JP2007306673A - 逆起電力除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カバーオープン時など突発的に電力供給が遮断された場合でも、より早く負荷を動作させてモータの慣性力によって生じた逆起電力を除去することができ、回路構成も簡単な逆起電力除去装置を提供する。
【解決手段】電源からの電力を供給する電源ライン３６に接続されたモータ２６及び電源ライン３６に接続されたモータ２６以外の負荷１８を備えたプリンタエンジンの逆起電力を除去するにあたり、モータ２６の回転数が通常回転数から所定回転数以下に低下したことを検知したときにアラーム信号を出力する検知部２４を設け、ＣＰＵ１２は検知部２４からアラーム信号を入力したときに、モータ２６により生じた逆起電力を消費させるように負荷１８を動作させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源からの電力を供給する電源ラインに接続されたモータにより発生する逆起電力を除去する逆起電力除去装置に関する。

従来、プリンタ等の処理装置には、モータなどの駆動系に対して電力を供給する電源ラインにインターロックスイッチを設け、ユーザがカバーをオープンしたときなどにインターロックスイッチがオフしてモータなどの駆動系に対する電力供給を遮断する機構が搭載されている。これにより、突然カバーが開いても、モータなどの駆動系を停止させることができ、安全性を確保することができる。

例えば、ＲＯＳ（光露光装置）のポリゴンミラーを回転させるＲＯＳモータも、２４Ｖ電源で駆動され、インターロックスイッチによってＯＮ／ＯＦＦ制御される。しかし、ＲＯＳモーターは高速回転であるため、モータの駆動を停止させても、慣性力によってモータは直ぐには止まらず、発電機の作用を起こし、その回転エネルギーが不要な電気エネルギー（逆起電力）を発生させる。

インターロックスイッチ開閉は、電源ラインに接続されたＭＣＵ上の電圧検出回路で抵抗の分圧値を読み込んで電圧レベルを検知することにより認識される。具体的には、インターロックスイッチがオープンすると、電力供給が遮断されて電源ラインに電圧降下が生じ、これを検知することでカバーがオープンしたことを検知することができる。ところが、前述のモータにより発生した電気エネルギーにより電位レベルが上がってしまうため、電圧降下が遅延し、ＭＣＵを構成するＣＰＵでLowレベルの電圧を検知するためのスレッシュホールド以下に電圧が低下するまでには時間を要する。

そのため、カバーオープンによってインターロックスイッチが開き、ＲＯＳモーターへの電源供給が遮断されたにもかかわらず、検出電圧が直ぐには下がらず、スイッチオープンの検出が遅れ、カバーオープン時の制御に遅れが生じる場合がある。また、その間２４Ｖ電源から分圧などでコンバートしているその他のロジック系（５Ｖ／３．３Ｖ）の電源も不安定となり、エンジン制御の精度が低下する。

一般にモーター、ソレノイド等の誘導性負荷において、スイッチングによって発生した逆起電力による電流はフライホイールダイオードなどでループさせたり、電力除去用に用意されたＦＥＴやトランジスタなどをスイッチさせて電流を消費させるが、素子の追加によるコストアップや基板集積化の障害となる。

なお、ＭＯＳ−ＦＥＴを利用した逆起電力除去装置なども提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ＤＣモータ停止タイミングに合わせて、予め負荷量を増やす手法も考案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平６−３４３２９１号公報 特開２００１−１５０７５５号公報

しかしながら、従来の技術では、追加的な搭載部品が多く、回路も複雑となる。また、カバーオープンなどの予期せぬモータ停止時への対応ができない。

なお、インターロックスイッチのオープンを検出するための、電源ラインとは独立したスイッチ開閉検知専用のラインをＭＣＵに接続してスイッチのオープン検出を早める手段も考えられるが、こうした追加機能はコストアップ、集積化阻害につながる。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、より早く負荷を動作させてモータの慣性力によって生じた逆起電力を除去することができ、回路構成も簡単な逆起電力除去装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明の逆起電力除去装置は、電源からの電力を供給する電源ラインに接続されたモータ及び前記電源ラインに接続された前記モータ以外の負荷を備えた処理装置に生じる逆起電力を除去する逆起電力除去装置であって、前記モータの回転数が通常回転数から所定回転数以下に低下したことを検知したときに検知信号を出力する検知手段と、前記検知手段から前記検知信号を入力したときに、前記モータにより生じた逆起電力を消費させるように前記負荷を動作させる制御手段と、を含んで構成されている。

また、第２の発明の逆起電力除去装置は、電源からの電力を供給する電源ラインに接続されたモータ、前記電源ラインに接続された前記モータ以外の負荷、及び前記電源ラインに接続され且つカバーが開いたときに動作して前記電源から前記モータ及び前記モータ以外の負荷への電力の供給を遮断するスイッチを備えた処理装置に生じる逆起電力を除去する逆起電力除去装置であって、前記モータへの電力が遮断された後、前記モータの回転数が通常回転数から所定回転数以下に低下したことを検知したときに検知信号を出力する検知手段と、前記検知手段から前記検知信号を入力したときに、前記モータにより生じた逆起電力を消費させるように前記負荷を動作させる制御手段と、を含んで構成されている。

このように、モータの回転数が通常回転数から所定回転数以下に低下したときに検知信号を出力すると共に、検知信号が出力されたときにモータの慣性力によって生じた逆起電力を消費させるように負荷を動作させるようにしたため、より早く負荷を動作させて逆起電力を除去することができ、モータの逆起電力による素子の破壊を防止し、エンジン制御の不安定要素を除去できる。

また、電源ラインの電圧降下を早めることで、特にカバーオープン時などの突発的な電源遮断時において必要な処理をより早く実行することができる。

また、逆起電力の除去には処理装置に予め設けられている負荷を利用するため、追加的な部品、例えばトランジスタやFETを使ったON/OFF回路、カバーオープンを検出するための２系統のマイクロスイッチ、ダイオードなどの電子部品等を搭載することなく、安価な回路構成によって実現可能である。

なお、前記処理装置は光露光装置を備え、前記モータは光露光装置を駆動するモータとすることができる。

また、前記処理装置は、前記電源ラインに接続されたモータを複数備え、上記第１または第２の逆起電力除去装置に、前記検知手段を前記複数のモータに対応して複数設け、前記制御手段は前記複数の検知手段から入力された複数の検知信号のうち、最も早く入力された検知信号の入力時に前記負荷を動作させるようにしてもよい。

なお、前記制御手段は、前記検知手段から前記検知信号を入力したときに、前記処理装置で実行中の処理に無関係な負荷を動作させることが好ましい。

これにより、電源降下時間短縮に最大の効果が期待できる。

以上説明したように、本発明によれば、追加的な搭載部品が少なくてすみ、簡単な回路構成で、より早く負荷を動作させてモータの慣性力によって生じた逆起電力を除去することができる、という優れた効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る逆起電力除去装置を含むプリンタエンジンの構成を示す図である。

２４Ｖ電源３２から電力を供給する電源装置３０と、光露光装置（ＲＯＳ）のポリゴンミラーを回転させるＲＯＳモータ２６を含むＲＯＳユニット１６、ＲＯＳモータ２６以外の負荷である負荷１８、及びＲＯＳモータ２６や負荷１８のＯＮ／ＯＦＦをロジック制御するＭＣＵ（Main Computer Unit）１０を備えている。負荷１８は、プリンタエンジンに予め搭載された負荷であって、例えば、プリント用紙を供給するフィーダ部分などに配設されたクラッチやソレノイドなどの誘導性負荷とすることができる。

なお、プリンタエンジンにはＲＯＳモータ２６以外に様々なモータが設けられているが、本例では図示を省略する。

ＲＯＳモータ２６及び負荷１８は、２４Ｖ電源３２に接続された電源ライン３６に接続されており、電源ライン３６を介して２４Ｖ電源からの電力が供給される。

２４Ｖ電源３２とＭＣＵ１０との間にはインターロックスイッチ３４が配設されている。インターロックスイッチ３４は、プリンタエンジンが搭載されたプリンタのリアまたはフロントのカバーがオープンしたときに電源ライン３６をオフして２４Ｖ電源３２からＲＯＳモータ２６や負荷１８に対する電力供給を遮断し、カバーが閉じているときにはオン状態で２４Ｖ電源３２からＲＯＳモータ２６や負荷１８に対する電力供給を維持する。

ＭＣＵ１０は、インターロックスイッチの後段に配設され、ＣＰＵ１２および分圧回路１４を備えている。

電源ライン３６からのＣＰＵ１２に対する電圧の電位レベルは、分圧回路１４を構成する分圧抵抗２０、２２によりＣＰＵ１２に入力可能なロジック電圧（５Ｖ／３．３Ｖ）に変換されている。インターロックスイッチ３４の開閉状態は、電源ライン３６からの電圧を分圧回路１４で変換された電位レベルでＣＰＵ１２が検知することにより判断される。

一般的に、ＣＰＵには入力電圧がHighレベルの電圧(VIH：Input High Voltage)かLowレベルの電圧（VIL：Input Low Voltage)かを判断するためのスレッシュホールドが設定されている。例えば、ＣＰＵ１２は、電源ライン３６から分圧回路１４を介してVILスレッシュホールドを下回るレベルの電圧が入力されたときに、Lowレベルの電圧を認識し、インターロックスイッチ３４がオープンしたと判断する。

ＲＯＳユニット１６には、ＲＯＳモータ２６の回転をモニタする検知部２４が備えられている。検知部２４は、電源ライン３６がオフしてＲＯＳモータ２６に対する電力供給が遮断されたか或いはＲＯＳモータ２６にエラーが発生してＲＯＳモータ２６の回転数が通常回転数から所定回転数以下に低下したときに、ＣＰＵ１２に対してアラーム信号を出力する。

なお、アラーム信号を出力する検知部２４の構成については特に限定されないが、例えば、モータの回転数を制御するために一般的に用いられるエンコーダを検知部２４として兼用してもよい。

図２に、ＣＰＵ１２で実行される逆起電力除去制御のフローチャートを示す。

ステップ１００では、検知部２４からアラーム信号が入力されたか否かを判断する。アラーム信号が入力されたときには、ステップ１０２で、プリンタエンジンの動作に影響の無い負荷１８をオンして動作させる。

例えば、インターロックスイッチ３４のオープンによる電源ライン３６の遮断（またはＲＯＳモータ２６のエラー）により、ＣＰＵ１２にアラーム信号が出力されると、電源ライン３６に接続されプリント用紙の搬送に影響を及ぼさないようなクラッチやソレノイドなどの負荷１８を駆動させる。これにより、ＲＯＳモータ２６の回転により生じた逆起電力を生じさせることができる。

なお、ＣＰＵ１２に入力されたアラーム信号がインターロックスイッチ３４オープンをトリガとして出力された信号であっても、この時点では分圧回路１４を介してＣＰＵ１２に入力される電圧の電圧レベルはＲＯＳモータ２６の慣性力によって生じた電気エネルギー（逆起電力）によって充分に低下しておらず、電圧降下は認識されない。一方、検知部２４は、逆起電力によらずＲＯＳモータの回転数が所定回転数以下に低下すればアラーム信号を出力するため、分圧回路１４を介してＣＰＵ１２に入力される電圧がVILスレッシュホールドを下回るレベルに到達するより前にアラーム信号を出力することができる。このようにＣＰＵ１２が電圧降下を認識できない期間であっても、検知部２４からのアラーム信号をトリガとして、プリンタエンジンの動作に影響の無い負荷１８を動作させ、ＲＯＳモータ２６のイナーシャによって発生した電気エネルギー（逆起電力）を負荷１８で消費させることができるため、分圧回路１４を介してＣＰＵ１２に入力される電圧の電位レベルの立ち下がりが早くなる。

ここで動作させる負荷としては、例えば、プリンタエンジンに用紙をフィードするフィーダが複数設けられていた場合には、プリンタエンジンが使用中のフィーダ以外のフィーダのソレノイドやクラッチを逆起電力を消費させるために動作させる負荷として用いることができる。このように、実行中の処理に無関係な負荷を動作させることにより、電圧降下時間短縮に最大の効果が期待できる。

ステップ１０４では、負荷１８をオンしてから所定の（ただし極めて短い）時間が経過するまでにインターロック開閉検知を行ない、分圧回路１４を介して入力された電源ライン３６の電圧レベルがVILスレッシュホールドを下回るレベルに到達し、Lowレベルになったか否かを判断する。

ステップ１０４で、分圧回路１４を介して入力された電源ライン３６の電圧レベルがVILスレッシュホールドを下回るレベルに到達し、Lowレベルになったことが認識されると、リアまたはフロントのカバーが開いてインターロックスイッチ３４がオープンしたことによって電源供給が遮断されたと判断して、ステップ１０６で、インターロックオープン処理（例えばＲＯＳモータ２６を含む全てのモータの駆動を停止して、カバーオープンを報知する等の処理）を行なう。

一方、ステップ１０４の時点でも電圧検出レベルがHighレベルの場合には、２４Ｖ電源は遮断されておらず、ＲＯＳモータ２６のエラーであると判断し、モータエラー処理（例えば、ＲＯＳモータ２６を含む全てのモータの駆動を停止して、ＲＯＳモータのエラーを報知する等の処理）を行う。

図３は、分圧回路１４とＣＰＵ１２とを接続する接点２８において、インターロックスイッチ３４をオープンしたときの電圧レベルを測定した測定結果の一例を示すグラフである。

Ｔ１のタイミングでインターロックスイッチ３４がオープンされると、実線Ｌ１に示すように、逆起電力が発生して電圧レベルが上昇するが（Ｔ２参照）、一方でＲＯＳモータの回転数は低下するため、Ｔ３のタイミングで検知部２４からアラーム信号が出力される。ＣＰＵ１２はアラーム信号を入力すると、発生した逆起電力を消費させるように誘導性負荷のクラッチ等（負荷１８）をＯＮさせる。これにより、電圧降下の立ち下がりが早まり、Ｔ４の時点で、電圧レベルはＶＩＬスレッシュホールドに到達する。

負荷を動作させずに、電圧レベルがＶＩＬスレッシュホールドに到達するまで待機するならば、電圧レベルは点線Ｌ２に示されるように変化し、電圧レベルがＶＩＬスレッシュホールドに到達するのはＴ５のタイミングとなる。

従って、電圧レベルがＶＩＬスレッシュホールドに到達する前に、検知部２４からのアラーム信号をトリガとして負荷を動作させることにより、Δｔだけ電圧降下時間を短縮させることができる。

なお、電圧降下時間は誘導性負荷の容量によって制御でき、多くの負荷をONさせて電流を流せば、電圧降下時間をより短縮できる。

このように、モータの回転数が通常回転数から所定回転数以下に低下したときにアラーム信号を出力すると共に、アラーム信号が出力されたときに逆起電力を消費させるように負荷を動作させるようにしたため、簡単な回路構成で、カバーオープン時など突発的に電力供給が遮断された場合でも、より早く負荷を動作させて逆起電力を除去することができる。これにより、電圧を素早く降下させることができるためＣＰＵで電力供給遮断をより早く検知でき、必要な処理をより早く実行することができる。さらにまた、電圧降下の遅れでロジック系に生じる不安定さや、他の素子の破壊なども未然に防ぐことができる。

なお、上記実施の形態では、ＲＯＳモータ２６の回転数の低下により出力されたアラーム信号をトリガとして負荷を動作させる例について説明したが、これに限定されず、例えば、電源ライン３６に接続され、該電源ライン３６から供給される電力で駆動している他のモータの各々にも検知部２４を設置することもできる。そして、これら複数の検知部２４から出力されたアラーム信号の中で、最も早くＣＰＵ１２に入力されたアラーム信号の入力時に、負荷を動作させるようにしてもよい。これにより、より早く負荷を動作させることができるため、逆起電力を除去するのに効果的である。

また、逆起電力を消費させる負荷についても、複数の負荷を同時に制御（ＯＮ）する方がより多くの電流を早く消費できるため、プリント制御に影響を及ぼさないすべての負荷を用いることが有効である。

本実施の形態に係る逆起電力除去装置を含むプリンタエンジンの構成を示す図である。 ＣＰＵで実行される逆起電力除去制御のフローチャートである。 分圧回路とＣＰＵとを接続する接点において、インターロックスイッチをオープンしたときの電圧レベルを測定した測定結果の一例を示すグラフである。

符号の説明

１０ ＭＣＵ
１２ ＣＰＵ
１４ 分圧回路
１８ 負荷
２４ 検知部
２６ ＲＯＳモータ
３０ 電源装置
３２ ２４Ｖ電源
３４ インターロックスイッチ
３６ 電源ライン

Claims (5)

1. 電源からの電力を供給する電源ラインに接続されたモータ及び前記電源ラインに接続された前記モータ以外の負荷を備えた処理装置に生じる逆起電力を除去する逆起電力除去装置であって、
   前記モータの回転数が通常回転数から所定回転数以下に低下したことを検知したときに検知信号を出力する検知手段と、
   前記検知手段から前記検知信号を入力したときに、前記モータにより生じた逆起電力を消費させるように前記負荷を動作させる制御手段と、
   を含む逆起電力除去装置。
2. 電源からの電力を供給する電源ラインに接続されたモータ、前記電源ラインに接続された前記モータ以外の負荷、及び前記電源ラインに接続され且つカバーが開いたときに動作して前記電源から前記モータ及び前記モータ以外の負荷への電力の供給を遮断するスイッチを備えた処理装置に生じる逆起電力を除去する逆起電力除去装置であって、
   前記モータへの電力が遮断された後、前記モータの回転数が通常回転数から所定回転数以下に低下したことを検知したときに検知信号を出力する検知手段と、
   前記検知手段から前記検知信号を入力したときに、前記モータにより生じた逆起電力を消費させるように前記負荷を動作させる制御手段と、
   を含む逆起電力除去装置。
3. 前記処理装置は光露光装置を備え、
   前記モータは光露光装置を駆動するモータである請求項１または請求項２記載の逆起電力除去装置。
4. 前記処理装置は、前記電源ラインに接続されたモータを複数備え、
   前記検知手段を前記複数のモータに対応して複数設け、
   前記制御手段は前記複数の検知手段から入力された複数の検知信号のうち、最も早く入力された検知信号の入力時に前記負荷を動作させる請求項１または請求項２記載の逆起電力除去装置。
5. 前記制御手段は、前記検知手段から前記検知信号を入力したときに、前記処理装置で実行中の処理に無関係な負荷を動作させる請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の逆起電力除去装置。

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