JP2008080775A - 印字制御装置および印字制御装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】稀な過大負荷に対しても、十分な能力を持ち、しかも、電源の巨大化、コストアップにならない印字制御装置および印字制御装置の制御方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】印字ヘッドと、上記印字ヘッドを加熱する発熱素子と、上記発熱素子を駆動する制御パルスの供給源である電源と、負荷に並列に接続されているコンデンサと、過大な負荷が連続するときの直前の負荷量の積分値に対して上記コンデンサの電位が変化する状態に応じて、上記制御パルスの幅を調節する制御パルスの幅制御手段とを有することを特徴とする印字制御装置である。
【選択図】図４

Description

本発明は、印字ヘッドに供給する電源の電位変化に応じて、印字ヘッドに供給する制御信号を調節し、安定したエネルギーを供給することによって、高品位な画像出力を実現する印字制御装置に関する。

従来の印字制御装置において、発熱素子の発熱量を制御する制御パルスの幅を調節する。この場合、これから同時に駆動するノズル数をカウントし、瞬間的な電力不足が想定される場合、制御パルスの幅を延長し、電力不足を補う印字制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

また、電源から印字ヘッドまでの経路の途中に、電解コンデンサが設置されている。そして、印字ヘッドで消費される電荷を一時的に蓄える電解コンデンサの前後の経路における電圧降下量を、別々に評価し、最適な制御パルスの幅で制御する機能が知られている（たとえば、特許文献２参照）。
特開平９−１１５０４号公報（第８頁、図４） 特開２００２−２４０２５４号公報（第１５頁、図８）

従来の印字制御装置における制御パルスの幅の調節機能は、これから印字を行うデータの量に基づいて、負荷量を推測し、負荷が大きい場合、制御パルスの幅を予め延長して駆動する機能である。

一瞬の過大な負荷量に対して、電源の供給能力が足りずに負荷電圧が変化する場合でも、上記のようにすることによって、一定のエネルギーを投入することができる。

しかし、ある一定時間内の平均の負荷量が、電源の供給能力を超えると、負荷と並列に接続されているコンデンサの充放電のバランスが崩れ、大きい負荷が連続する毎に、コンデンサの放電量が増加し、電位が徐々に低下する。

従来の印字制御は、負荷に制御をかける直前において、電源の電圧が変化しないことを前提にしているので、負荷が連続することによるコンデンサの放電量を考慮していない。

よって、上記従来例では、電源の供給能力として、稀な過大負荷に対しても十分な能力を持たせるようにすると、電源の巨大化、コストアップになるという問題がある。

本発明は、稀な過大負荷に対しても、十分な能力を持ち、しかも、電源の巨大化、コストアップにならない印字制御装置および印字制御装置の制御方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、印字ヘッドと、上記印字ヘッドを加熱する発熱素子と、上記発熱素子を駆動する制御パルスの供給源である電源と、負荷に並列に接続されているコンデンサとを有する。そして、本発明は、過大な負荷が連続するときの直前の負荷量の積分値に対して上記コンデンサの電位が変化する状態に応じて、上記制御パルスの幅を調節する制御パルスの幅制御手段を有する印字制御装置である。

本発明によれば、稀な過大負荷に対しても、十分な能力を持ち、しかも、電源の巨大化、コストアップにならないという効果を奏する。

発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。

図１は、本発明の実施例１である印字制御装置１００を示す図である。

印字制御装置１００は、メモリコントローラ１１と、シフトレジスタ１２と、データカウント部１３と、制御パルステーブル１４と、パルス制御部１５と、パルス発生部１６とを有する。

メモリコントローラ１１は、メモリからデータを読み出す。シフトレジスタ１２は、印字ヘッドに送信するシリアルデータを作成する。データカウント部１３は、シフトレジスタのビット毎のデータの合計を累積のデータカウントと合算する。

制御パルステーブル１４（図８参照）は、累積のカウント値（ドットカウント値の累積値）と瞬時のドットカウント値とが対応しているテーブルであり、制御パルスの適正な幅をテーブル化したテーブルである。パルス制御部１５は、累積のカウント値と瞬時のカウント値とに基づいて、テーブルを参照し、制御パルスの幅を適正化する。パルス発生部１６は、実際に印字ヘッドに駆動制御パルスを送信する。

図２は、バッファメモリ２１と、印字制御装置１００と、印字ヘッド２０との関係を示す図である。

印字ヘッド２０は、シフトレジスタ２３と、ラッチ回路２４と、論理積回路２５と、ヘッド駆動回路２６とを有する。

バッファメモリ２１に蓄えられているデータを、メモリコントローラ１１を介して、シフトレジスタ１２に保存する。シフトレジスタ１２のデータは、印字ヘッド２０内のシフトレジスタ２３に、シリアルデータとして送信される。印字ヘッド２０内のシフトレジスタ２３のデータは、ラッチ回路２４に保存され、シフトレジスタ２３のデータと、パルス発生部１６の信号とが、論理積回路２５でゲートされ、データが存在する部分に印字ヘッド駆動回路２６を駆動する。

図３は、実施例１における電気熱変換体（発熱素子）２７の周辺を示すブロック図である。

電源ＰＳと、コンデンサ３２とが並列に接続されている。電源ＰＳは、印字ヘッド２０に電力を供給し、コンデンサ３２は、電気熱変換体（発熱素子）２７に供給する電源を安定化する。電気熱変換体２７は、印字ヘッド２０の一部を構成し、印字ヘッド駆動回路２６の負荷である。

印字ヘッド駆動回路２６と、印字制御装置１００から出力される制御パルス３５とによって電気熱変換体２７（印字ヘッド２０）に供給される電力が決定される。一定負荷をかけたときに、電気熱変換体２７に流れる電流を、電流検出回路３６が検出し、電気熱変換体２７の抵抗値（発熱素子の抵抗値）のバラツキを測定することによって、印字ヘッド２０を駆動する制御パルスの幅の調整量を決定する。

図４は、図３に示す構成において、最大負荷印字を続けたときにおける電源の電圧変化と、制御パルスの幅の変化とを示す図である。

連続する負荷によって、印字ヘッド電圧が徐々に降下するので、制御パルスの幅を、累積的に伸ばすように制御する。高負荷が無くなった後も、電源制御の応答性の遅れから、印字ヘッド２０の電圧が、徐々に元の電圧に戻るので、駆動制御パルスの幅をすぐに元に戻すと、高負荷後の軽負荷の印字でも、電力が不足する可能性が高い。

よって、電源電位が元に戻るまで、制御パルスの幅を徐々に短くするように制御する。

図５は、本発明の実施例２である印字制御装置２００を示す回路図である。

印字制御装置２００は、印字制御装置１００において、印字ヘッド２０付近の電位を検知し、電源制御回路５９にフィードバックする印字回路を示すブロック図である。

つまり、印字制御回路２００は、印字制御装置１００において、印字ヘッド２０の直近の電圧変動を、電圧検出回路５７が検出し、この検出された電圧を、電源ＰＳの制御回路５９にフィードバックするフィードバックループ５８を形成する。

図６は、実施例２において、最大負荷印字を続けたときにおける電源ＰＳの電圧変化と、制御パルス３５の幅の変化とを示す図である。

連続する負荷によって、印字ヘッド付近の電圧が徐々に降下し、電源ＰＳの電位は、これに伴って、徐々に上昇する。印字ヘッド２０の電圧の降下に対して、電源ＰＳの電位を上昇しても、印字ヘッド２０の電圧の降下を補えない場合、制御パルスの幅を長くし、供給する電力を補う制御を行う。電源電位が上昇した状態で、高負荷から、無負荷または軽負荷に変化したときに、電源制御の応答の遅れがあるので、印字ヘッド２０の電圧は、しばらく上昇した状態になる。このときに、通常の制御パルスの幅では、過剰な電力を印字ヘッド２０に供給するので、制御パルスの幅を短くし、過剰な供給を抑制するように制御する。

図７は、印字ヘッド２０の構成を示す図である。

合計１，０００個の印字ノズルを搭載し、２０ノズル毎に分割し、５０ブロックに分割されている印字ヘッドの例で説明する。

各ブロックの１〜２０番目のノズルを、セグメントと呼ぶ。１ブロック目の１セグメント、２ブロック目の１セグメント‥‥５０ブロック目の１セグメントが同時に駆動され、最大で５０個のノズルを同時に駆動する。

次に、１ブロック目の２セグメント、２ブロック目の２セグメント‥‥５０ブロック目の２セグメントを同時に駆動し、この同時駆動を、各ブロックの２０セグメントを駆動するまで繰り返す。印字ヘッドが移動しながら、時間差で各セグメントを駆動し、全ブロックの全セグメントを駆動することによって、１カラムの印字が完了する。

印字ヘッド２０の駆動制御パルスの幅を制御する場合、１セグメントが同時に何ブロックで駆動されるかを、印字データに基づいて、予めカウントし、実際に駆動する制御パルスの幅を調節する予測制御を行う。

図８は、テーブルＴ１、Ｔ２、Ｔ３を示す図である。

テーブルＴ１は、ドットカウント値とパルス幅との関係を示すテーブルである。

テーブルＴ２は、１カラムのドットカウント値とパルス幅との関係を示すテーブルである。

テーブルＴ３は、ステート数とパルス幅との関係を示すテーブルである。

テーブルＴ１に基づいて、ドットカウント値に対応する制御パルスの幅（制御パルス長）を何ステート延長するかを決定する。このテーブルＴ１は、印字ヘッド２０の抵抗値によって書き替えられる。

２０セグメントの各ブロックの駆動を行った後に、２０セグメント×５０ブロックの全体のドットカウント値の合計を算出する。この算出された駆動量によって、次のカラムの駆動を行うときの電源ＰＳの電位変化が予測され、次カラムの駆動の基準となる制御パルスの幅が決定される。

テーブルＴ２に示すように、１カラムのドットカウント値に基づいて、制御パルスの幅を何ステート延長または短縮するかを決定する。

図９は、基準制御パルス９０１と、制御パルスの幅９０２、９０３とを示す図である。

基準制御パルス９０１は、制御パルスの幅の基準となる制御パルスである。制御パルスの幅９０２は、１カラムのドットカウント値によって、累積的に延長され続ける分の制御パルスの幅である。制御パルスの幅９０３は、１セグメントの各ブロックの同時駆動量によって延長される制御パルスの幅である。

図１０は、制御パルスの幅を、具体的に変化させた場合の状態を示す図である。

１カラム目の全体のドットカウントに基づいて、４ステート分の制御パルスが延長され、次のカラムの基準の制御パルスにおける幅が決定される。２カラム目の印字では、各セグメントの同時駆動ブロック数と、先に決定された基準の制御パルスの幅とに基づいて、制御パルスの幅をさらに延長すべき幅を決定する。

ドットカウントテーブルＴ２に基づいて、制御パルスの幅の延長分が、累積的に加算され、ドットカウントが少ないときに、つまり１カラムの印字が軽負荷のときに、減算される。

累積のカウント値が負になると、参照テーブルの減算量がいくつの場合でも、１カウントずつの減算量となる。これは、高負荷から無負荷または軽負荷に移行し、初期電位に戻った状態を示す。

電源制御の応答性のために、しばらく電位の上昇が止まらないときの状態を想定し、微少単位で制御パルスの幅を短縮させるように制御する。

図１０に示す例では、８カラム目で、極端な軽負荷に移行し、その２カラム後に、ほぼ初期の電位に回復する。その後に、電位の上昇を想定し、２カラム分は、制御パルスの幅を短縮して駆動し、その後は、通常幅の制御パルスに戻すように制御している。

高負荷から軽負荷に移行したときの電源電位の挙動は、電源ＰＳによって異なるので、累積のカウント値が負になってから、通常幅の制御パルスに戻す制御は、図８に示すテーブルＴ３に従って変化する。

図１０に示す例では、累積のカウント値が負になってから、３ステートで（制御パルスの幅変化量が０以下の状態が３カラム連続したときに）、元の制御パルスの幅に戻る。電源ＰＳの応答性が悪く、電位の上昇がしばらく続くと、このテーブルを増やし、これによって対応できる。

つまり、印字ヘッド２０の瞬時的な高負荷に対して、制御パルスの幅を予め延長し、不足した電力を補う予測制御に合わせて、負荷の累積によって徐々に電源ＰＳの電圧が低下する状態に対して、制御パルスの幅を、事後的に、連続的に延長するように制御する。これによって、電源ＰＳの供給能力として、必ずしも最大負荷の容量を有するコンデンサを用意する必要がなく、比較的小容量の電源ＰＳにおいて、時々発生する高負荷印字においても、充分な電力を印字ヘッド２０に供給することができる。

上記実施例において、電源ＰＳの供給能力を超える負荷を引く場合に、並列に接続されるコンデンサの容量を大きくすれば、放電時間を延長し、許容する電圧精度に低下するまでの時間を稼ぐことができる。

上記実施例によれば、電圧精度の下限値を切った場合にも、制御パルスの幅を延長することによって、基準電圧において制御する場合と同等のエネルギーを投入することができる。

上記実施例は、コンデンサの放電量は、流れる電流の積分で表されるので、直前までの負荷量を積算し、負荷が連続する毎に、制御パルスの幅を徐々に延長する。そして、これから発生する負荷量の見積もりから制御パルスの幅を変更する従来の予測式の制御に加えて、結果的に損失したエネルギーを補う意味で、事後的に、制御パルスの幅を制御する。

上記実施例は、負荷の直前における電圧を検知し、電力供給経路上の抵抗値による電位変化に基づいて、電源ＰＳの電圧を変化することによって補正する電源ＰＳにおいて、過大負荷後の軽負荷の状態では、次のことが考えられる。つまり、電源ＰＳの応答速度精度によって上昇した電位のまま軽負荷に対してエネルギーを過大に投入する可能性がある。このように過大な連続負荷の後に、軽負荷が連続する場合、投入するエネルギーを制限するために、制御パルスの幅を基準値より狭くするので、電位が上昇した分を制限することができる。

上記実施例によれば、従来の予測式の制御パルスの幅制御に加えて、負荷の累積で結果的に損失したエネルギーを補う事後的な制御を行うので、負荷に並列に接続するコンデンサの容量を最適化することができる。

また、上記実施例によれば、電源ＰＳ出力が応答する一定時間内に、負荷に流れる平均の電流値が、電源ＰＳの供給能力を超える場合でも、ある程度の範囲でエネルギーを十分に供給できるので、電源ＰＳの容量を小さくすることができる。

また、上記実施例によれば、負荷の直前に電圧検知機能をもち、電力供給経路上の抵抗値による電位変化を補正する機能をもつ場合、投入するエネルギーを制限することによって、印字ヘッド２０を保護することができる。

本発明の実施例１である印字制御装置１００を示す図である。 バッファメモリ２１と、印字制御装置１００と、印字ヘッド２０との関係を示す図である。 実施例１における印字ヘッド２０の周辺を示すブロック図である。 図３に示す構成において、最大負荷印字を続けたときにおける電源ＰＳの電圧変化と、制御パルスの変化とを示す図である。 印字ヘッド２０付近の電位を検知し、電源ＰＳの制御回路５９にフィードバックする印字回路を示すブロック図である。 図５に示す構成において、最大負荷印字を続けたときにおける電源ＰＳの電圧変化と、制御パルスの変化とを示す図である。 印字ヘッド２０の構成を示す図である。 テーブルＴ１、Ｔ２、Ｔ３を示す図である。 基準制御パルス９０１と、制御パルスの幅９０２と、制御パルスの幅９０３とを示す図である。 制御パルスの幅を、具体的に変化させた場合の状態を示す図である。

符号の説明

１００、２００…印字制御装置、
１３…データカウント部、
１４…パルステーブル、
１５…パルス制御部、
１６…パルス発生部、
２０…印字ヘッド、
２１…バッファメモリ、
２３…シフトレジスタ、
２４…ラッチ回路、
２５…論理積回路、
２６…印字ヘッド駆動回路、
２７…電気熱変換体、
３５…制御パルス、
３６…電流検出回路、
ＰＳ…電源、
５７…電圧検出回路、
５８…フィードバックループ、
５９…電源制御回路、
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…テーブル。

Claims (9)

1. 印字ヘッドと；
   上記印字ヘッドを加熱する発熱素子と；
   上記発熱素子を駆動する制御パルスの供給源である電源と；
   負荷に並列に接続されているコンデンサと；
   過大な負荷が連続するときの直前の負荷量の積分値に対して上記コンデンサの電位が変化する状態に応じて、上記制御パルスの幅を調節する制御パルスの幅制御手段と；
   を有することを特徴とする印字制御装置。
2. 請求項１において、
   上記制御パルスの幅制御手段は、直前に過大な負荷が発生したときに、次の負荷を制御パルスの幅を、上記直前に発生した過大な負荷を制御した制御パルスの幅よりも長くする手段であることを特徴とする印字制御装置。
3. 請求項１において、
   上記制御パルスの幅制御手段は、過大な負荷が連続した回数に応じて、基準となる負荷の制御パルスの幅を、段階的に長くする手段であることを特徴とする印字制御装置。
4. 請求項１において、
   上記制御パルスの幅制御手段は、連続した過大な負荷の直後に、軽負荷に移行したときに、上記コンデンサの電位変化に合わせて、長くなった制御パルスの幅を、基準となる制御パルスの幅にまで、段階的に戻す手段であることを特徴とする印字制御装置。
5. 請求項１において、
   上記制御パルスの幅制御手段は、負荷に流れる電流値を検出することによって、負荷の抵抗値を測定し、この測定した負荷の抵抗値のバラツキに応じて、上記制御パルスの幅を段階的に制御する量を調節する手段であることを特徴とする印字制御装置。
6. 請求項１において、
   上記印字ヘッドの電圧を検出する電圧検出手段と；
   上記電源検出回路が検出した電圧が低下すると、この低下した電圧に応じて、上記電源の出力電圧を上昇するように制御する電源電圧制御手段と；
   を有することを特徴とする印字制御装置。
7. 請求項６において、
   上記制御パルスの幅制御手段は、上記電圧検出手段を有する場合と有しない場合とで、上記制御パルスの幅を段階的に制御する量を調節する手段であることを特徴とする印字制御装置。
8. 請求項１において、
   上記制御パルスの幅制御手段は、連続した過大な負荷の直後に、軽負荷に移行すると、上昇した電源の電位が元の電位に戻るまでの一定時間、上記制御パルスの幅を基準の制御パルスの幅よりも短くする手段であることを特徴とする印字制御装置。
9. 印字ヘッドを加熱する発熱素子と、上記発熱素子を駆動する制御パルスの供給源である電源と、負荷に並列に接続されているコンデンサとを具備する印字制御装置の制御方法において、
   過大な負荷が連続するときの直前の負荷量の積分値に対して上記コンデンサの電位が変化する状態に応じて、上記制御パルスの幅を調節することを特徴とする印字制御装置の制御方法。

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