JPH11221922A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドドライバの２電源の電源投入・遮断順
を制御して電源投入時の突入電流や電源遮断時の放電電
流を低減すること。ヘッドドライバへの電源電圧供給制
御が出来るので印刷装置に電源印加状態でヘッド交換を
可能とする。 【解決手段】 ヘッドに実装されたヘッドドライバの電
源供給制御する高圧電源制御手段と低圧電源制御手段か
らなり、ヘッドドライバへの電源供給は、低圧電源、高
圧電源の順、電源遮断は、高圧電源、低圧電源の順に制
御出来るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の駆動素子と
複数の駆動素子を駆動するヘッドとヘッドドライバを一
体としたヘッドに係わり、特にインクジェットヘッドの
電源供給の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の印刷装置では、印字ヘッドの駆動
に際して、印加電圧の立ち上げ時に大きなピーク電流が
流れることから、電圧降下を来たし、印字ヘッドの駆動
が適正に行えなくなる恐れがあるため、印字ヘッドの印
字ヘッドドライバの近傍にはコンデンサが設けられてい
る。この従来の印字ヘッド駆動制御系の構成を図９に示
す。ヘッドドライバ５を制御するために高圧電源ＶＭと
低圧電源ＶＤＤが必要になり、ヘッドドライバ５への電
源供給は、装置内に搭載された電源の立ち上がりにより
決まる。高圧電源ＶＭと低圧電源ＶＤＤのどちらが先に
安定するかは、電源の特性により決まる。ところが２電
源方式のヘッドドライバは、その製法上の特性から、電
源をオンにする場合、低圧電源が安定してから、高圧電
源を印加しないと故障することがある。電源をオフにす
る場合、高圧電源を０Ｖにしてから、低圧電源を遮断し
ないと故障することがある。図１０のＳ２、Ｓ５のタイ
ミングが故障しやすいところである。

【０００３】また、従来方式の解決策として低圧電源Ｖ
ＤＤが安定してから、高圧電源ＶＭをヘッドドライバ５
に印加する図１１の回路が考えられている。２電源の電
圧は、電源投入後の電圧の上昇と、電源遮断後の電圧の
降下とについては、図９の方式と同じであるが、ヘッド
ドライバ５に印加される高圧電源は、低圧電源ＶＤＤの
安定後、制御される。動作を図１２で説明すると、Ｓ０
期間終了直後、電源スイッチがオンになり高圧電源Ｖ
Ｍ、低圧電源ＶＤＤが立ち上がる。ヘッドドライバ５の
コンデンサＣ２は、低圧電源ＶＤＤの上昇に同期してＳ
１期間、電圧上昇する。コンデンサＣ２の電圧がＶＤＤ
で安定したところで、メイン基板内にある図示してない
ＣＰＵから従来高圧電源制御回路１７の制御端子ａにオ
ン信号を出力し、高圧電源ＶＭから、ヘッドドライバの
コンデンサＣ１の充電をＳ２期間行う。従来高圧電源制
御回路１７の内部回路は、図１３に示す。制御端子ａを
“Ｈ”レベルにすると、トランジスタ１３とトランジス
タ１２が順次オンし、高圧電源がヘッドドライバ５に供
給される。また、制御端子ａを“Ｌ”レベルにすると、
トランジスタ１３とトランジスタ１２が順次オフし、ヘ
ッドドライバ５への高圧電源が遮断される。図１２に戻
ってＳ３期間は、ヘッドが印刷可能状態になっている。
印刷が終了し、印刷待ちのスタンバイ状態になったと
き、図示してないＣＰＵから従来高圧電源制御回路１７
の制御端子ａにオフ信号を出力し、コンデンサＣ１への
高圧電源を遮断する。Ｓ４期間Ｃ１の電荷は放電され、
ヘッドドライバの高圧電源は、約０Ｖになる。印刷信号
が入ってきた場合は、Ｓ２に戻る。この状態で電源スイ
ッチがオフになると、Ｓ５期間に移り低圧電源ＶＤＤの
放電に同期してコンデンサＣ２も放電する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１１の回路
でヘッドドライバ５に印加される高圧電源を制御する
と、制御端子ａがオンになった時点で電源側の高圧電源
ＶＭは、安定状態（３５〜４２Ｖ）になっているので、
コンデンサＣ１へ突入電流が流れることになる。一般に
突入電流は、ヘッドドライバの動作を安定化させるため
の電流より極めて大きく、突入電流値Ｉｃはコンデンサ
Ｃ１の電圧変化より求められる。コンデンサＣ１が０Ｖ
から４２Ｖに変化する時間をｔとし、コンデンサＣ１に
蓄積される電荷をＱとすると、突入電流値Ｉｃは、式１
で表わされる。

【０００５】Ｉｃ＝ Ｑ／ｔ − 式１ コンデンサＣ１に蓄積される電荷は、その静電容量Ｃ１
と、印加電圧ＶＭにより式２で表わされる。

【０００６】Ｑ＝ Ｃ１・ＶＭ − 式２ ヘッド本体には小型が望ましいのであまり大きなコンデ
ンサは実装しない。ノイズ除去程度のコンデンサの静電
容量Ｃ１は０．１μＦ、高圧電源ＶＭ＝４２Ｖ、電圧変
化時間２μｓになる。この条件で突入電流Ｉｃを計算す
ると、２．１Ａになる。図１３の従来高電圧電源制御回
路のトランジスタ１２は、突入電流Ｉｃを十分流せるも
のを使用しなければならない。ヘッドドライバ５の電圧
降下を防ぐだけなら、ヘッドドライバ５に通常流れる電
流の１０倍程度でよく、実際は、０．１Ａの電流を流せ
るトランジスタでよい。当然コンデンサＣ１の静電容量
が増えれば、突入電流が増加し、実使用とはかけ離れた
トランジスタを使用しなければならない無駄が生じる。

【０００７】また、ノズルが増加した場合、ノズル数に
比例してヘッドドライバの数量が、段階的に増え、ヘッ
ドに対し、２個３個のヘッドドライバが実装されること
がある。一般的にノイズ除去用のコンデンサは、ヘッド
ドライバの近傍に実装する必要があるため、ヘッドドラ
イバの数だけ、コンデンサＣ１を実装することになる。
３個ヘッドドライバを実装した場合（０．１μＦ×３
個）の突入電流は、６．３Ａ流れる。この場合も突入電
流に合わせたトランジスタを使用しなければならない。

【０００８】そこで、本発明の課題は、２電源をもった
ヘッドドライバの２電源の電源投入遮断順を制御して電
源投入時の突入電流や電源遮断時の放電電流を低減し、
機能に合致したインクジェット記録装置を提供すること
にある。また、ヘッドドライバへの電源電圧を制御でき
るのでプリンタ電源印加状態でヘッド交換可能なインク
ジェット記録装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】複数のノズルと複数のノ
ズルを駆動するヘッドドライバを一体としたヘッドを有
し、ヘッドドライバを制御するために高圧電源、低圧電
源をもち、ヘッドドライバの高圧電源入力に接続された
高圧電源制御手段と、前記高圧電源を供給する高圧電源
ラインに実装された高圧用コンデンサと、ヘッドドライ
バの低圧電源入力に接続された低圧電源制御手段と、低
圧電源を供給する低圧電源ラインに実装された低圧用コ
ンデンサと、高圧電源制御手段には電源投入後、高圧コ
ンデンサに電荷を充電させる高圧用充電抵抗と、電源遮
断前に高圧コンデンサの電荷を放電する高圧用放電抵抗
と、低圧電源制御手段には電源投入後、低圧コンデンサ
に電荷を充電させる低圧用充電抵抗と、電源遮断前に低
圧コンデンサの電荷を放電する低圧用放電抵抗と、から
構成され、高圧電源制御手段から、高圧コンデンサに電
荷を充電する前に低圧コンデンサに電荷が充電されるよ
うに低圧電源制御手段を制御し、低圧電源制御手段の動
作により低圧コンデンサの電荷を放電する前に高圧コン
デンサの電荷が放電されるように高圧電源制御手段を制
御することを第１の特徴とし、複数のノズルと該複数の
ノズルを駆動するヘッドドライバを一体とし、着脱可能
としたヘッドを有し、ヘッド取り付け時には、高圧電源
制御手段から、高圧コンデンサに電荷を充電する前に低
圧コンデンサに電荷が充電されるように低圧電源制御手
段を制御し、ヘッド取り外し時には、低圧電源制御手段
の動作により低圧コンデンサの電荷を放電する前に高圧
コンデンサの電荷が放電されるように高圧電源制御手段
を制御することを第２の特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１に本発明の特徴を最も良く表わ
す本実施形態の構成説明図を示す。同図において図面全
体がインクジェット記録装置本体、６はインクジェット
ヘッド、９はインクジェット記録装置内にあるメイン基
板、１は回路基板９内にある高圧電源制御回路、２は回
路基板９内にある低圧電源制御回路、８は回路基板９内
にあるヘッド駆動回路、１８は電源、２４は主走査送り
をするＣＲモータ、２５は副走査送りをするＰＦモー
タ、２６はＣＲモータの待機位置を検出するホーム検出
器、２７は紙有無検出器、２８はインクカートリッジ有
無検出器、２９は温度検出器、１９はＣＰＵ、２０はＣ
ＰＵ以外の制御部、２１は主走査モータ駆動回路、２２
は紙送りモータ駆動回路、２３は検出器制御回路であ
る。

【００１１】次に、上記構成において、不図示の装置の
電源スイッチを投入すると電源１８から電圧が回路基板
９に供給され装置が動作する。図２に示すようにＣＲモ
ータ２４からタイミングベルト３１を介してキャリッジ
３０がホーム位置方向に動きホーム位置で待機する。ま
た、同時にプラテン３４に装着されている紙の有無を検
出して紙が有る場合は紙を排出し、無ければそのまま待
機する。この初期動作後、インクジェット記録装置本体
に印刷データが送られると印刷動作にはいる。印刷動作
は図２Ａ（主走査）方向にインクジェットヘッド６が移
動し、印刷紙３５の位置に到達したところでヘッド駆動
回路８が動作して紙に印刷する。印刷が終了すると図２
Ｂ（副走査）方向に印刷紙３５を移動する。印刷は図２
ＡＢ動作を繰り返し行う。

【００１２】本発明は前述のインクジェット記録装置に
おいて電源投入時にヘッドドライバ５近傍に実装された
コンデンサに流れる突入電流の低減と電源遮断時のコン
デンサからの放電電流の放電時間の短縮とを目的として
いる。そのための回路構成を図３、動作を図４を使って
説明する。

【００１３】インクを吐出するために圧電素子７と、圧
電素子７を駆動するためにヘッドドライバ５と、ヘッド
ドライバの２個の電源入力に接続されたコンデンサ３
（Ｃ１）コンデンサ４（Ｃ２）を実装したヘッド６があ
る。ヘッド６には、ヘッド駆動回路８から圧電素子７を
共通駆動する信号と、図示しないメイン基板９内の制御
部２０からオンオフデータと、高圧電源制御回路１から
３５Ｖから５０Ｖ程度の高圧電圧と、低圧電源制御回路
２から５Ｖ程度の低圧電圧とが送られている。ヘッド駆
動回路８の内部は、図６に示すトランジスタ２個で構成
された電力アンプ部と、波形生成回路で構成されてい
る。高圧電源制御回路１と低圧電源制御回路２の内部
は、図７に示す充電トランジスタ１２、充電抵抗１０
（Ｒｃ）、充電トランジスタ制御レベルシフトトランジ
スタ１３、放電トランジスタ１４、放電抵抗１１（Ｒ
ｄ）で構成されている。また、充電トランジスタ１２の
代りに充電ＦＥＴ１６で構成してもよい。当然、他のト
ランジスタもＦＥＴ構成しても良い。

【００１４】図４のタイミングチャートを使って動作を
説明すると、Ｓ０期間は記録装置の電源スイッチオフ
時、電源スイッチオンにするとＳ１期間で高圧電源ＶＭ
と低圧電源ＶＤＤが電位安定状態になる。Ｓ２期間で低
圧電源制御回路２の入力端子ｃをオンにするとヘッドド
ライバ電源入力に接続されたコンデンサＣ２に電荷が充
電される。このとき低圧電源制御回路２の内部には、充
電抵抗Ｒｃが実装されているため、コンデンサＣ２の電
圧変化は、Ｃ２・Ｒｃの時定数により表わされる。突入
電流ＩＣ２ｃも最大値は充電抵抗Ｒｃにより制限され
る。その時の電圧変化、電流変化を各々式３、式４に示
すと、以下のようになる。

【００１５】 ＶＣ２ｃ＝ＶＤＤ×（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ２・Ｒｃ）） ― 式３ ＩＣ２ｃ＝（ＶＤＤ／Ｒｃ）×ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ２・Ｒｃ） ― 式４ Ｓ３期間で高圧電源制御回路１の入力端子ａをオンにす
るとヘッドドライバ電源入力に接続されたコンデンサＣ
１に電荷が充電される。このとき高圧電源制御回路１の
内部には、充電抵抗Ｒｃが実装されているため、コンデ
ンサＣ１の電圧変化は、Ｃ１・Ｒｃの時定数により表わ
される。突入電流ＩＣ１ｃも最大値は充電抵抗Ｒｃによ
り制限される。その時の電圧変化、電流変化を各々式
５、式６に示すと、以下のようになる。

【００１６】 ＶＣ１ｃ＝ＶＭ×（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ１・Ｒｃ）） ― 式５ ＩＣ１ｃ＝（ＶＭ／Ｒｃ）×ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ１・Ｒｃ） ― 式６ Ｓ４期間で印刷動作が出来るようになる。印刷データ待
ちの状態や、電源遮断する前にＳ５の状態に入る。Ｓ５
の期間で高圧電源制御回路１の入力端子ａをオフにし、
コンデンサＣ１への電荷の供給を遮断する。しかし、自
然放電させると０Ｖになるのに時間がかかるため、高圧
電源制御回路１の入力端子ｂをオンにし、コンデンサＣ
１の電荷を放電する。このとき高圧電源制御回路１の内
部には放電抵抗Ｒｄが実装されているため、コンデンサ
Ｃ１の電圧変化は、Ｃ１・Ｒｄの時定数により表わされ
る。放電電流ＩＣ１ｄの最大値は充電抵抗Ｒｄにより制
限される。その時の電圧変化、電流変化を各々式７、式
８に示すと、以下のようになる。

【００１７】 ＶＣ１ｄ＝ＶＭ×（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ１・Ｒｄ）） ― 式７ ＩＣ１ｄ＝（ＶＭ／Ｒｄ）×ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ１・Ｒｄ） ― 式８ コンデンサＣ１の電圧が０Ｖになった後、高圧電源制御
回路１の入力端子ｂをオフにする。Ｓ６の期間で低圧電
源制御回路２の入力端子ｃをオフにし、コンデンサＣ２
への電荷の供給を遮断する。次に低圧電源制御回路２の
入力端子ｄをオンにし、コンデンサＣ２の電荷を放電す
る。このとき低圧電源制御回路２の内部には放電抵抗Ｒ
ｄが実装されているため、コンデンサＣ２の電圧変化
は、Ｃ２・Ｒｄの時定数により表わされる。放電電流Ｉ
Ｃ２ｄの最大値は充電抵抗Ｒｄにより制限される。その
時の電圧変化、電流変化を各々式９、式１０に示すと、
以下のようになる。

【００１８】 ＶＣ２ｄ＝ＶＤＤ×（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ２・Ｒｄ）） ― 式９ ＩＣ２ｄ＝（ＶＤＤ／Ｒｄ）×ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ２・Ｒｄ） ― 式１０ コンデンサＣ２の電圧が０Ｖになった後、低圧電源制御
回路２の入力端子ｄをオフにする。印刷データ待ちの場
合は、印刷データが来たところでＳ２に戻る。電源遮断
の場合はＳ７の期間で高圧電源ＶＭ、低圧電源ＶＤＤが
自然放電される。

【００１９】以上の回路構成、タイミングによれば、２
電源必要なヘッドドライバの電源投入・遮断順を精度良
く制御でき、突入電流の制限が出来るようになったので
電源制御回路に使用するスイッチング素子を小さく出来
るようになった。また、ヘッドに複数のヘッドドライバ
が実装され、複数のコンデンサが並列接続されても突入
電流を抵抗で制限できるため、電源制御回路に使用する
スイッチング素子を大きくする必要がない。

【００２０】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態を説明する。本発明は記録装置とヘッド本体と
が着脱可能な機構になっており、ヘッド本体を記録装置
から取り外したり、取り付けたりする場合のシーケンス
を示している。

【００２１】回路構成は、図３と同じで動作を図５を使
って説明する。電源投入時のＳ０からＳ４までのシーケ
ンスと電源遮断時のＳ５からＳ７までのシーケンスは、
第１の実施形態と同じである。記録装置に電源が入った
まま、ヘッドを交換しようとすると、ヘッドドライバ５
とメイン基板９との取り外し、取り付け時にヘッドドラ
イバ５の電気的特性を十分満足できない状況になり、結
果としてヘッド６を故障させることがある。この状態を
回避するため、ヘッド交換時はヘッドドライバ５の電源
を切る動作を行う。

【００２２】ヘッド交換命令がＣＰＵ１９で解読実行さ
れた後、Ｓ４１期間で高圧電源制御回路１の入力端子ａ
をオフにし、コンデンサＣ１への電荷の供給を遮断す
る。次に高圧電源制御回路１の入力端子ｂをオンにし、
コンデンサＣ１の電荷を放電する。十分放電したところ
で、高圧電源制御回路１の入力端子ｂをオフにする。Ｓ
４２期間で低圧電源制御回路２の入力端子ｃをオフに
し、コンデンサＣ２への電荷の供給を遮断する。次に低
圧電源制御回路２の入力端子ｄをオンにし、コンデンサ
２の電荷を放電する。十分放電したところで、低圧電源
制御回路２の入力端子ｄをオフにする。Ｓ４３期間でＣ
Ｒモータを動かし、キャリッジ３０をヘッド交換位置に
移動し、ヘッド交換を待つ。ヘッドを取り外してもヘッ
ドドライバ５に電荷が与えられてないのでヘッドが故障
することはない。

【００２３】ヘッドを取り付け後、ヘッド交換終了命令
がＣＰＵ１９で解読実行された後、ＣＲモータを動か
し、キャリッジ３０をキャップ３３位置に移動し、ヘッ
ド交換後のシーケンスを行う。ヘッド駆動が必要となっ
たとこでＳ４４期間に入り、低圧電源制御回路２の入力
端子ｃをオンにするとヘッドドライバ電源入力に接続さ
れたコンデンサＣ２に電荷が充電される。Ｓ４５期間で
高圧電源制御回路１の入力端子ａをオンにし、コンデン
サＣ１に電荷を充電する。コンデンサＣ１、Ｃ２に十分
電荷が充電されると、ヘッド駆動可能になる。図５のタ
イミングを使用すればヘッドドライバ５が一体となった
ヘッドを装置の電源が入ったまま交換できる。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、２電源をもったヘッドドライバの電源投入時
の突入電流の制限が出来るようになったので、電源供給
用スイッチング素子を必要以上に大きくする必要が無く
なった。また、コンデンサ電荷の放電時間を短く出来る
ので電源遮断が早く出来るようになった。さらにヘッド
ドライバの電源を制御出来るようになったので、装置の
電源が入ったままヘッド交換が出来るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１、第２の実施形態を示すインクジ
ェット記録装置の構成図。

【図２】本発明の第１、第２の実施形態を示すインクジ
ェット記録装置の図。

【図３】本発明の第１、第２の実施形態を示すインクジ
ェット記録装置の回路図。

【図４】本発明の第１の実施形態を示すインクジェット
記録装置のタイミング図。

【図５】本発明の第２の実施形態を示すインクジェット
記録装置のタイミング図。

【図６】本発明の第１、第２の実施形態を示すヘッド駆
動回路図。

【図７】本発明の第１、第２の実施形態を示す電源制御
回路図。

【図８】本発明の第１、第２の実施形態を示す別の電源
制御回路図。

【図９】従来のインクジェット記録装置の回路図。

【図１０】従来のインクジェット記録装置のタイミング
図。

【図１１】従来の別のインクジェット記録装置の回路
図。

【図１２】従来の別のインクジェット記録装置のタイミ
ング図。

【図１３】従来のインクジェット記録装置の電源制御回
路図。

【符号の説明】

１…高圧電源制御回路 ２…低圧電源制御回路 ３…コンデンサＣ１ ４…コンデンサＣ２ ５…ヘッドドライバ ６…ヘッド ７…圧電素子 ８…ヘッド駆動回路 ９…メイン基板 １０…充電抵抗 １１…放電抵抗 １２…充電トランジスタ １３…レベルシフトトランジスタ １４…放電トランジスタ １５…バイアス抵抗 １６…充電ＦＥＴ １７…従来の高圧電源制御回路 １８…電源 １９…ＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズルと該複数のノズルを駆動す
   るヘッドドライバを一体としたヘッドを有し、前記ヘッ
   ドドライバを制御するために高圧電源、低圧電源をも
   ち、前記ヘッドドライバの高圧電源入力に接続された高
   圧電源制御手段と、前記高圧電源を供給する高圧電源ラ
   インに実装された高圧用コンデンサと、前記ヘッドドラ
   イバの低圧電源入力に接続された低圧電源制御手段と、
   前記低圧電源を供給する低圧電源ラインに実装された低
   圧用コンデンサと、前記高圧電源制御手段には電源投入
   後、前記高圧コンデンサに電荷を充電させる高圧用充電
   抵抗と、電源遮断前に前記高圧コンデンサの電荷を放電
   する高圧用放電抵抗と、前記低圧電源制御手段には電源
   投入後、前記低圧コンデンサに電荷を充電させる低圧用
   充電抵抗と、電源遮断前に前記低圧コンデンサの電荷を
   放電する低圧用放電抵抗と、から構成され、前記高圧電
   源制御手段から前記高圧コンデンサに電荷を充電する前
   に前記低圧コンデンサに電荷が充電されるように前記低
   圧電源制御手段を制御し、前記低圧電源制御手段の動作
   により前記低圧コンデンサの電荷を放電する前に前記高
   圧コンデンサの電荷が放電されるように前記高圧電源制
   御手段を制御することを特徴とするインクジェット記録
   装置。
2. 【請求項２】 複数のノズルと該複数のノズルを駆動す
   るヘッドドライバを一体とし、着脱可能としたヘッドを
   有し、該ヘッド取り付け時には、前記高圧電源制御手段
   から前記高圧コンデンサに電荷を充電する前に前記低圧
   コンデンサに電荷が充電されるように前記低圧電源制御
   手段を制御し、ヘッド取り外し時には、前記低圧電源制
   御手段の動作により前記低圧コンデンサの電荷を放電す
   る前に前記高圧コンデンサの電荷が放電されるように前
   記高圧電源制御手段を制御することを特徴とする請求項
   １記載のインクジェット記録装置。