KR100387155B1 - 프린터용 벨트구동 제어회로 - Google Patents

프린터용 벨트구동 제어회로 Download PDF

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KR100387155B1 KR10-2001-0001415A KR20010001415A KR100387155B1 KR 100387155 B1 KR100387155 B1 KR 100387155B1 KR 20010001415 A KR20010001415 A KR 20010001415A KR 100387155 B1 KR100387155 B1 KR 100387155B1
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Abstract

감광 벨트의 속도를 정밀하게 제어하기 위하여,
본 발명의 프린터용 벨트구동 제어회로는, 드라이브 롤러 (10) 에 부착되어 있는 드라이브 롤러 인코더 (11) 와 벨트 모터 (6) 에 부착되어 있는 모터 인코더의 출력신호를 카운트하는 인코더 카운트 회로 (4), CPU (1) 에 의해 총괄제어되어 인코더 카운트 회로 (4) 의 출력신호에 기초하여 벨트 모터 (6) 의 회전속도정보를 출력하는 서보 제어기 (2), 및 서보 제어기 (2) 의 출력정보를 벨트 모터를 직접 구동하는 H-브릿지 드라이버 회로 (5) 에 맞도록 변환하는 모터 구동신호 생성회로 (3) 를 포함한다.

Description

프린터용 벨트구동 제어회로{PRINTER BELT DRIVE CONTROL CIRCUIT}
본 발명은 프린터용 벨트구동 제어회로에 관한 것으로서, 특히 컬러 전자사진식 프린터용 벨트구동 제어회로에 관한 것이다.
이하 종래의 프린터용 벨트구동 제어회로를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 6 은 제 1 종래예 (일본 특개평 03-133670 호) 의 프린터용 벨트구동 제어회로의 개략 단면도이다. 도 6 의 프린터용 벨트구동 제어회로는 회전 드럼 (225a, 225b), 회전 드럼 (225a, 225b) 간에 괘도를 이루는 감광체 벨트 (221), 및 감광체 벨트 (221) 의 이송 속도를 제어하기 위해 풀리 (pulley) 에 배치된 인코더 (223) 와, 회전 드럼 (226a, 226b), 회전 드럼 (226a, 226b) 간에 괘도를 이루는 용지운송 벨트 (222), 및 용지운송 벨트 (222) 의 이송 속도를 제어하기 위해 풀리에 배치된 인코더 (224) 를 포함한다.
이러한 구성에서 1 회의 컬러 프린팅 공정은 현상제의 색수 만큼 반복되는 노광, 현상, 및 트랜스퍼 사이클을 포함하고 있고, 각 컬러 화상의 중합 (overlap) 이 매우 어려웠다. 특히, 감광체 벨트 (221) 를 이송시키는 회전 드럼 (225a, 225b) 또는 용지운송 벨트 (222) 를 이송시키는 회전 드럼 (226a, 226b) 또는 인코더 (223, 224) 의 풀리에 편심 (eccentricity) 이 있는 경우에는, 각 컬러 화상이 이상적인 화상 위치에서 벗어나, 컬러 화상의 중합 불량이 발생하였다.
또한, 화상 선단부 검출 센서 (미도시) 로부터 용지 (미도시) 의 선단부 검출신호를 수신하여, 레이저 광 발진기 (미도시) 로부터의 레이저 광 발진에 의해 화상 데이터 기입이 개시된다고 가정하고, 용지의 선단부가 화상 선단부 검출위치 (B) 로부터의 트랜스퍼 위치 (A) 에 도달하는데 필요한 시간 (t1) 과 감광체 벨트 (221) 의 기입 선단이 기입 위치 (C) 로부터 트랜스퍼 위치 (A) 에 도달하는데 필요한 시간 (t2) 이 동일하다고 가정하면, 노광된 화상을 현상시킨 화상은 용지 선단으로부터 시작하여 용지로 트랜스퍼 되게 된다.
t1= x1/v1, t2= x2/v2
따라서,
x1/v1= x2/v2
여기서, v1은 인코더 (223) 에 의해 검출된 감광체 벨트 (221) 의 이송 속도, v2는 인코더 (224) 에 의해 검출된 용지운송 벨트 (222) 의 이송속도, x1은 기입 위치 (C) 로부터 트랜스퍼 위치 (A) 까지의 감광체 벨트 (221) 의 이송거리, x2는 화상 선단부 검출위치 (B) 로부터 트랜스퍼 위치 (A) 까지의 용지운송 벨트 (222) 의 이송 거리이다.
감광체 벨트 (221) 의 이송속도 (v1) 와 용지운송 벨트 (222) 의 이송속도 (v2) 가 다르면, 트랜스퍼 위치 (A) 에서의 감광체 벨트 (221) 와 용지와의 사이의 슬립이 발생하므로, v1= v2라 가정한다.
따라서, 감광체 벨트 (221) 의 이송속도 (v1) 와 용지운송 벨트 (222) 의 이송속도 (v2) 는 인코더 (223, 224) 에 의해 일정치로 유지되고, 감광체 벨트 (221)의 이송 거리 (x1) 및 용지운송 벨트 (222) 의 이송 거리 (x2) 도 일정치로 유지되면, 각 노광, 현상, 및 트랜스퍼의 사이클 에서의 화상은 완전하게 일치한다.
그러나, 회전 드럼 (225a, 225b, 226a, 226b) 중 어느 하나라도 편심이 있으면 (도 6 의 일점 쇄선 참조), 감광체 벨트 (221) 의 이송 거리 (x1) 및 용지운송 벨트 (222) 의 이송거리 (x2) 가 각 컬러 화상의 노광, 현상, 및 트랜스퍼 사이클에서 변화하기 때문에, 시간 t1과 시간 t2가 일치하지 않아 다른 컬러 화상들의 중합 불량이 발생하게 된다.
또한, 인코더 (223, 224) 의 풀리에 편심이 있는 경우에도 동일한 컬러 화상의 중합 불량이 발생한다.
도 7 및 도 8 은 제 2 종래예를 나타낸 회로도 및 서보 블록도이다.
벨트 모터 (6) 에는 모터 인코더 (7) 만이 설치되고, 모터 속도 정보의 피드백에 의해 벨트가 제어되는데, 기어 등의 구동전달수단에 존재하는 치차의 흔들림 또는 강성 (剛性) 성분등에 대하여는 고려하지 않아, 드라이브 롤러를 통하여 벨트를 정속회전 시키기 위해서, 안정된 벨트 제어시스템을 구축하는 것이 곤란하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 정속으로 벨트를 회전시킬 수 있는 벨트구동 제어회로를 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 블록도.
도 2 는 벨트 구동 블록 주위의 외부 부하 구성을 나타낸 도면.
도 3 은 본 발명을 상세하게 설명한 서보 블록도.
도 4 는 본 발명을 상세하게 설명한 서보 블록도.
도 5 는 본 발명을 상세하게 설명한 서보 블록도.
도 6 은 제 1 종래예의 개략 측면도.
도 7 은 제 2 종래예의 회로도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : CPU 2 : 서보 제어기
3 : 모터 구동신호 생성회로 4 : 인코더 카운트 회로
6 : 벨트 모터 7 : 모터 인코더
8 : 벨트 구동제어회로 10 : 드라이브 롤러
11 : 드라이브 롤러 인코더 12 : 벨트
본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린터용 벨트구동 제어회로에서는, 제어대상이 되는 벨트를 구동하는 드라이브 롤러에 부착된 인코더 및 인코더로부터의 출력신호에 따라 드라이브 롤러를 일정하게 구동시키도록 모터의 회전속도를 제어하는 서보 회로를 포함한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린터용 벨트구동 제어회로에서는, 제어 대상의 벨트를 구동하는 드라이브 롤러에 부착되어 있는 제 1 인코더, 드라이브 롤러를 구동하는 모터의 주축에 부착되어 있는 제 2 인코더, 및 제 1 인코더 및 제 2 인코더의 출력신호에 따라 드라이브 롤러를 일정하게 구동시키도록 모터의 회전속도를 제어하는 서보 회로를 포함한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 프린터용 벨트구동 제어회로에는, 드라이브 롤러 (10) 에 부착되어 있는 드라이브 롤러 인코더 (11) 와 벨트 모터 (6) 에 부착되어 있는 모터 인코더로부터의 출력신호를 카운트하는 인코더 카운트 회로 (4), CPU (1) 에 의해 총괄 제어되어 인코더 카운트 회로 (4) 의 출력신호에 따라 벨트 모터 (6) 의 회전속도정보를 출력하는 서보 제어기 (2), 및 서보 제어기 (2) 의 출력정보를 벨트 모터 (6) 를 직접 구동하는 H-브릿지 드라이버 회로 (5) 에 적당한 형태로 변환하는 모터 구동신호 생성회로 (3) 를 포함하도록 구성된다.
본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 서보 제어기 (2) 는, 벨트 (12) 를 구동하는데 사용되는 제어 알고리즘이 프로그래밍되어 있고, 소프트웨어 서보 방식으로 제어하기 위한 연산식을 저장한 내부 ROM, 및 서보 연산에 사용하는 서보 정수와 서보 파라미터가 저장되어 있어, 필요에 따라 저장 정보가 독출되어, 그 내용이 연산식에 대입되는 내부 레지스터를 포함한다.
본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 벨트구동 제어회로 (8) 는 폐루프 (closed-loop) 제어 된다.
본 발명의 제 6 실시예에 따르면, 벨트구동 제어회로 (8) 는 소프트웨어 서보 제어를 이용하여 폐루프 제어된다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 블록도이다. 벨트구동 제어회로 (8) 는 서보 제어기 (2), 모터 구동신호 생성회로 (3), H-브릿지 드라이버 회로 (5), 및 인코더 카운트 회로 (4) 로 구성된다. 또한, 컬러 전자사진식 프린터용 벨트구동 유닛은, 벨트 모터 (6), 벨트 모터의 구동력을 전송하는 기어 (9), 기어 (9) 를 통하여 구동력이 전달되는 드라이브 롤러 (10), 및 드라이브 롤러 (10) 가 회전함에 따라 회전하는 벨트 (12) 를 구비한다. 제어대상이 되는 벨트의 속도정보를 피드백하기 위하여, 벨트 모터 (6) 에는 모터 인코더 (7), 드라이브 롤러 (10) 에는 드라이브 롤러 인코더가 각각 설치된다.
서보 제어기 (2) 는, 본 발명의 벨트구동 제어회로 (8) 를 제어하며, 내부 ROM 을 구비하는데, 내부 ROM 에는 벨트 구동을 위한 제어방식의 알고리즘이 프로그래밍 되어 있고, 소위 소프트웨어 서보 방식으로 제어하기 위한 연산식 등이 저장되어 있다. 또한, 서보 제어기 (2) 는 내부 레지스터 (미도시) 을 구비하는데, 내부 레지스트 (미도시) 에는, 서보 제어기 (2) 에 의해 서보 연산하는 경우에 사용되는 서보 정수와 서보 파라미터가 저장되어 있어, 필요에 따라 서보 제어기 (2) 로부터 독출되어 연산식에 대입된다. 모터 구동신호 생성회로 (3) 는 서보 제어기 (2) 로부터 출력되는 연산결과를 벨트구동 모터로의 구동 신호로 변환한다. H-브릿지 드라이버 회로 (5) 는, 모터 구동신호 생성회로 (4) 로부터 출력되는 모터 구동신호를 모터 구동전압으로 변환하는 드라이버 IC 등으로 구성된다. 인코더 카운트 회로 (4) 는, 벨트 모터 (6) 로부터 피드백 되는 모터 인코더 (7) 의 속도정보 및 드라이브 롤러 (10) 로부터 피드백되는 드라이브 롤러 인코더 (11) 의 속도정보를 계측하여, 그 계측결과를 서보 제어기(2) 로 출력한다.
전술한 바와 같이, 벨트구동 제어회로 (8) 는 벨트 모터 제어시스템을 폐루프 구성으로 하여, 벨트 모터를 정속 회전시키는 제어를 수행한다.
다음, 그 동작에 관하여 설명한다.
도 2 는 전자사진식 프린터에 있어서 벨트구동 블록 주변의 외부 부하구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제어대상이 되는 벨트 구동블록은 프린트 시퀀스가 실행될 때에, 현상 롤러 (1∼4) 및 트랜스퍼 롤러 (107) 등의 외부 부하가 벨트 (108) 로 압접 (pressed contact) 되는 구성으로 되어 있다. 벨트 (108) 는 벨트 모터 (미도시) 의 구동력이 기어를 통하여 드라이브 롤러 (100) 로 전송되어 회전된다. 벨트 (108) 는 벨트의 구불구불함을 보정하는 스티어링 롤러 (105), 트랜스퍼 롤러 (107) 에 대향하여 벨트 (108) 를 통하여 대상의 위치에 배치되는 백업 롤러 (106) 등에 의해 유지되어 정속 회전하는 구성으로 되어 있다. 이러한 벨트구동 블록 주변의 외부 부하가 더해져도, 본 발명의 컬러 전자사진식 프린터용 벨트구동 제어회로를 사용하여 안정하게 벨트를 정속회전하는 것이 가능하며, 도 1 을 참조하여 이하 그 기능을 설명한다.
본 벨트구동 제어회로의 상부 노드의 CPU (1) 는, 전자사진식 프린터의 프린트 시퀀스 전체를 총괄하여 제어한다. CPU (1) 는 오퍼레이터에 의하여 오퍼레이션 패널 등을 통하여 프린트 요청을 수신하여, 전자사진식 프린터를 구성하는 유닛에 대하여 각각 구동제어명령을 송신한다. 서보 제어기 (2) 는 CPU (1) 로부터 모터 회전명령을 수신한다.
서보 제어기 (2) 는 벨트 회전명령을 수신하여 미리 내부에 프로그램된 서보 연산식을 실행하여 모터 구동신호 생성회로 (3) 에 대하여 벨트회전 속도정보를 출력한다. 서보 제어기 (2) 는 최적화된 서보 정수와 서보 파라미터를 내부 레지스터로부터 독출하여, 상기 서보 연산식에 대입하여 해당 서보 연산식을 실행한다.
다음, 모터 구동신호 생성회로 (3) 는 서보 제어기 (2) 로부터 수신한 회전속도의 정보를 H-브릿지로 구성되는 드라이버 회로 (5) 를 구동하기 위한 신호로 변환시켜 출력한다.
H-브릿지 드라이버 회로 (5) 는 수신된 구동신호를 모터 구동전압으로 변환하여 벨트 모터 (6) 로 출력함으로서, 벨트 모터 (7) 는 회전운동을 개시한다.
드라이브 롤러 (10) 의 회전속도는 드라이브 롤러 인코더 (11) 에 의해 속도정보로서 검출되어 인코더 카운트 회로 (4) 에 의해 디지탈 정보로 변환된 후, 서보 제어기 (2) 로 피드백 된다.
서보 제어기 (2) 는 피드백 된 드라이브 롤러 (10) 의 실제 회전속도 정보를 목표속도와 비교한 후, 다시 서보 연산식을 실행하여 모터 구동신호 생성회로 (3) 로 회전속도정보를 출력한다.
이후, 동일한 방법의 제어를 반복 실행함으로서, 벨트 모터 (6) 에 의해 드라이브 롤러 (10) 를 정속회전시켜, 벨트 (12) 를 정속회전시키도록 제어한다.
도 3 은 본 발명을 상세히 설명하기 위한 서보 블록도이다. 본 서보 블록도는 도 1 에 나타낸 서보 제어기에 의해 연산실행되는 서보 제어를 나타내기 위한 것이다.
먼저, 드라이브 롤러를 정속으로 회전시키기 위한 속도명령 (1) 과 피드백 된 드라이브 롤러의 현재속도 (6) 가 가산기에 입력되어, 그 속도편차 (2) 가 적분기로 입력된다. 적분기에서 적분된 후 그 결과 (3) 에 드라이브 롤러 제어시스템의 피드백 이득이 주어진 (4) 후, 벨트 모터를 포함하는 모터 피드백 제어시스템으로 입력된다. 여기서, 벨트 모터의 피드백 제어시스템은 도 4 에 나타낸 바와 같은 구성으로 되어, 드라이브 롤러의 피드백 이득 (4) 이 피드백 제어시스템 으로 주어진 후, 가산기로 입력 (여기서 모터의 속도 피드백은 입력되지 않기 때문에 - 가산측에는 입력되지 않는다) 되어, 그 출력결과 (4)' 는 적분기에서 적분된 (4)''후, 모터의 피트백 이득이 주어져, 모터로 인가되는 PMW 전압으로 변환되어 ((4)''') 벨트 모터로 인가된다. 벨트 모터는 PMW 전압을 받아 회전하여 모터 속도가 발생된다. 그 회전 결과 (5) 는 기어 + 드라이브 롤러 제어시스템으로 전송된다. 도 3 의 기어 + 드라이브 롤러는 회전 출력 (5) 을 수신하여, 기어가 회전된다. 그 구동력은 드라이브 롤러로 전송되어 드라이브 롤러를 회전시킨다. 그 회전에 의해, 드라이브 롤러 속도 (6) 가 발생하고, 드라이브 롤러로 접속된 벨트를 회전시킨다. 드라이브 롤러 속도 (6) 는 드라이브 롤러 제어시스템으로 피드백 되어, 속도명령 (1) 에 가산된다. 이하 동일한 제어가 반복 연산처리되어, 드라이브 롤러를 정속회전시킨다.
또한, 전술한 구성에 있어서, 드라이브 롤러에 부착된 인코더의 속도정보를 토대로 제어가 수행되는 구성으로 되었지만, 도 5 의 서보 블록도에 나타낸 바와 같이, 모터 속도를 피드백시켜, 모터의 속도제어 루프를 구축하여, 드라이브 롤러의 속도제어 루프로 조합됨으로써, 2 중의 폐루프 제어를 구성하는 것이 가능하다.
본 발명의 프린터용 벨트 구동제어회로는, 드라이브 롤러 인코더를 추가로 구비함으로서, 모터로부터 기어 등의 구동전송수단에 존재하는 치차의 흔들림 및 강성 성분등을 추가로 고려하여, 안정한 벨트 제어시스템을 구축함으로서, 벨트를 정속회전시키는 것이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 본 발명의 본질적인 특징 및 범주를 벗어나지 않으면서 다른 특정 형태로 개조될 수 있다. 본 발명은 따라서 모든 면에 있어 예시적인 것이며 제한적인 것이 아닌 것으로 고려되어야 하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서가 아닌 전술한 설명에 의해 지정되어야 하며, 청구항의 등가물의 의미와 범주내에서 비롯되는 모든 변경은 따라서 그 속에 포함됨을 의미한다.
일본 특개평 2000-003425 (2000.1.12) 의 명세서, 청구항, 도면 및 요약서 전체가 참조로 인용되었다.

Claims (6)

  1. 제어 대상이 되는 벨트를 구동하는 드라이브 롤러에 부착되어, 상기 드라이브 롤러의 회전 속도를 계측하는 인코더, 및
    상기 드라이브 롤러가 일정하게 구동되도록, 상기 인코더의 출력신호를 소정의 값과 비교하고, 상기 비교의 결과에 기초하여, 상기 드라이브 롤러를 구동시키는 모터의 회전속도를 증감시키는 서보회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 프린터용 벨트 구동 제어회로.
  2. 제어 대상이 되는 벨트를 구동하는 드라이브 롤러에 부착되어, 상기 드라이브 롤러의 회전 속도를 계측하는 제 1 인코더,
    상기 드라이브 롤러를 구동하는 모터의 주축에 부착되어 있는 제 2 인코더, 및
    상기 드라이브 롤러가 일정하게 구동되도록, 상기 제 1 및 제 2 인코더의 출력신호와 소정의 값들을 각각 비교하여, 상기 비교의 결과에 기초하여, 상기 드라이브 롤러를 구동하는 모터의 회전속도를 증감시키는 서보회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 프린터용 벨트구동 제어회로.
  3. 드라이브 롤러에 부착되어 있는 드라이브 롤러 인코더와 벨트 모터에 부착되어 있는 모터 인코더로부터 출력신호를 카운트하는 인코더 카운트 회로,
    CPU 에 의해 총괄제어되어, 상기 인코더 카운트 회로의 출력신호에 따라 벨트 모터의 회전속도정보를 출력하는 서보 제어기, 및
    상기 서보 제어기의 출력정보를 상기 벨트 모터를 직접 구동하는 H-브릿지 드라이버 회로에 적당한 형태로 변환하는 모터 구동신호 생성회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터용 벨트구동 제어회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 서보 제어기 (2) 는,
    벨트 (12) 를 구동하는데 사용되는 제어방식의 알고리즘이 프로그래밍 되어 있고, 소프트웨어 서보 방식으로 제어하기 위한 연산식 등이 저장되어 있는 내부 ROM, 및
    서보 연산에 사용되는 서보 정수 및 서보 파라미터가 저장되어 있어, 필요에 따라 저장 정보가 독출되어, 그 내용이 연산식에 대입될 수 있도록 하는 내부 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터용 벨트구동 제어회로.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 벨트구동 제어회로 (8) 는 폐루프 제어되는 것을 특징으로 하는 프린터용 벨트구동 제어회로.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 벨트구동 제어회로 (8) 는 소프트웨어 서보제어를 이용하여 폐루프 제어되는 것을 특징으로 하는 프린터용 벨트구동 제어회로.
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