(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像入力装置であって、
ＤＣモータと、
前記ＤＣモータで駆動されるキャリッジと、
前記キャリッジの所定方向の駆動を制御する駆動制御手段と、
前記キャリッジの減速開始からの最大制動距離を記憶する手段とを備え、
前記駆動制御手段は、
前記キャリッジを所定方向に駆動させている場合に、前記キャリッジの停止目標位置を設定し、
前記停止目標位置より前記最大制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記停止目標位置よりも手前で前記キャリッジを停止させる、
ことを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
画像入力装置であって、
ＤＣモータと、
前記ＤＣモータで駆動されるキャリッジと、
前記キャリッジの所定方向の駆動を制御する駆動制御手段と、
前記キャリッジの減速開始からの最小制動距離とを記憶する手段とを備え、
前記駆動制御手段は、
前記キャリッジを所定方向に駆動させている場合に、前記キャリッジの駆動目標距離を決定し、
前記駆動目標距離より前記最小制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記駆動目標位置よりも後ろで前記キャリッジを停止させる、
ことを特徴とする画像入力装置。
【請求項３】
画像入力装置であって、
ＤＣモータと、
前記ＤＣモータで駆動されるキャリッジと、
前記キャリッジの所定方向の駆動を制御する駆動制御手段と、
前記キャリッジの減速開始からの最大制動距離と最小制動距離とを記憶する手段とを備え、
前記駆動制御手段は、
前記キャリッジを所定方向に駆動させている場合に、
前記キャリッジを特定の位置に達する前に停止させるか、特定の駆動距離を確保して停止させるかを決定し、
前記特定の位置に達する前に停止させると決定した場合は、前記特定の位置より前記最大制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記特定の位置よりも手前で前記キャリッジを停止させ、
前記特定の駆動距離を確保して停止させると決定した場合は、前記特定の駆動距離より前記最小制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記特定の駆動距離の移動の後に前記キャリッジを停止させる、
ことを特徴とする画像入力装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像入力装置であって、
前記ＤＣモータの回転量を検出するためのエンコーダを備え、
前記駆動制御手段は、
前記モータに印加する駆動電流を、定期的に所定の増加率で増加させる一方、前記エンコーダが所定の回転量を検出するたびに所定の減少率で減少させることにより前記キャリッジを駆動させ、
前記駆動電流を０にすることで、前記キャリッジの減速を開始する
ことを特徴とする画像入力装置。
【請求項５】
ＤＣモータと前記ＤＣモータで駆動されるキャリッジとを備える画像入力装置におけるキャリッジの停止位置制御方法であって、
前記画像入力装置は、
前記キャリッジの減速開始からの最大制動距離を記憶する手段を備え、
前記キャリッジを所定方向に駆動させている場合に、前記キャリッジの停止目標位置を設定し、
前記停止目標位置より前記最大制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記停止目標位置よりも手前で前記キャリッジを停止させる、
ことを特徴とする停止位置制御方法。
【請求項６】
ＤＣモータと前記ＤＣモータで駆動されるキャリッジとを備える画像入力装置におけるキャリッジの停止位置制御方法であって、
前記画像入力装置は、
前記キャリッジの減速開始からの最小制動距離とを記憶する手段を備え、
前記キャリッジを所定方向に駆動させている場合に、前記キャリッジの駆動目標距離を決定し、
前記駆動目標距離より前記最小制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記駆動目標位置よりも後ろで前記キャリッジを停止させる、
ことを特徴とする停止位置制御方法。
【請求項７】
ＤＣモータと前記ＤＣモータで駆動されるキャリッジとを備える画像入力装置におけるキャリッジの停止位置制御方法であって、
前記画像入力装置は、
前記キャリッジの減速開始からの最大制動距離と最小制動距離とを記憶する手段を備え、
前記キャリッジを所定方向に駆動させている場合に、
前記キャリッジを特定の位置に達する前に停止させるか、特定の駆動距離を確保して停止させるかを決定し、
前記特定の位置に達する前に停止させると決定した場合は、前記特定の位置より前記最大制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記特定の位置よりも手前で前記キャリッジを停止させ、
前記特定の駆動距離を確保して停止させると決定した場合は、前記特定の駆動距離より前記最小制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記特定の駆動距離の移動の後に前記キャリッジを停止させる、
ことを特徴とする停止位置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像入力装置に関し、特に、キャリッジを搬送する機構を備えた画像入力装置のキャリッジの停止位置制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサを搭載したキャリッジを、原稿台に沿って副走査方向に移動させながら画像を読み取るフラットベット型スキャナ装置がある（特許文献１参照）。キャリッジは、モータにより回転するタイミングベルトに取り付けられており、モータの回転にともなって移動する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−８０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ステッピングモータが使用されたスキャナ装置が多かったが、コスト削減のため、ＤＣモータを使用することが考えられている。一方、ＤＣモータは、駆動時の停止位置制御が非常に難しく、減速テーブルを用いてＰＩＤ制御するのが通常である。しかし、減速テーブルを用いてＰＩＤ制御を行うのでは、高速なＣＰＵが必要となり、また精度もあまりよくない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、ＤＣモータで駆動するキャリッジの停止位置の制御を簡便な方法で精度よく行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明の第１の態様は、画像入力装置であって、ＤＣモータと、前記ＤＣモータで駆動されるキャリッジと、前記キャリッジの所定方向の駆動を制御する駆動制御手段と、前記キャリッジの減速開始からの最大制動距離を記憶する手段とを備えている。そして、前記駆動制御手段は、前記キャリッジを所定方向に駆動させている場合に、前記キャリッジの停止目標位置を設定し、前記停止目標位置より前記最大制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記停止目標位置よりも手前で前記キャリッジを停止させる。
【０００７】
また、本発明の第２の態様は、画像入力装置であって、ＤＣモータと、前記ＤＣモータで駆動されるキャリッジと、前記キャリッジの所定方向の駆動を制御する駆動制御手段と、前記キャリッジの減速開始からの最小制動距離とを記憶する手段とを備えている。そして、前記駆動制御手段は、前記キャリッジを所定方向に駆動させている場合に、前記キャリッジの駆動目標距離を決定し、前記駆動目標距離より前記最小制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記駆動目標位置よりも後ろで前記キャリッジを停止させる。
【０００８】
また、本発明の第３の態様は、画像入力装置であって、ＤＣモータと、前記ＤＣモータで駆動されるキャリッジと、前記キャリッジの所定方向の駆動を制御する駆動制御手段と、前記キャリッジの減速開始からの最大制動距離と最小制動距離とを記憶する手段とを備えている。そして、前記駆動制御手段は、前記キャリッジを所定方向に駆動させている場合に、前記キャリッジを特定の位置に達する前に停止させるか、特定の駆動距離を確保して停止させるかを決定し、前記特定の位置に達する前に停止させると決定した場合は、前記特定の位置より前記最大制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記特定の位置よりも手前で前記キャリッジを停止させ、前記特定の駆動距離を確保して停止させると決定した場合は、前記特定の駆動距離より前記最小制動距離手前で前記キャリッジの減速を開始させて、前記特定の駆動距離の移動の後に前記キャリッジを停止させる。
【０００９】
前記画像入力装置は、前記ＤＣモータと、前記ＤＣモータの回転量を検出するためのエンコーダを備えていてもよい。そして、前記駆動制御手段は、前記モータに印加する駆動電流を、定期的に所定の増加率で増加させる一方、前記エンコーダが所定の回転量を検出するたびに所定の減少率で減少させることにより前記キャリッジを駆動させ、前記駆動電流を０にすることで、前記キャリッジの減速を開始するようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の一実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の画像入力装置の一例であるスキャナ装置１の概略構成図を示す。
【００１２】
スキャナ装置１は、筐体の上面に原稿台を備えたいわゆるフラットベッド型スキャナ装置である。スキャナ装置１は、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）方式のイメージセンサを搭載したキャリッジ３００を走査して、透明板の原稿台に固定された原稿の画像を読み取る。
【００１３】
スキャナ装置１は、光源及びＣＣＤイメージセンサを搭載したキャリッジ３００と、キャリッジ３００の往復移動を制御する駆動機構２０と、スキャナ装置１の全体を制御する制御部１００とを備えている。
【００１４】
キャリッジ３００は、光源及びイメージセンサを副走査方向に運搬する。キャリッジ３００は、原稿台の盤面に対し平行なガイド用のシャフト等にスライド自在に係止されており、駆動機構２０のモータ２００により回転するタイミングベルト２２４により牽引され、往復移動をする。
【００１５】
駆動機構２０は、ＤＣモータであるモータ２００と、モータ２００を制御するモータドライバ２３０と、モータ２００の出力軸に接合されたウォームギア２２０と、ウォームギア２２０と噛み合い所定の減速比で回転する平歯車２２１と、平歯車２２１に取り付けられた主動プーリ２２３と、反対側の従動プーリ２２２と、両プーリ２２２、２２３との間に張設されキャリッジ３００が取り付けられたタイミングベルト２２４とを備えている。このような機構により、モータ２００が所定方向に回転すると、それにともなって、キャリッジ３００は点線矢印方向のいずれかに移動する。
【００１６】
モータドライバ２３０は、電力制御用トランジスタを備え、このトランジスタのスイッチング周期に対するオン期間の割合（デューティ比）を変化させる、いわゆるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、モータ２００に印加する駆動電流を制御する。すなわち、デューティ比を小さくすることで、オン時間を短くして駆動電流を小さくする。反対に、デューティ比を大きくすることで、オン時間を長くして駆動電流を大きくする。
【００１７】
また、モータ２００には、エンコーダ２１０が取り付けられている。エンコーダ２１０は、モータ２００の回転量に応じたパルス（エンコーダパルス）を出力する。
【００１８】
制御部１００は、その特徴的な機能部として、デューティ比発生部１１１と、停止位置制御部１１２と、モータ制御部１２０と、タイマ１３０とを備える。各機能部は、ソフトウェアあるいはハードウェア的に実現することができる。なお、スキャナ装置１の本来の基本動作である画像読み取り動作に関する機能の説明は省略する。
【００１９】
デューティ比発生部１１１は、定期的に、モータ２００を駆動するためのデューティ比を発生する。具体的には、図２に示すように、タイマ１３０の割込みごとに、予め定められた増加率でデューティ比を増加させる。一方、エンコーダパルスの出力を受けるごとに、予め定められた減少率でデューティ比を減少させる。そして、調整したデューティ比をモータ制御部１２０に送る。
【００２０】
このように調整されたデューティ比により、通常、キャリッジ３００は、一定の速度で移動することができる。すなわち、デューティ比が大きくなると、モータ２００への駆動電流が大きくなり、モータ２００の回転が早くなり、キャリッジ３００は高速で移動しようとする。しかし、モータ２００が早く回転するということは、エンコーダパルスが短い周期で出力されるということなので、その分、デューティ比が減少される。したがって、デューティ比は、所定の期間で平均すると、ほぼ一定に保たれるので、キャリッジ３００は、一定の速度で移動することになる。
【００２１】
なお、デューティ比発生部１１１は、モータ２００の駆動を停止させるとき、デューティ比を０に落とす。デューティ比が０になると、モータ２００は減速を開始し、しばらくして停止する。
【００２２】
停止位置制御部１１２は、キャリッジ３００が適切な位置で停止できるように、制動距離情報１４０を用いて、キャリッジ３００の駆動の減速開始タイミング（すなわち、デューティ比を０に落とすタイミング）を決定する。
【００２３】
ここで、制動距離情報１４０について説明する。
【００２４】
図３は、製造された複数のスキャナ装置１において、同じタイミングで減速を開始（デューティ比＝０）した場合の制動距離を示す図である。図示するように、キャリッジ３００が停止するまでの制動距離には、同じ構成からなるスキャナ装置１であっても個体差があるものである。そこで、複数のスキャナ装置１をサンプリングし、それぞれの制動距離を求める。そして、最も長い制動距離を最大制動距離とし、最も短い制動距離を最小制動距離とする。スキャナ装置１には、これらの値がメモリに記録されている。
【００２５】
図１に戻って説明する。モータ制御部１２０は、デューティ比発生部１１１からデューティ比を取得し、モータドライバ２３０に送る。そのため、モータ制御部１２０は、デューティ比を格納するためのレジスタを備えている。
【００２６】
このような制御部１００は、主制御装置であるＣＰＵ１１０と、プログラム等が記録されたＲＯＭと、メインメモリとしてデータ等を一時的に格納するＲＡＭと、ホスト等との入出力を制御するインタフェースと、各装置間の通信経路となるシステムバスとを備えて構成することができる。なお、各処理を専用に行うように設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成されていてもよい。
【００２７】
＜動作の説明＞
つぎに、上記のように構成されるスキャナ装置１の停止位置の制御処理について説明する。
【００２８】
図４は、停止位置の制御処理のフロー図である。
【００２９】
このフローは、キャリッジ３００が駆動を開始した場合に行われる。
【００３０】
まず、停止位置制御部１１２は、キャリッジ３００を（１）特定の位置までに停止させる必要があるか、（２）今回の駆動で特定の駆動距離を確保して停止する必要があるか、を判定する（Ｓ１１）。
【００３１】
前者（１）の場合とは、次回駆動開始位置を保証する必要がある場合、例えば、キャリッジ３００の停止後の次回の駆動で原稿の途中の特定の位置から読み取りを開始しようとする場合である。
【００３２】
後者（２）の場合とは、例えば、読み取った画像データを格納するバッファが一杯になったために、一旦読み取りを中止して、読み取りを再開する場合である。図５を用いて、具体的に説明する。制御部１００は、バッファが一杯になると、一旦読み取りを中断し、キャリッジ３００を停止させるが、その位置Ａから駆動を再開するのは好ましくない。読み取り開始前に、キャリッジ３００の姿勢の安定する必要があるからである。そこで、一旦キャリッジ３００が停止した場合は、少し手前の位置Ｂに戻すことを行う。そして、キャリッジ３００が、駆動を再開したとき、読み取り開始位置Ａ（読み取り中断位置でもある）に到達するまでに、姿勢を安定できるようにする。そのため、バッファが一杯になって、キャリッジ３００の位置を戻すときは、次回の駆動のときの姿勢の安定のための距離を確実に確保する必要がある。すなわち、このような場合が、上述の（２）今回の駆動で特定の駆動距離を確保して停止する必要がある場合である。
【００３３】
なお、姿勢安定のための距離を移動した後に、デューティ比を０にして、減速を開始する方法も考えられるが、これでは、読み取り再開位置から不要に離れた位置でキャリッジ３００が待機することになり好ましくない。早く読み取り再開を行いスループットを向上させる観点から、読み取り再開位置からなるべく近い位置にキャリッジ３００を待機させておいた方がよい。
【００３４】
図４のＳ１１において、（１）特定の停止位置までに停止させる必要があると判定した場合、停止位置制御部１１２は、停止目標位置を設定する（Ｓ１２）。この停止目標位置は、図６に示すように、例えば、次回の画像読み取りのためのキャリッジ３００の駆動開始位置である。
【００３５】
次に、停止位置制御部１１２は、制動距離情報１４０から、最大制動距離を取得する。そして、停止目標位置から最大制動距離を引いた位置（すなわち、キャリッジ３００の駆動方向を基準に、停止目標位置から最大制動距離だけ手前の位置）を、減速開始位置に設定する。そして、エンコーダパルスからキャリッジ３００の位置を監視し、キャリッジ３００が減速開始位置にきたとされるときに、減速を開始させる。すなわち、デューティ比発生部１１１に、デューティ比を０にするように指示する（Ｓ１３）。
【００３６】
こうして、図６に示すように、キャリッジ３００は、減速開始位置から減速を開始する。複数のスキャナ装置１の間で、ばらつきはあるものの、各スキャナ装置１のキャリッジ３００は、少なくとも最大制動距離を移動する前に停止するはずである。したがって、キャリッジ３００は、目標停止位置までには必ず停止することになる。すなわち、次回の駆動の開始位置を確実に保証することができる。
【００３７】
一方、図４のＳ１１において、キャリッジ３００を、（２）今回の駆動で特定の駆動距離を確保して停止する必要があると判定した場合、図７に示すように、停止位置制御部１１２は、保証する必要がある距離の終点である駆動目標位置を設定する（Ｓ１４）。
【００３８】
次に、停止位置制御部１１２は、制動距離情報１４０から、最小制動距離を取得する。そして、駆動目標位置から最小制動距離を引いた位置（すなわち、キャリッジ３００の現在の駆動方向を基準に、駆動目標位置から最小制動距離だけ手前の位置）を、減速開始位置に設定する。そして、エンコーダパルスからキャリッジ３００の位置を監視し、キャリッジ３００が減速開始位置にきたとされるときに、減速を開始させる。すなわち、デューティ比発生部１１１に、デューティ比を０にするように指示する（Ｓ１５）。
【００３９】
こうして、図７に示すように、キャリッジ３００は、減速開始位置から減速を開始する。複数のスキャナ装置１の間で、ばらつきはあるものの、各スキャナ装置１のキャリッジ３００は、少なくとも最小制動距離を移動した後に停止するはずである。したがって、キャリッジ３００は、保証すべき駆動距離を確実に保証することになる。
【００４０】
以上、停止位置の制御処理について説明した。
【００４１】
上記実施形態によれば、ＰＩＤ制御による減速テーブルを使用した減速に較べ、減速時の計算処理が必要ない為、処理が高速であり、高速なＣＰＵを必要としない。また、減速テーブルを記憶する必要がないので、内部記憶装置の容量削減を図ることが可能である。
【００４２】
また、電流のデューティ比を０とすることで、ＤＣモータ自身が発電機として機能するため、回生電流によるブレーキがかかることで、停止に要する時間が短縮できる。
【００４３】
また、画像読み取りを中断した場合に、キャリッジを後退方向に移動する場合にも効果を発揮する（図４のＳ１１で（２）の場合）。すなわち、姿勢安定のために所定の距離を移動した後に、デューティ比を０にして、減速を開始する方法も考えられるが、これでは、読み取り再開位置から不要に離れた位置でキャリッジ３００を待機させることになる。本実施形態によれば、姿勢安定のための距離を確実に確保しながら、かつ読み取り再開位置からなるべく近い位置に、キャリッジ３００を停止させることができる。したがって、より早く読み取り再開を行うことができ、スループットを向上させることができる。
【００４４】
本発明は、上記実施形態に制限されない。上記実施形態は、様々な変形が可能である。
【００４５】
本発明は、ＣＩＳ方式のイメージスキャナに限定されない。例えば、イメージセンサが固定されており、光源、反射ミラーをキャリッジにより移動させるＣＣＤ方式のスキャナ装置にも適用することができる。
【００４６】
また、本発明は、ＤＣモータを用いてキャリッジを搬送する機構を備えた装置（例えば、プリンタ）に適用することもできる。
【００４７】
また、本発明の画像入力装置は、スキャナ装置に限定されず、プリンタ、コピー機、ファクシミリなどとの複合機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】スキャナ装置の概略構成図。
【図２】時間とデューティ比との関係を示す図。
【図３】制動距離の最大値と最小値を説明するための図。
【図４】停止位置の制御処理のフロー図。
【図５】読み取り中断におけるキャリッジの移動の様子を説明するための図。
【図６】特定の位置までに停止させる場合の停止位置の制御を説明するための図。
【図７】特定の駆動距離を確保して停止させる場合の停止位置の制御を説明するための図。
【符号の説明】
【００４９】
１…スキャナ装置、
１００…制御部、１１０…ＣＰＵ、１１１…デューティ比発生部、１１２…停止位置制御部、１２０…モータ制御部、１３０…タイマ、１４０…制動距離情報
２０…駆動機構、２００…モータ、２１０…エンコーダ、２２０…ウォームギア、２３１…平歯車、２２３、２２２…プーリ、２２４…タイミングベルト、２３０…モータドライバ
３００…キャリッジ、
４００…壁
【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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【図６】
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【図７】
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