JP4329818B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンタにおけるヘッドの駆動制御技術に関する。

インクジェットプリンタにおける印刷実行に先立っては、インクカートリッジ装着の有無が確認されるのが一般的である。プリンタの電源を投入すると、プリンタの制御部がそれに応じてインクカートリッジの有無を確認する。そのために、インクカートリッジを搭載するキャリッジとプリンタの制御部との間には、例えば、インクカートリッジ装着時には導通し、インクカートリッジ未装着時には非導通とされるようなスイッチ様のものを含む信号線が配線され、その信号線を介してプリンタの制御部がインクカートリッジの有無について判断できるようになっている。また例えば、インクカートリッジ自体にインク吐出量を計数し記録する回路が備えられているような機種の場合には、その計数回路に対する問い合わせに応答があるか否かで、インクカートリッジの存否が確認される。

カラーインクジェットプリンタではシアン、イエロー、及びマゼンダの各色インクを用いてカラー印刷を行なう。現在のインクジェットプリンタでは、高画質の印刷物を得るために、上記色料の３原色にライトシアン、及びライトマゼンダの２色のインクを加えて、いわゆるフォトカラープリンタとして用いられることもある。さらに最近では、上記フォトカラーの５色に加えて、暗部の階調表現を高めるためにダークイエローのインクが加えられるなど、ブラックのインクをも含めれば合計７色のインクが用いられる機種も存在する。７色のインク毎に各個別の独立したインクカートリッジが用いられるような機種では、各インクカートリッジとプリンタの制御部との間に、前述のインクカートリッジの有無を確認するための信号線が、各々配線されている。

また、インクカートリッジやプリントヘッドを搭載するキャリッジから、プリンタの制御部を構成するプリンタ本体側制御基板に対して伝えられる情報の一つには、プリントヘッドの温度情報がある。印刷実行中におけるプリントヘッドの温度を常時測定し、それをプリンタの制御部側で監視することにより、インク滴を吐出させる駆動波形の電圧と時間の制御が行なわれる。

特開平１１−９１１４１号公報

上述のようなカラーインクジェットプリンタを用いて印刷動作を実行する場合、インクカートリッジ未装着の場合に実際に行なわれる制御は、印刷の停止を含むものである。すなわち、印刷を停止してプリンタのオペレータに対してインクカートリッジの装着を促すための動作を行なわせるといった動作制御が行なわれる訳である。

このように印刷の停止を行なわせるための契機となる信号を、キャリッジからプリンタ本体側の制御基板に送信するために、現状では多数の信号線が用いられている。これらの信号線は、キャリッジとプリンタ本体側の制御基板とを結ぶテープ様のフレキシブルフラットケーブルにプリント配線されている。

テープ幅などの物理的制約の多いフレキシブルフラットケーブルに、信号線の数が増えることは好ましくない。そればかりでなく、比較的引き回し距離が長く、またプリンタ筐体内を変形しながら移動するという性質を持つフレキシブルフラットケーブルに信号線の数が増えれば、それだけノイズを拾う機会が多くなってしまうことが避けられない。

本発明は上記課題に鑑みて成されたものであって、フレキシブルフラットケーブルに引き回される配線数を減らし、それでいて従来通りにインクカートリッジの未装着やプリントヘッド周辺の温度に際して、適切なヘッド駆動制御を行わせることが可能なインクジェットプリンタを提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明のインクジェットプリンタでは、一本のアナログ信号線を介して、インクカートリッジの装着に関する情報信号と、プリントヘッド周辺の温度に関する情報信号とをキャリッジ側からプリンタ本体側制御基板へと送信する。

本発明のインクジェットプリンタは、プリントヘッド上に取り付けられた該プリントヘッドの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段から信号線を介して受信される温度情報に基づきヘッドの駆動制御を行う制御部と、複数のインクカートリッジとを備えるインクジェットプリンタであって、前記複数のインクカートリッジは、前記温度検出手段側からの信号線と接続される接続端子と、前記制御部側からの信号線と接続される接続端子と、インクカートリッジ内の中継信号線とを備え、インクカートリッジ装着時において、前記温度検出手段側からの信号線と前記制御部側からの信号線とを前記インクカートリッジ内の中継信号線により導通させるように前記複数のインクカートリッジを直列に配置することで、それぞれのインクカートリッジの有無検知を可能とすることを特徴とする。

前記ヘッドの駆動制御には、少なくとも印刷停止制御が含まれる。これにより、インクカートリッジ未装着の場合において、適切な処置を行なうことができる。

また、前記温度検出手段が、例えば定電流源とグラウンドに接続されたサーミスタのうように、温度変化に応じて出力電圧の値を変化させる特性を有する素子であるとき、前記温度情報は、当該素子の温度変化に応じた電圧値であればよい。そして、複数の前記インクカートリッジ内の中継信号線により、前記素子（例えばサーミスタ）側からの信号線と前記制御部側からの信号線導通することで観測される前記素子の出力電圧値が、所定の上限値を上回り、又は所定の下限値を下回る場合に、前記印刷停止制御を行う。

サーミスタのような温度／電気抵抗特性を有する素子を温度検出手段として用いるならば、インクカートリッジ未装着時、すなわち前記インクカートリッジ内の中継信号線により中継されず、サーミスタが制御部側の信号線と非導通である場合における抵抗値は、数メガオームを超えるようなオーダーの値を示すはずである。それは見かけ上、サーミスタがマイナス数十℃の環境に置かれたような状態での電圧の値が観測される筈である。そこで、前記所定の上限値は、前記素子が、プリンタの適正稼働可能温度の範囲外であるときに示す値に設定されていることにより、その上限値を上回る電圧値が観測されるときに、インクカートリッジが未装着であることが明確に推知され得る。

また上記構成により、インクカートリッジが未装着状態であることが推知されるなら、使用者に対して、プリンタの状態情報を提示する手段、すなわちプリンタ本体に備えられる液晶表示画面やＬＥＤ、プリンタドライバを介してホストコンピュータのディスプレイ装置に対してエラー表示を行ったりする機能を有するインクジェットプリンタは以下のようなものであればよい。すなわち、インクジェットプリンタのヘッドの駆動制御には、前記印刷停止制御を行うに際して、その一環として、前記プリンタの状態情報を提示する手段によって、前記プリンタの使用者に対して、インクカートリッジの装着を促す旨の情報を提示させることを含めることが可能に構成されている。

以下、本発明の１実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、インクジェットプリンタの構成のうち、本発明が関わる主要部である本体側基板２、キャリッジ５等の概要を表す図である。図１において、本体側基板２にはＣＰＵやＲＯＭ及びＲＡＭ等により構成される統轄制御部２１が備えられ、ホストコンピュータ１から印刷命令を受信し、必要なデータをエンジン駆動部２２に渡す。

エンジン駆動部２２は、例えばカスタムＩＣチップ等を用いて構成されるものであり、印刷データに基づいてモータ３を駆動し、紙送りやキャリッジ５の走査を行なったり、フレキシブルフラットケーブル４を介してキャリッジ５に搭載される小型の制御基板であるキャリッジ側基板７にデータを送る。

フレキシブルフラットケーブル４には、各インクノズル毎のｏｎ／ｏｆｆのタイミングを表すディジタル信号を送信するｏｎ／ｏｆｆ信号線４２や、そのノズルｏｎ信号のタイミングにおいて、どの位の強さでインクを吐出させるかについての情報をディジタル化したデータとしてキャリッジ側基板７のＤ／Ａコンバータ５２に送信する波形データ信号線４３等がプリント配線されている。Ｄ／Ａコンバータ５２は、このディジタルデータをアナログの電圧波形信号に変換する。ヘッドドライバＩＣ５１は、このアナログ波形信号により、ヘッドユニット５０に搭載されるインクノズル駆動用スイッチング素子５３を駆動する。

インクノズル駆動用スイッチング素子５３は、ディジタル及びアナログの双方向の入力を受け、ディジタルの信号がｏｎを表すノズルについて、アナログ波形信号で圧電振動子５４を振動させることにより、インク溜まり５５に溜められているインクをノズル５６から吐き出させる。

印刷実行の際には、このような動作が非常に高速に行なわれるため、インクノズル駆動用スイッチング素子５３等は動作に伴って発熱する。サーミスタ５７は、このような印刷動作に伴って発生する熱による温度変化を検出するために、ヘッドユニット上に取り付けられているものである。サーミスタ５７の端子のうち、一端は接地され、他端はキャリッジ側基板７上のインクカートリッジ装着部に設けられた端子に接続されている。

また、キャリッジ側基板７上にはアナログ信号線４４に接続される端子が設けられてあり、インクカートリッジ６が装着されているときには、カートリッジ内部の信号線を介して、サーミスタ５７からの信号線と導通（図中の点線）されるようになっている。すなわち、インクカートリッジ６は、その装着時においてはサーミスタ５７とアナログ信号線４４とを導通させ、その未装着時においては信号線を非導通とさせるスイッチの役割を果たす。

なお、このスイッチとしての構成は、例えばインクカートリッジ６の外側に取り付けられた物理接点であればよい。また例えば、プリンタの機種によってはインクカートリッジ内にインク吐出量計数用のＩＣを搭載したものがあるが、このような機種のインクカートリッジの場合には、このインク吐出量計数用ＩＣと本体側基板２との通信のための電極を通して、サーミスタ５７とアナログ信号線４４とを導通させる電子スイッチの構成としてもよい。

図２は、アナログ信号線４４を介して、エンジン駆動部２２のＡ／Ｄポートに入力される温度情報としての電圧の値と、観測される温度との関係をグラフ形式で表す図である。その端子の一端が図示しない定電流源に接続されたサーミスタ５７は、その他端に接続されるグラウンドとの間で電位差を生じる。サーミスタ５７は、温度の上昇によって電気抵抗が減少するという特性を有する半導体素子であることから、サーミスタ５７の置かれた位置の温度に応じた電圧変化を、エンジン駆動部２２のＡ／Ｄポートにもたらす。Ａ／Ｄポートにもたらされる電圧の値は、エンジン駆動部２２によってディジタルデータに変換されるとともに、図２のグラフに示されるような温度の値に変換される。すなわち、Ａ／Ｄポートに入力される電圧の値は、サーミスタ５７が配置されているヘッドユニットの温
度が８０℃であるときに１．０Ｖであり、０℃であるときに２．５Ｖであり、マイナス２０℃であるときに２．７Ｖである。

図２において一点鎖線で囲んで表される範囲は、実施形態におけるインクジェットプリンタが稼働可能な温度範囲である。以下に、プリンタ電源投入から初期動作の流れを図３に、プリンタが印刷命令を受信してから、サーミスタ５７の出力電圧を観測しつつ、印刷を実行する過程の手続の流れを図４に示す。

まずプリンタの電源を入れると、ホームポジションの検出など初期動作が行われると共に、エンジン駆動部２２のＡ／Ｄポートの入力電圧が検出される（ステップ１０１，ステップ１０２）。サーミスタ５７が５０℃以上になる時には、インクノズル駆動スイッチング素子５３や周囲の半導体素子等が破壊している可能性がある。そこで、本実施形態においてはＡ／Ｄボートに入力される電圧の値Ｖ１が１．５Ｖ未満になったとき（Ｓ１０３においてＶ１＜１．５Ｖ）には、エンジン駆動部２２はモータ３を停止させると共に、キャリッジ側基板５に対するｏｎ／ｏｆｆ信号や波形データの信号の送信を停止させ、ユーザーにエラー表示を行う（Ｓ１０４，Ｓ１０５）。

次に、インクカートリッジ６が未装着、あるいは、装着不良である時の手続の流れについて説明する。まず、プリンタの電源を投入した際に、インクカートリッジ６が未装着、あるいは、装着不良であったとするとアナログ信号線４４はサーミスタ５７と導通していないため、抵抗値が極大化した状態となって、検出電圧Ｖ１は２．７Ｖより大きくなる（Ｓ１０３において２．７Ｖ＜Ｖ１）。このことから、インクカートリッジ６が未装着、あるいは、装着不良であることがエンジン駆動部２２により判断される。

そこで、プリンタユーザに対して、インクカートリッジを装着、あるいは再装着するよう促す旨のエラー表示を行わせる（Ｓ１０６）。このエラー表示は、例えばプリンタ本体に備えられているＬＥＤや液晶表示装置などに対して行われ、また例えばホストコンピュータ１のプリンタドライバ機能として、ホストコンピュータのディスプレイ装置に対して行われる。

プリンタのユーザによってインクカートリッジが装着され、プリンタがリセットされると（Ｓ１０７）、再度電圧の検出が行われる（Ｓ１０８）。インクカートリッジ６が装着、あるいは再装着されることによって、サーミスタ５７とアナログ信号線４４が導通されると、サーミスタ５７の温度検出に応じた電圧値が検出されるようになる。通常のプリンタ仕様において環境温度が−２０℃以下になることはないため、検出電圧は２．７Ｖ以下となる（Ｓ１０９においてＹＥＳ）。

プリンタのユーザがインクカートリッジを装着しても、なお検出電圧が２．７Ｖ以上になる時には（Ｓ１０９においてＮＯ）、プリンタハ−ドウエアの故障が考えられるため、動作を終了させ、ユーザにエラー表示を行う（Ｓ１１０，Ｓ１１１）。

次に、正常に電圧が検出された場合について説明する。電源投入後、電圧検出が行われ（Ｓ１０１，１０２）、検出された電圧Ｖ１が、１．５Ｖ≦Ｖ１≦２．７Ｖの場合（Ｓ１０３に対して１．５Ｖ≦Ｖ１≦２．７Ｖ）には、印刷が可能となり印刷命令が受信されるまで待機する（Ｓ１１２）。

次に、図４について説明する。まず、プリンタが印刷命令を受信すると、印刷実行に先立ってエンジン駆動部２２のＡ／Ｄポートの入力電圧が検出される（ステップＳ２０１，Ｓ２０２）。サーミスタ５７が５０℃以上になる時には、インクノズル駆動スイッチング素子５３や周囲の半導体素子等が破壊している可能性がある。そこで、本実施形態においてはＡ／Ｄボートに入力される電圧の値Ｖ１が１．５Ｖ未満になったとき（Ｓ２０３においてＶ１＜１．５Ｖ）には、エンジン駆動部２２はモータ３を停止させると共に、キャリッジ側基板５に対するｏｎ／ｏｆｆ信号や波形データの信号の送信を停止させ、ユーザにエラー表示を行う（Ｓ２０４，Ｓ２０５）。

次に、インクカートリッジ６が未装着、あるいは、装着不良である時の手続の流れについて説明する。まず、プリンタが印刷命令を実行すると、インクカートリッジ６が未装着、あるいは、装着不良であったとすると、アナログ信号線４４はサーミスタ５７と導通していないため、抵抗値が極大化した状態となって、検出電圧Ｖ１は２．７Ｖより大きくなる（Ｓ２０３において２．７Ｖ＜Ｖ１）。そのことから、インクカートリッジ６が未装着、あるいは、装着不良であることがエンジン駆動部２２により判断される。そして、印刷を一時中断する（Ｓ２０６）。

そこで、プリンタユーザに対して、インクカートリッジを装着、あるいは再装着するよう促す旨のエラー表示を行わせる（Ｓ２０７）。このエラー表示は、例えばプリンタ本体に備えられているＬＥＤや液晶表示装置などに対して行われ、また例えばホストコンピュータ１のプリンタドライバ機能として、ホストコンピュータのディスプレイ装置に対して行われる。

プリンタのユーザによってインクカートリッジが装着され、プリンタがリセットされると（Ｓ２０８）、再度電圧の検出が行われる（Ｓ２０９）。インクカートリッジ６が装着、あるいは再装着されることによって、サーミスタ５７とアナログ信号線４４が導通されると、サーミスタ５７の温度検出に応じた電圧値が検出されるようになる。通常のプリンタ仕様において環境温度が−２０℃以下になることはないため、検出電圧は２．７Ｖ以下となる（Ｓ２１０においてＹＥＳ）。

プリンタユーザがインクカートリッジを装着しても、なお検出電圧が２．７Ｖ以上になる時には（Ｓ２１０においてＮＯ）、プリンタハ−ドウエアの故障が考えられるため、動作を終了させ、ユーザーにエラー表示を行う（Ｓ２１１，Ｓ２１２）。

次に、正常に電圧が検出された場合について説明する。印刷命令を受信し、電圧検出が行われ（Ｓ２０１，２０２）、検出された電圧Ｖ１が、１．５Ｖ≦Ｖ１≦２．７Ｖの場合（Ｓ２０３に対して１．５Ｖ≦Ｖ１≦２．７Ｖ）には、印刷が可能であり、検出した電圧から温度に変換し、駆動波形に対して電圧や時間の温度補正を行う（Ｓ２１３）。その波形で印刷を行う（Ｓ２１４）。

本発明は、複数のインクカートリッジを搭載するインクジェットプリンタにおいても適用可能なものである。図５は、ブラックインクカートリッジ６１とカラーインクカートリッジ６２とを装着して印刷を行なうプリンタにおける本発明の実施形態について説明するための図である。図５においては、サーミスタ５７の電圧検出のためのアナログ信号経路部分のみを抜き出して記述しており、図１において表されたヘッド駆動素子等については記述を省略している。

図５に表されるように、サーミスタ５７と信号線４４とは、２つのインクカートリッジ６１及び６２を直列に繋ぐように構成して導通される。すなわち、ブラック及びカラーのインクカートリッジのうちの何れか一方のみが未装着或いは装着不良である場合にも、エンジン制御部２２のＡ／Ｄポート入力電圧が上限値を超える（図２）ことから、インクカートリッジの有無が検知される。

このように複数のインクカートリッジを備えるプリンタにおいては、各カートリッジを直列に配置して、アナログ信号線４４に導通するスイッチとしての役割を担わせることで、例えば７色インクを用いるプリンタにあっても、上記と同様にプリントヘッド周辺の温度検出とインクカートリッジの装着有無検出とを１本の信号線によって賄うことができる。

本発明のインクジェットプリンタによれば、従来、複数の信号線によってキャリッジ側基板からプリンタ本体側基板に対して伝えられていた情報を、１本の信号線のみで伝えることが可能となった。これにより、プリンタ内部の配線を簡素化させるとともに、ノイズの低減を図ることができる。また、サーミスタなどの温度検出用素子からの情報に基づく駆動制御を行うことが、そのままインクカートリッジの未装着時における対処ともなるため、プリンタの制御項目を簡素化するという効果が生まれた。

以上の実施形態においては、温度の検出手段としてサーミスタ５７を用いる場合について説明した。しかし、この温度検出手段としての素子には、例えば熱電対を用いてもよく、またダイオードなどの温度検出用素子、あるいはそれらの素子を組み合わせた回路であっても構わない。また、実施例の検出回路は定電流回路で説明したが、図６のような定電圧回路であっても良い。

実施形態におけるインクジェットプリンタのハードウエア構成を表す図。 エンジン駆動部のＡ／Ｄポートに入力される電圧値と、観測される温度との関係をグラフ形式で表す図。 プリンタ制御の手続の流れを説明するフローチャート。 プリンタ制御の手続の流れを説明するフローチャート。 複数のインクカートリッジが装着されるプリンタにおけるアナログ信号線の導通について説明するための図。 温度検出回路の図。

符号の説明

２ 本体側基板、２１ 統轄制御部、２２ エンジン駆動部、４４ アナログ信号線
７ キャリッジ側基板、５０ ヘッドユニット、５７ サーミスタ、
６，６１，６２ インクカートリッジ

Claims (4)

1. プリントヘッドユニットと、該プリントヘッドユニットに取り付けられた該プリントヘッドの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段から信号線を介して受信される温度情報に基づきヘッドの駆動制御を行う制御部と、複数のインクカートリッジが装着される装着部と、を備えるインクジェットプリンタであって、
   前記装着される複数の各インクカートリッジは、インクカートリッジに信号線を備えるものであり、
   前記複数のインクカートリッジ装着時において、前記温度検出手段側からの信号線を、前記複数のインクカートリッジの各信号線を直列に繋ぎこれにより、前記制御部側からの信号線と導通することで、前記複数のインクカートリッジの装着有無検知をおこない、
   前記温度検出手段は、温度の変化に応じて出力電圧の値を変化させる特性を有する素子であり、前記温度情報は、当該素子の温度変化に応じた電圧である出力値であり、
   前記装着有無検知は、前記導通される信号線の前記電圧の出力値が、前記インクカートリッジが未装着あるいは装着不良であった場合の出力値であった場合に、エラー表示を行うものであり、
   前記インクカートリッジが未装着あるいは装着不良であった場合の出力値は、前記インクジェットプリンタの適正稼動可能温度の範囲外の温度であった場合に示す値に設定されており、
   前記導通された信号線の前記電圧の出力値が、前記インクジェットプリンタが適正稼動可能温度の範囲の温度であった場合に示す範囲の値であった場合は、前記ヘッドの駆動制御として、前記ヘッドを駆動する駆動波形に対して前記出力値に応じた温度補正を行ない印刷を行う、
   インクジェットプリンタ。
   
2. 前記ヘッド駆動制御には、印刷停止制御が含まれることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
   
3. 前記温度検出手段は、温度の変化に応じて出力電圧の値を変化させる特性を有する素子であり、前記温度情報は、当該素子の温度変化に応じた出力電圧値であり、複数の前記インクカートリッジ内の信号線により、前記素子側からの信号線と前記制御部側からの信号線を導通することで観測される前記素子の出力電圧値が、所定の上限値を上回り、又は所定の下限値を下回る場合に、前記印刷停止制御を行うように構成されて成ることを特徴とする請求項２記載のインクジェットプリンタ。
   
4. 使用者に対して、プリンタの状態情報を提示する手段を有し、
   前記ヘッドの駆動制御には、前記印刷停止制御を行うに際して、前記プリンタの状態情報を提示する手段により前記プリンタの使用者に対して、インクカートリッジの装着を促す旨の情報提示を行わせることが含まれていることを特徴とする請求項２〜３の何れか一項に記載のインクジェットプリンタ。

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