JP2015162981A - 駆動制御システムおよび印刷装置 - Google Patents

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幸司 小沢
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【課題】システムの小型化を進める。【解決手段】第1駆動機構40,41と、第2駆動機構42,43と、前記第1駆動機構の駆動を制御する第1制御回路30Aと、前記第2駆動機構の駆動を制御する第2制御回路30Bと、を備え、前記第1制御回路は、入力された電圧を第1電圧だけ低下させた電圧を出力し、前記第2制御回路は、前記第1制御回路から出力された電圧を入力し、当該入力した電圧を第2電圧だけ低下させた電圧を出力し、前記第1駆動機構は前記第2駆動機構よりも駆動する頻度が少なく、かつ、前記第1電圧は前記第2電圧よりも大きい、駆動制御システム。【選択図】図2

Description

本発明は、駆動制御システムおよび印刷装置に関する。
従来からデータ転送に必要な配線を簡略化しつつ、効率的にデータ転送を行う手法が種々試みられている(特許文献1参照)。
特開2001‐127827号公報
それぞれモーターの駆動を制御する複数のモータードライバーと、各モータードライバーがモーターの制御に必要とする制御データを各モータードライバーへ転送するコントローラーと、が接続されている構成を想定する。このようなコントローラーは、一般的に3.3V等の比較的低い電圧で駆動する回路であり、ある電圧を入力したレギュレーターにより電圧変換(降圧)されて前記3.3V等となった電圧を入力して駆動する。
上述したようなモーター、モータードライバーおよびレギュレーターを備えるシステムについては、できるだけ小型化することが一つの課題であった。また、当該システムの小型化を試みる過程で、前記電圧変換に伴う発熱等を考慮して、最適な構成を導き出す必要性が更に生じた。
本発明は上述の課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、適切な小型化を実現する駆動制御システムおよび印刷装置を提供する。
本発明の態様の一つは、駆動制御システムは、第1駆動機構と、第2駆動機構と、前記第1駆動機構の駆動を制御する第1制御回路と、前記第2駆動機構の駆動を制御する第2制御回路とを備え、前記第1制御回路は、入力された電圧を第1電圧だけ低下させた電圧を出力し、前記第2制御回路は、前記第1制御回路から出力された電圧を入力し、当該入力した電圧を第2電圧だけ低下させた電圧を出力する。
当該構成によれば、第1制御回路、第2制御回路のそれぞれは、第1駆動機構、第2駆動機構の駆動を制御する本来の機能に加え、入力された電圧を低下させて出力するレギュレーターの機能も備えている。そのため、このような制御回路とレギュレーターとが別々に存在していた従来の構成と比較して、システム全体を小型化し易い。
また、前記第1駆動機構は前記第2駆動機構よりも駆動する頻度が少なく、かつ、前記第1電圧は前記第2電圧よりも大きい。
あるいは、前記第1駆動機構は前記第2駆動機構よりも駆動する頻度が多く、かつ、前記第1電圧は前記第2電圧よりも小さい。
つまり、駆動させる頻度が少ない方の駆動機構の駆動を制御する制御回路において、より大きな電圧降下を伴う電圧変換を実行することで、第1制御回路、第2制御回路それぞれにおける発熱が分散される(片方の制御回路で発熱が集中しない)ようにしている。
本発明の態様の一つは、前記第1制御回路へ前記第1駆動機構の制御のための制御データを転送し、かつ、前記第2制御回路へ前記第2駆動機構の制御のための制御データを転送する転送コントローラーを備え、前記第1制御回路は、前記低下させた電圧を前記転送コントローラーおよび前記第2制御回路へ出力し、前記第2制御回路は、前記低下させた電圧を前記転送コントローラーへ出力するとしてもよい。
当該構成によれば、転送コントローラーを駆動させるために必要な電圧を、第1制御回路、第2制御回路のそれぞれで生成し、転送コントローラーへ出力することができる。
本発明の態様の一つは、前記第1制御回路と前記第2制御回路との少なくとも一方は、入力した電圧を低下させて出力した電圧を自己へ入力し、当該自己へ入力した電圧をさらに低下させて出力するとしてもよい。
当該構成によれば、第1制御回路や第2制御回路は、複数の異なるレベルの電圧を出力することができる。
本発明の技術的思想は、上述したシステムのみによって実現されるものではない。例えば、前記システムに対応する処理工程を備える方法の発明や、当該方法の各工程をハードウェア(コンピューター)に実行させるコンピュータープログラム、さらには当該プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体、等の各種カテゴリーにて本発明が実現されてもよい。また、前記システムは、一台の独立した製品内に存在してもよいし、複数台の製品に跨って存在してもよい。また、具体的製品の一例として、前記システムを備える印刷装置を一つの発明として捉えることができる。
駆動制御システムを含む構成を例示する図である。 モータードライバーを含む構成を詳細に示す図である。 各モーターの駆動タイミングを例示する図である。
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態にかかる駆動制御システム50を例示している。駆動制御システム50は、例えば、印刷装置(プリンター)100に搭載されている。駆動制御システム50は、SoC(System-on-a-Chip)10、バス20およびSoC10とバス20によって接続された複数のモータードライバー30A,30B…を含む。つまり、SoC10とモータードライバー30A,30B…との間の通信は、シリアルインターフェイス方式が採用され、バス20が有するクロックライン(CLK)、データライン(DATA)およびロードライン(LD)の3線を使用する。これら3線は1系統のみであり、CLK、DATAおよびLDの各線はそれぞれ分岐され、モータードライバー30A,30B…に接続されている。かかる構成は、個々のモータードライバー30A,30B…毎に専用の信号線(CLK,DATA,LDの3線)でSoC10へ接続していた構成と比較して、信号線の本数を削減しており、システムの小型化に寄与していると言える。
モータードライバー30A,30B…のいずれか一つは、特許請求の範囲における「第1制御回路」に該当し、他の一つは「第2制御回路」に該当する。図1では、モータードライバー30Aは、担当するポンプモーター40、開閉モーター41の駆動を、同時にあるいは個別に制御する。モータードライバー30Bは、担当するキャリッジモーター42、給紙モーター43の駆動を、同時にあるいは個別に制御する。ポンプモーター40は、印刷装置100が備える不図示の印刷ヘッド内の流路へ液体(インク)を圧送するためのモーターである。開閉モーター41は、例えば、印刷装置100が備える不図示の操作パネルを開閉するためのモーターである。キャリッジモーター42は、印刷装置100が備える不図示のキャリッジ(前記印刷ヘッドを搭載したキャリッジ)を移動させるためのモーターである。給紙モーター43は、キャリッジが搭載する印刷ヘッドから吐出される液体(インク)によって画像等が印刷される媒体(用紙等)を搬送するためのモーターである。
これら各モーターは、特許請求の範囲における「(第1,第2)駆動機構」の一例であり、DCモーター、ステップモーター、リニアモーター等の電動機である。バス20には、モータードライバー30A,30B以外のモータードライバーがさらに接続されていてもよく、そのようなモータードライバーは、例えば、印刷装置100が備える不図示のスキャナー(画像読取装置)を移動させるためのスキャナーモーターや、不図示のADF(Auto Document Feeder)を稼働させるためのADFモーター等の駆動を制御する。
SoC10は、プロセッサーやメモリー等の電子部品が1チップ化されたコントローラーであり、特許請求の範囲における「転送コントローラー」の一例である。SoC10は、接続したRAM11をワークエリアとして使用しつつ、所定のプログラム(例えば、印刷装置100を稼働させるためのファームウェア)を実行することにより、モータードライバー30Aへ、ポンプモーター40や開閉モーター41の制御のための制御データ(コマンド、パラメーター、などとも表現する。)をバス20を介してシリアル転送し、また、モータードライバー30Bへ、キャリッジモーター42や給紙モーター43の制御のための制御データをバス20を介してシリアル転送する。
SoC10が転送する制御データには、例えば、モーターの回転速度(回転数)を指示する第1データや、モーターの回転方向や回生等を指示する第2データが含まれる。つまり、モータードライバー30Aは、SoC10から転送される制御データ(第1データ、第2データ)に応じて、ポンプモーター40や開閉モーター41の回転速度や回転方向等を制御(維持、変更)し、モータードライバー30Bは、SoC10から転送される制御データ(第1データ、第2データ)に応じて、キャリッジモーター42や給紙モーター43の回転速度や回転方向等を制御(維持、変更)する。モータードライバー30A,30B…は、前記モーターの回転速度の制御を、例えば、第1データの設定に応じたパルス幅変調(PWM;Pulse Width Modulation)により対象のモーターへ供給する電流量を制御することで実現する。
なお、前記モーターの回転速度の制御については、バス20とは別にSoC10と各モータードライバー30A,30B…とを個別に繋ぐイネーブルラインを介してSoC10から各モータードライバー30A,30B…へ前記PWMのための制御信号を送信することでも実現可能である。ただし本実施形態では、そのようなイネーブルラインを廃し、バス20を介して前記第1データを転送することで前記モーターの回転速度の制御を実現する。かかる構成は、SoC10と各モータードライバー30A,30B…とを繋ぐ信号線数の削減をより進めている(システムの小型化に寄与している)と言える。
図1に例示するように、SoC10へは、異なる複数の直流電圧(例えば、3.3V,1.5V,1.1V)が入力され、当該入力された各電圧によってSoC10は駆動する。また、RAM11へは、例えば1.5Vの直流電圧が入力され、当該入力された電圧によってRAM11は駆動する。
モータードライバー30A,30B…はそれぞれ、複数のレギュレーターを内蔵している。具体的には、モータードライバー30Aは、レギュレーター31A,31Bを内蔵し、モータードライバー30Bは、レギュレーター31C,31Dを内蔵している。レギュレーター31A,31B,31C,31Dは、いわゆるDC‐DCコンバーターとして機能するIC(Integrated Circuit、図2参照。)であり、入力された直流電圧を異なる直流電圧へ変換して出力することができる。
図2は、モータードライバー30A,30Bを含む構成を図1よりも詳細に示している。駆動制御システム50に含まれるモータードライバー30A,30B…のそれぞれには、電源としての直流電圧(例えば、30V)が供給されている。本実施形態では、モータードライバーが内蔵するレギュレーターの少なくとも一部は、自己が内蔵されているモータードライバーへ供給されている前記電圧を利用して所定レベルの直流電圧を生成する。
具体的には、モータードライバー30Aに内蔵されたレギュレーター31Aは、モータードライバー30Aに供給される前記電圧(30V)を低下させた電圧(例えば、3.3V)を出力する。レギュレーター31Aによる変換前の電圧と変換後の電圧との差(30V−3.3V)は、特許請求の範囲における「第1電圧」の一例である。レギュレーター31Aから出力された電圧(3.3V)は、上述したようにSoC10へ入力されるとともに、同じモータードライバー30A内の他のレギュレーター31Bおよび別のモータードライバー30B内の一つのレギュレーター31Dの各々へ入力される。
モータードライバー30Aに内蔵されたレギュレーター31Bは、レギュレーター31Aから入力された電圧(3.3V)を低下させた電圧(例えば、1.1V)を出力する。レギュレーター31Bから出力された電圧(1.1V)は、上述したようにSoC10へ入力される。
モータードライバー30Bに内蔵されたレギュレーター31Dは、レギュレーター31Aから入力された電圧(3.3V)を低下させた電圧(例えば、1.5V)を出力する。レギュレーター31Dによる変換前の電圧と変換後の電圧との差(3.3V−1.5V)は、特許請求の範囲における「第2電圧」の一例である。レギュレーター31Dから出力された電圧(1.5V)は、上述したようにSoC10およびRAM11へ入力される。また、一般的にレギュレーターは、大きく電圧を低下させるほど発熱をする。本実施形態でも、レギュレーター31Aとレギュレーター31Dとを比較すると、レギュレーター31Aの方がレギュレーター31Dよりも大きく電圧を低下させるため、発熱量も大きい。Iaは、レギュレーター31Aの出力側に流れる電流を、Ibは、レギュレーター31Bの出力側に流れる電流を、Idは、レギュレーター31Dの出力側に流れる電流を、それぞれ示している。
このように本実施形態によれば、モータードライバー30A(第1制御回路)は、入力された電圧(30V)を、内蔵のレギュレーター31Aにより第1電圧だけ低下させた電圧(3.3V)を出力し、モータードライバー30B(第2制御回路)は、モータードライバー30A内蔵のレギュレーター31Aから出力された電圧(3.3V)を入力し、当該入力した電圧(3.3V)を、内蔵のレギュレーター31Dにより第2電圧だけ低下させた電圧(1.5V)を出力する。つまり、SoC10を駆動させるための電圧を生成して出力する複数のレギュレーターを、各モータードライバーへ内蔵させた。そのため、このようなレギュレーターとしてのICが各モータードライバーとは別にモータードライバー外に存在していた従来の構成と比較して、システム全体を小型化することができる。
具体的には、図1,2のようにレギュレーターを内蔵するモータードライバーとしてのICのサイズ(面積。例えば、8mm×8mm。)は、レギュレーターを内蔵しないモータードライバーとしてのICのサイズ(例えば、7mm×7mm)よりは大きくなるが、当該レギュレーターを内蔵しないモータードライバーとしてのICのサイズ(例えば、7mm×7mm)と、レギュレーターのみのICのサイズ(例えば、6mm×6mm)とを足した面積よりは小さくなる。
また本実施形態では、モータードライバー30A内蔵のレギュレーター31Aが低下させる第1電圧(30V−3.3V)は、モータードライバー30B内蔵のレギュレーター31Dが低下させる第2電圧(3.3V−1.5V)よりも大きいため発熱量も大きく、かつ、モータードライバー30Aが駆動を制御するポンプモーター40や開閉モーター41(第1駆動機構)は、モータードライバー30Bが駆動を制御するキャリッジモーター42や給紙モーター43(第2駆動機構)よりも、駆動する頻度が少ないため、駆動で生じる熱量も少ない。従って、モータードライバー30A、モータードライバー30Bそれぞれにおける発熱が分散される(片方のモータードライバーで発熱が集中しない)という効果が生じる。当該効果を、図3を用いて更に説明する。
図3では、印刷装置100の主電源が投入(オン)された後の、印刷装置100の各状態(印刷装置100の“初期化中”、初期化後の“待機中”、待機後の“印刷実行中”)に合わせてどのモーターが駆動するか等を例示している。図3では、「‐」は、対応のモーターが駆動しないことを示す。また、図3の「大」、「中」、「小」は、各電圧(モータードライバー30Aのレギュレーター31Aが出力する3.3V、レギュレーター31Bが出力する1.1V、モータードライバー30Bのレギュレーター31Dが出力する1.5V)にかかる負荷の大きさを相対的かつ簡易的に例示している。
図3から判るように、モータードライバー30Aは、印刷装置100の初期化中および待機中は、ポンプモーター40もしくは開閉モーター41のいずれか一方を駆動させ、レギュレーター31Aが出力する3.3Vとレギュレーター31Bが出力する1.1Vにかかる負荷は「中」レベルであるため、モーターを駆動させるための役割と、SoC10等へ電力供給する役割とを、それぞれ負担が大きすぎない程度に果たす。印刷実行中は、モータードライバー30Aは、ポンプモーター40および開閉モーター41のいずれも駆動させず、レギュレーター31Aが出力する3.3Vとレギュレーター31Bが出力する1.1Vにかかる負荷は「大」レベルであるため、ほぼSoC10等への電力供給手段として機能する。一方、モータードライバー30Bは、印刷装置100の初期化中および印刷実行中は、キャリッジモーター42および給紙モーター43を駆動させ、レギュレーター31Dが出力する1.5Vにかかる負荷は「中」レベルであるため、主としての役割はモーターの駆動制御である。このようにモータードライバー30A,30Bは、それぞれ接続されるモーターや印刷装置100の状態に応じて役割が変化することで、それぞれの負担を分散させ、発熱を分散し平準化している。
また、キャリッジモーター42および給紙モーター43は、初期化および印刷実行の期間は駆動される一方で、ポンプモーター40は初期化の期間に駆動され、開閉モーター41は初期化後の待機期間に駆動されるに過ぎない。従って、モーターを駆動させるという観点で見れば、モータードライバー30Aよりもモータードライバー30Bの方がより高い頻度でモーターを駆動させており負荷も高い(モーターを駆動させる過程で生じる熱量も多い)と言える。
一方で、上述したように、モータードライバー30A内蔵のレギュレーター31Aが低下させる第1電圧(30V−3.3V)を、モータードライバー30B内蔵のレギュレーター31Dが低下させる第2電圧(3.3V−1.5V)よりも大きくしている。レギュレーターにおいて電圧を低下させる程度が大きいほど、発熱が大きくなると言える。例えばスイッチングレギュレーターでは電圧を低下させる程度が大きいほど、スイッチング損失による発熱が大きくなる。そのため、本実施形態では、内蔵するレギュレーターによる電圧変換という観点で見れば、モータードライバー30Bよりもモータードライバー30Aの方が発熱量は多いと言える。つまり、駆動させる頻度が少ない方のモーターの駆動を制御するモータードライバーにおいて、内蔵のレギュレーターで、より大きな電圧降下を伴う電圧変換を実行することで、各モータードライバーそれぞれにおけるトータルの発熱量が平準化される。
また本実施形態によれば、モータードライバー30A,30B…の少なくとも一つは、入力した電圧を低下させて出力した電圧を自己へ入力し、当該自己へ入力した電圧をさらに低下させて出力する。図2の例で言えば、モータードライバー30Aでは、レギュレーター31Aが入力した電圧(30V)を低下させて出力した電圧(3.3V)を、自己の他のレギュレーター31Bへ入力し、レギュレーター31Bが入力した電圧(3.3V)をさらに低下させた電圧(1.1V)を出力する。つまり本実施形態によれば、モータードライバーは、複数のレギュレーターを内蔵することにより、複数の異なるレベルの電圧を容易に出力することができる。
本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば後述するような実施形態を採用可能である。各実施形態を組み合わせた構成も、本発明の開示範囲に入る。
モータードライバー30Aのレギュレーター31Aから出力される電圧(3.3V)は、SoC10、レギュレーター31Bおよびレギュレーター31Dに加え、他の駆動部へ供給されてもよい。レギュレーター31Aから出力される電圧(3.3V)は、例えば、印刷装置100が備えるネットワーク(有線LAN)インターフェイス、USB(Universal Serial Bus)インターフェイス、赤外線通信モジュール、無線LANモジュール、ファクシミリ機構部、各種センサー、といった様々な駆動部へも駆動用電源として供給される。
上述した30V,3.3V,1.5V,1.1Vといった電圧値は、あくまで例示であり、本実施形態がこれら値に限定されないことは言うまでもない。電圧の変換前後での大小関係が保たれる限り、他の値を採用可能である。
また、駆動頻度が多いキャリッジモーター42および給紙モーター43がモータードライバー30Aによって駆動され、駆動頻度が少ないポンプモーター40および開閉モーター41がモータードライバー30Bによって駆動される構成であってもよい。この場合も、駆動頻度が少ない方のモーターの駆動を制御するモータードライバーにおいて内蔵のレギュレーターでより大きな電圧降下を伴う電圧変換を実行するという思想を採用する。つまり、モータードライバー30A(第1制御回路)内蔵のレギュレーター31Aが低下させる第1電圧(レギュレーター31Aによる変換前の電圧と変換後の電圧との差)は、モータードライバー30B(第2制御回路)内蔵のレギュレーター31Dが低下させる第2電圧(レギュレーター31Dによる変換前の電圧と変換後の電圧との差)よりも小さい値とする。
駆動制御システム50の適用は印刷装置100には限定されない。例えば、ファクシミリ装置、スキャナー、複合機(ファクシミリ、スキャナー、プリンター等の各機能を併せ持った装置)、プロジェクターといった種々の画像処理装置や情報処理装置等に適用しても良い。また、1つのモータードライバーが駆動させるモーターは、図1のように2台である必要はなく、1台でもよいし3台以上であってもよい。
10…SoC、11…RAM、20…バス、30A,30B…モータードライバー、31A,31B,31C,31D…レギュレーター、40…ポンプモーター、41…開閉モーター、42…キャリッジモーター、43…給紙モーター、50…駆動制御システム、100…印刷装置(プリンター)

Claims (5)

  1. 第1駆動機構と、
    第2駆動機構と、
    前記第1駆動機構の駆動を制御する第1制御回路と、
    前記第2駆動機構の駆動を制御する第2制御回路と、を備え、
    前記第1制御回路は、入力された電圧を第1電圧だけ低下させた電圧を出力し、
    前記第2制御回路は、前記第1制御回路から出力された電圧を入力し、当該入力した電圧を第2電圧だけ低下させた電圧を出力し、
    前記第1駆動機構は前記第2駆動機構よりも駆動する頻度が少なく、かつ、前記第1電圧は前記第2電圧よりも大きい、ことを特徴とする駆動制御システム。
  2. 第1駆動機構と、
    第2駆動機構と、
    前記第1駆動機構の駆動を制御する第1制御回路と、
    前記第2駆動機構の駆動を制御する第2制御回路と、を備え、
    前記第1制御回路は、入力した電圧を第1電圧だけ低下させた電圧を出力し、
    前記第2制御回路は、前記第1制御回路から出力された電圧を入力し、当該入力した電圧を第2電圧だけ低下させた電圧を出力し、
    前記第1駆動機構は前記第2駆動機構よりも駆動する頻度が多く、かつ、前記第1電圧は前記第2電圧よりも小さい、ことを特徴とする駆動制御システム。
  3. 前記第1制御回路へ前記第1駆動機構の制御のための制御データを転送し、かつ、前記第2制御回路へ前記第2駆動機構の制御のための制御データを転送する転送コントローラーを備え、
    前記第1制御回路は、前記低下させた電圧を前記転送コントローラーおよび前記第2制御回路へ出力し、
    前記第2制御回路は、前記低下させた電圧を前記転送コントローラーへ出力する、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の駆動制御システム。
  4. 前記第1制御回路と前記第2制御回路との少なくとも一方は、入力した電圧を低下させて出力した電圧を自己へ入力し、当該自己へ入力した電圧をさらに低下させて出力することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の駆動制御システム。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の駆動制御システムを備えることを特徴とする印刷装置。
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