JP2009018532A - インクジェット記録装置及びインクジェット駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドとインクジェット駆動回路を有するインクジェット記録装置において、電源電圧の変動などに影響されない、安定した特性を得る。
【解決手段】電圧レジスタ回路と多重電圧回路を有し、前記複数のアクチュエータを駆動する複数のアクチュエータ駆動回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に前記電圧レジスタ回路の出力信号で指定された前記多重電圧回路の電圧端子を前記アクチュエータ駆動回路の電源端子に接続する電圧スイッチ回路を有し、前記電圧レジスタ回路が前記電源端子の電圧を制御することで前記アクチュエータ駆動回路の出力電圧を制御するインクジェット駆動回路を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置及びインクジェット駆動回路に関する。

インクジェット記録装置は、インク液滴を吐出するための複数のノズルと、各ノズルに対応して設けた電気機械変換素子や発熱抵抗体などのアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドを用いて、記録信号に応じてノズルからインク液滴を記録材（インク液滴が付着するもの）に吐出することによって、高速、高密度、高品質の記録を行なうものである。このインクジェット記録装置は、印刷品質の高品質化に伴い、ノズルの配置が高密度化の傾向にあり、それに対応するため、特許文献１のように、複数のアクチュエータ駆動回路によって１つのノズル当たりのアクチュエータを駆動する手法が提案されている。１つのノズル及びアクチュエータで構成される部分をチャンネルと呼ぶ。

以下に公知文献を記す。
特開平９−９９５５６号公報

しかし、各チャンネル毎に、ノズルやアクチュエータやアクチュエータ駆動回路に製造上のバラツキが存在するので、ノズルのインク液滴吐出特性差が発生し、インク液滴吐出速度、インク液滴体積および吐出安定性が影響されるので、印刷品質が低下するという問題がある。例えばチャンネル毎に、アクチュエータ駆動回路から出力される駆動パルス信号の立上がり時間や立下がり時間などがばらつくと、そのチャンネルのノズルのインク液滴吐出速度がばらつく。それにより、隣接するチャンネルの印刷領域で、ドット位置ずれが生じたり、あるいはカラー記録の場合には色ずれや滲みが発生し画像品質が低下する問題があった。この問題は、ノズルやアクチュエータやアクチュエータ駆動回路の製造上のバラツキによっても発生する。

また、インクジェットヘッドのアクチュエータに圧電素子を用いると、アクチュエータ１個当たりの静電容量は７００ｐＦから３０００ｐＦ程度あり、３００ノズル程度のインクジェットヘッドの全静電容量は０．２μＦから０．９μＦにも達する。そのアクチュエータの圧電素子を駆動して微小液滴を吐出させる場合、短時間で大きな電位差を持った駆動波形が必要であり、最低でも１０Ｖ／μｓのスルーレートが要求される。このスルーレートを得るには、インクジェットヘッド全体で、最大９アンペアの電流が必要である。従来はこのために低出力インピーダンスの電力増幅回路を各アクチェエータ毎のアクチュエータ駆動回路に使用していた。しかし、そうすると、各アクチュエータ駆動回路の構成が複雑になり、その回路の実装面積が大きくなると共にアクチュエータ駆動回路のコストも高くなる。更に、電力増幅回路の消費電力が大きいため全アクチュエータ駆動回路の消費電力が大きくなり、発熱量も膨大になる問題があった。

そのため、本発明は、複数のチャンネルを有するインクジェットヘッドを用いるインクジェット記録装置において、電源電圧の変動などに印刷性能が影響されない安定性を有し、また、製造バラツキを補正した、高い品質の印刷性能を持つインクジェット記録装置を得ることを課題とし、また、インクジェット記録装置のアクチュエータ駆動回路の小型化と低消費電力化を図ることを課題とする。

本発明は、この課題を解決するために、複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドとインクジェット駆動回路を有するインクジェット記録装置において、前記インクジェット駆動回路が、電圧レジスタ回路と多重電圧回路を有し、前記複数のアクチュエータを駆動する複数のアクチュエータ駆動回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に前記電圧レジスタ回路の出力信号で指定された前記多重電圧回路の電圧端子を前記アクチュエータ駆動回路の電源端子に接続する電圧スイッチ回路を有することを特徴とするインクジェット記録装置である。

また、本発明は、複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドとインクジェット駆動回路を有するインクジェット記録装置において、前記インクジェット駆動回路が、電圧レジスタ回路と多重電圧回路を有し、前記複数のアクチュエータを駆動する複数のアクチュエータ駆動回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路の出力電圧を制限する電圧ゲート回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に前記電圧レジスタ回路の出力信号で指定された前記多重電圧回路の電圧端子を前記電圧ゲート回路のゲート端子に接続する電圧スイッチ回路を有することを特徴とするインクジェット記録装置である。

また、本発明は、上記アクチュエータ駆動回路が、基準電流回路と電流スイッチ回路と電流レジスタ回路を有し、上記アクチュエータ駆動回路毎に独立に、前記電流レジスタ回路の出力信号で前記電流スイッチ回路を切り替え電流端子の電流を切り替えることで前記基準電流回路の電流を前記電流レジスタ回路の指定する倍率で増した電流を作成する多連出力形カレントミラー回路を有し、前記増した電流に対応する駆動電流を上記アクチュエータ駆動回路の出力端子から出力する回路を有することを特徴とする上記のインクジェット記録装置である。

また、本発明は、上記インクジェット駆動回路がＣＭＯＳの半導体集積回路から成ることを特徴とする上記のインクジェット記録装置である。

また、本発明は、インクジェット記録装置の複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドを駆動するインクジェット駆動回路であり、電圧レジスタ回路と多重電圧回路を有し、前記複数のアクチュエータを駆動する複数のアクチュエータ駆動回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に前記電圧レジスタ回路の出力信号で指定された前記多重電圧回路の電圧端子を前記アクチュエータ駆動回路の電源端子に接続する電圧スイッチ回路を有することを特徴とするインクジェット駆動回路である。

また、本発明は、インクジェット記録装置の複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドを駆動するインクジェット駆動回路であり、電圧レジスタ回路と多重電圧回路を有し、前記複数のアクチュエータを駆動する複数のアクチュエータ駆動回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路の出力電圧を制限する電圧ゲート回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に前記電圧レジスタ回路の出力信号で指定された前記多重電圧回路の電圧端子を前記電圧ゲート回路のゲート端子に接続する電圧スイッチ回路を有することを特徴とするインクジェット駆動回路である。

また、本発明は、上記アクチュエータ駆動回路が、基準電流回路と電流スイッチ回路と電流レジスタ回路を有し、上記アクチュエータ駆動回路毎に独立に、前記電流レジスタ回路の出力信号で前記電流スイッチ回路を切り替え電流端子の電流を切り替えることで前記基準電流回路の電流を前記電流レジスタ回路の指定する倍率で増した電流を作成する多連出力形カレントミラー回路を有し、前記増した電流に対応する駆動電流を上記アクチュエータ駆動回路の出力端子から出力する回路を有することを特徴とする上記のインクジェット駆動回路である。

また、本発明は、ＣＭＯＳの半導体集積回路から成ることを特徴とする上記のインクジェット駆動回路である。

本発明のインクジェット記録装置によれば、アクチュエータを駆動するインクジェット駆動回路が、電圧レジスタ回路と電流レジスタ回路によりアクチュエータ毎に、出力端子の出力電圧の最大値を変えることで、チャンネル毎の製造バラツキによるインク液滴の体積のバラツキを補正した高品質の印刷を実現できる効果がある。また、本発明のインクジェット駆動回路のアクチュエータ駆動回路は、電力増幅回路を用いない回路構成にし、それ以外の回路はＣＭＯＳトランジスタで構成したので、消費電力を少なくできる効果がある。また、インクジェット駆動回路のチップサイズを小さくできる効果があり、インクジェット駆動回路の製造コストを低減できる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は本発明を示すブロック図であり、図２は本発明の第１の実施形態のアクチュエータ駆動回路１０の概略の回路図であり、図３は本発明の動作のタイミングチャートを示す。
（インクジェット記録装置の概要）
本実施形態のインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドにインク液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧電素子等の電気変換素子或いはヒータ等の電気熱変換体からなる１から５００程の複数のアクチュエータ１を備える。図１のように、この複数のアクチュエータ１ａ〜１ｎを、制御装置２０が制御するインクジェット駆動回路２が、並行して駆動する。それにより各ノズルからインク液滴を吐出して記録材に画像を記録する。なお、１つのノズル及びアクチュエータ１で構成される部分をチャンネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、・・・ＣＨｎ）と呼ぶ。

（インクジェット駆動回路の構成）
本実施形態のインクジェット記録装置は、図１のように、ＣＭＯＳの半導体集積回路から成るインクジェット駆動回路２を有する。そのインクジェット駆動回路２に、インクジェットヘッドの各アクチュエータ１（１ａ〜１ｎ）を駆動するアクチュエータ駆動回路１０を複数備える。また、インクジェット駆動回路２は、ＣＭＯＳトランジスタで構成する電圧レジスタ回路３と電流レジスタ回路４と信号レジスタ回路５を有する。これらのレジスタ回路は、インクジェット記録装置の制御回路２０のデータバスにシリアルインターフェースあるいはパラレルインターフェースで接続し、制御回路２０から各レジスタ回路にデータを設定する。アクチュエータ駆動回路１０は、図２のように、ＣＭＯＳトランジスタで構成するタイミング信号作成回路６と駆動電流流出回路８と駆動電流流入回路９を有し、更に、基準電流回路７と電圧を変えた複数の電圧端子を有する多重電圧回路１１を備える。電圧レジスタ回路３の信号線を、各アクチュエータ駆動回路１０毎の電圧スイッチ回路１６の入力端子に接続する。電圧スイッチ回路１６は、電圧レジスタ回路３の信号で指令された多重電圧回路１１の複数の電圧端子のうちの１つの電圧端子を駆動電流流出回路８の電源端子ＶＣＣに接続する。これにより、アクチュエータ駆動回路１０の出力端子ＯＵＴの出力電圧を電圧レジスタ回路３が制御する。

駆動電流流出回路８は、第１の多連出力形カレントミラー回路１３と第１の電流スイッチ回路１２ａと第１の電流駆動回路１５ａを有する。駆動電流流入回路９は、第２の多連出力形カレントミラー回路１４と第２の電流スイッチ回路１２ｂと第２の電流駆動回路１５ｂを有する。インクジェット駆動回路２の基準電流回路７の作成した基準電流を各アクチュエータ駆動回路１０の各多連出力形カレントミラー回路の第１のトランジスタに流す。

（駆動電流流出回路と駆動電流流入回路）
アクチュエータ駆動回路１０は、駆動電流流出回路８内に、ｎＭＯＳトランジスタで構成する第１の多連出力形カレントミラー回路１３を有し、駆動電流流入回路９内に、ｐＭＯＳトランジスタで構成する第２の多連出力形カレントミラー回路１４を有する。そして、電流レジスタ回路４の信号線を電流スイッチ回路１２ａ、１２ｂの入力端子に接続してスイッチを切り替え、多連出力形カレントミラー回路の複数の電流端子の電流を切り替える。それにより、第１の多連出力形カレントミラー回路１３および第２の多連出力形カレントミラー回路１４が、電流レジスタ回路４の信号が指定する倍率で基準電流を倍化した電流を流す。その多連出力形カレントミラー回路の電流に対応する駆動電流を、ＭＯＳトランジスタで形成したカレントミラー回路の電流駆動回路１５ａ、１５ｂが出力端子ＯＵＴから流出あるいは流入させる。

（タイミング信号作成回路）
以下で、アクチュエータ駆動回路１０のタイミング信号作成回路６の動作を説明する。インクジェット駆動回路２の信号レジスタ回路５が、各アクチュエータ駆動回路１０毎の駆動指令、すなわち、各アクチュエータ駆動回路１０毎の出力端子ＯＵＴからの出力の可否を指令する駆動信号を、各アクチュエータ駆動回路１０のタイミング信号作成回路６に送付する。図３のように、そうして駆動を指令されたアクチュエータ駆動回路１０のタイミング信号作成回路６が駆動タイミング信号ＩＮを作成する。なお、駆動タイミング信号ＩＮはタイミング信号作成回路６の外から、例えばインクジェット駆動回路２内で作成して各アクチュエータ駆動回路１０のタイミング信号作成回路６に送付しても良い。タイミング信号作成回路６は、信号レジスタ回路５から駆動を指令された場合に、駆動タイミング信号ＩＮから、第１のスイッチ切替信号ＵＰと、第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮを作成する。第１のスイッチ切替信号ＵＰがＯＮ（オン）の期間と、第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮがＯＮ（オン）の期間の間には、ノンオーバーラップタイムを設け、第１のスイッチ切替信号ＵＰと第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮが同時にはＯＮにならないようにする。例えば、第１のスイッチ切替信号ＵＰは、駆動タイミング信号ＩＮの電圧パルスの立ち上がり時間よりもノンオーバーラップタイムだけ遅れて立ち上がる信号にする。第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮは、駆動タイミング信号ＩＮの正負を逆転（立ち上がりと立下りが逆転）したタイミング信号にし、その信号の立ち上りのタイミングは、駆動タイミング信号ＩＮの電圧パルスの立ち下がり時間よりもノンオーバーラップタイムだけ遅れて立ち上がる信号にする。

（電流駆動回路）
図２のように、駆動電流流出回路８内に、ｐＭＯＳトランジスタで構成した第１の電流駆動回路１５ａを電圧スイッチ回路１６の出力端子に接続する。第１の電流駆動回路１５ａは、タイミング信号作成回路６が作成した第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮがＯＦＦの期間の間、ＭＯＳトランジスタのスイッチ回路で電流駆動回路１５ａを切り替えてカレントミラー回路の構成にする。また、第１のスイッチ切替信号ＵＰがＯＮの期間に、第１の多連出力形カレントミラー回路１３をＭＯＳトランジスタのスイッチ回路で第１の電流駆動回路１５ａに接続する。第１の多連出力形カレントミラー回路１３はグラウンド端子に接続する。これにより、第１の電流駆動回路１５ａのカレントミラー回路が、第１の多連出力形カレントミラー回路１３に流れる電流に対応する駆動電流を出力端子ＯＵＴに流出させる。また、駆動電流流入回路９内のｎＭＯＳトランジスタで構成し、グラウンド端子に接続した第２の電流駆動回路１５ｂを、第１のスイッチ切替信号ＵＰがＯＦＦの期間の間に、ＭＯＳトタンジスタのスイッチ回路で回路を切り替えてカレントミラー回路の構成にする。また、第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮがＯＮの期間に、ＭＯＳトランジスタの
スイッチ回路により第２の多連出力形カレントミラー回路１４を第２の電流駆動回路１５ｂに接続する。第２の多連出力形カレントミラー回路１４は約３Ｖの電圧ＶＤＤの第２の電源端子に接続する。これにより、第２の電流駆動回路１５ｂのカレントミラー回路が、第２の多連出力形カレントミラー回路１４に流れる電流に対応する電流を出力端子ＯＵＴから引き込む。すなわち、第１のスイッチ切替信号ＵＰの電圧がＯＮの間、第１の電流駆動回路１５ａが出力端子ＯＵＴに電流を流出し、第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮがＯＮの間、出力端子ＯＵＴから第２の電流駆動回路１５ｂが電流を引き込む。

（多連出力形カレントミラー回路）
以下で、図２を参照して、アクチュエータ駆動回路１０の駆動電流流出回路８と駆動電流流入回路９の各多連出力形カレントミラー回路の動作を説明する。アクチュエータ駆動回路１０の駆動電流流出回路８は、ｎＭＯＳトランジスタの第１の多連出力形カレントミラー回路１３を有し、基準電流回路７が出力する基準電流を第１の多連出力形カレントミラー回路１３の第１のｎＭＯＳトランジスタに流す。その基準電流を第１の多連出力形カレントミラー回路１３で倍化するが、その倍率は、第１の電流スイッチ回路１２ａのスイッチにより、第１の多連出力形カレントミラー回路１３の各ｎＭＯＳトランジスタの電流端子の電流を電流レジスタ回路４の指令に従って切り替えることで制御する。

第１の多連出力形カレントミラー回路１３の、電流レジスタ回路４のＤ０信号で電流を切り替える第２のｎＭＯＳトランジスタは、第１のｎＭＯＳトランジスタに流れる電流に対応する電流を流すトラジスタで構成する。Ｄ１信号で切り替える第３のｎＭＯＳトランジスタは、第１のｎＭＯＳトランジスタに流れる電流の２倍の量の電流を流すトラジスタで構成する。Ｄ２信号で切り替える第４のｎＭＯＳトランジスタは、第１のｎＭＯＳトランジスタに流れる電流の４倍の量の電流を流すトラジスタで構成する。それらのｎＭＯＳトランジスタに流す電流の総和が第１の多連出力形カレントミラー回路１３に流れる。電流駆動回路１５ａが、第１のスイッチ切替信号ＵＰがＯＮの期間にＭＯＳトランジスタのスイッチ回路で回路をカレントミラー回路に切り替え、第１の多連出力形カレントミラー回路１３に流れる電流に対応する電流を出力端子ＯＵＴから流出させる。こうして、出力端子ＯＵＴから流出する電流の基準電流に対する倍率を、電流レジスタ回路４が制御する第１の電流スイッチ回路１２ａで自由に変えることができる。

また、ｐＭＯＳトランジスタで構成される第２の多連出力形カレントミラー回路１４は、第１の多連出力形カレントミラー回路１３と同様に、電流レジスタ回路４の出力信号で制御される複数のスイッチから成る第２の電流スイッチ回路１２ｂで各ｐＭＯＳトランジスタの電流端子の電流を切り替える。その電流の切り替えにより、自由に第２の電流倍率を変える。そして、電流駆動回路１５ｂが第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮがＯＮの期間に、出力端子ＯＵＴから基準電流回路７の基準電流に対する第２の電流倍率の電流を引き込む。

なお、インクジェット駆動回路２は、必ずしも１つの半導体集積回路で構成しなくても良く、例えば、電圧レジスタ回路３と電流レジスタ回路４と信号レジスタ回路５を１つの半導体集積回路で構成し、アクチュエータ駆動回路１０群と基準電流回路７は別の半導体集積回路で構成しても良い。あるいは、電流レジスタ回路４を独立したＲＯＭ（リードオンリイメモリ）で構成しその設定値を固定して指定し、一方、信号レジスタ回路５はＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）で構成し、印刷パターンに応じて出力信号を変える回路構成にすることもできる。

（インクジェット駆動回路の動作タイミング）
次に、インクジェット駆動回路２によるインクジェットヘッドの駆動手順を、図１を参照して説明する。先ず、インクジェット記録装置の制御回路２０が、インクジェット駆動
回路２の電圧レジスタ回路３と電流レジスタ回路４と信号レジスタ回路５に所定の値を書き込む。次に、電流レジスタ回路４が、第１の電流倍率信号で第１の電流スイッチ回路１２ａを制御し、第２の電流倍率信号で第２の電流スイッチ回路１２ｂを制御する。第１の電流スイッチ回路１２ａが、第１の電流倍率信号に従って第１の多連出力形カレントミラー回路１３の入力端子の電源電流を切り替え、第２の電流スイッチ回路１２ｂが、第２の電流倍率信号に従って第２の多連出力形カレントミラー回路１４の入力端子の電流を切り替える。

（第１の電流出力動作）
次に、信号レジスタ回路５が、タイミング信号作成回路６の入力端子にチャンネル駆動信号を送る。タイミング信号作成回路６が、そのチャンネル駆動信号がＯＮの場合は駆動タイミング信号ＩＮを作成し、それを元にして第１のスイッチ切替信号ＵＰを例えば４μｓの間ＯＮにするように作成する。第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮがＯＦＦの期間に、第１の電流駆動回路１５ａを、ＭＯＳトランジスタのスイッチ回路により、第１の多連出力形カレントミラー回路１３の電流に対応する電流、すなわち基準電流の第１の電流倍率の電流を出力するカレントミラー回路に切り替える。更に、その期間内で第１のスイッチ切替信号ＵＰがＯＮの期間に、第１の多連出力形カレントミラー回路１３をＭＯＳトランジスタのスイッチ回路で第１の電流駆動回路１５ａに接続して動作させる。こうして、第１の電流駆動回路１５ａが、駆動電流流出回路８から、基準電流の第１の電流倍率の電流を出力端子ＯＵＴから流出させる。例えば１１．２ｍＡの電流を出力端子ＯＵＴから流出させる。

出力端子ＯＵＴには、例えば１０００ｐＦの圧電素子のアクチュエータ１を接続する。これにより、図３のように、出力端子ＯＵＴの電流がアクチュエータ１の圧電素子の容量負荷を充電させ、２．５μｓ後にアクチュエータ１の圧電素子に加える電圧が電圧スイッチ回路１６の出力端子を接続した駆動電流出力回路８の電源端子ＶＣＣの電位、例えば２８Ｖの電位まで上昇して飽和する。そして、第１のスイッチ切替信号ＵＰの残りの期間の間出力端子ＯＵＴの電位はＶＣＣの電位、すなわちＶＣＣの電位２８Ｖを維持する。次に、第１のスイッチ切替信号ＵＰが立下ると、電流駆動回路１５ａが出力回路ＯＵＴからの電流の流出を停止するが、出力端子ＯＵＴの電圧はＶＣＣの電位２８Ｖに一定に維持される。こうして、出力端子ＯＵＴからの出力電流がアクチュエータ１の圧電素子の電圧を上昇させる。この上昇のスルーレートは（２８Ｖ）／（２．５μｓ）＝１１．２Ｖ／μｓが得られる。

（第２の電流出力動作）
次に、タイミング信号作成回路６が、第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮを例えば４μｓ間ＯＮにするように作成する。第１のスイッチ切替信号ＵＰがＯＦＦの期間に、第２の電流駆動回路１５ｂをＭＯＳトランジスタのスイッチ回路により第２の多連出力形カレントミラー回路１３の電流に対応する電流を流入させるカレントミラー回路に切り替える。更に、その期間内で第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮがＯＮの期間に、第２の多連出力形カレントミラー回路１４を第２の電流駆動回路１５ｂに接続して動作させる。こうして、第２の電流駆動回路１５ｂが、アクチュエータ１の圧電素子に接続した出力端子ＯＵＴから、信号レジスタ回路５の出力信号で指定された第２の電流倍率の電流を駆動電流流入回路９に流入させる。例えば１１．２ｍＡの電流を出力端子ＯＵＴから流入させる。

これにより、アクチュエータ１の圧電素子に蓄積されたＶＣＣの電位の２８Ｖによる電荷を出力端子ＯＵＴから２．５μｓで放電させ、出力端子ＯＵＴの電圧をグラウンド電位の０Ｖまで下降させる。その０Ｖの電圧が第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮの残りの期間の間維持される。次に、第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮが立ち下がると、電流駆動回路１５ｂが出力端子ＯＵＴからの電流の引き込みを停止するが、出力端子ＯＵＴの電圧は０
Ｖの一定値に維持される。こうして、出力端子ＯＵＴからの出力電流がアクチュエータ１の圧電素子の電圧を下降させる。この下降のスルーレートは（２８Ｖ）／（２．５μｓ）＝１１．２Ｖ／μｓが得られる。

本実施形態は、第１の電流駆動回路１５ａと第２の電流駆動回路１５ｂによりアクチュエータ駆動回路１０の出力端子ＯＵＴから出力するアクチュエータ１の駆動電流を制御することで、その出力端子ＯＵＴが、圧電素子等から成るアクチュエータ１に対して低インピーダンス出力ができる効果がある。一方、基準電流回路７は、電流駆動回路１５から独立して安定に基準電流を作成しインクジェット駆動回路２を制御するので、アクチュエータ１の圧電素子等の素子のバラツキや、駆動すべきチャンネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、・・・ＣＨｎ）の数に影響されず基準電流の波形が歪むことがない効果がある。

本実施形態では、チャンネル毎のアクチュエータ駆動回路１０毎に、電流レジスタ回路４の指定する電流値に自由に駆動電流を設定してアクチュエータ１を駆動できるので、インクジェットヘッドのノズルやアクチュエータ１やアクチュエータ駆動回路１０の製造バラツキによるインク液滴吐出速度のバラツキを補正することができる効果がある。それにより、ドット位置ずれや色ずれや滲みの無い高画質で印刷可能なインクジェット記録装置が得られる効果がある。更に、本実施形態は、チャンネル毎のアクチュエータ駆動回路１０毎に、電圧レジスタ回路３が制御する電圧スイッチ回路１６が多重電圧回路１１の電圧端子のうちから１つを選択し駆動電流流出回路８の電源端子ＶＣＣに接続する。それにより、出力端子ＯＵＴから出力する駆動電圧の最大値をアクチュエータ駆動回路１０毎に変えることができる。こうして、アクチュエータ１毎に、その吐出するインク液滴の体積を調整することで、インクジェット駆動回路２の特性のバラツキやインクジェットヘッドのノズルの製造バラツキ等の製造バラツキによるインク液滴の体積のバラツキを補正でき、高画質で印刷可能なインクジェット記録装置が得られる効果がある。

また、インクジェット駆動回路２のアクチュエータ駆動回路１０の出力端子ＯＵＴから出力する駆動電流を制御する回路をｐＭＯＳトランジスタあるいはｎＭＯＳトランジスタのカレントミラー回路から成る電流駆動回路１５で構成し、電力増幅回路を用いずに駆動電流を作成させる回路構成にする。そして、それ以外のインクジェット駆動回路２の素子をＣＭＯＳトランジスタで構成したので、消費電力を少なくできる効果がある。更に、それにより、インクジェット駆動回路２のチップサイズを小さくできる効果があり、そのチップサイズを小さくすることで製造コストを低減できる効果がある。また、チップサイズを小さくし１つのインクジェット駆動回路２内に各チャンネルのアクチュエータ駆動回路１０を作り込むことで、各チャンネルの特性を揃えることができる効果がある。

また、多連出力形カレントミラー回路により、基準電流回路７の基準電流の所定倍率の電流を駆動電流として出力するようにしたため、電源電圧の変動や、また、半導体集積回路などのインクジェット駆動回路２の経年変化による特性の変化があっても、安定した正確な値の駆動電流をアクチュエータ１に出力できる効果がある。それにより、インクジェット記録装置の印刷を安定に保つことができる高品質の印刷を実現できる効果がある。特に、装置の立ち上げ段階から定常状態段階までの装置の温度の経時変化に影響されず安定した高品質の印刷を可能にする効果がある。更に、本実施形態のインクジェット駆動回路２は、その第１の多連出力形カレントミラー回路１３および第２の多連出力形カレントミラー回路１４の出力電流の基準電流に対する倍率を電流レジスタ回路４で自由に設定できる。そのため、特性の異なるアクチュエータ１を用いるインクジェット記録装置に対しても、電流レジスタ回路４の設定値を変えるだけで適合させることができ、汎用に用いることができる効果がある。

なお、本実施形態においては、インクジェットヘッドのアクチュエータ１として圧電素
子を用いた例について説明したが、本発明は、圧電素子に限らず、液室内に気泡を発生させるための発熱抵抗体を用いるものや、その他のインクを噴射させるためのエネルギー変換素子を用いるものにも同様に適用することができる。

＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態のインクジェット駆動回路２のブロック図であり、図５はアクチュエータ駆動回路１０の概略の回路図を示す。回路の動作のタイミングは第１の実施形態と同様に図３のタイミングチャートに従う。本実施形態が第１の実施形態と相違する点は、第２の実施形態では、多重電圧回路１１が第１の実施形態ほど大きな駆動電流を流さない小電力の多重電圧回路１１を用いる点である。また、駆動電流流出回路８と駆動電流流入回路９の間にｎＭＯＳトランジスタの電圧ゲート回路１７を設置した点である。その電圧ゲート回路１７のゲート端子に電圧スイッチ回路１６を接続し、電圧スイッチ回路１６が多重電圧回路１１の電圧を選択して電圧ゲート回路１７のゲート端子に加える。これにより電圧ゲート回路１７のソース端子に接続した出力端子ＯＵＴの電位をゲート端子の電位以下に制限するようにした点が第１の実施形態と異なる。

（インクジェット駆動回路の構成）
本実施形態のインクジェット記録装置のインクジェット駆動回路２は、ＣＭＯＳトランジスタで構成する電圧レジスタ回路３と電流レジスタ回路４と信号レジスタ回路５を有し、インクジェット記録装置の制御回路２０のデータバスにシリアルインターフェースあるいはパラレルインターフェースで接続する。更に、ＣＭＯＳトランジスタで構成したタイミング信号作成回路６と、基準電流を発生する基準電流回路７と、電圧を変えた複数の電圧端子を有する多重電圧回路１１を有する。また、電圧ゲート回路１７を有し、電圧ゲート回路１７のドレイン電極には、第１の多連出力形カレントミラー回路１３に流れる電流に対応する電流を流すカレントミラー回路を構成する電流駆動回路１５ａを接続する。電圧ゲート回路１７のソース電極には、第２の多連出力形カレントミラー回路１４に流れる電流に対応する電流を流すカレントミラー回路を構成する電流駆動回路１５ｂを接続する。そして、電圧レジスタ回路３の信号線を、各アクチュエータ駆動回路１０毎に、電圧スイッチ回路１６に接続し、その電圧スイッチ回路１６に多重電圧回路１１の電圧端子を選択させてｎＭＯＳトランジスタの電圧ゲート回路１７のゲート電極に接続させる。これにより、そのゲート電極の電圧以下に電圧ゲート回路１７のソース電極の電圧が制限され、そのソース電極に接続した出力端子ＯＵＴの電圧が制限される。こうして、アクチュエータ駆動回路１０の出力端子ＯＵＴの出力電圧を電圧レジスタ回路３が制御する。

また、電流レジスタ回路４の出力の信号線を電流スイッチ回路１２ａ、１２ｂの入力端子に接続する。電流スイッチ回路１２ａ、１２ｂが多連出力形カレントミラー回路の複数の電流端子への電流の切り替えを制御する。これにより、基準電流回路７の基準電流を電流レジスタ回路４の信号で指定した倍率で倍化した多連出力形カレントミラー回路の出力電流をアクチュエータ駆動回路１０の出力端子ＯＵＴから出力する。その電流が各アクチュエータ１を駆動する。

（アクチュエータ駆動回路の動作）
次に、本実施形態において、アクチュエータ駆動回路１０の動作を図３のタイミング図を用いて説明する。先ず、第１の実施形態と同様に、信号レジスタ回路５がチャネル毎のアクチュエータ１のＯＮ／ＯＦＦ切り替えデータを記憶し、信号レジスタ回路５が、駆動すべきアクチュエータ１のアクチュエータ駆動回路１０のタイミング信号作成回路６に駆動指令を与える。駆動を指令されたタイミング信号作成回路６が、第１のスイッチ切替信号ＵＰと第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮを作成して駆動電流流出回路８及び駆動電流流入回路９に送る。

（第１の電流出力動作）
図４のように、電流レジスタ回路４の信号を電流スイッチ回路１２ａの入力端子に出力し、第１の多連出力形カレントミラー回路１３の駆動電流を制御する。また、第１のスイッチ切替信号ＵＰと第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮが電流駆動回路１５ａと１５ｂを制御する。第１の実施形態と同様に、第１のスイッチ切替信号ＵＰを４μｓ間ＯＮにする場合は、第１の多連出力形カレントミラー回路１３に流す電流に対応する１１．２ｍＡの電流をカレントミラー回路を構成する電流駆動回路１５ａが流す。その電流を、電圧ゲート回路１７のｎＭＯＳトランジスタのソース電極に接続した出力端子ＯＵＴからアクチュエータ１に流出させる。そして、１０００ｐＦの圧電素子のアクチュエータ１の容量負荷を充電させる。２．５μｓ後に、アクチュエータ１の圧電素子の電圧、すなわち、電圧ゲート回路１７のｎＭＯＳトランジスタのソース電極の電圧がそのｎＭＯＳトランジスタのゲート電極に加えた電圧（例えば２８Ｖ）まで上昇し、その電圧値で飽和し、その値を維持する。電圧ゲート回路１７のｎＭＯＳトランジスタのゲート電極の電圧は、電圧スイッチ回路１６が多重電圧回路１１の電圧端子の電圧の値を切り替えることで変えられる。

（第２の電流出力動作）
次に、第１の実施形態と同様に、第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮを４μｓの間ＯＮにし、その期間にアクチュエータ１の圧電素子から１１．２ｍＡの電流が出力端子ＯＵＴを経て電流駆動回路１５ｂに流入させる。電流駆動回路１５ｂは、カレントミラー回路を構成して第２の多連出力形カレントミラー回路１４に流す電流に対応する１１．２ｍＡの電流を流す。これにより、電流駆動回路１５ｂが、アクチュエータ１の圧電素子に蓄積された２８Ｖの電荷を２．５μｓで放電させ、出力端子ＯＵＴの電圧を０Ｖまで下降させ、その値を維持させる。こうして、出力端子ＯＵＴからの出力電流がアクチュエータ１の圧電素子の電圧を上昇させ、また下降させて駆動する。この場合のスルーレートは（２８Ｖ）／（２．５μｓ）＝１１．２Ｖ／μｓが得られる。

このように、本実施形態では、ｎＭＯＳトランジスタの電圧ゲート回路１７のゲート端子に接続した電圧スイッチ回路１６により、電圧ゲート回路１７のソース端子に接続した出力端子ＯＵＴの電圧を多重電圧回路１１の電圧以下に制限する回路構成にしたので、第１の実施形態の効果に加え、以下の効果がある。すなわち、多重電圧回路１１は、電圧ゲート回路１７のゲート端子に接続しその電流を極めて少なくできるので、回路規模を小さくできる効果がある。それにより、インクジェット駆動回路２の半導体集積回路のチップサイズを小さくできる効果があり、その製造コストを低減できる効果がある。

＜第３の実施形態＞
図６は、本発明の第３の実施形態のアクチュエータ駆動回路１０の概略の回路図を示す。回路の動作のタイミングは第１の実施形態と同様に図３のタイミングチャートに従う。第３の実施形態が第１および第２の実施形態と相違する点は、第３の実施形態では、第１の多連出力形カレントミラー回路１３と第２の多連出力形カレントミラー回路１４の間にｎＭＯＳトランジスタの電圧ゲート回路１７を設置した点である。そして、電圧スイッチ回路１６が切り替える多重電圧回路１１の出力端子を電圧ゲート回路１７のゲート電極に電気接続することで、電圧ゲート回路１７のソース電極に接続した出力端子ＯＵＴの飽和電圧を制御する点である。また、電流レジスタ回路４の出力端子の信号と第１のスイッチ切替信号ＵＰの論理積の信号を第１の論理積回路１８ａで形成し、第１の電流スイッチ回路１２ａの入力端子に入力させる。それにより、電流スイッチ回路１２ａを第１のスイッチ切替信号ＵＰの期間のみＯＮにして第１の多連出力形カレントミラー回路１３に電流を流す点である。第２の多連出力形カレントミラー回路１４の電流についても、同様にして、第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮと電流レジスタ回路４の信号の論理積の信号を、第２の論理積回路１８ｂが形成し第２の電流スイッチ回路１２ｂに送る。これにより、電流スイッチ回路１２ｂを第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮの期間のみＯＮにして、第２の多連出力形カレントミラー回路１４に電流を流す。すなわち、本実施形態は、電流駆動回路１５ａと１５ｂの機能を電流スイッチ回路１２ａと１２ｂが兼ね、電流スイッチ回路１２ａと１２ｂがスイッチ切替信号に従って駆動電流を作成する点が、第１および第２の実施形態と異なる。

本実施形態は、電流レジスタ回路４の出力信号と第１のスイッチ切替信号ＵＰを入力して論理積の信号を形成する論理積回路１８ａの出力信号により第１の電流スイッチ回路１２ａを切り替えることで、第１のスイッチ切替信号ＵＰの期間の間のみ第１の多連出力形カレントミラー回路１３の電流を出力端子ＯＵＴに流出させる。また、電流レジスタ回路４の出力信号と第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮを入力して論理積の信号を形成する論理積回路１８ｂの出力信号により第２の電流スイッチ回路１２ｂを切り替える。それにより、第２のスイッチ切替信号ＤＯＷＮの期間の間のみ第２の多連出力形カレントミラー回路１４に電流を出力端子ＯＵＴから流入させる。こうして、第１の電流スイッチ回路１２ａを第１の電流駆動回路とし、第２の電流スイッチ回路１２ｂを第２の電流駆動回路として用いる。

本発明の実施形態のインクジェット駆動回路のブロック図である。 本発明の第１の実施形態のアクチュエータ駆動回路の概略の回路図である。 本発明の実施形態のアクチュエータ駆動回路の動作のタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態のインクジェット駆動回路のブロック図である。 本発明の第２の実施形態のアクチュエータ駆動回路の概略の回路図である。 本発明の第３の実施形態のアクチュエータ駆動回路の概略の回路図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｎ・・・アクチュエータ
２・・・インクジェット駆動回路
３・・・電圧レジスタ回路
４・・・電流レジスタ回路
５・・・信号レジスタ回路
６・・・タイミング信号作成回路
７・・・基準電流回路
８・・・駆動電流流出回路
９・・・駆動電流流入回路
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｎ・・・アクチュエータ駆動回路
１１・・・多重電圧回路
１２ａ、１２ｂ・・・電流スイッチ回路
１３・・・第１の多連出力形カレントミラー回路
１４・・・第２の多連出力形カレントミラー回路
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ・・・電流駆動回路
１６・・・電圧スイッチ回路
１７・・・電圧ゲート回路
１８ａ、１８ｂ・・・論理積回路
２０・・・制御回路
ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨｎ・・・チャンネル
ＯＵＴ・・・出力端子
ＩＮ・・・駆動タイミング信号
ＵＰ・・・第１のスイッチ切替信号
ＤＯＷＮ・・・第２のスイッチ切替信号

Claims (8)

1. 複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドとインクジェット駆動回路を有するインクジェット記録装置において、前記インクジェット駆動回路が、電圧レジスタ回路と多重電圧回路を有し、前記複数のアクチュエータを駆動する複数のアクチュエータ駆動回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に前記電圧レジスタ回路の出力信号で指定された前記多重電圧回路の電圧端子を前記アクチュエータ駆動回路の電源端子に接続する電圧スイッチ回路を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドとインクジェット駆動回路を有するインクジェット記録装置において、前記インクジェット駆動回路が、電圧レジスタ回路と多重電圧回路を有し、前記複数のアクチュエータを駆動する複数のアクチュエータ駆動回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路の出力電圧を制限する電圧ゲート回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に前記電圧レジスタ回路の出力信号で指定された前記多重電圧回路の電圧端子を前記電圧ゲート回路のゲート端子に接続する電圧スイッチ回路を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 前記アクチュエータ駆動回路が、基準電流回路と電流スイッチ回路と電流レジスタ回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に、前記電流レジスタ回路の出力信号で前記電流スイッチ回路を切り替え電流端子の電流を切り替えることで前記基準電流回路の電流を前記電流レジスタ回路の指定する倍率で増した電流を作成する多連出力形カレントミラー回路を有し、前記増した電流に対応する駆動電流を前記アクチュエータ駆動回路の出力端子から出力する回路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インクジェット駆動回路がＣＭＯＳの半導体集積回路から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のインクジェット記録装置。
5. インクジェット記録装置の複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドを駆動するインクジェット駆動回路であり、電圧レジスタ回路と多重電圧回路を有し、前記複数のアクチュエータを駆動する複数のアクチュエータ駆動回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に前記電圧レジスタ回路の出力信号で指定された前記多重電圧回路の電圧端子を前記アクチュエータ駆動回路の電源端子に接続する電圧スイッチ回路を有することを特徴とするインクジェット駆動回路。
6. インクジェット記録装置の複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドを駆動するインクジェット駆動回路であり、電圧レジスタ回路と多重電圧回路を有し、前記複数のアクチュエータを駆動する複数のアクチュエータ駆動回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路の出力電圧を制限する電圧ゲート回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に前記電圧レジスタ回路の出力信号で指定された前記多重電圧回路の電圧端子を前記電圧ゲート回路のゲート端子に接続する電圧スイッチ回路を有することを特徴とするインクジェット駆動回路。
7. 前記アクチュエータ駆動回路が、基準電流回路と電流スイッチ回路と電流レジスタ回路を有し、前記アクチュエータ駆動回路毎に独立に、前記電流レジスタ回路の出力信号で前記電流スイッチ回路を切り替え電流端子の電流を切り替えることで前記基準電流回路の電流を前記電流レジスタ回路の指定する倍率で増した電流を作成する多連出力形カレントミラー回路を有し、前記増した電流に対応する駆動電流を前記アクチュエータ駆動回路の出力端子から出力する回路を有することを特徴とする請求項５又は６に記載のインクジェット駆動回路。
8. ＣＭＯＳの半導体集積回路から成ることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項記載のインクジェット駆動回路。

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