JP2003246060A

JP2003246060A - インクジェット式プリンタのヘッド駆動装置

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Publication number: JP2003246060A
Application number: JP2002051596A
Authority: JP
Inventors: Noboru Tamura; 登田村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: JP4016252B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、簡単で小型の構成により、低コス
トで、各圧電素子の所定のバイアス電位を容易に保持し
得るようにした、インクジェット式プリンタのヘッド駆
動装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数のノズルに対応してそれぞれ設けら
れたインクに圧力を加える圧電素子１１を、所定の印字
タイミングで選択的に、ラッチ回路，Ｄ／Ａコンバータ
及びアンプから成るヘッド駆動回路１２からの駆動信号
ＣＯＭにより駆動し、対応するノズルからインク滴を吐
出させて記録を行なう、インクジェット式プリンタのヘ
ッド駆動装置１０であって、各圧電素子のグランド側の
電極にバイアス電圧Ｖｂを印加するバイアス電源回路２
０を備えており、このバイアス電源回路２０が、ヘッド
駆動回路１２を構成するＩＣ３０内に一体に構成された
ラッチ回路２３，Ｄ／Ａコンバータ２４及びアンプ２５
から成るように、ヘッド駆動装置１０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
プリンタのヘッドにてインク滴を吐出するためのノズル
に対応して設けられた圧電素子のグランド側を所定のバ
イアス電位に保持するようにしたインクジェット式プリ
ンタのヘッド駆動の技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コンピュータの出力装置とし
て、数色のインクを記録ヘッドから吐出するタイプのイ
ンクジェット式カラープリンタが普及してきており、コ
ンピュータ等が処理した画像を多色多階調で印刷するた
めに広く用いられている。

【０００３】例えば、インク吐出のための駆動素子とし
て圧電素子を用いたインクジェット式プリンタでは、印
刷ヘッドの複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた
複数個の圧電素子を選択的に駆動することにより、各圧
電素子の動圧に基づいてノズルからインク滴を吐出さ
せ、印刷用紙にインク滴を付着させることにより、印刷
用紙にドットを形成して、印刷を行なうようにしてい
る。

【０００４】ここで、各圧電素子は、インク滴を吐出す
るためのノズルに対応して設けられており、印刷ヘッド
内に実装されたドライバＩＣ（ヘッド駆動回路）から供
給される駆動信号により駆動され、インク滴を吐出させ
るようになっている。

【０００５】ところで、このような圧電素子は、非駆動
時（すなわち印刷を行なわないとき）には、充電により
蓄積された電荷が、絶縁抵抗により放電して、その電圧
が低下してしまうことにより、インクの吐出に影響を与
えることがある。

【０００６】このため、本出願人による特許第３０９７
１５５号において、圧電素子に対して、駆動タイミング
とは異なるタイミングで、充電電圧を印加して、充電電
圧を維持するようにしたヘッドの駆動装置及び駆動方法
が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなインクジェット式プリンタのヘッド駆動において
は、各圧電素子に印加される駆動信号は、直流信号であ
って、非駆動時に高い電圧に設定され、駆動時には電圧
が低くなるように構成されている。このため、圧電素子
に印加される電圧が比較的高くなってしまうために前述
した放電による電圧降下も大きく、電力損失が大きい。

【０００８】また、印刷品質の向上のために、印刷ドッ
トの高密度化を実現しようとすると、互いに隣接する圧
電素子の電極間のギャップが狭くなるが、駆動される圧
電素子と非駆動の圧電素子とが隣接している場合に、こ
れらの圧電素子の電極間電圧が高くなると、これらの圧
電素子の電極間で放電が発生することがある。

【０００９】さらに、高密度化により個々の圧電素子が
小さくなって、その耐圧が低くなるため、より高密度化
が進んだ場合には、駆動信号の最大電圧が圧電素子の耐
圧を越えることになり、圧電素子が正常に動作しなくな
るおそれがある。

【００１０】このため、圧電素子の電極間に、絶縁材料
を充填する等の絶縁処理が必要になってしまう。

【００１１】これに対して、各圧電素子のグランド側を
駆動信号の中間電位に保持するようにするヘッド駆動方
式もある。このようなヘッド駆動方式によれば、上述し
た高密度化の際の圧電素子電極間の放電を防止すること
ができるが、駆動信号の変動に対応して、電圧を変動さ
せると共に、充電及び放電の切換えが必要であることか
ら、双方向の可変電源が必要となる。

【００１２】さらに、このような電源は、必要なバイア
ス電圧を、プリンタ本体の制御部における所謂ロジック
電源を利用するため、電圧が最適でなかったり、あるい
は駆動電圧から生成するようになっており、回路構成が
複雑となり、コストが高くなってしまう。

【００１３】他方、ヘッド駆動回路と同様の回路を用い
て、Ｄ／Ａコンバータによりバイアス電圧を生成し、ア
ンプで増幅して、圧電素子のグランド側の電極に印加す
るようにする方法もある。

【００１４】しかしながら、この場合、ヘッド駆動回路
と別に、バイアス電圧生成用のＩＣが必要になるため、
部品コストが増大し、実装スペースが倍増してしまう。
さらに、バイアス電圧生成用のＩＣに対して例えば１０
ビット分の信号線を接続する必要があるので、配線及び
接続スペースが必要になってしまう。

【００１５】さらに、バイアス電圧生成用のＩＣが直接
に圧電素子に接続されていることから、圧電素子の放電
電流がＩＣ内に流れ込むことになり、ＩＣ内のアンプの
発熱量が増大してしまう。

【００１６】また、バイアス電圧生成用のＩＣから直接
に圧電素子にバイアス電圧が印加されるようになってい
るので、所定のバイアス電圧を得るためには、高速で動
作するアンプが必要になり、アンプのコストが高くなっ
てしまう。

【００１７】そこで、本発明の課題は、簡単で小型の構
成により、低コストで、各圧電素子の所定のバイアス電
位を容易に保持し得るようにした、インクジェット式プ
リンタのヘッド駆動装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、各圧電素子のグランド側の電極に所定
のバイアス電圧を印加するためのＤ／Ａコンバータ及び
アンプを、ヘッド駆動回路を構成するＩＣ内に収めるよ
うにした。

【００１９】即ち、請求項１記載のインクジェット式プ
リンタのヘッド駆動装置では、複数のノズルに対応して
それぞれ設けられたインクに圧力を加える圧電素子を、
所定の印字タイミングで選択的に、ラッチ回路，Ｄ／Ａ
コンバータ及びアンプから成るヘッド駆動回路からの駆
動信号により駆動し、対応するノズルからインク滴を吐
出させて記録を行なう、インクジェット式プリンタのヘ
ッド駆動装置であって、各圧電素子のグランド側の電極
にバイアス電圧を印加するバイアス電源回路を備えてお
り、このバイアス電源回路が、ヘッド駆動回路を構成す
るＩＣ内に一体に構成されたラッチ回路，Ｄ／Ａコンバ
ータ及びアンプから構成されていることを特徴とする。

【００２０】この構成によれば、バイアス電源回路が、
入力されるデータ信号に基づいて所定のバイアス電圧を
生成して、このバイアス電圧を圧電素子のグランド側の
電極に印加することにより、圧電素子のグランド側がバ
イアス電圧に保持されることになる。

【００２１】従って、圧電素子の双方の電極間に印加さ
れる電圧が低減されることから、消費電力が低減される
と共に、圧電素子の自然放電による電圧降下が小さく、
電力損失が低減される。

【００２２】また、圧電素子に印加される電圧が比較的
低くなることによって、駆動される圧電素子と非駆動の
圧電素子との間の電圧差による放電の発生も低減される
と共に、高密度化によって圧電素子が小型化して耐圧が
低くなったとしても、対応することができるので、圧電
素子の電極間の絶縁処理を行なうことなく、ヘッドのよ
り一層の高密度化が可能になる。

【００２３】この場合、バイアス電源回路を構成するラ
ッチ回路，Ｄ／Ａコンバータ及びアンプが、ヘッド駆動
回路を構成するＩＣ内に一体に構成されているので、ヘ
ッド駆動回路及びバイアス電源回路が一つのＩＣパッケ
ージとして構成されることになり、実装スペースが低減
され得ると共に、配線及び接続スペースも低減され得
る。

【００２４】請求項２記載のヘッド駆動装置において
は、上記バイアス電源回路のバイアス電圧が、ヘッド駆
動回路の駆動信号の中間電位にほぼ等しいことを特徴と
する。

【００２５】この構成によれば、圧電素子の双方の電極
間に印加される電圧がほぼ０になることから、圧電素子
の自然放電による電圧降下がさらに小さく、電力損失が
より低減される。

【００２６】請求項３記載のヘッド駆動装置において
は、上記バイアス電源回路から圧電素子のグランド側の
電極の間に、制限抵抗が接続されており、この制限抵抗
と圧電素子のグランド側の電極の間からグランドに対し
て大容量のコンデンサが接続されていることを特徴とす
る。

【００２７】この構成によれば、バイアス電源回路から
のバイアス電圧が制限抵抗を介してコンデンサに充電さ
れ、コンデンサの充電電圧がバイアス電圧になる。そし
て、このコンデンサの充電電圧が圧電素子のグランド側
の電極に印加され、圧電素子のグランド側がバイアス電
圧に保持されることになる。

【００２８】この場合、圧電素子にはコンデンサの充電
電圧が印加されるので、バイアス電源回路のアンプは高
速である必要はなく、低速で小容量のアンプを使用する
ことができ、アンプのコストが低減され得る。

【００２９】また、圧電素子の充放電時には、バイアス
電源回路側には制限抵抗があり、充放電電流はコンデン
サに流れることになる。従って、充放電電流がバイアス
電源回路のアンプには殆ど流れないので、アンプの発熱
量が大幅に少なくなる。

【００３０】請求項４記載のヘッド駆動装置において
は、上記バイアス電源回路が、対応するラッチ回路に入
力されるデータ信号及びクロックパルスにより、制限抵
抗を介してコンデンサを所定のバイアス電圧に充電し、
このバイアス電圧が圧電素子のグランド側の電極に印加
されることを特徴とする。

【００３１】この構成によれば、所定のバイアス電圧に
対応するデータ信号が、クロックパルスによりラッチ回
路を介してＤ／Ａコンバータに与えられることによっ
て、Ｄ／Ａコンバータから所定のバイアス電圧が出力さ
れ、アンプにより増幅された後、制限抵抗を介してコン
デンサに印加され、コンデンサに充電されたバイアス電
圧が圧電素子のグランド側の電極に印加されることにな
る。

【００３２】請求項５記載のヘッド駆動装置において
は、上記バイアス電源回路が、対応するラッチ回路に入
力されるデータ信号及びクロックパルスにより、制限抵
抗を介してコンデンサを放電させて、圧電素子のグラン
ド側の電極をゼロにすることを特徴とする。

【００３３】この構成によれば、コンデンサの放電時に
は、電圧０に対応するデータ信号が、クロックパルスに
よりラッチ回路を介してＤ／Ａコンバータに与えられる
ことによって、Ｄ／Ａコンバータから０電圧が出力さ
れ、アンプにより増幅された後、制限抵抗を介してコン
デンサに印加される。これにより、コンデンサが制限抵
抗を介してグランド側に放電されるので、大きな放電電
流がバイアス電源回路側には流れず、バイアス電源回路
のアンプの発熱が低減されることになる。

【００３４】請求項６記載のヘッド駆動装置において
は、バイアス電源回路に入力されるデータ信号が、ヘッ
ド駆動回路に入力されるデータ信号と同じビット数であ
ることを特徴とする。

【００３５】この構成によれば、ヘッド駆動回路及びバ
イアス電源回路には、同じビット数のデータ信号が入力
されればよいので、ヘッド駆動回路及びバイアス電源回
路を構成するＩＣの共通接続端子から、データ信号が入
力され得ることになる。従って、ヘッド駆動回路及びバ
イアス電源回路に対して、それぞれ別個にデータ信号を
入力する必要がなく、配線及び接続スペースが低減され
得る。

【００３６】請求項７記載のヘッド駆動装置において
は、バイアス電源回路に入力されるデータ信号が、ヘッ
ド駆動回路に入力されるデータ信号より少ないビット数
であることを特徴とする。

【００３７】この構成によれば、バイアス電源回路のバ
イアス電圧の設定精度が、ヘッド駆動回路の駆動信号に
比較して、低くてもよいことから、より少ないビット数
のデータ信号によりバイアス電圧が設定され得ることに
なる。従って、バイアス電源回路を構成するＤ／Ｃコン
バータがより小型で低価格のもので済むことになる。

【００３８】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態に係るヘッド駆動装置について説明する。尚、以下
に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００３９】図１は、本発明によるヘッド駆動装置の一
実施形態の構成を示している。図１において、ヘッド駆
動装置１０は、インクジェットプリンタの複数のノズル
に対応してそれぞれ設けられた圧電素子１１と、各圧電
素子１１の一方の電極１１ａに対して駆動信号を供給す
るためのヘッド駆動回路１２と、このヘッド駆動回路１
２と各圧電素子１１との間に設けられた電流増幅回路１
３及びスイッチ回路１４と、さらに圧電素子１１の他方
のグランド側の電極１１ｂに対して所定のバイアス電圧
を印加するバイアス電源回路２０，制限抵抗２１及びコ
ンデンサ２２と、から構成されている。

【００４０】ここで、図１においては、圧電素子１１
は、実際にはインクジェット式プリンタ１０のプリンタ
ヘッドにて、各色毎にそれぞれ一つのノズル列が設けら
れており、各ノズル列に対してそれぞれ圧電素子が備え
られている。

【００４１】圧電素子１１は、例えばピエゾ素子であっ
て、双方の電極１１ａ，１１ｂ間に印加される電圧によ
り変位するように構成されている。

【００４２】そして、圧電素子１１は、非吐出時中間電
位Ｖｃ付近に充電されており、ヘッド駆動回路１２から
の駆動信号に基づいて充放電する際に対応するノズル内
のインクに圧力を加えることにより、このノズルからイ
ンク滴を吐出するように構成されている。

【００４３】ヘッド駆動回路１２は、ドライバＩＣ３０
として構成されており、インクジェットプリンタのヘッ
ドへの駆動信号ＣＯＭを発生させるものであり、例えば
プリンタ本体内に配置されている。

【００４４】この場合、ヘッド駆動回路１２は、ラッチ
回路１２ａ，Ｄ／Ａコンバータ１２ｂ及びアンプ１２ｃ
から構成されている。

【００４５】ラッチ回路１２ａは、図示の場合、インク
ジェット式プリンタのプリンタ本体の制御部からの１０
ビットのデータ信号ＤＡＴＡ０〜９が入力されると共
に、クロック端子ＣＬＫ１に、クロック信号が入力され
るようになっている。

【００４６】また、Ｄ／Ａコンバータ１２ｂは、ラッチ
回路１２ａを介して入力されるデータ信号ＤＡＴＡ０〜
９に基づいて、Ｄ／Ａ変換により駆動電圧に対応するア
ナログ信号を出力するようになっている。

【００４７】さらに、アンプ１２ｃは、Ｄ／Ａコンバー
タ１２ｂからのアナログ信号を増幅して、所定の駆動電
圧波形を生成するようになっている。

【００４８】電流増幅回路１３は、二つのトランジスタ
１３ａ，１３ｂから構成されている。

【００４９】このうち、第一のトランジスタ１３ａは、
コレクタが定電圧電源に接続され、ベースがヘッド駆動
回路１２の一方の出力に接続されると共に、エミッタが
スイッチ回路１４の入力側に接続されている。これによ
り、ヘッド駆動回路１２からの信号に基づいて、駆動波
形の立ち上り時に、充電電流をスイッチ回路１４を介し
て圧電素子１１に供給する。

【００５０】また、第二のトランジスタ１３ｂは、エミ
ッタがスイッチ回路１４の入力側に接続され、ベースが
ヘッド駆動回路１２の第二の出力に接続されると共に、
コレクタがグランドにアース接続されている。これによ
り、ヘッド駆動回路１２からの信号に基づいて、駆動波
形の立ち下り時に、圧電素子１１をスイッチ回路１４を
介して放電させる。

【００５１】スイッチ回路１４は、制御信号が入力され
ることにより、対応する圧電素子１１の駆動タイミング
でオンされ、駆動信号ＣＯＭを圧電素子１１に出力する
ようになっている。

【００５２】このスイッチ回路１４は、実際には、各圧
電素子１１をそれぞれオンオフするための所謂トランス
ミッションゲートとして構成されている。

【００５３】上記バイアス電源回路２０は、ヘッド駆動
回路１２と同様に、ラッチ回路２３，Ｄ／Ａコンバータ
２４及びアンプ２５から構成されている。

【００５４】ラッチ回路２３は、図示の場合、インクジ
ェット式プリンタのプリンタ本体の制御部からの１０ビ
ットのデータ信号ＤＡＴＡ０〜９が入力されると共に、
クロック端子ＣＬＫ２に、クロック信号が入力されるよ
うになっている。

【００５５】また、Ｄ／Ａコンバータ２４は、ラッチ回
路２３を介して入力されるデータ信号ＤＡＴＡ０〜９に
基づいて、Ｄ／Ａ変換によりバイアス電圧に対応するア
ナログ電圧を出力するようになっている。

【００５６】さらに、アンプ２５は、Ｄ／Ａコンバータ
２４からのアナログ電圧を増幅して、所定のバイアス電
圧を生成するようになっている。

【００５７】尚、上記ラッチ回路２３，Ｄ／Ａコンバー
タ２４及びアンプ２５から成るバイアス電源回路２０
は、ヘッド駆動回路１２を構成するドライバＩＣ３０内
に収容され、一つのＩＣパッケージとして構成されてい
る。

【００５８】このようにして、バイアス電源回路２０
は、圧電素子１１のグランド側の電極１１ｂに対して、
所定のバイアス電圧Ｖｂ、好ましくは図２に示すよう
に、ヘッド駆動回路１２からの駆動信号ＣＯＭの中間電
位Ｖｃにほぼ等しい電圧を出力するようになっている。

【００５９】上記制限抵抗２１は、所謂カップリング抵
抗であって、バイアス電源回路２０からのバイアス電圧
Ｖｂをコンデンサ２２に充電させると共に、コンデンサ
２２の放電時には、コンデンサ２２からの放電電流を制
限するものである。

【００６０】尚、制限抵抗２１は、コンデンサ２２の充
電を円滑に行なわせると共に、放電電電流を有効に制限
し得るように、数１００Ω（例えば２００Ω程度）に選
定されている。

【００６１】上記コンデンサ２２は、電解コンデンサで
あって、その充電電圧すなわちバイアス電圧Ｖｂを各圧
電素子１１のグランド側の電極１１ｂに印加するよう
に、一端が圧電素子１１のグランド側の共通電極１１ｂ
に接続されていると共に、他端がグランドにアース接続
されている。

【００６２】尚、コンデンサ２２の容量は、各圧電素子
１１に対して安定したバイアス電圧Ｖｂを供給すること
ができるように、すべての圧電素子１１の総静電容量
（数μＦ、例えば１．４μＦ程度）に対して十分大きな
容量、即ち数１０００μＦ（例えば３３００μＦ程度）
に選定されている。

【００６３】本発明実施形態によるヘッド駆動装置１０
は、以上のように構成されており、以下のように動作す
る。

【００６４】先ず、インクジェット式プリンタの電源投
入時の動作を、図３のフローチャートに従って説明す
る。

【００６５】図３のフローチャートにおいて、インクジ
ェット式プリンタの電源がオンされると、プリンタ本体
の制御部は、ステップＡ１にて、温度を測定して、ステ
ップＡ２にて、この温度に対応した中間電圧Ｖｃ１を計
算し決定する。

【００６６】その後、プリンタ本体の制御部は、ステッ
プＡ３にて、プリンタヘッドのすべてのノズルをオン
し、ステップＡ４にて、クロック端子ＣＬＫ１にクロッ
ク信号を入力しながら、データ信号ＤＡＴＡ０〜９によ
るデジタル値を徐々に大きくし、ヘッド駆動回路１２の
Ｄ／Ａコンバータを制御する。

【００６７】これにより、駆動信号ＣＯＭにより電流増
幅回路１３の第一のトランジスタ１３ａからスイッチ回
路１４を介して圧電素子１１の一方の電極１１ａに電流
が流れて充電することにより、圧電素子１１の一方の電
極１１ａは、図４（Ａ）にて符号Ａで示すように、中間
電位Ｖｃ１まで上昇することになる。

【００６８】続いて、プリンタ本体の制御部は、ステッ
プＡ５にて、上記中間電位Ｖｃ１のデジタル値をＤＡＴ
Ａ０〜９に出力し、ステップＡ６にて、バイアス電源回
路２０のラッチ回路２３のＣＬＫ２端子に一つクロック
パルスを出力して、バイアス電源回路２０のＤ／Ａコン
バータ２４を制御する。

【００６９】これにより、バイアス電源回路２０からバ
イアス電圧Ｖｂ（＝Ｖｃ１）が制限抵抗２１を介してコ
ンデンサ２２に印加され、コンデンサ２２が充電され、
コンデンサ２０の充電電圧が制限抵抗２１及びコンデン
サ２２の時定数に基づいて徐々に中間電位Ｖｃ１まで上
昇することになり、図４（Ｂ）にて符号Ｂで示すよう
に、圧電素子１１のグランド側の電極１１ｂの電位も徐
々に上昇して、中間電位Ｖｃ１に達する。従って、圧電
素子の双方の電極１１ａ，１１ｂ間の電位差はほぼ０に
なる。以上で、電源投入時の動作が完了する。

【００７０】尚、圧電素子１１のグランド側の電極１１
ｂには、コンデンサ２２に充電されたバイアス電圧Ｖｂ
が印加されることから、バイアス電源回路２０のアンプ
２５は高速である必要はなく、また小電流出力のもので
よい。

【００７１】次に、印刷開始時の動作について、図５の
フローチャートに従って説明する。図５のフローチャー
トにおいて、インクジェット式プリンタの印刷開始が指
示されると、プリンタ本体の制御部は、ステップＢ１に
て、温度を測定して、ステップＢ２にて、この温度に対
応した中間電圧Ｖｃ２を計算し決定する。

【００７２】その後、プリンタ本体の制御部は、ステッ
プＢ３にて、プリンタヘッドのすべてのノズルをオン
し、ステップＢ４にて、データ信号ＤＡＴＡ０〜９によ
るデジタル値を徐々に変化させ、且つクロック端子ＣＬ
Ｋ１にクロック信号を入力することにより、ヘッド駆動
回路１２のＤ／Ａコンバータを制御する。

【００７３】これにより、Ｖｃ１<Ｖｃ２ならば駆動信
号ＣＯＭにより電流増幅回路１３の第一のトランジスタ
１３ａからスイッチ回路１４を介して圧電素子１１の一
方の電極１１ａに電流が流れて充電し、圧電素子１１の
一方の電極１１ａは、図４（Ａ）にて符号Ｃで示すよう
に、中間電位Ｖｃ２に至る。Ｖｃ２<Ｖｃ１ならば電流
増幅回路１３の第二のトランジスタ１３ｂを通して圧電
素子１１の一方の電極１１ａより電流を放電し、これに
より、圧電素子１１が駆動信号ＣＯＭに基づいて作動し
て、インク滴を吐出する。

【００７４】続いて、プリンタ本体の制御部は、ステッ
プＢ５にて、上記中間電位Ｖｃ２のデジタル値をＤＡＴ
Ａ０〜９に出力し、ステップＢ６にて、バイアス電源回
路２０のラッチ回路２３のＣＬＫ２端子に一つクロック
パルスを出力して、バイアス電源回路２０のＤ／Ａコン
バータ２４を制御する。

【００７５】これにより、バイアス電源回路２０からバ
イアス電圧Ｖｂ（＝Ｖｃ２）が制限抵抗２１を介してコ
ンデンサ２２に印加され、コンデンサ２２が充電され、
コンデンサ２０の充電電圧が制限抵抗２１及びコンデン
サ２２の時定数に基づいて徐々に中間電位Ｖｃ２まで変
化することになり、図４（Ｂ）にて符号Ｄで示すよう
に、圧電素子１１のグランド側の電極１１ｂの電位も徐
々に変化して、中間電位Ｖｃ２に達する。従って、圧電
素子の双方の電極１１ａ，１１ｂ間の電位差はほぼ０に
なる。以上で、印刷開始時の動作が完了する。

【００７６】この状態から印刷が行なわれると、駆動信
号ＣＯＭの変動に基づいて、駆動信号ＣＯＭの電圧が上
昇している間は、電流増幅回路１３の第一のトランジス
タ１３ａを介して圧電素子１１の一方の電極１１ａの充
電が行なわれ、また駆動信号ＣＯＭの電圧が下降してい
る間は、電流増幅回路１３の第二のトランジスタ１３ｂ
を介して圧電素子１１の一方の電極１１ａの放電が行な
われる。これにより、圧電素子１１が駆動信号ＣＯＭに
基づいて作動して、インク滴を吐出する。

【００７７】次に、電源オフ時の動作について、図６の
フローチャートに従って説明する。図６のフローチャー
トにおいて、インクジェット式プリンタの電源オフが指
示されると、プリンタ本体の制御部は、ステップＣ１に
て、プリンタヘッドのすべてのノズルをオンし、ステッ
プＣ２にて、データ信号ＤＡＴＡ０〜９をゼロに設定し
て、ステップＣ３にて、バイアス電源回路２０のラッチ
回路２３のクロック端子ＣＬＫ２に対して一つのクロッ
クパルスを与える。

【００７８】これにより、バイアス電源回路２０のＤ／
Ａコンバータ２４は、バイアス電圧Ｖｂ＝０に対応する
アナログ信号を出力するので、アンプ２５からバイアス
電圧Ｖｂ（＝０）が出力される。

【００７９】従って、コンデンサ２２は放電されること
になるが、その際制限抵抗２１を通して、コンデンサ２
２からの放電電流は、バイアス電源回路２０からグラン
ド側に徐々に放電される。これに伴って、圧電素子１１
のグランド側の電極１１ｂも、図４（Ｂ）にて符号Ｅで
示すように、０電位に下がることになる。

【００８０】続いて、ステップＣ４にて、前もって設定
されたコンデンサ２２の放電に必要な所定時間の経過後
に、ステップＣ５にて、プリンタ本体の制御部は、デー
タ信号ＤＡＴＡ０〜９によるデジタル値を徐々に小さく
し、且つクロック端子ＣＬＫ１にクロック信号を入力す
ることにより、ヘッド駆動回路１２のＤ／Ａコンバータ
を制御する。

【００８１】これにより、駆動信号ＣＯＭにより、圧電
素子１１の一方の電極１１ａからスイッチ回路１４及び
電流増幅回路１３の第二のトランジスタ１３ｂを介して
グランドに電流が流れることにより、圧電素子１１の一
方の電極１１ａは、図４（Ａ）にて符号Ｅで示すよう
に、０電位まで下降することになる。

【００８２】従って、圧電素子の双方の電極１１ａ，１
１ｂが共に０電位まで下降することにより、電源オフ時
の動作が完了し、その後電源がオフとなる。

【００８３】以上で、電源オフ時の動作が完了する。

【００８４】このようにして、各圧電素子１１のグラン
ド側の電極１１ｂの電位は、バイアス電源回路２０によ
るコンデンサ２２の充電電圧により、バイアス電圧Ｖ
ｂ、好ましくは中間電位Ｖｃに保持されるので、圧電素
子１１の双方の電極１１ａ，１１ｂ間の電位差がほぼ０
に保持されると共に、駆動される圧電素子と非駆動の圧
電素子が隣接する場合、これらの圧電素子１１の一方の
電極１１ａ間の電圧差もほぼ０に保持されることにな
る。

【００８５】従って、圧電素子１１の自己放電による電
圧降下が小さく、電力損失が低減されることになる。

【００８６】また、駆動される圧電素子１１と非駆動の
圧電素子１１との間の電位差が低くなるので、このよう
な圧電素子１１が隣接する場合であっても、圧電素子１
１間の放電の発生が低減されると共に、高密度化によっ
て個々の圧電素子１１の耐圧が低くなったとしても、圧
電素子１１間の絶縁処理を行なう必要がないので、ヘッ
ドの高密度化を容易に実現することが可能になる。

【００８７】さらに、バイアス電源回路２０は、ヘッド
駆動回路１２と共に、一つのドライバＩＣ３０として一
体に構成されているので、実装スペースが少なくて済
み、またバイアス電源回路２０及びヘッド駆動回路１２
に入力されるデータ信号が共に１０ビットの共通のデー
タ信号であることから、配線及び接続スペースも少なく
て済む。

【００８８】また、バイアス電源回路２０のバイアス電
圧が制限抵抗２１を介してコンデンサ２２に印加される
ことにより、バイアス電源回路２０のアンプ２５が高速
アンプである必要はなく、低コストで小容量のアンプを
使用することができる。

【００８９】さらに、コンデンサ２２の放電電流が制限
抵抗２１により制限されて、バイアス電源回路２０には
大きな電流が流れないことから、バイアス電源回路２０
のアンプ２５の発熱が大幅に低減され得ることになる。

【００９０】上述した実施形態においては、圧電素子１
１として例えばピエゾ素子が使用されているが、これに
限らず、他の圧電素子、例えば電歪素子，磁歪素子等を
使用してもよい。

【００９１】また、上述した実施形態においては、バイ
アス電源回路２０は、ヘッド駆動回路１２からの駆動信
号ＣＯＭの中間電圧Ｖｃに等しいバイアス電圧Ｖｂを出
力するようになっているが、これに限らず、中間電圧Ｖ
ｃからずれたバイアス電圧Ｖｂを出力するようにしても
よい。

【００９２】この場合、圧電素子１１の双方の電極１１
ａ，１１ｂ間の電圧はほぼ０にはならないが、バイアス
電圧のない場合と比較して、電位差が小さくなるので、
圧電素子における消費電力が低減されると共に、圧電素
子の自然放電による電圧降下が小さくなり、電力損失が
低減される。また、駆動される圧電素子と非駆動の圧電
素子との間の電圧差による放電の発生も低減され、高密
度化によって圧電素子が小型化して耐圧が低くなったと
しても、対応することができるので、圧電素子の電極間
の絶縁処理を行なうことなく、ヘッドのより一層の高密
度化が可能になる。

【００９３】さらに、上述した実施形態においては、バ
イアス電源回路２０には、ヘッド駆動回路１２と同じ１
０ビットのデータ信号ＤＡＴＡ０〜９が入力されるよう
になっているが、これに限らず、これより小さいビット
数のデータ信号が使用されても良い。

【００９４】この場合、バイアス電圧は、駆動信号のほ
ぼ中間電圧付近まででよく、また駆動信号に比較して、
精度が低くてもよいので、例えば最大値を半分とし、且
つ分解能を半分にすることにより、８ビットのデータ信
号でもよい。従って、８ビットのラッチ回路２３及びＤ
／Ａコンバータ２４を使用することにより、コストが低
減され得ることになる。

【００９５】また、図3のＡ３、図5のＢ３、図６のＣ１
で全ノズルをＯＮにしているが、全ノズルをＯＦＦにし
ても良い。この場合、電流増幅回路１３の二つのトラン
ジスタ１３ａ，１３ｂには殆ど電流が流れずに同様の結
果を得る。更に、ノズルのＯＮ／ＯＦＦを規定しなくて
も良い。但し、この場合、充放電過程で流れる電流が決
まらないという問題がある。

【００９６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、バ
イアス電源回路を備えたインクジェット式プリンタのヘ
ッド駆動装置において、バイアス電源回路を構成するラ
ッチ回路，Ｄ／Ａコンバータ及びアンプが、ヘッド駆動
回路を構成するＩＣ内に一体に構成されているので、ヘ
ッド駆動回路及びバイアス電源回路が一つのＩＣパッケ
ージとして構成されることになり、実装スペースが低減
され得ると共に、配線及び接続スペースも低減され得
る。

【００９７】さらに、上記バイアス電源回路から圧電素
子のグランド側の電極の間に、制限抵抗が接続されてお
り、この制限抵抗と圧電素子のグランド側の電極の間か
らグランドに対して大容量のコンデンサが接続されてい
る場合には、バイアス電源回路からのバイアス電圧が制
限抵抗を介してコンデンサに充電され、このコンデンサ
の充電電圧が圧電素子のグランド側の電極に印加され、
圧電素子のグランド側がバイアス電圧に保持されること
になる。

【００９８】従って、圧電素子にはコンデンサの充電電
圧が印加されるので、バイアス電源回路のアンプは高速
である必要はなく、低速で小容量のアンプを使用するこ
とができ、アンプのコストが低減され得る。また、コン
デンサの放電時には、バイアス電源回路側には制限抵抗
があることから、放電電流がバイアス電源回路のアンプ
には殆ど流れないので、アンプの発熱量が大幅に少なく
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヘッド駆動装置の一実施形態の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１のヘッド駆動装置におけるヘッド駆動回路
の駆動信号ＣＯＭとバイアス電圧Ｖｂとの関係を示すタ
イムチャートである。

【図３】図１のヘッド駆動装置における電源投入時の動
作を示すフローチャートである。

【図４】図１のヘッド駆動装置における（Ａ）ヘッド駆
動回路の駆動信号及び（Ｂ）バイアス電源回路のバイア
ス電圧を示すタイムチャートである。

【図５】図１のヘッド駆動装置における印刷開始時の動
作を示すフローチャートである。

【図６】図１のヘッド駆動装置における電源オフ時の動
作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ヘッド駆動装置１１圧電素子１１ａ一方の電極１１ｂグランド側の電極１２ヘッド駆動回路１２ａラッチ回路１２ｂＤ／Ａコンバータ１２ｃアンプ１３電流増幅回路１４スイッチ回路２０バイアス電源回路２１制限抵抗２２コンデンサ２３ラッチ回路２４Ｄ／Ａコンバータ２５アンプ３０ドライバＩＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノズルに対応してそれぞれ設けら
れたインクに圧力を加える圧電素子を、所定の印字タイ
ミングで選択的に、ラッチ回路，Ｄ／Ａコンバータ及び
アンプから成るヘッド駆動回路からの駆動信号により駆
動し、対応するノズルからインク滴を吐出させて記録を
行なう、インクジェット式プリンタのヘッド駆動装置で
あって、各圧電素子のグランド側の電極にバイアス電圧を印加す
るバイアス電源回路を備えており、このバイアス電源回路が、ヘッド駆動回路を構成するＩ
Ｃ内に一体に構成されたラッチ回路，Ｄ／Ａコンバータ
及びアンプから構成されていることを特徴とする、イン
クジェット式プリンタのヘッド駆動装置。
【請求項２】上記バイアス電源回路のバイアス電圧
が、ヘッド駆動回路の駆動信号の中間電位にほぼ等しい
ことを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット式
プリンタのヘッド駆動装置。
【請求項３】上記バイアス電源回路から圧電素子のグ
ランド側の電極の間に、制限抵抗が接続されており、この制限抵抗と圧電素子のグランド側の電極の間からグ
ランドに対して大容量のコンデンサが接続されているこ
とを特徴とする、請求項１または２に記載のインクジェ
ット式プリンタのヘッド駆動装置。
【請求項４】上記バイアス電源回路が、対応するラッ
チ回路に入力されるデータ信号及びクロックパルスによ
り、制限抵抗を介してコンデンサを所定のバイアス電圧
に充電し、このバイアス電圧が圧電素子のグランド側の
電極に印加されることを特徴とする、請求項３に記載の
インクジェット式プリンタのヘッド駆動装置。
【請求項５】上記バイアス電源回路が、対応するラッ
チ回路に入力されるデータ信号及びクロックパルスによ
り、制限抵抗を介してコンデンサを放電させて、圧電素
子のグランド側の電極をゼロにすることを特徴とする、
請求項３または４に記載のインクジェット式プリンタの
ヘッド駆動装置。
【請求項６】バイアス電源回路に入力されるデータ信
号が、ヘッド駆動回路に入力されるデータ信号と同じビ
ット数であることを特徴とする、請求項１から５の何れ
かに記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動装
置。
【請求項７】バイアス電源回路に入力されるデータ信
号が、ヘッド駆動回路に入力されるデータ信号より少な
いビット数であることを特徴とする、請求項１から５の
何れかに記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動
装置。