JPS604934A - 変倍複写装置用レンズ系の設定位置停止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、変倍複写装置において、光軸方向に移動可能
なレンズ系を当該レンズ系の位置情報を出力するエンコ
ーダに始まる電子回路系により、設定位置に正確に止め
るようにしたことを特徴とする変倍複写装置用レンズ系
の設定位置停止装置に関する。

周知のように、変倍複写装置は内部に設けたレンズ系の
移動により原稿を拡大したり等倍とし、或いはまた縮小
するのであるが、レンズ系の位置により原稿に対する倍
率が変化するので、正確に位置決めしなければならない
。

従来から知られている変倍複写装置用のレンズ系の位置
変更は、送りネジとナツトなどを利用した機械的方法（
特開昭５８−１３３７５８号公報）、電気パルスにより
作動するモータによる方法（特開昭５ｆｌ−３９５１３
５号公報）、レンズの移動に応じて発生する信号をカウ
ントする方法（特開昭５７−１２０９８２号公報）、な
どがある。

然し、いづれの場合も、レンズ系の実際の位置を当該レ
ンズ系から直接に検出するものとはなっていない。従っ
て、変倍複写装置を操作することにより設定したレンズ
系の指定停止位置乃至設定位置と、実際にレンズ系が停
止した位置とに誤差が生じ、このため、複写倍率が変わ
ることが多々あり、特に長期間複写装置を使用している
とレンズ系の頻繁な往復動によりバック・ラッシュが発
生するので、こうした位置誤差が益々大きくなるという
欠点を持っていた。

また、レンズ系を設定位置に速やかに、且つ正確に停止
させるためには、レンズ系の移動を設定位置の遠くでは
速くし、近づいて来たら遅くするのが望ましい、換言す
れば、レンズ系の移動を設定位置に達するまで速いまま
にして置くと、いくら急激な制動を掛けても速度の自乗
で効いてくる大きな移動慣性により設定位置を通過して
しまい、結局、レンズ系を逆方向に再移動させなければ
ならないことになる。然も、こうした移動を数回も繰返
すということは時間的な無駄であるのみならず、位置誤
差を更に助長する悪因となる。

本発明は以上に鑑みて為されたもので、レンズ系の移動
方向に沿って移動量乃至機械的位置を複数ビットの二値
電気信号に変換するエンコータを設け、レンズ系が停止
の設定位置近くにまで来たならば移動速度を減速するこ
とにより速やかに、且つ正確に当該レンズ系を設定位置
に停止させるように、合理的な、そして信頼性の高い設
定位置停止装置を提供せんとするものである。

以下、本発明を添付の図面に示す実施例に即し説明する
。

第１図から第３図において、横長な支持台ｌには長さ方
向に二本の支持桿２，２を平行に設け、この両支持桿２
，２に、レンズ系３を設けた移動枠４を移動可能に載置
する。上記移動枠４は第一レンズ５を取付けた第一レン
ズ枠６と、第三レンズ７を取付けた第三レンズ枠８とを
一体に有し、両支持桿２，２に沿って自由に往復移動で
きる。

そして、移動枠４の一側には支持桿２と平行にガイド桿
９が設けられ、該ガイド桿９には、第一レンズ５と第三
レンズ７との間に位置する第二レンズ１０を設けた第二
レンズ枠１１の筒状軸受部１２と、第三レンズ７の外側
に位置する第四レンズ１３を設けた第四レンズ枠１４の
筒状軸受部１５とが遊装され、第二レンズ枠１１及び第
四レンズ枠１４をガイド桿９に沿い移動可能にしている
。上記両レンズ枠Ｉ＋、＋４は自由端が支持桿２にて支
えられているので、移動枠４と共に移動するし、ガイド
桿に沿って単独でも移動することができる。

両レンズ枠１１．１４の各軸受部１２．１５には夫々ガ
イド・ビン１２ａ、１５ａを突設し、移動枠４の前面に
上下動可能に取付けたカム板１８に開設しであるカム孔
１７．１８に上記各ガイド・ビン＋２ａ、１５ａを挿通
する。またカム板１６には突子１９を横向きに隆設し、
支持台ｌに長さ方向に設けた制御板２０に突子１８を臨
ませる。上記制御板２０は上縁部２１が一端から他端に
向かって緩く上り傾斜し、該上縁部に突子１８が載置し
ている。

従って、移動枠４が支持桿２に沿い移動すると、カム板
１Ｂも移動するが、突子ＩＱがカム板２８の上縁部に沿
い移動するので、該カム板１６は上下方向に移動する。

これにより、各カム孔１７．１８も上下方向に移動する
ので、上下方向に移動しない各レンズ枠１１．１４はガ
イド・ビン１２ａ、１５ａにより単独でガイド桿９に沿
い移動し、移動枠４の位置による各レンズ枠の間隔が変
化し、倍率に応じた状態となる。

上記した移動枠４の移動変移は支持台ｌに設けた駆動機
構２２の作動により起きる。

この駆動機構２２は、正逆両方向に回転可能なモータ２
３と、該モータ２３により回転する駆動輪２４と、複数
の遊転輪２５と、駆動輪２４及び遊転輪２５に掛けた無
端材２６と、から成り、該無端材２６は移動枠４に止着
している。従って、モータ２３が駆動した軌道輪２４が
回転すると、無端材２６が走行して移動枠４が支持桿２
に沿い移動し、各レンズ枠の間隔を適正に調節すると共
に、停止した時、レンズ系が設定された適正倍率になる
。

尚、駆動輪、逆転輪及び無端材としてはチェーン・ホイ
ール及びチェーンを利用できるが、他の構造のものでも
良い。

上記した複写装置のレンズ系においては、複写装置の外
部操作によりその位置が適正に設定されなければならな
い。即ち、変倍複写装置においては、原稿に対する倍率
を多段に変えられるようになっていなければならず、所
望倍率の信号があった時には、レンズ系を当該倍率とな
る設定位置にまで正確に移動させなければならない。

このために、本発明においては、レンズ系に対して、そ
の移動量乃至その時々の実際の機械的位置を複数ビット
の電気信号に変換するエンコーダ２７を備えさせる。こ
のエンコーダ２７は、図示実施例の場合、電気機械的な
ものであって、支持台１にレンズ系３の移動方向に沿い
設けたプレート部２８と、該プレート部２８の表面に接
して移動枠４に設けたブラシ部２８とから成っている。

プレート部２８は横長な平板状で、一端に複数のビット
出力端子３０を有し、表面には導電部分と非導電部分と
が様々な配置となった、但し所定の配置の多数行（この
場合、上行）に亘る列３１・・・が形成されている。従
って、列方向の各位置は各専用の番地乃至６ビツトの固
有のデジタル数値を有している。尚、最下行は共通導電
線路である。

上記構成により、ブラシ部２８がプレート部２８を走査
すると、エンコーダ２７の出力データ内容は、その時々
のブラシ部の位置により異なるので、その時々のレンズ
系の実際の位置（実位置）を当該エンコーダ２７の出力
データから読出すことができる。このようなエンコーダ
を組込めば、次のような基本的動作が可能となる。

複写装置において外部からの操作を介して与えられる倍
率信号に対応する設定位置を表すデータ信号と、実際の
レンズ系の位置信号としてのエンコーダ出力データ信号
とを比較回路で比較し、両者が同じであるならば、もと
より、モータ２３は駆動させない。この場合は複写に指
定されている倍率に対応する設定位置にレンズ系の実位
置が正確に合致していることになる。

対して、複写装置に要求される倍率に対応する設定位置
データとエンコーダ出力データとが異なる場合には、比
較回路からその位置がどちらにずれているかに応じて選
択性のある信号を発生させ、モータ制御回路を介して当
該モータを駆動してレンズ系を移動させる。その時にも
比較回路再入力を監視し続け、両人力、即ちエンコーダ
出力データと設定倍率に応じた設定位置データとが同じ
値乃至内容になった時にモータの移動を停止させる。

尚、上記のように、どちらにずれているかを同定する回
路系とすることが最も望ましいが、要旨ではない。第５
図は、こうしたエンコーダ出方を処理する好適な一つの
回路系を示したもので、その時々に要求される倍率によ
り変わる設定位置すに対−し、実位置ａにあるレンズ系
を当該設定位置すにまで移動させ、且つその位置にて確
実に停止させる回路である。尚、各位置に付した添字ａ
。

ｂは、夫々の位置に応じた先掲のデジタル数値データを
も表すものとし、十進数値に換算して大小関係があるも
のとする。

また、この各位置を表す数値データａ、ｂは、ここでの
説明の便宜のため、図中、左から右に大きくなるものと
約束し、モータ２３の左回転で数値ａが小の方向へ、即
ちエンコーダのブラシとレンズ系が左方向へ動くものと
する。

更にまた、この実施例においては、望ましい配慮として
、レンズ系が位置ａから位置すに移動するに際し、左か
ら右へ、即ちａ＜ｂなる条件下で移動する場合にはｃ＝
ｂ−ｙなる位置からレンズ系をインチング乃至緩動させ
、レンズ系が右から左へ、即ちａ＞ｂなる条件下で移動
する場合にはｄ＝ｂ＋ｘなる位置からｉ該しンズ系の速
度を低下させるものとする。この場合、Ｃ及びｄの値は
異なってし−ても原理的には勿論良いが、一般には同じ
値が採られる。但し、以下の第５図示の回路構成におい
ては、原理に即して、Ｃ及びｄを一応、独立の値として
扱っている。

ａ＜ｂなる条件下でのレンズ系の移動に際し、ａｒｃで
あれば、先ず、デジタル・コンパレータ３３のａ＜ｂ出
カミ゛’Ｈ”（高レベル）により、モータ回転方向制御
回路３４の右回転指令入力の方にＨ”が加わり、モータ
２３を右方向に回転させ、レンズ系を左から右に移動さ
せる。この時、アンドゲート３５の一人力にもこのデジ
タル・コンパレータ３３のａ＜ｂ出力が与えられている
が、後述するように、このアンドゲートの他入力が“Ｌ
　１１なので、モータ駆動モード切替回路乃至速度切替
回路３８の切替入力３７には“Ｌ　”が与えられ、従っ
て、この回路３６のモードは高速回転モードとなってモ
ータを高速にて回転させる。

尚、エンコーダ２７の出力信号は、主としてチャタリン
グ防止の機能を営む後述の処理回路５０により、信号の
信頼性を高めるための処理が為されているが、この点に
就いては後述する。

上記動作に先立ち、要求される倍率に・応じた設定位置
信号の数値すは、演算回路３８にて先に約束したｂ−ｙ
＝ｃなる演算が為されてデジタル・コンパレータ３９の
一人力Ｃに与えられている。従って、上記レンズ系の左
から右への移動に伴なって、やがて、レンズ系実位置す
がａｒｃ、またはａ≧Ｃになると、当該デジタル・コン
パレータ３９のａ＞Ｃまたはａ≧Ｃ出力が“Ｈ′”に立
上がる。

すると、アンドゲート３５でのアンドが成立し、その出
力がＨ゛′となって、モータ駆動モード切替回路３７に
切替指令が与えられ、モータ２３は低速モード乃至イン
チング・モードとなる。

尚、このようにモータ２３を高速で運転したり、低速に
切替えて運転したりするための回路構成自体は、既存の
技術をして当業者であれば極めて容易に組める笠である
。例えば、半導体制御素子を用いて、電流供給モードや
導通角を切替でも良いし、供給電圧を切替ても良い。ま
た、文字通りインチング動作となるように、断続駆動も
可能である。本書で言う低速とは、こうしたインチング
動作をも含んでいる。

低速状態に陥った後、やがて、設定位置すにまでレンズ
系実位置ａが至ると、ａ＜ｂ出力の”　Ｌ　”への立下
がりで、またはモータ回転方向制御回路３４が停止入力
を持つ場合にはその停止入力にａ＝ｂなる°“ＨＩＩ倍
信号加えられて、モータ２３は瞬時に停止される。この
際の微小な停止位置変動に関する対策に就いては後述す
る。但し、従来において問題とされていたような大きな
オーバ・ランは本発明においては勿論無い。

上記とは逆に、モータが右から左に移動する場合は、ａ
＞ｂである限り、モータ駆動モード切替回路３６は当該
モータを高速回転させているが、ａ　＜　ｄまたはａ≦
ｄなる位置関係にレンズ系が至ると、デジタル・コンパ
レータ４０における対応出力がＨ１１に立上がり、デジ
タル・コンパレータ３３のａ＞ｂ出力とのアンドがアン
ドゲート４１にて採れるため、モータ駆動モード切替回
路３８に切替指令が与えられ、モータ２３は低速回転モ
ードとなる。

そして同様に、レンズ系実位置ａが所定の設定位置すに
至ると、ａ＞ｂ出力の立下がりで、乃至ａ＝ｂ出力の立
上がりでモータはその位置に確実に停止する。

また、右から左でも左から右でも、仮番と設定位置を越
えてレンズ系の実位置が移動し過ぎてしまった場合には
、上記のメカニズムにより、レンズ系は逆方向に再駆動
される。

尚、オアゲート４２は両アントゲ−）　３５，４１の干
渉防止用である。

以上、原理的な動作説明を終えた所で、次に、本発明の
一つの特徴となるエンコーダ２７の出力の処理回路５０
に就き説明する。

エンコーダ２７は先に説明したように、電気機械的なも
のが普通に用いられる。そうした場合、通常予測され条
ように、エンコーダ中のブラシが成る位置から次の位置
に移る時に、当該法の位置の符号に関する情報中にチャ
タリング成分が含まれることが多い。即ち、次の位置に
ブラシが乗り」二げ始めた時には、まだ安定な出力は得
られず、その番地部分乃至位置を成る程度走行して始め
て、確実に安定したレンズ系実位置信号に変わることが
今い。

こうした実情に鑑みると、エンコーダ２７の出力データ
を唯単に各デジタル・コンパレータ３３，３９゜４０に
入力させたのでは、誤動作を起す恐れが極めて強い。

そこで、こうしたチャタリング成分を確実に除去できる
構成が必要となるが、本発明においては、次のように概
説できる構成によりこれを満足させた。

各設定位置は、実際は成る程度の機械的な長さを持ち、
一つの位置をエンコーダのブラシが通過するには、その
速度に応じて成る定まった時間が必要である。そこで、
本発明においては、レンズ系乃至エンコーダブラシの一
つの位置の通過速度に鑑みて、微細な時間間隔でエンコ
ーダの出力を繰返し検出し、複数回、例えば六回程度に
亘って同じ数値情報（実位置データ）が得られた時に当
該エンコーダからの出力データを正規の実位置データと
して有効化し、後続の比較回路等の処理回路へこれを出
力するように図る。このようにすれば、チャタリングが
起きている時には、所定回数以内において異なった数値
情報がエンコーダから得られるから、その出力は有効化
されず、従って、このようなチャタリング成分が有効な
位置情報データとして後続の比較回路等へ送られること
はない。

第６図は、このような原理に従って構成された一実施例
としての処理回路５０の構成を示している。

エンコーダ２７の出力ビツト数は、先に述べたように、
任意の問題であるが、この処理回路乃至チャタリング防
止回路５０においては、第３図示の構成に対応させて、
６ビツトのものを用いている。エンコーダの二値化出力
の当該二値化方法はこれも任意の問題であるが、一般に
この種の電気機械的エンコーダにおいては、隣接位置に
おける数値的な分離を確実にするために、グレイ・コー
ド（折返し二進符号）が用いられる。そこで、この実施
例では先ず、このグレイ・コードを変換回路５７にて通
常の純二進法にょる二値符号に変えてから本処理回路５
０に入力させている。

図示の処理回路５０においては、先ず、三相のクロック
φｌ　、φ２　、φＳを発することのできるクロック・
ジェネレータ５４を有している。各クロックの位相関係
は、第７図示のようになっており、φＳが１検出フレー
ムを規定する。第−相クロックφｌは第一の６ビツト・
ラッチ・レジスタ５１のラッチ入力に加えられ、第二相
りロックφ２は第二の６ビツト・ラッチ・レジスタ５２
のラッチ入力に加えられる。純二進符号に変換されたエ
ンコーダ出力信号、即ち、レンズ系の実位置データは、
これら両ラッチ回路のデータ入力に等しく加えられる。

従って、第一の時点では第一のラッチ回路５１にその時
のデータが入力し、第二のクロックφ２の発生時点にお
いてはその時の入力データが第二のラッチ回路５２に入
力する。これら二つの時点にてラッチされた二つのデー
タは、６ビツト・デジタル・コンパレータにおいて比較
され、両データが同一であった時には、その旨の出力を
カウンタ５５の非クリア端子等に与えて、当該カウンタ
を実効的にイネーブルな状態にして置く。この状態下に
おいて、基準クロックφＳがこのカウンタ５５のカウン
ト入力に入力すると、これがカウントされてカウンタ内
容が°“ｌ”だけインクリメントされる。ここでは初期
状態を考え、第一回目の判断時点としての基準クロック
の第一回目の発生時点にてカウンタ内容がｌ　”になっ
たものとする。

先に少し触れたように、この実施例では、こうした判断
の回数を六回としているため、カウンタは４ビツトのも
のが必要である。

いづれにしても、上記のような基準クロックの周期を１
フレームとしての六回目までの判断の間に、仮にチャタ
リング等の現象により、第一ラッチ回路と第二ラッチ回
路との間で異なるデータがラッチされた場合には、デジ
タル・コンパレータ５３の等号出力はその時点で立下が
り、従って、カウンタ５５はリセット乃至クリアされて
、次に両ラッチ回路５１．５２のデータが同じになる時
まで待機する。

逆に、六回目まで、両エンコーダラッチ回路データが変
わることのなかった場合には、最下位ビットをＱＯとす
る当該カウンタ５５の最上位ビットＱ３がこの時点で始
めて°゛Ｈ″に立上がる。第三のラッチ回路５Ｂのラッ
チ久方には上記カウンタの最上位ビットＱ３が接続して
いるため、この信号線路の“′Ｈ”への立上がりでその
直前の第二相りロックφ２における第二ラッチ回路５２
の保持データがこの第三ラッチ回路５６にラッチされ、
正規に認められたレンズ系の実位置データとして、バス
・ライン５８を介し、第５図示の各デジタル・コンパレ
ータへ出力されていく。

このように、エンコーダ２７の出方を、微細な間隔を置
いた複数回の判断時点で繰返し検出し、所定の回数に亘
って、同一のデータであった時にのみこれを有効化し、
そうでない時には旧番地データ乃至口実位置データを保
持させるようにすると、電気機械的なエンコーダに特に
付き物のチャタリングの影響は効果的に防止される。尚
、こうした原理構成を具現する具体的な回路構成自体は
図示の回路によらずとも、当業者に極めて容易な範囲で
幾つも考えられる。同様に、低速動作に切替るべき位置
範囲ｃ、ｄが同じ値であった場合、即ち、ｃ＝ｄ＝ｎで
あった時には、第５図示の回路構成も、次の年つの演算
要素を演算、比較すれば足りることになり、その具体的
構成の如何は全く任意の問題となる。三つの要素とは即
ち、ａ＞ｂ、ａ＜ｂ、１ａ−ｂｌ＜ｎ　である。

最後に、更に実際的な配慮として、設定位置内において
も、各設定位置は機械的乃至空間的に成る長さを持つか
ら、その中でも画一的な位置に必ず停止できるようにす
る配慮に就いて述べる。

成る位置しｎにおいて、レンズ系乃至エンコーダブラシ
がこの領域に入ってから停止命令を受け、停止するまで
の時間的変化を追って見ると、既述の本実施例の回路系
が当該位置Ｌｎに応じたデータを検出する前には、第８
図示のように、先ず、チャタリング時間ｔｉがあり、チ
ャタリングが無くなってから、第６図示の回路系５０に
よるデータの検出に始まり第５図示回路系により停止命
令が発せられるまでには更に検出時間ｔ２が掛かる。そ
して、電子回路系による停止命令が発生された以降、実
際にモータが停止するまでには、モータ自身や各機械的
質量部分の持つ慣性質量等による機械的慣性遅れや電気
的応答遅れによるイナーシャ時間ｔ３が掛かる。

この点に鑑みると、低速で−っの位置Ｌｎを通過する時
間をｔｏとした場合、どの位置でもその位置内の所定の
微細部位としての略Ｃ中央部分に停止させるためには１
次のように各時間関係を選べば良いことになる。

ｔｌ＋ｔ２＋ｔ３＝ｔｏ　／　２　・・・（１）逆に言
って、各位置の物理的な長さが定まっている場合には、
上記の（１）式に即してモータ移動速度を設定すれば、
常に各位置の略Ｃ中央にてレンズ系を停止させることが
できる。

以上要するに本発明によれば、移動するレンズ系のその
時々の実位置をエンコーダにより直接に検出することが
でき、設定位置に近い位置に至ると、モータ移動速度を
低下させることができるので、レンズ系の移動、停止の
制御が極めて確実になると共に、エンコーダのビット数
を増やすだけで略Ｃ連続に近い、極めて高分解能の位置
設定が行なえ、実質的に無段階に近い倍率変更も可能と
なる外、エンコーダからの信号の取込みに際して、その
チャタリングの影響を確実に排除でき、信頼性の点でも
格段のものが提供できるものである。

尚、本発明の実施例中では、移動するズーム・レンズ系
は、基本的な４群対象ズーム・レンズ系として示したが
、勿論、他の構成のものであっても良い。また、エンコ
ーダも、光−電気変換型のものにしても、やはりチャタ
リングという問題は発生するから、本発明は同様にこの
種のエンコーダを用いた場合にも適用できるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明−実施例の機械的構造部分の平面図、
第２図は、同じく機械的構造部分の正面図、第３図は同
様にその一部を切り欠いた正面図、第４図はエンコーダ
のプレート部分の説明図、第５図は、レンズ系設定位置
停止制御のための電子回路系の一例の概略構成図、第６
図は、エンコーダ出力データ中のチャタリング防止機能
を主として有する処理回路の一例の概略構成図、第７図
は、第６図示回路中の各クロックのタイミング説明図、
第８図は、各設定停止位置において略Ｃその中央を停止
基準とするための説明図、である。 図中、ｌは支持台、２は支持桿、３はレンズ系、４は移
動枠、２３はモータ、２７はエンコーダ、３３．３９．
４０はデジタル・コンパレータ、５０はチャタリング防
止機能を有するエンコーダ出力の処理回路、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光軸方向に沿って移動できるレンズ系の該移動方向に沿
   って配され、該レンズ系の実位置を電気的なデジタル・
   データ信号として出力できるエンコーダと、 要求される倍率に応じた設定位置を表すデジタル・デー
   タ信号を出力する操作部と、 上記エンコーダの出力するデータ信号を、所定の微小時
   間間隔を置いて繰返し検出し、所定の検出回数に亘って
   該データが同一の内容であった場合にそのデータを正規
   のレンズ系実位置データとして新たに出力する処理回路
   と、 上記設定位置と正規の実位置との両データ信号を比較し
   、該両信号のデータ内容に差があった場合に上記レンズ
   系を上記設定位置に向けて移動させる指令を発すると共
   に、上記設定位置に対して所定距離離れた位置以内に上
   記レンズ系の実位置が入った場合にはこれを検出してそ
   れまでの移動速度を低速に変え、且つ、上記両データ信
   号が同一となった時には該レンズ系を停止させる回路系
   と、 から成ることを特徴とする変倍複写装置用レンズ系の設
   定位置停止装置。