JP3439026B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像読取装置に関
し、詳細には、走査光学系を搭載した走行体を精度よく
位置・速度制御する画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スキャナ装置、ファクシミリ装置及び複
写装置等の画像読取装置においては、走査光学系が移動
して、静止する画像を読み取る原稿読取装置が適用され
ることが多い。

【０００３】従来、このような原稿読取装置は、走査光
学系を搭載した走行体を副走査方向に移動させて、原稿
の全体の画像を読み取っている。したがって、このよう
な走行体を移動させて原稿の画像を読み取る画像読取装
置においては、走行体の位置制御を適切に行うことが、
画像を精度よく読み取る上で、重要である。

【０００４】そこで、従来、種々の提案が行われてい
る。例えば、特公平７−１４１９４号公報には、パルス
制御のモータを用いて走査光学系を複数回往復駆動する
ことによって原稿を複数回光学的に走査し複数色の画像
データを読み取り、１ページの画像を形成する多色画像
形成装置において、最終回以外の戻り駆動時の前記走査
光学系のモータの駆動を、戻り駆動時のモータのパルス
数が所定数Ｎ、即ち、原稿の読み取りを行うための前記
走査光学系の往復時の走査光学系のモータのパルス数に
到達したときに停止させることを特徴とする画像形成装
置が提案されている。すなわち、この画像形成装置で
は、最終回の読み取り走査以外の戻り駆動では、ポーム
ポジションセンサの出力を参照しないでオープン制御に
より制御している。

【０００５】また、従来、原稿台ガラス上の原稿を光学
系の露光光源によって走査露光し得られた該原稿の光像
を前記光学系の複数のミラーによって撮像ユニット内に
導出させるようにした画像読取装置において、前記光学
系の移動部を駆動させる駆動モータはステッピングモー
タを用い、前記ミラーの固有振動数と前記ステッピング
モータの基本駆動周波数に整数を乗じた値、又は前記ミ
ラーの固有振動数と、前記ステッピングモータの基本駆
動周波数を整数で除した値とを異なるように構成した画
像読取装置が提案されている（特公平６−８３３３９号
公報参照）。すなわち、この画像読取装置では、ステッ
ピングモータの基本駆動周波数をミラーの固有振動数の
整数ｎ倍もしくは１／ｎ倍にならないようにして、ミラ
ー共振を防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像読取装置においては、画像を向上させる上で、
なお、改良の余地があった。

【０００７】すなわち、上記特公平７−１４１９４号公
報記載のものにあっては、オープン制御により走査光学
系を駆動するモータの制御を行っているため、摩擦力等
の外乱が発生すると、カラー画像の色ズレが発生すると
いう問題があった。

【０００８】また、上記特公平６−８３３３９号公報記
載のものにあっては、ステッピングモータの基本駆動周
波数をミラーの固有振動数の整数ｎ倍もしくは１／ｎ倍
にならないようにして、ミラー共振を防止するようにし
ていたため、画像読取装置が、画像データを所定の倍率
で変倍する変倍モードを備えていると、読み取り速度が
複数存在することとなり、ステッピングモータの基本駆
動周波数がミラーの固有振動数の整数ｎ倍あるいは１／
ｎ倍になる場合が発生し、読み取り画像が悪化するとい
う問題があった。

【０００９】そこで、請求項１記載の発明は、走査光学
系のパラメータ変動、走行体の共振周波数の変動及び外
乱等による目標位置ズレをその設計に取り込んだロバス
トコントローラを用いたロバスト制御により、モータの
回転を制御して、走査光学系を搭載した走行体の位置追
従制御を行うことにより、原稿を複数回光学的に走査し
て複数色の画像データを読み取る場合においても、位置
ズレを小さく抑制することができ、高画質な読み取りを
行うことのできる画像読取装置を提供することを目的と
している。

【００１０】請求項２記載の発明は、モータの定数の変
動を、パラメータ変動としてその設計に取り込んだロバ
ストコントローラを構成して、ロバスト制御によりモー
タを制御して、走査光学系を搭載した走行体の位置追従
制御を行うことにより、時間の経過に伴うパラメータ変
化があっても、位置ズレを小さく抑えて、高画質な読み
取りを行うことのできる画像読取装置を提供することを
目的としている。

【００１１】請求項３記載の発明は、外乱による目標位
置ズレが発生した場合にも目標性能を満足する制御性能
の周波数重みをその設計に取り込んだロバストコントロ
ーラを構成して、ロバスト制御によりモータを制御し
て、走査光学系を搭載した走行体の位置追従制御を行う
ことにより、摩擦外乱や加速度外乱等があっても、位置
ズレを小さく抑制して、高画質な読み取りを行うことの
できる画像読取装置を提供することを目的としている。

【００１２】請求項４記載の発明は、走査光学系の立ち
上がり時の目標位置軌跡が、原稿読み取り位置以前で加
速度が０になり、速度が一定になる目標位置軌跡を与え
る関数に基づいてロバスト制御することにより、原稿読
み取り開始位置でのオーバーシュー等の位置振動を抑え
て、原稿先端から高画質な読み取りを行うことのできる
画像読取装置を提供することを目的としている。

【００１３】請求項５記載の発明は、目標位置軌跡を与
える関数を正規化した状態で記憶手段に保存して、目標
位置軌跡の変化に応じて目標位置軌跡の関数を選択し、
ロバスト制御により走行体の位置追従制御を行うことに
より、制御演算の時間（モータの回転のサンプリング時
間）を短縮して、位置決め制御性能を向上させ、高画質
な読み取りを行うことのできる画像読取装置を提供する
ことを目的としている。

【００１４】請求項６記載の発明は、目標位置軌跡の助
走距離がＮ倍になると、目標原稿スキャン速度もＮ倍に
して、変倍モードの目標位置軌跡の全てを記憶手段に記
憶することなく、記憶手段の容量を削減しつつ、変倍読
み取りにおいても、制御演算の時間（モータの回転のサ
ンプリング時間）を短縮し、位置決め制御性能を向上さ
せて、高画質な読み取りを行うことのできる画像読取装
置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の画
像読取装置は、原稿に光を照射して主走査する走査光学
系が走行体に搭載され、当該走行体をワイヤーを介して
モータにより副走査方向に移動して副走査し、原稿の画
像を読み取る画像読取装置において、前記モータの回転
を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づ
いて、前記モータの回転をロバスト制御して、前記走行
体を目標位置に位置追従制御を行う制御手段と、を備
え、前記制御手段は、前記モータによる前記走行体の移
動に際して発生するパラメータ変動、走行体の共振周波
数の変動及び外乱等による目標位置ズレをその設計に取
り込んだロバストコントローラを構成して前記ロバスト
制御を行うことにより、上記目的を達成している。

【００１６】上記構成によれば、走査光学系のパラメー
タ変動、走行体の共振周波数の変動、外乱等による目標
位置ズレをその設計に取り込んだロバストコントローラ
を用いたロバスト制御により、モータの回転を制御し
て、走査光学系を搭載した走行体の位置追従制御を行う
ので、原稿を複数回光学的に走査して複数色の画像デー
タを読み取る場合においても、位置ズレを小さく抑制す
ることができ、高画質な読み取りを行うことができる。

【００１７】また、例えば前記パラメータ変動に、前記
走行体に搭載された走査光学系のミラーの固有振動数を
含めることにより、前記制御手段は、当該ミラーの振動
の発生を抑制する不確かさの周波数重みをその設計に取
り込んだ前記ロバストコントローラを構成して、前記ロ
バスト制御を行うものであってもよい。

【００１８】上記構成によれば、走行体に搭載された走
査光学系のミラーの振動を発生させない不確かさの周波
数重みをその設計に取り込んだロバストコントローラを
構成して、ロバスト制御によりモータを制御し、走査光
学系を搭載した走行体の位置追従制御を行うので、ミラ
ー共振による原稿光像のブレを少なくすることができ、
高画質な読み取りを行うことができる。

【００１９】また、例えば、請求項２に記載するよう
に、前記パラメータ変動は、前記モータの定数の変動を
含んでおり、前記制御手段は、当該モータの定数の変動
を吸収して安定性と目標性能を満足する不確かさの周波
数重みをその設計に取り込んだ前記ロバストコントロー
ラを構成して、前記ロバスト制御を行うものであっても
よい。

【００２０】上記構成によれば、モータの定数の変動を
パラメータ変動としてその設計に取り込んだロバストコ
ントローラを構成して、ロバスト制御によりモータを制
御して、走査光学系を搭載した走行体の位置追従制御を
行うので、時間の経過に伴うパラメータ変化があって
も、位置ズレを小さく抑えることができ、高画質な読み
取りを行うことができる。

【００２１】さらに、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記制御手段は、前記外乱による目標位置ズレが発
生した場合にも目標性能を満足する制御性能の周波数重
みをその設計に取り込んだ前記ロバストコントローラを
構成して、前記ロバスト制御を行うものであってもよ
い。

【００２２】上記構成によれば、外乱による目標位置ズ
レが発生した場合にも、目標性能を満足する制御性能の
周波数重みをその設計に取り込んだロバストコントロー
ラを構成して、ロバスト制御によりモータを制御して、
走査光学系を搭載した走行体の位置追従制御を行うの
で、摩擦外乱や加速度外乱等があっても、位置ズレを小
さく抑制することができ、高画質な読み取りを行うこと
ができる。

【００２３】また、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記制御手段は、前記走行体の立ち上がり時の目標
位置軌跡が、原稿読取位置以前で加速度が０になり速度
が一定になる目標位置軌跡を与える関数に基づいて、前
記ロバスト制御を行うものであってもよい。

【００２４】上記構成によれば、走査光学系の立ち上が
り時の目標位置軌跡が、原稿読み取り位置以前で加速度
が０になり、速度が一定になる目標位置軌跡の関数に基
づいてロバスト制御するので、原稿読み取り開始位置で
のオーバーシュー等の位置振動を抑制することができ、
原稿先端から高画質な読み取りを行うことができる。

【００２５】さらに、例えば、請求項５に記載するよう
に、前記画像読取装置は、前記目標位置軌跡を与える関
数を正規化した状態で記憶する記憶手段を、さらに備
え、前記制御手段は、前記目標位置軌跡の変化に応じ
て、前記記憶手段の前記目標位置軌跡の関数を選択し
て、前記ロバスト制御を行うものであってもよい。

【００２６】上記構成によれば、目標位置軌跡を与える
関数を正規化した状態で記憶手段に保存して、目標位置
軌跡の変化に応じて目標位置軌跡の関数を選択し、ロバ
スト制御により走行体の位置追従制御を行うので、制御
演算の時間（モータの回転のサンプリング時間）を短縮
することができ、位置決め制御性能を向上させて、高画
質な読み取りを行うことができる。

【００２７】また、例えば、請求項６に記載するよう
に、前記目標位置軌跡は、助走距離ｑｌ、目標原稿スキ
ャン速度Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅｄ及び前記助走距離ｑｌに費
やす時間ｄｅｌｔａｌが次式の関係を有し、

【００２８】

【数２】 前記助走距離ｑｌがＮ倍（Ｎは正の実数）になると、前
記目標原稿スキャン速度Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅｄもＮ倍にな
るものであってもよい。

【００２９】上記構成によれば、目標位置軌跡の助走距
離ｑｌがＮ倍になると、目標原稿スキャン速度Ｒｅｆ＿
ｓｐｅｅｄもＮ倍にするので、変倍モードの目標位置軌
跡の全てを記憶手段に記憶することなく、記憶手段の容
量を削減することができるとともに、変倍読み取りにお
いても、制御演算の時間（サンプリング時間）を短縮
し、位置決め制御性能を向上させて、高画質な読み取り
を行うことができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００３１】図１〜図７は、本発明の画像読取装置の一
実施の形態を適用した画像読取装置を示す図である。

【００３２】図１において、画像読取装置１は、本体ケ
ース２の上部に原稿台としてのコンタクトガラス３が配
設されており、コンタクトガラス３の下方には、光源と
しての蛍光灯４、第１ミラー５、第２ミラー６、レンズ
７及び光電変換素子としてのＣＣＤ（Charge Coupled D
evice ）８等を搭載した走行体（光電変換ユニット）９
が配設されている。

【００３３】コンタクトガラス３には、その原稿面をコ
ンタクトガラス３側にして原稿１０がセットされ、この
コンタクトガラス３上にセットされた原稿１０に、走行
体９に搭載されている蛍光灯４から原稿１０に光を投射
して、原稿１０からの反射光を、図１中矢印の線で示す
光軸１１に沿って、第１ミラー５、第２ミラー６で反射
し、レンズ７を通してＣＣＤ８に投射・結像する。ＣＣ
Ｄ８は、入射光を光電変換し、原稿１０の画像を読み取
る。このＣＣＤ８は、複数色の画像を読み取る場合に
は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３ライン分を備えている。

【００３４】そして、走行体９は、図示しないが、ガイ
ドプレート等により副走査方向（図１中、両矢印で示す
左右方向）に移動可能に案内されており、走行体９は、
副走査方向に張られた素線ワイヤ１２に係止されてい
る。素線ワイヤ１２は、本体ケース２内の副走査方向両
端部に配設された一対のプーリー１３、１４に係合され
ており、プーリー１３は、歯車等の動力伝達機構１５を
介して電動モータ（例えば、ＤＣサーボモータ）１６に
より回転駆動される。電動モータ１６の回転軸と同軸に
エンコーダ１７が取り付けられており、エンコーダ１７
は、電動モータ１６の回転を検出する。

【００３５】したがって、走行体９は、電動モータ１６
が回転すると、この電動モータ１６の回転が動力伝達機
構１５を介してプーリー１３に伝達され、プーリー１３
が回転することにより、素線ワイヤ１２がプーリー１３
とプーリー１４との間で回転移動する。素線ワイヤ１５
が回転移動すると、素線ワイヤ１５に連結されている走
行体９が素線ワイヤ１５の移動に伴って副走査方向に移
動するとともに、走行体９は、蛍光灯４からコンタクト
ガラス３上の原稿１０に光を照射して、その反射光を光
軸１１に沿ってＣＣＤ８に導入し、主走査及び副走査し
て原稿１０の画像を読み取る。

【００３６】図２は、画像読取装置１の回路ブロック図
であり、画像読取装置１は、マイクロコンピュータ２
１、状態指令部２２、インターフェース２３、駆動回路
２４、電動モータ１６、エンコーダ１７及びインターフ
ェース２５等を備えている。マイクロコンピュータ２１
は、マイクロプロセッサ２６、ＲＯＭ（Read Only Memo
ry）２７及びＲＡＭ（Random Access Memory）２８等を
備えている。なお、図２中、２９は、バスであり、マイ
クロコンピュータ２１、状態指令部２２、インターフェ
ース２３及びインターフェース２５がバス２９により接
続されている。

【００３７】マイクロコンピュータ２１は、そのマイク
ロプロセッサ２６がＲＯＭ２７内のプログラムに基づい
て、ＲＡＭ２８をワークメモリとして使用しつつ、画像
読取装置１の各部を制御、特に、電動モータ１６の駆動
制御を行う。

【００３８】状態指令部２２は、電動モータ１６の状態
（目標位置や目標速度）を指令する状態指令信号、すな
わち、位置指令信号や速度指令信号等を出力するもので
あり、マイクロコンピュータ２１は、この状態指令信号
に基づいて電動モータ１６を駆動制御するための駆動制
御信号をインターフェース２３に出力する。

【００３９】インターフェース２３は、駆動用のインタ
ーフェース装置であり、後述するように、マイクロコン
ピュータ２１の演算結果のディジタル値である駆動制御
信号を駆動回路２４を構成するパワー半導体、トランジ
スタを動作させるパルス状駆動制御信号に変換して、駆
動回路２４に出力する。

【００４０】駆動回路２４は、インターフェース２３を
介して入力されるパルス状駆動制御信号に基づいて動作
し、電動モータ１６に印加する電圧を制御する。

【００４１】電動モータ１６は、上述のように、例え
ば、ＤＣサーボモータが使用され、駆動回路２４の制御
下で回転して、駆動回路２４の制御する位置・速度、す
なわち、マイクロコンピュータ２１の制御する位置・速
度で駆動される。

【００４２】エンコーダ１７は、電動モータ１６の回転
速度を検出して、検出結果を状態検出用のインターフェ
ース２５に出力する。

【００４３】インターフェース２５は、エンコーダ１７
の出力をディジタル数値に変換するとともに、エンコー
ダ１７の出力パルスを計数するカウンタを備えている。
インターフェース２５は、その出力がマイクロプロセッ
サ２６の割り込み端子に接続されているとともに、基準
クロックをカウントするタイマーやレジスタ等を備えて
おり、エンコーダ１７の出力パルスからマイクロプロセ
ッサ２６とともに電動モータ１６の位置・速度を検出す
る。

【００４４】なお、上記では、マイクロプロセッサ２
６、ＲＯＭ２７及びＲＡＭ２８が１チップ化されたディ
スクリートタイプのマイクロコンピュータ２１を用いて
いるが、これに限るものではなく、状態指令部２２、イ
ンターフェース２３及びインターフェース２５が１チッ
プ化されたマイクロコンピュータを用いてもよい。

【００４５】上記マイクロコンピュータ２１は、状態司
令部２２とともに、ＲＯＭ２７内のプログラムに基づい
て、図３に示すようなロバスト制御系３０を形成して、
電動モータ１６、ひいては、走行体９の位置・速度のロ
バスト制御を行う。

【００４６】すなわち、ロバスト制御系３０は、図３に
示すように、制御対象のパラメータ変動Δ、外乱、目標
値ｄ、ノミナルプラントＧ_ｎｏｍ、不確かさの周波数重
みＷ_ｄｅｌＩ、制御性能に関する周波数重みＷ_ｐｒｅｆ
Ｉ、ロバストコントローラＫからなり、パラメータ変動
Δ、ノミナルプラントＧ_ｎｏｍ及び不確かさの周波数重
みＷ_ｄｅｌＩは、摂動プラントＧ_ｐｅｒ（図３中、Ｇの
上に−を付けて表示されているが、以下、Ｇ_ｐｅｒで表
す。）を構成している。このノミナルプラントＧ_ｎｏｍ
は、振動のない理想的なモデルであるが、摂動プラント
Ｇ_ｐｅｒは、走行体９の共振周波数とダンピングファク
ター及び電動モータ１６の定数の変動等を持ったモデル
である。

【００４７】ロバストコントローラＫは、上記マイクロ
プロセッサ２６の動作により形成され、摩擦力等の外
乱、目標位置に対する偏差、走査光学系のパラメータ変
動をその設計に取り込んだ状態で構成される。

【００４８】次に、作用を説明する。本実施の形態にお
いては、画像読取装置１は、そのマイクロコンピュータ
２１により、図３に示すようなロバスト制御処理を行う
ことにより、電動モータ１６の位置・速度制御を行って
いる。具体的には、画像読取装置１は、図２に示すよう
に、状態司令部２２が発生する状態指令信号の示す目標
速度や目標位置を目標値として、エンコーダ１７とイン
ターフェース２５により検出された電動モータ１６の位
置・速度を、フィードバックし、マイクロコンピュータ
２１のマイクロプロセッサ２６がＲＯＭ２７のプログラ
ムに基づいてロバスト制御処理に必要な各種演算処理を
ＲＡＭ２８を利用して行って、ロバスト制御処理を行
う。

【００４９】このロバスト制御処理は、図３に示したよ
うに、構成されており、ロバストコントローラＫは、摩
擦力などの外乱、目標位置に対する偏差及び制御対象で
ある走査光学系のパラメータ変動Δを設計に取り込んだ
状態で構成されている。したがって、ロバスト安定性及
びロバスト制御性能が保証され、例え、制御対象のばら
つきなどがあっても、安定な位置制御を行うことができ
る。

【００５０】そして、ノミナルモデルであるノミナルプ
ラントＧ_ｎｏｍは、上述のように、振動のないモデルで
あるが、摂動モデルＧ_ｐｅｒは、走行体９の共振周波数
とダンピングファクターを持っているとともに、電動モ
ータ１６の定数の変動も持っている。

【００５１】この制御対象のパラメータ変動Δは、次式
で表される。

【００５２】Δ＝Ｇ_ｐｅｒ／Ｇ_ｎｏｍ−１ したがって、不確かさの周波数重みＷ_ｄｅｌＩは、総て
の周波数領域で、次式の範囲のものとして選択すると、
ミラーの振動を発生させず、また、電動モータ１６の定
数の変動があった場合にも、この不確かさの周波数重み
Ｗ_ｄｅｌＩを設計に取り込んだロバストコントローラＫ
を構成することにより、ミラー共振による原稿１０の光
像のブレを減少させることができ、原稿１０の高品質な
読み取りを行うことができる。

【００５３】Ｗ_ｄｅｌＩ＞Δ この場合の不確かさの周波数重みＷ_ｄｅｌＩとゲインの
関係は、図４に示すようになる。

【００５４】また、目標位置軌跡と実際の位置の偏差
は、走行体９を動力伝達機構１５を介して電動モータ１
６により副走査方向に移動させる際の各部の摩擦力外乱
や加速度外乱によって決定され、特に、摩擦力外乱のよ
うな定常外乱は、図５に示すように、低周波数で制御性
能に関する周波数重みＷ_ｐｒｅｆＩはのゲインを上げる
ことにより、偏差を小さくすることができる。

【００５５】したがって、制御性能に関する周波数重み
Ｗ_ｐｒｅｆＩは、図５に示すように、電動モータ１６の
周波数（Ｈｚ）が増加するに従って、ゲインが小さくな
るように設定される。

【００５６】このように制御性能に関する周波数重みＷ
_ｐｒｅｆＩはを設定することにより、偏差を小さくし
て、摩擦外乱や加速外乱があっても、位置ズレを小さく
することができ、原稿１０の読み取り画質を向上させる
ことができる。

【００５７】さらに、いま、目標値関数ｆｌ（ｔ）を、
次式のような４次関数 ｆｌ（ｔ）＝ａｌ４×ｔ4 ＋ａｌ３×ｔ3 ＋ａｌ２×ｔ2 ・・・（１） で表すと、係数ａｌ４、ａｌ３、ａｌ２は、下記の連立
方程式から得られる。

【００５８】

【数３】 ここで、ｔ＝ｔａｕ／ｄｅｌｔａｌで、ｔは、正規化さ
れた時間、ｔａｕは、実際の時間、ｑｌは、走行体９の
助走距離、ｄｅｌｔａｌは、助走距離ｑｌを移動するの
に費やす時間である。また、上記連立方程式は、ｑｌ及
びｄｅｌｔａｌで、すなわち、走行体９が助走距離ｑｌ
だけ走行し、助走距離ｑｌを走行するのに費やす時間ｄ
ｅｌｔａｌだけ時間経過した時点で、加速度が０にな
り、速度が一定になる関数である。

【００５９】そして、実際の時間ｔａｕと目標位置軌跡
及び速度軌跡の関係は、助走距離ｑｌが２５ｍｍ（ｑｌ
＝２５ｍｍ）、目標原稿スキャン速度Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅ
ｄが３３０ｍｍ／ｓ（Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅｄ＝３３０ｍｍ
／ｓ）、助走距離ｑｌを走行するのに費やす時間ｄｅｌ
ｔａｌが１００ｍｓ（ｄｅｌｔａｌ＝１００ｍｓ）のと
き、を図６に示すように、助走距離ｑｌ＝２５、時間ｄ
ｅｌｔａｌ＝１００ｍｓで、加速度が０になり、速度が
一定となっている。

【００６０】したがって、助走距離ｑｌを原稿１０の先
端位置よりも手前の所定位置に設定することにより、走
査光学系である走行体９の立ち上がり時の目標位置軌跡
を与える関数を、原稿読取位置以前で加速度が０にな
り、速度が一定になる関数としているので、原稿読取開
始位置で、オーバーシュート等の位置振動の発生を抑え
ることができ、原稿１０をその先端から高画質で読み取
ることができる。

【００６１】また、目標位置軌跡は、ＲＯＭ（記憶手
段）２７に予め記憶させておくと、マイクロプロセッサ
２６での演算処理をより高速に行うことができる。な
お、この目標域軌跡は、ＲＡＭ２８に記憶させてもよ
い。

【００６２】すなわち、目標位置軌跡は、上記連立方程
式（２）で与えられ、目標値関数ｆｌ（ｔ）は、上記
（１）式で与えられる。ここで、ＲＯＭ２７に、図７に
示すように、実際の時間ｔａｕ、正規化された時間ｔ及
び目標値関数ｆｌ（ｔ）が予めテーブルとして記憶され
ており、マイクロプロセッサ２６は、この実際の時間ｔ
ａｕ、正規化された時間ｔ及び目標値関数ｆｌ（ｔ）を
用いて、目標位置軌跡を算出して、電動モータ１６の制
御を行う。

【００６３】例えば、助走距離ｑｌ＝９．３５ｒａｄ、
目標原稿スキャン速度Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅｄ＝１２３．５
ｒａｄ／ｓ、助走距離ｑｌを走行するのに費やす時間ｄ
ｅｌｔａｌ＝１００ｍｓのとき、実際の時間ｔａｕが２
０ｍｓであると、図７に示すように、ＲＯＭ２７のテー
ブルからからｔ＝ｔａｕ／ｄｅｌｔａｌ＝０．２を読み
出して、目標値関数ｆｌ（０．２）をＲＯＭ２７のテー
ブルから読み出すことにより、速やかに目標位置軌跡を
算出することができる。

【００６４】したがって、目標位置軌跡を正規化して、
マイクロコンピュータ２１のＲＡＭ２８に予め記憶させ
ておくことにより、目標位置軌跡とのズレに応じて、適
切な目標位置軌跡を選択することができ、目標位置軌跡
を算出する時間を省くことができる。その結果、マイク
ロプロセッサ２６での制御演算時間、すなわち、エンコ
ーダ１７によるサンプリング時間を短縮することがで
き、位置決め制御の制御性能を向上させることができ
る。したがって、原稿１０の画像を高画質で読み取るこ
とができる。

【００６５】次に、画像読取装置１により変倍して原稿
１０の画像を読み取る場合について、説明する。

【００６６】本実施の形態では、助走距離ｑｌがＮ倍
（Ｎは正の実数）になると、Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅｄ×ｄｅ
ｌｔａｌもＮ倍にする。

【００６７】いま、目標原稿スキャン速度Ｒｅｆ＿ｓｐ
ｅｅｄ＝１２３．５ｒａｄ／ｓ、助走距離ｑｌを走行す
るのに費やす時間ｄｅｌｔａｌ＝１００ｍｓに対して、
半分の目標原稿スキャン速度Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅｄ（Ｒｅ
ｆ＿ｓｐｅｅｄ＝６１．７５ｒａｄ／ｓ）と半分の助走
距離ｑｌを走行するのに費やす時間ｄｅｌｔａｌ（ｄｅ
ｌｔａｌ＝５０ｍｓ）で読み取る場合、助走距離ｑｌが
Ｎ倍（本例では、１／２）になると、Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅ
ｄ×ｄｅｔａｌもＮ倍、すなわち、本例では、１／２×
１／２＝１／４倍にするので、助走距離ｑｌは、ｑｌ＝
９．３５／４ｍｍとする。

【００６８】したがって、実際の時間ｔａｕが２０ｍｓ
の場合、ｔ＝ｔａｕ／ｄｅｌｔａｌであるので、ｔ＝
０．４となる。

【００６９】ここで、図７に示したＲＯＭ２７に格納さ
れているテーブルからｆｌ（０．４）の値を選択して、
その選択した値を１／４倍すると、変倍する場合の目標
値関数ｆｌ（ｔ）を簡単、かつ、速やかに求めることが
できる。

【００７０】なお、この変倍処理の場合の目標位置軌跡
と実際の時間ｔａｕ及び助走距離ｑｌを走行するのに費
やす時間ｄｅｌｔａｌの関係は、以下で与えられる。

【００７１】 ｆｌ（ｔ）＝Ｎ×ａｌ４×ｔ4 ＋Ｎ×ａｌ３×ｔ3 ＋Ｎ×ａｌ２×ｔ2 ｔ＝ｔａｕ／ｄｅｔａｌ したがって、正規化して目標位置軌跡を与える関数をＲ
ＯＭ２７に格納しているので、変倍モードの目標位置軌
跡の全てをＲＯＭ２７に格納することなく、速やかに目
標位置軌跡を算出することができ、ＲＯＭ２７の容量を
削減しつつ、速やかに演算処理して、位置決め制御性能
を向上させることができる。その結果、高画質な読取を
行うことのできる変倍可能な画像読取装置１を安価なも
のとすることができる。

【００７２】このように、本実施の形態によれは、走査
光学系のパラメータ変動、走行体の共振周波数、外乱等
による目標位置ズレをその設計に取り込んだロバストコ
ントローラＫを用いたロバスト制御により、電動モータ
１６の回転を制御して、走査光学系を搭載した走行体９
の位置追従制御を行っているので、原稿１０を複数回光
学的に走査して複数色の画像データを読み取る場合にお
いても、位置ズレを小さく抑制することができ、高画質
な読み取りを行うことができる。

【００７３】また、走行体９に搭載された走査光学系の
ミラー５、６の振動を発生させない不確かさの周波数重
みをその設計に取り込んだロバストコントローラＫを構
成して、ロバスト制御によりモータを制御し、走査光学
系を搭載した走行体９の位置追従制御を行っているの
で、ミラー共振による原稿光像のブレを少なくすること
ができ、高画質な読み取りを行うことができる。

【００７４】さらに、電動モータ１６の定数の変動を、
パラメータ変動としてその設計に取り込んだロバストコ
ントローラＫを構成して、ロバスト制御により電動モー
タ１６を制御して、走査光学系を搭載した走行体９の位
置追従制御を行っているので、時間の経過に伴うパラメ
ータ変化があっても、位置ズレを小さく抑えることがで
き、高画質な読み取りを行うことができる。

【００７５】また、外乱による目標位置ズレが発生した
場合にも目標性能を満足する制御性能の周波数重みをそ
の設計に取り込んだロバストコントローラＫを構成し
て、ロバスト制御により電動モータ１６を制御して、走
査光学系を搭載した走行体９の位置追従制御を行ってい
るので、摩擦外乱や加速度外乱等があっても、位置ズレ
を小さく抑制することができ、高画質な読み取りを行う
ことができる。

【００７６】さらに、走査光学系の立ち上がり時の目標
位置軌跡が、原稿読み取り位置以前で加速度が０になり
速度が一定になる目標位置軌跡を与える目標値関数ｆｌ
（ｔ）に基づいてロバスト制御しているので、原稿１０
の読み取り開始位置でのオーバーシュー等の位置振動を
抑制することができ、原稿１０の先端から高画質な読み
取りを行うことができる。

【００７７】また、目標位置軌跡を与える目標値関数ｆ
ｌ（ｔ）を正規化した状態で記憶手段であるＲＯＭ２７
に保存し、目標位置軌跡の変化に応じて目標値関数ｆｌ
（ｔ）を選択して、ロバスト制御により走行体の位置追
従制御を行っているので、制御演算の時間（モータの回
転のサンプリング時間）を短縮して、位置決め制御性能
を向上させることができ、高画質な読み取りを行うこと
ができる。

【００７８】さらに、目標位置軌跡の助走距離ｑｌがＮ
倍になると、目標原稿スキャン速度Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅｄ
もＮ倍にして、変倍モードの目標位置軌跡の全てをＲＯ
Ｍ２７に記憶することなく、ＲＯＭ２７の容量を削減し
つつ、変倍読み取りにおいても、制御演算の時間（サン
プリング時間）を短縮することができ、位置決め制御性
能を向上させて、高画質な読み取りを行うことができ
る。

【００７９】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００８０】

【発明の効果】請求項１記載の発明の画像読取装置によ
れば、走査光学系のパラメータ変動、走行体の共振周波
数の変動、外乱等による目標位置ズレをその設計に取り
込んだロバストコントローラを用いたロバスト制御によ
り、モータの回転を制御して、走査光学系を搭載した走
行体の位置追従制御を行うので、原稿を複数回光学的に
走査して複数色の画像データを読み取る場合において
も、位置ズレを小さく抑制することができ、高画質な読
み取りを行うことができる。

【００８１】請求項２記載の発明の画像読取装置によれ
ば、モータの定数の変動をパラメータ変動としてその設
計に取り込んだロバストコントローラを構成して、ロバ
スト制御によりモータを制御して、走査光学系を搭載し
た走行体の位置追従制御を行うので、時間の経過に伴う
パラメータ変化があっても、位置ズレを小さく抑えるこ
とができ、高画質な読み取りを行うことができる。

【００８２】請求項３記載の発明の画像読取装置によれ
ば、外乱による目標位置ズレが発生した場合にも、目標
性能を満足する制御性能の周波数重みをその設計に取り
込んだロバストコントローラを構成して、ロバスト制御
によりモータを制御して、走査光学系を搭載した走行体
の位置追従制御を行うので、摩擦外乱や加速度外乱等が
あっても、位置ズレを小さく抑制することができ、高画
質な読み取りを行うことができる。

【００８３】請求項４記載の発明の画像読取装置によれ
ば、走査光学系の立ち上がり時の目標位置軌跡が、原稿
読み取り位置以前で加速度が０になり、速度が一定にな
る目標位置軌跡の関数に基づいてロバスト制御するの
で、原稿読み取り開始位置でのオーバーシュー等の位置
振動を抑制することができ、原稿先端から高画質な読み
取りを行うことができる。

【００８４】請求項５記載の発明の画像読取装置によれ
ば、目標位置軌跡を与える関数を正規化した状態で記憶
手段に保存して、目標位置軌跡の変化に応じて目標位置
軌跡の関数を選択し、ロバスト制御により走行体の位置
追従制御を行うので、制御演算の時間（モータの回転の
サンプリング時間）を短縮することができ、位置決め制
御性能を向上させて、高画質な読み取りを行うことがで
きる。

【００８５】請求項６記載の発明の画像読取装置によれ
ば、目標位置軌跡の助走距離がＮ倍になると、目標原稿
スキャン速度もＮ倍にするので、変倍モードの目標位置
軌跡の全てを記憶手段に記憶することなく、記憶手段の
容量を削減することができるとともに、変倍読み取りに
おいても、制御演算の時間（モータ回転のサンプリング
時間）を短縮し、位置決め制御性能を向上させて、高画
質な読み取りを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像読取装置の一実施の形態を適用し
た画像読取装置の要部側面断面図。

【図２】図１の画像読取装置の要部回路ブロック図。

【図３】図１の画像読取装置のロバスト制御ブロック
図。

【図４】不確かさの周波数重みＷ_ｄｅｌＩを周波数とゲ
インとの関係で示す図。

【図５】制御性能に関する周波数重みＷ_ｐｒｅｆＩを周
波数とゲインとの関係で示す図。

【図６】実際の時間ｔａｕと目標位置軌跡及び速度軌跡
の関係を示す図。

【図７】図２のＲＡＭに格納されている実際の時間ｔａ
ｕ、正規化された時間ｔ及び目標値関数ｆｌ（ｔ）のテ
ーブルの一例を示す図。

【符号の説明】

１ 画像読取装置 ２ 本体ケース ３ コンタクトガラス ４ 蛍光灯 ５ 第１ミラー ６ 第１走行体 ７ レンズ ８ ＣＣＤ ９ 光電変換ユニット １０ 原稿 １１ 光軸 １２ 素線ワイヤ １３、１４ プーリー １５ 動力伝達機構 １６ 電動モータ １７ エンコーダ ２１ マイクロコンピュータ ２２ 状態司令部 ２３ インターフェース ２４ 駆動回路 ２５ インターフェース ２６ マイクロプロセッサ ２７ ＲＯＭ ２８ ＲＡＭ ２９ バス ３０ ロバスト制御系 Δ パラメータ変動 ｄ 目標値 Ｇ_ｎｏｍ ノミナルプラント Ｗ_ｄｅｌＩ 不確かさの周波数重み Ｗ_ｐｒｅｆＩ 制御性能に関する周波数重み Ｋ ロバストコントローラ Ｇ_ｐｅｒ 摂動モデル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−348402（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−200009（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−265102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−165465（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−122934（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−147039（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/04 G03B 27/50

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿に光を照射して主走査する走査光学
   系が走行体に搭載され、当該走行体をワイヤーを介して
   モータにより副走査方向に移動して副走査し、原稿の画
   像を読み取る画像読取装置において、前記モータの回転
   を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づ
   いて、前記モータの回転をロバスト制御して、前記走行
   体を目標位置に位置追従制御を行う制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記モータによる前記走行体の移動に
   際して発生するパラメータ変動、走行体の共振周波数の
   変動及び外乱による目標位置ズレをその設計に取り込ん
   だロバストコントローラを構成して前記ロバスト制御を
   行うことを特徴とする画像読取装置。
2. 【請求項２】 前記パラメータ変動は、前記モータの定
   数の変動を含んでおり、前記制御手段は、当該モータの
   定数の変動を吸収して安定性と目標性能を満足する不確
   かさの周波数重みをその設計に取り込んだ前記ロバスト
   コントローラを構成して、前記ロバスト制御を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記外乱による目標位
   置ズレが発生した場合にも目標性能を満足する制御性能
   の周波数重みをその設計に取り込んだ前記ロバストコン
   トローラを構成して、前記ロバスト制御を行うことを特
   徴とする請求項１または２に記載の画像読取装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記走行体の立ち上が
   り時の目標位置軌跡が、原稿読取位置以前で加速度が０
   になり速度が一定になる目標位置軌跡を与える関数に基
   づいて、前記ロバスト制御を行うことを特徴とする請求
   項１から３のいずれかに記載の画像読取装置。
5. 【請求項５】 前記画像読取装置は、前記目標位置軌跡
   を与える関数を正規化した状態で記憶する記憶手段を、
   さらに備え、前記制御手段は、前記目標位置軌跡の変化
   に応じて、前記記憶手段の前記目標位置軌跡の関数を読
   み出して、前記ロバスト制御を行うことを特徴とする請
   求項４記載の画像読取装置。
6. 【請求項６】 前記目標位置軌跡は、助走距離ｑｌ、目
   標原稿スキャン速度Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅｄ及び前記助走距
   離ｑｌに費やす時間ｄｅｌｔａｌが次式の関係を有し、 【数１】 前記助走距離ｑｌがＮ倍（Ｎは正の実数）になると、前
   記目標原稿スキャン速度Ｒｅｆ＿ｓｐｅｅｄもＮ倍にな
   ることを特徴とする請求項４または５に記載の画像読取
   装置。