JP3462038B2 - 画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置 - 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、原稿画像に沿って
走行し原稿画像から画像データを読み取るスキャナを有
し、このスキャナをモータにより往復移動させる画像形
成装置の上記スキャナのサーボ制御装置に関するもの
で、例えば、ＤＣサーボモータを使った速度制御、位置
制御等を行う技術全般に応用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機などの画像形成装置では、コンタ
クトガラス上におかれた原稿に、光源からの照明光をス
キャナを走査させながら照射し、原稿画像からの反射光
を画像データとして取り込み、感光体上に結像させて露
光処理が行われる。この画像形成装置の概略を図３に示
す。図３において、原稿２を載置するコンタクトガラス
１の下方には、光源３と第１ミラー４とが一体に取り付
けられた第１スキャナ、第２ミラー５と第３ミラー６が
一体に取り付けられた第２スキャナが設けられ、第３ミ
ラー６による反射光路上には結像レンズ７、固定の第４
ミラー８、第５ミラー９、第６ミラー１０がこの順に設
けられ、第６ミラー１０による反射光路上には保護ガラ
ス１１、感光体ドラム１２がこの順に設けられている。

【０００３】上記第１スキャナは一定速度Ｖでコンタク
トガラス１上の原稿２に沿い図３において左から右に向
かい移動しながら光源３が原稿２をスリット状に照明
し、その反射光を第１ミラー４が水平方向に反射する。
第２スキャナの第２ミラー５、第３ミラー６は、第１ミ
ラー４からの反射光を水平方向に折り返す。折り返され
た反射光は、結像レンズ７、第４、第５、第６ミラー
８、９、１０で反射され、感光体ドラム１２上に収束
し、原稿２の像が感光体ドラム１２上に結ばれる。上記
のように第１スキャナは一定速度Ｖで原稿２に沿って移
動し、これに同期して第２スキャナはＶ／２の速度で左
から右に向かい移動し、原稿２の面から感光体ドラム表
面までの光路長が常に一定に保たれる。第１、第２スキ
ャナの移動に同期させて感光体ドラム１２を回転させる
ことにより、原稿画像から画像データを読み取って感光
体ドラム１２上に原稿画像と同じ画像を形成する。第
１、第２スキャナはモータによって駆動され、１回の走
査が終了すると元のホームポジションに戻される。

【０００４】このような画像データの読み取りを行うた
めに、ＤＣサーボモータを使用してスキャナを正逆方向
に駆動するようになっている。図４は上記スキャナおよ
びこれを駆動するモータの正逆転動作を示す。図４に示
すように、読み取りのためにスキャナ駆動モータを正転
させてスキャナをスタートさせると、直ちに原稿読み取
り速度まで立ち上がり、一定速度で移動して原稿を読み
取っていく。原稿読み取りが終了すると、駆動モータは
逆転方向に駆動され、スキャナがホームポジションに戻
される。この戻り動作では、スキャナをできだけ速やか
に戻すために、原稿読み取り終了後直ちに逆転方向に原
稿読み取り時の速度の数倍まで加速され、加速後高速を
維持したまま等速で戻され、ホームポジション近くの所
定の位置からモータに正転方向の電流が流されて減速さ
れ、ホームポジションでモータへの通電を停止してスキ
ャナを停止させるようになっている。

【０００５】図４からもわかるように、複写機を高速化
するには、スキャナのリターン時の速度を高速化するこ
とで実現することができ、高速複写機では原稿読み取り
時の速度に対し約４〜７倍の速度でスキャナをリターン
させている。リターン時の最高速度から減速させてスキ
ャナを停止させる場合に、減速時にモータの回転方向を
逆にして反転ブレーキを利用している。しかし、ここで
問題になるのが、回転方向切り替えの際にモータの逆起
電圧の働きで過大なブレーキがかかり、予想以上の速度
低下が発生してしまうことである。モータの制御ではこ
の速度低下すなわち過大な反転ブレーキ量を補おうとと
してモータ電流を減らそうとするが、制御目標値である
電流値をゼロに設定しても、過大な反転ブレーキ量を補
正することができない場合が発生してしまう。このた
め、リターン減速時にスキャナが振動してしまい、異音
が発生したり、振動によるスキャナ速度の不安定からく
る停止位置のバラツキなどが発生する。また誘起電圧の
大きいＤＣモータを使用する場合や、スキャナの摺動負
荷が大きい場合などには、リターン減速の加速度を的確
に設定するのに限度があり、目的とした加速度でスキャ
ナを停止させることが困難になる場合がある。

【０００６】このような問題点を解消するために本発明
者は、モータに流れる電流と方向を検出して自動的にモ
ータに流す電流の向きを切り替えることが可能な定電流
駆動方式について検討した。その結果、図５に示す回路
を開発した。ただし、この回路は未公知である。

【０００７】図５において、４個のＭＯＳ・ＦＥＴＱ３
１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４（以下単に「Ｑ３１」「Ｑ
３２」のように表示する）からなるＨ型ブリッジ回路
は、複写機等の画像形成装置のスキャナを駆動するＤＣ
サーボモータＭ３１に通電する電流を切り替えるもの
で、上記Ｈ型ブリッジ回路の中間にモータＭ３１が接続
されている。より具体的には、電源ＶＭＭとアースとの
間にはＱ３１、Ｑ３３からなる直列回路とＱ３２、Ｑ３
４からなる直列回路が接続され、Ｑ３１、Ｑ３３の接続
点とＱ３２、Ｑ３４の接続点間にモータＭ３１が接続さ
れている。各Ｑ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４には、こ
れらＱ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４に流れる電流方向
とは逆向きの電流を通すダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ
３３，Ｄ３４（以下単に「Ｄ３１」「Ｄ３２」のように
表示する）が並列に接続されている。各Ｑ３１、Ｑ３
２、Ｑ３３、Ｑ３４はマイクロコントローラ（以下「マ
イコン」という）３０からの目標指示電流値を電圧に変
換した値により定電流制御回路内でオン・オフ制御さ
れ、正逆回転制御、速度制御、停止の各制御が行われ
る。

【０００８】Ｑ３１，Ｑ３３の接続点とモータＭ３１と
の間には、モータ電流値と電流方向を検出する手段とし
て、電流センサ４０がモータＭ３１と直列に接続されて
いる。電流センサ４０としては、電流に比例して発生す
る磁束を磁気鉄心とホール素子の組合せにより非接触で
検出し、上記電流を電圧に変換して出力するホール電流
検出器などを用いることができる。その特性の一例を図
６に示す。図６に示すとおり、モータに電流が流れてい
ないとき、すなわちモータ停止状態では出力電圧ＯＶ
で、プラスの電流（仮にモータ正転方向とする）のとき
はプラスの出力電圧を、マイナスの電流（仮にモータ逆
転方向とする）のときはマイナスの出力電圧を発生す
る。この出力電圧は、電流に比例した値である。従っ
て、電流センサ４０の出力電圧が０Ｖであるかどうか、
出力電圧の極性はどうかを見ることによって、モータ電
流値と電流の向きを検出することができる。制御目標電
流値を電圧に変換した値の極性は、電流センサ４０の極
性と合わせて、プラス側をモータ正転方向、マイナス側
をモータ逆転方向に決めておく。

【０００９】モータＭ３１にはモータＭ３１の回転に応
じたパルス信号でありかつ回転方向によって位相ずれの
向きが異なる複数相のパルス信号を発生するエンコーダ
ＥＣ３１が取り付けられている。エンコーダＥＣ３１か
らのパルス信号は回転速度信号としてマイコン３０のカ
ウンタ入力ポートに入力される。また、エンコーダＥＣ
３１からの複数相の信号の位相ずれの向きによって反転
するフリップフロップ回路３２が設けられ、フリップフ
ロップ回路３２の出力によって回転方向検出が行われ、
回転方向信号がマイコン３０の入力ポートＰ２に入力さ
れるようになっている。

【００１０】マイコン３０は、予め設定されたモータ速
度と、エンコーダＥＣ３１により検出されたモータＭ３
１の速度との偏差により制御目標値を電流値として算出
し、制御目標値である電流値を電圧値に換算し出力す
る。この電圧値をＤ／Ａ変換器３１によりデジタル信号
からアナログ信号に変換して目標指示電流値とする。こ
の目標指示電流値と、上記電流センサ４０で検出される
モータ電流値は差動増幅器ＩＣ３３に入力され、上記目
標指示電流値とモータ電流値との差が演算される。ま
た、上記目標指示電流値とモータ電流値との差の演算信
号は、差動増幅器ＩＣ３５でモータ停止時のモータ電流
を電圧変換した値すなわち０Ｖとの差が演算され、差動
増幅器ＩＣ３５の出力は比較器ＩＣ３６で２値化され
る。この２値化信号をフィードバックしてモータＭ３１
の正逆回転を決定するようになっていて、上記２値化信
号のインバータＩＣ３７による反転信号Ｓ１が前記Ｑ３
３をオン・オフ制御し、上記２値化信号Ｓ２がＱ３４を
オン・オフ制御する。

【００１１】上記差動増幅器ＩＣ３５の出力は、オペア
ンプ３６ともう一つのオペアンプ３７を有してなる絶対
値回路３８によって全波整流され、上記目標指示電流値
とモータ電流値との差の演算信号と、モータ停止時のモ
ータ電流を電圧変換した値との差の絶対値が演算され
る。この絶対値信号は比較器ＩＣ３４で三角波発生回路
３３から出力される三角波と比較され、ＰＷＭ信号が出
力される。このＰＷＭ信号はナンド回路３４、３５に入
力される。ナンド回路３４にはまた上記２値化信号の反
転信号Ｓ１が入力され、ナンド回路３５には上記２値化
信号Ｓ２が入力される。上記ＰＷＭ信号は、モータＭ３
１を回転駆動するＨ型ブリッジ回路の上側（電流流入
側）のＱ３１，Ｑ３２のデューティ比を変化させて速度
制御を行うようになっている。

【００１２】上記回路例の、スキャナリターン時の動作
について説明する。図５において、リターン等速動作中
の制御目標電流値はマイナス値であり、このとき図５に
示す例の２値化信号Ｓ１およびＳ２は、Ｓ１＝「Ｈ」レ
ベル、Ｓ２＝「Ｌ」レベルで、モータ逆転方向になって
いるので、Ｑ３３がオンでＰＷＭ信号でＱ３２がオンの
ときはモータＭ３１には電源ＶＭＭからＱ３２を通りモ
ータＭ３１、電流センサ４０、そしてＱ３３を通ってア
ースに電流が流れている。また、ＰＷＭ信号でＱ３２が
オフの時は、モータＭ３１から回生電流が電流センサ４
０、そしてＱ３３を通ってアースに流れ、そしてＤ３４
を通ってモータＭ３１に戻っている。このときの電流セ
ンサ４０の出力電圧はマイナスになっている。

【００１３】リターン減速位置にスキャナが達したら、
反転ブレーキを利用して減速させるために、目標指示電
流値をプラスに設定する。これによりＳ１＝「Ｌ」レベ
ル、Ｓ２＝「Ｈ」レベルとなってモータ正転方向への通
電に自動的に切り替わり、電流の向きが逆転する。モー
タ正転方向への通電中、Ｑ３４がオンでＰＷＭ信号でＱ
３１がオンのときは、モータＭ３１には電源ＶＭＭから
Ｑ３１を通り、電流センサ４０、モータＭ３１そしてＱ
３４を通ってアースに電流が流れている。また、ＰＷＭ
信号でＱ３１がオフのときは、モータＭ３１からＱ３４
を通ってアースに電流が流れ、そしてＤ３３、電流セン
サ４０を通ってモータＭ３１に戻る。

【００１４】ここで電流の向きが切り替わったとする
と、モータＭ３１の逆起電圧により過大なトルクが発生
し、反転ブレーキ量が制御操作量より大きくなって速度
が急激に低下する。このとき、制御目標電流値より過大
な電流がモータＭ３１に流れるため、Ｓ１＝「Ｈ」レベ
ル、Ｓ２＝「Ｌ」レベルとなって通電方向がモータ逆転
方向に切り替わり、反転モータブレーキ量を解除する動
作を行う。このように、目標指示電流値と実際にモータ
に流れている電流値および電流の向きにより、自動的に
モータに流す電流の向きを切り替える手段を設けること
で、急激な速度変化に対する制御を適切に行い、スキャ
ナ減速時の振動の発生を防止して振動によるスキャナの
停止位置のばらつきを防止し、制御速度プロフィールの
設定の余裕度を向上させている。

【００１５】このように、図５に示す画像形成装置のス
キャナにおけるサーボ制御装置では、モータに流す電流
の向きを、モータ電流を電圧変換した両極性の電圧値と
目標指示電流値を電圧に変換した両極性の電圧値を差動
増幅した値と、モータ停止時のモータ電流を電圧変換し
た０Ｖとを比較し、その結果得られた２値の信号によ
り、Ｈ型ブリッジ回路を通してモータに流す電流の方向
を自動的に決めている。

【００１６】また、モータに流す電流量は、モータ電流
を電圧変換した両極性の電圧値と目標指示電流値を電圧
に変換した両極性の電圧値を差動増幅した値と、モータ
停止時のモータ電流を電圧変換した０Ｖとの差の絶対値
を生成し、この絶対値と三角波を比較することによりＰ
ＷＭ信号を生成してこれをモータ速度の制御量とし、こ
の制御量に応じてＨ型ブリッジ回路を通してモータに流
す電流量を決めている。

【００１７】さらに、速度制御は、モータ軸に取り付け
られたエンコーダＥＣ３１によりマイコン３０内で回転
速度を演算し、演算された回転速度と予め設定した目標
回転速度との偏差によりＰＩ制御を行い、目標指示電流
値を変化させて目標回転速度になるように制御を行って
いる。この速度制御は、エンコーダ信号による割り込み
処理、または数ｍｓｅｃ程度のタイムインターバル割り
込み処理で高速処理される。

【００１８】以上説明した図５に示す画像形成装置のス
キャナにおけるサーボ制御装置によれば、急激な速度変
化に対する制御を適切に行い、スキャナ減速時の振動の
発生を防止して振動によるスキャナの停止位置のばらつ
きを防止するという所期の目的を達成することができ
る。しかし、モータ電流を検出するための電流センサの
出力が両極性のため、マイコン３０のデジタルアナログ
変換出力ポートをバイポーラ型にする必要があり、それ
自体がコスト高の要因となる。また、このデジタルアナ
ログ変換出力を駆動する電源も両極性にする必要がある
とともに、フィードバック系内のアナログ回路において
も、両極性の電源電圧が必要になる。しかし、一般にマ
イクロコントローラを用いた回路においては、片側（例
えばプラス）電源のみを用いる場合が多く、図５に示す
回路を実施するに当たっては、新たにマイナス電源を作
る必要があり、電源回路に関してもコスト高の要因とな
る。

【００１９】そこで本発明者らはさらに、プラスの電源
の一方のみで駆動することを可能にしてコストの低廉化
を図ることができる画像形成装置のスキャナにおけるサ
ーボ制御装置を提案した。特願平９−９７７９号にかか
る発明がそれで、その実施の形態を図７に示す。図７に
示す例の大部分は図５に示す例と同じで、図５に示す例
と異なる点は、定電流制御回路のフィードバック内、具
体的には差動増幅器ＩＣ３３と差動増幅器ＩＣ３５との
間に、目標指示電流値を電圧に変換した値とモータ電流
値を電圧に変換した値の差分値（Ｉｒｅｆ−Ｉｍｏｔ）
に一定のオフセット電圧値Ｖ１を付加するオフセット回
路５０を設け、このオフセット電圧値を付加された上記
差分値と上記オフセット電圧値Ｖ１とを比較し、その結
果得られた２値の信号により、モータに流す電流の方向
を決めてモータに正逆転指示を与え、さらに、上記オフ
セット電圧値Ｖ１を基準にして速度指示を与えるように
した点である。

【００２０】また、図７には表されていないが、電流セ
ンサ４０は、そのの出力電圧が、図６に示すような０Ｖ
を中心として電流の向きに応じてプラス側とマイナス側
に変化するものではなく、プラスまたはマイナスの一方
側でのみ変化するようになっている。例えば、モータに
電流が流れていないとき、すなわちモータ停止状態では
２．５Ｖの出力電圧を、モータＭ３１にプラスの電流
（仮にモータ正転方向とする）が流れているときは２．
５Ｖ以上の出力電圧を、モータＭ３１にマイナスの電流
（仮にモータ逆転の方向とする）が流れているときは
２．５Ｖ以下の出力電圧を発生するような特性をもたせ
ておく。この電流センサ４０の出力電圧範囲は、実際に
モータＭ３１に流れる電流を検出することができ、か
つ、マイコン３０でデジタル・アナログ変換されたユニ
ポーラ出力電圧範囲内（例えば０〜５Ｖ）に設定する。
この電流センサ４０の出力電圧は、電流に比例した値で
ある。従って、電流センサ４０の出力電圧が２．５Ｖで
あるかどうか、２．５Ｖ以上であるか、２．５Ｖ以下で
あるかどうかを見ることによって、モータが停止してい
るかどうかすなわちモータ電流がゼロであるかどうか、
また、モータ電流値と電流の向きを検出することができ
る。制御目標電流値を電圧に変換した値は、電流センサ
４０の出力と合わせて、２．５Ｖ以上であればモータ正
転方向、２．５Ｖ以下であればモータ逆転方向と決めて
おく。こうすることにより、マイコン３０のデジタル・
アナログ出力をユニポーラ（片側）出力とすることがで
き、電源回路のコストの低減を図ることができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】図７に示す例によれ
ば、マイコンのデジタル・アナログ出力をユニポーラ出
力とすることができ、電源回路のコストの低減を図るこ
とができるという利点があるが、電流センサとして特殊
な特性のものを用いる必要があると共に、それに応じて
フィードバック回路の構成およびその設定が面倒になる
難点がある。本発明は、これまで検討してきた優れた効
果をもたらす画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制
御装置をさらに改善し、マイクロコントローラにはユニ
ポーラ出力のデジタル・アナログ出力ポートが複数個内
蔵されていることに着目し、これを利用することによ
り、性能を落とすことなく、実質的にバイポーラ駆動と
同じ駆動を行うことができ、かつ、コストの低減化が可
能な画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置を
提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
モータ速度を決めるパルス幅変調信号と回転方向を決め
る信号によりモータを正逆回転駆動するＨ型ブリッジ回
路と、モータに電流が流れていないときは０Ｖの電圧を
出力し、モータにプラスまたはマイナスの電流が流れて
いるときはこの電流の向きに応じてプラスまたはマイナ
スの電圧を出力し、これによりモータに流れている電流
値と電流の向きを検出することができる電流センサと、
モータ軸に取り付けられたエンコーダと、このエンコー
ダの検出信号によりモータの回転速度演算を行い、この
演算結果からプラスまたはマイナスの目標指示電流値を
電圧に変換してデジタル・アナログ変換出力ポートから
出力するマイクロコントローラと、このマイクロコント
ローラのデジタル・アナログ変換出力ポートから出力さ
れる目標指示電流値に比例した目標指示電圧値と上記電
流センサにより検知したモータ電流を電圧に変換した値
とを比較し、比較の結果得られる２値の信号によりＨ型
ブリッジ回路通じてモータに流す電流の向きを自動決定
すフィードバック回路とを有してなり、上記マイクロコ
ントローラの上記デジタル・アナログ変換出力ポート
は、片電源駆動のユニポーラ出力ポートが２個用いら
れ、この２個の出力ポートには、この２個の出力ポート
の信号の差を増幅する差動増幅器が接続されていること
により、実質的にバイポーラ出力に変換されることを特
徴とする。

【００２３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、マイクロコントローラのデジタル・アナロ
グ変換出力ポートの出力電圧に関係なくシンクおよびソ
ース電流の両方を次段の差動増幅器に供給するために、
上記デジタル・アナログ変換出力ポートにバッファアン
プが接続されていることを特徴とする。

【００２４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、マイクロコントローラによる速度演算の結
果、プラスの電流指示方向のときは、マイクロコントロ
ーラの一方のデジタル・アナログ変換出力ポートに指示
電流に対応した電圧値を出力し、他方のデジタル・アナ
ログ変換出力ポートは０Ｖに設定し、逆に、マイナスの
電流指示方向のときは、他方のデジタル・アナログ変換
出力ポートに指示電流に対応した電圧値を出力し、一方
のデジタル・アナログ変換出力ポートは０Ｖに設定する
ことを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装
置の実施の形態について説明する。なお、本発明にかか
る画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置の実
施の形態は、その大部分が図５、図７に示す回路例と同
じ構成になっており、マイコン３０のデジタル・アナロ
グ出力ポートにバッファアンプ、差動増幅器などを付加
した点が異なっているので、この付加された回路部分を
中心に説明し、他の回路部分の説明は省略することにす
る。

【００２６】図１において、マイコン３０は、デジタル
・アナログ変換出力ポートとして片電源駆動のユニポー
ラ出力ポートを複数内蔵していて、このうち２個のデジ
タル・アナログ変換出力ポートＤＡＣ１，ＤＡＣ２を用
い、これに以下に説明する回路を付加することによって
バイポーラ出力を可能としている。上記２個のデジタル
・アナログ変換出力ポートＤＡＣ１，ＤＡＣ２はそれぞ
れ０〜５Ｖを出力する。一方の出力ポートＤＡＣ１のユ
ニポーラ出力はバッファアンプ１１と抵抗Ｒ１を介して
差動増幅器１３のマイナス入力端子に入力され、他方の
出力ポートＤＡＣ２のユニポーラ出力はバッファアンプ
１２と抵抗Ｒ２を介して差動増幅器１３のプラス入力端
子に入力されるようになっている。差動増幅器１３の出
力端子とマイナス入力端子はフィードバック抵抗Ｒ３で
接続され、差動増幅器１３のプラス入力端子は抵抗Ｒ４
を介してアースに接続されている。各抵抗の値は等し
く、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４となっていて、この条件か
ら差動増幅器１３は増幅率が１倍で、結果的には出力ポ
ートＤＡＣ１の出力と出力ポートＤＡＣ２の出力との減
算回路になっている。

【００２７】このように、差動増幅器１３の出力は（Ｄ
ＡＣ２−ＤＡＣ１）であり、例えば出力ポートＤＡＣ１
の出力が＋５Ｖで、出力ポートＤＡＣ２の出力が０Ｖの
ときは差動増幅器１３の出力は−５Ｖとなり、また、出
力ポートＤＡＣ１の出力が０Ｖで、出力ポートＤＡＣ２
の出力が＋５Ｖのときは差動増幅器１３の出力は＋５Ｖ
となり、−５Ｖ〜＋５Ｖのバイポーラ出力が得られるこ
とになる。このバイポーラ出力が、図５、図７に示す例
で差動増幅器ＩＣ３３のプラス入力端子に入力され、前
述のとおり、モータの回転方向制御および速度制御が行
われる。

【００２８】上記出力ポートＤＡＣ１および出力ポート
ＤＡＣ２の出力値の設定はマイクロコントローラ３０内
で速度演算の結果に基づいて行われるもので、図２に示
す手順で行われる。ここでは各動作ステップをＳ１，Ｓ
２，……のように表すことにする。まず、マイクロコン
トローラ３０内で目標速度と実際のモータ速度との偏差
を求める（Ｓ１）。この偏差の値からＰＩ制御を行い、
目標の指示電流値を換算する（Ｓ２）。この指示電流値
の正負を判断し（Ｓ３）、これによって各出力ポートＤ
ＡＣ１、ＤＡＣ２の出力を切り換える。すなわち、上記
指示電流値が正のときは、指示電流値を指示電圧値に変
換し（Ｓ４）、出力ポートＤＡＣ１＝０Ｖに、出力ポー
トＤＡＣ２＝指示電圧値に設定する。これによって差動
増幅器１３の出力は正の電圧出力になる。また、上記指
示電流値が負のときは、指示電流値の絶対値を求め（Ｓ
６）、この指示電流値の絶対値を指示電圧値に変換し
（Ｓ７）、出力ポートＤＡＣ１＝指示電圧値に、出力ポ
ートＤＡＣ２＝０Ｖに設定する。これによって差動増幅
器１３の出力は負の電圧出力になる。このようにして、
差動増幅器１３からはバイポーラ型のデジタル・アナロ
グ出力ポートを用いたときと全く同様の出力が得られ、
バイポーラ出力による制御が行われることになる。

【００２９】いま、８ビットのバイポーラ型のデジタル
・アナログ出力ポートを用いた場合を想定し、仮に−５
Ｖ〜＋５Ｖを８ビットの精度で制御するものとすれば、
１ビットあたりの分解能は３９．２ｍＶとなる。しか
し、上記本発明の実施の形態のように２個のユニポーラ
型のデジタル・アナログ出力ポートを用い、それぞれの
デジタル・アナログ出力ポートが８ビットであるとすれ
ば、それぞれ０Ｖ〜＋５Ｖまたは−５Ｖ〜０Ｖが８ビッ
ト精度となるため、１ビットあたりの分解能は１９．６
ｍＶとなり、バイポーラ型のデジタル・アナログ出力ポ
ートを用いた場合と比較して２倍の分解能になり、精度
の良い制御を行うことができる。

【００３０】上記二つの出力ポートＤＡＣ１、ＤＡＣ２
と差動増幅器１３の入力との間にそれぞれバッファアン
プ１１、１２を接続するのは、二つの出力ポートＤＡＣ
１、ＤＡＣ２の出力信号を差動増幅するに当たり、出力
ポートＤＡＣ１、ＤＡＣ２の出力電圧に影響されること
なくシンクおよびソース電流の両方を次段の差動増幅器
１３に確実に供給することができるようにするためであ
る。また、バッファアンプ１１、１２は差動増幅器１３
の入力インピーダンスを合わせる役目もしている。図示
されてはいないが、差動増幅器１３を両電源駆動のオペ
アンプによるボルテージフォロワ回路とすれば、回路構
成を簡単にしかも安価に実現することができる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、モータ速
度を決めるパルス幅変調信号とモータに流す電流の向き
によりモータを正逆回転駆動するＨ型ブリッジ回路と、
モータに電流が流れていないときは０Ｖの電圧を出力
し、モータにプラスまたはマイナスの電流が流れている
ときはこの電流の向きに応じてプラスまたはマイナスの
電圧を出力し、これによりモータに流れている電流値と
電流の向きを検出することができる電流センサと、モー
タ軸に取り付けられたエンコーダと、このエンコーダの
検出信号によりモータの回転速度演算を行い、この演算
結果からプラスまたはマイナスの目標指示電流値を電圧
に変換してデジタル・アナログ変換出力ポートから出力
するマイクロコントローラと、このマイクロコントロー
ラのデジタル・アナログ変換出力ポートから出力される
目標指示電流値に比例した目標指示電圧値と上記電流セ
ンサにより検知したモータ電流を電圧に変換した値とを
比較し、比較の結果得られる２値の信号によりＨ型ブリ
ッジ回路通じてモータに流す電流の向きを自動決定すフ
ィードバック回路とを有してなり、マイクロコントロー
ラのデジタル・アナログ変換出力ポートは、片電源駆動
のユニポーラ出力ポートが２個用いられ、この２個の出
力ポートには、この２個の出力ポートの信号の差を増幅
する差動増幅器が接続されていることにより、実質的に
バイポーラ出力に変換されるようにしたため、性能を落
とすことなく、実質的にバイポーラ駆動と同じ駆動を行
うことができる画像形成装置のスキャナにおけるサーボ
制御装置を得ることができる。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、マイクロコントローラのデジタル・
アナログ変換出力ポートにバッファアンプが接続されて
いるため、マイクロコントローラのデジタル・アナログ
変換出力ポートの出力電圧に影響されることなくシンク
およびソース電流の両方を次段の差動増幅器に供給する
ことができ、マイクロコントローラの２個のデジタル・
アナログ変換出力ポートの出力電圧を、ハードウエアに
より正確に減算処理することができる。

【００３３】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、マイクロコントローラによる速度演
算の結果、プラスの電流指示方向のときは、マイクロコ
ントローラの一方のデジタル・アナログ変換出力ポート
に指示電流に対応した電圧値を出力し、他方のデジタル
・アナログ変換出力ポートは０Ｖに設定し、逆に、マイ
ナスの電流指示方向のときは、他方のデジタル・アナロ
グ変換出力ポートに指示電流に対応した電圧値を出力
し、一方のデジタル・アナログ変換出力ポートは０Ｖに
設定するようにしたため、ソフトウエアによる処理が軽
減され、ソフトウエア処理負担が軽減される利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像形成装置のスキャナにおけ
るサーボ制御装置の実施の形態の要部を示す回路図であ
る。

【図２】同上実施の形態において二つのデジタル・アナ
ログ変換出力ポートの出力を設定する手順の例を示すフ
ローチャートである。

【図３】画像形成装置のスキャナの例を概略的に示す正
面図である。

【図４】画像形成装置のスキャナの動作を示すタイミン
グチャートである。

【図５】公知ではないがこれまで検討されていた画像形
成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置の例を示す回
路図である。

【図６】同上画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制
御装置に用いることができる電流センサの電流対出力電
圧特性を示すグラフである。

【図７】これまで検討されていた画像形成装置のスキャ
ナにおけるサーボ制御装置の別の例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１１ バッファアンプ １２ バッファアンプ １３ 差動増幅器 Ｍ３１ モータ Ｑ３１ Ｈ型ブリッジ回路を構成するＭＯＳ・ＦＥＴ Ｑ３２ Ｈ型ブリッジ回路を構成するＭＯＳ・ＦＥＴ Ｑ３３ Ｈ型ブリッジ回路を構成するＭＯＳ・ＦＥＴ Ｑ３４ Ｈ型ブリッジ回路を構成するＭＯＳ・ＦＥＴ ＥＣ３１ エンコーダ ＩＣ３３ 差動増幅器 ＩＣ３５ 差動増幅器 ＩＣ３６ 比較器 ３０ マイクロコントローラ ４０ 電流センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−322019（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−47294（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−29946（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−103893（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−110390（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/00 - 5/26 H02P 7/00 - 7/34 H04N 1/04 105

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの駆動により原稿画像に沿い往復
   移動して原稿画像から画像データを読み取る画像形成装
   置のスキャナにおけるサーボ制御装置おいて、 モータ速度を決めるパルス幅変調信号とモータに流す電
   流の向きによりモータを正逆回転駆動するＨ型ブリッジ
   回路と、 モータに電流が流れていないときは０Ｖの電圧を出力
   し、モータにプラスまたはマイナスの電流が流れている
   ときはこの電流の向きに応じてプラスまたはマイナスの
   電圧を出力し、これによりモータに流れている電流値と
   電流の向きを検出することができる電流センサと、 モータ軸に取り付けられたエンコーダと、 上記エンコーダの検出信号によりモータの回転速度演算
   を行い、この演算結果からプラスまたはマイナスの目標
   指示電流値を電圧に変換してデジタル・アナログ変換出
   力ポートから出力するマイクロコントローラと、 上記マイクロコントローラのデジタル・アナログ変換出
   力ポートから出力される目標指示電流値に比例した目標
   指示電圧値と上記電流センサにより検知したモータ電流
   を電圧に変換した値を比較し、比較の結果得られる２値
   の信号によりＨ型ブリッジ回路通じてモータに流す電流
   の向きを自動決定すフィードバック回路とを有してな
   り、 上記マイクロコントローラの上記デジタル・アナログ変
   換出力ポートは、片電源駆動のユニポーラ出力ポートが
   ２個用いられ、この２個の出力ポートには、この２個の
   出力ポートの信号の差を増幅する差動増幅器が接続され
   ていることにより、実質的にバイポーラ出力に変換され
   ることを特徴とする画像形成装置のスキャナにおけるサ
   ーボ制御装置。
2. 【請求項２】 マイクロコントローラのデジタル・アナ
   ログ変換出力ポートの出力電圧に関係なくシンクおよび
   ソース電流の両方を次段の差動増幅器に供給するため
   に、上記デジタル・アナログ変換出力ポートにバッファ
   アンプが接続されていることを特徴とする請求項１記載
   の画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置。
3. 【請求項３】 マイクロコントローラによる速度演算の
   結果、プラスの電流指示方向のときは、マイクロコント
   ローラの一方のデジタル・アナログ変換出力ポートに指
   示電流に対応した電圧値を出力し、他方のデジタル・ア
   ナログ変換出力ポートは０Ｖに設定し、逆に、マイナス
   の電流指示方向のときは、他方のデジタル・アナログ変
   換出力ポートに指示電流に対応した電圧値を出力し、一
   方のデジタル・アナログ変換出力ポートは０Ｖに設定す
   ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のスキ
   ャナにおけるサーボ制御装置。