JP7137366B2

JP7137366B2 - 電子機器及びその検査方法

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Publication number: JP7137366B2
Application number: JP2018113844A
Authority: JP
Inventors: 啓二原田; 智則佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2022-09-14
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: JP2019215307A

Description

本発明は電子機器及びその検査方法に関し、特に、例えば、記録装置の製造工場やメンテナンス場所における、その記録装置に搭載するインクジェット記録ヘッドへの電源伝送ケーブルの検査方法に関する。

従来より、ある装置と別の装置を接続するケーブルの接続状態を検査する方法は提案されている。例えば、特許文献１は第１の基板から検査信号をケーブルを介して第２の基板に伝送し、さらにこれを同ケーブルを介して第１の基板に戻し（ループバック）、その電圧レベルを測り規定値と比較することでケーブルの接続状態を検知する方法を開示している。

特開２００７－１４３８４７号公報

しかしながら上記従来例では、検査信号をループバックするために少なくとも往復用の２本の専用ラインと、及び第２の基板側には受信した検査信号を第１の基板側に戻すための回路が必要である。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、ループバック送信用の基板を必要とせず簡単な構成でケーブルの接続状態を検査することが可能な電子機器及びその検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の電子機器は、次のような構成からなる。

即ち、第１の基板と第２の基板をケーブルを用いて接続し、前記ケーブルを介して前記第１の基板から前記第２の基板に電源を供給することで機能する電子機器であって、前記第１の基板から前記第２の基板への前記電源の供給をオン／オフするスイッチング手段と、前記スイッチング手段をオンにして前記電源の供給を行い、前記第２の基板から前記第１の基板に前記ケーブルに設けられた専用ラインを介してそのままループバックされた前記電源の電圧を予め定められた第１の閾値と比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果に基づいて、前記ケーブルの接続状態を判断する判断手段と、前記判断手段による判断の結果を外部に通知する通知手段とを有し、前記第２の基板は、前記ケーブルに接続され、前記電源の電圧を安定化させるためのコンデンサを備え、前記電子機器は、前記コンデンサに残留している電荷を放電させるための放電手段をさらに有することを特徴とする。

また本発明を別の側面から見れば、第１の基板と第２の基板をケーブルを用いて接続し、前記ケーブルを介して前記第１の基板から前記第２の基板に電源を供給することで機能する電子機器の検査方法であって、前記第１の基板から前記第２の基板へ前記電源を供給する供給工程と、前記供給工程において供給され、前記第２の基板から前記第１の基板に、前記ケーブルに設けられた専用ラインを介してそのままループバックされた前記電源の電圧を予め定められた第１の閾値と比較する比較工程と、前記比較工程における比較の結果に基づいて、前記ケーブルの接続状態を判断する判断工程と、前記判断工程における判断の結果を外部に通知する通知工程とを有し、前記第２の基板は、前記ケーブルに接続され、前記電源の電圧を安定化させるためのコンデンサを備え、前記検査方法は、前記コンデンサに残留している電荷を放電させるための放電工程をさらに有することを特徴とする検査方法を備える。

本発明によれば、専用の回路を設けることなくケーブルの接続状態を検査することができるという効果がある。

本発明の代表的な実施例である記録装置の構成概略を示す斜視図である。図１に示した記録装置とキャリッジとの接続構成を示す図である。フラットフレキシブルケーブル（ＦＦＣ）を接続する接続基板の物理的インタフェースを示す図である。接続検査処理を示すフローチャートである。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し重複説明を省略する。

なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わない。また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきものである。従って、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。

またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。

以下に用いる記録ヘッド用基板（ヘッド基板）とは、シリコン半導体からなる単なる基体を指し示すものではなく、各素子や配線等が設けられた構成を差し示すものである。

さらに、基板上とは、単に素子基板の上を指し示すだけでなく、素子基板の表面、表面近傍の素子基板内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み（built-in）」とは、別体の各素子を単に基体表面上に別体として配置することを指し示している言葉ではなく、各素子を半導体回路の製造工程等によって素子板上に一体的に形成、製造することを示すものである。

図１は本発明の代表的な実施例である記録装置とその記録装置を接続したコンピュータからなる検査システムの概要構成を示す図である。

図１に示すように、記録装置２０はシャーシ２３に次のような構成要素が備えられる。即ち、記録媒体を搬送する搬送機構２１と、記録ヘッドのノズルを清掃する清掃機構２２、記録ヘッドを搭載して往復移動するキャリッジ２４、複数の記録媒体から最上部の一枚だけを取り出して給送する自動給送機構（ＡＤＦ）２５などである。キャリッジ２４と記録装置本体部とはフラットフレキシブルケーブル（ＦＦＣ）１５～１７によって接続される。

具体的には、記録装置本体部には装置全体を制御する制御基板（後述）が備えられ、その制御基板はキャリッジ２４に設置されている中継基板（後述）とＦＦＣ１５～１７を介して接続される。

また、キャリッジ２４にはインクジェット方式によってインクを吐出するインクジェット記録ヘッドが搭載されるが、以下の説明では単に記録ヘッドという。さらに、記録装置２０はＵＳＢケーブル２６を介して検査用コンピュータ（以下、コンピュータ）１１に接続される。また、コンピュータ１１は検査結果を表すモニタ１２に接続される。

コンピュータ１１は検査のための専用のコンピュータである必要はなく、後述するケーブル接続検査を実行するプログラムをインストールして実行可能であれば、汎用のパーソナルコンピュータでも良い。従って、本発明に従うケーブル接続検査は記録装置の製造工場のみならず、その記録装置が運用される設置場所においても実行できる。

図２は、記録装置本体部とキャリッジとをＦＦＣを介して接続する接続構成を示す図である。

上述したようにＦＦＣ１５～１７を介した接続は、図２に示すように、記録装置本体部に備えられた制御基板１０とキャリッジ２４に設けられた中継基板１３との接続である。キャリッジ２４には記録ヘッド１４が搭載され、記録ヘッド１４の接続パッド（不図示）がキャリッジ２４に設けられた中継基板１３の接続パッド１３６と接続される。このようにして記録装置本体部と記録ヘッド１４とは物理的かつ電気的に接続され、記録ヘッド１４に対して記録動作に必要な電力と記録データ信号や制御信号が供給される。

制御基板１０は、次の構成要素を実装している。まず、制御基板１０は、ＭＰＵ１０１、外部ＡＣアダプタ（不図示）から供給される電源２４Ｖをオン／オフしてヘッド電源ＶＨを生成するトランジスタ１０２を備える。さらに、制御基板１０は、トランジスタ１０２をオフ後にヘッド電源ラインの残留電荷を放電するために使用されるトランジスタ１０３を備える。なお、ヘッド電源ラインとは、図２のコネクタ１３２とＶＨラインの間にある３本のライン、および、コネクタ１３３とＶＨラインの間にある５本のラインを指す。なお、トランジスタ１０３には放電抵抗１０６が接続されている。

また、制御回路１０は、ヘッド電源ＶＨの電圧レベルをＭＰＵ１０１のアナログ・デジタル変換ポート（Ａ／Ｄポート）で測定可能なレベルに変換するための分圧抵抗１０４－１、１０４－２を備える。このＡ／ＤポートはＡ／Ｄ１として、入力される分圧はＳＮＳ＿ＶＨとして図２に図示されている。制御回路１０は、フラットフレキシブルケーブル用コネクタ（ＦＦＣコネクタ）１０７～１０９を備える。また、制御回路１０は、中継基板１３のヘッド電源ＶＨをそのままＦＦＣ１６のヘッド電源検出ライン１６２を介して制御基板１０に戻す。ここで、分圧抵抗１０５－１、１０５－２は、ヘッド電源検出ライン１６２を介して戻された電圧レベルをＭＰＵ１０１のＡ／Ｄポートで測定可能なレベルに変換する。従って、ヘッド電源検出ライン１６２は、供給されたヘッド電源をそのまま制御基板１０へと戻すループバック配線の役目を果たしている。このＡ／ＤポートはＡ／Ｄ２として、入力される分圧はＳＮＳ＿ＦＦＣ１６として図２に図示されている。

ＦＦＣ１５、１６は、主に制御基板１０で生成されたヘッド電源ＶＨを中継基板１３に伝送する。ヘッド電源ＶＨは、記録動作時に大電流が流れても電圧変動を低く抑える必要があるため、ＦＦＣ１５、１６を跨いだ多ピンを使って低インピーダンスで中継基板１３に伝送される。ＦＦＣ１５はヘッド電源ＶＨ以外に記録ヘッド１４内にあるロジック回路（不図示）に３．３Ｖ電源（ロジック電源）を伝送している。一方、ＦＦＣ１６はヘッド電源ＶＨのみを中継基板１３に伝送する。ＦＦＣ１７は記録データ信号や記録ヘッド駆動信号など記録ヘッド１４の制御信号を伝送する。なお、ＦＦＣ１５～１７はＧＮＤ（不図示）を含む。

このように複数のＦＦＣを使用している理由は、多数ピンの幅の広いＦＦＣを少数使用するよりも少数ピンの幅の狭いＦＦＣを多数使用した方が配線の自由度が高く、小型の記録装置に好適な伝送線路を提供できるからである。

中継基板１３は制御基板１０で生成されたヘッド電源ＶＨや３．３Ｖ電源、ヘッド制御信号を記録ヘッド１４に伝送するために備えられたものである。中継基板１３は、ＦＦＣ１５～１７を各々接続するコネクタ１３２～１３４、記録ヘッド１４を接続する接続パッド１３６、ヘッド電源ＶＨの電圧を安定化させるための電解コンデンサ１３１を備える。

コンピュータ１１は制御基板１０への検査コマンドを送信したり、制御基板１０から検査結果を受信する。コンピュータ１１は制御基板１０と上述のようにＵＳＢケーブル２６で接続されている。モニタ１２はコンピュータ１１により実行される検査の過程や結果など検査システムの状態を種々のメッセージによりオペレータに通知する。

さて、上記のようにケーブル接続の多い伝送システムにおいて、ＦＦＣが適切に接続されていない場合にどんな事象が発生するかを次に説明する。

・ＦＦＣ１５が適切に接続されていない場合
ロジック回路用３．３Ｖ電源が記録ヘッド１４に供給されず、記録ヘッド１４のロジック回路が動作しないためにＭＰＵ１０１が記録ヘッド１４と通信不能となる。この通信不能を検知することで、ＭＰＵ１００は異常を検知することが可能である。

・ＦＦＣ１７が適切に接続されていない場合
３．３Ｖ電源は供給されるものの通信ラインが切断されるため、ＦＦＣ１５と同様にＭＰＵ１０１が記録ヘッド１４と通信不能となる。この通信不良を検知することで、ＭＰＵ１００は異常を検知することが可能である。

・ＦＦＣ１６が適切に接続されていない場合
ＦＦＣ１６からヘッド電源ＶＨは供給されないが、ヘッド電源ＶＨはＦＦＣ１５からも供給されている。このため、ＦＦＣ１５が正常に組み込まれていれば伝送インピーダンスは高いもののヘッド電源ＶＨは中継基板１３に供給されてしまう。このため、ＦＦＣ１６が適切に接続されていなくても（コネクタに接続されていなくても）装置は問題なく動作してしまう。つまり、従来の方法では、ＦＦＣ１５が正常に接続されていれば、ＦＦＣ１６の接続不良は検出されない。

以上のような検討を踏まえ、この実施例では中継基板１３のヘッド電源ＶＨをＦＦＣ１６の専用ライン１６２を介して制御基板１０に戻す（ループバック）構成を用いている。そして、ループバックされた電圧レベルをＭＰＵ１０１のＡ／Ｄポート（Ａ／Ｄ２）が測定する。ＭＰＵ１００は、この測定結果に基づいて、ＦＦＣ１６の組込み有無を検出できるようにしている。

このように中継基板１３のヘッド電源ＶＨを直接検出することで、従来は必要とされた接続検査専用の往復信号用配線を設ける必要がなく、限られた配線領域を効率的に使って基板を設計することができる。

図３は中継基板の設計例を示すパターン図である。

図３に示す中継基板１３は２９ｍｍ×７５ｍｍの２層構造の基板である。この狭小基板に、ヘッド電源ＶＨ検出ピン４０１、コネクタ１３３用フットプリント４０２、コネクタ１３２用フットプリント４０５、接続パッド１３６用フットプリント４０９、ビス穴４０７、４１０、固定用のボス穴４０４、４０８が設けられている。それらの間を縫うようにして、ヘッド電源ＶＨパターン４０３やヘッド制御信号パターン４０６が形成されている。図３に示すように、ヘッド電源ＶＨ検出ピン４０１への配線は隣接ピンからヘッド電源ＶＨパターン４０３を約２ｍｍ延伸する程度で、他の配線へ影響することもなく配線面積はごくわずかである。

次に以上のような構成の記録装置におけるＦＦＣ１６の接続検査について説明する。

図４は接続検査処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１では、ＭＰＵ１０１はトランジスタ１０２をオンしてヘッド電源ラインを外部からの２４Ｖ電源に接続する。トランジスタ１０２は２４Ｖ電源を中継基板１３に供給するためのスイッチング手段として機能する。次に、ステップＳ１０２では、ＭＰＵ１０１は、Ａ／Ｄ２を用いて、中継基板１３上のヘッド電源ＶＨを分圧したＳＮＳ＿ＦＦＣ１６の電圧レベルを規定値（閾値）１と比較する。

ここで、ＳＮＳ＿ＦＦＣ１６の電圧レベルが規定値１を越える場合、ＭＰＵ１０１はＦＦＣ１６の接続状態に問題がないと判断し、処理はステップＳ１０３に進む。そして、ステップＳ１０３では、ＭＰＵ１０１は、コンピュータ１１に接続状態は良好である旨を示すメッセージを送信する。なお、送信されたメッセージに基づいて、例えば、モニタ１２にはＰａｓｓが表示される。

これに対して、ＳＮＳ＿ＦＦＣ１６の電圧レベルが規定値１以下（閾値以下）である場合、ＭＰＵ１０１はＦＦＣ１６の接続状態が不良であると判断する。ステップＳ１０２において、Ｎｏと判断された場合、処理はステップＳ１０４に進み、ＭＰＵ１０１はトランジスタ１０２をオフして２４Ｖ電源をヘッド電源ラインから切離す。さらに、ステップＳ１０５では、ＭＰＵ１０１はトランジスタ１０３をオンする。そして、ステップＳ１０６では、ＭＰＵ１０１は電解コンデンサ１３１に残留しているヘッド電源ラインの電荷がヘッド電源ＶＨを分圧したＳＮＳ＿ＶＨの電圧レベルが規定値２以下か否かを判定する。ここで、ＭＰＵ１０１が、ＳＮＳ＿ＶＨの電圧レベルが規定値２以下になるまでトランジスタ１０３のオンを維持することで電解コンデンサ１３１に残留しているヘッド電源ラインの電荷が放電される。

そして、ＳＮＳ＿ＶＨの電圧レベルが規定値２以下になったことが確認されたなら、処理はステップＳ１０７に進む。そして、ステップＳ１０７では、ＭＰＵ１０１は、コンピュータ１１に接続状態は不良である旨を示すメッセージを送信する。なお、送信されたメッセージに基づいて、例えば、モニタ１２にはＦａｉｌが表示される。

従って、以上説明した実施例に従えば、中継基板側に専用の回路を設けなくとも、ＭＰＵ１０１はＦＦＣ１６の接続状態を正確に判断することができる。また、この実施例によれば、従来のように２つの基板間に検査信号送信用とループバック用の２本の信号線を備えなくとも良く、装置の小型化に資するという利点もある。

なお、ステップＳ１０４～Ｓ１０６に基づく放電動作を行わず、電解コンデンサ１３１に電荷が残留している状態でＦＦＣ１６を挿し直すと、ＦＦＣがコネクタに近接した時にアーク放電が発生してコネクタ接点や電子デバイスを破損するリスクがある。このため、オペレータは電荷が自然放電されるまで挿し直し作業に取りかかれない。しかしながら、この実施例に従えば、放電のためのステップを処理に挿入することで、オペレータは接続不良を確認後、速やかにＦＦＣ１６を差し込むことができる。特に、ステップＳ１０７より前にステップＳ１０４～Ｓ１０６を実行しているため、この効果を生み出すことが可能となる。なお、この順序はあくまで一例であり、順序が入れ替わっても構わない。

また、以上説明した実施例では、インクジェット記録ヘッドを搭載する記録装置を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、二本以上のフレキシブルケーブルを使って単一電源を内部に配線している全ての電子機器に本発明は適用可能である。例えば、ＣＩＳを搭載し、これをＦＦＣにより本体部と接続し、ＣＩＳを移動させながら原稿の画像を読取る構成のスキャナ装置や、そのスキャナ装置と上述の記録装置とを一体化した多機能プリンタ装置（ＭＦＰ）にも本発明は適用可能である。さらには、そのＭＦＰにファクシミリ機能を加えた複合機にも本発明は適用可能である。

１０制御基板、１１コンピュータ、１２モニタ、１３中継基板、
１４記録ヘッド、１５～１７ＦＦＣ、２０記録装置、２１搬送機構、
２２清掃機構、２３シャーシ、２４キャリッジ、２５自動搬送機構（ＡＤＦ）、
１０１ＭＰＵ、１０２～１０３トランジスタ、１０４－１～２分圧抵抗、
１０５－１～２分圧抵抗、１０６放電抵抗、１０７～１０９ＦＦＣコネクタ、
１３１電解コンデンサ、１３２～１３４ＦＦＣコネクタ、１３６ヘッドコネクタ、
４０１ヘッド電源ＶＨ検出ピン、４０２コネクタ１３３用フットプリント、
４０３ヘッド電源ＶＨパターン、４０４、４０８ボス穴、
４０５コネクタ１３２用フットプリント、４０６ヘッド制御信号パターン、
４０７、４１０ビス穴、４０９接続パッド１３６用フットプリント

Claims

第１の基板と第２の基板をケーブルを用いて接続し、前記ケーブルを介して前記第１の基板から前記第２の基板に電源を供給することで機能する電子機器であって、
前記第１の基板から前記第２の基板への前記電源の供給をオン／オフするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段をオンにして前記電源の供給を行い、前記第２の基板から前記第１の基板に前記ケーブルに設けられた専用ラインを介してそのままループバックされた前記電源の電圧を予め定められた第１の閾値と比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果に基づいて、前記ケーブルの接続状態を判断する判断手段と、
前記判断手段による判断の結果を外部に通知する通知手段とを有し、
前記第２の基板は、前記ケーブルに接続され、前記電源の電圧を安定化させるためのコンデンサを備え、
前記電子機器は、
前記コンデンサに残留している電荷を放電させるための放電手段をさらに有する、
ことを特徴とする電子機器。
前記判断手段は、前記ループバックされた電圧が前記第１の閾値を越える場合、前記ケーブルの接続状態は良好であると判断し、前記ループバックされた電圧が前記第１の閾値以下である場合、前記ケーブルの接続状態は不良であると判断することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記判断手段が、前記ケーブルの接続状態は不良であると判断した場合に、前記スイッチング手段をオフし、その後に、前記電源を供給する電源ラインの電圧が予め定められた第２の閾値以下となるまで前記放電手段を動作させる制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
前記スイッチング手段は、第１のトランジスタであり、
前記放電手段は、第２のトランジスタと、該第２のトランジスタに接続される抵抗とを含むことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
前記スイッチング手段と、前記比較手段と、前記判断手段と、前記通知手段と、前記放電手段と、前記制御手段とは、前記第１の基板に備えられることを特徴とする請求項３又は４に記載の電子機器。
前記電子機器は、記録ヘッドを搭載し前記記録ヘッドにより、記録媒体に記録を行う記録装置であり、
前記第１の基板は、前記記録装置の本体部に備えられた制御基板であり、
前記第２の基板は、前記記録ヘッドを搭載して往復移動するキャリッジに備えられ、前記制御基板から供給された電源と信号を前記記録ヘッドに供給する中継基板であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子機器。
前記ケーブルは、
ヘッド電源と前記記録ヘッドのロジック電源とを供給する第１のフラットフレキシブルケーブルと、
前記ヘッド電源を供給する第２のフラットフレキシブルケーブルと、
前記記録ヘッドの制御信号を供給する第３のフラットフレキシブルケーブルとを含むことを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
前記通知手段は、前記判断手段による判断の結果をメッセージとして表示するためのモニタを接続することを特徴とする請求項６又は７に記載の電子機器。
第１の基板と第２の基板をケーブルを用いて接続し、前記ケーブルを介して前記第１の基板から前記第２の基板に電源を供給することで機能する電子機器の検査方法であって、
前記第１の基板から前記第２の基板へ前記電源を供給する供給工程と、
前記供給工程において供給され、前記第２の基板から前記第１の基板に、前記ケーブルに設けられた専用ラインを介してそのままループバックされた前記電源の電圧を予め定められた第１の閾値と比較する比較工程と、
前記比較工程における比較の結果に基づいて、前記ケーブルの接続状態を判断する判断工程と、
前記判断工程における判断の結果を外部に通知する通知工程とを有し、
前記第２の基板は、前記ケーブルに接続され、前記電源の電圧を安定化させるためのコンデンサを備え、
前記検査方法は、
前記コンデンサに残留している電荷を放電させるための放電工程をさらに有する、
ことを特徴とする検査方法。