JP4605055B2 - 印刷装置、供給電力制御装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

明細書で提案する発明は、インクジェット方式の印刷装置に搭載する主電源の小容量化を実現する技術に関する。
なお、発明者が提案する発明は、印刷装置、供給電力制御装置及びコンピュータプログラムとしての側面を有する。

近年、インクジェット方式の印刷装置には、印刷解像度の高精細化と共に印刷速度の高速化が求められている。これに伴い、この種の印刷装置には、大きな電源供給容量を有する電源（主電源）の搭載が求められている。
ところで、不特定多数のユーザーが使用する印刷装置では、要求される印刷方法も多種多様である。

例えば印刷装置が業務用途で使用される場合、長時間にわたる高速印刷の実行やベタ塗り印刷（全ての又はほとんど全てのヘッド素子を使用する印刷）の実行を想定する必要がある。一方、印刷装置の個人使用では、このように過酷な条件での使用態様は稀である。
しかし、用途を限定した特殊な印刷装置を除き、汎用的な印刷装置は、様々な使用態様を想定する必要がある。このため、汎用的な印刷装置には、最も負荷がかかる場合を想定して大容量の電源（主電源）が搭載されている。

ところが、大容量の電源の搭載は、装置本体が大型化する問題がある。加えて、大容量の電源は、重量の増加やコストアップを招く問題がある。このため、主電源の小容量化が求められている。
特許文献１には、画像定着機の立ち上げ時間の短縮又は温度維持を目的として、主電源とは別に補助電源を搭載する複写機が開示されている。
特開２００５−２１５２３９号公報

特許文献１の場合、補助電源の供給は、画像定着機の温度が印刷可能な温度より低い場合には常に実行される。すなわち、補助電源の供給は、画像定着機を印刷可能な温度に加熱又は適温に保つために実行される。

しかし、印刷開始前の蓄熱を必要としないインクジェット方式の印刷装置では、特許文献１に開示された意味での補助電源は必要でない。すなわち、インクジェット方式の印刷装置には、印刷実行中に画像定着機の温度を検出して補助電源の供給を切り替え制御する機能は必要でない。

また、特許文献１の複写機では、印刷内容に応じて消費電力が大きく変化することはない。このため、印刷内容に応じた電力不足（駆動電流の低下や駆動電圧の低下）の補充は想定されていない。また、特許文献１の複写機では、連続印刷時に補助電源から電力を補充する場合があるが、これは画像定着機の温度低下に伴うものであり、電力不足を補うものではない。

発明者らは、インクジェット方式の印刷装置で特に大きな電力が必要とされる場合には、主電源とは別に用意した充電式の副電源から電力を補充できる仕組みを搭載する。

具体的には、インクジェット方式の印刷装置に以下のデバイスを搭載する。
（ａ）商用電源に接続され、印刷ヘッドに第１の電力を供給する主電源
（ｂ）印刷実行中に印刷ヘッドの駆動に必要な電力が第１の電力を超えるとき、第１の電力を補う第２の電力を印刷ヘッドに供給する充電式の副電源
（ｃ）電力の供給線路上に位置し、印刷ヘッドの駆動に必要な電力が第１の電力を超えるとき、電力の供給線路に副電源を電気的に接続するスイッチ部

なお、スイッチ部の開閉動作は回路自体の接続構造に基づいて自律的に実行する仕組みを選択しても良いし、スイッチ制御部を通じて制御する仕組みを選択しても良い。
この場合、画像データの内容によりスイッチ部の開閉動作を制御する供給電力制御装置として、画像データに対応する印刷像の形成に必要になる電力を逐次算出し、算出された電力が第１の電力を超えるとき、スイッチ部を閉制御して第２の電力を供給線路に印加するスイッチ制御部を搭載するものを提案する。
なお、供給電力制御装置は、コンピュータプログラムの形態でも実現できる。

発明者らの提案する発明を用いれば、インクジェット方式の印刷装置に搭載する主電源の容量を最大消費電力に比して大幅に小さくできる。これに伴い、印刷装置自体の小型化と製造コストの低減化とを実現できる。

以下、発明に係るインクジェット方式の印刷装置の形態例を説明する。
なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。

（Ａ）印刷装置のシステム構成
（Ａ−１）全体構成
図１に、印刷装置１００を用いた印刷システムの機能ブロック構成を示す。
なお、印刷装置１００は、インクジェット方式の印刷装置である。また、印刷装置１００は、シリアルバスやネットワーク経由でホストコンピュータ２００と接続される。

ホストコンピュータ２００には、画像メモリ２０１が搭載され、画像ファイルが格納される。この他、印刷装置１００は、外部記憶媒体から画像ファイルを読み出して印刷できる機能（ダイレクトプリント機能）にも対応する。図１では、外部記憶媒体の一例として、記憶媒体の外観がカード形状のメモリカード（半導体メモリ）３００の場合を示す。

（Ａ−２）印刷装置内の構成
印刷装置１００は、主電源１１１、電源供給スイッチ部１１３、副電源１１５、昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７、印刷ヘッド１１９、モーター駆動部１２１、モーター１２３、システム制御部１２５、Ａ／Ｄ変換部１２７、センサー１２９、コンピュータＩ／Ｆ部１３１、メモリカードＩ／Ｆ部１３３、画像処理部１３５、印刷ヘッド制御部１３７で構成する。

（ａ）主電源
主電源１１１は、商用電源のコンセントに電源ケーブル経由で接続される電源である。主電源１１１は、印刷装置内の各部に電力を分配する。例えばヘッド電源より電源供給スイッチ部１１３を通じて印刷ヘッド１１９に電力を供給する。また例えば、ロジック電源より装置内の各部に電力を供給する。また例えば、モーター電源よりモーター駆動部１２１に電力を供給する。

この例の場合、ヘッド電源は９．４Ｖの電圧下で定格１０．４５Ａの電流を流すように設計されている。この例の場合、この電力は、最大消費電力の約半分になるように設計されている。もっとも、この電力は通常印刷には十分な電力量である。従って、ベタ塗り印刷や高速連続印刷が実行されない場合には、ヘッド電源のみで印刷ヘッド１１９を駆動できる。

（ｂ）電源供給スイッチ部
電源供給スイッチ部１１３は、ヘッド電源が供給する電源（主電源）と副電源１１５が供給する電源（副電源）を選択的に印刷ヘッド１１９に供給する回路部である。
なお、主電源から延びる電源供給線と副電源から延びる電源供給線とは、電源供給スイッチ部１１３内で１本の電源供給線に接続される。電源供給スイッチ部１１３は、この１本の電源供給線に対する副電源の電気的な接続を制御する。

印刷ヘッド１１９で消費される電力が主電源１１１から供給される電流で十分な場合、電源供給スイッチ部１１３は、主電源のみを印刷ヘッド１１９に供給する。
これに対し、印刷ヘッド１１９で消費される電力が主電源１１１から供給される電流で十分でない場合、電源供給スイッチ部１１３は、主電源と副電源の両方を印刷ヘッド１１９に供給する。この際、副電源から印刷ヘッド１１９に対しては、主電源の不足分を補うように電流が流れる。

すなわち、印刷ヘッド１１９で必要な電流が定格１０．４５Ａ以下の場合、電源供給スイッチ部１１３は、主電源のみから電流を供給する。
一方、印刷ヘッド１１９で必要な電流が定格１０．４５Ａを超える場合、電源供給スイッチ部１１３は、主電源分の１０．４５Ａに加え、副電源分の電流を加えた最大２０．９Ａの電流を供給する。

（ｃ）副電源
副電源１１５は、印刷ヘッド１１９で消費される電力が通常時以上になる場合の電力不足を補うために用意される予備の電源である。副電源１１５は、ファラッド単位の大容量を有する電気二重層コンデンサや二次電池で構成する。すなわち、充電式の電源である。この例の場合、副電源１１５の電力供給容量は、ＤＣ負荷換算で１０．４５Ａの電流を供給できるものを使用する。

図２に、副電源１１５を電気二重層コンデンサで実現する場合の回路構成を示す。電気二重層コンデンサは、二次電池と異なり化学反応を伴わない。このため、迅速な充放電が可能である。この特性により、昨今では、この種の大容量コンデンサが短時間のバックアップ用途にも使用されている。

副電源１１５は、ヘッド電源（主電源）から分岐された電源供給線に接続されている。すなわち、副電源１１５は、主電源より供給される電力を大容量コンデンサに充電する構成を採る。
なお、主電源側から分岐した電源供給線には、電流制限用の抵抗Ｒ１と逆流防止用のダイオードＤが直列に接続される。抵抗Ｒ１は、過剰な電流が流入するのを防止する抵抗である。また、ダイオードＤは、大容量コンデンサの電流が主電源方向に逆流しないように配置される。

この例の場合、大容量コンデンサは、１２個のコンデンサＣと１２個の充放電バランス回路Ｂで構成される。ここで、１２個のコンデンサＣは４個づつ直列に接続され、３組の直列回路に分配される。なお、１つのコンデンサＣに対しては、１つの充放電バランス回路Ｂが並列に接続される。充放電バランス回路Ｂは、充放電時に過度の電圧がコンデンサＣに加わらないように作用する。

この他、副電源１１５は、ディスチャージ回路Ｒ２を有する。ディスチャージ回路Ｒ２はシステム制御部１２５に接続され、主電源のオフ時や印刷中止要因となるエラー状態の検出時に副電源１１５の電荷を放電するのに用いられる。

（ｄ）昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータ
昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７は、副電源１１５の電源供給線に接続されており、放電により電圧低下した大容量コンデンサの電圧を昇圧して出力するスイッチング電源である。昇圧後の電圧は、主電源と同じく電源供給スイッチ部１１３に供給される。なお、副電源１１５が二次電池の場合、昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータは不要である。以下では、副電源１１５が大容量コンデンサであるものとして説明する。

（ｅ）印刷ヘッド
印刷ヘッド１１９は、微細なインク滴をノズルから被印刷媒体に吐出する方式のヘッド構造を有する。印刷ヘッド１１９で採用するインク滴の吐出方式は任意である。例えば、ヒーターの加熱で発生した気泡の膨張力でインク滴を吐出する方式を用いても良いし、圧電素子の形状変化に伴う圧力でインク滴を吐出する方式を用いても良い。
また、印刷ヘッド１１９は、シリアルヘッドでもラインヘッドでも良い。

因みに、シリアルヘッドは、印刷ヘッドを主走査方向に往復走査させる動作と印刷ヘッド又は被印刷媒体を副走査方向に移動させる動作を組み合わせることで印刷像を被印刷媒体上に形成する印刷ヘッドをいう。また、ラインヘッドは、印刷幅よりも長く配列された一列のノズル群を有し、ラインヘッド又は被印刷媒体を副走査方向に移動させることで印刷像を被印刷媒体上に形成する印刷ヘッドをいう。
図２に、印刷ヘッド１１９の等価回路を示す。印刷ヘッド１１９は、ヘッドチップ１１９１に対して平滑用のコンデンサ１１９３を並列に接続した回路と電気的には等価である。

（ｆ）モーター駆動部
モーター駆動部１２１は、印刷装置内に搭載されたモーター１２３の駆動動作を制御するデバイスである。なお、モーター１２３の駆動内容や駆動タイミング等は、システム制御部１２５を通じて制御される。

（ｇ）システム制御部
システム制御部１２５は、システム全体の動作を制御する処理ユニットである。システム制御部１２５は、コンピュータで構成される。すなわち、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを主要な構成要素とする。ＲＯＭには、処理プログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭから読み出した処理プログラムを実行し、システム全体の動作を制御する。ＲＡＭは、演算処理の作業領域である。

すなわち、システム制御部１２５は、ホストコンピュータ２００及びメモリカード３００から入力される画像データ、処理コマンド、ステータス情報等に基づいて印刷処理を実行する。
なお、ホストコンピュータ２００と印刷装置１００との接続は、コンピュータインターフェース部１３１を通じて実行される。

コンピュータインターフェース部１３１は、有線通信用のインターフェースや無線通信用のインターフェースを使用する。例えばＵＳＢ、イーサーネット（登録商標）、セントロニクス、ＩｒＤＡ、ブルートゥース、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇに準拠したインターフェースを使用する。

また、メモリカード３００と印刷装置１００の接続は、メモリカードインターフェース部１３３を通じて実行される。メモリカードインターフェース部１３３には、各種のカード型記憶媒体に応じたインターフェースが使用される。
これらインターフェースとシステム制御部１２５の接続は、制御バス経由で実行される。

（ｈ）Ａ／Ｄ変換部
Ａ／Ｄ変換部１２７は、大容量コンデンサの出力電圧をシステム制御部１２５で監視できるようにアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換する回路である。
（ｉ）センサー
センサー１２９は、印刷装置内に配置された各種の温度センサー、印刷エラーセンサー、インク残量センサーである。これらの検出値は、システム制御部１２５に供給される。

（ｊ）画像処理部
画像処理部１３５は、システム制御部１２５を通じて供給される画像データに各種の信号処理及び出力特性変換を加える処理デバイスである。
図３に、画像処理部１３５の構成例を示す。画像処理部１３５は、色分解処理部１３５１、黒摘出下色除去部１３５３、色及び階調修正部１３５５、シャープネス修正部１３５７、多値化ディザ処理部１３５９で構成される。

色分解処理部１３５１は、読み込まれた画像データのＲＧＢ信号をインク色に対応したＣＭＹ信号に変換する処理デバイスである。
黒摘出下色除去部１３５３は、ＣＭＹ信号から黒（Ｋ）成分を抽出してＣＭＹＫ信号を生成する処理デバイスである。
色及び階調修正部１３５５は、必要に応じてＣＭＹＫ信号に色調整と階調修正処理を実行する処理デバイスである。

シャープネス修正部１３５７は、色調整等を経たＣＭＹＫ信号に対して画像の鮮鋭化処理やノイズ除去処理を実行する処理デバイスである。
多値化ディザ処理部１３５９は、鮮鋭化処理等を経たＣＭＹＫ信号に対して多値階調誤差拡散法等の多階調ディザ処理を実行し、印刷データ（ドットパターンデータ）を生成する処理デバイスである。

（ｋ）印刷ヘッド制御部
印刷ヘッド制御部１３７は、印刷データをヘッド駆動信号に変換し、印刷ヘッド１１９の吐出動作を制御する処理デバイスである。この印刷ヘッド制御部１３７の制御により、印刷ヘッド１１９を構成する個々のノズルは１発又は複数発のインク滴を被印刷媒体に向けて吐出する。

（Ｂ）電源供給スイッチ部の構成例及び制御例
ここでは、電源供給スイッチ部１１３の具体的な構成例を説明する。前述したように、電源供給スイッチ部１１３は、通常印刷時には主電源から優先的に電流を供給し、ベタ塗り印刷や高速連続印刷のように主電源だけでは電力が不足する場合には、電力が不足する間だけ副電源が補助的に電力を供給する動作を実行する。

この電源供給スイッチ部１１３による電力（供給電流）の切り替え動作は、論理回路に基づく自律的な動作として実現する方法とシステム制御部１２５によるスイッチの開閉制御を通じて実現する方法が考えられる。

（ａ）論理回路例
図４に、電源供給スイッチ部１１３を論理回路として実現する場合の回路構成例を示す。
この場合、電源供給スイッチ部１１３は、主電源から延びる電源供給線上のダイオード素子Ｄ１１と、副電源（昇圧後）から延びる電源供給線上のダイオード素子Ｄ１２とで構成される。

各ダイオード素子Ｄ１１及びＤ１２はアノード側で電源側の電源供給線に接続し、カソード側で印刷ヘッド側の電源供給線に接続する。
ダイオード素子Ｄ１１及びＤ１２は、アノードとカソード間の電位差によりオン又はオフ動作する。すなわち、ダイオード素子Ｄ１１及びＤ１２は、スイッチとして機能する。もっとも、ダイオードＤ１１は、逆電流を防止するような事態が発生する場合を除いて常にオン状態で動作する。

電源供給スイッチ部１１３は、通常印刷時には主電源から優先的に電流を供給し、印刷ヘッドで大量の電力が消費される場合に限り、副電源側から電流の不足分を補う。このため、副電源（昇圧後）の電圧は主電源よりもわずかながら低く設定されている。ただし、副電源（昇圧後）の電圧は、ダイオード素子Ｄ１２のオン状態への切り替わり時点において印刷品質に支障が出ないように設定する。
例えば主電源が９．９Ｖの場合、副電源の電圧は９．７Ｖ程度に設定する。すなわち、０．２Ｖのオフセット電圧を用意する。

図４（Ａ）に、通常印刷時の電流供給経路を示す。この場合、印刷ヘッドで消費される電力は主電源から供給される電力で十分足りている。従って、印刷ヘッドにつながる電源供給線の電位は主電源側のダイオード素子Ｄ１１のアノード電位で決まる。すなわち、主電源の電位から降下電圧（図４では、０．３Ｖとする。）分だけ低い電位（９．６Ｖ）になる。

このとき、副電源側のダイオード素子Ｄ１２のアノード電位とカソード電位との差は０．１Ｖである。この電位差は、ダイオード素子Ｄ１２をオン動作させるのに不十分である。従って、印刷ヘッド１１９には、主電源だけが優先的に電力を供給することになる。なお、この間も副電源（大容量コンデンサ）は主電源を通じて充電される。

ところで、全面ベタ塗り印刷やこれに近い画像の印刷が実行される場合がある。この場合、印刷ヘッドは、多数のインク滴の吐出動作に非常に多くの電力を必要とする。また、高速印刷が連続する場合も、多数のインク滴の吐出により多くのエネルギーが必要な状態になる。すなわち、単位時間あたりのインク滴の吐出数が多くなることで多くの電力が必要になる。

これに伴い、印刷ヘッド側に接続された電源供給線の電位が低下する現象が認められる。これは、印刷ヘッドのインク滴の吐出数が増加することにより、印刷ヘッドのインピーダンスの低下が原因である。例えば、ダイオード素子Ｄ１１及びＤ１２のカソード電位が９．４Ｖまで低下する。この場合、副電源側のダイオード素子Ｄ１２のアノードとカソード間には０．３Ｖの電位差が発生し、ダイオード素子Ｄ１２が自動的にオン状態に変化する。

図４（Ｂ）に、この場合の電流供給経路を示す。この場合、図４（Ｂ）に示すように、主電源による電力供給不足を補うように副電源から印刷ヘッドに向けて電流の供給が開始される。この結果、印刷ヘッド１１９は、印刷に必要な電力を継続的に確保することができる。原理的には、副電源から不足分の電力を供給できる限り、現在の印刷動作をそのまま継続することができる。

勿論、印刷ヘッドの印刷状態が通常印刷に戻る等して印刷ヘッド側に接続される電源供給線の電位が通常印刷時の状態に戻れば、副電源側のダイオード素子Ｄ１２は自動的にオフ動作する。すなわち、副電源は、印刷ヘッドに電力を供給しない状態に戻る。
なお、ここでのダイオード素子は、スイッチング動作を説明するためのもので、等価的にダイオード回路として機能すればトランジスタ回路その他の論理回路として実現することが可能である。

また、ステータス情報等と組み合わせ、特定の印刷内容や印刷態様が実行されている場合に限り、前述した電源の供給動作が実行されるようにもできる。例えばベタ塗り印刷や連続印刷を動作条件とするスイッチとダイオード素子Ｄ１２を組み合わせることもできる。

以上のように、電源供給スイッチ部１１３を論理回路として実現すれば、簡易な回路構成でありながら副電源の供給と供給停止を自動的に切り替えることができる。
また、この回路構成では、印刷ヘッドで消費される実際の負荷状態に応じ、副電源の供給又は供給停止を切り替えることができる。

すなわち、印刷内容や印刷態様に応じて時々刻々と変化する負荷変動に対しても実時間で即座に追従できる。例えばベタ塗り印刷や長時間にわたる連続印刷では、インク滴の吐出量を確保するために大きな電力が必要であるが、電力不足の原因によらず、不足分の電力を実時間で補充することが可能になる。

（ｂ）スイッチの開閉制御例
図５に、電源供給スイッチ部１１３をスイッチの開閉制御により実現する場合の機能回路構成を示す。
この場合、少なくとも副電源と印刷ヘッドとを接続する電源供給線上に外部からの制御信号で開閉動作するスイッチＳＷ１を配置する。スイッチＳＷ１は、例えばトランジスタで構成する。

なお、主電源と印刷ヘッドを接続する電源供給線上にはダイオード素子Ｄ２１を接続する。ダイオード素子Ｄ２１は逆流防止用である。
図５の場合、スイッチＳＷ１の開閉制御による供給電力の制御機能は、システム制御部１２５の機能の一部として実現する。この機能をスイッチ制御部１２５１と表す。スイッチ制御部１２５１は、処理対象である画像データの印刷に必要な電力を逐次算出する処理と、算出された電力が主電源より供給される電力を超えるか否かを判定する処理と、判定結果に応じてスイッチＳＷ１の開閉を制御する処理とを実行する。

ここで、電力の算出は、印刷開始前の画像データについて１頁単位で電力を算出する方法、インク滴の吐出タイミングを単位として電力を算出する方法、１つの印刷ジョブを単位として電力を算出する方法等がある。このように、電力の算出単位は任意である。
なお、印刷ヘッドで消費される電力は、印刷内容（画像データ）だけでなく環境温度や印刷ヘッドの温度、印刷済み枚数、総印刷枚数等も影響する。従って、予測精度を高める上では、温度情報や印刷済み枚数等を参照することが望ましい。

スイッチ制御部１２５１は、このように算出された電力と対応する主電源の供給電力とを比較する。ここで、算出された電力が主電源の供給電力を超える場合、スイッチ制御部１２５１はスイッチＳＷ１を閉制御する。一方、算出された電力が主電源の供給電力を超えない場合、スイッチ制御部１２５１はスイッチＳＷ１を開制御する。

このように電源供給スイッチ部１１３をスイッチＳＷ１で構成し、その開閉動作をシステム制御部（スイッチ制御部１２５１）側から制御すれば、副電源の供給と供給停止をステータス情報を用いて細かく制御することが可能になる。
勿論、この制御手法の場合も、電力不足の原因によらず、不足分の電力を実時間で補充することが可能になる。

（Ｃ）システム制御部（印刷開始タイミング制御装置）の構成例及び制御例
ここでは、副電源の搭載を前提に印刷装置の使い勝手を更に向上させる制御技術の一つを説明する。
副電源による不足電力の供給後は、当然ながら副電源の再充電が必要になる。この際、常に充電が完了した後に次頁の印刷が開始されれば良いが、実際には副電源の充電が完了しない段階で次頁の印刷が開始される場合がある。

この場合でも、次頁の印刷で必要になる電力の補充量が、副電源の残存充電量の範囲であれば何の問題もない。しかし、次頁の印刷内容は任意であるので、印刷内容や印刷態様によっては、副電源からの電力補充が不足する可能性もゼロではない。
そこで、システム制御部１２５の機能の一部として、印刷開始タイミングの制御機能を実現する。この機能を、印刷開始タイミング制御機能と呼ぶ。

図６に、印刷開始タイミング制御機能を実現する機能構成例を示す。この制御機能は、充電状態測定部１２５３と印刷開始制御部１２５５とで構成する。
充電状態測定部１２５３は、少なくとも次頁の印刷が開始される前に副電源の充電量を測定する処理デバイスである。ここでの次頁は、１つの印刷ジョブ内に複数頁が含まれる場合に限らず、単頁の印刷が複数連続する場合も含む意味で使用する。

副電源の充電量（残容量）の測定には、副電源がコンデンサの場合と二次電池の場合とで別々の手法を使用する。
副電源が大容量コンデンサの場合、副電源の貯蔵エネルギー（充電量）Ｅと出力電圧との間には図７に示す関係が成立する。この場合、貯蔵エネルギー（充電量）Ｅは、ＣＶ² ／２で算出することができる。
従って、副電源が大容量コンデンサの場合には、図８に示すように副電源の出力電圧ＶをＡ／Ｄ変換部１２７でＡ／Ｄ変換し、その値を充電状態測定部１２５３に与える手法を採用する。

一方、副電源が二次電池の場合、図９に示すように、副電源の貯蔵エネルギー（充電量）Ｅと出力電圧とは図７に示す関係を満たさない。一般的に、二次電池の貯蔵エネルギーは電池内部のインピーダンス変動に関係づけられる。すなわち、貯蔵エネルギーが少なくなれば電池内部のインピーダンスが増加する。そこで、図１０に示すような検出回路を使用して間接的に貯蔵エネルギー（充電量）Ｅを求める手法を採用する。
すなわち、副電源の電源供給線路と接地線ＧＮＤの間に、検出用スイッチＳＷ２とダミー抵抗Ｒ２１、Ｒ２２で形成した直列回路を挿入し、検出用スイッチＳＷ２が閉じた場合にダミー抵抗Ｒ２１、Ｒ２２に流れる電流により生じる電圧値をＡ／Ｄ変換部１２７で検出する手法を採用する。

なお、検出される電圧値はダミー抵抗Ｒ２１とＲ２２の抵抗比で分圧されている。従って、充電状態測定部１２５３では、電圧降下分を考慮して副電源の貯蔵エネルギー（充電量）Ｅを推定することになる。
ここで、検出用スイッチＳＷ２の開閉は、充電状態測定部１２５３が制御する。

充電状態測定部１２５３は、このような手法により、随時又は次頁の印刷前に副電源の貯蔵エネルギー（充電量）Ｅを測定し、測定値を印刷開始制御部１２５５に与える。
印刷開始制御部１２５５は、測定された充電量が基準値（満充電量）に満たないとき、印刷ヘッド１１９による次頁の印刷開始を停止し、測定された充電量が基準値（満充電量）を満たすとき、印刷ヘッド１１９による次頁の印刷開始を許可する。
なお、印刷開始制御部１２５５が印刷開始を停止すると、その間を利用して副電源の充電が進むので容量一杯まで電力を蓄えることができる。例えば１０．４５Ａの出力が可能な状態まで電力を蓄積することができる。

このような印刷開始タイミングの制御機能をシステム制御部１２５に搭載すれば、次頁の印刷時に主電源と副電源の最大容量を必要とするような負荷が印刷ヘッドに印加される場合でも、必要な電力の供給を保証することができる。よって、印刷開始後に動作が中断又は印刷画質の劣化のような事態を無くすことができる。

なお、ここでは印刷開始を許可するか否かの判定基準として満充電時を用いたが、主電源と副電源で供給できる最大電力に余裕がある場合には、満充電よりも小さい値を判定基準に用いることもできる。この場合は、印刷開始のタイミングを実用上問題のない範囲で最短化できる。

（Ｄ）システム制御部（印刷実行タイミング制御装置）の構成例及び制御例
ここでも、副電源の搭載を前提に印刷装置の使い勝手を更に向上させる制御技術の一つを説明する。
直前の説明では、次頁の印刷開始後に電力不足が発生しないように、次頁の印刷開始前に副電源の充電状態を確認する場合について説明した。
ただし、次頁の印刷開始前に副電源の充電状態を確認する方法は、以下の点を注意する必要がある。

注意点の１つは、副電源の充電状態に伴う印刷可否の決定は、次頁の給紙動作の実行前に行うことが望ましい点である。因みに、次頁の給紙動作を開始した後に印刷の可否を決定する場合には、給紙の完了から描画開始までの待ち時間が変動するのを避け得なくなる。実際、給紙が完了した状態で印刷開始が停止され、印刷待ち時間が長くなると、印刷用紙にローラの接触痕が残る場合がある。従って、印刷品質を一定に保つ観点からは、副電源の充電状態に伴う印刷可否の決定は、次頁の給紙動作の実行前に行うことが望ましいことになる。

もう一つの注意点は、副電源の充電状態に伴う印刷可否の決定は、次頁の印刷に伴う演算を開始する前に行われることが望ましい点である。次頁の印刷に伴う演算が全て終了した後に描画を開始する印刷シーケンスの場合、演算開始後に印刷開始を停止する決定があると、演算終了後も副電源の充電が完了されるまでの間、演算結果を保持した状態まま待機しなければならない。ただし、この時間は、演算処理上は、無駄な待機時間となる。従って、印刷装置内の演算リソースを有効活用する観点からは、このような待ち時間が発生しないことが望ましい。

そこで、システム制御部１２５の機能の一部として、印刷終了から次の印刷開始までの待ち時間（印刷待機時間）を副電源の充電状態に応じて事前に制御する機能を提案する。この機能を、印刷待機時間制御機能と呼ぶ。

図１１に、印刷待機時間制御機能を実現する機能構成例を示す。この制御機能は、充電状態測定部１２５７と待機時間制御部１２５９とで構成する。
充電状態測定部１２５７は、少なくとも各頁の印刷が終了した時点で（印刷終了後に）副電源の充電量を測定する処理デバイスである。副電源の構成に応じて測定方法が異なる点は、印刷開始前に副電源の充電量を測定する充電状態測定部１２５３（図６）と同じである。

待機時間制御部１２５９は、測定された充電量に応じ、次頁の印刷開始までの印刷待機時間を制御する処理デバイスである。
例えば測定直前の印刷が主電源のみで実行された場合、待機時間制御部１２５９は、給排紙に要する時間と最大印刷電流への立ち上がりや立ち下がりに要する時間の総和を印刷待機時間とする。

また例えば測定直前の印刷に副電源からの電力供給があった場合、待機時間制御部１２５９は、給排紙に要する時間と、最大印刷電流への立ち上がりや立ち下がりに要する時間との総和と充電完了に要する時間との大きい方を印刷待機時間とする。
システム制御部１２５は、この印刷待機時間に応じて次頁の印刷準備を進行させる。この結果、印刷用紙の給紙タイミングも最適化され、給紙の完了から実際の描画が開始されるまでの時間を一定にできる。すなわち、印刷品質を一定に保つことができる。

また、次頁の印刷に伴う演算が全て終了した後に描画を開始する印刷シーケンスの場合にも、演算処理を次頁の印刷開始タイミングに合わせることができるため、無用な待機時間の発生を無くすことができる。

（Ｅ）容量比の最適化
ここでは、主電源の電源供給容量と副電源の電源供給容量の最適化技術について説明する。
直前の２つの説明では、いずれも頁間の印刷待機時間が副電源の充電態様（充電無しからフル充電まで）に応じて変動することが前提になる。このため、印刷待機時間が変動すると、単位時間当たりの印刷枚数も変動してしまう。

例えば、商用電源に接続した主電源の電力供給容量と副電源の電力供給容量との関係において、主電源の容量の比率を小さくする一方で副電源の容量の比率を大きくすると、副電源から電力が供給される機会が多くなる。この場合、前述したように、単位時間当たりの印刷枚数が変動し易くなる。
例えば全面ベタ塗り印刷を連続する場合では、どうしても副電源の充電に要する時間が長くなり、結果的に１分当たりの印刷枚数が低下してしまう。

この問題を解決するには、主電源の電源供給容量を多くし、副電源の電源供給容量を少なくする必要がある。しかし、主電源の電源供給容量を増やすことは、本明細書の主題である主電源の小容量化に反してしまう。
そこで、副電源の充電時間が、印刷動作の実行に不可欠な時間（給排紙と演算に要する時間）内に吸収されるように、主電源と副電源の容量比率を最適化する方法を提案する。

すなわち、充電の有無にかかわらず印刷待機時間が常に一定になるように、主電源と副電源の電源供給容量を設定する方法を提案する。
図１２に、主電源と副電源の容量比率と副電源の充電時間との間に確認された実験結果を示す。
図１２は、９．９Ｖの一定電圧下で最大負荷が印加された場合（２０．９０Ａの印刷電流が流れた場合）に、主電源と副電源との容量比率（負担比率）の違いにより充電時間がどのように推移するかを示す図である。

ここで、印刷実行時に最低限必要な時間が２秒であるとすると、主電源の容量が１４．９３Ａ以上であって、副電源の容量が５．９７Ａ以下であることが、最大負荷の印加時にも副電源の充電時間を２秒以内に吸収させるための境界条件になる。
従って、この形態例で前提とする駆動条件に関する限り、容量１４．９３Ａ以上の主電源と、容量５．９７Ａ以下の副電源を印刷装置に搭載することで、印刷待ち時間を常に一定に保つことができる。

すなわち、副電源の電源供給容量が主電源の電源供給容量の２．５分の１以下であれば、印刷内容や印刷態様によらず、印刷待ち時間を常に一定に保つことができる。還元すると、印刷内容等によらず、規定の印刷速度を保つことが可能になる。
勿論、これらの数値は一例であり、印加電圧、最大印刷電流、許容充電時間等が異なれば、主電源と副電源の容量比率は異なるものになる。
また、前述したように主電源が大きくなりすぎると、主電源の小容量化に反することになるので主電源の電源供給容量の最大値は実装上の条件を考慮して設定する必要がある。

（Ｆ）他の形態例
（ａ）前述した技術は、印刷装置が業務用か個人用かを問わずに適用できる。例えば、オフィス用印刷機、医療用印刷機、写真印刷機、複写機、ファックス機、汎用印刷機、ビデオ印刷機等にも適用できる。
なお、印刷装置は、印刷機能以外のデバイス、例えば表示デバイス、スキャナ等を搭載しても良い。
また、印刷装置は、画像データを格納する大容量記憶装置を搭載しても良い。大容量記憶装置には、例えばハードディスク駆動装置、半導体メモリ、光学式記憶媒体等を使用する。

（ｂ）前述した技術のうち、副電源による電力の供給動作を制御する機能は、同等の機能をハードウェアとしてもソフトウェアとしても実現できる。
また、これらの処理機能の全てをハードウェア又はソフトウェアで実現するだけでなく、その一部はハードウェア又はソフトウェアを用いて実現しても良い。すなわち、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ構成としても良い。
（ｃ）前述の形態例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される各種の変形例及び応用例も考えられる。

印刷システム例を示す図である。 副電源及び印刷ヘッドの内部構造例を示す図である。 画像処理部の構成例を示す図である。 論理回路を用いた副電源の供給と停止を説明する図である。 システム制御部（スイッチ制御部）を用いた副電源の供給制御と停止制御を説明する図である。 システム制御部（印刷開始タイミング制御機能）を用いた印刷開始タイミングの制御を説明する図である。 副電源が大容量コンデンサで構成される場合の出力電圧と貯蔵エネルギーとの関係を説明する図である。 副電源が大容量コンデンサで構成される場合の出力電圧の検出方法を説明する図である。 副電源が二次電池で構成される場合の出力電圧と貯蔵エネルギーとの関係を説明する図である。 副電源が二次電池で構成される場合の出力電圧の検出方法を説明する図である。 システム制御部（印刷待機時間制御機能）を用いた印刷開始タイミングの制御を説明する図である。 主電源と副電源の容量比率と副電源の充電時間との関係を示す図表である。

符号の説明

１００ 印刷装置
１１１ 主電源
１１３ 電源供給スイッチ部
１１５ 副電源
１２５ システム制御部
１２５１ スイッチ制御部
１２５３ 充電状態測定部
１２５５ 印刷開始制御部
１２５７ 充電状態測定部
１２５９ 待機時間制御部

Claims (5)

1. インクジェット方式の印刷ヘッドと、
   画像データを処理して前記印刷ヘッドに供給する画像処理部と、
   商用電源に接続され、前記印刷ヘッドに第１の電力を供給する主電源と、
   前記主電源から電力が供給され、印刷実行中に前記印刷ヘッドの駆動に必要な電力が前記第１の電力を超えるとき、前記第１の電力を補う第２の電力を印刷ヘッドに供給する充電式の副電源と、
   前記印刷ヘッドと前記主電源を結ぶ電力の供給線路上に位置し、前記印刷ヘッドの駆動に必要な電力が前記第１の電力を超えるとき、前記主電源を前記印刷ヘッドに電気的に接続したまま、前記電力の供給線路に前記副電源を電気的に接続するスイッチ部と、
   印刷データに対応する印刷像の形成に必要になる電力を逐次算出し、算出された電力が前記第１の電力を超える部分のみ印刷時に、前記スイッチ部を閉制御して前記第２の電力を供給線路に印加するスイッチ制御部と、
   １つの印刷ジョブ内に複数頁が含まれる場合又は単頁の印刷が複数連続する場合の少なくとも各頁の印刷が終了した時点で前記副電源の充電量を測定する充電状態測定部と、
   測定された充電量に応じ、前記次頁の印刷開始までの前記副電源に対する充電を行う印刷待機時間を制御する待機時間制御部と
   を有することを特徴とする印刷装置。
2. 前記待機時間制御部は、
   前記副電源の充電量の測定直前の印刷が前記主電源のみで実行された場合、給排紙に要する時間と最大印刷電流への立ち上がりや立ち下がりに要する時間の総和を印刷待機時間とし、
   前記副電源の充電量の測定直前の印刷に前記副電源からの電力供給があった場合、給排紙に要する時間と、最大印刷電流への立ち上がりや立ち下がりに要する時間との総和と充電完了に要する時間との大きい方を印刷待機時間とすることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記副電源の充電の有無にかかわらず前記印刷待機時間が常に一定になるように前記主電源と前記副電源の電源供給容量が設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷装置。
4. インクジェット方式の印刷ヘッドと、
   画像データを処理して前記印刷ヘッドに供給する画像処理部と、商用電源に接続され、前記印刷ヘッドに第１の電力を供給する主電源と、
   印刷実行中に前記印刷ヘッドの駆動に必要な電力が前記第１の電力を超えるとき、前記第１の電力を補う第２の電力を印刷ヘッドに供給する充電式の副電源と、
   前記印刷ヘッドと前記主電源を結ぶ電力の供給線路上に位置し、前記印刷ヘッドの駆動に必要な電力が前記第１の電力を超えるとき、前記主電源を前記印刷ヘッドに電気的に接続したまま、前記電力の供給線路に前記副電源を電気的に接続するスイッチ部と、
   印刷データに対応する印刷像の形成に必要になる電力を逐次算出し、算出された電力が前記第１の電力を超える部分のみ印刷時に、前記スイッチ部を閉制御して前記第２の電力を供給線路に印加するスイッチ制御部と、
   印刷データに対応する印刷像の形成に必要になる電力を逐次算出し、算出された電力が前記第１の電力を超える部分のみ印刷時に、前記スイッチ部を閉制御して前記第２の電力を供給線路に印加するスイッチ制御部と、
   １つの印刷ジョブ内に複数頁が含まれる場合又は単頁の印刷が複数連続する場合の少なくとも各頁の印刷が終了した時点で前記副電源の充電量を測定する充電状態測定部と、
   測定された充電量に応じ、前記次頁の印刷開始までの前記副電源に対する充電を行う印刷待機時間を制御する待機時間制御部と
   を有することを特徴とする供給電力制御装置。
5. インクジェット方式の印刷ヘッドと、
   画像データを処理して前記印刷ヘッドに供給する画像処理部と、商用電源に接続され、前記印刷ヘッドに第１の電力を供給する主電源と、
   印刷実行中に前記印刷ヘッドの駆動に必要な電力が前記第１の電力を超えるとき、前記第１の電力を補う第２の電力を印刷ヘッドに供給する充電式の副電源と、
   前記印刷ヘッドと前記主電源を結ぶ電力の供給線路上に位置し、前記印刷ヘッドの駆動に必要な電力が前記第１の電力を超えるとき、前記主電源を前記印刷ヘッドに電気的に接続したまま、前記電力の供給線路に前記副電源を電気的に接続するスイッチ部とを搭載する印刷装置における供給電力を制御するコンピュータプログラムであって、
   前記印刷データに対応する印刷像の形成に必要になる電力を逐次算出する処理と、
   算出された電力が前記第１の電力を超える部分の印刷時に、前記スイッチ部を閉制御して前記第２の電力を供給線路に印加する処理と、
   １つの印刷ジョブ内に複数頁が含まれる場合又は単頁の印刷が複数連続する場合の少なくとも各頁の印刷が終了した時点で前記副電源の充電量を測定する処理と、
   測定された充電量に応じ、前記次頁の印刷開始までの前記副電源に対する充電を行う印刷待機時間を制御する処理と
   をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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