JPH03214862A - Image reader - Google Patents

Image reader

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JPH03214862A
JPH03214862A JP2009583A JP958390A JPH03214862A JP H03214862 A JPH03214862 A JP H03214862A JP 2009583 A JP2009583 A JP 2009583A JP 958390 A JP958390 A JP 958390A JP H03214862 A JPH03214862 A JP H03214862A
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JP
Japan
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speed
stepping motor
optical system
excitation
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009583A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Nakamura
元 中村
Hiroyuki Mori
浩之 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH03214862A publication Critical patent/JPH03214862A/en
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Abstract

PURPOSE:To drive an image reader with less speed variance by adding an external additional element like a mechanical damper to the scanner only in a specific area of the speed range corresponding to a read magnification and disconnecting the external additional element in the other speed area. CONSTITUTION:When the output of a speed setter 75 rises, a drive circuit 76 turns on or off a clutch 23 in accordance with the set speed of a speed set signal supplied from the speed setter 75. When the moving speed of an optical system is low, a mechanical damper 24 is connected to a stepping motor 12 to increase the moment of load inertia of the optical system, namely, the stepping motor 12, and the optical system is smoothly driven to considerably reduce the peak of a high frequency component. When the moving speed of the optical system is high, the mechanical damper 24 can reduce the moment of load inertia of the stepping motor 12, and a bad influence upon the rise characteristic is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的コ (産業上の利用分野) この発明は、例えば原稿台上に載置された原稿を読取り
、この読取った画像信号をコンピュータ等の外部機器へ
出力する画像読取装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Purpose of the Invention (Industrial Application Field) This invention reads a document placed on a document table, for example, and outputs the read image signal to an external device such as a computer. The present invention relates to an image reading device.

(従来の技術) 周知のように、ステッピングモータはデジタル信号によ
る駆動が容易で、且つ、オーブンループ制御ながら高精
度な位置決めが容易なことから、画像入力装置の走査手
段に使用されてきた。ところで、ステッピングモータを
広範囲な速度域で駆動する場合、低速域ではステッピン
グモータ内部のロー夕が階動することによって速度変動
が生じ、また高速域では周波数応答特性の低下から階動
はしないものの、励磁相聞の出力トルクのばらつきが原
因で速度変動が生じる。この速度変動について、さらに
第14図を用いて説明する。第14図はステッピングモ
ータの駆動速度と速度変動の関係を示している。低速域
で特に速度変動が大きく速度が早くなるにつれて速度変
動は小さくなっている。
(Prior Art) As is well known, stepping motors have been used as scanning means of image input devices because they can be easily driven by digital signals and can be easily positioned with high accuracy while being oven loop controlled. By the way, when driving a stepping motor over a wide speed range, in the low speed range, the rotor inside the stepping motor moves stepwise, causing speed fluctuations, and in the high speed range, there is no stepwise movement due to a decrease in frequency response characteristics. Speed fluctuations occur due to variations in output torque between excitation phases. This speed fluctuation will be further explained using FIG. 14. FIG. 14 shows the relationship between the driving speed and speed fluctuation of the stepping motor. The speed fluctuations are particularly large in the low speed range, and as the speed increases, the speed fluctuations become smaller.

このスッテッピングモータ固有の速度変動を小さくする
手段として、変動に対応してステッピングモータの励磁
を切り換える時間間隔を周期性を持たせて変動させるよ
うにした変動パルス制御が提案されている。このときメ
カニカルダンバなどの外部負荷要素を併用し負荷慣性モ
ーメントを大きくすることより速度変動を低減すること
ができる。第15図はステッピングモータの駆動速度と
出力トルクとの関係を示したものである。第15図から
も明らかなように高速で駆動しているときはトルクが低
下し、負荷慣性の大きい外部負荷要素を使用するときに
は高速時の立上がり特性が悪化したり脱調することが多
々ある。またステッピングモータは、前述したように高
速域では速度変動は小さく外部負荷要素を付加しなくて
も十分な性能は得られる。この様に、外部負荷要素は低
速域では速度変動の低減に大きな効果があるが、高速域
ではかえって悪影響を及ぼすという問題があった。
As a means of reducing speed fluctuations inherent to the stepping motor, variable pulse control has been proposed in which the time interval at which excitation of the stepping motor is switched is periodically varied in response to the fluctuations. At this time, speed fluctuations can be reduced by increasing the load moment of inertia by using an external load element such as a mechanical damper. FIG. 15 shows the relationship between the driving speed and output torque of the stepping motor. As is clear from FIG. 15, when the motor is driven at high speed, the torque decreases, and when an external load element with large load inertia is used, the start-up characteristics at high speed often deteriorate or step out occurs. Furthermore, as described above, the stepping motor has small speed fluctuations in the high-speed range and can provide sufficient performance without adding any external load elements. As described above, the external load element has a great effect on reducing speed fluctuations in a low speed range, but has a problem in that it has a negative effect in a high speed range.

(発明が解決しようとする課題) 上記したように、従来の画像読取装置では、ステッピン
グモータに外部負荷要素を付加すると、高速域で立上が
り特性が悪化したり脱調するという不都合が生じていた
。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional image reading device, when an external load element is added to the stepping motor, the start-up characteristic deteriorates in the high-speed range or the step-out occurs.

そこで、この発明では、ステッピングモータのトルクが
低下する領域でもメカニカルダンバの負荷慣性の影響を
受けずに、高速域で立上がり特性が悪化したり脱調する
ことを防止でざる画像読取装置を提供することを目的と
する。
Therefore, the present invention provides an image reading device that is not affected by the load inertia of a mechanical damper even in a region where the torque of a stepping motor decreases, and that prevents deterioration of start-up characteristics and step-out in a high-speed region. The purpose is to

[発明の構成〕 (課題を解決するための手段) この発明の画像読取装置は、画像を読取る読取手段、こ
の読取手段によって読取られる画像の読取倍率を指示す
る指示手段、上記読取手段を上記指示手段により指示さ
れた読取倍率に対応した速度で走査する走査手段、この
走査手段を駆動するステッピングモータ、このステッピ
ングモータに負荷慣性モーメントを付与する外部負荷要
素、および上記走査手段を走査する速度に応じて、所定
の速度範囲の際に上記外部負荷要素を上記ステッピング
モータに接続する接続手段から構成されている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) The image reading device of the present invention includes a reading means for reading an image, an instruction means for instructing the reading magnification of the image read by the reading means, and an instruction means for instructing the reading means to read the image. a scanning means for scanning at a speed corresponding to the reading magnification instructed by the means; a stepping motor for driving the scanning means; an external load element for imparting a load moment of inertia to the stepping motor; and connecting means for connecting the external load element to the stepping motor during a predetermined speed range.

(作 用) この発明は、読取り倍率に対応した速度範囲のある特定
の領域にのみ走査手段にメカニカルダンバ等の外部付加
要素を付加し、その他の速度領域では走査手段より外部
付加要素を切り離す構造としたものである。
(Function) This invention has a structure in which an external additional element such as a mechanical damper is added to the scanning means only in a specific region of the speed range corresponding to the reading magnification, and the external additional element is separated from the scanning means in other speed regions. That is.

(実施例) 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2図はこの発明の画像読取装置として、原稿を読取り
、コンピュータ等の外部機器にその読取った画像信号を
出力するスキャナを示すものである。
FIG. 2 shows a scanner as an image reading apparatus of the present invention, which reads a document and outputs the read image signal to an external device such as a computer.

すなわち、1はスキャナ本体で、この本体1の上部前部
には操作パネル(図示しない)が設けられている。この
本体1の上面には、透明ガラスによって購成される原稿
載置台(プラテンガラス)2が固定されている。この原
稿台2の近傍には開閉自在の原稿カバー1aが設けられ
ている。そして、上記原稿台2に載置された原稿Oは、
露光ランブ4、ミラー5、6、7からなる光学系3が原
稿台2の下面に沿って矢印a方向に往復動することによ
り、その往復時に露光走査されるようになっている。こ
の場合、ミラー6、7は光露長を保持するようにミラー
5の1/2の速度にて移動する。上記光学系3の走査に
よる原稿からの反射光、つまり露光ランブ4の光照射に
よる原稿Oからの反射光は上記ミラー5、6、7によっ
て反射されたのち変倍用レンズブロック8を通り、列状
に配列された複数の受光素子(CCD)を有したライン
センサ9に導かれ、原稿Oの像がラインセンサ9の表面
に結像されるようになっている。
That is, 1 is a scanner body, and an operation panel (not shown) is provided at the upper front part of this body 1. A document mounting table (platen glass) 2 made of transparent glass is fixed to the upper surface of the main body 1. A document cover 1a that can be opened and closed is provided near the document table 2. As shown in FIG. The original O placed on the original table 2 is
An optical system 3 consisting of an exposure lamp 4 and mirrors 5, 6, and 7 reciprocates in the direction of arrow a along the lower surface of the document table 2, thereby performing exposure scanning during the reciprocation. In this case, mirrors 6 and 7 move at half the speed of mirror 5 so as to maintain the optical exposure length. The light reflected from the original by the scanning of the optical system 3, that is, the light reflected from the original O by the light irradiation of the exposure lamp 4, is reflected by the mirrors 5, 6, and 7, passes through the variable magnification lens block 8, and is arranged in a column. The document O is guided to a line sensor 9 having a plurality of light receiving elements (CCD) arranged in a shape, and an image of the document O is formed on the surface of the line sensor 9.

第3図は前記光学系3を往復移動させるための駆動機構
を示すものである。即ち、ミラー5および露光ランブ4
は第1キャリッジllaに、ミラー6、7は第2キャリ
ッジllbにそれぞれ支持されており、これら第1、第
2キャリツジ118111bは図示しない案内レールに
案内されて矢印a方向に平行移動自在となっている。即
ち、ステッピングモータ12は伝達機構13を介してブ
ーリ14、14の固定軸15を駆動する。このブーリ1
4、14の回転はそれぞれ伝達ベルト16、16を介し
て上記キャリッジlla,llbに伝達されるようにな
っている。伝達ベルト16、16は、それぞれ一端16
Aがスキャナ本体1に固定され、この一端16Aから第
2キャリッジ1lbに回転自在に設けられたブーり17
、ブーリ14、アイドルブーり18、および第2キャリ
ッジllbに回転自在に設けられたブーり19を介して
掛け渡されており、他端16Bは一定の張力が付与され
ているばね20を介して本体1に固定されている。上記
伝達ベルト16の中途部16aつまりブーリ17とブー
リ14との間にミラー5を支持する第1キャリッジll
aの一端が固定されている。したがって、ステッピング
モータ12が回転することにより、その回転が伝達機構
13、固定輔15、ブーリ14を介して伝達ベルト16
に伝達され、伝達ベルト16が移動して第1キャリッジ
llaが移動し、それにともなって第2キャリッジll
bも移動する。このとき、ブーり17、19が動滑車の
役目をするため、第1キャリッジllaに対して第2キ
ャリッジ1lbが1/2の速度にて同一方向へ移動する
。
FIG. 3 shows a drive mechanism for moving the optical system 3 back and forth. That is, mirror 5 and exposure lamp 4
is supported by a first carriage lla, and mirrors 6 and 7 are supported by a second carriage llb, and these first and second carriages 118111b are guided by a guide rail (not shown) and are movable in parallel in the direction of arrow a. There is. That is, the stepping motor 12 drives the fixed shafts 15 of the pulleys 14, 14 via the transmission mechanism 13. This booli 1
The rotations of 4 and 14 are transmitted to the carriages lla and llb via transmission belts 16 and 16, respectively. The transmission belts 16, 16 each have one end 16
A is fixed to the scanner body 1, and a booby 17 is rotatably provided from one end 16A to the second carriage 1lb.
, the pulley 14, the idler pulley 18, and the second carriage llb via a pulley 19 rotatably provided, and the other end 16B is connected via a spring 20 to which a constant tension is applied. It is fixed to the main body 1. A first carriage ll that supports the mirror 5 between the middle part 16a of the transmission belt 16, that is, the pulley 17 and the pulley 14
One end of a is fixed. Therefore, when the stepping motor 12 rotates, the rotation is transferred to the transmission belt 16 via the transmission mechanism 13, the fixing member 15, and the pulley 14.
, the transmission belt 16 moves, the first carriage lla moves, and along with that, the second carriage lla moves.
b also moves. At this time, since the bogies 17 and 19 serve as movable pulleys, the second carriage 1lb moves in the same direction at 1/2 the speed of the first carriage lla.

尚、第1、第2キャリッジlla,llbの移動方向は
、ステッピングモータ12の回転方向を切換えることに
より制御する。
Note that the moving directions of the first and second carriages lla and llb are controlled by switching the rotational direction of the stepping motor 12.

また、ステッピングモータ12には、クラッチ(接続手
段)23を介してメカニカルダンバ(外部負荷要素)2
4が接続されている。これにより、メカニカルダンバ2
4がクラッチ23のオン、オフによりステッピングモー
タ12に接続されたり、切り離されたりしている。
In addition, a mechanical damper (external load element) 2 is connected to the stepping motor 12 via a clutch (connection means) 23.
4 are connected. As a result, mechanical damper 2
4 is connected to or disconnected from the stepping motor 12 by turning the clutch 23 on or off.

また、第1キャリッジllaは原稿Oのサイズおよび読
取り倍率に応じてステッピングモータ12が駆動される
ことにより、所定の位置(倍率に応じたホームポジショ
ン)へ移動するようになっている。そして、読取り開始
が指示されると、第1キャリッジllaは、先ず、第2
キャリッジ1lbの方向へ移動され、その後露光ランブ
4が点灯されて第2キャリッジllbから離れる方向に
移動される。原稿Oの走査が完了すると、露光ランブ4
が消灯され、第1キャリッジllaは前記ホームポジシ
ョンに復帰される。
Further, the first carriage lla is moved to a predetermined position (home position according to the magnification) by driving the stepping motor 12 according to the size of the original O and the reading magnification. Then, when the start of reading is instructed, the first carriage lla first moves to the second carriage lla.
The carriage is moved in the direction of the carriage 1lb, and then the exposure lamp 4 is turned on and the carriage is moved in the direction away from the second carriage Ilb. When scanning of original O is completed, exposure lamp 4
is turned off, and the first carriage lla is returned to the home position.

また、上記第1キャリッジllaのホームポジションへ
の移動を検知する検知器21、上記第1キャリッジll
aのリミットポジションへの移動を検知する検知器22
、22が設けられている。
Further, a detector 21 for detecting movement of the first carriage lla to the home position;
Detector 22 that detects movement of a to the limit position
, 22 are provided.

第1図は全体的な制御系統を概略的に示すものである。FIG. 1 schematically shows the overall control system.

すなわち、全体を制御する制御部としてのCPtT30
は、内部バス31および各入出力部3 2 a %  
3 2 b s  3 2 c s  3 2 d s
 3 2 e ,32fを介してインターフェース回路
33、画像処理回路34、調光付インバータ回路35、
モータ駆動回路36、上記検知器群21、22、22、
および表示部を有する操作バネル37にそれぞれ接続さ
れている。
In other words, CPtT30 as a control unit that controls the whole
is the internal bus 31 and each input/output section 3 2 a %
3 2 b s 3 2 c s 3 2 d s
3 2 e and 32 f to an interface circuit 33, an image processing circuit 34, an inverter circuit 35 with dimming,
the motor drive circuit 36, the detector group 21, 22, 22,
and an operation panel 37 having a display section.

画像処理回路34は、上記ラインセンサ9からA/D変
換回路38を介して供給される読取信号に対する画像処
理を行うものである。この画像処理がなされた画像信号
はインターフェース回路33を介して外部機器40へ読
取結果として出力されるようになっている。調光付イン
バータ回路35は、上記露光ランブ4の光量を検知器3
5aの検知出力によって調光するものである。モータ駆
動回路36は、読取倍率に対応した複数の速度で上記ス
テッピングモータ12を回転駆動するものである。操作
パネル37は複数の指示を入力したり、あるいは複数の
状態を表示するものである。
The image processing circuit 34 performs image processing on the read signal supplied from the line sensor 9 via the A/D conversion circuit 38. The image signal subjected to this image processing is outputted as a reading result to the external device 40 via the interface circuit 33. The light control inverter circuit 35 detects the amount of light from the exposure lamp 4 on the detector 3.
The light is adjusted based on the detection output of 5a. The motor drive circuit 36 rotates the stepping motor 12 at a plurality of speeds corresponding to the reading magnification. The operation panel 37 is used to input multiple instructions or display multiple statuses.

上記ラインセンサ9は、CCDドライバ39によって駆
動制御されている。
The line sensor 9 is driven and controlled by a CCD driver 39.

次に、上記ステッピングモータ12とそのモータ駆動回
路36の構成について、第4図から第8図を用いて説明
する。すなわち、ステッピングモータ12は、ハイブリ
ッド形(同極形)で5相のステッピングモータを示し、
ロータ51と、ステータ52とで構成されている。ロー
タ51は質量バランスのとれた図示しない回転負荷に連
結されている。
Next, the configuration of the stepping motor 12 and its motor drive circuit 36 will be explained using FIGS. 4 to 8. That is, the stepping motor 12 is a hybrid type (same polarity type) five-phase stepping motor,
It is composed of a rotor 51 and a stator 52. The rotor 51 is connected to a mass-balanced rotating load (not shown).

ロータ51は、第4図に示すように、非磁性材で形成さ
れた軸53と、この軸53の外周に装着されるとともに
軸方向に着磁された永久磁石54と、永久磁石54の両
端側からそれぞれキャップ状に装着された磁性材製の歯
切りカップ55a155bとで構成されている。歯切り
力ップ55a155t)には、この例ではそれぞれ周方
向に等ピッチに50個の小歯56が形成されている。な
お、歯切りカップ55a側の小歯56と、歯切りカップ
55b側の小南56とは周方向に1/2ビッチの位}目
差を持って設けられている。
As shown in FIG. 4, the rotor 51 includes a shaft 53 made of a non-magnetic material, a permanent magnet 54 attached to the outer periphery of the shaft 53 and magnetized in the axial direction, and both ends of the permanent magnet 54. It is composed of toothed cups 55a and 155b made of a magnetic material and each attached in a cap shape from the side. In this example, 50 small teeth 56 are formed at equal pitches in the circumferential direction on the gear cutting force pad 55a155t). The small teeth 56 on the gear cup 55a side and the small south 56 on the gear cup 55b side are provided with a 1/2 pitch difference in the circumferential direction.

一方、ステータ52は、第5図に示すように、ロータ5
1を囲むように配置されたステータコア57と、このス
テータコア57の内面に突設された10本のステータ突
極58と、これらステータ突極58の先端部に等ピッチ
に設けられた小歯59と、ステータ突極50に巻装され
た励磁巻線60とで構成されている。なお、各励磁巻線
60は、相対向するステータ突極58に装管されたもの
同志か直列あるいは並列に接続され、これによって5つ
の励磁相A.BSCSD,Eに区分けされた5柑横成と
なっている。
On the other hand, the stator 52 is connected to the rotor 5 as shown in FIG.
1, ten salient stator poles 58 protruding from the inner surface of the stator core 57, and small teeth 59 provided at equal pitches at the tips of these salient stator poles 58. , and an excitation winding 60 wound around the stator salient poles 50. The excitation windings 60 are connected in series or in parallel to each other in the stator salient poles 58 facing each other, so that the five excitation phases A. There are 5 different varieties, classified into BSCSD and E.

モータ駆動回路36は、第6図に示すように、大きく別
けて、励磁回路71と、分配回路72と、記憶回路73
と、演算回路74と、速度設定器75と、ドライブ回路
76で構成されている。
As shown in FIG. 6, the motor drive circuit 36 is broadly divided into an excitation circuit 71, a distribution circuit 72, and a storage circuit 73.
, an arithmetic circuit 74 , a speed setting device 75 , and a drive circuit 76 .

励磁回路71は、第7図に示すように、各励磁相を構成
する励磁巻線の両端をそれぞれパワー1・ランジスタ6
1、62を介して電源ライン63、64に接続し、対角
線上に位置するパワートランジスタ同志を順番にオン、
オフすることにより、各相の励磁巻線に正あるいは負の
電流を流し、ステータ52とロータ51との間に磁界を
発生させるように構成されている。
As shown in FIG. 7, the excitation circuit 71 connects both ends of the excitation windings constituting each excitation phase to the power 1 transistor 6.
1 and 62 to the power supply lines 63 and 64, and turn on the power transistors located diagonally in order.
When turned off, a positive or negative current flows through the excitation windings of each phase, and a magnetic field is generated between the stator 52 and the rotor 51.

分配回路72は、演算回路74の出力パルスにしたがっ
て第8図に代表的な励磁シーケンスを示すように、各相
の励磁巻線に励磁電流を流すべくパワートランジスタ6
1、62をオン、オフ制御するベース信号を出力するよ
うに構成されている。
The distribution circuit 72 connects the power transistors 6 to the excitation windings of each phase in accordance with the output pulses of the arithmetic circuit 74, as shown in a typical excitation sequence shown in FIG.
1 and 62 are configured to output a base signal that controls on/off.

この例では10ステップの繰り返しになっている。In this example, 10 steps are repeated.

記憶回路73は、この例では駆動対象である光学系3の
複数の速度、つまり読取倍率に対応した複数の速度にそ
れぞれ対応する複数のステッピングモータ12の固有の
速度変動を記憶している。
In this example, the storage circuit 73 stores specific speed fluctuations of the plurality of stepping motors 12 corresponding to a plurality of speeds of the optical system 3 to be driven, that is, a plurality of speeds corresponding to the reading magnification.

すなわち、このモータ駆動回路36では、各速度ごとに
、使用最大速度までの範囲を複数段階に分け、各段階に
おける複数ステップ(読取倍率が100%の場合10ス
テップ)範囲の速度変動を6週べておき、これら速度変
動データを速度変動振幅を考慮に入れた1周期分の正弦
波状の変動波に模擬し、この速度変動データを予め記憶
回路73に記憶させている。
That is, in this motor drive circuit 36, the range up to the maximum operating speed is divided into multiple stages for each speed, and the speed fluctuations in the range of multiple steps (10 steps when the reading magnification is 100%) at each stage are calculated every 6 weeks. In advance, these speed fluctuation data are simulated into a sinusoidal fluctuation wave for one period taking into account the speed fluctuation amplitude, and this speed fluctuation data is stored in the storage circuit 73 in advance.

演算回路74は、速度設定器75(パルス発生手段)か
ら速度設定信号が与えられると、設定速度に対応した速
度変動データを記憶回路73から読出(7、設定速度と
倍率に応じて選択される速度塵動データとに基いて分配
回路72に供給するdカパルスの間隔(ステップ間隔)
を制御する。なお、二′のとき記憶回路73から読み出
される速度変動データの位相を考慮に入れ、パルス時間
間隔の逆数で定義されるバルスレートの変動が速度変動
に対してはほほ逆位相となるように上記パルス間隔を制
御している。ただし、分割された各速度の中間の速度に
対する速度変動データは、その速度の前後の速度変動デ
ータから導くようになっている。
When the arithmetic circuit 74 receives a speed setting signal from the speed setter 75 (pulse generating means), it reads speed fluctuation data corresponding to the set speed from the storage circuit 73 (7, selected according to the set speed and the magnification). The interval (step interval) of the d-copulse supplied to the distribution circuit 72 based on the speed dust movement data
control. In addition, taking into consideration the phase of the speed fluctuation data read out from the memory circuit 73 at the time of 2', the above-mentioned method is set so that the fluctuation of the pulse rate defined by the reciprocal of the pulse time interval has almost the opposite phase with respect to the speed fluctuation. Controls the pulse interval. However, speed fluctuation data for an intermediate speed among the divided speeds is derived from speed fluctuation data before and after that speed.

ドライブ回路76は速度設定器75から供給される速度
設定信号の設定速度に対応して、上記クラッチ23をオ
ン、オフするものである。すなわち、光学系3の移動速
度が低速な場合、ドライブ回路76によりクラッチ23
がオンされ、メカニカルダンバ24がステッピングモー
タ12に接続される。これにより、光学系3つまりステ
ツビングモータ12の負荷慣性モーメントが増し、光学
系3の駆動が円滑化され、高周波成分のピークが激減す
るようになっている。また、光学系3の移動速度が高速
な場合、ドライブ回路76によりクラッチ23がオフさ
れ、メカニカルダンバ24がステッピングモータ12か
ら切り離される。これにより、光学系3つまりステツビ
ングモータ12の負荷慣性モーメントを小さくすること
ができ、立上り特性に悪影響を与えることがない。
The drive circuit 76 turns on and off the clutch 23 in accordance with the set speed of the speed setting signal supplied from the speed setter 75. That is, when the moving speed of the optical system 3 is low, the drive circuit 76
is turned on, and the mechanical damper 24 is connected to the stepping motor 12. As a result, the load moment of inertia of the optical system 3, that is, the stepping motor 12, increases, the driving of the optical system 3 becomes smoother, and the peak of high frequency components is drastically reduced. Further, when the moving speed of the optical system 3 is high, the clutch 23 is turned off by the drive circuit 76, and the mechanical damper 24 is separated from the stepping motor 12. As a result, the load moment of inertia of the optical system 3, that is, the stepping motor 12, can be reduced, and the rise characteristics are not adversely affected.

このような構成であると、速度設定器75である速度を
設定すると、この速度設定器75の出力は一定の傾斜で
設定速度に対応するレベルまで増加する。速度設定器7
5の出カが立ち上がると、演算凹路74が速度設定器7
5の出力に対応した速度変動データを記憶回路73がら
読み出し、上記出力と読み出された速度変動データとに
基いて出力パルスの時間間隔を制御する。このパルス間
隔のバルスレートの変動は、記憶回路73から読み出さ
れる速度変動データに対してはほぼ逆位相となっている
。演算回路74の出力パルスは分配回路72に与えられ
、この分配回路72がら励磁回路71のパワートランジ
スタ61、62を第8図に示すように予め定められた順
序にオン、オフさせるためのベース信号が出力される。
With such a configuration, when a certain speed is set by the speed setter 75, the output of the speed setter 75 increases at a constant slope to a level corresponding to the set speed. Speed setting device 7
When the output No. 5 rises, the calculation concave path 74 changes to the speed setting device 7.
The speed fluctuation data corresponding to the output of No. 5 is read out from the storage circuit 73, and the time interval of the output pulse is controlled based on the above output and the read speed fluctuation data. This variation in the pulse rate of the pulse interval is substantially in opposite phase to the speed variation data read out from the storage circuit 73. The output pulses of the arithmetic circuit 74 are given to the distribution circuit 72, and the distribution circuit 72 generates a base signal for turning on and off the power transistors 61 and 62 of the excitation circuit 71 in a predetermined order as shown in FIG. is output.

したがって、ステッピングモータ12のロータ5〕が回
転を開始する。
Therefore, the rotor 5 of the stepping motor 12 starts rotating.

この場合、光学系3の固有の速度変動を考慮に入れ、各
励磁相A,B,CSDSEの励磁タイミングを制御して
いるので、固有の速度変動分を打ち消すことができ、滑
らかな回転を行なわせることができる。
In this case, since the excitation timing of each excitation phase A, B, and CSDSE is controlled taking into account the inherent speed fluctuations of the optical system 3, the inherent speed fluctuations can be canceled out and smooth rotation can be performed. can be set.

また、速度設定器75の出力が立ち上がると、ドライブ
回路76が速度設定器75から供給される速度設定信号
の設定速度に対応して、上記クラッチ23をオン、ある
いはオフする。これにより、光学系3の移動速度が低速
な場合、メカニカルダンバ24がステッピングモータ1
2に接続され、光学系3つまりステッピングモータ12
の負荷慣性モーメントが増し、光学系3の駆動が円滑化
され、高周波成分のピークが激減する。また、光学系3
の移動速度が高速な場合、メカニカルダンバ24がステ
ッピングモータ12から切り離され、光学系3つまりス
テッピングモータ12の負荷慣性モーメントを小さくす
ることができ、立上り特性に悪影響を与えない。
Further, when the output of the speed setter 75 rises, the drive circuit 76 turns on or off the clutch 23 in accordance with the set speed of the speed setting signal supplied from the speed setter 75. As a result, when the moving speed of the optical system 3 is low, the mechanical damper 24 is connected to the stepping motor 1.
2, and the optical system 3, that is, the stepping motor 12
The load moment of inertia increases, the driving of the optical system 3 becomes smoother, and the peak of high frequency components is drastically reduced. In addition, optical system 3
When the moving speed is high, the mechanical damper 24 is separated from the stepping motor 12, and the load moment of inertia of the optical system 3, that is, the stepping motor 12, can be reduced, and the rise characteristics are not adversely affected.

第9図(a)はステッピングモータ12を定速回転駆動
しているときの励磁切換タイミングを示している。この
切換タイミングにしたがって各相を構成する励磁巻線の
励磁が切換られる。このモ一夕駆動回路36では、励磁
切換タイミングの時間間隔をΔtを基準としてΔt s
in〜Δt Ilaxの間で変動させている。この時間
間隔の逆数がパルスレートであり、このパルスレートは
第9図(b)に示すように周期Tで正弦波状に変動して
いる。
FIG. 9(a) shows excitation switching timing when the stepping motor 12 is driven to rotate at a constant speed. In accordance with this switching timing, the excitation of the excitation windings constituting each phase is switched. In this motor driving circuit 36, the time interval of excitation switching timing is set to Δt s with Δt as a reference.
It is varied between in and Δt Ilax. The reciprocal of this time interval is the pulse rate, and this pulse rate varies sinusoidally with a period T as shown in FIG. 9(b).

通常、光学系3には各速度域で必ず固有の速度変動が存
在している。このモータ駆動回路36では周期Tを光学
系3に固有の速度変動周期と一致させ、かつ、ほほ逆位
相となるように励磁切換タイミングの時間間隔、つまり
パルスレートを変動させている。したがって、今、振幅
が適当に設定されているものとすると、パルスレートの
変動に伴う速度変動で光学系3の固有の速度変動を打消
すことができ、ロータ51を滑かに回転させることかで
きる。
Normally, the optical system 3 always has unique speed fluctuations in each speed range. In this motor drive circuit 36, the period T is made to match the speed fluctuation period specific to the optical system 3, and the time interval of the excitation switching timing, that is, the pulse rate, is varied so that the period is almost in opposite phase. Therefore, assuming that the amplitude is set appropriately, the inherent speed fluctuation of the optical system 3 can be canceled out by the speed fluctuation accompanying the fluctuation of the pulse rate, and the rotor 51 can be rotated smoothly. can.

第10図には、このモータ駆動回路36を使ってハイブ
リッド形5 illステッピングモータ12の速度変動
を低減した例が示されている。これは駆動条件として速
度設定器75の出力パルスのバルスレートが1500p
psで、かつ励磁切換タイミングの時間間隔の変動周波
数を150Hzとし、しかも上記変動位相が光学系3の
固有の速度変動と逆位相となるように制御した例である
。このときのパワースペクトルは第11図に示す結果と
なる。この図か゛ら、速度変動低減のターゲットとして
いるl・50Hzでのピークレベルが激減し、速度波形
が滑らかになっていることが判る。
FIG. 10 shows an example in which the motor drive circuit 36 is used to reduce speed fluctuations of the hybrid type 5 ill stepping motor 12. This is because the pulse rate of the output pulse of the speed setting device 75 is 1500p as a driving condition.
ps, and the fluctuation frequency of the time interval of the excitation switching timing is set to 150 Hz, and the fluctuation phase is controlled so as to be in opposite phase to the inherent speed fluctuation of the optical system 3. The power spectrum at this time is the result shown in FIG. From this figure, it can be seen that the peak level at 1.50 Hz, which is the target for speed fluctuation reduction, has decreased dramatically and the speed waveform has become smooth.

上述した実施例は、低減すべき速度変動が10ステップ
分に相当し、励磁切換タイミングの時間間隔を比較的滑
らかに変動させることのできるステッピングモータ12
を対象とした例である。
In the embodiment described above, the speed fluctuation to be reduced corresponds to 10 steps, and the stepping motor 12 is capable of relatively smoothly changing the time interval of excitation switching timing.
This is an example targeting .

また、たとえば2相ステッピングモータでは励磁相が2
つとなり、励磁相のばらつきによる出力トルクの変動が
4ステップに相当することがある。
For example, in a two-phase stepping motor, the excitation phase is two
As a result, variations in the output torque due to variations in the excitation phase may correspond to four steps.

このような場合、励磁切換タイミングの時間間隔を正弦
波状に変動させようとしても滑らかな変動力−ブにはな
らず、充分な速度変動低減効果が得られないことがある
。
In such a case, even if an attempt is made to vary the time interval of the excitation switching timing in a sinusoidal manner, a smooth variation of force may not be obtained, and a sufficient speed variation reduction effect may not be obtained.

このように、充分に滑らかな変動力−ブが得られない場
合には、マイクロステップ駆動を併用すればよい。この
駆動方法は同時に励磁している異なる励磁巻線への印加
電圧を段階的に増減することにより、ロータ停止点をず
らすものであり、基本ステップ量を数ステップ〜数10
ステップに分割することができる。
In this way, if a sufficiently smooth fluctuating force cannot be obtained, microstep driving may be used in combination. This driving method shifts the rotor stopping point by increasing/decreasing the voltage applied to different excitation windings that are simultaneously excited in stages, and the basic step amount can be varied from several steps to several dozen.
Can be divided into steps.

マイクロステップ駆動の概念を第12図を用いて簡単に
説明する。この例は2相バイボーラ型ステッピングモー
タであり、ロータ80とステータ90の構造は5相ステ
ッピングモータとほぼ同様であるが、励磁巻線数が2組
である。各励磁巻線XSYに印加する電圧はパルス状で
はなく、デジタル演算回路から出力されたデジタル量を
D/A変換するなどして第13図に示すような正弦波状
としている。また、励磁巻線X1励磁巻線Yへの印加電
圧は90″位相がずれるようにしてある。
The concept of microstep drive will be briefly explained using FIG. 12. This example is a two-phase bibolar stepping motor, and the structure of the rotor 80 and stator 90 is almost the same as that of a five-phase stepping motor, but the number of excitation windings is two. The voltage applied to each excitation winding XSY is not in the form of a pulse, but in the form of a sine wave as shown in FIG. 13 by D/A converting the digital amount output from the digital arithmetic circuit. Further, the voltages applied to the excitation winding X1 and the excitation winding Y are made to have a phase shift of 90''.

このような駆動方法で励磁すると、ロー夕の移動量は第
13図に示すようになり、この例では基本ステップ量θ
Sの1/4ずつステップ動作する。
When excited with such a driving method, the movement amount of the rotor becomes as shown in Fig. 13, and in this example, the basic step amount θ
Step operation is performed in steps of 1/4 of S.

このように、速度変動周期が基本ステップの4ステップ
分であるときには、励磁タイミング切換時間の時間間隔
を16ステップで周期的に変動させればよく、これによ
って、より滑らかにでき、速度変動低減効果を増大させ
ることができる。
In this way, when the speed fluctuation period is 4 basic steps, it is only necessary to periodically change the time interval of the excitation timing switching time in 16 steps, which makes it smoother and increases the speed fluctuation reduction effect. can be increased.

なお、2相ステッピングモータにおいてマイクロステッ
プ駆動を併用する場合について説明したが、5相あるい
は4相ステッピングモータでも全く同様であり、マイク
ロステップ駆動を併用して励磁切換タイミングの時間間
隔を周期的に切換えることにより、速度変動低減効果を
増すことができる。
Although we have explained the case where microstep drive is used in conjunction with a 2-phase stepping motor, the same applies to 5-phase or 4-phase stepping motors, and the time interval of the excitation switching timing is periodically switched using microstep drive together. By doing so, the effect of reducing speed fluctuations can be increased.

さらに、この発明はステッピングモータであれば、形、
相数に限定されるものではない。また、上述した実施例
ではステッピングモータ固有の速度変動が、単一の周波
数成分を持つ場合への適用について述べているが、複数
の周波数成分を持っていても、その周波数がステッピン
グモータ駆動周波数より小さい範囲にあればこの発明の
適用が可能である。
Furthermore, if the present invention is a stepping motor, the shape,
It is not limited to the number of phases. In addition, although the above-mentioned embodiment describes application to the case where the speed fluctuation specific to the stepping motor has a single frequency component, even if it has multiple frequency components, the frequency is higher than the stepping motor drive frequency. The present invention can be applied within a small range.

上記したように、メカニカルダンバの効果により移動走
査系の速度変動を低減することができ、同時に移動走査
系の速度変動と同周期で、且つ逆位相となる、適度な周
期を持つバルスレートでステッピングモータを駆動する
ことにより更に移動走査系の速度変動を低減できる。
As mentioned above, the effect of the mechanical damper can reduce the speed fluctuation of the moving scanning system, and at the same time, stepping at a pulse rate with an appropriate period that is the same period as the speed fluctuation of the moving scanning system and in the opposite phase. By driving the motor, speed fluctuations in the moving scanning system can be further reduced.

また、メカニカルダンパを切り離すことにより、トルク
の低下する領域でも、速度変動の少ない駆動をすること
ができる。
Furthermore, by separating the mechanical damper, it is possible to drive with less speed fluctuation even in areas where torque decreases.

なお、ステッピングモータ固有の速度変動の周波数が比
較的高周波領域にある場合には、マイクロステップ駆動
を併用し、ステツビングモータの基阜ステップ量を分割
すると共に励磁切換タイミングの時間間隔をより滑らか
に変動させることによって効果的に速度変動を低減させ
ることができる。
If the frequency of speed fluctuations specific to the stepping motor is in a relatively high frequency range, microstep drive can be used in conjunction with the stepping motor to divide the basic step amount and make the time interval of excitation switching timing smoother. By varying the speed, speed fluctuations can be effectively reduced.

このような構成であると、速度設定器70である速度を
設定すると設定速度に対応してメカニカルダンパとステ
ッピングモータの接続、切り離しが行われ、メカニカル
ダンバの効果がある領域のみ負荷慣性モーメントを移動
走査系に付加することができる。
With this configuration, when a certain speed is set using the speed setting device 70, the mechanical damper and the stepping motor are connected and disconnected according to the set speed, and the load inertia moment is moved only in the area where the mechanical damper is effective. It can be added to the scanning system.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、ステッピングモータ
のトルクが低下する領域でもメカニカルダンバの負荷慣
性の影響を受けずに、高速域で立上がり特性が悪化した
り脱調することを防止できる画像読取装置を提供できる
。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, even in the region where the torque of the stepping motor decreases, it is not affected by the load inertia of the mechanical damper, and the start-up characteristics deteriorate or step out occurs in the high-speed region. An image reading device that can prevent this can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図から第13図はこの発明の一実施例を示すもので
、第1図は画像読取装置の概略構成を示すブロック図、
第2図は画像読取装置の構成を示す断面図、第3図は画
像読取装置の内部構成を示す斜視図、第4図はステッピ
ングモータにおけるロータの縦断面図、第5図はステッ
ピングモータにおけるロー夕を組み込んだステータの平
面図、第6図はステッピングモータとモータ駆動回路の
構成を示す図、第7図はモータ駆動回路における励磁回
路の構成図、第8図はモータ駆動回路における分配回路
の動作シーケンスを示す図、第9図(a)はモータ駆動
回路のおける演算回路のパルス出力の一例を示す図、第
9図(b)は同パルス出力をバルスレートに変換した例
を示す図、第10図はモータ駆動回路で等倍読取時の速
度域を制御した例の速度変動結果を示す図、第11図は
第10図に示す条件におけるパワースペクトルを示す図
であり、第12図および第13図はマイクロステップ駆
動方式を併用する場合の例を説明するための図であり、
第14図はステッピングモータの駆動速度と速度変動の
関係を示す図、第15図はステッピングモータの駆動速
度と出力トルクとの関係を示す図である。 1・・・本体、3・・・光学系、4・・・露光ランプ、
5、6、7・・・ミラー 9・・・ラインセンサ、ll
a・・・第1キャリツジ、1lb・・・第2キャリツジ
、12・・・ステッピングモータ、23・・・クラッチ
(接続手段)、24・・・メカニカルダンパ(外部負荷
要素) 30・・・CPU,36・・・モータ駆動回路
、51・・・ロータ、52・・・ステータ、71・・・
励磁回路、72・・・分配回路、73・・・記憶回路、
74・・・演算回路、75・・・速度設定器、76・・
・ドライブ回路。
1 to 13 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image reading device;
FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the image reading device, FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the image reading device, FIG. 4 is a vertical sectional view of the rotor in the stepping motor, and FIG. 5 is the rotor in the stepping motor. Figure 6 is a diagram showing the configuration of the stepping motor and motor drive circuit, Figure 7 is a diagram showing the configuration of the excitation circuit in the motor drive circuit, and Figure 8 is a diagram of the distribution circuit in the motor drive circuit. A diagram showing an operation sequence, FIG. 9(a) is a diagram showing an example of the pulse output of the arithmetic circuit in the motor drive circuit, and FIG. 9(b) is a diagram showing an example of converting the same pulse output into a pulse rate. Fig. 10 is a diagram showing the speed fluctuation results in an example in which the speed range during equal-magnification reading is controlled by a motor drive circuit, Fig. 11 is a diagram showing the power spectrum under the conditions shown in Fig. 10, and Figs. FIG. 13 is a diagram for explaining an example of the case where the microstep drive method is used together,
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the driving speed of the stepping motor and speed fluctuation, and FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the driving speed and output torque of the stepping motor. 1...Main body, 3...Optical system, 4...Exposure lamp,
5, 6, 7...Mirror 9...Line sensor, ll
a...First carriage, 1lb...Second carriage, 12...Stepping motor, 23...Clutch (connection means), 24...Mechanical damper (external load element) 30...CPU, 36...Motor drive circuit, 51...Rotor, 52...Stator, 71...
Excitation circuit, 72... Distribution circuit, 73... Memory circuit,
74... Arithmetic circuit, 75... Speed setting device, 76...
・Drive circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 画像を読取る読取手段と、 この読取手段によって読取られる画像の読取倍率を指示
する指示手段と、 上記読取手段を上記指示手段により指示された読取倍率
に対応した速度で走査する走査手段と、この走査手段を
駆動するステッピングモータと、このステッピングモー
タに負荷慣性モーメントを付与する外部負荷要素と、 上記走査手段を走査する速度に応じて、所定の速度範囲
の際に上記外部負荷要素を上記ステッピングモータに接
続する接続手段と、 を具備したことを特徴とする画像読取装置。
[Scope of Claims] A reading means for reading an image; an instruction means for instructing a reading magnification of the image read by the reading means; and a scanning means for scanning the reading means at a speed corresponding to the reading magnification instructed by the instruction means. a scanning means, a stepping motor that drives the scanning means, an external load element that imparts a load moment of inertia to the stepping motor, and an external load element that applies a moment of inertia to the stepping motor; An image reading device comprising: connecting means for connecting an element to the stepping motor;
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