JPH0764203A

JPH0764203A - モータの駆動制御方法および装置

Info

Publication number: JPH0764203A
Application number: JP5213200A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Harada; 博之原田
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1993-08-27
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】複写機の光学系駆動用モータの制御において、
光学系を短時間でホームポジションまでリターンさせ、
かつ衝撃少なくホームポジションに停止させるように、
モータの駆動制御する。【構成】光学系１０を駆動するためのＤＣサーボモータ
１にはエンコーダ２が連結されている。エンコーダ２の
信号は制御回路３へ与えられる。制御回路３にはマイク
ロコンピュータ４およびドライブ回路６が含まれてい
る。マイクロコンピュータ４は、エンコーダ２から与え
られるパルスに基づいて、ＤＣサーボモータ１の回転数
Ｎおよび回転角θを算出する。マイクロコンピュータ４
は、算出した回転角θとに基づき、指令角速度ω＝Ａ×θ＋Ｂ×√θ （Ａ，Ｂは任意の定
数）を算出する。そしてこれをドライブ回路６へ与える。ド
ライブ回路６では、上記指令角速度ωに対応した回転数
でＤＣサーボモータ６が回転するよう、ＤＣサーボモー
タ１に駆動信号を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータの駆動制御方
法および装置に関し、特に、所定の速度で回転している
モータを停止させるためのモータの駆動制御方法および
装置に関する。さらに特定すると、この発明は、電子写
真複写機の光学系を駆動するためのモータのための減速
制御方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機における光学系の駆動制
御においては、原稿のスキャニング時に、光学系を一定
の速度で移動させ、スキャニング完了後、光学系をでき
るだけ早くホームポジションまでリターンさせる必要が
ある。従来、光学系駆動用モータのリターン制御は、次
のように行われていた。すなわち、光学系の現在位置か
ら目標停止位置（ホームポジション）までの距離（モー
タ上での回転角θ）を算出し、その回転角θに比例する
指令角速度ωをモータに与えて、モータを減速させ、停
止させていた。

【０００３】つまり、指令角速度ωをモータの回転角θ
に対する１次関数として下記の式 ω＝Ａ×θ（Ａは任意の定数）で表わすことにより、リターン時に、負荷である光学系
が確実に目標停止位置であるホームポジションに停止す
るように、モータを制御していた。ところが、上記従来
の減速制御では、光学系がホームポジションに近づくほ
ど指令角速度ωは小さくなるので、モータの角速度ωと
時間ｔとの関係は、図６に示す関係で表わされる。図６
から明らかなとおり、上記従来の減速制御では、モータ
の角加速度α（図６における実線の傾き）が減速中に変
化し、減速初期には大きく、停止寸前には非常に小さく
なる。

【０００４】ところで、複写機の光学系をリターンさせ
る場合、角加速度を所定値以下に保った状態で行う必要
がある。というのは、光学系には原稿照明用のハロゲン
ランプ、反射ミラー等の衝撃に弱い部材が含まれている
から、これら衝撃に弱い部材の破損等を防止するために
は、加速度が大きく変動することは好ましくないからで
ある。それゆえ、光学系をリターンさせる場合、従来の
制御方法では、停止までに要する時間が長くかかるとい
う欠点があった。このため、複写機の処理速度の高速化
が図り難いという問題点があった。

【０００５】そこで、本願発明者は、複写機の光学系駆
動に利用できるモータ駆動制御方法および装置を発明
し、特許出願を行った（特開平５−２２９７５号参
照）。先願にかかるモータの駆動制御方法では、下記の
式で表わされる指令角速度ωによってモータの駆動制御
を行っている。 ω＝√（２αθ）但し、ω：指令角速度 α：角加速度 θ：回転角先願にかかるモータの駆動制御方法によれば、指令角速
度ωは、角加速度αとモータ上での回転角θとで表現さ
れているから、モータの回転角θが変化しても、角加速
度αが一定の指令角速度ωをモータに与えることができ
る。つまり、モータの回転速度を一定の加速度で変化さ
せることができるという利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際に先願
にかかる方法でモータの駆動制御を行うと、光学系が停
止するときに瞬間的に大きな加速度の変化があるため
に、大きな衝撃が生じることが判明した。そこでこの発
明は、モータにより駆動されている負荷を所望の位置に
停止させる場合に、短時間でしかも停止する瞬間におけ
る衝撃を少なくできる、新規なモータ駆動制御方法およ
びその方法を実現する装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
モータを駆動制御するための方法であって、モータの回
転速度を検出すること、モータの回転角を検出するこ
と、検出されたモータの回転角を用いて、下記の式 ω＝Ａ×θ＋Ｂ×√θ （但し、Ａ，Ｂは任意の定数）で表わされる指令速度ωを算出すること、および算出さ
れた指令速度と検出されたモータの回転速度との差に比
例した駆動信号をモータへ与えること、を含むことを特
徴とするものである。

【０００８】請求項２記載の発明は、モータを駆動制御
するための装置であって、モータの回転速度を検出する
ための回転速度検出手段、モータの回転角を検出するた
めの回転角検出手段、回転角検出手段によって検出され
たモータの回転角を用いて、下記の式 ω＝Ａ×θ＋Ｂ×√θ （但し、Ａ，Ｂは任意の定数）で表わされる指令速度ωを算出する指令速度算出手段、
および指令速度算出手段によって算出された指令速度
と、回転速度検出手段によって検出されたモータの回転
速度との差を求め、その差に比例したモータ駆動信号を
モータへ出力するための駆動信号出力手段、を含むこと
を特徴とするものである。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１に記載の
モータの駆動制御方法または請求項２に記載のモータの
駆動制御装置は、回転中のモータを減速させてモータが
所定の回転角で停止するように制御するための減速制御
方法または減速制御装置であることを特徴とするもので
ある。請求項４記載の発明は、請求項３記載の減速制御
方法または減速制御装置は、電子写真複写機の光学系を
リターンさせて所定のホームポジションに停止させるた
めの光学系駆動モータのための減速制御方法または減速
制御装置であることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】この発明のモータの駆動制御方法および装置で
は、下記の式で表わされる指令角速度ωを算出し、モー
タの角速度が指令角速度ωになるように制御する。 ω＝Ａ×θ＋Ｂ×√θ 但し、ω：指令角速度 θ：モータの回転角Ａ，Ｂ：任意の定数一定の速度で回転しているモータに対し、モータの回転
角θが予め定める回転角になったときにモータが停止す
るように、モータの減速停止制御を行う。この場合、モ
ータの角速度が、上記の指令角速度ωになるように制御
する。この制御に要する時間ｔと、モータの回転角θと
の関係は、図２に示す実線のようになる。

【００１１】また、この制御に要する時間ｔとモータの
角速度ωとの関係は、図３に示す実線のようになる。
図２および図３には、この発明にかかる減速制御の特徴
を明らかにするため、従来技術の項で説明した現在位置
から目標停止位置までの距離に応じた指令角速度で減速
制御するやり方の場合（図２，図３におけるの線）、
および、本発明者の先願にかかる減速制御の場合（図
２，図３のの線）が同時に示されている。

【００１２】この図２，図３から明らかなとおり、この
発明によれば、一定速度で回転しているモータを減速し
て停止させる場合に、停止までに要する制御時間が比較
的短く、かつ、停止直前における衝撃が少ない（つま
り、停止直前において角速度ωが減少している。）モー
タの減速停止制御を実現することができる。次に、位相
θと時間ｔ、角速度ωと時間ｔとの関係を示す式の導き
方を説明しておく。〔方式〕 ω＝ＡＢ＋Ｂ√θとおいて ωはθを時間で微分したものであるから

【００１３】

【数１】

【００１４】式−１、２の左辺は同じなので、またθ
＝Ｘ²より

【００１５】

【数２】

【００１６】式−３より

【００１７】

【数３】

【００１８】ｔ＝０のときＸ＝０、Ｂ／Ａ≠０からＣ₂
＝１従って、Ｘは

【００１９】

【数４】

【００２０】式−４，５に定数Ａ，Ｂの値を代入する
と各式は以下の様になる。式−４ θ＝３６（ｅ^t/10−１)² 式−６式−５ ω＝７．２ｅ^t/10（ｅ^t/10−１）式−７〔方式〕 ω＝Ａθとおいて ωはθを時間で微分したものであるから

【００２１】

【数５】

【００２２】θとωの関係表を作成し、それらの微少な
ステップより時間を求めた結果ではθ＝１６のとき、ｔ
＝１１．３となり式−１に代入するとＣ₁が求めら
れ、その結果はＣ₁＝０．０５６２８となった。以上よ
り、式−１は

【００２３】

【数６】

【００２４】〔方式〕方式は角加速度αを一定とし
た時の式であり以下の関係式で成り立っている。 ω＝√（２αθ）式−１またこの関係式より

【００２５】

【数７】

【００２６】で求められる。式−２，３に式−１お
よびω＝２√θより角加速度αを求めると角加速度α＝
２となり、よって式−２，３は以下の様になる。式−２ θ＝ｔ² 式−４式−３ ω＝２ｔ式−５以上、、方式のθとｔの関係はそれぞれ式−
６、−２、−４で示され、グラフ化したものが図２
の様になる。

【００２７】また同様に、、方式のωとｔの関係
はそれぞれ式−７、−３、−５で示され、グラフ
化したものが図３の様になる。

【００２８】

【実施例】以下には、具体的な一実施例として、電子写
真複写機における光学系（照明ユニットおよび反射ミラ
ー）駆動用サーボモータの制御回路を例にとって説明を
する。図１は、電子写真複写機の光学系１０を駆動する
ためのモータおよびその制御回路の構成を示すブロック
図である。光学系ユニット１０には、照明用ランプ１１
および反射ミラー１２が備えられている。この光学系ユ
ニット１０は、ワイヤ１３に固定されていて、ワイヤ１
３によって矢印Ａ１方向へ前進され、また、矢印Ａ２方
向へリターンされる。ワイヤ１３は、２つのプーリ１
４，１５間に架け渡されている。プーリ１４はＤＣサー
ボモータ１によって回転され、ワイヤ１３を移動させ
る。

【００２９】光学系駆動用のＤＣサーボモータ１の回転
軸には、ＤＣサーボモータ１の回転状態を検出するため
のロータリエンコーダ２が連結されている。ロータリエ
ンコーダ２は、ＤＣサーボモータ１が予め定める微小角
度回転するごとにパルスを出力するものである。この実
施例のロータリエンコーダ２からは、たとえば互いに周
期が等しくかつ位相が９０°ずれたＡ相とＢ相のパルス
が出力され、ＤＣサーボモータ１が１回転するごとに、
各相、たとえば２００個のパルスが出力される。

【００３０】ＤＣサーボモータ１の回転状態を検出する
ための装置としては、ロータリエンコーダ２の代わり
に、ＤＣサーボモータ１の回転に周期的に連動したパル
スを出力する他の機器、たとえば周波数発生器を用いて
もよい。制御回路３にはマイクロコンピュータ４、メモ
リ５およびドライブ回路６が含まれている。マイクロコ
ンピュータ４は、後述するように、ロータリエンコーダ
２から与えられるパルスに基づいてＤＣサーボモータ１
の回転速度データおよびＤＣサーボモータ１の回転角デ
ータθを算出するとともに、この回転角データθを用い
て指令角速度ωを算出する。マイクロコンピュータ４で
算出された指令角速度ωはドライブ回路６へ与えられ、
ドライブ回路６によってＤＣサーボモータ１の回転速度
が制御される。

【００３１】図４は、図１のマイクロコンピュータ４の
制御内容を表わすフローチャートである。図４を参照し
て、制御が開始されると、マイクロコンピュータ４によ
りロータリエンコーダ２から与えられるパルス数が計数
され、所定の微小時間Δｔごとに、その微小時間Δｔ内
のパルス数ｎが読込まれる（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ
３）。そして、読込まれた微小時間Δｔ当りのパルス数
ｎに基づいて、ＤＣサーボモータ１の回転数Ｎが算出さ
れ、またＤＣサーボモータ１の回転角データθが算出さ
れる（ステップＳ４）。

【００３２】ＤＣサーボモータ１の回転数Ｎ〔ｒｐｍ〕
は、ＤＣサーボモータ１が１回転することによりロータ
リエンコーダから出力されるたとえばＡ相のパルス数を
Ｃ〔ｐｐｒ〕とすると、Ｎ＝（ｎ×６０）／（Δｔ×Ｃ）で求めることができる。

【００３３】また、回転角データθは、パルス数ｎの累
積値にパルス角を乗じて求めることができる。なお、回
転数Ｎ〔ｒｐｍ〕の算出をより厳密に行うために、たと
えば本願出願人の先願である特開平３−５２５８０号公
報、特開平３−５２５８２号公報、または特開平３−５
２５８５号公報に開示されている方式によって行っても
よい。

【００３４】次に、算出された回転角データθを用い
て、下記の式で表わされる指令角速度ωが算出される
（ステップＳ５）。 ω＝Ａ×θ＋Ｂ×√θ （但し、Ａ，Ｂは任意の定数）マイクロコンピュータ４は、ＤＣサーボモータ１の回転
数Ｎがこの指令角速度ωに対応した回転数、すなわちω
×２π×６０〔ｒｐｍ〕になるように制御を行う。その
ために、ステップＳ４で算出されたＤＣサーボモータ１
の現実の回転数Ｎと指令角速度ωに対応した回転数ω×
２π×６０との速度差（ω×２π×６０−Ｎ）に比例し
た制御電圧がドライブ回路６へ与えられる。応じて、ド
ライブ回路６によって、ＤＣサーボモータ１の回転数Ｎ
が指令角速度ωに対応した回転数ω×２π×６０になる
よう制御される（ステップＳ６）。

【００３５】ドライブ回路６へ与える制御電圧は、指令
角速度ωに対応した指令回転数ω×２π×６０と、実際
の回転数Ｎとの差に比例した電圧とせず、この比例した
電圧に、さらに指令回転数ω×２π×６０の信号位相
と、実際の回転数Ｎの信号位相との位相差に比例した制
御成分を加えた電圧としてもよい。このような制御電圧
の求め方は、たとえば上述の本願出願人の先願に開示さ
れている。

【００３６】ＤＣサーボモータ１に制御電圧が与えられ
た後のＤＣサーボモータ１の回転数は、ロータリエンコ
ーダ２の出力パルスに基づいて検出され、制御電圧にフ
ィードバックされる。この結果、ＤＣサーボモータ１を
上述の指令角速度ωによって減速制御し、停止させるこ
とができる。上述の実施例では、指令角速度ωをモータ
の回転数〔ｒｐｍ〕の単位系と合わせる処理をしたが、
ロータリエンコーダ２の出力パルスに基づいてＤＣサー
ボモータ１の回転数を求める際に、回転数Ｎ〔ｒｐｍ〕
ではなく、ＤＣサーボモータ１の角速度〔ｒａｄ／ｓ〕
を求め、角速度単位で両者を比較して制御電圧を算出し
てもよい。

【００３７】図５は、この発明の他の実施例にかかる複
写機の光学系の構成および位置データ検出機構の構成を
示す図解図である。図５に示す実施例は、上述のように
モータの回転角データθに代えて、モータによって移動
される負荷、すなわち光学系の位置データｘを直接検出
する構成になっている。図５を参照して、光学系には、
照明用ランプ１１および第１ミラー１２を備える第１枠
２１が含まれており、第１枠２１はワイヤ１３に固定さ
れている。そして第１枠２１はワイヤ１３によって矢印
Ａ１方向へ前進され、その反対方向へリターンされる。
また、光学系にはワイヤ１３によって移動される第２枠
２２が備えられており、第２枠２２には第２ミラー２３
および第３ミラー２４が含まれている。なお、公知のよ
うに、第１枠２１が矢印Ａ１方向に速度ｖで移動すると
すれば、第２枠２２は、同方向に速度ｖ／２で移動する
ものである。そしてこの移動時に、照明用ランプ１１で
照明されたコンタクトガラス２５上に備えられた原稿
（図示せず）およびコンタクトガラス２５のたとえば下
面側方部に貼り付けられた予め定める分解能パターン２
６は、第１ミラー２２、第２ミラー２３、および第３ミ
ラー２４によってＣＣＤ２７へ導かれるようにされてい
る。なお、ワイヤ１３は、２つのプーリ１４，１５の間
に架け渡されており、プーリ１４はＤＣサーボモータ１
によって回転される。

【００３８】コンタクトガラス２５の下面側方部に貼り
付けられた分解能パターン２６は、たとえば白黒等間隔
の縞パターンであり、光学系の移動方向Ａ１全体にわた
ってコンタクトガラス２５の側方部に貼り付けられてい
る。この分解能パターン２６は、白黒等間隔の縞パター
ンではなく、たとえばバーコードのように、太さの異な
る白黒の縞パターンとしてもよい。

【００３９】第１枠２１が予め定める基準位置のときに
検出される分解能パターン２６の白または黒の縞を基準
にして、分解能パターン２６がいくつ前進方向またはリ
ターン方向へ変化したかをＣＣＤ２７の出力に基づいて
判別すれば、第１枠２１の現在位置を正確に検出でき
る。このように、ＤＣサーボモータ１に連結されたロー
タリエンコーダに代え、ＣＣＤ２７で検出される分解能
パターン２６に基づいて、制御すべき光学系の位置デー
タｘを検出してもよい。

【００４０】検出した位置データｘに基づき、 ω＝Ａ×ｘ＋Ｂ×√ｘという指令角速度でモータを制御すれば、前述した実施
例と同様、光学系をリターンさせる際に、光学系を短時
間でホームポジションまでリターンさせることができ、
しかも光学系をホームポジションに衝撃少なく停止させ
ることができる。

【００４１】この発明は、以上の実施例のほか、請求の
範囲に記載の範囲内において種々の変更が可能であり、
したがって、以上説明した具体的な実施例に限定される
ものではない。

【００４２】

【発明の効果】この発明によれば、一定速度で回転して
いるモータを減速して停止させる場合に、短時間で減速
が行え、しかも停止時の衝撃を軽減することができる。
特に、この発明を電子写真複写機の光学系駆動用モータ
のための光学系リターン制御に利用した場合、光学系の
リターンを短時間で行わせることができ、しかも光学系
をホームポジションに衝撃少なく停止させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるモータ制御装置の
回路構成を示すブロック図である。

【図２】減速制御時間ｔとモータの回転角度θとの関係
を表わすグラフである。

【図３】減速制御時間ｔとモータの角速度ωとの関係を
表わすグラフである。

【図４】図１のモータ制御装置の制御動作を表わすフロ
ーチャートである。

【図５】この発明の他の実施例にかかる負荷の位置検出
機構の図解図である。

【図６】従来の速度制御における速度と時間との関係を
表わすグラフである。

【符号の説明】

１ＤＣサーボモータ２ロータリエンコーダ３制御回路４マイクロコンピュータ５メモリ６ドライブ回路２６分解能パターン２７ＣＣＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータを駆動制御するための方法であっ
て、モータの回転速度を検出すること、モータの回転角を検出すること、検出されたモータの回転角を用いて、下記の式 ω＝Ａ×θ＋Ｂ×√θ （但し、Ａ，Ｂは任意の定数）で表わされる指令速度ωを算出すること、および算出さ
れた指令速度と検出されたモータの回転速度との差に比
例した駆動信号をモータへ与えること、を含むことを特
徴とするモータの駆動制御方法。
【請求項２】モータを駆動制御するための装置であっ
て、モータの回転速度を検出するための回転速度検出手段、モータの回転角を検出するための回転角検出手段、回転角検出手段によって検出されたモータの回転角を用
いて、下記の式 ω＝Ａ×θ＋Ｂ×√θ （但し、Ａ，Ｂは任意の定数）で表わされる指令速度ωを算出する指令速度算出手段、
および指令速度算出手段によって算出された指令速度
と、回転速度検出手段によって検出されたモータの回転
速度との差を求め、その差に比例したモータ駆動信号を
モータへ出力するための駆動信号出力手段、を含むこと
を特徴とするモータの駆動制御装置。
【請求項３】請求項１に記載のモータの駆動制御方法ま
たは請求項２に記載のモータの駆動制御装置は、回転中
のモータを減速させてモータが所定の回転角で停止する
ように制御するための減速制御方法または減速制御装置
であることを特徴とするものである。
【請求項４】請求項３記載の減速制御方法または減速制
御装置は、電子写真複写機の光学系をリターンさせて所
定のホームポジションに停止させるための光学系駆動モ
ータのための減速制御方法または減速制御装置であるこ
とを特徴とするものである。