JP2012191680A - 電源装置および電源装置の制御方法、ならびに、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧の異なる複数の電源を供給する際に、電源停止時において、電源供給先に対する不要な高電圧の供給を防止する。
【解決手段】商用電源から、装置の各部の回路で用いる５Ｖの電源５ＶＧと、インクジェットヘッドのピエゾ素子を駆動する３７Ｖの電源３７ＶＨとを生成する。電源３７ＶＨから、ヘッドドライバＩＣを駆動するために用いる５Ｖの電源５ＶＨを生成する。電源選択部は、電源５ＶＧと電源５ＶＨとのうち、電圧の高い方の電源を選択して出力し、ヘッドに供給する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電圧の異なる複数の電源を出力する電源装置および電源装置の制御方法、ならびに、画像形成装置に関する。

従来、電圧の異なる複数の電源を必要とする電子機器が多く存在する。例えば、プリンタヘッドからインクを吐出させて印字を行うインクジェットプリンタでは、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを含む操作部やモータなどを駆動させるための第１の電圧の電源、プリンタヘッドを駆動するための第２の電圧の電源、ロジック回路を駆動するための第３の電圧の電源などの、電圧の異なる複数の電源が必要とされる。

これら電圧の異なる複数の電源は、電源の供給順に制約が存在する場合がある。例えば、電源装置により、プリンタヘッドを駆動するためのヘッドドライバＩＣ(Integrated Circuit)に対し、ヘッドドライバＩＣ自身の第１の電源と、プリンタヘッド駆動用の、第１の電源より遙かに高圧の第２の電源とが供給される場合について考える。この場合、ヘッドドライバＩＣに対して、第１の電源の出力が停止された後にも第２の電源の供給が継続されていると、ヘッドドライバＩＣにおいて、ヘッドドライバＩＣ内部の寄生ダイオードを経由してこの第２の電源による貫通電流が流れてしまい、ヘッドドライバＩＣを破壊してしまうおそれがある。

このため、従来から、出力電圧の異なる複数の電源出力回路それぞれの出力開始および停止時期を制御する機能を有する電源装置が知られている。例えば、特許文献１には、フォトカプラで外部電源からの電力供給を監視し、トランジスタスイッチングとコンデンサの放電時間とを利用して、電源出力回路の停止時期を制御する構成が開示されている。特許文献１の構成によれば、外部電源からの電力の供給が断たれた場合においても、予め決められた通りの順序で、複数の電源出力回路の出力停止時期を制御することができる。

ところで、従来技術による電源装置は、電源装置内でのコンデンサの放電時間を利用して出力停止時期を制御し、電源装置の電源出力そのものによって出力停止時期を保証するようにし、例えばプリンタヘッド駆動回路などの、電源供給先の回路内に接続されているコンデンサに関しては考慮されていなかった。そのため、例えば、電源供給先であるプリンタヘッド駆動回路内に、波形整形などのために容量の大きいコンデンサが接続されると、電源装置の出力停止時期と供給先の電圧の停止時期とが異なってしまう可能性があるという問題点があった。

一例として、電源の供給先において上述した第２の電源に対して大容量のコンデンサが接続されるような場合について考える。この場合、電源装置側で第１および第２の電源出力を同時に停止したとしても、電源の供給先では、当該コンデンサの作用により、第１の電源の供給が停止された後も第２の電源が一定時間供給され続けることになる。これにより、ヘッドドライバＩＣが破壊されてしまうおそれがある。

上述した特許文献１に記載の構成においても、供給先の回路に容量の大きいコンデンサが接続されると、電源装置の出力停止時期と供給先での電源停止時期とが異なってしまう可能性があるという問題は解消できていない。

この問題点を回避するために、プリンタヘッド駆動回路内に接続されているコンデンサの容量を考慮に入れて、電源装置のコンデンサを設定することも考えられる。しかしながら、この場合、設計の自由度が小さくなってしまうという問題点があった。

また、特許文献１に記載されるような、コンデンサの充放電によって電源の出力停止時期を制御する方式では、規定以外の動作、例えば充電途中で電源をＯＦＦにしたような場合に、異なる電圧の電源間で出力停止時期に所定の時間差を作ることが困難であるという問題点があった。

このように、従来の電源装置では、電源装置を停止した際に、電源供給先のデバイスにおいて、当該デバイスに規定の電源シーケンスを守れなくなり、デバイスの動作不安定や破壊を引き起こす可能性があるという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電圧の異なる複数の電源を供給する際に、電源停止時において、電源供給先に対する不要な高電圧の供給を防止することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の電圧を出力する第１の電圧生成手段と、第１の電圧よりも高い第２の電圧を出力する第２の電圧生成手段と、第２の電圧生成手段で生成された第２の電圧から、第１の電圧と等しい第３の電圧を生成し出力する第３の電圧生成手段と、第１の電圧生成手段の出力と、第３の電圧生成手段の出力とのうち電圧の高い方の出力を選択する選択手段とを備え、第２の電圧生成手段の出力と、選択手段によって選択された出力とをそれぞれ負荷に供給することを特徴とする。

本発明は、第１の電圧生成手段が、第１の電圧を出力する第１の電圧生成ステップと、第２の電圧生成手段が、第１の電圧よりも高い第２の電圧を出力する第２の電圧生成ステップと、第３の電圧生成手段が、第２の電圧生成ステップで生成された第２の電圧から、第１の電圧と等しい第３の電圧を生成し出力する第３の電圧生成ステップと、選択手段が、第１の電圧生成ステップによる出力と、第３の電圧生成ステップによる出力とのうち電圧の高い方の出力を選択する選択ステップとを備え、第２の電圧生成ステップによる出力と、選択ステップによって選択された出力とをそれぞれ負荷に供給することを特徴とする。

本発明によれば、電圧の異なる複数の電源を供給する際に、電源停止時において、電源供給先に対する不要な高電圧の供給が防止されるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に適用可能なインクジェットプリンタの一例の構造を正面から示す略線図である。 図２は、本発明の一実施形態に適用可能なインクジェットプリンタの一部を斜め上から観察した略線図である。 図３は、本実施形態に適用可能なインクジェットプリンタの一例の構成を概略的に示すブロック図である。 図４は、インクジェットヘッドの一例の構成を示すブロック図である。 図５は、インクジェットヘッドに対して供給する電源の一例のシーケンスを示す略線図である。 図６は、本発明の実施形態によるＰＳＵ、ＭＣＵおよびヘッド制御部の一例の構成をより詳細に示す回路図である。 図７は、本発明の実施形態による通常動作時における電源シーケンスの例を示す略線図である。 図８は、本発明の実施形態による異常動作時における電源シーケンスの例を示す略線図である。 図９は、本発明の実施形態による異常動作時における電源シーケンスの例を示す略線図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る電源装置および電源装置の制御方法、ならびに、当該電源装置を用いた画像形成装置の一実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に適用可能な画像形成装置としてのインクジェットプリンタ１の一例の構造を正面から示す。また、図２は、インクジェットプリンタ１の一部を斜め上から観察した図を示す。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１の筐体１０の左右の側板１１、１２には、ガイドシャフト１３とガイド板１４とが平行に掛け渡して設けられている。ガイドシャフト１３およびガイド板１４は、キャリッジ１５に摺動可能に貫通される。キャリッジ１５には、不図示の無端ベルトが取り付けられる。無端ベルトは、筐体１０内の左右に設けられる図示しない駆動プーリと従動プーリに掛けまわされる。そして、駆動プーリの回転と共に従動プーリが従動回転されて無端ベルトを走行する。これにより、キャリッジ１５が、図１の矢印で示されるよう左右に移動される。

キャリッジ１５には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂ（以下、これらを特に区別する必要のない場合には、インクジェットヘッド１６で代表させて記述する）が、キャリッジ１５の移動方向に並列配置されている。各インクジェットヘッド１６は、下向きのノズル面に複数のノズルを直線状に並べたノズル列を有する。図示しないが、直線状のノズル列は、キャリッジ１５の移動方向と直交する方向に設けられる。

そして、キャリッジ１５が図１のように右端のホームポジションに存在するときには、各インクジェットヘッド１６は、筐体１０内の底板１７上に設置する単独回復装置１８と対向する。単独回復装置１８は、インク滴吐出不良を検出したノズルからインクを吸い出し、インクジェットプリンタ１自身で単独で液体吐出不良を回復する装置である。

板状のプラテン２２の背面側には、記録媒体である用紙２３をプラテン２２上に供給する給紙台２４が斜めに立てて設けられる。また、図示を省略するが、給紙台２４上の用紙２３をプラテン２２上に送り出す給紙ローラが備えられる。さらに、プラテン２２上の用紙２３を矢示方向に搬送して正面側に排出する搬送ローラ２５が設けられる。

筐体１０内の底板１７上には、さらに左端に駆動装置２６が設置される。駆動装置２６は、不図示の給紙ローラや搬送ローラ２５などを駆動すると共に、上述した駆動プーリを駆動することにより無端ベルトを走行してキャリッジ１５を移動する。

そして、記録時は、駆動装置２６で駆動されることにより用紙２３がプラテン２２上に移動され、所定位置に位置決めされる。また、キャリッジ１５が移動されて用紙２３上を走査され、左方向に移動しながら４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルからインク滴が吐出され、用紙２３上に画像が記録される。画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されると共に、用紙２３が図２の矢印の方向に所定量搬送される。

次いで、再びキャリッジ１５が左方向に移動されながら往路で４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルからインク滴が吐出され、用紙２３上に画像が記録される。そして、同様に画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されると共に、用紙２３が図２の矢印の方向に所定量搬送される。以下同様の動作が繰り返され、１枚の用紙２３上に画像が記録される。

図３は、本実施形態に適用可能なインクジェットプリンタ１の一例の構成を概略的に示す。なお、図３においては、モータ駆動系など、本実施形態に直接的な関わりを持たない部分を省略して記載している。インクジェットプリンタ１は、パワーサプライユニット（ＰＳＵ）１０１と、メインコントロールユニット（ＭＣＵ）１０２と、ヘッド制御部１０３と、インクジェットヘッド１０４と、操作部１０５と、コントローラ（ＣＴＬ）１０６と、イメージプロセシングユニット（ＩＰＵ）１０７とを有する。

ＰＳＵ１０１は、供給された商用電源１００から、インクジェットプリンタ１の各部に供給するための、電圧の異なる複数の電源を出力する。ＭＣＵ１０２は、ＣＰＵ１１０および電源制御部１１１を含む。ＣＰＵ(Central Processing Unit)１１０は、図示されないＲＯＭに予め記憶されるプログラムに従い、各種制御信号を生成し電源制御部１１１を制御する。電源制御部１１１は、例えばＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)により構成され、インクジェットヘッド１０４に供給する一部の電源を生成すると共に、ＰＳＵ１０１による電源出力を制御する。

ＣＴＬ１０６は、ＣＰＵ１２０を含み、図示されないＲＯＭに予め記憶されるプログラムに従い、ＰＳＵ１０１による電源出力の制御を行うと共に、操作部１０５からの制御信号に応じて、このインクジェットプリンタ１の全体の動作を制御する。操作部１０５は、例えばＬＣＤ(Liquid Crystal Display)を表示デバイスとして用いた表示部と、ユーザ操作のための操作子とを含み、ＣＰＵ１２０により生成された表示制御信号に従った表示を行うと共に、ユーザ操作に応じた制御信号を出力してＣＰＵ１２０に供給する。

ＩＰＵ１０７は、画像処理部１３１およびＩＯ＿ＡＳＩＣ１３０を含み、ＭＣＵ１０２から供給される電圧が５Ｖの電源で動作する。画像処理部１３１およびＩＯ＿ＡＳＩＣ１３０は、バス１１２を介してＭＣＵ１０２内のＣＰＵ１１０および電源制御部１１１と、互いに通信可能に接続される。ＩＯ＿ＡＳＩＣ１３０は、例えばＡＳＩＣにより構成され、ＣＰＵ１２０とＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect)バスなどのバスを介して接続され、ＣＰＵ１２０とＣＰＵ１１０との間の通信や、画像処理部１３１のバス１１２を介した通信を調停する機能を有する。これにより、ＣＰＵ１２０とＣＰＵ１１０とは、互いに通信を行うことができる。

画像処理部１３１は、図示されない画像データ入力部から供給された画像データに対して所定の画像処理を施す。

ヘッド制御部１０３は、ＭＣＵ１０２から供給された電源から、インクジェットヘッド１０４に適した電源を生成してインクジェットヘッド１０４に供給する。また、ヘッド制御部１０３は、電源制御部１１１から供給されるヘッド駆動信号ＶＣＯＭと、画像処理部１３１で画像処理された画像データに基づく制御信号とに従い、インクジェットヘッド１０４によるインクの吐出などを制御する。インクジェットヘッド１０４は、図１および図２に示したインクジェットヘッド１６に対応する。

図４は、インクジェットヘッド１０４の一例の構成を示す。図４の例では、インクジェットヘッド１０４は、ヘッドドライバＩＣ(Integrated Circuit)２３０と、ヘッド本体を構成するピエゾ素子２３１と、インクが蓄えられるインクタンク２３２と、インクを吐出させるノズル２３３とを含む。ヘッド本体は、ピエゾ素子２３１に対して高周波電圧を印加させ、この高周波電圧によるピエゾ素子２３１の振動を利用してインクタンク２３２内のインクをノズル２３３から吐出させる。

ヘッドドライバＩＣ２３０に対して、ヘッドドライバＩＣ２３０自身を駆動するための、例えば電圧が３．３Ｖの電源３．３ＶＨと、ピエゾ素子２３１を駆動するための、例えば電圧が３７Ｖの電源３７ＶＨとが供給される。なお、これらヘッドドライバＩＣ２３０自身を駆動するための電源電圧、ならびに、ピエゾ素子２３１を駆動するための電源電圧は一例であり、これらに限定されるものではない。

ヘッドドライバＩＣ２３０に対して、さらに、ピエゾ素子２３１の駆動波形の元になる駆動信号ＶＣＯＭと、ヘッドドライバＩＣ２３０を制御するための制御信号が供給される。

一般的に、ピエゾ素子２３１を駆動するための電源電圧は、ヘッドドライバＩＣ２３０自身を駆動するための電源電圧に対して、高いレベルの電圧となる。一方、ヘッドドライバＩＣ２３０は、自身を駆動する電源３．３ＶＨが供給されるより先に、ピエゾ素子２３１を駆動する電源３７ＶＨが供給されると、ヘッドドライバＩＣ２３０内部の寄生ダイオードを経由して、この電源３７ＶＨによる貫通電流が流れてしまい、ヘッドドライバＩＣ２３０が破壊されてしまうおそれがある。そのため、ヘッドドライバＩＣ２３０に対する電源３．３ＶＨおよび電源３７ＶＨの供給は、所定のシーケンスに従って行う必要がある。

図５は、インクジェットヘッド１０４に対して供給する電源の一例のシーケンスを示す。ここで、ヘッドドライバＩＣ２３０に対して、ヘッドドライバＩＣ２３０自身を駆動する電源３．３ＶＨが供給されていない状態で、ピエゾ素子２３１を駆動する電源３７ＶＨが供給された場合に、ヘッドドライバＩＣ２３０が破壊されない電源３７ＶＨの電圧（安全電圧と呼ぶ）を、１０Ｖであるものとする。

先ず、インクジェットプリンタ１の電源ＯＮ時など、インクジェットヘッド１０４に対する電源３．３ＶＨおよび電源３７ＶＨの供給開始時は、電源３７ＶＨの電圧が安全電圧に到達する前に、電源３．３ＶＨが規定の電圧（この例では３．３Ｖ）に立ち上がっている必要がある。また、インクジェットプリンタ１の電源ＯＦＦ時など、インクジェットヘッド１０４に対する電源３．３ＶＨおよび電源３７ＶＨの供給停止時は、電源３７ＶＨの電圧が安全電圧に降下するまで、電源３．３ＶＨが規定の電圧を維持している必要がある。

次に、図６〜図９を用いて、本実施形態による動作をより詳細に説明する。図６は、本実施形態によるＰＳＵ１０１、ＭＣＵ１０２およびヘッド制御部１０３の一例の構成をより詳細に示す。なお、図６において、上述の図３と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、図６では、本実施形態に関連の深い、電源および電源の制御に関する経路および構成を中心に記載し、その他の経路および構成は、特に記載のない限り、省略している。

先ず、ＰＳＵ１０１の構成について説明する。ＰＳＵ１０１は、Ａ／Ｄ変換回路２００ａおよび２００ｂ、ならびに、スイッチ素子Ｆ１およびＦ２を備える。スイッチ素子Ｆ１およびＦ２は、それぞれＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)を用いて構成され、ゲートにＬｏｗ状態の信号が入力されると、ソース−ドレイン間がＯＮ状態となる。

Ａ／Ｄ変換回路２００ａおよび２００ｂは、それぞれトランス、整流器および安定化回路を有し、電圧１００Ｖの交流電圧として外部から供給される商用電源を変圧、整流および安定化して出力する。Ａ／Ｄ変換回路２００ａは、電圧５Ｖの直流電源と、電圧３７Ｖの直流電源とを生成する。また、Ａ／Ｄ変換回路２００ａは、ＣＴＬ１０６内のＣＰＵ１２０により、その動作のＯＮ／ＯＦＦが制御される。Ａ／Ｄ変換回路２００ｂは、ＣＴＬ１０６内のＣＰＵ１２０を動作させるための、電圧５Ｖの直流電源５ＶＥを生成する。

Ａ／Ｄ変換回路２００ａで生成された電圧５Ｖの電源は、スイッチ素子Ｆ１のドレインに入力される。スイッチ素子Ｆ１のソース出力は、電源５ＶＧとしてＭＣＵ１０２に供給される。スイッチ素子Ｆ１のゲートは、ＣＴＬ１０６内のＣＰＵ１２０から出力される信号ＰＯＮＥＮＧ＿Ｎが入力される。スイッチ素子Ｆ１のソース−ドレイン間は、この信号ＰＯＮＥＮＧ＿ＮがＬｏｗ状態でＯＮ状態とされ、Ｈｉｇｈ状態でＯＦＦ状態とされる。すなわち、信号ＰＯＮＥＮＧ＿ＮがＬｏｗ状態で電圧が５Ｖの電源５ＶＧがスイッチ素子Ｆ１から出力され、信号ＰＯＮＥＮＧ＿ＮがＨｉｇｈ状態で、当該電源の出力が停止される。なお、信号ＰＯＮＥＮＧ＿Ｎは、電圧が０ＶでＬｏｗ状態である。

Ａ／Ｄ変換回路２００ａで生成された電圧３７Ｖの電源は、スイッチ素子Ｆ２のドレインに入力される。スイッチ素子Ｆ２のソース出力は、電源３７ＶＨとしてＭＣＵ１０２に供給される。スイッチ素子Ｆ２のゲートは、ＭＣＵ１０２内の電源制御部１１１から出力される信号ＨＶＣＯＮＴ＿Ｎが入力される。スイッチ素子Ｆ２のソース−ドレイン間は、この信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮがＬｏｗ状態でＯＮ状態とされ、Ｈｉｇｈ状態でＯＦＦ状態とされる。すなわち、信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮがＬｏｗ状態で電圧が３７Ｖの電源３７ＶＨがスイッチ素子Ｆ２から出力され、信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮがＨｉｇｈ状態で、当該電源の出力が停止される。なお、信号ＨＶＣＯＮＴ＿Ｎは、Ｌｏｗ状態で電圧が０Ｖである。

次に、ＭＣＵ１０２の構成について説明する。ＭＣＵ１０２は、電源制御部１１１およびＣＰＵ１１０を備えると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０および２１２と、検出回路２１３と、放電回路２１４と、ヘッド駆動部２１５とを備える。ＰＳＵ１０１からＭＣＵ１０２に供給された電源５ＶＧは、ＭＣＵ１０２から出力され、ヘッド制御部１０３に供給されると共に、ＩＰＵ１０７（図３参照）など他の回路に供給される。すなわち、電源５ＶＧは、電圧５Ｖの電源として、インクジェットプリンタ１内において共通に用いられる電源である。

電源５ＶＧは、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０に入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０は、供給された電源５ＶＧの電圧を例えば３．３Ｖに変換して出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力は、電源制御部１１１に電源として供給されると共に、電圧３．３Ｖの電源を必要とする他のＩＣ（３．３Ｖ系ＩＣ）２１１に供給される。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０による変換出力は、３．３Ｖの電源に限られず、電源の供給先で必要とされる電源電圧に応じた値とすることができる。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０による電源の供給先の必要とする電源電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ２１０の入力側の電圧と同一である場合には、このＤＣ／ＤＣコンバータ２１０を省略することができる。

ＰＳＵ１０１からＭＣＵ１０２に供給された電源３７ＶＨは、ＭＣＵ１０２内部でＤＣ／ＤＣコンバータ２１２と、検出回路２１３と、放電回路２１４と、ヘッド駆動部２１５とにそれぞれ供給される。それと共に、この電源３７ＶＨは、ＭＣＵ１０２から出力され、ヘッド制御部１０３を介して電源３７ＶＨとして各インクジェットヘッド１０４に供給される。

ヘッド駆動部２１５は、供給された電源３７ＶＨからヘッドの駆動波形を生成し、ヘッド駆動信号ＶＣＯＭとしてＭＣＵ１０２から出力する。なお、ＭＣＵ１０２内部でこの電源３７ＶＨに接続されるコンデンサＣ１〜Ｃ４は、ヘッド駆動部２１５からのヘッド駆動信号ＶＣＯＭの出力を安定的に行わせるために用いられる大容量のコンデンサである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２は、電源３７ＶＨの電圧を、電源５ＶＧと同一の電圧（この例では５Ｖ）の電源５ＶＨに変換して出力する。電源５ＶＨは、ヘッド制御部１０３に供給される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２は、規定の出力電圧（５Ｖ）を出力可能な入力電圧範囲の最低値（以下、単に入力電圧範囲の最低値と呼ぶ）が、インクジェットヘッド１０４内のヘッドドライバＩＣ２３０の安全電圧（この例では１０Ｖ）以下であるものとする。

検出回路２１３は、供給された電源３７ＶＨの電圧を監視し、当該電源３７ＶＨの電圧が予め決められた電圧より低いか否かを検出する。図６の例では、検出回路２１３において、電源３７ＶＨが抵抗素子Ｒ１を介してツェナーダイオードＺＤ１のカソードに供給される。抵抗素子Ｒ１とツェナーダイオードＺＤ１のカソードとの中点から取り出された電圧が、抵抗素子Ｒ２およびＲ３で例えば１／２の電圧に分圧されて、電源制御部１１１のアナログポートに入力される。電源制御部１１１は、アナログポートに入力された電圧を検出することができる。

ツェナーダイオードＺＤ１は、ツェナー電圧がヘッドドライバＩＣ２３０の安全電圧と略等しいものを選択する。こうすると、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードの電圧は、電源３７ＶＨの電圧が安全電圧以上であればツェナー電圧すなわち安全電圧となり、当該電源３７ＶＨの電圧が安全電圧未満になると、ツェナー電圧未満となる。電源制御部１１１は、このツェナーダイオードＺＤ１のカソードの電圧を監視して、電源３７ＶＨが安全電圧未満になったか否かを検出する。なお、実際には、電源制御部１１１は、当該カソードの電圧を抵抗素子Ｒ２およびＲ３で分圧した電圧を監視することになる。

放電回路２１４は、スイッチ素子Ｆ２において電源３７ＶＨの出力を停止させた際に、供給された電源３７ＶＨの放電を行う。電源制御部１１１から出力される信号ＨＶＣＯＮＴ＿Ｎがインバータで反転され、抵抗素子Ｒ５を介して、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ素子Ｆ３のゲートに入力される。電源３７ＶＨが抵抗素子Ｒ４を介してスイッチ素子Ｆ３のドレインに入力される。スイッチ素子Ｆ３のソースは、接地される。また、抵抗素子Ｒ５とスイッチ素子Ｆ３のゲートとの中点が抵抗素子Ｒ６を介して接地される。信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮがＨｉｇｈ状態となり電源３７ＶＨのＰＳＵ１０１からの出力が停止されると、スイッチ素子Ｆ３のゲートがＬｏｗ状態とされてスイッチ素子Ｆ３がＯＮ状態となり、電源３７ＶＨが抵抗素子Ｒ４およびスイッチ素子Ｆ３のドレイン−ソース間を介して放電される。

この放電回路２１４により、電源３７ＶＨの出力停止時において、電源３７ＶＨの経路に接続されるコンデンサＣ１〜Ｃ４に蓄積された電荷が強制的に放電され、電源３７ＶＨの電圧低下が高速化される。これは、ＭＣＵ１０２外において、電源３７ＶＨの経路に大容量のコンデンサが接続されている場合であっても、同様に電圧低下が高速化される。

次に、ヘッド制御部１０３の構成について説明する。ヘッド制御部１０３は、電源選択部２２０と、レギュレータ（ＲＥＧ）２２１とを備える。電源選択部２２０は、第１の選択入力端および第２の選択入力端を有し、これら第１および第２の選択入力端に入力された電源のうち、電圧の高い方の電源を選択して出力する。図６の例では、電源選択部２２０は、２のダイオードＤ１およびＤ２を有し、ダイオードＤ１のアノードが第１の選択入力端とされ、ダイオードＤ２のアノードが第２の選択入力端とされている。また、ダイオードＤ１およびＤ２のカソードは結合され、結合点から電源選択部２２０の出力が取り出されている。

電源選択部２２０において、第１の選択入力端に対して電源５ＶＧが入力され、第２の選択入力端に対して電源５ＶＨが入力される。電源選択部２２０は、これら電源５ＶＧと電源５ＶＨとのうち、電圧の高い方を選択的に出力する。

電源選択部２２０の出力は、レギュレータ２２１に供給される。レギュレータ２２１は、供給された電源を、一定の電圧（例えば３．３Ｖ）の電源に安定化させて出力させる。レギュレータ２２１の出力は、インクジェットヘッド１０４に入力され、電源３．３ＶＨとしてヘッドドライバＩＣ２３０に供給される。

電源選択部２２０の第１の選択入力端に入力される電圧が５Ｖの電源は、ヘッド制御部１０３内の、電源として５Ｖの電圧を必要とする各５Ｖ系ＩＣ２２２にも供給される。同様に、電源選択部２２０の出力は、電源として３．３Ｖの電圧を必要とする各３．３Ｖ系ＩＣ２２３にも供給される。これら各５Ｖ系ＩＣ２２２や各３．３Ｖ系ＩＣ２２３は、例えばヘッド動作に関する検出を行うセンサなどの制御を行う制御部を含む。

各色のインクジェットヘッド１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃおよび１０４ｄに対して、電源３７ＶＨおよび電源３．３ＶＨがそれぞれ供給される。同様に、ＭＣＵ１０２内のヘッド駆動部２１５から出力された駆動信号ＶＣＯＭが、各色のインクジェットヘッド１０４ａ〜１０４ｄに対してそれぞれ供給される。また、図示は省略するが、画像処理部１３１から出力された画像データに基づく制御信号が、各色のインクジェットヘッド１０４ａ〜１０４ｄに対してそれぞれ供給される。これら各電源、駆動信号ＶＣＯＭおよび制御信号に従い、各色のインクジェットヘッド１０４ａ〜１０４ｄそれぞれにおいて、インクの吐出が行われる。

次に、本実施形態による電源シーケンスについて、上述した図６、ならびに、図７〜図９を用いて説明する。先ず、図７を用いて通常動作時における電源シーケンスについて説明する。なお、図７において、図７（ａ）が電源５ＶＥ、図７（ｂ）が信号ＰＯＮＥＮＧ＿Ｎ、図７（ｃ）が電源５ＶＧ（５Ｖ）、図７（ｄ）がＤＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力（３．３Ｖ）、図７（ｅ）が電源３．３ＶＨを示す。また、図７（ｆ）が信号ＨＶＣＯＮＴ＿Ｎ、図７（ｇ）が電源３７ＶＨ（３７Ｖ）、図７（ｈ）が電源５ＶＨ、図７（ｉ）が電源制御部１１１のアナログポートへの入力電圧（ＤＥＴ＿３７Ｖ）を示す。

先ず、電源ＯＮ時の動作の例について説明する。例えばインクジェットプリンタ１のメインスイッチ（図示しない）がＯＮ状態とされると、ＰＳＵ１０１において、商用電源１００から、Ａ／Ｄ変換回路２００ｂで電源５ＶＥが生成され、ＣＴＬ１０６内のＣＰＵ１２０を起動させる。

また、ＰＳＵ１０１では、電源５ＶＥの生成と共に、商用電源１００からＡ／Ｄ変換回路２００ａで電圧３７Ｖおよび５Ｖの電源が生成され、それぞれスイッチ素子Ｆ１およびＦ２に供給される。電源ＯＮ時には、信号ＰＯＮＥＮＧ＿ＮがＬｏｗ状態となっているので、時点ｔ₁において、電源５ＶＧが立ち上がり、それに伴い、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０の電圧３．３Ｖが立ち上がる。また、電源５ＶＧが立ち上がったことにより、電源選択部２２０の出力の電源３．３ＶＨが立ち上がる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力の電圧３．３Ｖが立ち上がると、ＭＣＵ１０２内の電源制御部１１１が起動される。電源制御部１１１は、起動されると、信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮをＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に遷移させる。これにより、スイッチ素子Ｆ２がＯＦＦ状態となり、電源３７ＶＨの出力が停止される。例えば、起動から予め決められた時間の経過後の時点ｔ₂で、電源制御部１１１は、信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮをＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に遷移させる。これにより、スイッチ素子Ｆ２がＯＮ状態となり、電源３７ＶＨが立ち上がる。電源３７ＶＨが立ち上がるのに伴い、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２の出力の電源５ＶＨが立ち上がる。

さらに、電源３７ＶＨが立ち上がるのに伴い、電源制御部１１１のアナログポートに入力される電圧ＤＥＴ＿３７Ｖが上昇する。電圧ＤＥＴ＿３７Ｖは、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧（例えば１０Ｖ）に達すると（時点ｔ₃）、当該ツェナー電圧で安定する。これにより、電源制御部１１１は、電源３７ＶＨがインクジェットヘッド１０４内のヘッドドライバＩＣ２３０の安全電圧以上になったことを検出できる。

電源ＯＮ後の初期動作時および通常動作中（印刷動作中）は、各電源および信号（信号ＰＯＮＥＮＧ＿Ｎ、信号ＨＶＣＯＮＴ＿Ｎおよび電圧ＤＥＴ＿３７Ｖ）は、変化しない。

スタンバイ状態時の動作について説明する。インクジェットプリンタ１は、例えば、操作部１０５に対するユーザ操作や、印刷動作が終了してから所定時間が経過した場合に、スタンバイ状態に移行する。スタンバイ状態では、各インクジェットヘッド１０４は、インクの乾燥を防ぐためにキャッピングされ、インクの吐出が行われない。一方、スタンバイ状態では、ヘッドドライバＩＣ２３０やＩＰＵ１０７は、動作状態とされる。

各インクジェットヘッド１０４がキャッピングされた状態では、各インクジェットヘッド１０４が駆動する、すなわちインクを吐出することがない。そのため、電源制御部１１１は、例えば時点ｔ₁₀で信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮをＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に遷移させてスイッチ素子Ｆ２をＯＦＦ状態とさせ、電源３７ＶＨの出力を停止させる（時点ｔ₁₁）。スイッチ素子Ｆ２の出力電圧は、コンデンサＣ１〜Ｃ４に充電された電荷が放電されるために、徐々に降下する。このとき、電源３７ＶＨは、放電回路２１４の作用により、極めて短時間で放電される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２は、電源３７ＶＨの出力が停止された後、入力される電圧が、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２の入力電圧範囲の最低値（ヘッドドライバＩＣ２３０の安全電圧）より低い電圧になるまで、規定の電圧５Ｖの出力が維持される。時点ｔ₁₂で、入力電圧が入力電圧範囲の最低値より低い電圧になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２から出力される電源５ＶＨの電圧が、規定の電圧５Ｖから降下する。ここで、ヘッド制御部１０４内の電源選択部２２０の第１の選択入力端には、電源５ＶＧが電圧５Ｖで供給されているので、電源５ＶＨの電圧低下後は、電源５ＶＧが電源選択部２２０から選択的に出力され、５Ｖの出力電圧が維持される。

検出回路２１３では、電源３７ＶＨがツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧（ヘッドドライバＩＣ２３０の安全電圧）より低くなると、信号ＤＥＴ＿３７ＶがＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態へと遷移される。

次に、省エネモード時の動作について説明する。例えば、操作部１０５に対するユーザ操作や、スタンバイ状態から所定時間が経過した場合に、省エネモードに移行する。省エネモードは、インクジェットプリンタ１において、ＣＴＬ１０６内のＣＰＵ１２０に対する電源５ＶＥのみが立ち上がっている状態である。

例えば、操作部１０５に対する省エネモード移行を指示する操作に応じて、ＣＰＵ１２０は、ＰＳＵ１０１内のＡ／Ｄ変換回路２００ａをＯＦＦ状態として電圧３７および５Ｖの生成を停止させると共に、信号ＰＯＮＥＮＧ＿ＮをＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に遷移させる（時点ｔ₁₅）。これにより、電源５ＶＧの出力が停止されると共に、電源制御部１１１に供給するための電圧３．３Ｖの電源が停止され、電源制御部１１１から出力される信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮがＬｏｗ状態となる。電源５ＶＧおよび電源５ＶＨの出力が共に停止されるため、電源３．３ＶＨの出力も停止される。

以上の動作により、電源ＯＮ時には、インクジェットヘッド１０４に対して、電源３．３ＶＨが電源３７ＶＨよりも先若しくは同時に供給されることが保証される。また、電源ＯＦＦ時は、スタンバイ状態の時点で電源３７ＶＨの出力が停止されるため、電源３．３ＶＨが電源３７ＶＨよりも後に停止することが保証される。したがって、インクジェットヘッド１０４に対する電源シーケンスが確実に守られ、ヘッドドライバＩＣ２３０が高電圧のために破壊されることが防がれる。また、スタンバイ状態で電源３７ＶＨの出力を停止するため、省エネルギーの効果も得られる。

次に、異常動作時における電源シーケンスについて説明する。図８は、初期動作または動作中に、メインスイッチがＯＦＦ状態とされるか、または、インクジェットプリンタ１のコンセント抜去による電源ＯＦＦとされた場合の一例の電源シーケンスを示す。なお、図８において、図８（ａ）が電源５ＶＥ、図８（ｂ）が信号ＰＯＮＥＮＧ＿Ｎ、図８（ｃ）が電源５ＶＧ（５Ｖ）、図８（ｄ）がＤＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力（３．３Ｖ）、図８（ｅ）が信号ＨＶＣＯＮＴ＿Ｎ、図８（ｆ）が電源３７ＶＨ（３７Ｖ）、図８（ｇ）が電源５ＶＨ、図８（ｈ）が電源制御部１１１のアナログポートへの入力電圧（ＤＥＴ＿３７Ｖ）を示す。

初期動作中や通常動作中にメインスイッチがＯＦＦ状態とされたり、商用電源１００を供給するコンセントが不意に抜けたりした場合、商用電源１００の供給が絶たれるため、インクジェットプリンタ１内の全ての電源電圧が一斉に降下し始めることになる。図８の例では、時点ｔ₃₀で例えばメインスイッチがＯＦＦ状態とされた場合、図８（ａ）、図８（ｃ）および図８（ｆ）に示されるように、ＰＳＵ１０１から出力される電源５ＶＥ、電源５ＶＧおよび電源３７ＶＨのそれぞれの電圧が降下し始める。そのため、電源５ＶＥおよび電源５ＶＧにより動作するＣＰＵ１２０および 電源制御部１１１は、動作が停止され、信号ＰＯＮＥＮＧ＿Ｎおよび信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮがそれぞれＬｏｗ状態とされる。

ここで、電源３７ＶＨは、大容量のコンデンサＣ１〜Ｃ４からの放電の影響で、出力が完全に停止されるまでの時間が、電源５ＶＧと比較して長い。電源３７ＶＨの、放電による出力がＤＣ／ＤＣコンバータ２１２で電圧が５Ｖに変換され、電源５ＶＨとして出力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２は、上述したように、入力電圧範囲の最低値がヘッドドライバＩＣ２３０の安全電圧以下とされている。また、電源選択部２２０は、第１および第２の選択入力端に入力された電源のうち電圧が高い方を選択して出力するので、商用電源１００の供給が絶たれた状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２から出力される電源５ＶＨが選択され出力されることになる。そのため、電源３７ＶＨが当該安全電圧まで下降した後に、レギュレータ２２１からの電源３．３ＶＨの出力が停止されることになり、ヘッドドライバＩＣ２３０の破壊を防ぐことができる。

この場合においても、放電回路２１４により、コンデンサＣ１〜Ｃ４の放電時間が短縮されるため、メインスイッチをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える時間が短くても、対応可能なようになっている。

次に、初期動作中や通常動作中に動作モードが省エネモードに強制的に移行された場合の電源シーケンスについて説明する。例えば、初期動作中や通常動作中になされた操作部１０５に対する省エネモード移行を指示するユーザ操作により、インクジェットプリンタ１の動作モードを省エネモードに移行させることができる。

図９は、初期動作または通常動作中に動作モードが強制的に省エネモードに移行された場合の一例の電源シーケンスを示す。なお、図９において、図９（ａ）〜図９（ｈ）は、上述の図８と同様に、電源５ＶＥ、信号ＰＯＮＥＮＧ＿Ｎ、電源５ＶＧ（５Ｖ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力（３．３Ｖ）、信号ＨＶＣＯＮＴ＿Ｎ、電源３７ＶＨ（３７Ｖ）、電源５ＶＨ、電源制御部１１１のアナログポートへの入力電圧（ＤＥＴ＿３７Ｖ）をそれぞれ示す。

操作部１０５に対するユーザ操作によりなされた省エネモードへの移行指示は、ＣＰＵ１２０から、ＩＯ＿ＡＳＩＣ１３０およびバス１１２を介してＭＣＵ１０２内のＣＰＵ１１０に送信される。ＣＰＵ１１０は、この指示に従い、電源制御部１１１に対して信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮをＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に遷移させるように命令する。なお、図７を用いて説明したように、初期動作中および通常動作中は、信号ＨＶＣＯＮＴ＿Ｎおよび信号ＰＯＮＥＮＧ＿Ｎは、それぞれＬｏｗ状態になっている。

電源制御部１１１は、ＣＰＵ１１０からの命令に従い、信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮをＨｉｇｈ状態に遷移させる（時点ｔ₄₀）。信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮがＨｉｇｈ状態になると、スイッチ素子Ｆ２がＯＦＦ状態となり、スイッチ素子Ｆ２の出力である電源３７ＶＨが停止され（時点ｔ₄₁）、電源３７ＶＨの電圧が３７Ｖから徐々に降下する。

電源３７ＶＨの電圧がヘッドドライバＩＣ２３０の安全電圧（この例では１０Ｖ）よりも低下すると（時点ｔ₄₂）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２の出力である電源５ＶＨの電圧が規定の５Ｖから降下し始める。この時点ｔ₄₂において、スイッチ素子Ｆ１はＯＮ状態であり、電源５ＶＧの電圧が５Ｖとなっている。そのため、電源選択部２２０では、この電源５ＶＧの出力が選択される。この電源選択部２２０の出力電圧がレギュレータ２２１で電圧３．３Ｖに変換され、電源３．３ＶＨとしてインクジェットヘッド１０４に供給される。

一方、電源５ＶＨの電圧が規定の５Ｖから降下し始めると、検出回路２１３から出力される信号ＤＥＴ＿３７Ｖの電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧に基づく電圧から降下し始め、電源制御部１１１に、電源３７ＶＨの電圧が安全電圧以下になったことが検出される（時点ｔ₄₃）。電源制御部１１１は、電源３７ＶＨの電圧が安全電圧以下になった旨を示す検出結果を、ＣＴＬ１０６内のＣＰＵ１２０に送信する。

ＣＰＵ１２０は、電源制御部１１１から送信された検出結果を受けて、ＣＰＵ１２０は、ＰＳＵ１０１内のＡ／Ｄ変換回路２００ａをＯＦＦ状態に制御すると共に、信号ＰＯＮＥＮＧ＿ＮをＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に遷移させる（時点ｔ₄₄）。これにより、スイッチ素子Ｆ１の出力が停止され、電源５ＶＧの電圧が降下し（時点ｔ₄₅）、それに伴い、電源制御部１１１から出力される信号ＨＶＣＯＮＴ＿ＮがＬｏｗ状態とされると共に、レギュレータ２２１からの電源３．３ＶＨの出力が停止される。

以上の動作により、電源５ＶＥのみが立ち上がった状態になる。このように、初期動作中や動作中に操作部１０５に対するユーザ操作などにより強制的に省エネモードに移行してしまうような異常動作時においても、電源３７ＶＨが安全電圧まで降下した後に電源３．３ＶＨが停止されるため、ヘッドドライバＩＣ２３０の破壊を防ぐ事ができる。

以上説明したように、本実施形態では、電源３７ＶＨから、ヘッドドライバＩＣ２３０を駆動するための電源３．３ＶＨを生成するようにしている。そのため、電源３７ＶＨが当該安全電圧まで下降した後に、レギュレータ２２１からの電源３．３ＶＨの出力が停止されることになり、インクジェットヘッド１０４内のヘッドドライバＩＣ２３０の破壊を防ぐことができる。

また、電源３．３ＶＨを電源３７ＶＨから生成するようにしているため、ＰＳＵ１０１内のコンデンサの容量や、ＭＣＵ１０２内のコンデンサＣ１〜Ｃ４の容量などに影響されることなく、ヘッドドライバＩＣ２３０における電源停止時の電源シーケンスを満足することができる。

１ インクジェットプリンタ
１０１ パワーサプライユニット
１０２ メインコントロールユニット
１０３ ヘッド制御部
１０４ インクジェットヘッド
１０５ 操作部
１０６ コントローラ
１０７ イメージプロセシングユニット
１１０，１２０ ＣＰＵ
１１１ 電源制御部
１３０ ＩＯ＿ＡＳＩＣ
１３１ 画像処理部
２００ａ，２００ｂ Ａ／Ｄ変換回路
２１０，２１２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２１３ 検出回路
２１４ 放電回路
２２０ 電源選択部
２３０ ヘッドドライバＩＣ
２３１ ピエゾ素子
２３２ インクタンク
２３３ ノズル
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ スイッチ素子
ＺＤ１ ツェナーダイオード

特許第４２７９２３５号公報

Claims (8)

1. 第１の電圧を出力する第１の電圧生成手段と、
   前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を出力する第２の電圧生成手段と、
   前記第２の電圧生成手段で生成された前記第２の電圧から、前記第１の電圧と等しい第３の電圧を生成し出力する第３の電圧生成手段と、
   前記第１の電圧生成手段の出力と、前記第３の電圧生成手段の出力とのうち電圧の高い方の出力を選択する選択手段と
   を備え、
   前記第２の電圧生成手段の出力と、前記選択手段によって選択された出力とをそれぞれ負荷に供給する
   ことを特徴とする電源装置。
2. 前記第１の電圧生成手段から前記第１の電圧が出力されたら、前記第２の電圧生成手段による前記第２の電圧の出力を開始させる制御手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記第２の電圧生成手段の出力が予め決められた電圧以下であるか否かを検出する検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記検出手段により前記第２の電圧生成手段の出力が前記予め決められた電圧以下になったと検出された場合に、前記第１の電圧生成手段の出力を停止させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記第３の電圧生成手段は、
   前記予め決められた電圧が、入力電圧範囲のうち前記第３の電圧が出力される最低電圧である
   ことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 前記予め決められた電圧は、前記選択手段の出力の供給先の負荷における安全電圧以下の電圧である
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電源装置。
6. 前記第２の電圧生成手段の出力を停止させた場合に、該出力を放電させる放電手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の電源装置。
7. 第１の電圧生成手段が、第１の電圧を出力する第１の電圧生成ステップと、
   第２の電圧生成手段が、前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を出力する第２の電圧生成ステップと、
   第３の電圧生成手段が、前記第２の電圧生成ステップで生成された前記第２の電圧から、前記第１の電圧と等しい第３の電圧を生成し出力する第３の電圧生成ステップと、
   選択手段が、前記第１の電圧生成ステップによる出力と、前記第３の電圧生成ステップによる出力とのうち電圧の高い方の出力を選択する選択ステップと
   を備え、
   前記第２の電圧生成ステップによる出力と、前記選択ステップによって選択された出力とをそれぞれ負荷に供給する
   ことを特徴とする電源装置の制御方法。
8. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の電源装置と、
   前記第２の電圧生成手段で生成された前記第２の電圧と、前記選択手段で選択された出力とが電源として供給されるヘッドと、
   前記ヘッドを用いて画像形成を行う画像形成手段と
   を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。

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