JP2000307814A - 画像読み取り装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速に画像読取装置を走行駆動する際のスロ
ーアップ時に生じ得る振動及びオーバシュートを抑制
し、上位ＣＰＵの負担増を生じないようにステッピング
モータを制御して安定した読取動作を行うことを可能と
する画像読取装置の駆動方法を提供する。 【解決手段】 画像読取時の定速走行時よりも細かい４
分割ステップでスローアップを行い、２分割でスローア
ップを行う場合に生じ得る振動を抑え、画像読取開始前
に２分割に切換え定速走行に立ち上げる。更にスローア
ップの最終段階の所定の期間“Ｘ”においてそれまでに
急峻に立ち上げてきた加速度を小さくした速度パターン
とするとともに駆動電流をｉ1からｉ2へと下げステッピ
ングモータへの負荷を軽くし振動の発生を抑えオーバシ
ュートを起こさせない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、単体スキャナ等に装備される画像読み取り装置を
副走査方向に走行駆動させるマイクロステップ駆動可能
なステッピングモータの制御方法に関し、より詳細に
は、画像読み取り時の走行に影響するオーバシュートを
もたらす速度変動をスローアップ制御動作中に起こさな
いようにステッピングモータを制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より複写機、ファクシミリ、単体ス
キャナ等、に装備されている読み取り装置では、読み取
り部を載荷するキャリッジを原稿の副走査方向に走行さ
せ、原稿の読み取り走査を行う。キャリッジの走行は、
停止位置から原稿の読み取り動作を行う定速走行へとス
ローアップし、読み取り動作後にスローダウンするよう
に制御される。一方、変倍した原稿画像を再生するため
の画像データを生成する方法として、読み取り時の副走
査速度（キャリッジの走行速度）を変えることにより所
望の変倍画像データを生成することが可能である。多く
の変倍率で画像データを生成するためには、読み取り時
の走査速度を変倍率に応じて変える必要があり、スロー
アップ動作を経て各変倍率に対応した異なる速度への立
ち上げが行われる。

【０００３】例えば、縮小変倍画像を読み取るためには
より高速走査が必要で、高速な目標速度へスローアップ
を行う場合に、等倍或いは拡大倍率時の低速走査と同じ
リニアに立ち上げる速度変化パターンを適用し単にステ
ッピングモータへの駆動クロック周波数を上げ（ステッ
プを早めるような動作を行わせる）ただけでは、等倍或
いは拡大倍率（低速走査）では起きにくかった振動によ
る速度変動が高速では起きてしまい、それがオーバシュ
ートとして読み取り動作に影響することになる。１例と
して、縮小40％の条件で立ち上がり時に起きる速度変動
が示される図７を参照すると、図７（Ｂ）に示される制
御信号の立ち下がりで読取が開始される時においても、
まだ図７（Ａ）に示されるスローアップ時に生じたオー
バシュートによる速度変動が縮小変倍画像の読み取る動
作において残ることがわかる。このため、スローアッ
プ、スローダウン中は駆動電流を多く流すようにした
り、スローアップ中に駆動電流を切り換えたり、変倍率
に応じて駆動電流を切り換える、等の方法が提案されて
いるが、広範囲の変倍率の速度に対して立ち上がり時の
振動による速度変動がもたらすオーバシュートを抑える
ことができない。

【０００４】このような点から、変倍率に対応する走行
速度で画像を読み取るために目標とする走行速度への立
ち上げをオーバシュートを出来るだけ押さえるようにし
て素早く行うことを意図した解決方法が提案された。そ
れは、スローアップ時の速度変化パターンを２次関数と
し、それを各変倍率に対応する速度毎にテーブルとして
用意するという方法である。しかしながら、上記した２
次関数速度変化パターンによる方法では、２次関数のス
ローアップテーブルを変倍率毎に用意する必要がある
し、また、動作にあたり大きな処理負担が生じることに
なる。

【０００５】また、他に解決策として提案されたもの
は、リニア速度変化パターンにより動作する方法の範疇
に入るもので、変倍率の変化に対応させたリニア速度変
化パターンによりステッピングモータの駆動を制御する
場合に、上記したリニア速度変化パターン法で考慮され
た駆動クロック周波数に加え、フル或いはハーフステッ
プといったステップ角度（１ステップあたりの移動量）
をさらに考慮に入れた方法である。しかしながら、この
方法も縮小倍率における高速の走査を行う場合に、スロ
ーアップから定速走査を通して一つのステップ角度で動
作させる、即ち、オーバシュートを抑制できる細かいス
テップ角度で読み取り走査時の走行駆動も行うと、読み
取り時には上位ＣＰＵが読み取った画像の処理とステッ
ピングモータの細かいステップでの高速駆動制御の両方
を負担することになる。つまり、オーバシュートの抑制
と読み取り時の上位ＣＰＵの負担増とがトレードオフの
関係になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、読
み取った画像データが再生等の処理に利用される画像読
み取り装置を原稿に対し副走査方向に走行駆動させるス
テッピングモータの制御方法において、縮小倍率時の画
像データを読み取る場合のように高速に画像読み取り装
置を走行駆動する際のスローアップ時に生じ得る振動及
びオーバシュートを抑制し、さらに上位ＣＰＵの負担増
を生じないようにステッピングモータを制御して安定し
た読み取り動作を行うことを可能とする画像読取装置の
駆動方法を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、マイ
クロステップ駆動可能なステッピングモータによって画
像読み取り装置を停止位置からスローアップし、定速で
画像読み取り走査を行うように走行駆動する画像読み取
り装置の駆動方法において、前記ステッピングモータは
スローアップ走行時においてマイクロステップ駆動によ
る１ステップの移動量を画像読み取りを行う定速走行時
に比べて小さくするように制御されることを特徴とする
画像読み取り装置の駆動方法を構成する。

【０００８】請求項２の発明は、マイクロステップ駆動
可能なステッピングモータによって画像読み取り装置を
停止位置からスローアップし、定速で画像読み取り走査
を行うように走行駆動する画像読み取り装置の駆動方法
において、前記ステッピングモータは画像読み取り走査
を行う定速動作へ立ち上がる前のスローアップの最終の
期間において、立ち上げてきた加速度を小さくするとと
もに、供給される駆動電流を小さくするように制御され
ることを特徴とする画像読み取り装置の駆動方法を構成
する。

【０００９】請求項３は、マイクロステップ駆動可能な
ステッピングモータによって画像読み取り装置を停止位
置からスローアップし、定速で画像読み取り走査を行う
ように走行駆動する画像読み取り装置の駆動方法におい
て、前記ステッピングモータはスローアップ走行時にお
いてマイクロステップ駆動による１ステップの移動量を
画像読み取りを行う定速走行時に比べて小さくするよう
に制御され、さらに画像読み取り走査を行う定速動作へ
立ち上がる前のスローアップの最終の期間において、立
ち上げてきた加速度を小さくするとともに、供給される
駆動電流を小さくするように制御されることを特徴とす
る画像読み取り装置の駆動方法を構成する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明を添付する図面とともに示
す以下の実施例に基づき説明する。先ず、本発明を実施
する読み取り装置の１例について説明する。図１は読み
取り装置の駆動系、図２は読み取り装置の概略構成を示
す図である。図１において、１は露光ランプと第１ミラ
ー（何れも図示せず）を一体化して有し原稿を走査する
第１キヤリッジ。２は第２及び第３ミラー（何れも図示
せず）を一体化して第１キャリッジからの光を結像レン
ズ（図示せず）に導く第２キャリッジ、３はワイヤ、４
は駆動軸、５は駆動軸４と一体化されたワイヤプーリ、
６ー１〜４はアイドルプーリ、７はタイミングベルト、
８はステッピングモータ、９，１０はタイミングベルト
プーリ、１１は検知部、１２はホームポジションセンサ
である。図２において、１３はコンタクトガラス、１４
は露光ランプ、１５は第１ミラー、１６は第２ミラー、
１７は第３ミラー、１８はレンズ、１９はＣＣＤ、２０
は画像処理制御基板である。

【００１１】図１を参照し駆動系の動作の概略を説明す
ると、第１キヤリッジ１と第２キヤリッジ２には２本の
対称に張られたワイヤ３を介して動力が伝達される。ワ
イヤ３は駆動軸４に巻かれ該軸に一体化されたワイヤプ
ーリ５によって駆動され、ワイヤプーリ５は同軸にある
タイミングベルトプーリ９とタイミングベルト７を介し
てステッピングモータ８の軸に一体化されたタイミング
ベルトプーリ１０によって駆動される。電源スイッチを
ＯＮにすると、ホーミングのためにステッピングモータ
８が始動し、駆動軸４を駆動しワイヤ３を介し第１キヤ
リッジ１と第２キヤリッジ２がフォワード側に移動す
る。一定距離移動すると逆転を開始し、ホームポジショ
ンセンサ１２が第１キヤリッジ１の下部にある検知部１
１を検知すると一定パルス分移動して停止する。この位
置で読み取り指令が発せられ読み取り動作を開始するま
で待機する。

【００１２】図３はマイクロステップ駆動制御板のブロ
ック図を示す。ステッピングモータ８はマイクロステッ
プ駆動制御板２１によって駆動される。マイクロステッ
プ駆動制御板２１は上位のＣＰＵ（図示せず）に搭載し
た制御板からステッピングモータの駆動クロック、正逆
転信号、分割数切換信号及び電流切換信号が入力されス
テッピングモータの各相に駆動パルス信号を出力する。
読み取り走査のために所定の速度パターンに従い読み取
り装置を走行させる場合に、ステッピングモータの駆動
パルス信号によりスローアップ、一定速度、スローダウ
ン、移動距離などを制御する。

【００１３】実際の制御は下記(1)〜(4)に示すように、
マイクロステップ駆動制御板２１に入力される４つ信号
により決められる。 (1) 駆動パルス信号のパルス周期を変えることにより
走行速度を変化させることができ、走行速度を速くしよ
うとする場合には周期を短くする。この駆動パルス信号
を基にマイクロステップ駆動制御板２１内のＦＥＴドラ
イバをＯＮ・ＯＦＦしてモータの各相に電流を流す。 (2) 正逆転信号によりステッピングモータ８の正転、
逆転を制御する。 (3) 分割数切換え信号によりステッピングモータ８の
１ステップ当たりの移動量（ステップ角度）を制御す
る。例えば、５相ステッピングモータでは基本ステップ
（フルステツプ）は０．７２゜、２分割（ハーフステッ
プ）で０．３６゜、４分割で０．１８゜、８分割で０．
０９゜等に分割する。 (4) 電流切換信号はステッピングモータ８の１相当た
りに流れる電流を制御する。電流を制御することは基本
的にはトルクを制御するもので、ここでは０．６〜２．
１Ａ間の値で制御する。

【００１４】コンタクトガラス１３に原稿を載置し、ス
タートキーを押下するとステッピングモータ８は駆動を
開始する。駆動制御は速度線図に基づいて行われる。図
４は読み取り装置の走行制御に用いる代表的な速度線図
を示す。第１キヤリッジ１と第２キヤリッジ２がモータ
８の駆動によりフォワード方向に走行を開始しコンタク
トガラス１３上に載置された原稿（図示せず）を露光ラ
ンプ１４により照射し、その反射光を第１ミラー１５、
第２ミラー１６、第３ミラー１７を介してレンズ１８に
よりＣＣＤ１９に結像し、原稿を読み取る。読み取った
データは画像処理制御基板２０に転送される。

【００１５】図４に示すように、スローアップ動作を経
て一定速度で走行させる期間に原稿の先端から後端まで
を読みとるので、この間が一番速度を安定させなければ
いけない。図４に太線で示されている部分は１００％
（等倍）時を示す。例えば、１００％のフォワード方向
の移動時にはマイクロステップ４分割（フルステツプの
４分割）で３５００ppsという駆動条件とすることがで
きる。原稿の読み取りが完了すると、リターン過程へと
移りステッピングモータ８は逆転を開始する。できるだ
け短い時間で戻すため、第１キヤリッジ１を高速で移動
させ、第２キヤリッジ２はその半分の速度で高速リター
ンさせ、第１キヤリッジ１に設けた検知部１１をホーム
ポジションセンサ１２が検知すると、一定パルス移動し
てステッピングモータ８は停止し、読み取りが終了す
る。

【００１６】図５は各種の変倍率に対応するフォワード
の速度線図を示している。線図中の太線は１００％（等
倍）を示しこれより速い部分（図中では上部）が縮小時
の速度線図であり、遅い部分（図中では下部）が拡大時
の速度線図を示している。拡大時の動作は、その拡大率
に応じ速度を等倍時よりも遅くする必要があり、２００
％は速度が１／２になる。２００％拡大時の駆動条件と
しては、例えば、等倍時にマイクロステップ４分割で３
５００ppsという駆動条件とすると、変倍率の変化に対
して画像データの密度（走行長に対する）を一定に保つ
ためには、分割数は等倍時の４分割を２倍した８分割と
する必要がある（なお、この場合に変倍率が変わっても
駆動パルスの周期は一定の３５００ppsとする）。ま
た、８分割した場合、等倍時と駆動電流を同じにすると
振動が大きくなってしまうので、駆動電流を少なくす
る。

【００１７】一方、縮小時の動作は、等倍時に比べ走行
速度を速くする。速度は変倍率に応じるので、例えば５
０％縮小は速度が２倍になる。５０％縮小時の駆動条件
としては、例えば、等倍時の分割数や駆動パルスの周期
を前の条件と同じにする（変倍率が変わっても駆動パル
スの周期は一定とする）と、変倍率の変化に対して画像
データの密度を一定に保つためには、分割数は等倍時の
４分割を１／２倍の２分割とする必要がある。ところ
で、この縮小時の動作を行う場合に、分割数を４分割の
まま変えないで駆動パルス周期を短くするという方法で
走行速度を速めることが可能であるが、駆動パルス周期
を短くしてモータ速度を上げると、原稿の読み取り開始
以降に読み取った画像信号の処理とモータの駆動信号処
理の両方の制御を司る上位ＣＰＵの負担が大きくなり、
他の制御に影響を与える可能性がある。従って、上位Ｃ
ＰＵの負担を軽減するという理由からも、駆動パルス周
波数を上げるという方法ではなく、分割数を４分割から
２分割へと小さくするという方法で速度を速めるように
する。

【００１８】しかしながら、縮小時の動作を立ち上げか
ら読み取りの終了まで通して２分割動作をさせると、ス
ローアップ部分では２分割で加速していくことになるの
で振動が発生し、その振動はオーバーシュートとして読
み取り時の定速動作に影響するようになる。このオーバ
ーシュートへの対応策を本発明ではスローアップ部分に
おける分割数を振動が発生しない値を設定することによ
り行う。図６はスローアップ部分と画像の読み取り動作
を行う部分の速度線図とともにこの実施例の分割数の切
換タイミング等の動作を示す線図である。図６（Ａ）の
速度線図に示すように、縮小時の動作においては、画像
の読み取り動作は上記説明の通りの２分割のステップで
行うが、読取開始する以前は４分割のステップで駆動さ
せる制御を行うことにより振動を発生させないようにす
る。このようにスローアップを４分割で行い、画像の読
取開始前に所要の助走期間をとるようにして分割数の切
換を行う。この制御動作は上位のＣＰＵからの分割数切
換信号をマイクロステップ駆動制御板２１で処理しステ
ッピングモータ８を制御することにより行われる。

【００１９】本発明においては、さらにスローアップ時
にオーバシュートにつながる振動が発生しにくい条件を
与えるようにしている。これはスローアップ時に急峻な
加速をしないようにすれば良く、また、それに伴ってモ
ータへの駆動電流を制御する。図６（Ｂ）はスローアッ
プ時に駆動電流を制御するタイミングを示すものであ
る。図６（Ａ）に示すように、画像読み取りのために一
定の速度に立ち上がる前のスローアップの最終段階の所
定の期間“Ｘ”においてそれまでに急峻に立ち上げてき
た加速度を小さくし図示のごとき速度パターンとし、そ
の期間では、図６（Ｂ）に示すようにステッピングモー
タ８への負荷を軽くするように電流をｉ1からｉ2へと下
げて駆動する。従って、加速度を大きくし駆動電流を大
きくした場合に発生する振動を起こすことがなくなる。
この例のようにスローアップ時はマイクロステップ駆動
と電流制御を組み合わせモータの制御を行うことによ
り、オーバシュートにつながる振動を抑制することがで
きる。

【００２０】

【発明の効果】（１）本発明によると、高速走査が必要
な場合（例えば、縮小画像読み取り時）に、スローアッ
プ中は分割数を大きくし１ステップの移動量を細かくし
ているのでスローアップ時に生じる振動の発生を抑制
し、オーバシュートを抑えることができる。また、スロ
ーアップ中は大きくしていた分割数を読取開始前に小さ
くすることにより原稿の読み取り開始以降に読み取った
画像信号の処理とモータの駆動信号処理の両方の制御を
司る上位ＣＰＵの負担を軽減できる。 （２）本発明によると、画像読み取り走査を行う定速動
作へ立ち上がる前のスローアップの最終の期間において
立ち上げてきた加速度を小さくするとともに、供給され
る駆動電流を小さくするように制御することによりスロ
ーアップ時に生じる振動の発生を抑制し、オーバシュー
トを抑えることができる。 （３）画像読み取りを行う定速走行時よりも細かいステ
ップでスローアップを行い、さらにスローアップの最終
の期間において加速度と駆動電流を低減させることによ
りスローアップ時に生じ得る振動の発生を抑制し、オー
バシュートをより一層有効に抑制し、画像読み取り開始
前に分割数を粗いステップに切換え定速走行に立ち上げ
るようにしたことにより上位ＣＰＵの負担も軽減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する読み取り装置の駆動系の概略
構成を示す図である。

【図２】本発明を適用する読み取り装置の概略構成を示
す図である。

【図３】本発明に用いるステッピングモータのマイクロ
ステップ駆動制御板のブロック図を示す。

【図４】読み取り装置の走行制御に用いる代表的な速度
線図を示す。

【図５】各種の変倍率に対応するフォワード走行制御に
用いる速度線図を示す。

【図６】スローアップ部分と画像の読み取り動作を行う
部分の速度線図と分割数及び駆動電流の切換タイミング
を示す線図である。

【図７】高速走査へのスローアップにおいて起きるオー
バシュートをもたらす速度変動と画像読み取りタイミン
グの関係を示す。

【符号の説明】

１…第１キャリッジ、 ２…第２キャリ
ッジ、３…ワイヤ、 ４…駆動
軸、５…ワイヤプーリ、 ６ー１〜４
…アイドルプーリ、７…タイミングベルト、
８…ステッピングモータ、９，１０…タイミングベ
ルトプーリ、１１…検知部、１２…ホームポジションセ
ンサ、 １３…コンタクトガラス、１４…露光ラン
プ、 １５…第１ミラー、１６…第２
ミラー、 １７…第３ミラー、１８…
レンズ、 １９…ＣＣＤ、２０…
画像処理制御基板、 ２１…マイクロステッ
プ駆動制御板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロステップ駆動可能なステッピン
   グモータによって画像読み取り装置を停止位置からスロ
   ーアップし、定速で画像読み取り走査を行うように走行
   駆動する画像読み取り装置の駆動方法において、前記ス
   テッピングモータはスローアップ走行時におけるマイク
   ロステップ駆動による１ステップの移動量を画像読み取
   りを行う定速走行時に比べて小さくするように制御され
   ることを特徴とする画像読み取り装置の駆動方法。
2. 【請求項２】 マイクロステップ駆動可能なステッピン
   グモータによって画像読み取り装置を停止位置からスロ
   ーアップし、定速で画像読み取り走査を行うように走行
   駆動する画像読み取り装置の駆動方法において、前記ス
   テッピングモータは画像読み取り走査を行う定速動作へ
   立ち上がる前のスローアップの最終の期間において、立
   ち上げてきた加速度を小さくするとともに、供給される
   駆動電流を小さくするように制御されることを特徴とす
   る画像読み取り装置の駆動方法。
3. 【請求項３】 マイクロステップ駆動可能なステッピン
   グモータによって画像読み取り装置を停止位置からスロ
   ーアップし、定速で画像読み取り走査を行うように走行
   駆動する画像読み取り装置の駆動方法において、前記ス
   テッピングモータはスローアップ走行時においてマイク
   ロステップ駆動による１ステップの移動量を画像読み取
   りを行う定速走行時に比べて小さくするように制御さ
   れ、さらに画像読み取り走査を行う定速動作へ立ち上が
   る前のスローアップの最終の期間において、立ち上げて
   きた加速度を小さくするとともに、供給される駆動電流
   を小さくするように制御されることを特徴とする画像読
   み取り装置の駆動方法。