JP2011103723A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力化を図る。
【解決手段】液体を吐出するヘッドと、前記ヘッドを移動方向に移動させるキャリッジと、前記キャリッジに設けられた発電機であって、キャリッジの移動を停止させるときの制動エネルギーで発電を行う発電機と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

液体吐出装置の一例として、インクを吐出して画像を印刷するインクジェットプリンターが知られている。このようなプリンターでは、ヘッドがキャリッジに設けられており、キャリッジが移動方向に移動することによってヘッドも移動する。そして、ヘッドの移動中にノズルからインクが吐出される。

特開２００５−２１９２８８号公報

上述したようなプリンターでは、キャリッジ（ヘッド）を移動方向に往復移動させている。よって、往路／復路の切り替わりの際に、必ずキャリッジの移動を停止させることになる。このように移動するキャリッジを停止させるにはエネルギー（制動エネルギー）が必要であり、従来、この制動エネルギーのための電力が無駄に消費されていた。

そこで本発明は、省電力化を図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、液体を吐出するヘッドと、前記ヘッドを移動方向に移動させるキャリッジと、前記キャリッジに設けられた発電機であって、キャリッジの移動を停止させるときの制動エネルギーで発電を行う発電機と、を備えることを特徴とする液体吐出装置である。

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。

印刷システムの外観構成を示した説明図である。 プリンターの全体構成のブロック図である。 プリンターの斜視図である。 プリンターの横断面図である。 印刷時の処理のフロー図である。 キャリッジ側の構成を示すブロック図である。 ノズルの配列を示す説明図である。 駆動信号生成部の構成の一例を示す図である。 ヘッド部分の構成の説明図である。 各信号のタイミングの説明図である。 本実施形態の発電部の説明図である。 本実施形態のキャリッジ軸の斜視図である。 印刷領域においてキャリッジが移動する時の説明図である。

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。

液体を吐出するヘッドと、前記ヘッドを移動方向に移動させるキャリッジと、前記キャリッジに設けられた発電機であって、キャリッジの移動を停止させるときの制動エネルギーで発電を行う発電機と、を備えることを特徴とする液体吐出装置が明らかとなる。
このような液体吐出装置によれば、制動エネルギーで発電した電力を用いることができるので、省電力化を図ることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記キャリッジに設けられた歯車であって、回転することで前記発電機に発電を行わせる歯車と、前記キャリッジの移動方向に沿って設けられたラック歯車と、を有し、前記キャリッジの移動を停止させるときに前記歯車と前記ラック歯車とを噛み合わせることが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、キャリッジの移動を停止させるときに発電を行い、それ以外では負荷が増加しないようにできる。

かかる液体吐出装置であって、前記発電機が発電した電力を蓄電する蓄電部を前記キャリッジに有し、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記ヘッドを駆動させるために用いられることが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、制動エネルギーで発電した電力をヘッドの駆動に用いることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記移動方向に沿って固定して配置された複数の一次コイルと、前記キャリッジに設けられた二次コイルと、をさらに有し、前記キャリッジが印刷領域を移動する際には、前記ヘッドを駆動させるための電力を非接触で供給することが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、装置本体側からヘッドに電力を供給する伝送線を設けなくてもよいので、伝送線の数を軽減することができる。

かかる液体吐出装置であって、前記キャリッジの前記移動方向の位置を検出する検出部を有し、前記検出部の検出結果に基づいて、前記複数の一次コイルのうちのいずれかを用いることが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、キャリッジが移動方向に移動中においても電力を供給することができる。

かかる液体吐出装置であって、各画素にドットを形成するか否かを示す画素データを前記ヘッドに無線で送信することが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、伝送線の数を軽減することができる。

以下の実施形態では、インクジェットプリンター（以下、プリンター１ともいう）を例に挙げて説明する。

＝＝＝印刷システムの構成＝＝＝
まず、図面を参照しながら印刷システム（コンピュータシステム）について説明する。

図１は、印刷システムの外観構成を示した説明図である。この印刷システム１００は、プリンター１と、コンピューター１１０と、表示装置１２０と、入力装置１３０と、記録再生装置１４０とを備えている。プリンター１は、紙、布、フィルム等の媒体に画像を印刷する印刷装置である。コンピューター１１０は、プリンター１と電気的に接続されており、プリンター１に画像を印刷させるため、印刷させる画像に応じた印刷データをプリンター１に出力する。表示装置１２０は、ディスプレイを有し、アプリケーションプログラムやプリンタードライバー等のユーザーインターフェイスを表示する。入力装置１３０は、例えばキーボード１３０Ａやマウス１３０Ｂであり、表示装置１２０に表示されたユーザーインターフェイスに沿って、アプリケーションプログラムの操作やプリンタードライバーの設定等に用いられる。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１４０ＡやＣＤ−ＲＯＭドライブ装置１４０Ｂが用いられる。

コンピューター１１０にはプリンタードライバーがインストールされている。プリンタードライバーは、表示装置１２０にユーザーインターフェイスを表示させる機能を実現させるほか、アプリケーションプログラムから出力された画像データを印刷データに変換する機能を実現させるためのプログラムである。このプリンタードライバーは、フレキシブルディスクＦＤやＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体（コンピュータ読み取り可能な記録媒体）に記録されている。または、このプリンタードライバーは、インターネットを介してコンピューター１１０にダウンロードすることも可能である。なお、このプログラムは、各種の機能を実現するためのコードから構成されている。

なお、「印刷装置」とは、狭義にはプリンター１を意味するが、広義にはプリンター１とコンピューター１１０とのシステムを意味する。

＜インクジェットプリンターの構成について＞
図２は、本実施形態のプリンター１の全体構成のブロック図である。また、図３は、本実施形態のプリンター１の斜視図である。また、図４は、本実施形態のプリンター１の横断面図である。以下、本実施形態のプリンターの基本的な構成について説明する。

本実施形態のプリンター１は、搬送ユニット２０、キャリッジユニット３０、ヘッドユニット４０、センサー群５０、コントローラー６０、データ送信部７０、及び電力ユニット８０を有する。外部装置であるコンピューター１１０から印刷データを受信したプリンター１は、コントローラー６０によって各ユニット（搬送ユニット２０、キャリッジユニット３０、ヘッドユニット４０、データ送信部７０、電力ユニット８０）を制御し、紙に画像を印刷する。プリンター１内の状況はセンサー群５０によって監視されており、センサー群５０は、検出結果をコントローラー６０に出力する。コントローラー６０は、センサー群５０から出力された検出結果に基づいて、各ユニットを制御する。

搬送ユニット２０は、媒体（例えば、紙Ｓなど）を所定の方向（以下、搬送方向という）に搬送させるためのものである。この搬送ユニット２０は、給紙ローラー２１と、搬送モーター２２（ＰＦモータとも言う）と、搬送ローラー２３と、プラテン２４と、排紙ローラー２５とを有する。給紙ローラー２１は、紙挿入口に挿入された紙をプリンター内に給紙するためのローラーである。搬送ローラー２３は、給紙ローラー２１によって給紙された紙Ｓを印刷可能な領域まで搬送するローラーであり、搬送モーター２２によって駆動される。プラテン２４は、印刷中の紙Ｓを支持する。排紙ローラー２５は、紙Ｓをプリンターの外部に排出するローラーであり、印刷可能な領域に対して搬送方向下流側に設けられている。

キャリッジユニット３０は、ヘッドを所定の方向（以下、移動方向という）に移動（「走査」とも呼ばれる）させるためのものである。キャリッジユニット３０は、キャリッジ３１と、キャリッジモーター３２（ＣＲモーターとも言う）とを有する。キャリッジ３１は、移動方向に往復移動可能であり、キャリッジモーター３２によって駆動される。また、キャリッジ３１には、インク（液体の一種）を収容したインクカートリッジが搭載される。キャリッジモーター３２は、キャリッジ３１を移動方向に移動させるためのモーターであり、ＤＣモーターにより構成される。なお、キャリッジ３１は、搬送方向と交差したキャリッジ軸３３（ガイド軸ともいう）に支持された状態でキャリッジモーター３２によりキャリッジ軸３３に沿って往復移動する。なお、本実施形態のキャリッジ軸３３には、後述するように移動方向に沿ってラック歯車が設けられている。

ヘッドユニット４０は、紙にインクを吐出するためのものである。ヘッドユニット４０は、複数のノズルを有するヘッド４１と、データ受信部４２と、駆動信号生成部４３とを有する。ヘッドユニット４０はキャリッジ３１に設けられているため、キャリッジ３１が移動方向に移動すると、ヘッドユニット４０も移動方向に移動する。そして、ヘッド４１が移動方向に移動中にインクを断続的に吐出することによって、移動方向に沿ったドットライン（ラスタライン）が紙に形成される。データ受信部４２は、装置本体側のデータ送信部７０から送られてくるデータを受信する。駆動信号生成部４３は、データ受信部４２が受信したデータに基づいて駆動信号ＣＯＭを生成する。本実施形態では、駆動信号生成部４３は、装置本体側ではなくキャリッジ側に設けられている。
なお、ヘッドユニット４０の詳細については後述する。

センサー群５０には、リニア式エンコーダー５１（検出部に相当する）、ロータリー式エンコーダー５２、紙検出センサー５３、光学センサー５４等が含まれる。リニア式エンコーダー５１は、キャリッジ３１の移動方向の位置を検出する。ロータリー式エンコーダー５２は、搬送ローラー２３の回転量を検出する。紙検出センサー５３は、給紙中の紙の先端の位置を検出する。光学センサー５４は、キャリッジ３１に取付けられている発光部と受光部により、紙の有無を検出する。そして、光学センサー５４は、キャリッジ３１によって移動しながら紙の端部の位置を検出し、紙の幅を検出することができる。また、光学センサー５４は、状況に応じて、紙の先端（搬送方向下流側の端部であり、上端ともいう）・後端（搬送方向上流側の端部であり、下端ともいう）も検出できる。

コントローラー６０は、プリンターの制御を行うための制御ユニットである。コントローラー６０は、インターフェイス部６１と、ＣＰＵ６２と、メモリー６３と、ユニット制御回路６４と、駆動信号生成回路６５を有する。インターフェイス部６１は、外部装置であるコンピューター１１０とプリンター１との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ６２は、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリー６３は、ＣＰＵ６２の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等の記憶素子を有する。ＣＰＵ６２は、メモリー６３に格納されているプログラムに従って、ユニット制御回路６４を介して各ユニットを制御する。

データ送信部７０は、ヘッドユニット４０のデータ受信部４２に印刷データなどの各種のデータを無線で送信する。

電力ユニット８０は、キャリッジユニット３０において必要な電力（例えば、ヘッドユニット４０を駆動する電力）を供給するためのものである。本実施形態の電力ユニット８０は、複数の一次側モジュール８１と、二次側モジュール８２と、発電部８３と、充電用電池８４（蓄電部に相当する）とを有している。

複数の一次側モジュール８１は、図３に示すように、キャリッジ３１の移動方向に沿って装置本体側に固定して配置されている。なお、本実施形態では、キャリッジ３１の移動範囲のうち、印刷領域に対応する部分に一次側モジュール８１が複数配置されている。各一次側モジュール８１は、それぞれ一次コイルを有する。そして、一次コイルに交流電流を流し、コイル近傍に磁界を発生させる。
二次側モジュール８２は、装置本体側の一次側モジュール８１と対向するようにキャリッジ側に設けられている。なお、二次側モジュールは二次コイルを有する。
発電部８３は、キャリッジ３１の移動方向への移動を停止させるときの制動エネルギーで発電を行う。
充電用電池８４は、充電用の電池である。なお、本実施形態の充電用電池８４は、４２Ｖと、３．３Ｖの２種類の電圧を発生する。
なお、電力ユニット８０の詳細については後述する。

＝＝＝印刷手順について＝＝＝
図５は、印刷時の処理のフロー図である。以下に説明される各処理は、コントローラー６０が、メモリー６３内に格納されたプログラムに従って、各ユニットを制御することにより実行される。このプログラムは、各処理を実行するためのコードを有する。
コントローラー６０は、コンピューター１１０からインターフェイス部６１を介して、印刷命令を受信する（Ｓ００１）。この印刷命令は、コンピューター１１０から送信される印刷データのヘッダに含まれている。そして、コントローラー６０は、受信した印刷データに含まれる各種コマンドの内容を解析し、各ユニットを用いて、以下の給紙処理・搬送処理・インク吐出処理等を行う。

まず、コントローラー６０は、給紙処理を行う（Ｓ００２）。給紙処理とは、印刷すべき紙をプリンター内に供給し、印刷開始位置（頭出し位置とも言う）に紙を位置決めする処理である。コントローラー６０は、給紙ローラー２１を回転させ、印刷すべき紙を搬送ローラー２３まで送る。コントローラー６０は、搬送ローラー２３を回転させ、給紙ローラー２１から送られてきた紙を印刷開始位置に位置決めする。紙が印刷開始位置に位置決めされたとき、ヘッド４１の少なくとも一部のノズルは、紙と対向している。

次に、コントローラー６０は、ドット形成処理を行う（Ｓ００３）。ドット形成処理とは、移動方向に沿って移動するヘッドからインクを断続的に吐出させ、紙上にドットを形成する処理である。コントローラー６０は、キャリッジモーター３２を駆動し、キャリッジ３１を移動方向に移動させる。そして、コントローラー６０は、キャリッジ３１が移動している間に、印刷データに基づいてヘッドからインクを吐出させる。ヘッドから吐出されたインク滴が紙上に着弾すれば、紙上にドットが形成される。

次に、コントローラー６０は、搬送処理を行う（Ｓ００４）。搬送処理とは、紙をヘッドに対して搬送方向に沿って相対的に移動させる処理である。コントローラー６０は、搬送モーターを駆動し、搬送ローラーを回転させて紙を搬送方向に搬送する。この搬送処理により、ヘッド４１は、先ほどのドット形成処理によって形成されたドットの位置とは異なる位置に、ドットを形成することが可能になる。

次に、コントローラー６０は、印刷中の紙の排紙の判断を行う（Ｓ００５）。印刷中の紙に印刷するためのデータが残っていれば、排紙は行われない。そして、コントローラー６０は、印刷するためのデータがなくなるまでドット形成処理と搬送処理とを交互に繰り返し、ドットから構成される画像を徐々に紙に印刷する。印刷中の紙に印刷するためのデータがなくなれば、コントローラー６０は、その紙を排紙する。コントローラー６０は、排紙ローラーを回転させることにより、印刷した紙を外部に排出する。なお、排紙を行うか否かの判断は、印刷データに含まれる排紙コマンドに基づいても良い。

次に、コントローラー６０は、印刷を続行するか否かの判断を行う（Ｓ００６）。次の紙に印刷を行うのであれば、印刷を続行し、次の紙の給紙処理を開始する。次の紙に印刷を行わないのであれば、印刷動作を終了する。

＝＝＝キャリッジ側の構成について＝＝＝
次に、図面を参照しつつ、キャリッジ３１に搭載される構成要素について説明する。
図６はキャリッジ側の構成を示すブロック図である。キャリッジ３１には、ヘッドユニット４０、インクカートリッジ、電力ユニット８０の二次側モジュール８２、発電部８３、充電用電池８４が設けられている。
まず、ヘッドユニット４０の構成について説明する。前述したように、ヘッドユニット４０は、ヘッド４１、データ受信部４２、駆動信号生成部４３を備えている。なお、ヘッド４１、データ受信部４２、駆動信号生成部４３は、充電用電池８４から駆動電圧（３．３Ｖ）が供給されることによって動作する。

＜ノズルについて＞
図７は、ヘッド４１の下面におけるノズルの配列を示す説明図である。ヘッド４１の下面には、ブラックインクノズル群Ｋと、シアンインクノズル群Ｃと、マゼンタインクノズル群Ｍと、イエローインクノズル群Ｙが形成されている。各ノズル群は、各色のインクを吐出するための吐出口であるノズルを複数個（本実施形態では１８０個）備えている。

各ノズル群の複数のノズルは、搬送方向に沿って、一定の間隔（ノズルピッチ：ｋ・Ｄ）でそれぞれ整列している。ここで、Ｄは、搬送方向における最小のドットピッチ（つまり、紙Ｓに形成されるドットの最高解像度での間隔）である。また、ｋは、１以上の整数である。例えば、ノズルピッチが１８０ｄｐｉ（１／１８０インチ）であって、搬送方向のドットピッチが７２０ｄｐｉ（１／７２０）である場合、ｋ＝４である。

各ノズル群のノズルは、下流側のノズルほど若い番号が付されている（♯１〜♯１８０）。つまり、ノズル♯１は、ノズル♯１８０よりも搬送方向の下流側に位置している。各ノズルには、各ノズルを駆動してインク滴を吐出させるための駆動素子としてピエゾ素子（不図示）が設けられている。

＜駆動信号生成部について＞
図８は図６の駆動信号生成部４３の構成の一例を示す図である。
本実施形態の駆動信号生成部４３は、図８に示すように、波形設定部４３１、Ｄ／Ａ変換器４３２、電圧増幅回路４３３、電流増幅回路４３４を有している。

波形設定部４３１は、データ受信部４２が装置本体側から受信した駆動波形の設定データ（例えば１０ビットのデジタルデータ）が設定される。
Ｄ／Ａ変換器４３２は、波形設定部４３１から出力されるデジタルデータをアナログ信号に変換する。
電圧増幅回路４３３は、アナログ信号の電圧をピエゾ素子の動作に適した電圧まで増幅して、原駆動信号を生成する。

電流増幅回路４３４は、原駆動信号の電流増幅を行ない、駆動信号ＣＯＭを生成する。なお、図８に示すように電流増幅回路４３４は、互いのエミッタ端子同士が接続されたＮＰＮ型のトランジスタＱ１とＰＮＰ型のトランジスタＱ２のトランジスタ対を有する。ＮＰＮ型のトランジスタＱ１は、原駆動信号の電圧上昇時に動作するトランジスタである。このＮＰＮ型のトランジスタＱ１は、コレクタが電源（４２Ｖ）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。ＰＮＰ型のトランジスタＱ２は、電圧降下時に動作するトランジスタである。ＰＮＰ型のトランジスタＱ２は、コレクタが接地（アース）に、エミッタが第１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型のトランジスタＱ１とＰＮＰ型のトランジスタＱ２のベースには電圧増幅回路４３３からの原駆動信号が印加される。

この電流増幅回路４３４は、電圧増幅回路４３３の出力電圧（原駆動信号の電圧）によって動作が制御される。例えば、出力電圧が上昇状態にあると、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１がオン状態となる。これに伴い、駆動信号ＣＯＭの電圧も上昇する。一方、出力電圧が降下状態にあると、ＰＮＰ型のトランジスタＱ２がオン状態となる。これに伴い、駆動信号ＣＯＭの電圧も降下する。なお、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。
そして、駆動信号生成部４３で生成された駆動信号ＣＯＭは、ヘッド４１に出力される。

＜ヘッド部分の構成について＞
図９は、ヘッド部分の構成の説明図であり、図１０は各信号のタイミングの説明図である。ヘッド４１は、ヘッドコントローラーＨＣと複数のピエゾ素子４１７を有している。

ヘッドコントローラーＨＣは、データ受信部４２が装置本体側から受信した画素データＳＩなどの制御信号と、駆動信号生成部４３で生成された駆動信号ＣＯＭに基づいて、各ピエゾ素子４１７を駆動させる。図９に示すように、ヘッドコントローラーＨＣは、第１シフトレジスタ４１１Ａと、第２シフトレジスタ４１１Ｂと、第１ラッチ回路４１２Ａと、第２ラッチ回路４１２Ｂと、デコーダ４１３と、制御ロジック４１４と、スイッチ４１６を備えている。そして、制御ロジック４１４を除いた各部（すなわち、第１シフトレジスタ４１１Ａ、第２シフトレジスタ４１１Ｂ、第１ラッチ回路４１２Ａ、第２ラッチ回路４１２Ｂ、デコーダ４１３、スイッチ４１６）は、それぞれピエゾ素子４１７毎に設けられる。なお、ピエゾ素子４１７は、ノズルからインクを吐出するために駆動される素子であり、ヘッド４１においてノズル毎に設けられている。

ヘッドコントローラーＨＣには、データ受信部４２から、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨ、画素データＳＩ、クロック信号ＣＬＫが入力される。また、駆動信号生成部４３から駆動信号ＣＯＭが入力される。以下、これらの各信号について説明する。

駆動信号ＣＯＭは、繰り返し周期Ｔにおける期間Ｔ１１で生成される第１波形部ＳＳ１１と、期間Ｔ１２で生成される第２波形部ＳＳ１２と、期間Ｔ１３で生成される第３波形部ＳＳ１３とを有する。ここで、第１波形部ＳＳ１１は駆動パルスＰＳ１を有している。また、第２波形部ＳＳ１２は駆動パルスＰＳ２を、第３波形部ＳＳ１３は駆動パルスＰＳ３をそれぞれ有している。そして、駆動パルスＰＳ１、駆動パルスＰＳ２及び駆動パルスＰＳ３は、後で詳述する大ドットの形成時にピエゾ素子４１７へ印加されるものであり、互いに同じ波形をしている。また、駆動パルスＰＳ１と駆動パルスＰＳ２は、後で詳述する中ドットの形成時にも、ピエゾ素子４１７へ印加されるものである。また、駆動パルスＰＳ１は、後で詳述する小ドットの形成時にも、ピエゾ素子４１７へ印加されるものである。なお、駆動パルスがピエゾ素子４１７に印加されない場合は、インクが吐出されない（ドットが形成されない）。

この駆動信号ＣＯＭは、ピエゾ素子４１７毎に設けられたスイッチ４１６にそれぞれ入力されている。スイッチ４１６は、駆動信号ＣＯＭをピエゾ素子４１７に印加するか否かのオン／オフ制御を行う。このオン／オフ制御により、駆動信号ＣＯＭの一部分を、選択的にピエゾ素子４１７へ印加させることができ、これにより、ドットの大きさを変更することができる。このように、各波形部は、ピエゾ素子４１７へ印加される一単位である。なお、各波形部をピエゾ素子４１７へ印加させるための制御については、後で説明する。

ラッチ信号ＬＡＴは、繰り返し周期Ｔ（１画素の区間をヘッド４１が移動する期間）を示す信号である。ラッチ信号ＬＡＴは、リニア式エンコーダー５１の信号に基づいて、コントローラー６０によって生成され、制御ロジック４１４とラッチ回路（第１ラッチ回路４１２Ａ、第２ラッチ回路４１２Ｂ）に入力される。

チェンジ信号ＣＨは、繰り返し周期Ｔを３等分した期間を示す信号である。チェンジ信号ＣＨは、リニア式エンコーダー５１の信号に基づいてコントローラー６０によって生成され、制御ロジック４１４に入力される。

画素データＳＩは、画素毎の階調（ドット無し、小ドット、中ドット、大ドット）を示す信号である。この画素データは、１個のノズルに対して２ビットずつで構成されている。例えば、ノズル数が６４個の場合、２ビット×６４の画素データＳＩが繰り返し周期Ｔ毎に装置本体側から無線で送られてくることになる。なお、画素データＳＩは、第１シフトレジスタ４１１Ａ及び第２シフトレジスタ４１１Ｂに入力される。

クロック信号ＣＬＫは、コントローラー６０から送られる画素データＳＩを、各シフトレジスタ（第１シフトレジスタ４１１Ａ、第２シフトレジスタ４１１Ｂ）にセットする際に用いられる信号である。

次に、ヘッドコントローラーＨＣで生成される信号について説明する。ヘッドコントローラーＨＣでは、選択信号ｑ０〜ｑ３、スイッチ制御信号ＳＷ、印加信号が生成される。

選択信号ｑ０〜ｑ３は、ラッチ信号ＬＡＴとチェンジ信号ＣＨに基づいて、制御ロジック４１４で生成される。そして生成された選択信号ｑ０〜ｑ３は、ピエゾ素子４１７毎に設けられたデコーダ４１３にそれぞれ入力される。

スイッチ制御信号ＳＷは、各ラッチ回路（第１ラッチ回路４１２Ａ、第２ラッチ回路４１２Ｂ）にラッチされた画素データ（２ビット）に基づいて、選択信号ｑ０〜ｑ３の何れかがデコーダ４１３によって選択されたものである。各デコーダ４１３で生成されたスイッチ制御信号ＳＷは、対応するスイッチ４１６にそれぞれ入力される。

印加信号は、駆動信号ＣＯＭとスイッチ制御信号に基づいてスイッチ４１６から出力される。この印加信号は、各スイッチ４１６と対応するピエゾ素子４１７にそれぞれ印加される。

＜ヘッドコントローラーＨＣの動作について＞
ヘッドコントローラーＨＣは、データ受信部４２からの画素データＳＩに基づき、インクを吐出させるための制御を行う。すなわち、ヘッドコントローラーＨＣは、印刷データに基づいてスイッチ４１６のオン／オフを制御し、駆動信号ＣＯＭの必要な波形部を選択的にピエゾ素子４１７へ印加させている。言い換えると、ヘッドコントローラーＨＣは、各ピエゾ素子４１７の駆動を制御している。本実施形態では、画素データＳＩが２ビットで構成されている。そして、転送用クロックＣＬＫに同期して、この画素データＳＩがヘッド４１へ送られてくる。さらに、画素データＳＩの上位ビット群が各第１シフトレジスタ４１１Ａにセットされ、下位ビット群が各第２シフトレジスタ４１１Ｂにセットされる。第１シフトレジスタ４１１Ａには第１ラッチ回路４１２Ａが電気的に接続され、第２シフトレジスタ４１１Ｂには第２ラッチ回路４１２Ｂが電気的に接続されている。そして、コントローラー６０からのラッチ信号ＬＡＴがＨレベルになると、各第１ラッチ回路４１２Ａは対応する画素データＳＩの上位ビットをラッチし、各第２ラッチ回路４１２Ｂは画素データＳＩの下位ビットをラッチする。第１ラッチ回路４１２Ａ及び第２ラッチ回路４１２Ｂでラッチされた画素データＳＩ（上位ビットと下位ビットの組）はそれぞれ、デコーダ４１３に入力される。デコーダ４１３は、第１ラッチ回路４１２Ａ及び第２ラッチ回路４１２Ｂにラッチされた画素データＳＩに応じて、制御ロジック４１４から出力される選択信号ｑ０〜ｑ３のうちの一つの選択信号（例えば選択信号ｑ１）を選択し、選択され選択信号をスイッチ制御信号ＳＷとして出力する。各スイッチ４１６は、スイッチ制御信号に応じてオン／オフされて、駆動信号ＣＯＭに含まれる波形部を選択的にピエゾ素子４１７へ印加する。

＜画素データとドットの関係について＞
まず、ドットの非形成の場合（画素データＳＩがデータ［００］の場合）について説明する。画素データ［００］がラッチされている場合、スイッチ制御信号ＳＷとして選択信号ｑ０が出力される。これにより、期間Ｔにおいてスイッチ４１６がオフ状態になる。この結果、駆動信号ＣＯＭの駆動パルスはピエゾ素子４１７へ印加されない。この場合、ノズルからはインク滴は吐出されない。

次に、小ドットの形成の場合（画素データＳＩがデータ［０１］の場合）について説明する。画素データ［０１］がラッチされている場合、スイッチ制御信号ＳＷとして選択信号ｑ１が出力される。これにより、期間Ｔ１１においてスイッチ４１６がオン状態になり、期間Ｔ１２及び期間Ｔ１３においてスイッチ４１６がオフ状態になる。この結果、駆動信号ＣＯＭの第１波形部ＳＳ１１が有する駆動パルスＰＳ１がピエゾ素子４１７へ印加され、ノズルからは小ドットに対応する量のインク滴が吐出される。

次に、中ドットの形成の場合（画素データＳＩがデータ［１０］の場合）について説明する。画素データ［１０］がラッチされている場合、スイッチ制御信号ＳＷとして選択信号ｑ２が出力される。これにより、期間Ｔ１１及び期間Ｔ１２においてスイッチ４１６がオン状態になり、期間Ｔ１３ではスイッチ４１６がオフ状態になる。この結果、駆動信号ＣＯＭの第１波形部ＳＳ１１が有する駆動パルスＰＳ１と、駆動信号ＣＯＭの第２波形部ＳＳ１２が有する駆動パルスＰＳ２がピエゾ素子４１７へ印加され、ノズルからは中ドットに対応する量のインク滴（中インク滴）が吐出される
次に、大ドットの形成の場合（画素データＳＩがデータ［１１］の場合）について説明する。画素データ［１１］がラッチされている場合、スイッチ制御信号ＳＷとして選択信号ｑ３が出力される。これにより、期間Ｔ１１、期間Ｔ１２及び期間Ｔ１３においてスイッチ４１６はオン状態になる。この結果、駆動信号ＣＯＭの第１波形部ＳＳ１１が有する駆動パルスＰＳ１と、駆動信号ＣＯＭの第２波形部ＳＳ１２が有する駆動パルスＰＳ２と、駆動信号ＣＯＭの第３波形部ＳＳ１３が有する駆動パルスＰＳ３とがピエゾ素子４１７へ順に印加され、ノズルからは大ドットに対応する量のインク滴（大インク滴）が吐出される。

＜電力ユニットについて＞
次に、電力ユニット８０の構成について説明する。
図６に示すように、電力ユニット８０の二次側モジュール８２、発電部８３、充電用電池８４はキャリッジ側（キャリッジ３１）に設けられている。また、電力ユニット８０の一次側モジュール８１は装置本体側に移動方向に沿って複数設けられている。
二次側モジュール８２は、二次コイルを有しており、一次側モジュール８１の一次コイルとの電磁誘導により、非接触で装置本体側からキャリッジ側に電力が伝送される。例えば図６の場合、複数の一次側モジュール８１のうちの左端から３つ目の一次側モジュール８１との電磁誘導により、非接触で二次側モジュール８２に電力が伝送される。
二次側モジュール８２の二次コイルは、一次側モジュールの一次コイルと対向できるようにキャリッジ側に配置されている。

また、キャリッジ側には発電部８３が設けられている。
図１１は、本実施形態の発電部８３の説明図である。発電部８３は、キャリッジ３１の移動方向への移動を停止させる時の制動エネルギーで発電を行うものであり、歯車８３１と発電モーター８３２（発電機に相当する）とＡＣ／ＤＣコンバーター８３３とを有する。
歯車８３１は、例えば回転軸を軸支するアーム（不図示）が上下動するようになっており、このアームの上下動に応じて歯車８３１の位置が上昇又は下降する。そして、歯車８３１が下降すると、キャリッジ軸３３のラック歯車３３１と噛み合うようになっている。

図１２は、本実施形態のキャリッジ軸の斜視図である。図に示すようにキャリッジ軸３３の上部には移動方向に沿って直線状に溝３３ａが形成されており、その溝３３ａ内にラック歯車３３１が設けられている。なお、ラック歯車３３１（及び溝３３ａ）は、キャリッジ軸３３のうちの少なくとも印刷領域以外にあればよい。本実施形態では、キャリッジ３１の歯車８３１が印刷領域を通過すると、歯車８３１が下降してキャリッジ軸３３のラック歯車３３１と噛み合わされる。これにより、キャリッジ３１の移動方向へ移動する力によって歯車８３１が回転する。なお、キャリッジ３１は往復移動するため、往路と復路では歯車８３１の回転方向が逆になる。

発電モーター８３２は、歯車８３１が回転することに基づいて発電を行う。言い換えると、発電モーター８３２は、キャリッジ３１を停止させるときの制動エネルギーで発電を行う。
ＡＣ／ＤＣコンバーター８３３は、キャリッジ３１の往路及び復路への移動を停止させる制動エネルギーにより発電モーター８３２で発電された電力（交流）を直流電力に変換する。

充電用電池８４には、スイッチＳＷの切り替えに応じて、二次側モジュール８２に伝送された電力及び発電部８３で発電された電力が充電される。そして、充電用電池８４は、４２Ｖの電源電圧を駆動信号生成部４３に出力し、また、３．３Ｖの駆動電圧をキャリッジ側の各部（駆動信号生成部４３、ヘッド４１、データ受信部４２など）に出力する。

＝＝＝電力ユニット８０の動作について＝＝＝
次に電力ユニット８０の動作について説明する。なお、キャリッジ側の電力ユニット８０の動作はキャリッジ３１に設けられた制御部（不図示）によって制御されている。

＜移動の開始時＞
キャリッジ３１が移動方向（往路あるいは復路）に移動を開始する際（すなわち、キャリッジモーター３２が停止状態から動き出すとき）には、発電部８３の歯車８３１を上昇させる。これにより、歯車８３１は、キャリッジ軸３３のラック歯車３３１から離間した位置に保持される。よって、キャリッジ３１が移動方向に移動しても、歯車８３１は回転せず発電部８３による発電は行われないので、キャリッジモーター３２の回転の負荷を増やすことなくキャリッジ３１の移動を開始することができる。また、このとき図６のスイッチＳＷは二次側モジュール８２側に接続される。

＜移動時（印刷領域）＞
キャリッジ３１が印刷領域を移動する際には、装置本体側の一次側モジュール８１からキャリッジ側の二次側モジュール８２に電力が供給される。
図１２は、印刷領域においてキャリッジ３１が移動する時の説明図である。
二次側モジュール８２は、キャリッジ３１に設けられているので、キャリッジ３１が移動方向に移動すると二次側モジュール８２も移動方向に移動する。なお、キャリッジ３１の移動方向の位置は、リニア式エンコーダー５１（図３参照）で検出される。

コントローラー６０は、リニア式エンコーダー５１の検出結果に基づいて、一次側モジュールを切り替える。例えば図１２の場合、リニア式エンコーダー５１の検出結果から、キャリッジ３１が斜線部分（左から３つめ）の一次側モジュール８１と対向する位置にあることがわかる。そこでコントローラー６０は、その一次側モジュール８１を用いて、二次側モジュール８２に電力を伝送させる。

このように、コントローラー６０は、キャリッジ３１の移動方向へ移動に応じて、二次側モジュール８２に電力を供給する一次側モジュール８１を切り替える。これにより、キャリッジ３１の移動時にキャリッジ３１に電力が供給されて、充電用電池８４が充電される。また、このとき電力ユニット８０は、充電用電池８４からヘッドユニット４０に電力を供給し、ヘッドユニット４０を駆動させる。

＜移動の停止時（印刷領域外）＞
プリンター１ではキャリッジ３１が移動方向に往復移動するので、往路／復路の切り替え時には必ずキャリッジ３１の移動を停止させることになる。キャリッジ３１の移動方向への移動を停止させるにはエネルギー（制動エネルギー）が必要になるが、本実施形態では、制動エネルギーを用いて発電を行っている。このように、キャリッジ３１の移動を停止させる制動エネルギーで発電を行うことで省電力化を図っている。

まず、リニア式エンコーダー５１（図３参照）で検出された移動方向の位置が印刷領域外になると、キャリッジ３１の制御部（不図示）は、歯車８３１を下降させて、キャリッジ軸３３のラック歯車３３１と噛み合わせる（図１１参照）。なお、リニア式エンコーダー５１の検出結果は、コントローラー６０によってデータ送信部７０からキャリッジ側に送信されている。また、このとき、スイッチＳＷは発電部８３側に切り替えられる。

歯車８３１がラック歯車３３１と噛み合わされることにより、キャリッジ３１を停止されるための制動エネルギーで、歯車８３１が回転して発電モーター８３２で発電が行われる。そして、発電モーター８３２で発電された電力はＡＣ／ＤＣコンバーター８３３で直流電力に変換されて充電用電池８４に充電される。こうして制動エネルギーで発電された電力は、充電用電池８４に充電されてヘッドユニット４０の駆動に用いられる。また、例えば、ヘッド４１がホームポジションにあるときにフラッシングを行う場合などにも用いられる。
その後、移動方向（往路／復路）を変更し、同じ動作を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態のプリンター１では、キャリッジ３１に設けられた発電部８３は、キャリッジ３１を停止させるための制動エネルギーを用いて発電を行っている。これにより、制動エネルギーを無駄に消費することが無いので省電力化を図ることができる。

また、印刷領域では装置本体側に移動方向に沿って一次側モジュール８１が配置されており、一次側モジュール８１からキャリッジ側に設けられた二次側モジュール８２に非接触で電力が伝送される。これにより、装置本体側からヘッドに電力を供給する伝送線を設けなくてもよいので、伝送線の数を軽減することができる。

また、一次側モジュール８１は装置本体側に複数設けられており、リニア式エンコーダー５１によるキャリッジ３１の移動方向の位置の検出結果に基づいて、二次側モジュール８２と対向するものが用いられる。これにより、キャリッジ３１が移動方向に移動中においても電力を供給することができる。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
一実施形態としてのプリンター等を説明したが、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。

＜液体吐出装置について＞
前述の実施形態では、液体吐出装置の一例としてインクジェットプリンターが説明されている。但し、液体吐出装置はインクジェットプリンターに限られるものではなく、インク以外の液体（液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような液状体も含む）や液体以外の液体（液体として吐出できる固体、例えば粉体）を吐出する液体吐出装置にも適用可能である。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる液状の色剤や電極材などを吐出する吐出装置や、バイオチップ製造に用いられる液状の生体有機物を吐出する吐出装置に、前述の実施形態を適用しても良い。

＜インクについて＞
前述の実施形態は、プリンターの実施形態だったので、インクをノズルから吐出しているが、このインクは水性でも良いし、油性でも良い。また、ノズルから吐出する液体は、インクに限られるものではない。例えば、金属材料、有機材料（特に高分子材料）、磁性材料、導電性材料、配線材料、成膜材料、電子インク、加工液、遺伝子溶液などを含む液体（水も含む）をノズルから吐出しても良い。

＜ピエゾ素子について＞
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。

＜画像データの送信について＞
前述の実施形態では、画素データＳＩを無線で送信していたが、これに限られるものではない。フレキシブルケーブルを介して装置本体側からキャリッジ側へ画素データＳＩを伝送しても良い。このような場合であっても、前述の実施形態のようにヘッドの駆動に必要な電力の供給を電力ユニットで行えば、フレキシブルケーブルの信号線の数を減らすことが可能である。
また、前述の実施形態では、インクカートリッジをキャリッジに搭載していたが、これに限られるものではない。チューブを介して装置本体側からキャリッジ側へインクを供給しても良い。このような場合であっても、前述の実施形態のようにヘッドの駆動に必要な電力の供給を電力ユニットで行えば、フレキシブルケーブルの信号線の数を減らすことが可能である。
但し、前述の実施形態のように画素データＳＩを無線で送信したり、インクカートリッジをキャリッジに搭載したりすれば、装置本体側とキャリッジとの間を物理的に拘束する部材を無くすることができる。

＜充電用電池について＞
前述の実施形態では、充電用電池８４は、４２Ｖと３．３Ｖの電圧を発生していたが、これには、限られず他の電圧であってもよい。また、４２Ｖと３．３Ｖの少なくとも一方でもよい。また、装置本体側から供給される電力を４２Ｖの発生に用いてもよいし、３．３Ｖの発生に用いてもよい。

＜電力ユニットについて＞
前述の実施形態では、キャリッジ３１の移動を停止させるときに歯車８３１が下降してキャリッジ軸３３のラック歯車３３１と噛み合うようになっていたが、これには限られない。例えば、歯車８３１が常にキャリッジ軸３３のラック歯車３３１と噛み合っていて、発電を行うとき（すなわち、キャリッジ３１を停止させるとき）だけ発電モーター８３２を動作させるようにしてもよい。こうすることにより、キャリッジ３１を停止させるとき以外における負荷を小さくできるので、消費電力を抑えることができる。

なお、前述の実施形態では、キャリッジ軸３３にラック歯車３３１が設けられていたが、これには限れられず、キャリッジ軸３３以外の場所にラック歯車が設けられていても良い。例えば、装置本体側の複数の一次側モジュール８１と平行にラック歯車が設けられていても良い。この場合、装置本体側のラック歯車と噛み合うように発電部８３の歯車８３１を設けるようにすれば良い。

また、本実施形態では、印刷領域では装置本体側の一次側モジュール８１とキャリッジ側の２次側モジュール８２とによる無接点での電力供給を行っていたが、フレキシブルケーブル等を用いて装置本体側からキャリッジ側に電力を供給してもよい。この場合においても、キャリッジ３１を停止させるときの制動エネルギーで発電することによって、省電力化を図ることができる。

１ プリンター、
２０ 搬送ユニット、２１ 給紙ローラー、２２ 搬送モーター（ＰＦモーター）、
２３ 搬送ローラー、２４ プラテン、２５ 排紙ローラー、
３０ キャリッジユニット、３１ キャリッジ、
３２ キャリッジモーター（ＣＲモーター）、３３ キャリッジ軸（ガイド軸）、
４０ ヘッドユニット、４１ ヘッド、４２ データ受信部、４３ 駆動信号生成部、
５０ センサー群、５１ リニア式エンコーダー、５２ ロータリー式エンコーダー、
５３ 紙検出センサー、５４ 光学センサー、
６０ コントローラー、６１ インターフェイス部、６２ ＣＰＵ、
６３ メモリー、６４ ユニット制御回路、６５ 駆動信号生成部、
７０ データ送信部、
８０ 電力ユニット、８１ 一次側モジュール、８２ 二次側モジュール、
８３ 発電部、８４ 充電用電池、
１１０ コンピューター、３３１ ラック歯車、
４１１Ａ 第１シフトレジスタ、４１１Ｂ 第２シフトレジスタ、
４１２Ａ 第１ラッチ回路、４１２Ｂ 第２ラッチ回路、
４１３ デコーダ、４１４ 制御ロジック、４１６ スイッチ、
４１７ ピエゾ素子、４３１ 波形設定部、４３２ Ｄ／Ａ変換器、
４３３ 電圧増幅回路、４３４ 電流増幅回路、
８３１ 歯車、８３２ 発電モーター、８３３ ＡＣ／ＤＣコンバーター、
Ｑ１ ＮＰＮ型トランジスタ、Ｑ２ ＰＮＰ型トランジスタ

Claims (6)

1. 液体を吐出するヘッドと、
   前記ヘッドを移動方向に移動させるキャリッジと、
   前記キャリッジに設けられた発電機であって、キャリッジの移動を停止させるときの制動エネルギーで発電を行う発電機と、
   を備えることを特徴とする液体吐出装置。
2. 請求項１に記載の液体吐出装置であって、
   前記キャリッジに設けられた歯車であって、回転することで前記発電機に発電を行わせる歯車と、
   前記キャリッジの移動方向に沿って設けられたラック歯車と、
   を有し、前記キャリッジの移動を停止させるときに前記歯車と前記ラック歯車とを噛み合わせる、ことを特徴とする液体吐出装置。
3. 請求項１又は２に記載の液体吐出装置であって、
   前記発電機が発電した電力を蓄電する蓄電部を前記キャリッジに有し、
   前記蓄電部に蓄電された電力は、前記ヘッドを駆動させるために用いられる
   ことを特徴とする液体吐出装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の液体吐出装置であって、
   前記移動方向に沿って固定して配置された複数の一次コイルと、
   前記キャリッジに設けられた二次コイルと、
   をさらに有し、前記キャリッジが印刷領域を移動する際には、前記ヘッドを駆動させるための電力を非接触で供給する
   ことを特徴とする液体吐出装置。
5. 請求項４に記載の液体吐出装置であって、
   前記キャリッジの前記移動方向の位置を検出する検出部を有し、
   前記検出部の検出結果に基づいて、前記複数の一次コイルのうちのいずれかを用いる、
   ことを特徴とする液体吐出装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の液体吐出装置であって、
   各画素にドットを形成するか否かを示す画素データを前記ヘッドに無線で送信する、
   ことを特徴とする液体吐出装置。

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