JPH08251351A

JPH08251351A - 原稿読み取り装置のスキャナ光学系の制御方法

Info

Publication number: JPH08251351A
Application number: JP7051040A
Authority: JP
Inventors: Tomiko Kawabata; 斗美子川端; Mikio Kamoshita; 幹雄鴨下; Toshiyuki Ando; 俊幸安藤; Minoru Takahashi; 実高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】加速時から目標速度に制御し加速度フィード
フォワードを与え、誤差を抑えるとともに、停止位置近
くで加速度をゆるやかにして振動を抑え、騒音を抑え
る。【構成】原稿を読み取るスキャンが終了した後、スキ
ャナ光学系を基準の位置まで戻すリターン制御におい
て、前記スキャナの位置（Ｘ）及び目標基準位置までの
残差距離から目標速度（Ｖ）を算出し、検出速度との差
を無くすように、目標加速度をフィードフォワードとし
て与え、検出速度（Ｖref）が目標速度に追従するよう
にモータ（Ｍ）を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原稿読み取り装置のス
キャナ光学系の制御方法、より詳細には、該スキャナを
原稿読み取りスキャンが終了した後に基準位置に戻すリ
ターン制御の方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、本発明が適用される原稿読み取
り装置の一例を説明するための要部概略構成図で、図９
（ａ）は要部概略側面図、図９（ｂ）は要部概略斜視図
で、周知のように、原稿を載置するコンタクトガラス１
の下方にはスキャナ光学系２を含む露光光学系が設けら
れ、これにより、原稿からの反射光はドラム状の感光体
３上に結像される。スキャナ光学系２は照明光源４、反
射板５、第１ミラー６等よりなる第１スキャナ７と、第
２、３ミラー８，９等よりなる第２スキャナ１０から成
り、このスキャナ光学系２と装置本体に固定された結像
レンズ１１と、第４ミラー１２等から露光光学系が構成
されている。１３は防塵ガラスである。第１スキャナ７
と第２スキャナ１０は、駆動モータ１４によりワイヤ１
５を介して駆動される。装置本体にはスキャナ光学系２
の基準位置検出手段となる反射型フォトセンサによるス
キャナホームポジションセンサ（以下ＨＰセンサとす
る）１６が設けられている。第１スキャナ７にはこのＨ
Ｐセンサを遮蔽するための遮蔽板１７が設けられてい
る。

【０００３】上述の構成により、概略的には、図９
（ａ）に実線で示すようなＨＰ状態からスキャナ光学系
７、１０が右方向に走査駆動されて原稿面を露光走査す
る。露光走査を終了したスキャナ光学系２は仮想線で示
す位置となる。これは原稿サイズにより異なる。この露
光走査を終了したスキャナ光学系２は、次の露光走査に
備え、ホームポジション（図９（ａ）の実線位置）へ戻
すためにリターン制御される。

【０００４】往復動作を行う原稿読取装置において、従
来、原稿の露光走査を行う往動時は画像品質に影響する
ので精密な制御が行われているが、露光走査後、次の原
稿露光走査に備えて基準位置までスキャナ光学系を戻す
リターン制御に関しては、移動時間の短縮を図るための
フルパワーで駆動し、途中から制動を開始するようにし
たりしている。

【０００５】例えば、特開平２−２３２６４１号公報に
記載の発明では、所定のリターン速度を目標値として加
速し、所定位置に到達したら、予め定められた計算式ま
たはデータテーブルによるリターン速度を目標値として
減速している。また、画像の走査系は原稿や複写紙のサ
イズ、また複写倍率に応じて、種種の走査速度、走査距
離で駆動されるので、この計算式あるいはデータテーブ
ルを複数用意し、状況に合わせて選択している。また、
減速制御に切り換える前記所定の位置を変化させて、ス
キャナ光学系の速度の目標速度に対するバラツキに対応
しているが、これは、読み取り部の移動速度と位置（移
動距離）を検出し、目標速度と検出速度との誤差を算出
し、比例、積分制御演算を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように原稿読み
取り装置のリターン制御は、移動時間の短縮を図るため
フルパワーで駆動し途中から制動を開始したり、所定の
リターン速度を目標値として加速し、所定位置に到達し
たら、予め定められた計算式またはデータテーブルによ
るリターン速度を目標値として減速したりし、スキャナ
光学系の移動速度と位置（移動距離）を検出し、目標速
度と検出速度との誤差を算出し、比例、積分制御演算を
行っている。しかし、リターン時間の短縮を図るため、
高速に加速させるため、減速時の追従性が落ち、ホーム
ポジション停止位置に誤差が生じたり、振動を起こし騒
音の原因になったりする。本発明はそれらを考慮し、加
速時から目標速度に制御し加速度フィードフォワードを
与え誤差を抑えるとともに、停止位置近くで加速度をゆ
るやかにして振動を抑え、騒音を抑えることを目的とし
てなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）往復動作が可能なスキャナ光学系
を含む露光光学系と、スキャナ光学系を搬送するための
スキャナ搬送モータと、スキャナ光学系の移動速度を検
出する速度検出手段と、スキャナ光学系の位置を検出す
る位置検出手段とを有する原稿読み取り装置における前
記スキャナ光学系の制御方法であって、原稿を読み取る
スキャンが終了した後、前記スキャナ光学系を基準の位
置まで戻すリターン制御において、前記スキャナの位置
及び目標基準位置までの残差距離から目標速度を算出
し、検出速度との差を無くすように、目標加速度をフィ
ードフォワードとして与え、検出速度が目標速度に追従
するように制御することを特徴としたものであり、更に
は、（２）原稿サイズや複写倍率等により移動距離を認
識し、移動距離とメカ性能により決まる加速度、及び、
基準位置突入速度から最大速度を求め、加速、等速及び
減速の切換位置を算出すること、或いは、（３）前記最
大速度は、移動距離とメカ性能により決まる加速度、及
び、ホームポジション突入速度から算出した各条件にお
ける最大速度の所定の割合の値とすること、或いは、
（４）リターン制御の減速時に停止位置に近い所定の位
置で目標加速度をより小さい値に切り換えること、或い
は、（５）リターン制御の減速時に所定の位置で滑らか
な速度プロフィールを与えるように切り換えること、或
いは、（６）最大速度、各部切り換え位置、及び、目標
速度の算出に用い、フィードフォワードする加速度は、
減速時は加速度より大きな値とすること、或いは、
（７）構成上の摩擦力を換算してフィードフォワードの
加速度に加算することを特徴としたものである。

【０００８】

【作用】請求項１の発明においては、原稿読み取り装置
におけるスキャナ光学系を原稿を読み取るスキャンが終
了した後、スキャナ光学系を基準の位置まで戻すリター
ン制御において、前記スキャナの位置及び目標基準位置
までの残差距離から目標速度を算出し、検出速度との差
を無くすように、目標加速度をフィードフォワードとし
て与え、検出速度が目標速度に追従するように制御する
ことにより、ゲインを上げ過ぎてメカ共振などによる振
動等を起こすようなことをなくし、ゲインをむやみに上
げなくても、定常偏差のない良好な速度制御を可能とす
る。請求項２の発明においては、原稿サイズや複写倍率
等により移動距離を認識し、移動距離とメカ性能により
決まる加速度、及び、基準位置突入速度から最大速度を
求め、加速、等速及び減速の切換位置を算出するように
することにより、原稿サイズ等条件にあわせた適切な目
標速度プロフィールを得る。

【０００９】請求項３の発明においては、前記最大速度
を、移動距離とメカ性能により決まる加速度、及び、ホ
ームポジション突入速度から算出した各条件における最
大速度の所定の割合の値とすることにより、原稿露光走
査終了後、ブレーキをかけてスキャナ光学系が停止する
までの距離のばらつきによる移動距離の誤差によって生
じる加速、等速及び、減速の切り換え位置の誤差を吸収
し、複数の目標速度算出計算式、またはデータテーブル
を記憶し選択しなくても条件に合わせた良好な制御を可
能とする。請求項４の発明においては、リターン制御の
減速時に停止位置に近い所定の位置で目標加速度をより
小さい値に切り換えることにより、停止時の加速度が小
さくし、停止時の振動や誤差が小さくする。

【００１０】請求項５の発明においては、リターン制御
の減速時に所定の位置で滑らかな速度プロフィールを与
えるように切り換えることにより、加速度が徐々に小さ
くし、停止時には０、もしくは小さな値とし、停止時の
振動や誤差を小さくする。請求項６の発明においては、
最大速度、各部切り換え位置、及び、目標速度の算出に
用い、フィードフォワードする加速度を、減速時は加速
度より大きな値とすることにより、性能上の最大加速度
に逆起電圧分を反映させ、さらに、リターン時間を短縮
する。請求項７の発明においては、構成上の摩擦力を換
算してフィードフォワードの加速度に加算することによ
り、摩擦力の影響を相殺でき、定常偏差を抑え、良好な
制御を行う。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明によるリターン制御部の一実
施例を説明するための制御フロー（初期設定）を説明す
るための図で、まず、原稿サイズを認識することで移動
距離Ｘrefが決まる（step1）。移動距離は原稿サイズに
より異なる。この移動距離と走行体等の構成（メカ性
能）により決まる加速度とＨＰ突入速度から、その条件
における最大速度Ｖmaxcalを算出する（step2）。この
算出された最大速度Ｖmaxcalの９０％を目標速度算出に
用いる最大速度Ｖmaxとする（step3）。ここで仮に９０
％としたが、８０％でも９５％でも良く特に指定しな
い。また、性能上可能な最大速度Ｖmaxrefは決まってお
り、これを超える値が算出された場合は（step4）、目
標速度算出に用いる最大速度Ｖmaxは性能上可能な最大
速度Ｖmaxrefとなる（step5）。この最大速度Ｖmaxと加
速度、移動距離から加速、等速、及び減速の切り換え位
置Ｘ_SWP、Ｘ_SWNを算出する（step6）。

【００１２】図２は制御フロー（リターン）を説明する
ための図で、まず、スキャナ光学系が原稿の露光走査を
開始し、認識した移動距離（原稿サイズ）を移動し、露
光走査を終了した時点で原稿露光走査メインプログラム
からリターン制御になると同時にスキャナ光学系を停止
させるためにブレーキ電圧をかける。前述のようにして
初めに諸定数が設定されたリターン制御は、原稿露光走
査終了後開始し、回転方向が反転するのを待つ（step1
1）。つまり、ブレーキ電圧がかかり停止するのを待
つ。スキャナ光学系の停止後、スキャナ光学系の停止位
置を記憶し（step12）、リターン制御を開始する。制御
部は位置により加速モード（step13）、等速モード（st
ep14）、減速モード（step15）、及び、停止モード（st
ep16）に分かれている。

【００１３】図３は、本発明のフローに従って構成した
ブロック図、図４は、各部の制御フローを説明するため
の図で、まず、スキャナ光学系の位置、及び速度を検出
する（２１(step21)，２２(step22)）。速度は検出して
もよいし、位置から算出してもよい。加速部において、
検出位置が初期所定位置になるまでは、目標速度は設定
した初期値となる。これは、例えば、検出手段にエンコ
ーダを用いている場合、１パルス目は正確な値が得られ
ないのでそれによる暴走を防ぐためである。検出位置が
各部切り換え位置未満ならば目標速度を算出する（２３
(step23)）。これは予め目標速度を算出する計算式を記
憶し位置により演算してもよいし、位置に対応するデー
タテーブルを記憶させテーブルから読み出してもよい。
次に、各モードに対応した加速度を設定する（２４(ste
p24)）。この加速度フィードフォワードと速度のフィー
ドバックから制御量を演算し（step25）出力する（step
26）。

【００１４】図５は、目標速度の一例を説明するための
図で、目標速度の基本式を以下に示す。

【００１５】

【数１】

【００１６】図５に示すように等速切り換え位置Ｘ_SWP
までは、加速度＋α₁で加速され、Ｘ_SWPで最大速度Ｖma
xとなり、減速切り換え位置Ｘ_SWNまで等速制御され、目
標移動距離Ｘref＝Ｘ_HPまでは加速度−α₁で減速され、
ＸrefでＨＰ突入速度Ｖ_HPとなり、ブレーキ電圧をかけ
て停止する。この最大速度Ｖmax、及び各切り換え位置
はＸswp、目標移動距離と加速度から算出する。この目
標速度は、ＨＰ突入速度Ｖ_HPでＸrefとなるため、目標
速度の算出時に用いる全体移動距離Ｘ_Oは、目標移動距
離Ｘrefに図５に斜線で示すＸvcを加えたものとなる。
図６に示す加速時の移動距離Ｘ_OP、減速時の移動距離Ｘ
_ON及びＶ_HPから停止するまでの移動距離Ｘ_VCとすると、
条件より算出した最大速度Ｖｍａｘｃａｌは以下とな
る。目標速度算出に用いる最大速度Ｖｍａｘは、この算
出最大速度Ｖmaxcalの９０％とする。この最大速度Ｖma
xが性能上決まる最大速度Ｖmaxrefより大きい場合はＶm
axrefが最大速度となる（図１）。この最大速度Ｖmaxと
加速度αから、各部の切り換え位置Ｘ_SWを算出する。

【００１７】

【数２】

【００１８】したがって、任意の移動距離に対し最適な
最大速度及び各部切り換え位置を得ることができ、最適
な目標速度を与えて制御できる。また、目標速度を算出
するのに用いる最大速度は、条件下で算出した最大速度
の９０％等にしているので、任意の移動距離に対応する
上、復動の読み取り終了後ブレーキをかけて停止するま
での停止距離のバラツキを吸収することができる。さら
に、減速時には逆起電圧が生じメカ性能以上の電流を流
すことができるので、減速時には、加速時よりもさらに
大きい加速度を与えることができ、時間を短縮すること
ができる。図５の加速度図の実線は、本発明で通常与え
る加速度であるが、これに摩擦の影響（電流値）を加速
度に換算し加算することで（図５の加速度図の破線）、
摩擦の影響を相殺し、定常偏差を抑え、良好な制御を行
うことができる。さらに、図５において、ＨＰ突入速度
Ｖ_HPでブレーキ電圧をかけるのではなく、減速の加速度
をより小さい値にして所定の速度Ｖ_LCONSTまで制御し、
Ｖ_LCONSTでブレーキ電圧をかけ停止させる（図８）。あ
るいは、図９のように、ＨＰ突入速度Ｖ_HPから目標速度
算出式を以下とし、滑らかな目標速度で減速し、Ｖ
_LCONSTでブレーキ電圧をかけ停止させる。

【００１９】

【数３】

【００２０】停止時の加速度が小さくなるので、停止時
の振動や誤差が小さくなる。後者は、停止時の振動を抑
える意味ではより有効であるが、時間がかかる。前者は
停止時の振動を抑える意味では後者ほどの効果はない
が、停止時間は後者より短い。また、ＨＰ突入速度Ｖ_HP
は図５の基本形と同じでもよいがそれより大きくてもよ
く、大きければリターン時間の短縮が図れる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１記載の制御方法によると、目標
速度に追従するように速度制御を行うにあたり、目標加
速度のフィードフォワードを与えているので、ゲインを
上げ過ぎてもメカ共振などによる振動等を起こすことが
なく、ゲインをむやみに上げなくても、定常偏差のない
良好な速度制御を行うことができる。請求項２記載の制
御方法によると、原稿サイズや複写倍率等により移動距
離を認識し、その移動距離とメカ性能により決まる加速
度、及び基準位置突入速度から最大速度を算出し、加
速、等速及び減速の切り換え位置を算出しているので、
原稿サイズ等条件にあわせた適切な目標速度プロフィー
ルが得られる。請求項３記載の制御方法によると、最大
速度を、移動距離とメカ性能により決まる加速度、及
び、基準位置突入速度から算出した各条件における最大
速度の所定の割合の値としているので、原稿露光走査終
了後、ブレーキをかけてスキャナ光学系が停止するまで
の距離のばらつきによる移動距離の誤差によって生じる
加速、等速、及び、減速の切り換え位置の誤差を吸収で
き、複数の目標速度算出計算式、または、データテーブ
ルを記憶し選択しなくても条件に合わせた良好な制御を
行うことができる。請求項４記載の制御方法によると、
リターン制御の減速時に停止位置に近い所定の位置で、
目標加速度をより小さい値に切り換えるので、停止時の
加速度が小さくなり、停止時の振動や誤差が小さくな
る。請求項５記載の制御方法によると、リターン制御の
減速時に所定の位置で滑らかな速度プロフィールを与え
るように切り換えるので、加速度が徐々に小さくなり、
停止時には０、もしくは、小さな値となるので、停止時
の振動や誤差が小さくなる。請求項６記載の制御方法に
よると、最大速度、各部切り換え位置、及び、目標速度
の算出に用い、フィードフォワードする加速度は減速時
は加速時より大きな値とするので、性能上の最大加速度
に逆起電圧分を反映させて、さらに、リターン時間の短
縮を図ることができる。請求項７記載の制御方法による
と、構成上の摩擦力を換算してフィードフォワードの加
速度に加算するので、摩擦力の影響を相殺でき、定常偏
差を抑え、良好な制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による制御フロー（初期設定）を説明
するためのフロー図である。

【図２】本発明による制御フロー（リターン）の概略
を説明するためのフロー図である。

【図３】図２に示したフローを実行するためのブロッ
ク構成図である。

【図４】図３の各部を説明するための制御フロー図で
ある。

【図５】目標速度設定の一例を説明するための図であ
る。

【図６】最大速度Ｖmaxの決定方法を説明するための
図である。

【図７】停止時の減速の仕方を説明するための図であ
る。

【図８】停止時の減速の他の仕方を説明するための図
である。

【図９】本発明が適用される原稿読み取り装置の一例
を説明するための図である。

【符号の説明】

１…コンタクトガラス、２…スキャナ光学系、３…感光
体、４…照明光源、５…反射板、６，８，９，１２…ミ
ラー、７，１０…スキャナ、１１…結像レンズ、１３…
防塵ガラス、１４…スキャナ搬送モータ、１５…ワイ
ヤ、１６…センサ、１７…遮蔽板、２１…位置検出部、
２２…速度検出部、２３…目標速度算出部、２４…加速
度算出部、２５…モータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋実東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】往復動作が可能なスキャナ光学系を含む
露光光学系と、スキャナ光学系を搬送するためのスキャ
ナ搬送モータと、スキャナ光学系の移動速度を検出する
速度検出手段と、スキャナ光学系の位置を検出する位置
検出手段とを有する原稿読み取り装置における前記スキ
ャナ光学系の制御方法であって、原稿を読み取るスキャ
ンが終了した後、前記スキャナ光学系を基準の位置まで
戻すリターン制御において、前記スキャナの位置及び目
標基準位置までの残差距離から目標速度を算出し、検出
速度との差を無くすように、目標加速度をフィードフォ
ワードとして与え、検出速度が目標速度に追従するよう
に制御することを特徴とする原稿読み取り装置のスキャ
ナ光学系の制御方法。
【請求項２】原稿サイズや複写倍率等により移動距離
を認識し、移動距離とメカ性能により決まる加速度、及
び、基準位置突入速度から最大速度を求め、加速、等速
及び減速の切換位置を算出することを特徴とする請求項
１記載の制御方法。
【請求項３】前記最大速度は、移動距離とメカ性能に
より決まる加速度、及び、ホームポジション突入速度か
ら算出した各条件における最大速度の所定の割合の値と
することを特徴とする請求項２記載の制御方法。
【請求項４】リターン制御の減速時に停止位置に近い
所定の位置で目標加速度をより小さい値に切り換えるこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の制御
方法。
【請求項５】リターン制御の減速時に所定の位置で滑
らかな速度プロフィールを与えるように切り換えること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の制御方
法。
【請求項６】最大速度、各部切り換え位置、及び、目
標速度の算出に用い、フィードフォワードする加速度
は、減速時は加速度より大きな値とすることを特徴とす
る請求項１乃至５のいずれかに記載の制御方法。
【請求項７】構成上の摩擦力を換算してフィードフォ
ワードの加速度に加算することを特徴とする請求項１乃
至６のいずれかに記載の制御方法。