KR20050104975A - 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어방법 및 장치 - Google Patents

인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전사방식의 인쇄장치에서 모터(motor)에 부착된 인코더(encoder )의 출력신호를 이용하여 모터의 동작을 제어하고, 열전사헤드(Thermal print head)가 용지에 열을 가하는 주기를 인코더 출력신호에 동기화 하여 열전사헤드를 제어하는 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어방법 및 장치에 관한 것이다. 그 장치는 모터의 동작을 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 인코더; 및 인코더의 출력 신호의 변화를 계수하여 그 개수가 소정의 값이 될 때마다 열전사헤드의 가열을 시작시키는 신호를 출력하는 카운터부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 모터 속도의 기준값을 설정하는 기준값설정부; 인코더 출력 신호를 이용하여 모터의 속도를 계산하여 출력하는 속도계산부; 및 상기 모터 속도의 기준값이 상기 속도계산부에서 출력된 모터 속도보다 큰 경우에는 모터의 속도를 증가시키고, 작은 경우에는 모터의 속도를 감소시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, DC모터를 구동원으로 하여 인쇄장치를 동작시키는 경우 열전사헤드의 용지를 가열하는 주기를 모터에 부착된 인코더의 출력신호에 동기화 하여 동작시킴으로서 외부의 부하 변동에 의해 용지 입력 속도가 변동되어도 정확한 인쇄 해상도를 제공할 수 있으며, 속도의 변동을 실시간으로 보상하여 용지가 공급되는 속도를 일정하게 유지할 수 있다.

Description

인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어방법 및 장치{Method and apparatus for controlling Thermal print head and motor using encoder}
본 발명은 열전사방식 인쇄장치에 관한 것으로서, 특히 모터(motor)에 부착된 인코더(encoder)의 출력신호를 이용하여 모터의 속도를 계산하여 모터의 동작을 제어하고, 열전사헤드(Thermal print head)가 용지에 열을 가하는 주기를 인코더 출력신호에 동기화 하여 열전사헤드를 제어하는 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적인 열전사방식의 인쇄장치는 열전사헤드에서 용지에 열을 가하여 인쇄를 하는 것으로, 열전사헤드는 일정한 시간 주기에 따라 열을 가하여 인쇄를 하며, 또한 용지를 공급하는 구동원으로 모터를 이용한다.
상술된 바와 같이 용지가 열전사헤드로 공급되는 속도에 관계없이 일정한 시간주기를 가지고 열전사헤드가 용지에 열을 가하여 인쇄를 하는 경우에는, 외부 부하 변동 등의 외부의 변화에 의해 용지의 공급속도가 급격히 변동되는 경우에는 정확한 인쇄해상도를 유지할 수 없고, 용지공급의 구동원인 모터 속도의 변동에 의해 인쇄 품질이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 모터를 이용하여 공급된 용지에 열전사헤드가 열을 가하여 인쇄함에 있어 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해, 열전사헤드가 용지에 열을 가하는 주기를 모터에 부착된 인코더의 출력신호에 동기화 하여 동작시킴으로서 외부의 부하 변동에 의해 용지 입력 속도가 변동되어도 정확한 인쇄 해상도를 제공하고, 속도의 변동을 인코더 출력신호를 이용하여 실시간으로 보상함으로써 안정된 인쇄동작과 정확한 인쇄품질을 구현할 수 있게 하는 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어장치는, 모터의 동작을 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 인코더; 및 상기 인코더의 출력 신호의 변화를 계수하여 상기 변화의 개수가 소정의 값이 될 때마다 열전사헤드(Thermal print head)의 가열을 시작시키는 신호를 출력하는 카운터(counter)부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 인코더 출력 신호의 변화를 계수하는 것은 인코더 출력 신호의 상승에지(edge)를 계수하는 것이 바람직하다.
바람직하게는 상기 장치는 모터의 동작을 제어하기 위한 모터 속도의 기준값을 설정하는 기준값설정부; 인코더 출력 신호의 에지를 계수하여 모터의 이동거리를 계산하고, 상기 이동거리를 상기 에지의 계수에 소모된 시간으로 나누어 모터의 속도를 계산하여 출력하는 속도계산부; 및 상기 모터 속도의 기준값이 상기 속도계산부에서 출력된 모터 속도보다 큰 경우에는 모터의 속도를 증가시키고, 작은 경우에는 모터의 속도를 감소시키는 제어부를 더 포함한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 인코더를 이용한 열전사헤드의 제어방법은, (a) 인코더를 이용하여 모터의 동작을 전기적인 신호로 변환하는 단계; (b) 상기 변환된 신호의 에지를 계수하는 단계; 및 (c) 상기 (b)단계에서 계수한 인코더 출력 신호의 에지의 개수가 소정의 값이 되는 경우 열전사헤드가 인쇄용지에 열을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a)단계의 모터의 동작 제어는 (a1) 모터의 동작을 제어하기 위한 모터 속도의 기준값을 설정하는 단계; (a2) 상기 인코더 출력 신호의 에지를 계수하여 모터의 이동거리를 계산하는 단계; (a3) 상기 이동거리를 상기 에지의 계수에 소모된 시간으로 나누어 모터의 속도를 계산하는 단계; (a4) 상기 모터 속도의 기준값이 상기 (a3)단계에서 계산한 모터 속도보다 큰 경우에는 모터의 속도를 증가시키는 단계; 및 (a5) 상기 모터 속도의 기준값이 상기 (a3)단계에서 계산한 모터 속도보다 작은 경우에는 모터의 속도를 감소시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어방법 및 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 인코더가 부착된 모터를 이용한 열전사방식의 인쇄장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 열전사헤드(100), 열전사헤드노즐(110), 열전사헤드롤러(120), 용지입력롤러(130), 용지센서(140), 모터(150), 인코더(160)를 포함하여 이루어진다.
상기 열전사헤드(100)는 열전사방식 인쇄장치에서 인쇄용지에 일정한 가열주기를 가지고 열을 가한다. 상기 열전사헤드노즐(110)은 인쇄에 필요한 잉크를 열전사헤드롤러(120)에 공급하고, 상기 열전사헤드롤러(120)는 상기 열전사헤드(100)에서 가해진 열을 이용해 인쇄용지에 잉크를 흡착시켜 출력한다. 상기 용지입력롤러(130)는 모터(150)를 구동원으로 하여 인쇄될 용지의 위치를 이동시키고, 상기 용지센서(140)는 인쇄될 용지의 위치를 감지한다. 상기 모터(150)는 인쇄될 용지를 열전사헤드(100)로 공급하는 구동원이고, 상기 인코더(160)는 상기 모터(150)의 동작을 전기적인 신호로 변환하여 출력한다.
도 2는 본 발명에 따른 인코더를 이용한 열전사헤드의 제어장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 모터(200), 인코더(210), 카운터부(220), 열전사부(230)를 포함하여 이루어진다.
상기 모터(200)는 인쇄를 위해 공급되는 용지를 열전사헤드(230)로 이동시킨다. 상기 인코더(210)는 상기 모터(200)에 부착되어 모터(200)의 동작을 전기적인 신호로 변환하여 출력한다. 상기 카운터부(220)는 상기 인코더(210)의 출력 신호의 변화(edge)를 계수하여 상기 인코더 출력 신호의 변화의 개수가 소정의 값이 될 때마다 열전사헤드의 가열을 시작시키기기 위한 신호(히트신호)를 출력한다. 상기 카운터부(220)에서 계수하는 인코더 출력 신호의 변화는 인코더 출력신호가 구형파인 경우, 인코더 출력 신호의 상승에지, 하강에지 또는 일정한 값을 유지하는 부분을 계수할 수도 있다.
상기 열전사헤드(230)는 상기 카운터부(220)에서 출력한 히트신호에 응답하여 공급된 용지에 열을 가한다.
도 3은 본 발명에 따른 인코더를 이용한 모터의 제어장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 기준값설정부(300), 모터(310), 인코더(320), 속도계산부(330), 제어부(340)를 포함하여 이루어진다.
상기 기준값설정부(300)는 상기 모터(310)의 동작을 제어하기 위한 모터 속도의 기준값을 설정하여 출력한다. 상기 모터(310)는 상기 제어부(340)가 출력하는 전류의 량에 따라 동작하여 인쇄될 용지를 열전사헤드로 공급한다. 상기 인코더(320)는 상기 모터(310)의 동작을 전기적인 신호로 변환하여 출력한다.
상기 속도계산부(330)는 상기 인코더(320) 출력 신호의 에지를 계수하고, 에지의 개수에 미리 정해진 에지간 이동거리를 곱하여 모터(310)의 이동거리를 계산하고, 상기 계산된 이동거리를 상기 에지의 계수에 소모된 시간으로 나누어 모터(310)의 속도를 계산하여 출력한다.
상기 제어부(340)는 상기 기준값설정부(300)에서 출력된 모터 속도의 기준값이 상기 속도계산부(330)에서 출력된 모터 속도보다 작은 경우에는 상기 모터(310)에 공급되는 전류의 량을 증가시켜 모터(310)의 속도를 증가시키고, 작은 경우에는 상기 모터(310)에 공급되는 전류의 량을 감소시켜 모터(310)의 속도를 감소시킨다. 상기 제어부(340)는 PID, PI, P 또는 Adaptive controller 등으로 구현될 수 있다.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 인코더를 이용한 열전사헤드와 코터 제어장치의 동작을 흐름도로 도시한 것으로서, 이를 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 인코더를 이용하여 열전사헤드를 제어하는 과정을 흐름도로 도시한 것이다. 먼저 상기 인코더(210)를 이용하여 상기 모터(200)의 동작을 전기적인 신호로 변환하고(600단계), 인코더(210)의 출력신호의 변화를 감지하여 인코더 출력신호의 변화의 개수를 카운트(count)한다(610단계). 상기 610단계의 인코더 출력신호 변화의 계수는, 인코더 출력신호가 구형파인 경우 인코더 출력 신호의 상승에지, 하강에지 또는 일정한 값을 유지하는 부분을 계수할 수도 있으며, 인코더 출력신호가 정현파인 경우에는 인코더 출력신호의 최대값 또는 최소값을 계수할 수 도 있다.
그리고 나서는 상기 610단계에서 카운트한 인코더 출력신호의 변화의 개수가 미리 설정된 소정의 값(n)과 같은지를 확인하고(620단계), 같지 않은 경우에는 인코더 출력 신호의 변화의 개수와 n이 같아질 때까지 상기 610단계부터 620단계까지를 반복한다. 그리고 나서는 상기 열전사헤드(230)가 인쇄용지에 열을 가한다(630단계).
도 5는 구형파 형식의 인코더 출력 신호와 열전사헤드의 용지 가열 시점간의 관계를 그래프로 나타낸 것으로, 상기 n값을 2로 설정하여 상기 카운터부(220)에서 계수한 상승에지의 개수가 2일 때마다 상기 열전사헤드(230)가 용지에 열을 가하도록 설정한 경우이다.
도 6은 정현파 형식의 인코더 출력 신호와 열전사헤드의 인쇄 시점간의 관계를 그래프로 나타낸 것으로서, 상기 인코더(210)의 출력이 정현파인 경우에는 상기 출력신호의 미분값이 0이 되는 지점인 최고값과 최저값을 감지하여 그 개수를 카운트하고, 그 개수가 소정의 값이 될 때마다 상기 열전사헤드(230)의 가열을 시작하게 하는 신호를 카운터부(220)에서 생성하여 출력할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 인코더와 다운카운터(down counter)를 이용하여 열전사헤드를 제어하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다. 먼저 상기 열전사헤드(230)가 인코더 출력신호에 동기 되는 주기(m)를 설정하고(700단계), 모터의 동작을 전기적인 신호로 변환한 인코더(210)의 출력신호의 변화를 감지하여 인코더 출력 신호의 변화가 발생할 때마다 상기 m값을 1만큼씩 감소시킨다(710단계). 상기 710단계의 인코더 출력신호 변화의 계수는, 인코더 출력신호가 구형파인 경우 인코더 출력 신호의 상승에지, 하강에지 또는 일정한 값을 유지하는 부분을 계수할 수도 있으며, 인코더 출력신호가 정현파인 경우에는 인코더 출력 신호의 최대값 또는 최소값이 되는 부분을 계수할 수 도 있다.
그리고 나서는 m값이 0과 같은지 확인하고(720단계), m값이 0이 아닌 경우에는 m값이 0이 될 때까지 상기 710단계를 반복한다. 그리고 나서는 상기 열전사헤드(230)가 인쇄용지에 열을 가한다(730단계).
도 8은 본 발명에 따른 인코더를 이용하여 모터를 제어하는 과정을 흐름도로 도시한 것이다. 먼저 상기 모터(310)를 제어하기 위한 모터 속도의 기준값을 설정하고(800단계), 상기 인코더(320) 출력 신호의 에지를 감지하여 그 개수를 카운트하고, 인코더 출력 신호의 에지의 개수에 미리 정해진 에지간 모터의 이동거리를 곱하여 실제 모터(310)의 이동거리를 계산한다(810단계). 그리고 나서는 상기 계산된 모터의 이동거리를 상기의 카운트에 소비된 시간으로 나누어 모터의 이동속도를 계산한다(820단계).
그리고 나서는 모터의 이동속도가 상기에서 설정된 모터 속도의 기준값보다 작은 지를 확인하고(830단계), 작은 경우에는 상기 모터(310)에 인가되는 전류를 증가시켜 모터(310)의 속도를 증가시키고(840단계), 큰 경우에는 상기 모터(310)에 인가되는 전류를 감소시켜 모터(310)의 속도를 감소시킨다(850단계).
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어 장치 및 방법은, 모터를 구동원으로 하여 열전사방식 인쇄장치를 동작시키는 경우 열전사헤드가 인쇄를 위해 인쇄용지를 가열하는 주기를 모터에 부착된 인코더의 출력신호에 동기화 하여 동작시킴으로써 외부의 부하 변동에 의해 용지 입력 속도가 변동되어도 정확한 인쇄 해상도를 제공할 수 있다. 또한 모터에 부착된 인코더의 출력신호를 이용하여 현재 모터의 이동속도를 계산하고, 제어기를 통해 모터 속도의 변동을 실시간으로 보상함으로써 용지가 공급되는 속도를 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 인코더가 부착된 모터를 이용한 열전사방식 인쇄장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인코더를 이용한 열전사헤드의 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인코더를 이용한 모터의 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인코더를 이용하여 열전사헤드를 제어하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 구형파 형식의 인코더 출력 신호와 열전사헤드의 가열 시점간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 정현파 형식의 인코더 출력 신호와 열전사헤드의 가열 시점간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 인코더와 다운카운터(down counter)를 이용하여 열전사헤드를 제어하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 인코더를 이용하여 모터를 제어하는 과정을 나타내는 흐름도이다.

Claims (5)

  1. 모터(motor)와 열전사헤드(Thermal print head)를 구비하는 열전사방식 인쇄장치에서,
    상기 모터의 동작을 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 인코더; 및
    상기 인코더 출력 신호의 변화를 계수하여 상기 변화의 개수가 소정의 값이 될 때마다, 상기 열전사헤드의 용지가열을 시작시키는 신호를 생성하여 출력하는 카운터(counter)부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인코더 출력 신호의 변화는
    상기 인코더 출력 신호의 상승에지(edge)인 것을 특징으로 하는 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모터의 동작을 제어하기 위한 모터 속도의 기준값을 설정하는 기준값설정부;
    상기 인코더 출력 신호의 에지를 계수하여 모터의 이동거리를 계산하고, 상기 이동거리를 상기 에지의 계수에 소모된 시간으로 나누어 모터의 속도를 계산하여 출력하는 속도계산부; 및
    상기 모터 속도의 기준값이 상기 속도계산부에서 출력된 모터 속도보다 큰 경우에는 모터의 속도를 증가시키고, 작은 경우에는 모터의 속도를 감소시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어장치.
  4. (a) 인코더를 이용하여 모터의 동작을 전기적인 신호로 변환하는 단계;
    (b) 상기 변환된 신호의 에지를 계수하는 단계; 및
    (c) 상기 (b)단계에서 계수한 에지의 개수가 소정의 값이 되는 경우, 열전사헤드가 용지에 열을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 (a)단계의 모터의 동작 제어는
    (a1) 모터의 동작을 제어하기 위한 모터 속도의 기준값을 설정하는 단계;
    (a2) 상기 인코더 출력 신호의 에지를 계수하여 모터의 이동거리를 계산하는 단계;
    (a3) 상기 이동거리를 상기 에지의 계수에 소모된 시간으로 나누어 모터의 속도를 계산하는 단계;
    (a4) 상기 모터 속도의 기준값이 상기 (a3)단계에서 계산한 모터 속도보다 큰 경우에는 모터의 속도를 증가시키는 단계; 및
    (a5) 상기 모터 속도의 기준값이 상기 (a3)단계에서 계산한 모터 속도보다 작은 경우에는 모터의 속도를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인코더를 이용한 열전사헤드와 모터의 제어방법.
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