(57)【特許請求の範囲】
【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るフィードバック回路と、
モータ停止時毎に上記電流センサの出力値を保持する保持手段と、
上記スキャナの駆動状態に応じて、モータ駆動時とモータ停止時とで異なる信号を出力するスキャナイネーブル信号を上記保持手段に接続された第１スイッチのオン・オフ制御信号として入力し、また上記スキャナイネーブル信号の反転信号を上記保持手段に接続された第２スイッチのオン・オフ制御信号として入力することにより、モータ停止時には上記第１スイッチがオンとなり、そのときのモータ電流値に対応した電圧値であるオフセット電圧値が上記保持手段に保持され、モータ駆動時には上記第２スイッチがオンとなり、上記保持手段に保持されたオフセット電圧値である直前のモータ停止時における上記電流センサの出力値を電圧に変換し、この変換した電圧の極性を反転した電圧値を上記目標指示電圧値から減算することにより目標指示電圧値を自動的に生成する演算回路と、
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。
【請求項２】
モータ停止時において、マイクロコントローラのポートから、電流センサの中心値と等しい値をモータ速度の目標指示電圧として出力し、この目標指示電圧を、電流センサが有する固有のオフセット電圧値分だけ自動的に補正し保持手段に入力する補正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。
【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駆動されて往復移動し、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、この画像データに応じた画像を感光体上に形成するようになっている。この画像形成装置の概略を図３に示す。図３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３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。上記感光体ドラム１２に代えてＣＣＤ等の光電変換素子をレンズ７による結像位置に配置して原稿の画像データを読み取り、この画像データに応じて半導体レーザーなどを駆動しながら感光体ドラムに画像を形成するようにしたものもある。
【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上記第１、第２のスキャナを正逆方向に駆動するようになっている。図４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４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４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らは、モータに流れる電流と方向を検出してモータに流す電流の向きを自動的に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５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５において、４個のＭＯＳ・ＦＥＴＱ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，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に流れる電流の向き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。
【０００８】
Ｑ３１，Ｑ３３の接続点とモータＭ３１との間には、モータ電流値と電流方向を検出する電流センサ４０がモータＭ３１と直列に接続されている。電流センサ４０は、例えばホール電流検出器からなり、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６に示す。図６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、電流センサ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。制御目標指示電流値を電圧に変換した値の極性は、電流センサ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Ｍ３１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、上記電流センサ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Ｑ３４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。
【００１２】
上記回路例の、スキャナリターン時の動作について説明する。図５において、リターン等速動作中の制御目標指示電流値はマイナス値であり、このとき図５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、電流センサ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Ｑ３２がオフの時は、モータＭ３１から回生電流が電流センサ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。このときの電流センサ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Ｑ３１がオンのときは、モータＭ３１には電源ＶＭＭからＱ３１を通り、電流センサ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、電流センサ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５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向き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ＰＷＭ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】
図５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ことができる。
しかし、電流センサ４０がモータ停止時にモータ電流を検出して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ため、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る。また、上記のように電流センサ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る。
【００１９】
そこで本発明者らは、図５に示すサーボ制御装置に、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を付加したサーボ制御装置を提案した。特願平９−３５７９１号の願書に添付した明細書および図面記載の発明がそれであり、その実施の形態を図７に示す。これは、モータ停止時の上記電流センサ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付加し、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またはモータ駆動停止中に補正するものである。以下、図７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ついて具体的に説明する。
【００２０】
図７に示す例は、回路構成上、図５に示す例に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してアナログ・デジタル変換器５０を付加したものであるから、このアナログ・デジタル変換器５０を中心に説明し、他の図５に示す例の構成と同じ構成部分には共通の符号を付して、重複した説明はなるべく避けることにする。図７において、モータの電流センサ４０の出力は、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３０に入力される。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電流センサ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。
【００２１】
いま、画像形成装置の電源をオンし、各部の初期設定が終了後、電流センサ４０の検出出力を読み込む。この電流センサ４０の出力はモータ電流に比例した電圧値に変換され、この電圧値はアナログ・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、電流センサ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時の上記電流センサ４０の出力は理想的には図６に示すように０Ｖであるが、現実には、電流センサ４０にオフセットがあるため、マイコン３０内の認識手段が、
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
の式によって、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。
【００２２】
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＋０．５Ｖ」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電流センサ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＋０．５Ｖ）から、電流センサ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
【００２３】
結局、上記演算結果は「目標指示電圧」となるので、電流センサ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５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。
【００２４】
別の動作例として、電流センサ４０の出力値を読み取り、前述の式によって電流センサ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、通常処理を行うようにしてもよい。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電流センサ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電流センサ４０の出力値が０．６Ｖであれば、電流センサ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。
【００２５】
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電流センサ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
【００２６】
このように、電流センサ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、電流センサ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、モータ停止時の電流センサ４０の出力値とモータ停止時の電流センサ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、ばらつきの大きい電流センサ４０のであっても、正確なモータ制御を行うことができる。
【００２７】
図７に示す例によれば、図８に示すような特性をもつ電流センサを用いても、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電流センサのオフセットを検出し、これを補正することができる。図８に示す電流センサの特性では、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。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
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さらに改良したものである。すなわち、これまでの技術では、モータ電流を検出する電流センサの出力値を、アナログ・デジタル変換器、またはアナログ・デジタル変換器を内蔵するマイコンに取り込んで認識する必要があり、そのため、アナログ・デジタル変換器を使用し、あるいはマイコンのアナログ・デジタル入出力ポートを使用しなければならないという難点があった。
【００２９】
そこで本発明は、上記のアナログ・デジタル変換器やマイコンのアナログ・デジタル入出力ポートを使用することなく、モータ停止時の電流センサの出力値をオフセット値として保持し、この出力値によって目標指示電圧値に補正をかけ、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。
【００３０】
本発明はまた、モータ停止時に電流センサの出力値をオフセット値として保持し、この出力値によって目標指示電圧値に補正をかけるにあたり、回路構成によって補正をかけるようにし、もって、ソフトウエアの負担を軽減して常に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。
【００３１】
さらに本発明は、モータ停止時の電流センサの出力値をオフセット値として保持する保持手段に簡単な処理を加えることにより、基準値が異なる電流センサであっても自動的に目標指示電圧に補正をかけ、常に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。
【００３２】
【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、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るフィードバック回路と、モータ停止時毎に上記電流センサの出力値を保持する保持手段と、上記スキャナの駆動状態に応じて、モータ駆動時とモータ停止時とで異なる信号を出力するスキャナイネーブル信号を上記保持手段に接続された第１スイッチのオン・オフ制御信号として入力し、また上記スキャナイネーブル信号の反転信号を上記保持手段に接続された第２スイッチのオン・オフ制御信号として入力することにより、モータ停止時には上記第１スイッチがオンとなり、そのときのモータ電流値に対応した電圧値であるオフセット電圧値が上記保持手段に保持され、モータ駆動時には上記第２スイッチがオンとなり、上記保持手段に保持されたオフセット電圧値である直前のモータ停止時における上記電流センサの出力値を電圧に変換し、この変換した電圧の極性を反転した電圧値を上記目標指示電圧値から減算することにより目標指示電圧値を自動的に生成する演算回路と、を有することを特徴とする。
【００３３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、モータ停止時に、マイクロコントローラのポートから、電流センサの中心値と等しい値をモータ速度の目標指示電圧として出力し、この目標指示電圧を、電流センサが有する固有のオフセット電圧値分だけ自動的に補正し保持手段に入力する補正手段を有していることを特徴とする。
【００３５】
【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の形態について説明する。なお、図５、図７に示す回路例の構成部分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，Ｑ３３，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に流れる電流の向き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。
【００３６】
Ｑ３１，Ｑ３３の接続点とモータＭ３１の間には、電流センサ４０がモータＭ３１と直列に接続されている。電流センサ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６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、電流センサ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、電流センサ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。このように、電流センサ４０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。
【００３７】
図６に示す電流センサ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、電流センサ４０の出力電圧は０Ｖとなっている。しかし、実際の電流センサ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、この電流センサ４０のオフセットに対処するために、電流センサ４０の出力値を保持する保持手段５５として例えばピークホールド回路を付加し、保持手段５５で保持されたモータ停止時の出力値と目標指示電圧値とを演算回路で演算することにより目標指示電圧値を自動的に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。
【００３８】
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。
【００３９】
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Ｍ３１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ＤＡＣ出力ポートから出力する。この出力は電流センサ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。上記出力ポートからの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、変換されたアナログ信号が差動増幅器ＩＣ３３に目標指示電流値Ｉｒｅｆとして入力される。差動増幅器ＩＣ３３にはまた、後で詳細に説明する保持手段５５で保持されているモータ停止時の電流センサ４０の出力値ＩΔｍｏｔが入力され、上記目標指示電流値Ｉｒｅｆとモータ停止時の電流値ＩΔｍｏｔとの差（Ｉｒｅｆ−ＩΔｍｏｔ）が演算されて、目標指示電流値Ｉｒｅｆをモータ停止時の電流値ＩΔｍｏｔで自動的に補正するようになっている。また、このモータ停止時の電流値ＩΔｍｏｔで補正された目標指示電流値（Ｉｒｅｆ−ＩΔｍｏｔ）は、差動増幅器ＩＣ３３で、後述のアナログスイッチＳＷ２を介して入力されるモータ電流値Ｉｍｏｔとの差（Ｉｒｅｆ−ＩΔｍｏｔ−Ｉｍｏｔ）が演算される。
【００４０】
差動増幅器ＩＣ３３の演算出力は、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ＩＣ３８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、またナンド回路３４を介してＱ３２をそれぞれオン・オフ制御し、上記２値化信号Ｓ２がＱ３４を、またナンド回路３５を介してＱ３１をそれぞれオン・オフ制御するようになっている。各差動増幅器ＩＣ３１，ＩＣ３３，ＩＣ３５の入出力値は電流値として表されているが、実際にはこの電流値に応じた電圧値に変換された値である。
【００４１】
マイコン３０はコントロール端子Ｐ１を有している。このコントロール端子Ｐ１は、コンパレータＩＣ４０のプラス入力端子に接続され、モータＭ３１を駆動するとき「Ｈ」の信号を、モータＭ３１の停止のとき「Ｌ」の信号を出力するスキャナイネーブル信号の出力ポートとなっている。このコントロール端子Ｐ１の出力信号はまたアナログスイッチＳＷ１にそのオン・オフ制御信号として入力され、インバータＩＣ３９による上記コントロール端子Ｐ１の出力信号の反転信号がアナログスイッチＳＷ２にそのオン・オフ制御信号として入力される。アナログスイッチＳＷ１は上記コントロール端子Ｐ１の出力信号が「Ｈ」のときオフ、「Ｌ」のときオンとなり、アナログスイッチＳＷ２は上記コントロール端子Ｐ１の出力信号が「Ｌ」のときオフ、「Ｈ」のときオンとなる。
【００４２】
コンパレータＩＣ４０は、後述のコンパレータＩＣ３４，ＩＣ３９と共にオープンコレクタ出力である。コンパレータＩＣ４０のマイナス入力端子には常時３Ｖの電圧が入力されている。
モータ駆動時、上記コントロール端子Ｐ１から「Ｈ」の信号が出力され、コンパレータＩＣ４０は、プラス入力端子に入力される上記「Ｈ」信号とマイナス入力端子の上記３Ｖとを比較するが、コンパレータＩＣ４０はオープンコレクタであるため、コンパレータＩＣ４０は出力端が切られたようになり、後述のコンパレータＩＣ３４からの三角波信号がそのままナンド回路３４に入力され、モータ駆動が行われる。
モータ停止時、上記コントロール端子Ｐ１から「Ｌ」の信号が出力され、コンパレータＩＣ４０は、プラス入力端子の上記「Ｌ」信号とマイナス入力端子の上記３Ｖとを比較し、０Ｖの信号を出力する。この０Ｖの信号は、前記ナンド回路３４、３５に入力されるため、前記Ｑ３１，Ｑ３２はオフとなり、モータＭ３１は停止するようになっている。
【００４３】
モータ駆動時すなわち上記コントロール端子Ｐ１が「Ｈ」のとき、アナログスイッチＳＷ１はオフ、アナログスイッチＳＷ２はオンとなり、電流センサ４０の保持手段５５への接続が遮断される一方、電流センサ４０の出力、従ってモータ駆動時の電流センサ４０の出力が差動増幅器ＩＣ３３のマイナス入力端子に入力されるようになっている。
また、モータ停止時すなわち上記コントロール端子Ｐ１が「Ｌ」のとき、アナログスイッチＳＷ１はオン、アナログスイッチＳＷ２はオフとなり、電流センサ４０の出力、従ってモータ停止時の電流センサ４０の出力が保持手段５５に入力される一方、電流センサ４０の出力の差動増幅器ＩＣ３３のマイナス入力端子への接続が遮断されるようになっている。ピークホールド回路からなる保持手段５５は、入力電圧を保持し、極性を逆にして出力する機能をもつ。
【００４４】
前記差動増幅器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、前記モータ停止時の電流値ＩΔｍｏｔで補正された目標指示電流値Ｉｒｅｆとモータ電流値Ｉｍｏｔとの差の演算信号（Ｉｒｅｆ−ＩΔｍｏｔ−Ｉｍｏｔ）と、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。
【００４５】
次に、上記実施の形態の動作を説明する。差動増幅器ＩＣ３１から差動増幅器ＩＣ３３、ＩＣ３５、比較器ＩＣ３６に至る回路は、基本的に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向き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の二つの信号で、モータＭ３１の正転方向又は逆転方向の切り替えを自動的に行う。
【００４６】
モータ速度の制御は次のとおりである。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。
【００４７】
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いる。以下、その動作を説明する。
モータ停止時における電流センサ４０からの出力値は前述の説明からもわかるようにオフセット値である。モータ停止時、マイコン３０のスキャナイネーブル信号であるコントロール端子Ｐ１の信号は「Ｌ」であるから、アナログスイッチＳＷ２はオフ、アナログスイッチＳＷ１がオンし、電流センサ４０からの出力、従ってモータ停止時のモータ電流値に対応した電圧値であるオフセット電圧値が保持手段５５に入力され、この電圧値が保持される。保持手段５５からは上記オフセット値を極性を逆にした値ＩΔｍｏｔを出力し、差動増幅器ＩＣ３１のマイナス入力端子に入力する。
【００４８】
モータ駆動時は、マイコン３０の上記コントロール端子Ｐ１の信号は「Ｈ」であるから、アナログスイッチＳＷ１はオフ、アナログスイッチＳＷ２がオンする。保持手段５５によって保持された上記オフセット電圧値は差動増幅器ＩＣ３１のマイナス入力端子に入力される。差動増幅器ＩＣ３１は、マイコン３０から出力されデジタル・アナログ変換器３１によって変換された目標指示電流値Ｉｒｅｆと上記オフセット値ＩΔｍｏｔとの差を演算することにより、目標指示電流値Ｉｒｅｆを上記オフセット値ＩΔｍｏｔで補正して出力する。補正された目標指示電流値Ｉｒｅｆは差動増幅器ＩＣ３３のプラス入力端子に入力され、差動増幅器ＩＣ３３は、目標指示電流値Ｉｒｅｆと、アナログスイッチＳＷ２を経由してマイナス入力端子に入力される電流センサ４０からのモータ電流値（モータ駆動時の電流値）Ｉｍｏｔとの差を演算し出力する。
【００４９】
いま、例えば、モータ停止時の電流センサ４０の出力すなわちオフセット値が０．５Ｖあったとする。このオフセット値０．５Ｖは、モータ停止時、上記コントロール端子Ｐ１の信号が「Ｌ」でアナログスイッチＳＷ１がオンになることによって保持手段５５に保持される。モータ駆動時には、上記コントロール端子Ｐ１の信号が「Ｈ」であるため、アナログスイッチＳＷ１がオフでアナログスイッチＳＷ２がオンになり、電流センサ４０で検出されるモータ電流は差動増幅器ＩＣ３３のマイナス入力端子に入力される。保持手段５５は、保持している上記オフセット値０．５Ｖを反転して−０．５Ｖを差動増幅器ＩＣ３１のマイナス入力端子に入力する。目標指示電流Ｉｒｅｆを電圧変換した値が例えば３Ｖであったとすると、マイコン３０からデジタル・アナログ変換器３１を介して差動増幅器ＩＣ３１のプラス入力端子に３Ｖが入力され、この３Ｖと上記オフセット値の反転値−０．５Ｖとの演算により、差動増幅器ＩＣ３１は３．５Ｖを出力する。この３．５Ｖが電流センサ４０のオフセット値を考慮して補正した目標指示電圧となる。
【００５０】
以下、前述のように、ＰＷＭ信号の生成による速度制御、そして、コンパレータＩＣ３８の出力による正逆転制御、停止制御が行われる。
このように、図１に示す実施の形態によれば、電流センサ４０にオフセット電圧があり、さらに、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、電流センサ４０のオフセット電圧値を保持手段５５で保持し、モータ駆動時に、モータ速度の目標指示電圧を上記オフセット電圧値で補正するようにしたため、電流センサ４０にオフセットがあっても、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。また、電流センサ４０のオフセット電圧値が大きく、あるいは個々の電流センサ４０のオフセット電圧値が大きくばらついていても、目標指示電圧がオフセット電圧値に応じて補正されるため、正確なモータ制御を行うことができる。さらに、電流センサ４０のオフセット補正を、ピークホールド回路などからなる保持手段５５や差動増幅器ＩＣ３１などを用いてハードウエアで行うようにし、ソフトウエアでの処理を不要としたため、ソフトウエアの負担を軽減して常に正確なモータの制御を行うことができる利点もある。
【００５１】
図１に示す実施の形態は、電流センサ４０が図６に示すように０Ｖを基準値とするものであったが、電流センサの基準値が０Ｖから大きくずれ、例えば図８に示すように、モータ電流０Ａのときの出力電圧値が２．５Ｖであり、この２．５Ｖを中心値とするものであっても、モータ停止時におけるモータ速度の目標指示電圧として上記電流センサ４０の中心値２．５Ｖと等しい値をマイクロコントローラ３０のポートから出力させることにより、本発明を適用することができる。そして、モータ駆動時のモータ制御目標指示電流を電圧に変換した値を、目標指示電流がプラスであれば２．５〜５Ｖの電圧に（これをモータ正転方向とする）、目標指示電流がマイナスであれば０〜２．５Ｖの電圧に（これをモータ逆転方向とする）にし、電流センサ４０の極性もこれに合わせ、２．５〜５Ｖの出力電圧を正転方向、０〜２．５Ｖの出力電圧を逆転方向とする。図８に示すような特性をもつ電流センサに対応した本発明の別の実施の形態を図２に示す。
【００５２】
以下、図２に示す実施の形態について説明するが、この実施の形態の大半は図１に示す実施の形態と同じであり、回路構成上、図１に示す実施の形態における電流センサ４０とアナログスイッチＳＷ１との間に差動増幅器ＩＣ４５を挿入し、この差動増幅器ＩＣ４５のプラス入力端子に電流センサ４０の検出信号を入力し、差動増幅器ＩＣ４５のマイナス入力端子にマイコン３０からデジタル・アナログ変換器３１を介して出力される目標指示電流値を入力するようにした点が
異なるのみである。上記差動増幅器ＩＣ４５は、電流センサ４０の検出値と目標指示電流値との差を演算するものであるが、モータ停止時にアナログスイッチＳＷ１がオンすることによって、モータ停止時における電流センサ４０の検出値と目標指示電流値との差を演算してその結果をピークホールド回路からなる保持手段５５に保持させる。モータ停止時の上記目標指示電流値、従って目標指示電流値の中心値は、図８に示すような特性を有する電流センサ４０の場合、その中心値２．５Ｖに合わせて２．５Ｖに設定されており、上記差動増幅器ＩＣ４５ではこの中心値の２．５Ｖとモータ停止時における電流センサ４０の実際の検出値との差、すなわち上記中心値に対する電流センサ４０のオフセット電圧値を演算して出力し、このオフセット電圧値を保持手段５５で保持するようになっている。保持手段５５から出力される信号の処理、さらにはそれ以降の信号処理回路は図１に示す実施の形態と同様に構成されている。
【００５３】
次に、図２に示す実施の形態の動作を、図１に示す実施の形態との相違点を中心に説明する。モータ駆動時、すなわちマイコン３０のコントロール端子Ｐ１から出力されるスキャナイネーブル信号が「Ｈ」のとき、アナログスイッチＳＷ１はオフ、アナログスイッチＳＷ２はオンとなり、電流センサ４０の保持手段５５への接続が遮断される一方、電流センサ４０の出力、従ってモータ駆動時の電流センサ４０の出力が差動増幅器ＩＣ３３のマイナス入力端子に入力される。
また、モータ停止時すなわち上記コントロール端子Ｐ１が「Ｌ」のとき、アナログスイッチＳＷ１はオン、アナログスイッチＳＷ２はオフとなる。このときの電流センサ４０の出力、従ってモータ停止時の電流センサ４０の実際の出力と目標指示電流値Ｉｒｅｆとの差すなわち電流センサ４０のオフセット値が差動増幅器ＩＣ４５で演算され、このオフセット値がアナログスイッチＳＷ１を経て保持手段５５に入力され保持される。一方、電流センサ４０の出力の差動増幅器ＩＣ３３のマイナス入力端子への接続は遮断される。保持手段５５は、前述の実施の形態と同様に、保持した信号を極性を逆にして出力する機能をもつ。
【００５４】
モータ駆動時は、上記のようにアナログスイッチＳＷ１はオフ、アナログスイッチＳＷ２はオンとなり、保持手段５５で保持されている上記電流センサ４０のオフセット値が差動増幅器ＩＣ３１のマイナス入力端子に入力される。差動増幅器ＩＣ３１は上記目標指示電流値Ｉｒｅｆと上記オフセット値ＩΔｍｏｔとの差を演算することにより、目標指示電流値Ｉｒｅｆを上記オフセット値ＩΔｍｏｔで補正して出力する。補正された目標指示電流値Ｉｒｅｆは差動増幅器ＩＣ３３のプラス入力端子に入力され、差動増幅器ＩＣ３３は、目標指示電流値Ｉｒｅｆと、アナログスイッチＳＷ２を経由してマイナス入力端子に入力される電流センサ４０からのモータ電流値（モータ駆動時の電流値）Ｉｍｏｔとの差を演算し出力する。
【００５５】
いま、例えば、モータ停止時の電流センサ４０の出力値が２．６Ｖであったとする。モータ停止時は、マイコン３０のＤＡＣポートから目標指示電流値の基準値（中心値）２．５Ｖが出力され、差動増幅器ＩＣ４５がこの基準値２．５Ｖと上記モータ停止時の電流センサ４０の出力値２．６Ｖとを演算し、その演算結果の０．１Ｖを電流センサ４０のオフセット値として出力し、保持手段５５に保持させる。保持手段５５からは上記オフセット値を反転して−０．１Ｖを出力する。モータ駆動時はマイコン３０のコントロール端子Ｐ１の信号が「Ｈ」でアナログスイッチＳＷ１がオフ、ＳＷ２がオンとなり、電流センサ４０で検出される駆動時のモータ電流に対応する電圧値がアナログスイッチＳＷ２を経て差動増幅器ＩＣ３３に入力される。この間、保持手段５５は上記０．１Ｖを保持する。マイコン３０のＤＡＣポートから出力されるモータ駆動時の目標指示電圧が例えば４Ｖであったとすると、差動増幅器ＩＣ３１は上記目標指示電圧４Ｖと保持手段５５からの−０．１Ｖとを演算して目標指示電圧を自動的に補正し、４．１Ｖを出力する。この４．１Ｖが電流センサ４０のオフセット値を考慮した目標指示電圧となる。以下、図１に示す実施の形態と同様に、モータＭ３１の速度制御、正転、逆転、停止の各制御が行われる。
【００５６】
以上のように、図２に示す実施の形態によれば、モータ停止時の電流センサ４０の出力値すなわち電流センサ４０の中心値を目標指示電圧の基準値としたものにおいて、マイコン３０のポートから出力される目標指示電圧の基準値を、電流センサ４０が有する固有のオフセット値分だけ自動的に補正し、保持手段５５に入力する補正手段としての差動増幅器ＩＣ４５を設けたため、電流センサ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、目標指示電圧が個々の電流センサ４０の特性に応じた適正な値に補正され、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、個々の電流センサ４０のオフセット電圧値に大きなばらつきがあったとしても、正確なモータ制御を行うことができるなど、図１に示す実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
なお、図１、図２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。
また、以上説明した実施の形態では、電流センサ４０の中心値を０Ｖ、あるい２．５Ｖとしていたが、電流センサ４０の中心値は任意であり、マイコン３０のポートから出力される目標指示電圧の基準値を、電流センサ４０の中心値と等しい値となるように設定すればよい。このようにして設定した上記目標指示電圧の基準値に対し、モータ停止時の電流センサの出力値にオフセットがあったとしても、図１または図２に示す実施の形態によれば、前述のように自動的に上記目標指示電圧が補正され、精度の良いモータ制御が行われる。
【００５８】
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、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るフィードバック回路と、モータ停止時毎に上記電流センサの出力値を保持する保持手段と、上記スキャナの駆動状態に応じて、モータ駆動時とモータ停止時とで異なる信号を出力するスキャナイネーブル信号を上記保持手段に接続された第１スイッチのオン・オフ制御信号として入力し、また上記スキャナイネーブル信号の反転信号を上記保持手段に接続された第２スイッチのオン・オフ制御信号として入力することにより、モータ停止時には上記第１スイッチがオンとなり、そのときのモータ電流値に対応した電圧値であるオフセット電圧値が上記保持手段に保持され、モータ駆動時には上記第２スイッチがオンとなり、上記保持手段に保持されたオフセット電圧値である直前のモータ停止時における上記電流センサの出力値を電圧に変換し、この変換した電圧の極性を反転した電圧値を上記目標指示電圧値から減算することにより目標指示電圧値を自動的に生成する演算回路と、を有することを特徴としているため、電流センサ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、電流センサのオフセット電圧値を保持手段で保持することができ、保持した電流センサのオフセット電圧値により目標指示電圧値を補正することにより、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。
また、モータ停止時に電流センサの出力値をオフセット値として保持し、この出力値によって目標指示電圧値に補正をかけるにあたり、回路構成によって補正をかけるようにし、もって、ソフトウエアの負担を軽減して常に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、という所期の目的を達成することができる。
【００５９】
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、モータ停止時に、マイクロコントローラのポートから、電流センサの中心値と等しい値をモータ速度の目標指示電圧として出力し、この目標指示電圧を、電流センサが有する固有のオフセット電圧値分だけ自動的に補正し保持手段に入力する補正手段を有しているため、電流センサ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、目標指示電圧が個々の電流センサの特性に応じた適正な値に補正され、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。また、個々の電流センサのオフセット電圧値に大きなばらつきがあったとしても、正確な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】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別の実施の形態を示す回路図である。
【図３】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４】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５】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６】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７】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別の例を示す回路図である。
【図８】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
ＩＣ３５  差動増幅器
ＩＣ３６  比較器
ＩＣ４５  補正手段としての差動増幅器
５５      保持手段
【図１】
0003729301.tif 000002
【図２】
0003729301.tif 000003
【図３】
0003729301.tif 000004
【図６】
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【図４】
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【図５】
0003729301.tif 000007
【図７】
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【図８】
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