JP2015104303A - ステッピングモータの制御装置及びそれを備えた搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピングモータの加速期間及び減速期間において、ステッピングモータの駆動ＩＣの電力損失及びリップル電流を低減することができ、従来の電流切換回路が不要なステッピングモータの制御装置及びそれを備えた搬送装置を提供する。【解決手段】ステッピングモータの制御装置は、ステッピングモータをＰＷＭ制御により駆動する駆動ＩＣ１５０と、駆動ＩＣ１５０のＰＷＭ周波数を設定する設定回路１５２とを含み、設定回路１５２は、ステッピングモータの加速期間及び減速期間において、駆動ＩＣのＰＷＭ周波数が、ステッピングモータの定速期間における駆動ＩＣのＰＷＭ周波数よりも高くなるように、駆動ＩＣ１５０を設定する。これにより、ステッピングモータの加速期間及び減速期間における駆動ＩＣの電力損失を低減することができ、リップル電流を低減することがきる。【選択図】図５

Description

本発明は、複写機等における記録紙の搬送等に使用されるステッピングモータの制御装置に関し、特に、加減速時におけるステッピングモータの駆動ＩＣの電力損失の低減及びリップル電流の低減を可能とし、従来の電流切換回路が不要なステッピングモータの制御装置及びそれを備えた搬送装置に関する。

電子機器である画像処理装置の１種として、複合機（ＭＦＰ（ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ））が知られている。ＭＦＰは、コピー、プリント、ファクシミリ（以下、ファクシミリをＦＡＸともいう）、及びスキャナ等、複数の機能を備える。ＭＦＰによって、ユーザは手軽にコピー、ＦＡＸ、及びプリント等を行なうことが可能になる。複合機等においては、記録紙の搬送、及び原稿の自動読取等においてローラを駆動させるためのモータとしてステッピングモータが使用されている。

一般に、ステッピングモータは加減速時（加速時及び減速時）に高トルクが必要であり、ステッピングモータの制御においては、加減速時に、モータ制御電流を大きくしてモータ出力を増加させ、定常時（定速回転時）には、起動時等に比べて低トルクとなるため、モータの制御電流を減少させるように制御が行なわれる。そのために、従来のステッピングモータ制御回路は、例えば、電流切換回路を備えており、ステッピングモータの状態（加減速時又は定常時）に応じて、ステッピングモータの電流値を切換える。

また、加減速時の高電流時には、ＰＷＭ周波数を低くして、素子の損失熱を低くする制御手段も提案されている。例えば、下記特許文献１には、ＰＷＭ周波数を切換える機能を備えていない場合、回転精度を高くするためにＰＷＭ周波数を高く設定すると、モータの起動時に大きな電流を流すことにより、駆動トランジスタがスイッチングする際の電力損失が増大する問題を解決するために、起動時のＰＷＭ周波数を低くする制御装置を開示している。

特開２００４−７８９４号公報

上記のように従来では、ステッピングモータの加減速時に、電流値を低減する制御が行なわれている。このような制御では、電流値を切換えるための電流値切換回路が必要となる。また、定常時と同じ実効電流値であっても、加速時にはピーク電流が増大するので、モータの電源として、大きいピーク電流に対応可能な電源が必要となる問題がある。また、加速時には、定常時よりも駆動電流のリップルが大きくなる問題もある。これらの問題は、特許文献１に開示された技術によっては解決されない。

したがって、本発明は、ステッピングモータの加速期間及び減速期間において、ステッピングモータの駆動ＩＣの電力損失及びリップル電流を低減することができ、従来の電流切換回路が不要なステッピングモータの制御装置及びそれを備えた搬送装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の局面に係る制御装置は、ステッピングモータの制御装置である。この制御装置は、ステッピングモータをＰＷＭ制御により駆動する駆動部と、駆動部を制御する制御部とを含む。制御部は、ステッピングモータを定速回転に維持する期間において、駆動部を、第１のＰＷＭ周波数でステッピングモータを駆動するように制御し、ステッピングモータの回転を加速又は減速する期間において、駆動部を、第２のＰＷＭ周波数でステッピングモータを駆動するように制御する。第２のＰＷＭ周波数は、第１のＰＷＭ周波数よりも高い。

好ましくは、制御部は、ステッピングモータの回転を加速する期間と、ステッピングモータの回転を減速する期間とにおいて、異なるＰＷＭ周波数でステッピングモータを駆動するように、駆動部を制御する。

より好ましくは、制御部は、ステッピングモータを定速回転に維持する期間、加速する期間、又は減速する期間の終了を、駆動部の制御ステップ数をカウントすることにより判定する。

さらに好ましくは、制御装置は、ステッピングモータの回転速度を検出する検出部をさらに含み、制御部は、検出部により検出されたステッピングモータの回転速度により、ステッピングモータを定速回転に維持する期間、加速する期間、又は減速する期間の終了を判定する。

本発明の第２の局面に係る搬送装置は、上記の制御装置と、ステッピングモータとを含み、ステッピングモータは、制御装置により制御されて対象物を搬送する。

本発明によれば、ステッピングモータの回転の加速期間又は減速期間における駆動部（ドライバＩＣ）の電力損失を低減することができ、リップル電流を低減することがきる。また、ステッピングモータの回転の加速期間又は減速期間において、定速回転期間と同等の電流値で、ステッピングモータを制御することができ、従来の電流切換回路が不要となる。また、大きいピーク電流に対応可能な電源を使用する必要もない。

本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの制御装置を備えた画像処理装置を示す斜視図である。 図１に示した画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。 原稿読取装置の概略構成を示す断面図である。 ステッピングモータの制御装置の構成を示すブロック図である。 モータ制御部を示す回路図である。 図４のステッピングモータの制御装置において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 ステッピングモータの制御タイミングを示すタイミングチャートである。 従来のステッピングモータの制御に使用される回路を示す回路図である。 図８の回路によるステッピングモータの制御結果を示すグラフである。 図５の回路によるステッピングモータの制御結果を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータの制御装置を構成する、図５とは異なるモータ制御部を示す回路図である。 図１１のモータ制御部を用いたステッピングモータの制御プログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係るステッピングモータの制御装置を示すブロック図である。 図１３のステッピングモータの制御装置において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

以下の実施の形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの制御装置を備えた画像処理装置は、コピー機能、ファクシミリ機能、スキャナ機能、及びプリンタ機能等の複数の機能を備えたデジタル複合機である。図１を参照して、画像処理装置１００は、自動原稿送り装置１１４、原稿読取部１１６、画像形成部１１８、操作部１２４、給紙部１３０、及び排紙処理部１３２を備えている。操作部１２４は、タッチパネルディスプレイ及び操作キー部（何れも図示せず）を備えている。操作部１２４は、ユーザによる画像処理装置１００に対する指示等の入力を受付ける。

図２を参照して、画像処理装置１００は、画像処理装置１００全体を制御するＣＰＵ１０２と、プログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０４と、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０６と、通電が遮断された場合にもデータを保持する不揮発性記憶装置であるＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１０８とを備えている。ＲＯＭ１０４には、画像処理装置１００の動作を制御するのに必要なプログラム及びデータが記憶されている。

画像処理装置１００はさらに、バス１１０、モータ制御部１１２、画像処理部１２０、及び画像メモリ１２２を備えている。モータ制御部１１２は、自動原稿送り装置１１４に含まれるモータを制御する。ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６、ＨＤＤ１０８、モータ制御部１１２、自動原稿送り装置１１４、原稿読取部１１６、画像形成部１１８、画像処理部１２０、画像メモリ１２２、操作部１２４は、バス１１０に接続されている。バス１１０を介して、各部間のデータ（制御情報を含む）交換が行なわれる。

ＣＰＵ１０２は、バス１１０を介してＲＯＭ１０４からプログラムをＲＡＭ１０６上に読出して、ＲＡＭ１０６の一部を作業領域としてプログラムを実行する。即ち、ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０４に格納されているプログラムにしたがって画像処理装置１００を構成する各部の制御を行ない、画像処理装置１００の各機能を実現する。

画像処理装置１００は、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）及びＦＡＸモデム（何れも図示せず）を備えている。ＮＩＣは、外部のネットワーク（図示せず）に有線又は無線で接続され、画像処理装置１００がネットワークを介して外部装置と通信するためのインターフェイスである。ＦＡＸモデムは、外部の電話回線（図示せず）に接続され、画像処理装置１００が電話回線を介して外部装置とＦＡＸ通信するためのインターフェイスである。

ＣＰＵ１０２は、操作部１２４に設けられたタッチパネルディスプレイ及び操作キー部のキーに対するユーザの操作を監視し、ユーザの操作にしたがって、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能を実行する。実行する機能に応じて、画像データを生成するために原稿読取部１１６が使用される。

原稿読取部１１６は、画像を読取るためのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）と、原稿台、原稿自動送り装置（例えば、両面原稿自動送り装置（ＲＳＰＦ））１１４にセットされた原稿を検知する原稿検知センサとを備え、原稿を読取って画像データを入力する。画像データは画像メモリ１２２に一時的に記憶される。画像処理部１２０は、読取った画像データに対して、種々の画像処理を実行する。画像形成部１１８は、記録紙に画像データを印刷する。画像形成用の記録紙は給紙部１３０に保持されており、給紙部１３０から引出された記録紙は、搬送ローラによって画像形成部１１８の内部を搬送された後、画像が印刷される。画像データは、必要に応じてＨＤＤ１０８に記憶される。

図３を参照して、自動原稿送り装置１１４は、その奥一辺をヒンジ（図示せず）により画像読取り装置９０の奥一辺に枢支され、その手前部分を上下させることにより開閉される。自動原稿送り装置１１４が開かれたときには、原稿読取部１１６のプラテンガラス４４が開放され、プラテンガラス４４上に原稿が載置される。

原稿読取部１１６は、プラテンガラス４４、第１走査ユニット４５、第２走査ユニット４６、結像レンズ４７、及びＣＣＤ４８等を備えている。プラテンガラス４４上に載置された原稿を読取る場合、第１走査ユニット４５及び第２走査ユニット４６が使用される。

第１走査ユニット４５は、照明装置５１及び第１反射ミラー５２を備えている。照明装置５１は、ＬＥＤアレイ７７及び導光部材７８を備えている。第１走査ユニット４５は、副走査方向Ｙへと原稿サイズに応じた距離だけ一定速度Ｖで移動しながら、プラテンガラス４４上の原稿を照明装置５１によって露光し、その反射光を第１反射ミラー５２により反射して第２走査ユニット４６へと導く。これにより原稿表面の画像（カラー又は白黒の文字、図形、写真などを含む）を副走査方向Ｙに走査する。

第２走査ユニット４６は、第２反射ミラー５３及び第３反射ミラー５４を備えている。第２走査ユニット４６は、第１走査ユニット４５に追従して速度Ｖ／２で移動しつつ、原稿からの反射光を第２及び第３反射ミラー５３、５４により反射して結像レンズ４７へと導く。結像レンズ４７は、原稿からの反射光をＣＣＤ４８に集光して、原稿表面の画像をＣＣＤ４８上に結像させる。ＣＣＤ４８は、原稿の画像を繰返し主走査方向（図３の紙面に垂直な方向）に走査し、１回走査する度に、１主走査ラインのアナログ画像信号を出力する。これによって、原稿がスキャンされて、画像データが生成される。

原稿読取部１１６は、プラテンガラス４４上の静止原稿だけではなく、自動原稿送り装置１１４により搬送されている原稿表面の画像を読取ることができる。この場合には、図３に示すように第１走査ユニット４５を原稿読取ガラス８４下方の読取領域に移動させ、第１走査ユニット４５の位置に応じて第２走査ユニット４６を配置する。この状態で、自動原稿送り装置１１４による原稿の搬送を開始する。

自動原稿送り装置１１４では、ピックアップローラ５５を原稿トレイ５６上の原稿に押し当てた状態で回転させて１枚の原稿を引き込み、搬送し、原稿の先端をレジストローラ８５に突き当てて、原稿の先端を揃えてから、原稿を原稿読取ガラス８４と読取ガイド板８６との間を通過させ、原稿を排紙ローラ５８から排紙トレイ４９へと排出する。

原稿の搬送中に、第１走査ユニット４５の照明装置５１により、原稿読取ガラス８４を介して原稿表面を照明し、原稿表面からの反射光を第１及び第２走査ユニット４５、４６の各反射ミラーにより結像レンズ４７へと導き、原稿表面からの反射光を結像レンズ４７によりＣＣＤ４８に集光させ、原稿表面の画像をＣＣＤ４８上に結像させる。これにより原稿表面の画像を読取る。

原稿の裏面を読取る場合には、中間トレイ６７をその軸６９の周りに、１点鎖線で示すように回転させておき、原稿を排紙ローラ５８から排紙トレイ４９へと排出する途中で、排紙ローラ５８を停止させて、原稿を中間トレイ６７上に受ける。この状態で、排紙ローラ５８を逆回転させて、反転搬送路６８を介して原稿をレジストローラ８５へと導いて、原稿の表裏を反転させる。原稿表面の画像の読取と同様に、原稿裏面の画像を読取り、中間トレイ６７を、実線で示す元の位置に戻して、原稿を排紙ローラ５８から排紙トレイ４９へと排出する。

自動原稿送り装置１１４のピックアップローラ５５、レジストローラ８５及び排紙ローラ５８の駆動には、ステッピングモータが使用される。図４を参照して、自動原稿送り装置１１４に含まれるステッピングモータ１４０は、モータ制御部１１２によって制御される。モータ制御部１１２は、電源１４２から所定の電力を供給され、ＣＰＵ１０２からの制御信号により制御される。

図５を参照して、モータ制御部１１２は、ステッピングモータを駆動するためのドライバＩＣ１５０及び周波数切換回路１５２を含む。ドライバＩＣ１５０は、ステッピングモータをＰＷＭ制御により動作させる制御信号を生成する公知のＩＣであり、例えば、ＲＯＨＭ社製のバイポーラＰＷＭ定電流駆動ドライバＢＤ６３７１５ＥＦＶである。ステッピングモータをＰＷＭ制御により駆動するためのＩＣであれば、これ以外のＩＣであってもよい。

ここでは、ドライバＩＣ１５０が、ローム株式会社製のドライバＩＣＢＤ６３７１５ＥＦＶとして説明する。ドライバＩＣ１５０は、ＣＰＵ１０２からの制御信号が入力され、それにより動作条件が設定され、所定周波数の制御信号（Ｈブリッジ出力）をステッピングモータ１４０に出力する。

ドライバＩＣ１５０のＧＮＤ端子は接地される。ドライバＩＣ１５０のＣＬＫ端子、ＥＮＡＢＬＥ端子、ＣＷ＿ＣＣＷ端子、及びＭＯＤＥ１端子には、ＣＰＵ１０２からの制御信号が入力される。図５において、入力される制御信号には、ドライバＩＣ１５０の各端子名と同じ符号を付している。

ＣＬＫ端子には、進相クロック信号が入力される。進相クロック信号ＣＬＫの立上り毎に、ステッピングモータを回転させる最小角度である電気角が１つ進む。ＥＮＡＢＬＥ端子は出力イネーブル端子であり、ハイレベルの信号が入力されると、Ｈブリッジ出力信号ＯＵＴ１Ａ〜ＯＵＴ２Ｂが出力される。ＣＷ＿ＣＣＷ端子は、モータの回転方向を設定する端子であり、ローレベルに設定されると右回転（時計方向）用のＨブリッジ出力信号が出力され、ハイレベルに設定されると左回転（反時計方向）用のＨブリッジ出力信号が出力される。ＭＯＤＥ０及びＭＯＤＥ１端子は、ドライバＩＣ１５０のモータ励磁モードを設定するための端子であり、ハイレベル及びローレベルの組合せで４種類のモードを設定することができる。図５では、ＭＯＤＥ０が接地（ローレベルに設定）されているので、ＭＯＤＥ１端子にＣＰＵ１０２から入力される信号のレベルにより、２種類のモードを切換えることができる。

ＶＲＥＦ端子は出力電流値を設定するための端子であり、図５では、抵抗Ｒ３及びＲ４により５Ｖが抵抗分割された一定の値に設定されている。例えば、Ｒ３＝６．８（ｋΩ）、Ｒ４＝１．２（ｋΩ）に設定される。

ＣＲ端子は、ＰＷＭ制御信号の周波数（ＰＷＭ周波数）を設定するための端子であり、ＣＲ端子と接地との間に接続される抵抗及びコンデンサにより、ＰＷＭ周波数が決定される。

周波数切換回路１５２は、ＣＲ端子と接地との間の抵抗値を変化させるための回路である。周波数切換回路１５２には、ＣＰＵ１０２から周波数切換信号ＣＦが入力される。ローレベルの周波数切換信号ＣＦが入力されると、トランジスタＴＲ１はオフであり、ＣＲ端子と接地との間には、抵抗Ｒ１が接続された状態となる。ハイレベルの周波数切換信号ＣＦが入力されると、トランジスタＴＲ１がオンし、ＣＲ端子と接地との間には、抵抗Ｒ１及びＲ２が並列に接続された状態となる。例えば、Ｃ１＝４７０（ｐＦ）、Ｒ１＝３９（ｋΩ）、Ｒ２＝１５（ｋΩ）であれば、周波数切換信号ＣＦがローレベルのとき、ＰＷＭ周波数は２４ｋＨｚであり、周波数切換信号ＣＦがハイレベルのとき、ＰＷＭ周波数は８２ｋＨｚとなる。周波数切換信号ＣＦがハイレベルのとき、ＣＲ端子と接地との間の抵抗値（並列接続されたＲ１及びＲ２の合成抵抗値）は、１０．８ｋΩである。

ＲＮＦ１端子及びＲＮＦ２端子は、出力電流検出用抵抗接続端子であり、所定の抵抗を介して、接地されている。ＲＮＦ１Ｓ端子及びＲＦＮ２Ｓ端子は、ドライバＩＣ１５０内部の電流検出コンパレータの入力端子である。ＲＮＦ１端子はＲＮＦ１Ｓ端子と接続され、ＲＮＦ２端子はＲＦＮ２Ｓ端子と接続されている。

ＯＵＴ１Ａ端子及びＯＵＴ１Ｂ端子は、ステッピングモータを構成する１つコイルの両端に接続され、ＯＵＴ２Ａ端子及びＯＵＴ２Ｂ端子は、ステッピングモータを構成する別のコイルの両端に接続される。ＥＮＡＢＬＥ端子がハイレベルに設定されている間、ＯＵＴ１Ａ、ＯＵＴ１Ｂ、ＯＵＴ２Ａ及びＯＵＴ２Ｂの各端子からＨブリッジ出力信号が出力され、ステッピングモータ１４０に入力される。ＯＵＴ１Ａ、ＯＵＴ１Ｂ、ＯＵＴ２Ａ及びＯＵＴ２Ｂ端子の出力信号は、ＣＷ＿ＣＣＷ端子のレベルによって決定された回転方向にステッピングモータを回転させる、クロック信号ＣＬＫに同期したパルス信号である。ＯＵＴ１Ｂ端子及びＯＵＴ２Ｂ端子の出力信号はそれぞれ、ＯＵＴ１Ａ端子及びＯＵＴ２Ａ端子の出力信号の反転信号である。

なお、ドライバＩＣ１５０は、図５に示した端子以外にも端子を備えており、それらは必要に応じて抵抗等を介して、所定のレベルに設定される。

図６を参照して、画像処理装置１００が所定の機能を実行する場合に、図５に示したモータ制御部１１２を用いてステッピングモータ１４０を制御するプログラムに関して説明する。このプログラムは、自動原稿送り装置１１４が使用される場合に起動される。

ステップ４００において、ＣＰＵ１０２は、ステッピングモータの駆動を駆動対象物に伝達するために、クラッチの制御信号をハイレベルに設定し、ステッピングモータと制御対象物とを連結する。制御対象物は、上記したように、自動原稿送り装置１１４のローラである。

ステップ４０２において、ＣＰＵ１０２は、ドライバＩＣ１５０のＰＷＭ周波数を第１周波数に設定する。具体的には、ＣＰＵ１０２は、周波数切換信号ＣＦをハイレベルに設定する。これによって、上記したように、ＰＷＭ周波数は８２ｋＨｚに設定される。また、ＣＰＵ１０２は、ドライバＩＣ１５０に、ステッピングモータ及びその回転方向に応じて、ＭＯＤＥ１信号及びＣＷ＿ＣＣＷ信号を所定のレベルに設定する。

ステップ４０４において、ＣＰＵ１０２は、ステッピングモータを所定の回転数まで加速させる動作を開始する。具体的には、ＣＰＵ１０２は、ドライバＩＣ１５０に進相クロック信号ＣＬＫを入力し、ＥＮＡＢＬＥ信号をハイレベルに設定する。これによって、ドライバＩＣ１５０は周波数８２ｋＨｚのＨブリッジ出力信号がステッピングモータに出力され、ステッピングモータの回転が加速される。

ステップ４０６において、ＣＰＵ１０２は、加速を終了するか否かを判定する。ここでは、ステッピングモータはオープンループ制御され、ＣＰＵ１０２は、制御信号のステップ数（ＣＬＫ信号の数）を、ＥＮＡＢＬＥ信号をハイレベルに設定した時から数え（例えばカウントアップし）、ステップ数が所定の値以上になったか否かを判定する。ステップ数が所定の値以上になったと判定された場合、制御はステップ４０８に移行する。そうでなければ、ステップ４０６が繰返される。所定の値は、予め目標の回転速度に応じて設定され、例えばＨＤＤ１０８に記憶されており、ＣＰＵ１０２はこれを読出して、判定基準として使用する。なお、所定値からカウントダウンし、ステップ数が０以下になったか否かを判定してもよい。

ステップ４０８において、ＣＰＵ１０２は、ドライバＩＣ１５０のＰＷＭ周波数を第２周波数に設定する。具体的には、ＣＰＵ１０２は、ＥＮＡＢＬＥ信号をローレベルに設定し、周波数切換信号ＣＦをローレベルに設定する。これによって、上記したように、ＰＷＭ周波数は、第１周波数（８２ｋＨｚ）よりも低い２４ｋＨｚに設定される。

ステップ４１０において、ＣＰＵ１０２は、ステッピングモータを定速で回転させる。具体的には、ＣＰＵ１０２は、ドライバＩＣ１５０に一定周期の進相クロック信号ＣＬＫを入力し、ＥＮＡＢＬＥ信号をハイレベルに設定する。これによって、ドライバＩＣ１５０から、周波数２４ｋＨｚのＨブリッジ出力信号がステッピングモータに出力され、ステッピングモータの回転速度が維持される。

ステップ４１２において、ＣＰＵ１０２は、定速制御を終了するか否かを判定する。定速を維持する時間は、原稿を一定速度で搬送するための期間である。定速を維持する時間が、予めステップ数で設定されている場合、ＣＰＵ１０２は、ステップ４０６と同様に、制御のステップ数を、ＥＮＡＢＬＥ信号をハイレベルに設定した時から数え、ステップ数が所定の値以上になったか否により定速制御を維持するか否かを判定する。定速制御を終了すると判定された場合、制御はステップ４１４に移行する。そうでなければ、ステップ４１２が繰返される。

ステップ４１４において、ＣＰＵ１０２は、ＥＮＡＢＬＥ信号をローレベルに設定し、ドライバＩＣ１５０のＰＷＭ周波数を第１周波数に設定する。具体的には、ＣＰＵ１０２は、周波数切換信号ＣＦをハイレベルに設定する。これによって、上記したように、ＰＷＭ周波数は８２ｋＨｚに設定される。

ステップ４１６において、ＣＰＵ１０２は、ステッピングモータの回転を減速させる。具体的には、ＣＰＵ１０２は、ドライバＩＣ１５０に進相クロック信号ＣＬＫを入力し、ＥＮＡＢＬＥ信号をハイレベルに設定する。これによって、ドライバＩＣ１５０から、周波数８２ｋＨｚのＨブリッジ出力信号がステッピングモータに出力され、ステッピングモータの回転が減速される。

ステップ４１８において、ＣＰＵ１０２は、減速制御を終了するか否かを判定する。ＣＰＵ１０２は、制御信号のステップ数を、ＥＮＡＢＬＥ信号をハイレベルに設定した時から数え、ステップ数が所定の値以上になったか否かを判定する。ステップ数が所定の値以上になったと判定された場合、制御はステップ４２０に移行する。そうでなければ、ステップ４１８が繰返される。所定の値は、予め目標の回転速度から０まで減速する期間に応じて設定され、例えばＨＤＤ１０８に記憶されており、ＣＰＵ１０２はこれを読出して、判定基準として使用する。

ステップ４１８において、ＣＰＵ１０２は、停止処理を行なう。具体的には、ＣＰＵ１０２は、ＥＮＡＢＬＥ信号をローレベルに設定し、本プログラムを停止する。このとき、他の制御信号を初期値に戻してもよい。

以上によって、ステッピングモータの回転を開始するとき（加速期間）及び停止するとき（減速期間）に、定速回転時のＰＷＭ周波数よりも高いＰＷＭ周波数で、ステッピングモータを制御することができる。

上記ではステップ４２０の後、プログラムを終了したが、連続して複数の原稿を搬送する場合には、所定のタイミングで、制御がステップ４０２に戻るようにし、原稿の枚数だけ、ステップ４０２〜ステップ４２０を繰返した後、プログラムを終了してもよい。

図７は、上記の制御を示すタイミングチャートである。３つの波形は、上から、給紙クラッチの制御信号、搬送ローラの回転速度、及び周波数切換信号ＣＦのレベルを示す。先ず、給紙クラッチの制御信号がハイレベルに設定され、給紙クラッチが給紙ローラとステッピングモータとを連結する（ステップ４００）。期間ｔ０〜ｔ１の間、周波数切換信号ＣＦがハイレベルに設定され、搬送ローラの回転が加速される（ステップ４０２〜ステップ４０６）。期間ｔ１〜ｔ２の間、周波数切換信号ＣＦがローレベルに設定され、搬送ローラの定速回転が維持される（ステップ４０８〜ステップ４１２）。給紙クラッチは、原稿の取込期間だけ連結されていればよいので、原稿を取込んだ後には、クラッチ制御信号はローレベルに設定され、給紙クラッチの連結が解除される。期間ｔ２〜ｔ３の間、周波数切換信号ＣＦがハイレベルに設定され、搬送ローラの回転が停止するまで減速される（ステップ４１４〜ステップ４１８）。その後、必要に応じて同じ処理が繰返され、原稿が搬送される。

以下に、従来技術との比較を示し、本発明の有効性を示す。図８に、図５と同じステッピングモータのドライバＩＣ１５０を用いた従来の制御回路を示す。図８の回路では、図５から周波数切換回路１５２をなくし、電流値を制御するための電流切換回路２００を追加したものである。ドライバＩＣ１５０の各端子の意味及び設定される信号レベルは、上記と同じであるので、異なる点のみ説明する。

図８の回路においては、ＣＲ端子と接地との間に接続された、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とによって、ＰＷＭ周波数が固定値に設定される。電流切換回路２００の２つのトランジスタＴＲ１０及びＴＲ１２のオン／オフはそれぞれ、ＣＰＵ１０２からの第１電流切換信号ＶＲＥＦ１及び第２電流切換信号ＶＲＥＦ２によって設定される。第１電流切換信号ＶＲＥＦ１がハイレベルに設定され、第２電流切換信号ＶＲＥＦ２がローレベルに設定されると、トランジスタＴＲ１０がオンし、トランジスタＴＲ１２がオフし、ＶＲＥＦ端子は、５Ｖを抵抗Ｒ３、Ｒ４及びＲ１０（抵抗Ｒ４及びＲ１０が並列接続され、それに抵抗Ｒ３が直列接続された構成）によって分割された電圧に設定される。第１電流切換信号ＶＲＥＦ１がローレベルに設定され、第２電流切換信号ＶＲＥＦ２がハイレベルに設定されると、トランジスタＴＲ１０がオフし、トランジスタＴＲ１２がオンし、ＶＲＥＦ端子は、５Ｖを抵抗Ｒ３、Ｒ４及びＲ１２（抵抗Ｒ４及びＲ１２が並列接続され、それに抵抗Ｒ３が直列接続された構成）によって分割された電圧に設定される。

したがって、抵抗Ｒ１０及びＲ１２の抵抗値が異なるようにしておけば、第１電流切換信号ＶＲＥＦ１及び第２電流切換信号ＶＲＥＦ２を制御することによって、ＶＲＥＦ端子のレベルを変更することができ、ドライバＩＣ１５０の出力電流値を変化させることができる。

図９に、図８の制御回路で、ステッピングモータを制御した場合の電流波形を示す。図９において、ＰＷＭ周波数は一定（２４ｋＨｚ）であり、期間ｔ０〜ｔ１及びｔ２〜ｔ３はステッピングモータの加速期間又は減速期間であり、期間ｔ１〜ｔ２及びｔ３〜ｔ４はステッピングモータの定速期間である。ステッピングモータの駆動電流に関しては、期間ｔ０〜ｔ１及びｔ２〜ｔ３の電流値は、期間ｔ１〜ｔ２及びｔ３〜ｔ４の電流値よりも大きい。具体的には、最大電流値は、加速期間（減速期間）では１．１６Ａであり、定速期間の１．０Ａよりも大きい。加速期間（減速期間）において、最大電流値（１．１６Ａ）と最小電流値（０．５６Ａ）との差であるリップル電流は０．６Ａである。ドライバＩＣ１５０内の内部抵抗が１Ωであるとすると、電力損失は１．３Ｗになる。定速期間において、最小電流値は０．４８Ａである。期間ｔ０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３の実効電流値は０．８６Ａ、期間ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４の実効電流値は０．７４Ａである。

図１０に、図５の制御回路で、ステッピングモータを制御した場合の電流波形を示す。図１０において、期間ｔ０〜ｔ１及びｔ２〜ｔ３はステッピングモータの加速期間又は減速期間であり、期間ｔ１〜ｔ２及びｔ３〜ｔ４はステッピングモータの定速期間である。上記したように、期間ｔ０〜ｔ１及びｔ２〜ｔ３のＰＷＭ周波数は、期間ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４のＰＷＭ周波数よりも高い。最大電流値は、期間によらず、加速期間（減速期間）及び定速期間の何れの期間においても、１．０Ａで一定である。加速期間（減速期間）では、最小電流値は０．７２Ａであり、リップル電流は０．２８Ａである。電力損失は、１．０Ｗである。定速期間の最小電流値は、０．４８Ａである。期間ｔ０〜ｔ１及びｔ２〜ｔ３の実効電流は０．８６Ａ、期間ｔ１〜ｔ２及びｔ３〜ｔ４の実効電流値は０．７４Ａである。

図９と図１０とを比較すると、対応する期間における実効電流値は同じであるが、図５の回路を用いた結果である図１０の方が、図８の回路を用いた結果である図９よりも、ドライバＩＣ１５０の電力損失が小さくなっている。また、リップル電流値も、図１０の方が、図９よりも小さく抑えられている。したがって、ドライバＩＣ１５０によりステッピングモータを駆動する場合、加速期間（減速期間）におけるＰＷＭ周波数を、定速期間におけるＰＷＭ周波数よりも高くなるように切換える制御方法の方が、電流値を変更する制御方法よりも優れていることが分かる。

上記では、ステップ４１２において、定速制御の終了をステップ数に基づいて判定したが、これに限定されない。例えば、搬送用ローラの近傍に配置された、原稿を検知するセンサからの信号を受けて、定速制御を終了するか否かを判定してもよい。即ち、原稿の後端がローラを通過したことが検出された場合に、定速制御を終了すると判定してもよい。

上記では、自動原稿送り装置１１４に含まれるステッピングモータを制御する場合を説明したが、これに限定されない。画像形成部１１８、給紙部１３０及び排紙部処理１３２に配置された、記録紙を搬送するためのローラを駆動するためのステッピングローラを、図５に示したモータ制御部１１２で制御してもよい。また、原稿読取部１１６に含まれる第１走査ユニット４５及び第２走査ユニット４６を駆動するためのステッピングモータを、図５に示したモータ制御部１１２で制御してもよい。

上記では、画像処理装置１００全体を制御するＣＰＵ１０２が、ドライバＩＣ１５０を制御する場合を説明したが、これに限定されない。ＣＰＵ１０２とは別に、ドライバＩＣ１５０を制御するマイコンを設けてもよい。その場合、マイコンは、ＣＰＵ１０２から制御開始の指示を受けて、ドライバＩＣ１５０を制御すればよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態に係るステッピングモータの制御装置では、加速期間と減速期間とにおいて、同じＰＷＭ周波数でステッピングモータを制御したが、第２の実施の形態では、加速期間と減速期間とにおいて異なるＰＷＭ周波数を使用する。

本実施の形態に係る画像処理装置は、第１の実施の形態に係る画像処理装置と同様に、図１〜図４のように構成されている。モータ制御部１１２の制御対象は、自動原稿送り装置１１４に含まれるステッピングモータである。本実施の形態は、第１の実施の形態と異なり、モータ制御部１１２として、図５の回路に代えて図１１に示す回路を使用する。

図１１を参照して、周波数切換回路１５４は、ＣＲ端子と接地との間の抵抗値を変化させるために回路である。周波数切換回路１５４は、図５の周波数切換回路１５２に、トランジスタＴＲ２及び抵抗Ｒ５を含む回路部分が追加されて構成されている。ここでは、第１の実施の形態（図５）と同様に、コンデンサＣ１は４７０ｐＦであり、抵抗Ｒ１は３９ｋΩであり、抵抗Ｒ２は１５ｋΩであるとする。抵抗Ｒ５は３９ｋΩであるとする。

周波数切換回路１５４には、ＣＰＵ１０２から第１の周波数切換信号ＣＦ１及び第２の周波数切換信号ＣＦ２が入力され、それぞれトランジスタＴＲ１及びＴＲ２のオン／オフを制御する。

ローレベルの第１の周波数切換信号ＣＦ１及びローレベルの第２の周波数切換信号ＣＦ２が入力されると、トランジスタＴＲ１及びトランジスタＴＲ２はオフする。したがって、ＣＲ端子と接地との間には、抵抗Ｒ１が接続された状態となる。このとき、ＰＷＭ周波数は、第１の実施の形態（図５）と同様に、２４ｋＨｚになる。

ローレベルの第１の周波数切換信号ＣＦ１及びハイレベルの第２の周波数切換信号ＣＦ２が入力されると、トランジスタＴＲ１はオフし、トランジスタＴＲ２はオンする。したがって、ＣＲ端子と接地との間には、抵抗Ｒ１及びＲ５が並列に接続された状態となる。並列接続された抵抗Ｒ１及びＲ５の合成抵抗値は１９．５ｋΩであり、ＰＷＭ周波数は４８ｋＨｚになる。

ハイレベルの第１の周波数切換信号ＣＦ１及びローレベルの第２の周波数切換信号ＣＦ２が入力されると、トランジスタＴＲ１はオンし、トランジスタＴＲ２はオフする。したがって、ＣＲ端子と接地との間には、抵抗Ｒ１及びＲ２が並列に接続された状態となる。並列接続された抵抗Ｒ１及びＲ２の合成抵抗値は１０．８ｋΩであり、ＰＷＭ周波数は、第１の実施の形態（図５）と同じ８２ｋＨｚになる。

このように、第１の周波数切換信号ＣＦ１及び第２の周波数切換信号ＣＦ２に設定するレベルによって、ＰＷＭ周波数を変更することができる。

図１２を参照して、画像処理装置１００が所定の機能を実行する場合に、図１１に示したモータ制御部１１２を用いてステッピングモータ１４０を制御するプログラムに関して説明する。このプログラムは、自動原稿送り装置１１４が使用される場合に起動される。

図１２のフローチャートが、図６のフローチャートと異なる点は、ステップ４０２、ステップ４０８及びステップ４１４が、それぞれステップ５００、ステップ５０２及びステップ５０４で代替されている点だけである。

ステップ４００において、クラッチが制御された後、ステップ５００において、ＣＰＵ１０２は、ドライバＩＣ１５０のＰＷＭ周波数を第１周波数に設定する。具体的には、ＣＰＵ１０２は、第１の周波数切換信号ＣＦ１をハイレベルに設定し、第２の周波数切換信号ＣＦ２をローレベルに設定する。これによって、上記したように、ＰＷＭ周波数は８２ｋＨｚ（第１周波数）に設定される。また、ＣＰＵ１０２は、ステッピングモータ及びその回転方向に応じて、ＭＯＤＥ１信号及びＣＷ＿ＣＣＷ信号を所定のレベルに設定する。

ステップ４０６において、加速期間が終了したと判定された場合、ステップ５０２において、ＣＰＵ１０２は、ドライバＩＣ１５０のＰＷＭ周波数を第２周波数に設定する。具体的には、ＣＰＵ１０２は、ＥＮＡＢＬＥ信号をローレベルに設定し、第１の周波数切換信号ＣＦ１及び第２の周波数切換信号ＣＦ２をローレベルに設定する。これによって、上記したように、ＰＷＭ周波数は、第１周波数（８２ｋＨｚ）よりも低い２４ｋＨｚ（第２周波数）に設定される。

ステップ４１２において、定速期間が終了したと判定された場合、ステップ５０４において、ＣＰＵ１０２は、ドライバＩＣ１５０のＰＷＭ周波数を第３周波数に設定する。具体的には、ＥＮＡＢＬＥ信号をローレベルに設定し、第１の周波数切換信号ＣＦ１をローレベルに設定し、第２の周波数切換信号ＣＦ２をハイレベルに設定する。これによって、上記したように、ＰＷＭ周波数は、第２周波数（２４ｋＨｚ）よりも高く、第１周波数（８２ｋＨｚ）よりも低い４８ｋＨｚ（第３周波数）に設定される。

以上によって、ステッピングモータの回転を開始するとき（加速期間）及び停止するとき（減速期間）に、定速回転時のＰＷＭ周波数よりも高いＰＷＭ周波数で、ステッピングモータを制御することができ、加速期間及び減速期間のＰＷＭ周波数を異なる値に設定することができる。ステッピングモータが駆動する対象によっては、加速期間と減速期間とで異なるＰＷＭ周波数で制御することが好ましい場合があり、そのような場合に、本実施の形態は有効である。

上記では、ステッピングモータの加速期間のＰＷＭ周波数が、ステッピングモータの減速期間のＰＷＭ周波数よりも高い場合を説明したが、これに限定されない。ステッピングモータの減速期間のＰＷＭ周波数が、ステッピングモータの加速期間のＰＷＭ周波数よりも高くてもよい。

（第３の実施の形態）
第１及び第２の実施の形態に係るステッピングモータの制御装置では、ステッピングモータをオープンループ制御し、加速期間の終了を、制御信号のステップ数（ＣＬＫ信号の数）により判定したが、第３の実施の形態では、ステッピングモータから回転速度の情報をフィードバックし、これによって加速期間の終了を判定する。

本実施の形態に係る画像処理装置は、第１の実施の形態に係る画像処理装置と同様に、図１〜図３のように構成されている。本実施の形態は、第１の実施の形態と異なり、ステッピングモータの制御装置は、図４とは異なり、図１３のように構成されている。モータ制御部１１２は図１１と同じであり、モータ制御部１１２の制御対象は、自動原稿送り装置１１４に含まれるステッピングモータである。

図１３を参照して、ステッピングモータ１４０には、モータの回転速度を検知するエンコーダ（図示せず）が装着され、ステッピングモータ１４０の回転速度（ｒｐｍ）を表すエンコード信号ＲＥを出力する。エンコード信号ＲＥは、フィードバックライン１６０を介して、ＣＰＵ１０２に入力される。

図１４を参照して、画像処理装置１００が所定の機能を実行する場合に、図１３に示した構成を用いて、ステッピングモータ１４０を制御するプログラムに関して説明する。このプログラムは、自動原稿送り装置１１４が使用される場合に起動される。

図１４のフローチャートが、図１２（第２の実施の形態）のフローチャートと異なる点は、ステップ６００及びステップ６０２が追加され、ステップ４０６がステップ６０４で代替されている点だけである。

ステップ５００において、ＰＷＭ周波数が第１周波数に設定された後、ステップ６００において、ＣＰＵ１０２は、後述する判定処理の基準となるエンコード値ＲＥ０を、例えばＨＤＤ１０８から読出してＲＡＭ１０６の所定領域に記憶する。エンコード値ＲＥ０は、目標とする回転速度から、予め決定されている。

ステップ４０４において、加速制御が開始された後、ステップ６０２において、ＣＰＵ１０２は、ステッピングモータ１４０からエンコード信号ＲＥを取得する。

ステップ６０４において、ＣＰＵ１０２は、ステップ６０２で取得したエンコード信号ＲＥの値が、ＲＡＭ１０６に記憶した目標エンコード値ＲＥ０以下であるか否かを判定する。ＲＥ≦ＲＥ０であると判定された場合、制御はステップ５０２に移行する。そうでなければ、制御はステップ６０２に戻り、ステップ６０２及びステップ６０４が繰返される。

以上によって、ステッピングモータの加速期間の終了を、ドライバＩＣ１５０の制御のステップ数をカウントすることなく、ステッピングモータの実際の回転数から判定することができる。

上記では、ステッピングモータ１４０の加速期間の終了の判定に、ステッピングモータ１４０からのエンコード信号ＲＥを使用する場合を説明したが、これに限定されない。ステッピングモータ１４０の減速期間の終了の判定に、ステッピングモータ１４０からのエンコード信号ＲＥを使用してもよい。

上記では、ステッピングモータの回転速度を検知して出力するエンコーダを使用する場合を説明したが、これに限定されない。回転移動量を検出するロータリエンコーダを使用してもよい。その場合、ＣＰＵ１０２は、取得したエンコード信号から、モータの回転速度を算出して、加速期間の終了等の判定に使用することができる。

以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更して実施することができる。

１００ 画像処理装置
１０２ ＣＰＵ
１０４ ＲＯＭ
１０６ ＲＡＭ
１０８ ＨＤＤ
１１０ バス
１１２ モータ制御部
１１４ 自動原稿送り装置
１１６ 原稿読取部
１１８ 画像形成部
１２０ 画像処理部
１２２ 画像メモリ
１２４ 操作部
１３０ 給紙部
１３２ 排紙処理部
１４０ ステッピングモータ
１４２ 電源
１５０ ドライバＩＣ
１５２、１５４ 周波数切換回路
２００ 電流切換回路

Claims (5)

1. ステッピングモータの制御装置であって、
   前記ステッピングモータを、ＰＷＭ制御により駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記ステッピングモータを定速回転に維持する期間において、前記駆動手段を、第１のＰＷＭ周波数で前記ステッピングモータを駆動するように制御し、
   前記ステッピングモータの回転を加速又は減速する期間において、前記駆動手段を、第２のＰＷＭ周波数で前記ステッピングモータを駆動するように制御し、
   前記第２のＰＷＭ周波数は、前記第１のＰＷＭ周波数よりも高いことを特徴とする制御装置。
2. 前記制御手段は、前記ステッピングモータの回転を加速する期間と、前記ステッピングモータの回転を減速する期間とにおいて、異なるＰＷＭ周波数で前記ステッピングモータを駆動するように、前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御手段は、ステッピングモータを定速回転に維持する期間、加速する期間、又は減速する期間の終了を、前記駆動手段の制御ステップ数をカウントすることにより判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記ステッピングモータの回転速度を検出する検出手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記ステッピングモータの回転速度により、ステッピングモータを定速回転に維持する期間、加速する期間、又は減速する期間の終了を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
5. 請求項１から４の何れかの制御装置と、
   ステッピングモータとを含み
   前記ステッピングモータは、前記制御装置により制御されて対象物を搬送することを特徴とする搬送装置。
   

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