JP2023154882A - ヘッド駆動装置及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチドロップにおいて一つのドットに対するドット径の制御の自由度を高める。
【解決手段】ノズルアクチュエータに駆動電圧を印加する駆動回路１１０と、当該駆動回路１１０の駆動を制御する制御部１０１と、を有するヘッド駆動装置１００において、駆動回路１１０は、第１の電源電圧Ｖａに重畳する電圧を発生させることができる複数の昇圧部Ｃ１，Ｃ２と、複数の昇圧部Ｃ１，Ｃ２によって発生した複数の電圧を切り替えられる複数の切替部Ｓ１～Ｓ４と、を備える。制御部１０１は、複数の切替部Ｓ１～Ｓ４の動作を制御し、第１の電源電圧Ｖａに複数の昇圧部Ｃ１，Ｃ２で発生した複数の電圧を選択的に重畳して駆動電圧を生成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ノズルが設けられたインクジェットヘッドを駆動するヘッド駆動装置、及びインクジェット記録装置に関する。

従来、インクジェット記録装置においてインクジェットヘッドで諧調表現を実現するための手段として、マルチドロップにより１ドットあたりの液滴量を調整する手法が知られている。マルチドロップとは、原稿画像の一つのドットに対して、吐出する液滴数を制御することでドット径を変化させる技術である。一つのドットに対して吐出する液滴数が多いほどドット径が大きくなり、記録材に記録したドットの色や濃度が濃くなる。

しかし、定電圧源とスイッチング素子とを用いたプッシュプル駆動回路の場合、一つのドットに対して複数のオン期間が存在するマルチドロップ駆動電圧波形（オン期間）の電圧値は常に一定である。

例えば、特許文献１には、駆動波形発生回路で発生させた駆動信号の電圧を電流増幅回路により増幅し、さらに電流増幅回路から出力される駆動信号の電圧を昇圧させる昇圧手段を備えた、インクジェット式プリンタのヘッド駆動装置が開示されている。特許文献１に開示されたヘッド駆動装置では、低い電源電圧であってもブートストラップ回路による昇圧によって、所望の駆動電圧を生成する。つまり、目的の単一電圧を生成するための手段として、ブートストラップ回路により駆動信号の電圧を昇圧する方法を用いている。

特開２００４－２９１４０５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術の場合、駆動信号の電圧を一段階しか昇圧することができない。生成される駆動電圧のオン期間の電圧値は１種類のみであり、マルチドロップ駆動電圧として常にこの電圧値が出力される。すなわち、マルチドロップにおいて、例えば、１発目、２発目、３発目の各インク滴の液滴量（ドット径）は可変できない。このように、従来、マルチドロップにおいて一つのドットに対するドット径の制御の自由度が低かった。

上記の状況から、マルチドロップにおいて一つのドットに対するドット径の制御の自由度を高める手法が要望されていた。

上記課題を解決するために、本発明の一態様のヘッド駆動装置は、インクジェットヘッドのノズルに対応して設けられたノズルアクチュエータに駆動電圧を印加する駆動回路と、当該駆動回路の駆動を制御する制御部とを有し、ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録装置のヘッド駆動装置である。上記駆動回路は、第２の電源電圧を利用して、第１の電源電圧に重畳する電圧を発生させることができる複数の昇圧部と、複数の昇圧部によって発生した複数の電圧を切り替えられる複数の切替部と、を備える。上記制御部は、複数の切替部の動作を制御し、第１の電源電圧に複数の昇圧部で発生した複数の電圧を選択的に重畳して駆動電圧を生成する。
また、本発明の一態様のインクジェット記録装置は、上記ヘッド駆動装置を備えたインクジェット記録装置である。

本発明の少なくとも一態様によれば、第１の電源電圧に複数の電圧を選択的に重畳して、ノズルアクチュエータの駆動電圧を生成することで、マルチドロップにおいて一つのドットに対するドット径の制御の自由度を高めることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

インクジェット記録装置の一般的なヘッド駆動装置の例を示す回路図である。 マルチドロップ駆動電圧の例を示す波形図である。 本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成例を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置のヘッドユニットを記録材側から見た状態を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置が備えるヘッド駆動装置の例を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る駆動回路において昇圧回路に電荷をチャージするときの状態と、駆動回路の等価回路とを示す図である。 本発明の一実施形態に係る駆動回路において昇圧回路にチャージされた電荷を駆動回路出力に重畳するときの状態と、駆動回路の等価回路とを示す図である。 本発明の一実施形態に係るマルチドロップ駆動電圧の例を示す波形図である。

以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

［一般的な駆動回路］
初めに、従来の一般的なインクジェット記録装置が備えるヘッド駆動装置について図１を参照して説明する。
図１は、インクジェット記録装置の一般的なヘッド駆動装置の例を示す回路図である。

図１に示すヘッド駆動装置２００は、制御回路２０１、駆動信号生成回路２０２、及び駆動回路２１０を含む。駆動信号生成回路２０２は、制御回路２０１から出力される制御信号に基づいて、駆動回路２１０に形成された直列接続のスイッチング素子２０３，２０４に供給する駆動信号を生成する。スイッチング素子２０３，２０４は、駆動信号に従ってオン又はオフし、電源回路２０５（定電圧源）が出力する電源電圧Ｖａを容量性の負荷２０６に充電したり、負荷２０６に充電された電源電圧Ｖａを放電したりする。負荷２０６は、インクジェットヘッドのノズルごとに設けられるノズルアクチュエータの圧電素子（ピエゾ素子）である。このように、電源電圧Ｖａが、負荷２０６の駆動電圧として印加される。

図２は、マルチドロップ駆動電圧の例を示す波形図である。図１に示すヘッド駆動装置２００の場合、マルチドロップ駆動電圧波形としては、何発打つにしてもオン期間（ハイレベル側）の電圧が全て同じ電圧、すなわち電源回路２０５から出力される電源電圧Ｖａにしかならない。そのため、図２に示すように、例えば、一つのドットに対して連続して三回射出したインク滴Ｄ１～Ｄ３のドット径は、どれも同じである。

そこで、本発明では、昇圧回路によって複数の電圧を発生させ、この複数の電圧を選択的に切り替えて電源電圧Ｖａに重畳することで、マルチドロップ時のインク滴の射出ごとに駆動電圧の値を切り替えられる構成とする。

［インクジェット記録装置の全体構成］
始めに、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の構成例について、図１を参照して説明する。
図３は、一実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成例を示す概略図である。

インクジェット記録装置１は、後述する図４に示すインクジェットヘッド２４２に設けたノズル２４４からインクを吐出することで記録材Ｐ（記録媒体）に画像を形成（記録）する。本実施形態では、記録媒体として用紙を適用した例を説明するが、これに限定されるものではなく、記録媒体としては、フィルムや布地等その他各種のものが適用可能である。

このインクジェット記録装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４色のインクを重ね合わせるカラーインクジェット記録装置である。インクジェット記録装置１は、給紙部１０と、画像形成部２０と、排紙部３０と、制御部４０とを有している。そして、インクジェット記録装置１は、端末装置２（図５参照）から入力された画像データを記録材Ｐに形成する。

給紙部１０は、給紙トレー１１と、記録材供給部１２とを有している。給紙トレー１１は、記録材Ｐを載置可能に設けられた板状の部材である。給紙トレー１１は、載置された記録材Ｐの枚数に応じて上下方向に移動可能に設けられている。そして、給紙トレー１１に載置された複数の記録材Ｐのうち上下方向の最上部の記録材Ｐは、記録材供給部１２により搬送される位置で保持される。

記録材供給部１２は、複数（本例では、２つ）のローラー１２１，１２２と、搬送ベルト１２３とを有している。搬送ベルト１２３は、長手方向の両端が接続された無端状に形成されている。搬送ベルト１２３は、ローラー１２１，１２２に張架されている。そして、ローラー１２１，１２２のうち一方のローラーが回転駆動することで、搬送ベルト１２３は、２つのローラー１２１，１２２の間を循環移動する。これにより、搬送ベルト１２３に載置された記録材Ｐが搬送される。

また、記録材供給部１２は、ローラー１２１，１２２を回転駆動する不図示の駆動部や、給紙トレー１１に載置された最上部の記録材Ｐを搬送ベルト１２３に受け渡す供給装置（図示略）を有している。そして、記録材供給部１２は、搬送ベルト１２３に載置された記録材Ｐを画像形成部２０に向けて搬送し、画像形成部２０に給紙する。

画像形成部２０は、画像形成ドラム２１と、受け渡しユニット２２と、加熱部２３と、ヘッドユニット２４と、定着部２５と、画像読取部２６と、記録材排出部２７と、記録材反転部２８とを有しており、記録材Ｐに画像を形成する。

画像形成ドラム２１は、円筒状に形成されている。画像形成ドラム２１は、不図示の駆動モーターにより反時計回りに回転する。画像形成ドラム２１の外周面には、給紙部１０から供給された記録材Ｐが担持される。画像形成ドラム２１は、外周面を三等分した３面の保持領域２１１を有している。保持領域２１１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）シート等の表面に樹脂シート等が貼り付けられ、各保持領域２１１の表面において記録材Ｐを保持することが可能となっている。そして、画像形成ドラム２１は、回転駆動することで記録材Ｐを排紙部３０に向けて搬送する。また、画像形成ドラム２１の外周面には、加熱部２３、ヘッドユニット２４、定着部２５及び画像読取部２６が対向して配置されている。

受け渡しユニット２２は、給紙部１０の記録材供給部１２と画像形成ドラム２１との間に設けられている。受け渡しユニット２２は、爪部２２１と、円筒状の受け渡しドラム２２２等を有している。爪部２２１は、記録材供給部１２により搬送された記録材Ｐの一端を担持する。受け渡しドラム２２２は、爪部２２１に担持された記録材Ｐを画像形成ドラム２１に向けて誘導する。これにより、記録材Ｐは、受け渡しユニット２２を介して記録材供給部１２から画像形成ドラム２１の外周面に受け渡される。

受け渡しドラム２２２における記録材Ｐの搬送方向の下流側には、加熱部２３が配置されている。加熱部２３は、例えば電熱線等を有し、通電に応じて発熱する。加熱部２３は、制御部４０による制御により、画像形成ドラム２１に担持されて加熱部２３の近傍を通過する記録材Ｐが所定の温度となるように発熱を行う。

また、加熱部２３の近傍には、不図示の温度センサーが設けられている。温度センサーは、加熱部２３付近の温度を検知する。そして、制御部４０は、温度センサーが検知した温度情報に基づいて、加熱部２３の温度を制御する。

加熱部２３における記録材Ｐの搬送方向の下流側には、ヘッドユニット２４が設けられている。ヘッドユニット２４は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）に応じて４つ設けられている。４つのヘッドユニット２４は、記録材Ｐの搬送方向に対して上流側から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に配置されている。

ヘッドユニット２４は、記録材Ｐの搬送方向と直交する方向（幅方向）において記録材Ｐの全体を覆う長さ（幅）に設定されている。すなわち、インクジェット記録装置１は、ワンパス方式のラインヘッド型インクジェット記録装置である。４つのヘッドユニット２４は、それぞれ吐出するインクの色が異なるのみで、互いに同一の構成を有している。

次に、インクジェット記録装置１のヘッドユニット２４の構成例を説明する。
図４は、ヘッドユニット２４を記録材側から見た状態を示す平面図である。

ヘッドユニット２４（ヘッド駆動装置の一例）は、複数（本例では、１６個）のインクジェットヘッド２４２（インク吐出部の例）を有している。そして、２つのインクジェットヘッド２４２が１組となって、１つのインクジェットモジュール２４３を構成している。そのため、本例のヘッドユニット２４には、８つのインクジェットモジュール２４３が設けられている。

８つのインクジェットモジュール２４３は、記録材Ｐの搬送方向に沿って２列並べられている。そして、一列のインクジェットモジュール２４３は、記録材Ｐの搬送方向と直交する方向（幅方向）に沿って４つ並べて配置されている。また、８つのインクジェットモジュール２４３は、２列のインクジェットモジュール２４３が記録材Ｐの搬送方向に沿って互い違いの千鳥状に配置されている。

なお、インクジェットモジュール２４３の数及び配置は、上述したものに限定されるものではなく、６又は１０以上のインクジェットモジュール２４３を配置してもよい。

また、インクジェットヘッド２４２は、複数のノズル２４４を有している。そして、インクジェットヘッド２４２は、ノズル２４４からインクを記録材Ｐに向けて吐出する。これにより、画像形成ドラム２１に担持された記録材Ｐに画像が形成される。

４つのヘッドユニット２４における搬送方向の下流側には、定着部２５が配置されている。定着部２５としては、例えば、低圧水銀ランプ等の紫外線を照射する蛍光管が適用される。そして、定着部２５は、紫外線を画像形成ドラム２１により搬送された記録材Ｐに向けて照射し、記録材Ｐ上に吐出されたインクを硬化させる。これにより、定着部２５は、記録材Ｐに形成された画像を定着させる。

紫外線を発する蛍光管としては、低圧水銀ランプの他、数百Ｐａ～１ＭＰａ程度の動作圧力を有する水銀ランプ、殺菌灯として利用可能な光源、冷陰極管、紫外線レーザー光源、メタルハライドランプ、発光ダイオードなどが挙げられる。これらの中で、紫外線をより高照度で照射可能であって消費電力の少ない光源（例えば発光ダイオード等）がより望ましい。

なお、定着部２５としては紫外線を照射するものに限定されるものではなく、インクの性質に応じてインクを硬化させる性質を有するエネルギー線を照射するものであればよく、光源もエネルギー線の波長などに応じて置換される。また、定着部２５としては、紫外線等の光を照射するものに限定されるものではない。定着部としては、例えば、記録材に熱を与えることでインクを乾燥させたり、インクに化学的な変化を起こさせる液体を付与させたりするもの等その他各種の方法を適用できるものである。

また、定着部２５における搬送方向の下流側には、画像読取部２６が配置されている。画像読取部２６は、光源から読み取り対象に光を照射し、その反射画像を読み取る。画像読取部２６は、複数の検出素子が記録材Ｐの搬送方向と直交する方向（幅方向）に沿って並べられたインラインセンサで構成されており、ヘッドユニット２４及び定着部２５により記録材Ｐに形成された２次元の反射画像や、画像形成ドラム２１の表面の反射画像を読み取る。画像読取部２６が読み取った画像のデータは、制御部４０に送られる。

なお、画像読取部２６を構成する検出素子の間隔は、インクジェットヘッド２４２のノズル２４４の間隔よりも広く設定されている。すなわち、画像読取部２６の分解能は、ヘッドユニット２４の解像度よりも粗く設定されている。また、画像読取部２６は、画像形成ドラム２１の幅方向よりも長く形成され、画像形成ドラム２１の表面の保持領域２１１の幅方向の全体を読み取ることができるように形成されている。

また、画像読取部２６の搬送方向の下流側には、記録材排出部２７と、記録材反転部２８が設けられている。記録材排出部２７は、画像形成ドラム２１により搬送された記録材Ｐを排紙部３０に向けて搬送する。

記録材排出部２７は、円筒状の分離ドラム２７１と、排出ベルト２７２とを有している。分離ドラム２７１は、画像形成ドラム２１に担持された記録材Ｐを画像形成ドラム２１の外周面から分離させる。そして、分離ドラム２７１は、記録材Ｐを排出ベルト２７２又は記録材反転部２８に記録材Ｐを誘導する。

分離ドラム２７１は、片面画像形成におけるフェースアップ排紙を行う場合に、記録材Ｐを排出ベルト２７２に誘導する。また、分離ドラム２７１は、片面画像形成におけるフェースダウン排紙及び両面画像形成を行う場合に、記録材Ｐを記録材反転部２８に誘導する。

排出ベルト２７２は、記録材供給部１２の搬送ベルト１２３と同様に、無端状に形成されている。排出ベルト２７２は、複数のローラーにより回転可能に支持されている。排出ベルト２７２は、分離ドラム２７１による受け渡された記録材Ｐを排紙部３０に送り出す。

記録材反転部２８は、複数の反転ローラー２８１，２８２と、反転ベルト２８３とを有している。フェースダウン排紙を行う場合、記録材反転部２８は、分離ドラム２７１により誘導された記録材Ｐの表裏を反転し、記録材排出部２７に搬送する。これにより、記録材Ｐは、記録材排出部２７による画像が形成された面が上下方向の下方を向いた状態で排紙部３０に搬送される。

また、両面画像形成を行う場合、記録材反転部２８は、分離ドラム２７１により誘導された記録材Ｐの表裏を反転し、再び画像形成ドラム２１の外周面に搬送する。これにより、記録材Ｐは、画像形成ドラム２１により搬送され、再び加熱部２３、ヘッドユニット２４、定着部２５及び画像読取部２６を通過する。

排紙部３０は、記録材排出部２７により画像形成部２０から送り出された記録材Ｐを格納する。排紙部３０は、平板状の排紙トレー３１を有している。そして、排紙部３０は、排紙トレー３１上に画像が形成された記録材Ｐを載置する。

［インクジェット記録装置のハードウェア構成］
次に、インクジェット記録装置１のハードウェア構成例について説明する。
図５は、インクジェット記録装置１のハードウェア構成例を示すブロック図である。

インクジェット記録装置１は、制御部４０を備えている。制御部４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、ＣＰＵ４１の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）４２と、ＣＰＵ４１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）４３とを有する。さらに、制御部４０は、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）又は半導体メモリ等からなる記憶部４４を有している。記憶部４４には、制御プログラム（例えば、画像処理プログラム）や各種データ等のインクジェット記録装置１を制御するための情報が格納される。このため、ＲＯＭ４３及び記憶部４４は、ＣＰＵ４１が動作するために必要なプログラムやデータ等を記録している。すなわち、ＲＯＭ４３及び記憶部４４は、インクジェット記録装置１を動作させるコンピューターによって実行されるプログラムを格納したコンピューター読取可能な記録媒体の一例として用いられる。

また、インクジェット記録装置１は、画像形成ドラム２１、記録材排出部２７や記録材反転部２８等の搬送系の駆動を行い、記録材Ｐを搬送する搬送部５１と、操作表示部５２と、入出力インターフェース５３とを有している。

制御部４０のＣＰＵ４１は、加熱部２３、ヘッドユニット２４、定着部２５、画像読取部２６、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、記憶部４４にそれぞれシステムバス５４を介して接続され、装置全体を制御する。また、ＣＰＵ４１は、搬送部５１、操作表示部５２、入出力インターフェース５３にそれぞれシステムバス５４を介して接続されている。

操作表示部５２は、液晶表示装置（ＬＣＤ）又は有機ＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等のディスプレイからなるタッチパネルである。この操作表示部５２は、オペレーターに対する指示メニュー、ノズル２４４の吐出検出動作に関する情報や取得した画像データに関する情報等のインクジェット記録装置１に関する情報を表示する。さらに、操作表示部５２は、複数のキーを備え、オペレーターのキー操作による各種の指示、文字、数字などのデータの入力を受け付ける入力部としての役割を持っている。これにより、オペレーターが操作表示部５２を通じてインクジェット記録装置１に対する操作が行える。なお、操作表示部５２を、操作部と表示部に分けて構成してもよい。この場合、オペレーターは、操作部を通じてインクジェット記録装置１を操作し、表示部は、インクジェット記録装置１に関する情報を表示する。

入出力インターフェース５３は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）や、ファクシミリ装置等の端末装置２に接続されている。そして、入出力インターフェース５３は、端末装置２から画像データを受信する。入出力インターフェース５３は、受信した画像データを制御部４０に出力する。そして、制御部４０は、入出力インターフェース５３から受信した画像データに対し、必要に応じて、シェーディング補正、画像濃度調整、画像圧縮等の画像処理を行う。

また、ヘッドユニット２４は、制御部４０によって画像処理された画像データを受け取り、画像データに基づいて記録材Ｐ上に所定の画像を形成する。具体的には、ヘッドユニット２４は、ヘッド駆動部２４１を駆動することで、インクジェットヘッド２４２からインクを所定の位置に吐出させる。ヘッド駆動部２４１には、インクジェットヘッド２４２のノズル２４４ごとに設けられた負荷１１２（圧電素子）に駆動電圧を印加する、複数の駆動回路１１０が配置されている。駆動回路１１０の詳細については、後述する図６～図８を参照して詳しく説明する。

ヘッドユニット２４により記録材Ｐに形成された画像は、画像読取部２６によって読み取られ、その画像データが制御部４０に送られる。また、ノズル２４４の吐出不良の判定動作を行う際、制御部４０は、画像読取部２６から送られた画像データに基づいて吐出不良が生じているノズル２４４を判別する。そして、制御部４０は、例えば、吐出不良が発生したノズル２４４に隣接するノズル２４４からのインクの吐出量を増やすことで、ヘッドユニット２４のシェーディング補正処理を行う。

［ヘッド駆動装置の構成］
次に、インクジェット記録装置１が備えるヘッド駆動装置の構成について図６を参照して説明する。
図６は、インクジェット記録装置１が備えるヘッド駆動装置の構成例を示す回路図である。

図６に示すように、ヘッド駆動装置１００は、制御回路１０１、駆動信号生成回路１０２、及び駆動回路１１０を含む。例えば、制御回路１０１は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いて構成されるコントローラであり、ＣＰＵ４１の指示に基づいて動作する。制御回路１０１は、画像データから生成されたヘッド駆動データに基づいて、マルチドロップ駆動電圧の波形を決定する。ヘッド駆動データとしては、マルチドロップ駆動電圧波形のオン期間の電圧と、スイッチＳ１～Ｓ４のオン／オフの組合せ等のデータがテーブル化されて、ＲＯＭ４３又は記憶部４４等に保存されている。そして、制御回路１０１は、マルチドロップ駆動電圧の波形に応じた制御信号を生成して、駆動信号生成回路１０２へ出力する。なお、制御回路１０１の構成又は機能が、ＣＰＵ４１を含む制御部４０に組み込まれていてもよい。

駆動信号生成回路１０２は、制御回路１０１から受け取った制御信号に基づいて、駆動回路１１０に形成された直列接続のスイッチング素子１１３，１１４に供給する駆動信号を生成する。駆動信号生成回路１０２はＩＣ（Integrated Circuit）で構成されるが、制御回路１０１と同様に、ＦＰＧＡを用いて構成することも可能である。スイッチング素子１１３，１１４は、駆動信号生成回路１０２から各々のゲート端子に入力された駆動信号に基づいて、排他的にオン又はオフする。なお、駆動信号生成回路１０２は、駆動回路１１０内に設けられてもよい。

駆動回路１１０は、電源回路１１１と、容量性の負荷１１２と、スイッチング素子１１３と、スイッチング素子１１４と、昇圧回路１２０を備える。負荷１１２は、インクジェットヘッド２４２のノズル２４４ごとに設けられるノズルアクチュエータの圧電素子（ピエゾ素子）である。本実施形態では、スイッチング素子１１３，１１４にＭＯＳＦＥＴを用いているが、ＦＥＴやバイポーラトランジスタなどでもよい。スイッチング素子１１３はＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、スイッチング素子１１４はＮチャネルＭＯＳＦＥＴであるが、チャネルが逆であってもよい。

電源回路１１１は、電源電圧Ｖａ（第１の電源電圧の一例）を出力する定電圧源である。電源回路１１１の出力側は、スイッチング素子１１３とスイッチング素子１１４の直列接続を介して、接地電位に接続されている。また、スイッチング素子１１３のソース端子とスイッチング素子１１４のドレイン端子との間の経路に、負荷１１２の一端が接続され、負荷１１２の他端は接地電位に接続されている。

昇圧回路１２０は、電源回路１１５と、ダイオードＤｉと、コンデンサＣ１，Ｃ２（昇圧部の一例）と、スイッチＳ１～Ｓ４（切替部の一例）を備える。コンデンサＣ１とコンデンサＣ２は、スイッチＳ１とスイッチＳ２を通じて、並列に接続されている。なお、コンデンサの数は２個に限定されず、３個以上であってもよい。

電源回路１１５の出力側は、ダイオードＤｉとスイッチＳ４を介して、電源回路１１１の出力側とスイッチング素子１１３のドレイン端子との間の経路に接続している。
コンデンサＣ１の一端側は、ダイオードＤｉのカソードとスイッチＳ４との間の経路に接続している。コンデンサＣ１の他端側は、スイッチＳ１を介して、スイッチング素子１１３のソース端子とスイッチング素子１１４のドレイン端子の接続中点と、負荷１１２の一端側との間の経路に接続している。
コンデンサＣ２の一端側は、スイッチＳ２を介して、ダイオードＤｉのカソードとスイッチＳ４との間の経路に接続している。コンデンサＣ２の他端側は、スイッチング素子１１３のソース端子とスイッチング素子１１４のドレイン端子の接続中点と、負荷１１２の一端側との間の経路に接続している。
スイッチＳ３の一端側は、コンデンサＣ１の他端側とスイッチＳ１の間の経路に接続し、スイッチＳ３の他端側は、スイッチＳ２とコンデンサＣ２の一端側との間の経路に接続している。

スイッチング素子１１３，１１４は、駆動信号生成回路１０２から出力された駆動信号によりオン又はオフし、電源回路１１１及び電源回路１１５が出力する電源電圧を負荷１１２に充電したり、負荷１１２に充電された電源電圧を放電したりする。このように、電源回路１１１の電源電圧Ｖａ及び電源回路１１５の電源電圧Ｖｂを利用して、負荷１１２に駆動電圧が印加される。電源電圧Ｖｂは、電源電圧Ｖａと同じであってもよい。例えば、昇圧回路１２０において昇圧に用いる電源電圧として、電源電圧Ｖａを用いる構成としてもよい。

スイッチＳ１～Ｓ４の切り替え動作は、制御回路１０１によって制御される。コンデンサＣ１，Ｃ２は、電源回路１１５が出力する電源電圧Ｖｂ（第２の電源電圧の一例）を充電することにより、電源回路１１１が出力する電源電圧Ｖａ（第１の電源電圧の一例）に重畳するための電圧を発生させる。コンデンサＣ１，Ｃ２は、切替部として各コンデンサに接続されたスイッチＳ１～Ｓ４（特に、スイッチＳ１，Ｓ２）により、選択的に切り替えられる。コンデンサＣ１，Ｃ２とスイッチＳ１～Ｓ４を備えた昇圧回路１２０のように、コンデンサを充電して得られた電圧を、負荷１１２の駆動電圧（ここでは電源電圧Ｖａ）に重畳して当該駆動電圧を昇圧する回路は、ブートストラップ回路とも呼ばれる。

制御回路１０１は、記録材に記録する画像データ（ヘッド駆動データ）に基づいて、インク滴の吐出のたびに複数のコンデンサＣ１，Ｃ２で発生させた電圧の第１の電源電圧Ｖａへの重畳の有無と、それらの電圧をどれだけ重畳するかを選択する。そして、制御回路１０１は、駆動電圧の波形のオン期間とオン期間の合間に、複数のコンデンサＣ１，Ｃ２の切り替えを実行し、第１の電源電圧Ｖａに重畳する電圧を変更する。

スイッチング素子１１３がオフしスイッチング素子１１４がオンしているときに、スイッチＳ１，Ｓ２を閉じることで、並列に接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２にはそれぞれ電源回路１１５から電荷がチャージされる。そして、コンデンサＣ１，Ｃ２の両端に、電源電圧Ｖｂの電位差が発生する。
その後、コンデンサＣ１，Ｃ２に接続されたスイッチＳ１～Ｓ４を切り替え、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続を直列に切り替えることで、スイッチング素子１１３がオンしてスイッチング素子１１４がオフした際に、電源電圧Ｖａに電源電圧Ｖｂの整数倍の電圧を重畳することができる。図６の例では、スイッチＳ１～Ｓ４の開閉の組合せを変えることで、電源電圧Ｖｂの０倍から２倍の電圧を電源電圧Ｖａに重畳できる。

マルチドロップ駆動電圧波形は、インク滴を吐出すべき一つのドットに対して、ノズル２４４からインク滴を吐出させる１又は複数のオン期間を有する。制御回路１０１は、マルチドロップ駆動電圧波形のオン期間ごとに、複数のコンデンサＣ１，Ｃ２で発生した複数の電圧を切り替えることで、マルチドロップ駆動電圧波形のオン期間ごとの電圧値を切り替える。すなわち、スイッチＳ１～Ｓ４の切り替えをマルチドロップ駆動電圧波形のオン期間の前に行うことで、１発目、２発目、３発目、・・・の電圧をそれぞれ異なる電圧に調整することができる。

このように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド２４２のノズル２４４に対応して設けられたノズルアクチュエータ（容量性の負荷１１２）に駆動電圧を印加する駆動回路（駆動回路１１０）と、その駆動回路１１０の駆動を制御する制御部（制御回路１０１）とを有し、ノズル２４４からインク滴を吐出させるように構成されたヘッド駆動装置１００を備える。
上記駆動回路は、第２の電源電圧（電源電圧Ｖｂ）を利用して、第１の電源電圧（電源電圧Ｖａ）に重畳する電圧を発生させることができる複数の昇圧部（例えばコンデンサＣ１，Ｃ２）と、複数の昇圧部によって発生した複数の電圧を切り替えられる複数の切替部（例えばスイッチＳ１～Ｓ４）と、を備える。上記制御部は、複数の切替部の動作を制御し、第１の電源電圧に複数の昇圧部で発生した複数の電圧を選択的に重畳して、上記駆動電圧を生成するように構成されている。

駆動回路１１０の構成は、同一の基板（例えば、ヘッド駆動部２４１（図５参照）を構成する基板）内に設けられた、ノズルアクチュエータ（負荷１１２）に駆動電圧を印加する全て又は複数の駆動回路に適用される。

［昇圧回路での電荷のチャージとディスチャージによる駆動電圧の昇圧］
次に、駆動回路１１０の昇圧回路１２０での電荷のチャージ（充電）とディスチャージ（放電）による駆動電圧の昇圧について、図６及び図７を参照して説明する。図７及び図８に示す例は、電源電圧Ｖａに、昇圧回路１２０を用いて電源電圧Ｖｂの２倍の電圧２Ｖｂを重畳する場合の例である。

図７は、駆動回路１１０において昇圧回路１２０に電荷をチャージするときの状態と、駆動回路１１０の等価回路とを示す図である。
図７上段に示すように、制御回路１０１は、スイッチＳ１，Ｓ２を閉じてスイッチＳ３，Ｓ４を開き、コンデンサＣ１，Ｃ２を並列接続にする。そして、制御回路１０１は、スイッチング素子１１３をオフしスイッチング素子１１４をオンし、電源回路１１５から出力される電源電圧ＶｂをコンデンサＣ１，Ｃ２に供給して、コンデンサＣ１，Ｃ２に電荷をチャージする。

電源電圧Ｖｂの電圧値を“Ｖｂ”とすると、図７下段の等価回路１１０Ｅ１に示すように、並列接続のコンデンサＣ１，Ｃ２の各々の両端間に発生する電位差は“Ｖｂ”である。

図８は、駆動回路１１０において昇圧回路１２０にチャージされた電荷を駆動回路出力に重畳するときの状態と、駆動回路１１０の等価回路とを示す図である。図８上段に示すように、制御回路１０１は、図７上段に示す状態からスイッチＳ１，Ｓ２を開いてスイッチＳ３，Ｓ４を閉じ、コンデンサＣ１，Ｃ２を並列接続から直列接続に切り替える。そして、制御回路１０１は、スイッチング素子１１３をオンしスイッチング素子１１４をオフし、コンデンサＣ１，Ｃ２にチャージされた電荷を放電する。

電源電圧Ｖａの電圧値を“Ｖａ”とすると、図８下段の等価回路１１０Ｅ２に示すように、直列接続のコンデンサＣ１，Ｃ２間に発生する電位差は“２Ｖｂ”である。したがって、負荷１１２にかかる駆動電圧は“Ｖａ＋２Ｖｂ”となる。

このように、本実施形態における昇圧回路１２０では、複数のコンデンサＣ１，Ｃ２は、複数のスイッチＳ１～Ｓ４の切り替え動作に応じて、並列接続と直列接続が切り替えられる。また、複数のコンデンサＣ１，Ｃ２は、複数のスイッチＳ１～Ｓ４の切り替え動作に応じて、第２の電源電圧Ｖｂの充電と放電が選択的に切り替えられる。

図９は、本実施形態に係るマルチドロップ駆動電圧の例を示す波形図である。
図９に示すように、本実施形態は、マルチドロップにおいてスイッチＳ１～Ｓ４を切り替えることで、マルチドロップ駆動電圧波形のオン期間の電圧を、“Ｖａ”～“Ｖａ＋Ｖｂ＊Ｎ”倍の範囲で変えることができる。Ｎは、昇圧回路１２０を構成するコンデンサを直列接続した個数である。本実施形態では、直列接続個数は最大で２個である。

図９では、３つのオン期間で構成されたマルチドロップ駆動電圧波形の例が示されている。この例では、１発目のインク滴射出時の電圧が“Ｖａ”、２発目の電圧が“Ｖａ＋２Ｖｂ”、３発目の電圧が“Ｖａ＋Ｖｂ”である。一つのドットに対して連続して三回射出したインク滴Ｄ１～Ｄ３のドット径は、インク滴Ｄ１が最小、インク滴Ｄ２が最大、インク滴Ｄ３がそれらの中間となる。

図９に示したマルチドロップ駆動電圧波形は一例に過ぎない。マルチドロップ駆動電圧波形において、オン期間の個数（インク滴の吐出回数）と、オン期間における電圧とは、画像データに基づくヘッド駆動データにより決定される。

なお、マルチドロップ駆動電圧波形において電圧“Ｖａ＋Ｖｂ”を得るためには、例えば、図８上段においてスイッチＳ３を開いてコンデンサＣ１に充電された電圧“Ｖｂ”のみを、駆動電圧Ｖａに重畳すればよい。例えば、図８上段において、少なくともスイッチＳ４を開いたままとすることで、電源電圧“Ｖａ”が負荷１１２に印加される。なお、上述した例では、コンデンサＣ１，Ｃ２の両方に電荷をチャージしたが、電源電圧Ｖａに重畳する電圧（例えば、０，Ｖｂ，２Ｖｂ）に応じて、コンデンサＣ１，Ｃ２に任意に電荷をチャージする構成としてもよい。また、マルチドロップ駆動電圧波形のオン期間とオン期間の間ごとに、スイッチＳ１～Ｓ４を切り替え、コンデンサＣ１及び／又はＣ２への充電をする構成としてもよい。

上述したように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１が備えるヘッド駆動装置１００は、第１の電源電圧（電源電圧Ｖａ）に複数の電圧を選択的に重畳して、ノズルアクチュエータ（負荷１１２）の駆動電圧を生成する。このため、ヘッド駆動装置１００は、昇圧回路１２０に複数のコンデンサ（例えば、コンデンサＣ１，Ｃ２）を用い、複数のコンデンサの接続形態を、マルチドロップにおけるインク滴射出の合間にスイッチＳ１～Ｓ４によって切り替えることが可能な構成となっている。言い換えると、ヘッド駆動装置１００は、昇圧回路１２０において昇圧可能な電圧を複数持っており、これらの電圧を第１の電源電圧（電源電圧Ｖａ）に選択的に重畳することで、昇圧により生成される複数の電圧（例えば、“Ｖａ”、“Ｖａ＋Ｖｂ”、“Ｖａ＋２Ｖｂ”）をマルチドロップの中で切り替えることができる。

したがって、上記構成のヘッド駆動装置１００は、マルチドロップ駆動電圧波形の複数あるオン期間の電圧値を変更することで、マルチドロップ時に吐出する各インク滴のドット径を変化させ、一つのドットに対するドット径を変化させることができる。それゆえ、ヘッド駆動装置１００は、マルチドロップにおいて一つのドットに対するドット径の制御の自由度を高めることができる。

さらに、上記構成のヘッド駆動装置１００を備えたインクジェット記録装置１は、回路コストと実装面積を抑えつつ、電圧を可変しつつマルチドロップ駆動電圧波形を実現することができる。

［変形例］
なお、本発明は上述した一実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。例えば、上述した本実施形態は本発明を分かりやすく説明するためにインクジェット記録装置（ヘッド駆動装置）の構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されない。また、本実施形態の構成の一部について、他の構成要素の追加又は置換、削除をすることも可能である。

１…インクジェット記録装置、 ４０…制御部、 １００…ヘッド駆動装置、 １０１…制御回路、 １０２…駆動信号生成回路、 １１０…駆動回路、 １１０Ｅ１，１１０Ｅ２…等価回路、 １１１…電源回路、 １１２…負荷、 １１３，１１４…スイッチング素子、 １１５…電源回路、 １２０…昇圧回路、 Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、 Ｄｉ…ダイオード、 Ｓ１～Ｓ４…スイッチ、 Ｖａ，Ｖｂ…電源電圧

Claims (10)

1. インクジェットヘッドのノズルに対応して設けられたノズルアクチュエータに駆動電圧を印加する駆動回路と、前記駆動回路の駆動を制御する制御部とを有し、前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録装置のヘッド駆動装置であって、
   前記駆動回路は、第２の電源電圧を利用して、第１の電源電圧に重畳する電圧を発生させることができる複数の昇圧部と、
   複数の前記昇圧部によって発生した複数の電圧を切り替えられる複数の切替部と、を備え、
   前記制御部は、複数の前記切替部の動作を制御し、前記第１の電源電圧に複数の前記昇圧部で発生した複数の電圧を選択的に重畳して前記駆動電圧を生成する
   ヘッド駆動装置。
2. 前記駆動電圧の波形は、前記インク滴を吐出すべき一つのドットに対して、前記ノズルからインク滴を吐出させる１又は複数のオン期間を有する
   請求項１に記載のヘッド駆動装置。
3. 前記制御部は、前記駆動電圧の波形の前記オン期間ごとに、複数の前記昇圧部で発生した複数の電圧を切り替えることで、前記駆動電圧の前記オン期間ごとの電圧値を切り替える
   請求項２に記載のヘッド駆動装置。
4. 複数の前記昇圧部は、前記第２の電源電圧を充電することにより前記第１の電源電圧に重畳するための前記電圧を発生させる複数のコンデンサであり、
   複数の前記コンデンサは、前記切替部として各コンデンサに接続されたスイッチにより選択的に切り替えられる
   請求項３に記載のヘッド駆動装置。
5. 複数の前記コンデンサは、複数の前記スイッチの切り替え動作に応じて、並列接続と直列接続が切り替えられる
   請求項４に記載のヘッド駆動装置。
6. 複数の前記コンデンサは、複数の前記スイッチの切り替え動作に応じて、前記第２の電源電圧の充電と放電が選択的に切り替えられる
   請求項５に記載のヘッド駆動装置。
7. 複数の前記コンデンサと複数の前記スイッチは、ブートストラップ回路により前記第１の電源電圧を昇圧可能な昇圧回路を構成している
   請求項６に記載のヘッド駆動装置。
8. 前記制御部は、記録材に記録する画像データに基づいて、前記インク滴の吐出のたびに複数の前記コンデンサで発生させた電圧の前記第１の電源電圧への重畳の有無と、前記電圧をどれだけ重畳するかを選択し、前記駆動電圧の波形のオン期間とオン期間の合間に、複数の前記コンデンサの切り替えを実行して前記第１の電源電圧に重畳する電圧を変更する
   請求項４に記載のヘッド駆動装置。
9. 前記駆動回路の構成は、同一の基板内に設けられた、ノズルアクチュエータに駆動電圧を印加する全て又は複数の駆動回路に適用される
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載のヘッド駆動装置。
10. インクジェットヘッドのノズルに対応して設けられたノズルアクチュエータに駆動電圧を印加する駆動回路と、前記駆動回路の駆動を制御する制御部とを有し、前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録装置であって、
    前記駆動回路は、
    第２の電源電圧を利用して、第１の電源電圧に重畳する電圧を発生させることができる複数の昇圧部と、
    複数の前記昇圧部によって発生した複数の電圧を選択的に切り替えられる複数の切替部と、を備え、
    前記制御部は、複数の前記切替部の動作を制御し、前記第１の電源電圧に複数の前記昇圧部で発生した複数の電圧を選択的に重畳して前記駆動電圧を生成する
    インクジェット記録装置。

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