(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転方向を含む回転速度を検出する回転速度検出手段、該検出手段により検出した回転速度と予め設定した回転目標速度との偏差値から目標指示電流値を演算する手段、及び、前記モータを流れる電流値を検出する電流検出器を備え、該電流検出器により検出したモータの駆動電流を前記目標指示電流値に追従させてサーボ動作を行うサーボ制御装置において、
前記目標指示電流値をそれに見合った電圧に変換するＤＡ変換器の電流対出力電圧特性を、該ＤＡ変換器と共通のリファレンス電圧で動作するＡＤ変換器を通して得られる前記電流検出器の電流対出力電圧特性に合わせることにより、ＤＣサーボモータが前記リファレンス電圧の影響で誤動作しないようにしたことを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたサーボ制御装置において、検出手段により検出した回転速度と予め設定した回転目標速度との偏差値から目標指示電流値を演算する手段はマイコンであって、前記ＡＤ変換器及びＤＡ変換器はいずれも前記マイコンに内蔵された機能によるものであることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたサーボ制御装置において、前記電流検出器は、前記モータに電流が流れていないとき、固定電圧を出力し、前記モータに正転方向又は逆転方向の電流が流れているときは、この電流の向きに応じて、前記固定電圧を中心としてリニアな電圧を出力することにより、前記モータに流れる電流値及び向きを検出するモータ電流検出器であることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載されたサーボ制御装置において、前記マイコンは、ＤＣサーボモータ停止時の前記電流検出器の出力値をＡＤ変換して得た値が所定の値を越えたときに、装置の動作を停止させることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のサーボ制御装置によりＤＣサーボモータを正逆回転させ、その回転力により原稿の読み取り走査手段の移動制御を行うことを特徴とするスキャナー。
【請求項６】
請求項５に記載されたスキャナーを備えた画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＣサーボモータにより速度制御、位置制御等を行うサーボ制御技術に関し、より詳細には、フィードバック制御系における、ＡＤ変換器やＤＡ変換器のリファレンス電圧の定常偏差等の要因により生じる誤動作を防止する手段を備え、原稿の画像処理装置（例えば、画像読み取り装置、ファクス、或いは複写機等の画像形成装置）に装備されるスキャナの移動制御に適したサーボ制御技術に関する。
【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対し、光源及び伝達光学系を有するスキャナを走査させながら、光源光によって照射される原稿画像面からの反射光を伝達光学系を介して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。
かかるスキャナの走査は、ＤＣサーボモータを使用してスキャナを駆動することによって行われる。ＤＣサーボモータのドライバは、４個のＭＯＳ・ＦＥＴで構成するＨブリッジ回路を持ち、パルス変調（ＰＷＭ）信号及び回転方向の＋／−信号により４個のＭＯＳ・ＦＥＴを選択動作させて、正逆回転の動作をさせる。ＤＣサーボモータの駆動をサーボ コントロールするフィードバック系には、モータ軸に取り付けられたエンコーダと、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信号を処理するマイコンと、モータに流れる電流値及びその電流方向を検出する電流検出部と、モータ速度を決めるパルス変調信号及び回転方向を決める信号（即ち、電流検出部からの検出電流値とマイコンから指示される目標速度に応じた制御目標電流値の比較値に基づいて発生されるＰＷＭ信号及び＋／−信号）によりモータドライバのＨブリッジ回路の４個のＭＯＳ・ＦＥＴを選択動作させる選択回路と、を備えている。
【０００３】
このフィードバック系においては、モータ軸に取り付けられたエンコーダからの回転同期パルス信号によりマイコン内で回転速度を検出し、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制御動作に従う目標指示電流値を設定し、変化するこの目標電流値にモータの動作電流を追従させ、モータの回転速度が目標速度になるように、サーボ制御動作を行っている。この制御方式は、一般的にソフトウェアサーボと呼ばれている。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。
また、モータの駆動電流を目標指示電流値に追従させ、サーボ動作を行うために、実際にモータを流れる電流値と電流方向を検出する電流検出部としてホール電流検出器が用いられ、検出値が目標指示電流値と比較される。ホール電流検出器は、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み合わせにより非接触で検出し、上記電流値を電圧に変換するものであり、バイポーラ出力とユニポーラ出力のタイプがある。ユニポーラ出力タイプの場合、モータに電流が流れていない時、即ち、モータ停止状態では＋２．５Ｖの電圧を出力し、プラスの電流（仮にモータ正転方向とする）の時は＋２．５Ｖ以上の電圧を，マイナスの電流（仮にモータ逆転方向）の時は＋２．５Ｖ以下の電圧を発生し、電流値がマイナス側から０を挟んでプラス側にわたり電流対出力電圧がリニアな関係となる検出特性を持つ。また、バイポーラ出力タイプは、電流対出力電圧がリニアな関係となる検出特性は同じで、電流値と出力電圧値の関係が同一極性で、マイナス側から０を挟んでプラス側にわたるものである。
【０００４】
以下、ユニポーラ出力タイプを例にとり説明すると、停止時の目標指示電流値は、電流検出部（ホール電流検出器）の電流値０の時の出力電圧と同じにするような電圧値で設定され、正転方向に駆動させるには電流検出器の電流値０の時の出力電圧以上の電圧、逆転方向に駆動させるには電流検出器の電流値０の時の出力電圧以下の電圧を設定するようになされる。
マイコンから指示される目標指示電流値と電流検出部からのモータ電流値との差分を演算し、その差分の＋／−の結果によってモータに流す電流の向きを決定し、更に、上記差分から制御量として絶対値回路で絶対値に変換して、三角波と比較をとりＰＷＭ信号を生成して、Ｈブリッジ回路を介してモータをドライブする。
実際に速度制御を行う際には、予め決められたモータの回転速度のタイムチャートに従って、その時の目標指示電流値を参照値として設定することにより、その値を追従する制御動作がなされる。ただし、モータの駆動の開始時には、或る一定時間、予定した回転方向（正転、逆転）に見合った一定の目標指示電流を出力し、実際にモータが動き始めてからそれ以降は、上記タイムチャートによって、ＰＩ制御により適切な目標指示電流値が決定される。
【０００５】
ところで、モータの電流検出器の出力値にはオフセットが生じる。電流検出器の出力値にオフセットが生じる場合、モータ電流値と目標指示電流値にもオフセットが影響してしまい、例えば停止時からモータが動き始める時に、最悪の場合、正転方向の目標指示電流を設定し出力した（オフセットのない状態で設定される目標値による）にも関わらず、モータは逆回転してしまうという現象が起きてしまう。この不具合を改善するために、オフセットの補正を行うサーボ制御装置が提案されている。
オフセットの補正の手段としては、モータ電流０時の電流検出器の検出値からオフセット量を検出し、検出したオフセット量により一律に目標指示電流値を補正し、補正後の値に基づいて制御動作を行うようにしている。その方法として、１つは検出オフセット値をマイコンが認識して、目標指示電流値をマイコンでデジタル補正処理した後にアナログ変換して出力する方式で、もう１つは、検出オフセット量をアナログ動作のピークホールド回路に保持し、マイコンから出力される目標指示電流値をアナログ変換した後にピークホールド回路に保持した検出オフセット値でアナログ補正処理を行う方式である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、目標指示電圧（モータの目標指示電流値に対応する電流検出器出力電圧）の誤差要因としては、電流検出器に生じるオフセットの他に、ＡＤ変換器，ＤＡ変換器において用いるリファレンス電圧の定常偏差による影響が大きい。ＡＤ、並びにＤＡ変換器に用いるリファレンス電圧を専用のＩＣを使わずに、他のロジック回路等を駆動する電源と共通使用する場合などは、電源電圧の許容スペックで誤差が生じ、更に機械毎に電源がばらつくなど、影響を受ける。
【０００７】
本発明は、ＤＣサーボモータにより速度制御を行うサーボ制御装置における上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、マイコンにより設定される目標指示電圧に生じる誤差の原因となるＡＤ変換及びＤＡ変換において参照するリファレンス電圧の定常偏差による誤差を補償して、正しい制御動作が可能な目標指示電流を設定し得るようにしたサーボ制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、モータの回転方向を含む回転速度を検出する回転速度検出手段、該検出手段により検出した回転速度と予め設定した回転目標速度との偏差値から目標指示電流値を演算する手段、及び、前記モータを流れる電流値を検出する電流検出器を備え、該電流検出器により検出したモータの駆動電流を前記目標指示電流値に追従させてサーボ動作を行うサーボ制御装置において、前記目標指示電流値をそれに見合った電圧に変換するＤＡ変換器の電流対出力電圧特性を、該ＤＡ変換器と共通のリファレンス電圧で動作するＡＤ変換器を通して得られる前記電流検出器の電流対出力電圧特性に合わせることにより、ＤＣサーボモータが前記リファレンス電圧の影響で誤動作しないようにしたことを特徴とするサーボ制御装置である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載されたサーボ制御装置において、検出手段により検出した回転速度と予め設定した回転目標速度との偏差値から目標指示電流値を演算する手段はマイコンであって、前記ＡＤ変換器及びＤＡ変換器はいずれも前記マイコンに内蔵された機能によるものであることを特徴とするサーボ制御装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載されたサーボ制御装置において、前記電流検出器は、前記モータに電流が流れていないとき、固定電圧を出力し、前記モータに正転方向又は逆転方向の電流が流れているときは、この電流の向きに応じて、前記固定電圧を中心としてリニアな電圧を出力することにより、前記モータに流れる電流値及び向きを検出するモータ電流検出器であることを特徴とするサーボ制御装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載されたサーボ制御装置において、前記マイコンは、ＤＣサーボモータ停止時の前記電流検出器の出力値をＡＤ変換して得た値が所定の値を越えたときに、装置の動作を停止させることを特徴とするサーボ制御装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のサーボ制御装置によりＤＣサーボモータを正逆回転させ、その回転力により原稿の読み取り走査手段の移動制御を行うことを特徴とするスキャナーである。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５に記載されたスキャナーを備えた画像処理装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明によるサーボ制御装置及びサーボ制御装置を装備したスキャナを添付する図面とともに示す以下の実施例に基づき説明する。
先ず、サーボ制御装置が装備されるスキャナについて、構成とその動作の概略を説明する。
図１は、複写機等の画像形成装置のスキャナの概略図を示す。
図１において、スキャナは、原稿２を載置するコンタクトガラス１の下方において、光源３と第１ミラー４とを一体に取り付けた第１スキャナと、第２ミラー５と第３ミラー６とを一体に取り付けた第２スキャナからなる。また、第３ミラー６により折り返される反射光路上には、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により折り返される反射光路上には、保護ガラス１１、感光体ドラム１２がこの順に設けられる。
【００１６】
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、図示の方向に移動しながら光源３が原稿２をスリット状に照明し、原稿２からの反射光を第１ミラー４が水平方向に反射する。第２スキャナは、一定速度Ｖ／２で第１スキャナと平行に、図示の方向に移動しながら、第１ミラー４からの反射光を第２ミラー５、第３ミラー６が水平方向に折り返す。その後、反射光は、結像レンズ７を通り、固定の第４ミラー８、第５ミラー９、第６ミラー１０で折り返された後、感光体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。
第１スキャナは、一定速度Ｖで原稿２に沿い移動し、これに同期して、第２スキャナは、一定速度Ｖ／２で第１スキャナと平行に移動し、原稿２の面から感光体ドラム１２の面までの光路長が常に一定に保たれる。第１スキャナ、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、原稿面から画像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。
このように、第１スキャナ及び第２スキャナは読み取り走査時に動作され、１回の読み取り走査が終了すると元のホームポジションに戻される。
【００１７】
ホームポジションから移動を開始し、画像の読み取り走査を行い、ホームポジションへ復帰するまでのスキャナの移動は、正逆方向の回転とその速度制御が可能なＤＣサーボモータの駆動によってなされる。
図２は、かかる走査を行うスキャナの駆動に必要なＤＣサーボモータの回転速度の時間的な変化（タイムチャート）の１例を示す線図である。
図２を参照して、読み取り時のモータの一連の動作を説明する。先ず、読み取りのために、モータを正転させて、スキャナの移動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、一定速度で移動しながら原稿を読み取っていく。原稿読み取りが終了するとモータは、逆転方向に駆動されスキャナをホームポジションに戻す。この戻り動作では、スキャナを出来る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する。
【００１８】
次に、スキャナの駆動のために、図２に例示されるような回転方向と速度の制御が必要なＤＣサーボモータの制御装置について説明する。
図３は、本発明に係わるサーボ制御装置の１実施例の回路構成を示す図である。
図３を参照して、この実施例の装置全体の構成と装置の動作の概容を、以下に説明する。
このサーボ制御装置は、図３に示されるように、ＤＣサーボモータＭ３１の駆動を制御する装置で、ＤＣサーボモータＭ３１のドライバは、４個のＭＯＳ・ＦＥＴＱ３１〜３４で構成するＨブリッジ回路を持ち、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号及び回転方向を決めるＨ／Ｌ信号により４個のＭＯＳ・ＦＥＴＱ３１〜３４を選択動作させて、モータＭ３１へ供給する駆動電流を変化させて正逆回転の駆動を行う。
ＤＣサーボモータＭ３１をサーボ コントロールするフィードバック系には、モータ軸に取り付けられたエンコーダＥＣ３１と、エンコーダＥＣ３１の検出信号によりモータＭ３１の回転速度検出速度演算及び速度制御信号を処理するマイコン３０と、モータＭ３１に流れる電流値及びその電流方向を検出する電流検出器４０と、モータ速度を決めるＰＷＭ信号及び回転方向を決める信号（即ち、電流検出器４０からの検出電流値とマイコン３０から指示される目標速度に応じた制御目標電流値の比較値に基づいて発生されるＰＷＭ信号及びＨ／Ｌ信号）によりＨブリッジ回路の４個のＭＯＳ・ＦＥＴ Ｑ３１〜３４を選択動作させる選択回路３４、３５と、を備えている。
【００１９】
フィードバック系の動作をより詳細に説明すると、ここでは、モータＭ３１の回転軸に取り付けられたエンコーダＥＣ３１からの回転同期パルス信号と、さらに複数相の回転同期パルス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３２によって検出される回転方向信号とによりマイコン３０内でモータＭ３１の回転方向を含む回転速度を検出し、検出された回転速度と予め設定した目標回転速度（例えば、モータＭ３１が停止した状態から始動し動作を終了するまでの回転速度の変化を与えるタイムチャートに従って目標値が設定される）との偏差によりＰＩ制御を行う。
マイコン３０は、上記で得た回転速度の偏差値からＰＩ制御による目標値として、モータＭ３１に供給すべきモータ（駆動）電流に応じた値を演算により求める。また、求めた目標値はデジタル値であるから、これをさらにリファレンス電圧Ｖref（＋５Ｖ）とするアナログ値へとＤＡ変換し、０〜Ｖref（＋５Ｖ）のアナログの制御目標指示電流値Ｉrefを差動増幅器ＩＣ３３のプラス端子に入力する。
一方、差動増幅器ＩＣ３３のマイナス端子にはモータＭ３１のモータ駆動電流Ｉmot（実際には、電流検出器４０により検出された電圧値）を入力するので、目標値Ｉrefとの差値（Ｉref−Ｉmot）が差動増幅器ＩＣ３３から出力される。
【００２０】
差値（Ｉref−Ｉmot）は、差動増幅器ＩＣ３５でモータ停止時のモータ電流（０Ｖ）との差がとられ、この差出力は、モータ速度を決めるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号及び回転方向を決める信号の生成に用いられる。
モータ速度を決めるＰＷＭ信号は、差動増幅器ＩＣ３５の出力を絶対値回路３８を通して得られる絶対値信号が三角波発生回路３３から出力される三角波と比較器ＩＣ３４で比較され、その出力として得られる。なお、絶対値回路３８はオペアンプ３６、３７を有する全波整流回路により構成される。
モータの回転方向を決める信号は、差動増幅器ＩＣ３５の出力を比較器ＩＣ３６に入力し、信号の正、負が判断され、その２値化信号出力として得られる。
【００２１】
Ｈブリッジ回路の４個のＭＯＳ・ＦＥＴ Ｑ３１〜３４を選択動作させる選択回路としてＮＡＮＤ回路３４、３５を備え、その一方のＮＡＮＤ回路３５の入力側には、比較器ＩＣ３４出力のＰＷＭ信号と比較器ＩＣ３６出力の回転方向信号を、もう一方のＮＡＮＤ回路３４出力の入力側には、比較器ＩＣ３４出力のＰＷＭ信号と比較器ＩＣ３６出力をインバータＩＣ３７によって反転した回転方向信号を入力し、Ｈブリッジ回路の４個のＭＯＳ・ＦＥＴＱ３１〜３４を選択し、モータＭ３１の正逆の回転方向と回転速度を決めて動作させる。この動作時のモータＭ３１のモータ電流は、電流検出器４０で検出され、差動増幅器ＩＣ３５の入力側にフィードバックされるので差値（Ｉref−Ｉmot）を０に、即ち、Ｉref＝Ｉmotとするようにモータ電流が制御される。
【００２２】
上記で図２に関し説明したように、モータＭ３１の回転速度のサーボ制御動作は、時間に対する速度変化を示すタイムチャートに基づいて与えられる目標指示電流値Ｉrefの変化にモータＭ３１の駆動電流Ｉmotを追従させ、モータの回転速度が目標速度になるように、その動作が実行される。
その制御動作をこの実施例の回路におけるように、マイコン３０によってモータＭ３１の回転速度の目標速度に対する偏差値を求め、さらに制御目標値としてモータＭ３１に供給すべき駆動電流に応じた値を演算により求め、アナログの制御目標指示電流値Ｉrefとして出力させる方式をソフトウェアサーボと呼んでいる。この制御方式によると、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がなされる。
また、この実施例では、コストダウンと回路の簡略化からＡＤ変換器及びＤＡ変換器はマイコン３０に内蔵されている機能を使用し、リファレンス電圧Ｖrefは、他の回路で使用している電源電圧ＶCC（＋５Ｖ）を用いることにしている。
【００２３】
モータＭ３１の駆動電流を目標指示電流値に追従させ、サーボ動作を行うために、実際にモータを流れる電流値と電流方向を検出する電流検出器４０としてホール電流検出器が用いられ、検出値が目標指示電流値と比較される。ホール電流検出器は、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み合わせにより非接触で検出し、上記電流値を電圧に変換する物であり、バイポーラ出力とユニポーラ出力のタイプがある。
この実施例では、ユニポーラタイプのホール電流検出器４０が採用される。なお、バイポーラ出力をするタイプの検出器を用いることもできる。
図４は、本実施例に用いるユニポーラタイプのホール電流検出器の電流対出力電圧の検出特性を示す図である。同図に示すように、ユニポーラ出力タイプの場合、検出部分に電流が流れていない０アンペア時、即ち、モータ停止状態では＋２．５Ｖの電圧を出力し、プラスの電流（仮にモータ正転方向とする）の時は＋２．５Ｖ以上の電圧を、マイナスの電流（仮にモータ逆転方向）の時は＋２．５Ｖ以下の電圧を発生し、電流値がマイナス側から０を挟んでプラス側にわたり電流対出力電圧がリニアな関係となる検出特性を持つ。
【００２４】
上記ユニポーラタイプのホール電流検出器４０を用いる場合に、停止時の目標指示電流値は、ホール電流検出器４０の電流値０アンペア時の出力電圧と同じにするような電圧値で設定され、正転方向に駆動させるには電流検出器４０の電流値０アンペア時の出力電圧＋２．５Ｖ以上の電圧に、逆転方向に駆動させるには電流検出器４０の電流値０アンペア時の出力電圧＋２．５Ｖ以下の電圧を設定すればよい。
マイコン３０が持っているデジタル値は、ＤＡ、ＡＤ変換器のリファレンス電圧が＋５Ｖで８ビット分解能であれば、１２７digitがモータ停止時の＋２．５Ｖの値で、正転方向に駆動させるには１２７digit以上の値、逆転方向に駆動させるには１２７digit以下の値を、ＤＡ変換器に設定すればよいことになる。
【００２５】
モータを駆動する際には、時間に対するモータＭ３１の回転速度の変化を示す予め決められたタイムチャート（図２の例示、参照）に従って、その時の目標指示電流値Ｉrefが参照値として与えられ、ＰＩ制御により、その値を追従する制御動作がなされる。
しかしながら、モータＭ３１の駆動の開始時には、すぐにＰＩ制御動作には入らず、或る一定時間、正転方向、逆転方向に見合った一定の目標指示電流を設定し、その値により制御動作を行い、実際にモータが動き始めてからそれ以降は、タイムチャートに沿って、ＰＩ制御により適切な目標指示電流値Ｉrefが決定される。
ところで、モータＭ３１の電流検出器４０の出力値にはオフセットが生じる。電流検出器４０の出力値にオフセットが生じる場合、制御動作によりモータに投入される電流値にオフセットが影響してしまい、例えば、上記したように、停止しているモータＭ３１に、一定の目標指示電流を設定して始動させる時、最悪の場合（目標値に比べてオフセット値が大きい場合）、正転方向の目標指示電流を出力したにも関わらず、モータＭ３１は逆回転してしまうという現象が起きてしまう。
【００２６】
この不具合を改善するため、駆動開始の一定の目標指示電流値Ｉrefとして、電流検出器４０において予測されるオフセット値を見込むことにより、回転方向の反転が起きない値、即ち、オフセット量がカバーできる大きめの値に設定することにより、こうした誤動作を起こさないようにする。
これを、ユニポーラタイプのホール電流検出器４０を用い、正転方向の目標指示電流値Ｉrefを設定する場合について具体的に説明すると、先に示した図４に、ユニポーラタイプのホール電流検出器４０にオフセットがない時の特性が示されており、それによると、モータ停止時（電流値０アンペア時）の出力電圧は＋２．５Ｖであるが、それが＋，−のどちらかにオフセットされている場合に、オフセットが＋，−のどちらであっても、オフセット値以上の値（即ち、オフセット値：Δｆとすると、＋方向の電流の時は（２．５＋｜Δｆ｜）Ｖ以上で、−方向の電流の時は（２．５−｜Δｆ｜）Ｖ以下の電圧でいずれも＋２．５Ｖを中心に生じるオフセットの範囲を越える値）を目標指示電流値Ｉrefとして設定する。つまり、モータ停止時に検出されるＩmotがオフセットによって変動するが、＋，−のどちらの方向のオフセットであっても、設定した目標指示電流値Ｉrefがオフセット値以上の値であれば、（Ｉref−Ｉmot）の＋，−が反転することなく、指示した回転方向の設定条件に変更が生じない。
こうすれば、設定方向とは逆方向にモータＭ３１が回転するという誤動作を起こし、制御精度に悪影響を及ぼすということがなくなり、適正な制御動作が確保される。
【００２７】
停止状態のモータＭ３１に一定の目標指示電流を設定して動作を開始させる場合に、上記説明では電流検出器４０のオフセットが原因で誤動作（正転方向の目標指示電流を出力したにも関わらず、モータＭ３１は逆回転してしまうという動作）が起きるとしたが、同じように誤動作の原因となる要素としては、マイコン３０におけるＤＡ変換及びＡＤ変換において参照するリファレンス電圧の定常偏差による誤差がある。
この誤差は、電流検出器４０のオフセットによる誤差値よりもかなり大きな値となるものであるところから、リファレンス電圧の誤差による誤動作を上記方法で防止しようとすると、モータ駆動開始時の一定目標指示電流値を大きく設定することになってしまうため、駆動開始時のパワーが大きくなり、動きだしの振動やオーバーシュートにより、画像の読み取りに不具合を来すことがあり、この方法で誤動作を防止することは得策ではない。
次に示す実施例は、上記方法を採らずに、リファレンス電圧Ｖrefの定常偏差による誤差を補正することにより、モータ駆動開始時の一定電流値を小さく設定でき、小電流でモータを駆動させ、誤動作を回避することを可能とするものである。
【００２８】
ここで補正しようとするリファレンス電圧Ｖrefによる誤差は、マイコン３０に内蔵されているＤＡ、ＡＤ変換器機能に使用するリファレンス電圧Ｖrefが、他の回路で使用している電源電圧ＶCC（＋５Ｖ）を用いることにしたために生じ、電源電圧のばらつきや変動によるものである。リファレンス電圧として使用しているＶCC（５Ｖ）は一般的に±５％の誤差（定常偏差）が許されており、図４の例を参照すると、リファレンス電圧が５Ｖの時は、モータ電流０アンペア時の電流検出器の出力は２．５Ｖのため、ＡＤ変換後は、１２７digitであるが、＋５％の誤差時は１２１digit、−５％の誤差時は１３４digitになり約±６digitの誤差が生じる。この値を電流値に変換すると、約１．１８Ａに相当する。また、リファレンス電圧を共通にするＤＡ変換においても同様の誤差を生じる。
【００２９】
リファレンス電圧Ｖrefの誤差は、マイコン３０により設定される目標指示電流値Ｉrefに影響する。即ち、マイコン３０では、エンコーダＥＣ３１からの回転同期パルス信号から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制御を行うが、そのための設定値として目標指示電流値Ｉrefがデジタル演算で求められ、その後、デジタル演算で得た目標指示電流値に見合った電圧をリファレンス電圧Ｖrefに基づきＤＡ変換し、出力（０〜Ｖref）するようにしているからである。なお、ここでは、目標指示電流値Ｉrefとして求めたデジタル値は、ＤＡ変換器のリファレンス電圧Ｖrefに誤差が無く、また、電流検出器４０にも誤差がない状態の電流対出力電圧特性に合わせた値をとるようになされているので、リファレンス電圧Ｖrefとして用いるＶCCが５Ｖから変動すると、変換した値に誤差が含まれることになる。
【００３０】
ＤＡ変換時に生じる誤差は、基本的には、目標指示電流値Ｉrefを出力させるＤＡ変換器の電流対出力電圧特性を、このＤＡ変換器と共通のリファレンス電圧で動作するＡＤ変換器を通して得られる電流検出器４０の電流対出力電圧特性に合わせ、つまり、電流検出器４０の出力値をＡＤ変換して得た値に基づき換算された電流検出器の出力特性によって補正出力を得ることができる。これは、電流検出器４０の出力電圧をＡＤ変換する時、ＡＤ変換器の出力電圧が受けると同様に、ＤＡ変換器においても、リファレンス電圧の変動による影響を受けるからである。
図５にＡＤ変換器におけるリファレンス電圧の変動による電流対出力電圧特性への影響の様子が示されている。
図５において、直線▲１▼は、リファレンス電圧ＶCCが５Ｖ（２５５Digit）で誤差がなく、電流検出器４０にも誤差がないときの状態を示し、０（Ａ）時の読み値は電流検出器４０の出力が２．５Ｖであるので、１２７Digitになる。同図において、同じ電流対出力電圧特性についてリファレンス電圧ＶCCが±α変動したときのＡＤ変換後の電流対出力電圧特性が、直線▲１▼を中心にして、直線▲２▼及び直線▲３▼として示されており、直線▲２▼は、ＶCCが（５＋α）Ｖと高くなるため、電流検出器４０の読み値を小さな値として出力してしまう。また、直線▲３▼は、ＶCCが（５−α）Ｖと低くなるため、電流検出器４０の読み値を大きな値として出力してしまう。
【００３１】
次に、リファレンス電圧ＶCCの変動に従い上記のような変化を示す電流検出器４０のＡＤ変換後（読み値）の電流対出力電圧特性に合わせて、目標指示電流値Ｉrefの補正を行うための方法を以下に説明する。
図６は、この補正方法を説明するための線図で横軸は目標指示電流値（モータ電流）、縦軸は目標指示電流値を設定するための出力電圧（制御値）に対応するデジタル値である。
図６において、直線▲１▼（実線）は、モータ電流検出器４０にオフセット等の誤差が無く、リファレンス電圧ＶCCが＋５Ｖの理想的な状態にあるという仮定の下に設定される制御値を示し、８ビット分解能による場合に、＋５Ｖと２５５digitを対応させ、電流値が０の時、＋２．５Ｖ（１２７digit）で、図示のように電流検出器４０の理想の電流対出力電圧特性に従う傾きを持つ。
また、図示の直線▲２▼（破線）で示される直線は、リファレンス電圧ＶCCが（５＋α）Ｖと＋５Ｖより高くなった状態における電流検出器４０のＡＤ変換後の電流対出力電圧特性（読み値）を示す（図５の直線▲２▼に対応する）もので、直線▲２▼に目標指示電流値Ｉrefを出力させるＤＡ変換器の電流対出力電圧特性を合わせることにより、リファレンス電圧ＶCCの誤差が補正された出力電圧を制御値として得ることができる。
【００３２】
本発明では、電流検出器４０の電流対出力電圧特性値（読み値）をモータ駆動電流が０の時に実際に検出される電圧値に基づいて求める。
ここでは、直線▲２▼にて示される電流検出器４０の電流対出力電圧特性値（読み値）の求め方について、１例を挙げ、その説明をする。
手順としては、先ず、電流検出器４０が０（Ａ）の時の検出出力電圧値をマイコン３０のＡＤ変換器により変換し、そのデジタル値を読み取り、その値を０（Ａ）時の目標指示電流値とする。また、直線▲１▼の０（Ａ）時の値（１２７digit）から、先に検出した０（Ａ）時の目標指示電流値を示すデジタル値を引いてその差分βを求める。
さらに、この例では、図６に示すように、４０Ａの変化に対して、βの差分が発生しているので、予め直線▲１▼にて与えられた目標指示電流値Ｉrefを出力させるＤＡ変換器の電流対出力電圧特性に対してβ／４０の補正を行う必要がある。例えば、＋２０Ａ時の値は、マイコン３０の演算により予め用意されている直線▲１▼の＋２０Ａ時の値に対してβを減算して（図６中、直線▲３▼上の値）、さらに２０×β／４０を減算することによる。一般的には、直線▲２▼のデジタル値＝（直線▲１▼のデジタル値）−β−（目標指示電流値Ｉref×β／４０）として計算され、電流検出器４０の電流対出力電圧特性値（読み値）、即ち、マイコン３０の演算で求められた目標指示電流値Ｉref（この例では、−４０Ａ〜＋４０Ａで指示される）に対応する出力電圧を表すデジタル値が求まる。
【００３３】
実際には、マイコン３０は、図６の直線▲２▼にて示される電流対出力電圧特性直線をテーブル等にて用意し、モータＭ３１の現時点の回転速度と目標速度との速度偏差によって目標指示電流値が決められると、その電流値に対応するデジタル値を前記テーブルを参照して求め、さらに求めたデジタル値をＤＡ変換し、目標指示電流値を示す電圧値として出力する。出力される電圧値は、リファレンス電圧ＶCCの誤差が補正された値であるので、モータ電流検出器４０の検出値との差をとることにより、正常な制御動作を可能とする。
このように、リファレンス電圧ＶCCの変動により変化するＡＤ変換後の電流検出器４０の電流対出力電圧特性に目標指示電流値Ｉrefを出力させるＤＡ変換器の電流対出力電圧特性を合わせることにより、デジタル演算で得た目標指示電流値に見合った電圧をＤＡ変換して出力する変換処理の過程でリファレンス電圧Ｖrefの誤差を補正し、正しい値を出力することができ、リファレンス電圧Ｖrefによる誤差を補正することにより、モータ駆動開始時に目標値として設定される一定電流値を小さく設定でき、小電流でモータを駆動させることができるので、動きだしの振動やオーバーシュート等を起こすことがない。
【００３４】
上記実施例によると、モータ駆動開始時の一定電流値を小さく設定できるが、誤動作の原因となるモータ電流検出器４０のオフセットの変動が異常に大きくなった場合には、モータ駆動開始時の一定電流値を小さく設定しただけに、上記した誤動作が起きやすい。
その対応策として、本実施例では、モータ停止時のモータ電流検出器４０の出力値をＡＤ変換した値が、予め規定した差分βを越えたとき、電流検出器の異常、もしくは電源電圧の異常と判断し、システムの異常停止を実行させる。この判断基準は、電源電圧のバラツキ、電流検知器の出力バラツキを考慮して決定する。
この異常検出を行うタイミングは、リファレンス電圧ＶCCの誤差の補正が、システムの電源ＯＮ時のスキャナが稼動する前と、システムのジョブ間でスキャナが停止している時に実施することが適当であると考えられるので、このタイミングに合わせて異常検出を行う。
【００３５】
【発明の効果】
ＤＣサーボモータの制御において、目標指示電流値を出力させるＤＡ変換器の電流対出力電圧特性を電流検出器の出力特性値に合わせることにより、目標指示電流値を設定するマイコンのＤＡ変換において生じるリファレンス電圧（ＡＤ変換とＤＡ変換に共通）の基準値からの変動による誤差分の補正がなされるので、モータ駆動開始時に目標値として設定されるので一定電流値を最低限に抑えて設定でき、小電流でモータを駆動させることができるので、動きだしの振動やオーバーシュート等を起こすことがなく、適正な制御動作がなされる。また、スキャナに適用したときには、モータ駆動開始時の電流を抑えることにより、モータ駆動開始時に過大な目標指示電流値を設定する必要が無く、大きな設定を行う場合に生じる衝撃をスキャナユニットに与えることを回避し、そのスキャナを画像処理装置に備えることにより、画像先端部のジター等の改善が図られる。
さらに、リファレンス電圧の基準値からの変動による誤差分の補正をした場合に、電流検出器のオフセットによる誤動作（設定回転方向の反転）が起きる可能性が大きくなるので、電流検出器の出力値をＡＤ変換した値を監視し、予め規定した値を越えたとき、電流検出器の異常、もしくは電源電圧の異常と判断し、システムの異常停止を実行させるようにしたので、回路誤動作による暴走を事前に防ぎ、機械の破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される複写機等の画像形成装置のスキャナの概略図を示す。
【図２】スキャナの駆動に必要なＤＣサーボモータの回転速度の時間的な変化を示す。
【図３】本発明に係わるサーボ制御装置の１実施例の回路構成を示す図である。
【図４】ユニポーラタイプのホール電流検出器の電流対出力電圧の検出特性を示す。
【図５】ＡＤ変換器におけるリファレンス電圧の変動による電流対出力電圧特性への影響を示す。
【図６】電流検出器の電流対出力電圧特性に合わせて、目標指示電流値に補正を施す方法を説明する線図である。
【符号の説明】
３０…マイコン、                  Ｍ３１…ＤＣサーボモータ、
ＥＣ３１…エンコーダ、            ４０…電流検出器、
ＩＣ３３，ＩＣ３５…差動増幅器、  ＩＣ３４，ＩＣ３６…比較器、
３８…絶対値回路、                ３３…三角波発生回路、
Ｑ３１〜３４…Ｈ型ブリッジ回路を構成するＭＯＳ・ＦＥＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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