JPH0895434A - パラメータに基づくデジタルサーボコントローラ - Google Patents

パラメータに基づくデジタルサーボコントローラ

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JPH0895434A
JPH0895434A JP7230998A JP23099895A JPH0895434A JP H0895434 A JPH0895434 A JP H0895434A JP 7230998 A JP7230998 A JP 7230998A JP 23099895 A JP23099895 A JP 23099895A JP H0895434 A JPH0895434 A JP H0895434A
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servo
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velocity
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JP7230998A
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Kevin M Carolan
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Original Assignee
Xerox Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品の劣化及び所定状態の確認に応答して制
御プロファイルを自動的に変更できるサーボ制御システ
ムを提供する。 【解決手段】 像形成装置は、制御器と、感光性部材及
びコピーシート搬送部を含む可動部品とを備え、制御器
は、シリアルコマンドバスを経て接続されたメインコン
トローラ及びサーボシステムを含み、サーボシステム
は、所与の可動部品に電気的に接続され、サーボシステ
ムには、所与の可動部品の移動を指示するための制御プ
ロファイルが設けられ、制御プロファイルは、加速、減
速及び一定速度部分を含み、メインコントローラは、所
定の状態に対してサーボシステムの動作を監視しそして
上記所定の状態の検出に応答してシリアルコマンドバス
を経て変更をダウンロードすることにより所与のサーボ
システムに対する制御プロファイルの選択部分を自動的
に変更するためのロジックを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボシステム制
御器に係り、より詳細には、メインコントローラからシ
リアルコマンドバスを経てサーボシステム制御器へパラ
メータを自動的にダウンロードすることにより制御プロ
ファイルをカスタマイズすることに係る。
【０００２】
【従来の技術】再現装置を経てコピーシートを確実且つ
迅速に移動するためには、種々の駆動装置及び搬送装置
の同期をとることが重要である。これは、特に、質の高
い出力のためにシートの効率的な整列及び移動が必須で
あるカラー装置のような多駆動装置において重要であ
る。特に、部品の摩耗や劣化は、許容性能からの逸脱を
しばしば生じる。例えば、経年変化によって駆動部品の
速度が著しく変化すると、装置の故障を引き起こす。更
に、種々の装置特徴や、特徴を発揮するための種々の装
置を要求する時代においては、特徴を発揮するためにあ
まりに多数のカスタム設計のサーボ制御器や他の駆動装
置を用いると、一貫した信頼性の高い性能を付加的に妨
げるものが生じる。例えば、印刷又は再現装置において
は、感光体を駆動したり、再循環文書ハンドラー又は自
動文書フィーダを駆動したり、転写動作中や溶着ステー
ションへ入ったり出たりする間にコピーシート供給源か
ら整列ゲートへ至る種々の段階でコピーシートを駆動し
たり、そして出力トレー、ソーター、スタッカー、コン
パイラー及びステープラーのような多数の仕上げ段階へ
コピーシートを供給するといった種々の用途に種々の制
御プロファイルが必要とされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】それ故、制御プロファ
イルを種々の制御用途に容易に適応させると共に、部品
の劣化及び交換要求に応じて容易に且つ自動的に変更で
きるようなサーボ制御器を提供することが望まれる。
又、所定の状態の確認に応答して自動的に変更できる制
御パラメータを制御プロファイルが含むようなサーボ制
御器を提供することも望まれる。
【０００４】そこで、本発明の目的は、部品の劣化及び
所定の状態の確認に応答して自動的に変更できる制御プ
ロファイルを有した新規で且つ改良されたサーボ制御シ
ステムを提供することである。本発明の別の目的は、変
化するモータ制御要求に合致するようにシリアルコマン
ドバスを経てプロファイルパラメータを自動的にダウン
ロードしそして変更できるようにすることである。本発
明の他の効果は、以下の説明から明らかとなろうし、
又、本発明の特徴は、特許請求の範囲に特に指摘する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、制御器と、感
光性部材及びコピーシート搬送手段を含む可動部品とを
有する像形成装置に係り、上記制御器は、シリアルコマ
ンドバスを経て相互接続されたメインコントローラ及び
サーボシステムを備えている。サーボシステムは、所与
の可動部品に電気的に接続され、更に、サーボシステム
には、所与の可動部品の移動を指示するための制御プロ
ファイルが設けられている。制御プロファイルは、加
速、減速及び一定速度部分を含み、メインコントローラ
は、所定の状態に対して上記サーボシステムの動作をモ
ニタしそして上記所定の状態の検出に応答して所与のサ
ーボシステムに対する制御プロファイルの選択される部
分を自動的に変更するためのロジックを備えている。こ
れは、シリアルコマンドバスを経て変更をダウンロード
することにより行われる。
【０００６】本発明を更に良く理解するために、同じ部
分を同じ参照番号で示した添付図面を参照する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１には、第１のサーボシステム
２０によって駆動される支持ロール１６及び１８に巻か
れた感光体面１２が示されている。転写ステーション２
２において、感光体面１２に現像されたトナー像は、コ
ピーシート源２６から適当に供給されるコピーシート２
４へ転写される。次いで、コピーシート２４は、感光体
面１２から直ちに剥離され、溶着前搬送部２８により係
合されて溶着器３０へ送られ、トナー像をコピーシート
に永久的に定着する。好ましくは、溶着器３０は、加熱
溶着ローラ３４及び加圧ローラ３６を備え、コピーシー
ト上の粉末像は溶着ローラ３４に接触される。溶着の後
に、適当なセンサ３５が溶着器３０から出て来るコピー
シートの有無を検出し、コピーシートは、次いで、適当
な出力トレー又は仕上げステーション（図示せず）へ送
られる。
【０００８】溶着前搬送部２８は第２のサーボシステム
３２により駆動され、そしてロール１６と溶着前搬送部
２８の両方に重畳するときにコピーシート２４にかかる
ストレス又は張力は、ロール１６における感光体面の速
度及び溶着前搬送部の速度の関数となる。次いで、ロー
ル１６における感光体面の相対速度及び溶着前搬送部２
８の速度は、第１サーボシステムによって感光体面に付
与される動力及び第２サーボシステムによって溶着前搬
送部に付与される動力の関数となる。
【０００９】特に、溶着前搬送部２８の速度がロール１
６における感光体面の速度よりも高い場合には、溶着前
搬送部がロール１６における感光体面からコピーシート
を引っ張る傾向となる。一方、溶着前搬送部２８の速度
がロール１６における感光体面の速度よりも低い場合に
は、ロール１６における感光体面がコピーシートを溶着
前搬送部２８の前方に押す傾向となり、しばしばシート
を湾曲させたり曲げたりすることになる。いずれの場合
にも、コピーシート上の現像された像にシミやその他の
質低下が生じ、出来上がった製品の品質に害を及ぼす。
【００１０】図２を参照すれば、本発明により、ロール
１６の付近に配置されたモータ又は駆動装置用の速度セ
ンサ４０は、ロール１６における感光体１２の速度を決
定する。適当な信号４０ａがこの速度センサから一般的
に４２で示された補償ロジックへ送られ、該ロジック
は、比較器４４及び基準信号４６を備えている。比較器
４４は、速度センサ４０からの入力信号４０ａ及び基準
信号４６に応答し、感光体面１２の速度を制御するため
にサーボシステム２０を調整する信号４８を発生する。
同様に、溶着前搬送部２８の付近に配置された速度セン
サ５０は、溶着前搬送部の表面速度を決定し、比較器５
４及び基準信号５６を含む補償ロジック５２へ信号５０
ａを発生する。比較器５４は、速度センサ５０からの入
力信号５０ａ及び基準信号５６に応答して、サーボシス
テム調整信号５８を発生し、溶着前搬送部２８の速度を
制御するようにサーボシステム３２を調整する。補償ロ
ジック４２及び補償ロジック５２は、両方とも、６２で
示された両方向通信リンクを経てマスター制御器６０へ
相互接続される。速度センサ４０及び５０は、可動素子
又はモータシャフトに取り付けられた光学ディスク並び
に固定光源及び光検出器のような適当な速度感知装置で
あって、所与の時間周期当たりの受信信号又はパルスの
数を記録するものである。
【００１１】図３には、本発明によるサーボ制御システ
ムのブロック図が示されている。特に、マスターコント
ローラ６８は、共通のシリアルコマンドバス７０を経て
二重サーボコントローラ７２、７４及び７６と通信す
る。各二重サーボコントローラは、図示されたように適
当なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びリードオン
リメモリ（ＲＯＭ）を備え、一対のモータの動作を制御
する。特に、二重サーボコントローラ７２は、高／低電
力増幅器７２Ａを経てＤＣモータ７３Ａに接続されると
共に、高／低電力増幅器７２Ｂを経てＤＣモータ７３Ｂ
に接続される。同様に、二重サーボコントローラ７４
は、高／低電力増幅器７４Ａ及び７４Ｂを経てＤＣモー
タ７５Ａ及び７５Ｂを制御し、そして二重サーボコント
ローラ７６は、高／低電力増幅器７６Ａ及び７６Ｂを経
てＤＣモータ７７Ａ及び７７Ｂを制御する。３つの二重
サーボコントローラがシリアルコマンドバス７０を経て
マスターコントローラ６８に接続されて示されている
が、３２個までのいかなる数の二重サーボコントローラ
も本発明の範囲内に意図されることを理解されたい。
【００１２】シリアルコマンドバス７０は、工業規格Ｕ
ＡＲＴに基づく多ノードマスター・スレーブシリアル通
信プロトコルを使用して、リモートＰＷＢＡ、特に二重
サーボコントローラ７２、７４及び７６とインターフェ
イスする。各サーボコントローラは、マイクロコントロ
ーラをベースとするＰＷＢＡの一部であり、各マイクロ
コントローラは適当なメモリを備えている。シリアルコ
マンドバスプロトコルは、マイクロコントローラに負担
をかけることなくマイクロコントローラベースのＰＷＢ
Ａへの低コストインターフェイスを与える。シリアルコ
マンドバスプロトコルは、６個の汎用ファンクション
（バイト読み取り、バイト書き込み、ワード読み取り、
ワード書き込み、ブロックアップロード、ブロックダウ
ンロード）を備え、マスターコントローラ６８が３２の
潜在的なノード又はＰＷＢＡの任意の１つにおいてＲＡ
Ｍをマスターコントローラアドレスデータバスの延長と
して見れるようにする。状態ファンクションは、マスタ
ーコントローラがリモートＰＷＢＡの現在状態を決定で
きるようにし、そしてコマンドファンクションは、マス
ターコントローラが２５５個の潜在的な動作の１つを実
行するようにリモートＰＷＢＡに要求できるようにす
る。
【００１３】図４、５及び６は、像形成装置の種々の部
品を制御するための種々のサーボ制御プロファイルを示
している。例えば、図４は、像形成装置の仕上げ動作に
おける典型的なモータ速度プロファイルを時間の関数と
して示している。図５は、典型的なモータ駆動スキャナ
のプロファイル、即ち速度を時間の関数として示し、そ
して図６は、像形成装置のメイン駆動装置又は文書ハン
ドラーの典型的な制御プロファイルの３つの例を示して
いる。
【００１４】制御プロファイルの重要なパラメータが図
６に番号で示されている。特に、番号１は、制御プロフ
ァイルの始めの基準速度即ちゼロ速度を表している。こ
の点において、制御プロファイル手順では、特定のモー
タエンコーダカウンタが初期化されており、モータに関
連した増幅器がイネーブルされ、そして適当な時間遅延
がセットされていると仮定する。又、モータはゼロ即ち
基準速度にありそしてエンコーダのエッジを監視するよ
うな適当な速度測定技術が作用されているものと仮定す
る。３つのエンコーダエッジを受け取る前に遅延時間が
経過した場合には、モータエンコーダの欠陥が宣言さ
れ、スタンバイ状態へ復帰する。一方、エンコーダのエ
ッジが時間内に即ち適当な遅延時間内に到着した場合に
は、システム又は制御器がモータをスタンバイ状態に向
けて加速し始める。
【００１５】加速度は、所望の定常状態速度と、その定
常状態速度に到達する時間長さとの関数である。図６の
番号２は、制御器がモータを所望の一定即ち定常状態へ
加速したことを示している。これは、適当な速度に到達
するために所与の数の加速段階がとられたことを示して
いる。番号３は、所与の時間遅延の後に位相固定モード
が可能になったことを示している。このときに、図７に
示された制御器の位相固定部分となる。例えば、位置及
び位置積分利得が所与の基準周期と共にセットされ、そ
してアップダウンカウンタがシステムの分数負荷を反映
する値に初期化される。
【００１６】番号４は、一般に運転距離即ち走行距離を
表している。一般に、運転距離は、可変であり、制御プ
ロファイル中に走行する増分距離と比較されるようにカ
ウンタにセットされる。カウンタにセットされた基準と
実際の走行距離が一致した場合には、システムが減速の
ために初期化される。この点において、別の変数即ち最
終停止距離が基準カウンタにセットされる。従って、番
号４は、制御プロファイルにおける別のパラメータ、即
ち定常速度の終わり及び減速の始めを表す。プロファイ
ルは、必要な減速及び最終速度を達成するための多数の
減速段階を含んでおり、そして番号５において、制御器
は、速度又は減速が必要数の段階をとったことを決定す
る。次のパラメータ即ち番号６は、減速の開始からの距
離、即ち停止距離である。更に、最後のパラメータ、即
ち番号７は、停止距離が経過するのを待機するためにセ
ットされた遅延時間の経過の確認である。遅延が経過す
ると、モータ増幅器がディスエイブルされる。
【００１７】図６には、差のパラメータをもつ他の２つ
の制御プロファイルが仮想線で示されている。これら
は、最初のパラメータに対する調整量を表す差の制御パ
ラメータを示している。従って、装置の劣化や異なる状
態が生じてメインコントローラによって感知されたとき
には、それに応じて特定の制御プロファイルが調整され
る。仮想線のプロファイルは、本発明によるこのような
調整を表す。
【００１８】図７には、図３に示されたサーボコントロ
ーラ７２のような二重サーボコントローラの半分が示さ
れている。換言すれば、１つの二重サーボコントローラ
を有する１つのＰＷＢＡは、２つのＤＣモータに対する
制御を与えることができる。２つのＤＣモータの各々を
変更して装置の要件を変えることができる。これらの変
更は、例えば、ペーパの搬送スリップやペーパの厚み変
化のような動的なものであってもよいし、又は例えば、
交互の分当たり速度又はコピー数定格を有する装置のよ
うな静的なものであってもよい。
【００１９】一般に、二重サーボコントローラは、周期
測定のための工業規格のマイクロコントローラで得られ
る高速捕獲機能を使用し（２５０ナノ秒ないし２マイク
ロ秒分解能）、モータ又は負荷の速度を決定する。周期
は、１／Ｔ計算又は直線解読の１／Ｔテーブルを使用し
て周波数に変換される。速度ループは、単極の比例制御
器を使用する（５１２マイクロ秒ないし２ミリ秒のサン
プル時間）。計算は、１６ビットのスケーラブル固定小
数点である。
【００２０】制御器の全体的構造は、各モータ及びシリ
アル通信に対して独立した状態マシンを有する状態駆動
のものである。速度プロファイルの異なる部分（モータ
状態手順の異なる状態）の間に、比例利得及び極位置の
値は、特定の用途及びプロファイルの特定部分に対して
最適化した独立したプログラム可能な値を使用する。即
ち、図６に番号で示すように、加速、減速及び一定速度
の間に利得及び極位置として特定のプログラム可能な位
置がある。これは、サーボコントローラの第１ループ即
ち速度制御ループである。
【００２１】システムの第２ループは、比例速度ループ
の周りの速度積分器（ゼロ定常状態速度エラー）として
働くデジタル位相固定ループ（ＰＬＬ）である。ＰＬＬ
は、内部で発生した基準周波数とモータエンコーダとの
間に分数分解能のアップダウンカウンタを使用して、エ
ラー値を発生する。このエラー値は、速度ループへの入
力を駆動するための利得補償を有する。位相固定ループ
は、一定速度の間にイネーブル又はディスエイブルする
ことができる。又、位置積分器をイネーブルして、ゼロ
定常位置エラーを与えるように利得補償することができ
る。又、移行中のリンギングを最小にするように速度と
位置モードの間を切り換えるための初期状態をプログラ
ムすることもできる。又、状態ルーチン又は手順は、例
えば文書整列システムのような位置の用途を考慮するよ
うにプログラム可能なパラメータ及び入力センサの読み
を与える。
【００２２】図７を参照すれば、エンコーダ８２は、モ
ータ８０に機械的に接続され、そしてモータ速度信号を
周期／周波数コンバータ８４へ送り、該コンバータは、
加算接続点８６へ１つの入力を与える。加算接続点８６
は、速度補償器８８へ信号を送り、該補償器はコマンド
コンバータ９０へモータコマンドを与え、次いで、該コ
ンバータはモータ８０を調整するための信号を増幅器９
０へ送る。このループは、速度ループである。位相固定
ループは、アップダウンカウンタ９４を備え、これは、
基準周波数発生器９６及びエンコーダ８２から信号を受
け取って、位置エラー信号を位置補償器１００へ送り、
該補償器は、次いで、加算接続点８６への信号入力の１
つを与える。上記のように、位置積分器９８をイネーブ
ルし、ゼロ状態位置エラーを与えるように補償すること
ができる。
【００２３】本発明によれば、上記のように、種々のパ
ラメータ又は変数をマスターコントローラ６８から自動
的にプログラム又は調整することができる。例えば、速
度、加速時間、減速時間、距離、位相固定ループの周波
数、及び初期状態は、プロファイル制御変数である。更
に、マスターコントローラ６８は、シリアルコマンドバ
ス７０を経てコマンドを単にダウンロードし、これら
は、必要な用途に対して必要な速度及び位置プロファイ
ルを生じ又は与える。従って、二重サーボコントローラ
は、シリアルコマンドバスを経てマイクロコントローラ
へパラメータを送信することにより移動用途に対してカ
スタマイズすることができる。閉ループアルゴリズムが
プログラム可能であることと、シリアル通信プロトコル
の融通性により、一般に、１つのマスクＲＯＭ又はファ
ームウェアで多数の異なる運動制御アプリケーションを
実行することができる。
【００２４】本発明の好ましい実施の形態と現在考えら
れるものを図示して説明したが、多数の変更や修正が当
業者に明らかであろうから、本発明の精神及び範囲内に
入るこれらの変更や修正は特許請求の範囲内に包含され
るものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による典型的な装置の部分を示す図であ
る。
【図２】典型的なサーボ制御システムを示すブロック図
である。
【図３】本発明によるサーボ制御システムのブロック図
である。
【図４】サーボ制御システムのための典型的な制御プロ
ファイルを示す図である。
【図５】サーボ制御システムのための典型的な制御プロ
ファイルを示す図である。
【図６】サーボ制御システムのための典型的な制御プロ
ファイルを示す図である。
【図７】本発明による二重サーボコントローラの半分を
示すブロック図である。
【符号の説明】
１２ 感光体面 １６、１８ 支持ロール ２０ 第１サーボシステム ２２ 転写ステーション ２４ コピーシート ２８ 溶着前搬送部 ３０ 溶着器 ３２ 第２サーボシステム ３４ 加熱溶着ローラ ３５ センサ ３６ 加圧ローラ ４０、５０ 速度センサ ４２ 補償ロジック ４４、５４ 比較器 ４６、５６ 基準信号 ６８ マスターコントローラ ７０ シリアルコマンドバス ７２、７４、７６ 二重サーボコントローラ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制御器と、感光性部材及びコピーシート
    搬送手段を含む可動部品とを有する像形成装置であっ
    て、上記制御器は、シリアルコマンドバスを経て相互接
    続されたメインコントローラ及びサーボシステムを備
    え、該サーボシステムは、所与の可動部品に電気的に接
    続され、更に、上記サーボシステムには、上記所与の可
    動部品の移動を指示するための第１制御プロファイルが
    設けられ、該制御プロファイルは、加速、減速及び一定
    速度部分を含み、上記メインコントローラは、所定の状
    態に対して上記サーボシステムの動作をモニタしそして
    上記所定の状態の検出に応答して上記シリアルコマンド
    バスを経て上記サーボシステムへ変更をダウンロードす
    ることにより上記所与のサーボシステムに対する制御プ
    ロファイルの選択される部分を自動的に変更するための
    ロジックを備えていることを特徴とする像形成装置。
  2. 【請求項２】 上記サーボシステムは、速度ループ及び
    位相固定ループを備え、上記速度ループは、周期測定の
    ための速度センサと速度補償器との間に接続された周期
    ／周波数コンバータを含み、速度補償器は、比例利得及
    び極位置値に基づくものであり、更に、上記位相固定ル
    ープは、基準周波数信号及び速度センサ信号に応答して
    エラー信号を発生するアップ／ダウンカウンタを備えて
    いる請求項１に記載の像形成装置。
JP7230998A 1994-09-15 1995-09-08 パラメータに基づくデジタルサーボコントローラ Pending JPH0895434A (ja)

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