JP2551590B2 - 複写機光学系の速度制御方法 - Google Patents

複写機光学系の速度制御方法

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JP2551590B2 JP62157874A JP15787487A JP2551590B2 JP 2551590 B2 JP2551590 B2 JP 2551590B2 JP 62157874 A JP62157874 A JP 62157874A JP 15787487 A JP15787487 A JP 15787487A JP 2551590 B2 JP2551590 B2 JP 2551590B2
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【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光学移動式複写機における光学系の速度制御
方法に関する。
〔従来技術〕
一般に光学系移動式複写機では、光学系のフイード時
に一定の速度で原稿の露光を行い、リターン時に高速で
ホームポジシヨンに復帰させるようにしている。リター
ン速度は速いほど望ましいが、高速であればあるほど所
定の位置に光学系を停止させるのが難しくなつてくる。
リターン速度を高速にし、クラツチやブレーキ等を使用
して減速及び停止させる方法もあるが、機械的なシヨツ
クが大きくスムーズなリターン動作を実現することがで
きない。またこの方法では機械的な摩耗による補修作業
も必要となり、保守コストが高くなる不都合があつた。
またリターン時、初速を高速のR1に設定し、ホームポ
ジシヨンに近づくと低速のR2に切り換えて、全体として
リターン時間を短くするようにした技術も提案されてい
るが、単なる減速制御では短い時間でR1からR2の速度に
移行できなくなる。従つてR1の値をあまり大きくとれな
いため、実際にはリターンをあまり短縮できなかつた。
〔目的〕
本発明はこの様な背景に基づいてなされたものであ
り、その目的とするところはリターン速度を高速にでき
ると共に、停止位置を正確に制御することのできる光学
系の速度制御方法を提供することにある。更に複写機光
学系の目標速度に対して、負荷が変化しても速度偏差の
ない速度制御をデイジタル制御装置にて行うための速度
制御方法を提供することにある。
〔構成〕
そのため本発明は、複写機光学系のリターン時、あら
かじめ設定された第1の制動開始位置に来た時にあらか
じめ設定した目標速度になるように前記電動機を制御
し、前記複写機光学系が前記目標速度よりも低速になっ
た時には、前記目標速度の定常時の状態量を新たな初期
値として前記マイクロコンピュータにセットして前記目
標速度になるように前記電動機を制御し、あらかじめ設
定した第2の制御開始位置に来た時には、前記制御を解
いて停止モードに移行させることを特徴としている。
以下、本発明の複写機光学系の速度制御方法の一実施
例を説明する。
第1図において1はマイクロコンピュータであり、マ
イクロプロセツサ2、リードオンリーメモリ(ROM)
3、タンダムアクセスメモリ(RAM)4がそれぞれBUSを
介して接続されている。5は電動機8の状態を指令する
状態指令信号を出力する指令発生回路であり、速度指令
信号等を発生する。この指令発生回路5の出力もBUSへ
接続されている。10はインクリメンタルエンコーダ9の
出力を処理して、デイジタル数値に変換する検出用イン
ターフエイス回路であり、インクリメンタルエンコーダ
9の出力パルスを計数するカウンタを備えている。6は
駆動用インターフエイス回路であり、マイクロコンピユ
ータ1の演算結果のデイジタル値を駆動回路7を構成す
るパワー半導体、例えばトランジスタを動作させるパル
ス状信号(制御信号)に変換する。駆動回路7はパルス
状信号に基づき動作し、電動機8に印加する電圧を制御
する。
この結果、電動機8は所望の速度で回転する。電動機
8の回転速度はインクリメンタルエンコーダ9とインタ
ーフエイス回路10とにより検出され、マイクロコンピユ
ータ1に取り込まれる。11は電動機8に取り付けられた
複写機の光学系である。また、インターフエイス回路10
は電動機8の回転方向の判別、及び後述のホームポジシ
ヨンセンサHPSの判別を行う。
第3図は上記複写機の光学系11の要部斜視図である。
光学系11の内、原稿を走査する光学系走査部31は、光源
31a及び2個のミラー31b,31cを一体化したミラーベース
MB1と原稿からの反射光をミラー31bに反射するミラー31
dを支持するミラーベースMB2とで構成されている。これ
らのミラーベースMB1,MB2は2本のレール32,33で水平方
向に摺動自在に支持されている。ミラーベースMB1の一
方の側部34はワイヤ35に固定され、ワイヤ35のAまたは
B方向の移動に応じてミラーベースMB1,MB2が共に、A
方向(フィード方向)、B方向(リターン方向)に移動
する。ワイヤ35はプーリ36,37及び電動機8の回転軸に
巻回され、電動機8の正転,逆転に従つてミラーベース
MB1,MB2が往復動するようになつている。
前記ミラーベースMB1のワイヤ固定用の側部34は垂直
片34aを有し、ミラーベースMB1の停止領域には垂直片34
aを検出するホームポジシヨンセンサHPSが配置されてい
る。ミラーベースMB1の停止領域は前記垂直片34aの後端
部CがホームポジシヨンセンサHPSの光路を切つたとき
から、10数ミリ程度B方向(リターン方向)に移動する
までの範囲である。垂直片34aの後端部Cがホームポジ
シヨンセンサHPSの設定位置を過ぎて10数ミリ程度移動
した位置がミラーベースMB1、即ち光学系の停止位置と
なる。
次にマイクロコンピユータ1で演算される目標値に対
して出力の偏差がない最適レギユレータ演算方法を説明
する。
直流電動機のインダクタンスLが小さく無視できる場
合の状態方程式は、式(1)になる。
ω;電動機の速度 ;ωの微分値 KT;電動機のトルク定数 J;電動機及び負荷のイナーシヤ u;電動機の入力電圧 出力方程式は y=c・ω ……(2) c;定数 又、その離散系の状態方程式は ω(k+1)=pω(k)+qu(k) ……(3) 出力方程式は y(k)=c・ω(k) ……(4) (3)式のp,qのサンプリング時間によつて決まり定
数である。
第2図は本発明による目標速度に対して偏差のない最
適レギユレータ制御のブロツク図である。
R(k)は電動機8を目標速度で回転させるための速
度指令であり、第1図の指令発生回路5より与えられた
値により決定される。y(k)は第1図のインターフエ
イス回路10により検出された電動機8のデイジタル値に
変換された速度である。速度の検出方法は後に述べる。
K0,K1はリカチ方程式を解いて決定される最適ゲインベ
クトルである。次に最適ゲインベクトルを求める方法を
述べる。
(3)式,(4)式より次の状態方程式を作る。
ここで s(k)=ω(k)−ω(k−1) ……(6) d(k)=u(k)−u(k−1) ……(7) (5)式において とおく。
重み行列Wxは となる。
前記電動機8を制御する際の評価として の評価関数を用い、Jは極小にする制御入力d(k)を
求める。Wは負でない重み計数である。
行列リカチ式は H(k+1)=P1′・H(k)・P1−P1′・H(k)・
Q1 (W+Q1′・H(k)・Q1′)-1Q1′・H(k)・P1+
Wx ……(12) H(0)=Wx,k=0,1,2…… 式中のH(k)は2×2の対称行列であり、反復計算
の進行につれて安定解へ収束する。その定常解をHとす
ると、最適ゲインベクトルG=(K0,K1)は G=(W+Q1′・H・Q1)-1Q1′・H・P1 ……(13) (12)式,(13)式で P1′,Q1′はそれぞれP1,Q1転置行列( )-1
( )の逆行列 以上で最適ゲインベクトルK0,K1が求まる。
次に速度を検出する方法を述べる。第1図のインクリ
メンタルエンコーダ9の出力を処理して、検出インター
フエース回路10の処理方法を述べる。検出用インターフ
エイス回路10はインクリメンタルエンコーダ9の出力を
マイクロプロセツサ2の割込みに接続してあり、また基
準クロツク(CLK)をカウントするカウンターを備えて
いる。
今、第4図のエツジ(109)が到達する直前の状態か
ら説明する。0Bはインクリメンタルエンコーダ9の出力
パルス、CLKは検出用インターフエイス回路の基準クロ
ツクである。カウンターはTn−1のパルス周期をCLK信
号を基準に与えられたカウント数、例えば0FFFFHからデ
クリメントカウントを実行している。エツジ109がマイ
クロプロセツサ2の割込みへ到達すると、第5図の割込
みルーチンが実行開始される。すると、(P1)によりカ
ウンターのデクリメントカウント値は検出用インターフ
エイス回路10内蔵のストレージレジスタにラツチされ
る。次にP2により、ラツチされたデクリメントカウント
値を、第1図のRAM4へ格納する。そしてTnのパルス周期
をカウントする為のカウント数0FFFFHをカウンターへ与
え、再度、初期値(0FFFFH)からのデクリメントカウン
トを、カウンターは開始し、割込みの処理を終了する。
再度エツジ(110)が到達したら、前述の処理が繰り返
される。
また、速度ω(k)の変換は(14)式になる。
TCLK;CLK周期 NE;インクリメンタルエンコーダ分割数 n;CLKカウント数=0FFFFH−デクリメントカウント数 k;回転速度への単位換算定数 K:定数 以上が割込みを使つた速度検出方法である。
第6図は本実施例での光学速度制御方法の概要を示す
説明図である。
同図はミラーベースMB1が停止位置からフイード、リ
ターンして再び停止位置に戻るまでのミラーベーススピ
ード及び電動機8の回転速度を示している。
ミラーベースMB1はイニシヤル時、停止位置P点に位
置している。この状態で電動機8が駆動されるとフイー
ド方向に加速され、ホームポジシヨンセンサHPS位置Q
点までの停止領域Eを越えて画像領域に入つていく。加
速の程度は設定倍率に比例して大きく設定される。画像
領域の先端位置R点に達した段階でミラーベーススピー
ドは安定し、その速度は画像領域の終端S点までに達す
るまで一定となるように制御される。
画像領域でのミラーベーススピードの安定化は前述の
最適レギュレータ制御アルゴリズムにより行われる。
尚、図においてR10〜R12は設定倍率に対応した電動機回
転速度を示し、画像領域でのミラーベーススピードが設
定倍率に対応して異なつていることを表している。ミラ
ーベースMB1がフイード方向に移動して画像領域の終端
S端を越えたことをインクリメンタルエンコーダ9の出
力パルス数を計数するインタフエイス回路10によつて検
出すると、マイクロコンピユータ1により逆転制動す
る。インターフエイス回路10によつて回転方向が正転か
ら逆転に変化するV点を検出すると、リターン速度はフ
イード速度R10〜R12よりも相当に速い速度である最高速
度R1となるよう最適レギユレータ制御を行う。最高速度
R1でV点から一定の距離L(制動開始位置A)に来た
時、目標速度R2になるように最適レギユレータ制御を行
いミラーベーススピードが目標速度R2以下になつた時、
前記所定の目標速度R2の定常時の状態量X0を新たな初期
値として最適レギユレータ制御を行う。尚、状態量X0は
第2図のブロツク図のX0であるが、定常時のX0はシミユ
レーシヨン結果、第7図から求めることが出来る。第7
図において目標速度R2,KT,R,Jを与えると最適レギユレ
ータ制御のシミユレーシヨンができ、ミラーベーススピ
ードが安定化している時、即ち定常時はX0の値は一定と
なる。その値を前述の初期値として与えればよい。又、
フイード時の目標速度がR2の場合は、定常時のX0をRAM4
にストアしておき、呼び出してもよい。
速度R2はミラーベースMB1をセンサHPS位置で電動機制
動状態に移行したとき、停止位置P点に正確に停止でき
る速度である。この速度R2の大きさは停止領域E、最高
速度R1、その他慣性に影響を与える各種の要因を考慮し
て適当な大きさに設定される。
速度R2でセンサHPS位置Q点に達すると、直ちに電動
機8を逆転制動する。所定の時間TR逆転制動した後、電
動機8をオフし停止位置P点で停止させる。逆転制動か
ら電動機オフに切り換えるX点までの時間TRは、逆転制
動から電動機オフに切り換えた場合、停止位置P点で正
確に停止する程度の大きさである。所定の時間TRは、電
動機8がフイード方向に回転しない程度の時間である。
このときのミラーベースMB1のスピードをNLとする。こ
のようにQ点で逆転制動を行い、X点で逆転制動から電
動機オフに切り換えることにより、ごく僅かな慣性によ
つてP点で完全に停止する。
第7図は前述のシミユレーシヨン結果である。X0の値
は定常時一定であることがわかる。
第8図は速度制御方法を説明する図である。記号P,Q,
S,U,A,X,HPは第6図の記号に対応する。
時間がOからS点まではフイード制御を最適レギユレ
ータにて行う。S点からA点まではリターンの高速制御
を最適レギユレータにて行う。A点からQ点までは速度
R2にて最適レギユレータ制御を行うが、急速で減速する
ため、M点までは制御入力U(k)を+側にしている。
M点は回転速度がR2以下になつた時であり、状態量X0を
新たな初期値として最適レギユレータ制御を行つている
のでハンチングが起こらず、速やかに目標値R2に収束し
ていることがわかる。Q点までR2の速度で最適レギユレ
ータ制御を行い、Q点からTR時間逆転制動を行い、次に
電動機をOFFし停止させる。
第9図は第8図の動作をマイクロコンピユータ1で実
行する時のフローチヤートである。
以上の様に、この発明によれば、リターン時の最高速
度R1からR2の移行を逆転制動により行つているので速や
かに行え、しかも速度がR2以下(第8図のM点)になつ
た時、定常時の状態量X0を初期値として、最適レギユレ
ータ制御を行つているので、光学系の振動がなく慣性力
も殆ど吸収することができ、停止モードに移行した時に
は殆ど慣性力のない状態にすることができる。このため
停止位置に正確に停止させることができると共に、クラ
ツチやブレーキを使用する必要もなく、スムーズな停止
制動を行わせることができ、更に停止領域の間隔を知る
ことができ、複写機の小型化を実現することができる。
〔効果〕
以上本発明によれば、 (1)リターンを短時間でスムーズに行わせることがで
きる。
(2)目標速度に対して、実速度の偏差が出ない最適レ
ギユレータ制御のため、PLL制御等を行う必要がなくな
り、回路が簡単になる。
(3)シミユレーシヨンでフイードバツクゲインや状態
量が求まるため、回路調整やプログラムを実験により調
整する必要がなくなるため、短期間の開発ができる。
等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る複写機光学系の速度制
御ブロツク図、第2図は同、最適レギユレータ制御のブ
ロツク図、第3図は複写機の光学系の要部斜視図、第4
図はインクリメンタルエンコーダの出力パルスと基準ク
ロツクのタイミングチヤート、第5図はその割込みルー
チンのフローチヤート、第6図は本発明に係る光学速度
制御方法の概要を示す図、第7図は速度制御シミユレー
シヨン結果を示す図、第8図は速度制御方法を説明する
ための図、第9図は第8図の動作をマイクロコンピユー
タで実行する時のフローチヤートである。 1……マイクロコンピユータ、5……状態指令手段、7
……駆動回路、8……電動機、9……速度検出手段。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複写機光学系と、この複写機光学系を駆動
    する電動機と、この電動機を駆動する手段と、前記電動
    機の動作状態を指令する状態指令信号を出力する状態指
    令手段と、前記電動機の速度を検出する手段と、前記状
    態指令信号と前記電動機の速度を検出する信号を入力し
    て、前記駆動手段に与える制御信号を演算するマイクロ
    コンピュータとを有する複写機光学系の速度制御方法に
    おいて、 前記複写機光学系のリターン時、複写機光学系があらか
    じめ設定された第1の制動開始位置に来た時にあらかじ
    め設定した目標速度になるように前記電動機を制御し、 前記複写機光学系が前記目標速度よりも低速になった時
    には、前記目標速度の定常時の状態量を新たな初期値と
    して前記マイクロコンピュータにセットして前記目標速
    度になるように前記電動機を制御し、 あらかじめ設定した第2の制動開始位置に来た時には、
    前記制御を解いて停止モードに移行させること、 を特徴とする複写機光学系の速度制御方法。
JP62157874A 1987-06-26 1987-06-26 複写機光学系の速度制御方法 Expired - Lifetime JP2551590B2 (ja)

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JPS60193543U (ja) * 1984-05-31 1985-12-23 富士ゼロックス株式会社 書籍原稿の綴部等の曲面に対する画像歪の補正機能を備えた複写機の走査露光装置

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