KR100636220B1 - 화상 형성 장치에 공급되는 매체 속도 제어 장치 및 방법 - Google Patents

화상 형성 장치에 공급되는 매체 속도 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

매체 공급부에 의하여 화상 형성 장치에 공급되는 매체의 속도를 제어하기 위한 장치가 개시된다. 매체 속도 제어 장치는 매체의 위치 정보를 분석하여 매체 속도 중 주기적인 성질을 가지는 리플 에러를 보상하는데 이용되는 보상 파형을 저장하는 보상 파형 저장부, 보상 파형을 매체 공급부에 인가할 때 이용되는 지연량을 결정하기 위한 보상 지연량 결정부 및 매체 공급부에 보상 지연량에 상응하는 지연을 가지고 보상 파형을 인가하여 리플 에러를 보상하기 위한 리플 보상부를 포함한다. 보상 지연량 결정부는 자기 학습 알고리즘을 이용하여 최적의 보상 지연량을 획득한다. 주기적인 외란 성분이 효과적으로 억제될 수 있으므로 화상 형성 장치의 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

화상 형성 장치에 공급되는 매체 속도 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling medium speed supplied in image forming device}
도 1은 종래 기술에 의한 화상 형성 장치에 공급되는 매체 속도 제어 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 의한 매체 속도 제어 장치의 일 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 측면에 의한 매체 속도 제어 장치의 다른 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 4a는 화상 형성 장치에 공급되는 매체 속도의 주기적인 리플 에러를 도시하는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 측면에 의한 매체 속도 제어 장치에 포함되는 보상 파형 저장부에 저장되는 보상 파형을 예시하는 도면이다.
삭제
도 5는 본 발명의 일 측면에 의한 매체 속도 제어 장치에 포함되는 지연량 결정부에 구현되는 자기 학습 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 의한 매체 속도 제어 방법을 도시하는 흐름도 이다.
도 7a 및 7b는 각각 본 발명에 의한 매체 속도 제어 방법이 적용되기 전후의 매체 속도를 도시하는 도면들이다.
<주요 부재 번호에 대한 설명>
100, 200 매체 속도 제어 장치
280, 380 보상 파형 저장부
260, 360 보상 지연량 결정부
본 발명은 화상 형성 장치에 공급되는 매체의 속도를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히, 모터의 특성에 기인한 주기적인 리플 에러를 보상함으로써 안정적으로 매체를 화상 형성 장치에 공급하도록 하여 인쇄 품질을 향상시킬 수 있는 매체 속도 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 복사기 또는 팩시밀리와 같은 화상 형성 장치는 다양한 방법으로 용지 등과 같은 매체 상에 인쇄 화상을 구현한다. 프린터의 인쇄 방법으로 널리 사용되는 것에는 버블젯 방식, 잉크젯 방식, 전자사진방식, 열전사 방식 등이 있다. 인쇄 속도가 향상되고 인쇄 품질이 개선되는 것에 따라 인쇄 해상도를 증가시키기 위한 다양한 기술들이 개발된다.
그런데, 다양한 인쇄 기술들은 토너나 잉크 카트리지와 같은 인쇄부가 진행 되는 방향과 수직인 방향으로 매체를 이동시킴으로써 인쇄를 수행한다. 즉, 잉크 카트리지가 열 방향으로 이송되면서 해당하는 화상을 구현하면, 매체는 종 방향으로 진행된다.
따라서, 인쇄 품질을 향상시키기 위해서는, 인쇄부의 위치 및 속도를 정밀하게 제어하는 것은 물론, 매체의 위치 및 속도를 정밀하게 제어하는 것 역시 필수적이다. 매체의 위치가 정밀하게 제어되지 않으면, 인쇄 화상의 농담 차이가 발생된다. 뿐만 아니라, 동일한 화상으로 매체 전체에 인쇄를 수행하여도, 인쇄 화상에는 인쇄가 겹쳐진 부분에 줄무늬가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 밴딩 효과(banding effect)라고 하며, 고품질 인쇄 동작에서 인쇄 화상 품질에 치명적인 악영향을 미친다.
도 1은 종래 기술에 의한 화상 형성 장치에 공급되는 매체 속도 제어 장치를 도시하는 블록도이다.
종래 기술에 의한 매체 속도 제어 장치(100)는 PID 제어부(120), 매체 공급 매커니즘(130), 미분기(140) 및 가산기(110)를 포함한다. 속도 명령이 인가되면, 매체 공급 매커니즘(130)을 통해 매체가 공급된다. 매체 공급 매커니즘(130)으로는 모터(미도시), 풀리(pulley)(미도시), 벨트(미도시) 및 이들을 구동하기 위한 구동 제어부(미도시)등이 포함될 수 있다. 매체 공급 매커니즘(130)의 출력은 매체의 위치 정보에 해당한다. 따라서, 미분기(140)가 매체의 위치 정보를 미분하여 속도 출력을 생성한다. 생성된 속도 출력은 가산기(110)로 피드백되어 PID 제어부(120)로 인가된다. PID 제어부(120)는 비례적분미분 제어기로서, 매체 속도 제어 장치(100)의 응답 속도, 안정화 시간(settling time), 최대 오버슈트(maximum overshoot) 등의 물리량들을 제어하기 위하여 사용된다. 종래 기술에 의한 매체 속도 제어 장치(100)를 이용하면, 매체의 위치 및 속도를 제어할 수 있다.
그런데, 매체 공급 매커니즘(130)에 포함되는 모터는 수 개의 등 간격으로 배치된 아마츄어(미도시)들을 포함한다. 모터에 포함되는 아마츄어들에 의하여 모터의 축을 회전시키는 토크가 발생된다. 그런데, 아마츄어들은 모터에 연속적으로 배열되는 것이 아니라 등간격으로 배치되므로 모터의 출력 토크에는 주기적인 리플 에러(ripple error)가 발생된다. 이러한 주기적인 에러를 코깅 토크(cogging torque)라고 부른다.
모터가 고속으로 동작할 경우, 코깅 토크에 의한 영향은 그다지 크지 않기 때문에 종래 기술에 의한 매체 속도 제어 장치는 리플 에러를 보상하지 않는다. 또한, 리플 에러의 비선형성으로 인해 이를 보상하는 것은 용이하지 않다. 종래 기술에 의한 매체 속도 제어 장치(100)에 포함되는 PID 제어부(120)는 입력 및 출력의 차분치를 감소시키는 방향으로 보상을 수행한다. 그러므로, 주기적인 리플 에러에 대해서는 그 보상 성능이 취약할 수 밖에 없다.
따라서, 인쇄 품질의 향상을 위하여 화상 형성 장치에 공급되는 매체의 위치를 정밀하게 제어하는 것이 점점 중요해지므로 코깅 토크에 의한 리플 에러를 보상하는 것이 절실히 요구된다.
본 발명의 목적은, 화상 형성 장치에 매체를 공급하는 매체 공급 매커니즘에 서 발생되는 리플 에러를 정밀하게 제어하기 위한 매체 속도 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 복잡한 하드웨어 장치를 필요로 하지 않아도, 스스로 리플 에러를 분석하고 분석된 리플 에러를 최적으로 보상할 수 있는 보상 조건을 결정할 수 있는 매체 속도 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일면은, 매체 공급부에 의하여 화상 형성 장치에 공급되는 매체의 속도를 제어하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일면에 따른 매체 속도 제어 장치는 매체의 위치 정보를 분석하여 매체 속도 중 주기적인 성질을 가지는 리플 에러를 보상하는데 이용되는 보상 파형을 저장하는 보상 파형 저장부, 보상 파형을 매체 공급부에 인가할 때 이용되는 보상 지연량을 결정하기 위한 보상 지연량 결정부, 및 매체 공급부에 보상 지연량에 상응하는 지연을 가지고 보상 파형을 인가하여 리플 에러를 보상하기 위한 리플 보상부를 포함한다. 바람직하게는, 보상 지연량 결정부는 매체 속도의 리플 에러를 감소시키도록 보상 지연량을 재귀적으로 결정하는 소정의 자기 학습 알고리즘을 이용하여 최적 보상 지연량을 결정하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 보상 지연량 결정부는 리플 에러의 한 주기 동안의 누적 에러량을 연산하기 위한 에러량 연산부, 에러량 연산부 출력의 변이의 기울기를 구하기 위한 기울기 연산부 및 기울기 연산부 출력에 소정의 학습 상수를 인가한 결과를 신규의 보상 지연량으로 결정하여 보상 파형 저장부에 전달하는 지연량 학습부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 보상 파형 저장부는 리플 에러의 한 주기에 상응하는 보상 파형을 저장하며, 상응하는 보상 파형을 주기적으로 매체 공급부에 인가하기 위한 모듈로(modulo) 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면은 매체 공급부에 의하여 화상 형성 장치에 공급되는 매체의 속도를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다른 면에 따른 매체 속도 제어 방법은, 매체의 위치 정보를 분석하여 매체 속도 중 주기적인 성질을 가지는 리플 에러를 측정하는 리플 에러 측정 단계, 리플 에러를 보상하는데 적합한 보상 파형을 결정하는 보상 파형 결정 단계, 보상 파형을 매체 공급부에 인가할 때 이용되는 보상 지연량을 결정하기 위한 보상 지연량 결정 단계, 및 매체 공급부에 보상 지연량에 상응하는 지연을 가지고 보상 파형을 인가하여 리플 에러를 보상하기 위한 리플 보상 단계를 포함한다. 바람직하게는, 보상 지연량 결정 단계는 매체 속도의 리플 에러를 감소시키도록 보상 지연량을 재귀적으로 결정하는 소정의 자기 학습 알고리즘을 이용하여 최적 보상 지연량을 결정하는 자기 학습 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 자기 학습 단계는 리플 에러의 한 주기 동안의 누적 에러량을 연산하기 위한 에러량 연산 단계, 에러량 연산부 출력의 변이의 기울기를 구하기 위한 기울기 연산 단계 및 기울기 연산부 출력에 소정의 학습 상수를 인가한 결과를 신규의 보상 지연량으로 결정하여 보상 파형 저장부에 전달하는 지연량 학습 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 보상 파형 저장 단계는 리플 에러의 주파수 성분을 분석하고, 분석된 주파수 성분에 상이한 가중치를 부여함으로써 보상 파형을 결정하는 것을 특징으로 한다. 또는, 보상 파형 저장 단계는 리플 에러의 진폭 성분을 분석하고, 분석된 진폭 성분에 상이한 가중치를 부여함으로써 보상 파형을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 대하여, 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 의한 매체 속도 제어 장치의 일 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 2에 도시된 매체 속도 제어 장치(200)는 PID 제어부(220), 매체 공급 매커니즘(230), 미분기(240), 가산기(210) 및 리플 에러 보상부(250)를 포함한다. 또한, 리플 에러 보상부(250)는 보상 지연량 결정부(260) 및 보상 파형 저장부(280)를 포함한다.
리플 에러 보상부(250)는 매체 공급 매커니즘(230)의 출력인 위치 정보를 이용하여 리플 에러를 독출한다. 독출된 리플 에러는 보상 파형 저장부(280)에 저장된다. 보상 파형 저장부(280)는 리플 에러로부터 다양한 방법으로 보상 파형을 결정할 수 있다. 보상 파형이 리플 에러와 근사할수록 보상 효과는 극대화되는 것은 물론이다.
보상 파형 저장부(280)는 리플 에러의 포락선(envelope)을 검출함으로써 보상 파형을 획득할 수 있다. 포락선을 검출하여 보상 파형을 획득할 경우, 보상 파형은 리플 에러의 진폭 성분에 근사화된다. 따라서, 보상 파형을 리플 에러와 상쇄간섭(destructive interference) 되도록 지연시켜 인가하면, 리플 에러의 진폭 성분을 상당부분 제거할 수 있다.
또는, 보상 파형 저장부(280)는 리플 에러의 주파수 성분들을 구하고, 독출된 주파수 성분들에 상이한 가중치를 부여함으로써 보상 파형을 결정할 수 있다. 예를 들어, 보상 파형 저장부(280)는 리플 에러에 푸리에 변환을 가하여 주파수 성분을 독출하고, 가장 많이 파워 또는 에너지를 가지고 있는 주파수 성분에 가장 큰 가중치를 부여함으로써 보상 파형을 결정할 수 있다. 그러면, 획득된 보상 파형을 리플 에러에 인가함으로써 리플 에러의 고주파 성분을 효과적으로 억제할 수 있다. 이와 같이, 보상 파형 저장부(280)에서 보상 파형을 결정하는 것은, 리플 에러의 성분 중 어느 성분을 효과적으로 억제하고자 하느냐에 따라 결정된다. 따라서, 보상 파형 저장부(280)에서 보상 파형을 결정하는 동작은 예시적으로 설명된 것이며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아님은 명백하다.
보상 파형 저장부(280)가 리플 에러를 보상하기 위한 보상 파형을 저장하며, 보상 지연량 결정부(260)는 보상 파형 저장부(280)에 저장된 보상 파형을 인가하는데 사용되는 보상 지연량(compensation delay)을 결정한다. 본 명세서에서, 보상 지연량이란 보상 파형 및 매체 속도 제어 장치(200)의 출력 신호 간의 지연을 나타낸다. 설명의 편의를 위하여 리플 에러 및 보상 파형은 동일한 파형을 가진다고 가정한다. 이러한 가정은 본원 발명을 한정하는 것이 아님은 명백하다. 그러면, 동일한 크기 및 주파수를 가지는 리플 에러 및 보상 파형을 중첩시키는 데에는 다양한 방법이 있다. 이 중에서, 리플 에러 및 보상 파형이 동일한 위상을 가지면(즉, 위상차가 없다면), 리플 에러 및 보상 파형은 서로 보강 간섭(constructive interference)을 일으킬 것이다. 따라서, 보상 파형이 부가됨으로써 오히려 리플 에러가 증폭되는 현상이 발생될 수 있다. 반면에, 리플 에러 및 보상 파형이 180도 만큼의 위상차를 가진다면, 보상 파형 및 리플 에러는 완벽한 상쇄 간섭을 일으킬 것이므로, 리플 에러를 완전히 제거할 수도 있다. 따라서, 보상 지연량을 결정하는 과정은 매우 중요하다. 본 발명의 일면에 의한 매체 속도 제어 장치(200)에 구현되는 보상 지연량 결정부(260)는 자기 학습 알고리즘을 이용하여 보상 지연량을 획득하는 것이 바람직하다. 보상 지연량 결정부(260)의 구성 및 동작에 대해서는 도 3을 이용하여 상세히 후술된다.
보상 파형 저장부(280) 및 보상 지연량 결정부(260)에 의하여 바람직한 보상 파형 및 보상 지연량이 결정되면, 결정된 보상 파형은 결정된 보상 지연량을 가지고 매체 속도 제어 장치(200)에 인가된다. 그러면, 매체 공급 매커니즘(230)의 리플 에러가 보상된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 매체 속도 제어 장치(200)는, 리플 에러 보상부(250)를 이용하여 매체 속도의 리플 에러를 보상하고, PID 제어부(220)를 이용하여 매체 공급 매커니즘(230)의 응답 속도 및 최대 오버슈트 등의 물리량을 보상한다. 따라서, 매체 공급 매커니즘(230)에 의해 공급되는 매체의 위치 및 속도를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 측면에 의한 매체 속도 제어 장치의 다른 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 3에 도시된 매체 속도 제어 장치(300)는 PID 제어부(320), 매체 공급 매커니즘(330), 미분기(340), 가산기(310) 및 리플 에러 보상부(350)를 포함한다. 또한, 리플 에러 보상부(350)는 보상 지연량 결정부(360) 및 보상 파형 저장부(380)를 포함한다. 보상 지연량 결정부(360)는 에러량 연산부(352), 기울기 연산부(354), 지연량 학습부(356) 및 학습 중단 방지부(370)를 포함한다. 또한, 리플 에러 보상부(350)는 모듈로 연산기(modulo operator)(385)를 더 포함한다.
도 3에 도시된 PID 제어부(320), 매체 공급 매커니즘(330), 미분기(340), 가산기(310) 및 보상 파형 저장부(380)의 구성 및 동작은 도 2에 도시된 PID 제어부(220), 매체 공급 매커니즘(230), 미분기(240), 가산기(210) 및 보상 파형 저장부(280)의 구성 및 동작과 동일하다. 따라서, 명세서의 간략화를 위하여 중복적인 설명이 생략된다.
리플 에러 보상부(350)에 포함되는 보상 지연량 결정부(360)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
에러량 연산부(352)는 리플 에러의 한 주기마다 발생한 전체 에러량을 측정한다. 전체 에러량을 측정하는 방법에는 다양한 방법이 이용될 수 있다. 즉, 측정된 에러의 절대값을 구하고, 그 결과를 합산함으로써 전체 에러량을 구할 수 있다. 또는, 측정된 에러를 제곱하여 합산하는 방법을 이용할 수도 있다. 따라서, 에러량 연산부(352)는 주기마다 발생된 전체 에러량을 구하는 동작을 수행하면 족하며, 본 발명의 구성을 한정하는 것이 아니다.
기울기 연산부(354)는 에러량 연산부(352)에서 출력된 에러량을 이전 주기에서의 에러량과 비교하여 기울기를 출력한다. 기울기 연산부(354)에서 에러량의 기울기를 측정하는 이유는, 에러량의 변화를 이용하여 최적의 보상 지연량을 결정하기 위한 것이다. 기울기 연산부(354)에서 출력된 에러량 변화의 기울기는 지연량 학습부(356)에 전달된다. 지연량 학습부(356)는 소정의 학습 상수(learning constant)를 이용하여 수신된 기울기를 감소시키는 방향으로 보상 지연량을 결정한다. 기울기가 0보다 작을 경우에는 보상 지연량을 증가시키고, 기울기가 0보다 클 경우에는 보상 지연량을 감소시킴으로써 최적의 보상 지연량을 결정할 수 있다. 학습 상수가 크면 보상 지연량의 변화가 커지므로 신속하게 학습이 이루어진다. 하지만, 학습 단계에서 발생되는 에러가 커진다. 반면에, 학습 상수가 작으면 보상 지연량의 변화가 작아지므로, 학습의 속도는 감소된다. 하지만, 학습 단계에서 발생되는 에러를 저감할 수 있다.
보상 지연량 결정부(360)에서 이용되는 자기 학습 알고리즘을 수식으로 표현하면 다음과 같다.
Figure 112005003776293-pat00001
수학식 1에 나타난 바와 같이, 이전 단계의 보상 지연량(xn-1)으로부터 기울기 연산부(354)에서 연산된 기울기(d(error)/dx)에 학습 상수(k>0)를 승산한 결과를 감산함으로써 새로운 보상 지연량(xn)을 구할 수 있다. 학습 상수(k)가 커질수록 이전 보상 지연량(xn-1) 및 후속 보상 지연량(xn) 간의 차이는 커지므로 학습 속도가 향상된다.
기울기 연산부(354) 및 지연량 학습부(356)의 동작에 대해서는 도 5를 이용하여 상세히 후술된다.
도 3에 도시된 보상 지연량 결정부(360)는 학습 중단 방지부(370)를 포함한다. 학습 중단 방지부(370)는 기울기 연산부(354)의 출력이 0이 될 경우, 수학식 1에서 우측 항과 좌측항이 동일해지므로 더 이상 학습이 진행되지 않는 현상을 방지하기 위하여 포함된다. 기울기 연산부(354)의 출력이 0이 된다는 것은 보상 지연량이 최소의 리플 에러를 야기하거나, 최악의 리플 에러를 야기한다는 것을 의미한다. 그러므로, 기울기 연산부(354)의 출력이 0이 되면 이를 소정의 값으로 변환시킴으로써, 학습이 계속 진행되도록 하는 것이 바람직하다. 학습 중단 방지부(370)는 기울기가 0의 값을 가질 때 이를 치환하여 공급하는 역할을 수행한다. 학습 중단 방지부(370)의 동작에 대해서도 도 5를 이용하여 상세히 후술된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 매체 속도 제어 장치(300)는 결정된 보상 파형을 공급하는데 사용되는 최적 보상 지연량을 보상 지연량 결정부(360)에서 계속 학습하여 제공하므로 보상의 효율을 극대화할 수 있으며, 비선형적인 리 플 에러에도 견실하다.
도 4a는 화상 형성 장치에 공급되는 매체 속도의 주기적인 리플 에러를 도시하는 도면이다.
도 4a에 도시된 그래프에서 x축은 1/4800 인치 단위의 매체 위치이며, y축은 1/200mm/sec 단위의 매체 속도의 리플 에러를 나타낸다. 도 4a에 도시된 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 리플 에러는 반복되는 서로 유사한 수 개의 파형들을 포함한다. 이러한 리플 에러를 보상하기 위한 보상 파형은 도 4b에 도시된다.
도 4b는 본 발명의 일 측면에 의한 매체 속도 제어 장치에 포함되는 보상 파형 저장부에 저장되는 보상 파형을 예시하는 도면이다.
도 4b에 도시된 보상 파형은 도 4a에 도시된 리플 에러를 감소시키기 위하여 사용되며, 정현파와 유사한 파형을 가진다. 그러나, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 주기적인 리플 에러를 보상하기 위한 주기성을 가지는 모든 파형이 보상 파형으로 사용될 수 있음은 물론이다. 뿐만 아니라, 보상 파형은 반드시 명백하게(explicitly) 수학식으로 표현되어야 하는 것도 아니다. 오히려, 보상 파형은 이산(discrete) 수치열(value train)일 수 있으며, 이러한 수치열을 포함하는 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 이때 저장된 수치열은 모듈로 연산자(도 3의 385)를 통하여 연속적으로 공급될 수 있다. 모듈로 연산자란 피젯수를 제수로 나누었을 때 나머지를 구하는 연산자이다.
삭제
도 5는 본 발명의 일 측면에 의한 매체 속도 제어 장치에 포함되는 지연량 결정부에 구현되는 자기 학습 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 x축은 보상 지연량을 나타내며, y축은 도 3의 에러량 연산부(352)에서 연산된 에러량을 나타낸다. 보상 지연량이 x0의 위치에 있었다고 가정한다. 그러면, 도 3의 기울기 연산부(354)에서 연산된 출력은 기울기가 0보다 작다는 것을 나타낸다. 따라서, 수학식 1을 참조하면, x0보다 큰 값이 후속 값으로 결정된다는 것을 알 수 있다.
또는, 보상 지연량이 x1의 위치에 있었다고 가정한다. 그러면, 기울기 연산부(354)에서 연산된 출력은 기울기가 0보다 크다는 것을 나타낸다. 따라서, 수학식 1을 참조하면, x0보다 작은 값이 후속 값으로 결정된다는 것을 알 수 있다.
이와 같은 학습 과정이 반복되어 보상 지연량이 x2에 근사될수록 에러량을 감소된다. 반면에, 보상 지연량이 0 또는 T의 위치에 있었다면, 이는 각각 극점에 해당하므로 기울기가 0이 됨을 알 수 있다. 보상 지연량이 0이거나 T의 지점에서는 에러량이 최대가 됨에도 불구하고, 기울기가 0이므로 더 이상 보상 지연량이 변화되지 않는 정지 상태(doldrums state)가 발생된다. 그러므로, 도 3의 학습 중단 방지부(370)가 이 경우 기울기에 0이 아닌 값을 인가함으로써 학습이 계속 진행되도록 한다.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 의한 매체 속도 제어 방법을 도시하는 흐름도이다.
우선, 매체의 위치 정보를 분석하여 매체 속도 중 주기적인 성질을 가지는 리플 에러를 측정한다(S610). 리플 에러는 모터의 코깅 토크 등에 의하여 발생될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 따라서, 일정한 주기를 가지는 모든 외란(disturbance)들로부터 발생된 리플 에러로 본 발명의 다른 측면에 의한 매체 속도 제어 방법에 의하여 보상될 수 있다.
그러면, 리플 에러를 보상하는데 적합한 보상 파형이 결정된다(S620). 보상 파형은 리플 에러의 파형과 유사한 것이 바람직하나, 사용 태양에 따라서는 주파수 성분 또는 진폭 성분에 차등의 가중치를 부여함으로써 생성될 수 있음은 전술된 바와 같다.
그러면, 보상 파형을 매체 공급부에 인가할 때 이용되는 보상 지연량을 결정한다. 보상 지연량은 매체 속도의 리플 에러를 감소시키도록 재귀적으로 결정하는 소정의 자기 학습 알고리즘을 이용하여 결정된다. 즉, 우선 소정의 지연량을 가지는 보상 파형을 입력 속도 명령에 부가한다(S630). 부가된 속도 명령에 의한 출력 매체의 속도가 측정되고(S640), 그 결과를 분석하여 리플 에러가 소정치 이하인지를 판단한다(S650). 만일, 리플 에러가 소정치 이하라면 보상이 충분히 이루어 졌다는 것을 알 수 있다. 그러나, 리플 에러가 아직 소정치보다 크면 학습이 계속 진행되어야 하므로 새로운 보상 지연량을 이용하여 보상 지연량을 수정한다(S660). 그러면, 수정된 보상 지연량을 이용하여 다시 상기 동작을 반복한다.
이러한 자기 학습 동작이 완료되면 그때의 보상 지연량을 최적 보상 지연량으로 결정하고(S670), 결정된 최적 보상 지연량을 이용하여 보상을 수행한다(S680).
도 7a 및 7b는 각각 본 발명에 의한 매체 속도 제어 방법이 적용되기 전후의 매체 속도를 도시하는 도면들이다.
도 7a는 본 발명에 의한 매체 속도 제어 알고리즘이 적용되기 이전의 출력 속도의 리플 에러를 도시한다. 도 7a에서 알 수 있는 바와 같이, 리플 에러는 거의 유사한 패턴으로 발생되며, 거의 모든 x축상에서 동일하다. 반면에, 도 7b에 도시된 리플 에러는 초기 단계, 즉, x축이 4500 근방일 때 까지는 리플 에러가 크지만, 그 이후에는 현저히 감소된다는 것을 알 수 있다. 이는 초기 단계에서는 아직 최적 보상 지연량을 찾고 있기 때문이다. 일단, 최적 보상 지연량이 결정되면, 그 이후로는 리플 에러를 감소시킬 수 있다 .
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 본 발명에 의한 보상 지연량 결정부 및 보상 파형 저장부는 별도의 하드웨어로 구현되는 것이 아니라, 하나의 칩에 집적될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하여 화상 형성 장치에 매체를 공급하는 매체 공급 매커니즘에서 발생되는 리플 에러를 정밀하게 제어하기 위한 매체 속도 제어 장치가 제공된다. 그러므로, 주기적인 외란에 대해 제어기가 스스로 대처할 수 있으므로 시스템 의 오차 허용도(tolerance)가 향상됨은 물론, 제어기 설계 및 제조 비용이 절감된다.
또한, 본 발명에 의하여, 복잡한 하드웨어 장치를 필요로 하지 않아도, 스스로 리플 에러를 분석하고 분석된 리플 에러를 최적으로 보상할 수 있는 보상 조건을 결정할 수 있는 매체 속도 제어 방법이 제공된다. 특히, 저속에서도 리플 에러의 영향을 최소화하여 안정적으로 동작할 수 있는 모터를 제공할 수 있으므로, 모터의 회전수 범위가 더욱 광범위해지므로 사용 가능한 모터의 종류가 증가됨으로써 원가를 더욱 절감할 수 있다.
뿐만 아니라, 포토 프린터와 같이 저속으로 매체를 구동하는 화상 형성 장치에서 밴딩 효과와 같은 인쇄 화상 출력의 열화를 방지할 수 있다.

Claims (15)

  1. 매체 공급부에 의하여 화상형성장치에 공급되는 매체의 속도를 제어하기 위한 장치에 있어서,
    상기 매체의 위치 정보를 분석하여 상기 매체 속도 중 주기적인 성질을 가지는 리플 에러를 보상하는데 이용되는 보상 파형을 저장하는 보상 파형 저장부;
    상기 보상 파형을 상기 매체 공급부에 인가할 때 이용되는 보상 지연량을 결정하기 위한 보상 지연량 결정부; 및
    상기 매체 공급부에 상기 보상 지연량에 상응하는 지연을 가지고 상기 보상 파형을 인가하여 상기 리플 에러를 보상하기 위한 리플 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보상 지연량 결정부는,
    상기 매체 속도의 리플 에러를 감소시키도록 상기 보상 지연량을 재귀적으로 결정하는 소정의 자기 학습 알고리즘을 이용하여 최적 보상 지연량을 결정하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 보상 지연량 결정부는,
    상기 리플 에러의 한 주기 동안의 누적 에러량을 연산하기 위한 에러량 연산부;
    상기 에러량 연산부 출력의 변이의 기울기를 구하기 위한 기울기 연산부 및
    상기 기울기 연산부 출력에 소정의 학습 상수를 인가한 결과를 신규의 보상 지연량으로 결정하여 상기 보상 파형 저장부에 전달하는 지연량 학습부를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보상 지연량 결정부는,
    상기 기울기 연산부에서 연산된 기울기가 변화하지 않을 경우 상기 기울기에 소정의 값을 부가함으로써 학습을 계속 진행시키기 위한 학습 중단 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보상 파형 저장부는,
    상기 리플 에러의 한 주기에 상응하는 보상 파형을 저장하며,
    상응하는 상기 보상 파형을 주기적으로 상기 매체 공급부에 인가하기 위한 모듈로(modulo) 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보상 파형 저장부는,
    상기 리플 에러의 주파수 성분을 분석하고, 분석된 주파수 성분에 상이한 가중치를 부여함으로써 상기 보상 파형을 결정하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 보상 파형 저장부는,
    상기 리플 에러의 진폭 성분을 분석하고, 분석된 진폭 성분에 상이한 가중치를 부여함으로써 상기 보상 파형을 결정하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 장치.
  8. 매체 공급부에 의하여 화상형성장치에 공급되는 매체의 속도를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 매체의 위치 정보를 분석하여 상기 매체 속도 중 주기적인 성질을 가지는 리플 에러를 측정하는 리플 에러 측정 단계;
    상기 리플 에러를 보상하는데 적합한 보상 파형을 결정하는 보상 파형 결정 단계;
    상기 보상 파형을 상기 매체 공급부에 인가할 때 이용되는 보상 지연량을 결정하기 위한 보상 지연량 결정 단계 및
    상기 매체 공급부에 상기 보상 지연량에 상응하는 지연을 가지고 상기 보상 파형을 인가하여 상기 리플 에러를 보상하기 위한 리플 보상 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보상 지연량 결정 단계는,
    상기 매체 속도의 리플 에러를 감소시키도록 상기 보상 지연량을 재귀적으로 결정하는 소정의 자기 학습 알고리즘을 이용하여 최적 보상 지연량을 결정하는 자기 학습 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 자기 학습 단계는,
    상기 리플 에러의 한 주기 동안의 누적 에러량을 연산하기 위한 에러량 연산 단계;
    상기 에러량 연산부 출력의 변이의 기울기를 구하기 위한 기울기 연산 단계 및
    상기 기울기 연산부 출력에 소정의 학습 상수를 인가한 결과를 신규의 보상 지연량으로 결정하여 상기 보상 파형 저장부에 전달하는 지연량 학습 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 자기 학습 단계는,
    상기 기울기 연산부에서 연산된 기울기가 변화하지 않을 경우 상기 기울기에 소정의 값을 부가함으로써 학습을 계속 진행시키기 위한 학습 중단 방지 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 보상 파형 결정 단계는,
    상기 리플 에러의 한 주기에 상응하는 보상 파형을 저장하는 보상 파형 저장 단계 및
    상응하는 상기 보상 파형을 주기적으로 상기 매체 공급부에 인가하기 위한 보상 파형 공급 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 보상 파형 저장 단계는,
    상기 리플 에러의 주파수 성분을 분석하고, 분석된 주파수 성분에 상이한 가중치를 부여함으로써 상기 보상 파형을 결정하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 보상 파형 저장 단계는,
    상기 리플 에러의 진폭 성분을 분석하고, 분석된 진폭 성분에 상이한 가중치를 부여함으로써 상기 보상 파형을 결정하는 것을 특징으로 하는 매체 속도 제어 방법.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 매체 속도 제어 장치를 포함하는 화상형성장치.
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