３４ ループローラ
３５，３６ レジストローラ
３７，３８ 転写ローラ
３９，３０ 排紙ローラ
４ 上位制御部
５ 画像形成装置
７ 搬送路
６０，６１ 定着ローラ
２，２Ａ～２Ｅ モータ制御回路
２０ 駆動回路
２１ 制御部 （制御手段）
２１１ 記憶部
２２ａ，２２ｂ Ｄ／Ａ変換器 （制御手段の一部）
２３ Ａ／Ｄ変換器
２４ａ，２４ｂ コンパレータ （制御手段の一部）
２５ プリドライブ回路
２６ａ，２６ｂ オペアンプ
２７ 温度センサ
２８ ＰＷＭ制御部 （ＰＷＭ制御手段）
Ｒ１～Ｒ４ 抵抗
Ｒ５，Ｒ６ シャント抵抗
Ｑ１～Ｑ４ 電界効果トランジスタ （駆動回路の一例）
Ｌ１～Ｌ４ コイル
３１，３２ 中間ローラ
３３，３４ ループローラ
３５，３６ レジストローラ
３７，３８ 転写ローラ
３９，３０ 排紙ローラ
４ 上位制御部
５ 画像形成装置
７ 搬送路
６０，６１ 定着ローラ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】