ステッピングモータの制御装置およびステッピングモータの制御方法
【課題】ステッピングモータの負荷を常時モニタして、モータを脱調させることなくその時々の負荷に対して最適な駆動電流の設定を可能として、消費電力の低減を図る。
【解決手段】ステッピングモータ１００を駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定部１２１と、ステッピングモータ１００の駆動波形から、その負荷を検出する負荷検出部１２４と、検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定手部１２５と、駆動電流を可変して負荷に必要な脱調しない最小の駆動電流に設定する駆動電流最適化制御部１３０と、を備え、駆動電流最適化制御部１３０は、可変制御される所定時間が経過するごとに、脱調予兆判定部１２５による脱調予兆の有無情報にしたがって駆動電流を可変制御する。
【解決手段】ステッピングモータ１００を駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定部１２１と、ステッピングモータ１００の駆動波形から、その負荷を検出する負荷検出部１２４と、検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定手部１２５と、駆動電流を可変して負荷に必要な脱調しない最小の駆動電流に設定する駆動電流最適化制御部１３０と、を備え、駆動電流最適化制御部１３０は、可変制御される所定時間が経過するごとに、脱調予兆判定部１２５による脱調予兆の有無情報にしたがって駆動電流を可変制御する。
【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の制御装置およびステッピングモータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原稿読取スキャナの原稿搬送機構、キャリッジ走査機構、あるいは複写機などの搬送機構など、被駆動対象物に対して駆動／停止、正回転／逆回転、増速／減速などが必要な駆動源としてステッピングモータが用いられている。このステッピングモータを搭載するにあたっては、被駆動対象物の負荷、すなわち被駆動対象物を駆動するための出力エネルギーを考慮した規模のモータを選択する必要があった。このようなことからステッピングモータの駆動電流値を決める方法としては、あらかじめ計算あるいは実測により負荷トルクを求め、ステッピングモータの負荷トルクのバラツキや環境、組付けなどによる負荷バラツキを許容できるマージンを付加した上で決定される。このため、種々のバラツキ条件を加味した上での電流値が設定されているため、実際の負荷トルクを賄う電流値よりも大きな値が設定されていることが多い。また、ステッピングモータで駆動する負荷は必ずしも一定ではなく、負荷が増加する駆動箇所、低下する駆動箇所があるが、ステッピングモータを駆動する駆動電流は最大負荷を駆動できる電流値に設定されている。
【０００３】
このようなステッピングモータを駆動源とした装置において、ステッピングモータの消費電力を低減する目的で、駆動電流を徐々に低減させながらステッピングモータを駆動し、脱調を検知したときの駆動電流値に基づいて駆動電流の最適化を行う技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。また、ステッピングモータに流れる電流の変化を検出し、その検出波形に基づいて、必要負荷トルクに対して現在設定されている駆動電流値でのモータ出力が適正であるかを判断し、その結果に応じて駆動電流値を変更する技術が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
なお、脱調とは、ステッピングモータが過負荷や急な速度変化などに起因し、入力パルス信号とモータ回転との同期が失われる、すなわち、負荷が大きすぎると同期速度と実際の回転速度が一致しなくなる現象をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１５８９０号公報
【特許文献２】特開２００８−２３６９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記に示されるような、ステッピングモータの消費電力を低減する装置にあっては、ステッピングモータの負荷を常時モニタして、その時々の負荷に対して駆動電流値を最適化している訳ではなく、最大負荷時のみの駆動電流値の最適化を行っているため、最大負荷以外の駆動電流値を最適化することができなかった。また、駆動電流値の最適化処理を行うにあたりステッピングモータを脱調させてしまうため、次起動時にホームポジションの検出を行わない場合には、位置情報を把握することができず、非駆動対象物の暴走やロックなどによって装置を破損させてしまう可能性もあった。また、ホームポジションの検出を行なう場合には、検出に要する時間がかかるためダウンタイムが発生してしまうという問題もあった。
【０００７】
また、特許文献１の技術にあっては、徐々に駆動電流値を低減させながら実負荷トルクを求め、それに対して最適な駆動電流値を決定しているものの、最大負荷時以外の駆動電流を最適化することができない。また、最適化処理を行うにあたりステッピングモータを脱調させてしまうため、位置情報を把握できないことによるマシンの破損やダウンタイム等が発生するという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献２の技術にあっては、駆動電流を最適と判断する閾値は、あらかじめ設定された値であるため、駆動環境の変化、マシン間での負荷バラツキなども加味したマージンを設定する必要がある。また、この閾値を操作パネル上から変更できるような構成としてもよいが、その場合にはユーザーまたはサービスマンが設定する必要があり、自動で必要なトルクに近い出力を得ることのできる電流値に設定することができない。また、上記バラツキが大きい場合には、脱調する可能性もあると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ステッピングモータの負荷を常時モニタして、モータを脱調させることなくその時々の負荷に対して最適な駆動電流の設定を可能として、消費電力の低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ステッピングモータを駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、前記ステッピングモータの駆動波形から、前記ステッピングモータの負荷を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段によって検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定手段と、前記駆動電流を可変して負荷に必要な脱調しない最小の駆動電流に設定する駆動電流最適化制御手段と、を備え、前記駆動電流最適化制御手段は、可変制御される所定時間が経過するごとに、前記脱調予兆判定手段による脱調予兆の有無情報にしたがって前記駆動電流を可変制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、所定時間経過ごとに駆動電流を設定し、この所定時間の間、駆動電流を一定で制御することにより、ステッピングモータの回転を安定させて、脱調することなく所定時間ごとの駆動電流の最適化が図れるので、消費電力の低減を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置を搭載したシステム構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（１）を示すブロック図である。
【図３】図３は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の全体の制御動作例（１）を示すフローチャートである。
【図４−１】図４−１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（１−１）を示すフローチャートである。
【図４−２】図４−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（１−２）を示すフローチャートである。
【図５】図５は、駆動電流制御例を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、ステッピングモータのスローアップ制御時におけるｔ１の設定範囲を示すグラフである。
【図７】図７は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（２）を示すブロック図である。
【図８−１】図８−１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（２−１）を示すフローチャートである。
【図８−２】図８−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（２−２）を示すフローチャートである。
【図９−１】図９−１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（３−１）を示すフローチャートである。
【図９−２】図９−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（３−２）を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、この実施の形態にかかる回転速度制御例を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（３）を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の全体の制御動作例（２）を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、この実施の形態にかかる自動原稿搬送装置の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるステッピングモータの制御装置およびステッピングモータの制御方法の一実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態）
本発明は、ステッピングモータの負荷を常時監視して、その監視した時々の負荷に対して最適な駆動電流をフィードバックし、さらに脱調予兆信号に基づいて駆動電流の最適化を行うことにより、ステッピングモータの低消費電力化を図るものである。以下、具体的に説明する。
【００１５】
図１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置を搭載したシステム構成を示すブロック図である。この図１において、符号１００はステッピングモータ、符号１１０はシステム制御部、符号１１１はモータドライバ、符号１１２はモータ制御部、符号１１３は記憶部、符号１１４は温度検出素子、符号１１５は報知部、符号１２０は被駆動部である。
【００１６】
ステッピングモータ１００は、たとえば複写機などの自動原稿読取装置の給紙搬送機構、キャリッジ走査機構、複写機などの各種搬送および駆動機構といった被駆動部１２０の駆動源として用いられる。システム制御部１１０は、モータドライバ１１１、モータ制御部１１２、記憶部１１３などを有し、上記装置全体を制御するものである。モータドライバ１１１は、ステッピングモータ１００を駆動する。モータ制御部１１２は、ステッピングモータ１００を駆動するモータドライバ１１１に対してモータ回転方向、励磁パターン、駆動周波数などの制御信号のやりとりを行う。記憶部１１３は、ステッピングモータ１００の駆動電流値、最適時条件などを記憶する。温度検出素子１１４には、ステッピングモータ１００の近傍に配置され、その駆動時の温度を検出することが可能な公知の温度検出素子を用いる。報知部１１５は、ステッピングモータ１００が搭載される装置の表示部、あるいはサービスセンターなどの装置に通信接続され、後述する警告処理の動作を行うために用いられる。上記の各制御部は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマ、Ｉ／Ｏポートなどを有するマイクロコンピュータシステムにより構成されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムにしたがって後述する制御動作を実行する。
【００１７】
図２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（１）を示すブロック図である。この図２において、符号１２１は駆動電流設定部、符号１２２は出力制御部、符号１２３は駆動波形出力部、符号１２４は負荷検出部、符号１２５は脱調予兆判定部、符号１２６は脱調予兆フラグ発生部である。また、モータ制御部１１２は駆動電流最適化制御部１３０を有する。
【００１８】
駆動電流設定部１２１は、ステッピングモータ１００を駆動する駆動電流を設定する。出力制御部１２２は、モータ制御部１１２より受けた回転方向や励磁パターン、駆動周波数などの指令情報を元に後述する駆動波形出力部１２３を制御する。駆動波形出力部１２３は、出力制御部１２２からの指令信号にしたがってステッピングモータ１００を駆動する。負荷検出部１２４は、ステッピングモータ１００の駆動波形をモニタし、ステッピングモータ１００に掛かる負荷情報を検出する。脱調予兆判定部１２５は、負荷検出部１２４で検出して得られたステッピングモータ１００の負荷情報が所定の閾値を超えたときに脱調しつつあるかどうかの予兆を判定する。脱調予兆フラグ発生部１２６は、脱調予兆判定部１２５にて脱調の予兆がありと判定された場合にフラグを発生させる。
【００１９】
また、駆動電流最適化制御部１３０は、脱調予兆フラグ発生部１２６、および記憶部１１３に記憶してある情報の情報を元にステッピングモータ１００の駆動電流を最適化する制御を行う。なお。上記最適化とは、駆動電流値を可変して負荷に必要な脱調しない最小電流値に設定（制御）する処理をいう。
【００２０】
図３は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の全体の制御動作例（１）を示すフローチャートである。この制御動作が図２に示すように構成されたステッピングモータ制御装置によって実行される。制御動作を開始すると、まず、モータ制御部１１２は記憶部１１３に記憶されている駆動するステッピングモータ１００の駆動電流値を読み込み（ステップＳ１０１）、その読み込んだ駆動電流値を駆動電流設定部１２１に設定する（ステップＳ１０２）。続いて、後述する電流最適化シーケンスを実行し（ステップＳ１０３）、この１モードについての動作が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。なお、１モードとは、ユーザーが指定した一連の動作、たとえば、２０枚コピーを指定した場合、２０枚コピー開始から完了までの動作を意味する。
【００２１】
上記電流最適化シーケスが終了し、ステップＳ１０４において１モードが完了した場合（判断Ｙｅｓ）は、駆動電流値をリセットする（ステップＳ１０５）。一方、１モードが完了していない場合（判断Ｎｏ）は、ステップＳ１０１に戻り、直前に保存した駆動電流値を記憶部１１３から読み込む。そして、１モードが完了するまでステップＳ１０１〜Ｓ１０４を繰り返して実行することで１モード中にステッピングモータ１００を駆動する駆動電流値が最適化される。
【００２２】
なお、ステップＳ１０５において駆動電流値をリセットするのは、１モードが完了した後、再び別のモードを開始する場合、以前と条件が同じとは限らないことによる。たとえば、複写機の原稿搬送装置においては、用紙の種類、具体的には用紙の厚みによってモータの負荷は変わる。また、併せて駆動時の周囲温度にも影響を受ける。そのため、図３の制御動作では、１モードが完了したときに記憶部１１３のデータをリセットしているが、複写機の原稿搬送装置の例では、１モード中に最適化した駆動電流値と併せて、厚み検知センサを設けて用紙の厚み情報と温度センサ（図１：温度検出素子１１４）を設けて周囲温度情報を記憶部１１３に保存する場合は、駆動電流値をリセットする必要はなく、その情報を活用することで、電流を最適化する時間を短縮することができる。
【００２３】
つぎに、電流最適化シーケンスについて図４−１、４−２〜図６を参照して説明する。図４−１、４−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（１）を示すフローチャートである。図５は、駆動電流制御例を示すタイミングチャートである。図５において（Ａ）は回転速度制御例、（Ｂ），（Ｃ）は従来の駆動電流制御例（１），（２）、（Ｄ）はこの実施の形態にかかる駆動電流制御例についてそれぞれ示している。また、図６は、ステッピングモータ１００のスローアップ制御時におけるｔ１の設定範囲を示すグラフである。
【００２４】
図４−１，４−２において、まず、ステッピングモータ１００が励磁開始あるいは励磁中であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ここで励磁開始あるいは励磁中である場合（判断Ｙｅｓ）、さらにステッピングモータ１００の回転速度が一定速度で制御されているか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ここで、励磁開始と同時に、ステッピングモータ１００を制御する回転速度が一定制御であれば（判断Ｙｅｓ）、駆動電流値を可変して脱調しない最小電流値に制御を行う最適化の周期（ＴＳＥ）をｔ０に、設定する（ステップＳ２０３）。ここでｔ０は、駆動するステッピングモータ１００によって選択できるものであってもよい。たとえば、負荷変動が比較的小さいことがわかっているステッピングモータについてはｔ０を大きく、あるいは負荷変動が大きいことがわかっているステッピングモータ１００についてはｔ０を小さく初期値として記憶部１１３に保存しておく。
【００２５】
一方、ステップＳ２０２において回転速度が一定制御でない場合（判断Ｎｏ）、以下の制御を実行する。具体的には、ステッピングモータ１００を自起動領域以上の高速域で使用する場合は脱調を防止するためスローアップ制御（自起動領域でトルクマージンのある回転数から励磁を開始し、目的の回転数まで徐々に回転数を上げてゆく制御：図５（Ａ）のＴ１の範囲）や、スローダウン制御（スローアップ制御の反対で、動作停止時に脱調の発生を防いで位置制御をする場合に目的の回転数まで徐々に回転数を下げてゆく制御：図５（Ａ）のＴ３の範囲）の場合、周期をｔ１に設定する（ステップＳ２０４）。つまり、回転速度を可変制御している間は、周期ｔ１で駆動電流の最適化を行う。
【００２６】
上記ステップＳ２０３、Ｓ２０４を実行した後、Ｔｓタイマが０からスタートする（ステップＳ２０５）。また、後述する振動の影響を考慮するため、スローアップ制御起動時（図５（Ａ）の［１］）の後、スローアップ制御から定速制御への切替時（図５（Ａ）の［２］）の後、スローダウン制御起動時（図５（Ａ）の［３］）の後、スローダウン制御から定速制御切替時（図５（Ａ）の［４］）の後において、Ｔα間は、所定時間ｔ１で駆動電流の最適化を行うようにしてもよい。なお、このＴαは、設計時の試験により取得された振動のデータから決定し初期値として記憶部１１３に保存しておく。
【００２７】
続いて、ｔ０あるいはｔ１経過するまでの間、脱調予兆信号を監視する（ステップＳ２０６）。なお、ｔ０あるいはｔ１経過するまでは、本シーケンスを実行する前に取得した駆動電流値で駆動する。ｔ０あるいはｔ１間で脱調予兆信号がある場合、脱調予兆ありとして（判断Ｙｅｓ）、記憶部１１３に保存し（ステップＳ２０７）、ｔ０あるいはｔ１経過するまでステップＳ２０６〜Ｓ２０８を繰り返し、実行する。
【００２８】
一方、ステップＳ２０６において、ｔ０あるいはｔ１間で脱調予兆信号がない場合、脱調予兆なし（判断Ｎｏ）として、ステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８ではＴｓ＝ＴＳＥ経過したか、すなわち、ｔ０あるいはｔ１経過したか否かを判断する。ここでｔ０もしくはｔ１経過後（判断Ｙｅｓ）、Ｔｓタイマをリセットする（ステップＳ２０９）。続いて、モータ制御部１１２はステップＳ２０７の情報を確認し、ＴＳＥ間で脱調予兆があったか否かを判断する（ステップＳ２１０）。ここで脱調予兆あり（判断Ｙｅｓ）の場合、駆動電流値Ａｎに所定値Ａｘを加算する（ステップＳ２１１）。一方、脱調予兆なし（判断Ｎｏ）の場合、駆動電流値Ａｎに所定値Ａｙを減算する（ステップＳ２１２）。
【００２９】
なお、上記において、Ａｘ、Ａｙの関係は、Ａｘ＞Ａｙとする。ここで、Ａｎとは所定時間経過ごとに設定する駆動電流であり、Ａ１とは励磁開始１番目の区間、Ａ２とは励磁開始２番目の区間の電流値を意味する。なお、初期値は、たとえば、図５（Ｃ）のように、最適な電流値（図５（Ｄ））より大きい値に設定しておけばよい。
【００３０】
続いて、ステップＳ２１１、Ｓ２１２の何れかの処理後、駆動電流値Ａｎを記憶部１１３に保存する（ステップＳ２１３）。そして、励磁完了であるか否かを判断し（ステップＳ２１４）、励磁が完了してなければ（判断Ｎｏ）、ステップＳ２０１へ進み、ステップＳ２０１からステップＳ２１４を繰り返し、実行する。一方、励磁が完了していれば（判断Ｙｅｓ）、この一連の動作を終了する。
【００３１】
なお、上記では、電流最適化において脱調予兆あり（ステップＳ２１１）か、脱調予兆なし（ステップＳ２１２）の処理を繰り返すが、脱調予兆あり（ステップＳ２１１）が、同じ区間で、たとえば２回発生し、かつ、そのときの駆動電流値Ａｎが同じ場合、その駆動電流値が最適値に近い（その電駆動流値を下回ると脱調する可能性あり）として、以降の処理において、駆動電流値Ａｎ＝Ａｎ×１．１に固定し、再び脱調予兆が発生した場合、ステップＳ２１１の処理を行うようにしてもよい。
【００３２】
ここで、ｔ１の設定について説明する。上述したように、スローアップ制御はステッピングモータ１００を自起動領域以上の高速域で使用する場合は脱調を防止するため低速から高速へ周波数を可変する。その際、低速時は、パルス間隔が大きく振動が発生し高速になるにつれ振動は徐々に収束する（図６参照）。
【００３３】
振動の周期は、実験により大よそスローアップ制御の起動時のステッピングモータ１００を制御する回転速度（図５（Ａ）の例ではｒ０［ｐｐｓ］）に影響することが把握できているため振動の周期ｔｆは、下記式で求まる。
ｔｆ［ｍｓ］＝１０００÷ｒ０
【００３４】
また、ステッピングモータ１００は、振動の変化により、負荷トルクが変化するため、駆動電流値を最適化する周期ｔ１は以下のようにすることが好ましい。
０＜ｔ１≦ｔｆ＜ｔ０
【００３５】
図５（Ａ）に示す回転速度で制御する場合、従来は、図５（Ｂ）のように励磁中の負荷条件や周囲温度の最悪条件から求めた必要な電流で一定制御する。また、別の例では、図５（Ｃ）のようにスローアップ制御、スローダウン制御時とそれ以外の部分それぞれの最悪条件で求めた必要な電流で一定制御する。図５（Ｄ）はこの実施の形態にかかる電流制御例であり、図４−１，４−２の電流最適化シーケンスを実行する（［１］−［２］間、［３］−［４］間は、周期ｔ１、［２］−［３］間は周期ｔ０）。
【００３６】
図７は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（２）を示すブロック図である。本構成は前述した図２の構成に対してモータドライバ１１１にマージン設定部１２７を付加したものである。他の構成は図２と同一であるので、ここでは同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００３７】
図７に示すように構成されたステッピングモータ制御装置では、マージン設定部１２７は、負荷フィードバック制御では補えないバラツキ（たとえば、急激な負荷変動など）に対し、所定のトルクマージンを持たせるためのマージン値を設定する。
【００３８】
図８−１、８−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（２）を示すフローチャートである。この動作は、前述した図４−１，４−２に対してステップＳ３１１〜Ｓ３１４が付加したものであり、他の動作は図４−１，４−２と同様であるので、重複部分の説明を省略し、この付加部分にかかわる説明を行う。
【００３９】
図８−１、２において、ステッピングモータ１００の回転速度が一定制御である場合、（ステップＳ３０２の判断Ｙｅｓ）、ＴＳＥ＝ｔ０を設定する（ステップＳ３０３）。モータ制御部１１２はステップＳ３０７で記憶部１１３に保存した情報を確認し、脱調予兆あり（ステップＳ３１０の判断Ｙｅｓ）の場合、ＴＳＥ＝ｔ０であるから（ステップＳ３１１の判断Ｙｅｓ）、駆動電流値Ａｎに所定値Ａｘを加算する。Ａｎ＝Ａｎ＋Ａｘを設定する（ステップＳ３１２）。
【００４０】
一方、ステッピングモータ１００の回転速度が一定制御ではない場合、つまり、可変制御の場合（ステップＳ３０２の判断Ｎｏ）、ＴＳＥ＝ｔ１を設定する（ステップＳ３０４）。モータ制御部１１２はステップＳ３０７で記憶部１１３に保存した情報を確認し、脱調予兆あり（ステップＳ３１０の判断Ｙｅｓ）の場合、ＴＳＥ＝ｔ１であるから（ステップＳ３１１の判断Ｎｏ）、駆動電流値Ａｎに所定値Ａｘとマージン値Ａｚを加算（Ａｎ＝Ａｎ＋Ａｘ＋Ａｚ）し、この値を設定する（ステップＳ３１３）。ここで、Ａｘ、Ａｙ、Ａｚの関係は、Ａｚ≧Ａｘ＞Ａｙとする。
【００４１】
なお、上記では、所定値Ａｘとマージン値Ａｚを加算しているが、以下の演算でも構わない。すなわち、
Ａｎ＝Ａｎ＋Ａｘ×ｎ倍
別の例では、
Ａｎ＝Ａｎ＋マージン値Ａｚｚ （所定値Ａｘ＜マージン値Ａｚｚ）
としてもよい。
【００４２】
また、上記制御動作では、回転速度が一定制御でない、つまり可変制御中に脱調予兆を検知した場合にのみマージン値Ａｚを加算しているが、この限りではない。たとえば、回転速度が一定制御中（ステップＳ３０２の判断Ｙｅｓ）でも、所定時間の間に複数回の脱調予兆を検知した（ステップＳ３０５〜Ｓ３０７で回数をカウントして記憶部１１３に保存）場合は、脱調する可能性が高いとしてマージン値を加算するようにしても構わない。
【００４３】
図９−１、９−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（３）を示すフローチャートである。この動作は、前述した図８−１，８−２に対してステップＳ４１１以降が異なり、他の動作は図８−１，８−２と同様であるので、重複部分の説明を省略し、異なる部分について説明を行う。
【００４４】
この図において、ステッピングモータ１００の回転速度が一定制御でない場合、つまり、可変制御の場合（ステップＳ４０２の判断Ｎｏ）、ステップＳ４０４以降の動作を実行する。モータ制御部１１２はステップＳ４０７で記憶部１１３に保存した情報を確認し、脱調予兆あり（ステップＳ４１０の判断Ｙｅｓ）の場合、回転速度の傾きｋｎを演算する。
【００４５】
たとえば、図１０に示すように、回転速度の傾きは、
Ｔ１の範囲では、ｋ１＝｜（ｒ１−ｒ０）｜÷Ｔ１
Ｔ２の範囲では、ｋ２＝｜（ｒ２−ｒ１）｜÷Ｔ２
Ｔ３の範囲では、ｋ３＝｜（ｒ０−ｒ２）｜÷Ｔ３
となる。
【００４６】
ステップＳ４１３において回転速度の傾きｋｎを演算した後、所定の傾きｋ０と比較して（ステップＳ４１４）、ｋｎ＜ｋ０の場合、マージン値１（Ａｚ１）を加算する（ステップＳ４１５）、ｋｎ≧ｋ０の場合、マージン値２（Ａｚ２）を加算する（ステップＳ４１６）。なお、Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ１、Ａｚ２の関係は、Ａｚ２＞Ａｚ１≧Ａｘ＞Ａｙとする。つまり、傾きの小さい場合はマージン値を極力抑えることで消費電力の低減を図り、回転速度の傾きｋｎの大きい場合はマージン値を大きくして脱調を確実に防止する。
【００４７】
なお、図９−１，２では、所定の傾きｋ０を１つにしたが、２つ以上であっても構わない。また、スローアップ制御中（図１０のＴ１やＴ２の範囲）と、スローダウン制御中（図１０のＴ３の範囲）でマージン値を変えてもよい。
【００４８】
また、図５で説明したようにｔ１の設定については０＜ｔ１≦ｔｆ＜ｔ０とする。また、Ｔ１においては、ｔｆ［ｍｓ］＝１０００÷ｒ０、Ｔ２においては、ｔｆ［ｍｓ］＝１０００÷ｒ１、Ｔ３においては、ｔｆ［ｍｓ］＝１０００÷ｒ０となる。
【００４９】
図１１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（３）を示すブロック図である。本構成は前述した図２の構成に対して最適化禁止手段１４０を付加したものである。他の構成は図２と同一であるので、ここでは同一符号を付し、重複説明は省略する。最適化禁止手段１４０は、最適化禁止信号を出力し、この最適化禁止信号が出力されている場合に駆動電流の最適化を禁止するものである。
【００５０】
図１１に示すように構成されたステッピングモータ制御装置の動作について説明する。図１２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の全体の制御動作例（２）を示すフローチャートである。この制御動作が図１１に示すように構成されたステッピングモータ制御装置によって実行される。制御動作を開始すると、まず、モータ制御部１１２は記憶部１１３に記憶されている駆動するステッピングモータ１００の駆動電流値を読み込み（ステップＳ５０１）、その読み込んだ駆動電流値を駆動電流設定部１２１に設定する（ステップＳ５０２）。
【００５１】
続いて、電流最適化フラグＦ＝０であるか否かを判断する（ステップＳ５０３）。ここで電流最適化フラグＦ＝０である場合（判断Ｙｅｓ）、電流最適化シーケンスを実行し（ステップＳ５０４）、この１モードが完了したか否かを判断する（ステップＳ５０７）。一方、ステップＳ５０３において電流最適化Ｆ＝１である場合（判断Ｎｏ）、さらにＡｎ＝Ａ０の設定前であるか否かを判断する（ステップＳ５０５）、ここでＡｎ＝Ａ０の設定前であれば（判断Ｙｅｓ）、Ａｎ＝Ａ０を設定し（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０７に移行する。一方、ステップＳ５０６において駆動電流値Ａｎ＝Ａ０の設定済であれば（判断Ｎｏ）、ステップＳ５０７に移行する。
【００５２】
電流最適化シーケスが終了し、ステップＳ５０７において１モードが完了した場合（判断Ｙｅｓ）は、駆動電流値をリセットする（ステップＳ５０８）。一方、１モードが完了していない場合（判断Ｎｏ）は、ステップＳ５０１に戻り、直前に保存した電流値を記憶部１１３から読み込む。そして、１モードが完了するまでステップＳ５０１〜Ｓ５０７を繰り返して実行することで１モード中に駆動電流値が最適化される。
【００５３】
すなわち、上述した図１２の動作は、前述の図４−１，４−２の駆動電流最適化シーケンスとは、非同期に最適化禁止手段１４０からの信号を検知した際は、電流最適化フラグがＦ＝１（ステップＳ５０３、判断Ｎｏ）となり、駆動電流の最適化を禁止するという最適化禁止処理を実行する。また、電流最適化フラグがＦ＝１（ステップＳ５０３、判断Ｎｏ）の間は、所定の駆動電流値（Ａｎ＝Ａ０）を設定する（ステップＳ５０５，Ｓ５０６）。一方、電流最適化フラグがＦ＝０（ステップＳ５０３、判断Ｙｅｓ）のときは、電流最適化シーケンスを実行する（ステップＳ５０４）。
【００５４】
なお、所定の電流値は、禁止期間中の最大負荷を考慮した電流値Ａ０をあらかじめ設定しておく。具体的には、複写機の自動原稿搬送装置を例にとって図１３を参照して説明する。
【００５５】
図１３は、この実施の形態にかかる自動原稿搬送装置の構成例を示す説明図である。図１３に示すように、装置本体１５０上には自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）２００が搭載されている。
【００５６】
図１３において、原稿テーブル２に積み重ねて載置された原稿１を最上位から１枚ずつ順に搬送するための給紙／分離部は、原稿テーブル２上の原稿給紙側に接する位置まで回転可能な呼び出しコロ４、給紙方向に回転し、呼び出しコロ４にて呼び出された原稿１を取り込む給紙部材５、および、給紙方向と逆方向に回転し、給紙された原稿１の最上位の１枚のみを分離する分離部材６、などから構成される。なお、呼び出しコロ４は図示していないソレノイドで、給紙部材５および分離部材６などは図示していない駆動モータ（たとえば前述のステッピングモータ１００）にて駆動される。
【００５７】
また、前記給紙／分離部の下流にて突き当てローラ対７，７aに原稿１を突き当てることにより原稿１の傾きは補正され入口ローラ対８，８ａへ搬送される。搬送された原稿１をコンタクトガラス１０２上の読取位置まで搬送するための搬送部は、入口ローラ対８，８ａ、出口ローラ対１０，１０ａなどから構成され、これらのローラは、図示していない駆動モータ（たとえば前述のステッピングモータ１００）にて駆動される。また、読み取り後の原稿１を排紙トレイ１４あるいは切換爪１３の下流に排出するための排紙部は、出口ローラ対１０，１０ａを介して搬送されてきた原稿１を検知する排紙センサ（たとえば光学式反射型センサ）２３、排紙時あるいは反転時における搬送方向変更用の切換爪１３、および、図示していない駆動モータにて駆動される排紙ローラ１１および反転ローラ１５、などを有する。
【００５８】
また、図１３において、符号３はストップ爪、符号９はガイド板、符号１１は排紙ローラ、符号１１ａは排紙下従動ローラ、符号１２は排紙上ガイド板、符号１５は反転ローラ、符号１５ａは反転従動ローラ、符号２１は入口センサ、符号２２はレジストセンサ、符号１０１は読取部、符号１０３ａは前側読取基準板、符号１０３ｂは後側読取基準板、符号Ｒ１は第１搬送路、符号Ｒ２は第２搬送路、符号Ｒ３は第３搬送路、符号Ｒ４は第４搬送路である。
【００５９】
つぎに、図１３に示す自動原稿搬送装置２００の基本的な給紙／分離動作について説明する。原稿テーブル２上に第１画像面を上向きにして積み重ねられた原稿１は、装置本体１５０の操作部（不図示）におけるスタートボタン（不図示）の押下で自動原稿搬送装置２００側にスタート信号が送られることにより、最上位から１枚ずつ順に給紙される。以下にその動作手順を述べる。原稿１を原稿テーブル２に積み重ねて載置する際、原稿先端は、ストップ爪３に突き当たることにより位置決めされる。こうして原稿１がセットされると、呼び出しコロ４は、前記スタート信号により、ソレノイド（不図示）によって矢印Ａ方向へ回転し、原稿１が呼び出しコロ４と接する位置まで下降する。その呼び出しコロ４によって加圧された原稿１は、給紙方向に回転する呼び出しコロ４により、給紙部材５および分離部材６からなる分離部へ搬送され、最上位から１枚ずつ分離される。
【００６０】
１枚ずつ分離された原稿１は、突き当てローラ対７，７ａにより入口ローラ対８，８ａが配置されている第１搬送路Ｒ１に搬送される。その入口ローラ対８，８ａ近傍に配置されたレジストセンサ２２からの検知信号は、原稿先端を検知して読取部１０１への原稿先端の通過と画像読取り開始とのタイミングを合わせるために用いられる。
【００６１】
さらに、操作部における片面／両面モードの設定に従い、読取動作に入る。片面モードにて第１画像面のみを読み取る場合は、原稿１は読取部１０１にて前述のように第１画像面の画像情報を読み取られた後、出口ローラ対１０，１０ａ、排紙ローラ１１、および排紙下従動ローラ１１ａが配置された第２搬送路Ｒ２を通り、排紙トレイ１４に排出される。一方、両面モードにて第１画像面および第２画像面を読取る場合は、原稿１は前述のように第１画像面を読み取られた後、第２搬送路Ｒ２を通り、反転ローラ１５、および反転従動ローラ１５ａが配置されている第３搬送路Ｒ３を通って切換爪１３の下流に排出される。この際、排紙センサ２３にて原稿先端が検知されるか、あるいは、レジストセンサ２２にて原稿１が検知されてから所定のタイミングで、ソレノイド（不図示）により切換爪１３がＢ位置（ホームポジション）からＢ’位置に下降し、排紙ローラ１１および排紙下従動ローラ１１ａにて挟持搬送された原稿１を切換爪１３の下流に導く。
【００６２】
前記Ｂ’位置に下降した切換爪１３は、原稿先端が排紙センサ２３を通過した後、さらに一定時間（原稿後端が排紙ローラ対１１，１１ａを通過し切換爪１３に達するまでの時間）経過した後、前記ソレノイドを解除することにより、Ｂ位置（ホームポジション）に復帰する。この切換爪１３の復帰後、反転ローラ１５が逆回転し、原稿先端は排紙ローラ１１および排紙上従動ローラ１１ｂのニップ部に進入する。原稿１は第４搬送路Ｒ４を搬送され、一時停止している突き当てローラ対７，７ａに突き当てられ傾きを補正した後、第１搬送路Ｒ１を通って読取位置に搬送され、読取部１０１にて第２画像面を読み取られる。こうして第２画像面が読取られた後、原稿１のページ順を整えるため第１画像面が下向きでスタックされるように、切換爪１３がＢ’位置に移動する。これにより、第２搬送路Ｒ２を通った読み取り後の原稿１は、第３搬送路Ｒ３を通り、第２画像面が下向きで切換爪１３の下流に一旦保持される。この後、切換爪１３はＢ位置（ホームポジション）に復帰し、切換爪１３の下流に一旦保持されていた原稿１は、第４搬送路Ｒ４、第１搬送路Ｒ1、第２搬送路Ｒ２を通り、第１画像面が下向きで排紙トレイ１４に排出される。
【００６３】
つぎに、図１３のように構成された自動原稿搬送装置２００の電流最適化禁止シーケンスについて説明する。図１３に示すような構成と動作において、画像読取中はステッピングモータ１００の回転を安定させるため駆動電流値を固定することが好ましい。その間のステッピングモータ１００の駆動電流の最適化を実施しないようにするため、用紙先端がレジストセンサ２２を通過する際の信号を電流最適化禁止信号として禁止フラグをセットし、用紙後端が排紙センサ２３を通過する際の信号により禁止フラグをリセットする。
【００６４】
たとえば、両面モードの第２画像面が読み取られた後は、原稿１のページ順を整えるために第４搬送路Ｒ４、第１搬送路Ｒ1、第２搬送路Ｒ２を通り、第１画像面が下向きで排紙トレイ１４に排出されるわけであるが、この際は、読み取りは行われないため、通常通りステッピングモータ１００を駆動する電流の最適化を行うようにしてもよい。
【００６５】
ステッピングモータ１００の駆動電流の最適化禁止中は、最大負荷を考慮した電流値で駆動するため、禁止時間を短縮する方が好ましい。そのために、用紙先端が読取部直前（図１３の符号１０３ａ付近）から、用紙後端が読み取り部直後（図１３の符号１０３ｂ付近）の間だけ禁止にする方法が考えられる。たとえば、レジストセンサ２２を通過したときから所定時間遅延して禁止し、用紙サイズに応じて禁止時間を決定すればよい。遅延時間は、線速（用紙の搬送速度）と、レジストセンサ２２と読み取り直前部までの搬送距離で求まる。なお、ステッピングモータ１００を駆動する電流の最適化の禁止時間は線速と用紙サイズで求まる。
【００６６】
したがって、以上説明してきた実施の形態によれば、ステッピングモータ１００を駆動する電流を設定する駆動電流設定部１２１と、ステッピングモータ１００の駆動波形から、ステッピングモータ１００の負荷を検出する負荷検出部１２４と、負荷検出部１２４によって検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判断する脱調予兆判定部１２５と、可変制御される所定時間が経過するごとに、脱調予兆判定部１２５による脱調予兆の有無情報を基に駆動電流を可変制御する駆動電流最適化制御部１３０と、を有することにより、所定時間経過ごとに駆動電流を設定し、この所定時間の間、駆動電流を一定で制御しているので、ステッピングモータ１００の回転を安定することができ、脱調することなく所定時間ごとの駆動電流の最適化が図れ、消費電力の低減を行うことができる。
【００６７】
また、上記構成において、所定時間を可変制御しているので、たとえばステッピングモータ１００の起動時の脱調防止のため回転速度を低速から高速へ制御する場合、短い間隔で最適化することで負荷のばらつきがある場合でも脱調することなく所定時間ごとの駆動電流の最適化が図れ、消費電力の低減を行うことができる。
【００６８】
また、上記のように構成されたステッピングモータ制御装置において、負荷に対して所定のトルクマージンを持たせるためのマージン設定部１２７を備え、駆動電流に対しマージン設定部１２７で設定されたマージン値を所定時間経過ごとに設定することにより、モータ起動時の脱調防止のため回転速度を低速から高速へ制御する間、マージン値を大きくすることで負荷の初期ばらつきや経時劣化がある場合でも脱調することなく所定時間ごとの駆動電流の最適化を行うことができる。また、所定時間経過ごとにマージン値を設定しているため制御負荷の増大を招くことがなくなる。
【００６９】
また、上記のように構成されたステッピングモータ制御装置において、回転速度の傾き（回転速度変化と変化に要する時間の比）に応じて、マージンレベルを変更することにより、ステッピングモータ１００により傾きは様々であるが、傾きに応じてマージンレベルを変更することで、脱調することなく所定時間ごとの駆動電流の最適化を行うことができる。
【００７０】
また、上記のように構成されたステッピングモータ制御装置において、駆動電流の最適化禁止手段１４０を備え、最適化禁止手段１４０から出力される最適化禁止信号の検知中は、ステッピングモータ１００の駆動電流の最適化を禁止制御することにより、駆動電流の最適化を禁止制御するので、所望の期間、駆動電流は一定に保たれるためステッピングモータ１００の回転を安定することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１００ ステッピングモータ
１１０ システム制御部
１１１ モータドライバ
１１２ モータ制御部
１１３ 記憶部
１１４ 温度検出素子
１１５ 報知部
１２１ 駆動電流設定部
１２２ 出力制御部
１２３ 駆動波形出力部
１２４ 負荷検出部
１２５ 脱調予兆判定部
１２６ 脱調予兆フラグ発生部
１２７ マージン設定部
１３０ 駆動電流最適化制御部
１４０ 最適化禁止手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータの制御装置およびステッピングモータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原稿読取スキャナの原稿搬送機構、キャリッジ走査機構、あるいは複写機などの搬送機構など、被駆動対象物に対して駆動／停止、正回転／逆回転、増速／減速などが必要な駆動源としてステッピングモータが用いられている。このステッピングモータを搭載するにあたっては、被駆動対象物の負荷、すなわち被駆動対象物を駆動するための出力エネルギーを考慮した規模のモータを選択する必要があった。このようなことからステッピングモータの駆動電流値を決める方法としては、あらかじめ計算あるいは実測により負荷トルクを求め、ステッピングモータの負荷トルクのバラツキや環境、組付けなどによる負荷バラツキを許容できるマージンを付加した上で決定される。このため、種々のバラツキ条件を加味した上での電流値が設定されているため、実際の負荷トルクを賄う電流値よりも大きな値が設定されていることが多い。また、ステッピングモータで駆動する負荷は必ずしも一定ではなく、負荷が増加する駆動箇所、低下する駆動箇所があるが、ステッピングモータを駆動する駆動電流は最大負荷を駆動できる電流値に設定されている。
【０００３】
このようなステッピングモータを駆動源とした装置において、ステッピングモータの消費電力を低減する目的で、駆動電流を徐々に低減させながらステッピングモータを駆動し、脱調を検知したときの駆動電流値に基づいて駆動電流の最適化を行う技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。また、ステッピングモータに流れる電流の変化を検出し、その検出波形に基づいて、必要負荷トルクに対して現在設定されている駆動電流値でのモータ出力が適正であるかを判断し、その結果に応じて駆動電流値を変更する技術が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
なお、脱調とは、ステッピングモータが過負荷や急な速度変化などに起因し、入力パルス信号とモータ回転との同期が失われる、すなわち、負荷が大きすぎると同期速度と実際の回転速度が一致しなくなる現象をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１５８９０号公報
【特許文献２】特開２００８−２３６９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記に示されるような、ステッピングモータの消費電力を低減する装置にあっては、ステッピングモータの負荷を常時モニタして、その時々の負荷に対して駆動電流値を最適化している訳ではなく、最大負荷時のみの駆動電流値の最適化を行っているため、最大負荷以外の駆動電流値を最適化することができなかった。また、駆動電流値の最適化処理を行うにあたりステッピングモータを脱調させてしまうため、次起動時にホームポジションの検出を行わない場合には、位置情報を把握することができず、非駆動対象物の暴走やロックなどによって装置を破損させてしまう可能性もあった。また、ホームポジションの検出を行なう場合には、検出に要する時間がかかるためダウンタイムが発生してしまうという問題もあった。
【０００７】
また、特許文献１の技術にあっては、徐々に駆動電流値を低減させながら実負荷トルクを求め、それに対して最適な駆動電流値を決定しているものの、最大負荷時以外の駆動電流を最適化することができない。また、最適化処理を行うにあたりステッピングモータを脱調させてしまうため、位置情報を把握できないことによるマシンの破損やダウンタイム等が発生するという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献２の技術にあっては、駆動電流を最適と判断する閾値は、あらかじめ設定された値であるため、駆動環境の変化、マシン間での負荷バラツキなども加味したマージンを設定する必要がある。また、この閾値を操作パネル上から変更できるような構成としてもよいが、その場合にはユーザーまたはサービスマンが設定する必要があり、自動で必要なトルクに近い出力を得ることのできる電流値に設定することができない。また、上記バラツキが大きい場合には、脱調する可能性もあると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ステッピングモータの負荷を常時モニタして、モータを脱調させることなくその時々の負荷に対して最適な駆動電流の設定を可能として、消費電力の低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ステッピングモータを駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、前記ステッピングモータの駆動波形から、前記ステッピングモータの負荷を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段によって検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定手段と、前記駆動電流を可変して負荷に必要な脱調しない最小の駆動電流に設定する駆動電流最適化制御手段と、を備え、前記駆動電流最適化制御手段は、可変制御される所定時間が経過するごとに、前記脱調予兆判定手段による脱調予兆の有無情報にしたがって前記駆動電流を可変制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、所定時間経過ごとに駆動電流を設定し、この所定時間の間、駆動電流を一定で制御することにより、ステッピングモータの回転を安定させて、脱調することなく所定時間ごとの駆動電流の最適化が図れるので、消費電力の低減を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置を搭載したシステム構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（１）を示すブロック図である。
【図３】図３は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の全体の制御動作例（１）を示すフローチャートである。
【図４−１】図４−１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（１−１）を示すフローチャートである。
【図４−２】図４−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（１−２）を示すフローチャートである。
【図５】図５は、駆動電流制御例を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、ステッピングモータのスローアップ制御時におけるｔ１の設定範囲を示すグラフである。
【図７】図７は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（２）を示すブロック図である。
【図８−１】図８−１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（２−１）を示すフローチャートである。
【図８−２】図８−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（２−２）を示すフローチャートである。
【図９−１】図９−１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（３−１）を示すフローチャートである。
【図９−２】図９−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（３−２）を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、この実施の形態にかかる回転速度制御例を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（３）を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の全体の制御動作例（２）を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、この実施の形態にかかる自動原稿搬送装置の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるステッピングモータの制御装置およびステッピングモータの制御方法の一実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態）
本発明は、ステッピングモータの負荷を常時監視して、その監視した時々の負荷に対して最適な駆動電流をフィードバックし、さらに脱調予兆信号に基づいて駆動電流の最適化を行うことにより、ステッピングモータの低消費電力化を図るものである。以下、具体的に説明する。
【００１５】
図１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置を搭載したシステム構成を示すブロック図である。この図１において、符号１００はステッピングモータ、符号１１０はシステム制御部、符号１１１はモータドライバ、符号１１２はモータ制御部、符号１１３は記憶部、符号１１４は温度検出素子、符号１１５は報知部、符号１２０は被駆動部である。
【００１６】
ステッピングモータ１００は、たとえば複写機などの自動原稿読取装置の給紙搬送機構、キャリッジ走査機構、複写機などの各種搬送および駆動機構といった被駆動部１２０の駆動源として用いられる。システム制御部１１０は、モータドライバ１１１、モータ制御部１１２、記憶部１１３などを有し、上記装置全体を制御するものである。モータドライバ１１１は、ステッピングモータ１００を駆動する。モータ制御部１１２は、ステッピングモータ１００を駆動するモータドライバ１１１に対してモータ回転方向、励磁パターン、駆動周波数などの制御信号のやりとりを行う。記憶部１１３は、ステッピングモータ１００の駆動電流値、最適時条件などを記憶する。温度検出素子１１４には、ステッピングモータ１００の近傍に配置され、その駆動時の温度を検出することが可能な公知の温度検出素子を用いる。報知部１１５は、ステッピングモータ１００が搭載される装置の表示部、あるいはサービスセンターなどの装置に通信接続され、後述する警告処理の動作を行うために用いられる。上記の各制御部は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマ、Ｉ／Ｏポートなどを有するマイクロコンピュータシステムにより構成されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムにしたがって後述する制御動作を実行する。
【００１７】
図２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（１）を示すブロック図である。この図２において、符号１２１は駆動電流設定部、符号１２２は出力制御部、符号１２３は駆動波形出力部、符号１２４は負荷検出部、符号１２５は脱調予兆判定部、符号１２６は脱調予兆フラグ発生部である。また、モータ制御部１１２は駆動電流最適化制御部１３０を有する。
【００１８】
駆動電流設定部１２１は、ステッピングモータ１００を駆動する駆動電流を設定する。出力制御部１２２は、モータ制御部１１２より受けた回転方向や励磁パターン、駆動周波数などの指令情報を元に後述する駆動波形出力部１２３を制御する。駆動波形出力部１２３は、出力制御部１２２からの指令信号にしたがってステッピングモータ１００を駆動する。負荷検出部１２４は、ステッピングモータ１００の駆動波形をモニタし、ステッピングモータ１００に掛かる負荷情報を検出する。脱調予兆判定部１２５は、負荷検出部１２４で検出して得られたステッピングモータ１００の負荷情報が所定の閾値を超えたときに脱調しつつあるかどうかの予兆を判定する。脱調予兆フラグ発生部１２６は、脱調予兆判定部１２５にて脱調の予兆がありと判定された場合にフラグを発生させる。
【００１９】
また、駆動電流最適化制御部１３０は、脱調予兆フラグ発生部１２６、および記憶部１１３に記憶してある情報の情報を元にステッピングモータ１００の駆動電流を最適化する制御を行う。なお。上記最適化とは、駆動電流値を可変して負荷に必要な脱調しない最小電流値に設定（制御）する処理をいう。
【００２０】
図３は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の全体の制御動作例（１）を示すフローチャートである。この制御動作が図２に示すように構成されたステッピングモータ制御装置によって実行される。制御動作を開始すると、まず、モータ制御部１１２は記憶部１１３に記憶されている駆動するステッピングモータ１００の駆動電流値を読み込み（ステップＳ１０１）、その読み込んだ駆動電流値を駆動電流設定部１２１に設定する（ステップＳ１０２）。続いて、後述する電流最適化シーケンスを実行し（ステップＳ１０３）、この１モードについての動作が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。なお、１モードとは、ユーザーが指定した一連の動作、たとえば、２０枚コピーを指定した場合、２０枚コピー開始から完了までの動作を意味する。
【００２１】
上記電流最適化シーケスが終了し、ステップＳ１０４において１モードが完了した場合（判断Ｙｅｓ）は、駆動電流値をリセットする（ステップＳ１０５）。一方、１モードが完了していない場合（判断Ｎｏ）は、ステップＳ１０１に戻り、直前に保存した駆動電流値を記憶部１１３から読み込む。そして、１モードが完了するまでステップＳ１０１〜Ｓ１０４を繰り返して実行することで１モード中にステッピングモータ１００を駆動する駆動電流値が最適化される。
【００２２】
なお、ステップＳ１０５において駆動電流値をリセットするのは、１モードが完了した後、再び別のモードを開始する場合、以前と条件が同じとは限らないことによる。たとえば、複写機の原稿搬送装置においては、用紙の種類、具体的には用紙の厚みによってモータの負荷は変わる。また、併せて駆動時の周囲温度にも影響を受ける。そのため、図３の制御動作では、１モードが完了したときに記憶部１１３のデータをリセットしているが、複写機の原稿搬送装置の例では、１モード中に最適化した駆動電流値と併せて、厚み検知センサを設けて用紙の厚み情報と温度センサ（図１：温度検出素子１１４）を設けて周囲温度情報を記憶部１１３に保存する場合は、駆動電流値をリセットする必要はなく、その情報を活用することで、電流を最適化する時間を短縮することができる。
【００２３】
つぎに、電流最適化シーケンスについて図４−１、４−２〜図６を参照して説明する。図４−１、４−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（１）を示すフローチャートである。図５は、駆動電流制御例を示すタイミングチャートである。図５において（Ａ）は回転速度制御例、（Ｂ），（Ｃ）は従来の駆動電流制御例（１），（２）、（Ｄ）はこの実施の形態にかかる駆動電流制御例についてそれぞれ示している。また、図６は、ステッピングモータ１００のスローアップ制御時におけるｔ１の設定範囲を示すグラフである。
【００２４】
図４−１，４−２において、まず、ステッピングモータ１００が励磁開始あるいは励磁中であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ここで励磁開始あるいは励磁中である場合（判断Ｙｅｓ）、さらにステッピングモータ１００の回転速度が一定速度で制御されているか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ここで、励磁開始と同時に、ステッピングモータ１００を制御する回転速度が一定制御であれば（判断Ｙｅｓ）、駆動電流値を可変して脱調しない最小電流値に制御を行う最適化の周期（ＴＳＥ）をｔ０に、設定する（ステップＳ２０３）。ここでｔ０は、駆動するステッピングモータ１００によって選択できるものであってもよい。たとえば、負荷変動が比較的小さいことがわかっているステッピングモータについてはｔ０を大きく、あるいは負荷変動が大きいことがわかっているステッピングモータ１００についてはｔ０を小さく初期値として記憶部１１３に保存しておく。
【００２５】
一方、ステップＳ２０２において回転速度が一定制御でない場合（判断Ｎｏ）、以下の制御を実行する。具体的には、ステッピングモータ１００を自起動領域以上の高速域で使用する場合は脱調を防止するためスローアップ制御（自起動領域でトルクマージンのある回転数から励磁を開始し、目的の回転数まで徐々に回転数を上げてゆく制御：図５（Ａ）のＴ１の範囲）や、スローダウン制御（スローアップ制御の反対で、動作停止時に脱調の発生を防いで位置制御をする場合に目的の回転数まで徐々に回転数を下げてゆく制御：図５（Ａ）のＴ３の範囲）の場合、周期をｔ１に設定する（ステップＳ２０４）。つまり、回転速度を可変制御している間は、周期ｔ１で駆動電流の最適化を行う。
【００２６】
上記ステップＳ２０３、Ｓ２０４を実行した後、Ｔｓタイマが０からスタートする（ステップＳ２０５）。また、後述する振動の影響を考慮するため、スローアップ制御起動時（図５（Ａ）の［１］）の後、スローアップ制御から定速制御への切替時（図５（Ａ）の［２］）の後、スローダウン制御起動時（図５（Ａ）の［３］）の後、スローダウン制御から定速制御切替時（図５（Ａ）の［４］）の後において、Ｔα間は、所定時間ｔ１で駆動電流の最適化を行うようにしてもよい。なお、このＴαは、設計時の試験により取得された振動のデータから決定し初期値として記憶部１１３に保存しておく。
【００２７】
続いて、ｔ０あるいはｔ１経過するまでの間、脱調予兆信号を監視する（ステップＳ２０６）。なお、ｔ０あるいはｔ１経過するまでは、本シーケンスを実行する前に取得した駆動電流値で駆動する。ｔ０あるいはｔ１間で脱調予兆信号がある場合、脱調予兆ありとして（判断Ｙｅｓ）、記憶部１１３に保存し（ステップＳ２０７）、ｔ０あるいはｔ１経過するまでステップＳ２０６〜Ｓ２０８を繰り返し、実行する。
【００２８】
一方、ステップＳ２０６において、ｔ０あるいはｔ１間で脱調予兆信号がない場合、脱調予兆なし（判断Ｎｏ）として、ステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８ではＴｓ＝ＴＳＥ経過したか、すなわち、ｔ０あるいはｔ１経過したか否かを判断する。ここでｔ０もしくはｔ１経過後（判断Ｙｅｓ）、Ｔｓタイマをリセットする（ステップＳ２０９）。続いて、モータ制御部１１２はステップＳ２０７の情報を確認し、ＴＳＥ間で脱調予兆があったか否かを判断する（ステップＳ２１０）。ここで脱調予兆あり（判断Ｙｅｓ）の場合、駆動電流値Ａｎに所定値Ａｘを加算する（ステップＳ２１１）。一方、脱調予兆なし（判断Ｎｏ）の場合、駆動電流値Ａｎに所定値Ａｙを減算する（ステップＳ２１２）。
【００２９】
なお、上記において、Ａｘ、Ａｙの関係は、Ａｘ＞Ａｙとする。ここで、Ａｎとは所定時間経過ごとに設定する駆動電流であり、Ａ１とは励磁開始１番目の区間、Ａ２とは励磁開始２番目の区間の電流値を意味する。なお、初期値は、たとえば、図５（Ｃ）のように、最適な電流値（図５（Ｄ））より大きい値に設定しておけばよい。
【００３０】
続いて、ステップＳ２１１、Ｓ２１２の何れかの処理後、駆動電流値Ａｎを記憶部１１３に保存する（ステップＳ２１３）。そして、励磁完了であるか否かを判断し（ステップＳ２１４）、励磁が完了してなければ（判断Ｎｏ）、ステップＳ２０１へ進み、ステップＳ２０１からステップＳ２１４を繰り返し、実行する。一方、励磁が完了していれば（判断Ｙｅｓ）、この一連の動作を終了する。
【００３１】
なお、上記では、電流最適化において脱調予兆あり（ステップＳ２１１）か、脱調予兆なし（ステップＳ２１２）の処理を繰り返すが、脱調予兆あり（ステップＳ２１１）が、同じ区間で、たとえば２回発生し、かつ、そのときの駆動電流値Ａｎが同じ場合、その駆動電流値が最適値に近い（その電駆動流値を下回ると脱調する可能性あり）として、以降の処理において、駆動電流値Ａｎ＝Ａｎ×１．１に固定し、再び脱調予兆が発生した場合、ステップＳ２１１の処理を行うようにしてもよい。
【００３２】
ここで、ｔ１の設定について説明する。上述したように、スローアップ制御はステッピングモータ１００を自起動領域以上の高速域で使用する場合は脱調を防止するため低速から高速へ周波数を可変する。その際、低速時は、パルス間隔が大きく振動が発生し高速になるにつれ振動は徐々に収束する（図６参照）。
【００３３】
振動の周期は、実験により大よそスローアップ制御の起動時のステッピングモータ１００を制御する回転速度（図５（Ａ）の例ではｒ０［ｐｐｓ］）に影響することが把握できているため振動の周期ｔｆは、下記式で求まる。
ｔｆ［ｍｓ］＝１０００÷ｒ０
【００３４】
また、ステッピングモータ１００は、振動の変化により、負荷トルクが変化するため、駆動電流値を最適化する周期ｔ１は以下のようにすることが好ましい。
０＜ｔ１≦ｔｆ＜ｔ０
【００３５】
図５（Ａ）に示す回転速度で制御する場合、従来は、図５（Ｂ）のように励磁中の負荷条件や周囲温度の最悪条件から求めた必要な電流で一定制御する。また、別の例では、図５（Ｃ）のようにスローアップ制御、スローダウン制御時とそれ以外の部分それぞれの最悪条件で求めた必要な電流で一定制御する。図５（Ｄ）はこの実施の形態にかかる電流制御例であり、図４−１，４−２の電流最適化シーケンスを実行する（［１］−［２］間、［３］−［４］間は、周期ｔ１、［２］−［３］間は周期ｔ０）。
【００３６】
図７は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（２）を示すブロック図である。本構成は前述した図２の構成に対してモータドライバ１１１にマージン設定部１２７を付加したものである。他の構成は図２と同一であるので、ここでは同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００３７】
図７に示すように構成されたステッピングモータ制御装置では、マージン設定部１２７は、負荷フィードバック制御では補えないバラツキ（たとえば、急激な負荷変動など）に対し、所定のトルクマージンを持たせるためのマージン値を設定する。
【００３８】
図８−１、８−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（２）を示すフローチャートである。この動作は、前述した図４−１，４−２に対してステップＳ３１１〜Ｓ３１４が付加したものであり、他の動作は図４−１，４−２と同様であるので、重複部分の説明を省略し、この付加部分にかかわる説明を行う。
【００３９】
図８−１、２において、ステッピングモータ１００の回転速度が一定制御である場合、（ステップＳ３０２の判断Ｙｅｓ）、ＴＳＥ＝ｔ０を設定する（ステップＳ３０３）。モータ制御部１１２はステップＳ３０７で記憶部１１３に保存した情報を確認し、脱調予兆あり（ステップＳ３１０の判断Ｙｅｓ）の場合、ＴＳＥ＝ｔ０であるから（ステップＳ３１１の判断Ｙｅｓ）、駆動電流値Ａｎに所定値Ａｘを加算する。Ａｎ＝Ａｎ＋Ａｘを設定する（ステップＳ３１２）。
【００４０】
一方、ステッピングモータ１００の回転速度が一定制御ではない場合、つまり、可変制御の場合（ステップＳ３０２の判断Ｎｏ）、ＴＳＥ＝ｔ１を設定する（ステップＳ３０４）。モータ制御部１１２はステップＳ３０７で記憶部１１３に保存した情報を確認し、脱調予兆あり（ステップＳ３１０の判断Ｙｅｓ）の場合、ＴＳＥ＝ｔ１であるから（ステップＳ３１１の判断Ｎｏ）、駆動電流値Ａｎに所定値Ａｘとマージン値Ａｚを加算（Ａｎ＝Ａｎ＋Ａｘ＋Ａｚ）し、この値を設定する（ステップＳ３１３）。ここで、Ａｘ、Ａｙ、Ａｚの関係は、Ａｚ≧Ａｘ＞Ａｙとする。
【００４１】
なお、上記では、所定値Ａｘとマージン値Ａｚを加算しているが、以下の演算でも構わない。すなわち、
Ａｎ＝Ａｎ＋Ａｘ×ｎ倍
別の例では、
Ａｎ＝Ａｎ＋マージン値Ａｚｚ （所定値Ａｘ＜マージン値Ａｚｚ）
としてもよい。
【００４２】
また、上記制御動作では、回転速度が一定制御でない、つまり可変制御中に脱調予兆を検知した場合にのみマージン値Ａｚを加算しているが、この限りではない。たとえば、回転速度が一定制御中（ステップＳ３０２の判断Ｙｅｓ）でも、所定時間の間に複数回の脱調予兆を検知した（ステップＳ３０５〜Ｓ３０７で回数をカウントして記憶部１１３に保存）場合は、脱調する可能性が高いとしてマージン値を加算するようにしても構わない。
【００４３】
図９−１、９−２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の電流最適化シーケンス動作例（３）を示すフローチャートである。この動作は、前述した図８−１，８−２に対してステップＳ４１１以降が異なり、他の動作は図８−１，８−２と同様であるので、重複部分の説明を省略し、異なる部分について説明を行う。
【００４４】
この図において、ステッピングモータ１００の回転速度が一定制御でない場合、つまり、可変制御の場合（ステップＳ４０２の判断Ｎｏ）、ステップＳ４０４以降の動作を実行する。モータ制御部１１２はステップＳ４０７で記憶部１１３に保存した情報を確認し、脱調予兆あり（ステップＳ４１０の判断Ｙｅｓ）の場合、回転速度の傾きｋｎを演算する。
【００４５】
たとえば、図１０に示すように、回転速度の傾きは、
Ｔ１の範囲では、ｋ１＝｜（ｒ１−ｒ０）｜÷Ｔ１
Ｔ２の範囲では、ｋ２＝｜（ｒ２−ｒ１）｜÷Ｔ２
Ｔ３の範囲では、ｋ３＝｜（ｒ０−ｒ２）｜÷Ｔ３
となる。
【００４６】
ステップＳ４１３において回転速度の傾きｋｎを演算した後、所定の傾きｋ０と比較して（ステップＳ４１４）、ｋｎ＜ｋ０の場合、マージン値１（Ａｚ１）を加算する（ステップＳ４１５）、ｋｎ≧ｋ０の場合、マージン値２（Ａｚ２）を加算する（ステップＳ４１６）。なお、Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ１、Ａｚ２の関係は、Ａｚ２＞Ａｚ１≧Ａｘ＞Ａｙとする。つまり、傾きの小さい場合はマージン値を極力抑えることで消費電力の低減を図り、回転速度の傾きｋｎの大きい場合はマージン値を大きくして脱調を確実に防止する。
【００４７】
なお、図９−１，２では、所定の傾きｋ０を１つにしたが、２つ以上であっても構わない。また、スローアップ制御中（図１０のＴ１やＴ２の範囲）と、スローダウン制御中（図１０のＴ３の範囲）でマージン値を変えてもよい。
【００４８】
また、図５で説明したようにｔ１の設定については０＜ｔ１≦ｔｆ＜ｔ０とする。また、Ｔ１においては、ｔｆ［ｍｓ］＝１０００÷ｒ０、Ｔ２においては、ｔｆ［ｍｓ］＝１０００÷ｒ１、Ｔ３においては、ｔｆ［ｍｓ］＝１０００÷ｒ０となる。
【００４９】
図１１は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の機能構成例（３）を示すブロック図である。本構成は前述した図２の構成に対して最適化禁止手段１４０を付加したものである。他の構成は図２と同一であるので、ここでは同一符号を付し、重複説明は省略する。最適化禁止手段１４０は、最適化禁止信号を出力し、この最適化禁止信号が出力されている場合に駆動電流の最適化を禁止するものである。
【００５０】
図１１に示すように構成されたステッピングモータ制御装置の動作について説明する。図１２は、この実施の形態にかかるステッピングモータ制御装置の全体の制御動作例（２）を示すフローチャートである。この制御動作が図１１に示すように構成されたステッピングモータ制御装置によって実行される。制御動作を開始すると、まず、モータ制御部１１２は記憶部１１３に記憶されている駆動するステッピングモータ１００の駆動電流値を読み込み（ステップＳ５０１）、その読み込んだ駆動電流値を駆動電流設定部１２１に設定する（ステップＳ５０２）。
【００５１】
続いて、電流最適化フラグＦ＝０であるか否かを判断する（ステップＳ５０３）。ここで電流最適化フラグＦ＝０である場合（判断Ｙｅｓ）、電流最適化シーケンスを実行し（ステップＳ５０４）、この１モードが完了したか否かを判断する（ステップＳ５０７）。一方、ステップＳ５０３において電流最適化Ｆ＝１である場合（判断Ｎｏ）、さらにＡｎ＝Ａ０の設定前であるか否かを判断する（ステップＳ５０５）、ここでＡｎ＝Ａ０の設定前であれば（判断Ｙｅｓ）、Ａｎ＝Ａ０を設定し（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０７に移行する。一方、ステップＳ５０６において駆動電流値Ａｎ＝Ａ０の設定済であれば（判断Ｎｏ）、ステップＳ５０７に移行する。
【００５２】
電流最適化シーケスが終了し、ステップＳ５０７において１モードが完了した場合（判断Ｙｅｓ）は、駆動電流値をリセットする（ステップＳ５０８）。一方、１モードが完了していない場合（判断Ｎｏ）は、ステップＳ５０１に戻り、直前に保存した電流値を記憶部１１３から読み込む。そして、１モードが完了するまでステップＳ５０１〜Ｓ５０７を繰り返して実行することで１モード中に駆動電流値が最適化される。
【００５３】
すなわち、上述した図１２の動作は、前述の図４−１，４−２の駆動電流最適化シーケンスとは、非同期に最適化禁止手段１４０からの信号を検知した際は、電流最適化フラグがＦ＝１（ステップＳ５０３、判断Ｎｏ）となり、駆動電流の最適化を禁止するという最適化禁止処理を実行する。また、電流最適化フラグがＦ＝１（ステップＳ５０３、判断Ｎｏ）の間は、所定の駆動電流値（Ａｎ＝Ａ０）を設定する（ステップＳ５０５，Ｓ５０６）。一方、電流最適化フラグがＦ＝０（ステップＳ５０３、判断Ｙｅｓ）のときは、電流最適化シーケンスを実行する（ステップＳ５０４）。
【００５４】
なお、所定の電流値は、禁止期間中の最大負荷を考慮した電流値Ａ０をあらかじめ設定しておく。具体的には、複写機の自動原稿搬送装置を例にとって図１３を参照して説明する。
【００５５】
図１３は、この実施の形態にかかる自動原稿搬送装置の構成例を示す説明図である。図１３に示すように、装置本体１５０上には自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）２００が搭載されている。
【００５６】
図１３において、原稿テーブル２に積み重ねて載置された原稿１を最上位から１枚ずつ順に搬送するための給紙／分離部は、原稿テーブル２上の原稿給紙側に接する位置まで回転可能な呼び出しコロ４、給紙方向に回転し、呼び出しコロ４にて呼び出された原稿１を取り込む給紙部材５、および、給紙方向と逆方向に回転し、給紙された原稿１の最上位の１枚のみを分離する分離部材６、などから構成される。なお、呼び出しコロ４は図示していないソレノイドで、給紙部材５および分離部材６などは図示していない駆動モータ（たとえば前述のステッピングモータ１００）にて駆動される。
【００５７】
また、前記給紙／分離部の下流にて突き当てローラ対７，７aに原稿１を突き当てることにより原稿１の傾きは補正され入口ローラ対８，８ａへ搬送される。搬送された原稿１をコンタクトガラス１０２上の読取位置まで搬送するための搬送部は、入口ローラ対８，８ａ、出口ローラ対１０，１０ａなどから構成され、これらのローラは、図示していない駆動モータ（たとえば前述のステッピングモータ１００）にて駆動される。また、読み取り後の原稿１を排紙トレイ１４あるいは切換爪１３の下流に排出するための排紙部は、出口ローラ対１０，１０ａを介して搬送されてきた原稿１を検知する排紙センサ（たとえば光学式反射型センサ）２３、排紙時あるいは反転時における搬送方向変更用の切換爪１３、および、図示していない駆動モータにて駆動される排紙ローラ１１および反転ローラ１５、などを有する。
【００５８】
また、図１３において、符号３はストップ爪、符号９はガイド板、符号１１は排紙ローラ、符号１１ａは排紙下従動ローラ、符号１２は排紙上ガイド板、符号１５は反転ローラ、符号１５ａは反転従動ローラ、符号２１は入口センサ、符号２２はレジストセンサ、符号１０１は読取部、符号１０３ａは前側読取基準板、符号１０３ｂは後側読取基準板、符号Ｒ１は第１搬送路、符号Ｒ２は第２搬送路、符号Ｒ３は第３搬送路、符号Ｒ４は第４搬送路である。
【００５９】
つぎに、図１３に示す自動原稿搬送装置２００の基本的な給紙／分離動作について説明する。原稿テーブル２上に第１画像面を上向きにして積み重ねられた原稿１は、装置本体１５０の操作部（不図示）におけるスタートボタン（不図示）の押下で自動原稿搬送装置２００側にスタート信号が送られることにより、最上位から１枚ずつ順に給紙される。以下にその動作手順を述べる。原稿１を原稿テーブル２に積み重ねて載置する際、原稿先端は、ストップ爪３に突き当たることにより位置決めされる。こうして原稿１がセットされると、呼び出しコロ４は、前記スタート信号により、ソレノイド（不図示）によって矢印Ａ方向へ回転し、原稿１が呼び出しコロ４と接する位置まで下降する。その呼び出しコロ４によって加圧された原稿１は、給紙方向に回転する呼び出しコロ４により、給紙部材５および分離部材６からなる分離部へ搬送され、最上位から１枚ずつ分離される。
【００６０】
１枚ずつ分離された原稿１は、突き当てローラ対７，７ａにより入口ローラ対８，８ａが配置されている第１搬送路Ｒ１に搬送される。その入口ローラ対８，８ａ近傍に配置されたレジストセンサ２２からの検知信号は、原稿先端を検知して読取部１０１への原稿先端の通過と画像読取り開始とのタイミングを合わせるために用いられる。
【００６１】
さらに、操作部における片面／両面モードの設定に従い、読取動作に入る。片面モードにて第１画像面のみを読み取る場合は、原稿１は読取部１０１にて前述のように第１画像面の画像情報を読み取られた後、出口ローラ対１０，１０ａ、排紙ローラ１１、および排紙下従動ローラ１１ａが配置された第２搬送路Ｒ２を通り、排紙トレイ１４に排出される。一方、両面モードにて第１画像面および第２画像面を読取る場合は、原稿１は前述のように第１画像面を読み取られた後、第２搬送路Ｒ２を通り、反転ローラ１５、および反転従動ローラ１５ａが配置されている第３搬送路Ｒ３を通って切換爪１３の下流に排出される。この際、排紙センサ２３にて原稿先端が検知されるか、あるいは、レジストセンサ２２にて原稿１が検知されてから所定のタイミングで、ソレノイド（不図示）により切換爪１３がＢ位置（ホームポジション）からＢ’位置に下降し、排紙ローラ１１および排紙下従動ローラ１１ａにて挟持搬送された原稿１を切換爪１３の下流に導く。
【００６２】
前記Ｂ’位置に下降した切換爪１３は、原稿先端が排紙センサ２３を通過した後、さらに一定時間（原稿後端が排紙ローラ対１１，１１ａを通過し切換爪１３に達するまでの時間）経過した後、前記ソレノイドを解除することにより、Ｂ位置（ホームポジション）に復帰する。この切換爪１３の復帰後、反転ローラ１５が逆回転し、原稿先端は排紙ローラ１１および排紙上従動ローラ１１ｂのニップ部に進入する。原稿１は第４搬送路Ｒ４を搬送され、一時停止している突き当てローラ対７，７ａに突き当てられ傾きを補正した後、第１搬送路Ｒ１を通って読取位置に搬送され、読取部１０１にて第２画像面を読み取られる。こうして第２画像面が読取られた後、原稿１のページ順を整えるため第１画像面が下向きでスタックされるように、切換爪１３がＢ’位置に移動する。これにより、第２搬送路Ｒ２を通った読み取り後の原稿１は、第３搬送路Ｒ３を通り、第２画像面が下向きで切換爪１３の下流に一旦保持される。この後、切換爪１３はＢ位置（ホームポジション）に復帰し、切換爪１３の下流に一旦保持されていた原稿１は、第４搬送路Ｒ４、第１搬送路Ｒ1、第２搬送路Ｒ２を通り、第１画像面が下向きで排紙トレイ１４に排出される。
【００６３】
つぎに、図１３のように構成された自動原稿搬送装置２００の電流最適化禁止シーケンスについて説明する。図１３に示すような構成と動作において、画像読取中はステッピングモータ１００の回転を安定させるため駆動電流値を固定することが好ましい。その間のステッピングモータ１００の駆動電流の最適化を実施しないようにするため、用紙先端がレジストセンサ２２を通過する際の信号を電流最適化禁止信号として禁止フラグをセットし、用紙後端が排紙センサ２３を通過する際の信号により禁止フラグをリセットする。
【００６４】
たとえば、両面モードの第２画像面が読み取られた後は、原稿１のページ順を整えるために第４搬送路Ｒ４、第１搬送路Ｒ1、第２搬送路Ｒ２を通り、第１画像面が下向きで排紙トレイ１４に排出されるわけであるが、この際は、読み取りは行われないため、通常通りステッピングモータ１００を駆動する電流の最適化を行うようにしてもよい。
【００６５】
ステッピングモータ１００の駆動電流の最適化禁止中は、最大負荷を考慮した電流値で駆動するため、禁止時間を短縮する方が好ましい。そのために、用紙先端が読取部直前（図１３の符号１０３ａ付近）から、用紙後端が読み取り部直後（図１３の符号１０３ｂ付近）の間だけ禁止にする方法が考えられる。たとえば、レジストセンサ２２を通過したときから所定時間遅延して禁止し、用紙サイズに応じて禁止時間を決定すればよい。遅延時間は、線速（用紙の搬送速度）と、レジストセンサ２２と読み取り直前部までの搬送距離で求まる。なお、ステッピングモータ１００を駆動する電流の最適化の禁止時間は線速と用紙サイズで求まる。
【００６６】
したがって、以上説明してきた実施の形態によれば、ステッピングモータ１００を駆動する電流を設定する駆動電流設定部１２１と、ステッピングモータ１００の駆動波形から、ステッピングモータ１００の負荷を検出する負荷検出部１２４と、負荷検出部１２４によって検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判断する脱調予兆判定部１２５と、可変制御される所定時間が経過するごとに、脱調予兆判定部１２５による脱調予兆の有無情報を基に駆動電流を可変制御する駆動電流最適化制御部１３０と、を有することにより、所定時間経過ごとに駆動電流を設定し、この所定時間の間、駆動電流を一定で制御しているので、ステッピングモータ１００の回転を安定することができ、脱調することなく所定時間ごとの駆動電流の最適化が図れ、消費電力の低減を行うことができる。
【００６７】
また、上記構成において、所定時間を可変制御しているので、たとえばステッピングモータ１００の起動時の脱調防止のため回転速度を低速から高速へ制御する場合、短い間隔で最適化することで負荷のばらつきがある場合でも脱調することなく所定時間ごとの駆動電流の最適化が図れ、消費電力の低減を行うことができる。
【００６８】
また、上記のように構成されたステッピングモータ制御装置において、負荷に対して所定のトルクマージンを持たせるためのマージン設定部１２７を備え、駆動電流に対しマージン設定部１２７で設定されたマージン値を所定時間経過ごとに設定することにより、モータ起動時の脱調防止のため回転速度を低速から高速へ制御する間、マージン値を大きくすることで負荷の初期ばらつきや経時劣化がある場合でも脱調することなく所定時間ごとの駆動電流の最適化を行うことができる。また、所定時間経過ごとにマージン値を設定しているため制御負荷の増大を招くことがなくなる。
【００６９】
また、上記のように構成されたステッピングモータ制御装置において、回転速度の傾き（回転速度変化と変化に要する時間の比）に応じて、マージンレベルを変更することにより、ステッピングモータ１００により傾きは様々であるが、傾きに応じてマージンレベルを変更することで、脱調することなく所定時間ごとの駆動電流の最適化を行うことができる。
【００７０】
また、上記のように構成されたステッピングモータ制御装置において、駆動電流の最適化禁止手段１４０を備え、最適化禁止手段１４０から出力される最適化禁止信号の検知中は、ステッピングモータ１００の駆動電流の最適化を禁止制御することにより、駆動電流の最適化を禁止制御するので、所望の期間、駆動電流は一定に保たれるためステッピングモータ１００の回転を安定することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１００ ステッピングモータ
１１０ システム制御部
１１１ モータドライバ
１１２ モータ制御部
１１３ 記憶部
１１４ 温度検出素子
１１５ 報知部
１２１ 駆動電流設定部
１２２ 出力制御部
１２３ 駆動波形出力部
１２４ 負荷検出部
１２５ 脱調予兆判定部
１２６ 脱調予兆フラグ発生部
１２７ マージン設定部
１３０ 駆動電流最適化制御部
１４０ 最適化禁止手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータを駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、
前記ステッピングモータの駆動波形から、前記ステッピングモータの負荷を検出する負荷検出手段と、
前記負荷検出手段によって検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定手段と、
前記駆動電流を可変して負荷に必要な脱調しない最小の駆動電流に設定する駆動電流最適化制御手段と、
を備え、
前記駆動電流最適化制御手段は、可変制御される所定時間が経過するごとに、前記脱調予兆判定手段による脱調予兆の有無情報にしたがって前記駆動電流を可変制御することを特徴とするステッピングモータの制御装置。
【請求項２】
さらに、負荷に対して所定のトルクマージンを持たせるためのマージン設定手段を備え、駆動電流に対し前記マージン設定手段で設定されたマージン値を前記所定時間が経過するごとに設定す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の制御装置。
【請求項３】
前記マージン設定手段は、前記ステッピングモータの回転速度の変化とこの変化に要する時間の比で表される回転速度の傾きに応じて、前記マージンレベルを変更することを特徴とする請求項２に記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項４】
さらに、前記駆動電流の最適化処理を禁止する最適化禁止手段を備え、前記最適化禁止手段から最適化禁止信号が出力されている間は、前記駆動電流の最適化処理を禁止することを特徴とする請求項１、２または３に記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項５】
前記最適化禁止手段は、前記ステッピングモータによって駆動される被駆動体が所定の動作を実行中に前記最適化禁止信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項６】
駆動電流設定手段が、ステッピングモータを駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定工程と、
負荷検出手段が、前記ステッピングモータの駆動波形から、前記ステッピングモータの負荷を検出する負荷検出工程と、
脱調予兆判定手段が、前記負荷検出工程で検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定工程と、
駆動電流最適化制御手段が、前記駆動電流を可変して負荷に必要な脱調しない最小の駆動電流に設定する駆動電流最適化制御工程と、
を含み、
前記駆動電流最適化制御工程は、可変制御される所定時間が経過するごとに、前記脱調予兆判定工程による脱調予兆の有無情報にしたがって前記駆動電流を可変制御することを特徴とするステッピングモータの制御方法。
【請求項１】
ステッピングモータを駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定手段と、
前記ステッピングモータの駆動波形から、前記ステッピングモータの負荷を検出する負荷検出手段と、
前記負荷検出手段によって検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定手段と、
前記駆動電流を可変して負荷に必要な脱調しない最小の駆動電流に設定する駆動電流最適化制御手段と、
を備え、
前記駆動電流最適化制御手段は、可変制御される所定時間が経過するごとに、前記脱調予兆判定手段による脱調予兆の有無情報にしたがって前記駆動電流を可変制御することを特徴とするステッピングモータの制御装置。
【請求項２】
さらに、負荷に対して所定のトルクマージンを持たせるためのマージン設定手段を備え、駆動電流に対し前記マージン設定手段で設定されたマージン値を前記所定時間が経過するごとに設定す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の制御装置。
【請求項３】
前記マージン設定手段は、前記ステッピングモータの回転速度の変化とこの変化に要する時間の比で表される回転速度の傾きに応じて、前記マージンレベルを変更することを特徴とする請求項２に記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項４】
さらに、前記駆動電流の最適化処理を禁止する最適化禁止手段を備え、前記最適化禁止手段から最適化禁止信号が出力されている間は、前記駆動電流の最適化処理を禁止することを特徴とする請求項１、２または３に記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項５】
前記最適化禁止手段は、前記ステッピングモータによって駆動される被駆動体が所定の動作を実行中に前記最適化禁止信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項６】
駆動電流設定手段が、ステッピングモータを駆動する駆動電流を設定する駆動電流設定工程と、
負荷検出手段が、前記ステッピングモータの駆動波形から、前記ステッピングモータの負荷を検出する負荷検出工程と、
脱調予兆判定手段が、前記負荷検出工程で検出された負荷がある閾値を超えた際に、脱調の予兆があると判定する脱調予兆判定工程と、
駆動電流最適化制御手段が、前記駆動電流を可変して負荷に必要な脱調しない最小の駆動電流に設定する駆動電流最適化制御工程と、
を含み、
前記駆動電流最適化制御工程は、可変制御される所定時間が経過するごとに、前記脱調予兆判定工程による脱調予兆の有無情報にしたがって前記駆動電流を可変制御することを特徴とするステッピングモータの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１９５９８４（Ｐ２０１２−１９５９８４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５９０８（Ｐ２０１１−５５９０８）
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
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