JP2003200561A

JP2003200561A - ヒータ駆動電流検知方法およびインクジェット印字装置

Info

Publication number: JP2003200561A
Application number: JP2001401209A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Sugiyama; 裕一杉山
Original assignee: Copyer Co Ltd
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ダミー抵抗を設けることなく、実際に駆動され
るヒータの電流を測定する。【解決手段】印字ヘッド１７に電力を供給するためのヘ
ッド用ＤＣ電源３２の出力に接続された、前記印字ヘッ
ドとは別に電力の消費を制御するための消費電力制御部
４２を設ける。ヘッド電源部３２のＤＣ／ＤＣコンバー
タ４１には、このヘッド用ＤＣ電源３２の消費電流が所
定値に達したとき電流検知信号Ｖｉを出力する電流検知
部を設ける。印字ヘッド１７を駆動していないときに電
流検知部が電流検知信号Ｖｉを出力する消費電力制御部
４２の第１の制御値と、印字ヘッド１７の特定のヒータ
を駆動しているとき電流検知部が電流検知信号Ｖｉを出
力する消費電力制御部４２の第２の制御値とを求め、第
１および第２の制御値の差に基づいて当該ヒータの駆動
電流を求める。この駆動電流に基づいて当該ヒータのラ
ンクが求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、プロッ
タ等の印字装置に関し、特にサーマル式インクジェット
印字装置におけるヒータ駆動電流検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマル式インクジェット印字装置で
は、通常、印字ノズルに一対一のヒータが装備されてお
り、ヒータに電力を供給することにより、印字ノズルか
らインクの吐出を行っている。このヒータは、印字ヘッ
ドの製造上のばらつきにより、抵抗値に一定の公差を持
っていることが知られている。この公差を考慮して印字
ヘッド毎に最適な駆動電力を制御している。

【０００３】その公差は、主に抵抗（薄膜）の厚さに起
因している。公差を検出するために、従来は、印字ヘッ
ド内にヒータと同一プロセスで形成されるダミー抵抗を
別に設けている。このダミー抵抗の抵抗値を測定するこ
とにより、薄膜の厚さを推測し、メインヒータの抵抗値
を求め、最適な制御を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
式では、各ヒータの実際の抵抗値を測定していないた
め、公差を十分吸収できなかった。

【０００５】また、ヒータを駆動するためのトランジス
タ等の駆動素子のパラメータにもばらつきがあるが、こ
れは考慮されていなかった。これらの理由により、ヒー
タに過負荷な電力が供給されることがあり、ヒータの断
線等を惹起しヘッドの寿命に影響を及ぼすおそれがあっ
た。

【０００６】さらに、ヘッドに、ダミー抵抗およびその
出力端子を追加的に設けなくてはならないため、その分
だけヘッドのコスト増加を招来した。

【０００７】本発明はこのような背景においてなされた
ものであり、その目的は、ヘッドにダミー抵抗を設ける
ことなく、実際に駆動されるヒータの電流を測定するこ
とができるヒータ駆動電流検知方法を提供することにあ
る。

【０００８】本発明の他の目的は、このヒータ駆動電流
検知方法を利用することにより、ヒータの膜厚、駆動素
子のパラメータ両方を考慮した制御を行うことができ、
より適切な駆動制御を可能とし、ヘッドの寿命も従来以
上に伸ばすことができるインクジェット印字装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるヒータ駆動
電流検知方法は、インクジェット用印字ヘッド内のヒー
タの駆動電流を検知する方法であって、（ａ）ヒータに
電力を供給する電源部の電力を消費する消費電力制御部
により、ヒータの非駆動状態で、前記電源部の消費電流
を０から次第に増加させるように制御し、（ｂ）所定の
電流値を検知する電流検知部が検知信号を発生したとき
の第１の制御値を確認し、（ｃ）前記ヒータを駆動状態
に変えて、当該ヒータに接続されたヘッドＤＣ電源の消
費電流を前記消費電力制御部により０から次第に増加さ
せるように制御し、（ｄ）前記電流検知部が検知信号を
発生したときの第２の制御値を確認し、（ｅ）前記第１
および第２の制御値の差に基づいて当該ヒータの駆動電
流を特定することを特徴とする。

【００１０】前記第１の制御値はヒータの非駆動状態で
測定されるので、消費電力制御部の消費電流（第１の制
御値）が前記所定の電流値に相当する。これに対して、
前記第２の制御値はヒータの駆動状態で測定されるの
で、ヒータが断線していない限り、ヒータの駆動電流と
消費電力制御部の消費電流（第２の制御値）の和が前記
所定の電流値（第１の制御値）に相当する。したがっ
て、第１の制御値から第２の制御値を減算したものが当
該ヒータの駆動電流に相当することになる。

【００１１】前記ヒータ駆動電流検知方法において、駆
動対象のヒータを順次切り替えて前記ステップ（ａ）〜
（ｅ）を繰り返して実行し、この実行結果に基づいて当
該印字ヘッドのヒータのランク付けを行うことができ
る。

【００１２】また、前記第１および第２の制御値の差が
０である場合、当該ヒータは断線していると判断するこ
とができる。

【００１３】前記第１および第２の制御値の差が予め定
めた値以上である場合、当該ヒータは短絡していると判
断することができる。

【００１４】本発明によるインクジェット印字装置は、
印字ヘッドに電力を供給するためのヘッド用ＤＣ電源
と、このヘッド用ＤＣ電源の出力に接続され、前記印字
ヘッドとは別に電力の消費を制御するための消費電力制
御部と、前記ヘッドＤＣ電源の消費電流が所定値に達し
たとき検知信号を出力する電流検知部と、印字ヘッドを
駆動していないときに前記電流検知部が前記検知信号を
出力する前記消費電力制御部の第１の制御値と、前記印
字ヘッドの特定のヒータを駆動しているとき前記電流検
知部が前記検知信号を出力する前記消費電力制御部の第
２の制御値とを求め、前記第１および第２の制御値の差
に基づいて当該ヒータの駆動電流を求める制御手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
よる印字装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明による印字装置として、イ
ンクジェット式カラープロッタの印字ユニット周りの外
観を示す図である。

【００１７】図１において、キャリッジ１２は、印字ヘ
ッド１７を搭載している。キャリッジモータによる無端
ワイヤの駆動によりガイドレール（いずれも図示せず）
に沿って設けられたリニアスケール１８の規則的なスト
ライプパターンまたはスリットを、キャリッジ１２に搭
載されたリニアスケールセンサ２０９が検知することに
より、キャリッジ１２（ひいてはヘッド１７）の現在の
位置がわかるようになっている。

【００１８】なお、図中、１３は、エンジンコントロー
ラ（図示せず）からヘッドヘ電力および各種信号を供給
するフラットケーブルを示す。このフラットケーブル１
３はプレート１１の内部から外側へ導出される。

【００１９】一方、印字ヘッド１７による印字が行われ
る用紙１４は、プラテン１９上を、搬送モータ１５の駆
動により、用紙搬送ローラ１６およびピンチローラ（図
示せず）を介して、キャリッジ移動方向とほぼ垂直な用
紙搬送方向（Ｘ）に搬送される。

【００２０】キャリッジ１２は、用紙１４上を図の左右
方向に往復移動しながら印字を行う。ヘッドの一回の走
査で１バンド分印字すると、用紙をキャリッジ移動方向
と垂直の方向に所定量搬送する。その繰り返しで用紙１
枚の印字を完了する。

【００２１】図２は、図１に示したカラープロッタの制
御ブロック図である。図２において画像データの入力か
ら印字ヘッドヘのデータ転送までを説明する。

【００２２】外部インターフェイスにより、画像入力制
御部２０１が、画像データの入力を受け付ける。画像入
力制御部２０１は、直ちに、ＭＰＵ２０４に対しＤＭＡ
リクエスト（ＤＭＡ１）を出力する。ＭＰＵ２０４は、
それに従い画像データを画像メモリ２０２にＤＭＡ転送
すると同時に、ＤＭＡアクノリッジ（ＡＣＫ１）を画像
入力制御部２０１に出力する。

【００２３】また、ＭＰＵ２０４は、印字を開始するた
めに、ヘッド制御部２０３に転送する。ヘッド制御部２
０３は、キャリッジの移動に同期してリニアスケールセ
ンサ２０９から入力されるリニアスケール信号のカウン
ト値に応じて、印字データを印字ヘッドに転送すると同
時に、印字パルスをヘッドに与えることにより印字を行
う。ヘッド制御部２０３内の画像データが無くなれば、
ヘッド制御部２０３は、画像データの要求をＭＰＵ２０
４に対して行う（ＤＭＡ２）。ＭＰＵ２０４は、駆動制
御部２０６を介して、記録媒体を搬送するための搬送モ
ータ１５、およびキャリッジを往復移動するためのホー
ムポジションセンサ２１０がプロッタ内の所定位置に装
備されている。また駆動制御部２０６は、搬送モータ１
５およびキャリッジモータ２０８の駆動を制御する。

【００２４】２１５は、不揮発性のメモリであり、プロ
ッタ本体の各種データ記憶するために設けられている。
ユーザによる指示およびユーザに対する表示等は、操作
パネル２１１を介して行われる。

【００２５】以上のＭＰＵ２０４による制御はプログラ
ムメモリ２０５に格納された制御プログラムに従って実
現される。

【００２６】図３は、本実施の形態の印字装置の電源系
統図を示す。３１は、メインのＤＣ電源部である。この
ＤＣ電源部３１は、商用電力（ＡＣ１００〜２４０Ｖ）
の入力を受けて、駆動系のＤＣ電力Ｖｍと、ロジック系
ＤＣ電力ＶＬとを出力する。ＤＣ電力Ｖｍは、エンジン
制御部２００を経由してヘッド電源部３２に供給され
る。ヘッド電源部３２はＤＣ電力Ｖｍからヘッド駆動用
の電力Ｖｈを生成する。

【００２７】図４に、ヘッド電源部３２の機能ブロック
図を示す。ヘッド電源部３２は、ヘッドが搭載されるキ
ャリッジ上にある。ヘッド電源部３２へ供給される信号
および電力のラインは、フラットケーブル１３を経由
し、エンジン制御部２００から供給される。ＤＣ／ＤＣ
コンバータ４１は、メインのＤＣ電源部３１からの電力
Ｖｍからヘッドの駆動電力Ｖｈを生成する。印字ヘッド
１７はキャリッジ上に着脱可能なように、印字ヘッド１
７への信号および電力ラインは電気接点（図示せず）を
介して、印字ヘッド１７へ供給される。このヘッド電源
部３２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電流を検出
する電流検知機能を有し、予め定めた電流値（αアンペ
ア）以上の電流を消費すると、電流検知信号ＶｉをＨｉ
ｇｈからＬｏｗに変化させる。消費電力制御部４２は、
エンジン制御部２００から出力される消費電力ＰＷＭ信
号に応じた電力ＲｅｆＶｉを消費することにより、電力
Ｖｈをリニアに消費するように制御する。また、エンジ
ン制御部２００から出力されるヘッド制御信号４３によ
り、印字ヘッド１７が制御される。ヘッド制御信号４３
には、印字データや後述するヘッドイネーブル信号ＨＥ
＿ＥＮＢを含む。なお、４５はＤＣ／ＤＣコンバータ４
１の出力の平滑用コンデンサである。

【００２８】図５に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の構成
例を示す。スイッチング制御部４１８は、出力電力（電
圧Ｖｈ）が一定となるように、スイッチング素子４１３
を介してトランジスタＱをオンオフ制御することによ
り、コンデンサＣ１の一端の入力電力（電圧）Ｖｍをオ
ンオフする。コイルＬ１に流れる電流はダイオードＤで
整流され、コイルＬ２とコンデンサＣ２により平滑され
る。電流検出回路４１９は、スイッチング制御部４１８
の出力信号を積分する積分回路４１５と、この出力を基
準電圧と比較する比較回路４１６からなる。比較回路４
１６の出力が電流検知信号Ｖｉを構成する。

【００２９】図６は、消費電力制御部４２の構成例を示
す。消費電力ＰＷＭ信号はパルス幅変調されたパルス信
号であり、トランジスタ４２３，４２１を介してトラン
ジスタ４２５をオンオフ制御し、トランジスタ４２５の
コレクタからＲｅｆＶｉ信号が出力される。

【００３０】図７に、図５のＤＣ／ＤＣコンバータ４１
の各部の動作波形を示す。Ｖｈに対する出力電流が軽負
荷のときは（図７（ａ）の例では０．１Ａ以下）電流不
連続動作となり、スイッチングのオンデューティが低下
して動作する。ある負荷電流以上になると（図７（ｂ）
の例では０．２Ａ以上）、電流連続動作となり、スイッ
チングのオンデューティが負荷電流の増減によらず一定
となる。この原理を利用して、負荷電流が所定値以上か
どうかの検出を行う。スイッチング制御部４１８のＯＵ
Ｔ出力は正極性のパルス波形である。このパルス波形を
積分する積分回路４１５およびこの積分回路４１５の積
分出力を基準レベルｒｅｆと比較する比較回路４１６に
より、負荷電流が所定値以上になると電流検知信号Ｖｉ
がＬｏｗとなる。

【００３１】図８により、実際のヒータ駆動電流（ひい
ては抵抗値）を検知するための原理を説明する。

【００３２】まず、ヘッドの駆動がＯＦＦ状態（どのヒ
ータも非駆動）で、消費電力ＰＷＭ信号の制御により、
消費電力制御部４２の出力ＲｅｆＶｉの値を少しずつ上
げて行く（ａ区間）。そしてＤＣ／ＤＣコンバータ４１
の出力電流値がαアンペアに達したとき、電流検知信号
ＶｉがＬｏｗになる（ｂ区間）。このときのＲｅｆＶｉ
値はαに等しい。次に印字ヘッドの任意のヒータを駆動
し、ＲｅｆＶｉ値を再び少しずつ上げて行く（ｃ区
間）。このとき、電流検知信号ＶｉがＬｏｗになったと
きのＲｅｆＶｉ値を検知する。このＲｅｆＶｉ値をβと
する。ヒータを駆動しているときには印字ヘッド１７に
電流が流れるために、ＲｅｆＶｉ値はαに達する前にＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ４１の出力電流はαに達する。した
がって、α−βの値が駆動したヒータの電流値に相当す
る。ヘッドの各ヒータ毎、または、ブロック毎にこの処
理を実行し、全ヒータの平均駆動電流（ひいてはヒータ
抵抗値のランク）を求め、実際の印字時に印字ヘッドの
駆動に反映する。

【００３３】なお、ｃ区間においてα＝βとなった場合
は、ヘッドの当該ヒータに電流が流れていないことにな
る。従ってそのヒータは断線していると判断できる。ま
た、ｃ区間において極めて早い時期に電流検知信号Ｖｉ
がＬｏｗとなった場合には、そのヒータはショートして
いる可能性が高いと判断できる。このような場合に、ユ
ーザにヘッド交換を促す様、操作部に表示することも可
能である。

【００３４】図９は、本実施の形態における電流検出
（ひいては抵抗検出）のための処理のフローチャートを
示す。

【００３５】まず、印字ヘッドをオフとした状態（Ｓ１
１）で、消費電力制御部をオンし、ＲｅｆＶｉを０に初
期化する（Ｓ１２）。ついで、ＲｅｆＶｉをインクリメ
ントする（Ｓ１３）。そこで、電流検知信号Ｖｉがオン
したか（Ｌｏｗとなったか）をチェックする（Ｓ１
４）。電流検知信号Ｖｉがオンするまで、ＲｅｆＶｉを
インクリメントしていき、電流検知信号Ｖｉがオンした
ときのＲｅｆＶｉの値を変数αに代入する（Ｓ１５）。

【００３６】その後、ヘッドをオンし、ノズルを指定す
る変数Ｎを０に初期化する（Ｓ１６）。この変数Ｎは図
４の印字ヘッドに与えるデータで制御することができ
る。

【００３７】ついで、ノズルＮをインクリメントして
（Ｓ１７）、当該ノズルの駆動を開始するとともに、Ｒ
ｅｆＶｉを０に初期化する（Ｓ１８）。そこで、電流検
知信号Ｖｉがオンするまで（Ｓ１９）、ＲｅｆＶｉのイ
ンクリメントを繰り返す（Ｓ２０）。電流検知信号Ｖｉ
がオンしたときのＲｅｆＶｉの値を配列変数β（Ｎ）に
代入する（Ｓ２１）。Ｎが最後のノズルに達するまで
（Ｓ２２）、ステップＳ１７に戻って、上記処理を繰り
返す。このようにして、すべてのノズルについてβの値
が得られ、これからβ−αの値も得られる。

【００３８】断線もショートもしていない正常なヒータ
については、検出電流（α−β）の値がそのヒータの抵
抗値に対応していることになる。１ヘッドの全ヒータの
平均の検出電流（α−β）の値を複数の段階に分類する
ことにより、当該ヘッドのヒータ抵抗値の属する範囲で
あるヒータランクを定めることができる。図１０にその
ようなヒータランクテーブルの例を示す。平均検出電流
（α−β）がＮ１６以上の場合は、ヘッド内でいずれか
のヒータがショートしていると判断する。また、Ｎ１未
満の場合は、断線していると判断する。Ｎ１以上Ｎ１６
未満までは、正常であり、検出したヒータランクに応じ
て当該ヘッドの駆動信号を制御する。例えば、ヒータラ
ンクに応じてヒータ駆動パルス信号、ＨＥ＿ＥＮＢのパ
ルス幅を決定する。

【００３９】上記のような処理は、ヘッドの交換時に行
うことが好ましい。得られたヒータランクまたはＨＥ＿
ＥＮＢのパルス幅のデータは不揮発性メモリ２１５（図
２）に記憶しておく。

【００４０】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明したが、種々の変形、変更が可能である。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、印字ヘッドのヒータの
ランクを検知するために印字ヘッドにリファレンス用の
抵抗および検出端子を設ける必要がなくなる。また、従
来の方式では検出できなかったヒータの断線、ショート
等の異常を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による印字装置として、インクジェット
式カラープロッタの印字ユニット周りの外観を示す図で
ある。

【図２】図１に示したカラープロッタの制御ブロック図
である。

【図３】本発明の実施の形態の印字装置の電源系統図で
ある。

【図４】図３に示したヘッド電源部の機能ブロック図で
ある。

【図５】図４に示したＤＣ／ＤＣコンバータの構成例を
示す回路ブロック図である。

【図６】図４に示した消費電力制御部の構成例を示す回
路図である。

【図７】図５に示したＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動
作波形を示す図である。

【図８】本発明により実際のヒータ駆動電流（ひいては
抵抗）を検知するための原理の説明図である。

【図９】本発明の実施の形態における電流検出（ひいて
は抵抗検出）のための処理のフローチャートである。

【図１０】検出した電流値から、ヘッドのヒータ抵抗値
の属する範囲であるヒータランクを決定するためのテー
ブルの説明図である。

【符号の説明】

１２・・・キャリッジ、１７・・・印字ヘッド、３１・・・ＤＣ電源部、３２・・・ヘッド電源部、４１・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、４２・・・消費電力制御部、２００・・・エンジン制御部、２０４・・・ＭＰＵ、２０５・・・プログラムメモリ、２１１・・・操作パネル、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクジェット用印字ヘッド内のヒータの
駆動電流を検知する方法であって、（ａ）ヒータに電力を供給する電源部の電力を消費する
消費電力制御部により、ヒータの非駆動状態で、前記電
源部の消費電流を０から次第に増加させるように制御
し、（ｂ）所定の電流値を検知する電流検知部が検知信号を
発生したときの第１の制御値を確認し、（ｃ）前記ヒータを駆動状態に変えて、当該ヒータに接
続されたヘッドＤＣ電源の消費電流を前記消費電力制御
部により０から次第に増加させるように制御し、（ｄ）前記電流検知部が検知信号を発生したときの第２
の制御値を確認し、（ｅ）前記第１および第２の制御値の差に基づいて当該
ヒータの駆動電流を特定することを特徴とするヒータ駆
動電流検知方法。
【請求項２】駆動対象のヒータを順次切り替えて前記ス
テップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返して実行し、この実行結果に基づいて当該印字ヘッドのヒータのラン
ク付けを行うことを特徴とする請求項１記載のヒータ駆
動電流検知方法。
【請求項３】前記第１および第２の制御値の差が０であ
る場合、当該ヒータは断線していると判断することを特
徴とする請求項１記載のヒータ駆動電流検知方法。
【請求項４】前記第１および第２の制御値の差が予め定
めた値以上である場合、当該ヒータは短絡していると判
断することを特徴とする請求項１記載のヒータ駆動電流
検知方法。
【請求項５】印字ヘッドに電力を供給するためのヘッド
用ＤＣ電源と、このヘッド用ＤＣ電源の出力に接続され、前記印字ヘッ
ドとは別に電力の消費を制御するための消費電力制御部
と、前記ヘッドＤＣ電源の消費電流が所定値に達したとき検
知信号を出力する電流検知部と、印字ヘッドを駆動していないときに前記電流検知部が前
記検知信号を出力する前記消費電力制御部の第１の制御
値と、前記印字ヘッドの特定のヒータを駆動していると
き前記電流検知部が前記検知信号を出力する前記消費電
力制御部の第２の制御値とを求め、前記第１および第２
の制御値の差に基づいて当該ヒータの駆動電流を求める
制御手段と、を備えたことを特徴とするインクジェット印字装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記印字ヘッドのすべて
のヒータの駆動電流を求め、その結果に基づいて当該印
字ヘッドのヒータのランク付けを行うことを特徴とする
請求項５記載のインクジェット印字装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記求められたヒータの
駆動電流に基づいて当該ヒータの断線または短絡の有無
を検知することを特徴とする請求項５記載のインクジェ
ット印字装置。