JP2689548C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、インクジェットヘッドに用いられる圧電素子の駆動回路に関する。 （従来の技術） 圧電素子を用いたインクジェットヘッドでは、圧電素子に電圧を印加して、圧
電素子を圧力発生室側に歪ませ、その押圧力によりノズル孔からインクを吐出さ
せている。 第５図は、従来の圧電素子を用いたインクジェットヘッドの駆動 回路であり、まず、印刷データ信号によりトランジスタ（84〜90）を導通させ、
充電状態にある圧電素子（77〜83）を、放電抵抗（70〜76）を介して十分放電さ
せた後、印刷データ信号を除去して充電抵抗（56〜62）を介して、圧電素子（77
〜83）を充電することで圧電素子を歪ませインクを吐出させいる。 第６図は、第５図の駆動回路に入力する信号と、圧電素子の電圧波形を示した
もので、信号Ｄは、圧電素子（77〜83）の充電を制御する信号を、信号1#、2#は
トランジスタ（84、85）の導通を制御する印刷データ信号を、PZT1#、PZT2#は、
圧電素子（77、78）端子の電圧波形を示している。 （発明が解決しようとする課題） この従来の駆動回路において、圧電素子（77〜83）の静電容量をＣ、また放電
抵抗（70〜76）の抵抗値をＲとすると、電圧Ｖに充電された圧電素子は、Ｖ・ex
p（−t/CR）の放電特性に沿って放電して、これにより圧電素子の歪みが解けて
インクが圧力発生室に流入する。 しかし、実際問題として、各圧電素子（77〜83）の容量及び放電抵抗（70〜76
）の抵抗値にはばらつきがあるので、各圧電素子（77〜83）ごとに放電曲線が異
なってしまい、歪みか解けて行く過程で生じる圧電素子自体の振動形態が異なっ
てしまう。 この圧電素子個々で異なる振動は、インクを吐出するタイミングになっても残
るので、各ノズル孔から吐出するインクの吐出速度等 が影響を受けてしまい、結果として印字品質が劣化してしまうといった問題があ
った。 本発明は、この様な問題に鑑みてなされたものであってその目的とするところ
は、ノズル毎のインク吐出特性のばらつきを押さえて、印字品質の向上を図るイ
ンクジェットヘッドの駆動回路を提供するものである。 （課題を解決するための手段） 本発明のインクジェットヘッドの駆動回路は、圧電素子の歪み力により対応す
るノズル孔よりインクを吐出させるインクジェットヘッドの駆動回路において、
充電用定電流源及び放電用定電流源とを備え、前記圧電素子の駆動に適した基準
電圧波形を生成する基準電圧波形生成手段と、前記基準電圧波形を入力とし、前
記基準電圧波形と同一で、かつ複数の前記圧電素子を同時に駆動できる電圧波形
を出力する電流増幅手段を備え、前記電流増幅手段の出力を複数の前記圧電素子
に供給することを特徴とする。 （実施例） 以下、本発明の具体的実施例について説明する。 第１図は本発明の圧電素子を用いたインクジェットヘッドの駆動回路図であり
、複数の圧電素子（2〜10）の一端は、電源供給用駆動回路１の出力に接続して
おり、また圧電素子の他端は、エミッタ端子が接地された各NPNトランジスタ（1
1〜19）のコレクタ端子に接続している。 圧電素子（2〜10）を駆動する場合は、対応して接続されているNPNトランジス
タ（11〜19）をオンにし、充電抵抗、放電抵抗を用いることなく、電源供給用駆
動回路１で圧電素子（2〜10）の充電／放電を定電流制御する。定電流制御する
ということは、容量Ｃの圧電素子の端子電圧変化（dV/dt）を一定にすることを
意味する。 しかし、第１図に示したようなマルチノズルヘッドでは、駆動される庄電素子
数により、入力回路（ここでは電源供給用駆動回路１）側からみた静電容量が変
化してしまう。例えば、圧電素子の容量Ｃを500pF、全圧電素子数Ｎを50個とす
ると、駆動圧電素子数が１個の場合は、入力回路側から見た静電容量は、500pF
、であるが、駆動圧電素子数が50個となると、入力回路側から見た静電容量は、
25000pFにもなる。 つまり、駆動圧電素子数に影響されることなく、各圧電素子の充電／放電を定
電流制御するためには、電源供給用駆動回路１からみた電流値を、駆動する圧電
素子数に比例して変化させなければならない（第４図）。つまり電源供給用駆動
回路１の電圧出力波形が駆動圧電圧素子数が１個の場合も、Ｎ個の場合も同じに
なるようにする必要がある。 第２図は、上記電源供給用駆動回路１の詳細な回路図であり、第３図は、この
電源供給用駆動回路１を説明するためのタイミング図である。 第２図で、Hvコントロール端子Ａは、トランジスタ23からコンデ ンサ34に流れる電流を強制的にカットする信号であり、Hvコントロール端子Ｂは
、トランジスタ23の導通を制御する信号であり、Hvコントロール端子Ｃは、トラ
ンジスタ27の導通を制御する信号である（全てハイレベルが能動）。 尚、トランジスタ23はトランジスタ24、抵抗45、定電圧ダイオード30とともに
公知の定電流源を構成しており、また、トランジスタ27もトランジスタ26、抵抗
47、定電圧ダイオード31とともに公知の定電流源を構成している。この両定電流
源により、コンデンサ34の充電／放電を定電流制御して、コンデンサ34に圧電素
子の駆動に適した基準電圧波形を生成し、該基準電圧波形をSEPP型エミッタ・フ
ォロワ接続されたNPNトランジスタ28、PNPトランジスタ29よりなる電流増幅用バ
ッファを介して複数の圧電素子（2〜10）に供給するようにしている。このバッ
ファにより、駆動圧電素子数に影響されることなく同じ電圧出力波形を圧電素子
に供給できる。 次に、この様に構成した電源供給駆動回路１の定数設定について以下に説明す
る。 駆動条件として、圧電素子の最大印加電圧ＶＨを、ＶＨ＝150［ｖ］、印加電
圧勾配dV/dtを、dV/dt＝30「V/μs］、圧電素子の充電、放電時間、つまり充電
Ｂ、放電Ｃのパルス幅（第３図）を各々5μsとし、コンデンサ34の容量を330［p
F］にした場合を例にとり設定する。 この場合、コンデンサ34に流す定電流Icは、 Ic＝C・dV/dt ＝330［pF］×30［V/μs］ ＝9．9［mA］ となる。 よって、トランジスタ23及びトランジスタ27が9．9［mA］の電流が流せるよう
に抵抗45、47を設定すれば良く、定電圧ダイオード30、31を5［Ｖ］のものを使
用すれば、定電流抵抗45、47は、 Ri＝5/9.9［mA］＝505［Ω］ と設定できる。 この駆動回路によりインクジェットヘッドを駆動すると、第３図に示す充電信
号Ｂにより各圧電素子が一様に歪み、その圧力で図示せぬノズル孔からインクが
吐出し、その後、放電信号Ｃで各圧電素子の歪が一様に戻りることを繰り返すの
で印字品質の良い印字が行える。 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、充電用定電流源及び放電用定電流源とに
より発生された同じ電圧波形を、各圧電素子に印加できるので、ノズル毎のイン
ク吐出特性のばらつきが無くなり、印字品質の向上を図ることができるばかりで
なく、従来の駆動回路における個々の圧電素子に接続する充電／放電抵抗を不要
として、特に多ノズル化した場合の基板実装面積を大幅に削減できて、駆動回路
をプリントヘッド上に実装することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の圧電素子駆動回路の回路図。第２図は第１図中の電源供給用駆
動回路１の詳細な回路図。第３図はタイミング信号説明図。第４図は駆動圧電素
子数と入力電流の関係を示す図。第５図は、従来の圧電素子駆動回路の回路図で
、第６図はそのタイミング信号説明図である。 2〜10、77〜83‥‥圧電素子 11〜19‥‥駆動選択トランジスタ 35、38、43、44、49、50‥‥バイアス抵抗 36、37、39、40、41、42、46、48‥‥ベース抵抗 32、33、63〜69‥‥ダイオード 53‥‥レベル変換トランジスタ 54‥‥バイアス抵抗 55‥‥ベース抵抗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）圧電素子の歪み力により対応するノズル孔よりインクを吐出させるインク
   ジェットヘッドの駆動回路において、 充電用定電流源及び放電用定電流源とを備え、前記圧電素子の駆動に適した基
   準電圧波形を生成する基準電圧波形生成手段と、 前記基準電圧波形を入力とし、前記基準電圧波形と同一で、かつ複数の前記圧
   電素子を同時に駆動できる電圧波形を出力する電流増幅手段を備え、 前記電流増幅手段の出力を複数の前記圧電素子に供給することを特徴とするイ
   ンクジェットヘッドの駆動回路。