DE60204180T2 - Flüssigkeitsstrahlvorrichtung und Verfahren zu deren Steuerung - Google Patents

Flüssigkeitsstrahlvorrichtung und Verfahren zu deren Steuerung Download PDF

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Takakazu Suwa-shi Fukano
Hideyuki Suwa-shi Isamoto
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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsstrahlvorrichtung, wie etwa einen Tintenstrahldrucker und ein Verfahren zum Antreiben desselben. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Treiben von piezoelektrischen Elementen, die bei einem Druckkopf in einem Tintenstrahldrucker vorgesehen sind, so dass Tintentröpfchen aus in dem Druckerkopf ausgebildeten Düsenöffnungen ausgestoßen werden.
  • Ein Tintenstrahl-Farbdrucker einer Art, bei der Tinte verschiedener Farben aus einem Druckkopf ausgestoßen wird, hat sich bislang verbreitet und ist weit eingesetzt worden, um von einem Computer verarbeitete Bilder mehrfarbig und mehrtonig zu drucken.
  • Beispielsweise werden in einem Tintenstrahldrucker, der ein piezoelektrisches Element als Antriebselement für das Tintenausstoßen verwendet, mit mehrere Düsen assoziierte piezoelektrische Elemente selektiv angetrieben, um dadurch einen dynamischen Druck zu erzeugen, um Tintentröpfchen aus den Düsen auszustoßen. Das Drucken wird so ausgeführt, dass die Tintentröpfchen auf einem Druckblatt landen, um darauf Tintenflecken zu bilden.
  • Jedes piezoelektrische Element wird durch ein von einer Treiberschaltung (Treiber-IC), die in einem Druckerkörper oder einem Druckerkopf montiert ist, geliefertes Antriebssignal angetrieben, um dadurch die Tintentröpfchen aus den Düsen auszustoßen.
  • Wenn das piezoelektrische Element nicht angetrieben wird (d.h. wenn kein Druck durchgeführt wird), werden darin akkumulierte elektrische Ladungen durch den inhärenten Isolationswiderstand abgeführt, so dass ein so erniedrigtes Potential des piezoelektrischen Elementes den Tintenausstoß betrifft.
  • Im Hinblick auf das Obige, offenbart das japanische Patent Nr. 4310748A eine Kopfantriebsvorrichtung und ein Kopfantriebsverfahren, bei dem eine Ladespannung an piezoelektrische Elemente gemäß Ladesignalen angelegt wird, wenn die piezoelektrischen Elemente nicht angetrieben werden, um ein geladenes Potential zu bewahren.
  • Um den Druckkopf in einer solchen Weise anzutreiben, wird ein an jedem piezoelektrischen Element anliegendes Antriebssignal so konfiguriert, dass es ein höheres Potential zum Deaktivieren des piezoelektrischen Elementes und ein niedrigeres Potential zum Aktivieren desselben aufweist. Daher wird der Stromverbrauch groß und die an dem piezoelektrischen Element angelegte Spannung wird relativ hoch, so dass der Spannungsabfall aufgrund der Entladung (d.h. der Leistungsverlust) auch groß wird.
  • Wenn die Anzahl von in einem Einheitenbereich angeordneten piezoelektrischen Elementen erhöht wird, um die Druckqualität zu verbessern, ist der Abstand zwischen angrenzendem piezoelektrischen Elementen entsprechend vermindert. Wenn ein aktiviertes Element und ein deaktiviertes Element nebeneinander stehen, würde eine Entladung zwischen den angrenzenden Elementen aufgrund einer durch den Spannungsabfall verursachten Potentialdifferenz auftreten.
  • Im obigen Fall wird die Durchbruchspannung jedes Elements niedrig. Daher würde, wenn das Antriebssignal mit der Maximalspannung höher als die Durchbruchspannung an einem solchen Element angelegt würde, der gewünschte Vorgang nicht erzielt werden. Um eine solche Situation zu vermeiden, ist es notwendig, eine Isolationsbearbeitung zwischen den angrenzenden Elementen anzuwenden (z.B. Verfüllen eines Isoliermaterials).
  • Wenn eine Ladespannung plötzlich am piezoelektrischen Element angelegt wird, in dem ein solcher Spannungsabfall aufgetreten ist, kann es passieren, dass das Element angetrieben wird, so dass Tintentröpfchen unabsichtlich ausgestoßen werden. Um eine solche Situation zu vermeiden, ist es notwendig, den Zeitpunkt des Anlegens des Ladesignals zu berücksichtigen, wenn das Antriebssignal konzipiert wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, mit einer einfachen Konfiguration eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines Druckkopfes in einem Tintenstrahldrucker bereitzustellen, der eine Potentialdifferenz zwischen Elektroden jedes piezoelektrischen Elementes erniedrigt und den darin aufgrund von Entladung auftretenden Spannungsabfall vermindert, während sein irrtümlicher Betrieb ausgeschlossen wird.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kopfantriebsvorrichtung vorgesehen, die in einem Tintenstrahldrucker eingebaut ist, welche umfasst:
    einen mit einer Mehrzahl von Düsen versehenen Druckkopf; piezoelektrische Elemente, die alle mit einer der Düsen assoziiert und mit einer Antriebselektrode und einer gemeinsamen Elektrode versehen sind; und
    einen Kopftreiber, der ein Antriebssignal zum Antreiben der piezoelektrischen Elemente erzeugt und selektiv das Antriebssignal an zumindest eines der piezoelektrischen Elemente liefert, um ein Tintentröpfchen aus zumindest einer assoziierten Düse auszustoßen, wobei die Kopfantriebsvorrichtung gekennzeichnet ist durch:
    eine Vorspannungsquelle, die eine Vorspannung mit einem vorgegebenen Potential an der gemeinsamen Elektrode jedes piezoelektrischen Elementes anlegt.
  • Bei dieser Vorrichtung wird durch direktes Anlegen der Vorspannung an der gemeinsamen Elektrode des piezoelektrischen Elementes von einer Vorspannungsquelle das Potential des piezoelektrischen Elements auf Vorspannung gehalten. Folglich wird, da die zwischen beiden Elektroden des piezoelektrischen Elements anliegende Spannung relativ niedrig wird, der verbrauchte Strom vermindert.
  • Weiterhin wird, da die vorgegebene Vorspannung immer an der gemeinsamen Elektrode des piezoelektrischen Elements anliegt, ein Leckstrom vermindert, selbst wenn eine natürliche Entladung des piezoelektrischen Elements auftritt, so dass der Spannungsabfall vermindert wird. Somit wird nicht nur der Stromverlust vermindert, sondern es kann auch die steile Spannungsvariation vermieden werden, wenn das piezoelektrische Element geladen wird, so dass das Auftreten eines irrtümlichen Betriebs des piezoelektrischen Elementes ausgeschlossen werden kann. Zusätzlich kann die Restriktion am Wellenformdesign zum Platzieren des Ladungssignals im Antriebssignal relaxiert werden.
  • Weiterhin wird, da die am piezoelektrischen Element anliegende Spannung relativ niedrig wird, auch das Auftreten der Entladung aufgrund der Spannungsdifferenz zwischen dem angetriebenen piezoelektrischen Element und dem nichtangetriebenen piezoelektrischen Element vermindert. Selbst falls die Anzahl von piezoelektrischen Elementen pro Einheitenfläche gesteigert wird, während jede Größe des piezoelektrischen Elements klein gemacht wird (die Durchbruchsspannung wird niedrig), kann das piezoelektrische Element normal betrieben werden, ohne eine Isolationsbearbeitung zwischen den Elektroden der piezoelektrischen Elemente durchzuführen.
  • Vorzugsweise ist das Potential der Vorspannung variabel.
  • Bei dieser Vorrichtung kann die Vorspannung anhand des Referenzpotentials des am piezoelektrischen Elements anliegenden Antriebssignals, das für jeden Tintenstrahldrucker inhärent ist, gesteuert werden. Daher kann die zwischen beiden Elektroden jedes piezoelektrischen Elements anliegende Spannung niedriger eingestellt werden.
  • Vorzugsweise ist die Vorspannungsquelle als Logikstromquelle vorgesehen.
  • Bei dieser Vorrichtung kann die Vorspannungsquelle einfach, leicht und zu niedrigen Kosten aufgebaut sein.
  • Vorzugsweise erzeugt die Vorspannungsquelle die Vorspannung basierend auf einem von einer Stromquelle zum Antreiben des Druckkopfes gelieferten Strom.
  • Bei dieser Vorrichtung ist es, da die Vorspannung unter Verwendung der existierenden Kopftreiberstromquelle erzeugt wird, nicht nötig, beispielsweise eine Logikstromquelle bereitzustellen, und die Vorspannung kann durch einfachen Aufbau und zu geringen Kosten bekommen werden.
  • Hier ist es bevorzugt, dass die Vorspannungsquelle beinhaltet: einen Kondensator, der elektrisch mit einer gemeinsamen Elektrode verbunden ist, und eine Konstantspannungsschaltung, welche die Vorspannung an den Kondensator anlegt.
  • Bei dieser Vorrichtung wird das Potential der gemeinsamen Elektrode des piezoelektrischen Elementes auf vom Kondensator angelegter Vorspannung gehalten.
  • Weiterhin wird bevorzugt, dass die Konstantspannungsschaltung eine Zenerdiode, einen Strombegrenzungswiderstand und ein Kopplungselement enthält. Die Zenerdiode ist durch den Strombegrenzungswiderstand elektrisch mit der Kopftreiberstromquelle verbunden. Die Zenerdiode ist durch das Kopplungselement elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode verbunden.
  • Bei dieser Vorrichtung wird der Kondensator durch die stabile Vorspannung geladen und wird durch das Kopplungselement daran gehindert, dass die von der gemeinsamen Elektrode entladenen elektrischen Ladungen zur Zenerdiode fließen.
  • Noch weiter wird es bevorzugt, dass die Konstantspannungsschaltung eine elektrisch mit der Kopftreiberstromquelle verbundene Entladungsdiode parallel zum Strombegrenzungswiderstand enthält, so dass ein Strom durch die Entladungsdiode zur Kopftreiberstromquelle fließt.
  • Bei dieser Vorrichtung wird in dem Fall, dass das Potential der Kopfantriebsstromquelle aufgrund von Deaktivierung oder dergleichen Null wird, die in den Kondensator geladene elektrische Ladung den Strombegrenzungswiderstand umgehen und wird durch die Entladungselektrode entladen, wodurch der Kondensator schnell entladen werden kann.
  • Vorzugsweise enthält die Vorspannungsquelle: einen ersten Kondensator, der elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode verbunden ist, und einen Lader, der den ersten Kondensator mit von den piezoelektrischen Elementen entladenen elektrischen Ladungen belädt.
  • Bei dieser Vorrichtung wird das Potential der Elektrode jedes piezoelektrischen Elements auf vom ersten Kondensator angelegter Vorspannung gehalten, und es ist nicht notwendig, beispielsweise eine Logikstromquelle zur Verfügung zu stellen, so dass die Vorspannung zu niedrigen Kosten durch eine einfache Konfiguration erhalten werden kann.
  • Hier wird bevorzugt, dass der Lader einen zweiten, mit den elektrischen Ladungen beladenen Kondensator enthält.
  • Bei dieser Vorrichtung empfängt die Elektrode jedes piezoelektrischen Elements die stabile Vorspannung vom ersten Kondensator.
  • Weiterhin wird bevorzugt, dass der Lader eine Konstantspannungsschaltung enthält, welche eine Ladungsspannung des zweiten Kondensators reguliert und die Ladungsspannung am ersten Kondensator anlegt.
  • Bei dieser Vorrichtung wird die Fluktuation der Ladungsspannung des ersten Kondensators unterdrückt. Folglich wird die an der gemeinsamen Elektrode des piezoelektrischen Elements anliegende Vorspannung konstanter gehalten.
  • Zusätzlich wird bevorzugt, dass der zweite Kondensator geladen wird, bevor ein Druckvorgang durchgeführt wird.
  • Bei dieser Vorrichtung wächst auch die vom ersten Kondensator einer gemeinsamen Elektrode angelegte Vorspannung, so dass der irrtümliche Betrieb jedes piezoelektrischen Elementes aufgrund des Ansteigens der Vorspannung vor dem Druckbetrieb verhindert wird.
  • Es wird bevorzugt, dass die Vorspannungsquelle enthält: einen Kondensator, der die Vorspannung an der gemeinsamen Elektrode anlegt, und einen Lader, der den Kondensator, basierend auf von einer Stromquelle zum Antreiben des Druckkopfs zugeführten Strom lädt. Die Vorspannung ist im wesentlichen identisch mit einem Zwischenpotential des Antriebssignals.
  • Bei dieser Vorrichtung wird, da die zwischen beiden Elektroden des piezoelektrischen Elementes anliegende Spannungsdifferenz fast auf Null zurückgeht, der Stromverbrauch vermindert und der Spannungsabfall aufgrund der natürlichen Entladung des piezoelektrischen Elements wird vermindert und der Leistungsverlust vermindert.
  • Hier wird bevorzugt, dass der Lader einen Schalter enthält, der das Zwischenpotential an den Kondensator anlegt, wenn das Antriebssignal nicht zum Ausstoßen des Tintentropfens verwendet wird.
  • Bei dieser Vorrichtung wird das Potential der gemeinsamen Elektrode des piezoelektrischen Elements durch die vom Kondensator angelegte Vorspannung auf Zwischenpotential gehalten.
  • Weiterhin wird bevorzugt, dass der Schalter als Schaltelement vorgesehen ist.
  • In dieser Vorrichtung kann, da das Schaltelement durch ein kleines Signal gesteuert werden kann, der Schalter leicht gesteuert werden.
  • Zusätzlich wird bevorzugt, dass der Schalter anhand des Antriebssignals gesteuert wird.
  • Bei dieser Vorrichtung kann das Zwischenpotential des Antriebssignals leicht an den Kondensator angelegt und der Kondensator geladen werden.
  • Vorzugsweise wird die Vorspannungsquelle als Referenzspannungsgenerator bereitgestellt, der eine Referenzspannung mit einem Potential an der gemeinsamen Elektrode anlegt, das im wesentlichen identisch mit dem Zwischenpotential des Antriebssignals ist.
  • Bei dieser Vorrichtung wird, da die zwischen beiden Elektroden des piezoelektrischen Elements anliegende Spannungsdifferenz relativ niedrig wird, der Stromverbrauch vermindert und der Spannungsabfall aufgrund der natürlichen Entladung des piezoelektrischen Elements wird vermindert und der Stromverlust wird vermindert.
  • Weiterhin wird die Wärmeerzeugung des piezoelektrischen Elements vermindert, so dass eine Charakteristik-Änderung des piezoelektrischen Elements aufgrund einer Änderung der Temperatur sinkt. Selbst falls die Betriebscharakteristik des piezoelektrischen Elements sich aufgrund der Temperatur ändert, ist eine Temperaturkorrektur nicht erforderlich, da der Referenzspannungsgenerator immer das Potential des piezoelektrischen Elements auf Zwischenpotential hält.
  • Hier wird bevorzugt, dass die Kopfantriebsvorrichtung weiterhin einen Lader umfasst, der ein Ladesignal zum Laden zumindest eines der piezoelektrischen Elemente erzeugt, wenn das Antriebssignal nicht zum Ausstoßen des Tintentropfens verwendet wird. Der Referenzspannungsgenerator enthält: einen Spannungshalter, der ein beliebiges Potential des Antriebssignals, basierend auf dem Ladesignal, hält, und einen Stromverstärker, der einen Spannungsausgang vom Spannungshalter stromverstärkt.
  • In dieser Vorrichtung kann nicht nur die gewünschte Referenzspannung erzeugt werden, sondern es wird auch die Elektrode des piezoelektrischen Elementes durch den relativ großen Strom geladen. Weiterhin ist es, da das Potential der gemeinsamen Elektrode des piezoelektrischen Elements auf Zwischenpotential gehalten werden kann, nicht notwendig, eine variable Stromquelle bereitzustellen.
  • Weiterhin kann, da es nicht notwendig ist, eine weitere Stromleitung bereitzustellen, die existierende Schaltung wie sie ist verwendet werden.
  • Hier wird bevorzugt, dass die Referenzspannung angelegt wird, wenn der Lader das zumindest eine piezoelektrische Element lädt, basierend auf der Ausgangsspannung des Spannungshalters.
  • Bei dieser Vorrichtung wird, da beide Elektroden des piezoelektrischen Elements jeweils ohne Erzeugen der gegenseitigen Spannungsdifferenz geladen werden, der irrtümliche Betrieb des piezoelektrischen Elements verhindert. Folglich kann das Laden des piezoelektrischen Elements vor dem Druckvorgang rasch ausgeführt werden.
  • Zusätzlich wird bevorzugt, dass der Referenzspannungsgenerator zumindest eines der piezoelektrischen Elemente entlädt, wenn ein Potential des Antriebssignals höher ist als das Zwischenpotential, während ein Druckvorgang durchgeführt wird. Der Referenzspannungsgenerator lädt zumindest eines der piezoelektrischen Elemente, wenn das Potential des Antriebssignals niedriger ist als das Zwischenpotential, während der Druckvorgang durchgeführt wird.
  • Bei dieser Vorrichtung ist, da das Potential der gemeinsamen Elektrode des piezoelektrischen Elementes auf Zwischenpotential gehalten wird, die bidirektionale variable Stromquelle nicht notwendig.
  • Hier wird bevorzugt, dass der Referenzspannungsgenerator einen Entlader enthält, der zumindest eines der piezoelektrischen Elemente entlädt.
  • Bei dieser Vorrichtung wird in einem Fall, bei dem das Potential des piezoelektrischen Elementes höher ist als das Zwischenpotential, das Entladen durch den Entlader durchgeführt, wodurch das Potential des piezoelektrischen Elements auf Zwischenpotential gehalten wird.
  • Um die obigen Vorteile zu erzielen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkeitsstrahlvorrichtung bereitgestellt, die umfasst:
    einen Strahlkopf, der mit einer Mehrzahl von Düsen versehen ist;
    piezoelektrische Elemente, die alle mit einer der Düsen assoziiert und mit einer Antriebselektrode und einer gemeinsamen Elektrode versehen sind; und
    die oben beschriebene Kopfantriebsvorrichtung.
  • Um die obigen Vorteile zu erhalten, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Antreiben eines Strahlkopfs in einer Flüssigkeitsstrahlvorrichtung bereitgestellt, welche die Schritte umfasst:
    Bereitstellen einer Flüssigkeitsstrahlvorrichtung, die umfasst:
    einen Strahlkopf, der mit einer Mehrzahl von Düsen versehen ist;
    piezoelektrische Elemente, die alle mit einer der Düsen assoziiert und mit einer Antriebselektrode und einer gemeinsamen Elektrode versehen sind, und
    einen Kopftreiber, der ein Antriebsignal zum Antreiben der piezoelektrischen Elemente erzeugt und selektiv das Antriebssignal zumindest einem der piezoelektrischen Elemente zuführt, um ein Tintentröpfchen aus zumindest einer assoziierten Düse auszustoßen, und gekennzeichnet durch die Schritte:
    Bereitstellen einer Vorspannungsquelle in der Flüssigkeitsstrahlvorrichtung; und
    Anlegen einer Vorspannung mit einem vorgegebenen Potential von der Vorspannungsquelle zur gemeinsamen Elektrode des piezoelektrischen Elementes.
  • Vorzugsweise umfasst das Kopfantriebsverfahren weiterhin den Schritt des Ladens zumindest eines der piezoelektrischen Elemente, wenn das Antriebssignal nicht zum Ausstoßen des Tintentropfens verwendet wird.
  • Vorzugsweise umfasst das Kopfantriebsverfahren weiterhin die Schritte:
    Bestimmen eines Referenzpotentials im Antriebsignal;
    Entladen zumindest eines der piezoelektrischen Elemente, wenn ein Potential des Antriebsignals größer ist als das Referenzpotential, während ein Druckvorgang durchgeführt wird; und
    Laden zumindest eines der piezoelektrischen Elemente, wenn das Potential des Antriebssignals niedriger ist als das Referenzpotential, während ein Druckvorgang durchgeführt wird.
  • Vorzugsweise umfasst das Kopfantriebsverfahren weiterhin den Schritt des Variierens des Potentials der Vorspannung, um so einem Potential des Antriebssignals zu folgen, wenn das Antriebssignal nicht zum Ausstoßen der Tintentropfen verwendet wird.
  • Vorzugsweise umfasst das Kopfantriebsverfahren weiterhin die Schritte:
    Bestimmen eines Referenzpotentials als ein Zwischenpotential des Antriebssignals; und
    Einstellen der Vorspannung, basierend auf dem Referenzpotential.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die obigen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch detaillierte Beschreibung bevorzugter beispielhafter Ausführungsformen derselben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlicher werden, wobei:
  • 1 ein Funktionsblockdiagramm ist, welches die Gesamtkonfiguration eines eine Kopfantriebsvorrichtung der Erfindung verwendenden Tintenstrahldruckers zeigt;
  • 2 ein Funktionsblockdiagramm ist, welches die interne Konfiguration eines Antriebswellenformgenerators im in 1 gezeigten Tintenstrahldrucker zeigt;
  • 3 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration einer Kopfantriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 4A, 4B und 4C jeweils Zeitdiagramme sind, welche ein Antriebssignal, Potentiale beider Elektroden eines piezoelektrischen Elements und ein Ladesignal in der in 3 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung zeigen;
  • 5 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration einer Kopfantriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 6A, 6B und 6C jeweils Zeitdiagramme sind, welche ein Antriebssignal, Potentiale beider Elektroden eines piezoelektrischen Elementes und ein Ladesignal in der in 5 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung zeigen;
  • 7 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration einer Kopfantriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 8A und 8B jeweils Zeitdiagramme sind, welche ein Basispotential eines dritten Kondensators einer Ladeeinheit und eines Stroms einer Diode eines Laders in der in 7 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung zeigen;
  • 9A, 9B und 9C jeweils Zeitdiagramme sind, welche ein Antriebssignal, Potentiale beider Elektroden eines piezoelektrischen Elements und ein Ladesignal in der in 7 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung zeigen;
  • 10 ein partielles Schaltungsdiagramm ist, welches eine erste Modifikation einer Konstantspannungsschaltung des Laders in der in 7 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung zeigt;
  • 11 ein Teilschaltungsdiagramm ist, welches eine zweite Modifikation der Konstantspannungsschaltung des Laders in der in 7 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung zeigt;
  • 12 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration einer Kopfantriebsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 13A und 13B Zeitdiagramme sind, die ein Antriebssignal eines Kopftreibers und einen Signalpegel eines Schalters in der in 7 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung zeigen;
  • 14A und 14B jeweils Zeitdiagramme sind, die ein Antriebssignal und Potentiale beider Elektroden eines piezoelektrischen Elementes in der in 12 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung zeigen;
  • 15 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration einer Kopfantriebsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 16 ein detailliertes Blockdiagramm ist, welches einen Referenzspannungsgenerator in der in 15 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung zeigt;
  • 17 ein detailliertes Blockdiagramm ist, welches einen in 16 gezeigten Zwischenspannungsgenerator zeigt;
  • 18 ein detailliertes Blockdiagramm ist, welches einen in 17 gezeigten Spannungshalter zeigt;
  • 19A, 19B und 19C jeweils Zeitdiagramme sind, die ein Antriebssignal, Potentiale beider Elektroden eines piezoelektrischen Elementes und ein Ladesignal in der in 15 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung zeigen; und
  • 20 ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs der in 15 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung ist.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Nunmehr werden untenstehend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, welches die Gesamtkonfiguration eines Tintenstrahldruckers zeigt, der die Kopfantriebsvorrichtung der Erfindung verwendet. Der Tintenstrahldrucker umfasst einen Druckerkörper 2, einen Schlittenmechanismus 12, einen Blattzufuhrmechanismus 11 und einen Druckkopf 10. Der Blattzufuhrmechanismus 11 umfasst einen Blattzufuhrmotor (nicht gezeigt) und eine Blattzufuhrwalze (nicht gezeigt), und führt nacheinander ein Aufzeichnungsmedium (nicht gezeigt), wie etwa ein Druckblatt in einer Subscanrichtung aus. Der Schlittenmechanismus 12 umfasst einen Schlitten (nicht gezeigt), auf dem der Druckkopf befestigt ist und einen Schlittenmotor (nicht gezeigt), der diesen Schlitten in einer Hauptscanrichtung mittels eines (nicht gezeigten) Steuerriemens bewegt.
  • Der Druckkörper 2 umfasst eine Schnittstelle 3, die Druckdaten einschließlich Mehrfachwert-Hierarchiedaten von einem Wirtscomputer (nicht gezeigt) empfängt, ein RAM 4, das verschiedene Daten, wie etwa Druckdaten, aufzeichnet, ein ROM 5, das eine Routine zum Durchführen verschiedener Datenverarbeitungen speichert, eine Steuerung 6 einschließlich einer CPU, ein Oszillator 7 und eine Schnittstelle 9, die aus den Druckdaten erhaltene Punktmusterdaten SI zum Druckkopf 10 überträgt.
  • Hier ist der Druckkopf 10 elektrisch mit dem Druckerkörper 2 durch ein flexibles Flachbandkabel (nicht gezeigt) verbunden. Wie in 1 gezeigt, enthält der Druckerkörper 2 einen Antriebswellenformgenerator 80, einen Stromverstärker 113, der mit diesem Antriebswellenformgenerator 80 verbunden ist und eine mit diesem Stromverstärker 113 verbundene Vorspannungsquelle 120. Funktionen dieses Antriebswellenformgenerators 80, des Stromverstärkers 113 und der Vorspannungsquelle 120 werden später beschrieben.
  • Die Druckdaten vom Wirtscomputer werden im Empfangspuffer 4A im Drucker durch die Schnittstelle 3 gehalten. Die im Empfangspuffer 4A gehaltenen Druckdaten werden befehlsanalysiert, und es wird von der Steuerung eine Verarbeitung zum Hinzufügen einer Druckposition, einer Größe, einer Fontadresse oder dgl. für jeden Buchstaben 6 durchgeführt. Als Nächstes wandelt die Steuerung 6 die analysierten Daten in Druckbilddaten (Punktmusterdaten) SI um und speichert sie in einem Ausgabepuffer 4C. Weiterhin beinhaltet das RAM 4 einen Arbeitsspeicher 4B (Arbeitsbereich), der verschiedene Arbeitsdaten vorübergehend speichert.
  • Wenn die Druckbilddaten, die einem Hauptscan des Druckkopfs 10 entsprechen, erhalten werden, werden sie durch die Schnittstelle 9 zum Druckkopf 10 seriell übertragen. Der Druckkopf 10 weist mehrere Düsenöffnungen auf, aus denen Tintentropfen ausgestoßen werden. Bei dieser Ausführungsform sind 96 Düsenöffnungen in der Subscanrichtung angeordnet.
  • Ein Kopftreiber 18 beinhaltet ein Schieberegister 13, einen Halter (Latcher) 14, einen Potentialverschieber 15 und mehrere Analogschalter 114a. Synchron zum Taktsignal (CLK) vom Oszillator 7 werden die Druckbilddaten SI auf der Druckerkörperseite 2 von der Schnittstelle 9 zum Schieberegister 13 seriell übertragen. Diese seriell übertragenen Druckbilddaten SI werden einmal vom Latcher 14 gehalten. Der Potentialverschieber 15, der ein Spannungsverstärker ist, verstärkt das Potential der gehaltenen Druckbilddaten SI auf ein Potential (beispielsweise im Zehnerbereich von Volt), das zum Antreiben jedes Analogschalters 114a fähig ist. Die Druckbilddaten SI mit dem verstärkten Potential werden dann an den Analogschalter 114a als Antriebssignal COM angelegt.
  • Zusätzlich zum Kopfantrieb 18 ist der Druckkopf 10 mit mehreren piezoelektrischen Elementen 111 ausgestattet. Das Antriebssignal COM wird an ein piezoelektrisches Element angelegt, das mit einem aktivierten Analogschalter 114a assoziiert ist, so dass dieses piezoelektrische Element Tinte in einer assoziierten Druckerzeugungskammer unter Druck setzt, um einen Tintentropfen aus der assoziierten Düsenöffnung auszustoßen.
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst der Antriebswellenformgenerator 80 einen Speicher 81, der von einer Steuerung 6 gegebene Antriebswellenformdaten speichert, einen ersten Latcher 82, der temporär die aus dem Speicher 81 ausgelesenen Antriebswellenformdaten hält, einen zweiten Latcher 84, der später beschrieben wird, einen Addierer 83, der die Ausgabe des ersten Latchers 82 und die Ausgabe des zweiten Latchers 84 addiert, einen D/A-Wandler 86, der die Ausgabe des zweiten Latchers 84 in Analogdaten umwandelt und einen Spannungsverstärker 88, der die Spannung des umgewandelten Analogsignals bis zur Spannung des Antriebssignals verstärkt.
  • Hier wird der Speicher 81 verwendet, um einen vorgegebenen Parameter zu speichern, der eine Wellenform des Antriebssignals bestimmt. Wie später beschrieben, wird die Wellenform des Antriebssignals COM zuvor durch den von der Steuerung 6 empfangenen vorgegebenen Parameter bestimmt. Weiterhin wird der elektrische Strom des Antriebswellenformsignals, von dem die Spannung durch den Spannungsverstärker 88 verstärkt worden ist, durch den Stromverstärker 113 bis zu einem elektrischen Strom verstärkt, der zum Antreiben des Analogschalters 114a in der Lage ist. Wie in 1 gezeigt, ist die Außenseite des Stromverstärkers 113 mit den mehreren Analogschaltern 114a auf dem Kopftreiber 18 verbunden, und jeder Analogschalter 114a ist mit dem entsprechenden piezoelektrischen Element verbunden.
  • Die mehreren Düsen (beispielsweise 96 Düsen pro Linie) sind auf einer Düsenbildungsseite des Druckkopfes in drei Reihen angeordnet, die mit den drei Farben Cyan, Magenta und Gelb assoziiert sind (bei dieser Ausführungsform ist schwarz ein durch Zusammensetzen der drei Farben gebildetes komposites Schwarz). Durch Vibrieren der piezoelektrischen Elemente 111, die jeweils mit mehreren Düsen assoziiert sind, wird Tinte in assoziierten Druckerzeugungskammern unter Druck gesetzt, um aus ihnen als Tintentropfen ausgestoßen zu werden.
  • 3 zeigt die Konfiguration einer Kopfantriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Eine Kopfantriebsvorrichtung 100 umfasst: piezoelektrische Elemente 111, die jeweils entsprechend mehreren Düsen im Druckkopf 10 des Tintenstrahldruckers vorgesehen sind; mehrere Analogschalter 114a, die entsprechend jedem piezoelektrischen Element vorgesehen sind; den Antriebswellenformgenerator 80, der ein Antriebssignal COM einer Antriebselektrode 111a jedes piezoelektrischen Elements 111 zuführt; den Stromverstärker 113; und die Vorspannungsquelle 120, die eine vorgegebene Spannung an eine gemeinsame Elektrode 111b des piezoelektrischen Elements 111 anlegt.
  • Das piezoelektrische Element 111 wird durch die zwischen beiden Elektroden 111a und 111b angelegte Spannung deformiert. Und das piezoelektrische Element 111 ist immer auf einem Potential nahe einem Zwischenpotential Vc des Antriebssignals COM geladen. Wenn sich das piezoelektrische Element 111 auf Basis des Antriebssignals COM entlädt, wird Tinte in der entsprechenden Düse unter Druck gesetzt, so dass ein Tintentröpfchen daraus ausgestoßen wird.
  • Der Antriebswellenformgenerator 80 wird von einem Antriebs-IC gebildet. Der Stromverstärker 113 umfasst zwei Transistoren 115 und 116. In einem ersten Transistor 115 ist ein Kollektor mit einer Konstantspannungsquelle (beispielsweise 42 V) verbunden, eine Basis ist mit dem Ausgang des Antriebswellenformgenerators 80 verbunden und ein Emitter ist mit der Eingangsseite jedes Analogschalters 114a verbunden. Hierdurch wird der Durchgang des ersten Transistors 115 auf Basis eines Signals vom Antriebswellenformgenerator 80 etabliert und führt die Konstantspannung durch jeden Analogschalter 114a zum piezoelektrischen Element 111.
  • Weiterhin ist in einem zweiten Transistor 116 ein Emitter mit der Eingangsseite jedes Analogschalters 114a verbunden, eine Basis ist mit dem Ausgang des Antriebsformwellengenerators 80 verbunden und ein Kollektor ist geerdet. Dadurch wird der Durchgang des zweiten Transistors 116 auf Basis eines Signals vom Antriebswellenformgenerator 80 etabliert und entlädt das piezoelektrische Element 111 durch jeden Analogschalter 114a.
  • Wenn ein piezoelektrisches Element 111 angetrieben wird, werden die Druckbilddaten SI in einen assoziierten Analogschalter 114a, der eingeschaltet werden soll, eingegeben, so dass das Antriebssignal COM dem piezoelektrischen Element 111 zugeführt wird. Es dient nämlich die Mehrzahl von analogen Schalter 114a als ein Übertragungsgatter 114 zum Durchführen von An/Aus-Betrieb jedes piezoelektrischen Elements 111.
  • Die Vorspannungsquelle 120 legt eine vorgegebene Vorspannung Vb niedriger als das Zwischenpotential Vc an der gemeinsamen Elektrode 111b des piezoelektrischen Elements 111 an. Hier ist die Vorspannungsquelle 120 spezifisch aus einer Logikstromquelle mit beispielsweise einer Ausgangsspannung 5V gebildet, so dass sie die Vorspannung Vb auf die gewünschte Spannung einstellen kann.
  • Die Kopfantriebsvorrichtung 100 wird wie unten beschrieben betrieben. Zuerst wird der Betrieb des angetriebenen piezoelektrischen Elementes 111 zum Drucken beschrieben. Zum Zeitpunkt T1, an dem das Drucken gestartet wird, wird das Ladesignal NCHG für einen vorgegebenen Zeitraum (z.B. 100 μs) auf L-Pegel gebracht, wie in 4C gezeigt, so dass das Potential des Antriebssignals COM, das vom Antriebswellenformgenerator 80 erzeugt worden ist, bis zum Zwischenpotential Vc anwächst, wie in 4A gezeigt.
  • Hierdurch fließt der elektrische Strom auf Basis des Antriebssignals COM vom ersten Transistor 115 des Stromverstärkers 113 durch jeden Analogschalter 114a zur Antriebselektrode 111a jedes piezoelektrischen Elements 111. Dadurch werden die Elektroden 111a geladen, so dass das Potential derselben bis zum Zwischenpotential Vc anwächst, wie durch die durchgezogene Linie in 4B gezeigt.
  • Zu diesem Zeitpunkt empfängt die gemeinsame Elektrode 111b jedes piezoelektrischen Elements 111 die Vorspannung Vb von der Vorspannungsquelle 120, wodurch das Potential der gemeinsamen Elektrode 111b auf einer vorgegebenen Spannung Vb gehalten wird, wie durch eine gestrichelte Linie in 4B gezeigt.
  • Das Verhältnis α der Zwischenspannung Vc zur Maximalspannung Vh des Antriebssignals COM wird auf beispielsweise 0,5 eingestellt (Vc = α·Vh).
  • Während des Druckvorgangs wird auf Basis der Variation des Antriebssignals COM ein Laden an der Antriebselektrode 111a durch den ersten Transistor 115 durchgeführt und ein Entladen aus der Antriebselektrode 111a wird durch den zweiten Transistor 116 durchgeführt. Hierdurch arbeitet das piezoelektrische Element 111 auf Basis des Antriebssignals COM, um dadurch das Tintentröpfchen auszustoßen.
  • Um hier das piezoelektrische Element 111 daran zu hindern, einen Spannungsabfall aufgrund der Selbstentladung auf dem Weg zu verursachen, wie durch den Bezugsbuchstaben X in 4B angezeigt, und das Potential der Elektrode 111a daran zu hindern, niedriger als das Zwischenpotential Vc zu sein, wird das Ladesignal NCHG zu einem vorgegebenen Zyklus, der mit dem Antriebssignal COM assoziiert ist, und zu vorgegebener Zeit, wenn das Potential des Antriebssignals COM nicht variiert, auf L-Pegel geschaltet, wie durch den Bezugsbuchstaben Y in 4C gezeigt.
  • Hierdurch wird auf Basis des Antriebssignals COM die Antriebselektrode 111a des piezoelektrischen Elements 111 durch den ersten Transistor 115 des Stromverstärkers 113 geladen, so dass auch das Potential des nicht angetriebenen piezoelektrischen Elements auf Zwischenpotential Vc gehalten wird.
  • Andererseits empfängt die gemeinsame Elektrode 111b jedes piezoelektrischen Elements 111 die Vorspannung Vb von der Vorspannungsquelle 120, wodurch ihr Potential auf Spannung Vb gehalten wird. Folglich ist bei jedem piezoelektrischen Element 111 die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 111a und 111b (Vc-Vb).
  • Falls die Vorspannung Vb der Vorspannungsquelle 120 so eingestellt ist, dass sie gleich mit dem Zwischenpotential Vc wird, wird die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 111a und 111b Null.
  • Zum Zeitpunkt T2, an dem das Drucken beendet wird, wie in 4B gezeigt, wird das Potential der Antriebselektrode 111a des angetriebenen piezoelektrischen Elements 111 auf Null gesenkt, während durch den zweiten Transistor 116 des Stromverstärkers 113 gemäß dem Antriebssignal COM entladen wird.
  • Andererseits wird das Potential der Antriebselektrode 111a des nicht angetriebenen piezoelektrischen Elements 111 immer noch geladen und aufgrund des Anlegens des Ladesignals NCHG auf Zwischenspannung Vc gehalten.
  • Übrigens wird, da das Potential der Elektrode 11b des piezoelektrischen Elementes 111 durch die Vorspannung Vb von der Vorspannungsquelle 120 auf Konstantpotential gehalten wird, die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 111a und 111b des piezoelektrischen Elements 111 klein gehalten.
  • Folglich wird nicht nur der Stromverbrauch im piezoelektrischen Element 111 vermindert, sondern auch der Spannungsabfall (Leistungsverlust) aufgrund der Selbstentladung des piezoelektrischen Elements 111 eliminiert.
  • Selbst in dem Fall, dass das angetriebene piezoelektrische Element und das nicht angetriebene piezoelektrische Element aneinander angrenzend sind, wird auch die Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 111a dieser piezoelektrischen Elemente 111 klein gehalten. Entsprechend ist es, da die Entladung zwischen den angrenzenden piezoelektrischen Elementen 111 eliminiert ist, nicht notwendig, die Isolationsverarbeitung darauf anzuwenden, selbst falls die piezoelektrischen Elemente gedrängt angeordnet sind.
  • Bei dieser Ausführungsform wird die Vorspannungsquelle 120 durch die Logikstromquelle gebildet. Jedoch kann eine Stromquelle mit einer anderen Konfiguration angenommen werden, solange sie so aufgebaut ist, dass sie in der Lage ist, die vorgegebene Spannung auszugeben.
  • 5 zeigt die Konfiguration einer Kopfantriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Eine Kopfantriebsvorrichtung 200 umfasst: piezoelektrische Elemente 211, die jeweils entsprechend mehreren Düsen des Tintenstrahldruckers vorgesehen sind; einen Kopftreiber 212 zum Zuführen eines Antriebssignals an eine Antriebselektrode 211a jedes piezoelektrischen Elements 211; ein Stromverstärker 213 und ein Schalter 214, die zwischen diesem Kopfantrieb 212 und jedem piezoelektrischen Element 211 vorgesehen sind und eine Vorspannungsquelle 220, welche die vorgegebene Vorspannung an einer gemeinsamen Elektrode 211b des piezoelektrischen Elements 211 anlegt.
  • In dieser Figur ist das einzelne piezoelektrische Element 211 gezeigt, jedoch sind tatsächlich mehrere Düsen beim Druckkopf des Tintenstrahldruckers vorgesehen und es ist mit jeder Düse ein piezoelektrisches Element assoziiert.
  • An jedes piezoelektrische Element 211 wird ein Antriebssignal COM vom Kopfantrieb 212 sukzessive ausgegeben, in der Tat durch ein Schieberegister.
  • Da das piezoelektrische Element 211 dasselbe ist wie das piezoelektrische Element 111 in der in 3 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung 100, wird seine detaillierte Beschreibung weggelassen.
  • Der Kopfantrieb 212 ist als ein Antriebs-IC ausgebildet, hat dieselbe Konfiguration wie der in 3 gezeigte Antriebswellenformgenerator 80, erzeugt das Antriebssignal COM für den Druckkopf des Tintenstrahldruckers und ist beispielsweise in einem Druckerkörper angeordnet.
  • Der Stromverstärker 213 umfasst zwei Transistoren 215 und 216, ähnlich dem in 3 gezeigten Stromverstärker 113. In einem ersten Transistor 215 ist ein Kollektor mit einer Konstantspannungsquelle 217 verbunden, ist eine Basis mit dem Ausgang des Kopfantriebs 212 verbunden und ist ein Emitter mit der Eingangsseite des Schalters 214 verbunden. Hierdurch wird der Durchgang des ersten Transistors 215 auf Basis des Signals vom Kopfantrieb 212 etabliert und liefert eine Konstantspannung durch den Schalter 214 an das piezoelektrische Element 211.
  • Hier ist die Konstantspannungsquelle 217 eine Stromquelle relativ hoher Spannung, welche eine Kopfantriebsspannung von beispielsweise 42 V Gleichstrom liefert.
  • In einem zweiten Transistor 13 ist ein Emitter mit der Eingangsseite des Schalters 214 verbunden, ist eine Basis mit dem Ausgang des Kopfantriebs 212 verbunden und ist ein Kollektor geerdet. Hierdurch wird der Durchgang des zweiten Transistors 216 auf Basis des Signals vom Kopfantrieb 212 hergestellt, so dass eine elektrische Ladung im piezoelektrischen Element 211 durch den Schalter 214 zur Erde abgeleitet wird.
  • Der Schalter 214 ist ein Analogschalter und enthält tatsächlich für jedes piezoelektrische Element einen analogen Schalter (nicht gezeigt), ähnlich dem Analogschalter 114 in der in 3 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung 100. Bei Eingang eines Steuersignals (Druckbilddaten SI) wird der Analogschalter eingeschaltet, um zum Zeitpunkt des Antreibens des entsprechenden piezoelektrischen Elements 211 ein Antriebssignal COM an das piezoelektrische Element 211 auszugeben. Hier sind das piezoelektrische Element 211 und der Schalter 214 im Druckkopf 10 vorgesehen und mit dem Druckerkörper 2 durch ein flexibles Flachbandkabel 218 verbunden.
  • Die Vorspannungsquelle 220, wie in 5 gezeigt, umfasst einen Kondensator 221 und eine Konstantspannungsschaltung 222, so dass ein vorgegebenes Potential, d.h. eine Vorspannung Vb, die um das Antriebssignal COM des piezoelektrischen Elements 211 niedriger ist als ein Zwischenpotential Vc, an der gemeinsamen Elektrode 211b des piezoelektrischen Elements 211 angelegt wird.
  • Der Kondensator 221 ist ein Elektrolytkondensator, von dem ein Ende mit der gemeinsamen Elektrode 211b des piezoelektrischen Elements 211 verbunden ist, um so seine geladene Spannung als Vorspannung Vb daran anzulegen, während das andere Ende geerdet ist.
  • Die Kapazität des Kondensators 221 wird so eingestellt, dass sie hinreichend größer als die gesamte elektrostatische Kapazität (mehrere μF) aller piezoelektrischen Elemente 211 ist, beispielsweise etwa 1000 μF, so dass die stabile Vorspannung Vb jedem piezoelektrischen Element 211 zugeführt werden kann.
  • Um die Vorspannung Vb unter Verwendung der Konstantspannungsquelle 217, die als Kopfantriebsstromquelle dient, zu erzeugen, umfasst die Konstantspannungsschaltung 222 einen Strombegrenzungswiderstand 223, eine Zenerdiode 224, einen Kopplungswiderstand 225, der als ein Kopplungselement dient, einen Antirauschkondensator 226 und eine Entladungsdiode 227.
  • Der Strombegrenzungswiderstand 223 und die Zenerdiode 224 sind miteinander in Reihe zwischen der Konstantspannungsquelle 217 und der Erdung verbunden und die Spannung der Zenerdiode 224 (der Spannung auf der entgegengesetzten Seite zur Erdung der Zenerdiode 224) wird auf einem vorgegebenen Potential gehalten, beispielsweise 6 V Gleichspannung. Hier wird als Strombegrenzungswiderstand 223 ein Widerstand von mehreren kΩ verwendet.
  • Der Kopplungswiderstand 225 legt die Spannung der Zenerdiode 224 am Kondensator 221 an und trennt die Schaltung, so dass eine entladene Spannung des Kondensators 221 nicht an der Zenerdiode 224 anliegt. Als Kopplungswiderstand 225 wird ein Widerstand von etwa 10 Ω bis mehreren kΩ verwendet.
  • Der Antirauschkondensator 226 wird verwendet, um Rauschkomponenten, die in der Spannung der Zenerdiode 224 enthalten sind, zu absorbieren und zu entfernen, und er kann weggelassen werden.
  • Die Entladungsdiode 227 wird in dem Fall verwendet, dass ihre Spannung aufgrund der Deaktivierung der Konstantspannungsquelle 217 auf 0 V absinkt, um der in den Kondensator geladenen elektrischen Ladung zu gestatten, rasch abgegeben zu werden, während der Strombegrenzungswiderstand 223 umgangen wird. Die Diode 227 kann in ähnlicher Weise weggelassen werden.
  • Die Kopfantriebsvorrichtung 200 wird wie unten beschrieben betrieben. Zuerst wird der Betrieb des angetriebenen piezoelektrischen Elements 211 zum Drucken beschrieben. Zum Zeitpunkt T1, an dem der Druck gestartet wird, wird ein Ladungssignal NCHG für einen vorgegebenen Zeitraum (z.B. 100 μs) auf L-Pegel gebracht, wie in 6C gezeigt, so dass das Potential des von dem Kopfantrieb 212 erzeugten Antriebssignals COM bis zum Zwischenpotential Vc anwächst, wie in 6A gezeigt.
  • Hierdurch fließt der elektrische Strom auf Basis des Antriebssignals COM vom ersten Transistor 215 des Stromverstärkers 213 durch den Schalter 215 zur Antriebselektrode 211a jedes piezoelektrischen Elements 211. Dadurch wird die Elektrode 211a so geladen, dass das Potential derselben bis zum Zwischenpotential Vc anwächst, wie durch die durchgezogene Linie in 6B gezeigt.
  • Zu diesem Zeitpunkt empfängt die gemeinsame Elektrode 211b jedes piezoelektrischen Elements die Vorspannung Vb von der Vorspannungsquelle 220, wodurch das Potential der gemeinsamen Elektrode 211b auf einer vorgegebenen Spannung Vb gehalten wird, wie durch eine gestrichelte Linie in 6B gezeigt.
  • Da das Potential der Elektrode 211b des piezoelektrischen Elements 211 auf einer vorgegebenen Spannung Vb gehalten wird, ist die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 211a und 211b Vb, wenn der Druck beginnt. Da jedoch diese Potentialdifferenz niedriger ist als das Zwischenpotential Vc des Antriebssignals COM, würde das piezoelektrische Element das Tintentröpfchen nicht irrtümlich ausstoßen.
  • Während des Druckvorgangs wird auf Basis der Variation des Antriebssignals COM eine Aufladung an der Antriebselektrode 211a durch den ersten Transistor 215 durchgeführt und eine Entladung aus der Antriebselektrode 211a durch den zweiten Transistor 216 wird durchgeführt, wenn das Potential des Antriebssignals COM niedriger ist als das Zwischenpotential Vc. Hierdurch arbeitet das piezoelektrische Element 211 auf Basis des Antriebssignals COM, um damit das Tintentröpfchen auszustoßen.
  • Hier wird, um das piezoelektrische Element 211 daran zu hindern, aufgrund von Selbstentladung auf dem Weg einen Spannungsabfall zu verursachen, wie durch den Referenzbuchstaben X in 6B gezeigt, und um zu verhindern, dass das Potential der Elektrode 211a niedriger ist als das Zwischenpotential Vc, das Ladungssignal NCHG zu einem vorgegebenen Zyklus, der mit dem Antriebssignal COM assoziiert ist, und einem vorgegebenen Timing, wenn das Potential des Antriebssignals COM nicht variiert wird, auf L-Pegel gebracht, wie durch Referenzbuchstabe Y in 6C gezeigt.
  • Hierdurch wird auf Basis des Antriebssignals COM die Antriebselektrode 211a des piezoelektrischen Elements 211 durch den ersten Transistor 215 des Stromverstärkers 213 so geladen, dass auch das Potential des nicht angetriebenen piezoelektrischen Elements auf dem Zwischenpotential Vc gehalten wird. Da der Spannungsabfall aufgrund von natürlicher Entladung des piezoelektrischen Elements 211 eliminiert ist, wird das steile Laden des piezoelektrischen Elements 211 durch das Ladesignal NCHG verhindert, so dass kein irrtümlicher Betrieb des piezoelektrischen Elements 211 nicht vorkommt.
  • Andererseits empfängt die gemeinsame Elektrode 211b jedes piezoelektrischen Elements 211 die Vorspannung Vb von der Vorspannungsquelle 220, wodurch ihr Potential auf dieser Spannung Vb gehalten wird. Folglich ist bei jedem piezoelektrischen Element 211 die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 211a und 211b (Vc-Vb).
  • Zum Zeitpunkt T2, an dem das Drucken beendet ist, wie in 6B gezeigt, wird das Potential der Antriebselektrode 211a des angetriebenen piezoelektrischen Elements 211 auf Null abgesenkt, während es durch den zweiten Transistor 216 des Stromverstärkers 213 gemäß dem Antriebssignal COM entladen wird.
  • Andererseits ist das Potential der Antriebselektrode 211a des nicht angetriebenen piezoelektrischen Elements 211 noch geladen und auf Zwischenspannung Vc aufgrund des Anliegens des Ladungssignals NCHG gehalten.
  • Übrigens wird, da das Potential der Elektrode 211b des piezoelektrischen Elements 211 durch die Vorspannung Vb von der Vorspannungsquelle 220 auf Konstantpotential gehalten wird, die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 111a und 111b des piezoelektrischen Elements 211 klein gehalten.
  • Folglich wird nicht nur der Stromverbrauch des piezoelektrischen Elements 211 vermindert, sondern auch der Spannungsabfall (Leistungsverlust) aufgrund der Selbstentladung des piezoelektrischen Elements 211 eliminiert.
  • Selbst wenn das angetriebene piezoelektrische Element und das nicht angetriebene piezoelektrische angrenzend sind, wird auch die Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 211a dieser piezoelektrischen Elemente 211 klein gehalten. Dementsprechend ist es, da die Entladung zwischen den angrenzenden piezoelektrischen Elementen 211 eliminiert ist, nicht notwendig, die Isolierbearbeitung darauf anzuwenden, selbst falls die piezoelektrischen Elemente gedrängt angeordnet sind.
  • Wenn die Spannung der Konstantspannungsquelle 217 sich aufgrund von Deaktivierung auf 0 V absenkt, ist es notwendig, den Kondensator 221 der Vorspannungsquelle 220 zu entladen. Da jedoch die elektrische Ladung, die in den Kondensator 221 geladen ist, den Strombegrenzungswiderstand 223 umgeht, um so durch die Entladungsdiode 227 entladen zu werden, wird das Entladen rasch durchgeführt.
  • Da weiterhin die Vorspannungsquelle 220 die Vorspannung Vb unter Verwendung der Konstantspannungsquelle 217 erzeugt, die als die Kopfantriebsstromquelle dient, wird solch eine Stromquelle mit der komplizierten Konfiguration, in der die Logikstromquelle verwendet wird, nicht erforderlich. Da die Vorspannungsquelle 220 selbst den Kondensator 221 und die Konstantspannungsschaltung 222, welche den Strombegrenzungswiderstand 223, die Zenerdiode 224 und den Kopplungswiderstand 225, der als Kopplungselement dient, enthält, kann die Vorspannungsquelle 220 zu niedrigen Kosten erhalten werden. Somit können die Kosten insgesamt der Kopfantriebsvorrichtung 200 reduziert werden.
  • Bei dieser Ausführungsform wird als Kopplungselement der Vorspannungsquelle 220 der Kopplungswiderstand 225 verwendet. Es kann jedoch eine Spule als Kopplungselement verwendet werden.
  • 7 zeigt die Konfiguration einer Kopfantriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Eine Kopfantriebsvorrichtung 300 umfasst piezoelektrische Elemente 311, die entsprechend jeweils mehreren Düsen des Tintenstrahldruckers vorgesehen sind; einen Kopfantrieb 312 zum Zuführen eines Antriebssignals an eine Antriebselektrode 311a jedes piezoelektrischen Elements 331; einen Stromverstärker 313 und einen Schalter 314, die zwischen diesem Antriebskopf 312 und jedem piezoelektrischen Element 311 vorgesehen sind und einer Vorspannungsquelle 317, welche die vorgegebene Vorspannung an einer gemeinsamen Elektrode 311b des piezoelektrischen Elementes 311 anlegt.
  • Da das piezoelektrische Element 311, der Kopfantrieb 312, der Stromverstärker 313 und der Schalter 314 dieselben wie das piezoelektrische Element 211, der Kopfantrieb 212, der Stromverstärker 213 und der Schalter 214 in der in 5 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung 200 sind, wird ihre detaillierte Beschreibung ausgelassen.
  • Die Vorspannungsschaltung 317 umfasst: einen ersten Kondensator 320, der eine vorgegebene Spannung an der gemeinsamen Elektrode 311b des piezoelektrischen Elementes 311 anlegt, und einen Lader 321.
  • Im ersten Kondensator 320 ist ein erstes Ende mit der gemeinsamen Elektrode 311b des piezoelektrischen Elements 311 so verbunden, dass er seine geladene Spannung als Vorspannung Vb an der gemeinsamen Elektrode 311b jedes piezoelektrischen Elements 311 anliegt, während das andere Ende geerdet ist.
  • Um jedem piezoelektrischen Element 311 eine stabile Vorspannung zuzuführen, wird die Kapazität des ersten Kondensators so eingestellt, dass sie hinreichend größer als die gesamte elektrostatische Kapazität (in etwa mehrere μF) aller piezoelektrischen Elemente 311 ist, z.B. etwa 100 μF bis mehrere 1000 μF).
  • Der Lader 321 umfasst einen dritten Transistor 322, einen zweiten Kondensator 323 und eine Konstantspannungsschaltung 333. Im dritten Kondensator 320 ist ein Emitter mit einem Kollektor eines zweiten Transistors 316 im Stromverstärker 313 verbunden, ist ein Kollektor geerdet und ist eine Basis durch eine Konstantspannungsdiode 324 mit dem Treiberkopf 312 verbunden.
  • Hierdurch wird an der Basis des dritten Transistors 320, wie durch eine gestrichelte Linie in 8A angezeigt, die Spannung V3 angelegt, die um die Spannung durch die Konstantspannungsdiode 324 niedriger ist als die Spannung des Antriebssignals COM. Folglich leitet der dritte Transistor 322 zum Antriebssignal COM nur dann, wenn die Spannung V3 höher ist als das Zwischenpotential Vc.
  • Beim zweiten Kondensator 323 ist ein Ende durch eine Diode 325 mit dem Emitter des dritten Transistors 322 und dem Kollektor des zweiten Transistors 316 im Stromverstärker 313 verbunden, während das andere Ende geerdet ist. Der zweite Kondensator 323 kann durch Empfangen der Konstantspannung durch den hohen Widerstand immer oder bevor das Drucken gestattet wird, geladen werden und kann so durch ein nicht gezeigtes Element zur Druckstartzeit geladen werden, dass die Spannung graduell ansteigt.
  • Die Konstantspannungsschaltung 330 in der Figur ist eine wohlbekannte Konstantspannungsschaltung und umfasst einen vierten Transistor 331, eine Konstantspannungsdiode 332 und einen Widerstand 333.
  • Beim vierten Transistor 331 ist ein Kollektor mit einem Ende des zweiten Kondensators 323 verbunden, ist ein Emitter mit einem Ende des ersten Kondensators 320 verbunden und ist eine Basis mit der Konstantspannungsdiode 332 verbunden. Das andere Ende der Konstantspannungsdiode 332 ist geerdet. Ein Ende des Widerstands 333 ist mit einem Ende des zweiten Kondensators 323 verbunden und das andere Ende desselben ist mit einer Basis eines vierten Transistors 331 verbunden.
  • Die Kopfantriebsvorrichtung 300 wird wie unten beschrieben betrieben. Zuerst wird der Betrieb des angetriebenen piezoelektrischen Elements 311 zum Drucken beschrieben. Zum Zeitpunkt T1, an dem das Drucken begonnen wird, wird ein Ladesignal NCHG für einen vorgegebenen Zeitraum (z.B. 100 μs) auf L-Pegel gebracht, wie in 9C gezeigt, so dass das Potential des Antriebssignals COM, das vom Kopfantrieb 312 erzeugt wird, bis zum Zwischenpotential Vc anwächst, wie in 9A gezeigt.
  • Hierdurch fließt der elektrische Strom auf Basis des Antriebssignals COM vom ersten Transistor 315 des Stromverstärkers 313 durch den Schalter 314 zur Antriebselektrode 311a jedes piezoelektrischen Elements 311. Dadurch werden die Elektroden 311a so geladen, dass deren Potential bis zum Zwischenpotential Vc anwächst, wie durch eine durchgezogene Linie in 9B gezeigt.
  • Zu diesem Zeitpunkt empfängt die gesamte Elektrode 311b jedes piezoelektrischen Elements 311 die Ladungsspannung des ersten Kondensators 320 als Vorspannung Vb von der Vorspannungsquelle 317, wodurch das Potential der gemeinsamen Elektrode 311b auf der vorgegebenen Spannung Vb gehalten wird, wie durch eine gestrichelte Linie in 9B gezeigt.
  • Da das Potential der Elektrode 311b des piezoelektrischen Elements 311 auf der vorgegebenen Spannung Vb gehalten wird, ist die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 311a und 311b Vb, wenn der Druck beginnt. Da jedoch diese Potentialdifferenz Vb niedriger ist als das Zwischenpotential Vc des Antriebssignals COM, würde das piezoelektrische Element das Tintentröpfchen nicht irrtümlich ausstoßen.
  • Während des Druckbetriebs wird auf Basis der Variation des Antriebssignals COM eine Aufladung an der Antriebselektrode 311 durch den ersten Transistor 315 durchgeführt, und es wird eine Entladung von der Antriebselektrode 311a durch einen zweiten Transistor 316 durchgeführt, wenn das Potential des Antriebssignals COM niedriger als das Zwischenpotential Vc ist. Hierdurch arbeitet das piezoelektrische Element 311 auf Basis des Antriebssignals, um dadurch das Tintentröpfchen auszustoßen.
  • Die abgegebene elektrische Ladung wird, wie in 8B gezeigt, durch die Diode 325 im zweiten Kondensator 323 gespeichert, wodurch der zweite Kondensator 323 geladen wird.
  • Hier wird, um das piezoelektrische Element daran zu hindern, einen Spannungsabfall aufgrund von Selbstentladung auf dem Weg zu verursachen, wie durch einen Bezugsbuchstaben X in 9B angezeigt, und das Potential der Elektrode 311a daran zu hindern, niedriger zu sein als das Zwischenpotential Vc, das Ladesignal NCHG zu einem vorgegebenen Zyklus, der mit dem Antriebssignal COM assoziiert ist, und zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, wenn das Potential des Antriebssignals COM nicht variiert, auf L-Pegel gebracht, wie durch den Bezugsbuchstaben Y in 9C gezeigt.
  • Hierdurch wird auf Basis des Antriebssignals COM die Antriebselektrode 311a des piezoelektrischen Elements 311 durch den ersten Transistor 315 auf dem Stromverstärker 313 geladen, so dass auch das Potential des nicht angetriebenen piezoelektrischen Elements auf Zwischenpotential Vc gehalten wird.
  • Andererseits empfängt die gemeinsame Elektrode 311b jedes piezoelektrischen Elements 311 die Vorspannung Vb vom ersten Kondensator 320 der Vorspannungsquelle 317, wodurch ihr Potential auf Spannung Vb gehalten wird. Folglich ist in jedem piezoelektrischen Element 311 die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 311a und 311b (Vc-Vb).
  • Falls die Vorspannung Vb des ersten Kondensators 320 so eingestellt wird, dass sie dieselbe wird wie das Zwischenpotential Vc, wird die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 311a und 311b Null.
  • Zum Zeitpunkt T2, an dem das Drucken beendet ist, wie in 9B gezeigt, wird das Potential der Antriebselektrode 311a des angetriebenen piezoelektrischen Elements 311 auf Null abgesenkt, während sie durch den zweiten Transistor 316 des Stromverstärkers 313 anhand des Antriebssignals COM entladen wird.
  • Andererseits ist das Potential der Antriebselektrode 311a des nicht angetriebenen Elements 311b noch immer geladen und aufgrund des Anlegens des Ladesignals NCHG auf Zwischenspannung Vc gehalten.
  • Da übrigens das Potential der Elektrode 311b des piezoelektrischen Elements 311 auf dem konstanten Potential durch die Vorspannung Vb vom ersten Kondensator 320 gehalten wird, wird die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 311a und 311b des piezoelektrischen Elements 311 klein gehalten.
  • Folglich wird nicht nur der Stromverbrauch im piezoelektrischen Element 311 vermindert, sondern wird auch der Spannungsabfall (Leistungsverlust) aufgrund der Selbstentladung des piezoelektrischen Elements 311 eliminiert.
  • Selbst wenn das angetriebene piezoelektrische Element und das nicht angetriebene piezoelektrische angrenzend sind, wird auch die Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 311a dieser piezoelektrischen Elemente klein gehalten. Dementsprechend ist es, da die Entladung zwischen den angrenzenden piezoelektrischen Elementen 311 eliminiert ist, nicht notwendig, die Isolierverarbeitung darauf anzuwenden, selbst falls die piezoelektrischen Elemente gedrängt angeordnet sind.
  • Da weiterhin der erste Kondensator 320 in der Vorspannungsquelle 317 und der zweite Kondensator 323 im Lader 321 unter Verwendung der entladenen elektrischen Ladung von jedem piezoelektrischen Element 311 geladen werden, wird keine Stromquelle, wie etwa eine Logikstromquelle, zum Erzeugen der Vorspannung Vb besonders benötigt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Erfindung, obwohl die Konstantspannungsschaltung 330 die Konstantspannungsdiode 332 verwendet, nicht darauf beschränkt. Beispielsweise, wie in 10 gezeigt, kann die Konstantspannungsschaltung 330 die Widerstände R1 und R2 verwenden oder sie kann Widerstände R1, R2 und R3 und eine Referenzstromquelle P verwenden, wie in 11 gezeigt. Daher können die verschiedenen wohlbekannten Konstantspannungsschaltungen verwendet werden.
  • 12 zeigt die Konfiguration einer Kopfantriebsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Eine Kopfantriebsvorrichtung 400 umfasst piezoelektrische Elemente 411, die jeweils entsprechend mehreren Düsen eines Tintenstrahldruckers vorgesehen sind; einen Kopfantrieb 412 zum Zuführen eines Antriebssignals an eine Antriebselektrode 411a jedes piezoelektrischen Elementes 411; einen Stromverstärker 413 und einen Schalter 414, die zwischen diesem Kopfantrieb 412 und jedem piezoelektrischen Element 411 vorgesehen sind, und eine Vorspannungsquelle 417, die eine vorgegebene Vorspannung an einer gemeinsamen Elektrode 411b des piezoelektrischen Elements 411 anlegt.
  • Da das piezoelektrische Element 411, der Kopfantrieb 412, der Stromverstärker 413 und der Schalter 413 dieselben wie das piezoelektrische Element 211, der Kopfantrieb 212, der Stromverstärker 213 und der Schalter 214 in der in 5 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung 200 sind, wird ihre detaillierte Beschreibung weggelassen.
  • Die Vorspannungsschaltung 417 umfasst einen ersten Kondensator 420, der die vorgegebene Spannung an die gemeinsame Elektrode 411b des piezoelektrischen Elements 411 anlegt, und einen Lader 421.
  • Im Kondensator 420 ist ein Ende mit der gemeinsamen Elektrode 411b des piezoelektrischen Elements 411 verbunden, um so seine geladene Spannung, d.h. ein Zwischenpotential Vc, an der Elektrode 411b jedes piezoelektrischen Elements 411 anzulegen, und das andere Ende ist geerdet.
  • Die Kapazität des ersten Kondensators 420 ist so eingestellt, dass sie hinreichend größer als die gesamte elektrostatische Kapazität (in etwa mehrere μF) aller piezoelektrischen Elemente 411 ist, beispielsweise etwa mehrere 100 μF bis 1000 μF, so dass die stabile Vorspannung jedem piezoelektrischen Element 411 zugeführt werden kann.
  • Der Lader 421 umfasst einen Schalter 422 und eine Ladungssteuerung 423. Der Schalter 422 umfasst ein Schaltelement 422a, wie etwa einen Transistor, einen FET, einen Thyristor oder ein Triac. Die Ladungssteuerung 423 aktiviert auf Basis eines Antriebssignals COM vom Kopfantrieb 412 den Schalter 422 zu Zeitpunkten, an denen das Antriebssignal COM nicht zum Tintenausstoß verwendet wird, wie in den 13A und 13B gezeigt, z.B. wenn das Potential des Antriebssignals COM auf Zwischenpotential Vc ist. Weiterhin aktiviert die Ladungssteuerung 423 den Schalter 422 zur Druckstartzeit, um dadurch graduell die Spannung des Kondensators 420 bis zum Zwischenpotential Vc zu steigern.
  • Die Kopfantriebsvorrichtung 400 wird wie unten beschrieben betrieben. Zuerst wird der Betrieb des angetriebenen piezoelektrischen Elements 411 zum Drucken beschrieben. Zum Zeitpunkt T1, an dem der Druck gestartet wird, wird der Schalter 422 durch die Ladungssteuerung 423 so aktiviert, dass das Potential des von dem Kopfantrieb 412 erzeugten Antriebssignals COM bis zum Zwischenpotential Vc ansteigt, wie in 14A gezeigt.
  • Hierdurch fließt der elektrische Strom auf Basis des Antriebssignals COM vom ersten Transistor 415 des Stromverstärkers 413 durch den Schalter 414 zur Antriebselektrode 411a jedes piezoelektrischen Elements 411. Dadurch werden die Elektroden 411a so geladen, dass deren Potential bis zum Zwischenpotential Vc ansteigt, wie durch eine durchgezogene Linie in 14B gezeigt.
  • Zu diesem Zeitpunkt schaltet die Ladungssteuerung 423 das Schaltelement 422a des Schalters 422 an, wodurch der Kondensator 420 durch das Antriebssignal COM geladen wird. Hierdurch, da die Ladungsspannung des Kondensators 420 bis zum Zwischenpotential Vc ansteigt, wie durch eine gestrichelte Linie in 14B gezeigt, steigt das Potential der Elektrode 411b des piezoelektrischen Elements 411 auch graduell an, und kommt auf das Zwischenpotential Vc.
  • Da das Potential der Elektrode 411b des piezoelektrischen Elements 411 auf das Zwischenpotential Vc, ähnlich wie das Antriebssignal COM kommt, wie in 14B gezeigt, wird die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 411a und 411b des piezoelektrischen Elementes 411 klein gehalten. Da diese Potentialdifferenz kleiner ist als das Zwischenpotential des Antriebssignals COM, stößt das piezoelektrische Element 411 das Tintentröpfchen irrtümlich aus.
  • Während des Druckvorgangs wird das Aufladen auf Basis der Variation des Antriebssignals COM an der Antriebselektrode 411a durch den ersten Transistor 415 durchgeführt, und die Entladung wird von der Antriebselektrode 411a durch den zweiten Transistor 416 durchgeführt, wenn das Potential des Antriebssignals COM niedriger ist als das Zwischenpotential Vc. Hierdurch arbeitet das piezoelektrische Element 411 auf Basis des Antriebssignals COM, und dadurch wird das Tintentröpfchen ausgestoßen.
  • Andererseits empfängt der Kondensator 420, wie zuvor beschrieben, das Zwischenpotential Vc des Antriebssignals COM durch Aktivierung des Schalters 422 und wird aufgeladen, wodurch sein Potential auf Zwischenpotential Vc gehalten wird. Hierdurch empfängt die gemeinsame Elektrode 411b jedes piezoelektrischen Elements 411 das Zwischenpotential Vc vom Kondensator 420 und ihr Potential wird auf Zwischenpotential Vc gehalten. Folglich wird die Potentialdifferenz zwischen beiden Elektroden 411a und 411b jedes piezoelektrischen Elements 411 fast Null.
  • Wenn das Drucken beendet ist (T2), wie in 14B gezeigt, sinkt das Potential der Antriebselektrode 411a des angetriebenen piezoelektrischen Elementes 411 auf Null, während es durch den zweiten Transistor 416 des Stromverstärkers 413 anhand des Antriebssignals COM entladen wird.
  • Andererseits ist das Potential der Antriebselektrode 411a des nicht angetriebenen piezoelektrischen Elements 411 immer noch geladen und aufgrund der Aktivierung des Schalters 422 auf Zwischenspannung Vc gehalten.
  • Da das Potential der Elektrode 411b jedes piezoelektrischen Elements 411 somit durch die Ladungsspannung des Kondensators 420 auf Zwischenpotential Vc gehalten wird, wird die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 411a und 411b des piezoelektrischen Elements 411 nahe Null gehalten. Weiterhin wird in einem Fall, bei dem das angetriebene piezoelektrische Element 411 und das nicht angetriebene piezoelektrische Element 411 aneinander angrenzend sind, die Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 411a dieser piezoelektrischen Elemente 411 auch nahe Null gehalten.
  • Da weiterhin der Kondensator 420 unter Verwendung des Zwischenpotentials des Antriebssignals COM vom Kopfantrieb 412 geladen wird, wird eine Stromquelle, wie etwa eine Logikstromquelle zum Erzeugen des Zwischenpotentials Vc nicht besonders benötigt.
  • Bei dieser Ausführungsform umfasst der Lader 421 den Schalter 422 und die Ladungssteuerung 423, es kann jedoch ein anderer Lader mit willkürlicher Konfiguration verwendet werden, solange wie nur das Zwischenpotential Vc des Antriebssignals COM dem Kondensator 420 zu den Zeitpunkten zugeführt werden kann, wenn das Antriebssignal COM nicht für Tintenausstoß verwendet wird.
  • 15 zeigt die Konfiguration einer Kopfantriebsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Eine Kopfantriebsvorrichtung 500 umfasst: piezoelektrische Elemente 511, die jeweils entsprechend mehreren Düsen des Tintenstrahldruckers vorgesehen sind; ein Kopfantrieb 512 (Antriebswellenformgenerator) zum Zuführen eines Antriebssignals an eine Antriebselektrode 511a jedes piezoelektrischen Elements 511; einen Stromverstärker 513 und einen Schalter 514, die zwischen diesem Kopfantrieb 512 und jedem piezoelektrischen Element 511 vorgesehen sind und ein Referenzspannungsgenerator 520, der eine vorgegebene Vorspannung an einer gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 anlegt.
  • Da das piezoelektrische Element 511, der Kopfantrieb 512, der Stromverstärker 513 und der Schalter 514 dieselben sind wie das piezoelektrische Element 211, der Kopfantrieb 212, der Stromverstärker 213 und der Schalter 214 in der in 5 gezeigten Kopfantriebsvorrichtung 200, wird ihre detaillierte Beschreibung weggelassen.
  • Der Kopfantrieb 512 und der Referenzspannungsgenerator 520 dieser Komponenten sind für einen Druckerkörper 2 vorgesehen und das piezoelektrische Element 511 und der Schalter 514 sind für einen Druckkopf 510 vorgesehen.
  • Der Referenzspannungsgenerator 520 ist so aufgebaut, dass er die vorgegebene Spannung an der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elementes 511 anlegt. Hier kann die vorgegebene Spannung auf eine Spannung fast gleich einem Zwischenpotential Vc des dem piezoelektrischen Elements 511 zugeführten Antriebssignals COM eingestellt werden. Ein Beispiel einer solchen Konfiguration wird unter Bezugnahme auf 16 beschrieben.
  • Bei dem in 16 gezeigten Beispiel ist der Referenzspannungsgenerator 520 als ein Zwischenspannungsgenerator 520A aufgebaut, und die Ausgangsseite dieses Zwischenspannungsgenerators 520A mit der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 verbunden. Weiterhin ist die Eingangsseite dieses Zwischenspannungsgenerators 520A mit der Ausgangsseite des Kopfantriebs 512 verbunden, so dass das Antriebssignal COM vom Kopfantrieb 512 eingegeben wird.
  • Hier umfasst der Zwischenspannungsgenerator 520A, wie in 17 gezeigt, spezifisch einen Spannungshalter 521 und einen Stromverstärker 522.
  • Der Spannungshalter 521 wird durch das Antriebssignal COM vom Kopfantrieb 512 zu einem Zeitpunkt geladen, an dem das piezoelektrische Element 511 auf Basis des Ladesignals NCHG für das piezoelektrische Element 511 geladen wird. Der Stromverstärker umfasst zwei Transistoren 523 und 524.
  • Bei einem dritten Transistor 523 ist ein Kollektor mit einer Konstantspannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden, ist eine Basis mit dem Ausgang des Spannungshalters 521 verbunden und ist ein Emitter elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 durch eine Diode 523a in Vorwärtsrichtung verbunden. Hierdurch wird der Durchgang des dritten Transistors 523 auf Basis des Signals vom Spannungshalter 521 etabliert, so dass die Spannung VH an der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 angelegt wird.
  • Andererseits ist bei einem vierten Transistor 524 ein Emitter elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 durch eine Diode 524a in reverser Richtung verbunden, ist eine Basis mit dem Ausgang des Spannungshalters 521 verbunden und ist ein Kollektor geerdet. Hierdurch wird der Durchgang des Transistors 524 auf Basis des Signals vom Spannungshalter 521 etabliert, so dass die gemeinsame Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 entladen wird.
  • 18 zeigt ein Beispiel der konkreten Konfiguration des Spannungshalters 521. In 18 umfasst der Spannungshalter 521 einen analogen Schalter 525, einen Ladungskondensator 526, einen Rücksetzprovider 529 und einen Analogverstärker 527.
  • Der Analogschalter 525 hat eine wohlbekannte Konfiguration und umfasst FETs 525a, 525b einander gegenüberliegend und miteinander verbunden, und einen Inverter 525c. Das Ladungssignal NCHG wird durch den Inverter 525b an einer Steuerelektrode eines FET 525a eingegeben und wird an einer Steuerelektrode des anderen FET 525b direkt eingegeben. Weiterhin wird an den Quellelektroden der beiden FETs 525a, 525b das Antriebssignal COM vom Kopfantrieb 512 eingegeben.
  • Beim Ladungskondensator 526 ist eine Antriebselektrode mit den Drain-Elektroden der beiden FETs 525a, 525b verbunden und eine gemeinsame Elektrode ist geerdet. Weiterhin wird die Kapazität des Ladungskondensators 526 geeignet ausgewählt, um sich entsprechend durch Eingangsimpedanz des Analogverstärkers 527 selbst zu entladen, um zeitkonstant zu werden, was nicht einen Zeitraum des Ladungssignals beeinträchtigt. Weiterhin umfasst der Rücksetzprovider 529 einen fünften Transistor 530. Ein Rücksetzsignal wird an der Basis des fünften Transistors 530 eingegeben, wodurch der Durchgang zwischen einem Kollektor und einem Emitter hergestellt wird und die Restspannung des Ladungskondensators 526 entladen wird.
  • Beim Analogverstärker 527 ist eine Antriebselektrode des Ladungskondensators 526 mit einem Eingangsanschluss verbunden und sind jeweils zwei Ausgangsanschlüsse mit Basen von zwei Transistoren 523 und 524 des Stromverstärkers 522 verbunden. Weiterhin wird am anderen Eingangsanschluss des Analogverstärkers 527 der Ausgang des Stromverstärkers 522 Rückkopplungs-eingegeben.
  • Hier wird der elektrische Strom von der Konstantspannungsquelle des Stromverstärkers 522 geeignet ausgewählt, so dass in der Zeit des Aufladens des piezoelektrischen Elements eine Spitze des durch den ersten Transistor 515 zum piezoelektrischen Element 511 fließenden elektrischen Stroms derselbe wird wie eine Spitze des aus dem piezoelektrischen Elements 511 durch den vierten Transistor 524 abgegebenen elektrischen Stroms, so dass in der Zeit des Entladens des piezoelektrischen Elements eine Spitze des von dem piezoelektrischen Elements 511 durch den zweiten Transistor 516 abgegebenen elektrischen Stroms dieselbe wird wie eine Spitze des durch den dritten Transistor 523 zum piezoelektrischen Element 511 fließenden elektrischen Stroms.
  • Es ist daher nicht nötig, eine weitere Stromleitung bereitzustellen. Folglich wird für den Fall, dass die Kopfantriebsvorrichtung 500 auf dem Druckkopf montiert wird, die Anzahl von Stromleitungen vermindert. Weiterhin kann, um die Kopfantriebsvorrichtung 500 und den Druckerkörper 2 zu verbinden, das konventionelle FFC (Flexible Flat Cable, flexibles Flachbandkabel) verwendet werden.
  • Die Kopfantriebsvorrichtung 500 wird wie unten beschrieben unter Bezugnahme auf ein Zeitdiagramm in 19 und ein Flussdiagramm in 20 betrieben.
  • Zur Zeit T1, an der der Druck gestartet wird, wird ein Ladungssignal NCHG für einen vorgegebenen Zeitraum (z.B. 100 μs) auf L-Pegel geschaltet, wie in 19C gezeigt (Schritt S1 in 20), so dass das Potential des Antriebssignals COM, das vom Kopfantrieb 512 erzeugt wird, bis zum Zwischenpotential Vc ansteigt, wie in 19A gezeigt (Schritt S2 in 20).
  • Hierdurch fließt der elektrische Strom auf Basis des Antriebssignals COM vom ersten Transistor 515 des Stromverstärkers 513 durch den Schalter 514 zur Antriebselektrode 511a jedes piezoelektrischen Elements 511. Dadurch werden die Elektroden 511a so aufgeladen, dass deren Potential bis zum Zwischenpotential Vc ansteigt, wie durch die durchgezogene Linie in 19B gezeigt.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird durch die Umkehrung des Ladungssignals NCHG der Ladungskondensator 526 im Spannungshalter 521 durch den Analogschlager 525 geladen, wodurch die beliebige Spannung des Antriebssignals COM gehalten und vom Analogverstärker 527 ausgegeben wird. Hierdurch wird der Durchgang des dritten Kondensators 523 des Stromverstärkers 522 hergestellt und der elektrische Strom fließt von der Konstantspannungsquelle (nicht gezeigt) durch die Diode 523a zur gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511. Hierdurch steigt, wie in der gestrichelten Linie in 19B gezeigt, das Potential der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 auch graduell an und kommt auf das Zwischenpotential Vc (Schritt S3 in 20).
  • Da das Potential der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 mit dem nahezu gleichen Gradienten wie ein Gradient des Antriebssignals COM auf das Zwischenpotential Vc kommt, wie in 19B gezeigt, wird die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 511a und 511b des piezoelektrischen Elements 511 auf nahe Null gehalten. Folglich ist die Zeit, die die Potentiale der beiden Elektroden 511a und 511b des piezoelektrischen Elements 511 benötigen, um auf das Zwischenpotential Vc zur Startzeit zu kommen, nicht notwendig, für eine lange Zeit (z.B. 100 μs) zu sichern. Selbst in dem Fall, dass die Zeit beispielsweise auf 20 oder 10 μs eingestellt wird, stößt das piezoelektrische Element 511 das Tintentröpfchen nicht irrtümlich aus.
  • Während des Druckvorgangs wird das Antriebssignal COM an den Spannungshalter 521 ausgegeben (Schritt 54 in 20). Auf Basis der Variation des Antriebssignals COM wird die Aufladung der Antriebselektrode 511a durch den ersten Transistor 515 durchgeführt und wird die Entladung aus der Antriebselektrode 211a durch den zweiten Transistor 216 durchgeführt, wenn das Potential des Antriebssignals COM niedriger ist als das Zwischenpotential Vc (NEIN in Schritt S5 in 2). Hierdurch arbeitet das piezoelektrische Element 211 auf Basis des Antriebssignals COM, um dadurch das Tintentröpfchen auszustoßen.
  • Hier, um das piezoelektrische Element 511 daran zu hindern, einen Spannungsabfall aufgrund von Selbstentladung auf dem Weg zu verursachen, wie durch einen Bezugsbuchstaben X in 19B angezeigt und das Potential der Elektrode 511b daran zu hindern, niedriger zu sein als das Zwischenpotential Vc, wird das Ladungssignal NCHG bei einem vorgegebenen Zyklus, der mit dem Antriebssignal COM assoziiert ist, und einer vorgegebenen Zeit, wenn das Potential des Antriebssignals COM nicht variiert wird, auf L-Pegel geschaltet, wie durch einen Bezugsbuchstaben Y in 19C angezeigt.
  • Gleichzeitig wird gemäß dem L-Pegelpuls dieses Ladungssignals NCHG die vorgegebene Spannung durch den dritten Transistor 523 des Stromverstärkers 522 im Referenzspannungsgenerators 520 an die gemeinsame Elektrode 511b jedes piezoelektrischen Elements 511 angelegt, wodurch die gemeinsame Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 geladen wird und gleichzeitig ihr Potential nahe dem Zwischenpotential Vc gehalten wird.
  • Hierdurch werden, selbst falls Selbstentladung des Ladungskondensators 526 auftritt, auf Basis jedes Puls Y im L-Pegel des Ladungssignals NCHG die beiden Elektroden 511a und 511b des piezoelektrischen Elements 511 jeweils geladen, wodurch ihre Potentiale auf Zwischenpotential Vc gehalten werden können. Die Vorgänge in den obigen Schritten S4 bis S6 werden wiederholt, bis der Druck endet (NEIN in Schritt S7 in 20).
  • Wenn der Druck beendet ist, (T2 in 19 und JA in Schritt S7 von 20) wird der vorgegebene Beendungsvorgang ausgeführt (Schritt S8 in 20). Es wird nämlich das Potential der Antriebselektrode 511a des angetriebenen piezoelektrischen Elements 511 auf ein niedriges Potential VL abgesenkt, während ein Entladen durch den zweiten Transistor 516 des Stromverstärkers 513 anhand des Antriebssignals COM durchgeführt wird. Gleichzeitig wird der Durchgang des vierten Transistors 524 hergestellt und die gemeinsame Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 wird durch den vierten Transistor 524 entladen, so dass das Potential der gemeinsamen Elektrode 511b auf niedriges Potential VL geht. Da das Potential der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 auf niedriges Potential VL mit fast demselben Gradienten wie der Gradient des Antriebssignals COM geht, wie in 19B gezeigt, wird die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden des piezoelektrischen Elementes 511 nahe Null gehalten.
  • Wenn das Potential des Antriebssignals COM das niedrige Potential VL wird, wird ein Rücksetzsignal an dem Rücksetzprovider 529 ausgegeben (Schritt S9 in 20). Es wird nämlich das Rücksetzsignal an der Basis des fünften Transistors 530 des Rücksetzproviders 529 eingegeben, wodurch der Durchgang zwischen dem Kollektor und dem Emitter des fünften Transistors 530 hergestellt wird, so dass die Restspannung des Ladungskondensators 526 entladen wird. Hierdurch endet eine Sequenz des Kopfantriebsverfahrens gemäß dieser Ausführungsform.
  • Somit wird der Ausgang des Referenzspannungsgenerators 520, d.h. das Potential der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 konform mit dem Antriebssignal COM vom Kopfantrieb 512 nahe am Zwischenpotential Vc gehalten, während der Druck durchgeführt wird (außer, das Antriebssignal COM wird für den Tintenausstoß verwendet). Daher wird die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 511a und 511b des piezoelektrischen Elements 511 auf nahe Null gehalten.
  • Folglich kann, selbst falls die Zeit, die notwendig ist, bis das Potential des piezoelektrischen Elements 511 zur Druckstartzeit bis zum Zwischenpotential Vc kommt, vermindert wird, und sie kürzer wird als die konventionelle Zeit von 100 μs, die für einen Druckvorgang benötigte Zeit abgekürzt werden, während der irrtümliche Betrieb des piezoelektrischen Elements vermindert wird.
  • Da weiterhin der Referenzspannungsgenerator 520 das Laden und Entladen der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 durchführt, ist keine konventionelle Stromquelle zum Halten des Potentials des piezoelektrischen Elements auf Zwischenpotential notwendig.
  • Da weiterhin der Spannungshalter 521 des Referenzspannungsgenerators 520 auf Basis des Antriebssignals COM vom Kopfantrieb 512 arbeitet, wird ein Einstellen erleichtert.
  • Da weiterhin das Potential der gemeinsamen Elektrode 511b des piezoelektrischen Elements 511 immer nahe dem Zwischenpotential Vc gehalten wird, wird die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden 511a und 511b des piezoelektrischen Elements 511 klein gehalten.
  • Folglich wird nicht nur der Stromverbrauch des piezoelektrischen Elements 511 reduziert, sondern auch der Spannungsabfall (Leistungsverlust) aufgrund der Selbstentladung des piezoelektrischen Elements 511 eliminiert.
  • Selbst in einem Fall, in dem das angetriebene piezoelektrische Element und das nicht angetriebene piezoelektrische aneinander angrenzend sind, wird auch die Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 511a dieser piezoelektrischen Elemente 511 klein gehalten. Dementsprechend ist es, da die Entladung zwischen den angrenzenden piezoelektrischen Elementen 511 eliminiert ist, nicht notwendig, die Isolationsbearbeitung darauf anzuwenden, selbst falls die piezoelektrischen Elemente gedrängt angeordnet sind.
  • Weiterhin wird die Wärmeerzeugung des piezoelektrischen Elementes vermindert, so dass eine Charakteristikänderung des piezoelektrischen Elements aufgrund einer Änderung der Temperatur kleiner wird. Weiterhin wird, selbst falls die Betriebscharakteristik des piezoelektrischen Elements sich aufgrund der Temperatur verändert, da der Referenzspannungsgenerator 520 immer das Potential des piezoelektrischen Elements auf Zwischenpotential Vc hält, keine Temperaturkorrektur nötig sein.
  • Weiterhin kann als piezoelektrisches Element 111, 211, 311 ein elektrostriktives Element oder ein magnetostriktives Element verwendet werden.
  • Die Erfindung kann nicht nur auf den Tintenstrahldrucker angewendet werden, wie oben beschrieben, sondern auch auf Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen wie etwa einen Plotter und ein Faxgerät. Es kann auch auf eine Vorrichtung zum Ausstoßen von Klebstoffflüssigkeit, Maniküre etc, durch jede Düsenöffnung und eine Herstellvorrichtung zum Färben eines optischen Filters verwendet werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, werden verschiedene Änderungen und Modifikationen Fachleuten auf dem Gebiet aus den Lehren hierin ersichtlich sein. Solche Änderungen und Modifikationen, wie ersichtlich, werden als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, wie in den anhängigen Ansprüchen definiert, liegend angesehen.

Claims (26)

  1. Kopfantriebsvorrichtung, die in einen Tintenstrahldrucker eingebaut ist, und umfasst: einen mit einer Mehrzahl von Düsen versehenen Druckkopf (10); piezoelektrische Elemente (111), die alle mit einer der Düsen assoziiert und mit einer Antriebselektrode (111a) und einer gemeinsamen Elektrode (111b) versehen sind; und einen Kopftreiber (18), der ein Antriebssignal (COM) zum Antreiben der piezoelektrischen Elemente (111) erzeugt und selektiv das Antriebssignal (COM) an zumindest eines der piezoelektrischen Elemente (111) liefert, um ein Tintentröpfchen aus zumindest einer assoziierten Düse auszustoßen, wobei die Kopfantriebsvorrichtung gekennzeichnet ist durch: eine Vorspannungsstromquelle (120), die eine Vorspannung (Vb) mit einem vorgegebenen Potential an der gemeinsamen Elektrode (111b) jedes piezoelektrischen Elementes (111) anlegt.
  2. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Potential der Vorspannung (Vb) variabel ist.
  3. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorspannungsstromquelle (120) als Logikstromquelle vorgesehen ist.
  4. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorspannungsstromquelle (120) die Vorspannung (Vb), basierend auf einer von einer Stromquelle zum Antrieb des Druckkopfs gelieferten Leistung erzeugt.
  5. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Vorspannungsstromquelle beinhaltet: einen Kondensator (221), der elektrisch mit einer gemeinsamen Elektrode (111b) verbunden ist, und eine Konstantspannungsschaltung (222), die die Vorspannung am Kondensator (221) anlegt.
  6. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei: die Konstantspannungsschaltung (222) eine Zenerdiode (224), einen Strombegrenzungswiderstand (223) und ein Koppelelement (225) enthält; die Zenerdiode (224) elektrisch mit der Kopfantriebsstromquelle durch den Strombegrenzungswiderstand (223) verbunden ist; und die Zenerdiode (224) durch das Koppelelement (225) elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode (111b) verbunden ist.
  7. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Konstantspannungsschaltung (222) eine mit der Kopfantriebsstromquelle parallel zum Strombegrenzungswiderstand (223) elektrisch verbundene Entladungsdiode (227) enthält, so dass ein Strom durch die Entladungselektrode (227) zur Kopfantriebsstromquelle fließt.
  8. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorspannungsstromquelle enthält: einen elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode (111b) verbundenen ersten Kondensator (317); und einen Lader (321), der den ersten Kondensator (317) mit von den piezoelektrischen Elementen (111) abgegebenen elektrischen Ladungen lädt.
  9. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Lader (321) einen mit den elektrischen Ladungen geladenen zweiten Kondensator (323) beinhaltet.
  10. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der Lader (321) eine Konstantspannungsschaltung (330) enthält, die eine geladene Spannung des zweiten Kondensators (323) reguliert und die geladene Spannung am ersten Kondensator (317) anlegt.
  11. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der zweite Kondensator (323) geladen wird, bevor ein Druckvorgang durchgeführt wird.
  12. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die Vorspannungsstromquelle enthält: einen Kondensator (420), der die Vorspannung an der gemeinsamen Elektrode (411b) anlegt, und einen Lader (421), der den Kondensator (420), basierend auf einer von einer Stromquelle zum Antreiben des Druckkopfes gelieferten Stroms lädt; und die Vorspannung im wesentlichen identisch mit einem Zwischenpotential des Antriebssignals ist.
  13. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Lader (421) einen Schalter (422) enthält, der ein Zwischenpotential (Vc) am Kondensator (420) anlegt, wenn das Antriebssignal nicht zum Ausstoßen des Tintentropfens vollendet wird.
  14. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Schalter (422) als ein Schaltelement (422a) vorgesehen ist.
  15. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Schalter (422) in Übereinstimmung mit dem Antriebssignal gesteuert wird.
  16. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorspannungsstromquelle als Referenzspannungsgenerator (520) bereitgestellt ist, der eine Referenzspannung mit einem Potential, das im wesentlichen identisch mit einem Zwischenpotential des Antriebssignals ist, an der gemeinsamen Elektrode (511b) anlegt.
  17. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 16, weiterhin umfassend einen Lader, der ein Ladesignal zum Laden zumindest eines der piezoelektrischen Elemente (511) generiert, wenn das Antriebssignal nicht zum Ausstoßen des Tintentropfens verwendet wird, wobei der Referenzspannungsgenerator enthält: einen Spannungshalter (521), der ein beliebiges Potential des Antriebsignals, basierend auf dem Ladesignal, einrastet, und einen Stromverstärker (522), der eine Spannungsausgabe vom Spannungshalter (521) Strom-verstärkt.
  18. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei: der Referenzspannungsgenerator (520) zumindest eines der piezoelektrischen Elemente (511) entlädt, wenn ein Potential des Antriebsignals größer ist als das Zwischenpotential (Vc), während ein Druckvorgang durchgeführt wird; und der Referenzspannungsgenerator (520) zumindest eines der piezoelektrischen Elemente (511) lädt, wenn das Potential des Antriebsignals niedriger ist als das Zwischensignal (Va), während ein Druckbetrieb durchgeführt wird.
  19. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Referenzspannung angelegt wird, wenn der Lader zumindest eines der piezoelektrischen Elemente (511) lädt, basierend auf der Ausgangsspannung des Spannungshalters (521).
  20. Kopfantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der Referenzspannungsgenerator (520) einen Entlader (524) enthält, der zumindest eines der piezoelektrischen Elemente (511) entlädt.
  21. Flüssigkeitsstrahlvorrichtung, umfassend: einen Strahlkopf (10), der mit einer Mehrzahl von Düsen versehen ist; piezoelektrische Elemente (111), die alle mit einer der Düsen assoziiert und mit einer Antriebselektrode (111a) und einer gemeinsamen Elektrode (111b) versehen sind; und die Kopfantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20.
  22. Verfahren zum Antreiben eines Strahlkopfes in einer Flüssigkeitsstrahlvorrichtung, umfassend die Schritte: Bereitstellen einer Flüssigkeitsstrahlvorrichtung, die umfasst: einen Strahlkopf (10), der mit einer Mehrzahl von Düsen versehen ist; piezoelektrische Elemente (111), die alle mit einer der Düsen assoziiert und mit einer Antriebselektrode (111a) und einer gemeinsamen Elektrode (111b) versehen sind, und einen Kopftreiber (18), der ein Antriebsignal (COM) zum Antreiben der piezoelektrischen Elemente (111) erzeugt und selektiv das Antriebssignal (COM) zumindest einem der piezoelektrischen Elemente (111) zuführt, um ein Tintentröpfchen aus zumindest einer assoziierten Düse auszustoßen, und gekennzeichnet durch die Schritte: Bereitstellen einer Vorspannungsstromquelle (120) in der Flüssigkeitsstrahlvorrichtung; und Anlegen einer Vorspannung (Vb) mit einem vorgegebenen Potential von der Vorspannungsstromquelle zur gemeinsamen Elektrode (111b) des piezoelektrischen Elementes (111).
  23. Kopfantriebsverfahren gemäß Anspruch 22, weiterhin umfassend den Schritt des Ladens zumindest eines der piezoelektrischen Elemente (111), wenn das Antriebssignal nicht zum Ausstoßen des Tintentropfens verwendet wird.
  24. Kopfantriebsverfahren gemäß Anspruch 22, weiterhin umfassend die Schritte: Bestimmen eines Referenzpotentials im Antriebsignal (COM); Entladen zumindest eines der piezoelektrischen Elemente (111), wenn ein Potential des Antriebsignals (COM) größer ist als das Referenzpotential, während ein Druckvorgang durchgeführt wird; und Laden zumindest eines der piezoelektrischen Elemente (111), wenn das Potential des Antriebssignals (COM) niedriger ist als das Referenzpotential, während ein Druckvorgang durchgeführt wird.
  25. Kopfantriebsverfahren gemäß Anspruch 22, weiterhin umfassend den Schritt des Variierens des Potentials der Vorspannung (Vb), um so einem Potential des Antriebsignals (COM) zu folgen, wenn das Antriebssignal nicht zum Ausstoßen der Tintentropfen verwendet wird.
  26. Antriebsverfahren gemäß Anspruch 22, weiterhin umfassend die Schritte: Bestimmen eines Referenzpotentials als ein Zwischenpotential des Antriebssignals; und Einstellen der Vorspannung (Vb) basierend auf dem Referenzpotential.
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10155390A1 (de) * 2001-11-10 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elementes
US6752482B2 (en) * 2002-02-01 2004-06-22 Seiko Epson Corporation Device and method for driving jetting head
JP4408608B2 (ja) * 2002-06-24 2010-02-03 株式会社リコー ヘッド駆動制御装置及び画像記録装置
JP4251041B2 (ja) * 2002-08-30 2009-04-08 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置
US8491076B2 (en) 2004-03-15 2013-07-23 Fujifilm Dimatix, Inc. Fluid droplet ejection devices and methods
US7281778B2 (en) 2004-03-15 2007-10-16 Fujifilm Dimatix, Inc. High frequency droplet ejection device and method
US7399042B2 (en) * 2004-03-31 2008-07-15 Seiko Epson Corporation Head driving device
US8708441B2 (en) 2004-12-30 2014-04-29 Fujifilm Dimatix, Inc. Ink jet printing
US7988247B2 (en) 2007-01-11 2011-08-02 Fujifilm Dimatix, Inc. Ejection of drops having variable drop size from an ink jet printer
JP5212621B2 (ja) * 2008-03-27 2013-06-19 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの駆動方法
JP2010158843A (ja) * 2009-01-08 2010-07-22 Seiko Epson Corp 液体吐出装置、及び、その制御方法
JP2010179539A (ja) * 2009-02-04 2010-08-19 Seiko Epson Corp 液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの駆動方法
US8393702B2 (en) 2009-12-10 2013-03-12 Fujifilm Corporation Separation of drive pulses for fluid ejector
WO2013085543A1 (en) 2011-12-09 2013-06-13 Hewlett Packard Development Company, L.P. Printhead waveform voltage amplifier
JP2013141824A (ja) * 2012-01-12 2013-07-22 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
US9289977B2 (en) 2012-04-25 2016-03-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Bias current reduction for print nozzle amplifier
WO2013162543A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Print nozzle amplifier with capacitive feedback
WO2013162537A1 (en) 2012-04-25 2013-10-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Bias current control for print nozzle amplifier
JP2014076561A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Seiko Epson Corp 液体吐出装置および液体吐出方法
JP6206004B2 (ja) * 2013-08-30 2017-10-04 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置、及びその制御方法
JP6528391B2 (ja) * 2014-11-25 2019-06-12 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、容量性負荷駆動用集積回路装置および容量性負荷駆動回路
WO2017001276A1 (en) * 2015-06-29 2017-01-05 Oce-Technologies B.V. Electronic circuit for driving an array of inkjet print elements
US20170274648A1 (en) * 2016-03-24 2017-09-28 Océ Holding B.V. Method for operating an inkjet print head and an inkjet print head assembly
CN109572214B (zh) 2017-09-27 2020-08-04 精工爱普生株式会社 液体喷出装置以及打印头
JP7063041B2 (ja) 2018-03-26 2022-05-09 セイコーエプソン株式会社 プリントヘッド、液体吐出装置及び圧電素子制御回路
JP7063042B2 (ja) 2018-03-26 2022-05-09 セイコーエプソン株式会社 プリントヘッド、液体吐出装置及び圧電素子制御回路
JP7028012B2 (ja) 2018-03-26 2022-03-02 セイコーエプソン株式会社 プリントヘッド、液体吐出装置及び圧電素子制御回路
JP7131012B2 (ja) 2018-03-26 2022-09-06 セイコーエプソン株式会社 プリントヘッド、液体吐出装置及び圧電素子制御回路
JP7110658B2 (ja) 2018-03-26 2022-08-02 セイコーエプソン株式会社 プリントヘッド、液体吐出装置及び圧電素子制御回路
JP7163231B2 (ja) * 2019-03-26 2022-10-31 東芝テック株式会社 液体吐出装置のアクチュエータ駆動回路、アクチュエータ駆動回路の制御装置
JP7130584B2 (ja) * 2019-03-26 2022-09-05 東芝テック株式会社 液体吐出装置
JP7279582B2 (ja) * 2019-08-30 2023-05-23 セイコーエプソン株式会社 媒体搬送装置、画像読取装置および静電気検出回路

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4126867A (en) * 1977-08-29 1978-11-21 Silonics, Inc. Ink jet printer driving circuit
DE2835262C2 (de) * 1978-08-11 1982-09-09 Dr.-Ing. Rudolf Hell Gmbh, 2300 Kiel Ansteuerung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgans
US4459599A (en) * 1982-07-29 1984-07-10 Xerox Corporation Drive circuit for a drop-on-demand ink jet printer
JPS60143981A (ja) * 1983-12-29 1985-07-30 Konishiroku Photo Ind Co Ltd サ−マルプリンタ
US4684957A (en) * 1985-07-16 1987-08-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for operation of an ink jet printing head
JPH06105521B2 (ja) 1989-09-11 1994-12-21 株式会社日立製作所 磁気記録再生装置のテープローディング機構
US5818473A (en) * 1993-07-14 1998-10-06 Seiko Epson Corporation Drive method for an electrostatic ink jet head for eliminating residual charge in the diaphragm
US6106091A (en) * 1994-06-15 2000-08-22 Citizen Watch Co., Ltd. Method of driving ink-jet head by selective voltage application
JP4038598B2 (ja) * 1996-03-07 2008-01-30 セイコーエプソン株式会社 インクジェットプリンタ及びその駆動方法
JP3223892B2 (ja) * 1998-11-25 2001-10-29 日本電気株式会社 インクジェット式記録装置及びインクジェット式記録方法
JP4165005B2 (ja) * 2000-11-22 2008-10-15 ブラザー工業株式会社 インクジェット記録装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1238804B1 (de) 2005-05-18
ATE295783T1 (de) 2005-06-15
EP1238804A2 (de) 2002-09-11
DE60204180D1 (de) 2005-06-23
US20020145637A1 (en) 2002-10-10
EP1238804A3 (de) 2003-07-09
US6764152B2 (en) 2004-07-20

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