JP2016224561A - 電力供給装置、プリンタ及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電解コンデンサへの充電時間を短くしつつ、電力供給回路や負荷に異常が発生した際に異常をより精度よく特定することができる電力供給装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】 電力負荷に電力を供給する電源回路１０１と、電源回路１０１からヘッド３への電力供給線に接続されたコンデンサ１０５と、電源回路１０１から供給される電力の電流値を制限してコンデンサ１０５を充電する充電回路１０６と、コンデンサ１０５の電圧値を特定する電圧検出回路１２１を備える。電圧検出回路１２１により特定された電圧に基づいて、コンデンサ１０５の充電が完了したか判定し、充電回路１０６は、判定手段によりコンデンサ１０５の充電が完了したと判定されると、充電回路１０６の電流値をコンデンサ１０５の充電が完了する前の電流値よりも小さな第１電流値に切りかえる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電力供給装置及び制御方法に関し、特に、負荷への電力供給のオン・オフを制御する手段を備える電力供給装置、プリンタ及び制御方法に関する。

近年のインクジェット記録装置（以下、記録装置ともいう）は、印刷速度の向上や印刷解像度の向上のために、インクを吐出するノズルの数が増大してきている。例えば、サーマル方式の記録装置の場合には、インク吐出口付近にヒータを設け、このヒータに電力を供給する事によりインクを瞬時に発泡させ、発泡の運動エネルギによってインクを吐出させる。

このような記録装置において画像形成時に消費される電力は、画像の濃淡によって変化する。濃度の高い画像を形成する際には、多量のインクを紙面上に吐出するために多数のノズル駆動用ヒータが瞬間的にオンされ、ノズルを備えるヘッドに短い時間で大きな電流を流す。

瞬間的な大電流を流す際には、電源のインピーダンスを下げる必要があり、等価直列抵抗値が小さく且つ容量が大きい電解コンデンサを、記録ヘッド近くの電源ラインに接続するプリンタが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１では、電解コンデンサに対して電荷を充電あるいは放電する際に突入電流が発生するのを防ぐために電流に制限をかけたプッシュプル回路を設けている。

特開２００９−２８６０９６号公報

ところで、電源回路に容量の大きな電解コンデンサを接続した場合、この電解コンデンサの充電時間が長くなる。そこで、電解コンデンサの充電時間を短縮させるために電源回路に流す電流値を大きくすると、電源回路やヘッドを備えるデバイスに短絡等により異常が発生した際に検出しにくくなってしまう。

そこで、本発明は、上述した事情に鑑み、電解コンデンサの充電時間を短くしつつ、電力供給回路や負荷に異常が発生した際に異常をより精度よく特定することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明の電力供給装置は、電力負荷に電力を供給する電源部と、前記電源部から前記電力負荷への電力供給線に接続されたコンデンサと、前記電源部から供給される電力の電流値を制限して前記コンデンサを充電する充電回路と、前記コンデンサの電圧値を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された電圧に基づいて、前記コンデンサの充電が完了したか判定する判定手段と、を有し、前記充電回路は、前記判定手段により前記コンデンサの充電が完了したと判定されると、前記充電回路の電流値を前記コンデンサの充電が完了する前の電流値よりも小さな第１電流値に切り替える。

本発明によれば、電解コンデンサへの充電時間を短くしつつ、電力供給回路や負荷に異常が発生した際に異常をより精度よく特定することができる。

実施形態１に係るプリンタの制御回路構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る記録ヘッドへの電力供給動作を示すフローチャートである。 電解コンデンサへの充電および放電を示すタイミングチャートである。 参考例に係るリーク電流に異常が発生した際の電解コンデンサ電圧、ヘッド充電電流、リーク電流を示すタイミングチャートである。 実施形態１に係るリーク電流に異常が発生した際の電解コンデンサ電圧、ヘッド充電電流、リーク電流を示すタイミングチャートである。 電圧保持用に設定した電流値が低い場合の電解コンデンサ電圧、ヘッド充電電流、リーク電流を示すタイミングチャートである。 実施形態１に係る制御のフローを示したステート遷移図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る電力供給装置の一例であるプリンタの制御回路の主要構成を示すブロック図である。なお、図１では、印刷機能を有するプリンタを例に挙げて説明するが、プリンタは、これに限定されるものではなく、例えば、印刷機能及び読取機能を有する複合プリンタであってもよい。また、電力供給装置は、プリンタに限定されるものではなく、印刷機能を有していなくてもよく、負荷に対して電力を供給する装置であればよい。

図１に示すプリンタは、電源回路１０１と、ヘッド電源制御ブロック１０２と、プリンタ制御用ＣＰＵ１２３と、ＲＡＭ１２５と、ＲＯＭ１２４と、充電回路１０６と、放電回路１０７と、記録ヘッド３と、電解コンデンサ１０５と、を有する。また、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１０３及びトランジスタ１０４を有する。なお、本実施形態において、「電源の供給電力」とは、電源回路１０１から記録ヘッド３に供給される電力を指す。

電源回路１０１は、いわゆる電源部であり、図示しないＡＣ電源からヘッドを駆動するＤＣ電圧を生成するＡＣ／ＤＣコンバータである。図１では、電源回路１０１が出力するＤＣ電圧をＶＭと表記している。

プリンタ制御用ＣＰＵ１２３は、記録装置全体を制御する中央演算処理部であり、プログラムの実行やハードウェアの起動によりプリンタ全体の動作を制御する。

ＲＯＭ１２４は、プリンタ全体を制御するプログラムや設定パラメータを格納する。ＲＡＭ１２５は、外部から受信した印刷ジョブを印刷用データへ変換したり、プログラムを展開するためのワークエリアとして用いられたり、パラメータや画像データを一時保存したりする。

ヘッド電源制御ブロック１０２は、ヘッド電源制御シーケンサ１２２と、ヘッドの電源電圧を検出する回路１２１を有し、ヘッドに供給する電力を制御する。電圧検出回路１２１は、記録ヘッドに電力を供給する電力供給ラインの電圧値（ヘッド電源電圧値）を検出する。なお、以下、ヘッド電源電圧値は、「電解コンデンサ電圧値」ともいう。これは、電解コンデンサ１０５の電圧は、ヘッド電源電圧と同じとなるためである。電圧検出回路１２１は、ＡＤ変換器であってもよいし、複数のコンパレータを並べて複数のしきい値を持たせた回路であってもよい。ヘッド電源電圧は、抵抗１１１と１１２で分圧され、入力端子ＰＩ１から電圧検出回路１２１に入力される。ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、ＰＯ１から信号を出力することにより、トランジスタ１０４のオン・オフを制御する。また、充電回路１０６及び放電回路１０７の電流値を制御する。また、ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、ＰＯ２から信号を出力することにより、充電回路１０６が供給する電流値を制御し、ＰＯ３から信号を出力することにより、放電回路１０７が放電する電流値を制御する。

ＣＰＵ１２３とヘッド電源制御ブロック１０２は、同一の集積回路としてＬＳＩに実装されても良いし、別のＬＳＩとして実装されていてもよい。

記録ヘッド３は、電力負荷であり、プリント動作を行う部分である（プリントヘッドともいう）。なお、本実施形態では、記録ヘッド３は、各色のインクタンクを有し、被記録媒体（例えば、紙）にインク液滴を吐出して記録を行う。なお、記録ヘッド３は、ヘッドキャリッジを支えるシャフトに沿って搬送方向と直交する方向に移動しながらインクを吐出するものであってもよいし、搬送方向に沿って各色のノズル列を有するラインヘッドを有するものであってもよい。また、本実施形態に係るプリンタは、サーマル方式でプリントをするものであり、インク吐出口の付近に複数のヒータが設けられている。そして、インクを吐出する際には、ヒータに電力を供給する事によりインクを瞬時に発泡させ、発泡の運動エネルギによってインクを吐出させる。

電解コンデンサ１０５は、記録ヘッド３に電源を供給する電解コンデンサであり、インクの吐出状況によって変化する負荷変動を吸収する役割も兼ねている。この電解コンデンサ１０５は、電力供給ライン（電力供給線）に記録ヘッド３と並列に接続されている。本実施形態では、電解コンデンサ１０５は、等価直列抵抗値が小さく且つ容量が大きいコンデンサである。容量が大きい電解コンデンサ１０５とすることにより、濃度の高い画像を形成する際に、電解コンデンサ１０５に蓄積された大きな電荷が瞬時的な電力として供給される。これにより、瞬間的に大きな電流が流れる状況においてもヒータ駆動電圧の降下を防ぎ、安定したインク吐出を実現することができる。

ＦＥＴ１０３は、記録ヘッド３が印刷動作を行うために大きな電力を必要とする時にオンされる。本実施形態では、ＰＭＯＳでトランジスタ１０４をオン・オフすることにより、ゲートが開閉する構成とする。トランジスタ１０４は、ヘッド電源制御ブロック１０２の出力端子ＰＯ１に接続され、ヘッド電源制御シーケンサ１２２が出力する信号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗによってオン・オフされる。なお、本実施形態では、充電回路１０６により電解コンデンサ１０５を充電する際には、ＦＥＴ１０３はオフした状態とする。

充電回路１０６は、電解コンデンサ１０５を充電するための回路であり、放電回路１０７は、電解コンデンサ１０５を放電するための回路である。

充電回路１０６は、電源回路１０１から供給される電力の電流値を制限して電解コンデンサ１０５を充電する。充電回路１０６は、カレントミラー構成の定電流回路となっており、ＦＥＴ及び定電流源１０８を有し、定電流源１０８により基準電流を生成する。定電流源１０８は、ヘッド電源制御ブロック１０２の出力端子ＰＯ２によって制御され、電流値の複数段階の切り替えが可能である。本実施形態では、充電回路１０６が供給する電流を切り替えることにより、充電時間を短縮することができる。より具体的には、電解コンデンサ１０５を充電する際には、充電回路１０６が供給する電流は高い電流値とし、電解コンデンサ１０５の充電願完了した後は、充電回路１０６が供給する電流は低い電流値とする。なお、定電流源１０８の電流値の切り替えについて詳細は後述する。放電回路１０７も、充電回路１０６と同様に、カレントミラー構成の定電流回路であり、ＦＥＴ及び定電流源１０９を有し、定電流源１０９が基準電流を生成する。また、定電流源１０９は、ヘッド電源制御ブロック１０２の出力端子ＰＯ３に接続され、定電流源１０８と同様に、電流値の複数段階の切り替えが可能である。

図１〜図３を用いて、本実施形態に係るヘッド電源の制御シーケンスを説明する。図２のフローチャートは、記録ヘッドへの電力供給動作を示すフローチャートである。また、図３は、電解コンデンサへの充電及び放電を示すタイミングチャートであり、図２のフローの一部をタイミングチャートに示したものである。

図２に示すフローチャートは、例えば、ＣＰＵ１２３がＲＯＭ１２４に格納されたプログラムをＲＡＭ１２５に読み出して実行することにより実現される。具体的には、プリンタが印刷指令を受けて、ヘッド３に電源が投入されていない状態から、ヘッドに電源を投入して、印刷動作を行う流れを示している。

プリンタが印刷指令を受けると、電源電圧の制御を開始し（Ｓ２０１）、電解コンデンサ１０５に充電を行う（Ｓ２０２〜Ｓ２０７）。ここで、図２及び図３に示すＩｃｈｇ１、Ｉｃｈｇ２、Ｉｃｈｇ３は、それぞれ充電回路１０６が出力する充電電流であり、電解コンデンサの電圧状態に応じて切り替えられる。具体的には、電圧検出回路１２１がモニタしている電解コンデンサの電圧が予め設定した各電圧しきい値（Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２）を超えると、充電電流値を所定値（Ｉｃｈｇ２、Ｉｃｈｇ３）まで上げる。このように、本実施形態では、充電電流値を切り替えることにより、充電回路１０６のＦＥＴの熱的制限を満足しつつ、可能な限り素早く充電を完了させることができる。本実施形態では、充電回路１０６のＦＥＴのソース・ドレイン間の電位差と、充電回路１０６が出力する電流値の積で計算される熱が、充電回路１０６のＦＥＴの許容損失以下となるように設定する。例えば、ソース・ドレイン間の電位差がＶＭ−Ｖｔｈ１、電流値がＩｃｈｇ１の場合、充電回路１０６に発生する熱量は（ＶＭ−Ｖｔｈ１）×Ｉｃｈｇ１と表わされる。同様に、ソース・ドレイン間の電位差がＶＭ−Ｖｔｈ２、電流値がＩｃｈｇ２の場合、充電回路１０６に発生する熱量は（ＶＭ−Ｖｔｈ２）×Ｉｃｈｇ２と表わされる。また、ソース・ドレイン間の電位差がＶＭ−Ｖｔｈ３、電流値がＩｃｈｇ３の場合、充電回路１０６に発生する熱量は（ＶＭ−Ｖｔｈ３）×Ｉｃｈｇ３と表わされる。（ＶＭ−Ｖｔｈ１）×Ｉｃｈｇ１、（ＶＭ−Ｖｔｈ２）×Ｉｃｈｇ２、（ＶＭ−Ｖｔｈ３）×Ｉｃｈｇ３のいずれも、一定の許容損失以下になるように設定する。したがって、ＶＭとの電位差が大きいＶｔｈ１以下の時の電流値Ｉｃｈｇ１は比較的小さく、ＶＭとの電位差が小さいＶｔｈ３以上の時のＩｃｈｇ３は比較的大きくする。本実施形態では、電流値の切り替えを３段階で示しているが、これに限定されず、電流値の切り替え数は３よりも多くてもよいし、少なくてもよい。 まず、ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、充電回路１０６の充電電流値としてＩｃｈｇ１を選択するように、出力端子ＰＯ２から信号を出力し（Ｓ２０２）、電圧検出回路１２１により検出した電解コンデンサの電圧がＶｔｈ１以上か判定する（Ｓ２０３）。電解コンデンサの電圧がＶｈｔ１以上と判定すると（Ｓ２０３でＹｅｓ）、ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、充電回路１０６の充電電流値としてＩｃｈｇ２を選択するように、出力端子ＰＯ２から信号を出力する（Ｓ２０４）。すなわち、充電回路１０６の充電電流値は、Ｉｃｈｇ１からＩｃｈｇ２に切り替えられる。そして、電圧検出回路１２１により検出した電解コンデンサの電圧がＶｔｈ２以上か判定する（Ｓ２０５）。電解コンデンサの電圧がＶｈｔ２以上と判定すると（Ｓ２０５でＹｅｓ）、ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、充電回路１０６の充電電流値としてＩｃｈｇ３を選択するように、出力端子ＰＯ２から信号を出力する（Ｓ２０６）。すなわち、充電回路１０６の充電電流値は、Ｉｃｈｇ２からＩｃｈｇ３に切り替えられる。

図３（ａ）は、電圧検出回路１２１がモニタしている電解コンデンサ１０５の電圧のタイミングチャートである。また、図３（ｂ）は、電解コンデンサへの充電電流および放電電流を示すタイミングチャートであり、図３（ｃ）は、ＰＯ１の電圧レベルを示すタイミングチャートである。

電解コンデンサ１０５を充電している期間３１０は、電圧上昇のカーブが急峻になる。これは、図３（ｂ）に示すように、電解コンデンサ電圧がＶｔｈ１のしきい値以上となるタイミング３０１で、充電電流値をＩｃｈｇ１からＩｃｈｇ２に切り替えているためである。

Ｉｃｈｇ３が選択された後は、電圧検出回路１２１により検出した電解コンデンサの電圧がＶｔｈ３以上か判定する（Ｓ２０７）。電解コンデンサの電圧がＶｈｔ３以上と判定すると（Ｓ２０７でＹｅｓ）、ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、充電回路１０６の充電電流値として電圧保持用電流値Ｉｋｅｅｐを選択するように、出力端子ＰＯ２から信号を出力する（Ｓ２０８）。すなわち、充電回路１０６の充電電流値は、Ｉｃｈｇ１からＩｋｅｅｐに切り替えられる。電流値Ｉｋｅｅｐは、電解コンデンサ１０５の電圧を保持しつつ、リークの増加を検出することができる電流値である。したがって、Ｉｋｅｅｐ電流値は、充電電流値を上昇させたときの値（例えば、Ｉｃｈｇ３）よりも低い値とする。本実施形態では、Ｉｋｅｅｐ電流値は、Ｉｃｈｇ１よりも低い値、すなわち、充電時に充電回路１０６が供給する電流値よりも低い値とする。

そして、電圧検出回路１２１により検出した電解コンデンサの電圧がＶｔｈ ｅｒｒｏｒ以下か判定する（Ｓ２０９）。電解コンデンサの電圧がＶｔｈ ｅｒｒｏｒ以下だと判定すると（Ｓ２０９でＮｏ）、Ｓ２１０へ進み、電解コンデンサの電圧がＶｔｈ ｅｒｒｏｒ以下ではないと判定すると（Ｓ２０９でＹｅｓ）、エラーであるとして処理を終了する。ここで、Ｖｔｈ＿ｅｒｒｏｒは、電力供給回路及びヘッドの異常を特定するためのしきい値であり、電解コンデンサの電圧がＶｔｈ＿ｅｒｒｏｒ以下である場合は、電力供給回路及びヘッドのうち少なくともいずれかに異常があったと特定される。なお、電解コンデンサの電圧のモニタは、電解コンデンサ１０５の充電完了以降で且つ放電を開始する前に実行される。なお、このＩｋｅｅｐ電流値とシーケンス２０９については後述する。電力供給回路やヘッドに異常がある場合としては、記録ヘッドの電気的接点に絶縁不良が起きたり、記録ヘッドのリーク電流が増加したり、電力供給回路が短絡した場合が挙げられる。この場合は、電位が想定された電圧（Ｖｔｈ ｅｒｒｏｒ）以下となってしまう。この場合、印刷を実行すると、印刷不良やプリンタの故障を招いてしまう。

充電回路１０６による電解コンデンサ１０５の充電が完了し、印刷用データの準備も完了していれば、印刷動作を開始すると判定する（Ｓ２１０）。まず、Ｓ２１１で、ヘッド電源制御シーケンサ１２２のＰＯ１の電圧レベルをＨｉｇｈにする（図３（ｃ）のタイミング３０４参照）。言い換えれば、ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、出力端子ＰＯ１から信号を出力し、トランジスタ１０４がオンとなるように制御する。これにより、ＦＥＴ１０３がオンする。なお、ＦＥＴ１０３をオンしない場合、充電回路１０６が電力供給ラインに供給する電流はＩｋｅｅｐの状態のため、ヘッドが印刷の為に消費する電力を十分に確保する事ができない。Ｓ２１２の記録ヘッド３による印刷動作が完了すると、Ｓ２１３でＰＯ１の電圧レベルをＬｏｗにする（図３（ｃ）のタイミング３０５参照）。これにより、図１のＦＥＴ１０３がオフする。そして、ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、充電回路１０６の充電電流値としてＩｋｅｅｐを選択するように、出力端子ＰＯ２から信号を出力する（Ｓ２１４）。すなわち、ヘッドへの供給電流はＩｋｅｅｐに戻る。

そして、電圧検出回路１２１により検出した電解コンデンサの電圧がＶｔｈ ｅｒｒｏｒ以下か判定する（Ｓ２１５）。電解コンデンサの電圧がＶｔｈ ｅｒｒｏｒ以下ではないと判定すると（Ｓ２１５でＮｏ）、Ｓ２１６へ進み、電解コンデンサの電圧がＶｔｈ ｅｒｒｏｒ以下だと判定すると（Ｓ２１５でＹｅｓ）、エラーであるとしてエラー処理をする。エラー処理としては、図１のＦＥＴ１０３をオフし、充電回路１０６をオフする。さらに、放電回路１０７をオンして積極的に放電を行うなどの制御をしてもよい。

Ｓ２１７で、印刷が終了したか判定する。印刷が終了したと判定されると（Ｓ２１７でＹｅｓ）、ヘッド電源用コンデンサを放電する制御に移る（Ｓ２１９〜Ｓ２２３）。電解コンデンサ１０５は、放電回路１０７を使用し、電流を制限しながら放電を行う。ここで、電解コンデンサ１０５の放電時も充電時と同様に、放電回路１０７のＦＥＴの熱的制限を満たすように設定する。放電回路１０７のＦＥＴのソース・ドレイン間の電位差と、放電回路１０７を流れる電流値の絶対値の積で計算される熱が、放電回路１０７のＦＥＴの許容損失以下となるように設定する。例えば、ソース・ドレイン間の電位差がＶｔｈ３、電流値がＩｄｉｓ３の場合、放電回路１０７に発生する熱量はＶｔｈ３×Ｉｄｉｓ３と表わされる。 同様に、ソース・ドレイン間の電位差がＶｔｈ２、電流値がＩｄｉｓ２の場合、放電回路１０７に発生する熱量はＶｔｈ２×Ｉｄｉｓ２と表わされる。また、ソース・ドレイン間の電位差がＶｔｈ１、電流値がＩｄｉｓ１の場合、放電回路１０７に発生する熱量はＶｔｈ１×Ｉｄｉｓ１と表わされる。Ｖｔｈ３×Ｉｄｉｓ３、Ｖｔｈ２×Ｉｄｉｓ２、Ｖｔｈ１×Ｉｄｉｓ１のいずれも、一定の許容損失以下になるように設定する。

まず、ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、放電回路１０７の放電電流値としてＩｄｉｓ３を選択するように、出力端子ＰＯ３から信号を出力する（Ｓ２１９）。ここで、放電回路１０７のＦＥＴのソース・ドレイン間の電位差は、ＧＮＤからヘッド電源電圧の差になるため、ヘッド電源電位が高いほど電位差は大きい。したがって、図３（ｂ）のタイミング３０６から３０７では、放電電流Ｉｄｉｓ３は小さい値を設定する。

そして、電圧検出回路１２１により検出した電解コンデンサの電圧がＶｔｈ２未満か判定する（Ｓ２２０）。電圧検出回路１２１が検出した電解コンデンサの電圧がＶｔｈ２未満となると（Ｓ２２０でＹｅｓ）、ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、放電回路１０７の放電電流値としてＩｄｉｓ２を選択するように、出力端子ＰＯ３から信号を出力する（Ｓ２２１）。すなわち、タイミング３０７からは放電電流をＩｄｉｓ３からＩｄｉｓ２に切り替える。ここで、Ｉｄｉｓ２は、Ｉｄｉｓ３よりもやや大きい値を設定する。そして、電圧検出回路１２１により検出した電解コンデンサの電圧がＶｔｈ１未満か判定する（Ｓ２２２）。電圧検出回路１２１が検出した電解コンデンサの電圧がＶｔｈ１未満となると（Ｓ２２２でＹｅｓ）、ヘッド電源制御シーケンサ１２２は、放電回路１０７の放電電流値としてＩｄｉｓ１を選択するように、出力端子ＰＯ３から信号を出力する（Ｓ２２３）。すなわち、タイミング３０８からは放電電流をＩｄｉｓ２からＩｄｉｓ１に切り替える。そして、図３（ｂ）の３０９のタイミングで放電が完了する。ここで、ヘッド電源制御ブロック１０２について説明する。図７は、ヘッド電源制御シーケンサ１２２内の状態管理図である。図７（ａ）では、ヘッド３の電源がオフされている状態をスタンバイ７０１とする。印刷のジョブが投入されると、ヘッド３の電源をオンにするために、充電ステート７０２に遷移する。

図７（ｂ）は、充電ステート７０２を詳細に示した状態遷移図である。図７（ｂ）に示すように、充電ステート７０２において電解コンデンサの電圧に基づいて充電電流を切り替えることにより、充電ステートの状態は遷移する。電解コンデンサの電圧がＶｔｈ１以上となると、充電１ステート７０２＿１から充電２ステート７０２＿２に遷移する。このとき、充電電流をＩｃｈｇ１からＩｃｈｇ２に切り替える。同様に、電解コンデンサの電圧がＶｔｈ２以上となると、充電２ステート７０２＿２から充電３ステート７０２＿３に遷移し、充電電流をＩｃｈｇ２からＩｃｈｇ３に切り替える。

電解コンデンサの電圧がＶｔｈ３以上となり充電が完了すると、図７（ａ）の保持ステート７０３に移行する。これに伴い、充電電流をＩｋｅｅｐに切り替える。印刷動作中が開始すると、印刷動作ステート７０４に遷移する。印刷ジョブが完了するまで、保持ステート７０３と印刷動作７０４のステート間を行き来する。なお、本実施形態では、充電ステート７０２の後に保持ステート７０３に遷移するものとしたが、印刷動作を急ぐ場合には、充電ステート７０２の後に印刷動作ステート７０４に直接遷移してもよい。

印刷動作が終了すると、放電ステート７０５に遷移する。また、ヘッド電源電圧モニタにより異常を検出した場合も、放電ステート７０５に遷移させる。ヘッド電源電圧のモニタによる異常検出は、特に保持ステート７０３において検出され易いが、印刷動作ステート７０４で検出された場合は、即時に放電ステート７０５に遷移させるようにしてもよい。なお、印刷動作ステート７０４において、ヘッド電源電圧モニタにより異常が検出された場合、保持ステート７０３に遷移させてから、放電ステート７０５に遷移させてもよい。

図７（ｃ）は、放電ステート７０５を詳細に示したステート遷移図である。図７（ｃ）に示すように、放電状態を遷移させる際に、電解コンデンサの電圧に基づいて電流を切り替えることにより、放電ステートの状態は遷移する。具体的には、放電１ステート７０５＿１から、放電２ステート７０５＿２、放電３ステート７０５＿３へと遷移し、その都度Ｉｄｉｓ３、Ｉｄｉｓ２、Ｉｄｉｓ１と放電電流も切り替わる。そして、放電が完了すると、スタンバイ７０１に遷移する。

本実施形態におけるＣＰＵ１２３の動作について説明する。

ＣＰＵ１２３は、以下に示す通り、プリント制御全体の管理と、ヘッド電源が正常に動作していることの管理を行う。
（１） プリンタに接続された外部装置から印刷指令を受けるか、プリンタの操作部を介したコピー動作指令等の印刷指令を受ける。ＣＰＵ１２３は、これに応じて、印刷ジョブデータから印刷用データの準備を開始するのと並行して、ヘッド電源制御ブロック１０２にヘッド電源オン指令を出す。ヘッド電源オン指令を受けてヘッド電源制御ブロック１０２は、図２のフローを開始する（Ｓ２０１）。
（２） ＣＰＵ１２３は、印刷ジョブデータから印刷用データの準備を行うのと並行して、ヘッド電源制御シーケンサ１２２のステートを監視し、充電３ステート又は保持ステートとなったか判定する。本実施形態では、ヘッド電源制御シーケンサのステートを監視するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、電圧検出回路１２１の出力値や、抵抗１１１と抵抗１１２の間の分圧電圧を直接入力してＡＤ変換した値からヘッド電源電圧がＶｔｈ３以上であるか否かの判断をしてもよい。ステートが充電３ステート又は保持ステートとなったと判定すると、ＣＰＵ１２３は、電圧検出回路１２１の出力値、抵抗１１１と抵抗１１２の間の分圧電圧を直接入力しＡＤ変換した値を定期的に監視し続ける。その値が「ヘッド電源電圧がＶｔｈ＿ｅｒｒｏｒ以下である状態」に相当する値になった場合、異常状態であると判定しエラー処理を行う。
（３） エラー状態ではない状態で印刷用データの準備ができた場合、印刷開始可能と判定し、ヘッド電源制御ブロック１０２に印刷動作の開始指令を出す。印刷動作の開始指令を受けてヘッド電源制御ブロック１０２は、ステップ２１１の処理を行う。その後、ＣＰＵ１２３は、ヘッドへ印刷用データを送信し印刷動作を行う。
（４） 印刷動作が完了すると、ＣＰＵ１２３はヘッド電源制御ブロック１０２に印刷動作の終了指令を出す。印刷動作の終了指令を受けて、ヘッド電源制御ブロック１０２はステップ２１３の処理を行う。
（５） 続けて印刷ジョブデータがある場合は、（２）→（３）を繰り返す。
（６） 印刷ジョブデータがない場合は、ＣＰＵ１２３はヘッド電源制御ブロック１０２にヘッド電源のオフ指令を出す。ヘッド電源のオフ指令を受けて、ヘッド電源制御ブロック１０２はステップ２１９の処理を行う。

ここで、図３（ｂ）のタイミング３０３以降の充電電流となっているＩｋｅｅｐ電流の電流値について説明する。ヘッド電源回路は、ヘッドの電解コンデンサ１０５に充電を完了した後に、電力供給回路や電力負荷を有するデバイスに異常が生じていない場合であっても、様々な理由で電荷が抜け、自然に放電することがある。自然放電の理由としては、例えば、図１の電圧検出用の抵抗１１１、１１２に流れる電流、あるいはヘッド自身が半導体プロセスで製造されているため自然発生するリーク電流などが挙げられる。これらの現象によるヘッド電源電圧の低下を防ぐことで、充電動作からしばらく時間が経過した後でも、プリント動作を即座に開始することができる。したがって、Ｉｋｅｅｐ電流値は、これらの自然な放電電流よりも大きな値を設定する。なお、自然な放電電流は、電力供給回路の構成及び負荷を含むデバイスの構成により、予め想定することができる。Ｉｋｅｅｐ電流値は、想定される自然な放電電流よりも大きい値とすればよい。 図６を用いて、Ｉｋｅｅｐ電流の下限値についてより詳細に説明する。図６は、電圧保持用に設定した電流値が自然な放電電流よりも低い場合のヘッド電源電圧、ヘッド充電電流、リーク電流を示すタイミングチャートである。より具体的には、自然な放電電流よりも小さな値に設定した場合のタイミングチャートを示したものである。図６（ａ）は、電解コンデンサ１０５の電圧の様子を示している。また、図６（ｂ）は、充電中の電流値と自然放電の電流値のタイミングチャートであり、破線で示されるＩＬｅａｋは、ヘッド電源回路の自然放電の電流値である。図６（ｂ）では、ＩｋｅｅｐがＩＬｅａｋよりも小さな値である。したがって、図６（ａ）に示すように、充電回路１０６の電流値をＩｋｅｅｐ電流に切り替えたタイミング６０３から電解コンデンサ１０５の電圧が徐々に電圧が降下していき、一定時間経過後にＶｔｈ＿ｅｒｒｏｒしきい値に到達してしまう。ここで、Ｖｔｈ＿ｅｒｒｏｒは、電解コンデンサ１０５の充電完了後にヘッド電源電圧を監視し、異常を判断するためのしきい値である。電力供給ラインの電圧の監視は、電圧検出回路１２１により図１におけるＰＩ１の電圧をモニタすることにより実行される。このように、Ｉｋｅｅｐが自然放電の電流値以下に設定すると、ヘッドの異常を正確に判断することができなくなってしまう。したがって、Ｉｋｅｅｐとして自然放電の際のＩＬｅａｋよりも大きな値を設定する。

上述した通り、電解コンデンサの電圧のモニタは、印刷動作を行っていない期間に実行される。具体的には、電解コンデンサの電圧のモニタは、図２のＳ２０９とＳ２１０の間でループしており、充電完了後であって印刷動作開始前は常に電解コンデンサの電圧が監視される。図２のフローチャートでは、印刷動作後も同様にＳ２１５とＳ２１６の間でループしており、印刷動作が終了するまで常にＶＨ電圧が監視される。なお、Ｓ２１４では、電流値をＩｋｅｅｐに選択し直しているが、図１の１０６における充電回路をオフしない場合はＳ２１４で電流値を選択し直さなくてもよい。本実施形態では、印刷動作を行っていない期間に電圧モニタを実施しているが、印刷動作中に電圧モニタを実施してもよい。

次に、図５を用いて、Ｉｋｅｅｐの上限値について説明する。図５（ａ）は、電解コンデンサを充電する際の電圧の様子を示している。また図５（ｂ）は、電解コンデンサを充電中の充電回路１０６が供給する電流値とヘッド電源回路の放電の電流値を示しており、破線で示されるＩＬｅａｋは放電の電流値である。図５（ｂ）では、タイミング５０４までのＩＬｅａｋは通常の自然放電の電流値である。このＩＬｅａｋは、Ｉｃｈｇ１、Ｉｃｈｇ２、Ｉｃｈｇ３やＩｋｅｅｐのいずれの電流値よりも小さく、図６で説明したように電圧が降下する現象は発生しない。

ここで、自然放電以外のリークが発生した場合、すなわち、何らかの理由でヘッドの端子が短絡、またはヘッドのリークが増加した場合、図５（ｂ）のタイミング５０４に示すように、ＩＬｅａｋが上昇する。ＩＬｅａｋがＩｋｅｅｐの値を超えるタイミング５０５から、図５（ａ）に示されるように、電解コンデンサの電圧は徐々に降下し、タイミング５０６ではＶｔｈ＿ｅｒｒｏｒを下回り、異常が発生したと検出される。異常を検出したプリンタでは、図１のＦＥＴ１０３をオフ、１０６の充電回路をオフし、１０７の放電回路をオンして積極的に放電を行うなどの制御を行う事が可能である。

したがって、本実施形態では、Ｉｋｅｅｐは、異常時のＩＬｅａｋには適切なタイミングで異常を検出できるように、特定の値以下に設定する。例えば、ＩＬｅａｋの挙動が予想可能な場合は、∫｛ＩＬｅａｋ（ｔ）×Ｖ（ｔ）｝ｄｔを期間５０８で積分した結果が所望の熱量以下になるようにＩｋｅｅｐを設定する。またＩｋｅｅｐ以下の場合は電圧降下による異常検出は困難であるため、ＶＭ×Ｉｋｅｅｐの熱量が許容可能な範囲に収まる様にＩｋｅｅｐを設定してもよい。

上述したように、本実施形態では、電解コンデンサ１０５の充電時の電流値と充電完了後の電流値の切替を行う。そして、ではＩｋｅｅｐを任意の設計値に指定する。ここで、図４を用いて、充電回路１０６が供給する電流値を、充電ステート（充電中）と充電完了後（例えば、保持ステート）で切り替えを行うことによる効果について説明する。図４（ａ）は、電解コンデンサ１０５を充電する際の電圧の様子を示している。また、図４（ｂ）は、電解コンデンサ１０５の充電中の電流値とヘッド電源回路の放電の電流値を示している。

図４（ａ）では、一定のＩｃｈｇ電流が充電回路１０６から供給されることにより、電解コンデンサ電圧は、期間４０７で一定の傾斜で電圧が上昇する。そして、図４（ｂ）に示すように、タイミング４０３で電解コンデンサ１０５の電圧が所望の電圧に到達して充電が完了した後も電流値の切り替えを行わず、一定とすると、異常が発生した場合に異常を検出することができなくなってしまうことがある。ここで、図４（ｂ）のタイミング４０４で、何らかの理由でヘッドの端子が短絡、またはヘッドのリークが増加した場合、タイミング４０４以降のリーク電流は上昇するが、Ｉｃｈｇ、すなわちＩｋｅｅｐの値が大きい電流値である。しかしながら、異常が発生した後のリーク電流値よりも大きい場合、異常が発生した際のリーク電流の上昇を検出することができない。一方、リーク上昇を検出できるように充電回路１０６が供給する電流値を下げると、電解コンデンサの充電時間４０７が長くなってしまい、プリンタの初期動作が遅くなってしまうことがある。したがって、本実施形態では、充電完了後に、充電回路１０６が供給する電流値を、少なくとも充電中の最大電流値よりも低くする。本実施形態では、充電回路１０６が供給する電流値を充電中の最大電流値Ｉｃｈｇ３及び２段階目の電流値Ｉｃｈｇ２よりも低い値とする。本実施形態では、充電完了後の電流値を充電時の電流値よりも低くすることにより、ヘッド電源回路の異常の発生を適切に特定することができる。すなわち、記録ヘッドが異常なリーク電流を流していた際にはそのリーク電流をすみやかに検知し、記録ヘッドへの電力供給を停止することが可能である。

また、大容量の電解コンデンサの充電時間を短縮させるためにＩｃｈｇの値を大きくする場合、許容損失の大きなＦＥＴを選択する必要があり、コストアップにつながる可能性がある。これに対し、本実施形態では、充電回路１０６のＦＥＴの許容損失に応じた電流切り替えを行うことにより、電解コンデンサへの充電時間を記録装置の目標性能を達する程度に短くしつつ、ＦＥＴ１０３のコスト増を防ぐことができる。

以上より、本実施形態によれば、プリンタの性能を損なわず、ヘッドのリーク電流を適切に検出し、プリンタの性能と安全性を両立することができる。

なお、突入電流を抑制するために、ＡＣ／ＤＣコンバータにソフトスタートの回路を追加したり、突入電流にも耐えうるスイッチを用意したりすると、コストが増大する可能性が高い。これに対し、本実施形態では、充電回路１０６により電力供給回路に供給する電流値を制限するため、ＦＥＴ１０３への突入電流を防ぐことができる。

（他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、電力供給装置は、電力負荷としてヘッドを備えるものとしたが、これに限定されず、電力負荷を備えないものであってもよい。すなわち、電力負荷に接続可能であり、電力負荷対して電力を供給できるものであってもよい。

また、上述した実施形態では、電解コンデンサ１０５を充電する際に、充電回路１０６が供給する電流値を切り替えるものとしたが、これに限定されず、充電回路１０６が供給する電流値は、一定の電流値としてもよい。

また、上述した実施形態では、電解コンデンサ１０５を充電する際に、充電回路１０６が供給する電流値を切り替えるものとしたが、徐々に電流値を上昇させるようにしてもよい。

Claims (12)

1. 電力負荷に電力を供給する電源部と、
   前記電源部から前記電力負荷への電力供給線に接続されたコンデンサと、
   前記電源部から供給される電力の電流値を制限して前記コンデンサを充電する充電回路と、
   前記コンデンサの電圧値を特定する特定手段と、
   前記特定手段により特定された電圧に基づいて、前記コンデンサの充電が完了したか判定する判定手段と、
   を有し、
   前記充電回路は、前記判定手段により前記コンデンサの充電が完了したと判定されると、前記充電回路の電流値を前記コンデンサの充電が完了する前の電流値よりも小さな第１電流値に切りかえることを特徴とする電力供給装置。
2. 前記第１電流値は、前記電力負荷に接続した前記電力供給装置の自然放電よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記充電回路が供給する電流値を前記第１電流値に切り替えた後に、前記特定手段により特定された電圧が所定のしきい値以下となった場合、前記充電回路及び前記電源部をオフする制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給装置。
4. 前記充電回路は、前記コンデンサを充電する際に前記特定手段により特定された電圧値に応じて当該充電回路が供給する電流値を変化させる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装置。
5. 前記充電回路は、前記コンデンサを充電する際に前記特定手段により特定された電圧値に応じて当該充電回路が供給する電流値を切り替えることを特徴とする請求項４に記載の電力供給装置。
6. 前記充電回路は、前記コンデンサを充電する際に、前記電源部から供給される電圧値と前記特定手段により特定された電圧値との差と、前記充電回路が供給する電流値とに基づいて求められる発生する熱量が、前記充電回路の許容損失以下となるように前記充電回路が供給する電流値を切り替えることを特徴とする請求項４又は５に記載の電力供給装置。
7. 前記第１電流値は、自然放電の電流値よりも大きい値である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装置。
8. 前記コンデンサに充電された電荷を放電する放電回路をさらに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装置。
9. 前記電力負荷は、プリントヘッドであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力供給装置。
10. 前記電力負荷をさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電力供給装置。
11. プリントヘッドに電力を供給する電源部と、
    前記電源部から前記プリントヘッドへの電力供給線に接続されたコンデンサと、
    前記電源部から供給される電力の電流値を制限して前記コンデンサを充電する充電回路と、
    前記コンデンサの電圧値を特定する特定手段と、
    前記特定手段により特定された電圧に基づいて、前記コンデンサの充電が完了したか判定する判定手段と、
    を有し、
    前記充電回路は、前記判定手段により前記コンデンサの充電が完了したと判定されると、前記充電回路の電流値を前記コンデンサの充電が完了する前の電流値よりも小さな第１電流値に切りかえることを特徴とするプリンタ。
12. 電力負荷に電力を供給する電源部と、
    前記電源部から前記電力負荷への電力供給線に接続されたコンデンサと、
    前記電源部から供給される電力の電流値を制限して前記コンデンサを充電する充電回路と、
    を有する電力供給装置の制御方法であって、
    前記コンデンサの電圧値を特定し、
    特定された電圧に基づいて、前記コンデンサの充電が完了したか判定し、
    前記コンデンサの充電が完了したと判定されると、前記充電回路の電流値を前記コンデンサの充電が完了する前の電流値よりも小さな第１電流値に切りかえることを特徴とする制御方法。

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