JP2007196447A - 駆動電力制御装置及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力を図ることができる駆動電力制御装置を提供すること。
【解決手段】本発明では、ベースに電流増幅前の駆動信号が入力され、アクチュエータを駆動するための駆動信号の電流を増幅するトランジスタと、前記トランジスタのコレクタに対する供給電圧の入力をオン又はオフに切り替えるスイッチング素子と、前記トランジスタのベース電圧とコレクタ電圧とを比較して、所定の電圧差が生じたときに前記コレクタに対する供給電圧の入力をオンにし、前記所定の電位差が生じていないときには前記コレクタに対する供給電圧の入力をオフにするように前記スイッチング素子を制御する電圧比較部と、を備える駆動電力制御装置を提供する。
【選択図】図９

Description

本発明は、駆動電力制御装置及び液体吐出装置に関する。

ヘッドから液体滴を吐出する液体吐出装置には、駆動信号をアクチュエータに印加して液体滴を吐出する形態の装置がある。ここで使用される駆動信号は、波形を規定する電圧波形を電力増幅して生成される。
特開２０００−２１８７７６号公報 特開２００２−１６６５８０号公報

最近では、液体吐出装置の小型化に伴いバッテリー駆動できるよう省電力化を図ることが要求される。駆動信号は前述の通り波形を規定する電圧波形を電力増幅して生成されるが、電力増幅の際に無駄が生じないように電力を増幅できれば省電力化を図ることができる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電力増幅の際に省電力化を図ることができる駆動電力制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、
ベースに電流増幅前の駆動信号が入力され、アクチュエータを駆動するための駆動信号の電流を増幅するトランジスタと、
前記トランジスタのコレクタに対する供給電圧の入力をオン又はオフに切り替えるスイッチング素子と、
前記トランジスタのベース電圧とコレクタ電圧とを比較して、所定の電圧差が生じたときに前記コレクタに対する供給電圧の入力をオフにし、前記所定の電圧差が生じていないときには前記コレクタに対する供給電圧の入力をオンにするように前記スイッチング素子を制御する電圧比較部と、
を備える駆動電力制御装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

ベースに電流増幅前の駆動信号が入力され、アクチュエータを駆動するための駆動信号の電流を増幅するトランジスタと、
前記トランジスタのコレクタに対する供給電圧の入力をオン又はオフに切り替えるスイッチング素子と、
前記トランジスタのベース電圧とコレクタ電圧とを比較して、所定の電圧差が生じたときに前記コレクタに対する供給電圧の入力をオフにし、前記所定の電圧差が生じていないときには前記コレクタに対する供給電圧の入力をオンにするように前記スイッチング素子を制御する電圧比較部と、
を備える駆動電力制御装置。
この駆動電力制御装置によれば、駆動信号を増幅するトランジスタのコレクタに入力する電圧を制御することができるので、電力増幅の際の省電力化を図ることができる。

かかる、駆動電力制御装置であって、前記スイッチング素子と前記トランジスタのコレクタとの間にコイルを備えることが望ましい。また、さらに、前記トランジスタのコレクタに一端が接続されるコンデンサをさらに備えることが望ましい。また、前記トランジスタはＮＰＮ型のトランジスタであり、さらに、ＰＮＰ型のトランジスタを備え、前記ＮＰＮ型のトランジスタと前記ＰＮＰ型のトランジスタとでプッシュプル回路を構成することが望ましい。また、前記駆動信号の電圧は、所定の範囲の振幅を有することが望ましい。また、前記トランジスタは放熱板を備えることが望ましい。これにより、駆動信号を増幅するトランジスタのコレクタに入力する電圧を制御することができるので、電力増幅の際の省電力化を図ることができる。

ベースに電流増幅前の駆動信号が入力され、アクチュエータを駆動するための駆動信号の電流を増幅するトランジスタと、
前記トランジスタのコレクタに対する供給電圧の入力をオン又はオフに切り替えるスイッチング素子と、
前記トランジスタのベース電圧とコレクタ電圧とを比較して、所定の電圧差が生じたときに前記コレクタに対する供給電圧の入力をオフにし、前記所定の電圧差が生じていないときには前記コレクタに対する供給電圧の入力をオンにするように前記スイッチング素子を制御する電圧比較部と、
前記駆動信号に応じて液体滴を吐出させる液体吐出部と、
を備える液体吐出装置。
この液体吐出装置によれば、駆動信号を増幅するトランジスタのコレクタに入力する電圧を制御することができるので、電力増幅の際の省電力化を図ることができる。

＝＝＝印刷システムの構成＝＝＝
＜全体構成について＞
図１は、印刷システム１００の構成を説明する図である。例示した印刷システム１００は、液体吐出装置としてのプリンタ１と、コンピュータ１１０とを含んでいる。具体的には、この印刷システム１００は、プリンタ１と、コンピュータ１１０と、表示装置１２０と、入力装置１３０と、記録再生装置１４０とを有している。

プリンタ１は、用紙、布、フィルム等の媒体に画像を印刷する。なお、この媒体に関し、以下の説明では、代表的な媒体である用紙Ｓ（図３を参照。）を例に挙げて説明する。コンピュータ１１０は、プリンタ１と通信可能に接続されている。そして、プリンタ１に画像を印刷させるため、コンピュータ１１０は、その画像に応じた印刷データをプリンタ１に出力する。このコンピュータ１１０には、画像を印刷するためのアプリケーションプログラムやプリンタドライバ等のコンピュータプログラムがインストールされている。表示装置１２０は、ディスプレイを有している。入力装置１３０は、例えば、キーボード１３１やマウス１３２である。記録再生装置１４０は、例えば、フレキシブルディスクドライブ装置１４１やＣＤ−ＲＯＭドライブ装置１４２である。

＝＝＝コンピュータの構成＝＝＝
＜コンピュータ１１０の構成について＞
図２は、コンピュータ１１０、及びプリンタ１の構成を説明するブロック図である。まず、コンピュータ１１０の構成について簡単に説明する。このコンピュータ１１０は、前述した記録再生装置１４０と、ホスト側コントローラ１１１とを有している。記録再生装置１４０は、ホスト側コントローラ１１１と通信可能に接続されており、例えばコンピュータ１１０の筐体に取り付けられている。ホスト側コントローラ１１１は、コンピュータ１１０における各種の制御を行うものであり、前述した表示装置１２０や入力装置１３０も通信可能に接続されている。このホスト側コントローラ１１１は、インタフェース部１１２と、ＣＰＵ１１３と、メモリ１１４とを有する。インタフェース部１１２は、プリンタ１との間に介在し、データの受け渡しを行う。ＣＰＵ１１３は、コンピュータ１１０の全体的な制御を行うための演算処理装置である。メモリ１１４は、ＣＰＵ１１３が使用するコンピュータプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ、磁気ディスク装置等によって構成される。そして、ＣＰＵ１１３は、メモリ１１４に格納されているコンピュータプログラムに従って各種の制御を行う。

＝＝＝プリンタの構成＝＝＝
＜プリンタ１の構成について＞
次に、プリンタ１の構成について説明する。ここで、図３は、プリンタ１の構成を示す図である。なお、以下の説明では、図２も参照する。

図２に示すように、プリンタ１は、用紙搬送機構２０、キャリッジ移動機構３０、ヘッドユニット４０、検出器群５０、ＡＳＩＣ６０、及び駆動信号生成回路７０を有する。また、ヘッドユニット４０は、ヘッド制御部ＨＣを有している。

このプリンタ１では、ＡＳＩＣ６０によって制御対象部、すなわち用紙搬送機構２０、キャリッジ移動機構３０、ヘッドユニット４０、及び駆動信号生成回路７０が制御される。用紙搬送機構２０は、ＡＳＩＣ６０の制御により用紙Ｓを印刷可能な位置に送り込んだり、この用紙Ｓを搬送方向に所定の搬送量で搬送させたりする。キャリッジ移動機構３０は、ヘッドユニット４０が取り付けられたキャリッジＣＲをキャリッジ移動方向に移動させるためのものである。また、検出器群５０の各検出器は、プリンタ１内の状況を監視している。そして、各検出器は、検出結果をＡＳＩＣ６０に出力する。各検出器からの検出結果を受けたＡＳＩＣ６０は、その検出結果に基づいて制御対象部を制御する。
尚、ＡＳＩＣ６０は、後述する駆動信号ＣＯＭを生成させるための波形データなどを記憶する記憶部を含んでいる。

＜駆動信号ＣＯＭについて＞
ヘッドユニット４０は、複数のノズルを列状に並べたノズル列を含んでいる。そして、各ノズルには、ピエゾ素子が取り付けられており、駆動信号ＣＯＭが印加されることによりインク滴を吐出する。尚、インク滴を吐出させるための駆動信号ＣＯＭは、１つのノズル列に対応する全てのピエゾ素子に対して共通に使用されるものである。

図４は、駆動信号生成回路７０によって生成される駆動信号ＣＯＭ、及び、ドットの形成時に用いられる制御信号を説明する図である。尚、制御信号としてのラッチ信号ＬＡＴ及びチェンジ信号ＣＨは、後述するヘッド制御部ＨＣの内部において、各波形部の区分けのための信号として使用される。

図４に示すように、駆動信号ＣＯＭは、繰り返し周期における期間Ｔ１で生成される第１波形部ＳＳ１と、期間Ｔ２で生成される第２波形部ＳＳ２と、期間Ｔ３で生成される第３波形部ＳＳ３と、期間Ｔ４で生成される第４波形部ＳＳ４とを有する。ここで、第１波形部ＳＳ１は駆動パルスＰＳ１を有している。また、第２波形部ＳＳ２は駆動パルスＰＳ２を、第３波形部ＳＳ３は駆動パルスＰＳ３を、第４波形部ＳＳ４は駆動パルスＰＳ４をそれぞれ有している。

そして、駆動パルスＰＳ１、駆動パルスＰＳ３、及び駆動パルスＰＳ４は、前述のノズルからインクを吐出させる際に用いられるものであり、互いに同じ波形をしている。ここでは、小ドットの形成時に駆動パルスＰＳ３がピエゾ素子へ印加される。また、中ドットの形成時には、駆動パルスＰＳ３及び駆動パルスＰＳ４がピエゾ素子へ印加され、大ドットの形成時には、駆動パルスＰＳ１、駆動パルスＰＳ３、及び駆動パルスＰＳ４がピエゾ素子へ印加される。一方、駆動パルスＰＳ２は、メニスカスを微振動させるための微振動パルスであり、ドット無しの場合にピエゾ素子へ印加される。
このように印加する駆動パルスの組み合わせにより複数のドットのサイズを生成可能としている。

＜ヘッド制御部ＨＣについて＞
図２に示されるように、ヘッド制御部ＨＣには、駆動信号生成回路７０に接続されており、駆動信号ＣＯＭが供給される。ヘッド制御部ＨＣは、ヘッドユニット４０に含まれる各ノズルに取り付けられたピエゾ素子に対して、所望の画像を形成できるようなドットを形成させるべく駆動信号ＣＯＭを印加する。
尚、ピエゾ素子は、駆動信号ＣＯＭに応じてインク滴を吐出させる液体吐出部に相当する。このピエゾ素子は、電気要素としてはコンデンサのようにふるまうものである。

＜駆動信号生成回路７０について＞
駆動信号生成回路７０は、駆動パルスを含む駆動信号ＣＯＭを生成する。この駆動信号ＣＯＭは、全てのピエゾ素子に対して共通に使用される。図５Ａは、駆動信号生成回路７０の構成を説明するブロック図である。図５Ｂは、波形生成回路７１の構成を説明するためのブロック図である。

波形生成回路７１は、Ｄ／Ａ変換器７１１と、電圧増幅回路７１２とを有する。Ｄ／Ａ変換器７１１は、ＤＡＣ値に応じた電圧信号を出力する電気回路である。このＤＡＣ値は、電圧増幅回路７１２から出力される電圧（以下、出力電圧という）を指示するための情報であり、前述のＡＳＩＣ６０の記憶部に記憶された波形データに基づき、ＡＳＩＣ６０から出力される。

電圧増幅回路７１２は、Ｄ／Ａ変換器７１１からの出力電圧を、ピエゾ素子の動作に適した電圧にまで増幅する。ここで説明される電圧増幅回路７１２では、Ｄ／Ａ変換器７１１からの出力電圧を最大４２（Ｖ）まで増幅する。そして、増幅後の出力電圧は、信号Ｓ＿Ｑ１及び信号Ｓ＿Ｑ２として電流増幅回路７２に出力される。

＜参考例の電流増幅回路７２の構成について＞
次に、参考例の電流増幅回路７２について説明する。図６は、電流増幅回路７２の構成を説明する図である。

この電流増幅回路７２は、多数のピエゾ素子が支障なく動作できるように、十分な電流を供給するための回路である。電流増幅回路７２は、トランジスタ対７２１を有する。そして、このトランジスタ対７２１は、互いのエミッタ端子同士が接続されたＮＰＮ型トランジスタＱ１とＰＮＰ型トランジスタＱ２を有する。ＮＰＮ型トランジスタＱ１は、駆動信号ＣＯＭの電圧上昇時に動作するトランジスタである。このＮＰＮ型トランジスタＱ１は、コレクタが電源ＶＨに、エミッタが駆動信号ＣＯＭの出力信号線に、それぞれ接続されている。尚、電源ＶＨは、トランジスタに電力を供給するための電源であり、定電圧４２（Ｖ）を供給している。ＰＮＰ型トランジスタＱ２は、電圧降下時に動作するトランジスタである。ＰＮＰ型トランジスタＱ２は、コレクタが接地（アース）に、エミッタが駆動信号ＣＯＭの出力信号線に、それぞれ接続されている。なお、ＮＰＮ型トランジスタＱ１とＰＮＰ型トランジスタＱ２のエミッタ同士が接続されている部分の電圧（駆動信号ＣＯＭの電圧）は、符号ＦＢで示すように、電圧増幅回路７１２へフィードバックされている。このように、電流増幅回路７２は、プッシュプル回路を形成している。
尚、ＮＰＮ型トランジスタＱ１及びＰＮＰ型トランジスタＱ２には、不図示の放熱板が取り付けられている。

この電流増幅回路７２は、波形生成回路７１からの出力電圧によって動作が制御される。例えば、波形生成回路７１からの出力電圧が上昇状態にあると、信号Ｓ_Ｑ１によってＮＰＮ型のトランジスタＱ１がオン状態となる。これに伴い、電流が流れ込むことによって駆動信号ＣＯＭの電圧も上昇する。一方、波形生成回路７１からの出力電圧が降下状態にあると、信号Ｓ_Ｑ２によってＰＮＰ型のトランジスタＱ２がオン状態となる。これに伴い、電流が流出し、駆動信号ＣＯＭの電圧も降下する。尚、波形生成回路７１からの出力電圧が一定である場合、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１もＰＮＰ型のトランジスタＱ２もオフ状態となる。その結果、駆動信号ＣＯＭは一定電圧となる。
尚、これらのトランジスタは、ベース電流増幅前の駆動信号の電流を増幅するトランジスタに相当する。

図７Ａは、コレクタに印加される定電圧ＶＨと駆動信号ＣＯＭの電圧を示す図である。前述の電流増幅回路７２の説明から、ＮＰＮ型トランジスタＱ１において消費されるのは、コレクタ−エミッタ間に電流が流れているとき、すなわち駆動信号ＣＯＭの電圧が上昇しているときである。また、ＮＰＮ型トランジスタＱ１で消費される電力は、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間電圧にコレクタ−エミッタ間の電流を乗じたものである。よって、コレクタ−エミッタ間電流を一定とした場合、図７Ａの斜線部で示されたコレクタ（ＶＨ）−エミッタ間（ＣＯＭ）電圧の面積に比例した量の電力が消費されていることとなる。

参考例の電流増幅回路７２では、駆動信号ＣＯＭの生成中において定電圧ＶＨがコレクタに供給される構成となっている。しかしながら、駆動信号ＣＯＭの電圧は所定の範囲の振幅を有することから、駆動信号ＣＯＭの最大の電圧を上回る定電圧をつねに供給する必要はなく、変動する駆動信号ＣＯＭの電圧よりも若干高いだけの電圧を供給すれば十分である。つまり、参考例の場合では、図７Ａの斜線で示されるトランジスタで消費される電力がＮＰＮ型トランジスタＱ１の発熱等に消費され無駄となっている。

図７Ｂは、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに入力する供給電圧を駆動信号ＣＯＭの電圧に部分的に追従させた電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}を示す図である。例えば、この図７Ｂに示すような可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}をコレクタに印加することとすれば、コレクタ（Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}）−エミッタ（ＣＯＭ）間電圧を小さくすることができる。すなわち、図７Ａの斜線で示す面積を小さくすることができ、消費電力を節約することができることとなる。
以下に示す実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む駆動電力制御装置を用いることによって、図７Ｂに示すような可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}を電流増幅回路に供給して省電力化を図っている。

＝＝＝実施形態＝＝＝
＜駆動電力制御装置について＞
図８は、本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ８１と電流増幅回路の説明図である。駆動電力制御装置は、図８に示すＤＣ／ＤＣコンバータ８１によって構成されており、実質的にこのＤＣ／ＤＣコンバータ８１が駆動電力制御装置の役割を担う。本実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１は、電流増幅回路７２’に含まれるＮＰＮ型トランジスタＱ１のベース及びコレクタに接続されている。また、電源ＶＨにも接続されている。以下に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１に含まれる各部について詳述する。

＜ＤＣ／ＤＣコンバータ８１について＞
図９は、本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ８１の説明図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ８１は、電圧比較部８１１、スイッチ８１２、ダイオードＤＩ、コイルＬ、及びコンデンサＣを含んでいる。

電圧比較部８１１は、ＮＰＮＴｒ＿ｄｒｖ端子を介して、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のベースに接続されている。また、電圧比較部８１１は、スイッチ８１２、及び後述するコイルＬの一端（Ｂ側）に接続されている。スイッチ８１２は、電圧比較部８１１、電源ＶＨ、及びコイルＬの一端（Ａ側）に接続されている。コイルＬのＡ側にはさらにダイオードＤＩのカソードが接続されている。ダイオードＤＩのアノードは、アースに接続されている。また、コイルＬのＢ側は、ＶＨ＿ＮＰＮＴｒ端子を介して、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに接続される。また、コイルＬのＢ側には、コンデンサＣの一端が接続される。コンデンサＣの他端はアースに接続されている。
尚、後の説明のため、ＮＰＮＴｒ＿ｄｒｖ端子の電圧をｅ_ｉｍ、電圧比較部８１１からコイルＬのＢ端における電圧をｅ_ｉｐ、電圧比較部８１１からの出力の電圧をｅ_０とする。

電圧比較部８１１は、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のベース電圧とコレクタ電圧を比較する。そして、コレクタ電圧が、ベース電圧に０．６（Ｖ）を加算した電圧以上の電圧のとき、スイッチ８１２のスイッチをオフにするように電圧０をスイッチ８１２に対して出力する。一方、コレクタ電圧が、ベース電圧に０．６（Ｖ）を加算した電圧未満の電圧のとき、スイッチ８１２をオンにするだけの電圧をスイッチ８１２に対して供給する。

スイッチ８１２は、電圧比較部８１１から出力される電圧ｅ_０の制御により電源ＶＨからの電圧をＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに供給したり遮断したりする。スイッチ８１２がオンにされると、電源ＶＨからの電圧がＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに供給され、スイッチ８１２がオフにされると、電源ＶＨからの電圧のコレクタへの供給が遮断される。

前述の通り、スイッチ８１２とＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタとの間に、コイルＬとコンデンサＣとが接続されているが、これはスイッチの切り替えによる急激な電流の流入をインピーダンスを設けることによって穏やかにするものである。

このようにすることで、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタ電圧が、ベース電圧に０．６（Ｖ）を加算した電圧以上の電圧のとき、電源ＶＨからの電圧はＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに供給されない。一方、コレクタ電圧が、ベース電圧に０．６（Ｖ）を加算した電圧未満の電圧のとき、電源ＶＨからの電圧がＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに供給される。

＜電圧比較部８１１について＞
図１０は、本実施形態における電圧比較部８１１の説明図である。電圧比較部８１１は、オペアンプＯＰ、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ４を含んでいる。

オペアンプＯＰのマイナス側端子には抵抗Ｒ１の一端と抵抗Ｒ２の一端が接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、ＮＰＮＴｒ＿ｄｒｖ端子を介してＮＰＮ型トランジスタＱ１のベースに接続されている。オペアンプＯＰの出力端子には、抵抗Ｒ２の他端が接続されている。また、オペアンプＯＰの出力端子は、スイッチ８１２にも接続されている。オペアンプＯＰのプラス側端子は、抵抗Ｒ３を介してＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに接続されている。また、オペアンプＯＰのプラス側端子には、抵抗Ｒ４の一端が接続されている。抵抗Ｒ４の他端は、アースに接続されている。
抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は、コレクタ電圧ｅ_ｉｐとベース電圧ｅ_ｉｍとの差が０．６（Ｖ）以上になると、出力ｅ_０がスイッチ８１２をオンさせるよう動作するように決められている。

この電圧比較部８１１は、トランジスタのベース電圧とコレクタ電圧とを比較して、所定の電圧差が生じたときにコレクタに対する供給電圧の入力をオフにし、所定の電圧差が生じていないときときには、コレクタに対する供給電圧の入力をオンにするようにスイッチ８１２を制御する電圧比較部に相当する。

＜スイッチ８１２について＞
図１１は、本実施形態におけるスイッチ８１２の説明図である。本実施形態におけるスイッチ８１２は、抵抗ＲとＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴが使用される。ＭＯＳ型ＦＥＴのドレインには、抵抗Ｒの一端が接続される。また、抵抗Ｒの他端には、供給電圧を供給する電源ＶＨに接続される。ＭＯＳ型ＦＥＴのゲートには、電圧比較部８１１からの出力ｅ_０が接続される。そして、ＭＯＳ型ＦＥＴは、電圧比較部８１１からの出力ｅ_０により、電源ＶＨからの電圧を供給したり遮断したりするスイッチとして働く。ＭＯＳ型ＦＥＴのソースには、前述のコイルＬのＡ側が接続される。
スイッチ８１２は、トランジスタのコレクタに対する供給電圧の入力をオン又はオフに切り替えるスイッチング素子に相当する。

＜ＤＣ／ＤＣコンバータ８１の動作について＞
次に、上述のＤＣ／ＤＣコンバータ８１を使用したときの、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに入力される可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}（＝ｅ_ｉｐ）について説明する。図１２は、本実施形態における供給電圧である可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}について説明するための図である。この図は、図７Ｂの円で囲った部分を拡大したものである。

波形生成回路７１からの出力電圧の上昇期において、信号Ｓ＿Ｑ１によってＮＰＮ型のトランジスタＱ１がオンになるとコレクタに電流が流れ込み、ＮＰＮ型トランジスタＱ１によって電力が消費される。図１２は、可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}が駆動信号ＣＯＭに接近する近傍の拡大図である。この部分では、信号Ｓ＿Ｑ１によってＮＰＮ型トランジスタＱ１がオンにされている。しかしながら、可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}が、駆動信号ＣＯＭの電圧に０．６（Ｖ）を加算した電圧以上の電圧であるため、前述のスイッチ８１２はオフになっている。よって、電源ＶＨからの供給電圧はトランジスタＱ１のコレクタに供給されず、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１に含まれるコンデンサＣからのみの電力供給となり、コレクタに印加される可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}の電圧降下が進む。

電圧降下が進みつつ時間が経過するにつれ、可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}は、図１２のＡ点に達する。図１２のＡ点において、可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}が、駆動信号ＣＯＭの電圧に０．６（Ｖ）を加算した電圧未満の電圧になっている。すると、上述のようにスイッチ８１２がオンになり、電源ＶＨからの供給電圧がトランジスタＱ１のコレクタに供給される。

ここで、スイッチ８１２がオンにされることにより電圧が急激にトランジスタＱ１のコレクタに供給されそうであるが、スイッチ８１２とトランジスタＱ１との間に設けられたコイルＬとコンデンサＣとの影響により電圧はなだらかな曲線を描きながら上昇し、電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}は、点Ｂにまで至る。点Ｂでは、可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}が、駆動信号ＣＯＭの電圧に０．６（Ｖ）を加算した電圧以上の電圧になっているため、スイッチ８１２がオフにされる。スイッチ８１２がオフにされると、電源ＶＨからの供給電圧が遮断されるため、可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}は降下を始める。ここでも、コイルＬの影響、及びコンデンサＣに充電されていた電荷の供給により電圧は急激には降下せず、なだらかな曲線を描きながら点Ｃにまで至る。このような動作を繰り返し、可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}は、駆動信号ＣＯＭの上昇電圧に追従するように推移する。

ここでは、駆動信号ＣＯＭの電圧が上昇している部分について説明したが、駆動信号ＣＯＭの電圧が定電圧を保つ領域、及び電圧降下をしている領域については、理論的にはトランジスタＱ１によって電力が消費されないため可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}の降下は起こらない。しかしながら、配線に含まれる抵抗などの要素により実際には若干の電圧降下を生じながら可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}は推移することとなる。本実施形態における可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}も、駆動信号ＣＯＭの定電圧領域及び下降領域において若干の電圧降下が発生しつつ推移するように示されている。

＜駆動電力制御装置がもたらす省電力について＞
次に、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}が供給されることによって実現される省電力について説明する。図１３は、電源ＶＨ、可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}、及び駆動信号ＣＯＭの電圧を重ねて示した図である。図１３は、図７Ａと図７Ｂとを重ね合わせた図ともいえる。尚、ここでは図７Ａも参照しつつ説明を行う。

前述の通り、ＮＰＮ型トランジスタＱ１で消費される電力は、コレクタ−エミッタ間電圧にコレクタ−エミッタ間を流れる電流を乗じたものである。ここでは、説明を容易にするために、印加されるピエゾ素子の数を一定とし、コレクタ−エミッタ間に電流が流れたときの電流量を一定とする。そうすると、トランジスタＱ１で消費される電力は、コレクタ−エミッタ間の電圧差を電流が流れている期間について積分した値に比例する値として与えられる。つまり、図１３に示す可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}（本実施形態においてコレクタに印加される電圧）と駆動信号ＣＯＭの電圧（エミッタに印加される電圧）の電圧差を電流が流れている期間で積分した量に比例したものとなる。

図７Ａを参照すると、参考例ではコレクタに定電圧ＶＨが印加されていた。すると、前述の通り、図７Ａの斜線部で示した領域がＮＰＮ型トランジスタＱ１で消費される電力となる。一方、図１３を参照すると、コレクタに印加される電圧はＶ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}であるから、本実施形態においてＮＰＮ型トランジスタＱ１で消費される電力は図１３の斜線で示す領域となる。省電力化を図れた電力は、図７Ａの斜線の領域から図１３の斜線の領域を差し引いた分になるから、結果として図１３のドットで塗りつぶされた領域が駆動電力制御装置によって省電力化を図れた電力ということになる。

このように、本実施形態の駆動電力制御装置を導入することによって、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間電圧を小さくすることができ、ＮＰＮ型トランジスタＱ１で消費される電力の省電力化を図ることができる。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜ヘッドについて＞
前述の実施形態では、ピエゾ素子を用いてインクを吐出していた。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。
また、前述の実施形態では、ヘッドはキャリッジに設けられていた。しかし、キャリッジに着脱可能なインクカートリッジにヘッドが設けられても良い。

＝＝＝まとめ＝＝＝
（１）前述の実施形態における駆動電力制御装置は、ベースに電流増幅前の駆動信号が入力され、アクチュエータとしてのピエゾ素子を駆動するための駆動信号ＣＯＭの電流を増幅するＮＰＮ型トランジスタＱ１と、このＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに対する供給電圧ＶＨの入力をオン又はオフに切り替えるスイッチング素子としてのスイッチ８１２と、を備える。さらに、この駆動電力制御装置は、このＮＰＮ型トランジスタのベース電圧とコレクタ電圧とを比較して、所定の電圧差が生じたときにコレクタに対する供給電圧ＶＨの入力をオフにし、所定の電圧差が生じていないときにはコレクタに対する供給電圧ＶＨの入力をオンにするようにスイッチ８１２を制御する電圧比較部８１１を備える。

ここで、本実施形態における所定の電圧差とは、コレクタの電圧がベースの電圧に対して０．６（Ｖ）の電圧差を有することをいう。すなわち、電圧比較部８１１は、コレクタ電圧が、ベース電圧に０．６（Ｖ）を加算した電圧以上の電圧となるような電圧差を生じているときには、コレクタに対する供給電圧ＶＨの入力をオフにする。一方、電圧比較部８１１は、コレクタ電圧が、ベース電圧に０．６（Ｖ）を加算した電圧未満の電圧となるような電圧差を生じているときには、コレクタに対する供給電圧ＶＨの入力をオンにする。

このように所定の電圧差を生じていないときにコレクタに供給電圧ＶＨを供給し、電圧差を生じているときには供給電圧ＶＨの供給を停止するので、駆動信号ＣＯＭの電圧よりも若干高い電圧を供給するように供給電圧を推移させることができる。そして、供給電圧を駆動信号ＣＯＭの電圧に追従するように推移させることができるので、コレクタ−エミッタ間電圧を小さくすることができ、ＮＰＮ型トランジスタＱ１で消費される電力を少なくすることができる。

（２）また、駆動電力制御装置は、スイッチング素子としてのスイッチ８１２とＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタとの間にコイルＬを備える。本実施形態において、コイルＬは１つしか示されていないが、複数のコイルを使用することもできる。
このようにすることで、スイッチ８１２の出力側には所定量のインピーダンスを生じることとなるので、供給電圧ＶＨの入力がスイッチによって瞬時に切り替えられるとしても、出力側では急激な電圧の変化を抑制することができる。

（３）さらに、駆動電力制御装置は、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに一端が接続されるコンデンサＣをさらに備える。実施形態において、コンデンサＣは１つしか示されていないが、複数のコンデンサを使用することもできる。
このようにすることで、供給電圧ＶＨの入力がスイッチによって瞬時に切り替えられるとしても、出力側では急激な電圧の変化を抑制することができる。

（４）また、上述のＮＰＮ型トランジスタＱ１の他に、さらに、ＰＮＰ型トランジスタＱ２を備え、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１とＰＮＰ型トランジスタＱ２とでプッシュプル回路を構成する。
このようにすることで、駆動信号ＣＯＭの電力を波形生成回路７１が出力する電圧に従って増幅することができる。

（５）また、駆動信号ＣＯＭの電圧は、所定の範囲の振幅を有する。本実施形態では、０（Ｖ）から４２（Ｖ）に収まる範囲で振幅を有しているが、これには限られない。
このように、駆動信号ＣＯＭは、所定の範囲の振幅を有しているので、この電圧に追従するようにコレクタに供給する電圧を可変とすることで、トランジスタで消費される電力を少なくすることができる。

（６）また、ＮＰＮ型トランジスタＱ１は放熱板を備える。尚、ＰＮＰ型トランジスタＱ２も放熱板を備えることもできる。
ＮＰＮ型トランジスタＱ１は放熱板を備えるが、上述の駆動電力制御装置によりＮＰＮ型トランジスタが消費する電力を少なくすることができるので、取り付ける放熱板を小型化することができる。

（７）また、前述の構成要素を全て含む駆動電力制御装置によれば、既述のほぼすべての効果を奏するため、本発明の目的が最も有効に達成される。

（８）また、前述の実施形態における液体吐出装置としてのプリンタ１は、ベースに電流増幅前の駆動信号が入力され、アクチュエータとしてのピエゾ素子を駆動するための駆動信号ＣＯＭの電流を増幅するＮＰＮ型トランジスタＱ１と、このＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに対する供給電圧ＶＨの入力をオン又はオフに切り替えるスイッチング素子としてのスイッチ８１２と、を備える。さらに、この液体吐出装置は、このＮＰＮ型トランジスタのベース電圧とコレクタ電圧とを比較して、所定の電圧差が生じたときにコレクタに対する供給電圧ＶＨの入力をオフにし、所定の電圧差が生じていないときにはコレクタに対する供給電圧ＶＨの入力をオンにするようにスイッチ８１２を制御する電圧比較部８１１を備える。さらに、駆動信号ＣＯＭに応じてインク滴を吐出させる液体吐出部としてのピエゾ素子を備える。

このように所定の電圧差を生じていないときにコレクタに供給電圧ＶＨを供給し、電圧差を生じているときには供給電圧ＶＨの供給を停止するので、駆動信号ＣＯＭの電圧よりも若干高い電圧を供給するように供給電圧を推移させることができる。そして、供給電圧を駆動信号ＣＯＭの電圧に追従するように推移させることができるので、コレクタ−エミッタ間電圧を小さくすることができ、ＮＰＮ型トランジスタＱ１で消費される電力を少なくすることができる。このようにすることによって、消費電力を低く抑えることができる液体吐出装置としてのプリンタを提供することができる。

印刷システム１００の構成を説明する図である。 コンピュータ１１０、及びプリンタ１の構成を説明するブロック図である。 プリンタ１の構成を示す図である。 駆動信号生成回路７０によって生成される駆動信号ＣＯＭ、及び、ドットの形成時に用いられる制御信号を説明する図である。 図５Ａは、駆動信号生成回路７０の構成を説明するブロック図であり、図５Ｂは、波形生成回路７１の構成を説明するためのブロック図である。 参考例の電流増幅回路７２の構成を説明する図である。 図７Ａは、コレクタに印加される定電圧ＶＨと駆動信号ＣＯＭの電圧を示す図であり、図７Ｂは、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のコレクタに入力する供給電圧を駆動信号ＣＯＭの電圧に部分的に追従させた電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}を示す図である。 本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ８１と電流増幅回路の説明図である。 本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ８１の説明図である。 本実施形態における電圧比較部８１１の説明図である。 本実施形態におけるスイッチ８１２の説明図である。 本実施形態における供給電圧である可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}について説明するための図である。 電源ＶＨ、可変電圧Ｖ_{ｖａｒｉａｂｌｅ}、及び駆動信号ＣＯＭの電圧を重ねて示した図である。

符号の説明

１ プリンタ、２０ 用紙搬送機構、３０ キャリッジ移動機構、
３１ キャリッジモータ、４０ ヘッドユニット、５０ 検出器群、
６０ ＡＳＩＣ、７０ 駆動信号生成回路、７１ 波形生成回路、
７２ 電流増幅回路、８１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、
１００ 印刷システム、１１０ コンピュータ、１１１ ホスト側コントローラ、
１１２ インタフェース部、１１３ ＣＰＵ、１１４ メモリ、
１２０ 表示装置、１３０ 入力装置、１３１ キーボード、１３２ マウス、
１４０ 記録再生装置、１４１ フレキシブルディスクドライブ装置、
１４２ ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、
７１１ Ｄ／Ａ変換器、７１２ 電圧増幅回路、
８１１ 電圧比較部、８１２ スイッチ、
Ｃ コンデンサ、Ｓ 用紙、ＨＣ ヘッド制御部、Ｌ コイル、ＯＰ オペアンプ、
Ｑ１ ＮＰＮ型トランジスタ、Ｑ２ ＰＮＰ型トランジスタ、Ｒ 抵抗

Claims (8)

1. ベースに電流増幅前の駆動信号が入力され、アクチュエータを駆動するための駆動信号の電流を増幅するトランジスタと、
   前記トランジスタのコレクタに対する供給電圧の入力をオン又はオフに切り替えるスイッチング素子と、
   前記トランジスタのベース電圧とコレクタ電圧とを比較して、所定の電圧差が生じたときに前記コレクタに対する供給電圧の入力をオフにし、前記所定の電圧差が生じていないときには前記コレクタに対する供給電圧の入力をオンにするように前記スイッチング素子を制御する電圧比較部と、
   を備える駆動電力制御装置。
2. 請求項１に記載の駆動電力制御装置であって、
   前記スイッチング素子と前記トランジスタのコレクタとの間にコイルを備える、駆動電力制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の駆動電力制御装置であって、
   さらに、前記トランジスタのコレクタに一端が接続されるコンデンサをさらに備える、駆動電力制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の駆動電力制御装置であって、
   前記トランジスタはＮＰＮ型のトランジスタであり、
   さらに、ＰＮＰ型のトランジスタを備え、前記ＮＰＮ型のトランジスタと前記ＰＮＰ型のトランジスタとでプッシュプル回路を構成する、駆動電力制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の駆動電力制御装置であって、
   前記駆動信号の電圧は、所定の範囲の振幅を有する、駆動電力制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の駆動電力制御装置であって、
   前記トランジスタは放熱板を備える、駆動電力制御装置。
7. ベースに電流増幅前の駆動信号が入力され、アクチュエータを駆動するための駆動信号の電流を増幅するトランジスタと、
   前記トランジスタのコレクタに対する供給電圧の入力をオン又はオフに切り替えるスイッチング素子と、
   前記トランジスタのベース電圧とコレクタ電圧とを比較して、所定の電圧差が生じたときに前記コレクタに対する供給電圧の入力をオフにし、前記所定の電圧差が生じていないときには前記コレクタに対する供給電圧の入力をオンにするように前記スイッチング素子を制御する電圧比較部と、
   を備え、
   前記スイッチング素子と前記トランジスタのコレクタとの間にコイルを備え、
   さらに、前記トランジスタのコレクタに一端が接続されるコンデンサをさらに備え、
   前記トランジスタはＮＰＮ型のトランジスタであり、さらに、ＰＮＰ型のトランジスタを備え、前記ＮＰＮ型のトランジスタと前記ＰＮＰ型のトランジスタとでプッシュプル回路を構成し、
   前記駆動信号の電圧は、所定の範囲の振幅を有し、
   前記トランジスタは放熱板を備える駆動電力制御装置。
8. ベースに電流増幅前の駆動信号が入力され、アクチュエータを駆動するための駆動信号の電流を増幅するトランジスタと、
   前記トランジスタのコレクタに対する供給電圧の入力をオン又はオフに切り替えるスイッチング素子と、
   前記トランジスタのベース電圧とコレクタ電圧とを比較して、所定の電圧差が生じたときに前記コレクタに対する供給電圧の入力をオフにし、前記所定の電圧差が生じていないときには前記コレクタに対する供給電圧の入力をオンにするように前記スイッチング素子を制御する電圧比較部と、
   前記駆動信号に応じて液体滴を吐出させる液体吐出部と、
   を備える液体吐出装置。
   
   

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