JP2006334914A - プリンタ、その制御方法、及びその制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池を電源に用い、燃料電池からの排水とインク材から液体インクを生成するインク生成手段を有するプリンタにおいて、プリンタの正規の姿勢に対する実際の姿勢の姿勢差（傾き）によるインク生成手段の異常動作を未然に防止できるようにする。
【解決手段】燃料電池２１からの排水をポンプ２２でインク液化タンク２４に供給し、そこで排水とインク材から液体インクを生成してポンプ２５でヘッド２７のインクタンク２６に供給する。姿勢差センサ３６はプリンタの姿勢差を検知する。コントロールユニット３２は、検知された姿勢差によりインク生成システムの異常動作が生じる可能性があるか否かを判断し、あると判断した場合、インク生成システムがインク生成動作中であれば、ポンプ２２，２５を停止してインク生成動作を停止するように制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタ、特に、発電と共に水を生成する燃料電池を電源に用いたプリンタであって、燃料電池からの排水とインク材から液体インクを生成するインク生成手段を有するプリンタ、その制御方法、及びその制御プログラムに関するものである。

従来のプリンタでは、予め所要の濃度、色彩、色調に調整された液体インクを収容したインクカートリッジをプリンタ本体に装着し、インクカートリッジからプリントヘッドに液体インクを供給してプリントを行なう構成が一般的に採用されている。このような構成で、特に携帯用途に用いられるプリンタでは、装置の小型化のために、インクカートリッジが小さくされ、搭載できるインク量が犠牲にされ、据え置き型のプリンタより少なくされることが多い。その場合、通常は据え置き型のプリンタを使用している使用者からすると、インク搭載量の少なさと、それによるインクカートリッジのランニングコストの高さが使用上の難点として感じられてしまう。

これに対して、プリンタにおいて、液状、粉末、ないしは顆粒状などの濃縮インクと希釈液を別々に保持し、両者を混合してプリント用の液体インクとしてプリント部に供給するようにした構成が下記の特許文献１などで知られている。この構成によれば、濃縮インクは容積を取らないので、上記従来の一般的な構成よりは実質的なインク搭載量を多くすることができる。しかし、容積を取る希釈液をプリンタ内に保持する必要があるので、実質的なインク搭載量を格段に多くできる訳ではなく、プリンタの小型化のために大して有利になるわけではなかった。

一方、近年、次世代の独立電源として燃料電池が注目されている。燃料電池の代表的な方式のものは、水素または水素富有ガスと酸素または空気から電流と熱と水を生成するものである。このような燃料電池を携帯用途のプリンタの電源に用いる構成が考えられる。そして、燃料電池を電源に用いるプリンタにおいて、燃料電池から排出される水と固体のインク材から液体インクを生成するインク生成システムを有する構成を考えた場合、プリンタの実質的なインク搭載量を格段に多くすることができ、プリンタの小型化に有利である。
特開平１１−１０８５９号公報

しかしながら、燃料電池を利用したインク生成システムを有する構成を考えた場合、プリンタの正規の姿勢に対する実際の姿勢の姿勢差（具体的には傾き方向と傾き角度。以下、単に姿勢差ともいう）の程度によっては、インク生成システムにおいて燃料電池の排水ないしインクが逆流するなどの異常動作が発生してインク生成手段の機能に支障をきたす可能性がある。この構成では、そのような事態に対処する手段を考えなければならない。そうしないと、たとえば、プリンタを傾けたりした場合に、燃料電池の排水ないしインクの逆流などによるインクの混色などの問題を引き起こす可能性が考えられる。

そこで本発明の課題は、燃料電池を電源に用い、燃料電池からの排水とインク材から液体インクを生成するインク生成手段を有するプリンタにおいて、プリンタの姿勢差によるインク生成手段の異常動作（インク生成動作の異常）を未然に防止できるようにすることにある。

上記の課題を解決するため、本発明のプリンタは、
発電と共に水を生成する燃料電池を電源に用いたプリンタであって、
燃料電池からの排水とインク材から液体インクを生成するインク生成手段と、
プリンタの正規の姿勢に対する実際の姿勢の姿勢差を検知する姿勢差検知手段と、
該姿勢差検知手段により検知された姿勢差により前記インク生成手段の異常動作が生じる可能性があるか否かを判断し、あると判断した場合、前記インク生成手段がインク生成動作中であればインク生成動作を停止するように制御する制御手段を有することを特徴とする。

また、本発明では、上記本発明によるプリンタの構成に対応するプリンタの制御方法及び制御プログラムの構成を採用した。

本発明によれば、燃料電池を電源に用い、燃料電池からの排水とインク材から液体インクを生成するインク生成手段を有するプリンタにおいて、プリンタの姿勢差を検知し、その姿勢差によりインク生成手段の異常動作が生じる可能性があるか否かを判断し、あると判断した場合、インク生成動作中であればインク生成動作を停止するようにしたので、インク生成手段の異常動作とそれによるインクの混色などの問題の発生を未然に防止することができるという優れた効果がある。

以下、添付した図を参照して本発明の実施の形態を説明する。実施例のプリンタはインクジェットプリンタとする。ただし、本発明の技術は、インクジェット方式以外でも、液体インクを使用してプリントを行うプリンタならば適用することができる。

図１は、本発明の実施例のプリンタの電源に用いられる燃料電池のセルの基本構成を示している。燃料電池セル１１は、２つのセパレータ１１ａの間に、燃料層１１ｂ、電解層１１ｃ、及び空気層１１ｄが設けられた構成となっている。燃料電池は、このような構成の燃料電池セル１１が複数枚接続されたものからなる。燃料電池セル１１において、化学反応により、燃料層１１ｂに含まれる水素分子が触媒を含んだ電解層１１ｃで水素イオンにイオン化し、その水素イオンが空気層１１ｄの酸素分子と合成することで電子と水と熱が生成される。電池としては燃料層１１ｂが負極、空気層１１ｄが正極として働く。実施例のプリンタでは、上記のように電気エネルギーと共に生成される水を利用してインクの生成を行う。

図２は、実施例のプリンタに搭載されるインク生成システム（インク液化システム）の構成を示している。このシステムは、燃料電池２１、水供給ポンプ２２、インク液化タンク２４、及びインク供給ポンプ２５などからなる。

燃料電池２１は、図１の燃料電池セル１１を複数枚接続したものからなり、電池端子として、各セルの燃料層１１ｂに接続された負極の端子２１ａと、空気層１１ｄに接続された正極の端子２１ｂを有している。燃料電池２１が発電する際に生成された水１は、水供給ポンプ２２の駆動により、チューブ２３ａ，２３ｂを介してインク液化タンク２４に送られる。インク液化タンク２４において、タンク上部に固体のインク材２が配置されており、タンク上部から流し込まれた水にインク材２が溶かされて液体インク（以下、単にインクという）３となり、タンク底部に溜められる。なお、インク材２の形態はブロック、粉末、あるいは顆粒状など特に限定する必要はない。また、濃縮したインク液でもよい。溜まったインク３は、インク供給ポンプ２５の駆動により、チューブ２８ａ，２８ｂを介して、プリントヘッド（インクジェットヘッド）２７に装着されているインクタンク２６に供給される。

インクタンク２６からインクがプリントヘッド２７に供給され、プリントヘッド２７が駆動されて不図示のプリント用紙に対してインクを吐出することによりプリントがなされる。プリントヘッド２７は、主走査方向に移動してプリントを行なうので、インクタンク２６内のインク残量が少なくなったら、プリントヘッド２７を所定のインク供給ポジションに停止させて、インクタンク２６へのインク供給を行う。なお、ポンプ２２，２５の駆動は、プリンタ全体を制御するコントロールユニット３２（図３参照）により制御される。

図３は、実施例のプリンタの全体の構成を示している。プリンタ３１には、図２で説明したインク生成システムが設けられていると共に、以下の構成が設けられている。

３２は、プリンタ３１の全体を制御するコントロールユニットであり、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭないしはＡＳＩＣなどからなるマイクロコンピュータシステムから構成される。

３３は、不図示の表示器やＬＥＤなどの表示手段と、各種のキーやスイッチなどの入力手段を備えた操作パネルユニットである。

３４Ａは、インクタンク２６が装着されるプリントヘッド２７を搭載した不図示のキャリッジを主走査方向に沿って往復移動させるキャリッジモータである。

３４Ｂは、不図示のプリント用紙の給紙、行送り、排紙の紙送りを行う紙送りモータである。

３５は、不図示のパーソナルコンピュータなどのホスト装置とデータ通信を行って印刷データなどを受信するためのインターフェースである。

３６は、プリンタ３１の本体の正規の姿勢に対する実際の姿勢の姿勢差を検知する姿勢差センサである。姿勢差センサ３６は、例えば特開平６−２４１７９３号公報に記載されたような傾斜センサなどからなるものとし、プリンタ本体の正規の姿勢に対する実際の姿勢の傾き角度と傾き方向を姿勢差として検知できるものであればよく、検知方式は問わない。

３７は、燃料電池２１の出力の直流の電圧をプリンタの各部に最適な電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータである。

３８は、補助電源としてのリチウム−イオン電池などの２次電池である。

以上の構成において、燃料電池２１から電気エネルギーが電源ライン３９ａを介してＤＣ−ＤＣコンバータ３７に出力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ３７は、コントロールユニット３２の制御の下に、燃料電池２１の出力の電圧をコントロールユニット３２、操作パネルユニット３３、モータ３４Ａ，３４Ｂ、プリントヘッド２７、及びポンプ２２，２５などの各部に最適な電圧に変換し、各部に電気エネルギーを供給する。

なお、プリント動作を行っていないときには、燃料電池２１の余った電気エネルギーが電源ライン３９ｂを介して２次電池３８に供給され、２次電池３８が充電される。そしてプリント動作時には、燃料電池２１から電気エネルギーが電源ライン３９ａを介してＤＣ−ＤＣコンバータ３７に供給されると共に、２次電池３８から電気エネルギーが電源ライン３９ｃを介してＤＣ−ＤＣコンバータ３７に供給される。

また、燃料電池２１は発電に伴って水を生成する。そして、コントロールユニット３２がポンプ２２，２５を駆動することにより、先に図２で説明したインク生成システムにおいて燃料電池２１からの排水を利用してインクが生成されてインクタンク２６に供給され、さらにプリントヘッド２７に供給されてプリントに使用される。なお、インク生成システムのインク生成動作は、プリント中に常時行われると共に、プリント中でなくても、インクタンク２６内のインク残量が所定以下である場合にも行われるものとする。これはコントロールユニット３２の制御による。

プリント時には、不図示のホスト装置からインターフェイス３５を介して印刷データがコントロールユニット３２に入力される。コントロールユニット３２は、キャリッジモータ３４Ａと紙送りモータ３４Ｂを駆動してプリントヘッド２７の主走査方向への移動とプリント用紙の紙送りを行なうと共に、印刷データに応じてプリントヘッド２７を駆動してそのノズルからインクを吐出させ、プリント用紙上に印刷データに応じた画像のプリントを行なわせる。

一方、プリンタ３１の姿勢差が姿勢差センサ３６により検知される。コントロールユニット３２は、姿勢差の検知結果を監視し、検知結果に応じて、インク生成システムの異常動作の発生を回避するための制御を図４のフローチャートに示す手順で以下のように行う。なお、コントロールユニット３２内で、図４の制御手順に対応する制御プログラムが不図示のＲＯＭに格納され、不図示のＣＰＵにより実行される。

図４の制御において、まずコントロールユニット３２は、姿勢差センサ３６の検知結果を見て、検知されたプリンタの姿勢差がインク生成システムの異常動作を引き起こす可能性があるか否か判断する（ステップＳ１）。すなわち、燃料電池２１の排水口、インク液化タンク２４およびインクタンク２６の姿勢差許容度、およびプリンタ内でのこれらの設置位置などにより、姿勢差検知結果である傾き方向および傾き角度によりインクや水の逆流などの異常動作が生じる可能性があるか否かを判断する。この判断は、実際に異常動作の起こる傾き角度および方向に対して十分にマージンのある判断基準により行う。これにより、懸念されているインク生成システムの異常動作を未然に防ぐことが可能になる。

ステップＳ１の判断の結果、姿勢差による異常動作の可能性がなかった場合には、そのまま姿勢差の監視を継続する。

また、異常動作の可能性があった場合には、プリンタがプリント中であるか否かを判断する（ステップＳ２）。そして、プリント中であった場合はステップＳ３〜Ｓ６の動作を以下のように行う。

ステップＳ３では、インク生成システムの水供給ポンプ２２及びインク供給ポンプ２５を停止し、インクの生成動作及び供給動作を停止する。これは、インク生成システムでは、ポンプ２２及び２５で水およびインクを供給しているため、ポンプ２２及び２５を停止することで水やインクの逆流等の異常動作の発生を未然に防止し、それによる混色などの問題の発生を未然に防止できるからである。

ステップＳ４では、プリント動作を停止する。これは、ステップＳ３でインク生成プロセスを停止させたので、インクが不足してもインクを供給できなくなり、プリント動作をそのまま継続すると画像形成に不具合を生じる可能性があるためである。

ステップＳ５ではプリント用紙を排出する。

ステップＳ６では、ユーザーに対して、プリンタ動作の停止は、プリンタの姿勢差による異常動作の可能性があるための停止である旨を操作パネルユニット３３の表示器の表示などで知らせる。これは、ユーザーにプリンタの姿勢を修正してプリントプロセスを再開してもらえるようにするためである。ステップＳ６が終了したら処理を終了する。

一方、ステップＳ２の判断でプリント中でなかった場合は、ステップＳ７でインク生成プロセスを実行中かどうかを判断する。これはプリントプロセスが行われていないときでもインクの不足を補うために燃料電池２１を運転してインク生成プロセスを実行する場合があるため、その場合にインク生成システムの異常動作を予防する必要があるからである。なお、その際に発電した電気エネルギーは２次電池３８に蓄えて後にプリントプロセスに使用する。

ステップＳ７でインク生成プロセスの実行中でないと判断したら、ステップＳ１に戻って姿勢差による異常動作の可能性の有無を監視する。

一方、インク生成プロセスを実行中の場合は、ステップＳ８〜Ｓ１１の動作を以下のように行う。

ステップＳ８では、水供給ポンプ２２およびインク供給ポンプ２５を停止する。これは、ステップＳ３の場合と同様に、ポンプ２２及び２５を停止することでインク生成システムの異常動作とそれによる不具合を未然に防止するためである。

ステップＳ９では、ステップＳ８の直前まで実行していたインク生成プロセスの進行状況の情報のデータをコントロールユニット３２内の不揮発メモリ等の記憶手段に記憶する。これはインク生成プロセスの再開を想定した処理であり、インク生成プロセスの進捗状況、例えばインクをインク液化タンク２４で生成して貯蓄するプロセスの実行中であるかなどの情報で、後に同じプロセスを再開できるようにするための情報を保存する。

ステップＳ１０では、姿勢差センサ３６の検知結果を見て、検知されたプリンタの姿勢差が正常化したか、すなわちインク生成システムの異常動作を引き起こす可能性がない姿勢差となったか否か判断する。これは、インク生成プロセスが再開できるか否かを判断するためである。そして、正常化していなければ、姿勢差センサ３６の検知結果の監視を続けるが、正常化していたらステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、ステップＳ９で記憶しておいたインク生成プロセスの進行状況の情報に基づいて、停止していたインク生成プロセスを再開する。その後、ステップＳ１に戻り、再び姿勢差センサ３６の検知結果の監視を行い、その結果に応じてステップＳ２以下の処理を繰り返す。

以上のように、本実施例では、プリンタの姿勢差を検知し、その姿勢差によりインク生成システムの異常動作が生じる可能性があるか否かを判断し、あると判断した場合は、インク生成動作を停止するので、インク生成システムの異常動作とそれによる問題の発生を未然に防止することができる。特にプリント中では、プリント動作も停止するので、プリントにおける問題の発生も未然に防止することができる。さらに、その際に姿勢差による異常動作の可能性によってプリントを停止した旨をユーザーに知らせるので、ユーザーがプリンタの姿勢を修正してプリントを再開させることができる。また、プリント動作をしていないときでインク生成プロセスを実行しているときに、姿勢差によりインク生成プロセスを停止する場合は、そのときのインク生成プロセスの進行状況の情報を記憶しておくので、姿勢が修正された後、支障なくインク生成プロセスを再開することができる。

燃料電池セルの基本構成を示す説明図である。 本発明の実施例のプリンタに設けられるインク生成システムの構成を示す説明図である。 実施例のプリンタの構成を示すブロック図である。 実施例のプリンタの姿勢差によるインク生成システムの異常動作を回避するための制御の手順を示すフローチャート図である。

符号の説明

１ 水
２ インク材
３ 液中インク
１１ 燃料電池セル
２１ 燃料電池
２２ 水供給ポンプ
２４ インク液化タンク
２５ インク供給ポンプ
２６ インクタンク
２７ プリントヘッド
３１ プリンタ
３２ コントロールユニット
３３ 操作パネルユニット
３４Ａ キャリッジモータ
３４Ｂ 紙送りモータ
３６ 姿勢差センサ
３７ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３８ ２次電池

Claims (7)

1. 発電と共に水を生成する燃料電池を電源に用いたプリンタであって、
   燃料電池からの排水とインク材から液体インクを生成するインク生成手段と、
   プリンタの正規の姿勢に対する実際の姿勢の姿勢差を検知する姿勢差検知手段と、
   該姿勢差検知手段により検知された姿勢差により前記インク生成手段の異常動作が生じる可能性があるか否かを判断し、あると判断した場合、前記インク生成手段がインク生成動作中であればインク生成動作を停止するように制御する制御手段を有することを特徴とするプリンタ。
2. 前記制御手段は、プリンタのプリント動作中に、前記姿勢差検知手段により検知された姿勢差により前記インク生成手段の異常動作が生じる可能性があると判断した場合に、プリント動作を停止するように制御することを特徴とする請求項１に記載のプリンタ。
3. 前記制御手段が前記姿勢差によりプリント動作を停止するように制御した場合に、前記姿勢差によりプリント動作を停止した旨をユーザーに報知する手段を有することを特徴とする請求項２に記載のプリンタ。
4. 発電と共に水を生成する燃料電池を電源に用い、燃料電池からの排水とインク材から液体インクを生成するインク生成手段を有したプリンタの制御方法であって、
   プリンタの正規の姿勢に対する実際の姿勢の姿勢差を検知する姿勢差検知工程と、
   該姿勢差検知工程で検知された姿勢差により前記インク生成手段の異常動作が生じる可能性があるか否かを判断する判断工程と、
   該判断工程で前記可能性があると判断された場合、前記インク生成手段がインク生成動作中であればインク生成動作を停止するように制御する制御工程を実行することを特徴とするプリンタの制御方法。
5. プリンタのプリント動作中に、前記判断工程で前記姿勢差により前記インク生成手段の異常動作が生じる可能性があると判断された場合に、プリント動作を停止するように制御する制御工程を実行することを特徴とする請求項４に記載のプリンタの制御方法。
6. 前記制御工程で前記姿勢差によりプリント動作を停止するように制御された場合に、前記姿勢差によりプリント動作を停止した旨をユーザーに報知する工程を実行することを特徴とする請求項５に記載のプリンタの制御方法。
7. 発電と共に水を生成する燃料電池を電源に用い、燃料電池からの排水とインク材から液体インクを生成するインク生成手段を有したプリンタの制御プログラムであって、請求項４から６までのいずれか１項に記載のプリンタの制御方法でプリンタの制御を行うための制御手順を含むことを特徴とするプリンタの制御プログラム。

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