JP3462017B2 - 画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原稿画像に沿って
走行し原稿画像から画像データを読み取るスキャナを有
し、このスキャナをモータにより往復移動させる画像形
成装置の上記スキャナの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は従来の画像形成装
置のスキャナにおけるサーボ制御装置の一例を示す。図
５において、ＤＣサーボモータＭ１は、４個のＭＯＳ・
ＦＥＴＱ１〜Ｑ４（以下単に「Ｑ１」「Ｑ２」のように
表示する）からなるＨ型ブリッジ回路の中点に接続され
ている。より具体的には、電源ＶＭＭとアースとの間に
はＱ１、Ｑ３からなる直列回路とＱ２、Ｑ４からなる直
列回路が接続され、Ｑ１、Ｑ３の接続点とＱ２、Ｑ４の
接続点の間にモータＭ１が接続されている。各Ｑ１、Ｑ
２、Ｑ３、Ｑ４には、これらＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に
流れる電流方向とは逆向きの電流を流すダイオードＤ
１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４（以下単に「Ｄ１」「Ｄ２」のよ
うに表示する）が並列に接続されている。各Ｑ１、Ｑ
２、Ｑ３、Ｑ４は後述のマイクロコントローラ（以下
「マイコン」という）２０からの指令によってオン・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。

【０００５】上記マイコン２０は、モータＭ１の回転方
向を設定するための２つの出力ポートＰ０、Ｐ１と、速
度制御を行うためのパルス幅変調（以下「ＰＷＭ」とい
う）信号出力ポートを有する。出力ポートＰ０、Ｐ１か
らの出力はそれぞれ上記Ｑ１、Ｑ２をオン・オフ制御す
る。出力ポートＰ０、Ｐ１からの出力はまたそれぞれイ
ンバータ２１、２２を介してアンド回路２３、２４に入
力される。各アンド回路２３、２４にはまた上記ＰＷＭ
信号が入力されて上記出力ポートＰ０、Ｐ１からの出力
の反転信号とのアンドがとられ、各アンド回路２３、２
４の出力はそれぞれ上記Ｑ２、Ｑ４をオン・オフ制御す
るようになっている。

【０００６】モータＭ１の回転出力軸にはエンコーダＥ
Ｃ１が取り付けられており、モータＭ１の回転速度に応
じたパルス信号が出力され、このパルス信号は回転速度
信号として分周回路２５で分周されたあとマイコン２０
のカウンタ入力ポートに入力される。また、上記エンコ
ーダＥＣ１からのパルス信号は、正逆回転方向に応じた
位相ずれをもった複数相の信号からなり、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２６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
２０の入力ポートＰ２に入力されるようになっている。

【０００７】上記のように、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４か
らなるＨ型ブリッジ回路は、モータＭ１の電流を切り替
えるモータ駆動回路を構成し、全体の動作を制御するマ
イコン２０からは、モータＭ１の速度制御を行うＰＷＭ
信号と、回転方向を設定するための２つのＰ０、Ｐ１信
号が出力され、これらの信号によりモータＭ１を駆動す
る。上記モータ駆動回路は、上記２つの信号Ｐ０、Ｐ１
による４通りの組合せで、図１中の真理値表に記載され
ているように、正転方向、逆転方向、停止状態、設定禁
止状態を作ることができる。正転方向とは、図４につい
て説明したスキャナが原稿読み取り方向（図４において
左から右に向かう方向）であり、逆転方向は、スキャナ
を元の位置に戻すリターン動作のことである。

【０００８】また、速度制御は、モータＭ１の軸に取り
付けられたエンコーダＥＣ１の出力パルス信号の周期を
マイコン２０内でカウントして回転速度を検出し、検出
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、ＰＷＭ信号のデューティ比を変化
させる。その結果、Ｈ型ブリッジ回路の下側のＱ３また
はＱ４のデューティ比が変化してモータＭ１の回転速度
を変化し、目標回転速度になるように制御が行われる。
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
高速処理されている。この制御をフルソフトウェアサー
ボと呼び、全ての制御をソフトウェアにより実施してい
る。

【０００９】高速複写機のスキャナ制御においては、制
御の高速性およびモータ高速回転での発熱による巻線抵
抗増加により、トルクが低下して制御が不安定になるの
で、これを補うために電流帰還回路を用いた定電流駆動
方式を用いている。この例として図６や図８に示すもの
がある。

【００１０】図６に示す例は、図５に示すものに、モー
タ電流検出用抵抗Ｒ１１を付加し、この抵抗Ｒ１１に流
れる電流を電圧に変換してモータ電流値に相当する電圧
値を検出し、この電圧値に応じてＰＷＭ信号のデューテ
ィ比を変化させモータ速度を制御するものである。より
具体的には、Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４からなる
Ｈ型ブリッジ回路とアースとの間にモータ電流検出用抵
抗Ｒ１１が付加され、この抵抗Ｒ１１に流れる電流は抵
抗Ｒ１１によって電圧に変換されてモータ電流値に相当
する電圧値を検出し、検出された電圧はアンプＩＣ１１
で増幅され、アナログスイッチＩＣ１５を経てコンデン
サＣ１１に入力されるようになっている。コンデンサＣ
１１は上記抵抗Ｒ１１の電圧をピークホールドするもの
であり、このピーク値は、バッファアンプＩＣ１２を経
て差動アンプＩＣ１３に入力される。マイコン２０は、
エンコーダＥＣ１１からの信号によってモータＭ１１の
回転速度を演算し、演算結果から目標指示電流値を演算
してこれをアナログ信号に変換し差動アンプＩＣ１３に
入力する。差動アンプＩＣ１３は上記目標指示電流値と
上記ピークホールドされた電圧に置き換えられたモータ
Ｍ１１の電流値との偏差を出力する。この偏差は比較器
ＩＣ１４で三角波発生回路２９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信号に
よって前述の通りモータＭ１１を回転駆動するＨ型ブリ
ッジ回路の下側のＱ１３，Ｑ１４のデューティ比が変化
して速度制御が行われるようになっている。

【００１１】図７は、図６に示す例における正転時の各
回路部の信号波形を示す。正転時でＱ１１がオン、ＰＷ
Ｍ信号によりＱ１４がオンのとき（図７のＡで示す区
間）、電流は電源ＶＭＭからＱ１１を通りモータＭ１１
に流れ、Ｑ１４を通って電流検出用抵抗Ｒ１１に流れ
る。抵抗Ｒ１１は電流を電圧に変換し、モータ電流値に
相当する電圧値を検出する。ＰＷＭ信号によりＱ１４が
オフのとき（図７のＢで示す区間）は、モータＭ１１に
逆起電力が発生し、回生電流がＤ１２を通って電源ＶＭ
Ｍ、電源ＶＭＭからＱ１１を通ってモータＭ１１に戻る
ことになり、抵抗Ｒ１１にはモータ電流は流れない。よ
って、モータＭ１１に流れる電流はＰＷＭ信号がオンの
時しか検出することができない。この対策として図６の
例では、ＰＷＭ信号でＱ１４がオンのときアナログスイ
ッチＩＣ１５をオンして、抵抗Ｒ１１で検出された電圧
をコンデンサＣ１１でピークホールドし、近似的な値に
はなるが、コンデンサＣ１１の電圧をモータ電流に対応
するものとして用いている。上記図６に示すものに似た
例として特開平８−９６８１号公報記載のものがある。

【００１２】図６に示す例において、回転方向の指示
は、マイコン２０の出力ポートＰ０とＰ１により選択さ
れる。図２に示すように、正転方向指示は、スキャナ立
ち上げから原稿読み取り終了時及びリターン減速時の反
転ブレーキからスキャナ停止まで、逆転方向指示は原稿
読み取り終了時の反転ブレーキからリターン加速及びリ
ターン等速走行の終了までと予め決められている。前述
のように、予め設定したモータ速度と、エンコーダＥＣ
１１より検出されたモータＭ１１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、Ｄ／Ａ変換により制
御目標値である電流値をデジタル信号からアナログ信号
に変換して速度制御目標値とする。この制御目標値であ
る電流値と検出したモータ電流値との差を差動増幅器Ｉ
Ｃ１３で演算し、この差から三角波を使用して比較器Ｉ
Ｃ１４でＰＷＭ信号を作り、このＰＷＭ信号のデューテ
ィ比に対応してモータＭ１１を駆動し速度制御を行って
いる。

【００１３】次に、図８に示す例について説明する。前
記図６に示す例では、ＰＷＭ信号がオフのとき、モータ
の回生電流がモータ電流検出用抵抗に流れず、これをピ
ークホールドすることによって補っていたが、図８に示
す例は、モータの回生電流もモータ電流検出用抵抗に流
れるようにしたものである。図８において、４個のＭＯ
Ｓ・ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４で構成され
たＨ型ブリッジ回路はモータＭ２１を回転駆動するため
のもので、Ｑ２１，Ｑ２３の接続点とＱ２２，Ｑ２４の
接続点との間にモータＭ２１が接続されている。Ｑ２
１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４にはそれぞれＤ２１，Ｄ２
２，Ｄ２３，Ｄ２４が並列にかつＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２
３，Ｑ２４とは逆向きに接続されている。Ｑ２１とＱ２
３の間にはＱ２１からＱ２３に向かって順方向にＤ２５
が介在し、Ｑ２２とＱ２４の間にはＱ２２からＱ２４に
向かって順方向にＤ２７が介在している。上記Ｈ型ブリ
ッジ回路とアースとの間にはモータ電流検出用抵抗Ｒ２
１が接続されており、アースからモータＭ２１とＤ２５
との接続点に向かって順方向にＤ２６が接続され、アー
スからモータＭ２１とＤ２７との接続点に向かって順方
向にＤ２８が接続されている。

【００１４】上記抵抗Ｒ２１によって検出されるモータ
電流に対応した電圧は、アンプＩＣ２１を経て差動アン
プＩＣ２３に入力される。マイコン２０は、予め設定し
たモータ速度と、エンコーダＥＣ２１より検出されたモ
ータＭ２１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、Ｄ／Ａ変換により制御目標値である電流値
をデジタル信号からアナログ信号に変換して速度制御値
とする。この速度制御値と検出したモータ電流値との差
を差動増幅器ＩＣ２３で演算し、この差を、三角波を利
用して比較器ＩＣ２４でＰＷＭ信号に変換し、このＰＷ
Ｍ信号のデューティ比に対応してモータを駆動させ速度
制御を行うようになっている。

【００１５】図８に示す例では、正転時、Ｑ２４がオン
で、ＰＷＭ信号によりＱ２１がオンのとき、電流は電源
ＶＭＭからＱ２１を通りモータＭ２１に流れ、Ｄ２７、
Ｑ２４を通ってモータ電流検出用抵抗Ｒ２１に流れる。
よって抵抗Ｒ２１により電流を電圧に変換しモータ電流
値に相当する電圧値を検出することができる。ＰＷＭ信
号によりＱ２１がオフのときは、モータＭ２１の逆起電
力によりＤ２６がオンになり、回生電流はＤ２７、Ｑ２
４、Ｒ２１を通りアースに流れ、アースからＤ２６を通
りモータＭ２１に戻る。この場合は、図６に示す例と異
なり、ＰＷＭ信号がオフのときに生じる回生電流もモー
タ電流検出用抵抗Ｒ２１を流れるため、正確なモータ電
流を電圧値として検出することができる。

【００１６】回転方向の指示は、図６に示す例と同じで
ある。また、速度制御は、予め定めたモータ速度と、モ
ータＭ２１に接続したエンコーダＥＣ２１より検出され
たモータＭ２１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、Ｄ／Ａ変換により制御目標値である電
流値をデジタル信号に変換して制御値とする。この制御
目標値である電流値と検出したモータ電流値との差を差
動増幅器ＩＣ２３で演算し、この差を三角波を利用して
比較器ＩＣ２４でＰＷＭ信号を作り、このＰＷＭ信号の
デューティ比に応じてモータを駆動させ速度制御を行
う。逆転時は、Ｑ２３がオン、ＰＷＭ信号によりＱ２２
がオンのとき、電流はＶＭＭからＱ２２を通りモータＭ
２１に流れ、Ｄ２５、Ｑ２３を通ってモータ電流検出用
抵抗Ｒ２１に流れる。よって抵抗Ｒ２１により電流を電
圧に変換しモータ電流値に相当する電圧値を検出するこ
とができる。ＰＷＭ信号によりＱ２２がオフのときは、
モータＭ２１の逆起電力によりＤ２８がオンになり、回
生電流はＤ２５、Ｑ２３、Ｒ２１を通りアースに流れ、
アースからＤ２８を通りモータＭ２１に戻る。以下の動
作は図６に示す例と同じ。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の画
像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置は、図２
について説明したように、スキャナの動作は決まってお
り、スキャナの動作に応じてモータの回転方向が決めら
れている。言い換えるとモータに流す電流の向きを予め
決めておき、その方向でＰＷＭ信号により電流を加減し
て速度制御を行っている。

【００１８】図２からもわかるように、高速複写機のス
キャナは、リターン時の速度を高速にすることで実現さ
せており、原稿読み取り時の速度に対し約４〜７倍の速
度で駆動させる。ここで問題になるのが、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
用しているが、この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。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。

【００１９】本発明は、このような問題点に鑑み、リタ
ーン減速時の制御目標電流値に対してモータ電流の差が
大きくなった場合に、自動的にモータに流す電流の向き
を切り替え、俊敏な制御を実行して適切なスキャナ走行
性能を得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】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
原稿画像に沿って走行し原稿画像から画像データを読み
取るスキャナを有し、このスキャナをモータにより往復
移動させる画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御
装置において、モータ速度を決めるパルス幅変調信号と
モータに流す電流の向き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
転速度検出、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、モータに流れる電流値とその電流方向を
検出する検出部と、上記速度演算結果からの目標指示電
流値と上記モータ電流値との差信号を生成し、この差信
号の絶対値より上記パルス幅変調信号を生成してモータ
の速度制御を行い、さらに上記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
バック系とを有することを特徴とする。

【００２１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、モータに流す電流の向きを決定しモータ回
転方向を制御する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、モータ電流を電圧変換した値と
目標指示電流値を電圧変換した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値とを比較
し、その結果得られた２値の信号により、Ｈ型ブリッジ
回路を通じてモータに流す電流の方向を自動的に決める
ことを特徴とする。

【００２２】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、モータ電流を電圧変換した値と目標指示電
流値を電圧変換した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値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パルス幅
変調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じてモータに流
す電流量を決めることを特徴とする。

【００２３】

【実施の形態】以下、図１〜図３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。図１において、
４個のＭＯＳ・ＦＥＴＱ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４
（以下単に「Ｑ１」「Ｑ２」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Ｖ
ＭＭ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、Ｑ３
１、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、Ｑ３
３、Ｑ３４には、これらＱ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３
４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「Ｄ１」
「Ｄ２」のように表示する）が並列に接続されている。
各Ｑ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４はマイコン３０から
の指令によってオン・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。

【００２４】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手段とし
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３に示す。図３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。

【００２５】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２６が設けられ、フリップフ
ロップ回路２６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。

【００２６】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制御目標値とする。この制
御目標値である電流値と、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、上記制御目標値とモータ電流値との差が演算され
る。また、上記制御目標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もので、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。

【００２７】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、上記制御目標値とモ
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Ｓ
２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。

【００２８】次に、図１に示す実施の形態の動作を説明
する。差動増幅器ＩＣ３３，、差動増幅器ＩＣ３５、比
較器ＩＣ３６を含む回路は、モータＭ３１に流れる電流
の向きを自動的に決める定電流制御回路を構成してい
る。この定電流制御回路内の上記差動増幅器ＩＣ３３で
制御目標値である電流値と検出したモータ電流値とを差
動増幅し、このこの差動増幅信号と、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電流検出器
＝ＯＶのときの信号とを差動増幅器ＩＣ３５で差動増幅
し、この値をモータ停止状態であるＯＶに対して比較器
ＩＣ３６により２値化する。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。

【００２９】次に、制御操作量を決定してモータ速度を
制御する手段は、制御目標値である電流値と検出した電
流値との差の信号と、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電流検出器＝ＯＶのとき
のの信号とで差動増幅した信号を、全波整流回路３８に
てモータ停止状態であるＯＶに対して絶対値をとる。こ
の信号と三角波を比較器ＩＣ３４にて比較し、ＰＷＭ信
号を生成し、このＰＷＭ信号と上記の自動的に決定され
た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。

【００３０】次にリターン減速時の動作について説明す
る。図２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１に示す実施の形態
中の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Ｑ３３を通っ
てアースに電流が流れている。また、ＰＷＭ信号でＱ３
２がオフの時は、モータＭ３１からホール電流検出器４
０、そしてＱ３３を通ってアースに電流が流れ、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。

【００３１】リターン減速位置にスキャナが達したら、
反転ブレーキ作動を利用して減速させるために、制御目
標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Ｑ３１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Ｍ３
１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Ｄ３
３、ホール電流検出器４０を通ってモータＭ３１に戻
る。

【００３２】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。

【００３３】以上の説明から明らかなとおり、図１に示
すような実施の形態によれば、制御目標電流値と実際に
モータに流れている電流値及び電流の向きにより、自動
的にモータに流す電流の向き、すなわちモータ正転方向
かまたは逆転方向かを切り替えることができる手段を設
けたため、急激な速度変化に対する制御を適切に実行す
ることができる。またリターン減速させる際の加速度ま
たは減速度の設定に誘起電圧の大きい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
も、減速動作時の電流の向きが、スキャナ目標速度を満
足させるために絶えず変化し、正逆方向の通電制御を行
うため、柔軟な加速度または減速度の設定が可能にな
る。

【００３４】以上の制御により、リターン減速時の振動
の防止、振動によるスキャナ速度の不安定から発生する
停止位置のバラツキを防止することができ、さらに速度
プロフィールの設定の自由度が増し制御の余裕度が向上
する。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、原稿画像
に沿って走行し原稿画像から画像データを読み取るスキ
ャナを有し、このスキャナをモータにより往復移動させ
る画像形成装置のスキャナにおけるサーボ制御装置にお
いて、モータ速度を決めるパルス幅変調信号とモータに
流す電流の向き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
検出、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、モータに流れる電流値とその電流方向を検出す
る検出部と、上記速度演算結果からの目標指示電流値と
上記モータ電流値との差信号を生成し、この差信号の絶
対値より上記パルス幅変調信号を生成してモータの速度
制御を行い、さらに上記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
系とを有しているため、スキャナの急激な速度変化に対
する制御を適切に実行することができる。例えば、スキ
ャナのリターン減速時の制御目標電流値に対してモータ
電流の差が大きくなった場合、自動的にモータに流す電
流の向きを切り替えて、減速効果が効きすぎることを回
避することができ、これによって俊敏な制御を実行して
適切なスキャナ走行性能を得ることができる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、モータに流
す電流の向きを決定しモータ回転方向を制御するフィー
ドバック系は、定電流制御回路のフィードバック内で、
モータ電流を電圧変換した値と目標指示電流値を電圧変
換した値を差動増幅した値と、モータ停止時のモータ電
流を電圧変換した値とを比較し、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じてモータに流す
電流の方向を自動的に決めるようにしたため、ハードウ
ェアの電流帰還回路内で高速で処理され、ソフト制御周
期と比較して、速い速度変化に対しても十分対応がと
れ、適切な制御が可能になる。

【００３７】請求項３記載の発明によれば、モータ電流
を電圧変換した値と目標指示電流値を電圧変換した値を
差動増幅した値と、モータ停止時のモータ電流を電圧変
換した値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パルス幅変調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
リッジ回路を通じてモータに流す電流量を決めるように
したため、モータに流す電流の向きが自動的に決まり、
操作量の制御はＨ型ブリッジ回路のプラス側またはマイ
ナス側のうちの片方向のみで行えばよく、簡単な全波回
路により実現できる。さらにパルス幅変調信号に変換す
るのにも、絶対値を用いれば簡単な回路で実現すること
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】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３】上記本発明の実施の形態に用いられているホー
ル電流検出器の電流対出力電圧特性を示すグラフであ
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】従来の画像形成装置のスキャナにおけるサーボ
制御装置の一例を示す回路図である。

【図６】従来の画像形成装置のスキャナにおけるサーボ
制御装置の別の例を示す回路図である。

【図７】同上サーボ制御装置の各部の動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図８】従来の画像形成装置のスキャナにおけるサーボ
制御装置のさらに別の例を示す回路図である。

【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 ＩＣ３６ 比較器 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 電流値と電流方向を検出するホール電流検出
器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/00 - 5/26 H02P 7/00 - 7/34 G03G 15/04 G05D 3/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿画像に沿って走行し原稿画像から画
   像データを読み取るスキャナを有し、このスキャナをモ
   ータにより往復移動させる画像形成装置のスキャナにお
   けるサーボ制御装置において、 モータ速度を決めるパルス幅変調信号とモータに流す電
   流の向き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検
   出、速度演算及び速度制御を行うマイクロコントローラ
   と、 モータに流れる電流値とその電流方向を検出する検出部
   と、 上記速度演算結果からの目標指示電流値と上記モータ電
   流値との差信号を生成し、この差信号の絶対値より上記
   パルス幅変調信号を生成してモータの速度制御を行い、
   さらに上記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上記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】 モータに流す電流の向きを決定しモータ
   回転方向を制御する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、モータ電流を電圧変換した値
   と目標指示電流値を電圧変換した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値とを比
   較し、その結果得られた２値の信号により、Ｈ型ブリッ
   ジ回路を通じてモータに流す電流の方向を自動的に決め
   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】 モータ電流を電圧変換した値と目標指示
   電流値を電圧変換した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値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パルス
   幅変調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じてモータに
   流す電流量を決めることを特徴とする請求項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。