JP7118879B2 - インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタに関する。

印刷データに応じて印刷媒体に画像を形成するインクジェットプリンタが実用化されている。インクジェットプリンタは、例えば、インクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを制御するヘッドコントローラとを備える。インクジェットヘッドは、インクを吐出する為のアクチュエータと、ヘッドコントローラの制御に基づいてアクチュエータを駆動するドライバＩＣとを備える。ドライバＩＣは、ヘッドコントローラの制御に基づいて、論理回路により半導体スイッチをスイッチングすることにより、高電位の電源供給ラインから供給される電流をアクチュエータに供給する。

ドライバＩＣにおいて、論理回路に電源が供給されないで高圧電源が供給された場合、すなわち論理回路の電源が何らかの要因でＧＮＤと短絡などの不具合が発生した状態で高圧電源が供給された場合、ドライバＩＣ内で、高圧電源供給ラインからＧＮＤに貫通電流が流れる場合がある。貫通電流が流れると、ドライバＩＣの温度が急激に上昇し、ドライバＩＣのパッケージが破損し、封止剤がガス化し、発煙、発火が生じる可能性がある。電源供給ラインにヒューズを設けることにより、貫通電流が流れ続けることを防ぐことができる。しかしながら、ドライバＩＣの通常動作時に電源供給ラインを流れる電流によってヒューズが溶断されることを防ぐために、容量（アンペア数）が大きいヒューズを用いる必要がある。ヒューズのサイズは、容量に比例する為、インクジェットヘッドが大型化する可能性があるという課題がある。

特開２０１０－７７６号公報 特開平６－８６５９７号公報

本発明は、安全性と小型化とを両立可能なインクジェットヘッド及びインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

実施形態に係るインクジェットヘッドは、アクチュエータと、ドライバＩＣと、第１のコンデンサと、第２のコンデンサと、ヒューズとを具備する。第１のコンデンサは、前記ドライバＩＣに電源を供給する電源供給ラインに設けられる。第２のコンデンサは、前記第１のコンデンサよりも静電容量値が低く、前記電源供給ラインの前記第１のコンデンサよりも前記ドライバＩＣに近い位置に、前記第１のコンデンサと並列に設けられる。ヒューズは、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に設けられる。

図１は、一実施形態に係るインクジェットプリンタの構成の例についての説明図である。 図２は、一実施形態に係るインクジェットヘッド及びヘッドコントローラの構成の例についての説明図である。 図３は、一実施形態に係るインクジェットヘッドのアクチュエータに印加される電界の例についての説明図である。 図４は、一実施形態に係るインクジェットヘッドの動作について説明する為の説明図である。 図５は、一実施形態に係るインクジェットヘッドの動作について説明する為の説明図である。 図６は、一実施形態に係るインクジェットヘッドの動作について説明する為の説明図である。 図７は、一実施形態に係るインクジェットヘッドの動作について説明する為の説明図である。 図８は、ヒューズを流れる電流により生じるジュール積分値と、ヒューズの溶断特性と、第２のコンデンサの静電容量値との関係に説明する為の説明図である。 図９は、ヒューズを流れる電流により生じるジュール積分値と、１０万回パルス耐久ラインと、第２のコンデンサの静電容量値との関係に説明する為の説明図である。

以下、一実施形態に係るインクジェットプリンタ及びインクジェットヘッドについて図面を参照して説明する。
まず、一実施形態に係るインクジェットプリンタ１について説明する。図１は、一実施形態に係るインクジェットプリンタ１の構成例を示す説明図である。

インクジェットプリンタ１は、インクジェット記録装置の一例である。なお、インクジェット記録装置はこれに限らず、複写機のような他の装置であっても良い。

インクジェットプリンタ１は、例えば、記録媒体である印刷媒体を搬送しながら画像形成等の各種処理を行う。インクジェットプリンタ１は、制御部１１、ディスプレイ１２、操作部１３、通信インタフェース１４、搬送モータ１５、モータ駆動回路１６、ポンプ１７、ポンプ駆動回路１８、インクジェットヘッド１９、ヘッドコントローラ２０、及び電源回路２１を備える。さらに、インクジェットプリンタ１は、図示されない給紙カセット及び排紙トレイを備える。

制御部１１は、インクジェットプリンタ１の各種の制御を行う。制御部１１は、プロセッサ３１とメモリ３２とを備える。プロセッサ３１は、演算処理を実行する演算素子である。プロセッサ３１は、例えば、メモリ３２に記憶されているプログラム及びプログラムで用いられるデータに基づいて種々の処理を行う。メモリ３２は、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。

ディスプレイ１２は、プロセッサ３１、または図示されないグラフィックコントローラなどの表示制御部から入力される映像信号に応じて画面を表示する表示装置である。

操作部１３は、操作に基づいて、操作信号を生成する操作部材を有する。操作部材は、例えば、タッチセンサ、テンキー、電源キー、用紙フィードキー、種々のファンクションキー、またはキーボードなどである。タッチセンサは、例えば、抵抗膜式タッチセンサ、または静電容量式タッチセンサ等である。タッチセンサは、ある領域内において指定された位置を示す情報を取得する。タッチセンサは、上記のディスプレイ１２と一体にタッチパネルとして構成されることにより、ディスプレイ１２に表示された画面上のタッチされた位置を示す信号を生成する。

通信インタフェース１４は、他の機器と通信するインタフェースである。通信インタフェース１４は、例えば、インクジェットプリンタ１に印刷データを送信するホストＰＣ２との通信に用いられる。通信インタフェース１４は、有線で構成されたネットワークを介して、ホストＰＣ２と通信する。また、通信インタフェース１４は、無線で構成されたネットワークを介して、ホストＰＣ２と通信する構成でもよい。

搬送モータ１５は、回転することによって、印刷媒体を搬送する為の図示されない搬送路の搬送部材を動作させる。搬送部材は、印刷媒体を搬送するベルト、ローラ、及びガイドなどである。搬送モータ１５は、印刷媒体を保持するベルトと連動して動作するローラを駆動することによって印刷媒体をガイドに沿って搬送させる。

モータ駆動回路１６は、搬送モータ１５を駆動する回路である。モータ駆動回路１６は、制御部１１から入力された搬送制御信号に従って搬送モータ１５を駆動する。これにより、給紙カセットの印刷媒体が、インクジェットヘッド１９を経由して排紙トレイに搬送される。給紙カセットは、複数の印刷媒体を収容するカセットである。排紙トレイは、インクジェットプリンタ１から排出された印刷媒体を収容するトレイである。

ポンプ１７は、例えばインクが保持されているインクタンク（図示せず）とインクジェットヘッド１９とを連通するチューブを備える。具体的には、チューブは、インクジェットヘッド１９の図示されない共通インク室と連通されている。

ポンプ駆動回路１８は、プロセッサ３１から入力されたインク供給制御信号に従ってポンプ１７を駆動することによって、インクタンク内のインクをインクジェットヘッド１９の共通インク室に供給させる。

インクジェットヘッド１９は、印刷媒体に画像を形成する画像形成部である。インクジェットヘッド１９は、ヘッドコントローラ２０から供給される電源電圧及び制御信号に基づき、搬送モータ１５及び図示されない保持ローラによって搬送される印刷媒体にインクを吐出することにより、画像を形成する。インクジェットプリンタ１は、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、及びブラック等の各色にそれぞれ対応した複数のインクジェットヘッド１９を備えていてもよい。

ヘッドコントローラ２０は、インクジェットヘッド１９を制御する回路である。ヘッドコントローラ２０は、インクジェットヘッド１９を動作させることにより、インクジェットヘッド１９からインクを吐出させる。ヘッドコントローラ２０は、インクジェットヘッド１９に複数の電源電圧を供給する。また、ヘッドコントローラ２０は、通信インタフェース１４を介して入力された印刷データに基づいて制御信号を生成する。ヘッドコントローラ２０は、電源電圧及び制御信号を供給することにより、印刷媒体に対してインクジェットヘッド１９により画像を形成させる。

電源回路２１は、商用電源から供給された交流電力を直流電力に変換する。電源回路２１は、直流電力をインクジェットプリンタ１内の各構成に供給する。

図２は、インクジェットヘッド１９及びヘッドコントローラ２０の詳細な構成について説明する為の説明図である。インクジェットヘッド１９とヘッドコントローラ２０とは、伝送用のフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）基板を介して接続される。これにより、ヘッドコントローラ２０は、インクジェットヘッド１９に対して電源電圧及び制御信号を供給することができる。

まずヘッドコントローラ２０について説明する。
ヘッドコントローラ２０は、電源電圧生成回路４１、及び制御信号生成回路４２を備える。

電源電圧生成回路４１は、電源回路２１から供給された直流電圧ＤＣＶを用いて、インクジェットヘッド１９の動作に必要な複数の電源電圧、及び制御信号生成回路４２の動作に必要な電源電圧を生成する。

例えば、電源電圧生成回路４１は、直流電圧ＤＣＶを用いて、電源電圧ＶＡＡ、電源電圧ＶＣＣ、及び電源電圧ＶＤＤを生成する。電源電圧ＶＡＡ、電源電圧ＶＣＣ、及び電源電圧ＶＤＤは、インクジェットヘッド１９で用いられる電源電圧である。電源電圧生成回路４１は、電源電圧ＶＡＡ、電源電圧ＶＣＣ、及び電源電圧ＶＤＤをインクジェットヘッド１９に供給する。また、電源電圧生成回路４１は、直流電圧ＤＣＶを用いて、制御信号生成回路４２を動作させる為の電源電圧を生成する。電源電圧生成回路４１は、制御信号生成回路４２用の電源電圧を制御信号生成回路４２に供給する。

制御信号生成回路４２は、通信インタフェース１４を介して入力された印刷データに基づいて、制御信号を生成する。制御信号は、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、初期化信号ＩＮＩＴ、及び印刷データＳＤＩなどを含む。制御信号生成回路４２は、制御信号をインクジェットヘッド１９に出力する。

次にインクジェットヘッド１９について説明する。
インクジェットヘッド１９は、チャネル群５１、ドライバＩＣ５２、及びヘッド基板５３を備える。ドライバＩＣ５２、ドライバＩＣ５２とチャネル群５１とを接続する配線、及びヘッド基板５３とドライバＩＣ５２とを接続する配線は、Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ（ＣＯＦ）パッケージとして構成されている。ＣＯＦパッケージは、ポリイミドフイルムなどのフィルム状の樹脂素材上に、配線が形成され、ドライバＩＣ５２が搭載されて構成される。またさらに、インクジェットヘッド１９は、ドライバＩＣ５２の熱を放出する為のヒートシンク（放熱フィン）を備えていてもよい。

チャネル群５１は、インクを吐出する部材である。チャネル群５１は、印加された電圧に応じてインクを吐出するチャネルが複数配列されて構成される。チャネル群５１は、第１の圧電部材、第１の圧電部材に接合された第２の圧電部材、複数の電極、及びノズルプレートを備える。

第１の圧電部材及び第２の圧電部材は、互いに分極方向が対向するように接合される。第１の圧電部材及び第２の圧電部材には、第２の圧電部材側から第１の圧電部材に至る複数の平行な溝が形成されている。また、溝毎に電極が形成されている。２つの溝に形成された２つの電極により挟まれた第１の圧電部材及び第２の圧電部材は、２つの電極の電位差によって変形するアクチュエータとして構成される。

ノズルプレートは、溝を封止する部材である。ノズルプレートは、溝とインクジェットヘッド１９の外部とを連通させる複数の吐出ノズルが溝毎に形成されている。また、ノズルプレートにより封止された溝は、ポンプ１７によりインクが充填され、且つ壁が１対のアクチュエータにより構成される圧力室として機能する。

ドライバＩＣ５２から駆動波形が圧力室の壁を構成するアクチュエータの電極に入力された場合、アクチュエータが変形し、圧力室の容積が変化する。これにより、圧力室の圧力が変化し、圧力室内のインクが吐出ノズルから吐出される。本例では、圧力室と、吐出ノズルとの組合せをチャネルと称する。即ち、チャネル群５１は、溝の数に応じたチャネルを備える。

ドライバＩＣ５２は、チャネル群５１の複数のアクチュエータの電極の電位を制御することにより、チャネル群５１の複数のアクチュエータを駆動する。ドライバＩＣ５２は、電源電圧ＶＡＡ、電源電圧ＶＣＣ、及び電源電圧ＶＤＤなどの電源入力、並びにクロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、初期化信号ＩＮＩＴ、及び印刷データＳＤＩなどの制御信号に基づき、駆動波形を生成する。ドライバＩＣ５２は、駆動波形をチャネル群５１のアクチュエータの電極に入力することにより、アクチュエータを変形させて、圧力室の容積を変化させる。これにより、ドライバＩＣ５２は、圧力室内のインクを吐出ノズルから吐出させる。

例えば、ドライバＩＣ５２は、論理回路、レベルシフタ、及びドライバを備える。
論理回路は、電源電圧ＶＤＤにより動作する。論理回路は、制御信号として入力されたクロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、初期化信号ＩＮＩＴ、及び印刷データＳＤＩに基づき、ドライバＩＣ５２のドライバのスイッチング素子を制御する為の駆動信号を生成する。論理回路は、駆動信号をレベルシフタに入力する。

レベルシフタは、論理回路から入力された駆動信号の電圧レベルを、電源電圧ＶＣＣを用いて変換する。レベルシフタは、電圧レベルを変換した駆動信号をドライバに入力する。

ドライバは、例えばｐ－ＭＯＳＦＥＴにより構成されたスイッチング素子と、ｎ－ＭＯＳＦＥＴにより構成されたスイッチング素子とを、チャネル群５１の電極毎に備える。スイッチング素子のゲートは、それぞれレベルシフタの出力端子に接続されている。ｐ－ＭＯＳＦＥＴのソースは、電源電圧ＶＡＡに接続されている。また、ｎ－ＭＯＳＦＥＴのソースは、ＧＮＤに接続されている。また、２つのスイッチング素子の接続点であるそれぞれのドレインは、チャネル群５１の電極に接続されている。このような構成により、ドライバは、電源電圧ＶＡＡまたはＧＮＤレベルを、レベルシフタから入力された駆動信号に応じたタイミングで出力する。これにより、ドライバは、チャネル群５１の各電極に駆動波形を入力する。この結果、ドライバは、チャネル群５１の吐出ノズルからインクを吐出させる。

ヘッド基板５３は、ヘッドコントローラ２０からドライバＩＣ５２への電源入力及び制御信号の供給を中継する。ヘッド基板５３は、保護回路５４を備える。また、ヘッド基板５３は、ヘッドコントローラ２０から供給された電源電圧ＶＡＡをドライバＩＣ５２に供給する電源供給ライン６１と、ＧＮＤの配線とを備える。またさらに、ヘッド基板５３は、ヘッドコントローラ２０から供給された電源電圧ＶＣＣ、電源電圧ＶＤＤ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、初期化信号ＩＮＩＴ、及び印刷データＳＤＩをドライバＩＣ５２に供給する複数の供給ラインを備える。

保護回路５４は、ドライバＩＣ５２の論理回路に電源が供給されないで高圧電源が供給されるような不具合の発生で、ドライバＩＣ５２内で高圧電源供給ライン６１からＧＮＤに貫通電流が流れた場合に、ドライバＩＣ５２内で貫通電流が流れ続けることを防ぐ回路である。保護回路５４は、第１のコンデンサ６２、第２のコンデンサ６３、及びヒューズ６４を備える。

第１のコンデンサ６２は、ドライバＩＣ５２に高速に電流を供給するための大容量のバイパスコンデンサである。第１のコンデンサ６２は、例えば高誘導電率のセラミックコンデンサである。第１のコンデンサ６２は、電源供給ライン６１に高圧側の端子が接続され、ＧＮＤに低圧側の端子が接続されている。第１のコンデンサ６２は、電源供給ライン６１からの電源電圧ＶＡＡによって充電される。なお、第１のコンデンサ６２は、電界コンデンサであってもよい。

第２のコンデンサ６３は、ドライバＩＣ５２に高速に電流を供給するためのコンデンサである。第２のコンデンサ６３は、第１のコンデンサ６２よりも静電容量値の低いコンデンサである。第２のコンデンサ６３は、例えば高誘導電率のセラミックコンデンサである。第２のコンデンサ６３は、ドライバＩＣ５２に対して第１のコンデンサ６２と並列に接続されている。即ち、第２のコンデンサ６３は、電源供給ライン６１に高圧側の端子が接続され、ＧＮＤに低圧側の端子が接続されている。第２のコンデンサ６３は、電源供給ライン６１を介して電源電圧ＶＡＡ、及び第１のコンデンサ６２によって充電される。なお、第２のコンデンサ６３は、電界コンデンサであってもよい。

ヒューズ６４は、定格電流の２５０％以上の電流が５秒間流れた場合に溶断し、回路を開く素子である。ヒューズ６４は、定格内の電流が流れている場合、導体として機能する。ヒューズ６４は、電流が流れた際に生じるジュール熱によって溶断する。ヒューズ６４は、第１のコンデンサ６２と電源供給ライン６１との接続点と、第２のコンデンサ６３と電源供給ライン６１との接続点との間に接続されている。即ち、ヒューズ６４は、第１のコンデンサ６２よりもドライバＩＣ５２側に接続され、ヒューズ６４の後段に第２のコンデンサ６３が接続されている。ヒューズ６４は、定格内の電流が流れている場合、電源供給ライン６１の一部として機能する。また、ヒューズ６４は、定格電流の２５０％以上の電流が５秒間流れた場合に溶断し、電源供給ライン６１とドライバＩＣ５２との接続を切る。

次に、インクジェットヘッド１９の動作について説明する。
図３は、アクチュエータの駆動波形の例を示す。図３の横軸は、時間を示し、縦軸は、アクチュエータにかかる電界の強度を示す。

ドライバＩＣ５２は、図３に示す駆動波形をチャネル群５１のアクチュエータの電極に入力することにより、チャネル群５１を駆動する。図３の例は、インクジェットヘッド１９の製品仕様の最大の駆動電圧で駆動した場合の駆動波形である。なお、インクジェットヘッド１９の製品仕様の最大の駆動電圧は、電源電圧ＶＡＡが３１［Ｖ］であるとする。また、第１のコンデンサ６２及び第２のコンデンサ６３は、高誘導電率のセラミックコンデンサである為、印加されるバイアスに応じて静電容量値が変化する。本例では、バイアスが印加されていない場合の第１のコンデンサ６２の静電容量値が１０［μＦ］であり、第２のコンデンサ６３の静電容量値が１［μＦ］であり、バイアスが印加されている場合の第１のコンデンサ６２の静電容量値が４［μＦ］であり、第２のコンデンサ６３の静電容量値が０．４４［μＦ］であると仮定して説明する。

図４乃至図７は、保護回路５４内における電流の例について説明する為の説明図である。図４は、ヘッドコントローラ２０から電源供給ライン６１を介して供給される電源電圧ＶＡＡによる電流ｉ１の例を示す。図５は、第１のコンデンサ６２の電位によって生じる電流ｉ２の例を示す。図６は、ヒューズ６４を流れる電流ｉ３の例を示す。図７は、第２のコンデンサ６３の電位によって生じる電流ｉ４の例を示す。

上記したように、第１のコンデンサ６２は、ヘッドコントローラ２０から電源供給ライン６１を介して供給される電源電圧ＶＡＡによる電流ｉ１によって充電される。電流ｉ１は、第１のコンデンサ６２で放電された電荷を補充する電流である。電流ｉ１は、平均値が０．６［Ａ］であり、実効値が０．７［Ａ］である。

充電された第１のコンデンサ６２の電圧によって、第１のコンデンサ６２と並列に接続された回路に電流ｉ２が流れる。電流ｉ２は、平均値がほぼ０［Ａ］であり、実効値が１．１［Ａ］である。なお、第１のコンデンサ６２は、負荷であるドライバＩＣ５２におけるスイッチングに応じて、電流ｉ２を出力する。この為、電流ｉ２は、立ち上がり及び立ち下がりが急峻な電流となる。

ヒューズ６４には、電流ｉ１の一部と電流ｉ２との和である電流ｉ３が流れる。電流ｉ３は、平均値が０．６［Ａ］であり、実効値が１．２［Ａ］である。電流ｉ３も、電流ｉ２が含まれている為、立ち上がり及び立ち下がりが急峻な電流となる。また、電流ｉ３の一部は、第２のコンデンサ６３を充電する。

充電された第２のコンデンサ６３の電圧によって、第２のコンデンサ６３と並列に接続された回路に電流ｉ４が流れる。電流ｉ４は、平均値がほぼ０［Ａ］であり、実効値が０．７［Ａ］である。なお、第２のコンデンサ６３は、負荷であるドライバＩＣ５２におけるスイッチングに応じて、電流ｉ４を出力する。この為、電流ｉ４は、立ち上がり及び立ち下がりが急峻な電流となる。

上記した構成によると、第２のコンデンサ６３を充電した電流を除いた電流ｉ３と、電流ｉ４との和が、駆動電流ｉ５としてドライバＩＣ５２に供給される。

上記したように、インクジェットヘッド１９は、貫通電流が発生した場合に、電力供給源であるヘッドコントローラ２０とドライバＩＣ５２との接続を遮断する保護回路５４を備える。保護回路５４は、ドライバＩＣ５２に電源を供給する電源供給ライン６１に設けられた第１のコンデンサ６２を備える。また、保護回路５４は、第１のコンデンサ６２よりも静電容量値が低く、電源供給ライン６１の第１のコンデンサ６２よりもドライバＩＣ５２に近い位置に、第１のコンデンサ６２と並列に設けられた第２のコンデンサ６３を備える。またさらに、保護回路５４は、第１のコンデンサ６２と第２のコンデンサ６３との間に設けられたヒューズ６４を備える。

このような構成によると、ドライバＩＣ５２に供給される駆動電流ｉ５の一部が、ヒューズ６４を通らない電流ｉ４により構成される。即ち、ヒューズ６４は、第２のコンデンサ６３からの電流が流れない位置に設けられている。これにより、ドライバＩＣ５２の通常動作時の電流を確保し、且つヒューズ６４を通る電流（の実効値）を低減させることができる。この結果、ヒューズ６４の容量（アンペア数）を抑えることができる。即ち、ヒューズ６４のサイズを抑え、インクジェットヘッド１９を小型化することができる。

次に、ヒューズ６４の容量（アンペア数）、即ち溶断特性の決定方法について説明する。
ヒューズ６４の溶断特性は、ドライバＩＣ５２において生じる貫通電流に応じて決定される。ドライバＩＣ５２で貫通電流が生じた場合の発熱によって、ドライバＩＣ５２またはＣＯＦパッケージなどが破損する際の電流の下限が３．５［Ａ］であるとする。この場合、ヒューズ６４は、ドライバＩＣ５２における貫通電流が３．５［Ａ］に達する前に、電源供給ライン６１とドライバＩＣ５２とを切断するように、溶断特性が決定される必要がある。本例では、ヒューズ６４により遮断する電流（異常電流）の値を３．２［Ａ］とする。

駆動電流ｉ５が３．２［Ａ］で確実に溶断できるヒューズとして、一般的なメーカーの製品として、例えば定格電流１．２５［Ａ］の２５０［％］の溶断特性を備える素子がある。この溶断特性は、３．１２５［Ａ］の電流が流れたとき、５［ｓｅｃ］以内に溶断するヒューズであることを示す。

なお、「異常電流で確実に溶断できること」、及び「通常電流で溶断しないこと」の２点が、ヒューズ６４の選定に必要な条件となる。通常電流には、「製品仕様の最大の駆動電圧で駆動している時の電流」と、「電源投入時の電流」とが含まれる。

また、ヒューズ６４に印加される電流波形が複雑である場合、ジュール積分（Ｉ^２＊ｔ）特性の溶断特性の２５［％］以下になるように、製品バラツキのマージンを見込んで選定する必要がある。マージンの見込み方法は、種々の方法があるものの、例えば実機検証を平行に行うことにより推測する。

また、電源投入時の電流に関しては、ジュール積分（Ｉ^２＊ｔ）特性に対して、１０万回パルス耐久ラインで溶断しない値があるので、この値以下になるよう選定する。

上記のように、通常駆動時にヒューズ６４に流れる電流ｉ３の実効値が１．２［Ａ］である為、対象時間を１００［ｓｅｃ］と仮定すると、ジュール積分値は、１４４［Ａ＾２＊ｓｅｃ］となる。ここで、上記のヒューズの溶断特性によると、対象時間が１００［ｓｅｃ］のとき、ヒューズのジュール積分値が７８４［Ａ＾２＊ｓｅｃ］となる。２５［％］のマージンを見込んだ場合、１９６［Ａ＾２＊ｓｅｃ］となる。このように、通常駆動時にヒューズ６４に流れる電流ｉ３のジュール積分値は、ヒューズ６４のジュール積分値の２５［％］のマージンを見込んだ値に対して小さいため、溶断しないと考えることができる。ただし、通常の駆動電流の実効値を低減する場合、電源投入時の電流とのトレードオフにはなってくる。

次に、第１のコンデンサ６２に対する第２のコンデンサ６３の静電容量値の比率の有効範囲について説明する。

上記したように、通常電流には、「製品仕様の最大の駆動電圧で駆動している時の電流」と、「電源投入時の電流」とが含まれる。

まず、最大の駆動電圧で駆動する例について説明する。
図８は、ヒューズ６４を流れる電流ｉ３により生じるジュール積分値と、ヒューズ６４の溶断特性と、第２のコンデンサ６３の静電容量値との関係に説明する為の説明図である。図８の縦軸は、ジュール積分値を示す。図８の横軸は、第２のコンデンサ６３の静電容量値を示す。なお、通常駆動時は、バイアスが印加されているので、第１のコンデンサ６２の静電容量値は、４［μＦ］であるとする。第２のコンデンサ６３の静電容量値は、０［μＦ］から５［μＦ］までとして図８を示す。

図８の例は、ヒューズ６４のジュール積分値（１００％）７１と、マージンを見込んだヒューズ６４のジュール積分値（２５％）７２と、電流ｉ３により生じるジュール積分値７３とを示す。電流ｉ３により生じるジュール積分値７３は、第２のコンデンサ６３の静電容量値の増加に応じて減少する。

第２のコンデンサ６３の静電容量値が０．３５［μＦ］以上であるとき、電流ｉ３により生じるジュール積分値７３が、マージンを見込んだヒューズ６４のジュール積分値（２５％）７２を下回る。即ち、第２のコンデンサ６３の静電容量値が０．３５［μＦ］以上であれば、ヒューズ６４に流れる電流ｉ３を、第２のコンデンサ６３によって十分に減少させることができる。即ち、ヒューズ６４が溶断しないように動作させることができる。

次に、電源投入時の例について説明する。
図９は、ヒューズ６４を流れる電流ｉ３により生じるジュール積分値と、１０万回パルス耐久ラインと、第２のコンデンサ６３の静電容量値との関係に説明する為の説明図である。図９の縦軸は、ジュール積分値を示す。図９の横軸は、第２のコンデンサ６３の静電容量値を示す。なお、電源投入時は、バイアスが印加されない為、第１のコンデンサ６２の静電容量値は、１０［μＦ］である。第２のコンデンサ６３の静電容量値は、０［μＦ］から５［μＦ］までとして図８を示す。なお、電源投入は、最短の５［μｓｅｃ］で立ち上げ、充電の完了する時間は１５［μｓｅｃ］であるとする。

電源投入時は、第１のコンデンサ６２及び第２のコンデンサ６３が空である。この為、電源供給ライン６１を介して入力された電源電圧ＶＡＡによって、まず第１のコンデンサ６２が充電される。次に、第１のコンデンサ６２からの電流ｉ２と、電源供給ライン６１の電流ｉ１の一部とがヒューズ６４を通り、第２のコンデンサ６３を充電する。このように、第２のコンデンサ６３が最初に充電されるときの電流によって、ヒューズ６４が溶断されないように、第２のコンデンサ６３の静電容量値は、上限が決定される。

１０万回パルス耐久ラインは、ヒューズのクライテリアとなる判断基準である。これは、１０万回オンオフが繰り返されても、ヒューズが溶断されないジュール積分値の条件を示すものである。図９の例では、１０万回パルス耐久ラインは、０．０００８［Ａ＾２＊ｓｅｃ］である。

図９の例は、１０万回パルス耐久ライン７４と、第２のコンデンサ６３が最初に充電されるときの電流により生じるジュール積分値７５とを示す。ジュール積分値７５は、第２のコンデンサ６３の静電容量値の増加に応じて増加する。

第２のコンデンサ６３の静電容量値が２．５［μＦ］以下であるとき、ジュール積分値７５が、１０万回パルス耐久ライン７４を下回る。即ち、第２のコンデンサ６３の静電容量値が２．５［μＦ］以下であれば、１０万回のオンオフでもヒューズ６４が溶断されないようにすることができる。即ち、第２のコンデンサ６３の静電容量値が２．５［μＦ］以下であれば、ヒューズ６４の１０万回パルス耐久ライン７４で、対象時間を１５［μｓｅｃ］のとき０．０００８［Ａ＾２＊ｓｅｃ］に対して、下回り、溶断しないと考えることができる。

上記したように、ヒューズ６４の溶断特性は、ドライバＩＣ５２の通常電流またはドライバＩＣ５２が破損する電流によって決定される。さらに、第１のコンデンサ６２の静電容量値に対する第２のコンデンサ６３の静電容量値の比率は、ヒューズ６４の溶断特性と、ドライバＩＣ５２の通常電流と、に基づいて決定される。

これにより、ドライバＩＣ５２の通常動作時の電流を確保し、且つ通常動作時にヒューズ６４が溶断されないように、第２のコンデンサ６３によりヒューズ６４を通る電流を低減させることができる。この結果、ヒューズ６４の容量（アンペア数）を抑えることができる。即ち、ヒューズ６４のサイズを抑え、インクジェットヘッド１９を小型化することができる。

なお、第１のコンデンサ６２及び第２のコンデンサ６３がセラミックコンデンサである場合、印加されるバイアスによって静電容量値が小さくなる。この為、セラミックコンデンサを用いる場合、バイアスに対する補完が必要となる。

上記したように、第１のコンデンサ６２は、バイアスが掛かっていないときの静電容量値が１０［μＦ］であり、３１［Ｖ］の電源電圧ＶＡＡが印加されると、静電容量値が４［μＦ］になる。

第２のコンデンサ６３は、バイアスが掛かっていないときの静電容量値が１［μＦ］であり、３１［Ｖ］の電源電圧ＶＡＡが印加されると、静電容量値が０．４４［μＦ］になる。即ち、第２のコンデンサ６３は、３１［Ｖ］のバイアスによって静電容量値が－５６［％］となる。この低減率に基づくと、３１［Ｖ］のバイアスが印加されている時に静電容量値が０．３５［μＦ］になるコンデンサの、バイアスが印加されていないときの静電容量値は、０．８［μＦ］である。

上記したように、第２のコンデンサ６３は、バイアスが印加されていない時の静電容量値が０．８［μＦ］から２．５［μＦ］の範囲であるコンデンサにより構成される。これにより、インクジェットヘッド１９は、異常電流でヒューズ６４を確実に溶断し、且つ通常電流でヒューズ６４を溶断せずにアクチュエータを駆動することができる。

なお、バイアスが印加されていない時の第１のコンデンサ６２の静電容量値が１０［μＦ］であるので、０．８［μＦ］から２．５［μＦ］の範囲を、第１のコンデンサ６２の静電容量値の８パーセントから２５パーセントの範囲に置き換えることができる。即ち、第１のコンデンサ６２の静電容量値の８パーセントから２５パーセントの範囲の静電容量値の第２のコンデンサ６３を用いることにより、インクジェットヘッド１９は、ヒューズ６４の小型化が可能になる。

また、バイアスが印加されていない時の静電容量値が０．８［μＦ］から２．５［μＦ］の範囲は、バイアスが印加されている時の静電容量値が０．３５［μＦ］から１．１［μＦ］の範囲と置き換えることもできる。バイアスが印加されている時の第１のコンデンサ６２の静電容量値が４［μＦ］であるので、０．３５［μＦ］から１．１［μＦ］の範囲を、第１のコンデンサ６２の静電容量値の９パーセントから２７パーセントの範囲に置き換えることもできる。即ち、特定のバイアスが第１のコンデンサ６２及び第２のコンデンサ６３に印加されている時に、第１のコンデンサ６２の静電容量値の８パーセントから２５パーセントの範囲の静電容量値となる第２のコンデンサ６３を用いることにより、インクジェットヘッド１９は、ヒューズ６４の小型化が可能になる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェットプリンタ、２…ホストＰＣ、１１…制御部、１２…ディスプレイ、１３…操作部、１４…通信インタフェース、１５…搬送モータ、１６…モータ駆動回路、１７…ポンプ、１８…ポンプ駆動回路、１９…インクジェットヘッド、２０…ヘッドコントローラ、２１…電源回路、３１…プロセッサ、３２…メモリ、４１…電源電圧生成回路、４２…制御信号生成回路、５１…チャネル群、５２…ドライバＩＣ、５３…ヘッド基板、５４…保護回路、６１…電源供給ライン、６２…第１のコンデンサ、６３…第２のコンデンサ、６４…ヒューズ。

Claims (5)

1. インクを吐出するためのノズルからインクを吐出させるためのアクチュエータと、
   前記アクチュエータを駆動するドライバＩＣと、
   前記ドライバＩＣに電源を供給する電源供給ラインに設けられた第１のコンデンサと、
   前記第１のコンデンサよりも静電容量値が低く、前記電源供給ラインの前記第１のコンデンサよりも前記ドライバＩＣに近い位置に、前記第１のコンデンサと並列に設けられた第２のコンデンサと、
   前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に設けられたヒューズと、
   を具備するインクジェットヘッド。
2. 前記ヒューズの溶断特性と、前記ドライバＩＣの通常電流と、に基づいて前記第２のコンデンサの静電容量値が決定される請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記第２のコンデンサの静電容量値は、前記第１のコンデンサの静電容量値の８パーセント乃至２５パーセントの範囲である請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサのいずれかまたは両方が、バイアスに応じて静電容量値が変化するバイアス特性を有するコンデンサである場合、特定のバイアスが前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサに印加されている時の前記第２のコンデンサの静電容量値が、前記第１のコンデンサの静電容量値の９パーセント乃至２７パーセントの範囲である請求項３に記載のインクジェットヘッド。
5. 印刷媒体を搬送する搬送モータと、
   前記搬送モータにより搬送される前記印刷媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドに電源電圧及び制御信号を供給するヘッドコントローラと、
   を具備し、
   前記インクジェットヘッドは、
   インクを吐出するためのノズルからインクを吐出させるためのアクチュエータと、
   前記アクチュエータを駆動するドライバＩＣと、
   前記ドライバＩＣに電源を供給する電源供給ラインに設けられた第１のコンデンサと、
   前記第１のコンデンサよりも静電容量値が低く、前記電源供給ラインの前記第１のコンデンサよりも前記ドライバＩＣに近い位置に、前記第１のコンデンサと並列に設けられた第２のコンデンサと、
   前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に設けられたヒューズと、
   を具備するインクジェットプリンタ。

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