JP2008086150A - モータ制御装置、原稿読取装置およびモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータが動き出すまでの間、無駄な待ち時間が生じずに、原稿読み取りスループットの向上可能なモータ制御装置、原稿読取装置およびモータ制御方法を提供すること。
【解決手段】モータ５０の回転に応じて出力される出力信号を検出し、搬送量を計測する位置検出手段１２４と、一定の時間間隔毎にタイマ信号を発生させる計時手段１０６と、所定の時間間隔の経過が計測される場合、モータ５０に印加する電力を待機電力から一定の加算値ずつ加算し、当該電力を増大させる制御を行う電力加算制御手段１１２と、出力信号が検出されない場合、計時手段１０６からのタイマ信号のカウントを開始する待ち時間計測手段１１１ａと、待ち時間計測手段１１１ａでカウントされるカウント数が、予め設定されている規定の待ち時間に到達するか否かを判断すると共に、カウント数が規定の待ち時間に到達する場合、加算値を増大させる加算値増大手段１１１と、を具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置、原稿読取装置およびモータ制御方法に関するものである。

従来からＤＣ（直流）モータ、ステッピングモータなどの様々なモータが、スキャナ、プリンタなどの装置に使用されている。例えば、プリンタでは、紙送り用モータ、印刷ヘッドを搭載したキャリッジを搬送するモータなどが設けられている（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−２１８５５９号公報

上記の装置などにおいて、モータを極めて低い速度で回転させたいという要求がある。例えば、スキャナにおいては、キャリッジ搬送用モータを極めて低い速度（極低速）で回転させ、キャリッジに搭載されたイメージセンサの読み取り位置を極めて低い速度で移動させることで、読み取り解像度を高くすることができるからである。

かかる極低速でのモータの駆動を実現するために、モータに印加する電圧を、例えばエンコーダ等が出力する出力信号の検出の度に低下させる状態で駆動させる手法の採用が検討されている。ところが、かかる手法でモータを駆動させる場合、モータが停止しているか、またはモータが予期している回転速度よりも低い回転速度で回転し、出力信号が得られるまで非常に時間がかかる場合が想定される。この場合、モータの極低速での駆動において、無駄な待ち時間が生じてしまい、原稿読み取りのスループットが著しく低下してしまう、という問題が生じかねない。

ここで、モータを極低速で駆動させるというのと、原稿読み取りのスループットを向上させる、というのとでは、目的が相反しているが、かかる目的を両立させることが可能なモータ駆動装置および原稿読取装置の実現が望まれている。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、モータが動き出して出力信号が得られるまでの間に、無駄な待ち時間が生じずに、原稿読み取りのスループットを向上させることが可能なモータ制御装置、原稿読取装置およびモータ制御方法を提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータの回転に応じて出力される出力信号を検出することにより、モータによる被搬送物の搬送量を計測する位置検出手段と、一定の時間間隔毎に計時信号を発生させる計時手段と、計時手段で所定の時間間隔の経過が計測される場合、モータに対して印加する電力を、待機電力から所定の加算値ずつ加算し、当該電力を増大させる制御を行うための電力加算制御手段と、位置検出手段で出力信号が検出されない場合、計時手段からの計時信号のカウントを開始する待ち時間計測手段と、待ち時間計測手段でカウントされるカウント数が、予め設定されている規定の待ち時間に到達するか否かを判断すると共に、カウント数が規定の待ち時間に到達する場合、加算値を増大させる加算値増大手段と、を具備するものである。

このように構成する場合、電力加算制御手段では、所定の時間間隔の経過が計測されると、モータに対して印加する電力を、待機電力から所定の加算値ずつ加算する。ここで、待ち時間計測手段では、モータが回転せずに出力信号が検出されない場合、計時信号のカウントを行っている。また、加算値増大手段では、待ち時間計測手段でカウントされるカウント数が、規定の待ち時間に到達する場合に、加算値を増大させている。そのため、出力信号が計測されない状態では、規定の待ち時間を経過する度に、加算値が増大させられる。

この場合、モータに印加する電力が固定の加算値ずつ加算させられる場合と比較して、電力に加算される加算値自体が増大するので、モータが動き出すまでの待ち時間を短くすることが可能となる。また、かかる待ち時間の短縮により、原稿読み取りのスループットを向上させることが可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、加算値増大手段は、規定の待ち時間が経過する場合、元の加算値に対して一定の増加定数を乗算することにより、新たな加算値を算出し、この新たな加算値を増大の為された加算値とするものである。

このように構成する場合、元の加算値に対して一定の増加乗数が乗算されるので、カウント数（待ち時間）が大きくなると、加算値が増加する割合も大きくなる。このため、モータが回転しない（動き出さない）場合において、モータを動き出させるまでの即応性に優れ、モータが動き出すまでの待ち時間を一層短くすることが可能となる。

さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、加算値増大手段は、規定の待ち時間が経過する場合、元の加算値に対して一定の増加分を加算することにより、新たな加算値を算出し、この新たな加算値を増大の為された加算値とするものである。

このように構成する場合には、元の加算値に対して、一定の増加分が加算されるが、加算値の増加は非常に急激なものとはならない。このため、モータが動き出した場合に、動き出しが急激になり、いわゆるオーバーシュートするのを防止することが可能となり、モータの動き出しの時点から当該モータの極低速制御を容易に行うことが可能となる。

また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、位置検出手段で出力信号が検出される場合であって加算値に対して増大が為されている場合、加算値を増大の為される以前の初期の加算値とするものである。

このように構成する場合、位置検出手段で出力信号が検出されると、モータが動き出している状態に対応するが、モータが動き出している状態において、加算値を増大させている状態から、増大以前の初期の加算値に戻すことにより、当該モータを極低速で駆動させる制御に適したものとなる。

さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、出力信号は、ハイレベルの信号およびローレベルの信号を有すると共に、位置検出手段は、これらハイレベルの信号およびローレベルの信号の間のエッジを検出することにより、搬送量を計測するものである。

このように構成する場合、位置検出手段では、出力信号におけるハイレベルおよびローレベルの間のエッジを検出することにより、モータの搬送量を高精度に算出することが可能となる。また、隣り合うエッジの間の周期（モータの回転速度）を高精度に算出することが可能となる。

また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、モータは、ＤＣモータとしたものである。このように構成した場合には、ステッピングモータを用いる場合等よりも、騒音の発生を低減させることが可能となる。

さらに、他の発明は、上述の各発明に関わるモータ制御装置を備え、かつモータ制御装置により制御されるモータと、モータにより原稿読取位置を移動させられる被搬送物と、を具備するものである。

このように構成する場合には、原稿読取装置において、モータが動き出すまでの待ち時間を短縮化させることが可能となる。それにより、原稿読み取りのスループットを向上させることが可能となる。

さらに、他の発明は、被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータの回転に応じて出力される出力信号を検出することにより、モータによる被搬送物の搬送量を計測する位置検出ステップと、一定の時間間隔毎に発せられる計時信号に基づいて所定の時間間隔の経過が計測される場合、モータに対して印加する電力を、待機電力から所定の加算値ずつ加算し、当該電力を増大させる制御を行うための電力加算制御ステップと、位置検出ステップで出力信号が検出されない場合、計時信号のカウントを開始する待ち時間計測ステップと、待ち時間計測ステップでカウントされるカウント数が、予め設定されている規定の待ち時間に到達するか否かを判断する判断ステップと、判断ステップにおいてカウント数が規定の待ち時間に到達する場合、加算値を増大させる加算値増大ステップと、を具備するものである。

このように構成する場合、電力加算制御ステップでは、所定の時間間隔の経過が計測されると、モータに対して印加する電力を、待機電力から所定の加算値ずつ加算する。ここで、待ち時間計測ステップでは、モータが回転せずに出力信号が検出されない場合、計時信号のカウントを行っている。また、加算値増大ステップでは、待ち時間計測ステップでカウントされるカウント数が、規定の待ち時間に到達する場合に、加算値を増大させている。そのため、出力信号が計測されない状態では、規定の待ち時間を経過する度に、加算値が増大させられる。

この場合、モータに印加する電力が固定の加算値ずつ加算させられる場合と比較して、電力に加算される加算値自体が増大するので、モータが動き出すまでの待ち時間を短くすることが可能となる。また、かかる待ち時間の短縮により、原稿読み取りのスループットを向上させることが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態について、図１から図６に基づいて説明する。

＜全体の概略構成＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る原稿読取装置１０の構成を示す図である。図１に示す原稿読取装置１０は、透明なコンタクトガラス１１に載置された原稿を、イメージセンサ２０を走査して、コンタクトガラス１１越しに読み取るフラットベッド型のスキャナである。

図１に示すイメージセンサ２０は、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）方式のイメージセンサであり、長手方向である主走査方向に所定の画素密度で配列された受光素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）と、各受光素子に対応するレンズと、ＲＧＢ３色のそれぞれの光を原稿に照射する露光ランプとを備える。各受光素子は、所定期間ごとに、原稿からの反射光を受光し、受光量に応じた電荷を生成し蓄積し、電気信号として出力する。

また、被搬送物としてのキャリッジ３０には、イメージセンサ２０が固定され、ガイドレール３１に沿って主走査方向とは垂直の副走査方向に移動可能であり、環状のタイミングベルト４０の一箇所に固定される。

また、モータ５０は、イメージセンサ２０を副走査方向に沿って移動させる。本実施の形態では、モータ５０はＤＣモータとされる。ウォームギア６０はモータ５０の軸５１に固定され、平歯車７０はウォームギア６０と噛み合っている。さらに、プーリ７１は、平歯車７０と同一の軸に固定されており、平歯車７０と同一の回転量で回転する。プーリ７２は、回転自在に設置されており、タイミングベルト４０は、適度な引張力が生じるようにしてプーリ７１およびプーリ７２の外側に配置されている。このような駆動系の構成により、モータ５０は、ウォームギア６０、平歯車７０およびプーリ７１を介して、タイミングベルト４０に回転力を与え、タイミングベルト４０をプーリ７１およびプーリ７２の周りで回転させることで、キャリッジ３０を副走査方向に搬送する。

他方、円盤５２は、周方向に所定の角度間隔で、径方向に沿って形成された所定数のスリットを有し、モータ５０の軸５１に対して垂直に、かつ中心にて軸５１に固定され、軸５１の回転とともに回転する。

また、フォトインタラプタ８０は、発光ダイオード８１とフォトダイオード８２とを有し、発光ダイオード８１から出射した光のうち、円盤５２のスリットを通過した光をフォトダイオード８２で受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。つまり、フォトインタラプタ８０の出力信号（ＥＮＣ信号）は、円盤５２のスリットを光が通過したときだけハイレベルとなり、円盤５２のスリット以外の部分で光が遮断されたときにはローレベルとなる。従って、モータ５０が回転する場合、ＥＮＣ信号はパルス状となり、モータ５０の回転角度または回転数に比例した数のパルスを有する。このため、フォトインタラプタ８０の出力信号のパルス数を計測することで、モータ５０の回転量を得ることができる。

なお、本実施の形態では、フォトインタラプタ８０は、２組の発光ダイオード８１とフォトダイオード８２とを有し、位置検出手段の一部に対応する。２つのフォトダイオード８２は、それぞれのＥＮＣ信号の位相差が所定の角度（例えば９０度）となるように配置される。また、円盤５２およびフォトインタラプタ８０により、ロータリエンコーダが構成される。

また、制御回路１００は、フォトインタラプタ８０からの信号に基づいてイメージセンサ２０、モータ５０の動作を制御して読み取り動作を実行するとともに、読み取り動作により得られた画像データを出力する回路である。なお、制御回路１００は、パーソナルコンピュータなどの外部装置、装置内外に設けられた記憶装置（メモリカード、ハードディスクドライブなど）へその画像データを出力する。また、制御回路１００は、位置検出手段の一部（主としてＥＮＣ割込み信号出力部１２４）、計時手段（主としてタイマ１０６）、電力加算制御手段（主としてＤｕｔｙ計算部１１２）、待ち時間計測手段（主として判断部１１１のタイマカウント機能１１１ａ）、加算値増大手段（主として判断部１１１）に対応する。

図２は、図１における制御回路１００の構成を示すブロック図である。制御回路１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）１０１、メモリ１０２、インタフェース１０３、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１０４、バス１０５、タイマ１０６、ＲＣ回路１０７およびモータドライバ１０８を有する。

ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２に格納されている制御プログラムに従って動作する。メモリ１０２はＲＡＭおよびＲＯＭを有し、ＲＯＭには制御プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵ１０１が制御プログラムを実行することにより、スキャナ制御部１１０、判断部１１１、およびＤｕｔｙ計算部１１２が実現される。

これらのうち、スキャナ制御部１１０は、外部装置との通信、原稿読取動作の開始、図示せぬ操作部への利用者の操作に応じた制御などを行う。

また、判断部１１１には、タイマ１０６からタイマ割り込み信号、位置演算部１２２から位置情報に関する信号（位置検出信号）、周期演算部１２３から周期情報に関する信号（周期検出信号）、およびＥＮＣ割込み信号出力部１２４からＥＮＣ割り込み信号が入力される。また、この判断部１１１には、タイマカウント機能１１１ａが設けられている。このタイマカウント機能１１１ａでは、タイマ１０６からタイマ割り込み信号を受信するが、このタイマカウント機能１１１ａでは、規定のカウント数に到達するまで、タイマ割り込み信号をカウントする。なお、タイマ割り込み信号は、タイマ１０６から所定の時間毎に発せられるため、このタイマ割り込み信号が規定のカウント数に到達すると、規定の待ち時間だけ経過したことが計測される。

また、タイマカウント機能１１１ａでは、規定のカウント数に到達すると、Ｄｕｔｙ計算部１１２に対して、ステップＤｕｔｙ（加算値に対応）を増加させるための指令（増加指令）を与える。しかしながら、このタイマカウント機能１１１ａにおいては、ＥＮＣ割り込み信号が受信されると、タイマ割り込み信号のカウント数をゼロクリア（初期値化）する。すなわち、ＥＮＣ割り込み信号が受信されない状態で規定の待ち時間が経過した場合のみ、タイマカウント機能１１１ａは、Ｄｕｔｙ計算部１１２に対して、増加指令を与える。しかしながら、このタイマカウント機能１１１ａでは、ＥＮＣ割り込み信号が入力されると、Ｄｕｔｙ計算部１１２に対して、ステップＤｕｔｙを最初の状態に戻すための指令（初期化に対応する指令）を与える。

また、この判断部１１１では、ＥＮＣ割り込み信号に基づいて、周期情報に関する周期Ｔ（計測周期に対応）と、後述する極低速制御（ＢＳ制御）における目標周期Ｔo （基準周期に対応）とを比較する。そして、判断部１１１では、周期Ｔが、目標周期Ｔo よりも小さい場合に、Ｄｕｔｙ比をホールド電流値（待機電力に対応）まで低下させる処理を行う。なお、ホールド電流はＥＮＣ割り込み信号が入力された時点のＤｕｔｙ比に所定の倍率（０〜１の係数）を乗算して算出するようになっている。ＥＮＣ割り込み信号が入力された時点のＤｕｔｙ比はその時点における限界トルクを超えてモーターが動き出すＤｕｔｙ比であるので、所定の倍率を乗算してＤｕｔｙ比を低下させ、その時点における限界トルクを僅かに下回る値にすることで、スループットを低下させない極低速制御が可能になる。

図６に示すように、本実施の形態では、ホールド電流は、固定的な値（固定値）ではなく、ＥＮＣ割り込み信号が入力された時点のＤｕｔｙに所定の倍率を乗算して低下させるようになっている。しかしながら、このホールド電流は、ＥＮＣ割り込み信号が入力された時点のＤｕｔｙ比から所定の低下量を差し引いて算出してもよいし、固定的な値（固定値）を用いるようにしても良い。

固定的な値（固定値）であるホールド電流値を用いる場合、ホールド電流は、例えば起動時またはその他の所定のタイミングで、モータ５０を駆動させ、その際、所定の回転速度となるときのＤｕｔｙを計測する（メジャメントを行う）ことに基づいて求められる。かかるメジャメントを行う場合、所定の回転速度となるときのＤｕｔｙを計測するのみならず、所定のＤｕｔｙでモータ５０を駆動させた場合の回転速度を計測するようにしても良い。

また、Ｄｕｔｙ計算部１１２は、スキャナ制御部１１０によって、後述する極低速制御（ＢＳ制御）の実行が指示された場合、極低速制御（ＢＳ制御）のための計算を実行する。また、極低速制御（ＢＳ制御）においては、Ｄｕｔｙ計算部１１２は、タイマ１０６からのタイマ割り込み信号を受信する度に、所定のＤｕｔｙ（ステップＤｕｔｙ）を加算する。それにより、本実施の形態における極低速制御では、図６に示すようなＤｕｔｙのプロファイルが得られる。

また、Ｄｕｔｙ計算部１１２では、タイマカウント機能１１１ａから、ステップＤｕｔｙを増加させるための指令（増加指令）が入力されると、この増加指令に基づいて、ステップＤｕｔｙを増加させる。この増加のための手法としては、例えば、増加指令が入力される前のステップＤｕｔｙに対して、増加指令が入力された後のステップＤｕｔｙがＮ倍（Ｎは、１より大きい）となるように、ステップＤｕｔｙを増加させる手法が挙げられる。また、他の増加のための手法としては、例えば、ステップＤｕｔｙに対して、一定の増加分Ｍを加算させて、ステップＤｕｔｙを増加させる手法が挙げられる。

また、Ｄｕｔｙ計算部１１２では、ステップＤｕｔｙが初期値から増加させられている状態で、タイマカウント機能１１１ａから初期化指令が入力されると、ステップＤｕｔｙの値を、初期値のステップＤｕｔｙに戻す（増大分をゼロクリアする）。ここで、初期化指令は、タイマカウント機能１１１ａから、ＥＮＣ割り込み信号が入力された場合に出力されるので、ステップＤｕｔｙが初期値から増加しており、かつＥＮＣ割り込み信号が入力されると、ステップＤｕｔｙが初期値へと戻される。

また、インタフェース１０３は、外部装置とのデータ通信を行うＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のインタフェース回路や、装置内に設けられたメモリカードスロット等とのデータ通信を行うインタフェース回路を有する。ＡＳＩＣ１０４は、イメージセンサ制御部１２１、位置演算部１２２、周期演算部１２３、ＥＮＣ割込み信号出力部１２４、およびモータ制御部１２５を有する。

このＡＳＩＣ１０４において、イメージセンサ制御部１２１は、イメージセンサ２０を制御して、ＲＧＢ各色についての読取動作を行わせ、各色について読み取った画像データを取得する。位置演算部１２２は、フォトダイオード８２から出力されるＥＮＣ信号のパルス数をカウントすることにより、キャリッジ３０の現在の位置を算出する。また、周期演算部１２３は、ＥＮＣ信号のエッジ間の周期を計測し、この周期計測に基づいて、キャリッジ３０の現在の速度を算出する。

また、ＥＮＣ割込み信号出力部１２４は、フォトダイオード８２からのＥＮＣ信号を受信すると、このＥＮＣ信号に基づくＥＮＣ割り込み信号を、ＣＰＵ１０１に向けて出力する。そして、ＣＰＵ１０１に実現される判断部１１１では、このＥＮＣ割り込み信号が受信されると、上述したような周期Ｔと目標周期Ｔo とを比較する等の処理を行う。なお、ＥＮＣ割込み信号出力部１２４では、フォトダイオード８２から出力される全てのエッジにおいて、ＥＮＣ割り込み信号を出力する。すなわち、ＥＮＣ割込み信号出力部１２４では、Ａ相のＥＮＣ信号の立ち上がりエッジおよび立ち上がりエッジ、Ｂ相のＥＮＣ信号の立ち上がりエッジおよび立ち上がりエッジを検出する度に、ＥＮＣ割り込み信号を出力する。

また、モータ制御部１２５は、ＣＰＵ１０１（Ｄｕｔｙ計算部１１２）からの制御指令に基づいて、イメージセンサ制御部１２１から出力されるタイミングパルスに同期して、モータ５０を制御するための制御信号を出力する。本実施の形態では、モータ制御部１２５は、モータ５０の回転量に応じたデューティ比のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力する。

また、タイマ１０６は、不図示のクロック信号をカウントすることで計時する。そして、このカウントにより、予め設定されている時間に到達すると、ＣＰＵ１０１に対して、タイマ割り込み信号（計時信号に対応）を出力する。

また、ＲＣ回路１０７は、ローパスフィルタ回路であって、出力電圧を、入力されるＰＷＭ信号のデューティ比に応じた直流電圧にする回路である。図３は、図２におけるＲＣ回路１０７の一例を示す回路図である。図３に示すように、このＲＣ回路１０７は、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２により分圧され、キャパシタＣにより平滑化される回路となっている。本実施の形態では、ＲＣ回路１０７の出力電圧は、入力されるＰＷＭ信号のデューティ比に比例した電圧値となる。

また、モータドライバ１０８は、ＲＣ回路１０７を介してモータ制御部１２５から印加される電流値指令電圧Ｖｒｅｆの値に応じた電流をモータ５０に導通させるドライバ回路である。本実施の形態では、電流値指令電圧Ｖｒｅｆの値に比例した電流がモータ５０に導通する。

図４は、図２におけるモータドライバ１０８の一例を示す図である。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、ブリッジ接続されており、それぞれスイッチング用のトランジスタであり、ダイオードＤ１〜Ｄ４は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のコレクタ・エミッタ間（ゲート・ドレイン間）にそれぞれ設けられ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を導通する電流とは逆方向に電流を導通させる回生用のダイオードである。抵抗Ｒｄは、モータ５０に流れる電流値を両端電圧として検出する微小抵抗である。ゲート回路１３１は、電流値指令電圧Ｖｒｅｆの値、および抵抗Ｒｄの両端電圧から得られるモータ５０の駆動電流の値に基づき、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオン・オフ制御を行う回路である。なお、本実施の形態では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、それぞれＰ型のトランジスタであるが、Ｎ型のトランジスタを使用してもよい。その場合、抵抗Ｒｄは電源ＶＢＢ側に設けられる。

例えば、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオンでありスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオフであると、電源電圧ＶＢＢがモータ５０（および電流検出用の微小抵抗Ｒｄ）に印加され、順方向にモータ５０が回転する。また、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオンでありスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフであると、電源電圧ＶＢＢが反転してモータ５０（および電流検出用の微小抵抗Ｒｄ）に印加され、逆向きにモータ５０が回転する。ゲート回路１３１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオンでありスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオフである場合、モータ５０の駆動電流が電流値指令電圧Ｖｒｅｆにより指定された値以上となったときに、スイッチング素子Ｑ１を一定期間オフさせてモータドライバ１０８を回生動作させ、その後、スイッチング素子Ｑ１をオンさせる。

この動作を繰り返すことで、モータ５０の駆動電流は、電流値指令電圧Ｖｒｅｆにより指定された値にほぼ維持される。その場合、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３は、継続的にオフのままである。同様に、ゲート回路１３１は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオンでありスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフである場合、モータ５０の駆動電流が電流値指令電圧Ｖｒｅｆにより指定された値以上となったときに、スイッチング素子Ｑ２を一定期間オフさせてモータドライバ１０８を回生動作させ、その後、スイッチング素子Ｑ２をオンさせる。この動作を繰り返すことで、モータ５０の駆動電流は、電流値指令電圧Ｖｒｅｆにより指定された値にほぼ維持される。その場合、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３は、継続的にオフのままである。

＜モータの駆動制御について＞
以上のような構成の原稿読取装置１０において、モータ制御を行う場合について、図５の動作フローおよび図６等に基づいて、以下に説明する。

ユーザが、コンタクトガラス１１に読み取り対象である原稿をセットすると共に、例えば原稿読取装置１０の操作パネルでの操作により、高解像度での読み取りモードが設定されると、原稿読取装置１０では、高解像度での読み取りモードに対応する極低速制御が開始される。このとき、原稿読取装置１０では、キャリッジ３０を所定の基準位置まで移動させたり、モータ５０にホールド電流を印加する等、所定の予備動作を行う（Ｓ１０）。

そして、予備動作が終了すると、ＣＰＵ１０１に実現される判断部１１１は、Ｄｕｔｙ計算部１１２でのＤｕｔｙの計算の開始を指示する。そして、この指示に従い、Ｄｕｔｙ計算部１１２では、極低速制御（ＢＳ制御）に対応するＤｕｔｙの計算を行う。そして、極低速制御（ＢＳ制御）においては、モータ５０を起動開始させて、例えばＡ相の立ち上がりエッジを検出後（このとき、ＣＰＵ１０１には、ＥＮＣ割り込み信号が入力される。）、同じＡ相の立ち下がりエッジを検出するまで、当該モータ５０を加速させるための電流を通電させる（Ｓ１１）。この加速を行う場合、モータ５０には、加速に対応する電流が通電されるが、このときのＤｕｔｙは、一定となっている。

続いて、キャリッジ３０の現在の位置が、加速領域に存在しているか否かを判断する（Ｓ１２）。この判断においては、所定の個数だけエッジを検出するか否かによって行う。そして、このＳ１２の判断において、キャリッジ３０の現在の位置が、加速領域に存在していないと判断される場合（Ｎｏの場合）、続いてホールド電流まで電流を低下させる（Ｓ１３）。また、ホールド電流までの低下後、判断部１１１では、次のＥＮＣ割り込み信号が受信されたか否かを判断する（Ｓ１４）。なお、このＳ１４で速度が低下させられると、以後、図６に示す極低速制御（ＢＳ制御）が開始させられる。

なお、Ｓ１２においてＹｅｓの場合（加速領域に存在する場合）、再びＳ１１の前に戻り、処理を継続させる。

Ｓ１４の判断において、ＥＮＣ割り込み信号が受信されないと判断される場合（Ｎｏの場合）、モータ５０は、次のＥＮＣ信号を出力する部位まで動き出していない状態となる。このため、次に、タイマカウント機能１１１ａにおいて、タイマ割り込み信号のカウント数が規定のカウント数に到達しているか否かを判断する（Ｓ１５）。この判断において、規定のカウント数に到達している場合（Ｙｅｓの場合）には、規定の待ち時間が経過しても、モータ５０が動き出せない状態に対応する。このため、タイマカウント機能１１１ａにおいて規定のカウント数に到達すると、判断部１１１は、Ｄｕｔｙ計算部１１２に対して、ステップＤｕｔｙを増加させるための指令（増加指令）を与える（Ｓ１６）。

この状態に対応するシミュレーション結果を、図６に示す。図６において、実線はＤｕｔｙを示し、破線は位置を示している。この図６に示すように、ＥＮＣ割り込み信号が入力されない状態で、駆動開始から規定のカウント数（規定の待ち時間；図６では約１７５０μｓ）だけ経過すると、ステップＤｕｔｙを所定だけ増加させる。このため、図６の実線で表されるＤｕｔｙの傾きは、増加する。また、約１７５０μｓで一度ステップＤｕｔｙを増加させ、それでもなおＥＮＣ割り込み信号が入力されない状態で、駆動開始から規定のカウント数（規定の待ち時間；図６では約３５００μｓ）だけ経過すると、ステップＤｕｔｙを再び所定だけ増加させる。

以上の動作を、ＥＮＣ割り込み信号が得られるまで（位置情報が更新されるまで）、繰り返し行う。それにより、Ｄｕｔｙ−時間を示す、図６における折れ線Ｑが得られる。ここで、図６に示すように、折れ線Ｑが、モータ５０に印加されるＤｕｔｙが、動き出すか、または停止するかの境界線Ｌ（図６において境界線Ｌは、モータ５０がステップＤｕｔｙ加算後に最初に動き始めるときの、静止摩擦に基づく限界Ｄｕｔｙである）を超えると、モータ５０からは、限界トルク以上のトルクが発生し、モータ５０は動き出すことが可能となる。

なお、増加前のステップＤｕｔｙをＤo 、増加後のステップＤｕｔｙをＤa、Ｎを所定の定数（増加定数に対応）として、Ｄa ＝Ｄo ×Ｎで表せるように、所定の増加定数Ｎを元のステップＤｕｔｙであるＤo に乗算することにより、新たなステップＤｕｔｙであるＤa を算出するようにしても良い。また、Ｍを所定の定数（一定の増加分に対応）として、ステップＤｕｔｙの増加を、Ｄa ＝Ｄo ＋Ｍで表せるようにしても良い。

また、図６は、シミュレーション結果であるため、モータ５０には、Ｄｕｔｙが０の状態をスタート地点とし、そこからステップＤｕｔｙの加算を開始する状態が示されている。しかしながら、実際には、モータ５０には、ホールド電流に対応するＤｕｔｙが印加され、かかるホールド電流からステップＤｕｔｙの加算が開始される。

上述のＳ１５の判断において、タイマ割り込み信号のカウント数が規定のカウント数に到達していないと判断される場合（Ｎｏの場合）、またはステップＤｕｔｙを増加させる処理を行った場合、判断部１１１では、タイマ１０６からタイマ割り込み信号が受信されたか否かを判断する（Ｓ１７）。この判断においてタイマ割り込み信号が受信されないと判断される場合（Ｎｏの場合）、上述のＳ１４に戻る。

また、上述のＳ１７において、タイマ割り込み信号が受信されたと判断される場合（Ｙｅｓの場合）、Ｄｕｔｙ計算部１１２では、上述の（ステップＤｕｔｙが変更されている場合には、変更後の）ステップＤｕｔｙを加算する（Ｓ１８）。ここで、Ｓ１８でステップＤｕｔｙを加算した場合、上述のＳ１４に戻る。

なお、Ｄｕｔｙに対応する電圧は、図３に示すＲＣ回路１０７を経ることにより、実際には所定の分圧および平滑化が為された電流（直流）に変換される。このとき、Ｄｕｔｙが段階的に加算されると、電流も段階的に加算される状態となる。また、タイマ１０６から発せられるタイマ割り込み信号は、ＥＮＣ割込み信号出力部１２４から発せられるＥＮＣ割り込み信号よりも小さな時間間隔で発せられる状態となっている。

また、上述のＳ１４の判断において、ＥＮＣ割り込み信号が受信されていると判断する場合（Ｙｅｓの場合）、続いて、ステップＤｕｔｙが初期値であるか否かを判断する（Ｓ１９）。ここで、ステップＤｕｔｙが初期値である場合とは、図６において、０〜約１７５０μｓのときのＤｕｔｙと時間の関係を示す直線の場合を指し、このときのステップＤｕｔｙを指す。なお、かかる初期値のステップＤｕｔｙで、タイマ割り込みによるＤｕｔｙの増加が継続されると、直線Ｐで示される状態となる。

上述のＳ１９の判断において、ステップＤｕｔｙが初期値ではない（Ｎｏである）と判断されると、続いて、ステップＤｕｔｙを初期値とする処理が為される（Ｓ２０）。すなわち、ステップＤｕｔｙが初期値でなく増加させられている場合（ステップＤｕｔｙが静止摩擦に抗すべく増加させられている場合）、一度動き出して動摩擦の支配下にある状態においては、モータ５０の駆動に対してＤｕｔｙの増加が急激となり、極低速制御に適さない事態も生じ得る。そのため、ステップＤｕｔｙが初期値でない場合においては、Ｓ２０を経過させて、ステップＤｕｔｙを初期値化させる。

上述のＳ１９の判断において、ステップＤｕｔｙが初期値であると判断される場合（Ｙｅｓの場合）、またはＳ２０の処理を経過した場合、続いて、キャリッジ３０が目標位置まで移動したか否か（ＥＮＣ信号のカウント数が、目標となるカウント数に到達したか否か）の判断を行う（Ｓ２１）。このＳ２１の判断において、キャリッジ３０が目標位置に到達したと判断される場合（Ｙｅｓの場合）、続いてモータ５０を停止させるための処理を行い（Ｓ２２）、処理が終了する。

また、上述のＳ２１において、キャリッジ３０が目標位置まで移動していないと判断される場合（Ｎｏの場合）、目標位置に向けて、キャリッジ３０をさらに移動させる必要がある。そのため、この場合には、極低速制御を継続する。具体的なＳ２１以後の処理としては、現在の周期Ｔが、目標周期Ｔo と比較して、小さいか否かを判断する（Ｓ２３）。なお、周期は、速度の逆数であるため、この判断においては、現在の速度と目標速度を比較するようにしても良い。

このＳ２３において、周期Ｔが目標速度Ｔo よりも小さいと判断される（Ｙｅｓと判断される）と、間近の２つのエッジ間におけるキャリッジ３０の速度は、目標とする速度よりも速い状態となる。そのため、この場合、Ｄｕｔｙ計算部１１２では、Ｄｕｔｙ比をホールド電流に対応するＤｕｔｙ比まで、低下させる処理（計算）を行う（Ｓ２４）。そして、このＳ２０の処理が終了した後に、再びＳ１４に戻る。

また、Ｓ２３の判断において、周期Ｔが目標速度Ｔo よりも大きいと判断される（Ｎｏと判断される）と、間近の２つのエッジ間におけるキャリッジ３０の速度は、目標とする速度よりも遅い状態となる。この遅い状態で、Ｓ２４のようにホールド電流に対応するＤｕｔｙ比まで、Ｄｕｔｙ比を下げたのでは、原稿読み取りのスループットが低下する原因となる。そこで、この場合（Ｓ２３においてＮｏと判断される場合）には、Ｓ２４の処理を行わず（ホールド電流まで電流を低下させず）に、再びＳ１４に戻り、次のＥＮＣ割り込み信号が受信されたか否かを判断する。以上のようにして、モータ５０の極低速制御が為される。

＜本発明による効果＞
上述のような構成の原稿読取装置１０によると、タイマカウント機能１１１ａにおけるカウント数が規定のカウント数（規定の待ち時間）に到達する場合、ステップＤｕｔｙは増大させられる。このため、モータ５０に印加する電力が固定的なステップＤｕｔｙずつ加算させられる場合と比較すると、電力に加算されるステップＤｕｔｙ自体が増大するので、モータ５０が動き出すまでの待ち時間を短くすることが可能となる。

この様子を、図６に基づいて説明すると、ステップＤｕｔｙの増大が為されない場合、モータ５０に印加されるＤｕｔｙは、図６の一点鎖線で示される直線Ｐ（直線Ｐの傾きは、ステップＤｕｔｙの初期値に対応）に従って増加する。このため、モータ５０が動き出す状態に対応する、直線Ｐと境界線Ｌの交点までの待ち時間は、非常に長くなる。しかしながら、図６に示すように、ステップＤｕｔｙを段階的に増大させる場合（折れ線Ｑの場合）、当該折れ線Ｑと境界線Ｌとの交点は、直線Ｐと直線Ｌとの交点までの時間の略１／３程度となる。そのため、モータ５０が動き出すまでの待ち時間を、効果的に短縮させることが可能となる。

また、かかる待ち時間の短縮により、原稿読取装置１０においては、原稿読み取りのスループットを向上させることが可能となる。また、モータ５０を極低速で駆動させるというのと、原稿読み取りのスループットを向上させる、という相反する目的を両立させることが可能となり、読み取り対象物である原稿を高精細に読み取りつつも、読み取り時間の短縮を図ることが可能となる。

また、上述のステップＤｕｔｙを増加させる際に、所定の増加定数を乗算する手法を採用する場合、カウント数（待ち時間）が大きくなると、ステップＤｕｔｙが増加する割合も大きくなる。このため、モータ５０が回転しない（動き出さない）場合において、モータ５０を動き出させるまでの即応性に優れ、モータ５０が動き出すまでの待ち時間を一層短くすることが可能となる。

さらに、上述のステップＤｕｔｙを増加させる手法において、一定の増加分を加算する手法を採用する場合、ステップＤｕｔｙの増加は、急激なものとはならない。このため、モータ５０が動き出した場合に、動き出しが急激になることを起因とする、いわゆるオーバーシュートするのを防止することが可能となる。それにより、モータ５０の動き出しの時点から当該モータ５０の極低速制御を容易に行うことが可能となる。

また、本実施の形態では、ステップＤｕｔｙが初期値から増加させられている状態において、判断部１１１においてＥＮＣ割り込み信号が受信されると、ステップＤｕｔｙを初期値へと戻すようにしている。このため、モータ５０が動き出している状態では、タイマ割り込み信号を受信する場合に加算されるステップＤｕｔｙが小さくなり、当該モータ５０の極低速制御に適したものとなる。

さらに、本実施の形態では、ＥＮＣ信号は、ハイレベルの信号およびローレベルの信号を有すると共に、ＥＮＣ割込み信号出力部１２４では、これらの信号のエッジを検出することにより、キャリッジ３０の搬送量を計測している。このため、モータ５０の搬送量を高精度に算出することが可能となる。また、隣り合うエッジ間の周期（モータ５０の回転速度）を高精度に算出することが可能となる。

また、本実施の形態では、モータ５０は、ＤＣモータである。このため、ステッピングモータを用いる場合等よりも、騒音の発生を低減させることが可能となる。

以上、本発明の一実施の形態について述べたが、本発明は、種々変形可能である。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態では、モータ５０として、ＤＣモータを用いる場合について説明している。しかしながら、モータは、ＤＣモータには限られず、例えばモータの騒音がさほど問題とならない場合には、ステッピングモータを用いるようにしても良い。また、同期モータなどのＡＣ（交流）モータとしても良い。

また、上述の実施の形態では、制御回路１００は、ＣＰＵ１０１と、ＡＳＩＣ１０４とを備えている。しかしながら、制御回路１００としては、ＡＳＩＣのみでモータ５０の制御を司るように構成しても良く、また、これら以外に種々の周辺機器が組み込まれた１チップマイコン等を組み合わせて、制御回路１００を構成するようにしても良い。また、制御回路１００は、位置検出手段の一部、計時手段、電力加算制御手段、待ち時間計測手段、加算値増大手段にそれぞれ対応しているが、これら各手段を実現するために、それぞれ専用の回路を具備する構成を採用しても良い。

また、上述の実施の形態では、被搬送物として、キャリッジ３０を用いる場合について説明しているが、例えば原稿を直接送る方式の原稿読取装置においては、被搬送物を用紙等の原稿としても良い。また、上述の実施の形態においては、ＣＩＳ方式のイメージセンサが用いられているが、その他の方式として、光学縮小方式のイメージセンサを用いるようにしても良い。

さらに、上述の実施の形態では、ステップＤｕｔｙを、所定の増加定数を乗算するか、または一定の増加分を加算する手法を採用して、増大させている。しかしながら、ステップＤｕｔｙの増大は、これらには限られず、例えば二次曲線を示す関数等、一定の関数に沿って増大させるようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、タイマ割り込み信号が入力される度に、ステップＤｕｔｙずつ、Ｄｕｔｙを増加させている。しかしながら、タイマ割り込み信号は、タイマ１０６から発せられる信号（計時信号）と同じ時間間隔／タイミングで入力されるものには限られず、例えば計時信号が２〜Ｎ回入力されると、タイマ割り込み信号が入力されるように構成しても良い（このとき、計時手段での所定の時間間隔は、計時信号の２〜Ｎ回分に対応する）。

また、上述の実施の形態における原稿読取装置１０は、プリンタ機能等を備える構成（プリンタ、コピー機等）のような、複合的な機器の一部であっても良い。

本発明の一実施の形態に係る原稿読取装置の概略構成を示す図である。 制御回路の構成を示すブロック図である。 図２におけるＲＣ回路の一例を示す回路図である。 図２におけるモータドライバの一例を示す図である。 モータ駆動開始時の動作フローを示す図である。 Ｄｕｔｙを増加させる場合のシミュレーション結果を示す図である。

符号の説明

１０…原稿読取装置、２０…イメージセンサ、３０…キャリッジ（被搬送物に対応）、５０…モータ、８０…フォトインタラプタ（位置検出手段の一部に対応）、１００…制御回路（位置検出手段の一部、計時手段、電力加算制御手段、待ち時間計測手段、加算値増大手段に対応）、１０１…ＣＰＵ、１０４…ＡＳＩＣ、１０６…タイマ（計時手段に対応）、１１１…判断部（加算値増大手段に対応）、１１１ａ…タイマカウント機能（待ち時間計測手段に対応）、１１２…Ｄｕｔｙ計算部（電力加算制御手段）、１２１…イメージセンサ制御部、１２２…位置演算部、１２３…周期演算部、１２４…ＥＮＣ割込み信号出力部（位置検出手段の一部に対応）、１２５…モータ制御部

Claims (8)

1. 被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータの回転に応じて出力される出力信号を検出することにより、上記モータによる上記被搬送物の搬送量を計測する位置検出手段と、
   一定の時間間隔毎に計時信号を発生させる計時手段と、
   上記計時手段で所定の時間間隔の経過が計測される場合、上記モータに対して印加する電力を、待機電力から所定の加算値ずつ加算し、当該電力を増大させる制御を行うための電力加算制御手段と、
   上記位置検出手段で上記出力信号が検出されない場合、上記計時手段からの上記計時信号のカウントを開始する待ち時間計測手段と、
   上記待ち時間計測手段でカウントされるカウント数が、予め設定されている規定の待ち時間に到達するか否かを判断すると共に、上記カウント数が上記規定の待ち時間に到達する場合、上記加算値を増大させる加算値増大手段と、
   を具備することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記加算値増大手段は、前記規定の待ち時間が経過する場合、元の前記加算値に対して一定の増加定数を乗算することにより、新たな前記加算値を算出し、この新たな前記加算値を増大の為された前記加算値とする、
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記加算値増大手段は、前記規定の待ち時間が経過する場合、元の前記加算値に対して一定の増加分を加算することにより、新たな前記加算値を算出し、この新たな前記加算値を増大の為された前記加算値とする、
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
4. 前記位置検出手段で前記出力信号が検出される場合であって前記加算値に対して増大が為されている場合、前記加算値を増大の為される以前の初期の加算値とする、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 前記出力信号は、ハイレベルの信号およびローレベルの信号を有すると共に、前記位置検出手段は、これらハイレベルの信号およびローレベルの信号の間のエッジを検出することにより、前記搬送量を計測することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 前記モータは、ＤＣモータであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
   前記モータ制御装置により制御されるモータと、
   上記モータにより原稿読取位置を移動させられる被搬送物と、
   を具備することを特徴とする原稿読取装置。
8. 被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータの回転に応じて出力される出力信号を検出することにより、上記モータによる上記被搬送物の搬送量を計測する位置検出ステップと、
   一定の時間間隔毎に発せられる計時信号に基づいて所定の時間間隔の経過が計測される場合、上記モータに対して印加する電力を、待機電力から所定の加算値ずつ加算し、当該電力を増大させる制御を行うための電力加算制御ステップと、
   上記位置検出ステップで上記出力信号が検出されない場合、上記計時信号のカウントを開始する待ち時間計測ステップと、
   上記待ち時間計測ステップでカウントされるカウント数が、予め設定されている規定の待ち時間に到達するか否かを判断する判断ステップと、
   上記判断ステップにおいて上記カウント数が上記規定の待ち時間に到達する場合、上記加算値を増大させる加算値増大ステップと、
   を具備することを特徴とするモータ制御方法。

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