JPH0332382A - 光学系制御装置 - 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］ 本発明は光学系の制御を行う光学系制御装置に関し、よ
り詳細には複写機等に利用される光学系の移動速度の制
御を正確に実行する光学系制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第７図は原稿台固定方式を採用した複写機の光学系構成
を示している。この方式にあっては、原ｆ高７００を載
置するコンタクトガラス７０１と該コンタクトガラス７
０１の下にば５　コンタクトガラス７０１上に載置され
ている原稿内容を光学走査するスキャナ光学系７０２と
、該スキャナ光学系７０２が原稿７００に対して光学走
査したことにより発生した情報光を結像する結像レンズ
７０３と、該結像レンズ７０３からの光を所定方向へ導
くミラー７０４と、防塵ガラス７０５と該防塵ガラス７
０５を通過して原稿内容に応した情報光により露光処理
が実行される感光体トラム７０６とを有する。

また、上記スキャナ光学系７０２は、原稿に列して光を
照射する照明光源７０７と、該照明光源７０７からの光
を反射し、光を原稿７００方向にのみ集光させる反射板
７０８と、前記照明光源７０７からの光がコンタクトガ
ラス７０１」二の原稿７００を照射し、その反射光を所
定方向へ導くミラー７０９とを有する第１スキヤナ７１
０と。

該【ラーマ０９からの反射光を前記結像レンズ７０３方
向に導くくターフ１１と、ミラー７１２とを有する第２
スキヤナ７１３とから構成されている。

第８図は、上記スキャナ光学系７０２を駆動させる駆動
系構成を示す。

」−記第１スキャナ７１０と第２スキヤナ７１３を、光
学走査中に原稿７００からの反射光路長が変化しないよ
・うに、２：１の速度比で復動駆動させるサーボモーフ
（直流モータ）８００と、該サーボモータ８００に張架
されたスキャナワイヤ８０１とを有し、更に装置本体の
所定位置にはスキャナ光学系７０２の基準位置において
、該スキャナ光学系７０２の位置を検出するための反射
型フォトインターラブターによって構成されているスキ
ャナボームポジションセン４Ｊ（以下１１　Ｐセンサと
いう）８０２と、−ト記第１スキャナ７１０に設置され
、該第１スキヤナ７１０が　ＨＰセンサ８０２に到達し
たとき、該）−Ｔ　Ｐセンサ８０２の光を遮蔽すること
により該センサ８０２をＯＮさせ前記第１スキヤナ７１
０がホームポジションに到達したことを検出するための
１１　Ｐセンサ遮蔽板８０３と、前記サーボモータ８０
０の回転に同期してパルス信号を発生させるエンコーダ
８０４と該エンコーダ８０４からのパルス信号を割込信
号として入力し１割込信号の時間間隔からサーボモータ
８００の回転速度を計測し、目標速度との差をもとに比
例積分制御を実行し、この結果に応した操作量をサーボ
モータ８００に出力してサーボモータ８００の回転速度
を制御する制御部８０５とを有する。

以」二の構成において、第７図においてスキャナ光学系
７０２が実線で示されているホームポジションからサー
ボモータ８００の駆動によりスキャナワイヤ８０１を介
してスキャナ光学系７０２が右方向に走査駆動されてコ
ンタクトガラス７０１上の原稿７００の面を露光走査す
る。また第７図中二点鎖線で示す第１スギヤナ７１０及
び第２スキヤナ７１３の位置は往動動作の最大移動位置
を示し、原稿７００に対する露光走査が終了したスキャ
ナ光学系７０２は再びホームポジションに向けて復動動
作を行・うことになる。

即ち、第１スキヤナ７１０に設置されたＨ　Ｐセンサ遮
蔽板８０３がＨＰセンサ８０２を横切った時点で、ＨＰ
全センサ蔽板８０３がＨＰセンリ′８０２からの光を遮
蔽し、制御部８０５ばそのＩ］Ｐセンサ８０２からの検
出信号を入力して、内部処理し、その後サーボモータ８
００へ制御信号を出力してサーボモータ８００の回転方
向を逆転（スキャナ往動方向）から正転（スキャナ復動
方向）に切り換えることによりスキャナ光学系７０２を
オーバーラン位置からホームポジションに戻す。

また、第９図に示すようにスキャナ光学系７０２の復動
動作ば、−船釣に往動動作よりも高速にて駆動され、ホ
ームポジションに近づくにつれて減速制御が実行される
。

ここで、スキャナ光学系７０２の移動速度ムラを減少さ
せて、目標速度に対してなるべく正確な制御を行うため
には、エンコーダ８０４からのエンコーダ出力の分解能
をなるべく高めればよく具体的にはサーボモータ８００
の１回転当たりのエンコーダクロック数をなるべく多く
して比例積分制御の回数を増加させれば良い。

しかしながら、スキャナ光学系７０２の移動速度は複写
倍率の違いや、往動時と復動時なとで異なり、制御部８
０５による割り込み処理時間よりスキャナ光学系７０２
の移動速度が早く、エンコーダ８０４からのコエンコー
ダクロ・ンクによる割り込みの時間間隔が短い場合には
スキャナ光学系７０２に対する正常な制御が実行するこ
とができなくなるとい・う不具合がある。

これを解決するために、従来の方式にあっては。

スキャナ光学系７０２の諸動作の中で１番移動速度が速
くなるときの割込時間間隔よりも制御部８０５による割
り込み処理時間が長くなるようにエンコーダ８０４の分
解能を決定していた。

しかしながら、この方式↓こあっては、スキャナ光学系
７０２の移動速度か遅いときには１割り込み時間間隔が
長くなるため、制御卸稍度が低下し。

スキャナ光学系７０２の移動速度ムラが発生ずるという
不具合があった。

上記の問題点を解決するために１例えばスキャナ光学系
７０２の移動速度の目標値に応じてエンコーダクロック
の分解能を変化させて、サーボモータの回転ムラを最小
限に抑える方式が提案されている（特開昭６３−６９４
７６号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、スキャナ光学系７０２の実際の移動速度
は、外乱やスキャナ光学系７０２の移動開始時に発生し
易いオーバーシュートなどの原因により移動速度の目標
値と常に同じであるとは限らないため、」−記のスキャ
ナ光学系７０２の移動速度の目標値のみを基準としてエ
ンコーダクロックの分解能を変化させる方式にあっては
、光学スキャナ７０２の実際の移動速度が、その移動速
度の目標値よりも速いような場合にあっては、従来の方
式と同様に正常な制御が実行されない恐れがある。

特に、原稿台を移動することによって原稿に対する露光
処理を行う原稿台移動方式の複写機にあっては、外乱を
受は易い原稿台の移動速度を制御するために正常な制御
ができなくなる恐れが強い。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、光学系の移
動速度に関係なく、最適な分解能で速度制御を実行する
ことができ、光学系の速度ムラを最小限に抑えて光学系
の制御が常に正常に行えるように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に、前記エンコーダ
からのパルス信号を制御部に対する割込信号として入力
し１割込信号の時間間隔から前記サーボモータの回転速
度を計測し、前記計測結果に応じて前記サーボモータの
回転速度を制御する光学系制御装置において、前記サー
ボモータの回転速度を制御する前記制御部への割込処理
の処理内容を、前記割込信号の時間間隔から計測する前
記サーボモータの回転速度に応じて変化させる光学系制
御装置を提供するものである。

〔作用］ 本発明による光学系制御装置は、エンコーダからの割込
信号の時間間隔と１割込処理に要する時間とを比較し１
割込処理時間が不充分なとき、サーボモータに対する比
例積分制御を実行せず７反対に前記割込処理時間が充分
なとき、前記サーボモータに対する比例積分１ｉ制御を
実行する。

〔実施例〕

以下２本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。

第１図は、スキャナ光学系の制御回路の構成を示す説明
図である。

このスキャナ光学系制御回路は、制御手段としての制御
部１００（例えば、μＰＤ７８１．ＩＧマイクロコンピ
ュータ）と、計測手段としてのプログラマブル・インタ
ーバル・タイマー１０　］、　（例えば、μＰＤ８２５
３Ｃ）と、該プログラマブル・インターバル・タイマー
１０１に対してクロシフ信号を出力する発振器１０７と
１スキヤナ光学系（図示せず）を搬送するためのサーボ
モータ１１０と、該サーボモータ１１０の回転方向を制
御するため、前記制御部１００とサーボモータ１１０と
の間に介在しているトランジスタ１１２トランジスタ１
１３．１−ランジスタ１１．４．．トランジスタ１１５
と、前記サーボモータ１１０に接続され、サーボモータ
１１０の回転量及び回転方向に応じて位相の異なる２つ
のパルス信号（Ａ相エンコーダパルスＥＮＣＡとＢ相エ
ンコーダバ０ ルスＥＮＣＢ）を出力するパルス発生手段としてのロー
タリー・エンコーダ１１１と、前記光学系がホームポジ
ションにあるか否かを検出し、その検出結果を制御部１
００に出力するＨ　Ｐセン゛す′１０６とを有する。ま
た、１０２．１０３はハンファであり、１０４ばフリッ
プ・フロップであり１０５は制御部１００に対する発振
器であり。

１．０８．１０９は前記プじｌグラマプル・インターバ
ル・タイマー１０１からの出力を前記）・ランジスク１
１４，１１５に対してデー１へするゲート回路である。

以上の構成において、以下その動作・制御方式を説明す
る。

上記スキャナ光学系を搬送するサーボモータ１１０ば、
制御部１００に接続されている駆動用トランジスタ１１
２，１１３．１１／１．．１１５によってその回転方向
を駆動制御される。具体的には、トランジスタ］、１２
．ｉ１４がＯＮ状態にあり、トランジスク１１３，１１
５がＯＦＦ状態にあるとき、サーボモータ１１０に対し
て時計方向（ＣＷ）に回転するための電流が供給され、
逆にトランジスタ１１２，１．１４がＯＦＦ状態にあり
トランジスタ１１３，１．１５がＯＮ状態にあるとき　
サーボモータ１１０に対して反時計方向（ＣＣＷ）に回
転するための電流が供給される。上記のようにサーボモ
ータ１１０が時計方向（ＣＷ）に回転すると、スキャナ
光学系は往動し、逆にサーボモータ１１０が反時計方向
（ＣＣＷ）に回転すると、スキャナ光学系は復動するこ
とになる。

即ち７制御部１００の出力ＰＦ６がＬレヘルでＰＦ７が
Ｈレヘルのとき、サーボモータ１１０は時計方向（ＣＷ
）に回転し１反対に制御部１００の出力ＰＦ６がＩ］レ
ベルで、ＰＦ７がＬレベルのとき　は反時計方向（ＣＣ
Ｗ’）に回転する。

一方、プログラマブル・インターバル・タイマー１０１
の出力であるＯ　Ｕ　Ｔ　１ばゲート回路１０９によっ
てＯｔＪ　Ｔ　ＩがＬレベルの間（ｔｏ、、）だけ７　
トランジスタ１１４をＯＮ状態に設定するため、ｔｏｆ
ｉ（ＰＷＭ制御の○Ｎ時間）に比例した電流がサーボモ
ータ１１０に供給され、その回転速度が制御される。

反対にＰＦ７がＬレヘルときは５　トランジスタ１１３
がＯＮ状態に設定され、同様にゲーＩ・回路１０８を介
してトランジスタ１１５がＯＮ状態に設定されるためサ
ーボモータ１１０は逆方１ｉｊｌに回転し、その回転速
度が制御される。

また上記したようにサーボモータ１１０に接続されてい
るロータリー・エンコーダ１１１ば２　サーボモータ１
１０の回転量及び回転方向に応じて位相の異なる２つの
パルス信号、即ち、Ａ相エンコーダパルスＥＮＣＡと、
Ｂ相エンコーダパルスＥＮＣＢとを発生ずる。

前記サーボモータ１１０の正転成いは逆転は上記Ａ相エ
ンコーダパルスＥＮＣＡとＢ相エンコーダパルスＥＮＣ
Ｂとの位相差が異なることから検出される。その原理を
第２図に示す。通常２相のパルスは第２図に示すような
タイミングで出力され、Ａ相エンコーダパルスＥＮＣＡ
を基準とすれば、正転のときＢ相エンコーダパルスＥＮ
ＣＢとの位相差は９０°となる。反対に逆転のときば３ ２７０°となり、これによって正転１逆点の判別が可能
となる。

この動作を第１図に基づいて説明すると、Ａ相エンコー
ダパルスＥＮＣＡ及びＢ相エンコーダパルスＥＮＣＢば
、バッファ１０２，１０３を通過した後、フリップフロ
ップ１０４に入力される。

このフリップフロップ１０４はＤ（遅延）フリップフロ
ップであるから、その８！！能によりＡ相エンコーダパ
ルスＥＮＣＡ、Ｂ相エンコーダパルスＥＮＣＢが第２図
に示すようなタイミングであれば　正転のとき、フリッ
プフロシブ１０４のＱ端子がＨレヘルになり、逆転のと
きはＱ端子がＬレヘルになる。これが制御卸部１００の
ＰＣ７端子に入力され、サーボモータ１１０の正転、逆
転の判別が実行される。ここにおいて、バッファゲート
１０２．１０３は各入力部のＲ−Ｃ回路と共に波形整形
の機能を持っている。

また、上記Ａ相エンコーダパルスＥＮＣＡは。

バッファ１０２を介して制御部１００のカウンタインプ
ット端子（ｌに入力される。このＡ相エン４ コーダパルスＥＮＣＡの入力により制御部１００はＡ相
エンコーダパルスＥＮＣＡのパルス間隔を制御部１００
に内蔵されているカウンタ（図示せず）により計測する
。

これと同時にカウンタインプット端子ＣＩに入力される
Ａ相エンコーダパルスＥＮＣＡば、制御部１００の割り
込み入力となっており、後述する割り込みプログラム処
理中にエンコーダ間隔の測定データ（ＥＣＰＴ）を読み
、このデータを基準にしてザーボモータ１．１０の回転
数（スキャナ速度）の算出、目標回転数（ＩＩＩ標速度
）との誤差の算出、比例積分制御演算によるモータ制御
量（パルス幅変調ＰＷＭ制御のＯＮ時間）の算出を実行
し、その情報をプ［１グラマプル・インターバル・タイ
マー１０１へ出力する。

ここで　プログラマブル・インターバル・タイマー１０
１は、内蔵する３個のカウンタの内カウンタ１とカウン
タ０が使用され、カウンタＯばモード３（方形波レート
ジェネレータ、即ちＩ（レヘルとＬレヘルとの比率が一
定であるパルス波を発■ 生させる）、カウンタ１ばモード１　（プログラマブル
ワンショット、即ち起動信号によって一定幅のパルス波
を発生ずる）に各々設定されている。

上記プログラマブル・インターバル・タイマー１０１へ
出力された情報によりｔ。ゎ時間が設定され　ＯｔＪ　
Ｔ　１を通してサーボモータ１１０が制御される。この
サーボモータ１１０に対する制御は既述の如くパルス幅
変調制御により実行される。

即ち、プログラマブル・インターバル・タイマー１０１
のカウンタＯにＰＷＭ周期の情報がロードされ、カウン
タ０の出力○ＵＴＯからＰＷＭ周朋の方形波が出力され
、この信号ばカウンタ１のゲート入力となっている。こ
のカウンタ１にはＰＷＭ信号のＯＮ時間情報がロートさ
れ、ＰＷＭ周期に同期したワンシヨツト出ノｊが０ＵＴ
Ｉから出力され、デー１−回路１０８．１．０９を介し
てトランジスタ１１４或いはトランジスタ１１５を０Ｎ
１０ＦＦｆｔｉｌＪｉ卸する。

第３図は、プログラマブル・インターバル・タイマー１
０１のモード３（方形波レートジエネレ一り）のタイミ
ングチャートを示す。

この場合、設定値をｎとすると、クロックをｎ分周した
パルスが出力される入力クロックのｎ分周カウンタとし
て動作する。

モード３において、カウント数が偶数の場合のデユーテ
ィ比ば１／２であり、カウント数が奇数の場合のデユー
ティ比は（ｎ−１）／２ｎである。

例えば、カウンタ数ｎ＝５の場合、デユーティ比は２１
５　（アクティブ・Ｌｌｌつ）となる。

その結Ｌ　　ｍｌントロールワートにてこのモー１３を
選択すると、０ＵＴＯ＝Ｈとなり、ＧＡ置＝Ｈとしてカ
ウント数をロードする。これによりカウントが開始され
る。

カウント数が偶数のときは、カウントの前半ｌ／２がＯ
Ｕ　Ｔ　Ｏ＝　Ｈ、後半１／２がＯＵ　ＴＯ＝　Ｌとな
る。カウント数が奇数のとき↓こは　カウントの前半（
ｎ　−１−１）　／　２が○ＵＴＯ＝Ｈ，後半（ｎｌ）
／２がＯＵ　Ｔ　Ｏ＝　Ｌとなる。ＧＡＴＥ　１−１、
とすると、その立ち下がりに同期してＯＵ　Ｔ　−Ｈと
なってカウントが停止する。その後、ＧＡ、Ｔ７ Ｅ　１　＝　Ｈとなると初期値からカウントが開始され
る。そしてカウント中にカウント数をロードすると１次
のザイクルから新しいカウントが開始される。カウント
数が偶数の場合にはカウンタは２ずつデクリメントされ
、奇数の場合にはＯｔ、、Ｊ　Ｔ　Ｏ＝Ｈのときには最
初の１クロツクで１デクリメントされ、２クロツク目か
らは２ずつデクリメントされることになる。

第４図はプログラマブル・インターバル・タイマー１０
１のモード１　（プログラマブル・ワンシヨツト）のタ
イミングチャートを示ず。

これは指定された長さのワンショット・パルス（アクテ
ィブ・ロウ）を出力するものである。

コントロールワードにてこのモード１を選択すると、０
ＵＴＯ＝Ｈとなり、カウント数のロード後にＧＡＴＥＩ
の立ち上がりによってトリガされてカウントを開始する
。このカウンタ一中は○ＵＴＯ＝Ｌとなり、カウントが
終了すると再び０ＵＴＯ−Ｉ］となる。即ちパルス幅が
カウント数に対応したアクティブ・ロウのワンショット
出力となる。

８ カウント中にトリガをかけると（ＣＡ、ＴＥｌをＬから
Ｈにすると）２再び初期値よりカウント・を開始する。

即ち１例えば、設定値をｎとすると　ＧＡＴＥ端子がＩ
、から１１に変化し１次のクロックからｎ個のクロック
間隔だけ出力ばＬとなる。

尚、カウント中にカウント数をロードしても実行中のカ
ウントには影響しないが、トリガをかけると新しいカウ
ント数でカウント・を開始する。

第５図は、ＰＷＭ制御の波形例を示すものである。

この第５図においては、ＯＮＮ時間、ｏＮが変化しても
ＰＷＭ周期ｔ　（＝　ｔ　ｏ＋ｒ＋−ｔ　ＯＦＦ　）が
一定であることを示している。

ここでカウンタＯはモード３　（方形波レート・ジェネ
レータ）に設定され、カウンタ１はモード１　（プログ
ラマブル・ワンショット）に設定される。カウンタＯの
（モード３）の出力０ＵＴＯば設定された値（ｎｏ　）
に従って一定の周期の１（。

Ｌを繰り返す。−周期長ｆ、ばｎ。クロック分の時間に
相当する。この出力がカウンタ１　（モード１）■ のＧ　Ａ、　Ｔ　Ｅ入力となる。従って、その出力０Ｕ
Ｔ１は１クロック分遅れて次のクロックから設定された
値（ｎ、）、即ち、ｔ、。９だけ出力が１．となる。

ＰＷＭ周期ｔは一定であるので、カウンタ０のカウント
数のロードは一度実行すればよい。またＰＷＭ制御のり
。Ｎ時間を変更する度にカウンタ０のカウント数をロー
ドする。

第６図は２人相エンコーダパルスＥＮＣＡの立ち下がり
毎に実行される０１割り込み処理のフローチャートであ
る。

制御部１００はエンコーダ間隔の測定データ（ＥＣＰＴ
）から割り込み間隔（スキャナ光学系の移動速度）を計
算しく６００）、処理に要する時間と比較して、上記割
り込み間隔が処理に必要な時間に対して充分であるか否
かを判断する（６０１）。ここで１割り込み間隔が処理
時間に対して充分であると判断した場合には、」二足エ
ンコーダ間隔の測定データ（ＥＣＰＴ）の内容から算出
される実際のスキャナ光学系の移動速度と移動速度の目
標値とに基づいて比例積分制御を実行０ しく６０２）、ＰＭＷ出力のデユーティ比を決定して、
これを出力して０１割り込み処理を終了する。反対に２
割り込み間隔が処理時間に対して不充分であると判断し
た場合には比例積分制御を実行しないで、Ｃ１割り込み
処理を終了する。

このように本発明は２割り込み間隔が処理時間に対して
不充分であると判断した場合には比例積分制御を実行し
ないような制御を行・うため、０１割り込み処理に要す
る時間を短縮することができ割り込み時間が不充分な場
合、王っの割り込み処理が終了しないうちに次の割り込
み信号が入力され、正常な速度制御ができなくなること
を防止することができる。更に５本発明によれば速度制
御の分解能は正常な速度制御が可能な範囲内で限界まで
高めることができるので２スキャナ移動速度のムラを最
小限に抑えることが可能となる。

〔発明の効果］ 以上説明した通り７本発明による光学系制御装置によれ
ば、エンコーダからのパルス信号を制御部に対する割込
信号として入力し２割込信号の時１ 間間隔からサーボモータの回転速度を計測し、前記計測
結果に応じて前記ザーホモークの回転速度を制御する光
学系制御装置において、前記サーボモータの回転速度を
制イ卸する制御部への割込処理の処理内容を、前記割込
信号の時間間隔から計測するサーボモータの回転速度に
応じて変化させるため、光学系の移動速度に関係なく、
最適な分解能で速度制御を実行することができ、光学系
の速度ムラを最小限に抑えて光学系の制御部を常に正常
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明によるスキャナ光学系の制御回路の構
成を示す説明図であり、第２図はザーホモークの正転成
いは逆転を検出する方法の原理を示した説明図であり、
第３図はプログラマブル・インターバル・タイマーのモ
ー１３（方形波レート・ジェネレータ）のタイミングチ
ャーＩ・であり第４図はプログラマブル・インターバル
・タイマーのモード１（プログラマブル・ワンショット
）のクイξングヂャートであり、第５図はＰＷＭ制２ 御の波形例を示すタイごングチャートであり、第６図は
、Ｃ１割り込み処理のフローチャー１・であり、第７図
は従来の光学系の構造を示す説明図であり５第８図は従
来の光学駆動系の構造を示す説明図であり、第９図は光
学系の往復動における所要時間を示したグラフである。 符号の説明 １００−制御部 １０１　ブＩ：Ｊグラマプル １０２．１０３　　ハノファ １０４−フリップフ１コップ エ０６−Ｉ］Ｐセンサ １０８．１．０９−ゲ゛−１・回路 １１０−ザーボモーク １１１　ロークリエンコーダ １１．２，１．１３．１１／１．　１１インターハ′ル タイマー Ｉ・ランシスク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿を光学走査する光学系と、前記光学系を搬送
   するためのサーボモータと、前記サーボモータの回転に
   同期してパルス信号を出力するエンコーダとを有し、 前記エンコーダからのパルス信号を制御部に対する割込
   信号として入力し、割込信号の時間間隔から前記サーボ
   モータの回転速度を計測し、前記計測結果に応じて前記
   サーボモータの回転速度を制御する光学系制御装置にお
   いて、 前記サーボモータの回転速度を制御する前記制御部への
   割込処理の処理内容を、前記割込信号の時間間隔から計
   測する前記サーボモータの回転速度に応じて変化させる
   ことを特徴とする光学系制御装置。
2. （２）前記請求項１において、前記エンコーダからの割
   込信号の時間間隔と、割込処理に要する時間とを比較し
   、前記割込処理時間が不充分なとき、前記サーボモータ
   に対する比例積分制御を実行せず、前記割込処理時間が
   充分なとき、前記サーボモータに対する比例積分制御を
   実行することを特徴とする光学系制御装置。