JP2000236697A - Pulse motor drive method in image input/output device - Google Patents

Pulse motor drive method in image input/output device

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JP2000236697A
JP2000236697A JP3841499A JP3841499A JP2000236697A JP 2000236697 A JP2000236697 A JP 2000236697A JP 3841499 A JP3841499 A JP 3841499A JP 3841499 A JP3841499 A JP 3841499A JP 2000236697 A JP2000236697 A JP 2000236697A
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Japan
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motor
pulse motor
acceleration
pulse
torque
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Japanese (ja)
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Shingo Kitamura
慎吾 北村
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To continuously set the delay and advance of a phase to a prescribed value or less by decreasing acceleration in an acceleration range, where acceleration torque can be used largely, and by increasing the acceleration with respect to a range where acceleration torque can be used largely, within the acceleration range with the small acceleration torque. SOLUTION: The torque characteristics of a motor include the maximum self-activation frequency fs 507 of a pulse motor, a drive target frequency f2 508 of the pulse motor, acceleration torque Ta1 509 where the pulse motor can be used at a self-activation frequency f1, and acceleration torque Ta2 510 where the pulse motor can be used at a drive target frequency f2. Pull-out torque 501 of the general pulse motor is decreased, as a motor drive frequency (f) decreases. As a result, torque that is obtained by subtracting friction torque T1 503 and a torque margin 504 from the pull-out torque 501 becomes torque Ta that can be used for accelerating the pulse motor, so that the acceleration torque also becomes smaller, as the drive speed of the motor increases.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像入出力装置におけ
るパルスモータ制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling a pulse motor in an image input / output device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ステッピングモータはオープンループで
高精度な位置決めが可能で有り、複写機やプリンタに好
んで使用されている。駆動系の慣性が無い理想系ではス
テッピングモータの回転制御パルスに応じたモータ軸の
回転角度が得られる。しかし、実際にはステッピングモ
ータ自身や負荷には慣性モーメントがあるために起動時
や停止時に、モータ軸の回転動作と負荷の実動作の間に
位相の遅れや進みが生じてしまう。この位相差によって
制御パルスからの理想モータ軸角度と、実際のモータ軸
の角度の絶対値がステッピングモータのロータの歯のピ
ッチ角度(τR)の半分であるτR/2を越えてしまう
とステッピングモータは制御パルスに追従不可能となり
脱調してしまう。
2. Description of the Related Art A stepping motor is capable of performing high-precision positioning in an open loop, and is preferably used in copying machines and printers. In an ideal system having no inertia of the drive system, a rotation angle of the motor shaft corresponding to the rotation control pulse of the stepping motor can be obtained. However, actually, since the stepping motor itself or the load has a moment of inertia, a phase delay or advance occurs between the rotation operation of the motor shaft and the actual operation of the load at the time of starting or stopping. If this phase difference causes the absolute value of the ideal motor shaft angle from the control pulse and the actual motor shaft angle to exceed τR / 2, which is half the pitch angle (τR) of the rotor tooth of the stepping motor, the stepping motor Becomes unable to follow the control pulse and loses synchronism.

【0003】このロータの歯のピッチ(τR)は、5相
ステッピングモータを例に取るとτR=7.2度であ
る。また、位相差が5相ステッピングモータにおいてτ
R/2以下で駆動して脱調にいたらなくとも、最大ズレ
量は3.6度となってしまい入力パルスに忠実に追従し
てステッピングモータを起動や停止する際には問題とな
る。従来、ステッピングモータによって慣性負荷を駆動
する際に用いられる起動や停止制御として、(1)台形
駆動と呼ばれる一定加速で目標速度まで起動する制御手
法または(2)指数的駆動と呼ばれるモータの周波数−
トルク特性に応じて起動する制御手法が一般的に用いら
れてきた。
The tooth pitch (.tau.R) of this rotor is .tau.R = 7.2 degrees in the case of a five-phase stepping motor as an example. Further, the phase difference is τ in a five-phase stepping motor.
Even if the stepping motor is driven at R / 2 or less and the step-out occurs, the maximum deviation amount is 3.6 degrees, which is a problem when the stepping motor is started or stopped by faithfully following the input pulse. Conventionally, as a start and stop control used when an inertial load is driven by a stepping motor, (1) a control method of starting up to a target speed with constant acceleration called trapezoidal drive or (2) motor frequency called exponential drive
A control method that starts according to the torque characteristic has been generally used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記制御手法
はステッピングモータを脱調無しで安定に駆動すること
は可能であるが、入力パルスに応じた負荷の理想駆動に
すべく起動及び停止させることは難しく、前記した最大
ズレ量以下でのステッピングモータの軸のぶれに応じて
負荷もぶれてしまう欠点があった。この弊害としては、
ステッピングモータを目標速度まで起動後も起動時に発
生したぶれが残ってしまうことが挙げられる。この結
果、ステッピングモータを用いた複写機においては、画
像読み取り部の読み取り画像の初期部分に振動による画
像ブレが発生し読み取り画像品位の劣化や、プリンタ部
では画像書き込み初期部の画像ブレが発生して高画質化
の障害となっていた。
However, although the above-described control method can drive the stepping motor stably without step-out, it is necessary to start and stop the stepping motor in order to make the load ideally drive according to the input pulse. However, there is a disadvantage that the load also fluctuates in accordance with the deviation of the shaft of the stepping motor when the amount of deviation is less than the maximum deviation amount. The disadvantages are:
There is a case where the blur generated at the time of starting remains after the stepping motor is started up to the target speed. As a result, in a copying machine using a stepping motor, an image blur due to vibration occurs in an initial portion of an image read by an image reading unit, thereby deteriorating the quality of a read image, and an image blur in an initial image writing unit occurs in a printer unit. Has been an obstacle to high image quality.

【0005】そこで、本発明はステッピングモータの起
動や停止時において、モータ軸の回転動作と負荷の実動
作の間に生じる、位相の遅れや進みが常に所定値以下に
なるような新制御方法を提供する。これによって、ステ
ッピングモータ起動および停止制御時に負荷に与える振
動を従来の制御方法と比較して低減可能であり、問題と
なっていた起動後の前述の画像読み取り時(画像入力
時)画像出力時の画像ブレや画像プリント時のブレが低
減される。
Accordingly, the present invention provides a new control method in which the phase delay or advance, which occurs between the rotation of the motor shaft and the actual operation of the load when the stepping motor is started or stopped, is always below a predetermined value. provide. This makes it possible to reduce the vibration applied to the load during the start and stop control of the stepping motor as compared with the conventional control method. Image blurring and blurring during image printing are reduced.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、パルスモータ
を用いて原稿の画像を走査する画像読み取り装置やパル
スモータを用いて感光ドラムを駆動し前記感光ドラム上
に画像を形成する画像入出力装置における、慣性駆動負
荷をパルスモータを用いて駆動する際の、起動時の加
速、定速、停止時の減速の各制御を順次行うモータ制御
方法において、パルスモータの自起動周波数を、パルス
モータ自身の共振周波数より高く、最大自起動周波数以
下の周波数範囲に設定する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an image reading apparatus for scanning an image on a document using a pulse motor, and an image input / output for driving a photosensitive drum using a pulse motor to form an image on the photosensitive drum. In a motor control method for sequentially controlling each of acceleration at start-up, constant speed, and deceleration at stop when driving an inertial drive load using a pulse motor in a device, the self-starting frequency of the pulse motor is set to The frequency range is set higher than its own resonance frequency and lower than the maximum self-starting frequency.

【0007】自起動周波数以降の加速及び減速制御は、
パルスモータの加速及び減速時の加速トルクが大きく使
える加速範囲においては加速度を低くし、加速トルクが
小さい加速範囲では、前記加速トルクが大きく使える範
囲に対して加速度を高くすることを特徴とする。
The acceleration and deceleration control after the self-starting frequency
In the acceleration range in which the acceleration torque during acceleration and deceleration of the pulse motor can be used largely, the acceleration is reduced, and in the acceleration range in which the acceleration torque is small, the acceleration is increased with respect to the range in which the acceleration torque can be used largely.

【0008】画像読み取り装置での加速時のモータ加速
方法は、パルスモータへの入力パルスに対して前記パル
スモータのロータ歯ピッチの機械的ズレが常に所定値以
下となるように、パルスモータのステップ毎のパスル速
度を決める。
The method of accelerating the motor in the image reading apparatus is performed by a stepping motor of the pulse motor such that a mechanical deviation of a rotor tooth pitch of the pulse motor always becomes equal to or less than a predetermined value with respect to an input pulse to the pulse motor. Determine the pulse speed for each.

【0009】第1にロータの歯のピッチのズレが常に所
定値以下となるように、パルスモータの自起動周波数f
0を、モータ自身の共振周波数fres以下であり、モ
ータを含めた駆動系の慣性によるロータ歯ピッチの機械
的ズレをロータピッチ(τr)が少なくともτr/2以
下になるように設定する。
First, the self-starting frequency f of the pulse motor is set so that the deviation of the pitch of the rotor teeth always becomes a predetermined value or less.
0 is set to be equal to or less than the resonance frequency fres of the motor itself, and the mechanical deviation of the rotor tooth pitch due to the inertia of the drive system including the motor is set so that the rotor pitch (τr) is at least τr / 2 or less.

【0010】第2に、第1で決定した自起動周波数f0
の次にパルスモータに入力するパルスの周波数f1を決
定する。これには、自起動周波数でのパルスモータのプ
ルアウトトルクから求められる加速トルク(Ta0)に
対して、ロータ歯ピッチの機械的ズレがロータピッチ
(τr)と比較して少なくともτr/2以下になるよう
に、kを所定の定数としてf1=√(k×Ta0)+f
0の関係となるように求める。
Second, the self-starting frequency f0 determined in the first step
Next, the frequency f1 of the pulse input to the pulse motor is determined. For this, the mechanical deviation of the rotor tooth pitch is at least τr / 2 or less compared to the rotor pitch (τr) with respect to the acceleration torque (Ta0) obtained from the pull-out torque of the pulse motor at the self-starting frequency. Assuming that k is a predetermined constant, f1 = √ (k × Ta0) + f
0 is determined.

【0011】第3に、第2で決定したf1の次にパルス
モータに入力するパルスの周波数f2を決定する。これ
には、パルス周波数f1でのパルスモータのプルアウト
トルクから求められる加速トルク(Ta1)に対して、
前記ロータ歯ピッチの機械的ズレがロータピッチ(τ
r)と比較して少なくともτr/2以下になるように、
kを所定の定数としてf2=√(k×Ta1)+f1の
関係となるように求める。
Third, the frequency f2 of the pulse input to the pulse motor after f1 determined in the second is determined. For this, the acceleration torque (Ta1) obtained from the pull-out torque of the pulse motor at the pulse frequency f1,
The mechanical deviation of the rotor tooth pitch is the rotor pitch (τ
r) so that it is at least τr / 2 or less,
Assuming that k is a predetermined constant, f2 = よ う (k × Ta1) + f1.

【0012】そして、パルスモータを加速する所定のパ
ルス速度fnまで第3の決定方法を繰り返す。この所定
速度fnまでの関係は、f0は第1の決定方法で決定さ
れ、その後は、kを所定の定数としてfn=√(k×T
a(n−1))+f(n−1)の関係でモータの加速方
法を決定する。
Then, the third determination method is repeated until a predetermined pulse speed fn for accelerating the pulse motor. In the relationship up to the predetermined speed fn, f0 is determined by the first determination method, and thereafter, k is a predetermined constant and fn = √ (k × T
a (n-1)) + f (n-1) to determine the motor acceleration method.

【0013】また、画像読み取り装置での減速時のモー
タ減速方法は、パルスモータへの入力パルスに対してパ
ルスモータのロータ歯ピッチの機械的ズレが常に所定値
以下となるように決められた前述のモータ加速方法と同
様に減速を行う。
Further, the motor deceleration method at the time of deceleration in the image reading apparatus is such that the mechanical deviation of the rotor tooth pitch of the pulse motor with respect to the input pulse to the pulse motor is always less than a predetermined value. The deceleration is performed in the same manner as in the motor acceleration method.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照して本発明について説明す
る。本発明を複写機の画像読み取り部に適用した場合の
実施例を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. An embodiment in which the present invention is applied to an image reading unit of a copying machine will be described.

【0015】図7、図8に画像読み取り装置の機構部分
の図を示す。概略すると、原稿を積載するための例えば
ガラス製の透明プラテン20、プラテン20上に積載し
た原稿(図示せず)を照明する照明光源22、原稿から
反射した光を順に反射する第1ミラー24、第2ミラー
26、第3ミラー28からの光を通すレンズ30、レン
ズ30からの光を受光して電圧に変換するCCD32、
及びCCD32を駆動するCCDドライバ34が配置さ
れている。
FIGS. 7 and 8 show views of the mechanism of the image reading apparatus. In brief, for example, a transparent platen 20 made of glass for loading a document, an illumination light source 22 for illuminating a document (not shown) loaded on the platen 20, a first mirror 24 for sequentially reflecting light reflected from the document, A lens 30 that transmits light from the second mirror 26 and the third mirror 28, a CCD 32 that receives light from the lens 30 and converts the light into a voltage,
And a CCD driver 34 for driving the CCD 32.

【0016】このうち、原稿を走査するために、照明光
源22と第1ミラー24は、ある速度で例えば、矢印で
示す様に移動され、第2ミラーと第3ミラーは、その速
度の半分の速度で移動されねばならない。このため、モ
ータ40からベルト42を介して回転軸44に回転が伝
導され、さらに、プーリ46にかけられたベルト48に
回転軸44の回転が伝導され、ベルト48に取り付けら
れた第1ミラー台50と第2ミラー台52が移動される
ようになっている。第1ミラー台50には、照明源22
と第1ミラー24が搭載されており、ある速度で移動さ
せられる。第2ミラー台52には、第2ミラー26と第
3ミラー28が搭載されており、その半分の速度で移動
させられる。
In order to scan the original, the illumination light source 22 and the first mirror 24 are moved at a certain speed, for example, as shown by arrows, and the second mirror and the third mirror are moved at half the speed. Must be moved at speed. Therefore, the rotation is transmitted from the motor 40 to the rotation shaft 44 via the belt 42, and further, the rotation of the rotation shaft 44 is transmitted to the belt 48 applied to the pulley 46, and the first mirror table 50 attached to the belt 48 And the second mirror base 52 are moved. The first mirror base 50 includes the illumination source 22
And the first mirror 24 are mounted, and are moved at a certain speed. The second mirror base 52 has the second mirror 26 and the third mirror 28 mounted thereon, and is moved at half the speed.

【0017】図1に前記画像よ読み取り装置に用いられ
る5相のパルスモータの構造図を示す。図1の中で、図
1(a)は5相パルスモータのステータ101とロータ
102の関係図である。図示するようにステータは10
個の主極から成り、対向した2つの主極が1相を形成し
ている。図1(b)はステータとロータの拡大図であ
り、103はステータの主極であり、パルスが入力され
る毎に、ロータ104を任意方向に回転させる。図1
(c)はロータの拡大図でありロータの歯105のピッ
チとしては、τR106であるが、このτRはロータの
中心を基準とした角度で表す。一般的な5相モータでは
このτR=7.2度である。パルスモータの構造上の現
象として、入力パルスに応じた回転中に外力や自己の共
振によって前記ロータの歯の角度の絶対値が、理想位置
に対してτR/2(度)以上ずれてしまうと脱調を起こ
してしまう。
FIG. 1 shows a structural diagram of a five-phase pulse motor used in the image reading apparatus. In FIG. 1, FIG. 1A is a diagram showing the relationship between a stator 101 and a rotor 102 of a five-phase pulse motor. As shown, the stator is 10
And two opposing main poles form one phase. FIG. 1B is an enlarged view of a stator and a rotor. Reference numeral 103 denotes a main pole of the stator, which rotates the rotor 104 in an arbitrary direction every time a pulse is input. FIG.
(C) is an enlarged view of the rotor, and the pitch of the rotor teeth 105 is τR106, where τR is represented by an angle with respect to the center of the rotor. In a general five-phase motor, τR = 7.2 degrees. As a structural phenomenon of the pulse motor, when the absolute value of the angle of the tooth of the rotor deviates by τR / 2 (degrees) or more from the ideal position due to external force or self-resonance during rotation according to the input pulse. Step out will occur.

【0018】よって、極力モータの共振周波数での駆動
は避けて、ロータの歯の位置ずれは少なくともτR/2
(度)以下となるようにモータを制御しなくてはならな
い。特にモータが止まった状態から慣性負荷を始動させ
る初期のパルス入力時である自起動周波数ではパルス周
波数が低くなるために注意を要する。
Therefore, the driving of the motor at the resonance frequency is avoided as much as possible, and the displacement of the teeth of the rotor is at least τR / 2.
(Degree) The motor must be controlled so that: In particular, attention must be paid to the self-start frequency at the time of the initial pulse input for starting the inertial load from the state where the motor is stopped, since the pulse frequency becomes low.

【0019】まず、この自起動周波数の設定について述
べる。パルスモータ自身の共振周波数fresは一般的
に次式で表すことができ、パルスモータの角度−トルク
特性の安定点での傾きα(kgcm/s2 )、g=重力
加速度980.7(cm/s2 )として fres(pps)=(1/2π)・√(α・(g/Jr))・・(1) となる。
First, the setting of the self-starting frequency will be described. The resonance frequency fres of the pulse motor itself can be generally expressed by the following equation, and the slope α (kgcm / s 2 ) at the stable point of the angle-torque characteristics of the pulse motor, g = gravitational acceleration 980.7 (cm / fs (pps) = (1 / 2π) √ (α ・ (g / Jr))) (1) as s 2 ).

【0020】図2はパルスモータのパルス速度−モータ
軸振動特性であり、fres201がモータの共振点で
前記(1)式で求まる値とほぼ一致する。例えば一般的
な5相パルスモータではfres=160(pps)付
近に現れる。
FIG. 2 shows the pulse speed-motor shaft vibration characteristics of the pulse motor, and fres 201 substantially coincides with the value obtained from the above equation (1) at the resonance point of the motor. For example, a general five-phase pulse motor appears around fres = 160 (pps).

【0021】次に、パルスモータの前記ロータの歯の位
置ずれに関して、駆動周波数と駆動する慣性負荷から考
えてみる。慣性モーメントJ(kgcm2 )の慣性体を
駆動するために必要な加速トルクは、Ta(kgcm)
を加速トルク、ω(rad/s)角速度、g(cm/s
2 )を重力加速度とし次式で表せる。 Ta=(J/g)・(ω/t)・・・・・・(2)
Next, the displacement of the tooth of the rotor of the pulse motor will be considered from the driving frequency and the inertia load to be driven. The acceleration torque required to drive an inertial body having a moment of inertia J (kgcm 2 ) is Ta (kgcm)
Is the acceleration torque, ω (rad / s) angular velocity, g (cm / s)
2 ) is the gravitational acceleration and can be expressed by the following equation. Ta = (J / g) · (ω / t) (2)

【0022】パルスモータのパルス速度をf(pp
s),θsをパルスモータのステップ角度とすると、角
速度ωは次式で表せる。 ω=f・θs・(π/180)・・・・・(3)
The pulse speed of the pulse motor is f (pp
s) and θs are the step angles of the pulse motor, the angular velocity ω can be expressed by the following equation. ω = f · θs · (π / 180) · · · (3)

【0023】ロータの最大許容ずれをβとした場合、t
は次式で近似される。 t=(1/(f・θ))・β・・・・・・(4) 上記(3)、(4)式から(2)式は Ta=(J/g)・((θs2 ・π)/180)・β・f2 ・・・(5) となり、慣性体を駆動するために必要な加速トルクは、
周波数に対して2次曲線になる。
When the maximum allowable displacement of the rotor is β, t
Is approximated by the following equation. t = (1 / (f · θ)) · β (4) From the above formulas (3) and (4), formula (2) is expressed as Ta = (J / g) · ((θs 2 · π) / 180) · β · f 2 (5), and the acceleration torque required to drive the inertial body is
It becomes a quadratic curve with respect to the frequency.

【0024】図3はパルスモータの自起動周波数の特性
図である。301はプルアウトトルクTpout、30
2は上記式5から求められる加速トルクTa、303は
プルイントルクTpinである。Tpinはプルアウト
トルクTpoutから加速トルクTaを引いたものであ
り、 Tpin=Tpout−Ta・・・・・(6) で表すことができる。
FIG. 3 is a characteristic diagram of the self-starting frequency of the pulse motor. 301 is a pull-out torque Tpout, 30
2 is the acceleration torque Ta obtained from the above equation 5, and 303 is the pull-in torque Tpin. Tpin is a value obtained by subtracting the acceleration torque Ta from the pull-out torque Tpout, and can be expressed by Tpin = Tpout−Ta (6).

【0025】そして、Tpin=0であるfs(30
4)が最大自起動周波数であり、モータはこのfs以下
の周波数で慣性体を始動させる必要がある。このプルイ
ントルクTpinは式5の最大許容ずれをβの値により
変化して、少なくとも0以上で(τR/2)以下の値を
設定する。
Then, fs (30) where Tpin = 0 is satisfied.
4) is the maximum self-starting frequency, and the motor needs to start the inertial body at a frequency below this fs. The pull-in torque Tpin is set to a value that is at least equal to or greater than 0 and equal to or less than (τR / 2) by changing the maximum allowable deviation of Expression 5 with the value of β.

【0026】以上から自起動周波数f0としては、共振
周波数fres以上かつ最大自起動周波数Tpin以下
に設定すれば、所望のロータの歯のずれでモータの自起
動を行うことが可能である。
From the above, if the self-starting frequency f0 is set to be equal to or higher than the resonance frequency fres and equal to or lower than the maximum self-starting frequency Tpin, the motor can be self-started with a desired rotor tooth gap.

【0027】次に、自起動後に所望のロータの歯のずれ
でモータの加速を制御する方法を述べる。まず、自起動
周波数f0の次にパルスモータに入力するパルスの周波
数f1を決定する。これには、パルスモータが段階的に
ステップ的な動作を行い回転していることから、自起動
周波数から、所望のロータの歯のずれで次のステップに
移ると考える。これには1ステップ前にパルスモータが
使用可能な加速トルクから算出する。ロータ自起動周波
数でのパルスモータのプルイントルクをTa0、式5を
パルス周波数f(pps)について変換して、 f1=√((180・g・Ta0・β)/(π・J・θs2 ))+f0・・( 7)から求めることができる。
Next, a description will be given of a method for controlling the acceleration of the motor with a desired rotor tooth shift after self-starting. First, the frequency f1 of the pulse input to the pulse motor after the self-starting frequency f0 is determined. In this case, since the pulse motor is rotating by performing a stepwise operation in a stepwise manner, it is considered that the process shifts from the self-starting frequency to the next step with a desired rotor tooth shift. One step before this is calculated from the acceleration torque that can be used by the pulse motor. The pull-in torque of the pulse motor at the rotor self-starting frequency is converted to Ta0, and Equation 5 is converted for the pulse frequency f (pps), and f1 = √ ((180 · g · Ta0 · β) / (π · J · θs 2 ) ) + F0... (7).

【0028】また、f1の次にパルスモータに入力する
パルスの周波数f2は、f1でのパルスモータが使用可
能な加速トルクをTa1として、 f2=√((180・g・Ta1・β)/(π・J・θs2 ))+f1・・・( 8)である。
The frequency f2 of the pulse input to the pulse motor next to f1 is f2 = √ ((180 · g · Ta1 · β) / (where Ta1 is the acceleration torque that can be used by the pulse motor at f1). π · J · θs 2 )) + f1 (8).

【0029】この計算を、目標周波数までn回続けるこ
とで、目標周波数までロータの位置ずれが所望のβ以下
でモータの起動及び停止が可能な加速、減速制御ができ
る。よって、自起動周波数f0として、fres≦f0
≦fsの値を決定して、自起動周波数f0におけるモー
タのプルトイントルクをTa0とし、以下の式9に基づ
き加速テーブルを作成する事で、慣性負荷を安定して駆
動可能となる。 fn=√((180・g・Ta(n−1)・β)/8(π・J・θs2 ))+ f(n−1)・・・・・(9)
By continuing this calculation n times up to the target frequency, acceleration and deceleration control that can start and stop the motor when the rotor displacement is less than the desired β up to the target frequency can be performed. Therefore, as the self-starting frequency f0, fres ≦ f0
By determining the value of ≤fs, setting the pull-in torque of the motor at the self-starting frequency f0 to Ta0, and creating an acceleration table based on the following equation 9, the inertial load can be driven stably. fn = √ ((180 · g · Ta (n−1) · β) / 8 (π · J · θs 2 )) + f (n−1) (9)

【0030】図4は上記式9により作成した加速及び減
速制御図である。405が自起動周波数f1、406が
目標周波数f2で、図中t1が加速及び減速時間、t0
がパルスモータの駆動時間である。401及び403が
従来台形駆動時の加速、減速カーブである。式9の加
速、減速方法であると、図4の407及び408の加
速、減速カーブとなる。
FIG. 4 is an acceleration and deceleration control diagram created by the above equation (9). 405 is a self-starting frequency f1, 406 is a target frequency f2, t1 in the figure is acceleration and deceleration time, t0
Is the driving time of the pulse motor. Reference numerals 401 and 403 denote acceleration and deceleration curves during conventional trapezoidal driving. If the acceleration / deceleration method of Expression 9 is used, the acceleration / deceleration curves of 407 and 408 in FIG. 4 are obtained.

【0031】図5はモータのトルク特性を示した図で、
501はパルスモータのプルアウトトルク、502はプ
ルイントルク、503は駆動負荷の摩擦トルク、504
はモータを安全に駆動するためのトルクマージン、50
5はモータの共振周波数fres、506はパルスモー
タの自起動周波数f1、507はパルスモータの最大自
起動周波数fs、508はパルスモータの駆動目標周波
数f2、509は自起動周波数f1でのパルスモータが
使用可能な加速トルクTa1、510は駆動目標周波数
f2でパルスモータが使用可能な加速トルクTa2であ
る。
FIG. 5 shows the torque characteristics of the motor.
501 is a pulse motor pull-out torque, 502 is a pull-in torque, 503 is a driving load friction torque, 504
Is the torque margin for safely driving the motor, 50
5 is the resonance frequency fres of the motor, 506 is the self-start frequency f1 of the pulse motor, 507 is the maximum self-start frequency fs of the pulse motor, 508 is the drive target frequency f2 of the pulse motor, and 509 is the pulse motor with the self-start frequency f1. Usable acceleration torques Ta1, 510 are acceleration torques Ta2 usable by the pulse motor at the drive target frequency f2.

【0032】図5に示す様に一般的なパルスモータのプ
ルアウトトルクはモータ駆動周波数f(pps)が高く
なるに従って小さくなる特性が有る。よって、このプル
アウトトルクから摩擦トルクT1(503)とトルクマ
ージン504を引いたトルクがパルスモータの加速に使
用できるトルクTaとなるため、加速トルクもモータの
駆動速度が上がっていくにしたがって小さくなる。この
ために本発明の加速テーブルは前記式9により図4の4
07及び408の加速テーブルのようになる。
As shown in FIG. 5, there is a characteristic that the pull-out torque of a general pulse motor decreases as the motor driving frequency f (pps) increases. Therefore, the torque obtained by subtracting the friction torque T1 (503) and the torque margin 504 from the pullout torque becomes the torque Ta that can be used for accelerating the pulse motor, and the acceleration torque decreases as the driving speed of the motor increases. For this purpose, the acceleration table of the present invention is expressed by the above-mentioned equation 9 as 4 in FIG.
It looks like an acceleration table of 07 and 408.

【0033】図6は実際に5相ステッピングモータを用
いて慣性負荷を駆動した場合の負荷の振動量と、モータ
軸の速度変位の図である。図6(a)は従来の台形駆動
時、図6(b)は本発明の駆動時の様子である。図6
(a)の台形駆動時は、モータ軸の変位が大きく加速終
了後も加速時の振動が残っている。また、駆動負荷の振
動もかなり大きいことがわかる。これに対して、本発明
の駆動である図6(b)においては、モータ加速時にお
いてモータ軸の変位が所定の範囲に収まっており、加速
終了後のモータ軸変位もほとんど無い状態である。駆動
負荷の振動も台形駆動と比較して大幅に低減されてい
る。
FIG. 6 is a diagram showing the amount of vibration of the load and the speed displacement of the motor shaft when the inertial load is actually driven using a five-phase stepping motor. FIG. 6A shows a state during a conventional trapezoidal drive, and FIG. 6B shows a state during a drive according to the present invention. FIG.
In the case of the trapezoidal drive shown in (a), the displacement of the motor shaft is large and the vibration at the time of acceleration remains even after the end of acceleration. Further, it can be seen that the vibration of the driving load is considerably large. On the other hand, in FIG. 6B, which is the driving of the present invention, the displacement of the motor shaft is within a predetermined range during acceleration of the motor, and there is almost no displacement of the motor shaft after the end of acceleration. The vibration of the driving load is also significantly reduced as compared with the trapezoidal driving.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上、本発明のパルスモータの加速及び
減速制御を用いることによって、慣性負荷を起動及び停
止させる際の振動を大幅に低減化のであり、従来では起
動及び停止時の振動が収まってから行っていた動作を、
加速及び減速終了後に直ちに行うことが可能であり、シ
ーケンスの高速化が可能となる。
As described above, by using the acceleration and deceleration control of the pulse motor according to the present invention, the vibration at the time of starting and stopping the inertial load can be greatly reduced. Conventionally, the vibration at the time of starting and stopping is reduced. The operation that has been performed since
This can be performed immediately after the end of acceleration and deceleration, and the sequence can be speeded up.

【0035】また本発明は、加速及び減速時のモータの
パルス出力方法を変更することで、慣性負荷の最適な駆
動が可能となるため、従来の機器と比較してコストUP
無しに所望の効果が得られる。
Further, according to the present invention, by changing the pulse output method of the motor at the time of acceleration and deceleration, it becomes possible to drive the inertial load optimally.
The desired effect can be obtained without any.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は画像読み取り装置に用いられる5相のパ
ルスモータの構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram of a five-phase pulse motor used in an image reading device.

【図2】図2はパルスモータのパルス速度−モータ軸振
動特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a pulse speed-motor shaft vibration characteristic of a pulse motor.

【図3】図3はパルスモータの自起動周波数の特性図で
ある。
FIG. 3 is a characteristic diagram of a self-starting frequency of a pulse motor.

【図4】図4は式9により作成した加速及び減速制御図
である。
FIG. 4 is an acceleration and deceleration control diagram created by Expression 9.

【図5】図5はモータのトルク特性を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing torque characteristics of a motor.

【図6】図6は実際に5相ステッピングモータを用いて
慣性負荷を駆動した場合の負荷の振動量と、モータ軸の
速度変位の図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a vibration amount of a load and a speed displacement of a motor shaft when an inertial load is actually driven using a five-phase stepping motor.

【図7】図7は画像読み取り装置の機構部分の図であ
る。
FIG. 7 is a diagram of a mechanism portion of the image reading apparatus.

【図8】図8は画像読み取り装置の機構部分の図であ
る。
FIG. 8 is a view of a mechanism portion of the image reading apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ステータ 102 ロータ 103 ステータ 104 ロータ 105 ロータの歯 106 ロータの歯のピッチ 20 透明プラテン 22 照明光源 24 第1ミラー 26 第2ミラー 28 第3ミラー 30 レンズ 32 CCD 34 CCDドライバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Stator 102 Rotor 103 Stator 104 Rotor 105 Rotor tooth 106 Rotor tooth pitch 20 Transparent platen 22 Illumination light source 24 First mirror 26 Second mirror 28 Third mirror 30 Lens 32 CCD 34 CCD driver

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パルスモータを用いて原稿の画像を走査
する画像読み取り装置やパルスモータを用いて感光ドラ
ムを駆動し前記感光ドラム上に画像を形成する画像入出
力装置における、慣性駆動負荷をパルスモータを用いて
駆動する際の、起動時に加速、定速、停止時の減速の各
制御を順次行うパルスモータ制御方法において、 パルスモータの自起動周波数を、パルスモータ自身の共
振周波数より高く、最大自起動周波数以下の周波数範囲
に設定し、 自起動周波数以降の加速及び減速制御は、パルスモータ
の加速及び減速時の加速トルクが大きく使える加速範囲
においては加速度を低くし、加速トルクが小さい加速範
囲では、前記加速トルクが大きく使える範囲に対して加
速度を高くすることを特徴とする画像入出力装置におけ
るパルスモータ制御方法。
An inertial driving load is applied to an image reading apparatus that scans an image of a document using a pulse motor or an image input / output apparatus that drives a photosensitive drum using a pulse motor to form an image on the photosensitive drum. In a pulse motor control method that sequentially performs each control of acceleration, constant speed, and deceleration at stop when driving using a motor, the self-starting frequency of the pulse motor is higher than the resonance frequency of the pulse motor itself and the maximum. Acceleration and deceleration control after the self-starting frequency is set in the frequency range below the self-starting frequency. According to the pulse mode of the image input / output device, the acceleration is increased with respect to a range in which the acceleration torque is large. Control method.
【請求項2】 請求項1記載のパルスモータ制御方法に
おいて、加速時のモータ加速方法は、パルスモータへの
入力パレスに対して前記パルスモータのロータ歯ピッチ
の機械的ズレが常に所定値以下となるように、パルスモ
ータのステップ毎のパルス速度を決め、 第1に、ロータの歯のピッチのズレが常に所定値以下と
なるように、パルスモータの自起動周波数f0を、モー
タ自身の共振周波数fres以下であり、モータを含め
た駆動系の慣性による前記ロータ歯ピッチの機械的ズレ
がロータピッチ(τr)が少なくともτr/2以下にな
るように設定し、 第2に、第1で決定した自起動周波数f0の次にパルス
モータに入力するパルスの周波数f1を決定し、これに
は、前記自起動周波数での前記パルスモータのプルアウ
トトルクから求められる加速トルク(Ta0)に対し
て、前記ロータ歯ピッチの機械的ズレがロータピッチ
(τr)と比較して少なくともTr/2以下になるよう
に、kを所定の定数としてf=√(k×Ta0)+f0
の関係となるように求め、 第3に、第2で決定したf1の次にパルスモータに入力
するパルスの周波数f2を決定し、これには、前記のパ
ルス周波数f1での前記パルスモータのプルアウトトル
クから求められる加速トルク(Ta1)に対して、前記
ロータ歯ピッチの機械的ズレがロータピッチ(τr)と
比較して少なくともTr/2以下になるように、kを所
定の定数としてf2=√(k×Ta1)+f1の関係と
なるように求め、 そして、パルスモータを加速する所定のパルス速度fn
まで第3の決定方法を繰り返し、この所定速度fnまで
の関係は、f0は第一の決定方法で決定され、その後
は、kを所定の定数としてfn=(k×√Ta(n−
1))+f(n−1)の関係でモータの加速方法を決定
することを特徴とするパルスモータ制御方法。
2. The pulse motor control method according to claim 1, wherein in the motor acceleration method during acceleration, a mechanical deviation of a rotor tooth pitch of the pulse motor with respect to an input palace to the pulse motor is always less than a predetermined value. First, the pulse motor's self-starting frequency f0 is set to the resonance frequency of the motor itself so that the deviation of the pitch of the rotor teeth is always equal to or less than a predetermined value. Fres or less, and the mechanical deviation of the rotor tooth pitch due to the inertia of the drive system including the motor is set so that the rotor pitch (τr) is at least τr / 2 or less. The frequency f1 of the pulse input to the pulse motor after the self-starting frequency f0 is determined, which is determined from the pull-out torque of the pulse motor at the self-starting frequency. F = √ (k ×) where k is a predetermined constant so that the mechanical deviation of the rotor tooth pitch is at least Tr / 2 or less compared to the rotor pitch (τr) with respect to the acceleration torque (Ta0) to be applied. Ta0) + f0
Third, the frequency f2 of the pulse input to the pulse motor after f1 determined in the second is determined, and this includes pull-out of the pulse motor at the pulse frequency f1. With k as a predetermined constant, f2 = √ so that the mechanical deviation of the rotor tooth pitch is at least Tr / 2 or less compared to the rotor pitch (τr) with respect to the acceleration torque (Ta1) obtained from the torque. (K × Ta1) + f1 and a predetermined pulse speed fn for accelerating the pulse motor
The third determination method is repeated until the predetermined speed fn is reached. F0 is determined by the first determination method, and thereafter, k is a predetermined constant and fn = (k × √Ta (n−
1)) A pulse motor control method characterized in that a method of accelerating a motor is determined based on a relationship of + f (n-1).
【請求項3】 請求項2記載のパルスモータ制御方法に
おいて、減速時のモータ減速方法は、パルスモータへの
入力パルスに対して前記パルスモータのロータ歯の機械
的ズレが常に所定値以下となるように決められたモータ
加速方法と同様に減速を行うことを特徴とするパルスモ
ータ制御方法。
3. The pulse motor control method according to claim 2, wherein in the motor deceleration method at the time of deceleration, a mechanical deviation of a rotor tooth of the pulse motor with respect to an input pulse to the pulse motor always becomes a predetermined value or less. A pulse motor control method characterized in that deceleration is performed in the same manner as the motor acceleration method determined as described above.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009081922A (en) * 2007-09-25 2009-04-16 Tosoh Corp Method of driving pulse motor

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