JP3544789B2 - モータ制御装置及び画像読み取り装置の走行体駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ制御装置および画像読み取り装置の副走査走行体駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−２２９７５号公報（モータの駆動制御方法および装置）においては、モータを減速制御させる場合に、減速時の目標速度ｖを、モータの停止までの回転角度θ、減速時の加速度αをもとに、ｖ＝√２αθ（ただし、ルートは２αθ全てにかかる）の一定加速度で減速するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平５−２２９７５号公報には、特に記述はないが、高速で制御を行うために、高圧（例えば、３８Ｖ）の電源が必要となり、また安定した制御を行うために、通常は、電流制御を行う。そのため、専用の電流センサが必要となり、結果として、制御系が高価になるという欠点がある。
【０００４】
また、上記特開平５−２２９７５号公報では、モータの停止までの回転角度を、θ、減速時の加速度をα、とおいた場合、減速時の目標速度をｖ、をｖ＝√２αθとあらわすことにより、モータを減速制御させる場合に、一定加速度での減速を可能としている。しかし、ここでは減速時の加速度を決定方法についての記述はなく、この値をいくつに設定すべきかという問題が残る。
【０００５】
本発明は、高圧の電源使用時においても専用の電流センサを用いることなしに安定した制御が可能なモータ制御装置を提供し、また、特に、モータのトルク定数や誘起電圧定数およびモータ抵抗値の初期誤差や変動まで考慮した、減速時の加速度の決定方法を提供し、安定した制御装置を構築することを目的とする。
【０００６】
画像読み取り装置の走行体駆動装置においては、より正確で、高速かつ安定したリターン制御が要求される。そこで、本発明は、前述のモータ制御装置を画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いることにより、正確で高速かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体制御装置を構築することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、モータを一定角度回転させるために、モータの角速度をいわゆる台形駆動により制御する駆動制御装置であって、減速時の目標速度ｖを、モータの停止までの回転角度θ、減速時の加速度αをもとに、ｖ＝√２αθで求め、モータに流れる電流を制御するいわゆる電流駆動方式のモータ制御装置において、モータに流れる電流の絶対値のみをセンシングして、電流フィードバックのループを形成し、駆動方向に関しては、台形駆動に合わせた、モータ回転角度によるシーケンシャルな制御を行い、かつ、減速時においては、実速度が目標速度よりも下回った場合には、モータ入力電圧を０とし、加速時および等速時においては、実速度が目標速度を上回った場合には、モータ入力電圧を０とすることを特徴とし、もって、モータ電流が制御シーケンスに反して逆転することはなく、高圧の電源使用時にも、検出抵抗とオペアンプ等といった汎用部品での電流検出に基づく安定した電流フィードバックを可能とし、安価な制御系を構築可能としたものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とし、もって、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に変動があった場合でも、安定した制御が可能な減速時の加速度を決定可能にしたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率を、０％とすることを特徴とし、もって、設計値における減速時の加速度を決定し、設計値における安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮可能としたものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、得られたトルク定数もしくは誘起電圧定数を中心値とする、与えられた誘差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とし、もって、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に大きな初期値誤差があった場合に、その値からの制御装置使用時の経時変化によるモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動をも考慮して、減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築可能としたものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、得られたトルク定数の誤差率を、０％であるとすることを特徴とし、もって、得られたトルク定数における減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮可能としたものである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、前述台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とし、もって、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値と一対一対応で決定可能としたものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、前述台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とし、もって、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に初期誤差があった場合でも、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の測定値と一対一対応で決定可能としたものである。
【００１４】
請求項８の発明は、台形制御可能範囲の下限もしくは上限をテーブルとして保持することを特徴とし、もって、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値もしくは測定値に対応する減速時の加速度を装置内で容易に検索、設定可能としたものである。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１乃至８記載のモータ制御装置のいずれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いることにより、高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築可能としたものである。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項７，８記載のモータ制御装置のいずれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いた、画像読み取り装置の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により、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を求めることにより、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動に対応した、高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築可能としたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１〜８記載のモータ制御装置における時間軸に対する目標速度を示す図で、モータは目標角度θ′ｃまで回転するために、加速、等速、減速の３パターンで制御され、いわゆる台形駆動を行っている。加速部では、モータは時間ｔａまで加速され（ここでは、フル加速でもかまわない）、目標速度ωｍａｘに到達する。次に、時間ｔｂまで目標速度ωｍａｘで等速度制御される。最後に減速部でω＝√２αθであらわされる目標速度で減速制御され、θ′ｃの位置で停止する。ここで、θは、目標角度までの残りの角度で、任意の時間ｔにおけるモータの回転角度をθ′ｔとした時に、θ＝θ′ｃ−θ′ｔであらわされるものである。
【００１８】
図２は、請求項１〜８記載のモータ制御装置における制御系のブロック図で、モータ１１に付けられたエンコーダ１２により検出された信号は、フィードバックループ１３，１４を経由して、角度検出部１５と角速度検出部１６に与えられている。角度検出部１５により検出された角度θ′（ｉ−１）は、フィードバックループ１７，１８を介してそれぞれ目標角速度算出部１９とモータ入力０決定部２０に与えられている。目標角速度算出部１９では、図１で与えられた目標角速度線図をもとに、与えられた角度θ′（ｉ−１）に応じた目標角速度Ｒ（ｉ）を演算部２１に出力している。また、角速度検出部１６により検出された角速度ω（ｉ−１）は、フィードバックループ２２を介して演算部２１に入力されている。演算部２１では、Ｒ（ｉ）とω（ｉ−１）の差を求め、結果をループ２３によりモータ入力０決定部２０に与えている。モータ入力０決定部２０では、ループ１８で与えられている現在の角度とループ２３で与えられている値の符号により（詳細は後述）、モータ入力として０を与えると判断した場合は、その旨をあらわす信号をループ２４により電流コントローラ２５へ与える。また、モータ入力０決定部２０で、モータ入力を０にしないと判断した場合には、演算部２１の結果２３をそのまま角速度コントローラ２６へ与えている。角速度コントローラ２６は、例えば、Ｐ制御等の制御コントローラで、ループ２８により、結果を演算部２７へ与えている。
【００１９】
ここで、モータに流れる電流の絶対値は、電流の絶対値検出部２９により検出され、ループ３０を通って、演算部２７に与えられている。演算部２７では、ループ２８からの信号とループ３０からの信号の差を求め、電流コントローラ２５へ与えている。電流コントローラ２５は、例えば、ＰＩ制御等の制御コントローラと強制的な０出力部を含み、両者の場合分けを判断して出力するものであり、モータ入力０を与える信号が、ループ２４により電流コントローラ２５へ与えられている場合には、電流コントローラ２５は出力信号ｕ（ｉ）として０をモータ１１に出力し、モータ入力０を与える信号がコントローラ２５へ与えられていない場合には、演算部２７の結果を制御コントローラ２５を介して、モータ１１に与え、以上のループを繰り返すことでモータ１１を安定して図１で示した角速度線図に基づいて制御する。
【００２０】
図３は、請求項１〜８記載の発明の走行体駆動装置を実施する制御装置のブロック図で、４１はマイクロコンピュータであり、該マイクロコンピュータ４１は、マイクロプロセッサ４２、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４４を有し、それぞれがバス４５を介して接続されている。４６はモータ１１の状態（目標角速度）を指令する状態指令信号を出力する状態指令発生装置であり、角速度指令信号等を発生する。この状態指令発生装置４６の出力もバス４５へ接続されている。モータ１１に固定されているエンコーダ１２からの出力６８は状態検出用のインターフェイス装置６９に接続されている。このインターフェイス装置６９は、エンコーダ１２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、出力パルスを計数するためのカウンタを備えている。４７は駆動用のインターフェイス装置であり、基準クロック発生装置４８からの信号をもとに、前述の制御系ブロック図に基づいてマイクロコンピュータ４１の演算結果（図２のｕ（ｉ））を、後述のパワー半導体、例えば、トランジスタ等により構成される駆動装置を動作させるパルス状信号（制御信号）に変換し、出力するものである。
また、ここでは、後述の駆動装置の関係で、発生するパルス信号は、ＰＷＭがオンの時はＬｏｗレベルの信号が、ＰＷＭがオフの時はＨｉレベルの信号が出力されるようになる。
【００２１】
駆動装置は、電源５５およびモータ１１に対してブリッジ接続されたトランジスタ５１〜５４、それと並列に接続されているダイオード５６〜５９、電流検出のための抵抗６４、電流検出回路形成用のダイオード６０〜６３およびトランジスタ５１〜５４のオン、オフを決定するためのＯＲゲート４９，５０、インバータゲート６５，６６で構成されている。マイクロコンピュータ４１から出力されたモータの回転方向指示信号ａ，ｂはそれぞれ２入力のＯＲゲート４９，５０の入力側およびインバータゲート６５，６６に入力されており、インバータゲート６５，６６の出力が、トランジスタ５３，５４のベースに接続されている。駆動用のインターフェイス装置４７の出力は、２入力のＯＲゲート４９，５０の他方の入力に接続されており、２入力のＲゲート４９，５０の出力は、トランジスタ５１，５２のベースに接続されている。今、モータを正転させたい場合には、例えば、信号ａをＨｉ、ｂをＬｏｗに設定する。すると、それぞれの信号は、インバータゲート６５，６６を介してトランジスタ５３，５４のベースに入力されているので、トランジスタ５３がｏｆｆ、５４がｏｎになる。また、この場合、信号ａがＨｉなので、ＯＲゲート４９の出力は、駆動用のインターフェイス装置４７の出力信号によらずにＨｉレベルの信号をトランジスタ５２のベースに入力するので、トランジスタ５２はｏｆｆになる。
【００２２】
ここで、ＯＲゲート５０のマイクロコンピュータ４１からの入力信号ｂはＬｏｗなので、ＯＲゲート５０の出力は、駆動用のインターフェイス装置４７の出力信号によって変わることになる。駆動用のインターフェイス装置４７の出力信号がＬｏｗ（すなわち、ＰＷＭ信号がｏｎ）の場合、出力はＬｏｗになり、トランジスタ５１はオンになり、先程のトランジスタ５３，５４の動作と合わせてモータ１１は正転する。また、駆動用のインターフェイス装置４７の出力信号がモータに電圧が供給されない状態になる。ここで、モータ１１を逆転させたい場合には、今までと逆に、信号ａをＬｏｗ、ｂをＨｉに設定すれば良い。
【００２３】
以上のような動作で駆動中の電流は、電流検出抵抗６４の両端の電圧として、検出装置６７により検出され、バス４５を介してマイクロコンピュータ４１に入力されている。
ここで、この検出抵抗は、モータの電気子抵抗よりも十分に小さく設定することにより、検出装置は、一般的なオペアンプ等により構成できる。これにより、モータ１１の回転は、図２に示した制御ブロックに基づいて、駆動用のインターフェイス装置４７のパルス出力信号に基づき制御され、所望の角速度で回転する。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、すべての装置もしくは、一部が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ことは明らかである。
【００２４】
ここで、角速度の検出、すなわち、図２のエンコーダ１２の出力を処理する状態検出用インターフェイス６９の処理方法について述べる。状態検出用インターフェイス６９は出力（図４、エンコーダ出力）をマイクロプロセッサ４２の割り込みに接続してあり、また、基準クロック（図４、ＣＬＫ）をカウントするタイマーを備えている。
図４において、エンコーダ出力パルスのエッジＥ１が到達する直前の状態から説明する。カウンタはエンコーダパルスの出力をＣＬＫ信号をもとに、与えられたカウント値（例えば０ＦＦＦＦＨ）からデクリメントカウントを実行する。エッジＥ１がマイクロプロセッサ４２の割り込みへ到達すると、図５の割り込みルーチンが実行開始される。
【００２５】
すると、図５に示すように、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６９の内蔵レジスタにラッチされる（Ｓ１）。次に、ラッチされたデクリメントカウント値を、図３のＲＡＭ４４へ格納する（Ｓ２）。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（Ｓ３）、割り込みの処理を終了する。再度エッジＥ２が割り込みへ到達したら、前記図の５Ｓ１〜Ｓ３の処理が繰り返される。このときパルスＴｎにおける角速度ω（ｉ）は次のようにして求められる。
ω（ｉ）＝ｋ／（Ｔｃｌｋ×Ｎｅ×ｎ） （１）
ここで、Ｔｃｌｋ：ＣＬＫ周期
Ｎｅ：単位角度あたりのエンコーダ分割数
ｎ：ＣＬＫカウント数＝０ＦＦＦＦＨ−デクリメントカウント数
ｋ：角速度への換算定数
【００２６】
また、図２の角度検出器１５の角度検出は、マイクロコンピュータ４１内で、エンコーダ１２の出力パルス数をカウントし、角度への換算定数（パルスあたりの角度）をかけることにより、簡単に求めることができる。
【００２７】
ここで、図２で示したモータ入力０決定部２０の動作を図６，図７のフローチャートをもとに説明する。モータの台形駆動制御が始まると、正転方向への回転信号を出力するようにマイクロコンピュータ４１に命令する（Ｓ１１）。これを受けてマイクロコンピュータ４１は、信号ａのＨｉを、信号ｂをＬｏｗにそれぞれ出力する。次に、出力が０でないことを電流コントローラ２５に信号２４を使って出力する（Ｓ１２）。この出力は、例えば、フラグを立てることにより、容易に実行できる。次に、立ち上がり時なので、まずは、フル加速の指令を、角速度コントローラ２６に出力する（Ｓ１３）。
【００２８】
ここで、角度が第１の目標位置である台形の等速部変更点θ′ａに達しているかどうか判断する（Ｓ１４）。角度がθ′ａに達していなければ、加速状態と判断し、Ｓ１２へもどり、Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４を繰り返す。達していれば、次に、減速開始点θ′ｂに達しているかどうか判断する（Ｓ１５）。ここで達していなければ、等速部と判断する。そして、目標角速度Ｒ（Ｉ）と検出された角速度ω（Ｉ）の差、すなわち、信号２３が負かどうかの判断をする（Ｓ１６）。負でない場合は、出力が０でないことを電流コントローラ２５に信号２４を使って出力し（Ｓ１７）、信号２３の値をそのまま角速度コントローラ２６に出力する（Ｓ１８）。そして、Ｓ１５へ戻り、等速駆動を繰り返す。Ｓ１６で負であると判断された場合には、出力が０であることを電流コントローラ２５に信号２４を使って出力する（Ｓ１９）。
【００２９】
これを受けて、駆動用のインターフェイス装置４７は出力信号としてＨｉ（すなわちＰＷＭ信号がオフ）を出力する。Ｓ１５で、減速開始点に達していると判断された場合は、逆転方向への回転信号を出力するようにマイクロコンピュータ４１に命令する（Ｓ２０）。これを受けてマイクロコンピュータ４１は、信号ａをＬｏｗ、信号ｂをＨｉをそれぞれ出力し、目標点（θ′ｃ）に達しているかどうか判断する（Ｓ２１）。ここで達していなければ、減速部と判断する。そして、目標角速度Ｒ（Ｉ）と検出された角速度ω（Ｉ）の差、すなわち、信号２３が正かどうかの判断をする（Ｓ２２）。正でない場合は、出力が０でないことを電流コントローラ２５に信号２４を使って出力し（Ｓ２３）、信号２３の値をそのまま角速度コントローラ２６に出力する（Ｓ２４）。そして、Ｓ２１へ戻り、減速駆動を繰り返す。Ｓ２２で正であると判断された場合には、出力が０である電流コントローラ２５に信号２４を使って出力する（Ｓ２５）。これを受けて、駆動用のインターフェイス装置４７は出力信号としてＨｉ（すなわち、ＰＷＭ信号がオフ）を出力する。Ｓ２１で、目標点に達していると判断された場合は、フローを終了する。この状態でモータは目標位置に停止している。
【００３０】
以上に説明したように、請求項１の発明では、モータを一定角度回転させるために、モータの角速度をいわゆる台形駆動により制御する駆動制御装置であって、減速時の目標速度ｖを、モータの停止までの回転角度θ、減速時の加速度αをもとにｖ＝√２αθで求め、モータに流れる電流を制御するいわゆる電流駆動方式のモータ制御装置において、モータに流れる電流の絶対値のみをセンシングして、電流フィードバックのループを形成し、駆動方向に関しては、台形駆動に合わせたモータ回転角度によるシーケンシャルな制御を行い、かつ、減速時においては、実速度が目標速度よりも下回った場合には、モータ入力電圧を０とし、加速時および等速時においては、実速度が目標速度を上回った場合には、モータ入力電圧を０としているので、モータ電流が制御シーケンスに反して、逆転することはなく、高圧の電源使用時にも、検出抵抗とオペアンプ等といった汎用部品での電流検出に基づく安定した電流フィードバックを可能とし、安価な制御系を構築することができる。
【００３１】
図８は、請求項２記載の発明に用いる減速時の加速度をｘ軸（横軸）、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸（縦軸）とした場合の台形制御可能範囲のグラフを示す。この範囲（斜線部分）は、特に減速時において、停止位置までに、実際の速度が目標速度に追従できるかどうかで決定する。図８は、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数によって、目標速度に追従可能な加速度αが存在することを示している。従って、減速時の加速度αを決定する際には、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値を基準に考え、さらに、設計上の公差範囲においても、減速可能かどうかを考慮しなければならない。例えば、設計上の公差範囲を±１０％と考えると、図８で示した例においては、減速時の加速度αは５０〜６０ｍ／ｓ２の範囲から選ばなければならないことがわかる。なお、図８のグラフは、予め与えられたハードをもとに、シミュレーションで簡単に求めることができる。
【００３２】
以上説明したように、請求項２の発明では、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に変動があった場合でも、安定した制御が可能な減速時の加速度を決定することができる。
【００３３】
請求項２の発明では、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に変動があった場合でも、安定した制御が可能な減速時の加速度を一意的に決定することができるが、これを求めるための図８のグラフを作成するために、多くのシミュレーション必要とする。
一方、物理的に正確にできているハードを用いる場合には、変動が少ないので、請求項２の発明では、無駄が多いとも考えられる。
そこで、請求項３の発明では、安定して台形制御を行うための、減速時の加速度を、表１に示したように、トルク定数は設計値と考え、減速時の加速度における制御の可否のみを検討するようにしたものである。例えば、表１の場合、安定して台形制御を行うための減速時の加速度は、４５ｍ／ｓ２〜６５ｍ／ｓ２までと求められる。これは、請求項２よりも広い範囲となっているが、広くなった部分をハードウェアの精度でカバーしていると考えればよい。
【００３４】
【表１】
【００３５】
請求項３の発明では、請求項２記載のモータ制御装置において、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率を、０％であるとしているので、まず設計値における減速時の加速度を決定し、設計値における安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮することができる。
【００３６】
図９に、請求項４記載の発明に用いる減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲のグラフを示す。この範囲（斜線部）は、特に減速時において、停止位置までに、実際の速度が目標速度に追従できるかどうかで決定する。
図９は、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数によって、目標速度に追従可能な加速度αが存在することを示している。従って、実際のモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が設計値と異なっていた場合、より確実に制御可能となる減速時の加速度αを決定するためには、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の測定値を基準に考え、さらに、設計上の公差範囲においても、減速可能かどうかを考慮しなければならない。
例えば、測定値が、設計値の−５％であり、設計上の公差範囲を±１０％と考えると、図９で示した例においては、減速時の加速度αは４５〜５５ｍ／ｓ２の範囲から選ばなければならないことがわかる。
なお、図９のグラフは、予め与えられたハードをもとに、シミュレーションで簡単に求めることができる。
【００３７】
以上説明したように、請求項４の発明では、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、得られたトルク定数もしくは誘起電圧定数を中心値とする与えられた誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に大きな初期値誤差があった場合に、その値からの制御装置使用時の経時変化によるモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動をも考慮して、減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築することができる。
【００３８】
請求項４の発明では、実際のモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が設計値と異なっていて、かつ、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に変動があった場合でも、安定した制御が可能な減速時の加速度を一意的に決定することができるが、これを求めるための図９のグラフを作成するために、多くのシミュレーションを必要とする。
一方、物理的に正確にできているハードを用いる場合には、変動が少ないので、請求項４の発明では、無駄が多いとも考えられる。
【００３９】
そこで、請求項５の発明では、安定して台形制御を行うための減速時の加速度を、表２に示したように、トルク定数を測定値と考え、減速時の加速度における制御の可否のみを検討するようにしたものである。例えば、表２の場合、安定して台形制御を行うための、減速時の加速度は、４０ｍ／ｓ２〜６０ｍ／ｓ２までと求められる。
これは、請求項４よりも広い範囲となっているが、広くなった部分をハードウェアの精度がカバーしていると考えればよい。
【００４０】
【表２】
【００４１】
以上示したように、請求項５の発明では、請求項４記載のモータ制御装置において、得られたトルク定数の誤差率を、０％であるとしているので、まず得られたトルク定数における減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮することができる。
【００４２】
請求項５の発明では、確かにモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値もしくは測定値に対応する台形制御可能な減速時の加速度の範囲をもとめることができる。しかし、完全に一対一の対応を得ることはできない。
【００４３】
そこで、請求項６の発明では、減速時の加速度をｘ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておく。下限を求めた場合を図１０に、上限を求めた場合を図１１にそれぞれ示す。下限の場合は、図１０を参考にして、与えられているモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値を横にたどっていき、下限と交わったところの、減速時の加速度を読み取る。この場合は、６５ｍ／ｓ２と設計値から直ちに減速時の加速度を決定できる。また、上限の場合も同様である。図１１を参考にして、与えられているモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値を横にたどっていき、上限と交わったところの減速時の加速度を読み取る。この場合はプロットされている点はないが、直線補完で考えると、４２．５ｍ／ｓ２と設計値から直ちに減速時の加速度を決定できる。
【００４４】
以上説明したように、請求項６の発明では、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、前記台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値と一対一対応で決定できる。
【００４５】
請求項５の発明では、確かにモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値もしくは測定値に対応する台形制御可能な減速時の加速度の範囲をもとめることができる。しかし、完全に一対一の対応を得ることはできない。
【００４６】
そこで、請求項７では、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておく。下限を求めた場合を図１２に、上限を求めた場合を図１３にそれぞれ示す。下限の場合は、図１２を参考にして、測定されたモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を横にたどっていき、下限と交わったところの、減速時の加速度を読み取る。今、かりに測定値が設計値に対して−５％であったとする。この場合はプロットされている点はないが、直線補完で考えると、６２．５ｍ／ｓ２と測定値から直ちに減速時の加速度を決定できる。
また、上限の場合も同様である。図１３を参考にして、測定されたモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値を横にたどっていき、上限と交わったところの減速時の加速度を読み取る。この場合は、４０ｍ／ｓ２と測定値から直ちに減速時の加速度を決定できる。
【００４７】
以上説明したように、請求項７の発明では、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、前記台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特にモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に初期誤差があった場合でも、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の測定値と一対一対応で決定できる。
【００４８】
ここでは、請求項６，７の発明において、プロットされた点がない場合には、直線補完で考えたが、これは、例えば下限を使っている場合には、交点よりも小さく、かつ最も近い値、例えば、請求項７の場合（図１２）においては、測定値に対して６０ｍ／ｓ２を減速時の加速度とし、上限を使っている場合には、交点よりも大きく、かつ最も近い値、例えば、請求項６の場合（図１１）においては、設計値に対して４５ｍ／ｓ２を減速時の加速度として選定してもよい。
【００４９】
表３および４に請求項８の発明の減速時の加速度に対するモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の台形駆動範囲の下限と上限を表にしたものを示す。
【００５０】
【表３】
【００５１】
これらの表は、予めもとめられており、図３に示したマイクロコンピュータ４１内のリードオンリーメモリ４３もしくはランダムアクセスメモリ４４に格納されており、必要に応じて減速時の加速度を求める場合に使われる。
まず、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が設計値の場合につい考える。設計値はここでは０％であるので、下限を使う場合には表３の、上限を使う場合には表４の、トルク定数変動の下限の欄の０を探す。まず、表３においては、直ちに減速時の加速度を６５ｍ／ｓ２と求めることができる。また、上限においては、０の欄が存在しないので、最も近い前後の値を探す。
ここでは、−５と５がみつかる。そこで、これらを例えば、直線補完すれば、減速時の加速度を４２．５ｍ／ｓ２とすることができる。モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が測定値の場合についてもまったく同様である。今、かりに測定値が設計値に対して−５％であったとする。下限を使う場合には表３の、上限を使う場合には表４の、トルク定数変動の下限の欄の−５を探す。
まず表３においては、−５の欄が存在しないので、最も近い前後の値を探す。ここでは−１０と０がみつかる。そこで、これらを例えば、直線補完すれば、減速時の加速度を６２．５ｍ／ｓ２とすることができる。また、上限においては、直ちに減速時の加速度を４５ｍ／ｓ２と求めることができる。
【００５２】
以上説明したように、請求項８の発明では、台形制御可能範囲の下限もしくは上限をテーブルとして保持しているので、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値もしくは測定値に対応する減速時の加速度を装置内で容易に検索、設定することができる。
【００５３】
ここでは、請求項８の発明において、プロットされた点がない場合には、直線補完で考えたが、これは、例えば下限を使っている場合には、その時のモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数よりも小さく、かつ最も近い値、例えば、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が測定値の場合においては、−１０％に対応して６０ｍ／ｓ２を減速時の加速度とし、上限を使っている場合には、その時のモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数よりも大きく、かつ最も近い値、例えば、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が設計値の場合においては、５％に対応して、４５ｍ／ｓ２を減速時の加速度として選定してもよい。
【００５４】
図１４は、請求項１〜８に記載の走行体駆動装置を用いた画像読み取り装置の全体系の一例を示す。図１４において、７１は原稿、７２は原稿台、７３は原稿照明系、７４は反射光の光軸、７５は読み取り用の素子、例えば、ＣＣＤ、７６は結像レンズ、７７は反射ミラー、７８はこれらＣＣＤ７５、レンズ７６、ミラー７７、等からなる光電変換ユニット、７９，８０は副走査駆動用のプーリ、８１はワイヤ、８２はモータで、該モータ８２と同軸に速度検出用のエンコーダ８３が取り付けられている。８４はモータ８２の回転をプーリ７９に伝達するための動力伝達系、８５は画像読み取り装置のハウジングである。原稿を読み取るための光電変換ユニット７８は、駆動用のモータ８２をハウジング８５に固定して、ワイヤ８１とプーリ７９，８０および歯車等の動力伝達系８４などのモータの駆動力を伝達する手段を用いて、原稿７１の副走査方向に駆動する。このとき、蛍光灯などの読み取り用照明系７３で、原稿台７２上の原稿７１を照明し、その反射光束（光軸を７４に示す）を複数のミラー７７で折り返し、結像レンズ７６を介して、ＣＣＤ７５などのイメージセンサの受光部に原稿７１の像を結像する。この時モータ、速度検出用のエンコーダ等による光電変換ユニットの副走査と光電変換素子７５自身の主走査とで原稿全体が読み取られる。
【００５５】
このような画像読み取り装置のリターン制御は、モータの回転制御とまったく等価に置き換えることができる。すなわち、モータの回転角度は伝達系や副走査駆動用のプーリによってある係数がかけられて、走行体の副走査位置に置き換えられるだけである。従って、画像読み取り装置の走行体目標位置、速度を先程の係数をかけてモータ１１の回転角度、回転角度速度に置き換えて、前述請求項１〜８記載の発明を適用することにより、高速で安定したリターン制御が実現できることになる。なお、ここでは、光学系を走行体に全て乗せて、ひとつの走行体を駆動する例を示したが、画像読み取り装置としては、特にこれにこだわるものではなく、二つの走行体が２対１の速度で駆動するものや、また、光学系としては、等倍読み取り系で構成されているものでもかまわない。
【００５６】
以上説明したように、請求項９の発明では、請求項１〜８記載のモータ制御装置のいづれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いているので、高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築することができる。
【００５７】
図１５は、請求項１０記載の発明の画像読み取りのフローチャートを示す。
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定される（Ｓ３１）。これは、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ことで簡単に実現できる。Ｓ３１でプリスキャンモードであると判断されたならば、プリスキャン用の制御パターンおよび制御ブロックで、走行体を駆動する（Ｓ３２）。その後、ＫＴ決定部でモータのトルク定数ＫＴが求められ（Ｓ３３）、前記請求項７，８で示した方法で、減速時の加速度が決定され（Ｓ３４）、走行体を読み取りのための原点位置まで移動することで（Ｓ３５）、プリスキャンモードを終わり、再度プリスキャンモードかどうかの判断を行う。Ｓ３１でプリスキャンモードでない、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、原稿読み取り動作を行い（Ｓ３６）、原稿を読み取った後、Ｓ３４で決定した減速時の加速度を用いて、リターン動作を行い（Ｓ３７）、画像読み取りのフローを終了する。ここで、リターン減速時の加速度は、直前のプリスキャンモードにより得られたモータのトルク定数ＫＴを戻して決定しているので、モータのトルク定数ＫＴが変動したとしても、常に正確なリターン動作を行うことができる。
【００５８】
図１６，１７によりＳ３２に示したプリスキャン用の制御パターンおよび制御ブロックの詳細について説明する。
図１６がプリスキャン用の制御パターンで、ここでは、目標角度速度ではなく、実際の角速度を示している。また、図１７がそれを行うためのプリスキャン用制御ブロックである。
【００５９】
プリスキャンでは、まず、画像の読み取り方向に、目標角速度ω１で時間ｔ１からｔ３までモータ制御を行う。その後、リターン方向に、目標角速度ω２で時間ｔ３からｔ６までモータ制御を行う。さらにその後は、モータを停止させ、ｔ７でモータは完全に停止する。このような目標角速度でモータを駆動した際の実際の角速度を図１６に示す。
まず、ｔ１から目標角速度ω１で制御するが、立ち上がるまでに時間がかかり、ｔ２で角速度ω１に達する。その後ｔ３までは、角速度ω１に制御される。同様に、ｔ３でリターン方向に角速度ω２で制御するが、立ち上がるまでに時間がかかり、ｔ４で角速度は一瞬０になり、ｔ５で角速度ω２に達する。その後、ｔ６までは角速度ω２に制御される。
【００６０】
図１７にプリスキャン用の制御系ブロック図を示す。モータ１１に付けられたエンコーダ１２により検出された信号は、フィードバックループ１４を経由して、角速度検出部１６に与えられている。目標角速度決定部１９では、前述のプリスキャン時の目標角速度Ｒ（ｉ）を演算部２１に出力している。また、角速度検出部１６により検出された角速度ω（ｉ−１）は、ループ２２を介して演算部２１に入力されている。演算部２１では、Ｒ（ｉ）とω（ｉ−１）の差を求め、結果をループ２３によりモータ入力０決定部２０に与えている。モータ入力０決定部２０では、制御を開始してからの時間とループ２３で与えられている値の符号により（詳細は後述）、モータ入力として０を与えると判断した場合は、その旨をあらわす信号をループ２４により電流コントローラ２５へ与える。
また、モータ入力０決定部２０で、モータ入力を０にしないと判断した場合には、演算部２１の結果２３をそのまま角速度コントローラ２６へ与えている。角速度コントローラ２６は、例えば、Ｐ制御等の制御コントローラで、ループ２８により、結果を、演算部２７へ与えている。
【００６１】
ここで、モータに流れる電流の絶対値は、電流の絶対値検出部２９により検出され、ループ３０で、演算部２７に与えられている。演算部２７では、ループ２８と３０の差を求め、電流コントローラ２５へ与えている。電流コントローラ２５は、例えば、ＰＩ制御等の制御コントローラと強制的な０出力部を含み、両者の場合分けを判断して出力するものであり、モータ入力０を与える信号が、ループ２４により電流コントローラ２５へ与えられている場合には、電流コントローラ２５は出力信号ｕ（ｉ）として０をモータに出力し、モータ入力０を与える信号がコントローラ２５へ与えられていない場合には、演算部２７の結果を電流コントローラ２５を介して、モータ１１に与え、以上のループを繰り返すことでモータ１１を安定に図１で示した角速度線図に基づいて制御する。
【００６２】
ここで、電流コントローラ２５からのモータ１１への出力信号ｕ（Ｉ）と、角速度検出部１６で検出された角速度はそれぞれ信号オンオフブロック３１に入力される。信号オンオフブロック３１では、図１６の目標角速度が等速に制御されたｔ２，ｔ５の時にオンされ、等速制御が終了するｔ３，ｔ６の時にオフされる。ここで、信号オンオフブロック３１がオンの間だけ、電流コントローラ２５からのモータへの出力信号ｕ（Ｉ）と、角速度検出部１６で検出された角速度をそれぞれ、ブロック３２，３３に出力する。ブロック３２，３３では与えられた信号をそれぞれ積分する。ここで、プリスキャンが終了したならば、ただちにブロック３２，３３の積分値が積分の総数で割られて、電流コントローラ２５からのモータ１１への出力信号と角速度の平均値を算出する。ここで、信号の積分は、目標角速度ごとにおこなわれるので、ここで、目標角速度ω１に対する電流コントローラ２５からのモータへの出力信号の平均値ｕω１と角速度の平均値Ｖω１、および目標角速度ω２に対する電流コントローラからのモータへの出力信号の平均値ｕω２と角速度の平均値Ｖω２が求まる。
【００６３】
ここで、プリスキャン時のモータ入力０決定部２０の動作であるが、ここでは、ｔ１からｔ３までにおいては、目標角速度Ｒ（Ｉ）と検出された角速度ω（Ｉ）の差、すなわち、信号２３が負であった場合は、モータ入力として、０を与えその旨をあらわす信号をループ２４により電流コントローラ２５へ与える。逆に、負でなかった場合には、信号２３の値をそのまま角速度コントローラ２６に出力する。また、ｔ３からｔ６までにおいては、目標角速度Ｒ（Ｉ）と検出された角速度ω（Ｉ）の差、すなわち、信号２３が正であった場合は、モータ入力として、０を与えその旨をあらわす信号をループ２４により電流コントローラ２５へ与える。逆に、正でなかった場合には、信号２３の値をそのまま角速度コントローラ２６に出力する。
【００６４】
次に、図１５のＳ１３に示したＫＴ決定部について説明する。
今、目標角速度ω１に対する電流コントローラからのモータへの出力信号の平均値ｕω１と角速度の平均値Ｖω１、および、目標角速度ω２に対する電流コントローラからのモータへの出力信号の平均値ｕω２と角速度の平均値Ｖω２は求まっているので、モータのトルク定数すなわち誘起電圧定数をＫＴとすると、ＫＴは次の式で求められる。
ＫＴ＝（ｕω２−ｕω１）／（Ｖω２−Ｖω１）
この計算は、マイクロコンピュータ内に式をプラミングしておくことによって、容易に実行できる。
【００６５】
以上説明したように、請求項１０の発明では、請求項７，８記載のモータ制御装置のいずれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いた、画像読み取り装置の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により、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を求めているので、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動に対応した、高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築することができる。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、モータを一定角度回転させるために、モータの角速度をいわゆる台形駆動により制御する駆動制御装置であって、減速時の目標速度ｖを、モータの停止までの回転角度θ、減速時の加速度αをもとに、ｖ＝√２αθで求め、モータに流れる電流を制御するいわゆる電流駆動方式のモータ制御装置において、モータに流れる電流の絶対値のみをセンシングして、電流フィードバックのループを形成し、駆動方向に関しては、台形駆動に合わせた、モータ回転角度によるシーケンシャルな制御を行い、かつ減速時においては、実速度が目標速度よりも下回った場合には、モータ入力電圧を０とし、加速時および等速時においては、実速度が目標速度を上回った場合には、モータ入力電圧を０としているので、モータ電流が制御シーケンスに反して逆転することはなく、高圧の電源使用時にも、検出抵抗とオペアンプ等といった汎用部品での電流検出に基づく安定した電流フィードバックを可能とし、安価な制御系を構築することができる。
【００６７】
請求項２の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に変動があった場合でも、安定した制御が可能な減速時の加速度を決定することができる。
【００６８】
請求項３の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率を、０％であるとしているので、設計値における減速時の加速度を決定し、設計値における安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮することができる。
【００６９】
請求項４の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、得られたトルク定数もしくは誘起電圧定数を中心値とする、与えられた誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に大きな初期値誤差があった場合に、その値からの制御装置使用時の経時変化によるモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動をも考慮して、減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築することができる。
【００７０】
請求項５の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、得られたトルク定数の誤差率を、０％であるとしているので、得られたトルク定数における減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮することができる。
【００７１】
請求項６の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、前記台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値と一対一対応で決定できる。
【００７２】
請求項７の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、前記台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に初期誤差があった場合でも、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の測定値と一対一対応で決定できる。
【００７３】
請求項８の発明は、台形制御可能範囲の下限もしくは上限をテーブルとして保持しているので、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値もしくは測定値に対応する減速時の加速度を装置内で容易に検索、設定することができる。
【００７４】
請求項９の発明は、請求項１〜８記載のモータ制御装置のいずれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いているので、高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築することができる。
【００７５】
請求項１０の発明は、請求項７，８記載のモータ制御装置のいずれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いた画像読み取り装置の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により、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を求めているので、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動に対応した高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜８記載のモータ制御装置における時間軸に対する目標速度を示す図である。
【図２】請求項１〜８記載のモータ制御装置における制御系のブロック図である。
【図３】請求項１〜８記載の発明の走行体駆動装置を実施する制御装置のブロック図である。
【図４】エンコーダ１２の出力を処理する状態検出用インターフェイス６９の動作説明をするためのタイムチャートである。
【図５】エンコーダ１２の出力のエッジＥ１がマイクロプロセッサ４２の割り込みに達した時の割り込みルーチンを説明するためのフロー図である。
【図６】モータ入力が０決定部２０の動作説明をするためのフローチャートの一部を示す図である。
【図７】モータ入力が０決定部２０の動作説明をするためのフローチャートの残りの部分を示す図である。
【図８】請求項２記載の発明に用いる減速時の加速度をｘ軸（横軸）、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸（縦軸）とした場合の台形制御可能範囲のグラフを示す図である。
【図９】モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数によって、目標速度に追従可能な加速度αが存在することを示す図である。
【図１０】減速時の加速度をｘ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限を求めた場合の図である。
【図１１】減速時の加速度をｘ軸とした場合の台形制御可能範囲の上限を求めた場合の図である。
【図１２】減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限を求めた場合の図である。
【図１３】減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の上限を求めた場合の図である。
【図１４】請求項１〜８に記載の走行体駆動装置を用いた画像読み取り装置の全体系の一例を示す図である。
【図１５】請求項１０記載の発明の画像読み取りのフローチャートを示す図である。
【図１６】プリスキャン用の制御パターンを示す図である。
【図１７】プリスキャン用の制御系ブロック図を示す図である。
【符号の説明】
１１…モータ、１２…エンコーダ、１５…角度検出部、１６…角速度検出部、１９…目標角速度算出部、２０…モータ入力０決定部、２１…演算部、２５…電流コントローラ、２６…角速度コントローラ、２７…演算部、２９…電流の絶対値検出部、３１…信号オンオフ部、３２，３３…積算部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ制御装置および画像読み取り装置の副走査走行体駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−２２９７５号公報（モータの駆動制御方法および装置）においては、モータを減速制御させる場合に、減速時の目標速度ｖを、モータの停止までの回転角度θ、減速時の加速度αをもとに、ｖ＝√２αθ（ただし、ルートは２αθ全てにかかる）の一定加速度で減速するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平５−２２９７５号公報には、特に記述はないが、高速で制御を行うために、高圧（例えば、３８Ｖ）の電源が必要となり、また安定した制御を行うために、通常は、電流制御を行う。そのため、専用の電流センサが必要となり、結果として、制御系が高価になるという欠点がある。
【０００４】
また、上記特開平５−２２９７５号公報では、モータの停止までの回転角度を、θ、減速時の加速度をα、とおいた場合、減速時の目標速度をｖ、をｖ＝√２αθとあらわすことにより、モータを減速制御させる場合に、一定加速度での減速を可能としている。しかし、ここでは減速時の加速度を決定方法についての記述はなく、この値をいくつに設定すべきかという問題が残る。
【０００５】
本発明は、高圧の電源使用時においても専用の電流センサを用いることなしに安定した制御が可能なモータ制御装置を提供し、また、特に、モータのトルク定数や誘起電圧定数およびモータ抵抗値の初期誤差や変動まで考慮した、減速時の加速度の決定方法を提供し、安定した制御装置を構築することを目的とする。
【０００６】
画像読み取り装置の走行体駆動装置においては、より正確で、高速かつ安定したリターン制御が要求される。そこで、本発明は、前述のモータ制御装置を画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いることにより、正確で高速かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体制御装置を構築することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、モータを一定角度回転させるために、モータの角速度をいわゆる台形駆動により制御する駆動制御装置であって、減速時の目標速度ｖを、モータの停止までの回転角度θ、減速時の加速度αをもとに、ｖ＝√２αθで求め、モータに流れる電流を制御するいわゆる電流駆動方式のモータ制御装置において、モータに流れる電流の絶対値のみをセンシングして、電流フィードバックのループを形成し、駆動方向に関しては、台形駆動に合わせた、モータ回転角度によるシーケンシャルな制御を行い、かつ、減速時においては、実速度が目標速度よりも下回った場合には、モータ入力電圧を０とし、加速時および等速時においては、実速度が目標速度を上回った場合には、モータ入力電圧を０とすることを特徴とし、もって、モータ電流が制御シーケンスに反して逆転することはなく、高圧の電源使用時にも、検出抵抗とオペアンプ等といった汎用部品での電流検出に基づく安定した電流フィードバックを可能とし、安価な制御系を構築可能としたものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とし、もって、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に変動があった場合でも、安定した制御が可能な減速時の加速度を決定可能にしたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率を、０％とすることを特徴とし、もって、設計値における減速時の加速度を決定し、設計値における安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮可能としたものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、得られたトルク定数もしくは誘起電圧定数を中心値とする、与えられた誘差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とし、もって、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に大きな初期値誤差があった場合に、その値からの制御装置使用時の経時変化によるモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動をも考慮して、減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築可能としたものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、得られたトルク定数の誤差率を、０％であるとすることを特徴とし、もって、得られたトルク定数における減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮可能としたものである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、前述台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とし、もって、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値と一対一対応で決定可能としたものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、前述台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とし、もって、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に初期誤差があった場合でも、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の測定値と一対一対応で決定可能としたものである。
【００１４】
請求項８の発明は、台形制御可能範囲の下限もしくは上限をテーブルとして保持することを特徴とし、もって、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値もしくは測定値に対応する減速時の加速度を装置内で容易に検索、設定可能としたものである。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１乃至８記載のモータ制御装置のいずれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いることにより、高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築可能としたものである。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項７，８記載のモータ制御装置のいずれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いた、画像読み取り装置の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により、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を求めることにより、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動に対応した、高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築可能としたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１〜８記載のモータ制御装置における時間軸に対する目標速度を示す図で、モータは目標角度θ′ｃまで回転するために、加速、等速、減速の３パターンで制御され、いわゆる台形駆動を行っている。加速部では、モータは時間ｔａまで加速され（ここでは、フル加速でもかまわない）、目標速度ωｍａｘに到達する。次に、時間ｔｂまで目標速度ωｍａｘで等速度制御される。最後に減速部でω＝√２αθであらわされる目標速度で減速制御され、θ′ｃの位置で停止する。ここで、θは、目標角度までの残りの角度で、任意の時間ｔにおけるモータの回転角度をθ′ｔとした時に、θ＝θ′ｃ−θ′ｔであらわされるものである。
【００１８】
図２は、請求項１〜８記載のモータ制御装置における制御系のブロック図で、モータ１１に付けられたエンコーダ１２により検出された信号は、フィードバックループ１３，１４を経由して、角度検出部１５と角速度検出部１６に与えられている。角度検出部１５により検出された角度θ′（ｉ−１）は、フィードバックループ１７，１８を介してそれぞれ目標角速度算出部１９とモータ入力０決定部２０に与えられている。目標角速度算出部１９では、図１で与えられた目標角速度線図をもとに、与えられた角度θ′（ｉ−１）に応じた目標角速度Ｒ（ｉ）を演算部２１に出力している。また、角速度検出部１６により検出された角速度ω（ｉ−１）は、フィードバックループ２２を介して演算部２１に入力されている。演算部２１では、Ｒ（ｉ）とω（ｉ−１）の差を求め、結果をループ２３によりモータ入力０決定部２０に与えている。モータ入力０決定部２０では、ループ１８で与えられている現在の角度とループ２３で与えられている値の符号により（詳細は後述）、モータ入力として０を与えると判断した場合は、その旨をあらわす信号をループ２４により電流コントローラ２５へ与える。また、モータ入力０決定部２０で、モータ入力を０にしないと判断した場合には、演算部２１の結果２３をそのまま角速度コントローラ２６へ与えている。角速度コントローラ２６は、例えば、Ｐ制御等の制御コントローラで、ループ２８により、結果を演算部２７へ与えている。
【００１９】
ここで、モータに流れる電流の絶対値は、電流の絶対値検出部２９により検出され、ループ３０を通って、演算部２７に与えられている。演算部２７では、ループ２８からの信号とループ３０からの信号の差を求め、電流コントローラ２５へ与えている。電流コントローラ２５は、例えば、ＰＩ制御等の制御コントローラと強制的な０出力部を含み、両者の場合分けを判断して出力するものであり、モータ入力０を与える信号が、ループ２４により電流コントローラ２５へ与えられている場合には、電流コントローラ２５は出力信号ｕ（ｉ）として０をモータ１１に出力し、モータ入力０を与える信号がコントローラ２５へ与えられていない場合には、演算部２７の結果を制御コントローラ２５を介して、モータ１１に与え、以上のループを繰り返すことでモータ１１を安定して図１で示した角速度線図に基づいて制御する。
【００２０】
図３は、請求項１〜８記載の発明の走行体駆動装置を実施する制御装置のブロック図で、４１はマイクロコンピュータであり、該マイクロコンピュータ４１は、マイクロプロセッサ４２、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４４を有し、それぞれがバス４５を介して接続されている。４６はモータ１１の状態（目標角速度）を指令する状態指令信号を出力する状態指令発生装置であり、角速度指令信号等を発生する。この状態指令発生装置４６の出力もバス４５へ接続されている。モータ１１に固定されているエンコーダ１２からの出力６８は状態検出用のインターフェイス装置６９に接続されている。このインターフェイス装置６９は、エンコーダ１２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、出力パルスを計数するためのカウンタを備えている。４７は駆動用のインターフェイス装置であり、基準クロック発生装置４８からの信号をもとに、前述の制御系ブロック図に基づいてマイクロコンピュータ４１の演算結果（図２のｕ（ｉ））を、後述のパワー半導体、例えば、トランジスタ等により構成される駆動装置を動作させるパルス状信号（制御信号）に変換し、出力するものである。
また、ここでは、後述の駆動装置の関係で、発生するパルス信号は、ＰＷＭがオンの時はＬｏｗレベルの信号が、ＰＷＭがオフの時はＨｉレベルの信号が出力されるようになる。
【００２１】
駆動装置は、電源５５およびモータ１１に対してブリッジ接続されたトランジスタ５１〜５４、それと並列に接続されているダイオード５６〜５９、電流検出のための抵抗６４、電流検出回路形成用のダイオード６０〜６３およびトランジスタ５１〜５４のオン、オフを決定するためのＯＲゲート４９，５０、インバータゲート６５，６６で構成されている。マイクロコンピュータ４１から出力されたモータの回転方向指示信号ａ，ｂはそれぞれ２入力のＯＲゲート４９，５０の入力側およびインバータゲート６５，６６に入力されており、インバータゲート６５，６６の出力が、トランジスタ５３，５４のベースに接続されている。駆動用のインターフェイス装置４７の出力は、２入力のＯＲゲート４９，５０の他方の入力に接続されており、２入力のＲゲート４９，５０の出力は、トランジスタ５１，５２のベースに接続されている。今、モータを正転させたい場合には、例えば、信号ａをＨｉ、ｂをＬｏｗに設定する。すると、それぞれの信号は、インバータゲート６５，６６を介してトランジスタ５３，５４のベースに入力されているので、トランジスタ５３がｏｆｆ、５４がｏｎになる。また、この場合、信号ａがＨｉなので、ＯＲゲート４９の出力は、駆動用のインターフェイス装置４７の出力信号によらずにＨｉレベルの信号をトランジスタ５２のベースに入力するので、トランジスタ５２はｏｆｆになる。
【００２２】
ここで、ＯＲゲート５０のマイクロコンピュータ４１からの入力信号ｂはＬｏｗなので、ＯＲゲート５０の出力は、駆動用のインターフェイス装置４７の出力信号によって変わることになる。駆動用のインターフェイス装置４７の出力信号がＬｏｗ（すなわち、ＰＷＭ信号がｏｎ）の場合、出力はＬｏｗになり、トランジスタ５１はオンになり、先程のトランジスタ５３，５４の動作と合わせてモータ１１は正転する。また、駆動用のインターフェイス装置４７の出力信号がモータに電圧が供給されない状態になる。ここで、モータ１１を逆転させたい場合には、今までと逆に、信号ａをＬｏｗ、ｂをＨｉに設定すれば良い。
【００２３】
以上のような動作で駆動中の電流は、電流検出抵抗６４の両端の電圧として、検出装置６７により検出され、バス４５を介してマイクロコンピュータ４１に入力されている。
ここで、この検出抵抗は、モータの電気子抵抗よりも十分に小さく設定することにより、検出装置は、一般的なオペアンプ等により構成できる。これにより、モータ１１の回転は、図２に示した制御ブロックに基づいて、駆動用のインターフェイス装置４７のパルス出力信号に基づき制御され、所望の角速度で回転する。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、すべての装置もしくは、一部が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ことは明らかである。
【００２４】
ここで、角速度の検出、すなわち、図２のエンコーダ１２の出力を処理する状態検出用インターフェイス６９の処理方法について述べる。状態検出用インターフェイス６９は出力（図４、エンコーダ出力）をマイクロプロセッサ４２の割り込みに接続してあり、また、基準クロック（図４、ＣＬＫ）をカウントするタイマーを備えている。
図４において、エンコーダ出力パルスのエッジＥ１が到達する直前の状態から説明する。カウンタはエンコーダパルスの出力をＣＬＫ信号をもとに、与えられたカウント値（例えば０ＦＦＦＦＨ）からデクリメントカウントを実行する。エッジＥ１がマイクロプロセッサ４２の割り込みへ到達すると、図５の割り込みルーチンが実行開始される。
【００２５】
すると、図５に示すように、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６９の内蔵レジスタにラッチされる（Ｓ１）。次に、ラッチされたデクリメントカウント値を、図３のＲＡＭ４４へ格納する（Ｓ２）。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（Ｓ３）、割り込みの処理を終了する。再度エッジＥ２が割り込みへ到達したら、前記図の５Ｓ１〜Ｓ３の処理が繰り返される。このときパルスＴｎにおける角速度ω（ｉ）は次のようにして求められる。
ω（ｉ）＝ｋ／（Ｔｃｌｋ×Ｎｅ×ｎ） （１）
ここで、Ｔｃｌｋ：ＣＬＫ周期
Ｎｅ：単位角度あたりのエンコーダ分割数
ｎ：ＣＬＫカウント数＝０ＦＦＦＦＨ−デクリメントカウント数
ｋ：角速度への換算定数
【００２６】
また、図２の角度検出器１５の角度検出は、マイクロコンピュータ４１内で、エンコーダ１２の出力パルス数をカウントし、角度への換算定数（パルスあたりの角度）をかけることにより、簡単に求めることができる。
【００２７】
ここで、図２で示したモータ入力０決定部２０の動作を図６，図７のフローチャートをもとに説明する。モータの台形駆動制御が始まると、正転方向への回転信号を出力するようにマイクロコンピュータ４１に命令する（Ｓ１１）。これを受けてマイクロコンピュータ４１は、信号ａのＨｉを、信号ｂをＬｏｗにそれぞれ出力する。次に、出力が０でないことを電流コントローラ２５に信号２４を使って出力する（Ｓ１２）。この出力は、例えば、フラグを立てることにより、容易に実行できる。次に、立ち上がり時なので、まずは、フル加速の指令を、角速度コントローラ２６に出力する（Ｓ１３）。
【００２８】
ここで、角度が第１の目標位置である台形の等速部変更点θ′ａに達しているかどうか判断する（Ｓ１４）。角度がθ′ａに達していなければ、加速状態と判断し、Ｓ１２へもどり、Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４を繰り返す。達していれば、次に、減速開始点θ′ｂに達しているかどうか判断する（Ｓ１５）。ここで達していなければ、等速部と判断する。そして、目標角速度Ｒ（Ｉ）と検出された角速度ω（Ｉ）の差、すなわち、信号２３が負かどうかの判断をする（Ｓ１６）。負でない場合は、出力が０でないことを電流コントローラ２５に信号２４を使って出力し（Ｓ１７）、信号２３の値をそのまま角速度コントローラ２６に出力する（Ｓ１８）。そして、Ｓ１５へ戻り、等速駆動を繰り返す。Ｓ１６で負であると判断された場合には、出力が０であることを電流コントローラ２５に信号２４を使って出力する（Ｓ１９）。
【００２９】
これを受けて、駆動用のインターフェイス装置４７は出力信号としてＨｉ（すなわちＰＷＭ信号がオフ）を出力する。Ｓ１５で、減速開始点に達していると判断された場合は、逆転方向への回転信号を出力するようにマイクロコンピュータ４１に命令する（Ｓ２０）。これを受けてマイクロコンピュータ４１は、信号ａをＬｏｗ、信号ｂをＨｉをそれぞれ出力し、目標点（θ′ｃ）に達しているかどうか判断する（Ｓ２１）。ここで達していなければ、減速部と判断する。そして、目標角速度Ｒ（Ｉ）と検出された角速度ω（Ｉ）の差、すなわち、信号２３が正かどうかの判断をする（Ｓ２２）。正でない場合は、出力が０でないことを電流コントローラ２５に信号２４を使って出力し（Ｓ２３）、信号２３の値をそのまま角速度コントローラ２６に出力する（Ｓ２４）。そして、Ｓ２１へ戻り、減速駆動を繰り返す。Ｓ２２で正であると判断された場合には、出力が０である電流コントローラ２５に信号２４を使って出力する（Ｓ２５）。これを受けて、駆動用のインターフェイス装置４７は出力信号としてＨｉ（すなわち、ＰＷＭ信号がオフ）を出力する。Ｓ２１で、目標点に達していると判断された場合は、フローを終了する。この状態でモータは目標位置に停止している。
【００３０】
以上に説明したように、請求項１の発明では、モータを一定角度回転させるために、モータの角速度をいわゆる台形駆動により制御する駆動制御装置であって、減速時の目標速度ｖを、モータの停止までの回転角度θ、減速時の加速度αをもとにｖ＝√２αθで求め、モータに流れる電流を制御するいわゆる電流駆動方式のモータ制御装置において、モータに流れる電流の絶対値のみをセンシングして、電流フィードバックのループを形成し、駆動方向に関しては、台形駆動に合わせたモータ回転角度によるシーケンシャルな制御を行い、かつ、減速時においては、実速度が目標速度よりも下回った場合には、モータ入力電圧を０とし、加速時および等速時においては、実速度が目標速度を上回った場合には、モータ入力電圧を０としているので、モータ電流が制御シーケンスに反して、逆転することはなく、高圧の電源使用時にも、検出抵抗とオペアンプ等といった汎用部品での電流検出に基づく安定した電流フィードバックを可能とし、安価な制御系を構築することができる。
【００３１】
図８は、請求項２記載の発明に用いる減速時の加速度をｘ軸（横軸）、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸（縦軸）とした場合の台形制御可能範囲のグラフを示す。この範囲（斜線部分）は、特に減速時において、停止位置までに、実際の速度が目標速度に追従できるかどうかで決定する。図８は、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数によって、目標速度に追従可能な加速度αが存在することを示している。従って、減速時の加速度αを決定する際には、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値を基準に考え、さらに、設計上の公差範囲においても、減速可能かどうかを考慮しなければならない。例えば、設計上の公差範囲を±１０％と考えると、図８で示した例においては、減速時の加速度αは５０〜６０ｍ／ｓ２の範囲から選ばなければならないことがわかる。なお、図８のグラフは、予め与えられたハードをもとに、シミュレーションで簡単に求めることができる。
【００３２】
以上説明したように、請求項２の発明では、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に変動があった場合でも、安定した制御が可能な減速時の加速度を決定することができる。
【００３３】
請求項２の発明では、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に変動があった場合でも、安定した制御が可能な減速時の加速度を一意的に決定することができるが、これを求めるための図８のグラフを作成するために、多くのシミュレーション必要とする。
一方、物理的に正確にできているハードを用いる場合には、変動が少ないので、請求項２の発明では、無駄が多いとも考えられる。
そこで、請求項３の発明では、安定して台形制御を行うための、減速時の加速度を、表１に示したように、トルク定数は設計値と考え、減速時の加速度における制御の可否のみを検討するようにしたものである。例えば、表１の場合、安定して台形制御を行うための減速時の加速度は、４５ｍ／ｓ２〜６５ｍ／ｓ２までと求められる。これは、請求項２よりも広い範囲となっているが、広くなった部分をハードウェアの精度でカバーしていると考えればよい。
【００３４】
【表１】
請求項３の発明では、請求項２記載のモータ制御装置において、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率を、０％であるとしているので、まず設計値における減速時の加速度を決定し、設計値における安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮することができる。
【００３６】
図９に、請求項４記載の発明に用いる減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲のグラフを示す。この範囲（斜線部）は、特に減速時において、停止位置までに、実際の速度が目標速度に追従できるかどうかで決定する。
図９は、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数によって、目標速度に追従可能な加速度αが存在することを示している。従って、実際のモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が設計値と異なっていた場合、より確実に制御可能となる減速時の加速度αを決定するためには、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の測定値を基準に考え、さらに、設計上の公差範囲においても、減速可能かどうかを考慮しなければならない。
例えば、測定値が、設計値の−５％であり、設計上の公差範囲を±１０％と考えると、図９で示した例においては、減速時の加速度αは４５〜５５ｍ／ｓ２の範囲から選ばなければならないことがわかる。
なお、図９のグラフは、予め与えられたハードをもとに、シミュレーションで簡単に求めることができる。
【００３７】
以上説明したように、請求項４の発明では、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、得られたトルク定数もしくは誘起電圧定数を中心値とする与えられた誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に大きな初期値誤差があった場合に、その値からの制御装置使用時の経時変化によるモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動をも考慮して、減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築することができる。
【００３８】
請求項４の発明では、実際のモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が設計値と異なっていて、かつ、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に変動があった場合でも、安定した制御が可能な減速時の加速度を一意的に決定することができるが、これを求めるための図９のグラフを作成するために、多くのシミュレーションを必要とする。
一方、物理的に正確にできているハードを用いる場合には、変動が少ないので、請求項４の発明では、無駄が多いとも考えられる。
【００３９】
そこで、請求項５の発明では、安定して台形制御を行うための減速時の加速度を、表２に示したように、トルク定数を測定値と考え、減速時の加速度における制御の可否のみを検討するようにしたものである。例えば、表２の場合、安定して台形制御を行うための、減速時の加速度は、４０ｍ／ｓ２〜６０ｍ／ｓ２までと求められる。
これは、請求項４よりも広い範囲となっているが、広くなった部分をハードウェアの精度がカバーしていると考えればよい。
【００４０】
【表２】
以上示したように、請求項５の発明では、請求項４記載のモータ制御装置において、得られたトルク定数の誤差率を、０％であるとしているので、まず得られたトルク定数における減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮することができる。
【００４２】
請求項５の発明では、確かにモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値もしくは測定値に対応する台形制御可能な減速時の加速度の範囲をもとめることができる。しかし、完全に一対一の対応を得ることはできない。
【００４３】
そこで、請求項６の発明では、減速時の加速度をｘ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておく。下限を求めた場合を図１０に、上限を求めた場合を図１１にそれぞれ示す。下限の場合は、図１０を参考にして、与えられているモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値を横にたどっていき、下限と交わったところの、減速時の加速度を読み取る。この場合は、６５ｍ／ｓ２と設計値から直ちに減速時の加速度を決定できる。また、上限の場合も同様である。図１１を参考にして、与えられているモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値を横にたどっていき、上限と交わったところの減速時の加速度を読み取る。この場合はプロットされている点はないが、直線補完で考えると、４２．５ｍ／ｓ２と設計値から直ちに減速時の加速度を決定できる。
【００４４】
以上説明したように、請求項６の発明では、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、前記台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値と一対一対応で決定できる。
【００４５】
請求項５の発明では、確かにモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値もしくは測定値に対応する台形制御可能な減速時の加速度の範囲をもとめることができる。しかし、完全に一対一の対応を得ることはできない。
【００４６】
そこで、請求項７では、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておく。下限を求めた場合を図１２に、上限を求めた場合を図１３にそれぞれ示す。下限の場合は、図１２を参考にして、測定されたモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を横にたどっていき、下限と交わったところの、減速時の加速度を読み取る。今、かりに測定値が設計値に対して−５％であったとする。この場合はプロットされている点はないが、直線補完で考えると、６２．５ｍ／ｓ２と測定値から直ちに減速時の加速度を決定できる。
また、上限の場合も同様である。図１３を参考にして、測定されたモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値を横にたどっていき、上限と交わったところの減速時の加速度を読み取る。この場合は、４０ｍ／ｓ２と測定値から直ちに減速時の加速度を決定できる。
【００４７】
以上説明したように、請求項７の発明では、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、前記台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特にモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に初期誤差があった場合でも、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の測定値と一対一対応で決定できる。
【００４８】
ここでは、請求項６，７の発明において、プロットされた点がない場合には、直線補完で考えたが、これは、例えば下限を使っている場合には、交点よりも小さく、かつ最も近い値、例えば、請求項７の場合（図１２）においては、測定値に対して６０ｍ／ｓ２を減速時の加速度とし、上限を使っている場合には、交点よりも大きく、かつ最も近い値、例えば、請求項６の場合（図１１）においては、設計値に対して４５ｍ／ｓ２を減速時の加速度として選定してもよい。
【００４９】
表３および４に請求項８の発明の減速時の加速度に対するモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の台形駆動範囲の下限と上限を表にしたものを示す。
【００５０】
【表３】
これらの表は、予めもとめられており、図３に示したマイクロコンピュータ４１内のリードオンリーメモリ４３もしくはランダムアクセスメモリ４４に格納されており、必要に応じて減速時の加速度を求める場合に使われる。
まず、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が設計値の場合につい考える。設計値はここでは０％であるので、下限を使う場合には表３の、上限を使う場合には表４の、トルク定数変動の下限の欄の０を探す。まず、表３においては、直ちに減速時の加速度を６５ｍ／ｓ２と求めることができる。また、上限においては、０の欄が存在しないので、最も近い前後の値を探す。
ここでは、−５と５がみつかる。そこで、これらを例えば、直線補完すれば、減速時の加速度を４２．５ｍ／ｓ２とすることができる。モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が測定値の場合についてもまったく同様である。今、かりに測定値が設計値に対して−５％であったとする。下限を使う場合には表３の、上限を使う場合には表４の、トルク定数変動の下限の欄の−５を探す。
まず表３においては、−５の欄が存在しないので、最も近い前後の値を探す。ここでは−１０と０がみつかる。そこで、これらを例えば、直線補完すれば、減速時の加速度を６２．５ｍ／ｓ２とすることができる。また、上限においては、直ちに減速時の加速度を４５ｍ／ｓ２と求めることができる。
【００５２】
以上説明したように、請求項８の発明では、台形制御可能範囲の下限もしくは上限をテーブルとして保持しているので、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値もしくは測定値に対応する減速時の加速度を装置内で容易に検索、設定することができる。
【００５３】
ここでは、請求項８の発明において、プロットされた点がない場合には、直線補完で考えたが、これは、例えば下限を使っている場合には、その時のモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数よりも小さく、かつ最も近い値、例えば、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が測定値の場合においては、−１０％に対応して６０ｍ／ｓ２を減速時の加速度とし、上限を使っている場合には、その時のモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数よりも大きく、かつ最も近い値、例えば、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数が設計値の場合においては、５％に対応して、４５ｍ／ｓ２を減速時の加速度として選定してもよい。
【００５４】
図１４は、請求項１〜８に記載の走行体駆動装置を用いた画像読み取り装置の全体系の一例を示す。図１４において、７１は原稿、７２は原稿台、７３は原稿照明系、７４は反射光の光軸、７５は読み取り用の素子、例えば、ＣＣＤ、７６は結像レンズ、７７は反射ミラー、７８はこれらＣＣＤ７５、レンズ７６、ミラー７７、等からなる光電変換ユニット、７９，８０は副走査駆動用のプーリ、８１はワイヤ、８２はモータで、該モータ８２と同軸に速度検出用のエンコーダ８３が取り付けられている。８４はモータ８２の回転をプーリ７９に伝達するための動力伝達系、８５は画像読み取り装置のハウジングである。原稿を読み取るための光電変換ユニット７８は、駆動用のモータ８２をハウジング８５に固定して、ワイヤ８１とプーリ７９，８０および歯車等の動力伝達系８４などのモータの駆動力を伝達する手段を用いて、原稿７１の副走査方向に駆動する。このとき、蛍光灯などの読み取り用照明系７３で、原稿台７２上の原稿７１を照明し、その反射光束（光軸を７４に示す）を複数のミラー７７で折り返し、結像レンズ７６を介して、ＣＣＤ７５などのイメージセンサの受光部に原稿７１の像を結像する。この時モータ、速度検出用のエンコーダ等による光電変換ユニットの副走査と光電変換素子７５自身の主走査とで原稿全体が読み取られる。
【００５５】
このような画像読み取り装置のリターン制御は、モータの回転制御とまったく等価に置き換えることができる。すなわち、モータの回転角度は伝達系や副走査駆動用のプーリによってある係数がかけられて、走行体の副走査位置に置き換えられるだけである。従って、画像読み取り装置の走行体目標位置、速度を先程の係数をかけてモータ１１の回転角度、回転角度速度に置き換えて、前述請求項１〜８記載の発明を適用することにより、高速で安定したリターン制御が実現できることになる。なお、ここでは、光学系を走行体に全て乗せて、ひとつの走行体を駆動する例を示したが、画像読み取り装置としては、特にこれにこだわるものではなく、二つの走行体が２対１の速度で駆動するものや、また、光学系としては、等倍読み取り系で構成されているものでもかまわない。
【００５６】
以上説明したように、請求項９の発明では、請求項１〜８記載のモータ制御装置のいづれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いているので、高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築することができる。
【００５７】
図１５は、請求項１０記載の発明の画像読み取りのフローチャートを示す。
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定される（Ｓ３１）。これは、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ことで簡単に実現できる。Ｓ３１でプリスキャンモードであると判断されたならば、プリスキャン用の制御パターンおよび制御ブロックで、走行体を駆動する（Ｓ３２）。その後、ＫＴ決定部でモータのトルク定数ＫＴが求められ（Ｓ３３）、前記請求項７，８で示した方法で、減速時の加速度が決定され（Ｓ３４）、走行体を読み取りのための原点位置まで移動することで（Ｓ３５）、プリスキャンモードを終わり、再度プリスキャンモードかどうかの判断を行う。Ｓ３１でプリスキャンモードでない、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、原稿読み取り動作を行い（Ｓ３６）、原稿を読み取った後、Ｓ３４で決定した減速時の加速度を用いて、リターン動作を行い（Ｓ３７）、画像読み取りのフローを終了する。ここで、リターン減速時の加速度は、直前のプリスキャンモードにより得られたモータのトルク定数ＫＴを戻して決定しているので、モータのトルク定数ＫＴが変動したとしても、常に正確なリターン動作を行うことができる。
【００５８】
図１６，１７によりＳ３２に示したプリスキャン用の制御パターンおよび制御ブロックの詳細について説明する。
図１６がプリスキャン用の制御パターンで、ここでは、目標角度速度ではなく、実際の角速度を示している。また、図１７がそれを行うためのプリスキャン用制御ブロックである。
【００５９】
プリスキャンでは、まず、画像の読み取り方向に、目標角速度ω１で時間ｔ１からｔ３までモータ制御を行う。その後、リターン方向に、目標角速度ω２で時間ｔ３からｔ６までモータ制御を行う。さらにその後は、モータを停止させ、ｔ７でモータは完全に停止する。このような目標角速度でモータを駆動した際の実際の角速度を図１６に示す。
まず、ｔ１から目標角速度ω１で制御するが、立ち上がるまでに時間がかかり、ｔ２で角速度ω１に達する。その後ｔ３までは、角速度ω１に制御される。同様に、ｔ３でリターン方向に角速度ω２で制御するが、立ち上がるまでに時間がかかり、ｔ４で角速度は一瞬０になり、ｔ５で角速度ω２に達する。その後、ｔ６までは角速度ω２に制御される。
【００６０】
図１７にプリスキャン用の制御系ブロック図を示す。モータ１１に付けられたエンコーダ１２により検出された信号は、フィードバックループ１４を経由して、角速度検出部１６に与えられている。目標角速度決定部１９では、前述のプリスキャン時の目標角速度Ｒ（ｉ）を演算部２１に出力している。また、角速度検出部１６により検出された角速度ω（ｉ−１）は、ループ２２を介して演算部２１に入力されている。演算部２１では、Ｒ（ｉ）とω（ｉ−１）の差を求め、結果をループ２３によりモータ入力０決定部２０に与えている。モータ入力０決定部２０では、制御を開始してからの時間とループ２３で与えられている値の符号により（詳細は後述）、モータ入力として０を与えると判断した場合は、その旨をあらわす信号をループ２４により電流コントローラ２５へ与える。
また、モータ入力０決定部２０で、モータ入力を０にしないと判断した場合には、演算部２１の結果２３をそのまま角速度コントローラ２６へ与えている。角速度コントローラ２６は、例えば、Ｐ制御等の制御コントローラで、ループ２８により、結果を、演算部２７へ与えている。
【００６１】
ここで、モータに流れる電流の絶対値は、電流の絶対値検出部２９により検出され、ループ３０で、演算部２７に与えられている。演算部２７では、ループ２８と３０の差を求め、電流コントローラ２５へ与えている。電流コントローラ２５は、例えば、ＰＩ制御等の制御コントローラと強制的な０出力部を含み、両者の場合分けを判断して出力するものであり、モータ入力０を与える信号が、ループ２４により電流コントローラ２５へ与えられている場合には、電流コントローラ２５は出力信号ｕ（ｉ）として０をモータに出力し、モータ入力０を与える信号がコントローラ２５へ与えられていない場合には、演算部２７の結果を電流コントローラ２５を介して、モータ１１に与え、以上のループを繰り返すことでモータ１１を安定に図１で示した角速度線図に基づいて制御する。
【００６２】
ここで、電流コントローラ２５からのモータ１１への出力信号ｕ（Ｉ）と、角速度検出部１６で検出された角速度はそれぞれ信号オンオフブロック３１に入力される。信号オンオフブロック３１では、図１６の目標角速度が等速に制御されたｔ２，ｔ５の時にオンされ、等速制御が終了するｔ３，ｔ６の時にオフされる。ここで、信号オンオフブロック３１がオンの間だけ、電流コントローラ２５からのモータへの出力信号ｕ（Ｉ）と、角速度検出部１６で検出された角速度をそれぞれ、ブロック３２，３３に出力する。ブロック３２，３３では与えられた信号をそれぞれ積分する。ここで、プリスキャンが終了したならば、ただちにブロック３２，３３の積分値が積分の総数で割られて、電流コントローラ２５からのモータ１１への出力信号と角速度の平均値を算出する。ここで、信号の積分は、目標角速度ごとにおこなわれるので、ここで、目標角速度ω１に対する電流コントローラ２５からのモータへの出力信号の平均値ｕω１と角速度の平均値Ｖω１、および目標角速度ω２に対する電流コントローラからのモータへの出力信号の平均値ｕω２と角速度の平均値Ｖω２が求まる。
【００６３】
ここで、プリスキャン時のモータ入力０決定部２０の動作であるが、ここでは、ｔ１からｔ３までにおいては、目標角速度Ｒ（Ｉ）と検出された角速度ω（Ｉ）の差、すなわち、信号２３が負であった場合は、モータ入力として、０を与えその旨をあらわす信号をループ２４により電流コントローラ２５へ与える。逆に、負でなかった場合には、信号２３の値をそのまま角速度コントローラ２６に出力する。また、ｔ３からｔ６までにおいては、目標角速度Ｒ（Ｉ）と検出された角速度ω（Ｉ）の差、すなわち、信号２３が正であった場合は、モータ入力として、０を与えその旨をあらわす信号をループ２４により電流コントローラ２５へ与える。逆に、正でなかった場合には、信号２３の値をそのまま角速度コントローラ２６に出力する。
【００６４】
次に、図１５のＳ１３に示したＫＴ決定部について説明する。
今、目標角速度ω１に対する電流コントローラからのモータへの出力信号の平均値ｕω１と角速度の平均値Ｖω１、および、目標角速度ω２に対する電流コントローラからのモータへの出力信号の平均値ｕω２と角速度の平均値Ｖω２は求まっているので、モータのトルク定数すなわち誘起電圧定数をＫＴとすると、ＫＴは次の式で求められる。
ＫＴ＝（ｕω２−ｕω１）／（Ｖω２−Ｖω１）
この計算は、マイクロコンピュータ内に式をプラミングしておくことによって、容易に実行できる。
【００６５】
以上説明したように、請求項１０の発明では、請求項７，８記載のモータ制御装置のいずれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いた、画像読み取り装置の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により、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を求めているので、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動に対応した、高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築することができる。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、モータを一定角度回転させるために、モータの角速度をいわゆる台形駆動により制御する駆動制御装置であって、減速時の目標速度ｖを、モータの停止までの回転角度θ、減速時の加速度αをもとに、ｖ＝√２αθで求め、モータに流れる電流を制御するいわゆる電流駆動方式のモータ制御装置において、モータに流れる電流の絶対値のみをセンシングして、電流フィードバックのループを形成し、駆動方向に関しては、台形駆動に合わせた、モータ回転角度によるシーケンシャルな制御を行い、かつ減速時においては、実速度が目標速度よりも下回った場合には、モータ入力電圧を０とし、加速時および等速時においては、実速度が目標速度を上回った場合には、モータ入力電圧を０としているので、モータ電流が制御シーケンスに反して逆転することはなく、高圧の電源使用時にも、検出抵抗とオペアンプ等といった汎用部品での電流検出に基づく安定した電流フィードバックを可能とし、安価な制御系を構築することができる。
【００６７】
請求項２の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に変動があった場合でも、安定した制御が可能な減速時の加速度を決定することができる。
【００６８】
請求項３の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率を、０％であるとしているので、設計値における減速時の加速度を決定し、設計値における安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮することができる。
【００６９】
請求項４の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、得られたトルク定数もしくは誘起電圧定数を中心値とする、与えられた誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に大きな初期値誤差があった場合に、その値からの制御装置使用時の経時変化によるモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動をも考慮して、減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築することができる。
【００７０】
請求項５の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、得られたトルク定数の誤差率を、０％であるとしているので、得られたトルク定数における減速時の加速度を決定し、安定した制御装置を構築し、制御装置の構築時間を短縮することができる。
【００７１】
請求項６の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、前記台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値と一対一対応で決定できる。
【００７２】
請求項７の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、前記台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定しているので、特に、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に初期誤差があった場合でも、安定した制御が行える減速時の加速度をモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の測定値と一対一対応で決定できる。
【００７３】
請求項８の発明は、台形制御可能範囲の下限もしくは上限をテーブルとして保持しているので、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値もしくは測定値に対応する減速時の加速度を装置内で容易に検索、設定することができる。
【００７４】
請求項９の発明は、請求項１〜８記載のモータ制御装置のいずれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いているので、高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な、画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築することができる。
【００７５】
請求項１０の発明は、請求項７，８記載のモータ制御装置のいずれかを画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いた画像読み取り装置の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により、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を求めているので、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の変動に対応した高速で正確かつ安定なリターン制御が可能な画像読み取り装置の走行体駆動装置を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜８記載のモータ制御装置における時間軸に対する目標速度を示す図である。
【図２】請求項１〜８記載のモータ制御装置における制御系のブロック図である。
【図３】請求項１〜８記載の発明の走行体駆動装置を実施する制御装置のブロック図である。
【図４】エンコーダ１２の出力を処理する状態検出用インターフェイス６９の動作説明をするためのタイムチャートである。
【図５】エンコーダ１２の出力のエッジＥ１がマイクロプロセッサ４２の割り込みに達した時の割り込みルーチンを説明するためのフロー図である。
【図６】モータ入力が０決定部２０の動作説明をするためのフローチャートの一部を示す図である。
【図７】モータ入力が０決定部２０の動作説明をするためのフローチャートの残りの部分を示す図である。
【図８】請求項２記載の発明に用いる減速時の加速度をｘ軸（横軸）、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸（縦軸）とした場合の台形制御可能範囲のグラフを示す図である。
【図９】モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数によって、目標速度に追従可能な加速度αが存在することを示す図である。
【図１０】減速時の加速度をｘ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限を求めた場合の図である。
【図１１】減速時の加速度をｘ軸とした場合の台形制御可能範囲の上限を求めた場合の図である。
【図１２】減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の下限を求めた場合の図である。
【図１３】減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸とした場合の台形制御可能範囲の上限を求めた場合の図である。
【図１４】請求項１〜８に記載の走行体駆動装置を用いた画像読み取り装置の全体系の一例を示す図である。
【図１５】請求項１０記載の発明の画像読み取りのフローチャートを示す図である。
【図１６】プリスキャン用の制御パターンを示す図である。
【図１７】プリスキャン用の制御系ブロック図を示す図である。
【符号の説明】
１１…モータ、１２…エンコーダ、１５…角度検出部、１６…角速度検出部、１９…目標角速度算出部、２０…モータ入力０決定部、２１…演算部、２５…電流コントローラ、２６…角速度コントローラ、２７…演算部、２９…電流の絶対値検出部、３１…信号オンオフ部、３２，３３…積算部。
Claims (10)
- モータを一定角度回転させるために、モータの角速度をいわゆる台形駆動により制御する駆動制御装置であって、減速時の目標速度ｖを、モータの停止までの回転角度θ、減速時の加速度αをもとに、ｖ＝√２αθで求め、モータに流れる電流を制御するいわゆる電流駆動方式のモータ制御装置において、モータに流れる電流の絶対値のみをセンシングして、電流フィードバックのループを形成し、駆動方向に関しては、台形駆動に合わせた、モータ回転角度によるシーケンシャルな制御を行い、かつ、減速時においては、実速度が目標速度よりも下回った場合には、モータ入力電圧を０とし、加速時および等速時においては、実速度が目標速度を上回った場合には、モータ入力電圧を０とすることを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項２記載のモータ制御装置において、与えられたトルク定数の設計値に対する誤差率を、０％としたことを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、得られたトルク定数もしくは誘起電圧定数を中心値とする、与えられた誤差率が全て前記台形制御可能範囲に含まれる減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項４記載のモータ制御装置において、測定トルク定数の設計値に対する誤差率を、０％としたことを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、前述台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項１記載のモータ制御装置において、減速時の加速度をｘ軸、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数の設計値に対する誤差をｙ軸、とした場合の少なくとも台形制御可能範囲の下限もしくは上限を求めておき、あらかじめモータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を測定し、前述台形制御可能範囲の下限もしくは上限のラインをもとに、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数に対する減速時の加速度を求め、この加速度を減速時の加速度として選定することを特徴とするモータ制御装置。
- 台形制御可能範囲の下限もしくは上限をテーブルとして保持することを特徴とする請求項６又は７記載のモータ制御装置。
- 請求項１乃至８記載のモータ制御装置のいずれかを、画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いたことを特徴とする画像読み取り装置の走行体駆動装置。
- 画像読み取り装置のプリスキャンにより、モータのトルク定数もしくは誘起電圧定数を求めることを特徴とする請求項７又は８記載のモータ制御装置のいずれかを、画像読み取り装置の副走査走行体のリターン制御に用いたことを特徴とする画像読み取り装置の走行体駆動装置。
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