DE60317443T2

DE60317443T2 - H-Brückenvorrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE60317443T2
Application number: DE60317443T
Authority: DE
Inventors: Paul D. Vancouver Bliley; William S. Vancouver Eaton
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2023-09-18
Also published as: EP1416625B1; US20040085033A1; EP1416625A2; JP2004153995A; EP1416625A3; US6856106B2; DE60317443D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein H-Brückengerät und auf ein Verfahren zum Betreiben einer H-Brücke.
Ein bekanntes H-Brückengerät und ein bekanntes Verfahren zum Betreiben einer H-Brücke sind in der europäischen Patentanmeldung EP-A-1,030,437 offenbart.
Bilderzeugungsmechanismen können Tintenstrahlvorrichtungen, elektrofotografische Vorrichtungen, Farbstoffsublimationsvorrichtungen und lithografische Vorrichtungen umfassen. Bilderzeugungsmechanismen nutzen oft Motoren, um Papierwegtransportmechanismen anzutreiben, Bilderzeugungseinheiten, wie z. B. hin- und herfahrende Tintendruckköpfe oder Rasterspiegel, zu bewegen, oder Wartungsuntersysteme, wie z. B. Druckkopfwischer, Druckkopfkappen oder elektrostatische Reinigungspinsel, zu aktivieren. Dies sind lediglich ein paar Beispiele für die Dinge, die in einem Bilderzeugungsmechanismus separate Motoren erfordern können. Wo es möglich ist, versuchen Ingenieure häufig, mehr als eine Untersystemfunktion mit demselben Motor zu verbinden, so dass bei einem Bilderzeugungsmechanismus weniger Motoren benötigt werden können. Wenn die Anzahl von Motoren feststeht, kann eine geeignete anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, application specific integrated circuit) beschafft oder entworfen und gebaut werden, um die Steuerung jedes der Motoren bei dem Bilderzeugungsmechanismus zu ermöglichen.
Die Motorsteuerungs-ASIC nutzt häufig eine H-Brückenschaltungsstruktur, um zu ermöglichen, dass ein Mikroprozessor oder eine Steuerung jeden Motor bei dem Bilderzeugungsmechanismus steuert. Jedem Motor, der gesteuert wird, wird eine H-Brückenschaltung auf der ASIC zugewiesen. So wie es wichtig sein kann, die Anzahl von Motoren bei einem Bilderzeugungsmechanismus zu minimieren, um die Kosten des Bilderzeugungsmechanismus niedrig zu halten, ist es auch wichtig, die Kosten der ASIC auf einem Minimum zu halten. Im Allgemeinen trägt ein Minimieren der Anzahl von Elementen auf der ASIC und der Größe der ASIC dazu bei, die Kosten der ASIC niedrig zu halten. Selbst geringe Kostenersparnisse können angesichts der extrem großen Menge von Bilderzeugungsmechanismen, die ausgehend von einem gegebenen Entwurf erzeugt werden können, einen drastischen Vorteil bedeuten. Wo es möglich ist, ist es auch vorteilhaft, ASICs zu entwerfen, die an unterschiedlichen, jedoch ähnlichen Bilderzeugungsvorrichtungen verwendet werden können. Beispielsweise können zwei Bilderzeugungsmechanismen unterschiedliche Entwürfe aufweisen, die unterschiedliche Motoren erfordern können und diese Motoren sogar für unterschiedliche Funktionen verwenden können. Die unterschiedlichen Entwürfe können jedoch eine Quantität von Motoren gemeinsam haben und könnten daher möglicherweise dieselbe ASIC gemeinschaftlich verwenden.
Bei dem Versuch, ASIC-Kosten durch ein Verringern der Quantität von Schaltungsanordnungen auf der ASIC und ein Erhöhen der weit verbreiteten Wiederverwendbarkeit der ASIC zu minimieren, stehen Ingenieure und Entwerfer häufig einem Kompromiss gegenüber. Eine bestimmte Bilderzeugungsmechanismusplattform kann in derart hohen Mengen geplant sein, dass kleine Verringerungen der Kosten eine wesentliche Wirkung haben. Um jedoch eine ASIC-Wiederverwendung bei einem zweiten Produkt zu planen, müssen die Ingenieure häufig eine Schaltungsanordnung zu der ASIC hinzufügen, welche durch das erste Produkt nicht verwendet wird. Es wird dann wichtig, bedacht zwischen zwei Optionen zu wählen:

1) separaten ASIC-Entwürfen, bei denen einer der ASIC-Entwürfe auf der Basis der Produktmengenersparnisse wesentlich geringere Kosten aufweist, oder 2) einem gemeinsamen ASIC-Entwurf, der höhere Kosten aufweist, jedoch eine ASIC- Wiederverwendung bei unterschiedlichen Produkten ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte H-Brücke.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät gemäß den Ansprüchen 1, 2 oder 4 geliefert.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben oder Verwenden einer H-Brücke gemäß Anspruch 8 oder 9 vorgesehen.
Ein Ausführungsbeispiel verwendet einen ASIC-Entwurf zur H-Brückensteuerung, was die Kosten einer wieder verwendbaren Steuerungs-ASIC verringern kann, während eine größere Flexibilität bei einer Entwurfsverwendung als bei separaten ASIC-Entwürfen geboten wird.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend nur beispielhaft mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, bei denen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Bilderzeugungsmechanismus schematisch veranschaulicht, der Untersysteme aufweist.
2 ein Ausführungsbeispiel einer ASIC schematisch veranschaulicht, die zur Motorsteuerung verwendet wird und eine H-Brücke aufweist.
3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer ASIC schematisch veranschaulicht, die zur Motorsteuerung verwendet wird und eine andere H-Brücke aufweist.
4 ein Ausführungsbeispiel von Aktionen veranschaulicht, die verwendet werden können, um Antriebs motoren zu betreiben, die mit einer anderen H-Brücke verbunden sind.
5 ein anderes Ausführungsbeispiel einer ASIC schematisch veranschaulicht, die zur Motorsteuerung verwendet wird und eine andere H-Brücke aufweist.
6A–6C einen anderen H-Brücken-ASIC-Entwurf schematisch veranschaulichen.
1 veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Bilderzeugungsmechanismus 20, der Untersysteme aufweist. Der Bilderzeugungsmechanismus 20 kann zur Bilderzeugung auf einer Vielzahl von Medien verwendet werden, beispielsweise Papier, Transparentfolien, beschichteten Medien, Karton, Fotoqualitätspapieren und Umschlägen in einer Industrie-, Büro-, privaten oder anderen Umgebung. Eine Vielzahl von Bilderzeugungsmechanismen ist im Handel erhältlich. Beispielsweise umfassen einige der Bilderzeugungsmechanismen, die die hierin beschriebenen Konzepte verkörpern können, Tischdrucker (Desktop-Drucker), tragbare Druckeinheiten, Breitformatdrucker, hybride elektrofotografische/Tintenstrahl-Drucker, Kopierer, Videodrucker und Faxgeräte, um einige wenige zu nennen. Der Zweckmäßigkeit halber sind die hierin eingeführten Konzepte in der Umgebung eines Bilderzeugungsmechanismus 20 beschrieben.
Der Bilderzeugungsmechanismus 20 weist eine Steuerung 22 auf, die den Betrieb der verschiedenen Bilderzeugungsuntersysteme in dem Bilderzeugungsmechanismus 20 koordiniert. Die Steuerung 22 kann ein Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Computer, digitale Komponenten und/oder analoge Komponenten sein, je nach der Vorrichtung und der Implementierung. Ein Medientransportmotor 23 als Teil eines Medientransportsystems kann verwendet werden, um ein Blatt von Druckmedien 24 aus der Medieneingangsablage 26 durch eine Druckzone 28 vorzubewegen. Der Medientransportmotor 23 bewegt die Medien 24 ansprechend auf ein Medientransportsteuersignal 29 von der Steuerung 22 vor. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll der Ausdruck „Medien" sowohl ein einzelnes Druckmedium als auch mehrere Blätter von Druckmedien umfassen.
Der Bilderzeugungsmechanismus 20 bei diesem Ausführungsbeispiel weist auch eine Wagenführungsstange 30 auf, die eine Bewegungsachse 32 definiert. Die Wagenführungsstange 30 hält auf verschiebbare Weise einen Druckkopfwagen 34 zum reziproken Hin- und Herbewegen über die Druckzone 28. Ein Wagenantriebsmotor 36 kann verwendet werden, um den Wagen 34 ansprechend auf ein Wagensteuersignal 38, das von der Steuerung 22 empfangen wird, zu treiben. Eine optische Codiererlesevorrichtung (nicht gezeigt) kann auf der hinteren Oberfläche des Druckkopfwagens 34 angebracht sein, um Positionsinformationen zu lesen, die durch einen Codierstreifen bereitgestellt werden, wie beispielsweise in der US-Patentschrift Nr. 5,276,970 beschrieben ist. Die Art, Positionsrückkopplungsinformationen über die Codierstreifenlesevorrichtung bereitzustellen, kann auch auf eine Vielzahl von Weisen bewerkstelligt werden, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind.
In der Druckzone 28 nimmt ein Medienblatt 40 Tinte 42 aus einer Tintenstrahlkassette auf, beispielsweise einer Schwarztintenkassette 44 und/oder einer Farbtintenstrahlkassette 46. Die Schwarztintenkassette 44 und die Farbtintenkassette 46 werden durch den Druckkopfwagen 34 gehalten. Die Schwarztintenkassette 44 ist hierin veranschaulicht, als umfasse sie eine pigmentbasierte Tinte. Für Veranschaulichungszwecke ist die Farbkassette 46 beschrieben, als umfasse sie drei separate farbstoffbasierte Tinten, die die Farben Cyan, Magenta und Gelb haben, obgleich es offenkundig ist, dass die Farbkassette 46 bei einigen Implementierungen auch pigmentbasierte Tinten umfassen kann. Es ist offenkundig, dass in den Kassetten 44 und 46 auch andere Arten von Tinten verwendet werden können, beispielsweise paraffinbasierte Tinten sowie hybride oder zusammengesetzte Tinten, die sowohl Farbstoff- als auch Pigmentcharakteristika aufweisen. Der veranschaulichte Bilderzeugungsmechanismus 20 verwendet austauschbare Druckkopfkassetten, bei denen jede Kassette ein Reservoir aufweist, das den gesamten Tintenvorrat trägt, während sich der Druckkopf über die Druckzone 28 hin- und herbewegt. So wie der Ausdruck „Kassette" hierin verwendet ist, kann er sich auch auf ein „außeraxiales" Tintenzuführsystem beziehen, das stationäre Hauptreservoire (nicht gezeigt) für jede Tinte (Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb oder andere Farben, je nach der Anzahl von Tinten in dem System) aufweist, die sich in einer Tintenvorratsregion befinden. Bei einem außeraxialen System können die Kassetten mit Tinte wieder aufgefüllt werden, die durch ein herkömmliches flexibles Schlauchanordnungssystem aus den stationären Hauptreservoiren befördert wird, die sich „außeraxial" bezüglich des Wegs einer Druckkopfbewegung befinden; so wird nur ein kleiner Tintenvorrat durch den Wagen 34 über die Druckzone 28 getrieben. Andere Tintenzuführ- oder Fluidzuführsysteme können ebenfalls die hierin beschriebenen Systeme einsetzen, beispielsweise Kassetten, die Tintenreservoire aufweisen, die auf permanenten oder semipermanenten Druckköpfen einschnappen.
Die veranschaulichte Schwarzkassette 44 weist einen Schwarzdruckkopf 48 auf, und die Farbkassette 46 weist einen Dreifarbendruckkopf 50 auf, der Cyan-, Magenta- und gelbe Tinte ausstößt. Die Druckköpfe 48, 50 stoßen selektiv Tinte 42 aus, um ein Bild auf einem Blatt von Medien 40 zu erzeugen, wenn sich Letzteres in der Druckzone 28 befindet. Die Druckköpfe 48, 50 weisen jeweils eine Öffnungsplatte mit einer Mehrzahl von Düsen auf, die auf eine Weise, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, durch diese hindurch gebildet sind. Die Düsen jedes Druckkopfs 48, 50 sind gewöhnlich in zumindest einem, gewöhnlich jedoch zwei linearen Arrays entlang der Öffnungsplatte gebildet. So kann der Ausdruck „linear", wie er hierin verwendet wird, als „beinahe linear" oder im Wesentlichen linear interpretiert werden und kann Düsenanordnungen umfassen, die zuein ander leicht versetzt sind, beispielsweise in einer Zickzackanordnung. Jedes lineare Array ist gewöhnlich in einer Längsrichtung ausgerichtet, die zu der Bewegungsachse 32 senkrecht ist, wobei die Länge jedes Arrays das maximale Bildband für einen einzelnen Durchlauf des Druckkopfs bestimmt. Die Druckköpfe 48, 50 sind thermische Tintenstrahldruckköpfe, obgleich andere Arten von Druckköpfen verwendet werden können, beispielsweise piezoelektrische Druckköpfe. Die thermischen Druckköpfe 48, 50 umfassen gewöhnlich eine Mehrzahl von Widerständen, die den Düsen zugeordnet sind. Auf ein Versorgen eines ausgewählten Widerstands mit Energie hin wird eine Gasblase gebildet, die ein Tröpfchen der Tinte 42 aus der Düse und auf das Druckmedium 40 ausstößt, wenn sich dieses in der Druckzone 28 unter der Düse befindet. Die Druckkopfwiderstände werden ansprechend auf Abfeuerbefehlssteuersignale, die von der Steuerung 22 an den Druckkopfwagen 34 geliefert werden, selektiv mit Energie versorgt.
Zwischen Druckaufträgen bewegt sich der Tintenstrahlwagen 34 entlang der Wagenführungsstange 30 zu einer Wartungsregion, in der eine Wartungsstation 52 verschiedene Wartungsfunktionen durchführen kann, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, beispielsweise Vorbereiten, Schaben und Abdecken zur Lagerung während Perioden einer Nichtverwendung, um zu verhindern, dass Tinte eintrocknet und die Tintenstrahldruckkopfdüsen verstopft. Die Wartungsstation 52 kann eine bewegliche Palette (nicht gezeigt) umfassen, die durch einen Wartungsstationsmotor 54 angetrieben werden kann. Der Wartungsstationsmotor 54 wird ansprechend auf ein Wartungsstationssteuersignal 56 von der Steuerung 22 betrieben. Ein Beispiel einer beweglichen Palette bei einer Tintenstrahlreinigungswartungsstation ist in der US-Patentschrift Nr. 5,980,018 zu finden.
Der Bilderzeugungsmechanismus 20, der in 1 veranschaulicht ist, ist eine Multifunktionsbilderzeugungsvorrichtung, die zusätzlich zu einem Aufweisen von Druckfähigkei ten auch Abtastfähigkeiten aufweist. Der Bilderzeugungsmechanismus 20 weist eine Abtastvorrichtung 58 auf, die entweder über ein flaches Auflageglas (nicht gezeigt) bewegt werden kann, um ein abgetastetes Bild einzufangen, oder die ein eingegebenes gedrucktes Bild an der Abtastvorrichtung 58 vorbei vorbewegen kann. Zur Einfachheit der Erläuterung beschreibt diese Beschreibung die Abtastvorrichtung 58 als über ein flaches Auflageglas bewegbar. Die Abtastvorrichtung 58 kann ansprechend auf ein Abtastvorrichtungssteuersignal 62, das von der Steuerung 22 empfangen wird, durch einen Abtastvorrichtungsmotor 60 bewegt werden.
Wie veranschaulicht ist, umfasst der Bilderzeugungsmechanismus 20 vier Motoren: den Wagenmotor 36, den Medientransportmotor 23, den Wartungsstationsmotor 54 und den Abtastvorrichtungsmotor 60. Viele andere Bilderzeugungsvorrichtungen umfassen keinen Abtastvorrichtungsmotor 60 und anstatt als eine Multifunktionsbilderzeugungsvorrichtung betrachtet zu werden, erzeugen sie einfach Druckkopiebilder. 2 veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel einer ASIC 63, die zur Motorsteuerung bei einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie z. B. der Bilderzeugungsvorrichtung 20, verwendet werden kann, ohne den Abtastvorrichtungsmotor 60. Eine H-Brückenschaltung 64A, 64B und 64C ist jedem von drei Motoren 66A, 66B und 66C zugewiesen. Jede der H-Brücken 64A, 64B und 64C ist auf ähnliche Weise wirksam; so wird zur Einfachheit der Betrieb der H-Brücke 64A beschrieben. Die H-Brücke 64A weist eine linke und eine rechte Seite auf. Es sind zwei Schalter auf der linken Seite und zwei Schalter auf der rechten Seite vorhanden. In 2 sind die Schalter als Feldeffekttransistoren (FETs, field effect transistors) veranschaulicht, jedoch könnten stattdessen andere Arten von Schaltern verwendet werden, beispielsweise bipolare Transistoren oder Relais. Die H-Brücke 64A weist einen oberen linken FET 68A auf. Der obere linke FET 68A weist einen Drain 70A, eine Source 72A und ein Gate 74A auf. Wenn ein Schwellenspannungspotenzial an das Gate 74A angelegt wird, ist Strom in der Lage, zwischen dem Drain 70A und der Source 72A zu leiten. Wenn das Schwellenspannungspotenzial nicht an das Gate 74A angelegt wird, dann fließt kein Strom zwischen dem Drain 70A und der Source 72A. Aus diesem Grund funktioniert der obere linke FET 68A wie ein Schalter, und die anderen hierin beschriebenen FETs sind auf eine ähnliche Weise wirksam.
Die H-Brücke 64A weist einen oberen rechten FET 76A auf, der ein Gate 78A, eine Source 80A und einen Drain 82A aufweist. Die H-Brücke 64A weist auch einen unteren linken FET 84A auf, der ein Gate 86A, eine Source 88A und einen Drain 90A aufweist. Die H-Brücke 64A weist ferner einen unteren rechten FET 92A auf, der ein Gate 94A, eine Source 96A und einen Drain 98A aufweist. Eine Vorspannungsspannung 100 ist mit dem Drain 70A und dem Drain 82A des oberen linken FET 68A bzw. des oberen rechten FET 76A gekoppelt. Die Source 72A des oberen linken FET 68 ist mit einem ersten Motorkontaktpunkt 102A gekoppelt. Die Source 80A ist mit einem zweiten Motorkontaktpunkt 104A gekoppelt. Der erste und zweite Motorkontaktpunkt 102A, 104A befinden sich auf der ASIC 63, so dass ein Motor 66A zwischen den ersten und zweiten Motorkontaktpunkt 102A, 104A gekoppelt werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass die Motoren 66A, 66B und 66C nicht Teil der ASIC 63 sind, sondern vielmehr veranschaulicht sind, um zu zeigen, wie sie mit ihren Motorkontaktpunkten gekoppelt würden. Der Drain 90A des oberen linken FET 84A ist mit dem ersten Motorkontaktpunkt 102A gekoppelt. Der Drain 98A des unteren rechten FET 92A ist mit dem zweiten Motorkontaktpunkt 104A gekoppelt. Die Source 88A des unteren linken FET 84A und die Source 96A des unteren rechten FET 92A sind mit einer Spannungsmasse 106 gekoppelt.
Während die veranschaulichte H-Brücke 64A konfiguriert wird, wenn eine geeignete Schwellenspannung zur gleichen Zeit an das Gate 74A des oberen linken FET 68A und das Gate 94A des unteren rechten FET 92A angelegt wird, während der obere rechte FET 76A und der untere linke FET 84A dadurch, dass den Gates 78A und 86A dieser jeweiligen FETs nicht zumindest eine Schwellenspannung bereitgestellt wird, in einem nicht-leitenden Zustand gehalten werden, dann wird in einer ersten Richtung 108A durch den Motor 66A Strom geleitet. Dies bewirkt, dass sich der Motor 66A in einer ersten Richtung dreht. Falls stattdessen zur gleichen Zeit eine geeignete Schwellenspannung an das Gate 78A des oberen rechten FET 76A und das Gate 86A des unteren linken FET 84A angelegt wird, während der obere linke FET 68A und der untere rechte FET 92A dadurch, dass den Gates 74A und 92A dieser jeweiligen FETs nicht zumindest eine Schwellenspannung bereitgestellt wird, in einem nicht-leitenden Zustand gehalten werden, dann wird Strom in einer zweiten Richtung 110A durch den Motor 66A geleitet. Dies bewirkt, dass sich der Motor 66A in einer zweiten Richtung dreht. Es kann verhindert werden, dass sich der Motor entweder in der ersten oder zweiten Richtung dreht, indem beide der rechten FETs 76A, 92A oder beide der linken FETs 68A, 84A ausgeschaltet werden. Andere Kombinationen von FETs können ausgeschaltet werden, um zu verhindern, dass Strom entweder in der ersten Richtung 108A oder der zweiten Richtung 110A leitet, wodurch verhindert wird, dass sich der Motor in einer der Richtungen dreht, und diese Kombinationen sind für Fachleute auf dem Gebiet offenkundig.
Wie angezeigt ist, gibt es viele mögliche Arten, die Gates 74A, 78A, 88A und 96A der H-Brücken-FETs zu steuern. Das Ausführungsbeispiel von 2 nutzt drei Eingaben I₁, A₁ und B₁, um den Motor 66A zu steuern. Die Zweite-Richtung-Eingabe A₁ ist mit dem Gate 78A des oberen rechten FET 76A gekoppelt. Die Erste-Richtung-Eingabe B₁ ist mit dem Gate 94A des unteren rechten FET 92A gekoppelt. Die Motordrehzahleingabe I₁ ist mit dem Gate 74A des oberen linken FET 68A gekoppelt. Die Motordrehzahleingabe I₁ ist nach einem Durchlaufen eines Inverters 112A auch mit dem Gate 86A des unteren linken FET 84A gekoppelt.
Die Zweite-Richtung-Eingabe A₁ und die Erste-Richtung-Eingabe B₁ werden durch die ASIC verwendet, um den Motor folgendermaßen zu steuern. Falls sowohl A₁ als auch B₁ deaktiviert sind (nicht mit zumindest einer Schwelleneinschaltspannung versehen sind), dann fließt in keiner Richtung Strom durch den Motor 66A, unabhängig von dem Zustand der Motordrehzahleingabe I₁. Falls die Zweite-Richtung-Eingabe A₁ aktiviert ist (mit zumindest einer Schwelleneinschaltspannung versehen ist), während B₁ deaktiviert ist, dann fließt in der zweiten Richtung 110A Strom durch den Motor 66A in Bezug auf eine Spannungspulsbreitenmodulation (PWM, PWM = pulse width modulation), die auf die Motordrehzahleingabe I₁ angewendet ist. Falls jedoch A₁ deaktiviert ist und die Erste-Richtung-Eingabe B₁ aktiviert ist, dann fließt in der ersten Richtung 108A Strom durch den Motor 66A in Bezug auf eine Spannungs-PWM, die auf die Motordrehzahleingabe I₁ angewendet ist. Die H-Brücken 648 und 64C betreiben die Motoren 668 bzw. 66C auf eine ähnliche Weise wie die H-Brücke 64A, und daher wird der Betrieb dieser zusätzlichen Brücken nicht detailliert beschrieben. Um jedoch auf die Ähnlichkeit des Betriebs hinzuweisen, sind die Elemente der H-Brücken 64B und 64C auf eine ähnliche Weise wie die H-Brücke 64A nummeriert, wobei die Nummerierungspostfixe zu „B" oder „C" geändert sind.
3 veranschaulicht schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel einer ASIC 114, die zur Motorsteuerung verwendet wird und eine alternative H-Brücke 116 aufweist. Die alternative H-Brücke 116 ermöglicht durch ein Hinzufügen zweier FETs zu dem Entwurf der H-Brücke 64C von 2 die Option eines alternativen Motors 118 anstelle der vier FETs, die gewöhnlich erforderlich sind, wenn eine zusätzliche H-Brücke hinzugefügt wird. Die alternative H-Brücke 116 weist einen ersten und einen zweiten Schalter (FETs 68C und 84C) auf einer ersten gemeinschaftlich verwendeten Seite auf, die mit einem ersten Motorkontakt 102C gekoppelt sind. Die alternative H-Brücke 116 weist auch einen dritten und einen vierten Schalter (FETs 76C und 92C) auf einer zweiten Seite auf, die mit dem zweiten Motorkontakt 104C gekoppelt sind. Der Motor 66C ist zwischen den ersten Motorkontaktpunkt 102C und den zweiten Motorkontaktpunkt 104C gekoppelt und kann wie oben beschrieben durch ein Manipulieren einer Zweite-Richtung-Eingabe A₃, einer Erste-Richtung-Eingabe B₃ und einer Motordrehzahleingabe I_3,4 betrieben werden. Bei einigen Produkten kann dies alles sein, was erforderlich ist, und zusätzliche FETs 120 und 122 (ein fünfter und ein sechster Schalter, die eine halbe H-Brücke auf einer dritten Seite bilden) können ignoriert werden. Bei verwandten Produkten jedoch kann ein alternativer Motor 118 zwischen einen dritten Motorkontaktpunkt 124 und den ersten Motorkontaktpunkt 102C geschaltet werden. So können die dritte Seite der halben H-Brücke und die gemeinschaftlich verwendete erste Seite als eine zweite H-Brücke betrieben werden.
Der alternative obere FET 120 weist ein Gate 126, einen Drain 128 und eine Source 130 auf. Der alternative untere FET 122 weist ein Gate 132, einen Drain 134 und eine Source 136 auf. Der Drain 128 des alternativen oberen FET 120 ist mit der Vorspannungsspannung 100 gekoppelt. Die Source 130 des alternativen oberen FET 120 ist mit dem dritten Motorkontaktpunkt 124 gekoppelt. Der Drain 134 des alternativen unteren FET 122 ist mit dem dritten Motorkontaktpunkt 124 gekoppelt. Die Source 136 des alternativen unteren FET 122 ist mit der Spannungsmasse 106 gekoppelt. Eine alternative Zweite-Richtung-Eingabe A₄ ist mit dem Gate 126 des alternativen oberen FET 120 gekoppelt. Eine alternative Erste-Richtung-Eingabe B₄ ist mit dem Gate 132 des alternativen unteren FET 122 gekoppelt. Durch ein Deaktivieren der alternativen Erste- und Zweite-Richtung-Eingabe B₄ und A₄ wird der alternative Motor 118 deaktiviert, und der Motor 66C kann durch ein Steuern der ersten und zweiten Motoreingabe B₃ und A₃ betrieben werden, wie oben mit Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Um den alternativen Motor 118 zu betreiben, sollten die erste und zweite Motoreingabe B₃ und A₃ deaktiviert werden. Falls die Zweite-Richtung-Eingabe A₄ aktiviert ist (mit zumindest einer Schwellenein schaltspannung versehen ist), während B₄ deaktiviert ist, dann fließt Strom in einer zweiten Richtung 110D durch den alternativen Motor 118 in Bezug auf eine Spannungspulsbreitenmodulation (PWM), die auf die Motordrehzahleingabe I_3,4 angewendet ist. Falls jedoch A₄ deaktiviert ist und die Erste-Richtung-Eingabe B₄ aktiviert ist, dann fließt Strom in einer ersten Richtung 108D durch den Motor 118 in Bezug auf eine Spannungs-PWM, die auf die Motordrehzahleingabe I_3,4 angewendet ist.
Daher verfügen Entwerfer durch ein Ausnutzen einer alternativen H-Brücke wie dem in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel über eine Option, die beim ASIC-Entwurf verwendet werden kann, um dazu beizutragen, den Kompromiss zwischen einem Reduzieren von ASIC-Kosten durch ein Verringern der Anzahl von Schaltungselementen auf der ASIC und ein Erhöhen der ASIC-Wiederverwendbarkeit durch ein Verfügen über eine zusätzliche Fähigkeit zum Antreiben zusätzlicher Motoren zu verbessern. Das in 3 veranschaulichte Ausführungsbeispiel bietet die Option, über einen zusätzlichen Motor zu verfügen, während lediglich zwei FET-Schaltungselemente anstelle von vier FET-Elementen hinzugefügt werden.
4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel von Aktionen, die verwendet werden können, um Motoren zu betreiben, die mit einer alternativen H-Brücke verbunden sind. Es muss die Entscheidung getroffen werden, ob der erste oder der zweite Motor verwendet 138 werden soll. Mit Bezugnahme auf 3 könnte der Motor 66C als ein erster Motor betrachtet werden, und der alternative Motor 118 könnte als ein zweiter Motor betrachtet werden. Die alternative H-Brücke 116 kann als eine erste und eine zweite H-Brücke betrachtet werden, wobei jede eine gemeinsame oder gemeinschaftlich verwendete Seite aufweist. Wieder auf 4 Bezug nehmend, falls die Entscheidung getroffen wird, den ersten Motor 140 zu verwenden, dann wird die nicht gemeinschaftlich verwendete Seite der H-Brücke des zweiten Motors gesperrt 142.
Ein oberes oder unteres Gate auf einer nicht gemeinschaftlich verwendeten Seite der H-Brücke des ersten Motors wird dann aktiviert 144, abhängig davon, welches die gewünschte Richtung ist, in die sich der Motor drehen soll. Falls stattdessen die Entscheidung getroffen wird, den zweiten Motor 146 zu verwenden, dann wird die nicht gemeinschaftlich verwendete Seite der H-Brücke des ersten Motors gesperrt 148. Ein oberes oder unteres Gate auf einer nicht gemeinschaftlich verwendeten Seite der H-Brücke des zweiten Motors wird dann aktiviert 150, abhängig davon, welches die gewünschte Richtung ist, in die sich der Motor drehen soll. Unabhängig davon, ob das obere oder untere Gate für die nicht gemeinschaftlich verwendete Seite des ersten Motors 144 oder für den zweiten Motor 150 aktiviert waren, wird eine Eingabe auf der gemeinschaftlich verwendeten Seite der H-Brücke des ersten und zweiten Motors getrieben 152, um den ausgewählten Motor zu bewegen.
5 veranschaulicht schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel einer ASIC 154, die zur Motorsteuerung verwendet wird und eine alternative H-Brücke 156 aufweist. Die alternative H-Brücke 156 ermöglicht den Betrieb eines zweiten oder alternativen Motors 158 durch ein Hinzufügen eines FET zu dem Entwurf der H-Brücke 64A von 2 anstelle der vier FETs, die gewöhnlich erforderlich sind, wenn eine zusätzliche H-Brücke hinzugefügt wird. Die alternative H-Brücke 156 weist einen ersten und zweiten Schalter (FETs 68C und 84C) auf einer ersten gemeinschaftlich verwendeten Seite auf, die mit dem ersten Motorkontakt 102C gekoppelt sind. Die alternative H-Brücke 156 weist auch einen dritten und vierten Schalter (FETs 76C und 92C) auf einer zweiten Seite auf, die mit dem zweiten Motorkontakt 104C gekoppelt sind. Der Motor 66A ist zwischen den ersten Motorkontaktpunkt 102A und den zweiten Motorkontaktpunkt 104A gekoppelt und kann wie oben beschrieben durch ein Manipulieren der Zweite-Richtung-Eingabe A₁, der Erste-Richtung-Eingabe B₁ und einer Motordrehzahleingabe I_1,5 betrieben werden. Bei einigen Produkten ist dies möglicherweise alles, was erfor derlich ist, und der zusätzliche FET 160 (ein fünfter Schalter) kann ignoriert werden. Bei verwandten Produkten kann jedoch ein zweiter Motor 158 zwischen einen dritten Motorkontaktpunkt 162 und den ersten Motorkontaktpunkt 102A geschaltet werden. Der FET 160 ist tatsächlich ein Schalter, der mit dem dritten Motorkontakt gekoppelt ist, wobei die gemeinschaftlich verwendete erste Seite und der Schalter als eine partielle H-Brücke betrieben werden können.
Der alternative FET 160 weist ein Gate 164, einen Drain 166 und eine Source 168 auf. Der Drain 166 des alternativen FET 160 ist mit der Vorspannungsspannung 100 gekoppelt. Die Source 168 des alternativen FET 160 ist mit dem dritten Motorkontaktpunkt 162 gekoppelt. Eine alternative Richtungseingabe A₅ ist mit dem Gate 164 des alternativen FET 160 gekoppelt. Durch ein Deaktivieren der alternativen Richtungseingabe A₅ wird der alternative Motor 158 deaktiviert, und der Motor 66A kann durch ein Steuern der ersten und zweiten Motoreingabe B₁ und A₁ wie oben mit Bezugnahme auf 2 beschrieben betrieben werden. Um den alternativen Motor 158 zu betreiben, sollten die erste und zweite Motoreingabe B₁ und A₁ deaktiviert sein. Falls die Richtungseingabe A₅ aktiviert ist (mit zumindest einer Schwelleneinschaltspannung versehen ist), dann fließt Strom in einer Richtung 170 durch den alternativen Motor 158 in Bezug auf eine Spannungspulsbreitenmodulation (PWM), die auf die Motordrehzahleingabe I_1,5 angewendet ist. Mit diesem Ausführungsbeispiel kann sich der alternative Motor, ohne die Motoranschlüsse an der alternativen H-Brücke 156 neu zu verdrahten, nur in einer Richtung drehen. Durch ein Ausnutzen einer alternativen H-Brücke 156 wie dem Ausführungsbeispiel, das in 5 veranschaulicht ist, verfügen Entwerfer jedoch über eine Option, die beim ASIC-Entwurf verwendet werden kann, um dazu beizutragen, den Kompromiss zwischen einem Reduzieren von ASIC-Kosten durch ein Verringern der Anzahl von Schaltungselementen auf der ASIC und ein Erhöhen der ASIC-Wiederverwendbarkeit durch ein Verfügen über eine zusätzliche Fähigkeit zum Antreiben zusätzlicher Motoren zu verbessern. Das Ausführungsbeispiel, das in 5 veranschaulicht ist, bietet die Option, über einen zusätzlichen Motor zu verfügen, während nur ein FET-Schaltungselement hinzugefügt wird. Es wird auch darauf hingewiesen, dass der alternative FET 160 stattdessen zwischen den dritten Motorkontaktpunkt 162 und die Spannungsmasse 106 gekoppelt werden könnte.
6A–6C veranschaulichen schematisch eine alternative H-Brücke 172. Die alternative H-Brücke 172 von 6A–6C weist ähnliche FET-Elemente 68A, 76A, 84A und 92A auf, wie zuvor mit Bezugnahme auf 2 erörtert wurde. Die alternative H-Brücke 172 weist auch einen ähnlichen Inverter 112A und Eingaben A₁, B₁ und I₁ auf, wie zuvor mit Bezugnahme auf 2 erörtert wurde. Auf einer ersten Seite der H-Brücke 172 sind der obere linke FET 68A und der untere linke FET 84A beide mit einem ersten Motorkontakt 102A gekoppelt, wie zuvor mit Bezugnahme auf 2 erörtert wurde. Der obere rechte FET 76A und der untere rechte FET 92A befinden sich auf einer zweiten Seite der H-Brücke 172. Die Source des oberen rechten FET 76A ist mit einem zweiten Motorkontakt 174 gekoppelt. Der Drain des FET 92A ist mit einem dritten Motorkontakt 176 gekoppelt. So befinden sich der zweite und dritte Motorkontakt 174, 176 auf der zweiten Seite.
6B veranschaulicht eine Weise, auf die die alternative H-Brücke 172 mit einem Motor 178 verwendet werden kann. Eine Seite des Motors 178 ist mit dem ersten Motorkontakt 102A gekoppelt. Eine zweite Seite des Motors 178 ist sowohl mit dem zweiten Motorkontakt 174 als auch dem dritten Motorkontakt 176 gekoppelt. So verdrahtet wie in 6B kann die alternative H-Brücke 172 genau wie die zuvor mit Bezugnahme auf 2 beschriebene H-Brücke 64A betrieben werden. Der Motor 178 kann in zwei Richtungen betrieben werden.
6C veranschaulicht eine andere Weise, auf die die alternative H-Brücke 172 verwendet werden kann, in diesem Fall zum Halten zweier Motoren. Eine Seite eines ersten Motors 180 ist mit dem ersten Motorkontakt 102A gekoppelt, während die andere Seite des ersten Motors 180 mit dem zweiten Motorkontakt 174 gekoppelt ist. Eine Seite eines zweiten Motors 182 ist mit dem ersten Motorkontakt 102A gekoppelt, während die andere Seite des zweiten Motors 182 mit dem dritten Motorkontakt 176 gekoppelt ist. So verdrahtet wie in 6C kann die alternative H-Brücke 172 betrieben werden, um entweder den ersten Motor 180 oder den zweiten Motor 182 in einer einzigen Richtung zu drehen. Mit Bezugnahme auf 6C kann die Eingabe A1 als die erste Motoreingabe A₁ bezeichnet werden, die Eingabe B₁ als die zweite Motoreingabe B₁ bezeichnet werden und die Eingabe I₁ als die Motordrehzahleingabe I₁ bezeichnet werden. Um sowohl den ersten als auch den zweiten Motor 180, 182 an einem Drehen zu hindern, sind die erste und zweite Motoreingabe A₁, B₁ deaktiviert (nicht mit zumindest einer Einschaltschwellenspannung versehen). Bei dieser Bedingung bewegen sich unabhängig von dem Zustand der Motordrehzahleingabe I₁ der erste und zweite Motor 180, 182 nicht. Falls die erste Motoreingabe A₁ aktiviert ist (mit zumindest einer Einschaltschwellenspannung versehen ist), während die zweite Motoreingabe B₁ deaktiviert ist, dann ist ein Strom in der Lage, in einer Richtung 184 im Verhältnis zu der PWM-Rate, die auf die Motordrehzahleingabe I₁ angewendet ist, zu fließen. Dieser Strom bewirkt, dass sich der erste Motor 180 in einer Richtung dreht. Falls die zweite Motoreingabe B₁ aktiviert ist, während die erste Motoreingabe A₁ deaktiviert ist, dann ist ein Strom in der Lage, in einer Richtung 186 im Verhältnis zu der PWM-Rate, die auf die Motordrehzahleingabe I₁ angewendet ist, zu fließen. Dieser Strom bewirkt, dass sich der zweite Motor 182 in einer Richtung dreht.
Durch ein Verwenden einer alternativen H-Brücke wie dem in 6A–6C veranschaulichten Ausführungsbeispiel verfügen Entwerfer über eine Option, die beim ASIC-Entwurf verwendet werden kann, um dazu beizutragen, den Kompromiss zwischen einem Reduzieren von ASIC-Kosten durch ein Verringern der Anzahl von Schaltungselementen auf der ASIC und einem Erhöhen der ASIC-Wiederverwendbarkeit durch ein Verfügen über eine zusätzliche Fähigkeit zum Antreiben zusätzlicher Motoren zu verbessern. Das Ausführungsbeispiel, das in 6A–6C veranschaulicht ist, bietet die Option, über einen zusätzlichen Motor zu verfügen, während nur ein drittes Motorkontaktelement hinzugefügt wird, und ohne ein Hinzufügen irgendwelcher anderer FET-Elemente.
Eine H-Brücke sieht wie jedes der Systeme, die in 3, 5 und 6A–6C veranschaulicht sind, die Fähigkeit vor, durch ein Verringern der Anzahl von Elementen, die auf einer ASIC integriert sein müssen, um Motoren zu steuern, beim Entwurf mehr Flexibilität und Skalierbarkeit zu bieten, ohne die entsprechenden Kosten, die traditionell mit einem ASIC-Entwurf verbunden sind. Bei einem Erörtern verschiedener Komponenten und Ausführungsbeispiele von alternativen H-Brücken, ASICs und Verfahren wurden im Vorhergehenden verschiedene Vorteile erwähnt.

Claims

Gerät, das folgende Merkmale umfasst: eine erste H-Brücke (68C, 76C, 84C, 92C), die mit einem ersten Motorkontakt (102C) auf einer gemeinschaftlich verwendeten ersten Seite (68C, 84C) und einem zweiten Motorkontakt (104C) auf einer zweiten Seite (76C, 92C) versehen ist; eine halbe H-Brücke (120, 122), die mit einem dritten Motorkontakt (124) auf einer dritten Seite (120, 122) versehen ist, wobei die gemeinschaftlich verwendete erste Seite (68C, 84C) der ersten H-Brücke (68C, 76C, 84C, 92C) und die dritte Seite (120, 122) der halben H-Brücke (120, 122) als eine zweite H-Brücke (68C, 120, 84C, 122) betrieben werden können; wobei: die erste H-Brücke (68C, 76C, 84C, 92C) konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass ein erster Motor (66C), der zwischen den ersten und den zweiten Motorkontakt (102C, 104C) geschaltet ist, in eine erste und eine zweite Richtung angetrieben wird; und die zweite H-Brücke (68C, 120, 84C, 122) konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass ein zweiter Motor (118), der zwischen den ersten und den dritten Motorkontakt (102C, 124) geschaltet ist, in eine erste und eine zweite Richtung angetrieben wird.
Gerät, das folgende Merkmale umfasst: eine erste H-Brücke (76A, 68A, 92A, 84A), die mit einem ersten Motorkontakt (102A) auf einer gemeinschaftlich verwendeten ersten Seite (68A, 84A) und einem zweiten Motorkontakt (104A) auf einer zweiten Seite (76A, 92A) versehen ist; einen Schalter (160), der mit einem dritten Motorkontakt (162) gekoppelt ist, wobei die gemeinschaftlich verwendete erste Seite (68A, 84A) der ersten H-Brücke (76A, 68A, 92A, 84A) und der Schalter (160) als eine partielle H-Brücke (68A, 84A, 160) betrieben werden können.
Gerät gemäß Anspruch 2, bei dem: die erste H-Brücke (76A, 68A, 92A, 84A) konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass ein erster Motor (66A), der zwischen den ersten und den zweiten Motorkontakt (102A, 104A) geschaltet ist, in eine erste und eine zweite Richtung angetrieben wird; und die partielle H-Brücke (68A, 84A, 160) konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass ein zweiter Motor (158), der zwischen den ersten und den dritten Motorkontakt (102A, 162) geschaltet ist, in eine erste Richtung angetrieben wird.
Gerät, das folgende Merkmale umfasst: eine H-Brücke (68A, 76A, 84A, 92A), die mit einer ersten (68A, 84A) und einer zweiten (76A, 92A) Seite versehen ist; einen ersten Motorkontakt (102A) auf der ersten Seite (68A, 84A); einen zweiten Motorkontakt (174) auf der zweiten Seite (76A, 92A); und einen dritten Motorkontakt (176) auf der zweiten Seite (76A, 92A).
Gerät gemäß Anspruch 4, bei dem: der erste Motorkontakt (102A) mit einer ersten Seite eines Motors (178) gekoppelt ist; und der zweite und der dritte Motorkontakt (174, 176) mit einer zweiten Seite des Motors (178) gekoppelt sind.
Gerät gemäß Anspruch 4, bei dem: der erste Motorkontakt (102A) mit einer ersten Seite eines ersten Motors (180) gekoppelt ist; der erste Motorkontakt (102A) mit einer ersten Seite eines zweiten Motors (182) gekoppelt ist; der zweite Motorkontakt (174) mit einer zweiten Seite des ersten Motors (180) gekoppelt ist; und der dritte Motorkontakt (176) mit einer zweiten Seite des zweiten Motors (182) gekoppelt ist.
Ein Bilderzeugungsmechanismus, der folgende Merkmale umfasst: einen Druckkopfwagen (34), der konfiguriert ist, um einen Druckkopf (44, 46) aufzunehmen; und ein Gerät (114, 154, 172) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Ein Verfahren zum Betreiben einer H-Brücke, das folgende Schritte umfasst: Bestimmen (138), ob ein erster Motor oder ein zweiter Motor verwendet werden soll oder nicht; Sperren (142, 148) einer ersten nicht gemeinschaftlich verwendeten Seite einer H-Brücke, die an den Motor, der nicht verwendet wird, angeschlossen ist; Aktivieren (144, 150) eines oberen oder eines unteren Schalters auf einer anderen nicht gemeinschaftlich verwendeten Seite der H-Brücke, die an den Motor, der verwendet wird, angeschlossen ist; und Treiben (152) einer Eingabe auf einer gemeinschaftlich verwendeten Seite der H-Brücke, um den Motor, der verwendet wird, zu bewegen.
Ein Verfahren zum Verwenden einer Schaltung einer H-Brücke (172) auf einer ASIC, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines ersten Motorkontakts (102A) auf einer ersten Seite der H-Brücke (172); Bereitstellen eines zweiten Motorkontakts (174) auf einer zweiten Seite der H-Brücke (172); Bereitstellen eines dritten Motorkontakts (176), der nicht mit dem zweiten Motorkontakt (174) gekoppelt ist, auf der zweiten Seite der H-Brücke (172); wenn es erwünscht ist (6B), nur einen ersten Motor (178) mit der H-Brücke (172) zu verbinden, dann: Koppeln einer ersten Seite des ersten Motors (178) mit dem ersten Motorkontakt (102A); und Koppeln einer zweiten Seite des ersten Motors (178) mit sowohl dem zweiten als auch dem dritten Motorkontakt (174, 176); und wenn es erwünscht ist (6C), sowohl den ersten Motor (180) als auch einen zweiten Motor (182) mit der H-Brücke (172) zu verbinden, dann: Koppeln einer ersten Seite des ersten Motors (180) mit dem ersten Motorkontakt (102A); Koppeln einer ersten Seite des zweiten Motors (182) mit dem ersten Motorkontakt (102A); Koppeln einer zweiten Seite des ersten Motors (180) mit dem zweiten Motorkontakt (174); und Koppeln einer zweiten Seite des zweiten Motors (182) mit einem dritten Motorkontakt (176).