JPH10200700A - Image reader - Google Patents
Image readerInfo
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- JPH10200700A JPH10200700A JP9013227A JP1322797A JPH10200700A JP H10200700 A JPH10200700 A JP H10200700A JP 9013227 A JP9013227 A JP 9013227A JP 1322797 A JP1322797 A JP 1322797A JP H10200700 A JPH10200700 A JP H10200700A
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- reading apparatus
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は画像読取装置に関
し、より詳細には、走査光学系を搭載した光電変換ユニ
ットの位置を精度良く制御可能な画像読取装置に関す
る。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an image reading apparatus, and more particularly, to an image reading apparatus capable of accurately controlling the position of a photoelectric conversion unit having a scanning optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】スキャナ装置,複写機等の画像読取装置
においては、原稿の画像を読み取る際に、走査光学系を
搭載した光電変換ユニットを移動させることにより、コ
ンタクトガラス上に載置された原稿の画像を読み取ると
いう構成が多く採用されている。したがって、このよう
な構成を有する画像読取装置では、原稿から画像を精度
良く読み取る上で、光電変換ユニットの位置を精度よく
制御することが重要となる。2. Description of the Related Art In an image reading apparatus such as a scanner or a copier, when reading an image of an original, the original placed on a contact glass is moved by moving a photoelectric conversion unit equipped with a scanning optical system. The configuration of reading an image is often adopted. Therefore, in the image reading apparatus having such a configuration, it is important to accurately control the position of the photoelectric conversion unit in reading an image from a document with high accuracy.
【0003】このような装置の従来技術の一例として、
特公平6−83339号公報『画像読取装置』がある。
この画像読取装置は、原稿台ガラス上の原稿を光学系の
露光光源によって走査露光し、得られた原稿の光像を光
学系の複数のミラーによって撮像ユニット内に導出させ
るようにしたものであって、光学系の移動部を駆動させ
る駆動モータとしてステッピングモータを用い、ミラー
の固有振動数とステッピングモータの基本駆動周波数に
整数を乗じた値、またはミラーの固有振動数と、ステッ
ピングモータの基本駆動周波数を整数で除した値とを異
なるように構成したものである。すなわち、この画像読
取装置では、ステッピングモータの基本駆動周波数をミ
ラーの固有振動数の整数n倍もしくは1/n倍にならな
いようにして、ミラー共振を防止している。[0003] As an example of the prior art of such a device,
Japanese Patent Publication No. 6-83339 discloses an "image reading apparatus".
In this image reading apparatus, an original on a platen glass is scanned and exposed by an exposure light source of an optical system, and a light image of the obtained original is guided into an imaging unit by a plurality of mirrors of the optical system. A stepping motor is used as a drive motor for driving the moving part of the optical system, and the value obtained by multiplying the natural frequency of the mirror and the basic drive frequency of the stepper motor by an integer or the natural frequency of the mirror and the basic drive of the stepper motor are used. It is configured so that a value obtained by dividing the frequency by an integer is different. That is, in this image reading device, mirror resonance is prevented by preventing the basic driving frequency of the stepping motor from becoming an integral number n or 1 / n times the natural frequency of the mirror.
【0004】また、従来技術の他の例として、特公平7
−14194号公報『画像形成装置』がある。この画像
形成装置は、パルス制御のモータを用いて走査光学系を
複数回往復駆動させることによって、原稿を複数回光学
的に走査し、複数色の画像データを読み取り、1頁の画
像を形成する多色画像形成装置において、最終回以外の
戻り駆動時の走査光学系のモータの駆動を、戻り駆動時
のモータのパルス数が所定数N、即ち、原稿の読み取り
を行うための前記走査光学系の往復時の走査光学系のモ
ータのパルス数に到達したときに停止させるというもの
である。すなわち、この画像形成装置では、最終回の読
み取り走査以外の戻り駆動において、ホームポジション
センサの出力を参照しないでオープン制御により制御し
ている。As another example of the prior art, Japanese Patent Publication No.
No. 14,194, “Image forming apparatus”. This image forming apparatus optically scans a document a plurality of times by scanning a document a plurality of times by using a pulse control motor to reciprocate a plurality of times, reads image data of a plurality of colors, and forms an image of one page. In the multi-color image forming apparatus, the driving of the motor of the scanning optical system at the time of the return drive other than the last drive is performed when the number of pulses of the motor at the time of the return drive is a predetermined number N, that is, the scanning optical system for reading a document. Is stopped when the number of pulses of the motor of the scanning optical system at the time of reciprocation is reached. That is, in this image forming apparatus, in the return drive other than the final scan, the open control is performed without referring to the output of the home position sensor.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平6−83339号公報『画像読取装置』において
は、ステッピングモータの基本駆動周波数をミラーの固
有振動数の整数n倍もしくは1/n倍にならないように
してミラー共振を防止するため、画像読取装置が画像デ
ータを所定の倍率で変倍する変倍モードを備えている場
合においては、画像の読取速度が複数存在することにな
り、ステッピングモータの基本駆動周波数がミラーの固
有振動数の整数n倍あるいは1/n倍になる場合が発生
し、読み取った画像の画質が劣化するという問題があっ
た。However, in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 6-83339 "Image reading apparatus", the basic driving frequency of the stepping motor does not become an integer n times or 1 / n times the natural frequency of the mirror. In order to prevent mirror resonance in this manner, when the image reading apparatus has a magnification mode in which image data is scaled at a predetermined magnification, there are a plurality of image reading speeds, and the stepping motor has In some cases, the basic drive frequency becomes an integral number n times or 1 / n times the natural frequency of the mirror, resulting in a problem that the quality of the read image is deteriorated.
【0006】また、上記特公平7−14194号公報
『画像形成装置』においては、オープン制御で走査光学
系を駆動するためのモータの制御を行うため、摩擦力等
の外乱が発生すると、カラー画像の色ズレが発生すると
いう問題があった。Also, in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 7-14194, "image forming apparatus", a motor for driving a scanning optical system is controlled by open control, so that when a disturbance such as frictional force occurs, a color image is generated. There is a problem that color misregistration occurs.
【0007】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、走査光学系を搭載した光電変換ユニットの位置制御
の精度を向上させ、高画質な画像の読み取りを可能にす
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the above, and has as its object to improve the accuracy of position control of a photoelectric conversion unit equipped with a scanning optical system and to enable reading of high-quality images. .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の画像読取装置は、原稿に光を照射して主
走査する走査光学系を有し、前記走査光学系をモータに
より副走査方向に移動して副走査し、前記原稿の画像を
読み取る画像読取装置において、前記モータの回転角度
を検出する検出手段と、前記モータで前記走査光学系を
移動させる際に発生する前記走査光学系のパラメータ変
動および外乱等による目標位置ズレをその設計に取り込
んだロバストコントローラを構成し、前記検出手段の検
出結果に基づいて、前記モータをロバスト制御すること
により、前記走査光学系を目標位置に追従させる制御手
段と、を備え、前記制御手段が、前記モータの立ち上が
り時に必要なトルクを、フィードフォワード量として前
記モータに与えるものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus, comprising: a scanning optical system for irradiating a document with light to perform a main scanning; In an image reading apparatus that moves in a scanning direction to perform sub-scanning and reads an image of the original, a detection unit that detects a rotation angle of the motor, and the scanning optical generated when the scanning optical system is moved by the motor. A robust controller incorporating a target position shift due to system parameter fluctuations and disturbances in its design is configured, and based on a detection result of the detection unit, the motor is robustly controlled, thereby moving the scanning optical system to a target position. Control means for causing the motor to follow, wherein the control means supplies the motor with a torque required when the motor starts up as a feedforward amount. It is.
【0009】また、請求項2の画像読取装置は、請求項
1記載の画像読取装置において、前記制御手段が、前記
モータに対する位置追従制御の目標位置軌跡を与える関
数を2階微分し、前記求めた2階微分値に前記モータと
前記画像読取装置との等価慣性モーメントを乗算すると
共に、前記モータのトルク定数で除算して前記フィード
フォワード量を求め、前記求めたフィードフォワード量
を前記モータに与えるものである。According to a second aspect of the present invention, in the image reading apparatus according to the first aspect, the control means performs second order differentiation of a function that gives a target position trajectory of position following control for the motor. The second derivative value is multiplied by the equivalent moment of inertia of the motor and the image reading device, and divided by the torque constant of the motor to obtain the feedforward amount, and the obtained feedforward amount is given to the motor. Things.
【0010】また、請求項3の画像読取装置は、請求項
2記載の画像読取装置において、前記制御手段が、さら
に、摩擦トルクを補正するためのフィードフォワード量
を前記モータに与えるものである。According to a third aspect of the present invention, in the image reading apparatus of the second aspect, the control means further provides a feedforward amount for correcting a friction torque to the motor.
【0011】また、請求項4の画像読取装置は、請求項
2または3記載の画像読取装置において、前記制御手段
が、前記モータの立ち上がり時の前記目標位置軌跡を与
える関数として、前記原稿の読取位置以前で加速度が0
になり、速度が一定となる4次以上の関数を用いるもの
である。According to a fourth aspect of the present invention, in the image reading apparatus according to the second or third aspect, the control means reads the original as a function that gives the target position trajectory when the motor starts up. Zero acceleration before position
And a fourth-order or higher function that makes the speed constant is used.
【0012】また、請求項5の画像読取装置は、請求項
2〜4のいずれか一つに記載の画像読取装置において、
前記目標位置軌跡を与える関数が、助走距離q1,目標
原稿スキャン速度Ref_speedおよび助走に費や
す時間delta1が次式の関係を有する場合におい
て、According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the image reading apparatus according to any one of the second to fourth aspects,
When the function for giving the target position trajectory is such that the approach distance q1, the target document scan speed Ref_speed, and the time delta1 spent for the approach have the following relationship,
【数2】 前記Ref_speedをN倍(Nは正の実数)する場
合に、前記delta1がN倍されると共に、前記q1
がN2 倍されるものである。(Equation 2) When the Ref_speed is multiplied by N (N is a positive real number), the delta1 is multiplied by N and the q1
Is multiplied by N 2 .
【0013】さらに、請求項6の画像読取装置は、請求
項2〜5のいずれか一つに記載の画像読取装置におい
て、前記制御手段が、正規化された前記目標位置軌跡を
与える関数値と前記目標位置軌跡を与える関数の2階微
分値とを予め格納した記憶手段を有し、前記目標位置軌
跡の変化に応じて、前記記憶手段から所定の前記目標位
置軌跡を与える関数値と前記目標位置軌跡を与える関数
の2階微分値とを選択して、前記モータをロバスト制御
するものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the image reading apparatus according to any one of the second to fifth aspects, the control means includes a function value for giving the normalized target position locus. Storage means for storing in advance a second derivative value of a function for providing the target position trajectory, and a function value for providing the predetermined target position trajectory from the storage means in response to a change in the target position trajectory; A second-order differential value of a function that gives a position trajectory is selected, and the motor is robustly controlled.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像読取装置
の実施の形態について、〔実施の形態1〕,〔実施の形
態2〕,〔実施の形態3〕の順で、図面を参照しつつ詳
細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an image reading apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings in the order of [Embodiment 1], [Embodiment 2], [Embodiment 3]. This will be described in detail.
【0015】〔実施の形態1〕図1は、実施の形態1の
画像読取装置の構成を示す構成図である。図1に示す画
像読取装置1は、本体ケース2の上部に原稿台としての
コンタクトガラス3を備え、コンタクトガラス3の下方
に、光源としての蛍光灯4,第1ミラー5,第2ミラー
6,レンズ7および光電変換素子としてのCCD(Ch
arge Coupled Device)8を搭載し
た光電変換ユニット9(請求項1記載の走査光学系に該
当する)を備えている。[First Embodiment] FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an image reading apparatus according to a first embodiment. The image reading apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a contact glass 3 as a document table above a main body case 2, and a fluorescent lamp 4 as a light source 4, a first mirror 5, a second mirror 6 below the contact glass 3. CCD (Ch) as a lens 7 and a photoelectric conversion element
A photoelectric conversion unit 9 (corresponding to the scanning optical system according to claim 1) equipped with an "arranged coupled device" 8 is provided.
【0016】コンタクトガラス3上には、原稿面をコン
タクトガラス3側にして原稿10がセットされ、このコ
ンタクトガラス3上にセットされた原稿10に対し、光
電変換ユニット9に搭載されている蛍光灯4から光が照
射される。そして、原稿10からの反射光が、図1中矢
印の線で示す光軸11に沿って、第1ミラー5,第2ミ
ラー6の順で反射され、レンズ7を通してCCD8に結
像される。CCD8は、入射光を光電変換し、原稿10
の画像を読み取る。なお、原稿10を複数回光学的に走
査し、複数色の画像データを読み取る場合のCCD8
は、R,G,Bの3ラインの構成からなる。An original 10 is set on the contact glass 3 with the original surface facing the contact glass 3, and a fluorescent lamp mounted on the photoelectric conversion unit 9 is placed on the original 10 set on the contact glass 3. 4 irradiates light. The reflected light from the document 10 is reflected in the order of the first mirror 5 and the second mirror 6 along the optical axis 11 shown by the arrow line in FIG. The CCD 8 photoelectrically converts the incident light and outputs the original 10
Read the image. The CCD 8 for optically scanning the original 10 a plurality of times and reading image data of a plurality of colors.
Has a configuration of three lines of R, G and B.
【0017】そして、光電変換ユニット9は、図示しな
いが、ガイドプレート等により副走査方向(図1中、両
矢印で示す左右方向)に移動可能に案内されると共に、
副走査方向に張られたワイヤ12に係止されている。ワ
イヤ12は、本体ケース2内の副走査方向の両端部に配
設された一対のプーリー13,14に係合されており、
プーリー13は、歯車等の動力伝達機構15を介してモ
ータ(例えば、DCサーボモータ)16により回転駆動
される。また、モータ16の回転軸と同軸にエンコーダ
17(請求項1記載の検出手段に該当する)が取り付け
られており、エンコーダ17は、モータ16の回転角度
を検出する。Although not shown, the photoelectric conversion unit 9 is guided by a guide plate or the like so as to be movable in the sub-scanning direction (the left-right direction indicated by a double arrow in FIG. 1).
It is locked by a wire 12 stretched in the sub-scanning direction. The wire 12 is engaged with a pair of pulleys 13 and 14 disposed at both ends in the sub-scanning direction in the main body case 2.
The pulley 13 is driven to rotate by a motor (for example, a DC servomotor) 16 via a power transmission mechanism 15 such as a gear. An encoder 17 (corresponding to a detecting means according to claim 1) is mounted coaxially with the rotation axis of the motor 16, and the encoder 17 detects the rotation angle of the motor 16.
【0018】以上の構成において、モータ16が回転す
ると、このモータ16の回転が動力伝達機構15を介し
てプーリー13に伝達され、プーリー13が回転するこ
とにより、ワイヤ12がプーリー13とプーリー14と
の間で回転移動する。ワイヤ12が回転移動すると、ワ
イヤ12に連結されている光電変換ユニット9がワイヤ
12の移動に伴って副走査方向に移動すると共に、光電
変換ユニット9は、蛍光灯4からコンタクトガラス3上
の原稿10に光を照射して、その反射光を光軸11に沿
ってCCD8に導入しつつ、主走査および副走査して原
稿10の画像を読み取る。In the above configuration, when the motor 16 rotates, the rotation of the motor 16 is transmitted to the pulley 13 via the power transmission mechanism 15, and the pulley 13 rotates, so that the wire 12 connects the pulley 13 and the pulley 14 to each other. Rotate between. When the wire 12 rotates, the photoelectric conversion unit 9 connected to the wire 12 moves in the sub-scanning direction along with the movement of the wire 12, and the photoelectric conversion unit 9 moves the original from the fluorescent lamp 4 to the original on the contact glass 3. The main scanning and sub-scanning are performed to read the image of the original 10 while irradiating the CCD 10 with light and introducing the reflected light to the CCD 8 along the optical axis 11.
【0019】図2は、実施の形態1の画像読取装置のブ
ロック構成図である。画像読取装置1は、マイクロコン
ピュータ21(請求項1記載の制御手段に該当する),
状態指令部21(請求項1記載の制御手段に該当す
る),インターフェース23(請求項1記載の制御手段
に該当する,駆動回路24,モータ16,エンコーダ1
7およびインターフェース25(請求項1記載の制御手
段に該当する)等を備えている。FIG. 2 is a block diagram of the image reading apparatus according to the first embodiment. The image reading device 1 includes a microcomputer 21 (corresponding to a control unit according to claim 1),
The state command unit 21 (corresponding to the control means according to claim 1), the interface 23 (the drive circuit 24, the motor 16, the encoder 1 corresponding to the control means according to claim 1)
7 and an interface 25 (corresponding to the control means of claim 1).
【0020】マイクロコンピュータ21は、マイクロプ
ロセッサ26,ROM(ReadOnly Memor
y)27(請求項6記載の記憶手段に該当する)および
RAM(Random Access Memory)
28(請求項6記載の記憶手段に該当する)等を備えて
いる。なお、図2中、29はバスを示し、このバス29
により、マイクロコンピュータ21,状態指令部22,
インターフェース23およびインターフェース25が相
互に接続されている。The microcomputer 21 includes a microprocessor 26 and a ROM (Read Only Memory).
y) 27 (corresponding to the storage means according to claim 6) and RAM (Random Access Memory)
28 (corresponding to the storage means of claim 6) and the like. In FIG. 2, reference numeral 29 denotes a bus.
, The microcomputer 21, the state command unit 22,
The interface 23 and the interface 25 are mutually connected.
【0021】マイクロプロセッサ26は、ROM27内
のプログラムに基づいて、RAM28をワークエリアと
して使用しつつ、画像読取装置1の各部の制御、特に、
モータ16の駆動制御を行う。The microprocessor 26 controls each part of the image reading apparatus 1 based on the program in the ROM 27 while using the RAM 28 as a work area, in particular,
The drive control of the motor 16 is performed.
【0022】状態指令部22は、モータ16の状態(目
標位置や目標速度)を指令する状態指令信号、即ち位置
指令信号や速度指令信号等を出力するものであり、マイ
クロコンピュータ21は、この状態指令信号に基づい
て、モータ16を駆動制御するための駆動制御信号をイ
ンターフェース23に出力するThe state command section 22 outputs a state command signal for commanding the state of the motor 16 (target position and target speed), that is, a position command signal, a speed command signal, and the like. A drive control signal for controlling the drive of the motor 16 is output to the interface 23 based on the command signal.
【0023】インターフェース23は、駆動用のインタ
ーフェース装置であり、後述するように、マイクロコン
ピュータ21の演算結果のディジタル値である駆動制御
信号を駆動回路24を構成するパワー半導体、例えばト
ランジスタを動作させるパルス状駆動制御信号に変換し
て、駆動回路24に出力する。The interface 23 is a driving interface device. As will be described later, a driving control signal, which is a digital value of an operation result of the microcomputer 21, is transmitted to a power semiconductor constituting the driving circuit 24, for example, a pulse for operating a transistor. The signal is converted into a drive control signal and output to the drive circuit 24.
【0024】駆動回路24は、インターフェース23を
介して入力されるパルス状駆動制御信号に基づいて、モ
ータ16に印加する電圧や電流を制御する。この結果、
モータ16は、所望の速度で回転駆動される。The drive circuit 24 controls the voltage and current applied to the motor 16 based on the pulse drive control signal input via the interface 23. As a result,
The motor 16 is driven to rotate at a desired speed.
【0025】モータ16としては、上述のように、例え
ばDCサーボモータが使用され、このモータ16は、駆
動回路24の制御で駆動され、駆動回路24の制御する
位置・速度、即ちマイクロコンピュータ21の制御する
位置・速度で回転する。As described above, for example, a DC servo motor is used as the motor 16, and this motor 16 is driven under the control of the drive circuit 24, and the position and speed controlled by the drive circuit 24, ie, the microcomputer 21 Rotate at a controlled position and speed.
【0026】エンコーダ17は、モータ16の回転角度
を検出して、検出結果を状態検出用のインターフェース
25に出力する。The encoder 17 detects the rotation angle of the motor 16 and outputs the detection result to the state detection interface 25.
【0027】インターフェース25は、エンコーダ17
の出力をディジタル数値に変換する状態検出用のもので
あり、エンコーダ17の出力パルスを計数するカウンタ
を備えている。インターフェース25は、その出力がマ
イクロプロセッサ26の割り込み端子に接続されている
と共に、基準クロックをカウントするタイマやレジスタ
等を備えており、エンコーダ17の出力パルスからマイ
クロプロセッサ26がモータ16の位置・速度を検出す
る。The interface 25 includes the encoder 17
And a counter for counting the output pulses of the encoder 17. The output of the interface 25 is connected to an interrupt terminal of the microprocessor 26 and includes a timer and a register for counting a reference clock. Is detected.
【0028】なお、図2においては、ディスクリートタ
イプのマイクロコンピュータを用いた例を説明したが、
これに限るものではなく、状態指令部22,インターフ
ェース23およびインターフェース25が1チップ化さ
れたマイクロコンピュータを用いても同様の機能を得る
ことができることはいうまでもない。In FIG. 2, an example using a discrete type microcomputer has been described.
The present invention is not limited to this, and it goes without saying that the same function can be obtained by using a microcomputer in which the state command unit 22, the interface 23, and the interface 25 are integrated into one chip.
【0029】上記マイクロコンピュータ21は、状態指
令部22と共に、ROM27内のプログラムに基づい
て、図3に示すようなロバスト制御系を形成して、モー
タ16、ひいては光電変換ユニット9の位置に対してロ
バスト制御を行う。なお、ロバスト制御は、外乱に左右
されにくく、目標に早く追従させることができる制御の
ことである。The microcomputer 21 forms a robust control system as shown in FIG. 3 together with the state command unit 22 based on a program in the ROM 27, and controls the position of the motor 16 and, consequently, the position of the photoelectric conversion unit 9. Performs robust control. Robust control is control that is hardly influenced by disturbance and can quickly follow a target.
【0030】図3は、実施の形態1の画像読取装置にお
ける光電変換ユニットの位置制御を説明するためのブロ
ック線図である。この図3を用いて、実施の形態1の画
像読取装置の動作を説明する。なお、図3において、R
ef_posiは、目標位置軌跡を与える目標位置関数
を示し、Krは、ロバストコントローラのゲインを示
し、Ktは、モータトルク定数(DCモータトルク定
数)を示し、Jは、モータ軸換算等価慣性モーメントを
示し、sは、ラプラス演算子を示し、xは、位置出力を
示し、FFは、フィードフォワードを示している。FIG. 3 is a block diagram for explaining position control of the photoelectric conversion unit in the image reading apparatus according to the first embodiment. The operation of the image reading apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 3, R
ef_posi indicates a target position function that gives a target position trajectory, Kr indicates a gain of a robust controller, Kt indicates a motor torque constant (DC motor torque constant), and J indicates a motor shaft converted equivalent moment of inertia. , S indicates a Laplace operator, x indicates a position output, and FF indicates feedforward.
【0031】マイクロコンピュータ21は、エンコーダ
17で検出したモータ16の位置出力x(回転角度)を
インターフェース25を介してフィードバックし、状態
司令部22から出力された状態指令信号としての目標位
置関数Ref_posiと比較して、偏差eを求める。The microcomputer 21 feeds back the position output x (rotation angle) of the motor 16 detected by the encoder 17 via the interface 25, and outputs a target position function Ref_posi as a state command signal output from the state command section 22 and a target position function Ref_posi. The deviation e is obtained by comparison.
【0032】そして、マイクロコンピュータ21は、求
めた偏差eにロバストコントローラのゲインKtを乗じ
て駆動回路24に与えるパルス状駆動制御信号としての
電流値を求める。Then, the microcomputer 21 multiplies the obtained deviation e by the gain Kt of the robust controller to obtain a current value as a pulse-like drive control signal to be given to the drive circuit 24.
【0033】求めた電流値には、立ち上がり時に必要な
トルクをモータ16に与えるための電流値がフィードフ
ォワードFFによって加算され、この電流値がインター
フェース23を介して駆動回路24に与えられる。A current value for giving a necessary torque to the motor 16 at the time of start-up is added to the obtained current value by the feedforward FF, and this current value is given to the drive circuit 24 via the interface 23.
【0034】駆動回路24は、マイクロコンピュータ2
1から与えられた電流値に応じてモータ16を駆動す
る。モータ16は、この駆動回路24の制御によって回
転し、光電変換ユニット9を副走査方向に移動させ、光
電変換ユニット9がこの移動に応じて原稿10の画像を
読み取る。The drive circuit 24 includes the microcomputer 2
The motor 16 is driven in accordance with the current value given from step (1). The motor 16 rotates under the control of the drive circuit 24 to move the photoelectric conversion unit 9 in the sub-scanning direction, and the photoelectric conversion unit 9 reads an image of the document 10 according to the movement.
【0035】エンコーダ17は、モータ16の位置出力
x(回転角度)を検出し、検出された位置出力xは、イ
ンターフェース25を介してマイクロコンピュータ21
にフィードバックされる。The encoder 17 detects a position output x (rotation angle) of the motor 16, and outputs the detected position output x via the interface 25 to the microcomputer 21.
Will be fed back.
【0036】図3において、位置出力x(モータ16の
回転角度)は、マイクロコンピュータ21によって与え
られた電流値にモータトルク定数Kt(DCモータトル
ク定数)を乗算すると共に、モータ軸換算等価慣性モー
メントJで除算してモータ16の角加速度を求めた後、
この角加速度を1/s2 、即ち2階積分することによっ
て演算される。エンコーダ17は、このようなモータ1
6の角度、即ち位置出力xを検出し、検出された位置出
力xは、マイクロコンピュータ21にフィードバックさ
れる。In FIG. 3, a position output x (rotation angle of the motor 16) is obtained by multiplying a current value given by the microcomputer 21 by a motor torque constant Kt (DC motor torque constant) and obtaining a motor shaft equivalent equivalent moment of inertia. After calculating the angular acceleration of the motor 16 by dividing by J,
This angular acceleration is calculated by 1 / s 2 , that is, the second-order integration. The encoder 17 is provided with such a motor 1
6, the position output x is detected, and the detected position output x is fed back to the microcomputer 21.
【0037】画像読取装置における光電変換ユニット9
の位置制御において、モータ16が定常状態にある場合
には、ロバストコントローラKrのみで安定した位置制
御を行うことができる。ところが、モータ16の立ち上
がり時等の過渡状態では、オーバーシュートが発生し、
その結果、読み取った画像の先端に伸縮が発生する。実
施の形態1の画像読取装置においては、図3に示すよう
に、フィードフォワードループを追加し、立ち上がり時
に必要なトルクをフィードフォワード量としてモータ1
6に与えるため、オーバーシュートを抑えることがで
き、走査光学系を搭載した光電変換ユニット9に対する
位置制御の精度を向上させ、高画質な画像の読み取りが
可能となる。The photoelectric conversion unit 9 in the image reading device
In the position control described above, when the motor 16 is in a steady state, stable position control can be performed only by the robust controller Kr. However, in a transient state such as when the motor 16 starts up, overshoot occurs,
As a result, the tip of the read image expands and contracts. In the image reading apparatus according to the first embodiment, as shown in FIG. 3, a feedforward loop is added, and a torque required at the time of startup is set as a feedforward amount.
6, overshoot can be suppressed, the accuracy of position control for the photoelectric conversion unit 9 equipped with the scanning optical system can be improved, and high-quality images can be read.
【0038】すなわち、実施の形態1の画像読取装置に
よれば、外乱等による目標位置ズレを設計に取り込んだ
ロバストコントローラによる位置制御を行うため、原稿
10を複数回光学的に走査し、複数色の画像データを読
み取る場合であっても、画像の読み取り位置の位置ズレ
を小さくすることができ、高画質な画像の読み取りが可
能となる。加えて、モータ16に対し、立ち上がり時に
必要なトルクをフィードフォワード量として与えるた
め、原稿先端でのオーバーシュートを抑制することがで
き、短い助走距離で高画質な画像の読み取りが可能とな
る。That is, according to the image reading apparatus of the first embodiment, the original 10 is optically scanned a plurality of times to perform the position control by the robust controller incorporating the target position shift due to disturbance or the like into the design. Even when the image data is read, the positional deviation of the image reading position can be reduced, and a high-quality image can be read. In addition, since the necessary torque at the time of rising is given to the motor 16 as the feedforward amount, overshoot at the leading edge of the document can be suppressed, and high-quality images can be read with a short approach distance.
【0039】〔実施の形態2〕次に、実施の形態2の画
像読取装置を説明する。なお、実施の形態2の画像読取
装置の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の画
像読取装置と同様であるため、ここではその説明を省略
する。[Second Embodiment] Next, an image reading apparatus according to a second embodiment will be described. Note that the configuration of the image reading apparatus according to the second embodiment is the same as that of the image reading apparatus according to the first embodiment shown in FIGS.
【0040】図4は、実施の形態2の画像読取装置にお
ける光電変換ユニットの位置制御を説明するためのブロ
ック線図である。この図4を用いて、実施の形態2の画
像読取装置の動作を説明する。FIG. 4 is a block diagram for explaining position control of the photoelectric conversion unit in the image reading apparatus according to the second embodiment. The operation of the image reading apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
【0041】マイクロコンピュータ21は、状態司令部
22から出力された状態指令信号としての目標位置関数
Ref_posiから、立ち上がり時に必要なトルクを
モータ16に与えるためのフィードフォーワード量を演
算する。The microcomputer 21 calculates a feedforward amount for giving a necessary torque to the motor 16 at the time of startup from a target position function Ref_posi as a state command signal output from the state command unit 22.
【0042】この目標位置関数Ref_posiは、例
えば、以下の4次関数で与えられる。 Ref_posi(t)=a14×t4 +a13×t3
+a12×t2 The target position function Ref_posi is given by, for example, the following quartic function. Ref_posi (t) = a14 × t 4 + a13 × t 3
+ A12 × t 2
【0043】そして、与えられた目標位置関数Ref_
posiをs2 、即ち2階微分すると、得られた2階微
分値AC(t)は、AC(t)=12×a14×t2 +
6×a13×t+2×a12となる。Then, the given target position function Ref_
When pos is differentiated by s 2 , that is, second-order differentiation, the obtained second-order differential value AC (t) is obtained by AC (t) = 12 × a14 × t 2 +
6 × a13 × t + 2 × a12.
【0044】続いて、求めた2階微分値AC(t)に対
して、モータ16(DCサーボモータ)と画像読取装置
の等価慣性モーメントJを乗算すると共に、モータトル
ク定数Kt(DCモータトルク定数)で除算して、フィ
ードフォワード量としての電流値を求めることができ
る。Subsequently, the obtained second-order differential value AC (t) is multiplied by the equivalent inertia moment J of the motor 16 (DC servo motor) and the image reading device, and the motor torque constant Kt (DC motor torque constant) ) To obtain a current value as a feedforward amount.
【0045】マイクロコンピュータ21は、エンコーダ
17で検出した位置出力xと目標位置関数Ref_po
siとを比較して、位置誤差eを求め、求めた位置誤差
eにロバストコントローラのゲインKtを乗じることに
よって求めたパルス状駆動制御信号としての電流値に、
上述したようにして求めたフィードフォワード量として
の電流値を加算し、インターフェース23を介して駆動
回路24に与える。The microcomputer 21 calculates the position output x detected by the encoder 17 and the target position function Ref_po.
and a current value as a pulse-like drive control signal obtained by multiplying the position error e by the gain Kt of the robust controller.
The current value as the feedforward amount obtained as described above is added, and given to the drive circuit 24 via the interface 23.
【0046】なお、その他の動作については、実施の形
態1で図3を用いて説明した通りであるため、ここでは
その説明を省略する。The other operations are the same as those described in the first embodiment with reference to FIG. 3, and the description thereof is omitted here.
【0047】このようにして、立ち上がり時に必要なト
ルクがモータ16に与えられるため、偏差e(Ref_
posi−x)は、図5中に実線で示すような応答を示
す。すなわち、上述したようにして求めたフィードフォ
ワード量をモータ16に与えることにより、モータ16
のオーバーシュートを抑えることができる。一方、図5
中の波線は、フィードフォワードFFがない場合の偏差
e(Ref_posi−x)の応答を示しており、モー
タにオーバーシュートが発生していることがわかる。In this way, since the required torque is applied to the motor 16 at the time of starting, the deviation e (Ref_Ref_
pos-x) shows a response as shown by the solid line in FIG. That is, by providing the feedforward amount obtained as described above to the motor 16, the motor 16
Overshoot can be suppressed. On the other hand, FIG.
The middle dashed line shows the response of the deviation e (Ref_posi-x) when there is no feedforward FF, and it can be seen that the motor has overshoot.
【0048】このように、実施の形態2の画像読取装置
においては、目標位置関数を2階微分し、求めた2階微
分値にモータ16と画像読取装置1との等価慣性モーメ
ントJを乗算すると共に、モータ16のトルク定数Kt
で除算してフィードフォワード量を求めるため、目標位
置関数が変化した場合であっても、立ち上がり時に必要
なトルクをフィードフォワード量としてモータ16に与
えることができる。したがって、変倍時においても、原
稿の先端におけるオーバーシュートを抑制することがで
き、高画質な画像の読み取りが可能となる。As described above, in the image reading device according to the second embodiment, the target position function is second-order differentiated, and the obtained second-order differential value is multiplied by the equivalent moment of inertia J between the motor 16 and the image reading device 1. And the torque constant Kt of the motor 16
Therefore, even when the target position function changes, the required torque at the time of startup can be given to the motor 16 as the feedforward amount even when the target position function changes. Therefore, even at the time of zooming, overshoot at the leading edge of the document can be suppressed, and high-quality images can be read.
【0049】ここで、上記目標位置関数Ref_pos
i(t)について、さらに詳細に説明する。実施の形態
2の画像読取装置1において、状態司令部22からマイ
クロコンピュータ21に与えられる目標位置関数Ref
_posi(t)は、原稿10の読取位置以前で加速度
が0になり、速度が一定となる4次以上のものである。Here, the target position function Ref_pos
i (t) will be described in more detail. In the image reading apparatus 1 according to the second embodiment, the target position function Ref given to the microcomputer 21 from the state command unit 22
_Posi (t) is the fourth or higher order in which the acceleration becomes 0 and the speed becomes constant before the reading position of the document 10.
【0050】いま、目標位置関数Ref_posi
(t)を、 Ref_posi(t)=a14×t4 +a13×t3
+a12×t2 とする。ここで、a14,a13,a12は、以下の連
立方程式から得ることができる。Now, the target position function Ref_posi
(T) is calculated by Ref_posi (t) = a14 × t 4 + a13 × t 3
+ A12 × t 2 . Here, a14, a13, and a12 can be obtained from the following simultaneous equations.
【0051】[0051]
【数3】 (Equation 3)
【0052】ここで、tは、t=tau/delta1
であって正規化された時間を示し、tauは、実際の時
間を示し、q1は、光電変換ユニット9が原稿10の画
像読取位置に至るまでの助走距離を示し、delta1
は、光電変換ユニット9が助走距離q1を走行するため
に要する助走時間を示している。すなわち、上記目標位
置関数Ref_posi(t)は、光電変換ユニット9
を動作させた後、助走距離q1を走行するのに要する時
間delta1が経過した時点で、光電変換ユニット9
の加速度が0となり、その後の速度を一定にするという
関数である。Here, t is t = tau / delta1.
, Tau indicates the actual time, q1 indicates the approach distance until the photoelectric conversion unit 9 reaches the image reading position of the document 10, and delta1
Indicates an approach time required for the photoelectric conversion unit 9 to travel the approach distance q1. That is, the target position function Ref_posi (t) is calculated by the photoelectric conversion unit 9.
Is operated, when the time delta1 required to travel the approach distance q1 has elapsed, the photoelectric conversion unit 9
Is zero, and the speed thereafter is constant.
【0053】実際の時間での目標位置関数をPosit
ion(tau)とすると、 Position(tau)=a14×(tau/de
lta1)4+a13×(tau/delta1)3+a
12×(tau/delta1)2 である。The target position function at the actual time is represented by Posit.
If ion (tau), Position (tau) = a14 × (tau / de
lta1) 4 + a13 × (tau / delta1) 3 + a
It is 12 × (tau / delta1) 2 .
【0054】このPosition(tau)を2階微
分した加速度Acc(tau)は、 Acc(tau)=(12×a14×(tau/del
ta1)2+6×a13×(tau/delta1)+
2×a12)/(delta12 ) となる。The acceleration Acc (tau) obtained by second-order differentiation of the position (tau) is given by: Acc (tau) = (12 × a14 × (tau / del)
ta1) 2 + 6 × a13 × (tau / delta1) +
2 × a12) / (delta1 2 ).
【0055】したがって、Acc(tau)の立ち上が
り時の値は画像先端以前で0となり、オーバーシュート
を抑えることができる。Therefore, the value at the time of the rise of Acc (tau) becomes 0 before the leading edge of the image, and the overshoot can be suppressed.
【0056】ここで、tの正規化をdelta1=10
0msとし、q1=9.35rad,Ref_spee
d=123.5rad/sの条件で、a14,a13,
a12を求めて得たtと目標位置軌跡,加速度軌跡の関
係を図6および図7に示す。また、q1=9.35ra
d,Ref_speed=123.5rad/s,de
lta1=100msの場合におけるtauと目標位置
軌跡,加速度軌跡の関係を図8および図9に示す。これ
らの図からわかるように、上記のような目標位置関数を
与えることにより、q1,delta1で光電変換ユニ
ット9の加速度が0になり、その後の速度が一定となっ
ていることがわかる。Here, the normalization of t is defined as delta1 = 10
0 ms, q1 = 9.35 rad, Ref_speed
Under the condition of d = 123.5 rad / s, a14, a13,
6 and 7 show the relationship between t obtained by obtaining a12 and the target position trajectory and acceleration trajectory. Also, q1 = 9.35ra
d, Ref_speed = 123.5 rad / s, de
FIGS. 8 and 9 show the relationship between tau and the target position trajectory and the acceleration trajectory when lta1 = 100 ms. As can be seen from these figures, by giving the target position function as described above, the acceleration of the photoelectric conversion unit 9 becomes zero at q1 and delta1, and the speed thereafter becomes constant.
【0057】このように、実施の形態2の画像読取装置
においては、目標位置関数Ref_posiが、原稿1
0の読取位置以前で加速度が0になり、速度が一定とな
る4次以上のものであるため、原稿読み取り開始位置で
のフィードフォワード量は0になり、オーバーシュート
等の位置振動を抑制することができ、原稿先端から高画
質な画像の読み取りが可能となる。As described above, in the image reading apparatus according to the second embodiment, the target position function Ref_posi is
Since the acceleration becomes 0 before the reading position of 0 and the speed is constant, the feed forward amount at the document reading start position becomes 0, and the position vibration such as overshoot is suppressed. And a high-quality image can be read from the leading edge of the document.
【0058】次に、実施の形態2の画像読取装置1によ
り、原稿10の画像を変倍して読み取る場合について説
明する。Next, a case will be described in which the image reading apparatus 1 according to the second embodiment reads an image of the document 10 at a variable magnification.
【0059】実施の形態2の画像読取装置1では、目標
位置関数Ref_posi(t)において、Ref_s
peedをN倍(Nは正の実数)したときに、delt
a1をN倍し、q1をN2 倍する。例えば、Ref_s
peed=123.5rad/sを2倍する場合には、
delta1=100msを2倍し、q1=9.35r
adを2の2乗倍する。この場合におけるtauと目標
位置軌跡,加速度軌跡の関係を図10および図11に示
す。なお、正規化時間軸における加速度値は、上記図7
に示すものと同じになる。In the image reading apparatus 1 according to the second embodiment, in the target position function Ref_posi (t), Ref_s
When speed is multiplied by N (N is a positive real number),
the a1 multiplied by N, two times N the q1. For example, Ref_s
When speed = 123.5 rad / s is doubled,
Double delta1 = 100ms, q1 = 9.35r
Ad is multiplied by 2 squared. FIGS. 10 and 11 show the relationship between tau and the target position trajectory and acceleration trajectory in this case. Note that the acceleration value on the normalized time axis is shown in FIG.
Will be the same as shown in
【0060】このように、目標位置関数Ref_pos
i(t)において、Ref_speedをN倍(Nは正
の実数)する際には、delta1をN倍し、q1をN
2 倍すれば良いため、目標位置関数Ref_posi
(t)の係数であるa14,a13,a12もそれぞれ
N2 倍すれば良い。したがって、変倍毎のテーブルを持
つ必要をなくすことができるため、少ないメモリ量で高
画質な画像の読み取りが可能となる。As described above, the target position function Ref_pos
In i (t), when Ref_speed is multiplied by N (N is a positive real number), delta1 is multiplied by N and q1 is changed by N
The target position function Ref_posi should be doubled.
Is a coefficient of (t) a14, a13, a12 also may be respectively N 2 multiplied by. Therefore, since it is not necessary to have a table for each magnification, it is possible to read a high-quality image with a small amount of memory.
【0061】さらに、実施の形態2の画像読取装置1で
は、正規化した目標位置関数値と目標位置関数の2階微
分値とを予めテーブル化し、ROM27やRAM28等
のメモリに予め格納しておく。Further, in the image reading apparatus 1 according to the second embodiment, the normalized target position function value and the second derivative of the target position function are tabulated in advance and stored in a memory such as the ROM 27 or the RAM 28 in advance. .
【0062】例えば、q1=9.35rad,Ref_
speed=123.5rad/s,delta1=1
00msの場合、予めマイクロコンピュータ21のメモ
リにtとf1(t)とf1(t)の2階微分値とを保存
しておく。そして、マイクロコンピュータ21は、保存
したデータに基づいて、目標位置軌跡を計算する。例え
ば、Ref_speed=123.5rad/sの2倍
のとき、delta1はdelta1=100msの2
倍の200msになる。For example, q1 = 9.35 rad, Ref_
speed = 123.5 rad / s, delta1 = 1
In the case of 00 ms, t, f1 (t), and the second derivative of f1 (t) are stored in the memory of the microcomputer 21 in advance. Then, the microcomputer 21 calculates a target position trajectory based on the stored data. For example, when Ref_speed = 123.5 rad / s, which is twice, delta1 is delta1 = 100 ms = 2
It becomes 200 ms twice.
【0063】実際の時間tauが40msの場合、t=
tau/delta1=40/200より、t=0.2
になる。目標位置軌跡は、f1(0.2)をテーブルか
ら読み出せば良い。フィードフォワードのための2階微
分値は、f1(0.2)の2階微分テーブルから読み出
せば良い。テーブルの値は、マイクロコンピュータ21
のサンプリング周期に合わせて作成することができる。When the actual time tau is 40 ms, t =
From tau / delta1 = 40/200, t = 0.2
become. As the target position trajectory, f1 (0.2) may be read from the table. The second order differential value for feedforward may be read from the second order differential table of f1 (0.2). The values in the table are stored in the microcomputer 21
Can be created in accordance with the sampling period.
【0064】図12,図13および図14に、上述した
テーブルの例を示す。ここで、図12は、正規化時間t
=tau/delta1に関する目標位置と目標加速度
のテーブルを示す説明図である。図13は、実時間ta
u,delta1=0.1の場合の目標位置のテーブル
を示す説明図である。また、図14は、実時間tau,
delta1=0.2の場合の目標位置のテーブルを示
す説明図である。FIGS. 12, 13 and 14 show examples of the above-mentioned tables. Here, FIG. 12 shows the normalized time t
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a table of target positions and target accelerations for = tau / delta1. FIG. 13 shows the actual time ta.
It is explanatory drawing which shows the table of the target position when u, delta1 = 0.1. FIG. 14 shows the real time tau,
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a table of target positions when delta1 = 0.2.
【0065】delta1が2倍のときは、Ref_s
peedも2倍、q1は、22 倍になる。そのため、係
数a14,a13,a12は4倍になる。すなわち、図
14のf1(tau)は、図13のf1(tau)の4
倍になっている。When delta1 is twice, Ref_s
peed twice as much, q1 will 2 2 times. Therefore, the coefficients a14, a13, and a12 are quadrupled. That is, f1 (tau) in FIG. 14 is 4 of f1 (tau) in FIG.
Doubled.
【0066】このように、実施の形態2の画像読取装置
によれば、正規化した目標位置関数値と目標位置関数の
2階微分値とをテーブル化するため、目標位置関数と2
階微分の計算を制御サンプリング毎に実行する必要をな
くすことができる。その結果、マイクロコンピュータ2
1の処理時間を短くでき、制御性能の向上を図ることが
できる。また、変倍モードの目標位置軌跡とフィードフ
ォワード量の全てをメモりに格納しておく必要をなくす
ことができるため、メモリ量の低減を図ることができ、
その結果、装置の低コスト化を図ることができる。As described above, according to the image reading apparatus of the second embodiment, since the normalized target position function value and the second derivative of the target position function are tabulated, the target position function
It is possible to eliminate the need to execute the calculation of the second derivative for each control sampling. As a result, the microcomputer 2
1 can shorten the processing time and improve control performance. In addition, since it is not necessary to store all of the target position trajectory and the feedforward amount in the magnification mode in a memory, the amount of memory can be reduced,
As a result, the cost of the device can be reduced.
【0067】〔実施の形態3〕次に、実施の形態3の画
像読取装置を説明する。なお、実施の形態3の画像読取
装置の構成は、実施の形態1で図1および図2を用いて
説明した通りであるため、ここではその説明を省略す
る。[Third Embodiment] Next, an image reading apparatus according to a third embodiment will be described. Note that the configuration of the image reading apparatus according to the third embodiment is the same as that described in the first embodiment with reference to FIGS. 1 and 2, and a description thereof will be omitted.
【0068】図15は、実施の形態3の画像読取装置に
おける光電変換ユニットの位置制御を説明するためのブ
ロック線図である。この図15を用いて、実施の形態3
の画像読取装置の動作を説明する。FIG. 15 is a block diagram for explaining position control of the photoelectric conversion unit in the image reading apparatus according to the third embodiment. Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
The operation of the image reading apparatus will be described.
【0069】画像読取装置1の光電変換ユニット9を駆
動する場合、一般に摩擦トルク(Tf)が発生する。そ
のため、モータ16の立ち上がり時には、位置出力xが
目標値に対して遅れることになる。そこで、実施の形態
3の画像読取装置1では、実施の形態1および実施の形
態2で説明したフィードフォワードFFに加え、摩擦ト
ルク補正用のフィードフォワードループを併用して、摩
擦トルクを補正するための電流値をパルス状駆動制御信
号に加算して、駆動回路24に与えることにしている。When the photoelectric conversion unit 9 of the image reading apparatus 1 is driven, a friction torque (Tf) is generally generated. Therefore, when the motor 16 starts up, the position output x lags behind the target value. Therefore, in the image reading apparatus 1 according to the third embodiment, in addition to the feedforward FF described in the first and second embodiments, a friction torque correction feedforward loop is used in combination to correct the friction torque. Is added to the pulse-like drive control signal, and the resultant value is supplied to the drive circuit 24.
【0070】なお、その他の動作については、実施の形
態2の場合と同様であるため、ここではその説明を省略
する。The other operations are the same as those in the second embodiment, and a description thereof will not be repeated.
【0071】このようにして、摩擦トルクを補正するた
めのフィードフォワード量がモータ16に与えられるた
め、偏差e(Ref_posi−x)は、図16中に示
すような応答を示す。図16からわかるように、目標値
に対する位置出力xの遅れが補正されている。As described above, since the feedforward amount for correcting the friction torque is given to the motor 16, the deviation e (Ref_posi-x) shows a response as shown in FIG. As can be seen from FIG. 16, the delay of the position output x with respect to the target value is corrected.
【0072】このように、実施の形態3の画像読取装置
によれば、実施の形態2の画像読取装置において、摩擦
トルク用フィードフォーワードループを追加したため、
摩擦トルクによる目標位置追従遅れを抑制できる。した
がって、オーバーシュートを抑制して、光電変換ユニッ
ト9を目標位置に正確に追従させることができ、読み取
った画像の先端に伸縮が発生することを防止でき、高画
質な画像の読み取りが可能となる。As described above, according to the image reading apparatus of the third embodiment, a feedforward loop for friction torque is added to the image reading apparatus of the second embodiment.
It is possible to suppress the target position following delay due to the friction torque. Therefore, the overshoot can be suppressed, the photoelectric conversion unit 9 can accurately follow the target position, and the occurrence of expansion and contraction at the tip of the read image can be prevented, and a high-quality image can be read. .
【0073】[0073]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像読取
装置(請求項1)によれば、モータの回転角度を検出す
る検出手段と、モータで走査光学系を移動させる際に発
生する走査光学系のパラメータ変動および外乱等による
目標位置ズレをその設計に取り込んだロバストコントロ
ーラを構成し、検出手段の検出結果に基づいて、モータ
をロバスト制御することにより、走査光学系を目標位置
に追従させる制御手段と、を備え、制御手段が、モータ
の立ち上がり時に必要なトルクを、フィードフォワード
量としてモータに与えるため、原稿を複数回光学的に走
査し、複数色の画像データを読み取る場合であっても、
画像の読み取り位置の位置ズレを小さくすることがで
き、高画質な画像の読み取りが可能となる。加えて、モ
ータに対し、立ち上がり時に必要なトルクをフィードフ
ォワード量として与えるため、原稿先端でのオーバーシ
ュートを抑制することができ、短い助走距離で高画質な
画像の読み取りが可能となる。As described above, according to the image reading apparatus of the present invention (claim 1), the detecting means for detecting the rotation angle of the motor, and the scanning generated when the scanning optical system is moved by the motor. A robust controller that incorporates target position deviations due to parameter fluctuations and disturbances of the optical system into its design is configured, and the motor is robustly controlled based on the detection result of the detection means, so that the scanning optical system follows the target position. Control means, wherein the control means optically scans the original document a plurality of times to read the image data of a plurality of colors in order to provide the motor with a necessary torque at the time of startup of the motor as a feedforward amount. Also,
The positional deviation of the image reading position can be reduced, and high-quality image reading can be performed. In addition, since the necessary torque is given to the motor at the time of rising as a feedforward amount, overshoot at the leading edge of the document can be suppressed, and high-quality images can be read with a short approach distance.
【0074】また、本発明の画像読取装置(請求項2)
によれば、請求項1記載の画像読取装置において、制御
手段が、モータに対する位置追従制御の目標位置軌跡を
与える関数を2階微分し、求めた2階微分値にモータと
画像読取装置との等価慣性モーメントを乗算すると共
に、モータのトルク定数で除算してフィードフォワード
量を求め、求めたフィードフォワード量をモータに与え
るため、目標位置関数が変化した場合であっても、立ち
上がり時に必要なトルクをフィードフォワード量として
モータに与えることができる。したがって、変倍時にお
いて、原稿の先端におけるオーバーシュートを抑制する
ことができ、高画質な画像の読み取りが可能となる。Further, the image reading apparatus of the present invention (claim 2)
According to the image reading apparatus of the first aspect, the control means performs second-order differentiation of a function that gives a target position trajectory of position tracking control for the motor, and obtains a second-order differential value between the motor and the image reading apparatus. In addition to multiplying by the equivalent moment of inertia and dividing by the torque constant of the motor to obtain the feedforward amount, the obtained feedforward amount is given to the motor. To the motor as a feedforward amount. Therefore, at the time of zooming, overshoot at the leading edge of the document can be suppressed, and high-quality images can be read.
【0075】また、本発明の画像読取装置(請求項3)
によれば、請求項2記載の画像読取装置において、制御
手段が、さらに、摩擦トルクを補正するためのフィード
フォワード量をモータに与えるため、摩擦トルクによる
目標位置追従遅れを抑制できる。したがって、オーバー
シュートを抑制して、走査光学系を目標位置に正確に追
従させることができ、読み取った画像の先端に伸縮が発
生することを防止でき、高画質な画像の読み取りが可能
となる。Further, the image reading apparatus of the present invention (claim 3)
According to the image reading apparatus of the second aspect, since the control means further supplies the motor with a feedforward amount for correcting the friction torque, a delay in following the target position due to the friction torque can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress the overshoot and to cause the scanning optical system to accurately follow the target position, to prevent the leading end of the read image from expanding and contracting, and to read a high-quality image.
【0076】また、本発明の画像読取装置(請求項4)
によれば、請求項2または3記載の画像読取装置におい
て、制御手段が、モータの立ち上がり時の目標位置軌跡
を与える関数として、原稿の読取位置以前で加速度が0
になり、速度が一定となる4次以上の関数を用いるた
め、原稿読み取り開始位置でのオーバーシュート等の位
置振動を抑制することができ、原稿先端から高画質な画
像の読み取りが可能となる。An image reading apparatus according to the present invention (claim 4)
According to the second aspect of the present invention, in the image reading apparatus according to the second or third aspect, the control means determines that the acceleration is zero before the reading position of the document as a function for giving a target position trajectory at the time of starting the motor.
Then, since a fourth-order or higher function with a constant speed is used, positional vibration such as overshoot at the document reading start position can be suppressed, and a high-quality image can be read from the leading edge of the document.
【0077】また、本発明の画像読取装置(請求項5)
によれば、請求項2〜4のいずれか一つに記載の画像読
取装置において、目標位置軌跡を与える関数が、助走距
離q1,目標原稿スキャン速度Ref_speedおよ
び助走に費やす時間delta1が次式の関係を有する
場合において、An image reading apparatus according to the present invention (claim 5)
According to this, in the image reading device according to any one of claims 2 to 4, the function for giving the target position trajectory is a relation between the approach distance q1, the target document scan speed Ref_speed, and the time delta1 spent for the approach, expressed by the following equation. In the case of having
【数4】 Ref_speedをN倍(Nは正の実数)する場合
に、delta1がN倍されると共に、q1がN2 倍さ
れるため、目標位置関数の係数であるa14,a13,
a12もそれぞれN2 倍すれば良い。したがって、変倍
毎のテーブルを持つ必要をなくすことができるため、少
ないメモリ量で高画質な画像の読み取りが可能となる。(Equation 4) Ref_speed to case (the N is a positive real number) N times to, for delta1 together with the N times, q1 is 2 times N, the coefficients of the target position function a14, a13,
a12 also may be each N 2 multiplied by. Therefore, since it is not necessary to have a table for each magnification, it is possible to read a high-quality image with a small amount of memory.
【0078】また、本発明の画像読取装置(請求項6)
によれば、請求項2〜5のいずれか一つに記載の画像読
取装置において、制御手段が、正規化された目標位置軌
跡を与える関数値と目標位置軌跡を与える関数の2階微
分値とを予め格納した記憶手段を有し、目標位置軌跡の
変化に応じて、記憶手段から所定の目標位置軌跡を与え
る関数値と目標位置軌跡を与える関数の2階微分値とを
選択して、モータをロバスト制御するため、目標位置関
数と2階微分の計算を制御サンプリング毎に実行する必
要をなくすことができる。その結果、制御手段の処理時
間を短くでき、制御性能の向上を図ることができる。ま
た、変倍モードの目標位置軌跡とフィードフォワード量
の全てをメモりに格納しておく必要をなくすことができ
るため、メモリ量の低減を図ることができ、その結果、
装置の低コスト化を図ることができる。An image reading apparatus according to the present invention (claim 6)
According to this, in the image reading device according to any one of claims 2 to 5, the control means includes a function value that gives a normalized target position trajectory and a second derivative value of a function that gives the target position trajectory. Is stored in advance, and a function value that gives a predetermined target position trajectory and a second derivative of a function that gives the target position trajectory are selected from the storage unit in accordance with a change in the target position trajectory, and the motor is selected. Is robustly controlled, it is not necessary to execute the calculation of the target position function and the second derivative for each control sampling. As a result, the processing time of the control means can be reduced, and control performance can be improved. In addition, since it is not necessary to store the entire target position trajectory and the feedforward amount in the magnification mode in a memory, the amount of memory can be reduced, and as a result,
The cost of the device can be reduced.
【図1】実施の形態1の画像読取装置の構成を示す構成
図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of an image reading device according to a first embodiment;
【図2】実施の形態1の画像読取装置のブロック構成図
である。FIG. 2 is a block diagram of the image reading apparatus according to the first embodiment;
【図3】実施の形態1の画像読取装置における光電変換
ユニットの位置制御を説明するためのブロック線図であ
る。FIG. 3 is a block diagram for explaining position control of a photoelectric conversion unit in the image reading apparatus according to the first embodiment;
【図4】実施の形態2の画像読取装置における光電変換
ユニットの位置制御を説明するためのブロック線図であ
る。FIG. 4 is a block diagram for explaining position control of a photoelectric conversion unit in the image reading apparatus according to the second embodiment.
【図5】実施の形態2の画像読取装置における光電変換
ユニットの位置制御において、偏差e(Ref_pos
i−x)の応答を示す説明図である。FIG. 5 illustrates a deviation e (Ref_pos) in the position control of the photoelectric conversion unit in the image reading apparatus according to the second embodiment.
It is explanatory drawing which shows the response of ix).
【図6】実施の形態2の画像読取装置において、tの正
規化をdelta1=100msとし、Ref_spe
ed=123.5rad/s,q1=9.35radの
条件で、a14,a13,a12を求めた結果得られた
tと目標位置軌跡との関係を示す説明図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an image reading apparatus according to a second embodiment, in which t is normalized by delta1 = 100 ms, and Ref_spe
It is explanatory drawing which shows the relationship between t obtained as a result of having calculated a14, a13, and a12 on condition of ed = 123.5 rad / s and q1 = 9.35 rad, and a target position locus.
【図7】実施の形態2の画像読取装置において、tの正
規化をdelta1=100msとし、Ref_spe
ed=123.5rad/s,q1=9.35radの
条件で、a14,a13,a12を求めた結果得られた
tと加速度軌跡との関係を示す説明図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an image reading apparatus according to a second embodiment, where t is normalized as delta1 = 100 ms, and Ref_spe
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between t and acceleration trajectory obtained as a result of obtaining a14, a13, and a12 under the conditions of ed = 123.5 rad / s and q1 = 9.35 rad.
【図8】実施の形態2の画像読取装置において、q1=
9.35rad,Ref_speed=123.5ra
d/s,delta1=100msの場合におけるta
uと目標位置軌跡との関係を示す説明図である。FIG. 8 illustrates an image reading apparatus according to a second embodiment.
9.35 rad, Ref_speed = 123.5 rad
ta when d / s, delta1 = 100 ms
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between u and a target position trajectory.
【図9】実施の形態2の画像読取装置において、q1=
9.35rad,Ref_speed=123.5ra
d/s,delta1=100msの場合におけるta
uと加速度軌跡との関係を示す説明図である。FIG. 9 illustrates an image reading apparatus according to a second embodiment, where q1 =
9.35 rad, Ref_speed = 123.5 rad
ta when d / s, delta1 = 100 ms
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a relationship between u and an acceleration trajectory.
【図10】実施の形態2の画像読取装置において、Re
f_speed=123.5rad/sを2倍し、de
lta1=100msを2倍し、q1=9.35rad
を2の2乗倍した場合におけるtauと目標位置軌跡と
の関係を示す説明図である。FIG. 10 illustrates an image reading apparatus according to a second embodiment.
f_speed = 123.5 rad / s is doubled, and de
Double lta1 = 100 ms, q1 = 9.35 rad
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between tau and a target position trajectory when is multiplied by 2 squares.
【図11】実施の形態2の画像読取装置において、Re
f_speed=123.5rad/sを2倍し、de
lta1=100msを2倍し、q1=9.35rad
を2の2乗倍した場合におけるtauと加速度軌跡との
関係を示す説明図である。FIG. 11 illustrates an image reading apparatus according to a second embodiment.
f_speed = 123.5 rad / s is doubled, and de
Double lta1 = 100 ms, q1 = 9.35 rad
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between tau and an acceleration trajectory when is multiplied by 2 squares.
【図12】実施の形態2の画像読取装置において、正規
化時間t=tau/delta1に関する目標位置と目
標加速度のテーブルを示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a table of a target position and a target acceleration with respect to a normalized time t = tau / delta1 in the image reading apparatus according to the second embodiment.
【図13】実施の形態2の画像読取装置において、実時
間tau,delta1=0.1の場合の目標位置のテ
ーブルを示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a table of target positions when the real time tau and delta1 = 0.1 in the image reading apparatus according to the second embodiment;
【図14】実施の形態2の画像読取装置において、実時
間tau,delta1=0.2の場合の目標位置のテ
ーブルを示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a table of target positions when the real time tau and delta1 = 0.2 in the image reading apparatus according to the second embodiment;
【図15】実施の形態3の画像読取装置における光電変
換ユニットの位置制御を説明するためのブロック線図で
ある。FIG. 15 is a block diagram for explaining position control of a photoelectric conversion unit in the image reading apparatus according to the third embodiment.
【図16】実施の形態3の画像読取装置における光電変
換ユニットの位置制御において、偏差e(Ref_po
si−x)の応答を示す説明図である。FIG. 16 illustrates a deviation e (Ref_po) in the position control of the photoelectric conversion unit in the image reading apparatus according to the third embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a response of (si-x).
1 画像読取装置 2 本体ケース 3 コンタクトガラス 4 蛍光灯 5 第1ミラー 6 第2ミラー 7 レンズ 8 CCD 9 光電変換ユニット 10 原稿 11 光軸 12 ワイヤ 13,14 プーリー 15 動力伝達機構 16 モータ 17 エンコーダ 21 マイクロコンピュータ 22 状態指令部 23,25 インターフェース 24 駆動回路 26 マイクロプロセッサ 27 ROM 28 RAM 29 バス Ref_posi 目標位置関数 Kr ロバストコントローラのゲイン Kt モータトルク定数(DCモータトルク定数) J モータ軸換算等価慣性モーメント s ラプラス演算子 x 位置出力 FF フィードフォワード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image reading device 2 Main body case 3 Contact glass 4 Fluorescent lamp 5 First mirror 6 Second mirror 7 Lens 8 CCD 9 Photoelectric conversion unit 10 Document 11 Optical axis 12 Wire 13, 14 Pulley 15 Power transmission mechanism 16 Motor 17 Encoder 21 Micro Computer 22 State command unit 23, 25 Interface 24 Drive circuit 26 Microprocessor 27 ROM 28 RAM 29 Bus Ref_pos Target position function Kr Robust controller gain Kt Motor torque constant (DC motor torque constant) J Motor shaft converted equivalent inertia moment s Laplace calculation Child x position output FF feed forward
Claims (6)
系を有し、前記走査光学系をモータにより副走査方向に
移動して副走査し、前記原稿の画像を読み取る画像読取
装置において、 前記モータの回転角度を検出する検出手段と、 前記モータで前記走査光学系を移動させる際に発生する
前記走査光学系のパラメータ変動および外乱等による目
標位置ズレをその設計に取り込んだロバストコントロー
ラを構成し、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記
モータをロバスト制御することにより、前記走査光学系
を目標位置に追従させる制御手段と、を備え、 前記制御手段が、前記モータの立ち上がり時に必要なト
ルクを、フィードフォワード量として前記モータに与え
ることを特徴とする画像読取装置。1. An image reading apparatus, comprising: a scanning optical system that irradiates a document with light to perform main scanning, moves the scanning optical system in a sub-scanning direction by a motor to perform sub-scanning, and reads an image of the document. Detecting means for detecting the rotation angle of the motor, and a robust controller incorporating in its design target position deviations caused by parameter fluctuations and disturbances of the scanning optical system generated when the scanning optical system is moved by the motor. And control means for making the scanning optical system follow a target position by robustly controlling the motor based on the detection result of the detection means, wherein the control means is required when the motor starts up. An image reading device for applying a high torque to the motor as a feedforward amount.
置追従制御の目標位置軌跡を与える関数を2階微分し、
前記求めた2階微分値に前記モータと前記画像読取装置
との等価慣性モーメントを乗算すると共に、前記モータ
のトルク定数で除算して前記フィードフォワード量を求
め、前記求めたフィードフォワード量を前記モータに与
えることを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。2. The method according to claim 1, wherein the control unit performs second-order differentiation on a function that provides a target position trajectory of position following control for the motor,
The obtained second derivative is multiplied by the equivalent moment of inertia of the motor and the image reading device, and the divided value is divided by a torque constant of the motor to obtain the feedforward amount. The image reading apparatus according to claim 1, wherein
補正するためのフィードフォワード量を前記モータに与
えることを特徴とする請求項2記載の画像読取装置。3. The image reading apparatus according to claim 2, wherein the control unit further supplies a feedforward amount for correcting a friction torque to the motor.
り時の前記目標位置軌跡を与える関数として、前記原稿
の読取位置以前で加速度が0になり、速度が一定となる
4次以上の関数を用いることを特徴とする請求項2また
は3記載の画像読取装置。4. The control means uses a function of the fourth or higher order in which acceleration becomes zero and a speed becomes constant before the reading position of the document as a function for giving the target position trajectory when the motor starts up. 4. The image reading device according to claim 2, wherein
距離q1,目標原稿スキャン速度Ref_speedお
よび助走に費やす時間delta1が次式の関係を有す
る場合において、 【数1】 前記Ref_speedをN倍(Nは正の実数)する場
合に、前記delta1がN倍されると共に、前記q1
がN2 倍されることを特徴とする請求項2〜4のいずれ
か一つに記載の画像読取装置。5. When the function that gives the target position trajectory has the following formula, where the approach distance q1, the target document scan speed Ref_speed, and the time delta1 spent for the approach are: When the Ref_speed is multiplied by N (N is a positive real number), the delta1 is multiplied by N and the q1
The image reading apparatus according to claim 2, wherein N is multiplied by N 2 .
位置軌跡を与える関数値と前記目標位置軌跡を与える関
数の2階微分値とを予め格納した記憶手段を有し、前記
目標位置軌跡の変化に応じて、前記記憶手段から所定の
前記目標位置軌跡を与える関数値と前記目標位置軌跡を
与える関数の2階微分値とを選択して、前記モータをロ
バスト制御することを特徴とする請求項2〜5のいずれ
か一つに記載の画像読取装置。6. The target position trajectory according to claim 6, wherein the control unit includes a storage unit in which a function value that gives the normalized target position trajectory and a second derivative of the function that gives the target position trajectory are stored in advance. A function value for giving the predetermined target position trajectory and a second derivative of a function for giving the target position trajectory are selected from the storage means, and the motor is robustly controlled. The image reading device according to claim 2.
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JP01322797A JP3513350B2 (en) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | Image reading device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH10200700A true JPH10200700A (en) | 1998-07-31 |
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JP2007244528A (en) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Fujifilm Corp | Scanning method and radiation image information photographic apparatus |
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