JPH02155495A

JPH02155495A - 駆動装置

Info

Publication number: JPH02155495A
Application number: JP30774588A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takeda; 武田　浩明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-12-07
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1990-06-14

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〕この発明は、ステッピングモータを用いたＷｉＡ勤装置
に関するものである。

〔従来の技術）従来よりステッピングモータは、その特性、例えば回転
速度、回転角の制御が比較的容易である等の理由から精
密機器等において広く使用されている。

特に、最近の精密機器、例えば複写機、プリンタ等のＯ
Ａ機器の駆動装置としてステッピングモータが広く使用
されており、複写機においては、光学走査系の走査駆動
源として多く使用されている。そして、変倍機能が付加
された複写機においては、設定された複写倍率に応じて
上記光学走査系の走査スピードを変速（走査中は一定速
度）して光学像の倍率を変化させている。

次に第９図を参照しながら従来のステッピングモータ立
ち上げ制御動作について説明する。

第９図は従来のステッピングモータ立ち上げ制御動作を
説明する図であり、縦軸は駆動周波数（ｆ）を示し、横
軸は時間（１）を示す。

この図において、ｆｏは初期設定周波数を示し、ｆ、は
等倍時の目標周波数を示し、ｆ２は縮小倍率設定時の目
標周波数を示す。

従来のスローアップ（目標周波数への立ち上げ処理）は
、先ず初期設定周波数ｆ０から制御を開始し、時刻ｔ１
にて目標周波数ｆ、に達する。また、目標周波数ｆ１よ
りも高い目標周波数ｆ２へのスローアップ時にも、目標
周波数ｆ、へのスローアップの加速度と同様の加速度で
、初期設定周波数ｆ０から順次直線（この従来例の場合
）的に加速し、時刻ｔ２にて目標周波数ｆ２に到達させ
ている。

このように、従来のスローアップは、最終の一定速度と
は無関係に同一のスロアップカーブに従いながら目標速
度まで立ち上げていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このため、スローアップ開始時（第９図に示した時刻ｔ
ｏ）とスローアップ完了時（第９図に示した時刻１．ま
たは時刻ｔ２）に光学走査系に振動が発生する。そして
、時刻上〇のところで発生した振動と時刻１．のどころ
で発生した振動の位相とがうまく相殺し合う関係の場合
には発生した振動は減衰して行くが、逆に位相が加算し
合う関係の場合には、振動が大きく振動時間が長期化す
ることとなる。従って、この振動が原稿走査ユニットに
あらかじめ設定される画先位置まで継続された場合には
、複写画像の先端部がブした画像となってしまう不具合
が発生する。

このような不具合を防止するためには、上記原稿走査ユ
ニットの助走距離を十分余裕を持って設定すれば改善さ
れるが、装置サイズが大きくなるとともに、コピースピ
ードが遅くなってしまう。

更に、上記不具合を機械的機構により改善しようとする
と、光学走査ユニットおよびその駆動機構に対してより
精密さが要求され、却って装置コストを引き上げてしま
うといった一問題にも発展してしまう。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、目標速度に応じてスローアップ完了時間を可変す
ることにより、駆動手段に駆動される被駆動媒体の振動
を安価な機械的機構で精度よく抑制できる駆動装置を得
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る駆動装置は、ステッピングモータを複数
の目標速度に立ち上げるための時間データを各目標速度
毎に個別に記憶するデータメモリと、設定された各目標
速度に対応してデータメモリより１つの時間データを選
択して駆動制御回路に個別に設定するスローアップ選択
手段とを設けたものである。

（作用）この発明においては、ステッピングモータに対する目標
速度が指令されると、スローアップ選択手段が設定され
た各目標速度に対応してデータメモリより１つの時間デ
ータを選択し、駆動制御回路に立ち上げ時間を設定し、
ステッピングモータの速度制御を開始し、立ち上げ時間
経過時にステッピングモータに駆動される被駆動媒体へ
の振動を抑える。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す駆動装置の構成を説
明する制御ブロック図であり、１はステッピングモータ
で、後述する例えば複写機の光学走査ユニットを設定さ
れた倍率に対応する速度で往復動させる。２はモータド
ライバで、制御回路３から出力された駆動指令に従って
ステッピングモータ１に駆動パルスを出力する。

制御回路３は、タイマ回路を内蔵するＣＰＵ３ａ　、Ｒ
ＯＭ３ｂ　、ＲＡＭ３ｃ等から構成され、ＲＯＭ３ｂに
記憶された制御手順（後述するフローチャートの各ステ
ップを含む）に従ってモータドライバ２を制御する。な
お、制御回路３はこの発明のスローアップ選択手段を兼
ねており、ステッピングモータ１に対する目標速度が指
令されると、設定された各目標速度に対応してデータメ
モリを兼ねるＲＯＭ３ｂより１つの時間データを選択し
、駆動制御回路（モータドライバ２）に立ち上げ時間を
設定し、ステッピングモータ１の速度制御を開始し、立
ち上げ時間経過時にステッピングモータ１に駆動される
被駆動媒体、例えば光学走査ユニットへの振動を抑える
。

以下、第２図を参照しながら第１図の動作について説明
する。

第２図はこの発明によるステッピングモータ１の駆動制
御手順の一例を説明するフローチャートである。なお、
（１）〜（１６）は各ステップを示す。

また、図中のｆｓはステッピングモータ始動時の駆動周
波数を示し、ｆｅは目標駆動周波数（制御系により決定
されるもので、決定後は固定された値である）　、　Ｔ
ｒｉｓｅ　、　５ｅｔｖａｌｕｅ、　Ｔｓｕｍｅはそれ
ぞれ変数で、第１図に示したＲＡＭ３ｃ上に格納エリア
が確保される。さらに、この実施例で使用されるステッ
ピングモータ１の加速度特性は実験により得られている
時間ｔｐ　　（この実施例では５０　ｍ５ｅｃ）　、時
間ｔＴ　（この実施例では７０　ｍ５ｅｃ）がＲＯＭ３
ｂに記憶されているものとする。

なお、時間１ｐはステッピングモータ１始動時から最初
の谷までの時間（詳細は後述する）を示し、時間ｔＴは
時間１ｐから次の谷までの時間を示す。

先ず、変数Ｔｒｉｓｅに９例えば５０　ｍ５ｅｃをセッ
トする（１）。次いで、スローアップの傾きｋを下記第
（１）式に基づいて演算する（２）次いで、ステップ（２）で演算された傾きｋの値が所定
値よりも小さいかどうかを判断しく３）ＮＯの場合、す
なわちステッピングモータ１の発生トルクを大きくする
必要がある場合は、それを避けるため次の谷間でタイミ
ングを調整するため、ステップ（１６）において、変数
Ｔｒｉｓｅにさらに７０ｍ５ｅｃをセットし、ステップ
（２）に戻る。

一方、ステップ（３）の判断で、ＹＥＳの場合は駆動周
波数ｆｓの逆数（周期）を演算して、変数５ｅｔｖａｌ
ｕｅ　（変数５ａｔｖａｌｕｅは現在の駆動周波数の周
期Ｔをセーブする）にストアする（４）。

次いで、変数Ｔｓｕｍｅに変数５ｅｔｖａｌｕｅ　（ス
テッピングモータ１始勅時から時間をセーブする）の値
をセットしく５）、さらに、ＣＰＵ３ａの内部タイマに
変数５ｅｔｖａｌｕｅの値をセットする（６）。

次いで、当該内部タイマがセットされた値の計時を完了
するのを待機しく７）、内部タイマが完了したら、ステ
ッピングモータ１の励磁パターンを切り換える（８）、
従って、ステッピングモータ１は１パルス分回転する。

次いで、一定速度（目標駆動周波数ｆｅ）に到達したか
どうか、すなわちフラグＣ０Ｎ５ＴＦにより判断しく９
）　　ＹＥＳ（７）場合はステップ（６）に戻る。なお
、このフラグＣ０Ｎ５ＴＦの設定は後述するステップ（
１５）で実行される。

一方、ステップ（９）の判断で、ＮＯの場合は、次の駆
動周波数ｆを下記第（２）式に基づいて演算する（１０
）。

ｆ　＝　ｋ　Ｘ　Ｔｓｕｍｅ　＋　ｆ　ｓ　　”−（２
）次いで、次の駆動周波数ｆが目標駆動周波数ｆｅより
大きいかどうかを判断しく１１）、Ｎｏならば次の駆動
周波数ｆの逆数（次の周期）を演算し、変数５ｅｔｖａ
ｌｕｅにストアする（１２）。次いで、変数Ｔｓｕｍｅ
に変数５ｅｔｖａｌｕｅの値と直前の変数Ｔｓｕｍｅの
値を加算した値をストアしく１３）、ステップ（６）に
戻る。

一方、ステップ（１１）の判断でＹＥＳの場合にはステ
ッピングモータ１のスローアップは完了したと判断ル、
それ以後ステッピングモータ１を目標駆動周波数ｆｅで
駆動させるため、目標駆動周波数ｆｅの逆数を演算し、
変数５ｅｔｖａｌｕｅにセットする（１４）。次イテ、
フラグＣ０Ｎ５ＴＦを「１」にセットしく１５）、ステ
ップ（６）に戻る。

これにより、第３図に示すように、各目標駆動周波数ｆ
ｅｌ〜ｆｅｓについて、ステッピングモータ１により駆
動される後述する光学走査ユニット１４の加速度特性の
谷間となる所定時刻５０　ｍ５ｅｃ。

１２０　（５０＋７０）ｍｓｅｃ、　　１９０　（５０
＋７０＋　７０　）　ｍ５ｅｃで一定速度に、スローア
ップを完了する。

第３図は、第２図に示したステッピングモータ１のスロ
ーアップ特性を説明する図であり、縦軸は周波数（ｆ）
を示し、横軸は時間（１）を示す。

この図において、ｆ　ＪＭｗ　ｆ　ｅ６は各目標駆動周
波数を示す。

次に、第１図に示した駆動装置を複写機に適用する場合
について説明する。

第４図はこの発明を適用する複写機の光学走査系の駆動
機構を説明する平面図であり、第１図と同一のものには
同じ符号を付しである。

この図において、１２は複写機本体で、この複写機本体
１２内にはガイドレール１３が設けてあり、光学走査ユ
ニット１４はガイドレール１３上を移動する。

１８は光学走査ユニット１４に取りつけである遮蔽板で
あり、光学走査ユニット１４が図の破線位置に至ると、
フォトカブラ形態の位置検知センサ１７の光軸を遮るよ
うに構成されている。ステッピングモータ１は、その出
力軸と、ガイドローラ１５．１６との間にはワイヤ１９
が張架されており、このワイヤ１９に光学走査ユニット
１４を固着することによって光学走査ユニット１４に駆
動力が伝達される。そして、ステッピングモータ１が図
中の矢印Ａ方向に回転すると、光学走査ユニット１４は
図中の矢印Ｂ方向（以下、これを後進方向とする）に移
動する。また、ステッピングモータ１が矢印Ａ方向と反
対方向に回転すると、光学走査ユニット１４も反対方向
（以下これを前進方向）に移動する。

また、光学走査ユニット１４はその端部１４ａで駆動さ
れるのみで、他の端部１４ｂ側ではコロ（図示しない）
が設けられており、板金（図示しない）を滑ってゆく構
成となっている。光学走査ユニット１４とガイドレール
１３とのガタや光学走査ユニット１４の剛性不足により
、光学走査ユニット１４の動作開始時の端部１４ｂ側の
加速度を測定すると、第５図（ａ）に示す加速度特性が
得られる。以下、第５図（ａ）〜（Ｃ）を参照しながら
第４図の動作を説明する。

第５図（ａ）は、第４図に示した光学走査ユニット１４
の速度特性を示す図であり、縦軸は周波数ｆを示し、横
軸は時間ｔを示す。

この図において、実線は従来のスローアップ速度特性を
示し、破線はこの発明を通用した場合のスローアップ速
度特性を示す。

第５図（ｂ）、（Ｃ）は、第４図に示した光学走査ユニ
ット１４の加速度特性を示す図であり、縦軸は周波数（
ｆ）を示し、横軸は時間（１）を示す。

この図において、実線はスローアップ加速度特性を示す
。

これらの図から分かるように、従来のスローアップ速度
制御を実行すると、第５図（ａ）に示すように、時刻ｔ
４で一定速度（周波数ｆｔ）に到達するが、このとき、
ステッピングモータ１の加速度特性が第５図（ｂ）に示
されるような振動の山の部分に合致した場合には、この
振動により加速度の振幅が大とくなってしまう。そこで
、スローアップのカーブを変え、速度が一定となる時刻
（始動時からの時間）を第５図（ａ）に示す時刻ｔｓ　
　（第５図（ｂ）に示されるような振動の谷間）に調整
すると、すなわち時間ｔｐ＋ｔＴに調整しながらステッ
ピングモータ１を第２図の手順に従って制御すると、ス
テッピングモータ１の始動時の振動と一定速度に到達し
た時点での振動とが相殺されて、第５図（Ｃ）に示され
るような加速度特性となる。

なお、立ち上がりに起因する加速度の周期は、光学走査
ユニット１４の機械的特定により決定され、第５図（ａ
）の立ち上がりカーブに依らず一定である。従って、第
２図に示した制御手順に従ってステッピングモータ１を
スローアップ制御すれば、すなわち加速度の谷間の点に
モータ立ち上げ完了時刻を調整（ｔｐ　＋ｎＸ　ｔＴ　
；　ｎは正の自然数）すれば、目標とする速度での振動
を発生を抑制できる。

なお、上記実施例においては、ステッピングモータ１を
１パルス動かす毎に計算によりタイマに設定する値を求
めて制御する場合について説明したが、ステッピングモ
ータ１の回転速度が高速になると、すなわち動作周波数
が高くなると、演算する時間が無視できなくなる。そこ
で、一定速度になるまでのタイマ設定値をあらかじめ演
算しておくことにより、上記不具合を解消することがで
きる。しかしながら、上記タイマ設定値を各立ち上げ時
間毎に記憶する必要があり、ＲＡＭ３ｃの記憶容量を大
きくしなければならず、装置コストを大幅に引き上げて
しまう。

しかるに、１つの基準スローアップデータテーブルＴＡ
ＢＬＥＩ　（第６図参照）を基準として、その傾きをあ
る一定のタイマセット値まで同様の値を所定回数セット
することにより可変し、それ以後のスローアップは基準
スローアップデータテーブルＴＡＢＬＥＩに準じてスロ
ーアップを継続させることにより、ステッピングモータ
１の加速度の谷間の点にモータ立ち上げ完了時刻を調整
することができる。

以下、その場合について詳細に説明する。

第６図（ａ）、（ｂ）は、第１図に示したＲＯＭ３ｂに
記憶される基準スローアップデータテーブルを説明する
模式図であり、同図（ａ）は、基準スローアップデータ
テーブルＴＡＢＬＥＩを示し、タイマセット値ＴＭＳ　
１〜ＴＭＳＮが記憶されている。同図（ｂ）はデータテ
ーブルＴＡＢＬＥ２を示し、第７図に示す復帰周波数値
ｆＭ　（ｆｈｌｌ〜ｆ　ＭＮ）が記憶されている。

第７図はこの発明の他の実施例を示す駆動装置の速度制
御特性図であり、縦軸は周波数（ｆ）を示し、横軸は時
間（１）を示す。

この図において、ＳＴＩは前記基準スローアップデータ
テーブルＴＡＢＬＥＩに準じた速度特性（直線的速度特
性）を示し、時刻ｔｌ　にて目標駆動周波数ｆｅに到達
する場合を示しである。

ＮＴ２は傾き変更速度特性を示し、復帰周波数値ｆＭま
で、基準スローアップデータテーブルＴＡＢＬＥＩの多
値を２回ずつタイマにセットした、場合に相当し、その
結果傾き変更速度特性ＳＴ２の傾きは速度特性ＳＴＩの
−傾きを１／２となる。

ＮＴ３は目標駆動周波数ｆｅ到達後の速度特性を示す。

これらの図から分かるように、ＲＯＭ３ｂに記憶された
データテーブルＴＡＢＬＥ２の復帰周波数値ｆＭ間で、
基準スローアップデータテーブルＴＡＢＬＥＩのタイマ
セット値ＴＭＳＩ、・・・を２回ずつ使用し、復帰周波
数値ｆ、で基準スローアップデータテーブルＴＡＢＬＥ
１に準じた速度特性に復帰させたタイマセットを行うこ
とにより、目標駆動周波数ｆｅ到達時間を、例えば時刻
ｔ１□に調整することができ、一定速度になるタイミン
グを自由に調整できる。

次に第８図を参照しながら第１図に示したステッピング
モータ１の他の駆動制御について説明する。

第８図は、第１図に示したステッピングモータ１の他の
駆動制御手順の一例を説明するフローチャートである。

なお、（１）〜（１７）は各ステップを示す。また、Ｐ
ＯＩ　ＮＴ、　　ＣＰＯＩ　ＮＴ、　５ｅｔｖａｌｕｅ
は変数で、ＲＡＭ３ｃに記憶場所が確保される。さらに
、ＴＦ、Ｃ０Ｎ５ＴＦはフラグを示し、ｆｅは目標駆動
周波数を示す。

先ず、ＣＰＵ３ａは基準スローアップデータテーブルＴ
ＡＢＬＥＩないのデータを指し示すポインタ（変数ＰＯ
Ｉ　ＮＴ）に基準スローアップデータテーブルＴＡ　Ｂ
　ＬＥ　１の先頭アドレスをセットする（１）。次いで
、目標駆動周波数ｆｅに応じたデータテーブルＴＡＢＬ
Ｅ２のデータを変数ｃｐＯＩＮＴにセットする（２）。

次いで、変数５ｅｔｖａＬＵｅに変数ＰＯＩ　ＮＴが示
すアドレスのデータをセットする（３）。これにより、
復帰周波数値ｆＭｌがセットされたこととなる。

次いで、ＣＰＵ３ａないの内部タイマに対して変数５ｅ
ｔｖａｌｕｅの値をセットしく４）、内部タイマの計時
が完了するのを待機しく５）、計時が完了したら、ステ
ッピングモータ１の励磁パターンを切り換える（６）。

従って、ステッピングモータ１は１パルス分回転するこ
ととなる。

次いで、ＣＰＵ３ａが変数ＰＯＩ　ＮＴの値が変数ＣＰ
ＯＩ　ＮＴの値よりも不さいかどうかを判断しく７）　
　Ｎｏならばステップ（１０）以降に進み、ＹＥＳ（復
帰周波数値ｆＭまではＹＥＳとなる）の場合は、フラグ
ＴＦが「１」かどうかを判断しく８）、Ｎｏならばフラ
グＴＦを「１」にセットして（９）、ステップ（４）に
戻る。

一方、ＹＥＳの場合はフラグＴＦを「０」にクリアしく
１６）、変数ＰＯＩ　ＮＴの値を「１」加算して（１７
）、ステップ（３）に戻る。これにより、基準スローア
ップデータテーブルＴＡＢＬＥＩの次のデータ、例えば
復帰周波数値ｆＭ２が変数５ｅｔｖａｌｕｅにセットさ
れる。

一方、ステップ（７）の判断で、ＮＯの場合は、フラグ
Ｃ０Ｎ５ＴＦが「１」であるかどうかを判断しく１０）
、ＹＥＳならばステップ（４）に戻り、Ｎｏならば変数
ＰＯＩ　ＮＴの値を「１」加算しく１１）、変数５ｅｔ
ｖａｌｕｅに変数ＰＯＩ　ＮＴの値が示すアドレスのデ
ータをセットする（１２）。

次いで、変数５ｅｔｖａｌｕｅの値が目標駆動周波数ｆ
ｅの逆数（周期）以下かどうかを判断しく１３）、Ｎｏ
ならばステップ（２）に戻り、ＹＥＳならばフラグＣ０
Ｎ５ＴＦを「１」にセットしく１４）、変数５ｅｔｖａ
ｌｕｅに目標駆動周波数ｆｅの逆数（周期）をセットし
く１５）、ステップ（４）に戻る。

なお、上記実施例では光学走査ユニット１４の振動は固
定的なものであるとしたが、機械間の多少のバラツキや
経時変化に対応するべく調整機構を設けても良い。

この場合、第２図に示したステップ（１）で第１調整値
ＡＭＥＤＩを変数Ｔｒｉｓａにセットし、ステップ（１
６）で、第２調整値ＡＭＥＤ２を変数Ｔｒｉｓｅにセッ
トするように制御すれば対応することができる。なお、
第１調整値ＡＭＥＤ１．第２調整値ＡＭＥＤ２の人力は
、例えば可変抵抗器を設け、ＣＰＵ３ａに入力したり、
キーボードの入力手段からディジタル入力しても良い。

また、駆動装置が設けられる光学走査ユニット１４に加
速度センサを設け、予備的な動作で第１調整値ＡＭＥＤ
Ｉ、第２調整値ＡＭＥＤ２を測定し、自動調整するよう
に構成しても良い。

更に、上記実施例では本発明の駆動装置を複写機の光学
走査ユニット１４に適用する場合について説明したが、
ステッピングモータ１を駆動手段とする、例えばＸ−Ｙ
プロッタ等にも適用できる。

（発明の効果〕以上説明したように、この発明はステッピングモータを
複数の目標速度に立ち上げるための時間データを各目標
速度毎に層別に記憶するデータメモリと、設定された各
目標速度に対応してデータメモリより１つの時間データ
を選択して型動制御回路に個別に設定するスローアップ
選択手段とを設けたもので、ステッピングモータの目標
速度に応シてスローアップ特性曲線を変化させることが
でき、例えば複写機等においては、比較的簡単な機械機
構で、かつ短い助走距離で光学走査ユニット始動時の振
動を抑えることができる。

従って、低コストで、かつ高信頼性を維持しつつ、被駆
動媒体を駆動する駆動装置を含む装置全体を小型化でき
る等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す駆動装置の構成を説
明する制御ブロック図、第２図はこの発明によるステッ
ピングモータの駆動制御手順の一例を説明するフローチ
ャート、第３図は、第２図に示したステッピングモータ
のスローアップ特性を説明する図、第４図はこの発明を
適用する複写機の光学走査系の駆動機構を説明する平面
図、第５図（Ｐｉ）は、第４図に示した光学走査ユニッ
トの速度特性を示す図、第５図（ｂ）、（Ｃ）は、第４
図に示した光学走査ユニットの加速度特性を示す図、第
６図（ａ）、（ｂ）は、第１図に示したＲＯＭに記憶さ
れる基準スローアップデータテーブルを説明する模式図
、第７図はこの発明の他の実施例を示す駆動装置の速度
制御特性図、第８図は、第１図に示したステッピングモ
ータの他の駆動制御手順の一例を説明するフローチャー
ト、第９図は従来のステッピングモータ立ち上げ制御動
作を説明する図である。図中、１はステッピングモータ、２はモータドライバ、
３が制御回路、３ａはＣＰＵ、３ｂはＲＯＭ、３ｃ　Ｒ
ＡＭである。第図第図第図第図第図第図（ａ）（ｂ）第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

　被駆動媒体に駆動力を伝達するステッピングモータと
、このステッピングモータの速度を一定に制御する駆動
制御回路とを備えた駆動装置において、前記ステッピン
グモータを複数の目標速度に立ち上げるための時間デー
タを各目標速度毎に個別に記憶するデータメモリと、設
定された各目標速度に対応して前記データメモリより１
つの時間データを選択して前記駆動制御回路に個別に設
定するスローアップ選択手段とを具備したことを特徴と
する駆動装置。