JP2814539B2 - インク噴射プリンタの駆動装置 - Google Patents

インク噴射プリンタの駆動装置

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JP2814539B2 JP9716289A JP9716289A JP2814539B2 JP 2814539 B2 JP2814539 B2 JP 2814539B2 JP 9716289 A JP9716289 A JP 9716289A JP 9716289 A JP9716289 A JP 9716289A JP 2814539 B2 JP2814539 B2 JP 2814539B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インク室を電歪素子で圧縮して、インク滴
をノズル孔より吐出し記録を行うインク噴射プリンタの
駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

本発明に係る従来技術を第6図、第7図、及び第8図
をもとに説明する。

第6図は、従来のインク噴射プリンタの駆動装置を示
すものであって、符号1は高圧電源で出力電圧V0(50〜
200Vの範囲の安定化され電圧)を出力し、P型のトラン
ジスタTR1を介して後述する複数の電歪素子の駆動回路
に電力を供給している。符号2は、その電歪素子の駆動
回路の1つを示すもので、ダイオードDiと抵抗R1iを介
して、電歪素子6iを充電し、N型のトランジスタTRDiを
導通することで、抵抗R2iを介して電歪素子6iの電荷を
放電する構成としている。

また、高圧電源1の出力端子から直接大きな抵抗値の
抵抗R3iを介して電歪素子6iを充電する構成としてい
る。これにより、トランジスタTR1及びTRDiが伴に非導
通状態の待機時には、第7図(a)に示すように、抵抗
R3iを介して全電歪素子6iは、電圧V0に充電された状態
で圧力室を収縮状態に維持する。

第7図は、インク噴射の原理を示す断面図で、符号4
はノズル孔8を有するノズル基材、符号5は電歪素子6i
を固着してある弾性基材である。散点で示す符号7はノ
ズル基材4と弾性基材5の間に形成された圧力室中のイ
ンクを示している。第7図(a)は、上述したように、
電歪素子6iが抵抗R3iを介して電圧V0に充電されて、圧
力室を収縮させるよう歪んでいる待機状態を示してお
り、第7図(b)は、トランジスタTR1がOFF、TRDiがON
で、電歪素子6iが十分放電され、圧力室が拡大している
状態を示している。また、第7図(c)は、トランジス
タTR1がONで、TRDiがOFF時の状態を示しており、この時
ノズル孔8よりインクが吐出する。その後、インク流れ
が静まって、第7図(a)の待機状態に戻る。尚、図中
の矢印は、インク流れを示している。

第8図は、第7図(a)乃至(c)の状態をタイミン
グ図として示したもので、第8図(a)がトランジスタ
TR1のONとOFFのタイミングで、第8図(b)の実線がト
ランジスタTRDiをONとしてインクを吐出させる場合の電
歪素子6iの端子電圧を、波線がTRDiがOFFでインクを吐
出させない時の電歪素子6iの端子電圧を示している。

第8図(b)の実線で示すインクを吐出させる場合
は、電歪素子6iの電荷を図のAの様に抵抗R2iを介して
緩やかに放電して圧力室を拡大している。これは、電歪
素子6iのダンピングが生じないようにするためであり、
これにより、次に電歪素子6iを充電して圧力室を収縮さ
せると、所定量のインク滴を吐出できるようになる。ま
た、インク滴吐出のための充電も、電歪素子6iのダンピ
ングにより微小インク滴が主インク液吐出後に生じない
ように抵抗R1iを介して抑制する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、第6図に示す駆動回路では、電歪素子6iは静
電容量があることから抵抗R1i、R2i、R3i、ダイオドDi
により電歪素子6iの駆動特性は影響を受け、結果として
各ノズル間のインク滴吐出特性がばらつく。また、電歪
素子6iの駆動特性を一様にするには高精度の部品が要求
され駆動回路をIC(集積)化するに容易でなく、ノズル
数が24、64、…と多くなればなる程より困難になる。

本発明はこの様な問題に鑑みてなされなものであっ
て、その目的とするところは、複数の電歪素子の駆動特
性を容易に一様にし、結果として各ノズル間のインク滴
吐出特性を容易に揃えることが可能なインク噴射プリン
タの駆動装置を提供するものである。また、駆動回路の
IC化も図れるインク噴射プリンタの駆動装置を提供する
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のインク噴射プリンタの駆動装置は、ノズル孔
に連通する圧力室の容積を電歪素子の歪み力により変化
させることでインク滴を吐出させるインク滴吐出手段を
複数備えるインク噴射プリンタの駆動装置において、所
定の電圧波形をインク滴吐出周期に同期させ繰り返し出
力する駆動電圧波形発生手段と、前記駆動電圧波形発生
手段の出力電圧を選択的に複数の前記電歪素子に直接供
給するゲート手段を備えることを特徴とする。

更に、前記駆動電圧波形発生手段は、前記電圧波形の
変更が可能であること特徴とする。

〔実施例〕

第1図は、本発明のインク噴射プリンタの駆動装置の
具体的構成を示す図であり、第6図の従来の駆動装置と
同一手段又は同意味を有するものは、同じ番号または符
号を付してある。

符号10は、高圧電源の電圧V0を入力として、走査電圧
VVを発生する駆動電圧波形発生手段であり、走査電圧VV
は選択的にゲート手段TGiを導通することで電歪素子6i
に与えられる。

符号11は電歪素子6iの駆動周波数より充分高いクロッ
クf0で作動して、上記駆動電圧波形発生手段10に制御信
号を与える制御手段であり、符号22は駆動信号発生手段
で信号線23の信号で制御手段11と同期をとる様にして作
動する。ライン24はゲート手段TGiの導通を制御する信
号線で、該信号線の信号電圧レベルは、レベル変換器25
で変換されて、ゲート手段TGiの制御端子に接続された
信号線26に出力されている。

次に、第1図に示した駆動装置の動作原理を説明す
る。

駆動電圧波形発生手段10は、トランジスタTR1が導通
すると、コンデンサーC1を第1のコイルL1を介して、電
圧V0に向かって充電する。トランジスタTR1が遮断する
と、コイルL1に蓄積された電磁エネルギーによる電流が
コイルL1−コンデンサC1−ダイオードPD1のループで流
れて、コンデンサC1を電力損失を少なくして更に充電す
る。このトランジスタTR1の導通/遮断をクロックf0で
繰り返し行うと、出力電圧(コンデンサC1の端子電圧)
を抵抗R4とR5で分圧した電圧が信号線21を介して制御手
段11の第1比較器16の反転入力に帰還されているので、
D/A変換器15が出力する電圧値に応じた所定の値に出力
電圧が上昇し維持されることになる。従って、D/A変換
器15の出力電圧値を、所定の時間をかけて段階的に上げ
て行けば、それに応じて走査電圧VVの上昇を制御するこ
とができる。第2カウンタ14は、走査電圧VVの上昇期間
では、D/A変換器15の出力を階段状に上昇させて行くた
めのデータを出力するもので、クロックf0を第1カウン
タで分周したクロックを計数すること動作する。この時
ゲート手段TG1を導通すれば、電歪素子6iは充電されて
圧力室を収縮し待期状態になる。

走査電圧VVを緩かに下降させる場合は、同様にクロッ
クf0により、トランジスタTR2の導通/遮断を繰り返し
制御する。この場合、トランジスタTR2を導通すると、
第2のコイルL2に電磁エネルギーが蓄積され、蓄積され
たエネルギーは、トランジスタTR2を遮断することで、
ダイオードドPD2を介して矢印の方向に流れてコンデン
サーC0に電力を帰還する。これにより、出力電圧を下降
させる。従って電力損失を小さくできる。

出力電圧(コンデンサC1の端子電圧)は、抵抗R4とR5
で分圧され、制御手段11の第2比較器19の非反転入力に
帰還されているので、D/A変換器18が出力する電圧値に
応じた所定の値に出力電圧が下降し維持されることにな
る。従って、D/A変換器18の出力電圧値を、所定の時間
をかけて緩やかに段階的に下げて行けば、それに応じて
走査電圧VVの下降を制御することができる。この走査電
圧VVの下降期間では、第2カウンタ14は、第1のカウン
タの出力クロックを計数し、D/A変換器18に計数値を出
力する。尚、符号17、20は、第1の比較器17または第2
の比較器19と、クロックf0との論理積をとり、トランジ
スタTR1またはトランジスタTR2の制御信号として出力す
るANDゲートである。

第2図は、上述の走査電圧VVの出力動作を示したもの
で、第2図(a)の実線がトランジスタTR1とTR2の電圧
制御目標点で、実際の走査電圧VVは、少し遅れて波線で
示したような出力になる。第2図(b)は、ゲート手段
TGiの開閉タイミングを示す図であり、ゲート手段TGi
は、必ず繰返周期Tの所定時で必ず導通され、電歪素子
6iの待機状態を保持する様にしている。これは、電歪素
子6iのリーク抵抗で電荷が失われ、待期状態がずれてし
まい、次のインク吐出が正確に行えなくなることを防止
するために行うものである。また、第2図(c)は、弾
性基材5の変位量を示すもので、X0が平均的な待期状態
の変位であり、インク吐出後には図に示す様に固有振動
による週変位がある。これが余り大きいと、適切なイン
クの吐出量が確保出来ない。それ故、電歪素子6iの充電
を最適にする為に、走査電圧VVの電圧波形を調整する必
要性があり、図示していないが、第1カウンタ13、第2
カウンタ14は、プログラム可能なものが良い。

次に、第3図でゲート手段TGiの具体例を説明する。

符号30と符号31は、P型とN型のトランジスタで、入
力信号を反転する所謂C−MOSインバータであり、符号3
2と符号33は、P型とN型のトランジスタで、IO1とIO2
の両方向にスイッチするゲートを構成している。この様
にC−MOSでゲート手段TGiを構成すれば、過渡時のみ電
力消費する効率の高いゲート手段が構成出来る。

第4図では、レベル変換も含めたゲート手段TGiを説
明している。トランジスタ36とトランジスタ37、トラン
ジスタ38とトランジスタ39は、C−MOSインバータで、
互にドレイン電極とゲート電極を接続してフリップ・フ
ロツブを形成している。ゲート電極には、トランジスタ
41とトランジスタ42を配している。トランジスタ41のゲ
ートには入力信号34を直接に、また、トランジスタ42の
ゲートにはC−MOSインバータ40を介した信号を与え
る。この様にすると、入力信号34が駆動電圧V0より低く
ても、同相がQ端子に逆相が端子に電圧V0とGND電位
で発生させることが出来る。この場合も過渡時のみ電力
消費が発生するだけである。Qと端子の出力を、第3
図と同じくトランジスタ32とトランジスタ33のゲートに
入力してゲート手段にする。

更に、別のゲート手段のTGiの構成例を第5図に説明
する。図中の符号35は、第4図の波線で囲まれたフリッ
プフロップ35と同じものを示しており、端子Qがハイで
あると、トランジスタ42が導通して出力端子IO3は走査
電圧VVに従う。Q端子がローになるとトランジスタ42は
非導通でトランジスタ41が導通し、出力端子IO3は電圧V
0に向つて上昇する。この場合は、走査電圧VVの立上り
特性は関係なくなるので、第1図で第2カウンタの出力
をD/A変換器15、第1の比較器16を通さず直接的にANDゲ
ート17に接続しても良い。また、ダイオードPD1とコイ
ルL1も省略してもよい。

〔発明の効果〕

以上述べた様に本発明によれば、所定の電圧波形をイ
ンク滴吐出周期に同期させ繰り返し出力する駆動電圧波
形発生手段の出力電圧を複数の前記電歪素子に直接供給
するゲート手段を介して印加する構成としたので、複数
の電歪素子を一様に駆動でき、結果として各ノズル間の
インク滴吐出特性を揃えることができる。また、高精度
の部品が不要であるので駆動部のIC化が容易にもなる。

【図面の簡単な説明】

第1図は本発明の実施例の具体的構成を示す図である。
第2図は本発明の作動例を示す図である。第3図は本発
明に用いるゲート手段の構成例を示す図である。第4図
は本発明に用いるゲート手段の入力信号のレベル変換機
能も含めた他の構成例を示す図である。第5図は本発明
に用いるゲート手段の更に他の構成例を示す図である。
第6図は本発明に係る従来技術を説明する図である。第
7図はインク噴射プリンタの作動原理を示す図である。
第8図は作動タイミングを示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/045

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ノズル孔に連通する圧力室の容積を電歪素
    子の歪み力により変化させることでインク滴を吐出させ
    るインク滴吐出手段を複数備えるインク噴射プリンタの
    駆動装置において、 所定の電圧波形をインク滴吐出周期に同期させ繰り返し
    出力する駆動電圧波形発生手段と、 前記駆動電圧波形発生手段の出力電圧を選択的に複数の
    前記電歪素子に直接供給するゲート手段を備えることを
    特徴とするインク噴射プリンタの駆動装置。
  2. 【請求項2】前記駆動電圧波形発生手段は、前記電圧波
    形の変更が可能であること特徴とする請求項1記載のイ
    ンク噴射プリンタの駆動装置。
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