JPH11320872A

JPH11320872A - 容量性負荷駆動回路およびインクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH11320872A
Application number: JP13580298A
Authority: JP
Inventors: Noboru Tamura; 登田村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】容量値が変動するような負荷であっても安定
して駆動することができるとともに、消費電力が小さく
て済み、かつ、トランジスタに対する発熱対策の不要な
容量性負荷駆動回路、およびこの容量性負荷駆動回路を
ヘッド駆動回路として用いたインクジェット記録装置を
提供すること。【解決手段】インクジェット記録装置において、負荷
容量監視手段２１は、印字データＳＩの反転信号ＳＩに
基づいて駆動信号ＣＯＭが印加されない圧電振動子１７
１の数を数え、容量性負荷１７の容量値を監視する。こ
の監視結果に基づいて、ダミー負荷容量選択手段２２で
は所定の容量値を備える容量性ダミー素子２３０に直列
に電気的接続しているスイッチング素子２２０をオン状
態にする。その結果、容量性ダミー負荷２３では、容量
性負荷１７の容量値変化を補完するように容量値が選択
され、容量性ダミー負荷２３の容量値と、容量性負荷１
７の容量値との和が一定に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容量性を有する負
荷を駆動する容量性負荷駆動回路、および該容量性負荷
駆動回路を圧力発生素子を駆動するためのヘッド駆動回
路として用いたインクジェットプリンタあるいはインク
ジェットプロッタなどのインクジェット記録装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタやインクジェッ
トプロッタなどの各種インクジェット記録装置に用いら
れる記録ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発
生室の容積を変化させることによりインク滴の吐出を行
う形式のものが知られている。この種のインクジェット
記録装置では、圧力発生室を区画形成している周壁の一
部に面外方向に弾性変形可能な振動板を形成し、この振
動板を圧電振動子などの圧力発生素子によって振動させ
ることにより圧力発生室の容積を変化させる。このよう
なノズル開口は記録ヘッドに複数形成され、これら複数
のノズル開口毎に圧力発生室や圧電振動子が配置され
る。

【０００３】ここで、全ての圧電振動子は共通の給電線
とグランド線との間に並列に電気的接続され、かつ、各
圧電振動子に対してはスイッチング素子が直列に電気的
接続される。従って、印字データに基づいて所定のスイ
ッチング素子が選択されてオンすると、圧電振動子に駆
動信号が印加されるので、圧電振動子に駆動信号が印加
された所定のノズル開口からインク滴が吐出される。こ
のような駆動信号は、駆動振動生成回路で生成された
後、プッシュプル接続された２つのトランジスタを備え
る電流増幅回路において電流増幅されて圧電振動子に供
給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように構成したイ
ンクジェット記録装置において、圧電振動子は容量性を
有するため、インクジェット記録装置のヘッド駆動回路
は容量性負荷駆動回路としての性質を有する。このた
め、従来のインクジェッド記録装置では、いくつのノズ
ル開口からインク滴を吐出するかによって負荷の容量値
も変化するため、駆動信号の波形が乱れ、インク滴の大
きさがばらつくなどの問題点がある。

【０００５】また、従来のインクジェット記録装置で
は、プッシュプル接続された２つのトランジスタを介し
て駆動信号を増幅して圧電振動子に充電および放電を行
うため、消費電力が大きく、かつトランジスタの発熱が
大きいという問題点がある。

【０００６】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
容量値が変動するような負荷であっても安定して駆動す
ることのできる容量性負荷駆動回路、およびこの容量性
負荷駆動回路をヘッド駆動回路として用いたインクジェ
ット記録装置を提供することにある。

【０００７】また、本発明の課題は、容量値が変動する
ような負荷を安定に駆動することを目的に負荷の容量変
動を補完する構成を採用したことを利用して、消費電力
が小さくて済み、かつ、トランジスタに対する発熱対策
の不要な容量性負荷駆動回路、およびこの容量性負荷駆
動回路をヘッド駆動回路として用いたインクジェット記
録装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る容量性負荷駆動回路では、選択信号に
基づいて容量値が変化する容量性負荷と、該容量性負荷
に並列に電気的接続し、容量値が選択可能な容量性ダミ
ー負荷と、該容量性ダミー負荷および前記容量性負荷に
対して共通の給電線を介して駆動信号を供給する駆動信
号生成回路と、前記容量性負荷の容量値を監視する負荷
容量監視手段と、該負荷容量監視手段の監視結果に基づ
いて前記容量性ダミー負荷の容量値を選択して当該容量
性ダミー負荷の容量値と前記容量性負荷の容量値との和
を一定に保つダミー負荷容量選択手段とを有することを
特徴とする。

【０００９】本発明では、容量性負荷の容量値の変化を
補完するように容量性ダミー負荷の容量値が選択される
ので、容量性負荷において容量値がどのレベルになって
も、共通の給電線とグランド線との間に並列に電気的接
続する容量値（容量性負荷の容量値と容量性ダミー負荷
の容量値との和）は一定である。従って、容量値が変動
するような負荷であっても安定に駆動することができ
る。

【００１０】本発明において、前記負荷容量監視手段
は、前記選択信号に基づいて前記容量性負荷の容量値を
監視するように構成されていることが好ましい。このよ
うに構成すると、前記容量性負荷の容量がどのような値
になるのかを容易に監視することができる。

【００１１】本発明において、前記駆動信号生成回路
は、電位の異なる複数の定電圧電源と、該複数の定電圧
電源と前記給電線との各間において直列に電気的接続さ
れた複数のスイッチング素子および複数のインダクタ
と、前記複数のスイッチング素子を所定のタイミングで
オンオフさせることにより所定の波形をもつ駆動信号を
前記給電線に出力させる波形制御手段とを備えているこ
とが好ましい。本発明では、負荷（容量性負荷）の容量
値が変化してもそれを容量性ダミー負荷で補完するの
で、負荷全体の容量が常に一定である。従って、スイッ
チング素子を所定のタイミングでオン、オフすることに
よりインダクタへの通電を所定のタイミングでオン、オ
フすれば、共通の給電線上に所定の波形の駆動信号を生
成することができ、プッシュプル接続された２つのトラ
ンジスタで電流増幅する必要がない。それ故、消費電力
が小さく、かつ、駆動信号生成回路においてトランジス
タに対する発熱対策が不要である。

【００１２】本発明において、前記容量性負荷は、前記
選択信号に基づいて選択されるｎ個の容量性素子を備え
るとともに、該ｎ個の容量性素子の各々は等しい容量値
を有する場合がある。この場合には、前記容量性負荷の
容量値は、前記選択信号に基づいて前記ｎ個の容量性素
子から０個ないしｎ個が選択されることにより、当該１
つの容量性素子が有する容量値の０倍ないしｎ倍の容量
値をもつように変化する。

【００１３】この場合には、前記容量性ダミー負荷に
は、前記容量性素子がもつ容量値の２の０乗倍ないし
（ｍ−１）乗倍の容量値を有するｍ個の容量性ダミー素
子を構成すればよい。この場合には、前記ダミー負荷容
量選択手段は、前記容量性ダミー負荷を構成する前記容
量性ダミー素子から０個ないしｍ個を選択することによ
り前記容量性ダミー負荷の容量値を選択して当該容量性
ダミー負荷の容量値と前記容量性負荷と容量値との和を
一定に保つことになる。

【００１４】また、ノズル開口の数（ｎ）と、ダミー負
荷の数（ｍ）の関係は、下式で示すように２を底とし
て、ｍ＝（ｌｏｇ（ｎ）の整数部）＋１である。但し、ｎが十分に大きければ、数本のノズルに
よる容量は無視できるので、ｍを減らすことができる。

【００１５】たとえば、ノズルが４８本の列である場
合、ｌｏｇ（４８）＝５．６で、上式からすると、ｍは
６である。ここで、もし一番下のビットを無視すれば、
ｃ×２ ⁵、ｃ×２⁴、ｃ×２¹のコンデンサを用いて、５
個のスイッチおよびコンデンサで実現できる。

【００１６】このように構成した容量性負荷駆動回路
は、たとえば、インクジェット記録装置の記録ヘッド駆
動回路として利用できる。この場合に、前記容量性負荷
として、インクジェットノズルにおいてｎ個の圧力発生
室をそれぞれ収縮させて当該圧力発生室内のインクを前
記ノズル開口からインク滴として吐出させるｎ個の圧力
発生素子を備えていることになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明を適用し
たインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）
を説明する。

【００１８】（インクジェットプリンタの全体構成）図
１（Ａ）は、本形態のインクジェット記録装置の機能ブ
ロック図である。

【００１９】図１（Ａ）において、インクジェット記録
装置は、プリントコントローラ１とプリントエンジン２
とから構成されている。プリントコントローラ１は、ホ
ストコンピュータ（図示せず。）などからの記録データ
などを受信するインターフェース３と、記録データなど
の各種データの記憶を行うＲＡＭ４と、各種データ処理
を行うためのルーチンなどを記憶したＲＯＭ５と、ＣＰ
Ｕなどからなる制御部６と、発振回路７と、後述する記
録ヘッド１０への駆動信号を発生させる駆動信号発生回
路８と、この駆動信号発生回路８で駆動信号を発生させ
るための電源を生成する電源生成部８０と、ドットパタ
ーンデータに展開された印字データおよび駆動信号をプ
リントエンジン２に送信するためのインターフェース９
とを備えている。

【００２０】ホストコンピュータなどから送られた記録
データはインターフェース３を介して記録装置内部の受
信バッファ４Ａに保持される。受信バッファ４Ａに保持
された記録データは、コマンド解析が行われてから中間
バッファ４Ｂへ送られる。中間バッファ４Ｂ内では、制
御部６によって中間コードに変換された中間形式として
の記録データが保持され、各文字の印字位置、修飾の種
類、大きさ、フォントのアドレスなどが付加される処理
が制御部６によって実行される。次に、制御部６は、中
間バッファ４Ｂ内の記録データを解析し、デコード化し
た後のドットパターンデータを出力バッファ４Ｃに展開
し、記憶させる。

【００２１】記録ヘッド１０の１スキャン分に相当する
ドットパターンデータ（印字データＳＩ）が得られる
と、このドットパターンデータは、インターフェース９
を介して記録ヘッド１０にシリアル転送される。出力バ
ッファ４Ｃから１スキャン分に相当するドットパターン
データが出力されると、中間バッファ４Ｂの内容が消去
されて、次の中間コード変換が行われる。

【００２２】プリントエンジン２は、記録ヘッド１０
と、紙送り機構１１と、キャリッジ機構１２とを備えて
いる。紙送り機構１１は、紙送りモータおよび紙送りロ
ーラなどからなり、記録紙などの記録媒体を順次送り出
して副走査を行うものである。キャリッジ機構１２は、
記録ヘッド１０を搭載するキャリッジと、このキャリッ
ジをタイミングベルトを介して走行させるキャリッジモ
ータなどからなり、記録ヘッド１０を主走査させるもの
である。

【００２３】記録ヘッド１０は、副走査方向にたとえば
４８個などの多数のノズル開口を有し、所定のタイミン
グで各ノズル開口からインク滴を吐出させるものであ
る。

【００２４】図２は、記録ヘッド１０に構成されている
ヘッド駆動回路１００のブロック図である。

【００２５】図２に示すように、記録ヘッド１０に構成
されているヘッド駆動回路１００において、ドットパタ
ーンデータに展開された印字データＳＩは、発振回路７
（図１（Ａ）参照。）からのクロック信号（ＣＬＫ）に
同期して、図１（Ｂ）に示すように、インターフェース
９（図１（Ａ）参照。）からシフトレジスタ１３にシリ
アル転送される。このシリアル転送された印字データＳ
Ｉは、一旦、ラッチ回路１４によってラッチされる。ラ
ッチされた印字データＳＩは、電圧増幅器であるレベル
シフタ１５によって、スイッチ回路１６を駆動できる電
圧、たとえば数十ボルト程度の所定の電圧にまで昇圧さ
れる。所定の電圧まで昇圧された印字データＳＩはスイ
ッチ回路１６の各スイッチング素子１６０に与えられ
る。

【００２６】ここで、共通給電線１８とグランド線１９
との間には、スイッチ回路１６の各スイッチング素子１
６０と、後述する圧力発生素子としての圧電振動子１７
１とが直列に接続している。すなわち、スイッチ回路１
６の入力側には、駆動信号発生回路８からの駆動信号Ｃ
ＯＭが共通給電線１８を介して印加されており、スイッ
チ回路１６の出力側には圧電振動子１７１が接続されて
いる。従って、印字データＳＩは、スイッチ回路１６の
動作を制御することができる。

【００２７】すなわち、スイッチ回路１６のスイッチン
グ素子１６０に加わる印字データが「１」である期間中
は、スイッチング素子１６０がオンになって駆動信号Ｃ
ＯＭが圧電振動子１７１に印加され、この信号に応じて
圧電振動子１７１は伸縮を行う。一方、スイッチ回路１
６のスイッチング素子１６０に加わる印字データが
「０」である期間中は、圧電振動子１７１への駆動信号
の供給が遮断される。このようなスイッチング素子１６
０の選択（すなわち、圧電振動子１７１の選択）はドッ
トパターンデータに対応し、ドットパターンによって、
たとえば４８個（ｎ個）のノズル開口のうちから０個な
いし４８個のノズル開口が選択されることになる。

【００２８】（インクジェット記録ヘッドの構成）図３
（Ａ）は、記録ヘッド１０に構成されている複数のノズ
ルのうちの１つを示す断面図である。

【００２９】図３（Ａ）に示すように、記録ヘッド１０
では、ノズルプレート１１０にノズル開口１１１が形成
され、流路形成板１１２には、圧力発生室１１３を区画
する通孔、圧力発生室１１３に両側で連通する２つのイ
ンク供給口１１４を区画する通孔または溝、およびこれ
らのインク供給口１１４にそれぞれ連通する２つの共通
のインク室１１５を区画する通孔が形成されている。振
動板１１６は、弾性変形可能な薄板から構成され、ピエ
ゾ素子などの圧電振動子１７１（圧力発生素子）の先端
に当接し、流路形成板１１２を挟んでノズルプレート１
１０と液密に一体に固定され、流路ユニット１１８を構
成している。

【００３０】基台１１９には、圧電振動子１７１を振動
可能に収容する収容室１２０と、流路ユニット１１８を
支持する開口１２１とが構成され、圧電振動子１７１の
先端を開口１２１から露出させた状態で圧電振動子１７
１を固定基板１２２で固定している。また、基台１１９
は、振動板１１６のアイランド部１１６ａを圧電振動子
１７１に当接させた状態で、流路ユニット１１８を開口
１２１に固定して記録ヘッド１０を纏めている。

【００３１】このように構成した記録ヘッド１０におい
て圧電振動子１７１を駆動するための駆動信号ＣＯＭ
は、図３（Ｂ）に示すように、その電圧値が中間電位Ｖ
ｍからスタートした後（ホールドパルス３１１）、時刻
Ｔ１から時刻Ｔ２までに最大電位ＶＰＳまで一定の勾配
で上昇し（充電パルス３１２）、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３
まで最大電位ＶＰＳを所定時間だけ維持する（ホールド
パルス３１３）。次に、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までに最
低電位ＶＬＳまで一定の勾配で下降した後（放電パルス
３１４）、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５まで最低電位ＶＬＳを
所定時間だけ維持する（ホールドパルス３１５）。そし
て、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までに電圧値は中間電位Ｖｍ
まで一定の勾配で上昇する（充電パルス３１６）。

【００３２】図３（Ａ）、（Ｂ）において、充電パルス
３１２が圧電振動子１７１に印加されると、圧電振動子
１７１は圧力発生室１１３の容積を膨張させる方に撓
み、圧力発生室１１３内に負圧を発生させる。その結
果、メニスカスはノズル開口１１１から引っ込み。次
に、放電パルス３１４を印加すると、圧電振動子１７１
は圧力発生室１１３の容積を収縮させる方向に撓み、圧
力発生室１１３に正圧が生じる。その結果、ノズル開口
１１１からインク滴が吐出される。そして、ホールドパ
ルス３１５が印加された後、充電パルス３１６を印加し
て、メニスカスの振動を抑える。

【００３３】（容量値変化補完のための構成）このよう
に構成した記録ヘッド１０において、圧電振動子１７１
として用いられるピエゾ素子は、駆動信号ＣＯＭに基づ
いて充電および放電を繰り返す容量性素子であるため、
図２を参照して説明したヘッド駆動回路１００は、圧電
振動子１７１を備える容量性負荷１７を駆動する容量性
負荷駆動回路とみなすことがことができる。この容量性
負荷１７では、たとえば４８個の圧電振動子１７１のう
ちから印字データＳＩによって０個ないし４８個が選択
されて駆動されるので、そのままでは、ヘッド駆動回路
１００では、印字データＳＩによって負荷の容量値が変
化することになる。すなわち、圧電振動子１７１の数を
ｎ個とし、１つの圧電振動子１７１の容量をｃとした場
合には、印字データＳＩに基づいていくつの圧電振動子
１７１が選択されるかによって、ヘッド駆動回路１００
における負荷の容量値は、ｃ×０、ｃ×１、ｃ×２・・
・・ｃ×（ｎ−２）、ｃ×（ｎ−１）、ｃ×ｎと、ｃの
０倍ないしｎ倍の容量値に変化することになる。

【００３４】このような負荷の容量値の変動に伴って駆
動信号ＣＯＭの波形が変化することを防止するために、
本発明では、まず、印字データＳＩに基づいてヘッド駆
動回路１００における容量性負荷１７の容量値を監視す
る負荷容量監視手段２１が構成されている。この負荷容
量監視手段２１として、本形態では、印字データＳＩを
反転して出力するノット回路２１１と、このノット回路
２１１を介してカウントイネーブル端子に入力される印
字データＳＩの反転信号に基づいて、今回の駆動の際
に、インク滴の吐出が行われないノズル開口の数、すな
わち、スイッチ回路１６においてスイチング素子１６０
が選択されないために駆動信号ＣＯＭが印加されない圧
電振動子１７１の数を数えるカウンタ２１２とが構成さ
れている。

【００３５】このカウンタ２１２は、駆動信号ＣＯＭの
印加されない圧電振動子１７１の数に応じた信号を出力
する。なお、カウンタ２１２に対するクロック信号ＣＬ
Ｋも、容量性負荷１７を選択するのに用いられるクロッ
ク信号ＣＬＫを用いる。また、カウンタ２１２には、１
周期分の記録が終了するたびに、クリア端子にクリア信
号ＣＬＲが入力される。ここで、カウンタ２１２からの
出力において、そのビットと特定のダミー容量とが対応
しており、たとえば、カウンタ２１２のＭＳＢがｃ×２
^(m-1)のダミー負荷に対応する。それ故、カウンタ２１
２からの出力により最適なダミー負荷を選択できる。

【００３６】ここで、共通給電線１８とグランド線１９
との間にはダミー負荷容量選択手段２２と容量性ダミー
負荷２３とが直列に電気的接続し、これらのダミー負荷
容量選択手段２２および複数の容量性ダミー素子２３０
は、スイッチ回路１６および容量性負荷１７に対して並
列に電気的接続している。

【００３７】ダミー負荷容量選択手段２２は、スイッチ
回路１６と同じ構成のスイッチング素子２２０から構成
され、このダミー負荷容量選択手段２２に対してカウン
タ２１２から出力された信号（駆動信号ＣＯＭの印加さ
れない圧電振動子１７のカウント値）が入力されてい
る。

【００３８】容量性ダミー負荷２３は、１つの圧電振動
子１７１がもつ容量値ｃの２の０乗倍ないし（ｍ−１）
乗倍の容量値、すなわち、ｃ×２⁰、ｃ×２¹、ｃ×２²
・・・・ｃ×２^m-3、ｃ×２^m-2、ｃ×２^m-1を有するｍ
個の容量性ダミー素子２３０から構成され、これらの容
量性ダミー素子２３０はいずれも、ダミー負荷容量選択
手段２２のスイッチング素子２２０に直列に電気的接続
している。

【００３９】従って、負荷容量監視手段２１では、印字
データＳＩの反転信号からのカウントにより、スイッチ
回路１６においてスイチング素子１６０が選択されない
ために駆動信号ＣＯＭが印加されない圧電振動子１７１
の数を数えることにより容量性負荷１７の容量値を監視
できるともに、この監視結果に基づいて、ダミー負荷容
量選択手段２２では所定の容量値を備える容量性ダミー
素子２３０に直列に電気的接続しているスイッチング素
子２２０をオン状態にする。その結果、容量性ダミー負
荷２３では、容量性負荷１７の容量値変化を補完するよ
うに容量値が変化し、容量性ダミー負荷２３の容量値
（選択された容量性ダミー素子２３０の容量値の和）
と、容量性負荷１７の容量値（選択された圧電振動子１
７１の容量値の和）との和が一定に保たれる。

【００４０】従って、共通給電線１８とグランド線１９
との間に電気的接続する容量値（容量性負荷１７の容量
値と容量性ダミー負荷２３の容量値との和）は、容量性
負荷１７において容量値がどのレベルになっても一定で
あるので、駆動対象となる実際の負荷（容量性負荷１
７）の容量値が変動しても駆動信号ＣＯＭに波形の乱れ
が発生せず、各圧電信号子１７１を安定に駆動すること
ができる。

【００４１】（駆動信号生成回路の構成）このように、
本形態では、容量性負荷１７に対して容量性ダミー負荷
２３を設けることにより、負荷全体の容量値に変動がな
いことを利用して、駆動信号生成回路８を、図４に示す
ように構成してある。

【００４２】図４は、本形態の駆動信号生成回路の等価
回路図である。

【００４３】図４において、本形態の駆動信号生成回路
８は、電源生成部８０（図１（Ａ）を参照。）に形成さ
れた電位の異なる複数の定電圧電源Ｖ２０、Ｖ−１０、
Ｖ−５と、これらの定電圧電源Ｖ２０、Ｖ−１０、Ｖ−
５と共通給電線１８との間において直列接続されたＭＯ
Ｓ−ＦＥＴＭ３７、Ｍ４０、Ｍ３９およびインダクタＬ
５、Ｌ６、Ｌ７と、ＭＯＳ−ＦＥＴＭ３７、Ｍ４０、Ｍ
３９を所定のタイミングでオンオフさせることにより所
定の波形をもつ駆動信号ＣＯＭを共通給電線１８に出力
させる制御信号Ｖ２、Ｖ６、Ｖ７を出力する波形制御部
６とを備えている。

【００４４】すなわち、共通給電線１８に対しては、＋
２０Ｖの直流電源を生成する定電圧電源Ｖ＋２０から逆
電流防止用のダイオードＤ１３およびＭＯＳ−ＦＥＴＭ
３７を介して電源供給される０．５μＨのインダクタＬ
５と、ＭＯＳ−ＦＥＴＭ３７のゲート電圧を制御してイ
ンダクタＬ５に対する電源供給を制御する制御信号Ｖ２
とを備える第１の波形生成部８１が構成されている。な
お、ＭＯＳ−ＦＥＴＭ３７にはバイアス抵抗Ｒ２７が接
続されている。この第１の波形生成部８１において、定
電圧電源Ｖ２０は、図５（Ａ）に示すように、ｐｎｐ型
トランジスタ５１１、インダクタ５１２、平滑用コンデ
ンサ５１３、ダイオード５１４、コントローラ５１５か
らなるスイッチング電源であり、コントローラ５１５が
インダクタ５１２からの出力電圧を検出し、その検出結
果に基づいてｐｎｐ型トランジスタ５１１をオン、オフ
制御することにより＋２０Ｖの定電圧が生成される。

【００４５】再び図４において、また、共通給電線１８
には、＋９Ｖの直流電源を生成する定電圧電源Ｖ−１０
から逆電流防止用のダイオードＤ１４およびＭＯＳ−Ｆ
ＥＴＭ４０を介して電源供給される０．５μＨのインダ
クタＬ６と、ＭＯＳ−ＦＥＴＭ４０のゲート電圧を制御
してインダクタＬ６に対する電源供給を制御する制御信
号Ｖ６とを備える第２の波形生成部８２が構成されてい
る。なお、ＭＯＳ−ＦＥＴＭ４０にはバイアス抵抗Ｒ３
２が接続されている。この第２の波形生成部８２におい
て、定電圧電源Ｖ−１０は、図５（Ｂ）に示すように、
ｎｐｎ型トランジスタ５２１、インダクタ５２２、平滑
用コンデンサ５２３、ダイオード５２４、コントローラ
５２５からなるスイッチング電源であり、コントローラ
５２５がインダクタ５２２からの出力電圧を検出し、そ
の検出結果に基づいてｎｐｎ型トランジスタ５２１をオ
ン、オフ制御することにより＋１０Ｖの定電圧が生成さ
れる。

【００４６】再び図４において、さらに、共通給電線１
８に対しては、＋５．８Ｖの直流電源を生成する定電圧
電源Ｖ−５から逆電流防止用のダイオードＤ１５および
ＭＯＳ−ＦＥＴＭ３９を介して電源供給される０．５μ
ＨのインダクタＬ７と、ＭＯＳ−ＦＥＴＭ３９のゲート
電圧を制御してインダクタＬ７に対する電源供給を制御
する制御信号Ｖ７とを備える第３の波形生成部８３が構
成されている。なお、ＭＯＳ−ＦＥＴＭ３９にはバイア
ス抵抗Ｒ３３が接続されている。この第３の波形生成部
８３において、定電圧電源Ｖ−５は、図５（Ｃ）に示す
ように、ｐｎｐ型トランジスタ５３１、インダクタ５３
２、平滑用コンデンサ５３３、ダイオード５３４、コン
トローラ５３５からなるスイッチング電源であり、コン
トローラ５３５がインダクタ５３２からの出力電圧を検
出し、その検出結果に基づいてｎｐｎ型トランジスタ５
３１をオン、オフ制御することにより＋５．８Ｖの定電
圧が生成される。

【００４７】なお、共通給電線１８には１μＦで表され
た容量負荷Ｃ１が接続され、前述のとおり、この容量負
荷Ｃ１の容量は一定である。

【００４８】このように構成した駆動信号生成回路８に
おいて、図３（Ｂ）を参照して説明した駆動波形ＣＯＭ
を生成する動作を図４および図６を参照して説明する。

【００４９】図６（Ａ）は、電圧ＶＣＯＭ、および各ポ
イントＩ１０、Ｉ２０、Ｉ３０で計測した電流Ｉ１、Ｉ
２、Ｉ３の波形図である。図６（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）
はそれぞれ、制御信号Ｖ２、Ｖ６、Ｖ７の波形図であ
る。この図は定常状態における波形であるが、この前に
予め、後述する充電パルス３１６を用いてグランドから
の中間電位（ホールドパルス３１１の電位）にしてお
く。

【００５０】これらの図において、時刻Ｔ１〜Ｔ２まで
の期間、制御信号Ｖ２がローレベルになるが、ＭＯＳ−
ＦＥＴＭ３７はゲート電位がソース電位より４Ｖ程度下
がるとオンになる。その結果、図６（Ａ）に示すよう
に、インダクタＬ５には電流Ｉ１が流れるとともに、そ
のとき容量負荷に向かって電流が流れ込むが、インダク
タＬ５に逆起電力が生じるため、インダクタＬ５と負荷
容量で決まる周期の正弦波の一部が、電源Ｖ２０、波形
中ホールドパルス３１１の電位との差の振幅で、充電パ
ルス３１２で示すように、共通給電線１８に出現する。
次に、電位の傾きが０になると、負荷から電流が電源Ｖ
２０に流れ込もうとするが、ダイオードＤ１３によって
逆流はせず、駆動電位ＶＣＯＭはそのまま平坦となる。
その後、制御信号Ｖ２をハイレベルにしてＭＯＳ−ＦＥ
ＴＭ３７をオフにする。

【００５１】次に、時刻Ｔ３〜Ｔ４までの期間、制御信
号Ｖ６がハイレベルになるが、ＭＯＳ−ＦＥＴＭ４０は
ゲート電位がソース電位より４Ｖ程度上がるとオンにな
る。その結果、図６（Ａ）に示すように、インダクタＬ
６には電流Ｉ２が流れるとともに、そのとき容量負荷か
ら電流が流れ込むが、インダクタＬ６に逆起電力が生じ
るため、インダクタＬ６と負荷容量で決まる周期の正弦
波の一部が、電源Ｖ−１０、波形中ホールドパルス３１
３の電位との差の振幅で、放電パルス３１４で示すよう
に、共通給電線１８に出現する。次に、電位の傾きが０
になると、負荷から電流が電源Ｖ−１０に流れ込もうと
するが、ダイオードＤ１４によって逆流はせず、駆動電
位ＶＣＯＭはそのまま平坦となる。その後、制御信号Ｖ
６をローレベルにしてＭＯＳ−ＦＥＴＭ４０をオフにす
る。

【００５２】次に、時刻Ｔ５〜Ｔ６までの期間、制御信
号Ｖ７がローレベルになるが、ＭＯＳ−ＦＥＴＭ３９は
ゲート電位がソース電位より４Ｖ程度下がるとオンにな
る。その結果、図６（Ａ）に示すように、インダクタＬ
７には電流Ｉ３が流れるとともに、そのとき容量負荷に
向かって電流が流れ込むが、インダクタＬ７に逆起電力
が生じるため、インダクタＬ７と負荷容量で決まる周期
の正弦波の一部が、電源Ｖ−５、波形中ホールドパルス
３１５の電位との差の振幅で、充電パルス３１６で示す
ように、共通給電線１８に出現する。次に、電位の傾き
が０になると、負荷から電流が電源Ｖ−５に流れ込もう
とするが、ダイオードＤ１５によって逆流はせず、駆動
電位ＶＣＯＭはそのまま平坦となる。その後、制御信号
Ｖ７をハイレベルにしてＭＯＳ−ＦＥＴＭ３９をオフに
する。

【００５３】その結果、電圧ＶＣＯＭは、図３（Ｂ）を
参照して説明した駆動信号ＣＯＭと同様、ホールドパル
ス３１１、充電パルス３１２、ホールドパルス３１３、
放電パルス３１４、ホールドパルス３１５、充電パルス
３１６が出現することになる。

【００５４】このように、本形態では、容量値が変動す
るような負荷を安定に駆動することを目的に負荷の容量
変動を補完し、負荷の容量値を一定に保つ構成を採用し
たことを利用して、インダクタＬ５、Ｌ６、Ｌ７の逆起
電力により駆動信号ＣＯＭを生成している。従って、駆
動信号ＣＯＭのピーク電圧からみれば、低い電圧の定電
圧電源で済み、かつ、プッシュルプル接続したトランジ
スタを用いる必要がない。それ故、消費電力が小さくて
済み、かつ、トランジスタに対する発熱対策が不要であ
る。

【００５５】なお、駆動信号ＣＯＭの精度を高めるため
には、共通給電線１８に対しては、本形態の駆動信号生
成回路８に対して並列にアンプを接続し、この駆動信号
生成回路８から出力される駆動信号ＣＯＭに対する波形
整形を行ってもよい。

【００５６】また、図２において、負荷容量監視手段よ
りも後段の構成についても、シフトレジスタ１３、ラッ
チ回路１４、レベルシフタ１５、スイッチ回路１６およ
び圧電振動子１７１を有する構成にし、印字データＳＩ
だけを反転させた構成であってもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る容量
性負荷駆動回路、およびそれをヘッド駆動回路に用いた
インクジェット記録装置では、容量性負荷の容量値の変
化を補完するように容量性ダミー負荷の容量値が調整さ
れるので、容量性負荷において容量値がどのレベルにな
っても、共通の給電線とグランド線との間に並列に電気
的接続する容量値（容量性負荷の容量値と容量性ダミー
負荷の容量値との和／容量性負荷において選択された圧
電振動子の容量値の和と、容量性ダミー負荷において選
択された容量性ダミー素子の容量値の和との総和）は一
定である。従って、容量値が変動するような負荷であっ
ても圧電振動子などの容量性負荷を安定に駆動すること
ができる。

【００５８】また、負荷の容量値が変動しないのであれ
ば、インダクタへの通電を所定のタイミングでオン、オ
フすることにより、共通給電線に所定の波形の駆動信号
を出現させるような駆動信号生成回路を用いることがで
き、このような駆動信号生成回路であれば、プッシュプ
ル接続された２つのトランジスタで電流増幅する必要が
ないので、消費電力が小さく、かつ、トランジスタに対
する発熱対策が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、本発明を適用したインクジェット記
録装置の機能ブロック図、（Ｂ）は、この記録装置で用
いる印字データとクロック信号の波形図である。

【図２】図１に示すインクジェット記録装置の記録ヘッ
ド駆動回路の要部を示す回路図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図２に示すインク
ジェット記録装置の記録ヘッドの機械的構造を示す説明
図、およびそれを駆動するための駆動信号の一例を示す
波形図である。

【図４】図１に示すインクジェット記録装置に構成した
駆動信号生成回路の等価回路図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、図１に示
すインクジェット記録装置に構成した電源生成部の等価
回路図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ、
図４に示す各ポイントでの電圧あるいは電流の計測結果
を示す波形図、第１の波形生成部の制御信号の波形図、
第２の波形生成部の制御信号の波形図、および第３の波
形生成部の制御信号の波形図である。

【符号の説明】

１プリントコントローラ２プリントエンジン６制御部８駆動信号生成回路１０記録ヘッド１３シフトレジスタ１４ラッチ回路１５レベルシフタ１６スイッチ回路１７容量性負荷１８共通給電線１９グランド線２１負荷容量監視手段２２ダミー負荷容量選択手段２３容量性ダミー負荷８０電源生成部１００ヘッド駆動回路１６０スイッチ回路のスイッチング素子１７１圧電振動子（容量性素子）２１１ノット回路２１２カウンタ２２０ダミー負荷容量選択手段のスイッチング素子２３０容量性ダミー負荷の容量性ダミー素子ＳＩ印字データＣＬＫクロック信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】選択信号に基づいて容量値が変化する容
量性負荷と、該容量性負荷に並列に電気的接続し、容量
値を選択可能な容量性ダミー負荷と、該容量性ダミー負
荷および前記容量性負荷に対して共通の給電線を介して
駆動信号を供給する駆動信号生成回路と、前記容量性負
荷の容量値を監視する負荷容量監視手段と、該負荷容量
監視手段の監視結果に基づいて前記容量性ダミー負荷の
容量値を選択して当該容量性ダミー負荷の容量値と前記
容量性負荷の容量値との和を一定に保つダミー負荷容量
選択手段とを有することを特徴とする容量性負荷駆動回
路。
【請求項２】請求項１において、前記負荷容量監視手
段は、前記選択信号に基づいて前記容量性負荷の容量値
を監視するように構成されていることを特徴とする容量
性負荷駆動回路。
【請求項３】請求項１または２において、前記駆動信
号生成回路は、電位の異なる複数の定電圧電源と、該複
数の定電圧電源と前記給電線との各間において直列に電
気的接続された複数のスイッチング素子および複数のイ
ンダクタと、当該複数のスイッチング素子を所定のタイ
ミングでオンオフさせることにより所定の波形をもつ駆
動信号を前記給電線に出力させる波形制御手段とを備え
ていることを特徴とする容量性負荷駆動回路。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記容量性負荷は、前記選択信号に基づいて選択される
ｎ個の容量性素子を備えるとともに、該ｎ個の容量性素
子の各々は等しい容量値を有し、前記容量性負荷の容量値は、前記選択信号に基づいて前
記ｎ個の容量性素子から０個ないしｎ個が選択されるこ
とにより、当該１つの容量性素子が有する容量値の０倍
ないしｎ倍の容量値をもつように変化することを特徴と
する容量性負荷駆動回路。
【請求項５】請求項４において、前記容量性ダミー負
荷は、前記容量性素子がもつ容量値の２の０乗倍ないし
（ｍ−１）乗倍の容量値を有するｍ個の容量性ダミー素
子を備え、前記ダミー負荷容量選択手段は、前記容量性ダミー負荷
を構成する前記容量性ダミー素子から０個ないしｍ個を
選択することにより前記容量性ダミー負荷から容量値を
選択して当該容量性ダミー負荷の容量値と前記容量性負
荷と容量値との和を一定に保つことを特徴とする容量性
負荷駆動回路。
【請求項６】請求項４または５において、前記容量性
負荷駆動回路を記録ヘッド駆動回路して備えるインクジ
ェット記録装置であって、前記容量性負荷として、インクジェットノズルにおいて
ｎ個の圧力発生室をそれぞれ収縮させて当該圧力発生室
内のインクを前記ノズル開口からインク滴として吐出さ
せるｎ個の圧力発生素子を備えていることを特徴とする
インクジェット記録装置。