KR101223837B1 - 모터 제어 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

모터 제어 장치 및 화상 형성 장치

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KR101223837B1 KR1020100062703A KR20100062703A KR101223837B1 KR 101223837 B1 KR101223837 B1 KR 101223837B1 KR 1020100062703 A KR1020100062703 A KR 1020100062703A KR 20100062703 A KR20100062703 A KR 20100062703A KR 101223837 B1 KR101223837 B1 KR 101223837B1
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요리쯔구 마에다
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

DC 모터를 제어하는 모터 제어 장치이며, DC 모터의 각속도를 검지하도록 구성된 검지 유닛, DC 모터에 의해 구동되도록 구성된 피구동체, 및 DC 모터를 기동할 때, DC 모터의 구동을 제어하기 위한 제어값을 제1 제어값으로부터 제2 제어값까지 미리 정해진 증가율로 증가시키도록 구성된 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은 검지 유닛의 검지 결과에 기초하여 DC 모터의 기동 특성을 검지하고, DC 모터의 기동 특성이 미리 정해진 기동 특성에 더 가깝게 되도록, 검지된 기동 특성과 미리 정해진 기동 특성을 비교한 결과에 따라 제1 제어값 또는 증가율을 보정한다.

Description

모터 제어 장치 및 화상 형성 장치{MOTOR CONTROL APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은, 일반적으로 모터 제어 및 화상 형성에 관련되고, 더욱 구체적으로는, 직류(direct current, DC) 모터를 제어하는 모터 제어 장치, 및 모터 제어 장치를 포함하는 화상 형성 장치에 관련된다.
용지에 토너상을 형성할 때, 감광 드럼 상에 토너상을 형성하고, 중간 전사 벨트에 토너상을 전사하고, 그 토너상을 중간 전사 벨트로부터 기록재로 전사하는 복사기들 및 프린터들이 있다. 고화질을 얻기 위해, 그러한 복사기들 및 프린터들은, 감광 드럼 및 중간 전사 벨트가 별개의 모터들에 의해 구동되도록 구성될 수 있다.
상술된 복사기들 및 프린터들에 내장된 감광 드럼 및 중간 전사 벨트는 전사 위치에서 서로 접촉한다. 그리하여 감광 드럼 및 중간 전사 벨트는 그들의 주속(peripheral speeds)에 차이가 있으면 긁히게 될 수 있다.
감광 드럼과 중간 전사 벨트의 주속이 목표 속도에서 제어될 때에는 이러한 문제는 일어나지 않는다. 그러나, 감광 드럼과 중간 전사 벨트가 별개의 DC 모터들에 의해 구동된다면, 각각의 DC 모터의 기동이 상이해져서 불안정해질 수 있다.
DC 모터 구동의 기동을 안정화시키는 다양한 방법이 있다. 일본 공개 특허 평7-039181호는, 모터의 구동을 개시할 때, 모터의 회전 속도를 제어하는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 신호를 증가시키는 것을 개시한다. PWM 신호는 더 짧은 시간 내에 더 적은 오버슈트를 가지고 DC 모터를 기동시키기 위해 낮은 온 듀티비로부터 미리 정해진 비율로 증가된다.
또한, 일본 공개 특허 제2007-156238호는 DC 모터를 기동시킬 때 모터에 입력되는 클록 주파수를 목표 주파수보다 낮게 제어하는 것을 개시한다. 그 후, 클록 주파수는 목표 주파수까지 증가된다.
모터의 기동시 제어값이 낮은 제어값으로부터 목표 제어값으로 증가되도록 제어가 행해지면, DC 모터의 각속도는 도중까지 선형적으로 증가한다. 그러나, 목표 각속도에 근접할 때 각속도는 비선형적으로 증가한다. 그 결과, 비선형적 증가 기간 동안 감광 드럼과 중간 전사 벨트 사이에 주속차가 발생한다.
본 발명의 양태에 따르면, DC 모터를 제어하는 모터 제어 장치는, DC 모터의 각속도를 검지하도록 구성된 검지 유닛, DC 모터에 의해 구동되도록 구성된 피구동체, 및 DC 모터를 기동할 때, DC 모터의 구동을 제어하기 위한 제어값을 제1 제어값으로부터 제2 제어값까지 미리 정해진 증가율로 증가시키도록 구성된 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은 검지 유닛의 검지 결과에 기초하여 DC 모터의 기동 특성을 검지하고, DC 모터의 기동 특성이 미리 정해진 기동 특성에 더 가깝게 되도록, 검지된 기동 특성과 미리 정해진 기동 특성을 비교한 결과에 따라 제1 제어값 또는 증가율을 보정한다.
본 발명의 다른 특징 및 양태는 첨부 도면을 참조하여 하기의 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 명세서에 포함되어 그 일부를 이루는 첨부 도면은, 본 발명의 예시적인 실시예, 특징, 및 양태를 도시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컬러 복사기의 단면도.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 감광 드럼(11)을 구동하기 위한 구성을 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 나타내어진 모터(100)를 제어하는 제어 유닛(200)을 나타내는 블록도.
도 4는 도 3의 회전 속도 검지 유닛(203)에 의한 검지를 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 도 3의 회전 속도 검지 유닛(203)의 카운트 수와 각속도 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 도 3의 FB 제어 유닛(205)에 의해 행해지는 처리를 나타내는 블록도.
도 7a 및 도 7b는 도 3의 슬로프 생성 유닛(206)에 의해 행해지는 처리를 나타내는 도면.
도 8a 및 도 8b는 제어값과 각속도 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 9는 도 3의 구동 신호 생성 유닛(207)을 나타내는 블록도.
도 10은 도 2 및 도 3의 모터(100)를 구동하기 시작할 때 행해지는 처리를 나타내는 흐름도.
도 11은 도 2 및 도 3의 모터(100)의 각속도의 기동 특성을 나타내는 그래프.
도 12a, 도 12b, 도 12c, 및 도 12d는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 기동 특성의 절편 및 슬로프를 보정하는 방법들을 나타내는 그래프.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 기동 특성을 보정하기 위한 처리를 나타내는 흐름도.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 모터들(100a, 100b, 100c, 100d 및 100e)을 제어하는 제어 유닛(200)을 나타내는 블록도.
본 발명의 다양한 예시적인 실시예, 특징, 및 양태가 도면을 참조하여 하기에서 상세하게 설명될 것이다.
도 1은, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컬러 복사기의 일례의 형태로 화상 형성 장치를 나타내는 단면도이다. 컬러 복사기는, 병렬로 배치된 복수의 화상 형성 유닛을 포함하고, 중간 전사 방식을 채택한다. 컬러 복사기는, 화상 판독 유닛(1R)과, 화상 출력 유닛(1P)을 포함한다. 컬러 복사기가 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 예시적인 실시예의 일례로서 도시되지만, 본 발명은 컬러 복사기에만 한정되지 않고, 복사기, 프린터, 컬러 또는 흑백 복합기 등을 포함하지만, 그것에 한정되지 않는 다양한 다른 구성이 제공될 수 있다.
화상 판독 유닛(1R)은, 원고 화상을 광학적으로 판독하고, 판독한 화상을 전기 신호로 변환해서 신호를 화상 출력 유닛(1P)에 전달한다. 화상 출력 유닛(1P)은, 병렬로 배치된 복수의 화상 형성 유닛(10(10a, 10b, 10c 및 10d)), 급지 유닛(20), 중간 전사 유닛(30), 정착 유닛(40), 및 클리닝 유닛(50)을 포함한다.
각 화상 형성 유닛(10(10a, 10b, 10c, 및 10d))의 구성은 동일하다. 감광 드럼들(11(11a, 11b, 11c, 및 11d)), 즉, 제1 상 담지체들 각각이 각 화상 형성 유닛(10)의 중앙에서 회전 자재로 축지되어(pivotally supported) 도 1에 나타낸 화살표가 가리키는 방향으로 회전 구동된다.
감광 드럼들(11a, 11b, 11c, 및 11d)의 주위 표면에 대향해서 감광 드럼들의 회전 방향으로, 1차 대전기들(12(12a, 12b, 12c, 및 12d)), 노광 유닛들(13(13a, 13b, 13c, 및 13d)), 반사 미러들(16(16a, 16b, 16c, 및 16d)), 현상기들(14(14a, 14b, 14c, 및 14d)) 및 클리닝 장치들(15(15a, 15b, 15c, 및 15d))이 배치된다.
1차 대전기들(12a, 12b, 12c, 및 12d)은, 감광 드럼들(11a, 11b, 11c, 및 11d)의 표면들에 균일한 전하량의 전하를 인가한다. 그 후 노광 유닛들(13a, 13b, 13c, 및 13d)은, 기록 화상 신호에 따라 변조되는 레이저 빔들로 반사 미러들(16a, 16b, 16c, 및 16d)을 거쳐, 감광 드럼들(11a, 11b, 11c, 및 11d)을 노광한다. 그 결과, 감광 드럼들(11a, 11b, 11c, 및 11d) 상에 정전 잠상들이 형성된다.
그 후, 4색의, 즉 옐로우, 시안, 마젠타, 및 블랙의 현상제들(이하, 토너라 칭함)을 각각 수납하는 현상기들(14a, 14b, 14c, 및 14d)이, 감광 드럼들(11a, 11b, 11c, 및 11d) 상에 형성된 정전 잠상들을 가시화한다. 가시화된 가시 화상들(토너상들)은 각각 화상 전사 위치들 Ta, Tb, Tc, 및 Td에서 중간 전사 유닛(30)의 중간 전사 벨트(31), 즉, 제2 상 담지체에 전사된다.
화상 전사 위치들 Ta, Tb, Tc, 및 Td로부터 하류에 배치된 클리닝 장치들(15a, 15b, 15c, 및 15d)은, 중간 전사 벨트(31)에 전사되지 않고 감광 드럼들(11a, 11b, 11c, 및 11d) 상에 남아 있는 토너를 닦아내어 드럼들의 표면을 클리닝한다. 상술된 처리에 의해, 각각의 토너에 의해 화상들이 순차적으로 형성된다.
급지 유닛(20)은, 기록재 P를 수납하기 위한 카세트(21), 기록재 P를 카세트(21)로부터 한번에 1매씩 송출하기 위해 사용되는 픽업 롤러(22), 및 픽업 롤러(22)로부터 보내진 기록재 P를 또한 반송하는 급지 롤러 쌍(23)을 포함한다. 또한, 급지 유닛(20)은 급지 가이드(24), 및 중간 전사 벨트(31) 상의 화상과 시간에 맞추어 기록재 P를 2차 전사 위치 Te로 보내는 레지스트레이션 롤러들(25)을 포함한다.
중간 전사 유닛(30)의 중간 전사 벨트(31)는, 중간 전사 벨트(31)에 구동력을 전달하는 구동 롤러(32), 중간 전사 벨트(31)의 회전에 의해 구동되는 피구동 롤러(33), 및 2차 전사 대향 롤러(34)에 의해 지지된다. 구동 롤러(32)와 피구동 롤러(33) 사이에 1차 전사 평면 A가 형성된다. 구동 롤러(32)는, 펄스 모터(도시하지 않음)에 의해 회전 구동된다.
중간 전사 벨트(31)가 감광 드럼들(11a, 11b, 11c, 및 11d)과 대향하는, 각각의 1차 전사 위치들 Ta, Tb, Tc, 및 Td에서 중간 전사 벨트(31)의 뒷면에, 1차 전사 대전기들(35(35a, 35b, 35c, 및 35d))이 배치된다. 2차 전사 대향 롤러(34)에 대향해서 2차 전사 롤러(36)가 배치되어, 중간 전사 벨트(31)와 2차 전사 롤러(36) 사이의 닙부에 의해 2차 전사 위치 Te를 형성한다. 2차 전사 롤러(36)는, 중간 전사 벨트(31)에 대하여 적당한 정도의 압력으로 가압된다.
중간 전사 벨트(31)의 화상 형성면을 클리닝하기 위한 클리닝 유닛(50)이 중간 전사 벨트(31) 상의 2차 전사 위치 Te의 하류에 배치된다. 클리닝 유닛(50)은, 중간 전사 벨트(31) 상에 남아 있는 토너를 닦아내기 위한 클리닝 블레이드(51)와, 클리닝 블레이드(51)에 의해 닦아내어진 폐 토너를 저장하기 위한 폐 토너 박스(52)를 포함한다.
정착 유닛(40)은, 할로겐 히터 등의 내부 열원을 수납하는 정착 롤러(41a)와, 정착 롤러(41a)에 대하여 가압되는 정착 롤러(41b)를 포함한다. 또한, 정착 유닛(40)은, 정착 롤러 쌍(41a 및 41b)의 닙부에 기록재 P를 안내하는 가이드(43), 및 정착 유닛(40)의 열을 내부에 가두기 위한 정착 유닛 단열 커버(46)를 포함한다. 또한, 정착 유닛(40)은 정착 롤러 쌍(41a 및 41b)으로부터 배출된 기록재 P를 장치 외부로 안내하는 내부 배지 롤러(44), 수직 패스 롤러들(45a 및 45b), 배지 롤러(48), 및 기록재 P를 적재하기 위한 배지 트레이(47)를 포함한다.
하기에, 상술된 컬러 복사기의 동작에 대해서 설명한다. 중앙 처리 유닛(central processing unit(CPU), 도시 안됨)이 화상 형성 동작 개시 신호를 발할 때, 카세트(21)로부터 급지 동작이 개시된다. 더욱 구체적으로, 픽업 롤러(22)가 카세트(21)로부터 기록재 P를 한번에 1장씩 보낸다. 그 후, 기록재 P가 레지스트레이션 롤러들(25)에까지 반송되도록, 급지 롤러 쌍(23)이 급지 가이드(24)를 따라 기록재 P를 안내한다.
기록재 P의 선단은, 회전하고 있지 않은 레지스트레이션 롤러들(25) 사이에서 닙부와 접한다. 그 후, 레지스트레이션 롤러들(25)은 중간 전사 벨트(31) 상에 형성된 화상과 시간에 맞추어 회전을 개시한다. 레지스트레이션 롤러들(25)이 회전을 개시하는 타이밍은 기록재 P와 중간 전사 벨트(31) 상의 토너상이 정확히 2차 전사 위치 Te에서 서로 만나도록 설정된다.
또한, CPU가 화상 형성 개시 신호를 발할 때, 1차 전사 대전기(35d)는 1차 전사 위치 Td에서, 감광 드럼(11d) 상에 형성된 토너상을 중간 전사 벨트(31)에 1차 전사한다.
그 후, 1차 전사된 토너상은 다음 1차 전사 위치 Tc까지 반송된다. 1차 전사 위치 Tc에서, 토너상이 각 화상 형성 유닛들(10) 사이에서 반송되는 시간만큼 동안의 지연 후에 화상이 형성된다. 그 후, 다음 토너상이 위치 정렬에 의해 선행 이미지 상에 전사된다. 동일한 처리가 다른 화상 형성 유닛들에서 반복되어 4색의 토너상들이 중간 전사 벨트(31)에 1차 전사된다.
그 후, 기록재 P가 2차 전사 위치 Te에 진입하여, 중간 전사 벨트(31)와 접촉할 때, 기록재 P가 2차 전사 위치 Te를 통과하는 타이밍에서 2차 전사 롤러(36)에 고전압을 인가한다. 그 결과, 상술된 공정에 의해 중간 전사 벨트(31)에 전사된 4색의 토너상들이 기록재 P의 표면에 전사된다.
그 후, 반송 가이드(43)는 기록재 P를 정착 롤러들(41a 및 41b)의 닙부까지 안내하고, 정착 롤러들(41a 및 41b)의 열 및 닙의 압력에 의해 토너상이 기록재 P의 표면에 정착된다. 배지 롤러(44), 수직 패스 롤러들(45a 및 45b), 및 배지 롤러(48)는 기록재 P를 장치 외부로 반송 및 배출하여 배지 트레이(47) 상에 적재한다.
화상 형성 장치에 포함되는 모터 제어 장치에 의한 감광 드럼(11)의 구동에 대해서, 도 2를 참조하여 하기에서 설명한다. 본 예시적인 실시예에 따르면, 감광 드럼들(11(11a, 11b, 11c, 및 11d)), 즉, 피구동체들, 및 (중간 전사 벨트(31)를 구동하는) 구동 롤러(32) 각각에 대하여 DC 브러시리스 모터 등의 모터(100)가 제공된다.
도 2를 참조하면, 모터(100)는 제어 유닛(200)에 의해 제어된다. 모터(100)의 구동력은, 기어(101), 구동 샤프트(103) 및 커플링(102)을 통해서 감광 드럼(11)에 전달된다. 그 결과, 감광 드럼(11)이 회전된다.
구동 샤프트(103) 상에는 인코더 휠(111)이 고정되어, 구동 샤프트(103)와 인코더 휠(111)은 동일한 각속도로 회전한다. 인코더(110)는 인코더 휠(111) 및 인코더 센서(112)를 포함한다. 인코더 휠(111)은, 반지름 방향의 흑선이 등간격으로 인쇄된 투명한 원판이다.
인코더 센서(112)는, 인코더 휠(111)을 사이에 끼우도록 배치된 발광 유닛과 수광 유닛을 포함한다. 원판의 흑색 부분이 수광 유닛의 위치에 도달할 때, 수광 유닛에 광이 입사하는 것이 차단된다. 원판의 투명 부분이 수광 유닛의 위치에 도달할 때, 수광 유닛에 광이 입사한다. 인코더 센서(112)는 수광 유닛에 광이 입사하는지의 여부에 따라서 신호를 생성한다.
전술된 바와 같이, 인코더(110)는, 구동 샤프트(103)의 각속도에 대응하는 주기를 갖는 신호를 제어 유닛(200)에 공급한다. 그 후, 제어 유닛(200)은, 인코더(110)로부터의 신호에 기초하여, 모터(100)를 제어한다.
도 3은 제어 유닛(200)을 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 회전 속도 검지 유닛(203)은 인코더(110)로부터 출력된 펄스 신호의 주기를 검지한다. 회전 속도 검지 유닛(203)은, 펄스 신호(301)의 1 주기(즉, 펄스 신호(301)의 선단부터 다음 선단까지인 C1) 내의 클록들(302)의 수를 카운트함으로써, 도 4에 나타내는 펄스 신호(301)의 주기를 검지한다.
클록(302)은 펄스 신호(301)의 주기보다 짧은 일정한 주기의 펄스 신호이다. 클록(302)은, 수정 진동자에 의해 생성되어, 도 2의 회전 속도 검지 유닛(203)에 입력된다.
그 후, 회전 속도 검지 유닛(203)은, 검지한 펄스 폭으로부터 각속도를 연산한다. 도 5a는 모터(100)의 기동시에 구동 샤프트(103)의 각속도의 변화를 나타내고, 도 5b는 그 때에 회전 속도 검지 유닛(203)에 의해 카운트되는 카운트 수(펄스 주기)를 나타낸다. 도 5a를 참조하면, 각속도는 시간에 따라 증가하고, 도 5b를 참조하면, 카운트 수는 시간에 반비례하여 감소한다.
그리하여, 각속도와 카운트 수 사이에는 반비례 관계가 있고, 각속도는 후술된 수학식 1에 기초하여 연산된다. 그 후, 회전 속도 검지 유닛(203)은 검지된 각속도를 차분 연산 유닛(204)과 CPU(201)에 출력한다. K는 수학식 1에서 소정의 계수이다.
<수학식 1>
각속도 = K / (카운트 수)
도 3의 차분 연산 유닛(204)은, 회전 속도 검지 유닛(203)으로부터 출력되는 검지 각속도와, CPU(201)로부터 공급되는 목표 각속도 사이의 차분을 연산한다. 피드백(feedback, FB) 제어 유닛(205)은, 구동 샤프트(103)를 목표 각속도로 회전시키기 위해서 필요한 보정 제어값을 연산한다. FB 제어 유닛(205)은 차분 연산 유닛(204)으로부터 출력된 차분값과 CPU(201)로부터 공급된 피드백 게인값들(KP, TI, 및 TD)에 기초하여 보정 제어값을 연산한다.
구동 신호 생성 유닛(207)은, FB 제어 유닛(205)으로부터 출력된 보정 제어값과 CPU(201)로부터 출력된 목표 제어값 NTAG를 가산해서 획득된 제어값이나, 또는 슬로프 생성 유닛(206)으로부터 출력된 제어값에 기초한 듀티의 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 제어 신호를 생성한다. PWM 제어 신호는, 모터(100)의 PWM 제어를 행하기 위해 사용된다.
슬로프 생성 유닛(206)은, 시간 경과에 따라 일정 비율로 증가하는 제어값을 출력한다. 모터(100)를 일정한 각속도로 회전시킬 때, FB 제어 유닛(205)으로부터 출력되는 보정 제어값을 CPU(201)로부터 출력되는 목표 제어값 NTAG에 가산해서 획득된 제어값이 사용된다. 또한, 모터(100)를 기동할 때, 슬로프 생성 유닛(206)으로부터 출력된 제어값이 사용된다.
도 6은 FB 제어 유닛(205)에 의해 행해지는 처리를 나타낸다. FB 제어 유닛(205)은, 차분 연산 유닛(204)으로부터 출력된 차분값에 기초하여 비례-적분-미분(proportional-integral-differential, PID) 제어를 행한다. PID 제어를 수행하는 데 사용되는 제어값은 수학식 2에 기초하여 연산된다.
<수학식 2>
Figure 112010042304918-pat00001
상술된 수학식에서, KP, TI, 및 TD는, PID 제어의 비례 부분(401), 적분 부분(402), 및 미분 부분(403)의 피드백 게인 값들이다. 피드백 게인 값들은 구동 샤프트(103)의 각속도에 기초하여 CPU(201)에 의해 결정된다.
도 7a 및 도 7b는, 슬로프 생성 유닛(206)에 의해 행해지는 처리를 나타낸다. 슬로프 생성 유닛(206)은, 시간의 경과에 따라 고정된 비율(즉, 미리 정해진 증가율)로 선형적으로 증가하는 제어값(즉, 속도 명령값)을 생성한다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 가속 제어를 행할 때, CPU(201)로부터 카운트 개시 신호가 입력될 때, 슬로프 생성 유닛(206)은 제어값을 증분하기 시작한다. 슬로프 생성 유닛(206)은 초기값 NSTA(제1 제어값)를 최대값 NEND(제2 제어값)까지 미리 정해진 시간 ΔT마다 미리 정해진 양 ΔK만큼 제어값을 증가시킨다(즉, 미리 정해진 증가율로 제어값을 증가시킨다). 그 후, 슬로프 생성 유닛(206)은 결과를 제어값으로서 출력한다.
카운트 개시 신호를 슬로프 생성 유닛(206)에 입력하기 전에, CPU(201)는 초기값 NSTA와 최대값 NEND를 슬로프 생성 유닛(206)에 설정한다. 최대값 NEND까지 제어값을 증분했을 때, 슬로프 생성 유닛(206)은 카운트 종료 신호를 CPU(201)에 출력하여 카운트가 종료하였다는 것을 알리고, 제어값을 증분하는 것을 정지한다.
슬로프 생성 유닛(206)은 고정된 비율로 선형적으로 증가하는 제어값을 구동 신호 생성 유닛(207)에 입력한다. 그 후, 구동 신호 생성 유닛(207)은 일정 비율로 선형적으로 온 듀티(on-duty)가 증가하는 PWM 신호를 모터(100)에 출력한다.
도 8a 및 도 8b는 제어값과 각속도 사이의 관계를 나타내는 그래프들이다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 모터(100)의 각속도는, 시각 t1로부터 t2까지 선형적으로 증가하는 제어값에 따라 시각 t1로부터 t2까지 선형적으로 증가한다. 그러나, 모터(100)가 가속될 때, 모터(100)의 각속도의 응답은 온 듀티가 선형적으로 증가하는 PWM 제어 신호에 대하여 지연된다. 그리하여, 모터(100)의 각속도는 PWM 제어 신호에 의해 나타내어진 각속도와 일치하지 않는다.
그 후, 제어값이, 도 8b에 도시된 점선이 나타내는 바와 같이, 사다리꼴 형상으로 변화하면, 제어값의 증가를 멈춘 후에, 각속도를 제어값에 대응하는 각속도에 더 가깝게 하기 위한 피드백 제어를 행하기 때문에, 도 8a에 나타내어진 점선이 가리키는 바와 같이, 모터(100)의 각속도의 기동 특성이 비선형적으로 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, CPU(201)는, 모터(100)의 각속도가 적어도 목표 각속도에 도달할 때까지, 각속도가 도 8a에 나타낸 실선에 의해 가리켜지는 바와 같이 선형적으로 증가하도록 최대값 NEND를 설정한다. 더욱 구체적으로, 증가되는 제어값이 최대값 NEND에 도달하는 것보다 빨리 모터의 각속도가 목표 각속도에 도달하도록, 목표 제어값 NTAG보다 소정 퍼센트만큼 더 높은 값으로 최대값 NEND가 설정된다. 본 예시적인 실시예에 따르면, CPU(201)는 최대값 NEND를 각속도가 목표 각속도보다 10% 높게 되도록 지시하는 제어값으로서 설정한다.
상술된 바와 같이, 모터(100)에 지시되는 제어값은, 목표 각속도보다 작은 각속도에 대응하는 제1 제어값으로부터 목표 각속도보다 큰 각속도에 대응하는 제2 제어값까지 고정된 비율로 선형적으로 증가한다. 즉, 모터(100)에 지시되는 제어값이, 목표 각속도보다 작은 각속도에 대응하는 제1 제어값으로부터 목표 각속도보다 큰 각속도에 대응하는 제2 제어값까지 선형적으로 증가하는 피드포워드 제어를 행한다.
그 후, 모터(100)의 각속도가 목표 각속도에 도달할 때까지(즉, 도 8a의 시각 t2까지), CPU(201)는 도 8b에 도시된 시각 t1로부터 시각 t2까지, 슬로프 생성 유닛(206)으로부터 출력된 제어값에 기초하여 모터(100)를 가속한다. 모터(100)의 각속도가 목표 각속도에 도달할 때(도 8a의 시각 t2에서), CPU(201)는 모터(100)가 목표 각속도로 회전할 것으로 기대되는 미리 정해진 제3 제어값 NTAG로 제어값을 변경한다. 이것은 도 8b에 나타내어진 시각 t2 후에 계속되는 실선에 의해 나타내진다. 그 후, CPU(201)는, 목표 각속도에서 회전하도록 모터(100)를 제어한다.
더욱 구체적으로, 모터(100)가 목표 각속도에 도달할 때, CPU(201)는 모터(100)에 지시될 제어값을 일단 미리 정해진 제3 제어값 NTAG로 변경한다. 그 후, CPU(201)는 회전 속도 검지 유닛(203)의 검지 결과에 기초하여 모터(100)에 제4 제어값을 지시한다.
즉, 모터(100)가 목표 각속도에 도달할 때, CPU(201)가 일단 미리 정해진 제3 제어값 NTAG로 제어값을 변경한다. 그 후, CPU(201)는 회전 속도 검지 유닛(203)의 검지의 결과에 기초하여 모터(100)에 제4 제어값을 지시하는 피드백 제어로 전환한다.
상술된 제어를 행함으로써, 도 8a에 나타내어진 실선에 의해 나타낸 바와 같이, 모터(100)의 각속도가 목표 각속도까지 선형적으로 증가한 후에, 목표 각속도가 유지될 수 있다. 그리하여, 모터(100)의 각속도의 기동 특성은 사다리꼴 형상이 될 수 있다.
미리 정해진 시간 ΔT 및 미리 정해진 양 ΔK는, 모터(100)의 성능, 부하 토크(load torque) 및 관성(inertia)에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 정격출력 15W의 모터에 30m*Nm의 부하 및 400g*cm2의 관성(모터 포함)이 연결된다. 이 경우, ΔT 및 ΔK는, 대략 300ms 내에 0rpm으로부터 2000rpm까지 모터(100)의 회전 주파수가 증가하도록 해주는 값들로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 초기값 NSTA는, 모터(100)를 회전시키기 시작할 수 있는 값이 되는 것이 바람직하다. 본 예시적인 실시예에 따르면, 초기값 NSTA는 PWM 제어 신호의 온 듀티가 대략 10% 내지 20%가 되는 값으로 설정된다.
도 9는 제어 유닛(200)의 구동 신호 생성 유닛(207)을 나타내는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 가산 유닛(501)은 FB 제어 유닛(205)으로부터 출력된 제어값과 CPU(201)로부터 출력된, 목표 각속도를 지시하는 제어값 NTAG를 가산한다. 가산 유닛(501)에 의해 가산된 제어값들 및 슬로프 생성 유닛(206)에 의해 생성된 제어값은 셀렉터(502)에 입력된다.
셀렉터(502)는, CPU(201)로부터 입력된 신호에 기초하여, 슬로프 생성 유닛(206) 및 가산 유닛(501)으로부터 입력된 제어값들 중 어느 것을 선택한다. 모터(100)를 가속할 때, CPU(201)는 셀렉터(502)가, 회전 속도 검지 유닛(203)의 검지 결과가 목표 각속도에 도달할 때까지, 슬로프 생성 유닛(206)으로부터 입력된 제어값을 선택하게 한다. 목표 각속도에 도달한 후, CPU(201)는 셀렉터(502)가 가산 유닛(501)으로부터 입력된 제어값을 선택하게 한다.
PWM 신호 생성 유닛(503)은, 셀렉터(502)로부터 입력된 제어값 및 CPU(201)로부터 수신한 PWM 주파수에 대한 정보에 기초하여, PWM 제어 신호를 생성한다. 그 후, PWM 신호 생성 유닛(503)은 생성된 PWM 신호를 모터(100)에 공급한다. 또한, CPU(201)는, 셀렉터(502)가 가산 유닛(501)으로부터 입력된 제어값을 선택하는 동안(즉, FB 제어 유닛(205)이 피드백 제어를 행하는 사이)의 제어값들(PWM 듀티)을 평균한다. 그 후, CPU(201)는 평균 제어값(즉, 제4 제어값)을 메모리(202)에 저장한다.
다음번에 모터(100)를 구동할 때, CPU(201)는 메모리(202)에 저장된 평균 제어값을 가산 유닛(501)에 입력한다. 즉, 모터(100)를 기동할 때, CPU(201)는, 모터(100)의 이전의 평균 제어값(제4 제어값)을 제3 제어값으로서 가산 유닛(501)에 입력한다. 이렇게 가산 유닛(501)에 입력된 목표 제어값이 NTAG이다.
도 10은, CPU(201)가 모터(100)를 구동하기 시작할 때 CPU(201)에 의해 실행되는 처리를 나타내는 흐름도이다. 단계 S601에서, CPU(201)는, 슬로프 생성 유닛(206)으로부터 입력된 제어값을 선택하도록 구동 신호 생성 유닛(207)의 셀렉터(502)에 지시한다. 단계 S602에서, CPU(201)는, 카운트 개시 신호에 따라 슬로프 생성 유닛(206)이 초기값 NSTA로부터 최대값 NEND까지 제어값의 증분을 개시하게 한다. 슬로프 생성 유닛(206)이 증분한 제어값은 셀렉터(502)에 입력된다.
단계 S603에서, 슬로프 생성 유닛(206)이 제어값을 증분하고 있는 사이, CPU(201)는, 슬로프 생성 유닛(206)이 카운트 종료 신호를 출력했는 지의 여부를 감시하고 증분되는 제어값이 최대값 NEND에 도달했는지의 여부를 결정한다. 최대값 NEND에 도달되지 않았다고 CPU(201)가 결정하면(단계 S603에서 아니오), 처리는 단계 S604로 진행한다. 단계 S604에서, CPU(201)는, 회전 속도 검지 유닛(203)의 검지 결과에 기초하여, 모터(100)의 각속도가 목표 각속도에 도달했는지의 여부를 결정한다.
모터(100)의 각속도가 목표 각속도에 도달하지 않았다면(단계 S604에서 아니오), 처리는 단계 S603으로 복귀한다. 한편, 모터(100)의 각속도가 목표 각속도에 도달했다면(단계 S604에서 예), 처리는 단계 S605로 진행한다. 단계 S605에서, CPU(201)는 가산 유닛(501)으로부터 입력된 제어값을 선택하도록 구동 신호 생성 유닛(207)의 셀렉터(502)에 지시한다.
전술한 바와 같이, CPU(201)는 차분 연산 유닛(204) 및 가산 유닛(501)에 목표 각속도를 입력하고, 가산 유닛(501)에 목표 제어값 NTAG를 입력한다. 또한, 피드포워드 제어로부터 피드백 제어로 전환될 때, FB 제어 유닛(205)은 리셋되기 때문에, FB 제어 유닛(205)에 축적된 차분도 리셋된다.
그 결과, 가산 유닛(501)으로부터 입력된 제어값은, 목표 각속도를 유지하기 위한 제어값이 된다. 목표 각속도에 도달하기 전에 제어값이 최대값 NEND에 도달하면(단계 S603에서 예), 처리는 단계 S605로 진행한다.
셀렉터(502)가 슬로프 생성 유닛(206)으로부터 입력된 제어값을 선택하는 동안, CPU(201)는 계속해서 FB 제어 유닛(205)을 리셋한다(즉, FB 제어 유닛(205)에 계속해서 리셋 신호를 출력한다). 셀렉터(502)가 FB 제어 유닛(205)(즉, 가산 유닛(501))으로부터의 제어값을 선택하도록 전환할 때, CPU(201)는 FB 제어 유닛(205)을 리셋하는 것을 해제한다. 피드백 제어가 개시된 직후 또는 피드백 제어가 개시되는 때로부터 미리 정해진 시간(예를 들어, 50ms) 후에 CPU(201)는 리셋하는 것을 해제한다.
CPU(201)가 피드백 제어의 개시로부터 미리 정해진 시간 후에 리셋하는 것을 해제하면, 비례 부분(401)은 리셋하는 것을 해제하기 위한 피드백 제어를 시작하는 사이의 기간 동안 제어를 행한다. 그리하여, 목표 제어값 NTAG의 미소한 에러가 보정될 수 있다.
상술된 바와 같이, 모터가 피드포워드 제어를 행함으로써 구동되기 시작하기 때문에, 모터의 기동 특성의 슬로프 및 절편은 모터의 부하에 따라 상이해진다. 복수의 모터 각각이 서로 접촉하는 복수의 피구동체 각각을 구동하면, 각각의 모터의 기동 특성이 상이할 경우, 피구동체는 서로에 대하여 미끄러질 수 있다.
이러한 경우를 방지하기 위해서, 각각의 모터의 기동 특성이 미리 정해진 슬로프 및 절편을 갖도록 균형을 맞출 필요가 있다. 본 예시적인 실시예에 따르면, 모터(100)의 기동 특성은 검출되어 미리 정해진 기동 특성에 더욱 가까워지도록 보정된다.
모터(100)의 기동 특성을 검출하기 위한 방법을 하기에서 설명한다. 도 11은, 모터(100)의 각속도의 기동 특성을 나타낸다. 도 11을 참조하면, 모터(100)에 구동 신호(PWM 제어 신호)의 출력의 개시로부터의 경과 시간을 횡축 상에 나타내며, 모터(100)의 각속도를 종축 상에 나타낸다. CPU(201)는, 모터의 구동을 시각 t0에서 개시하고, 고정된 시간 간격 Δt로(시각 t1로부터 t10까지) 모터(100)의 각속도의 샘플링을 행하고, 샘플링된 각속도 각각을 ω1로부터 ω10까지 메모리(202)에 저장한다.
도 11에 나타낸 예에서, t7의 각속도 ω7까지 각속도가 선형적으로 증가한다. 또한, 시각 t8 내지 t10 사이의 각속도들 ω8, ω9, 및 ω10은 동일한 값들이며, 목표 각속도에 도달하였다는 것을 나타낸다. 또한, 시각 t1은 모터(100)의 구동을 개시한 직후이기 때문에, 각속도 ω1에 대하여 안정된 값이 얻어지지 않을 수 있다. 그리하여, 모터(100)의 기동 특성은, 모터가 기동된 직후의 각속도 및 목표 각속도에 도달한 후의 각속도들을 생략함으로써, 시각 t2 내지 시각 t7에서 샘플링된 각속도 ω2 내지 ω7을 사용하여 획득된다.
모터(100)의 각속도를 샘플링하기 위한 시간 간격 Δt는, 적어도 2개의 각속도 그리고 바람직하게는 6개의 각속도가 모터가 기동된 직후 및 목표 각속도에 도달한 후를 제외한 시각에서 샘플링될 수 있는 값으로 설정된다. 예를 들어, 모터(100)의 구동 개시로부터 300ms 후 목표 각속도에 도달하도록 제어를 행하면, Δt는 30ms와 40ms 사이에서 설정된다.
그리하여, CPU(201)는 모터가 기동된 직후와 목표 각속도에 도달한 후의 시각을 제외한 복수의 시점에서 각속도를 샘플링한다. 그 후, CPU(201)는 샘플링한 시간과 각속도에 기초하여, 모터(100)의 기동 특성의 절편(즉, 기동 타이밍)을 연산한다.
CPU(201)는 모터(100)의 기동 특성의 연산된 절편과 미리 정해진 기동 특성의 절편 사이의 차분이 미리 정해진 값 이내인지의 여부를 결정한다. CPU(201)는 모터(100)의 기동 특성의 슬로프와 미리 정해진 기동 특성의 슬로프 사이의 차분이 미리 정해진 값 내인지의 여부도 결정한다. 차분들이 미리 정해진 값들을 초과하면, 모터(100)의 기동 특성은 보정된다.
모터(100)의 기동 특성의 절편 및 슬로프를 보정하기 위한 방법에 대하여 하기에서 설명한다. 기동 특성의 절편은 모터(100)에 구동 신호(PWM 제어 신호)의 출력의 개시로부터 모터(100)가 실제로 구동되기 시작하는 시각 사이의 시간에 대응한다.
도 12a 및 도 12b를 참조하여 기동 특성의 절편을 보정하기 위한 방법을 하기에서 설명한다.
도 12b를 참조하면, 기동 특성의 절편은 제어값의 초기값을 NSTA1(점선)으로부터 NSTA2(실선)로 변경하는 것에 의해 변경된다. 도 12b에서, 슬로프 생성 유닛(206)이 제어값을 증가시키는 슬로프(도 7에 나타내어진 ΔT 및 ΔK에 의해 결정됨)는 변경되지 않는다. 상술된 바와 같이 초기값을 변경함으로써, 모터(100)가 실제로 구동되기 시작하는 시각(기동 타이밍)은 ta(점선)로부터 tb(실선)로 변화된다.
이러한 경우에, 기동 특성의 슬로프는 제어값의 초기값이 변화하기 전후에 거의 변화하지 않는다. 모터의 개시 시간도 구동 신호의 출력 타이밍을 천이함으로써 변화될 수 있다. 그러나, 제어가 복잡해지기 때문에, 상술된 방법이 바람직하다.
기동 특성의 슬로프를 보정하기 위한 방법이 도 12c 및 도 12d를 참조하여 하기에서 설명될 것이다.
도 12d를 참조하면, 기동 특성의 슬로프는 슬로프 생성 유닛(206)이 제어값을 증가시키는 슬로프를 변경함으로써 변경된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 ΔT를 ΔT1로부터 ΔT2로 변경하거나, ΔK를 ΔK1으로부터 ΔK2로 변경한다. 도 12d에서, 제어값의 초기값 NSTA는 변경되지 않는다. 도 12c를 참조하면, 제어값을 증가시키는 슬로프를 더욱 큰 슬로프가 되도록 변경하면, 모터(100)가 목표 각속도에 도달하는 시각은, (점선으로 나타낸 바와 같이) 슬로프 변경 전의 시각 tc보다도 빠른 시각 td가 된다.
상술한 바와 같이, 기동 특성의 절편 또는 슬로프 중 어느 하나를 보정한다. 그러나, 절편과 슬로프를 둘 다 보정할 수 있다. 그리하여, 이상과 같이, 제어값의 초기값 NSTA와 제어값을 증가시키는 슬로프(ΔT 및 ΔK)를 변경함으로써, 모터(100)의 기동 특성의 절편과 슬로프를 보정할 수 있다.
도 13은, CPU(201)에 의해 실행되는 모터(100)의 기동 특성을 보정하기 위한 처리를 나타내는 흐름도이다. CPU(201)는 도 13에 나타내어진 처리를 도 10에 나타내어진 처리와 병행해서 실행한다.
단계 S901에서, 모터(100)의 구동을 개시할 때, CPU(201)는 고정된 시간 간격 Δt로(시각 t1로부터 t10까지) 모터(100)의 각속도의 샘플링을 행한다. CPU(201)는 샘플링된 각속도들 각각을 ω1 내지 ω10으로서 메모리(202)에 저장한다. 단계 S902에서, CPU(201)는 모터(100)의 구동의 개시 직후와 목표 각속도 도달 후의 시각을 제외한 시각 t2 내지 t7에서 샘플링된 각속도 ω2 내지 ω7을 사용하여, 모터(100)의 기동 특성의 절편(기동 타이밍) ΩCAL 및 슬로프 SCAL을 획득한다.
단계 S903에서, CPU(201)는 모터(100)를 정지시킨다. 단계 S904에서, CPU(201)는 모터(100)가 이상 정지했는지의 여부를 결정한다. 모터(100)의 부하가 커져, 미리 정해진 시간(예를 들어, 1초 이상) 동안 모터(100)의 각속도가 목표 각속도로부터 미리 정해진 양(예를 들어, ±7%)만큼 벗어나면, 모터(100)는 이상 정지한다. 또한, 인코더로부터 신호가 미리 정해진 시간(예를 들어, 100ms) 동안 입력되지 않으면 모터(100)는 이상 정지한다.
CPU(201)가, 모터가 이상 정지하지 않았다고 판단하면(단계 S904에서 아니오), 처리는 단계 S905로 진행한다. 단계 S905에서, CPU(201)는, 검지된 기동 특성의 슬로프 SCAL과 슬로프의 목표값 STAG 사이의 차분(즉, SCAL-STAG)이 미리 정해진 값 -SVAL보다 작은지의 여부를 결정한다. 즉, CPU(201)는, 검지한 기동 특성의 슬로프가 목표 슬로프보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 작은지의 여부를 결정한다. 미리 정해진 값 SVAL은, 제어값을 증가시키기 위한 슬로프를 변경할 것인지의 여부를 결정하기 위한 임계값이다.
검지된 기동 특성의 슬로프가 목표 슬로프보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 작으면(단계 S905에서 예), 처리는 단계 S906으로 진행한다. 단계 S906에서, CPU(201)는 기동 특성의 슬로프를 증가시키기 위해서, 미리 정해진 값 KVAL을 메모리(202)에 저장되어 있는 ΔK에 가산한다(즉, 미리 정해진 양만큼 증가율을 증가시킨다). CPU(201)는 얻어진 합을 새로운 ΔK로서 메모리(202)에 저장한다.
한편, 차분(SCAL-STAG)이 미리 정해진 값 -SVAL 이상인 경우(단계 S905에서 아니오), 처리는 S907로 진행한다. 단계 S907에서, CPU(201)는 차분(SCAL-STAG)이 미리 정해진 값 SVAL보다도 큰지의 여부, 즉, 검지한 기동 특성의 슬로프가 목표 슬로프보다도 미리 정해진 값 이상의 값만큼 큰지의 여부를 결정한다.
검지한 기동 특성의 슬로프가 목표 슬로프보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 크면(단계 S907에서 예), 처리는 단계 S908로 진행한다. 단계 S908에서, CPU(201)는 기동 특성의 슬로프를 감소시키기 위해서, 메모리(202)에 저장된 ΔK로부터 미리 정해진 값 KVAL을 감산한다(즉, 증가율을 미리 정해진 양만큼 감소시킨다). CPU(201)는 얻어진 차분을 새로운 ΔK로서 메모리(202)에 저장한다.
차분(SCAL-STAG)이 미리 정해진 값 SVAL 이하이면(단계 S907에서 아니오), 처리는 단계 S909로 진행한다. 또한, 단계 S906 및 단계 S908의 처리를 실행한 후, 처리는 단계 S909로 진행한다. 단계 S909에서, CPU(201)는, 검지한 기동 특성의 절편 ΩCAL과 절편의 목표값인 ΩTAG 사이의 차분(즉, ΩCAL-ΩTAG)이 미리 정해진 값 -ΩVAL 미만인지의 여부를 결정한다. 즉, CPU(201)는, 검지된 기동 특성의 절편이 목표 절편의 값보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 작은지의 여부를 결정한다. 미리 정해진 값 ΩVAL은, 제어값의 초기값을 변경할지의 여부를 결정하기 위한 임계값이다.
검지한 기동 특성의 절편값이 목표 절편값보다도 미리 정해진 값 이상의 값만큼 작으면(단계 S909에서 예), 처리는 단계 S910으로 진행한다. 단계 S910에서, CPU(201)는 기동 특성의 절편값을 증가시키기 위해서, 미리 정해진 값 NVAL을 메모리(202)에 저장된 NSTA에 가산한다(즉, 제1 제어값을 미리 정해진 양만큼 증가시킨다). CPU(201)는 얻어진 합을 새로운 NSTA로서 메모리(202)에 저장한다. 즉, 절편의 검지 타이밍이 목표 타이밍보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 늦으면, 제1 제어값을 미리 정해진 양만큼 증가시킨다.
한편, 차분(ΩCAL-ΩTAG)이 미리 정해진 값 -ΩVAL 이상이면(단계 S909에서 아니오), 처리는 단계 S911로 진행한다. 단계 S911에서, CPU(201)는 차분(ΩCAL-ΩTAG)이 미리 정해진 값 ΩVAL보다 큰지, 즉, 검지한 기동 특성의 절편값이 목표 절편값보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 큰지의 여부를 결정한다.
검지한 기동 특성의 절편값이 목표 절편값보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 크면(단계 S911에서 예), 처리는 단계 S912로 진행한다. 단계 S912에서, CPU(201)는 기동 특성의 절편값을 감소시키기 위해서, 메모리(202)에 저장된 NSTA로부터 미리 정해진 값 NVAL을 감산한다(즉, 제1 제어값을 미리 정해진 양만큼 감소시킨다), CPU(201)는 얻어진 차분을 새로운 NSTA로서 메모리(202)에 저장한다. 즉, 검지한 타이밍이 목표 타이밍보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 빠르면, 제1 제어값을 미리 정해진 양만큼 감소시킨다.
도 13에 나타내어진 처리에 따르면, 모터가 1회 구동될 때, 슬로프 및 절편의 값들은 미리 정해진 범위 내에서 증감될 수 밖에 없다. 그러나, 모터를 구동할 때마다 슬로프 및 절편의 값들을 증감시키기 위한 처리가 행해지므로, 부하 변동에 의한 보정은 충분히 행해질 수 있다. 또한, 1회로 보정할 수 없는 부하 변동이 있으면, 모터를 수회 기동함으로써 부하 변동을 보정할 수 있어서, 그 기간 동안에 발생된 슬립 자국들은 충분히 무시할 수 있을 정도로 작다.
상술한 바와 같이, DC 모터가 구동되기 시작했을 때의 DC 모터의 기동 특성이 검지 결과에 기초하여 검지된다. 검지된 기동 특성이 미리 정해진 기동 특성에 더욱 가깝게 되도록 제1 제어값, 즉, 제어값의 초기값, 또는 DC 모터가 구동되기 시작할 때의 제어값의 증가율이 보정된다.
또한, 기동시에 DC 모터의 기동 특성의 슬로프가 검지된다. 검지된 슬로프가 목표 슬로프보다 작은 경우, 증가율을 증가시키고, 검지된 슬로프가 목표 슬로프보다 큰 경우, 증가율을 감소시킨다.
보다 구체적으로, 검지된 슬로프가 목표 슬로프보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 작으면, 증가율을 미리 정해진 양만큼 증가시킨다. 만약 검지된 슬로프가 목표 슬로프보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 크면, 증가율은 미리 정해진 양만큼 감소된다. 또한, DC 모터가 구동되기 시작할 때 DC 모터의 기동 타이밍이 검지되고, 검지된 타이밍이 목표 타이밍보다 늦으면, 제1 제어값이 증가된다. 검지된 타이밍이 목표 타이밍보다 이르면, 제1 제어값이 감소된다.
더욱 구체적으로, 검지된 타이밍이 목표 타이밍보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 늦으면, 제1 제어값을 미리 정해진 양만큼 증가시킨다. 검지된 타이밍이 목표 타이밍보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 이르면, 제1 제어값을 미리 정해진 양만큼 감소시킨다.
상술한 제어를, 각각의 감광 드럼(11)을 구동하는 모터(100) 및, 중간 전사 벨트(31)를 회전시키기 위한 구동 롤러(32)를 구동하는 모터에 적용한다. 그 결과, 각각의 모터의 기동 특성이 도 8a에 도시된 바와 같이 된다. 즉, 각각의 모터가 모터 각각의 부하에 관계없이 미리 정해진 사다리꼴 형상으로 기동될 수 있고, 모터들의 기동 특성이 일치될 수 있다.
도 14는, 도 1에 나타낸 바와 같은 감광 드럼들(11a, 11b, 11c, 및 11d)을 각각 구동하는 DC 모터들(100a, 100b, 100c, 및 100d)과, 중간 전사 벨트(31)를 회전시키는 구동 롤러(32)를 구동하는 DC 모터(100e)를 나타내는 블록도이다.
제어 유닛(200)은, DC 모터들(100a, 100b, 100c, 100d, 및 100e)에 의해 구동되는 각 피구동체의 각속도를 검지하는 인코더들(110a, 110b, 110c, 110d, 및 110e)로부터 출력되는 펄스 신호에 기초하여 각각의 각속도를 검지한다. 그 후, 제어 유닛(200)은 DC 모터들(100a, 100b, 100c, 100d, 및 100e)의 기동 특성을 검지하고, 기동 특성들이 서로 일치하도록, 각각의 기동 특성의 제1 제어값 또는 증가율을 보정한다. 그 결과, 감광 드럼(11)과 중간 전사 벨트(31) 사이의 주속차를 없앨 수 있다. 그리하여, 1차 전사부에서의 감광 드럼과 중간 전사 벨트의 슬립을 방지할 수 있고, 감광 드럼 및 중간 전사 벨트가 긁히는 것을 방지할 수 있다.
또한, 감광체 드럼(11)의 구동 모터 또는 중간 전사 벨트(31)의 구동 모터 중 어느 하나가 스테핑 모터이면, 스테핑 모터는 주지의 제어에 의해 사다리꼴 형상으로 기동될 수 있다. 따라서, DC 모터의 기동 특성을 스테핑 모터의 기동 특성에 일치시킴으로써, 감광 드럼(11)과 중간 전사 벨트(31) 사이의 주속차를 없앨 수 있다.
그 결과, 1차 전사부에서의 감광 드럼과 중간 전사 벨트의 미끄러짐을 방지할 수 있고, 감광 드럼 및 중간 전사 벨트가 긁히는 것을 방지할 수 있다.
본 예시적인 실시예에 따르면, 구동 샤프트(103)에 부착된 인코더(110)가 모터(100)의 각속도를 검지한다. 그러나, 모터(100)로부터 출력되는 FG(Frequency Generator) 신호에 기초하여 각속도를 검지할 수 있다. 또한, 감광 드럼 및 중간 전사 벨트의 주속을 검지한 결과에 기초하여 상술한 처리를 행할 수 있다.
또한, 본 예시적인 실시예에 따르면, 제어값에 기초하여 모터(100)에 대한 PWM 제어가 행해진다. 그러나, 제어값에 기초하여 모터(100)에 대한 전압 제어가 행해질 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 하기의 청구항들의 범위는 변경들과, 등가의 구조 및 기능을 모두 포괄하도록 최광의의 해석에 따라야 한다.
11: 감광 드럼
100: 모터
101: 기어
102: 커플링
103: 구동 샤프트
110: 인코더
111: 인코더 휠
112: 인코더 센서
200: 제어 유닛

Claims (11)

  1. 직류(direct current, DC) 모터를 제어하는 모터 제어 장치이며,
    DC 모터의 각속도를 검지하도록 구성된 검지 유닛;
    DC 모터에 의해 구동되도록 구성된 피구동체; 및
    DC 모터를 기동할 때, DC 모터의 구동을 제어하기 위한 제어값을 제1 제어값으로부터 제2 제어값까지 미리 정해진 증가율로 증가시키도록 구성된 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 검지 유닛의 검지 결과에 기초하여 DC 모터의 기동 특성을 검지하고, DC 모터의 기동 특성이 미리 정해진 기동 특성에 더 가깝게 되도록, 검지된 기동 특성과 미리 정해진 기동 특성을 비교한 결과에 따라 상기 제1 제어값 또는 상기 증가율을 보정하는, 모터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, DC 모터를 기동할 때, DC 모터의 구동을 제어하기 위한 제어값을 목표 각속도 미만인 각속도에 대응하는 상기 제1 제어값으로부터 상기 목표 각속도를 초과하는 각속도에 대응하는 상기 제2 제어값까지 미리 정해진 증가율로 증가시키고, 상기 검지 유닛이 상기 목표 각속도를 검지함에 따라 상기 목표 각속도에 대응하는 제3 제어값으로 제어값을 전환하는, 모터 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, DC 모터가 기동될 때, DC 모터의 기동 특성의 슬로프를 검지하고, 검지된 슬로프가 목표 슬로프보다 작으면 상기 미리 정해진 증가율을 증가시키고, 검지된 슬로프가 상기 목표 슬로프보다 크면 상기 미리 정해진 증가율을 감소시키는, 모터 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, DC 모터가 기동될 때, DC 모터의 기동 특성의 슬로프를 검지하고, 검지된 슬로프가 목표 슬로프보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 작으면 상기 미리 정해진 증가율을 미리 정해진 양만큼 증가시키고, 검지된 슬로프가 상기 목표 슬로프보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 크면 상기 미리 정해진 증가율을 미리 정해진 양만큼 감소시키는, 모터 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, DC 모터를 기동할 때, DC 모터의 기동 타이밍을 검지하고, 검지된 타이밍이 목표 타이밍보다 늦으면 상기 제1 제어값을 증가시키고, 검지된 타이밍이 상기 목표 타이밍보다 이르면 상기 제1 제어값을 감소시키는, 모터 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, DC 모터를 기동할 때, DC 모터의 기동 타이밍을 검지하고, 검지된 타이밍이 목표 타이밍보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 늦으면 미리 정해진 양만큼 상기 제1 제어값을 증가시키고, 검지된 타이밍이 목표 타이밍보다 미리 정해진 값 이상의 값만큼 이르면 미리 정해진 양만큼 상기 제1 제어값을 감소시키는, 모터 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어값은 속도 지시값인, 모터 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛에 의해 지시된 제어값에 기초하여 DC 모터에 대한 펄스 폭 변조 제어를 행하기 위한 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성 유닛을 더 포함하는, 모터 제어 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, DC 모터의 구동을 제어하기 위한 제어값을 상기 제3 제어값으로 전환한 후에, DC 모터의 목표 각속도를 유지하도록 상기 검지 유닛의 검지 결과에 기초하여 제어값을 제어하는 피드백 제어로 전환하는, 모터 제어 장치.
  10. 제1항에 따른 모터 제어 장치를 포함하고,
    DC 모터를 사용하여, 기록재 상에 화상을 형성하기 위한 감광 드럼 또는 중간 전사 벨트를 구동하도록 구성된, 화상 형성 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 검지 유닛은, 상기 감광 드럼 또는 상기 중간 전사 벨트의 구동 샤프트의 각속도를 검지하도록 구성된 인코더인, 화상 형성 장치.
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