JP2021070254A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本体からの送られるコマンド情報を元に記録ヘッド内でヒート信号を内部生成する記録ヘッドにおいて、コマンド情報の転送不具合等により想定通りにヒートしなかった場合には、すぐに検出する必要がある。【解決手段】 電源ラインに併走する様に配置された検出用ラインと、電源ラインの電流変動によって検出用ラインに発生する電流を検出する回路と、回路による検出用ラインに発生する電流の検出を利用して、ヘッドの動作についての判断を行う判断手段と、を備える【選択図】 図５

Description

本発明は、記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置に関するものである。

特許文献１には、コイルを用いた誘導電流に基づいて電流を計測する方法が述べられている。

特許文献２には、隣接する配線間のクロストークノイズ量を計算により求める方法が述べられている。

特開２０１７−２０７３１１号公報 特開２０００−２９９２５号公報

本体から送られるコマンド情報を元に記録ヘッド内でヒート信号を内部生成する記録ヘッドにおいて、コマンド情報の転送不具合等により想定通りにヒートしなかった場合には、直ちに検出する必要がある。

本発明は、本体の想定通りのヒートが行われているかを確認することを可能とすることを目的とする。

本発明は、記録媒体に記録を行うための熱を発生する素子を備えた記録ヘッドと、前記素子を駆動するための電流を供給する電源ラインと、を備えた記録装置であって、前記電源ラインに併走する様に配置された検出用ラインと、前記電源ラインの電流変動によって前記検出用ラインに発生する電流を検出する回路と、前記回路による前記検出用ラインに発生する電流の検出を利用して、前記ヘッドの動作についての判断を行う判断手段と、を備えることを特徴とする記録装置である。

本発明によれば、記録ヘッドが内部生成したヒート信号によるヒート状態をヒーターボード外部で観測出来るため、ヒートが行われなかった事や想定外のヒートが行われたことをヒーターボード外で確認出来る。

実施形態において記録装置が待機状態にあるときの模式図である。 実施形態において記録装置の制御構成のブロック図である。 記録装置が記録状態にあるときの模式図である。 従来の記録ヘッドの構成の説明図である 本発明の記録ヘッドの構成の説明図である クロストーク波形を示した図である 電圧検出部の構成の説明図である。 クロストークノイズ電圧からヒートのオンオフを判定する閾値を示す図である。 クロストークノイズ電圧からヒートのオンオフを判定する回路を示す図である。 ヒートのオンオフを判定する回路による波形を示す図である。 ヒートのオンオフを判定する際の処理の流れのフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る記録装置について説明する。なお本実施形態においては、記録装置として、インクジェット記録装置を、その一例として説明する。

＜記録装置の内部構成について＞
図１は、インクジェット記録装置１（以下、記録装置１）の内部構成図である。図において、ｘ方向は水平方向、ｙ方向（紙面垂直方向）は後述する記録ヘッド８において吐出口が配列される方向、ｚ方向は鉛直方向をそれぞれ示す。

記録装置１は、プリント部２とスキャナ部３を備える複合機であり、記録動作と読取動作に関する様々な処理を、プリント部２とスキャナ部３で個別にあるいは連動して実行することができる。スキャナ部３は、ＡＤＦ（オートドキュメントフィーダ）とＦＢＳ（フラットベッドスキャナ）を備えており、ＡＤＦで自動給紙される原稿の読み取りと、ユーザによってＦＢＳの原稿台に置かれた原稿の読み取り（スキャン）を行うことができる。なお、ここではプリント部２とスキャナ部３を併せ持った複合機を示すが、スキャナ部３を備えない形態であっても良い。図１は、記録装置１が記録動作も読取動作も行っていない待機状態にあるときを示す。

プリント部２において、筐体４の鉛直方向下方の底部には、記録媒体（カットシート）Ｓを収容するための第１カセット５Ａと第２カセット５Ｂが着脱可能に設置されている。第１カセット５ＡにはＡ４サイズまでの比較的小さな記録媒体が、第２カセット５ＢにはＡ３サイズまでの比較的大きな記録媒体が、平積みに収容されている。第１カセット５Ａ近傍には、収容されている記録媒体を１枚ずつ分離して給送するための第１給送ユニット６Ａが設けられている。同様に、第２カセット５Ｂ近傍には、第２給送ユニット６Ｂが設けられている。記録動作が行われる際には、いずれか一方のカセットから選択的に記録媒体Ｓが給送される。

搬送ローラ７、排出ローラ１２、ピンチローラ７ａ、拍車７ｂ、ガイド１８、インナーガイド１９、およびフラッパ１１は、記録媒体Ｓを所定の方向に導くための搬送機構である。搬送ローラ７は、記録ヘッド８の上流側および下流側に配され、不図示の搬送モータによって駆動される駆動ローラである。ピンチローラ７ａは、搬送ローラ７と共に記録媒体Ｓをニップして回転する従動ローラである。排出ローラ１２は、搬送ローラ７の下流側に配され、不図示の搬送モータによって駆動される駆動ローラである。拍車７ｂは、記録ヘッド８の下流側に配される搬送ローラ７及び排出ローラ１２と共に記録媒体Ｓを挟持して搬送する。

ガイド１８は、記録媒体Ｓの搬送経路に設けられ、記録媒体Ｓを所定の方向に案内する。インナーガイド１９は、ｙ方向に延在する部材で湾曲した側面を有し、当該側面に沿って記録媒体Ｓを案内する。フラッパ１１は、両面記録動作の際に、記録媒体Ｓが搬送される方向を切り替えるための部材である。排出トレイ１３は、記録動作が完了し排出ローラ１２によって排出された記録媒体Ｓを積載保持するためのトレイである。

記録ヘッド８は、フルラインタイプのカラーインクジェット記録ヘッドであり、記録データに従ってインクを吐出する吐出口が、図１におけるｙ方向に沿って記録媒体Ｓの幅に相当する分だけ複数配列されている。記録ヘッド８が待機位置にあるとき、記録ヘッド８の吐出口面８ａは、図１のように鉛直下方を向きキャップユニット１０によってキャップされている。記録動作を行う際は、後述するプリントコントローラ２０２によって、吐出口面８ａがプラテン９と対向するように記録ヘッド８の向きが変更される。プラテン９は、ｙ方向に延在する平板によって構成され、記録ヘッド８によって記録動作が行われる記録媒体Ｓを背面から支持する。記録ヘッド８の待機位置から記録位置への移動については、後に詳しく説明する。

インクタンクユニット１４は、記録ヘッド８へ供給される４色のインクをそれぞれ貯留する。ここで４色のインクとは、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを指す。インク供給ユニット１５は、インクタンクユニット１４と記録ヘッド８を接続する流路の途中に設けられ、記録ヘッド８内のインクの圧力及び流量を適切な範囲に調整する。記録装置１は循環型のインク供給システムを有し、インク供給ユニット１５は記録ヘッド８へ供給されるインクの圧力と記録ヘッド８から回収されるインクの流量を適切な範囲に調整する。

メンテナンスユニット１６は、キャップユニット１０とワイピングユニット１７を備え、所定のタイミングにこれらを作動させて、記録ヘッド８に対するメンテナンス動作を行う。メンテナンス動作については後に詳しく説明する。

＜記録装置の制御構成について＞
図２は、記録装置１における制御構成を示すブロック図である。記録装置１は、主にプリント部２を統括するプリントエンジンユニット２００と、スキャナ部３を統括するスキャナエンジンユニット３００と、電源ユニット４００と、記録装置１全体を統括するコントローラユニット１００によって構成されている。プリントコントローラ２０２は、コントローラユニット１００のメインコントローラ１０１の指示に従ってプリントエンジンユニット２００の各種機構を制御する。スキャナエンジンユニット３００の各種機構は、コントローラユニット１００のメインコントローラ１０１によって制御される。以下、制御構成の詳細について説明する。

コントローラユニット１００において、ＣＰＵにより構成されるメインコントローラ１０１は、ＲＯＭ１０７に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ１０６をワークエリアとしながら記録装置１全体を制御する。例えば、ホストＩ／Ｆ１０２またはワイヤレスＩ／Ｆ１０３を介してホスト装置５００から印刷ジョブが入力されると、メインコントローラ１０１の指示に従って、画像処理部１０８が受信した画像データに対して所定の画像処理を施す。そして、メインコントローラ１０１はプリントエンジンＩ／Ｆ１０５を介して、画像処理を施した画像データをプリントエンジンユニット２００へ送信する。

なお、記録装置１は無線通信や有線通信を介してホスト装置５００から画像データを取得しても良いし、記録装置１に接続された外部記憶装置（ＵＳＢメモリ等）から画像データを取得しても良い。無線通信や有線通信に利用される通信方式は限定されない。例えば、無線通信に利用される通信方式として、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）が適用可能である。また、有線通信に利用される通信方式としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等が適用可能である。また、例えばホスト装置５００から読取コマンドが入力されると、メインコントローラ１０１は、スキャナエンジンＩ／Ｆ１０９を介してこのコマンドをスキャナエンジンユニット３００に送信する。

操作パネル１０４は、ユーザが記録装置１に対して入出力を行うための機構である。ユーザは、操作パネル１０４を介してコピーやスキャン等の動作を指示したり、印刷モードを設定したり、記録装置１の情報、例えばエラー情報等を認識したりすることができる。

電源制御部１１０は、コントローラユニット１００において、電源ユニット４００から供給される電源（電力）を制御する。電源制御部１１０は、タイマーを実装しており、実行している処理の終了準備が完了したこと、又はタイマーにおいて所定のカウント時間（設定時間）の計測が完了したことに従って、電源を遮断するように制御する。

なお、そのタイマーにおいて設定されるカウント時間は、プリントエンジンユニット２００、スキャナエンジンユニット３００等で実行している処理に応じて設定される。

プリントエンジンユニット２００において、ＣＰＵにより構成されるプリントコントローラ２０２は、ＲＯＭ２０３に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ２０４をワークエリアとしながら、プリント部２が備える各種機構を制御する。コントローラＩ／Ｆ２０１を介して各種コマンドや画像データが受信されると、プリントコントローラ２０２は、これを一旦ＲＡＭ２０４に保存する。記録ヘッド８が記録動作に利用できるように、プリントコントローラ２０２は画像処理コントローラ２０５に、保存した画像データを記録データへ変換させる。記録データが生成されると、プリントコントローラ２０２は、ヘッドＩ／Ｆ２０６を介して記録ヘッド８に記録データに基づく記録動作を実行させる。この際、プリントコントローラ２０２は、搬送制御部２０７を介して図１に示す給送ユニット６Ａ、６Ｂ、搬送ローラ７、排出ローラ１２、フラッパ１１を駆動して、記録媒体Ｓを搬送する。プリントコントローラ２０２の指示に従って、記録媒体Ｓの搬送動作に連動して記録ヘッド８による記録動作が実行され、印刷処理が行われる。

ヘッドキャリッジ制御部２０８は、記録装置１のメンテナンス状態や記録状態といった動作状態に応じて記録ヘッド８の向きや位置を変更する。インク供給制御部２０９は、記録ヘッド８へ供給されるインクの圧力が適切な範囲に収まるように、インク供給ユニット１５を制御する。メンテナンス制御部２１０は、記録ヘッド８に対するメンテナンス動作を行う際に、メンテナンスユニット１６におけるキャップユニット１０やワイピングユニット１７等のクリーニング機構の動作を制御する。

スキャナエンジンユニット３００においては、メインコントローラ１０１が、ＲＯＭ１０７に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ１０６をワークエリアとしながら、スキャナコントローラ３０２のハードウェアリソースを制御する。これにより、スキャナ部３が備える各種機構は制御される。例えばコントローラＩ／Ｆ３０１を介してメインコントローラ１０１がスキャナコントローラ３０２内のハードウェアリソースを制御することにより、ユーザによってＡＤＦに搭載された原稿を、搬送制御部３０４を介して搬送し、センサ３０５によって読み取る。そして、スキャナコントローラ３０２は読み取った画像データをＲＡＭ３０３に保存する。なお、プリントコントローラ２０２は、上述のように取得された画像データを記録データに変換することで、記録ヘッド８に、スキャナコントローラ３０２で読み取った画像データに基づく記録動作を実行させることが可能である。

電源ユニット４００は、各々のユニットに電源を供給するユニットである。電源ユニット４００は、コントローラユニット１００、スキャナエンジンユニット３００に電源ＶＣ（約３．３Ｖ）を供給する。また、電源ユニット４００は、コントローラユニット１００、プリントエンジンユニット２００、スキャナエンジンユニット３００、記録ヘッド８に電源ＶＭ（約３０．８Ｖ）を供給し、記録ヘッド８に電源ＶＨ（約２８Ｖ）を供給する。

＜記録状態における記録装置の動作について＞
図３は、記録装置１が記録状態にあるときを示す。図１に示した待機状態と比較すると、キャップユニット１０が記録ヘッド８の吐出口面８ａから離間し、吐出口面８ａがプラテン９と対向している。プラテン９の平面は水平方向に対して約４５度傾いており、記録位置における記録ヘッド８の吐出口面８ａも、プラテン９との距離が一定に維持されるように水平方向に対して約４５度傾いている。

記録ヘッド８を図１に示す待機位置から図３に示す記録位置に移動する際、プリントコントローラ２０２は、メンテナンス制御部２１０を用いて、キャップユニット１０を図３に示す退避位置まで降下させる。これにより、記録ヘッド８の吐出口面８ａは、キャップ部材１０ａと離間する。その後、プリントコントローラ２０２は、ヘッドキャリッジ制御部２０８を用いて記録ヘッド８の鉛直方向の高さを調整しながら４５度回転させ、吐出口面８ａをプラテン９と対向させる。記録動作が完了し、記録ヘッド８が記録位置から待機位置に移動する際は、プリントコントローラ２０２によって上記と逆の工程が行われる。

次に、プリント部２における記録媒体Ｓの搬送経路について説明する。記録コマンドが入力されると、プリントコントローラ２０２は、まず、メンテナンス制御部２１０およびヘッドキャリッジ制御部２０８を用いて、記録ヘッド８を図３に示す記録位置に移動する。その後、プリントコントローラ２０２は搬送制御部２０７を用い、記録コマンドに従って第１給送ユニット６Ａおよび第２給送ユニット６Ｂのいずれかを駆動し、記録媒体Ｓを給送する。

＜クロストークノイズについて＞
配線同士の距離が近く平行して走る２本以上の信号線において、一方の信号線に急峻な電圧変動が発生した際にもう一方の配線にノイズが発生しこれがクロストークと呼ばれている。記録ヘッドの電源はヒートする瞬間に大電流が流れることからこの電源ラインの近くに平行して走る配線を配置することで、前記配線に比較的大きなクロストークノイズが発生する。また、この時発生するノイズはヒートのオン時とオフ時で逆極性のノイズとなる。

＜ヘッド内の構成について＞
図４は、記録ヘッド８内におけるヒーターボードとヒーターボードへの電源ラインの構成の説明図である。

ヒーターボードは、ヒータ／サブヒータ部８３、ドライバ制御部８２、ロジック部８１を含む。ヒータ／サブヒータ部８３は、吐出口からインクを吐出するための吐出エネルギー発生素子としてのヒータ（電気熱変換素子）、および記録ヘッド８の温度調整するためのサブヒータを含む。吐出エネルギー発生素子としてのヒータを発熱させることによりインクが発泡され、その発泡エネルギーを利用して吐出口からインクが吐出される。吐出エネルギー発生素子としては、ヒータの他、ピエゾ素子などの種々の素子を用いることができる。ドライバ制御部８２は、ヒータおよびサブヒータを駆動させるための駆動トランジスタを含み、ロジック部８１は、その駆動トランジスタを制御するためのロジック回路を含む。このロジック部はプリントコントローラ２０２からのコマンドで制御され、コマンド指示内容に従ってヒータ／サブヒータのオンオフのための駆動トランジスタ制御を行う。また、ヘッド基板とＦＰＣ（フレキシブル配線基板）を介してヒーターボードに供給（印加）される３系統の電源電圧ＶＨ、ＶＨＴ、ＨＶＤＤが配線されている。電源電圧ＶＨは２８Ｖであり、ヒータおよびサブヒータの駆動用としてヒータ／サブヒータ部８３に供給される。電源電圧ＶＨＴは５Ｖであり、ヒータおよびサブヒータのドライバの駆動用としてドライバ制御部８２に供給される。電源電圧ＨＶＤＤは３．３Ｖであり、ロジック回路の駆動用としてロジック部８１に供給される。各電源は本体からヘッドに供給され、ヘッド内でヘッド基板・ＦＰＣを介してヒーターボードに接続される。ＦＰＣには電源ラインの他に制御信号も配置されている。

＜ヒート電流の検知について＞
ヒーターボードがインクを発泡させて吐出する際には急激にヒータを加熱する必要がある。そのため大電流を瞬間的にオンオフすることとなる。

ここで大電流が瞬間的にオンオフされると、電源ラインに併走する配線にクロストークノイズと呼ばれるノイズが観測される。クロストークノイズは併走する距離が長いほど、また２つの配線の配線間距離が近いほど大きいノイズとして現れる。図６にクロストーク波形を示す。ヒートをオンした際にＶＨ電流が急峻に立ち上がり、それに併せてクロストークノイズが発生する（仮に＋側とする）。またヒートをオフした際にはＶＨ電流が急峻に立ち下がり、それに併せて今度はオン時とは逆側にクロストークノイズが発生する（こちらを−側とする）。

この現象を用い、クロストークノイズを観測することでヒーターボードのヒータが実際にオンオフしたかを確認する。

＜ヒート電流の検知のための構成＞
図５はヒート電流検知のための構成の説明図である。

ヘッド基板とヒーターボードをつなぐＦＰＣ上に配置されているＶＨ配線に併走する検出配線２０を配置する。この検出配線２０は電圧変動の検出用ラインとして機能する。その検出配線のヘッド基板側にはクロストークノイズを検出するための電圧変動検出部が接続されている。図７は電圧変動検出部２１の構成の説明図である。電圧変動検出部２１内には＋側ノイズ検出部と−側ノイズ検出部がありそれぞれが検出配線２０に接続されている。図８はヒートのオンオフを判定する際の閾値を示す図である。検出配線２０に発生したクロストークノイズ信号に関して＋側に発生したノイズが＋側判定閾値を超えているかを＋側ノイズ検出部により検出し、−側に発生したノイズが−側判定閾値を超えているかをー側ノイズ検出部により検出する。

図９は＋側ノイズ検出を実現する際の回路構成の１つを示す模式図である。ノイズを判定するためにコンパレータを使用し、入力信号としてクロストークノイズ信号を、判定する際の基準電圧として判定閾値電圧を入力する。クロストークノイズ信号が閾値電圧を超えた際にＨ信号（Ｈｉｇｈレベルのロジック信号）が出力されるので、これを検出する事でヒータのオンを判断する。

図１０は、図９の回路を使用した際の入力・出力電圧波形である。クロストークノイズ信号が閾値電圧を超えた際には判定出力としてＨ信号が出力される。Ｈ電圧はＨ信号の電圧である。出力されたＨ信号は、ヘッドＩＦ２０６を介してメインコントローラ１０１に送信される。

図１１は、プリントコントローラ２０２によるヒートパルスが想定通りに行われているかの検知処理のＳ１〜Ｓ７のステップの流れを示すフローチャートである。図１１に示される一連の処理は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムコードをＲＡＭに展開して実行することにより行われる。あるいはまた、図１１におけるステップの一部または全部の機能をＡＳＩＣまたは電子回路等のハードウェアによって実現してもよい。なお、各処理の説明における記号「Ｓ」は、ステップであることを意味する。

プリントコントローラ２０２は、まず、ヘッドへの電源供給を開始する。

その後、ステップＳ１でヒートを開始するコマンドをヒーターボードに送る前に予期せぬヒートオンが行われていないかを監視する。予期せぬタイミングでヒートがオンされたこと（閾値を超える＋側ノイズを検出したこと）を検出した場合はエラーとする。

その後、ステップＳ２でヒートをオンするタイミングになったかどうかを判断し、ＹＥＳの場合は、ステップ３に進む。次いでステップＳ３で＋側ノイズ検出部の出力から実際にヒートがオンされたかを判断し、ヒートされていないと判断した場合にはエラーとする。

そしてステップＳ４に進み、ヒートをオフするタイミングまでは、予期せぬヒートオフが行われていないかを監視し、ヒートオフ想定以外のタイミングで閾値を超える−側ノイズを検出した場合には、予期せぬヒートオフが行われたと判断しエラーとする。

次いでステップＳ５においてヒートをオフするタイミングになったら、ステップＳ６に進む。

次いでステップＳ６において−側ノイズ検出部の出力から実際にヒートがオフされたかどうかを判断し、オフされていなければエラーとする。オフされていればステップＳ７に進む。

そしてステップＳ７で印字が終了していれば検知処理を終了する。

なお、上述の処理において、エラートなった場合には、動作を停止したり、ユーザーにエラー通知を行う等の適切な処理を行う。

（他の実施形態）
クロストークノイズを検出するための検出線はＦＰＣに配置するだけで無く、基板内に配置しても良い。また、電源ラインとの距離を変えて検出配線を複数配置し、想定される変動の大きさに応じて検出線を選択する事で幅広い変動量の検出が可能となる。検出判定の閾値は、想定される電流変動量に応じて複数の値を持っていても良い。また、ヒートのオン・オフの検出は、どちらか片方だけの検出でも良い。

また、＋、−それぞれの判定閾値は自由に設定可能で、ヒートするノズル数に合わせた閾値を設定する事でヒートノズル数に応じた判定を行うことが出来る。

また、電源ラインに替えてヘッド電源用ＧＮＤラインの電流変動を検出配線によって検出するようにしても良い。

本発明はヘッド駆動動作の自己診断機能としても適用できる。その際は、自己診断モードとしてあらかじめ決められた数のノズルをヒートする事で事前にヒート電流すなわちクロストーク電圧も想定できることから、より詳細な判定ができる。

Claims (8)

1. 記録媒体に記録を行うための熱を発生する素子を備えた記録ヘッドと、前記素子を駆動するための電流を供給する電源ラインと、を備えた記録装置であって、
   前記電源ラインに併走する様に配置された検出用ラインと、前記電源ラインの電流変動によって前記検出用ラインに発生する電流を検出する回路と、前記回路による前記検出用ラインに発生する電流の検出を利用して、前記ヘッドの動作についての判断を行う判断手段と、を備えることを特徴とする記録装置。
2. 前記判断手段は、前記電源ラインの電流変動によって前記検出用ラインに発生する電流の極性に応じて、検出用ラインに発生した電流が前記素子のヒートをオンした時のものなのかそれともオフした時のものなのかを判断することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記判断手段は、予め決められた前記素子のヒートを開始するタイミングでヒートのオンが検出されなかった場合にエラーと判断することを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記判断手段は、ヒートをオンにするタイミングではないときにヒートのオンを検出した場合にエラーと判断することを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
5. 前記判断手段は、予め決められた前記素子のヒートをオフにするタイミングでヒートのオフが検出されなかった場合にエラーと判断する請求項４に記載の記録装置。
6. 前記判断手段は、予め決められた前記素子のヒートをオフにするタイミングではないときにヒートのオフを検出した場合にエラーと判断する請求項５に記載の記録装置。
7. 前記電源ラインとの距離が異なるように、前記電源ラインに併走する様に配置された複数の検出用ラインを配置し、検出する電流の変動の大きさに応じて、用いる検出用ラインを選択することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の記録装置。
8. 前記電源ラインと前記検出用ラインとはフレキシブル配線基板に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の記録装置。

Images