JPH04347842A - スキャナ制御装置 - Google Patents

スキャナ制御装置

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JPH04347842A
JPH04347842A JP3120450A JP12045091A JPH04347842A JP H04347842 A JPH04347842 A JP H04347842A JP 3120450 A JP3120450 A JP 3120450A JP 12045091 A JP12045091 A JP 12045091A JP H04347842 A JPH04347842 A JP H04347842A
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JP
Japan
Prior art keywords
scanner
stepping motor
home position
start position
forward movement
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Application number
JP3120450A
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English (en)
Inventor
Fumio Kawamura
川村 文夫
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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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】本発明はスキャナをステッピング
モータにより往復動させるスキャナ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スキャナは複写機などで用いられている
が、デジタル複写機における画像の抜けやカラーデジタ
ル複写機における複写画像の色ズレを防止する等の理由
で、スキャナを駆動するスキャナモータとして位置決め
精度の良いステッピングモータが使用されるようになっ
てきた。ところが、ステッピングモータは発生トルク以
上の負荷がかかると、脱調して制御できなくなるという
問題がある。そこで、従来、ステッピングモータ駆動装
置■は、ステッピングモータの発生トルクを実負荷の2
倍程度にし、トルクマージンを持たせてステッピングモ
ータが脱調しないようにしている。
【0003】また、他のステッピングモータ駆動装置■
は、ステッピングモータの軸に光学式のエンコーダ(円
盤上に等間隔で入れた複数のスリットをフォトインタラ
プタで読み取るもの)を装着し、このエンコーダからの
信号によりステッピングモータの回転速度を検知してそ
の検知結果によりステッピングモータの脱調を検出して
いる。そして、上記フォトインタラプタを上記スリット
の間隔とずれた間隔で2個設け、この2個のフォトイン
タラプタからの信号によりステッピングモータの回転方
向を検知している。
【0004】また、特開平2ー151298号公報には
、ロータリーエンコーダ等を用いてステッピングモータ
の回転速度変化又は電流変化を検出してステッピングモ
ータの脱調を検出するステッピングモータ駆動装置■が
記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記ステッピングモー
タ駆動装置■では、ステッピングモータの発生トルクを
実負荷の2倍程度にしてステッピングモータが脱調しな
いようにしているので、ステッピングモータに必要以上
に巻線電流を流し、消費電流の増大,ステッピングモー
タ及びその駆動装置の発熱,振動,騒音等の問題が生じ
ていた。また、何らかの原因で予想以上の負荷がステッ
ピングモータにかかった場合には、ステッピングモータ
が脱調し、しかも、これを検出できないので、スキャナ
が暴走する可能性があった。
【0006】また、上記ステッピングモータ駆動装置■
では、ステッピングモータの軸に光学式のエンコーダを
装着し、このエンコーダからの信号によりステッピング
モータの回転速度を検知してその検知結果によりステッ
ピングモータの脱調を検出しているので、部品点数が増
え、コストアップとなる。
【0007】さらに、上記ステッピングモータ駆動装置
■では、ロータリーエンコーダ等を用いてステッピング
モータの回転速度変化又は電流変化を検出してステッピ
ングモータの脱調を検出するので、回路が複雑になり、
コストアップとなる。
【0008】本発明は上記欠点を改善し、ステッピング
モータの脱調を検出できて安価に実現できるスキャナ制
御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、請求項1の発明は、スキャナをステッピングモータに
より往復動させるスキャナ制御装置において、図1に示
すように前記スキャナの往動開始位置を検知するセンサ
1と、このセンサ1の検知信号により前記スキャナが復
動終了前に往動開始位置にいる場合と、前記スキャナが
復動終了後に往動開始位置にいない場合とを判別してこ
れらの場合に前記スキャナの異常として前記ステッピン
グモータの励磁をオフにする第1の制御手段2とを備え
たものであり、請求項2の発明は、図2に示すように請
求項1記載のスキャナ制御装置において、前記スキャナ
の復動開始前に前記ステッピングモータの励磁を一度オ
フさせる第2の制御手段3を備えたものである。
【0010】
【作用】請求項1の発明では、スキャナの往動開始位置
がセンサ1により検知され、このセンサ1の検知信号に
より第1の制御手段2が、スキャナが復動終了前に往動
開始位置にいる場合と、スキャナが復動終了後に往動開
始位置にいない場合とを判別してこれらの場合にスキャ
ナの異常としてステッピングモータの励磁をオフにする
【0011】請求項2の発明では、請求項1記載のスキ
ャナ制御装置において、第2の制御手段3がスキャナの
復動開始前にステッピングモータの励磁を一度オフさせ
る。
【0012】
【実施例】図3および図4は本発明を応用したスキャナ
駆動装置の一例を示す。ステッピングモータからなるス
キャンモータ11はタイミングベルト12を介して駆動
軸13に結合され、この駆動軸13の両端部に段付プー
リ14,15が固定されている。この段付プーリ14,
15の各段14a,14b、15a,15b(図示せず
)とアイドリングプーリ16,17、18,19との各
間にはベルト20,21、22,23がそれぞれ掛け渡
され、ベルト20,22に第1のキャリッジ24が固定
されてベルト21,23に第2のキャリッジ25が固定
されている。第1のキャリッジ24には蛍光灯からなる
光源26およびミラー27が搭載されて第2のキャリッ
ジ25にはミラー28,29が搭載され、これらがスキ
ャナを構成する。
【0013】透明な原稿台30上には原稿が載置され、
この原稿が光源26により照明されてその反射光がミラ
ー27〜29,レンズ31を介してCCDからなる撮像
素子32の受光面に結像される。ステッピングモータ1
1がホームポジションから往動すると、減速比1:2で
タイミングベルト12を介して駆動軸13が回転し、段
付プーリ14,15が回転してベルト20,22が回転
することにより第1のキャリッジ24がホームポジショ
ンから副走査方向へ原稿台30と平行に往動すると同時
にその1/2の速度で第2のキャリッジ25がホームポ
ジションから副走査方向へ原稿台30と平行に往動する
。したがって、光源26およびミラー27がホームポジ
ションから副走査方向へ往動すると同時にその1/2の
速度でミラー28,29がホームポジションから副走査
方向へ往動して原稿台30上の原稿が副走査方向に走査
され、CCD32が受光面に結像された光を主走査方向
へ繰り返して走査しながら光電変換することにより原稿
画像を読み取って画像処理部へ出力する。
【0014】ステッピングモータ11は原稿の副走査終
了後に停止してホームポジションへ復動し、これに伴っ
て第1のキャリッジ24および第2のキャリッジ25が
ホームポジションへ復動して光源26およびミラー27
〜29がホームポジションへ復動する。
【0015】このような動作が各原稿について行われ、
各原稿が読み取られる。また、基準白色板33が原稿台
30において原稿の先端が合わせられる一端Aに隣接し
て設置され、フォトインタラプタからなるホームポジシ
ョンセンサ34は第1のキャリッジ24がホームポジシ
ョンに位置しているときに、第1のキャリッジ24に固
定されている遮蔽板により光が遮蔽され、第1のキャリ
ッジ24がホームポジション(往動開始位置)に位置し
ていることを検知してホームポジション信号を発生する
。このホームポジション信号により、スキャナが往動開
始位置にいることが分かり、かつスキャナが復動終了後
に往動開始位置に戻ったことが分かり、スキャナを常に
一定の往動開始位置より往動させることが可能となる。
【0016】図7は上記ステッピングモータ11を制御
するステッピングモータ制御装置を示す。スキャナモー
タ制御用マイクロコンピュータ(CPU)35はメイン
CPUとシリアル通信を行い、メインCPUから走査開
始コマンドを受け取ると、スキャナモータ11を駆動し
て原稿の走査を開始させる。そして、スキャナモータ制
御用CPU35は原稿の走査終了後にスキャナがホーム
ポジションに戻ってフォトインタラプタ34からホーム
ポジション信号が入力されると、スキャン終了コマンド
をメインCPUへ送信する。また、スキャナモータ制御
用CPU35は原稿照明用光源26のオン/オフ制御を
原稿の走査に応じて行い、原稿走査開始後に光源26の
光量分布補正のために、基準白色板33に対するCCD
32の出力信号を読み取るべきタイミング信号としてS
LEAD信号を画像処理部に出力する。基準白色板33
は原稿台30よりキャリッジ24,25のホームポジシ
ョン側にあり、キャリッジ24,25が基準白色板33
の位置に達したタイミングでスキャナモータ制御用CP
U35がSLEAD信号を発生する。スキャナモータ制
御用CPU35はキャリッジ24,25の位置をキャリ
ッジ24,25がホームポジションにある時からステッ
ピングモータ11の相励磁パターンを何回切換えたかで
知る。
【0017】ステッピングモータ11の相励磁パターン
はスキャナモータ制御用CPU35の出力ポートより図
5,図6に示すように発生する。図5はステッピングモ
ータ11のフルステップ駆動パターンであり、ステッピ
ングモータ11は1ステップ進む毎に軸が0.72°回
転する。ステッピングモータ11は正転時には0から9
までのステップが順次に切換えられて0のステップに戻
り、これを繰り返す。また、ステッピングモータ11は
逆転時にはステップが正転時とは逆の方向へ順次に切換
えられる。
【0018】図6はステッピングモータ11のハーフス
テップ駆動パターンであり、ステッピングモータ11は
1ステップ進む毎に軸が0.36°回転する。ステッピ
ングモータ11は回転時にはフルステップ駆動時と同様
にステップが順次に切換えられる。
【0019】一般に、ステッピングモータ11はハーフ
ステップ駆動時の方がフルステップ駆動時より振動が少
なく、低速回転時にはハーフステップで駆動されるが、
高速回転時には相励磁切換タイミングが速くなることに
よりスキャナモータ制御用CPU35はその演算スピー
ドが追いつかなくなる。そこで、スキャナモータ制御用
CPU35はステッピングモータ11の相励磁切換タイ
ミングをおよそ200μsec以下とする必要がある速
度ではステッピングモータ11をフルステップで駆動す
る。この例では、第1のベルト21,22を駆動するプ
ーリ14a,16、14a,18の径がφ30mmであ
り、タイミングベルト12が1:2の減速比を持つ。さ
らに、等倍時のキャリッジ24の線速が85mm/se
cであり、変倍を25%〜400%まで行い、キャリッ
ジ24の復動時のスピードが500mm/secである
。これらにより、各倍率に対するステッピングモータ1
1の相励磁切換タイミングを図8に示すようにしている
。この図から分かるようにキャリッジ24の線速を25
0mm/sec以上とする場合にはステッピングモータ
11をフルステップで駆動する。
【0020】これらのステッピングモータ11の相励磁
切換パターンは図7に示すようにスキャナモータ制御用
CPU35から出力されて定電流回路36で定電流チョ
ッパをかけられ、パワーMOS電界効果トランジスタ3
7,38が定電流回路36の出力信号によりステッピン
グモータ11を駆動する。この場合、ステッピングモー
タ11の電流が抵抗39により検出され、この抵抗39
の電圧が5Vを抵抗40,41で分圧した基準電圧とコ
ンパレータ42により比較されて定電流チョッパ用の信
号が発生する。定電流回路36はコンパレータ42から
の定電流チョッパ用の信号により相励磁切換パターンが
チョッピングされ、この定電流回路36の出力信号によ
りパワーMOS電界効果トランジスタ37,38がステ
ッピングモータ11を駆動する。
【0021】ステッピングモータ11は電流とトルクと
がほぼ比例しており、必要なトルクに対する電流値を抵
抗40,41にて決定することができる。しかし、ステ
ッピングモータ11は発生トルクが大きければ大きいほ
ど振動が大きくなり、CCD32の読み取り画像に悪影
響を及ぼし、かつ発熱が大きくなる。ステッピングモー
タ11の必要トルクが大きくなるのはステッピングモー
タ11の加減速時であり、原稿画像を読み取るタイミン
グではステッピングモータ11の速度は一定の速度であ
って必要トルクが少なくて済む。よって、ステッピング
モータ11の速度を一定の速度とする領域では、スキャ
ナモータ制御用CPU35よりCD(カレントダウン)
信号がバッファ43,抵抗44を介してコンパレータ4
2へ出力され、このCD信号がコンパレータ42にて抵
抗39の電圧と比較されることにより定電流回路36の
定電流値が低く設定される。
【0022】図9は等倍走査時のステッピングモータ1
1の速度線図の例を示す。スキャナを往動させる場合に
はステッピングモータ11をハーフステップ駆動で正回
転させ、まず、加速させて原稿走査時に上記CD信号に
より一定の速度で回転させた後に減速して停止させる。 その後、スキャナを復動させる場合にはステッピングモ
ータ11をフルステップ駆動で逆回転させ、まず、加速
してCD信号により一定速度で回転させた後に減速して
ホームポジションに停止させる。
【0023】次に、この例におけるスキャナのホームポ
ジションからのスローアップの加速について説明する。 スキャナモータ制御用CPU35からの相励磁パターン
出力はスキャナモータ制御用CPU35の内部の16ビ
ットタイマとコンペアマッチレジスタを使用しており、
スキャナモータ制御用CPU35は図10に示すように
相励磁パターンを切換える時間間隔をコンペアマッチレ
ジスタ45に設定し、16ビットタイマ46により周波
数fcのクロックCLKをカウントする。コンペアマッ
チレジスタ45の時間間隔と16ビットタイマ46のカ
ウント値とがコンパレータ47により比較されてこれら
が一致した時にコンパレータ47の出力信号により16
ビットタイマ46がクリアされると同時にスキャナモー
タ制御用CPU35に割込みがかけられ、スキャナモー
タ制御用CPU35が割込み処理を行ってその中で次の
相励磁パターンを定電流回路36へ出力すると共に、次
の相励磁パターンを切換える時間間隔をコンペアマッチ
レジスタ45に設定する。このような動作によりスキャ
ナがホームポジションからスローアップで加速され、こ
れはスキャナが原稿の画像先端Aに達するよりも前に終
了しなければならない。このスキャナをホームポジショ
ンからスローアップで加速する距離はホームポジション
から30mmである。
【0024】また、スキャナをホームポジションからの
スローアップ加速はなるべくゆっくりと行う方が良く、
あまり速くすると、図11に示す速度カーブBのように
オーバーシュートが生じて画像の先端ジッターが生じて
しまう。そこで、この例では、スキャナモータ制御用C
PU35が図11に示す速度カーブCのようにオーバー
シュートが生じないように上記30mmの距離をフルに
使ってスキャナを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45に順次に設定する
時間間隔)テーブルをスキャナの往動開始前に作成して
いる。
【0025】図12はそのスローアップパターンテーブ
ル作成のフローチャートを示す。スキャナモータ制御用
CPU35は、まず、メインCPUから指定された変倍
率よりスキャナの目標速度を算出する。これはあらかじ
め用意されたテーブルを参照してメインCPUから指定
された変倍率により求めてもよい。次に、スキャナモー
タ制御用CPU35は、その目標速度からステッピング
モータ11をフルステップ駆動すべきかハーフステップ
駆動すべきかを判断し、ハーフステップ駆動すべき時に
はそれに対応する往動開始時の駆動周波数fs,目標駆
動周波数ft,30mm分のステップ数stepを設定
する。これもあらかじめ用意されたテーブルを参照して
求めてもよい。
【0026】その後、スキャナモータ制御用CPU35
は、目標駆動周波数ftから往動開始時の駆動周波数f
sを減算してステップ数stepで割り、その結果Δf
と往動開始時の駆動周波数fsとを加算したもの(fs
+Δf)が次の駆動周波数となるので、これで16ビッ
トタイマ46のクロックCLKの周波数fcを割って次
にコンペアマッチレジスタ45に設定する値Tnとして
内部のRAM上に記録する。次に、スキャナモータ制御
用CPU35は、ステップ数stepを1だけ減らして
step=1となるまで上記処理を繰り返し、コンペア
マッチレジスタ45に設定する値を順次に求めて内部の
RAM上に記録することにより、スキャナがホームポジ
ションから30mmで目標速度になるスローアップパタ
ーンを作成する。スキャナモータ制御用CPU35は、
フルステップ駆動すべき時にはそれに対応する往動開始
時の駆動周波数fs,目標駆動周波数ft,30mm分
のステップ数stepを設定し、ハーフステップ駆動す
べき時と同様にスキャナがホームポジションから30m
mで目標速度になるスローアップパターンを内部のRA
M上に作成する。同様に、スキャナモータ制御用CPU
35は、スキャナが30mmの復動でホームポジション
に停止するスローダウンパターンを内部のRAM上に作
成する。
【0027】スキャナモータ制御用CPU35は、メイ
ンCPUから走査開始コマンドを受け取ると、上記RA
M上のスローアップパターンを順次に読み出してコンペ
アマッチレジスタ45に設定して行くことによりホーム
ポジションからのスローアップ加速を行う。その後、ス
キャナモータ制御用CPU35は、原稿台30上の原稿
のサイズ分だけ定電流回路36、パワーMOS電界効果
トランジスタ37,38を介してステッピングモータ1
1を往動させるが、この距離は相励磁パターンを切換え
た回数を(割込み回数)を移動距離カウンタでカウント
することにより測定する。
【0028】図13は上記コンパレータ47の出力信号
によるスキャナモータ制御用CPU35の割込み処理フ
ローを示す。スキャナモータ制御用CPU35はステッ
ピングモータ11を正回転させてスキャナをホームポジ
ションから往動させる場合にはステッピングモータ11
の相励磁パターン切換回数(ステップ数)を移動距離カ
ウンタでカウントアップし、そのカウント値が所定のス
テップ数(原稿台30上の原稿のサイズに相当する距離
分)に達したか否かを判断する。そして、スキャナモー
タ制御用CPU35は移動距離カウンタのカウント値が
所定のステップ数に達しない場合には相励磁パターンを
切換えながらステッピングモータ11を図9に示すよう
に往動させ、移動距離カウンタのカウント値が所定のス
テップ数に達した場合にはスキャナが原稿台30上の原
稿のサイズに相当する距離だけ往動したものと判定して
ステッピングモータ11を上記スローダウンパターンで
減速させた後に停止させるパターンを定電流回路36に
出力してスキャナを一旦10msec〜100msec
停止させる。これは、もしステッピングモータ11が脱
調した場合、ステッピングモータ11をもう一度復帰さ
せるためである。ステッピングモータ11を脱調した状
態でその励磁を切らずに復動させても脱調したままであ
り、ステッピングモータ11を制御できなくなってしま
う。
【0029】その後、スキャナモータ制御用CPU35
はステッピングモータ11を逆回転させて図9に示すよ
うに上記スローダアップパターンでの加速、一定速度、
上記スローダウンパターンでの減速を行わせることによ
りスキャナをホームポジションへ復動させるが、この場
合に上記移動距離カウンタのカウント値をステッピング
モータ11の相励磁パターン切換回数(ステップ数)に
応じてカウントダウンすることによりスキャナの移動距
離を測定し、そのカウント値が所定のステップ数(ホー
ムポジションまで戻る距離分)に達したか否かを判断す
る。そして、スキャナモータ制御用CPU35は移動距
離カウンタのカウント値が所定のステップ数に達した時
にはホームポジションセンサ(HPセンサ)34からの
ホームポジション信号によりホームポジションセンサ3
4がオンか否かをチェックすることによってスキャナが
ホームポジションに復帰したか否かを判断する。
【0030】スキャナモータ制御用CPU35はホーム
ポジションセンサ34がオンの時には上記移動距離カウ
ンタのカウント値が0になってスキャナが所定のステッ
プ数戻ったか否かを判断し、スキャナが所定のステップ
数戻った時にはスキャナがホームポジションに復帰した
ものと判断してステッピングモータ11を停止させるよ
うなパターンを定電流回路36に出力することによりス
キャナを次の往動開始まで停止させる。これにより、ス
テッピングモータ11およびその駆動部の発熱,消費電
流を少なくすることができる。しかし、スキャナモータ
制御用CPU35は上記移動距離カウンタのカウント値
が0でなくてスキャナの戻りが所定のステップ数ではな
い場合にはステッピングモータ11が脱調したものと判
断してステッピングモータ11を停止させるようなパタ
ーンを定電流回路36に出力した後に異常処理を行う。
【0031】また、スキャナモータ制御用CPU35は
ホームポジションセンサ34がオンか否かをチェックし
た場合にホームポジションセンサ34がオフであれば、
上記移動距離カウンタのカウント値が0になってスキャ
ナが所定のステップ数戻ったか否かを判断し、スキャナ
が所定のステップ数まで戻らない時にはスキャナがホー
ムポジションに達していないものと判断してステッピン
グモータ11を引き続いて逆回転させるような相励磁パ
ターンを定電流回路36に出力する。しかし、スキャナ
モータ制御用CPU35はスキャナが所定のステップ数
戻った時にはステッピングモータ11が脱調したものと
判断してステッピングモータ11を停止させるようなパ
ターンを定電流回路36に出力した後に異常処理を行う
【0032】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
スキャナをステッピングモータにより往復動させるスキ
ャナ制御装置において、スキャナの往動開始位置を検知
するセンサと、このセンサの検知信号によりスキャナが
復動終了前に往動開始位置にいる場合と、スキャナが復
動終了後に往動開始位置にいない場合とを判別してこれ
らの場合にスキャナの異常としてステッピングモータの
励磁をオフにする第1の制御手段とを備えたので、ステ
ッピングモータの脱調を検出でき、かつ安価に実現でき
る。
【0033】また、請求項2の発明によれば、請求項1
記載のスキャナ制御装置において、スキャナの復動開始
前にステッピングモータの励磁を一度オフさせる第2の
制御手段を備えたので、スキャナの復動開始前にステッ
ピングモータが脱調してもステッピングモータを復帰さ
せることができ、その暴走を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明を示すブロック図である。
【図2】請求項2の発明を示すブロック図である。
【図3】本発明を応用したスキャナ駆動装置の一例を示
す斜視図である。
【図4】同装置を示す断面図である。
【図5】同装置におけるステッピングモータのフルステ
ップ駆動パターン示す図である。
【図6】同装置におけるステッピングモータのハーフス
テップ駆動パターン示す図である。
【図7】同装置のステッピングモータ制御装置を示すブ
ロック図である。
【図8】同装置の各倍率におけるステッピングモータの
相励磁パターン切換タイミングを示す図である。
【図9】同装置の等倍時におけるステッピングモータの
速度線図である。
【図10】同装置における回路の一部を示すブロック図
である。
【図11】同装置のスキャナ立上り特性を示す特性図で
ある。
【図12】同装置におけるCPUの処理フローの一部を
示すフローチャートである。
【図13】同装置におけるCPUの割込み処理フローを
示すフローチャートである。
【符号の説明】
1      センサ 2      第1の制御手段 3      第2の制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スキャナをステッピングモータにより往復
    動させるスキャナ制御装置において、前記スキャナの往
    動開始位置を検知するセンサと、このセンサの検知信号
    により前記スキャナが復動終了前に往動開始位置にいる
    場合と、前記スキャナが復動終了後に往動開始位置にい
    ない場合とを判別してこれらの場合に前記スキャナの異
    常として前記ステッピングモータの励磁をオフにする第
    1の制御手段とを備えたことを特徴とするスキャナ制御
    装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のスキャナ制御装置において
    、前記スキャナの復動開始前に前記ステッピングモータ
    の励磁を一度オフさせる第2の制御手段を備えたことを
    特徴とするスキャナ制御装置。
JP3120450A 1991-05-24 1991-05-24 スキャナ制御装置 Pending JPH04347842A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3120450A JPH04347842A (ja) 1991-05-24 1991-05-24 スキャナ制御装置

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JP3120450A JPH04347842A (ja) 1991-05-24 1991-05-24 スキャナ制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11652927B2 (en) 2021-01-28 2023-05-16 Seiko Epson Corporation Image reading device and recording device

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US11652927B2 (en) 2021-01-28 2023-05-16 Seiko Epson Corporation Image reading device and recording device

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