KR100300245B1

KR100300245B1 - 진동형 액추에이터의 구동장치_

Info

Publication number: KR100300245B1
Application number: KR1019980054632A
Authority: KR
Inventors: 신지 야마모토; 아키오 아쯔타; 켄이치 카타오카; 타다시 하야시; 준 이토
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1998-12-12
Publication date: 2001-09-06
Also published as: CN1155125C; KR19990063019A; US6100622A; DE69838595T2; EP1638197A2; EP0926808A2; EP1638197B1; EP0926808B1; EP1638197A3; DE69838595D1; DE69836311D1; EP0926808A3; CN1226013A; DE69836311T2

Abstract

본 발명은 진동형 액추에이터의 제어장치에 관한 것이다. 이 장치는 제 1적분수단에 의해 액추에이터의 구동속도상태와 목표속도상태 사이의 차이를 적분시키고, 제 2적분수단에 의해 이 제 1적분수단의 적분값을 적분시키고, 상기 제 1 및 제 2적분수단의 적분값의 가산치에 따라서 주파신호로 제어하여 상기 액추에이터를 구동시킴으로써 상기 액추에이터에 의해 구동되는 이동체의 목표속도와 위치를 정밀하게 제어할 수 있다.

Description

진동형 액추에이터의 구동장치

본 발명은 전기-기계에너지 변환소자에 교번신호를 인가함으로써 진동체에 발생한 진동에너지를 이용해서 구동력을 부여하는 진동형 모터 등의 진동형 액추에이터의 구동장치, 진동형 액추에이터를 사용한 기구 및 화상형성장치에 관한 것이고, 특히, 전자사진식 화상형성장치, 예를 들면 복사기에 있어서 화상담지체로서 감광드럼과 같이, 고회전속도 정밀도를 요구하는 부재에 진동형 액추에이터를 응용한 장치에 관한 것이다.

종래에, 진동형 액추에이터특히 진동형 모터의 속도는 다른 모터와 같이 비례적분제어나 적분제어에 의해서 제어되었다.

예를 들면, 일본국 특개평 7-131987호 공보에서는 도 5에 표시된 바와 같이 2상의 구동부를 가진 진동체를 구성하는 압전소자(56)에 매칭코일(42),(45)을 개재해서 전력증폭기(39),(41)로부터 90˚위상기(40)에 의해서 90˚의 위상이 변환된 교번신호로서 AC전압이 구동전극(43),(46)을 통해서 인가된다. 한쪽 및 다른쪽의 구동신호는 진동상태를 검출하기 위해서도 이용된다. 각각 커패시턴스(44),(47)를 개재해서 양쪽 신호의 가산치가 차동증폭기(50)의 한쪽 입력단자에 입력되고, 또한 압전소자(56)의 출력단자로부터의 신호(접지전압)가 차동증폭기(50)의 다른쪽 입력단자에 입력된다. 이 차동증폭기(50)는 회전속도정보를 출력한다. 이 차동증폭기(50)로부터의 출력은 정류기(51)를 통해서 다른 차동증폭기(52)의 한쪽 입력단자에 입력되고, 이 차동증폭기(52)의 다른쪽 입력단자에는 목표속도설정수단(53)으로부터의 목표속도값이 입력된다. 이 차동증폭기(52)는 적분기(55)에 속도차를 입력한다.

그리고, 가산기(54)는 차동증폭기(52)로부터의 차이값과 적분기(55)로부터의 적분값을 가산처리하고, 이 값에 의해서 전압제어발진기(38)로부터 출력되는 진동형 모터의 진동주파수를 조정해서 속도를 제어한다.

복사기의 감광드럼의 구동에 진동형 모터를 사용하는 경우에 감광드럼 표면의 이동거리, 즉 회전각의 오차가 인쇄의 정밀도에 영향을 준다. 상기 종래의 기술에 있어서, 외활등에 의해서 속도변동이 부여된 경우에 속도편차에 관해서는 도 4A에 표시된 바와 같이, 최종적으로는 속도의 정상오차(△V)를 완전히 제거할 수 있으나, 도 4B에 표시된 바와 같이, 속도를 적분한 위치의 차원의 정상오차(△x)를 제거할 수 없다. 즉, 속도변동에 의해서 발생한 위치변화는 (2점사이를 이동하는 동안에 속도변동이 있으면 속도가 목표속도로 복귀해도 목표위치에 소정의 시간내에 도달할 수 없다.)보정될 수 없다. 결국, 고품질의 인쇄를 행할 수 없다.

좀더 구체적으로, 단색의 복사의 경우에 감광드럼상의 토너화상을 전사위치에서 전사재로 전사할 때 전사재에 대한 규정의 위치에 토너화상이 전사될 수 없다.

또한, 컬러복수의 경우에, 각색(4색)의 토너형상을 담지하는 감광드럼을 병렬로 배치한 때에는 전사재에 대한 토너형상이 다른 위치에 복사되어 색어긋남을 일으킨다.

더욱이, 상기 종래의 기술에 있어서, 비례적분제어는 아날로그방식으로 행하여 짐으로써 고정밀도제어를 할 수 없다.

본 출원의 하나의 목적은 진동형 모터의 고속응답성과 단순한 구성을 이용함으로써 위치의 정상오차를 제거할 수 있는 진동형 액추에이터의 구동장치를 제공하도록 하는 것이다.

본 출원의 하나의 목적은 진동형 모터의 고속응답성을 이용하고 간단한 구성에 의해서 속도 및 위치의 정상오차를 제거할 수 있는 진동형 액추에이터의 구동장치를 제공하도록 하는 것이다.

본 출원의 하나의 목적은 속도 및 위치의 정상오차를 제거하여 피구동체를 구동할 수 있는 진동형 액추에이터를 가진 장치를 제공하도록 하는 것이다.

본 출원의 하나의 목적은 진동형 액추에이터를 구동원으로서 감광드럼 등을 사용해서 구동할 때에 고품질의 화상을 얻을 수 있는 화상형성장치를 제공하도록 하는 것이다.

본 출원의 하나의 목적은 진동체를 진동시키기 위해 전기-기계에너지 변환소자에 주파신호를 인가함으로써 구동력을 얻는 진동형 액추에이터에 있어서, 상기 진동형 액추에이터의 구동상태를 검출하는 검출수단과, 상기 검출수단으로부터 얻은 구동상태와 소정의 상태와의 차이를 연산하는 연산수단과, 상기 연산수단으로부터 얻은 값을 적분하는 제 1적분수단과, 상기 제 1적분수단으로부터 얻은 값을 적분하는 제 2적분수단을 구비하고, 적어도 상기 제 2적분수단으로부터 출력되는 값에 따라서 상기 전기-기계에너지 변환소자에 공급하는 에너지량을 조정하도록 하는 것이다.

본 출원의 하나의 목적은 고속, 고정밀도의 비례적분처리에 의해 진동형 액추에이터의 속도, 가속도, 위치 및 진동상태를 제어할 수 있는 진동형 액추에이터의 구동장치를 제공하도록 하는 것이다.

본 출원의 하나의 목적은 진동체를 진동시키기 위해 전기-기계에너지변환소자에 주파신호를 인가함으로써 구동력을 얻는 진동형 액추에이터의 구동장치에 있어서, 진동형 액추에이터의 구동상태를 검출하는 검출수단과, 상기 검출수단으로부터 얻은 구동상태와 소정의 상태사이의 차이를 연산하는 연산수단과, 제 1타이밍에서, 상기 연산수단으로부터 출력된 값을 적산하는 제 1적산수단과, 제 2타이밍에서 상기 연산수단으로부터 출력된 값을 적산하는 제 2적산수단과, 모든 소정수의 적산동작을 재설정한 적산값과 제 2적산수단을 재설정하는 각 시기의 바로전에 상기 제 2적산수단의 적산값을 유지하는 레지스터와, 소정의 비율에서 상기 제 1적산수단과 상기 레지스터로부터 출력된 값을 가산하는 가산수단을 구비하고, 상기 전기-기계에너지변환소자에 공급하는 에너지량을 상기 가산수단으로부터의 출력에 따라서, 조정하도록 한 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 구성, 효과는 첨부도면과 관련하여 아래의 명세서로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제 1실시예에 있어서의 제어블록도

도 2는 본 발명의 제 1실시예에서 사용하는 화상형성장치의 개략도

도 3은 도 2의 감광드럼의 구동장치의 개략도

도 4A, 4B, 4C 및 4D는 속도편차와 위치편차를 설명하기 위한 그래프

도 5는 종래의 진동형 액추에이터의 제어블록도

도 6는 도 1의 속도차검출기의 회로도

도 7은 도 1의 적분기의 회로도

도 8은 도 1의 펄스발생기의 회로도

도 9는 도 8의 펄스발생기로부터 출력되는 펄스를 표시하는 타이밍차트

도 10은 도 1의 승압수단의 회로도

도 11은 진동형 모터의 주파수와 속도사이의 관계를 표시하는 그래프

도 12는 본 발명의 제 2 내지 제 4실시예에 따른 제어장치의 블록도

도 13은 본 발명의 제 2실시예에서 마이크로컴퓨터의 동작을 표시하는 흐름도

도 14는 본 발명의 제 3실시예에서 마이크로컴퓨터의 동작을 표시하는 흐름도

도 15는 본 발명의 제 4실시예에서 마이크로컴퓨터의 동작을 표시하는 흐름도

도 16은 도 1의 제어장치를 도 2의 화상형성장치에 적용한 제어블록도

도 17은 본 발명의 제 5실시예를 표시하는 블록도

도 18은 도 17의 진동형 액추에이터의 측면도

도 19는 도 18의 압전소자를 표시하는 평면도

도 20은 도 17의 적산수단, 카운터 및 레지스터의 동작을 표시하는 흐름도

도 21은 도 17의 전력증폭수단의 블록도

도 22는 도 17의 4상 펄스발생수단의 블록도

도 23은 도 22의 동작을 표시하는 타이밍차트

도 24는 도 22의 펄스폭설정수단의 블록도

도 25는 도 24의 동작을 표시하는 타이밍차트

도 26은 본 발명의 제 6실시예의 블록도

도 27은 본 발명의 제 7실시예의 블록도

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 속도차검출기 2, 3: 적분기

4: 펄스발생기 5: 승압수단

6, 9: 진동형 모터 7, 8: 로터리엔코더

10: 감광드럼 29: 마이크로컴퓨터

(제 1실시예)

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 컬러화상형성장치의 전체구성을 표시하는 개략도이다. 상기 컬러화상형성장치를 도 2를 참조하여 설명한다.

먼저 리더(reader)부의 구성을 설명한다.

도 2에 있어서, 리더부는 CCD(101), 상기 CCD(101)가 장착되는 기판(311), 프린터처리부(312), 원고대글라스(301), 원고급지장치(302), 원고를 조사하는 광원(303)(304), 광원(303,304)의 광을 집광하고 원고를 향해 광을 보내는 반사갓(305)(306), 미러(307∼309), 원고로부터의 반사광 또는 투영광을 CCD(101)상에 집광하는 렌즈(310), 광원(303,304), 반사갓(305,306) 및 미러(307)를 수용하는 캐리지(314), 미러(308,309)를 수용하는 캐리지(315)와 IPU와 같은 다른 구성요소의 인터페이스부(313)에 의해서 구성되어 있다.

캐리지(314,315)는 각각 속도V, V/2로 CCD(101)의 전기적 주사(주주사)방향에 대해서 수직방향으로 기계적으로 이동함으로써 원고의 전면을 주사(부주사)한다.

원고대글라스상의 원고는 광원(303,304)으로부터의 광을 반사하고, 그 반사광은 CCD(101)로 안내되어 전기신호로 변환된다. 그 전기신호(아날로그화상신호)는 화상처리부(312)에 입력되어 디지털신호로 변환된다. 변환된 디지털신호는 처리된 후 프린터부로 보내져서 화상형성에 사용된다.

다음에 프린터부에 대해서 설명한다.

도 2에 있어서, 프린터부는 M(마젠타)화상형성부(317), C(시안)화상형성부(318), Y(옐로우)화상형성부(319), K(블랙)화상형성부(320)를 구비한다. 각각의 구성은 동일하므로 M화상형성부(317)에 대해서만 설명하고 이외의 화상형성부의 설명은 생략한다.

M화상형성부(317)에 있어서, 화상담지체로서의 감광드럼(342)에 의해 LED어레이(210)로부터의 광에 의해서 그 표면에 잠상이 형성된다. 1차 대전기(321)는 감광드럼(342)의 표면을 소정의 전위로 대전시켜서 잠상형성의 준비를 한다. 현상기(322)는 감광드럼(342)상의 잠상을 현상해서 토너화상을 형성한다. 이 현상기(322)는 현상바이어스를 인가해서 현상하기 위한 슬리이브(345)를 포함한다. 전사대전기(323)는 전사재를 반송하는 무단벨트형상의 전사재반송벨트(333)의 배면으로부터 방전을 행하고, 감광드럼(342)상의 토너화상을 전사재반송벨트(333)상의 기록지 등에 전사한다. 제 1실시예에 있어서, 종래에 사용되는 클리너는 전사효율이 높기 때문에 사용되지 않으므로 배치되어 있지 않다.

다음에 기록용지 등의 상에 화상을 형성하는 수순을 설명한다. 카세트(340, 341)등에 격납된 기록용지등은 픽업롤(339,338)에 의해서 1매씩 픽업되어 급지롤러(336,337)에 의해서 전사재반송벨트(333)상에 공급된다. 급지된 기록지는 흡착대전기(346)에 의해 대전된다. 전사벨트롤러(348)는 전사벨트(333)를 구동하고 또 흡착대전기(346)와 함께 기록지등을 대전시켜서 전사재반송벨트(333)에 기록지등을 흡착시킨다. 선단센서(347)는 전사재반송벨트(333)상의 기록지의 선단을 검지한다. 선단센서의 검출신호는 프린터부로부터 컬러리더부로 보내져서 컬러리더부로부터 프린터부로 비디오신호를 보낼때의 부주사동기신호로서 사용된다.

그 후에, 기록지 등은 전사재반송벨트(333)에 의해 반송되고, 화상형성부(317∼320)에 있어서, M, C, Y, K의 순으로 그 표면에 토너화상이 형성된다. K화상형성부(320)를 통과한 기록지등은 전사재반송벨트(333)로부터의 분리를 용이하게 하기 위하여 제전대전기(349)에 의해 제전된 후 전사재 반송벨트(333)으로부터 분리된다.

분리대전기(350)는 기록지 등이 전사재반송벨트(333)로부터 분리하는 때의 분리방전에 의해서, 화상교란을 방지한다. 분리된 기록지등은 토너의 흡착력을 보충하여 화면교란을 방지하기 위하여 정착전대전기(351,352)에 의해 대전된 후 정착기(334)에 의해 토너화상이 열정착된 후 배지트레이(335)에 배지된다.

여기에서, 감광드럼(342∼345) 및 전사재반송드럼(348)을 회전시키는 구동모터로서 진동형 모터의 일종인 공지의 진동형 모터가 사용되고 있다.

진동형 모터는 예를 들면 진동체를 구성하는 탄성체에 고정되어 있는 전기-기계에너지변환소자로서의 압전소자에 교번신호로서 교류신호를 인가함으로써 탄성체의 표면에 원 또는 타원 운동을 형성시켜서 거기에 가압접촉한 후 접촉체와 상기 진동체를 상대이동시키도록한 것입니다. 진동체를 스테이터로 하고, 접촉체를 로터로한 경우, 로터의 회전중심에 형성한 출력축을 상기 로터와 연결하고 이 출력축으로부터 출력을 끌어내도록 한 타입으로 하고 제 1실시예에서는 출력축을 가진 진동형 액추에이터를 사용하고 있다.

도 3은 감광드럼과 진동형 모터의 접속상태를 표시하는 개략도이다. 도 3에 있어서, 로터리엔코더(8)는 펄스정보로서 진동형 모터(9)의 출력축의 회전각을 출력한다. 감광드럼(10)은 진동형모터(9)의 출력축에 접속되어 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 진동형 모터의 제어를 표시하는 블록도이다. 도 16은 도 1에 표시한 1개의 진동형 모터에 대한 구동장치를 도 2의 화상형성장치에 있어서 복수의 감광드럼과 전사재반송드럼의 구동용으로 사용한때의 구성을 표시하고 있다. 이하 도 1의 각블록에 대해서 설명한다.

도 1에 있어서, 속도차검출기(1)는 진동형 모터(6)의 출력축에 접속되어 있는 로터리엔코더(7)로부터 얻은 펄스정보를 기초로 얻은 구동속도와 속도지령치의 차이를 검출해서 출력한다. 도 6은 속도차검출기의 일예를 표시한다. 도 6에 표시한 속도차검출기는 동기논리회로에 의해 형성되고 D플립-플롭(D flip-flop)(11), (12)을 포함한다. D플립-플롭의 D입력이 하이레벨이고, 출력Q이 로우레벨인 때에 엔코더로부터의 입력펄스의 선단에지로서 검출된다. 이 때에, AND(14)로부터의 출력이 클락의 1주기의 시간동안 하이레벨로 된다.

16비트다운카운터(15)에서는 AND(14)의 출력이 하이레벨인 때, 즉 엔코더의 선단에지로부터 1클락사이클후에 목표속도데이터가 로드된다. 나머지 시간에서는 16비트다운카운트는 카운트다운을 행한다. 목표속도데이터는 목표속도에서 동작하고 있는 때의 엔코더의 펄스의 1주기를 클락에 의해서 카운트한때의 카운트값을 설정한다. 목표속도데이터V는 이하의 식에 의해 구할 수 있다.

V=fc/(N×Ep)-1

여기에서 fc는 클락주파수[㎐], N은 목표회전속도[1/s], Ep는 1회전당의 엔코더의 출력펄스수 [P/R]이다. 예를 들면 목표회전속도 1[1/s]에서 클락의 주파수가 10[㎒], 모터의 1회전에서 2000펄스출력되는 엔코더의 경우 목표속도데이터는 4999로 된다.

16비트 레지스터(16)는 엔코더의 에지가 검출되므로 1클락사이클후에 카운터(15)의 값이 기록된다. 레지스터(16)에 데이터가 기록될 때 카운터(15)에 목표속도는 로드되지 않고, 엔코더에지의 검출 직전에 카운터 값이 기록된다.

레지스터(16)의 출력 는 격납된 값의 반전데이터가 출력된다. 이상과 같은 동작에 의해서 엔코더의 선단에지와 다음의 선단에지사이의 시간을 카운트하고, 레지스터는 다음의 값을 출력하다.

Te×fc-V-1

여기에서 V는 목표속도데이터, Te는 엔코더로부터 출력되는 펄스의 주기[sec], fc는 클락의 주파수 [㎐]이다.

다시 도 1에 따르면, 이상과 같이 검출된 속도차데이터는 제 1적분기(2)에 입력된다. 도 7은 제 1적분기(2)의 내부구성을 표시하는 회로도이다. 제 1실시예의 제어회로에서는 적분기(2)와 적분기(3)의 적분시정수를 조정가능한 제어파라미터로 하고 있다.

도 7에 있어서, 8비트 다운카운터(16')의 캐리출력C은 다운카운터의 값이 0(zero)으로 될 때 하이레벨로 된다. 이때, 적분시정수데이터가 로드되고, 그후 다운카운터를 행한다. 이상의 동작에 의해서 다운카운터(16')는 적분시정수데이터를 주기로한 링카운터를 구성한다.

다운카운터(16')의 캐리출력C은 링카운터의 1주기로 1회클락의 1사이클의 시간동안 하이레벨로 유지하는 신호를 출력한다.

16비트 가산기(17)는 16비트의 입력A와 입력B의 데이터를 가산하고, 가산데이터를 출력S로부터 출력한다. 출력된 데이터는 16비트레지스터(18)에 입력된다.

레지스터(18)에서는, 다운카운터로부터 출력되는 적분시정수의 타이밍에서 데이터가 로드된다. 그 결과 레지스터(18)의 출력Q으로부터 적분시정수에 따른 적분데이터가 출력된다.

또, 제 1실시예에 있어서, 간단히 하기 위해 설명을 생략하나, 전술한 적분기에 있어서 진동형 모터를 구동하기 전에 적분데이터를 초기화하는 회로나 적분결과에 상한값, 하한값을 유지시켜서 적분데이터가 오버플로우하지 않도록 한 구성도 실제에는 필요하게 된다.

다시 도 1에 따르면, 제 2적분기(3)는 제 1적분기(2)와 마찬가지의 내부구성으로 구성되어 있다. 제 2적분기(3)는 제 1적분기(2)에 의해서 적분된 데이터를 제 1적분기(2)와 별도로 설정한 적분시정수에 의해 적분한다.

가산기(37)는 도 7에 표시된 가산기(17)와 마찬가지의 16비트가산기이다. 이 가산기(37)에 의해 속도차데이터를 제 1적분기(2)에서 적분한 데이터와 또 제 1적분기(2)의 데이터를 제 2적분기(3)에서 적분한 데이터가 가산된다. 가산기(37)로부터 출력되는 데이터가 조작량으로 된다.

제 1실시예에서는, 진동형 모터의 속도를 제어하기 위한 조작량으로서 진동형 모터에 부여하는 AC전압의 주파수를 사용하고 있다.

도 11은 진동형 모터에 인가하는 AC전압의 주파수에 대한 진동형 모터의 회전속도의 관계를 표시한다. 도 11과 같이, 진동형 모터의 공진주파수fr에 있어서 회전속도는 피크로 되고 또 공진주파수fr보다도 높은 주파수에서 특성이 스무드하게 변하고, 비교적 제어가 용이하게 행해지기 때문에 통상은 공진주파수fr보다도 높은 주파수영역에서 제어가 행해진다.

다시 도 1에 따르면, 펄스발생기(4)는 가산기(37)로부터 출력되는 주파수에서 소정의 펄스폭을 가진 4상의 펄스신호를 출력한다. 도 8은 펄스발생기(4)의 내부구성을 표시하는 회로도이다.

도 8에 있어서, 16비트다운카운터(19)는 카운터값이 0(zero)일 때 출력C으로부터 하이레벨신호를 출력한다. C출력으로부터 하이레벨신호가 출력되면, 다운카운터(19)의 로드입력LD가 하이레벨로 변화되므로 카운터에 주파수데이터가 로드된다. 그후에, 다운카운터(19)는 다운카운트를 행한다.

이상과 같은 구성에 의해서, 다운카운터(19)의 캐리출력C로부터는 주파수데이터를 1주기로서 클락의 1사이클의 시간동안 하이레벨로 되는 신호가 출력된다.

제 1실시예에 있어서, 주파수데이터는 구동주파수의 주기에 대응하는 값이다. 진동형 모터의 구동교류파의 1주기는 다운카운터(19)의 4주기분에 상당하므로 주파수데이터는 진동형 모터의 구동주파수의 1/4주기분의 값을 설정한다. 다운카운터(19)의 캐리출력C는 2비트의 카운터(20)의 인에이블신호EN으로서 입력된다.

카운터(20)는 카운터(19)의 캐리신호가 출력될때마다 카운트업을 행한다. 카운트값은 0∼3까지의 4상태를 반복한다. 카운터의 출력Q0, Q1은 2비트입력, 4비트입력의 디코더(21)에 입력된다.

입력G이 로우레벨이면, 디코더(21)의 모든 출력Q0∼Q3은 로우레벨로 된다. 입력G이 하이레벨이면, 출력Q0∼Q3은 입력A, B의 조합에 따라서 하이레벨로 된다.

만약 양 입력A, B가 모두 로우레벨이면, 출력Q0는 하이레벨도 변화하고, 만약 입력A가 하이레벨이고, 입력B가 로우레벨이면, 출력Q1은 하이레벨로 변화하고, 만약 입력A가 로우레벨이고 입력B가 하이레벨이면, 출력Q2는 하이레벨로 변화하고, 또 입력A, B가 모두 하이레벨이면 출력Q3는 하이레벨로 변화한다.

이상의 구성에 있어서, 디코더(21)는 다운카운터(19)로부터 출력되는 주파수데이터를 1주기로 하는 캐리출력C이 하이레벨로 되는 때에 Q0∼Q3가 클락사이클의 1주기의 시간동안 순차 하이레벨로 되도록 출력시킨다.

디코더(21)의 출력Q0∼Q3은 RS플립-플롭(22∼25)의 세트입력S에 입력된다.

RS플립-플롭(22∼25)의 출력Q은 각 세트입력S가 하이레벨일 때, 하이레벨로 되고, 그후에 리세트입력R이 하이레벨로 될 때까지 하이레벨로 유지된다. RS플립-플롭(22∼25)의 리세트입력R에는 16비트 다운카운터(26)의 캐리출력C가 입력된다.

이 다운카운터(26)는 펄스폭의 길이를 결정하기 위해 사용되고 있다. RS플립-플롭(22∼25)의 출력Q가 하이레벨로 되는 타이밍, 즉, 다운카운터(19)의 캐리출력C이 하이레벨로 되면 다운카운터(26)의 로드입력LD에 하이레벨신호가 입력된다.

다운카운터(26)의 로드입력LD에 하이레벨신호가 입력된 후에, 다운카운터(26)에는 외부로부터 입력되는 펄스폭데이터가 로드된다. 이 펄스폭 데이터는 고정치 혹은 콘트롤러(도시생략)에 의한 소정의 값이 부여된다.

또, 펄스폭 데이터는 상술한 주파수데이터보다도 작은 값으로 되도록 되어 있다. 상기의 구성에 있어서, 다운카운터(26)는 RS플립-플롭의 어느 하나의 출력Q이 하이레벨로 변화한 후에 이 펄스폭데이터에 따른 시간 경과후에 하이레벨로 변화한다.

이상의 동작에 의해서, 펄스발생기로부터의 출력 A1, A2, B1 및 B2는 주파수데이터의 4배의 주기에서 펄스폭 데이터분의 펄스폭을 가진 펄스로서 출력된다. 도 9는 출력A1, A2, B1, B2를 표시하는 타이밍차트이다. 도 9에 표시된 바와 같이, 펄스A1과 A2, 펄스B1과 B2는 각각 180˚의 위상차를 가진다. 또 펄스A1과 B1의 펄스폭은 펄스A2와 B2와는 90˚의 위상차를 가진다. 펄스발생기로부터 출력되는 4상의 펄스는 도 1의 승압수단(5)에 입력된다.

도 10은 승압수단의 내부구성을 표시하는 회로도이다. 승압수단(5)은 펄스발생기(4)로부터의 신호를 기초로 진동형 모터를 구동하기 위한 2상의 교류파를 생성한다. 2상의 교류파는 동일 주파수이고 전압진폭이 300Vp-p정도로 시간적으로 90˚의 위상차를 가진 신호이다.

도 10에 있어서, 승압수단(5)은 FET(27a, 27b, 27c, 27d)를 구비한다. FET(27a, 27b)는 A상구동신호를 발생하기 위한 것이고, FET(27c, 27d)는 B상구동신호를 발생하기 위한 것이다.

또한, 승압수단(5)은 센터탭을 부착한 변압기(28a, 28b)이다. 도 10에 있어서, 변압기(28a)의 1차쪽의 센터탭전극은 전원전압에 접속되어 있다. 전원전압은 기구내의 스위칭레귤레이터 등에서 발생되는 DC전압이다.

제 1실시예의 화상형성장치는 24V의 전원전압에 사용한다. 1차쪽의 나머지 2개의 전극에는 각각 FET(27a, 27b)의 드레인에 접속되어 있다. 전술한 펄스발생기로부터 출력되는 펄스신호A1에 의해 FET(27a)가 구동되고, 펄스신호A2에 의해서 FET(27b)가 구동된다. 결과로서, 변압기(28a)의 1차쪽에는 센터탭으로부터 다른 2단자에 서로 교류가 흐르게 된다.

변압기(28a)의 2차쪽에는 변압기(28a)의 승압비에 따른 교류신호가 발생한다. 이들이 A상 교류파출력으로 된다. 마찬가지로, B상 교류출력도 생성된다. 도 9에 표시된 바와 같이, 4상의 펄스신호를 FET(27a∼27d)의 게이트신호로서 사용함으로써 도 10의 A 및 B상 교류파출력은 시간적으로 90˚의 위상차를 가진 신호로 된다. 상기 구성에 의해서, 발생된 상의 교류신호는 도 1의 진동형 모터(6)에 입력된다.

진동형 모터(6)는 상술한 바와 같은 원리에 의해서 구동된다. 도 3에 표시한 바와 같이, 진동형 모터(9)의 출력축의 한쪽에는 로터리엔코더(8)가 접속되어 있다. 엔코더(8)로부터 출력되는 회전속도에 따른 펄스신호가 도 1의 속도차 검출기(1)에 입력된다.

이상과 같은 구성에 의해서, 진동형 모터의 회전속도가 일정하게 되도록 한 피트백루프가 형성된다.

제 1실시예에서는 속도차에 대해서 제 1 및 제 2적분기(2,3)의 2개의 적분기를 사용한다. 제 1적분기(2)의 적분값을 가산기(37)에 직접 입력하여 도 4C에 표시된 바와 같이, 목표속도의 정상편차를 제거한다. 제 1적분기(2)의 적분값을 제 2적분기에 의해 적분한 2중적분값을 가산기(37)에 입력하여 도 4D에 표시된 바와 같이 목표위치의 정상편차를 제거한다.

도 2에 표시한 컬러복사기의 각색의 감광드럼 및 전사재반송밸트를 진동형 모터에 의해 구동할 때, 예를 들면 전사재의 선단이 전사위치에서, 감광드럼과의 니프부에 들어가면, 감광드럼에 부하가 부여되어, 속도를 저하시킨다. 결과로서 전사재에 대한 토너화상의 전사위치에도 변화가 발생한다. 여기에서, 이 속도의 저하를 속도차검출기(1)가 검출해서, 제 1적분기(2)에 의해 적분한 값 자체는 검출속도를 속도지령치로 되도록 하나 속도저하에 따른 지연을 보상할 수 없다.

그러나, 제 1적분기(2)의 지령치를 또 제 2적분기(3)에 의해 적분함으로써 얻은 2중적분치는 지연을 보상할 수 있다.

즉, 가산기(37)로부터 펄스발생기(4)로 출력되는 신호는 진동형 모터(6)를 회전시켜 회전각도를 소정의 시간내에 목표회전각도로 하여 위치편차를 제거하고 동시에 속도도, 목표속도로 조정하여 속도편차를 제거한다.

이로 인하여 모든 감광드럼의 속도편차를 제거할 뿐 아니라 감광드럼상에 화상을 형성할 때의 감광드럼의 이동거리의 목표치에 대한 정상오차도 제거할 수 있다.

그러므로, 2개의 적분기를 사용한 제어계를 전자석모터의 속도제어계로서, 구성하는 경우, 폐루프전달특성의 위상지연이 증가하여 계가 불안정하게 되었다.

하지만, 진동형 모터는, 전자석모터와 비교해서 응답이 빠르므로 이러한 문제는 일어나지 않는다. 즉, 중량의 코일을 회전자로 사용하는 전자석모터에 비해서 이와 같은 중량물을 회전자에 사용하지 않는 진동형 모터는 작은 관성력을 가진다. 또한, 전자석모터의 코일은 인덕턴스소자이기 때문에 자계의 발생에 지연을 일으키나 진동형 모터는 전압을 압전소자에 인가하여 발생하는 진동을 구동에 이용하는 것이므로 상기의 응답이 빠르게 된다.

(제 2실시예)

도 12는 본 발명의 제 2실시예를 표시하는 블록도이다.

제 1실시예에 있어서, 제어계의 연산부분을 디지털회로에 의해서 구성하고 있다. 제 2실시예에 있어서 도 12에 표시된 바와 같이 제어계는 마이크로컴퓨터에 의해 실현되어 있다.

제 2실시예에 있어서, 제 1적분동작은 마이크로컴퓨터내부의 메모리A를 사용하여 행하고, 제 2적분동작은 메모리B를 사용하여 행한다. 도 13은 마이크로컴퓨터(29)의 내부동작을 표시하는 흐름도이다. 마이크로컴퓨터의 동작은 도 13을 참조하여 설명한다.

마이크로컴퓨터는 2개의 동작, 즉, 진동형 모터의 기동시의 동작과, 기동후에 속도제어를 행하는 동작을 행한다. 먼저 기동시의 동작에 대해서 설명한다.

스텝 1에서는 외부로부터 진동형 모터의 기동지령을 받아서 구동개시한다.

스텝 2에서는 제 1적분동작을 행할 때의 기억수단으로서 사용하는 마이크로컴퓨터 내부의 메모리A의 값을 0(zero)으로 설정한다.

스텝 3에서는 제 2적분동작을 행할 때의 기억수단으로서 사용하는 마이크로컴퓨터내부의 메모리B의 값에 초기값을 대입한다.

스텝4에서는 스텝3에서 초기화된 메모리B에 설정된 값에 제 2적분수단에 대한 게인K2를 곱한 값을 주파수지령으로서 결정한다. 이 주파수가 기동시에 최초에 진동형 모터에 인가되는 교류전압의 주파수로하고, 이주파수를 최초주파수로 한다. 최초주파수는 진동형 모터를 구동하는 때의 진동모드부근의 주파수이고, 또 그 진동모드에 있어서 공진주파수fr보다도 높은 주파수값을 설정한다. 결정한 펄스지령은 도 12의 펄스발생기(4)에 출력된다.

스텝 5에서는, 구동펄스폭을 지정하고 있다. 이 구동펄스폭은 도 10에서 설명한 FET(27a∼27d)의 게이트단자에 입력하는 펄스의 폭이고 FET나 변압기를 파손하지 않는 범위에서 값을 설정하고 있다. 여기에서 설정한 펄스폭은 진동형 모터가 정지할 때까지 변하지 않도록 유지된다. 결정한 펄스폭은 도 12의 펄스발생기(4)에 출력된다.

스텝 6에서는 진동형 모터에 구동전압을 부여하고 있다. 이 스텝이전에는 게이트회로(도시생략)에 의해 FET(27a∼27d)의 게이트단자에는 펄스가 출력되지 않는다. 스텝 6에 있어서는 게이트단자에 펄스가 출력된다. 스텝 6의 동작은 변압기(28a, 28b)의 일차쪽에 전원의 전압을 부여하도록 행한다.

상기 스텝을 행한 후에 스텝 7에서 구동개시동작이 종료한다.

다음에 제어동작에 대해서 설명하다. 진동형 모터는 타이머차단을 사용하여 일정시간에 진동형 모터에 부여하는 주파수를 변경함으로써 제어된다. 스텝 8에서 타이머차단이 발생한다.

스텝 9에서는 도 12의 속도차검출기(1)로부터 속도차데이터(△V)를 보상한다.

스텝 10에서는 제 1적분동작의 결과가 격납되어 있는 메모리A의 값을 적분하기 위하여 제 2적분동작용의 메모리B의 값에 A+B를 계산해서 대입한다.

스텝 11에서는 제 1적분동작을 행하기 위하여 메모리A에 A+△V를 계산해서 대입한다. 스텝 11에서 메모리A에 대한 계산을 행하기 전에 스텝 10에서 메모리B에 대한 연산을 행하는 것은 제 2적분동작을 전회의 타이머차단에 의해 결정된 제 1적분결과에 의해서 행하기 때문이다.

스텝 12에서는 적분동작의 결과가 격납되어 있는 메모리A, B로부터 구동주파수를 이하의 식에 의해 결정하고 있다.

f=K1×A+K2×B

여기에서 f는 결정된 구동주파수데이터, K1은 제 1적분동작의 결과에 대한 제어게인, K2는 제 2적분동작의 결과에 대한 제어게인이다. 구동주파수결정후에 결정된 값은 도 12의 펄스발생기(4)에 출력된다.

상기 동작을 완료하면, 스텝 13에서 차단동작을 완료하고, 다음의 타이머차단이 발생할 때까지 대기한다. 다음의 타이머차단이 발생하면 스텝 8로 되돌아가서 다시 진동형 모터를 제어한다. 상기 동작을 모터가 정지할 때까지 실행한다.

이러한 구성에 의해, 진동형 모터를 본 발명의 제 1실시예와 마찬가지로 제어하여 제 1실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

(제 3실시예)

도 14는 본 발명의 제 3실시예를 표시하는 흐름도이다. 제 3실시예는 흐름도를 제외하고 본 발명의 제 2실시예와 마찬가지이다. 제 3실시예의 흐름도는 스텝 12에서 구동주파수를 결정함으로써 제 2실시예와 다르므로 스텝 12에 대해서만 설명한다. 스텝 12에 있어서, 구동주파수는 이하의 식을 사용해서 결정한다.

f=K1×A+K2×B+K3×△V

여기서 제 2실시예와 다른 K3×△V부분은 제 2실시예에 있어서 응답특성을 개선하기 위하여 비례요소를 부가한 것이므로 K3은 비례게인이다.

이러한 구성에 의해 진동형 모터를 제어함으로써 제 1 및 제 2실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있고 부가적으로 응답특성도 개선할 수 있다.

(제 4실시예)

도 15는 본 발명의 제 4실시예를 표시하는 흐름도이다. 제어블록은 제 2 및 제 3실시예와 마찬가지로 도 12와 같은 구성에 의해서 행해진다.

제 1 내지 제 3실시예에 있어서, 진동형 모터의 속도는 진동형 모터의 주파수를 제어함으로써 제어된다. 제 4실시예에서는 펄스발생기에 입력하는 펄스폭데이터를 조작함으로써 속도를 제어한다. 제 4실시예의 동작을 도 15를 참조해서 설명한다.

스텝4에서는 스텝3에서 초기화된 메모리B에 설정된 값에 제 2적분수단에 대한 게인K2를 곱한 값을 펄스폭지령으로서 결정한다. 이 펄스폭은 기동시에 최초에 진동형 모터에 인가되는 교류전압의 펄스폭으로 한다. 결정한 펄스지령은 도 12의 펄스발생기(4)에 출력된다.

스텝 5에서는, 구동주파수를 지정하고 있다. 이 구동주파수는 진동형 모터가 목표속도에서 충분하게 구동할 수 있는 주파수를 선택한다. 여기에서 충분하게 구동할 수 있는 주파수는 펄스폭에 큰값을 설정한 때는 목표속도보다 빠르게 회전하고, 펄스폭을 가감함으로써 목표속도에서 회전할 수 있는 주파수를 의미한다. 결정한 주파수는 도 12의 펄스발생기(4)에 출력된다.

스텝 6에서는 진동형 모터에 구동전압을 부여하고 있다. 이 스텝이전에는 게이트회로(도시생략)로부터 FET의 게이트단자에는 펄스가 출력되지 않는다. 스텝 6에 있어서는 게이트단자에 펄스가 출력된다. 스텝 6의 동작은 변압기의 일차쪽에 전원의 전압을 부여하도록 행한다.

다음에 제어동작에 대해서 설명하다. 진동형 모터는 타이머차단을 사용하여 일정시간에 진동형 모터에 부여하는 펄스폭을 변경함으로써 제어된다. 스텝 8에서 타이머차단이 발생한다.

스텝 12에서는 적분동작의 결과가 격납되어 있는 메모리A, B로부터 펄스폭을 이하의 식에 의해 결정하고 있다.

p=K1×A+K2×B

여기에서 p는 결정된 펄스폭데이터, K1은 제 1적분동작의 결과에 대한 제어게인, K2는 제 2적분동작의 결과에 대한 제어게인이다. 구동펄스폭결정후에 결정된 값은 도 12의 펄스발생기(4)에 출력된다.

이러한 구성에 의해 진동형 모터를 상기 언급한 제 1 및 제 2실시예와 마찬가지로 제어될 수 있다. 제 4실시예와 같이 펄스폭을 조작함으로써 진동형 모터를 제어할 때 제 3실시예와 같이 비례항을 고려해서 제어를 행한다.

비록 설명은 생략하였지만, 상기 실시예에서 언급한 바와 같은, 주파수나 펄스폭의 조작 대신에 인가한 2상의 교류전압사이의 위상차를 조작함으로써 진동형 모터의 속도를 제어할 수 있다.

이들 실시예에 있어서 구동회로를 논리회로나 마이크로프로세서를 사용해서 제어하고 있으나, 본 발명을 실현하는 수단은 여기에 한정되지 않고, 본 발명은 적분기를 사용해서 편차를 적분한 값과 그 적분결과를 적분한 값을 사용해서 조작량을 결정할 수 있는 모든 수단을 채용할 수 있다.

진동형 액추에이터의 구동상태를 검출하는 검출수단으로서 속도를 검출할 수 있으나, 진동형 액추에이터의 가속도, 위치, 진동상태를 검출하고, 기준치와의 차이는 제 1적분수단에 의해서 적분해서 구할 수 있다.

(제 5실시예)

도 17은 본 발명의 제 5실시예에 따른 진동형 액추에이터의 구동장치를 표시하는 블록도이다. 도 1의 구동장치를 사용하는 컬러화상형성장치는 도 2에 표시된 모든 구성을 가진다.

도 18은 진동형 액추에이터의 일예인 원환형상 액추에이터를 표시하는 측면도이다. 진동체는 원환형상의 탄성부재(101)의 한쪽면에 전기-기계에너지 변환소자로서 압전소자(103)를 접착함으로써 구성된다. 압전소자(103)가 설치되어 있는 면과 반대의 다른쪽면을 구동면으로 하고, 회전축(출력축)(105)을 가진 로터(102)가 가압수단(도시생략)에 의해 가압접촉되어 있다. 마찰재(104)는 탄성부재(101)의 구동면에 접착되고, 구동면과 로터(102)사이에 삽입되어 있다.

전체 압전소자(103)은 도 19에 표시된 바와 같이 원환형상이고, 그 표면은 복수의 전극으로 분할되어 있다. 이들의 전극은 2개의 구동용 전극그룹(103-a, 103-b)과 1개의 센서전극부(103-c)로 이루어져 있다. 구동전극그룹(103-a), 구동전극그룹(103-b) 및 센서전극부(103-c)는 각각 A상, B상 및 S상이라고 한다.

도 18에 표시한 진동형 액추에이터에 있어서, 시간적 위상차가 90˚인 AC전압을 A 및 B상에 인가하여 탄성부재(101)에 진행성의 진동파를 발생시킨다(탄성부재의 표면에 원 또는 타원운동이 발생한다). 이 마찰력을 탄성부재(101)에 마찰재(104)를 개재하여 가압접촉하고 있는 로터(102)로의 마찰력에 의해 전달함으로써 로터(102)를 회전시킨다.

이와 같이, 진동형 액추에이터는 2개의 AC전압을 인가함으로써 로터(102)와 탄성부재(101)가 상대적으로 회전하게 된다.

도 17에 표시된 진동형 액추에이터의 구동장치는 진동형 액추에이터(9)를 제어하여 그의 구동속도를 일정하게 한다. 로터리엔코더(10)는 진동형 액추에이터(9)의 회전속도를 검출한다. 주기검출카운터(11)는 로터리엔코더로부터 펄스신호의 주기를 검출한다. 감산기(1)는 주기검출카운터(11)에 의해 검출된 진동형 액추에이터의 회전속도에 대응하는 값으로부터 지령수단(도시생략)의 속도지령을 감산한다. 적산수단(2,3)은 감산기(1)로부터의 출력을 적산한다.

카운터(4)는 적산수단(3)에 소정의 타이밍에서 리세트신호를 발생시킨다. 레지스터(5)는 카운터(4)로부터의 Carry 1신호에 따라서 이 리세트신호의 타이밍에서 적산수단(3)의 출력이 리세트되기 직전의 값을 유지한다.

가산기(6)는 적산수단(2)의 적산출력과 레지스터의 출력과 지령수단(도시생략)으로부터의 초기주파수지령을 가산한다. 4상펄스발생수단(7)은 가산기(6)의 출력인 주파수지령과 지령수단(도시생략)으로부터의 펄스폭지령에 의거하여 4상의 펄스를 발생한다. 출력증폭수단(8)은 4상펄스발생수단(7)의 출력에 따라서 0V∼200Vp-p정도의 2상의 AC전압을 출력한다.

도 17의 블록도의 동작은 주기검출카운터(11)에 의해 검출된 진동형 액추에이터(9)의 회전속도가 지령수단(도시생략)으로부터의 지령속도보다 느린 경우에, 주기카운터(11)의 출력이 더 커지므로 감산기(1)의 출력이 양수값으로 된다. 그러면 적산수단(2,3)의 출력도 증가한다. 지령수단(도시생략)으로부터의 초기주파수지령에 적산수단(2,3)의 출력을 가산기(6)에 의해 가산하면, 4상 펄스발생수단(7)에의 지령인 펄스의 주기(주파수지령)은 크게되고, 진동형 액추에이터(9)의 구동주파수는 감소된다. 따라서 구동주파수가 진동형 액추에이터(9)의 공진주파수에 근사하게 되므로 진동형 액추에이터의 회전속도가 상기 지령속도로 증가한다.

도 20은 적산수단(2,3) 및 카운터(4)의 동작을 표시하는 타이밍차트이다. 적산수단(2)의 적산값은 감산기(1)의 출력을 CLK신호의 타이밍에서 적산함으로써 얻는다. 적산수단(3)의 적산값은 CLK2신호의 타이밍에서 적산된다.

카운터(4)는 CLK2신호의 5주기에서 1회의 Carry 1신호를 출력한다. Carry 1신호가 하이레벨일 때 CLK2신호의 선단에지에서 적산수단(3)은 리세트되고, 리세트직전의 적산값이 레지스터(5)에 유지된다.

도 21은 전력증폭수단(8)의 예를 표시한 블록도이다.

MOSFET드라이버(21)는 MOSFET를 기동시킨다. 예를 들면 PAO가 로우레벨이면, MOSFET드라이버(21)는 MOS2를 ON으로하고, MOS1를 OFF로 하고, PAO가 하이레벨이면 MOS1을 ON으로 하고 MOS2를 OFF로한다. MOSFET드라이버(21)는 변압기(T1), (T2)를 사용하여 구동전압을 승압시키고, 코일(L1),(L2)을 개재하여 진동형 액추에이터(9)에 고압의 AC전압을 공급하고 있다. 코일(L1),(L2)은 진동형 액추에이터의 등가용량과 매치시킨다.

통상, 진동형 액추에이터(9)는 진동체(101)의 공진주파수보다 높은 영역에서 구동된다. 이 주파수는 구동주파수영역내에서 매치된다. 예를 들면, 공진주파수보다 높고, 반공진주파수보다 낮은 주파수에 이 주파수가 매치되고, 진동자의 진동모드의 차수가 주구동모드의 주파수범위내에 설정되어 있다.

도 22는 4상 펄스발생수단(7)의 구성을 표시하는 블록도이다. 펄스발생기(12)는 주파수지령에 의거하여 4상의 고정펄스폭의 신호를 발생한다. 펄스폭설정수단(13)(14)은 펄스폭지령에 의거하여 펄스발생기(12)로부터의 Φ0∼Φ3의 고정펄스폭의 신호의 펄스폭의 변경을 행한다.

도 23은 도 22의 각부의 파형의 예를 표시하는 타이밍차트이다. 도 23에서 명백한 바와 같이, Φ0∼Φ3은 효율 25%의 펄스가 출력되므로 PA0, PA1은 효율 25%로부터 변경된 펄스가 출력되어 있다.

도 24는 펄스폭설정수단(13)의 회로예를 표시하는 회로도이다. 이 회로폭설정수단(13)은 다운카운터(15), NOR소자(16), NOT소자(17),(22), D플립-플롭(18) 및 AND소자(19),(20)을 구비한다.

펄스폭지령은 Load신호가 하이레벨일 때 CLK신호의 선단에지에서 다운카운터(15)에 로드된다. 이 카운터 값은 Load신호가 로우레벨일 때 CLK신호의 선단에지에서 한 개씩 감산된다. Carry 2신호는 카운터의 값이 0(zero)으로 될 때 하이레벨로 되고 NOT소자(22)에 의해 반전되어 D플립-플롭(18)을 리세트한다.

도 25는 각부의 파형의 예를 표시하는 타이밍차트이다. 도 23의 예와 다르게 Φ0, Φ2는 효율 37.5%를 가진다. PA0신호의 펄스폭은 Carry 2신호에 의해 제한되고, Φ0의 펄스폭은 변경된다.

제 5실시예에 있어서, 진동형 액추에이터(9)의 회전속도는 그 구동주파수를 변경함으로써 제어된다. 그러나 회전속도가 더큰 구동전압에 따라서 빨라지므로 구동주파수와 마찬가지로 회전속도도 구동전압을 크게 제어함으로써 제어될 수 있다. 또한 회전속도는 PA와 PB사이의 위상차이를 제어함으로써 제어될 수 있다.

상기 언급한 바와 같이, 도 20은 적산수단(2),(3) 및 레지스터(5)의 동작을 표시하는 타이밍차트이다. 적산수단(2)은 CLK신호의 타이밍에서 감산기(1)의 출력을 적산하고, 적산수단(3)은 CLK2신호의 타이밍에서 감산기(1)의 출력을 적산한다. 적산수단(3)은 CLK2신호의 5펄스마다 일정한 주기에서 리세트되고, 리세트직전의 값이 레지스터(5)에 설정된다. 이에 의해 감산기(1)의 출력을 4회적산하여 레지스터(5)에 적산치가 설정되므로, 감산기(1)의 출력이 변화되지 않으면 그 값을 4배한 값이 레지스터(5)에 설정된다.

즉, 가산기(6)에 의해, 적산수단(2)과 레지스터(5)의 값을 가산해서 초기주파수지령에 가산함으로써 속도의 비례적분제어가 가능하게 된다.

또, 제 5실시예에서는 컬러화상형성장치의 감광드럼구동에 진동형 액추에이터(9)를 적용한다. 그러나 이 진동형 액추에이터(9)는 프린터의 프린트헤드캐리지의 왕복동작이나, 하드디스크의 자기디스크헤드의 구동이나 카메라의 팬헤드의 구동등에도 적용할 수 있다.

부가적으로, 도 17의 제어회로는 각 감광드럼에 설치되어 있다.

제 5실시예에 있어서, 진동형 액추에이터의 속도는 구동주파수를 변화함으로써 변화된다. 공지된 바와 같이, 속도는 높은 구동전압이 대해서는 빨라지고, A 및 B상 사이의 위상차이가 0에 근접할 때 늦어진다. 따라서 이들 파라미터도 주파수 대신에 변화시킬 수 있다.

(제 6실시예)

도 26은 본 발명의 제 6실시예에 따른 진동형 액추에이터의 제어장치를 표시하는 블록도이다. 진동형 액추에이터의 진동진폭은 지령수단(도시생략)으로부터의 진폭지령과 일치하도록 제어된다.

도 26에 있어서, 진폭검출수단(23)은 진동형 액추에이터(9)의 진동을 검출하기 위한 센서전극(S상)으로부터의 신호에 의거하여 진폭을 검출한다. A/D변환수단(24)은 진폭검출수단(23)의 출력전압을 A/D변환한다.

제 6실시예의 동작을 설명한다.

A/D변환수단(24)에 의해 검출된 진동형 액추에이터(9)의 진동진폭이 지령수단(도시생략)으로부터의 진폭지령보다 작은 경우, A/D변환수단(24)의 출력이 작아지고, 감산기(1)의 출력은 양수값으로 된다. 그러면 적산수단(2),(3)의 출력도 커진다. 지령수단(도시생략)으로부터의 초기주파수지령에 적산수단(2),(3)의 출력을 가산기(6)에 의해 가산하면, 4상 펄스발생수단(7)으로의 지령인 펄스의 주기(주파수지령)는 커지고, 진동형 액추에이터(9)의 구동주파수는 낮아진다. 따라서, 구동주파수가 진동형 액추에이터(9)의 공진주파수에 근사하게 되므로 진동형 액추에이터(9)의 회전속도가 진폭지령으로 증가된다.

(제 7실시예)

도 27은 본 발명의 제 7실시예에 따른 진동형 액추에이터의 제어장치를 표시하는 블록도이다. 제 6실시예에 있어서, 구동주파수가 변화하여 진동진폭을 변화시키나, 제 7실시예에서는 구동전압의 진폭을 변화시킨다.

제 7실시예의 4상 펄스발생수단(7)은 가산기(6)의 출력으로부터의 구동주파수지령에 의해서 결정되고, 지령수단(도시생략)으로부터의 펄스폭지령을 받는다. 제 7실시예에 있어서, A상 펄스발생수단(7)은 가산기(6)으로부터 펄스폭지령을 받는다. 가산기(6)의 출력이 음수이면 리미트수단(60)은 0을 출력하고, 또 양수이면, 리미트수단(60)은 양수출력을 직접 출력한다.

다음에 제 7실시예의 동작을 설명한다. A/D변환수단(24)에 의해 검출된 진동형 액추에이터(9)의 진동진폭이 지령수단(도시생략)으로부터의 진폭지령보다 큰 경우, A/D변환수단(24)의 출력이 커지고, 감산기(1)의 출력은 음의 값으로 된다. 그러면, 적산수단(2),(3)의 출력도 감소한다. 적산수단(2),(3)의 출력을 가산기(6)에 의해 가산하면, 4상펄스수단(7)으로의 펄스폭지령은 감소하고, 전력증폭수단(8)의 출력전압도 감소한다. 따라서, 진동형 액추에이터(9)의 진폭이 진폭지령에 근사하도록 감소한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 진동형 액추에이터의 구동을 행할 때 구동상태검출수단으로부터 얻은 편차데이터를 적분하는 제 1적분수단과 상기 제 1적분수단으로부터 얻은 값을 적분하는 제 2적분수단을 사용해서 제어를 행하므로 편차데이터의 정상오차뿐아니라 편차데이터를 적분한 것의 정상오차도 제거할 수 있다.

또 본 발명은 1개 또는 복수의 피구동체의 속도를 목표속도로 제한하는 동시에 피구동체의 이동지연을 피드백할 수 있다.

또 본 발명은 화상담지체로서 감광드럼을 사용하고, 예를 들면 컬러복사기 등의 화상형성장치에 있어서, 외부로부터의 부하 또는 부하의 변동에 의해 감광드럼의 회전속도가 변동해도 감광드럼의 속도를 맞출수 있는 동시에 전사재에 대한 인쇄위치를 전부 맞추는 것이 가능하므로 고품질의 화상을 얻을 수 있다.

또 본 발명은 진동형 액추에이터의 구동장치를 디지털회로에 의해 비례적분제어의 파라미터를 유연하게 설정할 수 있으므로 CPU에서 연산하는 일없이 진동형 액추에이터의 속도, 가속도, 위치, 진동상태 등을 고속으로 또한 고정밀도로 제어할 수 있다.

Claims

진동체에 진동을 발생시키기 위해 전기-기계에너지변환 소자에 주파신호를 인가함으로써 구동력을 얻는 진동형 액추에이터의 구동장치에 있어서,

상기 진동형 액추에이터의 구동상태를 검출하는 검출수단과;

상기 검출수단으로부터 얻은 구동상태와 소정의 상태 사이의 차이에 대응하는 값을 연산하는 연산수단과;

상기 연산수단에 의해 연산된 값을 적분하는 제 1적분수단과;

상기 제 1적분수단으로부터 얻는 값을 적분하는 제 2적분수단과;

적어도 상기 제 2적분수단으로부터 얻은 값에 따라서 전기-기계에너지변화소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 조정회로를 구비한 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 장치는 상기 제 1적분수단으로부터 얻은 값과 상기 제 2적분수단으로부터 얻은 값을 가산하는 가산수단을 더 구비하고, 상기 조정회로는 상기 가산수단의 출력에 따라서 전기-기계에너지변환소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 장치는 상기 연산수단으로부터 얻은 값에 대해 비례요소를 연산하는 비례수단과; 상기 제 1적분수단으로부터 얻은 값과, 상기 제 2적분수단으로부터 얻은 값과, 상기 비례수단으로부터 얻은 값을 가산하는 가산수단을 더 구비하고, 상기 조정회로는 상기 가산수단의 출력에 따라서 전기-기계에너지변환소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 진동형 액추에이터의 속도, 가속도, 위치 및 진동상태중의 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 주파신호의 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 주파신호의 전압진폭을 변경하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 복수의 주파신호의 상을 변경하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
진동체에 진동을 발생시키기 위해 전기-기계에너지변환 소자에 주파신호를 인가함으로써 구동력을 얻는 진동형 액추에이터를 가지고 상기 액추에이터에 의해 피구동체를 구동하는 기구에 있어서,

상기 진동형 액추에이터의 구동상태를 검출하는 검출수단과;

상기 검출수단으로부터 얻은 구동상태와 소정의 상태 사이의 차이에 대응하는 값을 연산하는 연산수단과;

상기 연산수단에 의해 연산된 값을 적분하는 제 1적분수단과;

상기 제 1적분수단으로부터 얻는 값을 적분하는 제 2적분수단과;

적어도 상기 제 2적분수단으로부터 얻은 값에 따라서 전기-기계에너지변화소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 조정회로를 구비한 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터를 사용한 기구.
제 8항에 있어서, 상기 기구는 상기 제 1적분수단으로부터 얻은 값과 상기 제 2적분수단으로부터 얻은 값을 가산하는 가산수단을 더 구비하고, 상기 조정회로는 상기 가산수단의 출력에 따라서 전기-기계에너지변환소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터를 사용한 기구.
제 8항에 있어서, 상기 기구는 상기 연산수단으로부터 얻은 값에 대해 비례요소를 연산하는 비례수단과; 상기 제 1적분수단으로부터 얻은 값과, 상기 제 2적분수단으로부터 얻은 값과, 상기 비례수단으로부터 얻은 값을 가산하는 가산수단을 더 구비하고, 상기 조정회로는 상기 가산수단의 출력에 따라서 전기-기계에너지변환소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터를 사용한 기구.
제 8항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 진동형 액추에이터의 속도, 가속도, 위치 및 진동상태중의 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터를 사용한 기구.
제 8항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 주파신호의 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터를 사용한 기구.
제 8항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 주파신호의 전압진폭을 변경하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터를 사용한 기구.
제 8항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 복수의 주파신호의 상을 변경하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터를 사용한 기구.
진동체에 진동을 발생시키기 위해 전기-기계에너지변환 소자에 주파신호를 인가함으로써 구동력을 얻는 진동형 액추에이터를 구동원으로서 사용하는 화상형성장치에 있어서,

상기 진동형 액추에이터의 구동상태를 검출하는 검출수단을 가진 구동제어회로부와;

상기 검출수단으로부터 얻은 구동상태와 소정의 상태 사이의 차이에 대응하는 값을 연산하는 연산수단과;

상기 연산수단에 의해 연산된 값을 적분하는 제 1적분수단과;

상기 제 1적분수단으로부터 얻는 값을 적분하는 제 2적분수단과;

적어도 상기 제 2적분수단으로부터 얻은 값에 따라서 전기-기계에너지변화소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 조정회로를 구비한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 15항에 있어서, 상기 장치는 상기 제 1적분수단으로부터 얻은 값과 상기 제 2적분수단으로부터 얻은 값을 가산하는 가산수단을 더 구비하고, 상기 조정회로는 상기 가산수단의 출력에 따라서 전기-기계에너지변환소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 15항에 있어서, 상기 장치는 상기 연산수단으로부터 얻은 값에 대해 비례요소를 연산하는 비례수단과; 상기 제 1적분수단으로부터 얻은 값과, 상기 제 2적분수단으로부터 얻은 값과, 상기 비례수단으로부터 얻은 값을 가산하는 가산수단을 더 구비하고, 상기 조정회로는 상기 가산수단의 출력에 따라서 전기-기계에너지변환소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 15항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 진동형 액추에이터의 속도, 가속도, 위치 및 진동상태중의 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 15항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 주파신호의 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 15항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 주파신호의 전압진폭을 변경하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 15항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 복수의 주파신호의 상을 변경하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 15항에 있어서, 복수의 진동형 액추에이터와;

상기 각 액추에이터에 대한 구동제어회로부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
진동체에 진동을 발생시키기 위해 전기-기계에너지변환소자에 주파신호를 인가함으로써 구동력을 얻는 진동형 액추에이터의 구동장치에 있어서,

상기 진동형 액추에이터의 구동상태를 검출하는 검출수단과;

상기 검출수단으로부터 얻는 구동상태와 소정의 상태 사이의 차이를 연산하는 연산수단과;

상기 연산수단의 출력값을 제 1타이밍에서 적산하는 제 1적산수단과;

상기 연산수단의 출력값을 제 2타이밍에서 적산하고, 소정회수 적산할때마다 적산값이 리세트되는 제 2적산수단과;

상기 제 2적산수단이 리세트될때마다 리세트직전의 상기 제 2적산수단의 적산값을 유지하는 레지스터와;

상기 제 1적산수단 및 상기 레지스터로부터 출력되는 값을 가산하는 가산수단과;

상기 가산수단으로부터의 출력에 따라서 전기-기계에너지변환소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 조정회로를 구비한 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 23항에 있어서, 상기 가산수단은 상기 제 1적산수단 및 상기 레지스터로부터 출력되는 값을 소정의 비에서 가산하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 23항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 진동형 액추에이터의 속도, 가속도, 위치 및 진동상태중의 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 23항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 주파신호의 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 23항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 주파신호의 전압진폭 또는 전압진폭을 변경할 수 있는 값을 변경하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
제 23항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 복수의 주파신호의 위상차이를 변경하는 것을 특징으로 하는 진동형 액추에이터의 구동장치.
진동체에 진동을 발생시키기 위해 전기-기계에너지변환소자에 주파신호를 인가함으로써 구동력을 얻는 진동형 액추에이터를 구동원으로서 사용하는 화상형성장치에 있어서,

상기 진동형 액추에이터의 구동상태를 검출하는 검출수단을 가진 구동제어회로부와;

상기 검출수단으로부터 얻은 구동상태와 소정의 상태 사이의 차이을 연산하는 연산수단과;

상기 연산수단의 출력값을 제 1타이밍에서 적산하는 제 1적산수단과;

상기 연산수단의 출력값을 제 2타이밍에서 적산하고, 소정회수 적산할때마다 적산값이 리세트되는 제 2적산수단과;

상기 제 2적산수단이 리세트될때마다 리세트직전의 상기 제 2적산수단의 적산값을 유지하는 레지스터와;

상기 제 1적산수단 및 상기 레지스터로부터 출력되는 값을 가산하는 가산수단과;

상기 가산수단으로부터의 출력에 따라서 전기-기계에너지변환소자에 공급하는 에너지량을 조정하는 조정회로를 구비한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 29항에 있어서, 상기 가산수단은 상기 제 1적산수단 및 상기 레지스터로부터 출력되는 값을 소정의 비에서 가산하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 29항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 진동형 액추에이터의 속도, 가속도, 위치 및 진동상태중의 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 29항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 주파신호의 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 29항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 주파신호의 전압진폭 또는 전압진폭을 변경할 수 있는 값을 변경하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 29항에 있어서, 상기 조정회로는 전기-기계에너지변환소자에 인가된 복수의 주파신호의 위상차이를 변경하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 29항에 있어서, 복수의 진동형 액추에이터와;

상기 각 액추에이터에 대한 구동제어회로부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.