JP3513350B2 - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JP3513350B2
JP3513350B2 JP01322797A JP1322797A JP3513350B2 JP 3513350 B2 JP3513350 B2 JP 3513350B2 JP 01322797 A JP01322797 A JP 01322797A JP 1322797 A JP1322797 A JP 1322797A JP 3513350 B2 JP3513350 B2 JP 3513350B2
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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、より詳細には、走査光学系を搭載した光電変換ユニ
ットの位置を精度良く制御可能な画像読取装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】スキャナ装置,複写機等の画像読取装置
においては、原稿の画像を読み取る際に、走査光学系を
搭載した光電変換ユニットを移動させることにより、コ
ンタクトガラス上に載置された原稿の画像を読み取ると
いう構成が多く採用されている。したがって、このよう
な構成を有する画像読取装置では、原稿から画像を精度
良く読み取る上で、光電変換ユニットの位置を精度よく
制御することが重要となる。
【0003】このような装置の従来技術の一例として、
特公平6−83339号公報『画像読取装置』がある。
この画像読取装置は、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、得られた原稿の光像を光
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
るようにしたものであって、光学系の移動部を駆動させ
る駆動モータとしてステッピングモータを用い、ミラー
の固有振動数と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、またはミラーの固有振動数と、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ものである。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。
【0004】また、従来技術の他の例として、特公平7
−14194号公報『画像形成装置』がある。この画像
形成装置は、パルス制御のモータを用いて走査光学系を
複数回往復駆動させることによって、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頁の画
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というもの
である。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において、ホームポジション
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】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平6−83339号公報『画像読取装置』において
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場
合においては、画像の読取速度が複数存在することにな
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、読み取った画像の画質が劣化するという問題があっ
た。
【0006】また、上記特公平7−14194号公報
『画像形成装置』においては、オープン制御で走査光学
系を駆動するためのモータの制御を行うため、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。
【0007】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、走査光学系を搭載した光電変換ユニットの位置制御
の精度を向上させ、高画質な画像の読み取りを可能にす
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1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を有し、前記走査光学系をモータに
より副走査方向に移動して副走査し、前記原稿の画像を
読み取る画像読取装置において、前記モータの回転角度
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、前記モータを制御することにより、前記走査光学
系を目標位置に追従させる制御手段と、を備え、前記制
御手段が、前記モータの立ち上がり時に必要なトルク
を、フィードフォワード量として前記モータに与える
像読取装置において、前記制御手段が、前記モータの立
ち上がり時の前記目標位置軌跡を与える関数として、前
記原稿の読取位置以前で加速度が0になり、速度が一定
となる4次以上の関数を用い、前記関数を2階微分し、
前記求めた2階微分値に前記モータと前記画像読取装置
との等価慣性モーメントを乗算すると共に、前記モータ
のトルク定数で除算して前記フィードフォワード量を求
め、前記求めたフィードフォワード量を前記モータに与
えるものである。
【0009】
【0010】また、請求項の画像読取装置は、請求項
記載の画像読取装置において、前記制御手段が、さら
に、摩擦トルクを補正するためのフィードフォワード量
を前記モータに与えるものである。
【0011】
【0012】また、請求項の画像読取装置は、請求項
1または2に記載の画像読取装置において、前記目標位
置軌跡を与える関数が、助走距離q1,目標原稿スキャ
ン速度Ref_speedおよび助走に費やす時間de
lta1が次式の関係を有する場合において、
【数2】 前記Ref_speedをN倍(Nは正の実数)する場
合に、前記delta1がN倍されると共に、前記q1
がN倍されるものである。
【0013】さらに、請求項の画像読取装置は、請求
のいずれか一つに記載の画像読取装置におい
て、前記制御手段が、正規化された前記目標位置軌跡を
与える関数値と前記目標位置軌跡を与える関数の2階微
分値とを予め格納した記憶手段を有し、前記目標位置軌
跡の変化に応じて、前記記憶手段から所定の前記目標位
置軌跡を与える関数値と前記目標位置軌跡を与える関数
の2階微分値とを選択して、前記モータを制御するもの
である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像読取装置
の実施の形態について、〔実施の形態1〕,〔実施の形
態2〕,〔実施の形態3〕の順で、図面を参照しつつ詳
細に説明する。
【0015】〔実施の形態1〕図1は、実施の形態1の
画像読取装置の構成を示す構成図である。図1に示す画
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を備え、コンタクトガラス3の下方
に、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および光電変換素子としてのCCD(Ch
arge Coupled Device)8を搭載し
た光電変換ユニット9(請求項1記載の走査光学系に該
当する)を備えている。
【0016】コンタクトガラス3上には、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に対し、光
電変換ユニット9に搭載されている蛍光灯4から光が照
射される。そして、原稿10からの反射光が、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の順で反射され、レンズ7を通してCCD8に結
像される。CCD8は、入射光を光電変換し、原稿10
の画像を読み取る。なお、原稿10を複数回光学的に走
査し、複数色の画像データを読み取る場合のCCD8
は、R,G,Bの3ラインの構成からなる。
【0017】そして、光電変換ユニット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ると共に、
副走査方向に張られたワイヤ12に係止されている。ワ
イヤ12は、本体ケース2内の副走査方向の両端部に配
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を介してモ
ータ(例えば、DCサーボモータ)16により回転駆動
される。また、モータ16の回転軸と同軸にエンコーダ
17(請求項1記載の検出手段に該当する)が取り付け
られており、エンコーダ17は、モータ16の回転角度
を検出する。
【0018】以上の構成において、モータ16が回転す
ると、このモータ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、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。ワイヤ12が回転移動すると、ワ
イヤ12に連結されている光電変換ユニット9がワイヤ
12の移動に伴って副走査方向に移動すると共に、光電
変換ユニット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に導入しつつ、主走査および副走査して原
稿10の画像を読み取る。
【0019】図2は、実施の形態1の画像読取装置のブ
ロック構成図である。画像読取装置1は、マイクロコン
ピュータ21(請求項1記載の制御手段に該当する),
状態指令部21(請求項1記載の制御手段に該当す
る),インターフェース23(請求項1記載の制御手段
に該当する,駆動回路24,モータ16,エンコーダ1
7およびインターフェース25(請求項1記載の制御手
段に該当する)等を備えている。
【0020】マイクロコンピュータ21は、マイクロプ
ロセッサ26,ROM(ReadOnly Memor
y)27(請求項6記載の記憶手段に該当する)および
RAM(Random Access Memory)
28(請求項6記載の記憶手段に該当する)等を備えて
いる。なお、図2中、29はバスを示し、このバス29
により、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およびインターフェース25が相
互に接続されている。
【0021】マイクロプロセッサ26は、ROM27内
のプログラムに基づいて、RAM28をワークエリアと
して使用しつつ、画像読取装置1の各部の制御、特に、
モータ16の駆動制御を行う。
【0022】状態指令部22は、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、即ち位置
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、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
【0023】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、例えばト
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。
【0024】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、モ
ータ16に印加する電圧や電流を制御する。この結果、
モータ16は、所望の速度で回転駆動される。
【0025】モータ16としては、上述のように、例え
ばDCサーボモータが使用され、このモータ16は、駆
動回路24の制御で駆動され、駆動回路24の制御する
位置・速度、即ちマイクロコンピュータ21の制御する
位置・速度で回転する。
【0026】エンコーダ17は、モータ16の回転角度
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。
【0027】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状態検出用のもので
あり、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
と共に、基準クロックをカウントするタイマやレジスタ
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がモータ16の位置・速度を検出す
る。
【0028】なお、図2においては、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例を説明したが、
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およ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同様の機能を得る
ことができることはいうまでもない。
【0029】上記マイクロコンピュータ21は、状態指
令部22と共に、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を形成して、モー
タ16、ひいては光電変換ユニット9の位置に対してロ
バスト制御を行う。なお、ロバスト制御は、外乱に左右
されにくく、目標に早く追従させることができる制御の
ことである。
【0030】図3は、実施の形態1の画像読取装置にお
ける光電変換ユニットの位置制御を説明するためのブロ
ック線図である。この図3を用いて、実施の形態1の画
像読取装置の動作を説明する。なお、図3において、R
ef_posiは、目標位置軌跡を与える目標位置関数
を示し、Krは、ロバストコントローラのゲインを示
し、Ktは、モータトルク定数(DCモータトルク定
数)を示し、Jは、モータ軸換算等価慣性モーメントを
示し、sは、ラプラス演算子を示し、xは、位置出力を
示し、FFは、フィードフォワードを示している。
【0031】マイクロコンピュータ21は、エンコーダ
17で検出したモータ16の位置出力x(回転角度)を
インターフェース25を介してフィードバックし、状態
司令部22から出力された状態指令信号としての目標位
置関数Ref_posiと比較して、偏差eを求める。
【0032】そして、マイクロコンピュータ21は、求
めた偏差eにロバストコントローラのゲインKtを乗じ
て駆動回路24に与えるパルス状駆動制御信号としての
電流値を求める。
【0033】求めた電流値には、立ち上がり時に必要な
トルクをモータ16に与えるための電流値がフィードフ
ォワードFFによって加算され、この電流値がインター
フェース23を介して駆動回路24に与えられる。
【0034】駆動回路24は、マイクロコンピュータ2
1から与えられた電流値に応じてモータ16を駆動す
る。モータ16は、この駆動回路24の制御によって回
転し、光電変換ユニット9を副走査方向に移動させ、光
電変換ユニット9がこの移動に応じて原稿10の画像を
読み取る。
【0035】エンコーダ17は、モータ16の位置出力
x(回転角度)を検出し、検出された位置出力xは、イ
ンターフェース25を介してマイクロコンピュータ21
にフィードバックされる。
【0036】図3において、位置出力x(モータ16の
回転角度)は、マイクロコンピュータ21によって与え
られた電流値にモータトルク定数Kt(DCモータトル
ク定数)を乗算すると共に、モータ軸換算等価慣性モー
メントJで除算してモータ16の角加速度を求めた後、
この角加速度を1/s2 、即ち2階積分することによっ
て演算される。エンコーダ17は、このようなモータ1
6の角度、即ち位置出力xを検出し、検出された位置出
力xは、マイクロコンピュータ21にフィードバックさ
れる。
【0037】画像読取装置における光電変換ユニット9
の位置制御において、モータ16が定常状態にある場合
には、ロバストコントローラKrのみで安定した位置制
御を行うことができる。ところが、モータ16の立ち上
がり時等の過渡状態では、オーバーシュートが発生し、
その結果、読み取った画像の先端に伸縮が発生する。実
施の形態1の画像読取装置においては、図3に示すよう
に、フィードフォワードループを追加し、立ち上がり時
に必要なトルクをフィードフォワード量としてモータ1
6に与えるため、オーバーシュートを抑えることがで
き、走査光学系を搭載した光電変換ユニット9に対する
位置制御の精度を向上させ、高画質な画像の読み取りが
可能となる。
【0038】すなわち、実施の形態1の画像読取装置に
よれば、外乱等による目標位置ズレを設計に取り込んだ
ロバストコントローラによる位置制御を行うため、原稿
10を複数回光学的に走査し、複数色の画像データを読
み取る場合であっても、画像の読み取り位置の位置ズレ
を小さくすることができ、高画質な画像の読み取りが可
能となる。加えて、モータ16に対し、立ち上がり時に
必要なトルクをフィードフォワード量として与えるた
め、原稿先端でのオーバーシュートを抑制することがで
き、短い助走距離で高画質な画像の読み取りが可能とな
る。
【0039】〔実施の形態2〕次に、実施の形態2の画
像読取装置を説明する。なお、実施の形態2の画像読取
装置の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の画
像読取装置と同様であるため、ここではその説明を省略
する。
【0040】図4は、実施の形態2の画像読取装置にお
ける光電変換ユニットの位置制御を説明するためのブロ
ック線図である。この図4を用いて、実施の形態2の画
像読取装置の動作を説明する。
【0041】マイクロコンピュータ21は、状態司令部
22から出力された状態指令信号としての目標位置関数
Ref_posiから、立ち上がり時に必要なトルクを
モータ16に与えるためのフィードフォーワード量を演
算する。
【0042】この目標位置関数Ref_posiは、例
えば、以下の4次関数で与えられる。 Ref_posi(t)=a14×t4 +a13×t3
+a12×t2
【0043】そして、与えられた目標位置関数Ref_
posiをs2 、即ち2階微分すると、得られた2階微
分値AC(t)は、AC(t)=12×a14×t2
6×a13×t+2×a12となる。
【0044】続いて、求めた2階微分値AC(t)に対
して、モータ16(DCサーボモータ)と画像読取装置
の等価慣性モーメントJを乗算すると共に、モータトル
ク定数Kt(DCモータトルク定数)で除算して、フィ
ードフォワード量としての電流値を求めることができ
る。
【0045】マイクロコンピュータ21は、エンコーダ
17で検出した位置出力xと目標位置関数Ref_po
siとを比較して、位置誤差eを求め、求めた位置誤差
eにロバストコントローラのゲインKtを乗じることに
よって求めたパルス状駆動制御信号としての電流値に、
上述したようにして求めたフィードフォワード量として
の電流値を加算し、インターフェース23を介して駆動
回路24に与える。
【0046】なお、その他の動作については、実施の形
態1で図3を用いて説明した通りであるため、ここでは
その説明を省略する。
【0047】このようにして、立ち上がり時に必要なト
ルクがモータ16に与えられるため、偏差e(Ref_
posi−x)は、図5中に実線で示すような応答を示
す。すなわち、上述したようにして求めたフィードフォ
ワード量をモータ16に与えることにより、モータ16
のオーバーシュートを抑えることができる。一方、図5
中の波線は、フィードフォワードFFがない場合の偏差
e(Ref_posi−x)の応答を示しており、モー
タにオーバーシュートが発生していることがわかる。
【0048】このように、実施の形態2の画像読取装置
においては、目標位置関数を2階微分し、求めた2階微
分値にモータ16と画像読取装置1との等価慣性モーメ
ントJを乗算すると共に、モータ16のトルク定数Kt
で除算してフィードフォワード量を求めるため、目標位
置関数が変化した場合であっても、立ち上がり時に必要
なトルクをフィードフォワード量としてモータ16に与
えることができる。したがって、変倍時においても、原
稿の先端におけるオーバーシュートを抑制することがで
き、高画質な画像の読み取りが可能となる。
【0049】ここで、上記目標位置関数Ref_pos
i(t)について、さらに詳細に説明する。実施の形態
2の画像読取装置1において、状態司令部22からマイ
クロコンピュータ21に与えられる目標位置関数Ref
_posi(t)は、原稿10の読取位置以前で加速度
が0になり、速度が一定となる4次以上のものである。
【0050】いま、目標位置関数Ref_posi
(t)を、 Ref_posi(t)=a14×t4 +a13×t3
+a12×t2 とする。ここで、a14,a13,a12は、以下の連
立方程式から得ることができる。
【0051】
【数3】
【0052】ここで、tは、t=tau/delta1
であって正規化された時間を示し、tauは、実際の時
間を示し、q1は、光電変換ユニット9が原稿10の画
像読取位置に至るまでの助走距離を示し、delta1
は、光電変換ユニット9が助走距離q1を走行するため
に要する助走時間を示している。すなわち、上記目標位
置関数Ref_posi(t)は、光電変換ユニット9
を動作させた後、助走距離q1を走行するのに要する時
間delta1が経過した時点で、光電変換ユニット9
の加速度が0となり、その後の速度を一定にするという
関数である。
【0053】実際の時間での目標位置関数をPosit
ion(tau)とすると、 Position(tau)=a14×(tau/de
lta1)4+a13×(tau/delta1)3+a
12×(tau/delta1)2 である。
【0054】このPosition(tau)を2階微
分した加速度Acc(tau)は、 Acc(tau)=(12×a14×(tau/del
ta1)2+6×a13×(tau/delta1)+
2×a12)/(delta12 ) となる。
【0055】したがって、Acc(tau)の立ち上が
り時の値は画像先端以前で0となり、オーバーシュート
を抑えることができる。
【0056】ここで、tの正規化をdelta1=10
0msとし、q1=9.35rad,Ref_spee
d=123.5rad/sの条件で、a14,a13,
a12を求めて得たtと目標位置軌跡,加速度軌跡の関
係を図6および図7に示す。また、q1=9.35ra
d,Ref_speed=123.5rad/s,de
lta1=100msの場合におけるtauと目標位置
軌跡,加速度軌跡の関係を図8および図9に示す。これ
らの図からわかるように、上記のような目標位置関数を
与えることにより、q1,delta1で光電変換ユニ
ット9の加速度が0になり、その後の速度が一定となっ
ていることがわかる。
【0057】このように、実施の形態2の画像読取装置
においては、目標位置関数Ref_posiが、原稿1
0の読取位置以前で加速度が0になり、速度が一定とな
る4次以上のものであるため、原稿読み取り開始位置で
のフィードフォワード量は0になり、オーバーシュート
等の位置振動を抑制することができ、原稿先端から高画
質な画像の読み取りが可能となる。
【0058】次に、実施の形態2の画像読取装置1によ
り、原稿10の画像を変倍して読み取る場合について説
明する。
【0059】実施の形態2の画像読取装置1では、目標
位置関数Ref_posi(t)において、Ref_s
peedをN倍(Nは正の実数)したときに、delt
a1をN倍し、q1をN2 倍する。例えば、Ref_s
peed=123.5rad/sを2倍する場合には、
delta1=100msを2倍し、q1=9.35r
adを2の2乗倍する。この場合におけるtauと目標
位置軌跡,加速度軌跡の関係を図10および図11に示
す。なお、正規化時間軸における加速度値は、上記図7
に示すものと同じになる。
【0060】このように、目標位置関数Ref_pos
i(t)において、Ref_speedをN倍(Nは正
の実数)する際には、delta1をN倍し、q1をN
2 倍すれば良いため、目標位置関数Ref_posi
(t)の係数であるa14,a13,a12もそれぞれ
2 倍すれば良い。したがって、変倍毎のテーブルを持
つ必要をなくすことができるため、少ないメモリ量で高
画質な画像の読み取りが可能となる。
【0061】さらに、実施の形態2の画像読取装置1で
は、正規化した目標位置関数値と目標位置関数の2階微
分値とを予めテーブル化し、ROM27やRAM28等
のメモリに予め格納しておく。
【0062】例えば、q1=9.35rad,Ref_
speed=123.5rad/s,delta1=1
00msの場合、予めマイクロコンピュータ21のメモ
リにtとf1(t)とf1(t)の2階微分値とを保存
しておく。そして、マイクロコンピュータ21は、保存
したデータに基づいて、目標位置軌跡を計算する。例え
ば、Ref_speed=123.5rad/sの2倍
のとき、delta1はdelta1=100msの2
倍の200msになる。
【0063】実際の時間tauが40msの場合、t=
tau/delta1=40/200より、t=0.2
になる。目標位置軌跡は、f1(0.2)をテーブルか
ら読み出せば良い。フィードフォワードのための2階微
分値は、f1(0.2)の2階微分テーブルから読み出
せば良い。テーブルの値は、マイクロコンピュータ21
のサンプリング周期に合わせて作成することができる。
【0064】図12,図13および図14に、上述した
テーブルの例を示す。ここで、図12は、正規化時間t
=tau/delta1に関する目標位置と目標加速度
のテーブルを示す説明図である。図13は、実時間ta
u,delta1=0.1の場合の目標位置のテーブル
を示す説明図である。また、図14は、実時間tau,
delta1=0.2の場合の目標位置のテーブルを示
す説明図である。
【0065】delta1が2倍のときは、Ref_s
peedも2倍、q1は、22 倍になる。そのため、係
数a14,a13,a12は4倍になる。すなわち、図
14のf1(tau)は、図13のf1(tau)の4
倍になっている。
【0066】このように、実施の形態2の画像読取装置
によれば、正規化した目標位置関数値と目標位置関数の
2階微分値とをテーブル化するため、目標位置関数と2
階微分の計算を制御サンプリング毎に実行する必要をな
くすことができる。その結果、マイクロコンピュータ2
1の処理時間を短くでき、制御性能の向上を図ることが
できる。また、変倍モードの目標位置軌跡とフィードフ
ォワード量の全てをメモりに格納しておく必要をなくす
ことができるため、メモリ量の低減を図ることができ、
その結果、装置の低コスト化を図ることができる。
【0067】〔実施の形態3〕次に、実施の形態3の画
像読取装置を説明する。なお、実施の形態3の画像読取
装置の構成は、実施の形態1で図1および図2を用いて
説明した通りであるため、ここではその説明を省略す
る。
【0068】図15は、実施の形態3の画像読取装置に
おける光電変換ユニットの位置制御を説明するためのブ
ロック線図である。この図15を用いて、実施の形態3
の画像読取装置の動作を説明する。
【0069】画像読取装置1の光電変換ユニット9を駆
動する場合、一般に摩擦トルク(Tf)が発生する。そ
のため、モータ16の立ち上がり時には、位置出力xが
目標値に対して遅れることになる。そこで、実施の形態
3の画像読取装置1では、実施の形態1および実施の形
態2で説明したフィードフォワードFFに加え、摩擦ト
ルク補正用のフィードフォワードループを併用して、摩
擦トルクを補正するための電流値をパルス状駆動制御信
号に加算して、駆動回路24に与えることにしている。
【0070】なお、その他の動作については、実施の形
態2の場合と同様であるため、ここではその説明を省略
する。
【0071】このようにして、摩擦トルクを補正するた
めのフィードフォワード量がモータ16に与えられるた
め、偏差e(Ref_posi−x)は、図16中に示
すような応答を示す。図16からわかるように、目標値
に対する位置出力xの遅れが補正されている。
【0072】このように、実施の形態3の画像読取装置
によれば、実施の形態2の画像読取装置において、摩擦
トルク用フィードフォーワードループを追加したため、
摩擦トルクによる目標位置追従遅れを抑制できる。した
がって、オーバーシュートを抑制して、光電変換ユニッ
ト9を目標位置に正確に追従させることができ、読み取
った画像の先端に伸縮が発生することを防止でき、高画
質な画像の読み取りが可能となる。
【0073】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像読取
装置(請求項1)によれば、モータに対し、立ち上がり
時に必要なトルクをフィードフォワード量として与える
ため、原稿先端でのオーバーシュートを抑制することが
でき、短い助走距離で高画質な画像の読み取りが可能と
なる。
【0074】また、本発明の画像読取装置によれば、制
御手段が、モータに対する位置追従制御の目標位置軌跡
を与える関数を2階微分し、求めた2階微分値にモータ
と画像読取装置との等価慣性モーメントを乗算すると共
に、モータのトルク定数で除算してフィードフォワード
量を求め、求めたフィードフォワード量をモータに与え
るため、目標位置関数が変化した場合であっても、立ち
上がり時に必要なトルクをフィードフォワード量として
モータに与えることができる。したがって、変倍時にお
いて、原稿の先端におけるオーバーシュートを抑制する
ことができ、高画質な画像の読み取りが可能となる。
た、制御手段が、モータの立ち上がり時の目標位置軌跡
を与える関数として、原稿の読取位置以前で加速度が0
になり、速度が一定となる4次以上の関数を用いるた
め、原稿読み取り開始位置でのオーバーシュート等の位
置振動を抑制することができ、原稿先端から高画質な画
像の読み取りが可能となる。
【0075】また、本発明の画像読取装置(請求項
によれば、請求項記載の画像読取装置において、制御
手段が、さらに、摩擦トルクを補正するためのフィード
フォワード量をモータに与えるため、摩擦トルクによる
目標位置追従遅れを抑制できる。したがって、オーバー
シュートを抑制して、走査光学系を目標位置に正確に追
従させることができ、読み取った画像の先端に伸縮が発
生することを防止でき、高画質な画像の読み取りが可能
となる。
【0076】
【0077】また、本発明の画像読取装置(請求項
によれば、請求項1または2に記載の画像読取装置にお
いて、目標位置軌跡を与える関数が、助走距離q1,目
標原稿スキャン速度Ref_speedおよび助走に費
やす時間delta1が次式の関係を有する場合におい
て、
【数4】 Ref_speedをN倍(Nは正の実数)する場合
に、delta1がN倍されると共に、q1がN2 倍さ
れるため、目標位置関数の係数であるa14,a13,
a12もそれぞれN2 倍すれば良い。したがって、変倍
毎のテーブルを持つ必要をなくすことができるため、少
ないメモリ量で高画質な画像の読み取りが可能となる。
【0078】また、本発明の画像読取装置(請求項
によれば、請求項のいずれか一つに記載の画像読
取装置において、制御手段が、正規化された目標位置軌
跡を与える関数値と目標位置軌跡を与える関数の2階微
分値とを予め格納した記憶手段を有し、目標位置軌跡の
変化に応じて、記憶手段から所定の目標位置軌跡を与え
る関数値と目標位置軌跡を与える関数の2階微分値とを
選択して、モータをロバスト制御するため、目標位置関
数と2階微分の計算を制御サンプリング毎に実行する必
要をなくすことができる。その結果、制御手段の処理時
間を短くでき、制御性能の向上を図ることができる。ま
た、変倍モードの目標位置軌跡とフィードフォワード量
の全てをメモに格納しておく必要をなくすことができ
るため、メモリ量の低減を図ることができ、その結果、
装置の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の画像読取装置の構成を示す構成
図である。
【図2】実施の形態1の画像読取装置のブロック構成図
である。
【図3】実施の形態1の画像読取装置における光電変換
ユニットの位置制御を説明するためのブロック線図であ
る。
【図4】実施の形態2の画像読取装置における光電変換
ユニットの位置制御を説明するためのブロック線図であ
る。
【図5】実施の形態2の画像読取装置における光電変換
ユニットの位置制御において、偏差e(Ref_pos
i−x)の応答を示す説明図である。
【図6】実施の形態2の画像読取装置において、tの正
規化をdelta1=100msとし、Ref_spe
ed=123.5rad/s,q1=9.35radの
条件で、a14,a13,a12を求めた結果得られた
tと目標位置軌跡との関係を示す説明図である。
【図7】実施の形態2の画像読取装置において、tの正
規化をdelta1=100msとし、Ref_spe
ed=123.5rad/s,q1=9.35radの
条件で、a14,a13,a12を求めた結果得られた
tと加速度軌跡との関係を示す説明図である。
【図8】実施の形態2の画像読取装置において、q1=
9.35rad,Ref_speed=123.5ra
d/s,delta1=100msの場合におけるta
uと目標位置軌跡との関係を示す説明図である。
【図9】実施の形態2の画像読取装置において、q1=
9.35rad,Ref_speed=123.5ra
d/s,delta1=100msの場合におけるta
uと加速度軌跡との関係を示す説明図である。
【図10】実施の形態2の画像読取装置において、Re
f_speed=123.5rad/sを2倍し、de
lta1=100msを2倍し、q1=9.35rad
を2の2乗倍した場合におけるtauと目標位置軌跡と
の関係を示す説明図である。
【図11】実施の形態2の画像読取装置において、Re
f_speed=123.5rad/sを2倍し、de
lta1=100msを2倍し、q1=9.35rad
を2の2乗倍した場合におけるtauと加速度軌跡との
関係を示す説明図である。
【図12】実施の形態2の画像読取装置において、正規
化時間t=tau/delta1に関する目標位置と目
標加速度のテーブルを示す説明図である。
【図13】実施の形態2の画像読取装置において、実時
間tau,delta1=0.1の場合の目標位置のテ
ーブルを示す説明図である。
【図14】実施の形態2の画像読取装置において、実時
間tau,delta1=0.2の場合の目標位置のテ
ーブルを示す説明図である。
【図15】実施の形態3の画像読取装置における光電変
換ユニットの位置制御を説明するためのブロック線図で
ある。
【図16】実施の形態3の画像読取装置における光電変
換ユニットの位置制御において、偏差e(Ref_po
si−x)の応答を示す説明図である。
【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2ミラー 7 レンズ 8 CCD 9 光電変換ユニット 10 原稿 11 光軸 12 ワイヤ 13,14 プーリー 15 動力伝達機構 16 モータ 17 エンコーダ 21 マイクロコンピュータ 22 状態指令部 23,25 インターフェース 24 駆動回路 26 マイクロプロセッサ 27 ROM 28 RAM 29 バス Ref_posi 目標位置関数 Kr ロバストコントローラのゲイン Kt モータトルク定数(DCモータトルク定数) J モータ軸換算等価慣性モーメント s ラプラス演算子 x 位置出力 FF フィードフォワード
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−223369(JP,A) 特開 平4−348402(JP,A) 特開 平7−200009(JP,A) 特開 昭63−36941(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/04 105 G03B 27/50 H02P 5/00

Claims (5)

    (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
    系を有し、前記走査光学系をモータにより副走査方向に
    移動して副走査し、前記原稿の画像を読み取る画像読取
    装置において、 前記モータの回転角度を検出する検出手段と、 記検出手段の検出結果に基づいて、前記モータを制
    することにより、前記走査光学系を目標位置に追従させ
    る制御手段と、を備え、 前記制御手段が、前記モータの立ち上がり時に必要なト
    ルクを、フィードフォワード量として前記モータに与え
    る画像読取装置において、 前記制御手段が、前記モータの立ち上がり時の前記目標
    位置軌跡を与える関数として、前記原稿の読取位置以前
    で加速度が0になり、速度が一定となる4次以上の関数
    を用い、前記関数を2階微分し、前記求めた2階微分値
    に前記モータと前記画像読取装置との等価慣性モーメン
    トを乗算すると共に、前記モータのトルク定数で除算し
    て前記フィードフォワード量を求め、前記求めたフィー
    ドフォワード量を前記モータに与える ことを特徴とする
    画像読取装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段が、さらに、摩擦トルクを
    補正するためのフィードフォワード量を前記モータに与
    える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】 前記目標位置軌跡を与える関数が、助走
    距離q1,目標原稿スキャン速度Ref_speedお
    よび助走に費やす時間delta1が次式の関係を有す
    る場合において、 【数1】 前記Ref_speedをN倍(Nは正の実数)する場
    合に、前記delta1がN倍されると共に、前記q1
    がN 2 倍される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】 前記制御手段が、正規化された前記目標
    位置軌跡を与える関数値と前記目標位置軌跡を与える関
    数の2階微分値とを予め格納した記憶手段を有し、前記
    目標位置軌跡の変化に応じて、前記記憶手段から所定の
    前記目標位置軌跡を与える関数値と前記目標位置軌跡を
    与える関数の2階微分値とを選択して、前記モータを制
    御することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一
    に記載の画像読取装置。
  5. 【請求項5】 前記目標位置軌跡を与える関数は、正規
    化された時間の関数であることを特徴とする請求項
    4のいずれか一つに記載の画像読取装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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