JPH0295198A - 原稿走査駆動装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複写機の駆動装置に関し、特に、ステッピン
グモータを用いた駆動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ＬＢＰ　（レーザ・ビーム・プリンタ）とＣＣＤ
（電荷結合素子）等の形態のラインセンサを用いた原稿
読取装置とを直接的に接続した複写機においては、原稿
走査光学系の戻り走査時間によって連続複写速度が決ま
る。なぜなら、プリンタは連続給紙が可能なため、各記
録紙間の間隔は理論上０にすることができるからである
。

しかしながら、例えばページメモリを持たない原稿読取
装置における連続複写の場合、各原稿読取走査の間に、
光学系を読取開始位置に戻すための戻り走査を必要とす
る。そのため、この戻り走査に要する時間分だけ各記録
紙間の間隔が広くなり、単位時間あたりの複写枚数が低
下してしまこのため、従来から走査光学系の戻り時間を
短縮する試みがなされているが、戻り走査速度としては
前進速度の７倍以上の速度が要求されるケスも増えてい
る。

複写機の駆動装置としてステッピングモータを用いた場
合、ステッピングモータの駆動パルスに起因する特有の
振動が問題となる。そこで、これに対し、機械的な強度
を増す方法および、固有振動数を駆動パルス周波数より
も１桁以上機械的にずらす方法などを用いて対処してい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、機械的な強度の増加は装置の大型化ある
いはコストの上昇を招いてしまうという問題点があった
。

また、例えば複写機の走査光学系の走査速度のレンジは
変倍率や走査方向によって、最小走査速度と最大走査速
度との比で６０倍にも達してしまう。

しかし、これらの広範囲の走査速度に対応したステッピ
ングモータの全駆動周波数帯域外に、機械的な固有周波
数を設定てきない場合も多いという問題点があった。

本発明の目的は上述の問題点を解決し、複写装置におけ
る複写速度を大幅に増加させることのできる原稿走査駆
動方法を提供することにある。

〔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に、本発明は、原稿走査
駆動源としてのステッピングモータと、ステッピングモ
ータの各相を励磁する信号のシーケンスを切り換える手
段と、ステッピングモータに流れる電流あるいは電圧の
少なくとも１つを制御する手段を有する原稿読取装置に
おいて、ステッピングモータの駆動制御を、原稿読取走
査時と戻り走査時とで切り換える手段を具える。

〔作　用〕

本発明によれば、ステッピングモータを励磁する信号の
シーケンスを変化させる手段と、ステッピングモータに
流れる電流あるいは電圧を制御する手段とを設け、ステ
ッピングモータの駆動条件に応じて、駆動方法を切り換
えて負荷の駆動状態に応し、かつ、必要トルクの変化に
対応して供給するエネルギーを変えることにより、ステ
ッピングモータ特有の振動を抑えるようにしたものであ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１図は本発明の一実施例の複写装置の構成を示す。本
装置の主要部分は、複写条件を決定する操作部１０９、
ステッピングモータ（以下ＳＭと略す。）への励磁信号
１１．４０を出力する５Ｍドライバ１１５および操作部
１０９からの指示に従ってＳＭドライバ１１５ヘコント
ロール信号を送るｃｐｕ　　（中央処理装置）１１６で
ある。ＣＰＩ１１１６にはメモリ１１６Ａが設けられて
おり、第５図に示すフローチャートに従った制御プログ
ラムが格納されている。装置全体の説明を行う前に、ま
ず、５Ｍトライバ１１５について述へる。上述以外の構
成要素については後述する。

第２図はＳｌクライバ路を示す。１相当りのＳＭバイポ
ーラ駆動部３０１は５Ｍ１０８の各相ごとに必要であり
、従って５Ｍ１０８が４相である場合には４つ必要であ
る。

第２図に示す回路の駆動方式は、定電流チョッパ駆動と
いわれるものであり、３０２はチョッパ回路である。第
３図（Ａ）および（Ｂ）はチョッパ回路３０２の定電流
チョッパ駆動の原理を示す。２０ｋＨｚ程度三角波を発
振する発振器３０４からの第３図（Ａ）に符号３八で示
す三角波を基準電圧とし、抵抗３０５によって５Ｍ１０
８の電流を電圧に変え、この電圧が基準電圧より低い区
間のみ、第３図（Ｂ）に示すように５Ｍ１０８にモータ
電圧をかけることにより、電流を一定に保つものである
。３０４肩よＰＷＭ（パルス幅変調）コンパレータであ
り、３０４Ｂは増幅器である。

この定電流チョっパ駆動により、５Ｍ１０８に流れる電
流が一定になるとともに、電流のオフからオンへの立ち
上かり、オンからオフへの立ち下がりが急峻になり、５
Ｍ１０８の高速回転に対する応答性が良くなる。

さらに、基準電圧である三角波の電圧レベルを上下させ
ると、それとともに一定にするＳＭの駆動電流レベルを
上下させることが可能となる。つまり、抵抗３０７の両
端の電圧は基準電圧（第２図のＡ点における電圧）・を
決めるための発振器３０４の出力電圧とのオフセット電
圧になるので、抵抗３０７の両端にかかる電圧が■（カ
レントダウン）信号によって変化するようにすることに
より、５Ｍ１０８に流す電流をＣ信号に従って変えるこ
とができる。

抵抗３０６および３０７をそれぞれ１にΩにすると、Ｃ
信号が＋５■のときには、ダイオード３０８かしゃ断状
態となるので、オフセット電圧は、抵抗３０６および３
０７の分圧比で決まる２、５Ｖとなる。そして、Ｃ信号
がＯｖのときには、ダイオード３０８が導通状態となり
、抵抗３０７には、ダイオド３０８の順方向電圧０．７
Ｖか印加される。

従ってＣ信号をＯｖにすることにより第３図（Ａ）の基
準発振レベルが１．８Ｖ減しられ、これによって５Ｍ１
０８はより小さい電梳値で駆動制御される。

３０３は相信号発生回路であり、ＣＰＵ１１６から出力
されたパルス信号ＣＬＫに同期したステップで、第４図
に示ずように５Ｍ１０８への相励磁信号Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄ、Ａ、Ｂ、Ｃおよび丁を出力する。４相の５Ｍ１
０８の場合、１パルスにおける回転角が０９度であるフ
ルステップ駆動と回転角が０．４５度であるハーフステ
ップ駆動とを切り換えるための信号がＦ／Ｈ信号である
。

相信号発生回路３０３　ＬＬ、Ｆ　／　Ｈ信号力”　１
　”　（ｆ）とき、フルステップ駆動を行うために４相
励磁の相励磁シーケンス、つまり第４図に矢印ａの方向
に示された前進駆動暗領域の相励磁シーケンスを出力す
る。Ｆ／Ｈの信号が“０°゛のときは、ハーフステップ
駆動を行うために３−４相励磁の相励磁シーケンス、つ
まり第４図に矢印すの方向に示された後進駆動暗領域の
相励磁シーケンスを出力する。

さらに、５Ｍ１０８の回転方向に関する制御はＦ／■信
号によって行われる。相信号発生回路３０３はＦ／Ｂ信
号が１″のときには、時開方向回転つまり複写機におい
ては、原稿読み取り時の前進駆動を行うように、Ｆ／Ｂ
信号が０°゛のときには反時計方向つまり後進駆動を行
うように、第４図にボしたパルスシーケンスで５Ｍ１０
８の相励磁信号を発生する。

第１図において、５Ｍ１０８の回転は５Ｍ１０８と同軸
に取り付けられたプーリ１０７に伝わり、タイミングベ
ルト１１７を介してプーリ１０７　と同径のプーリ１０
６に伝わる。プーリ１０５および１０６は同軸に取り付
けられており、プーリ１０５に取り付けられたワイヤ１
１８によってキャリッジ１０３が駆動される。

キャリッジ１０３は、原稿を照明する光源１０１　と原
稿からの反射光を受ける密着型センサ１０２とから成る
。プーリ１０５と１０ｆｔの直径の比は、３・１である
ため、５Ｍ１０８が３回転したときにプーリ１０５が１
回転する。プーリ１０５の直径は、４８．９＋ｎｍテす
るので、本実施例においてのプロセススピード８４ｍｍ
／ｓｅｃ　（１００％の複写倍率時の原稿走査速度）で
キャリッジ１０３を動かすためには、１相当り０．４５
ｄｅｇのハーフステップ駆動を行うと、１３１２ｐｐｓ
のパルス周波数で５ＭＩＯ３を駆動することが次式から
れかる。

＝　１３１２（ｐｐｓ） つまり、キャリッジ１０３は、１パルスで０．６４（μ
ｍ　）　　（８４（ｍｍ／５ｅｃ）÷１３１２（ｐｕｌ
ｓｅ／５ｅｃ））移動することになる。

従来例で述べたように、連続給紙の複写機において複写
速度を上げるためには、原稿読み取り後、で診るだけ速
くキャリッジ１０３をもどし、次の給紙までの間隔を短
かくしなければならない。

本実施例の複写機ではプロセススピード８４ｍｍ／ｓｅ
ｃてＡ４サイズ（紙長２１０ｍｍ）の用紙を毎分２０枚
複写するために、次式から算出されるように紙間隔を４
２ｍｍ　（時間間隔にして５００ｍ５ｅｃ　＝　４２　
（ｍｍ）÷８４　（ｍｍ／ｓｅｃ＞）　にしている。

へ４サイズの用紙１枚の複写時間（ｓｅｃ）　ｘプロセ
ススピード（ｍｍ／５ｅｃ）　−（６０（ｓｅｃ）／２
０）　ｘ　８４　（ｍｍ／ｓｅｃ）２１０（ｍｍ）　＝
４’２ｍｍ 以上の構成による実際の複写手順を第５図のＣＰＵ１１
６の制御シーケンスフローに基づいてｍ明する。複写を
行なう場合、まず、ステップ５５０１て用紙サイズ、複
写倍率などの複写条件を設定する。

用紙サイズは操作パネル１０９　に配設されている用紙
選択キー１１３て設定し、複写倍率は、複写倍率設定キ
ー１１２を用いて設定する。今、へ４サイズの用紙にお
いて１００％の倍率が設定されたとする。

設定された複写条件はＣＰＵ１１６に送られ、これをも
とにステップ５５０２において走査距離および走査速度
か算出される。Ａ４て倍率が１００％の場合、走査距離
は２１０ｍｍ　　（Ａ４サイズの紙長）で走査速度は前
述のように１３１２（ｐｐｓ）　　（１３１２（ｐｐｓ
）÷１）となる。吹にステップ５５０３においてコピー
キー１１０が押されたことが確認されると、ステップ５
５０４の前進駆動に移る。前進駆動時は、Ｆ／Ｂ信号を
”　ｉ　”にし、ハーフステップ駆動を行うのでＦ／Ｈ
信号を′０°′にし、さらにＳＭＩ　０８に流ず電流を
減らすためにＣＤ信号な°゛０°°にする。そして１３
１２（ｐｐｓ）の周波数でパルス信号ＣＬＫを出力する
。

しかし、原稿を一定速度で読むに当り、いきなり１３１
２（＋１１ＩＳ）の速度で立ち上げると、立ち上げ直後
の振動が大きくなるため、第６図に示すように、５０ｎ
　（ｐｐｓ）　、　１０００　（ｐｐｓ）　、　＋３１
２　（ｐｐｓ）と段階的に速度を上げて行き、さらに１
３１２　（ｐｐｓ）になフた後も２０　（ｍｓｅｃ）の
振動吸収時間を設りる。ゆえに実際に原稿を読むまでに
第６図に符号りで示す斜線部の５０　（ｍｓｅｃ）の時
間（パネル数は４１ｐｕｌｓｅｌ必要とする。Ａ４サイ
ズの原稿を読むためには、３２８０（ｐｕｌｓｅ）　（
＝　２１０　（ｍｍ）÷０．６４　（ｐ　ｍ　／　ｐｕ
ｌｓｅ）　）必要とする。

ゆえに、原稿を一定速度＋３１２（ｐｐｓ）で読み始め
ると、ステップ５５０５において、３２８０　（ｐｕｌ
ｓｅ）　と立ち上げパルス数４１　（ｐｕｌｓｅ）　　
とを合わせて３３２１（ｐｕｌｓｅ）を数えて前進駆動
を終了する。

前進駆動を終了すると、次にステップ５５０６の後進駆
動に移る。後進駆動時にはＦ／Ｂ信号を０°′にし、フ
ルステップ駆動なのて、Ｆ／Ｈ信号を１°°にしＳＭに
は定格電流を流ずのでＣＤ信号を″１゛にする。そして
、パルス信号ＣＬＫを出力することになるが、５Ｍ１０
８が応答できる加速度には限りがあるため、第６図に示
すように後進駆動時は始めと終りで１０ｍ５毎に、１０
００（ｐｐｓ）ずつ段階的に加減速している。１０００
０　（ｐｐｓ）は、本実施例で用いた５Ｍ１０８が応答
できる限界の周波数に近い。

ゆえに後進時にこれ以上の速度でホームポジション（１
−ＩＰ）にもどることは困難である。

ここでは、後進駆動に要する時間は４３２ｍ５ｅｃであ
るが、これは、紙間隔時間５００ｍ５ｅｃと前進駆動時
における斜線部りの立ち上げ時間５０ｍ５ｅｃを合わせ
た５５０ｍ５ｅｃ以内でもどるために設定した時間であ
る。

後進駆動時も前進駆動時に出した３３２１　（ｐｕｌｓ
ｅ）をステップ５５０７において、第６図に示すように
、加速駆動部Ａにて５００パルス、　１００００ｐｐＳ
の等速駆動部Ｂにて２３２１パルス、減速駆動部Ｃにて
５００ハルスのパルス数て駆動する。

前進時にハーフステップ駆動を用いるのは、従来例で述
べたように５Ｍ１０８を駆動装置として用いた場合、駆
動パルスに起因する特有の振動が問題となるが、ハーフ
ステップ駆動によフてパルス周波数を高くすることで振
動を抑えることができるからである。つまり、低い周波
数において５Ｍ１０８の振動は大きくなる傾向にあり、
さらに画像上で目につくのは低い周波数の振動だからで
ある。また、ハーフステップ駆動においては、１パルス
での回転角が小さいため、１パルスごとの振動は、より
小さくなる。ただし、後進時の振動は、画像形成に関与
しないため、後進時には最高速の出せるフルステップ駆
動を用いる。

また、後進時に高速で５Ｍ１０８を動かすためには、５
Ｍ１０８に大きなトルクか必要である。しかし、前進時
は低速てあり、本来、大きなトルクを必要としないため
、大きな１〜ルクで前進時低速回転を行うと、大きな振
動か発生してしまう。そのために第２図に示したＳＭト
ライ八へ路１１５で、外部からのＣＤ信号に従って５Ｍ
１０８に流す電流を制御する必要が生しる。つまり低速
回転で大きなトルクが不必要な前進駆動時には、５Ｍ１
０８に流す電流を減らすことによって５Ｍ１０８のトル
クを減らし、高速回転で大きなトルクが必要な後進駆動
時には定格電流を５Ｍ１０８に流す。

実施例２ ステッピングモータの駆動方法としては、定電圧駆動と
定電流駆動があるが、実施例１で説明したように、定電
流駆動は高速回転時の応答を良くするために、電圧のオ
ン、オフをくり返すことによって電流を一定に保つとと
もに、電流の立ち上がりを急峻にする駆動である。ゆえ
に高速応答性は良くなるもののＳＭに流れる電流値が急
激に変化することがＳＭの振動を犬ぎくすることもしば
しばある。そこで第１図に示したように複写機の走査光
学系の駆動装置に５Ｍ１０８を用いた場合、その振動か
問題となり、比較的低速でしか５Ｍ１０８を動かさない
原稿読取り時、すなわち前進駆動時は、振動か比較的少
ない定電圧駆動を用いることが考えられる。

定電圧駆動は、定電圧源を用いて駆動する方法であり、
電流の立ち上がり時間は、モータ巻線の抵抗Ｒとインダ
クタンスしによる時定数Ｌ／Ｒで決まる。この時定数に
よる電流の立ち上がりは、定電流駆動のときよりもゆる
やかであるため、高速応答性は悪いが、５Ｍ１０８の振
動は軽減される。

しかし、後進駆動時には実施例１で述べたように高速回
転が必要なため、定電流駆動を行う必要がある。そこで
前進駆動時と後進駆動時に面駆動を切り換えれは、最適
な駆動が可能となる。

第７図は、そのための回路である。第７図において第２
図と同様の個所には同一の符号を付す。

定電流駆動を定電圧駆動に変える信号Ｖ／Ｃが”　１　
”　（＋ｓｖ）になったときには、実施例１で説明した
チョッパ回路３０２の出力はＯｖになり、電流検出用抵
抗３０５も短絡されるため、定電流チｈツバ駆動から定
電圧駆動に変わる。信号Ｖ／Ｃがｏ”（＋ｏｖ）のとき
には、定電液駆動である。

そして、この信号Ｖ／Ｃは実際のコピーシーケンスにお
いては実施例１のカレントダウン信号ＣＤと同等に用い
られ、光学系前進時にはＳＭｌ　０Ｂの定電圧駆動制御
のために°゛１°°レヘル、レベ時には５ＭＩＯ３の定
電流駆動制御のために°０“レベルとしてＣＰＩ１１１
６により制御される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、複写機の光学
系の駆動に用いるステッピングモータの駆動制御を光学
系の前進と後進で切り換える手段を設けるようにしたの
で、前進時は低振動の高精度の画像読取り、後進時は大
トルクによる高速な光学系読取りが可能となり、機械的
な光学系の強度の向上が不要となり装置コストが低減さ
れる効果がある。

また、上述のような簡単な切り換え手段により、光学系
前進時の読み取り画質を劣化させることなく光学系後進
の時間を短縮することが可能となるため、駆動方法切り
換え回路に要するわずかなコストで、高品位の複写装置
の大巾なスピードアップが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図は本
発明の一実施例における定電流チョッパ駆動用５Ｍトラ
イバの回路図、 第３図は第２図に示したチョッパ回路の定電流チョッパ
駆動の原理図、 第４図は本発明の一実施例のタイムチャート、第５図は
本発明の一実施例の複写機の５Ｍ駆動フローチャート、 第６図は本発明の一実施例におけるＳＭへのパルスシー
ケンスを示す図、 第７図は本発明の他の実施例のＳＭドライバ回路図であ
る。 １０１・・・光源、 ＋０２・・・密着型センサ、 １０３・・・キャリッジ、 １０４・・・原稿台、 １０５．１０６，１０７　・・・プーリ、１０８・・・
ステッピングモータ（ＳＭ）、１０９・・・操作部、 １１０・・・コピーキー １１１・・・複写倍率表示部、 １１２・・・複写倍率設定キー １１３・・・用紙選択キー １１５・・・ステッピングモータトライバ、１１６・・
・ｃｐｕ　　（中央処理装置）、１１７・・・タイミン
グベルト、 １１８・・・ワイヤ、 ３０１・・・１相当りのＳＭバイポーラ駆動部、３０２
・・・定電流チョッパ駆動部、 ３０３・・・相信号発生回路、 ３０４・・・三角波発振回路、 ３０６．３０７・・・抵抗、 ・・・ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　原稿走査駆動源としてのステッピングモータと、
   該ステッピングモータの各相を励磁する信号のシーケン
   スを切り換える手段と、前記ステッピングモータに流れ
   る電流あるいは電圧の少なくとも１つを制御する手段を
   有する原稿読取装置において、 前記ステッピングモータの駆動制御を、原稿読取走査時
   と戻り走査時とで切り換える手段を具えたことを特徴と
   する原稿走査駆動装置。