JP6087632B2 - 電力供給装置及び記録装置 - Google Patents

Description

本発明は電力供給装置及び記録装置に関し、特に、例えば、所謂バック型ＤＣ−ＤＣコンバータを用い、さらに詳しくは負荷電流の急激な減少に伴う出力電圧の上昇を緩和する手段を有する電力供給装置及び記録装置に関する。

従来、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける負荷電流の急変動に対処するために様々な方法が提案されている。

例えば、特許文献１は、単位時間当たりの出力電圧の落ち込み量を検出して、その落ち込み量を補償するのに必要な電力を追加的に投入するという方法を提案している。

また、特許文献２は、負荷側に負荷電流の急変を事前に電源側に伝達可能な信号を設け、電源側はその信号を元に基準電圧を調整するという方法を提案している。

更に、特許文献３は、電源出力を停止する過程に生じる負荷電流の急激な減少に伴う出力電圧の上昇を緩和するために、負荷電流が急減する直前に電源出力を止めてしまうという方法を提案している。

特開２００５−０２０９２７号公報 特開２００５−１３０６１６号公報 特開２００９−０４４４４８号公報

しかしながら、こうした提案の多くは負荷電流の急激な変動に伴う出力電圧の変動をプラス側にもマイナス側にも一定の範囲に押さえ込むことを目的としているため、回路構成や制御方法が非常に複雑になってしまうという問題がある。

例えば、特許文献１に開示された方法では、単位時間における出力電圧の落ち込み量を検出する検出器や、その検出結果を出力デューティ比に変換するための変換テーブルが必要になる。

また、特許文献２に開示された方法では、負荷電流の変化量に応じて基準電圧を調整するための回路が必要になる。

一方、特許文献３は回路構成や制御方法が非常にシンプルではあるが、負荷電流が急減する直前のタイミングで電源出力を止めることができない場合には適用できないという問題がある。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、簡単な構成で容易に負荷電流の急激な減少に伴う出力電圧の上昇を緩和する手段を有する電力供給装置及び記録装置を提供すること目的としている。

上記目的を達成するために本発明の電力供給装置は次のような構成からなる。

即ち、商用電源から生成されるＤＣ電源に基づいて装置各部に電力を供給する電力供給装置であって、前記ＤＣ電源の入力電圧を監視する監視手段と、前記監視手段により監視される入力電圧が予め定められた閾値を下回ったときに前記電力を供給する集積回路に対してリセット信号を出力するリセット回路と、前記リセット信号の出力に同期して前記集積回路に対する電力の供給を停止するように構成された電源回路と、前記電源回路の出力に接続され、前記リセット信号の出力と同時に動作して、前記電源回路からの出力電圧の変動を緩和する緩和手段とを有し、前記電源回路は、出力電圧の異なる第１の電源回路及び第２の電源回路を含み、前記緩和手段は、前記第１の電源回路及び第２の電源回路の内の１つに接続され、前記第１の電源回路からの出力電圧は、前記第２の電源回路からの出力電圧より高く、前記第１の電源回路を前記集積回路の外部Ｉ／Ｏ用電源とし、前記第２の電源回路を前記集積回路の内部コア用電源とし、前記緩和手段は、前記第２の電源回路からの電力の一部が供給されるダミー負荷であり、前記リセット信号の出力と同時に前記第１の電源回路からの電力供給を停止するとともに、前記ダミー負荷に対して前記第２の電源回路から電力の一部が供給され始め、予め定められた遅延時間の経過後に前記第２の電源回路からの出力を停止することを特徴とする。

また、その電力供給装置は、第１の電圧に基づいて、前記電力供給装置の外部の装置へ供給するための第２の電圧を生成する電圧生成手段と、前記第１の電圧を監視する監視手段と、前記監視手段により監視される第１の電圧が予め定められた閾値を下回ったときに、前記外部の装置を低消費電力状態に移行させるための信号を生成する信号の生成手段と、前記電圧生成手段の出力に接続され、前記信号の生成手段によって生成された信号に基づいて、前記第２の電圧の変動を緩和する緩和手段とを有し、前記電圧生成手段は、前記信号の生成手段が前記信号を生成してから予め定められた時間が経過した後に、前記第２の電圧の生成を停止することを特徴としても良い。

また本発明を別の側面から見れば、上記構成の電力供給装置を用いて記録を行う記録装置を備える。

従って本発明によれば、簡単な回路構成で容易に集積回路のリセット時に生じる負荷電流の急激な減少に伴う出力電圧の上昇を緩和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インクジェット記録装置の構成を示す概観斜視図である。 図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。 電力供給装置の詳細な構成を示すブロック図である。 、 ＤＣ−ＤＣコンバータの構成を説明する回路図である。 出力電圧変動の緩和機能を設けない時の動作波形を説明する図である。 出力電圧変動の緩和機能を設けた時の動作波形を説明する図である。

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。ただし、この実施例に記載されている構成要素の相対配置等は、特定の記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

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。さらに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も問わず、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、「記録要素」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。

＜インクジェット記録装置の説明（図１）＞
図１は本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置１の構成の概要を示す外観斜視図である。

図１に示すように、インクジェット記録装置（以下、記録装置）はインクジェット方式に従ってインクを吐出して記録を行なうインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）３をキャリッジ２に搭載し、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往復移動させて記録を行う。記録紙などの記録媒体Ｐを給紙機構５を介して給紙し、記録位置まで搬送し、その記録位置において記録ヘッド３から記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行なう。

記録装置１のキャリッジ２には記録ヘッド３を搭載するのみならず、記録ヘッド３に供給するインクを貯留するインクカートリッジ６を装着する。インクカートリッジ６はキャリッジ２に対して着脱自在になっている。

図１に示した記録装置１はカラー記録が可能であり、そのためにキャリッジ２にはマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを夫々、収容した４つのインクカートリッジを搭載している。これら４つのインクカートリッジは夫々独立に着脱可能である。

この実施例の記録ヘッド３は、熱エネルギを利用してインクを吐出するインクジェット方式を採用している。このため、電気熱変換体を備えている。この電気熱変換体は各吐出口のそれぞれに対応して設けられ、記録信号に応じて対応する電気熱変換体にパルス電圧を印加することによって対応する吐出口からインクを吐出する。

また、図１に示す例では、記録ヘッド３とインクカートリッジ６とが分離している構成であるが、記録ヘッドとインクカートリッジとが一体となったヘッドカートリッジを用いても良い。

＜インクジェット記録装置の制御構成（図２）＞
図２は図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。

図２に示すように、コントローラ６００は、ＭＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、ＲＡＭ６０４、システムバス６０５、Ａ／Ｄ変換器６０６などで構成される。ここで、ＲＯＭ６０２は後述する制御シーケンスに対応したプログラム、所要のテーブル、その他の固定データを格納する。ＡＳＩＣ６０３は、キャリッジモータＭ１の制御、搬送モータＭ２の制御、及び、記録ヘッド３の制御のための制御信号を生成する。ＲＡＭ６０４は、画像データの展開領域やプログラム実行のための作業用領域等として用いられる。システムバス６０５は、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行う。Ａ／Ｄ変換器６０６は以下に説明するセンサ群からのアナログ信号を入力してＡ／Ｄ変換し、デジタル信号をＭＰＵ６０１に供給する。

また、図２において、６１０は画像データの供給源となるコンピュータ（或いは、画像読取り用のリーダやデジタルカメラなど）でありホスト装置と総称される。ホスト装置６１０と記録装置１との間ではインタフェース（Ｉ／Ｆ）６１１を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等を送受信する。この画像データは、例えば、ラスタ形式で入力される。

さらに、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリントスイッチ６２２、回復スイッチ６２３などから構成される。

６３０は装置状態を検出するためのセンサ群であり、位置センサ６３１、温度センサ６３２等から構成される。

さらに、６４０はキャリッジ２を矢印Ａ方向に往復走査させるためのキャリッジモータＭ１を駆動させるキャリッジモータドライバ、６４２は記録媒体Ｐを搬送するための搬送モータＭ２を駆動させる搬送モータドライバである。また、６４４はコントローラ６００から転送される記録データや制御信号に基づいて記録ヘッドを駆動するヘッドドライバである。

ＡＳＩＣ６０３は、記録ヘッド３による記録走査の際に、ＲＡＭ６０４の記憶領域に直接アクセスしながら記録ヘッドに対して記録素子（吐出用のヒータ）を駆動するためのデータを転送する。

そして、電力供給装置１００がコントローラ６００に対して電力を供給する。また、電力供給装置１００は各ドライバ、各モータ、記録ヘッド、センサ群、スイッチ群、また、各機構部など装置各部の動作に必要な電力を供給することができる。

次に、以上の構成に記録装置に搭載される電力供給装置について実施例について説明する。

図３は電力供給装置１００の詳細な構成を示すブロック図である。

図３によれば、ＡＣアダプタ１１０は商用ＡＣ電源（１００〜２４０Ｖ）から生成したＤＣ電源Ｖinを電力供給装置１００に供給する。電力供給装置１００は、図２に示すコントローラ６００へ電力を供給する。電力供給装置１００は、３．３Ｖコンバータ（第１の電圧生成部）１０２と１．０Ｖコンバータ（第２の電圧生成部）１０５を有する。３．３Ｖコンバータ（第１電圧生成部）１０２は、３．３ボルトの電圧を生成する。１．０Ｖコンバータ（第２電圧生成部）１０５は、１．０ボルトの電圧を生成する。

電力供給装置１００において、入力監視部１０１は入力電圧Ｖinを監視する。そして、Ｖin＜Ｖth（閾値）となった（即ち、入力電圧が閾値を下回る）ことを検出すると、信号Ｖｒをその検出結果の通知として後段のリセット回路１０３、３．３Ｖコンバータ１０２、ダミー負荷１０６、遅延発生部（遅延部）１０４に出力する。３．３Ｖコンバータ１０２は信号Ｖｒの受信に基づいて電圧生成を停止する。遅延発生部１０４は、信号Ｖｒを受信すると、３．３Ｖコンバータ１０２の電圧生成を停止させてから時間Ｔｄ後に１．０Ｖコンバータ１０５の電圧生成を停止させるように、信号Ｖｄを出力する。

リセット回路１０３は、入力監視部１０１による検出結果に基づき、コントローラ６００のリセット端子に対してリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）を出力する。

リセット信号（Ｒｅｓｅｔ）は抵抗（Ｒ）１０７を介して３．３Ｖコンバータ１０２の出力Ｖ３３に接続されている。このため、入力監視部１０１がＶin＜Ｖthであることを検出し、リセット回路１０３に一定の電流が供給されると３．３Ｖから０Ｖにドライブされる。このとき、コントローラ（集積回路）６００はリセットされ全ての動作を停止する。このため、コントローラ６００が３．３Ｖコンバータ１０２からの電圧Ｖ３３と１．０Ｖコンバータ１０５からの電圧Ｖ１０により消費している電流は急激に減少する。

ここで、電圧Ｖ３３はコントローラ６００の外部Ｉ／Ｏ回路用３．３Ｖ電源、電圧Ｖ１０はコントローラ６００の内部コア回路用１．０Ｖ電源として用いられている。従って、３．３Ｖコンバータ１０２と１．０Ｖコンバータ１０５とはそれぞれ、コントローラ６００に対して第１の電源回路、第２の電源回路として動作する。コントローラ６００の停止シーケンスによれば、まず外部Ｉ／Ｏ回路を停止した後、内部コア回路を停止する。このような停止シーケンスにより、コントローラ６００の動作が停止するときに、意図せぬ信号を出力することを防止する。

さて、３．３Ｖコンバータ１０２は所謂バック型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、入力電圧Ｖinを降圧して３．３Ｖの直流電圧Ｖ３３を生成する。

図４Ａ及び図４Ｂは一般的な同じタイプのＤＣ−ＤＣコンバータ（非同期整流型）の構成図である。ここで、図４Ａは、３．３Ｖコンバータ１０２の詳細な構成を示し、図４Ｂは、１．０Ｖコンバータ１０５の詳細な構成を示す。

図４Ａにおいて、トランジスタＴｒは出力制御部４０１の出力に応じてスイッチング動作を実行し、断続的に次段回路へ電力を供給する。ダイオードＤはトランジスタＴｒがオフしているときにチョークコイルＬに蓄えられている電力を次段回路に回生供給する。コンデンサＣはトランジスタＴｒによるスイッチング動作により生じる脈流電流を平滑する。トランジスタＴｒは、例えば、ＦＥＴタイプのトランジスタである。

出力制御部４０１は、信号Ｖｒを受信するためのＥｎｂ端子と、出力電圧Ｖ３３に対応した電圧Ｖ３３ｄ（Ｒ１とＲ２で分圧した電圧）を受信するためのＦｂ端子を有する。出力制御部４０１は、Ｅｎｂ端子が受信する信号Ｖｒがアクティブレベル（ハイレベル）の間、電圧Ｖ３３ｄに基づいて電圧Ｖ３３を一定に保つようトランジスタＴｒのオン／オフを制御する。Ｅｎｂ端子が受信する信号Ｖｒが非アクティブレベル（ローレベル）のときは、トランジスタＴｒをオフする。

なお、この実施例では、入力監視部１０１がＶin＜Ｖthとなったことを検出すると非アクティブレベルと認識され、トランジスタＴｒはオフされるものとする。

図３に戻って説明を続けると、遅延発生部１０４は遅延回路であり、入力監視部１０１がＶin＜Ｖthであることを検出したことを遅延時間だけ遅らせて１．０Ｖコンバータ１０５に伝達する。

１．０Ｖコンバータ１０５は３．３Ｖコンバータ１０２と同様なバック型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、入力電圧Ｖinを降圧して１．０Ｖの直流電圧Ｖ１０を生成する。直流電圧Ｖ１０は、入力監視部１０１がＶin＜Ｖthとなったことを検出後、時間Ｔｄの経過後にオフされる。図４Ｂに示す回路は、原理的には図４Ａに示す回路と同様な構成であるので説明を省くが、図４Ｂに示す回路の特徴的な動作を次に説明する。即ち、出力制御部４０１のＥｎｂ端子は、信号Ｖｄを受信する。一方、図４Ｂにおける出力制御部４０１のＦｂ端子は、出力電圧Ｖ１０に対応した電圧Ｖ１０ｄ（Ｒ３とＲ４で分圧した電圧）を受信する。

ダミー負荷１０６は、１．０Ｖコンバータ１０５の出力電圧Ｖ１０に接続された擬似負荷回路であり、入力監視部１０１がＶin＜Ｖthとなったことを検出すると抵抗（Ｒ）１０８を介して電圧Ｖ１０により電流が供給される。

次に、図３に示す構成の電力供給装置１００の動作について説明する。

図５は電力供給装置１００に出力電圧変動の緩和機能を設けないときの各種信号波形を示す図であり、図６はその緩和機能を設けたときの波形を示す図である。

まず始めに、図５に示す波形（出力電圧変動の緩和機能を設けない時）について説明する。

ＡＣアダプタ１１０のＡＣコードが商用電源から引き抜かれると、電力供給装置１００の電源電圧Ｖinは徐々に低下していく。そして、Ｖin＜Ｖthになると（ｔ＝Ｔ１）、電力供給装置１００はリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）をＬレベルにドライブし、且つ、電圧Ｖ３３（３．３Ｖ）の出力を停止する。このため、電圧Ｖ３３は低下する。入力監視部１０１から出力される信号Ｖｒに応じて、リセット回路１０３はリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）をロー（Ｌ）レベルにドライブし、且つ、３．３Ｖコンバータ１０２は電圧Ｖ３３（３．３Ｖ）の出力を停止する。なお、この実施例では、リセット信号を用いる例を説明したが、リセット信号以外にコントローラ６００を低消費電力状態に移行させる指示信号を用いても良い。

このとき、コントローラ６００はリセットされ、全ての動作を停止するため、コントローラ６００の消費電力は急激に減少する。つまり、コントローラ６００が電圧Ｖ３３と電圧Ｖ１０の消費電流は急激に減少する。電圧Ｖ１０の消費電流波形をＩ（Ｖ１０）で表す。図５によれば、電流Ｉ（Ｖ１０）はリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）がＬレベルにドライブされた後に急激に負荷電流ゼロまで落ちている。この急激な負荷電流の減少によって、１．０Ｖコンバータ１０５は電力供給過多状態に陥り、その結果、電圧Ｖ１０の電圧がＶｕｐ１分持ち上げられ、信号パルスを発生してしまう（図５の２０１）。この現象は、１．０Ｖコンバータ１０５に設けられているコイルのインダクタンスによって発生する。

次に、図６に示す波形（出力電圧変動の緩和手段を設けた時）について説明する。

図５に示したのと同様に、Ｖinが徐々に低下する過程で、Ｖin＜Ｖthになると（ｔ＝Ｔ３）、電力供給装置１００はリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）をＬレベルにドライブし、且つ、電圧Ｖ３３（３．３Ｖ）の出力を停止する。これと同時に、ダミー負荷１０６を動作させる。ダミー負荷１０６は、抵抗１０８とグランドとの間に設けられており、信号Ｖｒに基づき動作することで、電圧Ｖ１０において電力を消費する。ダミー負荷１０６は、例えばトランジスタ等の駆動素子である。

このとき、コントローラ６００はリセットされ、図５に示したのと同様にコントローラ６００が電圧Ｖ３３と電圧Ｖ１０の消費電流は急激に減少する。但し、電圧Ｖ１０の消費電流はコントローラ６００による消費電流の減少をダミー負荷１０６の動作で生成されるダミー負荷電流Ｉｄが補償するため、消費電流の減少幅はダミー負荷電流Ｉｄ（１．０Ｖ÷Ｒ１０８の抵抗値）分だけ小さくなる。抵抗Ｒ１０８の抵抗値は、コントローラ６００が動作しているときに消費される電流値に基づいて定められる。

このときの電圧Ｖ１０の消費電流波形をＩ（Ｖ１０）で表す。図６によれば、電流Ｉ（Ｖ１０）はリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）がＬレベルにドライブされるタイミング（ｔ＝Ｔ３）で急激に負荷電流が低下するが、図５に示す場合のようにゼロまでは落ちず、ダミー負荷により補償された分だけ高い電流値で低下が止まる。

このように、ダミー負荷は、１．０Ｖコンバータ１０５から供給される電力の一部を消費し、負荷電流を維持する。これにより、１．０Ｖコンバータ１０５の電力供給過多状態の程度を緩和することができ、その結果、電圧Ｖ１０の上昇幅をＶｕｐ１よりも少ないＶｕｐ２に抑え込むことができる（図６の３０１）。

従って以上説明した実施例に従えば、ダミー負荷を出力電圧変動の緩和機能を果たす構成要素として設けるという簡単な構成で、容易にコントローラのリセット時に生じる負荷電流の急激な減少に伴う出力電圧の上昇を緩和することができるようになる。

また、外部Ｉ／Ｏ用電源と内部コア用電源を個別に必要とするコントローラであって、電源をオフする際の順序が、第１に外部Ｉ／Ｏ用電源、次いで内部コア用電源である必要がある場合においても、次のようにして同様の効果を得ることができる。即ち、上記実施例に示すように、内部コア用電源（１．０Ｖ）にダミー負荷を接続し、外部Ｉ／Ｏ電源（３．３Ｖ）をオフするタイミングでダミー負荷を動作させ、所定の負荷電流をこれに供給するようにする。これにより、外部Ｉ／Ｏ電源をオフするタイミングで発生するリセットによる負荷の急減に伴う内部コア電圧（１．０Ｖ）の上昇を緩和することができる。

Claims (8)

1. 商用電源から生成されるＤＣ電源に基づいて装置各部に電力を供給する電力供給装置であって、
   前記ＤＣ電源の入力電圧を監視する監視手段と、
   前記監視手段により監視される入力電圧が予め定められた閾値を下回ったときに前記電力を供給する集積回路に対してリセット信号を出力するリセット回路と、
   前記リセット信号の出力に同期して前記集積回路に対する電力の供給を停止するように構成された電源回路と、
   前記電源回路の出力に接続され、前記リセット信号の出力と同時に動作して、前記電源回路からの出力電圧の変動を緩和する緩和手段とを有し、
   前記電源回路は、出力電圧の異なる第１の電源回路及び第２の電源回路を含み、
   前記緩和手段は、前記第１の電源回路及び第２の電源回路の内の１つに接続され、
   前記第１の電源回路からの出力電圧は、前記第２の電源回路からの出力電圧より高く、
   前記第１の電源回路を前記集積回路の外部Ｉ／Ｏ用電源とし、
   前記第２の電源回路を前記集積回路の内部コア用電源とし、
   前記緩和手段は、前記第２の電源回路からの電力の一部が供給されるダミー負荷であり、
   前記リセット信号の出力と同時に前記第１の電源回路からの電力供給を停止するとともに、前記ダミー負荷に対して前記第２の電源回路から電力の一部が供給され始め、予め定められた遅延時間の経過後に前記第２の電源回路からの出力を停止することを特徴とする電力供給装置。
2. 前記第１の電源回路及び前記第２の電源回路はそれぞれ、バック型ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記電源回路はコイルを有することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力供給装置を備えた記録装置。
5. 電力供給装置であって、
   第１の電圧に基づいて、前記電力供給装置の外部の装置へ供給するための第２の電圧を生成する電圧生成手段と、
   前記第１の電圧を監視する監視手段と、
   前記監視手段により監視される第１の電圧が予め定められた閾値を下回ったときに、前記外部の装置を低消費電力状態に移行させるための信号を生成する信号の生成手段と、
   前記電圧生成手段の出力に接続され、前記信号の生成手段によって生成された信号に基づいて、前記第２の電圧の変動を緩和する緩和手段とを有し、
   前記電圧生成手段は、前記信号の生成手段が前記信号を生成してから予め定められた時間が経過した後に、前記第２の電圧の生成を停止することを特徴とする電力供給装置。
6. 前記電圧生成手段は、コイルを有することを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。
7. 前記緩和手段は、予め定められた電力を消費することを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。
8. 請求項５乃至７のいずれか１項に記載の電力供給装置を備えた記録装置。

Images