JPH03183386A

JPH03183386A - 直線駆動装置

Info

Publication number: JPH03183386A
Application number: JP1322002A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishii; 洋石井; Hiroyuki Sawai; 沢井　宏之; Masaaki Ozaki; 正昭尾崎
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1991-08-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は移動対象を定速度運動、高加速度運動と繰り返
して直線駆動させる直線駆動装置に関する。

〈従来の技術〉この種の直線駆動装置の利用例としては原稿台固定方式
の複写機が掲げられる。この直線駆動装置は複写機の高
速化に対応するために２台のりニアモータを用いており
、複写機本体内で移動自在にされた光学機構を原稿走査
方向に交互に直線駆動させるような構成となっている。

第１１図はこの直線駆動装置に装備されているリニアモ
ータ制御回路のブロック図である。以下、この図を参照
して説明する。

図中３３０はりニアモータである直線駆動部であって、
これには図外の光学機構のストローク位置を検出するた
めのエンコーダ３４０が設けられている。エンコーダ３
４０の出力信号はフィードバック信号として制御回路３
１０に導入されている。

制御回路３１０は所謂ソフトウェアサーボと称されるマ
イクロコンピュータを主とした構成となっており、内蔵
のメモリから光学機構の速度パターンに関するデータを
逐次読み出し、と同時に、エンコーダ３４０により検出
されたストローク位置データと比較し、これをもとにＰ
ＷＭ信号（パルス幅変調信号）を生成するようになって
いる。このＰＷＭ信号は直線駆動部３３０の駆動トルク
を制御する信号であって、複数のスイッチング素子を有
する駆動回路３２０に導入され、ここで直線駆動部３３
０を駆動させるに必要な電流が生成されるようになって
いる。

なお、光学機構の速度パターンは、初期位置から原稿走
査方向に定速度で移動させ、その後、高加速で初期位置
にリターンさせるパターンとなっている。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、上記従来例による場合には、装置の高速
化を推進するにあたり、次に述べるような欠点が指摘さ
れている。複写に要する時間を短縮しようとすれば、い
きおいリターン時の加速度を高く設定せざるを得す、直
線駆動部３３０の駆動出力のレベルを定速度駆動時と高
加速度駆動時とで可なり差をつける必要がある。これは
、制御回路３１０にて生成されるＰＷＭ信号の１ビツト
あたりの重みを高く設定しなければならないことを意味
し、これにより何よりも優先されるべき定速度制御が粗
くなり、それ故、速度変動が大きくなったり場合によっ
ては騒音を発したする。この欠点は複写機の高速化を図
る上で非常に大きな障害となっている。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、その
目的とするところは、装置の高速化に適し、高加速度駆
動時だけでなく定速度駆動時においても高精度な速度制
御を行うことが可能な直線駆動装置を提供することにあ
る。

〈課題を解決するための手段〉本発明にかかる直線駆動装置は、移動対象を定速度運動
と高加速度運動とを繰り返して直線駆動する直線駆動部
と、前記移動対象のストローク位置を検出し、当該検出
結果を位置データとして出力する位置検出部と、予め用
意された前記移動対象の速度パターンに関するデータを
逐次読み出し、読み出されたデータに基づいて前記直線
駆動部の駆動出力を切り換えるタイミングを２値化で示
す出力切換信号を生成し、と同時に前記読み出されたデ
ータと前記位置データとを比較して前記移動対象を速度
制御するための第１のパルス変調信号を生成する駆動制
御部と、前記出力切換信号に応じたパルス幅を有する第
２のパルス幅変調信号を生成する第２パルス幅変調信号
発生部と、前記第１のパルス変調信号と第２のパルス幅
変調信号との論理積を行うパルス重畳部と、パルス重畳
部の出力信号に基づいて前記直線駆動部に供給する電力
を調節するパルス幅変調駆動部とを具備している。

く作用〉駆動制御部にて、移動対象の速度パターンに関するデー
タを逐次読み出し、読み出されたデータと位置検出部か
らの位置データに基づいて、出力切換信号と第１のパル
ス変調信号を生成する。この両者の信号はパルス重畳部
で重畳され、重畳された信号に基づいて直線駆動部が動
作し、直線駆動部に供給する電力がｓＡ節される。する
と、移動対象が定速度運動と高加速度運動とを繰り返し
て直線駆動する。

〈実施例〉以下、本発明にかかる直線駆動装置を原稿台固定方式の
複写機に適用した例について説明する。

まず、第１図を参照して直線駆動部Ａについて説明する
０図外の複写機本体の内部には、移動対象たる第１、第
２ミラーベース１４．１５を図示矢印方向に交互に直線
駆動させるリニアモータ１０ａ、Ｊｏｂが夫々設けられ
ている。但し、図中示された部品番号、信号番号等に付
されたａ、ｂの添字は原則としてリニアモータ１０ａ　
、１０ｂに関連した部であることを示している。

リニアモータ１０ａは三相ブラシレスリニアモータであ
って、第１ミラーベース１４の両側に配置された可動子
１１ａ　、　Ｉｌａと、可動子１１ａ　、ｌｌｂに対し
て所定のギャップを開けて垂直に配置された固定子１２
．１２とから構成されており、第１ミラーベース１４は
ガイド部材１３によって軸支されている。

なお、可動子１］、ａには３相コイル１ｌａｘＳｌｌａ
ｙ。

１１ａｚ（第７図参照）が設けられており、これらの中
央部には磁極検出のためのホール素子１１２ａｘ、１１
２ａｙ　、　１１２ａｚが夫々設けられている（詳しい
ことは後述する）。

一方、リニアモータ１０ｂについては上記のものと全く
同様の構成で、可動子１１ａ　、　ｌｌａ　、ガイド部
材１３が共用されている点のみが異なる。

また、リニアモータ１０ａ　、１０ｂには、第１、第２
ミラーベース１４．１５の各ストローク位置を検出する
ためのリニアエンコーダ４ａ、４ｂ（位置検出部に相当
する）が夫々設けられている。図中４１は固定子１２の
近傍に貼り付けられた固定子スケールである。

第２図は第ｉ、第２ξラーベース１４．１５の概略構造
を示す側面図である。

図示するように第１ミラーベース１４は、ベース本体１
４１　上にハロゲンランプ１４２と反射ミラー１４３等
が夫々取付けられた構造となっている。一方、第２ミラ
ーベース１５はベース本体１５１上に反射くラー１５２
．１５３が夫々取りつけられた構造どなっている。また
、第１、第２ミラーベース１４．１５が接触しない位置
には、ズームレンズ１６、反射ミラー１７の他に感光体
ドラム１８が夫々配置されている。

つまりハロゲンランプ１４２から発せられた光は原稿面
１９で反射された後、反射ミラー１４３．１５２．１５
３、ズームレンズ１６、反射ミラー１７を順次的に通過
して感光体ドラム１８に照射されるようになっている。

更にその上で、リニアモータ１０ａ　、１０ｂ１即ち、
第１、第２ミラーベース１４．１５が常に２対１の速度
比で独立に速度制御されるので、原稿面１９から感光体
ドラム１８までの光路長がその走査位置に関わらず一定
とされるようになっている。

なお、第３図上段にはりニアモータ１０ａ　、　１０ｂ
の速度パターンが示されている。即ち、第１、第２ミラ
ーベース１４．１５は、待機状態α（この状態の第１、
第２ミラーベース１４．１５の位置を初期位置とする）
から加速状態β、定速状態γ、リターン高加速状態εへ
と順次的に移り、その後、再び元の初期位置に戻される
ようになっている。

次に、リニアモータ１０ａ　、　１０ｂを制御する回路
構成について第４図を参照して説明する。

図示するりニアモータ制御回路は所謂ソフトウエアザー
ボと称されるｌチップマイクロコンピュータＣ（駆動制
御部に相当する）を主とした構成となっており、リニア
モータＩＯａ　、　１０ｂを上記速度パターンで夫々速
度制御するに必要なプログラムが予め用意されている。

まず、ｌチップマイクロコンピュータＣの周辺回路につ
いて説明する。

ｌチップマイクロコンピュータＣに内蔵のＩ１０ボート
ｌ０３ａ、　１０３ｂには、三相ドライバＢａ　、　Ｂ
ｂを介してリニアモータ１０ａ　、　ＩＯｂが夫々接続
されている。１チツプマイクロコンピユータＣでは、Ｐ
ＷＭａ、・ＰＷＭｂ信号（第１のパルス幅変調信号に相
当する）、ｐｓａ、ｐｓｂ信号（出力切換信号に相当す
る）　、Ｆ／Ｒａ、Ｆ／Ｒｂ信号が夫々生成されるよう
になっている。即ち、リニアモータ１０ａ　、１０ｂを
独立に駆動制御するための命令がこれらの信号を通じて
三相ドライバＢａ　、　Ｂｂに夫々与えられるようにな
っている（三相ドライバＢａ　、Ｂｂの詳しいことにつ
いては後述する）。

また、リニアエンコーダ４ａ、４ｂはりニアモータ１０
ａ　、　ｆｏｂ　（正確には第１、第２ミラーベース１
４．１５である）の各ストローク位置を４００　μｍの
分解能で夫々検出するもので、擬似正弦波であるａ相、
ｂ相信号として夫々出力する他、原点出しのためのＺ信
号を夫々出力している。リニアエンコーダ４ａ、４ｂか
ら出力された各信号は波形成形器４０ａ、４０ｂに夫々
導かれている。

次に、波形成形器４０ａについて第４図を参照して説明
する。第４図は波形成形器での信号処理を説明するため
の主要信号のタイミングチャートである。

波形成形Ｈ４０ａでは、リニアエンコーダ４ａからのａ
相、ｂ相信号を波形成形してＵ１信号、Ｄ□信号を生成
している他、Ｕ　ｐａ信号とり、信号とを加算したＵ。

信号を生成している。更にその上でａ相、ｂ相信号を用
いて擬似のこぎり波のアナログ位置信号Ｘ、を生成する
他、ａ相、ｂ相信号を微分処理してこれらを合成したア
ナログ速度信号Ｖ、を生成している。なお、波形成形器
４０ａにて出力されるＺ、信号はリニアエンコーダ４ａ
からのＺ信号を単に波形成形した信号である。

この波形成形器４０ａから出力される信号の中でもＵ　
ｐｍ信号、Ｄｆｉ□信号及びＺ、信号は、マイクロコン
ピュータＣに内蔵のストローク位置カウンタ５ａに、ア
ナログ位置信号ｘ１、アナログ速度信号Ｖ、は同様にＡ
／Ｄコンバータ１０４ａに、そしてＵＤ、信号はカウン
タ７０ａに夫々導かれている。

ここで、説明の都合上、ストローク位置カウンタ５ａ、
カウンタ７０ａ、Ａ／Ｄコンバータ１０４ａの機能につ
いて説明する。

但し、原則として、信号名、データ名に付されたアルフ
ァベットが大文字のときには、リニアエンコーダ４ａ、
４ｂの分解能である４００　ｇｍの分解能のピンチで量
子化されたデジタルデータを指す一方、それが小文字の
ときにはアナログデータ又は４００μｍより更に細かい
ピッチで量子化されたデジタルデータを指すものとする
。

ストローク位置カウンタ５ａは、Ｕ□倍信号Ｄ。

信号によってカウントアツプ、カウントダウンされ、Ｚ
、信号によりリセットされるように設定されている。こ
のカウントデータはリニアモータ１０ａのストローク位
置を与えるデジタル位置データＸＯＩとなる。

カウンタ７０ａは、ＵＤ、信号の立ち上がりエツジでト
リガーをかけてクロックパルス発生部１からのクロック
パルスＴ（６ＭＨｚ）をカウントするようになっている
。このカウントデータはＵｆ１ｍ信号におけるパルス間
隔の時間に対応しており、リニアモータ１０ａの速度を
与えるデジタル速度データＶ（１１となる。また、カウ
ンタ７０ａはＵＤ、信号と夕と後述する基準パルスＴ□
、との位相差をクロックパルスＴの計数結果として与え
る位相差データＰ、□も生成しでいる。

Ａ／Ｄコンバータ１０４ａはアナログ位置信号Ｘ。

を逐次Ａ／Ｄ変換してアナログ位置データＸＯＩを生成
するとともに、アナログ速度信号ｖ１を逐次Ａ／Ｄ変換
してアナログ速度位置データＶＯＩを生成するようにな
っている。

なお、波形成形器４０ｂについて、更にストローク位置
カウンタ５ｂ、カウンタ７０ｂ　、　Ａ／Ｄコンバータ
１０４ｂについても上記と全く同様であるので説明は省
略する。

従って、上記した構成によりマイクロコンピュータＣで
はりニアモータ１０ａ　、１０ｂのストローク位置、速
度の各データを常に認識することになる。

次に、マイクロコンピュータＣのソフトウェア上の機能
であるが、上記データをもとにリニアモータ１０ａ　、
　１０ｂをフィードバック制御するに必要なＰＷＭａ、
ＰＷＭｂ信号、ｐｓａ、ＰＳｂ信号等を生成する過程に
ついて説明する。

まず、マイクロコンピュータＣに内蔵のメモリには、第
３図上段に示すリニアモータ１０ａ　、　１０ｂの速度
パターンがテーブルデータとして予め格納されている。

即ち、速度テーブル部２０ａ　、２０ｂにはりニアモー
タＩＯａ　、１０ｂの速度パターンが別個に用意されて
おり、後述する基準パルスＴＲ，、、。

ＴＲｔｖｂによって別個の逐次読み出されるようになっ
ている。速度テーブル部２０ａ　、２０ｂから読み出さ
れた各データは、リニアモータｌｏａ　、１０ｂの目標
速度を与えるデジタル速度命令データＶ　Ｉ　＋、Ｖ目
となる。また、基準パルスＴ□１、ＴＩＩＥＦｌ、は、
レジスタカウンタ等であるストローク位置命令部２ａ、
　２ｂによって別個にカウントされ、これらのデータは
りニアモータ１０ａ　、　１０ｂのストローク位置命令
を与えるデジタル位置命令データＸ　ｉ　ｌ、Ｘ　ｉ　
Ｚとなる。

ところで、クロックパルス発生部１はクロックパルスＴ
を生成する部であることは既に述べたが、このクロック
パルスＴはタイマ部１０１に導入され、ここでリニアエ
ンコーダ４ａ、４ｂの１ピッチ分に相当する目標移動時
間に応じた周波数に分周され、これがリニアモータ１０
ａの速度基準となる基準パルスＴ　ＲＥ　Ｆ　ｍとなっ
ている。また、リニアモータｌＯａとリニアモータ１０
ｂとの速度比は２対■であることから、タイマ部１０１
からの基準パルスＴ　ＲＥ　Ｆ　ａは分周部１０４によ
り１／２に分周され、これがリニアモータ１０ｂの速度
基準となる基準パルスＴＲＥＦｂとなっている。

つまり基準パルスＴＲｔｒｓ、ＴＲＥＦｂの示すタイミ
ングで速度テーブル部２０ａ　、２０ｂからデジタル速
度命令データＶ　ｉ　ｌ、■１□が、同様にストローク
位置命令部２ａ、２ｂからデジタル位置命令データＸ１
、Ｘ、２が夫々読み出されると、次に説明する過程を経
て、リニアモータｌＯａ　、　１０ｂを待機状態α、加
速状態β、定速状態γ、リターン高加速状態εへと順次
的に移行させるに必要なＰＷＭａ、ＰＷＭｂ信号が生成
されるようになっている。

なお、ＰＷＭａ、ＰＷＭｂ信号とともに生成されるＰＳ
ａ、ＰＳｂ信号は、リニアモータ１０ａ１１０ｂの駆動
出力を２段階に切り換えるための信号であって、第３図
下段に示されている。これは、速度テーブル部２０ａ　
、２０ｂにデジタル速度命令データＶ０、ＶｔＺに付随
するデータとして予め格納しておき、これをデジタル速
度命令データＶｉｌ、ｖｉ□とともに読み出すか、或い
は、読み出されたデジタル速度命令データＶ　４１、ｖ
ｉｚの変化率を調べこれにより生成する方法が採られて
いる。

また、Ｆ／Ｒａ、Ｆ／Ｒｂ信号は、リニアモータｌＯａ
　、　１０ｂの正転逆転を切り換えるための信号である
が、上記した方法に準じた方法で生成される。

次に、マイクロコンピュータＣにて行われているＰＷＭ
ａ信号を生成するための基本的な方法を各状態に分けて
説明する。

ａ）待機状態α デジタル位置データＸＯＩがＯであることを確認した上
で、リニアモータ１０ａが上記初期位置に位置するとき
のアナログ位置データＸ。１に相当するｘｃと現在のア
ナログ位置データＸＯＩとを減算し、これにアナログ速
度位置データＶ。Ｉで速度フィードバックの補正をかけ
た上で、所定のサーボゲインを乗算し、このデータの大
きさに応じたパルス幅のＰＷＭａ信号を生成する。

従って、リニアモータ１０ａの原点位置決めは、時間遅
れの小さいアナログ速度フィードバック制御により行わ
れるので、高い位置決め精度が得られる。

ｂ）加速状態β デジタル位置命令データＸ　ｉ　Ｉとデジタル位置デー
タＸ　ｏ＋との偏差が小さいときには、デジタル速度命
令データＶｉｌとデジタル速度データ■。、とを減算し
、これに所定のサーボゲインを乗算し、このデータに基
づいて上記と同様にＰＷＭａ信号を生成する。

一方、デジタル速度命令データＶ　ｉ　＋とデジタル速
度データＶ　６１との偏差が大きいときには、デジタル
位置命令データＸ　ｉ　ｌとデジタル位置データＸ０１
との減算データをデジタル速度命令データＶ、Ｉで速度
フィードバックの補正をかけ、この補正されたデータに
基づいて上記と全く同様にＰ　Ｗ　Ｍ　ａ信号を生成す
る。

従って、位置偏差が大きいときでも素速く収束し、安定
したデジタル速度フィードバック制御が行われる。

Ｃ）定速状態Ｔデジタル位置命令データＸ、１とデジタル位置データＸ
ＯＩとが一致していなければ、デジタル位置命令データ
Ｘ　ｉ　Ｉとデジタル位置データＸＯＩとを減算し、こ
のデータに基づいてデジタル速度命令データｖ目を補正
する。そして補正されたデジタル速度命令データＶ　ｉ
　１とデジタル速度データＶＯＩとを減算し、これに所
定のサーボゲインを乗算して、このデータに基づいて同
様にＰＷＭａ信号を生成する。

また、デジタル位置命令データＸｉｌとデジタル位置デ
ータＸｏ＋とが一致していれば、所定のオフセットが与
えられた位相差データＰＩＥＲに基づいてデジタル速度
命令データＶ□を補正する。そして補正されたデジタル
速度命令データＶｚｌとデジタル速度データ■。１とを
減算し、これに所定のす−ボゲインを乗算し、このデー
タに基づいて同様にＰＷＭａ信号を生成する。

従って、位置偏差の大きさに応じてデジタル速度フィー
ドバック制御とＰＬＬ速度フィードバック制御とが切り
換えられ、高精度な定速度制御が行われる。

ｄ）リターン高加速状態ε デジタル速度命令データＶ、とデジタル速度データＶｏ
−とを減算し、これに所定のサーボゲインを乗算し、こ
のデータに基づいて同様にＰＷＭａ信号を生成する。そ
してデジタル位置データＸ０が１に一致したタイ旦ング
で、上記した待機状態αに移行する。

なお、ＰＷＭｂ信号を生成する方法も上記と全く同様で
あるので説明は省略する。

次に、上記したような方法でマイクロコンピュータＣに
て生成されたＰＷＭａ、ＰＷＭｂ信号、ＰＳａ、ＰＳｂ
信号等に基づいて動作する三相ドライバＢａ　、Ｂｂに
ついて図面を参照して説明する。

第６図は三相ドライバＢａのブロック構成国である。

リニアモータ１０ａにおけるホール素子１１２ａｘ、１
１２ａｙ　、１１２ａｚから夫々出力された磁極検出信
号Ｈａ４、Ｈａ−、Ｈｂ”　、Ｈｂ−、Ｈｃ−、Ｈｃ゛
は、Ｆ　／　Ｒａ信号とともに三相モータ励磁回路Ｄａ
に導かれ、ここで３相コイルｌ１ｌａを三相励磁するタ
イミングを与えるＵ。、Ｕ−信号、■。、■−倍信号Ｗ
、　、Ｗ−信号が夫々生成されるようになっている（第
１０図参照）。

これらの信号は、ＰＷＭａ信号、後述するＰＷＭ２ａ信
号（第２のパルス幅変調信号に相当する）及びＬＭＴａ
信号に基づいて、ＰＷＭパルス重畳回路Ｅａにて所定処
理され、変換された各信号はＰＷＭ駆動回路Ｆａに導か
れ、ここで３相コイル１ｌｌａに供給する三相電流が夫
々生成されるようになっている。ＰＷＭ２ａ信号はＰＳ
ａ信号に基づいたパルス幅を有する信号で、第２ＰＷＭ
パルス発生器Ｃａで生成されるようになっている。

また、ＬＭＴａ信号は３相コイル１１１ａに流れる三相
電流が許容電流値以上となったときに、ＰＷＭ駆動回路
Ｆａを強制的に停止させるための信号であって、ＰＷＭ
駆動回路ＦａからのＩＦｍ信号、ＰＳａ信号、ＰＷＭａ
信号に基づいて電流リミッタＧａにまり生成されるよう
になっている。

まず、第２ＰＷＭパルス発生器Ｃａについて詳しく説明
する。第２ＰＷＭパルス発生器Ｃａは、第７図に示すよ
うに一定周波数のクロックパルス（ＣＬＫ）を生成する
クロック発生器Ｃ１と、ＰＳａ信号とＣＬＫによりＰＷ
Ｍ２ａ信号を生成するモノマルチバイブレークであるＭ
ＭＶ回路Ｃ２から構成されている。

ＭＭＶ回路Ｃ２は第８図に示すような回路構成となって
いる。即ち、タイマ２２９のＴＲＧ端子（ＴＲＩＧＧＥ
Ｒ端子にはＣＬＫが導入されている上に１、Ｔｌ＋端子
（ＴＩＩＲＥＳＨＯＬＤ　）とＤＣ端子（ＤＩＳＣＨＡ
ＲＧＥ）　とは互いに接続され、パルス幅設定のための
抵抗ＲＴとコンデンサＣＴとが接続されており、これで
タイマ２２９がモノマルチバイブレーク動作するように
なっている。また、タイマ２２９の内部のＴｌ１Ｒ［Ｅ
ＳＨＯＬＤ電圧を外部コントロールするためとして、Ｃ
ＮＴＬ端子（ＣＯＮＴＲＯＬ　ＶＯＬＴＡＧＥ）には、
エミッタ接地されたトランジスタ２３２及びコンデンサ
ＣＤによって信号処理されたＰＳａ信号が導入されてい
る。更にその上で、タイマ２２９のＲ端子（ＲＥＳＥＴ
）には、インバータ２３４によって反転されたＰＳａ信
号が導入されており、Ｏ端子（ＯＵＴＰｔｌＴ）からは
、ＣＬ　Ｋ　ニ同期したパルスが出力され、これをイン
バータ２３５で反転させた信号がＰＷＭ２ａ信号となっ
ている。

つまりＰＳａ信号が“Ｌ′のときにはトランジスタ２３
２がオフ状態である一方、Ｒｆｉ子の入力はＨ′となる
ので、タイマ２２９は通常動作状態となり、Ｏ端子（Ｏ
［ＩＴＰＩＩＴ）からは、抵抗１１ＴとコンデンサＣＴ
の時定数に基づいて（１００ＤＬ）％のデユーティ比を
有するパルスが出力され、これがインバータ２３５で反
転され、ＤＬ％のデユーティ比を有するＰＷＭ２ａ信号
が生成されるようになっている（第９図参照）。

また、ＰＳａ信号が“Ｈｏになると、トランジスタ２３
２がオフ状態からオン状態となり、ＣＮＴＬ端子の入力
が瞬時゛Ｌ”となる一方、Ｒ端子の入力はＬ°となって
タイマ２２９がリセット状態となる。すると、０端子（
ＯＵＴＰＵＴ）からは“Ｌｏの電圧が出力され、結局、
ＰＳａ信号が“Ｈ”の間、ＰＷＭ２ａ信号のデユーティ
比は１００％となる（第９図参照）。

その後、ＰＳａ信号が“Ｈｏから“Ｌｏに立ち下がると
、Ｒ端子の人力はＩ、″から“Ｉ「に戻るとともにトラ
ンジスタ２３２がオフ状態となる。

すると、タイマ２２９の内部抵抗からＣＮＴＬ端子を介
してコンデンサＣＤに充電電流が流れ、ＣＮＴＬ端子の
人力は、零電圧から時間の経過とともにタイマ２２９の
内部のＴ　ＩＩ　ＲＥ　Ｓ　１１０　Ｌ　Ｄ電圧まで増
加し、その後、Ｔ　ＩＩ　ＲＥ　Ｓ　ＩＩ　ＯＬ　Ｄ電
圧を維持する。その結果、Ｏ端子（ＯｔｌＴＰＵＴ）か
ら出力されるパルスは、デユーティ比が０％から（１０
０ＤＬ）％まで変化し、結局、ＰＷＭ２ａ信号のデユー
ティ比は１００％からＤＬ％に変化する（第９図参照）
。その後は、上記と全く同様な動作の繰り返しで、ＰＳ
ａ信号の変化とともにＰＷＭ２ａ信号のデユーティ比が
変化する。

次に、ＰＷＭパルス重畳回路Ｅａの回路構成について第
７図を参照して説明する。

このＰＷＭパルス重畳回路Ｅａは、３人力の＾ＮＤゲー
ト２０５と２人力のＮＡＮＤゲート２０２．２０３．２
０４とから構成されている。ＡＮＤゲート２０５の人力
には、ＰＷＭ２ａ信号、ＰＷＭａ信号及びＬＭＴａ信号
が導入されている一方、ＡＮＤゲート２０５の出力は、
ＰＷＭ−Ｍａ倍信号してＮＡＮＤゲート２０２．２０３
．２０４の各入力に夫々導入されている。

また、ＮＡＮＤゲート２０２．２０３．２０４の他入力
には、Ｕ。信号、■。信号、Ｗ。信号が夫々導入されて
おり、ＮＡＮロゲート２０２．２０３．２０４の各出力
は、ＰＷＭ駆動回路Ｆａに導入されている。

ＰＷＭ２ａ信号、ＰＷＭａ信号はＡＮＤゲート２０５（
パルス重畳部に相当する）でＰＷＭ２ａ信号と重畳され
る。一方、三相モータ励磁回路Ｄａで生成されたＵ。信
号、■、信号、Ｗ、信号は、三相コイル１ｌｌａを三相
励磁するためのタイミングを与える信号であるが、ＰＷ
Ｍ−Ｍａ倍信号基づきＮＡＮＤゲート２０２．２０３．
２０４にてパルス幅変調され、パルス幅変調された信号
に基づいてＰＷＭ駆動回路Ｆａが動作するようになって
いる。更にその上で、ＬＭＴａ信号が“Ｌ”になると（
三相電流が許容電流値をオーバしたことを意味する）　
、ＡＮＤゲート２０５の出力がＬ“となり、ＮＡＮＤゲ
ート２０２．２０３．２０４が１１“のまま固定され、
ＰＷＭ駆動回路Ｆａが動作しないようになっている。

次に、ＰＷＭ駆動回路Ｆａの回路構成について説明する
。このＰＷＭ駆動回路Ｆａは、Ｘ相用のＭＯ３ＦＥＴ２
０６．２０？、Ｙ相用のＭＯ３ＦＥＴ２０８．２０９、
Ｚ相用のＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ２１０．２１１とのスイッチ
ング素子を主とした構成となっている。

アッパ側におけるＭＯ３ＦＥＴ２０６、ＭＯ３ＦＥＴ２
０８　、ＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ２１０は何れもＰチャネル型
で、これらのゲートには、ＮＡＮＤゲート２０２．２０
３．２０４の出力信号が夫々導入されている。一方、ロ
ー側におけるＭＯ３ＦＥＴ２０７　、ＭＯ３ＦＥＴ２０
９　、ＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ２１１は何れもＮチャネル型で
、これらのゲートには、Ｕ−信号、■−信号、Ｗ信号が
夫々導入されている。また、ＭＯ３ＦＥＴ２０６．２０
７の出力側には、三相コイル１１１ａのＸ相側が接続さ
れている一方、ＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ２０８．２０９　、Ｍ
ＯＳ　Ｆ　ＥＴ２１０．２１１の各出力側は、三相コイ
ル１ｌｌａのＹＳＺ相側が夫々接続されている。

つまりＰＷＭ駆動回路ＦａはＮＡＮＤゲート２０２．２
０３．２０４の出力信号等によってＭＯ３ＦＥＴ２０６
．２０７　、ＭＯ５ＦＥＴ２０８．２０９　、ＭＯ３Ｆ
ＥＴ２１０．２１１が交互にスイッチングされ、これで
リニアモータ１０ａの可動子１１ａに供給する三相電流
を調節する、言い換えると、リニアモータｌｏａの駆動
出力を調整するようになっている。

なお、三相コイル１１１ａは、第７図に示すように、可
動子１１ａ　、ｌｌａにおけるＸ相コイル１ｌｌａｘ　
、　１１ｔａｘ　、　Ｙ相コイル１ｌｌａｙ　、１ｌｌ
ａｙ　、　Ｚ相コイル１１１ａｚ　、　ｌ１ｌａｚの各
々を直列接続した上で、これらを全体としてＹ結線とし
たような結線となっている。これによりリニアモータ１
０ａの可動子１１ａ　。

１１ａに発生する推力を等しく採ることができる。

次に、電流リミッタＧａの回路構成について第７図を参
照して説明する。

Ｘ相コイル１ｌｌａｘ　、　Ｙ相コイル１ｌｌａｙ　、
　　Ｚ相コイル１ｌｌａｚに流れる相電流の大きさは、
ＰＷＭ駆動回路Ｆａに接続された電流−電圧変換用の抵
抗Ｒｓによって夫々検出されるようになっており、この
抵抗Ｒｓの両端電圧が１□信号となっている。

このＩＦｌｌ信号はコンパレータ２１９のマイナス入力
に導入されている。

コンパレータ２１９のプラス人力には、抵抗Ｒｃとコン
デンサＣｃが接続されているが、このプラス入力の基準
電圧Ｖ　ｒｅｆはＰＳａ信号に応じて２段階に切り換え
られるようになっている。即ち、コンパレータ２１９の
プラス入力には、アナログスイッチ２２３のコモン側が
接続されており、この−吉例接点には、抵抗Ｒａを介し
て電源に接続されている一方、他方側接点には、抵抗Ｒ
ｂ、ＬＰＦ２２６（ローパスフィルタ）が接続されて、
ＰＷＭ２ａ信号が導入されるようなっている。

なお、コンパレータ２１９の出力が上記したＬＭＴａ信
号であって、若干のヒステリシス特址を持たせるべく、
コンパレータ２１９には正帰還抵抗Ｒｆが設けられてい
る。

アナログスイッチ２２３はＰＳａ信号に応じて動作する
ようになっており、ＰＳａ信号がＨ”のときは、抵抗Ｒ
ａ側に選択され、このとき基準電圧はＶｒｅｆ　ｉ−ｒ
　（Ｒｃ／（Ｒａ　＋Ｒｃ）　）　　・Ｖｃｃとなる。

但し、Ｖｃｃは電源電圧である。

一方、ＰＳａ信号が“Ｌｏのときは、抵抗Ｒｂ側に選択
され、このときの基準電圧はＶｒｅｆξ（Ｒｃ／　（Ｒ
ｈ　＋　Ｒｃ）　）　　・Ｖｆとなる。但し、Ｖｆは、
ＰＷＭ２ａ信号の電圧がＬＰＦ２２６の時定数に応して
０〜Ｖｃｃまで変化し、この過程でのＬＰＦ２２６の出
力電圧である。

つまりＰＳａ信号が“Ｈ’の状態で、ＩＦ１１信号の電
圧がＶｒｅｆ　’＝　（Ｒｃ／（Ｒａ＋Ｒｃ）　）　−
Ｖｃｃを超えると、ＬＭＴａ信号が“Ｈ’から“Ｌｏに
変化する。すると、ＰＷＭ駆動回路Ｆａが強制的に停止
される訳になるが、このときの三相電流の大きさ、言い
換えると、電流許容値Ｉ□８は次のようになる。

■□、’、　　（Ｒｃｉｃｃ）／　　（（Ｒａ＋Ｒｃ）
　　・Ｒｓ）一方、ＰＳａ信号が“Ｌｏの状態で、ＩＦ
ＩＩ信号の電圧がＶｒｅｆ　！＝ｉ（Ｒｃ／（Ｒａ＋ｆ
？ｃ）　）　　・Ｖｆを超えると、ＬＭＴａ信号が上記
と同様に“Ｈ′から′Ｌ”に変化する。このときの三相
電流の電流許容値１’＋ｓｓつは次のようになる。

１　’　、、、　’＝　（Ｒｃ　・Ｖｆ）／　（（Ｒａ
＋Ｒｃ）　　・Ｒｓ）ここで、Ｒａ５Ｒｂの各抵抗値は
Ｒａ＞Ｒｂであり、且つ、リニアモータ１０ａが定速度
駆動、高加速度駆動と交互に切り換えられても、双方の
サーボ特性が低下しないような値に設定されている。

なお、上記した一連の説明は第７図に示すリニアモータ
ＩＯａの駆動を制御する回路についてであったが、リニ
アモータ１０ｂについても全く同様であるので説明は省
略する。

以上のように構成された直線駆動装置による場合には、
次に述べるメリットが得られる。

■マイクロコンピュータＣにより生成されたＰＳａ、Ｐ
Ｓｂ信号と第２パルス発生器Ｃａ、Ｃｂにより生成され
たＰＷＭ２　ａ、ＰＷＭ２　ｂとをＰＷＭパルス重畳回
路Ｅａ、Ｅｂにて重畳し、重畳されたＰＷＭ−Ｍａ、Ｐ
ＷＭ−Ｍｂ倍信号よってＰＷＭ駆動回路Ｆａ、Ｆｂの駆
動出力を夫々切り換えるものである。マイクロコンピュ
ータＣにより生成されたＰＷＭａ、ＰＷＭｂ信号のデユ
ーティ比をＤｐ、ＰＷＭ２ａＳＰＷＭ２ｂのデユーティ
比をＤ２とすると、ＰＷＭ−Ｍａ、ＰＷＭ−Ｍｂ倍信号
デユーティ比ＤｍはＤｐＸＤ２となる。

つまり直線駆動装置のソフトウェアやハードウェアに大
きな設計変更を加えることなく、ＰＷＭ駆動回路Ｆａ、
、Ｆｂの人力信号であるＰＷＭ信号の分解能を小さくす
ることができる。例をあげて説明すると、２０ＫＨｚ、
８ビツト、０ＯＨ−ＦＦＨの変化によりデユーティ比Ｄ
ｐが０〜１００％と変化するＰＷＭａ、ＰＷＭｂ信号に
、１０ＫＨｚ、デユーティ比Ｄ２＝３０％のＰＷＭ２ａ
、ＰＷＭ２ｂを重畳することにより得られるＰＷＭ−Ｍ
ａ、ＰＷＭ−Ｍｂ倍信号デユーティ比Ｄｍの変化は０〜
３０％であり、マイクロコンピュータＣの有効ビット数
は、重畳後のＰＶ／Ｍ−Ｍａ、ＰＷＭ−Ｍｂ信号にも受
は継がれ、高精度のサーボ制御が可能となる。

■リニアモータ１０ａ　、１０ｂが高加速度駆動から定
速度駆動に切り換えられて、その駆動出力が急激に小さ
くなっても、ＰＷＭ　２　ａ　、　ＰＷＭ　２　ｂのデ
ユーティ比が時間の経過とともに上記ＤＬ％まで低下す
るようになっているので、これによりサーボ特性の安定
化を図ることができる。

■また、リニアモータ１０ａ　、　１０ｂにおける三相
電流を検出し、これにリミッタをかけるようになってい
るので、サーボ特性の安定を図ることができる。

■リニアモータ１０ａ　、１０ｂが高加速度駆動、定速
度駆動と交互に切り換えられるに応してリミッタ値が可
変にされることにより、モータ駆動出力の切換量の拡大
を図ることができるとともに、サーボ特性の向上を図る
ことができる。

従って、本実施例にかかる直線駆動装置は、複写機の高
速化に非常に適すことから高性能であることはもとより
、従来に比較して極めて実用的で有効な装置となる。

なお、本発明にかかる直線駆動装置は複写機だけの適用
に止まらず、プリンタ等にも通用し得るものである。ま
た、移動対象は一つでもかまわないことは勿論である。

〈発明の効果〉以上、本発明にかかる直線駆動装置による場合には、駆
動制御部にて生成された出力切換信号と第１のパルス幅
変調信号とをパルス重畳部で重畳し、重畳された信号に
より直線駆動部が動作するような構成となっているので
、第１のパルス幅変調信号の１ビツトあたりの重みを高
く設定することなく、高加速度駆動時だけでなく定速度
駆動時においても高精度な速度制御を行うことができる
。

従って、装置の高速化が更に進んでも、速度変動が大き
くなったり或いは騒音を発したするようなこともなくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１０図は本発明にかかる直線駆動装置の一
実施例を説明するための図であって、第１図は直線駆動
部の斜視図、第２図は第１、第２ミラーベースの側面図
、第３図はＰＳａ、ＰＳｂ信号のタイミングチャートと
ともにリニアモータの速度パターンを示す図、第４図は
マイクロコンピュータの周辺のブロック構成図、第５図
（ａ）、（ｂ）はフィード方向、リターン方向における
波形整形器の動作を説明するための主要信号のタイミン
グチャート、第６図、第７図は三相ドライバのブロック
構成国、回路構成図、第８図は三相ドライバにおける第
２ＰＷＭ発生器の部分電気回路図、第９図は第２ＰＷＭ
発生器の動作を説明するための信号等のタイミングチャ
ート、第１０図（ａ）、（ｂ）はフィード時、リターン
時の三相ドライバにおける三相モータ励磁回路の動作説
明を行うための主要信号のタイミングチャートである。第１１図は従来の直線駆動装置を説明するための図であ
って、リニアモータ制御回路のブロック図である。１０ａ、１０ｂ　　・・・リニアモータＣ・・・マイク
ロコンピュータａａａａ三相ドライバ第２パルス発生器ＰＷＭパルス重畳回路ＰＷＭ駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）移動対象を定速度運動と高加速度運動とを繰り返
して直線駆動する直線駆動部と、前記移動対象のストロ
ーク位置を検出し、当該検出結果を位置データとして出
力する位置検出部と、予め用意された前記移動対象の速
度パターンに関するデータを逐次読み出し、読み出され
たデータに基づいて前記直線駆動部の駆動出力を切り換
えるタイミングを２値化で示す出力切換信号を生成し、
と同時に前記読み出されたデータと前記位置データとを
比較して前記移動対象を速度制御するための第１のパル
ス変調信号を生成する駆動制御部と、前記出力切換信号
に応じたパルス幅を有する第２のパルス幅変調信号を生
成する第２パルス幅変調信号発生部と、前記第１のパル
ス変調信号と第２のパルス幅変調信号との論理積を行う
パルス重畳部と、パルス重畳部の出力信号に基づいて前
記直線駆動部に供給する電力を調節するパルス幅変調駆
動部とを具備していることを特徴とする直線駆動装置。