JP2000203014A - ヘッド駆動回路とそれを備えたインクジェットプリンタ - Google Patents

ヘッド駆動回路とそれを備えたインクジェットプリンタ

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JP2000203014A
JP2000203014A JP11003153A JP315399A JP2000203014A JP 2000203014 A JP2000203014 A JP 2000203014A JP 11003153 A JP11003153 A JP 11003153A JP 315399 A JP315399 A JP 315399A JP 2000203014 A JP2000203014 A JP 2000203014A
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drive circuit
piezoelectric element
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Hiroshi Osame
浩史 納
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Fujitsu Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 安定的に生成することができるヘッド駆動回
路及びそれを有するインクジェットプリンタ。 【解決手段】 複数の圧電素子を有するヘッド２０と、
当該ヘッドを搭載してヘッドと共に移動するキャリッジ
１０と、圧電素子２１を駆動する駆動信号と制御信号と
を受信してヘッド１０を駆動するキャリッジ１０に設け
られたワンチップヘッド駆動回路とを有し、ヘッド駆動
回路は、圧電素子２１の各々に接続されて駆動信号を受
信することができる複数の選択部と、選択部に接続さ
れ、制御信号に基づいて選択部を制御して圧電素子２１
の中から駆動されるべき圧電素子２１を選択する制御部
と、選択部と圧電素子毎に設けられて駆動されるべき圧
電素子に送られる駆動信号を増幅する複数の電流増幅部
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、プリンタ
に係り、特に、インクジェットプリンタの印字ヘッド
（インクジェットヘッド）の駆動系に関する。
【０００２】本発明のヘッド駆動系は、単体のプリンタ
の他、印刷機能を有する複写機やファクシミリ、コンピ
ュータシステムあるいはワードプロセッサ若しくはこれ
らの複合機などに広く利用されるインクジェットヘッド
に適用することができる。
【０００３】
【従来の技術】インクジェットヘッドの中で、圧電素子
を使用するものはエネルギー効率が優れているなどの理
由から近年ますます注目されてきている。この種のイン
クジェットヘッドは、一般に、圧電素子と、外部からイ
ンクを供給されてこれを貯蔵する一の共通インク室と、
圧電素子に接続される複数の圧力室と、各圧力室に一の
ノズルが接続するようにして圧力室に接続されるノズル
板とを有する。各圧力室はインク供給路を介して共通イ
ンク室に接続され、共通インク室からインクを受け取る
と共に圧電素子の変形を利用して内部圧力を高め、これ
によりインクをノズルから噴出する。この結果、インク
ジェットヘッドは印刷用紙などの記録媒体上に文字や画
像を印字する。
【０００４】圧電素子は各圧力室（従って、各ノズル）
に対して一つ割り当てられてもよいし、全圧力室に対し
て一の圧電素子が割り当てられ、各圧力室には当該圧電
素子の複数の分割部分である圧電体ブロックの各々が割
り当てられてもよい。各圧力室に割り当てられた圧電素
子又は圧電体ブロック（以下、単に「圧電素子」とい
う。）は他の圧力室に割り当てられた圧電素子とは別個
独立に変形することができるので、各ノズルは他のノズ
ルと別個独立にインクを噴射することができる。
【０００５】各圧電素子は通常コンデンサを含む容量性
負荷から構成されており、従来、これらの圧電素子は一
の駆動制御部に共通に接続されて駆動されていた。駆動
制御部は駆動波形を生成すると共に駆動波形を増幅する
機能を有するが、全ての圧電素子を同時に駆動すること
を保証するために、その増幅部は駆動電圧及び駆動電流
の高い大型で大容量のトランジスタを使用していた。駆
動波形は各圧電素子の変形量を決定するので、結果的
に、駆動回路はインク粒の噴射量と噴射速度、究極的に
は画質を決定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のインクジェット
プリンタは、駆動制御部が生成した駆動波形が歪みを有
して高画質が得られないという課題を有していた。最近
の高解像度化の要請によりインクジェットヘッドが搭載
するノズル数と圧電素子数はますます増加しているが、
本発明者は、かかる駆動波形の歪みは増加した同時駆動
される圧電素子数によって誘起されたものであることを
発見した。
【０００７】まず、容量性負荷である圧電素子には、特
にインク噴射時に、電圧が急激に変化し、大きな充電電
流が流れる。かかる急激な変化が歪みをもたらし、圧電
素子数が増えるにつれて画質が劣化する結果となる。ま
た、駆動制御部の増幅部に使用されるプッシュプル回路
は容量性負荷に対して発振しやすい。プッシュプル回路
とはＰＮＰ、ＮＰＮトランジスタのペアにより構成さ
れ、電力増幅やインピーダンス変換に用いられる回路で
あるが、かかるプッシュプル回路は駆動される圧電素子
の全ての組み合わせに対して安定に動作する増幅部の回
路設計が困難である。プッシュプル回路が発振すると駆
動波形に歪みが生じて予定しない画像が印字されること
になる。更に、駆動制御部とヘッドとを接続するフレキ
シブルケーブルに高電流・高電圧の駆動波形を長い距離
通す必要があり、その抵抗成分やインダクタンス成分は
駆動波形の電圧降下や波形歪みをもたらす。
【０００８】一方、圧電素子はますます小型化されてお
り各圧電素子を駆動するための駆動電圧及び駆動電流は
下がってきている。しかも、実際の適用においては、全
ての圧電素子の同時に駆動する確率は減少している。従
って、本発明者は、少数の圧電素子を駆動するのに大型
のトランジスタを設けている従来の構造は不経済である
ということを発見した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、このような従来
の課題を解決する新規かつ有用なインクジェットヘッド
及びその製造方法を提供することを本発明の概括的な目
的とする。
【００１０】また、本発明は、従来よりも歪みが少ない
駆動波形をより小型で小容量のトランジスタを利用して
安定的に生成することができるヘッド駆動回路を有する
インクジェットプリンタを提供することをより特定的な
目的とする。
【００１１】かかる目的を達成するために、本発明のイ
ンクジェットプリンタは、複数の圧電素子を有して当該
圧電素子を利用してインクを噴射することができるヘッ
ドと、当該ヘッドを搭載して前記ヘッドと共に移動する
キャリッジと、前記圧電素子を駆動する駆動信号と制御
信号とを受信して当該ヘッドを駆動する前記キャリッジ
に設けられたワンチップヘッド駆動回路とを有し、前記
ヘッド駆動回路は、前記圧電素子の各々に接続されて前
記駆動信号を受信することができる複数の選択部と、当
該選択部に接続され、前記制御信号に基づいて前記選択
部を制御して前記圧電素子の中から前記駆動されるべき
圧電素子を選択する制御部と、前記選択部と前記圧電素
子毎に設けられて前記駆動されるべき圧電素子に送られ
る前記駆動信号を増幅する複数の電流増幅部とを有す
る。
【００１２】また、本発明のインクジェットプリンタ
は、複数の圧電素子を有して当該圧電素子を利用してイ
ンクを噴射することができるヘッドと、前記圧電素子を
駆動する複数種類の駆動信号と制御信号とを受信して当
該ヘッドを駆動するヘッド駆動回路とを有し、前記ヘッ
ド駆動回路は、前記圧電素子の各々に接続されると共に
前記複数種類の駆動信号の各々を受信することができる
複数の選択部と、当該選択部に接続され、前記制御信号
に基づいて前記選択部を制御して前記圧電素子の中から
駆動されるべき圧電素子と前記駆動信号の中から使用さ
れるべき駆動信号とを選択する制御部と、前記選択部及
び前記圧電素子毎に設けられて前記駆動されるべき圧電
素子に送られる前記駆動信号を増幅する複数の電流増幅
部とを有する。かかるインクジェットプリンタは多階調
及び／又はカラーインクジェットプリンタとして好適で
ある。
【００１３】また、本発明のヘッド駆動回路は、複数の
圧電素子を有して当該圧電素子を利用してインクを噴射
することができるヘッドの前記圧電素子を駆動する複数
種類の駆動信号と制御信号とを受信して当該ヘッドを駆
動し、前記圧電素子の各々に接続されて前記複数種類の
駆動信号の各々を受信することができる複数の選択部
と、当該選択部に接続され、前記制御信号に基づいて前
記選択部を制御して前記圧電素子の中から駆動されるべ
き圧電素子と前記駆動信号の中から使用されるべき駆動
信号とを選択する制御部と、前記選択部及び前記圧電素
子毎に設けられて前記駆動されるべき圧電素子に送られ
る前記駆動信号を増幅する複数の電流増幅部とを有す
る。
【００１４】また、本発明のワンチップヘッド駆動回路
は、複数の圧電素子を有して当該圧電素子を利用してイ
ンクを噴射することができるヘッドの前記圧電素子を駆
動する駆動信号と制御信号とを受信して当該ヘッドを駆
動し、前記圧電素子の各々に接続されて前記駆動信号の
各々を受信することができる複数の選択部と、当該選択
部に接続され、前記制御信号に基づいて前記選択部を制
御して前記圧電素子の中から駆動されるべき圧電素子を
選択する制御部と、前記選択部及び前記圧電素子毎に設
けられて前記駆動されるべき圧電素子に送られる前記駆
動信号を増幅する複数の電流増幅部とを有する。
【００１５】本発明のインクジェットプリンタやヘッド
駆動回路によれば、ヘッド駆動回路の電流増幅部は各圧
電素子毎に設けられるので従来のように大型トランジス
タを利用する必要はない。また、ヘッド駆動回路は、各
電流増幅部に共通に接続される電圧増幅部を更に有する
ことができ、この場合は電流増幅部毎に電圧増幅部を設
ける場合よりも電圧増幅部の数を少なくすることができ
る。
【００１６】本発明の他の目的と更なる特徴は、以下、
添付図面を参照して説明される実施例において明らかに
なるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図１乃至図８を参照して、
本発明の第１実施例の駆動システム１００について説明
する。なお、各図において同一の参照番号を付した部材
は同一の部材を表すものとし、重複説明は省略する。ま
た、同一の参照番号にアルファベット等を付した部材は
対応する部材を表すものとする。ここで、図１は、本発
明の駆動システム１００を示す回路図である。
【００１８】駆動システム１００は、図１に示すよう
に、例えば、インクジェットプリンタのマザーボード側
に配置されて図示しないホストコンピュータに接続され
ているコントローラ１と、可動ヘッドを搭載したキャリ
ッジ１０と、キャリッジ１０をコントローラ１に移動可
能に接続するフレキシブルケーブル４０とを有する。
【００１９】コントローラ１は、波形生成部２ａと制御
信号生成部２ｂとを有する。波形生成部２ａは、図示し
ないホストコンピュータからの命令（ディジタルデー
タ）から所定の駆動波形信号を生成する。制御信号生成
部２ｂは制御信号を生成して後述する制御部３１ａにこ
れを供給する。制御信号は、画像データや後述する各圧
電素子２１を選択するための、例えば、６４ビットのシ
リアルデータ信号（ＳＤＡＴＡ）と、同期のタイミング
をとるシリアルクロック信号（ＳＣＬＫ）と、終了を表
すラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）とを含む。
【００２０】キャリッジ１０は、ヘッド２０とヘッド駆
動回路３１とを有する。ヘッド２０は複数の圧電素子２
１を有している。図１において、各圧電素子２１はコン
デンサからなる容量性負荷として表現されている。従っ
て、各圧電素子２１に駆動電圧が印加されると印加され
た瞬間には大電流が流れてしまう。
【００２１】ヘッド駆動回路３１は、制御部３１ａと、
駆動波形選択部３１ｂと、駆動波形増幅部３１ｃと、電
圧増幅部３１ｄと、電流増幅器３１ｅとを有する。制御
部３１ａは、コントローラ１の制御信号生成部２ｂから
制御信号を受け取り、駆動波形選択部３１ｂを制御す
る。駆動波形選択部３１ｂは、例えば、スイッチング素
子から構成される。駆動波形増幅部３１ｃは、電圧増幅
部３１ｄ及び電流増幅器３１ｅから構成されている。電
圧増幅部３１ｄは、各圧電素子２１を駆動するのに必要
な電圧（例えば、４０ボルト程度）まで波形生成部２ａ
が生成した駆動波形信号（例えば、１０ボルト程度）を
増幅する。電圧増幅部３１ｄには周知のいかなる電圧増
幅回路をも使用することができる。
【００２２】電流増幅器３１ｅはＰＮＰ、ＮＰＮトラン
ジスタのペアで構成され電力増幅やインピーダンス変換
を行うプッシュプル回路を使用している。本発明の駆動
システム１００によれば、特徴的に、各電流増幅器３１
ｅは一の圧電素子２１のみを管理している。かかる構造
を採用した結果、以下のような本発明の駆動システム１
００は以下のような効果を有する。
【００２３】まず、本発明の駆動システム１００は従来
のインクジェットヘッドよりも経済的かつ効率的であ
る。プッシュプル回路は、一の電流増幅器３１ｅが複数
の圧電素子を管理していたため、全ての圧電素子の同時
駆動を保証するために大型で大容量のトランジスタを使
用されていた。しかし、大型で大容量のトランジスタは
高価であり、また、現実には同時に全ての圧電素子を駆
動することは稀であったため従来の構造は不経済であっ
た。そこで、本発明は小型で小容量のトランジスタを使
うことを可能にし、かかる問題を解決している。かかる
トランジスタは、好ましくはＩＣやトランジスタアレイ
により構成される。
【００２４】また、本発明の駆動システム１００は従来
のインクジェットヘッドよりも安定した動作と高品質の
画像を提供することができる。プッシュプル回路は高入
力インピーダンス、低出力インピーダンスという特徴を
有して電流を供給する駆動回路として一般に使用されて
いる。しかし、プッシュプル回路３１ｅは、容量性負荷
が接続されると、トランジスタ内部や配線の寄生容量を
介して正帰還がかかり発振を起こしやすいという問題を
有する。発振の条件は負荷容量とその他の回路定数、回
路の寄生容量などに依存する。このため、従来のよう
に、プッシュプル回路３１ｅに複数の容量性負荷である
圧電素子を接続されると、同時に駆動される圧電素子の
全ての組み合わせに対して安定に動作するようにプッシ
ュプル回路３１ｅを設計することは困難であった。この
結果、同時に駆動される圧電素子の数によっては駆動波
形が歪みを含むようになる。本発明は、各プッシュプル
回路に一の容量性負荷のみを接続することにより、発振
を防止する安定した回路設計を容易に行うことができ、
従来の課題を解決している。
【００２５】フレキシブルケーブル４０は、従来の回路
構成では高電流及び高電圧の駆動波形を伝達していたた
め、フレキシブルケーブルの抵抗成分やインダクタンス
成分により駆動波形の電圧降下や波形歪みが生じてい
た。しかし、本発明の駆動システム１００の構成によれ
ば、フレキシブルケーブル４０は駆動波形信号や制御信
号（ＳＤＡＴＡ、ＳＣＬＫ、ＬＡＴＣＨ）といった微弱
な信号の伝達と電源ラインのみであるため、その抵抗成
分やインダクタンス成分による駆動波形の電圧効果や波
形歪みは少なく抑えられるという利点がある。
【００２６】次に、本発明の駆動システム１００の動作
について説明する。ここで、図２は、波形生成部２ａが
生成する駆動波形ｖと、制御信号生成部２ｂが生成する
制御信号（ＳＤＡＴＡ、ＳＣＬＫ、ＬＡＴＣＨ）のタイ
ミングチャートの一例を示している。波形生成部２ａが
生成する駆動波形Ｖは、１０ピコリットル（ｐｌ）のイ
ンク粒を噴射するのに使用される駆動波形の一例であ
り、波形の一部であるＡ部については後で拡大して更に
詳述する。波形中、Ｂ部は繰り返し噴射されるインク粒
の粒量変化を少なくするためにメニスカスを引き込む
（即ち、メニスカスの残留振動を抑える）機能を有す
る。また、Ｃ部はＢ部のための立ち上げ部である。Ｄ部
はインク粒を噴射する部分であるが粒子量を少なくする
ために圧電素子２１の変形を途中で止めている。Ｅ部は
インクを噴射するためにインクを引き込む部分である。
【００２７】かかるインクの連続噴射について、図３を
参照して、より詳細に説明する。ここで、図３は駆動波
形とその駆動波形を供給された圧電素子の動作を示す図
である。図３に示す駆動波形は横軸が時間ｔで縦軸が電
圧ｖである。また、駆動波形図上に各区間に対応するイ
ンクジェットヘッドの様子が図示されている。まず、区
間０乃至ｔ１においては、一定のベース電圧ｖｉ（例え
ば、２２ボルト）が圧電素子２１（の図示しない外部電
極）に印加されており、圧電素子２１は変形して薄膜２
２を介して圧力室２３を圧縮している。また、この時、
ノズル２４のインク液面位置（メニスカス）はノズル板
２５の表面とほぼ一致している。
【００２８】次に、図２のＥ部に対応する区間ｔ１乃至
ｔ２においては、駆動電圧がベース電圧ｖｉから、例え
ば０ボルト程度まで、徐々に減少するため、圧電素子２
１は元の状態に復帰しようとする。かかる復帰に伴って
インクがノズル２４内に引き込まれる。最後に、図２の
Ｄ部に対応する区間ｔ２乃至ｔ３においては、駆動電圧
が、例えば、１５ボルト程度まで再び短時間で増加する
ために圧電素子２１は再び変形して薄膜２２を介して圧
力室２３を圧縮し、これにより、インクＩはノズル２４
より噴射される。インクを連続的に噴射しようとする場
合に、ｔ３後に圧電素子２１及び薄膜２２からなる曲部
が圧力室２３内で振動していては続いて起こる区間ｔ１
乃至ｔ２に相当する区間で十分なインクを確保できない
ことになるので、図２のＣ部とＢ部とが追加される。
【００２９】駆動波形Ｖは図３に示す下に凸のものに限
定されないことはいうまでもない。例えば、図３に示す
駆動波形は図４に示す駆動波形に置換されてもよい。こ
こで、図４は、図３の変形例である。図４に示す駆動波
形が使用される場合、区間０乃至ｔ４においては、駆動
電圧は０であるから圧電素子２１は変形しない。次に、
区間ｔ４乃至ｔ５においては、圧電素子２１に印加され
る駆動電圧が増加するために、圧電素子２１は変形す
る。かかる変形に伴って圧力室２３が負圧になるため
に、図示しない共通インク室から圧力室２３にインクＩ
が供給される。最後に、区間ｔ５乃至ｔ６においては、
駆動電圧が減少するために圧電素子２１は元の状態に復
帰すべく変形し、薄膜２２を介して圧力室２３を圧縮
し、これにより、インクＩはノズル２４から噴射され
る。
【００３０】なお、駆動波形Ｖは、２０ｐｌのインク粒
を噴射する場合には図５に示す波形Ｖ１に置換され、４
０ｐｌのインク粒を噴射する場合には図６に示す波形Ｖ
２に置換される。波形Ｖ１におけるＢ１及びＣ１はそれ
ぞれ波形ＶにおけるＢ部及びＣ部に相当するため説明は
省略する。Ｅ１部では、駆動電圧は、例えば２２ボルト
のベース電圧ｖｉから例えば９ボルト程度まで徐々に減
少する。
【００３１】Ｄ１部は、図２に示すＤ部と異なり、噴出
されるインク粒を小さくする必要がないため継続的に圧
電素子２１を変形させる。これにより、噴出されるイン
ク粒は図２の場合よりも多い２０ｐｌとなる。例えば、
Ｄ１部は３５ボルト程度まで一定の割合で上昇する。図
６においては、Ｂ２部は、Ｂ部と同様に、インク粒の粒
量変化を少なくするためにメニスカスを引き込む機能を
有する。Ｆ部は噴射されるインク粒の後部の切れを良く
するために設けられ、Ｇ部は噴射されるインク粒の先頭
部を大きくするために設けられる。Ｅ２部は、大粒のイ
ンク粒を噴射するためにメニスカスを浅くする機能を有
する。
【００３２】さて、図７を参照して、図２に示す駆動波
形を一の圧電素子２１に供給する場合について説明す
る。この場合、図１に示す制御部３１ａは、いずれか一
の駆動波形選択部３１ｂが閉じて他の全ての駆動波形選
択部３１ｂが開くように駆動波形選択部３１ｂを制御す
る。また、図２に示す駆動波形ＶのＡ部を拡大したもの
を図７の上に示し、その場合に圧電素子２１に流れる電
流を図７の下に示す。圧電素子２１はコンデンサからな
る容量性負荷であるために、駆動電圧が正になるｔ＝２
（μｓ）付近から大きな電流が流れ、駆動電圧がほぼ一
定になるｔ＝１６（μｓ）付近で電流はほぼ０になるこ
とが理解される。
【００３３】今、例えば６４個のノズル（従って、６４
個の圧電素子）がヘッド２０に搭載されているものとし
（いわゆる６４ピンヘッド）、そのうち同時に３２個の
圧電素子（いわゆる３２ピン）を駆動すると、図１に示
す制御部３１ａは３２個の駆動波形選択部３１ｂが閉じ
て他の３２個の駆動波形選択部３１ｂが開くように駆動
波形選択部３１ｂを制御する。かかる駆動状態を図８に
示す。図８の上図は３２個の圧電素子２１の各々が受け
取る駆動波形であり、図８の下図は３２個の圧電素子２
１の各々に流れる電流を示している。図８の上図に示す
ように、３２個の圧電素子２１の各々が受け取る駆動波
形は図７の上図に示す駆動波形をほぼ維持している。ま
た、図８の下図に示す電流は図７の下図に示す電流のほ
ぼ３２倍に相当する。
【００３４】図９に、図８に対比される歪みを含んだ駆
動波形と電流の関係を示す一例を示す。点線で囲んだ個
所が変形部分であり、このような変形部分は画像の劣化
をもたらす。図８より、本発明はかかる変形部分を含ん
でいないことが理解される。
【００３５】次に、図１０を参照して、多階調印刷を可
能にする本発明の第２実施例の駆動システム２００を説
明する。図１０は、インク粒の大小により濃度を表現す
ることができるインクジェットヘッド２０に適用した本
発明の駆動回路の構成を示す一例である。図１０に示す
駆動システム２００は、コントローラ１ａが異なるイン
ク量に対応した駆動波形信号を生成する複数の波形生成
部２ａを有すること、及び、ヘッド駆動回路３１の代わ
りにヘッド駆動回路３１Ａを有する点で図１に示す駆動
システム１００と相違している。図１０では便宜上３個
の波形生成部２ａが示されているが、典型的には、４個
乃至６個の波形生成部２ａが設けられる。ヘッド駆動回
路３１Ａは、駆動波形選択部３１ｂの代わりに駆動波形
選択部３１ｂ１を有する点でヘッド駆動回路３１と相違
している。
【００３６】駆動波形選択部３１ｂ１は、例えば、スイ
ッチング素子から構成される。各駆動波形選択部３１ｂ
１は、全ての波形生成部２ａに接続されているが、その
うちのどの駆動波形選択部３１ｂ１を選択するか、及
び、選択された駆動波形選択部３１ｂ１のうちどの駆動
波形を選択するかは制御部３１ａによって決定される。
なお、図１０に示す多階調駆動システム２００の構成は
カラーインクジェットヘッドにそのまま適用することが
できる。
【００３７】駆動システム２００も駆動システム１００
と同様の効果を有するが、これに加えて以下のような独
自の付加的な効果を有する。第１に、駆動システム２０
０は電流増幅部３１ｅに小容量のトランジスタを使用す
ることができるので、大容量のトランジスタを使用して
いた従来のインクジェットヘッドよりも改善された周波
数特性を有する。多階調インクジェットヘッドでは、駆
動波形の電圧値や傾きなどに精度が要求され、波形歪み
の画質への影響は単階調インクジェットヘッドに比べて
大きい。従って、駆動システム２００は従来よりも高画
質の画像を提供することができる。
【００３８】第２に、従来のインクジェットヘッドのス
イッチング素子は圧電素子に流れる駆動波形を直接制御
するためにオン抵抗の小さい（例えば、１００Ω以下
の）スイッチング素子が必要であり、大きなチップ面積
を必要とするためにＩＣの集積化を困難にしていた。と
ころが、図１０に示す駆動波形増幅部３１ｃは入力イン
ピーダンスを高く設定することができるので駆動波形選
択部３１ｂ１に用いられるスイッチング素子のオン抵抗
を特に小さくする必要もなく（例えば、数１００Ωでも
可）、ＩＣ化に適することになる。
【００３９】次に、図１１を参照して、多階調印刷を可
能にする本発明の第３実施例の駆動システム３００を説
明する。図１１は、インクジェットヘッド２０に適用し
た本発明の駆動回路の構成を示す別の例である。図１１
に示す駆動システム３００は、図１０に示すヘッド駆動
回路３１Ａの電圧増幅部３１ｄを駆動回路３１Ｂの入力
側に配置することによって電圧増幅部３１ｄの数を低減
している。但し、駆動波形選択部３１ｂ２には高電圧に
耐え得るスイッチング素子を使用しなければならない。
圧電素子の駆動には、数１０乃至数１００Ｖの電圧が必
要になるため、図１１に示す駆動波形選択部３１ｂ２は
この電圧に耐え得るスイッチング素子が必要となる。こ
れに対して、図１０に示す駆動回路３１Ａにおいては、
電圧増幅前の信号（数ボルト程度）をスイッチングでき
ればよい。階調駆動を行う場合は、ノズル数ｘ階調数の
スイッチング素子が必要になるため、スイッチング素子
を小型化、低コスト化することの効果は大きい。このよ
うに、耐電圧と回路規模は相反する関係にあるのでＩＣ
化する場合は使用する半導体プロセスや集積度の観点か
ら図１０に示す構造と図１１に示す構造を適宜選択する
必要がある。
【００４０】次に、本発明の駆動システムを適用するこ
とができるカラーインクジェットプリンタ５００を参照
して説明する。図１２を参照するに、プリンタ５００
は、筐体５１０と、筐体５１０内で回転自在なプラテン
５１２と、プラテン５１２を駆動するモータ５１４と、
プラテン５１２に平行に配置された案内ロッド５１６
と、案内ロッド５１６に回転自在に取り付けられたキャ
リッジ１０と、キャリッジ１０をプラテン１２に沿って
往復駆動するベルト５２０及びモータ５２２とを有す
る。また、プリンタ５００は、図示しないマザーボード
上にコントローラ１を更に有している。コントローラ１
はマザーボードに接続された図示しないインターフェー
スにより上位装置（パーソナルコンピュータ、ワードプ
ロセッサなど）に接続されていると共に、フラットケー
ブルなどからなるフレキシブルケーブル４０によりキャ
リッジ１０に接続されている。
【００４１】プリント動作中、プラテン５１２は駆動モ
ータ５１４によって間欠的に回転駆動され、これにより
印刷用紙Ｐが所定の送りピッチで矢印Ｗ方向に間欠的に
送られる。キャリッジ１０は、黒色用ヘッド２０Ａ及び
カラー用ヘッド２０Ｂが搭載されている。黒色用ヘッド
２０Ａには黒色インクタンク５２８が着脱自在に装着さ
れ、カラー用ヘッド２０Ｂにはカラーインクタンク５３
０、５３２及び５３４が着脱自在に装着されている。カ
ラーインクタンク５３０、５３２及び５３４は、イエロ
ー、シアン、マゼンタのインクをそれぞれ収容してい
る。
【００４２】キャリッジ１０には、図示しないＩＣチッ
プからなるヘッド駆動回路３１Ｂ又は３１Ｃ（以下、単
に「３１」で表現する。）が搭載されて図１１には図示
しないフレキシブルケーブル４０及び後述するヘッド２
０Ｂ及び２０Ｃの圧電素子２１に接続されている。ヘッ
ド駆動回路３１は、コントローラ１から送られる画像デ
ータ及び制御信号に基づいて駆動され、キャリッジ１０
がプラテン５１２に沿って移動する間にヘッド２０Ａ及
び２０Ｂを制御して印刷用紙Ｐに所定の画像を形成す
る。各ヘッド２０Ａ及び２０Ｂの各々は図１、図１０及
び図１１に示すヘッド２０に対応する。
【００４３】印刷終了後には、キャリッジ１０はノズル
保守機構５３６が配置されているホームポジションに復
帰する。ノズル保守機構５３６は、図示しない可動吸引
キャップと、可動吸引キャップに接続された図示しない
吸引ポンプが設けられている。ヘッド２０Ａ及び２０Ｂ
がホームポジションに復帰すると、各ヘッドのノズル板
に吸引キャップが吸着し、その後、吸引ポンプが駆動さ
れる。これにより、ノズルの目詰まりが除去される。
【００４４】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこれに限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形
及び変更が可能である。
【発明の効果】 【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例の駆動システムを示す回
路図である。
【図２】 図１に示すヘッド駆動回路に使用される駆動
波形と制御信号のタイミングチャートの一例を示してい
る。
【図３】 駆動波形と当該駆動波形を供給された圧電素
子の動作を示す図である。
【図４】 図３の変形例を示す図である。
【図５】 図２の駆動波形の変形例を示す波形図であ
る。
【図６】 図２の駆動波形の更に別の変形例を示す波形
図である。
【図７】 図１に示す回路のうち一の圧電素子のみを駆
動する場合の駆動波形と電流の関係を示す図である。
【図８】 図１に示す回路のうち３２個の圧電素子を同
時に駆動する場合の駆動波形と電流の関係を示す図であ
る。
【図９】 図８に対比される歪みを含んだ駆動波形と電
流の関係を示す一例としての図である。
【図１０】 本発明の第２実施例の駆動システムを示す
回路図である。
【図１１】 本発明の第３実施例の駆動システムを示す
回路図である。
【図１２】 本発明のインクジェットプリンタの概観斜
視図である。
【符号の説明】
１ コントローラ １０ キャリッジ ２０ ヘッド ２１ 圧電素子 １００ 駆動システム ２００ 駆動システム

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の圧電素子を有して当該圧電素子を
    利用してインクを噴射することができるヘッドと、 当該ヘッドを搭載して前記ヘッドと共に移動するキャリ
    ッジと、 前記圧電素子を駆動する駆動信号と制御信号とを受信し
    て当該ヘッドを駆動する前記キャリッジに設けられたワ
    ンチップヘッド駆動回路とを有するインクジェットプリ
    ンタであって、 前記ヘッド駆動回路は、 前記圧電素子の各々に接続されて前記駆動信号を受信す
    ることができる複数の選択部と、 当該選択部に接続され、前記制御信号に基づいて前記選
    択部を制御して前記圧電素子の中から前記駆動されるべ
    き圧電素子を選択する制御部と、 前記選択部と前記圧電素子毎に設けられて前記駆動され
    るべき圧電素子に送られる前記駆動信号を増幅する複数
    の電流増幅部とを有するインクジェットプリンタ。
  2. 【請求項２】 前記ヘッド駆動回路は、各電流増幅部に
    共通に接続される電圧増幅部を更に有する請求項１記載
    のインクジェットプリンタ。
  3. 【請求項３】 複数の圧電素子を有して当該圧電素子を
    利用してインクを噴射することができるヘッドと、 前記圧電素子を駆動する複数種類の駆動信号と制御信号
    とを受信して当該ヘッドを駆動するヘッド駆動回路とを
    有するインクジェットプリンタであって、 前記ヘッド駆動回路は、 前記圧電素子の各々に接続されると共に前記複数種類の
    駆動信号の各々を受信することができる複数の選択部
    と、 当該選択部に接続され、前記制御信号に基づいて前記選
    択部を制御して前記圧電素子の中から駆動されるべき圧
    電素子と前記駆動信号の中から使用されるべき駆動信号
    とを選択する制御部と、 前記選択部及び前記圧電素子毎に設けられて前記駆動さ
    れるべき圧電素子に送られる前記駆動信号を増幅する複
    数の電流増幅部とを有するインクジェットプリンタ。
  4. 【請求項４】 前記ヘッド駆動回路は、各電流増幅部に
    共通に接続される電圧増幅部を更に有する請求項３記載
    のインクジェットプリンタ。
  5. 【請求項５】 前記ヘッド駆動回路はワンチップＩＣに
    構成されている請求項３記載のインクジェットプリン
    タ。
  6. 【請求項６】 複数の圧電素子を有して当該圧電素子を
    利用してインクを噴射することができるヘッドの前記圧
    電素子を駆動する複数種類の駆動信号と制御信号とを受
    信して当該ヘッドを駆動するヘッド駆動回路であって、 前記圧電素子の各々に接続されて前記複数種類の駆動信
    号の各々を受信することができる複数の選択部と、 当該選択部に接続され、前記制御信号に基づいて前記選
    択部を制御して前記圧電素子の中から駆動されるべき圧
    電素子と前記駆動信号の中から使用されるべき駆動信号
    とを選択する制御部と、 前記選択部及び前記圧電素子毎に設けられて前記駆動さ
    れるべき圧電素子に送られる前記駆動信号を増幅する複
    数の電流増幅部とを有するヘッド駆動回路。
  7. 【請求項７】 前記ヘッド駆動回路は、各電流増幅部に
    共通に接続される電圧増幅部を更に有する請求項６記載
    のヘッド駆動回路。
  8. 【請求項８】 前記ヘッド駆動回路はワンチップＩＣに
    構成されている請求項６記載のヘッド駆動回路。
  9. 【請求項９】 複数の圧電素子を有して当該圧電素子を
    利用してインクを噴射することができるヘッドの前記圧
    電素子を駆動する駆動信号と制御信号とを受信して当該
    ヘッドを駆動するワンチップヘッド駆動回路であって、 前記圧電素子の各々に接続されて前記駆動信号の各々を
    受信することができる複数の選択部と、 当該選択部に接続され、前記制御信号に基づいて前記選
    択部を制御して前記圧電素子の中から駆動されるべき圧
    電素子を選択する制御部と、 前記選択部及び前記圧電素子毎に設けられて前記駆動さ
    れるべき圧電素子に送られる前記駆動信号を増幅する複
    数の電流増幅部とを有するヘッド駆動回路。
  10. 【請求項１０】 前記ヘッド駆動回路は、各電流増幅部
    に共通に接続される電圧増幅部を更に有する請求項９記
    載のヘッド駆動回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6733103B2 (en) 2001-03-13 2004-05-11 Olympus Optical Co., Ltd. Printer
JP2009196266A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置
JP2012196819A (ja) * 2011-03-18 2012-10-18 Seiko Epson Corp 液体噴出装置及び液体噴出方法
JP2015134417A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置、ヘッドユニットおよび液体吐出装置の制御方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4579485B2 (ja) * 2002-06-24 2010-11-10 セイコーエプソン株式会社 複数の印刷ヘッドを有する印刷装置
CN100468943C (zh) * 2004-03-31 2009-03-11 中国科学院电子学研究所 压电执行器驱动电源
JP4765346B2 (ja) * 2005-03-14 2011-09-07 ブラザー工業株式会社 記録装置
US8388083B2 (en) * 2009-03-26 2013-03-05 Xerox Corporation System and method for efficiently boosting drive capability for high-voltage linear power amplification
EP2518876B1 (en) * 2009-12-26 2021-07-14 Canon Kabushiki Kaisha High-voltage power supply
GB2480822B (en) * 2010-06-01 2017-05-17 Global Inkjet Systems Ltd Driver circuit
JP6221286B2 (ja) * 2013-03-22 2017-11-01 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置および容量性負荷駆動回路
CN107614268B (zh) * 2015-05-13 2019-12-10 柯尼卡美能达株式会社 记录头的驱动电路以及图像记录装置
JP6922263B2 (ja) * 2017-03-06 2021-08-18 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置および容量性負荷の駆動回路
JP6925909B2 (ja) * 2017-08-22 2021-08-25 東芝テック株式会社 薬液滴下装置及び薬液吐出装置
JP2019037906A (ja) * 2017-08-22 2019-03-14 東芝テック株式会社 薬液吐出装置及び薬液滴下装置
CN109927291B (zh) * 2017-12-15 2020-11-03 中国科学院沈阳自动化研究所 一种适用于高粘度生物材料3d打印头驱动装置及方法
CN112497892B (zh) * 2020-12-15 2024-02-02 固高科技股份有限公司 伺服驱动装置及系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55123476A (en) * 1979-03-19 1980-09-22 Hitachi Ltd Multinozzle ink jetting recorder
JPS58208064A (ja) * 1982-05-29 1983-12-03 Fujitsu Ltd インクジエツト記録装置の駆動回路
JPS62278047A (ja) * 1986-05-26 1987-12-02 Nec Corp インクジエツトヘツド駆動回路
DE3924966A1 (de) 1989-07-27 1991-01-31 Siemens Ag Schaltungsanordnung zum ansteuern von schreibduesen in tintenmosaikschreibwerken
US5969729A (en) 1994-05-27 1999-10-19 Colorspan Corporation Ink jet printer with artifact-reducing drive circuit
JPH08187854A (ja) * 1995-01-10 1996-07-23 Canon Inc 記録装置
JP3156561B2 (ja) * 1995-09-11 2001-04-16 ブラザー工業株式会社 インクジェット記録装置
CH691049A5 (de) 1996-10-08 2001-04-12 Pelikan Produktions Ag Verfahren zum Ansteuern von Piezoelementen in einem Druckkopf eines Tropfenerzeugers.
US6068360A (en) * 1997-06-30 2000-05-30 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Printer head drive system having negative feedback control

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6733103B2 (en) 2001-03-13 2004-05-11 Olympus Optical Co., Ltd. Printer
JP2009196266A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置
JP2012196819A (ja) * 2011-03-18 2012-10-18 Seiko Epson Corp 液体噴出装置及び液体噴出方法
US8657398B2 (en) 2011-03-18 2014-02-25 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting apparatus and liquid ejecting method
JP2015134417A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置、ヘッドユニットおよび液体吐出装置の制御方法

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Publication number Publication date
CN1260274A (zh) 2000-07-19
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