JP2859238B2 - インクジェットヘッドの駆動方式 - Google Patents

インクジェットヘッドの駆動方式

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドの駆動方式に関し、特に圧電素子の駆動波形制御に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、オンデマンドインクジェット記
録装置においては、高密度による高解像度を得るととも
に多段階の濃度により記録紙に記録するために、インク
ジェットヘッドのノズルから噴射するインク液滴の大き
さを必要に応じて制御できることが望ましい。
【0003】一方、圧電素子を用いたインクジェットヘ
ッドにおいては、圧電素子の駆動波形を制御すること
で、ノズルから噴射するインク液滴の大きさを制御する
ことが知られている。この圧電素子の駆動波形を制御す
る従来の技術としては、例えば、特開平6−18299
3号公報(以下、第1の公報と記す)のインクジェット
ヘッドの駆動方法,特開平5−338164号公報(以
下、第2の公報と記す)のインクジェットヘッドの駆動
装置及びその駆動方法により開示されている。
【0004】第1の公報によれば、電源電圧を変更する
ことなく、圧電素子に印加するパルス電圧の立ち上がり
時定数調整手段と立ち下がり時定数調整手段とを設け、
可変抵抗器の抵抗値変更または固定抵抗器を差し換える
ことにより立ち上がり時定数または立ち下がり時定数を
それぞれ変更して、圧電素子に印加するパルス電圧の電
圧振幅を制御している。
【0005】また、第2の公報によれば、複数の電源を
設け、入力パルスの信号に応じて圧電素子駆動回路に供
給する電源を切換えることによって、圧電素子に印加す
る駆動波形の電圧振幅を制御している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
おける第1の問題点は、圧電素子に印加するパルス電圧
の立ち上がり時定数および立ち下がり時定数の変更を可
変抵抗の調整または抵抗器の差し換えにより行っている
ため、動作中における圧電素子に印加する駆動波形の変
更ができず、階調印字が容易に行えないことである。
【0007】第2の問題点は、必要とする駆動波形の数
だけ駆動電圧源を設けることが必要となるため、回路の
構成が複雑になり部品点数も増えてコストアップを招く
ことである。
【0008】本発明は、以上の従来の技術における問題
を解決し、動作中における圧電素子の駆動波形の変更を
可能とし、回路構成を簡素化するインクジェットヘッド
の駆動方式を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第1のインクジ
ェットヘッドの駆動方式は、圧電素子の充放電により圧
力室に圧力を加え、ノズルからインク液滴を噴射するイ
ンクジェットヘッドの駆動方式であって、印字データ毎
に充放電パルス信号を備え、前記充放電パルス信号によ
り前記印字データに対応した圧電素子の充放電波形を生
成することを特徴とする。
【0010】本発明の第2のインクジェットヘッドの駆
動方式は、圧電素子の充放電により圧力室に圧力を与
え、ノズルからインク液滴を噴射するインクジェットヘ
ッドの駆動方式であって、印字データ毎に充放電波形情
報を指定する圧電素子駆動制御信号と印字の周期を指定
する印字周期制御信号とを各圧電素子駆動信号制御回路
に通知する、全圧電素子に共通に設けた印字制御部と、
前記圧電素子駆動制御信号および前記印字周期制御信号
から前記印字データ毎に充放電パルス信号を生成して圧
電素子駆動回路に送出する、各圧電素子に対応して設け
た圧電素子駆動信号制御回路と、前記充放電パルス信号
により前記圧電素子の充放電波形を生成する、各圧電素
子に対応して設けた圧電素子駆動回路と、前記充放電波
形を印加されて充放電する圧電素子と、を有することを
特徴とする。
【0011】本発明の第3のインクジェットヘッドの駆
動方式は、圧電素子の充放電により圧力室に圧力を与
え、ノズルからインク液滴を噴射するインクジェットヘ
ッドの駆動回路であって、印字データ毎に充放電波形情
報を指定する圧電素子駆動制御信号を入力選択回路に、
印字の周期を指定する印字周期制御信号を圧電素子駆動
信号制御回路に通知する、全圧電素子に共通に設けた印
字制御部と、前記印字データ毎の充放電波形情報に対応
する充放電パルス信号を備えた、全圧電素子に共通に設
けた圧電素子駆動信号制御回路と、前記印字制御部から
受信した圧電素子駆動制御信号に対応する前記充放電パ
ルス信号を選択して圧電素子駆動回路に送出する、各圧
電素子に対応して設けた入力選択回路と、前記充放電パ
ルス信号により前記圧電素子の充放電波形を生成する、
各圧電素子に対応して設けた圧電素子駆動回路と、前記
充放電波形を印加されて充放電する圧電素子と、を有す
ることを特徴とする。
【0012】本発明の第4のインクジェットヘッドの駆
動方式は、本発明の第1〜第3のインクジェットヘッド
の駆動方式において、前記充放電パルス信号は、 (a)パルスの周期が一定で、充電パルス信号の充電時
間を変化させる方式 (b)充電パルス信号の充電時間が一定で、充電休止時
間を変化させる方式 (c)充電パルス信号の充電休止時間が一定で、充電時
間を変化させる方式 (d)充電パルス信号に含まれるパルス数を指定する方
式 (e)前記(d)と、前記(a),(b),(c)のい
ずれかとを組合わせた方式 のいずれかの方式であることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0014】まず、本発明の第1の実施の形態について
図面を参照して説明する。
【0015】図1は、本発明の第1の実施の形態を示す
構成図であり、印字データ毎に充放電波形情報を指定す
る圧電素子駆動制御信号と、印字の周期を指定する印字
周期制御信号とを、圧電素子駆動信号制御回路20に通
知する印字制御部10と、印字制御部10から出力され
た圧電素子駆動制御信号と印字周期制御信号とを基に、
断続的な任意のパルス列を生成して圧電素子40の充放
電パルス信号として出力する圧電素子駆動信号制御回路
20と、圧電素子駆動信号制御回路20から出力された
充放電パルス信号に基づき圧電素子40の充放電電流を
断続的に制御して圧電素子40の駆動を行う圧電素子駆
動回路30とから構成される。
【0016】図2は、図1の圧電素子駆動信号制御回
路,圧電素子駆動回路の詳細図である。図1に示す圧電
素子駆動信号制御回路20は、図2に示す充電パルス制
御回路21と、放電パルス制御回路22とを備え、圧電
素子駆動回路30は、スイッチング素子31,32,3
3と、抵抗素子34,35,36と、駆動電源37とを
備えている。充電パルス制御回路21は、印字制御部1
0から出力される制御信号に基づき生成した充電パルス
信号を出力する。
【0017】図3は、圧電素子駆動波形を示す図であ
る。
【0018】次に、本発明の第1の実施の形態の動作に
ついて図1〜図3を用いて詳細に説明する。
【0019】圧電素子40を充電する場合、まず、印字
制御部10は、圧電素子駆動信号制御回路20の充電パ
ルス制御回路21に、印字データ毎に充放電波形情報を
指定する圧電素子駆動制御信号と印字の周期を指定する
印字周期制御信号とを出力する。充電パルス制御回路2
1は、印字制御部10から出力された圧電素子駆動制御
信号および印字周期制御信号を基に任意のパルス列を発
生させ、このパルス列を充電パルス信号として圧電素子
駆動回路30に出力する。圧電素子駆動回路30におい
ては、この充電パルス信号でスイッチング素子31,3
3を駆動することにより、駆動電源37から抵抗器34
を通して圧電素子40の充電が行われる。
【0020】圧電素子40に現れる電圧Voは、駆動電
源37の駆動電圧をVd,充電パルス信号の幅をt,抵
抗素子34の抵抗値をR,圧電素子40の静電容量をC
とすると、Vo=Vd{1−exp(−t/CR)}に
より求められる。上式から、充電パルス信号tの幅が時
定数CRに比べて十分大きい場合は、駆動電圧Vdと時
定数CRの値によって充電時の波形が決定されてしまう
ことがわかる。しかし、本発明の場合は、充電パルス信
号を断続的に制御しているため、図3に示すようにt時
間充電,tr時間充電休止といった動作を繰り返すこと
により、圧電素子40に現れる電圧Voが規定の電圧に
達する時間を調整することが可能となる。
【0021】充電パルス制御回路21により生成される
充電パルス信号は、 a.パルスの周期が一定で、充電パルス信号の充電時間
tを変化させる方式 b.充電パルス信号の充電時間tが一定で、充電休止時
間trを変化させる方式 c.充電パルス信号の充電休止時間trが一定で、充電
時間tを変化させる方式 d.充電パルス信号に含まれるパルス数を指定する方式 e.上記dと、上記a,b,cのいずれかとを組合わせ
た方式 が考えられるが、どのようなパルス列にするかは、実際
に使用する圧電素子40の特性に合わせた方式を選択す
ることが必要である。
【0022】放電時の制御については、放電パルス制御
回路22から出力されるパルス列により、スイッチング
素子32が断続的に制御されて放電を行うが、動作に関
しては上記充電時の説明と同様であるので省略する。
【0023】次に、本発明の第2の実施の形態について
図面を参照して説明する。
【0024】図4は、本発明の第2の実施の形態を示す
構成図であり、印字データ毎に充放電波形情報を指定す
る圧電素子駆動制御信号を入力選択回路50に、印字の
周期を指定する印字周期制御信号を圧電素子駆動信号制
御回路20に通知する印字制御部10と、印字データ毎
の充放電波形情報に対応する充放電パルス信号n種類を
備えた圧電素子駆動信号制御回路20と、印字制御部1
0から受信した圧電素子駆動制御信号に基づいて充放電
パルス信号をn種類の中から選択して圧電素子駆動回路
30に送出する入力選択回路50と、充放電パルス信号
により圧電素子40の充放電波形を生成する圧電素子駆
動回路30と、充放電波形を印加されて充放電する圧電
素子40とから構成される。
【0025】次に、本発明の第2の実施の形態の動作に
ついて図4を用いて詳細に説明する。
【0026】本発明の第1の実施の形態では、圧電素子
駆動信号制御回路20と圧電素子駆動回路30が1対1
に対応していたが、全ての圧電素子に共通に設けた圧電
素子駆動信号制御回路20において、充放電パルス信号
を圧電素子40の駆動波形の数だけ用意し、入力選択回
路50により必要な駆動信号を印字制御部1から出力さ
れる制御信号により選択する方式が回路の規模をより小
さくできるため、回路規模およびコスト上効果的であ
る。なお、本方式に関しては、上述したように圧電素子
駆動回路30に入力される駆動信号の与え方が異なるだ
けで、その他の動作説明は請求項1の場合と同じであ
る。
【0027】次に、本発明の第3の実施の形態について
図面を参照して説明する。
【0028】図5は、本発明の第3の実施の形態を示す
構成図であり、第1の実施の形態を示す図1,図2にお
いて、放電パルス制御回路22を全ての圧電素子に共通
に備えるようにした方式である。この他に、図示してい
ないが、充電パルス制御回路21を全ての圧電素子に共
通に備える方式があげられる。
【0029】圧電素子40の特性によっては、駆動波形
における充電時の波形が重要で、放電時の波形はそれほ
ど重要でない場合がある。また、逆に駆動波形における
放電時の波形が重要で、充電時の波形はそれほど重要で
ない場合がある。このような圧電素子40を駆動する場
合には、放電パルス制御回路22または充電パルス制御
回路21を共通化できるため、回路構成が簡略化されて
部品点数も削減できる。この場合、共通に設置する放電
パルス制御回路22または充電パルス制御回路21の数
は、1回路であってもよいし複数回路であってもよい。
動作に関しては、第1の実施の形態で述べた内容と同様
であるので省略する。
【0030】
【発明の効果】第一の効果は、圧電素子の駆動波形を動
作中に任意の波形にすることが可能となることである。
これにより、ノズルから噴射するインク液滴の制御が可
能となり、印字時に用紙に付着するインク滴径の大きさ
を変えることができる結果、階調印字を容易に実現でき
るという効果を有する。
【0031】第二の効果は、圧電素子の全ての駆動波形
の制御がパルス列の組み合わせのみで可能となるため、
抵抗器の差し換えまたは多くの駆動電圧源を設けて時定
数または駆動電圧を変更する必要が無くなり、回路の構
成が簡素化され部品点数も削減されることである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図2】図1の圧電素子駆動信号制御回路,圧電素子駆
動回路の詳細図である。
【図3】図3は、圧電素子駆動波形を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図5】本発明の第3の実施の形態を示す構成図であ
る。
【符号の説明】
10 印字制御部 20 圧電素子駆動信号制御回路 21 充電パルス制御回路 22 放電パルス制御回路 30 圧電素子駆動回路 31,32,33 スイッチング素子 34,35,36 抵抗素子 37 駆動電源 40 圧電素子 50 入力選択回路

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電素子の充放電により圧力室に圧力を
    加え、ノズルからインク液滴を噴射するインクジェット
    ヘッドの駆動方式であって、 印字データ毎に充放電パルス信号を備え、前記充放電パ
    ルス信号により前記印字データに対応した圧電素子の充
    放電波形を生成することを特徴とするインクジェットヘ
    ッドの駆動方式。
  2. 【請求項2】 圧電素子の充放電により圧力室に圧力を
    与え、ノズルからインク液滴を噴射するインクジェット
    ヘッドの駆動方式であって、 印字データ毎に充放電波形情報を指定する圧電素子駆動
    制御信号と印字の周期を指定する印字周期制御信号とを
    各圧電素子駆動信号制御回路に通知する、全圧電素子に
    共通に設けた印字制御部と、前記圧電素子駆動制御信号
    および前記印字周期制御信号から前記印字データ毎に充
    放電パルス信号を生成して圧電素子駆動回路に送出す
    る、各圧電素子に対応して設けた圧電素子駆動信号制御
    回路と、前記充放電パルス信号により前記圧電素子の充
    放電波形を生成する、各圧電素子に対応して設けた圧電
    素子駆動回路と、前記充放電波形を印加されて充放電す
    る圧電素子と、 を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動
    方式。
  3. 【請求項3】 圧電素子の充放電により圧力室に圧力を
    与え、ノズルからインク液滴を噴射するインクジェット
    ヘッドの駆動回路であって、 印字データ毎に充放電波形情報を指定する圧電素子駆動
    制御信号を入力選択回路に、印字の周期を指定する印字
    周期制御信号を圧電素子駆動信号制御回路に通知する、
    全圧電素子に共通に設けた印字制御部と、前記印字デー
    タ毎の充放電波形情報に対応する充放電パルス信号を備
    えた、全圧電素子に共通に設けた圧電素子駆動信号制御
    回路と、前記印字制御部から受信した圧電素子駆動制御
    信号に対応する前記充放電パルス信号を選択して圧電素
    子駆動回路に送出する、各圧電素子に対応して設けた入
    力選択回路と、前記充放電パルス信号により前記圧電素
    子の充放電波形を生成する、各圧電素子に対応して設け
    た圧電素子駆動回路と、前記充放電波形を印加されて充
    放電する圧電素子と、 を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動
    方式。
  4. 【請求項4】 前記充放電パルス信号は、 (a)パルスの周期が一定で、充電パルス信号の充電時
    間を変化させる方式 (b)充電パルス信号の充電時間が一定で、充電休止時
    間を変化させる方式 (c)充電パルス信号の充電休止時間が一定で、充電時
    間を変化させる方式 (d)充電パルス信号に含まれるパルス数を指定する方
    式 (e)前記(d)と、前記(a),(b),(c)のい
    ずれかとを組合わせた方式 のいずれかの方式であることを特徴とする請求項1〜3
    のいずれか1項記載のインクジェットヘッドの駆動方
    式。
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