JP2022117329A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットプリンタの省電力化を図る。【解決手段】インクジェットプリンタ（１）は、ノズル（３３）、およびインクをノズル（３３）から吐出するピエゾ素子（３２１）を有するヘッド（３２）と、ピエゾ素子（３２１）に印加する駆動電圧を生成する駆動電圧生成部（８０）と、ヘッド（３２）および駆動電圧生成部（８０）を移動方向に移動させるキャリッジ（３１）と、移動方向に配列された複数の磁石を含む磁石群（７２）とを備える。駆動電圧生成部（８０）は、キャリッジ（３１）の移動に伴って磁石群（７２）の磁束と鎖交することによって起電力を発生するコイル（７０）を有し、起電力により駆動電圧を生成する。【選択図】図８

Description

本発明は、インクジェットプリンタに関する。

特許文献１には、キャリッジに設けられた発電部を有するインクジェットプリンタが開示されている。発電部は、歯車と、発電モータとを備える。キャリッジが印刷領域外に移動すると、歯車が、キャリッジを往復可能に支持するキャリッジ軸に設けられたラック歯車と噛み合わされることにより、キャリッジを停止させる制動エネルギーで回転する。発電モータは、歯車の回転によって回転して発電を行う。発電された電力は、ヘッドユニットの駆動に用いられる。

特開２０１１－１０３７２３号公報

しかしながら、特許文献１のインクジェットプリンタでは、キャリッジを駆動するキャリッジモータは、キャリッジを停止させるための制動エネルギーだけでなく、歯車および発電モータを回転させるための負荷トルクを発生させる必要がある。そのため、キャリッジモータに、負荷トルクを発生させるための余分な電力が必要となるという問題がある。

本発明は、インクジェットプリンタの省電力化を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の第１態様に係るインクジェットプリンタは、ノズル、およびインクを前記ノズルから吐出させる吐出素子を有するヘッドと、前記吐出素子に印加する駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、前記ヘッドおよび前記駆動電圧生成部を移動方向に移動させるキャリッジと、前記移動方向に配列された複数の磁石を含む磁石群と、を備え、前記駆動電圧生成部は、前記キャリッジの移動に伴って前記磁石群の磁束と鎖交することによって起電力を発生するコイルを有し、前記起電力より前記駆動電圧を生成する。

第１態様のインクジェットプリンタによれば、駆動電圧が、キャリッジの移動に伴ってコイルに発生する起電力より生成されるので、その駆動電圧を印加することによって吐出素子を駆動することができる。これにより、吐出素子に印加する駆動電圧を生成するために、キャリッジを移動させるモータに余分な負荷トルクを発生させる必要がなくなる。したがって、インクジェットプリンタの省電力化を図ることができる。

第２態様は、第１態様のインクジェットプリンタであって、前記駆動電圧生成部は、前記コイルの起電力によって生成された交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の整流電圧を平滑する平滑回路と、前記平滑回路の平滑電圧を前記駆動電圧に変換する変換回路と、を更に有する。

第２態様のインクジェットプリンタによれば、整流回路、平滑回路および変換回路によって、コイルの起電力より吐出素子の駆動に適した駆動電圧を得ることができる。

第３態様は、第２態様のインクジェットプリンタであって、前記変換回路は、前記駆動電圧によって電力を蓄える蓄電回路を有する。

第３態様のインクジェットプリンタによれば、キャリッジの移動量が少ない状態で発生するコイルの起電力は、吐出素子を駆動するには十分ではないことがある。これに対し、蓄電回路が、主にキャリッジの移動量が多い状態で蓄電することによって、キャリッジの移動量が少なくても、吐出素子を駆動するための十分な駆動電圧を得ることができる。

第４態様は、第３態様のインクジェットプリンタであって、前記吐出素子を駆動する駆動命令が発生すると、前記吐出素子を駆動する前に、前記キャリッジを移動させるキャリッジ制御部を更に備える。

第４態様のインクジェットプリンタによれば、駆動命令の生成に応じてキャリッジを移動させることにより、コイルの起電力より得られた駆動電圧によって蓄電回路が蓄電される。これにより、蓄電回路は、駆動命令の発生時に吐出素子を駆動するために十分な電力を蓄えていなくても、キャリッジの移動によって、吐出素子を駆動するために十分な電力を蓄えることができる。

第５態様は、第４態様のインクジェットプリンタであって、前記キャリッジ制御部は、前記駆動命令が発生すると、所定値以上の電力が前記蓄電回路に蓄えられている状態において前記キャリッジを移動させず、前記所定値以上の電力が前記蓄電回路に蓄えられていない状態において前記キャリッジを移動させる。

第５態様のインクジェットプリンタによれば、所定値以上の電力が蓄電回路に蓄えられている場合には、キャリッジが移動しない。これにより、駆動命令の発生時には、不要にキャリッジが移動することを回避して、速やかに吐出素子の駆動動作を開始することができる。

第６態様は、第５態様のインクジェットプリンタであって、前記キャリッジ制御部は、直前の前記吐出素子の駆動動作の終了から前記駆動命令が発生するまでに経過した時間が所定時間内である場合、前記所定値以上の電力が前記蓄電回路に蓄えられていると判定する。

第６態様のインクジェットプリンタによれば、蓄電回路に蓄えられている最大の電力が蓄電回路の自己放電によって所定値未満に達するまでの時間を所定時間とすれば、吐出素子の駆動動作の終了から駆動命令が発生するまでに経過した時間が所定時間内であれば、所定値以上の電力が蓄電回路に蓄えられているとみなすことができる。一方、吐出素子の駆動動作の終了から駆動命令が発生するまでに経過した時間が所定時間内でなければ、ヘッドが応答するに足りる電力が蓄電回路に蓄えられていないことになり、所定値以上の電力が蓄電回路に蓄えられていないとみなすことができる。

これにより、蓄電回路に蓄えられた電力を計測することなく、所定値以上の電力が蓄電回路に蓄えられているか否かを推定することができる。

第７態様は、第４態様から第６態様のいずれか１つのインクジェットプリンタであって、前記キャリッジ制御部は、前記キャリッジを少なくとも前記磁石群が配置された範囲で移動させる。

第７態様のインクジェットプリンタによれば、キャリッジを少なくとも磁石群が配置された範囲で移動させることにより、キャリッジを磁石群が配置された範囲の一部で移動させるよりも、蓄電回路により多くの電力を蓄えることができる。これにより、発電効率を高めることができる。

第８態様は、第４態様から第７態様のいずれか１つのインクジェットプリンタであって、前記駆動命令は、印刷を実行するための印刷命令である。

第８態様のインクジェットプリンタによれば、少なくとも印刷実行時には、吐出素子を駆動するための電力を蓄電回路に蓄えることができる。

第９態様は、第１態様から第８態様のいずれか１つのインクジェットプリンタであって、前記磁石群は、前記キャリッジの移動範囲を含む範囲に配置される。

第９態様のインクジェットプリンタによれば、キャリッジの移動範囲の全体にわたってコイルによる発電を行うことができる。したがって、磁石群がキャリッジの移動範囲の一部に配置される構成よりも、発電効率を高めることができる。

第１０態様は、第１態様から第９態様のいずれか１つのインクジェットプリンタであって、前記磁石の前記移動方向の長さは、前記コイルの前記移動方向の長さよりも長い。

第１０態様のインクジェットプリンタによれば、コイルに鎖交する磁束のうち、打ち消し合う磁束が減少するので、発電効率が向上する。

態様１１は、第１態様から第１０態様のいずれか１つのインクジェットプリンタであって、前記キャリッジは、前記ヘッドが配置されるヘッド配置面と、前記ヘッド配置面とは異なる面であって、前記コイルが配置されるコイル配置面とを有する。

第１１態様のインクジェットプリンタによれば、ヘッド配置面とコイル配置面とが異なる面であるので、ヘッドの配置位置による制約を受けることなく、コイルをキャリッジに配置することができる。これにより、キャリッジにおいてコイル配置面の大きさで定まる最大の大きさでコイルを形成することができる。したがって、発電効率を高めることができる。

第１２態様は、第１態様から第１０態様のいずれか１つのインクジェットプリンタであって、前記コイルは、前記キャリッジの水平面に配置され、前記磁石群は、前記コイルの上方または下方に配置される。

第１２態様のインクジェットプリンタによれば、コイルがキャリッジの側面に配置される構成では、コイルを所定の大きさに形成する都合上、キャリッジをコイルの大きさに応じた高さに形成する必要がある。これに対し、コイルがキャリッジの水平面に配置される構成では、上記のようにキャリッジの高さがコイルの大きさによって定まることがないので、キャリッジを低く形成することができる。これにより、キャリッジの小型化を図ることができる。また、磁石群がコイルの上方または下方に配置されることにより、磁石群の強い磁束を上方または下方からコイルに鎖交させやすくなるので、発電効率が高まる。

第１３態様は、第１２態様のインクジェットプリンタであって、前記コイルは、前記キャリッジの上面に配置され、前記磁石群は、前記コイルの上方に配置される。

第１３態様のインクジェットプリンタによれば、通常、キャリッジの上方には、印刷用紙が通過する下方と異なり、障害物がない。コイルがキャリッジの上面に配置されることにより、コイルの上方に配置された磁石群とコイルとを近接させることができる。これにより、コイルは、磁石群の各磁石によって発生した磁束の強い部分を通過することで、大きい起電力を発生することができる。したがって、発電効率を高めることができる。

第１４態様は、第１態様から第１３態様のいずれか１つのインクジェットプリンタであって、前記キャリッジにおいて前記コイルが配置されるコイル配置領域の面積は、前記ヘッドにおいて複数の前記ノズルが配置されるノズル配置領域の面積よりも広い。

第１４態様のインクジェットプリンタによれば、ヘッドにおいて、ノズル配置領域が占める面積は大きい。このため、ノズル配置領域の面積によって、ヘッドの大きさが定まる。また、ヘッドの大きさに応じてキャリッジの大きさが定まり、コイル配置領域の面積も定まる。したがって、コイル配置領域の面積が、キャリッジのヘッド配置面において大きな面積を占めるノズル配置領域の面積よりも広いことにより、コイルを大きく形成することができる。これにより、発電効率を高めることが実現できる。

本発明の各態様に係るインクジェットプリンタは、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記インクジェットプリンタが備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記インクジェットプリンタをコンピュータにて実現させるインクジェットプリンタの印刷制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様によれば、インクジェットプリンタの省電力化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの内部構成を示す部分断面図である。 上記インクジェットプリンタのシステム構成を示すブロック図である。 上記インクジェットプリンタに用いられるコイルと磁石の配置を示す図である。 上記コイルに上記磁石の磁束が鎖交する図である。 上記コイルに上記磁石の磁束が鎖交する図である。 上記インクジェットプリンタにおけるキャリッジと磁石群との位置関係を示す平面図である。 上記キャリッジと上記磁石との位置関係を示す正面図である。 上記キャリッジに設けられたヘッドの詳細な構成を示すブロックおよび図である。 上記インクジェットプリンタの印刷処理の手順を示すフローチャートである。

〔実施形態〕
以下、本発明の一実施形態におけるインクジェットプリンタ１について、図１～図９を参照して説明する。なお、説明の便宜上、図１の上側をインクジェットプリンタ１の上側とし、図１の下側をインクジェットプリンタ１の下側とし、図１の左側をインクジェットプリンタ１の後側とし、図１の右側をインクジェットプリンタ１の前側とする。

＜インクジェットプリンタ１の全体構成＞
インクジェットプリンタ１は、プリンタ部と、フラットベッドスキャナ４２から構成されるスキャナ部と、を備え、スキャン機能、プリント機能、コピー機能、ファックス機能等の複数の機能を有する複合機である。インクジェットプリンタ１は、インクを吐出することによって、印刷データに基づいて画像を記録媒体の一例である用紙Ｐに記録するインクジェット記録方式のプリント機能を有する。プリンタ部は、主にコンピュータなどの外部情報機器と接続されて、外部情報機器から送信された画像データや文書データを含む印刷データに基づいて、被記録媒体に画像や文字を記録する。スキャナ部は、フラットベッドスキャナ４２である。本発明においてはスキャナ部は任意の構成なので、本明細書ではスキャナ部の動作に関する構成の説明が省略される。なお、インクジェットプリンタ１は、プリント機能のみを有するプリンタであってもよい。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、給送トレイ２０、給送部２、搬送ローラ６０、画像記録部３、排出ローラ６２、および排出トレイ３０を備えている。インクジェットプリンタ１の前面には、開口が形成されている。当該開口には、上面が開放された箱形状の給送トレイ２０が、前後方向に移動可能に配置されている。給送トレイ２０には、積層された複数の用紙Ｐが収容される。なお、用紙Ｐは、紙媒体に限らず、他にも、例えばＯＨＰシートのような樹脂媒体であってもよい。

給送部２は、給送ローラ２１と、給送アーム２２と、軸２３とを有している。給送部２は、給送ローラ２１の正回転によって、給送トレイ２０に収容された用紙Ｐを搬送路Ｒへ給送する。給送ローラ２１は、給送アーム２２の先端部に回転可能に支持されている。給送アーム２２は、インクジェットプリンタ１のフレームに支持された軸２３に回動可能に支持されている。給送アーム２２は、自重又はバネ等による弾性力によって、給送トレイ２０へ向けて回動付勢されている。図２に示すモータ１０２の逆回転による駆動力が給送ローラ２１に伝達され、給送ローラ２１が正回転する。

搬送路Ｒは、ガイド部材５１、ガイド部材５２、画像記録部３、ガイド部材５３、およびガイド部材５４等によって形成される空間をいう。搬送路Ｒは、給送トレイ２０の後端部から上方に延び、ガイド部材５１，５２で区画される領域にて湾曲し、画像記録部３の位置を経由して、ガイド部材５３およびガイド部材５４で区画される領域にて直線状に延び、排出トレイ３０に至る経路である。

搬送路Ｒにおける画像記録部３よりも搬送方向の上流側には、搬送ローラ６０が配置されている。搬送ローラ６０の下部と対向する位置には、ピンチローラ６１が配置されている。搬送ローラ６０は、モータ１０２によって駆動される。ピンチローラ６１は、搬送ローラ６０の回転に伴って回転する。搬送ローラ６０およびピンチローラ６１が正回転することにより、用紙Ｐは、搬送ローラ６０およびピンチローラ６１に挟持されて、搬送路Ｒの画像記録位置Ｘまで搬送される。画像記録位置Ｘは、ヘッド３２により用紙Ｐへの画像の記録が行われる位置である。モータ１０２の正回転による駆動力が、図示しない伝達機構によって搬送ローラ６０に伝達され、搬送ローラ６０が正回転する。また、モータ１０２の逆回転による駆動力が搬送ローラ６０に伝達され、搬送ローラ６０が逆回転する。

画像記録部３は、搬送路Ｒにおいて搬送ローラ６０と排出ローラ６２との間に配置されている。画像記録部３は、キャリッジ３１と、ヘッド３２と、複数のノズル３３と、コイル７０と、金属ガイド７１と、磁石群７２と、プラテン３４とを有している。

キャリッジ３１は、図２に示すキャリッジモータ１０３の駆動力が伝達されて、搬送方向に対して直交する方向、即ち、用紙Ｐの幅方向に金属ガイド７１上を往復移動する。

図１に示すように、キャリッジ３１には、ヘッド３２とコイル７０が搭載されている。ヘッド３２の下面には、複数のノズル３３が設けられている。ヘッド３２は、吐出素子の一例としてのピエゾ素子３２１を振動させることによって、ノズル３３からインク滴を吐出する。コイル７０は、キャリッジ３１の上方に配置された磁石群７２が発生する磁束と鎖交して起電力を発生させる。ここで発生した起電力は、ヘッド３２の内部のピエゾ素子３２１を駆動する駆動電圧を生成するために用いられる。プラテン３４は、用紙Ｐが載置される矩形板状の部材である。プラテン３４に支持された用紙Ｐに対して、キャリッジ３１が移動する過程において、ヘッド３２がインク滴を選択的に吐出することによって、用紙Ｐに画像が記録される。

また、キャリッジ３１には、キャリッジエンコーダ１２３が設けられている。キャリッジエンコーダ１２３は、用紙Ｐの幅方向におけるキャリッジ３１の変位に応じたエンコーダ信号を出力するリニアエンコーダである。キャリッジエンコーダ１２３は、図示しないエンコーダスケールおよび光学センサを備える。エンコーダスケールは、キャリッジ３１を支持するフレーム上に用紙Ｐの幅方向に沿って配置される。光学センサは、キャリッジ３１に搭載される。キャリッジエンコーダ１２３は、エンコーダスケールと光学センサとの間の相対位置の変化に応じたエンコーダ信号を制御部１０に入力する。

搬送路Ｒにおける画像記録部３より搬送方向の下流側には、搬送部としての排出ローラ６２が配置されている。排出ローラ６２の上部と対向する位置には、拍車６３が配置されている。排出ローラ６２は、モータ１０２によって駆動される。拍車６３は、排出ローラ６２の回転に伴って回転する。排出ローラ６２および拍車６３が正回転することにより、用紙Ｐは、排出ローラ６２および拍車６３に挟持されて、排出トレイ３０へ排出される。

給送トレイ２０の上方には、排出トレイ３０が配置されている。排出トレイ３０は、排出ローラ６２によって排出された用紙Ｐを支持する。

搬送路Ｒにおける搬送ローラ６０と画像記録部３との間には、レジセンサ１２０が設けられている。レジセンサ１２０は、用紙Ｐが、用紙Ｐと搬送ローラ６０との当接位置を通過することを検知するセンサである。レジセンサ１２０としては、用紙Ｐが当接することで揺動するアクチュエータを有するセンサや、光センサ等を用いることができる。レジセンサ１２０は、用紙Ｐが、用紙Ｐと搬送ローラ６０との当接位置を通過している状態でオン信号を出力し、用紙Ｐが、用紙Ｐと搬送ローラ６０との当接位置を通過していない状態でオフ信号を出力する。レジセンサ１２０による検知信号は、制御部１０へ出力される。

搬送ローラ６０には、搬送ローラ６０の回転を検出するエンコーダ１２１が設けられている。エンコーダ１２１は、搬送ローラ６０の回転に応じてパルス信号を制御部１０へ出力する。具体的には、エンコーダ１２１は、図示しないエンコーダディスクと、図示しない光学センサとを有する。エンコーダディスクは、搬送ローラ６０の回転と共に回転する。光学センサは、回転するエンコーダディスクを読み取ってパルス信号を生成し、生成したパルス信号を制御部１０に出力する。

また、給送ローラ２１には、給送ローラ２１の回転を検出するエンコーダ１２２が設けられている。エンコーダ１２２は、エンコーダ１２１と同様の構成を有し、給送ローラ２１の回転に応じてパルス信号を制御部１０へ出力する。

＜インクジェットプリンタ１のシステム構成＞
図２は、実施形態１におけるインクジェットプリンタ１のシステム構成を示すブロック図である。

図２に示すように、制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１４（登録商標）、およびＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１５を主として構成されている。これらは、バス１６を介して、プリンタ部、スキャナ部、および操作パネル４１などとデータを送受信可能に接続されている。ＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１１が各種動作を制御するためのプログラム等が格納されている。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が上記プログラムを実行する際に用いるデータや信号等を一時的に記録する記憶領域、又はデータ処理の作業領域として使用される。ＥＥＰＲＯＭ１４（登録商標）には、電源オフ後も保持すべき設定情報が格納される。

ＡＳＩＣ１５には、モータ１０２およびキャリッジモータ１０３が接続されている。ＡＳＩＣ１５は、図示しない駆動回路を介して、モータ１０２およびキャリッジモータ１０３に駆動電流を供給する。モータ１０２およびキャリッジモータ１０３は、供給される駆動電流が大きいほど回転速度が速くなり、供給される駆動電流が小さいほど回転速度が遅くなるＤＣモータである。制御部１０は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって、モータ１０２およびキャリッジモータ１０３の回転を制御する。

また、制御部１０は、ヘッド３２のピエゾ素子３２１に駆動電圧を印加することによって、ノズル３３からインク滴を吐出させる。また、ＡＳＩＣ１５には、レジセンサ１２０、エンコーダ１２１、エンコーダ１２２、およびキャリッジエンコーダ１２３が接続されている。そして、制御部１０は、レジセンサ１２０、エンコーダ１２１、エンコーダ１２２、およびキャリッジエンコーダ１２３から出力される信号に基づいて、インクジェットプリンタ１の状態を検知する。

具体的には、制御部１０は、レジセンサ１２０から出力される検出信号に基づいて、用紙Ｐが搬送ローラ６０との当接位置を通過したことを検知する。制御部１０は、エンコーダ１２１から出力されるパルス信号に基づいて搬送ローラ６０の回転量を検知し、エンコーダ１２２から出力されるパルス信号に基づいて給送ローラ２１の回転量を検知する。また、制御部１０は、レジセンサ１２０からオン信号が出力された後にエンコーダ１２１から出力されるパルス信号に基づいて、用紙Ｐの搬送路Ｒにおける位置を推定する。

制御部１０は、キャリッジエンコーダ１２３から入力されるエンコーダ信号に基づき、用紙Ｐの幅方向におけるキャリッジ３１の位置を検出する。制御部１０は、印刷データを取得し、取得した印刷データと、キャリッジ３１の検出位置とに基づいて、記録処理におけるヘッド３２からのインクの吐出の終了を検知する吐出検知部としての機能を有する。

用紙Ｐへの画像記録において、制御部１０は、用紙Ｐの搬送が停止している状態でキャリッジ３１を用紙Ｐの幅方向に移動させながらヘッド３２のノズル３３からインクを吐出させる。制御部１０は、インクを吐出させながら、１行分の画像を用紙Ｐに記録させる記録処理と、搬送ローラ６０および排出ローラ６２を駆動させて用紙Ｐを所定の改行量だけ搬送する改行処理とを繰り返すようにキャリッジ３１およびヘッド３２を制御する。

ＡＳＩＣ１５には、操作パネル４１が接続されている。操作パネル４１において入力されたプリンタ部の動作指示や用紙Ｐのサイズ、記録画像の解像度は、ＡＳＩＣ１５およびバス１６を通じてＲＡＭ１３にサイズ情報、解像度情報として格納される。

ＡＳＩＣ１５には、インタフェース（Ｉ／Ｆ）４０が接続されている。インタフェース４０を介して制御部１０は、外部情報機器とデータを送受信することができる。外部情報機器とは、例えば、プリンタドライバがインストールされたコンピュータなどである。つまり、プリンタ部を動作する際に入力されるサイズ、解像度は、操作パネル４１から入力されても外部情報機器のプリンタドライバから入力されてもよい。

＜コイル７０による起電力発生の原理＞
実施形態１では、磁石７２１が発生する磁束と鎖交させたコイル７０に発生する起電力を、ヘッド３２の駆動電圧として用いる。

図３に、コイル７０に起電力が発生する原理を示す。

磁石７２１の上で、コイル７０を矢印の方向に移動させる。磁石７２１はＮ極からＳ極に向けて空間上に磁束を発生させるので、コイル７０は、移動することにより空間上の磁束と鎖交する。ファラデーの法則により、コイル７０の端子間に起電力が発生する。

このようにコイル７０が発生する起電力を用いて、ヘッド３２内に配置されるピエゾ素子３２１を駆動させ、ノズル３３からインクを吐出させる。

図４、および図５は、コイル７０と磁石７２１を配置した一例を示す。図４は、キャリッジ３１の移動方向についてのコイル７０の長さが、磁石７２１の前記移動方向の長さよりも短い場合である。図５は、コイル７０の上記長さが、磁石７２１の上記長さよりも長い場合である。以降の説明において、コイル７０および磁石７２１の「長さ」を、キャリッジ３１の移動方向の長さとする。

図４に示すように、磁石７２１の長さがコイル７０の長さよりも長い場合には、コイル７０の移動によって磁束の変化量が大きいので、大きな起電力を得ることができる。これに対し、図５に示すように、磁石７２１の長さがコイル７０の長さよりも短い場合には、コイル７０の移動によって磁束が互いに打ち消し合うので、小さな起電力しか得られない。したがって、磁石７２１の長は、コイル７０の長さより長いほうが、より大きな起電力を得ることができる。

＜キャリッジ３１および磁石群７２の配置＞
図６は、キャリッジ３１と磁石群７２との位置関係を示す平面図であり、図７は、キャリッジ３１と磁石群７２との位置関係を示す正面図である。インクジェットプリンタ１は、図１で示された構成のほか、金属ガイド７１と、磁石群７２とを更に備える。

金属ガイド７１は、キャリッジ３１の移動方向に沿って、等間隔空けて２本平行に配置されている。図示はしないが、キャリッジ３１は、金属ガイド７１に対して摺動可能となるように金属ガイド７１に係合することにより、金属ガイド７１の上をキャリッジモータ１０３に駆動されることで移動する。

キャリッジ３１には、ヘッド３２と、コイル７０が取り付けられている。キャリッジ３１は、移動方向に移動することによって、ヘッド３２とコイル７０を移動方向に移動させる。

キャリッジ３１は、水平面であるヘッド配置面３１ａと、水平面であり、且つ上面であるコイル配置面３１ｂとを有する。ヘッド配置面３１ａとコイル配置面３１ｂとは、異なる面である。ヘッド３２は、ヘッド配置面３１ａに配置され、コイル７０は、コイル配置面に配置される。なお、コイル７０は、キャリッジ３１の内部において、コイル配置面３１ｂに近い位置に配置されていてもよい。

ヘッド配置面３１ａとコイル配置面３１ｂとが異なる面であるので、ヘッド３２の配置位置による制約を受けることなく、コイル７０をキャリッジ３１に配置することができる。これにより、キャリッジ３１においてコイル配置面３１ｂの大きさで定まる最大の大きさでコイル７０を形成することができる。したがって、発電効率を高めることができる。

コイル７０は、キャリッジ３１の移動により、移動方向に移動する。コイル７０は、移動によって、磁石群７２から発生する磁束と鎖交して起電力を生成する。後述するように、生成した起電力により、ヘッド３２のピエゾ素子３２１を駆動させる駆動電圧が生成される。

磁石群７２は、複数の磁石７２１を含む。複数の磁石７２１は、１列に接続されて、キャリッジ３１の上方、即ちコイル７０の上方で、且つキャリッジ３１の移動方向に平行に配列される。なお、磁石群７２は、キャリッジ３１の下方に配置されてもよい。

コイル７０がキャリッジ３１の側面に配置される構成では、コイル７０を所定の大きさに形成する都合上、キャリッジ３１をコイル７０の大きさに応じた高さに形成する必要がある。これに対し、コイル７０がキャリッジ３１の水平面に配置される構成では、上記のようにキャリッジ３１の高さがコイル７０の大きさによって定まることがないので、キャリッジ３１を低く形成することができる。これにより、キャリッジ３１の小型化を図ることができる。また、磁石群７２がコイル７０の上方または下方に配置されることにより、磁石群７２の強い磁束を上方または下方からコイル７０に鎖交させやすくなるので、発電効率が高まる。

通常、キャリッジ３１の上方には、用紙Ｐが通過する下方と異なり、障害物がない。コイル７０がキャリッジ３１の上面に配置されることにより、コイル７０の上方に配置された磁石群７２とコイル７０とを近接させることができる。これにより、コイル７０は、磁石群７２の各磁石７２１によって発生した磁束の強い部分を通過することで、大きい起電力を発生することができる。したがって、発電効率を高めることができる。

また、磁石群７２は、キャリッジ３１の移動範囲を含む範囲に配置される。これにより、キャリッジ３１の移動範囲の全体にわたってコイル７０による発電を行うことができる。したがって、磁石群７２がキャリッジ３１の移動範囲の一部に配置される構成よりも、発電効率を高めることができる。

ここで、上述したように、磁石７２１の長さは、コイル７０の長さよりも長い。

コイル７０に鎖交する磁束のうち、打ち消し合う磁束が減少するので、発電効率が向上する。

ヘッド３２の下面には、複数のノズル３３がマトリクス状に間隔をおいて配置されている。また、コイル配置面３１ｂにおいてコイル７０が配置されるコイル配置領域の面積は、ヘッド配置面３１ａにおいて複数のノズル３３が配置されるノズル配置領域の面積よりも広い。

ヘッド３２において、ノズル配置領域が占める面積は大きい。このため、ノズル配置領域の面積によって、ヘッド３２の大きさが定まる。また、ヘッド３２の大きさに応じてキャリッジ３１の大きさが定まり、コイル配置領域の面積も定まる。したがって、コイル配置領域の面積が、キャリッジ３１のヘッド配置面３１ａにおいて大きな面積を占めるノズル配置領域の面積よりも広いことにより、コイル７０を大きく形成することができる。これにより、発電効率を高めることが実現できる。

＜ヘッド３２の詳細な構成およびキャリッジ３１，ヘッド３２の制御構成＞
図８は、ヘッド３２の詳細な構成を示すブロック図である。ヘッド３２は、整流回路３２４と、平滑回路３２５と、変換回路３２６と、ピエゾ素子３２１と、駆動回路３２２と、ヘッド制御回路３２３と、ノズル３３とを備える。変換回路３２６は、駆動電圧変換回路３２６１と、駆動電圧蓄電回路３２６２と、電源電圧変換回路３２６３と、電源電圧蓄電回路３２６４とを備える。制御部１０は、キャリッジ制御部１７と、ヘッド制御部１８とを備える。

また、駆動電圧生成部８０は、コイル７０と、整流回路３２４と、平滑回路３２５と、変換回路３２６とを有する。

整流回路３２４は、ブリッジ整流回路によって構成されており、キャリッジ３１の移動により生成された交流の起電力によって生成された交流電圧を整流することによって正の整流電圧に変換する。

平滑回路３２５は、整流電圧を平滑して平滑電圧に変換する。平滑回路３２５は、平滑コンデンサによって構成される。

変換回路３２６は、平滑電圧を、ピエゾ素子３２１を駆動する駆動電圧に変換する。そして、変換回路３２６は、駆動回路３２２の電源電圧と、ヘッド制御回路３２３の電源電圧に変換する。実施形態１では、駆動電圧は、例えば３０から３３Ｖである。また、電源電圧は、例えば３．３Ｖである。

更に、変換回路３２６は、駆動電圧によって電力を蓄える駆動電圧蓄電回路３２６２と、電源電圧によって電力を蓄える電源電圧蓄電回路３２６４を備える。駆動電圧蓄電回路３２６２は、コイル７０の起電力によりピエゾ素子３２１を駆動できる駆動電圧が得られない場合に、コイル７０に代わって、ピエゾ素子３２１に駆動電圧を印加する。電源電圧蓄電回路３２６４は、コイル７０の起電力により電源電圧が得られない場合に、コイル７０に代わって、駆動回路３２２と、ヘッド制御回路３２３に電源電圧を印加する。

なお、変換回路３２６は、駆動電圧蓄電回路３２６２及び電源電圧蓄電回路を備えていることが好ましいが、備えていなくてもよい。

ヘッド制御回路３２３は、駆動回路３２２に駆動制御信号を与えて駆動回路３２２を制御する。

駆動回路３２２は、ヘッド制御回路３２３からの駆動制御信号によって駆動信号を生成する。駆動回路３２２は、ピエゾ素子３２１に駆動信号を与えてピエゾ素子３２１の駆動を駆動する。

ピエゾ素子３２１は、駆動回路３２２からの駆動信号によって圧電体を変形させてインクを圧出することで、ノズル３３よりインクを吐出させる。

ヘッド制御部１８は、ヘッド制御回路３２３にヘッド制御信号を与える。ヘッド制御信号は、印刷パターンなどのデータ、駆動命令信号などを含む。駆動命令信号は、ヘッド３２を駆動するための命令、即ちピエゾ素子３２１を駆動させる駆動命令を与える信号である。駆動命令は、インクをノズル３３から吐出して用紙Ｐに印刷するための印刷命令と、ノズル３３内のインクの詰まりを除去するためのメンテナンス命令とを含む。また、ヘッド制御部１８は、駆動命令信号に対するヘッド制御回路３２３からの応答信号を受けて、ヘッド３２が印刷動作可能であることを認識する。

キャリッジ制御部１７は、キャリッジモータ１０３にキャリッジ制御信号を与えて、キャリッジモータ１０３を制御する。キャリッジ制御部１７は、キャリッジ３１を少なくとも磁石群７２が配置された範囲で移動させる。キャリッジモータ１０３は、キャリッジ制御信号に基づいてキャリッジ３１を移動させる。

上記のように構成される駆動電圧生成部８０によれば、駆動電圧が、キャリッジ３１の移動に伴ってコイル７０に発生する起電力より生成されるので、その駆動電圧を印加することによってピエゾ素子３２１を駆動することができる。これにより、ピエゾ素子３２１に印加する駆動電圧を生成するために、キャリッジモータ１０３に余分な負荷トルクを発生させる必要がなくなる。したがって、インクジェットプリンタ１の省電力化を図ることができる。

整流回路３２４、平滑回路３２５および変換回路３２６によって、コイルの起電力よりピエゾ素子３２１の駆動に適した駆動電圧を得ることができる。

キャリッジ３１の移動量が少ない状態で発生するコイル７０の起電力は、ピエゾ素子３２１を駆動するには十分ではないことがある。これに対し、駆動電圧蓄電回路３２６２および電源電圧蓄電回路３２６４が、主にキャリッジ３１の移動量が多い状態で蓄電することによって、キャリッジ３１の移動量が少なくても、ピエゾ素子３２１を駆動するための十分な駆動電圧を得ることができる。

キャリッジ制御部１７は、キャリッジ３１を少なくとも磁石群７２が配置された範囲で移動させる。これにより、キャリッジ３１を磁石群７２が配置された範囲の一部で移動させるよりも、駆動電圧蓄電回路３２６２および電源電圧蓄電回路３２６４により多くの電力を蓄えることができる。したがって、発電効率を高めることができる。

＜インクジェットプリンタ１の印刷処理＞
インクジェットプリンタ１の印刷処理について説明する。図９は、インクジェットプリンタ１の印刷処理の手順を示すフローチャートである。

ＳＴＡＲＴ：ユーザが、インクジェットプリンタ１に上述した駆動命令を出す。

ステップＳ１０１：キャリッジ制御部１７は、前回即ち直前のピエゾ素子３２１の駆動動作が終了してから所定時間が経過しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。前回のピエゾ素子３２１の駆動動作が終了してから所定時間が経過している場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、ステップＳ１０４に進む。それ以外の場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０１でＮＯの場合、キャリッジ制御部１７は、駆動電圧蓄電回路３２６２および電源電圧蓄電回路３２６４（以下、蓄電回路と呼ぶ。）に所定値以上の電力が蓄えられていると判定する。その場合には、キャリッジ３１をあえて移動させる必要はない。それに対して、ステップＳ１０１でＹＥＳの場合、蓄電回路には、放電によって所定値以上の電力が蓄えられていないと考えられる。その場合には、キャリッジ３１を移動させて蓄電回路に電力を蓄える必要がある。

ステップＳ１０２：ヘッド制御部１８は、ヘッド制御回路３２３に駆動命令信号を出力する。

ステップＳ１０３：ヘッド制御部１８は、ヘッド制御回路３２３から応答信号があるか否かを判定する。ヘッド制御回路３２３から応答信号がある場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。それ以外の場合（Ｓ１０３でＮＯ）、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０５：キャリッジ制御部１７は、所定の蓄電量に到達した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。それ以外の場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。

ステップＳ１０６：ピエゾ素子３２１は、駆動動作を開始する。

ＥＮＤ：ピエゾ素子３２１の駆動動作が終了する。

上記のように、ステップＳ１０３において、ヘッド制御回路３２３から応答信号がある場合（ＹＥＳ）、キャリッジ制御部１７は、蓄電回路に所定値以上の電力が蓄えられているとみなして、キャリッジ３１を移動させない。それに対して、ヘッド制御回路３２３から応答信号がない場合（ＮＯ）、キャリッジ制御部１７は、蓄電回路に電力が蓄えられていないのでキャリッジ３１を移動させる。

このように、所定値以上の電力が蓄電回路に蓄えられている場合には、キャリッジ３１が移動しない。これにより、駆動命令の発生時には、不要にキャリッジ３１が移動することを回避して、速やかにピエゾ素子３２１の駆動動作を開始することができる。

なお、キャリッジ制御部１７は、ヘッド制御回路３２３から応答信号がある場合にキャリッジ３１を移動させるが、ヘッド制御部１８から駆動命令信号は発された時点で、キャリッジ３１を移動させてもよい。

このように、駆動命令の発生に応じて、ピエゾ素子３２１を駆動する前に、キャリッジ３１を移動させることにより、コイル７０の起電力より得られた駆動電圧によって蓄電回路が蓄電される。これにより、蓄電回路は、駆動命令の発生時にピエゾ素子３２１を駆動するために十分な電力を蓄えていなくても、キャリッジ３１の移動によって、ピエゾ素子３２１を駆動するために十分な電力を蓄えることができる。

ステップＳ１０１の処理により、蓄電回路に蓄えられている最大の電力が蓄電回路の自己放電によって所定値未満に達するまでの時間を所定時間とすれば、ピエゾ素子３２１の駆動動作の終了から駆動命令が発生するまでに経過した時間が所定時間内であれば、所定値以上の電力が蓄電回路に蓄えられているとみなすことができる。一方、ピエゾ素子３２１の駆動動作の終了から駆動命令が発生するまでに経過した時間が所定時間でなければ、ヘッド３２が応答するに足りる電力が蓄電回路に蓄えられていないことになり、所定値以上の電力が蓄電回路に蓄えられていないとみなすことができる。

これにより、蓄電回路に蓄えられた電力を計測することなく、所定値以上の電力が蓄電回路に蓄えられているか否かを推定することができる。

ここで、駆動命令は、印刷を実行するための印刷命令であってもよい。これにより、少なくとも印刷実行時には、ピエゾ素子３２１を駆動するための電力を蓄電回路に蓄えることができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
インクジェットプリンタ１（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の制御部１０としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ インクジェットプリンタ
１７ キャリッジ制御部
３１ キャリッジ
３１ａ ヘッド配置面
３１ｂ コイル配置面（水平面、上面）
３２ ヘッド
３３ ノズル
３２１ ピエゾ素子（吐出素子）
７０ コイル
７１ 金属ガイド
７２ 磁石群
８０ 駆動電圧生成部
１０３ キャリッジモータ
３２４ 整流回路
３２５ 平滑回路
３２６ 変換回路
３２６１ 駆動電圧変換回路（変換回路）
３２６２ 駆動電圧蓄電回路（蓄電回路）
３２６３ 電源電圧変換回路（変換回路）
３２６４ 電源電圧蓄電回路（蓄電回路）

Claims (14)

1. ノズル、およびインクを前記ノズルから吐出させる吐出素子を有するヘッドと、
   前記吐出素子に印加する駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、
   前記ヘッドおよび前記駆動電圧生成部を移動方向に移動させるキャリッジと、
   前記移動方向に配列された複数の磁石を含む磁石群と、
   を備え、
   前記駆動電圧生成部は、前記キャリッジの移動に伴って前記磁石群の磁束と鎖交することによって起電力を発生するコイルを有し、前記起電力より前記駆動電圧を生成することを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記駆動電圧生成部は、
   前記コイルの起電力によって生成された交流電圧を整流する整流回路と、
   前記整流回路の整流電圧を平滑する平滑回路と、
   前記平滑回路の平滑電圧を前記駆動電圧に変換する変換回路と、
   を更に有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. 前記変換回路は、
   前記駆動電圧によって電力を蓄える蓄電回路を有す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. 前記吐出素子を駆動する駆動命令が発生すると、前記吐出素子を駆動する前に、前記キャリッジを移動させるキャリッジ制御部を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
5. 前記キャリッジ制御部は、前記駆動命令が発生すると、所定値以上の電力が前記蓄電回路に蓄えられている状態において前記キャリッジを移動させず、前記所定値以上の電力が前記蓄電回路に蓄えられていない状態において前記キャリッジを移動させ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. 前記キャリッジ制御部は、直前の前記吐出素子の駆動動作の終了から前記駆動命令が発生するまでに経過した時間が所定時間内である場合、前記所定値以上の電力が前記蓄電回路に蓄えられていると判定することを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリンタ。
7. 前記キャリッジ制御部は、前記キャリッジを少なくとも前記磁石群が配置された範囲で移動させることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
8. 前記駆動命令は、印刷を実行するための印刷命令であることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
9. 前記磁石群は、前記キャリッジの移動範囲を含む範囲に配置されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
10. 前記磁石の前記移動方向の長さは、前記コイルの前記移動方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
11. 前記キャリッジは、前記ヘッドが配置されるヘッド配置面と、前記ヘッド配置面とは異なる面であって、前記コイルが配置されるコイル配置面とを有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
12. 前記コイルは、前記キャリッジの水平面に配置され、
    前記磁石群は、前記コイルの上方または下方に配置されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
13. 前記コイルは、前記キャリッジの上面に配置され、
    前記磁石群は、前記コイルの上方に配置されることを特徴とする請求項１２に記載のインクジェットプリンタ。
14. 前記キャリッジにおいて前記コイルが配置されるコイル配置領域の面積は、前記ヘッドにおいて複数の前記ノズルが配置されるノズル配置領域の面積よりも広いことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。

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