(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成でモーターの回転方向を検出することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】プリンタヘッドを有するキャリッジをモーターによって主走査方向に往復移動させ、副走査方向に搬送される用紙にプリンタヘッドで描画する画像形成装置においてモーター駆動回路は、トランジスタによるブリッジ回路であって、ブリッジ回路のアースとアース側のトランジスタとの間もしくはブリッジ回路の電源と電源側のトランジスタとの間に挿入された検出抵抗と、検出抵抗の電圧信号よりモーターの回転方向を検出する検出回路と、を備えた。【選択図】図６
2013118781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリンタヘッドを有するキャリッジをモーターによって主走査方向に往復移動させ、該主走査方向と直交する副走査方向に搬送される用紙に前記プリンタヘッドで描画する画像形成装置において、
前記モーターを駆動するモーター駆動回路は、トランジスタによるブリッジ回路であって、前記ブリッジ回路のアースとアース側のトランジスタとの間もしくは前記ブリッジ回路の電源と電源側のトランジスタとの間に挿入された検出抵抗と、
前記検出抵抗の電圧信号より前記モーターの回転方向を検出する検出回路と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
プリンタヘッドを有するキャリッジをモーターによって主走査方向に往復移動させ、該主走査方向と直交する副走査方向に搬送される用紙に前記プリンタヘッドで描画する画像形成装置において、
前記モーターを駆動するモーター駆動回路は、トランジスタによるブリッジ回路であって、前記ブリッジ回路のアースとアース側のトランジスタとの間に挿入されたアース側の検出抵抗と、
前記ブリッジ回路の電源側と電源側のトランジスタとの間に挿入された電源側の検出抵抗と、
前記アース側の検出抵抗の電圧信号及び前記電源側の検出抵抗の電圧信号より前記モーターの回転方向を検出する検出回路と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記検出回路は、前記検出抵抗の電圧信号のH論理レベルの閾値及びL論理レベルの閾値にヒステリシスを有することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検出抵抗の電圧信号に基づいて前記モーターの回転方向を検出できない場合はエラーとして処理する処理手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の画像形成装置には、用紙を搬送する為の副走査モーター、プリントヘッドが搭載されたキャリッジを用紙の搬送方向と直角に走査させる主走査モーターなどのＤＣモーターが搭載されている。
このＤＣモーターを制御する為に、エンコーダーを取り付けモーターの回転方向や回転数を検出しフィードバック制御を行う方法が既に知られている。
例えば、モーターの回転数を検出する目的で、装置モーターのパルス電流を計測する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、通常のエンコーダーを用いた構成の場合、高価なエンコーダーセンサとエンコーダーシートとが必要となりコストアップしてしまう。また安価な透過型センサを使用した場合には回転方向の検出ができない。さらに、特許文献１に記載の発明は、モーターの回転を検出することはできるものの、回転方向の検出をすることはできない。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成でモーターの回転方向を検出することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、プリンタヘッドを有するキャリッジをモーターによって主走査方向に往復移動させ、該主走査方向と直交する副走査方向に搬送される用紙に前記プリンタヘッドで描画する画像形成装置において、前記モーターを駆動するモーター駆動回路は、トランジスタによるブリッジ回路であって、前記ブリッジ回路のアースとアース側のトランジスタとの間もしくは前記ブリッジ回路の電源と電源側のトランジスタとの間に挿入された検出抵抗と、前記検出抵抗の電圧信号より前記モーターの回転方向を検出する検出回路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、簡単な構成でモーターの回転方向を検出することができる画像形成装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る画像形成装置のブロック図の一実施の形態である。
【図２】図１に示した画像形成装置の平面概念図の一例である。
【図３】本発明の課題について説明するための説明図である。
【図４】本発明に係る課題について説明するための他の説明図である。
【図５】（ａ）は一般的なモーター駆動部の出力回路構成における正転動作について説明するための説明図であり、（ｂ）は逆転動作について説明するための説明図である。
【図６】図５に示した電流駆動回路に抵抗を追加することによる回転方向検知について説明するための説明図である。
【図７】（ａ）は図６に示した回路であり、（ｂ）は図６に示した回路の電源側へ抵抗を追加したときの電流制限について説明するための説明図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は信号の検知にヒステリシスを持たせる制御について説明するための説明図である。
【図９】エラー処理について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて詳細に解説する。
【０００９】
＜実施形態１＞
［構  成］
図１は、本発明に係る画像形成装置のブロック図の一実施の形態である。
図１に示す画像形成装置１００において、破線内部が制御基板の機能ブロック（以下、制御部と表記）１０１を示し、破線外部が制御部１０１に接続される各ユニットを示す。
【００１０】
制御部１０１は、ホストＩ／Ｆ（Inter Face）１０２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４、ＲＡＭ（Random Access Memory)１０５、ＮＶ(Non-Volatile)ＲＡＭ１０６、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)１０７、ＤＡＣ(Digital Analog Converter)１０８、ヘッド駆動部１０９、ヘッド制御部１１０、主走査モーター駆動部１１１、副走査モーター駆動部１１２、メンテナンスモーター駆動部１１３、及びＡＤＣ（Analog Digital Converter）１１４を有する。
【００１１】
ユニットとしては、キャリッジ１１５、主走査モーター１１６、副走査モーター１１７、メンテナンスモーター１１８、操作パネル１１９、センサ１２０、及びエンコーダーセンサ１２１が挙げられる。尚、主走査モーター１１６、副走査モーター１１７、及びメンテナンスモーター１１８はＤＣモーター（以下、モーターと表記。)であるものとする。
【００１２】
制御部１０１には、この画像形成装置１００に必要な情報の入力及び表示を行なうための操作パネル１１９が接続されている。制御基板１０１は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してホストＩ／Ｆ１０２で受信する。
【００１３】
ＣＰＵ１０３は、ホストＩ／Ｆ１０２に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ１０７にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行なってヘッド駆動部１１０に画像データを転送する。
なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばＲＯＭ１０４にフォントデータを格納して行っても良く、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの画像形成装置１００に転送するようにしても良い。
【００１４】
ヘッド制御部１１０は、記録ヘッド（吐出ヘッド）の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）を受け取ると、この１行分のドットパターンデータを、クロック信号に同期して、キャリッジ１１５にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をキャリッジ１１５に送出する。
【００１５】
ヘッド駆動部は、ＲＯＭ１０４に格納された駆動波形（ヘッド駆動信号）のパターンデータ読み取り、駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器（図ではＤＡＣ）１０８を含む波形生成回路及びアンプ等で構成される駆動波形発生回路を含む。
【００１６】
キャリッジ１１５は、ヘッド制御部１１０からのクロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタ（図示せず）と、シフトレジスタのレジスト値をヘッド制御部１１０からのラッチ信号でラッチするラッチ回路（図示せず）と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ：図示せず）と、このレベルシフタでＯＮ／ＯＦＦが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段：図示せず）等を含む。キャリッジ１１５は、アナログスイッチアレイのＯＮ／ＯＦＦを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的にキャリッジ１１５内に搭載される吐出ヘッド（図示せず）のアクチュエータ手段（図示せず）に印加して吐出ヘッドを駆動する。
【００１７】
さらに、ＣＰＵ１０３はＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（図ではＡＤＣ）１１４を介してセンサ１２０の検知信号を含む。
【００１８】
主走査モーター駆動部１１１、副走査モーター駆動部１１２、メンテナンスモーター駆動部１１３は、ＣＰＵ１０３からの命令信号により主走査モーター１１６、副走査モーター１１７に対し駆動信号を送り、各モーター１１６、１１７を励磁することで各モーター１１６、１１７を駆動する。各モーター１１６、１１７の動作を、エンコーダーセンサ１２１で読み取り読み取った結果をＡＳＩＣ１０７にフィードバックすることでモーター１１６、１１７の回転数を制御する。
【００１９】
図２は、図１に示した画像形成装置の平面概念図の一例である。
搬送ベルト２１１は、副走査モーター１１７からタイミングベルト２０５を通じて駆動される搬送ローラーと搬送ローラーに従動して動作するテンションローラー２０９にて駆動される。用紙２１９は、搬送ベルト２１１で搬送され、この搬送方向を副走査方向とする。
【００２０】
また搬送ローラーには円形のロータリーエンコーダー２０２が設けられており、ロータリーエンコーダー２０２に設けられたエンコーダーセンサ２０３からの信号を元に主走査モーター１１６の回転数を制御する。
【００２１】
インクジェット方式の画像形成装置に用いられる吐出ヘッドは、キャリッジ１１５と呼ばれる構成部材に取り付けられている。このキャリッジ１１５は主走査モーター１１６を駆動することで駆動プーリー２０４、従動プーリー２１４、及びタイミングベルト２０５によって、用紙２１９の搬送方向に対して、直角にガイドロッド２０６上を走査する。
またキャリッジ１１５にはインクカートリッジ２２０から吐出ヘッドへインクを供給するためのインクチューブ２１８が接続されている。このキャリッジ１１５にはエンコーダーセンサ１２１が搭載されておりエンコーダースケール２１５からキャリッジ１１５の位置を読み取りモーター回転数を制御する。
【００２２】
シリアル方式のインクジェットプリンタは、このキャリッジ１１５の走査と搬送の走査とを繰り返すことで、用紙２１９への印刷を行う。また右端部のキャリッジ１１５の下にはメンテナンス機構が搭載されており、吐出ヘッドの付着インクの除去等のメンテナンスを行う。メンテナンス機構２１６の中にはメンテナンスモーター１１８とロータリーエンコーダー２０２とエンコーダーセンサとが搭載されており、主／副走査モーター１１６／１１７と同様にエンコーダー信号のフィードバックによって、回転数を制御する。
【００２３】
図３は、本発明の課題について説明するための説明図である。
主走査／副走査モーターはその動きが直接画像の解像度に影響する為、高精度な制御が必要となり解像度の高いエンコーダーセンサが一般的に必要となる。
しかしメンテナンスモーター１１８については、吐出ヘッドのメンテナンス機能が重要であり高精度な制御は不要であるので、エンコーダーではなく安価な透過型センサ３０１とプロペラ３０２のような回転翼部材（この場合、風を発生させるための捻れは無くて良い。）とを用いてメンテナンスモーター１１８の回転数／速度検出を行う。プロペラ部材３０２は、メンテナンスモーター１１８の挙動をとらえるためのものであり、メンテナンスモーター１１８の出力軸にプロペラ３０２の他にギヤ３０３を設け、ギヤ３０４、３０５をかませた後にギヤ３０６を有するメンテナンス機構３０７が取り付けられている。
【００２４】
ここで、メンテナンスモーター１１８の回転方向は、インクの供給方向となり、設定された方向と反転してしまうと、インクが溢れる等の重大な不具合につながる。このため、常時方向を検出しながらメンテナンスモーター１１８を回転させている。
【００２５】
図４は、本発明に係る課題について説明するための他の説明図である。
同図において上段は透過型センサの信号を示し、中段はエンコーダーセンサの信号（Ａ相）を示し、下段はエンコーダーセンサの信号（Ｂ相）を示している。
通常のエンコーダーセンサは、Ａ相及びＢ相の二つの出力を持っており、それぞれの出力が位相を９０°ずらして出力される。位相の遅れや進みによってプロペラ部材３０２の回転方向を検出することができる。
図３に示した構成の場合、透過型センサ３０１からの信号は図４のようなパルスを出力する。この場合、メンテナンスモーター１１８の回転数は検知できるが回転方向を検知することはできない。
【００２６】
［動  作］
＜比較例＞
図５（ａ）は一般的なモーター駆動部の出力回路構成における正転動作について説明するための説明図であり、図５（ｂ）は逆転動作について説明するための説明図である。
モーター駆動部の回路構成は、図５（ａ）、（ｂ）に示すようにＨブリッジ回路となっている。各ＦＥＴ（Field Effect Transistor：Ｔｒ１〜Ｔｒ４）のＯＮ、ＯＦＦの組み合わせを変える事でモーター（電機子もしくは界磁のコイルＬで表す。)への駆動電流の経路を変えている。この電流経路の切り替えによってモーターの回転方向を切り替えている。
【００２７】
具体的には、例えば、モーターの正転動作を行う場合、図５（ａ）に示すようにＦＥＴ（Ｔｒ１、Ｔｒ４）をＯＮにし、ＦＥＴ（Ｔｒ２、Ｔｒ３）をＯＦＦにすることで、電流がＶＢＢ→Ｔｒ１→ＬのＯＵＴＡ→ＬのＯＵＴＢ→Ｔｒ４→Ｒ→グラウンドのように流れ、一定の方向に回転する。これとは逆にモーターの逆転動作を行う場合、図５（ｂ）に示すようにＦＥＴ（Ｔｒ１、Ｔｒ４）をＯＦＦにし、ＦＥＴ（Ｔｒ２、Ｔｒ３）をＯＮにすることで、電流がＶＢＢ→Ｔｒ３→ＬのＯＵＴＢ→ＬのＯＵＴＡ→Ｔｒ２→Ｒ→グラウンドのように流れ、逆の方向に回転する。
【００２８】
モーター駆動電流は、グラウンドに接続された電流検出抵抗Ｒを流れており、電流検出抵抗Ｒにモーター駆動電流が流れることによって発生する電圧を監視し、モーター駆動電流の電流制限を行うのが一般的である。
尚、ダイオードＤ１〜Ｄ４は、モーター停止時に逆起電力によりＴｒ１〜Ｔｒ４が破壊されるのを防止するための素子であり、例えばシリコンダイオードが挙げられる。また、モーターの両電極には図示しないセラミックコンデンサを接続することでノイズを防止するようにしてもよい。
【００２９】
＜実施の形態１の動作＞
図６は、図５に示した電流駆動回路に抵抗を追加することによる回転方向検知について説明するための説明図である。すなわち、図６は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態におけるモーターの回転方向の検知動作の説明図である。
Ｈブリッジ回路のＦＥＴのうちの下部の素子Ｔｒ２、Ｔｒ４とグラウンドとの間に電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２を挿入し、Ｒ１を逆転の電流ルートとし、Ｒ２を正転の電流ルートとする。それぞれの電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の電圧を監視することでモーターの回転方向を検出することができる。
【００３０】
＜実施形態２＞
図７（ａ）は図６に示した回路であり、図７（ｂ）は図６に示した回路の電源側へ抵抗を追加したときの電流制限について説明するための説明図である。すなわち、図７（ｂ）は、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態におけるモーターの回転方向の検知動作の説明図である。
図（ａ）に示した回路構成では電流制限抵抗がグラウンド側にしかないため、出力がグラウンドに短絡した場合には、電流検出抵抗Ｒ１もしくはＲ２を介して短絡電流が流れない為に、電流の検出ができず電流制限をすることはできない。
【００３１】
しかし、Ｈブリッジ回路のグラウンド側、及び電源側のそれぞれに電流検出抵抗を持たせることで出力が電源もしくはグラウンドのいずれに短絡しても電流制限をかけることができる。
【００３２】
＜実施形態３＞
図８（ａ）、（ｂ）は、信号の検知にヒステリシスを持たせる制御について説明するための説明図である。すなわち、図８（ａ）は、一般的な画像形成装置におけるモーターの回転方向の説明図であり、図８（ｂ）は、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態におけるモーターの回転方向の検知動作の説明図である。
図８（ａ）、（ｂ）において横軸は時間軸を示し、両図において、上段はモーター電流、下段は方向検知信号をそれぞれ示す。
図８（ａ）に示すように電流検出抵抗の電圧信号はモーター（ＤＣモーター）のブラシノイズの影響を受けやすく誤検知してしまう。すなわち、モーター電流のブラシノイズが立ち上がる場合は影響が無いものの、ブラシノイズが立ち下がる場合に閾値を下回ると、方向検知信号が誤検知してしまう。
これに対して、図８（ｂ）に示すように電圧信号の閾値を立ち上がり、立下りでそれぞれ別の設定をすることで、ブラシノイズが立ち上がった場合はもとよりブラシノイズが立ち下がった場合立ち上がり閾値を下回っても立ち下がり閾値を下回らない限り誤検知することがないので、誤検知を防ぐことができる。
【００３３】
ここで、ヒステリシスを持たせる方法としては、例えば、電圧検出回路→ＡＤ変換→ソフトウェア処理となり、閾値はソフトウェアで設定される。
【００３４】
＜エラー処理＞
図９は、エラー処理について説明するための説明図である。
図９において、正転制御及び逆転制御における正転電圧、逆転電圧及び推測状態の関係が示されている。正転電圧は、例えば、図６に示した回路においてモーターが正転しているときのＲ２のＦＥＴ（Ｔｒ４）側のノードから出力される正転方向信号に対応し、逆転電圧は、図６に示した回路においてモーターが逆転しているときのＲ１のＦＥＴ（Ｔｒ２）側のノードから出力される逆転方向信号に対応している。
【００３５】
図９において、正転電圧及び逆転電圧の「０」は「Ｌ」論理レベルの電圧を意味し、「１」は「Ｈ」論理レベルの電圧を意味している。例えば、正転制御において、正転電圧が「０」で、逆転電圧が「０」の場合には推測状態は「エラー」となり、正転制御において、正転電圧が「１」で逆転電圧が「０」の場合には推測状態は「正常」となる。また、逆転制御において、正転電圧が「０」で逆転電圧が「０」の場合には推測状態は「エラー」となり、正転電圧が「０」で逆転電圧が「１」の場合には推測状態は「正常」となる。
図９に示すデータ（真理値表を含むデータ）は、例えば、ＲＯＭ１０４（図１参照）に格納されており、モーターの回転方向を監視するのに用いられる。
【００３６】
主走査モーター１１６の正転の制御中に逆転の電圧信号が立上ったり（「１」になったり）、正転の信号が立ち下がったりしたとき（「０」になったりしたとき）、または逆転の制御中に正転の電圧信号が立上ったり（「１」になったり）、逆転の信号が立ち下がったりしたときは（「０」になったりしたときは）、異常な状態となっている。このため、エラー状態としての処理（エラー処理）を実施する。
エラー処理としては、例えば、ユーザーが目視できるＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置を搭載した操作パネル上のエラー状態を報じし電源再投入またはサービスマンへの問い合わせの要請が挙げられる。
【００３７】
＜作用効果＞
Ｈブリッジ回路に電流検出抵抗を２つ備えたモーター駆動回路と、電流検出抵抗の電圧によってモーターの回転方向を検出する制御部と、を備えることにより、抵抗の追加のみでモーター回転方向の検出ができる。
【００３８】
Ｈブリッジ回路のアース側の他に２つの電流検出抵抗をさらに電源側に追加したことにより、電源-出力間の短絡があっても電流制限をかけることができる。
【００３９】
Ｈブリッジ回路の電流検出抵抗の電圧信号のＨ論理レベルの閾値と、Ｌ論理レベルの敷値にヒステリシスを持たせた制御を行うことにより、モーターのブラシノイズに影響されず、方向の切り替わりタイミングがわかる。
【００４０】
Ｈブリッジ回路の電流検出抵抗の電圧信号が異常な値である場合はエラーとして処理する制御を行うことにより、モーター及びモーター駆動回路の異常状態を検知できる。
【００４１】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。例えば、上述した実施の形態では、インクジェットプリンタの場合で説明しているが、本発明はこれに限定したものではなく、メンテナンスモーターにＤＣブラシ付きモーターを採用したプリンタ全てに適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１００    画像形成装置
１０１    制御部
１０２    ホストＩ／Ｆ
１０３    ＣＰＵ
１０４    ＲＯＭ
１０５    ＲＡＭ
１０６    ＮＶＲＡＭ
１０７    ＡＳＩＣ
１０８    ＤＡＣ
１０９    ヘッド駆動部
１１０    ヘッド制御部
１１１    主走査モーター駆動部
１１２    副操作モーター駆動部
１１３    メンテナンスモーター駆動部
１１４    ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）
１１５    キャリッジ
１１６    主走査モーター
１１７    副走査モーター
１１８    メンテナンスモーター
１１９    操作パネル
１２０    センサ
１２１、２０３    エンコーダーセンサ
２０２    ロータリーエンコーダー
２０４    駆動プーリー
２０５    タイミングベルト
２０９    テンションローラー
２１１    搬送ベルト
２１４    従動プーリー
２１５    エンコーダースケール
２１６    メンテナンス機構
２１９    用紙
３０１    透過型センサ
３０２    プロペラ
３０３、３０４、３０５、３０６    ギヤ
３０７    メンテナンス機構
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開２００４−２９７８６１号公報
【図１】
2013118781.tif 000003
【図２】
2013118781.tif 000004
【図３】
2013118781.tif 000005
【図４】
2013118781.tif 000006
【図５】
2013118781.tif 000007
【図６】
2013118781.tif 000008
【図７】
2013118781.tif 000009
【図８】
2013118781.tif 000010
【図９】
2013118781.tif 000011