JP5828621B2 - 電力供給回路、該回路を備えた機器、及び電力供給回路の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力供給回路及び該回路を備えた機器に関するものであり、故障の検知を行う機器に関するものである。

デバイスを駆動する機器において、デバイスの電気的状態や機器の状態を検知する技術がある。デバイスとして記録ヘッドを備える記録装置において、記録ヘッドの故障の有無を判定し、故障がある場合には記録装置の動作を停止してその旨を表示する構成について特許文献１に開示されている。

特開２００７−６２２６４号公報

特許文献１で開示されている構成では、記録ヘッドの電圧を供給している電力供給回路や電源装置（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）を起動し、記録ヘッドに電圧の供給を行って、故障の有無のチェックを実施している。しかし、この方法では、記録ヘッドに対して動作状態と同じ電圧レベルで検出を行うため、記録ヘッドや電力供給回路などが故障してしまう可能性がある。特に、ＤＣ／ＤＣコンバータを少なくとも１度は起動させ、記録ヘッドが正常であることを前提として、予め定めた電圧を供給するシーケンスとなっている。したがって、回路や電源ラインに不具合があれば、回路内の各種素子に熱的ストレス、電気的ストレスを与えることになる。

本発明は、安全にデバイスや回路の電気的状態を判定する電力供給回路、その回路を備えた機器、及び電力供給回路の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の電力供給回路は、デバイスへ電力供給を行う電力供給回路であって、前記デバイスを駆動する第１電圧を生成し、前記デバイスへ電力を供給する電力供給ラインへ第１電圧を供給する第１電圧生成手段と、前記第１電圧より低い第２電圧を生成し、前記第２電圧を電力供給ラインへ供給する第２電圧生成手段と、前記電力供給ラインに接続されたコンデンサと、前記電力供給ラインの電圧に基づく電圧値を取得する取得手段と、前記第１電圧生成手段及び前記第２電圧生成手段の制御を行う制御手段と、前記取得手段により取得した電圧値に基づき、異常があるかを判定する判定手段と、を備え、前記制御手段により前記第１電圧生成手段に前記第１電圧を供給させてから前記第１電圧の供給を停止させた場合、前記判定手段は、前記取得手段により取得した第１電圧の供給を停止させた後の電圧値の傾きと、電圧値の傾き閾値とを比較し、異常があるかを判定する第１判定を行うことを特徴とする。

本発明の構成によれば、デバイスや回路の素子に熱的ストレスや電気的ストレスを与えることなく、安全に回路の状態の判定を行うことができる。

実施形態における電力供給装置の構成を説明する図である。 実施形態における電力供給装置の制御フローである。 実施形態における電力供給装置の制御フローである。 実施形態における電力供給装置の制御フローである。 実施形態における電力供給装置の電圧及び制御信号のタイミング図である。 実施形態における電力供給装置を備える記録装置の説明図である。

（電力供給装置の説明）
図１は、本発明における電力供給装置（電力供給回路）を説明する図である。電力供給回路は、後述する第１電圧生成回路１と第２電圧生成回路３を備えている。電力供給回路は、入力端子Ｖｉｎを介してＡＣＤＣ電源（交流電圧を直流電圧に変換する回路）１８から３２ボルトの直流電圧を入力し、出力端子Ｖｏｕｔを介してデバイス６に直流電圧を出力する。電力供給線（電力供給ライン）ＶＨを介して、電力供給装置からデバイス６へ電力が供給される
この実施形態では、機器の例として記録装置、デバイス６の例として記録ヘッドとする。記録ヘッドを駆動する基準電圧は２１ボルトである。なお、記録ヘッドの温度や記録ヘッドの個別の特性に対応し、記録ヘッドは２０ボルトから２４ボルトの範囲の電圧で駆動する。コントロールユニット２は、電力供給装置（電力供給回路）の外部に設けられており、機器の制御と電力供給装置（電力供給回路）の制御を行う。

第１電圧生成回路１は、ＤＣＤＣコンバータ（直流電圧変換回路）４やスイッチ制御回路５を備えており、記録ヘッドへ供給する直流電圧を生成する回路である。第２電圧生成回路３は、１２ボルトの直流電圧を生成する回路である。コントロールユニット２の制御により、第１電圧生成回路１は、１７〜２５ボルトの電圧を生成可能とする。

電力供給装置（電力供給回路）は、上述の回路のほかに、抵抗Ｒ２，抵抗Ｒ３、スイッチング素子Ｑ４，スイッチング素子Ｑ５等の回路素子を備えている。

電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩは、電力供給線ＶＨの電圧ＶＨを抵抗Ｒ２とＲ３により分圧することで生成される。電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩは、コントロールユニット２のＡＳＩＣ７及びＡＤコンバータ８に入力し、アナログ／デジタル変換される。コントロールユニットはこのデジタル電圧値の検出（測定）を行う。なお、記録ヘッド６は、内部インピーダンスＺ１７を有するものとする。

ＡＣＤＣ電源の出力電圧は、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５を介してスイッチ制御回路における電源であるＶＣＣに接続され、ＶＨＩＮとＶＣＣの接続・遮断はコントロールユニットの制御信号ＶＨ＿ＥＮＢ１により制御されている。

（第１電圧生成回路の説明）
ＤＣＤＣコンバータ（直流電圧変換回路）４は、ＰＷＭ制御方式の降圧型電圧変換回路であり、ＡＣＤＣ電源１が出力する直流電圧（３２ボルト）からデバイスである記録ヘッド６を駆動する直流電圧（２１ボルト）を生成する。電力供給装置（電力供給回路）の出力部と記録ヘッド６は、図１に示す電力供給線ＶＨを介して記録ヘッド６へ供給される。なお、第１電圧生成回路の出力も電力供給線に接続している。

スイッチ制御回路５は、ＤＣＤＣコンバータ４が備えるスイッチ素子Ｑ１のオン／オフを制御する信号を出力するスイッチ制御回路である。スイッチ制御回路５は、電圧ＶＨと、コントロールユニット２からの設定信号ＶＨ＿ＳＥＴ＿ＳＩＯによる設定電圧ＶＨ＿ＳＥＴとを比較することで、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧の制御を行う回路である。

スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５は、ＡＣＤＣ電源１が出力する３２ボルトの直流電圧からロジック電圧ＶＣＣ（３．３ボルト）を生成する。このロジック電圧ＶＣＣは、スイッチ制御回路５へ供給される。スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５は、コントロールユニット２が出力する信号ＶＨ＿ＥＮＢ１により制御される。

（第２電圧生成回路の説明）
第２電圧生成回路３は、定電圧生成のＩＣ９（定電圧回路）、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３、整流素子であるダイオードＤ１、電流制限の為の抵抗Ｒ１で構成されている。第２電圧生成回路３は、ＤＣＤＣコンバータ４と並列に接続されている。定電圧生成ＩＣ９は、ＡＣＤＣ電源１から供給される直流電圧から直流電圧Ｖｃ（１２ボルト）を生成する。この電圧ＶｃはＤＣＤＣコンバータか生成する電圧ＶＨよりも低い電圧である。電圧Ｖｃはスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を介して電力供給線ＶＨに接続されている。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３による電圧の供給・遮断は、コントロールユニットが出力する制御信号ＰｒｅＣｈａｒｇｅにより行われる。

ここで、第２電圧生成回路３における定電圧生成ＩＣ９の出力電圧Ｖｃは、第１電圧生成回路１の出力の設定される最小電圧をＶＨ（ｍｉｎ）とすると、ＶＨ（ｍｉｎ）よりも低い値に定められている。

第２電圧生成回路３から供給される電圧は、便宜上ダイオードＤ１の順方向電圧及びコンデンサＣ２による時定数等を無視すると、定電圧生成ＩＣ９の出力Ｖｃと抵抗Ｒ１、記録ヘッド６の駆動回路及び記録ヘッド６の内部インピーダンスＺから決まり、次式（２）で表される。
ＶＨ ＝ Ｖｃ＊Ｚ／（Ｒ１＋Ｚ） （２）
（ＤＣＤＣコンバータの説明）
ＤＣＤＣコンバータ４は、スイッチング素子Ｑ１、コンデンサＣ１，Ｃ２、ダイオードＤ２，チョークコイルＬ１で構成される。ＤＣＤＣコンバータの入力電圧ＶＨＩＮは、供給電圧安定化の為のコンデンサＣ１と、スイッチング素子Ｑ１を介してダイオードＤ２に接続し、Ｑ１がオン・オフを繰り返すことでパルス電圧（矩形波）に変換される。このパルス電圧は、チョークコイルＬとコンデンサＣ２で構成される平滑回路により直流電圧ＶＨに変換され、ＤＣＤＣコンバータ４の出力として負荷である記録ヘッド６へ供給している。ＤＣＤＣコンバータは、一般的な降圧型スイッチングレギュレータ方式であるので、本実施例ではその電力変換動作の詳細についての説明は省略する。

（スイッチ制御回路の説明）
スイッチ制御回路５は、基準電圧生成ＩＣ１０、ＤＡコンバータ１１、誤差増幅器１２、ループ特性補正用時定数回路１３、パルス幅変調比較器１４、三角波発生器１５、ドライバ（ＰＷＭ＿Ｄｒｉｖｅｒ）１６と、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８により構成される。基準電圧生成ＩＣ１０は電源として供給されるＶＣＣから基準電圧ＶＨ＿ＲＥＦを生成する。この基準電圧ＶＨ＿ＲＥＦを抵抗Ｒ４，Ｒ５で抵抗分圧した電圧Ｖ−を、定電圧フィードバック制御の基準電圧として、誤差増幅器１２の反転端子に入力している。

コントロールユニット２は電圧ＶＨの目標電圧値に応じて設定信号ＶＨ＿ＳＥＴ＿ＳＩＯを出力し、ＤＡコンバータ１１によりデジタル／アナログ変換し、設定電圧ＶＨ＿ＳＥＴを生成する。このＶＨ＿ＳＥＴを、抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８により抵抗分圧し、誤差増幅器の非反転端子に接続することで、出力電圧を制御している。誤差増幅器１２は、反転端子の入力Ｖ−と非反転端子の入力Ｖ＋の比較により、出力Ｖｅｒｒの値が決定され、ループ特性補正用時定数回路１３により出力電圧の安定化を行うと共に、電圧ＶＨの定電圧フィードバック制御を行っている。

誤差増幅器の非反転端子の電圧Ｖ＋、また反転端子の電圧Ｖ−は次式（３）、（４）で表される値となる。
Ｖ＋ ＝ （ＶＨ＊Ｒ８／Ｒ６＋ＶＨ＿ＳＥＴ＊Ｒ８／Ｒ７）／（１＋Ｒ８／Ｒ６＋Ｒ８／Ｒ７） （３）
Ｖ−＝Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５）＊ＶＨ＿ＲＥＦ （４）
例えば、基準電圧生成ＩＣ１０の出力ＶＨ＿ＲＥＦを３．３ボルト、ＶＨ＿ＲＥＦの分圧抵抗Ｒ４を５．６ｋΩ、Ｒ５を３．３ｋΩ、ＶＨ及びＶＨ＿ＳＥＴの分圧抵抗Ｒ６を２４ｋΩ、Ｒ７を８．２ｋΩ、Ｒ８を１．３２ｋΩとすると、Ｖ＋及びＶ−は次の値となる。
Ｖ＋ ＝ （０．０５５＊ＶＨ＋０．１６１＊ＶＨ＿ＳＥＴ）／１．２１６
Ｖ− ＝ １．２２３Ｖ
ここで、例えば、ＶＨ＿ＳＥＴの設定電圧値が２．０ボルト、定電圧生成ＩＣ９の出力電圧Ｖｃを１２．２ボルトとし、また便宜上、充電特性が飽和状態であり、ダイオードＤ１の順方向電圧を無視すると、ＶＨは１２．０ボルトとなり、Ｖ＋の電圧値は０．８０８ボルトとなる。よって、Ｖ＋よりもＶ−の電圧値のほうが大きい値なので、誤差増幅器１２の出力Ｖｅｒｒは“Ｌｏ”出力となり、パルス幅変調比較器１４における出力ＶＨｄｕｔｙは三角波発生器１５の出力電圧がＶｅｒｒより大きい限りドライバ１６に対してオン出力を行う。

ドライバ１６は、入力するＶＨｄｕｔｙのレベルに応じて、スイッチング素子Ｑ１が導通（オン）／遮断（オフ）を行うよう信号ＶＨ＿ＰＷＭを出力する。ドライバ１６は、コントロールユニット２からの制御信号ＶＨ＿ＥＮＢ２により、スイッチング素子Ｑ１を遮断する制御を行う。ドライバ１６は、ＶＨｄｕｔｙのオン出力に対して、スイッチング素子Ｑ１が導通状態となるよう“Ｌｏ”を出力するので、３６ボルトの電力が供給されて、コンデンサＣ２に電荷が蓄えられ、電圧が上昇する。

ＶＨが２１．１８ボルトとなると、前式（３）、（４）よりＶ＋＝Ｖ−＝１．２２３ボルトとなり、誤差増幅器１２の出力Ｖｅｒｒは“Ｈｉ（ハイレベル）”出力と三角波発生器１５の出力電圧より常に大きい電圧なので、ＶＨ＿ｄｕｔｙはドライバ１６に対してオフ出力かつスイッチング素子Ｑ１は遮断状態となり、ＶＨは安定する。つまり、ＶＨ＿ＳＥＴの設定電圧値２．０ボルトに対応する出力電圧ＶＨは２１．１８Ｖであり、デバイス６の駆動によりＶＨの電圧が低下した場合には再度誤差増幅器１２の出力が“Ｌｏ（ロウレベル）”となって、ＶＨを上昇させる。ここで、ＶＨ＿ＳＥＴの最高電圧を３．３Ｖとすると、その時のＶＨは１７．３８Ｖとなり，これがこの抵抗定数における電圧ＶＨとしての最低出力電圧ＶＨ（ｍｉｎ）である。

パルス幅変調比較器１４は、反転端子に三角波発生器１５の出力Ｖｏｓｃが、また非反転端子には誤差増幅器１２の出力Ｖｅｒｒが接続され、誤差出力Ｖｅｒｒと三角波Ｖｏｓｃの電圧比較値に応じて、電圧ＶＨｄｕｔｙが出力される。パルス幅変調比較器１４の出力ＶＨｄｕｔｙは、三角波Ｖｏｓｃの周期をもつ、電圧ＶＨの定電圧フィードバック制御によるデューティー比に応じたパルス波形となり、ドライバ（ＰＷＭ＿Ｄｒｉｖｅｒ）１６に接続される。

（コントロールユニットの説明）
コントロールユニット２は、ＡＳＩＣ７などの集積回路のほか不図示のメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）を備えており、制御信号を出力するための出力ポート、信号を入力するための入力ポートを備えている。なおＶＨ＿ＭＯＮＩの値の判定を行う閾値は、メモリ（ＲＯＭ）に格納されている。

コントロールユニット２は、電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩと閾値に基づいて判定を行い、その結果が異常（エラー）であれば、記録ヘッドの駆動を停止、サービスマンやユーザーへのエラー通知等のエラー処理を行う。コントロールユニット２は、更に、ＰｒｅＣｈａｒｇｅ信号、ＶＨ＿ＥＮＢ１信号、ＶＨ＿ＥＮＢ２信号等の信号を制御して電力供給回路の動作を停止させる。

＜電力供給回路の制御フローの説明＞
次に、上述した電力供給回路の制御を説明する。電力供給回路を備える機器の例として記録ヘッドを走査して画像の記録を行う記録装置である。デバイス６は記録ヘッドである。

図２に示す制御フローは、コントロールユニット２が実行する。その制御は、電力供給回路により電圧生成、生成した電圧測定、電圧測定の結果に基づく電力供給に関する状態の判定である。図３と図４は、図２における判定ステップを説明する制御フローである。判定結果が異常であれば、コントロールユニット２は、上述したエラー処理を行う。

図２の処理を開始する際、イニシャル状態をＰｒｅＣｈａｒｇｅ、ＶＨ＿ＥＮＢ１信号が“Ｌｏ”レベル，ＶＨ＿ＥＮＢ２信号が“Ｈｉ”レベルとし、それぞれスイッチング素子Ｑ３、Ｑ５、ドライバ１６が遮断状態であるとする。

ステップＳ１にて、判定１を行い、電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩから電圧ＶＨが０Ｖ電位であることを確認する。判定１の結果が正常であればステップＳ２へ進み、判定１の結果が異常であれば、上述のエラー処理へ進むので、図２の制御は途中で終了する。

ステップＳ１では、第２電圧生成回路３は制御信号ＰｒｅＣｈａｒｇｅが“Ｌｏ”レベルなのでスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３はいずれも遮断され、第２電圧生成回路３の出力電圧ＰｒｅＶＨは０Ｖ電位に保持される。また、制御信号ＶＨ＿ＥＮＢ１が“Ｌｏ”レベルによりスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５が遮断される為、スイッチ制御回路５のロジック電源であるＶＣＣが供給されず、スイッチ制御回路を構成する何れの回路も動作しない。また、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング素子Ｑ１も遮断され、電圧ＶＨは０Ｖ電位に保持される。この判定１は、図５のタイミングＴ１の前で行う。

ステップＳ２で、スイッチ制御回路（ＰＷＭ制御回路）５のロジック電源であるＶＣＣオン制御を行う。図１に示すＡＳＩＣ７の命令により、コントロールユニット２からの制御信号ＶＨ＿ＥＮＢ１を“Ｌｏ”レベルから“Ｈｉ”レベルに変化させると、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５が導通状態となる。これにより、ＡＣＤＣ電源１の出力ＶＨＩＮがロジック電源ＶＣＣに供給される。ＶＣＣは、スイッチ制御回路５の回路ブロックに電力を供給し、各回路は動作可能状態となる。このときの制御信号とＶＨの電圧値の状態を、図５のタイミングＴ１からＴ２に示す。

電力供給回路の出力電圧ＶＨは、０ボルト（０Ｖ）に保持されているので、ＶＨ＿ＳＥＴの値に因らず誤差増幅器１２の非反転端子の電圧Ｖ＋は０Ｖとなり、Ｖ＋よりもＶ−の方が大きい値の為、誤差増幅器の出力Ｖｅｒｒはマイナス、つまり０Ｖとなる。

パルス幅変調比較器１４の出力ＶＨｄｕｔｙは、非反転端子に入力されるＶｅｒｒの値が十分低い場合、ＤＣＤＣコンバータ４の出力が大きくなるようデューティー比が１００％に近いパルス波形が出力される。しかし、ステップＳ２では、コントロールユニット２からの制御信号ＶＨ＿ＥＮＢ２は“Ｈｉ”レベルであるので、ドライバ１６の出力ＶＨ＿ＰＷＭは、スイッチング素子Ｑ１が遮断状態となるよう“Ｈｉ”を出力する。

次に、ステップＳ３において、判定２を行う。コントロールユニット２は判定１と同じ閾値を使う。その理由は、正常であれば、ＤＣＤＣコンバータ４のスイッチング素子Ｑ１が遮断状態であり、０Ｖ電位に保持されるはずだからである。判定２の結果が正常であればステップＳ４へ進み、判定２の結果が異常であれば、上述のエラー処理へ進むので、図２の制御は途中で終了する。異常判定であれば、例えば、ドライバ１６の出力ＶＨ＿ＰＷＭが導通状態であるとみなされる。

ステップＳ４では、第２電圧生成回路（充電回路）３のオンを行う。ＡＳＩＣ７の命令により、コントロールユニット２からの制御信号ＰｒｅＣｈａｒｇｅを“Ｌｏ”レベルから“Ｈｉ”レベルに変化させると、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３が導通状態となる。この結果、第２電圧生成回路３は、定電圧生成ＩＣ９の出力電圧Ｖｃ（１２ボルト）が電力供給線ＶＨへ出力される。このときの制御信号とＶＨの電圧値の状態を、図５のタイミングＴ２からＴ３に示す。タイミングＴ２からＴ３の間に、コンデンサＣ２に充電され、電力供給線ＶＨの電圧は上昇する。タイミングＴ３では、電力供給線ＶＨの電圧は１２ボルトである。

次に、ステップＳ５にて判定３を行う。ＶＨが所望の電圧範囲に達していることを確認する。判定３の結果が正常であればステップＳ６へ進み、判定３の結果が異常であれば、上述のエラー処理へ進むので、図２の制御は途中で終了する。

次に、ステップＳ６において、ＤＣＤＣコンバータ４をオンにする。すなわち、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御を開始する。ＡＳＩＣ７の命令によりコントロールユニット２からの制御信号ＶＨ＿ＥＮＢ２を“Ｈｉ”レベルから“Ｌｏ”レベルに変化させると、ドライバ１６は入力信号ＶＨｄｕｔｙに応じてスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御を開始する。これにより、電力供給線ＶＨの電圧は１２ボルトから上昇する。

ステップＳ６における、制御信号と電圧ＶＨの電圧値の状態を、図５のタイミングＴ３からＴ４に示す。コンデンサＣ２に充電され、電力供給線ＶＨの電圧は１２ボルトから２１ボルトまで上昇する。タイミングＴ３の時点では、電圧ＶＨは１２ボルトであるため、Ｔ３からＴ４においてスイッチング素子Ｑ１に流れる突入電流の小さできる（ＶＨが０ボルトの場合より）。また、目標電圧値までに要する時間も短縮できる。

ステップＳ７で、所定時間ウエイトした後に、判定４を行う。判定４の結果が正常であればステップＳ８へ進み、判定４の結果が異常であれば、上述のエラー処理へ進むので、図２の制御は途中で終了する。

次に、ステップＳ８で、記録ヘッドを走査させて記録媒体に記録を行う。走査記録における、制御信号と電圧ＶＨの状態を、図５のタイミングＴ４からＴ５に示す。

この記録装置の記録動作において、記録ヘッドの走査を完了すると、走査方向を切り替えるために一旦停止する。この停止したタイミングにおいて、電力供給系の状態を確認する。この確認をステップＳ９、１０で行う。

まず、ステップＳ９では、ＡＳＩＣ７の命令によりコントロールユニット２からの制御信号ＶＨ＿ＥＮＢ２を“Ｌｏ”レベルから“Ｈｉ”レベルに変化させ、ドライバ１６の出力停止と、スイッチング素子Ｑ１の遮断制御を行う。ここで、電圧ＶＨには、設定電圧ＶＨ＿ＳＥＴにより設定された電圧値がコンデンサＣ２に電荷として蓄えられており、記録ヘッド６の内部インピーダンスＺ１７による放電によって、徐々に電圧値が低下する。一方で、第２電圧生成回路３による電圧供給は続けられているので、電圧ＶＨは、１２ボルトまで低下したのち、その値を維持する。

ステップＳ９に続きステップ１０で判定５を行う。電圧ＶＨの電圧値の変化が所望の割合で低下しているかの判定及び電圧値の判定を行う。ステップＳ９及びＳ１０での、制御信号と電圧ＶＨの電圧値を、図５のタイミングＴ５からＴ６に示す。

例えば、タイミングＴ５においてコンデンサＣ２に蓄えられた電荷をｑ２（０）とすると、時間ｔ経過後の電荷ｑ２（ｔ）は次の式で表わされる。
ｑ２（ｔ） ＝ ｑ２（０）ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ２＊Ｚ） （５）
タイミングＴ５における電圧ＶＨを２１ボルト，コンデンサＣ２の静電容量を１０μＦ（マイクロファラッド）とすると、電荷ｑ２（０）は０．２１Ｃとなる。電荷ｑ２（ｔ）の放電特性は、デバイス記録ヘッドの内部インピーダンスＺに依存するので、コントロールユニット２により閾値ＶＨ＿Ａ５を適正な値に設定することで、記録ヘッドの状態が走査記録中に変化したか否かを判定することができる。

内部インピーダンスＺが著しく低下した場合、電荷ｑ２（ｔ）の時間放電量が大きくなり、電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩの傾きＡ５も大きな値を示すので、電力供給回路または記録ヘッド６で何らかの原因によるショート状態が発生していると判断できる。

なお、判定４に対して、判定５はＤＣＤＣコンバータの動作がオフ制御であるので、判定４において定電圧フィードバック制御で補完されてしまうレベルのショート状態であっても、判定５で異常判定ができる。

次に、ステップＳ１１において、印刷命令に対して走査記録が終了したか否かを判定し、記録動作を続行する場合にはステップＳ６に戻り、ＤＣＤＣコンバータのオン制御を再び行う。

ステップＳ１１からステップＳ６における、制御信号と電圧ＶＨの状態を、図５のタイミングＴ６からＴ７に示す。また、記録動作が終了した場合（ステップＳ１１でＮＯ）、図２の処理を終了する。これは、図５のタイミングＴ７からＴ８に示す。

以上の説明したように、記録ヘッドへの電力供給開始するときに、供給電圧レベルを複数のステップに分けて行い、そのステップ毎に電圧レベルの判定を行うことで、デバイスや回路の素子に熱的ストレスや電気的ストレスを与えることなく、安全に回路の状態の判定を行うことができる。

次に、上述した判定処理の説明を行う。

（判定１の説明）
図３を用いて、判定１を説明する。ステップＳ３１で、ＡＳＩＣ７による電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩの取得を行い、ステップＳ３２で電圧判定を行う。コントロールユニット２は予め、閾値としてＶＨｍａｘ１を設定し、ＶＨ＿ＭＯＮＩの値が閾値より低ければ（ＹＥＳ）、Ｓ３３で正常と判断する（正常判定）する。一方、ＶＨ＿ＭＯＮＩの値が閾値より高ければ（ＮＯ）、Ｓ３３で異常と判断する（異常判定）し、エラー処理を行う。

電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩの値は電圧ＶＨと、分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３により次の式（１）で表わされる。
ＶＨ＿ＭＯＮＩ ＝ ＶＨ＊Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３） （１）
一例として、ＶＨ＿ＭＯＮＩの分圧抵抗Ｒ２を９６ｋΩ、Ｒ３を１０ｋΩとすると、電圧ＶＨが０ＶならばＶＨ＿ＭＯＮＩも０Ｖとなり、電力供給回路の状態は適正であると判断される。ここで、閾値ＶＨｍａｘ１を０．５Ｖとした時に、ＶＨに５．３Ｖ以上の電圧が印加された場合、何らかの要因により、電力供給回路が導通状態になっていると判断し、エラー処理へと移行する。

（判定３の説明）
判定３も、図３を用いて説明する。２つの閾値であるＶＨｍｉｎ３とＶＨｍａｘ３は、第２電圧生成回路３の電圧Ｖｃの値に基づいて予め設定される。コントロールユニット２は、判定１と同様にＳ３２で判定を行う。Ｓ３３の正常判定であれば終了する。一方、ステップＳ３２で、ＶＨｍｉｎ３＜ＶＨ＿ＭＯＮＩ＜ＶＨｍａｘ３（閾値の範囲外）であれば、デバイス６の内部インピーダンスＺの極端な低下、あるいは、定電圧生成ＩＣ９の故障と判断し、ステップＳ３４のエラー処理を行う。

電圧Ｖｃを１２．０ボルト、内部インピーダンスＺを７５０ｋΩ、抵抗Ｒ１を２．４ｋΩとすると、ＶＨは１１．８１ボルト、ＶＨ＿ＭＯＮＩは１．１１ボルトとなる。

ここで、閾値ＶＨｍｉｎ３は、０．５９ボルト、閾値ＶＨｍａｘ３を１．３ボルトとする。この場合に、電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩが０．５７ボルトであれば、電圧ＶＨは６．０ボルト、内部インピーダンスＺは１２ｋΩとなっているので、デバイス６、あるいは第２電圧生成回路３の何れかでショート状態が発生していると判断できる。また、電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩが１．４ボルトであれば、電圧ＶＨは１４．８ボルト、電圧Ｖｃが１５．０ボルトであるので、定電圧生成ＩＣ９の出力電圧値が適正でないと判断できる。

（判定４の説明）
判定４を行う。ステップＳ２での判定１と同じ図３の判定処理で説明され、コントロールユニット２からの制御信号ＶＨ＿ＳＥＴ＿ＳＩＯにて設定した電圧値に準じて、予め設定されたＶＨｍｉｎ４とＶＨｍａｘ４を閾値として使用する。コントロールユニット２は、判定１と同じく、ステップＳ３２で電圧を判定し、ＹＥＳであれば正常判定の処理を行う。その後、処理を終了して、図２のステップＳ８に進む。

また、一方、Ｓ３２でＶＨ＿ＭＯＮＩが閾値範囲外であれば、スイッチ制御回路５が故障していると判断し、Ｓ３４で異常判定処理（エラー処理）を行い、処理を終了する。

（判定５の説明）
図４を用いて、判定５の説明を行う。ステップＳ９で制御信号ＶＨ＿ＥＮＢ２を“Ｈｉ”レベルに変化させた直後から、周期的に図４の処理を行う。ステップＳ４１で電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩの取得を行い、ステップＳ４２での電圧値の傾きＡ５を取得する。

次に、ステップＳ４３では、コントロールユニット２によって、内部インピーダンスＺに基づいて予め設定された傾きＶＨ＿Ａ５を閾値とし、電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩより取得したＡ５との比較判定を行う。取得した値がＶＨ＿Ａ５未満であれば、次のステップＳ４４に進み、電圧判定を行う。取得した値がＶＨ＿Ａ５より大きければＳ４６へ進む。

ステップＳ４４において、電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩの値と、コントロールユニット２にて予め設定された閾値ＶＨｍｉｎ５、ＶＨｍａｘ５との比較を行う。これは、ＶＨの下限電圧レベルを判定するためである。閾値の範囲外であれば、Ｓ４６へ進む。Ｓ４６では、異常判定処理（エラー処理）を行い、処理を終了する。

このステップ４４の判定は、判定３と同様であり、電圧ＶＨ＿ＭＯＮＩが、１２ボルトに対して著しく低下した場合には、電力供給回路または記録ヘッド６がショートしていると判断できる。例えば、記録ヘッド６であれば、内部インピーダンスＺの低下している等と判断できる。

（補足説明）
次にコントロールユニット２について補足説明を行う。ＡＳＩＣ７は、記録ヘッド６の駆動制御信号としてＤＡＴＡ，ＣＬＫなどを記録ヘッド６に接続しインク吐出を制御するとともに、記録ヘッド駆動回路の制御信号であるＰｒｅＣｈａｒｇｅ、ＶＨ＿ＳＥＴ＿ＳＩＯ、ＶＨ＿ＥＮＢ１、ＶＨ＿ＥＮＢ２を出力・制御し、電圧ＶＨをＡＤコンバータ８にてＶＨ＿ＭＯＮＩとして検出している。

また、コントロールユニット２は、ＡＣＤＣ電源の出力ＶＨＩＮを入力し、ＡＳＩＣや信号処理回路に供給するロジック電圧（例えば、３．３ボルト）を生成する電源回路（不図示）を備えている。なお、このロジック電圧では、ＡＣＤＣ電源で生成される構成でも構わない。

また、ＡＣＤＣ電源１は通常動作状態と省電力状態との切り替え機能を有し、ＶＨＩＮの電圧レベルを制御できる構成でも構わない。その際、省電力状態への切り替えはコントロールユニットからの制御により行うものとする。

スイッチ制御回路５の電源であるＶＣＣは、ＡＣＤＣ電源の出力電圧ＶＨＩＮよりスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５を介して供給しているが、前述したロジック電圧を生成する電源回路から供給する形態でも構わない。

また、本実施例では装置の省電力化を考慮して制御信号ＶＨ＿ＥＮＢ１によりＶＣＣをオフできる構成としたが、制御の簡略化を考慮した場合、ＶＣＣを供給し続ける形態でも構わない。

（記録装置の説明）
図６は、機器の例である記録装置の説明図である。記録装置１０１は、インクジェット方式に従ってインクを吐出する記録ヘッド１０３（図１のデバイス６に相当する）をキャリッジ１０２に搭載し、キャリッジ１０２を矢印Ａ方向に往復移動させて記録を行なう。記録装置１０１は、記録紙などの記録媒体Ｐを給紙機構１０５を介して給紙し、記録位置まで搬送する。そして、その記録位置において記録ヘッド１０３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１０１のキャリッジ１０２には、記録ヘッド１０３の他、例えば、インクカートリッジ１０６が搭載される。インクカートリッジ１０６は、記録ヘッド１０３に供給するインクを貯留する。なお、インクカートリッジ１０６は、キャリッジ１０２に対して着脱自在になっている。

図６に示す記録装置１０１は、カラー記録が可能である。そのため、キャリッジ１０２には、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクをそれぞれ収容する４つのインクカートリッジが搭載されている。これら４つのインクカートリッジは、それぞれ独立して着脱できる。

本実施形態に係わる記録ヘッド１０３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。そのため、記録ヘッド１０３は、電気熱変換体を備えている。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。これにより、対応する吐出口からインクが吐出される。

（その他の実施形態）
なお、上述した実施形態では、電圧生成回路は２種類の電圧生成回路を備える形態であるが、３種類以上の電圧生成回路を備える形態でも構わない。また、電力供給回路で使用する素子の値、生成する電圧値、閾値などは、上述した数値に限定するものではない。

また、電力供給線ＶＨの端子Ｖｏｕｔとデバイスとの間にコンデンサを接続する形態でも構わない。

また、上述した実施形態では、５つの判定ステップを備えていたが、一部の判定ステップを省いても構わない。例えば、図２で説明した判定１の処理や判定２の処理を省いても構わない。

また、上述した実施形態の図２で説明した、判定５の処理を走査記録が終了する度に行っていた。しかし、この制御構成に限定しない。例えば、判定５の処理を複数回に１回に行う形態でも構わない。

なお、電力供給回路を備える機器が記録装置の場合について説明したが、他の機器に適用しても構わない。電力供給回路を備える機器が画像入力装置であれば、デバイスは光学素子やセンサを備える読取部が対応する。また、電力供給回路を備える機器が表示装置であれば、デバイスは光学素子やそのドライバユニットが対応する。

１ 第１電圧生成回路
２ コントロールユニット
３ 第２電圧生成回路
４ ＤＣＤＣコンバータ
５ スイッチ制御回路

Claims (16)

1. デバイスへ電力供給を行う電力供給回路であって、
   前記デバイスを駆動する第１電圧を生成し、前記デバイスへ電力を供給する電力供給ラインへ第１電圧を供給する第１電圧生成手段と、
   前記第１電圧より低い第２電圧を生成し、前記第２電圧を電力供給ラインへ供給する第２電圧生成手段と、
   前記電力供給ラインに接続されたコンデンサと、
   前記電力供給ラインの電圧に基づく電圧値を取得する取得手段と、
   前記第１電圧生成手段及び前記第２電圧生成手段の制御を行う制御手段と、
   前記取得手段により取得した電圧値に基づき、異常があるかを判定する判定手段と、
   を備え、
   前記制御手段により前記第１電圧生成手段に前記第１電圧を供給させてから前記第１電圧の供給を停止させた場合、前記判定手段は、前記取得手段により取得した第１電圧の供給を停止させた後の電圧値の傾きと、電圧値の傾き閾値とを比較し、異常があるかを判定する第１判定を行うことを特徴とする電力供給回路。
2. 前記制御手段は、前記第２電圧生成手段に第２電圧の供給をさせた状態で、前記第１電圧生成手段に第１電圧を供給させてから前記第１電圧の供給を停止させる制御を行い、前記第１判定は、前記第２電圧生成手段に第２電圧の供給をさせた状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の電力供給回路。
3. 前記第１判定は、前記デバイスの駆動を停止した状態で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給回路。
4. 前記デバイスが記録ヘッドであり、
   前記第１判定は、記録ヘッドの少なくとも一方向の走査が完了した後に行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給回路。
5. 前記判定手段は、前記第１判定において、さらに前記取得手段により取得した第１電圧の供給を停止させた後の電圧値と第１閾値とに基づき、異常があるかを判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力供給回路。
6. 前記制御手段は、前記第１電圧生成手段に第１電圧を供給させる前に、前記第２電圧生成手段に第２電圧を供給させ、
   前記判定手段は、前記取得手段により取得した第１電圧を供給させる前で且つ第２電圧を供給させた状態の電圧値と第２閾値とに基づき、異常があるかを判定する第２判定を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力供給回路。
7. 前記判定手段は、前記制御手段の制御により前記第１電圧生成手段に前記第１電圧の供給を開始した後、前記第１電圧を供給させた状態で前記取得手段により取得した電圧値と第３閾値とに基づき、電力供給回路の状態を判定する第３判定を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力供給回路。
8. 前記第１電圧生成手段は、スイッチング素子を有する電圧変換回路と、前記スイッチング素子を制御する信号を出力するドライバを有するスイッチ制御回路と、を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力供給回路。
9. 前記判定手段は、前記制御手段により前記第１電圧生成手段への電圧の供給及び前記第２電圧生成手段への電圧の供給を行わない状態で、前記取得手段により取得した電圧値と第４閾値とに基づき、異常があるかを判定する第４判定を前記第１判定よりも前に行うことを特徴とする請求項８に記載の電力供給回路。
10. 前記判定手段は、前記制御手段により前記第２電圧生成手段に第２電力を供給させず且つ前記スイッチ制御回路へ電圧を供給させると共に前記スイッチング素子が遮断状態となる信号をドライバに入力した状態で、前記取得手段により取得した電圧値と第５閾値とに基づき、異常があるかを判定する第５判定を前記第１判定よりも前に行うことを特徴とする請求項８又は９に記載の電力供給回路。
11. 前記第２電圧生成手段は、電流制限のための抵抗を介して前記電力供給ラインへ第２電圧を供給することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電力供給回路。
12. 前記取得手段により取得される電圧値は、前記電力供給ラインの電圧を分圧して得られる電圧値であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電力供給回路。
13. 前記判定手段により異常があると判定された場合、前記制御手段は前記電力供給ラインへの電力の供給を停止させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電力供給回路。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電力供給回路を備え、前記デバイスを駆動することを特徴とする機器。
15. 前記デバイスは、記録ヘッドであり、当該記録ヘッドを駆動することを特徴とする請求項１４に記載の機器。
16. デバイスへ電力供給を行う電力供給ラインと、前記電力供給ラインへ接続するコンデンサと、を備える電力供給回路の制御方法であって、
    前記デバイスを駆動する第１電圧を生成し、前記電力供給ラインへ第１電圧を供給する第１生成工程と、
    前記第１電圧より低い第２電圧を生成し、前記第２電圧を電力供給ラインへ供給する第２生成工程と、
    前記電力供給ラインの電圧に基づく電圧値を取得する取得工程と、
    前記取得工程において取得した電圧に基づき、電力供給回路の状態を判定する判定工程と、
    を備え、
    前記第１生成工程において前記第１電圧を供給させてから前記第１電圧の供給を停止させた場合、前記判定工程では、前記取得工程において取得した第１電圧の供給を停止させた後の電圧値の傾きと、電圧値の傾き閾値とを比較し、異常があるかを判定する第１判定を行うことを特徴とする電力供給回路の制御方法。

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