JPH11235093A - ステッピングモータの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 読像読取のスキャナモータの回転振動を抑え
る。電流制御は簡易にする。 【解決手段】 画像読み取りキャリッジ１，２をステッ
ピングモータ８で駆動するにおいて、読取倍率が所定値
２００％以上の高拡大倍率のとき、等倍率１００％のと
きのステップ駆動の分割数２およびモ−タ電流値１．２
Ａより多い分割数４以上および低い電流値１．０Ａ以下
でマイクロステップ駆動する。所定値８０％以下の高縮
小倍率のとき、等倍率１００％のときの分割数２と同等
の分割数かつより高い通電電流値１．４Ａ以上で、ステ
ッピングモータ８をステップ駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原稿画像の画像情
報を電気信号に変換する画像読み取り装置に関し、特
に、原稿と画像読取光学系の一方（走行体）を他方に対
して走査駆動するステッピングモータの駆動方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、デジタル複写機において、コン
タクトガラス上に原稿がセットされた状態でコピースタ
ートキーが押下されると、スキャナ（画像読取装置）
の、ミラー及び光源等と一体になったキャリッジ（走行
体）を、タイミングベルトおよびプ−リ等の動力伝達機
構を介して電気モ−タにより水平方向に駆動することに
よってコンタクトガラス上の原稿の画像面を光走査し、
その画像面からの反射光像を上記ミラーを含む各ミラー
及びレンズを介してＣＣＤイメージセンサの受光面に結
像させ、イメ−ジセンサが発生するアナログ画像信号を
デジタルデ−タ（画像デ−タ）に変換する。画像デ−タ
は画像処理回路にてプリント用画像デ−タに変換され、
レ−ザプリンタに与えられ、該プリンタが転写紙に画像
を形成する。ところで、スキャナの走査駆動モ−タとし
ては、一般にパルスモータが使用されている。このパル
スモータは周知の如く、相励磁信号（パルス）をモ−タ
ドライバに与えることによってモ−タドライバが駆動パ
ルスをパルスモ−タに印加し、これによってパルスモ−
タが回転付勢されるものである。

【０００３】ステッピングモータは、プルアウトトルク
(pull-out torque:脱出トルク)が負荷トルクに対し余り
にも大きいと脱調するので、負荷トルクに見合ったプル
アウトトルクを発生する電流値にモータ電流が定められ
る。特開平８−２７５５８８号公報には、ステッピング
モータで駆動されるロボットア−ム又はそれによって駆
動される物体の移動速度を検出して、移動速度と機構摩
擦に対応してモータ電流を決定し、必要トルクを発生さ
せる提案がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがスキャナの場
合、キャリッジ駆動速度の変更によって、その移動方向
の画像読取倍率（線倍率。面積倍率はこの２乗）を変更
することが行なわれ、指定された読取倍率に、キャリッ
ジ駆動速度が設定される。画像読取では、このキャリッ
ジ駆動速度が原稿読取中に変動すると、読取りで得た画
像信号に基づいた画像出力（ディスプレイ表示又はプリ
ントアウト）は、画像に歪を含むものとなる。すなわち
画像劣化を生ずる。画像読取倍率の変更範囲が広いの
で、読取倍率の全範囲において、このような画像劣化を
回避することが難しく、特定の読取倍率ではステッピン
グモータの回転駆動が滑らかでも、該読取倍率からの偏
位が大きい読取倍率では、ステッピングモータの回転に
振動を生じ読取信号の品質が劣化する。

【０００５】例えば、拡大変倍時には、スキャナのスピ
ードが等倍時に比べ遅くなるので負荷トルクが小さくな
り、ステッピングモータの電流値を下げないとプルイン
トルク(pull-in torque:引入れトルク)に比べ負荷トル
クが小さくなりすぎて振動の原因となる。変倍率対応速
度に応じて電流を可変すれば、ある程度振動を抑制する
ことは出来るが、例えば変倍率２５％（縮小）から４０
０％（拡大）までをカバーするように、％単位で電流値
を定める電流切換回路を備え電流制御を行なうことはコ
ストアップとなり制御自体も大変である。

【０００６】本発明は、ステッピングモータの振動を極
力抑え画像読み取り装置の走行体を安定して駆動するこ
とを第１の目的とし、そのための電流制御は簡易にする
ことを第２の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）画像読み取り装置
の走行体(1,2)をステッピングモータ(8)で駆動するにお
いて、画像読取倍率が所定値(200%)以上の高拡大倍率の
とき、画像読取倍率１００％の等倍率のときのステップ
駆動の分割数(2)および通電電流値(1.2A)より多い分割
数(4以上)および低い通電電流値(1.0A以下)でステッピ
ングモータをマイクロステップ駆動することを特徴とす
るステッピングモータの駆動方法。

【０００８】すなわち、拡大変倍時にはマイクロステッ
プ駆動し、マイクロステップ駆動では振動が規定値以内
に収まらない可能性がある高拡大倍率で電流を低電流と
する。低電流とすることにより、モータ(8)のトルクが
負荷トルクに対して余りすぎて振動となる現象を抑え
る。

【０００９】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号又は対
応事項を、参考までに付記した。

【００１０】

【発明の実施の形態】（２）画像読取倍率が所定値(80
%)以下の高縮小倍率のとき、画像読取倍率１００％の等
倍率のときのステップ駆動の分割数(2)と同等の分割数
(2)かつ該等倍率のときの通電電流値(1.2A)より高い通
電電流値(1.4A)で、ステッピングモータ(8)をステップ
駆動する。

【００１１】縮小変倍時には走行体のスピードが等倍時
に比べて速くなる。フルステップで1000 PPS(pulses pe
r second)以上となる駆動速度では、マイクロステップ
駆動にしても振動をそれ程抑制できない。そのためスピ
ードが上がる縮小時にはマイクロステップ駆動は止めて
速度が速くなる分負荷トルクが増えるため脱調しない程
度に、プルアウトトルクを決めるように高電流を設定す
る。

【００１２】なお、ステッピングモータの回転を滑らか
にするための、１パルス当りの回転角を1/2に小さくす
る、すなわち、ステップ数ｎ（ステップ角３６０°／
ｎ）のモ−タをステップ数２ｎで駆動するハ−フステッ
プ(half-step)駆動、ならびに、マイクロステップ(micr
o step)駆動又はミニステップ(mini-step)駆動と呼ばれ
る、１パルス当りの回転角を1/4以下に小さくする（す
なわちステップ数４ｎ以上で駆動する）微細パルス駆動
は、それぞれ公知である。

【００１３】

【実施例】図１に、本発明を一態様で実施するスキャナ
２０の、主に駆動機構の概要を示し、図２には主に光学
系の概要を示す。第１キャリッジ１と第２キャリッジ２
は、２本の、対称に張られたワイヤ３により、フォワ−
ド方向とその逆のリタ−ン方向に駆動され、フォワ−ド
方向の駆動の間に、原稿の画像の輝度が、ＣＣＤ１４で
電気信号に変換される。ワイヤ３は、駆動軸４と一体と
なったプーリ５に巻かれその回転により駆動される。プ
ーリ５は、タイミングベルト６で、ステッピングモータ
８の軸と一体となっているプーリ７に結合している。モ
ータ８が正転すると、第１キャリッジ１がフォワ−ド方
向に移動し、第２キャリッジ２がそれと同方向にその半
分の速度で移動する。

【００１４】図３に、スキャナ２０を装備した図示しな
いデジタル複写機の制御部の構成を示す。ＲＯＭ４２に
は、ステッピングモータ８を回転駆動するための、相励
磁パルス（φＡ，その反転，φＢ，その反転）を発生す
るためのデ−タすなわち相切換タイミングデ−タが格納
されている。ＣＰＵ４１が、複写倍率（原稿画像読取倍
率）に対応したＰＰＳおよび電流値をモ−タ制御４５
が、ＣＰＵ４１のモータ駆動指示に従って、モ−タ駆動
（モ−タドライバ）４６に通電電流値を設定し、ＲＯＭ
４２から一連のデ−タを順次に読出して読出しデ−タで
指定されたタイミング（時間経過）で各相励磁信号（φ
Ａ，その反転，φＢ，その反転）のレベルを１（高レベ
ルＨ）から０（低レベルＬ）に、又はその逆に切換え
る。これにより各相励磁信号はパルスすなわち相励磁パ
ルスとなる。これらのパルスがモ−タ駆動４６に与えら
れ、モ−タ駆動４６が、相励磁パルスに対応してステッ
ピングモータ８の各相をオン（通電）／オフ（非通電）
し、すなわちパルス駆動し、これによりモ−タ８が回転
する。オン時のモ−タ電流は先にモ−タ制御４５がモ−
タ駆動４６に設定したものとなる。回転速度は相切換速
度（相励磁パルス周期）および電流値に対応し、回転方
向は各相に対する通電順（励磁相順）で定まる。電源ス
イッチをＯＮすると、ＣＰＵ４１は、モ−タ制御４５お
よびモ−タ駆動４６を介して、ホーミングのためにステ
ッピングモータ８を正転駆動し第１キャリッジ１と第２
キャリッジ２をフォワード方向に駆動する。一定距離駆
動すると、モータ８を逆転駆動してキャリッジ１，２を
リタ−ン方向に駆動し、ホームポジションセンサ１６が
第１キャリッジ１を検知すると、それから一定パルス分
移動してからモータ駆動を止める。ここがホームポジシ
ョンＨＰとなる。

【００１５】図示しないプリントＳＷが押下されると、
ＣＰＵ４１は、ステッピングモータ８の正転駆動を開始
し、キャリッジ１，２がフォワ−ド方向に移動する。

【００１６】図４に、その代表的な速度線図を示す。第
１キャリッジ１と第２キャリッジ２がフォワード方向に
移動を開始し、コンタクトガラス１５上に置かれた原稿
を露光ランプ９が照明しその反射光を第１ミラー，第２
ミラー，第３ミラーを介してレンズ１３がＣＣＤ１４に
結像し、ＣＣＤ１４が画像信号を発生する。すなわち原
稿を読み取る。ＣＣＤ１４原稿先端から後端までの画像
を読み取る間が、速度が一番安定していなければいけな
い。

【００１７】原稿の読み取りが完了すると、ＣＰＵ４１
は、ステッピングモータ８を逆転駆動する。第１，２キ
ャリッジ１，２は高速リターンし、第１キャリッジ１が
ホームポジションＨＰに達すると、ＣＰＵ４１は、ステ
ッピングモータ８の駆動を止める。

【００１８】図５は、フォワードの速度線図を示してい
る。太線Ａは１００％（等倍）を示しこれより上方に縮
小時の速度線図を示し、これより下方に拡大時の速度線
図を示す。太い線Ａで示す１００％（等倍）時は、ステ
ッピングモータ８はハーフステップで２０００ｐｐｓで
駆動している。このときの駆動速度より低速となる拡大
時は、マイクロステップ駆動を利用してモータ８の回転
振動を抑制することができる。そのため、拡大倍率で
は、ハーフステップ（分割数２）から分割数を増やして
４分割のマイクロステップ駆動、すなわち１／４ステッ
プ駆動、に切換える。例えば２００％拡大は２０００ｐ
ｐｓで駆動することになる。４００％拡大になると更に
分割数を１０に増やして１／１０ステップ駆動にし、５
０００ｐｐｓで駆動する。そして、４００％拡大時の第
１，２キャリッジ１，２は速度が大変遅くなるため、か
なり振動が大きくなり１／１０ステップ駆動でも速度変
動が規定のレベル内に入らない恐れがある。また、これ
以上分割数を増やしてもあまり効果が出ないという実験
結果もあり、駆動周波数も大きくなるのでクロックを制
御するモ−タ制御４５のＣＰＵの負担も増大する。そこ
で、速度が遅くなった分負荷トルクが減少するのでその
分を電流を下げてプルアウトトルクを下げることにより
ステッピングモータ８の振動の原因となる余分なトルク
を減らす。

【００１９】図６がその例で、ステッピングモータ８の
ｆ（周波数）−ｔ（トルク）カーブすなわち速度−トル
ク特性を示している。図６に示すように、相電流（Ａ／
φ）を変えることにより、プルアウトトルク（縦軸値）
が変化している。

【００２０】実施例ではフォワード側の電流を、読取倍
率１００％の等倍時は１．２Ａ、読取倍率４００％の拡
大時には、０．８Ａに設定している。この低電流（０．
８Ａ）によって、ステッピングモータトルクで約０．２
Ｎ・ｍプルイントルクが減少し、振動が低減する。

【００２１】図５のフォワードの速度線図の太線Ａで表
わす読取倍率１００％（等倍）より上が縮小時の速度線
図である。等倍時にハーフステップで２０００ｐｐｓで
駆動している。このときの速度より高い速度となる縮小
時には、マイクロステップ駆動が有効に働かない。その
ため縮小倍率では、ハーフステップ駆動で駆動する。例
えば８０％縮小は２５００ｐｐｓで駆動する。縮小では
速度が高いのでモ−タ８の回転振動は減少する。しか
し、電流は切り換えないと脱調する恐れがある。そし
て、２５％縮小時の第１，２キャリッジ１，２の速度
は、大変速くなるため（８０００ｐｐｓになる）、かな
り負荷トルクが増加するので、この高速度に併せて、読
取倍率８０％のときは１．４Ａ、読取倍率２５％のとき
は１．６Ａと、モータ電流を設定する。これによりプル
アウトトルクが高いので、脱調を生じない。

【００２２】ここで、上述の読取倍率に対応したステッ
プ駆動とモ−タ電流を要約すると次の通りであり、これ
を実行する指令を、読取倍率に対応してＣＰＵ４１がモ
−タ制御４５に与える： 読取倍率（％） ステップ駆動の内容 ＰＰＳ モ−タ電流(A/φ) ４００ マイクロステップ(1/10) 5000 ０．８ ２００ マイクロステップ(1/4) 2000 １．０ １００ ハ−フステップ(1/2) 2000 １．２ ８０ ハ−フステップ(1/2) 2500 １．４ ２５ ハ−フステップ(1/2) 8000 １．６。

【００２３】

【発明の効果】読取倍率に対応する走査速度の切換え
を、モ−タ電流の切り換えとマイクロステップ駆動の選
択により行うので、総ての速度（読取倍率）に対応して
モ−タ電流を切り換える回路がいらないためコストがあ
がることがない。マイクロステップ駆動が効かない領域
は、モ−タ電流値の選択によって振動が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を一態様で実施するスキャナ２０の主
に駆動機構を示す斜視図である。

【図２】 図１に示すスキャナ２０の主に光学系を示す
縦断面図である。

【図３】 図１に示すスキャナ２０を組込んだ複写機の
制御システムの概要を示すブロック図である。

【図４】 図１に示すスキャナ２０の第１キャリッジ１
の１往復動の間の速度変化を示すタイムチャ−トであ
る。

【図５】 図１に示すスキャナ２０の第１キャリッジ１
の、往駆動の間の速度変化を示すタイムチャ−トであ
る。

【図６】 図１に示すステッピングモータ８の、ハ−フ
ステップ駆動のときの、モ−タ電流値，ＰＰＳおよび出
力トルクの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１：第１キャリッジ ２：第２キャリッジ ３：ワイヤ ４：駆動軸 ５：プーリ ６：タイミングベルト ７：プーリ ８：ステッピングモータ ９：露光ランプ １０：第１ミラ− １１：第２ミラ− １２：第３ミラ− １３：レンズ １４：ＣＣＤ １５：コンタクトガラス １６：ホームポジションセン
サ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像読み取り装置の走行体をステッピン
   グモータで駆動するにおいて、 画像読取倍率が所定値以上の高拡大倍率のとき、画像読
   取倍率１００％の等倍率のときのステップ駆動の分割数
   および通電電流値より多い分割数および低い通電電流値
   でステッピングモータをマイクロステップ駆動すること
   を特徴とするステッピングモータの駆動方法。
2. 【請求項２】 画像読取倍率が所定値以下の高縮小倍率
   のとき、画像読取倍率１００％の等倍率のときのステッ
   プ駆動の分割数と同等の分割数かつ該等倍率のときの通
   電電流値より高い通電電流値で、ステッピングモータを
   ステップ駆動する、請求項１記載のステッピングモータ
   の駆動方法。