JPH04304198A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータ制御装置に係り、
特に走査光学系等を適正速度で効率良く駆動するための
モータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に画像複写装置や画像読取装置等に
はガイドレール上を摺動移動可能に支持された走査光学
系が備えられており、この走査光学系を所定の速度で移
動させて対象画像の複写、読み込み等を行うようになっ
ている。また、変倍機能を有する画像複写装置では複写
倍率の関係上、露光ランプの走査速度は広範囲にわたっ
て設定され、さらにその速度誤差も０．５％程度に制限
されている。このような条件下でも読取った画像情報に
歪みが生じないように走査光学系は正確に制御される必
要がある。このため走査光学系の駆動には細かい制御が
可能なＤＣモータやステッピングモータが多く採用され
ている。ところが、このＤＣモータとステッピングモー
タとはその回転特性が異なっており、例えばＤＣモータ
は高速域特性が良く高速走査や迅速な復帰動作が行える
という利点を有するが、超低速域での運転では不安定に
なる場合がある。一方、ステッピングモータは低速性能
は優れているが、加速減速時に脱調しやすく、高速回転
ができない。そこで、これらの欠点を補完した走査光学
系駆動装置も提案されている（特開昭５８−１０６５６
６号公報参照）。

【０００３】この走査光学系駆動装置の走査光学系５０
は図５に示したように図示しないガイドレールの両端に
配置された案内プーリ５１、５２、アイドルプーリ５３
、５４、駆動プーリ５５とに張設された駆動ワイヤＷを
矢印Ｘ方向に走行し、この駆動ワイヤＷに固着された露
光ランプ５６を走査させるようになっている。このとき
駆動プーリ５５はギヤトレイン５７を介してＤＣブラシ
レスモータ５８あるいはステッピングモータ５９により
駆動できるようになっている。それぞれのモータの断続
は各モータの回転軸に連結されたクラッチ６０、６１に
より行えるようになっている。したがって、高速回転が
要求される走査時にはＤＣブラシレスモータ５８でギヤ
トレイン５７を回転し、低速走査時にはステッピングモ
ータ５９に切替えることができ、走査時と復帰時との相
対速度比を高くすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
走査光学系駆動装置では２個のモータを切替えるために
断続機構としてそれぞれのモータにクラッチを設ける必
要があり、駆動装置を小形化するのが難しい。また、ク
ラッチ操作は露光ランプの走査行程から復帰行程または
復帰行程から走査行程の際に行われる。この切換えの際
に生じるタイムラグ、機構上の伝達損失により走査速度
が定速運転までの時間が長くかかったり、加速減速が不
安定になるという問題もある。そこで、本発明の目的は
上述した従来の技術が有する問題点を解消し、１個のモ
ータにより走査光学系の所定移動速度に対応した運転モ
ードのモータ機能を設定することができるモータ制御装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はステッピングモータのロータコア極歯数と
同数の分解数を有するとともに上記ステッピングモータ
の相数と同数の相出力が設定されたエンコーダを上記ス
テッピングモータの回転軸に同軸的に取着し、上記エン
コーダの出力によりロータ回転位置を検出し、制御部か
らの切換え情報により所定アマチュアコイルに通電励磁
するとともに転流を行い、低速回転時はステッピングモ
ータとして駆動し、高速回転時はブラシレスモータとし
て駆動するようにしたことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明によれば、ステッピングモータのロータ
コア極歯数と同数の分解数を有するとともに上記ステッ
ピングモータの相数と同数の相出力が設定されたエンコ
ーダを上記ステッピングモータの回転軸に同軸的に取着
し、上記エンコーダの出力によりロータ回転位置を検出
し、所定アマチュアコイルに通電励磁するとともに転流
を行えるようにし、制御部からの切換え情報により低速
回転時はステッピングモータとして駆動し、高速回転時
はブラシレスモータとして駆動するようにしたので、設
定走査速度に応じた適正運転モードを設定することがで
き、さらに走査速度と反転復帰速度との相対比を大きく
とることができる。

【０００７】

【実施例】以下本発明によるモータ制御装置の一実施例
を添付図面を参照して説明する。図１に示した走査光学
系５０は図５と同一の構成からなり、露光ランプ５６を
矢印Ｘ方向に移動させることができる。このとき、駆動
プーリ５５を回転させるギヤトレイン５７は１個のステ
ッピングモータ１に接続されている。このステッピング
モータ１のハウジングにはエンコーダ装置２が連設され
ている。このエンコーダ装置２にはステッピングモータ
１の回転数を検出するための回転数検出部３が接続され
ている。またこの回転数検出部３からの信号は制御回路
４に出力され、この制御回路４は指令パルス対によりス
テッピングモータ１のモータコイルの励磁の相切換えを
行う回路で、所定の励磁シーケンスにより相切換えが行
えるようになっている。

【０００８】図２は図１に示したステッピングモータ１
とエンコーダ装置２の内部の一部を示しており、ステッ
ピングモータ１の内部にはロータ６が収容されている。 このロータ６は回転軸５に嵌着された図示しない円筒形
状の永久磁石に外嵌された環状部材でその外周面にはテ
ーパ歯、インボリュート歯あるいは平行歯からなる極歯
が形成されている。また、ステッピングモータ１の回転
軸５の端部には透明な回転円板７が固着されている。こ
の回転円板７の外周縁にはロータ６の歯数と等しい数の
遮光部８、８…が等間隔に放射状に形成され、この遮光
部８、８…を挟むように発光受光部９が取付けられてい
る。この発光受光部９はＬＥＤ等を備えた発光部とフォ
トトランジスタ等の受光素子を備えた受光部とを一体的
に組み込んだものである。このとき、この発光受光部９
には２組のＬＥＤとフォトトランジスタとが組み込まれ
ている。また、モータのステータ巻線相数も２相に設定
されている。

【０００９】次に上述のような構成からなるステッピン
グモータのモータコイルの印加シーケンスについて図３
を参照して説明する。同図（ａ）はステータに２相に巻
装されたモータコイルとロータとを概略的に示したもの
であり、この２個のモータコイルへの印加シーケンスは
同図（ｂ）に示したようになっている。すなわち、エン
コーダ装置７は９０°位相差をもったＡ相とＢ相の２相
出力が得られるようになっている。このエンコーダ出力
に対してコイル１はエンコーダのＡ相出力が１のときに
正印加され、０のとき負印加される。一方、コイル２の
電圧はエンコーダのＢ相出力が１のときに正印加され、
０のとき負印加される。このとき、ロータ歯数回の交番
電圧をコイルに印加させることによりモータを１回転さ
せることができる。たとえば極歯数が５０個のモータで
は５０波（電気角で３６０°×５０＝１８０００°）の
交番電圧を印加させれば良い。一方、励磁はエンコーダ
出力をそのまま増幅するので、エンコーダの遮光部数と
歯数とは等しくなる。このことによりエンコーダ装置７
はモータの各相巻線と界磁極との相対位置を検出するこ
とができるので、ロータの位置検出器としての機能を果
たすことができる。また、エンコーダ装置７は通常のロ
ータリエンコーダとして回転位置や速度センサとしての
役割を果たすことができる。

【００１０】次にこのモータ制御装置を画像複写装置に
適用した例について図４及び図５を参照して説明する。 図４は画像複写装置の速度変化図を示しており、０−ａ
区間は走査光学系５０の露光ランプ５６が可動範囲の端
部から走査原点位置まで移動する立上げ行程で、この走
査原点位置から走査対象の範囲で露光ランプ５６は定速
移動する（ａ−ｂ区間）。走査対象範囲を抜けた後は減
速し（ｂ−ｃ区間）、その後反転して復帰行程で初期位
置まで復帰する（ｃ−ｄ区間）。これで走査の１サイク
ルが終了する。このとき走査行程での露光ランプは一定
速度で移動する必要があるが、露光ランプの走査速度は
画像複写倍率により異なる。すなわち、図４に示したよ
うに等倍複写の場合は走査行程において露光ランプは速
度ｖ１　で移動し、曲線Ａの経路を通る。また、縮小複
写の場合は走査行程において速度ｖ２　で移動し、曲線
Ｂの経路を通る。さらに、拡大複写の場合は走査行程に
おいて速度ｖ３　で移動し、曲線Ｃの経路を通る。そし
て復帰行程では速度ｖ４　で移動し、曲線Ｄの経路を通
る。

【００１１】上述の走査行程において、モータの回転数
が比較的低い（１００〜２００ｒｐｍ）等倍複写ではス
テッピングモータの動作特性が適している。また、拡大
モード等の極低速ではこのステッピングモータを使用す
ればマイクロステップ動作を実施でき、この場合にはス
ローアップ、スローダウンを併用することもできる。一
方、縮小モードにおいてはステッピングモータでは脱調
するおそれがあるので、ＤＣブラシレスモータとしての
動作を行うようにする。このときコイルへの転流タイミ
ングはエンコーダ装置７の出力を使用すればよい。そし
て反転後の復帰動作ではＤＣモータモードに切換え、高
速運転を行う。この状態で走査原点位置付近まで復帰さ
せた後、発電制動、逆転制動により位置微調整が可能で
ある。また、原点復帰から連続して次の走査を行う場合
には再びステッピングモータモードにする必要があるが
、この場合逆転過渡期の不安定さを排除するために走査
速度が一定速度になるまでＤＣモータモードとしても良
い。

【００１２】以上の運転モードの切換えはマイクロコン
ピュータ等を有する制御部４で行われるが、この一連の
走査運転の制御を図５のフローチャートを用いて説明す
る。まず複写作業に先立ち、フラッグに初期値として０
をたてる（ステップ１００）。このフラッグは指定され
た複写モードが等倍か否かを判定するのに利用される。 ついで指定された複写倍率が等倍かどうか判断する（ス
テップ１１０）。このとき等倍複写の場合はモータの運
転モードをＤＣモータモードにする（ステップ１２０）
。走査原点で走査速度ｖ１　となるように加速して露光
ランプを移動する（ステップ１３０）。一方、複写倍率
が縮小あるいは拡大モードのときはフラッグに１をたて
（ステップ１４０）、縮小モードの判別を行う（ステッ
プ１５０）。縮小モードの場合にはモータ運転モードを
ＤＣモータモードにし（ステップ１６０）、指定縮小率
に対応する走査速度を設定し（ステップ１７０）、立上
げ行程で走査原点まで移動する（ステップ１８０）。 また、拡大モードの場合にはモータ運転モードをステッ
ピングモータモードにし（ステップ１９０）、指定拡大
率に対応する走査速度を設定し（ステップ２００）、立
上げ行程で走査原点まで移動する（ステップ２１０）。 立上げ行程が終了した時点でフラッグを読みとり（ステ
ップ２２０）、等倍モードの場合（フラッグ：０）は運
転モードをステッピングモータモードに変更し（ステッ
プ２３０）、初期設定されている等倍速度ｖ１　で露光
ランプを走査する（ステップ２４０）。拡大、縮小モー
ドの場合（フラッグ：１）は拡大、縮小率に応じて設定
された走査速度で露光ランプを走査する（ステップ２４
０）。走査行程後、モータ運転モードを再びＤＣモータ
モードにし（ステップ２５０）反転して復帰行程（ステ
ップ２６０）を経て初期位置に戻る。これで１サイクル
が終了する。なお、ブラシレスモータの転流タイミング
をとることのみを目的とする場合にはステータ巻線に発
生する誘導電圧を利用することも可能である。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ステッピングモータに取付けたエンコーダの
出力によりロータ回転位置を検出し、所定アマチュアコ
イルに通電励磁するとともに転流を行えるようにし、制
御部からの切換え情報により低速回転時はステッピング
モータとして駆動し、高速回転時はブラシレスモータと
して駆動するようにしたので、走査速度と復帰速度との
相対比を大きくとれ、効率的にモータ駆動を行うことが
できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるモータ制御装置の一実施例の構成
を示した機器構成図。

【図２】図１に示したステッピングモータとエンコーダ
装置の一部を示した斜視図。

【図３】エンコーダ出力とコイルの印加シーケンスとの
関係を示した線図。

【図４】画像複写装置の走査速度の１サイクルでの速度
変化図。

【図５】図４に示した画像複写サイクルの制御フローチ
ャート。

【図６】従来のモータ制御装置の一例を示した機器構成
図。

【符号の説明】

１　　ステッピングモータ ２　　エンコーダ装置 ３　　回転数検出部 ４　　制御部 ６　　ロータコア ７　　回転円板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステッピングモータのロータコア極歯数と
   同数の分解数を有するとともに上記ステッピングモータ
   の相数と同数の相出力が設定されたエンコーダを上記ス
   テッピングモータの回転軸に同軸的に取着し、上記エン
   コーダの出力によりロータ回転位置を検出し、制御部か
   らの切換え情報により所定アマチュアコイルに通電励磁
   するとともに転流を行い、低速回転時はステッピングモ
   ータとして駆動し、高速回転時はブラシレスモータとし
   て駆動するようにしたことを特徴とするモータ制御装置
   。