JP2011000867A - 電力供給回路を備えた機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 突入電流の発生を抑制する機器を低コストにて提供することである。
【解決手段】 負荷を駆動する電圧を生成する電源回路と、電源回路から負荷へ電力を供給する供給ラインに接続され、記負荷の電位を安定させるコンデンサと、所定量より小さい電力を、コンデンサへ供給可能でかつ、コンデンサから放電可能な充電／放電回路と、所定量より大きい電力を、コンデンサへ供給可能な充電回路と、充電／放電回路と前記充電回路をそれぞれ動作させるためのスイッチ回路と、充電／放電回路の動作に基づいて情報を保持する保持回路とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力供給回路を備えた機器に関する。

記録装置は、記録ヘッドに設けられた電気熱変換体を用いて電力を熱に換え、その熱を利用してインクを紙面へ吐出させる。特許文献１には、電気熱変換体に対して安定した電圧値で電力を供給するために、コンデンサ（例えば、電解コンデンサ）を備えている。この電力を記録ヘッドへ供給する電力供給回路は、半導体スイッチ（例えばＦＥＴ）を設けており、必要に応じてその開閉を行っている。この電力供給回路には、放電回路を備え、記録装置が記録動作を行わない場合には、コンデンサに蓄積した電荷をアース（グランド）へ放出する構成を備えている。

特開２００３−１４５８９２号

しかしながら、記録装置を起動するときや記録動作を開始する前に、電源から電力供給を行うと、電流値が大きい突入電流が生じる。理由は、コンデンサに蓄積されている電荷量が少ないために、コンデンサと電源との電位差が大きいためである。このため、電流値を抑制するための回路を備えると回路規模が大きくなり、コストアップの原因となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、電流値が大きい突入電流の発生を抑制する記録装置を低コストにて提供することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するために、単位時間あたり所定量の電力を消費できる負荷を備える機器であって、前記負荷を駆動する電圧を生成する電源回路と、前記電源回路から前記負荷へ電力を供給する供給ラインに接続され、前記負荷の電位を安定させるコンデンサと、前記所定量より小さい電力を、前記コンデンサへ供給可能でかつ、前記コンデンサから放電可能な充電／放電回路と、前記所定量より大きい電力を、前記コンデンサへ供給可能な充電回路と、前記充電／放電回路と前記充電回路をそれぞれ動作させるためのスイッチ回路と、前記充電／放電回路の動作に基づいて情報を保持する保持回路とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、コンデンサに予備的な電荷の蓄積を行う回路について、コンデンサに蓄積されている電荷を放電させる回路と兼用することができ、回路規模の増大を抑制することができる。また、充電制御や放電制御にかかわらず、コンデンサの電荷が放電された場合でも、コンデンサへの突入電流の発生を抑制することができる。

本発明の実施形態における電源供給回路の構成図である。 実施形態におけるタイミングの説明図である。 実施形態における記録装置のブロック図である。 実施形態における制御フローである。 実施形態における記録装置の斜視図である

図１は、負荷へ電力を供給する電力供給回路（電力供給装置）の説明図である。負荷１０１は、例えば記録ヘッドである。記録ヘッド１０１は、信号２０４に従ってスイッチ１２３をオンさせ、記録素子（ヒータＨ１）を駆動させてインクを吐出する。この図１では、説明を簡単にするために、記録ヘッドは１個の記録素子を備えている。

コンデンサ１０２は、記録ヘッドの電圧を安定化させるために設けられている。第１供給回路１０８と第２供給回路１１８は、電源回路１１７が出力する電圧ＶＨを入力し、記録ヘッド１０１へ電力を供給する。第１供給回路１０８と第２供給回路１１８は、電源回路１１７から記録ヘッド１０１への電力を供給する電力供給ラインに並列接続されている。

第１供給回路１０８は、コンデンサ１０２に蓄積された電荷を放電可能である。第１供給回路１０８は、トランジスタ１１３、トランジスタ１１４で構成されるプッシュプル型回路を備えている。抵抗１１２は電源回路１１７から供給される電流を制限する抵抗素子である。第１供給回路１０８は、信号２０２がハイ状態で充電動作、信号２０２がロウ状態で放電動作を行う充電／放電回路である。なお、トランジスタ１１３、トランジスタ１１４は、抵抗内蔵型のトランジスタである。

第２供給回路１１８は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１０３とダイオード１１１、抵抗１０４、抵抗１０５、トランジスタ１０６で構成されている充電回路である。ダイオード１１１は電源回路１１７が瞬断した時に、コンデンサ１０２に蓄積された電荷を還流させるために設けられている。トランジスタ１０６は、抵抗内蔵型トランジスタ（デジタルトランジスタ）である。

ラッチ回路（保持回路）１１０は、信号２０２の論理レベルを保持する。ラッチ回路１１０は、信号２０２の論理レベルがハイレベルであれば、ハイレベルの信号２０５を出力する。一方、ラッチ回路１１０は、信号２０２の論理レベルがロウレベルであれば、ロウレベルの信号２０５を出力する。

信号２１２は、ラッチ回路１１０のリセット端子に入力する構成となっている。信号２１２の入力すると、ラッチ回路１１０は、保持する情報を初期化する。ラッチ回路１１０が初期化されると、信号２０５はロウレベルになる。

論理回路１０９は、信号２１１の入力または信号２０７が入力された場合に、信号２１２をロウレベルにする。電圧Ｖｒの値が所定値Ｖｒｅｆよりも低くなる場合か信号２０７が入力された場合に、論理回路１０９は、信号２１２をロウレベルの信号２１２を出力する。抵抗１１５と抵抗１１６は、コンデンサの電圧Ｖｃを分圧して電圧Ｖｒを生成する。比較回路１１９は基準電圧Ｖｒｅｆと電圧Ｖｒとを比較して、電圧Ｖｒが低ければ、信号２１１を出力する。

ゲート回路１０７は、ラッチ回路１１０から出力される信号２０５と信号２０３との論理積の結果である信号２０６を第２供給回路１１８へ出力する。

図３は、記録装置における記録ヘッド１０１への電力供給に関係する制御を説明する図である。制御回路１２０は、記録ヘッド１０１、第１供給回路１０８及び第２供給回路１１８の動作を制御する。

電源回路１１７は、商用電源から入力したＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路である。この電源回路１１７は、ＶＨ電圧（例えば２０ボルト）やロジック電圧（例えば５ボルト）を生成し、ＶＨ電圧は電力供給回路１００へ供給され、ロジック電圧は制御部１２０へ供給される。

電源回路１１７は、制御回路１２０から信号２０１を入力して電圧ＶＨを出力する。ラッチ回路１１０は、制御回路１２０から出力される信号２０２をラッチする。また、このラッチ回路１１０は、制御回路１２０から出力された信号２０７でリセット状態になる。

ゲート回路１０７は、ラッチ回路１１０から出力する信号と制御回路１２０から出力される充電制御信号２０３を入力して、第２供給回路１１８へ信号２０６を制御する。第２供給回路１１８は信号２０６に基づき、記録ヘッドに対する電力供給を行う。

リセット信号生成回路１２１は、ラッチ回路１１０を初期化する信号２１２を生成する。リセット信号生成回路１２１は、判定回路１２２がコンデンサの電位が閾値より低いと判定した場合または制御回路から初期化の指示を受けた場合に、信号２１２を出力する。この判定回路１２２は、図１の抵抗１１５、抵抗１１６、比較回路１１９に対応する。

次に、２つの電力供給回路が供給可能な単位時間あたりの電力量と、記録ヘッドの単位時間あたりの消費電力との大小関係を説明する。第１供給回路１０８が供給可能な電力量は第１の電力量、第２供給回路１１８が供給可能な電力量は第２の電力量とすると、第１の電力量＜第２の電力量の関係となる。また、記録動作を行うときの、記録ヘッドが消費する最大電力量（記録素子の駆動に要する電力）を第３の電力量とすると、第１の電力量＜第３の電力量＜第２の電力量の関係となる。

図２は、図１や図３で示す構成における、電源供給を行った場合の電圧および電流の状態を説明する図である。タイミングｔ２００からタイミングｔ２２１へ時間は経過する。

信号２０１がハイレベルになると、電源回路１１７の出力電圧が徐々に上昇し、ｔ２０２で所定の電圧Ｖ１に達する。ｔ２０１からｔ２０２までの間は、コンデンサ１０２への充電は成されていない。

ｔ２０２から充電／放電制御信号２０２がハイレベルになると、第１供給回路１０８はコンデンサ１０２に対する充電処理を行う。コンデンサ１０２の電圧ＶＣは徐々に上昇し、ｔ２０３においては、電圧Ｖ２に達する。この電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１よりやや低い電位である。なお、ｔ２０２における充電／放電制御信号２０２の立ち上がりを検出して、ラッチ回路１１０は出力Ｑ（信号２０５）のレベルをハイレベルにする。

制御回路１２０は、タイミングｔ２０４にて、充電制御信号２０３を出力する。ゲート回路１０７は、ハイレベルの充電制御信号２０３とハイレベルの充信号２０５を入力することで、ハイレベルの信号２０６を出力する。この信号２０６を入力して、第２供給回路１１８はコンデンサ１０２に対する充電処理を行う。これにより、コンデンサ１０２の電圧Ｖｃは、ｔ２０４以降に電圧Ｖ１に達する。

ｔ２０５で、制御回路１２０は、記録ヘッドからインクを吐出するために、パルス状（矩形波）のヘッド駆動制御信号２０４を出力する。これに伴い、記録ヘッド１０１は駆動を行う。この記録ヘッド１０１の駆動により電力の消費が成され、一方で、第２供給回路１１８から記録ヘッドへ電力供給が行われる。記録ヘッド１０１の駆動が終了した後のｔ２０７で、制御回路１２０は、ヘッド駆動制御信号２０４をロウレベルにする。このように、記録ヘッド１０１による記録動作を行う期間の前後では、制御回路１２０の制御により、第２供給回路１１８から記録ヘッドへ電力供給が行われる。同様の制御は、ｔ２１６からｔ２１９でも行われる。

次に、ｔ２０８にて、瞬断により電源回路１１７から出力する電圧が一時的に低下する場合について、説明する。コンデンサ１０２に蓄積されている電荷は、ダイオード１１１を介して電源側へ流れる。結果として、コンデンサ１０２の電圧Ｖｃはｔ２０８以降に急激に低下する。

判定回路１１９は、電圧Ｖｃの分圧した電圧Ｖｒが閾値電圧Ｖｒｅｆより低下すると信号２１１を出力する。論理回路１０９は、信号２１１を入力することで、ラッチ回路１１０に対して信号２１２を出力する。ラッチ回路１１０は、この信号２１２を受けて、ラッチを解除する。従って、ラッチ回路１１０は、ｔ２０８ｄにて出力Ｑ（信号２０５）のレベルをロウレベルにする。

これにより、制御回路１２０は、ｔ２０９にて充電制御信号２０３を出力しても、ゲート回路１０７から信号２０６は出力しないため、第２供給回路１１８からコンデンサ１０２へ電力供給が行わない。つまり、コンデンサ１０２に大電流が流れ込むこと（突入電流）を防止することができる。

なお、ｔ２１４において、制御回路１２０が充電／放電制御信号２０２を出力すれば、充電／放電制御信号２０２の立ち上がりを検出して、ラッチ回路１１０は出力Ｑ（信号２０５）のレベルをハイレベルにする。従って、例えば、制御回路１２０は、記録ヘッドの駆動を開始する前に、充電／放電制御信号２０２を出力すれば、瞬断が発生した場合でも、コンデンサに前もって充電を行うことができる。

図４は、制御回路１２０が行う制御フローである。Ｓ４０１にて、制御回路１２０は、信号２０２のハイレベル出力を行う（図２のｔ２０２に対応）。このタイミングは、例えば、記録装置が印刷動作を開始する前の準備期間中に行われる。

Ｓ４０２にて、制御回路１２０は信号２０３のハイレベル出力を行う（図２のｔ２０４に対応）。このタイミングは、例えば、記録ヘッドのキャッピングが解除されたタイミングである。

Ｓ４０３にて、制御回路１２０は信号２０４のハイレベル出力を行う（図２のｔ２０５〜ｔ２０６に対応）。このタイミングは、例えば、記録ヘッドが走査を行って、インクの吐出を行う期間である。この期間は、例えば、１ページ分の記録期間である。この信号２０４は、シリアルタイプの記録装置の場合には、この記録期間には、走査記録の期間と、休止期間とが含まれている。例えば、走査記録の期間では、複数の記録素子により所定の周波数で１００ドット（１００カラム）の記録を行うために、記録素子にそれぞれ１００パルスの矩形信号を出力する。なお、走査記録の間に設けられる休止期間には、信号２０４はロウレベルとなる。以上のことから、図２のｔ２０５からｔ２０６の期間は、ロウレベルの期間が表現されるべきであるが、説明を簡単にするために、ロウレベルの期間を省いている。

Ｓ４０４にて、制御回路１２０は信号２０３のロウレベル出力を行う（図２のｔ２０７に対応）。このタイミングは、例えば、記録ヘッドが待機位置へ戻るタイミングである。

走査Ｓ４０５にて、制御回路１２０は信号２０２のロウレベル出力を行う（図２のｔ２１３に対応）。このタイミングは、例えば、記録ヘッドのキャッピングがなされたタイミングである。

次に、上述した実施形態に適用するインクジェット記録装置の説明をする。図５はインクジェット記録装置１の斜視図である。インクジェット記録装置（以下、記録装置という）は、インクジェット方式に従ってインクを吐出して記録を行う記録ヘッド３をキャリッジ２に搭載している。この記録ヘッド３は、図１や図３における記録ヘッド１０１に対応している。キャリッジ２には、キャリッジモータＭ１によって発生する駆動力を伝達機構４より伝え、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往復移動させる。記録時には、例えば、記録媒体（例えば、記録紙）Ｐを給紙機構５により給紙し、記録位置まで搬送する。その記録位置において、記録ヘッド３を走査させて、記録ヘッド３から記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行う。７は記録媒体Ｐを搬送する搬送ローラであり、搬送モータＭ２によって駆動される。記録ヘッド３の走査と走査の間で、記録媒体Ｐは搬送される。上述した制御回路１２０は、キャリッジモータＭ１や搬送モータＭ２の制御、記録データの制御、記録データの記録ヘッドへの転送制御などを行う。

記録装置１のキャリッジ２には記録ヘッド３を搭載するのみならず、記録ヘッド３に供給するインクを貯留するインクカートリッジ６を装着する。インクカートリッジ６はキャリッジ２に対して着脱自在になっている。

キャリッジ２と記録ヘッド３とは、両部材の接合面が適正に接触されて所要の電気的接続を達成維持できるようになっている。記録ヘッド３は、ヘッド駆動制御信号２０４に応じてエネルギーを記録素子（電気熱変換体）に印加することにより、複数（例えば１２８個）の吐出口からインクを吐出して記録する。このため、記録ヘッド３には各吐出口に対応して記録素子（図１のＨ１）を備えている。

［その他の実施形態］
以上のように、上述した実施形態では、負荷が記録ヘッド、機器が記録装置を例にして説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、電力供給回路が供給する対象の負荷は、モータ、ヒータ、ＣＰＵなどの集積回路などでも構わない。機器として、複写機や、コンピュータ機器、表示装置等でも構わない。

また、電力供給回路において、抵抗内蔵型のトランジスタ（デジタルトランジスタ）を用いた形態で説明したが、他のタイプのトランジスタを用いる形態でも構わない。

１０１ 記録ヘッド
１０２ コンデンサ
１０３ ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
１１０ ラッチ回路

Claims (4)

1. 単位時間あたり所定量の電力を消費できる負荷を備える機器であって、
   前記負荷を駆動する電圧を生成する電源回路と、
   前記電源回路から前記負荷へ電力を供給する供給ラインに接続され、前記負荷の電位を安定させるコンデンサと、
   前記所定量より小さい電力を、前記コンデンサへ供給可能でかつ、前記コンデンサから放電可能な充電／放電回路と、
   前記所定量より大きい電力を、前記コンデンサへ供給可能な充電回路と、
   前記充電／放電回路と前記充電回路をそれぞれ動作させるためのスイッチ回路と、
   前記充電／放電回路の動作に基づいて情報を保持する保持回路とを備えることを特徴とする機器。
2. 前記機器は、更に、前記保持回路が保持する情報に基づいて、前記スイッチ回路を制御する信号をゲートするゲート回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の機器。
3. 前記コンデンサの電位が所定の電位より低下した場合に、前記保持回路が保持する情報を初期化することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機器。
4. 前記負荷は記録ヘッドであり、前記機器は記録装置であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の機器。

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