JP2012061690A - Image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はインクジェット記録ヘッドを有する画像形成装置に関し、さらに詳しくは、駆動波形増幅回路の電源電圧を環境温度、湿度に応じて最適化することにより、無駄な消費電力を削減した画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus having an ink jet recording head, and more particularly to an image forming apparatus that reduces wasteful power consumption by optimizing a power supply voltage of a drive waveform amplifier circuit according to environmental temperature and humidity.
インクジェット記録ヘッドを有する画像形成装置において、駆動波形生成回路で生成した駆動波形を駆動波形増幅回路で増幅し、上記記録ヘッドに印加することで、上記記録ヘッドを駆動してインク滴を吐出させる技術が知られている。 In an image forming apparatus having an ink jet recording head, a technique in which a driving waveform generated by a driving waveform generating circuit is amplified by a driving waveform amplifying circuit and applied to the recording head, thereby driving the recording head to eject ink droplets. It has been known.
インクジェット記録ヘッドはインク吐出用のノズルを内蔵しており、そのノズル内にはインク滴吐出のためのアクチュエータが設けられている。アクチュエータとしては圧電素子を用いる方式が知られている。圧電素子は印加される電圧によって体積が変動する素子であり、インク滴吐出時には狙いの滴サイズや吐出速度を得るために駆動波形と呼ばれる電圧波形を入力する。 The ink jet recording head has a built-in nozzle for discharging ink, and an actuator for discharging ink droplets is provided in the nozzle. A method using a piezoelectric element is known as an actuator. The piezoelectric element is an element whose volume varies depending on an applied voltage, and a voltage waveform called a drive waveform is input to obtain a target droplet size and ejection speed when ejecting ink droplets.
図9に駆動波形を示す。駆動波形には主に、図9Aに示す「記録媒体にインクを吐出し、画像を形成する為の印字波形」、図9Bに示す「記録媒体外部のメンテナンスユニットにインクを吐出する空吐出波形」、図9Cに示す「インクを吐出しない程度にアクチュエータを駆動させる微駆動波形」の3種類がある。 FIG. 9 shows drive waveforms. The drive waveform mainly includes a “print waveform for ejecting ink to a recording medium and forming an image” shown in FIG. 9A, and an “empty ejection waveform for ejecting ink to a maintenance unit outside the recording medium” shown in FIG. 9B. 9C, there are three types of “fine drive waveforms for driving the actuator to such an extent that ink is not ejected”.
空吐出波形は、ノズル内のインクが長時間大気に触れた状態で乾燥し、正常な吐出ができなくなってしまった場合の復帰動作時に使用される。微駆動波形は、上記ノズル内のインクの乾燥を抑止するための維持動作として使用される。 The idle ejection waveform is used during a return operation when the ink in the nozzle dries in a state where it has been in contact with the atmosphere for a long time and normal ejection cannot be performed. The fine driving waveform is used as a maintenance operation for suppressing drying of the ink in the nozzle.
インク滴の吐出を行うとき、アクチュエータの急峻な体積増減が駆動力となるが、ノズルの液面を一度引き込んでから押し出す動作をする事で、より効率的にインク滴吐出を行える。この場合、駆動波形は電圧低下から転じて電圧上昇させる動作となるため、基準となる中間電位から電圧の上下を開始するのが効率的であり、事前に中間電位までスルーアップし、ヘッド駆動完了後には0電位へスルーダウンする必要がある。駆動波形の基準電位は、駆動の種類(印字、空吐出、微駆動)で異なる場合が殆どである為、スルーアップ及びスルーダウン波形も各駆動で異なる。また、駆動波形のピーク値は波形の種類により異なり、印字波形については環境温度の測定値を基にピーク値を補正しているため、環境温度によっても異なる。 When ink droplets are ejected, the steep volume increase / decrease of the actuator becomes a driving force. However, ink droplets can be ejected more efficiently by pulling out the liquid surface of the nozzle and then pushing it out. In this case, since the drive waveform is the operation to increase the voltage by lowering the voltage, it is efficient to start up and down the voltage from the reference intermediate potential, and the head drive is completed by slewing up to the intermediate potential in advance. Later, it is necessary to slew down to 0 potential. Since the reference potential of the drive waveform is mostly different depending on the type of drive (printing, idle ejection, fine drive), the through-up and through-down waveforms are also different for each drive. Also, the peak value of the drive waveform varies depending on the type of waveform, and the printed waveform differs depending on the environmental temperature because the peak value is corrected based on the measured value of the environmental temperature.
プッシュプル接続されたトランジスタを用いた駆動波形増幅回路においては、図10に示すように、トランジスタには電源電圧として、駆動波形のピーク値よりも高い固定電圧(一定の直流電圧)が常に供給されている。記録ヘッドの駆動に必要な電圧のピーク値(必要最大電圧)は駆動波形のピーク値であるから、図に斜線で示した領域が無駄な消費電力となる。前述したように、駆動波形のピーク値は波形の種類や環境温度により異なるから、固定電圧は波形の種類や環境温度の変化に対応できるように、余裕のある高めの値に設定されている。このため、記録ヘッドが必要とする電圧に対して固定電圧が高い程、トランジスタが熱として捨ててしまう電力が多くなる。 In a drive waveform amplifier circuit using push-pull connected transistors, as shown in FIG. 10, a fixed voltage (a constant DC voltage) higher than the peak value of the drive waveform is always supplied to the transistors as the power supply voltage. ing. Since the peak value of the voltage necessary for driving the recording head (required maximum voltage) is the peak value of the drive waveform, the shaded area in the figure is wasteful power consumption. As described above, since the peak value of the drive waveform differs depending on the type of waveform and the environmental temperature, the fixed voltage is set to a high value with a margin so as to cope with the change of the type of waveform and the environmental temperature. For this reason, as the fixed voltage is higher than the voltage required by the recording head, the power that the transistor throws away as heat increases.
駆動波形増幅回路の電源電圧をDC/DCコンバータにより低下させることでインク噴射量及び消費電力を節約したインクセーブモードを有するインク噴射量制御装置があるが(特許文献1)、このインク噴射量制御装置では環境温度に応じた電源電圧の最適化は考慮されていない。 There is an ink ejection amount control device having an ink save mode that saves ink ejection amount and power consumption by lowering the power supply voltage of the drive waveform amplification circuit by a DC / DC converter (Patent Document 1). The device does not consider the optimization of the power supply voltage according to the environmental temperature.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドを駆動する駆動波形を増幅する駆動波形増幅回路とを有する画像形成装置において、駆動波形増幅回路の電源電圧を環境温度に応じて最適化することにより、無駄な消費電力を削減することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus having an inkjet recording head and a driving waveform amplification circuit that amplifies a driving waveform for driving the inkjet recording head. It is to reduce wasteful power consumption by optimizing the power supply voltage of the drive waveform amplifier circuit according to the environmental temperature.
本発明の画像形成装置は、インクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッドを駆動する駆動波形を増幅する駆動波形増幅回路と、前記駆動波形増幅回路に電源電圧を印加する電源電圧印加手段と、前記電源電圧印加手段の出力電圧を可変設定する電源電圧設定手段とを備えた画像形成装置であって、環境温度を測定する環境温度測定手段を有し、前記電源電圧設定手段は、前記環境温度測定手段の測定データに応じて、前記駆動波形増幅回路に印加する電源電圧を可変設定する画像形成装置である。 An image forming apparatus according to the present invention includes an inkjet recording head, a drive waveform amplification circuit that amplifies a drive waveform for driving the inkjet recording head, a power supply voltage application unit that applies a power supply voltage to the drive waveform amplification circuit, and the power supply An image forming apparatus comprising power supply voltage setting means for variably setting the output voltage of the voltage application means, comprising environmental temperature measurement means for measuring environmental temperature, wherein the power supply voltage setting means is the environmental temperature measurement means The image forming apparatus variably sets the power supply voltage applied to the drive waveform amplifier circuit according to the measurement data.
[作用]
本発明によれば、環境温度の測定データに応じて、インクジェット記録ヘッドを駆動するための駆動波形を増幅する駆動波形増幅回路の電源電圧を可変設定する。
[Action]
According to the present invention, the power supply voltage of the drive waveform amplification circuit that amplifies the drive waveform for driving the ink jet recording head is variably set according to the measurement data of the environmental temperature.
本発明によれば、インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドを駆動する駆動波形を増幅する駆動波形増幅回路とを有する画像形成装置において、駆動波形増幅回路の電源電圧を環境温度に応じて最適化することにより、無駄な消費電力を削減することができる。 According to the present invention, in an image forming apparatus having an inkjet recording head and a drive waveform amplification circuit that amplifies a drive waveform for driving the inkjet recording head, the power supply voltage of the drive waveform amplification circuit is optimized according to the environmental temperature. Therefore, useless power consumption can be reduced.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
〈画像形成装置の機構部〉
図1は本発明の実施形態の画像形成装置の機構部の概略構成を説明するための側面図であり、図2は要部構成を説明するための平面図である。これらの図を用いて、本実施形態の画像形成装置の機構部について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Mechanism part of image forming apparatus>
FIG. 1 is a side view for explaining a schematic configuration of a mechanism part of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view for explaining a main part configuration. The mechanism part of the image forming apparatus of this embodiment will be described with reference to these drawings.
フレーム21を構成する左右の側板21A、21Bに横架したガイド部材であるガイドロッド31とステー32とでキャリッジ33を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによって同じく図示しないタイミングベルトを介してキャリッジ主走査方向に移動走査する。
A
このキャリッジ33には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する4個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド34を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
The
記録ヘッド34を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。
As an inkjet head constituting the
本実施形態では全インク吐出口を同時に駆動する以外に、時間的に分割して駆動することもできる。全インク吐出口を同時に駆動すると、各インク吐出口間のクロストークの影響による記録品位の低下や、一時的に大電流が必要になることによる電源の大容量化などの不利益が生じる場合があるが、時分割駆動することでこれらの不利益の発生を防ぐことができる。 In the present embodiment, in addition to simultaneously driving all the ink discharge ports, it is also possible to drive by dividing in time. Driving all the ink outlets at the same time may cause disadvantages such as a decrease in recording quality due to the crosstalk between the ink outlets and an increase in the capacity of the power supply due to the temporary need for a large current. However, these disadvantages can be prevented by time-division driving.
この記録ヘッド34はドライバIC(Integrated Circuit)を搭載し、図示しない制御部との間でハーネス(フレキシブルプリントケーブル)22を介して接続している。また、キャリッジ33には、記録ヘッド34に各色のインクを供給するための各色のサブタンク35を搭載している。この各色のサブタンク35には各色のインク供給チューブ36を介して、カートリッジ装填部4に装着された各色のインクカートリッジ10から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填部4にはインクカートリッジ10内のインクを送液するための供給ポンプユニットが設けられ、また、インク供給チューブ36は這い回しの途中でフレーム21を構成する後板21Cに係止部材25により保持されている。
The
一方、給紙トレイ2の用紙積載部(圧板)41上に積載した用紙42を給紙するための給紙部として、用紙積載部41から用紙42を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)43、及び給紙コロ43に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド44を備えている。この分離パッド44は給紙コロ43側に付勢されている。
On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the
また、この給紙部から給紙された用紙42を記録ヘッド34の下方側に送り込むために、用紙42を案内するガイド部材45と、カウンタローラ46と、搬送ガイド部材47と、先端加圧コロ49を有する押さえ部材48とを備えるとともに、給送された用紙42を静電吸着して記録ヘッド34に対向する位置へ搬送するための搬送手段である搬送ベルト51を備えている。
In addition, in order to feed the
この搬送ベルト51は、無端状ベルトであり、搬送ローラ52とテンションローラ53との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。この搬送ベルト51は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ40μm程度の樹脂材、例えば、ETFEピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層(中抵抗層、アース層)とを有している。
The
そして、この搬送ベルト51の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ56を備えている。この帯電ローラ56は、搬送ベルト51の表層に接触し、搬送ベルト51の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に所定の押圧力をかけている。なお、搬送ローラ52はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト51の中抵抗層(裏層)と接触配置され接地している。
A charging
また、搬送ベルト51の裏側には、記録ヘッド34による印写領域に対応してガイド部材57を配置している。このガイド部材57は、上面が搬送ベルト51を支持する2つのローラ(搬送ローラ52とテンションローラ53)の接線よりも記録ヘッド34側に突出させることで搬送ベルト51の高精度な平面性を維持するようにしている。
In addition, a
この搬送ベルト51は、図示しない副走査モータによって搬送ローラ52が回転駆動されることによって搬送ベルト51が図2のベルト搬送方向(副走査方向)に周回移動する。
The
さらに、記録ヘッド34で記録された用紙42を排紙するための排紙部として、搬送ベルト51から用紙42を分離するための分離爪61と、排紙ローラ62及び排紙コロ63とを備え、排紙ローラ62の下方に排紙トレイ3を備えている。ここで、排紙ローラ62と排紙コロ63との間から排紙トレイ3までの高さは排紙トレイ3にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
また、装置本体の背面部には両面ユニット71が着脱自在に装着されている。この両面ユニット71は搬送ベルト51の逆方向回転で戻される用紙42を取り込んで反転させ、再度カウンタローラ46と搬送ベルト51との間に給紙する。また、この両面ユニット71の上面は手差しトレイ72としている。
A double-
さらに、図2に示すように、キャリッジ33の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド34のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構81を配置している。この維持回復機構81には、記録ヘッド34の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という)82a〜82d(区別しないときは「キャップ82」という)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード83と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け84などを備えている。ここでは、キャップ82aを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ82b〜82dは保湿用キャップとしている。
Further, as shown in FIG. 2, a maintenance /
そして、この維持回復機構81による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ82に排出されたインク、あるいはワイパーブレード83に付着してワイパークリーナで除去されたインク、空吐出受け84に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。
Then, the waste liquid of the recording liquid generated by the maintenance / recovery operation by the maintenance /
また、図2に示すように、キャリッジ33の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け88を配置し、この空吐出受け88には記録ヘッド34のノズル列方向に沿った開口89などを備えている。
In addition, as shown in FIG. 2, in the non-printing area on the other side in the scanning direction of the
さらに、装置本体の内部後方側にはホストとの間でデータを送受するためのUSBなどの通信回路部(インタフェース)が設けられるとともに、この画像形成装置全体の制御を司る制御部を構成する制御回路基板が設けられている。 Further, a communication circuit unit (interface) such as a USB for transmitting / receiving data to / from the host is provided on the inner rear side of the apparatus main body, and control constituting a control unit that controls the entire image forming apparatus. A circuit board is provided.
このように構成した画像形成装置においては、給紙トレイ2から用紙42が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙42はガイド部材45で案内され、搬送ベルト51とカウンタローラ46との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド部材47で案内されて先端加圧コロ49で搬送ベルト51に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
In the image forming apparatus configured as described above, the
このとき、図示しない制御部によってACバイアス供給部から帯電ローラ56に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト51が交番する帯電電圧パターン、即ち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト51上に用紙42が給送されると、用紙42が搬送ベルト51に吸着され、搬送ベルト51の周回移動によって用紙42が副走査方向に搬送される。
At this time, a charging voltage pattern in which a positive voltage and a negative output are alternately repeated from the AC bias supply unit to the charging
そこで、キャリッジ33を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド34を駆動することにより、停止している用紙42にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙42を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙42の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙42を排紙トレイ3に排紙する。
Therefore, by driving the
また、印字(記録)待機中にはキャリッジ33は維持回復機構81側に移動されて、キャップ82で記録ヘッド34がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ82で記録ヘッド34をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し(「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という)し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド34の安定した吐出性能を維持する。
Further, during printing (recording) standby, the
〈画像形成装置の制御系〉
図3は本発明の実施形態の画像形成装置の制御系の概要を説明するためのブロック図である。この図において、図1、2と対応する構成要素には図1、2と同じ参照符号を付した。
<Control system of image forming apparatus>
FIG. 3 is a block diagram for explaining the outline of the control system of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals as those in FIGS.
図3において、制御部100は、この画像形成装置全体の制御を司る、用紙の搬送動作及びキャリッジ33の移動動作に関する制御を司る手段を兼ねたCPU(Central Processing Unit)102と、CPU102が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM(Read Only Memory)103と、画像データ等を一時格納するRAM(Random
Access Memory)104と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ(NVRAM:Non Volatile RAM)105と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC(Application Specific Integrated Circuit)106とを備えている。
In FIG. 3, a
(Access Memory) 104, rewritable non-volatile RAM (NVRAM) 105 for holding data even while the apparatus is powered off, and various signal processing and rearrangement for image data. An ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 106 for processing image processing and other input / output signals for controlling the entire apparatus is provided.
また、この制御部100は、ホスト装置180側とのデータ、信号の送受を行うためのホストI/F(インタフェース)108と、記録ヘッド34を駆動するための駆動波形を生成するとともに、記録ヘッドの圧力発生手段を選択駆動させる画像データ及びそれに伴う各種データをヘッドドライバ120に出力するヘッド制御部109と、主走査モータ130を駆動するための主走査モータ駆動部110と、副走査モータ150を駆動するための副走査モータ駆動部112と、帯電ローラ56にACバイアスを供給するACバイアス供給部111と、リニアエンコーダ140、ホイールエンコーダ160からの検出パルス、及びその他の各種センサからの検知信号を入力するためのI/O(Input/Output)107を備えている。
The
制御部100内の各部はバス101に接続されている。また、この制御部100には、この画像形成装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル170が接続されている。
Each unit in the
ここで、制御部100は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読取装置、デジタルカメラなどの撮像装置等のホスト装置180のプリンタドライバ181が生成した印刷データ等をケーブル或いはネットを介してホストI/F108で受信する。
Here, the
そして、制御部100のCPU102は、ホストI/F108に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ASIC106にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド制御部109に転送し、ヘッド制御部109から所要のタイミングでヘッドドライバ120に画像データや駆動波形を出力する。
Then, the
なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばROM103にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト装置180側のプリンタドライバ181で画像データをビットマップデータに展開し、制御部100に転送するようにしても良い。ここでは、プリンタドライバ181で行うようにしている。
The dot pattern data for image output may be generated by storing font data in the
ヘッド制御部109は駆動波形生成部を備え、この駆動波形生成部は、ROM103に格納されてCPU102で読み出される駆動パルスのパターンデータをデジタル/アナログ変換するD/A変換器(駆動波形生成回路)、及び増幅器(駆動波形増幅回路)等で構成され、1つの駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動波形をヘッドドライバ120に対して出力する。
The
ヘッドドライバ120は、シリアルに入力される記録ヘッド34の1行分に相当する画像データ(ドットパターンデータ)に基づいて、ヘッド制御部109の駆動波形生成部から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド34の圧力発生手段に対して印加することで、記録ヘッド34を駆動する。
The
なお、このヘッドドライバ120は、例えば、クロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路(レベルシフタ)と、このレベルシフタでオン/オフが制御されるアナログスイッチアレイ(スイッチ手段)等を含み、アナログスイッチアレイのオン/オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動パルスを選択的に記録ヘッド34の圧力発生手段に印加する。
The
〈駆動波形増幅回路及びその電源電圧可変設定回路の第1の例〉
図4に駆動波形増幅回路及びその電源電圧可変設定回路の一例を示す。この駆動波形増幅回路202は、入力側でプッシュプル接続された一対のトランジスタ202a,202bと、出力側でプッシュプル接続された一対のトランジスタ202c,202dとを備えている。ここで、トランジスタ202a及び202dはnpnトランジスタであり、トランジスタ202b及び202cはpnpトランジスタである。
<First Example of Driving Waveform Amplifying Circuit and its Power Supply Voltage Variable Setting Circuit>
FIG. 4 shows an example of a drive waveform amplifier circuit and its power supply voltage variable setting circuit. The drive
入力側のトランジスタ202aのコレクタと出力側のトランジスタ202cのベースとが接続され、入力側のトランジスタ202bのコレクタと出力側のトランジスタ202dのベースとが接続されている。また、入力側のトランジスタ202a,202bのエミッタ同士を接続するラインと、出力側のトランジスタ202c,202dのコレクタ同士を接続するラインとが接続されている。
The collector of the
トランジスタ202a,202bのベースは入力信号ライン204に共通に接続され、トランジスタ202c,202dのコレクタ同士を接続するラインには記録ヘッドを構成する圧力発生手段である圧電素子203に接続されている。また、トランジスタ202cのエミッタはDC/DCコンバータ201を介して所定の電圧V1の直流電源に接続されており、トランジスタ202dのエミッタはグランドに接続(接地)されている。DC/DCコンバータ201の入力電圧である電圧V1は、製品が保証する様々な動作環境を考慮した場合の、ヘッド駆動に必要な駆動波形の最大電圧であり、例えば37Vとする。DC/DCコンバータ201は変換効率が100%ではないので、実際には37Vよりも若干大きい電圧を入力することが望ましい。
The bases of the
駆動波形データをD/A変換した駆動波形が入力信号ライン204から駆動波形増幅回路202に入力され、増幅されて、記録ヘッド34の圧電素子203を振動させる。駆動波形データは、周辺温度や湿度毎にテーブル化されてROM103に格納されており、図5を参照しながら後述するように、周辺の温度及び湿度の測定データに応じて波形データを変更している。
A drive waveform obtained by D / A conversion of the drive waveform data is input from the
従って、入力される駆動波形の最大電圧(ピーク値)は周辺の温度や湿度により異なるために、圧電素子203にかかる電圧も、周辺の温度や湿度により異なる。圧電素子203を振動させるための必要最大電圧は、トランジスタ202cのエミッタ端子にかかる電圧と等しい。トランジスタ202cのエミッタ端子にかかる電圧が一定の場合、前述したように、必要最大電圧以上の電圧は、トランジスタの発熱となり、無駄な消費電力となってしまう。
Accordingly, since the maximum voltage (peak value) of the input drive waveform varies depending on the ambient temperature and humidity, the voltage applied to the
そこで、本実施形態では。周辺の温度及び湿度に応じてDC/DCコンバータ201の出力電圧を可変設定することで、種辺の温度及び湿度に応じた最適な電圧をトランジスタ202cのエミッタ端子に印加し、駆動波形増幅回路202の無駄な消費電力を削減する。
Therefore, in this embodiment. By variably setting the output voltage of the DC /
〈周辺の温度及び湿度に応じた駆動波形の選択〉
図5は温湿度センサの検知出力に応じて駆動波形及び電源電圧を変化させることを説明するための図である。ここで、図5Aはブロック図、図5B、CはROM103に格納されている駆動波形データである。
<Selecting drive waveform according to ambient temperature and humidity>
FIG. 5 is a diagram for explaining that the drive waveform and the power supply voltage are changed in accordance with the detection output of the temperature / humidity sensor. 5A is a block diagram, and FIGS. 5B and 5C are drive waveform data stored in the
駆動波形には、周辺の温度及び湿度により、波形にバリエーションがある。これは、気温によるインクの粘度差に対応するためである。そこで、予め温度及び湿度に対応した複数の駆動波形データをROM103に格納しておく。そして、記録ヘッド34の付近の適当な位置に温湿度センサ190を設置し、周辺の温度及び湿度を測定する。CPU102とROM103は例えば16ビット幅のバスで接続されており、CPU102は温湿度センサ190の測定データを読み込み、バスを介してROM103内のテーブル情報を確認し、周辺の温度及び湿度に応じた駆動波形データを読み出し、ヘッド制御部109へ出力する。ヘッド制御部109のD/A変換部(駆動波形生成回路)は駆動波形データをD/A変換し、駆動波形増幅回路202へ出力する。これにより、温湿度センサ190の測定データに応じて最適な駆動波形を生成することができる。
There are variations in the drive waveform depending on the ambient temperature and humidity. This is to cope with the difference in ink viscosity due to the temperature. Therefore, a plurality of drive waveform data corresponding to temperature and humidity is stored in the
また、温湿度センサ190の検知出力に応じてDC/DCコンバータ201の出力電圧を可変設定するため、CPU102が温湿度センサ190の検知出力に応じて、DC/DCコンバータ201の出力制御端子に制御信号を供給する。このとき、駆動波形301,302の必要最大電圧(ピーク値)Va1,Va2のデータもROM103に格納しておくと、高速設定が可能となる。
In addition, since the output voltage of the DC /
〈駆動波形増幅回路及びその電源電圧可変設定回路の第2の例〉
図6に駆動波形増幅回路その電源電圧可変設定回路の第2の例を示す。この図において、図4と同じ構成要素には図4と同じ参照符号を付した。
<Second Example of Driving Waveform Amplifier Circuit and its Power Supply Voltage Variable Setting Circuit>
FIG. 6 shows a second example of the drive waveform amplifier circuit and its power supply voltage variable setting circuit. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 4 are given to the same components as those in FIG.
即ち、駆動波形増幅回路202自体の回路構成、並びに駆動波形増幅回路202とDC/DCコンバータ201、入力信号ライン204、及び圧電素子203との接続関係は図4と同じである。図4と異なるのは、DC/DCコンバータ201の出力電圧を設定するための回路構成である。DC/DCコンバータ201の出力電圧は、抵抗210と抵抗回路206によって分圧されDC/DCコンバータ201のフィードバック端子へ入力される。このフィードバック電圧の設定を変えることで、DC/DCコンバータ201の出力電圧を変えることができる。
That is, the circuit configuration of the drive
そこで、抵抗回路206に複数のトランジスタからなりスイッチング回路207を接続し、ASIC106にトランジスタをオン、オフ制御することにより、抵抗回路206の抵抗値をソフト制御にて自在に変更できるようにした。
Therefore, a
ここでは、抵抗回路206が3個の抵抗からなり、スイッチング回路207も3個のトランジスタからなる。個々の抵抗は自分に接続されているトランジスタがオンのときのみ、分圧抵抗として作用する。3個のトランジスタのうち1個のみを選択的にオンにする場合、3個の抵抗の抵抗値を全て違う値にしておくことで、3つの異なる抵抗値を得ることができる。3個のうちの2個をオンにしたり、3個全てをオンにしたりすれば、2個や3個の合成抵抗値を得ることもできる。抵抗の個数を増やすほど、周辺の温度及び湿度に対してリニアに対応させることが可能であり、無駄な消費電力をより削減できる。
Here, the
〈駆動波形増幅回路及びその電源電圧可変設定回路の第3の例〉
図7に駆動波形増幅回路及びその電源電圧可変設定回路の第3の例を示す。この図において、図6と同じ構成要素には図6と同じ参照符号を付した。即ち、駆動波形増幅回路202自体の回路構成、並びに駆動波形増幅回路202とDC/DCコンバータ201、入力信号ライン204、圧電素子203との接続関係、フィードバック電圧の設定を変えることでDC/DCコンバータ201の出力電圧を変えることは図6と同じである。
<Third Example of Drive Waveform Amplifying Circuit and its Supply Voltage Variable Setting Circuit>
FIG. 7 shows a third example of the drive waveform amplifier circuit and its power supply voltage variable setting circuit. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 6 are assigned to the same components as those in FIG. That is, the DC / DC converter can be changed by changing the circuit configuration of the drive
図6との相違は、図6の抵抗回路206及びスイッチング回路207に代えてデジタルポテンショメータ213を設けたことである。デジタルポテンショメータ213は、デジタル値の設定により、抵抗値を変化させることのできる抵抗器であり、例えばI2Cバスによる制御が可能である。ここでは、ASIC106との間をクロック線とデータ線からなる2本のバス配線214で接続し、ASIC106側から値を設定すると、それに応じた抵抗値が得られるようにした。図6に示す抵抗回路206とスイッチング回路207の組み合わせよりも、分圧抵抗値を細かく設定できるため、DC/DCコンバータ201の出力電圧を細かく設定することができる。
The difference from FIG. 6 is that a
〈駆動波形増幅回路の電源電圧を強制的に低下させる処理〉
図5に示す駆動波形から明らかなように、駆動波形増幅回路の電源電圧を周囲の温度及び湿度に応じて変化させたとしても、最大電圧(Va1,Va2)とそれ以外では、依然として電圧差があるため、電力ロスが残ってしまう。そこで、画質よりも消費電力を重視するユーザーに対して、印字ジョブを送る際に、そのときの環境に応じた必要最大電圧を無視して、強制的に低い電圧に設定してしまうモードを設けた。図8は、その処理のフローチャートである。この処理はROM103に格納されているプログラムをCPU102が実行することで行われる。
<Process to forcibly reduce the power supply voltage of the drive waveform amplifier circuit>
As is apparent from the drive waveform shown in FIG. 5, even if the power supply voltage of the drive waveform amplifier circuit is changed according to the ambient temperature and humidity, there is still a voltage difference between the maximum voltage (Va1, Va2) and the others. As a result, power loss remains. For this reason, when sending a print job to a user who prioritizes power consumption over image quality, a mode is provided in which the required maximum voltage according to the environment at that time is ignored and the voltage is forcibly set to a low voltage. It was. FIG. 8 is a flowchart of the process. This process is performed by the
図示のように、印字ジョブを設定し(ステップS1)、強制的に低い電圧設定を行うモードに設定されているか否かを判断する(ステップS2)。そして、設定されていなければ(S2:NO)、駆動波形増幅回路の電源電圧を環境温度及び湿度に応じて変化させる通常の印字を行い(ステップS5→S6)、設定されていれば(S2:YES)、画質ランクを低下させる設定をした後に印字を行う(ステップS3→S4→S6)。この処理により、必要電圧に満たない波形領域では画質劣化が起こるが、その他の波形領域では無駄な消費電力を抑えることができる。 As shown in the figure, a print job is set (step S1), and it is determined whether or not a mode for forcibly setting a low voltage is set (step S2). If not set (S2: NO), normal printing is performed to change the power supply voltage of the drive waveform amplifier circuit according to the environmental temperature and humidity (step S5 → S6), and if set (S2: YES), printing is performed after setting to lower the image quality rank (steps S3 → S4 → S6). With this processing, image quality degradation occurs in a waveform region that does not satisfy the required voltage, but wasteful power consumption can be suppressed in other waveform regions.
以上、詳細に説明したように、本発明の実施形態の画像形成装置によれば、記録ヘッド34の周辺の温度及び湿度を測定し、測定データに応じて、予めROM103に格納されている駆動波形を選択するとともに、駆動波形増幅回路202の電源電圧を可変設定するので、環境温度及び湿度に応じた電源電圧の最適化が実現され、無駄な消費電力を削減することができる。
As described above in detail, according to the image forming apparatus of the embodiment of the present invention, the temperature and humidity around the
また、駆動波形増幅回路の電源電圧として、環境温度及び湿度に応じた必要最大電圧を無視して、強制的に低い電圧を設定してしまうモードを設けたので、画質よりも消費電力を重視するユーザーの要望に対応することができる。 In addition, as a power supply voltage for the drive waveform amplifier circuit, a mode is provided in which the required maximum voltage according to the environmental temperature and humidity is ignored and a low voltage is forcibly set. Therefore, power consumption is more important than image quality. It can respond to user's request.
なお、以上の実施形態では、環境温度及び湿度を測定し、それらの測定データに応じて、駆動波形データの選択及び駆動波形増幅回路の電源電圧設定を行っているが、環境温度の測定データのみに応じて駆動波形データの選択及び駆動波形増幅回路の電源電圧設定を行うように構成してもよい。 In the above embodiment, the ambient temperature and humidity are measured, and the drive waveform data is selected and the power supply voltage of the drive waveform amplifier circuit is set according to the measurement data. However, only the ambient temperature measurement data is measured. The drive waveform data may be selected and the power supply voltage of the drive waveform amplifier circuit may be set according to the above.
また、本発明は駆動波形増幅回路及び電源電圧設定回路、図9に示す処理に対応するプログラム、及びその処理の各ステップに対応する方法としても実現できる。 The present invention can also be realized as a drive waveform amplifier circuit and a power supply voltage setting circuit, a program corresponding to the process shown in FIG. 9, and a method corresponding to each step of the process.
34…記録ヘッド、102…CPU、103…ROM、106…ASIC、201…DC/DCコンバータ、202…駆動波形増幅回路、202c…pnpトランジスタ、202d…npnトランジスタ、203…圧電素子、190…温湿度センサ。 34 ... Recording head, 102 ... CPU, 103 ... ROM, 106 ... ASIC, 201 ... DC / DC converter, 202 ... Drive waveform amplification circuit, 202c ... pnp transistor, 202d ... npn transistor, 203 ... piezoelectric element, 190 ... temperature and humidity Sensor.
Claims (5)
環境温度を測定する環境温度測定手段を有し、
前記電源電圧設定手段は、前記環境温度測定手段の測定データに応じて、前記駆動波形増幅回路に印加する電源電圧を可変設定する
画像形成装置。 An ink jet recording head; a drive waveform amplifying circuit for amplifying a driving waveform for driving the ink jet recording head; a power supply voltage applying means for applying a power supply voltage to the drive waveform amplifying circuit; and an output voltage of the power supply voltage applying means being variable. An image forming apparatus comprising a power supply voltage setting means for setting,
Having environmental temperature measuring means for measuring environmental temperature,
The image forming apparatus, wherein the power supply voltage setting unit variably sets a power supply voltage to be applied to the drive waveform amplification circuit according to measurement data of the environmental temperature measurement unit.
環境湿度を測定する環境湿度測定手段を有し、
前記電源電圧設定手段は、前記環境温度測定手段の測定データ及び前記環境湿度測定手段の測定データに応じて、前記駆動波形増幅回路に印加する電源電圧を可変設定する
画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
Having environmental humidity measuring means for measuring environmental humidity;
The power supply voltage setting unit variably sets a power supply voltage to be applied to the drive waveform amplifier circuit according to measurement data of the environmental temperature measurement unit and measurement data of the environmental humidity measurement unit.
前記電源電圧印加手段はDC/DCコンバータであり、前記駆動波形増幅回路は、プッシュプル接続された一対のトランジスタが前記DC/DCコンバータの出力側とグランドとの間に接続されており、かつ前記トランジスタ同士の接続ラインから前記インクジェット記録ヘッドに印加する駆動波形が出力される
画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1 or 2,
The power supply voltage applying means is a DC / DC converter, and the drive waveform amplifying circuit has a pair of push-pull connected transistors connected between an output side of the DC / DC converter and the ground, and An image forming apparatus in which a drive waveform applied to the ink jet recording head is output from a connection line between transistors.
前記一対のトランジスタは、エミッタが前記DC/DCコンバータに接続されたpnpトランジスタと、エミッタがグランドに接続されたnpnトランジスタである
画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 3.
The pair of transistors is an pnp transistor having an emitter connected to the DC / DC converter and an npn transistor having an emitter connected to the ground.
前記電源電圧印加手段の出力電圧を、前記駆動波形のピーク電圧よりも低い電圧に強制的に設定する低電圧設定手段を有する
画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
An image forming apparatus comprising low voltage setting means for forcibly setting an output voltage of the power supply voltage applying means to a voltage lower than a peak voltage of the drive waveform.
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