JP2001231296A - 駆動制御装置及びそれを用いた自動原稿搬送装置 - Google Patents

駆動制御装置及びそれを用いた自動原稿搬送装置

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JP2001231296A
JP2001231296A JP2000040412A JP2000040412A JP2001231296A JP 2001231296 A JP2001231296 A JP 2001231296A JP 2000040412 A JP2000040412 A JP 2000040412A JP 2000040412 A JP2000040412 A JP 2000040412A JP 2001231296 A JP2001231296 A JP 2001231296A
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Nobutoshi Hamazaki
信年 濱崎
Akira Kurimoto
章 栗元
Hiroatsu Kazama
裕篤 風間
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステッピングモータの脱調防止と消費電力の
低減とを両立することができる駆動制御装置を提供す
る。また、正確な原稿の位置決めと消費電力の低減とを
両立することができる自動原稿搬送装置を提供する。 【解決手段】 所定周波数のタイミング信号により所定
励磁電流を各相へ切り替えて駆動されるステッピングモ
ータと、当該所定励磁電流を変更する電流制御手段とを
備える駆動制御装置において、励磁電流の変更に基づい
て当該タイミング信号の所定周波数を変更する周波数制
御手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タを備える駆動制御装置及びそれを用いた原稿搬送装置
に関し、より詳しくは、ステッピングモータの起動トル
ク制御技術に係る。
【0002】
【従来の技術】ステッピングモータ(ステップモータ)
は、微小な回転制御を容易に実現することができるた
め、様々な装置の駆動源として広く利用されている。こ
のようなステッピングモータを駆動源として利用する際
に重要な点の一つは、その回転負荷に応じた適切なトル
クをステッピングモータに発生させることである。すな
わち、ある回転負荷に対して発生させるトルクが小さい
場合にはステッピングモータが脱調するおそれがあり、
ある回転負荷に対して発生させるトルクが大きい場合に
は無駄な消費電力が生じてしまう。
【0003】そこで、従来から回転負荷の大きさに応じ
てステッピングモータに入力される
【0004】励磁電流の大きさを変更制御する技術が知
られている。この技術によれば、回転負荷が大きい場合
にはより大きな励磁電流をステッピングモータに入力す
ることで脱調を防止し、回転負荷が小さい場合には励磁
電流の大きさを小さくすることで消費電力を抑えること
ができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような技
術は、ステッピングモータの回転中における回転負荷変
動に対するトルク制御としては効果的であるが、ステッ
ピングモータの起動時における回転負荷変動に対するト
ルク制御としては必ずしも効果的なものではない。
【0006】図10は、一般的なステッピングモータの
速度―トルク特性を示したグラフである。同図のグラフ
において、縦軸はトルクの値〔Nm〕を、横軸は周波数
(パルス速度)の値〔パルス/秒〕を示しており、実線
は励磁電流がXの場合の起動トルクの特性を、実線
は励磁電流がY(>X)の場合の起動トルクの特性を、点
線は励磁電流がXの場合の回転トルクの特性を、点線
は励磁電流がY(>X)の場合の回転トルクの特性を、
それぞれ示している。
【0007】このグラフに示すように、ステッピングモ
ータの速度―回転トルク特性は比較的平坦なカーブを描
くのに対し、速度―起動トルク特性はピーク値を有し、
さらに励磁電流に大小によりそのトルクピーク値を与え
る周波数(最大トルク発生周波数)が異なる。これは励
磁電流の変動に伴ってステッピングモータの固有ばね定
数、固有振動周波数が変動するためである。
【0008】したがって、起動時の回転負荷の増大に対
応してステッピングモータへの励磁電流をXからYへ増大
させる場合において、起動トルクは逆にT(X)からT
(Y)へと減少してしまい、ステッピングモータを脱調
させてしまうおそれがある。また、このステッピングモ
ータの脱調はそれを駆動源とする装置に様々な弊害をも
たらす。例えば、このステッピングモータを自動原稿搬
送装置の駆動源として使用する場合には、原稿を正確に
所定の読み取り位置に搬送載置することができなくな
る。
【0009】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その一の目的は、ステッピングモータの
脱調防止と消費電力の低減とを両立することができる駆
動制御装置を提供することにある。また他の目的は、正
確な原稿の位置決めと消費電力の低減とを両立すること
ができる自動原稿搬送装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、所定
周波数のタイミング信号により所定励磁電流を各相へ切
り替えて駆動されるステッピングモータと、当該所定励
磁電流を変更する電流制御手段とを備える駆動制御装置
において、励磁電流の変更に基づいて当該タイミング信
号の所定周波数を変更する周波数制御手段とを有するも
のである(請求項1)。
【0011】図1は、この発明を説明するものである。
駆動制御装置をこのように構成すれば、電流制御手段に
よる励磁電流の変更に伴ってステッピングモータの周波
数(速度)―起動トルク特性が変化しても、その周波数
―トルク特性の変化に応じて周波数制御手段によりタイ
ミング信号の周波数を変更するため、起動トルクが不足
して起動時にステッピングモータが脱調するおそれがな
い。そのため、あるトルクを得るためにステッピングモ
ータに過大な励磁電流を供給する必要がなく、消費電力
の低減にも資する。
【0012】また、ステッピングモータの用い方によっ
ては、その起動時に回転速度を徐々にスローアップさせ
て一定の回転速度に到達させる場合がある。かかるステ
ッピングモータのスローアップは、例えば予め記憶され
ている制御プロファイルに基づいてタイミング信号の周
波数を徐々に上昇させることにより実現することができ
る。そして、上記周波数制御手段は、励磁電流の変更に
基づいてその制御プロファイルを変更するものでもよ
い。ここで、周波数制御手段はその制御プロファイルの
全体を変更することもできるが、より簡易な制御を実現
するためには制御プロファイルの起動周波数のみを変更
することが好ましい(請求項2)。
【0013】また、これらの駆動制御装置において、ス
テッピングモータをより効率的に使用するためには、す
なわち、より小さい励磁電流でより大きな起動トルクを
得るためには、上記周波数制御手段は、ステッピングモ
ータの起動トルクが略最大となるように当該タイミング
信号の所定周波数を変更する(制御プロファイルの起動
周波数を変更する)ことが好ましい(請求項3)。
【0014】このような駆動制御装置は、起動と停止と
を繰り返すとともに起動時における回転負荷が変化する
ような装置の駆動源として用いられるのが好適である
が、そのような装置の一例として、自動原稿搬送装置が
挙げられる。すなわち、本発明は、請求項1〜3のいず
れかに記載の駆動制御装置を駆動源として備え、表面及
び裏面の原稿搬送が可能な自動原稿搬送装置において、
上記電流変更手段は、表面搬送時と裏面搬送時との搬送
負荷の大きさに応じて当該所定励磁電流を変更するとと
もに、上記周波数制御手段は、その励磁電流の変更に基
づいて当該タイミング信号の所定周波数を変更するもの
である(請求項4)。
【0015】自動原稿搬送装置をこのように構成すれ
ば、表面搬送時と裏面搬送時との搬送負荷の大きさに応
じて励磁電流を変更し、ステッピングモータの速度―起
動トルク特性が変化しても、その速度―トルク特性の変
化に応じて周波数制御手段によりタイミング信号の周波
数を変更するため、起動トルクが不足して起動時にステ
ッピングモータが脱調せず、常に原稿の正確な位置決め
を行うことができる。そのため、原稿の正確な位置決め
を行うためにステッピングモータに過大な励磁電流を供
給する必要がなく、消費電力の低減にも資する。
【0016】
【発明の実施による態様】以下、適宜図面を参照しつ
つ、本発明の実施態様を説明する。
【0017】図2(a)は、本発明の実施態様に係る自
動原稿読取装置を備える複写機100(画像形成装置)
全体の構成を示している。同図に示すように、この複写
機100は、大きく分けて、自動原稿搬送装置101、
画像形成部本体102、給紙トレイ部103とから構成
されている。この自動原稿搬送部101には読み取り前
の原稿をセットする原稿セット部80を備えている。ま
た、画像形成部本体102の側部上方には読み取り済み
の原稿が排出される原稿排出トレイ81を、側部下方に
は原稿画像が形成された記録シートが排出される排出ト
レイ82をそれぞれ備え、さらにその内部には原稿を光
学的に読み取る読み取り部、所定のデジタル電子写真プ
ロセスにより読み取った光から最終的に記録シート上に
トナー像を形成する画像形成部などを備えている(いず
れも図示せず)。給紙トレイ部103は、それぞれ異な
る種類の記録シート(コピー用紙、OHPシート等)が
格納される複数の給紙トレイにより構成されている。
【0018】図2(b)は、図2(b)に示した複写機
100を正面上方から眺めた斜視図であり、自動原稿搬
送装置101を開いた状態を示している。同図に示すよ
うに、画像形成部本体102の上面には、透明なプラテ
ンガラス70と、そのプラテンガラス70の手前側に液
晶タッチパネルと様々なボタンとからなるユーザインタ
フェイス105とを備えている。
【0019】図3は、自動原稿読取装置の内部構成を説
明するものである。同図中、自動原稿搬送装置101内
の点線は原稿の搬送経路を示す。この搬送経路に沿っ
て、ナジャーロール10、フィードロール11、リター
ドロール12、レジロール対20、ベルト搬送装置2
1、排出ロール対30、第一両面ロール対40、第二両
面ロール対41による搬送系が形成されている。ここ
で、フィードロール11は回転駆動される一方、それと
対となるリタードロール12は固定さえているため、そ
の摩擦の大きさにより、複数の原稿がナジャーロール1
0により搬送される場合であってもこれらのロール対1
1、12からは一枚ずつ原稿が搬送される。
【0020】なお、ベルト搬送装置21は、両端部に設
けられる駆動ロール22と従動ロール23、それら両ロ
ール22、23に張架される無端状ベルト210、その
無端状ベルト210をプラテンガラス70に対して水平
に保つためのピンチロール群24a〜dとからなってい
る。
【0021】さらに駆動モータ1は、図示しない駆動伝
達系を介してこれらナジャーロール10とフィードロー
ル11とを回転駆動させている。同様に、駆動モータ
(ステッピングモータ)2はレジロール対20とベルト
搬送装置21とを、駆動モータ3は排出ロール対30
を、駆動モータ4は第一及び第二両面ロール対40、4
1を図示しない駆動伝達系を介して回転駆動させてい
る。
【0022】また、この原稿の搬送経路上には、様々な
センサ60、61、62が設けられている。ここで、セ
ンサ60は原稿セット部80に原稿が存在してるか否か
を検知するものであり、センサ61はその位置に原稿が
存在しているか否かを検知すると共に、原稿のサイズを
検知するものである。さらに、センサ62は、その位置
に原稿が存在するか否かを検知するものである。なお、
センサ60の近傍に設けられる符号82は、原稿の搬送
方向先端を揃えるセットゲートである。
【0023】一方、画像形成部本体102には、レジロ
ール対20や第二両面ロール対41から搬送される原稿
をガイドするレジゲート71、そのレジゲートの搬送方
向下流側にはプラテンガラス70が設けられている。そ
のプラテンガラス70の内部には、読み取り部(図示せ
ず)が設けられている。
【0024】図4は、レジロール対20と駆動ロール2
2(ベルト搬送装置21)との駆動制御系をブロック図
を用いて説明するものである。同図に示すように、この
駆動制御系は、読み取られる原稿が表面か裏面かの情報
を送信するユーザインタフェイス105、センサ62
と、その原稿の情報に基づいて駆動モータ2へ供給する
励磁電流の大きさを変更する電流制御部(電流制御手
段)50と、その原稿の情報に基づいて(言い換えれ
ば、励磁電流の大きさの変更に基づいて)駆動モータ2
へ送信するパルス信号(タイミング信号)の周波数を変
更する周波数制御部(周波数制御手段)51と、それら
電流制御部50から供給される励磁電流と周波数制御部
51から送信さえるパルス信号により駆動される駆動モ
ータ2と、その駆動モータ2からの回転トルクが伝達さ
れるレジロール対20、駆動ロール22とを備えてい
る。
【0025】さらに、この周波数制御部51は、予め制
御プロファイルCPを保持しており、その制御プロファ
イルCPに基づき、駆動モータ2の起動時においてパル
ス信号の周波数を徐々に上昇させるスローアップ機能を
備えている。また、読み取る原稿が表面か裏面かに基づ
いて(言い換えれば、励磁電流の大きさの変更に基づい
て)、その制御プロファイルCPの起動周波数IFを変
更するように構成されている。なお、この駆動モータ2
は、ステッピングモータ本体と、それを駆動させるドラ
イバとから構成されている。
【0026】図5は、この原稿搬送装置101の動作を
説明するフローチャートである。図6は、原稿の表面を
読み取る際にその原稿をプラテンガラス70上の所定領
域に敷き込む動作を説明するものである。一方、図7
は、原稿の裏面を読み取る際にその原稿をプラテンガラ
ス70上の所定領域に敷き込む動作を説明するものであ
る。以下、これらの図面に基づいて、表面読取時と
裏面読取時との原稿搬送装置101の動作を説明する。
【0027】 ○表面読取時(図5、S1〜S3、S10参照) 原稿セット部80に載置された複数枚の原稿から一の原
稿Pがナジャーロール10により搬送され、フィードロ
ール11とリタードロール12とのニップ部分に達す
る。この際、仮に複数枚の原稿が搬送されていても、そ
の複数枚の原稿同士の摩擦とフィードロール11、リタ
ードロール12との摩擦の差により、フィードロール1
1とリタードロール12とのニップ部分からは一枚ずつ
原稿が搬送される。
【0028】さらに、原稿Pは搬送され、その先端がレ
ジロール対20に達する(図6(a)参照)。この図6
(a)に示すように、駆動モータ2からの回転トルクを
受けて、レジロール対20は図中矢印aで示す方向に回
転駆動されている。同様に、駆動ロール22は図中矢印
bで示す方向に回転駆動されている。この際、図中矢印
で示す原稿Pの搬送方向とレジロール対20、駆動ロー
ル22の回転方向とはいずれも順方向である。
【0029】そして、原稿Pがプラテンガラス70上の
所定領域に搬送されると(図6(b)参照)、一旦搬送
が停止され、画像形成部本体102内部の読み取り部が
原稿Pの全体を走査して読み取り(スキャン)が行われ
る(図5、S2参照)。その後、読み取り部はスキャン
バックして所定位置に戻る。一方、原稿Pは、ベルト搬
送装置21、排出ロール対30により搬送され、原稿排
出トレイ81へと排出される(図5、S10参照)。
【0030】 ○裏面読取時(図5、S1〜S8、S10参照) 原稿P'の敷き込み(図5、S1参照)、表面の読み取
り(図5、S2参照)については上述の表面読取時と同
様である。裏面読み取りの場合であるから(図5、S3
参照)、表面の読み取りが終了すると、原稿P'を反転
する(図5、S4参照)。つまり、図6(b)に示した
状態から、ベルト搬送装置21が逆向きに回転を開始
し、第二両面ロール対41、第一両面ロール対40を介
して、原稿P'を逆搬送する。原稿P'は逆搬送され、そ
の先端がレジロール対20に達する(図7(a)参
照)。この図7(a)に示すように、駆動モータ2から
の回転トルクを受けて、レジロール対20は図中矢印a
で示す方向に回転駆動されている。同様に、駆動ロール
22は図中矢印bで示す方向に回転駆動されている。こ
の際、図中矢印で示す原稿Pの搬送方向と駆動ロール2
2の回転方向とは互いに逆方向である(図7(a)参
照)。
【0031】そして、原稿P'がプラテンガラス70上
の所定領域に搬送されると(図7(b)参照)、一旦搬
送が停止され、画像形成部本体102内部の読み取り部
が原稿Pの全体を走査して読み取り(スキャン)が行わ
れる(図5、S6参照)。その後、読み取り部はスキャ
ンバックして所定位置に戻る。一方、原稿P'は、ベル
ト搬送装置21、第二及び第一両面ロール対41、40
により再反転され(図5、S7)、レジロール対20、
ベルト搬送装置21により再々敷き込みが行われた後
(図5、S8参照)、(読み取りは行わずに)排出ロー
ル対30により搬送され、原稿排出トレイ81へと排出
される(図5、S10参照)。なお、この再々敷き込み
の際も、図中矢印で示す原稿P'の搬送方向と駆動ロー
ル22の回転方向とは互いに逆方向である(図7(a)
参照)。
【0032】ところで、表面読み取りにおける原稿敷き
込み(図5、S1参照)の際と、裏面読み取りにおける
原稿敷き込み(図5、S5、S8)の際とでは、駆動モ
ータ2に加わる回転負荷の大きさが異なる。すなわち、
表面読み取りの場合には原稿Pの搬送方向とレジロール
対20、駆動ロール22の回転方向とはいずれも順方向
であり、駆動モータ2に加わる回転負荷が比較的低いの
に対し、裏面読み取りの場合には、原稿P'の搬送方向
と駆動ロール22の回転方向とが互いに逆方向であり、
駆動モータ2に加わる回転負荷が比較的高い。
【0033】そこで、この自動原稿搬送装置101で
は、原稿の表面読み取り時と裏面読み取り時とでその励
磁電流とパルス信号の周波数を変更し、脱調防止と消費
電力の低減とを両立している。つまり、ユーザインタフ
ェイス105を介してユーザから指示される情報や、セ
ンサ62からの原稿が存在しているか否かの情報に基づ
いて、電流制御部50が駆動モータ2に供給する励磁電
流の大きさを変更する。ここでは表面の読み取り時(図
5、S1)には励磁電流I(表)を、裏面の読み取り時
(図5、S5、S7)には励磁電流I(裏)(>励磁電
流I(表))を駆動モータに供給している。
【0034】同時に、ユーザインタフェイス105を介
してユーザから指示される情報や、センサ62からの原
稿が存在しているか否かの情報に基づいて、周波数制御
部51が制御プロファイルCPの起動周波数IFを変更
する。ここでは表面の読み取り時(図5、S1)には起
動周波数IF=fF(t1)とし、裏面の読み取り時(図
5、S5、S7)には起動周波数IF=fR(t1)(>
IF=fF(t1))としている。
【0035】図8は、周波数制御部51が予め保持して
いる制御プロファイルCPを説明するものであり、図8
(a)は表面の読み取り時(図5、S1)のものを、図
8(b)は裏面読み取り時(図5、S5、S7)のもの
をそれぞれ示している。両者の相違は、その起動周波数
IFのみである。そして、この起動周波数IFの相違に
より、励磁電流Iに応じた回転トルクを効率よく出力さ
せることができる。
【0036】図9は、駆動モータ2の速度―トルク特性
を示したグラフである。同図のグラフにおいて、縦軸は
起動トルクの値〔Nm〕を、横軸は周波数(パルス速
度)の値〔パルス/秒〕を示しており、実線は励磁電
流が励磁電流I(表)の場合の起動トルクの特性を、実
線は励磁電流が励磁電流I(裏)の場合の起動トルク
の特性をそれぞれ示している。そして、励磁電流が励磁
電流I(表)の場合の起動トルクは、周波数がF()
の場合にその最大値MAX()をとり、励磁電流が励
磁電流I(裏)の場合の起動トルクは、周波数がF
()の場合にその最大値MAX()をとる。
【0037】ここで、fF(t1)≒F()、f
R(t1)≒F()となるようにそれぞれの起動周波数
IFを定める。さらに起動トルクの安定性を考慮し、Δ
f(>0)を微小な周波数として、fF(t1)=F
()+Δf、fR(t1)=F()+Δfとなるよう
に起動周波数IFを設定することが好ましい。この自動
原稿搬送装置101では、このように起動周波数IFを
それぞれ予め設定し、原稿の表裏、言い換えれば搬送負
荷の大きさに応じて、適切な回転トルクを出力させてい
るため、無駄な励磁電流を供給することなく、効果的に
駆動モータ2の脱調を防止し、原稿の正確な位置決めを
行うことができる。
【0038】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ステッピングモータの脱調防止と消費電力の低減
とを両立することができる駆動制御装置を提供すること
ができる。また、正確な原稿の位置決めと消費電力の低
減とを両立することができる自動原稿搬送装置を提供す
ることにある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の概念を説明するものである。
【図2】図2は、本発明の実施態様に係る自動原稿搬送
装置を備える画像形成装置の全体を示すものである。
【図3】図3は、本発明の実施態様に係る自動原稿搬送
装置の内部を説明するものである。
【図4】図4は、本発明の実施態様に係る自動原稿搬送
装置の駆動制御系を説明するブロック図である。
【図5】図5は、本発明の実施態様に係る自動原稿搬送
装置の動作を説明するフローチャートである。
【図6】図6は、本発明の実施態様に係る自動原稿搬送
装置の表面読み取り動作を説明するものである。
【図7】図7は、本発明の実施態様に係る自動原稿搬送
装置の裏面読み取り動作を説明するものである。
【図8】図8は、本発明の実施態様に係る自動原稿搬送
装置の制御プロファイルを説明するものである。
【図9】図9は、本発明の実施態様に係る自動原稿搬送
装置に用いられる駆動モータの起動トルク−速度特性を
示すグラフである。
【図10】図10は、一般的なステッピングモータのト
ルク−速度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
100…複写機、101…自動原稿搬送装置、102…
画像形成部本体、70…プラテンガラス、105…ユー
ザインタフェイス、10…ナジャーロール、11…フィ
ードロール、12…リタードロール、2…駆動モータ
(ステッピングモータ)、20…レジロール対、21…
ベルト搬送装置、30…排出ロール対、40…第一両面
ロール対、41…第二両面ロール対、50…電流制御部
(電流制御手段)、51…周波数制御部(周波数制御手
段)、62…センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 風間 裕篤 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Fターム(参考) 2H076 BA22 BA24 BA42 BA46 BA63 EA15 3F049 AA02 DA05 DA12 LA03 LB02 5H580 AA04 BB01 BB06 CA12 FA24 FC09 HH22

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定周波数のタイミング信号により所定
    励磁電流を各相へ切り替えて駆動されるステッピングモ
    ータと、当該所定励磁電流を変更する電流制御手段とを
    備える駆動制御装置において、 励磁電流の変更に基づいて当該タイミング信号の所定周
    波数を変更する周波数制御手段とを有することを特徴と
    する駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 上記周波数制御手段は、ステッピングモ
    ータの起動時において当該タイミング信号の周波数を所
    定の制御プロファイルに基づいてスローアップさせると
    ともに、 励磁電流の変更に基づいて制御プロファイルの起動周波
    数を変更する請求項1に記載の駆動制御装置。
  3. 【請求項3】 上記周波数制御手段は、ステッピングモ
    ータの起動トルクが略最大となるように当該タイミング
    信号の所定周波数を変更する請求項1または2に記載の
    駆動制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の駆動制
    御装置を駆動源として備え、表面及び裏面の原稿搬送が
    可能な自動原稿搬送装置において、 上記電流変更手段は、表面搬送時と裏面搬送時との搬送
    負荷の大きさに応じて当該所定励磁電流を変更するとと
    もに、 上記周波数制御手段は、その励磁電流の変更に基づいて
    当該タイミング信号の所定周波数を変更することを特徴
    とする自動原稿搬送装置。
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