JP2024070565A

JP2024070565A - 画像記録装置およびその制御方法

Info

Publication number: JP2024070565A
Application number: JP2022181137A
Authority: JP
Inventors: 周磨橋本; Shuma Hashimoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2024-05-23

Abstract

【課題】複数のバッテリーを直列接続に切り替え、出力可能電力を増加させることで、通常時よりも高速な印刷速度による印刷を可能とする画像記録装置を提供する。【解決手段】複数の内蔵バッテリーの電力で動作する画像記録装置であり、バッテリーを充電する手段と、バッテリーの接続方式を切り替える手段と、バッテリーの接続方式の切り替えを制御する手段と、バッテリーの残電力情報を監視する手段と、バッテリー単体の出力電力で印刷する第１の印刷速度と、バッテリー直列接続時の出力電力で第１の印刷速度よりも高速な第２の印刷速度で印刷する印刷手段と、第２の印刷速度における印刷実行時の消費電力を予測し、バッテリーの残電力との比較し、印刷実行時の消費電力よりもバッテリーの残電力の方が大きく、充電が不要である場合には、バッテリーを直列接続に切り替え、第２の印刷速度にて印刷を実行するように制御する手段を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタ、プロッタ、インクジェット画像記録装置または、スキャン・コピーなど複数の機能を備えた複合機等の画像記録装置であり、本体内蔵の複数のバッテリーによる動作を可能とする画像記録装置に関する。

従来、画像記録装置は家庭用電源に接続し使用していたが、近年ではプリンタ内部にバッテリーを備えたモバイル型の画像記録装置も存在するなど多くの電子機器がバッテリーを搭載するようになっている。中には、１つの電子機器が複数のバッテリーを搭載し、状況に応じてバッテリーの接続方式を切り替える技術がある。例えば特許文献１では、バッテリー電圧が電子機器の動作可能下限電圧以下になった際に、バッテリーを並列接続から直列接続に切り替え、合成電圧を動作可能下限電圧以上に上昇させることにより、電子機器の動作可能時間を延ばす技術が提示されている。

特開平５－３８０６４号公報

電子機器への電力供給手段として、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアス・バス）電力を用いたＵＳＢバスパワーによるものなどが一般的になっているが、家庭用電源に比べ小電力であることから、画像記録装置などの駆動に大きな電力を要する機器を駆動する場合においては、ＵＳＢバスパワーの電力に加えて機器内部のバッテリーの電力を併用することで駆動を実現している。一方、バッテリーの充電のために用いる充電制御ＩＣの中には、バッテリー充電と放電を同時に行うことができないＩＣが存在し、画像記録装置に適用した場合は、画像記録装置の駆動中は外部供給電力を使用することができない。

上記課題は、２つのバッテリーを併用して、充電を行うバッテリーと放電を行うバッテリーを切り離した構成をとり、バッテリーの残電力に応じて充放電を入れ替える制御手順とすることで解消できる。しかしながら、片方のバッテリーしか放電ができないため、バッテリーを２つ使用した構成であるにもかかわらずバッテリー１つ分の電力しか出力できないという課題がある。

本提案は上記のような課題を解決するものである。すなわち、本発明の目的は、高速で印刷を実行した場合の画像記録装置の消費電力を算出し、バッテリー直列接続時の残電力よりも小さかった場合は、バッテリーを直列接続に切り替えることで、印刷時間を短くすることができる画像記録装置を提供することにある。

上記の課題を解決するための手段として、本発明は、電力供給元のデバイスと接続されたインターフェイスラインから供給された電力（以下、外部電力）と複数の内蔵バッテリーの電力で動作する画像記録装置であり、前記バッテリーを充電する手段と、前記バッテリーの接続方式を切り替える手段と、前記バッテリーの接続方式の切り替えを制御する手段と、前記バッテリーの残電力情報を常時監視する手段と、前記バッテリー単体の出力電力による駆動時に前記印刷手段が第１の印刷速度で印刷する第１の印刷速度と、前記バッテリー直列接続時の出力電力による駆動時に前記印刷手段が第２の印刷速度で印刷する第２の印刷速度と、用紙に画像を印刷する手段と、第２の印刷速度における印刷実行時の消費電力を予測し、バッテリーの残電力との比較を行う手段を有する。

本発明によれば、第１の印刷速度よりも高速な第２の印刷速度で印刷を実行した場合の画像記録装置の消費電力を算出し、バッテリー直列接続時の残電力よりも小さかった場合は、バッテリーを直列接続に切り替えて印刷ジョブを実行することで、印刷時間を短くすることが可能となる。

本発明の実施形態における画像形成装置の斜視図である。本発明の実施形態における画像記録装置の制御構成を示す概略図である。本発明の実施形態におけるバッテリー接続切り替え部の概略図である。本発明の実施形態におけるバッテリーの充放電切り替え時の概略図である。本発明の実施形態におけるバッテリー直列接続時の概略図である。本発明の実施形態における制御手順を示すフローチャートである。

以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。

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ヘッドを用いて記録を行うインクジェット画像記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。

記録紙などの記録媒体Ｐは給紙機構１１３を介して給紙を行い、記録位置まで搬送して記録位置において記録ヘッド１１２を矢印Ａ方向に往復移動させながら記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行う。

インクジェット記録装置（以下画像記録装置）１００のキャリッジ１１１には記録ヘッド１１２を搭載するのみならず、記録ヘッドに供給するインクを貯留するインクタンク１１４を装着する。

インクタンク１１４はキャリッジ１１１に対して着脱自在になっている。

図１に示した記録装置１００はカラー記録が可能であり、そのためにキャリッジ１１１にはマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを各々収容した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独立に着脱可能である。

この実施例の記録ヘッド１１２は約１インチの幅を一度に印刷可能な記録ヘッドで、熱エネルギー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て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。

図２は本発明における画像記録装置の制御構成を示すブロック図である。本発明の構成は大きく３つのブロックに分かれる。

第一ブロックは制御全体を行うシステム部であり、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、操作部２０４、画像データ通信部２０５、位置検出部２０６、モータ制御部２０７、画像処理部２０８、外部インターフェイス２０９、充電制御部２１６から成る。

第二ブロックは印刷部であり、画像データ通信部２１０、エンコーダ２１１、キャリッジモータ２１２、ＲＡＭ２１３、印刷制御部２１４、インク吐出部２１５から成る。

第三ブロックはバッテリー部であり、バッテリー２１７、バッテリー２１８、バッテリー接続切り替え部２１９から成る。

ＣＰＵ２０１は、本実施形態の制御全体を行うプロセッサであり、充電制御部２１６から通知されるバッテリー２１７、２１８の電圧情報をもとにバッテリー２１７，バッテリー２１８の残電力の算出を行うほか、バッテリー直列接続時の第２の印刷速度における印刷実行時の消費電力を予測し、バッテリー２１７、バッテリー２１８の残電力との比較を行う。

ＲＯＭ２０１、ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１が使用するメモリ、操作部２０４は本件の画像記録装置を操作するユーザインターフェイスである。

充電制御部２１６は、外部インターフェイス２０９から入力された電力でバッテリー２１７、バッテリー２１８の充電を行う。

位置検出部２０６はエンコーダ２１１と接続され、エンコーダ２１１からのキャリッジ移動位置情報を検知し、ＣＰＵ２０１に通知する。ＣＰＵ２０１は本情報をもとにキャリッジの移動距離を算出する。

モータ制御部２０７は、キャリッジモータ２１２と接続される。ここではエンコーダによる位置制御を必要とすることが一般的であるＤＣモータドライバを想定する。

画像処理部２０８は、外部インターフェイス２０９を通じＰＣから送られてくる印刷画像データを処理する。さらに、印刷制御部２１４へ画像データ通信部２０５／２１０を通じて、印刷データを送信する。

外部インターフェイス２０９は、外部電源と接続するためのコネクタである。外部インターフェイス２０９に接続される電源は、例えば、ＵＳＢ端子を持つＰＣである。外部電源から得られた電力は、充電制御部２１６供給される一方で、第一ブロック／第二ブロック／第三ブロックへの電源としても供給される。

印刷制御部２１４は、インク吐出部２１５で吐出可能な印刷データを生成する。

ＲＡＭ２１３は、画像処理部２０８が印刷制御部２１４に対し印刷データを生成する際に使用するバッファメモリである。

インク吐出部２１５は、インクジェット画像記録装置のインク吐出ノズルであり、サーマルインクジェットではインクをヒータで熱することで吐出させる機構を持つ。

画像データ通信部２１０は、第一ブロックの画像データ２０５と通信し、印刷データを受信する。

エンコーダ２１１は、キャリッジ位置情報をフォトインタラプタとエンコーダストリップラインとの組み合わせにより工学的に検出し、位置検出部１０７に送信する。

バッテリー２１７、バッテリー２１８は、充電制御部２１６を介して外部インターフェイスから供給される電力を蓄電することができる二次電池で、印刷時などの画像記録装置の負荷増大時は、バッテリー２１７、バッテリー２１８から電力を供給する。

バッテリー接続切り替え部２１９は、ＣＰＵ２０１によって制御され、バッテリー２１７、バッテリー２１８の接続の切り替えを行う。本実施形態ではバッテリー２１７、バッテリー２１８はバッテリー接続切り替え部２１９によって以下３種類の接続形態をとる。

・バッテリー２１７は、第一ブロックおよびキャリッジモータ２１２における電力消費部（以下、負荷）に接続され放電を行い、バッテリー２１８は充電制御部２１６に接続され充電を行う（状態１）。

・バッテリー２１７は充電制御部２１６に接続し充電を行い、バッテリー２１８は負荷に接続され放電を行う（状態２）。

・バッテリー２１７とバッテリー２１８が負荷に対して直列接続され放電を行う（状態３）。

図３は本発明の実施形態におけるバッテリー接続切り替え部２１９の概略図である。

スイッチ３０１は、充電制御部２１６とバッテリー２１７の導通を制御するスイッチであり、導通時は充電制御部２１６を介してバッテリー２１７の充電が行われる。

スイッチ３０２は、充電制御部２１６とバッテリー２１８の導通を制御するスイッチであり、導通時は充電制御部２１６を介してバッテリー２１８の充電が行われる。

スイッチ３０３は、画像記録装置の負荷部とバッテリー２１７の導通を制御するスイッチであり。導通時はバッテリー２１７から負荷部に対して放電が行われる。

スイッチ３０４は、画像記録装置の負荷部とバッテリー２１８の導通を制御するスイッチであり、導通時はバッテリー２１８から負荷部に対して放電が行われる。

スイッチ３０５は、バッテリー２１８と電位基準面（以下、グランド）の導通を制御するスイッチである。

スイッチ３０６は、バッテリー２１７の正端子とバッテリー２１８の負端子の導通を制御するスイッチである。

３０１から３０６のスイッチは全てＣＰＵ２０１によって制御され、これらの制御によってバッテリー２１７、バッテリー２１８の接続形態を制御することが可能である。

続いて、バッテリー２１７、バッテリー２１８の充放電を切り替えた場合の概略図を図４に示す。図３の概略図に各スイッチの状態を記載した図になるが、簡略化のため、非導通となった部分を省略している。スイッチ３０２、スイッチ３０３、スイッチ３０５が導通状態、スイッチ３０１、スイッチ３０４、スイッチ３０６が非導通状態のとき、バッテリー２１７は負荷部に対して放電を行い、バッテリー２１８は充電制御部２１６を介して充電が行われている（状態１）。一方、スイッチ３０１，スイッチ３０４、スイッチ３０５が導通状態、スイッチ３０２，スイッチ３０３，スイッチ３０６が非導通状態のときは、バッテリー２１８が負荷部に対して放電を行い、バッテリー２１７は充電制御部を介して充電が行われており（状態２）、バッテリー２１７、バッテリー２１８の充放電を切り替えることが可能である。

図５はバッテリー２１７，バッテリー２１８を直列に接続した場合のバッテリー接続切り替え部の概略図である。図４と同様、図３の概略図に各スイッチの状態を記載した図になるが、簡略化のため、非導通となった部分を省略している。スイッチ３０３、スイッチ３０６を導通状態、スイッチ３０１，スイッチ３０２、スイッチ３０４，スイッチ３０５を非導通状態とすることで、バッテリー２１７，バッテリー２１８を直列接続に切り替えることができる（状態３）。バッテリーを直列接続とすることで出力電圧が上昇し、出力可能な電力が増加するため、バッテリー単体の出力時（状態１および状態２）の第１の印刷速度に比べ、より高速な第２の印刷速度での印刷が可能となる。ただし、バッテリー２１７，バッテリー２１８の双方が放電状態となるため、バッテリーの充電を行うことができない。そのため、状態３に切り替え、第２の印刷速度で印刷が実行できるのは、バッテリー２１７，バッテリー２１８の残電力が第２の印刷速度における印刷実行時の消費電力よりも大きい場合に限られる。

図６は本発明の実施形態における制御手順を示すフローチャートである。まず、画像記録装置のＣＰＵ２０１は、外部インターフェイスに接続されたＰＣから印刷するジョブを受け付ける（Ｓ６０１）。次に、ＣＰＵ２０１は、受け取った印刷ジョブを第２の印刷速度で印刷を実行した場合の消費電力Ｐ_Ｌを予測する（Ｓ６０２）。さらに、ＰＵ１０１は、充電制御部２１６を介してバッテリー２１７、バッテリー２１８の残電圧を取得し、これらを直列接続した場合の残電力Ｐ_ｂａｔを算出する（Ｓ６０３）。

続いて、Ｓ６０２で予測した消費電力Ｐ_Ｌとバッテリーの残電力Ｐ_ｂａｔの比較を行う（Ｓ６０５）。消費電力Ｐ_Ｌに対しバッテリーの残電力Ｐ_ｂａｔの方が大きい場合、すなわち、充電を行わずともバッテリーの電力のみで印刷ジョブを完了できる場合には、ＣＰＵ２０１はスイッチ３０３、スイッチ３０６を導通状態、スイッチ３０１，スイッチ３０２、スイッチ３０４，スイッチ３０５を非導通状態に制御し、状態３への切り替えを実行する（Ｓ６０５）。その後、第２の印刷速度において印刷を実行し、印刷終了後、バッテリーを単体接続に切り替える（Ｓ６０６およびＳ６０７）。この際のバッテリー２１７，バッテリー２１８の接続形態は、状態１、状態２のいずれの状態でも構わない。

一方、Ｓ３０４において、消費電力Ｐ_Ｌに対しバッテリーの残電力Ｐ_ｂａｔの方が小さい場合、すなわち、バッテリーの電力だけでは印刷ジョブを完了できない場合には、外部電源電力による充電を行う必要があるため、状態３への切り替えは実行せず、状態１または状態２の接続形態において印刷ジョブを実行する（６０８）。

２０１ＣＰＵ
２０２ＲＯＭ
２０３、２１３ＲＡＭ
２０４操作部
２０５、２１０画像データ通信部
２０６位置検出部
２０７モータ制御部
２０８画像処理部
２０９外部インターフェイス
２１１エンコーダ
２１２ＣＲモータ
２１４印刷制御部
２１５インク吐出部
２１６充電制御部
２１７バッテリー
２１９バッテリー接続切り替え部
３０１、３０２，３０３，３０４，３０５、３０６スイッチ

Claims

電力供給元のデバイスと接続されたインターフェイスラインから供給された電力と複数の内蔵バッテリーの電力で動作する画像記録装置であり、前記バッテリーを充電する手段と、前記バッテリーの接続方式を切り替える手段と、前記バッテリーの接続方式の切り替えを制御する手段と、前記バッテリーの残電力情報を常時監視する手段と、前記バッテリー単体の出力電力による駆動時に前記印刷手段が第１の印刷速度で印刷する第１の印刷速度と、前記バッテリー直列接続時の出力電力による駆動時に前記印刷手段が第２の印刷速度で印刷する第２の印刷速度と、用紙に画像を印刷する手段と、第２の印刷速度における印刷実行時の消費電力を予測し、バッテリーの残電力との比較を行う手段を有し、バッテリーの残電力が大きいときは第２の印刷速度で印刷するよう制御する画像記録装置。
前記電力供給元のデバイスと接続されたインターフェイスラインから供給される電力はＵＳＢバスパワーであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。