JP2003231250A - インクジェット式印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット式印刷装置の消費電力を低減
する。 【解決手段】 インクノズルからインクを吐出するため
の容量性素子であるキャパシタＣ１に電荷が蓄積されて
いる状態で、別のインクノズルからインクを吐出するた
めの容量性素子であるキャパシタＣ２を駆動する必要が
生じた場合には、キャパシタＣ１に蓄積されている電荷
を、コイルＬ１とコイルＬ２とのコイル結合を用いて、
キャパシタＣ２移動する。これにより、キャパシタＣ１
に蓄積された電荷を放電する際に、その電荷を有効に活
用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
印刷装置に関し、特に、消費電力の低減化を図ったイン
クジェット式印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】印刷ヘッドからインクを吐出して印刷媒
体に印刷を行う、インクジェット式印刷装置が広く用い
られている。インクジェット式印刷装置の代表的なもの
としては、コンピュータに接続されて、このコンピュー
タから受信した印刷データの印刷を行うインクジェット
プリンタや、通信回線に接続されて、この通信回線から
受信した受信データの印刷を行うインクジェット式ファ
ックスなどがある。

【０００３】このインクジェット式印刷装置の中には、
印刷ヘッドにピエゾ素子のような容量性素子を複数設け
ることにより、インクを印刷用紙等の印刷媒体に吐出し
て、印刷を行うタイプのものがある。このような容量性
素子を用いた印刷ヘッドにおいては、この容量性素子の
充放電を繰り返すことにより、印刷媒体に所望の印刷を
行うことができる。

【０００４】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、一般的
な容量性素子であるピエゾ素子を用いて、インクノズル
からインクを吐出する際の動作を説明する図である。図
１２（ａ）に示すように、ピエゾ素子ＰＥは、インクノ
ズルｎまでインクを導くインク通路ＰＳに接する位置に
配置されている。ピエゾ素子ＰＥは、電圧を印加するこ
とにより結晶構造が歪み、これにより電気エネルギーを
機械エネルギーに変換する。この図１２（ａ）において
は、ピエゾ素子ＰＥの両端に設けられた電極に電圧を印
加することにより、図１２（ｂ）に示すように、ピエゾ
素子ＰＥが伸張する。これにより、インク通路ＰＳの側
壁が変形し、インク通路ＰＳの体積が、ピエゾ素子ＰＥ
の伸張に応じて収縮し、この収縮分に相当するインク
が、粒子Ｉｐとなってインクノズルｎから吐出される。
この吐出したインクの粒子Ｉｐが印刷媒体に付着するこ
とにより、印刷が行われることとなる。

【０００５】図１２（ｂ）に示す状態においては、ピエ
ゾ素子ＰＥには電荷が蓄えられていることとなり、この
ため、ピエゾ素子ＰＥは容量性素子と等価であると回路
上はみなすことができる。そして、このピエゾ素子ＰＥ
の印刷が終了した後は、このピエゾ素子ＰＥに蓄えられ
た電荷は、放電されることとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これまでのインクジェ
ット式印刷装置においては、容量性素子を充電した後
に、これを放電する場合、放電した電荷はそのまま捨て
られていた。すなわち、容量性素子に保持されている電
荷を放電する場合、容量性素子はグランドに接続され
て、その電荷はそのまま使われることなく、捨てられて
いた。

【０００７】しかし、インクジェット式印刷装置の省電
力化を図るためには、安易に電荷を捨ててしまうのは、
好ましくない。特に、印刷媒体の印刷幅以上の幅を有す
る印刷ヘッドを固定的に配置して、印刷媒体のみを印刷
媒体排出方向に移動して印刷を行う、印刷ヘッド固定式
のラインプリンタにおいては、印刷ヘッドの容量性素子
の数が著しく多くなるため、その消費電力を低減するこ
とは、非常に重要な課題となってくる。

【０００８】そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされ
たものであり、容量性素子を複数備えた印刷ヘッドを有
するインクジェット式印刷装置において、消費電力の低
減を図ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェット式印刷装置は、インク
ノズルからインクを吐出するための容量性素子を複数備
えて構成された、印刷ヘッドと、前記容量性素子を駆動
するために、前記容量性素子に電荷を蓄積させる、電荷
蓄積手段と、前記容量性素子に蓄えられた電荷を放電さ
せる、電荷放電手段と、前記電荷放電手段により電荷を
放電する際に、放電される電荷を、駆動される別の容量
性素子に移動する、電荷移動手段と、を備えることを特
徴とするインクジェット式印刷装置。

【００１０】この場合、前記容量性素子のぞれぞれに、
回路損失により失われた電荷を、前記容量性素子に補助
的に充電するための補助充電回路が接続されているよう
にしてもよい。

【００１１】また、前記複数の容量性素子は、１又は複
数の容量性素子によりグループ化されており、前記各グ
ループには、電荷を蓄積するための１又は複数のダミー
電荷蓄積素子が設けられているようにしてもよい。

【００１２】さらにこの場合、あるタイミングにおい
て、１つのグループ内に、駆動される容量性素子が存在
しない場合には、前記電荷移動手段は、前記電荷放電手
段により放電される電荷を、前記ダミー電荷蓄積素子に
移動するようにしてもよい。

【００１３】さらにこの場合、前記ダミー電荷蓄積素子
に移動した電荷は、あるタイミングにおいて、そのグル
ープ内で駆動される容量性素子が出現した場合には、前
記電荷移動手段によりその駆動される容量性素子に移動
されるようにしてもよい。

【００１４】また、複数の容量性素子により１つのグル
ープが構成されている場合には、１つのグループ内の各
容量性素子は、同時に駆動されることない排他的な関係
にあるようにしてもよい。

【００１５】一方、前記電荷移動手段は、前記容量性素
子に接続されたコイル同士が、互いに電磁誘導により結
合するコイル結合により、構成されているようにしても
よい。

【００１６】また、前記印刷ヘッドは、印刷の際に、印
刷媒体がその排出方向に送られるに従って、前記印刷媒
体の幅方向に交互に移動し、前記印刷媒体を走査するこ
とにより印刷を行う、走査式の印刷ヘッドであるように
してもよい。

【００１７】一方、前記印刷ヘッドは、印刷媒体が排出
方向に送られても移動しない固定式の印刷ヘッドである
ようにしてもよい。

【００１８】この場合、前記印刷ヘッドは、前記印刷媒
体の前記排出方向に対して垂直な印刷幅方向に対して、
傾けられて配置されているようにしてもよい。

【００１９】なお、本発明は、上記のようにインクジェ
ット式印刷装置を制御するための制御方法として実現す
ることもできる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本実施形態に係るインクジェット
式印刷装置の印刷ヘッドにおいては、充電されている容
量性素子から電荷を放電する場合、この電荷をコイル結
合を介して、別の容量性素子に移動させることにより、
可能な限り印刷ヘッドの消費電力を少なくしようとした
ものである。より詳しくを、以下に説明する。

【００２１】図１は、本実施形態に係る容量性素子充放
電回路の基本概念を説明する回路図である。この図１に
は、２つの容量性素子充放電回路１、２が示されてい
る。

【００２２】容量性素子充放電回路１は、コイルＬ１
と、キャパシタＣ１と、スイッチＳＷ１とを備えて構成
されている。コイルＬ１とキャパシタＣ１とスイッチＳ
Ｗ１とは、直列的に接続されている。容量性素子充放電
回路２も、同様の接続関係のコイルＬ２とキャパシタＣ
２とスイッチＳＷ２とを備えている。そして、コイルＬ
１とコイルＬ２との間は、コイル結合により、結合され
ている。図１においては、これらのキャパシタＣ１、Ｃ
２が、それぞれ、印刷ヘッドの容量性素子に相当してい
る。

【００２３】ここで、今、キャパシタＣ１には電荷が蓄
積されており、キャパシタＣ２には電荷が蓄積されてい
ないと仮定する。そして、印刷ヘッドの駆動にともな
い、キャパシタＣ１の電荷を放電し、キャパシタＣ２に
電荷を充電する必要が生じたとする。

【００２４】この場合、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ
２とオンにして、キャパシタＣ１の電荷をコイルＬ１を
介して放電する。コイルＬ１とコイルＬ２は、コイル結
合しているので、電磁誘導によりコイルＬ２に起電力が
生じる。この起電力により、キャパシタＣ２に電荷が蓄
えられる。すなわち、これにより、キャパシタＣ１の電
荷が、キャパシタＣ２に移動したことになる。

【００２５】現実には、電磁誘導等による電力の回路損
失があるので、この回路損失により失われた電荷は、キ
ャパシタＣ２に補充する必要がある。また、キャパシタ
Ｃ１、Ｃ２がともに駆動されない場合もあるので、この
場合の電荷を蓄積しておく回路を設けておく必要もあ
る。

【００２６】このような観点から、容量性素子充放電回
路を構成したのが、図２に示すインクノズル駆動回路で
ある。

【００２７】図２に示すように、本実施形態において
は、３つの容量性素子充放電回路１、２、３が１組にな
って、１つのグループを構成している。また、このイン
クノズル駆動回路においては、これらの３つの容量性素
子充放電回路１、２、３に対して、１つの初期充電回路
ＩＮＴが設けられている。そして、３つの容量性素子充
放電回路１、２、３と初期充電回路ＩＮＴとは、それぞ
れに設けられた、コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ０によ
り、互いにコイル結合している。また、これらのコイル
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に接続されたキャパシタＣ１、Ｃ２、
Ｃ３の容量は、本実施形態においては、互いに等しく構
成されている。

【００２８】初期充電回路ＩＮＴは、これら容量性素子
充放電回路１、２、３に初期充電をする場合に用いる回
路である。本実施形態においては、１つのグループに対
して、１つの初期充電回路ＩＮＴが設けられており、こ
の１つの初期充電回路ＩＮＴにより、３つの容量性素子
充放電回路１、２、３のいずれでも初期充電することが
できるように構成されている。

【００２９】また、図２における容量性素子充放電回路
３は、実際にインクを吐出するための回路ではなく、容
量性素子充放電回路１、２のいずれでも電荷を必要とし
ない場合、つまりインクを吐出する必要のない場合に、
電荷を蓄えておくための回路である。

【００３０】次に、容量性素子充放電回路１を例に、そ
の回路構成を詳しく説明するが、他の容量性素子充放電
回路２、３も同様の構成である。容量性素子充放電回路
１は、コイルＬ１と、抵抗Ｒ１０〜Ｒ１４と、キャパシ
タＣ１と、ダイオードＤ１と、電源Ｖ１０〜Ｖ１２と、
スイッチＷ１、Ｎ１、Ｐ１とを備えて構成されている。

【００３１】コイルＬ１と抵抗Ｒ１０とキャパシタＣ１
とは、直列に接続されている。具体的には、コイルＬ１
の一端はグランドに接続されており、コイルＬ１の他端
は、抵抗Ｒ１０の一端に接続されている。抵抗Ｒ１０の
他端は、キャパシタＣ１の一端に接続されている。この
キャパシタＣ１が、本実施形態におけるインクを吐出す
るための容量性素子に相当する。

【００３２】キャパシタＣ１の他端は、遅延スイッチ回
路ＳＷ１０と、充電スイッチ回路ＳＷ１１と、放電スイ
ッチ回路ＳＷ１２とに、接続されている。遅延スイッチ
回路ＳＷ１０は、抵抗Ｒ１１とスイッチＷ１とを備えて
構成されている。充電スイッチ回路ＳＷ１１は、スイッ
チＮ１と抵抗Ｒ１２と電源Ｖ１１とを備えて構成されて
いる。放電スイッチ回路ＳＷ１２は、スイッチＰ１と抵
抗Ｒ１３と電源Ｖ１２とを備えて構成されている。

【００３３】より具体的には、遅延スイッチ回路ＳＷ１
０における抵抗Ｒ１１の一端は、キャパシタＣ１の他端
に接続されており、抵抗Ｒ１１の他端はスイッチＷ１の
スイッチ駆動側端子の一端に接続されている。スイッチ
Ｗ１のスイッチ駆動側端子の他端は、グランドに接続さ
れている。一方、スイッチＷ１のスイッチ側端子の一端
は、キャパシタＣ１の他端に接続されており、スイッチ
Ｗ１のスイッチ側端子の他端は、充電スイッチ回路ＳＷ
１１におけるスイッチＮ１のスイッチ側端子の一端に接
続されている。

【００３４】スイッチＮ１のスイッチ駆動側端子の一端
は、抵抗Ｒ１２の一端に接続されており、抵抗Ｒ１２の
他端は、電源Ｖ１１に接続されている。この電源Ｖ１１
は、グランドに接続されている。スイッチＮ１のスイッ
チ駆動側端子の他端は、グランドに接続されている。

【００３５】放電スイッチ回路ＳＷ１２におけるスイッ
チＰ１のスイッチ側端子の一端は、キャパシタＣ１の他
端に接続されており、スイッチＰ１のスイッチ側端子の
他端は、スイッチＮ１のスイッチ側端子の他端ととも
に、グランドに接続されている。スイッチＰ１のスイッ
チ駆動側端子の一端は、抵抗Ｒ１３の一端に接続されて
おり、抵抗Ｒ１３の他端は、電源Ｖ１２に接続されてい
る。この電源Ｖ１２は、グランドに接続されている。ス
イッチＰ１のスイッチ駆動側端子の他端は、グランドに
接続されている。

【００３６】これらのスイッチＷ１、Ｎ１、Ｐ１は、ス
イッチ駆動側端子に、図の矢印方向に電流が流れた場合
に、オンになるスイッチであり、それ以外の場合はオフ
になるスイッチである。例えば、スイッチＮ１をオンに
するためには、電源Ｖ１１から抵抗Ｒ１２を介してスイ
ッチ駆動側端子に電流を流せばよい。

【００３７】さらに、キャパシタＣ１には、補助電流回
路ＡＵＸが接続されている。この補助電流回路ＡＵＸ
は、直列に接続された、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１４と
電源Ｖ１０とを備えている。この補助電流回路ＡＵＸ
は、電荷の移動を繰り返していくうちに減少した電荷
を、キャパシタＣ１に補充するための回路である。

【００３８】具体的には、補助電流回路ＡＵＸの電源Ｖ
１０はグランドに接続されているとともに、抵抗Ｒ１４
の一端に接続されている。抵抗Ｒ１４の他端は、ダイオ
ードＤ１の入力側端子に接続されており、ダイオードＤ
１の出力側端子は、抵抗Ｒ１０の他端と、キャパシタＣ
１の一端に接続されている。

【００３９】初期充電回路ＩＮＴは、コイルＬ０と、ス
イッチＷ０と、電源Ｖ００〜Ｖ０１と、抵抗Ｒ００〜Ｒ
０１とを備えて構成されている。具体的には、コイルＬ
０の一端はグランドに接続されており、コイルＬ０の他
端は、抵抗Ｒ００の一端に接続されている。抵抗Ｒ００
の他端は、スイッチＷ０におけるスイッチ側端子の一端
に接続されており、スイッチＷ０のスイッチ側端子の他
端は、電源Ｖ００に接続されている。電源Ｖ００はグラ
ンドに接続されている。

【００４０】スイッチＷ０におけるスイッチ駆動側端子
の一端は、グランドに接続されており、スイッチＷ０の
スイッチ駆動側端子の他端は、抵抗Ｒ０１の一端に接続
されている。抵抗Ｒ０１の他端は、電源Ｖ０１に接続さ
れており、電源Ｖ０１はグランドに接続されている。

【００４１】次に、図３に基づいて、容量性素子充放電
回路１、２、３の動作について、容量性素子充放電回路
１を例にして説明する。この図３は、この容量性素子充
放電回路１が、「充電状態」、「放電状態」、「保持状
態」の場合のスイッチＮ１、Ｐ１のオン／オフの状態を
示す図である。

【００４２】図３に示すように、この容量性素子充放電
回路１が保持状態にある場合には、スイッチＮ１及びス
イッチＰ１の双方がオフになっている。この保持状態に
ある場合には、容量性素子充放電回路１は、キャパシタ
Ｃ１に電荷が蓄積されている場合にはその状態を保持
し、キャパシタＣ１に電荷が蓄積されていない場合に
は、その状態を維持する。

【００４３】この保持状態から充電状態にする場合に
は、スイッチＮ１をオンにし、スイッチＰ１をオフにす
る。この時、例えば、容量性素子充放電回路２のコイル
Ｌ２からコイル結合によって、コイルＬ１に起電力が生
じる。この起電力により、誘導電流がコイルＬ１側か
ら、抵抗Ｒ１１を介して、グランド側に一瞬流れる。こ
れにより、スイッチＷ１が自動的にオンになる。そし
て、キャパシタＣ１にキャパシタＣ２の電荷が移動して
蓄積される。すると、誘導電流がコイルＬ１側から、抵
抗Ｒ１１を介してグランドに流れなくなるので、スイッ
チＷ１が自動的にオフになる。つまり、スイッチＷ１
は、キャパシタＣ１に電荷が蓄積されると、自動的にオ
フになるスイッチである。そして、スイッチＮ１及びス
イッチＰ１がともにオフになり、保持状態になる。

【００４４】その後、例えば、キャパシタＣ１に蓄えら
れている電荷を、キャパシタＣ２に移動する場合、容量
性素子充放電回路１を放電状態にし、容量性素子充放電
回路２を充電状態にする。容量性素子充放電回路１を放
電状態にする場合には、スイッチＮ１をオフにして、ス
イッチＰ１をオンにする。この場合、キャパシタＣ１の
放電により、電流がキャパシタＣ１側からコイルＬ１を
介して、グランド側に流れる。これにより、コイル結合
しているコイルＬ２に、電磁誘導による起電力が生じ、
電荷がキャパシタＣ２に移動して蓄積される。その後、
スイッチＮ１及びスイッチＰ１の双方がオフになり、保
持状態になる。

【００４５】補助電流回路ＡＵＸは、スイッチＰ１がオ
ンになり、キャパシタＣ１の他端の電位がグランドに固
定され、キャパシタＣ１のコイルＬ１側が正の電位にな
っている短い間だけ、補助電流をコイルＬ１に供給す
る。すなわち、この短い間だけ、電源Ｖ１０から抵抗Ｒ
１４とダイオードＤ１とを介して、コイルＬ１に補助電
流を供給して、回路損失により失われた電荷を補う。

【００４６】本実施形態に係る容量性素子充放電回路１
おいては、スイッチＮ１とスイッチＰ１の双方がオンに
なることは禁止されている。このため、容量性素子充放
電回路１は、「充電状態」、「放電状態」、「保持状
態」の３つの状態のうち、いずれかの状態をとる。この
３つの状態を容量性素子充放電回路１、２、３がそれぞ
れとることにより、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３に蓄え
られた電荷が、これらの間を移動することとなる。

【００４７】初期充電回路ＩＮＴは、これら３つの容量
性素子充放電回路１、２、３のいずれか１つに、最初に
電荷を蓄積するための回路である。例えば、本実施形態
においては、この印刷ヘッドの駆動開始時に、容量性素
子であるキャパシタＣ１を駆動する必要がある場合に
は、スイッチＷ０とスイッチＮ１とがオンになり、コイ
ルＬ０及びコイルＬ１を介して、キャパシタＣ１に電荷
が始めに蓄えられる。

【００４８】次に、最初に容量性素子充放電回路１のキ
ャパシタＣ１に電荷を蓄え、これを容量性素子充放電回
路２のキャパシタＣ２に移動し、さらにこれを容量性素
子充放電回路３のキャパシタＣ３に移動し、再度、容量
性素子充放電回路１のキャパシタＣ１に戻す場合の具体
的動作を説明する。図４は、この場合の容量性素子充放
電回路１、２、３における各状態を示す表である。図５
（ａ）〜図５（ｃ）は、この場合のそれぞれの容量性素
子充放電回路１、２、３のスイッチＮ１及びスイッチＰ
１のスイッチ駆動側端子における駆動電圧波形を示す図
である。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、それぞれ、容量性
素子充放電回路１、２、３のキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ
３に蓄えられる電荷を電圧波形として示す図であり、図
６（ｄ）はこの３つの電圧波形を重ね合わせて合成した
電圧波形を示す図である。

【００４９】これらの図に示すように、まず、最初に１
０μＳのタイミングで、初期充電回路ＩＮＴが駆動され
ると同時に、スイッチＮ１のスイッチ駆動側端子側に例
えば１０Ｖの電圧が印加され、スイッチＮ１がオンにな
る。これにより、容量性素子充放電回路１が充電状態に
なり、コイルＬ０とコイルＬ１とのコイル結合により、
キャパシタＣ１に例えば１６Ｖ相当の電荷が蓄えられ
る。

【００５０】次に、１５μＳのタイミングで、スイッチ
Ｎ２のスイッチ駆動側端子側に例えば１０Ｖの電圧が印
加され、スイッチＮ２がオンになると同時に、スイッチ
Ｐ１のスイッチ駆動側端子側に例えば１０の電圧が印加
され、スイッチＰ１がオンになる。これにより、容量性
素子充放電回路１が放電状態になり、容量性素子充放電
回路２が充電状態になり、コイルＬ１とコイルＬ２との
コイル結合により、キャパシタＣ２に例えば１６Ｖ相当
の電荷が蓄えられる。

【００５１】次に、２０μＳのタイミングで、スイッチ
Ｎ３のスイッチ駆動側端子側に例えば１０Ｖの電圧が印
加され、スイッチＮ３がオンになると同時に、スイッチ
Ｐ２のスイッチ駆動側端子側に例えば１０の電圧が印加
され、スイッチＰ２がオンになる。これにより、容量性
素子充放電回路２が放電状態になり、容量性素子充放電
回路３が充電状態になり、コイルＬ２とコイルＬ３との
コイル結合により、キャパシタＣ３に例えば１６Ｖ相当
の電荷が蓄えられる。

【００５２】次に、２５μＳのタイミングで、スイッチ
Ｎ１のスイッチ駆動側端子側に例えば１０Ｖの電圧が印
加され、スイッチＮ１がオンになると同時に、スイッチ
Ｐ３のスイッチ駆動側端子側に例えば１０の電圧が印加
され、スイッチＰ３がオンになる。これにより、容量性
素子充放電回路３が放電状態になり、容量性素子充放電
回路１が充電状態になり、コイルＬ３とコイルＬ１との
コイル結合により、キャパシタＣ１に例えば１６Ｖ相当
の電荷が蓄えられて、戻ることとなる。

【００５３】この例を印刷ヘッドの動作に当てはめる
と、１０μＳのタイミング、及び、１５μＳのタイミン
グで、それぞれ、容量性素子であるキャパシタＣ１、Ｃ
２を駆動して、ノズルからインクを吐出したことを意味
している。そして、２０μＳのタイミングでは、容量性
素子であるキャパシタＣ１及びＣ２の双方ともインクを
吐出する必要がないので、ダミーのキャパシタＣ３に電
荷を移して保持しておいたことになる。続いて、２５μ
Ｓのタイミングで、容量性素子であるキャパシタＣ１を
駆動して、ノズルからインクを吐出したことになる。こ
のように、本実施形態においては、キャパシタＣ１、Ｃ
２、Ｃ３の間で、電荷を必要に応じて移動させて、イン
クをノズルから吐出することができる。

【００５４】上述したように、このような継続的な動作
をするために必要なエネルギーは、補助電流回路ＡＵＸ
が供給する。図７は、１回の電荷移動の際に、補助電流
回路ＡＵＸが容量性素子に供給する電流の波形を示すグ
ラフである。この図７に示すように、１回の電荷移動に
要する消費電力は、次の計算に示すように、約３×１０
^−７Ｗになる。６００ｍＡ × ５４ｎｓ × １／２
× ２０Ｖ ≒ ３×１０^−７Ｗ

【００５５】図８は、補助電流回路ＡＵＸが供給する補
助電流の電流波形と、同じ容量のキャパシタをそのまま
充電する場合の充電電流の電流波形とを、対比して示す
グラフである。この図８から分かるように、補助電流に
よる消費電力は、通常の充電電流による消費電力の１／
１０程度である。つまり、本実施形態に係る容量性素子
充放電回路を用いることにより、印刷ヘッドを駆動する
消費電力が１／１０程度になることが分かる。

【００５６】例えば、本実施形態に係るある１つの容量
性素子が、２０ＫＨｚの駆動周期で駆動する場合、その
消費電力は、３×１０^−７×２０ＫＨｚ＝６ｍＷとな
る。印刷ヘッド固定式のラインプリンタにおいて、１９
４４０本のインクノズルがあると仮定すると、６ｍＷ×
１９４４０本≒１２０Ｗになる。

【００５７】図２に示した容量性素子充放電回路１、
２、３においては、容量性素子であるキャパシタＣ１と
キャパシタＣ２は、同時に駆動できないこととなる。つ
まり、本実施形態に係る印刷ヘッドでは、同時に駆動で
きない（排他的タイミングでしか駆動しない）２つのイ
ンクノズルがあることを意味する。また、このような制
約をなくすためには、１つの容量性素子であるキャパシ
タと、１つのダミーのキャパシタとを１組として１つの
グループを構成させ、印刷ヘッドを構成すればよい。

【００５８】特に、印刷ヘッド固定式のラインプリンタ
においては、その消費電力の大きさが問題になることか
ら、本実施形態に係る構成の印刷ヘッドを用いれば、そ
の消費電力を１／１０程度まで抑えることが可能にな
る。

【００５９】印刷ヘッド固定式のラインプリンタにおい
ては、ダミーのキャパシタの数を抑えるためにも、同時
駆動しないインクノズルをうまくグループ化することが
重要である。１つの方法としては、１色を複数列のイン
クノズル列で構成し、お互いに排他的に駆動するように
配置する。

【００６０】図９は、そのような印刷ヘッド５０のイン
クノズルの配置の一例を示す図である。この図９に示す
ように、この印刷ヘッド５０は、シアンのインクノズル
５２が印刷ヘッド５０の幅方向に複数並んで、２列のイ
ンクノズル列Ｃ１、Ｃ２が構成されている。すなわち、
シアンのインクノズル列ＣＮ１、ＣＮ２が、印刷ヘッド
５０の幅方向に２列に配列されている。また、この２つ
の列ＣＮ１、ＣＮ２における各インクノズル５２は、互
いに各列のインクノズルの間を補完するように、千鳥状
に配置されている。

【００６１】この例では、印刷媒体が印刷媒体排出方向
（矢印Ｘ方向）に送られても、印刷ヘッド５０は移動し
ない。このため、例えば、インクノズル５２（１）とイ
ンクノズル５２（２）が同時に駆動する必要はない。し
たがって、インクノズル５２（１）の容量性素子を、図
２における容量性素子充放電回路１のキャパシタＣ１で
構成し、インクノズル５２（２）の容量性素子を、図２
における容量性素子充放電回路２のキャパシタＣ２で構
成し、この２つのインクノズル５２（１）（２）に対し
て、１つのダミー用の容量性素子充放電回路３を設けれ
ばよい。

【００６２】同様にして、マゼンタのインクノズル列Ｍ
Ｇ１、ＭＧ２を構成し、イエローのインクノズル列ＹＬ
１、ＹＬ２を構成し、ブラックのインクノズル列ＢＫ
１、ＢＫ２を構成すればよい。

【００６３】また他の方法としては、印刷媒体の排出方
向に対して垂直な印刷幅方向に印刷ヘッドを配置するの
ではなく、この印刷幅方向に対して傾けて配置すること
で、排他的に駆動するインクノズルを形成してもよい。
図１０は、そのような印刷ヘッド６０の一例を示す図で
ある。この図１０の例では、印刷ヘッド６０は、モノク
ロ印刷用の印刷ヘッドであるが、複数の色のインクノズ
ルを有するカラー用の印刷ヘッドについても斜めに配置
することが可能である。

【００６４】図１０に示すように、印刷ヘッド６０は、
ブラックのインクノズル列を１本だけ有しており、この
インクノズル列には複数のインクノズル６２が配置され
ている。そして、印刷媒体は、排出方向（矢印Ｘ方向）
に移動する。このような配置にすることにより、例え
ば、インクノズル６２（１）とインクノズル６２（２）
とが、必ずしも同時に駆動しなくてもよいようになる。

【００６５】グループ化に関しては、様々な変形が可能
である。理論上は、ｎ（ｎは１以上の整数）個のダミー
の容量性素子と、ｎ＋ｍ（ｍは０以上の整数）個のイン
ク吐出用の容量性素子を組み合わせることが可能であ
る。換言すれば、１又は複数のインク吐出用の容量性素
子に対して、１又は複数のダミーの容量性素子が設けら
れている必要がある。

【００６６】但し、この場合、同時に駆動できるインク
吐出用の容量性素子の数は、ｎ＋ｍ個のうちの任意のｎ
個になる。すなわち、ｎ個のインク吐出用の容量性素子
を同時に駆動するために、ｎ個のダミーの容量性素子が
必要になるのである。また、このようにｎ個のダミーの
容量性素子とｎ＋ｍ個のインク吐出用の容量性素子とを
１つのグループにした場合、１つのグループ内で充電さ
れている（ダミーとインク吐出用の双方を含む）容量性
素子の数は、ダミーの容量性素子の数と、等しくなる。

【００６７】但し、あまり多くの容量性素子を１つのグ
ループに入れることは、容量性素子の間に距離があるこ
とや、コイル結合が困難になることから、現実的には近
接する数インクノズルを１つのグループにすることが好
ましい。

【００６８】図１１は、印刷ヘッドを斜めに配置した場
合における、インクノズルの別のグループ化の方法を説
明する図である。この図１１の例では、インクノズル７
０ａ、７０ｃ、７０ｅが１つのグループになっており、
これに１つのダミーのキャパシタが設けられている。ま
た、インクノズル７０ｂ、７０ｄ、７０ｆが１つのグル
ープになっており、これに１つのダミーのキャパシタが
設けられている。そして、格子状に付記した各交点の位
置で、印刷すべきデータに基づいて、インクを吐出した
り、吐出しなかったりする必要があるとする。

【００６９】ここで例えば、横方向に延びる１本の線を
印刷媒体７２に印刷する場合を想定すると、インクノズ
ル７０ａ〜７０ｆは、インクノズル７０ａから順に少し
ずつタイミングをずらして駆動すればよい。この場合、
インクノズル７０ａ、７０ｃ、７０ｅは、排他的に１つ
しか駆動されることはない。また、インクノズル７０
ｂ、７０ｄ、７０ｆも、排他的に１つしか駆動されるこ
とはない。このようにインクノズルをグループ化するこ
とにより、隣り合うインクノズルを直接グループ化する
よりも、容量性素子の間で電荷を移動するタイミング
に、時間的余裕が生じることとなる。

【００７０】次に、具体的な数値に基づいて、どの程度
の消費電力の低減を図れるのかを、検討する。例えば、
印刷の際に、印刷媒体が排出方向に送られるに従って、
印刷媒体の幅方向に印刷ヘッドが交互に移動し、印刷媒
体を走査することにより印刷が行われる、印刷ヘッド走
査式のプリンタにおいて、６色のインクを備えており、
その合計が１０８０インクノズルとする。全インクノズ
ルの合計が、１００００ｐＦで、２５Ｖ駆動、２０ＫＨ
ｚの駆動周波数であるとすると、単純に容量性素子のエ
ネルギーをすべて捨てると、６７．５Ｗになる。このよ
うな印刷ヘッド走査式のプリンタに、本実施形態に係る
容量性素子充放電回路を適用すれば、その消費電力は、
上述したように、およそ１／１０程度になることとな
る。

【００７１】印刷ヘッド固定式のラインプリンタの場合
においては、７２０ｄｐｉで４．５インチ幅、３２４０
インクノズル／１色とすると、６色の印刷ヘッドの場
合、１９４４０本のインクノズルがあることになる。こ
れは、実に１０８０ノズルの１８倍になる。これを印刷
ヘッド走査式のプリンタと同速度で駆動するとすると、
印刷媒体の送り速度は、７０６ｍｍ／Ｓになる。Ａ４換
算では、２．４枚／Ｓになる。

【００７２】但し、この速度で印刷媒体を送ることは困
難であるので、実際的には、その１／３になるであろ
う。この場合でも、容量性素子の電荷をすべて捨ててし
まう場合は、４００Ｗの消費電力になってしまう。これ
に対して、本実施形態を適用すれば、上述したように消
費電力はおよそ１／１０程度になるので、４０Ｗであ
る。

【００７３】以上のように、本実施形態に係るインクジ
ェット式印刷装置によれば、インク吐出用の容量性素子
に蓄えられた電荷を、そのまま捨てるのではなく、駆動
する別のインク吐出用の容量性素子に移動させて再利用
することとしたので、インクジェット式印刷装置の消費
電力を低減することができる。

【００７４】また、１又は複数のインク吐出用の容量性
素子に対して、電荷を蓄えておくための１又は複数のダ
ミーの容量性素子を別途設け、これを１つのグループと
したので、そのグループにおけるいずれのインク吐出用
の容量性素子も駆動されない場合でも、その電荷を捨て
ることなく、ダミーの容量性素子において有効に保持す
ることができる。

【００７５】なお、本発明は上記実施形態に限定されず
種々に変形可能である。例えば、図２における初期充電
回路ＩＮＴは、必ずしも必要なものではなく、省くこと
も可能である。この場合、例えば、印刷を開始する前
に、ダミーの容量性素子であるキャパシタＣ３に、補助
電流回路ＡＵＸから補助電流を供給して、キャパシタＣ
３に電荷を蓄積しておくようにすればよい。

【００７６】また、容量性素子としては、ピエゾ素子に
限られるものではなく、電荷を蓄積する性質を有する他
の種類の容量性素子であれば、本発明を適用することが
できる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクノズルからインクを吐出するための容量性素子を
複数備えて構成された印刷ヘッドを有するインクジェッ
ト式印刷装置において、ある容量性素子に蓄積された電
荷を放電する際に、その電荷を別の容量性素子に移動さ
せることとしたので、印刷ヘッドの容量性素子を駆動さ
せるために必要となる電力を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る異なる容量性素子充放電回路
の間において、電荷を移動させる仕組みを説明するため
の回路図。

【図２】本実施形態に係る１つのグループを構成するイ
ンクノズル用のインクノズル駆動回路の構成を説明する
ための回路図。

【図３】１つの容量性素子充放電回路がとり得る「充電
状態」、「放電状態」及び「保持状態」におけるスイッ
チのオン／オフ状態を表にまとめて示す図。

【図４】３つの容量性素子充放電回路の間で容量性素子
に蓄えられた電荷を順次移動する場合の各容量性素子充
放電回路の状態を表にまとめて示す図。

【図５】図４に示す順で容量性素子充放電回路の状態を
変化させる場合における、各容量性素子充放電回路の各
スイッチに印加される電圧の変化を示すグラフ。

【図６】図４に示す順で容量性素子充放電回路の状態が
変化した場合において、各容量性素子充放電回路におけ
る容量性素子に蓄積された電荷を電圧の変化として示す
グラフ。

【図７】補助電流回路が容量性素子に供給する補助電流
の時間変化を示すグラフ。

【図８】補助電流回路が容量性素子に供給する補助電流
の時間変化と、容量性素子を直接充電するために電流を
供給する場合の充電電流の時間変化とを、対比して示す
グラフ。

【図９】本実施形態に係るインクノズル駆動回路を適用
した印刷ヘッドにおけるインクノズルの配置の一例を示
す図。

【図１０】本実施形態に係るインクノズル駆動回路を適
用した別の印刷ヘッドにおけるインクノズルの配置の一
例を示す図。

【図１１】図１１に示した印刷ヘッドのインクノズルの
配置において、インクノズルのグループ化の変形例を説
明する図。

【図１２】一般的な容量性素子であるピエゾ素子によ
り、インクノズルからインクを吐出する原理を説明する
図。

【符号の説明】

１、２、３ 容量性素子充放電回路 Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ コイル Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ キャパシタ（容量性素子） Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ スイッチ Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３ スイッチ Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ スイッチ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ ダイオード Ｖ００〜Ｖ０１、Ｖ１０〜Ｖ１２、Ｖ２０〜Ｖ２２、Ｖ
３０〜Ｖ３２ 電源 Ｒ００〜Ｒ０１、Ｒ１０〜Ｒ１４、Ｒ２０〜Ｒ２４、Ｒ
３０〜Ｒ３４ 抵抗 ＡＵＸ 補助電流回路 ＳＷ１０ 遅延スイッチ回路 ＳＷ１１ 充電スイッチ回路 ＳＷ１２ 放電スイッチ回路

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクノズルからインクを吐出するための
   容量性素子を複数備えて構成された、印刷ヘッドと、 前記容量性素子を駆動するために、前記容量性素子に電
   荷を蓄積させる、電荷蓄積手段と、 前記容量性素子に蓄えられた電荷を放電させる、電荷放
   電手段と、 前記電荷放電手段により電荷を放電する際に、放電され
   る電荷を、駆動される別の容量性素子に移動する、電荷
   移動手段と、を備えることを特徴とするインクジェット
   式印刷装置。
2. 【請求項２】前記容量性素子のぞれぞれに、回路損失に
   より失われた電荷を、前記容量性素子に補助的に充電す
   るための補助充電回路が接続されている、ことを特徴と
   する請求項１に記載のインクジェット式印刷装置。
3. 【請求項３】前記複数の容量性素子は、１又は複数の容
   量性素子によりグループ化されており、前記各グループ
   には、電荷を蓄積するための１又は複数のダミー電荷蓄
   積素子が設けられている、ことを特徴とする請求項１又
   は請求項２に記載のインクジェット式印刷装置。
4. 【請求項４】あるタイミングにおいて、１つのグループ
   内に、駆動される容量性素子が存在しない場合には、前
   記電荷移動手段は、前記電荷放電手段により放電される
   電荷を、前記ダミー電荷蓄積素子に移動する、ことを特
   徴とする請求項３に記載のインクジェット式印刷装置。
5. 【請求項５】前記ダミー電荷蓄積素子に移動した電荷
   は、あるタイミングにおいて、そのグループ内で駆動さ
   れる容量性素子が出現した場合には、前記電荷移動手段
   によりその駆動される容量性素子に移動される、ことを
   特徴とする請求項４に記載のインクジェット式印刷装
   置。
6. 【請求項６】複数の容量性素子により１つのグループが
   構成されている場合には、１つのグループ内の各容量性
   素子は、同時に駆動されることない排他的な関係にあ
   る、ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか
   に記載のインクジェット式印刷装置。
7. 【請求項７】前記電荷移動手段は、前記容量性素子に接
   続されたコイル同士が、互いに電磁誘導により結合する
   コイル結合により、構成されている、ことを特徴とする
   請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のインクジェッ
   ト式印刷装置。
8. 【請求項８】前記印刷ヘッドは、印刷の際に、印刷媒体
   がその排出方向に送られるに従って、前記印刷媒体の幅
   方向に交互に移動し、前記印刷媒体を走査することによ
   り印刷を行う、走査式の印刷ヘッドであることを特徴と
   する請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のインクジ
   ェット式印刷装置。
9. 【請求項９】前記印刷ヘッドは、印刷媒体が排出方向に
   送られても移動しない固定式の印刷ヘッドであることを
   特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のイ
   ンクジェット式印刷装置。
10. 【請求項１０】前記印刷ヘッドは、前記印刷媒体の前記
    排出方向に対して垂直な印刷幅方向に対して、傾けられ
    て配置されている、ことを特徴とする請求項９に記載の
    インクジェット式印刷装置。
11. 【請求項１１】インクノズルからインクを吐出するため
    の容量性素子を複数備えて構成された、印刷ヘッドを有
    する、インクジェット式印刷装置の制御方法であって、 前記容量性素子を駆動するために、前記容量性素子に電
    荷を蓄積させる、電荷蓄積工程と、 前記容量性素子に蓄えられた電荷を放電させる、電荷放
    電工程と、 前記電荷放電工程により電荷を放電する際に、放電され
    る電荷を、駆動される別の容量性素子に移動する、電荷
    移動工程と、 を備えることを特徴とするインクジェット式印刷装置の
    制御方法。