JP2014177081A

JP2014177081A - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP2014177081A
Application number: JP2013053864A
Authority: JP
Inventors: Ryota Watanabe; 良太渡邉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-09-25
Also published as: US9278517B2; US20140267483A1

Abstract

【課題】無駄なインクを消費することなく、短時間で確実に記録ヘッドの接続端子の接続不良を検出することができるインクジェットプリンタを提供する。
【解決手段】記録ヘッドをキャリッジに装着し、記録ヘッドへのインク充填を行う前に、コンデンサ２０４からヒータ２０７に対して通電を行い、電圧降下の有無を確認する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクを吐出する記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタに関し、特には、着脱可能な記録ヘッドをプリンタ本体上のキャリッジに装着した時の電気的接続確認を行うインクジェットプリンタに関する。

インクジェットプリンタ（以下、単に記録装置ともいう）は、吐出口からインクを吐出する記録ヘッドをキャリッジに搭載して、記録時に記録媒体を支持するプラテンと平行にキャリッジを往復駆動させて、記録媒体に記録を行う記録装置である。キャリッジに対して記録ヘッドは、着脱可能な構成になっているものがあり、記録ヘッドには、キャリッジと電気的接続を行う電極が設けられている。その記録ヘッドの電極を、キャリッジに設けられた弾性作用のある電極と接触させることで、記録装置本体との電気的接続がなされ、記録装置から記録ヘッドへの信号伝達及び電力供給等が行われる。

このような、記録ヘッドが交換可能な記録装置の場合、初期の設置時と記録ヘッド寿命によるヘッド交換時とに、ユーザによる記録ヘッドの装着作業が行われる。この時、記録ヘッドの装着に不備が生じて、一部の接続端子において接続不良を生じた場合、当然、正常な吐出ができない可能性が高い。従って、この場合、装着後の早い段階でユーザに装着の不備を知らせることが好ましい。

これに応える技術として特許文献１には、記録ヘッドの隅部に位置する接続端子を接触検知用の端子として用い、記録ヘッドと記録装置本体との電気的接続を確認する方法が開示されている。また、記録ヘッドにインクが供給されている状態で、吐出口の吐出を確認するパターンを記録し、その記録結果から、一部の接続端子の接続不良を伺い知る方法もある。

特開２００６−２９７８２６号公報

しかし特許文献１の方法では、接続面のアライメントを確認して記録ヘッドの装着状態を判断しているに過ぎず、例えば、微小なゴミの噛み込みなど、個々の端子の接続状態を詳細に検知することはできない。現実的には、記録ヘッドの装着状態が大きく傾いたりすることはメカニカルな構成上ほとんど無く、接続不良は個々の端子に依存したものが多い。そして、こういった個々の接続端子の接触不良が生じた場合、従来はユーザが記録した物を確認して、正常に記録できていないことを認知するか、あるいは自動吐出検知機能による検知結果としてユーザに通知される。更にその後の対応として、ユーザによる記録ヘッドの再装着が行われる。

このように圧接タイプの接続機構では、この他にも個々の接触不良が防止されるように数々の方策は取られているが、接続不良を完全には無くすことができていない。しかし、着脱の容易性や低コストという理由で、圧接タイプの接続機構は広く使用され、圧接タイプであるがゆえに、微小なゴミの噛み込みによる接触不良は完全に排除することが困難な状況である。

従って、前述のようなユーザによる再装着を認めることを前提とした場合、ユーザに対して、次の二つの不都合が生じている。一つは、記録ヘッドにインクを供給し、実際の記録または自動吐出検出を経てから接触不良が判明した場合、記録ヘッドに供給されたインクを一旦引き抜いた上で交換作業に移らなくてはならず、当然、無駄なインクを消費することになる。もう一つは、記録ヘッドにインクを供給してからでなくては接触確認が行なわれず、接触不良があった場合にトータルの準備時間が大幅に延長されてしまうという不都合である。言い換えれば、記録ヘッドにインク供給を開始する前に、如何に漏れなく記録ヘッドの接続端子の接触不良を検知できるか、ということが解決されるべき課題である。

よって本発明は、短時間で確実に記録ヘッドの接続端子の接続不良を検出することができるインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

そのため本発明のインクジェットプリンタは、通電によりエネルギ素子が発生するエネルギを用いて吐出口からインクを吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを装着可能なキャリッジと、前記エネルギ素子に通電することが可能な通電手段と、前記キャリッジに前記記録ヘッド装着後、前記通電手段を用いて前記エネルギ素子に対して通電を行い、前記通電手段における電圧降下を検知した場合には、前記記録ヘッドが正常に装着されていると判断する判断手段と、を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
特徴とする。

このように設けることで、短時間で確実に記録ヘッドの接続端子の接続不良を検出することができるインクジェットプリンタを実現することができる。

記録ヘッドを本体に装着する時の動作を説明するフローチャートである。記録装置本体の電気的接続を示したブロック図である。記録装置本体の電気的接続を示したブロック図である。記録装置本体の電気的接続を示したブロック図である。記録ヘッドを装着するタイプのキャリッジ周辺の詳細を示した図である。インクジェットプリンタ本体の全体構成および記録ヘッドを示した図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図６（ａ）は、本実施形態におけるインクジェットプリンタ（以下、単に記録装置ともいう）本体の全体構成を示した図である。操作部６０１は、ユーザが本体を操作する際に用いられ、動作表示部（ＬＣＤ）６０２が内蔵されている。ダストカバー６０５は、記録装置内への埃の侵入を防止し、ユーザが記録中に可動部に触らないようにするためのカバーである。ダストカバー開閉検知スイッチ６０６、６０７は左右に設けられており、両方のスイッチが閉じた場合にダストカバーが閉じられたと認識される。ヘッドカバー６０９は、記録ヘッドをキャリッジ６０８に装着する際に開閉される。また、これら操作部６０１、動作表示部６０２、そしてダストカバー開閉検知スイッチ６０６、６０７は、後述のＣＰＵ２００に直接的、間接的に接続されている。そして、ユーザの操作はＣＰＵ２００の動作にトリガを与え、ＣＰＵ２００の指示によって動作モードに応じた表示が動作表示部６０２になされる。

図５は、２個の記録ヘッドを装着可能なキャリッジ周辺の詳細を示した図である。記録ヘッドをキャリッジ５００に確実に固定するために、左右それぞれにヘッドクランパ５０３、５０４が設けてあり、また、さらに上部からの埃の侵入を防止するためヘッドカバー５０５が設けされている。またヘッドカバー５０５の開閉はフォトインタラプタ５０６によってＣＰＵが検知することができ、ユーザが記録ヘッドの交換を行なう時に、どの状態にあるかを判断するのに使用できる。記録装置には、不図示のインクタンクが設けられており、記録装置からの指示によって、インクタンクから記録ヘッドに対してインクが供給される。

図６（ｂ）は、キャリッジに着脱自在に搭載可能な記録ヘッドの一部を分解して示した斜視図を示す。記録ヘッド２０５は、接続部３０によって記録装置本体から供給チューブ５０７を介してインクが供給される。そして接続部３０から供給されたインクは、インクの色ごとに設けられた貯留部（不図示）に一時的に貯留され、吐出口面に設けられた複数の吐出口かあら吐出されて記録動作が行われる。さらに、この貯留部にはゴム製の弾性変形する部材で形成された圧力調整部材４０が接続して設けられており、この圧力調整部材４０の容積が変化することにより、貯留部内の圧力を調整することができる。さらに、記録ヘッド２０５には、記録装置本体と電気的に接続するための端子Ｔ１〜Ｔ６が設けられている。

図２は、本実施形態における記録装置本体と記録ヘッドの電気的接続を示したブロック図である。ＣＰＵ２００は記録装置本体の全体制御を行なう。ＤＣＤＣコンバータ２０１は記録ヘッド２０５の駆動電圧（ＶＨ）を生成し、制御ＩＣ２０２によって出力電圧を適正に制御されている。電界効果型トランジスタ２０３は電界効果型トランジスタで、ＣＰＵからの指令に従ってＶＨのオンオフを行なう。コンデンサ２０４はＶＨをバックアップするコンデンサであり、その出力ＶＣは不図示の分圧回路を経て、ＣＰＵ２００のＡＤコンバータに入力される。記録ヘッド２０５には、吐出口からインクを吐出する際のエネルギを発生するエネルギ素子としての各吐出口に対応するようにヒータ抵抗２０７、そのヒータ抵抗２０７をオンオフするスイッチとしてのＦＥＴ２０８が内蔵されている。ここでは、概念を示すために、単一のヒータ抵抗とＦＥＴ２０８を記載しているが、実際は非常に多くのヒータ抵抗とＦＥＴとを有している。デジタル制御回路２０６は、ＣＰＵから入力されるＣＬＫ、ＤＡＴＡ、ＬＴ、ＨＥの各制御信号に基づいて、所定のＦＥＴのオンオフを制御する。

図１は、ユーザが初めて記録ヘッドを本体に装着する時の動作を説明するフローチャートである。以下、図１に基づいて本発明の第１の実施形態がどのように動作するかを説明する。

記録ヘッドの交換作業が必要になると、ステップＳ１００において、ユーザによる記録装置本体上の操作部（図６の６０１）の釦操作により、記録ヘッド交換モードが指令される。記録ヘッド交換モードが指令されると、記録装置本体の記録ヘッド装着作業位置までキャリッジが移動し、操作部近傍にあるＬＣＤ（図６の６０２）に記録ヘッド交換を促すメッセージを表示する。その後、ステップＳ１０１において、ヘッドカバー５０５が開いているかを判断する。ＣＰＵ２００は、ヘッドカバー５０５が閉じられている場合は、ヘッドカバー５０５が開けられるまで待機する。ヘッドカバー５０５の開閉の検知はフォトインタラプタ（図５の５０６）で行う。これは、ユーザが記録ヘッド装着のためにヘッドカバー５０５を開く動作を開始したかどうかを認識することが目的である。その後、ステップＳ１０２において、ユーザによる記録ヘッドの交換が完了し、ヘッドカバー５０５が閉じられたかどうかを確認する。ＣＰＵ２００は、記録ヘッド装着後、ヘッドカバー５０５が閉じられたことを検知した場合は、次のステップへ進み、ヘッドカバー５０５が閉じられた事を検知できない場合は、検知できるまで待つ。これは、ユーザがヘッドカバー５０５を閉じることにより、記録ヘッドの装着を終えたことを認識することが目的である。また、記録装置本体は、操作部近傍にあるＬＣＤ６０２において、ヘッドカバー５０５を閉じる旨のメッセージを表示し、記録装置使用者に行動を促す。ステップＳ１０３において、ＣＰＵ２００は、ダストカバー（図６の６０５）が閉じられているかを確認する。ダストカバー６０５が閉じられた事を検知した場合は次のステップへ進み、ダストカバー６０５が閉じられた事を検知できない場合は、ステップＳ１１２に移行する。ステップＳ１１２では、操作部近傍にあるＬＣＤ６０２において、ダストカバーを閉じる旨のメッセージを表示し、その後、ステップＳ１１３で所定時間待機し、再度ステップＳ１０３でダストカバー６０５が閉じているかを確認する。ここでの処理は、ユーザがダストカバー６０５を閉じることにより、次のインク充填動作に移行するための準備を終えたことを認識することが目的である。

その後、ステップＳ１０４において、ＣＰＵ２００は、記録ヘッド２０５と記録装置本体との電気的接続の確認処理を行う。その動作の詳細は後述するが、重要なのは、このように、インクが充填される前に接続確認処理が実施されることである。その後、ステップＳ１０５において、正常な接続が出来ているかを確認し、正常であると判断すればステップＳ１０６に移行し、接続不良であると判断した場合にはステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０６では、記録装置本体上のキャリッジ６０８を回復作業位置まで移動させる。この回復作業位置とは、記録ヘッド内のインクをリフレッシュするための吸引動作、また表面を清掃するためのワイプ動作を行なう作業位置のことを示している。その後ステップＳ１０７で記録ヘッドへのインク充填作業を実施する。この作業では、記録ヘッド内のインクをリフレッシュするための吸引動作の時間を延長して行うことで行なっている。ステップＳ１０７におけるインク充填動作が終了して記録ヘッドの記録装置本体への装着は終了となる。

一方、ステップＳ１０５で、接続不良であると判断した場合には、ステップＳ１０８において、操作部近傍にあるＬＣＤ６０２に記録ヘッドを再装着する旨のメッセージを表示しユーザに行動を促す。そして、ステップＳ１０９において、ＣＰＵ２００は、リトライカウンタ値をインクリメントする。その後、ステップＳ１１０において、ＣＰＵ２００は、リトライカウンタ値が所定値を超えているかの判定を行い、リトライカウンタ値が所定値を超えていない場合は、ステップＳ１０１へ戻る。また、リトライカウンタ値が所定値を超えている場合は、ステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１では、リトライカウンタ値がある一定値を超えているので、操作部近傍にあるＬＣＤ６０２にフェイタルエラーのメッセージを表示しユーザに行動を促して終了する。

次に、ステップＳ１０４における処理、すなわち、記録ヘッド２０５と記録装置本体との電気的接続を確認する方法の詳細を図２を用いて説明する。記録ヘッド２０５と記録装置本体との電気的接続を確認する際は、ＣＰＵ２００は、記録ヘッド２０５に全てのヒータをオフする制御信号を与える。これは、シリアル制御信号を用いて、記録ヘッド２０５に対して、全てのヒータが非通電となる選択信号を与えるとともに、ヒート時間を制御する信号（図中ＨＥ）を禁止することによって行なう。そうした指令を記録ヘッド２０５に与えた状態で、ＤＣＤＣコンバータ２０１とＦＥＴ２０３をオンする。次に、コンデンサ２０４の電圧が所定値になったことを確認するか、あるいは相当時間経過したあと、ＦＥＴ２０３をオフする。次にＣＰＵ２００は、シリアル制御信号を用いて、記録ヘッド２０５に対して所定のヒータ抵抗を通電する選択信号を与える。その結果、コンデンサ２０４に蓄えられていた電荷は、所定のヒータ抵抗を介して放電され、コンデンサ２０４の電圧は低下する。もし、接続部に接触不良が生じて、所定のヒータ抵抗を通電許可する選択ができなかった場合、コンデンサ２０４に蓄えられていた電荷は放電されない。従って、接続部に接触不良が生じている場合、コンデンサ２０４の電圧に低下は生じない。このようにコンデンサからヒータ抵抗に対して通電し、コンデンサ２０４の状態（ヒータ抵抗に通電されたか）を、ＣＰＵ２００はＶＣ端子を介して検知することにより、接触不良の有無について判別することができる。

また、シリアルデータ線の信頼性を確保するために、いずれのヒータ抵抗も選択しない設定を行なったうえで、コンデンサ２０４の電圧が保持されていることを確認してから、所定のヒータ抵抗の選択動作に移った方がより望ましい。

また、同一データ線上で選択可能なヒータ抵抗はより複数に渡った方が、ひとつのヒータ抵抗にかかる負荷が減少できるのでより望ましい。

また、同一データ線上で選択する、ヒータ抵抗の組み合わせは基本的には１パターンのみで十分である。シリアルデータ線の場合、もし接触不良が生じていれば、どのようなパターンで設定しても、全く選択されないか、正しく選択されるかの、どちらかになるからである。

なお、記録ヘッド２０５に、異なる端子Ｔから駆動電圧が印加されるヒータ抵抗がある場合には、互いに異なるタイミングでコンデンサ２０４を用いて通電を行い、コンデンサにおける電圧降下が発生しているかを判別することが必要である。

通常の記録時においては、ＤＣＤＣコンバータ２０１、ＦＥＴ２０３がいずれもオンの状態となっている。しかし本実施形態における接触不良を検査する動作シーケンスにおいては、一旦、コンデンサ２０４を充電したのちは、少なくともＦＥＴ２０３をオフし、コンデンサ２０４のみで、記録ヘッド２０５の電源が供給された状態を生じさせる。この状態を投入エネルギ制限モードと表現している。この投入エネルギ制限モードでは、当然ながら、インクが充填されていない状態でヒータ抵抗に通電されても、ヒータを損傷することがないエネルギに制限されている。すなわちヒータ抵抗に入力されるエネルギは、インク未充填状態であってもヒータ抵抗４１０が過昇温して破損しないように、記録を行う際に投入されるエネルギ量よりも少ないエネルギ量とすることが好ましい。具体的には、コンデンサ２０４の容量を適切に設定することでこれを実現する。また、そのようにコンデンサ２０４の容量が設定された結果、ヒータ抵抗による放電によって、ＣＰＵ２００が十分検知可能な電圧降下を生じさせることができる。

なお、本実施形態では、インクを吐出するためのエネルギ素子としてヒータ抵抗を用いたが、これに限定するものはなく、ピエゾ素子等の他のエネルギ素子でもよい。

このように、記録ヘッドをキャリッジに装着し、記録ヘッドへのインク充填を行う前に、コンデンサから各ヒータに対して通電を行い、コンデンサ２０４における電圧降下の有無を確認する。これによって、無駄なインクを消費することなく、短時間で確実に記録ヘッドの接続端子の接続不良を検出することができるインクジェットプリンタを実現することができた。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

図３は、本発明の第２の実施形態の記録装置本体の電気的接続を示したブロック図である。本実施形態と第１の実施形態との違いは、記録ヘッドの温度を検知するためのダイオード（第２素子）３１２、記録ヘッド３０７の情報を記憶するための記憶素子（第１素子）３０８が追加されている点である。ダイオード３１２は、実際は記録ヘッド３０７の各部に複数個設けられるが、ここでは説明を簡単にするため１個の表記としている。このように記録ヘッド３０７と記録装置本体との接続部には、記録ヘッド内のヒータ抵抗を駆動するための電源線を含む信号線以外に、記録ヘッド３０７の温度を検知したり、あるいは記録ヘッド３０７の物理パラメータなどを記憶する記憶素子を伴う場合がある。このような記録装置においては、接続部の検査として、ヒータ抵抗駆動系のみでは不十分であり、記憶素子３０８やダイオード３１２等の各素子についての接続確認が必要となる。

まず、記録ヘッド３０７の温度検知用ダイオードについては、ダイオードに所定の電流を印加し、両端子間にダイオードのＶＦ相当の電圧が生じているか否かを判定して接続確認を行なう。もし接触不良が生じている場合は、ダイオード電流が流れなかった結果として、電流印加手段側がＶＦ相当の電圧よりも大幅に電圧上昇する。また、記憶素子については、記憶素子３０８とのシリアル通信を行ない、データが正しく読み出せたか否かで、接触不良の有無を判定する。パリティやチェックサムを設けるなど、データの信頼性を向上する技術については、多くの開示があるのでここでは説明を省略するが、接触不良を判断するだけならば、一部の読み出しデータの判定で十分である。

また、こういったヒータ抵抗駆動系以外の素子の検査は、ヒータ抵抗駆動系に先駆けて実施するのが望ましい。なぜならヒータ抵抗駆動系の検査には、記録ヘッド電源ＶＨの準備と検査対象の多さにより、より時間を要するからである。従って、もし、ヒータ抵抗駆動系以外の素子の制御端子に接触不良が認められた場合、トータルの検査時間が短くて済むからである。

このように、記録ヘッド３０７をキャリッジに装着し、記録ヘッド３０７へのインク充填を行う前に、ダイオード３１２や記憶素子３０８の確認を行ってから、コンデンサ３０６から各ヒータに対して通電を行い、コンデンサ３０６における電圧降下の有無を確認する。これによって、無駄なインクを消費することなく、短時間で確実に記録ヘッドの接続端子の接続不良を検出することができるインクジェットプリンタを実現することができた。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

図４は、本発明の第３の実施形態の記録装置本体の電気的接続を示したブロック図である。第１の実施形態との違いは、投入エネルギ制限モードの実現方法で、コンデンサ３０６が省かれ、代わりにＦＥＴ４０５と並列に抵抗素子４０６を追加している。抵抗素子４０６は、ＦＥＴ４０５がオフしているときに、微弱な電流を記録ヘッド４０７に供給可能な値に設定されている。

投入エネルギ制限モードは、ＤＣＤＣコンバータ４０２がオン、ＦＥＴ４０５がオフの状態であって、記録ヘッド４０７がいずれのヒータ抵抗も選択していない状態では、ＶＲ端子を通じて、ＣＰＵ４００は、ほぼＶＨの電圧を認識する。ここでＣＰＵ４００が記録ヘッド４０７に対して、所定のヒータ抵抗４１０を選択する指令を与えると、ヒータ抵抗４１０への電流が生じることにより、ヒータ抵抗４１０と抵抗素子４０６でＶＨが分圧されてＣＰＵ４００（ＶＲ端子）に入力される。その際、ヒータ抵抗４１０に入力されるエネルギは、インク未充填状態でヒータ抵抗が過昇温しないように、記録を行う際に投入されるエネルギ量よりも少ないエネルギ量であることが好ましい。ＣＰＵ４００は、このＶＲ端子の分圧された電圧をモニタすることにより、ヒータ抵抗の選択が正しく行なわれたこと、つまりヒータ抵抗系に接触不良がなかったことを判断する。ヒータ抵抗系以外の素子の接続検査については第２の実施形態と同様である。

このように、記録ヘッドをキャリッジに装着し、記録ヘッドへのインク充填を行う前に、ヒータに対して通電を行い、ヒータ抵抗４１０と抵抗素子４０６で分圧された、入力電圧を確認する。これによって、無駄なインクを消費することなく、短時間で確実に記録ヘッドの接続端子の接続不良を検出することができるインクジェットプリンタを実現することができた。

２０３ＦＥＴ
２０４コンデンサ
２０５記録ヘッド
２０７ヒータ抵抗
３０７記録ヘッド
３０８記憶素子
３１２ダイオード
４００ＣＰＵ
５０５ヘッドカバー
６０１操作部

Claims

通電によりエネルギ素子が発生するエネルギを用いて吐出口からインクを吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを装着可能なキャリッジと、
前記エネルギ素子に通電させることが可能な通電手段と、
前記キャリッジに前記記録ヘッド装着後、前記通電手段を用いて前記エネルギ素子に対して通電を行い、前記通電手段における電圧降下を検知した場合には、前記記録ヘッドが正常に装着されていると判断する判断手段と、を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
前記判断手段で、前記記録ヘッドが正常に装着されていると判断された場合に、前記記録ヘッドにインクタンクからインクを充填する充填手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
前記判断手段で、前記記録ヘッドが正常に装着されていないと判断された場合には、前記記録ヘッドの再装着をユーザに促すことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
前記記録ヘッドの情報を記憶する第１素子と、前記記録ヘッドの温度を検知する第２素子と、を備え、前記記録ヘッドの装着後に、前記第１素子および前記第２素子の出力が正常であると判断した場合に、前記エネルギ素子に対して通電を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
前記エネルギ素子に対して通電を行う際に入力されるエネルギは、記録を行う際に投入されるエネルギ量よりも少ないエネルギ量であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
前記通電手段は、コンデンサであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。