JP6548453B2 - 制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は制御装置およびその制御方法に関する。

近年のインクジェット記録装置（以下、記録装置）は、印刷速度の向上、また印刷解像度の向上に伴い、インクを吐出するノズルの数が増大してきている。この様な記録装置によって画像を形成する際、消費される電力は画像の濃淡によって変化する。例えば、サーマル方式において、多量のインクを紙面上にうちこむ様な濃度の高い画像を形成する際には、ノズルのインク吐出口付近に配置された多数のヒータが瞬間的にオンされるため、短い時間で大きな電流が流れる。

一般に瞬間的な大電流を流す電源を設計する際には、電源のインピーダンスを下げる必要がある。プリンタにおいてはその手段の一つとして、電解コンデンサを、記録ヘッド近くの電源ラインに接続する方法が知られている。電解コンデンサに蓄積された大きな電荷が瞬時的な電力として供給される事で、瞬間的に大きな電流が流れる様な状況においてもヒータ駆動電圧の降下を防ぎ、安定したインク吐出を実現する事が出来る。近年、ノズル数が増大しているヘッドに対しては、この電解コンデンサの容量を大きくとる事が必要とされている。また、電源そのものも、増大するノズルに合わせて供給電力を大きくしていく必要がある。

一方、記録装置の処理時間を短くするため、大容量の電解コンデンサに充電・放電を行う際のそれぞれの時間を短縮する事が必要とされており、これに伴って、充電回路や放電回路に流れる電流は大きくなる傾向にある。しかし、電流を大きくすることによって充電回路や放電回路の発熱は大きくなってしまう。例えば、特許文献１では、抵抗を介して充電・放電を行うことでその電流を制限する事が示されている。

特開２０１０−３０２８４号公報

しかしながら、特許文献１で示される充電・放電回路は、抵抗による電流制限のみであるためコストは抑えられるが、充電・放電時間を短縮する構成ではない。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、記録ヘッドの電源として大きな容量の電解コンデンサを具備して、放電回路の発熱を抑えながら、放電時間を短縮することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明の制御装置は次のような構成を有する。すなわち、電力を供給する電源部を備えた制御装置であって、前記電源部から記録ヘッドへの電力供給線に接続されたコンデンサと、前記記録ヘッドによる記録動作が開始される前に前記コンデンサに電荷を充電する充電回路と、前記記録ヘッドによる記録動作が完了した後に前記コンデンサに充電された電荷を放電するための放電回路と、前記充電回路による充電動作時の電流値を前記コンデンサの電圧値の増加に応じて大きくし、かつ、前記放電回路による放電動作時の電流値を前記コンデンサの電圧値の低下に応じて大きくするように制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記充電動作として前記コンデンサの電圧値の増加に応じて電流値を大きくするために、少なくとも、第１充電電流値から前記第１充電電流値よりも大きい大２充電電流値への第１充電変更処理と、前記第２充電電流値から前記第２充電電流値よりも大きい第３充電電流値への第２充電変更処理を含み、かつ、前記放電動作として前記コンデンサの電圧値の低下に応じて電流値を大きくするために、少なくとも、第１放電電流値から前記第１放電電流値よりも大きい第２放電電流値への第１放電変更処理と、前記第２放電電流値から前記第２放電電流値よりも大きい第３放電電流値への第２放電変更処理を含む。

本発明により、記録ヘッドの電源として用いられる電解コンデンサの放電時間を短縮できる。更には、天絡時の放電回路の発熱を抑えることが可能となる。

本実施形態に係る記録ヘッドの駆動用電源の制御回路の構成例を示す図。 本実施形態に係る記録ヘッドへの電力供給動作を示すフローチャート。 本実施形態に係る電解コンデンサに関するタイミングチャート。 本実施形態に係る記録ヘッドの電源制御時の状態遷移図。 従来技術に係るヘッド電源の放電と天絡故障発生時のヘッド電源電圧を示すタイミングチャート。 従来技術に係るヘッド電源の放電と天絡故障発生時のヘッド電源電圧を示すタイミングチャート。 本実施形態に係るヘッド電源の放電と天絡故障発生時のヘッド電源電圧を示すタイミングチャート。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す記録装置は、単一の機能を有するプリンタでもよいし、複数の機能を備える複合機であってもよい。

＜第一の実施形態＞
［回路構成］
図１は、記録装置の制御回路の主要構成の例を示すブロック図である。図１において、電源回路１０１は、電源部として動作し、ＡＣ電源から記録ヘッド３を駆動するためのＤＣ電圧を提供する。電源回路１０１において、記録ヘッド３に供給されるヘッド電源に用いられるＤＣ電圧の出力をＶ_Ｍと表記する。

ＣＰＵ１２３は、記録装置全体を制御する。ＲＯＭ１２４は、不揮発性の記憶領域であり、記録装置全体を制御するプログラムや設定パラメータが格納される。ＲＡＭ１２５は、揮発性の記憶領域であり、外部から受信した印刷ジョブの印刷用データへの変換やプログラムを展開するためのワークエリアなどとして用いられる。

ヘッド電源制御ブロック１０２は、ヘッド電源を制御する部位であり、電圧検出回路１２１、およびヘッド電源制御シーケンサ１２２を備える。また、ヘッド電源制御ブロック１０２は、ＰＯ_１、ＰＯ_２、ＰＯ_３で示す出力端子、およびＰＩ_１で示す入力端子を備える。電圧検出回路１２１は、記録ヘッド３への電源電圧を検出する回路である。電圧検出回路１２１はＡＤ変換器でもよいし、複数のコンパレータを並べて複数のしきい値を持たせた回路でもよい。ここでは、ヘッド電源の電圧は抵抗１１１と抵抗１１２で分圧され、入力端子ＰＩ_１から電圧検出回路１２１に入力される。

ＣＰＵ１２３とヘッド電源制御ブロック１０２は、同一の集積回路としてＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に実装されてもよいし、それぞれ別のＬＳＩに実装されてもよい。

更に記録装置は、記録ヘッド３、ＦＥＴ１０３、トランジスタ１０４、および電解コンデンサ１０５を備える。ＦＥＴ１０３は、記録ヘッド３が印刷動作を行うために大きな電力を必要とする時にオンされるＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、ここではＰＭＯＳでトランジスタ１０４をオン・オフする事でゲートが開閉する構成である。図１に示すように、ＦＥＴ１０３は、電源回路１０１と記録ヘッド３との間の電力供給線に配置される。トランジスタ１０４はヘッド電源制御ブロック１０２の出力端子ＰＯ_１に接続され、ＰＯ_１からの信号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗによってオン・オフされる。電解コンデンサ１０５は、記録ヘッド３に電源を供給する。

図１において点線で示す充電回路１０６、および放電回路１０７は、電解コンデンサ１０５を充電・放電する際に用いられる回路である。充電回路１０６は、カレントミラー構成の定電流回路となっており、電流源１０８が基準電流を生成する。電流源１０８は、ヘッド電源制御ブロック１０２の出力端子ＰＯ_２から出力される信号によって制御され、その信号に応じて複数段階の電流値の切り替えが可能である。

放電回路１０７は、電解コンデンサ１０５に蓄積された電荷を放電するための回路であり、充電回路１０６と同様に、カレントミラー構成となっている。また、放電回路１０７において、定電流源１０９が基準電流を生成する。また、定電流源１０９は、ヘッド電源制御ブロック１０２の出力端子ＰＯ_３から出力される信号によって制御され、電流源１０８と同様に複数段階の電流値の切り替えが可能である。

本実施形態では、上述したように記録ヘッドの電源として大きな容量の電解コンデンサを具備しつつ、この電解コンデンサの充放電時間を短縮することを目的としている。また、電解コンデンサの放電完了後に放電回路が天絡した際にも、放電回路の発熱を抑えることも更なる目的としても良い。なお、天絡とは、電源に短絡されることを意味する。

［動作フロー］
図１〜図３を用いて、ヘッド電源の制御シーケンスを説明する。図２は、記録装置が印刷指令を受け取り、記録ヘッド３に電源電圧が印加されていない状態から記録ヘッド３に電源を投入して印刷動作を行う際の流れを示す。図３は、図２の制御に伴うタイミングチャートを示す。図３（ａ）の縦軸は電解コンデンサの電圧［Ｖ］を示し、横軸は時間の経過を示す。図３（ｂ）の縦軸は電流値［Ａ］を示し、横軸は時間の経過を示す。なお、図３（ｂ）では、縦軸において、原点から上を充電電流とし、原点から下を放電電流として示す。図３（ｃ）の縦軸はヘッド電源制御ブロック１０２の出力端子ＰＯ_１の電圧レベルを示し、横軸は時間の経過を示す。なお、図３（ａ）〜図３（ｃ）の時間の経過のタイミングは対応しているものとする。

制御シーケンスは大きく分けると、電解コンデンサ１０５の充電期間（充電動作時）となるＳ２０１〜Ｓ２０７、印刷動作期間（記録動作時）となるＳ２０８〜Ｓ２１４、そして、電解コンデンサ１０５の放電期間（放電動作時）となるＳ２１５〜Ｓ２２１となる。

また、図２に示すＩ_ｃｈｇ１、Ｉ_ｃｈｇ２、Ｉ_ｃｈｇ３は充電電流の値であり、電解コンデンサ１０５の電圧状態、及び電圧に対するしきい値Ｖ_ｔｈ１、Ｖ_ｔｈ２に応じて切り替えられる。上述したように、充電電流の切り替えは、ヘッド電源制御ブロック１０２によって制御される。充電電流の値の大小関係は、Ｉ_ｃｈｇ１＜Ｉ_ｃｈｇ２＜Ｉ_ｃｈｇ３となる。また、しきい値の大小関係は、Ｖ_ｔｈ１＜Ｖ_ｔｈ２となる。なお、Ｖ_ｔｈ３は、Ｖ_ｔｈ２よりも大きくＶ_Ｍよりも小さい電圧であり、電解コンデンサ１０５の充電が完了したことを検知するための閾値である。

同様に、図２に示すＩ_ｄｉｓ１、Ｉ_ｄｉｓ２、Ｉ_ｄｉｓ３は放電電流の値であり、電解コンデンサ１０５の電圧状態、及び電圧に対するしきい値Ｖ_ｔｈ１、Ｖ_ｔｈ２に応じて切り替えられる。放電電流の切り替えは、ヘッド電源制御ブロック１０２によって制御される。なお、放電電流の絶対値は、Ｉ_ｄｉｓ３＜Ｉ_ｄｉｓ２＜Ｉ_ｄｉｓ１となる。例えば、Ｉ_ｄｉｓ３は「−１Ａ」、Ｉ_ｄｉｓ２は「−２Ａ」、Ｉ_ｄｉｓ１は「−３Ａ」であり、電解コンデンサ１０５の電圧値が下がることに従って放電電流は増加する。

充電期間における電流値の切り替えは、充電用ＦＥＴの熱的制限を満足しつつ、可能な限り素早く充電を完了することを目的として行われる。すなわち、充電回路１０６における充電用ＦＥＴのドレイン−ソース間の電位差と、流れる電流との積で計算される熱が、充電用ＦＥＴの許容損失を満足する様に設定する必要がある。例えば、電位差が（Ｖ_Ｍ−Ｖ_ｔｈ１）であり、電流がＩ_ｃｈｇ１である場合、発生熱量は（Ｖ_Ｍ−Ｖ_ｔｈ１）×Ｉ_ｃｈｇ１と表わされる。本実施形態では、発熱量（Ｖ_Ｍ−Ｖ_ｔｈ１）×Ｉ_ｃｈｇ１、（Ｖ_Ｍ−Ｖ_ｔｈ２）×Ｉ_ｃｈｇ２、（Ｖ_Ｍ−Ｖ_ｔｈ３）×Ｉ_ｃｈｇ３がそれぞれ一定の許容損失以下になるように設定する。

同様に放電期間における電流値の切り替えは、放電用ＦＥＴの熱的制限を満足しつつ、可能な限り素早く放電を完了することを目的として行われる。すなわち、放電回路１０７における放電用ＦＥＴのドレイン−ソース間の電位差と、流れる電流との積で計算される熱が、放電用ＦＥＴの許容損失を満足するように設定する必要がある。例えば、（Ｖ_Ｍ−Ｖ_ｔｈ３）であり、電流がＩ_ｃｈｇ３である場合、発生熱量は（Ｖ_Ｍ−Ｖ_ｔｈ３）×Ｉ_ｃｈｇ３と表わされる。本実施形態では、発熱量（Ｖ_Ｍ−Ｖ_ｔｈ３）×Ｉ_ｃｈｇ３、（Ｖ_Ｍ−Ｖ_ｔｈ２）×Ｉ_ｃｈｇ２、（Ｖ_Ｍ−Ｖ_ｔｈ１）×Ｉ_ｃｈｇ１がそれぞれ一定の許容損失以下になるように設定する。なお、本実施形態において、電流値の切り替えを３段階で示しているが、これは一例であり、この数は増減して構わない。例えば、充電用ＦＥＴおよび放電用ＦＥＴの許容損失の値に応じて、２段階もしくは４段階以上の回数の制御が可能であるとする。したがって、切り替えのタイミングに応じて、電流源１０８は、ヘッド電源制御ブロック１０２の出力端子ＰＯ_２およびＰＯ_３からの信号によって制御される。

図３（ａ）では、充電期間３１０の間に、電圧が上がっていくにつれて、電圧の上昇のカーブが急峻になっている事が示されている。これは図３（ｂ）に示すように、電解コンデンサの電圧がしきい値Ｖ_ｔｈ１を超えるタイミング３０１にてＩ_ｃｈｇ１からＩ_ｃｈｇ２に充電電流値が切り替えられるためである。さらに、電解コンデンサの電圧がしきい値Ｖ_ｔｈ２を超えるタイミング３０２にてＩ_ｃｈｇ２からＩ_ｃｈｇ３に充電電流値が切り替えられる。このように電圧上昇が開始してから図３（ａ）のタイミング３０１までは、電源回路１０１と電解コンデンサ１０５の電位差が大きい。この状況で大きな電流が流れてしまうと充電回路１０６の発熱量が大きくなってしまう。よって、電圧上昇が開始してから図３（ａ）のタイミング３０１では、充電回路１０６の電流値として図３（ｂ）Ｉ_ｃｈｇ１を選択することで充電回路１０６の発熱を抑えられる。

一方、時間の経過と共に電源回路１０１と電解コンデンサ１０５の電位差が小さくなってくる。つまり、Ｉ_ｃｈｇ１よりも大きい電流を流しても発熱を抑えることが可能となる。よって、電位差が小さくなるタイミング３０１からタイミング３０２の間では、充電回路１０６がＩ_ｃｈｇ１よりも大きいＩ_ｃｈｇ２を流す。その結果、充電回路１０６の発熱を抑えながら、充電時間を短縮することが可能となる。同様に、タイミング３０２からタイミング３０３の間では、さらに電位差が小さくなるため、充電回路１０６がＩ_ｃｈｇ３を流すことが可能となる。これにより、さらに充電時間を短縮することが可能となる。つまり、充電時間が短縮されるような充電電流の値が選択される。

図２において処理が開始されると、Ｓ２０１にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、充電電流値としてＩ_ｃｈｇ１を選択し、ＰＯ_２からその制御信号を充電回路１０６に対して出力する。これにより、充電回路１０６が充電電流の値をＩ_ｃｈｇ１として出力する。

Ｓ２０２にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_ｔｈ１を超えるか否かを判定する。Ｖ_ｔｈ１を超えるまでは、充電電流の値（Ｉ_ｃｈｇ１）が維持される。そして電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_ｔｈ１を超えた時点で（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、Ｓ２０３にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、充電電流値をＩ_ｃｈｇ１からＩ_ｃｈｇ２へ切り替えるように、ＰＯ_２から制御信号を充電回路１０６に対して出力する。これは、図３（ｂ）のタイミング３０１に相当する。

同様に、Ｓ２０３〜Ｓ２０５において、ヘッド電源制御ブロック１０２は、充電電流値をＩ_ｃｈｇ２からＩ_ｃｈｇ３へ切り替えるように制御する。これは、図３（ｂ）のタイミング３０２に相当する。

Ｓ２０６にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_ｔｈ３に達したか否かを判定する。Ｖ_ｔｈ３に達した場合には（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、Ｓ２０７にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、充電電流値をＩ_ｋｅｅｐに切り替えるように制御する。Ｉ_ｋｅｅｐは、充電電圧の保持、およびヘッドリーク増加時の検出を目的とした電流値である。ここでの切り替えのタイミングは、図３（ｂ）のタイミング３０３に対応する。

Ｓ２０８にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_{ｔｈ＿ｅｒｒｏｒ}以下か否かを確認する。具体的には、ＣＰＵ１２３が電解コンデンサ１０５の充電電圧の監視を行っているものとし、ここでのＣＰＵ１２３による監視については後述する。電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_{ｔｈ＿ｅｒｒｏｒ}以下である場合（Ｓ２０８にてＹＥＳ）、処理が実行できないと判定されエラーとして、本処理フローが終了する。

電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_{ｔｈ＿ｅｒｒｏｒ}よりも大きい場合（Ｓ２０８にてＮＯ）、Ｓ２０９にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、印刷動作を開始するか否かを判定する。具体的には、印刷データの準備が完了しており、ＣＰＵ１２３から印刷動作の開始指示を受け付けた場合に、印刷動作を開始すると判定する。印刷動作を開始しないと判定した場合には（Ｓ２０９にてＮＯ）、Ｓ２０８へ戻り、待機する。

印刷動作を開始する場合（Ｓ２０９にてＹＥＳ）、Ｓ２１０にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、ＰＯ_１の出力を“Ｈｉｇｈ”にする。これは図１のＦＥＴ１０３をオンにする事に相当し、また図３（ｃ）のタイミング３０４に相当する。なお、ＦＥＴ１０３をオンにすることで、電源回路１０１から記録ヘッド３に対して印刷に必要な電力が供給される。一方、ＦＥＴ１０３がオンにされ電源回路１０１から記録ヘッドに対して電力が供給されている間も、ヘッド電源制御ブロック１０２は、電解コンデンサに対して供給電流はＩ_ｋｅｅｐを供給し続ける。これは、図３（ｃ）のタイミング３０４からタイミング３０５までに相当する。

Ｓ２１１にて、ヘッドが駆動し、印刷動作が開始される。

Ｓ２１２にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_{ｔｈ＿ｅｒｒｏｒ}以下か否かを確認する。ここでの監視は、具体的には、Ｓ２０８と同様にＣＰＵ１２３によって行われ、印刷動作が完了するまで継続される。電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_{ｔｈ＿ｅｒｒｏｒ}以下である場合（Ｓ２１２にてＹＥＳ）、印刷動作を継続できないと判定されエラーとして、本処理フローが終了する。

その後、印刷動作が完了すると（Ｓ２１３にてＹＥＳ）、Ｓ２１４にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、ＰＯ_１の出力を“Ｌｏｗ”にする。これは図１のＦＥＴ１０３をオフにする事に相当し、図３（ｃ）のタイミング３０５に相当する。なお、この時点では、図３（ｂ）に示すように、記録ヘッド３への供給電流としてＩ_ｋｅｅｐが維持されている。このとき、後続の更なる印刷動作を行うか否かを判定し、更なる印刷動作の実行が必要であれば、Ｓ２１０に戻って処理を繰り返すようにしてもよい。

印刷動作が完了後、Ｓ２１５〜Ｓ２２１により、ヘッド電源用の電解コンデンサ１０５を放電する制御が実行される。ヘッド電源制御ブロック１０２は、放電回路１０７を使用し、電解コンデンサ１０５の電圧の低下に伴って、電流の値を減少させるように制御しながら放電を行う。放電時も充電時と同様に放電回路１０７におけるＦＥＴの熱的制限を満たす必要がある。放電回路１０７におけるＦＥＴのソース−ドレイン間の電位差はＧＮＤからヘッド電源電圧の差になるため、ヘッド電源の電位が高いほど電位差は大きい。

Ｓ２１５にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、放電電流値としてＩ_ｄｉｓ３を選択し、ＰＯ_３からその制御信号を放電回路１０７に対して出力する。これにより、放電回路１０７で放電電流の値がＩ_ｄｉｓ３として設定され、放電が行われる。これは、図３（ｂ）のタイミング３０６に相当する。

Ｓ２１６にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_ｔｈ２以下となったか否かを判定する。Ｖ_ｔｈ２以下となるまではＩ_ｄｉｓ３を維持する。そして、電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_ｔｈ２以下となった時点で（Ｓ２１６にてＹＥＳ）、ヘッド電源制御ブロック１０２は、放電電流値をＩ_ｄｉｓ２へ切り替えるように、ＰＯ_３から制御信号を放電回路１０７に対して出力する（Ｓ２１７）。これは、図３（ｂ）のタイミング３０７に対応する。

以下、同様にＳ２１８〜Ｓ２１９の処理により放電電流の値が制御される。

このようにＳ２１５〜Ｓ２１９の処理を実行することで、放電回路１０７の発熱を抑えながら、電解コンデンサ１０５の放電時間を短縮することが可能となる。具体的に説明する。タイミング３０６からタイミング３０７の間は、電解コンデンサ１０５とＧＮＤの電位差が大きい。この状況で大きな電流が流れてしまうと放電回路１０７の発熱量が大きくなってしまう。よって、タイミング３０６からタイミング３０７の間では、放電回路１０７の電流値として図３（ｂ）Ｉ_ｄｉｓ３を選択することで放電回路１０７の発熱を抑えられる。一方、時間の経過と共に電解コンデンサ１０５とＧＮＤの電位差が小さくなってくる。つまり、Ｉ_ｄｉｓ３よりも大きい電流を放電しても発熱を抑えることが可能となる。よって、電位差が小さくなるタイミング３０７からタイミング３０８の間では、放電回路１０７がＩ_ｄｉｓ３よりも放電される電流の量が大きくなるＩ_ｄｉｓ２を選択する。その結果、放電回路１０７の発熱を抑えながら、放電時間を短縮することが可能となる。同様に、タイミング３０８からタイミング３０９の間では、さらに電位差が小さくなるため、放電回路１０７がＩ_ｄｉｓ１を選択する。これにより、さらに放電時間を短縮することが可能となる。つまり、放電時間が短縮されるような放電電流の値が選択される。

Ｓ２２０にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_ｔｈ０以下となったか否かを判定する。電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_ｔｈ０以下となるまではＩ_ｄｉｓ１が維持される。そして電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_ｔｈ０以下となった時点で（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、Ｓ２２１にて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、放電電流の値をＩ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}に切り替えるように、ＰＯ_３から制御信号を放電回路１０７に対して出力する。これは、図３（ｂ）のタイミング３０９に対応する。Ｉ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}は電流制限値であり、ヘッド電源が放電を完了し、放電回路１０７の前後の電位差が無くなると、電流は流れない。以上により、制御フローを終了する。

［ＣＰＵの動作］
ここで、本実施形態に係るＣＰＵ１２３の動きについて説明する。ＣＰＵ１２３は、印刷動作に関する制御全体の管理とヘッド電源が正常に動作していることを管理する。以下に詳細を示す。

（１）ＣＰＵ１２３は、外部からの印刷指令を受けると、印刷データの準備を開始するのと並行して、ヘッド電源制御ブロック１０２にヘッド電源をオンにする指令を出す。これを受けてヘッド電源制御ブロック１０２は図２のフローを開始する。

（２）ＣＰＵ１２３は、印刷データの準備を行うのと並行して、ヘッド電源制御シーケンサ１２２の状態を監視する。状態の詳細については、図４を用いて後述する。状態が充電状態もしくは保持状態であることを検知すると、ＣＰＵ１２３は、電圧検出回路１２１の出力値、もしくは抵抗１１１と抵抗１１２の間の分圧電圧を直接入力しＡＤ変換した値を定期的に監視し続ける。その値が、「電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_{ｔｈ＿ｅｒｒｏｒ}以下である状態」に相当する値になった場合、異常状態であると判定し、エラー処理を行う。なお、ヘッド電源制御シーケンサ１２２の状態を監視する代わりに、電圧検出回路１２１の出力値や、抵抗１１１と抵抗１１２の間の分圧電圧を直接入力し、ＡＤ変換した値からヘッド電源の電圧と閾値の比較をするように構成してもよい。

（３）エラー状態ではない状態で印刷データの準備ができた場合、印刷開始可能と判定し、ヘッド電源制御ブロック１０２に印刷動作の開始指令を出す。これを受けてヘッド電源制御ブロック１０２はＳ２１０の処理を行う。その後、ＣＰＵ１２３は、記録ヘッド３へ印刷データを送信し、印刷動作を行わせる。

（４）印刷動作が完了すると、ＣＰＵ１２３は、ヘッド電源制御ブロック１０２に印刷動作終了指令を出す。これを受けて、ヘッド電源制御ブロック１０２は、Ｓ２１４の処理を行う。

（５）上述したように、一旦印刷ジョブに対する動作が完了した後（Ｓ２１３にてＹＥＳ）、続けて印刷ジョブデータがある場合は、（２）〜（３）の処理を繰り返す。印刷ジョブデータがない場合は、ＣＰＵ１２３はヘッド電源制御ブロック１０２にヘッド電源オフ指令を出す。これを受けて、ヘッド電源制御ブロック１０２はＳ２１４の処理を行う。

［ヘッド電源制御ブロック］
ヘッド電源制御ブロック１０２について説明する。図４は、ヘッド電源制御シーケンサ１２２内の状態遷移を説明するための図である。図４（ａ）では、ヘッド電源がオフされている状態をスタンバイ４０１としている。印刷ジョブが投入されると、ヘッドの電源をオンにするために、状態は充電４０２に遷移する。充電４０２における電流値の切り替えは図４（ｂ）に示される様に、電解コンデンサ１０５の電圧値がＶ_ｔｈ１を超えると、４０２＿１の充電１から充電２に遷移する。その際、上述したように、充電電流の値は、Ｉ_ｃｈｇ１からＩ_ｃｈｇ２に切り替えられる。同様に、４０２＿２の充電２から４０２＿３の充電３に遷移すると、充電電流の値は、Ｉ_ｃｈｇ２からＩ_ｃｈｇ３に切り替えられる。充電が完了すると、図４（ａ）の保持４０３の状態に移行する。これに伴い充電電流の値はＩ_ｋｅｅｐに切り替えられる。なお、印刷動作を急ぐ場合には印刷動作４０４の状態に直接遷移しても構わない。

印刷動作中は、印刷動作４０４の状態に遷移し、印刷ジョブが完了するまで保持４０３と印刷動作４０４の状態を行き来する。ヘッド電源電圧モニタ（不図示）による異常検出は、特に保持４０３の状態において検出され易いが、印刷動作４０４の状態で検出されて即時に放電４０５の状態に遷移してもよい。

放電４０５の状態の間は、図４（ｃ）に示すように、Ｉ_ｄｉｓ３、Ｉ_ｄｉｓ２、Ｉ_ｄｉｓ１と放電電流の値の切り替えに伴い、状態も４０５＿１の放電１、４０５＿２の放電２、４０５＿３の放電３へと順次遷移する。放電が完了すると、放電電流の値はＩ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}に切り替られ、そのままスタンバイ４０１に遷移する。なお、放電完了後の電流値を小さくすることが目的であるため、放電電流の値をＩ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}に切り替えるのではなく、インピーダンスの高い状態に切り替えるようにしても良い。

ここで図２のＳ２２１に示され、図３（ｂ）のタイミング３０９以降の放電電流の値として用いられるＩ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}について説明する。Ｉ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}は、電解コンデンサ１０５の充電電圧がＶ_Ｍもしくは機器内の最大電圧電源に天絡して、放電回路１０７におけるＦＥＴのソース−ドレイン間電位差が大きくなった場合に、放電回路１０７のＦＥＴが熱的破壊を起こさない程度の小さい電流値である必要がある。

本実施形態は、放電完了後の放電電流制限値であるＩ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}を有することも特徴である。図５、図６に従来技術における課題を示し、本発明の効果を説明する。図５（ａ）の縦軸は、電解コンデンサの電圧［Ｖ］を示し、横軸は時間の経過を示す。図５（ｂ）の縦軸は放電電流の値［Ａ］を示し、横軸は時間の経過を示す。図５（ｃ）の縦軸は放電回路の発熱量［Ｗ］を示し、横軸は時間の経過を示す。図５（ａ）〜図５（ｃ）の時間の経過はそれぞれ対応している。

図５（ａ）は、ヘッド電源である電解コンデンサが放電され、その後、Ｖ_Ｍ電源に天絡した場合の電圧の様子を示す。電解コンデンサの放電期間５０１では、図５（ｂ）にあるように、Ｉ_ＤＩＳは一定で、その値はＩ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}となる。放電回路の発熱量は電解コンデンサの電圧と放電電流の積で求められるため、図５（ｃ）に示すように電解コンデンサの電圧同様に小さくなっていき、放電完了のタイミング５０２で、電解コンデンサの電圧の値および放電回路の発熱量はいずれも“０”となる。

その後、ヘッド電源の回路がタイミング５０３で天絡すると、天絡電源からのリーク電流の値が放電電流の値より大きい場合、図５（ａ）に示すように電解コンデンサの電圧値が上昇する。その時の放電回路の発熱量は、電解コンデンサの電圧と放電電流の積で求められ、図５（ｃ）に示すように上昇する。天絡期間５０５が長くなればなるほど放電回路の発熱量は積算され、その熱量が部品の許容損失を超えると破壊に至ることがある。

図６（ａ）〜（ｃ）の軸は、それぞれ、図５（ａ）〜（ｃ）と同じである。天絡電源からのリーク電流の値が放電電流の値よりも小さい場合、図６（ａ）〜（ｃ）のように電解コンデンサの電圧はＶ_Ｍまでは上がらず、放電電流も制限電流よりは小さい値となり、放電回路の発熱も小さくなる。しかし、放電回路が動作し続けることによる発熱量の積算は同様に生じうるため、回路素子の破壊に至ることがある。

これに対し、本実施形態での働きを、図７を用いて説明する。図７（ａ）〜（ｃ）の軸は、それぞれ、図５（ａ）〜（ｃ）と同じである。なお、図３のタイミング３０６以降と図７とは対応しているが、図７（ｂ）については、説明を容易にするため縦軸の向きを変更している。本実施形態では、図７（ａ）の放電期間７０６において、ヘッド電源の電解コンデンサ１０５の電圧がＶ_ｔｈ３を切るタイミング７０１までは、放電電流はＩ_ｄｉｓ３に制限される。そのため、放電時間はかかるが、放電回路の発熱は抑えることが出来る。次に、放電期間７０６において、タイミング７０１から電解コンデンサの電圧がＶ_ｔｈ２を切るタイミング７０２の間では、放電電流はＩ_ｄｉｓ２に制限される。Ｉ_ｄｉｓ２はＩ_ｄｉｓ３よりは大きい値だが、電解コンデンサ１０５の電圧が小さいため、放電回路の発熱量は抑えられる。また、この放電電流の切り替えにより放電時間の短縮を図ることが可能となる。

次に、タイミング７０２から電解コンデンサの電圧がＶ_ｔｈ１を切るタイミング７０３の間では、放電電流はＩ_ｄｉｓ１に制限される。ここでも、制限電流は大きくなっているが、電解コンデンサ１０５の電圧が小さくなっているため放電回路の発熱は抑えられる。また、この放電電流の切り替えにより放電時間を更に短縮することが可能となる。また、電解コンデンサ１０５の電圧がＶ_ｔｈ１を切ると、放電電流の値はＩ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}に制限される。このＩ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}の電流値を、電解コンデンサ１０５の電圧がＶ_Ｍになっても放電回路１０７が破壊されない発熱量に抑えられる値にしておくことで、天絡時の放電回路の破壊を防ぐことが可能となる。なお、本実施例では、Ｖ_Ｍが機器内最大電圧であるものとし、図２の処理を開始する前に電解コンデンサ１０５における天絡時のＶ_Ｍが認識されているとする。そのため、電圧がＶ_Ｍになっても放電回路１０７の破壊を防止できるＩ_{ｄｉｓｋｅｅｐ}の電流値を設定することができる。

本実施形態では、記録ヘッドを備える記録装置を用いて説明したが、例えば記録ヘッドを備えない制御装置が本実施形態の処理を実行しても構わない。また、電力の供給先も記録ヘッドとは異なる動作部であっても構わない。

３・・・記録ヘッド
１０１・・・電源回路
１０２・・・ヘッド電源制御ブロック
１０５・・・電解コンデンサ
１２３・・・ＣＰＵ

Claims (8)

1. 電力を供給する電源部を備えた制御装置であって、
   前記電源部から記録ヘッドへの電力供給線に接続されたコンデンサと、
   前記記録ヘッドによる記録動作が開始される前に前記コンデンサに電荷を充電する充電回路と、
   前記記録ヘッドによる記録動作が完了した後に前記コンデンサに充電された電荷を放電するための放電回路と、
   前記充電回路による充電動作時の電流値を前記コンデンサの電圧値の増加に応じて大きくし、かつ、前記放電回路による放電動作時の電流値を前記コンデンサの電圧値の低下に応じて大きくするように制御する制御手段と
   を有し、
   前記制御手段は、前記充電動作として前記コンデンサの電圧値の増加に応じて電流値を大きくするために、少なくとも、第１充電電流値から前記第１充電電流値よりも大きい大２充電電流値への第１充電変更処理と、前記第２充電電流値から前記第２充電電流値よりも大きい第３充電電流値への第２充電変更処理を含み、かつ、前記放電動作として前記コンデンサの電圧値の低下に応じて電流値を大きくするために、少なくとも、第１放電電流値から前記第１放電電流値よりも大きい第２放電電流値への第１放電変更処理と、前記第２放電電流値から前記第２放電電流値よりも大きい第３放電電流値への第２放電変更処理を含むことを特徴とする制御装置。
2. 前記制御手段は、放電動作が完了した後、前記放電回路に流れる電流の値を放電動作時よりも小さな値に制限する制限処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記放電回路に流れる電流の値を前記第１放電電流値よりも小さい電流値に制限する制限処理を実行することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記制限処理として、前記放電回路に流れる電流の値を放電動作時よりも小さな値に制限する制御信号を前記放電回路に送信することを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置。
5. 前記制御手段は、放電動作が完了した後、インピーダンスが高い状態になるように前記放電回路の動作を切り替えて維持させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
6. 前記制御手段は、前記コンデンサの電圧値とＧＮＤの差と、前記放電回路による放電動作時の電流値との積から求められる前記放電回路の発熱量が前記放電回路の許容損失を超えないように、前記放電回路による放電動作時の放電電流値の放電変更処理を実行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 印刷のために使用される前記記録ヘッドを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 電力を供給する電源部と、
   前記電源部から記録ヘッドへの電力供給線に接続されたコンデンサと、
   前記記録ヘッドによる記録動作が開始される前に前記コンデンサに電荷を充電する充電回路と、
   前記記録ヘッドによる記録動作が完了した後に前記コンデンサに充電された電荷を放電するための放電回路と
   を備えた制御装置の制御方法であって、
   前記コンデンサの電圧値の増加に応じて、前記充電回路による充電動作時の電流値を大きくし、かつ、前記コンデンサの電圧値の低下に応じて、前記放電回路による放電動作時の電流値を大きくするように制御を行い、
   前記制御は、前記充電動作として前記コンデンサの電圧値の増加に応じて電流値を大きくするために、少なくとも、第１充電電流値から前記第１充電電流値よりも大きい大２充電電流値への第１充電変更処理と、前記第２充電電流値から前記第２充電電流値よりも大きい第３充電電流値への第２充電変更処理を含み、かつ、前記放電動作として前記コンデンサの電圧値の低下に応じて電流値を大きくするために、少なくとも、第１放電電流値から前記第１放電電流値よりも大きい第２放電電流値への第１放電変更処理と、前記第２放電電流値から前記第２放電電流値よりも大きい第３放電電流値への第２放電変更処理を含むことを特徴とする制御装置の制御方法。

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