JPH0563911A - スキヤナ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スキャナ装置の駆動モータの回転方向及び回
転速度の検出部を最小限の部品で構成すると共に、不必
要なトルクマージンを設けずに駆動モータの脱調現象等
の異常動作を確実に検出する。 【構成】 ステッピングモータを用いるスキャナ駆動装
置において、３つの異なる間隔に穿設されたスリット孔
３０１を有し、ステッピングモータにより回転するスリ
ット板１１５ａと、スリット孔３０１を読み取り、３つ
のスリット信号を順番に出力するフォトインタラプタ３
０２と、スリット信号よりステッピングモータの回転方
向及び回転速度を検出するＣＰＵとを具備することを特
徴とする。

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、３種類のスリッ
ト間隔を有するエンコーダにより、回転方向及び回転速
度を検出して、ステッピングモータの制御を実行するス
キャナ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、デジタル複写機における画像の抜
取り及びカラーデジタル複写機における画像の色ズレ防
止のために、スキャナ装置の駆動モータとして位置決め
精度の高いステッピングモータを使用している。このス
テッピングモータにあっては、モータの発生トルク以上
の負荷がかかると脱調現象を生じ、モータを制御できな
くなるため、モータの発生トルクを実負荷の２倍程度に
して、そのトルクマージンを広くとり脱調現象の発生に
よる暴走を回避していた。

【０００３】また、何らかの原因により予想以上のトル
ク負荷がスキャナ駆動部にかかった場合脱調現象が発生
するが、このとき脱調していることが検知できない場合
にあってはキャリッジが暴走する可能性があり、それを
回避するために従来はモータ出力軸に光学式のエンコー
ダ（等間隔にスリット孔を設けた円盤をフォトインタラ
プタで読み取る）を装着し、そのスリット信号により回
転速度を検出していた。更に、前記エンコーダのスリッ
ト間隔と異なる間隔のスリットを有する円盤に２つのフ
ォトインタラプタを配設し、その２つのフォトインタラ
プタからのスリット信号の位相差によりモータの回転方
向を検出していた。

【０００４】

【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、モータの
発生トルクを実負荷の２倍程度にして、そのトルクマー
ジンを広くとるため、ステッピングモータに必要以上の
巻線電流を流し、消費電流の増大、モータ及びドライバ
の発熱、振動、及び騒音等を招来するという問題点があ
った。また、エンコーダにより回転速度と回転方向を検
出するのに円盤に２つのフォトインタラプタを配設しな
ければならないため、部品点数が多くなり装置のコスト
を上昇させるという問題点があった。

【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、スキャナ装置における駆動モータの回転方向及び
回転速度の検出部を最小限の部品で構成すると共に、不
必要なトルクマージンを設けずに駆動モータの脱調現象
等の異常動作を確実に検出することを目的とする。

【０００６】

【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用いるスキャナ
駆動装置において、３つの異なる間隔に穿設されたスリ
ット孔を有し、前記ステッピングモータにより回転する
回転体と、前記回転体のスリット孔を読み取り、３つの
スリット信号を順番に出力する読取手段と、前記読取手
段からのスリット信号より前記ステッピングモータの回
転方向及び回転速度を検出する制御手段とを具備するス
キャナ駆動装置を提供するものである。

【０００７】また、前記制御手段は、前記スリット信号
を割込み信号として入力し、２回目の割込み時間が前記
読取手段からのスリット信号に対応していないとき或い
は前回の割込み時間に対して今回の割込み時間が異なる
とき、異常と判断して前記ステッピングモータを停止さ
せることが望ましい。

【０００８】

【作用】本発明によるスキャナ駆動装置は、ステッピン
グモータにより回転する回転体に３つの異なる間隔のス
リット孔を穿設し、読取手段により該回転体のスリット
孔を読み取り３つのスリット信号を順番に出力する。制
御手段は前記スリット信号を入力して演算することによ
りステッピングモータの回転方向及び回転速度を検出す
る。

【０００９】また、上記制御手段は、スリット信号を割
込み信号として入力し、２回目の割込み時間が読取手段
からの３つのスリット信号に対応してないとき或いは前
回の割込み時間に対して今回の割込み時間が異なるとき
異常と判断してステッピングモータを停止させる。

【００１０】

【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テッピングモータであ
り、５相のステッピングモータを使用している。

【００１１】また、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１
０４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、１１５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。また、駆動プーリ１１５には後述するようにスリッ
ト孔が設けられたスリット板１１５ａが一体構成され、
エンコーダとしてその回転に応じたスリット信号を出力
する。

【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、本発明によるスキャナ駆動装置の
ステッピングモータ１０７の制御系を示すブロック図で
ある。図において、２０１はスキャンスタート信号、ス
リット信号の入力によりステッピングモータ１０７に対
して相励磁パターン信号を形成して出力するＣＰＵ（マ
イクロコンピュータ）であり、この場合には５相のステ
ッピングモータ１０７を使用するため１０本の相励磁パ
ターン信号を形成する。２０２は一定電流を出力制御す
る定電流回路、２０３及び２０４はモータドライバのＦ
ＥＴ（電界効果トランジスタ）である。

【００１５】以上のように構成されたスキャナ駆動装置
のステッピングモータ１０７の制御系において、ＣＰＵ
２０１はスキャンスタート信号を入力すると、ステッピ
ングモータ１０７に対する１０本の相励磁パターン信号
を形成し、定電流回路２０２に出力する。定電流回路２
０２により一定電流がステッピングモータ１０７の巻線
に流れるように、モータドライバのＦＥＴ２０３及び２
０４をＯＮ／ＯＦＦする。また、ＣＰＵ２０１はＨ．
Ｐ．信号（ホームポジション信号）の入力により第１キ
ャリッジ１０３のスタート位置を判断する。なお、上記
スリット信号は、ＣＰＵ２０１に対して割込み信号とし
て入力される。また、ＣＰＵ２０１においてスリット信
号の割込み以外に、内部タイマにより相励磁パターン出
力用の割込みも発生する。

【００１６】図３（ａ），（ｂ）は、本発明によるスキ
ャナ駆動装置の駆動プーリ１１５に接続されたスリット
板１１５ａを示す説明図である。スリット板１１５ａは
駆動プーリ１１５と一体的に構成され、その面に３種類
の異なる間隔のスリット孔３０１が所定の位置精度で設
けられている。本実施例では、図示の如くスリット孔３
０１を１００ｍｓ相当の間隔（イ）、７５ｍｓ相当の間
隔（ロ）、５０ｍｓ相当の間隔（ハ）に穿設する。ま
た、３０２はスリット板１１５ａを発光部と受光部とで
跨ぐように配設するフォトインタラプタであり、駆動プ
ーリ１１５が回転することによりスリット信号を出力す
る。なお、図中のＣＷは時計方向の回り（Ｃｌｏｃｋ・
ｗｉｓｅ）、ＣＣＷは反時計方向の回り（Ｃｏｕｎｔｅ
ｒ Ｃｌｏｃｋ・ｗｉｓｅ）を各々示す。

【００１７】図４は、上記図３に示した構成により出力
されるスリット信号を示すタイミングチャートである。
ＣＷ回転時のスリット信号（ａ）は、１００ｍｓ→７５
ｍｓ→５０ｍｓ間隔の繰り返し信号となり、ＣＣＷ回転
時のスリット信号（ｂ）は、５０ｍｓ→７５ｍｓ→１０
０ｍｓ間隔の繰り返し信号となる。従って、このスリッ
ト信号により回転速度と回転方向を検出することが可能
となる。なお、このスリット信号は、ＣＰＵ２０１に対
して割込み信号として入力される。

【００１８】図５は、上記スリット信号からステッピン
グモータ１０７の回転方向を検出する例を示す説明図で
ある。図において、スリット信号の１回目（１ｓｔ）が
１００ｍｓ、続く２回目（２ｎｄ）が７５ｍｓであれば
回転方向がＣＷであることが判る。

【００１９】図６は、本発明によるスキャナ駆動装置の
速度線図である。図において、ＣＷ回転時のステッピン
グモータ１０７の定速期間と、ＣＣＷ時のステッピング
モータ１０７の定速期間を各々示している。

【００２０】図７は、本発明によるステッピングモータ
１０７の相励磁パターン出力用の割込み処理例を示すフ
ローチャートである。スキャナスタート信号により割込
みが許可され、割込み処理に入る（Ｓ７０１）。回転方
向に応じた相励磁パターンを出力し（Ｓ７０２）、次の
相励磁パターンを出力するタイミング（割込みタイミン
グ）に応じたタイマ値を設定する（Ｓ７０３）。次に、
図６に示す定速期間であるか否かをチェックし（Ｓ７０
４）、定速期間でないときは、スリット信号の割込みが
発生しないようにマスクする（Ｓ７０５）。反対に、定
速期間のときは、スリット信号の割込みを許可し（Ｓ７
０６）、更にＣＰＵ２０１内部のウォッチドッグ用タイ
マの割込みを許可する（Ｓ７０７）。なお、このウォッ
チドッグ用タイマは、等倍時１５０ｍｓで割込みが入る
ようなタイマ値が予めセットされている。

【００２１】図８は、本発明によるスリット信号の割込
み処理例を示すフローチャートである。このスリット信
号の割込み処理は、割込み間隔を別のタイマで測定し、
割込み毎にその時間を読み取るものである。図におい
て、先ず、スリット信号の割込みが入ると（Ｓ８０
１）、ウォッチドッグ用タイマのタイマ値をクリアする
（Ｓ８０２）。次に、ＣＷ回転及びＣＣＷ回転の各々に
対して１回目の割込みか否かをチェックし（Ｓ８０
３）、１回目の割込みであればリターンする。次に、１
回目の割込みでなければ、２回目の割込みか否かをチェ
ックし（Ｓ８０４）、２回目の割込みであれば、割込み
間隔（時間）を読み出し、メモリに記憶する（Ｓ８０
５）更に、その時間が１００ｍｓ、７５ｍｓ、５０ｍｓ
のいずれに対応するかをチェックし（Ｓ８０６）、対応
しなければステッピングモータ１０７の回転速度が異常
であると判断して、所定の異常処理を実行する（Ｓ８０
７）。また、異常でなければ、そのままリターンする。

【００２２】ステップＳ８０４において、３回目以降の
割込みであると判断したときは、今回の割込み時間をメ
モリに記録し（Ｓ８０８）、前回の割込み時間に対し
て、回転方向を考慮し今回の割込み時間が正しいか否か
をチェックする（Ｓ８０９）。このとき、例えば、前回
の割込み時間が、７５ｍｓでありＣＷ回転であれば今回
の割込み時間は５０ｍｓであるはずであり、そうでない
場合には異常として処理する（Ｓ８０７）。また、ウォ
ッチドッグ割込みは、ステッピングモータ１０７が停止
してしまった場合、スリット信号の割込みが発生しない
ため、１００ｍｓ後に割込みが入り、その場合にも割込
み処理中であり異常として処理する。なお、異常時の処
理にあっては、ステッピングモータ１０７の相励磁を解
除して停止させる。

【００２３】図９（ａ），（ｂ）は、本発明によるＲＯ
Ｍ（図示せず）上にＣＷ回転及びＣＣＷ回転のテーブル
を格納した状態を示す説明図である。（ａ）はＣＷ回転
のテーブル、（ｂ）はＣＣＷ回転のテーブルを各々示し
ている。

【００２４】図１０は、本発明による図８に示したステ
ップＳ８０６の詳細なチェック処理例を示すフローチャ
ートである。先ず、ステッピングモータ１０７の現在の
回転方向をチェックし（Ｓ１００１）、ＣＷ回転であれ
ば、前回の時間をチェックする（Ｓ１００２）。このと
き前回の時間が１００ｍｓであればテーブルのＣＷ−１
００を参照し（Ｓ１００３）、７５ｍｓであればテーブ
ルＣＷ−７５を参照し（Ｓ１００４）、５０ｍｓであれ
ばテーブルＣＷ−５０を参照する（Ｓ１００５）。

【００２５】また、ステップＳ１００１において、回転
方向がＣＣＷ回転の場合も同様に、前回の時間をチェッ
クする（Ｓ１００６）。このとき前回の時間が１００ｍ
ｓであればテーブルのＣＣＷ−１００を参照し（Ｓ１０
０７）、５０ｍｓであればテーブルＣＣＷ−５０を参照
し（Ｓ１００８）、７５ｍｓであればテーブルＣＣＷ−
５０を参照する（Ｓ１００９）。

【００２６】次に、前記参照データと今回の時間を比較
して等しいか否かを判断し（Ｓ１０１０）、参照データ
と今回の時間が等しいときはリターンし、反対に参照デ
ータと今回の時間が等しくないときには、前述と同様に
異常として処理する（Ｓ８０７）。このようにＣＷ回転
であれば、１００ｍｓ→７５ｍｓ→５０ｍｓ→１００ｍ
ｓ→７５ｍｓ→・・・の順になっているか否かをチェッ
クし、ＣＣＷ回転であれば、１００ｍｓ→５０ｍｓ→７
５ｍｓ→１００ｍｓ→５０ｍｓ→・・・の順になってい
るか否かを図９に示したＲＯＭテーブルを用いてチェッ
クする。

【００２７】なお、本実施例ではスキャナ駆動装置を例
にして説明したが、ステッピングモータ或いはこれに類
する駆動モータを使用する駆動装置において、回転速度
と回転方向を検出して制御を実行する各種装置に適用す
ることができる。

【００２８】

【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、３種類の異なる間隔で穿設された
スリット板を回転し、これを１個のフォトインタラプタ
によりスリット信号として検出する構成として、そのス
リット信号のタイミングによりステッピングモータの回
転速度と回転方向を検出可能にしたため、不必要なトル
クマージンを設けずに駆動モータの脱調現象等の異常動
作を確実に検出することができ、脱調等による暴走を回
避できる。しかも必要以上に巻線電流を流さないので、
消費電流の低減、発熱量の低下、振動及び騒音等の低下
を実現するとともに、装置のコストを低減させることが
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駆動装置におけるステッ
ピングモータの制御系を示すブロック図である。

【図３】本発明によるスキャナ駆動装置の駆動プーリに
接続したスリット板を示す説明図である。

【図４】図３に示したフォトインタラプタから出力され
るスリット信号を示すタイミングチャートである。

【図５】本発明によるスリット信号からステッピングモ
ータの回転方向を検出する例を示す説明図である。

【図６】本発明によるスキャナ駆動装置の速度線図であ
る。

【図７】本発明によるステッピングモータの相励磁パタ
ーン出力用の割込み処理例を示すフローチャートであ
る。

【図８】本発明によるスリット信号の割込み処理例を示
すフローチャートである。

【図９】本発明によるＲＯＭ上にＣＷ回転及びＣＣＷ回
転のテーブルを格納した例を示す説明図である。

【図１０】図８のフローチャートに示したステップＳ８
０６の詳細なチェック処理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 １１５ 駆動
プーリ １１５ａ スリット板 ２０１ ＣＰ
Ｕ ３０１ スリット孔 ３０２ フォ
トインタラプタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステッピングモータを用いるスキャナ駆
   動装置において、３つの異なる間隔に穿設されたスリッ
   ト孔を有し、前記ステッピングモータにより回転する回
   転体と、前記回転体のスリット孔を読み取り、３つのス
   リット信号を順番に出力する読取手段と、前記読取手段
   からのスリット信号より前記ステッピングモータの回転
   方向及び回転速度を検出する制御手段とを具備すること
   を特徴とするスキャナ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記スリット信号を割
   込み信号として入力し、２回目の割込み時間が前記読取
   手段からのスリット信号に対応していないとき或いは前
   回の割込み時間に対して今回の割込み時間が異なると
   き、異常と判断して前記ステッピングモータを停止させ
   ることを特徴とする前記請求項１記載のスキャナ駆動装
   置。