JPH1093770A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性を落とすことなく画像先端からのディ
フェクトのないコピーを得る。 【解決手段】 ステッピングモータにより光学系を搭載
したキャリッジを駆動して原稿を走査し原稿画像を読み
取る画像読み取り装置で、制御手段により、立ち上げ初
期に基準の立ち上げプロファイルより高い周波数のパル
スと入力パルスを設定した立ち上げプロファイルを持
ち、該立ち上げプロファイルによりステッピングモータ
の立ち上げを制御することにより、立ち上がり付近での
減速傾向を押さえ、定速領域での速度変動を大幅に低減
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タを定速領域まで加速する立ち上げプロファイルを有し
該立ち上げプロファイルによりステッピングモータの立
ち上げを制御する制御手段を備え、ステッピングモータ
により光学系を搭載したキャリッジを駆動して原稿を走
査し原稿画像を読み取る画像読み取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は画像処理装置全体の構成概要を示
す図、図５はキャリッジ駆動用モータにステッピングモ
ータを用いた場合のドライブ回路及び励磁シーケンスの
例を示す図、図６は図５に示すドライブ回路の制御回路
の構成例を示す図、図７はステッピングモータによる駆
動されるキャリッジのスキャンサイクルの例を示す図で
ある。

【０００３】画像処理装置は、例えば図４に示すような
構成からなり、操作パネル１は、オペレータが出力部数
の入力、縮拡倍率の指定、編集機能の指定等を行うユー
ザインタフェースであり、例えば操作入力キーと液晶デ
ィスプレイ等の表示器を備えている。ＣＰＵ２は、操作
パネル１から入力されたオペレータの指示に基づいてイ
メージングユニット３の制御、読取データの色変換や補
正、フィルタ処理、編集処理を行う画像処理ユニット４
の制御、さらに、画像を再現する画像出力ユニット５の
制御を行うものである。イメージングユニット３は、ス
テッピングモータ６により光学系を搭載したキャリッジ
を駆動して原稿を走査し原稿画像を読み取るものであ
り、ステッピングモータ６や制御回路７を備え、ＣＰＵ
２からの指令によりステッピングモータ６の制御を行う
ものである。制御回路７は、ステッピングモータを定速
領域まで加速する立ち上げプロファイルを有しこの立ち
上げプロファイルによりステッピングモータの立ち上げ
を制御し、画像の読み取り制御を行うものである。

【０００４】ステッピングモータを用いた場合のドライ
ブ回路では、例えば図５Ａに示すようにペンタゴン結線
を採用し、モータ巻線を５角形に結線し、その接続点を
それぞれ２個のトランジスタにより、電源のプラス側ま
たはマイナス側に接続して１０個のスイッチングトラン
ジスタでバイポーラ駆動を行うようにしている。そし
て、モータに流れる電流は、フィードバックして電流を
一定にするようにコントロールしている。励磁シーケン
スは、図５Ｂに示すように４つの相が励磁されていると
きに残りの１相がプラスまたはマイナスの同電位で短絡
される。

【０００５】上記ドライブ回路の制御回路では、図６に
示すようにＳＴＡＲＴ信号および正転クロックＣＷまた
は逆転クロックＣＣＷが５相パルスデバイダ２７１に入
力されると、５相パルスデバイダ２７１は、入力クロッ
クに応じてドライバー２７２にパルスを分配し、ドライ
バー２７２は、ステッピングモータ２１３に電流を流し
てこれを駆動する。ステッピングモータ２１３に流れる
電流は、電流検出器２７３で検出され電圧ｖに変換され
る。この前記電圧ｖと、基準電圧発生器２７５で予め設
定された基準電圧ｖ₁ またはｖ₂ とを比較器２７４にお
いて比較し、電圧ｖが基準電圧ｖ₁ またはｖ₂ よりも大
きくなると、チョッパー２７６をオフにしてドライバ２
７２をオフにし、ステッピングモータ２１３に供給する
電流を一定にするようにコントロールする。

【０００６】基準電圧発生器２７５で予め設定される基
準電圧は、高い電圧ｖ₁ （ＦＵＬＬ）とその半分程度の
電圧ｖ₂ （ＨＡＬＦ）があり、高い電圧ｖ₁ は、ステッ
ピングモータ２１３が高速スキャンやリターンの高速動
作が必要なときに設定され、電圧ｖ₂ は低速スキャンの
低速動作のときに設定される。なお、パルスデバイダ２
７１にＳＴＡＲＴ信号が入力されているが、正転クロッ
クＣＷまたは逆転クロックＣＣＷが入力されない場合に
は、ドライバー２７２の或るトランジスタだけに電流が
流れ破壊するため、低周波検出器は、これを検出して基
準電圧発生器２７５に信号を送り、基準電圧をｖ₃ に下
げるようにしている。

【０００７】上記ステッピングモータ２１３により駆動
されるキャリッジのスキャンサイクルを示したのが図７
Ａであり、スキャン動作、リターン動作させる場合のス
テッピングモータに加えられる周波数と時間の関係を示
している。ステッピングモータに加える周波数は、図７
Ｂに示すように加速時にはｆ_B Ｈｚを逓倍しつつ１サイ
クルずつ増やしてゆき、最大１５ＫＨｚ程度にまで増加
させる。このようにパルス列に規則性を持たせるとパル
ス生成を簡単にすることができ、図７Ａに示すようにｆ
_B ｐｐｓ／ｔ_A ｍｓで階段状に規則的な加速を行う台形
プロファイルを作ることができる。

【０００８】ステッピングモータ立ち上げのプロファイ
ルとしては、上記のような図７Ａ及び図１Ｂに示す直線
立ち上げのほかに、指数関数立ち上げ等が用いられる。
この場合、定速領域に入ったところで速度がばたつかな
いようにするには、徐々に速度（加速度）を上げてゆ
き、目標速度の１／２程度のところで徐々に速度（加速
度）を落とすのが理想的とされているが、目標速度まで
立ち上げる時間がかかり、高速化には向かない。そこ
で、一般的には高めの加速度で立ち上げて、徐々に加速
度を落としてゆく図１Ａに示すような指数関数立ち上げ
が用いられる。

【０００９】ステッピングモータは、入力されるパルス
をアナログ値で変化させることはできず、制御ソフトウ
エアの制約もあって、上記のようにある決まった微小時
間ごとに入力パルスを変化させて徐々に回転を早めさせ
る方法を採用している。ここで、立ち上げ始めの入力パ
ルスは、図５Ｂに示すようにパルス切り換え時間の逆数
が最小値で、仮にパルス切り換え時間を５ｍｓｅｃとす
ると、２００Ｈｚ（ｐｐｓ）のバルスを１パルス入れて
次のパルス段に移行する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、画像読み取り
装置において、光学系を搭載して原稿をスキャンするキ
ャリッジ、ワイヤなどのメカは、モータの動き始めに対
して、まず、慣性や摩擦負荷により止まったままで、ワ
イヤ、ベルトなどの伸びで動き始めの変化を吸収する
が、それに耐えきれなくなると動き出す。したがって、
この時にキャリッジにかかる加速度は、モータ回転で発
生する以上の加速度になり、逆にモータの回転変化以上
に進もうとするが、モータのトルクなどで押さえ込ま
れ、進行方向とは逆の加速度が発生し、減速しようとす
る。キャリッジは、この「揺れ戻し」を繰り返しなが
ら、モータ回転によって目標速度まで立ち上げられてい
く。特に、高速読み取り装置では、ここまで数十ｍｓｅ
ｃしかかからないため、立ち上げ初期に発生した「揺れ
戻し」が減衰できずに定速領域まで残り、画像先端部に
スキップやスミア、色ずれなどのディフェクトが発生す
るため、出力画像の品質に多大な影響を及ぼすという問
題がある。

【００１１】例えば図２Ｂに示す従来のステッピングモ
ータの指数関数立ち上げプロファイルでは、ピッチ（パ
ルス切り換え時間）を５ｍｓｅｃとして立ち上げ初期が
２００ｐｐｓで１パルス、次が４００ｐｐｓ、５７０ｐ
ｐｓとするものである。この立ち上げプロファイルによ
り駆動された図２Ａに示すキャリッジ速度変動から次の
ことが観察できる。すなわち、ステッピングモータでス
キャナを駆動させる際、モータに最初のパルスが入って
所定の角度だけ回転し、これによりワイヤに固定された
キャリッジが所定の距離だけ移動させられるが、途中の
ワイヤやゴムベルトなどの弾性体、ギヤのバックラッシ
ュなどで動き始めが若干遅れている。さらに、この弾
性体による弾性運動によりキャリッジは、所定速度以上
に加速され、その後減速して速度がほぼ０にまで落
ち込んでいる。しかも、定速領域まで加速された直後で
は、ピーク間で１５％も速度変動が残っている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、生産性を落とすことなく画像先端
からのディフェクトのないコピーを得るものである。

【００１３】そのために本発明は、ステッピングモータ
を定速領域まで加速する立ち上げプロファイルを有し該
立ち上げプロファイルによりステッピングモータの立ち
上げを制御する制御手段を備え、ステッピングモータに
より光学系を搭載したキャリッジを駆動して原稿を走査
し原稿画像を読み取る画像読み取り装置において、前記
制御手段は、立ち上げプロファイルとして立ち上げ初期
に基準の立ち上げプロファイルより高い周波数のパルス
と入力パルス数を設定したことを特徴とするものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像読み取
り装置の実施の形態を説明するための図、図２はステッ
ピングモータの立ち上げプロファイルとキャリッジ速度
変動の比較例を示す図である。

【００１５】図１において、Ａは従来のステッピングモ
ータの指数関数立ち上げプロファイルであり、これに対
して本発明を適用したステッピングモータの指数関数立
ち上げのプロファイルをＢ示し、縦軸にモータ速度／パ
ルス周波数を示している。同様に、Ｃは従来のステッピ
ングモータの直線立ち上げプロファイルであり、これに
対して本発明を適用したステッピングモータの直線立ち
上げのプロファイルをＤに示している。

【００１６】これらに示すように本発明は、立ち上げ初
期に基準の立ち上げプロファイルより高い周波数とパル
ス数を入力するように設定したステッピングモータの立
ち上げプロファイルを有するものである。なお、この基
準の立ち上げプロファイルとしては、直線立ち上げプロ
ファイルだけでなく、指数関数立ち上げプロファイル等
であってもよい。すなわち、モータの立ち上げ時に、目
標速度より十分遅い速度でかつパルス切り換え時間より
長い時間で一定速度に立ち上げた後、従来と同様に入力
パルスを切り換えながらモータ回転を目標速度まで上げ
るようにするものである。このように本発明では、基準
のモータ立ち上げプロファイルにおいて、立ち上げ始め
のみ図１Ｂ、Ｄの点線で示す計算にて求められるパルス
周波数より高いパルスを複数発入力してモータを立ち上
げる。

【００１７】いま、図１に示すように従来の計算にも求
められる立ち上げ初期のパルス周波数をｆ_B （ｐｐ
ｓ）、そのピッチ（パルス切り換え時間）をｔ_A （ｍｓ
ｅｃ）とし、本発明による立ち上げ初期のパルス周波数
をｆ_C 、そのピッチ（パルス切り換え時間）をｔ_D とす
ると、それぞれは次のような関係になる。

【００１８】

【数１】ｆ_B ＞１／（ｔ_A ×１０^-3） （ここでｆ_B ＝１／（ｔ_A ×１０^-3）のとき１パルス） ｔ_D ＝ｔ_A ×２〜３ そこで、先に説明した図２Ａ、Ｂの従来例に対し本発明
を適用し、立ち上げ初期のパルス周波数をｔ_C を３００
ｐｐｓ、ピッチｆ_D を１０ｍｓｅｃとすると、図２Ｄに
示すような指数関数立ち上げプロファイルになる。その
結果、キャリッジ速度変動は、図２Ｃに示すように立ち
上がり付近で０にならなくなり、また、定速領域での速
度変動もピーク間で１０％まで低減し、大幅な改善効果
が確認できる。また、図２Ｆに示すように直線立ち上げ
プロファイルを適用する場合には、図２Ｅに示すように
立ち上がり付近及び定速領域での速度変動でさらに改善
効果が見られる。

【００１９】次に、立ち上げ初期の入力パルス数とキャ
リッジ速度変動との関係について説明する。図３は立ち
上げ初期の入力パルス数とキャリッジ速度変動との比較
例を示す図である。直線立ち上げでキャリッジ速度がピ
ークに達する近傍で次のパルスを入れるようにし、その
パルスが３００ｐｐｓの場合、まず、立ち上げ初期の入
力パルスとして１パルス入力して直線立ち上げを行う
と、図３Ａに示すように立ち上がり付近での従来のよう
な減速はないが、定速領域での速度変動が２７％と大き
い。これに対し、図３Ｂ〜Ｇに示すように入力パルスを
増やしてゆくと、定速領域での速度変動が小さくなる
が、３パルス入力で最も小さくなり、４パルス入力以降
になると再び大きくなる傾向が見受けられる。しかも、
立ち上がり付近での減速傾向も大きくなっている。立ち
上がり付近での減速傾向は、定速領域での速度変動を参
照すると、固有振動数αＨｚ（ここでは４３Ｈｚ）に近
いことが判る。

【００２０】上記の観察結果から、キャリッジ速度が立
ち上がり付近で０にならないように一定周期のパルスを
入れたものであっても、入力パルス数が少なくても多く
ても速度ムラに影響を与えている。そして、その関係
は、

【００２１】

【数２】 が望ましい。

【００２２】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、指数関数立ち上げ、直線立ち上げの
立ち上げ初期の制御について説明したが、他の立ち上げ
プロファイルを用いる場合にも同様に適用してもよい。
また、基準の立ち上げプロファイルとして２００ｐｐｓ
のパルスから立ち上げる場合にこれを３００ｐｐｓとす
る例ついて説明したが、これらの数値も画像読み取り装
置に特性等に応じて適宜変更されるものであることはい
うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、立ち上げ初期に基準の立ち上げプロファイル
より高い周波数とパルス数を入力するように設定したス
テッピングモータの立ち上げプロファイルを有し、モー
タの立ち上げ時に、目標速度より十分遅い速度でかつパ
ルス切り換え時間より長い時間で一定速度に立ち上げた
後、従来と同様に入力パルスを切り換えながらモータ回
転を目標速度まで上げるようにするので、立ち上がり付
近での減速傾向を押さえ、定速領域での速度変動を大幅
に低減することができる。したがって、生産性を落とす
ことなく画像先端からディフェクトのないコピーがあら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る画像読み取り装置の実施の形態
を説明するための図である。

【図２】 ステッピングモータの立ち上げプロファイル
とキャリッジ速度変動の比較例を示す図である。

【図３】 立ち上げ初期の入力パルス数とキャリッジ速
度変動との比較例を示す図である。

【図４】 画像処理装置全体の構成概要を示す図であ
る。

【図５】 キャリッジ駆動用モータにステッピングモー
タを用いた場合のドライブ回路及び励磁シーケンスの例
を示す図である。

【図６】 図５に示すドライブ回路の制御回路の構成例
を示す図である。

【図７】 ステッピングモータによる駆動されるキャリ
ッジのスキャンサイクルの例を示す図である。

【符号の説明】

１…操作パネル、２…ＣＰＵ、３…イメージングユニッ
ト、４…画像処理ユニット、５…画像出力ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステッピングモータを定速領域まで加速
   する立ち上げプロファイルを有し該立ち上げプロファイ
   ルによりステッピングモータの立ち上げを制御する制御
   手段を備え、ステッピングモータにより光学系を搭載し
   たキャリッジを駆動して原稿を走査し原稿画像を読み取
   る画像読み取り装置において、前記制御手段は、立ち上
   げプロファイルとして立ち上げ初期に基準の立ち上げプ
   ロファイルより高い周波数のパルスと入力パルス数を設
   定したことを特徴とする画像読み取り装置。