JP2000325882A

JP2000325882A - ピエゾ駆動回路と駆動方法

Info

Publication number: JP2000325882A
Application number: JP11143647A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Narai; 恭一成相
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-05-24
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2000-11-28
Also published as: EP1057635A3; US6831392B2; CN1274644A; US20020008441A1; EP1057635A2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のピエゾ素子を駆動する場合でも、複数
のピエゾ素子の駆動に時定数の増大を伴わず、印加した
パルス波形をそのまま駆動できる駆動回路を提供するこ
とを課題とする。【解決手段】複数のヘッドユニット内に複数のピエゾ
素子を駆動するピエゾ駆動回路において、前記複数のヘ
ッドユニットを駆動するパワーアンプと、前記複数のヘ
ッドユニットとパワーアンプとの間を接続するフレキシ
ブルフラットケーブルと、前記パワーアンプに駆動波形
信号を供給する駆動波形発生回路とを備え、前記各ヘッ
ドユニットには前記ピエゾ素子に素子電流を供給するス
イッチを具備し、前記パワーアンプは前記複数のヘッド
ユニット毎に設けられ、前記駆動波形発生回路の駆動波
形信号を複数の前記パワーアンプに供給して前記複数の
ヘッドユニットを駆動することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子のピエゾ
を複数用いて圧電現象を利用するピエゾ駆動装置に関
し、インクジェットプリンタ等の微小なプリンターヘッ
ドに適用できるピエゾ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノズルの先からインクの小滴を飛
翔させ、紙に付着させて記録するインクジェットプリン
タが販売されており、インクの小滴を発生し、飛翔させ
るのに発熱素子及び圧電素子が用いられている。この圧
電素子はその振動によりインクの飛翔を行うもので、圧
電素子を積層し、インクのノズル内での目詰まりやイン
ク滴の制御技術の向上により、広く使用されている。

【０００３】このピエゾ駆動方式のインクジェットプリ
ンタのヘッドは、結晶に機械的な歪を加えると分極の値
に変化が生じ、結晶表面に電荷となって現れる圧電気効
果（piezo electric effect）に対して、ロッシェル塩
やチタン酸バリウム等の結晶を電界の中に入れると機械
的なひずみを発生する電気歪（electro striction）を
利用したもので、ピエゾ素子に電圧を加えると変位する
性質を利用して、ヘッドのノズルからインク滴を吐出さ
せる。電圧の傾き、電位差がピエゾ素子の変位の勢いと
量に対応するので、これらを制御することで吐出するイ
ンク滴の速度や大きさ（滴径）を可変することができ
る。従って、吐出するインク滴の勢い、大きさを正確な
ものとするためには、ピエゾ素子に印加する電圧を適切
に入力する必要がある。

【０００４】このピエゾ素子は、図１１に示す構造を有
し、ピエゾ素子１０は矩形形状で、多重層のピエゾ層１
３を形成して、一層毎に一方の電極１１と他方の電極
（奥行き側）と接続され、両電極の間に電界を印加する
ことで、図上、上下に機械的歪を発生する。矩形形状の
各凸部中１個おきに電界を印加する電極１１を設け、１
２側に密接して配置されたインク留に機械的歪を与える
ことで、インク留のノズルからインクが摘出される。

【０００５】なお、フルカラーの印字を行う場合は、シ
アン、マゼンタ、イェロー、ブラックからなる複数のイ
ンク留と対応するマルチノズルを用いている。

【０００６】また、このピエゾ素子１０を用いた印字ヘ
ッド周辺を含めたプリンタ装置の構成図を図１２に示し
て説明する。本プリンタ装置は、インクタンク２３とヘ
ッド（図示せず）を主走査方向に運行するキャリア２２
と、該キャリア２２を運行するＳＰ（スペーシング）モ
ータ２６と、該キャリア２２を運行する機軸となるシャ
フト２４と、副走査方向に用紙２１を繰り出すＬＦモー
タ２５と、ＬＦ（ラインフィード）モータ２５の回転に
より用紙２１を送り出すプラテン２８と、キャリア２２
の移動に沿って湾曲するフレキシブルケーブル（ＦＦＣ
ケーブル）２７と、から構成されている。

【０００７】この構成によって、ＬＦモータ２５と、プ
ラテン２８と、フィードローラ（不図示）等によって用
紙２１を副走査方向に搬送し、ＳＰモータ２６でキャリ
ア２２をシャフト２４に沿って移動させ、所定のタイミ
ングでヘッドからインク滴が飛ぶように駆動用信号、制
御用信号がＦＦＣケーブル２７を経て、ヘッドに伝達さ
れる。

【０００８】このキャリア２２の内部は、インクタンク
２３とヘッドがチューブで接続され、インクタンク２３
の内部のインクがヘッドに供給される。ピエゾ素子が駆
動されると、ピエゾ素子の変位により、ヘッドの一部が
圧迫され、ヘッド内部のインクの一部がノズルから飛び
出し、用紙に画像が形成される。

【０００９】従来技術として、圧電素子のピエゾ駆動回
路では、パワーアンプで増幅した駆動波形をピエゾ素子
に伝送する時に、伝送路であるＦＦＣ（フレキシブル・
フラット・ケーブル）の抵抗値と駆動するピエゾ素子の
静電容量の合計で、ＲＣのフィルターが構成され、駆動
波形の高周波成分が失われてしまい、ピエゾ素子の駆動
に必要な駆動波形が、ピエゾ素子に伝わらなくなるとい
う現象があった。

【００１０】特に駆動するピエゾ素子の数が多くなる
と、結果として抵抗成分とキャパシタ成分を乗算した時
定数ＲＣの容量成分Ｃが大きくなって、時定数τ＝ＲＣ
が増加するため、より低い周波数成分しかピエゾ素子に
伝わらなくなって、高速駆動が必要なピエゾ素子の圧電
効果を減殺して、例えばインクジェットプリンタに用い
た場合、ヘッドから滴出するインクの滴の滴速と滴の大
きさが忠実に再生できず、プリント画像の画像品質を悪
化させていた。

【００１１】従来のプリンタ装置におけるピエゾ素子の
駆動回路を図９に示し説明する。図において、複数のピ
エゾ素子を駆動する駆動波形信号を発生する駆動波形発
生回路１と、その駆動波形信号を増幅するパワーアンプ
２と、パワーアンプ２とヘッドユニット間を接続するフ
レキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）３と、ヘッドユ
ニット４と、ヘッドユニット４に内蔵されたスイッチ素
子５と、スイッチ素子５に接続された複数個の圧電素子
のピエゾ素子６により構成されている。ヘッドユニット
４はカラープリンタとしてシアンｃ、マゼンタｍ、イェ
ローｙ、ブラックｂの各色のヘッドに３２個のノズルを
備え、ピエゾ素子６は等価回路図としてキャパシタと同
様に記載され、各色で３２個のノズルに対して３２個の
キャパシタの容量を有し、不図示の制御回路からスイッ
チをオンオフすることで、必要なピエゾ素子を駆動す
る。ここで、例えばピエゾ素子６の１個の容量を１ｎＦ
として説明する。

【００１２】図１０によって、上記のことを説明する。
図１０（ａ）をピエゾ素子の駆動用パワーアンプの出力
波形とし、これがＦＦＣの抵抗成分Ｒとピエゾの容量成
分Ｃで構成されるＲＣのフィルターの入力波形となる。

【００１３】図１０（ｂ）はＲ＝１オーム、Ｃ＝１０ｎ
Ｆの負荷に、図１０（ａ）の波形を入力したときに得ら
れる出力波形である。負荷であるピエゾ素子のキャパシ
タＣの値が小さく、時定数τ＝ＲＣ＝１０ｎｓｅｃであ
り、出力波形はほぼ入力波形と同じ形状である。

【００１４】図１０（ｃ）は、Ｒ＝１オーム、Ｃ＝１０
×３２×４色＝１２８０ｎＦの負荷に、図１０（ａ）の
波形を入力したときに得られる出力波形である。

【００１５】このように、時定数τ＝ＲＣの値が大きい
ため、τ＝ＲＣ＝１．２８μｓｅｃであり、出力波形は
入力波形とずいぶん異なった形状になっている。

【００１６】このような問題点を解決する一例として、
特開平４−２９０５８５号公報による「ピエゾ駆動回
路」に開示されている。本公報によれば、複数個の抵抗
を並列に接続した抵抗モジュールにピエゾ振動子の駆動
のためのオンオフ制御信号を入力し、選択信号によって
アナログスイッチ回路において抵抗モジュールの複数個
の抵抗の中から一つの抵抗を選択し、その選択した抵抗
を通過した信号を演算増幅回路において、基準電圧と比
較してそれらの差に比例した電圧をピエゾ振動子に印加
することにより、個々のピエゾ振動子の特性のバラツキ
に対する調整を可能としたことが記載されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例では、ピエゾ素子の駆動回路としては、複数個の
ピエゾ素子の等価容量による時定数の悪化に対する解決
策は何等開示されていない。また、各ピエゾ素子に複数
個の駆動回路を個別に設ければ、時定数の増大を伴わな
いが、設備スペースが増加して、コストも増加して現実
的ではない。とくに、インクジェットプリンタのプリン
トヘッドには、複数の積層されたピエゾ素子に順次イン
パルスを印加して、複数流のインクの小滴を複数ビット
分同時に押し出す必要があり、この場合のピエゾ素子へ
の駆動回路の時定数の増加は、小滴の噴流の遅延を伴
い、プリンタの画像品質の悪化と駆動回路の負担の増大
を伴うという問題点を有していた。

【００１８】本発明は、複数のピエゾ素子を駆動する場
合でも、複数のピエゾ素子の駆動に時定数の増大を伴わ
ず、印加したパルス波形をそのまま駆動できる駆動回路
を提供することを課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のヘッド
ユニット内に複数のピエゾ素子を駆動するピエゾ駆動回
路において、前記複数のヘッドユニットを駆動するパワ
ーアンプと、前記複数のヘッドユニットとパワーアンプ
との間を接続するフレキシブルフラットケーブルと、前
記パワーアンプに駆動波形信号を供給する駆動波形発生
回路とを備え、前記各ヘッドユニットには前記ピエゾ素
子に素子電流を供給するスイッチを具備し、前記パワー
アンプは前記複数のヘッドユニット毎に設けられ、前記
駆動波形発生回路の駆動波形信号を複数の前記パワーア
ンプに供給して前記複数のヘッドユニットを駆動するこ
とを特徴とする。

【００２０】又、本発明は、複数のヘッドユニット内に
複数のピエゾ素子を駆動するピエゾ駆動方法において、
前記複数の各ヘッドユニット毎に駆動するパワーアンプ
と、前記複数のヘッドユニットとパワーアンプとの間を
接続するフレキシブルフラットケーブルと、前記パワー
アンプに駆動波形信号を供給する駆動波形発生回路とを
備え、前記各ヘッドユニットは前記駆動波形信号を増幅
する前記パワーアンプの駆動により大滴、中滴、小滴の
インクを滴出し、前記パワーアンプの駆動時の時定数は
前記小滴のインクの滴出時に前記ピエゾ素子の最大数に
滴出可能とすることを特徴とする。

【００２１】また、本発明は、複数のヘッドユニット内
の複数のピエゾ素子を駆動するプリンタ装置のピエゾ駆
動方式において、前記複数の各ヘッドユニット毎に駆動
するパワーアンプと、前記複数のヘッドユニットとパワ
ーアンプとの間を接続するフレキシブルフラットケーブ
ルと、前記パワーアンプに駆動波形信号を供給する駆動
波形発生回路と、前記複数のヘッドユニットから前記パ
ワーアンプの駆動によりインクを滴出されて印字される
印字紙と、該印字紙を副走査方向に駆動し、前記ヘッド
ユニットを主走査方向に移動する機構部とを備え、前記
各ヘッドユニットは前記駆動波形信号を増幅する前記パ
ワーアンプの駆動により大滴、中滴、小滴のインクを滴
出することを特徴とする。

【００２２】また、本発明は、複数のピエゾ素子を有す
るヘッドユニットを複数有し前記複数のピエゾ素子を駆
動するピエゾ駆動回路において、前記複数のヘッドユニ
ット内の複数のピエゾ素子を駆動する前記複数のパワー
アンプと、前記複数のパワーアンプの出力毎に入力側を
短絡した前記複数の導通／非導通スイッチを有する第１
のスイッチと、前記第１のスイッチの前記導通／非導通
スイッチに接続したフレキシブルケーブルの銅箔と、前
記銅箔に導通／非導通スイッチを接続した前記複数の導
通／非導通スイッチを有しその前記複数の導通／非導通
スイッチの出力側を短絡して前記ヘッドユニットの駆動
端子に接続した第２のスイッチと、を備え、前記第１の
スイッチの出力側及び前記第２のスイッチの入力側を相
互に対として接続し、前記駆動される複数のピエゾ素子
の駆動数に応じて前記第１のスイッチ内及び前記第２の
スイッチ内の導通／非導通スイッチを導通／非導通の制
御を行うことにより、前記パワーアンプの出力時定数を
所定値以下とすることを特徴とする。

【００２３】また、上記各回路、駆動方法等は、波形生
成回路で作ったピエゾの駆動波形を複数のパワーアンプ
で増幅し、それぞれのパワーアンプが別々のヘッドユニ
ットに接続してあり、一つのパワーアンプが駆動する負
荷の総量を抑制し、負荷の変動に対する駆動波形の歪み
を低減する。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明による実施形態について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２５】［第１の実施形態］（１）本第１の実施形態の構成の説明図１を用いて本発明の第１の実施形態によるピエゾ素子
駆動回路の構成を説明する。図１において、１は複数の
ピエゾ素子を駆動する駆動波形信号を発生する駆動波形
発生回路、２はその駆動波形信号を増幅するパワーアン
プ、３はパワーアンプ２とヘッドユニット間を接続する
フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）、４はヘッド
ユニット、５はヘッドユニット４に内蔵されたスイッチ
素子、６はスイッチ素子５に接続された圧電素子のピエ
ゾ素子である。

【００２６】また、ピエゾの駆動を行うための駆動波形
を生成する駆動波形発生回路１と、駆動波形発生回路が
作った駆動波形を入力とし、この駆動波形を複数のピエ
ゾに対して供給できるように増幅を行う複数のパワーア
ンプ２で構成される。

【００２７】このパワーアンプ２には駆動波形を伝達す
るためのＦＦＣ(フレキシブルフラットケーブル)３がコ
ネクタを経由して接続されており、ＦＦＣ３の先にはヘ
ッドユニット４が接続されている。

【００２８】ヘッドユニット４の詳細を図２に示す。駆
動波形はスイッチ素子５の各スイッチ７を通ってピエゾ
６に伝わる。

【００２９】スイッチ素子５は半導体スイッチ７を有す
るスイッチ制御回路を備え、ＦＦＣケーブル３を通し
て、データと、クロックと、ラッチ信号等を入力し、シ
リアル／パラレル変換器９でクロック信号に基づいてデ
ータをシリアル信号からパラレル信号に変換する。パラ
レル信号に変換された各データはラッチ回路８によって
一時的にデータ保持され、スイッチ７をデータに従って
オン／オフする。パワーアンプ２の出力は、スイッチ７
を介してピエゾ素子６を駆動し、ノズルから出力させる
滴の大きさに応じて、大滴用、中適用、小滴用の駆動波
形信号を出力する。ピエゾ素子６は本実施形態では、１
ヘッドユニット当たり３２個を有し、パワーアンプ２の
最大駆動数は３２個として説明している。

【００３０】一つのパワーアンプ２が駆動するピエゾ６
の静電容量の総量が大きくならないように、パワーアン
プ２に接続するヘッドユニット４は、現実的に可能な数
を少なく押さえてある。

【００３１】（２）本実施形態の動作の説明次に、図１の回路の動作を説明する。パワーアンプ２と
ヘッドユニット４は図１のように、一つのパワーアンプ
２に１つのヘッドユニット４が接続してある。

【００３２】一つヘッドユニット４には、例えば３２個
のピエゾが搭載されており、それらの全てはスイッチ素
子５を介して一つのパワーアンプに接続されているＦＦ
Ｃ３につながっている。

【００３３】また、図１では、ヘッドユニット４は合計
８個あり、それぞれ１つのヘッドユニット４が一つのパ
ワーアンプ２に接続されている。

【００３４】まず、一つのヘッドユニット４上の一つの
ピエゾ６を駆動する場合を考える。ピエゾ６が接続され
ているスイッチ素子５の中の一つのスイッチ６が接続状
態となり、パワーアンプ２とピエゾ６がＦＦＣ３を介し
て接続される。

【００３５】このときパワーアンプ２にはＦＦＣ３の線
路抵抗の先にピエゾ６の静電容量が接続されていること
になる。

【００３６】一つのピエゾ６の静電容量を１０ｎＦ、Ｆ
ＦＣの線路抵抗を１オームとすると、等価回路は、図３
のようになる。

【００３７】この時、パワーアンプ２の駆動する負荷回
路の時定数τ＝ＲＣ＝１オーム×１０ｎＦ＝１０ｎｓｅ
ｃとなり、図４(ａ)のような駆動波形をパワーアンプ２
から入力すると、図４(ｂ)のような出力がピエゾ６に伝
わることになる。

【００３８】次に、８個のヘッドユニット４の全てのピ
エゾ６を同時に駆動する場合を考える。一つのパワーア
ンプ２には１つのヘッドユニット４が接続されており、
一つのパワーアンプ２が駆動するピエゾ６は３２個であ
るので、静電容量に換算すると３２×１０ｎＦ＝３２０
ｎＦとなる。このとき時定数τ＝ＲＣ＝１オーム×３２
０ｎＦ＝３２０ｎｓｅｃとなり、等価回路で表すと、図
５のようになる。図５には、パワーアンプ２の出力には
シリーズ抵抗Ｒを１オームとし、全ピエゾ素子６の等価
容量Ｃを３２０ｎＦとして、等価回路が形成される。

【００３９】従って、図６(ａ)の駆動波形をパワーアン
プ２から入力すると、図６（ｂ）の波形がピエゾ６に伝
わり、負荷であるピエゾ６が１個でも３２個でも、ピエ
ゾ６に伝わる駆動波形はそれほど変化が無く、プリンタ
紙に表示される画像の品質を悪化させることもなかっ
た。

【００４０】図７に上述した駆動波形信号の波形図を示
す。図７（ａ）は大滴滴出のための駆動波形のなまり度
合いを示す。図において、横軸に時間を、縦軸にヘッド
ユニットの入力電圧を示し、同時駆動ノズル数が１，３
２，６４個の場合におけるなまり度合いを示している。
なお、各図の右側の図は拡大図である。

【００４１】また、図７（ｂ）は同時駆動ノズル数が
１，３２，６４，１６０個の場合における中滴滴出のた
めの駆動波形のなまり度合いを示す。

【００４２】また、図７（ｃ）は、同時駆動ノズル数が
１，３２，６４，１６０個の場合における小滴滴出のた
めの駆動波形のなまり度合いを示す。

【００４３】図７（ａ）（ｂ）（ｃ）から、小滴を滴出
するための駆動波形が最も短い時間の間に急峻に波形が
変化しているために、時定数による駆動波形のなまりが
大きいことがわかる。

【００４４】図７のような駆動波形信号を得るために
は、上述の時定数を小さくして駆動する必要があること
がわかる。特に、各図の右側に示した拡大図に示すよう
に、ノズルの増加に従って、各駆動波形のなまりが増加
していることが示されており、上述した本発明の効果
も、この駆動波形のなまり度合いに対応している。

【００４５】かかる結果から、大滴、中滴、小滴の順に
印画紙に滴出する場合に、時定数としては、小滴の滴出
時にヘッドユニット４内のピエゾ素子６の最大数を滴出
できる時定数であればよいことがわかる。従って、時定
数の制限は、この小滴の滴出を基準に定めればよい。例
えば、印画紙への画像品質に影響のある時定数はおよそ
４００ｎｓｅｃ程度まで許容できる。

【００４６】また、駆動ノズル数と滴速度との関係で、
大滴の場合には駆動ノズル数に対する滴速度は、ノズル
数が３００個程度でもノズル数１個の時に比較して８０
％程度に低下するが、中滴の場合には、滴速度は、ノズ
ル数が３００個程度となるとノズル数１個の時に比較し
て５０％以下となってしまう。特に、小滴の場合、滴速
度は、ノズル数が１００個程度となるとノズル数１個の
時に比較して３０％以下となり、ノズル数が１００個以
上を駆動できなくなってしまう。この際、ヘッドの特性
と、駆動波形、インクの材質や粘性等の影響もあるが、
駆動波形信号のなまりの影響が強いことがわかり、本発
明の正確な駆動波形を供給するために駆動系の時定数と
駆動振幅波形等により、ノズル数の増加と画像品質の維
持のために極めて効果的であった。

【００４７】［第２の実施形態］次に本発明の第２の実
施形態について説明する。図８に示すように、パワーア
ンプ２から出力される駆動波形はＦＦＣ３を通ってピエ
ゾ６に伝わるので、伝送経路の時定数であるτ＝ＲＣを
小さくすれば、ピエゾ６へ伝わる駆動波形の歪みを少な
くすることができる。

【００４８】前記第１の実施形態では、パワーアンプ２
を分割することで、ピエゾ素子の容量Ｃを小さく押さえ
た場合の例を示したが、Ｒを小さくしても同様の効果が
得られる。

【００４９】図８で示すように、ＦＦＣ３のパターン幅
を増やし、抵抗成分を並列に接続することで、ＦＦＣ３
の抵抗成分を小さくすることができ、パワーアンプ２か
らのＦＦＣ３を３本並列とするか、１本のＦＦＣ３内の
線路幅を３倍とするのと同様とすることを実施すること
により効果が大きくなる。

【００５０】［第３の実施形態］次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。図９に本実施形態のピエゾ
素子駆動回路の回路図を示す。ヘッドユニットには上述
した３２個のピエゾ素子を具備する黄色のインクを吐出
するイエローヘッドユニット４１と、３２個のピエゾ素
子を具備するマゼンタ色のインクを吐出するマゼンタヘ
ッドユニット４２と、同様にシアン色のインクを吐出す
るシアンヘッドユニット４３と、同様に黒色のインクを
吐出するブラックヘッドユニット４４とが、摺動するヘ
ッドユニット４に一体的に形成されている。

【００５１】また、イエローヘッドユニット４１のピエ
ゾ素子を駆動するパワーアンプ１と、駆動するピエゾ素
子数に応じてスイッチを切り替えるＳＷ１と、イエロー
用のフレキシブルケーブルの一つの銅箔ＦＣ１と、同様
に駆動するピエゾ素子数に応じてスイッチを切り替える
ＳＷ５とがシリーズに接続されてイエローヘッドユニッ
ト４１のピエゾ素子を駆動している。同様に、マゼンタ
ヘッドユニット４２のピエゾ素子はパワーアンプ２とＳ
Ｗ２と銅箔ＦＣ２とＳＷ６とで駆動されている。さら
に、シアンヘッドユニット４３のピエゾ素子はパワーア
ンプ３とＳＷ３と銅箔ＦＣ３とＳＷ７とで駆動されてい
る。また、ブラックヘッドユニット４４のピエゾ素子は
パワーアンプ４とＳＷ４と銅箔ＦＣ４とＳＷ８とで駆動
されている。

【００５２】ここで、ＳＷ１〜８はそれぞれ４つのスイ
ッチを有し、ＳＷ１〜４はその出力側でＳＷ１１，ＳＷ
２１，ＳＷ３１，ＳＷ４１がショートされており、同様
にＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２，ＳＷ４２の出力は短
絡されており、同様にＳＷ１３，ＳＷ２３，ＳＷ３３，
ＳＷ４３との各出力がショートされており、同様にＳＷ
１４，ＳＷ２４，ＳＷ３４，ＳＷ４４との出力が短絡さ
れている。また、ＳＷ５〜８についても、その入力側で
ＳＷ５１，ＳＷ６１，ＳＷ７１，ＳＷ８１がショートさ
れており、同様にＳＷ５２，ＳＷ６２，ＳＷ７２，ＳＷ
８２の入力がショートされており、同様にＳＷ５３，Ｓ
Ｗ６３，ＳＷ７３，ＳＷ８３の入力が短絡されており、
同様にＳＷ５４，ＳＷ６４，ＳＷ７４，ＳＷ８４の入力
が短絡されており、さらに、ＳＷ１〜４の各入力側はそ
のＳＷ内で短絡されており、ＳＷ５〜８の出力側はその
ＳＷ内で短絡されている。また、各ＳＷ１〜８は接続制
御回路によりそのＳＷの導通／非導通を制御される。こ
の制御によれば、例えばＳＷ１はＳＷ１１〜ＳＷ１４の
導通／非導通を接続制御回路からの制御信号により任意
に設定できる。

【００５３】上記構成のピエゾ駆動回路は、イエロー、
マゼンタ、シアン、ブラックのヘッドユニットの全ての
ピエゾ素子を駆動する場合、ＳＷ１，ＳＷ５はＳＷ１
１，ＳＷ５１がオンとなり、ＳＷ２，ＳＷ６はＳＷ２
２，ＳＷ６２がオンとなり、ＳＷ３，ＳＷ７はＳＷ３
３，ＳＷ７３がオンとなり、ＳＷ４，ＳＷ８はＳＷ４
４，ＳＷ８４がオンとなる。この状態から、パワーアン
プ１の出力は直接イエローヘッドユニット４１に、パワ
ーアンプ２の出力は直接マゼンタヘッドユニット４２
に、パワーアンプ３の出力は直接シアンヘッドユニット
４３に、パワーアンプ４の出力は直接ブラックヘッドユ
ニット４４に、それぞれ接続される。

【００５４】また、同時に駆動するピエゾ素子がイエロ
ーヘッドユニット４１の３２個だけの場合、ＳＷ１，Ｓ
Ｗ５のＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４とＳＷ
５１，ＳＷ５２，ＳＷ５３，ＳＷ５４とを導通状態のオ
ンとし、他のＳＷ２〜４，ＳＷ６〜８の各ＳＷは非導通
のオフとする。この状態により、パワーアンプ１の出力
はＳＷ１と、フレキシブルケーブルのＦＣ１〜４と、Ｓ
Ｗ５とを通って、イエローヘッドユニット４１に入力さ
れる。このとき、並列接続となるフレキシブルケーブル
ＦＣ１〜４の抵抗成分Ｒと、同時に駆動するピエゾ素子
の容量成分Ｃとで算出される時定数は、フレキシブルケ
ーブルのＦＣ１だけを使った場合の１／４となり、パワ
ーアンプによるピエゾ素子の駆動パルスの立ち上がりが
急峻なままとなり、画質の品質維持・向上が図れる。

【００５５】つぎに、同時に駆動するピエゾ素子がイエ
ローヘッドユニット４１の１６個と、マゼンタヘッドユ
ニット４２の１６個の場合、ＳＷ１，ＳＷ５のＳＷ１
１，ＳＷ１３とＳＷ５１，ＳＷ５３とを導通状態のオン
とし、ＳＷ２，ＳＷ６のＳＷ２２，ＳＷ２４とＳＷ６
２，ＳＷ６４とを導通状態のオンとし、ＳＷ３，ＳＷ
４，ＳＷ７，ＳＷ８の各ＳＷは全てオフとする。この状
態により、パワーアンプ１の出力はＳＷ１と、フレキシ
ブルケーブルのＦＣ１，３と、ＳＷ５とを通って、イエ
ローヘッドユニット４１に入力される。また、パワーア
ンプ２の出力はＳＷ２と、フレキシブルケーブルのＦＣ
２，４と、ＳＷ６とを通って、マゼンタヘッドユニット
４２に入力される。このとき、並列接続となるフレキシ
ブルケーブルＦＣ１と３，２と４の抵抗成分２Ｒと、同
時に駆動するピエゾ素子の容量成分Ｃ／２とで算出され
る時定数は、フレキシブルケーブルのＦＣ１，ＦＣ２だ
けを使った場合の１／２となり、パワーアンプによるピ
エゾ素子の駆動パルスの立ち上がりに遅延は生じず、画
質の高品質を維持できる。

【００５６】また、同時に駆動するピエゾ素子が各ヘッ
ドユニット毎に１つか、２つと少ない場合には、パワー
アンプの負荷に加わるピエゾ素子の等価容量値が小さい
ので、時定数は元々小さく、ピエゾ素子に駆動される小
滴は遅延することなく印刷物の目標点に正確に滴出する
ことができる。

【００５７】このように、同時に駆動するピエゾ素子の
個数により、選択スイッチＳＷを制御して複数のケーブ
ルでパワーアンプとヘッドユニットを接続することによ
り、パワーアンプからみた時定数をさらに小さく抑える
ことが可能となる。この時定数を小さくすることによ
り、印字するためのピエゾ素子の駆動能力を指示通りに
発揮することができ、遅延のない印字品質に優れたプリ
ント画像を得ることができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、一つのパワーアンプが
駆動するピエゾの静電容量の合計が分割されることによ
り小さくなり、伝送路の抵抗が変わらなくても時定数で
あるτ＝ＲＣは、Ｃであるピエゾ素子の静電容量が小さ
くなるのに比例して小さくなるので、伝送路でのＲＣに
よる駆動波形の周波数成分の損失が少なくなり、複数の
ピエゾ素子の駆動を行ってもパワーアンプの出力がほぼ
そのままの形でピエゾ素子に伝わり、効果的にピエゾ素
子を駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のピエゾ駆動回路のブロック回路図であ
る。

【図２】本発明のピエゾ駆動回路のヘッドユニットのブ
ロック回路図である。

【図３】本発明のピエゾ駆動回路の一部の等価回路図で
ある。

【図４】本発明のピエゾ駆動回路の動作波形図である。

【図５】本発明のピエゾ駆動回路の一部の等価回路図で
ある。

【図６】本発明のピエゾ駆動回路の動作波形図である。

【図７】本発明のピエゾ駆動回路の動作波形図である。

【図８】本発明のピエゾ駆動回路のブロック回路図であ
る。

【図９】本発明のピエゾ駆動回路のブロック回路図であ
る。

【図１０】従来のピエゾ駆動回路のブロック回路図であ
る。

【図１１】従来のピエゾ駆動回路の動作波形図である。

【図１２】ピエゾ素子の概略構成図である。

【図１３】プリンタ装置のプリントヘッダー部分の概念
図である。

【符号の説明】

１駆動波形発生回路２パワーアンプ３フレキシブル・フラット・ケーブル（ＦＦＣ）４ヘッドユニット５スイッチ素子６ピエゾ７スイッチ８ラッチ９シリアル／パラレル変換器１０ピエゾ素子１１電極１２インクタンク側１３多重層２１用紙２２キャリア２３インクタンク２４シャフト２５ＬＦモータ２６ＳＰモータ２７ＦＦＣケーブル２８プラテン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のヘッドユニット内に複数のピエゾ
素子を有するピエゾ駆動回路において、前記複数のヘッドユニットを駆動するパワーアンプと、
前記複数のヘッドユニットと前記パワーアンプとの間を
接続するフレキシブルフラットケーブルと、前記パワー
アンプに駆動波形信号を供給する駆動波形発生回路とを
備え、前記各ヘッドユニットには前記ピエゾ素子に素子
電流を供給するスイッチを具備し、前記パワーアンプは
前記複数のヘッドユニット毎に設けられ、前記駆動波形
発生回路の駆動波形信号を複数の前記パワーアンプに供
給して前記複数のヘッドユニットを駆動することを特徴
とするピエゾ駆動回路。
【請求項２】請求項１に記載のピエゾ駆動回路におい
て、前記ヘッドユニットと内部に複数のピエゾ素子を使
うヘッドユニットと、前記駆動波形発生回路で作ったピ
エゾ素子の駆動波形を前記複数のパワーアンプで増幅
し、それぞれのパワーアンプが別々の前記ヘッドユニッ
トに接続してあり、一つの前記パワーアンプが駆動する
時定数を抑制して前記ヘッドユニットからの滴出インク
の滴速を制御することを特徴とするピエゾ駆動回路。
【請求項３】請求項１に記載のピエゾ駆動回路におい
て、前記各ヘッドユニットは前記複数のピエゾ素子の駆
動により大滴、中滴、小滴のインクを滴出させ、前記駆
動波形信号は前記小滴の駆動時に前記ピエゾ素子数を最
大とする時定数以下として駆動することを特徴とするピ
エゾ駆動回路。
【請求項４】請求項１に記載のピエゾ駆動回路におい
て、前記各ヘッドユニットはそれぞれインク色を異なら
せるイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラック用のユ
ニットを具備し、前記パワーアンプ毎に接続された前記
ヘッドユニット毎の複数のピエゾ素子数と前記駆動波形
信号レベルに応じて前記各色のンクを大滴、中滴、小滴
として滴出させ、前記駆動波形信号は前記小滴の駆動時
に前記ピエゾ素子数を最大とする所定の時定数以下とし
て駆動することを特徴とするピエゾ駆動回路。
【請求項５】複数のヘッドユニット内に複数のピエゾ
素子を駆動するピエゾ駆動方法において、前記複数の各ヘッドユニット毎に駆動するパワーアンプ
と、前記複数のヘッドユニットとパワーアンプとの間を
接続するフレキシブルフラットケーブルと、前記パワー
アンプに駆動波形信号を供給する駆動波形発生回路とを
備え、前記各ヘッドユニットは前記駆動波形信号を増幅する前
記パワーアンプの駆動により大滴、中滴、小滴のインク
を滴出し、前記パワーアンプの駆動時の時定数は前記小
滴のインクの滴出時に前記ピエゾ素子の最大数に滴出可
能とすることを特徴とするピエゾ駆動方法。
【請求項６】前記パワーアンプの駆動時の時定数は、
前記各ヘッドユニット内データ直並列変換器の出力をラ
ッチするラッチ回路の全出力をオンとして前記各ピエゾ
素子に接続された全てのスイッチをオンした時の前記ピ
エゾ素子の全駆動時に所定の時定数以下であることを特
徴とするピエゾ駆動方法。
【請求項７】複数のピエゾ素子を有するヘッドユニッ
トを複数有し前記複数のピエゾ素子を駆動するピエゾ駆
動回路において、前記複数のヘッドユニット内の複数のピエゾ素子を駆動
する前記複数のパワーアンプと、前記複数のパワーアン
プの出力毎に入力側を短絡した前記複数の導通／非導通
スイッチを有する第１のスイッチと、前記第１のスイッ
チの前記導通／非導通スイッチに接続したフレキシブル
ケーブルと、前記フレキシブルケーブルに導通／非導通
スイッチを接続した前記複数の導通／非導通スイッチを
有して前記複数の導通／非導通スイッチの出力側を短絡
して前記ヘッドユニットの駆動端子に接続した第２のス
イッチと、を備え、前記第１のスイッチの出力側及び前
記第２のスイッチの入力側を相互に対として接続し、前
記駆動される複数のピエゾ素子の駆動数に応じて前記第
１のスイッチ内及び前記第２のスイッチ内の導通／非導
通スイッチにおける導通／非導通の制御を行うことによ
り、前記パワーアンプの出力時定数を所定値以下とする
ことを特徴とするピエゾ駆動回路。