JP2002036534A

JP2002036534A - 音響プリンタの駆動回路及び音響プリンタ

Info

Publication number: JP2002036534A
Application number: JP2000309876A
Authority: JP
Inventors: Yoshinao Kondo; 義尚近藤; Kunihiro Takahashi; 邦廣高橋; Naoki Morita; 直己森田; Nanao Inoue; 七穂井上
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2002-02-05
Also published as: US6422685B1

Abstract

(57)【要約】【課題】高速且つ高画質記録ができ、小型で低コスト
の音響プリンタの駆動回路及び音響プリンタを提供する
ことを目的とする。【解決手段】増幅部２０４に、圧電素子１００に含ま
れる静電容量Ｃｄと並列に接続されたインダクタンス切
換回路２０５を接続する。なお、インダクタンス切換回
路２０５及び静電容量Ｃｄは、ＴＡＮＫ回路２０６と呼
ばれる並列共振回路を形成する。インダクタンス切換回
路２０５は、２つのインダクタンスＬ１、Ｌ２及びそれ
ぞれのインダクタンスＬ１、Ｌ２に直列に接続されたス
イッチＳ１、Ｓ２より構成され、インダクタンスＬ１、
Ｌ２は並列に接続する。なお、スイッチＳ１、Ｓ２は、
外部から制御可能なように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響プリンタの駆
動回路及び音響プリンタにかかり、特に、高速、且つ高
画質を実現するための音響プリンタの駆動回路及び音響
プリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インク液を小さな粒状（所
謂、液滴）として記録媒体上に飛翔させることによりド
ットを形成して画像を記録する装置として、インクジェ
ットプリンタが実用化されている。この液滴を記録媒体
上に飛翔させる装置に音響変換機（トランスデューサ）
の作動を利用した音響プリンタが知られている。

【０００３】一例としては、特開平５−２７８２１８号
公報（米国特許第５１９１３５４号）に記載の技術があ
る。音響変換機（トランスデューサ）を用いた音響プリ
ンタは、適当な励起周波数で液体インクの自由表面に周
期的な摂動を生じさせる。この振動圧の振幅が臨界の立
ち上がり振幅レベル以上であれば、液体インクの自由表
面上に１またはそれ以上の定在表面張力波が生成され、
記録媒体上に液滴が飛翔される。このような摂動を生じ
させるため、トランスデューサがドライバに接続されて
駆動される。

【０００４】また、特開平８−１８７８５３号公報（米
国特許第５５８９８６４号）には、ＲＦ信号により駆動
される圧電デバイスをトランスデューサとして用いる技
術が開示されている。この技術では、圧電デバイスにＰ
ＩＮダイオード又はバラクタが直列に接続され、バラク
タの場合にはそのインピーダンスを変化させることによ
り、ＲＦ信号をオン及びオフに切り換えてインク射出を
制御している。

【０００５】このＲＦ信号を制御するものとして、ＲＦ
−コントローラとＲＦ駆動回路に関しては、本出願人ら
により、交流信号電源を用いることなく圧電素子に交流
信号を発生させる技術を提案している（特願平１１−７
２２１１号公報）。この技術では、圧電素子と並列に接
続したインダクタンスにより、並列共振回路を構成し、
スイッチング手段により、圧電素子に電荷蓄積手段から
の電荷又は共振回路に基づくエネルギーを交互に供給し
て、インクの吐出を行うので、交流信号を常に供給する
必要がなく、消費電力を削減することができる。

【０００６】ところで、一般的にプリンタで高画質のプ
リント画像を得るためには、解像度及び階調性の向上が
要求される。音響プリンタにおいては、インク液滴の微
小化を行うことで解像度を向上することができ、インク
液滴の大径化や小径化、或いは微小なインクの重畳化を
行うことによって階調性を向上することができる。

【０００７】解像度の向上に関しては、インクが充填さ
れたインク室を伝播する超音波の波長と吐出するインク
液滴とは正比例の関係があり、超音波の波長を制御する
ことによってインク液滴のサイズを変化させることが可
能である。これにより、解像度を向上させることが可能
となる。

【０００８】階調性の向上に関しては、ＲＦ信号の周波
数／振幅／持続時間を変化させて異なる径のインク液滴
を得る技術や、圧電素子の複数回起動で吐出した複数個
のインク液滴を記録媒体上の同一画素に重畳させる技術
が提案されている。また、特開平８−２９００５８７号
公報では、圧電素子の１回駆動で連続吐出したインク液
滴群を記録媒体上の同一画素に重畳させる技術が開示さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
複数個又は一群のインク液滴を重畳記録する技術は、本
質的にプリント速度の低下を招く、という問題がある。

【００１０】例えば、従来の重畳記録では、重畳後のド
ット径は以下の式によって算出される。

【００１１】（重畳のドット径）＝（単位ドット径）×
（重畳回数の１／３乗）従って、２倍のドット径を得るためには、８回分の吐出
時間が必要となる。また、特開平８−２９０５８７号公
報に記載の技術では、、（Ｎ個のインク液滴群を得る時間）＜Ｎ×（１個のイン
ク液滴を得る時間）とされているが、２個のインク液滴群でも、少なくとも
１個のインク液滴を得る場合の１．２倍以上の時間が必
要となる。

【００１２】そこで、高速且つ高画質記録を実現するた
めには、ＲＦ周波数によりインク液滴のサイズを変化さ
せる技術が望まれる。しかしながら、従来のインク液滴
のサイズを変化させる技術では、圧電素子の駆動モード
は高出力のＲＦアンプが必要となる。従って、コストア
ップを招くと共に、装置の大型化を引き起こすことにな
る。

【００１３】そこで、圧電素子の他の駆動モードとし
て、本出願人により特開平１１−７２２１１号公報に記
載の技術が提案されている。特開平１１−７２２１１号
公報に記載の技術では、インダクタンスと圧電素子に含
まれる容量成分によって並列共振回路が構成されるＴＡ
ＮＫ回路を用いることにより、駆動回路を小型化するこ
とができると共に、装置のコストを安く押さえることが
できる。

【００１４】しかしながら、上記ＴＡＮＫ回路は共振周
波数が単一であり、異なるＲＦ周波数に対しては、利得
が大幅に低下してしまうので、インク液滴を吐出できな
いことがある、という問題がある。

【００１５】本発明は、上記事実を考慮して、高速且つ
高画質記録ができ、小型で低コストの音響プリンタの駆
動回路及び音響プリンタを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、交流信号が供給されること
により圧電素子から発生する超音波により貯留されたイ
ンクを吐出するイジェクタを用いて、記録媒体上に画像
を形成する音響プリンタの駆動回路において、前記圧電
素子に並列に接続されたインダクタンスを含むと共に、
予め定めた複数の共振周波数を有し、複数の共振周波数
のうち何れか１つの共振周波数に設定可能な共振回路
と、前記共振回路の共振周波数を設定する設定手段と、
を備えたことを特徴としている。

【００１７】請求項１に記載の発明によれば、共振回路
は、圧電素子に並列に接続されたインダクタンスを含ん
でおり、圧電素子に含まれる容量成分とインダクタンス
により並列共振回路（所謂タンク回路）が構成される。
ここで、供給される所定の交流信号により、該並列共振
回路における共振周波数の交流信号が出力される。そし
て、圧電素子に前記共振周波数の信号が入力されること
によって、該圧電素子から超音波が発生され、イジェク
タより貯留されたインクが吐出されて記録媒体上に画像
が形成される。

【００１８】この時、共振回路は複数の共振周波数を有
しており、複数の共振周波数を設定手段によって設定す
ることにより、前記共振回路の共振周波数が変化し、圧
電素子に供給される交流信号の周波数が変化され、貯留
されたインクを駆動する周波数が変化する。従って、イ
ンクの表面張力の臨界点を越えることによって吐出され
るインク液滴の大きさが変化する。言い換えれば、共振
回路の共振周波数を設定手段で設定することにより、イ
ンジェクタより吐出されるインク液滴のサイズを制御す
ることができる。

【００１９】すなわち、インク液滴のサイズを制御する
ことにより、解像度を向上することができると共に、階
調性を向上することができる。また、圧電素子に供給す
る交流信号の周波数を変化させることにより画像が記録
されるので、ドットを重畳することなく高画質を維持し
て画像を記録することができ、高速に画像記録を行うこ
とができる。

【００２０】また、このようにインダクタンスと圧電素
子に含まれる容量成分により並列共振回路からなるタン
ク回路を用いるので、音響プリンタの駆動回路を小型化
することができると共に、装置のコストを抑えることが
可能である。

【００２１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記共振回路は、予め定めた複数の前
記インダクタンスのうち何れか１つのインダクタンスに
設定可能なインダクタンス手段を有し、前記設定手段
は、該インダクタンス手段のインダクタンスを設定する
ことにより共振周波数を設定することを特徴としてい
る。

【００２２】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、共振回路が予め定めた複数のイ
ンダクタンスのうち何れか１つのインダクタンスを設定
可能なインダクタンス手段を有し、設定手段で該インダ
クタンス手段のインダクタンスを設定することによって
複数の共振周波数のうち何れか１つを設定することが可
能である。

【００２３】なお、前記インダクタンス手段は、インダ
クタンスが異なる複数のインダクタンス素子と、該複数
のインダクタンス素子の何れか１つを切り換える切換手
段とから構成され、前記設定手段は、前記切換手段に何
れか１つのインダクタンス素子を切換させるようにして
もよい。このように選択的にインダクタンスを切り換え
ることによって、容易にインク液滴サイズを可変するこ
とができる。

【００２４】インダクタンス手段及び設定手段における
インダクタンスの具体的な設定としては、外部から制御
可能なスイッチ手段により行うようにしてもよい。例え
ば、インダクタンスとスイッチ手段を直列接続したもの
複数用いて、それぞれを並列接続すると共に圧電素子に
並列接続し、それぞれのスイッチ手段を外部制御するこ
とによって、共振周波数を変化させることができる。ま
た、この時、スイッチ手段としては、接地しないトラン
ジスタ素子を用いるようにしてもよい。

【００２５】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載の発明において、前記設定手段は、前記記
録媒体上に形成する画像を表す画像データに応じて、前
記複数の共振周波数を設定することを特徴としている。

【００２６】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は請求項２に記載の発明において、設定手段が記録媒
媒上に形成する画像を表す画像データ（例えば、文字、
線画や写真画像等）に応じて、複数の共振周波数の設定
を制御することにより、画像に応じた高速且つ高画質記
録が可能となる。

【００２７】例えば、記録媒体上に形成する画像を表す
画像データに応じて、請求項２に記載のインダクタンス
手段の複数のインダクタンスを設定することにより、イ
ンダクタンスによって変化する共振周波数に応じたイン
ク液滴サイズ（ドットサイズ）のインクがイジェクタよ
り出力される。すなわち、ドットサイズを可変すること
により、画像に応じた高速且つ高画質記録が可能とな
る。

【００２８】請求項４に記載の発明は、圧電素子から発
生する超音波により貯留されたインクを吐出するイジェ
クタを用いて、記録媒体上に画像を形成する音響プリン
タの駆動回路において、前記圧電素子へ供給する交流信
号を生成するための所定周波数の正極性パルス信号と、
該正極性パルス信号と相補する負極性パルス信号を生成
する生成手段と、前記正極性パルス信号及び前記負極性
パルス信号の少なくとも一方を選択する選択手段と、前
記選択手段により選択されたパルス信号に基づいて、前
記圧電素子へ供給するための交流信号を生成する交流信
号生成手段と、を備えたことを特徴としている。

【００２９】請求項４に記載の発明によれば、生成手段
では、圧電素子へ供給する交流信号を生成するための所
定周波数の正極性パルス信号と、該正極性パルス信号と
相補する負極性パルス信号が生成される。そして、選択
手段では、生成手段により生成された正極性パルス信号
及び相補する負極性パルス信号の少なくとも一方が選択
され、選択されたパルス信号に基づいて、交流信号生成
手段により圧電素子へ供給するための交流信号が生成さ
れる。ここで、選択手段により正極性パルス信号及び相
補する負極性パルス信号の少なくとも一方が選択され、
該選択のパルス信号に基づいて、交流信号が生成される
が、正極性パルス信号及び相補する負極性パルス信号が
選択された場合にはそれぞれのパルス信号が合成され
て、該合成のパルス信号に基づいて交流信号生成手段で
交流信号が生成される。すなわち、正極性パルス信号及
び相補する負極性パルス信号が合成されることにより、
合成されたパルス信号は、正極性パルス信号又は相補す
る負極性パルス信号とは異なる周波数のパルス信号とな
り、正極性パルス信号及び相補する負極性パルス信号が
選択された場合と何れか一方のパルス信号が選択された
場合とでは、それぞれ異なる周波数の交流信号を生成す
ることができる。従って、選択手段及び交流信号手段に
より複数の異なる周波数の交流信号を生成することがで
きる。

【００３０】なお、正極性パルス信号又は相補する負極
性パルス信号は、それぞれ周期が同一で位相差のあるパ
ルス信号としてもよいし、それぞれ周期が異なるパルス
信号としてもよい。周期が異なれば、位相差は直接関係
ないがスタートを決めた場合の始点で、信号の立ち上が
りと立ち下がりが一致することが好ましい。

【００３１】また、交流信号生成手段で生成された交流
信号が圧電素子に供給されることによって、該圧電素子
から超音波が発生され、イジェクタより貯留されたイン
クが吐出されて記録媒体上に画像が形成される。この
時、選択手段及び交流信号生成手段により異なる周波数
の交流信号を生成することができるので、圧電素子より
発生される超音波の周波数を変化させ、貯留させたイン
クを振動させる周波数を変化させることができる。すな
わち、インクの表面張力の臨界点を越えることによって
吐出されるインク液滴の大きさを変化させることができ
る。

【００３２】従って、選択手段及び交流信号生成手段に
より、イジェクタより吐出されるインク液滴のサイズを
制御することができる。すなわち、このようにインク液
滴のサイズを制御することにより、解像度を向上するこ
とができると共に、階調性を向上することができる。ま
た、圧電素子に供給する周波数を変化させることにより
画像が記録されるので、ドットを重畳することなく高画
質を維持して画像を記録することができ、高速に画像記
録を行うことができる。また、選択的に交流信号の周波
数の切り換えを行うことができるので、容易にインク液
滴の大きさを変化させることができる。

【００３３】なお、選択手段が、前記正極性パルス信号
及び前記負極性パルス信号の何れか一方を選択すること
によって主周波数の交流信号を発生させることができ
る。例えば、正極性パルス信号及び該正極性パルス信号
と相補する負極性パルス信号うちの何れか一方のデュー
ティー比略５０％の信号を選択することによって、上述
の複数の異なる周波数の信号のうち、主周波数の交流信
号を発生させることができる。

【００３４】また、選択手段が、前記正極性パルス信号
及び前記負極性パルス信号の両方を選択することによっ
て副周波数の交流信号を発生させることができる。例え
ば、π位相ずれたデューティー比略２５％の正極パルス
信号及び負極パルス信号を選択することによって、上述
の複数の異なる周波数の信号のうち、副周波数の交流信
号を発生させることができる。なお、上述の例において
は、主周波数よりも副周波数の方が低い周波数となる。

【００３５】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記選択手段は、記録媒体上に形成す
る画像を表す画像データに応じて、前記選択を行うこと
を特徴としている。

【００３６】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明において、選択手段が記録媒体上に形成す
る画像を表す画像データ（例えば、文字、線画や写真画
像等）に応じて、正極性パルス信号及び相補する負極性
パルス信号の少なくとも一方の選択を行うことにより、
圧電素子に供給する交流信号の周波数を制御することが
でき、圧電素子に供給される交流信号の周波数に応じた
インク液滴サイズ（ドットサイズ）のインクがイジェク
タより出力される。すなわち、ドットサイズを可変する
ことにより、画像に応じた高速且つ高画質記録が可能と
なる。

【００３７】なお、請求項６に記載のように、請求項１
乃至請求項５の少なくとも１項に記載の音響プリンタの
駆動回路を音響プリンタに備えることにより、高速、高
画質、且つ、小型で低コストの音響プリンタを提供する
ことができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。

【００３９】図２には、本実施の形態に係る音響プリン
タのイジェクタの概念図が示されている。イジェクタ１
０は、基板１０４の一方の面に装着された第１電極１０
２と、イジェクタ１０を駆動する駆動回路１２１に接続
された第２電極１０３と、第１の電極１０２及び第２の
電極１０３に挟まれた圧電体１０１と、からなる１つの
圧電素子１００を備えている。

【００４０】また、イジェクタ１０の基板１０４におけ
るもう一方の面には、音響レンズ１０５が装着され、圧
電素子１００によって発生される超音波が該音響レンズ
１０５によってインクが充填されたインク室１０６を介
して液面制御板１０７のインク吐出口１１２に集束され
る。

【００４１】なお、圧電素子１００、音響レンズ１０
５、インク吐出口１１２、のそれぞれの中心は一直線上
に配置される。また、インク室１０６に充填されたイン
クは、インク室１０６に負圧が加えられることにより保
持され、これによりインク吐出口１１２からのインク液
漏れが防止される。

【００４２】また、ひとつのプリントヘッドには、上述
のように構成されたイジェクタ１０が所定の位置に複数
個配置されている。

【００４３】複数個のイジェクタ１０は、外部制御可能
な選択スイッチ１１１を介して第１電極１０２を接地す
ることにより所望のイジェクタ１０が選択され、駆動回
路１２１から出力されるＲＦ信号は第２電極１０３に入
力される。そして、圧電素子１００にて超音波に変換さ
れ、発生された超音波は音響レンズ１０５を介してイン
ク室１０６中を集束、減衰しながらインク液面１０７に
到達し、インク吐出口１１２からインク液滴が吐出され
る。

【００４４】［第１実施形態］続いて、上述の駆動回路
１２１の第１実施形態について詳細に説明する。図３に
は、第１実施形態に係る駆動回路１２１の内部構成が示
されており、図３に示すように、駆動回路１２１は、所
定のパルスを生成するパルス発生部２０１、所定の交流
信号（ＲＦ信号）を生成するＲＦ信号発生部２０２、パ
ルス発生部２０１及びＲＦ信号発生部２０２からの信号
を合成する混合部２０３、及び該混合部２０３より出力
される混合信号を増幅する増幅部２０４を備えており、
ＲＦ信号発生部２０２で生成された所定の周波数Ｆから
なるＲＦ信号２１２と、パルス発生部２０１で生成され
た所定のパルス幅Ｗからなるパルス２１１とは、混合部
２０３において合成されて、ＲＦ周波数Ｆで長さＷのバ
ースト波２１３となり、増幅部２０４で増幅される。

【００４５】ところで、インク室を伝播する超音波の波
長と吐出するインク液滴の直径は正比例の関係にある。
ここで、圧電素子１００にて変換される超音波の周波数
はＲＦ周波数Ｆに等しいので、ＲＦ周波数Ｆと超音波の
波長との間に反比例の関係が成立する。従って、ＲＦ周
波数Ｆとインク液滴の直径Ｄとは、図４に示すように反
比例の関係となる。例えば、図４において、２つの異な
るＲＦ周波数Ｆ１、Ｆ２との間に、Ｆ２＝（１／２）×Ｆ１・・・（１）の関係が成立するとすると、これらに対応するインク液
滴の直径Ｄ１、Ｄ２との間には、Ｄ２＝２×Ｄ１・・・（２）の関係が成立することになる。

【００４６】更に、吐出するインク液滴の直径Ｄと記録
媒体上に形成されるドット径との関係は、実験的に正比
例の関係が成立することが従来より知られている。すな
わち、（２）式において、直径Ｄ２のインク液滴が記録
媒体上に６００ｄｐｉのドットを形成するとすると、直
系Ｄ１のインク液滴では該記録媒体上に１２００ｄｐｉ
のドットを形成することを意味する。

【００４７】また、インク液滴吐出に係る一連の過程、
すなわち、メニスカス生成、インク液滴吐出、及びメニ
スカス消滅等に要する時間は、インク液滴の直径に関係
なく一定に制御可能なことが従来から実験により確認さ
れている。

【００４８】以上より、ＲＦ周波数Ｆを変化させて同一
のインク吐出口から吐出するインク液滴の直径Ｄが制御
できれば、プリント速度の低下を抑制しながら音響プリ
ンタの階調性を確保することができる。

【００４９】そこで、本実施形態では、駆動回路１２１
における出力段近傍が図１に示す構成とされている。な
お、図１は、第１実施形態に係る駆動回路１２１の出力
段近傍の概念図を示す。ここで、２つの異なるＲＦ周波
数Ｆ１、Ｆ２を圧電素子１００に伝達する場合につい
て、本実施形態における駆動回路１２１を更に詳細に説
明する。図１において、圧電素子１００は、コンデンサ
Ｃｄ、インダクタンスＬｓ、コンデンサＣｓ、及び抵抗
Ｒｓの直列共振回路を並列に接続した等価回路として表
されている。

【００５０】上述の増幅部２０４には、圧電素子１００
に含まれる静電容量Ｃｄと並列に接続されたインダクタ
ンス切換回路２０５が接続されている。なお、インダク
タンス切換回路２０５及び静電容量Ｃｄは、ＴＡＮＫ回
路２０６と呼ばれる並列共振回路を形成する。インダク
タンス切換回路２０５は、２つのインダクタンスＬ１、
Ｌ２及びそれぞれのインダクタンスＬ１、Ｌ２に直列に
接続されたスイッチＳ１、Ｓ２より構成されており、イ
ンダクタンスＬ１、Ｌ２は並列に接続されている。な
お、スイッチＳ１、Ｓ２は、外部から制御可能なように
構成されている。

【００５１】インダクタンス切換回路２０５のインダク
タンスＬ１、Ｌ２は、それぞれ外部からの信号に基づい
てスイッチＳ１、Ｓ２のオンオフが制御され、スイッチ
Ｓ１、Ｓ２が共にオンの場合には、ＴＡＮＫ回路２０６
の共振周波数ｆ１は、ｆ１＝１／｛２π√（［Ｌ１／／Ｌ２］×Ｃｄ）｝・・・（３）となる。なお、［Ｌ１／／Ｌ２］は並列合成インダクタ
ンスを表す。

【００５２】他方、スイッチＳ１がオフ、スイッチＳ２
がオンの場合、ＴＡＮＫ回路２０６の共振周波数ｆ２
は、ｆ２＝１／｛２π√（Ｌ２×Ｃｄ）｝・・・（４）となる。すなわち、（３）式及び（４）は、ＴＡＮＫ回
路２０６の複数の異なる共振周波数を有し、外部制御に
より共振周波数が選択可能とされている。

【００５３】なお、インダクタンスＬ２と並列合成イン
ダクタンス［Ｌ１／／Ｌ２］との間には、Ｌ２＞［Ｌ１／／Ｌ２］・・・（５）の関係が成立し、ＴＡＮＫ回路２０６の共振周波数ｆ
１、ｆ２との間には、ｆ１＞ｆ２・・・（６）の関係が成立する。従って、ＲＦ周波数Ｆ１、Ｆ２とＴ
ＡＮＫ回路２０６の周波数ｆ１、ｆ２とが互いに等しく
なるインダクタンスＬ１、Ｌ２が決定される。

【００５４】図５には、ＴＡＮＫ回路２０６の伝達特性
を示す。前記の共振周波数ｆｌ，ｆ２を中心として、そ
れぞれ急峻な特性を有する。従って、入力されるＲＦ信
号の周波数Ｆが選択された共振周波数ｆからずれると、
利得は急激に低下し、インク液滴生成に十分な電力が確
保できなくなる。言い換えれば、共振周波数ｆ１、ｆ２
の信号を用いてのインク液滴生成が可能である。

【００５５】続いて、上述のように構成された第１実施
形態に係る駆動回路１２１の作用について説明する。

【００５６】パルス発生部２０１で所定のパルス幅Ｗか
らなるパルス２１１が生成され、ＲＦ信号発生部２０２
より発生されるＲＦ信号と混合部２０３で合成されて、
ＲＦ周波数Ｆで長さＷのバースト波２１３が生成され
る。そして、増幅部２０４で増幅されて、ＴＡＮＫ回路
２０６に入力される。この時、入力される画像データの
種類等（例えば、文字、線画や画像などの種類）に応じ
て、パルス発生部２０１で生成されるパルス幅Ｗを変化
させることによって、ＴＡＮＫ回路２０６に入力される
バースト波２１３のＲＦ周波数Ｆを可変させる。

【００５７】また、ＴＡＮＫ回路２０６では、同様に入
力される上述した画像データの種類等に応じて、スイッ
チＳ１、Ｓ２のオンオフ制御が行われる。すなわち、Ｒ
Ｆ周波数Ｆに応じてスイッチＳ１、Ｓ２の制御が行われ
る。従って、ＴＡＮＫ回路２０６の共振周波数ｆが可変
される。

【００５８】本実施形態では、ＴＡＮＫ回路２０６に入
力されるバースト波２１３のＲＦ周波数ＦがＲＦ周波数
Ｆ１及びＲＦ周波数Ｆ２の２つの周波数が入力され、こ
のＲＦ周波数の入力に伴って、スイッチＳ１、Ｓ２のオ
ンオフ制御が行われることによって、ＴＡＮＫ回路２０
６の共振周波数が共振周波数ｆ１、ｆ２にそれぞれ可変
される。

【００５９】従って、圧電素子１００に入力される周波
数が可変される。言い換えれば、圧電素子１００を駆動
する周波数が可変されるので、圧電素子１００より出力
される超音波の振動周波数がこれに伴って変化し、イン
ク吐出口１１２より吐出されるインク液滴の大きさが変
化することになる。すなわち、異なる径のインク液滴を
吐出することができる。

【００６０】このように、ＴＡＮＫ回路２０６の共振周
波数を複数用いることができるので、異なるＲＦ周波数
に対して、利得が大幅に低下することがなくなり、イン
ク液滴が吐出できないことを防止することができる。ま
た、ＴＡＮＫ回路２０６を用いることにより、小型化且
つ低コストの駆動回路とすることができ、高速且つ高画
質記録が可能となる。

【００６１】図６には、プリントヘッド２１４を構成す
るイジェクタの２次元配置の一例を示した。本実施形態
では、８×４で２次元的に配置された３２個のイジェク
タによってプリントヘッド２１４が構成されている。な
お、以下の説明を簡単にするため、行方向には１〜８の
識別子を付与し、列方向にはＡ〜Ｄの識別子を付与し
て、各イジェクタをＡ１〜Ｄ８の識別番号で識別して説
明する。

【００６２】イジェクタの配列ピッチは記録媒体上の画
素ピッチよりも大きいから、１ラインの画像形成をＡ列
からＤ列までの各列で分散数量、各列は基本解像度分、
例えば６００ｄｐｉ分だけずれて配置されている。

【００６３】図７には、プリントヘッド２１４と記録媒
体２１６の関係を示した。本実施形態では、シアン、マ
ゼンタ、イエロー、及びブロックの４色の異なるインク
を吐出するために、プリントヘッド２１４が４個存在す
る場合を説明する。なお、記録媒体２１６内には画像形
成のための記録領域が定められている。また、各プリン
トヘッド２１４は、図６に示す２次元的に配置された複
数のイジェクタから構成される。記録領域内の１画素
は、１つのイジェクタで形成され、全て（本実施形態で
は、８×４＝３２個）のイジェクタの駆動が完了する
と、プリントヘッド２１４が移動し、この作業を繰り返
しながら、記録媒体２１６上に画像が形成される。

【００６４】この場合、各走査方向に対して、プリント
ヘッド２１４の移動単位は、プリントヘッド２１４に配
置されたイジェクタの各走査方向に対する数量に等しい
値を標準値としている。例えば、図６のイジェクタ配列
では、主走査方向の移動単位はイジェクタ１個分であ
り、副走査方向に対してはイジェクタ８個分である。す
なわち、図７に示すように、１走査目で全てイジェクタ
の駆動完了毎にプリントヘッド２１４が主走査方向に移
動され、主走査が終了した後に副走査方向にプリントヘ
ッド２１４が移動され、２走査目が開始される。これを
記録領域内について繰り返し、画像が形成される。な
お、各プリントヘッド２１４の相対位置は、記録領域上
の画素位置がずれないよう、予め画像形成過程のプリン
トヘッド２１４の移動単位に基づいて、決定されてい
る。

【００６５】また、図８には、記録モードに対する記録
媒体上の画像例が示されている。図８（ａ）は高速記録
の場合を、図８（ｂ）は高画質記録の場合を、それぞれ
示す。高速記録モードでは、全てのイジェクタから大径
のインク液滴が吐出される。すなわち、低い周波数成分
Ｆ２を有するＲＦ信号でイジェクタが駆動され、これに
よって、記録媒体上の所定の位置に大径ドットｄ（Ｆ
２）が形成される。

【００６６】他方、高画質記録モードでは、各イジェク
タから最適な径のインク液滴が吐出される。すなわち、
高い周波数成分Ｆｌを有するＲＦ信号による小径ドット
ｄ（Ｆｌ）や、該小径ドットｄ（Ｆ１）がｎ回重畳され
た中径ドットｄｎ（Ｆｌ）、また、前記大径ドットｄ
（Ｆ２）や、さらには、該大径ドットｄ（Ｆ２）がｎ回
重畳された極大ドットｄｎ（Ｆ２）など、多様な径を有
するドットが、記録媒体上の所定の位置に形成される。

【００６７】なお、上記の実施形態では、インダクタン
ス切換回路２０５において、切り替えるインダクタンス
を２つ設けるようにしていたが、２つに限るものではな
く、２つ以上、複数設けるようにしてもよい。例えば、
３つ設けることにより、共振周波数を３種類得ることが
できる。すなわち、３種類のドット径を使い分けること
が可能となる。

【００６８】また、上記の実施の形態では、インダクタ
ンス切換回路２０５によって、インダクタンスを切り換
えるようにしたが、圧電素子の容量成分と圧電素子に並
列に接続されたインダクタンスからなる共振回路で構成
されたＴＡＮＫ回路において、容量成分を切り換える容
量成分切換回路を設けるようにしてもよい。この場合に
は、容量成分を切り換えることにより共振周波数を切り
換えることが可能となる。

【００６９】

【実施例】以下、図面を参照して、第１実施形態に係る
実施例を詳細に説明する。

【００７０】図９には、第１実施形態に係るインダクタ
ンス切換回路２０５におけるスイッチＳ１、Ｓ２（図１
参照）の実施例が示されている。インダクタンス切換回
路２０５は、ゲートに入力される制御信号に応じてスイ
ッチング動作するＮチャンネル型電界効果トランジスタ
Ｑ１を備えており、トランジスタＱ１のソースには負電
源（−ＶＳＳ）が接続され、ドレインにはインダクタン
スＬ１が接続されている。インダクタンスＬ１の他端側
には、一端が接地された抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１が
接続されている。コンデンサＣ１は増幅回路２０４に接
続されると共に、一端が接地されたインダクタンスＬ２
及び圧電素子１００に接続されている。ここでは、イン
ダクタＬ２は常にオン状態となるよう接地され、インダ
クタＬＩにのみＮチャネル型電界効果トランジスタＱｌ
が容量性スイッチとして利用されている。例えば、ＲＦ
信号の周波数が１００ＭＨｚオーダーと非常に高い場
合、現在の市販トランジスタ素子は容量成分が大きすぎ
て、スイッチングできない。従って、トランジスタＱｌ
のソースは接地せず、負電源（−ＶＳＳ）に接続するこ
とにより容量成分を低下させている。

【００７１】トランジスタＱｌがオン状態の時、負電源
に流れる直流電流成分はキャパシタＣ１でカットされ、
抵抗Ｒｌでバイパスされる。また、ＲＦ信号はＣｌでバ
イパスされて抵抗Ｒ１にはほとんど流れない。これらを
ともに満足するよう、キャパシタＣｌおよび抵抗Ｒｌが
選ばれる。

【００７２】以上のように構成し、Ｎチャンネル型電界
効果トランジスタＱ５のゲートに入力する制御信号によ
って、インダクタンスの切換を行うことが可能となる。

【００７３】また、図１０には、第１実施形態に係るイ
ンダクタンス切換回路２０５を備えた駆動回路の実施例
の一例が示されている。

【００７４】この駆動回路は、増幅回路Ｕ１及びＵ２を
有し、それぞれの増幅回路Ｕ１、Ｕ２は接地されている
と共に、直流電源ｄｃ１、ｄｃ２、ｄｃ３、制御信号、
及びＲＦ信号が入力されるようになっている。増幅回路
Ｕ１、Ｕ２は、コンデンサＣ７（図９におけるコンデン
サＣ１に相当する）、一端が接地された抵抗Ｒ９、一端
が接地されたインダクタンスＬ２、及びコンデンサＣ６
にそれぞれ接続されており、コンデンサＣ６は、一端が
接地された抵抗Ｒ１０に接続されていると共に圧電素子
１００に接続されている。また、コンデンサＣ７の他端
側には、一端が接地された抵抗Ｒ１２（図９における抵
抗Ｒ１に相当する）及びインダクタンスＬ３（図９に示
すインダクタンスＬ１に相当する）が接続されており、
インダクタンスＬ３はＮチャンネル型電界効果トランジ
スタＱ５（図９に示すトランジスタＱ１に相当する）の
ドレインに接続されている。電界効果トランジスタＱ５
のゲートには、一端が接地された抵抗Ｒ１１が接続され
ていると共に、外部制御信号が入力されるようになって
いる。さらに電界効果トランジスタＱ５のソースには直
流電源ｄｃ４及び一端が接地されたコンデンサＣ８が接
続されている。すなわち、２つの増幅回路Ｕｌ、Ｕ２の
出力はインダクタンス切換回路を備えたＴＡＮＫ回路に
接続されている。増幅回路Ｕｌ、Ｕ２は、それぞれＲＦ
周波数Ｆｌ、Ｆ２を効率よく伝達するよう設計されてい
る。ＲＦ周波数Ｆｌで圧電素子を駆動する場合には、増
幅回路Ｕ２を休止させ、増幅回路Ｕ１のみを通電させる
よう、所定の信号が入力されると共に、インダクタンス
切換回路のスイッチＱ５をオン状態にする信号が入力さ
れる。また、ＲＦ周波数Ｆ２で圧電素子を駆動する場合
には、増幅回路Ｕｌを休止させ、増幅回路Ｕ２のみを通
電させるよう、所定の信号が入力されると共に、インダ
クタンス切換回路のスイッチＱ５をオフ状態にする信号
が入力される。これによって、インダクタンスの切換を
行うことが可能となる。

【００７５】更に、図１１には、図１０に示す増幅回路
Ｕ１、Ｕ２の詳細な回路構成の一例を示す。例えば、増
幅回路Ｕ１、Ｕ２は共に同一構成であり、以下のように
構成されている。

【００７６】増幅回路Ｕ１、Ｕ２は、電界効果トランジ
スタＱ１、Ｑ２を備えており、Ｐチャンネル型電界効果
トランジスタＱ１のゲートに制御信号が入力され、Ｎチ
ャンネル型電界効果トランジスタＱ２のゲートにＲＦ信
号がコンデンサＣ１を介して入力されるようになってい
る。電界効果トランジスタＱ１のゲートには、直流電源
ｄｃ１に接続された抵抗Ｒ３がさらに接続されており、
電界効果トランジスタＱ２のゲートには、一端が接地さ
れた抵抗Ｒ２及び直流電源ｄｃ１に接続された抵抗Ｒ１
がさらに接続されている。また、電界効果トランジスタ
Ｑ１のソースには直流電源ｄｃ１が接続され、電界効果
トランジスタＱ２のソースは接地されており、電界効果
トランジスタＱ１のドレイン及び電界効果トランジスタ
Ｑ２のドレインはコンデンサＣ２に接続されている。

【００７７】コンデンサＣ２は、一端が接地された抵抗
Ｒ４、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ３のゲー
ト、及び直流電源ｄｃ２に接続された抵抗Ｒ５が接続さ
れている。電界効果トランジスタＱ３のソースは一端が
接地されたコンデンサＣ４及び直流電源ｄｃ２が接続さ
れており、電界効果トランジスタＱ３のドレインは、一
端が接地された抵抗Ｒ６、一端が接地されたインダクタ
ンスＬ１及びコンデンサＣ３が接続されている。

【００７８】コンデンサＣ３は、一端が接地された抵抗
Ｒ７、Ｎチャンネル型電界効果トランジスタＱ４のゲー
ト、及び直流電源ｄｃ３に接続された抵抗Ｒ８が接続さ
れている。電界効果トランジスタＱ４のソースは一端が
接地されたコンデンサＣ５が接続されており、電界効果
トランジスタＱ４のドレインよりＲＦ信号が出力される
ようになっている。

【００７９】以上のように構成することにより、インダ
クタンスＬ１を増幅回路Ｕ１、Ｕ２について、各々異な
る値とすることによって、増幅回路Ｕ１と増幅回路Ｕ２
を効率よく通過するＲＦ周波数を異なるものとすること
ができる。すなわち、インダクタンスＬ１により、ＲＦ
周波数帯域を異ならせることができる。

【００８０】図１２は、インダクタンス切換回路を備え
た駆動回路の第２例である。

【００８１】この駆動回路は、Ｐチャンネル型電界効果
トランジスタＱ１のゲートに制御信号が入力され、Ｎチ
ャンネル型電界効果トランジスタＱ２のゲートにＲＦ信
号がコンデンサＣ１を介して入力されるようになってい
る。電界効果トランジスタＱ１のゲートには、直流電源
ｄｃ１に接続された抵抗Ｒ３がさらに接続されており、
電界効果トランジスタＱ２のゲートには、一端が接地さ
れた抵抗Ｒ２及び直流電源ｄｃ１に接続された抵抗Ｒ１
がさらに接続されている。また、電界効果トランジスタ
Ｑ１のソースには直流電源ｄｃ１が接続され、電界効果
トランジスタＱ２のソースは接地されており、電界効果
トランジスタＱ１のドレイン及び電界効果トランジスタ
Ｑ２のドレインはコンデンサＣ２に接続されている。

【００８２】コンデンサＣ２は、一端が接地された抵抗
Ｒ４、Ｎチャンネル型電界効果トランジスタＱ３のゲー
ト、及び直流電源ｄｃ２に接続された抵抗Ｒ５が接続さ
れている。電界効果トランジスタＱ３のソースは一端が
接地されたコンデンサＣ４及び直流電源ｄｃ２に接続さ
れており、電界効果トランジスタＱ３のドレインは、一
端が接地された抵抗Ｒ６、一端が接地されたインダクタ
ンスＬ１及びコンデンサＣ３に接続されている。

【００８３】さらに電界効果トランジスタＱ３のドレイ
ンにはコンデンサＣ１０が接続されており、コンデンサ
Ｃ１０の他端には一点が接地された抵抗Ｒ７及びＮチャ
ンネル型電界効果トランジスタＱ６のドレインに接続さ
れたインダクタンスＬ４が接続されている。電界効果ト
ランジスタＱ６のゲートには、一端が接地された抵抗Ｒ
１３が接続されていると共に、外部制御信号が接続さ
れ、電界効果トランジスタＱ６のソースには、一端が接
地されたコンデンサＣ９と直流電源ｄｃ４が接続されて
いる。

【００８４】一方、コンデンサＣ３の他端側は、一端が
接地された抵抗Ｒ８、Ｎチャンネル型電界効果トランジ
スタＱ４のゲート、及び直流電源ｄｃ３に接続された抵
抗Ｒ９が接続されている。電界効果トランジスタＱ４の
ソースは一端が接地されたコンデンサＣ５と直流電源ｄ
ｃ３が接続されている。電界効果トランジスタＱ４のド
レインには一端が接地された抵抗Ｒ１０、一端が接地さ
れたインダクタンスＬ２、コンデンサＣ６、Ｃ７が接続
されている。コンデンサＣ７の他端には、一端が接地さ
れた抵抗Ｒ１２及び一端がＮチャンネル型電界効果トラ
ンジスタＱ５のドレインに接続されたインダクタンスＬ
３が接続されている。また、電界効果トランジスタＱ５
のソースには一端が接地されたコンデンサＣ８と直流電
源ｄｃ４が接続されており、電界効果トランジスタＱ５
のゲートには、一端が接地された抵抗Ｒ１３が接続され
ていると共に、上記外部制御信号が入力されるようにな
っている。

【００８５】一方、コンデンサＣ６の他端側には、一端
が接地された抵抗Ｒ１１及び圧電素子１００が接続され
ている。

【００８６】なお、上記における回路素子は、それぞれ
の回路に応じて値が適宜設定されるものである。

【００８７】以上のように構成された駆動回路は、外部
制御信号に応じて電界効果トランジスタＱ５に加え、さ
らに電界効果トランジスタＱ６をも制御することによ
り、インダクタンスＬ３への通電の切り替えを行うと共
に、インダクタンスＬ４への通電の切り替えを行うこと
により、異なるＲＦ周波数帯域を得ることができる。す
なわち、第１例とは異なり、増幅回路にインダクタンス
切換回路を備えることにより、増幅回路を１つに統合し
ている。動作原理は、増幅回路入力が共通化された以外
は、第１例に等しい。このように増幅回路の統合化によ
り、回路規模は大幅に縮小される。

【００８８】［第２実施形態］続いて、駆動回路の第２
実施形態について詳細に説明する。図１３には、第２実
施形態に係る駆動回路３２１の内部構成が示されてお
り、図１３に示すように、駆動回路３２１は、所定のパ
ルスを生成するパルス発生部３０１、所定の交流信号
（ＲＦ信号）を生成するＲＦ信号発生部３０２、パルス
発生部３０１及びＲＦ信号発生部３０２からの信号に基
づいて、それぞれの信号を互いに反転し、且つπ位相ず
れたデューティー比２５％のＲＦパルス信号に変換する
変換部３０３、及び該変換部３０３より出力されるそれ
ぞれの信号を増幅する増幅部Ａ３０４及び増幅部Ｂ３０
５を備えており、ＲＦ信号発生部３０２で生成された所
定の周波数ＦからなるＲＦ信号３１２と、パルス発生部
３０１で生成された所定のパルス幅Ｗからなるパルス３
１１とは、変換部３０３において、ふたつの互いに反転
し、かつπ位相ずれたデューティー比２５％のＲＦパル
ス信号３１３、３１４に変換される。ここで、変換され
たＲＦパルス信号３１３、３１４は、ともにＲＦ信号３
１２に等しい周波数成分Ｆを有し、かつ長さＷのバース
ト波である。ＲＦパルス信号３１３は増幅部Ａ３０４に
おいて、ＲＦパルス信号３１４は増幅部Ｂ３０５におい
て、それぞれ増幅される。

【００８９】ところで、第１実施形態でも説明したよう
に、インク室を伝播する超音波の波長と吐出するインク
液滴の直径は正比例の関係にある。ここで、圧電素子１
００にて変換される超音波の周波数はＲＦ周波数Ｆに等
しいので、ＲＦ周波数Ｆと超音波の波長との間に反比例
の関係が成立する。従って、ＲＦ周波数Ｆとインク液滴
の直径Ｄとは、図４に示すように反比例の関係となる。
例えば、図４において、２つの異なるＲＦ周波数Ｆ１、
Ｆ２との間に、Ｆ２＝（１／２）×Ｆ１・・・（１）の
関係が成立するとすると、これらに対応するインク液滴
の直径Ｄ１、Ｄ２との間には、Ｄ２＝２×Ｄ１・・・（２）の関係が成立することになる。

【００９０】更に、吐出するインク液滴の直径Ｄと記録
媒体上に形成されるドット径との関係は、実験的に正比
例の関係が成立することが従来より知られている。すな
わち、（２）式において、直径Ｄ２のインク液滴が記録
媒体上に６００ｄｐｉのドットを形成するとすると、直
系Ｄ１のインク液滴では該記録媒体上に１２００ｄｐｉ
のドットを形成することを意味する。

【００９１】また、インク液滴吐出に係る一連の過程、
すなわち、メニスカス生成、インク液滴吐出、及びメニ
スカス消滅等に要する時間は、インク液滴の直径に関係
なく一定に制御可能なことが従来から実験により確認さ
れている。

【００９２】以上より、ＲＦ周波数Ｆを変化させて同一
のインク吐出口から吐出するインク液滴の直径Ｄが制御
できれば、プリント速度の低下を抑制しながら音響プリ
ンタの階調性を確保することができる。

【００９３】そこで、本実施形態では、駆動回路３２１
における出力段近傍が図１４に示す構成とされている。
なお、図１４は、第２実施形態に係る駆動回路３２１の
出力段近傍の概念図を示す。ここで、２つの異なるＲＦ
周波数Ｆ１、Ｆ２を圧電素子１００に伝達する場合につ
いて、本実施形態に置ける駆動装置３２１を更に詳細に
説明する。図１４において、圧電素子１００は、コンデ
ンサＣｄに、インダクタンスＬｓ、コンデンサＣｓ、及
び抵抗Ｒｓの直列共振回路を並列に接続した等価回路と
して表されている。

【００９４】増幅部Ａ３０４の出力段は、ここではＰチ
ャネル型電界効果トランジスタ４０Ｐからなり、増幅部
Ｂ３０５の出力段は、ここではＮチャネル型電界効果ト
ランジスタ４０Ｎからなる。トランジスタ４０Ｐ、４０
Ｎのドレイン同士が接続されることにより、互いに相補
する増幅回路が形成される。そして、トランジスタ４０
Ｐ、４０Ｎのそれぞれのドレインには、更に、圧電素子
１００に含まれる静電容量Ｃｄと並列に接続されたイン
ダクタンスＬ１に接続されている。なお、インダクタン
スＬ１及び静電容量Ｃｄは、ＴＡＮＫ回路３２０と呼ば
れる並列共振回路を形成する。すなわち、該ＴＡＮＫ回
路３２０は、ｆ＝１／｛２π√（Ｌ１×Ｃｄ）｝（３）で表される単一の共振周波数ｆを有する。

【００９５】続いて、上述のように構成された第２実施
形態に係る駆動回路３２１の作用について説明する。

【００９６】パルス発生部３０１で所定のパルス幅Ｗか
らなるパルス３０１が生成される。また、ＲＦ信号発生
部３０２ではＲＦ信号３１２が生成される。パルス３０
１及びＲＦ信号３０２はそれぞれ変換部３０３に入力さ
れる。変換部３０３では、２つの互いに反転し、且つπ
位相ずれたデューティー比２５％のＲＦパルス信号３１
３、３１４に変換される。そして、２つのＲＦパルス信
号３１３、３１４は、それぞれ増幅部Ａ３０４及び増幅
部Ｂ３０５で増幅されて、ＴＡＮＫ回路３２０に入力さ
れる。

【００９７】ここで、ＴＡＮＫ回路３２０に入力される
ＲＦパルス信号３１３、３１４は、増幅部Ａ３０４にお
けるＰチャンネル型電界効果トランジスタ４０Ｐ、また
は増幅部Ｂ３０５におけるＮチャンネル型電界効果トラ
ンジスタ４０Ｎのそれぞれのゲートへの入力を外部制御
することによって、ＲＦパルス信号３１３、３１４のＴ
ＡＮＫ回路３２０への出力が制御される。

【００９８】なお、図１５は、異なる周波数成分を有す
るＲＦ信号生成であり、図１５（ａ）は周波数成分がＦ
１の場合を、図１５（ｂ）は周波数成分がＦ２の場合
を、それぞれ示す。ここで、Ａｎはトランジスタ４０Ｎ
による強制振動期間、Ｂｎは同じく自由振動期間であ
り、Ａｐはトランジスタ４０Ｐによる強制振動期間、Ｂ
ｐは同じく自由振動期間である。

【００９９】例えば、小径のインク液滴を生成する場
合、たとえば、図１５（ａ）に示すとおり、ＲＦパルス
信号３１３は、増幅部Ａ３０４を休止状態にする、すな
わちトランジスタ４０Ｐを常にオフ状態にすべく、常に
Ｈレベルとし、ＲＦパルス信号３１４は、ＴＡＮＫ回路
の共振周波数ｆに等しい周波数成分Ｆ1を有するパルス
信号とすればよい。その結果、ＴＡＮＫ回路波形は本願
出願人らが既に提案している特願平１１−０７２２１１
のごとく、強制振動期間Ａｎと自由振動期間Ｂｎとが交
互に繰り返され、周波数成分Ｆ１を有する正弦波状のバ
ースト波となる。

【０１００】また、大径のインク液滴を生成する場合、
たとえば、図１５（ｂ）に示すとおり、ＲＦパルス信号
３１３、３１４は、デューティー比を図１５（ａ）の半
分の２５％とするが、パルス幅は図１５（ａ）の場合に
等しく固定すればよい。また、ＲＦパルス信号３１３
は、ＲＦパルス信号３１４に対して、互いに論理反転さ
れ、かつπ位相ずれた関係にある。図１５（ａ）の場合
と比較して、パルス周期は２倍であるものの、パルス幅
自体は等しいから、ＲＦパルス信号３１３、３１４は、
ＴＡＮＫ回路の共振周波数ｆに等しい周波数成分Ｆ１を
有する。従って、ＲＦパルス信号３１３、３１４は、図
１５（ａ）の場合と同等の利得をもってＴＡＮＫ回路３
２０を通過し、圧電素子１００に伝達される。その結
果、トランジスタ４０Ｎによる自由振動期間Ｂｎとトラ
ンジスタ４０Ｐによる強制振動期間Ａｐとが同一極性に
なるとともに、トランジスタ４０Ｐによる自由振動期間
Ｂｐとトランジスタ４０Ｎによる強制振動期間Ａｎとが
同一極性になる。このとき、ＴＡＮＫ回路３２０におい
ては、これらを包絡する信号波形（図１５では実線で図
示）が形成される。すなわち、正弦波状ではないもの
の、Ｆ２＝｛１／２｝×Ｆ１（４）を満足する周波数成分Ｆ２を有するバースト波が得られ
る。

【０１０１】従って、圧電素子１００に入力される周波
数が可変される。言い換えれば、圧電素子１００を駆動
する周波数が可変されるので、圧電素子１００より出力
される超音波の振動周波数がこれに伴って変化し、イン
ク吐出口１１２より吐出されるインク液滴の大きさが変
化することになる。すなわち、異なる径のインク液滴を
吐出することができる。

【０１０２】このように、第２実施形態では、ＴＡＮＫ
回路３２０の共振周波数が単一であるが、上述のような
増幅部Ａ３０４及び増幅部Ｂ３０５を備えることによ
り、周波数成分の異なるＲＦ信号を生成することができ
る。また、上述のように圧電素子１００に入力する周波
数を可変するので、異なるＲＦ周波数に対して、利得が
大幅に低下することがなくなり、インク液滴が吐出でき
ないことを防止することができる。また、ＴＡＮＫ回路
２０６を用いることにより、小型化且つ低コストの駆動
回路とすることができ、高速且つ高画質記録が可能とな
る。

【０１０３】プリントヘッドを構成するイジェクタの２
次元配置の一例は、図６に示すように、第１実施形態と
同一の物を用いることができる。第２実施形態において
も、８×４で２次元的に配置された３２個のイジェクタ
によってプリントヘッド２１４を構成することが可能で
ある。なお、以下の説明を簡単にするため、行方向には
１〜８の識別子を付与し、列方向にはＡ〜Ｄの識別子を
付与して、各イジェクタをＡ１〜Ｄ８の識別番号で識別
して説明する。

【０１０４】イジェクタの配列ピッチは記録媒体上の画
素ピッチよりも大きいから、１ラインの画像形成をＡ列
からＤ列までの各列で分散数量、各列は基本解像度分、
例えば６００ｄｐｉ分だけずれて配置されている。

【０１０５】プリントヘッド２１４と記録媒体２１６と
の関係についても第１実施形態と同様に図７に示すよう
になる。第２実施形態においても、シアン、マゼンタ、
イエロー、及びブロックの４色の異なるインクを吐出す
るために、プリントヘッド２１４が４個存在する場合を
説明する。なお、記録媒体２１６内には画像形成のため
の記録領域が定められている。また、各プリントヘッド
２１４は、図６に示す２次元的に配置された複数のイジ
ェクタから構成される。記録領域内の１画素は、１つの
イジェクタで形成され、全て（本実施形態では、８×４
＝３２個）のイジェクタの駆動が完了すると、プリント
ヘッド２１４が移動し、この作業を繰り返しながら、記
録媒体２１６上に画像が形成される。

【０１０６】この場合、各走査方向に対して、プリント
ヘッド２１４の移動単位は、プリントヘッド２１６に配
置されたイジェクタの各走査方向に対する数量に等しい
値を標準値としている。例えば、図６のイジェクタ配列
では、主走査方向の移動単位はイジェクタ１個分であ
り、副走査方向に対してはイジェクタ８個分である。す
なわち、図７に示すように、１走査目で全てイジェクタ
の駆動完了毎にプリントヘッド２１４が主走査方向に移
動され、主走査が終了した後に副走査方向にプリントヘ
ッド２１４が移動され、２走査目が開始される。これを
記録領域内について繰り返し、画像が形成される。な
お、各プリントヘッド２１４の相対位置は、記録領域上
の画素位置がずれないよう、予め画像形成過程のプリン
トヘッド２１４の移動単位に基づいて、決定されてい
る。

【０１０７】記録モードに対する記録媒体上の画像例に
ついても第１実施形態と同様であり、図８に示すように
なる。図８（ａ）は高速記録の場合を、図８（ｂ）は高
画質記録の場合を、それぞれ示す。高速記録モードで
は、全てのイジェクタから大径のインク液滴が吐出され
る。すなわち、低い周波数成分Ｆ２を有するＲＦ信号で
イジェクタが駆動され、これによって、記録媒体上の所
定の位置に大径ドットｄ（Ｆ２）が形成される。

【０１０８】他方、高画質記録モードでは、各イジェク
タから最適な径のインク液滴が吐出される。すなわち、
高い周波数成分Ｆｌを有するＲＦ信号による小径ドット
ｄ（Ｆｌ）や、該小径ドットｄ（Ｆ１）がｎ回重畳され
た中径ドットｄｎ（Ｆｌ）、また、前記大径ドットｄ
（Ｆ２）や、さらには、該大径ドットｄ（Ｆ２）がｎ回
重畳された極大ドットｄｎ（Ｆ２）など、多様な径を有
するドットが、記録媒体上の所定の位置に形成される。

【０１０９】

【実施例】以下、図面を参照して、第２実施形態に係る
実施例を詳細に説明する。

【０１１０】図１６には、第１実施形態に係る相補型増
幅回路を有する駆動回路の実施例が示されている。変換
部３０３は増幅部の最終段トランジスタＱ１、Ｑ２以
前、すなわち、デジタル回路で構成される。デジタル回
路は、ＲＦ信号入力端子ＲＦｉｎ１（Ｑｂａｒ）、ＲＦ
ｉｎ２（２Ｑ）、ＲＦｉｎ３（Ｑ）、及び入力端子Ｅｎ
ａｂｌｅを備えており、入力端子Ｅｎａｂｌｅは、イン
バータＵ１Ａに接続されており、インバータＵ１Ａの出
力は、ＮＡＮＤ回路Ｕ２Ａ、Ｕ２Ｂ、Ｕ２Ｃに接続され
ており、ＮＡＮＤ回路Ｕ２Ａの入力側には、さらに、Ｒ
Ｆ信号入力端子ＲＦｉｎ１が接続され、ＮＡＮＤ回路Ｕ
２Ｂの入力側には、さらにＲＦ信号入力端子ＲＦｉｎ２
が接続され、ＮＡＮＤ回路Ｕ２Ｃの入力側には、さらに
ＲＦ信号入力端子ＲＦｉｎ３が接続されている。ＮＡＮ
Ｄ回路Ｕ２Ａ、Ｕ２Ｂ、Ｕ２Ｃの出力がそれぞれインバ
ータＵ１Ｂ、Ｕ１Ｃ、Ｕ１Ｄに出力され、インバータＵ
１Ｂの出力は、ＡＮＤ回路Ｕ３Ａに接続され、インバー
タＵ１Ｃの出力は、ＡＮＤ回路Ｕ３Ａ、Ｕ２Ｄに接続さ
れ、インバータＵ１Ｄの出力は、ＮＡＮＤ回路Ｕ２Ｄに
接続されている。ＡＮＤ回路Ｕ３Ａの出力は、インバー
タＵ１Ｅに接続され、インバータＵ１Ｅの出力は、コン
デンサＣ１を介してＰチャンネル型電界効果トランジス
タＱ１のゲートに入力され、ＮＡＮ回路Ｕ２Ｄの出力
は、インバータＵ１Ｆに接続され、インバータＵ１Ｆの
出力は、コンデンサＣ２を介してＮチャンネル型電界効
果トランジスタＱ２のゲートに入力されるように構成さ
れている。また、トランジスタＱ１のソースは正電源ｄ
ｃlに、トランジスタＱ２のソースは負電源ｄｃ２に、
それぞれ接続される。電界効果トランジスタＱ１のゲー
トには、正電源ｄｃ１に接続された抵抗Ｒ１、及び一端
が接地された抵抗Ｒ２がさらに接続され、電界効果トラ
ンジスタＱ１のソースには一端が接地されたコンデンサ
Ｃ４がさらに接続されている。また、電界効果トランジ
スタＱ２のゲートには、一端が接地された抵抗Ｒ３及び
負電源ｄｃ２に接続された抵抗Ｒ４がさらに接続され、
電界効果トランジスタＱ２のソースには、一端が接地さ
れたコンデンサＣ５がさらに接続されている。また、電
界効果トランジスタＱ１のドレイン及び電界効果トラン
ジスタＱ２のドレインは、一端が接地された抵抗Ｒ５、
一端が接地されたインダクタンスＬ１、及びコンデンサ
Ｃ３に接続され、コンデンサＣ３は、一端が接地された
抵抗Ｒ６及び圧電素子１００に接続されている。なお、
第１実施形態に係る実施例における回路素子と一部同一
符号を用いているが、第１実施形態に係る実施例とは、
全く関係ないものである。

【０１１１】３つのＲＦ信号入力端子ＲＦｉｎ１（Ｑｂ
ａｒ）、ＲＦｉｎ２（２Ｑ）、ＲＦｉｎ３（Ｑ）は、例
えば、図示しないＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋＬｏ
ｏｐ）素子などを用いると、ひとつの素子に接続するだ
けでよい場合がある。また、入力端子Ｅｎａｂｌｅは、
図示していない外部制御回路と接続され、入力信号はバ
ースト波の持続時間を制御する。変換部３０３のデジタ
ル回路において、Ｕ１で始まる識別子を有するインバー
タ素子は、論理反転に加え、信号増幅機能を有するもの
が望ましい。

【０１１２】表１に所望の周波数成分を有するＲＦ信号
を生成するのに必要な入力信号の真理値表を示す。

【０１１３】

【表１】

【０１１４】例えば、ＴＡＮＫ回路の共振周波数に等し
い周波数成分Ｆ１を得る場合、ＲＦｉｎ１（Ｑｂａｒ）
は常にＬレベルであり、インバータ素子Ｕ１Ｂの出力は
常にＬレベルとなるから、インバータ素子Ｕ１Ｅの出力
は常にＨレベルとなる。従って、トランジスタＱ１は常
にオフ状態となる。他方、ＲＦｉｎ２（２Ｑ）及びＲＦ
ｉｎ３（Ｑ）は、ともに２Ｑであり、ＮＡＮＤ素子Ｕ２
Ｄの入力は互いに等しくなるから、インバータ素子Ｕ１
Ｆの出力は、入力信号２Ｑに等しくなる。従って、トラ
ンジスタＱ１だけが周波数成分Ｆ１を有する信号２Ｑに
よりオン／オフされる。すなわち、図１５（ａ）のＴＡ
ＮＫ回路波形が圧電素子１００に入力され、小径のイン
ク液滴が吐出される。

【０１１５】また、（４）式を満足する周波数成分Ｆ２
を得る場合、ＲＦｉｎ２（２Ｑ）は２Ｑであるが、ＲＦ
ｉｎ３（Ｑ）は１／２の周波数に分周されたＱであり、
ＲＦｉｎ１（Ｑｂａｒ）はＱが論理反転されたＱｂａｒ
である。ＡＮＤ素子Ｕ３ＡおよびＮＡＤ素子Ｕ２Ｄの出
力は、互いに論理反転し、且つπ位相ずれたデューティ
ー比２５％のＲＦパルス信号になる。該ＲＦパルス信号
に応じてトランジスタＱ１、Ｑ２がオン／オフされる。
すなわち、図１５（ｂ）のＴＡＮＫ回路波形が圧電素子
１００に入力され、大径のインク液滴が吐出される。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
電素子と並列に接続され且つ、予め定めた複数のインダ
クタンスのうち何れか１つのインダクタンスを設定する
ことにより、高速且つ高画質記録ができ、小型で低コス
トの音響プリンタの駆動回路及び音響プリンタを提供す
ることができる、という効果がある。

【０１１７】また、正極性パルス信号及び該正極性パル
ス信号と相補する負極性パルス信号を選択的に合成し、
圧電素子に供給することによっても、高速且つ高画質記
録ができ、小型で低コストの音響プリンタの駆動回路及
び音響プリンタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る駆動回路の出力段の構成
を示す概念図である。

【図２】音響プリンタの構成を示す概念図である。

【図３】第１実施形態に係る駆動回路の概略構成を示
すブロック図である。

【図４】ＲＦ周波数Ｆとインク液滴の直径Ｄとの関係
を示す図である。

【図５】ＴＡＮＫ回路の伝達特性を示す図である。

【図６】プリントヘッドの一例を示す図である。

【図７】プリントヘッドと記録媒体との関係を示す図
である。

【図８】記録モード別の記録媒体上の画像例を示す図
である。

【図９】インダクタンス切換回路におけるスイッチの
例を示す図である。

【図１０】インダクタンス切換回路を備えた駆動回路
の第１例を示す図である。

【図１１】図１０における増幅回路の詳細の一例を示
す図である。

【図１２】インダクタンス切換回路を備えた駆動回路
の第２例を示す図である。

【図１３】第２実施形態に係る駆動回路の概略構成を
示すブロック図である。

【図１４】第２実施形態に係る駆動回路の出力段の構
成を示す概念図である。

【図１５】異なる周波数成分を有するＲＦ信号の生成
例を説明するための図である。

【図１６】第２実施形態に係る駆動回路の一例を示す
図である。

【符号の説明】

１００圧電素子１２１、３２１駆動回路２０４増幅部２０５インダクタンス切換回路２０６、３２０ＴＡＮＫ回路２１６記録媒体３０４増幅部Ａ３０５増幅部Ｂ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森田直己神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者井上七穂神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内Ｆターム(参考） 2C057 AF39 AG44 AG62 AR16 BA10 BA14 BF06 CA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流信号が供給されることにより圧電素
子から発生する超音波により貯留されたインクを吐出す
るイジェクタを用いて、記録媒体上に画像を形成する音
響プリンタの駆動回路において、前記圧電素子に並列に接続されたインダクタンスを含む
と共に、予め定めた複数の共振周波数を有し、複数の共
振周波数のうち何れか１つの共振周波数に設定可能な共
振回路と、前記共振回路の共振周波数を設定する設定手段と、を備えたことを特徴とする音響プリンタの駆動回路。
【請求項２】前記共振回路は、予め定めた複数の前記
インダクタンスのうち何れか１つのインダクタンスに設
定可能なインダクタンス手段を有し、前記設定手段は、
該インダクタンス手段のインダクタンスを設定すること
により共振周波数を設定することを特徴とする請求項１
に記載の音響プリンタの駆動回路。
【請求項３】前記設定手段は、前記記録媒体上に形成
する画像を表す画像データに応じて、前記複数の共振周
波数を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の音響プリンタの駆動回路。
【請求項４】圧電素子から発生する超音波により貯留
されたインクを吐出するイジェクタを用いて、記録媒体
上に画像を形成する音響プリンタの駆動回路において、前記圧電素子へ供給する交流信号を生成するための所定
周波数の正極性パルス信号と、該正極性パルス信号と相
補する負極性パルス信号を生成する生成手段と、前記正極性パルス信号及び前記負極性パルス信号の少な
くとも一方を選択する選択手段と、前記選択手段により選択されたパルス信号に基づいて、
前記圧電素子へ供給するための交流信号を生成する交流
信号生成手段と、を備えたことを特徴とする音響プリンタの駆動回路。
【請求項５】前記選択手段は、記録媒体上に形成する
画像を表す画像データに応じて、前記選択を行うことを
特徴とする請求項４に記載の音響プリンタの駆動回路。
【請求項６】請求項１乃至請求項５の少なくとも１項
に記載の音響プリンタの駆動回路を備えた音響プリン
タ。