JP2003219694A

JP2003219694A - ステッピングモータ制御方法及び画像読取装置

Info

Publication number: JP2003219694A
Application number: JP2002016229A
Authority: JP
Inventors: Mansaku Ito; 満作伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】モータの反転動作時に起こる脱調や騒音を防
ぎ、なおかつ一連の読取工程の時間をより短縮するこ
と。【解決手段】スローアップ開始時間ｔ１までに、所定
の電流値で、所定回数の電流のＯＮ／ＯＦＦを繰り返
す。ある自起動周波数から回転を開始して、ｔ２−ｔ１
の間で所定の回転数まで加速する。次の読取終了コマン
ドを受け取るｔ３まで、一定速度で回転を続ける。所定
の自起動周波数まで十分に減速を行なったｔ４で、同じ
励磁相で所定時間励磁する。モータ起動時と同様に、ｔ
５に達するまでの時間、所定の電流値で電流のＯＮ／Ｏ
ＦＦを所定回数繰り返し行なう。このように制御するこ
とで、ブレーキを急峻にかけることなく、停止動作が行
なえ、停止時にギアとギアの隙間から発生する騒音防止
と、励磁相のすばやい確定を同時に行なうことができ
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
タ制御方法及び画像読取装置に関し、より詳細には、ス
テッピングモータを駆動するステッピングモータ駆動装
置及びステッピングモータを駆動してキャリッジ駆動機
構によってキャリッジを移動させる画像読取装置及びマ
ルチファンクションプリンタ（以下、ＭＦＰという）に
関する。

【０００２】

【従来の技術】イメージスキャナや複写機、ＸＹプロッ
タ、プリンタ、ファクシミリ装置などの事務機器では、
各種往復動作を行うために、モータの回転を正転逆転し
て駆動させることが多く、位置決めの必要性や価格的メ
リットからステッピングモータが通常使われている。

【０００３】以下は、モータを正転逆転して使用する一
例をイメージスキャナに基づいて説明する。イメージス
キャナにおいては、少なくともランプを含まれている読
取キャリッジをモータにより右方向に移動させることに
より、原稿台ガラス上に載置した原稿に光を照射して画
像情報を得ている。そして、画像情報が読み終わると、
モータは一度停止してから、逆回転を開始し読取キャリ
ッジがホームポジション位置に戻る。

【０００４】また、画像を読取中に一時停止指示があっ
た場合は、モータが一度停止し、再度読取指示がきたと
きに、モータは数ステップだけ逆回転してから、再び正
回転し間欠読取動作を行う。

【０００５】このように画像読取系では、間欠読取動作
時など、起動時の振動や停止精度が読取画像に悪影響を
与える。そのため、特開平１−２１４２９８号公報に記
載のように、起動及び停止時に、スローアップ制御及び
スローダウン制御を行うことが提案されている。

【０００６】図８は、ステッピングモータ制御を示す電
流値及び回転速度遷移を示す図である。通常、ステッピ
ングモータの固定子と回転子の極が同期していないこと
が考えられ、そのまま起動したのでは、脱調を起こす危
険性が高い。そのため、図８に示すように、まず電流の
みを流し、固定子と回転子を同期させてから、ある自起
動周波数から徐々に回転数を上昇させ、その後定常回転
に入る。また、モータ停止の際にも、ある自起動周波数
まで徐々に減速していき、その後電流を流すのを停止す
る。

【０００７】また、これだけでは十分ではないので、特
開平８−３０８２９３号公報に記載のように、モータで
駆動する物体の加速時・減速時に、定常回転時に供給す
る駆動電流を小さくし、ステッピングモータの回転方向
とは逆方向に向かって逆転駆動パルスを発生させる方法
も提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】イメージスキャナ装置
を例に挙げると、モータが停止後、モータの回転方向を
逆転する時に、いきなり逆回転させると、読取キャリッ
ジの持つ慣性力に引きずられてモータが回転し、理論上
の停止位置から離れて、オーバーランを起こす恐れがあ
る。オーバーランを起こすと、モータ起動時の脱調や読
取キャリッジの振動を招き、ひいては画像品質にも影響
してしまう。

【０００９】また、負荷がモータに直結であればよい
が、中間にギヤ等の伝達機構が介在していると、互いに
かみ合う１対のギヤの歯と歯の間に存在するバックラッ
シュのため当初無負荷でスタートして、加速時に全負荷
がかかることになり脱調や騒音の原因になる。

【００１０】特に、原稿を照射する光源や、原稿からの
反射光を光電変換するイメージセンサまでを一体化した
読取キャリッジの場合、駆動トルクも大きく、急峻に反
転駆動する際の騒音が大きくなるという問題があった。

【００１１】脱調を防止するため、通常、上述した特開
平１−２１４２９８号公報のように、一度減速して完全
に停止させた後、励磁相を確定してから逆方向に加速し
て定速に到達させる制御を行っている。しかし、騒音防
止するには、十分ではなく、読取工程にかかる時間が余
計にかかるというデメリットもあった。また、上述した
特開平８−３０８２９３号公報のような停止時に逆転駆
動パルスを入れる方法は、ファームウェアでの制御が難
しくなる懸念点があった。

【００１２】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、モータの反転動作
時に起こる脱調や騒音を防ぎ、なおかつ一連の読取工程
の時間をより短縮するようにしたステッピングモータ制
御方法及び画像読取装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、モータ
の回転を、駆動機構を介して移動物体に伝えることによ
り、該移動物体を所定経路に沿って往復運動させるため
に、前記モータの加速、定速、減速及び逆転の各制御を
順次行うステッピングモータ制御方法において、前記モ
ータを駆動する電流値を制御する制御手段を有し、目標
の駆動クロック周波数にまで、スローダウン制御してい
った励磁相で、励磁を開始し所定の時間間隔で電流のＯ
Ｎ／ＯＦＦを所定の回数繰り返した後、モータの回転を
逆転させることを特徴とする。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、定常回転時の回転数に応じて、
励磁する際の電流値を定常回転時と所定の割合で切り換
えることを特徴とする。

【００１５】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の発明において、定常回転時の回転数に応
じて、電流のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す時間間隔を切り換
えることを特徴とする。

【００１６】また、請求項４に記載の発明は、請求項
１，２又は３に記載の発明において、電流を供給して励
磁している時間と、電流を供給せずに励磁しない時間を
個別に可変できることを特徴とする。

【００１７】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
乃至４いずれかに記載の発明において、繰り返し励磁す
る際の電流値の設定を可変できることを特徴とする。

【００１８】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
乃至５いずれかに記載の発明において、電流のＯＮ／Ｏ
ＦＦの繰り返しが大電流と小電流の切り替えであること
を特徴とする。

【００１９】また、請求項７に記載の発明は、請求項１
乃至６いずれかに記載のステッピングモータ駆動制御方
法を用い、少なくとも原稿を照射する照射手段を搭載し
たキャリッジを往復運動させて原稿の読取を行うことを
特徴とする。

【００２０】つまり、本発明は、モータの回転を駆動機
構を介して移動物体に伝えることにより、移動物体を往
復運動させるモータ駆動方式やこの駆動方式を使用した
画像読取装置において、モータを駆動する電流を設定、
制御できる手段を有し、読取が終了後、モータを逆回転
させる際に、目標の駆動クロック周波数にまでスローダ
ウン制御したその相で、励磁を開始し所定の時間間隔及
び設定した電流値で、電流のＯＮ／ＯＦＦを所定の回数
繰り返すことを特徴とする。

【００２１】また、定常回転の回転数に応じて、励磁す
る時の電流値及び電流のＯＮ／ＯＦＦの繰り返し回数を
切り替えることを特徴とする。また、励磁する時間と励
磁しない時間をそれぞれ可変に設定できる手段を持つこ
とを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。［第１の実施例］図１及び図２は、本発明の実施形態で
あるマルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）の断面図
及びステッピングモータの制御系におけるブロック図で
ある。まず、図１のＡＤＦ構成について以下に説明す
る。

【００２３】図中符号１００は原稿給紙トレイ、符号１
０１は原稿の側部を規制する幅規制板である。符号１０
２はピックアップローラであり原稿を給送するため原稿
上面の位置まで下降してピックアップを行なう。符号１
０４は分離ローラで、対向する分離パッド１０３と常に
接触し摩擦分離を行ない、原稿を一枚づつ搬送する。符
号１０５は第一搬送ローラ、符号１０６は搬送コロであ
る。

【００２４】分離搬送された原稿は内ガイドと外ガイド
との間の搬送路を進み、読取ポイントの直前の読取前ロ
ーラ１０７と読取加圧コロ１０８のニップに進入する。
内ガイドの、特に読み取り部付近の内ガイド部を読み取
りガイド部と称す。この読取ガイド部と対向し、シート
原稿を下流方向に導く搬送路を形成する手段として透明
フィルムで構成されたガイドが設けられる。このガイド
は、読取ポイントＡ付近でスキャナユニット１２４の原
稿台ガラス１２２と接する。

【００２５】原稿画像は、このガイドと原稿台ガラス１
２２を通して読み取られる。読み取り部を通過した原稿
は、排紙ローラ１０９および排紙加圧コロ１１０により
排紙台１１１に排紙される。

【００２６】次に、図１に示したスキャナ部１２４につ
いて以下に説明する。スキャナ部１２４の上面には、平
置きされた原稿を読み取るための原稿台ガラス１２２が
装着され、上述したＡＤＦ部１２３は、原稿台ガラス１
２２に対して開閉可能に装着され、原稿抑えとしての役
割を果たす。

【００２７】スキャナ部１２４には、読取キャリッジ１
２１が図面横方向にガイド軸１１２に沿って移動可能に
装着され、原稿台ガラス１２２に載値された原稿を読取
キャリッジ１２１が左右に往復運動することで画像読取
を行なう。駆動伝達は、不図示のステッピングモータ３
０４より駆動ギヤ１１３、駆動プーリ１１５、１１６、
駆動ベルト１１４を介し、読取キヤリッジ１２１に伝達
される。

【００２８】この読取キヤリッジ１２１には、原稿を照
射するランプ１１７と反射ミラー１１８、集光レンズ１
１９、および光電変換素子１２０が搭載される。ランプ
により照射された原稿画像は、反射ミラー１１８を介
し、集光レンズ１１９を経て光電変換素子１２０に導か
れる。

【００２９】ＡＤＦにより搬送される原稿を読み取る場
合は、この画像読取キャリッジ１２１が所定の読み取り
ポイントＡの位置まで移動、停止した状態で読み取りが
行なわれる。

【００３０】次に、図１に示した画像形成装置２００に
ついて以下に説明する。符号２０１は、画像書き込み用
のレーザスキャナで、読み取られた画像に対し画像処理
された後、記録信号に応じてレーザー光が画像形成ドラ
ム２０９に対し照射されて潜像が形成される。さらに、
図示しないトナー供給装置から供給されたトナーによっ
てトナー像が形成される。

【００３１】符号２０４は、紙あるいはシートフィルム
等の記録媒体を収容するカセットである。記録信号に応
じてカセット２０４から記録シートがピックアップロー
ラ２０２によりピックアップされ、搬送ローラ２０３分
離ローラ２０５によって一枚づつ感光体ドラム２０９と
対向する位置まで供給され、転写装置２０８によって感
光体ドラム２０９に形成されたトナー像が記録媒体上に
転写される。そして、トナー像が転写された記録シート
は定着装置２１１に送られて定着される。

【００３２】記録媒体の両面に画像を形成する場合、定
着装置２１１によって画像定着された記録シートは、定
着装置２１１の下流側に設けられた排出ローラ２１０に
より排紙トレイ２１２に排出される。

【００３３】図２（ａ），（ｂ）は、ステッピングモー
タの制御系を示すブロック図及びモータドライブ電流値
設定を示す図である。図２（ａ）において、符号３００
は、スキャナの制御基板で、ＣＰＵ３０１とメモリ３０
２とモータドライバ３０３等で構成されている。また、
モータドライバ３０３は、図２（ｂ）に示すような、電
流値設定及び励磁相設定をＣＰＵ３０１から設定できる
ようになっている。ＣＰＵ３０１からの命令を、モータ
ドライバ３０３を介して、ステッピングモータ３０４の
各相に流れる駆動電流を制御している。また、メモリ３
０２には、各駆動モードに応じての電流値・励磁相設定
の情報が記憶してある。

【００３４】次に、本発明にかかる制御の仕方につい
て、図３及び図４を用いて説明する。図３は、代表的な
ステッピングモータの駆動制御を示す電流及び速度遷移
図で、図４は、２相励磁時のＡ相Ｂ相のタイミングチャ
ートを示す図で（Ａ・Ｂ相は、それぞれＡ・Ｂ相を正負
逆転させた波形になる）、図４（ａ）は停止時、図４
（ｂ）は反転時を示している。

【００３５】まず、図３において、スローアップ開始時
間ｔ１までに、所定の電流値で、所定回数の電流のＯＮ
／ＯＦＦを繰り返す。これによって励磁相を確定させ
る。次に、ある自起動周波数から回転を開始して、ｔ２
−ｔ１の間で所定の回転数まで加速する。そして、次の
読取終了コマンドを受け取るｔ３まで、一定速度で回転
を続ける。

【００３６】つまり、読取キャリッジ１２１が、右方向
に移動していき原稿読取を行なう。読取終了コマンドを
受け取ると、スローダウン制御を行なう。ここでの制御
は、制御の容易性のため、スローアップ制御とまったく
反対に行なっても良い。また、スローダウン時は、図４
（ａ）に示すように、１パルスの間隔が、定常回転時よ
り徐々に長くなり回転速度が遅くなっている。一方、ス
ローアップ時は、１パルスの間隔が徐々に短くなり、定
常回転速度まで加速していく。

【００３７】所定の自起動周波数まで十分に減速を行な
ったｔ４で、図４に示すように、同じ励磁相で所定時間
励磁する。そして、モータ起動時と同様に、ｔ５に達す
るまでの時間、所定の電流値で電流のＯＮ／ＯＦＦを所
定回数繰り返し行なう。これによって、（ｔ５−ｔ４）
における平均駆動トルクを下げ、ギアとギアの間に存在
する隙間（遊び）を、徐々に吸収することが可能にな
る。

【００３８】励時を行なう際の所定電流値や繰り返し回
数は、予め図５に示すように決められており、その設定
値をメモリ３０２に記憶しておく。このように制御する
ことで、ブレーキを急峻にかけることなく、停止動作が
行なえ、停止時にギアとギアの隙間から発生する騒音防
止と、励磁相のすばやい確定を同時に行なうことができ
る。

【００３９】［第２の実施例］上述した第１の実施例で
は、制御の容易性から、読取速度（モータ回転速度）に
応じて、同じ停止動作を行っていた。しかし、本発明に
よれば、図６に示すように、読取速度に応じて各設定を
可変させてもかまわない。つまり、読取速度が速いとき
には、下記の１）〜３）のような手段をとることが考え
られ、また、１）〜３）を組み合わせて設定してもよ
い。１）電流値を高く設定する。２）繰り返し回数を多くする。３）電流ＯＮ時間をＯＦＦ時間より長く設定する。

【００４０】［第３の実施例］第３の実施例として、図
７に示すように、同じ読取速度（モータ回転速度）にお
ける励磁する電流値を切り替える方法がある。読取キャ
リッジの慣性力が強い時には、電流設定を１００％で行
い、慣性力に応じて徐々に電流値を下げていき停止させ
ると更に騒音効果が得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ータを駆動する電流値を制御する制御手段を有し、目標
の駆動クロック周波数にまで、スローダウン制御してい
った励磁相で、励磁を開始し所定の時間間隔で電流のＯ
Ｎ／ＯＦＦを所定の回数繰り返した後、モータの回転を
逆転させるようにしたので、イメージスキャナのような
モータによって物体を往復運動させる、特に画像読取装
置やＭＦＰにおいて、新たな部品を追加する等メカ構成
を複雑にすることなく、逆回転時の脱調・初期乱調・騒
音等を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態であるマルチファンクション
プリンタ（ＭＦＰ）の断面図である。

【図２】（ａ）は、本発明の実施形態であるマルチファ
ンクションプリンタ（ＭＦＰ）のステッピングモータの
制御系におけるブロック図、（ｂ）は、モータドライブ
電流値設定を示す図である。

【図３】第１の実施例の代表的なステッピングモータの
駆動制御を示す電流及び速度遷移図である。

【図４】第１の実施例における２相励磁時のタイミング
チャートを示す図で、（ａ）は停止時、（ｂ）は反転時
を示している。

【図５】第１の実施例にかかる各回転速度における電流
設定・励磁ＯＮ／ＯＦＦの繰り返し回数・時間設定の一
例を示す図である。

【図６】第２の実施例にかかる各回転速度における電流
設定・励磁ＯＮ／ＯＦＦの繰り返し回数・時間設定の一
例を示す図である。

【図７】第３の実施例の代表的なステッピングモータの
駆動制御を示す電流及び速度遷移図である。

【図８】従来の代表的なステッピングモータの駆動制御
を示す電流及び速度遷移図である。

【符号の説明】

１００原稿給紙トレイ１０１幅規制板１０２ピックアップローラ１０３分離パッド１０４分離ローラ１０５第１搬送ローラ１０６搬送コロ１０７読取前ローラ１０８読取加圧コロ１０９排紙ローラ１１０排紙加圧ローラ１１１排紙台１１２ガイド軸１１３駆動ギヤ１１４駆動ベルト１１５，１１６駆動プーリ１１７ランプ１１８反射ミラー１１９集光レンズ１２０光電変換素子１２１読取キャリッジ１２２原稿台ガラス１２３ＡＤＦ部１２４スキャナユニット２００画像形成装置２０１レーザスキャナ２０２ピックアップローラ２０３搬送ローラ２０４カセット２０５分離ローラ２０６，２０７導入搬送ローラ対２０８転写装置２０９感光ドラム２１０排紙ローラ２１１定着装置２１２排紙トレイ３００スキャナコントロール基板３０１ＣＰＵ３０２メモリ３０３モータドライバ３０４ステッピングモータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転を、駆動機構を介して移動
物体に伝えることにより、該移動物体を所定経路に沿っ
て往復運動させるために、前記モータの加速、定速、減
速及び逆転の各制御を順次行うステッピングモータ制御
方法において、前記モータを駆動する電流値を制御する
制御手段を有し、目標の駆動クロック周波数にまで、ス
ローダウン制御していった励磁相で、励磁を開始し所定
の時間間隔で電流のＯＮ／ＯＦＦを所定の回数繰り返し
た後、モータの回転を逆転させることを特徴とするステ
ッピングモータ駆動制御方法。
【請求項２】定常回転時の回転数に応じて、励磁する
際の電流値を定常回転時と所定の割合で切り換えること
を特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ駆動
制御方法。
【請求項３】定常回転時の回転数に応じて、電流のＯ
Ｎ／ＯＦＦを繰り返す時間間隔を切り換えることを特徴
とする請求項１又は２に記載のステッピングモータ駆動
制御方法。
【請求項４】電流を供給して励磁している時間と、電
流を供給せずに励磁しない時間を個別に可変できること
を特徴とする請求項１，２又は３に記載のステッピング
モータ駆動制御方法。
【請求項５】繰り返し励磁する際の電流値の設定を可
変できることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記
載のステッピングモータ駆動制御方法。
【請求項６】電流のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しが大電流
と小電流の切り替えであることを特徴とする請求項１乃
至５いずれかに記載のステッピングモータ駆動制御方
法。
【請求項７】請求項１乃至６いずれかに記載のステッ
ピングモータ駆動制御方法を用い、少なくとも原稿を照
射する照射手段を搭載したキャリッジを往復運動させて
原稿の読取を行うことを特徴とする画像読取装置。