JPH03203583A - スキャナ制御装置 - Google Patents

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、電子写真装置、ファクシミリ等の画像形成装
置において、原稿を露光走査するスキャナ光学系の駆動
制御を行うスキャナ制御装置に関し、より詳細には、駆
動モータの速度整定時間を短縮し、且つ、速度ムラを低
減するスキャナ制御装置に関する。

〔従来の技術〕

電子写真装置、ファクシミリ等の画像形成装置において
、画像情報を正確に複写（或いは、再現）するためには
、安定した速度（定常速度）でスキャナ光学系を移動さ
せ、露光走査を実行することが重要であり、また、様々
な複写倍率での複写処理を可能とするために、該複写倍
率に対応した定常速度でスキャナ光学系を移動すること
も必要である。スキャナ制御装置は、このスキャナ光学
系の移動を制御するものであり、より具体的には、スキ
ャナ光学系を駆動する駆動モータの回転制御を行うもの
である。

駆動モータは回転速度が停止状態から複写倍率に対応し
た定常速度に達して安定するまでの速度整定時間ができ
るだけ短く、且つ、回転速度の速度安定性が高いこと（
換言すれば、速度ムラが小さいこと）が望ましく、−船
釣に、ＤＣサーボモータが使用されている。

一方、スキャナ制御装置の制御方法としては、近年のマ
イコン技術の発達により、デジタル演算によってＰＩＤ
制御を実現するダイレクトデジタルコントロールが実用
化されている。

ＰＩＤ制御の動作パラメータには、比例ゲインに２．積
分ゲインに、、微分ゲインｋｄの３つがあり、前述した
駆動モータの速度整定時間と速度ムラは、積分ゲインに
□に対して相関関係（トレードオフの関係）がある。例
えば、第４図（ａ）の駆動モータ速度ｖ１と時間ｔのグ
ラフ、及び、第４図い）の駆動モータ印加電圧Ｕヨと時
間ｔのグラフに示すように、積分ゲインに、を大きな値
に設定した場合、目標速度ｖ、　　（プロセス速度÷複
写速度）に対する速度ムラは小さくなるが、ハンチング
が生して速度整定時間Ｔが長くなる。一方、第５図（ａ
）、　（ｂ）に示すように、積分ゲインに、を小さな値
に設定した場合、・速度整定時間Ｔは小さくなるが、目
標速度Ｖ、に対する速度ムラが大きくなる。このため、
積分ゲインに、は速度整定時間Ｔ及び速度ムラの両方を
考慮して妥協点の値に定めることが多い。

第６図は、ＰＩＤ制御の動作を説明するためのフローチ
ャートを示す。スキャナ制御装置は、スキャナ動作のス
タート信号を入力すると、積分項Ｓ１及び速度誤差ｖ１
のイニシャライズを行う（６０１）。駆動モータの回転
数に同期したエンコーダパルスを計測し、該計測結果か
ら実際のモータ速度Ｖ、を算出する（６０２）。次にモ
ータの目標速度ｖｒから実際のモータ速度Ｖ。を減算し
、速度誤差ｖ０を求める（６０３）。積分項Ｓ、に速度
誤差ｖｅを加えて積分した値を新たな積分項Ｓ８としく
６０４）、速度誤差Ｖ、に速度誤差ｖ、゛を加えて微分
した値を微分項り、とし、更に、速度誤差Ｖ、を速度誤
差ｖ＠′に代入する（６０５）。その後、速度誤差Ｖ、
に比例ゲインｋｐを乗じたものと、積分項Ｓ８に積分ゲ
インｋ、を乗じたものと、微分項Ｄ８に微分ゲインｋｄ
を乗じたものとを加算してモータ印加電圧Ｕカとしく６
０６）、該モータ印加電圧ｕ５に基づいて、Ｐ　ＷＭ　
（Ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パ
ルス幅変調）ジェネレータから相当するＰＷＭパルスを
出力する（６０７）。上記のステップ６０２から６０７
の動作をスキャンが終了するまで繰り返す（６０８）。

ここで、ｋｐ、に＝、ｋａの値を「０」以外に設定した
場合は、ＰＩＤ制御となり、例えば、ｋ、の値を「０」
とした場合はＰＩ制御となる（基本的にはＰＩＤ制御で
ある）。

尚、電子写真装置の駆動モータを制御するときは、スキ
ャン速度に誤差があると、複写画像が伸び縮みしてしま
うため、定常速度誤差（速度ムラ）をなくすために積分
要素を省略することはできない。

一方、実開昭６１−６３０９９号公報の複写機の駆動制
御装置に示されるように、ＤＣサーボモータに流れる電
流を制限する電流制限回路の電流制御値を、ＤＣサーボ
モータの起動時と定常制御回転時とで変化させるものが
提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のスキャナ制御装置によれば、速度
整定時間と速度ムラが積分ゲインに８に対してトレード
オフの関係にあるため、積分ゲインｋ、を両方の妥協点
の値に定めており、速度整定時間の短縮及び速度ムラの
低減が必ずしも充分でないという問題点があった。

また、実開昭６３Ｌ−６３０９９号公報の複写機の駆動
制御装置に示されるように、例えば、積分ゲインに、を
、ＤＣサーボモータの起動時と定常制御回転時とで変更
することは可能であるが、第７図（ａ）、　（ｂ）に示
すように、積分ゲインｋ、変更時にＰＩＤ制御において
、ＤＣサーボモータに加える電圧が不連続に大きく変化
してしまうため、モータ回転数が乱されてしまい、却っ
て速度整定時間が延びてしまうという問題点があった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、速度整定
時間を短縮し、且つ、速度ムラを低減することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するため、スキャナ光学系を
往復動方向に駆動するモータと、モータの回転数に同期
したパルスを発生するパルス発生手段と、パルス発生手
段の発生したパルス間隔を計測するパルス計測手段と、
パルス計測手段の計測結果、及び、比例ゲイン、積分ゲ
イン、微分ゲインに基づいて、モータに印加する印加電
圧を制御するＰＩＤ制御手段とを備え、ＰＩＤ制御手段
は、モータの回転起動時と定常制御回転時とて積分ゲイ
ンの変更を行い、且つ、積分ゲインの変更時に積分項を
変更するスキャナ制御装置を提供するものである。

〔作用〕

本発明のスキャナ制御装置において、パルス計測手段は
パルス発生手段から出力されたモータの回転数に同期し
たパルスの間隔を計測する。ＰＩＤ制御手段は、該計測
結果、及び、比例ゲイン。

積分ゲイン、微分ゲインに基づいて、モータに印加する
印加電圧を演算し、該演算結果に基づいてモータの回転
を制御する。このと・き、ＰＩＤ制御手段は、モータの
回転起動時と定常制御回転時とで積分ゲインの変更を行
い、且つ、積分ゲインの変更時に積分項を変更する。

〔実施例〕

以下、本発明のスキャナ制御装置を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明のスキャナ制御装置の一実施例の制御ブ
ロック図を示し、スキャナ光学系（図示せず）を往復動
方向に駆動するスキャナモータ１０１と、スキャナモー
タ１０１の回転数に同期したパルスを発生するエンコー
ダ１０２と、エンコーダ１０２の発生したパルス間隔を
計測し、該計測結果、及び、比例ゲインｋｐ＋積分ゲイ
ンに８．微分ゲインに４に基づいて、モータに印加する
印加電圧ｕ１を演算する制御部１０３と、制御部１０３
で求めた印加電圧Ｕイに基づいて、スキャナモータ１０
１の電圧を可変するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　
ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）ジェネレータ１
０４及びＨ型ドライバ１０５とから構成される。尚、本
実施例ではスキャナモータ１０１への印加電圧をＰＷＭ
パルスのデユーティ−（オン時間比率）を変えることに
より調整しており、これによりフィードバンク制御を実
現している。

以上の構成において、第１図、及び、第２図の制御部１
０３によるＰＩＤ制御のフローチャートを参照してその
動作を説明する。

制御部１０３は、スキャナ動作のスタート信号を人力す
ると、積分項Ｓ８．積分ゲインに、。

及び、速度誤差ｖ＠′のイニシャライズ（詳細は省略す
る）を行う（２０１）。スキャナモータ１０１の回転に
伴い、エンコーダ１０２から制御部１０３ヘエンコーダ
パルスが人力される。

制御部１０３はエンコーダパルスを計測し、該計測結果
から実際のモータ速度ｖ１を算出する（２０２）。次に
モータ速度Ｖ、に基づいて、スキャナモータ１０１が定
常速度域（目標速度ｖｒを越えた所定の範囲）に入った
か否か判定しく２０３）、定常速度域でなければステッ
プ２０６へ進む、定常速　度域に達・している場合は、
次式を用いて積分項　Ｓ８．、−を演算し、Ｓ　ｉｎａ
ｗを３１に代入して積分項Ｓｉの変更を行い（２０４）
、ｋ、、、−をに□に代入して積分ゲインに、の変更を
行う　（２０５）。

ｋ。

ステップ２０６では、モータの目標速度ｖｒから実際の
モータ速度Ｖ。を減算し、速度誤差Ｖ。

を求める。次に、積分項Ｓ、に速度誤差ｖ８を加えて積
分した値を新たな積分項Ｓ８としく２０７）、速度誤差
Ｖ、に速度誤差ｖ、′を加えて微分した値を微分項り、
とし、更に、速度誤差ｖ８を速度誤差ｖｅ′に代入する
（２０８）。その後、速度誤差ｖ８に比例ゲインｋｐを
乗じたものと、積分項Ｓ、に積分ゲインに、を乗じたも
のと、微分項Ｄ、に微分ゲインｋｄを乗じたものとを加
算してモータ印加電圧Ｕ、としく２０９）、該モータ印
加電圧Ｕ、に基づいて、ＰＷＭジェネレータ１０４から
相当するＰＷＭパルスを出力する（２１０）。上記のス
テップ２０２から２１０の動作をスキャンが終了するま
で繰り返す（２１１）。

第３図は、前述したフローチャートに基づいてＰＩＤ制
御を行った結果を示し、スキャナモータ１０１の回転速
度が定常速度域に入った時に積分ゲインに、を変更し、
積分項Ｓ、を積分ゲインｋ、に応じて変更することによ
り、ハンチングを生じることなく、単に積分ゲインに、
を変更する場合（第７図参照）に比較して速度整定時間
Ｔを短くすることができ、更に、定常速度域では積分ゲ
インに、を速度ムラ重視の値に設定しているので、速度
ムラを低く抑えることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のスキャナ制御装置は、ス
キャナ光学系を往復動方向に駆動するモータと、モータ
の回転数に同期したパルスを発生するパルス発生手段と
、パルス発生手段の発生したパルス間隔を計測するパル
ス計測手段と、パルス計測手段の計測結果、及び、比例
ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインに基づいて、モータに
印加する印加電圧を制御するＰＩＤ制御手段とを備え、
ＰＩＤ制御手段は、モータの回転起動時と定常制御回転
時とで積分ゲインの変更を行い、且つ、積分ゲインの変
更時に積分項を変更するようにしたため、速度整定時間
を短縮し、且つ、速度ムラを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスキャナ制御装置の一実施例を示す制
御ブロック図、第２図は制御部のＰＩＤ制御を示すフロ
ーチャート、第３図は本発明のスキャナ制御装置による
ＰＩＤ制御の結果を示すグラフ、第４図（ａ）は積分ゲ
インに、を大きな値に設定した場合の駆動モータ速度Ｖ
、と時間ｔのグラフ、第４図（ｂ）は積分ゲインに、を
大きな値に設定した場合の駆動モータ印加電圧Ｕ、と時
間ｔのグラフ、第５図（ａ）は積分ゲインｋ、を小さな
値に設定した場合の駆動モータ速度ｖ１と時間ｔのグラ
フ、第５図（ｂ）は積分ゲインに、を小さな値に設定し
た場合の駆動モータ印加電圧ｕ１と時間ｔのグラフ、第
６図は従来のＰＩＤ制御の動作を説明するためのフロー
チャート、第７図（ａ）、　（ｂ）は積分ゲインに、を
ＤＣサーボモータの起動時と定常制御回転時とで変更し
た場合、駆動モータ速度Ｖ１と時間を及び駆動モータ印
加電圧ｕ１と時間ｔの関係を示すグラフである。 符号の説明 １０１−−−−−スキャナモータ １０２−−−−−一エンコーダ　１０３１０４−−−−
−−　Ｐ　Ｗ　Ｍジェネレータ１０５・−・−・−Ｈ型
ドライブ 制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿を露光走査するスキャナ光学系の駆動制御を
   行うスキャナ制御装置において、前記スキャナ光学系を
   往復動方向に駆動するモータと、 前記モータの回転数に同期したパルスを発生するパルス
   発生手段と、 前記パルス発生手段の発生したパルス間隔を計測するパ
   ルス計測手段と、 前記パルス計測手段の計測結果、及び、比例ゲイン、積
   分ゲイン、微分ゲインに基づいて、前記モータに印加す
   る印加電圧を制御するＰＩＤ制御手段とを備え、 前記ＰＩＤ制御手段は、前記モータの回転起動時と定常
   制御回転時とで前記積分ゲインの変更を行い、且つ、前
   記積分ゲインの変更時に積分項を変更することを特徴と
   するスキャナ制御装置。
2. （２）前記請求項１において、 前記積分項の変更は、次式、 Ｓ＿１＝Ｓ＿０＋Ｋ＿０／Ｋ＿１ Ｓ＿０：変更前の積分項 Ｓ＿１：変更後の積分項 Ｋ＿０：変更前の積分ゲイン Ｋ＿１：変更後の積分ゲイン に基づくことを特徴とするスキャナ制御装置。