JP3187088B2 - スキャナ駆動方法及びその装置 - Google Patents

スキャナ駆動方法及びその装置

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JP3187088B2
JP3187088B2 JP24706291A JP24706291A JP3187088B2 JP 3187088 B2 JP3187088 B2 JP 3187088B2 JP 24706291 A JP24706291 A JP 24706291A JP 24706291 A JP24706291 A JP 24706291A JP 3187088 B2 JP3187088 B2 JP 3187088B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタル複写機等のス
キャナ駆動装置に関し、より詳細には助走距離の全てを
スローアップ領域とするスローアップ(加速)テーブル
を変倍率に対応させて毎回メモリ上に作成し、立ち上が
り時のオーバーシュートの排除とメモリ容量を削減する
スキャナ駆動装置及びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ステッピングモータを用いたスキ
ャナ駆動装置では、スローアップ(加速)のためのパタ
ーンテーブルを1つ用意し、そのパターンテーブルに基
づいて目標速度に到達した時点で一定速度となるように
スローアップ制御を行っていた。また、25〜400%
の変倍率における1パーセント毎にスローアップテーブ
ルを用意していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示されるようなスキャナ駆動装置にあっては、図9のイ
に示すように助走距離の全てを使用せずに目標速度に立
ち上げるため、速度のオーバーシュートが発生し易いと
いう問題点があった。また、25〜400%の変倍率に
おける1%毎にスローアップテーブルを用意することは
大容量のメモリを必要とするため、経済的ではないとい
う問題点があった。
【0004】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、各倍率に対して、目標速度に立ち上げる助走距離
を有効に使用するスローアップ(加速)パターンの作成
及びメモリ容量を削減することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、ステッピングモータを駆動モータとし
て用いるスキャナ駆動方法において、指定された変倍率
に応じた目標速度と、該目標速度に応じた駆動ステップ
角度に基づいて、スキャン開始前に、スキャン開始位置
から画像先端までの所定の助走領域全てを加速領域とす
るスローアップパターンを算出し、該スローアップパタ
ーンに応じたスローアップテーブルを作成し、該スロー
アップテーブルを参照してスキャン開始位置から画像先
端までのスローアップを行うスキャナ駆動方法を提供す
るものである。
【0006】また、ステッピングモータを駆動モータと
して用いるスキャナ駆動装置において、指定された変倍
率より目標速度を算出し、該目標速度より駆動ステップ
角度を判断する制御手段と、前記駆動ステップ角度
り、スキャン開始前に、スキャン開始位置から画像先端
までの所定の助走領域全てを加速領域とするスローアッ
プパターンを算出し、記憶手段に前記スローアップパタ
ーンに応じたスローアップテーブルを作成するスローア
ップパターン作成手段とを具備し、該スローアップテー
ブルを参照してスキャン開始位置から画像先端までのス
ローアップを行うスキャナ駆動装置を提供するものであ
る。
【0007】また、ステッピングモータを駆動モータと
して用いるスキャナ駆動方法において、指定された変倍
率より算出或いは選択された目標速度に対応してフルス
テップかハーフステップかのステップ角度を判断し、ス
キャン開始時の駆動周波数と目標駆動周波数及びスキャ
ン開始位置から画像先端までの助走距離分のステップ数
を設定或いは選択し、目標駆動周波数とスキャン開始時
の駆動周波数の差をステップ数で除算した値に駆動周波
数を加算して得た値を次の駆動周波数とし、タイマ入力
されるクロック周波数を駆動周波数で除算して得たタイ
マ値を記憶手段に格納し、該処理を前記ステップ数が1
になるまで一つずつ減らして実行し、前記助走距離
標速度となるスローアップパターンを作成し、該スロー
アップテーブルを参照してスキャン開始位置から画像先
端までのスローアップを行うスキャナ駆動方法を提供す
るものである。
【0008】
【作用】本発明によるスキャナ駆動方法は、指定された
変倍率に応じた目標速度と、該目標速度に応じた駆動ス
テップ角度に基づいて、スキャン開始前に、スキャン開
始位置から画像先端までの所定の助走領域全てを加速領
域とするスローアップパターンを算出し、該スローアッ
プパターンに応じたスローアップテーブルを作成し、該
スローアップテーブルを参照してスキャン開始位置から
画像先端までのスローアップを行う。
【0009】本発明によるスキャナ駆動装置は、制御手
段により指定された変倍率から目標速度が算出され、そ
の目標速度よりフルステップかハーフステップかの駆動
タイプ(駆動ステップ角度)を判断する。スローアップ
作成手段は、スキャン開始前に、スキャン開始位置から
画像先端までの所定の助走領域全てを加速領域とするス
ローアップパターンを算出し、記憶手段に前記スローア
ップパターンに応じたスローアップテーブルを作成す
る。
【0010】また、本発明によるスキャナ駆動方法は、
指定された変倍率より算出或いは選択された目標速度に
対応するフルステップかハーフステップかの駆動タイプ
を判断し、スキャン開始時の駆動周波数と目標駆動周波
数及びスキャン開始位置から画像先端までの助走距離分
のステップ数を設定或いは選択し、目標駆動周波数とス
キャン開始時の駆動周波数の差をステップ数で除算した
値に駆動周波数を加算して得た値を次の駆動周波数と
し、タイマ入力されるクロック周波数を駆動周波数で除
算してタイマ値を記憶装置に格納する。該処理を前記ス
テップ数が1になるまで一つずつ減らして実行し、前記
助走距離目標速度となるスローアップパターンを作成
する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。図1は、スキャナ装置の主要構成を示す説
明図である。101は原稿を照明するための光源となる
露光ランプ、102は露光ランプ101により照明され
た原稿の反射光を導く第1ミラー、103は露光ランプ
101、第1ミラー102等を一体構成して原稿を走査
する第1キャリッジ、104は第2ミラー及び第3ミラ
ーを一体構成して原稿を走査し、第1キャリッジ103
からの反射光を結像レンズ105に導く第2キャリッ
ジ、105は反射光を次のイメージセンサ106に結像
させる結像レンズ、106は受光した原稿の反射光を電
気信号に変換するイメージセンサ(固体撮像素子:CC
D)、107は第1キャリジ103及び第2キャリッジ
104を走査駆動するためのスッテピングモータであ
り、5相のスッテピングモータを使用している。108
は第1キャリッジ103を走査駆動する第1駆動ベル
ト、109は第2キャリッジ104を走査駆動する第2
駆動ベルト、110は第1駆動ベルト108及び第2駆
動ベルト109に駆動伝達する段付プーリ、111は第
1駆動ベルトを張架して自在回転するアイドルプーリ、
112は第2駆動ベルトを張架して自在回転するアイド
ルプーリ、113はステッピングモータ107の駆動力
を駆動軸114に伝達する駆動ベルト、114は段付プ
ーリ110を両側に同軸固定して回転する駆動軸、11
5は駆動軸114上に設けられ駆動ベルト113により
駆動軸114に回転力を伝達する駆動プーリである。
【0012】なお、上記において、第2キャリッジ10
4は、イメージセンサ106に結像される光路長が第2
ミラーと第3ミラーにより折り返して一定とするため、
第1キャリッジ103の1/2の速度で移動するよう
に、段付プーリ110の回転比が1:2に設定されてい
る。
【0013】以上のように構成されたスキャナ装置にお
いて、ステッピングモータ107の回転により、駆動ベ
ルト113を介して駆動プーリ115に回転力が伝達さ
れる。駆動プーリ115に回転力が伝達されると駆動軸
114により段付プーリ110が回転し、同時に第1駆
動ベルト108及び第2駆動ベルト109が回転して第
1キャリッジ103及び第2キャリッジ104が各々移
動する。このとき露光ランプ103が点灯し原稿(図示
せず)を露光走査し、その反射光は第1ミラー101か
ら、第2キャリッジ104における第2ミラー、第3ミ
ラーにより結像レンズ105に導かれ、結像レンズ10
5によりイメージセンサ106に結像され電気信号に変
換される。
【0014】図2は、図1に示したスキャナ装置の主要
断面を示す説明図である。図において、201は複写対
象の原稿を載置する透明ガラスからなるコンタクトガラ
ス、202は画像先端よりホームポジション側に配設し
た基準白板、203は第1キャリジ103の遮蔽板を検
出して、ホームポジション信号を出力するホトインタラ
プタである。
【0015】以上のように構成されたスキャナ装置にお
いて、フォトインタラプタ203は、第1キャリジ10
3に設けられた遮蔽板により、第1キャリッジ103の
スタート位置を検出し、ホームポジション信号を発生す
る。この信号により、第1キャリッジ103のスタート
位置を知ることができる。また、読取原稿を露光走査
後、第1キャリッジ103をホームポジション信号が発
生する位置まで戻すことにより、常に一定の位置よりス
キャンスタートを行う。また、このホームポジション位
置に第1キャリッジ103が到達したタイミングでSL
EAD信号(図3のスキャナモータ制御CPU301か
らの信号)を発生している。また、第1キャリッジ10
3の位置は、ホームポジションから何回相励磁パターン
を切り換えたかにより知ることができる。
【0016】図3は、本発明によるスキャナ駆動装置の
制御系を示すブロック図である。301は各入力信号
(メインCPUからの信号、ホームポジション信号)に
対応してステッピングモータ107を駆動制御し、且
つ、露光ランプ101のON/OFF制御を行うスキャ
ナモータ制御CPU、302は一定電流を出力制御する
定電流回路、303及び304はモータドライバのFE
T(電界効果トランジスタ)、305はコンパレータで
ある。
【0017】以上のように構成されたスキャナ駆動装置
の制御系において、スキャナモータ制御CPU301
は、メインCPU(図示せず)とシリアル通信されてお
り、メインCPUからスキャンスタートコマンドを受け
ると、ステッピングモータ107を駆動し、露光走査す
る。そして第1スキャナ103がホームポジションに戻
ると、スキャン終了コマンドをメインCPUに送信す
る。また、このときスキャナモータ制御CPU301
は、露光ランプ101をON/OFF制御する。また、
スキャナモータ制御CPU301は、SLEAD信号に
より、スキャンスタート後、露光ランプ101の光量分
布補正のために読み取る基準白板202の読み取りタイ
ミングを画像処理部(図示せず)に送出する。
【0018】図4は、スキャナモータ制御CPU301
より出力されるフルステップ駆動パターンである。これ
は1ステップ進む毎に、0.72°ステップピングモー
タ107が回転するものであり、正回転時には0から9
ステップに順次切り換え、また、0ステップに戻りこれ
を繰り返す。逆回転時には正回転時と逆のステップに切
り換える。
【0019】図5は、スキャナモータ制御CPU301
より出力されるハーフステップ駆動パターンである。こ
れは1ステップ進む毎に、0.36°ステップピングモ
ータ107が回転するものであり、正回転時には0から
19ステップに順次切り換え、また、0ステップに戻り
これを繰り返す。逆回転時には正回転時と逆のステップ
に切り換える。このハーフステップ駆動は一般にフルス
テップ駆動に対してステッピングモータ107の回転時
の振動発生が少なく、低速度回転時にあっては該ハーフ
ステップで駆動する。高速回転のときは、相励磁パター
ンを切り換えるタイミングが速くなるため、スキャナモ
ータ制御CPU301の演算処理速度が追いつかなくな
る。そのため、約200μsec以下のタイミングで相
励磁パターンを切り換える必要がある速度にあっては、
フルステップで駆動する。
【0020】図6は、本発明による各倍率に対する相励
磁パターンの切換タイミングの具体例を示す数値表であ
る。ここでは変倍率(%)に対応する線速(mm/se
c)、相励磁切換タイミング(μsec)、及び駆動パ
ターンを各々示している。本実施例では、図1に示した
第1スキャナ103を駆動する段付プーリ110の径が
φ30mmであり、また、タイミングベルトで1:2の
減速比に設定され、等倍時の第1キャリッジ103の線
速が85mm/secで変倍率を25%〜400%まで
行い、リターン時のトップスピードが500mm/se
cである。図6の示す如く、線速250mm/sec以
上の速度に対してはフルステップで駆動する。
【0021】上記相励磁パターンは、図3に示す定電流
回路302により、定電流チョッパをかけ、パワーMO
S−FET303,304でステッピングモータ107
を駆動する。図中のRsは電流検出用抵抗であり、この
抵抗に生じる電圧と、抵抗R1 ,R2 の分圧で決定され
る電圧とでコンパレータ305によりコンパレートさ
れ、定電流チョッパ用の信号を発生する。ステッピング
モータ107は電流とトルクがほぼ比例関係にあり、必
要なトルクに対する電流値を抵抗R1 、R2 にて決定す
ることができる。ところが、ステッピングモータ107
の発生トルクが大きくなるに従って、ステッピングモー
タ107自体の振動が大きくなり、読取画像に悪影響を
及ぼすと共に、その発熱量も大きくなる。必要トルクが
特に大きくなるのは加速・減速時であるが、画像を読み
取るタイミングは一定速度のため、必要トルクは少な
い。従って、一定速度の領域では、スキャナモータ制御
CPU301よりカレントダウン(CD)信号を発生
し、定電流値を低く設定する。図7は、この場合におけ
る等倍スキャン時の速度線図を示すグラフである。
【0022】図8は、本発明によるスキャナモータ制御
CPU301内部のスローアップ(加速)制御系の構成
を示すブロック図である。図において、801はコンペ
アマッチレジスタ802に相励磁パターンを切り換える
時間間隔をカウントする16bitタイマ、802は相
励磁パターンの出力時間間隔の入力により目標速度まで
加速するスローアップパターンを作成するコンペアマッ
チレジスタ、803はコンパレータである。
【0023】以上において、スキャナモータ制御CPU
301からの相励磁パターンの出力は、スキャナモータ
制御CPU301内部の16bitタイマ801とコン
ペアマッチレジスタ802を使用する。コンペアマッチ
レジスタ802に相励磁パターンを切り換える時間間隔
を設定し、16bitタイマ801とのコンペアマッチ
信号により、スキャナモータ制御CPU301に割込み
Aをかけると共に、16bitタイマ801をクリアす
る。スキャナモータ制御CPU301は割込み処理の中
で、次の相励磁パターンを出力すると共に、次に相励磁
パターンを出力する時間間隔をコンペアマッチレジスタ
802に設定する。
【0024】また、図9のステッピングモータ107の
スローアップ(加速)線図に示すように、スローアップ
(加速)は、画像先端より前に終了させる必要があり、
図9に示すように、この場合のスローアップ(加速)距
離はホームポジションから30mmである。また、スロ
ーアップ(加速)はできるだけ緩やかに実行した方がよ
く、急激に立ち上げると速度のオーバシュートが発生し
(図9のイ)、画像先端にジターとなって現れる。この
ため本発明では、図9のロに示すスローアップ(加速)
距離30mmを全て使い、ステッピングモータ107の
目標速度まで加速するスローアップパターン(コンペア
マッチレジスタ802に順次設定する時間間隔)テーブ
ルをスキャン開始前に予め作成する。
【0025】図10は、本発明によるスローアップ(加
速)制御例を示すフローチャートである。図において、
先ず、メインCPU(図示せず)から指定される変倍率
よりステッピングモータ107の目標速度を算出する
(S1001)。なお、この変倍率に対応する目標速度
を予めテーブルに設定して選択してもよい。次に、その
目標速度から、図6に示すようにフルステップ駆動かハ
ーフステップ駆動かを判断し(S1002)、その駆動
に対応した所定の設定を実行する。フルステップ駆動の
場合は、フルスッテップ駆動のスタート時の駆動周波数
S 、目標駆動周波数fT 、及び30mm移動に要する
ステップ数stepを設定する(S1003)。また、
ステップS1002において、ハーフステップ駆動の場
合は、ハーフスッテップ駆動のスタート時の駆動周波数
S 、目標駆動周波数fT 、及び30mm移動に要する
ステップ数stepを設定する(S1004)。また、
各々のスタート時の駆動周波数fS 、目標駆動周波数f
T 、及び30mm移動に要するステップ数stepを予
めテーブル化して選択してもよい。
【0026】次に、n=1とし(S1005)、目標駆
動周波数fT からスタート時の駆動周波数fS を減算
し、30mm移動に要するステップ数stepで除算し
てΔf値を算出する(S1006)。算出されたΔf値
とスタート時の駆動周波数fS を加算したものが次の駆
動周波数fS となる(S1007)ため、16bitカ
ウンタ801のクロック周波数fC を次の駆動周波数f
S で除算し(S1008)、次のコンペアマッチレジス
タ802の設定するタイマ値Tnをスキャナモータ制御
CPU301内部のRAM(Random Acces
s Memory)上に格納し、30mm移動に要する
ステップ数stepを1つ減らし(S1009)、ま
た、n=n+1とし(S1010)、そのステップ数s
tepが1であるか否かをチェックし(S1011)、
step=1でなければステップS1006に戻り、s
tep=1になるまで処理を繰り返し、反対に、ste
p=1のときは、16bitカウンタ801のクロック
周波数fC を次の駆動周波数fT で除算し、n番目のコ
ンペアマッチに設定するタイマ値Tn(スローアップパ
ターン)を求める(S1012)。このことにより、ス
ローアップ距離30mmで目標速度となるスローアップ
パターンが作成される。
【0027】また、スキャナモータ制御CPU301
は、メインCPU(図示せず)からのスキャン開始コマ
ンドにより、順次このスローアップパターンTnを読み
出し、コンペアマッチレジスタ802に設定することに
よってスローアップ(加速)を完了する。
【0028】スローアップ(加速)後、原稿サイズ分の
距離をスキャンするが、移動距離は相励磁パターンを切
り換えた回数(割込み回数)をカウントして得る。所定
の距離を移動した後、別のスローダウンパターンテーブ
ル(予め準備されている)に基づきスローダウン(減
速)する。そして停止する時点で10msec〜100
msec励磁をOFFする。これは、もし脱調が発生し
た場合、再復帰させるための処理である。即ち、脱調し
た状態で励磁をOFFしないでリターン駆動を開始して
も脱調したままであるので、ステッピングモータ107
を制御できないことになる。
【0029】励磁をOFFした後、別の予め準備された
リターン用のスローアップパターンテーブルに基づきス
ローアップ(加速)を行う。リターン動作中は、スキャ
ン中にカウントした移動距離(相励磁パターンの切換回
数)から相励磁パターン切り換え毎にカウントダウン
し、キャリッジの位置を知ることができる。キャリッジ
の位置が停止する位置まで戻ってきたら、別の予め準備
したスローダウンパターンテーブルに基づいてスローダ
ウン(減速)を開始する。また、キャリッジはホームポ
ジションからスタートしているため、リターン終了後
(移動距離カウンタ=0)に丁度ホームポジションセン
サ203が入力され、その時点でステッピングモータ1
07の駆動を停止する。このときにも停止したと思われ
る時点で次のスキャンスタートまで励磁をOFFし、ス
テッピングモータ107及びドライバの発熱及び消費電
流を抑制する。
【0030】もし、スキャン中或いはリターン中に脱調
した場合は、所定の距離を移動してないためリターン終
了後にホームポジション信号がONしないという状態が
発生する。そのため、リターン動作中にホームポジショ
ン信号がONした場合は、ただちに励磁をOFFする。
ホームポジションセンサ203の信号は、スキャナモー
タ制御CPU301に対して割り込み信号として入力す
ることもあり、その割込み処理の中でリターンが終了し
てない場合は異常として励磁をOFFする。また、リタ
ーン終了時にホームポジション信号がONしない場合も
異常として励磁をOFFする。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるスキャ
ナ駆動装置によれば、スキャン開始から画像先端までの
助走距離の全てをスローアップ領域としたスローアップ
(加速)テーブルを、変倍率に対応させて毎回メモリ上
に作成するため、各倍率に対して、目標速度に立ち上げ
る助走距離を有効に使用するスローアップ(加速)パタ
ーンを作成し、立ち上がり時の速度オーバシュートを小
さくすると共にメモリ容量の削減を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるスキャナ装置の主要構成を示す斜
視図である。
【図2】本発明によるスキャナ装置の主要構成を示す断
面図である。
【図3】本発明によるスキャナ駆動装置の制御系を示す
ブロック図である。
【図4】本発明によるスキャナモータ制御CPUより出
力されるフルステップ駆動パターンを示す表である。
【図5】本発明によるスキャナモータ制御CPUより出
力されるハーフステップ駆動パターンを示す表である。
【図6】本発明による各倍率に対する相励磁パターンに
おける切換タイミングの具体例を示す数値表である。
【図7】本発明による等倍スキャン時における速度線図
である。
【図8】本発明によるスキャナモータ制御CPU内部の
スローアップ(加速)制御系の構成を示すブロック図で
ある。
【図9】本発明によるステッピングモータのスローアッ
プ(加速)を示すグラフである。
【図10】本発明によるスローアップ(加速)制御の動
作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
107 ステッピングモータ 301 スキャナモータ制御CPU 801 16bitタイマ 802 コンペアマッチレジスタ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステッピングモータを駆動モータとして
    用いるスキャナ駆動方法において、 指定された変倍率に応じた目標速度と、該目標速度に応
    じた駆動ステップ角度に基づいて、スキャン開始前に、
    スキャン開始位置から画像先端までの所定の助走領域全
    てを加速領域とするスローアップパターンを算出し、該
    スローアップパターンに応じたスローアップテーブルを
    作成し、該スローアップテーブルを参照してスキャン開
    始位置から画像先端までのスローアップを行うことを特
    徴とするスキャナ駆動方法。
  2. 【請求項2】 ステッピングモータを駆動モータとして
    用いるスキャナ駆動装置において、 指定された変倍率より目標速度を算出し、該目標速度よ
    り駆動ステップ角度を判断する制御手段と、前記駆動ス
    テップ角度より、スキャン開始前に、スキャン開始位置
    から画像先端までの所定の助走領域全てを加速領域とす
    るスローアップパターンを算出し、記憶手段に前記スロ
    ーアップパターンに応じたスローアップテーブルを作成
    するスローアップパターン作成手段とを具備し、 該スローアップテーブルを参照してスキャン開始位置か
    ら画像先端までのスローアップを行う ことを特徴とする
    スキャナ駆動装置。
  3. 【請求項3】 ステッピングモータを駆動モータとして
    用いるスキャナ駆動方法において、 指定された変倍率より算出或いは選択された目標速度に
    対応してフルステップかハーフステップかのステップ角
    度を判断し、スキャン開始時の駆動周波数と目標駆動周
    波数及びスキャン開始位置から画像先端までの助走距離
    分のステップ数を設定或いは選択し、目標駆動周波数と
    スキャン開始時の駆動周波数の差をステップ数で除算し
    た値に駆動周波数を加算して得た値を次の駆動周波数と
    し、タイマ入力されるクロック周波数を駆動周波数で除
    算して得たタイマ値を記憶手段に格納し、該処理を前記
    ステップ数が1になるまで一つずつ減らして実行し、前
    記助走距離目標速度となるスローアップパターンを作
    し、該スローアップテーブルを参照してスキャン開始
    位置から画像先端までのスローアップを行うことを特徴
    とするスキャナ駆動方法。
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