【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送機構に用いられるステッピングモータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
初めに、ステッピングモータの駆動トルクと供給電流の関係について説明する。図３は、ステッピングモータが駆動可能なトルク値とステッピングモータに供給される電流値の関係をグラフにしたものである。供給される電流値と駆動トルクの関係は図示されているように、ほぼ線形の形となるのが一般的である。ステッピングモータにおける駆動トルクと電圧の関係はここでは図示していないが、電流とステッピングモータの関係同様に、電圧の増加に伴い駆動トルクが上昇する事が一般的に知られている。
【０００３】
従来のステッピングモータの制御方法としては、消費電力の削減とステッピングモータ駆動の安定化を両立させる方法として特開平０５−００３６９９号公報がある。この従来のステッピングモータの制御方法を、図６を用いて簡単に説明する。積載されたシート部材８がカセット７に給紙可能な状態で積載されており、この積載されたシート部材８からシート部材を一枚ずつ給紙するためのピックアップローラ１が積載されたシート部材８の上方に待機している。シート部材を給紙する場合には、ピックアップローラ１が図中の回転方向に回転する事によりシート部材６の最上部のシート部材６が給紙ローラ２および分離ローラ３へ搬送される。その後シート部材６は、給紙ローラ２によりその下流に配置された搬送ローラ５へ搬送される事になる。ここで図示する給紙ローラ２と、図示しないトルクリミッタを介して逆転方向に駆動が入力される分離ローラ３により構成されるリタード方式の給紙装置において、所定の紙間を形成するには図４に示す様に、搬送方向のシート部材６の長さをＬとすると、シート部材の後端部Ｘにおいては給紙ローラ２への駆動を止めてその下流の搬送ローラ５のみで搬送する事になる。給紙ローラ２および搬送ローラ５は、図示しないステッピングモータにより各々駆動されており、図５のグラフに搬送ローラ５のステッピングモータに加わる負荷と、従来のステッピングモータの制御トルクの関係を示している。図５におけるｔ２はシート部材６が搬送ローラ５に突入するタイミングであり、ｔ３は給紙ローラ２の駆動が停止するタイミングであり、ｔ４はシート部材６が給紙ローラ２を抜けるタイミングを示している。ｔ２の時には、搬送ローラ５を駆動するステッピングモータに、搬送ローラ５にシート部材６が噛み込まれる事による大きな負荷変動が生じる。この負荷変動は、シート部材６が搬送ローラ５に噛み込まれる瞬間にシート部材６が一瞬停止し、搬送ローラ５の弾性変形抵抗が生じる。これが要因となって、搬送ローラ５に大きな負荷変動が生じる。また、搬送ローラ５によりシート部材６が搬送されている途中で、給紙ローラ２の駆動が停止する場合においても（ｔ２以降）、図示されないトルクリミッタを空転させながらシート部材６を引抜かれる事により引抜き抵抗が生じる事で搬送ローラ５に大きな負荷変動が生じる。
【０００４】
従来の制御方法では、駆動期間においてステッピングモータに作用する最大負荷に、所定の安全率を乗じた駆動トルクが生じるように一定の電流を供給し、停止期間においては駆動期間よりも小さい電流値を供給する制御を行うのが一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のステッピングモータ制御手段では、停止期間における消費電力は低減できるものの、搬送装置に加わる負荷変動がある場合であっても、駆動期間における消費電力は一定の電流を供給しているために、消費電力を効果的に削減される事が非常に困難になってくる。通常、搬送装置における負荷変動は、搬送されるシート部材によって様々に変化することが知られている。例えば、給紙装置における搬送ローラでは、給紙ローラとトルクリミッタを介して逆転方向に駆動させるリタード給紙方式においては、所定の紙間を形成するためにシート部材後端部において、給紙ローラの駆動を停止させその下流に配置された搬送ローラによって搬送させるために、大きな負荷変動が生じるのが普通である。従来例の様に、駆動期間と停止期間の二つの状態で供給電力を制御する場合では、駆動期間には、搬送装置に生じる最大負荷に対応した電流を供給するために、搬送装置の起動時、減速、定常回転時、さらにはシート部材搬送時にも余分な電流がステッピングモータに供給されている事により、消費電力が悪化しステッピングモータの温度を上昇させるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、シート部材の収納部から所定の紙間を形成しつつ１枚づつ分離しながら搬送する給紙手段と、前記給紙手段から給紙されたシート部材を搬送するための搬送ローラと、前記搬送ローラを駆動するステッピングモータヘの供給電流を制御するステッピングモータの制御手段であって、前記ステッピングモータヘの供給電流制御手段と、前記給紙手段によって搬送されるシート部材の位置検出手段を具備し、検出された信号を基に、所定の値で前記シート部材を搬送している搬送ローラを駆動しているステッピングモータヘの前記供給電流を制御する事を特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明を図面に基づき詳細に説明する。
【０００８】
図１および図２は本発明を詳細に説明する図である。従来例と重複する部分に関しては、同符号をもって説明を省略する。
【０００９】
ステッピングモータを給紙搬送機構に用いた実施形態を説明する。図２に示した本発明が提案するリタード給紙方式では、搬送ローラ５よりもＤ１の距離をおいて上流側に、シート部材の先端検知を行うためのセンサ４が配置されている。搬送ローラ５と給紙ローラ２の距離はＤ２であり、搬送されるシート部材送り方向長さＬよりも短い構成となっている。搬送ローラ５は図示しないステッピングモータによって駆動されており、図１のグラフには搬送ローラ５を駆動するステッピングモータに加わる負荷と、本発明が提案するステッピングモータの制御トルクを示している。図１におけるＴ１はシート部材６がセンサ４を通過するタイミングであり、ｔ２はシート部材が搬送ローラ５に突入するタイミングであり、ｔ３は給紙ローラ２の駆動が停止するタイミングであり、ｔ４はシート部材が給紙ローラを抜けるタイミングを示している。搬送ローラ５を駆動しているステッピングモータには、搬送ローラ１にシート部材６が噛み込まれる事による大きな負荷変動が生じる事や、給紙モータが停止した事による図示されないトルクリミッタを空転させながらシート部材６を引抜かれる事により引抜き抵抗が生じる事で搬送ローラ５に大きな負荷変動が生じる。シート部材６が搬送ローラ５に突入するタイミングｔ２は、シート部材６がセンサ４を通過してからＴ１後に生じる事が予測される。シート部材６を引抜く事による負荷変動のタイミングｔ３およびｔ４は、シート部材の搬送速度をＶとするとセンサ４を通過してからＴ２後に生じる事が予測される。搬送ローラ５を駆動しているステッピングモータに大きな負荷変動が生じている時間Ｔ３は以下式で計算する事ができる。
【００１０】
Ｔ１＝Ｄ１／Ｖ…（１）
Ｔ２＝（Ｌ−Ｘ−Ｄ２＋Ｄ１）／Ｖ…（２）
Ｔ３＝Ｘ／Ｖ…（３）
従って、ｔ２はＴ１からＴ１経過した後であり、ｔ３はＴ１からＴ２経過した後であり、ｔ４はｔ３からＴ３経過した後であり、これらのタイミングに合わせて搬送ローラ５を駆動しているステッピングモータに供給する電流を図の様に増加する事により効率的に制御を行う事が可能となる。
【００１１】
上記した様に、負荷変動のタイミングをシート部材の搬送速度と、給紙手段と搬送ローラ間の距離と、シート部材の位置検出手段と搬送ローラ間の距離と、シート部材のサイズから予測し、予測されたタイミングで搬送ローラを駆動するステッピングモータに作用する負荷に所定の安全率を乗じた駆動トルクが生じるようにステッピングモータヘの供給電流を制御する事で消費電力を効率よく低減させるだけでなく、ステッピングモータの温度上昇を低減させる事が出来る。消費電力を低減させる方法としては、電流制御に限った事ではなく、電圧制御や、電流制御と電圧制御を組合せた電力制御を行った場合であっても同様の効果を得る事ができる。本発明では、ステッピングモータに作用する搬送装置の負荷変動の一例を説明しているが、負荷変動は何も本実施形態に限ったものではない。本発明は、ステッピングモータで駆動される搬送装置において、シート部材の搬送速度と、給紙手段と搬送ローラ間の距離と、位置検出手段と搬送ローラ間の距離と、シート部材のサイズを用いて搬送ローラに与える負荷変動のタイミングを予測し、予測されたタイミングに合わせて供給電流、供給電圧および供給電力を制御する事により、消費電力および温度上昇の低減に役立たせるものである。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シート部材を搬送する搬送機構を駆動するステッピングモータにおいて、シート部材の搬送速度と、上流側と下流側の搬送ローラ間の距離と、位置検出手段と下流側の搬送ローラ間の距離と、シート部材のサイズを用いてシート部材が下流側の搬送ローラに与える負荷変動のタイミングを予測し、予測されたタイミングに合わせて供給電流、供給電圧および供給電力を制御する事で、ステッピングモータの消費電力を低下させるだけでなく、ステッピングモータの昇温を抑える効果も得られる。
【００１３】
その結果、本発明のステッピングモータ制御装置を備えた機器の使用電力効率の向上に役立たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するグラフ。
【図２】本発明を説明する断面図。
【図３】ステッピングモータヘの供給電流と駆動トルクの関係を示すグラフ。
【図４】従来例を説明する正面図。
【図５】従来例を説明するグラフ。
【図６】従来例を説明する断面図。
【符号の説明】
１ ピックアップローラ
２ 給紙ローラ
３ 分離ローラ
４ センサ
５ 搬送ローラ
６ シート部材
７ カセット
８ 積載されたシート部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a stepping motor used in a transport mechanism.
[0002]
[Prior art]
First, the relationship between the driving torque of the stepping motor and the supply current will be described. FIG. 3 is a graph showing a relationship between a torque value that can be driven by the stepping motor and a current value supplied to the stepping motor. The relationship between the supplied current value and the driving torque generally has a substantially linear shape as shown. Although the relationship between the driving torque and the voltage in the stepping motor is not shown here, similarly to the relationship between the current and the stepping motor, it is generally known that the driving torque increases as the voltage increases.
[0003]
As a conventional method of controlling a stepping motor, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-003699 as a method for achieving both reduction of power consumption and stabilization of driving of the stepping motor. This conventional stepping motor control method will be briefly described with reference to FIG. The stacked sheet members 8 are stacked so as to be able to be fed to the cassette 7, and the sheet members 8 on which the pickup roller 1 for feeding the sheet members one by one from the stacked sheet members 8 are stacked. Waiting above. When feeding the sheet member, the uppermost sheet member 6 of the sheet member 6 is conveyed to the sheet feeding roller 2 and the separation roller 3 by rotating the pickup roller 1 in the rotation direction in the drawing. Thereafter, the sheet member 6 is transported by the paper feed roller 2 to the transport roller 5 disposed downstream thereof. In order to form a predetermined sheet interval in a retard type sheet feeding device including a sheet feeding roller 2 shown here and a separation roller 3 to which driving is input in a reverse direction via a torque limiter not shown, FIG. As shown in FIG. 4, assuming that the length of the sheet member 6 in the transport direction is L, at the rear end portion X of the sheet member, the driving to the paper feed roller 2 is stopped, and the sheet is transported only by the transport roller 5 downstream thereof. become. The paper feed roller 2 and the transport roller 5 are each driven by a stepping motor (not shown), and the graph of FIG. 5 shows the relationship between the load applied to the stepper motor of the transport roller 5 and the control torque of the conventional stepping motor. . In FIG. 5, t2 is a timing at which the sheet member 6 enters the transport roller 5, t3 is a timing at which the driving of the paper feed roller 2 is stopped, and t4 is a timing at which the sheet member 6 leaves the paper feed roller 2. I have. At the time t2, a large load change occurs in the stepping motor that drives the transport roller 5 due to the sheet member 6 being bitten by the transport roller 5. This load variation causes the sheet member 6 to stop momentarily at the moment when the sheet member 6 is bitten by the transport roller 5, thereby causing elastic deformation resistance of the transport roller 5. This causes a large load variation on the transport roller 5. Further, even when the driving of the sheet feeding roller 2 is stopped while the sheet member 6 is being conveyed by the conveying roller 5 (after t2), the sheet member 6 is pulled out while the torque limiter (not shown) is idling. The occurrence of pull-out resistance causes a large load fluctuation on the transport roller 5.
[0004]
In the conventional control method, a constant current is supplied to the maximum load acting on the stepping motor during the driving period so as to generate a driving torque multiplied by a predetermined safety factor. It was common to control the supply.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional stepping motor control means, although the power consumption during the stop period can be reduced, the power consumption during the drive period supplies a constant current even when there is a load change applied to the transport device. This makes it very difficult to reduce power consumption effectively. In general, it is known that the load fluctuation in the transport device changes variously depending on the sheet member to be transported. For example, in a feeding roller in a sheet feeding device, in a retard feeding method in which the sheet is driven in a reverse direction via a sheet feeding roller and a torque limiter, a sheet feeding roller is provided at a rear end portion of a sheet member to form a predetermined sheet interval. In general, a large load fluctuation occurs because the driving of the motor is stopped and the sheet is conveyed by a conveying roller disposed downstream thereof. In the case where the supply power is controlled in two states of the drive period and the stop period as in the conventional example, during the drive period, in order to supply a current corresponding to the maximum load generated in the transfer device, the start of the transfer device is performed. In addition, when an excessive current is supplied to the stepping motor at the time of deceleration, steady rotation, and also during conveyance of the sheet member, there is a problem that power consumption is deteriorated and the temperature of the stepping motor is increased.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, a sheet feeding means for conveying the sheet member while separating the sheets one by one while forming a predetermined sheet interval from the storage portion of the sheet member, a conveying roller for conveying the sheet member fed from the sheet feeding means, Control means for a stepping motor for controlling a supply current to a stepping motor for driving a conveyance roller, comprising: a supply current control means for the stepping motor; and a position detection means for a sheet member conveyed by the sheet feeding means. Then, based on the detected signal, the supply current to a stepping motor that drives a transport roller that transports the sheet member at a predetermined value is controlled.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0008]
1 and 2 are diagrams for explaining the present invention in detail. Parts that are the same as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0009]
An embodiment in which a stepping motor is used for a sheet feeding and conveying mechanism will be described. In the retard paper feeding method proposed by the present invention shown in FIG. 2, a sensor 4 for detecting the leading end of the sheet member is disposed upstream of the conveying roller 5 at a distance of D1. The distance between the transport roller 5 and the paper feed roller 2 is D2, which is shorter than the length L of the transported sheet member in the feed direction. The transport roller 5 is driven by a stepping motor (not shown). The graph of FIG. 1 shows the load applied to the stepping motor that drives the transport roller 5 and the control torque of the stepping motor proposed by the present invention. In FIG. 1, T1 is the timing when the sheet member 6 passes through the sensor 4, t2 is the timing when the sheet member enters the conveying roller 5, t3 is the timing when the driving of the paper feed roller 2 is stopped, and t4 is the timing. The timing at which the sheet member exits the paper feed roller is shown. The stepping motor driving the transport roller 5 causes a large load variation due to the sheet member 6 being bitten by the transport roller 1 and a torque limiter (not shown) caused by the stop of the feed motor while idling. When the sheet member 6 is pulled out, a pullout resistance is generated, so that a large load variation occurs on the transport roller 5. It is predicted that the timing t2 at which the sheet member 6 enters the conveying roller 5 occurs T1 after the sheet member 6 passes through the sensor 4. The load fluctuation timings t3 and t4 due to the sheet member 6 being pulled out are expected to occur T2 after passing through the sensor 4 when the conveying speed of the sheet member is V. The time T3 during which a large load change occurs in the stepping motor driving the transport roller 5 can be calculated by the following equation.
[0010]
T1 = D1 / V (1)
T2 = (L−X−D2 + D1) / V (2)
T3 = X / V (3)
Accordingly, t2 is after T1 has elapsed from T1, T3 is after T2 has elapsed from T1, and t4 is after T3 has elapsed from t3, and the stepping that drives the transport roller 5 in accordance with these timings By increasing the current supplied to the motor as shown in the figure, efficient control can be performed.
[0011]
As described above, the timing of the load change is predicted from the conveying speed of the sheet member, the distance between the sheet feeding unit and the conveying roller, the distance between the sheet member position detecting unit and the conveying roller, and the size of the sheet member, By simply controlling the supply current to the stepping motor to drive the stepping motor that drives the transport roller at the predicted timing so that the driving torque is multiplied by a predetermined safety factor, power consumption can be reduced efficiently. In addition, the temperature rise of the stepping motor can be reduced. The method for reducing the power consumption is not limited to the current control, and the same effect can be obtained even when voltage control or power control combining current control and voltage control is performed. In the present invention, an example of the load fluctuation of the transfer device acting on the stepping motor has been described, but the load fluctuation is not limited to this embodiment. The present invention provides a conveying device driven by a stepping motor, using a conveying speed of a sheet member, a distance between a sheet feeding unit and a conveying roller, a distance between a position detecting unit and a conveying roller, and a size of the sheet member. By predicting the timing of the load change applied to the transport roller and controlling the supply current, the supply voltage and the supply power in accordance with the predicted timing, it is possible to reduce the power consumption and the temperature rise.
[0012]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a stepping motor that drives a transport mechanism that transports a sheet member, a transport speed of the sheet member, a distance between the upstream and downstream transport rollers, and a position detection unit. Using the distance between the downstream conveying rollers and the size of the sheet member, predicting the timing of the load change applied to the downstream conveying roller by the sheet member, supplying the supply current, the supply voltage, and the supply power in accordance with the predicted timing. , Not only the power consumption of the stepping motor is reduced, but also the effect of suppressing the temperature rise of the stepping motor can be obtained.
[0013]
As a result, it is possible to help improve the power consumption efficiency of a device including the stepping motor control device of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph illustrating the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a supply current to a stepping motor and a driving torque.
FIG. 4 is a front view illustrating a conventional example.
FIG. 5 is a graph illustrating a conventional example.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pickup roller 2 Feed roller 3 Separation roller 4 Sensor 5 Conveyance roller 6 Sheet member 7 Cassette 8 Sheet member loaded
