JP2006341555A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、直流電源のバックアップ回路を持たせることで、停電時にインク停止状態に移行する機能を小型、低コストで実装可能なインクジェット記録装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、インク循環部および制御部に電気を供給する電源部とを有するインクジェット記録装置において、電源部は、商用電源から供給される交流を直流に変換する電源ユニットと、電源ユニットが変換した直流を蓄電し、電源ユニットから供給される直流の電気が停止する停電に際し、インク循環部および制御部に直流の電気を供給する直流電源バックアップ回路と、停電を検知し制御部に停電の発生を知らせる停電検知回路とを有し、停電検知回路が停電を検知したら、制御部はノズルの洗浄や、処理中のデータ等を記録装置に退避保存させる必要最小限の指示をする停電プログラムを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は荷電制御型インクジェット記録装置の停電時の停止処理に関するものである。

荷電制御型インクジェット記録装置（インクジェットプリンタ、以下ＩＪＰと略す）は、現在、各種の製品に対して製造ロット番号や製造日、賞味期限などの日付を印字するといった用途に多く用いられている。

ＩＪＰでは常時インクを噴出し続け、印字に使用しないインク粒子は回収し、循環させるという原理上、装置の電源を切断する場合には、インクを停止した後、ノズルの洗浄を行なう等の適切な停止処理を実施する必要がある。

停電時にインクの異常停止を防ぐためには特開２００３−２５１７９７号公報（特許文献１）に示すような商用電源のバックアップ電源装置などを必要とする。

特開２００３−２５１７９７号公報

ＩＪＰにおいては、電源を切断する場合にはノズルからのインク噴出が停止した状態で、さらにノズル部にインクが残っていない状態となっている必要がある。停電が発生した場合など、インク噴出中に電源が切断されると、制御部は即座に停止してしまう。

このため、インクの噴出は制御不能な状態となり、インク粒子は慣性やインク循環経路の残存圧力により、わずかな時間噴出し続ける。その結果、被印字物に対して意図しない印字を行なってしまったり、帯電電極部をインクで汚してしまい、次回のＩＪＰ起動時にアラームや印字不良が発生する可能性も出てくる。

また、ノズル部にインクが残った状態となるために、そのままの状態で長時間放置するとインクが固着し、次回のＩＪＰ起動時に正常にインク噴出ができなくなる可能性が出てくる。

従来のＩＪＰでは上記のような問題を解決するために、バックアップ電源装置を使用し、商用電源そのもののバックアップを行ないながら、停電を検知して停止処理を行なう必要があるため、バックアップ電源を含めた装置の構成が複雑となり、小型化も難しく、結果的に高いコストがかかるといった問題点があった。

本発明においてはバックアップ電源装置内部の電源ユニットから供給される直流電源をバックアップする機能をＩＪＰに搭載することで、停電発生時にインクの噴出停止、及びノズルの自動洗浄処理を含めた停止処理を行ない、電源を切断しても問題のない停止状態へ移行する機能を小型で簡単な構成による低いコストで実現するＩＪＰを提供することを目的とする。

本発明は、被印字物に印字するインク粒子を噴射するノズルが備わるインク循環部と、インク循環部を制御する制御部と、インク循環部および制御部に電気を供給する電源部とを有するインクジェット記録装置において、電源部は、商用電源から供給される交流を直流に変換する電源ユニットと、電源ユニットが変換した直流を蓄電し、電源ユニットから供給される直流の電気が停止する停電に際し、インク循環部および制御部に直流の電気を供給する直流電源バックアップ回路と、停電を検知し制御部に停電の発生を知らせる停電検知回路とを有し、停電検知回路が停電を検知したら、制御部はノズルの洗浄や、処理中のデータ等を記録装置に退避保存させる必要最小限の指示をする停電プログラムを備えることを特徴とする。

本発明によれば、停電時に行う処理を必要最小限に止めてバックアップする電気量の負担を軽くすることにより、小型、低コストの直流電源バックアップ回路を備えるＩＪＰを実現することが可能となった。

本発明の実施の形態例について、図を用いて説明する。

図１は本発明の実施形態に関わるインクジェット記録装置の構成を表わすブロック図である。

まず、このブロック図を用いてインクジェット記録装置の概要を説明する。

１０１はＩＪＰ全体を制御するＭＰＵ（マイクロプロセシングユニット）であり、演算機能を有する演算部になる。１０２はＭＰＵが動作するのに必要な制御用プログラム及びデータを記憶する読み出し専用のメモリ、１０３はプログラム実行中に必要となるデータを一時的に記憶する書き換え可能なメモリ（ＲＡＭ）である。

１１８はプログラムや印字データなどを記憶する記憶装置である。１０４は印字内容や設定値等を入力する入力パネル、１０５は入力されたデータ及び印字内容等を表示する表示装置、１０６はＭＰＵのデータ信号、アドレス信号及びコントロール信号を伝送するバスラインである。

インク循環部（印字手段とも言う）に含まれるノズル１０９から噴出されるインク柱１１０は、励振電圧発生回路１０８で生成される励振電圧により、ノズルの電歪素子で粒子化されインク粒子１１３となる。帯電電圧発生回路１０７により生成された電圧は、帯電電極１１１に与えられ、インク粒子は文字信号に応じた電圧により帯電される。

帯電されたインク粒子は、偏向電極１１２により作られる電界中を飛行し、その帯電量に応じて偏向され、搬送用コンベア１１６により移動する被印字物１１５に到達し、文字を形成したり、模様を描く。

印字に使用しないインク粒子は、インク回収用のガター１１４により回収され、ポンプ１１７により再びノズル１０９へ供給される。

電磁弁１２４はインクの循環経路を変更したり、インクと溶剤の切替え等を行なう。ブロック図では模式的に１個のみで表わしているが、実際には複数個使用し、使用箇所もそれぞれ異なる。電磁弁１２４やポンプ１１７は循環部制御回路１２３によって制御される。

ＩＪＰは電源部を有する。電源部は、外部の商用電源１２２から供給される交流を直流に変換する電源ユニット１２０と、電源ユニット１２０が変換した直流を蓄電し、電源ユニット１２０から供給される直流の電気が停止する停電に際し、インク循環部および制御部に直流の電気を供給する直流電源バックアップ回路１２１とを有する。

停電検知回路１１９は、商用電源の停電等により電源ユニット１２０から供給される直流の電気が停止する停電を検知するための回路である。

ここで、インクジェット記録装置を構成するインク循環部、制御部、電源部をまとめて整理する。

すなわち、インク循環部は、インクを噴出するノズル１０９、インク粒子１１３に帯電させる帯電電極１１１、インク粒子１１３の飛行方向を偏向する偏向電極１１２、印字に使われなかったインク粒子１１３を回収するガター１１４、インクの循環経路を変更したり、インクと溶剤の切替え等を行なう電磁弁１２４、インクや溶剤を送るポンプ１１７、インク容器、溶剤容器を有する。

また、制御部は、ＩＪＰ全体を制御するＭＰＵ（マイクロプロセシングユニット）１０１、ＭＰＵが動作するのに必要な制御用プログラム及びデータを記憶する読み出し専用のメモリ１０２（ＲＯＭ）、プログラム実行中に必要となるデータを一時的に記憶する書き換え可能なメモリ１０３（ＲＡＭ）、印字内容や設定値等を入力する入力パネル１０４、入力されたデータ及び印字内容等を表示する表示装置１０５、ＭＰＵのデータ信号、アドレス信号及びコントロール信号を伝送するバスライン１０６、電磁弁１２４やポンプ１１７を制御する循環部制御回路１２３、ノズルの電歪素子を駆動する励振電圧発生回路１０８、帯電電極１１１に与える電圧を作る帯電電圧発生回路１０７、記憶装置１１８、停電検知回路１１９を有する。

さらに電源部は、交流を直流に変換する電源ユニット１２０、変換された直流を蓄電する直流電源バックアップ回路１２１を有する。

この直流電源バックアップ回路１２１は、制御部に設けることが可能である。制御部に設けるときは、停電検知回路１１９と同様に直流電源バックアップ回路１２１は、制御部と一緒になって一つの制御基板に纏まる。また、停電検知回路１１９を電源部側に設けることも可能である。

次に図３、図２を引用して停電した際の直流供給のバックアップについて説明する。

図３は本発明の実施例で、図２は比較参考に挙げた従来例である。

図２（ａ）は、常時商用電源供給型バックアップ電源装置（ＵＰＳ）を用いた構成例である。この方式では通常時は商用電源を機器に直接供給し、同時に整流回路を通した直流電源でバッテリも充電状態としておく。

停電が発生すると切替え回路によりバッテリからの給電に切替える。その際バッテリからの直流電源はインバータ回路にて再度交流に変換され機器へと供給される。

また、停電検知信号を別途ＩＪＰへ入力することで、ソフトでそれを検出し停電時の自動停止処理を行なう。本方式は通常は商用電源そのものを使用するため効率が良いという利点がある。

図２（ｂ）は常時インバータ電源供給型バックアップ電源装置（ＵＰＳ）を用いた構成例である。この方式では常時商用電源を一度直流に変換し、バッテリへの充電を行ないながら、直流を再度交流に変換してＩＪＰへと供給する。

停電時はバッテリに蓄えられていた電力をインバータ回路を通して交流へと変換しＩＪＰへの電源供給を続ける。停電の検知に関しては（ａ）と同様である。本方式では常にインバータ回路を通して給電するために、停電時の切替えが必要なく、また、商用電源のノイズなども除去可能であり、良質な電源を常に供給し続けることができるという利点を持つ。

しかし、上記（ａ）（ｂ）は、いずれの方式も商用電源の停電時に商用電源そのものをバックアップするもので、交流と直流の変換が複数回発生し、構成も複雑とならざるを得ず、結果的に電源バックアップ装置の大型化や高コストにつながり、ＩＪＰへの搭載は容易ではないといった問題点があった。

図３に示す本発明の実施例では、商用電源そのものをバックアップする機能は持たず、ＩＪＰ内の電源ユニットから供給される直流電源をバックアップする機能を持たせる。

停電の検知は、停電検知回路１１９で検知する。停電発生時には、直流電源バックアップ回路１２１に蓄えられた電力により、ＩＪＰを緊急停止させる必要最小限の停止処理作業を行なう。

直流電源バックアップ回路１２１の蓄電量は、ＩＪＰを緊急停止させる必要最小限の停止処理作業を賄える程度の容量で足りる。このため、バッテリが小量なり、従来の常時商用電源供給型バックアップ電源装置（ＵＰＳ）に比べ、小型コンパクトな直流電源バックアップ回路になる。

また、直流電源バックアップ回路１２１は、制御部およびインク循環部に直流を供給するので、インバータや整流回路が不要であり、回路構成が簡単である。小型コンパクト、回路構成が簡単で、低いコストな直流電源バックアップ回路の電源部を実現でき、ＩＪＰへの実装も容易である。

ＩＪＰを緊急停止させる必要最小限の停止処理作業について説明する。

実際に停電時のインク停止などの処理を実行するためには商用電源１２２をそのまま供給し続ける必要はなく、必要最小限の停止処理作業を実行するだけの最低限の電源さえ確保できればよい。

このため、直流電源バックアップ回路１２１としては、例えばニカド電池やリチウム電池を用いて、充電回路と組み合わせて使用したり、近年、小型・大容量化が進んでいる電気二重層コンデンサなどを使用しても実現することができる。

蓄電にコンデンサを使用することで蓄電部が極めて小さくなり、直流電源バックアップ回路１２１を停電検知回路１１９や制御部が備わる一つの回路基板に一緒に纏めることができる。

また、停電時に行なうインク停止、ノズル洗浄動作は、通常時の停止手順と同様としなくても、再起動時に正常に動作可能な最低限の動作のみの停止手順も別途準備しておくことで、停電時の処理に必要な電源容量をさらに減少させることも可能である。

具体的に停電時の停止処理として必要なものは、インクを停止するための電磁弁１２４の開閉、ノズル１０９の洗浄を行なうために溶剤を循環させるための電磁弁１２４の開閉、ポンプ１１７の運転、洗浄完了後に経路を閉じるための電磁弁開閉であり、それらを行なうために必要な時間は１分程度となる。

また、これらの停電発生時のインク停止処理はユーザが不意に電源スイッチを操作し、誤って電源を切断した場合にも行なうことによって、停電時と同様の問題が起きることを防ぐことができる。

さらに、インクの停止処理中は、ＭＰＵは電磁弁１２４の開閉制御を行なうのみで、実処理としては待ち時間も多く、その間にＲＡＭ１０３上にある処理中のデータ等を揮発性メモリを有する記憶装置１１８に退避させることで、データの破壊などによる異常の発生も防止することが可能となる。

なお、上述した停電発生時に、ＩＪＰを緊急停止させる必要最小限の停止処理作業（ノズルの洗浄、処理中のデータ等を記録装置に退避保存）の実行は、制御部に備えた停電プログラムで指示される。

次に上記処理の流れを図４に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ４０１から開始し、まず初めにステップＳ４０２により現在停電状態にあるかどうかを、停電検知回路１１９からの出力信号をＭＰＵ１０１にて監視することにより判定する。ＮＯと判定された場合はステップＳ４１０で処理終了となり、再びステップＳ４０１開始へと戻る。

ステップＳ４０２にてＹＥＳと判定された場合には、次にステップＳ４０３にて、現在ＩＪＰが停止状態か、インク噴出中の状態かを判定する。ＹＥＳと判定された場合には停止処理を行なう必要がないため、ステップＳ４１０で終了となる。

ステップＳ４０３でＮＯと判定された場合には、ステップＳ４０４にてインクの停止処理を開始し、ステップＳ４０５にてインクの停止処理が完了したかを判定する。インクが停止状態となるとステップＳ４０５の判定はＹＥＳとなり、ステップＳ４０６でノズルの洗浄動作を開始する。

次にステップＳ４０７にて現在処理中のデータがＲＡＭ１０３上に存在するかを判定し、ＹＥＳと判定されると、ＲＡＭ１０３上の必要なデータを記憶装置１１８に退避する処理を実行する。

ステップＳ４０７にてＮＯと判定された場合はデータの退避処理を行なわずにステップＳ４０７にてノズル洗浄処理が完了したかどうかを判定し、ＮＯと判定されると洗浄処理を継続し、ＹＥＳと判定されるとステップ４１０で終了となる。

本発明の実施例に係わるもので、インクジェット記録装置の概略構成と回路ブロック図を併せて示す図。 本発明の実施例と対比するために挙げた従来例の構成を示す図。 本発明の実施例に係わるもので、直流電源バックアップ回路を示す図。 本発明の実施例に係わるもので、フローチャートを示す。

符号の説明

１０１…ＭＰＵ、１０２…ＲＯＭ、１０３…ＲＡＭ、１０４…入力パネル、１０５…表示装置、１０６…バスライン、１０７…帯電電圧発生回路、１０８…励振電圧発生回路、１０９…ノズル、１１０…インク柱、１１１…帯電電極、１１２…偏向電極、１１３…インク粒子、１１４…ガター、１１５…被印字物、１１６…搬送用コンベア、１１７…ポンプ、１１８…外部記憶装置、１１９…ＲＴＣ、１２０…外部記憶装置、１２１…直流電源バックアップ回路、１２２…商用電源、１２３…循環部制御回路、１２４…電磁弁。

Claims (4)

1. 被印字物に印字するインクを噴射するノズルが備わるインク循環部と、前記インク循環部を制御する制御部と、前記インク循環部および前記制御部に電気を供給する電源部とを有するインクジェット記録装置において、
   前記電源部は、商用電源から供給される交流を直流に変換する電源ユニットと、前記電源ユニットが変換した直流を蓄電し、電源ユニットから供給される直流の電気が停止する停電に際し、前記インク循環部および前記制御部に直流の電気を供給する直流電源バックアップ回路と、前記停電を検知し、前記制御部に停電の発生を知らせる停電検知回路とを有し、
   前記停電検知回路が停電を検知したら、前記制御部は前記ノズルの洗浄や、処理中のデータ等を記録装置に退避保存させる必要最小限の指示をする停電プログラムを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１記載のインクジェット記録装置において、
   前記記録装置は揮発性メモリを有し、ＲＡＭ上のある処理中のデータ等を前記停電プログラムに従って揮発性メモリに保存することを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項１記載のインクジェット記録装置において、
   直流電源バックアップ回路は電気二重層コンデンサ等のコンデンサを含むことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項３記載のインクジェット記録装置において、
   前記直流電源バックアップ回路、前記停電検知回路、前記制御部が一つの回路基板に纏めたことを特徴とするインクジェット記録装置。

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