JPH10136694A - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JPH10136694A
JPH10136694A JP8284006A JP28400696A JPH10136694A JP H10136694 A JPH10136694 A JP H10136694A JP 8284006 A JP8284006 A JP 8284006A JP 28400696 A JP28400696 A JP 28400696A JP H10136694 A JPH10136694 A JP H10136694A
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JP
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scanning
driving
current
stepping motor
drive
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JP8284006A
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English (en)
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Noriyuki Jinbo
典幸 神保
Akira Takasu
亮 高須
Morio Kinoshita
守生 木下
Katsuhide Sakai
克英 酒井
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/04Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B27/00Photographic printing apparatus
    • G03B27/32Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera
    • G03B27/52Details
    • G03B27/522Projection optics
    • G03B27/525Projection optics for slit exposure
    • G03B27/526Projection optics for slit exposure in which the projection optics move
    • GPHYSICS
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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    • G03G15/04Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要な走査速度に応じて駆動トルクを最適に
設定し、原稿を精度よく走査することができる画像読取
装置を提供する。 【解決手段】 パルス制御されたステッピングモータ3
6により、スキャナを所定の走査速度で移動させて原稿
を光学的に読み取る画像読取装置であって、原稿走査時
において、励磁信号生成回路202から設定速度に応じ
た基本となる励磁信号を発して各AND回路204に出
力すると共に、マイクロステップ生成回路203は、電
流/PWM制御回路205からマイクロステップの分割
ステップ数、最大駆動電流および各ステップにおける最
大駆動電流に対するパーセンテージのデータを得て、各
分割ステップ周期におけるONクロック信号の発生回数
を決定してAND回路204に出力し、マイクロステッ
プ駆動を行う。この場合、走査速度が小さいほど当該最
大駆動電流は小さく設定されるので、負荷トルクと駆動
トルクのバランスを取りながら低振動の回転動作を得る
ことができ、読取精度の高い画像読取装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機などの原稿
読取部に用いられる画像読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、ミラースキャン方式の複写機な
どにおいては、その原稿読取部のプラテンガラスに原稿
を載置し、当該プラテンガラスの下方に設けられたスキ
ャナを原稿面と平行に移動させることにより、当該原稿
の画像を光学的に読み取るようにしている。
【0003】この際、スキャナの移動速度(走査速度)
や読取り開始のタイミングが不安定であると、再生画像
に乱れが生じ、高品質な画像形成が望めない。そこで、
スキャナの移動機構の駆動源としてステッピングモータ
を使用し、パルス制御により当該スキャナの走査速度お
よび読取位置などの制御を正確に行っている。このよう
なステッピングモータは、ロータの周囲に配設された複
数のステータコイルのグループ(一般に「相」と呼ばれ
る)に矩形状の定電流の駆動パルス(フルステップパル
ス)を与えて励磁し、この励磁する相を次々に変化させ
て回転駆動させるようになっており、その励磁方式とし
て、常に1相のみが励磁された状態で駆動する1相励磁
方式、常に2相が励磁された状態で駆動する2相励磁方
式およびこれらの励磁方式が相互に行われる1、2相励
磁方式などがある。
【0004】ところが、このようなフルステップパルス
によるステッピングモータの駆動制御(以下、「矩形波
駆動」という。)においては、励磁する相の切換ごとに
駆動電流が急激に立ち上がるため、モータ内部の磁束分
布が急激に変化して駆動トルクに変動が生じ(トルクリ
ップル)、ロータの回転に円滑さを欠いて騒音や振動が
生じる原因となっていた。
【0005】特に、振動が生じた場合には、その振動が
動力伝達機構を介してスキャナに伝わり画像読取精度に
悪影響を与えて、画像ブレが生じてしまう結果となる。
このような問題を回避するため、例えば、特開平4ー8
198号公報には、各相に順次加える矩形状の駆動パル
スを多数のステップに分割して正弦曲線に近づけること
によりステッピングモータの回転を制御する方法が開示
されている。この駆動方式は、一般にマイクロステップ
駆動方式と呼ばれ、駆動電流の立ち上がり、立ち下がり
時の変化が滑らかであって磁束分布の変化も少ないの
で、トルクリップルが生じにくく、ロータの回転が滑ら
かになるという利点がある。これによりステッピングモ
ータ駆動時の振動や騒音が低減し、画像読取精度を向上
させることが可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、多数枚の原
稿を連続して画像読取部に送ることができる原稿自動搬
送装置の普及と共に、複写機の原稿の読取り効率ひいて
は単位時間当たりのコピー枚数(以下「CPM」(Co
py Per Minuteの略)という。)を向上さ
せることが広く望まれており、そのためには、スキャナ
で原稿を読み取った後、当該スキャナをできるだけ速く
走査開始位置に復帰(リターン)させる必要がある。
【0007】このように復帰速度を高速化するためには
トルクの大きなステッピングモータを使用しなければな
らないが、そうすると原稿走査時にスキャナにスライダ
ー振動が生じるという新たな問題が生じてくる。すなわ
ち、原稿走査時においては、その走査速度がそれほど大
きくないため、ステッピングモータに必要なトルクは、
復帰時の数分の1で足りるのであるが、上述のようなト
ルクの大きなステッピングモータを使用することによ
り、原稿走査時におけるステッピングモータの駆動トル
クとスキャナの移動に伴う負荷トルクのバランスが大幅
に崩れ、スキャナを摺動可能に保持するレールの移動方
向に沿って生ずるスキャナの振動(スライダー振動)を
生じ、これが原稿読み取り時における同期ズレを招いて
再現画像の質を悪くする結果となる。
【0008】特に、複写倍率の変化が可能な複写機にあ
っては、最大倍率での走査速度は大変遅くなるため、ト
ルクバランスの崩れがさらに拡大し、スライダー振動も
増大して再現画像の質の劣化が顕著になる。上述のマイ
クロステップ駆動による駆動制御においては、マイクロ
ステップの分割ステップ数などを増やして分解能を高め
ても駆動トルクの制御には限界があり、仮に当該マイク
ロステップ駆動による駆動トルクの制御がある程度可能
であったとしても、複写機のように広い倍率レンジで、
しかも細かい倍率変化が望まれるものについては、それ
に応じて走査速度が細かいステップで設定されるため、
負荷トルクの変化も複雑となり、駆動制御のために使用
するCPUとして処理速度および分解能が非常に高いも
のが要求されると共に、当該制御プログラムを格納する
メモリの容量も増大し、大変なコストアップとなる。
【0009】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、走査速度の大きさに応じて駆動トルクを最
適に設定し原稿を精度よく読み取ることができる画像読
取装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る画像読取装置は、原稿に対して走査手
段を移動させて、当該原稿の画像を光学的に読み取る画
像読取装置において、ステッピングモータにより、走査
手段を走査開始位置から原稿面に沿って所定の走査速度
で移動させる駆動手段と、前記ステッピングモータの各
相に加える駆動パルスを、その最小駆動電流から最大駆
動電流まで多数のステップに分割してマイクロステップ
駆動する制御手段と、前記駆動パルスにおける最大駆動
電流を、前記走査手段の走査速度に応じて変更する最大
駆動電流変更手段と、を備えたことを特徴とする。
【0011】また、本発明に係る画像読取装置は、前記
制御手段が、マイクロステップ駆動において上記駆動パ
ルスの分割ステップ数を変更するステップ数変更手段を
さらに備え、走査速度が小さくなるほど、最大駆動電流
変更手段によりその最大駆動電流を小さくする一方、ス
テップ数変更手段により各駆動パルスにおける分割ステ
ップ数を増加するようにしたことを特徴とする。
【0012】さらに、本発明に係る画像読取装置は、前
記制御手段が、原稿走査後の走査手段を走査開始位置に
復帰させる際に、定電流の駆動パルスによる矩形波駆動
により前記ステッピングモータを駆動制御することを特
徴とする。さらに、また、本発明に係る画像読取装置
は、前記制御手段が、走査手段を走査開始位置へ復帰さ
せる際の駆動方式を、矩形波駆動とマイクロステップ駆
動に選択的に切り換えることができる駆動方式切換手段
を備えることを特徴とする。
【0013】さらに、また、本発明に係る画像読取装置
は、前記ステッピングモータが、3相ステッピングモー
タであることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像読取装置
の実施の形態を、アナログ式の複写機に適用した場合に
ついて説明する。 (1)アナログ式複写機全体の構成 まず、当該アナログ式複写機(以下、単に「複写機」と
いう。)の全体の構成を図1により説明する。
【0015】同図に示すように、この複写機は、原稿自
動搬送装置10と、画像読取部30と、プリンタ部50
と、給紙部70とからなる。原稿自動搬送装置10は、
複数の原稿を1枚ずつ自動的に画像読取部30に送る装
置であって、原稿給紙トレイ11に載置された原稿は、
給紙ローラ12、捌きローラ13、捌きパッド14によ
り1枚ずつ分離されてガイド15に沿って下方に送ら
れ、さらにレジストローラ16および搬送ベルト17に
よって、プラテンガラス22上に設定された所定の原稿
読取位置まで搬送される。
【0016】原稿読取位置に搬送された原稿は、画像読
取部30によりその画像を読み取られた後、再び、搬送
ベルト17により図の右方向に送られ、排紙ローラ18
を経て原稿排紙トレイ19上に排出される。この原稿の
裏面も読み取る場合には、切換爪20により原稿の搬送
路を反転ローラ21方向に切り換え、当該反転ローラ2
1により原稿を反転させて再びプラテンガラス22方向
へ移送し、さらに搬送ベルト17により当該プラテンガ
ラス22の上記原稿読取位置まで搬送する。
【0017】そして、当該原稿の裏面が画像読取部30
により読み取られると、搬送ベルト17が駆動して原稿
が図の右方向に搬送され、上述の排紙動作によって原稿
排紙トレイ19上に排出されると共に、原稿給紙トレイ
11に載置された次の原稿が原稿読取位置まで送られる
ようになっている。画像読取部30には、プラテンガラ
ス22の下方をステッピングモータ36(図2参照)の
駆動により図の矢印方向に移動する第1スライダーユニ
ット(スキャナ)31がある。この第1スライダーユニ
ット31には、露光ランプ311とこの露光ランプ31
1の照射による原稿からの反射光をプラテンガラス22
に平行な方向に反射する第1ミラー312が設置され、
この反射光はさらに第2、第3ミラー321、322を
介して変倍用レンズ35に入射され、変倍用レンズ35
を通過した光線は、さらに第4、第5ミラー331、3
32および第6ミラー34を介して、感光体ドラム51
の表面を露光走査する。
【0018】この感光体ドラム51は、上記露光を受け
る前にクリーニング部52で感光体表面の残留トナーを
除去され、さらにイレーサランプ(図示せず)の照射を
受けて除電された後、帯電チャージャ53により一様に
帯電されており、このように一様に帯電した状態で上記
露光を受けると、感光体ドラム51表面に静電潜像が形
成される。
【0019】現像器54には、黒色トナーとキャリアの
2成分からなる現像剤が収納されており、トナーを供給
して感光体ドラム51表面に形成された上記静電潜像を
現像してトナー像を形成する。一方、給紙部70には、
2つの用紙カセット71、72が設けられており、これ
らのカセットに積載された複写紙のサイズは、光電式の
用紙サイズ検出センサSE1、SE2によって検出され
る。
【0020】そして、上述の感光体ドラム51の露光お
よび現像の動作を同期して、必要なサイズの複写紙が、
用紙カセット71、72のいずれかから、給紙ローラ7
11もしくは712の駆動により給紙され、感光体ドラ
ム51の下方で当該感光体ドラム51の表面に接触し、
転写チャージャ55の静電力により、感光体ドラム51
表面に形成されているトナー像が当該複写紙表面に転写
される。
【0021】その後、複写紙は、分離チャージャ56に
よって感光体ドラム51の表面から引き剥がされ、搬送
ベルト57により定着部60に搬送される。複写紙に転
写されたトナー像は、触れるとすぐに剥がれる不安定な
状態であるので、上記定着部60において内部にヒータ
を備えた定着ローラ61で加熱しながら押圧することに
より、トナー粒を紙の繊維の間に浸透させて定着させ
る。定着後の複写紙は、排出ローラ62により排紙トレ
イ63上に排出される。
【0022】なお、複写機前面の操作しやすい位置に
は、操作パネル90(図1の破線)が設置されている。
この操作パネルは、コピー開始を指示するためのコピー
スタートキーやコピー枚数設定用のテンキーなどの各種
の入力キーのほか、当該設定された内容を表示する表示
部などを備えている。図2は、上記画像読取部30の駆
動部分の構造を示す斜視図である。この画像読取部30
は、第1スライダーユニット31、第2スライダーユニ
ット32、第3スライダーユニット33を備えており、
各スライダーユニットは、その両端部において、副走査
方向(矢印A方向)に配設されたレール(図示せず)に
よって摺動可能に保持されている。
【0023】第1スライダーユニット31は、上述のよ
うにスキャナとして作用するものであって、露光ランプ
311、第1ミラー312およびこれらを保持する第1
スライダー313とからなり、第2スライダーユニット
32は、第2ミラー321、第3ミラー322およびこ
れらのミラーをそのミラー面が90度をなす状態で保持
する第2スライダー323とからなる。同様に、第3ス
ライダーユニット33も、第4ミラー331、第5ミラ
ー322およびこれらのミラーをそのミラー面が90度
をなす状態で保持する第3スライダー323とからな
り、これらのミラー312、321、322、331、
332相互の位置関係は、図1に示す通りであって、第
6ミラー34と合わせて、露光ランプ311の原稿面か
らの反射光を感光体ドラム51の表面に導く。
【0024】次に、前記第1スライダーユニット31、
第2スライダーユニット32を往復動させるための駆動
機構について説明する。この駆動源としてステッピング
モータ36が利用されており、当該ステッピングモータ
36は、ピニオン361、平歯車371を介して、図示
しない軸受け部によって回転自在に保持されたシャフト
37を回転駆動する。このシャフト37の両端部にはプ
ーリ372、プーリ372’が固定されており、シャフ
ト37の回転と共に回転する。これらのプーリ372,
372’と副走査方向の反対側に設けられたプーリ3
9,39’の間には、それぞれワイヤー38,38’が
掛け渡されており、各ワイヤー38,38’の途中に、
第1スライダーユニット31の端部が固定されている。
【0025】一方、第2スライダー313の両側面に
は、2つのプーリ対40,41および40’,41’が
軸支されており、これらのプーリ40,41,40’,
41’に上記ワイヤー38,38’が図に示すような状
態で掛け渡されている。ワイヤー38,38’の一端
は、固定ピン42,42’により画像読取部30本体に
固定されており、またその他端は、ネジリコイルバネ4
3、43’の一旦に固定されて、ワイヤー38,38’
に適当な張力を与えるようになっている。
【0026】このような構成において、ステッピングモ
ータ36を回転駆動させると、プーリ372,372’
を介してワイヤー38、38’が移動し、これに追随し
て第1スライダーユニット31および第2スライダーユ
ニット32が移動する。このとき、プーリ40,41,
40’,41’が動滑車の役目を果たすため、第2スラ
イダーユニット32は、第1スライダーユニット31に
対してその1/2の速度で同一方向へ移動することにな
る。
【0027】これにより、第1スライダーユニット31
が原稿走査のため移動しても、当該第1のミラー312
から変倍用レンズ35までの光路長が一定に保たれ、変
倍用レンズ35による結像位置を常に感光体ドラム51
の表面に維持することができる。なお、第1スライダー
ユニット31による原稿走査が終わると、ステッピング
モータ36を逆回転させて元の走査開始位置に復帰させ
る。このとき第2スライダーユニット32も追随して元
の位置に復帰する。
【0028】また、図の44は、変倍用レンズ35およ
び第3スライダーユニット33を移動させて拡大倍率を
変えるための駆動モータである。この駆動モータ44の
回転は、図示しない動力伝達機構を介してプーリ45と
変倍用カム46に伝えられ、それぞれを所定の回転速度
で回転駆動する。プーリ45と、副走査方向の沿って設
けられた他のプーリ(図示せず)にはワイヤー451が
掛け渡され、ワイヤー451の途中には、変倍用レンズ
35を載置したレンズ取付台351が固定される。この
レンズ取付台351は、図示しないスライド機構により
副走査方向に移動可能であって、プーリ45の回転動作
に伴ってワイヤー451と共に移動し、これにより上記
第1ミラー312(正確には原稿面)と変倍用レンズ3
5との光路長を変化させ、再生画像の倍率を変化させる
ようになっている。
【0029】また、第3スライダー333の奥側の側面
には、副走査方向に延びるアーム部材334が付設され
ており、このアーム部材334の先端部には、上記変倍
用カム46の外周面に当接する当接部材335が固定さ
れる。一方、引張りバネ336がアーム部材334を矢
印B方向へ付勢しているので、当接部材335が常に変
倍用カム46の外周に当接することになり、当該変倍用
カム46の回転に連れてアーム部材334および第3ス
ライダー333が所定量変移する。
【0030】これにより、変倍用レンズ35の移動に同
期して第3スライダーユニット33が必要量変移するこ
とになり、変倍用レンズ35から感光体ドラム51まで
の光路長が適切に調整されて、当該感光体ドラム51の
表面に常に原稿画像が結像され、倍率の変更が容易にな
される。 (2)制御部100の構成 次に上記複写機内部に設置される制御部100の構成を
図3のブロック図により説明する。
【0031】この制御部100は、5個のCPU101
〜105を中心として構成され、各CPU101〜10
5には、それぞれの制御に必要なプログラムを格納した
ROM111〜115およびプログラム実行時のワーク
エリアとなるRAM121〜125が設けられている。
各CPU101〜105は、データバス150、152
およびシリアルI/O151を介して接続されており、
割り込み制御により相互にデータやコマンドの授受を行
なうことができる。また、各CPU101〜105は、
装置本体に電源が投入されると、それぞれのROMに各
された初期化プログラムを読み出して、内部のレジスタ
やRAMを初期化して初期設定すると共に、内部タイマ
により計時を開始して、各ルーチンの時間が所定時間内
となるように監視するようになっている。
【0032】以下、制御部100各部の構成およびその
動作を、操作者の操作パネル90へのキー入力を受け付
けて、原稿を読み取り、当該画像データを処理して印字
に至るまでの順に従って説明する。CPU101は、操
作パネル90からの指示内容を各CPUに使えると共
に、操作パネル90の表示内容を制御する。すなわち、
ROM111に格納された制御プログラムに基づき、操
作パネル90の各種操作キーからの信号をI/Oポート
131を介して各CPUに送信し、またI/Oポート1
41を介して他のCPUから受信した情報に基づき操作
パネル90の表示部における表示内容を制御する。
【0033】操作パネル90から必要なモードを設定し
てコピー開始の指示がなされると、CPU102により
原稿自動搬送装置10の動作が制御され、原稿が画像読
取部30のプラテンガラス22上に搬送される。すなわ
ち、CPU102は、ROM112に格納された制御プ
ログラムに基づき、操作パネル90からのコピー開始の
指示を受けると、まず、図示しない光電センサにより原
稿給紙トレイ11上の原稿の有無を確認し、その存在を
確認すると、原稿自動搬送装置10の各ローラや搬送ベ
ルト17を前述のように駆動制御して原稿をプラテンガ
ラス22の原稿読取位置まで送る。
【0034】このようにして原稿が原稿読取位置まで送
られると、CPU102は、CPU105にその旨を連
絡し、これによりCPU105はタイミングを取ってC
PU103にスキャン要求を送る。CPU103は、上
記スキャン要求を受けて、画像読取部30における原稿
読取り走査を制御する。すなわち、ROM113から上
記制御に必要なプログラムを読み出して、これに基づき
タイミングを取りながら各種の制御信号を発し、露光ラ
ンプ311をオンにすると共にI/Oポート133を介
して後述するスキャナ駆動回路200に制御信号を発し
て、ステッピングモータ36の回転を制御し、上述の第
1スライダーユニット31を所定の走査速度で移動させ
て原稿を走査する。そして、当該原稿を読み取った後
は、速やかに当該第1スライダーユニット31を走査開
始位置まで復帰させる。
【0035】なお、操作者が操作パネル90から予め倍
率を指定している場合には、上記原稿走査に先立ち、I
/Oポート143を介して倍率駆動回路に制御信号を与
え、これにより駆動モータ44を駆動して、所定の倍率
が得られるように変倍用レンズ35および第3スライダ
ーユニット33を変移させておく。このような走査動作
によって得られた原稿の画像は、上述の画像読取部30
の光学系により、所定の周速度で回転する感光体ドラム
51の表面に結像して静電潜像を形成し、CPU104
の印字制御の下に上記電子写真プロセスが実行され複写
紙上に画像が形成される。
【0036】すなわち、ROM114には、当該印字制
御のプログラムが格納されており、CPU104は、こ
のプログラムを読み出して、I/Oポート144を介し
てメインモータMの回転や、この回転を感光体ドラム5
1や搬送ベルト57のローラなどの回転軸に伝達するク
ラッチ機構(図示せず)のON/OFF動作を制御し
て、複写紙への印字を実行する。
【0037】この際、CPU104にはI/Oポート1
34を介して作像系の各種センサの検出信号が入力さ
れ、例えば、感光体ドラム51へのトナーの付着量を検
出する濃度検出センサのほか、温度センサや湿度センサ
などの検出信号(これらのセンサは、いずれも図示して
いない)により、帯電チャージャ53や転写チャージャ
55などの出力を調整して最適な再現画像が得られるよ
うに制御し、また、用紙サイズ検出センサSE1、SE
2からのサイズ検出信号により、用紙カセット71、7
2を適切に選択して給紙動作を制御し、あるいは、図示
しない紙詰まり検知センサからの検出信号により紙詰ま
りを検知して、CPU101を介して操作パネル90の
表示部にその旨を表示させる。
【0038】なお、上述の各CPU101〜104にお
ける制御動作は、全てCPU105によってタイミング
を取りながら制御されるようになっており、CPU10
5は、当該ROM115から必要な制御プログラムを読
み出して、内部タイマーにより時間を管理しながら、全
体の処理ルーチンを統一的に行わせ、上述のコピー動作
が円滑に行えるように制御する。 (3)スキャナ駆動回路200の構成 図4は、上述のCPU103からの制御信号に基づき、
ステッピングモータ36を駆動制御して、第1スライダ
ーユニット31や第2スライダーユニット32を目的通
り移動させるためのスキャナ駆動回路200のブロック
図である。
【0039】同図に示すように、このスキャナ駆動回路
200は、アップ/ダウン(U/D)カウンタ201、
励磁信号生成回路202、マイクロステップ生成回路2
03、AND回路204、電流/PWM制御回路20
5、バッファアンプ206、トランジスタ207、ステ
ッピングモータ36の各相へ通電される電流値を検出す
る電流検出回路208、トランジスタ207保護のため
のダイオード209および各バイアス抵抗RS1、RS
2、とからなる。
【0040】また、ステッピングモータ36は2相式で
あって、そのステータコイルはA相、B相およびA’
相、B’相からなる。CPU103より出力される速度
設定信号は、ステッピングモータ36の加速→定速→減
速→復帰などの回転動作を指示するため、クロック信号
で与えられ、必要な速度に応じてクロック周期を変化さ
せ、高速時ほど当該クロック周期が短くなる。また、回
転方向設定信号は、「H]、「L」のレベル信号として
与えられ、例えば、「L」レベルのとき時計回りの回転
(CW)、「H」レベルのとき反時計回りの回転(CC
W)として制御される。
【0041】このような速度設定信号および回転方向設
定信号(例えば、CW信号)が、U/Dカウンタ201
に入力されると、U/Dカウンタ201は、上記速度設
定信号を分周して、図6の最上段に示すような速度設定
パルス信号を生成し、そのパルスの立ち上がりエッジご
とに後段の励磁信号生成回路202およびマイクロステ
ップ生成回路203に励磁相切換信号を出力すると共に
回転方向設定信号を励磁信号生成回路202に送る。
【0042】励磁信号生成回路202は、当該励磁相切
換信号を受けるたびに、ステッピングモータ36を時計
回りに回転させるべく、図5に示すような2相励磁する
ための基本的な励磁信号を発生して、各AND回路20
4に出力する。また、CCW信号を受けたときは、図5
と逆の順の相切換となる励磁信号を発生し、ステッピン
グモータ36が反時計回りに回転するように制御する。
【0043】このようにして励磁信号生成回路202
は、2相励磁のための基本的な励磁信号を発生するが、
これらの周期は、図6に示すように速度設定パルス信号
の周期が短いほど(すなわち必要な回転速度が速いほ
ど)短くなる。マイクロステップ生成回路203は、上
記基本的な励磁信号と共に各AND回路204に入力さ
れる信号を生成する回路であって、この信号の内容によ
って、矩形波駆動もしくはマイクロステップ駆動の駆動
方式が選択的に実行される。
【0044】また、電流/PWM制御回路205は、上
記マイクロステップ駆動時における駆動パルスの最大駆
動電流および分割ステップ数を決定して当該情報を上記
マイクロステップ生成回路203に送り、これによりき
め細かいマイクロステップ駆動制御を可能にする。以
下、このマイクロステップ生成回路203および電流/
PWM制御回路205における動作を中心にして全体の
制御動作を説明する。
【0045】なお、本実施の形態においては、原稿走査
時には、低振動性を実現するマイクロステップ駆動を行
い、それ以外の第1スライダーユニット31の走査開始
位置への復帰など、低振動性よりも高速移動が要請され
る場合には、高トルクが望める矩形波駆動を行うものと
する。まず、矩形波駆動の際には、CPU103からマ
イクロステップ生成回路203に「L」のモード設定信
号が入力され、マイクロステップ生成回路203は、U
/Dカウンタ201から入力された励磁相切換信号のO
Nのタイミングに合わせて各AND回路204へ矩形波
のON信号を出力する。従って、AND回路204から
は図5と同じ矩形状のパルスが、そのままバッファアン
プ206に出力され、ここで後段の各トランジスタ20
7を駆動するための最適な電圧値に増幅された後、さら
に各トランジスタ207のベースに印加され、各トラン
ジスタ207においてコレクターからエミッタへ所定の
電流が流れて通電状態となる。
【0046】このように各トランジスタ207の通電・
非通電の状態は、上記AND回路204の出力の0N/
OFF信号、すなわち図5に示すような励磁信号に依存
して制御されるので、ステッピングモータ36の各相に
は当該励磁信号のパルスと同様なフルステップの駆動パ
ルスが与えられ、高トルクで駆動されることになる。次
に、マイクロステップ駆動を行う場合について説明す
る。このマイクロステップ駆動においては、CPU10
3からマイクロステップ生成回路203にモード設定信
号として「H」レベルの信号が与えられると共に、電流
/PWM制御回路205に分解能設定信号sig1、s
ig2および最大電流設定信号sig3、sig4が与
えられる。
【0047】この分解能設定信号sig1、sig2お
よび最大電流設定信号sig3、sig4は、それぞれ
マイクロステップのステップ数および当該マイクロステ
ップにおける最大駆動電流を設定するための制御信号で
あって、それぞれ「H]、「L」のレベル信号によって
与えられる。一方、電流/PWM制御回路205の内部
メモリには、図7、図8に示すようなマイクロステップ
制御用のテーブルが格納されている。図7は、CPU1
03から入力された上記分解能設定信号sig1、si
g2および最大電流設定信号sig3、sig4によ
り、拡大倍率と当該拡大倍率における駆動パルスの設定
電流(この設定電流は、各駆動パルスにおける最大駆動
電流となるので、以下、「最大駆動電流」という)を設
定するためのテーブルであり、図8は、この指定された
拡大倍率ごとに相切換信号の半周期におけるA相、B相
の分割ステップ数および分割された各ステップにおける
電流の大きさを該当する最大駆動電流に対するパーセン
テージで示すテーブルである。
【0048】電流/PWM制御回路205は、分解能設
定信号sig1、sig2の「H」、「L」の組合せに
よって図7のテーブルの上半分を参照して拡大倍率を判
定すると共に、最大電流設定信号sig3、sig4の
「H」、「L」の組合せによって図7のテーブルの下半
分を参照して当該マイクロステップにおける最大駆動電
流を決定する。そして、次に図8のテーブルを参照し
て、当該拡大倍率に応じた分割ステップ数、およびそれ
ぞれのステップにおける電流の上記最大駆動電流に対す
るパーセンテージをテーブルデータとして、マイクロス
テップ生成回路203に送る。
【0049】マイクロステップ生成回路203では、C
PU103の速度設定信号からの入力および上記ステッ
プ数、最大駆動電流のテーブルデータに応じ、各相切換
周期を上記分割ステップ数で分割すると共に各ステップ
での駆動電流を求め、これに応じて必要なONクロック
数(分割された1ステップの周期におけるONクロック
信号の発生回数)を算出し、U/Dカウンタ201から
の相切換信号の立ち上がりエッジごとにAND回路20
4に各ステップに対応するONクロック数を出力してマ
イクロステップの波形を生成する。
【0050】このようなマイクロステップ波形を形成す
る手順を、例えば、倍率0.5の場合について説明す
る。図9は、この場合に形成される1個の駆動パルスに
おけるマイクロステップ波形のモデルを示す図である。
マイクロステップ生成回路203は、CPU103から
のモード設定信号が「H」の場合、マイクロステップ制
御モードを設定すると共に、U/Dカウンタ201から
の励磁切換信号の周期T1を求める。次に、電流/PW
M制御回路205から送られてきた上記テーブルデータ
の分割ステップ数を参照する。図8のテーブルによれ
ば、倍率0.5のときに相切換の半周期において最高ス
テップを入れて4ステップに分割しているので、全周期
では7ステップの分割となり、T1を7等分して各1ス
テップの周期t1〜t7を求める。
【0051】そして、電流/PWM制御回路205から
のテーブルデータのうち最大駆動電流(1.5A)の値
(図7参照)と各ステップにおけるパーセントテージ
(100%、93%、71%、40%)(図8参照)か
ら各ステップに必要な駆動電流を算出し、さらにその電
流値を各相に与えるため、各周期t1〜t7で発生すべ
きONクロック数を求める。
【0052】このONクロック数は、例えば、予め所定
の駆動電流を得るために単位時間当たりに必要なONク
ロック信号の回数を求めて、これをテーブルとしてマイ
クロステップ生成回路203の内部メモリに格納してお
き、このテーブルを随時参照することにより容易に決定
することができる。今、最大駆動電流の100%の電流
(1.5A)から順に93%、71%、40%の電流を
得るのに必要なONクロック数をN1、N2、N3、N
4(N1>N2>N3>N4)とすると、マイクロステ
ップ生成回路203は、励磁切換信号の立ち上がりのエ
ッジを検出した後、周期t1にONクロック信号をN4
回、次の周期t2にはN3回、周期t3にN2回、周期
t4にN1回発信し、さらに周期t5、t6、t7にそ
れぞれN2回、N3回、N4回のONクロック信号を発
信する。
【0053】このマイクロステップ生成回路203から
のONクロック信号は、励磁信号生成回路202からの
励磁信号と同期して各AND回路204に入力されてい
るため、図5に示す各相励磁切換周期中において当該O
Nクロック信号の発生ごとに、該当するAND回路20
4からON信号が発生する。当該ONクロック信号ごと
にトランジスタ207が導通して、該当する相のコイル
に所定量の電流が流れることになるが、このONクロッ
ク数が1ステップの周期内において多く発生するとその
単位時間内に流れる電流量が増加し、これにより当該ス
テップ周期における平均電流値が増大することになる。
ステッピングモーター36に発生する駆動トルクの大き
さは、各相に加えられる単位時間あたりの電流量に依存
するので、このようにONクロック数を制御することに
より、図9に示すようにステップ状に電流値が変化する
のと等価なマイクロステップ制御を行うことができる。
【0054】なお、この際、ONクロック信号の発生周
期は十分小さく設定されており、この周期のため、ステ
ッピングモータ36においてトルクリップルが生じるお
それはない。図10は、当該倍率0.5が設定されてい
る場合において、上記マイクロステップ制御により2相
励磁する場合の各相への駆動電流の変化を示す図であ
る。
【0055】同様なマイクロステップ制御が、倍率1.
0、倍率2.0の場合においても図7、図8のテーブル
データに基づいて行われ、それぞれ図11、図12に示
すようなマイクロステップ波形の駆動電流が各相に与え
られることになる。これらの図10〜図11や図7、図
8におけるテーブルの内容からも分かるように拡大倍率
が大きいほど、すなわち走査速度が小さいほど、最大駆
動電流が低く設定される一方、分割ステップ数を多くし
て分解能を上げるようになっており、高拡大倍率時にお
いて走査速度が低速化し負荷トルクが小さくなっても、
それに応じて最大駆動電流が小さくなって駆動トルクが
小さくなり、当該負荷トルクと駆動トルクのアンバラン
スが発生しにくく、さらにマイクロステップの分解能の
向上により振動のない安定した走査速度で第1スライダ
ーユニット31や第2スライダーユニット32などを移
動させることができ、精度の高い原稿走査を実現するこ
とができる。
【0056】なお、図4において電流検出回路208
は、AND回路204からON信号が出力された場合に
おいて各相のコイルに通電される電流値を検出するため
のものであって、この電流値が所定の範囲内になけれ
ば、電流/PWM制御回路205内のテーブルに示すよ
うな駆動電流の制御が達成できないので、マイクロステ
ップ生成回路203は、この電流検出値に基づいて、O
Nクロック数を変更して出力する。具体的には、検出値
が予め設定された基準電流値より低ければ、それに応じ
てONクロック数を増加し、高ければそれに応じてON
クロック数を減少させることになる。その増減量は、例
えば、当該基準電流値と検出電流値の差とONクロック
数の増減量の関係を示すテーブルを予め作成してマイク
ロステップ生成回路203の内部メモリに格納してお
き、これを参照することにより容易に決定することがで
きる。
【0057】最後に、上述のようなスキャナ駆動回路2
00により制御されるステッピングモータ36の回転動
作を、図13のタイミングチャートに基づいて説明す
る。同図において横軸は時間軸を示し、縦軸はステッピ
ングモータ36の回転方向および回転速度を示す。この
タイミングチャートに示すようにステッピングモータ3
6の回転動作は、第1スライダーユニット31が停止状
態から原稿走査速度に加速し(走査立ち上げ)、当該走
査速度を維持し(原稿走査)、走査終了後減速して停止
し(走査立ち下げ)、その後、走査開始位置に戻るた
め、移動方向を逆転させて加速し(復帰立ち上げ)、高
速で復帰し(復帰)、原稿開始読取位置近くになると速
度を落として停止する(復帰立ち下げ)ように制御され
る。
【0058】このような運転制御のパターンがROM1
13(図3)に格納されおり、CPU103は、CPU
104からスキャン要求があると当該プログラムを読出
して制御を実行する。すなわち、U/Dカウンタ201
に徐々に周期が短くなる速度設定信号、および回転方向
設定信号CWを送ると共に、マイクロステップ生成回路
203に「L」のモード設定信号を送る。これによりス
テッピングモータ36は、矩形波駆動により時計回りの
方向に高トルクで加速され、走査立ち上げを行う。この
ように走査立ち上げ時には、低振動性よりも停止状態か
ら走査速度まで素早く移行することに主眼があるため、
大きなトルクが得られる矩形波駆動を行う。
【0059】第1スライダーユニット31が所定の走査
速度になると、CPU103は、マイクロステップ生成
回路203に「H」のモード設定信号を送ると共に、電
流/PWM制御回路205に目的の倍率・設定駆動電流
に応じた分解能設定信号sig1、sig2および最大
電流設定信号sig3、sig4を送り、マイクロステ
ップ駆動を行って、低振動性を達成する。
【0060】原稿走査が終了すると復帰動作に入るた
め、できるだけ素早く停止させる必要があるので、走査
立ち下がり時には、再び、走査立ち上がり時と同様な矩
形波駆動を行って減速しスキャナを停止させる。そし
て、復帰方向への移動時には、原稿走査に全く関係な
く、低振動性よりもむしろ短時間での復帰が望まれるの
で、CPU103からCCWの回転方向設定信号がU/
Dカウンタ201に与えられると共に、マイクロステッ
プ生成回路203には「L」のモード設定信号が与えら
れ、高トルクが得られる矩形波駆動により急な加速度で
立ち上げ、最高の復帰速度で移動させた後、急速に立ち
下げて所定の読取開始位置にて停止させる。
【0061】以上により、高トルクのステッピングモー
タを使用して、高速で復帰移動させて単位時間当たりの
原稿読取速度、ひいてはコピー効率(CPM)を向上さ
せることができると共に、原稿走査時の低振動性を実現
して高精度の画像読取を達成する。なお、CPU103
からの制御信号は、従来の速度設定信号、回転方向設定
信号のほか、モード設定信号および分解能設定信号si
g1、sig2、最大電流設定信号sig3、sig4
のみであり、それほど処理速度や分解能の高いCPUを
用いる必要がないので、低コストを維持することができ
る。 (4)変形例 以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明
の内容は、当該実施の形態のみに限定されるものではな
く、例えば次のような変形例を考えることができる。
【0062】(4−1)上記実施の形態における図7、
図8においては、3種類の倍率に応じたステップ数や最
大駆動電流しか示していないが、拡大倍率を例えば、
0.01の幅で設定可能にしておき、それぞれの倍率に
おけるステップ数、最大駆動電流をテーブルに格納して
おけば、さらに緻密で精度の高い原稿走査が可能とな
る。
【0063】(4ー2)また、上述の実施の形態におい
ては、原稿走査時においてのみ低振動のマイクロステッ
プ駆動とし、他の場合には、高トルクの矩形波駆動とし
たが、原稿の数がそれほど多くなく、CPMの向上より
も低振動性が望まれる場合には、操作パネル90からの
入力に応じて、スキャナ復帰時においても上述の例えば
倍率0.5の場合における制御と同じマイクロステップ
駆動により復帰動作を実行させるようにしてもよい。
【0064】また、2相励磁方式に代えて1−2相励磁
方式により駆動してもよい。 (4−3)上記実施の形態においては、2相のステッピ
ングモータを制御する場合について説明したが、3相の
ステッピングモータを使用してもよい。この場合には励
磁信号生成回路202(図4)から出力される励磁信号
の数やAND回路204、トランジスタ207などの数
も増加されることになるが、基本的な制御方法は上述と
ほぼ同じである。
【0065】2相のステッピングモータは、構造上、各
相の磁束に差を持たせているため、マイクロステップ駆
動とした場合は、1ステップの移動量にバラツキが生じ
やすいという欠点があるが、これに比べ、3相ステッピ
ングモータの場合には、構造上、各相の磁束に差を持た
していないので、マイクロステップ駆動した場合に、1
ステップの移動量が均等になりやすくより回転精度が優
れている。したがって、ステッピングモータ36として
このような3相ステッピングモータを使用すれば、さら
に走査精度の優れた画像読取装置を提供することが可能
となる。
【0066】(4−4)上記実施の形態においては、マ
イクロステップ生成回路203によりマイクロステップ
の各ステップ周期におけるONクロック数を制御してス
テップごとの駆動電流を得るようにしたが、これに代え
て当該ONクロック信号のONの時間を制御してトラン
ジスタ207の各ステップごとの通電時間を制御しても
同様な結果を得ることができる。
【0067】また、上記実施の形態ではデジタル制御に
よりマイクロステップ波形を形成したが、各ステップご
とにアナログスイッチを切り換えて異なった電流値を与
えるように構成しても同様にマイクロステップ波形を形
成することができる。 (4−5)なお、上記実施の形態においては、本発明に
かかる画像読取装置をアナログ式複写機に適用した例に
ついて述べたが、その他デジタル式複写機やコンピュー
タ用のイメージスキャナ装置など、要するにスキャナを
移動させて画像を走査する必要のある全ての装置に適用
可能である。
【0068】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、原稿走査時において、走査手段を移動させるための
ステッピングモータの各相に加える駆動パルスを、その
最小駆動電流から最大駆動電流まで多数のステップに分
割してマイクロステップ駆動すると共に最大駆動電流変
更手段により当該駆動パルスにおける最大駆動電流を、
走査手段の走査速度に応じて変更するので、マイクロス
テップ駆動によりトルクリップルの少ない滑らかな回転
を得ることができると共に、最大駆動電流を変化させる
にことにより駆動トルクの制御が容易となり、高トルク
のモータを使用しても負荷トルクと駆動トルクのバラン
スが保つことが可能となって、スライダー振動が生じる
ことこともなくなる。
【0069】これらにより、極めて低振動の原稿読取が
可能となり、画像の読取精度が向上する。また、本発明
によれば、さらにマイクロステップ駆動における駆動パ
ルスの分割ステップ数を変更するステップ数変更手段を
さらに備えて、走査速度が小さくなるほど、最大駆動電
流変更手段によりその最大駆動電流を小さくする一方、
ステップ数変更手段により各駆動パルスにおける分割ス
テップ数を増加するようにしているので、走査速度が小
さくなっても、最適な駆動トルクを設定することがで
き、また、分割ステップ数の増加により分解能を上げて
読取り精度を維持することができる。
【0070】さらに、本発明によれば、原稿を走査した
後に走査手段を走査開始位置に復帰させる際に、駆動パ
ルスにおける電流値が一定な矩形波駆動によりステッピ
ングモータを駆動制御しているので、高トルクを得るこ
とができ高速で走査手段を復帰させることができる。こ
れによりCPMを向上させることが可能となる。また、
さらに、本発明によれば、走査手段を走査開始位置へ復
帰させる際の駆動方式を、矩形波駆動とマイクロステッ
プ駆動に選択的に切り換えることができるので、操作者
の好みや当該複写機の使用環境により、矩形波駆動によ
る高速性を重視した復帰と、マイクロステップ駆動によ
る低騒音・低振動を重視した復帰とを切り換えて選択す
ることができる。
【0071】また、さらに、本発明によれば、上記ステ
ッピングモータとして、3相ステッピングモータを使用
する。3相ステッピングモータは、構造上、各相の磁束
に差がないので、マイクロステップ駆動した場合に1ス
テップの移動量が均等になりやすく回転精度が優れてい
る。したがって上記最大駆動電流の制御と組合せによ
り、一層優れた低振動性・低騒音性を有する原稿走査を
行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原稿装置を適用したアナログ式複
写機の全体の構成を示す図である。
【図2】上記複写機の画像読取部の駆動部分の構成を示
す斜視図である。
【図3】上記複写機内部に設置される制御部のブロック
図である。
【図4】上記制御部におけるスキャナ駆動回路のブロッ
ク図である。
【図5】2相励磁における各相に対する励磁信号の変化
を示す図である。
【図6】速度設定パルス信号と励磁信号の関係を示す図
である。
【図7】CPU103からの制御信号sig1〜sig
4と拡大倍率および最大駆動電流の関係を示す図であ
る。
【図8】マイクロステップ駆動における各ステップにお
ける電流を最大駆動電流に対するパーセントテージで示
した図である。
【図9】マイクロステップ波形のモデルを示す図であ
る。
【図10】マイクロステップ駆動時において、拡大倍率
が0.5のときに各相に加えられる駆動パルスの変化を
示す図である。
【図11】マイクロステップ駆動時において、拡大倍率
が1.0のときに各相に加えられる駆動パルスの変化を
示す図である。
【図12】マイクロステップ駆動時において、拡大倍率
が2.0のときに各相に加えられる駆動パルスの変化を
示す図である。
【図13】走査立ち上げから復帰立ち下げにいたるまで
のステッピングモータの回転動作を示す図である。
【符号の説明】
10 原稿自動搬送装置 30 画像読取部 31 第1スライダーユニット 32 第2スライダーユニット 33 第3スライダーユニット 36 ステッピングモータ 50 プリンタ部 100 制御部 200 スキャナ駆動回路 201 U/Dカウンタ 202 励磁信号生成回路 203 マイクロステップ生成回路 204 AND回路 205 電流/PWM制御回路 206 バッファアンプ 207 トランジスタ 208 電流検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 守生 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 酒井 克英 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原稿に対して走査手段を移動させて、当
    該原稿の画像を光学的に読み取る画像読取装置におい
    て、 ステッピングモータにより、走査手段を走査開始位置か
    ら原稿面に沿って所定の走査速度で移動させる駆動手段
    と、 前記ステッピングモータの各相に加える駆動パルスを、
    その最小駆動電流から最大駆動電流まで多数のステップ
    に分割してマイクロステップ駆動する制御手段と、 前記駆動パルスにおける最大駆動電流を、前記走査手段
    の走査速度に応じて変更する最大駆動電流変更手段と、
    を備えたことを特徴とする画像読取装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、マイクロステップ駆動
    において上記駆動パルスの分割ステップ数を変更するス
    テップ数変更手段をさらに備え、 走査速度が小さくなるほど、最大駆動電流変更手段によ
    りその最大駆動電流を小さくする一方、ステップ数変更
    手段により各駆動パルスにおける分割ステップ数を増加
    するようにしたことを特徴とする請求項1記載の画像読
    取装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、原稿走査後の走査手段
    を走査開始位置に復帰させる際に、定電流の駆動パルス
    による矩形波駆動により前記ステッピングモータを駆動
    制御することを特徴とする請求項1または2記載の画像
    読取装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、さらに、走査手段を走
    査開始位置へ復帰させる際の駆動方式を、矩形波駆動と
    マイクロステップ駆動に選択的に切り換えることができ
    る駆動方式切換手段を備えることを特徴とする請求項3
    記載の画像読取装置。
  5. 【請求項5】 前記ステッピングモータは、3相ステッ
    ピングモータであることを特徴とする請求項1ないし4
    のいずれかに記載の画像読取装置。
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