CN1089519C - 图象扫描器的原点检测器 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的装置包括：步进马达(5)和马达驱动电路(4)，用于首先移动灯单元使其撞击原点对面的基准目标，然后将该灯单元向原点移动；CPU(3)，用于测量灯单元从基准目标向原点移动所通过的距离，并且根据自基准目标测得的距离检测灯单元，使其停止在原点。

Description

图象扫描器的原点检测器
本发明涉及在图象扫描器中用于灯单元的原点检测器
图象扫描器需要灯单元的原点(基准位置)以固定读起始位置。因此，通常的图象扫描器使用光敏器件，簧片开关，或类似器件，来检测基准位置。在图3B的通常图象探测器的结构中，来自探测器1的输出信号与中断端2相链接，中断端2同时用作CPU3的I/O端口，CPU3通过检测在上升和下落边缘探测器的接通和关断定时来执行中断操作。
参阅图5C，下面描述传统的扫描器的结构。数字7表示灯单元，后者可通过马达11沿轴12移动。数字6表示初始位置探测器，用于检测灯单元的原点。数字8，9和10分别表示镜单元，用于读出图象的电荷耦合器(CCD)，和透镜。数字13和14表示传动带，数字15和16代表滑轮。
现在参阅图2中的流程图以及图5C及5D中的探测器结构，来描述采用探测器的传统控制方法。
在S201，当电源接通后立即检测探测器的状态。如果如图5C中所示探测器是关断的(灯单元不在探测器的位置)，则在S202和S203将灯单元向探测器后移，直到探测器接通(灯单元在探测器的位置)。探测器接通之后，在S204，灯单元进一步移回几步以确保探测器的接通。然后在S205，灯单元开始向前移动；在S206，灯单元在探测器关断的位置，即是原点，在S207停止。
如果在S201，电源接通之后，如图5D中所示探测器即刻接通，则灯单元向前移动，并停止在探测器关断的位置，即原点。这就允许省去前面S202到S204的操作。
因为有关读起点位置的变化，特别是如果使用簧片开关时，探测器接通的范围不能忽略，故将探测器切断的位置规定为原点。
在公开号为No.4-329531(KOKAI)的日本专利申请中公开了一种使用通常原点检测器的扫描器。
通常的原点检测器很贵，因为它们使用了探测器。更坏的情况是，通常的原点检测器需要用于探测器和电缆的空间，这就阻止了检测器在尺寸上的减小。此外，由于设备的偏差会引起组装的问题。本发明就是要解决这些问题，提供了一种能形成小型廉价扫描器的原点检测器。
因此本发明的目的是提供一种无需探测器的原点检测器，于是使它廉价，并使采用它的图象扫描器小巧而便宜。
本发明的另一目的是提供一种原点检测器，其中没有因设备偏差而产生的组装问题。
通过下述的装置可达到本发明的这些和其它目的，该装置包括：在灯单元撞击原点对面的基准目标以后将该灯单元向原点移动的装置；测量灯单元从基准目标向原点移动所通过的距离的装置；根据所测量的距离控制灯单元使它停止在原点的装置。因为原点的位置是通过测量灯单元从基准目标起移过的距离而找到的，故该装置无需检测原点位置的探测器，从而减少了图象扫描器的成本和尺寸。
用于移动灯单元的装置可以是步进马达，在这种情况下灯单元以在通过范围内而在共振范围之外的速度撞击基准目标。以这样的速度撞击灯单元减少了灯单元在运动中和撞击基准目标之后产生的噪声，因为转矩小。
可将灯单元向标准目标移动的距离设置得比灯光单元无故障地撞击基准目标的预定最大行程大。因为灯光单元移动了预定的最大行程就保证了它能撞击到基准目标。
当灯单元撞击基准目标步进马达失步之后，该步进马达以比自启动频率小的频率运行几步，以便步进马达的运行平稳地传递到加速盘。在马达失步之后，以比自启动频率小的频率步进几步，使得将步进马达的运行平衡地传递到加速盘上。
通过下面如附图所示的本发明最佳实施例的描述，会使本发明的其它目的和优点更加清楚。
图1是根据本发明的原点检测流程图。
图2是按照现有技术的原点检测流程图。
图3A是表示根据本发明的原点检测器的方框图。
图3B是表示按照现有技术的原点检测器的方框图。
图4表示根据本发明的原点检测器操作的流程图。
图5A表示根据本发明的扫描器的结构。
图5B表示根据本发明的扫描器的结构。
图5C表示根据现有技术的扫描器的结构。
图5D表示根据现有技术的扫描器的结构。
图6表示马达转矩曲线。
图7表示马达相位控制状态。
现在描述本发明的最佳实施例。
图3A表示本发明的一实施例的配置方式，不同于图3B中的传统装置，该实施例不需要探测器。
现在参阅图1的流程，图4的操作图以及图5A和5B的扫描器结构，描述本发明的效果。
因为当电源接通时灯单元7可在任何位置，故CPU不能确定该位置。如图5A所示，灯单元通过向前移动使它的触点17撞击原点面对的机壳18，使同步马达失步，从而检测基准位置。从基准位置反算出原点。在这种情况下，必须迫使步进马达运行一定的步数，以使马达无故障地失步。在图4中所示的最大行程L是强制马达移动所通过的距离。假设马达每一步的进程(feed)是800dpi，移动灯单元最大行程L所需的步数由公式L×800/25.4表示，这里L的单位是毫米，每一英寸是25.4mm。
灯单元可撞击较接近原点的机壳。然而，因为灯单元通常接近原点，当步进马达运行了对应于最大行程L的步数时它已不利地失步颇长的时间。
在灯单元撞击机壳之前，将步进马达从500pps加速到3000pps，以减小马达失步时的噪声(S101)。因为灯单元的速度很高，当撞击机壳时它可能会向回摆动。因为灯单元撞击了机壳，该摆动的量似乎可以忽略不计。
为了使步进马达高速运行，必须将它的速度从自启动范围转换到通过范围。自启动范围是使步进马达以基于负载的一定脉冲重复频率启动或停止的范围。在另一方面，通过范围是当脉冲重复频率或负载转矩逐渐增加超出自启动范围时，使步进马达不发生异步地响应的范围。图6中的曲线牵入(PULL-IN)是一条马达的转矩曲线，表示最大启动频率，即在自启动范围内的最大脉冲重复频率，曲线牵出(PULL-OUT)是另一条马达转矩曲线，表示最大响应频率，即在通过范围的最大脉冲重复频率。对于每相的电流保持恒定的同一马达和马达驱动器绘制的图6中的曲线，随着状态而变化。这些曲线给出了与所需转矩对应的最大速度。例如，如果要求转矩为200g-cm或更小，则步进马达可以1200pps启动，而如果要求转矩比300g-cm略微小一点时，则步进马达必须以400pps或更小的速度启动。换句话说，当步进马达启动时，必须将步进马达的转矩设置得比曲线牵入所示的小。必须将加速后的最大速度设置得比曲线牵出所示的小。
共振范围是当因马达转动产生的振动的频率等于或接近包含步进马达的外壳的自然频率，外壳共振，它的振动急剧增强时的范围。因此必须把步进马达的速度设置在共振范围之外。
马达失步之后，实际的相位条件与常规相位条件不同了。为使实际的相位条件与常规的相位条件一致，用两相(S103和S104)进行大约0.6秒的同相激励。在启动之后即刻以低于自启动频率的50pps速度转动步进马达，通过一个等同于5mm步进的角度(S105)，并将步进马达的运行与加速盘链接，使步进马达平稳地运行(S106)。
如图7中所示，为控制步进马达，对于两相激励四个模式相互转换和对于1-2相激励八个模式相互转换。在正常的运行中，实际的相位条件总是与由CPU控制的常规的相位条件一致的。然而，当马达失步时，实际的相位条件就与常规相位条件不一致了。常规相位条件与实际相住条件不一致的几率，对于1-2相激励和2激励分别是7/8和3/4。步进马达以低于自启动频率的50pps运行所通过的步数，对于1-2相激励和2相激励分别为至少7步或更多和3步或更多。
当行进了在步骤S107中规定的对于触点的基准位置18和原点之间的距离之后，利用步进马达使灯单元返回原点，在电源切断之前原点的位置一直是被控制的。上述的顺序使原点保持在适当位置。
根据本发明的原点检测器由于不需使用探测器，从而使图象扫描器的成本和尺寸减少。原点检测器还有减少电磁干扰(EMI)噪声的作用，因为去掉了与探测器一起的传递噪音的来自探测器的电缆。
根据本发明的原点检测器减少了灯单元撞击基准目标时和步进马达失步时产生的噪音。
根据本发明的原点检测器，使得当电源接通时灯单元在任何位置上的情况下都能检测原点。
根据本发明的原点检测器，使得步进马达的运行平稳地与加速盘链接，没有失步。
在不脱离本发明精神和范围的前提下，可以构成许多大不相同的实施例。应该理解的是除了所附权利要求所限定的内容之外本发明不限于本说明书中所描述的特定实施例。

Claims (4)

1.一种用于图象扫描器的原点检测器，用于检测灯单元的原点，该可移动地安装的灯单元带有一个读出原文的光源，该原点检测器包括：
用于首先移动所述灯单元，使其撞击位于原点对面的基准目标，然后将所述灯单元向原点移动的马达；
用于测量所述灯单元从所述基准目标向原点移动通过的距离的装置；
用于控制所述灯单元，根据自所述基准目标测得的距离使其停止在原点的装置。
2.根据权利要求1的原点检测器，其特征在于所述移动灯单元的马达是步进马达，并且所述灯单元以在通过范围中而在共振范围之外的速度撞击所述基准目标。
3.根据权利要求1的原点检测器，其特征在于所述灯单元向所述基准目标移动通过的距离大于该灯单元无故障地撞击基准目标的预定最大行程。
4.根据权利要求1的原点检测器，其特征在于所述移动灯单元的马达是步进马达，当所述灯单元撞击基准目标所述步进马达失步后，通过以低于自启动频率的频率使所述步进马达运行通过预定的步数，使步进马达的运行平稳地传递到加速盘。
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