JP2008092626A

JP2008092626A - モータ制御装置、画像読取装置およびモータ制御方法

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Publication number: JP2008092626A
Application number: JP2006267869A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Yoshihisa; 靖彦吉久
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】目標速度に対して実際の速度が大きい場合であっても、モータが逆回転することのないモータ制御装置、画像読取装置およびモータ制御方法を提供すること。
【解決手段】モータ１１の回転速度を検出する回転速度検出手段（エンコーダ１０、エンコーダ制御部３１）と、回転速度検出手段（エンコーダ１０、エンコーダ制御部３１）により検出されたモータ１１の回転速度とモータの目標回転速度との偏差に基づいてモータ１１の制御量を求める制御量演算手段２５ｂと、制御量演算手段２５ｂにより求められた制御量に基づいてモータ１１に対して電流を印加するかしないかを判断する通電判断手段２５ｃとを備え、モータ１１に対して逆回転駆動力を作用させる場合には、モータ１１に対して電流を印加しない。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置、画像読取装置およびモータ制御方法に関するものである。

従来、ステッピングモータを用いて駆動対象物を駆動する技術がある（特許文献１参照）。かかる技術により駆動対象物を駆動する際の速度制御は、ステッピングモータに印加するパルス周波数を制御することにより行うことができる。
特開２００５−１８４３９０号公報

ところで、直流モータにより駆動対象物を駆動することとした場合に、直流モータに印加する電流値を制御することで直流モータの回転速度を制御することができる。例えば、目標速度と実際の速度の偏差に基づいてＰＩＤ制御を行うことで、直流モータを目標速度で回転させることができる。かかるＰＩＤ制御において、目標速度に対して実際の速度が大きい場合には、比例要素＋積分要素＋微分要素が負になる場合がある。この場合には、直流モータに対して印加する電流の流れる方向を逆方向にすることで、直流モータに対して逆方向への駆動力を作用させ、直流モータの回転速度を目標速度に制御する。

しかしながら、直流モータの駆動トルクに対して駆動対象物の重量が軽い場合には、直流モータが逆回転をしてしまうことがある。すなわち、駆動対象物が逆走してしまうという問題がある。特に、原稿面の画像を読み取るスキャナ装置のキャリッジの移動に直流モータを使用した場合に、画像の読み取りを行っている際に、駆動対象物であるキャリッジが逆走する事態が発生してしまうと、画像を正確に読み取ることができないという問題がある。

そこで、本発明は、目標速度に対して実際の速度が極端に大きい場合であっても、直流モータが逆回転することのない直流モータ制御装置、画像読取装置および直流モータ制御方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、駆動対象物の駆動源であるモータの速度制御を行うモータ制御装置において、モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、回転速度検出手段により検出されたモータの回転速度とモータの目標回転速度との偏差に基づいてモータの制御量を求める制御量演算手段と、制御量演算手段により求められた制御量に基づいてモータに対して電流を印加するかしないかを判断する通電判断手段とを備え、通電判断手段は、制御量演算手段により求められた制御量がモータに対して逆回転駆動力を作用させるものである場合には、モータに対して電流を印加しない判断を行うこととする。

モータ制御装置をこのように構成することにより、制御量演算手段により求められた制御量がモータに対して逆回転駆動力を作用させるものである場合であっても、逆方向への駆動力を作用させないため、モータが逆回転してしまうことを防止することができる。

また、他の発明は、上述の発明に加え、制御量演算手段は、制御量をＰＩＤ演算により求めるＰＩＤ演算部であることとする。

モータ制御装置をこのように構成することにより、ＰＩＤ演算部により求められた制御量がモータに対して逆回転駆動力を作用させるものである場合であっても、逆方向への駆動力を作用させないため、モータが逆回転してしまうことを防止することができる。

また、他の発明は、上述の発明に加え、モータ制御装置と、モータ制御装置により制御されるモータとを備え、駆動対象が、画像読取手段を備えるキャリッジである画像読取装置であることとする。

画像読取装置をこのように構成することにより、キャリッジの移動に制動を必要とする状態である場合に、モータに逆方向への駆動力が作用しないため、モータが逆回転してしまい、キャリッジが逆方向に移動してしまうことを防止することができる。

上述の課題を解決するため、駆動対象物の駆動源であるモータの速度制御を行うモータ制御方法において、モータの回転速度を検出する回転速度検出ステップと、回転速度検出ステップにより検出されたモータの回転速度とモータの目標回転速度との偏差に基づいてモータの制御量を求める制御量演算ステップと、制御量演算ステップにより求められた制御量に基づいてモータに対して電流を印加するかしないかを判断する通電判断ステップとを備え、通電判断ステップは、制御量演算ステップにより求められた制御量がモータに対して逆回転駆動力を作用させるものである場合には、モータに対して電流を印加しない判断を行うこととする。

モータ制御方法をこのように構成することにより、制御量演算手段により求められた制御量がモータに対して逆回転駆動力を作用させるものである場合であっても、逆方向への駆動力を作用させないため、モータが逆回転してしまうことを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明をする。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像読取装置としてのスキャナ装置１の外観を示す斜視図である。このスキャナ装置１は、スキャナ機能の他、コピー機能さらにプリンタ機能を備えるいわゆる複合機として構成されている。

スキャナ装置１は、原稿を載置する原稿載置面としての透明な原稿台２を備えるスキャナ本体３と、原稿台２に載置された原稿Ｐを覆う原稿カバー４とを備えている。スキャナ本体３には、キャリッジ５等の後述する種々の内部機構が備えられている。また、複合機として構成されるスキャナ装置１には、印刷媒体としての印刷用紙を供給する給紙装置１ａと、印刷用紙に対して印刷を行う印刷部（不図示）とを備える。印刷された印刷用紙は、排出口１ｂから排出されるようになっている。このスキャナ装置１には、操作ボタン１ｃが備えられ、この操作ボタン１ｃにより、スキャナ装置１の機能の選択や動作の指令等を行う。

図２は、本実施の形態のスキャナ装置１におけるスキャナ本体３の部分の機構の概略を示す図である。

図２に示すように、スキャナ装置１は、制御回路６と、イメージセンサ７およびＬＥＤアレイ８を備えたキャリッジ５と、キャリッジ５の移動手段であるキャリッジ移動機構９と、エンコーダ１０等を備える。なお、制御回路６は、スキャナ本体３の制御の他、プリンタ機能やコピー機能の制御部をも兼ねている。

キャリッジ移動機構９は、駆動原として直流モータ（以下、ＤＣモータという。）１１と、ＤＣモータ１１の出力軸１１ａに接合されたウォームギア１２と、ウォームギア１２と噛み合い所定の減速比で回転する平歯車１３と、平歯車１３に接合されたプーリ１４ａと、プーリ１４ａに対して原稿台２を挟んで配置されるプーリ１４ｂと、プーリ１４ａとプーリ１４ｂとの間に張設されるタイミングベルト１５と、このタイミングベルト１５の張設方向に沿って配設されるガイドレール１６等を備える。

ＤＣモータ１１が駆動されると、ウォームギア１２、平歯車１３、プーリ１４ａを介してタイミングベルト１５が回転する。タイミングベルト１５は、その一部が、キャリッジ５に固定されている。また、キャリッジ５は、ガイドレール１６に対して摺動可能に連結されている。そのため、タイミングベルト１５が回転することにより、キャリッジ５は、ガイドレール１６に沿って移動する。

なお、キャリッジ５が移動する方向、言い換えれば、タイミングベルト１５が張設される方向を副走査方向という。また、以下の説明において、プーリ１４ａからプーリ１４ｂに向かう方向を前方（前側）とし、その反対方向を後方（後側）として説明を行う。また、原稿台２に対して原稿Ｐが載置される側を上側（上方）とし、その反対側を下側（下方）として説明する。

エンコーダ１０は、ロータリエンコーダであり、ＤＣモータ１１の出力軸１１ａに接合された円盤１７と、この円盤１７を挟んで設置された発光ダイオード１８及びフォトダイオード１９とを備える。円盤１７は、円周に沿って所定の間隔で刻まれた図示を省略するスリットを備えており、フォトダイオード１９は、このスリット（図示省略）を介して発光ダイオード１８の発する光を受光することができる。そのため、ＤＣモータ１１の回転と共に円盤１７が回転すると、フォトダイオード１９は、発光ダイオード１８の発する光を、スリット部分では受光し、また、スリット以外の部分では受光しない。その結果、フォトダイオード１９は、ＤＣモータ１１の回転数に応じた数のパルス（以下、「エンコーダパルス」と呼ぶ。）を生成し、エンコーダ１０は、それを外部に出力する。したがって、エンコーダパルスを計数することにより、ＤＣモータ１１の回転量を検出することができる。

なお、図示を省略しているが、上述の発光ダイオード１８およびフォトダイオード１９は、２組ある。そして、各組の発光ダイオード１８およびフォトダイオード１９は、それぞれのフォトダイオード１９から、互いにπ／２だけ位相がずれたエンコーダパルスを出力するように配設されている。これは、ＤＣモータ１１の回転方向を検出すると共に、回転量の計測精度を向上させるためである。

キャリッジ５は、上述したように、イメージセンサ７とＬＥＤアレイ８を備える。イメージセンサ７は、図示を省略する複数の受光素子（ＣＣＤ）が、所定の画素密度で、キャリッジ５の移動方向である副走査方向に対して直交する方向となる主走査方向に、一列に配列されて構成されている。このイメージセンサ７は、いわゆる一次元のイメージセンサとして構成されている。受光素子（図示省略）には、受光素子の受光面を原稿面の結像位置とする図示を省略するレンズが備えられている。

また、ＬＥＤアレイ８は、赤、緑、青の各色光のＬＥＤアレイが副走査方向に配列されて構成される。すなわち、赤色光のＬＥＤが主走査方向に配列される赤色光ＬＥＤアレイと、緑色光のＬＥＤが主走査方向に配列される緑色光ＬＥＤアレイと、青色光のＬＥＤが主走査方向に配列される青色光ＬＥＤアレイが、副走査方向に配列されている。

イメージセンサ７は、ＬＥＤアレイ８から原稿Ｐの原稿面に対して照射され、原稿面で反射された照明光を受光し、原稿面の画像に応じた電荷を蓄積し、電気信号としてＰＣに出力する。

図１に示すように、原稿台２は、透明なガラス板２０により構成されている。ガラス板２０は、スキャナ本体３の筐体２１の上面に矩形に開口した開口部２２に嵌め込まれている。原稿Ｐは、原稿面を、原稿台２（ガラス板２０）に向けた状態で、原稿台２（ガラス板２０）に載置される。したがって、ＬＥＤアレイ８から照射された照明光は、ガラス板２０を透過して原稿面を照明し、この反射光は、再びガラス板２０を透過してイメージセンサ７に入射する。

図２に示すように、開口部２２のプーリ１４ａ側の縁部とプーリ１４ａとの間には、白基準板２３が配設されている。白基準板２３は、筐体２１の上面の内側面に、白色面を下方に向けて取り付けられている。原稿Ｐの原稿面の読み取りを開始する前に、イメージセンサ７が、この白基準板２３を走査することにより、シェーディング補正が行われる。

白基準板２３の前方には、キャリッジ５のホームポジション２４が設定されている。ホームポジション２４は、キャリッジ５が、原稿面の走査を開始する前に、イメージセンサ７の前端縁を、このホームポジション２４に一致させて待機している初期位置である。

図３は、本実施の形態の制御回路６の概略の構成を示す図である。図３に示すように、制御回路６は、ＣＰＵ２５と、メモリ２６と、スキャナ装置１をパソコンＰＣと接続するためのＵＳＢインターフェースを有する外部インターフェース部２７と、供給される交流電流を直流電流に変換する整流回路２８と、ＡＳＩＣ２９と、を備える。

また、メモリ２６には、スキャナ装置１全体を制御するためのプログラムが格納されており、ＣＰＵ２５は、このプログラムを実行することによりスキャナ制御部２５ａとして機能する。

ＡＳＩＣ２９は、イメージセンサ制御部３０、エンコーダ制御部３１、およびモータ制御部３２を備える。イメージセンサ制御部３０は、イメージセンサ７に対して原稿の読み取りを指示する信号（以下、イメージセンサ駆動パルス、と言う。）を出力したり、イメージセンサ７から、読み取り結果の信号を入力して階調値（画像データ）に変換する機能を有する。また、エンコーダ制御部３１は、エンコーダ１０から出力されるエンコーダパルスが入力され、ＤＣモータ１１の回転量、回転速度および回転方向を検出する。

モータ制御部３２は、整流回路２８から出力される直流電流をＤＣモータ１１に供給すると共に、ＤＣモータ１１に印加する駆動電流を制御することにより、ＤＣモータ１１の回転速度を制御する。なお、モータ制御部３２には、上述のエンコーダパルスおよびイメージセンサ駆動パルスが、それぞれ、エンコーダ制御部３１およびイメージセンサ制御部３０から入力される。モータ制御部３２には、図示を省略するレジスタが備えられている。

モータ制御部３２は、さらに、図示を省略する電力制御用トランジスタを備え、このトランジスタのスイッチング周期に対するオン期間の割合（デューティ比）を変化させる、いわゆるＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により駆動電流を制御する。すなわち、デューティ比を小さくすることでオン時間を短くして駆動電流を低くし、また、デューティ比を大きくすることでオン時間を長くして駆動電流を高くする。

なお、上述の制御回路６は、回転速度検出手段の一部、制御量演算手段および通電判断手段に対応する。制御量演算手段および通電判断手段は、メモリ２６に記憶されている制御プログラムが、ＣＰＵ２５に読み込まれることにより、機能的に実現され、回転速度検出手段は、エンコーダ１０およびエンコーダ制御部３１により実現される。なお、これらの各手段を実現するために、専用の回路を具備する構成を採用しても良い。

上述のように構成されるスキャナ装置１においては、副走査方向にキャリッジ５を往復移動させる。キャリッジ５は、ホームポジション２４から移動を開始し、往路において、イメージセンサ７が原稿Ｐの画像の読み取りを行う。そして、画像の読み取りを行った後、復路をホームポジション２４に向けて引き返す動作を繰り返す。

キャリッジ５は、移動を開始する前は、イメージセンサ７の前端縁を、ホームポジション２４に一致させた状態で待機している。そして、スキャナ装置１に対して、画像読み取り操作（例えば、スキャナ装置１に備えられるスタートスイッチのオン操作）が行われると、モータ制御部３２の指令に基づき、ＤＣモータ１１は、キャリッジ５を前方へ移動させる方向に回転を開始する。そして、イメージセンサ７の前端部が、ホームポジション２４から原稿Ｐの画像の読み取りを開始する画像読取開始位置まで移動する加速区間内において、画像の読み取り走査を行うための所定の画像読取速度まで加速する。

加速区間においては、初期駆動信号値である電流値の往路初期駆動デューティによりＤＣモータ１１の駆動を開始する。その後、所定値である電流値の往路加速駆動デューティを往路初期駆動デューティに積算していき、ＤＣモータ１１に印加する電流値のデューティを高くしていくことで、ＤＣモータ１１の回転速度を加速する。すなわち、ＤＣモータ１１をオープン加速制御し、回転速度を加速する。そして、キャリッジ５の移動速度が画像読取速度に近づいたところで、ＰＩＤ（比例・積分・微分）加速制御に移行し、画像読取速度まで加速する。

上述したように、ホームポジション２４から前方に移動を開始した後、イメージセンサ７が、白基準板２３を走査することでシェーディング補正が行われる。

画像読取速度でキャリッジ５を移動するのに必要なＤＣモータ１１の読取駆動デューティは、副走査方向のイメージセンサ７の読み取り解像度に応じて予め定められ、モータ制御部３２のレジスタ（図示省略）に記憶されている。

キャリッジ５は、イメージセンサ７の前端部が、画像読取開始位置３３に到達する時点においては、画像読取速度で移動している状態にある。イメージセンサ７の前端部が、画像読取開始位置３３から原稿Ｐの前端位置となる画像の読み取りを終了する読取終了位置３４まで移動する間は、ＰＩＤ（比例・積分・微分）定速制御により、画像読取速度を維持した状態で移動する。

そして、イメージセンサ７の前端部が、読取終了位置３４に到達したところで、読取駆動デューティから、所定値である電流値の往路減速駆動デューティを順次減算することによりオープン減速を行い、キャリッジ５を前方折返し位置３５に停止させる。

ＤＣモータ１１の回転量とこの回転量に対応するキャリッジ５の移動距離とは、予め対応付けられてメモリ２６に記憶されている。また、ホームポジション２４から画像読取開始位置３３までの距離Ｄ１、画像読取開始位置３３から原稿Ｐの前端部となる読取終了位置３４までの距離Ｄ２および読取終了位置３４から前方折返し位置３５までの距離Ｄ３についても、メモリ２６に記憶されている。距離Ｄ２は、原稿Ｐのサイズ毎に記憶されている。

図示を省略する原稿サイズ選択ボタンにより、原稿台２に載置された原稿Ｐに対応した原稿サイズを選択した後、画像読み取り操作を行うと、モータ制御部３２は、エンコーダ１０により検出されるＤＣモータ１１の回転量から求められるキャリッジ５の移動距離に基づいて、選択した原稿Ｐのサイズに応じた距離だけ、キャリッジ５は前方に移動する。すなわち、メモリ２６に記憶されている距離Ｄ１、距離Ｄ２および距離Ｄ３だけキャリッジ５が前方へ移動する。距離Ｄ２は、原稿サイズ選択釦（図示省略）により選択した原稿サイズにより異なる。

エンコーダ１０により、ＤＣモータ１１の回転量を検出し、キャリッジ５が距離Ｄ１移動したことを検出したときに、イメージセンサ７の前端部が画像読取開始位置３３に到達したと判断し、ＤＣモータ１１の制御を、ＰＩＤ加速制御から、ＰＩＤ定速制御に移行する。さらに、キャリッジ５が距離Ｄ２を移動したことを、ＤＣモータ１１の回転量から検出したときに、イメージセンサ７の前端部が読取終了位置３４に到達したと判断し、ＤＣモータ１１の制御を、ＰＩＤ定速制御からオープン減速制御に移行する。そして、さらに、キャリッジ５が距離Ｄ３を移動したことを、ＤＣモータ１１の回転量からを検出したときに、キャリッジ５が前方折返し位置３５に到達したと判断し、ＤＣモータ１１への駆動デューティを０にして、キャリッジ５の移動を停止する。

イメージセンサ７が画像読取開始位置３３から読取終了位置３４に移動する間、ＬＥＤアレイ８はＲ、Ｇ、Ｂの色光の時分割の照射を繰り返す。イメージセンサ７は、各色光の照射タイミングに合わせて、原稿面で反射される各色光の反射光を受光し、原稿面の画像に応じて蓄積された電荷を、電気信号としてイメージセンサ制御部３０に出力する。

キャリッジ５は、前方折返し位置３５に一旦停止した後、ホームポジション２４に向かって復路を引き返す。キャリッジ５が前方折返し位置３５からホームポジション２４へ向う復路を移動する際の動作について説明する。

ＤＣモータ１１は、オープン加速制御にて回転を開始する。つまり、電流値である復路初期デューティにてＤＣモータ１１の駆動を開始し、復路初期デューティに電流値である復路加速デューティを積算していき、ＤＣモータ１１に印加する電流値のデューティを高くしていくことで、ＤＣモータ１１の回転速度を加速する。そして、キャリッジ５の移動速度が、復路移動速度に近づいたところで、ＰＩＤ加速制御に移行し、キャリッジ５の移動速度が復路移動速度になるまで加速する。

復路移動速度に到達した後は、ＰＩＤ加速制御から、ＰＩＤ定速制御に移行し、減速位置３６まで、この復路移動速度を維持する電流値である復路駆動デューティを、ＤＣモータ１１に印加する。そして、キャリッジ５が、減速位置３６に到達したところで、復路駆動デューティから、電流値である復路減速デューティを順次減算することによりオープン減速を行い、後方折返し位置３７に、イメージセンサ７の前端部が一致するようにキャリッジ５を一旦停止させる。この後方折返し位置３７は、ホームポジション２４より後方に設定される。

ホームポジション２４から前方折返し位置３５までの距離（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）は、上述したようにメモリ２６に記憶されている。また、前方折返し位置３５と減速位置３６との間の距離Ｄ４、および減速位置３６と後方折返し位置３７との間の距離Ｄ５についても、予めメモリ２６に記憶されている。

モータ制御部３２は、エンコーダ１０により検出されるＤＣモータ１１の回転量から求められるキャリッジ５の移動距離に基づいて、キャリッジ５が、前方折返し位置３５から減速位置３６まで移動したときに、オープン減速制御を開始する。そして、さらに、キャリッジ５が、距離Ｄ５を移動するのを検出し、後方折返し位置３７に、イメージセンサ７の前端部が一致するように、キャリッジ５を移動する。

それから、イメージセンサ７の前端部がホームポジション２４に一致するように、キャリッジ５を前方に向けて移動させる。後方折返し位置３７とホームポジション２４との間の距離Ｄ６は、１ｍｍ前後の短い距離である。そのため、キャリッジ５は、距離Ｄ６だけ微少移動することになる。なお、距離Ｄ６についても、メモリ２６に記憶されていて、エンコーダ１０により、ＤＣモータ１１の回転量を検出することで、キャリッジ５を距離Ｄ６だけ微少移動する。

キャリッジ５をホームポジション２４より後方に移動した後、前方へ移動させてホームポジション２４に待機させることにより、キャリッジ移動機構９に生じたバックラッシュを解消した状態で、キャリッジ５をホームポジション２４に待機させることができる。キャリッジ移動機構９にバックラッシュがない状態で、キャリッジ５をホームポジション２４に待機させることにより、ホームポジション２４の直前に配設される白基準板２３の読み取りを所定の速度で通過させることができる。そのため、シェーディング補正を確実に行なうことができる。

後方折返し位置３７からホームポジション２４までの非常に短い距離Ｄ６を、キャリッジ５は、次のように移動させられる。

ＤＣモータ１１に印加する電流値である駆動デューティを徐々に上げ、ＤＣモータ１１が回転を開始したら、駆動デューティを０にしてＤＣモータ１１の回転を停止する。そして、再び駆動デューティを徐々に上げ、ＤＣモータ１１を回転させ、回転を開始したら、駆動デューティを０にする、という制御を繰り返すことで、キャリッジ５の微小移動を達成する。

キャリッジ５は、スキャナ装置１に対して画像読み取り操作が行われる度に、上述した動作、すなわち、ホームポジション２４から、前方に向かって、原稿面の画像の読み取りを行いながら、前方折返し位置３５まで移動する。そして、前方折返し位置３５まで移動した後は、移動方向を反転し、後方に向かって、移動し、ホームポジション２４より後方に設定された後方折返し位置３７まで引き返す。そして、この後方折返し位置で、移動方向を前方に反転して、ホームポジション２４に停止する、という動作を行う。

上述したＰＩＤ定速制御およびＰＩＤ加速制御におけるスキャナ装置１の動作について、図４のブロック図および図５のフローチャートを参照しながら説明を行う。図４のブロック図は、図３に示すブロック図において、ＰＩＤ定速制御およびＰＩＤ加速制御の中心となる部分に注目して表わした図である。

ＰＩＤ演算部２５ｂは、制御量演算手段として構成され、また、ＰＩＤ値判断部２５ｃは、通電判断部として構成される。ＰＩＤ演算部２５ｂおよびＰＩＤ値判断部２５ｃは、メモリ２６に記憶されている制御プログラムが、ＣＰＵ２５に読み込まれることにより、機能的に実現される。ＰＩＤ演算部２５ｂにおいては、目標速度とエンコーダ１０およびエンコーダ制御部３１により検出されたＤＣモータ１１の回転速度との差である偏差に基づき、ＰＩＤ値を演算する。すなわち、ＰＩＤ制御における比例項、積分項および微分項の各値を演算し、比例項、積分項および微分項の和算の値をＰＩＤ値として算出する。そして、このＰＩＤ値に基づいて、ＰＩＤ値判断部２５ｃにおいて、モータ制御部３２に対してＤＣモータ１１に電流を印加するかしないかの指令を行う。

ＰＩＤ定速制御およびＰＩＤ加速制御におけるスキャナ装置１の動作について図５のフローチャートを参照しながら説明する。

ＰＩＤ定速制御およびＰＩＤ加速制御においては、先ず、エンコーダ１０およびエンコーダ制御部３１によりＤＣモータ１１の実際（リアルタイム）の回転速度（キャリッジ５の移動速度）を検出する（ステップＳ１０）。そして、ＰＩＤ演算部２５ｂにおいて、ＤＣモータ１１の実際の回転速度と目標速度との差である偏差に基づき、ＰＩＤ値を演算する（ステップＳ２０）。

次に、ＰＩＤ値判断部２５ｃにおいて、ＰＩＤ値の正負を判断する（ステップ３０）。すなわち、比例項、積分項および微分項の和算の値の正負を判断する。ＰＩＤ値判断部２５ｃは、ＰＩＤ値が正の場合は、モータ制御部３２に対して、ＰＩＤ値に応じた電流値をＤＣモータ１１に印加させるように指令を出す（ステップＳ３０においてＹｅｓ）。

モータ制御部３２は、この指令を受けて、ＤＣモータ１１に対してＰＩＤ値に応じた電流値を印加する（ステップＳ４０）。一方、ＰＩＤ値判断部２５ｃは、ＰＩＤ値が負の場合は、モータ制御部３２に対して、ＤＣモータ１１に電流を印加しないように指令を出す（ステップＳ３０においてＮｏ）。モータ制御部３２は、この指令を受けて、ＤＣモータ１１に対して電流の印加を停止する（ステップＳ５０）。すなわち、ＤＣモータ１１に印加する電流値を０にする。そうして、再び、回転速度を検出し（ステップＳ１０）、ＰＩＤ値を演算し（Ｓ２０）、ＰＩＤ値が正の場合は（ステップＳ３０においてＹｅｓ）、ＰＩＤ値に応じた電流値をＤＣモータに印加し（ステップＳ４０）、ＰＩＤ値が負の場合は（ステップＳ３０においてＮｏ）、ＤＣモータ１１に印加する電流値を０にする（ステップＳ５０）。言い換えれば、スキャナ装置１は、ＤＣモータ１１に対して、上述のステップＳ１０からステップＳ４０（またはステップＳ５０）の動作を繰り返す制御を継続することにより、ＤＣモータ１１の回転速度が目標速度になるように制御する。このように、該制御を繰り返すことにより、ＤＣモータ１１に印加する電流値が０になった（ステップ５０）後、ＤＣモータ１１の回転速度に基づくＰＩＤ値が正になった場合には、ＰＩＤ値に応じた電流値よりＤＣモータ１１の駆動が行われ、ＤＣモータ１１の回転速度を目標速度に制御することができる。

ＰＩＤ値が負の場合は、実際の回転速度が目標速度に対して速い状態である。この場合に、スキャナ装置１は、ＤＣモータ１１に印加する電流の流れる方向を逆にして、ＤＣモータ１１を逆方向に回転する駆動力を作用させることなく、電流値０にする。したがって、ＤＣモータ１１は、自身のコギングトルクやキャリッジ移動機構９等の駆動負荷により回転速度が減速する。

このように、実際の回転速度が目標速度に対して速く、ＰＩＤ値が負であっても、ＤＣモータ１１に逆方向に回転させる駆動力を作用させることなく、ＤＣモータ１１のコギングトルクやキャリッジ移動機構９等の駆動負荷により回転速度を減速させる。これにより、キャリッジ５の重量がＤＣモータ１１の駆動トルクに対して軽い場合であっても、ＤＣモータ１１が逆転してしまうことを防止することができる。つまり、キャリッジ５が、本来の移動方向に対して逆走してしまうことを防止することができる。

特に、画像の読み取り動作中にキャリッジ５が読み取り方向に対して逆走してしまうと、イメージセンサ７が原稿面の画像の同じ箇所を重複して読み取ってしまうこととなり、読み取り画像が不正確になる問題が生じる虞がある。しかしながら、本発明の適用により、かかる問題の発生を抑えることができる。

とりわけ、画像を高い解像度で読み取る場合には、ＤＣモータ１１の回転速度は遅くなり、コギングトルクによるＤＣモータ１１の速度変動の割合が高くなる。そのため、ＤＣモータ１１の回転速度が遅いときに、ＤＣモータ１１を逆方向に回転させる電流が印加されると、ＤＣモータ１１を逆回転させようとする方向に作用するコギングトルクと相俟って、ＤＣモータ１１が逆回転を起こし易い。しかしながら、上述したように、ＰＩＤ値が負であっても、ＤＣモータ１１に印加する電流値を０にすることで、ＤＣモータ１１の逆回転を防ぐことができ、読み取り画像が不正確になる問題の発生を抑えることができる。

なお、上述のＰＩＤ定速制御およびＰＩＤ加速制御による速度制御に換えて、Ｐ制御（比例制御）、あるいはＰＩ制御（比例・積分）制御により、速度制御を行うようにしてもよい。Ｐ制御により速度制御を行う場合には、制御量演算手段は、ＰＩＤ値を演算するＰＩＤ演算部２５ｂに換えて、比例項を演算する手段として構成し、また、ＰＩ制御により速度制御を行う場合には、制御量演算手段は、比例項と積分項を演算する手段として構成する。そして、比例項、あるいは比例項と積分項の和算の値が負になる場合には、通電判断手段において、ＤＣモータ１１に通電がされないように、すなわち、ＤＣモータ１１への印加する電流値を０にするようにモータ制御部３２に指令を出す。

本発明の第１の実施の形態に係るスキャナ装置の外観を示す斜視図である。図１に示すスキャナ装置の内部機構の概略を示す図である。図２に示す制御回路の概略を示すブロック図である。図３に示すブロック図において、ＰＩＤ定速制御およびＰＩＤ加速制御の中心となる部分に注目した部分を示すブロック図である。図４に示すブロック図の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ … スキャナ装置（画像読取装置）５ … キャリッジ（駆動対象）７ … イメージセンサ（画像読取手段）１０ … エンコーダ（回転速度検出手段の一部）１１ … ＤＣモータ（直流モータ）３１ … エンコーダ制御部（回転速度検出手段の一部）２５ｂ … ＰＩＤ演算部（制御量演算手段）２５ｃ … ＰＩＤ値判断部（通電判断手段）

Claims

駆動対象物の駆動源であるモータの速度制御を行うモータ制御装置において、
上記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
上記回転速度検出手段により検出された上記モータの回転速度と上記モータの目標回転速度との偏差に基づいて上記モータの制御量を求める制御量演算手段と、
上記制御量演算手段により求められた上記制御量に基づいて上記モータに対して電流を印加するかしないかを判断する通電判断手段と、
を備え、
上記通電判断手段は、上記制御量演算手段により求められた上記制御量が上記モータに対して逆回転駆動力を作用させるものである場合には、上記モータに対して電流を印加しない判断を行うことを特徴とするモータ制御装置。
前記制御量演算手段は、前記制御量をＰＩＤ演算により求めるＰＩＤ演算部であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置により制御されるモータと、
を備え、
前記駆動対象が、画像読取手段を備えるキャリッジであることを特徴とする画像読取装置。
駆動対象物の駆動源であるモータの速度制御を行うモータ制御方法において、
上記モータの回転速度を検出する回転速度検出ステップと、
上記回転速度検出ステップにより検出された上記モータの回転速度と上記モータの目標回転速度との偏差に基づいて上記モータの上記制御量を求める制御量演算ステップと、
上記制御量演算ステップにより求められた上記制御量に基づいて上記モータに対して電流を印加するかしないかを判断する通電判断ステップと、
を備え、
上記通電判断ステップは、上記制御量演算ステップにより求められた制御量が上記モータに対して逆回転駆動力を作用させるものである場合には、上記モータに対して電流を印加しない判断を行うことを特徴とするモータ制御方法。