JP2002144558A - インクジェットヘッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットヘッド駆動装置において、ピ
エゾ素子のバイアス電位を一定に保つ。 【解決手段】 印字データを生成する印字データ発生装
置４と、印加電圧による歪み力でインク滴を吐出させる
ピエゾ素子Ｐ１〜３を備えたインクジェットヘッド５
と、印字データに対応してピエゾ素子Ｐ１〜３に印加さ
れる吐出電圧波形を生成する電圧波形生成装置１と、イ
ンク滴非吐出時においてバイアス電圧を一定に保持する
ためにピエゾ素子Ｐ１〜３に印加される非吐出電圧波形
を生成する電圧波形生成装置２と、ピエゾ素子Ｐ１〜３
に対応したスイッチＳＷ１〜３で構成され、印字データ
発生装置４から印字データが送信されているときには吐
出電圧波形を、送信されていないときには非吐出電圧波
形を、スイッチＳＷ１〜３の切り換えによりピエゾ素子
Ｐ１〜３へ供給するヘッドドライバ３とを有する構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電素子を用いたオ
ンデマンド型インクジェットヘッドの駆動装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧電型のインクジェットヘッ
ドでは、ノズル孔に付設されたピエゾ素子（圧電素子）
に対して急峻に変化する駆動電圧を印加することによ
り、ピエゾ素子に体積変動を発生させ、それによるイン
ク室の体積変化でノズル孔からインク滴を用紙上に吐出
させ、各種の記録を行う構造となっている。

【０００３】また、ピエゾ素子は、電気的特性がキャパ
シタンスであることから、一度ある電位まで充電してし
まうと、基本的にはその電位を保持し、その電圧による
変位量を保つことになる。

【０００４】以下に、従来のインクジェットヘッド駆動
装置について説明する。

【０００５】図９は、従来のインクジェットヘッド駆動
装置のブロック図であり、急峻な吐出電圧波形を生成す
る吐出電圧波形生成装置２０１、ピエゾ素子Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３から構成されるインクジェットヘッド２０２、
印字データ発生装置２０４からの印字データに応じて吐
出電圧波形生成装置２０１からの出力電圧波形Ｖａｍｐ
をインクジェットヘッド２０２の各ピエゾ素子Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３へ供給するヘッドドライバ２０３を有してい
る。そして、ヘッドドライバ２０３は、各ピエゾ素子Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３に対応した個数分のＳＷ（スイッチ）２
０３−１，ＳＷ２０３−２，ＳＷ２０３−３で構成され
ている。

【０００６】また、印字周期毎に印字データをヘッドド
ライバ２０３へ発生する印字データ発生装置２０４は、
ここでは、図１０（従来のインクジェットヘッド駆動装
置のタイミングチャート）に示すように、ＥＮＢ２０３
−１，ＥＮＢ２０３−２，ＥＮＢ２−３が各印字周期毎
にＯＮ−ＯＦＦしてヘッドドライバ２０３の各ＳＷ２０
３−１，ＳＷ２０３−２，ＳＷ２０３−３をＯＮ−ＯＦ
Ｆし、各ピエゾ素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３への吐出電圧波形
生成装置２０１からの出力電圧波形Ｖａｍｐ印加を制御
している。

【０００７】インク滴吐出を行うには、印字データ発生
装置２０４からのＥＮＢ信号によりヘッドドライバ２０
３のＳＷ２０３−１，ＳＷ２０３−２，ＳＷ２０３−３
がＯＮされて吐出電圧波形生成装置２０１からの出力電
圧波形Ｖａｍｐがピエゾ素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に印加さ
れ、出力電圧波形ＶａｍｐがＧＮＤレベルからＭＡＸ電
圧に上昇する期間でインクが吐出されることになる。

【０００８】図示するように、出力電圧波形Ｖａｍｐ波
形では、ＧＮＤレベルからＭＡＸ電圧に上昇する期間が
１周期内に２回あり、よってインク滴吐出も２回続けて
行われる。そして、各インク滴は空中で合体し、１個の
液滴となって吐出することになる。

【０００９】また、吐出電圧波形生成装置２０１からの
出力電圧波形Ｖａｍｐが中間電位Ｖｂａｉを基本に構成
されているのは、ピエゾ素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をあるバ
イアス電位に固定して所定の方向に変位させた状態を初
期変位位置として、その時点から出力電圧波形Ｖａｍｐ
を印加することにより最適な変位量を常に確保し、イン
ク吐出量を最適にするためであり、ピエゾ素子インクジ
ェットヘッドを制御する方法として一般的に行われてい
るものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１０から
分かるように、従来のインクジェットヘッド駆動装置に
おいて、印字データ発生装置２０４からの印字データが
長い期間ない場合、つまり、印字データ発生装置２０４
からのＥＮＢ信号がＥＮＢ２０３−３のような場合、ピ
エゾ素子Ｐ３へ蓄えられていた電荷は、ピエゾ素子自体
の自己放電で放電してしまう。したがって、ＰＴＭ１０
の時点では、バイアス電圧Ｖｂａｉに比較してＶｌｏも
低下することになる。

【００１１】すると、ピエゾ素子Ｐ３は初期変位を保持
していないことになり、ＰＴＭ１０の信号に対して印字
データ発生装置２０４から印字データが来て吐出電圧波
形生成装置２０１からの出力電圧波形Ｖａｍｐが印加さ
れても、最適な位置からの変位量を確保することができ
ない。

【００１２】そして、これにより最適なインク滴吐出が
できず、インク滴吐出が乱れるという問題があった。

【００１３】そこで、本発明は、圧電素子のバイアス電
位を一定に保つことのできるインクジェットヘッド駆動
装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明のインクジェットヘッド駆動装置は、印加電
圧による圧電素子の歪み力によりインク滴をノズル孔よ
り吐出させるインクジェットヘッド駆動装置であって、
インク滴の吐出動作を停止している圧電素子のバイアス
電位を一定に保持する電圧を当該圧電素子に印加する非
吐出用電圧印加装置が設けられているものである。

【００１５】これにより、圧電素子のバイアス電位を一
定に保つことができるので、長時間にわたってインク滴
吐出が行われない圧電素子におけるバイアス電位の変動
を防止することが可能になって圧電素子の初期変位位置
を一定に保つことができ、インク滴の吐出量の安定化を
図ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、印加電圧による圧電素子の歪み力によりインク滴を
ノズル孔より吐出させるインクジェットヘッド駆動装置
であって、インク滴の吐出動作を停止している圧電素子
のバイアス電位を一定に保持する電圧を当該圧電素子に
印加する非吐出用電圧印加装置が設けられているインク
ジェットヘッド駆動装置であり、圧電素子のバイアス電
位を一定に保つことができるので、長時間にわたってイ
ンク滴吐出が行われない圧電素子におけるバイアス電位
の変動を防止することが可能になって圧電素子の初期変
位位置を一定に保つことができ、インク滴の吐出量の安
定化を図ることができるという作用を有する。

【００１７】本発明の請求項２に記載の発明は、印字周
期毎に印字データを生成する印字データ発生装置と、印
加電圧による歪み力によりインク滴をノズル孔から吐出
させる圧電素子を備えたインクジェットヘッドと、印字
データ発生装置で生成された印字データに対応して圧電
素子に印加される吐出電圧波形を生成する吐出用電圧印
加装置と、インク滴非吐出時においてバイアス電圧を一
定に保持するために圧電素子に印加される非吐出電圧波
形を生成する非吐出用電圧印加装置と、圧電素子に対応
した個数分のスイッチで構成され、印字データ発生装置
から印字データが送信されているときには吐出用電圧印
加装置からの吐出電圧波形を、送信されていないときに
は非吐出用電圧印加装置からの非吐出電圧波形を、スイ
ッチの切り換えにより圧電素子へ供給するヘッドドライ
バとを有するインクジェットヘッド駆動装置であり、圧
電素子のバイアス電位を一定に保つことができるので、
長時間にわたってインク滴吐出が行われない圧電素子に
おけるバイアス電位の変動を防止することが可能になっ
て圧電素子の初期変位位置を一定に保つことができ、イ
ンク滴の吐出量の安定化を図ることができるという作用
を有する。

【００１８】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２記載の発明において、印字データ発生装置と吐出用電
圧印加装置および非吐出用電圧印加装置との間には、吐
出用電圧印加装置と非吐出用電圧印加装置の切り換え時
電圧を同一にする切り換え電圧制御装置が設けられてい
るインクジェットヘッド駆動装置であり、吐出用電圧印
加装置と非吐出用電圧印加装置との切り換え前後で圧電
素子への印加電圧の変動が防止されるので、電圧切り換
えによる圧電素子への突入電流を抑制することが可能に
なって変位量を高精度に制御することができるという作
用を有する。

【００１９】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
２記載の発明において、非吐出用電圧印加装置とスイッ
チとの間には抵抗が設けられているインクジェットヘッ
ド駆動装置であり、インク吐出後の圧電素子の電位が徐
々にバイアス電位になるので、電圧切り換えによる突入
電流を抑制することが可能になるという作用を有する。

【００２０】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
２記載の発明において、非吐出用電圧印加装置は、吐出
用電圧印加装置から出力に応じてＯＮ・ＯＦＦするダイ
オードであるインクジェットヘッド駆動装置であり、吐
出用電圧印加装置からの出力を利用しているので、非吐
出専用の電圧印加装置を独立して設けることなく非吐出
ピエゾ素子に対し初期電圧を印加することが可能になる
という作用を有する。

【００２１】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図８を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。

【００２２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１によるインクジェットヘッド駆動装置を示すブロッ
ク図、図２は図１のインクジェットヘッド駆動装置のタ
イミングチャートである。

【００２３】図１に示すように、本実施の形態のインク
ジェットヘッド駆動装置は、印字周期毎に印字データを
生成する印字データ発生装置４、印加電圧による歪み力
によりインク滴をノズル孔から吐出させるピエゾ素子
（圧電素子）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から構成されたインクジ
ェットヘッド５、印字データ発生装置４で生成された印
字データに対応してピエゾ素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に印加
される急峻な吐出電圧波形Ｖａｍｐを生成する吐出用電
圧印加装置である電圧波形生成装置１、インク滴非吐出
時においてバイアス電圧を一定に保持するためにピエゾ
素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に印加される非吐出電圧波形Ｖｄ
ｃを生成する非吐出用電圧印加装置である電圧波形生成
装置２、ピエゾ素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応した個数分
のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３で構成され、印字デ
ータ発生装置４から印字データが送信されているときに
は電圧波形生成装置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐを、
送信されていないときには電圧波形生成装置２からの非
吐出電圧波形Ｖｄｃを、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ
３の切り換えによりインクジェットヘッド５の各ピエゾ
素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３へ供給するヘッドドライバ３とを
有している。

【００２４】印字データ発生装置４は、本実施の形態に
おいては、図２に示すように、ＥＮＢ１、ＥＮＢ２、Ｅ
ＮＢ３が各印字周期毎にＯＮ−ＯＦＦしてヘッドドライ
バ３の各ＳＷをＯＮ−ＯＦＦし、電圧波形生成装置１か
らの出力電圧波形Ｖａｍｐまたは電圧波形生成装置２か
らの出力電圧波形Ｖｄｃの各ピエゾ素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３に対する印加を制御している。

【００２５】このように構成された本実施の形態のイン
クジェットヘッド駆動装置について、以下にその動作を
説明する。

【００２６】最初に、図２のＰＴＭ１時点でのインク滴
吐出について説明する。

【００２７】図２において、ＰＴＭ１時点では、全ての
ピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ３からインクが吐出されている。

【００２８】ここでは、印字データ発生装置４は、ヘッ
ドドライバ３への各ＥＮＢ信号ＥＮＢ１，ＥＮＢ２，Ｅ
ＮＢ３をＬからＨにすることにより、各ＥＮＢ信号のＨ
期間にわたってヘッドドライバ３の各スイッチＳＷ１，
ＳＷ２，ＳＷ３をＯＮにする。

【００２９】これにより、各ピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ３には
電圧波形生成装置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐが印加
されることになる。

【００３０】よって、各ピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ３には吐出
電圧波形Ｖａｍｐに応答した歪みが発生してインク室の
伸縮が起こり、その圧力変化により、インク滴がノズル
孔から吐出されることとなる。

【００３１】そして次に、印字データ発生装置４は、各
ＥＮＢ信号をＨからＬにすることにより電圧波形生成装
置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐの印加を終了させ、吐
出モードが完了することとなる。

【００３２】また、ヘッドドライバ３は、各ＥＮＢ信号
がＨからＬになるに伴い、電圧波形生成装置１からの吐
出電圧波形Ｖａｍｐのピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ３に対する印
加を停止すると同時に、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，Ｓ
Ｗ３を切り換えて、非吐出時用の電圧波形生成装置２か
らの出力電圧波形Ｖｄｃをピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ３に印加
する。

【００３３】これにより、ヘッドドライバ３からの出力
電圧波形は、吐出電圧波形Ｖａｍｐから非吐出電圧波形
Ｖｄｃへと切り換わり、各ＥＮＢ信号のＬ期間では、常
にインク非吐出時用の電圧波形生成装置２からの非吐出
電圧波形Ｖｄｃがピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ３に対して出力さ
れることとなる。

【００３４】よって、ＰＴＭ１時点での吐出モードが完
了しても、各ピエゾ素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にはある一定
の歪みを発生させるバイアス電圧Ｖｂａｉが印加される
こととなり、各ピエゾ素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３には電圧印
加による初期変位量が一定に維持されることとなる。

【００３５】次に、ＰＴＭ１０時点でのインク滴吐出に
ついて説明する。

【００３６】図２において、ピエゾ素子Ｐ１は、ＰＴＭ
１時点以降、印字周期に同期して連続吐出、その他のピ
エゾ素子Ｐ２，Ｐ３は間欠吐出、特に、ピエゾ素子Ｐ３
は、ＰＴＭ１時点で吐出を行った以降は長期間インク滴
吐出が行われていない状態を示している。

【００３７】ＰＴＭ１時点と同様、ＰＴＭ１０時点で
も、ヘッドドライバ３は、印字データ発生装置４の各Ｅ
ＮＢ信号に応じて各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を
ＯＮにして、各ピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ３からインクを吐出
させることとなる。

【００３８】ところが、図２に示すように、長期間イン
ク滴吐出を行わなかったピエゾ素子Ｐ３および連続的に
インク滴吐出を行っていたピエゾ素子Ｐ１を含め、各ピ
エゾ素子には、ＰＴＭ１時点と同様、インク非吐出時用
の電圧波形生成装置２からの出力電圧波形Ｖｄｃが印加
されており、したがって、バイアス電位が一定に保たれ
て正規な初期変位量が維持されていることとなる。

【００３９】よって、各ピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ３は、正規
な初期変位位置から吐出電圧波形Ｖａｍｐによる変位を
行うこととなり、安定した正確なインク吐出量制御が行
え、所望のインク滴が吐出されて高画質な画像が形成さ
れることとなる。

【００４０】また、図２に示すように、非吐出ピエゾ素
子に対しては常にインク非吐出用の電圧波形生成装置２
からの非出力電圧波形Ｖｄｃが印加されているため、非
吐出ピエゾ素子に接続されているパターンインピーダン
スは低くなっている。

【００４１】よって、非吐出ピエゾ素子に発生する吐出
電圧波形Ｖａｍｐからのクロストーク電圧が小さくな
り、クロストーク電圧による非吐出ピエゾ素子からの誤
吐出も抑制することが可能になる。

【００４２】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２によるインクジェットヘッド駆動装置を示すブロッ
ク図、図４は図３のインクジェットヘッド駆動装置のタ
イミングチャートである。

【００４３】本実施の形態のインクジェットヘッド駆動
装置は、印字データ発生装置４と電圧波形生成装置１お
よび電圧波形生成装置２との間に、電圧波形生成装置１
と電圧波形生成装置２の切り換え時電圧を同一にする切
り換え電圧制御装置６が設けられたものである。その他
の箇所については、実施の形態１で示すインクジェット
ヘッド駆動装置と同様になっている。

【００４４】以下に、本実施の形態のインクジェットヘ
ッド駆動装置のインク滴吐出動作について図４を用いて
説明する。

【００４５】図示する場合においては、ＰＴＭ１時点で
の印字データには階調情報が含まれており、実施の形態
１とは異なって、ピエゾ素子Ｐ１は中ドット液滴、ピエ
ゾ素子Ｐ２は大ドット液滴、ピエゾ素子Ｐ３は液滴非吐
出の階調吐出の例が示されている。

【００４６】図４において、先ず、印字データ発生装置
４からヘッドドライバ３へＥＮＢ信号ＥＮＢ１，ＥＮＢ
２，ＥＮＢ３が出力される。

【００４７】ＥＮＢ１は中ドット液滴を吐出させるた
め、電圧波形生成装置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐ中
の２パルスの吐出波形がピエゾ素子Ｐ１に印加されるよ
うに、ヘッドドライバ３に図示する期間にわたってＨレ
ベルを維持するように出力される。

【００４８】ＥＮＢ２は大ドット液滴を吐出させるた
め、電圧波形生成装置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐ中
の全パルスの吐出波形がピエゾ素子Ｐ２に印加されるよ
うに、ヘッドドライバ３に図示する期間に渡ってＨレベ
ルを維持するように出力される。

【００４９】ＥＮＢ３はピエゾ素子Ｐ３を非吐出とする
ため、電圧波形生成装置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐ
が印加されないように、ヘッドドライバ３にＬ出力を行
う。

【００５０】また、切り換え電圧制御装置６は、各ＥＮ
Ｂ信号のＨ→Ｌレベル変化時において、電圧波形生成装
置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐが、一定期間、電圧波
形生成装置２からの非吐出電圧波形Ｖｄｃと同一の電位
Ｖｂａｉとなるよう、電圧波形生成装置１からの吐出電
圧波形Ｖａｍｐ電圧レベルを制御する。

【００５１】これにより、各ＥＮＢ信号によるヘッドド
ライバ３のＯＮ−ＯＦＦ切り換え時における電圧波形生
成装置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐと電圧波形生成装
置２からの非吐出電圧波形Ｖｄｃとはバイアス電位Ｖｂ
ａｉで一致する。

【００５２】つまり、吐出電圧波形Ｖａｍｐの印加を途
中で終了して非吐出電圧波形Ｖｄｃに切り換わっても、
ピエゾ素子に印加される電圧は変化しないため、電圧切
り換えによるピエゾ素子への突入電流は抑制されること
になり、変位量を高精度に制御することが可能になる。

【００５３】これにより、非吐出電圧波形Ｖｄｃを生成
する電圧波形生成装置２の電流容量は軽減されると共
に、ヘッドドライバ３を構成する非吐出用の各スイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の出力電流能力が軽減されるた
め、ヘッドドライバ３を構成するトランジスタの小型化
が行え、ヘッドドライバ３のチップサイズ自体を小さく
することが可能になってヘッドドライバ３の低価格化が
可能になる。

【００５４】（実施の形態３）図５は本発明の実施の形
態３によるインクジェットヘッド駆動装置を示すブロッ
ク図、図６は図５のインクジェットヘッド駆動装置のタ
イミングチャートである。

【００５５】本実施の形態におけるインクジェットヘッ
ド駆動装置は、ヘッドドライバ７において、電圧波形生
成装置２とスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３との間に、
ＳＷのＯＮ抵抗として抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が設けられ
ている。また、吐出電圧波形Ｖａｍｐが出力される電圧
波形生成装置１とスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のＯ
Ｎ抵抗は、吐出電圧波形Ｖａｍｐが忠実にピエゾ素子Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３へ印加されるように、ほぼ０に等しい状
態となっている。

【００５６】そして、その他の箇所については、実施の
形態１で示すインクジェットヘッド駆動装置と同様にな
っている。

【００５７】次に、本実施の形態のインクジェットヘッ
ド駆動装置のインク滴吐出動作について図６を用いて説
明する。

【００５８】図示する場合においては、ＰＴＭ１時点で
の印字データは、実施の形態２と同様、ピエゾ素子Ｐ１
は中ドット液滴、ピエゾ素子Ｐ２は大ドット液滴、ピエ
ゾ素子Ｐ３は非吐出の階調吐出の例が示されている。

【００５９】先ず、印字データ発生装置４からヘッドド
ライバ７へ、ＥＮＢ信号ＥＮＢ１，ＥＮＢ２，ＥＮＢ３
が出力される。

【００６０】ＥＮＢ１は、中ドット液滴を吐出させるた
め、電圧波形生成装置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐ中
の２パルスの吐出波形がピエゾ素子Ｐ１に印加されるよ
うに、ヘッドドライバ７に図６のような期間、Ｈレベル
を維持して出力される。

【００６１】ここで、ピエゾ素子Ｐ１の中ドット液滴の
吐出動作について、さらに詳細に説明する。

【００６２】図６に示すように、ＥＮＢ１のＨレベルか
らＬレベルに変化する直前では、吐出電圧波形生成装置
１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐの電位レベルはＶｍａｘ
である。つまり、ピエゾ素子Ｐ１の電位は、ＥＮＢ１に
よる切り換え直前では、Ｖｍａｘということになる。

【００６３】次に、ＥＮＢ１がＨレベルからＬレベルに
変化し、吐出電圧波形Ｖａｍｐ中の２パルスの吐出波形
が印加され、中ドット液滴の吐出が終了するとき、ＥＮ
Ｂ１がＨレベルからＬレベルに変化することにより、ヘ
ッドドライバ７のＳＷ１は、非吐出電圧波形Ｖｄｃを出
力する電圧波形生成装置２側に切り換わる。

【００６４】これにより、ピエゾ素子Ｐ１には、ヘット
ドライバ７のＳＷ１には、抵抗Ｒ１を介して非吐出電圧
波形Ｖｄｃの電位レベルＶｂａｉが印加されることにな
る。

【００６５】よって、ピエゾ素子Ｐ１の電位は、スイッ
チＳＷ１がもつ抵抗Ｒ１があるため、Ｖｍａｘ電位から
Ｖｂａｉ電位へとは急激に変化することなく、ピエゾ素
子Ｐ１のもつ容量成分ＣとＳＷ１の抵抗Ｒ１の時定数ｔ
ｃｒに沿って徐々にＶｂａｉ電位に近づいていき、次の
印字信号ＰＴＭ２時点前までには、印加電圧Ｖｂａｉに
よる所定の初期変位量を保持していることとなる。

【００６６】つまり、インク液滴吐出時には、吐出用の
吐出電圧波形Ｖａｍｐがヘッドドライバ７の各スイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３がそのまま印加され、吐出性能
が維持されることになる。

【００６７】一方、非吐出への切り換え時には、非吐出
用の電圧波形生成装置２からの非吐出電圧波形Ｖｄｃ
が、ヘッドドライバ７の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を介して
各ピエゾ素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３へ印加されるため、非吐
出時のピエゾ素子電位Ｖｂａｉへの電位が固定されると
ともに、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の抵抗Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３により、電圧切り換えによる突入電流を
抑制することが可能になる。

【００６８】（実施の形態４）図７は本発明の実施の形
態４によるインクジェットヘッド駆動装置を示すブロッ
ク図、図８は図７のインクジェットヘッド駆動装置のタ
イミングチャートである。

【００６９】本実施の形態におけるインクジェットヘッ
ド駆動装置は、実施の形態１の電圧波形生成装置２に代
えて、非吐出用ピエゾ素子への電圧供給を行う非吐出用
電圧印加装置であるダイオード８が電圧波形生成装置１
と各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３との間に設けられ
ている。

【００７０】そして、本実施の形態では、各ピエゾ素子
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の初期位置、つまりインク液滴を吐出
しないときの位置は最大電圧が印加されているときとな
っている。したがって、各ピエゾ素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３
へＶｍａｘ電圧が印加されているときが初期位置とな
り、インク液滴を吐出しないときは常に電圧Ｖｍａｘが
印加されてなければならない。

【００７１】その他の箇所については、実施の形態１で
示すインクジェットヘッド駆動装置と同様になってい
る。

【００７２】以下に、本実施の形態のインクジェットヘ
ッド駆動装置のインク滴吐出動作について図８を用いて
説明する。

【００７３】図示する場合においては、ＰＴＭ１時点で
の印字データは、実施の形態２と同様、ピエゾ素子Ｐ１
は中ドット液滴、ピエゾ素子Ｐ２は大ドット液滴、ピエ
ゾ素子Ｐ３は非吐出の階調吐出の例が示されている。

【００７４】図８において、先ず、印字データ発生装置
４からヘッドドライバ３へ、各ＥＮＢ信号ＥＮＢ１，Ｅ
ＮＢ２，ＥＮＢ３が出力される。

【００７５】ＥＮＢ１は中ドット液滴を吐出させるた
め、電圧波形生成装置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐ中
の２パルスの吐出波形がピエゾ素子Ｐ１に印加されるよ
うに、ヘッドドライバ３に図８のような期間、Ｈレベル
を維持し出力される。

【００７６】ここで、ピエゾ素子Ｐ１の中ドット液滴の
吐出動作について、さらに詳細に説明する。

【００７７】図８に示すように、ＥＮＢ１のＨレベルか
らＬレベルに変化する直前では、吐出用の電圧波形生成
装置１からの吐出電圧波形Ｖａｍｐの電位レベルはＶｍ
ａｘである。つまり、ピエゾ素子Ｐ１の電位は、ＥＮＢ
１による切り換え直前では、Ｖｍａｘということにな
る。

【００７８】次に、ＥＮＢ１がＨレベルからＬレベルに
変化し、吐出電圧波形Ｖａｍｐ中の２パルスの吐出波形
が印加され、中ドット液滴の吐出が終了するとき、ＥＮ
Ｂ１がＨレベルからＬレベルに変化することにより、ヘ
ッドドライバ３のＳＷ１は、ダイオード８のカソード端
子と接続されることとなる。ここで、ダイオード８のア
ノード端子には吐出用の電圧波形生成装置１が接続され
ているので、中ドット液滴の吐出を終了しても、ピエゾ
素子Ｐ１にはダイオード８を介して吐出電圧波形Ｖａｍ
ｐが印加されていることとなる。

【００７９】つまり、ピエゾ素子Ｐ１には常に吐出用の
電圧波形生成装置１からの出力である吐出電圧波形Ｖａ
ｍｐが印加されていることとなるが、インク液滴非吐出
時には、ピエゾ素子Ｐ１の電位は吐出電圧波形Ｖａｍｐ
のようにはならない。

【００８０】それは、吐出電圧波形ＶａｍｐがＶｍａｘ
電位のときのみダイオード８がＯＮしてピエゾ素子Ｐ１
へＶｍａｘ電圧を供給するが、それ以外のとき、つまり
吐出電圧波形Ｖａｍｐ電位がＶｍａｘ電位より低いとき
は、ダイオード８がＯＦＦとなり、Ｖｍａｘ電位より低
い吐出電圧波形Ｖａｍｐの電圧印加を停止するからであ
る。

【００８１】これにより、吐出用の電圧波形生成装置１
からの出力である吐出電圧波形Ｖａｍｐが、ＥＮＢ信号
の切り換えにより、インク液滴吐出時には直接、非吐出
時にはダイオード８を介して供給されることになり、非
吐出ピエゾ素子に対してもＶｍａｘ電圧を供給すること
が可能になる。

【００８２】したがって、非吐出専用の電圧印加装置を
設けずに、吐出用の電圧波形生成装置１からの出力であ
る吐出電圧波形Ｖａｍｐにより、非吐出ピエゾ素子に対
し初期電圧を印加することが可能になる。

【００８３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電素
子のバイアス電位を一定に保つことができるので、長時
間にわたってインク滴吐出が行われない圧電素子におけ
るバイアス電位の変動を防止することが可能になって圧
電素子の初期変位位置を一定に保つことができ、インク
滴の吐出量の安定化を図ることができるという有効な効
果が得られる。

【００８４】印字データ発生装置と吐出用電圧印加装置
および非吐出用電圧印加装置との間に切り換え電圧制御
装置を設ければ、吐出用電圧印加装置と非吐出用電圧印
加装置との切り換え前後で圧電素子への印加電圧の変動
が防止されるので、電圧切り換えによる圧電素子への突
入電流を抑制することが可能になって変位量を高精度に
制御することができるという有効な効果が得られる。

【００８５】非吐出用電圧印加装置とスイッチとの間に
抵抗を設ければ、インク吐出後の圧電素子の電位が徐々
にバイアス電位になるので、電圧切り換えによる突入電
流を抑制することが可能になるという有効な効果が得ら
れる。

【００８６】さらに、スイッチ自体の持つＯＮ抵抗を流
用することにより、別途に非吐出用電圧印加装置とスイ
ッチの間に抵抗を設けなくても、圧電素子の電位を徐々
にバイアス電位にすることができるので、スイッチ自体
を構成するトランジスタのチップサイズをさらに小さく
することができ、インクジェット駆動装置のより一層の
小型化を実現することができるという有効な効果が得ら
れる。

【００８７】非吐出用電圧印加装置として、吐出用電圧
印加装置から出力に応じてＯＮ・ＯＦＦするダイオード
を用いれば、吐出用電圧印加装置からの出力を利用して
いるので、非吐出専用の電圧印加装置を独立して設ける
ことなく非吐出ピエゾ素子に対し初期電圧を印加するこ
とが可能になるという有効な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１によるインクジェットヘ
ッド駆動装置を示すブロック図

【図２】図１のインクジェットヘッド駆動装置のタイミ
ングチャート

【図３】本発明の実施の形態２によるインクジェットヘ
ッド駆動装置を示すブロック図

【図４】図３のインクジェットヘッド駆動装置のタイミ
ングチャート

【図５】本発明の実施の形態３によるインクジェットヘ
ッド駆動装置を示すブロック図

【図６】図５のインクジェットヘッド駆動装置のタイミ
ングチャート

【図７】本発明の実施の形態４によるインクジェットヘ
ッド駆動装置を示すブロック図

【図８】図７のインクジェットヘッド駆動装置のタイミ
ングチャート

【図９】従来のインクジェットヘッド駆動装置を示すブ
ロック図

【図１０】従来のインクジェットヘッド駆動装置のタイ
ミングチャート

【符号の説明】

１ 電圧波形生成装置（吐出用電圧印加装置） ２ 電圧波形生成装置（非吐出用電圧印加装置） ３ ヘッドドライバ ４ 印字データ発生装置 ５ インクジェットヘッド ８ ダイオード（非吐出用電圧印加装置） Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ ピエゾ素子（圧電素子） ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３ スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 誠二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 富田 正史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF21 AM15 AM16 AR04 AR06 BA03 BA14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印加電圧による圧電素子の歪み力によりイ
   ンク滴をノズル孔より吐出させるインクジェットヘッド
   駆動装置であって、 インク滴の吐出動作を停止している前記圧電素子のバイ
   アス電位を一定に保持する電圧を当該圧電素子に印加す
   る非吐出用電圧印加装置が設けられていることを特徴と
   するインクジェットヘッド駆動装置。
2. 【請求項２】印字周期毎に印字データを生成する印字デ
   ータ発生装置と、 印加電圧による歪み力によりインク滴をノズル孔から吐
   出させる圧電素子を備えたインクジェットヘッドと、 前記印字データ発生装置で生成された前記印字データに
   対応して前記圧電素子に印加される吐出電圧波形を生成
   する吐出用電圧印加装置と、 インク滴非吐出時においてバイアス電圧を一定に保持す
   るために圧電素子に印加される非吐出電圧波形を生成す
   る非吐出用電圧印加装置と、 前記圧電素子に対応した個数分のスイッチで構成され、
   前記印字データ発生装置から前記印字データが送信され
   ているときには前記吐出用電圧印加装置からの吐出電圧
   波形を、送信されていないときには前記非吐出用電圧印
   加装置からの非吐出電圧波形を、前記スイッチの切り換
   えにより前記圧電素子へ供給するヘッドドライバとを有
   することを特徴とするインクジェットヘッド駆動装置。
3. 【請求項３】前記印字データ発生装置と前記吐出用電圧
   印加装置および前記非吐出用電圧印加装置との間には、
   前記吐出用電圧印加装置と前記非吐出用電圧印加装置の
   切り換え時電圧を同一にする切り換え電圧制御装置が設
   けられていることを特徴とする請求項２記載のインクジ
   ェットヘッド駆動装置。
4. 【請求項４】前記非吐出用電圧印加装置と前記スイッチ
   との間には抵抗が設けられていることを特徴とする請求
   項２記載のインクジェットヘッド駆動装置。
5. 【請求項５】前記非吐出用電圧印加装置は、前記吐出用
   電圧印加装置から出力に応じてＯＮ・ＯＦＦするダイオ
   ードであることを特徴とする請求項２記載のインクジェ
   ットヘッド駆動装置。