JP2003053973A - インクジェットプリンタおよび容量回路 - Google Patents

インクジェットプリンタおよび容量回路

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JP2003053973A
JP2003053973A JP2001252102A JP2001252102A JP2003053973A JP 2003053973 A JP2003053973 A JP 2003053973A JP 2001252102 A JP2001252102 A JP 2001252102A JP 2001252102 A JP2001252102 A JP 2001252102A JP 2003053973 A JP2003053973 A JP 2003053973A
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capacitor
motor
piezoelectric element
capacitors
mosfet
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Hiroshi Ishii
洋 石井
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 剰余エネルギーの回収効率が高いインクジェ
ットプリンタを提供する。 【解決手段】 インク吐出動作に伴って圧電体素子2を
充電することにより圧電体素子2に蓄積された静電エネ
ルギーを、コンデンサ7で回収する。圧電体素子2を該
静電エネルギーの供給箇所として、該供給箇所からコン
デンサ7に至る充電経路には、高々、MOSFET6の
ような経路導通遮断用のスイッチング素子のみを介する
こととする。そして、充電されたコンデンサ7から、イ
ンダクタ8を介して2次電池3を充電する。2次電池3
に回収されたインクジェットプリンタの剰余エネルギー
を直流電源回路4を用いて圧電体素子2への電力供給に
再利用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンタに係り、特に装置動作の剰余エネルギーを回収して
電力供給に再利用する機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図19に示すインクジェットプリンタ1
01では、インクヘッドに圧電体素子102を用い、プ
リント動作時に直流電圧源103の電圧を直流電源回路
104で電圧VH として圧電体素子102へ印加してい
る。圧電体素子102は容量性素子であって、インク吐
出に合わせてMOSFET105が導通して電圧VH
印加されることにより充電が行われ、インク吐出後にM
OSFET106が導通して充電電圧VO の状態から放
電が行われる。MOSFET105およびMOSFET
106の動作は、制御信号Iにより、インバータ107
・108、MOSFET109、抵抗110・111、
定電圧ダイオード112などの素子で適当な動作電圧を
作成することにより行われる。充電により圧電体素子1
02に蓄積された静電エネルギーは、放電により捨てら
れる剰余エネルギーとなる。
【0003】そこで、インクジェットプリンタとして、
電力供給に基づく装置動作により生じた剰余エネルギー
を回収して電力供給に再利用する構成のものが提案され
ている。
【0004】例えば、特開平11−314364号公報
には、インクヘッドに用いられる圧電体素子の静電エネ
ルギーを放電経路から相互誘導インダクタンスおよび充
電回路を介して2次電池や大容量コンデンサに回収し、
圧電体素子の充電に再利用する構成のインクジェットプ
リンタが開示されている。
【0005】また、特開2001−38987号公報に
は、モータの駆動停止時のモータの慣性による回転で生
じる電力を剰余エネルギーとして、充電回路を介して2
次電池からなる補助電源に回収し、モータの駆動に再利
用する構成のインクジェットプリンタが開示されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のインクジェットプリンタの剰余エネルギーの回収経
路に設けられた充電回路は、特開平11−314364
号公報の充電回路が定電流充電回路や定電圧充電回路を
含んでいるように、通常、剰余エネルギーの回収先の2
次電池やコンデンサへの充電率を制御してスパイク電流
の流入などを防止する複雑な構成をなしている。従っ
て、充電回路内部での電力損失によって剰余エネルギー
の回収効率が低下するという問題があった。
【0007】本発明は上記従来の問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的は、剰余エネルギーの回収効率が
高いインクジェットプリンタと、剰余エネルギーを高効
率で回収および再利用する手段としてインクジェットプ
リンタに好適に設けることのできる容量回路とを提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
プリンタは、上記課題を解決するために、電力供給に基
づく装置動作により生じた剰余エネルギーを電気エネル
ギーの形態で回収して上記電力供給に再利用するインク
ジェットプリンタにおいて、上記電気エネルギーを静電
エネルギーとして回収するコンデンサと、上記電気エネ
ルギーの回収時に上記電気エネルギーの供給箇所から、
高々、回収時に導通する経路導通遮断用のスイッチング
素子のみを介して上記コンデンサへ至る上記コンデンサ
の充電経路とを備えていることを特徴としている。
【0009】上記の発明によれば、コンデンサによっ
て、電気エネルギーの供給箇所から、高々、回収時に導
通する経路導通遮断用のスイッチング素子のみを介して
コンデンサへ至る充電経路を介して、剰余エネルギーで
ある電気エネルギーを静電エネルギーとして回収する。
上記充電経路を介することと、コンデンサが2次電池な
どより内部抵抗が小さいこととにより損失は小さくなる
ので、高効率で電気エネルギーを回収して再利用するこ
とができる。また、コンデンサは充放電を多数回繰り返
しても劣化が小さくて寿命が長いので、長期間使用する
ことができる。
【0010】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、圧電体素子を用いたイ
ンクヘッドを備え、上記圧電体素子への充電により蓄積
されて上記充電に対応する上記インクヘッドからのイン
ク吐出終了後に不要となった静電エネルギーを上記剰余
エネルギーとし、放電時の上記圧電体素子を上記電気エ
ネルギーの供給箇所とし、上記コンデンサを上記圧電体
素子から充電電圧が印加される圧電体素子用コンデンサ
とすることを特徴としている。
【0011】上記の発明によれば、インクヘッドが圧電
体素子を用いる場合に、圧電体素子への充電により蓄積
されて上記充電に対応するインクヘッドからのインク吐
出終了後に不要となった静電エネルギーを剰余エネルギ
ーとする。そして、圧電体素子が放電するときに圧電体
素子を電気エネルギーの供給箇所として、圧電体素子か
ら圧電体素子用コンデンサへ充電電圧を印加して該電気
エネルギーを回収する。
【0012】圧電体素子は10μs程度でパルス駆動さ
れるので、スイッチング素子もこれに合わせて駆動され
て圧電体素子用コンデンサへの充電が高速で断続的に行
われることとなるが、コンデンサは周波数特性に優れて
いるので、高効率で電気エネルギーを回収することがで
きる。
【0013】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、上記圧電体素子の静電
容量をCp、上記圧電体素子用コンデンサの静電容量を
Cc、同時に充放電駆動される上記圧電体素子の数をn
とし、nが2以上の場合には上記圧電体素子が互いに並
列に接続されているとすると、Cc≧25・n・Cpで
あることを特徴としている。
【0014】上記の発明によれば、Cc≧25・n・C
pとするので、圧電体素子から電荷を回収した際の圧電
体素子用コンデンサの端子電圧の上昇によるインクヘッ
ド駆動への影響を抑制して、インクヘッドに安定したイ
ンク吐出動作を行わせることができる。
【0015】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、上記圧電体素子用コン
デンサと上記充電経路との接続点と共通電位箇所との間
に、上記圧電体素子用コンデンサに対して並列の位置関
係にある2次電池を備えていることを特徴としている。
【0016】上記の発明によれば、圧電体素子用コンデ
ンサと圧電体素子用コンデンサへの充電経路との接続点
と共通電位箇所との間に、圧電体素子用コンデンサに対
して並列の位置関係にある2次電池が設けられているの
で、圧電体素子用コンデンサから2次電池を充電して剰
余エネルギーを再利用することができる。
【0017】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、上記接続点と、上記圧
電体素子用コンデンサに対して並列の位置関係にある2
次電池とが、インダクタを介して接続されていることを
特徴としている。
【0018】上記の発明によれば、圧電体素子用コンデ
ンサと圧電体素子用コンデンサへの充電経路との接続点
と、2次電池とがインダクタを介して並列に接続されて
いるので、待機時のコンデンサの端子電圧を2次電池の
端子電圧と等しくすることができる。また、圧電体素子
の駆動に伴うパルス状の大電流を平滑化して2次電池に
充電するので、2次電池の内部抵抗によるエネルギー損
失を低減することができる。
【0019】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、上記圧電体素子の静電
容量をCp、上記圧電体素子用コンデンサの静電容量を
Cc、同時に充放電駆動される上記圧電体素子の数をn
とし、nが2以上の場合には上記圧電体素子が互いに並
列に接続されているとすると、Cc≧25・n・Cpで
あることを特徴としている。
【0020】上記の発明によれば、Cc≧25・n・C
pとするので、圧電体素子用コンデンサの端子電圧の上
昇による2次電池への過大な電圧印加を抑制することが
できる。
【0021】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、Cc≧50・n・Cp
であることを特徴としている。
【0022】上記の発明によれば、Cc≧50・n・C
pとするので、2次電池が適正電圧で充電されるので、
2次電池の劣化加速や発熱を防止することができる。
【0023】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、上記圧電体素子用コン
デンサを複数有し、複数の上記圧電体素子用コンデンサ
の充電時には複数の上記圧電体素子用コンデンサが互い
に並列に接続され、複数の上記圧電体素子用コンデンサ
の放電時には複数の上記圧電体素子用コンデンサが互い
に直列に接続される容量回路を備えていることを特徴と
している。
【0024】上記の発明によれば、複数の圧電体素子用
コンデンサが充電時には互いに並列に、放電時には互い
に直列に接続される容量回路を備えているので、放電電
圧が充電電圧より高くなる。従って、電気エネルギーの
回収および再利用の効率を高くすることができる。ま
た、この放電電圧を利用して、圧電体素子用コンデンサ
から2次電池を容易に充電することができる。
【0025】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、上記装置動作としての
駆動が行われる直流モータを備え、減速停止時の上記直
流モータの不要となった運動エネルギーを上記剰余エネ
ルギーとし、上記減速停止時に上記直流モータに上記運
動エネルギーによって発電を行わせて上記直流モータを
上記電気エネルギーの供給箇所とし、上記コンデンサを
上記直流モータから充電電圧が印加される直流モータ用
コンデンサとすることを特徴としている。
【0026】上記の発明によれば、電力供給に基づく装
置動作として直流モータが駆動される場合に、直流モー
タの減速停止時に不要となった運動エネルギーを剰余エ
ネルギーとする。そして、直流モータに減速停止時の運
動エネルギーによって発電を行わせて直流モータを電気
エネルギーの供給箇所として、直流モータから直流モー
タ用コンデンサへ充電電圧を印加して電気エネルギーを
回収する。
【0027】直流モータは数100ms程度で間欠駆動
されるので、スイッチング素子もこれに合わせて駆動さ
れて直流モータ用コンデンサへの充電が高速で断続的に
行われることとなるが、コンデンサは周波数特性に優れ
ているので、高効率で電気エネルギーを回収することが
できる。
【0028】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、上記直流モータ用コン
デンサと上記充電経路との接続点と共通電位箇所との間
に、上記圧電体素子用コンデンサに対して並列の位置関
係にある2次電池を備えていることを特徴としている。
【0029】上記の発明によれば、直流モータ用コンデ
ンサと直流モータ用コンデンサへの充電経路との接続点
と共通電位箇所との間に、直流モータ用コンデンサに対
して並列の位置関係にある2次電池が設けられているの
で、直流モータ用コンデンサから2次電池を充電して剰
余エネルギーを再利用することができる。
【0030】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、上記直流モータ用コン
デンサを複数有し、複数の上記直流モータ用コンデンサ
の充電時には複数の上記直流モータ用コンデンサが互い
に並列に接続され、複数の上記直流モータ用コンデンサ
の放電時には複数の上記直流モータ用コンデンサが互い
に直列に接続される容量回路を備えていることを特徴と
している。
【0031】上記の発明によれば、複数の直流モータ用
コンデンサが充電時には互いに並列に、放電時には互い
に直列に接続される容量回路を備えているので、放電電
圧が充電電圧より高くなる。従って、電気エネルギーの
回収および再利用の効率を高くすることができる。ま
た、この放電電圧を利用して、直流モータ用コンデンサ
から2次電池を容易に充電することができる。
【0032】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、上記課題を解決するために、インクキャリッジを備
え、インクキャリッジ換算した上記直流モータの質量を
含む上記インクキャリッジの質量をM(kg)、減速開
始直前の上記インクキャリッジの速度をVp(m/
s)、上記直流モータ用コンデンサに対して上記並列の
位置関係にある2次電池の充電直前の端子電圧をVb
(V)、複数の上記直流モータ用コンデンサの直列接続
状態での合成静電容量をCm(F)とすると、Cm≧2
M(Vp/Vb)2 であることを特徴としている。
【0033】上記の発明によれば、Cm≧2M(Vp/
Vb)2 とするので、直流モータから電荷を回収した際
の直流モータ用コンデンサの直列接続状態での合成端子
電圧の上昇が抑制されて2次電池が適正電圧で充電され
るので、2次電池の劣化加速や発熱を防止することがで
きる。
【0034】また、本発明の容量回路は、上記課題を解
決するために、複数のコンデンサを備え、複数の上記コ
ンデンサの充電時には複数の上記コンデンサが互いに並
列に接続され、複数の上記コンデンサの放電時には複数
の上記コンデンサが互いに直列に接続されることを特徴
としている。
【0035】上記の発明によれば、複数のコンデンサが
充電時には互いに並列に、放電時には互いに直列に接続
されるので、放電電圧が充電電圧より高くなる。従っ
て、電力供給に基づく装置動作により生じた剰余エネル
ギーを電気エネルギーの形態で回収して該電力供給に再
利用するインクジェットプリンタにおいて、該電気エネ
ルギーを高効率で回収および再利用する手段として好適
である。また、この放電電圧を利用して、コンデンサか
ら2次電池を容易に充電することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】〔実施の形態1〕本発明のインク
ジェットプリンタを具現する一実施の形態について、図
1ないし図6に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。
【0037】図1に、本実施の形態に係るインクジェッ
トプリンタにおいて電気回路の一部をなすインクヘッド
駆動回路1を示す。インクジェットプリンタはインクヘ
ッドに圧電体素子を用いる構成のものである。
【0038】インクヘッド駆動回路1は、圧電体素子
2、2次電池3、直流電源回路4、MOSFET5・
6、コンデンサ7、インダクタ8、ダイオード9、およ
びMOSFET駆動部10を備えている。
【0039】圧電体素子2は、充電によりインクヘッド
からインクを吐出させ、インク吐出後の放電によって初
期状態に戻る容量性素子である。電圧印加端子として、
高電位側の端子MとGND電位の端子Nとを備える。2
次電池3は直流電源回路4に例えば3.3Vの電圧VB
を印加する電源である。2次電池としては、ニッケル水
素電池、プロトンポリマー電池、ニッケルカドミウム電
池、リチウム電池、リチウムイオン電池などが特に望ま
しい。直流電源回路4は2次電池3から印加された電圧
B を昇圧して圧電体素子2が動作するのに必要な、例
えば38Vの電圧VH を生成して出力する。
【0040】MOSFET5はpチャンネルのMOSF
ETであり、ソースが直流電源回路4の出力端子に接続
され、ドレインが圧電体素子2の高電位側の端子Mに接
続されている。MOSFET(スイッチング素子)6は
nチャンネルのMOSFETであり、ドレインがMOS
FET5のドレインおよび上記端子Mに接続されてお
り、ソースがコンデンサ7の高電位側の端子と等電位の
点Oに接続されている。MOSFET5・6は、MOS
FET駆動部10によりゲートが駆動されてスイッチン
グ動作を行う。圧電体素子2に充電を行うときにはMO
SFET5がON、MOSFET6がOFFとなり、圧
電体素子2を放電させるときにはMOSFET5がOF
F、MOSFET6がONとなる。圧電体素子2は10
μs程度でパルス駆動されるので、MOSFET5・6
もこれに合わせてスイッチング動作を行う。
【0041】コンデンサ(圧電体素子用コンデンサ)7
は点OとGNDとの間に接続されており、MOSFET
6のON時に、電圧VO に充電されている圧電体素子2
から充電が行われる。コンデンサ7としてはフィルムコ
ンデンサ、タンタルコンデンサ、電気二重層コンデン
サ、機能性高分子コンデンサなどが特に好ましい。MO
SFET6のON時に、前記圧電体素子2の端子Mから
MOSFET6のチャンネルを介してコンデンサ7の高
電位側の端子に至る経路17は、コンデンサ7への正極
性の充電経路である。すなわち、点Oは、コンデンサ7
と上記充電経路との接続点である。また、圧電体素子2
の端子Nからコンデンサ7のGND電位側の端子に至る
経路は、コンデンサ7への短絡された負極性の(GND
電位の)充電経路である。インダクタ8は一端が点O
に、他端が2次電池3の高電位側の端子にそれぞれ接続
されている。ダイオード9は、カソードが点Oすなわち
インダクタ8の上記一端に、アノードがインダクタ8の
上記他端にそれぞれ接続されている。2次電池3の低電
位側の端子はGND電位であり、このように、2次電池
3は、点Oと共通電位箇所であるGNDとの間に、コン
デンサ7に対して並列の位置関係となるように設けられ
ている。
【0042】MOSFET駆動部10は、インバータ1
1・12、MOSFET13、抵抗14・15、および
定電圧ダイオード16を備えている。インバータ11の
入力端子にはMOSFET5・6の駆動用の制御信号I
が入力されるようになっており、制御信号Iの電圧極性
を反転して出力する。インバータ12の入力端子はイン
バータ11の出力端子に接続されており、インバータ1
1の出力信号の電圧極性を反転して出力する。インバー
タ12の出力端子はMOSFET6のゲートに接続され
ている。
【0043】MOSFET13はnチャンネルのMOS
FETであり、ゲートはインバータ11の出力端子に接
続されている。ドレインは抵抗14の一端に、ソースは
GNDにそれぞれ接続されている。抵抗14の他端は直
流電源回路4の出力端子と等電位(電圧VH )のライ
ン、すなわちMOSFET5のソースに接続されてい
る。抵抗15の一端はMOSFET13のドレインと抵
抗14との接続点に、他端はMOSFET5のゲートに
それぞれ接続されている。定電圧ダイオード16は、カ
ソードが直流電源回路4の出力端子と等電位(電圧
H )のライン、すなわちMOSFET5のソースに、
アノードがMOSFET5のゲートにそれぞれ接続され
ている。定電圧ダイオード16は、MOSFET13の
ON状態へのスイッチング時にスイッチングノイズなど
によってMOSFET5のゲート・ソース間に過大電圧
が印加されようとすると、抵抗15からGND方向に電
流が流れるようにON状態となることにより、ゲート・
ソース間電圧を抑制してMOSFET5を破壊から保護
する。
【0044】上記構成のインクヘッド駆動回路1の動作
について説明する。インクヘッドによってインク吐出を
行うためには、図2に示すように制御信号Iを“Lo
w”とする。これによりインバータ11の出力は“Hi
gh”となり、MOSFET13がON状態となる。こ
れにより抵抗14に電流が流れてMOSFET5のゲー
ト・ソース間電圧が閾値を越えてMOSFET5がON
状態となる。一方、インバータ12の出力は“Low”
となりMOSFET6はOFF状態のままである。これ
により、38Vといった電圧VH に基づいて圧電体素子
2が充電される。
【0045】インク吐出後に圧電体素子2を待機時の状
態とするためには、制御信号Iを“High”とする。
これによりインバータ11の出力は“Low”となり、
MOSFET13がOFF状態となる。これにより抵抗
14に電流が流れなくなるので、MOSFET5のゲー
ト・ソース間電圧が閾値より低下してMOSFET5が
OFF状態となる。一方、インバータ12の出力は“H
igh”となりMOSFET6はON状態となる。
【0046】これにより、圧電体素子2からコンデンサ
7への充電が行われるとともに、インダクタ8を介して
2次電池3に充電が行われる。コンデンサ7は、電荷が
蓄積されていないとMOSFET6がON状態となる前
に電圧VB によってダイオード9がON状態となり、2
次電池3によって待機時の電圧に充電されており、これ
にさらに圧電体素子2からの充電が行われる。インダク
タ8は2次電池3への充電電流のリップルを除去して平
滑化する。そして、圧電体素子2が待機時の電圧VO
なり制御信号Iは“High”となってMOSFET6
がON状態、MOSFET5がOFF状態を維持する。
また、インダクタ8の2次電池3側の端子の電位が点O
の電位よりも高くなると、ダイオード9がON状態とな
ってダイオード9に電流が流れ、電圧VB を3.3Vと
いった値に確定するようになっている。上記動作におけ
る制御信号Iのレベル変化に伴う、圧電体素子2の端子
M・N間の電圧Vo 、および圧電体素子2の端子Mへ流
れ込む電流Io の波形変化を、図2のタイムチャートに
併せて示す。
【0047】以上がインクヘッド駆動回路1を備えるイ
ンクジェットプリンタについての説明である。
【0048】上記インクジェットプリンタでは、圧電体
素子2の充放電を電力供給に基づく装置動作とし、圧電
体素子2の放電電荷に対応する、インクヘッドからのイ
ンク吐出終了後に不要となった静電エネルギーを剰余エ
ネルギーとしている。そして、圧電体素子2を静電エネ
ルギー(電気エネルギー)の供給箇所として該静電エネ
ルギーを、導通するMOSFET6のみを介してコンデ
ンサ7に至る経路17およびGND電位の経路を経てコ
ンデンサ7で回収している。すなわち、コンデンサ7へ
の充電経路は、高々、回収時に導通する経路導通遮断用
のスイッチング素子のみを介してコンデンサ7へ至る経
路である。このような充電経路を介することと、コンデ
ンサが一般に2次電池などより内部抵抗が小さいことと
により損失は小さくなるので、コンデンサ7により高効
率で圧電体素子2の静電エネルギーを回収して再利用す
ることができる。また、コンデンサは充放電を多数回繰
り返しても劣化が小さくて寿命が長いので、コンデンサ
7を長期間使用することができる。
【0049】また、前述したように、圧電体素子2は1
0μs程度でパルス駆動されるので、MOSFET6も
これに合わせて駆動されてコンデンサ7への充電が高速
で断続的に行われることとなるが、コンデンサは周波数
特性に優れているので、コンデンサ7により高効率で圧
電体素子2の静電エネルギーを回収することができる。
【0050】さらに、上記インクジェットプリンタによ
れば、点Oと共通電位箇所であるGNDとの間に、コン
デンサ7に対して並列の位置関係にある2次電池3が設
けられているので、コンデンサ7から2次電池3を充電
して剰余エネルギーを再利用することができる。さら
に、点Oと2次電池3とがインダクタ8を介して並列に
接続されているので、待機時のコンデンサ7の端子電圧
を2次電池3の端子電圧と等しくすることができる。ま
た、圧電体素子2の駆動に伴うパルス状の大電流を平滑
化して2次電池3に充電するので、2次電池3の内部抵
抗によるエネルギー損失を低減することができる。
【0051】次に、上記インクヘッド駆動回路1と同等
の効果を得ることのできるインクヘッド駆動回路21の
構成を図3に示す。インクヘッド駆動回路1と同等の機
能を有する部材には同一の符号を付してある。
【0052】インクヘッド駆動回路21は、圧電体素子
部22、アナログスイッチ部23、2次電池3、直流電
源回路4、トランジスタ24・25、コンデンサ7、イ
ンダクタ8、ダイオード9、およびトランジスタ駆動部
26を備えている。
【0053】圧電体素子部22は、それぞれがインクヘ
ッド駆動回路1の圧電体素子2と同様の複数の圧電体素
子22a・22b・…を備えている。圧電体素子22a
・22b・…の高電位側の端子が端子Ma・Mb・…で
ある。アナログスイッチ部23は、複数のアナログスイ
ッチ(スイッチング素子)23a・23b・…を備えて
おり、それぞれ順に、圧電体素子22a・22b・…に
共通の駆動線である共通線VCOM と端子Ma・Mb・…
との間に設けられている。アナログスイッチ23a・2
3b・…は、対応する圧電体素子を駆動するときに、電
圧VH のラインから動作用電圧を得てスイッチング動作
を行う。圧電体素子22a・22b・…とアナログスイ
ッチ23a・23b・…とは順に1つずつ組をなしてチ
ャンネル(Ch1、Ch2、…)を構成している。
【0054】トランジスタ24はNPN型のトランジス
タであり、コレクタが直流電源回路4の出力端子に接続
され、エミッタが電圧VCOM の共通線COMに接続され
ている。トランジスタ(スイッチング素子)25はPN
P型のトランジスタであり、エミッタがトランジスタ2
4のエミッタおよび共通線VCOM に接続されており、コ
レクタが点Oに接続されている。トランジスタ24・2
5は、トランジスタ駆動部26により駆動されてスイッ
チング動作を行う。圧電体素子22a・22b・…のう
ち駆動するものに充電を行うときにはトランジスタ24
がON、トランジスタ25がOFFとなり、圧電体素子
22a・22b・…のうち充電されたものを放電させる
ときにはトランジスタ24がOFF、トランジスタ25
がONとなる。圧電体素子22a・22b・…は10μ
s程度でパルス駆動されるので、トランジスタ24・2
5もこれに合わせてスイッチング動作を行う。
【0055】なお、圧電体素子22a・22b・…の端
子Ma・Mb・…からアナログスイッチ23a・23b
・…およびトランジスタ25を介してコンデンサ7の高
電位側の端子に至る経路33は、コンデンサ7への正極
性の充電経路である。
【0056】トランジスタ駆動部26は、抵抗27・2
9・30・31と、トランジスタ28・32とを備えて
いる。抵抗27の一端には制御信号I1 が入力されるよ
うになっており、他端はトランジスタ28のベースに接
続されている。トランジスタ28はNPN型のトランジ
スタであり、エミッタは点Oに、コレクタは抵抗29の
一端にそれぞれ接続されている。抵抗29の他端は抵抗
30の一端およびトランジスタ24・25のベースに接
続されている。抵抗30の他端は電圧VH のラインに接
続されている。抵抗31の一端には制御信号I2 が入力
されるようになっており、他端はトランジスタ32のベ
ースに接続されている。トランジスタ32はNPN型の
トランジスタであり、エミッタは点Oに、コレクタは抵
抗29の上記他端およびトランジスタ24・25のベー
スにそれぞれ接続されている。
【0057】上記構成のインクヘッド駆動回路21の動
作について説明する。まず、図4に示すように制御信号
1 が“High”、制御信号I2 が“Low”のとき
には、トランジスタ28がON状態、トランジスタ32
がOFF状態となって、抵抗29・30に電流が流れて
トランジスタ24・25のベースが“High”と“L
ow”との中間レベルとなる。これによりトランジスタ
24・25はともにOFF状態であり、電圧VCOM は待
機レベルとなる。次いで、インクヘッドによってインク
吐出を行うために、制御信号I1 ・I2 を“Low”と
する。これにより抵抗29・30に電流が流れなくなっ
てトランジスタ24・25のベースが“High”とな
る。従って、トランジスタ24がON状態、トランジス
タ25がOFF状態となって図4に示すように電圧V
COM をVH に上昇させるとともに、駆動する圧電体素子
22a・22b・…に対応するアナログスイッチ23a
・23b・…をON状態として、駆動する圧電体素子2
2a・22b・…を充電する。
【0058】次いで、制御信号I1 を“Low”、制御
信号I2 を“High”とする。これにより、トランジ
スタ28がOFF状態、トランジスタ32がON状態と
なって抵抗30に電流が流れ、トランジスタ24・25
のベースが“Low”となる。従って、トランジスタ2
4がON状態、トランジスタ25がOFF状態となって
図4に示すように電圧VCOM が低下し、駆動する圧電体
素子22a・22b・…から、ON状態のアナログスイ
ッチ23a・23b・…およびトランジスタ25を介し
て放電が行われ、コンデンサ7および2次電池3に充電
が行われる。その後、制御信号I1 が“High”、制
御信号I2 が“Low”となって電圧V COM は待機レベ
ルとなり、インクヘッドは待機状態となる。
【0059】以上がインクヘッド駆動回路21について
の説明である。
【0060】次に、上述したインクヘッド駆動回路1・
21に用いられるコンデンサ7の好ましい静電容量につ
いて述べる。
【0061】図5に、圧電体素子2あるいは圧電体素子
22a・22b・…からコンデンサ7を充電する際のモ
デル回路を示す。同図において、コンデンサ41は圧電
体素子2、あるいは圧電体素子22a・22b・…のう
ち駆動する1つまたは2つ以上の並列接続分であり、ス
イッチ42はMOSFET6あるいはトランジスタ25
である。アナログスイッチ23a・23b・…のうち駆
動する圧電体素子22a・22b・…に対応するもの
は、ON状態のままとして特に図示していない。
【0062】圧電体素子2および圧電体素子22a・2
2b・…のそれぞれの1つ分の静電容量をCp、駆動す
る圧電体素子の数をnとすると、コンデンサ41の静電
容量はn・Cpであり、放電直前(スイッチ42のON
直前)の電圧VO が電圧VHであったとする。また、コ
ンデンサ7の静電容量をCcとし、コンデンサ41から
の充電直前(スイッチ42のON直前)に電圧VB に充
電されていたとする。
【0063】また、スイッチ42の抵抗は無視して、コ
ンデンサ41からの放電は瞬間的なものとし、従ってイ
ンダクタ8を流れる電流はこの瞬間はないものとし、時
刻t=0でスイッチ42をOFF状態からON状態にし
たとすると、コンデンサ7の端子電圧Vc(t)は、 Vc(t)={(VH −VB )×(n・Cp)/(Cc
+n・Cp)}×U(t)+VB (ただし、U(t):単位ステップ関数)となる。ここ
で、正規化静電容量をCc/(n・Cp)、正規化コン
デンサ電圧をVc/VB として、正規化静電容量と正規
化コンデンサ電圧との関係を図6に示す。同図から、正
規化静電容量を25より小さくすると、正規化コンデン
サ電圧が急激に増加することが分かる。例えば、VH
38(V)、VB =2.8(V)、Cp=5(nF)、
n=128のとき、Cc=640(nF)とすると、図
6の関係からVc(t)は20Vに上昇してしまう。
【0064】そこで、Cc=25・n・CpとなるCc
=12.8(μF)とすることにより、Vc(t)はV
B の1.6倍である4.48(V)に抑制される。従っ
て、Cc≧25・n・Cpとすることにより、コンデン
サ41(圧電体素子)から電荷を回収した際のコンデン
サ7の端子電圧Vc(t)の上昇によるインクヘッド駆
動への影響を抑制して、インクヘッドに安定したインク
吐出動作を行わせることができる。また、これにより、
コンデンサ7の端子電圧Vc(t)の上昇による2次電
池3への過大な電圧印加を抑制することができる。
【0065】さらには、上記例で、Cc=50・n・C
pとなるCc=32(μF)とすることにより、Vc
(t)はVB の1.25倍である3.5(V)に抑制さ
れる。この電圧は2次電池3への充電に際して適正電圧
となる。従って、Cc≧50・n・Cpとすることによ
り、2次電池3が適正電圧で充電されるので、2次電池
3の劣化加速や発熱を防止することができ、よりコンデ
ンサ7の好ましい静電容量となる。
【0066】〔実施の形態2〕本発明のインクジェット
プリンタを具現する他の実施の形態について、図7ない
し図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0067】図7に、本実施の形態に係るインクジェッ
トプリンタにおいて電気回路の一部をなすモータ駆動回
路51を示す。モータ駆動回路51は、モータ52、直
流電源53、電源スイッチ部54、モータスイッチ部5
5、スイッチ駆動部56・57、容量回路58、電力供
給母線59、および制御回路60を備えている。
【0068】モータ52は、インクキャリッジなどを駆
動することができる正逆両方向の回転が可能な直流モー
タであり、電圧印加端子J・Kを備えている。直流電源
53はモータ52を駆動するための直流電圧を発生して
いる。電源スイッチ部54は、直流電源53からモータ
52への電力供給経路のON・OFFを切り換える。モ
ータスイッチ部55は、モータ52への電力供給経路の
ON・OFF、およびモータ52からの電力供給経路の
ON・OFFを切り換える。スイッチ駆動部56・57
はモータスイッチ部55の一部のスイッチを駆動する回
路である。容量回路58はモータ52から供給される電
力の回収を行い、また、モータ52へ電力を供給する回
路である。電力供給母線59は、直流電源53からモー
タ52への電力供給経路の母線であり、モータ52から
容量回路58への電力供給経路の母線と、容量回路58
からモータ52への電力供給経路の母線とを兼ねてい
る。制御回路60は、電源スイッチ部54、モータスイ
ッチ部55、スイッチ駆動部56・57、および容量回
路58に設けられている所定のスイッチを駆動する制御
信号A1〜F1を生成して出力する。
【0069】電源スイッチ部54は、MOSFET54
1、抵抗542・543、およびダイオード544を備
えている。MOSFET541はpチャンネルのMOS
FETであり、ソースは直流電源53の正極性端子に、
ドレインは電力供給母線59にそれぞれ接続されてい
る。MOSFET541は、ゲート電圧によって直流電
源53からモータ52への電力供給経路のON・OFF
を切り換えるスイッチとして機能する。抵抗542は、
一端がMOSFET541のソースに、他端がMOSF
ET541のゲートにそれぞれ接続されている。抵抗5
43は、一端が抵抗542とMOSFET541のゲー
トとの接続点に、他端が制御回路60の制御信号E1の
出力端子にそれぞれ接続されている。ダイオード544
は、カソードがMOSFET541のソースに、アノー
ドがMOSFET541のドレインにそれぞれ接続され
ており、予期せぬ逆バイアスサージパルスが発生したと
きにMOSFET541を保護するためのダイオードで
ある。
【0070】モータスイッチ部55は、MOSFET5
51・552・553・554とダイオード555・5
56・557・558を備えている。MOSFET55
1はモータ52への電力供給経路のON・OFFを切り
換えるスイッチとして機能するpチャンネルのMOSF
ETであり、ソースは電力供給母線59に、ドレインは
モータ52の電圧印加端子Jにそれぞれ接続されてい
る。ゲートは後述するスイッチ駆動部56の抵抗564
に接続されている。MOSFET(スイッチング素子)
552はモータ52への電力供給経路のON・OFF、
およびモータ52からの電力供給経路のON・OFFを
切り換えるスイッチとして機能するnチャンネルのMO
SFETであり、ドレインはMOSFET551のドレ
インおよび電圧印加端子Jに、ソースはGNDにそれぞ
れ接続されている。ゲートは制御回路60の制御信号B
1の出力端子に接続されている。
【0071】MOSFET553はモータ52への電力
供給経路のON・OFFを切り換えるスイッチとして機
能するpチャンネルのMOSFETであり、ソースは電
力供給母線59に、ドレインはモータ52の電圧印加端
子Kにそれぞれ接続されている。ゲートは後述するスイ
ッチ駆動部57の抵抗574に接続されている。MOS
FET(スイッチング素子)554はモータ52への電
力供給経路のON・OFF、およびモータ52からの電
力供給経路のON・OFFを切り換えるスイッチとして
機能するnチャンネルのMOSFETであり、ドレイン
はMOSFET553のドレインおよび電圧印加端子K
に、ソースはGNDにそれぞれ接続されている。ゲート
は制御回路60の制御信号C1の出力端子に接続されて
いる。
【0072】また、ダイオード(スイッチング素子)5
55はモータ52からの電力供給経路のON・OFFを
切り換えるスイッチとして機能し、カソードが電力供給
母線59に、アノードが電圧印加端子Jにそれぞれ接続
されている。ダイオード556は、アノードがGND
に、カソードがダイオード555のアノードおよび電圧
印加端子Jにそれぞれ接続されており、予期せぬ逆バイ
アスサージパルスが発生したときにMOSFET552
を保護するためのダイオードである。ダイオード(スイ
ッチング素子)557はモータ52からの電力供給経路
のON・OFFを切り換えるスイッチとして機能し、カ
ソードが電力供給母線59に、アノードが電圧印加端子
Kにそれぞれ接続されている。ダイオード558は、ア
ノードがGNDに、カソードがダイオード557のアノ
ードおよび電圧印加端子Kにそれぞれ接続されており、
予期せぬ逆バイアスサージパルスが発生したときにMO
SFET554を保護するためのダイオードである。
【0073】スイッチ駆動部56はモータスイッチ部5
5のMOSFET551を駆動する回路であって、MO
SFET561、抵抗562・563・564、および
定電圧ダイオード565・566を備えている。MOS
FET561はnチャンネルのMOSFETであり、ソ
ースはGNDにドレインは抵抗563の一端にそれぞれ
接続されている。抵抗563の他端は抵抗562の一端
に接続されている。抵抗562の他端は電力供給母線5
9に接続されている。抵抗564は一端が抵抗562と
抵抗563との接続点に接続されており、他端はMOS
FET551のゲートに接続されている。定電圧ダイオ
ード565はアノードが電力供給母線59に、カソード
が定電圧ダイオード566のカソードにそれぞれ接続さ
れている。定電圧ダイオード566のアノードはMOS
FET551のゲートに接続されている。なお、定電圧
ダイオード565・566はMOSFET551のゲー
ト・ソース間に過大な電圧が印加されようとするとON
状態となって抵抗564を介して電流を流すことによ
り、ゲート・ソース間電圧を抑制してMOSFET55
1を破壊から保護するものである。
【0074】スイッチ駆動部57はモータスイッチ部5
5のMOSFET553を駆動する回路であって、MO
SFET571、抵抗572・573・574、および
定電圧ダイオード575・576を備えている。MOS
FET571はnチャンネルのMOSFETであり、ソ
ースはGNDにドレインは抵抗573の一端にそれぞれ
接続されている。抵抗573の他端は抵抗572の一端
に接続されている。抵抗572の他端は電力供給母線5
9に接続されている。抵抗574は一端が抵抗572と
抵抗573との接続点に接続されており、他端はMOS
FET553のゲートに接続されている。定電圧ダイオ
ード575はアノードが電力供給母線59に、カソード
が定電圧ダイオード576のカソードにそれぞれ接続さ
れている。定電圧ダイオード576のアノードはMOS
FET553のゲートに接続されている。なお、定電圧
ダイオード575・576はMOSFET553のゲー
ト・ソース間に過大な電圧が印加されようとするとON
状態となって抵抗574を介して電流を流すことにより
MOSFET553を破壊から保護するものである。
【0075】容量回路58は、コンデンサ581、MO
SFET582、ダイオード583を備えている。コン
デンサ(直流モータ用コンデンサ)581は、一端が電
力供給母線59に、他端がMOSFET582のドレイ
ンにそれぞれ接続されている。コンデンサ581として
は、アルミ電界コンデンサ、タンタルコンデンサ、電気
二重層コンデンサ、機能性高分子コンデンサなどが特に
望ましい。MOSFET(スイッチング素子)582は
nチャンネルのMOSFETであり、ソースはGND
に、ゲートは制御回路60の制御信号F1の出力端子に
それぞれ接続されている。ダイオード583はアノード
がGNDに、カソードがMOSFET582のドレイン
にそれぞれ接続されている。ダイオード583は予期せ
ぬ逆バイアスサージパルスが発生したときにMOSFE
T582を保護するためのダイオードである。
【0076】次に、上記構成のモータ駆動回路51の動
作について、図8のタイムチャートを用いて説明する。
まず、コンデンサ581は予め電圧VC に充電されてい
るものとし、待機状態の期間T1においては全てのMO
SFETがOFF状態である。次いで、コンデンサ58
1を放電させる期間T1に移行する。制御回路60は制
御信号A1を“High”としてMOSFET561を
ON状態とすることにより抵抗562・563に電流を
流してMOSFET551をON状態とし、制御信号C
1を“High”としてMOSFET554をON状態
とし、制御信号F1を“High”としてMOSFET
582をON状態とする。これにより、コンデンサ58
1からモータ52の電圧印加端子J・K間に電圧が印加
され、MOSFET551からモータ52、MOSFE
T554の方向に電流が流れてコンデンサ581からモ
ータ52に電力供給が行われる結果、モータ52は正方
向に加速されて回転速度が上昇する。また、期間T1に
コンデンサ581の端子電圧は電圧VC から電圧VS
低下する。
【0077】次に期間T2ではMOSFET551・5
54をON状態のままとして、制御回路60は制御信号
E1を“Low”として抵抗542・543に電流を流
してMOSFET541をON状態とし、制御信号F1
を“Low”としてMOSFET582をOFF状態と
する。これにより、直流電源53からモータ52への電
力供給が行われる。この期間T2ではモータ52はさら
に加速される。そして、モータ52を定速駆動する期間
T3が経過した後、期間T4で、MOSFET554を
ON状態のままとして、制御回路60が制御信号A1を
“Low”としてMOSFET561をOFF状態とす
ることによりMOSFET551をOFF状態とし、制
御信号E1を“High”としてMOSFET541を
OFF状態とし、制御信号F1を“High”としてM
OSFET582をON状態とする。これにより、モー
タ52には回生ブレーキがかかって回転速度の低下が開
始され、MOSFET554からモータ52、ダイオー
ド555の方向に電流が流れてコンデンサ581が充電
される。この期間T4に、コンデンサ581の端子電圧
は電圧VS から電圧VC に上昇する。
【0078】次いで、期間T5で、MOSFET554
をON状態のままとし、制御回路60が制御信号B1を
“High”としてMOSFET552をON状態と
し、制御信号F1を“Low”としてMOSET582
をOFF状態とする。これにより、モータ52には短絡
ブレーキがかかってさらに回転速度が低下する。モータ
52の回転速度が0となるタイミングで開始する期間T
6では、制御回路60が制御信号B1を“Low”とし
てMOSFET552をOFF状態とし、制御信号C1
を“Low”としてMOSFET554をOFF状態と
する。この期間T6ではモータ52は停止している。モ
ータ52がインクキャリッジ駆動用のモータであれば、
期間T1から期間T6まででインクキャリッジの片道走
行が完了する。
【0079】次に、期間T7では、制御回路60が制御
信号B1を“High”としてMOSFET552をO
N状態とし、制御信号D1を“Low”としてMOSF
ET571をON状態とすることにより抵抗572・5
73に電流を流してMOSFET553をON状態と
し、制御信号F1を“High”としてMOSFET5
82をON状態とする。これにより、コンデンサ581
からモータ52の電圧印加端子J・K間に電圧が印加さ
れ、MOSFET553からモータ52、MOSFET
552の方向に電流が流れてコンデンサ581からモー
タ52に電力供給が行われる結果、モータ52は逆方向
に加速されて回転速度が上昇する。また、期間T7にコ
ンデンサ581の端子電圧は電圧VC から電圧VS に低
下する。
【0080】次いで、期間T8で、MOSFET552
・553をON状態のままとし、制御回路60が制御信
号E1を“Low”としてMOSFET541をON状
態とし、制御信号F1を“Low”としてMOSFET
582をOFF状態とする。これにより、直流電源53
からモータ52への電力供給が行われる。この期間T8
ではモータ52はさらに加速される。そして、モータ5
2が定速回転する期間T9が経過した後、期間T10
で、MOSFET552をON状態のままとし、制御回
路60が制御信号D1を“Low”としてMOSFET
571をOFF状態とすることによりMOSFET55
3をOFF状態とし、制御信号F1を“High”とし
てMOSFET582をOFF状態とする。これによ
り、モータ52には回生ブレーキがかかって回転速度の
低下が開始され、MOSFET552からモータ52、
ダイオード557の方向に電流が流れてコンデンサ58
1が充電される。この期間T10にコンデンサ581の
端子電圧は電圧VS から電圧V C に上昇する。
【0081】次いで、期間T11で、MOSFET55
3をON状態のままとし、制御回路60が制御信号A1
を“High”としてMOSFET561をON状態と
することによりMOSFET551をON状態とし、制
御信号B1を“Low”としてMOSFET552をO
FF状態とし、制御信号Dを“High”としてMOS
FET571をON状態とすることによりMOSFET
553をON状態とし、制御信号F1を“Low”とし
てMOSFET582をOFF状態とする。これによ
り、モータ52には短絡ブレーキがかかってさらに回転
速度が低下する。モータ52の回転速度が0となるタイ
ミングで開始する期間T12では、制御回路60が制御
信号A1を“Low”としてMOSFET561をOF
F状態とすることによりMOSFET551をOFF状
態とし、制御信号D1を“Low”としてMOSFET
571をOFF状態とすることによりMOSFET55
3をOFF状態とする。この期間T12ではモータ52
は停止しており、待機状態の期間T0と同じ状態とな
る。モータ52がインクキャリッジ駆動用のモータであ
れば、期間T7から期間T12まででインクキャリッジ
のもう一方の片道走行が完了する。
【0082】以上がモータ駆動回路51を備えるインク
ジェットプリンタについての説明である。
【0083】上記インクジェットプリンタでは、モータ
52の駆動を電力供給に基づく装置動作とし、減速停止
時のモータ52の不要となった運動エネルギーを剰余エ
ネルギーとしている。そして、モータ52に減速停止時
の運動エネルギーによって発電を行わせてモータ52を
電気エネルギーの供給箇所として、回収時に導通するM
OSFET554・582およびダイオード555、あ
るいは回収時に導通するMOSFET552・582お
よびダイオード557のみを介してコンデンサ581に
至る経路を経てコンデンサ581で回収している。すな
わち、コンデンサ581への充電経路は、高々、回収時
に導通する経路導通遮断用のスイッチング素子のみを介
してコンデンサ581へ至る経路である。
【0084】このような充電経路を介することと、コン
デンサが一般に2次電池などより内部抵抗が小さいこと
とにより損失は小さくなるので、コンデンサ581によ
り高効率でモータ52の電気エネルギーを回収して再利
用することができる。また、コンデンサ581は充放電
を多数回繰り返しても劣化が小さくて寿命が長いので、
長期間使用することができる。
【0085】さらに、モータ52は数100ms程度で
間欠駆動されるので、上記スイッチング素子もこれに合
わせて駆動されてコンデンサ581への充電が高速で断
続的に行われることとなるが、コンデンサは周波数特性
に優れているので、コンデンサ581により高効率で電
気エネルギーを回収することができる。
【0086】次に、上記モータ駆動回路51と同等の効
果を得ることのできるモータ駆動回路65の構成を図9
に示す。なお、モータ駆動回路51と同等の機能を有す
る部材には同一の符号を付してある。
【0087】モータ駆動回路65は、モータ駆動回路5
1のモータ52の代わりにモータ66を備え、モータ駆
動回路51のモータスイッチ部55からMOSFET5
53・554およびダイオード557・558を取り除
き、モータ駆動回路51のスイッチ駆動部57を取り除
いた構成である。また、モータ66はインクジェットプ
リンタのメンテナンスステーションのチューブポンプな
どを駆動する一方向回転の直流モータである。そして、
高電圧側の電圧印加端子Pと低電圧側の電圧印加端子Q
とを備えていて、電圧印加端子QはGNDに接続されて
いる。さらに、制御回路60は制御信号A1・B1・E
1・F1のみを生成して出力する。モータ駆動回路65
の動作を図10のタイムチャートに示すが、モータ66
が一方向に回転すること以外はモータ駆動回路51と同
様であるので、説明は省略する。ただし、この場合、コ
ンデンサ581への充電経路に設けられる、回収時に導
通するスイッチング素子は、ダイオード555およびM
OSFET582である。
【0088】〔実施の形態3〕本発明のインクジェット
プリンタを具現するさらに他の実施の形態について、図
11ないし図13に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。なお、前記実施の形態1で述べた構成要素と同一
の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、
その説明を省略する。
【0089】図11に、本実施の形態に係るインクジェ
ットプリンタが備えるインクヘッド駆動回路71の構成
を示す。インクヘッド駆動回路71は、実施の形態1で
述べたインクヘッド駆動回路1から直流電源回路4、イ
ンダクタ8、ダイオード9を取り除き、コンデンサ7に
代えて容量回路73を備え、さらに電源スイッチ部72
および制御回路74を追加した構成である。
【0090】電源スイッチ部72は、2次電池3から圧
電体素子2への電力供給路のON・OFFを切り換える
とともに、容量回路73から2次電池3への電力供給経
路を構成するものである。電源スイッチ部72は、MO
SFET721、抵抗722・723、ダイオード72
4、MOSFET725、抵抗726・727、および
ダイオード728を備えている。MOSFET721は
pチャンネルのMOSFETであり、2次電池3から圧
電体素子2への電力供給路のON・OFFを切り換える
スイッチとして機能する。MOSFET721のソース
は2次電池3の正極性の端子に、ドレインはダイオード
724のアノードにそれぞれ接続されている。ゲートは
抵抗723の一端に接続されている。抵抗723の他端
は制御回路74の制御信号A2の出力端子に接続されて
いる。抵抗722は一端がMOSFET721のゲート
に、他端がMOSFET721のソースにそれぞれ接続
されている。ダイオード724のカソードは、容量回路
73のダイオード740〜744のアノードに接続され
ている。
【0091】MOSFET725はpチャンネルのMO
SFETであり、容量回路73から2次電池3への電力
供給路のON・OFFを切り換えるスイッチとして機能
する。MOSFET725のソースは容量回路73のダ
イオード745のカソードに、ドレインはダイオード7
28のアノードにそれぞれ接続されている。ゲートは抵
抗727の一端に接続されている。抵抗727の他端は
制御回路74の制御信号C2の出力端子に接続されてい
る。抵抗726の一端はMOSFET725のゲート
に、他端はMOSFET725のソースにそれぞれ接続
されている。ダイオード728のアノードはMOSFE
T725のドレインおよび制御回路74の端子D2に、
カソードは2次電池3の正極性の端子にそれぞれ接続さ
れている。制御回路74は、端子D2からMOSFET
725のドレイン電圧をモニタし、この電圧を2次電池
3の充電電圧の目安として、制御信号C2を調整してM
OSFET725をPWM制御する。
【0092】容量回路73は圧電体素子2の放電に対応
する静電エネルギーを回収するものである。容量回路7
3は、コンデンサ731〜735、スイッチ回路736
〜739、ダイオード740〜751、MOSFET7
52、およびダイオード753を備えている。コンデン
サ(圧電体素子用コンデンサ)731〜735は実施の
形態1のインクヘッド駆動回路1のコンデンサ7と同等
のコンデンサである。コンデンサ731の高電位側の端
子はインクヘッド駆動回路1の点Oに対応していてダイ
オード740のカソードに接続されている。ダイオード
(スイッチング素子)740のアノードはMOSFET
6のソースに接続されている。コンデンサ731の低電
位側の端子はダイオード(スイッチング素子)747の
アノードに接続されており、ダイオード747のカソー
ドはMOSFET752のドレインに接続されている。
【0093】また、これらダイオード740、コンデン
サ731、およびダイオード747と同等の極性および
接続関係で、ダイオード(スイッチング素子)741、
コンデンサ732、およびダイオード(スイッチング素
子)748と、ダイオード(スイッチング素子)74
2、コンデンサ733、およびダイオード(スイッチン
グ素子)749と、ダイオード(スイッチング素子)7
43、コンデンサ734、およびダイオード(スイッチ
ング素子)750と、ダイオード(スイッチング素子)
744、コンデンサ735、およびダイオード(スイッ
チング素子)751とがそれぞれ接続されている。ま
た、ダイオード746のアノードはGNDに、カソード
はコンデンサ731の低電位側の端子にそれぞれ接続さ
れている。ダイオード745のアノードがコンデンサ7
35の高電位側の端子に、カソードが電圧VH のライン
にそれぞれ接続されている。
【0094】MOSFET(スイッチング素子)752
はnチャンネルのMOSFETであり、ソースはGND
に、ゲートは制御回路74の制御信号B2の出力端子に
それぞれ接続されている。ダイオード753は、アノー
ドがGNDに、カソードがMOSFET752のドレイ
ンにそれぞれ接続されており、予期せぬ逆バイアスサー
ジパルスが発生したときにMOSFET752を保護す
るためのダイオードである。
【0095】さらに、スイッチ回路736は一端がコン
デンサ731の高電位側の端子に、他端がコンデンサ7
32の低電位側の端子にそれぞれ接続されている。スイ
ッチ回路737は一端がコンデンサ732の高電位側の
端子に、他端がコンデンサ733の低電位側の端子にそ
れぞれ接続されている。スイッチ回路738は一端がコ
ンデンサ733の高電位側の端子に、他端がコンデンサ
734の低電位側の端子にそれぞれ接続されている。ス
イッチ回路739は一端がコンデンサ734の高電位側
の端子に、他端がコンデンサ735の低電位側の端子に
それぞれ接続されている。スイッチ回路736〜739
のそれぞれは同等の構成であり、その構成を図12に示
す。各スイッチ回路は、MOSFET75、抵抗76・
77、およびインバータ78を備えている。MOSFE
T75はpチャンネルのMOSFETであり、ソースが
上記各スイッチ回路の一端、ドレインが上記各スイッチ
回路の他端である。抵抗76の一端はMOSFET75
のソースに、他端はMOSFET75のゲートにそれぞ
れ接続されている。抵抗77の一端はMOSFET75
のゲートと抵抗77との接続点に、他端は、オープンコ
レクタのバッファであるインバータ78の出力端子に接
続されている。インバータ78の入力端子はMOSFE
T752のドレインに接続されている。
【0096】なお、上記の容量回路73におけるダイオ
ードとコンデンサとの直列回路の繰り返し接続は一般に
m(整数)とすることができるが、本実施の形態では一
例としてm=5としている。
【0097】上記の構成のインクヘッド駆動回路71の
動作を図13のタイムチャートを用いて説明する。
【0098】期間T4および期間T10は、圧電体素子
2から容量回路73のコンデンサ731〜735に充電
を行う期間であり、MOSFET6のON期間に、制御
回路74が制御信号A2を“High”としてMOSF
ET721をOFF状態とし、制御信号B2を“Hig
h”としてMOSFET752をON状態、MOSFE
T75をOFF状態とし、制御信号C2を“High”
としてMOSFET725をOFF状態とする。
【0099】期間T0、期間T5・T6、および期間T
11・T12は、容量回路73から2次電池3への充電
のみを行う期間であり、MOSFET5のOFF期間
に、制御回路74が制御信号A2を“High”として
MOSFET721をOFF状態とし、制御信号B2を
“Low”としてMOSFET752をOFF状態、M
OSFET75をON状態とし、制御信号C2によるP
WM制御でMOSFET725のON期間を設ける。こ
のとき、充電時には並列に接続されていたコンデンサ7
31〜735が直列接続されて、コンデンサ725の高
電位側の端子とコンデンサ731の低電位側の端子との
間の電圧Vm が、1つのコンデンサの端子電圧の5倍
(m倍)にまで上昇する(電圧VS )ので、ダイオード
745からMOSFET725、ダイオード728を介
して2次電池3に充電が行われる。
【0100】期間T1および期間T7は、容量回路73
から2次電池3への充電および圧電体素子2への電力供
給を行う期間であり、MOSFET5のON期間に、制
御回路74が制御信号A2を“High”としてMOS
FET721をOFF状態とし、制御信号B2を“Lo
w”としてMOSFET752をOFF状態、MOSF
ET75をON状態とし、制御信号C2によるPWM制
御でMOSFET725のON期間を設ける。このと
き、コンデンサ731〜735は直列接続される。結
局、期間T5から期間T7までが2次電池3への充電期
間となる。
【0101】期間T2・T3および期間T8・T9は、
2次電池3から圧電体素子2へ電力供給を行う期間であ
り、MOSFET5のON期間に、制御回路74が制御
信号B2を“Low”としてMOSFET752をOF
F状態とし、制御信号C2を“High”としてMOS
FET725をOFF状態とし、制御信号A2を“Lo
w”としてMOSFET721をON状態とする。
【0102】このように、インクヘッド駆動回路71で
は、容量回路73のコンデンサ731〜735で回収し
て蓄積した静電エネルギーを昇圧して再利用している。
以上が、インクヘッド駆動回路71についての説明であ
る。
【0103】以上に述べたように、本実施の形態に係る
インクヘッド駆動回路71によれば、複数の圧電体素子
用コンデンサであるコンデンサ731〜735が、充電
時には互いに並列に、放電時には互いに直列に接続され
る容量回路73を備えているので、放電電圧が充電電圧
より高くなる。従って、圧電体素子2の静電エネルギー
(電気エネルギー)の回収および再利用の効率を高くす
ることができる。また、インクヘッド駆動回路71で
は、この放電電圧を利用して、コンデンサ731〜73
5から2次電池3を容易に充電することができる。
【0104】さらに、容量回路73は、電力供給に基づ
く装置動作により生じた剰余エネルギーを電気エネルギ
ーの形態で回収して該電力供給に再利用するインクジェ
ットプリンタにおいて、該電気エネルギーを高効率で回
収および再利用する手段として好適である。
【0105】なお、本実施の形態の構成は、前記インク
ヘッド駆動回路21(図3)のような複数の圧電体素子
22a・22b・…を備える構成にも適用することがで
きる。
【0106】〔実施の形態4〕本発明のインクジェット
プリンタを具現するさらに他の実施の形態について、図
14ないし図18に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。なお、前記実施の形態1ないし3で述べた構成要
素と同一の機能を有する構成要素については同一の符号
を付し、その説明を省略する。
【0107】図14に、本実施の形態に係るインクジェ
ットプリンタが備えるモータ駆動回路91の構成を示
す。モータ駆動回路91は、実施の形態2で述べたモー
タ駆動回路51において、直流電源53を2次電池92
とし、電源スイッチ部54を実施の形態3で述べたイン
クヘッド駆動回路71の電源スイッチ部72とし、容量
回路58をインクヘッド駆動回路71の容量回路73と
し、制御回路60を制御回路93とした構成である。た
だし、この場合、容量回路73のコンデンサ731〜7
35は、直流モータ用コンデンサとして機能する。
【0108】2次電池92は、実施の形態1で述べた2
次電池3と同様の2次電池である。制御回路93は制御
信号A4〜G4を生成して出力するが、制御信号A4〜
E4は制御回路60の制御信号A1〜E1と同じであ
る。制御信号F4の出力端子は容量回路73のMOSF
ET752のゲートに接続されており、制御信号F4は
MOSFET752のON状態およびOFF状態を決め
る。制御信号G4の出力端子は抵抗727の一端に接続
されているとともに、端子H4はMOSFET725の
ドレインの電圧が印加される端子である。制御回路93
は、端子H4に印加される電圧に応じて制御信号G4を
調整し、MOSFET725をPWM制御する。
【0109】上記の構成のモータ駆動回路91の動作に
ついて図15を用いて説明する。MOSFET551・
552・553・554のON・OFFシーケンスはモ
ータ駆動回路51と同じである。図15は、これにMO
SFET721・752・725のON・OFFシーケ
ンスを加えたものである。
【0110】モータ駆動回路91の電力輸送を伴う特徴
的な動作としては、モータ52から容量回路73を充電
する動作、容量回路73から2次電池92を充電するだ
けの動作、2次電池92のみからモータ52へ電力供給
を行う動作、容量回路73から2次電池92への充電を
行うとともに2次電池92からモータ52への電力供給
を行う動作がある。なお、期間T0には容量回路73の
コンデンサ731〜735に予め充電が行われているも
のとする。
【0111】モータ52から容量回路73を充電する動
作は、モータ駆動回路51でモータ52からコンデンサ
581を充電する動作と同様である(期間T4および期
間T10)。
【0112】容量回路73から2次電池92を充電する
だけの動作を行うには、制御回路93が前述と同様にし
てMOSFET561・551・552・571・55
3・554をOFF状態とし、制御信号E4を“Hig
h”としてMOSFET721をOFF状態とし、制御
信号F4を“Low”としてMOSFET752をOF
F状態とし、制御信号G4を調整してMOSFET72
5のON期間を設ける(期間T6および期間T12)。
あるいは、制御回路93がMOSFET561・551
・571・553をOFF状態とし、MOSFET55
2・554をON状態とし、制御信号E4を“Hig
h”としてMOSFET721をOFF状態とし、制御
信号F4を“Low”としてMOSFET752をOF
F状態とし、制御信号G4を調整してMOSFET72
5にON期間を設ける(期間T5)。あるいは、制御回
路93がMOSFET561・551・571・553
をON状態とし、MOSFET552・554をOFF
状態とし、制御信号E4を“High”としてMOSF
ET721をOFF状態とし、制御信号F4を“Lo
w”としてMOSFET752をOFF状態とし、制御
信号G4を調整してMOSFET725にON期間を設
ける(期間T11)。
【0113】2次電池92のみからモータ52へ電力供
給を行う動作を行うには、制御回路93がMOSFET
561・551・554をON状態とし、MOSFET
552・571・553をOFF状態とし、制御信号F
4を“Low”としてMOSFET752をOFF状態
とし、制御信号G4を“High”としてMOSFET
725をOFF状態とし、制御信号E4を“Low”と
してMOSFET721をON状態とする(期間T2・
T3)。あるいは、MOSFET561・551・55
4をOFF状態とし、MOSFET552・571・5
53をON状態とし、制御信号F4を“Low”として
MOSFET752をOFF状態とし、制御信号G4を
“High”としてMOSFET725をOFFとし、
制御信号E4を“Low”としてMOSFET721を
ON状態とする(期間T8・T9)。
【0114】容量回路73から2次電池92への充電を
行うとともに2次電池92からモータ52への電力供給
を行う動作を行うには、制御回路93がMOSFET5
61・551・554をON状態とし、MOSFET5
52・571・553をOFF状態とし、制御信号G4
を“Low”としてMOSFET721をON状態と
し、制御信号F4を“Low”として。MOSFET7
52をOFF状態とし、制御信号G4を調整してMOS
FET725にON期間を設ける(期間T1)。あるい
は、制御回路93がMOSFET561・551・55
4をOFF状態とし、MOSFET552・571・5
53をON状態とし、制御信号G4を“Low”として
MOSFET721をON状態とし、制御信号F4を
“Low”として。MOSFET752をOFF状態と
し、制御信号G4を調整してMOSFET725にON
期間を設ける(期間T7)。結局、期間T5から期間T
7までが、2次電池92への充電期間となる。
【0115】このように、モータ駆動回路91では、容
量回路73のコンデンサ731〜735で回収して蓄積
した静電エネルギーを昇圧して再利用している。以上
が、モータ駆動回路91についての説明である。
【0116】次に、本実施の形態に係るインクジェット
プリンタが備える他のモータ駆動回路95の構成を図1
6に示す。
【0117】モータ駆動回路95は、モータ駆動回路9
1において、電源スイッチ部72のMOSFET72
5、抵抗726・727、およびダイオード728を取
り除き、2次電池92を直流電源96とし、制御回路9
3を制御回路97としたものである。なお、直流電源9
6は2次電池でもよい。また、電源スイッチ部72のダ
イオード724のカソードと、容量回路73のダイオー
ド745のカソードとが接続されている。制御回路97
は制御信号A5〜F5を生成して出力する。制御信号A
5〜F5は、制御回路93の制御信号A4〜F4と同じ
である。また、制御回路97はダイオード724のカソ
ードの電圧が印加される端子G5を備えており、制御回
路97は端子G5に印加された電圧に応じて制御信号E
5を調整してMOSFET721をPWM制御する。
【0118】上記の構成のモータ駆動回路95では、容
量回路73のコンデンサ731〜735に予め充電が行
われていて、起動時にコンデンサ731〜735を直列
接続状態として、モータ52への電力供給を一部負担す
るようにする。制御回路97は端子G5に印加される電
圧から電力供給母線59の電圧を検出しており、検出値
に応じてMOSFET721をPWM制御し、MOSF
ET721のON期間を調整して電力供給母線59の電
圧を所定値とする。
【0119】このように、モータ駆動回路95では、容
量回路73のコンデンサ731〜735で回収して蓄積
した静電エネルギーを昇圧して再利用している。以上
が、モータ駆動回路95についての説明である。
【0120】以上に述べたように、本実施の形態に係る
モータ駆動回路91・95によれば、複数の圧電体素子
用コンデンサであるコンデンサ731〜735が、充電
時には互いに並列に、放電時には互いに直列に接続され
る容量回路73を備えているので、放電電圧が充電電圧
より高くなる。従って、モータ52の電気エネルギーの
回収および再利用の効率を高くすることができる。ま
た、モータ駆動回路91では、この放電電圧を利用し
て、コンデンサ731〜735から2次電池92を容易
に充電することができる。
【0121】次に、上述したモータ駆動回路91に用い
られる容量回路73のコンデンサ731〜735の好ま
しい条件について述べる。
【0122】図17に、モータ52からコンデンサ73
1〜735を充電する際のモデル回路を示す。モータ5
2の正極性端子+はスイッチSW1を介して2次電池9
2の正極性端子と接続され、モータ52の負極性端子−
はスイッチSW2を介してGNDに接続されているもの
とする。また、モータ52の負極性端子−と2次電池9
2の正極性端子とはスイッチSW3が介在しているもの
とする。また、同図において、コンデンサ731〜73
5は2次電池92によってスイッチSW1を介して予め
電圧VB に充電されているものとする。
【0123】ここで、スイッチSW1・SW2を閉じる
とともにスイッチSW3を開いてモータ52を回転駆動
した後、スイッチSW1を開いてモータ52に回生ブレ
ーキをかけたとする。インクキャリッジ換算したモータ
52の質量を含むインクキャリッジの質量をM(k
g)、減速開始直前の上記インクキャリッジの速度をV
p(m/s)とすると、インクキャリッジの運動エネル
ギーPa(J)は、 Pa=(M・Vp2 )/2 である。このときに充電した並列接続状態のコンデンサ
731〜735を直列接続状態に切り換え、コンデンサ
の数を増やすことによりエネルギーを完全に消費したと
仮定して直列接続状態のコンデンサ731〜735の合
成静電容量をCm(F)、モータ52の停止時の直列接
続状態のコンデンサ731〜735の合成端子電圧をV
s(V)とすると、回生ブレーキによりコンデンサ73
1〜735に蓄えられる静電エネルギーPb(J)は、 Pb≒(Cm・Vs2 )/2 となる。
【0124】損失分を省略し、Pa≒Pbとすると、 Vs≒{(M・Vp2 )/Cm+VB 2 0.5 となる。ここで、正規化静電容量≒{VB 2 /(M・V
2 )}・Cm、正規化コンデンサ電圧を、 Vs/VB ≒{(M・Vp2 )/(Cm・VB 2 )+
1}0.5 として正規化静電容量と正規化コンデンサ電圧Vs/V
B との関係をプロットすると、図18に示すグラフとな
る。同図から分かるように、正規化静電容量が2より小
さくなると、正規化コンデンサ電圧Vs/VB は、1.
25よりも大きくなり、合成端子電圧Vsが2次電池9
2を充電するための適正電圧を越えてしまう。
【0125】そこで、合成静電容量をCmを、Cm≧2
M(Vp/Vb)2 とする。例えば、M=0.1(k
g)、Vp=0.42(m/s)、VB =4.8(V)
のとき、Cm≧0.00153(F)とすると、電圧V
sを適正電圧の6(V)以下に抑制することができる。
このように、Cm≧2M(Vp/Vb)2 とすることに
より、モータ52から電荷を回収した際のコンデンサ7
31〜735の直列接続状態での合成端子電圧の上昇が
抑制されて、2次電池92が適正電圧で充電されるの
で、2次電池92の劣化加速や発熱を防止することがで
きる。
【0126】なお、最後に、インクジェットシリアルプ
リンタのキャリッジ駆動特性を表1に、熱転写シリアル
プリンタのキャリッジ駆動特性を表2に示し、両プリン
タのキャリッジ駆動時のエネルギーの相違を比較する。
両表から分かるように、運動エネルギー(加速エネルギ
ーPa)、すなわち回収可能なエネルギーと、摺動エネ
ルギー(軸受け摺動エネルギーPb、摺動エネルギーP
bh)、すなわち回収不可能なエネルギーとに着目する
と、インクジェットシリアルプリンタでは熱転写シリア
ルプリンタよりもエネルギー比Pa/Pb(あるいはP
a/Pbh)が大きい。従って、インクジェットシリア
ルプリンタでは特に回収可能な運動エネルギーを剰余エ
ネルギーとして回収する効果が大きい。
【0127】
【表1】
【0128】
【表2】
【0129】以上、各実施の形態について述べたが、各
実施の形態のインクヘッド駆動回路やモータ駆動回路を
適宜同時に備える構成のインクジェットプリンタも可能
である。
【0130】
【発明の効果】本発明のインクジェットプリンタは、以
上のように、上記電気エネルギーを静電エネルギーとし
て回収するコンデンサと、上記電気エネルギーの回収時
に上記電気エネルギーの供給箇所から、高々、回収時に
導通する経路導通遮断用のスイッチング素子のみを介し
て上記コンデンサへ至る上記コンデンサの充電経路とを
備えている構成である。
【0131】それゆえ、上記充電経路を介することと、
コンデンサが2次電池などより内部抵抗が小さいことと
により損失は小さくなるので、高効率で電気エネルギー
を回収して再利用することができるという効果を奏す
る。また、コンデンサは充放電を多数回繰り返しても劣
化が小さくて寿命が長いので、長期間使用することがで
きるという効果を奏する。
【0132】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、圧電体素子を用いたインクヘッドを
備え、上記圧電体素子への充電により蓄積されて上記充
電に対応する上記インクヘッドからのインク吐出終了後
に不要となった静電エネルギーを上記剰余エネルギーと
し、放電時の上記圧電体素子を上記電気エネルギーの供
給箇所とし、上記コンデンサを上記圧電体素子から充電
電圧が印加される圧電体素子用コンデンサとする構成で
ある。
【0133】それゆえ、コンデンサは周波数特性に優れ
ているので、高効率で電気エネルギーを回収することが
できるという効果を奏する。
【0134】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、上記圧電体素子の静電容量をCp、
上記圧電体素子用コンデンサの静電容量をCc、同時に
充放電駆動される上記圧電体素子の数をnとし、nが2
以上の場合には上記圧電体素子が互いに並列に接続され
ているとすると、Cc≧25・n・Cpである構成であ
る。
【0135】それゆえ、圧電体素子から電荷を回収した
際の圧電体素子用コンデンサの端子電圧の上昇によるイ
ンクヘッド駆動への影響を抑制して、インクヘッドに安
定したインク吐出動作を行わせることができるという効
果を奏する。
【0136】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、上記圧電体素子用コンデンサと上記
充電経路との接続点と共通電位箇所との間に、上記圧電
体素子用コンデンサに対して並列の位置関係にある2次
電池を備えている構成である。
【0137】それゆえ、圧電体素子用コンデンサから2
次電池を充電して剰余エネルギーを再利用することがで
きるという効果を奏する。
【0138】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、上記接続点と、上記圧電体素子用コ
ンデンサに対して並列の位置関係にある2次電池とが、
インダクタを介して接続されている構成である。
【0139】それゆえ、待機時のコンデンサの端子電圧
を2次電池の端子電圧と等しくすることができるという
効果を奏する。また、圧電体素子の駆動に伴うパルス状
の大電流を平滑化して2次電池に充電するので、2次電
池の内部抵抗によるエネルギー損失を低減することがで
きるという効果を奏する。
【0140】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、上記圧電体素子の静電容量をCp、
上記圧電体素子用コンデンサの静電容量をCc、同時に
充放電駆動される上記圧電体素子の数をnとし、nが2
以上の場合には上記圧電体素子が互いに並列に接続され
ているとすると、Cc≧25・n・Cpである構成であ
る。
【0141】それゆえ、圧電体素子用コンデンサの端子
電圧の上昇による2次電池への過大な電圧印加を抑制す
ることができるという効果を奏する。
【0142】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、Cc≧50・n・Cpである構成で
ある。
【0143】それゆえ、2次電池が適正電圧で充電され
るので、2次電池の劣化加速や発熱を防止することがで
きるという効果を奏する。
【0144】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、上記圧電体素子用コンデンサを複数
有し、複数の上記圧電体素子用コンデンサの充電時には
複数の上記圧電体素子用コンデンサが互いに並列に接続
され、複数の上記圧電体素子用コンデンサの放電時には
複数の上記圧電体素子用コンデンサが互いに直列に接続
される容量回路を備えている構成である。
【0145】それゆえ、電気エネルギーの回収および再
利用の効率を高くすることができるという効果を奏す
る。また、この放電電圧を利用して、圧電体素子用コン
デンサから2次電池を容易に充電することができるとい
う効果を奏する。
【0146】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、上記装置動作としての駆動が行われ
る直流モータを備え、減速停止時の上記直流モータの不
要となった運動エネルギーを上記剰余エネルギーとし、
上記減速停止時に上記直流モータに上記運動エネルギー
によって発電を行わせて上記直流モータを上記電気エネ
ルギーの供給箇所とし、上記コンデンサを上記直流モー
タから充電電圧が印加される直流モータ用コンデンサと
する構成である。
【0147】それゆえ、コンデンサは周波数特性に優れ
ているので、高効率で電気エネルギーを回収することが
できるという効果を奏する。
【0148】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、上記直流モータ用コンデンサと上記
充電経路との接続点と共通電位箇所との間に、上記圧電
体素子用コンデンサに対して並列の位置関係にある2次
電池を備えている構成である。
【0149】それゆえ、直流モータ用コンデンサから2
次電池を充電して剰余エネルギーを再利用することがで
きるという効果を奏する。
【0150】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、上記直流モータ用コンデンサを複数
有し、複数の上記直流モータ用コンデンサの充電時には
複数の上記直流モータ用コンデンサが互いに並列に接続
され、複数の上記直流モータ用コンデンサの放電時には
複数の上記直流モータ用コンデンサが互いに直列に接続
される容量回路を備えている構成である。
【0151】それゆえ、電気エネルギーの回収および再
利用の効率を高くすることができるという効果を奏す
る。また、この放電電圧を利用して、直流モータ用コン
デンサから2次電池を容易に充電することができるとい
う効果を奏する。
【0152】さらに本発明のインクジェットプリンタ
は、以上のように、インクキャリッジを備え、インクキ
ャリッジ換算した上記直流モータの質量を含む上記イン
クキャリッジの質量をM(kg)、減速開始直前の上記
インクキャリッジの速度をVp(m/s)、上記直流モ
ータ用コンデンサに対して上記並列の位置関係にある2
次電池の充電直前の端子電圧をVb(V)、複数の上記
直流モータ用コンデンサの直列接続状態での合成静電容
量をCm(F)とすると、Cm≧2M(Vp/Vb)2
である構成である。
【0153】それゆえ、直流モータから電荷を回収した
際の直流モータ用コンデンサの直列接続状態での合成端
子電圧の上昇が抑制されて2次電池が適正電圧で充電さ
れるので、2次電池の劣化加速や発熱を防止することが
できるという効果を奏する。
【0154】また、本発明の容量回路は、以上のよう
に、複数のコンデンサを備え、複数の上記コンデンサの
充電時には複数の上記コンデンサが互いに並列に接続さ
れ、複数の上記コンデンサの放電時には複数の上記コン
デンサが互いに直列に接続される構成である。
【0155】それゆえ、電力供給に基づく装置動作によ
り生じた剰余エネルギーを電気エネルギーの形態で回収
して該電力供給に再利用するインクジェットプリンタに
おいて、該電気エネルギーを高効率で回収および再利用
する手段として好適であるという効果を奏する。また、
この放電電圧を利用して、コンデンサから2次電池を容
易に充電することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るインクジェッ
トプリンタが備える第1のインクヘッド駆動回路の構成
を示す回路ブロック図である。
【図2】図1のインクヘッド駆動回路の電圧・電流を説
明するタイムチャートである。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るインクジェッ
トプリンタが備える第2のインクヘッド駆動回路の構成
を示す回路ブロック図である。
【図4】図2のインクヘッド駆動回路の信号・電圧を説
明するタイムチャートである。
【図5】図1および図2のインクヘッド駆動回路の充電
モデルを説明する回路図である。
【図6】図1および図2のインクヘッド駆動回路の充電
特性を示すグラフである。
【図7】本発明の第2の実施の形態に係るインクジェッ
トプリンタが備える第1のモータ駆動回路の構成を示す
回路ブロック図である。
【図8】図7のモータ駆動回路の動作タイミングを示す
タイムチャートである。
【図9】本発明の第2の実施の形態に係るインクジェッ
トプリンタが備える第2のモータ駆動回路の構成を示す
回路ブロック図である。
【図10】図9のモータ駆動回路の動作タイミングを示
すタイムチャートである。
【図11】本発明の第3の実施の形態に係るインクジェ
ットプリンタが備えるインクヘッド駆動回路の構成を示
す回路ブロック図である。
【図12】図11のインクヘッド駆動回路の一部の構成
を示す回路ブロック図である。
【図13】図11のインクヘッド駆動回路の動作タイミ
ングを示すタイムチャートである。
【図14】本発明の第4の実施の形態に係るインクジェ
ットプリンタが備える第1のモータ駆動回路の構成を示
す回路ブロック図である。
【図15】図14のモータ駆動回路の動作タイミングを
示すタイムチャートである。
【図16】本発明の第4の実施の形態に係るインクジェ
ットプリンタが備える第2のモータ駆動回路の構成を示
す回路ブロック図である。
【図17】図14のモータ駆動回路の充電モデルを説明
する回路図である。
【図18】図14のモータ駆動回路の充電特性を示すグ
ラフである。
【図19】従来のインクジェットプリンタに備えられる
インクヘッド駆動回路の構成を示す回路ブロック図であ
る。
【符号の説明】
2 圧電体素子 3 2次電池 6 MOSFET(スイッチング素子) 7 コンデンサ(圧電体素子用コンデンサ) 8 インダクタ 22a・22b・…圧電体素子 23a・23b・…アナログスイッチ(スイッチング素
子) 25 トランジスタ(スイッチング素子) 52 モータ(直流モータ) 66 モータ(直流モータ) 73 容量回路 92 2次電池 552 MOSFET(スイッチング素子) 554 MOSFET(スイッチング素子) 555 ダイオード(スイッチング素子) 557 ダイオード(スイッチング素子) 581 コンデンサ(直流モータ用コンデンサ) 582 MOSFET(スイッチング素子) 731〜735コンデンサ(圧電体素子用コンデンサ、
直流モータ用コンデンサ) 740〜744ダイオード(スイッチング素子) 747〜751ダイオード(スイッチング素子) 752 MOSFET(スイッチング素子) O 点(接続点)

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電力供給に基づく装置動作により生じた剰
    余エネルギーを電気エネルギーの形態で回収して上記電
    力供給に再利用するインクジェットプリンタにおいて、 上記電気エネルギーを静電エネルギーとして回収するコ
    ンデンサと、上記電気エネルギーの回収時に上記電気エ
    ネルギーの供給箇所から、高々、回収時に導通する経路
    導通遮断用のスイッチング素子のみを介して上記コンデ
    ンサへ至る上記コンデンサの充電経路とを備えているこ
    とを特徴とするインクジェットプリンタ。
  2. 【請求項2】圧電体素子を用いたインクヘッドを備え、
    上記圧電体素子への充電により蓄積されて上記充電に対
    応する上記インクヘッドからのインク吐出終了後に不要
    となった静電エネルギーを上記剰余エネルギーとし、放
    電時の上記圧電体素子を上記電気エネルギーの供給箇所
    とし、上記コンデンサを上記圧電体素子から充電電圧が
    印加される圧電体素子用コンデンサとすることを特徴と
    する請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
  3. 【請求項3】上記圧電体素子の静電容量をCp、上記圧
    電体素子用コンデンサの静電容量をCc、同時に充放電
    駆動される上記圧電体素子の数をnとし、nが2以上の
    場合には上記圧電体素子が互いに並列に接続されている
    とすると、Cc≧25・n・Cpであることを特徴とす
    る請求項2に記載のインクジェットプリンタ。
  4. 【請求項4】上記圧電体素子用コンデンサと上記充電経
    路との接続点と共通電位箇所との間に、上記圧電体素子
    用コンデンサに対して並列の位置関係にある2次電池を
    備えていることを特徴とする請求項2または3に記載の
    インクジェットプリンタ。
  5. 【請求項5】上記接続点と、上記圧電体素子用コンデン
    サに対して並列の位置関係にある2次電池とが、インダ
    クタを介して接続されていることを特徴とする請求項4
    に記載のインクジェットプリンタ。
  6. 【請求項6】上記圧電体素子の静電容量をCp、上記圧
    電体素子用コンデンサの静電容量をCc、同時に充放電
    駆動される上記圧電体素子の数をnとし、nが2以上の
    場合には上記圧電体素子が互いに並列に接続されている
    とすると、Cc≧25・n・Cpであることを特徴とす
    る請求項4または5に記載のインクジェットプリンタ。
  7. 【請求項7】Cc≧50・n・Cpであることを特徴と
    する請求項6に記載のインクジェットプリンタ。
  8. 【請求項8】上記圧電体素子用コンデンサを複数有し、
    複数の上記圧電体素子用コンデンサの充電時には複数の
    上記圧電体素子用コンデンサが互いに並列に接続され、
    複数の上記圧電体素子用コンデンサの放電時には複数の
    上記圧電体素子用コンデンサが互いに直列に接続される
    容量回路を備えていることを特徴とする請求項2ないし
    7のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
  9. 【請求項9】上記装置動作としての駆動が行われる直流
    モータを備え、減速停止時の上記直流モータの不要とな
    った運動エネルギーを上記剰余エネルギーとし、上記減
    速停止時に上記直流モータに上記運動エネルギーによっ
    て発電を行わせて上記直流モータを上記電気エネルギー
    の供給箇所とし、上記コンデンサを上記直流モータから
    充電電圧が印加される直流モータ用コンデンサとするこ
    とを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のイ
    ンクジェットプリンタ。
  10. 【請求項10】上記直流モータ用コンデンサと上記充電
    経路との接続点と共通電位箇所との間に、上記圧電体素
    子用コンデンサに対して並列の位置関係にある2次電池
    を備えていることを特徴とする請求項9に記載のインク
    ジェットプリンタ。
  11. 【請求項11】上記直流モータ用コンデンサを複数有
    し、複数の上記直流モータ用コンデンサの充電時には複
    数の上記直流モータ用コンデンサが互いに並列に接続さ
    れ、複数の上記直流モータ用コンデンサの放電時には複
    数の上記直流モータ用コンデンサが互いに直列に接続さ
    れる容量回路を備えていることを特徴とする請求項9ま
    たは10に記載のインクジェットプリンタ。
  12. 【請求項12】インクキャリッジを備え、インクキャリ
    ッジ換算した上記直流モータの質量を含む上記インクキ
    ャリッジの質量をM(kg)、減速開始直前の上記イン
    クキャリッジの速度をVp(m/s)、上記直流モータ
    用コンデンサに対して上記並列の位置関係にある2次電
    池の充電直前の端子電圧をVb(V)、複数の上記直流
    モータ用コンデンサの直列接続状態での合成静電容量を
    Cm(F)とすると、Cm≧2M(Vp/Vb)2 であ
    ることを特徴とする請求項11に記載のインクジェット
    プリンタ。
  13. 【請求項13】複数のコンデンサを備え、複数の上記コ
    ンデンサの充電時には複数の上記コンデンサが互いに並
    列に接続され、複数の上記コンデンサの放電時には複数
    の上記コンデンサが互いに直列に接続されることを特徴
    とする容量回路。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006256189A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド駆動回路、該液体噴射ヘッド駆動回路を備えた液体噴射装置
JP2006256149A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Fuji Xerox Co Ltd 圧電素子の駆動装置及び駆動方法、並びに液滴吐出装置
US7445305B2 (en) 2005-05-23 2008-11-04 Fuji Xerox Co., Ltd. Droplet ejection apparatus and droplet ejection method
JP2009178927A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Seiko Epson Corp 容量性負荷の駆動回路及び液体吐出装置
JP2012110186A (ja) * 2010-11-19 2012-06-07 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 駆動回路
JP2012231347A (ja) * 2011-04-27 2012-11-22 Konica Minolta Ij Technologies Inc 駆動回路、駆動信号出力回路及びインクジェットヘッド
JP2013085145A (ja) * 2011-10-11 2013-05-09 Denso Corp 出力ドライバー回路
JP2015112817A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 キヤノン株式会社 記録素子基板、記録ヘッド及び記録装置
JP2015112733A (ja) * 2013-12-09 2015-06-22 株式会社リコー 液滴吐出装置、画像形成装置及び液滴吐出装置の制御方法
JP2020011506A (ja) * 2018-07-20 2020-01-23 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation エネルギー回収型圧電プリントヘッド

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006256149A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Fuji Xerox Co Ltd 圧電素子の駆動装置及び駆動方法、並びに液滴吐出装置
JP4617942B2 (ja) * 2005-03-17 2011-01-26 富士ゼロックス株式会社 圧電素子の駆動装置及び駆動方法、並びに液滴吐出装置
JP2006256189A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド駆動回路、該液体噴射ヘッド駆動回路を備えた液体噴射装置
JP4582322B2 (ja) * 2005-03-18 2010-11-17 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド駆動回路、該液体噴射ヘッド駆動回路を備えた液体噴射装置
US7445305B2 (en) 2005-05-23 2008-11-04 Fuji Xerox Co., Ltd. Droplet ejection apparatus and droplet ejection method
JP2009178927A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Seiko Epson Corp 容量性負荷の駆動回路及び液体吐出装置
JP2012110186A (ja) * 2010-11-19 2012-06-07 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 駆動回路
JP2012231347A (ja) * 2011-04-27 2012-11-22 Konica Minolta Ij Technologies Inc 駆動回路、駆動信号出力回路及びインクジェットヘッド
JP2013085145A (ja) * 2011-10-11 2013-05-09 Denso Corp 出力ドライバー回路
JP2015112733A (ja) * 2013-12-09 2015-06-22 株式会社リコー 液滴吐出装置、画像形成装置及び液滴吐出装置の制御方法
JP2015112817A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 キヤノン株式会社 記録素子基板、記録ヘッド及び記録装置
JP2020011506A (ja) * 2018-07-20 2020-01-23 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation エネルギー回収型圧電プリントヘッド
KR20200010048A (ko) * 2018-07-20 2020-01-30 제록스 코포레이션 에너지 회수를 갖는 압전식 프린트 헤드 드라이브
KR102534894B1 (ko) 2018-07-20 2023-05-23 제록스 코포레이션 에너지 회수를 갖는 압전식 프린트 헤드 드라이브

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