JP2001290539A - 電子機器および電子機器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体の位置を検出する移動量検出装置を有
する電子機器において、ロータ誤動作による累積誤差
や、部品の加工精度や取付け精度のばらつきによる位置
決め分解能の低下を防止する。 【解決手段】 移動体２の位置情報を知らせる位置セン
サ１の動作の基準位置８と、制御対象部の動作の基準位
置２４とのずれ量を検出し、そのずれ量に基づいて制御
対象部の位置決め位置を制御する。また、位置決め位置
の変更があったときに位置センサ１の動作の基準位置８
に移動してから、目的位置に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータと
アクチュエータによって駆動される移動体の位置を検出
する移動量検出装置を用いた電子機器に関わり、特にア
クチュエータおよび移動量検出装置付き電子機器の製造
方法および制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学機器やプリンタを初めとする電子機
器において、移動体の位置決め制御が必要とされる場合
が多い。

【０００３】例えば、光学機器においては、プリズム、
ミラー、レンズ、フィルタ、光ファイバーといった機能
部品をボールネジ等の減速機構を介してステッピングモ
ータによって駆動している。

【０００４】また、プリンタの場合、例えば紙送り用の
ロールを減速ギヤを介し、ステッピングモータによって
一定角度毎に駆動している。

【０００５】また、動力源としては、ステッピングモー
タの他にサーボモータを用い、エンコーダ等の位置セン
サを用いて位置制御している例もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステッ
ピングモータを用いると一定位置間隔毎に正確に位置決
めが行えるが、オープンループ制御の為、過負荷や電源
を切った後の外乱等の影響で、ロータが回転してしまっ
ても誤動作を検出できず、累積誤差が生じる恐れがあっ
た。また、動作の原点位置が判らず、絶対位置制御を行
うことが難しかった。

【０００７】一方、サーボモータとエンコーダを用いた
場合、常に両者に駆動電流を流していなくてはならず、
これを搭載した電子機器の消費電力が大きくなってしま
った。

【０００８】更に、エンコーダを用いて正確に位置決め
しても制御の対象となる部材の取り付け精度や部材自体
のばらつきにより制御対象部が目的位置からずれ、電子
機器の性能ならびに個々のばらつきに影響を与えてしま
うという課題があった。また、これらに電磁型のアクチ
ュエータを用いた場合、目的位置に完全に停止している
ことは難しく、目的位置を中心として微小な振動を発生
する為、例えばプリズム、ミラー、フィルタ等を駆動し
た場合、光学機器の性能に影響を与えてしまっていた。

【０００９】このように本発明では、性能に優れ、個々
のばらつきが少なく消費電力の小さな電子機器を得るこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、移動体と、前記移動体を駆動するアクチュエータ
と、前記移動体に設けられ前記移動体の位置情報を知ら
せる位置センサを有する電子機器において、前記位置セ
ンサから得られる前記位置センサの動作基準位置と、前
記移動体に設けられた制御対象部の動作の基準位置との
ずれ量に基づいて前記制御対象部の動作位置を制御す
る。この発明によれば、位置センサの基準位置と制御対
象部の動作の基準位置にずれが生じた場合でも、そのず
れ量に基づいて、制御対象部を目的の位置に正確に位置
決め制御を行うことができる。

【００１１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
電子機器の製造方法において、前記位置センサの基準位
置と、前記制御対象部の動作の基準位置とのずれ量に基
づく情報を前記電子機器に記憶させることを特徴とす
る。この発明によれば、例えば製造段階で測定した位置
ずれ量を電子機器に予め記憶させることにより、その
後、位置ずれ量に基づいた位置決めを行わせることが可
能となる。これより、制御対象部は目的の位置に位置決
めさせることができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、移動体と、前記移
動体を駆動するアクチュエータと、前記移動体に設けら
れ前記移動体の位置情報を知らせる位置センサを有する
電子機器において、前記移動体に設けられた制御対象部
が動作の基準位置にある時の前記位置センサからの出力
信号に基づいて前記制御対象部の位置決め位置を制御す
ることを特徴とする。この発明によれば、制御対象部が
動作の基準位置にある時の位置センサの出力信号を検出
し、この出力信号に基づく情報を基準として制御対象部
の目的位置を算出し、移動体を位置決めすることができ
る。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項３記載の電
子機器の製造方法において、前記制御対象部が動作の基
準位置にある時の前記位置センサからの出力信号に基づ
く情報を前記電子機器に記憶させることを特徴とする。
この発明によれば、制御対象部が動作の基準位置にある
時の位置センサの出力信号に基づく情報を電子機器に予
め記憶させることにより、その後は、制御対象部を目的
位置に正確に位置決めすることができる。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１記載の電
子機器において、前記動作位置の変更があった際に、前
記位置センサの基準位置まで前記移動体を動作させた後
で、目標位置に位置決めすることを特徴とする。この発
明によれば、位置決め位置の変更があったときに、必ず
位置センサの基準位置まで移動しカウンタ等の位置計数
手段に基準位置であることを覚え込ませてから位置決め
を行うので、複数回の位置決め動作や電気ノイズ等の影
響による位置計数手段における累積誤差の影響は完全に
排除することができる。

【００１５】請求項６記載の発明は、移動体と、前記移
動体を駆動するアクチュエータと、前記移動体に設けら
れ前記移動体の位置情報を知らせる位置センサを有する
電子機器において、前記移動体の動作時のみに前記位置
センサに通電することを特徴とする。この発明によれ
ば、移動体の動作時のみに位置センサの通電を行うので
電子機器の省電力化を図ることができる。

【００１６】請求項７記載の発明は、移動体と、前記移
動体を駆動するアクチュエータと、前記移動体に設けら
れ前記移動体の位置情報を知らせる位置センサを有する
電子機器において、前記位置センサは複数のセンサ部か
らなり、前記複数のセンサ部の通電を独立に切替るセン
サ通電切替手段を有することを特徴とする。この発明に
よれば、移動体の位置決め完了時、あるいは動作時に、
不必要なセンサの通電をカットし電子機器の省電力化を
図ることが可能である。

【００１７】請求項８記載の発明は、請求項１から請求
項７記載の電子機器において、アクチュエータが、超音
波モータであることを特徴とする。この発明によれば、
移動体を駆動するアクチュエータに超音波モータを用い
ることにより、無通電状態においても移動体の保持力が
働き、目的位置に完全に停止していることが可能となる
とともに、位置決めまでの時間が少なくてすみ、性能の
安定性に優れ、省電力な電子機器が実現できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明を適用した実施の形態を図
を参照して詳細に説明する。

【００１９】

【実施の形態１】図１に本発明における電子機器の位置
決め制御を行うブロック図を示す。電子機器は、移動体
２および移動体２の位置情報を検出する位置センサ１、
移動体２の動作に伴い動作する制御対象部３、移動体２
を駆動するアクチュエータ４、アクチュエータ４を駆動
するアクチュエータ駆動回路５、位置センサ１の出力信
号に基づいて移動体２の位置を算出する位置計数手段
６、位置センサ１の基準位置８と制御対象部３の動作の
基準位置２４のずれ量に基づく情報を記憶する記憶手段
９、位置計数手段６の出力に基づきアクチュエータ４を
動作させ、移動体２を目的位置に移動させる様にアクチ
ュエータ駆動回路５に指令信号を出力する制御回路７で
構成される。

【００２０】具体的な電子機器の一例として、アナログ
メータへの応用を図２に示す。例えば、位置センサ１
は、位置情報部材としてのスリット板１０と検出器１１
からなる光学式エンコーダで構成される。前記スリット
板１０には、夫々のスリットが半ピッチづつずれたスリ
ット列１２（Ａ相対応）とスリット列１３（B相対応）
および一つのスリット１４（Z相対応）を有する。検出
器１１は、発光部１１ａと受光部１１ｂにより、スリッ
ト板１０を透過した光を検出する。スリット板１０を回
転させた際に、検出される信号を図３に示す。

【００２１】本発明では、位置決め分解能を向上させる
ために、A相１２ａとB相１３ａの信号から電気的に４逓
倍したパルス信号２２ａを作り出し、Z相１４ａとこれ
らの各相の信号のＬｏｗレベル信号のＡＮＤ条件から原
点信号８ａを作成した。原点信号８ａを基準とし、パル
ス信号２２ａを移動体２の移動方向に応じてパルス信号
２２ａをアップ／ダウンカウントすることにより、移動
位置を知ることができる。

【００２２】駆動源であるアクチュエータ４は、超音波
モータ（振動体）で構成される。スリット板１０はアク
チュエータ４によって駆動される移動体２に取り付けら
れている。

【００２３】制御対象部３は、移動体２に取り付けられ
たメータの針である。

【００２４】図２において、制御対象部である針３は、
針３の動作の基準位置（２４、すなわち目盛板２５の）
０の位置にあるが、位置センサ１の基準位置８とは、ず
れた位置になってしまっている。

【００２５】図３に示すように、位置センサ１の基準位
置８からカウンタ値２３ａの値で３パルス分だけＣＷ方
向にずれた位置に針３はある。これは製造上のばらつき
で生じ、特に位置センサ１の分解能が高くなると、この
影響は大きくなる以下に位置センサ１と制御対象部３の
具体的な位置ずれ量を測定し、位置決め制御する方法を
フローチャートによって説明する。

【００２６】はじめに、図４に示すように移動体２を位
置センサ１が原点信号８ａを出力する。すなわち基準位
置８に移動させる。ここで位置計数手段６であるパルス
カウンタの値をリセットしゼロにする。

【００２７】次に制御対象部である針３を動作の基準位
置２４に移動する。この位置センサ１の基準位置８から
動作の基準位置２４までのずれ量Ｃ₀、すなわち４逓倍
信号２２ａのカウンタ値２３ａを位置計数手段６が計測
し、記憶手段９に記憶する。

【００２８】本実施例に示した様にアクチュエータ４に
超音波モータを用いた場合、動作の基準位置２４で移動
体２を完全に停止させることが可能であり、この間にず
れ量Ｃ₀を記憶手段９に確実に記憶させることができ
る。

【００２９】この工程を経ることにより位置センサ１の
基準位置８と制御対象部３の動作の基準位置２４のずれ
量Ｃ₀を明確に把握することができ、個々の電子機器が
有する夫々のずれ量は、夫々の記憶手段９に記憶され
る。

【００３０】図５に上記製造工程を経て得られた電子機
器の位置決め制御のフローチャートを示す。

【００３１】位置決め指令が制御回路７から入力される
と、まず移動体２を位置センサ１の基準位置８に移動さ
せ、位置計数手段６をリセットする。次に位置P1に移動
体を位置決めさせる。ここで、位置Ｐ１とは制御対象部
３の要求動作量ΔＤに対応する位置計数手段６の計数値
Ｐ₀から、位置センサ１基準位置８から動作の基準位置
２４までのずれ量Ｃ₀を差し引いた値である。例えば、
制御対象部３を５０パルスだけＣＷ方向に動かしたい場
合、Ｃ₀は３であるから、位置センサ１の基準位置から
４７パルス分だけ動作させれば良い。予め記憶されたＣ
₀に基づいて位置制御される為、制御対象部３は目的位
置に確実に位置決めされる。その後、別の位置に位置決
めする場合、再び移動体２を位置センサ１の基準位置８
に移動して位置計数手段６をリセットしてから、目的の
位置に位置決めする方が望ましい。

【００３２】この場合、目標位置の変更がなされたとき
は、常に位置センサ１の基準位置８を基準として、ずれ
量Ｃ₀を考慮して位置決めされるので、位置に対する累
積誤差を排除することができる。

【００３３】なお、ここは光学式で特に透過型を用いた
が、位置センサ１は反射型でも、あるいは磁気式のセン
サでも構わない。

【００３４】上記例では制御対象部３を針とし、機械的
な位置を動作の基準位置２４としたが、例えば光学機器
においては、最終的な制御対象である光量、波長、光の
強度等を基準として移動体２の基準位置２４を決定して
も構わない。

【００３５】上記では、位置センサ１の出力はデジタル
信号であったが、次にアナログ信号を出力する位置セン
サ１を用いた場合について説明する。

【００３６】図６に、位置センサ１に例えばポテンショ
メータを用いた場合の電子機器の製造工程を示す。

【００３７】はじめに、制御対象部３を動作の基準位置
２６に移動させる。その際に、ポテンショメータ１の検
出データ値ＣＤ０を計測し、そのデータを記憶手段９に
記憶させる。

【００３８】制御対象部３を動作の基準位置２６に合わ
せたときのポテンショメータ１の出力電圧値ＣＤ０を計
測し、これを記憶手段９に記憶することにより、その後
の制御対象部３の位置の基準を得ることが可能となる。
これらポテンショメータ１の回転角度に対する検出電圧
の関係も記憶手段９に記憶されている。

【００３９】図７にこれらを用いた電子機器の位置決め
制御のフローチャートを示す。はじめに制御対象部３の
目標位置に相当する位置センサ１の回転角度ＰＳ１にお
ける位置センサ１の出力値S１を、図８に示したポテン
ショメータ１の回転角度に対する検出電圧の関係から算
出する。そして、ポテンショメータ１の検出電圧Ｓ１と
なる位置に移動体２を位置決めさせる。また、目標位置
の変更があった場合は、目標位置に相当する検出電圧値
を再度計算し、移動体２を位置決めさせる。

【００４０】このように制御することにより、制御対象
部３を目的位置に確実に位置決めすることができる。

【００４１】なお、位置センサ１は抵抗式のものに限ら
ず容量式のものでも良く、方式を限るものではない。

【００４２】

【実施の形態２】図９に、本発明における位置センサ１
を有する電子機器のブロック図を示す。

【００４３】本電子機器は、移動体２，移動体２を駆動
させるアクチュエータ４、アクチュエータ４に駆動信号
を供給するアクチュエータ駆動回路５、移動体２の移動
位置を検出する位置センサ１、位置センサ１の電力の通
電手段を切り替える通電切替手段２７、電源１５、そし
て、位置センサ１の情報を受けるアクチュエータ駆動回
路５，通電切替手段２７の動作を制御する制御回路７で
構成される。

【００４４】前記位置センサ１は、位置情報部材１０、
第一の検出部材１６，第二の検出部材１７、第三の検出
部材１８で構成され、これらは例えば、実施の形態１で
説明したスリット板１０、検出器１１に相当する。前記
通電切替手段２７は、スリット板１０に刻まれたA相１
２、B相１３，Z相１４の情報を検出する第一の検出部材
１６，第二の検出部材１７、第三の検出部材１８を独立
に電力の通電を行うことを特徴とし、夫々の検出部材に
第一の通電手段１９、第二の通電手段２０，第三の通電
手段２１が接続され、制御回路７によって電力の通電が
制御される。

【００４５】以下に複数の検出部材１６，１７，１８の
通電を切り替える制御方法について説明する。図１０、
図１１に制御方法のフローチャートを示す。

【００４６】図１０において、アクチュエータ４を動作
させる駆動指令が入力されると、複数の検出部材１６，
１７，１８全ての電力の通電を行うか、または第一の検
出部材１６，第二の検出部材１７のみに電力の通電を行
うかを選択する。

【００４７】実施の形態１に示したように、移動体２を
動作させ位置センサ１から原点信号８ａを検出する場合
には、全ての検出部材１６，１７，１８の電力を通電状
態にする。前記通電切替手段２７は、アクチュエータ４
の駆動指令の入力に対し、通電状態の切替を選択する。

【００４８】移動体２の位置決め完了後、再びアクチュ
エータ駆動指令を待ち、駆動指令がない場合には、第一
の通電手段１９、第二の通電手段２０のみ電力の通電を
行い、第三の通電手段２１は、電力の通電を遮断する。
即ち、移動体２の停止状態においては、A相信号１２ａ
とB相信号１３aを検出する検出部材１６，１７のみを通
電状態として、外乱などで移動体２が移動したかどうか
を監視する。このとき、Z相信号１４ａを検出する検出
部材１８には電力の通電が行われないので、電子機器の
省電力化る図ることができる。もちろん、検出部材１
６，１７のいずれか一方のみに通電させて移動体２の移
動を検出しても良い。

【００４９】移動体２が外乱等で目標位置から移動して
しまった場合は、通電切替手段２７は全ての電力を通電
させる。そして、移動体２を動作させ、位置センサ１の
原点信号８ａを検出し、位置計数手段６の計数値をリセ
ットした後で、改めて目標位置に移動させる。

【００５０】図１１は、通電切替手段２７の別の制御方
法について示したフローチャートである。

【００５１】アクチュエータ駆動指令が入力された場
合、通電切替手段２７は、全ての検出部材に電力の通電
を行い、移動体２を目標位置に移動させる。一方、アク
チュエータ４の駆動指令がない場合は、全ての検出部材
の通電を遮断し、再びアクチュエータ４の駆動指令が入
力されるまで検出部材の通電を行わない。

【００５２】特に、前記アクチュエータ４に超音波モー
タを用いた場合には、停止時において保持トルクが働く
ので検出部材の通電をやめ、位置の検出を中止しても構
わない。

【００５３】これより、通電切替手段２７は、アクチュ
エータ４の駆動指令の入力時のみ、検出部材の通電を行
うことが可能となり電子機器の低消費電力化を実現でき
る。

【００５４】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、位置センサの
基準位置と制御対象部の動作の基準位置にずれが生じた
場合でも、そのずれ量に基づいて、制御対象部を目的の
位置に位置決め制御を行うことができる。

【００５５】請求項２記載の発明では、製造段階で測定
した位置ずれ量を電子機器に記憶させることにより、位
置ずれ量に基づいた位置決めを行わせることが可能とな
る。これより、各製品間のばらつきをなくし、制御対象
部を目的の位置に位置決めさせることができる。

【００５６】請求項３記載の発明では、制御対象部が動
作の基準位置にある時の位置センサの出力信号を検出
し、この出力信号を基準として制御対象部の目的位置を
算出し、移動体を位置決めすることができる。

【００５７】請求項４記載の発明は、制御対象部が動作
の基準位置にある時の位置センサの出力信号に基づく情
報を電子機器に記憶させることにより、位置決め動作の
基準位置が明確になり、制御対象部の絶対位置制御が容
易に行われる。

【００５８】請求項５記載の発明は、位置決め位置の変
更があったときに、必ず位置センサの基準位置まで移動
し、動作の基準点を確認してから位置決めを行うので、
位置に対する累積誤差の影響は完全に排除することがで
きる。

【００５９】請求項６記載の発明は、移動体の動作時の
みに位置センサの通電を行うので停止時における電子機
器の省電力化を図ることができる。

【００６０】請求項７記載の発明は、位置センサの複数
のセンサ部の通電を切替るセンサ通電切替手段を設けた
ことにより、移動体の位置決め完了時に、不必要なセン
サの通電をカットし電子機器の省電力化を図ることが可
能となる。

【００６１】請求項８記載の発明は、移動体を駆動する
アクチュエータに超音波モータを用いることにより、無
通電状態においても移動体の保持力が働くとともに、高
精度な位置決め制御が可能な電子機器が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子機器の構成を示すブロック図。

【図２】アナログメータへの応用例を示す図。

【図３】位置センサの出力信号と処理信号の関係を示す
図。

【図４】位置センサの基準位置と制御対象部の動作の基
準位置のずれ量を電子機器に記憶させる製造工程を示し
た流れ図。

【図５】光学式エンコーダを有する電子機器の位置決め
制御の流れを示す図。

【図６】位置センサの出力を基に制御対象部を動作の基
準位置を電子機器に記憶させる製造工程の流れ図。

【図７】位置センサを有する電子機器の位置決め制御す
る流れを示す図。

【図８】位置センサの回転角度に対する検出電圧の関係
を示す図。

【図９】位置センサを有する電子機器の構成を示すブロ
ック図の別の例を示す図。

【図１０】位置センサへの通電切替制御の流れを示す
図。

【図１１】位置センサへの通電切替制御の流れの別の例
を示す図。

【符号の説明】

１ 位置センサ ２ 移動体 ３ 制御対象部 ４ アクチュエータ ５ アクチュエータ駆動回路 ６ 位置計数手段 ７ 制御回路 ８ 位置センサの基準位置 ８ａ 原点信号 ９ 記憶手段 １０ 位置情報部材 １１ 検出器 １１ａ 発光部 １１ｂ 受光部 １２、１３ スリット列 １２ａ、１３ａ、１４ａ スリットから得られた信号 １４ スリット １５ 電源 １６ 第１の検出部材 １７ 第２の検出部材 １８ 第３の検出部材 １９ 第１の通電手段 ２０ 第２の通電手段 ２１ 第３の通電手段 ２２ａ パルス信号 ２３ａ カウンタ値 ２４ 制御対象部の動作の基準位置 ２６ 制御対象部の動作の基準位置 ２７ 通電切替手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H303 AA26 BB01 BB06 BB14 DD01 DD14 EE03 EE07 FF04 FF10 FF16 GG04 GG11 HH05 KK37 LL09 5H680 AA06 BB01 DD01 DD11 EE22 FF24

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象部を有する移動体と、前記移動
   体を駆動するアクチュエータと、前記移動体に設けられ
   た位置情報部材により前記移動体の位置情報を検出する
   位置センサを有する電子機器において、 前記位置センサから得られた前記位置センサの基準位置
   と、前記制御対象部の動作の基準位置とのずれ量を検出
   し、その差に基づいて前記制御対象部の動作位置を制御
   することを特徴とする電子機器。
2. 【請求項２】 前記位置センサの基準位置と、前記制御
   対象部の動作の基準位置とのずれ量を記憶する記憶手段
   を有することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 【請求項３】 制御対象部を有する移動体と、前記移動
   体を駆動するアクチュエータと、前記移動体に設けられ
   た位置情報部材により前記移動体の位置情報を検出する
   位置センサを有する電子機器において、 前記制御対象部が動作の基準位置にある時の前記位置セ
   ンサからの出力信号に基づいて前記制御対象部の動作を
   制御することを特徴とする電子機器。
4. 【請求項４】 前記制御対象部が動作の基準位置にある
   時の前記位置センサからの出力信号に基づく情報を記憶
   する記憶手段を有することを特徴とする請求項３記載の
   電子機器。
5. 【請求項５】 前記動作位置の変更があった際に、前記
   位置センサの基準位置まで前記移動体を動作させた後
   で、目標位置に位置決めすることを特徴とする請求項１
   記載の電子機器。
6. 【請求項６】 移動体と、前記移動体を駆動するアクチ
   ュエータと、前記移動体に設けられた位置情報部材によ
   り前記移動体の位置情報を知らせる位置センサを有する
   電子機器において、前記移動体の動作時のみに前記位置
   センサに通電することを特徴とする電子機器。
7. 【請求項７】 移動体と、前記移動体を駆動するアクチ
   ュエータと、前記移動体に設けられた位置情報部材によ
   り前記移動体の位置情報を知らせる位置センサを有する
   電子機器において、 前記位置センサは複数のセンサ部からなり、前記複数の
   センサ部の通電を独立に切替るセンサ通電切替手段を有
   することを特徴とする電子機器。
8. 【請求項８】 前記アクチュエータは、超音波モータで
   あることを特徴とする請求項１から請求項７記載の電子
   機器。