JP3560335B2 - ステッピングモータ制御装置およびその方法、ならびに画像読取装置およびその方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータ制御装置およびその方法、ならびに画像読取装置およびその方法に関し、特に、ファクシミリの原稿搬送制御装置、複写機の原稿読取センサ部移動制御装置、またはプリンタの紙送り制御装置等に用いられるステッピングモータの加減速及び定速制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
ファクシミリの原稿搬送制御用のモータ、または複写機の原稿読取センサ部移動制御における読取部のモータとして、従来からステッピングモータが使用されている。このステッピングモータの制御においては、CPUおよびステッピングモータ制御部への割り込み出力またはトリガ出力を画像の1ライン分、即ちステッピングモータの1ステップを基準としてその割り込みに同期し、モータに対して駆動制御を行っていた。
【0003】
また、PWM出力を使用してステッピングモータの励磁電流を決める場合は、PWM出力ビット数がハードウェアで固定されているために、予め定められたクロックに対してPWM出力の周期が決まっていた。更に、ステッピングモータの位相の制御を行う加減速データテーブルにおいて、そのデータテーブル数およびステップ数が固定されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ファクシミリの原稿搬送制御、または複写機の原稿読取センサ部移動制御の読取部のモータ制御は、CPUおよびステッピングモータ制御部に対する割り込み出力またはトリガ出力を、画像の1ライン、即ちステッピングモータの1ステップを基準としてその割り込みに同期し、駆動制御を行っていた。しかしながら、このような駆動制御では、原稿の読取速度が高速になるにつれて、CPUへの割り込み処理のインターバルが短くなる。従って、ソフトウェアの割り込みルーチンの比率が増大し、または他のソフト処理に時間がかかるなど、ソフトウェア処理の負担が増大するという問題があった。
【0005】
また、従来はモータの励磁電流を決めるPWM出力ビット数が固定されていたため、PWM出力ビット数を変更することができなかった。そのため、カラー画像や高解像の画像を高速で高精彩な画像を読み取る場合(不図示の操作部より指示される)は、滑らかな電流波形が生成できず、滑らかなモータの駆動ができない。即ち、読み取りたい画像に適したモータ駆動ができないという問題があった。
【0006】
また、モータの位相の制御を行う加減速データテーブルにおいて、該データテーブル数が固定されていたため、データテーブル数を必要としない場合でも、データテーブル数のプログラムデータを必要とするという問題があった。
【0007】
更に、データテーブルのステップ数が固定されており、且つデータテーブル番号の状態を読み取ることができなかったので、加減速データテーブル数以上の加減速制御を行う場合、データテーブルレジスタの更新箇所、現在のデータテーブル番号をソフトウェアで把握しなければならず、ソフトウェア処理が複雑になるという問題があった。
【0008】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、第1の目的は、CPUのソフトウェア処理を軽減し、且つ高速読取時の1ライン割り込みに相当するモータ制御を実現できるステッピングモータ制御装置およびその方法、ならびに画像読取装置およびその方法を提供することにある。
【0009】
また、本発明の第2の目的は、少ないメモリ容量のメモリを用いても、CPUの負荷の軽い、高速、高精彩の読み取りを実現できるステッピングモータ制御装置およびその方法、ならびに画像読取装置およびその方法を提供することにある。
【0010】
また、本発明の第3の目的は、PWM出力ビット数を変更することで画像に適した最適な励磁電流が得られるようにし、高速で高精彩な画像を読み取る場合でも安定したモータ制御をできるステッピングモータ制御装置およびその方法、ならびに画像読取装置およびその方法を提供することにある。
【0011】
また、本発明の第4の目的は、複数のモータ制御モードを用意し、最適なモータ制御を選択できるステッピングモータ制御装置およびその方法、ならびに画像読取装置およびその方法を提供することにある。
【0012】
また、本発明の第5の目的は、画像の属性に応じた、最適なモータ制御を選択できるステッピングモータ制御装置およびその方法、ならびに画像読取装置およびその方法を提供することにある。
【0013】
更に、本発明の第6の目的は、画像データ量の多いカラー画像や解像度の細かい画像等に対しても、ステッピングモータを高速に駆動しながら、メモリ不足時の読取停止、位置調整、読取再開時の加減速制御に対して、CPUのソフトウェア処理の軽減と動作安定を図ることができるステッピングモータ制御装置およびその方法、ならびに画像読取装置およびその方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、画像1ラインの自然数N倍の周期で発生する同期信号を受信する同期信号受信手段と、前記同期信号の受信に同期して、N個のライントリガを生成するライントリガ生成手段と、前記同期信号の受信に同期して、CPUから前記ステッピングモータの制御の指示を受信する指示受付手段と、前記指示受付手段により受け付けた制御の指示に応じ、前記ライントリガ生成手段により生成されたライントリガに基づいて、少なくとも次の前記同期信号がくるまでの期間、前記ステッピングモータの制御を行うモータ制御手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記ステッピングモータの位相を進めるタイマデータを保持する第1の記憶手段および前記タイマデータのステップ数を保持する第2の記憶手段を有し、前記保持されたタイマデータおよび前記ステップ数に基づきステッピングモータを制御し、前記モータ制御手段は、前記ライントリガ生成手段により生成されたライントリガに同期し、前記タイマデータおよび前記ステップデータからなる加減速データテーブルを切り替えることにより前記ステッピングモータの加減速の制御を行い、前記指示受付手段は、加速制御終了後も前記同期信号の受信に同期して、CPUから前記ステッピングモータの制御の指示を受信することを特徴とする。
【0070】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0071】
図1は、本実施形態に係るステッピングモータ制御装置の構成の一例を示すブロック図である。ステッピングモータ制御装置は、読み取り制御を含め装置全体を制御するCPU1と、画像の解像度変換や変倍等の処理を行う画像処理部2と、モータ駆動のデータ設定および制御を行うモータ制御部3と、モータ制御の基本動作を行うプログラムを格納してあるROM31と、CCD(電荷結合素子)やCS(コンタクトセンサ)により画像をデータとしてライン単位で入力可能な読取ユニット33と、読取ユニット33で読み取った画像データを蓄積するRAM32と、システムクロックの分周クロックを生成する分周器30とを備えている。
【0072】
ここで読取ユニット33は、公知の方法でカラー画像とモノクロ画像の読取ができるようになっている。更に不図示の操作部からの指示により、読み取り方法としてカラーで読み取るかモノクロで読み取るか指示ができるようになっている。また、画像を読み取る場合の解像度についても、複数の読取解像度が指示できるようになっている。以上述べた通り、本実施形態に係るステッピングモータ制御装置によって、画像読取装置が構成されている。
【0073】
モータ制御部3は、4つのブロックから構成されている。以下、それぞれのブロックについて説明する。
【0074】
第1のブロックは、励磁位相及び励磁電流を制御するブロックであり、励磁パターン、A相、B相それぞれのPWMデータ(4:0)(ここで(4:0)は5ビットの信号を表す)を格納する14ビットの励磁パターンレジスタ4と、励磁位相をカウントする励磁位相カウンタ10の位相ナンバーデータPH(3:0)(ここで(3:0)は4ビットの信号を表す)により励磁パターンを選択する励磁データセレクタ5と、位相ナンバーデータPH(3:0)を格納する励磁位相ナンバーレジスタ9とから構成されている。
【0075】
第2のブロックは、位相出力および励磁電流を制御するPWM(パルス幅変調)出力を行うブロックであり、励磁データセレクタ5により選択された励磁位相パターンD(3:0)を出力する励磁位相出力部6と、励磁電流をパワーダウンする場合に設定される電流パワーダウンPWMレジスタ11(3:0)と、励磁データセレクタ5により選択された励磁電流パターン(13:4)と電流パワーダウンPWM値を選択するPWMセレクタ7と、選択されたPWM値を出力するPWM出力部8と、電流をパワーダウンするまでの時間データを格納する電流パワーダウンタイマレジスタ13と、電流パワーダウンタイマをカウントし、PWMセレクタ7へ選択信号を出力するPWMカウンタ12と、電流パワーダウンするまでのXSH(ライントリガ)数を格納する電流パワーダウンXSHトリガレジスタ15と、電流パワーダウンXSHトリガ数をカウントし、PWMセレクタ7へ選択信号を出力するXSHカウンタ14とから構成されている。
【0076】
第3のブロックは、位相を進めるタイマデータとステップデータより位相シフトを行うブロックであり、励磁タイマデータを格納する励磁タイマテーブル24と、タイマのステップ数のデータ(ステップデータ)を格納するステップデータテーブル25と、タイマデータとステップデータとからなる加減速データテーブルのテーブルナンバーをカウントし、選択信号を出力するデータ選択カウンタ22と、データ選択カウンタ22により出力された選択信号に基づいて、テーブルナンバーに対応した励磁タイマデータを選択する励磁タイマセレクタ20と、選択信号に基づいて選択されるテーブルナンバーに対応したステップデータを選択するステップカウントセレクタ21と、励磁タイマセレクタ20により選択された励磁タイマデータをカウントする励磁タイマ16と、ステップカウントセレクタ21により選択されたステップデータをカウントとするステップカウンタ17と、加減速データテーブルの最大テーブル数を格納するデータテーブル最大数設定レジスタ19と、加減速データテーブルのカウントアップまたはカウントダウンを行う制御信号を出力するアップダウンカウント選択部18と、加減速データテーブルのステップアップまたはステップダウン時のステップ数を格納する加減速データテーブルステップ数レジスタ23とから構成されている。
【0077】
XSHDIV信号は、画像処理部2からCPUへの割り込み出力であり、画像の1ラインのN倍に設定されるNライントリガである。ここでは、Nを16ラインと設定した場合について説明するが、これに限らず32ラインや、8ライン等であってもよい。また、N=1の場合は、CPUへのNライントリガが1ライン単位で発生する場合であるが、低速で高精彩で画像を読み取る場合に適している。
【0078】
第4のブロックは、Nライントリガ(XSHDIV信号)から内部トリガXSHインターバルを生成するブロックであり、内部トリガの遅延時間を格納するXSHインターバル(以下XSHINT)遅延設定レジスタ26と、XSHINT遅延値をカウントするXSHINT遅延カウンタ27と、Nライントリガと等しいかまたは短い周期の内部トリガを生成するXSHトリガジェネレータ28とから構成さていれる。内部トリガ(XSHINT)は、画像の1ライン分、即ち読み取りユニット33より出力される1ライン分の画像データと同一の周期を有するライントリガである。
【0079】
モータ制御部3のリード/ライトレジスタ29は、アドレス設定によりモータ制御部3の設定状態を示すモータ設定状態出力(STS)、モータのフェーズ状態を示す位相ナンバーデータ(PH)、加減速データテーブルナンバーを示すデータテーブルナンバーデータ(DTN)、カレント励磁パターン状態を示す励磁パターン状態出力(MD)をリードデータとして出力する。また、リード/ライトレジスタ29は、CPU1からのステッピングモータの制御の指示を受け付ける機能を有する。即ち、リード/ライトレジスタ29は、XSHDIV信号に基づいてCPU1から送信されたステッピングモータの駆動命令(START)や停止命令(STOP)などの指示を記録する。モータ制御部3は、リード/ライトレジスタ29に記録された制御の指示に応じてステッピングモータの制御を行う。
【0080】
図2は、図1に示したステッピングモータ制御装置の同期モードを示すタイミングチャートの一実施例を示す図である。
【0081】
XSHDIV信号は、画像処理部2からCPUへの割り込み出力であり、画像の1ラインのN倍に設定されるNライントリガを表している。Nライントリガは16ライン分の画像の読み取りに1回しかCPUに割り込みをかけないので、CPUは効率よく他の処理を行うことができる。
【0082】
XSHDIV信号に基づいて、CPU1は、モータ制御部3に対し駆動命令、停止命令、モータ逆転命令などのモータの制御の指示を出力する。
【0083】
内部トリガ(XSHINT信号)は、モータ制御部3に入力される上記割り込み信号と同期をとるように生成される。本実施形態のタイミングチャートでは、Nライントリガ(XSHDIV信号)周期は、内部トリガ(XSHINT信号)周期の16倍に設定される場合を示している。また、図2に示す内部トリガ遅延設定は、0(無し)の場合を示している。
【0084】
ここでは、Nライントリガ(XSHDIV)の周期が、内部トリガ(XSHINT信号)周期の16倍に設定される場合について説明するが、これに限らず32倍や8倍などであってもよい。また、N=1の場合は、CPUへのNライントリガが1ライン単位で発生する場合であるが、低速で高精彩で画像を読み取る場合に適している。
【0085】
XENRTP信号は、モータ制御部3の内部回路のイネーブル信号であり、XENRTPがLowの場合にアクティブとなる。
【0086】
SYN信号は、Nライントリガ(XSHDIV信号)との同期/非同期を設定する信号であり、SYN信号がHighの場合に同期モードとなる。SYN信号がLowの場合は非同期モードとなる。
【0087】
同期モードは、Nライントリガによって、画像処理部2とモータ駆動のタイミングの同期を合わせるとともに、CPU1からモータ制御部3の制御が可能になるモードである。このモードにおいてモータ制御部3は、少なくとも次のNライントリガがくるまで、CPU1に負荷をかけずにモータ制御を行う。また、同期モードは、実際に読み取っている画像の位置とモータの駆動量の調整ができているので、読み取り途中での読み取りの停止、読み取り再開動作に適している。従って、カラー画像や高解像度の画像などのようにメモリを多く使用する画像を読み取る場合に適している。また、読み取り途中での読み取りの停止、再開動作ができるので、小さいメモリ容量のメモリを用いて、高解像度の画像を高速に読み取ることができる。
【0088】
本実施形態では、CPU1が、不図示の操作部でカラー画像あるいは高解像度画像の読み取りが指定された場合、同期モードが選択されるように設定されている。
【0089】
一方、非同期モードはCPU1より出力されるXENRTP信号およびその他の動作条件が満たされた場合に内部トリガを生成し、モータ駆動を開始しNライントリガと無関係に1ページの終了までモータ制御を行うモードである。
【0090】
つまり、非同期モードでは、モータ制御部3は、XENRTP信号および後述するHOLD信号等によって、モータ駆動の開始、画像処理部2とのタイミング調整を行い、1ページの画像の読み取りが終了するまで、CPU1に負荷をかけずにモータ制御を行うことができる。このため、非同期モードは、読み取り途中でのモータの停止、再開が不要なモノクロ画像のようにメモリを多く使用しない画像を読み取る場合に適している。
【0091】
HOLD信号は、CPU1より出力され、位相シフトを行わずモータに励磁電流を与え、モータをホールド状態(モード)に保つ信号であり、HOLDがHighの場合に、ホールドモードになる。一方、Lowになるとモータは駆動可能な状態となる。非同期モードでは、HOLD信号がLowになるとモータ駆動が開始される。
【0092】
TIMD Loadは、励磁タイマテーブル24より、励磁タイマ16にタイマデータ(TIMDATAのT1)をロードするタイミングを示す。STPD Loadは、ステップデータテーブル25よりステップカウンタ17にステップデータ(STPDATA、例えば07H)をロードするタイミングを表す。励磁タイマ16内部のタイマカウンタでデータT1までカウントを行うと、TIMCARRY(タイマカウンタのキャリー)を出力する。TIMCARRYが出力されると、ステップカウンタ17でステップデータをカウントする。図2に示す例ではダウンカウントの例を示しているが(STPDATA)、アップカウントの場合も同様である。
【0093】
ステップデータが00H(ダウンカウント時)、または例えば設定データ07H(アップカウント時)になると、励磁タイマ16はSTPCARRY(ステップカウンタのキャリー)を出力する。STPCARRYが出力されると、ステップカウンタ17はタイマデータとステップデータからなる加減速データテーブルを、設定されたテーブルステップ数に従いカウントを進める。STPCARRY(ステップキャリー)が出力されない場合、TIMCARRY(タイマキャリー)出力後、再度タイマデータを励磁タイマ16にロードし、カウントを開始する。
【0094】
位相データ(PHASE)を進める信号であるDATSIF信号は、TIMCARRY出力時に出力され、励磁電流と位相を変化させる。本タイミングチャートでは、W1−2相励磁(マイクロステップ駆動)の励磁電流IA,IBの一実施例を示している。
【0095】
励磁タイマデータとステップデータからなる加減速データテーブルのTABLENUM(テーブルナンバー)はSTPCARRY(ステップキャリー)信号によりデータ選択カウンタ22でカウントアップ(またはカウントダウン)される。この動作により、加減速データテーブルの切り替えが行なわれる。
【0096】
前述した通り、非同期モードを用いると、モータ駆動量と画像の読み取り位置が非同期になるため、1ページ分の画像を停止することなく読み取る場合、CPUの負荷を著しく軽くすることができる。しかし、1ページ分の画像がメモリに入りきらずに途中でモータを停止する場合には、読み取り位置とモータの停止位置が合わなくなる。このため、最初から画像を読み直さなければならないので不便である。このような場合、同期モードを用いると最初から画像を読み直さずに、画像の読取停止、再開が容易に可能である。また、画像の読み取り途中での読取停止、再開ができるので、画像メモリの容量を少なくすることが可能である。以下に、同期モードを用いた読取停止、再開の処理について説明する。
【0097】
なお、非同期モードはNライントリガ(XSHDIV信号)と無関係に動作する点において異なるのみであり、他の信号は図2と同様なため説明は省略する。
【0098】
図3は、図1に示したステッピングモータ制御装置の読取停止時のタイミングチャートの一実施例を示す図である。本実施形態のタイミングチャートでは、Nライントリガ(XSHDIV信号)周期は、内部トリガ(XSHINT信号)周期の16倍に設定される場合を示している。
【0099】
先ず、CPU1が、ROM31に格納されたプログラムに従って、画像データを記憶するメモリであるRAM32の空き容量が、予め定められた容量以下と判断すると、CPU1は、ステッピングモータ制御装置3にモータを停止するSTOP命令をNライントリガ(XSHDIV信号)間で出力する。続いて、Nライントリガ(XSHDIV信号)に同期して、予めモータ制御部内に書き込まれた減速テーブルに従い、モータの減速制御を実行し停止する。
【0100】
CPU1が、メモリの空きが確保できたと判断した場合、読取を再開する。ここで、減速領域内での画像ラインデータに対する処理としては、以下のものが考えられる。モータを逆転スイッチバックして再加速したのち再読取を行う場合は、減速領域内の画像データを破棄する。一方、加速不要な低速で読取を再開する場合および再加速時の読取を実施する場合は画像データを保持する。
【0101】
なお、ここでは、Nライントリガ(XSHDIV信号)周期(16ライン)内にモータが停止する場合を示しているが、該XSHDIV信号周期を超える場合も減速ライン分のメモリを確保すれば同様に考えることができる。
【0102】
また、ここではメモリの空き容量が所定容量以下になったとき、モータの減速停止処理を行ったが、メモリの使用量が所定量以上になったとき、モータの減速停止処理を行っても本発明の範囲内である。
【0103】
図4は、図1に示したステッピングモータ制御装置の読取再開時の位置調整のタイミングチャートの一実施例を示す図である。
【0104】
CPU1は、ステッピングモータ制御部3にモータを逆転する逆転命令(ROLLMOD=1)をNライントリガ(XSHDIV信号)の1周期間で出力する。続いて、Nライントリガ(XSHDIV信号)に同期して、予めモータ制御部内に書き込まれた逆転テーブルに従い、逆転制御を実行する。それにより、前述の減速開始時の位相データに合致するよう加減速に必要な位相データ分だけ逆転スイッチバックを行う。
【0105】
図5は、図1に示したステッピングモータ制御装置の読取再加速時のタイミングチャートの一実施例を示す図である。
【0106】
CPU1は、ステッピングモータ制御装置3にモータをスタートするSTART命令をNライントリガ(XSHDIV信号)の1周期内で出力する。続いて、モータ制御部3はNライントリガ(XSHDIV信号)に同期して、予めモータ制御部3内に書き込まれた加速テーブルに従い、再加速制御を実行する。この際、モータ制御部3は、前述の減速開始の位置までに、読み取りの再開ができるようにモータを制御する。
【0107】
以上の処理により、Nラインの読取タイミングに同期しながら、読取途中で停止、逆転スイッチバック、再加速制御を行っても歪のない画像を読み取ることができる。しかも、CPU1は、高速な読み取りの場合でも、毎ライン単位といった頻繁な割り込みを受けないので、CPU1の負荷も軽いという顕著な効果がある。
【0108】
ここでは、空きメモリ容量が所定量以下になると、STOP命令を出力することでモータの停止動作を行うようにしたが、これに限らず次のような方法でもよい。
【0109】
即ち、空きメモリ容量が所定量以下になるまでは、モータ制御部に対して、Nライントリガ(XSHDIV信号)に同期してモータ駆動命令を出力する。そして、空きメモリ容量が所定量以下になると、Nライントリガ(XSHDIV信号)に同期してモータ駆動命令を出力しない。このような処理によって、前述のSTOP命令が出力されたのと同様の動作をさせるようにしても、実質的にSTOP命令が出力されたのと同様な効果が得られ、本発明の範囲を逸脱しない。
【0110】
次に、図6に示したフローチャートを参照し、本実施形態に係るステッピングモータ制御装置の位相シフトに関する加減速データテーブルの制御手順について説明する。
【0111】
先ず、モータ制御部3内の初期設定を行う(ステップS3001)。初期設定は、トリガ同期/非同期モード、回転方向、加減速データテーブルのステップアップ/ダウン、出力モード、モータ制御部イネーブル等の設定が含まれる。次に、ステップカウンタ17にステップデータをロードする(ステップS3002)。続いて、初期設定されたモードが同期モードまたはカラーモード(SYN=1)であるか否かを判断する(ステップS3003)。同期モード(カラーモード)である場合、Nライントリガ(XSHDIV信号)が入力されたかを判断して(ステップS3004)、XSHDIV=0である場合は、内部トリガであるXSHINT信号と同期をとる(ステップS3005)。ステップS3004でXSHDIV=0でない場合はステップS3006に移行する。
【0112】
続いて、内部トリガ(XSHINT=L)が入力されたか否かを判断して(ステップS3006)、位相シフト信号であるDATSIF信号をHighにし、励磁タイマデータをロードする(ステップS3007)。ステップS3003で初期設定されたモードが非同期モードまたはモノクロモード(SYN=0)ならば、ステップS3007に移行する。ステップS3006で内部トリガが入力されない場合、即ちXSHINT=Hの場合は、内部トリガ入力待ち状態を継続する。
【0113】
続いて、ステップS3007では、タイマデータをロードすると同時に、励磁タイマのカウンタアップまたはカウントダウンを実行し(ステップS3008)、タイマデータ設定値になるとTIMCARRY=H(タイマキャリー)を出力する(ステップS3009)。
【0114】
続いて、ステップデータのカウントアップ(アップカウンタの場合)またはカウントダウン(ダウンカウンタの場合)を行う(ステップS3010)。ステップカウンタ17の値がステップデータ設定値(アップカウントの場合)または00H(ダウンカウントの場合)になり、ステップキャリー(STPCARRY=H)が出力されたか否かを判断して(ステップS3011)、ステップキャリーが出力されたならば、加減速データテーブルのアップ/ダウンモードの設定がアップカウントモード(UDMOD=0)であるかを判断して(ステップS3012)、加減速データテーブルをカウントアップする(ステップS3013)。
【0115】
続いて、加減速データテーブルカウンタが設定されたデータテーブル数より大きいか否か(DataTableCount>MaxNum)を判断して(ステップS3015)、設定された加減速データテーブル数より大きければ、加減速データテーブルナンバーSD(5:0)に設定されたテーブルデータ数(MAXNUM)を入力する(ステップS3017)。ステップS3015で、加減速データテーブルカウンタが設定されたデータテーブル数以下ならば、加減速データテーブルナンバーSD(5:0)にカウントアップしたカウント値(NUM)を入力する(ステップS3018)。
【0116】
ステップ(ステップS3012)の判断において、加減速データテーブルのアップ/ダウンモードの設定がダウンカウントモード(UDMOD=1)ならば、加減速データテーブルをカウントダウンする(ステップS3014)。続いて、加減速データテーブルカウンタが1以下であるか(DataTableCount<=1)を判断して(ステップS3016)、1以下ならば、加減速データテーブルナンバーSD(5:0)にデータ01Hを入力する(ステップS3019)。ステップS3016で、加減速データテーブルカウンタが、1以下でないならば、加減速データテーブルナンバーSD(5:0)にカウントダウンしたカウント値(NUM)を入力する(ステップS3020)。
【0117】
ここで、ステップS3016において判断基準を1以下としているのは、加減速データテーブルのステップ数を例えば2ステップに設定した場合に、カウンタ値が0になる場合もあるためである。ステップS3017〜S3020の何れかにおいて、加減速データテーブルナンバーSDが設定された後、ステップS3002へ戻り、上述した動作を繰り返す。
【0118】
図6に示すように、加減速データテーブルナンバーは、最終的に設定された加減速データテーブル数または01Hに固定される。これは、モータの加速または減速を完了した後、定速回転を継続することを表している。図6に示す例において、モータを停止する方法としては、減速を完了した後、例えばモータ制御部3のイネーブル信号により励磁電流を停止する等の方法が考えられる。
【0119】
次に、図7に示したフローチャートを参照し、本実施形態に係るステッピングモータ制御装置のPWM出力の制御手順の概要について説明する。
【0120】
先ず、画像の読み取りの開始が指示されると、モータ制御部3内の初期設定を行う(ステップS4001)。PWM出力部8に関連する初期設定は、励磁パターンデータに含まれる所望の励磁電流を発生させるためのPWMデータ(5ビット)、電流パワーダウン時のPWMデータ(5ビット)、このPWMデータに切り替えるまでの電流パワーダウンタイマ、電流をパワーダウンするまでのXSHINT(Nライントリガ)数、PWMビット数の設定値が含まれる。
【0121】
ここで、電流パワーダウン時のPWMデータは、モータを低速で駆動するときに発生する騒音を防止するために、同一位相内で励磁電流を通常の状態から低めの状態に切り替える動作を行うが、低めの電流値に相当する。また、電流パワーダウンタイマは、同一位相の中で励磁電流が通電されてから、通常より低めの励磁電流に切り替えるまでのタイマである。また、電流をパワーダウンするまでのXSHINT(Nライントリガ)は、CPU1が暴走して高めの励磁電流を維持する時間があまり長く継続しないようにするためのものである。また、PWMビット数は、前述の5ビットの幅のPWMデータのうち何ビットをPWMデータとして有効とするかを表すデータである。
【0122】
カラー画像や高解像などの高精彩な画像を高速でを読み取る場合(不図示の操作部より指示される)は、大きなビット数(例えば5ビット)が設定される。これによって、正確な正弦波の電流波形が再現できるので、滑らかなモータの駆動が可能となる。高速で高精彩な画像を読み取る必要のない場合は、小さなビット数(例えば4ビット)が設定され、大きいビット数が設定された場合ほど滑らかなモータの駆動にはならない。
【0123】
説明を図7に戻す。
【0124】
次に、励磁位相を進めるための位相データシフト信号DATSIFがH(High)であるかを判断して(ステップS4002)、DATSIF=Hであるならば、PWM出力部8内のPWMカウンタをクリアする(ステップS4003)。
【0125】
ステップ(ステップS4002)で、位相データシフト信号DATSIF=L(Low)ならば、電流パワーダウン時のPWMデータに切り替えるPWMSEL信号が1であるか否か、即ち,電流パワーダウンをするかどうかを判断する(ステップS4004)。PWMSEL=1(電流パワーダウンする)ならば、電流パワーダウン時のPWMデータ11をPWMセレクタ7で選択する(ステップS4005)。ステッピング(ステップS4004)で、PWMSEL=0ならば、続いて、PWM出力部8のPWMカウンタ(PWMビット数を設定)をカウントアップする(ステップS4006)。
【0126】
次に、カウンタ値がPWM設定値(PWMデータの値)になったかを判断して(ステップS4007)、PWM設定値になった場合、PWM出力値を1に設定し(ステップS4008)、PWM設定値未満の場合、PWM出力値を0に設定する(ステップS4009)。PWMカウンタがPWMビット数まで(5ビットの場合32までカウントする)カウントしたところでPWMの出力値がすべて確定する。ここで、PWM出力値=1が出力される間、後段の不図示の電流源にON信号が伝達され、PWM出力値=0が出力される間、後段の不図示の電流源にOFF信号が伝達される。後段の不図示の電流源は、ON/OFF信号の長さによって所望の電流値の励磁電流を出力するようになっている。ステップS4008またはステップS4009でPWM出力値がすべて確定すると、ステップS4002に戻り、同様の処理を繰り返す。
【0127】
図8は、図1に示したステッピングモータ制御装置のタイマデータとステップデータからなる加減速データテーブルのレジスタ設定の一例を示す図である。
【0128】
図8に示した例では、タイマ設定レジスタ14ビット×40、ステップ数設定レジスタ8ビット×40まで設定できる場合を示す。加減速データテーブル数レジスタはデータテーブル数が40個あるので6ビット必要である。設定された加減速データテーブル数、例えば7テーブル内で、設定された加減速データテーブルのアップ/ダウンステップ数、例えばステップ数2に従い、テーブル1(TIMER1、STEP1)からテーブル3(TIMER3、STEP3)、テーブル5(TIMER5、STEP5)と移行することを示している。
【0129】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、CPUのソフトウェア処理を軽減し、且つ従来の高速読取時の1ライン割り込みに相当するモータ制御を実現することができるという効果がある。更に読取途中でモータ制御を変える場合でも、モータ駆動量と画像の読み取り位置の同期が取れているので歪のない画像を読み取るよう再開することができる。
また、ライントリガに同期しながら、N倍周期の同期信号内でモータの加減速を可能にし、CPUのソフトウェア処理を軽減し且つ従来の高速読取時の1ライン単位の割り込みに相当する加減速の可能なモータ制御を実現することができるという効果がある。
【0130】
請求項2の発明によれば、画像に適した最適な励磁電流が得られ、安定したモータの駆動ができるという効果がある。
【0131】
また、請求項3に記載の発明によれば、ステップアップ数またはダウン数記憶手段に保持されたステップアップ数またはステップダウン数に基づいて、上記加減速データテーブルのステップアップまたはステップダウンを行うので、ロード中でないレジスタの再書換を行うとともに、加減速データテーブルレジスタのアップダウンの組み合わせにより加減速データテーブル数以上の加減速制御を行い、該制御に対してソフトウェア処理の軽減と動作安定を図れる効果がある。また、モータ制御部をASIC等で実現した場合、ソフトウェア処理の軽減とゲート規模縮小を両立して加速領域の細分化を図れるという効果も奏する。
【0132】
更に、請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載のステッピングモータ制御装置において、前記モータ制御部は、前記加減速データテーブルのテーブル数を保持するテーブル数記憶手段を有し、該テーブル数記憶手段に保持されたテーブル数に基づいて前記加減速データテーブルのステップアップまたはステップダウンを停止するので、プログラム領域に書き込まれる加減速データのデータ数を減少させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置の一例を示すタイミングチャートである。
【図3】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置の読取停止時の一例を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置の読取再開時の位置調整の一例を示すタイミングチャートである。
【図5】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置の読取再加速時の一例を示すタイミングチャートである。
【図6】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置の位相シフトに関する加減速データテーブルの処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図7】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置のPWM出力の制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図8】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ制御装置のタイマデータとステッピングデータからなる加減速データテーブルのレジスタ設定の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 CPU
2 画像処理部
3 モータ制御部
4 励磁パターンレジスタ
5 励磁データセレクタ
6 励磁位相出力部
7 PWMセレクタ
8 PWM出力部
9 励磁位相ナンバーレジスタ
10 励磁移送カウンタ
11 電流パワーダウンPWMレジスタ
12 PWMカウンタ
13 電流パワーダウンタイマレジスタ
14 XSHカウンタ
15 電流パワーダウンXSHトリガレジスタ
16 励磁タイマ
17 ステップカウンタ
18 アップダウンカウント選択部
19 データテーブル最大数設定レジスタ
20 励磁タイマセレクタ
21 ステップカウントセレクタ
22 データ選択カウンタ
23 加減速データテーブルステップ数レジスタ
24 励磁タイマテーブル
25 ステップデータテーブル
26 XSHINT遅延設定レジスタ
27 XSHINT遅延カウンタ
28 XSHトリガジェネレータ
29 リード/ライトレジスタ
30 分周器
31 ROM
32 RAM
33 読取ユニット
Claims (8)
- 画像1ラインの自然数N倍の周期で発生する同期信号を受信する同期信号受信手段と、
前記同期信号の受信に同期して、N個のライントリガを生成するライントリガ生成手段と、
前記同期信号の受信に同期して、CPUから前記ステッピングモータの制御の指示を受信する指示受付手段と、
前記指示受付手段により受け付けた制御の指示に応じ、前記ライントリガ生成手段により生成されたライントリガに基づいて、少なくとも次の前記同期信号がくるまでの期間、前記ステッピングモータの制御を行うモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記ステッピングモータの位相を進めるタイマデータを保持する第1の記憶手段および前記タイマデータのステップ数を保持する第2の記憶手段を有し、前記保持されたタイマデータおよび前記ステップ数に基づきステッピングモータを制御し、
前記モータ制御手段は、前記ライントリガ生成手段により生成されたライントリガに同期し、前記タイマデータおよび前記ステップデータからなる加減速データテーブルを切り替えることにより前記ステッピングモータの加減速の制御を行い、
前記指示受付手段は、加速制御終了後も前記同期信号の受信に同期して、CPUから前記ステッピングモータの制御の指示を受信することを特徴とするステッピングモータ制御装置。 - 前記モータ制御手段は、前記ステッピングモータの励磁電流を決める所定ビット数のPWM出力データを保持するPWM出力データ記憶手段と、前記ステッピングモータの位相に同期して前記PWM出力データ記憶手段に保持されているPWMデータの出力を行うPWM出力手段とを有し、該PWM出力手段により出力されるPWMデータのビット数を設定することにより前記ステッピングモータの制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のステッピングモータ制御装置。
- 前記モータ制御手段は、前記加減速データテーブルのステップアップ数またはステップダウン数を保持するステップアップまたはダウン数記憶手段を有し、該ステップアップまたはダウン数記憶手段に保持されたステップアップ数またはステップダウン数に基づいて、前記加減速データテーブルのステップアップまたはステップダウンを行うことを特徴とする請求項1に記載のステッピングモータ制御装置。
- 前記モータ制御手段は、前記加減速データテーブルのテーブル数を保持するテーブル数記憶手段を有し、該テーブル数記憶手段に保持されたテーブル数に基づいて前記加減速データテーブルのステップアップまたはステップダウンを停止することを特徴とする請求項3に記載のステッピングモータ制御装置。
- ステッピングモータ制御装置を用いて行うステッピングモータの制御方法であって、
画像1ラインの自然数N倍の周期で発生する同期信号を受信する同期信号受信ステップと、
前記同期信号の受信に同期して、N個のライントリガを生成するライントリガ生成ステップと、
前記同期信号の受信に同期して、CPUから前記ステッピングモータの制御の指示を受信する指示受付ステップと、
前記指示受付ステップにおいて受け付けた制御の指示に応じ、前記ライントリガ生成ステップにおいて生成されたライントリガに基づいて、少なくとも次の前記同期信号がくるまでの期間、前記ステッピングモータの制御を行うモータ制御ステップとを備え、
前記ステッピングモータ制御装置は、前記ステッピングモータの位相を進めるタイマデータを保持する第1の記憶手段および前記タイマデータのステップ数を保持する第2の記憶手段を有し、前記モータ制御ステップは、前記保持されたタイマデータおよび前記ステップ数に基づきステッピングモータを制御し、
前記モータ制御ステップは、前記ライントリガ生成ステップにおいて生成されたライントリガに同期し、前記同期信号の1期間内で、前記タイマデータおよび前記ステップデータからなる加減速データテーブルを切り替えることにより前記ステッピングモータの加減速の制御を行い、
前記指示受付ステップは、加速制御終了後も前記同期信号の受信に同期して、CPUから前記ステッピングモータの制御の指示を受信することを特徴とするステッピングモータの制御方法。 - 前記モータ制御ステップは、前記ステッピングモータの励磁電流を決める所定ビット数のPWM出力データをPWM出力データ記憶手段に保持する保持ステップと、前記ステッピングモータの位相に同期して前記PWM出力データ記憶手段に保持されているPWMデータの出力を行うPWM出力ステップとを有し、該PWM出力ステップにおいて出力されるPWMデータのビット数を設定することにより前記ステッピングモータの制御を行うことを特徴とする請求項5に記載のステッピングモータの制御方法。
- 前記ステッピングモータ制御装置は、前記加減速データテーブルのステップアップ数またはステップダウン数を保持するステップアップまたはダウン数記憶手段を有し、前記モータ制御ステップは、前記ステップアップまたはダウン数記憶手段に保持されたステップアップ数またはステップダウン数に基づいて、前記加減速データテーブルのステップアップまたはステップダウンを行うことを特徴とする請求項5に記載のステッピングモータの制御方法。
- 前記ステッピングモータ制御装置は、前記加減速データテーブルのテーブル数を保持するテーブル数記憶手段を有し、前記モータ制御ステップは、前記テーブル数記憶手段に保持されたテーブル数に基づいて前記加減速データテーブルのステップアップまたはステップダウンを停止することを特徴とする請求項7に記載のステッピングモータの制御方法。
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