(57)【要約】【課題】  制御部内の状態を監視することにより、モータドライバを制御するようにして、モータドライバの回路を簡素化し、且つ制御対象を少なくして制御を容易にしたステッピングモータ制御装置を提供する。【解決手段】  この原稿読み取り装置１００は、原稿を載置するコンタクトガラス１と、第２キャルッジの駆動開始位置を検知するホームポジションセンサ２と、原稿を照射するスキャナランプ３と、このスキャナランプ３を搭載して原稿を副走査方向にスキャンする第１キャリッジ４と、第１キャリッジ４の半分の速度で移動する第２キャリッジ５と、第２キャリッジ５から導かれた画像光を結像する結像レンズ６と、結像レンズ６により合焦された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ７と、第１キャリッジ４と第２キャリッジ５を副走査方向に駆動するスキャナモータ８と、シェーディング補正のための白レメルの基準となる基準白板９と、を備えて構成される。【選択図】  図１
2006340452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータを駆動制御するステッピングモータ制御装置において、
前記ステッピングモータにより駆動される駆動対象物の駆動開始位置を検知する開始位置検知手段と、前記ステッピングモータに駆動電流を供給するモータドライバと、該モータドライバの駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は前記駆動対象物の位置を前記ステッピングモータの回転数に換算して計数する計数手段を備え、前記開始位置検知手段により当該駆動対象物が前記駆動開始位置に移動したことを検知した場合、前記計数手段の値を前記駆動対象物が前記駆動開始位置に移動した量と等しい値に設定することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、当該ステッピングモータが有する各相が原点位置に到達したときに前記ステッピングモータの励磁方式を切り換える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。
【請求項３】
前記制御部は、前記ステッピングモータの励磁方式に基づいて当該ステッピングモータの駆動電流又は駆動電圧を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ステッピングモータの励磁方式に基づいて当該ステッピングモータの前記駆動電流又は駆動電圧を上昇させる場合、前記励磁方式を切り替える前に当該駆動電流又は駆動電圧の上昇を完了させることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ステッピングモータの前記駆動電流又は駆動電圧を下降させる場合、前記定速駆動時に移行してから所定の時間経過後、当該駆動電流又は駆動電圧を下降させることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記ステッピングモータを停止した後、当該ステッピングモータの前記駆動電流又は駆動電圧を下降させる場合、当該ステッピングモータが停止してから所定の時間経過後、当該駆動電流又は駆動電圧を下降させることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のステッピングモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータ制御装置に関し、さらに詳しくは、ステッピングモータの励磁相ずれによる脱調を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタのキャリッジ部等の駆動源として用いられるステッピングモータでは、動作中に励磁モードを回転数が速いモードから遅いモードへ、あるいはその逆のモードに切り替える必要が生じる場合がある。一般に、励磁モードを切り替えると、ステッピングモータは切り替え時直前の相の原点の位置で停止し、切り替え後に切り替え時直前の相の原点の位置から再起動するように設計されている。しかし、マイクロステップの多い相から少ない相へ励磁モードを切り替えるというように、励磁モードを切り替える場合には、マイクロステップとフルステップやハーフステップでは励磁相が異なるため、励磁モードを切り替えるときに、励磁相間のとび（励磁相ずれ）が生じてしまい、トルクマージンが低い場合には、脱調現象を起こしてしまうことにもなる。これにより、上記のステッピングモータ及び駆動回路が搭載されるプリンタ、複写機などにおいて誤字，脱字もしくは印字の乱れなどが生じるという問題がある。
その課題を解決するために特許文献１には、ステッピングモータの励磁モードと相信号を監視しつつ、ステッピングモータの制御命令信号を出力する中央演算処理部と、制御命令信号に基づいてステッピングモータを駆動し、ステッピングモータの励磁モードの切り替え時に、該ステッピングモータがどの相にいるかを示す相信号を中央演算処理部に出力し、かつ励磁モードの切り替え時には、切り替え時の直前にいた相と同じ相を維持するようにステッピングモータを再起動させる駆動制御部とを有するステッピングモータの駆動回路について開示されている。
【特許文献１】特開平７−２７４５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示されている従来技術は、ステッピングモータの励磁モードと、相信号を監視して励磁モードの切替え時には、少なくとも常に切替え直前の相と同じ相を維持するようにステッピングモータを再起動するものであり、ステッピングモータの励磁モードと、相信号を監視するためモータドライバの回路が複雑となるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、制御部内の状態を監視することによりモータドライバを制御するようにして、モータドライバの回路を簡素化し、且つ制御対象を少なくして制御を容易にしたステッピングモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、ステッピングモータを駆動制御するステッピングモータ制御装置において、前記ステッピングモータにより駆動される駆動対象物の駆動開始位置を検知する開始位置検知手段と、前記ステッピングモータに駆動電流を供給するモータドライバと、該モータドライバの駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は前記駆動対象物の位置を前記ステッピングモータの回転数に換算して計数する計数手段を備え、前記開始位置検知手段により当該駆動対象物が前記駆動開始位置に移動したことを検知した場合、前記計数手段の値を前記駆動対象物が前記駆動開始位置に移動した量と等しい値に設定することを特徴とする。
制御部内には駆動対象物の位置をステッピングモータの回転数に換算して計数する計数手段を備えている。従って、駆動対象物（例えばキャリッジ等）がホームポジションであるスキャン開始位置に到達したことを開始位置検知手段により検知したとき、計数手段の値と整合させるため計数手段を駆動対象物が駆動開始位置に移動した値になるように設定するものである。
請求項２は、前記制御部は、当該ステッピングモータが有する各相が原点位置に到達したときに前記ステッピングモータの励磁方式を切り換えることを特徴とする。
計数手段を常に監視していれば、ステッピングモータの各相がどの位置にあるかを認識することができる。また励磁方式を切り換える際が、最も励磁相ずれが発生する確率が高い。そこで本発明では、励磁方式を切り換える場合は、各相が原点位置に到達したときに行なうようにするものである。
請求項３は、前記制御部は、前記ステッピングモータの励磁方式に基づいて当該ステッピングモータの駆動電流又は駆動電圧を選択することを特徴とする。
励磁方式には、２相モータの場合、２相励磁、１−２相励磁、Ｗ１−２相励磁、２Ｗ１−２相励磁がある。これらの励磁方式はトルクや回転速度、移動精度等により最適な方式が選択される。前者から後者の励磁方式になるに従って、回転速度が遅くなり、且つ駆動電流又は駆動電圧も変化させる。例えば、２相励磁の場合はモータの速度は最も速くなるが、トルクが低下するので駆動電流を増やすことがある。逆に２Ｗ１−２相励磁の場合はモータ速度が最も遅くなるが、トルクが多くなるので駆動電流を減少させることができる。
【０００５】
請求項４は、前記制御部は、前記ステッピングモータの励磁方式に基づいて当該ステッピングモータの前記駆動電流又は駆動電圧を上昇させる場合、前記励磁方式を切り替える前に当該駆動電流又は駆動電圧の上昇を完了させることを特徴とする。
駆動電流を上昇させる場合は、スローアップ時とスローダウン時が多い。従って励磁相ずれを防止するために、励磁方式を切り替える前に駆動電流を上昇させておくことにより安定した切り替えが行なわれる。
請求項５は、前記制御部は、前記ステッピングモータの前記駆動電流又は駆動電圧を下降させる場合、前記定速駆動時に移行してから所定の時間経過後、当該駆動電流又は駆動電圧を下降させることを特徴とする。
駆動電流を下降させる場合は定速駆動時が多い。従って励磁相ずれを防止するために、定速駆動に移行してから所定の時間経過後、駆動電流を下降させておくことにより安定した切り替えが行なわれる。
請求項６は、前記制御部は、前記ステッピングモータを停止した後、当該ステッピングモータの前記駆動電流又は駆動電圧を下降させる場合、当該ステッピングモータが停止してから所定の時間経過後、当該駆動電流又は駆動電圧を下降させることを特徴とする。
ステッピングモータは停止したときに一定の相に電流を流してロックしておく。そのときモータ停止後はロックを維持できる程度に電流を減少させても構わない。そこで本発明では、ステッピングモータが停止してから所定の時間経過後、駆動電流又は駆動電圧を下降させるものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、駆動対象物（例えばキャリッジ等）がホームポジションであるスキャン開始位置に到達したことを開始位置検知手段により検知したとき、計数手段の値と整合させるため計数手段を駆動対象物が駆動開始位置に移動した値になるように設定するので、ステッピングモータが駆動するときに、励磁相間のとび（相ズレ）を防ぐことができるため、励磁相間のとびによるモータの脱調を防ぐことができる。
また請求項２では、励磁方式を切り換える場合は、各相が原点位置に到達したときに行なうようにするので、励磁方式が切り替わるときに起きる、励磁相間のとび（相ズレ）を防ぐことができるため、励磁相間のとびによるモータの脱調を防ぐことができる。
また請求項３では、制御部は、前記ステッピングモータの励磁方式に基づいて当該ステッピングモータの駆動電流又は駆動電圧を選択するので、必要最低限の電流又は電圧で駆動することができるため、省エネ効果が高まる。
また請求項４では、ステッピングモータの駆動電流又は駆動電圧を上昇させる場合、前記励磁方式を切り替える前に上昇を完了させるので、励磁が安定した状態で駆動することができる。
また請求項５では、ステッピングモータの駆動電流又は駆動電圧を下降させる場合、定速駆動時に移行して所定の時間経過後、下降させるので、動作が安定した状態で電流切り替えを行うことができる。
また請求項６では、ステッピングモータを停止後、駆動電流又は駆動電圧を下降させる場合、ステッピングモータが停止してから所定の時間経過後、下降させるので、動作が安定した状態で電流切り替えを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明のステッピングモータ制御装置による原稿読み取り装置の構成を示す図である。この原稿読み取り装置１００は、原稿を載置するコンタクトガラス１と、第２キャルッジの駆動開始位置を検知するホームポジションセンサ（以下、ＨＰセンサと記す）（開始位置検知手段）２と、原稿を照射するスキャナランプ３と、このスキャナランプ３を搭載して原稿を副走査方向にスキャンする第１キャリッジ４と、第１キャリッジ４の半分の速度で移動する第２キャリッジ５と、第２キャリッジ５から導かれた画像光を結像する結像レンズ６と、結像レンズ６により合焦された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ７と、第１キャリッジ４と第２キャリッジ５を副走査方向に駆動するスキャナモータ（ステッピングモータ）８と、シェーディング補正のための白レベルの基準となる基準白板９と、を備えて構成される。
第１キャリッジ４にはスキャナランプ３と第１ミラー４ａが搭載され、スキャナランプ３によって照明された原稿の反射光を第１ミラー４ａ、第２ミラー５ａ、第３ミラー５ｂを介して結像レンズ６に入射し、結像レンズ６によってＣＣＤ７の結像面に結像させて光電変換し画像信号を得ている。第１キャリッジ４および第２キャリッジ５はスキャナモータ８によって、副走査方向に駆動される。
【０００８】
図２は本発明の一実施形態に係るステッピングモータ駆動装置を示すブロック図である。このステッピングモータ駆動装置２００は、ステッピングモータ１０と、ステッピングモータ１０の駆動電流を供給するモータドライバ１１と、モータドライバ１１の駆動を制御するＣＰＵ（制御部）１２と、メモリ１３を備えて構成される。
一般的に原稿読み取り時には、滑らかな駆動ができるマイクロステップ制御を行い、原稿読み取り後、読み取り開始位置に戻すリターン時には、フルステップまたはハーフステップ制御を行っている。本実施形態では、キャリッジを駆動させるステッピングモータ１０は２相ステッピングモータを使用し、モータを駆動させるためのドライバとしてマイクロステップコントローラ内蔵のステッピングモータドライバ（以下、モータドライバという）で構成されている。
第１の実施形態では、ＣＰＵ１２は図１の第２キャリッジ５（駆動対象物）の位置をステッピングモータ１０の回転数に換算して計数するカウンタ（計数手段）を備え、図１のＨＰセンサ２により第２キャリッジ５が開始位置に移動したことを検知した場合、カウウンタの値を第２キャリッジ５が駆動開始位置に移動した値に設定する。即ち、ＣＰＵ１２には第２キャリッジ５の位置をステッピングモータ１０の回転数に換算して計数する計数手段を備えている。従って、第２キャリッジ５がホームポジションであるスキャン開始位置に到達したことをＨＰセンサ２により検知したとき、計数手段の値と整合させるため計数手段を第２キャリッジ５がＨＰセンサ２に移動した値になるように設定するものである。
また第２の実施形態では、ＣＰＵ１２は、ステッピングモータ１０の励磁方式を切り換える場合、ステッピングモータ１０が有する各相が原点位置に到達したときに切り換えるようにする。即ち、ステッピングモータ１０の駆動方法によって励磁方式が切り替わるとき（原稿読み取り時には、マイクロステップ制御、リターン時には、フルステップまたはハーフステップ制御等）には、ステッピングモータ１０を駆動するためにモータドライバ１１に入力したクロック数をＣＰＵ１２が計数し、メモリ１３に記憶しておく。そして励磁方式の切り替えが必ず２相励磁の原点で行われるように、計数した値に基づいて原点を検出して励磁方式を切り換える。言い換えると計数手段を常に監視していれば、ステッピングモータ１０の各相がどの位置にあるかを認識することができる。
また第３の実施形態では、ＣＰＵ１２は、ステッピングモータ１０の励磁方式に基づいてステッピングモータ１０の駆動電流又は駆動電圧を選択するものである。即ち、励磁方式には２相モータの場合、２相励磁、１−２相励磁、Ｗ１−２相励磁、２Ｗ１−２相励磁がある。これらの励磁方式はトルクや回転速度、移動精度等により最適な方式が選択される。前者から後者の励磁方式になるに従って、回転速度が遅くなり、且つ駆動電流又は駆動電圧も変化させる。例えば、２相励磁の場合はモータの速度は最も速くなるが、トルクが低下するので駆動電流を増やすことがある。逆に２Ｗ１−２相励磁の場合はモータ速度が最も遅くなるが、トルクが多くなるので駆動電流を減少させることができる。
【０００９】
図３は本発明の第４の実施形態を説明するシーケンス図である。縦軸にステッピングモータ１０の相対速度、横軸に時間を表す。この実施形態では○印を電流切り替えポイント、●印を励磁方式切り替えポイントとする。本実施形態では、ＣＰＵ１２は、ステッピングモータ１０の励磁方式に基づいてステッピングモータ１０の駆動電流又は駆動電圧を上昇させる場合、励磁方式を切り替える前に駆動電流又は駆動電圧の上昇を完了させるものである。即ち、図３より、停止状態からスローアップするために励磁方式を例えば２相励磁に切り換える場合、ポイントＡで駆動電流を増加させておく。その後ポイントＢで励磁方式を２相励磁に切り換え、時間ｔ０からスローアップを開始して時間ｔ１からｔ２まで定速で駆動する。尚、スローアップが完了して定速駆動に移行する場合、励磁方式を１−２相励磁に切り換える場合は同じように直前に電流を所定の値に切り換えておく。以下、同様にして励磁方式を切り換える前に駆動電流の切り替えを完了しておくことにより、安定した駆動を実現することができる。このように駆動電流を上昇させる場合は、スローアップ時とスローダウン時が多い。従って励磁相ずれを防止するために、励磁方式を切り替える前に駆動電流を上昇させておくことにより安定した切り替えが行なわれる。
図４は本発明の第５の実施形態を説明するシーケンス図である。本実施形態では、ＣＰＵ１２は、ステッピングモータ１０を定速駆動時に移行させるためにステッピングモータ１０の駆動電流又は駆動電圧を下降させる場合、定速駆動時に移行して所定の時間経過後、駆動電流又は駆動電圧を下降させるものである。即ち、駆動電流を下降させる場合は、定速駆動時が多い。従って励磁相ずれを防止するために、定速駆動に移行してから所定の時間（ｔ１からｔ経過後）経過後、駆動電流を下降させておくことにより安定した切り替えが行なわれる。
【００１０】
図５は本発明の第６の実施形態を説明するシーケンス図である。本実施形態では、ＣＰＵ１２は、ステッピングモータ１０を停止後、ステッピングモータ１０の駆動電流又は駆動電圧を下降させる場合、ステッピングモータ１０が停止してから所定の時間経過後、駆動電流又は駆動電圧を下降させるものである。即ち、ステッピングモータ１０は停止したときに一定の相に電流を流してロックしておく。そのときモータ停止後はロックを維持できる程度に電流を減少させても構わない。そこで本実施形態では、ステッピングモータ１０が停止してから所定の時間（ｔ７からｔ経過後）経過後、駆動電流又は駆動電圧を下降させるものである。
以上の通り本発明によれば、第２キャリッジ５がホームポジションであるスキャン開始位置に到達したことをＨＰセンサ２により検知したとき、計数手段の値と整合させるため計数手段を第２キャリッジ５が駆動開始位置に移動した値になるように設定するので、ステッピングモータ１０が駆動するときに、励磁相間のとび（相ズレ）を防ぐことができるため、励磁相間のとびによるモータの脱調を防ぐことができる。
また、励磁方式を切り換える場合は、ステッピングモータ１０の各相が原点位置に到達したときに行なうようにするので、励磁方式が切り替わるときに起きる、励磁相間のとび（相ズレ）を防ぐことができるため、励磁相間のとびによるモータの脱調を防ぐことができる。
また、ＣＰＵ１２は、ステッピングモータ１０の励磁方式に基づいてステッピングモータ１０の駆動電流又は駆動電圧を選択するので、必要最低限の電流又は電圧で駆動することができるため、省エネ効果が高まる。
また、ステッピングモータ１０の駆動電流又は駆動電圧を上昇させる場合、励磁方式を切り替える前に上昇を完了させるので、励磁が安定した状態で駆動することができる。
また、ステッピングモータ１０の駆動電流又は駆動電圧を下降させる場合、定速駆動時に移行して所定の時間経過後、下降させるので、動作が安定した状態で電流切り替えを行うことができる。
また、ステッピングモータ１０を停止後、駆動電流又は駆動電圧を下降させる場合、ステッピングモータ１０が停止してから所定の時間経過後、下降させるので、動作が安定した状態で電流切り替えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のステッピングモータ制御装置による原稿読み取り装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るステッピングモータ駆動装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の第４の実施形態を説明するシーケンス図である。
【図４】本発明の第５の実施形態を説明するシーケンス図である。
【図５】本発明の第６の実施形態を説明するシーケンス図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  コンタクトガラス、２  ホームポジションセンサ、３  スキャナランプ、４  第１キャリッジ、５  第２キャリッジ、６  結像レンズ、７  ＣＣＤ、８  スキャナモータ、９  基準白板、１０  ステッピングモータ、１１  モータドライバ、１２  ＣＰＵ、１３  メモリ、１００  原稿読み取り装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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