JP3397867B2

JP3397867B2 - 走行体駆動装置

Info

Publication number: JP3397867B2
Application number: JP34525093A
Authority: JP
Inventors: 俊幸安藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 2003-04-21
Anticipated expiration: 2018-04-21
Also published as: JPH07175135A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走行体駆動装置に係り、
例えば、原稿台上に載置された原稿を光学的に読み取
り、原稿画像を得る画像読み取り装置に使用される走行
体駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原稿台上に置かれた原稿を、読取用光源
を備えた第１走行体と、この第１走行体の１／２の速度
比を持つ第２走行体とを同一の副走査方向に走査して前
記原稿に記載された画像を読取り、この読み取られた画
像をレンズにより集光して受光装置に投影結像させるこ
とによって原稿画像を得る画像読取装置が、工場やオフ
ィス等で広く普及している。このような画像読取装置に
おける、第１走行体や第２走行体を駆動する走行体駆動
装置として、例えば特開平３−２３４３５号公報で提案
されている。この走行体駆動装置は、２対１の速度で同
一方向に移動する第１、第２走行体の片側または両側に
ワイヤを掛け渡し、第１、第２走行体のいづれか一方を
リニアモータで駆動し、ワイヤと動プーリの作用で他方
の走行体を駆動したものである。この走行体駆動装置に
よれば、リニアモータを使用することで、ギヤとワイヤ
系等による回転−リニア変換系で回転モータの動力をリ
ニアに変換して走行体を駆動する従来の方法に比べて、
伝達・変換系による振動が生じないために、高精度な副
走査駆動が可能である。

【０００３】また、本出願人による未公開の出願に、２
つの走行体を２対１の速度で駆動して原稿を読み取る画
像読取装置の走行体駆動装置において、ワイヤのかわり
にスチールベルトを掛け回し、さらに第１もしくは第２
走行体のいづれか一方をリニアモータもしくは超音波モ
ータで駆動するようにしたものが提案されている。この
走行体駆動装置によれば、副走査駆動の高精度化が可能
になる。このように、従来の走行体駆動装置では、リニ
アモータや超音波モータを使用することで副走査駆動系
の改善が図られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
走行体駆動装置では、いづれもフィードバック信号であ
る速度や位置をセンシングするエンコーダについては、
触れていない。通常良く用いられる方法は、任意の１箇
所にリニアエンコーダを設置し、この出力信号によりリ
ニアモータを制御する方法である。しかし、この方法で
は、リニアエンコーダの位置とリニアモータの位置とが
異なるので、リニアエンコーダの出力は正確なフィード
ッバック信号ではないという欠点がある。

【０００５】そこで本発明は、正確なリニアモータの制
御信号を求め、正確なフィードバック制御を行うことが
可能な走行体駆動装置を提供することを第１の目的とす
る。また、状態が変化した場合でも、常に正確な走行体
の制御を行う事が可能な走行体駆動装置を提供すること
を第２の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、それぞれ光学素子を保持する第１走行体および第２
走行体の一方を主駆動側としてダイレクトドライブし、
他方をベルト、ワイヤ等の伝達手段を用いて従動させる
事により、２対１の速度比で副走査方向に移動させて画
像を読み取る画像読み取り装置に用いる走行体駆動装置
において、同一の走行体に２つのリニアエンコーダを離
して配置し、この２つのリニアエンコーダの出力信号に
基づくフィードバック信号と、少なくとも一方のリニア
エンコーダとリニアモータとの距離と、２つのリニアエ
ンコーダ間の距離から、リニアモータに加えるフィード
バック信号を作成する信号作成手段を具備させて前記第
１の目的を達成する。請求項２記載の発明では、それぞ
れ光学素子を保持する第１走行体および第２走行体の一
方を主駆動側としてダイレクトドライブし、他方をベル
ト、ワイヤ等の伝達手段を用いて従動させる事により、
２対１の速度比で副走査方向に移動させて画像を読み取
る、画像読み取り装置に用いる走行体駆動装置におい
て、同一の走行体に２つのリニアエンコーダを離して配
置し、画像読み取り装置のプリスキャン時に、この２つ
のリニアエンコーダの出力信号に基づくフィードバック
信号と、少なくとも一方のリニアエンコーダとリニアモ
ータとの距離と、２つのリニアエンコーダ間の距離か
ら、リニアモータ制御用のフィードバック信号をある一
つのリニアエンコーダの出力信号に基づくフィードバッ
ク信号から作成するための係数を決定する係数決定手段
を具備させて、前記第２の目的を達成する。請求項３記
載の発明では、請求項２記載の走行体駆動装置におい
て、前記係数決定手段は、２つのリニアエンコーダから
の位置情報を、リニアエンコーダの出力信号に基づくフ
イードバック信号とし、これらの位置情報と、少なくと
も一方のリニアエンコーダとリニアモータとの距離と、
２つのリニアエンコーダ間の距離から、リニアモータ制
御用のフィードバック信号をある一つのリニアエンコー
ダの出力信号に基づくフィードバック信号から作成する
ための係数を決定する。請求項４記載の発明では、請求
項２記載の走行体駆動装置において、前記係数決定手段
は、２つのリニアエンコーダからの速度情報を、リニア
エンコーダの出力信号に基づくフイードバック信号と
し、これらの速度情報と、少なくとも一方のリニアエン
コーダとリニアモータとの距離と、２つのリニアエンコ
ーダ間の距離から、リニアモータ制御用のフィードバッ
ク信号をある一つのリニアエンコーダの出力信号に基づ
くフィードバック信号から作成するための係数を決定す
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の走行体駆動装置における一実
施例を図１ないし図１８を参照して詳細に説明する。図
１は走行体駆動装置が使用される画像読取装置の光学系
の概略構成を表したものである。コンタクトガラス１に
置かれた画像原稿０は光源としてのハロゲンランプ２に
より照明され、その反射光が第１ミラー３、第２ミラー
４、第３ミラー５により折り返され、レンズ６により読
み取り素子例えばＣＣＤセンサ７に投影される。画像の
読み取りは、ＣＣＤセンサの自己走査による主走査と、
第１ミラー３、ハロゲンランプ２、を設置した第１走行
体８と第２、３ミラーを設置した第２走行体２０４（図
１には図示しない。）の速度比２対１の図１中Ａ方向へ
の副走査により画像原稿０の全域の読み取りを可能にし
ている。

【０００８】図２は、ダイレクトドライブとしてリニア
直流モータを用いて第２走行体をダイレクト駆動した場
合の走行体駆動装置の一例を示し、また、図３は第２走
行体とリニア直流モータ、および２つのリニリニアエン
コーダの相対位置関係を表す図として、図２を左側から
みたところを表したものである。第１の実施例では、同
一の走行体に２つのリニアエンコーダ２１０、２１１を
離して設置し、この２つのリニアエンコーダ２１０、２
１１の出力信号に基づくフィードバック信号と、少なく
とも一方のリニアエンコーダ２１０（または２１１）と
リニアモータとの距離と、２つのリニアエンコーダ２１
０、２１１間の距離から、リニアモータに加えるフィー
ドバック信号を作成する。これによって、正確なリニア
モータの制御信号を求め、正確なフィードバック制御を
行う事ができる。

【０００９】以下、その具体的構成について説明する。
原稿読み取り用の光源２および反射ミラー３を保持する
第１走行体８は、一端に２箇所の軸受け部２０１Ａ、２
０１Ｂを備え、他端に一箇所の軸受け部２０１Ｃを備え
ている。この第１走行体８は、２箇所の軸受け部２０１
Ａ、２０２Ｂが第１ガイド軸２０２に嵌合されており、
他端の軸受け２０１Ｃが、第２ガイド軸２０３に当接し
ている。一方、第２走行体２０４は、両端に、それぞれ
２箇所の軸受け２０５Ａ、２０５Ｂと２０５Ｃ、２０５
Ｄを備えている。軸受け２０５Ａと２０５Ｂは、第１ガ
イド軸２０２に嵌合されており、軸受け２０５Ｃと２０
５Ｄは、第２ガイド軸２０３に当接している。

【００１０】第２走行体２０４の下側には、磁気回路形
成用の可動バックヨーク２０６および図示しないコイル
基板を介して駆動用のコイル２０７が取付けられ、それ
と対向する位置にはコイル２０７と一定のエアーギャッ
プを保ち、かつ表面のＳＮ極が副走査方向に交互になる
ように磁石２０８が、やはり磁気回路形成用の固定バッ
クヨーク２０９を介して本体に設置されている。また、
第２走行体２０４の任意の２箇所にはリニアエンコーダ
２１０、２１１が設置されている。図２、３では、第２
走行体２０４には光源およびセンサーを含んだ可動部分
２１０Ａ、２１１Ａが取付けられており、本体に固定さ
れているリニアスケールを含んだリニアエンコーダの固
定部分２１０Ｂ、２１１Ｂとあわせて、いわゆる光学式
リニアインクリメンタルエンコーダを形成している。な
お、リニアエンコーダであれば、この他、磁気式のもの
等の他の構成を採用することも可能である。

【００１１】この構成に於いて、２つのリニアエンコー
ダ２１０、２１１の出力信号をもとに、図示しない制御
系により、コイル２０７に電流を流すと、第２走行体２
０４を図２中Ａ方向へダイレクトドライブで副走査駆動
できる。なお、ここでは、ダイレクトドライブとしてリ
ニア直流モータを例にあげたが、リニア超音波モータ等
ダイレクトドライブであれば、特にこれに限るものでは
ない。

【００１２】図２に示すように、第１走行体８の第１ガ
イド軸２０２の外側には第１ベルト２１２が掛けられ、
また、第２走行体２０４の第２ガイド軸２０３の外側に
は第２ベルト２１３が掛けられている。おな、両ベルト
の掛け方、動作等は全く同じなので、第１ベルト２１２
の側面図を図４Ａ、Ｂに示し、第１ベルト２１２を中心
に説明する。第１ベルト２１２の一端および他端は、ベ
ルトエンド３００、３００′によって、画像読取装置本
体の異なる位置にそれぞれ固定されている。この第１ベ
ルト２１２は、第２走行体２０４の２箇所の軸受け２０
５Ａ、２０５Ｂ（第２ベルト２１３では２０５Ｃ、２０
５Ｄ）に設けられた図示しない軸に支持された動プーリ
２１４Ａ、２１４Ｂ（第２ベルト２１３では２１４Ｃ、
２１４Ｄ）の各々に半周づつ掛け回されている。また、
動プーリ２１４Ａ、２１４Ｂ（第２ベルト２１３では２
１４Ｃ、２１４Ｄ）の中間部分の第１ベルト２１２（第
２ベルト２１３）には、所定の位置で第１走行体８が、
第１走行体クランプ２１５Ａ（第２ベルトでは２１５
Ｂ）によりクランプされている。

【００１３】このような構成の走行体駆動装置におい
て、第１走行体を図２の矢印Ａ方向にダイレクトドライ
ブさせると、第１ベルト２１２と２個の動プーリ２１４
Ａ、２１４Ｂおよび、第２ベルト２１３と２個の動プー
リ２１４Ｃ、２１４Ｄの動作によって、第１走行体８を
両側から第２走行体２０４の２倍の速度で従動する。こ
れにより、第１、第２走行体８、２０４は、２対１の速
度比による副走査駆動が可能になる。図４Ａは、副走査
開始の状態を、図４Ｂは副走査終了の状態をそれぞれ表
したものである。また、図４中矢印Ａ方向は、図１、２
中矢印Ａ方向と同一方向を表したものである。ここで第
１ガイド軸２０２に嵌合する４個の軸受け２０１Ａ、２
０１Ｂ、２０４Ａ、２０４Ｂとしては、例えば、転がり
軸受けと加圧部材を組み合わせたものでも、また、丸棒
と丸穴を組み合わせた摺動軸受けでもよい。また、第
１、第２ベルト２１２、２１３としては、金属性のもの
や、ゴム性その他ベルトであれば材質は特に問わないだ
けでなく、ワイヤ等を用いることも可能である。

【００１４】図５は、図２、３における２つのリニアエ
ンコーダによる速度の計測結果とリニア直流モータの位
置でのフィードバックすべき速度の関係を表したもので
ある。この図５において、ｖ１は第１ガイド軸側のリニ
アエンコーダ（２１０）による速度の計測結果であり、
ｖ２は第２ガイド軸側のリニアエンコーダ（２１１）に
よる速度の計測結果である。また、ｖＬＤＭはリニア直
流モータ部でのフィードバックすべき速度である。今、
ふたつのリニアエンコーダ２１０と２１１との間隔を
ａ、第１ガイド軸側のリニアエンコーダ２１０とリニア
直流モータの中央部との間隔をｂとする。副走査の最中
において、走行体はひとつの剛体とみなせるので、第１
ガイド軸側のリニアエンコーダ２１０を基準に考える
と、副走査の運動は図５のようにモデル化することがで
きる。ここで、図５の矢印Ａの方向は、副走査読み取り
の方向で、図１、２の矢印Ａ方向と同一である。図５か
らリニア直流モータ部のフィードバックすべき速度は、
次の数式１で表すことができる。

【００１５】

【数１】

【００１６】ここで、（ｂ／ａ）と（（ａ−ｂ）／ａ）
は、走行体駆動装置の機械的な配置が決定すれば、定数
になるので、この計算はデジタルの場合、アナログの場
合、共に容易に実現することが可能である。

【００１７】図６は、この第１の実施例における制御装
置の構成をブロック図で表したものである。６０１はマ
イクロコンピュータであり、マイクロプロセッサ６０
２、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）６０３、ランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）６０４がそれぞれバス６０５
を介して接続されている。６０６はリニア直流モータの
状態を指令する状態指令信号を出力する指令発生装置で
あり、速度指令信号等を発生する。この指令発生装置６
０６の出力もバスライン６０５へ接続されている。６０
７、６０８は２つのリニアエンコーダ２１０、２１１の
出力を処理して、デジタル数値に変換する状態検出用イ
ンターフェイス装置であり、それぞれリニアエンコーダ
の出力パルスを計数するカウンタを備えている。

【００１８】制御装置は、また、駆動用インターフェイ
ス装置６０９を備えており、マイクロコンピュータ６０
１の演算結果のデジタル値を駆動装置６１０を構成する
パワー半導体、たと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。駆動装置６１０はこ
のパルス状信号に基づき動作し、リニア直流モータ６１
１に印加する電圧を制御する。この結果、リニア直流モ
ータ６１１、すなわちリニア直流モータに取り付けられ
た第１、第２走行体すべてを含んだ副走査走行体６１２
は所望の速度で駆動される。リニア直流モータ６１１
（走行体６１２）の速度は前述の２つのリニアエンコー
ダ２１０、２１１とインターフェイス装置６０７、６０
８で検出され、マイクロコンピュータ６０１に取り込ま
れる。なお、以上はディスクリートタイプのマイクロコ
ンピュータを用いた場合の説明であるが、指令発生装置
６０６、駆動用インターフェイス装置６０９、状態検出
用インターフェイス装置６０７、６０８が１チップ化さ
れたマイクロコンピュータを用いても同様の機能が得ら
れる。

【００１９】ここで、リニア直流モータ６１１（走行体
６１２）の速度を検出する方法について、図６に示す２
つのリニアエンコーダ２１０、２１１の出力を処理す
る、２つの状態検出用インターフェイス装置６０７、６
０８の処理方法について述べる。おな、２つの条件検出
用インターフェイス装置６０７と６０８の機能、動作は
まったく同一なので、ここでは６０７の一方について説
明する。状態検出用インターフェイス装置６０７は、リ
ニアエンコーダ２１０の出力をマイクロプロセッサ６０
２の割り込みに供給するようになっている。また、図７
に示す、基準クロック（ＣＬＫ）をカウントするカウン
タを備えている。図７において、リニアエンコーダ２１
０の出力パルスＯＢのエッッジ７０１が到達する直前の
状態から説明する。カウンタはＯＢパルスの周期をＣＬ
Ｋ信号をもとに、与えられたカウント値（例えば０ＦＦ
ＦＦＨ）からデクリメントカウントを実行する。エッジ
７０１がマイクロプロセッサ６０２の割り込みへ到達す
ると、割り込みルーチンが実行開始される。

【００２０】図８は、この割り込みルーチンの動作を表
したものである。出力パルスＯＢのエッジ７０１がマイ
クロプロセッサ６０２の割り込みへ到達すると、カウン
タのデクリメントカウント値は、状態検出用インターフ
ェイス装置６０７の内蔵レジスタにラッチされる（ステ
ップ１）。次にラッチされたデクリメントカウント値
を、図６のＲＡＭ６０４へ格納する（ステップ２）。そ
して、Ｔｎのパルス周期をカウントするためのカウント
初期値（０ＦＦＦＦＨ）を与え、再度デクリメントカウ
ントを開始し（ステップ３）、割り込みの処理を終了す
る。再度エッジ７０２がマイクロプロセッサ６０２の割
り込みへ到達すると、以上のステップ１からステップ３
までの各処理が繰替えされる。このとき、速度ｖ１
（ｉ）は次の数式２によって求められる。ただし、Ｔｃ
ｌｋはＣＬＫ周期を表し、Ｎｅは単位長さ当たりのリニ
アインクリメンタルエンコーダ分割数を表し、ｎはＣＬ
Ｋカウント数で、（０ＦＦＦＦＨ−デクリメントカウン
ト数）を表し、ｋは速度への単位換算定数を表す。

【００２１】

【数２】

【００２２】図９は、第１の実施例の走行体駆動装置に
おける制御系をブロックで表したものである。この制御
系では、制御対象である走行体を含んだリニア直流モー
タ９０１を備えている。リニアエンコーダ２１０（図９
には示さず）の出力信号をもとに検出された速度ｖ１
（ｉ−１）はブロック９０２で、前記した数式１で与え
られた定数（（ａ−ｂ）／ａ）がかけられ、演算部９０
３に与えられている。また、もうひとつのリニアエンコ
ーダ２１１（図９には示さず）の出力信号をもとに検出
された速度ｖ２（ｉ−１）は、ブロック９０４で、やは
り前記した数式１式で与えられた定数（ｂ／ａ）がかけ
られ、演算部９０３に与えられている。このときこの定
数で用いられているａ、ｂの意味は前述図で示したとお
りである。

【００２３】演算部９０３では、２つの入力が加えられ
てリニア直流モータ部の速度ｖＬＤＭ（ｉ−１）を求め
ている。この求められたリニア直流モータ部の速度ｖＬ
ＤＭ（ｉ−１）はフィードバックループ９０５を経て、
演算部９０６に与えられている。この演算部９０６で
は、指令発生装置６０６から出力された制御目標値Ｒ
（ｉ）とフィードバックループ９０５からの差ｅ（ｉ）
が算出される。この差ｅ（ｉ）はブロック９０７で積分
され、ブロック９０８で定数ＫＩがかけられ、演算部９
０９に与えられている。また同時に差ｅ（ｉ）はブロッ
ク９１０で定数ＫＰがかけられ演算部９０９に与えられ
ている。演算部９０９では、２つの入力を加えて、リニ
ア直流モータ９０１への入力電圧ｕ（ｉ）を求めてい
る。ここで、制御電圧値ｕ（ｉ）はリニア直流モータに
出力され、走行体は副走査駆動され、以上のループを繰
り返す。数式１によるリニア直流モータ部の速度ｖＬＤ
Ｍ（ｉ−１）の計算も含めて、制御演算すべてはマイク
ロコンピュータ６０１内の数値演算で行われるので、簡
単に実現することができる。なお、ここでは、制御方法
として、デジタルのＰＩ制御を例にとって説明したが、
制御方法はアナログでも、また、ＰＩＤ制御でも、さら
には現代制御でもかまわない。

【００２４】以上説明したように、第１の実施例では、
それぞれ光学素子を保持する第１走行体８および第２走
行体２０４を、第１もしくは第２走行体８、２０４のど
ちらか一方を主駆動側としてダイレクトドライブし、他
方をベルト、ワイヤ等の伝達手段を用いて従動させる事
により、２対１の速度比で副走査方向に移動させて画像
を読み取る画像読み取り装置に用いる走行体駆動装置に
おいて、同一の走行体に２つのリニアエンコーダ２１
０、２１１を離して設置し、この２つのリニアエンコー
ダの出力信号に基づくフィードバック信号と、少なくと
も一方のリニアエンコーダとリニアモータとの距離と、
２つのリニアエンコーダ間の距離から、リニアモータに
加えるフィードバック信号を作成しているので、正確な
リニアモータの制御信号を求め、正確なフィードバック
制御を行う事ができる。

【００２５】次に第２の実施例について説明する。図１
０に、第２の実施例のうち、ダイレクトドライブとして
リニア直流モータを用いて、第２走行体２０４をダイレ
クト駆動した場合の走行体駆動装置の一例を示す。ま
た、図１１には第２走行体とリニア直流モータ、および
ひとつのリニアエンコーダ１００１の相対位置関係を表
す図として、図１０を左側からみたところを示す。な
お、図１０、１１において、図２、図３で説明した第１
の実施例と同一機能を有する同一部分については、同一
の符号を付して、その説明を適宜省略することにする。
また、スチールベルト等のベルトやワイヤによる走行体
の従動方法も図４と同様なのでここでの説明を省略す
る。

【００２６】この第２の実施例では、図１０、１１に示
すように、第２走行体２０４の任意の１箇所に、リニア
エンコーダ１００１が設置されている。また、第２走行
体２０４には光源およびセンサーを含んだ可動部分１０
０１Ａが取付けられており、本体に固定されているリニ
アスケールを含んだリニアンコーダの固定部分１００１
Ｂとあわせて、いわゆる光学式リニアインクリメンタル
エンコーダを形成している。なお、リニアエンコーダで
あれば、この他、磁気式のもの等の他の構成とすること
も可能である。

【００２７】このように構成された走行休駆動装置に於
いて、ただひとつのリニアエンコーダ１００１の出力信
号をもとに図示しない制御系により、コイル２０７に電
流を流すと、第２走行体２０４を図１０中Ａ方向へダイ
レクトドライブで副走査駆動することができる。なお、
ここでは、ダイレクトドライブとしてリニア直流モータ
を例にあげたが、リニア超音波モータ等の種々のダイレ
クトドライブを使用することが可能である。

【００２８】第２の実施例における走行体駆動装置で
は、ガイドレールを副走査方向と完全に平行にすること
が望ましいが、実際にはほとんど不可能に近く、ガイド
レールに曲率を持ってしまうのが普通である。ガイドレ
ールに曲率があると、リニアエンコーダの位置とリニア
直流モータの位置とが異なる。このようすを図１２に示
す。一般にガイドレールに曲率が生じるといっても、か
なり小さいので、走行体の運動は、図１２に示したよう
に回転運動ではあるが、走行体上の各点は近似的に並進
運動をしたとみなすことができる。走行体は、ガイドレ
ールの曲率により、Ｏ点を中心に第２走行体２０４の第
２ガイド軸上の軸受け２０５Ｃ点において、曲率半径ｒ
で回転運動しているとする。軸受け２０５Ｃと同第２走
行体２０４の第１ガイド軸２０２側に取り付けたリニア
エンコーダ１００１の間隔をｃとし、リニア直流モータ
の中央部とリニアエンコーダの間隔をｄとする。ｖ１１
はリニアエンコーダ１００１による速度の計測結果で、
ｖ１２は軸受け２０５Ｃでの速度を、また、ｖＬＤＭ
は、リニア直流モータ部でのフィードバックすべき速度
を表している。副走査の最中において、走行体はひとつ
の剛体とみなせるので、軸受け２０５Ｃでの速度ｖ１２
は、次の数式３で表すことができ、また、図１２からリ
ニア直流モータ部のフィードバックすべき速度は、次の
数式４で表される。

【００２９】

【数３】

【００３０】

【数４】

【００３１】（（ｒ−ｃ＋ｄ）／（ｒ−ｃ））は、走行
体駆動装置の機械的な配置のみによって決定される定数
になるので、この計算はディジタルの場合、アナログの
場合、共に容易に実現することが可能である。

【００３２】図１３は、第２の実施例の走行体駆動装置
における制御装置の構成をブロック図で表したものであ
る。なお、図６に示した第１の実施例における制御装置
と同一の機能を有する部分には同一の符号を付して、適
宜その説明を省略することにする。第２の実施例では、
第２走行体２０４の第１ガイド軸２０２側に固定されて
いるリニアエンコーダ１００１の出力が、状態検出用の
インターフェイス装置６０７に接続されている。この状
態検出用のインターフェイス装置６０７は、リニアエン
コーダの出力パルスを係数するカウンタを備えている。
状態検出用のインターフェイス装置６０７の出力は、バ
スライン６０５を介してマイクロコンピュータ６０１に
接続され、後述の制御系ブロック図に基づきフィードバ
ック制御が実行される。なお、速度を検出する方法、す
なわち、リニアエンコーダの出力を処理する状態検出用
インターフェイス装置６０７の処理方法については、前
述と同様に行われるので、ここでの説明は省略する。

【００３３】図１４は、第２の実施例の走行体駆動装置
における制御系をブロック図で表したものである。ここ
で、図９と同一の機能を有する部分は同一の符号を付し
て、その説明を適宜省略することにする。リニアエンコ
ーダ１００１により検出された速度ｖ１１（ｉ−１）は
ブロック１４０１で前述の数式４で与えられた定数
（（ｒ−ｃ＋ｄ）／（ｒ−ｃ））がかけられ、リニア直
流モータ部の速度ｖＬＤＭ（ｉ−１）を求めている。こ
のとき定数に用いられているｃ、ｄ、ｒの意味は前述図
１２で示した通りである。求められたリニア直流モータ
部の速度ｖＬＤＭ（ｉ−１）はフィードバックループ９
０５を経て、演算部９０６に与えられている。この後、
前述図９と同様な制御演算を行い、リニア直流モータへ
の制御電圧ｕ（ｉ）を求めている。ここで、制御電圧ｕ
（ｉ）はリニア直流モータに出力され、走行体は副走査
駆動され、以上のループを繰り返す。

【００３４】以上、数式４によるリニア直流モータ部の
速度ｖＬＤＭ（ｉ−１）の計算も含めて、制御演算すべ
ては、マイクロコンピュータ６０１内の数値演算でおこ
なわれるので、簡単に実現することができる。なお、こ
こでは、制御方法として、ディジタルのＰＩ制御を例に
とって説明したが、制御方法はアナログでも、また、Ｐ
ＩＤ制御でも、さらには現代制御でもかまわない。な
お、ここでは、ただひとつのリニアエンコーダが取り付
けられている場合を例にとって説明したが、リニアエン
コーダの数は特に一つでなくとも、複数取り付けられて
いるもののうち一つを選択的に用いるようにしてもよ
い。

【００３５】以上説明したように、それぞれ光学素子を
保持する第１走行体および第２走行体８、２０４を、第
１もしくは第２走行体８、２０４のどちらか一方を主駆
動側としてダイレクトドライブし、他方をベルト、ワイ
ヤ等の伝達手段を用いて従動させる事により、２対１の
速度比で副走査方向に移動させて画像を読み取る画像読
み取り装置に用いる走行体駆動装置において、走行体に
ただひとつ取付けられたリニアエンコーダ１００１の出
力から、リニアモータの位置での制御信号を求める係数
をあらかじめ決定しておき、この係数を、リニアエンコ
ーダの出力信号から作成されたフィードバック信号に乗
じて、あらたにフィードバック信号とし、その信号に基
づいてリニアモータを制御しているので、ひとつのリニ
アエンコーダ出力と単純な計算だけで、正確なリニアモ
ータの制御信号を求め、正確なフィードバック制御を行
う事ができる。

【００３６】次に、走行体駆動装置を画像読み取り装置
に適用した場合の動作について図１５を参照して説明す
る。ここで、走行体駆動装置は、図２、３と同一であ
り、その制御装置のブロック図は図６と同一である。ス
タートボタン等により、画像読み取り装置による読み取
りが始まると、まず、プリスキャンモードかどうかが判
断される（ステップ１５０１）。これは、例えば画像読
み取り装置に、読み取り前にプリスキャンをおこなうか
どうかを設定するためのボタンないしは信号を設置する
事で簡単に実現できる。プリスキャンモードであると判
断されると（ステップ１５０１；Ｙ）、プリスキャン用
の制御ブロック図（詳細は後述図１６）で示された系に
おいて、走行体駆動装置が副走査駆動される（ステップ
１０５２）。すると次に、やはり、詳細は後述の曲率半
径決定式によって曲率半径ｒが決定され、図６で示した
制御装置のブロック図内で示したＲＡＭ６０４に書き込
まれ（ステップ１５０３）、ステップ１５０１に戻っ
て、再度プリスキャンモードかどうか判断される。

【００３７】ステップ１５０１において、プリスキャン
モードではない、すなわち、画像読み取りモードである
と判断された場合には（ステップ１５０１；Ｎ）、画像
読み取り用の制御ブロック図（図１４）において、走行
体が副走査駆動され（ステップ１５０４）、画像の読み
取りが行われ（ステップ１５０５）、すべての画像が読
み終わると、画像読み取り装置のフローは終了する。こ
こで、画像読み取り時の制御系のブロック図１４におけ
るブロック１４０１において用いる曲率半径ｒは、本フ
ローチャートのステップ１５０３で決定した値を用いる
ことにより、画像を読み取る直前の状態における曲率半
径を使用できる。これによって、状態が変化した場合で
も、常に正確な制御を行うことができる。

【００３８】図１６は、プリスキャン用の制御系の構成
をブロック図で表したものである。ここで、図９の制御
系と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を適宜
省略する。あるひとつのリニアエンコーダ（例えば図
２、３の２１０や２１１）により検出された速度ｖ（ｉ
−１）はフィードバックループ１６０１を経て、演算部
９０６に与えられている。この後、前述図９と同様な制
御演算を行い、リニア直流モータへの制御電圧ｕ（ｉ）
を求めている。ここで、制御電圧値ｕ（ｉ）はリニア直
流モータに出力され、走行体が副走査駆動され、以上の
ループを繰り返す。制御演算すべては、マイクロコンピ
ュータ６０１内の数値演算で行われるので、簡単に実現
する事ができる。なお、ここでは、制御方法としてディ
ジタルのＰＩ制御を例にとって説明したが、制御方法
は、アナログでも、また、ＰＩＤ制御でも、さらには現
代制御でもかまわない。

【００３９】図１７は、図１６の制御系ブロック図によ
り制御された走行体の副走査開始位置および、副走査終
了位置の状態を表したものである。αが副走査開始位置
で、βが副走査終了位置である。今、２つのリニアエン
コーダ例えば図２、３の２１０、２１１の位置出力は走
行体が、ガイド軸等の曲率により、図１７のようにθだ
け傾くので、Ｓ１とＳ２のように異なった値を示す。そ
こで、２つのリニアエンコーダの間隔をａとすれば、曲
率半径ｒは次の数式５から容易に求めることができる。

【００４０】

【数５】

【００４１】リニアインクリメンタルエンコーダによる
位置計測は、位置と１対１の関係にあるリニアインクリ
メンタルエンコーダの出力パルス数の計数を、図９で示
した制御装置のブロック図内のマイクロコンピュータに
おいて行う事で、簡単に実現できる。

【００４２】また図１８に示すように、リニアエンコー
ダ例えば図２、３の２１０、２１１の速度出力、また
は、それらの速度出力のうちのいくつかの平均値をそれ
ぞれ、ｖ１、ｖ２とすると、曲率半径ｒは、次の数式６
で表すことも可能である。

【００４３】

【数６】

【００４４】以上説明したように、請求項２記載の発明
では、それぞれ光学素子を保持する第１走行体および第
２走行体を、第１もしくは第２走行体のどちらか一方を
主駆動側としてダイレクトドライブし、他方をベルト、
ワイヤ等の伝達手段を用いて従動させることにより、２
対１の速度比で副走査方向に移動させて画像を読み取
る、同一の走行体に２つのリニアエンコーダを離して設
置してある、画像読み取り装置に用いる走行体駆動装置
において、画像読み取り装置のプリスキャン時に、この
２つのリニアエンコーダの出力信号に基づくフィードバ
ック信号と、少なくとも一方のリニアエンコーダとリニ
アモータとの距離と２つのリニアエンコーダ間の距離か
ら、リニアモータ制御用のフィードバック信号をあるひ
とつのリニアエンコーダの出力信号に基づくフィードバ
ック信号から作成するための係数を決定しているので、
状態が変化した場合でも、常に正確な走行体の制御を行
う事ができる。また、請求項３記載の発明では、請求項
２記載の画像読み取り装置の走行体駆動装置において、
２つのリニアエンコーダからの位置情報を、リニアエン
コーダの出力信号に基づくフィードバック信号とし、こ
れらの位置情報と、少なくとも一方のリニアエンコーダ
とリニアモータとの距離と、２つのリニアエンコーダ間
の距離から、リニアモータ制御用のフィードバック信号
をあるひとつのリニアエンコーダの出力信号に基づくフ
ィードバック信号から作成するための係数を決定してい
るので、状態が変化した場合でも、常に正確な走行体の
制御を行う事ができる。さらに、請求項４記載の発明で
は、請求項２記載の画像読み取り装置の走行体駆動装置
において、２つのリニアエンコーダからの速度情報を、
リニアエンコーダの出力信号に基づくフィードバック信
号とし、これらの速度情報と、少なくとも一方のリニア
エンコーダとリニアモータとの距離と、２つのリニアエ
ンコーダ間の距離から、リニアモータ制御用のフィード
バック信号をあるひとつのリニアエンコーダの出力信号
に基づくフィードバック信号から作成するための係数を
決定しているので、状態が変化した場合でも、常に正確
な走行体の制御を行う事ができる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、それぞれ光学
素子を保持する第１走行体および第２走行体のいずれか
一方を主駆動側としてダイレクトドライブし、他方をベ
ルト、ワイヤ等の伝達手段を用いて従動させる事によ
り、２対１の速度比で副走査方向に移動させて画像を読
み取る画像読み取り装置に用いる走行体駆動装置におい
て、同一の走行体に２つのリニアエンコーダを離して設
置し、この２つのリニアエンコーダの出力信号に基づく
フィードバック信号と、少なくとも一方のリニアエンコ
ーダとリニアモータとの距離と、２つのリニアエンコー
ダ間の距離から、リニアモータに加えるフィードバック
信号を作成しているので、正確なリニアモータの制御信
号を求め、正確なフィードバック制御を行う事ができ
る。請求項２記載の発明では、それぞれ光学素子を保持
する第１走行体および第２走行体を、第１もしくは第２
走行体のどちらか一方を主駆動側としてダイレクトドラ
イブし、他方をベルト、ワイヤ等の伝達手段を用いて従
動させる事により、２対１の速度比で副走査方向に移動
させて画像を読み取る、同一の走行体に２つのリニアエ
ンコーダを離して設置してある、画像読み取り装置に用
いる走行体駆動装置において、画像読み取り装置のプリ
スキャン時に、この２つのリニアエンコーダの出力信号
に基づくフィードバック信号と、少なくとも一方のリニ
アエンコーダとリニアモータとの距離と、２つのリニア
エンコーダ間の距離から、リニアモータ制御用フィード
バック信号をある一つのリニアエンコーダの出力信号に
基づくフィードバック信号から作成するための係数を決
定しているので、状態が変化した場合でも、常に正確な
走行体の制御を行う事ができる。請求項３記載の発明で
は、請求項２記載の画像読み取り装置の走行体駆動装置
において、２つのリニアエンコーダからの位置情報を、
リニアエンコーダの出力信号に基づくフイードバック信
号とし、これらの位置情報と、少なくとも一方のリニア
エンコーダとリニアモータとの距離と、２つのリニアエ
ンコーダ間の距離から、リニアモータ制御用のフィード
バック信号をある一つのリニアエンコーダの出力信号に
基づくフィードバック信号から作成するための係数を決
定しているので状態が変化した場合でも、常に正確な走
行体の制御を行う事ができる。請求項４記載の発明で
は、請求項２記載の画像読み取り装置の走行体駆動装置
において、２つのリニアエンコーダからの速度情報を、
リニアエンコーダの出力信号に基づくフイードバック信
号とし、これらの速度情報と、少なくとも一方のリニア
エンコーダとリニアモータとの距離と、２つのリニアエ
ンコーダ間の距離から、リニアモータ制御用のフィード
バック信号をある一つのリニアエンコーダの出力信号に
基づくフィードバック信号から作成するための係数を決
定しているので、状態が変化した場合でも、常に正確な
走行体の制御を行う事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における走行体駆動装置が使
用される画像読取装置の光学系の概略構成図である。

【図２】同上、走行体駆動装置のダイレクトドライブと
してリニア直流モータを用いて第２走行体をダイレクト
駆動した場合の走行体駆動装置の構成図である。

【図３】同上、走行体駆動装置の第２走行体とリニア直
流モータ、および２つのリニアエンコーダの相対位置関
係を示す左側面図である。

【図４】同上、走行体駆動装置における第１走行体の従
動方法を示す説明図である。

【図５】同上、２つのリニアエンコーダによる速度の計
測結果とリニア直流モータの位置でのフィードバックす
べき速度の関係を示す説明図である。

【図６】同上、第１の実施例における制御装置のブロッ
ク構成図である。

【図７】同上、リニアエンコーダの出力（ＯＢ）パルス
とクロック（ＣＬＫ）の関係を示す説明図である。

【図８】同上、制御装置のマイクロプロセッサへの割り
込みルーチンの動作を示すフローチャートである。

【図９】同上、第１の実施例の走行体駆動装置における
制御系のブロック図である。

【図１０】同上、第２の実施例における走行体駆動装置
のダイレクトドライブとしてリニア直流モータを用いて
第２走行体をダイレクト駆動した場合の走行体駆動装置
の構成図である。

【図１１】同上、第２の実施例における走行体駆動装置
の第２走行体とリニア直流モータ、および２つのリニア
エンコーダの相対位置関係を示す左側面図である。

【図１２】同上、ガイドレールに曲率がある場合の、２
つのリニアエンコーダによる速度の計測結果とリニア直
流モータの位置でのフィードバックすべき速度の関係を
示す説明図である。

【図１３】同上、第２の実施例の走行体駆動装置におけ
る制御装置のブロック構成図である。

【図１４】同上、第２の実施例の走行体駆動装置におけ
る制御系のブロック構成図である。

【図１５】同上、走行体駆動装置を両像読み取り装置に
適用した場合の動作を示すフローチャートである。

【図１６】同上、走行体駆動装置におけるプリスキャン
用の制御系のブロック構成図である。

【図１７】同上、図１６の制御系ブロック図により制御
された走行体の副走査開始位置および、副走査終了位置
の状態を示す説明図である。

【図１８】同上、走行体の副走査中のある時間での速度
の状態、もしくは、いくつかの時間の平均の速度の状態
を示す説明図である。

【符号の説明】

０画像原稿１コンタクトガラス２ハロゲンランプ３、４、５、第１ミラー、第２ミラー、第３ミラー６レンズ７ＣＣＤセンサ８第１走行体２０１Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ軸受け部２０２、２０３第１ガイド軸、第２ガイド軸２０４第２走行体２０５Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ軸受け２０６可動バックヨーク２０７コイル２０８磁石２０９固定バックヨーク２１０、２１１、１００１リニアエンコーダ２１２、２１３第１ベルト、第２ベルト３００、３００′ ベルトエンド２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、２１４Ｄ動プーリ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ光学素子を保持する第１走行体お
よび第２走行体の一方を主駆動側としてダイレクトドラ
イブし、他方をベルト、ワイヤ等の伝達手段を用いて従
動させる事により、２対１の速度比で副走査方向に移動
させて画像を読み取る画像読み取り装置に用いる走行体
駆動装置において、同一の走行体に２つのリニアエンコーダを離して配置
し、この２つのリニアエンコーダの出力信号に基づくフ
ィードバック信号と、少なくとも一方のリニアエンコー
ダとリニアモータとの距離と、２つのリニアエンコーダ
間の距離から、リニアモータに加えるフィードバック信
号を作成する信号作成手段を具備することを特徴とする
走行体駆動装置。
【請求項２】それぞれ光学素子を保持する第１走行体お
よび第２走行体の一方を主駆動側としてダイレクトドラ
イブし、他方をベルト、ワイヤ等の伝達手段を用いて従
動させる事により、２対１の速度比で副走査方向に移動
させて画像を読み取る、画像読み取り装置に用いる走行
体駆動装置において、同一の走行体に２つのリニアエンコーダを離して配置
し、画像読み取り装置のプリスキャン時に、この２つのリニ
アエンコーダの出力信号に基づくフィードバック信号
と、少なくとも一方のリニアエンコーダとリニアモータ
との距離と、２つのリニアエンコーダ間の距離から、リ
ニアモータ制御用のフィードバック信号をある一つのリ
ニアエンコーダの出力信号に基づくフィードバック信号
から作成するための係数を決定する係数決定手段を具備
することを特徴する走行体駆動装置。
【請求項３】前記係数決定手段は、２つのリニアエンコ
ーダからの位置情報を、リニアエンコーダの出力信号に
基づくフイードバック信号とし、これらの位置情報と、
少なくとも一方のリニアエンコーダとリニアモータとの
距離と、２つのリニアエンコーダ間の距離から、リニア
モータ制御用のフィードバック信号をある一つのリニア
エンコーダの出力信号に基づくフィードバック信号から
作成するための係数を決定することを特徴とする請求項
２記載の走行体駆動装置。
【請求項４】前記係数決定手段は、２つのリニアエンコ
ーダからの速度情報を、リニアエンコーダの出力信号に
基づくフイードバック信号とし、これらの速度情報と、
少なくとも一方のリニアエンコーダとリニアモータとの
距離と、２つのリニアエンコーダ間の距離から、リニア
モータ制御用のフィードバック信号をある一つのリニア
エンコーダの出力信号に基づくフィードバック信号から
作成するための係数を決定することを特徴とする請求項
２記載の走行体駆動装置。