DE68914947T2

DE68914947T2 - Steuervorrichtung für einen sich bewegenden Körper.

Info

Publication number: DE68914947T2
Application number: DE68914947T
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Araki; Hiroyuki Harada; Tetsuji Kajitani; Yasumasa Matsuura
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1988-11-12
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2009-11-11
Also published as: EP0369866A1; EP0369866B1; JPH02132506A; US5017850A; DE68914947D1; JPH0786776B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung für ein bewegliches Teil, und betrifft mehr im besonderen eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung zum Steuern bzw. Regeln der Geschwindigkeit und Position eines beweglichen Teils, wie eines optischen Systems in einer elektrophotograpischen Kopiermaschine und eines Original- Lese-/Schreibkopfs in einer Facsimileeinrichtung.

Beschreibung des Standes der Technik

Konventionellerweise werden in dieser Art von Steuer- bzw. Regeleinrichtung für ein bewegliches Teil die Geschwindigkeit und Position des beweglichen Teils in jedem von vorestimmten Abschnitten detektiert, und eine erforderliche Verzögerungsrate wird jedes Mal berechnet, so daß die Geschwindigkeit des beweglichen Teils gemäß der durch die Berechnung gegebenen Verzögerungsrate vermindert wird (siehe japanisches Patent, Offenlegungsnummer 511-1985).
Jedoch wird in einer solchen Steuer- bzw. Regeleinrichtung für ein bewegliches Teil eine Berechnungshäufigkeit erhöht, wenn das bewegliche Teil mit hoher Geschwindigkeit läuft, weil die Verzögerungsrate des beweglichen Teils auf der Basis von jedem der vorbestimmten Abschnitte berechnet wird. Dieses erhöht die Belastung für eine Steuer- bzw. Regeleinheit (Mikrocomputer) in der arithmetischen Verarbeitung. Andererseits entsteht, wenn jeder der Abschnitte, in welchem eine Verzögerungsrate berechnet wird, größer festgesetzt wird, um die Belastung zu erleichtern, ein Problem dahingehend, daß die Genauigkeit in der Geschwindigkeits- und Positionssteuerung bzw. -regelung, nämlich die Zuverlässigkeit für die Steuerung bzw. Regelung schlechter wird.
Die DE-A-23 34 455 offenbart eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung für ein bewegliches Teil, wie sie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist, welche einen Wert (o) berechnet, der proportional der Geschwindigkeit des beweglichen Teils ist, und diesen Wert mit der Entfernung (s) vergleicht, welche das bewegliche Teil noch zu durchlaufen hat, bevor es seine Endposition erreicht; die Verzögerung des beweglichen Teils wird gestartet, wenn s = o, und die Rate der Verzögerung kann gemäß der Geschwindigkeit des beweglichen Teils verändert werden.

ABRISS DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung für ein bewegliches Teil zur Verfügung, die einen Motor zum Beschleunigen eines beweglichen Teils hat, um es aus einer ersten Position zu bewegen, das bewegliche Teil zu verzögern, nachdem es eine zweite Position erreicht hat, und das bewegliche Teil an einer dritten Position zu stoppen, umfassend ein Geschwindigkeitsabfühlmittel zum Abfühlen einer Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils; ein Positionsdetektionsmittel zum Detektieren einer Position des beweglichen Teils; ein Geschwindigkeitsvoreinstellmittel zum Voreinstellen eines oberen und unteren Grenzwerts der Geschwindigkeit, wobei der obere und untere Grenzwert durch eine Funktion der Verlagerung des beweglichen Teils gegeben sind und kleiner werden, wenn das bewegliche Teil näher an die dritte Position läuft; ein Verzögerungsratenvoreinstellmittel zum Voreinstellen von wenigstens zwei Verzögerungsraten, groß und klein; ein Vergleichsmittel zum Vergleichen einer Laufgeschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitsabfühlmittel empfangen worden ist, mit dem oberen und unteren Grenzwert; ein Motorsteuer- bzw. -regelmittel zum Verzögern des Motors gemäß entweder der großen oder kleinen Verzögerungsrate, wenn das Positionsdetektionsmittel detektiert, daß das bewegliche Teil die zweite Position erreicht, und zum Verzögern des Motors gemäß der großen Verzögerungsrate, wenn es dazu kommt, daß eine Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils der obere Grenzwert oder darüber ist, zum Verzögern des Motors gemäß der kleinen Verzögerungsrate, wenn es dazu kommt, daß die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils der untere Grenzwert oder darunter ist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung für ein bewegliches Teil zur Verfügung, welche weiter ein Verzögerungsstartgeschwindigkeitsvoreinstellmittel umfaßt, welches eine Geschwindigkeit voreinstellt, bei welcher die Verzögerung begonnen wird, wobei die Verzögerungsstartgeschwindigkeit ein Wert zwischen dem oberen und unteren Grenzwert ist, der als eine Funktion einer Verlagerung des beweglichen Teils gegeben ist und kleiner wird, wenn das bewegliche Teil näher an die dritte Position läuft; ein zweites Vergleichsmittel zum Vergleichen einer Laufgeschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitsabfühlmittel empfangen worden ist, mit der Verzögerungsstartgeschwindigkeit, worin das besagt Motorsteuer- bzw. -regelmittel den Motor gemäß der großen Verzögerungsrate verzögert, wenn es dazu kommt, daß eine Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils der obere Grenzwert oder darüber ist, und den Motor gemäß der kleinen Verzögerungsrate verzögert, wenn es dazu kommt, daß die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils der untere Grenzwert oder darunter ist.
Der zuvor erwähnte obere und untere Grenzwert in der Geschwindigkeit und die Verzögerungsstartgeschwindigkeit können durch eine lineare Funktion einer Verlagerung des beweglichen Teils bestimmt werden. Das Motorsteuer- bzw. -regelmittel beschleunigt und verzögert den Motor vorzugsweise durch eine Impulsbreitenmodulationssteuerung bzw. -regelung, obwohl es darauf nicht beschränkt ist. Das Geschwindigkeitsabfühlmittel und das Positionsdetektionsmittel sind z.B. von einem Drehkodierer gebildet, welcher mit dem Motor verbunden ist. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung für ein bewegliches Teil weist einen Mikrocomputer auf, der ein ROM, ein RAM, eine CPU, etc. hat. Vorzugsweise dient der Mikrocomputer als das Geschwindigkeitsvoreinstellmittel, das Verzögerungsratenvoreinstellmittel, das Vergleichsmittel, das Verzögerungsstartgeschwindigkeitsvoreinstellmittel und das Motorsteuer- bzw. -regelmittel.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figuren 1 und 2 sind Blockdiagramme, welche eine Grundstruktur einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
Figur 3 ist eine Kurvendarstellung, die zum Erläutern des Betriebs der in Figur 1 gezeigten Steuer- bzw. Regeleinrichtung präsentiert wird;
Figur 4 ist eine Kurvendarstellung, die zum Erläutern des Betriebs der in Figur 2 gezeigten Steuer- bzw. Regeleinrichtung präsentiert wird;
Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptteil eines optischen Systems in einer elektrophotographischen Kopiermaschine zeigt;
Figur 6 ist ein Blockdiagramm, welches eine Steuer- bzw. Regeleinheit des in Figur 5 gezeigten optischen Systems zeigt;
Figur 7 ist eine Schaltungsdarstellung, die einen Hauptteil der Figur 6 zeigt;
Figur 8 ist ein Diagramm, das Wellenformen der Spannung zeigt, die an einen in Figur 7 gezeigten Motor angelegt werden;
Figuren 9 (a) und (b), 11 (a) und (b), 13 (a) und (b) und 15 (a) und (b) sind Ablaufdiagramme, welche den Betrieb in Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen; und
Figuren 10, 12, 14 und 16 sind Kurvendarstellungen, welche Positions-Geschwindigkeits-Eigenschaften zeigen, die jeweils den Figuren 9, 11, 13 und 15 entsprechen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nun werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist nicht beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung auf die offenbarte genaue Form beschränkt ist. Die Figuren 1 und 2 sind Blockdiagramme, die eine Grundstruktur von jeder der Steuer- bzw. Regeleinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Die in Figur 1 gezeigte Steuer- bzw. Regeleinrichtung umfaßt ein Geschwindigkeitsabfühlmittel 101 zum Abfühlen einer Laufgeschwindigkeit eines beweglichen Teils, welches von einer ersten Position durch eine zweite Position zu einer dritten Position läuft, Positionsdetektionsmittel 102 zum Detektieren des beweglichen Teils, ein obere- und -untere-Grenzgeschwindigkeit-Voreinstellmittel 103 zum Voreinstellen eines oberen und unteren Grenzwerts in der Geschwindigkeit, welche als eine lineare Funktion über eine Entfernung von einer Position, wo das bewegliche Teil ist, zu der dritten Position gegeben sind, und welche klein werden, wenn das bewegliche Teil näher an die dritte Position läuft, ein Verzögerungsratenvoreinstellmittel 104 zum Voreinstellen von wenigstens zwei Verzögerungsraten, groß und klein, ein Vergleichsmittel 105 zum Vergleichen einer von dem Geschwindigkeitsabfühlmittel 101 empfangenen Laufgeschwindigkeit mit dem oberen und unteren Grenzwert, und ein Motorsteuer- bzw. -regelmittel 106 zum Verzögern eines Motors 107 gemäß entweder der großen oder kleinen Verzögerungsrate, wenn das bewegliche Teil die zweite Position erreicht, Verzögern des Motors 107 gemäß der großen Verzögerungsrate, wenn die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils den oberen Grenzwert erreicht, und Verzögern des Motors 107 gemäß der kleinen Verzögerungsrate, wenn die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils den unteren Grenzwert erreicht.
Der Betrieb der in Figur 1 gezeigten Auführungsform wird unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben. Figur 3 ist eine Kurvendarstellung, die die Beziehungen zwischen der Position P (auf einer Abszissenachse) und der Geschwindigkeit V (auf einer Ordinatenachse) des beweglichen Teils mit einer Kurve (f) zeigt. Das bewegliche Teil beschleunigt von einer ersten Position A aus, verzögert, nachdem es die zweite Position C erreicht hat, und stoppt an der dritten Position B. (a) und (b) sind Funktionen, welche den oberen und unteren Grenzwert in der Geschwindigkeit repräsentieren, die in dem Obere-und-untere-Grenzgeschwindigkeit-Voreinstellmittel 103 jeweils voreingestellt sind. Wenn durch das Positionsdetektionsmittel 102 detektiert wird, daß das bewegliche Teil die zweite Position C erreicht, verzögert das Steuer- bzw. Regelmittel den Motor gemäß entweder der großen oder der kleinen Verzögerungsrate (der kleinen Verzögerungsrate in diesem Falle), die in dem Verzögerungsvoreinstellmittel 104 voreingestellt sind. Das Vergleichsmittel 105 vergleicht eine Geschwindigkeit des beweglichen Teils mit dem oberen und unteren Grenzwert in der Geschwindigkeit, die als die Funktionen (a), (b) gegeben sind, so daß der Motor 107 gemäß der großen Verzögerungsrate verzögert wird, wenn die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils den oberen Grenzwert erreicht, und der Motor 107 gemäß der kleinen Verzögerungsrate verzögert, wenn die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils den unteren Grenzwert erreicht. Demgemäß variiert die Verminderung der Geschwindigkeit V des beweglichen Teils in einem Bereich zwischen den Funktionen (a), (b), und schließlich stoppt das bewegliche Teil in der dritten Position B mit hoher Genauigkeit. Durch die der Verzögerung des beweglichen Teils in der oben erwähnten Art und Weise kann die Belastung für die Steuer- bzw. Regeleinrichtung erleichtert werden, weil das bewegliche Teil an einer vorbestimmten Position mit hoher Genauigkeit gestoppt werden kann, ohne daß eine Verzögerungsrate in jedem von vorbestimmten Abschnitten berechnet und die Geschwindigkeit des beweglichen Teils jedes Mal gesteuert bzw. geregelt wird.
Die in Figur 2 gezeigte Steuer- bzw. Regeleinrichtung umfaßt ein Geschwindigkeitsabfühlmittel 201 zum Abfühlen einer Laufgeschwindigkeit eines beweglichen Teils, welches von einer ersten Position zu einer zweiten Position läuft, ein Positionsdetektionsmittel 202 zum Detektieren einer Position des beweglichen Teils, ein Obere-und-untere- Grenzgeschwindigkeit-Voreinstellmittel 203 zum Voreinstellen des oberen und unteren Grenzwerts in der Geschwindigkeit, welche als eine lineare Funktion über einen Abstand von einer Position, wo das bewegliche Teil ist, zu der zweiten Position gegeben sind, und welche klein werden, wenn das bewegliche Teil näher an die zweite Position läuft, ein erstes Vergleichsmittel 204 zum Vergleichen einer von dem Geschwindigkeitabfühlmittel 201 empfangenen Laufgeschwindigkeit mit dem oberen und unteren Grenzwert in der Geschwindigkeit in Relation zu der Position des beweglichen Teils, ein Verzögerungsstartgeschwindigkeitsvoreinstellmittel 205 zum Voreinstellen einer Geschwindigkeit des beweglichen Teils, bei welchem die Verzögerung zwischen dem oberen und unteren Grenzwert in der Geschwindigkeit gestartet wird, welche als eine lineare Funktion über eine Verlagerung des beweglichen Teils zu der zweiten Position gegeben sind und welche kleiner werden, wenn das bewegliche Teil näher an die zweite Position läuft, ein zweites Vergleichsmittel 206 zum Vergleichen einer von dem Geschwindigkeitsabfühlmittel 201 empfangenen Laufgeschwindigkeit mit der Verzögerungsstartgeschwindigkeit, ein Verzögerungsratenvoreinstellmittel 207 zum Voreinstellen von wenigstens zwei Verzögerungsraten, groß und klein, und ein Motorsteuer- bzw. -regelmittel 208 zum Verzögern des Motors gemäß entweder der großen oder der kleinen Verzögerungsrate, wenn die Geschwindigkeit des beweglichen Teils die Verzögerungsstartgeschwindigkeit erreicht, Verzögern des Motors gemäß der großen Verzögerungsrate, wenn die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils den oberen Grenzwert erreicht, und Verzögern des Motors gemäß der kleineren Verzögerungsrate, wenn die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils den unteren Grenzwert erreicht.
Es wird dann der Betrieb der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Figur 4 beschrieben. Figur 4 ist eine Kurvendarstellung, welche die Beziehungen zwischen der Position P und der Geschwindigkeit V des beweglichen Teils mit einer Kurve (f), ähnlich jener der Figur 3, zeigt. Die Kurve (f) zeigt eine Situation, in welcher das bewegliche Teil von der ersten Position A aus beschleunigt und dann verzögert es und stoppt an der zweiten Position B. (a) und (b) sind Funktionen, die den oberen und unteren Grenzwert in der Geschwindigkeit repräsentieren, welche jeweils in dem Obere-und-untere-Grenzgeschwindigkeit-Voreinstellmittel 203 voreingestellt werden. (c) ist eine Funktion, die eine Geschwindigkeit repräsentiert, bei welcher die Verzögerung gestartet wird, und die Geschwindigkeit wird in dem Verzögerungsstartgeschwindigkeitsvoreinstellmittel 205 voreingestellt. Die Geschwindigkeit und die Position des beweglichen Teils werden mittels des Geschwindigkeitsabfühlmittels 201 und des Positionsdetektionsmittels 202 detektiert. Wenn die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils die Verzögerungsstartgeschwindigkeit (c) erreicht, verzögert das Steuer- bzw. Regelmittel 208 den Motor 209 gemäß entweder der großen oder kleinen Verzögerungsrate (der kleinen Verzögerungsrate in diesem Fall), die in dem Verzögerungsratenvoreinstellmittel 207 voreingestellt sind. Wenn die Geschwindigkeit des beweglichen Teils den oberen Grenzwert (a) erreicht, verzögert das Steuer- bzw. Regelmittel 208 den Motor 209 gemäß der großen Verzögerungsrate. Weiter verzögert das Steuer- bzw. Regelmittel 208 den Motor 209 gemäß der kleinen Verzögerungsrate, wenn die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils den unteren Grenzwert (b) erreicht. Demgemäß stoppt das bewegliche Teil an der zweiten Position mit hoher Genauigkeit in einer solchen Art und Weise, daß die Geschwindigkeit V des beweglichen Teils wechselnd zwischen den Funktionen (a), (b) vermindert wird. Eine Kurve (g) zeigt die Beziehungen zwischen der Position P und der Geschwindigkeit V in dem Fall, in welchem z.B. eine Veränderung in der Belastung eine Geschwindigkeit des beweglichen Teils erzeugt, welche eine Beschleunigungsänderung ist. Ähnlich dem Fall mit der Kurve (f) wird die Verzögerung gestartet, nachdem eine Geschwindigkeit des beweglichen Teils einen Wert erreicht hat, der durch die Funktion (c) bestimmt ist, um die Geschwindigkeit V zwischen den Funktionen (a) und (b) so zu vermindern, daß das bewegliche Teil an der zweiten Position B mit hoher Genauigkeit stoppt. Demgemäß besteht beim Steuern bzw. Regeln des beweglichen Teils in der oben erwähnten Art und Weise keine Notwendigkeit für das Steuer- bzw. Regelmittel eine Verzögerungsrate in jedem von vielen Abschnitten zu berechnen, so daß die Belastung für das Steuer- bzw. Regelmittel erleichtert ist. Weiter wird, selbst wenn z.B. ein Beschleunigungszustand des beweglichen Teils gemäß einer Änderung in der Belastung variiert, eine Verzögerungsstartgeschwindigkeit entsprechend bestimmt, so daß das Bremsen mit hoher Genauigkeit gesteuert bzw. geregelt wird.
Dann wird ein Fall, worin die Steuer- bzw. Regeleinrichtung gemäß der Erfindung auf eine elektrophotographische Kopiermaschine angewandt wird, um die Bewegung eines optischen Systems zu steuern bzw. zu regeln, im Detail beschrieben.
Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptteil des optischen Systems in der elektrophotographischen Kopiermaschine zeigt. Das optische System umfaßt eine Lampeneinheit 1, die eine Belichtungslampe zum Belichten des Originals mit Licht hält, eine Spiegeleinheit 2 zum Reflektieren des von dem Original reflektierten Lichts zu einer lichtempfindlichen Trommel (nicht gezeigt), einen Schaft 3 zum verschiebbaren Lagern von einem Ende von je der Lampeneinheit 1 und der Spiegeleinheit 2, eine Führungsplatte 4 zum verschiebbaren Lagern des anderen Endes von je der Lampeneinheit 1 und der Spiegeleinheit 2, einen Motor M, eine Antriebsscheibe 5, die mit einer Ausgangswelle des Motors M verbunden ist, Scheiben 6, 7, 8, die in dem Hauptteil der Kopiermaschine gehalten sind, einen Draht 9, der an seinem einen Ende mit der Antriebsscheibe 5 verbunden ist, während das andere Ende mit einem Halteteil 9a verbunden ist, und der sich zwischen der ortsfesten Scheibe 6 und einer an der Spiegeleinheit 2 angebrachten Scheibe 2a erstreckt, einen Draht 10, der an seinem einen Ende mit der Antriebsscheibe 5 verbunden ist, während das andere Ende mit einem Halteteil 10a verbunden ist, und der sich zwischen den Scheiben 7, 8, 2a und einem Befestigungsteil 1a zum Befestigen des Drahts 9 an der Lampeneinheit 1 erstreckt. In diesem Aufbau des optischen Systems laufen die Lampeneinheit 1 und die Spiegeleinheit 2 in einer durch den Pfeil A gezeigten Vorwärtsrichtung, um das Original zu belichten und abzutasten, wenn sich der Motor M im Gegenuhrzeigersinn mit Bezug auf die Welle (Vorwärtsdrehung) dreht, oder sie laufen in einer durch einen Pfeil B gezeigten umgekehrten Richtung, um zu der Ursprungsposition zurückzukehren, wenn sich der Motor M im Uhrzeigersinn (umgekehrte Drehung) dreht. In diesem Falle ist eine Laufgeschwindigkeit der Spiegeleinheit 2 die Hälfte jener der Lampeneinheit 1.
Figur 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuer- bzw. Regeleinheit der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform zeigt. Die Steuer- bzw. Regeleinheit umfaßt eine Steuer- bzw. Regelschaltung 11, umfassend einen aus einem RAM, einem ROM, einer CPU, etc. aufgebauten Mikrocomputer, einen Leistungsverstärker 12 zum Antreiben des Motors M, und einen Drehkodierer 13, der mit dem Motor M verbunden ist. Figur 7 ist ein Schaltbild, das den in Figur 6 gezeigten Leistungsverstärker 12 zeigt. Der Leistungsverstärker 12 umfaßt eine Stromquelle E, Leistungstransistoren TR1 bis TR4, Dioden D1 bis D4, Widerstände R1 bis R4, UND-Tore AND1, AND2, einen Inverter INV und Eingangsanschlüsse Ta, Tb. Wenn ein HOCH-Signal an jeden der Eingangsanschlüsse Ta, Tb angelegt wird, fließt Strom von der Stromquelle E zu dem Motor M durch die Transistoren TR3, TR2 in einer durch den Pfeil "a" gezeigten Richtung. Dieses ermöglicht es dem Motor M, sich in der Vorwärtsrichtung zu drehen, so daß die Lampeneinheit 1 (zusammen mit der Spiegeleinheit 2) in der Vorwärtsrichtung bewegt wird. Wenn ein HOCH-Signal an den Eingangsanschluß Tb angelegt wird, und ein NIEDRIG-Signal an den Eingangsanschluß Ta angelegt wird, fließt Strom von der Stromquelle E zu dem Motor M durch die Transistoren TR1 und TR4 in einer durch einen Pfeil "b" gezeigten Richtung. Dieses ermöglicht es dem Motor M, sich in der umgekehrten Richtung zu drehen, so daß die Lampeneinheit 1 (zusammen mit der Spiegeleinheit 2) in der umgekehrten Richtung bewegt wird. Wenn entweder ein HOCH- Signal oder ein NIEDRIG-Signal an den Eingangsanschluß Ta angelegt wird, und ein NIEDRIG-Signal an den Eingangsanschluß Tb angelegt wird, wird ein Stromfluß zu dem Motor M gestoppt. Wenn Strom zu dem Motor M in der durch den Pfeil "b" gezeigten Richtung fließt, während sich der Motor M in der Vorwärtsrichtung dreht, oder wenn Strom zu dem Motor M in der durch den Pfeil "a" gezeigten Richtung fließt, während sich der Motor M in der umgekehrten Richtung dreht, wird die Drehung des Motors M umgekehrt. Demgemäß wird der Motor unter einer Impulsbreitenmodulationssteuerung bzw. -regelung durch Anlegen eines Impulssignals an jeden der Eingangsanschlüsse Ta, Tb des Leistungsverstärkers 12 in der Steuer- bzw. Regelschaltung 11 gedreht.
Figur 8 zeigt Beispiele einer Wellenform der Spannung Va an einem Anschluß des Motors M: Figur 8(a) zeigt eine Wellenform der Spannung, die an den Motor M angelegt wird, wenn der Motor M in der umgekehrten Richtung angetrieben wird, Figur 8(b) zeigt eine Wellenform der Spannung, die angelegt wird, wenn der Motor M, der sich in der umgekehrten Richtung dreht, mittels 80% Bremsung gesteuert wird, Figur 8(c) zeigt eine Wellenform der Spannung, die an den Motor M angelegt wird, wenn der Motor M, der sich in der umgekehrten Richtung dreht, mittels voller Bremsung gesteuert wird, und Figur 8(d) zeigt eine Wellenform der Spannung, die an den Motor M angelegt wird, wenn der Motor M, der sich in der umgekehrten Richtung dreht, mittels 60% Bremsung gesteuert wird. Der Betrieb der Steuer- bzw. Regeleinrichtung, welche den vorstehend erwähnten Aufbau hat, wird in Verbindung mit Ablaufdiagrammen in Figur 9 und einer Kurvendarstellung in Figur 10, welche die Beziehungen zwischen der Position P und der Geschwindigkeit V mit einer P-V-Kurve zeigt, beschrieben. Figur 10 ist eine Kurvendarstellung, in welcher Werte, die der Position P der Lampeneinheit 1 (oder der Spiegeleinheit 2) entsprechen, auf einer Abszissenachse und jene, die ihrer Geschwindigkeit V entsprechen, auf einer Ordinatenachse sind, wo positive Zahlen Positionen während der Bewegung in der Vorwärtsrichtung entsprechen. In diesem Koordinatensystem ist die Ursprungsposition der Lampeneinheit 1 als P = 0 vorbestimmt. Zunächst startet der Motor M und dreht sich in der Vorwärtsrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit. Dann wird, wenn die Lampeneinheit 1 (oder die Spiegeleinheit 2) eine Position P1 erreicht, wo eine Belichtungsabtastung gestoppt wird, eine in Figur 8(a) gezeigte Spannung an den Motor M angelegt. Dies ermöglicht es dem Motor M, sich umgekehrt zu drehen, so daß die Lampeneinheit 1 in der umgekehrten Richtung läuft, wobei ihre Geschwindigkeit erhöht ist (Schritt 301). Wenn die Lampeneinheit einen Punkt Px erreicht, welcher in der Steuerschaltung 11 voreingestellt und gespeichert ist (Schritt 302) schaltet eine Bremsflagge in der Steuerschaltung 11 EIN, und eine Spannung der in Figur 8(b) gezeigten Wellenform wird an den Motor M angelegt. Dieses ermöglicht es, den Motor mittels 80% Bremsung zu steuern (Schritt 304). Während die Bremsflagge EIN ist, nämlich, während der Motor M durch Bremsung gesteuert wird (Schritt 305), werden die Geschwindigkeit V, der obere Grenzwert in der Geschwindigkeit (a1P + b1) und der untere Grenzwert (a2P + b2) alle miteinander verglichen, und es wird V > a2P + b2 erhalten (Schritt 306). Wenn V < a1P + b1 ist (Schritt 307), wird die Steuerung des Motors mittels 80% Bremsung fortgesetzt. Andererseits wird, wenn V ≥ a1P + b1 ist, die in Figur 8(d) gezeigte Spannung an den Motor M angelegt, und der Motor M wird mittels 60% Bremsung gesteuert (Schritt 308). Währenddessen wird, wenn die Geschwindigkeit V den unteren Grenzwert erreicht, nämlich, wenn V ≤ a2P + b2 ist (Schritt 306), die in Figur 8(c) gezeigte Spannung an den Motor M angelegt, und der Motor M wird durch volle Bremsung gesteuert. Demgemäß wird der Motor M durch 80%, 60% oder volle Bremsung gesteuert, um zwischen dem oberen und unteren Grenzwert zu verzögern. Wenn die Lampeneinheit 1 die Koordinaten A nahe der Ursprungsposition erreicht, werden die Beziehungen zwischen der Position P und der Geschwindigkeit V in jedem von vorbestimmten Abschnitten detektiert, und ein Grad an Bremsung wird basierend auf einem Ergebnis der Detektion berechnet. Der Motor M wird durch Bremsung mit dem berechneten Grad gesteuert, um gleichzeitig mit der Rückkehr der Lampeneinheit 1 zu der Originalposition zu stoppen.
Der Betrieb einer anderen Ausführungsform der Steuer- bzw. Regeleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit den Ablaufdiagrammen in Figur 11 und einer Kurvendarstellung in Figur 12 mit einer anderen P-V-Kurve beschrieben. In diesem Falle wird, während die Lampeneinheit 1 zurückkehrt, nämlich, während der Motor M sich umgekehrt dreht, der Motor M nicht durch Bremsung gesteuert, bis eine Geschwindigkeit des Motors M jene erreicht, welche durch eine Formel V = a0P + b0 gegeben ist, die in der Steuerschaltung 11 voreingestellt ist, weil eine Position, bei welcher das Bremsen gestartet wird, nicht bestimmt ist (Schritt 302a). Andere Schritte in diesem Betrieb sind gemeinsam jenen in dem Betrieb, der in Figur 9 gezeigt ist. In diesem Falle wird, selbst wenn die Motorbelastung genügend erhöht wird, um eine P-V-Eigenschaft, die in einer gestrichelten Linie in Figur 12 gezeigt ist, darzubieten, während die Lampeneinheit 1 zurückkehrt, ein Punkt, wo das Bremsen gestartet wird, entsprechend an einer Position festgesetzt, die nahe der Ursprungsposition ist. Umgekehrt wird, sofern die Geschwindigkeit V zunimmt, wenn die Belastung vermindert wird, das Bremsen an einem Punkt gestartet, der abseits von der Ursprungsposition ist. Daher wird, selbst wenn die Geschwindigkeit des Motors variiert, wenn die Belastung variiert, ein Punkt, wo das Bremsen gestartet wird, gemäß den Umständen bestimmt, so daß die Lampeneinheit 1 ohne Schwierigkeiten gebremst wird.
Weiter wird der Betrieb einer noch anderen Ausführungsform der Steuer- bzw. Regeleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Ablaufdiagrammen in Figur 13 und einer Kurvendarstellung in Figur 14, die eine P-V- Eigenschaft zeigt, beschrieben. In diesem Falle wird, wenn die Lampeneinheit 1, welche zurückkehrt, ein Punkt erreicht, wo das Bremsen im Schritt 304a gestartet wird, der Motor M mittels 60% Bremsung gesteuert, so daß die P-V-Eigenschaft entsprechend variiert. Die Erläuterung der anderen Schritte dieses Betriebs ist weggelassen, weil sie gemeinsam jenen in dem Betrieb sind, der in Figur 9 gezeigt ist.
Der Betrieb einer weiteren Ausführungsform der Steuerbzw. Regeleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit den Ablaufdiagrammen in Figur 15 und einer Kurvendarstellung in Figur 16, die eine P-V- Eigenschaft zeigt, beschrieben. Im Schritt 302b wird der Motor M gebremst, nachdem dessen Geschwindigkeit dahin kommt, daß sie V = a0P + b0 erfüllt. Andere Schritte sind gemeinsam jenen, die in den Ablaufdiagrammen der Figur 13 gezeigt sind, und seine P-V-Eigenschaft ist in Figur 16 gezeigt.
Demgemäß kann die Lampeneinheit 1 mit hoher Genauigkeit zu der Ursprungsposition zurückkehren, indem der Motor M gemäß einer vorbestimmten Beschleunigungsrate einfach gebremst wird, wenn die Geschwindigkeit V der Lampeneinheit 1 entweder den oberen oder unteren Grenzwert erreicht. Demgemäß besteht keine Notwendigkeit, eine Verzögerungsrate in jedem von vorbestimmten Abschnitten zu berechnen. Weiter wird eine angemessene Bremsung mit hoher Genauigkeit erzielt, weil selbst dann, wenn die Belastung variiert, während die Lampeneinheit 1 zurückkehrt, ein Punkt, wo das Bremsen gestartet wird, entsprechend bestimmt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht keine Notwendigkeit für die Steuer- bzw. Regeleinrichtung, Relationen zwischen einer Position und einer Verzögerungsrate eines beweglichen Teils in jedem von Abschnitten zu berechnen, wenn das bewegliche Teil gebremst wird. Weiter wird das bewegliche Teil angemessen mit hoher Genauigkeit gebremst, weil selbst dann, wenn die Belastung des beweglichen Teils variiert, ein Punkt, wo das Bremsen gestartet wird, entsprechend bestimmt wird.

Claims

1. Eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung für ein bewegliches Teil, die einen Motor (107) zum Beschleunigen eines beweglichen Teils hat, um es aus einer ersten Position zu bewegen, das bewegliche Teil zu verzögern, nachdem es eine zweite Position erreicht hat, und das bewegliche Teil an einer dritten Position zu stoppen, umfassend:

- ein Geschwindigkeitsabfühlmittel (101) zum Abfühlen einer Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils;

- ein Positiondetektionsmittel (102) zum Detektieren einer Position des beweglichen Teils;

- ein Geschwindigkeitsvoreinstellmittel (103);

- ein Verzögerungsratenvoreinstellmittel (104);

- ein Vergleichsmittel (105); und

- ein Motorsteuer- bzw. -regelmittel (106);

dadurch gekennzeichnet, daß:

- das Geschwindigkeitsvoreinstellmittel (103; 203) einen oberen und unteren Grenzwert in der Geschwindigkeit voreinstellt, wobei der obere und untere Grenzwert (a, b) durch eine Funktion der Verlagerung des beweglichen Teils gegeben sind und kleiner werden, wenn das bewegliche Teil näher an die dritte Position läuft;

- das Verzögerungsrateneinstellmittel (104; 207) wenigstens zwei Verzögerungsraten, groß und klein, voreinstellt;

- das Vergleichsmittel (105; 204) eine Laufgeschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitsabfühlmittel (102; 201) empfangen worden ist, mit dem oberen und unteren Grenzwert (a, b) vergleicht; und

- das Motorsteuer- bzw. -regelmittel (106; 208) den Motor (107; 109) gemäß entweder der großen oder kleinen Verzögerungsrate verzögert, wenn das Positionsdetektionsmittel (102; 202) detektiert, daß das bewegliche Teil die zweite Position erreicht, den Motor gemäß der großen Verzögerungsrate verzögert, wenn es dazu kommt, daß eine Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils der obere Grenzwert (a) oder darüber ist, und den Motor (107; 109) gemäß der kleinen Verzögerungsrate verzögert, wenn es dazu kommt, daß die Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils der untere Grenzwert (b) oder darunter ist.

2. Eine Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere und untere Grenzwert in der Geschwindigkeit als eine lineare Funktion der Verlagerung des beweglichen Teils bestimmt werden.

3. Eine Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsteuer- bzw. -regelmittel (106; 208) den Motor unter einer Impulsbreitenmodulationssteuerung bzw. -regelung beschleunigt und verzögert.

4. Eine Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitsabfühlmittel (101; 201) und das Positionsdetektionsmittel (102; 202) einen Drehkodierer umfaßt, der mit dem Motor verbunden ist.

5. Eine Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil aus einer Originalabtastlampe (1) und einem Spiegel (2) für eine elektrophotographische Kopiermaschine zusammengesetzt ist.

6. Eine Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter ein Verzögerungsstartgeschwindigkeitsvoreinstellmittel (205) umfaßt, welches eine Geschwindigkeit voreinstellt, bei welcher die Verzögerung begonnen wird, wobei die Verzögerungsstartgeschwindigkeit ein Wert zwischen dem oberen und unteren Grenzwert ist, der als eine Funktion der Verlagerung des beweglichen Teils gegeben ist und kleiner wird, wenn das bewegliche Teil näher an die dritte Position läuft; und

ein zweites Vergleichsmittel (206), welches eine Laufgeschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitsabfühlmittel (201) empfangen ist, mit der Verzögerungsstartgeschwindigkeit (205) vergleicht,

worin das Motorsteuer- bzw. -verzögerungsmittel (208) den Motor (109) gemäß entweder der großen oder kleinen Verzögerungsrate verzögert, wenn es dazu kommt, daß eine Laufgeschwindigkeit des beweglichen Teils die Verzögerungsstartgeschwindigkeit ist.

7. Eine Einrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere und untere Grenzwert in der Geschwindigkeit als eine lineare Funktion der Verlagerung des beweglichen Teils bestimmt werden.

8. Eine Einrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsteuer- bzw. -regelmittel (208) den Motor unter einer Impulsbreitenmodulationssteuerung bzw. -regelung beschleunigt und verzögert.

9. Eine Einrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitsabfühlmittel (201) und das Positionsdetektionsmittel (202) ein mit dem Motor (109) verbundener Drehkodierer sind.

10. Eine Einrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil aus einer Originalabtastlampe (1) und einem Spiegel (2) für eine elektrophotographische Kopiermaschine zusammengesetzt ist.

11. Eine Einrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsstartgeschwindigkeit als eine lineare Funktion über eine Verlagerung des beweglichen Teils bestimmt wird.