JP2008086151A - Motor controller, original reading apparatus, and motor control method - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a motor control device, a document reading device, and a motor control method.
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)。また、例えば、スキャナにおいても、イメージセンサを搭載したキャリッジを搬送するモータが設けられている(例えば特許文献2参照)。 Conventionally, various motors such as a DC (direct current) motor and a stepping motor are used in apparatuses such as a scanner and a printer. For example, a printer is provided with a paper feed motor, a motor that transports a carriage on which a print head is mounted, and the like (see, for example, Patent Document 1). In addition, for example, a scanner is provided with a motor that transports a carriage on which an image sensor is mounted (see, for example, Patent Document 2).
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。 In the above-described devices, there is a demand for rotating the motor at an extremely low speed. For example, in a scanner, the reading resolution can be increased by rotating the carriage transport motor at an extremely low speed (very low speed) and moving the reading position of the image sensor mounted on the carriage at an extremely low speed. Because.
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所定のタイミングごと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極低速で回転させる場合、予期している回転速度よりも低い回転速度で回転する場合がある。このとき、所定のタイミングでモータに印加させる電圧を低下させると、キャリッジおよびイメージセンサの移動速度が非常に遅くなってしまう。その結果、原稿読み取りのスループットが著しく低下してしまう、という問題が生じている。 In order to realize the driving of the motor at such an extremely low speed, the adoption of a method of driving in a state in which the voltage applied to the motor is reduced at every predetermined timing has been studied. However, when the motor is rotated at an extremely low speed by such a method, the motor may rotate at a rotational speed lower than the expected rotational speed. At this time, if the voltage applied to the motor is reduced at a predetermined timing, the moving speed of the carriage and the image sensor becomes very slow. As a result, there arises a problem that the throughput of document reading is significantly reduced.
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。 Here, the purpose of driving the motor at an extremely low speed and the improvement of the document reading throughput are contradictory, but the motor drive device and the document reading capable of satisfying both of these purposes Realization of the device is desired.
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、モータを極低速で駆動させる場合であっても、原稿読み取りのスループットの低下を防止す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。 The present invention has been made based on the above circumstances, and its object is to provide a motor control device capable of preventing a reduction in document reading throughput even when the motor is driven at an extremely low speed, An original reading device and a motor control method are to be provided.
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基づいて、割り込み信号を出力する信号出力手段と、モータに対して印加する電力を時間の経過に伴ってモータが回転しない電力の範囲から増大させる制御を行うための電力加算制御手段と、割り込み信号が入力されると共に、この割り込み信号の入力の度に直前の割り込み信号との間の時間間隔における計測値と規定の基準値とを比較し、その比較の結果、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えているか否かを判断すると共に、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えていると判断される場合に、モータに印加する電力をモータが回転しない電力の範囲に低下させる指令を電力加算制御手段に与え、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えていないと判断される場合に、電力の増大を継続させる判断手段と、を具備するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a signal output means for outputting an interrupt signal based on rotation of a motor that provides a driving force for transporting an object to be transported, and electric power applied to the motor over time. A time interval between the power addition control means for performing control to increase from the electric power range in which the motor does not rotate, and the interrupt signal is input every time this interrupt signal is input. The measured value is compared with the specified reference value, and as a result of the comparison, it is determined whether or not the motor rotational speed exceeds the target rotational speed, and the motor rotational speed is set to the target rotational speed. If it is determined that the motor power exceeds the power addition control means, a command to reduce the power applied to the motor to a power range where the motor does not rotate is given to the motor rotation speed as a target speed. If it is determined not to exceed the speed, in which includes a determination unit configured to continue the increase in power, the.
このように構成した場合には、判断手段では、信号出力手段から割り込み信号が入力される度に、直前の割り込み信号との間の時間間隔に対応する計測値と基準値とを比較する。そして、その比較の結果、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えているか否かを判断する。そして、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えていると判断される場合には、モータが2つの割り込み信号の間を十分な平均回転速度で駆動している状態となり、それ以上、モータが加速されると、極低速でモータを回転駆動させることが困難となる。そのため、この場合には、モータに印加する電力をモータが回転しない電力の範囲まで低下させる。また、計測値と基準値との比較により、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えていると判断されると、モータが2つの割り込み信号の間を十分な平均回転速度で駆動しておらず、極低速駆動であっても非常に遅い状態となっている。この場合には、電力加算制御手段における電力の増大を継続させる。 In such a configuration, each time the interrupt signal is input from the signal output unit, the determination unit compares the measured value corresponding to the time interval between the previous interrupt signal and the reference value. Then, as a result of the comparison, it is determined whether or not the rotational speed of the motor exceeds the target rotational speed. When it is determined that the rotational speed of the motor exceeds the target rotational speed, the motor is driven at a sufficient average rotational speed between the two interrupt signals. Is accelerated, it becomes difficult to rotate the motor at an extremely low speed. Therefore, in this case, the electric power applied to the motor is reduced to a range of electric power at which the motor does not rotate. If it is determined by comparison between the measured value and the reference value that the motor rotation speed exceeds the target rotation speed, the motor drives between the two interrupt signals at a sufficient average rotation speed. Even in extremely low speed driving, it is in a very slow state. In this case, the increase in power in the power addition control means is continued.
このようにすることにより、モータが極低速で駆動されている状態において、非常に遅い状態となっている場合には、モータに印加されるDuty比が増大されるため、被搬送物を搬送する際のスループットを向上させることが可能となる。また、モータを極低速で駆動させるのと、被搬送物の搬送における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る。 By doing so, when the motor is driven at a very low speed, the duty ratio applied to the motor is increased when the motor is in a very slow state. Throughput can be improved. In addition, it is possible to satisfy both conflicting purposes of driving the motor at an extremely low speed and improving the throughput in transporting the object to be transported.
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、電力加算制御手段は、所定の割り込み時間が到来する場合に、モータに印加するDuty比を段階的に増加させると共に、このDuty比に対応する電流を当該モータに印加するものである。 In another invention, in addition to the above-described invention, the power addition control means further increases the duty ratio applied to the motor step by step when a predetermined interrupt time arrives, and copes with this duty ratio. Current to be applied to the motor.
このように構成した場合、所定の割り込み時間が到来すると、モータに印加されるDuty比が段階的に増加させられるので、モータを段階的に加速させることが可能となる。 In such a configuration, when a predetermined interruption time arrives, the duty ratio applied to the motor is increased stepwise, so that the motor can be accelerated stepwise.
さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、電力加算制御手段は、所定の加速領域を経過した後にモータが回転しない電力の範囲まで戻し、その後モータに印加するDuty比を段階的に増加させ、このDuty比に対応する電流を当該モータに印加するものである。 Further, according to another invention, in addition to each of the above-described inventions, the power addition control means returns the power to a range where the motor does not rotate after a predetermined acceleration region has elapsed, and then stepwise sets the duty ratio applied to the motor. The current corresponding to the duty ratio is applied to the motor.
このように構成した場合には、所定の加速領域が存在し、この加速領域が経過するまでは、モータの加速が為される。そのため、電力加算制御手段により、極低速でモータを駆動させるのに対応する分だけ、加速させることが可能となる。また、この加速領域の存在により、被搬送物の搬送におけるスループットを向上させることが可能となり、モータを極低速で駆動させる場合における、全体の処理時間を短縮させることが可能となる。 In such a configuration, a predetermined acceleration region exists, and the motor is accelerated until this acceleration region elapses. For this reason, the power addition control means can accelerate the motor by an amount corresponding to driving the motor at an extremely low speed. Further, the presence of the acceleration region can improve the throughput in transporting the object to be transported, and can shorten the entire processing time when the motor is driven at an extremely low speed.
また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、信号出力手段は、モータの回転に応じて出力される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度に、割り込み信号を出力するものである。 In another invention, in addition to the above-described inventions, the signal output means detects an interrupt signal every time an edge between a high level and a low level is detected in an output signal output according to the rotation of the motor. Is output.
このように構成した場合には、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度に、割り込み信号が出力されるので、隣り合うエッジ間の周期(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。 With this configuration, an interrupt signal is output each time an edge between the high level and low level in the output signal is detected, so the period between adjacent edges (motor rotation speed) is highly accurate. Can be calculated.
さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、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。 Furthermore, in another invention, in addition to the above-described invention, the motor is a DC motor. In the case of such a configuration, it is possible to reduce the generation of noise compared to the case where a stepping motor is used.
また、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。 Another invention includes a motor control device related to each of the above-described inventions, and includes a motor controlled by the motor control device, and an object to be conveyed whose document reading position is moved by the motor. .
このように構成した場合には、原稿読取装置において、モータを極低速で駆動させる場合において、モータの回転速度が規定の回転速度よりも遅い場合(計測値が基準値を超えている場合)であっても、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。 In such a configuration, when the motor is driven at an extremely low speed in the document reading apparatus, when the rotation speed of the motor is slower than the specified rotation speed (when the measured value exceeds the reference value). Even in such a case, it is possible to improve the throughput of document reading.
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基づいて、割り込み信号を出力する信号出力ステップと、モータに対して印加する電力を時間の経過に伴ってモータが回転しない電力の範囲から増大させる制御を行うための電力加算制御ステップと、割り込み信号が入力されると共に、この割り込み信号の入力の度に直前の割り込み信号との間の時間間隔における計測値と規定の基準値とを比較し、その比較の結果、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えているか否かを判断する速度判断ステップと、速度判断ステップでモータの回転速度が目標とする回転速度を超えていると判断される場合に、モータに印加する電力をモータが回転しない電力の範囲に低下させ、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えていないと判断される場合に、電力の増大を継続させる選択ステップと、を具備するものである。 Furthermore, in another invention, the motor outputs a signal output step for outputting an interrupt signal based on the rotation of the motor that provides a driving force for conveying the object to be conveyed, and the electric power applied to the motor as time passes. A power addition control step for performing control to increase from the range of power that does not rotate, and an interrupt signal is input, and a measurement value and a specification in a time interval between the interrupt signal immediately before each input of the interrupt signal The reference speed value of the motor is compared, and as a result of the comparison, a speed determination step for determining whether or not the motor rotation speed exceeds the target rotation speed, and the motor rotation speed at the speed determination step When it is determined that the speed is exceeded, the power applied to the motor is reduced to a range of power that the motor does not rotate, and the target rotational speed of the motor is reduced. If it is determined that e not, are those comprising a selecting step to continue the increase in power, the.
このように構成した場合、速度判断ステップでは、信号出力手段から割り込み信号が入力される度に、直前の割り込み信号との間の時間間隔に対応する計測値と基準値とを比較し、その比較の結果、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えているか否かを判断する。そして、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えていると判断される場合には、モータが2つの割り込み信号の間を十分な平均回転速度で駆動している状態となり、それ以上、モータが加速されると、極低速でモータを回転駆動させることが困難となる。そのため、この場合には、モータに印加する電力をモータが回転しない電力の範囲まで低下させる。また、計測値と基準値との比較により、モータの回転速度が目標とする回転速度を超えていると判断されると、モータが2つの割り込み信号の間を十分な平均回転速度で駆動しておらず、極低速駆動であっても非常に遅い状態となっている。この場合には、選択ステップにおいて、電力の増大を継続させる。 When configured in this manner, in the speed determination step, each time an interrupt signal is input from the signal output means, the measured value corresponding to the time interval between the previous interrupt signal and the reference value are compared, and the comparison is made. As a result, it is determined whether or not the rotational speed of the motor exceeds the target rotational speed. When it is determined that the rotational speed of the motor exceeds the target rotational speed, the motor is driven at a sufficient average rotational speed between the two interrupt signals. Is accelerated, it becomes difficult to rotate the motor at an extremely low speed. Therefore, in this case, the electric power applied to the motor is reduced to a range of electric power at which the motor does not rotate. If it is determined by comparison between the measured value and the reference value that the motor rotation speed exceeds the target rotation speed, the motor drives between the two interrupt signals at a sufficient average rotation speed. Even in extremely low speed driving, it is in a very slow state. In this case, the increase in power is continued in the selection step.
このようにすることにより、モータが極低速で駆動されている状態において、非常に遅い状態となっている場合には、モータに印加されるDuty比が増大されるため、被搬送物を搬送する際のスループットを向上させることが可能となる。また、モータを極低速で駆動させるのと、被搬送物の搬送における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る。 By doing so, when the motor is driven at a very low speed, the duty ratio applied to the motor is increased when the motor is in a very slow state. Throughput can be improved. In addition, it is possible to satisfy both conflicting purposes of driving the motor at an extremely low speed and improving the throughput in transporting the object to be transported.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<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。
<Overall schematic configuration>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
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。
An
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。
In addition, the
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。
The
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。
On the other hand, the
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。
The
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、信号出力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。
In the present embodiment, the
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、信号出力手段の一部(主としてENC割込み信号出力部124)、電力加算制御手段(主としてDuty計算部112)、判断手段(主として判断部111)に対応する。
The
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。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
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。
The
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。
Among these, the
また、判断部111には、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(割り込み信号に対応)が入力される。そして、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(計測値に対応)と、後述する極低速制御(BS制御)における目標周期To (基準値に対応)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(モータが回転しない電力の範囲に対応)まで低下させる処理を行う。また、判断部111では、計測値に対応する周期Tと、基準値に対応する目標周期To とを比較することにより、モータ50の回転速度が、当該モータ50が目標とする回転速度を超えているか否かを判断する。
In addition, the
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。 The hold current is calculated by multiplying the duty ratio at the time when the ENC interrupt signal is input by a predetermined magnification (coefficient of 0 to 1). Since the duty ratio at the time when the ENC interrupt signal is input is the duty ratio at which the motor starts to exceed the limit torque at that time, the duty ratio is decreased by multiplying by a predetermined magnification, and the limit torque at that time is slightly decreased. By setting a lower value, it is possible to perform extremely low speed control without reducing the throughput.
本実施の形態では、ホールド電流は、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。 In the present embodiment, the hold current is reduced by multiplying the duty at the time when the ENC interrupt signal is input by a predetermined magnification. However, the hold current may be calculated by subtracting a predetermined decrease amount from the duty ratio at the time when the ENC interrupt signal is input, or a fixed value (fixed value) may be used.
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。
When a hold current value that is a fixed value (fixed value) is used, the hold current is driven when the
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。なお、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、一定のDuty比を加算する。それにより、本実施の形態における極低速制御では、図6に示すような電流プロファイルが得られる。
Further, when the
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。
The
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。
In the
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。
Further, when receiving the ENC signal from the
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。
The
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を出力する。
The
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。
The
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。
The
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。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the
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。
For example, when the switching elements Q1, Q4 are on and the switching elements Q2, Q3 are off, the power supply voltage VBB is applied to the motor 50 (and the small resistor Rd for current detection), and the
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。
By repeating this operation, the drive current of the
<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。
<About motor drive control>
A case where motor control is performed in the
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)。
When a user sets a document to be read on the
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比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比の計算を行う。ここで、極低速制御(BS制御)における電流と時間の関係を、図6に示す。この図6では、モータ50を起動開始させて、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ている(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比は、一定となっている。
When the preliminary operation ends, the
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。
Subsequently, it is determined whether or not the current position of the
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)、続いて判断部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(S15)。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。
If it is determined in S14 that an ENC interrupt signal is not received (in the case of No), the
また、このS15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、一定のDutyを加算する(S16)。ここで、加算される一定のDutyとは、図6に示すように、ホールド電流に対して、段階的に加算されるDuty比のことであり、各段階で加算されるDuty比は等しくなっている。
If it is determined in S15 that the timer interrupt signal has been received (Yes), the
なお、Duty比に対応する電圧は、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比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。
Note that the voltage corresponding to the duty ratio is actually converted into a current (direct current) that has been subjected to predetermined voltage division and smoothing through the
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、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(S17)。このS17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(S18)、処理が終了する。
If it is determined in step S14 that the ENC interrupt signal has been received (Yes), whether the
また、上述のS17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S17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(S19)。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。
In S17 described above, when it is determined that the
このS19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(S20)。そして、このS20の処理が終了した後に、再びS14に戻る。
In S19, when it is determined that the period T is smaller than the target speed To (determined as Yes), the speed of the
また、S19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、S20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(S19においてNoと判断される場合)には、S20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。
If it is determined in S19 that the period T is larger than the target speed To (determined No), the speed of the
<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、判断部111では、ENC割り込み信号が入力されると、周期Tと、目標周期To とを比較する。そして、周期Tが目標周期To よりも小さい場合(目標速度よりも速い場合)に、Duty比をホールド電流値まで低下させる処理を行う。また、周期Tが目標周期To よりも大きい場合(目標速度よりも遅い場合)には、Duty比の増加を途中段階から継続させる。このため、キャリッジ30を搬送する際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のと、キャリッジ30の搬送における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る。
<Effects of the present invention>
According to the
また、本実施の形態では、判断部111では、所定の割り込み時間が到来すると、モータ50に印加されるDuty比が段階的に増加させられるので、モータ50を段階的に加速させることが可能となる。また、段階的なDuty比の増加により、モータ50を確実に動き出させることが可能となる。
Further, in the present embodiment, when the predetermined interruption time comes, the
さらに、本実施の形態では、図6に示すような所定の加速領域を経過した後に、ホールド電流まで電流を低下させ、その後モータ50に印加するDuty比を段階的に増加させ、このDuty比に対応する電流を当該モータ50に印加している。このため、この加速領域の存在により、極低速でモータ50を駆動させるのに対応する分だけ、加速させることが可能となる。また、この加速領域の存在により、キャリッジ30の搬送におけるスループットを向上させることが可能となり、モータ50を極低速で駆動させる場合における、全体の処理時間を短縮させることが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, after a predetermined acceleration region as shown in FIG. 6 has elapsed, the current is reduced to the hold current, and then the duty ratio applied to the
また、ENC割込み信号出力部124は、モータ50の回転に応じて出力されるENC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度に、ENC割り込み信号を出力する。このため、ENC信号のエッジを検出する度に、ENC割り込み信号が出力されるので、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。
The ENC interrupt
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。
In the present embodiment, the
また、本発明の原稿読取装置10では、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。
In the
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。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be variously modified. This will be described below.
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。
In the above-described embodiment, the case where a DC motor is used as the
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。
In the above-described embodiment, the
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。
In the above-described embodiment, the case where the
さらに、上述の実施の形態では、モータ50を極低速駆動させるために、Duty比を段階的に一定の増加量ずつ増加させている。しかしながら、Duty比は、一定の増加量ずつ増加させる場合には限られず、例えばホールド電流付近の電流の場合の増加ピッチを、ホールド電流から離間する部位よりも大きくする等、増加量を変動させるようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, in order to drive the
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(信号出力手段の一部に対応)、100…制御回路(信号出力手段の一部、電力加算制御手段、判断手段に対応)、101…CPU、104…ASIC、106…タイマ、111…判断部、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(信号出力手段)、125…モータ制御部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記モータに対して印加する電力を時間の経過に伴ってモータが回転しない電力の範囲から増大させる制御を行うための電力加算制御手段と、
上記割り込み信号が入力されると共に、この割り込み信号の入力の度に直前の割り込み信号との間の時間間隔における計測値と規定の基準値とを比較し、その比較の結果、上記モータの回転速度が目標とする回転速度を超えているか否かを判断すると共に、上記モータの回転速度が上記目標とする回転速度を超えていると判断される場合に、上記モータに印加する電力をモータが回転しない電力の範囲に低下させる指令を上記電力加算制御手段に与え、上記モータの回転速度が上記目標とする回転速度を超えていないと判断される場合に、上記電力の増大を継続させる判断手段と、
を具備することを特徴とするモータ制御装置。 A signal output means for outputting an interrupt signal based on rotation of a motor for applying a driving force for conveying the object to be conveyed;
Power addition control means for performing control to increase the power applied to the motor from the range of power that the motor does not rotate over time;
When the interrupt signal is input, each time this interrupt signal is input, the measured value in the time interval between the previous interrupt signal and the specified reference value are compared. As a result of the comparison, the rotation speed of the motor is determined. Determines whether the motor exceeds the target rotational speed, and if it is determined that the motor rotational speed exceeds the target rotational speed, the motor rotates the electric power applied to the motor. A command for lowering the power range to be not applied to the power addition control means, and when it is determined that the rotation speed of the motor does not exceed the target rotation speed, ,
A motor control device comprising:
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。 The motor control device according to any one of claims 1 to 5,
A motor controlled by the motor control device;
A conveyed object whose original reading position is moved by the motor;
An original reading apparatus comprising:
上記モータに対して印加する電力を時間の経過に伴ってモータが回転しない電力の範囲から増大させる制御を行うための電力加算制御ステップと、
上記割り込み信号が入力されると共に、この割り込み信号の入力の度に直前の割り込み信号との間の時間間隔における計測値と規定の基準値とを比較し、その比較の結果、上記モータの回転速度が目標とする回転速度を超えているか否かを判断する速度判断ステップと、
上記速度判断ステップで上記モータの回転速度が上記目標とする回転速度を超えていると判断される場合に、上記モータに印加する電力をモータが回転しない電力の範囲に低下させ、上記モータの回転速度が上記目標とする回転速度を超えていないと判断される場合に、上記電力の増大を継続させる選択ステップと、
を具備することを特徴とするモータ制御方法。 A signal output step for outputting an interrupt signal based on rotation of a motor that provides a driving force for transporting the object to be transported;
A power addition control step for performing control to increase the power applied to the motor from a range of power in which the motor does not rotate over time;
When the interrupt signal is input, each time this interrupt signal is input, the measured value in the time interval between the previous interrupt signal and the specified reference value are compared. As a result of the comparison, the rotation speed of the motor is determined. A speed determination step for determining whether or not the motor exceeds a target rotational speed;
When it is determined in the speed determination step that the rotation speed of the motor exceeds the target rotation speed, the power applied to the motor is reduced to a range of power that the motor does not rotate, and the rotation of the motor A selection step of continuing to increase the power when it is determined that the speed does not exceed the target rotational speed;
A motor control method comprising:
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