JP2003341045A - インクジェットプリンタにおけるヘッド駆動制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のインクカートリッジを搭載するインク
ジェットプリンタにおいて、各カートリッジの有り無し
検出情報用の信号線と、ヘッド温度検出用の信号線は、
各々独立したものであったため配線数が多くなってノイ
ズの発生原因となる可能性もあった。 【解決手段】 キャリッジ側基板に配されたサーミスタ
５７の出力電圧は、アナログ信号線４４を介して本体側
基板に伝えられる。信号線４４には各インクカートリッ
ジ６１及び６２が介在して、信号線を導通させるための
スイッチとなる。各カートリッジ未装着のときには信号
線４４が非導通となるため、温度情報がカートリッジ検
出情報を兼ねる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタにおけるヘッドの駆動制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタにおける印刷実
行に先立っては、インクカートリッジ装着の有無が確認
されるのが一般的である。プリンタの電源を投入する
と、プリンタの制御部がそれに応じてインクカートリッ
ジの有無を確認する。そのために、インクカートリッジ
を搭載するキャリッジとプリンタの制御部との間には、
例えば、インクカートリッジ装着時には導通し、インク
カートリッジ未装着時には非導通とされるようなスイッ
チ様のものを含む信号線が配線され、その信号線を介し
てプリンタの制御部がインクカートリッジの有無につい
て判断できるようになっている。また例えば、インクカ
ートリッジ自体にインク吐出量を計数し記録する回路が
備えられているような機種の場合には、その計数回路に
対する問い合わせに応答があるか否かで、インクカート
リッジの存否が確認される。

【０００３】カラーインクジェットプリンタではシア
ン、イエロー、及びマゼンダの各色インクを用いてカラ
ー印刷を行なう。現在のインクジェットプリンタでは、
高画質の印刷物を得るために、上記色料の３原色にライ
トシアン、及びライトマゼンダの２色のインクを加え
て、いわゆるフォトカラープリンタとして用いられるこ
ともある。さらに最近では、上記フォトカラーの５色に
加えて、暗部の階調表現を高めるためにダークイエロー
のインクが加えられるなど、ブラックのインクをも含め
れば合計７色のインクが用いられる機種も存在する。７
色のインク毎に各個別の独立したインクカートリッジが
用いられるような機種では、各インクカートリッジとプ
リンタの制御部との間に、前述のインクカートリッジの
有無を確認するための信号線が、各々配線されている。

【０００４】また、インクカートリッジやプリントヘッ
ドを搭載するキャリッジから、プリンタの制御部を構成
するプリンタ本体側制御基板に対して伝えられる情報の
一つには、プリントヘッドの温度情報がある。印刷実行
中におけるプリントヘッドの温度を常時測定し、それを
プリンタの制御部側で監視することにより、インク滴を
吐出させる駆動波形の電圧と時間の制御が行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなカラーイ
ンクジェットプリンタを用いて印刷動作を実行する場
合、インクカートリッジ未装着の場合に実際に行なわれ
る制御は、印刷の停止を含むものである。すなわち、印
刷を停止してプリンタのオペレータに対してインクカー
トリッジの装着を促すための動作を行なわせるといった
動作制御が行なわれる訳である。

【０００６】このように印刷の停止を行なわせるための
契機となる信号を、キャリッジからプリンタ本体側の制
御基板に送信するために、現状では多数の信号線が用い
られている。これらの信号線は、キャリッジとプリンタ
本体側の制御基板とを結ぶテープ様のフレキシブルフラ
ットケーブルにプリント配線されている。

【０００７】テープ幅などの物理的制約の多いフレキシ
ブルフラットケーブルに、信号線の数が増えることは好
ましくない。そればかりでなく、比較的引き回し距離が
長く、またプリンタ筐体内を変形しながら移動するとい
う性質を持つフレキシブルフラットケーブルに信号線の
数が増えれば、それだけノイズを拾う機会が多くなって
しまうことが避けられない。

【０００８】本発明は上記課題に鑑みて成されたもので
あって、フレキシブルフラットケーブルに引き回される
配線数を減らし、それでいて従来通りにインクカートリ
ッジの未装着やプリントヘッド周辺の温度に際して、適
切なヘッド駆動制御を行なわせることが可能な制御装置
を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動制御
装置では、一本のアナログ信号線を介して、インクカー
トリッジの装着に関する情報信号と、プリントヘッド周
辺の温度に関する情報信号とを、キャリッジ側からプリ
ンタ本体側制御基板へと送信する。

【００１０】すなわち、本発明のヘッド駆動制御装置
は、プリントヘッドの温度に応じた信号を発する温度検
出手段から、信号線を介して受信される温度情報に基づ
き、ヘッドの駆動制御を行なうインクジェットプリンタ
のヘッド駆動制御装置であって、そのヘッド駆動制御装
置は、同時に、インクカートリッジの有無に応じた信号
を発するカートリッジ有無検出手段から、前記信号線を
介して受信されるカートリッジ有無検出情報にも基づ
き、ヘッドの駆動制御を行なうよう構成されて成ること
を特徴とする。

【００１１】前記ヘッドの駆動制御には、少なくとも印
刷停止制御が含まれる。これにより、インクカートリッ
ジ未装着の場合において、適切な処置を行なうことがで
きる。

【００１２】また、前記温度検出手段が、例えば定電流
源とグラウンドに接続されたサーミスタのように、温度
の変化に応じて出力電圧の値を変化させる特性を有する
素子であるとき、前記温度情報は、当該素子の温度変化
に応じた電圧値であればよい。さらに、前記カートリッ
ジ有無検出手段が、前記素子と前記信号線の間に介在
し、インクカートリッジ装着時においては前記信号線を
導通させ、インクカートリッジ未装着時においては前記
信号線を非導通とさせるスイッチであるような上記ヘッ
ド駆動制御装置においては、以下のような駆動制御がな
される。すなわち、ヘッド駆動制御装置は、前記信号線
を介して観測される前記素子（例えばサーミスタ）の出
力電圧値が、所定の上限値を上回り、又は所定の下限値
を下回る場合に、前記印刷停止制御を行なう。

【００１３】サーミスタのような温度／電気抵抗特性を
有する素子を温度検出手段として用いるならば、インク
カートリッジ未装着時、すなわち前記信号線とサーミス
タが非導通である場合における抵抗値は、数メガオーム
を超えるようなオーダーの値を示すはずである。それは
見かけ上、サーミスタがマイナス数十℃の環境に置かれ
たような状態での電圧の値が観測される筈である。そこ
で、前述のヘッド駆動制御装置において、前記所定の上
限値は、前記素子が、プリンタの適正稼働可能温度の範
囲外であるときに示す値に設定されていることにより、
その上限値を上回る電圧値が観測されるときに、インク
カートリッジが未装着であることが明確に推知され得
る。

【００１４】また上記構成により、インクカートリッジ
が未装着状態であることが推知されるなら、上記いずれ
かのヘッド駆動制御装置を備え、使用者に対して、プリ
ンタの状態情報を提示する手段、すなわちプリンタ本体
に備えられる液晶表示画面やＬＥＤ、プリンタドライバ
を介してホストコンピュータのディスプレイ装置に対し
てエラー表示を行なったりする機能を有するインクジェ
ットプリンタは以下のようなものであればよい。すなわ
ちインクジェットプリンタは、前記ヘッドの駆動制御装
置が、前記印刷停止制御を行なうに際して、その一環と
して、前記プリンタの状態情報を提示する手段によっ
て、前記プリンタの使用者に対して、インクカートリッ
ジの装着を促す旨の情報を提示させることを含めること
が可能に構成されている。

【００１５】

【発明の実施形態】以下、本発明の１実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、インクジェットプリンタの構成の
うち、本発明が関わる主要部である本体側基板２、キャ
リッジ５等の概要を表す図である。図１において、本体
側基板２にはＣＰＵやＲＯＭ及びＲＡＭ等により構成さ
れる統轄制御部２１が備えられ、ホストコンピュータ１
から印刷命令を受信し、必要なデータをエンジン駆動部
２２に渡す。

【００１７】エンジン駆動部２２は、例えばカスタムＩ
Ｃチップ等を用いて構成されるものであり、印刷データ
に基づいてモータ３を駆動し、紙送りやキャリッジ５の
走査を行なったり、フレキシブルフラットケーブル４を
介してキャリッジ５に搭載される小型の制御基板である
キャリッジ側基板７にデータを送る。

【００１８】フレキシブルフラットケーブル４には、各
インクノズル毎のｏｎ／ｏｆｆのタイミングを表すディ
ジタル信号を送信するｏｎ／ｏｆｆ信号線４２や、その
ノズルｏｎ信号のタイミングにおいて、どの位の強さで
インクを吐出させるかについての情報をディジタル化し
たデータとしてキャリッジ側基板７のＤ／Ａコンバータ
５２に送信する波形データ信号線４３等がプリント配線
されている。Ｄ／Ａコンバータ５２は、このディジタル
データをアナログの電圧波形信号に変換する。ヘッドド
ライバＩＣ５１は、このアナログ波形信号により、ヘッ
ドユニット５０に搭載されるインクノズル駆動用スイッ
チング素子５３を駆動する。

【００１９】インクノズル駆動用スイッチング素子５３
は、ディジタル及びアナログの双方向の入力を受け、デ
ィジタルの信号がｏｎを表すノズルについて、アナログ
波形信号で圧電振動子５４を振動させることにより、イ
ンク溜まり５５に溜められているインクをノズル５６か
ら吐き出させる。

【００２０】印刷実行の際には、このような動作が非常
に高速に行なわれるため、インクノズル駆動用スイッチ
ング素子５３等は動作に伴って発熱する。サーミスタ５
７は、このような印刷動作に伴って発生する熱による温
度変化を検出するために、ヘッドユニット上に取り付け
られているものである。サーミスタ５７の端子のうち、
一端は接地され、他端はキャリッジ側基板７上のインク
カートリッジ装着部に設けられた端子に接続されてい
る。

【００２１】また、キャリッジ側基板７上にはアナログ
信号線４４に接続される端子が設けられてあり、インク
カートリッジ６が装着されているときには、カートリッ
ジ内部の信号線を介して、サーミスタ５７からの信号線
と導通（図中の点線）されるようになっている。すなわ
ち、インクカートリッジ６は、その装着時においてはサ
ーミスタ５７とアナログ信号線４４とを導通させ、その
未装着時においては信号線を非導通とさせるスイッチの
役割を果たす。

【００２２】なお、このスイッチとしての構成は、例え
ばインクカートリッジ６の外側に取り付けられた物理接
点であればよい。また例えば、プリンタの機種によって
はインクカートリッジ内にインク吐出量計数用のＩＣを
搭載したものがあるが、このような機種のインクカート
リッジの場合には、このインク吐出量計数用ＩＣと本体
側基板２との通信のための電極を通して、サーミスタ５
７とアナログ信号線４４とを導通させる電子スイッチの
構成としてもよい。

【００２３】図２は、アナログ信号線４４を介して、エ
ンジン駆動部２２のＡ／Ｄポートに入力される温度情報
としての電圧の値と、観測される温度との関係をグラフ
形式で表す図である。その端子の一端が図示しない定電
流源に接続されたサーミスタ５７は、その他端に接続さ
れるグラウンドとの間で電位差を生じる。サーミスタ５
７は、温度の上昇によって電気抵抗が減少するという特
性を有する半導体素子であることから、サーミスタ５７
の置かれた位置の温度に応じた電圧変化を、エンジン駆
動部２２のＡ／Ｄポートにもたらす。Ａ／Ｄポートにも
たらされる電圧の値は、エンジン駆動部２２によってデ
ィジタルデータに変換されるとともに、図２のグラフに
示されるような温度の値に変換される。すなわち、Ａ／
Ｄポートに入力される電圧の値は、サーミスタ５７が配
置されているヘッドユニットの温度が８０℃であるとき
に１．０Ｖであり、０℃であるときに２．５Ｖであり、
マイナス２０℃であるときに２．７Ｖである。

【００２４】図２において一点鎖線で囲んで表される範
囲は、実施形態におけるインクジェットプリンタが稼働
可能な温度範囲である。以下に、プリンタ電源投入から
初期動作の流れを図３に、プリンタが印刷命令を受信し
てから、サーミスタ５７の出力電圧を観測しつつ、印刷
を実行する過程の手続の流れを図４に示す。

【００２５】まずプリンタの電源を入れると、ホームポ
ジションの検出など初期動作が行われると共に、エンジ
ン駆動部２２のＡ／Ｄポートの入力電圧が検出される
（ステップ１０１，ステップ１０２）。サーミスタ５７
が５０℃以上になる時には、インクノズル駆動スイッチ
ング素子５３や周囲の半導体素子等が破壊している可能
性がある。そこで、本実施形態においてはＡ／Ｄボート
に入力される電圧の値Ｖ１が１．５Ｖ未満になったとき
（Ｓ１０３においてＶ１＜１．５Ｖ）には、エンジン駆
動部２２はモータ３を停止させると共に、キャリッジ側
基板５に対するｏｎ／ｏｆｆ信号や波形データの信号の
送信を停止させ、ユーザーにエラー表示を行う（Ｓ１０
４，Ｓ１０５）。

【００２６】次に、インクカートリッジ６が未装着、あ
るいは、装着不良である時の手続の流れについて説明す
る。まず、プリンタの電源を投入した際に、インクカー
トリッジ６が未装着、あるいは、装着不良であったとす
るとアナログ信号線４４はサーミスタ５７と導通してい
ないため、抵抗値が極大化した状態となって、検出電圧
Ｖ１は２．７Ｖより大きくなる（Ｓ１０３において２．
７Ｖ＜Ｖ１）。このことから、インクカートリッジ６が
未装着、あるいは、装着不良であることがエンジン駆動
部２２により判断される。

【００２７】そこで、プリンタユーザに対して、インク
カートリッジを装着、あるいは再装着するよう促す旨の
エラー表示を行わせる（Ｓ１０６）。このエラー表示
は、例えばプリンタ本体に備えられているＬＥＤや液晶
表示装置などに対して行われ、また例えばホストコンピ
ュータ１のプリンタドライバ機能として、ホストコンピ
ュータのディスプレイ装置に対して行われる。

【００２８】プリンタのユーザによってインクカートリ
ッジが装着され、プリンタがリセットされると（Ｓ１０
７）、再度電圧の検出が行われる（Ｓ１０８）。インク
カートリッジ６が装着、あるいは再装着されることによ
って、サーミスタ５７とアナログ信号線４４が導通され
ると、サーミスタ５７の温度検出に応じた電圧値が検出
されるようになる。通常のプリンタ仕様において環境温
度が−２０℃以下になることはないため、検出電圧は
２．７Ｖ以下となる（Ｓ１０９においてＹＥＳ）。

【００２９】プリンタのユーザがインクカートリッジを
装着しても、なお検出電圧が２．７Ｖ以上になる時には
（Ｓ１０９においてＮＯ）、プリンタハ−ドウエアの故
障が考えられるため、動作を終了させ、ユーザにエラー
表示を行う（Ｓ１１０，Ｓ１１１）。

【００３０】次に、正常に電圧が検出された場合につい
て説明する。電源投入後、電圧検出が行われ（Ｓ１０
１，１０２）、検出された電圧Ｖ１が、１．５Ｖ≦Ｖ１
≦２．７Ｖの場合（Ｓ１０３に対して１．５Ｖ≦Ｖ１≦
２．７Ｖ）には、印刷が可能となり印刷命令が受信され
るまで待機する（Ｓ１１２）。

【００３１】次に、図４について説明する。まず、プリ
ンタが印刷命令を受信すると、印刷実行に先立ってエン
ジン駆動部２２のＡ／Ｄポートの入力電圧が検出される
（ステップＳ２０１，Ｓ２０２）。サーミスタ５７が５
０℃以上になる時には、インクノズル駆動スイッチング
素子５３や周囲の半導体素子等が破壊している可能性が
ある。そこで、本実施形態においてはＡ／Ｄボートに入
力される電圧の値Ｖ１が１．５Ｖ未満になったとき（Ｓ
２０３においてＶ１＜１．５Ｖ）には、エンジン駆動部
２２はモータ３を停止させると共に、キャリッジ側基板
５に対するｏｎ／ｏｆｆ信号や波形データの信号の送信
を停止させ、ユーザにエラー表示を行う（Ｓ２０４，Ｓ
２０５）。

【００３２】次に、インクカートリッジ６が未装着、あ
るいは、装着不良である時の手続の流れについて説明す
る。まず、プリンタが印刷命令を実行すると、インクカ
ートリッジ６が未装着、あるいは、装着不良であったと
すると、アナログ信号線４４はサーミスタ５７と導通し
ていないため、抵抗値が極大化した状態となって、検出
電圧Ｖ１は２．７Ｖより大きくなる（Ｓ２０３において
２．７Ｖ＜Ｖ１）。そのことから、インクカートリッジ
６が未装着、あるいは、装着不良であることがエンジン
駆動部２２により判断される。そして、印刷を一時中断
する（Ｓ２０６）。

【００３３】そこで、プリンタユーザに対して、インク
カートリッジを装着、あるいは再装着するよう促す旨の
エラー表示を行わせる（Ｓ２０７）。このエラー表示
は、例えばプリンタ本体に備えられているＬＥＤや液晶
表示装置などに対して行われ、また例えばホストコンピ
ュータ１のプリンタドライバ機能として、ホストコンピ
ュータのディスプレイ装置に対して行われる。

【００３４】プリンタのユーザによってインクカートリ
ッジが装着され、プリンタがリセットされると（Ｓ２０
８）、再度電圧の検出が行われる（Ｓ２０９）。インク
カートリッジ６が装着、あるいは再装着されることによ
って、サーミスタ５７とアナログ信号線４４が導通され
ると、サーミスタ５７の温度検出に応じた電圧値が検出
されるようになる。通常のプリンタ仕様において環境温
度が−２０℃以下になることはないため、検出電圧は
２．７Ｖ以下となる（Ｓ２１０においてＹＥＳ）。

【００３５】プリンタユーザがインクカートリッジを装
着しても、なお検出電圧が２．７Ｖ以上になる時には
（Ｓ２１０においてＮＯ）、プリンタハ−ドウエアの故
障が考えられるため、動作を終了させ、ユーザーにエラ
ー表示を行う（Ｓ２１１，Ｓ２１２）。

【００３６】次に、正常に電圧が検出された場合につい
て説明する。印刷命令を受信し、電圧検出が行われ（Ｓ
２０１，２０２）、検出された電圧Ｖ１が、１．５Ｖ≦
Ｖ１≦２．７Ｖの場合（Ｓ２０３に対して１．５Ｖ≦Ｖ
１≦２．７Ｖ）には、印刷が可能であり、検出した電圧
から温度に変換し、駆動波形に対して電圧や時間の温度
補正を行う（Ｓ２１３）。その波形で印刷を行う（Ｓ２
１４）。

【００３７】本発明は、複数のインクカートリッジを搭
載するインクジェットプリンタにおいても適用可能なも
のである。図５は、ブラックインクカートリッジ６１と
カラーインクカートリッジ６２とを装着して印刷を行な
うプリンタにおける本発明の実施形態について説明する
ための図である。図５においては、サーミスタ５７の電
圧検出のためのアナログ信号経路部分のみを抜き出して
記述しており、図１において表されたヘッド駆動素子等
については記述を省略している。

【００３８】図５に表されるように、サーミスタ５７と
信号線４４とは、２つのインクカートリッジ６１及び６
２を直列に繋ぐように構成して導通される。すなわち、
ブラック及びカラーのインクカートリッジのうちの何れ
か一方のみが未装着或いは装着不良である場合にも、エ
ンジン制御部２２のＡ／Ｄポート入力電圧が上限値を超
える（図２）ことから、インクカートリッジの有無が検
知される。

【００３９】このように複数のインクカートリッジを備
えるプリンタにおいては、各カートリッジを直列に配置
して、アナログ信号線４４に導通するスイッチとしての
役割を担わせることで、例えば７色インクを用いるプリ
ンタにあっても、上記と同様にプリントヘッド周辺の温
度検出とインクカートリッジの装着有無検出とを１本の
信号線によって賄うことができる。

【００４０】以上の実施形態においては、温度の検出手
段としてサーミスタ５７を用いる場合について説明し
た。しかし、この温度検出手段としての素子には、例え
ば熱電対を用いてもよく、またダイオードなどの温度検
出用素子、あるいはそれらの素子を組み合わせた回路で
あっても構わない。また、実施例の検出回路は定電流回
路で説明したが、図６のような定電圧回路であっても良
い。

【００４１】

【発明の効果】本発明のヘッド駆動制御装置によれば、
従来、複数の信号線によってキャリッジ側基板からプリ
ンタ本体側基板に対して伝えられていた情報を、１本の
信号線のみで伝えることが可能となった。これにより、
プリンタ内部の配線を簡素化させるとともに、ノイズの
低減を図ることができる。また、サーミスタなどの温度
検出用素子からの情報に基づく駆動制御を行なうこと
が、そのままインクカートリッジの未装着時における対
処ともなるため、プリンタの制御項目を簡素化するとい
う効果が生まれた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態におけるインクジェットプリンタのハ
ードウエア構成を表す図。

【図２】エンジン駆動部のＡ／Ｄポートに入力される電
圧値と、観測される温度との関係をグラフ形式で表す
図。

【図３】プリンタ制御の手続の流れを説明するフローチ
ャート。

【図４】プリンタ制御の手続の流れを説明するフローチ
ャート。

【図５】複数のインクカートリッジが装着されるプリン
タにおけるアナログ信号線の導通について説明するため
の図。

【図６】温度検出回路の図。

【符号の説明】

２ 本体側基板 ２１ 統轄制御部 ２２ エンジン駆動部 ４４ アナログ信号線 ７ キャリッジ側基板 ５０ ヘッドユニット ５７ サーミスタ ６，６１，６２ インクカートリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EA23 EA24 EB07 EB20 EB30 EB44 EC26 EC67 FA04 2C057 AF62 AL25 AL40 BA03 BA14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリントヘッドの温度に応じた信号を発
   する温度検出手段から、信号線を介して受信される温度
   情報に基づき、ヘッドの駆動制御を行なうインクジェッ
   トプリンタのヘッド駆動制御装置であって、 インクカートリッジの有無に応じた信号を発するカート
   リッジ有無検出手段から、前記信号線を介して受信され
   るカートリッジ有無検出情報にも基づき、ヘッドの駆動
   制御を行なうことが可能に構成されて成ることを特徴と
   するヘッド駆動制御装置。
2. 【請求項２】 前記ヘッドの駆動制御には、印刷停止制
   御が含まれることを特徴とする請求項１記載のヘッド駆
   動制御装置。
3. 【請求項３】 前記温度検出手段が、温度の変化に応じ
   て出力電圧の値を変化させる特性を有する素子であり、 前記温度情報が、当該素子の温度変化に応じた出力電圧
   値であり、 前記カートリッジ有無検出手段が、前記素子と前記信号
   線の間に介在し、インクカートリッジ装着時においては
   前記信号線を導通させ、インクカートリッジ未装着時に
   おいては前記信号線を非導通とさせるスイッチである請
   求項２記載のヘッド駆動制御装置において、 前記信号線を介して観測される前記素子の出力電圧値
   が、所定の上限値を上回り、又は所定の下限値を下回る
   場合に、前記印刷停止制御を行なうよう構成されて成る
   ことを特徴とするヘッド駆動制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のヘッド駆動制御装置にお
   いて、 前記所定の上限値は、 前記素子が、プリンタの適正稼働可能温度の範囲外であ
   るときに示す値に設定されていることを特徴とするヘッ
   ド駆動制御装置。
5. 【請求項５】 請求項２、乃至請求項４記載のヘッド駆
   動制御装置を備え、 使用者に対して、プリンタの状態情報を提示する手段を
   有するインクジェットプリンタにおいて、 前記ヘッドの駆動制御には、前記印刷停止制御を行なう
   に際して、前記プリンタの状態情報を提示する手段によ
   って、前記プリンタの使用者に対して、インクカートリ
   ッジの装着を促す旨の情報提示を行なわせることが含ま
   れることを特徴とするインクジェットプリンタ。