(57)【要約】【課題】  モータの逆起電圧により充電した電源を小信号回路の電源として利用することができる電圧供給装置を提供する。【解決手段】  小信号回路１５に所定電圧を供給する電源部１１と、スキャナモータ３の逆起電圧を充電する充電素子９と、この充電素子９の充電電圧を検出する充電電圧検出部１０と、充電素子９の充電電圧を定電圧化して出力する定電圧回路部１３と、小信号回路１５に対して動作電圧を供給する電源を電源部１１又は定電圧回路部１３に切り替える第２のスイッチ１４と、充電電圧検出部１０を監視して第２のスイッチ１４の切り替え制御を行う監視制御部２０とを備えるようにした。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小信号で動作する小信号回路に動作電圧を供給する電圧供給装置であって、前記小信号回路に所定の電圧を供給する小信号電源部と、モータの逆起電圧を充電する充電素子と、該充電素子の充電電圧を検出する充電電圧検出手段と、前記充電素子の充電電圧を定電圧化して出力する充電電源部と、前記小信号回路に対して動作電圧を供給する電源を前記小信号電源部又は前記充電電源部に切り替える切り替え手段と、前記充電電圧検出手段を監視して前記切り替え手段の切り替え制御を行う監視制御手段と、を備えることを特徴とする電圧供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧供給装置において、前記監視制御手段は、前記充電電圧が満充電状態の電圧から前記小信号電源の所定電圧と同じ電圧となるまでは、前記小信号回路に対して前記充電電源部から動作電圧を供給するように制御を行い、前記充電電圧が前記小信号電源部の所定電圧より低くなった場合には、前記小信号回路に対して前記小信号電源部から所定電圧を供給するように切り替え制御を行うことを特徴とする電圧供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電圧供給装置において、前記モータの逆起電圧をモータ電源に放電する放電経路を設け、前記監視制御手段は、前記小信号回路に対して前記充電電源部から動作電圧を供給しているときは、前記放電経路を介して前記モータの逆起電圧を放電するように切り替え制御を行うことを特徴とする電圧供給装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電圧供給装置において、前記モータを複数備え、前記充電素子を前記複数のモータの逆起電圧により充電するようにしたことを特徴とする電圧供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小信号で動作する小信号回路に動作電圧を供給する電圧供給装置に関わり、特にモータの逆起電圧を無駄に消費することなく有効利用することができる電圧供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機等の画像形成装置においては、スキャナモータを制御して、スキャナのキャリッジをホームポジション位置から所定の速度プロファイルで動かすスキャン（フォワード）動作を行い、スキャン後はまた所定のプロファイルでホームポジションに戻すリターン動作を行うスキャナモータ制御システムが知られている。
そして、このスキャナモータ制御システムにおいては、モータが高速で動作している状態から停止させる際に発生する逆起電圧によって、駆動素子に耐圧以上電圧が加わり、駆動素子が破壊される不具合が発生することが知られている。
このような不具合を解消するために、発生した逆起電圧を電源側に還流し、電源−ＧＮＤ間に接続されているコンデンサで吸収したりする技術が提案されているが、この場合はモータの回生電力として発生した逆起電圧が無駄に消費されてしまう。そこで、逆起電圧を充電し、モータ電源として再活用したり、マイコン等が搭載されている小信号回路に使用したりする技術が提案されている（特許文献１、２、３、４参照）。
特許文献１には、スピンドルモータの起動時のラッシュカレントを解消して起電力を高め、スピンアップ時間を短縮する技術が開示されている。
また、特許文献２には、始動時にマイコンの立ち上がりを速やかに達成し、もってエンジンの始動性能を向上させることを目的として、リコイルスターターによる起動時に、出力電圧の逆電圧分を充電する定電圧電源部の充電電圧を、速やかにマイコン起動電圧まで立ち上げる技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−０６０５３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９６４８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献２には、逆起電圧を充電して別電源として使用するようにしているが、この場合は内燃機関用点火装置の点火時の起動制御に使用されており、逆起電圧を充電した電源を起動制御用マイコンの電源として使用している。この例のように立ち上げ時のみの制御用であれば、逆起電圧で充電した電源のみをマイコンの電源として使用することが可能である。
しかしながら、複写機内の小信号回路（マイコンを駆動させるため小信号で動作する制御回路等）用等の電源として、逆起電圧を充電した電源を使用したい場合、複写機の電源が投入されている状態においては、充電されている、或いは充電されていないに関わらず小信号回路に一定の電源を供給する必要があるため、逆起電圧により充電した別電源を利用した場合は不具合が発生するおそれがあった。
そこで、本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、モータの逆起電圧により充電した電源を小信号回路の電源として利用することができる電圧供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、小信号で動作する小信号回路に動作電圧を供給する電圧供給装置であって、前記小信号回路に所定の電圧を供給する小信号電源部と、モータの逆起電圧を充電する充電素子と、該充電素子の充電電圧を検出する充電電圧検出手段と、前記充電素子の充電電圧を定電圧化して出力する充電電源部と、前記小信号回路に対して動作電圧を供給する電源を前記小信号電源部又は前記充電電源部に切り替える切り替え手段と、前記充電電圧検出手段を監視して前記切り替え手段の切り替え制御を行う監視制御手段と、を備えることを特徴とする。
また請求項２の発明は、請求項１に記載の電圧供給装置において、前記監視制御手段は、前記充電電圧が満充電状態の電圧から前記小信号電源の所定電圧と同じ電圧となるまでは、前記小信号回路に対して前記充電電源部から動作電圧を供給するように制御を行い、前記充電電圧が前記小信号電源部の所定電圧より低くなった場合には、前記小信号回路に対して前記小信号電源部から所定電圧を供給するように切り替え制御を行うことを特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電圧供給装置において、前記モータの逆起電圧をモータ電源に放電する放電経路を設け、前記監視制御手段は、前記小信号回路に対して前記充電電源部から動作電圧を供給しているときは、前記放電経路を介して前記モータの逆起電圧を放電するように切り替え制御を行うことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電圧供給装置において、前記モータを複数備え、前記充電素子を前記複数のモータの逆起電圧により充電するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、充電素子の充電電圧が満充電の状態から小信号電源の所定電圧と同じ電圧となるまでは、充電電源部の電圧を使用し、充電電圧が小信号電源の所定電圧より低くなった場合には小信号電源に切り替えられるように構成したことで、モータの逆起電圧を無駄にすることなく有効に利用することができる。
また、本発明によれば、モータの逆起電圧をモータ電源側に放電する放電経路を形成したことにより、充電電源部から小信号に動作電圧を供給している時に、モータが動作することによって発生する過電圧が充電電源部の素子に加わることにより出力電圧自体にノイズが発生するのを防止すし、かつモータの逆起電圧によりモータ駆動素子の破壊されるのを防止する事が出来る。
また、本発明によれば、モータを充電素子に複数接続できるような構成とする事により、複数のモータの逆起電圧を有効に使用することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
まず、本発明の電圧供給装置の実施形態について説明を行う前に、本発明の電圧供給装置が適用される画像形成装置のスキャナモータ制御システムの概略を説明する。
図１は、本発明の電圧供給装置が適用されるスキャナモータ制御システムの概略図である。
図１に示すスキャナモータ制御システムは、ソース端子が電圧Ｖｍに接続された第１のＦＥＴ１及び第２のＦＥＴ２と、第１及び第２のＦＥＴ１、２のドレイン端子間に接続されたスキャナモータ３と、ドレイン端子が第１のＦＥＴ１に接続された第３のＦＥＴ４と、ドレイン端子が第２のＦＥＴ２のドレイン端子に接続された第４のＦＥＴ５と、第１、第２、第３、第４のＦＥＴ１、２、４、５のゲート端子に接続されたモータ制御回路７とを有している。なお、第３、及び第４のＦＥＴ４、５のソース端子はグランド６に接地されている。
スキャナモータ３は、画像形成装置に備えられているスキャナのキャリッジを、駆動機構等を介して以下のように駆動するように接続されている。
ここで、スキャナモータ３の動作としては、スキャナのキャリッジをホームポジション位置から所定の速度プロファイルで動かすスキャン（フォワード）動作を行い、スキャン後はまた所定のプロファイルでホームポジションに戻すリターン動作を行っており、フォワード動作時は、第１及び第３のＦＥＴ１、４をオンにし、第２及び第４のＦＥＴ２、５をオフにする。またリターン動作時は、第２及び第４のＦＥＴ２、５をＯＮにし、第１及び第３のＦＥＴ１、４をＯＦＦにしている。
【０００７】
図２はスキャナモータ動作のプロファイルとその時に発生する逆起電圧（図１のＡ点）の変化を示した図である。
図２に示すように、スキャナモータ３の動作としては、スキャナのキャリッジをホームポジション位置から所定の速度プロファイルで動かすスキャン動作を行い、スキャン後はまた所定のプロファイルでホームポジションに戻すリターン動作を行っている。このリターン動作においては、複写機の高速化に伴い、出来る限り速い速度でホームポジションに戻す事が求められており、極めて高速に動作させる制御が行われている。このように高速でリターン動作を行っているため、リターン動作を停止させる際に大きなモータの逆起電圧（逆起電力）が発生してしまう。
図３は、本発明の電圧供給装置を適用した第１の実施形態としてのスキャナモータ制御システムの全体図であり、（ａ）は充電時の状態を示し、（ｂ）は放電時の状態を示している。
図３（ａ）、（ｂ）に示すスキャナモータ制御システムは、第１のＦＥＴ１と第３のＦＥＴ４間のＡ点にダイオード８を介して充電素子９が接続されている。またダイオード８と充電素子９との間には充電電圧検出部１０が接続されると共に、ダイオード８と充電素子９との間に第１のスイッチ１２の一端が接続されている。第１のスイッチ１２は（ａ）に示す充電時は開放状態、（ｂ）に示す放電時は閉成状態となる。
また第１のＦＥＴ１と第２のＦＥＴ２のソース端子には、電源部１１からモータ電圧Ｖｍが供給されている。
小信号回路１５は、（ａ）に示す充電時、第２のスイッチ１４を介して小信号電源部である電源部１１から動作電圧Ｖｃｃが供給され、（ｂ）に示す放電時、第２のスイッチ１４を介して定電圧回路（充電電源部）１３から動作電圧が供給される。
定電圧回路１３は、第１のスイッチ１２を介して充電素子９の充電電圧が供給されたときに定電圧化して出力する。このような定電圧回路１３の回路構成は周であるので詳細な説明は省略するが、トランジスタ、オペアンプ、ツェナーダイオード、抵抗を図示するようにして構成することができる。
小信号回路１５は図示しないマイクロコンピュータ（以下、マイコン）を駆動させるため小信号で動作する制御回路等により構成される。
監視制御部（監視制御手段）２０は、充電電圧検出部（充電電圧検出手段）１０の検出信号に基づいて第１のスイッチ１２及び第２のスイッチ１４を後述のように切り替える。
【０００８】
図４は図３に示したスキャナモータ制御システムの動作フローチャートである。
まず、図３（ａ）に示す状態で、スキャナモータ３のリターン停止時毎に発生する逆起電圧を、ダイオード８を通して充電素子９に充電していく。充電素子９については、フル充電状態の電圧Ｖｍａｘが、小信号回路１５の電圧Ｖｃｃ以上となるものを選択する。
この充電素子９の充電電圧について充電電圧検出部１０で常に監視を行い、フル充電（Ｖｍａｘ）と判断された時に（Ｓ１０１）、図３（ｂ）に示すように、第１のスイッチ１２をＯＮにし（Ｓ１０２）、第２のスイッチ１４を電源部１１側から充電側に切り替えて放電を行い（Ｓ１０３）、充電電圧がＶｃｃより低くなった場合（Ｓ１０４）、小信号回路１５の電源供給を電源部１１の動作電圧Ｖｃｃに切り替え（Ｓ１０５）、図３（ａ）に示すように、第１のスイッチ１２をＯＦＦにする（Ｓ１０６）。なお、充電側の電源については、定電圧回路部１３を通して、出力される電圧が常に電圧Ｖｃｃとなるように設定する。
このように第１の実施形態においては、小信号回路１５に動作電圧Ｖｃｃを供給する電源１１と、逆起電圧を充電して電力を蓄えた充電側電源とを切り替えられる構成とし、充電電圧がフル充電の状態から電源１１の動作電圧Ｖｃｃと同じ電圧となるまでは、充電側の定電圧回路部１３を電源として使用し、定電圧回路部１３から出力される充電電圧が動作電圧Ｖｃｃより低くなった場合には電源部１１に切り替え、フル充電になるまでは電源部１１の動作電圧Ｖｃｃを利用するようにしている。これにより、モータの逆起電圧を無駄にすることなく別電源として有効に利用することができる。
【０００９】
次に、本発明の電圧供給装置を適用した第２の実施形態としてのスキャナモータ制御システムについて説明する。
図５は第２の実施形態としてのスキャナモータ制御システムの全体図である。
図５に示すスキャナモータ制御システムは、第１のＦＥＴ１のドレインと第３のＦＥＴ４のドレインとの接続点であるＡ点とダイオード８との間に第３のスイッチ１６を設け、この第３のスイッチ１６と電源部１１との間にダイオード２１を設けることによりスキャナモータ３の逆起電圧を放電する放電経路を形成するようにしている。なお、他の構成は、図３に示した第１の実施形態と同様である。第３のスイッチ１６は監視制御部２０により制御される。
図６は図５に示したスキャナモータ制御システムの動作フローチャートである。
まず、スキャナモータ３のリターン停止時毎に発生する逆起電圧を、ダイオード８を通して充電素子９に充電していく。この時、第３のスイッチ１６は、ダイオード８側に切り替えられており、充電素子９については、フル充電状態の電圧Ｖｍａｘが小信号回路１５の電圧Ｖｃｃ以上となるものを選択する。
この充電素子９の充電電圧について、充電電圧検出部１０で常に監視を行い、フル充電（Ｖｍａｘ）と判断された時に（Ｓ２０１）、第１のスイッチ１６及び第３のスイッチ２１をＯＮにし（Ｓ２０２）、第２のスイッチ１４を電源部１１から充電側に切り替えて放電を行い（Ｓ２０３）、充電電圧が電圧Ｖｃｃより低くなった場合（Ｓ２０４）、小信号回路１５の電源供給を電源側の電圧Ｖｃｃに切り替え（Ｓ２０５）、第１のスイッチ１６及び第３のスイッチ２１をＯＦＦにする（Ｓ２０６）。なお、充電側の電源については、定電圧回路部１３を通して、出力される電圧が常に電圧Ｖｃｃとなるように設定する。
【００１０】
このように構成すると、放電中にスキャナモータ５が動作することによって発生する過電圧が定電圧回路部１３のトランジスタにかかったり、主力電圧自体にノイズが発生したりすることを防止し、且つ、逆起電圧を放出する経路を確保できるので、放電中の逆起電圧によるモータ駆動ＦＥＴの破壊を防止する事が出来る。
また、図７に示すように２つのスキャナモータ駆動回路３０ａ、３０ｂが備えられている場合は、これら２つのスキャナモータ駆動回路３０ａ、３０ｂにより充電素子１２を充電できる構成とすることもできる。なお、スキャナモータ駆動回路３０は２以上であっても良いことは言うまでもない。このような構成とする事で、複数のモータの逆起電圧を充電することが可能となる。
なお、本実施形態では複写機のスキャナモータを例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、スキャナモータに限らず、例えばブラシモータ等逆起電圧を発生させるモータを有するシステムに適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の電圧供給装置が適用されるスキャナモータ制御システムの概略図。
【図２】スキャナモータ動作のプロファイルとその時に発生する逆起電圧（図１のＡ点）の電圧の変化を示す図。
【図３】本発明の電圧供給装置を適用した第１の実施形態としてのスキャナモータ制御システムの全体図であり、（ａ）は充電時の状態、（ｂ）は放電時の状態を示した図。
【図４】図３に示したスキャナモータ制御システムの動作フローチャート。
【図５】第２の実施形態としてのスキャナモータ制御システムの全体図。
【図６】図５に示したスキャナモータ制御システムの動作フローチャート。
【図７】本実施形態のスキャナモータ制御システムの変形例を示した図。
【符号の説明】
【００１２】
１、２、４、５  ＦＥＴ、３  スキャナモータ、６  グラウンド、７  モータ制御回路、８、２１  ダイオード、９  充電素子、１０  充電電圧検出部、１１  電源部、１２  第１のスイッチ、１３  定電圧回路部、１４  第２のスイッチ、１５  小信号回路、１６  第３のスイッチ、２０  監視制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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