JPH0584902A

JPH0584902A - インクジエツト式印字ヘツドの駆動方法

Info

Publication number: JPH0584902A
Application number: JP24916691A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Saruta; 稔久猿田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】ノズル開口に対応した圧電素子を複数のブロッ
クに分割し、各ブロックの駆動を時分割することで、ク
ロストークを少なくし、良好な印字品質を得る。【構成】制御信号１４、１５によりＰＮＰ型トランジス
タ９、１０とＮＰＮ型トランジスタ７、８で各々構成さ
れるカレントミラー回路を交互に駆動し、コンデンサ１
３の充放電を行う。これを繰り返して、走査電圧信号を
発生させ、ＮＰＮ型トランジスタ１１とＰＮＰ型トラン
ジスタ１２で電流増幅し、スイッチ２０Ａ〜に入力す
る。ブロック選択信号６０のみ走査電圧信号と同期して
イネーブル状態にすると、ゲート回路４０Ａ〜は各々に
入力される印字信号５０Ａ〜に従い、スイッチ２０Ａ〜
のオンオフ動作を行う。オン状態になったスイッチに接
続される圧電素子は走査電圧信号の波形に従い伸縮す
る。以後ブロック選択信号６１、６２の順に同様な動作
を繰返すことにより全圧電素子の駆動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
ターに用いる印字ヘッドの駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット式印字ヘッドは、
日本特許公報、特公昭６０−８９５３号公報に示された
ように、インクタンクを構成する容器の壁面に複数のノ
ズル開口を形成すると共に、各ノズル開口と対向するよ
うに伸縮方向を一致させて圧電素子を配設して構成され
ている。この印字ヘッドは、駆動信号を圧電素子に印加
して圧電素子を伸縮させ、この時に発生するインクの動
圧によりインク滴をノズル開口から吐出させて印刷用紙
にドットを形成するものである。

【０００３】このような形式の印字ヘッドに於いては、
液滴の形成効率や飛翔力が大きいことが望ましい。しか
しながら、圧電素子の単位長さ、及び単位電圧当りの伸
縮率は極めて小さいため、印字に要求される飛翔力を得
るには高い電圧を印加することが必要となり、駆動回路
や電気絶縁対策が複雑化するという問題がある。

【０００４】このような問題を解決するため、日本特許
公報特開昭６３−２９５２６９号公報に示されているよ
うに、電極と圧電材料とを交互にサンドイッチ状に積層
したインクジェット印字ヘッド用の圧電素子が提案され
ている。この圧電素子によれば電極間距離を可及的に小
さくすることが出来るため、駆動信号の電圧を下げるこ
とが出来るという効果がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧電素子は駆動信号の電圧を下げることができる反
面容量が大きくなり、その結果圧電素子の伸縮時に大き
なピーク電流を必要とする。特に複数の圧電素子を駆動
する印字用ヘッドにおいては、その圧電素子の個数倍の
ピーク電流が必要となる。この圧電素子の伸縮時の大き
なピーク電流は、配線抵抗等による著しい電圧降下を引
き起こすため、選択した圧電素子の数により駆動信号が
異なる、いわゆるクロストークが発生する。クロストー
クはインク滴の飛翔特性に影響し、印字品質を劣化させ
る。このクロストークの対策としては、電源部に大容量
のコンデンサを付加する、配線抵抗を小さくする等が挙
げられるが、高価になる課題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に於いては、ノズル開口に対応した圧電素子を
複数のブロックに分割し、各ブロックの駆動を時分割し
て行うことにした。

【０００７】

【実施例】図１に本発明の駆動方法を用いたインクジェ
ット式印字ヘッドの駆動回路の１例を示す。図１に於
て、１から５は抵抗、６から８はＮＰＮ型トランジス
タ、９、１０はＰＮＰ型トランジスタ、１１はＮＰＮ型
トランジスタ、１２はＰＮＰ型トランジスタ、１３はコ
ンデンサ、１４、１５は制御信号、２０Ａ、２０Ｂ、２
０Ｃ、・・・、２１Ａ、２１Ｂ、・・・２２Ａ、２２
Ｂ、・・・はアナログスイッチ、３０Ａ、３０Ｂ、３０
Ｃ、・・・、３１Ａ、３１Ｂ、・・・３２Ａ、３２Ｂ、
・・・は圧電素子、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、・・・、
４１Ａ、４１Ｂ、・・・４２Ａ、４２Ｂ、・・・はゲー
ト回路、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、・・・、５１Ａ、５
１Ｂ、・・・５２Ａ、５２Ｂ、・・・は印字信号、６
０、６１、６２、・・・はブロック選択信号である。

【０００８】制御信号１４によりＮＰＮ型トランジスタ
６をオン状態にすると、ＰＮＰ型トランジスタ９がオン
状態になる。このときＰＮＰ型トランジスタ９とＰＮＰ
型トランジスタ１０はカレントミラー回路を構成し、抵
抗４により定められる一定電流でコンデンサ１３に充電
する。コンデンサ１３の電位は充電を続けるとＰＮＰ型
トランジスタ１０のエミッタ及び抵抗４の電位に近くな
り充電を終了する。一定時間後制御信号１４によりＮＰ
Ｎ型トランジスタ６をオフ状態にし、更に、制御信号１
５によりＮＰＮ型トランジスタ８をオン状態にする。Ｎ
ＰＮ型トランジスタ７とＮＰＮ型トランジスタ８は前述
したと同様にカレントミラー回路を構成し、抵抗５によ
り定められる一定電流でコンデンサ１３を放電する。こ
のコンデンサ１３の一定電流による充放電を繰り返すこ
とにより台形の走査電圧波形が発生する。この台形の走
査電圧波形はコンプリメンタリ型のプッシュプル回路を
構成するＮＰＮ型トランジスタ１１とＰＮＰ型トランジ
スタ１２により電流増幅される。以上の動作により図２
に示す様な台形の走査電圧波形（以後走査電圧信号と呼
ぶ）がＮＰＮ型トランジスタ１１及びＰＮＰ型トランジ
スタ１２のエミッタから出力されアナログスイッチ２０
Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、・・・、２１Ａ、２１Ｂ、・・・
２２Ａ、２２Ｂ、・・・に入力される。ここでブロック
選択信号６０をイネーブル状態にし、他のブロック選択
信号６１、６２、・・・をディスイネーブル状態にす
る。ブロック選択信号６０により開かれたゲート回路４
０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、・・・は各々に入力される印字
信号５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、・・・に従い、各々接続
されるアナログスイッチ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、・・
・のオンオフ動作を行う。このときブロック選択信号６
０は走査電圧信号に同期して図２に示すタイミングでイ
ネーブル状態にする。オン状態になったアナログスイッ
チに接続される圧電素子は走査電圧信号の波形に従い充
放電し伸縮する。この圧電素子の伸縮動作は圧電素子と
ノズル開口間のインクを圧しノズル開口からインク滴を
飛翔させる。ここですべての圧電素子の選択が終了する
期間を駆動周期とすれば、以後ブロック選択信号６１、
６２、・・・の順に同様な動作を繰り返すことにより、
一駆動周期を終了する。以上の動作により各ブロックの
選択された圧電素子に印加される駆動信号は図２の駆動
信号３０、３１、３２のようになる。

【０００９】尚、分割数Ｎ（Ｎは２以上の自然数）と走
査電圧信号の１サイクル期間Ｔ（電圧波形の立ち上がり
始めから立ち下がり終わりまで）と駆動周期との関係は駆動周期≧Ｎ×Ｔ（駆動周期、Ｔの単位は［ｓ］）で表される。

【００１０】また印字ヘッドのノズル開口の配置を副走
査方向に一列とした場合、各圧電素子のブロック毎に分
割駆動による時間的なずれが生じ、その結果主走査方向
に印字ヘッドを走査させると副走査方向の線がギザギザ
になってしまう。このためブロック分けした圧電素子に
対応するノズル開口を、図３のように主走査方向にずら
して配置することにより、良好な印字品質がえられる。
図３の１０１はノズル開口、１０２はノズルプレートで
ある。このノズル開口１０１のずらし量（最初に選択す
るブロックからのずれ）をＷ（ｍ）（ｍはブロックの選
択順）、主走査方向の解像度をＤ（Ｄ単位はドット／イ
ンチ）、とするとずらし量Ｗ（ｍ）はＷ（ｍ）＝１／Ｄ×Ｔ÷駆動周期×（ｍ−１）で求められる。

【００１１】以上説明したように圧電素子をＮ個のブロ
ックに分け、時分割駆動をすることにより全圧電素子駆
動時に必要とする最大ピーク電流値を１／Ｎに低減でき
た。また本実施例ではアナログスイッチ２０Ａ、２０
Ｂ、２０Ｃ、・・・、２１Ａ、２１Ｂ、・・・２２Ａ、
２２Ｂ、・・・を図１に示す簡単な記号で説明したが、
具体的な例として図４に示すＣＭＯＳのトランスミッシ
ョン・ゲートが挙げられる。図４の２０１はオンオフを
決める制御信号、２０２はインバータ、２０３、２０４
は入出力端子である。但し、このトランスミッション・
ゲートによるアナログスイッチのオン状態の抵抗は圧電
素子の容量とにより走査電圧信号に対し時間遅延を引き
起こすため３００Ω以下が望ましい。

【００１２】また本実施例では走査電圧信号を図２に示
す台形波形で説明したが、図１の定電流波形を発生する
回路を定電圧回路で構成しても同様な効果が得られるこ
とは明白である。

【００１３】また本実施例では、走査電圧信号を共通電
極にした駆動回路を用いて説明したが、圧電素子毎に走
査電圧信号を発生する方法でも同様な効果が得られるこ
とは明白である。

【００１４】

【発明の効果】ノズル開口に対応した圧電素子を複数の
ブロックに分割し、各ブロックの選択を時分割にしたこ
とにより、クロストークが少なく、良好な印字品質が得
られる安価な回路を実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット式印字ヘッドの駆動方
法を用いた回路の一例を示す図。

【図２】本発明のインクジェット式印字ヘッドの駆動方
法を用いた回路のタイムチャートを示す図。

【図３】本発明のインクジェット式印字ヘッドの駆動方
法を用いた場合のノズル開口の配置を示す図。

【図４】アナログスイッチの具体例を示す図。

【符号の説明】

２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、・・・、２１Ａ、２１Ｂ、
２１Ｃ、・・・、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、・・・
アナログスイッチ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、・・・、３１Ａ、３１Ｂ、
３１Ｃ、・・・、32A、32B、32C、・・・
圧電素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、・・・、４１Ａ、４１Ｂ、
４１Ｃ、・・・、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、・・・
ゲート回路６０、６１、６２、・・・
ブロック選択信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノズル開口に対応させて複数の圧
電素子が配置され、圧電素子への駆動信号によりインク
がノズル開口から外部に放出されるようにしたインクジ
ェット式印字ヘッドの駆動方法であって、前記圧電素子
を複数のブロックに分割し、各ブロックの駆動を時分割
して行うことを特徴とするインクジェット式印字ヘッド
の駆動方法。