JPS6238447A - 光学ユニツトの駆動装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子複写機に用いる光学ユニットの駆動装置
に関する。

（従来の技術） 電子複写機は、帯電されたドラムに原稿情報に応じた露
光を行った後、ドラム表面に形成された静電潜像にトナ
ーの可視像を形成せしめ、トナー可視像を記録紙に転写
せしめる’ａ置である。近年、この種の電子複写機は、
産業界のあらゆる分野で情報複写用として多用されてい
る。そして、最近の電子複写機は予め設定されたコピ一
枚数の自動コピーに加えて、画像の拡大・縮小のズーム
別面を持ったものも市販されている。

第４図は、従来のこの種の電子複写−の構成の一例を示
す図である。操作者がコピースタートボタン（図示せず
）を押すと、図に示す装置はコビ−動作を開始する。矢
印方向に回転しているドラム１は、クリーニング部２で
ドラム上の残余トナーがブレードによって削り取られた
後、帯電極３によりコＯす放電されてその表面に子種の
電荷がその表面全面に帯電させられる。

帯電極３によって帯電させられた電荷は、帯電消去部４
によって不要部分の電荷が消去させられる。然る後、ド
ラム１の帯電領域は光画像信号により露光され、ドラム
表面には原稿画像の静電潜像が形成される。即ち、図に
示す矢印方向に摺動可能な露光装＠５から原ＷＡ６に光
が照射され、原稿情報を含んだ反射光は図に示す光学ユ
ニットを介して、ドラム１に伝達され、ドラム表面を露
光する。これによりドラム表面に形成された静電潜像は
、続く現像部７でトナーが吸着され可視像に変換される
。ドラム表面のトナー画像は転写部８で記録紙（コピー
用紙）に転写され、ドラム１に密着している記録紙は分
離される。分離された記録紙は、搬送機構９を介して定
着ローラ１０に送られ、該定着ローラ１０で記録紙は加
熱、加圧され記録紙上のトナーが記録紙に融着され、コ
ピー動作が終了する。

ここで、露光装置５及びミラーＭ＋　、　Ｍ２．Ｍ３と
で構成される部分（破線で囲まれた部分）は光学ユニッ
ト２ｏをなしており、移動ｉ構（図示せず）により因の
矢印方向に移動することができるようになっている。こ
こで、第１のミラーＭ１と露光装置５は、光路長を常に
一定に保つため、第２．第３のミラーＭ２．Ｍ３の２倍
の速度で移動するようになっている。光学ユニット２０
を通過した光は、レンズ系りを介してドラム１の表面に
照射される。露光装＠５内の光源２１は紙面と垂直に１
［１艮い形状（例えば螢光灯）をもっているので、光学
ユニット２０は、２次元的に原稿６を走査することがで
きる。この光学ユニット２０は、駆動源（図示せず）か
ら駆動力を与えられることによって移動する。そして、
駆ｖＪ源には外部から該駆動源を駆動させるための駆動
信号が入力される。

今、光学ユニット２０の力学モデルを第５図に示すよう
に表わす。Ａはダッシュポットで表わした粘性摩擦力、
Ｂは乾性摩擦力、Ｋはバネ、×（１＞は光学ユニット２
０（この場合、ミラーＭ１と露光装置５の動きを光学ユ
ニット２０の質点の動きとして扱えばよい）の移動距離
で時間ｔの関数、Ｍは光学ユニット２０の質量、９は重
力の加速度である。

（発明が解決しようとする問題点） 光学ユニットの力学モデルを第５図のように仮定すると
、光学ユニットの走査速度指令波形（前記駆動信号に同
じ）を任意の波形とした場合には、その応答速度波形の
立上りは、振動的なものとなり、その振動が徐々に指令
目標値へと収束する。

この振動が大きい場合には、画像先端で光学ユニットの
走査速度ムラが残り、先端段ムラの原因となる。

例えば、第６図のｆ！′は速度指令値としてステップ状
の速度波形ｔ１で駆動した場合の光学ユニットの応答速
度波形である。図において、縦軸は移動速度、横軸は時
間である。図より明らかなように速度振動はかなり長い
時間残っており、このような波形で駆動した場合、先端
段ムラのない画像を得るためには、かなり良い助走距離
が必要となることが予想され、機械寸法にも大きく影響
する可能性がある。

そこで、速度指令波形を適当な形にしてやることにより
、短い助走距離で先端段ムラのない良好な画像を得る方
法が考えられる。第６図のｆ２Ｔは予め測定された機械
定数（粘性減衰係数、乾性１１！擦係数、固有振動数）
により、振動が生じないという条件にて運動方程式を解
いて、導き出した走査速度指令波形ｆ２で光学ユニット
を駆動した場合の応答速度波形である。図より明らかな
ように、上述のような方法にて導き出した走査速度波形
により光学ユニットを駆動してやれば、光学ユニットを
短い助走距離で、振動することなく指令目標値まで立ち
上げることができる。

ところで、このようにしてＲ適走査速度指令信号「２を
求めても、変倍時には光学ユニットの指令目標速度は、
変倍率に応じて変化するため、ある変倍率で上述のよう
にして１９られた走査速度指令信号を、伯の変倍率にお
いてそのまま用いると光学ユニットは速度振動を生ずる
。そこで、例えば等倍時に速度振動のない理想的な指令
速度関数がｆ（ｔ）であったとすると、変倍率Ｍ（倍〉
での理想的な走査速度指令信号ｒ’（ｔ）は「′（ｔ　
）　−ｆ　　（ｔ　）／Ｍで表わされることを見出した
。即ち、変倍率Ｍに応じて、走査速度指令信号ｆ（ｔ）
を１／Ｍ倍にして駆動することにより、如何なる変（８
時においても短い助走距離で振動することなく指令目標
値まで立ち上げることができる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、第１に光学ユニットに振動を生ぜしめるこ
となく指令目標値まで立ち上げることができる光学ユニ
ットの駆動装置を実現することであり、第２に変倍率を
変更しても光学ユニットに速度振動を生じせしめること
なく、速やかに指令目標値まで立ち上げることができる
光学ユニッ１〜の駆＠装置を実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する第１の発明は、原稿に光を照
射する光学ユニットと、該光学ユニットを移動させる移
動門構と、前記光学ユニットを駆動する駆１Ｊ源とを有
し、予め測定された砲械定数に従って、光学ユニットを
駆動した場合に光学１ニツトに振動が生じないという条
件の下に運動方程式を解くことにより得られた駆動信号
で前記光学ユニツ１−を駆動するように構成したことを
ｉ’、ｊ　ｉｌとするものであり、第２の発明は、原稿
に光を照射する光学ユニットと、該光学ユニットを移動
させる移動機構と、前記光学ユニットを駆動する駆動源
とを有し、予め測定された機械定数に従って、光学ユニ
ツ１〜を駆動した場合に光学ユニットに娠幼が生じない
という条件の下に運ωノ方程式を解くことにより得られ
た駆動信号を［（ｔ）としたときに、変倍率Ｍに対して
はｆ〈ｔ〉／Ｍで前記光学ユニットを駆動するように構
成したことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明、す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す構成概念図である。図
において、２ｏは前述した光学ユニット、３１は該光学
ユニット２０を図の矢印方向に移動させる移動機構、３
２は光学ユニット２０或いは移動機構３１にエネルギー
を与えて光学ユニット２０を図の矢印方向に移動させる
駆動源である。

移ａ□構３１としては、例えば移動軸、ブーり及びワイ
ヤの組合せが用いられ、駆動源３２としては、例えばモ
ータが用いられる。３３は駆動源３２に走査速度指令信
号を与える指令信号発生回路である。指令信号発生回路
３３は、光学ユニット２０が短い助走距離で振動するこ
となく指令目標値まで到達覆ることができるような走査
速度指令信号を駆動源３２に与えるもので、本発明の特
徴をなす部分である。このように構成された装置の動作
を説明すれば、以下の通りである。

まず、指令信号発生回路３３の動作原理について説明す
る。今、光学ユニット２０が設定時間下で設定距離し進
み、ｒにおいで振動が止まっているという条件で、走査
速度指令信号ｆ（ｔ）を求めてみる。ここでは「　（ｔ
）をΣａｋｔｋ〈℃は時間）という時間関数で表わす。

今、第５図に示すような光学ユニットの運動モデルの運
動方程式を次式のように表わす。

Ｍｘ　　（ｔ　）　＋ｃｘ（ｔ　）　＋ｋｘ（ｔ　）＝
ｋＦ（ｘ）−Ｆａ　　　　　　　　　　　（１）ここで
、Ｍは光学ユニット２０の質附、Ｃは定数、ｈはバネ定
数、Ｆ（×）は外力による移動量、１はクーロン摩擦で
ある。〈１）に示づ“ような運動方程式は、一般的に以
下のような式で表わすことができる。

ここで、ξはダンピングレシオ、ωユはξ−〇の時にお
ける発振周波数（アンダンブトナチュラルフレケンシ）
と呼ばれるしのである。

（２）式の両辺をラプラス変換し、初期条件×（０）　
＝−Ｘ　ｏ　、　Ｘ　　（０）　＝Ｏとして、Ｘ（Ｓ）
について解くと、Ｘ（Ｓ）は次式で表わされる。

ｘ（ｓ）＝＜ωえΣ八・ｋ！／Ｓ）／ ＜ｓ２＋２ξω１・Ｓ＋０人） −（ω２　ｆ、Ｌ＋ｘ　、）　ｓ　　（Ｓ　＋２ξω？
Ｌ　））／５（ｓ２＋２ξω７ＬＳ＋ωξ）　　　　　
（３）ここで、（３）式をラプラス逆変換すると、×（
１＞は次式のように表わされる。

ｘ（ｔ）＝ ω２Σ−ｅｘｐ（−ξｃｃ＋、ｔ）　　（Ｃ（、ｃｏｓ
　ａ）、ｔ　ｔ　＋ｒＬｋｚ。

（ｃｏａω４ｔ＋＜ξ／「「コロ）・ｓｉｎ颯（）Ｘ　
（ｆ（Ｌ−Ｘ　ｏ　）　　ｊｄ 但し、 ｋ＝０の場合 Ｃｏ＝１／ωｋ Ｃ＋　＝。

ｋ≧１の場合 Ｃ，、＝　１　／ω存 Ｃ，、＝　−２ξＣ，／ω１ Ｃｉ＝−（２ξωｒＬｃｉ＋Ｉ　＋Ｃｊ＋１＞　／ωえ
（○≦ｉ　≦に−２） ωｄ−蝮ＦＴＴ７下 ｆ尤＝Ｆよ　／Ｋ （４）式が時刻Ｔにおいて定常走行となるための条件は
以下の通りである。

ｘ　　（Ｔ）＝Ｌ−（（２ξ■／ω７Ｌ）＋ｆ、）炙　
＜Ｔ）−Ｖ　　　　　　　　　　　　　　（６）ｘ　　
（Ｔ）＝Ｏ’　　（７） 次に指令値の条件は以下の通りである。

ここに、■は定常走行時の速度、■０は１＝０における
初速度である。又、 より、ここでは走査速度指令信号ｆ（ｔ＞を８次式とす
る。これにより、（５）〜（１０）式はそれぞれ以下の
ように表わされる。

ｘ（Ｔ）＝ ΣＱ、　ａ、＋（＋　−Ｌ−（（２ξＶ　／　＜）　＋
　ｆ、ｚ）ｋす ”；　（Ｔ）−ｆｆｉｓｋａｋ＋ｓ　−Ｏ（１４）ｋｌ
＋３ （１２）〜（１７）式をに＝８までとして、マトリクス
で表わすと以下のようになる。

（１８）式を［Ｄ−Ａ−Ｅと表わすと ム−ＩＩ）−１・Ｅ　　　　　　　　　　　　　（１９
）より＾の行列を求める。係数Ｑ３〜Ｑｓ　、Ｒ３−Ｒ
８を求め、行列＾をコンピュータにより演算処理して求
めると、走査速度指令信号ｆ（ｔ）をｆ　（ｔ　）−Ｅ
ａ、ｔｋ（２０＞ として求めることができる。

このようにして走査速度指令信号ｆ（ｔ）を予め求めて
おく。指令信号発生回路３３は、予め求めておいた走査
速度指令信号ｆ（ｔ）を駆８源３２に与える。駆動源３
２は、走査速度指令信号ｆ（１）を駆動信号として受け
、光学ユニット２０或いは移！ｌ１機構３１を駆動して
、光学ユニット２０を矢印方向に移動させる。この結果
、光学ユニット２０は短い助走距離で撮動することなく
、指令目標１直まで立ち上げることができる。即ち、本
発明によれば、第６図のｆ２に示すような走査速度指令
信号「　（ｔ）を駆動源に与えてやることにより、光学
ユニット２０をｆ２Ｌ　に示すように、振動を生ぜしめ
ることなく目標値まで到達させることができる。

ところで、このようにして、光学ユニットを短い助走距
離で振動することなく指令目標値までｙす達させること
ができても、電子複写機の変倍率を変えると事情が異な
ってくる。変倍率を変えると、目標位置までの距離及び
到達時間は当然に異なってくる。従って、同一の走査速
度指令信号「　（ｔ）であらゆる変倍率の場合に対応さ
せると光学ユニット２０は速度振動を生ずる。そこで、
走査速度指令信号ｆ（ｔ）の振幅を変倍率に応じて変え
てやればよい。即ち、前述の演算処理により求めた走査
速度指令信号をｆ（ｔ）とし、変倍率をＭとする。変倍
率Ｍの時の走査速度指令信号をｒ（ｔ）７Ｍとすると、
変倍率Ｍに応じたｒ（ｔ）の振幅調整が行われたとにな
り、短い助走距離で撮動することなく光学ユニットを指
令目標値まで立ち上げることができる。

第２図は各変倍率における走査速度指令信号を示す図で
ある。図において、縦軸は移ｔ）Ｊ速度Ｖ（ｔ）、横軸
は時間ｔである。ｆ（ｔ）は変倍率Ｍ＝１の時の走査速
度指令信号で、各変倍率における走査速度指令信号は図
に示す通りである。ｆｌｌはＭ＝１．２の時の、ｒ＋２
はＭ＝０．８の時の、ｆ１３はＭ＝０．６の時のそれぞ
れ走査速度指令信号である。変倍率Ｍ＝１．２の時には
、より高速動作を行わせて目標速度まで到達させる必要
があり、変倍率Ｍ＝０．６の時には、Ｍ−１゜０の時よ
りも若干低速であってもよい。

第３図は本発明の他の実施例を示す構成概念図である。

第１図と同一のものは、同一の番号を付して示す。図に
おいて、４０は変倍率Ｍを種々の値に設定する変倍率設
定器である。該変倍率設定器４０から所定の変倍率を与
えると、指令信号発生回路３３は、第２図に示すような
ｆ（１／Ｍなる走査速度指令信号を駆動源３２に与える
。この結果、光学ユニット２０は短い助走距離で振動す
ることなく指令目標値まで立ち上ることができる。

上述の説明においては、変倍率Ｍ＝１．０の場合におけ
る走査速度指令信号をｆ（ｔ）としたとぎに各変倍率Ｍ
のときにおける走査速度指令信号を、ｆ（ｔ）７Ｍとし
た場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限るも
のではなく、ｒ（ｔ）７Ｍの近似値であってもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、第１の発明によれば、予め
測定された機械定数に従って、光学ユニットを駆動した
場合に光学ユニットに振動が生じないという条件の下に
運動方程式を解くことにより得られた走査速度指令信号
で光学ユニットを駆動することにより短い助走距離で振
動することなく指令目標値まで立ち上げることのできる
光学ユニットの駆動装置を実現することができ、第２の
発明によれば、変倍率Ｍが変化しても、それに応じて走
査速度指令信号の振幅を１／Ｍ倍に変化させることによ
り短い助走距離で振動することなく指令目標値まで立ら
上げることができる光学ユニットの駆動装置を実現１′
ることができる。従来、光学ユニットの助走路１１ｆ　
６０　ｍｎ＋程度かかったのが、本発明によれば、２０
ｍｍ程度に抑えることができ、実用−Ｌの効果が大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成、ＦＲ念図、第２
図は各変倍率における走査速度指令信号を示ず図、第３
図は本発明の他の実施例を承り構成概念図、第４図は電
子複写機の従来構成例を示す図、第５図は光学ユニット
の運動モデルを示す図、第６図は光学ユニットの応答速
度波形を示す図である。 １・・・ドラム　　　　　２・・・クリーニング部３・
・・帯電極　　　　　４・・・帯電消去部５・・・露光
装置　　　　６・・・原稿７・・・現像部　　　　　８
・・・転写部９・・・搬送機構　　　　１０・・・定着
ローラ２０・・・光学ユニット　２１・・・光源３１・
・・移動ｉ溝　　　３２・・・駆動源３３・・・指令信
号発生回路 ４０・・・変倍率設定器 特許出願人　小西六写真工業株式会社 代　　理　　人　　弁理士　　井　　島　　藤　　胎外
１名 負零１　図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿に光を照射する光学ユニットと、該光学ユニ
   ットを移動させる移動機構と、前記光学ユニットを駆動
   する駆動源とを有し、予め測定された機械定数に従って
   、光学ユニットを駆動した場合に光学ユニットに振動が
   生じないという条件の下に運動方程式を解くことにより
   得られた駆動信号で前記光学ユニットを駆動するように
   構成したことを特徴とする光学ユニットの駆動装置。
2. （２）原稿に光を照射する光学ユニットと、該光学ユニ
   ットを移動させる移動機構と、前記光学ユニットを駆動
   する駆動源とを有し、予め測定された機械定数に従って
   、光学ユニットを駆動した場合に光学ユニットに振動が
   生じないという条件の下に運動方程式を解くことにより
   得られた駆動信号をｆ〈ｔ〉としたときに、変倍率Ｍに
   対してはｆ〈ｔ〉／Ｍで前記光学ユニットを駆動するよ
   うに構成したことを特徴とする光学ユニットの駆動装置
   。