JP2013018270A - インクジェット記録装置及びその配線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッド部と制御回路部間で送受信する信号に発生するノイズを低減できるインクジェット記録装置及びその配線方法を提供する。
【解決手段】インクジェット記録装置は、インクを吐出するための記録ヘッド及び記録ヘッドの温度を検出する温度センサを備えたヘッド部と、インクの吐出を制御する制御回路部とを有する。そして、ヘッド部と制御回路部とを接続する配線部材に、記録ヘッドに所要の電源電圧を供給するためのヘッド用電源線及び接地電位線、並びに温度センサの出力信号を送受信するための温度センサ線を含み、ヘッド用電源線と接地電位線とが１本ずつ交互に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は熱エネルギーを利用して記録を行うための記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置及びその配線方法に関する。

インクジェット記録方式は、記録ヘッドの吐出口から液体（例えばインク）を吐出させ、紙などの記録媒体に付着させることで画像を記録する方式である。このインクジェット記録方式では、記録ヘッドが備える発熱体からの熱エネルギーによって生ずる液体の発泡を利用して該液体を吐出することで、高画質、高速な記録が可能である。

記録媒体に付着したインク滴は記録媒体上で広がることでドットを形成する。記録媒体上には該ドットの集合体として画像が形成される。一つのドットの面積はインク滴の大きさ、すなわちインクの吐出量に依存する。そのため、インクジェット記録装置で画像を高画質に記録するためにはインクの吐出量を制御することが重要になる。

インクの吐出量は、発熱体に同一の駆動パルスを印加することで同一の熱エネルギーを発生させても、発熱体周辺のインクの温度に依存して変化する。そのため、インクジェット記録装置では、インク温度を管理する目的で記録ヘッドに温度センサを設けた構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

図２は、一般的なインクジェット記録装置の構成例を示すブロック図である。

図２に示すように、インクジェット記録装置は、制御回路部１０１、ヘッド部１０２、主走査モータ１０３、副走査モータ１０４、操作部１０５及びインタフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６を有する。

インクジェット記録装置は、ホスト装置１０７から送信される、画像データやコマンドを含む記録信号にしたがって記録媒体上に画像を記録する。ホスト装置１０７は、インクジェット記録装置と情報の送受信が可能な、例えばコンピュータ、デジタルカメラ、スキャナ等の情報処理装置である。

制御回路部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、並びに主走査モータ１０３及び副走査モータ１０４を駆動するためのモータドライバを備える。制御回路部１０１は、ＣＰＵによりＲＯＭに格納された所定の制御プログラムにしたがって処理を実行することで、インクジェット記録装置の各部の動作を制御する。ＲＡＭは、ホスト装置１０７から送信された記録信号等を一時的に保持するために用いられる。

ヘッド部１０２は、上述した温度センサ及び記録ヘッドを備え、制御回路部１０１の指示にしたがってインクを吐出することで記録媒体に画像を記録する。

主走査モータ１０３は、記録媒体に対してヘッド部１０２を主走査方向へ移動させるためのモータである。副走査モータ１０４は、記録媒体を、その搬送方向である副走査方向へ移動させるためのモータである。

操作部１０５は、電源スイッチや各種の制御スイッチを備え、ユーザがインクジェット記録装置に所要のコマンド等を入力するために用いる。

インタフェース部１０６は、ホスト装置１０７と情報を送受信するための通信インタフェースであり、ホスト装置１０７から送信される上記記録信号を受信する。また、インタフェース部１０６は、制御回路部１０１から出力される、インクジェット記録装置のステータス情報をホスト装置１０７へ必要に応じて送信する。

ところで、ヘッド部１０２は、上述したように主走査方向へ移動する可動部であるため、ヘッド部１０２と制御回路部１０１とは移動時の妨げにならない配線部材で接続する必要がある。そのため、ヘッド部１０２と制御回路部１０１とを接続する配線部材には、通常、ＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）が用いられる。

図３は、図１に示したヘッド部と制御回路部との接続例を示す図であり、同図（ａ）は接続図、同図（ｂ）は接続配線の断面図である。なお、図３（ｂ）は、ヘッド部１０２と制御回路部１０１とを接続するＦＦＣの導体を、図３（ａ）の矢印方向から見た様子を示している。

図３（ａ）に示すように、ヘッド部１０２と制御回路部１０１間で送受信する信号には、記録ヘッドに所要の電力を供給するためのヘッド用電源ＶＨ及び接地電位ＧＮＤと、上述した温度センサの出力信号とが含まれる。ヘッド用電源ＶＨ及び接地電位ＧＮＤは、インクの吐出時に該インクを沸騰させる発熱体用の電源として用いられるため、大きな電流が流れる。したがって、ＦＦＣには、通常、図３（ａ）に示すように複数のヘッド用電源線及び接地電位線（ＧＮＤ線）が設けられている。

一方、温度センサからは微弱な電流の信号が出力される。そのため、ＦＦＣには、例えばインクの種類毎に対応して温度センサの出力信号用の温度センサ線が設けられている。図３（ａ）は、２種類のインクに対応して２つの温度センサ線が設けられた例を示している。

このようにＦＦＣには、比較的大きな電流が流れるヘッド用電源線及びＧＮＤ線と、微弱な電流が流れる温度センサ線とが混在する。そのため、ヘッド用電源線及びＧＮＤ線に流れる大きな電流により磁界が発生すると、該磁界によって温度センサ線に誘導電流が流れ、温度センサの出力信号にノイズとして重畳される。

図３（ａ）に示すように、インクの吐出時、ヘッド用電源線ＶＨには図の矢印で示すように制御回路部１０１からヘッド部１０２の方向へ電流が流れる。また、ＧＮＤ線には図の矢印で示すようにヘッド部１０２から制御回路部１０１の方向へリターン電流が流れる。このとき、各ヘッド用電源線及びＧＮＤ線には図３（ｂ）で示すような磁界が発生する。さらに、隣接して設けられた複数のヘッド用電源線に同一方向の電流が流れることで、各ヘッド用電源線で発生した磁界が相乗されて強い磁界が発生する。同様に、隣接して設けられた複数のＧＮＤ線に同一方向の電流が流れることで、各ＧＮＤ線で発生した磁界が相乗されて強い磁界が発生する。その場合、ヘッド用電源線やＧＮＤ線の近傍に配置された温度センサ線には、ヘッド用電源線やＧＮＤ線で発生した磁界により誘導電流が流れ、温度センサの出力信号にノイズとして現れる。

そこで、特許文献２では、ヘッド部１０２から送信される温度センサの出力信号がノイズの影響により信頼できないことを考慮して、ヘッド部１０２の温度を推定するためのアルゴリズムを提案している。

なお、図３（ａ）、（ｂ）では、ヘッド部１０２と制御回路部１０１間で送受信する信号として、ヘッド用電源ＶＨ、接地電位ＧＮＤ及び温度センサの出力信号のみ示しているが、実際にはその他に多数の制御信号も存在する。これら制御信号を含む背景技術のＦＦＣの信号配置例を図４に示す。

図４は、背景技術のインクジェット記録装置が備えるＦＦＣにおける信号配置例を示すテーブル図である。

図４に示すように、ＦＦＣは、例えばＣＮ３０１、ＣＮ３０２、ＣＮ３０３の３層で構成され、ＣＮ３０２及びＣＮ３０３層にヘッド用電源線及びＧＮＤ線が設けられ、ＣＮ３０２層に温度センサ線が設けられている。温度センサ線は、ＣＮ３０２層の中央付近の導体に割り当てられ、該温度センサ線と隣接して複数のＧＮＤ線及びヘッド用電源線が配置されている。なお、図４では、ヘッド用電源、ＧＮＤ並びに温度センサとして、ヘッド用電源Ａ及びヘッド用電源Ｂ、ＧＮＤ＿Ａ及びＧＮＤ＿Ｂ、並びに温度センサＡ及び温度センサＢを備えた例を示している。ヘッド用電源Ａ、ＧＮＤ＿Ａ及び温度センサＡは、例えばカラーインク用に使用される信号線を示し、ヘッド用電源Ｂ、ＧＮＤ＿Ｂ及び温度センサＢは、例えば黒インク用に使用される信号線を示している。

図４に示すような信号配置において、インクの吐出時、ヘッド用電源Ａ線及びヘッド用電源Ｂ線、並びにＧＮＤ＿Ａ線及びＧＮＤ＿Ｂ線には、図５に示すようにそれぞれ磁界が発生する。さらに、隣接して設けられた複数のヘッド用電源Ａ線及びヘッド用電源Ｂ線に同一方向の電流が流れることで、各ヘッド用電源線で発生する磁界が相乗されて強い磁界が発生する。同様に、隣接して設けられた複数のＧＮＤ＿Ａ線及びＧＮＤ＿Ｂ線に同一方向の電流が流れることで、各ＧＮＤ線で発生する磁界が相乗されて強い磁界が発生する。そのため、ヘッド用電源線やＧＮＤ線の近傍に配置された温度センサ線（Ａ及びＢ）には、ヘッド用電源線やＧＮＤ線で発生した磁界により誘導電流が流れ、温度センサの出力信号にノイズとして現れる。なお、温度センサ線に限らず、微弱な電流が流れる制御信号がヘッド用電源線やＧＮＤ線の近傍に配置されている場合は、該制御信号にも温度センサ線と同様にノイズが発生してしまう。

特開平５−３１９０５号公報 特開平７−１２５２１６号公報

上述したように、背景技術のインクジェット記録装置では、ヘッド部と制御回路部間を接続するＦＦＣに、比較的大きな電流が流れるヘッド用電源線及びＧＮＤ線と、微弱な電流が流れる温度センサ線とが混在する。そのため、ヘッド用電源線やＧＮＤ線で発生する磁界により温度センサ線に誘導電流が流れ、温度センサの出力信号にノイズとして重畳する問題がある。

このような問題に対処するために、例えば特許文献２に記載されたヘッド部の温度を推定するためのアルゴリズムを採用すると、制御回路部によるインクジェット記録装置全体の制御が複雑になる。そのため、該複雑性に起因して新たな不具合が発生するおそれがある。したがって、ヘッド部の温度を正確に把握するには、上述したヘッド用電源線やＧＮＤ線に電流が流れることで発生する誘導ノイズを低減することが望ましい。

本発明は上述したような背景技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、ヘッド部と制御回路部間で送受信する信号に発生するノイズを低減できるインクジェット記録装置及びその配線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本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出するための記録ヘッド及び前記記録ヘッドの温度を検出する温度センサを備えたヘッド部と、
前記記録ヘッドからの前記インクの吐出を制御する制御回路部と、
前記記録ヘッドに所要の電力を供給するための少なくとも１本のヘッド用電源線及び接地電位線、並びに前記温度センサの出力信号を送受信するための温度センサ線を含み、前記ヘッド用電源線と前記接地電位線とが１本ずつ交互に配置された、前記ヘッド部と制御回路部とを接続する配線部材と、
を有する。

一方、本発明のインクジェット記録装置の配線方法は、インクを吐出するための記録ヘッド及び前記記録ヘッドの温度を検出する温度センサを備えたヘッド部と、
前記記録ヘッドからの前記インクの吐出を制御する制御回路部と、
を有するインクジェット記録装置の、前記ヘッド部と制御回路部とを接続するための配線方法であって、
前記ヘッド部と制御回路部とを接続する配線部材に、前記記録ヘッドに所要の電力を供給するための少なくとも１本のヘッド用電源線及び接地電位線、並びに前記温度センサの出力信号を送受信するための温度センサ線を含み、
前記ヘッド用電源線と前記接地電位線とを１本ずつ交互に配置する方法である。

本発明によれば、ヘッド部と制御回路部間で送受信する信号に発生するノイズを低減できる。

本発明のインクジェット記録装置が備えるＦＦＣにおける信号配置例を示すテーブル図である。 一般的なインクジェット記録装置の構成例を示すブロック図である。 図２に示したヘッド部と制御回路部との接続例を示す図であり、同図（ａ）は接続図、同図（ｂ）は接続配線の断面図である。 背景技術のインクジェット記録装置が備えるＦＦＣにおける信号配置例を示すテーブル図である。 図４に示した配置例において磁界が発生する様子を示す模式図である。

次に本発明について図面を用いて説明する。

本実施形態のインクジェット記録装置の構成は、図２に示した背景技術と同様である。

図２に示したように、インクジェット記録装置は、制御回路部１０１、ヘッド部１０２、主走査モータ１０３、副走査モータ１０４、操作部１０５及びインタフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６を有する。

インクジェット記録装置は、ホスト装置１０７から送信される、画像データやコマンドを含む記録信号にしたがって記録媒体上に画像を記録する。ホスト装置１０７は、インクジェット記録装置と情報の送受信が可能な、例えばコンピュータ、デジタルカメラ、スキャナ等の情報処理装置である。

制御回路部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、並びに主走査モータ１０３及び副走査モータ１０４を駆動するためのモータドライバを備える。制御回路部１０１は、ＣＰＵによりＲＯＭに格納された所定の制御プログラムにしたがって処理を実行することで、インクジェット記録装置の各部の動作を制御する。ＲＡＭは、ホスト装置１０７から送信された記録信号等を一時的に保持するために用いられる。

ヘッド部１０２は、上述した温度センサ及び記録ヘッドを備え、制御回路部１０１の指示にしたがってインクを吐出することで記録媒体に画像を記録する。

主走査モータ１０３は、記録媒体に対してヘッド部１０２を主走査方向へ移動させるためのモータである。副走査モータ１０４は、記録媒体を、その搬送方向である副走査方向へ移動させるためのモータである。

操作部１０５は、電源スイッチや各種の制御スイッチを備え、ユーザがインクジェット記録装置に所要のコマンド等を入力するために用いる。

インタフェース部１０６は、ホスト装置１０７と情報を送受信するための通信インタフェースであり、ホスト装置１０７から送信される上記記録信号を受信する。また、インタフェース部１０６は、制御回路部１０１から出力される、インクジェット記録装置のステータス情報をホスト装置１０７へ必要に応じて送信する。

このような構成において、制御回路部１０１は、ホスト装置１０７から画像の記録（印刷）が指示されると、副走査モータ１０４を駆動して記録媒体を所定の印刷位置へ移動させる。制御回路部１０１は、主走査モータ１０３を駆動してヘッド部１０２を主走査方向へ移動させつつ、記録信号にしたがってヘッド部１０２からインクを吐出させることで記録を行う。また、制御回路部１０１は、温度センサにより記録ヘッド周辺の温度を検出し、該温度に応じて各発熱体へ供給する駆動パルスの電圧や幅を調整する。制御回路部１０１は、主走査方向における１ライン分の記録が終了すると、副走査モータ１０４を駆動して記録媒体を次の記録位置へ移動させる。以上の処理を繰り返し実行することで、ホスト装置１０７から指示された画像を記録媒体へ記録する。

上述したように、ヘッド部１０２は、主走査方向へ移動する可動部であるため、ヘッド部１０２と制御回路部１０１とは移動時の妨げにならない配線部材で接続する必要がある。そのため、ヘッド部１０２と制御回路部１０１とを接続する配線部材には、ＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）が用いられる。

図１は、本発明のインクジェット記録装置が備えるＦＦＣにおける信号配置例を示すテーブル図である。

図１に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置では、図４に示した背景技術と同様に、ヘッド部１０２と制御回路部１０１とを接続するＦＦＣがＣＮ３０１、ＣＮ３０２、ＣＮ３０３の３層で構成されている。ヘッド部１０２と制御回路部１０１間で送受信する信号には、記録ヘッドに所要の電力を供給するための複数のヘッド用電源ＶＨ及び接地電位ＧＮＤと、上述した温度センサの出力信号とが含まれる。ヘッド用電源線及び接地電位線（ＧＮＤ線）はＣＮ３０２及びＣＮ３０３層に設けられ、温度センサ線はＣＮ３０２に設けられている。なお、ＦＦＣが備える導体の電流容量が十分に大きければ、ヘッド用電源線やＧＮＤ線はそれぞれ１本でもよい。

本実施形態では、ＣＮ３０２及びＣＮ３０３層において、複数のヘッド用電源線と複数のＧＮＤ線とをそれぞれ１本ずつ交互に配置する。具体的には、ＣＮ３０２層においてヘッド用電源Ａ線とＧＮＤ＿Ａ線とを交互に配置し、ＣＮ３０３層においてヘッド用電源Ｂ線とＧＮＤ＿Ｂ線とを交互に配置する。なお、ヘッド用電源Ａ、ＧＮＤ＿Ａ及び温度センサＡは、背景技術と同様に、例えばカラーインク用に使用される信号線を示し、ヘッド用電源Ｂ、ＧＮＤ＿Ｂ及び温度センサＢは、例えば黒インク用に使用される信号線を示している。

このようにヘッド用電源線とＧＮＤ線とを交互に配置すると、インク吐出時に流れる電流の方向が隣接する信号線毎に異なり、これらの信号線に電流が流れることで発生する磁界の向きも隣接する信号線毎に異なる。そのため、背景技術のように隣接して設けられた複数の信号線で発生する磁界が相乗されて強い磁界になることがない。したがって、温度センサ線等のように微弱な信号が流れる信号線がヘッド用電源線やＧＮＤ線から受ける磁界の影響を低減できる。

さらに、本実施形態では、温度センサ線をＣＮ３０２層の端部の導体に割り当て、強い磁界が発生するヘッド用電源線やＧＮＤ線から離れた位置に配置する。このようにヘッド用電源線やＧＮＤ線から離れて配置することでも、温度センサ線等のように微弱な信号が流れる信号線がヘッド用電源線やＧＮＤ線から受ける磁界の影響をさらに低減できる。

本実施形態によれば、ヘッド部１０２と制御回路部１０１とを接続するＦＦＣ内にてヘッド用電源線とＧＮＤ線とを交互に配置することで、温度センサ線で発生するノイズを低減できる。さらに、温度センサ線をヘッド用電源線やＧＮＤ線から離して配置することでヘッド用電源線やＧＮＤ線から受ける磁界の影響をさらに低減できる。しがたって、温度センサにより記録ヘッドの温度をより正確に検出できるため、記録ヘッドからのインク吐出量の最適な制御が可能になる。

１０１ 制御回路部
１０２ ヘッド部
１０３ 主走査モータ
１０４ 副操作モータ
１０５ 操作部
１０６ インタフェース部
１０７ ホスト装置

Claims (4)

1. インクを吐出するための記録ヘッド及び前記記録ヘッドの温度を検出する温度センサを備えたヘッド部と、
   前記記録ヘッドからの前記インクの吐出を制御する制御回路部と、
   前記記録ヘッドに所要の電力を供給するための少なくとも１本のヘッド用電源線及び接地電位線、並びに前記温度センサの出力信号を送受信するための温度センサ線を含み、前記ヘッド用電源線と前記接地電位線とが１本ずつ交互に配置された、前記ヘッド部と制御回路部とを接続する配線部材と、
   を有するインクジェット記録装置。
2. 温度センサ線と、前記ヘッド用電源線及び前記接地電位線とが、他の信号線を間に挟んで配置された請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. インクを吐出するための記録ヘッド及び前記記録ヘッドの温度を検出する温度センサを備えたヘッド部と、
   前記記録ヘッドからの前記インクの吐出を制御する制御回路部と、
   を有するインクジェット記録装置の、前記ヘッド部と制御回路部とを接続するための配線方法であって、
   前記ヘッド部と制御回路部とを接続する配線部材に、前記記録ヘッドに所要の電力を供給するための少なくとも１本のヘッド用電源線及び接地電位線、並びに前記温度センサの出力信号を送受信するための温度センサ線を含み、
   前記ヘッド用電源線と前記接地電位線とを１本ずつ交互に配置するインクジェット記録装置の配線方法。
4. 温度センサ線と、前記ヘッド用電源線及び前記接地電位線とが、他の信号線を間に挟んで配置された請求項３記載のインクジェット記録装置の配線方法。