JP3102792B2 - スキャナ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像形成装置のスキャナの駆動を制御するス
キャナ制御装置に関し、特にスキャナ減速時および停止
時におけるスキャナ付勢を制御するスキャナ制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来における画像形成装置の一般的な光学系の機構概
略を第7a図に示し、その斜視図を第7b図に示す。

第7a図を参照して説明すると、原稿（図示せず）をセ
ットするコンタクトガラス１の下方には、スキャナ光学
系２が設けられており、原稿からの反射光による像がこ
のスキャナ光学系２を介してドラム状の感光体３上に結
像される。スキャナ光学系２は、照明光源2a,反射板2b,
第１ミラー2c等よりなる第１キャリッジ51と、第２ミラ
ー2d,第３ミラー2e等よりなる第２キャリッジ52と、結
像レンズ2fと、第４ミラー2g等からなる。2hは防塵ガラ
スである。なお、第１キャリッジ51と第２キャリッジ52
とは、走査中に原稿からの反射光路長が変化しないよう
に2:1の速度比で直流モータM7により往復走査駆動され
るようになっている。

第7b図を参照して説明する。直流モータのシャフトに
固定したプーリ60に、スキャナ光学系２と結合した駆動
ワイヤ61が巻回されている。駆動ワイヤ61は、その一端
61aから、スタッドプーリ62,第２キャリッジ52と結合さ
れた駆動プーリ63,ターンプーリ64,ブランケットプーリ
66,第１キャリッジ51に結合したブランケット67,駆動プ
ーリ63,タイトナプーリ68を通った他端61bに結合して閉
ループ状になっている。

第7b図に示すHP1はスキャナのホームポジションを検
出するスイッチ（フォトセンサ）である。同様にRP1は
スキャナの１つの往走査終了位置を検出するリミットス
イッチ、RP2はもう１つの往走査終了位置を検出するリ
ミットスイッチである。またこの図面には示してないが
変倍機構（すなわちレンズ）にもホームポジションを検
出するフォトセンサHP2が設けてある。このスイッチ
は、レンズがホーム位置および拡大位置にあるときにオ
ンするようになっている。往走査終了位置を２つのリミ
ットスイッチで検出しているのは、１つはスキャナフル
スキャン時に、変倍動作を行なうことによって変倍機
構、特にレンズの位置が変わり、スキャナがぶつかって
しまうので、その保護をするためである。RP1スイッチ
は往走査終了位置に、RP2スイッチは変倍機構に設けて
ある。

このような構成において、概略的には第7a図に示すよ
うなHP状態からスキャナ光学系２が右方向に走査駆動さ
れて原稿面を露光走査する。

露光走査を終了したスキャナ光学系２は、再びホーム
ポジションに向けて復動運動する。スキャナ光学系２の
復動時は一般に往動時よりも高速に駆動され、ホームポ
ジションHPに近づいたら減速制御を行なうようにしてい
る。そして、HP1がホームポジションHPを検出した時点
でモータM7の回転方向を逆転（スキャナ復動方向）から
正転（スキャナ往動方向）に切換えることにより、オー
バーラン位置からホームポジションHPに戻すものであ
る。

このようなスキャナ光学系２の動作の制御について以
下に詳細に説明する。

まず、スキャナ光学系２の往動復動の１サイクル分の
動作を考えると、第８図に示すようになる。第８図にお
いて、横軸は時間であり、縦軸はスキャナ駆動用モータ
の回転数（または第１キャリッジ51の速度）である。破
線は目標値であり、実際の回転数の変化は実線の状態と
なる。

また、復動時の減速制御動作は第９図に示すようにな
る。第９図において破線は目標速度である。一点鎖線で
示す動作特性Ａは、スキャナの摺動負荷が大きく一定の
フィードバックゲインで減速追値制御を行なった場合、
減速量のオーバーシュートが大きすぎてセンサHP1の手
前でスキャナが停止した場合を示す。また実線で示す動
作特性Ｂは、スキャナ摺動負荷が軽く一定のフィードバ
ックゲインで減速追値制御を行なった場合、ブレーキが
ききにくくHPセンサ通過時点でもスキャナのスピード低
下が小さくセンサHP1の通過時に逆モータM7に逆回転パ
ワーを与えてもセンサHP1をかなりオーバランして停止
した場合を示す。

第10図は、横軸に距離を示したもので、第９図で示す
A,Bの場合と、摺動負荷に対する各種フィードバック制
御値が最適で、減速後逆転ブレーキをかけホームポジシ
ョンHP近くに停止した場合を示す。前述のＡおよびＢの
場合は、第10図に示すように、設計上予定したホームポ
ジション領域を外れた位置で停止してしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のA,Bいずれの場合もホームポジションでの停止
制御が不十分でホームポジションからのずれが大きい。
復方向でホームポジションを越えて大きくオーバーラン
する場合は、スキャナ光学系２の他の部材へ衝突する。
また、連続コピーなど繰り返してスキャンする場合はス
キャナの１往復動の移動量が増え単位時間内にスキャン
出来る回数が減少（CPM:コピー枚／分がダウン）する。
さらに、摺動負荷が大きくて停止位置がホームポジショ
ンから復動側または往動側に大きくずれた場合は、停止
した位置から再びセンサHP1側へスキャナを駆動して第1
0図に示すホームポジション領域に停止させるためにモ
ータM7の再駆動を行なう必要があり、CPMがダウンす
る。

また急激な減速や再起動によって、スキャナが振動
し、この振動が次回のコピー動作までに収束しない場合
は、次回の画像のブレが生じてしまう。

本発明は、スキャナをよりホームポジションに近づけ
て停止させることを目的とする。

〔課題を解決するための手段１〕 本発明のスキャナ制御装置は、往復動作が可能なスキ
ャナ（51）；前記スキャナ（51）を駆動する電動機（M
7）；前記電動機（M7）に機械的に結合され電動機（M
7）の回転速度に比例する周波数の電気パルスを発生す
る信号発生手段（22）；信号発生手段（22）により発生
した電気パルスによりスキャナ（51）の速度（Ｖ）を検
出する速度検出手段（20）；スキャナ（51）の位置（CP
C）を検出する位置検出手段（20）；スキャナ（51）の
移動方向を検出する方向検出手段（26）；速度検出手段
（20）の検出した検出速度（Ｖ）と目標値（M0）とが合
致するように少なくとも両者（V,M0）の偏差に比例ゲイ
ン（Kps）を乗じた電力で、電動機（M7）を付勢制御
し、スキャナ（51）が基準位置（HP）を横切るとき電動
機（M7）に与える電力を復駆動電力から逆方向回転のブ
レーキ電力に切換えるフィードバック制御手段（20,2
1）；基準位置（HP）へのスキャナ（51）の位置決め駆
動において復駆動でスキャナ（51）が基準位置（HP）を
横切ってから方向検出手段（26）の検出方向が反転した
ときのスキャナ位置を検出する方向反転位置検知手段
（20）；および、方向反転位置検知手段（20）が検知し
たスキャナ位置の、基準位置（HP）に対する位置差が所
定値を越えると前記比例ゲイン（Kps）を高く更新する
ゲイン調整手段（20）；を備える。

なお、カッコ内の記号は後述する実施例の対応要素を
示す。

〔作用１〕 これによれば、フィードバック制御手段（20,21）が
速度検出手段（20）の検出した検出速度（Ｖ）と目標値
（M0）とが合致するように少なくとも両者（V,M0）の偏
差に比例ゲイン（Kps）を乗じた電力で、電動機（M7）
を付勢制御し、スキャナ（51）が基準位置（HP）を横切
るとき電動機（M7）に与える電力を復駆動電力から逆方
向回転のブレーキ電力に切換える。

また方向反転位置検知手段（20）が基準位置（HP）へ
のスキャナ（51）の位置決め駆動において復駆動でスキ
ャナ（51）が基準位置（HP）を横切ってから方向検出手
段（26）の検出方向が反転したときのスキャナ位置を検
知し、ゲイン調整手段（20）が、方向反転位置検知手段
（20）が検知したスキャナ位置の、基準位置（HP）に対
する位置差が所定値を越えると前記比例ゲイン（Kps）
を高く更新する。

従って通常、スキャナはその速度が実質上目標値に等
しくなるように、また所定の位置でブレーキ電力がかか
るように制御される。また、スキャナの摺動負荷の減少
によりスキャナが減速不足となってスキャナ速度が増大
し、HP復動距離が大となった場合でも、スキャナの方向
反転位置と基準位置との位置差により比例ゲインを高く
更新するので、HP復動距離を縮少する。

〔課題を解決するための手段２〕 本発明のスキャナ制御装置は、往復動作が可能なスキ
ャナ（51）；前記スキャナ（51）を駆動する電動機（M
7）；前記電動機（M7）に機械的に結合され電動機（M
7）の回転速度に比例する周波数の電気パルスを発生す
る信号発生手段（22）；信号発生手段（22）により発生
した電気パルスによりスキャナ（51）の速度（Ｖ）を検
出する速度検出手段（20）；スキャナ（51）の位置を検
出する位置検出手段（20）；速度検出手段（20）の検出
した検出速度（Ｖ）と目標値（M0）とが合致するように
少なくとも両者（V,M0）の偏差に比例ゲイン（Kps）を
乗じた電力で、電動機（M7）を付勢制御するフィードバ
ック制御手段（20,21）；スキャナ（51）の基準位置（H
P）への復駆動において基準位置（HP）到達までのスキ
ャナの停止を検出する停止検出手段（20）；停止検出手
段（20）の停止の検出に対応して前記比例ゲイン（Kp
s）を低く更新するゲイン調整手段（20）；を備える。

〔作用２〕 これによれば、フィードバック制御手段（20,21）が
速度検出手段（20）の検出した検出速度（Ｖ）と目標値
（M0）とが合致するように少なくとも両者（V,M0）の偏
差に比例ゲイン（Kps）を乗じた電力で、電動機（M7）
を付勢制御する。また、停止検出手段（20）がスキャナ
（51）の基準位置（HP）への復駆動において基準位置
（HP）到達までのスキャナの停止を検出し、ゲイン調整
手段（20）が停止検出手段（20）の停止の検出に対応し
て前記比例ゲイン（Kps）を低く更新する。

従って通常、スキャナはその速度が実質上目標値に等
しくなるように、また所定の位置でブレーキ電力がかか
るように制御される。また、スキャナの摺動負荷の増大
によりスキャナの減速が過大となり、スキャナが基準位
置より前で停止した場合でも、比例ゲインを低く更新す
るので、スキャナが基準位置に到達する前に停止するの
を防止する。

〔課題を解決するための手段３〕 前記手段２に加えて更に、スキャナ（51）の復駆動に
おいてスキャナが基準位置（HP）を横切るとき電動機
（M7）に与える電力を復駆動電力から逆方向回転のブレ
ーキ電力に切換えそして電動機（M7）の付勢を停止する
ブレーキ手段（20）；および、 ブレーキ手段（20）の電力切換えの後のスキャナ（5
1）の停止位置が基準位置（HP）よりも往動側にずれて
いるときには前記ブレーキ電力を低く更新し、復動側に
ずれているときには高く更新するブレーキ電力調整手段
（20）；を備える。

これによれば、前記作用２に加えて更に、ブレーキ電
力調整手段（20）が、ブレーキ手段（20）の電力切換え
の後のスキャナ（51）の停止位置が基準位置（HP）より
も往動側にずれているときには前記ブレーキ電力を低く
更新し、復動側にずれているときには高く更新する。

すなわちスキャナの停止位置に応じて停止時のブレー
キ力を変更するので、スキャナ（51）がよりホームポジ
ションの近くに停止し、スキャナ（51）の停止位置のば
らつきを防止する。

〔実施例〕

本発明の一実施例のスキャナの機構概略は、第7a図お
よび第7b図に示した従来のスキャナと同様のものである
が、その制御系の構成が異なる。

第１図に本実施例の制御系の構成概略を示す。この制
御系はマイクロコンピュータ20を主体に構成されてお
り、マイクロコンピュータ（以下CPUと記す）20にはμP
D7811Gを使用している。また、CPU20にはプログラマブ
ルインターバルタイマ21が接続されており、プログラマ
ブルインターバルタイマ21としてμPD8253Cを使用して
いる。

スキャナ光学系２の搬送用の直流モータM7は、駆動用
トランジスタTr1〜Tr4を介してCPU20に接続され駆動制
御される。直流モータM7は、トランジスタTr1,Tr3がオ
ン、Tr2,Tr4がオフの状態で時計方向（CW）に回転駆動
され、トランジスタTr1,Tr3がオフ、Tr2,Tr4がオンの状
態で反時間方向（CCW）に回転駆動される。なお、直流
モータM7が反時計方向（CCW）に回転するとスキャナ光
学系２は復動動作するように設定されている。

直流モータM7にはロータリーエンコーダ22が接続さ
れ、直流モータM7の回転量および回転方向に応じて位相
の異なる２つのパルス信号を発生する。１つはＡ相エン
コーダパルスENCAであり、もう１つはＢ相エンコーダパ
ルスENCBである。

Ａ相エンコーダパルスENCAはバッファ23を介してCPU2
0のカウンタインプット端子CIに入力される。CPU20はＡ
相エンコーダパルスENCAのパルス間隔をCPU内蔵のカウ
ンタφ12（CPU20の発振器24の発振周波数×1/12）によ
り計測する。また、このカウンタφ12のインプット端子
CIへの入力信号は割込みとなっている。この割込により
CPU20は、エンコーダ間隔の測定データ（TIMER/EVENT C
OUNTOR CAPTURE REGISTOR（ECPT）の値）を読み、この
データを基に直流モータM7の回転数（スキャンの速度）
の算出、目標回転数（目標速度）との偏差の算出、比例
・積分制御演算によるモータ制御量（パルス幅変調PWM
制御のON時間）の算出及び出力（プログラマブルインタ
ーバルタイマ21へのデータロード）を行なう。

エンコーダパルスENCAはバッファ23を介してＤフリッ
プフロップ26のクロック端子CLKに入力され、エンコー
ダパルスENCBはバッファ25を介してＤフリップフロップ
26のＤ端子に入力される。Ｄフリップフロップ26の出力
Ｑ（直流モータの回転方向を示す信号）がCPU20の入力
端子PC7に入力され、CPU20はこの出力Ｑより直流モータ
M7の回転方向を判断する。

プログラマブルタイマ21には発振器27が接続されてお
り、これによりクロック信号が得られる。また、直流モ
ータM7の制御はPWM制御にて行なわれるが、このPWM信号
はタイマ21により形成される。

プログラマブルタイマ21はカウンタ０とカウンタ１の
２つのカウンタを有している。カウンタ０にPWM周期の
データがロードされ、カウンタ０の出力OUT0からPWM周
期の方形波が出力される。この信号はカウンタ１のゲー
ト入力となっている。また、カウンタ１にはPWM信号のO
N時間データがCPU20よりロードされ、PWM周期に同期し
たワンショット出力がOUT1から出力される。このOUT1か
らの出力は、ゲート回路28,29を介してトランジスタTr3
またはTr4をON/OFF制御する。

第４図は、上述のPWM制御の波形例を示すものであ
る。この図では、ON時間tonが変化してもPWM周期ｔ（＝
ton＋toff）が一定であることを示す。

ところで、プログラマブルインターバルタイマ21とし
て用いたμPD8253Cにはモード０からモード５までの６
つのプログラムタイマのモードがあるが、本実施例では
モード３とモード１を設定している。カウンタ０はモー
ド３（方形波レート・ジェネレータ）に設定し、カウン
タ１はモード１（プログラマブル・ワンショット）に設
定する。PWM周期ｔは一定であるので、カウンタ＝０の
カウント数のロードは一度行なえばよい。そして、PWM
のton時間を変更する度にカウンタ０のカウント数をロ
ードする。

以下にモード３およびモード１について説明する。

第５図に、モード３（方形波レート・ジェネレータ）
のタイミングチャートを示す。この場合、入力クロック
のｎ分割カウンタとして動作する。なお、カウント数が
偶数の場合のデューティ比率は1/2であり、カウント数
が奇数の場合のデューティ比は（ｎ−１）/2nである。
例えばカウント数ｎ＝５の時には、デューティ比は2/5
（アクティブ・ロウ）となる。

すなわち、CPU20より入力されたコントロールワード
にて、このモードが選択されるとOUT0＝１となり、GATE
1＝１としてカウント数をロードする。これにより、カ
ウントが開始される。カウント数が偶数の時にはカウン
トの前半1/2がOUT0＝１、後半1/2がOUT0＝０となる。カ
ウント数が奇数の時にはカウントの前半（ｎ＋１）/2が
OUT0＝１、後半（ｎ−１）/2がOUT0＝０となる。またGA
TE1＝０とすると、その立下がりに同期してOUT0＝１と
なってカウントが停止し、その後GATE1＝１となると初
期値よりカウントが再開される。

カウント中にカウント数をロードすると、次のサイク
ルから新しいカウントが開始される。カウント数が偶数
の場合はカウンタは２ずつデクリメントされ、奇数の場
合はOUT0＝１の時には最初のクロックで１クデクリメン
トされ、２回目のクロックからは２ずつデクリメントさ
れる。

第６図に、プログラマブルタイマ21のモード１（プロ
グラマブル・ワンショット）のタイミングチャートを示
す。これは指定した長さのワンショット・パルス（アク
ティブ・ロウ）を出力するものである。

CPU20から入力されたコントロールワードによりこの
モード１が選択されるとOUT0＝１となり、カウント数の
ロード後に、GATE1の立上がりによりトリガされたカウ
ントを開始する。カウント中はOUT0＝０となり、カウン
トが終了すると再びOUT0＝１となる。つまり、パルス幅
がカウント数に対応したアクティブ・ロウのワンショッ
ト出力となる。カウント中にトリガをかけると（GATE1
を０から１にすると）、再び初期値よりカウントを開始
する。なお、カウント中にカウント数をロードしても実
行中のカウントには影響しないが、トリガをかけると新
しいカウン数でカウントを開始する。

以上のように、タイマ０によりPWM周期データを形成
し、該データをタイマ１のゲート入力としタイマ１にお
いてPWMのオン時間データを形成することにより、タイ
マ１の出力であるOUT1の出力パルスがPWMデータとな
る。

第2a図に、CPU20の制御フローチャートを示す。ま
ず、電源が投入されると（ステップ1:以下カッコ内では
ステップと言う語は省略する）、タイマ，フラグ等をク
リアし、初期化を行なう（２）。次にPWMの初期値を設
定し（３）、スタート指示があるまで待機する（４）。

スタート指示があるとスキャナの往動制御を行なう
（５）。往動制御ではスキャナが所定速度になるまで加
速制御を行ない、その後スキャナの定速制御を行なう。

センサRP1によりスキャナがリターン位置に到達した
ことを検出すると（６）、スキャナの復動制御を行なう
（７）。往動制御から復動制御に移ると、モータM7を逆
回転駆動とし、往動制御の時よりも速い速度でスキャナ
の定速制御を行ない、HP位置が近づくと減速制御を行な
う。

センサHP1によりHP位置検出すると（８）、カウンタC
PCを400にする（8a）。カウンタCPCはその値がキャリッ
ジのアドレスを表わし、HP位置検出のたびにその値を40
0にすることで、往復動作において発生するアドレスの
ずれを補正する。アドレスについては後述する。

次に、スキャナの停止制御を行なう（９）。停止制御
では、再びモータを逆回転駆動した後モータを停止す
る。

指定された回数の往復制御が終了するとステップ３に
戻りスタート指示があるまで待機し、指定された回数の
往復制御が終了していないとステップ５に戻り再び往動
制御を開始する（10）。

第2b図に、エンコーダ割込みによるCI割込処理のフロ
ーチャートを示す。このCI割込み処理ではまず、スキャ
ナ停止判定に用いるタイマTsをスタートし（11）、次に
PC7より取込んだフリップフロップ26の出力ＱがＨであ
るかを判断する（12）。出力ＱがＨであるとモータM7が
正転（往動動作）であるので、カウンタCPCの値を１イ
ンクレメントし（13）、出力ＱがＬであるとモータM7が
逆転（復動動作）であるので、カウンタCPCの値を１デ
クレメントする（14）。

次に周期カウントレジスタPCRの値を周期データレジ
スタPDRに入れ、PCRをクリアして、PCRによる時計カウ
ントをスタートする（15〜17）。すなわち、エンコーダ
間隔の測定データを読み取り周期の検出を行なう。この
データを基にモータM7の速度Ｖを算出する（18）。

さらにポームジションを通過したことを検出するフラ
グSCFが１であるかチェックし（19）、そうであるとリ
ターンし、フラグSCFが１であるとモータM7の速度Ｖと
目標値M0との偏差M0−Ｖを検出し、該偏差を基にPWM演
算を行ない（20）、PWM演算が終わるとこの値を基にプ
ログラマブルインターバルタイマ21へのデータロードを
行ってリターンする（21）。すなわち、ホームポジショ
ンを通過後はCI割込処理によるPWMの演算は行なわな
い。

ここで、CI割込みにおけるPWM演算について説明す
る。本実施例においてはモータM7の駆動制御にフィード
バック制御を用いており、スキャナモータに与えるPWM
値、つまり操作量Ynは以下のPI制御式で表わされる。

Yn＝Kp×en＋（1/Ki）×Σen ここで、enは目標値に対する現在速度の偏差である
（en＝M0−Ｖ）。またkpは比例ゲインであり、Kiは積分
ゲインである。なお目標値はメインルーチン（第2a図）
の往動，復動のそれぞれの制御において別個に設定す
る。

ところで本実施例では、スキャナ光学系の摺動負荷
を、反転または停止時のスキャナの位置情報から推測
し、減速制御におけるフィードバック制御のゲインにお
よび停止時に印加するPWM出力の値に反映している。こ
のため本実施例では、負荷変動を検知するために第３図
に示すような反転アドレス，スタートアドレスおよびブ
レーキアドレスを利用している。以下に各アドレスを説
明する。

（１）反転アドレス：スキャナがホームまでリターンし
た時に逆転から正転になるまでの逆回転のブレーキをか
けるが、この時に逆転から正転に回転方向が変化した地
点のスキャナのアドレス。

（２）スタートアドレス：スキャナがスタートする直前
に停止していたアドレス。

（３）ブレーキアドレス：スキャナの負荷が重く、ホー
ム手前で止まってしまった場合の停止アドレス。

本実施例では、ホームポジションHPのアドレスが400
パルスであり、往動時にスキャナが移動し、エンコーダ
22から１パルスが出力される毎にアドレスを加算する。
またリターン時には、エンコーダ22から１パルスが出力
される毎にアドレスを減算する。なお、往動か復動かの
判断はスキャナモータM7の回転方向によりCPU20が判断
する。

反転アドレスは、スキャナがセンサHP1を通過後に検
出される。例えば、390パルスでスキャナモータM7が逆
回転から正回転になった場合、反転アドレス量は10とな
る。この反転アドレス量は、スキャナリターンによりセ
ンサHP1を通過後にモータM7の反転が行なわれるため負
の値はとらない。

スタートアドレスは、スキャナのスタート開始時のス
タート位置のアドレスとなる。例えば、上述のように39
0パルスでモータM7が反転した場合、スキャナイナーシ
ャ等により少し前進して停止する。仮に、395パルスで
停止したとすると次回のスキャンのスタートアドレスは
395となり、反転時の駆動が大きくてセンサHP1を抜けて
410パルスで停止したとすると次回のスキャンのスター
トアドレスは410となる。

ブレーキアドレスは、ブレーキがききすぎてセンサHP
1の手前で停止したかを判断するアドレス情報である。
センサHP1に突入前であり、スキャナスタート時のアド
レス補正だけを受けた値で往動，復動のプロセスを経て
きているので、アドレスは必ずしも正確な値を示さない
場合が多い。つまり復動時にアドレスが400になった場
合でもスキャナがホームポジションにあるとは限らな
い。よってホームポジションの手前でアドレスが400以
下になることも有り得る。このため、停止位置が不明確
があるので、ホームの手前で停止したか、しないかの判
断に利用する。

第2c図に上述の各アドレスを用いた本実施例の「復動
制御」（第2a図の７）のフローチャートを、第2d図に
「停止制御」（第2a図の９）のフローチャートを示す。
第2c図を説明するとまず、スキャナの現在のアドレスが
所定値A1以上であるかをチェックし、そうであるとスキ
ャナがホームポジションから所定距離内の位置まで達し
ていないので、CI割込処理（第2b図）でスタートしたタ
イマTsをクリアして（73）、「定速制御」（74）を行な
う。

スキャナのアドレスが所定値A1より小さい場合はタイ
マTsがタイムオーバであるかをチェックし、タイムオー
バしていなければ、「減速制御」（75）を行なう。この
減速制御は、第2a図のステップ８においてホームポジシ
ョンが検出されるまで行なわれる。後述するが、「減速
制御」におけるPWM演算の比例ゲインKpsは、スキャナの
停止位置に基づいて変更される。

ところで、タイマTsはエンコーダ入力（パルス）があ
る毎に第2b図に示す「CI割込処理」で再スタートされる
ので、エンコーダ入力の周期がTs未満である（スキャナ
速度が所定値以上）ときにはタイマTsはタイムオーバし
ない。ところがスキャナが停止または停止と見なせる極
低速度（この後負荷によって停止する）になるとエンコ
ーダ入力の周期がTs以上（完全停止では無限大）とな
り、「CI割込処理」（第2b図）がTs以上の周期で実行さ
れるか全く実行されなくなるので、タイマTsがタイムオ
ーバする。

タイマTsがタイムオーバすると、このときのCPCの値
をレジスタAsに挿入する（76）。なお、Asはスキャナの
停止した位置のアドレスを示す。

次に、レジスタＮの値を１インクレメントし（77）、
減速制御時のPWM演算における比例ゲインKpsの値からレ
ジスタＮの値を減算し、比例ゲインKpsの値を更新する
（78）。比例ゲインKpsの値が１より小さい場合は、Kps
を１とする（79,80）。すなわち比例ゲインの下限を１
に限定する。

その後、スキャナ戻し処理を行ない（81）、後述する
「停止制御」（９）のステップ104に進む。スキャナ戻
し処理（81）では、プログラマブルインターバルタイマ
21により所定のワンショットパルスを形成し、これをモ
ータM7に与え、スキャナをホームポジション側に戻す。
スキャナがホームポジションを検出するまでこれを繰り
返すが、所定回繰返してもホームポジションを検出しな
い場合は、異常とする。

次に第2d図に示す「停止制御」（９）の動作について
説明する。この制御ではまず、レジスタＮの値を０にセ
ットする（91）。これはレジスタＮが、スキャナの停止
位置がホームポジションより手前に連続停止した回数を
示すものであり、「停止制御」（９）を開始するため
は、第2a図のステップ８のホームポジションの検出を経
ているので、「停止制御」（９）実行時はスキャナがホ
ームポジションを越えているからである。

次にホームポジションを通過していることを示すため
にフラグSCFを１とする（92）。フラグSCFが１になる
と、前述したように「CI割込処理」（第2b）図でのPWM
演算を停止する。

ここでスキャナ停止のためのPWM値を出力する（9
3）。本実施例では、スキャナを停止させるのにモータ
を逆回転させるが、この逆回転のためのPWM出力の値で
ある。

PWM出力が行なわれると、スキャナが反転するのを待
って（94）、CPCの値をレジスタAcに挿入する。つま
り、スキャナが実際に反転した時のアドレスを検出する
（95）。

検出したスキャナ反転時のアドレスが、370〜380の間
であれば減速制御時のPWM演算における比例ゲインKpsの
値を１加算した値に更新し、370以下であると比例ゲイ
ンKpsを２加算した値に更新する。スキャナ反転時のア
ドレスが380以上であると比例ゲインKpsの更新は行なわ
ない。なお、減速制御時のPWM演算は、CI割込（第2b
図）で説明した演算式により行なわれ、減速制御時の比
例ゲインがKpsとなり、フィードバック制御の目標値が
異なるだけである。

次に、比例ゲインの値が30より大きくなると比例ゲイ
ンを30とする（101,102）。すなわち比例ゲインの上限
を30に限定する。

その後スキャナが停止する程度の時間をおいたタイミ
ングでCPCの値をレジスタAsfに挿入して、スキャナの停
止位置を検出し（103）、この値Asfに基づいて停止時に
印加するPWM値を変更する（104）。なお、スキャナがホ
ームポジションの手前で停止した場合は、第2c図に示し
た前述の「復動制御」（７）のステップ76で検出した値
Asの値に基づいてPWM値は変更される。

スキャナ停止位置（スタートアドレス）に対する、停
止時に印加するPWM値は、第１表に基づいて変更され
る。

その後、フラグSCFをクリアし（105）、スキャナをホ
ームポジション領域（アドレスが380〜400）に戻す処理
（106〜113）が行なわれる。以下この処理について説明
すると、まず停止位置、すなわちAsfの値が400より大き
い場合は、スキャナがホームポジション領域より手前に
あることになるので、レジスタN1の値を１インクレメン
トし（110）、スキャナ戻し処理を行なう（111）。スキ
ャナ戻し処理は、プログラマブルインターバルタイマ21
により所定パルス幅のワンショットパルスを形成し、こ
れをモータM7に与え、スキャナを微小距離だけ戻す（モ
ータ逆転）。この時CPCの値が変化するのでAsfの値もこ
れに合わせて変更する。スキャナ戻しを３回行なっても
Asfの値が400より小さくならなければ、異常処理（11
4）を行なう。

同様に、停止位置、すなわちAsfの値が380より小さい
場合は、スキャナがホームポジション領域をオーバした
位置に停止していることになるので、レジスタN1の値を
１インクレメントし（112）、スキャナ送り処理を行な
う（113）。スキャナ送り処理は、プログラマブルイン
ターバルタイマ21により所定パルス幅のワンショットパ
ルスを形成し、これをモータM7に与え、スキャナを微小
距離だけ送る（モータ正転）。この時CPCの値が変化す
るのでAsfの値もこれに合わせて変更する。スキャナ送
りを３回行なってもAsfの値が380より大きくならなけれ
ば、異常処理（114）を行なう。

Asfの値が380〜400の間に納まるとN1をクリアして、
リターンする（109）。

なお第３図は、減速から停止にかけてのスキャナの動
作特性を示すものである。

以上のように本実施例では、スキャナの停止位置およ
びモータの反転位置に基づいて減速制御時のPWM演算の
比例ゲインを変更し、またスキャナの停止位置（スター
トアドレス）に基づいて停止時のPWM出力の値を変更す
る。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、スキャナの摺動負荷の減少によ
りスキャナが減速不足となってスキャナ速度が増大し、
HP復動距離が大となった場合でも、スキャナの方向反転
位置と基準位置との位置差により比例ゲインを高く更新
するので、HP復動距離を縮少する。

また、スキャナの摺動負荷の増大によりスキャナの減
速が過大となり、スキャナが基準位置より停止した場合
でも、比例ゲインを低く更新するので、スキャナが基準
位置に到達する前に停止するのを防止する。

さらに、スキャナの停止位置に応じて停止時のブレー
キ力を変更するので、スキャナ（51）がよりホームポジ
ションの近くに停止し、スキャナ（51）の停止位置のば
らつきを防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の制御系の構成概略を示す
ブロック図である。 第2a図は、第１図に示すCPU20の制御動作を示すフロー
チャートである。 第2b図は、第１図に示すCPU20のCI割込処理の動作を示
すフローチャートである。 第2c図は、第2a図に示す「復動制御」（７）の内容を示
すフローチャートである。 第2d図は、第2a図に示す「停止制御」（９）の内容を示
すフローチャートである。 第３図は、本実施例のスキャナの動作特性を示すグラフ
であり、本実施例で利用した各アドレスを示すものであ
る。 第４図は、第１図に示すプログラマブルインターバルタ
イマ21によるPWM制御出力を示すタイムチャートであ
る。 第５図は、第１図に示すプログラマブルインターバルタ
イマ21のモード３にタイムチャートである。 第６図は、第１図に示すプログラマブルインターバルタ
イマ21のモード１にタイムチャートである。 第7a図は、従来のスキャナの機構概略を示す側面図であ
り、第7b図はその斜視図を示す。 第８図は、従来のスキャナの１往復サイクルの動作特性
を示すグラフである。 第９図は、従来のスキャナの復動から停止にかけての動
作特性を示すグラフである。 第10図は、従来のスキャナの停止位置において定位置に
停止した場合（上）、定位置に達しないで停止した場合
（中）、および定位置をオーバした場合（下）の特性を
示すグラフである。 1:コンタクトガラス、2:スキャナ光学系 2a:照明光源、2b:反射板 2c:第１ミラー、2d:第２ミラー 2e:第３ミラー、2f:結像レンズ 2g:第４ミラー、2h:防塵ガラス 51:第１キャリッジ（スキャナ）、52:第２キャリッジ HP1:ホームポジションセンサ RP1,RP2:リターンポジションセンサ M7:スキャナモータ（電動機） 20:CPU（速度検出手段，停止検知手段，位置検出手段，
方向反転位置検出手段，ゲイン調整手段，ブレーキ手
段，ブレーキ電力調整手段） 21:プログラマブルインターバルタイマ（20,21:フィー
ドバック制御手段） 22:エンコーダ（信号発生手段） 26:フリップフロップ（方向検出手段）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】往復動作が可能なスキャナ； 前記スキャナを駆動する電動機； 前記電動機に機械的に結合され電動機の回転速度に比例
   する周波数の電気パルスを発生する信号発生手段； 信号発生手段により発生した電気パルスによりスキャナ
   の速度を検出する速度検出手段； スキャナの位置を検出する位置検出手段； スキャナの移動方向を検出する方向検出手段； 速度検出手段の検出した検出速度と目標値とが合致する
   ように少なくとも両者の偏差に比例ゲインを乗じた電力
   で、電動機を付勢制御し、スキャナが基準位置を横切る
   とき電動機に与える電力を復駆動電力から逆方向回転の
   ブレーキ電力に切換えるフィードバック制御手段； 基準位置へのスキャナの位置決め駆動において復駆動で
   スキャナが基準位置を横切ってから方向検出手段の検出
   方向が反転したときのスキャナ位置を検知する方向反転
   位置検知手段；および、 方向反転位置検知手段が検知したスキャナ位置の、基準
   位置に対する位置差が所定値を越えると前記比例ゲイン
   を高く更新するゲイン調整手段； を備える、スキャナ制御装置。
2. 【請求項２】往復動作が可能なスキャナ； 前記スキャナを駆動する電動機； 前記電動機に機械的に結合され電動機の回転速度に比例
   する周波数の電気パルスを発生する信号発生手段； 信号発生手段により発生した電気パルスによりスキャナ
   の速度を検出する速度検出手段； スキャナの位置を検出する位置検出手段； 速度検出手段の検出した検出速度と目標値とが合致する
   ように少なくとも両者の偏差に比例ゲインを乗じた電力
   で、電動機を付勢制御するフィードバック制御手段； スキャナの基準位置への復駆動において基準位置到達ま
   でのスキャナの停止を検出する停止検出手段；および、 停止検出手段の停止の検出に対応して前記比例ゲインを
   低く更新するゲイン調整手段； を備える、スキャナ制御装置。
3. 【請求項３】更に、スキャナの復駆動においてスキャナ
   が基準位置を横切るとき電動機に与える電力を復駆動電
   力から逆方向回転のブレーキ電力に切換えそして電動機
   の付勢を停止するブレーキ手段；および、 ブレーキ手段の電力切換えの後のスキャナの停止位置が
   基準位置よりも往動側にずれているときには前記ブレー
   キ電力を低く更新し、復動側にずれているときには高く
   更新するブレーキ電力調整手段； を備える、請求項２記載のスキャナ制御装置。