JP2005288830A - 液体噴射ヘッド駆動回路、該液体噴射ヘッド駆動回路を備えた液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型の放熱手段が不要で低消費電力な液体噴射ヘッド駆動回路を低コストで実現する。
【解決手段】 電圧切換スイッチＳＷ１は、接点ＵＰ０がＧＮＤ、接点ＵＰ１がＶｃｃ４、接点ＵＰ２がＶｃｃ３、接点ＵＰ３がＶｃｃ２、接点ＵＰ４がＶｃｃ１に対応し、電圧切換スイッチＳＷ２は、接点ＤＰ０がＧＮＤ、接点ＤＰ１がＶｃｃ４、接点ＤＰ２がＶｃｃ３、接点ＤＰ３がＶｃｃ２、接点ＤＰ４がＶｃｃ１に対応し、ノズル制御信号に応じて圧電振動子７７の充電時には＋側電圧印加端子ＶＨへ印加する直流電圧が充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧になるように電圧切換スイッチＳＷ１を切り換え、圧電振動子７７の放電時には−側電圧印加端子ＶＬへ印加する直流電圧が放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧になるように電圧切換スイッチＳＷ２を切り換える。
【選択図】図５

Description

本発明は、液体を噴射する開口部と、液体供給路を介して共通の液体室に連通する圧力発生室と、電極間に電位差を与えることによって圧力発生室を膨張及び収縮させる圧電振動子とを有するノズルを多数備えた液体噴射ヘッドを駆動するための液体噴射ヘッド駆動回路、該液体噴射ヘッド駆動回路を備えた液体噴射装置に関する。

ここで、液体噴射装置とは、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッドから記録紙等の被記録材へインクを噴射して被記録材への記録を実行するインクジェット式記録装置、複写機及びファクシミリ等の記録装置に限らず、インクに代えて特定の用途に対応する液体を前述した記録ヘッドに相当する液体噴射ヘッドから、被記録材に相当する被噴射材に噴射して、液体を被噴射材に付着させる装置を含む意味で用いる。また、液体噴射ヘッドとしては、前述した記録ヘッド以外に、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイや面発光ディスプレイ（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド、精密ピペットとしての試料を噴射する試料噴射ヘッド等が挙げられる。

記録ヘッドから記録紙の記録面にインクを噴射してドットを形成し、記録紙の記録面にデジタル画像等を印刷するインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置の液体噴射ヘッドの一例としては、液体を噴射する開口部と、液体供給路を介して共通の液体室に連通する圧力発生室と、電極間に電位差を与えることによって圧力発生室を膨張及び収縮させる圧電振動子とを有するノズルが被噴射材と対面するヘッド面に多数配置されているものが公知である。一般的な液体噴射ヘッドに使用される圧電振動子は、電極間の電位差や電流が流れる方向を変えることによって伸縮するようになっており、液体噴射ヘッドは、その圧電振動子の伸縮によって液圧発生室が膨張及び収縮するように構成されている。このような液体噴射ヘッドを駆動するための液体噴射ヘッド駆動回路は、例えば、インクジェット式記録装置等の記録ヘッドにおいては、まず、圧力発生室を膨張及び収縮させるためのノズルのデジタル制御信号をＤＡコンバータ等でアナログの交流信号に変換する。そして、そのままの交流信号では、電圧が低いため圧電振動子を直接駆動することができないので、その交流信号の振幅電圧を４２Ｖ程度に増幅し、電極の一方側がＧＮＤに接続されている圧電振動子の他方側の電極に増幅した交流信号を入力して駆動されているのが一般的である。

具体的には、電源電圧ＤＣ４２Ｖで動作する公知のプッシュプル増幅回路で、ノズルのデジタル制御信号からＤＡ変換されたアナログの交流信号を０〜４２Ｖの振幅の交流信号に増幅して圧電振動子の電極に印加する。プッシュプル増幅回路は、例えば、２つのＢ級増幅回路を組み合わせた増幅回路であり、交流入力信号の電圧がバイアス電圧を基準として正電圧となる領域では、一方側のＢ級増幅回路のみが動作し、交流入力信号の電圧がバイアス電圧を基準として負電圧となる領域では、他方側のＢ級増幅回路のみが動作し、両方のＢ級増幅回路の出力が合成されて出力される。交流信号の電圧がバイアス電圧より高い領域では、液圧発生室が膨張するように、交流信号の電圧がバイアス電圧より低い領域では、液圧発生室が収縮するように圧電振動子を液圧発生室近傍に配設する。液圧発生室が膨張することによって、インクカートリッジから液圧発生室へインクが吸入され、その状態から液圧発生室を収縮させることによって、ノズルのノズル開口から液圧発生室内のインクが噴射される。つまり、圧電振動子に交流電流を印加して液圧発生室の膨張と収縮とを繰り返すことによって、ノズルからインクを交流信号の周期で連続して噴射することができる。

このような回路構成を有する液体噴射ヘッド駆動回路は、圧電振動子の充放電に必要な電力が全て単一の主電源から圧電振動子へ供給されて、圧電振動子の駆動波形に応じた圧電振動子の電荷の充放電がされる。そのためプッシュプル増幅回路のトランジスタにおいて大きな電力損失が生じ、その大きな電力損失によって無駄な電力消費が生じるため、液体噴射ヘッド駆動回路の消費電力が大きくなってしまうという課題があった。また、プッシュプル増幅回路のトランジスタにおける電力損失による発熱からそのトランジスタを保護するために、ヒートシンク等の放熱手段が必要になり、液体噴射ヘッド駆動回路が大型化してしまうという課題があった。そして、このような課題を解決する従来技術の一例としては、圧電振動子の放電電流からインダクタンス間の相互誘導により誘導起電力を発生させ、その誘導起電力により充電される二次電源を設け、その二次電源からも圧電振動子への充電電流を供給することによって、圧電振動子の充放電による消費電力を低減させる従来技術が公知である（例えば、特許文献１を参照）。

特開平１１−３１４３６４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されている従来技術は、圧電振動子の放電電流からインダクタンス間の相互誘導により誘導起電力を発生させる手段、その誘導起電力により充電される二次電源、及びプッシュプル増幅回路への電源経路を一次電源と二次電源とで切り換える手段等を設ける必要があり、それによって、液体噴射ヘッド駆動回路のコストが大幅に上昇してしまうという課題が生じる。
また、プッシュプル増幅回路において、圧電振動子から電荷を放電するトランジスタの発熱が低減される効果があるものの、圧電振動子へ電荷を充電するトランジスタの発熱は低減されないため、依然としてトランジスタにおける電力損失による発熱からそのトランジスタを保護するためのヒートシンク等の放熱手段が必要になり、液体噴射ヘッド駆動回路が大型化してしまうという課題が生じていた。

本発明は、このような状況に鑑み成されたものであり、その課題は、大型の放熱手段が不要で低消費電力な液体噴射ヘッド駆動回路を低コストで実現することにある。

上記課題を達成するため、本発明の第１の態様は、液体を噴射する開口部と、液体供給路を介して共通の液体室に連通する圧力発生室と、電極間に電位差を与えることによって前記圧力発生室を膨張及び収縮させる圧電振動子とを有するノズルを多数備えた液体噴射ヘッドを駆動するための液体噴射ヘッド駆動回路であって、前記圧力発生室を膨張させて前記液体室の液体を前記圧力発生室に吸入させ、前記圧力発生室を収縮させて前記圧力発生室内の液体を前記開口部から噴射するためのノズル制御信号を出力するノズル制御信号生成手段と、前記ノズル制御信号の振幅電圧を前記圧電振動子の駆動電圧まで増幅して前記圧電振動子の電極間へ印加する圧電振動子駆動回路と、電圧が異なる複数の直流電圧の中から前記ノズル制御信号の波形に応じて、前記圧電振動子駆動回路へ印加する直流電圧を切り換える電圧切換回路とを備えている、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路である。

ノズル制御信号の振幅電圧を圧電振動子の駆動電圧まで増幅して圧電振動子の電極間へ印加する圧電振動子駆動回路によって、ノズル制御信号に応じた圧電振動子の充放電が行われ、それによって、圧電振動子の電極間電圧がノズル制御信号に応じて変化する。具体的には、圧電振動子は、充電されている電荷により生じる電極間電圧より高い電圧を圧電振動子駆動回路によって電極間に印加されることによって、電荷が充電されて電極間電圧が上昇し、充電されている電荷により生じる電極間電圧より低い電圧を圧電振動子駆動回路によって電極間に印加されることによって、電荷が放電されて電極間電圧が低下する。圧電振動子駆動回路は、入力されたノズル制御信号が圧電振動子の電極間電圧を所定の電圧まで上昇させる制御信号である場合には、圧電振動子駆動回路に印加されている直流電圧の電位差で圧電振動子に電荷を充電して圧電振動子の電極間電圧を所定の電圧まで上昇させるように動作する。一方、圧電振動子駆動回路は、入力されたノズル制御信号が圧電振動子の電極間電圧を所定の電圧まで低下させる制御信号である場合には、圧電振動子駆動回路に印加されている直流電圧の電位差で圧電振動子の電荷を放電して圧電振動子の電極間電圧を所定の電圧まで低下させるように動作する。

この圧電振動子の充放電時には、圧電振動子の電極間に印加される電圧（圧電振動子駆動回路に印加されている直流電圧）と、圧電振動子に充電されている電荷による電極間電圧との電圧差による電力損失が発生し、その電力損失によって無駄な電力消費とそれによる熱が発生する。また、その電力損失は、圧電振動子駆動回路によって圧電振動子の電極間に印加される電圧と、圧電振動子に充電されている電荷による電極間電圧との電圧差が大きいほど大きくなり、無駄な電力消費とそれによる熱の発生が増加する。

そこで、電圧が異なる複数の直流電圧の中からノズル制御信号の波形に応じて、圧電振動子駆動回路へ印加する直流電圧を切り換えて圧電振動子の充放電を行う。それによって、圧電振動子の充放電時に圧電振動子駆動回路から圧電振動子の電極間に印加される電圧と、圧電振動子に充電されている電荷による電極間電圧との電圧差を小さくした状態で圧電振動子を駆動することが可能になる。したがって、ノズル制御信号に応じて圧電振動子を駆動する際の圧電振動子駆動回路における電力損失を小さくすることができ、その電力損失による無駄な電力消費と熱の発生を低減させることができるので、大型の放熱手段が不要で低消費電力な液体噴射ヘッド駆動回路を低コストで実現することができるという作用効果が得られる。

本発明の第２の態様は、前述した第１の態様において、前記圧電振動子駆動回路は、ＮＰＮ形トランジスタとＰＮＰ形トランジスタとを組み合わせたコンプリメンタリＳＥＰＰ回路で構成される前記電圧切換回路から出力される直流電圧で動作するプッシュプル増幅回路を有し、前記ＮＰＮ形トランジスタ及び前記ＰＮＰ形トランジスタのベースに前記ノズル制御信号が入力され、出力が前記圧電振動子の電極の一方側に接続されており、前記圧電振動子の電極の他方側がＧＮＤに接続されている、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路である。

プッシュプル増幅回路による圧電振動子駆動回路を備えた液体噴射ヘッド駆動回路において、プッシュプル増幅回路のＮＰＮ形トランジスタ及びＰＮＰ形トランジスタにおける電力損失による無駄な消費電力と熱の発生を低減させることができる。したがって、ＮＰＮ形トランジスタ及びＰＮＰ形トランジスタに設けるヒートシンク等の放熱手段を小型化若しくは不要にすることが可能になり、液体噴射ヘッド駆動回路の消費電力を低減させることを低コストで実現することができるという作用効果が得られる。

本発明の第３の態様は、前述した第２の態様において、前記圧電振動子駆動回路は、前記ＮＰＮ形トランジスタのコレクタと前記ＰＮＰ形トランジスタのコレクタとが接続されている電圧印加端子を有し、前記電圧切換回路は、前記電圧印加端子へ印加する直流電圧を、前記圧電振動子の充電時には充電制御電圧以上の直流電圧に切り換え、前記圧電振動子の放電時には放電制御電圧以下の直流電圧に切り換える構成を有している、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路である。

プッシュプル増幅回路は、ＮＰＮ形トランジスタがＯＮしている間はＰＮＰ形トランジスタがＯＦＦし、ＮＰＮ形トランジスタがＯＦＦしている間はＰＮＰ形トランジスタがＯＮする。プッシュプル増幅回路による圧電振動子駆動回路は、圧電振動子の充電時には、ＮＰＮ形トランジスタ（以下、充電用トランジスタという）がＯＮしてコレクタ電流が流れ、充電用トランジスタのコレクタ側からエミッタを介して圧電振動子に電荷が充電される。一方、圧電振動子の放電時には、ＰＮＰ形トランジスタ（以下、放電用トランジスタという）がＯＮしてコレクタ電流が流れ、圧電振動子から放電用トランジスタのエミッタを介してコレクタ側へ電荷が放電される。

そこで、充電用トランジスタのコレクタと放電用トランジスタのコレクタとを接続した電圧印加端子を設け、その電圧印加端子へ直流電圧を印加する電圧切換回路を、圧電振動子の充電時には充電制御電圧（充電用トランジスタにより制御される圧電振動子の駆動電圧）以上の直流電圧に切り換え、圧電振動子の放電時には放電制御電圧（放電用トランジスタにより制御される圧電振動子の駆動電圧）以下の直流電圧に切り換えるように構成する。圧電振動子の充電時には、電圧印加端子に充電制御電圧以上の直流電圧が印加され、充電用トランジスタを介して圧電振動子へ電荷が充電されて、圧電振動子の電極間電圧が充電制御電圧まで上昇する。圧電振動子の放電時には、電圧印加端子に放電制御電圧以下の直流電圧が印加され、放電用トランジスタを介して圧電振動子から電荷が放電されて、圧電振動子の電極間電圧が放電制御電圧まで低下する。それによって、圧電振動子の充放電時に圧電振動子駆動回路から圧電振動子の電極間に印加される電圧と、圧電振動子に充電されている電荷による電極間電圧との電圧差を小さくした状態で圧電振動子を駆動することが可能になる。したがって、ノズル制御信号に応じて圧電振動子を駆動する際の圧電振動子駆動回路における電力損失を小さくすることができ、その電力損失による無駄な電力消費と熱の発生を低減させることができる。
また、充電用トランジスタのコレクタと放電用トランジスタのコレクタとを接続した充放電時共通の電圧印加端子を設けることによって、充電時の電圧の切換回路と放電時の電圧の切換回路とを共用にすることができるので、電圧切換回路を少ない部品点数で低コストに構成することができる。

本発明の第４の態様は、前述した第３の態様において、前記電圧切換回路は、前記電圧印加端子へ印加する直流電圧を前記圧電振動子の充電時には、充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧に切り換え、前記圧電振動子の放電時には、放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧に切り換える、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路である。
このように、圧電振動子の充電時には、充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧に切り換え、圧電振動子の放電時には、放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧に電圧印加端子へ印加する直流電圧を切り換えることによって、圧電振動子の充放電時に圧電振動子駆動回路から圧電振動子の電極間に印加される電圧と、圧電振動子に充電されている電荷による電極間電圧との電圧差を最も小さくした状態で圧電振動子を駆動することが可能になる。

本発明の第５の態様は、前述した第２の態様において、前記圧電振動子駆動回路は、前記ＮＰＮ形トランジスタのコレクタが接続されている＋側電圧印加端子と、前記ＰＮＰ形トランジスタのコレクタが接続されている−側電圧印加端子とを有し、前記電圧切換回路は、前記圧電振動子の充電時には前記＋側電圧印加端子へ印加する直流電圧を充電制御電圧以上の直流電圧に切り換え、前記圧電振動子の放電時には前記−側電圧印加端子へ印加する直流電圧を放電制御電圧以下の直流電圧に切り換える構成を有している、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路である。

前述したように、プッシュプル増幅回路による圧電振動子駆動回路は、圧電振動子の充電時には、充電用トランジスタがＯＮしてコレクタ電流が流れ、充電用トランジスタのコレクタ側からエミッタを介して圧電振動子に電荷が充電される。一方、圧電振動子の放電時には、放電用トランジスタがＯＮしてコレクタ電流が流れ、圧電振動子から放電用トランジスタのエミッタを介してコレクタ側へ電荷が放電される。そこで、充電用トランジスタのコレクタを接続した＋側電圧印加端子と、放電用トランジスタのコレクタを接続した−側電圧印加端子とを設ける。そして、圧電振動子の充電時には、＋側電圧印加端子へ印加する直流電圧を充電制御電圧以上の直流電圧に切り換え、圧電振動子の放電時には、−側電圧印加端子へ印加する直流電圧を放電制御電圧以下の直流電圧に切り換えるように電圧切換回路を構成する。

圧電振動子の充電時には、＋側電圧印加端子に充電制御電圧以上の直流電圧が印加され、充電用トランジスタを介して圧電振動子へ電荷が充電されて、圧電振動子の電極間電圧が充電制御電圧まで上昇する。圧電振動子の放電時には、−側電圧印加端子に放電制御電圧以下の直流電圧が印加され、放電用トランジスタを介して圧電振動子から電荷が放電されて、圧電振動子の電極間電圧が放電制御電圧まで低下する。それによって、圧電振動子の充放電時に圧電振動子駆動回路から圧電振動子の電極間に印加される電圧と、圧電振動子に充電されている電荷による電極間電圧との電圧差を小さくした状態で圧電振動子を駆動することが可能になる。したがって、ノズル制御信号に応じて圧電振動子を駆動する際の圧電振動子駆動回路における電力損失を小さくすることができ、その電力損失による無駄な電力消費と熱の発生を低減させることができる。
また、充電用トランジスタのコレクタを接続した＋側電圧印加端子と、放電用トランジスタのコレクタを接続した−側電圧印加端子とを設けることによって、充電電圧と放電電圧とを独立して切り換えることができるので、充放電の繰り返しによる液体噴射ヘッド駆動時の電圧切換回路における直流電圧の切り換え頻度を少なくすることができる。

本発明の第６の態様は、前述した第５の態様において、前記電圧切換回路は、前記圧電振動子の充電時には、前記＋側電圧印加端子へ印加する直流電圧を充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧に切り換え、前記圧電振動子の放電時には、前記−側電圧印加端子へ印加する直流電圧を放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧に切り換える、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路である。

このように、圧電振動子の充電時には、＋側電圧印加端子へ印加する直流電圧を充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧に切り換え、圧電振動子の放電時には、−側電圧印加端子へ印加する直流電圧を放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧に切り換えることによって、圧電振動子の充放電時に圧電振動子駆動回路から圧電振動子の電極間に印加される電圧と、圧電振動子に充電されている電荷による電極間電圧との電圧差を最も小さくした状態で圧電振動子を駆動することが可能になる。

本発明の第７の態様は、前述した第１の態様〜第６の態様のいずれかに記載の液体噴射ヘッド駆動回路を備えた液体噴射装置である。
本発明の第７の態様に示した液体噴射装置によれば、液体噴射装置において、前述した第１の態様〜第６の態様のいずれかに記載の発明による作用効果を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明に係る「液体噴射装置」の一例としてのインクジェット式記録装置の概略構成について説明する。

図１は、本発明に係るインクジェット式記録装置の概略の平面図であり、図２はその側面図である。
インクジェット式記録装置５０には、記録紙Ｐにインクを噴射して記録を行う「液体噴射ヘッド」としての記録ヘッド６２を記録紙Ｐに対して主走査方向Ｘに走査させる「主走査駆動手段」として、キャリッジガイド軸５１に軸支され、主走査方向Ｘに移動するキャリッジ６１が設けられている。キャリッジ６１には、記録ヘッド６２と、記録ヘッド６２から噴射する各色のインクが充填されたインクカートリッジ６１１とが搭載されている。記録ヘッド６２と対向して、記録ヘッド６２のヘッド面と記録紙Ｐとのギャップを規定するプラテン５２が設けられている。また、インクジェット式記録装置５０には、記録ヘッド６２を記録紙Ｐに対して副走査方向Ｙに走査させる「副走査駆動手段」として、記録紙Ｐを副走査方向Ｙに搬送する搬送駆動ローラ５３と搬送従動ローラ５４が設けられている。搬送駆動ローラ５３は、ステッピング・モータ等の回転駆動力により回転制御され、搬送駆動ローラ５３の回転により、記録紙Ｐは副走査方向Ｙに搬送される。搬送従動ローラ５４は、複数設けられており、それぞれ個々に搬送駆動ローラ５３に付勢され、記録紙Ｐが搬送駆動ローラ５３の回転により搬送される際に、記録紙Ｐに接しながら記録紙Ｐの搬送に従動して回転する。搬送駆動ローラ５３の表面には、高摩擦抵抗を有する皮膜が施されている。搬送従動ローラ５４によって、搬送駆動ローラ５３の表面に押しつけられた記録紙Ｐは、その表面の摩擦抵抗によって搬送駆動ローラ５３の表面に密着し、搬送駆動ローラ５３の回転によって副走査方向に搬送される。キャリッジ６１とプラテン５２の間に記録紙Ｐを副走査方向Ｙに所定の搬送量で搬送する動作と、記録ヘッド６２を主走査方向Ｘに一往復させる間に記録ヘッド６２から記録紙Ｐにインクを噴射する動作とを交互に繰り返すことによって記録紙Ｐに記録が行われる。

搬送駆動ローラ５３の副走査方向Ｙの上流側には、給紙トレイ５７が配設されている。給紙トレイ５７は、例えば普通紙やフォト紙等の記録紙Ｐを給紙可能な構成となっており、記録紙Ｐを自動給紙する給紙手段としてのＡＳＦ（オート・シート・フィーダー）が設けられている。ＡＳＦは、給紙トレイ５７に設けられた２つの給紙ローラ５７ｂ及び図示してない分離パッドを有する自動給紙機構である。この２つの給紙ローラ５７ｂの１つは、給紙トレイ５７の一方側に配置され、もう１つの給紙ローラ５７ｂは、記録紙ガイド５７ａに取り付けられており、記録紙ガイド５７ａは、記録紙Ｐの幅に合わせて幅方向に摺動可能に給紙トレイ５７に設けられている。そして、給紙ローラ５７ｂの回転駆動力と、分離パッドの摩擦抵抗により、給紙トレイ５７に置かれた複数の記録紙Ｐを給紙する際に、複数の記録紙Ｐが一度に給紙されることなく１枚ずつ正確に自動給紙される。また、給紙ローラ５７ｂと搬送駆動ローラ５３との間には、公知の技術による紙検出器６３が配設されている。紙検出器６３は、立位姿勢への自己復帰習性が付与され、かつ記録紙搬送方向にのみ回動し得るよう記録紙Ｐの搬送経路内に突出する状態で枢支されたレバーを有し、このレバーの先端が記録紙Ｐに押されることでレバーが回動し、それによって記録紙Ｐが検出される構成を成す検出器である。紙検出器６３は、給紙ローラ５７ｂより給紙された記録紙Ｐの始端位置、及び終端位置を検出し、その検出位置に合わせて記録領域が決定され、記録が実行される。

一方、記録実行後の記録紙Ｐを排紙する手段として、「排出駆動ローラ」としての排紙駆動ローラ５５と排紙従動ローラ５６とが設けられている。排紙駆動ローラ５５は、ステッピング・モータ等の回転駆動力により回転制御され、排紙駆動ローラ５５の回転により、記録実行後の記録紙Ｐは副走査方向Ｙに排紙される。排紙従動ローラ５６は、周囲に複数の歯を有し、各歯の先端が記録紙Ｐの記録面に点接触するように鋭角的に尖っている歯付きローラになっている。複数の排紙従動ローラ５６は、それぞれ個々に排紙駆動ローラ５５に付勢され、記録紙Ｐが排紙駆動ローラ５５の回転により排紙される際に記録紙Ｐに接して記録紙Ｐの排紙に従動して回転する。そして、給紙ローラ５７ｂや搬送駆動ローラ５３、及び排紙駆動ローラ５５を回転駆動する図示していない搬送駆動用モータ、並びにキャリッジ６１を主走査方向に駆動する図示していないキャリッジ駆動用モータは、「記録制御装置」としての記録制御部１００により駆動制御される。また、記録ヘッド６２も同様に、記録制御部１００により駆動制御されて記録紙Ｐの表面にインクを噴射する。

図３は、本発明に係るインクジェット記録装置５０の概略のブロック図である。
記録制御部１００は、システムバスＳＢを備えており、システムバスＳＢには、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、ＵＳＢコントローラ２３、メモリカードインタフェース２４、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）２６、Ｉ／Ｏ２７、及びヘッドドライバ２８がデータ転送可能に接続されている。ＭＰＵ２６では各種処理の演算処理が行われる。ＲＯＭ２１には、ＭＰＵ２６の演算処理に必要なソフトウェア・プログラム及びデータがあらかじめ記憶されている。ＲＡＭ２２は、ソフトウェア・プログラムの一時的な記憶領域、ＭＰＵ２６の作業領域等として使用される。

各種モータ制御部３１は、インクジェット式記録装置５０の各種モータを駆動制御する駆動制御回路である。各種センサー３２は、インクジェット記録装置５０の各種状態情報を検出してＩ／Ｏ２７に出力する。Ｉ／Ｏ２７は、ＭＰＵ２６における演算処理結果に基づいて、各種モータ制御部３１に対して出力制御を行い、かつ各種センサー３２からの入力情報等を入力する。ＵＳＢコントローラ２３は、デュアルロールＵＳＢインタフェース機能を備えている。例えば、ＵＳＢホストコントローラを搭載した情報処理装置２００として、パーソナルコンピュータ等のＵＳＢホスト装置が接続された場合には、インクジェット式記録装置５０をＵＳＢデバイスとして機能させる。記録実行時に画像データは、情報処理装置２００においてＲＧＢデータからＹＭＣデータに色変換された後、２値化処理が行われて２値化されたＹＭＣデータに変換されて記録データが生成される。

生成された記録データは、インクジェット式記録装置５０を制御するための制御データとともに記録制御データとして情報処理装置２００からインクジェット式記録装置５０へ送信される。情報処理装置２００から送信された記録制御データは、ＵＳＢコントローラ２３が受信した後、ＲＡＭ２２へ格納される。ＲＡＭ２２へ格納された記録制御データは、ＭＰＵ２６にて実行されるプログラム処理によって、コマンド解析、及びデータ圧縮された記録データを展開する処理等が実行されて、制御データと記録データとに分離される。制御データはＭＰＵ２６へ転送され、展開された記録データはヘッドドライバ２８へ転送される。

一方、ＵＳＢコントローラ２３は、ＵＳＢバスインタフェースを搭載したデジタルカメラ等のＵＳＢデバイスが接続された場合には、インクジェット式記録装置５０をＵＳＢホスト装置として機能させる。また、メモリカードインタフェース２４は、メモリカードスロット２５に挿入されたメモリカードに格納されている画像データの読み出しを実行する。ＵＳＢコントローラ２３を介してデジタルカメラ等のＵＳＢデバイスから読み出された画像データ、或いはメモリカードインタフェース２４を介してメモリカードから読み出された画像データは、ＭＰＵ２６にて実行されるプログラム処理によってＲＧＢデータからＹＭＣデータに色変換された後、２値化処理が行われて２値化されたＹＭＣデータに変換されて記録データが生成される。生成された記録データは、情報処理装置２００から記録データを受信した場合と同様にヘッドドライバ２８へ転送される。ヘッドドライバ２８は、その記録データに基づいて記録ヘッド６２を駆動し、記録ヘッド６２のヘッド面から各色のインクが記録紙Ｐの記録面に噴射されて記録紙Ｐへの記録が実行される。

つづいて、記録ヘッド６２の構成について図４を参照しながら説明する。
図４は、記録ヘッド６２の内部構造を説明するものである。ここでは、一つのインクカートリッジ６１１に対応するインク供給針８８からノズル９６に至るまでの内部構造のみを示しているが、各色のインクあるいは定着液をノズル９６から吐出させる構造はそれぞれ図４と同様である。

記録ヘッド６２は、ケース７２と、このケース７２内に収容される振動子ユニット７３と、ケース７２の一端側に接合される流路ユニット７４と、ケース７２の他端側に配備される供給針ユニット７６とから概略構成されている。供給針ユニット７６は、インクカートリッジ６１１が接続される部分であり、針支持部８７と、インク供給針８８と、フィルタ８９とから概略構成される。インク供給針８８は、インクカートリッジ６１１内に挿入される部分であり、インクカートリッジ６１１内に貯留されたインク等を導入する機能を有する。このインク供給針８８の先端部は、インク供給針８８の内外を連通するインク導入孔が複数穿設されている。針支持部８７は、インク供給針８８を装着するための部材であり、その表面にはインク供給針８８の根元部分を止着するための台座９１が、インクカートリッジ６１１の数だけ横並びに形成されている。この台座９１は、インク供給針８８の底面形状に合わせた円形状に作成されている。また、台座底面の略中心には、針支持部８７の板厚方向を貫通するインク排出口９２を形成している。フィルタ８９は、埃や成形時のばりなどのインク内の異物の通過を阻止する部材であり、例えば目の細かな金属網によって構成される。このフィルタ８９は、台座９１内に形成されたフィルタ保持溝に接着されている。そして、この供給針ユニット７６は、図６に示すようにケース７２の取付面上に配設される。この配設状態において、供給針ユニット７６のインク排出口９２とケース７２の突出部８６とは、シール部材９３を介して液密状態で連通する。

圧電振動子７７は、固定端側を固定板７８に接合することにより自由端側を固定板７８の先端面よりも外側に突出させている。各圧電振動子７７の自由端部は、圧電素子と内部電極とを交互に積層して構成されており、対向する電極間に電位差を与えることで圧電素子を長手方向に伸縮させ得る構造になっている。フレキシブルケーブル７９は、圧電振動子７７と電気的に接続されている。そして、このフレキシブルケーブル７９の表面には、圧電振動子７７の駆動等を制御するための制御用集積回路８１が配備されている。また、各圧電振動子７７を支持する固定板７８は、圧電振動子７７からの反力を受け止め得る剛性を備えた、例えばステンレス等の材質の板状部材で形成されている。ケース７２は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で成形されたブロック状部材である。ケース７２の内部には、振動子ユニット７３を収納可能な空所８２と、インク流路の一部を構成する「液体供給路」としてのインク供給路８３とが形成されている。ケース７２の先端には、共通インク室８４となる凹部８５が形成されている。空所８２は、振動子ユニット７３を収納可能な大きさのスペースであり、その先端側には、ケース７２の内壁が側方に向けて部分的に突出しており、この突出部分の上面が固定板当接面として機能する。そして、振動子ユニット７３は、先端が開口から臨む状態で空所８２内に収納される。この収納状態において、固定板７８の先端面は固定板当接面に当接した状態で接着されている。

凹部８５は、空所８２よりも左右外側に形成された略台形状の凹部であり、空所８２側に台形の下底が位置するように形成されている。インク供給路８３は、ケース７２の高さ方向を貫通するように形成され、先端が凹部８５に連通している。またインク供給路８３における取付面側の端部は、取付面から突設した突出部８６内に形成されている。接続基板７５は、記録ヘッド６２に供給する各種信号用の電気配線が形成されるとともに、信号ケーブルを接続可能なコネクタが配備された配線基板である。そして、この接続基板７５は、ケース７２における取付面上に配置され、そこにフレキシブルケーブル７９が接続される。流路ユニット７４は、圧力発生室形成板１０１の一方の面にノズルプレート１０２を、圧力発生室形成板１０１の他方の面に、支持板１０７と弾性体膜１０８とからなる弾性板１０３を接合した構造である。ノズルプレート１０２は、液体を噴射する「開口部」を有するノズル９６を列設した、例えばステンレス等の金属製の板状部材である。ノズル９６は、ドット形成密度に対応したピッチで配列されている。

弾性板１０３を、圧力発生室形成板１０１の一方の表面、すなわち、溝状窪部１０４の形成面に接合することにより、ダイヤフラム部９７が溝状窪み部１０４の開口面を封止して圧力発生室９９が区画形成される。また上記のノズルプレート１０２を圧力発生室形成板１０１の他方の面に接合することにより、ノズル９６が対応する連通口１０５と連絡する。この状態で島部９８に接合した圧電振動子７７を伸縮すると島部９８周辺の弾性体膜１０８が変形し、島部９８が溝状窪部１０４側に押されたり、溝状窪み部１０４側から離隔する方向に引かれたりする。この弾性体膜１０８の変形により、圧力発生室９９が膨張したり収縮したりして圧力発生室９９内のインクに圧力変動が付与される。さらに、弾性板１０３（すなわち、流路ユニット７４）をケース７２に接合することにより、コンプライアンス部９５が凹部８５を封止する。このコンプライアンス部９５は、共通インク室８４に貯留されたインク等の圧力変動を吸収する。すなわち、貯留されたインク等の圧力に応じて弾性体膜１０８が膨張したり収縮したりして変形する。そして、逃げ凹部１０６は、弾性体膜１０８の膨張時において、弾性体膜１０８が膨らむための空間を形成する。

以上のような構成の記録ヘッド６２は、インク供給針８８から共通インク室８４までの共通インク流路と、共通インク室８４から圧力発生室９９を通って各ノズル９６に至る個別インク流路とを有する。そして、インクカートリッジ６１１に貯留されたインクは、インク供給針８８から導入されて共通インク流路を通って共通インク室８４に貯留される。この共通インク室８４に貯留されたインクは個別インク流路を介してノズル９６から吐出される。例えば圧電振動子７７を収縮させると、ダイヤフラム部９７が振動子ユニット７３側に引っ張られて圧力発生室９９が膨張する。この膨張により圧力発生室９９内が負圧になるので、共通インク室８４内のインクがインク供給口９４を通って各圧力発生室９９に流入する。次に圧電振動子７７を伸長させると、ダイヤフラム部９７が圧力発生室形成板１０１側に押されて圧力発生室９９が収縮する。この収縮により、圧力発生室９９内のインク圧力が上昇し、対応するノズル９６からインク滴が吐出される。

つづいて、本発明に係る「液体噴射ヘッド駆動回路」の第１実施例について、図５を参照しながら説明する。
図５は、本発明に係る「液体噴射ヘッド駆動回路」としてのヘッドドライバ２８の第１実施例を示した概略構成図である。
ヘッドドライバ２８は、ノズル制御信号生成手段２８１、及び圧電振動子駆動回路２８２を有している。ノズル制御信号生成手段２８１は、圧力発生室９９を膨張させて共通インク室８４のインクを圧力発生室９９に吸入させ、圧力発生室９９を収縮させて圧力発生室９９内のインクをノズル９６から噴射するための「ノズル制御信号」を出力する。ノズル制御信号生成手段２８１は、システムバスＳＢを介して受信した記録ヘッド６２を駆動するためのデジタル制御信号をアナログ交流信号に変換し、デジタル制御信号から変換したアナログ交流信号をノズル制御信号ＣＳとして圧電振動子駆動回路２８２へ出力する。

圧電振動子駆動回路２８２は、ノズル制御信号ＣＳの振幅電圧を圧電振動子７７の駆動電圧まで増幅して圧電振動子７７の電極間へ印加する回路構成を有し、後述する電圧切換回路２８４が出力する直流電源電圧で動作するプッシュプル増幅回路２８３を備えている。プッシュプル増幅回路２８３は、ＮＰＮ形トランジスタＱ１とＰＮＰ形トランジスタＱ２とを組み合わせたコンプリメンタリＳＥＰＰ回路であり、ＮＰＮ形トランジスタＱ１、及びＰＮＰ形トランジスタＱ２のベースにノズル制御信号ＣＳが入力される。ＮＰＮ形トランジスタＱ１のエミッタとＰＮＰ形トランジスタＱ２のエミッタとが接続されているプッシュプル増幅回路２８３の出力には、記録ヘッド６２に配設されている全圧電振動子７７の電極の一方側が並列に接続されており、全圧電振動子７７の電極の他方側がＧＮＤに接続されている。また、前述したように、記録ヘッド６２は、圧電振動子７７の駆動等を制御するための制御用集積回路８１を有しており、制御用集積回路８１は、圧電振動子駆動回路２８２による圧電振動子７７の膨張及び収縮動作を圧電振動子７７毎にＯＮ／ＯＦＦ可能な回路構成を有している。電圧切換回路２８４は、電源２８５が出力する電圧が異なる複数の直流電圧Ｖｃｃ１〜Ｖｃｃ４及びＧＮＤの中からノズル制御信号ＣＳの波形に応じて、圧電振動子駆動回路２８２へ印加する直流電圧を切り換える。電源２８５は、出力電圧が１０．５Ｖの４つの直流電源が直列に接続された構成を有し、直流電圧Ｖｃｃ１は４２Ｖ、直流電圧Ｖｃｃ２は３１．５Ｖ、直流電圧Ｖｃｃ３は２１Ｖ、直流電圧Ｖｃｃ４は１０．５Ｖとなっている。

当該実施例において、圧電振動子駆動回路２８２は、ＮＰＮ形トランジスタＱ１のコレクタが接続されている＋側電圧印加端子ＶＨと、ＰＮＰ形トランジスタＱ２のコレクタが接続されている−側電圧印加端子ＶＬとを有している。電圧切換回路２８４は、＋側電圧印加端子ＶＨへ直流電圧Ｖｃｃ１〜Ｖｃｃ４及びＧＮＤのいずれかを接続する電圧切換スイッチＳＷ１と、−側電圧印加端子ＶＬへ直流電圧Ｖｃｃ１〜Ｖｃｃ４及びＧＮＤのいずれかを接続する電圧切換スイッチＳＷ２とを有している。電圧切換スイッチＳＷ１は、接点ＵＰ０がＧＮＤ、接点ＵＰ１がＶｃｃ４（１０．５Ｖ）、接点ＵＰ２がＶｃｃ３（２１Ｖ）、接点ＵＰ３がＶｃｃ２（３１．５Ｖ）、接点ＵＰ４がＶｃｃ１（４２Ｖ）に対応している。電圧切換スイッチＳＷ２は、接点ＤＰ０がＧＮＤ、接点ＤＰ１がＶｃｃ４（１０．５Ｖ）、接点ＤＰ２がＶｃｃ３（２１Ｖ）、接点ＤＰ３がＶｃｃ２（３１．５Ｖ）、接点ＤＰ４がＶｃｃ１（４２Ｖ）に対応している。電圧切換回路２８４はノズル制御信号ＣＳに応じて、圧電振動子７７の充電時には＋側電圧印加端子ＶＨへ印加する直流電圧が充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧になるように電圧切換スイッチＳＷ１を切り換え、圧電振動子７７の放電時には−側電圧印加端子ＶＬへ印加する直流電圧が放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧になるように電圧切換スイッチＳＷ２を切り換える。

図６は、第１実施例における圧電振動子７７の電極に印加される電圧波形と、電圧切換スイッチＳＷ１及び電圧切換スイッチＳＷ２との関係を示したタイミングチャートである。
ノズル制御信号ＣＳは、圧電振動子７７を収縮させて圧力発生室９９を膨張させる第１の制御信号Ｓ１と、圧電振動子７７を伸張させて圧力発生室９９を収縮させる第２の制御信号Ｓ２と、圧電振動子７７を伸縮させずに圧力発生室９９が膨張も収縮もしていない状態を維持する第３の制御信号Ｓ３とを有する交流信号である。以下、ノズル制御信号ＣＳによる圧電振動子７７の電極間電圧のタイミングチャートに沿って、さらに説明する。
圧電振動子７７の電極間電圧が電圧Ｖ１（１２Ｖ）に維持されている状態では、＋側電圧印加端子ＶＨは、電圧切換スイッチＳＷ１の接点ＵＰ２が構成されて直流電圧Ｖｃｃ３（２１Ｖ）に接続されており、−側電圧印加端子ＶＬは、電圧切換スイッチＳＷ２の接点ＤＰ０が構成されてＧＮＤに接続されている。この状態から圧電振動子７７を収縮させて圧力発生室９９を膨張させるべく制御信号Ｓ１が発生すると、ＰＮＰ形トランジスタＱ２がＯＮして圧電振動子７７の電荷が放電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて放電制御電圧Ｖ２（２Ｖ）まで低下する。

つづいて、圧電振動子７７を伸張させて圧力発生室９９を収縮させるべく制御信号Ｓ２が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ１の接点ＵＰ４が構成されて＋側電圧印加端子ＶＨに充電制御電圧Ｖ３（３６Ｖ）以上で充電制御電圧Ｖ３（３６Ｖ）に最も近い直流電圧Ｖｃｃ１（４２Ｖ）が接続される。それと同時に、ＮＰＮ形トランジスタＱ１がＯＮして圧電振動子７７へ電荷が充電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて充電制御電圧Ｖ３（３６Ｖ）まで上昇する。
つづいて、放電制御電圧Ｖ４（１２Ｖ）で圧電振動子７７を伸縮させずに圧力発生室９９が膨張も収縮もしていない状態を維持するべく制御信号Ｓ３が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ２の接点ＤＰ１が構成されて−側電圧印加端子ＶＬに放電制御電圧Ｖ４（１２Ｖ）以下で放電制御電圧Ｖ４（１２Ｖ）に最も近い直流電圧Ｖｃｃ４（１０．５Ｖ）が接続される。それと同時に、ＰＮＰ形トランジスタＱ２がＯＮして圧電振動子７７の電荷が放電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて放電制御電圧Ｖ４（１２Ｖ）まで低下して維持される。

つづいて、圧電振動子７７を収縮させて圧力発生室９９を膨張させるべく制御信号Ｓ１が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ２の接点ＤＰ０が構成されて−側電圧印加端子ＶＬに放電制御電圧Ｖ５（１Ｖ）以下で放電制御電圧Ｖ５（１Ｖ）に最も近いＧＮＤが接続される。それと同時に、ＰＮＰ形トランジスタＱ２がＯＮして圧電振動子７７の電荷が放電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて放電制御電圧Ｖ５（１Ｖ）まで低下する。
つづいて、充電制御電圧Ｖ６（８Ｖ）で圧電振動子７７を伸縮させずに圧力発生室９９が膨張も収縮もしていない状態を維持するべく制御信号Ｓ３が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ１の接点ＵＰ１が構成されて＋側電圧印加端子ＶＨに充電制御電圧Ｖ６（８Ｖ）以上で充電制御電圧Ｖ６（８Ｖ）に最も近い直流電圧Ｖｃｃ４（１０．５Ｖ）が接続される。それと同時に、ＮＰＮ形トランジスタＱ１がＯＮして圧電振動子７７へ電荷が充電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて充電制御電圧Ｖ６（８Ｖ）まで上昇して維持される。

つづいて、圧電振動子７７を伸張させて圧力発生室９９を収縮させるべく制御信号Ｓ２が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ１の接点ＵＰ３が構成されて＋側電圧印加端子ＶＨに充電制御電圧Ｖ７（２４Ｖ）以上で充電制御電圧Ｖ７（２４Ｖ）に最も近い直流電圧Ｖｃｃ２（３１．５Ｖ）が接続される。それと同時に、ＮＰＮ形トランジスタＱ１がＯＮして圧電振動子７７へ電荷が充電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて充電制御電圧Ｖ７（２４Ｖ）まで上昇する。
つづいて、放電制御電圧Ｖ８（１２Ｖ）で圧電振動子７７を伸縮させずに圧力発生室９９が膨張も収縮もしていない状態を維持するべく制御信号Ｓ３が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ２の接点ＤＰ１が構成されて−側電圧印加端子ＶＬに放電制御電圧Ｖ８（１２Ｖ）以下で放電制御電圧Ｖ８（１２Ｖ）に最も近い直流電圧Ｖｃｃ４（１０．５Ｖ）が接続される。それと同時に、ＰＮＰ形トランジスタＱ２がＯＮして圧電振動子７７の電荷が放電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて放電制御電圧Ｖ８（１２Ｖ）まで低下して維持される。

このように、電圧が異なる複数の直流電圧Ｖｃｃ１〜Ｖｃｃ４及びＧＮＤの中からノズル制御信号ＣＳの波形に応じて、圧電振動子駆動回路２８２へ印加する直流電圧を切り換えて圧電振動子７７の充放電を行うことによって、圧電振動子７７の充放電時に圧電振動子駆動回路２８２から圧電振動子７７の電極間に印加される電圧と、圧電振動子７７に充電されている電荷による電極間電圧との電圧差を小さくした状態で圧電振動子７７を駆動することが可能になる。したがって、ノズル制御信号ＣＳに応じて圧電振動子７７を駆動する際の圧電振動子駆動回路２８２における電力損失を小さくすることができ、その電力損失による無駄な電力消費と熱の発生を低減させることができる。

また、圧電振動子７７の充電時には、＋側電圧印加端子ＶＨへ印加する直流電圧を充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧に切り換え、圧電振動子７７の放電時には、−側電圧印加端子ＶＬへ印加する直流電圧を放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧に切り換えることによって、圧電振動子７７の充放電時に圧電振動子駆動回路２８２から圧電振動子７７の電極間に印加される電圧と、圧電振動子７７に充電されている電荷による電極間電圧との電圧差を最も小さくした状態で圧電振動子７７を駆動することが可能になる。さらに、ＮＰＮ形トランジスタＱ１のコレクタを接続した＋側電圧印加端子ＶＨと、ＰＮＰ形トランジスタＱ２のコレクタを接続した−側電圧印加端子ＶＬとを設けることによって、充電電圧と放電電圧とを独立して切り換えることができるので、充放電の繰り返しによる記録ヘッド６２の駆動時の電圧切換回路２８４における直流電圧Ｖｃｃ１〜Ｖｃｃ４及びＧＮＤの切り換え頻度を少なくすることができる。

このようにして、大型の放熱手段が不要で低消費電力な液体噴射ヘッド駆動回路（ヘッドドライバ２８）を低コストで実現することができる。

図７は、本発明に係る「液体噴射ヘッド駆動回路」としてのヘッドドライバ２８の第２実施例として、電圧切換回路２８４の他の実施例を示した概略構成図である。
当該実施例において、電圧切換回路２８４は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）として構成され、記録ヘッド６２の制御コマンドを解析するコマンド解析部２８６と、コマンド解析部２８６の解析結果に基づいて、＋側電圧印加端子ＶＨへ接続する直流電圧を切り換える＋側印加電圧切換部２９１と、コマンド解析部２８６の解析結果に基づいて、−側電圧印加端子ＶＬへ接続する直流電圧を切り換える−側印加電圧切換部２９２とを有している。システムバスＳＢを介して記録ヘッド６２の制御コマンドがコマンド解析部２８６へ入力される。＋側印加電圧切換部２９１は、コマンド解析部２８６の解析結果に基づいて、電圧切換スイッチＳＷ１に相当するスイッチＳＷ１１〜スイッチＳＷ１４をＯＮ／ＯＦＦ制御して＋側電圧印加端子ＶＨへ接続する直流電圧を切り換える。−側印加電圧切換部２９２は、コマンド解析部２８６の解析結果に基づいて、電圧切換スイッチＳＷ２に相当するスイッチＳＷ２１〜スイッチＳＷ２４をＯＮ／ＯＦＦ制御して−側電圧印加端子ＶＬへ接続する直流電圧を切り換える。

図８は、本発明に係る「液体噴射ヘッド駆動回路」としてのヘッドドライバ２８の第３実施例を示した概略構成図である。尚、第１実施例と同じ構成部分の説明は省略する。
当該実施例において、圧電振動子駆動回路２８２は、ＮＰＮ形トランジスタＱ１のコレクタと、ＰＮＰ形トランジスタＱ２のコレクタとが接続されている電圧印加端子ＶＣを有している。ＮＰＮ形トランジスタＱ１のコレクタと電圧印加端子ＶＣとの間には、ＮＰＮ形トランジスタＱ１のコレクタ電流が流れる方向（圧電振動子７７への充電方向）へ電流方向を規制するダイオードＤ１が設けられている。ＰＮＰ形トランジスタＱ２のコレクタと電圧印加端子ＶＣとの間には、ＰＮＰ形トランジスタＱ２のコレクタ電流が流れる方向（圧電振動子７７からの放電方向）へ電流方向を規制するダイオードＤ２が設けられている。

電圧切換回路２８４は、電圧印加端子ＶＣへ直流電圧Ｖｃｃ１〜Ｖｃｃ４及びＧＮＤのいずれかを接続する電圧切換スイッチＳＷ１を有している。電圧切換スイッチＳＷ１は、接点Ｐ０がＧＮＤ、接点Ｐ１がＶｃｃ４（１０．５Ｖ）、接点Ｐ２がＶｃｃ３（２１Ｖ）、接点Ｐ３がＶｃｃ２（３１．５Ｖ）、接点Ｐ４がＶｃｃ１（４２Ｖ）に対応している。電圧切換回路２８４はノズル制御信号ＣＳに応じて、電圧印加端子ＶＣへ印加する直流電圧を、圧電振動子７７の充電時には充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧になるように電圧切換スイッチＳＷ１を切り換え、圧電振動子７７の放電時には放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧になるように電圧切換スイッチＳＷ１を切り換える。

図９は、第３実施例における圧電振動子７７の電極に印加される電圧波形と、電圧切換スイッチＳＷ１との関係を示したタイミングチャートである。
圧電振動子７７の電極間電圧が電圧Ｖ１（１２Ｖ）に維持されている状態では、電圧印加端子ＶＣは、電圧切換スイッチＳＷ１の接点Ｐ２が構成されて直流電圧Ｖｃｃ３（２１Ｖ）に接続されている。この状態から圧電振動子７７を収縮させて圧力発生室９９を膨張させるべく制御信号Ｓ１が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ１の接点Ｐ０が構成されて電圧印加端子ＶＣに放電制御電圧Ｖ２（２Ｖ）以下で放電制御電圧Ｖ２（２Ｖ）に最も近いＧＮＤが接続される。それと同時に、ＰＮＰ形トランジスタＱ２がＯＮして圧電振動子７７の電荷が放電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて放電制御電圧Ｖ２（２Ｖ）まで低下する。

つづいて、圧電振動子７７を伸張させて圧力発生室９９を収縮させるべく制御信号Ｓ２が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ１の接点Ｐ４が構成されて電圧印加端子ＶＣに充電制御電圧Ｖ３（３６Ｖ）以上で充電制御電圧Ｖ３（３６Ｖ）に最も近い直流電圧Ｖｃｃ１（４２Ｖ）が接続される。それと同時に、ＮＰＮ形トランジスタＱ１がＯＮして圧電振動子７７へ電荷が充電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて充電制御電圧Ｖ３（３６Ｖ）まで上昇する。
つづいて、放電制御電圧Ｖ４（１２Ｖ）で圧電振動子７７を伸縮させずに圧力発生室９９が膨張も収縮もしていない状態を維持するべく制御信号Ｓ３が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ１の接点Ｐ１が構成されて電圧印加端子ＶＣに放電制御電圧Ｖ４（１２Ｖ）以下で放電制御電圧Ｖ４（１２Ｖ）に最も近い直流電圧Ｖｃｃ４（１０．５Ｖ）が接続される。それと同時に、ＰＮＰ形トランジスタＱ２がＯＮして圧電振動子７７の電荷が放電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて放電制御電圧Ｖ４（１２Ｖ）まで低下して維持される。

つづいて、圧電振動子７７を収縮させて圧力発生室９９を膨張させるべく制御信号Ｓ１が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ１の接点Ｐ０が構成されて電圧印加端子ＶＣに放電制御電圧Ｖ５（１Ｖ）以下で放電制御電圧Ｖ５（１Ｖ）に最も近いＧＮＤが接続される。それと同時に、ＰＮＰ形トランジスタＱ２がＯＮして圧電振動子７７の電荷が放電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて放電制御電圧Ｖ５（１Ｖ）まで低下する。
つづいて、充電制御電圧Ｖ６（８Ｖ）で圧電振動子７７を伸縮させずに圧力発生室９９が膨張も収縮もしていない状態を維持するべく制御信号Ｓ３が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ１の接点Ｐ１が構成されて電圧印加端子ＶＣに充電制御電圧Ｖ６（８Ｖ）以上で充電制御電圧Ｖ６（８Ｖ）に最も近い直流電圧Ｖｃｃ４（１０．５Ｖ）が接続される。それと同時に、ＮＰＮ形トランジスタＱ１がＯＮして圧電振動子７７へ電荷が充電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて充電制御電圧Ｖ６（８Ｖ）まで上昇して維持される。

つづいて、圧電振動子７７を伸張させて圧力発生室９９を収縮させるべく制御信号Ｓ２が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ１の接点Ｐ３が構成されて電圧印加端子ＶＣに充電制御電圧Ｖ７（２４Ｖ）以上で充電制御電圧Ｖ７（２４Ｖ）に最も近い直流電圧Ｖｃｃ２（３１．５Ｖ）が接続される。それと同時に、ＮＰＮ形トランジスタＱ１がＯＮして圧電振動子７７へ電荷が充電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて充電制御電圧Ｖ７（２４Ｖ）まで上昇する。
つづいて、放電制御電圧Ｖ８（１２Ｖ）で圧電振動子７７を伸縮させずに圧力発生室９９が膨張も収縮もしていない状態を維持するべく制御信号Ｓ３が発生すると、電圧切換スイッチＳＷ１の接点Ｐ１が構成されて電圧印加端子ＶＣに放電制御電圧Ｖ８（１２Ｖ）以下で放電制御電圧Ｖ８（１２Ｖ）に最も近い直流電圧Ｖｃｃ４（１０．５Ｖ）が接続される。それと同時に、ＰＮＰ形トランジスタＱ２がＯＮして圧電振動子７７の電荷が放電され、圧電振動子７７の電極間電圧がノズル制御信号ＣＳに応じて放電制御電圧Ｖ８（１２Ｖ）まで低下して維持される。

このように、圧電振動子７７の充電時には、電圧印加端子ＶＣへ印加する直流電圧を充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧に切り換え、圧電振動子７７の放電時には、電圧印加端子ＶＣへ印加する直流電圧を放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧に切り換えることによって、圧電振動子７７の充放電時に圧電振動子駆動回路２８２から圧電振動子７７の電極間に印加される電圧と、圧電振動子７７に充電されている電荷による電極間電圧との電圧差を最も小さくした状態で圧電振動子７７を駆動することが可能になる。さらに、ＮＰＮ形トランジスタＱ１のコレクタとＰＮＰ形トランジスタＱ２のコレクタとを接続した電圧印加端子ＶＣを設けることによって、充電時の電圧の切換回路と放電時の電圧の切換回路とを共用にすることができるので、電圧切換回路２８４を少ない部品点数で低コストに構成することができる。

図１０は、本発明に係る「液体噴射ヘッド駆動回路」としてのヘッドドライバ２８の第４実施例として、電圧切換回路２８４の他の実施例を示した概略構成図である。
当該実施例において、電圧切換回路２８４は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）として構成され、記録ヘッド６２の制御コマンドを解析するコマンド解析部２８６と、コマンド解析部２８６の解析結果に基づいて、圧電振動子７７の駆動電圧のＡ／Ｄ変換値を設定するＡ／Ｄ変換部２８７と、Ａ／Ｄ変換値に基づいて電圧印加端子ＶＣへ印加する直流電圧を切り換える印加電圧切換部２９とを有している。電圧切換回路２８４は、前述したダイオードＤ１及びダイオードＤ２を内蔵しており、ＶＨ端子がＮＰＮ形トランジスタＱ１のコレクタに接続され、ＶＬ端子がＰＮＰ形トランジスタＱ２のコレクタに接続される。システムバスＳＢを介して記録ヘッド６２の制御コマンドがコマンド解析部２８６へ入力される。印加電圧切換部２９は、Ａ／Ｄ変換値に基づいて、電圧切換スイッチＳＷ１に相当するスイッチＳＷ１１〜スイッチＳＷ１４をＯＮ／ＯＦＦ制御してＮＰＮ形トランジスタＱ１のコレクタ及びＰＮＰ形トランジスタＱ２のコレクタへ印加する直流電圧を切り換える。

尚、本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。

本発明に係るインクジェット式記録装置の平面図である。 本発明に係るインクジェット式記録装置の側面図である。 本発明に係るインクジェット式記録装置のブロック図である。 記録ヘッドの内部構造を説明するものである ヘッドドライバの第１実施例を示した概略構成図である。 圧電振動子に印加される電圧波形を示したタイミングチャートである。 ヘッドドライバの第２実施例を示した概略構成図である。 ヘッドドライバの第３実施例を示した概略構成図である。 圧電振動子に印加される電圧波形を示したタイミングチャートである。 ヘッドドライバの第４実施例を示した概略構成図である。

符号の説明

２１ ＲＯＭ、２２ ＲＡＭ、２３ ＵＳＢコントローラ、２４ メモリカードインタフェース、２５ メモリカードスロット、２６ ＭＰＵ、２７ Ｉ／Ｏ、２８ ヘッドドライバ、５０ インクジェット式記録装置、５１ キャリッジガイド軸、５２ プラテン、５３ 搬送駆動ローラ、５４ 搬送従動ローラ、５５ 排紙駆動ローラ、５６ 排紙従動ローラ、５７ 給紙トレイ、５７ｂ 給紙ローラ、６１ キャリッジ、６２ 記録ヘッド、６３ 紙検出器、７７ 圧電振動子、８３ インク供給路、９６ ノズル、９９ 圧力発生室、１００ 記録制御部、２００ 情報処理装置、２８１ ノズル制御信号生成手段、２８２ 圧電振動子駆動回路、２８３ プッシュプル増幅回路、２８４ 電圧切換回路、２８５ 電源、２８６ コマンド解析部、２８７ Ａ／Ｄ変換部、２９ 印加電圧切換部、
２９１ ＋側印加電圧切換部、２９２ −側印加電圧切換部、Ｐ 記録紙、ＳＢ システムバス、ＳＷ１、ＳＷ２ 電圧切換スイッチ、Ｘ 主走査方向、Ｙ 副走査方向

Claims (7)

1. 液体を噴射する開口部と、液体供給路を介して共通の液体室に連通する圧力発生室と、電極間に電位差を与えることによって前記圧力発生室を膨張及び収縮させる圧電振動子とを有するノズルを多数備えた液体噴射ヘッドを駆動するための液体噴射ヘッド駆動回路であって、
   前記圧力発生室を膨張させて前記液体室の液体を前記圧力発生室に吸入させ、前記圧力発生室を収縮させて前記圧力発生室内の液体を前記開口部から噴射するためのノズル制御信号を出力するノズル制御信号生成手段と、
   前記ノズル制御信号の振幅電圧を前記圧電振動子の駆動電圧まで増幅して前記圧電振動子の電極間へ印加する圧電振動子駆動回路と、
   電圧が異なる複数の直流電圧の中から前記ノズル制御信号の波形に応じて、前記圧電振動子駆動回路へ印加する直流電圧を切り換える電圧切換回路とを備えている、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路。
2. 請求項１において、前記圧電振動子駆動回路は、ＮＰＮ形トランジスタとＰＮＰ形トランジスタとを組み合わせたコンプリメンタリＳＥＰＰ回路で構成される前記電圧切換回路から出力される直流電圧で動作するプッシュプル増幅回路を有し、前記ＮＰＮ形トランジスタ及び前記ＰＮＰ形トランジスタのベースに前記ノズル制御信号が入力され、出力が前記圧電振動子の電極の一方側に接続されており、前記圧電振動子の電極の他方側がＧＮＤに接続されている、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路。
3. 請求項２において、前記圧電振動子駆動回路は、前記ＮＰＮ形トランジスタのコレクタと前記ＰＮＰ形トランジスタのコレクタとが接続されている電圧印加端子を有し、前記電圧切換回路は、前記電圧印加端子へ印加する直流電圧を、前記圧電振動子の充電時には充電制御電圧以上の直流電圧に切り換え、前記圧電振動子の放電時には放電制御電圧以下の直流電圧に切り換える構成を有している、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路。
4. 請求項３において、前記電圧切換回路は、前記電圧印加端子へ印加する直流電圧を前記圧電振動子の充電時には、充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧に切り換え、前記圧電振動子の放電時には、放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧に切り換える、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路。
5. 請求項２において、前記圧電振動子駆動回路は、前記ＮＰＮ形トランジスタのコレクタが接続されている＋側電圧印加端子と、前記ＰＮＰ形トランジスタのコレクタが接続されている−側電圧印加端子とを有し、前記電圧切換回路は、前記圧電振動子の充電時には前記＋側電圧印加端子へ印加する直流電圧を充電制御電圧以上の直流電圧に切り換え、前記圧電振動子の放電時には前記−側電圧印加端子へ印加する直流電圧を放電制御電圧以下の直流電圧に切り換える構成を有している、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路。
6. 請求項５において、前記電圧切換回路は、前記圧電振動子の充電時には、前記＋側電圧印加端子へ印加する直流電圧を充電制御電圧以上で最も充電制御電圧に近い直流電圧に切り換え、前記圧電振動子の放電時には、前記−側電圧印加端子へ印加する直流電圧を放電制御電圧以下で最も放電制御電圧に近い直流電圧に切り換える、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド駆動回路を備えた液体噴射装置。
   

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