走査光学系制御装置
【課題】 ステッピングモータのステータ極歯の加工精度誤差によって加速時に発生するモータトルクの変動を抑制し、光学系負荷の振動を防止して、円滑かつ良好な画像読取りを行うことが可能な走査光学系制御装置を提供することにある。
【解決手段】 １-２相励磁方式で運転されるステッピングモータ３６のロータＰＰＳが１６３０に達した後に、ＣＰＵ３６１１、パルスカウンタ３６１２、励磁極歯制御情報記憶部３６１３を備える周波数可変回路３６１によって、モータを励磁相の循環の一周期毎にA-B相（ステータ極歯Ｌ２、Ｌ３の中間位置）においてのみ加速励磁する。
【解決手段】 １-２相励磁方式で運転されるステッピングモータ３６のロータＰＰＳが１６３０に達した後に、ＣＰＵ３６１１、パルスカウンタ３６１２、励磁極歯制御情報記憶部３６１３を備える周波数可変回路３６１によって、モータを励磁相の循環の一周期毎にA-B相（ステータ極歯Ｌ２、Ｌ３の中間位置）においてのみ加速励磁する。
【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駆動源とする走査光学系制御装置に関し、特にその制御方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査光学系制御装置には正確に画像を読み取る動作が要求されるため、一般に駆動源としてモータ類の中で比較的制動性能の高いステッピングモータが使用されている。このステッピングモータの駆動力によって、例えばスキャナや露光ランプ等の光学系負荷およびレンズ系のユニットが、加速、定速、減速、停止等の動作を行われる。したがって、それぞれの異なる動作に応じてモータのトルクと制動効果を設定することが重要になる。
【０００３】このことから、走査光学系制御装置にステッピングモータを使用する場合の励磁方式として、画像を読み取る光学系負荷の駆動には微妙な制動が可能な1-2相励磁方式を採用し、一方負荷の大きいレンズ系の駆動にはモータトルクの比較的高い2相励磁方式を採用する対策（特開平2-41698）がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステッピングモータ内部に設けられるステータの歯を作製する段階で、各歯間に加工精度のばらつきが生じ、このばらつきに起因してステータの歯とロータの歯の間（ギャップ）が部分的に不均一になってしまうことがある。このギャップの不均一性は、各ステータの歯とロータの歯毎のギャップ間に発生される磁束密度の高さを不均一にするので、磁束密度に比例するモータトルクも安定せず、上述のように負荷の種類に応じてモータの励磁方式を変えても十分な効果が望めない場合がある。
【０００５】特に、走査光学系の駆動源として使用されるステッピングモータは、光学系の加速時に高トルクを発生して所定速度まで早期に増速する必要があるが、上述の如く、ステータの歯とロータの歯のギャップの不均一性に起因して各瞬時において発生するトルクが変動するため、光学系が加速時に振動を起こすという現象が生じる。この振動現象は光学系が定速走行に移行した後も残存し、このため、原稿の読取り開始部分において読取り性能に影響を及ぼすことがあり、改善が望まれている。
【０００６】本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は光学系の加速時においてステッピングモータの発生するトルクの変動を抑制し、光学系負荷の振動を防止して、円滑かつ良好な画像の読取りを行うことが可能な走査光学系制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するために本発明は、原稿面に沿って走行し、原稿画像を読取る走査光学系と、走査光学系を走行駆動するステッピングモータと、ステッピングモータに駆動パルスを供給するパルス供給手段とを備え、パルス供給手段は、ステッピングモータの加速時にパルスレートを漸次高速化するパルスを生成する加速パルス生成部を含み、加速パルス生成部は、ステッピングモータのステータ極歯群のうちの特定の極歯にパルス供給する際に、パルスレートを高速化し、そのパルスレートで生成したパルスを前記極歯に供給する構成であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の走査光学系制御装置をアナログ式複写機（以下単に複写機という）に適用した例について説明する。図１は、複写機の全体構成を示す正面断面図である。複写機の構成は原稿自動搬送装置１０、原稿読取り部３０、プリンタ部５０、給紙部７０に大別される。
【０００９】原稿自動搬送装置１０は図のように、原稿搬送方向上流から下流に向かって原稿セットトレー１１、繰り出しローラ１２、原稿搬送路１５、複数のローラ１７１〜１７６の周面によって後述のプラテンガラス２２表面に平行に張架された原稿搬送ベルト１７、当該ベルト１７を図示しない機構でＺ方向に回動駆動する駆動モータ２１、原稿排出トレー１９等が、この順に配置されている公知のものである。
【００１０】プリンタ部５０は、図中a方向に回転駆動される感光体ドラム５１と、その周面の下方からa方向に沿って転写チャージャ５５、分離チャージャ５６、クリーナ５２、帯電器５３、現像器５４等が配されており、このプリンタ部５０の構成によって、カールソンプロセスの画像形成が行われるようになっている。給紙部７０は、記録紙搬送方向上流側から下流側に沿って、複写機筐体底部に重ねて収納された給紙カセット７１、７２と、その一端寄り上面に配置された繰り出しローラ７１１、７２１と、当該ローラ７１１、７１２の下流側にそれぞれ設けられた記録紙先端検出センサSE1、SE2等で構成される。
【００１１】この繰り出しローラ７１１、７１２からプリンタ部５０の転写位置方向には、記録紙Ｓを案内する記録紙搬送路７３が配され、さらに転写位置の下流側に記録紙搬送ベルト５７が配置されている。当該記録紙搬送ベルト５７は、２本の平行なローラ５７１、５７２の周面によって張架されており、Ｘ方向に回動駆動される。
【００１２】搬送ベルト５７の下流側には、定着ローラ６１と排出ローラ６２が、この順に設けられている。排出ローラ６２のさらに下流側には、複写機筐体の側面外部に排出トレー６３が取り付けられている。なお原稿画像読取り部３０が収められている複写機筐体の上部側面には、ユーザーが使い易い位置（図１の破線）に操作パネル９０が設置されている。
【００１３】原稿読取り部３０は、第１スライダーユニット３１、第２スライダーユニット３２、第３スライダーユニット３３と、変倍用レンズ３５等を備える。これらの詳細な構成を、図２の原稿読取り部３０の斜視図で説明する。第１スライダーユニット３１は、露光ランプ３１１、第１ミラー３１２と、これら二つの長手方向を平行にして両端部を掴持するフレーム３１３とからなる。第１ミラー３１２はフレーム３１３によって、ミラー面を上向きに、図中Y'方向に約４５度で固定されている。
【００１４】第２スライダーユニット３２は、第２ミラー３２１、第３ミラー３２２と、フレーム３２３とからなる。フレーム３２３は、これら二つのミラー３２１、３２２の長手方向を平行にし、その両端部をそれぞれこの順に、上下に掴時するものである。より具体的には、第２ミラー３２１はミラー面を下向きにしてY方向へ約４５度にされ、一方第２ミラー３２２はミラー面を上向きに、Y'方向へ約４５度に設定されている。フレーム３２３の図中奥側の側面には、YY’線上にプーリ４０、４１が設けられ、この側面に対する図中手前側の側面には、同様にしてプーリ４０’、４１’が設けられている。
【００１５】これら第１、第２スライダーユニット３１、３２は、互いに長手方向を平行になるようにされている。ステッピングモータ３６は図中において、原稿読取り部３０手前の右側位置に配置されている。当該ステッピングモータ３６のロータ軸端部（不図示）にはピニオン３６１が装着されている。これに対し、一端に平歯車３７１を装着されたシャフト３７が、前記スライダーユニット３１の長手方向とほぼ同長の長さに設定され、かつ同方向と平行にされて、前記ピニオン３６１と平歯車３７１が囓合回転できるように配置されている。ここでシャフト３７の軸受け部は、説明のため図示を省略している。シャフト３７には、図中左側端部にプーリ３７２、右側端部の前記平歯車３７１の内側にプーリ３７２’がそれぞれ装着されている。
【００１６】前記各プーリ４１’、３７２’、３９’、４０’および４１、３７２、３９、４０には、原稿読取り部３０中央に設けられている固定ピン４２、４２’（４２’は不図示）に一端を固定され、ネジリコイルバネ４３、４３’に他端を固定された２本の同長ワイヤー３８、３８’が、それぞれこの順に掛けられている。より具体的にワイヤー３８の張架状態から説明すると、ワイヤー３８’は固定ピン４２から延長されて第２スライダーユニット３２のプーリ４１’を経、第１スライダーユニットの紙面手前側の側面に直接固定され、シャフト３７のプーリ３７２’とプーリ３９’を介して第２スライダーユニットのプーリ４０’に掛けられ、ネジリコイルバネ４３’に固定される。このネジリコイルバネ４３’は、ワイヤー３８’に適当な張力を与えるものである。ワイヤー３８’と同様にして、ワイヤー３８も対応する位置に張架または固定される。２本のワイヤー３８、３８’の張架によって、第１、第２スライダーユニット３１、３２と、シャフト３７は、常に平行になるように保たれている。
【００１７】このような構成において、ステッピングモータ３６を回転駆動させると、プーリ３７２、３７２’を介してワイヤー３８、３８’が移動し、これに追随して第１スライダーユニット３１および第２スライダーユニット３２が移動する。このとき、プーリ４０、４１、４０’、４１’が動滑車の役目を果たすため、第２スライダーユニット３２は、第１スライダーユニット３１に対してその１／２の速度で同一方向へ移動される。これは、第１、第２スライダーユニット３１、３２が移動しても、第１スライダーユニット３１から図中中央の変倍用レンズ３５までの光路長を一定に保つためである。
【００１８】変倍用レンズ３５は、光路をYY'方向に向けた状態でレンズ取付台３５１に固定されている。レンズ取付台３５１の紙面奥側の側面には、プーリ４５と図示しないプーリによってYY'方向に張架されたワイヤー４５１が固定されており、スライド機構（不図示）によってレンズ取付台３５１が同方向に移動可能になっている。
【００１９】第３スライダーユニット３３は、第３ミラー３３１、第３ミラー３３２と、フレーム３３３とから構成される。第１ミラー３３１、３３２は、長手方向を平行に、フレーム３３１にこの順で上下に掴持され、各ミラー面がY'方向に対して４５度で対面するようにされている。これら第１、第２、第３スライダーユニット３１、３２、３３によって、原稿画像の光路は図１のように、第１ミラー３１２、第２ミラー３２１、第２ミラー３２２、変倍用ミラー３５、第３ミラー３３１、第３ミラー３３２、感光体ドラム５１の直上に位置するミラー３４の順を経て、感光体ドラム５１の周面に案内される。
【００２０】図２で原稿読取り部３０の中央に備えられた駆動モータ４４は、前記変倍用レンズ３５および前記第３スライダーユニット３３の駆動源である。この駆動モータ４４の回転駆動力は、公知の動力伝達機構（不図示）を介して、変倍レンズ３５の取付台３５１と第３スライダーユニット３３にスライド駆動力として伝えられ、変倍用レンズ３５のスライド移動に同期して、第３スライダーユニット３３の位置を所定量だけスライドさせる。このスライド調節は、変倍用レンズ３５から第３スライダーユニット３３を経て、感光体ドラム５１に到るまでの光路長を適切に調整するためのものである。なお、上記駆動モータ４４の動力伝達機構は本発明と関連が薄いため、より詳細な説明を省略する。
【００２１】次に、前記第１、第２スライダーユニット３１、３２の駆動源であるステッピングモータ３６について、その駆動制御を行うステッピングモータ制御回路１００の構成を図３に示す。ステッピングモータ制御回路１００は、電力増幅部３６４と、ステッピングモータ制御IC３６３と、パルス信号生成回路３６２と、周波数可変回路３６１等からなる。このうち、周波数可変回路３６１以外は公知のものである。
【００２２】パルス信号生成回路３６２は、ステッピングモータ制御IC３６３と接続され、一定周期の励磁パルス信号を発生して、前記IC３６３に送信する回路である。ステッピングモータ制御IC３６３は、ステッピングモータ３６の起動、停止、正/逆転、変速等の制御を行うものであり、内部に励磁方式切換回路３６３１、励磁相制御回路３６３２、正/逆転制御回路３６３３、起動/停止制御回路３６３４等の各制御回路を有する。これらの回路は図のように、励磁相制御回路３６３２を中央部として接続されており、それぞれの回路が出力する各制御信号は、励磁相制御部３６３２においてステッピングモータ３６の各励磁相の通電切換制御に供される。
【００２３】電力増幅部３６４は、ステッピングモータ制御IC３６３の励磁相制御部３６３２から出力された前記信号に基づいて、モータの各励磁相（または励磁極歯）に通電するパルス電流を増幅させるためのものである。周波数可変回路３６１は、一般的にはステッピングモータ３６の運転時に励磁方式の変更指示が出された場合に、パルス信号生成回路３６２がステッピングモータ制御IC３６３に送信する励磁パルス信号を、所定の励磁方式のパルス信号の周期のものに変化させる。しかし、本実施の形態では従来と異なり、以下に述べる構成と働きを有する。図４は、当該周波数可変回路３６１の拡大構成図である。
【００２４】本実施の形態では、周波数可変回路３６１の内部は主に、ＣＰＵ３６１１、パルスカウンタ３６１２、励磁極歯制御情報記憶部３６１３とから構成され、図のように接続されている。パルスカウンタ３６１２は、パルス信号生成回路３６２とステッピングモータ制御IC３６３の線路に接続され、パルス信号生成回路３６２が出力するパルス信号をカウントする。続いて、そのカウント値を、それに対応する励磁極歯制御情報記憶部３６１３のアドレス値に変換する。
【００２５】ＣＰＵ３６１１は、パルスカウンタ３６１２がカウントした値に対応して変換した励磁極歯制御情報記憶部３６１３のアドレス値に基づいて、当該記憶部３６１３のアドレスに格納されている所定のステッピングモータ３６加速プログラムを読み込む。それに続いて、プログラムに則したステッピングモータ３６の加速制御を行うための励磁パルス信号を、パルス信号生成回路３６２に生成させる。
【００２６】励磁極歯制御情報記憶部３６１３はROMであり、ステッピングモータ３６加速開始時における加速プログラムを格納している。図５は、この加速プログラムが行う制御の加速テーブルである。初めに、各項目について、左側の列から順に説明する。カウント値は、パルス信号生成回路３６２が生成するパルス数のカウント値である。
【００２７】ロータPPSは、ステッピングモータ３６の回転数である。なおステッピングモータでは、モータの回転数を表す単位として図中のようにＰＰＳ（Pulse Per Second ; パルス/秒）が一般に用いられている。励磁相は、ステッピングモータ３６で励磁される相の位置を表す。A、B、A-、B-、AB、A-B、AB-、A-B-は、ステッピングモータ３６の励磁相である。
【００２８】また本加速テーブルと直接関連しないが、説明のため、加速励磁極歯の位置を右端の縦列に示している。L1〜L4は、ステッピングモータ３６のステータ極歯の位置を表している。本実施の形態に使用するステッピングモータ３６の正面断面図を図６に示す。ステッピングモータ３６は、ここでは説明簡略化のためモノファイラ式４相ステッピングモータとしているが、実際にはより複雑な多相構造のステッピングモータ３６が使用されている。また、基本的には前記ステッピングモータ制御IC３６３によって、１-２相励磁（ハーフステップ）方式で運転されるものとする。図中、極歯Ｌ１と極歯Ｌ３、および極歯Ｌ２と極歯Ｌ４は、互いに対向する位置にあり、これらの極歯Ｌ１〜Ｌ４の位置を基準として、極歯Ｌ１をA相、極歯Ｌ２をB相、極歯Ｌ３をA-相、極歯Ｌ４をB-相、また極歯Ｌ１、Ｌ２の中間位置をAB相、極歯Ｌ２、Ｌ３の中間位置をA-B相、極歯Ｌ３、Ｌ４の中間位置をA-B-相、極歯Ｌ４、Ｌ１の中間位置をAB-相となるように、それぞれ励磁相の設定がなされている。
【００２９】再び図５の加速テーブルに戻り、以上の説明に基づいて前述の励磁極歯制御情報記憶部に格納されている加速プログラムの内容を解説する。本加速テーブルは、パルスカウントの１カウント毎に対応する加速プログラムの制御内容を、横１行毎に表している。例えばパルスカウント値が１のとき、すなわちステッピングモータ３６を起動するとき、回転数（ロータＰＰＳ）が２００ＰＰＳになるようにステッピングモータ３６をAB相（極歯ではＬ１とＬ２の中間位置）で加速励磁する。
【００３０】パルスカウント値が２のとき、回転数は２００ＰＰＳに維持するように、Ｂ相の極歯Ｌ２を励磁する。つまり、このパルスカウント値では、極歯Ｌ１〜Ｌ４のいずれも加速励磁しない。パルスカウント値が３のとき、回転数を２５０ＰＰＳに加速するため、励磁相A-B（極歯Ｌ２とＬ３の中間位置）を加速励磁する。すなわち加速励磁される極歯は、Ｌ２とＬ３である。
【００３１】パルスカウント値が４のとき、回転数は２５０ＰＰＳに維持するよう、A-相の極歯Ｌ３を励磁する。このとき、加速励磁する極歯は存在しない。このようにして、一つ生成パルスのカウント値にパルスカウンタ３６１２が対応するROM３６１３のアドレス値を算出し、ＣＰＵ３６１１が該当するROM３６１３のアドレスに格納されている加速プログラムを読み出す。この読み出した加速プログラムに従って、ＣＰＵ３６１１は所定の励磁パルス信号をパルス信号生成回路３６２に生成するよう指示する。この一連の動作を１つずつインクリメントする。
【００３２】本加速テーブルではパルスカウント値が１〜８０までの間、言い換えると回転数が２００ＰＰＳから１３５０ＰＰＳに達する間は、加速励磁に供する励磁相を極歯と極歯の中間位置、すなわち２相励磁方式におけるロータ安定点に限定する。これはステッピングモータ３６が第１、第２スライダーユニット３１、３２の駆動源として、起動時に高トルクと迅速な加速を確保するべく、基本的に１-２相励磁（ハーフステップ）方式の運転方法を採用しながら、２相励磁（フルステップ）方式の長所を利用するためである。
【００３３】上述のような制御に続いてステッピングモータ３６の回転数が上昇し、これに伴ってパルスカウント値が８３に達したとき、ステッピングモータ３６のA-B相（極歯Ｌ２とＬ３の中間位置）において、回転数を１３５０ＰＰＳから１６３０ＰＰＳに加速する。ここまでは、今まで述べたプログラム制御と同様である。しかし、これ以降のパルスカウント値に関し、例えば８４〜８６において、励磁相はA-→A-B-→B-と順次変化するが、この励磁ではロータＰＰＳの速度変化を行わない。同様に、カウント値が８６〜９０でも回転速度は一定のままであり、９１に達したときに再びA-B相において加速する。本加速テーブルではこの場合、回転数を１６３０ＰＰＳから１７５０ＰＰＳに上昇する。すなわち、加速テーブル全体から見ると、カウント値８３以降の加速励磁は励磁相切換の循環の一周期毎にA-B相でのみ行い、他の励磁相では一定パルス間隔の励磁を行うだけのプログラム制御を行う。これは加工精度誤差を持つ個々のステータ極歯が、ロータの極歯との間において形成する磁束密度にばらつきを生じ、そのためロータの回転につれてトルクベクトルの大きさが連続的に一定しなくなる問題に対処するものである。すなわち、不安定な一連のトルクベクトルによってモータを駆動制御せずに、ある特定の極歯のみで生じさせたトルクベクトルだけをモータ駆動制御に使用してトルクを安定させ、これによって第１、第２スライダーユニット３１、３２の振動を防止する。なお本加速プログラムでは、ステッピングモータ３６が起動してカウント値が８２に達するまでは、高トルクと高加速を優先するために、このような加速極歯限定制御を行っていない。したがって、多少のモータの振動の発生は否めないが、その振動は上述のモータ制御によって十分減衰されるので問題はない。
【００３４】加速極歯限定制御は、パルスカウント値１６３で、ロータＰＰＳが３３００ＰＰＳに達するまで行う。この回転数に達すると、本加速プログラムは終了し、これ以降のステッピングモータ３６制御は従来通りの１-２相励磁方式によってなされる。なお、パルスカウンタ３６１２のカウント値は、本加速プログラムの起動時毎にＣＰＵ３６１１によりリセットされる。
【００３５】以上のような構成により、次に本アナログ複写機の動作について説明する。まず、ユーザーが原稿トレー１１に原稿を載置し、操作パネル９０から所定のコピー情報を入力してコピースタートボタンを押すと、原稿トレー１１に載置された原稿が繰り出しローラ１２によって原稿自動搬送装置１０内部の原稿搬送路１５に送られ、搬送ベルト１７の回動駆動によってプラテンガラス２２上まで搬送される。
【００３６】これとほぼ同時に、第１、第２、第３スライダーユニット３１、３２、３３が、それぞれのホームポジション（以下ＨＰという）に設定される。各ＨＰ位置は、図１において第１スライダーユニット３１が原稿搬送ベルト１７の往路上流部直下A、第２スライダーユニット３２が複写機筐体の上部左側面B、第３スライダーユニット３３が上記往路下流部直下Cである。各スライダーユニット３１、３２、３３がＨＰ位置に設定されると、露光ランプ３１１を搭載する第１スライダーユニット３１が、原稿先端部の読取り開始位置まで加速スライドし、原稿端部の読取り開始位置に到達する。これに続き、同位置からは定速走行して、原稿画像を順次読みとる。第１スライダーユニット３１の起動と同時にして、第２、第３スライダーユニット３２、３３が、所定の速度と相対間隔でYY'線上をスライドし、点破線で示した光路の長さを一定に保つ。このはたらきにより、第１スライダーユニット３１上の露光ランプ３１１から前記光路で案内された原稿画像が、最終的にミラー３４によって感光体ドラム５１の周面に走査される。
【００３７】原稿の他端に第１スライダーユニット３１が到達し、原稿画像の読取りが終了すると、同スライダーユニット３１は移動方向を逆転して、原稿読取り時の数倍の速度でＨＰ方向へリターンし、ＨＰ直前で急速に減速しながら停止する。これに伴って、他の２つのスライダーユニット３２、３３も、それぞれのＨＰ位置にリターンして同様に停止する。
【００３８】このような画像読取り部３０の動作時期とほぼ同時期に、帯電器５３によって感光体ドラム５１周面が帯電される。感光体ドラム５１がa方向へ回転駆動し、帯電した感光体ドラム５１周面にミラー３４から原稿画像が走査され、これによって周面上に静電画像が形成される。この静電画像上に、さらに現像器５４によってトナー画像が形成される。
【００３９】記録紙Ｓは、プリンタ部５０の画像形成と同期して繰り出しローラ７１１、７１２のいずれかにより記録紙搬送路に送り出され、感光体ドラム５１と、それに対向する転写チャージャ５５が形成する転写位置において、表面に原稿画像を転写される。転写を終えた記録紙は、Ｘ方向に回動駆動する記録紙搬送ベルト５７によって定着器６０まで搬送され、定着ローラ６１で画像を定着された後、排出ローラ６２を経て排紙トレー６３に排出される。
【００４０】画像形成を終えた感光体ドラム５１は、その周面を除電チャージャ５６によって除電され、クリーナ５２によって周面を清浄にされる。次に、以上の画像形成動作時において、ステッピングモータ３６を駆動源とする第１スライダーユニット３１が、ＨＰ位置から原稿読取り開始位置まで加速スライドする動作を詳細に説明する。
【００４１】図８は、第１スライダーユニット３１の加速曲線図である。図中、横軸はＨＰ位置から原稿読取り開始位置直前の定速走行開始位置までの距離を表す。また、縦軸はステッピングモータ３６のロータＰＰＳである。第１スライダーユニット３１は、原稿読取り動作の開始前にＨＰ位置に設定されているが、原稿読取り動作を開始した瞬間に、２００ＰＰＳの回転速度を持つステッピングモータ３６によって、ＨＰ位置から図２中のＹ方向へ急速に加速され始める。このときステッピングモータ３６は１-２相励磁（ハーフステップ）方式で通電されるが、起動直後はモータの高トルクと高加速を確保するために、同モータの２相励磁方式で駆動した場合におけるロータ安定点（図６に示すようにAB、A-B、A-B-、AB-の４相の位置）で加速励磁される。ステッピングモータ３６は、一度に２つの加速励磁極歯（極歯L1とL2、L2とL3、L3とL4、L4とL1）によって順次加速励磁され、これによって第１スライダーユニット３１が急速加速される（加速第１期）。
【００４２】第１スライダーユニット３１が十分に加速され、ステッピングモータ３６のロータＰＰＳが１６３０ＰＰＳに達すると、ステッピングモータ３６の制御は、前述の４つの加速励磁相を用いた加速制御から、A-B相一カ所においてのみ加速励磁する制御に移行する。すなわち励磁相切換の循環周期毎に一回、A-B相においてのみ加速励磁する制御に変化する。このときのステッピングモータ３６のトルクベクトルの変化を図７に示す。図７は、ステッピングモータ３６の駆動時のトルクベクトル変化を、理想・従来・本実施の形態の３様に分け、模式的な矢印で表している。この図から明確なように、理想的なトルクベクトルが、例えばA相とそれに対向するA-相がロータを中心とした点対称の関係にあるのに対して、従来のトルクベクトルにはトルクのばらつきが生じて上述の対称性が失われてしまっている。しかし、このばらつきを生じている各トルクベクトルも、その一カ所だけを限定してみれば（図では本実施の形態で加速励磁に用いるA-B相のトルクベクトルを示している）、他のトルクベクトルに対する相対的な差異に関する問題はなくなる。したがって、このように１つのトルクベクトルだけを利用することによって、本実施の形態ではモータトルクのばらつきを防止している。第１スライダーユニット３１は、これによって急速な加速時に生じた振動を減衰され、緩やかに加速を始める（加速第２期）。
【００４３】前記加速によってステッピングモータ３６が３３００ＰＰＳに達すると、ステッピングモータ３６制御は通常の１-２相励磁方式に移行し、図中の第１スライダーユニット３１の加速終了位置から原稿読取り開始位置までそのまま定速走行を維持する。これによって第１スライダーユニット３１はさらに緩やかに加速しながら、原稿読取り速度として設定された目標速度に近づく。これが原稿読取り開始位置に達すると、第１スライダーユニット３１の加速制御は終了し、前述の原稿読取り動作に移行する。
【００４４】なお本実施の形態では、励磁極歯制御情報記憶部３６１３をパルスカウンタ３６１１に内蔵されるものとしたが、当然ながら本発明はこれに限定されるものではなく、例えばステッピングモータ制御IC３６３が内蔵するか、または単独でパルスカウンタ３６１１に接続してもよい。また実施の形態中で励磁極歯制御情報記憶部３６１３をROMとしたが、使用するステッピングモータの種類に応じて複数のROMを準備しておき、スイッチングによって適宜それをパルスカウンタ３６１１に接続させるか、ROMの代わりにEP-ROMを用いて使用ステッピングモータに対応する加速プログラムに情報を書き換えられるようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明により、本発明の走査光学系制御装置は、原稿面に沿って走行し、原稿画像を読取る走査光学系と、走査光学系を走行駆動するステッピングモータと、ステッピングモータに駆動パルスを供給するパルス供給手段とを備え、パルス供給手段は、ステッピングモータの加速時にパルスレートを漸次高速化するパルスを生成する加速パルス生成部を含み、加速パルス生成部は、ステッピングモータのステータ極歯群のうちの特定の極歯にパルス供給する際に、パルスレートを高速化し、そのパルスレートで生成したパルスを前記極歯に供給する構成であるので、ステッピングモータのステータ極歯の加工精度誤差によるモータトルク変動を抑制し、走査光学系の加速走行時の振動を防止して、所定の速度まで円滑かつ迅速に加速させることが可能な効果がある。また、このようなステッピングモータの制御を行うための構成は、大がかりな装置の取付や改造等を必要としないので、コストや装置内のスペース確保等の面でも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したアナログ複写機の全体構成を示す正面断面図である。
【図２】原稿読取り部３０の斜視図である。
【図３】ステッピングモータ制御回路１００の構成図である。
【図４】周波数可変回路３６１の構成図である。
【図５】励磁極歯制御情報記憶部３６１３が格納するステッピングモータ３６の加速プログラムの加速テーブルである。
【図６】ステッピングモータ３６の正面断面図である。
【図７】ステッピングモータ３６のトルクベクトルの変化図である。
【図８】第１スライダーユニット３１の加速曲線図である。
【符号の説明】
３１ 第１スライダーユニット
３２ 第２スライダーユニット
３３ 第３スライダーユニット
３６ ステッピングモータ
３６１ 周波数可変回路
３６２ パルス信号生成回路
３６３ ステッピングモータ制御IC
３６１１ ＣＰＵ
３６１２ パルスカウンタ
３６１３ 励磁極歯制御情報記憶部
L1〜L4 極歯
A、B、A-、B-、AB、A-B、AB-、A-B- 励磁相
【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駆動源とする走査光学系制御装置に関し、特にその制御方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査光学系制御装置には正確に画像を読み取る動作が要求されるため、一般に駆動源としてモータ類の中で比較的制動性能の高いステッピングモータが使用されている。このステッピングモータの駆動力によって、例えばスキャナや露光ランプ等の光学系負荷およびレンズ系のユニットが、加速、定速、減速、停止等の動作を行われる。したがって、それぞれの異なる動作に応じてモータのトルクと制動効果を設定することが重要になる。
【０００３】このことから、走査光学系制御装置にステッピングモータを使用する場合の励磁方式として、画像を読み取る光学系負荷の駆動には微妙な制動が可能な1-2相励磁方式を採用し、一方負荷の大きいレンズ系の駆動にはモータトルクの比較的高い2相励磁方式を採用する対策（特開平2-41698）がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステッピングモータ内部に設けられるステータの歯を作製する段階で、各歯間に加工精度のばらつきが生じ、このばらつきに起因してステータの歯とロータの歯の間（ギャップ）が部分的に不均一になってしまうことがある。このギャップの不均一性は、各ステータの歯とロータの歯毎のギャップ間に発生される磁束密度の高さを不均一にするので、磁束密度に比例するモータトルクも安定せず、上述のように負荷の種類に応じてモータの励磁方式を変えても十分な効果が望めない場合がある。
【０００５】特に、走査光学系の駆動源として使用されるステッピングモータは、光学系の加速時に高トルクを発生して所定速度まで早期に増速する必要があるが、上述の如く、ステータの歯とロータの歯のギャップの不均一性に起因して各瞬時において発生するトルクが変動するため、光学系が加速時に振動を起こすという現象が生じる。この振動現象は光学系が定速走行に移行した後も残存し、このため、原稿の読取り開始部分において読取り性能に影響を及ぼすことがあり、改善が望まれている。
【０００６】本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は光学系の加速時においてステッピングモータの発生するトルクの変動を抑制し、光学系負荷の振動を防止して、円滑かつ良好な画像の読取りを行うことが可能な走査光学系制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するために本発明は、原稿面に沿って走行し、原稿画像を読取る走査光学系と、走査光学系を走行駆動するステッピングモータと、ステッピングモータに駆動パルスを供給するパルス供給手段とを備え、パルス供給手段は、ステッピングモータの加速時にパルスレートを漸次高速化するパルスを生成する加速パルス生成部を含み、加速パルス生成部は、ステッピングモータのステータ極歯群のうちの特定の極歯にパルス供給する際に、パルスレートを高速化し、そのパルスレートで生成したパルスを前記極歯に供給する構成であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の走査光学系制御装置をアナログ式複写機（以下単に複写機という）に適用した例について説明する。図１は、複写機の全体構成を示す正面断面図である。複写機の構成は原稿自動搬送装置１０、原稿読取り部３０、プリンタ部５０、給紙部７０に大別される。
【０００９】原稿自動搬送装置１０は図のように、原稿搬送方向上流から下流に向かって原稿セットトレー１１、繰り出しローラ１２、原稿搬送路１５、複数のローラ１７１〜１７６の周面によって後述のプラテンガラス２２表面に平行に張架された原稿搬送ベルト１７、当該ベルト１７を図示しない機構でＺ方向に回動駆動する駆動モータ２１、原稿排出トレー１９等が、この順に配置されている公知のものである。
【００１０】プリンタ部５０は、図中a方向に回転駆動される感光体ドラム５１と、その周面の下方からa方向に沿って転写チャージャ５５、分離チャージャ５６、クリーナ５２、帯電器５３、現像器５４等が配されており、このプリンタ部５０の構成によって、カールソンプロセスの画像形成が行われるようになっている。給紙部７０は、記録紙搬送方向上流側から下流側に沿って、複写機筐体底部に重ねて収納された給紙カセット７１、７２と、その一端寄り上面に配置された繰り出しローラ７１１、７２１と、当該ローラ７１１、７１２の下流側にそれぞれ設けられた記録紙先端検出センサSE1、SE2等で構成される。
【００１１】この繰り出しローラ７１１、７１２からプリンタ部５０の転写位置方向には、記録紙Ｓを案内する記録紙搬送路７３が配され、さらに転写位置の下流側に記録紙搬送ベルト５７が配置されている。当該記録紙搬送ベルト５７は、２本の平行なローラ５７１、５７２の周面によって張架されており、Ｘ方向に回動駆動される。
【００１２】搬送ベルト５７の下流側には、定着ローラ６１と排出ローラ６２が、この順に設けられている。排出ローラ６２のさらに下流側には、複写機筐体の側面外部に排出トレー６３が取り付けられている。なお原稿画像読取り部３０が収められている複写機筐体の上部側面には、ユーザーが使い易い位置（図１の破線）に操作パネル９０が設置されている。
【００１３】原稿読取り部３０は、第１スライダーユニット３１、第２スライダーユニット３２、第３スライダーユニット３３と、変倍用レンズ３５等を備える。これらの詳細な構成を、図２の原稿読取り部３０の斜視図で説明する。第１スライダーユニット３１は、露光ランプ３１１、第１ミラー３１２と、これら二つの長手方向を平行にして両端部を掴持するフレーム３１３とからなる。第１ミラー３１２はフレーム３１３によって、ミラー面を上向きに、図中Y'方向に約４５度で固定されている。
【００１４】第２スライダーユニット３２は、第２ミラー３２１、第３ミラー３２２と、フレーム３２３とからなる。フレーム３２３は、これら二つのミラー３２１、３２２の長手方向を平行にし、その両端部をそれぞれこの順に、上下に掴時するものである。より具体的には、第２ミラー３２１はミラー面を下向きにしてY方向へ約４５度にされ、一方第２ミラー３２２はミラー面を上向きに、Y'方向へ約４５度に設定されている。フレーム３２３の図中奥側の側面には、YY’線上にプーリ４０、４１が設けられ、この側面に対する図中手前側の側面には、同様にしてプーリ４０’、４１’が設けられている。
【００１５】これら第１、第２スライダーユニット３１、３２は、互いに長手方向を平行になるようにされている。ステッピングモータ３６は図中において、原稿読取り部３０手前の右側位置に配置されている。当該ステッピングモータ３６のロータ軸端部（不図示）にはピニオン３６１が装着されている。これに対し、一端に平歯車３７１を装着されたシャフト３７が、前記スライダーユニット３１の長手方向とほぼ同長の長さに設定され、かつ同方向と平行にされて、前記ピニオン３６１と平歯車３７１が囓合回転できるように配置されている。ここでシャフト３７の軸受け部は、説明のため図示を省略している。シャフト３７には、図中左側端部にプーリ３７２、右側端部の前記平歯車３７１の内側にプーリ３７２’がそれぞれ装着されている。
【００１６】前記各プーリ４１’、３７２’、３９’、４０’および４１、３７２、３９、４０には、原稿読取り部３０中央に設けられている固定ピン４２、４２’（４２’は不図示）に一端を固定され、ネジリコイルバネ４３、４３’に他端を固定された２本の同長ワイヤー３８、３８’が、それぞれこの順に掛けられている。より具体的にワイヤー３８の張架状態から説明すると、ワイヤー３８’は固定ピン４２から延長されて第２スライダーユニット３２のプーリ４１’を経、第１スライダーユニットの紙面手前側の側面に直接固定され、シャフト３７のプーリ３７２’とプーリ３９’を介して第２スライダーユニットのプーリ４０’に掛けられ、ネジリコイルバネ４３’に固定される。このネジリコイルバネ４３’は、ワイヤー３８’に適当な張力を与えるものである。ワイヤー３８’と同様にして、ワイヤー３８も対応する位置に張架または固定される。２本のワイヤー３８、３８’の張架によって、第１、第２スライダーユニット３１、３２と、シャフト３７は、常に平行になるように保たれている。
【００１７】このような構成において、ステッピングモータ３６を回転駆動させると、プーリ３７２、３７２’を介してワイヤー３８、３８’が移動し、これに追随して第１スライダーユニット３１および第２スライダーユニット３２が移動する。このとき、プーリ４０、４１、４０’、４１’が動滑車の役目を果たすため、第２スライダーユニット３２は、第１スライダーユニット３１に対してその１／２の速度で同一方向へ移動される。これは、第１、第２スライダーユニット３１、３２が移動しても、第１スライダーユニット３１から図中中央の変倍用レンズ３５までの光路長を一定に保つためである。
【００１８】変倍用レンズ３５は、光路をYY'方向に向けた状態でレンズ取付台３５１に固定されている。レンズ取付台３５１の紙面奥側の側面には、プーリ４５と図示しないプーリによってYY'方向に張架されたワイヤー４５１が固定されており、スライド機構（不図示）によってレンズ取付台３５１が同方向に移動可能になっている。
【００１９】第３スライダーユニット３３は、第３ミラー３３１、第３ミラー３３２と、フレーム３３３とから構成される。第１ミラー３３１、３３２は、長手方向を平行に、フレーム３３１にこの順で上下に掴持され、各ミラー面がY'方向に対して４５度で対面するようにされている。これら第１、第２、第３スライダーユニット３１、３２、３３によって、原稿画像の光路は図１のように、第１ミラー３１２、第２ミラー３２１、第２ミラー３２２、変倍用ミラー３５、第３ミラー３３１、第３ミラー３３２、感光体ドラム５１の直上に位置するミラー３４の順を経て、感光体ドラム５１の周面に案内される。
【００２０】図２で原稿読取り部３０の中央に備えられた駆動モータ４４は、前記変倍用レンズ３５および前記第３スライダーユニット３３の駆動源である。この駆動モータ４４の回転駆動力は、公知の動力伝達機構（不図示）を介して、変倍レンズ３５の取付台３５１と第３スライダーユニット３３にスライド駆動力として伝えられ、変倍用レンズ３５のスライド移動に同期して、第３スライダーユニット３３の位置を所定量だけスライドさせる。このスライド調節は、変倍用レンズ３５から第３スライダーユニット３３を経て、感光体ドラム５１に到るまでの光路長を適切に調整するためのものである。なお、上記駆動モータ４４の動力伝達機構は本発明と関連が薄いため、より詳細な説明を省略する。
【００２１】次に、前記第１、第２スライダーユニット３１、３２の駆動源であるステッピングモータ３６について、その駆動制御を行うステッピングモータ制御回路１００の構成を図３に示す。ステッピングモータ制御回路１００は、電力増幅部３６４と、ステッピングモータ制御IC３６３と、パルス信号生成回路３６２と、周波数可変回路３６１等からなる。このうち、周波数可変回路３６１以外は公知のものである。
【００２２】パルス信号生成回路３６２は、ステッピングモータ制御IC３６３と接続され、一定周期の励磁パルス信号を発生して、前記IC３６３に送信する回路である。ステッピングモータ制御IC３６３は、ステッピングモータ３６の起動、停止、正/逆転、変速等の制御を行うものであり、内部に励磁方式切換回路３６３１、励磁相制御回路３６３２、正/逆転制御回路３６３３、起動/停止制御回路３６３４等の各制御回路を有する。これらの回路は図のように、励磁相制御回路３６３２を中央部として接続されており、それぞれの回路が出力する各制御信号は、励磁相制御部３６３２においてステッピングモータ３６の各励磁相の通電切換制御に供される。
【００２３】電力増幅部３６４は、ステッピングモータ制御IC３６３の励磁相制御部３６３２から出力された前記信号に基づいて、モータの各励磁相（または励磁極歯）に通電するパルス電流を増幅させるためのものである。周波数可変回路３６１は、一般的にはステッピングモータ３６の運転時に励磁方式の変更指示が出された場合に、パルス信号生成回路３６２がステッピングモータ制御IC３６３に送信する励磁パルス信号を、所定の励磁方式のパルス信号の周期のものに変化させる。しかし、本実施の形態では従来と異なり、以下に述べる構成と働きを有する。図４は、当該周波数可変回路３６１の拡大構成図である。
【００２４】本実施の形態では、周波数可変回路３６１の内部は主に、ＣＰＵ３６１１、パルスカウンタ３６１２、励磁極歯制御情報記憶部３６１３とから構成され、図のように接続されている。パルスカウンタ３６１２は、パルス信号生成回路３６２とステッピングモータ制御IC３６３の線路に接続され、パルス信号生成回路３６２が出力するパルス信号をカウントする。続いて、そのカウント値を、それに対応する励磁極歯制御情報記憶部３６１３のアドレス値に変換する。
【００２５】ＣＰＵ３６１１は、パルスカウンタ３６１２がカウントした値に対応して変換した励磁極歯制御情報記憶部３６１３のアドレス値に基づいて、当該記憶部３６１３のアドレスに格納されている所定のステッピングモータ３６加速プログラムを読み込む。それに続いて、プログラムに則したステッピングモータ３６の加速制御を行うための励磁パルス信号を、パルス信号生成回路３６２に生成させる。
【００２６】励磁極歯制御情報記憶部３６１３はROMであり、ステッピングモータ３６加速開始時における加速プログラムを格納している。図５は、この加速プログラムが行う制御の加速テーブルである。初めに、各項目について、左側の列から順に説明する。カウント値は、パルス信号生成回路３６２が生成するパルス数のカウント値である。
【００２７】ロータPPSは、ステッピングモータ３６の回転数である。なおステッピングモータでは、モータの回転数を表す単位として図中のようにＰＰＳ（Pulse Per Second ; パルス/秒）が一般に用いられている。励磁相は、ステッピングモータ３６で励磁される相の位置を表す。A、B、A-、B-、AB、A-B、AB-、A-B-は、ステッピングモータ３６の励磁相である。
【００２８】また本加速テーブルと直接関連しないが、説明のため、加速励磁極歯の位置を右端の縦列に示している。L1〜L4は、ステッピングモータ３６のステータ極歯の位置を表している。本実施の形態に使用するステッピングモータ３６の正面断面図を図６に示す。ステッピングモータ３６は、ここでは説明簡略化のためモノファイラ式４相ステッピングモータとしているが、実際にはより複雑な多相構造のステッピングモータ３６が使用されている。また、基本的には前記ステッピングモータ制御IC３６３によって、１-２相励磁（ハーフステップ）方式で運転されるものとする。図中、極歯Ｌ１と極歯Ｌ３、および極歯Ｌ２と極歯Ｌ４は、互いに対向する位置にあり、これらの極歯Ｌ１〜Ｌ４の位置を基準として、極歯Ｌ１をA相、極歯Ｌ２をB相、極歯Ｌ３をA-相、極歯Ｌ４をB-相、また極歯Ｌ１、Ｌ２の中間位置をAB相、極歯Ｌ２、Ｌ３の中間位置をA-B相、極歯Ｌ３、Ｌ４の中間位置をA-B-相、極歯Ｌ４、Ｌ１の中間位置をAB-相となるように、それぞれ励磁相の設定がなされている。
【００２９】再び図５の加速テーブルに戻り、以上の説明に基づいて前述の励磁極歯制御情報記憶部に格納されている加速プログラムの内容を解説する。本加速テーブルは、パルスカウントの１カウント毎に対応する加速プログラムの制御内容を、横１行毎に表している。例えばパルスカウント値が１のとき、すなわちステッピングモータ３６を起動するとき、回転数（ロータＰＰＳ）が２００ＰＰＳになるようにステッピングモータ３６をAB相（極歯ではＬ１とＬ２の中間位置）で加速励磁する。
【００３０】パルスカウント値が２のとき、回転数は２００ＰＰＳに維持するように、Ｂ相の極歯Ｌ２を励磁する。つまり、このパルスカウント値では、極歯Ｌ１〜Ｌ４のいずれも加速励磁しない。パルスカウント値が３のとき、回転数を２５０ＰＰＳに加速するため、励磁相A-B（極歯Ｌ２とＬ３の中間位置）を加速励磁する。すなわち加速励磁される極歯は、Ｌ２とＬ３である。
【００３１】パルスカウント値が４のとき、回転数は２５０ＰＰＳに維持するよう、A-相の極歯Ｌ３を励磁する。このとき、加速励磁する極歯は存在しない。このようにして、一つ生成パルスのカウント値にパルスカウンタ３６１２が対応するROM３６１３のアドレス値を算出し、ＣＰＵ３６１１が該当するROM３６１３のアドレスに格納されている加速プログラムを読み出す。この読み出した加速プログラムに従って、ＣＰＵ３６１１は所定の励磁パルス信号をパルス信号生成回路３６２に生成するよう指示する。この一連の動作を１つずつインクリメントする。
【００３２】本加速テーブルではパルスカウント値が１〜８０までの間、言い換えると回転数が２００ＰＰＳから１３５０ＰＰＳに達する間は、加速励磁に供する励磁相を極歯と極歯の中間位置、すなわち２相励磁方式におけるロータ安定点に限定する。これはステッピングモータ３６が第１、第２スライダーユニット３１、３２の駆動源として、起動時に高トルクと迅速な加速を確保するべく、基本的に１-２相励磁（ハーフステップ）方式の運転方法を採用しながら、２相励磁（フルステップ）方式の長所を利用するためである。
【００３３】上述のような制御に続いてステッピングモータ３６の回転数が上昇し、これに伴ってパルスカウント値が８３に達したとき、ステッピングモータ３６のA-B相（極歯Ｌ２とＬ３の中間位置）において、回転数を１３５０ＰＰＳから１６３０ＰＰＳに加速する。ここまでは、今まで述べたプログラム制御と同様である。しかし、これ以降のパルスカウント値に関し、例えば８４〜８６において、励磁相はA-→A-B-→B-と順次変化するが、この励磁ではロータＰＰＳの速度変化を行わない。同様に、カウント値が８６〜９０でも回転速度は一定のままであり、９１に達したときに再びA-B相において加速する。本加速テーブルではこの場合、回転数を１６３０ＰＰＳから１７５０ＰＰＳに上昇する。すなわち、加速テーブル全体から見ると、カウント値８３以降の加速励磁は励磁相切換の循環の一周期毎にA-B相でのみ行い、他の励磁相では一定パルス間隔の励磁を行うだけのプログラム制御を行う。これは加工精度誤差を持つ個々のステータ極歯が、ロータの極歯との間において形成する磁束密度にばらつきを生じ、そのためロータの回転につれてトルクベクトルの大きさが連続的に一定しなくなる問題に対処するものである。すなわち、不安定な一連のトルクベクトルによってモータを駆動制御せずに、ある特定の極歯のみで生じさせたトルクベクトルだけをモータ駆動制御に使用してトルクを安定させ、これによって第１、第２スライダーユニット３１、３２の振動を防止する。なお本加速プログラムでは、ステッピングモータ３６が起動してカウント値が８２に達するまでは、高トルクと高加速を優先するために、このような加速極歯限定制御を行っていない。したがって、多少のモータの振動の発生は否めないが、その振動は上述のモータ制御によって十分減衰されるので問題はない。
【００３４】加速極歯限定制御は、パルスカウント値１６３で、ロータＰＰＳが３３００ＰＰＳに達するまで行う。この回転数に達すると、本加速プログラムは終了し、これ以降のステッピングモータ３６制御は従来通りの１-２相励磁方式によってなされる。なお、パルスカウンタ３６１２のカウント値は、本加速プログラムの起動時毎にＣＰＵ３６１１によりリセットされる。
【００３５】以上のような構成により、次に本アナログ複写機の動作について説明する。まず、ユーザーが原稿トレー１１に原稿を載置し、操作パネル９０から所定のコピー情報を入力してコピースタートボタンを押すと、原稿トレー１１に載置された原稿が繰り出しローラ１２によって原稿自動搬送装置１０内部の原稿搬送路１５に送られ、搬送ベルト１７の回動駆動によってプラテンガラス２２上まで搬送される。
【００３６】これとほぼ同時に、第１、第２、第３スライダーユニット３１、３２、３３が、それぞれのホームポジション（以下ＨＰという）に設定される。各ＨＰ位置は、図１において第１スライダーユニット３１が原稿搬送ベルト１７の往路上流部直下A、第２スライダーユニット３２が複写機筐体の上部左側面B、第３スライダーユニット３３が上記往路下流部直下Cである。各スライダーユニット３１、３２、３３がＨＰ位置に設定されると、露光ランプ３１１を搭載する第１スライダーユニット３１が、原稿先端部の読取り開始位置まで加速スライドし、原稿端部の読取り開始位置に到達する。これに続き、同位置からは定速走行して、原稿画像を順次読みとる。第１スライダーユニット３１の起動と同時にして、第２、第３スライダーユニット３２、３３が、所定の速度と相対間隔でYY'線上をスライドし、点破線で示した光路の長さを一定に保つ。このはたらきにより、第１スライダーユニット３１上の露光ランプ３１１から前記光路で案内された原稿画像が、最終的にミラー３４によって感光体ドラム５１の周面に走査される。
【００３７】原稿の他端に第１スライダーユニット３１が到達し、原稿画像の読取りが終了すると、同スライダーユニット３１は移動方向を逆転して、原稿読取り時の数倍の速度でＨＰ方向へリターンし、ＨＰ直前で急速に減速しながら停止する。これに伴って、他の２つのスライダーユニット３２、３３も、それぞれのＨＰ位置にリターンして同様に停止する。
【００３８】このような画像読取り部３０の動作時期とほぼ同時期に、帯電器５３によって感光体ドラム５１周面が帯電される。感光体ドラム５１がa方向へ回転駆動し、帯電した感光体ドラム５１周面にミラー３４から原稿画像が走査され、これによって周面上に静電画像が形成される。この静電画像上に、さらに現像器５４によってトナー画像が形成される。
【００３９】記録紙Ｓは、プリンタ部５０の画像形成と同期して繰り出しローラ７１１、７１２のいずれかにより記録紙搬送路に送り出され、感光体ドラム５１と、それに対向する転写チャージャ５５が形成する転写位置において、表面に原稿画像を転写される。転写を終えた記録紙は、Ｘ方向に回動駆動する記録紙搬送ベルト５７によって定着器６０まで搬送され、定着ローラ６１で画像を定着された後、排出ローラ６２を経て排紙トレー６３に排出される。
【００４０】画像形成を終えた感光体ドラム５１は、その周面を除電チャージャ５６によって除電され、クリーナ５２によって周面を清浄にされる。次に、以上の画像形成動作時において、ステッピングモータ３６を駆動源とする第１スライダーユニット３１が、ＨＰ位置から原稿読取り開始位置まで加速スライドする動作を詳細に説明する。
【００４１】図８は、第１スライダーユニット３１の加速曲線図である。図中、横軸はＨＰ位置から原稿読取り開始位置直前の定速走行開始位置までの距離を表す。また、縦軸はステッピングモータ３６のロータＰＰＳである。第１スライダーユニット３１は、原稿読取り動作の開始前にＨＰ位置に設定されているが、原稿読取り動作を開始した瞬間に、２００ＰＰＳの回転速度を持つステッピングモータ３６によって、ＨＰ位置から図２中のＹ方向へ急速に加速され始める。このときステッピングモータ３６は１-２相励磁（ハーフステップ）方式で通電されるが、起動直後はモータの高トルクと高加速を確保するために、同モータの２相励磁方式で駆動した場合におけるロータ安定点（図６に示すようにAB、A-B、A-B-、AB-の４相の位置）で加速励磁される。ステッピングモータ３６は、一度に２つの加速励磁極歯（極歯L1とL2、L2とL3、L3とL4、L4とL1）によって順次加速励磁され、これによって第１スライダーユニット３１が急速加速される（加速第１期）。
【００４２】第１スライダーユニット３１が十分に加速され、ステッピングモータ３６のロータＰＰＳが１６３０ＰＰＳに達すると、ステッピングモータ３６の制御は、前述の４つの加速励磁相を用いた加速制御から、A-B相一カ所においてのみ加速励磁する制御に移行する。すなわち励磁相切換の循環周期毎に一回、A-B相においてのみ加速励磁する制御に変化する。このときのステッピングモータ３６のトルクベクトルの変化を図７に示す。図７は、ステッピングモータ３６の駆動時のトルクベクトル変化を、理想・従来・本実施の形態の３様に分け、模式的な矢印で表している。この図から明確なように、理想的なトルクベクトルが、例えばA相とそれに対向するA-相がロータを中心とした点対称の関係にあるのに対して、従来のトルクベクトルにはトルクのばらつきが生じて上述の対称性が失われてしまっている。しかし、このばらつきを生じている各トルクベクトルも、その一カ所だけを限定してみれば（図では本実施の形態で加速励磁に用いるA-B相のトルクベクトルを示している）、他のトルクベクトルに対する相対的な差異に関する問題はなくなる。したがって、このように１つのトルクベクトルだけを利用することによって、本実施の形態ではモータトルクのばらつきを防止している。第１スライダーユニット３１は、これによって急速な加速時に生じた振動を減衰され、緩やかに加速を始める（加速第２期）。
【００４３】前記加速によってステッピングモータ３６が３３００ＰＰＳに達すると、ステッピングモータ３６制御は通常の１-２相励磁方式に移行し、図中の第１スライダーユニット３１の加速終了位置から原稿読取り開始位置までそのまま定速走行を維持する。これによって第１スライダーユニット３１はさらに緩やかに加速しながら、原稿読取り速度として設定された目標速度に近づく。これが原稿読取り開始位置に達すると、第１スライダーユニット３１の加速制御は終了し、前述の原稿読取り動作に移行する。
【００４４】なお本実施の形態では、励磁極歯制御情報記憶部３６１３をパルスカウンタ３６１１に内蔵されるものとしたが、当然ながら本発明はこれに限定されるものではなく、例えばステッピングモータ制御IC３６３が内蔵するか、または単独でパルスカウンタ３６１１に接続してもよい。また実施の形態中で励磁極歯制御情報記憶部３６１３をROMとしたが、使用するステッピングモータの種類に応じて複数のROMを準備しておき、スイッチングによって適宜それをパルスカウンタ３６１１に接続させるか、ROMの代わりにEP-ROMを用いて使用ステッピングモータに対応する加速プログラムに情報を書き換えられるようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明により、本発明の走査光学系制御装置は、原稿面に沿って走行し、原稿画像を読取る走査光学系と、走査光学系を走行駆動するステッピングモータと、ステッピングモータに駆動パルスを供給するパルス供給手段とを備え、パルス供給手段は、ステッピングモータの加速時にパルスレートを漸次高速化するパルスを生成する加速パルス生成部を含み、加速パルス生成部は、ステッピングモータのステータ極歯群のうちの特定の極歯にパルス供給する際に、パルスレートを高速化し、そのパルスレートで生成したパルスを前記極歯に供給する構成であるので、ステッピングモータのステータ極歯の加工精度誤差によるモータトルク変動を抑制し、走査光学系の加速走行時の振動を防止して、所定の速度まで円滑かつ迅速に加速させることが可能な効果がある。また、このようなステッピングモータの制御を行うための構成は、大がかりな装置の取付や改造等を必要としないので、コストや装置内のスペース確保等の面でも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したアナログ複写機の全体構成を示す正面断面図である。
【図２】原稿読取り部３０の斜視図である。
【図３】ステッピングモータ制御回路１００の構成図である。
【図４】周波数可変回路３６１の構成図である。
【図５】励磁極歯制御情報記憶部３６１３が格納するステッピングモータ３６の加速プログラムの加速テーブルである。
【図６】ステッピングモータ３６の正面断面図である。
【図７】ステッピングモータ３６のトルクベクトルの変化図である。
【図８】第１スライダーユニット３１の加速曲線図である。
【符号の説明】
３１ 第１スライダーユニット
３２ 第２スライダーユニット
３３ 第３スライダーユニット
３６ ステッピングモータ
３６１ 周波数可変回路
３６２ パルス信号生成回路
３６３ ステッピングモータ制御IC
３６１１ ＣＰＵ
３６１２ パルスカウンタ
３６１３ 励磁極歯制御情報記憶部
L1〜L4 極歯
A、B、A-、B-、AB、A-B、AB-、A-B- 励磁相
【特許請求の範囲】
【請求項１】 原稿面に沿って走行し、原稿画像を読取る走査光学系と、走査光学系を走行駆動するステッピングモータと、ステッピングモータに駆動パルスを供給するパルス供給手段とを備え、パルス供給手段は、ステッピングモータの加速時にパルスレートを漸次高速化するパルスを生成する加速パルス生成部を含み、加速パルス生成部は、ステッピングモータのステータ極歯群のうちの特定の極歯にパルス供給する際に、パルスレートを高速化し、そのパルスレートで生成したパルスを前記極歯に供給する構成であることを特徴とする走査光学系制御装置。
【請求項１】 原稿面に沿って走行し、原稿画像を読取る走査光学系と、走査光学系を走行駆動するステッピングモータと、ステッピングモータに駆動パルスを供給するパルス供給手段とを備え、パルス供給手段は、ステッピングモータの加速時にパルスレートを漸次高速化するパルスを生成する加速パルス生成部を含み、加速パルス生成部は、ステッピングモータのステータ極歯群のうちの特定の極歯にパルス供給する際に、パルスレートを高速化し、そのパルスレートで生成したパルスを前記極歯に供給する構成であることを特徴とする走査光学系制御装置。
【図１】
【図５】
【図２】
【図３】
【図６】
【図４】
【図７】
【図８】
【図５】
【図２】
【図３】
【図６】
【図４】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開平１１−２７９８８
【公開日】平成１１年（１９９９）１月２９日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−１７５５８６
【出願日】平成９年（１９９７）７月１日
【出願人】（０００００６０７９）ミノルタ株式会社 (155)
【公開日】平成１１年（１９９９）１月２９日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）７月１日
【出願人】（０００００６０７９）ミノルタ株式会社 (155)
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