JP2006256191A - 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】 容量性負荷の駆動電圧等が異なる複数の液体噴射制御パターンにも対応して安定した液体噴射制御を実行でき、かつ電力の消費及び電力損失による発熱の少ない液体噴射ヘッド駆動回路により、液体噴射装置の低消費電力化と小型化を実現する。
【解決手段】 第１のスイッチングトランジスタＱ３は、定電圧源ＶｄｄからＮＰＮ形トランジスタＱ１のコレクタへの充電経路をＯＮ／ＯＦＦ可能に配設されている。第２のスイッチングトランジスタＱ４は、ＰＮＰ形トランジスタＱ２のコレクタからＧＮＤへの放電経路をＯＮ／ＯＦＦ可能に配設されている。圧電振動子７７の正極電位Ｖｈｄと電荷保持用コンデンサＣ１の正極電位Ｖｃｈｇとの相対的な電位差に基づいて、第１制御回路１８５は第１のスイッチングトランジスタＱ３を、第２制御回路１８６は第２のスイッチングトランジスタＱ４を、それぞれ別個独立にＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【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容量性負荷とを有するノズルがヘッド面に多数配設され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（容量性負荷）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程度に増幅した交流信号が圧電振動子の電極間に印加されて各ノズルが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従来の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ことによって、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、それに伴って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設けられるヒートシンク等の放熱手段が大型化してしまうため、液体噴射ヘッド駆動回路が大型化し、ひいては液体噴射装置が大型化してしまうという課題があった。

このような課題を解決する従来技術の一例としては、容量性負荷（圧電振動子）に対する電荷の供給源として電源の他にキャパシタを設け、容量性負荷からＧＮＤへ放出される電荷の一部をキャパシタに保持し、キャパシタに保持した電荷を容量性負荷へ再度供給する容量性負荷の駆動回路が公知である（例えば、特許文献１を参照）。すなわち、容量性負荷から放出される電荷を全てＧＮＤへ放出せず、その一部をキャパシタに保持して再利用する。それによって、電源の消費電力を低減させることができるとともに、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を低減させてヒートシンクを小型化することができる。

特開２０００−２３８２６４号公報

ところで、上記特許文献１に開示されている従来技術においては、キャパシタの電位が一定電位で安定した状態となることを前提とした回路構成となっている。しかし、容量性負荷（圧電振動子）により駆動される液体噴射ノズルからの１回当たりの液体噴射量等が異なれば、容量性負荷（圧電振動子）の駆動パターンも異なり、その充放電波形も異なることになる。そのため、キャパシタの電位は、１回当たりの液体噴射量の大小に伴って変位する。例えば、インクジェットプリンタ等においては、記録紙の記録面に形成するドットサイズの大小（大ドット、中ドット、小ドット）に伴って変位する。すなわち、キャパシタの電位は、容量性負荷（圧電振動子）の駆動電圧等の変動に伴って変位する。

しかしながら、上記特許文献１に開示されている従来技術においては、キャパシタの電位が所定の電位で一定となることを前提として回路定数（ツェナーダイオードのツェナー電圧等）等を設定することから、１回当たりの液体噴射量等が異なる複数パターンの液体噴射制御の実行するとキャパシタの電位が所定の電位で一定とならず、容量性負荷（圧電振動子）の駆動波形が不安定になって、液体噴射ヘッドにおける安定した液体噴射を実行できない虞があった。

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、容量性負荷の駆動電圧等が異なる複数の液体噴射制御パターンにも対応して安定した液体噴射制御を実行でき、かつ電力の消費及び電力損失による発熱の少ない液体噴射ヘッド駆動回路により、液体噴射装置の低消費電力化と小型化を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容量性負荷とを有するノズルがヘッド面に多数配設され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、定電圧源と、前記容量性負荷からの放電電力の一部が充電され、充電された電荷が前記容量性負荷へ供給可能に配設された電荷保持用コンデンサと、前記定電圧源と前記電荷保持用コンデンサとから供給される電力で前記ノズル制御信号の振幅電圧を前記容量性負荷の駆動電圧まで増幅して前記容量性負荷の電極間へ印加する容量性負荷駆動回路と、前記定電圧源から前記容量性負荷駆動回路への充電経路及び前記容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路を、前記容量性負荷の正極電位と前記電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差に基づいて、別個独立にＯＮ／ＯＦＦ可能な構成を有するスイッチング制御回路とを備え、前記スイッチング制御回路は、前記容量性負荷への充電に際しては、前記容量性負荷の正極電位が前記電荷保持用コンデンサの正極電位まで上昇する間は前記定電圧源から前記容量性負荷駆動回路への充電経路をＯＦＦし、前記容量性負荷の正極電位が前記電荷保持用コンデンサの正極電位を超える間は前記定電圧源から前記容量性負荷駆動回路への充電経路をＯＮし、前記容量性負荷に充電した電荷を放電するに際しては、前記容量性負荷の正極電位が前記電荷保持用コンデンサの正極電位を超える間は前記容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路をＯＦＦし、前記容量性負荷の正極電位が前記電荷保持用コンデンサの正極電位以下である間は前記容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路をＯＮする、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路である。

容量性負荷駆動回路は、定電圧源と電荷保持用コンデンサとから供給される電力で容量性負荷の充放電制御を実行可能に構成されている。また、スイッチング制御回路は、容量性負荷の正極電位と電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差に基づいて、定電圧源から容量性負荷駆動回路への充電経路並びに容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路を、それぞれ別個独立にＯＮ／ＯＦＦ可能に構成されている。

したがって、容量性負荷の正極電位と電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差に基づいて、以下のように容量性負荷駆動回路への充放電が実行される如くスイッチング制御回路を構成することによって、液体噴射を実行する際に液体噴射ヘッドで消費される電力を低減させることができる。

まず、容量性負荷への充電に際しては、容量性負荷の正極電位が電荷保持用コンデンサの正極電位まで上昇する間は、定電圧源から容量性負荷駆動回路への充電経路をＯＦＦする。それによって、電荷保持用コンデンサからのみ電力が供給されて容量性負荷への充電が行われる。電荷保持用コンデンサに蓄電（充電）されている電荷を利用して容量性負荷の充電を実行するので、容量性負荷への充電の際の電力損失は、定電圧源のみから充電するよりも小さくなる。したがって、容量性負荷への充電の際に消費される電力及び発熱量を小さくすることができる。

また、容量性負荷への充電に際しては、容量性負荷の正極電位が電荷保持用コンデンサの正極電位を超える間は、定電圧源から容量性負荷駆動回路への充電経路をＯＮする。それによって、定電圧源からも電力が供給されて容量性負荷への充電が行われるので、定電圧源からの供給電力で容量性負荷の電極間電圧を駆動電圧まで上昇させることができる。

一方、容量性負荷に充電した電荷を放電するに際しては、容量性負荷の正極電位が電荷保持用コンデンサの正極電位を超える間は容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路をＯＦＦする。それによって、容量性負荷に充電されている電荷は、ＧＮＤへ放出されずに容量性負荷の正極電位より低い電位の電荷保持用コンデンサへ蓄電（充電）される。電荷保持用コンデンサに蓄電（充電）された電荷は、次回の容量性負荷の充電時に再利用されるとともに、電荷保持用コンデンサの正極電位が上昇する。それによって、容量性負荷に充電された電荷が容量性負荷の正極から電荷保持用コンデンサへ放電される際の電力損失は、ＧＮＤへそのまま放電するよりも小さくなる。したがって、容量性負荷から電荷が放電される際に消費される電力及び発熱量を小さくすることができる。

そして、容量性負荷に充電した電荷を放電するに際しては、容量性負荷の正極電位が電荷保持用コンデンサの正極電位以下である間は、容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路をＯＮする。それによって、容量性負荷の電極間電圧をＧＮＤ電位まで下降させることができる。

このように、定電圧源と電荷保持コンデンサとから供給される電力で容量性負荷の充放電制御を実行可能に容量性負荷駆動回路を構成し、容量性負荷の正極電位と電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差に基づいて、上記の如く定電圧源から容量性負荷駆動回路への充電経路並びに容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路を、それぞれ別個独立にスイッチング制御回路にてＯＮ／ＯＦＦ制御する。それによって、液体噴射ヘッド駆動回路における電力の消費及び電力損失による発熱を少なくすることができるので、低消費電力化が可能になるとともに、ヒートシンク等の放熱手段を小さくすることができる。

また、スイッチング制御回路による定電圧源から容量性負荷駆動回路への充電経路並びに容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路のＯＮ／ＯＦＦタイミングは、常に容量性負荷の正極電位と電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差に基づいて実行される。そのため、スイッチング制御回路におけるスイッチング制御のタイミングとなる電荷保持用コンデンサの正極電位が変位しても、その変位に追従して常に適切なタイミングで上記の制御（スイッチング制御回路による充放電経路のＯＮ／ＯＦＦ制御）を実行できる。したがって、容量性負荷の駆動パターンや駆動電圧等に関わらず、スイッチング制御回路におけるスイッチング制御を常に適切なタイミングで実行することができ、それによって、常に安定した液体噴射制御を実行することができる。

これにより本発明の第１の態様に記載の液体噴射ヘッド駆動回路によれば、容量性負荷の駆動パターンや駆動電圧等に関わらず常に安定した液体噴射制御を実行することができるので、容量性負荷の駆動電圧等が異なる複数の液体噴射制御パターンにも対応して安定した液体噴射制御を実行することができるという作用効果が得られる。
また、電力の消費及び電力損失による発熱の少ない液体噴射ヘッド駆動回路によって、液体噴射ヘッド駆動回路の低消費電力化及びヒートシンク等の放熱手段の小型化が可能になるので、液体噴射装置の低消費電力化と小型化を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、前記容量性負荷駆動回路は、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回路で構成されるプッシュプル増幅回路であり、前記スイッチング制御回路は、前記定電圧源から前記ＮＰＮ形トランジスタのコレクタへの充電経路をＯＮ／ＯＦＦ可能に配設された第１のスイッチングトランジスタと、前記ＰＮＰ形トランジスタのコレクタからＧＮＤへの放電経路をＯＮ／ＯＦＦ可能に配設された第２のスイッチングトランジスタと、前記第１のスイッチングトランジスタ及び前記第２のスイッチングトランジスタをＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチングトランジスタ制御回路とを有している、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路である。

このように、定電圧源からＮＰＮ形トランジスタのコレクタへの充電経路をＯＮ／ＯＦＦ可能に第１のスイッチングトランジスタを配設し、ＰＮＰ形トランジスタのコレクタからＧＮＤへの放電経路をＯＮ／ＯＦＦ可能に第２のスイッチングトランジスタを配設することによって、定電圧源から容量性負荷駆動回路への充電経路並びに容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路を、それぞれ別個独立にＯＮ／ＯＦＦすることができる。

本発明の第３の態様は、前述した第２の態様において、前記電荷保持用コンデンサから前記容量性負荷駆動回路への充電経路に、充電方向へのみ電流方向を制限するように配設された充電用ダイオードと、前記容量性負荷駆動回路から前記電荷保持用コンデンサへの放電経路に、放電方向へのみ電流方向を制限するように配設された放電用ダイオードとを有している、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路である。

このように、電荷保持用コンデンサから容量性負荷駆動回路への充電経路に、充電方向へのみ電流方向を制限するように充電用ダイオードを配設することによって、第１のスイッチングトランジスタがＯＮした際に定電圧源から電荷保持用コンデンサへ直接電流が流れてしまうことを防止できる。また、容量性負荷駆動回路から電荷保持用コンデンサへの放電経路に、放電方向へのみ電流方向を制限するように放電用ダイオードを配設することによって、第２のスイッチングトランジスタがＯＮした際に電荷保持用コンデンサの正極がＧＮＤに直接接続されてしまうことを防止できる。

本発明の第４の態様は、前述した第３の態様において、前記スイッチングトランジスタ制御回路は、前記容量性負荷の正極電位と前記電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差が所定電圧Ｖｄ１以下である間のみ前記第１のスイッチングトランジスタをＯＮ制御する第１制御回路と、前記容量性負荷の正極電位と前記電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差が所定電圧Ｖｄ２以下である間のみ前記第２のスイッチングトランジスタをＯＮ制御する第２制御回路とを有している、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路である。

ここで、所定電圧Ｖｄ１は、第１のスイッチングトランジスタ、ＮＰＮ形トランジスタ及び充電用ダイオードによる電圧降下と、第１のスイッチングトランジスタがＯＦＦからＯＮする間の電圧変化との合計値である。また、所定電圧Ｖｄ２は、第２のスイッチングトランジスタ、ＰＮＰ形トランジスタ及び放電用ダイオードの電圧降下と、第２のスイッチングトランジスタがＯＦＦからＯＮする期間の電圧変化との合計値である。

スイッチングトランジスタ制御回路は、容量性負荷の正極電位と電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差が所定電圧Ｖｄ１以下である間のみ第１のスイッチングトランジスタをＯＮ制御する第１制御回路を有している。すなわち、第１制御回路は、容量性負荷の電極間電圧を駆動電圧まで上昇させる際には、半導体素子による電圧降下等で所定電圧Ｖｄ１だけ低下した電荷保持用コンデンサの正極電位と容量性負荷の正極電位と相対的な電位差がなくなるまでは、電荷保持用コンデンサからの電力供給のみで容量性負荷の電極間電圧を上昇させる。そして、それ以降は、電荷保持用コンデンサからの電力供給のみでは、それ以上容量性負荷の電極間電圧を上昇させることができないので、第１のスイッチングトランジスタをＯＮさせて定電圧源からも電力供給して、容量性負荷の電極間電圧を駆動電圧まで上昇させる。

一方、スイッチングトランジスタ制御回路は、容量性負荷の正極電位と電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差が所定電圧Ｖｄ２以下である間のみ第２のスイッチングトランジスタをＯＮ制御する第２制御回路を有している。すなわち、第２制御回路は、容量性負荷に充電された電荷を放電させて、駆動電圧まで上昇した容量性負荷の正極電位を略ＧＮＤ電位まで下降させる際には、半導体素子による電圧降下等で所定電圧Ｖｄ２だけ上昇した電荷保持用コンデンサの正極電位と容量性負荷の正極電位と相対的な電位差がなくなるまでは、容量性負荷に充電されている電荷を電荷保持用コンデンサへのみ放電して容量性負荷の正極電位を下降させる。そして、それ以降は、電荷保持用コンデンサへの放電のみでは、それ以上容量性負荷の正極電位を下降させることができないので、第２のスイッチングトランジスタをＯＮさせてＧＮＤへの放電経路も構成し、容量性負荷に充電されている電荷をＧＮＤへも放電して、容量性負荷の正極電位を略ＧＮＤ電位まで下降させる。

このように、回路を構成する半導体素子による電圧降下等を考慮して、定電圧源からの容量性負荷駆動回路（プッシュプル駆動回路）への充電（第１のスイッチングトランジスタＯＮ）及び容量性負荷駆動回路（プッシュプル駆動回路）からＧＮＤへの放電（第２のスイッチングトランジスタＯＮ）を必要最小限に制限し、可能な限り、電荷保持用コンデンサのみを対象として容量性負荷の充放電を実行することによって、容量性負荷駆動回路（プッシュプル駆動回路）における電力消費及び発熱をより低減させることができる。

本発明の第５の態様は、前記液体噴射ヘッドと、前述した第１の態様〜第４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５の態様に記載の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４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要部平面図であり、図２はその側面図である。図３は、本発明に係るインクジェット式記録装置の概略のブロック図である。
インクジェット式記録装置５０には、「被記録材」としての記録紙Ｐにインクを噴射して記録を行う記録ヘッド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、主走査方向Ｘに移動可能にキャリッジガイド軸５１に軸支されたキャリッジ６１が設けられている。キャリッジ６１には、記録ヘッド６２と後述するＰＷセンサ３４とが搭載されており、ＣＲモータ６３（図３）の回転駆動力が図示していない無端ベルトによるベルト伝達機構によって伝達されて主走査方向Ｘに往復動する。記録ヘッド６２のヘッド面と対向する位置には、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。

キャリッジ６１の主走査方向Ｘへの往復動領域の一端側の外側には、公知のキャッピング装置５９が設けられている。記録を実行しない待機状態においては、キャリッジ６１がキャッピング装置５９の上まで移動して停止し、キャッピング装置５９に配設されているキャップＣＰによって記録ヘッド６２のヘッド面が封止される。このキャリッジ６１の停止位置は、ホームポジションＨＰとして規定される。

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、ＰＦモータ５８（図３）の回転駆動力が歯車伝達されて回転し、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の外周面には、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の外周面に押しつけられた記録紙Ｐは、その外周面の摩擦抵抗によって搬送駆動ローラ５３の外周面に密着し、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。インクジェット記録装置５０の「記録実行手段」は、上述した「主走査駆動手段」と「副走査駆動手段」とで構成され、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、多数の記録紙Ｐを積重可能な「被記録材積重手段」としての給紙トレイ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（給送）可能な構成となっている。給紙トレイ５７の近傍には、給紙トレイ５７に積重されている記録紙Ｐの最上位の記録紙Ｐを「記録実行手段」へ自動給送する「自動給送手段」としてのＡＳＦ（オート・シート・フィーダ）が設けられている。ＡＳＦは、給紙トレイ５７に設けられた給紙ローラ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。給紙ローラ５７ｂは、給紙トレイ５７の一方側に配置されている。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、ＰＦモータ５８（図３）の回転駆動力が歯車伝達されて回転する給紙ローラ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に置かれた記録紙Ｐが給紙される。その際に、複数の記録紙Ｐが一度に給紙されることなく最上位の記録紙Ｐのみが正確に分離されて一枚ずつ自動給紙されるように構成されている。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３３が配設されている。

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、ＰＦモータ５８（図３）の回転駆動力が歯車伝達されて回転し、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た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の排紙に伴い従動回転する。

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ＰＦモータ５８（図３）、並びにキャリッジ６１を主走査方向に駆動するＣＲモータ６３（図３）は、後述する記録制御部１０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１０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。

引き続き図１〜図３を参照しながら「記録制御装置」としての記録制御部１０について説明する。
記録制御部１０は、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）１３、ＭＰＵ１４、「不揮発性記憶媒体」としての不揮発性メモリ１５、ＰＦモータドライバ１６、ＣＲモータドライバ１７及びヘッドドライバ１８を備えている。ＭＰＵ１４には、ＡＳＩＣ１３を介して搬送駆動ローラ５３の回転量を検出する「回転量検出手段」としてのロータリエンコーダ３１、キャリッジ６１の移動量を検出する「キャリッジ移動量検出手段」としてのリニアエンコーダ３２、搬送される記録紙Ｐの先端及び後端を検出する紙検出器３３、主走査方向Ｘの記録紙Ｐの端部を検出するためのＰＷセンサ３４、及びインクジェット式記録装置５０の電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチ３５の出力信号が入力される。

公知のロータリエンコーダ３１は、搬送駆動ローラ５３の回転に連動して回転するロータリスケール３１１と、ロータリスケール３１１の外周に沿って等間隔に形成されているスリットを検出するロータリスケールセンサ３１２とを有している（図２）。搬送駆動ローラ５３の回転に伴い変化するロータリスケールセンサ３１２の出力信号は、ＡＳＩＣ１３を介してＭＰＵ１４へ出力される。
公知のリニアエンコーダ３２は、キャリッジ６１の近傍に主走査方向Ｘと略平行に配置されたリニアスケール３２１と、キャリッジ６１に搭載されたリニアスケール３２１に等間隔に形成されているスリットを検出するリニアスケールセンサ３２２とを有している（図２）。キャリッジ６１の主走査方向Ｘの移動量に応じたパルスの周期が移動速度に伴い変化するリニアスケールセンサ３２２の出力信号は、ＡＳＩＣ１３を介してＭＰＵ１４へ出力される。

公知の紙検出器３３は、立位姿勢への自己復帰習性が付与され、かつ記録紙Ｐの搬送方向（副走査方向Ｙ）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（図２）。紙検出器３３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、その検出信号は、ＡＳＩＣ１３を介してＭＰＵ１４へ出力される。ＰＷセンサ３４は、非接触の光学式センサで構成されており、記録紙Ｐの主走査方向Ｘの端部位置（記録紙Ｐの側端位置）を検出し、その検出信号は、ＡＳＩＣ１３を介してＭＰＵ１４へ出力される。紙検出器３３及びＰＷセンサ３４の出力信号に基づいて記録紙Ｐの搬送位置や記録紙Ｐのサイズ等がＭＰＵ１４において演算される。

記録制御部１０のシステムバスには、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、ＡＳＩＣ１３、ＭＰＵ１４及び不揮発性メモリ１５が接続されている。ＭＰＵ１４は、インクジェット式記録装置５０の記録制御を実行するための演算処理やその他必要な演算処理を行う。ＲＯＭ１１には、ＭＰＵ１４によるインクジェット式記録装置５０の制御に必要な記録制御プログラム（ファームウェア）等が格納されており、記録制御プログラムの処理に必要な各種データ等は不揮発性メモリ１５に記憶されている。ＲＡＭ１２は、ＭＰＵ１４の作業領域や記録データ等の格納領域として用いられる。

ＡＳＩＣ１３は、ＤＣモータであるＰＦモータ５８及びＣＲモータ６３の速度制御、並びに記録ヘッド６２の駆動制御を行う為の制御回路を有している。ＭＰＵ１４から送られてくる制御命令、ロータリエンコーダ３１の出力信号、及びリニアエンコーダ３２の出力信号に基づいて、ＰＦモータ５８及びＣＲモータ６３の速度制御を行う為の各種演算を行い、その演算結果に基づくモータ制御信号をＰＦモータドライバ１６及びＣＲモータドライバ１７へ送出する。また、ＭＰＵ１４から送出される記録データ等に基づいて、記録ヘッド６２の制御信号を演算生成してヘッドドライバ１８へ送出して記録ヘッド６２を駆動制御する。ＡＳＩＣ１３は、「情報処理装置」としてのパーソナルコンピュータ３０１等との情報伝送を実現する「情報伝送手段」としてホストＩＦ１３１を有している。

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（図示せず）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から噴射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内に挿入される部分であり、インクカートリッジ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。この供給針ユニット７６は、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。

「容量性負荷」としての圧電振動子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から噴射される。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からインク滴が噴射される。

つづいて、本発明に係る「液体噴射ヘッド駆動回路」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１００を示した概略構成図である。
液体噴射ヘッド駆動回路１００は、ヘッドドライバ１８及び「容量性負荷駆動回路」としての圧電振動子駆動回路１８１を有している。ヘッドドライバ１８は、ノズル制御信号生成手段１８２及びプッシュプルトランジスタ制御回路１８４を有している。ノズル制御信号生成手段１８２は、圧力発生室９９（図４）を膨張させて共通インク室８４（図４）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（図４）から噴射するための「ノズル制御信号」を出力する。

プッシュプルトランジスタ制御回路１８４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からプッシュプル増幅回路１８３の制御信号を生成し、ノズル制御信号生成手段１８２へ出力する。ノズル制御信号生成手段１８２は、プッシュプル増幅回路１８３から入力したデジタル制御信号をＤ／Ａ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１８１へ出力する。

また、液体噴射ヘッド駆動回路１００は、圧電振動子７７の最大駆動電圧までの定電圧電力を供給可能な定電圧源Ｖｄｄと、圧電振動子７７からの放電電力の一部が充電され、充電された電荷が圧電振動子７７へ供給可能に配設された電荷保持用コンデンサＣ１とを有している。当該実施例においては、定電圧源Ｖｄｄの電圧はＤＣ４２Ｖであり、電荷保持用コンデンサＣ１は、大容量のアルミ電解コンデンサである。圧電振動子駆動回路１８１は、この定電圧源Ｖｄｄと電荷保持用コンデンサＣ１とから供給される電力でノズル制御信号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。

圧電振動子駆動回路１８１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、定電圧源Ｖｄｄ及び電荷保持用コンデンサＣ１から供給される電力で動作するプッシュプル増幅回路１８３を備えている。プッシュプル増幅回路１８３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１８３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１８１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。

さらに、液体噴射ヘッド駆動回路１００は、定電圧源Ｖｄｄから圧電振動子駆動回路１８１への充電経路のＯＮ／ＯＦＦ及び圧電振動子駆動回路１８１からＧＮＤへの放電経路を、圧電振動子７７の正極電位と電荷保持用コンデンサＣ１の正極電位との相対的な電位差に基づいて、別個独立にＯＮ／ＯＦＦ可能な構成を有する「スイッチング制御回路」を有している。当該実施例において「スイッチング制御回路」は、「スイッチングトランジスタ制御回路」としての第１制御回路１８５と第２制御回路１８６、第１のスイッチングトランジスタＱ３及び第２のスイッチングトランジスタＱ４で構成されている。第１のスイッチングトランジスタＱ３及び第２のスイッチングトランジスタＱ４は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）である。

第１のスイッチングトランジスタＱ３は、定電圧源ＶｄｄからＮＰＮ形トランジスタＱ１のコレクタへの充電経路をＯＮ／ＯＦＦ可能に配設されている。第２のスイッチングトランジスタＱ４は、ＰＮＰ形トランジスタＱ２のコレクタからＧＮＤへの放電経路をＯＮ／ＯＦＦ可能に配設されている。
電荷保持用コンデンサＣ１から圧電振動子駆動回路１８１への充電経路には、充電方向へのみ電流方向を制限するように充電用ダイオードＤ１が配設されている。また、圧電振動子駆動回路１８１から電荷保持用コンデンサＣ１への放電経路には、放電方向へのみ電流方向を制限するように放電用ダイオードＤ２が配設されている。

第１制御回路１８５は、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、コンパレータＣＰ１１及び第１補助定電圧源Ｖｄ１が図示の如く接続されて構成されており、圧電振動子７７の正極電位と電荷保持用コンデンサＣ１の正極電位との相対的な電位差に基づいて第１のスイッチングトランジスタＱ３をＯＮ／ＯＦＦ制御する。すなわち、第１制御回路１８５は、圧電振動子７７の電極間電圧Ｖｈｄに第１補助定電圧源Ｖｄ１の電圧を加算した電圧（コンパレータＣＰ１１の−入力側）が電荷保持用コンデンサＣ１の電極間電圧Ｖｃｈｇ（コンパレータＣＰ１１の＋入力側）以上である間（図７の符号Ｔ１〜Ｔ６）のみ出力ハイインピーダンスとなって第１のスイッチングトランジスタＱ３をＯＮ制御する。第１のスイッチングトランジスタＱ３がＯＮしている間、定電圧源Ｖｄｄから圧電振動子駆動回路１８１への充電経路が構成される。
尚、第１補助定電圧源Ｖｄ１は、第１のスイッチングトランジスタＱ３、ＮＰＮ形トランジスタＱ１及び充電用ダイオードＤ１による電圧降下と、第１のスイッチングトランジスタＱ３がＯＦＦからＯＮする間の電圧変化との合計値と同じ電圧の定電圧源である。

第２制御回路１８６は、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２、コンパレータＣＰ２１及び第２補助定電圧源Ｖｄ２が図示の如く接続されて構成されており、圧電振動子７７の正極電位と電荷保持用コンデンサＣ１の正極電位との相対的な電位差に基づいて第２のスイッチングトランジスタＱ４をＯＮ／ＯＦＦ制御する。すなわち、第２制御回路１８６は、圧電振動子７７の電極間電圧Ｖｈｄから第２補助定電圧源Ｖｄ２の電圧を減算した電圧（コンパレータＣＰ１１の＋入力側）が電荷保持用コンデンサＣ１の電極間電圧Ｖｃｈｇ（コンパレータＣＰ１１の−入力側）以下である間（図７の符号Ｔ０〜Ｔ２及び符号Ｔ５〜Ｔ７）のみ出力ハイインピーダンスとなって第２のスイッチングトランジスタＱ４をＯＮ制御する。第２のスイッチングトランジスタＱ４がＯＮしている間、圧電振動子駆動回路１８１からＧＮＤへの放電経路が構成される。
尚、第２補助定電圧源Ｖｄ２は、第２のスイッチングトランジスタＱ４、ＰＮＰ形トランジスタＱ２及び放電用ダイオードＤ２による電圧降下と、第２のスイッチングトランジスタＱ４がＯＦＦからＯＮする間の電圧変化との合計値と同じ電圧の定電圧源である。

つづいて、第１制御回路１８５による第１のスイッチングトランジスタＱ３の制御及び第２制御回路１８６による第２のスイッチングトランジスタＱ４の制御について、さらに説明する。

図６は、液体噴射ヘッド駆動回路１００の要部を示した回路図である。
図７は、圧電振動子７７の電極間電圧（ヘッド駆動電圧）ＶｈｄとスイッチングトランジスタＱ３及びスイッチングトランジスタＱ４のＯＮ／ＯＦＦ制御のタイミングとの関係を示したタイミングチャートである。
まず、圧電振動子７７の電極間電圧Ｖｈｄが略０Ｖ、すなわち圧電振動子７７の正極電位Ｖｈｄが略ＧＮＤ電位の状態（図７の符号Ｔ０）からノズル制御信号ＣＳに応じてＮＰＮ形トランジスタＱ１がＯＮする。このとき、圧電振動子７７は、第１のスイッチングトランジスタＱ３は、ＯＦＦしているので（図７の符号Ｔ０〜Ｔ１）、電荷保持用コンデンサＣ１からの電力供給のみで電荷が充電されて（図６の符号Ｒ１）電極間電圧Ｖｈｄが上昇していく（図７の符号Ｔ０〜Ｔ１）。圧電振動子７７の電極間電圧Ｖｈｄが電荷保持用コンデンサＣ１の電極間電圧Ｖｃｈｇから第１補助定電圧源Ｖｄ１の電圧を減算した電圧以上で上昇する間は（図７の符号Ｔ１〜Ｔ３）、第１のスイッチングトランジスタＱ３がＯＮする。したがって、その間は、定電圧源Ｖｄｄからも圧電振動子７７へ電力が供給されて圧電振動子７７に電荷が充電される（図６の符号Ｒ２）。

このように、電荷保持用コンデンサＣ１に蓄電（充電）されている電荷を利用して圧電振動子７７を充電するので、圧電振動子７７への充電の際の電力損失は、定電圧源Ｖｄｄのみから充電するよりも小さくなる。したがって、圧電振動子７７への充電の際に消費される電力及び発熱量を小さくすることができる。

圧電振動子７７の電極間電圧Ｖｈｄは、ノズル制御信号ＣＳに応じて、駆動電圧（定電圧源Ｖｄｄの電圧（ＤＣ４２Ｖ）近傍）まで上昇した後、ＮＰＮ形トランジスタＱ１がＯＦＦする（図７の符号Ｔ３）。ノズル制御信号ＣＳに応じて、所定時間（図７の符号Ｔ３〜Ｔ４）圧電振動子７７の電極間電圧Ｖｈｄが駆動電圧のまま維持される。

つづいて、ノズル制御信号ＣＳに応じてＰＮＰ形トランジスタＱ２がＯＮする（図７の符号Ｔ４）。このとき、第２のスイッチングトランジスタＱ４がＯＦＦしているので、圧電振動子７７に充電されている電荷は、ＧＮＤへ放出されずに電荷保持用コンデンサＣ１へのみ放電されて電荷保持用コンデンサＣ１に蓄電され（図６の符号Ｒ３）、圧電振動子７７の電極間電圧Ｖｈｄが下降していく（図７の符号Ｔ４〜Ｔ５）。

電荷保持用コンデンサＣ１に蓄電（充電）された電荷は、次回の圧電振動子７７の充電時に再利用される。また、電荷保持用コンデンサＣ１に電荷が蓄電（充電）されることによって、電荷保持用コンデンサＣ１の正極電位Ｖｃｈｇが上昇する。圧電振動子７７に充電された電荷が圧電振動子７７から電荷保持用コンデンサＣ１へ放電される際の電力損失は、ＧＮＤへそのまま放電するよりも小さくなる。したがって、圧電振動子７７から電荷が放電される際に消費される電力及び発熱量を小さくすることができる。

そして、圧電振動子７７の電極間電圧Ｖｈｄが電荷保持用コンデンサＣ１の電極間電圧Ｖｃｈｇに第２補助定電圧源Ｖｄ２の電圧を加算した電圧以下で下降する間は（図７の符号Ｔ５〜Ｔ７）、第２のスイッチングトランジスタＱ４がＯＮする。したがって、その間は、圧電振動子７７に充電されている電荷がＧＮＤへも放電される（図６の符号Ｒ４）。圧電振動子７７の電極間電圧Ｖｈｄは、ノズル制御信号ＣＳに応じてＧＮＤ電位まで下降していく（図７の符号Ｔ５〜Ｔ７）。

ここで、より説明を分かりやすくするために、時間Ｔ１（タイミングＴ０〜Ｔ１までの時間）が時間Ｔ３（タイミングＴ０〜Ｔ３までの時間）の１／２の時間とし、第１補助定電圧源Ｖｄ１及び第２補助定電圧源Ｖｄ２の電圧に相当する半導体素子による電圧降下等がないものと仮定して、充放電の過程でエネルギーロスが無いものとすれば、従来の定電圧源ＶｄｄだけでＴ０〜Ｔ３間に圧電振動子７７に電荷を充電する場合に必要なエネルギーＥｏは、以下の式（１）通りとなる。

Ｅｏ＝Ｉ・∫^T3 _T0（ｔ・Ｖ／Ｔ３）ｄｔ
＝ＶＩ・Ｔ３／２
＝ＶＩ・Ｔ１（Ｊ） …（１）

一方、本発明に係る液体噴射ヘッド駆動回路１００においては、Ｔ０〜Ｔ１間は電荷保持用コンデンサＣ１からの電力供給のみで圧電振動子７７へ充電することによって、以下の式（２）から算出されるエネルギーＥｃ分だけエネルギーを削減することができる。

Ｅｃ＝Ｉ・∫^T1 _T0（ｔ・Ｖ／Ｔ１）ｄｔ
＝ＶＩ・Ｔ１／２
＝Ｅｏ／２（Ｊ） …（２）

これにより、本発明に係る液体噴射ヘッド駆動回路１００によれば、従来よりも消費電力を約５０％削減することができることになる。すなわち、従来はエネルギーＥ０がプッシュプル駆動回路１８３のＮＰＮ形トランジスタＱ１及びＰＮＰ形トランジスタＱ２によって全て消費されて熱となっていたが、本発明に係る液体噴射ヘッド駆動回路１００においては、その消費電力及び発熱量を半分にすることができることになる。尚、実際には第１補助定電圧源Ｖｄ１及び第２補助定電圧源Ｖｄ２の電圧分の損失があるため消費電力を５０％までは削減できないが、それに近い消費電力削減効果を得ることは可能である。

このようにして、本発明に係る液体噴射ヘッド駆動回路１００によれば、定電圧源Ｖｄｄから圧電振動子駆動回路１８１への充電経路並びに圧電振動子駆動回路１８１からＧＮＤへの放電経路のＯＮ／ＯＦＦタイミングは、常に圧電振動子７７の正極電位Ｖｈｄと電荷保持用コンデンサＣ１の正極電位Ｖｃｈｇとの相対的な電位差に基づいて実行される。そのため、このＯＮ／ＯＦＦ制御タイミングの基準となる電荷保持用コンデンサＣ１の正極電位Ｖｃｈｇが変位しても、その変位に追従して常に適切なタイミングで充放電経路のＯＮ／ＯＦＦ制御を実行できる。それによって、圧電振動子７７の駆動電圧等に関わらず常に安定した液体噴射制御を実行することができるので、圧電振動子７７の駆動電圧等が異なる複数の液体噴射制御パターンにも対応して安定した液体噴射制御を実行することができる。
また、電力の消費及び電力損失による発熱の少ない液体噴射ヘッド駆動回路１００によって、液体噴射ヘッド駆動回路１００の低消費電力化及びヒートシンク等の放熱手段の小型化が可能になるので、インクジェット式記録装置５０の低消費電力化と小型化を実現することができる。

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概略の平面図である。 本発明に係るインクジェット式記録装置の概略の側面図である。 本発明に係るインクジェット式記録装置の概略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。 液体噴射ヘッド駆動回路を示した概略構成図である。 液体噴射ヘッド駆動回路の要部を示した回路図である。 スイッチングトランジスタの制御を示したタイミングチャートである。

符号の説明

１０ 記録制御部、１１ ＲＯＭ、１２ ＲＡＭ、１３ ＡＳＩＣ、１４ ＭＰＵ、１５ 不揮発性メモリ、１６ ＰＦモータドライバ、１７ ＣＲモータドライバ、１８ 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、５８ ＰＦモータ、５９ キャッピング装置、６１ キャリッジ、６２ 記録ヘッド、６３ ＣＲモータ、７７ 圧電振動子、８３ インク供給路、９６ ノズル、９９ 圧力発生室、１００ 液体噴射ヘッド駆動回路、１８１ 圧電振動子駆動回路、１８２ ノズル制御信号生成手段、１８３ プッシュプル増幅回路、１８４ プッシュプルトランジスタ制御回路、１８５ 第１制御回路、１８６ 第２制御回路、Ｃ１ 電荷保持用コンデンサ、Ｐ 記録紙、Ｑ３ 第１のスイッチングトランジスタ、Ｑ４ 第２のスイッチングトランジスタ、Ｖｄｄ 定電圧源、Ｘ 主走査方向、Ｙ 副走査方向

Claims (5)

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容量性負荷とを有するノズルがヘッド面に多数配設され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、
   定電圧源と、
   前記容量性負荷からの放電電力の一部が充電され、充電された電荷が前記容量性負荷へ供給可能に配設された電荷保持用コンデンサと、
   前記定電圧源と前記電荷保持用コンデンサとから供給される電力で前記ノズル制御信号の振幅電圧を前記容量性負荷の駆動電圧まで増幅して前記容量性負荷の電極間へ印加する容量性負荷駆動回路と、
   前記定電圧源から前記容量性負荷駆動回路への充電経路及び前記容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路を、前記容量性負荷の正極電位と前記電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差に基づいて、別個独立にＯＮ／ＯＦＦ可能な構成を有するスイッチング制御回路とを備え、
   前記スイッチング制御回路は、前記容量性負荷への充電に際しては、前記容量性負荷の正極電位が前記電荷保持用コンデンサの正極電位まで上昇する間は前記定電圧源から前記容量性負荷駆動回路への充電経路をＯＦＦし、前記容量性負荷の正極電位が前記電荷保持用コンデンサの正極電位を超える間は前記定電圧源から前記容量性負荷駆動回路への充電経路をＯＮし、前記容量性負荷に充電した電荷を放電するに際しては、前記容量性負荷の正極電位が前記電荷保持用コンデンサの正極電位を超える間は前記容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路をＯＦＦし、前記容量性負荷の正極電位が前記電荷保持用コンデンサの正極電位以下である間は前記容量性負荷駆動回路からＧＮＤへの放電経路をＯＮする、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、前記容量性負荷駆動回路は、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回路で構成されるプッシュプル増幅回路であり、
   前記スイッチング制御回路は、前記定電圧源から前記ＮＰＮ形トランジスタのコレクタへの充電経路をＯＮ／ＯＦＦ可能に配設された第１のスイッチングトランジスタと、
   前記ＰＮＰ形トランジスタのコレクタからＧＮＤへの放電経路をＯＮ／ＯＦＦ可能に配設された第２のスイッチングトランジスタと、
   前記第１のスイッチングトランジスタ及び前記第２のスイッチングトランジスタをＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチングトランジスタ制御回路とを有している、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路。
3. 請求項２において、前記電荷保持用コンデンサから前記容量性負荷駆動回路への充電経路に、充電方向へのみ電流方向を制限するように配設された充電用ダイオードと、前記容量性負荷駆動回路から前記電荷保持用コンデンサへの放電経路に、放電方向へのみ電流方向を制限するように配設された放電用ダイオードとを有している、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、前記スイッチングトランジスタ制御回路は、前記容量性負荷の正極電位と前記電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差が所定電圧Ｖｄ１以下である間のみ前記第１のスイッチングトランジスタをＯＮ制御する第１制御回路と、前記容量性負荷の正極電位と前記電荷保持用コンデンサの正極電位との相対的な電位差が所定電圧Ｖｄ２以下である間のみ前記第２のスイッチングトランジスタをＯＮ制御する第２制御回路とを有している、ことを特徴とした液体噴射ヘッド駆動回路。
5. 前記液体噴射ヘッドと、請求項１〜４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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