JPH10233893A - 画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ電流を検出する電流センサのオフセッ
ト値がモータ制御精度に影響しない画像形成装置のスキ
ャナにおけるサーボ制御制御装置を得る。 【解決手段】 画像データを読み取るスキャナをモータ
Ｍ３１により往復移動させる。モータ速度と回転方向を
決める信号によりモータを正逆駆動するＨ型ブリッジ回
路、モータ電流を検出し電圧に変換する電流センサ４
０、モータ電流の向きを検出する電流方向検出部、モー
タ軸と一体のエンコーダＥＣ３１の検出信号でモータの
回転速度演算と速度制御を行うマイクロコントローラ３
０、速度演算結果からの目標指示電流値に比例した目標
指示電圧値とモータ電流を電圧に変換した値とを比較す
る比較器ＩＣ３６、比較結果得られた２値の信号により
Ｈ型ブリッジ回路通じてモータに流す電流の方向を自動
決定すフィードバック回路、モータ停止時の電流センサ
の出力値を検出する手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原稿画像に沿いモ
ータにより往復移動し原稿画像から画像データを読み取
る画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置に関
するもので、例えば、ＤＣサーボモータを使った速度制
御、位置制御等を行う技術全般に応用可能なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】複写機などの画像形成装置では、コンタ
クトガラス上におかれた原稿に、光源からの照明光をス
キャナを走査させながら照射し、原稿画像からの反射光
を画像データとして取り込み、感光体上に結像させて露
光処理が行われる。この画像形成装置の概略を図４に示
す。図４において、原稿２を載置するコンタクトガラス
１の下方には、光源３と第１ミラー４とが一体に取り付
けられた第１スキャナ、第２ミラー５と第３ミラー６が
一体に取り付けられた第２スキャナが設けられ、第３ミ
ラー６による反射光路上には結像レンズ７、固定の第４
ミラー８、第５ミラー９、第６ミラー１０がこの順に設
けられ、第６ミラー１０による反射光路上には保護ガラ
ス１１、感光体ドラム１２がこの順に設けられている。

【０００３】上記第１スキャナは一定速度Ｖでコンタク
トガラス１上の原稿２に沿い図４において左から右に向
かい移動しながら光源３が原稿２をスリット状に照明
し、その反射光を第１ミラー４が水平方向に反射する。
第２スキャナの第２ミラー５、第３ミラー６は、第１ミ
ラー４からの反射光を水平方向に折り返す。折り返され
た反射光は、結像レンズ７、第４、第５、第６ミラー
８、９、１０で反射され、感光体ドラム１２上に収束
し、原稿２の像が感光体ドラム１２上に結ばれる。上記
のように第１スキャナは一定速度Ｖで原稿２に沿って移
動し、これに同期して第２スキャナはＶ／２の速度で左
から右に向かい移動し、原稿２の面から感光体ドラム表
面までの光路長が常に一定に保たれる。第１、第２スキ
ャナの移動に同期させて感光体ドラム１２を回転させる
ことにより、原稿画像から画像データを読み取って感光
体ドラム１２上に原稿画像と同じ画像を形成する。第
１、第２スキャナはモータによって駆動され、１回の走
査が終了すると元のホームポジションに戻される。

【０００４】このような画像データの読み取りを行うた
めに、ＤＣサーボモータを使用してスキャナを正逆方向
に駆動するようになっている。図５は上記スキャナおよ
びこれを駆動するモータの正逆転動作を示す。図５に示
すように、読み取りのためにスキャナ駆動モータを正転
させてスキャナをスタートさせると、直ちに原稿読み取
り速度まで立ち上がり、一定速度で移動して原稿を読み
取っていく。原稿読み取りが終了すると、駆動モータは
逆転方向に駆動され、スキャナがホームポジションに戻
される。この戻り動作では、スキャナをできだけ速やか
に戻すために、原稿読み取り終了後直ちに逆転方向に原
稿読み取り時の速度の数倍まで加速され、加速後高速を
維持したまま等速で戻され、ホームポジション近くの所
定の位置からモータに正転方向の電流が流されて減速さ
れ、ホームポジションでモータへの通電を停止してスキ
ャナを停止させるようになっている。

【０００５】図５からもわかるように、複写機を高速化
するには、スキャナのリターン時の速度を高速化するこ
とで実現することができ、高速複写機では原稿読み取り
時の速度に対し約４〜７倍の速度でスキャナをリターン
させている。リターン時の最高速度から減速させてスキ
ャナを停止させる場合に、減速時にモータの回転方向を
逆にして反転ブレーキを利用している。しかし、ここで
問題になるのが、回転方向切り替えの際にモータの逆起
電圧の働きで過大なブレーキがかかり、予想以上の速度
低下が発生してしまうことである。モータの制御ではこ
の速度低下すなわち過大な反転ブレーキ量を補おうとと
してモータ電流を減らそうとするが、制御目標値である
電流値をゼロに設定しても、過大な反転ブレーキ量を補
正することができない場合が発生してしまう。このた
め、リターン減速時にスキャナが振動してしまい、異音
が発生したり、振動によるスキャナ速度の不安定からく
る停止位置のバラツキなどが発生する。また誘起電圧の
大きいＤＣモータを使用する場合や、スキャナの摺動負
荷が大きい場合などには、リターン減速の加速度を的確
に設定するのに限度があり、目的とした加速度でスキャ
ナを停止させることが困難になる場合がある。

【０００６】このような問題点を解消するために本発明
者は、モータに流れる電流と方向を検出して自動的にモ
ータに流す電流の向きを切り替えることが可能な定電流
駆動方式について検討した。その結果、図６に示す回路
を開発した。ただし、この回路は未公知である。

【０００７】図６において、４個のＭＯＳ・ＦＥＴＱ３
１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４（以下単に「Ｑ３１」「Ｑ
３２」のように表示する）からなるＨ型ブリッジ回路
は、複写機等の画像形成装置のスキャナを駆動するＤＣ
サーボモータＭ３１に通電する電流を切り替えるもの
で、上記Ｈ型ブリッジ回路の中間にモータＭ３１が接続
されている。より具体的には、電源ＶＭＭとアースとの
間にはＱ３１、Ｑ３３からなる直列回路とＱ３２、Ｑ３
４からなる直列回路が接続され、Ｑ３１、Ｑ３３の接続
点とＱ３２、Ｑ３４の接続点間にモータＭ３１が接続さ
れている。各Ｑ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４には、こ
れらＱ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４に流れる電流方向
とは逆向きの電流を通すダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ
３３，Ｄ３４（以下単に「Ｄ３１」「Ｄ３２」のように
表示する）が並列に接続されている。各Ｑ３１、Ｑ３
２、Ｑ３３、Ｑ３４はマイクロコントローラ（以下「マ
イコン」という）３０からの目標指示電流値を電圧に変
換した値により定電流制御回路内でオン・オフ制御さ
れ、正逆回転制御、速度制御、停止の各制御が行われ
る。

【０００８】Ｑ３１，Ｑ３３の接続点とモータＭ３１の
間には、モータ電流値と電流方向を検出する電流センサ
として、ホール電流検出器４０がモータＭ３１と直列に
接続されている。ホール電流検出器４０は、電流に比例
して発生する磁束を磁気鉄心とホール素子の組合せによ
り非接触で検出し、上記電流を電圧に変換して出力する
ものである。その特性の一例を図７に示す。図７に示す
とおり、モータに電流が流れていないとき、すなわちモ
ータ停止状態では出力電圧ＯＶで、プラスの電流（仮に
モータ正転方向とする）のときはプラスの出力電圧を、
マイナスの電流（仮にモータ逆転方向とする）のときは
マイナスの出力電圧を発生する。この出力電圧は、電流
に比例した値である。従って、ホール電流検出器４０の
出力電圧が０Ｖであるかどうか、出力電圧の極性はどう
かを見ることによって、モータ電流値と電流の向きを検
出することができる。制御目標電流値を電圧に変換した
値の極性は、ホール電流検出器４０の極性と合わせて、
プラス側をモータ正転方向、マイナス側をモータ逆転方
向に決めておく。

【０００９】モータＭ３１にはモータＭ３１の回転に応
じたパルス信号でありかつ回転方向によって位相ずれの
向きが異なる複数相のパルス信号を発生するエンコーダ
ＥＣ３１が取り付けられている。エンコーダＥＣ３１か
らのパルス信号は回転速度信号としてマイコン３０のカ
ウンタ入力ポートに入力される。また、エンコーダＥＣ
３１からの複数相の信号の位相ずれの向きによって反転
するフリップフロップ回路３２が設けられ、フリップフ
ロップ回路３２の出力によって回転方向検出が行われ、
回転方向信号がマイコン３０の入力ポートＰ２に入力さ
れるようになっている。

【００１０】マイコン３０は、予め設定されたモータ速
度と、エンコーダＥＣ３１により検出されたモータＭ３
１の速度との偏差により制御目標値を電流値として算出
し、制御目標値である電流値を電圧値に換算し出力す
る。この電圧値をＤ／Ａ変換器３１によりデジタル信号
からアナログ信号に変換して目標指示電流値とする。こ
の目標指示電流値と、上記ホール電流検出器４０で検出
されるモータ電流値は差動増幅器ＩＣ３３に入力され、
上記目標指示電流値とモータ電流値との差が演算され
る。また、上記目標指示電流値とモータ電流値との差の
演算信号は、差動増幅器ＩＣ３５でモータ停止時のモー
タ電流を電圧変換した値すなわち０Ｖとの差が演算さ
れ、差動増幅器ＩＣ３５の出力は比較器ＩＣ３６で２値
化される。この２値化信号をフィードバックしてモータ
Ｍ３１の正逆回転を決定するようになっていて、上記２
値化信号のインバータＩＣ３７による反転信号Ｓ１が前
記Ｑ３３をオン・オフ制御し、上記２値化信号Ｓ２がＱ
３４をオン・オフ制御する。

【００１１】上記差動増幅器ＩＣ３５の出力は、オペア
ンプ３６ともう一つのオペアンプ３７を有してなる絶対
値回路３８によって全波整流され、上記目標指示電流値
とモータ電流値との差の演算信号と、モータ停止時のモ
ータ電流を電圧変換した値との差の絶対値が演算され
る。この絶対値信号は比較器ＩＣ３４で三角波発生回路
３３から出力される三角波と比較され、ＰＷＭ信号が出
力される。このＰＷＭ信号はナンド回路３４、３５に入
力される。ナンド回路３４にはまた上記２値化信号の反
転信号Ｓ１が入力され、ナンド回路３５には上記２値化
信号Ｓ２が入力される。上記ＰＷＭ信号は、モータＭ３
１を回転駆動するＨ型ブリッジ回路の上側（電流流入
側）のＱ３１，Ｑ３２のデューティ比を変化させて速度
制御を行うようになっている。

【００１２】上記回路例において、スキャナリターン時
の動作について説明する。図６において、リターン等速
動作中の制御目標電流値はマイナス値であり、このとき
図６に示す例の２値化信号Ｓ１およびＳ２は、Ｓ１＝
「Ｈ」レベル、Ｓ２＝「Ｌ」レベルで、モータ逆転方向
になっているので、Ｑ３３がオンでＰＷＭ信号でＱ３２
がオンのときはモータＭ３１には電源ＶＭＭからＱ３２
を通りモータＭ３１、ホール電流検出器４０、そしてＱ
３３を通ってアースに電流が流れている。また、ＰＷＭ
信号でＱ３２がオフの時は、モータＭ３１から回生電流
がホール電流検出器４０、そしてＱ３３を通ってアース
に流れ、そしてＤ３４を通ってモータＭ３１に戻ってい
る。このときのホール電流検出器４０の出力電圧はマイ
ナスになっている。

【００１３】リターン減速位置にスキャナが達したら、
反転ブレーキを利用して減速させるために、目標指示電
流値をプラスに設定する。これによりＳ１＝「Ｌ」レベ
ル、Ｓ２＝「Ｈ」レベルとなってモータ正転方向への通
電に自動的に切り替わり、電流の向きが逆転する。モー
タ正転方向への通電中、Ｑ３４がオンでＰＷＭ信号でＱ
３１がオンのときは、モータＭ３１には電源ＶＭＭから
Ｑ３１を通り、ホール電流検出器４０、モータＭ３１そ
してＱ３４を通ってアースに電流が流れている。また、
ＰＷＭ信号でＱ３１がオフのときは、モータＭ３１から
Ｑ３４を通ってアースに電流が流れ、そしてＤ３３、ホ
ール電流検出器４０を通ってモータＭ３１に戻る。

【００１４】ここで電流の向きが切り替わったときに、
モータＭ３１の逆起電圧により過大なトルクが発生し、
反転ブレーキ量が制御操作量より大きくなって速度が急
激に低下する。このとき、制御目標電流値より過大な電
流がモータＭ３１に流れるため、Ｓ１＝「Ｈ」レベル、
Ｓ２＝「Ｌ」レベルとなって通電方向がモータ逆転方向
に切り替わり、反転モータブレーキ量を解除する動作を
行う。このように、目標指示電流値と実際にモータに流
れている電流値および電流の向きにより、自動的にモー
タに流す電流の向きを切り替える手段を設けることで、
急激な速度変化に対する制御を適切に行い、スキャナ減
速時の振動の発生を防止して振動によるスキャナの停止
位置のばらつきを防止し、制御速度プロフィールの設定
の余裕度を向上させている。

【００１５】このように、図６に示す画像形成装置のス
キャナにおけるサーボ制御装置では、モータに流す電流
の向きを、モータ電流を電圧変換した両極性の電圧値と
目標指示電流値を電圧に変換した両極性の電圧値を差動
増幅した値と、モータ停止時のモータ電流を電圧変換し
た０Ｖとを比較し、その結果得られた２値の信号によ
り、Ｈ型ブリッジ回路を通してモータに流す電流の方向
を自動的に決めている。

【００１６】また、モータに流す電流量は、モータ電流
を電圧変換した両極性の電圧値と目標指示電流値を電圧
に変換した両極性の電圧値を差動増幅した値と、モータ
停止時のモータ電流を電圧変換した０Ｖとの差の絶対値
を生成し、この絶対値と三角波を比較することによりＰ
ＷＭ信号を生成してこれをモータ速度の制御量とし、こ
の制御量に応じてＨ型ブリッジ回路を通してモータに流
す電流量を決めている。

【００１７】さらに、速度制御は、モータ軸に取り付け
られたエンコーダＥＣ３１によりマイコン３０内で回転
速度を演算し、演算された回転速度と予め設定した目標
回転速度との偏差によりＰＩ制御を行い、目標指示電流
値を変化させて目標回転速度になるように制御を行って
いる。この速度制御は、エンコーダ信号による割り込み
処理、または数ｍｓｅｃ程度のタイムインターバル割り
込み処理で高速処理される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した図６に示
す画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置によ
れば、急激な速度変化に対する制御を適切に行い、スキ
ャナ減速時の振動の発生を防止して振動によるスキャナ
の停止位置のばらつきを防止するという所期の目的を達
成することができる。しかし、より正確なモータ制御を
行うために、さらなる改良を施すことが望まれている。
すなわち、モータに流れる電流を検出する電流センサと
してのホール電流検出器４０がモータ停止時にモータ電
流を検出し、かつ、このモータ電流を電圧に変換した値
は完全に０Ｖではなく、僅かなオフセット値をもってい
る。従って、駆動開始直後においては、モータが現実に
は回転していないにもかかわらず、モータ電流が正転ま
たは逆転の方向の流れているものとして検出し、また、
速度を示してしまう。すなわち、前述の技術によれば、
駆動開始直後のモータ電流が０Ａであるとき、これを電
圧に変換した値が０Ｖでなければならないにもかかわら
ず、実際には微小な電圧値を出力してしまうことがあ
り、駆動開始時におけるモータの制御精度が低下するこ
とがあった。また、上記のようにホール電流検出器４０
が微小なオフセット値をもっていると、このオフセット
値がモータ駆動中においてもモータ制御精度を低下させ
る要因となっていた。

【００１９】本発明は、これまで検討してきた優れた効
果をもたらす画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制
御装置を実用化するに当たり、モータに流れる電流を検
出する電流センサのオフセット値がモータ制御精度に悪
影響を及ぼすことのないように、上記電流センサのオフ
セット値を検出することができる画像形成装置のスキャ
ナにおけるサーボ制御装置を提供することを目的とす
る。

【００２０】本発明はまた、上記電流センサのオフセッ
ト値を検出する具体的な手段を提供すること、さらに、
検出したオフセット値に基づいて補正をかけ、正確なモ
ータの制御を行うことができる画像形成装置のスキャナ
におけるサーボ制御装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
原稿画像に沿いモータにより往復移動し原稿画像から画
像データを読み取る画像形成装置のスキャナにおいて、
モータ速度を決める信号と回転方向を決める信号により
モータを正逆回転駆動するＨ型ブリッジ回路と、モータ
に流れる電流を検出して電圧値に変換する電流センサ
と、モータに流れる電流の向きを検出する電流方向検出
部と、モータ軸に取り付けられたエンコーダと、このエ
ンコーダの検出信号によりモータの回転速度演算および
速度制御を行うマイクロコントローラと、上記速度演算
結果からの目標指示電流値に比例した目標指示電圧値と
上記電流センサにより検知したモータ電流を電圧に変換
した値とを比較する比較器と、この比較器での比較結果
得られた２値の信号によりＨ型ブリッジ回路通じてモー
タに流す電流の方向を自動決定すフィードバック回路
と、モータ停止時の上記電流センサの出力値を検出する
手段とを有することを特徴とする。

【００２２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、電流センサの出力値を検出する手段によっ
てモータ停止時の出力値を検出し、この出力値とモータ
電流０Ａ時の理想の電圧値との差をとり、その値を電流
センサのオフセット電圧値として認識する手段を有する
ことを特徴とする。

【００２３】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、電流センサのオフセット電圧値を
モータ速度の目標指示電圧の中心値として、画像形成装
置の電源オン時に補正する手段を有することを特徴とす
る。

【００２４】請求項４記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、電流センサのオフセット電圧値を
モータ速度の目標指示電圧の中心値として、モータ駆動
停止中に補正する手段を有することを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装
置の実施実施の形態について説明する。なお、図６に示
す回路例と同じ構成部分には共通の符号を付した。図１
において、４個のＭＯＳ・ＦＥＴＱ３１，Ｑ３２，Ｑ３
３，Ｑ３４（以下単に「Ｑ３１」「Ｑ３２」のように表
示する）からなるＨ型ブリッジ回路は、複写機等の画像
形成装置のスキャナを駆動するＤＣサーボモータＭ３１
に通電する電流を切り替えるもので、上記Ｈ型ブリッジ
回路の中間にモータＭ３１が接続されている。より具体
的には、電源ＶＭＭとアースとの間にはＱ３１、Ｑ３３
からなる直列回路とＱ３２、Ｑ３４からなる直列回路が
接続され、Ｑ３１、Ｑ３３の接続点とＱ３２、Ｑ３４の
接続点間にモータＭ３１が接続されている。各Ｑ３１、
Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４には、これらＱ３１、Ｑ３２、
Ｑ３３、Ｑ３４に流れる電流方向とは逆向きの電流を通
すダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３，Ｄ３４（以下単
に「Ｄ３１」「Ｄ３２」のように表示する）が並列に接
続されている。各Ｑ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４はマ
イクロコントローラ（以下「マイコン」という）３０か
らの目標指示電流値を電圧に変換した値により定電流制
御回路内でオン・オフ制御され、正逆回転制御、速度制
御、停止の各制御が行われる。

【００２６】Ｑ３１，Ｑ３３の接続点とモータＭ３１の
間には、ホール電流検出器４０がモータＭ３１と直列に
接続されている。ホール電流検出器４０は、電流に比例
して発生する磁束を磁気鉄心とホール素子の組合せによ
り非接触で検出し、上記電流を電圧に変換して出力する
ものである。その特性の一例は図７に示したとおりで、
モータに電流が流れていないとき、すなわちモータ停止
状態では出力電圧ＯＶで、プラスの電流（仮にモータ正
転方向とする）のときはプラスの出力電圧を、マイナス
の電流（仮にモータ逆転の方向とする）のときはマイナ
スの出力電圧を発生する。この出力電圧は、電流に比例
した値である。従って、ホール電流検出器ＣＳ３１の出
力電圧が０Ｖであるかどうか、出力電圧の極性はどうか
を見ることによって、モータ電流値と電流の向きを検出
することができる。制御目標電流値を電圧に変換した値
の極性は、ホール電流検出器ＣＳ３１の極性と合わせ
て、プラス側をモータ正転方向、マイナス側をモータ逆
転方向に決めておく。このように、ホール電流検出器４
０は、モータ電流値を検出する電流センサとして機能す
ると共に、モータＭ３１に流れる電流の向きを検出する
電流方向検出部としても機能する。

【００２７】なお、図７に示すホール電流検出器４０の
特性は理想的な特性というべきものであって、モータが
停止していてモータ電流が０Ａのとき、ホール電流検出
器４０の出力電圧は０Ｖとなっている。しかし、実際の
ホール電流検出器４０の特性はこのような理想的な特性
のものは少なく、むしろ、モータ電流が０Ａでモータ停
止時の理想の出力電圧値０Ｖに対してオフセットした電
圧値が出力されるものが多い。そこで、このホール電流
検出器４０のオフセットに対処するために、ホール電流
検出器４０の出力をデジタル信号に変換してマイコン３
０に入力するアナログ・デジタル変換器５０を付加する
と共に、マイコン３０に上記オフセット電圧値を補正す
る機能をもたせた。この点については後で詳細に説明す
る。

【００２８】モータＭ３１にはモータＭ３１の回転に応
じたパルス信号でありかつ回転方向によって位相ずれの
向きが異なる複数相のパルス信号を発生するエンコーダ
ＥＣ３１が取り付けられている。エンコーダＥＣ３１か
らのパルス信号は回転速度検出信号としてマイコン３０
のカウンタ入力ポートに入力される。また、エンコーダ
ＥＣ３１からの複数相の信号の位相ずれの向きによって
反転するフリップフロップ回路３２が設けられ、フリッ
プフロップ回路３２の出力によってモータＭ３１の回転
方向検出が行われ、回転方向信号がマイコン３０の入力
ポートＰ２に入力されるようになっている。

【００２９】マイコン３０は、予め設定されたモータ速
度と、エンコーダＥＣ３１により検出されたモータＭ３
１の速度との偏差により制御目標値を電流値として算出
し、制御目標値である電流値を電圧値に変換し、この電
圧値をデジタル・アナログ変換してＤＡＣ出力ポートか
らバイポーラ出力する。このバイポーラ出力はホール電
流検出器４０の出力電圧範囲に対応して−５Ｖ〜＋５Ｖ
の範囲に設定されている。上記バイポーラ出力はデータ
バスを経てデジタル・アナログ変換器３１に入力され、
変換されたデジタル信号が差動増幅器ＩＣ３３に目標指
示電流値Ｉｒｅｆとして入力される。差動増幅器ＩＣ３
３にはまた、上記ホール電流検出器４０で検出されるモ
ータ電流の電圧変換値Ｉｍｏｔが入力され、上記目標指
示電流値とモータ電流値との差が演算される。また、上
記目標指示電流値とモータ電流値との差の演算信号は、
差動増幅器ＩＣ３５でモータ停止時のモータ電流を電圧
変換した値すなわち０Ｖとの差が演算され、差動増幅器
ＩＣ３５の出力は比較器ＩＣ３６で２値化される。この
２値化信号をフィードバックしてモータＭ３１の正逆回
転を決定するようになっていて、上記２値化信号のイン
バータＩＣ３７による反転信号Ｓ１が前記Ｑ３３をオン
・オフ制御し、上記２値化信号Ｓ２がＱ３４をオン・オ
フ制御するようになっている。

【００３０】上記差動増幅器ＩＣ３５の出力は、オペア
ンプ３６ともう一つのオペアンプ３７を有してなる絶対
値回路３８によって全波整流され、上記目標指示電流値
Ｉｒｅｆとモータ電流値Ｉｍｏｔとの差の演算信号と、
モータ停止時のモータ電流を電圧変換した値との差の絶
対値が演算される。この絶対値信号は比較器ＩＣ３４で
三角波発生回路３３から出力される三角波と比較され、
ＰＷＭ信号が出力される。このＰＷＭ信号はナンド回路
３４、３５に入力される。ナンド回路３４にはまた上記
２値化信号の反転信号Ｓ１が入力され、ナンド回路３５
には上記２値化信号Ｓ２が入力される。上記ＰＷＭ信号
は、モータＭ３１を回転駆動するＨ型ブリッジ回路の上
側（電流流入側）のＱ３１，Ｑ３２のデューティ比を変
化させて速度制御を行うようになっている。

【００３１】モータの電流センサとしてのホール電流検
出器４０の出力はまた、前記差動増幅器ＩＣ３３のマイ
ナス端子への入力と分岐して、アナログデジタル変換器
５０に入力され、アナログデジタル変換器５０によりデ
ジタル信号に変換され、データバスを介してマイコン３
０に入力されるようになっている。後述の動作の説明か
ら明らかなように、マイコン３０は、アナログデジタル
変換器５０を介して入力されるホール電流検出器４０の
検出出力から、モータ停止時の出力値を検出し、この出
力値とモータ電流０Ａ時の理想の電圧値との差をとり、
その値を電流センサのオフセット電圧値として認識する
手段を有している。マイコン３０はまた、上記オフセッ
ト電圧値をモータ速度の目標指示電圧の中心値として、
画像形成装置の電源オン時またはモータ駆動停止中に補
正する手段を有している。

【００３２】次に、上記実施の形態の動作を説明する。
差動増幅器ＩＣ３３から差動増幅器ＩＣ３５、比較器Ｉ
Ｃ３６に至る回路は、目標指示電流値とモータ電流値を
比較し、その比較結果によってモータに流す電流の向き
を決定してモータ回転方向を制御するフィードバック系
を構成し、このフィードバック系は、定電流制御回路の
フィードバック内で、モータ電流値を電圧に変換した値
と目標指示電流値を電圧に変換した値の差分値と、基準
値とを比較し、その結果得られた２値の信号により、モ
ータに流す電流の方向を決める電流方向決定手段を構成
している。この２値化信号Ｓ２と、この２値化信号Ｓ２
をインバータＩＣ３７により極性を逆にした信号Ｓ１の
２本の信号で、正転方向又は逆転方向の切り替えを自動
的に行う。

【００３３】制御操作量を決定してモータ速度を制御す
る手段は次のとおり動作する。差動増幅器ＩＣ３３の出
力と、上記基準値の電圧とを差動増幅器ＩＣ３５が差動
増幅し、この差動増幅器ＩＣ３５の出力信号は、全波整
流回路３８にて、基準値の電圧に対して絶対値がとられ
る。この絶対値信号は、三角波発生回路３３で生成され
た三角波と比較器ＩＣ３４にて比較されてＰＷＭ信号が
生成され、このＰＷＭ信号と上記回転方向指示信号と
で、Ｈ型ブリッジ回路のＱ３１またはＱ３２をオン・オ
フ制御して、上記ＰＷＭ信号のデューティ比に対応した
電流をモータＭ３１に供給してモータＭ３１の速度を制
御する。

【００３４】以上説明した動作に加えて、本発明の実施
の形態では、電流センサとしてのホール電流検出器４０
にオフセット電圧値があっても、このオフセット電圧に
よるモータ制御精度の低下がないように工夫されてお
り、この点に特徴がある。図２と図３はこの特徴ある動
作を示す。まず、図２に示すように、画像形成装置の電
源をオンし、各部の初期設定が終了後、ホール電流検出
器４０の検出出力を読み込む。このホール電流検出器４
０の出力はモータ電流に比例した電圧値に変換され、変
換された電圧値はアナログ・デジタル変換器５０を介し
てマイコン３０に入力される。この時点ではモータはま
だ駆動されていないから、ホール電流検出器４０の検出
出力がマイコン３０に入力されることにより、上記電圧
値すなわちモータ駆動停止時の出力値を検出することに
なる。モータ電流０Ａ時の上記ホール電流検出器４０の
出力は理想的には図７に示すように０Ｖであるが、現実
には、ホール電流検出器４０にオフセットがあるため、
マイコン３０内の認識手段が、次に示す式によって、モ
ータ駆動停止時の出力値とモータ停止時の理想的な出力
値０Ｖよりオフセット電圧値を算出しこれを認識する。 モータ停止時の実際の出力値−モータ停止時の理想の出
力値＝オフセット電圧値

【００３５】上記式により算出されたオフセット電圧値
は、これをモータ電流０Ａすなわちオフセット電圧なし
を基準に演算した目標指示電流に応じて比例出力する目
標指示電圧にプラスして出力し、補正をかける。ここ
で、算出した上記オフセット電圧が例えば０．５Ｖであ
ったとする。モータ駆動開始直後は、マイコン３０内の
補正手段により、上記目標指示電圧に上記オフセット電
圧０．５Ｖをプラスし、データバスから「目標指示電圧
＋０．５Ｖ」を出力する。この「目標指示電圧＋０．５
Ｖ」は差動増幅器ＩＣ３３のプラス端子に入力され、差
動増幅器ＩＣ３３のマイナス端子にはホール電流検出器
４０の出力値が直接、従ってこの場合は０．５Ｖが入力
される。このようにして、差動増幅器ＩＣ３３の出力
は、データバスからの出力＝（目標指示電圧＋０．５
Ｖ）から、ホール電流検出器４０の出力値＝０．５Ｖを
引いた演算結果となる。この演算式を下に示す。 （目標指示電圧＋０．５Ｖ）−（０．５Ｖ）＝目標指示
電圧値

【００３６】結局、上記演算結果は「目標指示電圧」と
なるので、ホール電流検出器４０のもつオフセット電圧
値が相殺される結果となる。以後は、図６について説明
したものと同様の通常処理となり、回転方向制御、回転
速度制御を行う。図１および図２に示す実施の形態によ
れば、ホール電流検出器４０がオフセット電圧値を有し
ていても、差動増幅器ＩＣ３３からは目標指示電圧のみ
が取り出されて出力されるので、ホール電流検出器４０
の精度に関係なく、正確なモータ制御を行うことができ
る。このように、マイコン３０は、ホール電流検出器４
０のオフセット電圧値をモータ速度の目標指示電圧の中
心値として、画像形成装置の電源オン時に補正する補正
手段を有していることになる。

【００３７】次に、図３に示す動作例について説明す
る。画像形成装置のスキャナの駆動を終了し、モータ駆
動が停止したら、電流センサとしてのホール電流検出器
４０の出力値を読み取り、前述の式によってホール電流
検出器４０のオフセット電圧値を算出し、さらに、この
オフセット電圧値を目標指示電圧値にプラスして補正を
かけ、以後、通常処理を行う。図３に示す動作例では、
要するに、モータの駆動を終了してモータ駆動が停止す
るごとにホール電流検出器４０の出力値を読み取り、オ
フセット電圧値を算出し、このオフセット電圧値で目標
指示電圧値に補正をかけて目標指示電圧値を更新するも
のである。例えば、スキャナ駆動が行われ、スキャナ駆
動終了後のモータ停止時に新たに読み取ったホール電流
検出器４０の出力値が０．６Ｖであれば、ホール電流検
出器４０のオフセット電圧値は０．６Ｖであり、次回の
スキャナ駆動においてデータバスから出力する目標指示
電圧値に０．６Ｖをプラスする。

【００３８】このように設定すると、次回のスキャナ駆
動開始直後はデータバスからの出力＝（目標指示電圧＋
０．６Ｖ）が差動増幅器ＩＣ３３のプラス端子に入力さ
れ、差動増幅器ＩＣ３３のマイナス端子にはホール電流
検出器４０から直接その出力値の０．６Ｖが入力され
る。差動増幅器ＩＣ３３の出力は以下に示す式の演算結
果の増幅となる。 （目標指示電圧＋０．６Ｖ）−０．６Ｖ＝目標指示電圧

【００３９】以上のように、図３に示す例によれば、ホ
ール電流検出器４０にオフセット電圧があり、このオフ
セット電圧が温度変動や経時的変化などによって変動し
たとしても、ホール電流検出器４０のオフセット電圧値
をモータ速度の目標指示電圧の中心値として、モータ駆
動停止中に補正する手段を有しているため、スキャナ駆
動終了後に、モータ停止時のホール電流検出器４０の出
力値とモータ停止時のホール電流検出器４０の理想の出
力値との差であるオフセット電圧値を検知し、これによ
って補正値を更新することになり、毎回のスキャナ駆動
において、正確なモータ制御を行うことができることに
なる。また、オフセット電圧値が高く、ばらつきの大き
いホール電流検出器４０のであっても、正確なモータ制
御を行うことができる。

【００４０】以上、図７に示す特性をもつホール電流検
出器を用いた場合の例を説明したが、図８に示す特性を
もつホール電流検出器を用いても、ＤＡＣ出力ポートか
らの出力電圧範囲が０Ｖ〜５Ｖのとき、以上説明した処
理でオフセットを検出し、これを補正することができ
る。図８に示すホール電流検出器の特性では、モータ電
流０Ａのときに出力電圧値が２．５Ｖになっており、こ
の２．５Ｖを基準にしてオフセットを検出し補正する。
すなわち、モータ停止時の実際の出力値とモータ停止時
の理想の出力値（２．５Ｖ）との差であるオフセット電
圧値を算出し、さらには、このオフセット電圧値に応じ
て前述のような補正を行う。これにより所期の目的を達
成することができる。

【００４１】なお、図１に示す実施の形態では、ＰＷＭ
制御によるモータ速度制御をＨ型ブリッジ回路の上段
（電流流入側）のＱ３１，Ｑ３２で行うようになってい
たが、下段（電流流出側）のＱ３３，Ｑ３４で行うよう
にしてもよい。

【００４２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、原稿画像
に沿いモータにより往復移動し原稿画像から画像データ
を読み取る画像形成装置のスキャナにおいて、モータ速
度を決める信号と回転方向を決める信号によりモータを
正逆回転駆動するＨ型ブリッジ回路と、モータに流れる
電流を検出して電圧値に変換する電流センサと、モータ
に流れる電流の向きを検出する電流方向検出部と、モー
タ軸に取り付けられたエンコーダと、このエンコーダの
検出信号によりモータの回転速度演算および速度制御を
行うマイクロコントローラと、上記速度演算結果からの
目標指示電流値に比例した目標指示電圧値と上記電流セ
ンサにより検知したモータ電流を電圧に変換した値とを
比較する比較器と、この比較器での比較結果得られた２
値の信号によりＨ型ブリッジ回路通じてモータに流す電
流の方向を自動決定すフィードバック回路と、モータ停
止時の上記電流センサの出力値を検出する手段とを有し
ているため、上記電流センサのオフセット電圧値を検出
することができ、電流センサのオフセット値がモータ制
御精度に悪影響を及ぼすことのないように適宜補正をか
けることができる。

【００４３】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、上記電流センサの出力値を検出する
手段によってモータ停止時の出力値を検出し、この出力
値とモータ電流０Ａ時の理想の電圧値との差をとり、そ
の値を電流センサのオフセット電圧値として認識する手
段を有しているため、検出したオフセット電圧値に基づ
きモータ制御を精度よく行うことができる。

【００４４】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の発明において、電流センサのオフセット電
圧値をモータ速度の目標指示電圧の中心値として、画像
形成装置の電源オン時に補正する手段を有しているた
め、電流センサがオフセット電圧値を有していても、ま
た、電流センサの特性がばらついていても、精度の高い
モータ制御を行うことができる。

【００４５】請求項４記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の発明において、電流センサのオフセット電
圧値をモータ速度の目標指示電圧の中心値として、モー
タ駆動停止中に補正する手段を有しているため、電流セ
ンサがオフセット電圧値を有していても、また、温度変
動や経時的変化などによってオフセット電圧値がばらつ
いても、電流センサの特性や精度がばらついていても、
精度の高いモータ制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像形成装置のスキャナにおけ
るサーボ制御装置の実施の形態を示す回路図である。

【図２】同上実施の形態の動作の一例を示すフローチャ
ートである。

【図３】同上実施の形態の別の動作の例を示すフローチ
ャートである。

【図４】画像形成装置のスキャナの例を概略的に示す正
面図である。

【図５】画像形成装置のスキャナの動作を示すタイミン
グチャートである。

【図６】公知ではないがこれまで検討されていた画像形
成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置の例を示す回
路図である。

【図７】同上画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制
御装置に用いられる電流センサの電流対出力電圧特性の
一例を示すグラフである。

【図８】同じく電流センサの電流対出力電圧特性の別の
例を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｍ３１ モータ Ｑ３１ Ｈ型ブリッジ回路を構成するＭＯＳ・ＦＥＴ Ｑ３２ Ｈ型ブリッジ回路を構成するＭＯＳ・ＦＥＴ Ｑ３３ Ｈ型ブリッジ回路を構成するＭＯＳ・ＦＥＴ Ｑ３４ Ｈ型ブリッジ回路を構成するＭＯＳ・ＦＥＴ ＥＣ３１ エンコーダ ＩＣ３３ 差動増幅器 ３０ マイクロコントローラ ３３ 三角波発生回路 ３８ 絶対値回路 ４０ 電流センサとしてのホール電流検出器 ＩＣ３５ 差動増幅器 ＩＣ３６ 比較器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿画像に沿いモータにより往復移動し
   原稿画像から画像データを読み取る画像形成装置のスキ
   ャナにおいて、 モータ速度を決める信号と回転方向を決める信号により
   モータを正逆回転駆動するＨ型ブリッジ回路と、 モータに流れる電流を検出して電圧値に変換する電流セ
   ンサと、 モータに流れる電流の向きを検出する電流方向検出部
   と、 モータ軸に取り付けられたエンコーダと、 上記エンコーダの検出信号によりモータの回転速度演算
   および速度制御を行うマイクロコントローラと、 上記速度演算結果からの目標指示電流値に比例した目標
   指示電圧値と上記電流センサにより検知したモータ電流
   を電圧に変換した値とを比較する比較器と、 上記比較器での比較結果得られた２値の信号によりＨ型
   ブリッジ回路通じてモータに流す電流の方向を自動決定
   すフィードバック回路と、 モータ停止時の上記電流センサの出力値を検出する手段
   とを有することを特徴とする画像形成装置のスキャナに
   おけるサーボ制御装置。
2. 【請求項２】 上記電流センサの出力値を検出する手段
   によってモータ停止時の出力値を検出し、この出力値と
   モータ電流０Ａ時の理想の電圧値との差をとり、その値
   を電流センサのオフセット電圧値として認識する手段を
   有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の
   スキャナにおけるサーボ制御装置。
3. 【請求項３】 上記電流センサのオフセット電圧値をモ
   ータ速度の目標指示電圧の中心値として、画像形成装置
   の電源オン時に補正する手段を有することを特徴とする
   請求項１または２記載の画像形成装置のスキャナにおけ
   るサーボ制御装置。
4. 【請求項４】 上記電流センサのオフセット電圧値をモ
   ータ速度の目標指示電圧の中心値として、モータ駆動停
   止中に補正する手段を有することを特徴とする請求項１
   または２記載の画像形成装置のスキャナにおけるサーボ
   制御装置。