JP3354794B2 - 記録ヘッドの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、圧電部材の変形によりインク室
からインクを吐出する記録ヘッドの駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の記録ヘッドの駆動方法として
は、例えば、特開平２−１６４５４４号公報のものが知
られている。これは、図１７に示すように、圧電部材１
1 ，１2，１3 ，１4 ，１5 ，１6 ，…に接続した一方
の電極を共通電極として電源供給回路２の出力端子に接
続し、他方の電極をそれぞれＮＰＮ形トランジスタ３1
，３2 ，３3 ，３4 ，３5 ，３6 ，…を介して接地し
ている。そして、圧電部材１1 ，１2 ，１3 ，１4 ，１
5 ，１6 ，…を駆動する場合は、トランジスタ３1 ，３
2 ，３3 ，３4 ，３5 ，３6 ，…をオン状態にして電源
供給回路２の出力端子から各圧電部材に定電流入力を行
うようになっている。すなわち、電源供給回路２の出力
端子から各圧電部材の共通電極に駆動電圧波形を印加し
トランジスタ３1 ，３2 ，３3 ，３4 ，３5 ，３6 ，…
を選択的にオン動作することで駆動する圧電部材を選択
して該当するインク室のインク吐出口からインクを吐出
させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の駆動方法
は、トランジスタ３1 ，３2 ，３3 ，３4 ，３5 ，３6
，…によって駆動する圧電部材を選択する制御のみを
行うものであるので、インクの吐出量を可変して階調印
刷を行うことはできなかった。

【０００４】そこで、本発明は、簡単な制御でインク室
からのインクの吐出量を可変制御でき、階調印刷ができ
る記録ヘッドの駆動方法を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電部材に電
圧を印加してこの圧電部材を変位させ、この圧電部材の
変位によりインク室を変形させてこのインク室内のイン
クを吐出し印刷を行う記録ヘッドにおいて、圧電部材に
接続する一方の電極に対して各階調印刷に対応した基準
電圧波形を複数個連続して出力するように構成した電圧
波形を印刷タイミング毎に印加し、圧電部材に接続する
他方の電極をスイッチング素子をオン動作して接地する
ときのタイミングを制御して圧電部材の各電極間に印加
する基準電圧波形を選択することでインクの吐出量を可
変して階調印刷を行うことにある。

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図 １に示すように、複数の圧電部材１１1，１１2，１１
3，１１4，１１5，１１6，…を設け、この各圧電部材１
１1 〜１１6 ，…に接続した一方の電極を共通電極とし
て電源供給回路１２の出力端子に接続している。前記各
圧電部材１１1〜１１6 ，…に接続した他方の電極をＮ
ＰＮ形トランジスタ１３1，１３2，１３3，１３4，１３
5，１３6 ，…をそれぞれ介して接地している。

【００１２】前記各トランジスタ１３1 〜１３6 ，…の
ベースを印字データ変換回路１４に接続し、このベース
に対して印字データ変換回路１４からプリントパルス信
号ＰＰを印加するようになっている。前記印字データ変
換回路１４はラッチ回路１５に接続し、前記ラッチ回路
１５はシフトレジスタ１６に接続している。

【００１３】この駆動回路は、１６階調（４ビット）の
印字データをクロックＣＬＫに同期して前記シフトレジ
スタ１６に順次シフトして格納し、各圧電部材１１1 〜
１１6 ，…に対応した印字データを前記シフトレジスタ
１６に格納すると、ラッチパルスＬＰの入力によって前
記ラッチ回路１５にラッチし、前記印字データ変換回路
１４に入力する。前記印字データ変換回路１４は入力し
た印字データを前記各トランジスタ１３1 〜１３6 ，…
をオン、オフ動作するためのプリントパルスＰＰに変換
する。前記電源供給回路１２は、各圧電部材１１1 〜１
１6 ，…の共通電極に滑らかな立上がりと急俊な立下が
りをもつ三角波の基準電圧波形を印刷タイミング毎に印
加するようになっている。

【００１４】ここで、図３に示す模式図を使用して印刷
原理について述べる。先ず、定常状態では図３の(d) に
示すように圧電部材１１i （ i＝1,2,3,…）は変位せず
インク室１７にインクは充満している。この状態でトラ
ンジスタ１３i （ i＝1,2,3,…）をオンにして電源供給
回路１２から圧電部材１１i に基準電圧波形を印加する
と、先ず滑らかな立上がりにより圧電部材１１i はイン
ク室１７を開くように変位する。このときインクのイン
ク吐出面、すなわち、メニスカス１８は図３の(a) に示
すようにインク室１７側に後退する。

【００１５】この状態で直ぐに圧電部材１１i に印加す
る基準電圧波形を急俊に接地電位に立下げると、圧電部
材１１i は図３の(d) に示す定常状態に復帰するが、こ
のときにはインク室１７へのインクの補充がほとんど行
われないので、インク室１７からのインクの吐出量は少
ない。すなわち、階調濃度の低い印刷となる。

【００１６】また、図３の(a) に示すようにメニスカス
１８がインク室１７側に後退した状態で暫く保持する
と、インク室１７へのインクの補充が行われ、メニスカ
ス１８は図３の(b) に示すようにインク吐出面に戻るよ
うになる。従って、この状態で圧電部材１１i に印加す
る基準電圧波形を急俊に接地電位に立下げると、圧電部
材１１i は図３の(d) に示す定常状態に復帰するが、こ
のときにはインク室１７へのインクの補充がある程度行
われているので、インク室１７からのインクの吐出量は
若干多くなる。すなわち、階調濃度が中程度の印刷とな
る。

【００１７】また、図３の(a) に示すようにメニスカス
１８がインク室１７側に後退した状態で長く保持する
と、インク室１７へのインクの補充が充分に行われ、メ
ニスカス１８は図３の(c) に示すようにインク吐出面ま
で完全に戻るようになる。従って、この状態で圧電部材
１１i に印加する基準電圧波形を急俊に接地電位に立下
げると、圧電部材１１i は図３の(d) に示す定常状態に
復帰するが、このときにはインク室１７へのインクの補
充が充分に行われているので、インク室１７からのイン
クの吐出量は多くなる。すなわち、階調濃度の高い印刷
となる。こうして後退したメニスカスの復帰位置により
インク吐出タイミングを決めることでインクの吐出量を
調整でき、階調印刷が可能になる。

【００１８】そこで、図１の駆動回路では、印刷タイミ
ングになると、図２の(a) に示すように、プリントタイ
ミングパルスＰＴＰを電源供給回路１２及び印字データ
変換回路１４に供給し、電源供給回路１２から図２の
(b) に示すような基準電圧波形を出力する。また、駆動
したい圧電部材１１i に対応したトランジスタ１３i の
ベースに、例えば、図２の(c) に示すようなプリントパ
ルスＰＰを供給する。すなわち、圧電部材１１i への基
準電圧波形の印加と同時にトランジスタ１３i をオン動
作し、基準電圧波形が接地電位に急俊に立ち下がる直前
でトランジスタ１３i を一旦オフ動作する。圧電部材１
１i は容量負荷なのでトランジスタ１３iがオフしても
電荷を保持することなり、その変位位置を保持すること
になる。

【００１９】その後、この状態を比較的長い時間保持し
てからトランジスタ１３i を再びオン動作することで圧
電部材１１i の電荷は急激に放電し圧電部材１１i は定
常状態に戻る。こうして、圧電部材１１i に供給される
電圧波形は図２の(d) に示すようになり、この電圧波形
が立ち下がるタイミングでインク室から吐出するインク
量は多くなる。すなわち、階調濃度の高い印刷となる。

【００２０】また、トランジスタ１３i のベースに印加
するプリントパルスＰＰを、図２の(e) に示すように変
化させると、圧電部材１１i が電荷を保持する期間は若
干短くなり、このときには圧電部材１１i に供給される
電圧波形は図２の(f) に示すようになり、この電圧波形
が立ち下がるタイミングでインク室から吐出するインク
量は若干少なくなる。すなわち、階調濃度が中程度の印
刷となる。

【００２１】また、トランジスタ１３i のベースに印加
するプリントパルスＰＰを、図２の(g) に示すように変
化させると、圧電部材１１i が電荷を保持する期間はさ
らに短くなり、このときには圧電部材１１i に供給され
る電圧波形は図２の(h) に示すようになり、この電圧波
形が立ち下がるタイミングでインク室から吐出するイン
ク量は少なくなる。すなわち、階調濃度の低い印刷とな
る。

【００２２】このように、トランジスタ１３i のベース
に印加するプリントパルスＰＰを変化して圧電部材１１
i が電荷を保持する期間を可変する簡単な制御により、
インク室から吐出するインク量を調整することができ、
階調印刷ができる。

【００２３】このような制御に使用する記録ヘッドとし
ては、例えば，図４に示すカイザー方式の記録ヘッドが
ある。この記録ヘッドは、インク室２１の上面を弾性板
２２で構成し、この弾性板２２の上に圧電部材２３を両
側に電極２４，２５を設けて固定している。そして、イ
ンク吐出口２６の反対側にインク供給口２７を設け、イ
ンク室内へのインクの補充を行うようになっている。

【００２４】この記録ヘッドは、図４の(a) に示す定常
状態において、圧電部材２３に三角波の電圧波形を印加
すると、電圧の滑らかな立上がりにおいて圧電横効果に
より圧電部材２３は面方向に収縮し、弾性板２２との応
力の釣合いにより曲げモーメントが発生し、弾性板２２
は図４の(b) に示すようにインク室２１の容積を拡大す
る方向に変形する。そして、圧電部材２３を変位した状
態で一定時間保持した後に印加電圧を急俊に立下げる
と、圧電部材２３は図４の(c) に示すように定常状態に
復帰し、これによりインク室２１の容積が元に戻りイン
ク吐出口２６からインクが吐出する。

【００２５】（第２の実施の形態）こ の実施の形態の駆動回路の構成は基本的には第１の実
施の形態と同様である。異なる点は、電源供給回路１２
から各圧電部材１１1〜１１6，…の一方の電極に印加す
る基準電圧波形を変えた点である。

【００２６】すなわち、図５に動作タイミングを示し、
図６に印刷原理を模式的に示すように、この実施の形態
においては、図５の(a) に示すプリントタイミングパル
スＰＴＰにより電源供給回路１２から各圧電部材１１1
〜１１6 ，…の一方の電極に印加する基準電圧波形が出
力する。この基準電圧波形は、図５の(b) に示すように
負の電位に急俊に立ち下がり、一定時間後に急俊に立ち
上がる矩形波になっている。

【００２７】このような基準電圧波形を印加すること
で、図５の(c) に示すプリンタパルスＰＰがトランジス
タ１３i に印加すると、圧電部材１１i は図６の(d) に
示す定常状態からインク室１７内のインクを押出す方向
に変位する。そして、基準電圧波形が立ち上がる直前に
おいてトランジスタ１３i がオフ動作して圧電部材１１
i の変位状態を保持する。この保持状態を比較的長く継
続した後にトランジスタ１３i が再度オン動作して圧電
部材１１i を定常状態に復帰させる。この制御により、
圧電部材１１i への供給電圧波形は図５の(d) に示すよ
うになり、インク室１７内のインクは比較的長く圧電部
材１１i の変位により押出されるので、このときには図
６の(c) に示すようにインクの吐出量は多くなる。

【００２８】また、図５の(e) に示すプリンタパルスＰ
Ｐがトランジスタ１３i に印加すると、圧電部材１１i
は図６の(d) に示す定常状態からインク室１７内のイン
クを押出す方向に変位する。そして、基準電圧波形が立
ち上がる直前においてトランジスタ１３i がオフ動作し
て圧電部材１１i の変位状態を保持するが、今度は保持
状態が余り長く継続しないうちにトランジスタ１３i が
再度オン動作して圧電部材１１i を定常状態に復帰させ
る。この制御により、圧電部材１１i への供給電圧波形
は図５の(f) に示すようになり、インク室１７内のイン
クが圧電部材１１i の変位により押出される期間が若干
短くなる。従って、このときには図６の(b) に示すよう
にインクの吐出量は中程度になる。

【００２９】また、図５の(g) に示すプリンタパルスＰ
Ｐがトランジスタ１３i に印加すると、圧電部材１１i
は図６の(d) に示す定常状態からインク室１７内のイン
クを押出す方向に変位する。そして、基準電圧波形が立
ち上がる直前においてトランジスタ１３i がオフ動作し
て圧電部材１１i の変位状態を保持するが、今度は保持
状態がほとんど継続しないうちにトランジスタ１３i が
再度オン動作して圧電部材１１i を定常状態に復帰させ
る。この制御により、圧電部材１１i への供給電圧波形
は図５の(h) に示すようになり、インク室１７内のイン
クが圧電部材１１i の変位により押出される期間がさら
に短くなる。従って、このときには図６の(a) に示すよ
うにインクの吐出量は少なくなる。

【００３０】このように、圧電部材１１i をインク室１
７内のインクを押出す方向に変位させる場合であって
も、圧電部材１１i が電荷を保持して変位状態を保持す
る期間を可変する簡単な制御により、インク室から吐出
するインク量を調整することができ、階調印刷ができ
る。

【００３１】（第３の実施の形態）こ の実施の形態の駆動回路の構成は基本的には第１の実
施の形態と同様である。異なる点は、印字データ変換回
路１４から各トランジスタ１３1 〜１３6 ，…のベース
に印加するプリントパルスＰＰを変えた点である。

【００３２】すなわち、図７に動作タイミングを示し、
図８に印刷原理を模式的に示すように、この実施の形態
においては、図７の(a) に示すプリントタイミングパル
スＰＴＰの供給タイミングで電源供給回路１２から図７
の(b) に示すような三角波の基準電圧波形を出力する。
また、駆動したい圧電部材１１i に対応したトランジス
タ１３i のベースに、例えば、図７の(c) に示すような
プリントパルスＰＰを供給する。すなわち、圧電部材１
１i への基準電圧波形の印加と同時にトランジスタ１３
i をオン動作し、基準電圧波形が接地電位に急俊に立ち
下がる直前でトランジスタ１３i を一旦オフ動作する。
これにより、圧電部材１１i は電圧Ｖ1を印加した状態
で電荷を保持する。すなわち、圧電部材１１i は図８の
(d) に示す定常状態から図８の(a) に示すように大きく
変位した状態で保持する。

【００３３】その後、この状態を一定時間保持してから
トランジスタ１３i を再びオン動作することで圧電部材
１１i の電荷は急激に放電し圧電部材１１i は図８の
(d) に示す定常状態に戻る。すなわち、圧電部材１１i
に供給される電圧波形は図７の(d) に示すようになる。
このように圧電部材１１i を比較的高い電圧Ｖ1 を印加
した状態で保持させることで圧電部材１１i が定常状態
に復帰するときの変位量を大きくし、これにより、イン
ク室から吐出するインク量が多くなる。すなわち、階調
濃度の高い印刷となる。

【００３４】また、駆動したい圧電部材１１i に対応し
たトランジスタ１３i のベースに、例えば、図７の(e)
に示すようなプリントパルスＰＰを供給する。すなわ
ち、圧電部材１１i への基準電圧波形の印加と同時にト
ランジスタ１３i をオン動作し、基準電圧波形が滑らか
に立ち上がっている後半でトランジスタ１３i を一旦オ
フ動作する。これにより、圧電部材１１i は電圧Ｖ2
（＜Ｖ1 ）を印加した状態で電荷を保持する。すなわ
ち、圧電部材１１i は図８の(d) に示す定常状態から図
８の(b) に示すように中程度に変位した状態で保持す
る。

【００３５】その後、この状態を一定時間保持してから
トランジスタ１３i を再びオン動作することで圧電部材
１１i の電荷は急激には放電し圧電部材１１i は図８の
(d)に示す定常状態に戻る。すなわち、圧電部材１１i
に供給される電圧波形は図７の(f) に示すようになる。
このように圧電部材１１i を中程度の電圧Ｖ2 を印加し
た状態で保持させることで圧電部材１１i が定常状態に
復帰するときの変位量を中程度にし、これにより、イン
ク室から吐出するインク量を中程度に制御する。すなわ
ち、階調濃度が中程度の印刷となる。

【００３６】また、駆動したい圧電部材１１i に対応し
たトランジスタ１３i のベースに、例えば、図７の(g)
に示すようなプリントパルスＰＰを供給する。すなわ
ち、圧電部材１１i への基準電圧波形の印加と同時にト
ランジスタ１３i をオン動作し、基準電圧波形が滑らか
に立ち上がっている前半でトランジスタ１３i を一旦オ
フ動作する。これにより、圧電部材１１i は電圧Ｖ3
（＜Ｖ2 ）を印加した状態で電荷を保持する。すなわ
ち、圧電部材１１i は図８の(d) に示す定常状態から図
８の(c) に示すようにそれほど変位していない状態で保
持する。

【００３７】その後、この状態を一定時間保持してから
トランジスタ１３iを再びオン動作することで圧電部材
１１iの電荷は急激に放電し圧電部材１１iは図８の(d)
に示す定常状態に戻る。すなわち、圧電部材１１iに供
給される電圧波形は図７の(h)に示すようになる。この
ように圧電部材１１iを比較的低い電圧Ｖ3を印加した状
態で保持させることで圧電部材１１iが定常状態に復帰
するときの変位量を小さくし、これにより、インク室か
ら吐出するインク量を少なくする。すなわち、階調濃度
の低い印刷となる。このように圧電部材１１iが電荷を
保持するときの電圧レベルを可変する簡単な制御によ
り、インク室から吐出するインク量を調整することがで
き、階調印刷ができる。

【００３８】なお、この実施の形態では、圧電部材１１
i が電荷を保持するときの電圧レベルを可変してインク
量を調整するようにしたが、これにさらに圧電部材１１
i が電荷を保持するときの保持時間を加味して電圧と保
持時間の両方でインク量を調整すればより細かい階調制
御が可能になる。これを実現するには、図７の(c) 、
(e) 、(g) においてトランジスタ１３i を再度オン動作
するプリントパルスＰＰのパルスＰ1 の発生タイミング
を変化させればよい。

【００３９】（第４の実施の形態）こ の実施の形態の駆動回路の構成は図９に示すように基
本的には第１の実施の形態と同様で、異なる点は電源供
給回路３２とプリントパルスＰＰを出力する印字データ
変換回路３４である。すなわち、前記電源供給回路３２
は印刷タイミング毎に波形の異なる各種の基準電圧波形
を連続して出力するようになっている。例えば、三角波
の基準電圧波形Ｔ1 及び定電圧期間の長さが異なる２種
類の台形状の基準電圧波形Ｔ2 ，Ｔ3 の３種類を連続し
て出力するようになっている。各基準電圧波形はいずれ
も立ち上がりは滑らか、立下がりは急俊な波形になって
いる。

【００４０】前記印字データ変換回路３４は３種類の基
準電圧波形Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 のいずれを各圧電部材１１
1 〜１１6 ，…に印加させるかを選択するために各トラ
ンジスタ１３1 〜１３6 ，…をオン動作するプリントパ
ルスＰＰを発生するようになっている。

【００４１】この駆動回路においては、印刷タイミング
になると、図１０の(a) に示すように、プリントタイミ
ングパルスＰＴＰを電源供給回路３２及び印字データ変
換回路３４に供給し、これにより電源供給回路３２は図
１０の(b) に示すような３種類の基準電圧波形Ｔ1 ，Ｔ
2 ，Ｔ3 を連続的に出力する。また、駆動したい圧電部
材１１i に対応したトランジスタ１３i のベースに、例
えば、図１０の(c) に示すように基準電圧波形Ｔ3 を選
択するためのプリントパルスＰＰを供給する。

【００４２】これにより、圧電部材１１i には図１０の
(d) に示すような供給電圧波形が印加することになる。
この供給電圧波形は圧電部材１１i の電荷を一定時間保
持し、圧電部材１１i を所定の変位位置で一定時間保持
する。そして、一定時間経過後に、圧電部材１１i の電
荷を急激に放電して圧電部材１１i を定常状態に戻す。
こうして、圧電部材１１i を所定の変位位置で一定時間
保持する電圧波形を供給することでインク室から吐出す
るインク量は多くなる。すなわち、階調濃度の高い印刷
となる。

【００４３】また、駆動したい圧電部材１１i に対応し
たトランジスタ１３i のベースに、例えば、図１０の
(e) に示すように基準電圧波形Ｔ2 を選択するためのプ
リントパルスＰＰを供給する。これにより、圧電部材１
１i には図１０の(f) に示すような供給電圧波形が印加
することになる。この供給電圧波形は圧電部材１１i の
電荷を図１０の(d) の波形のときよりも短いが一定時間
保持し、圧電部材１１i を所定の変位位置で一定時間保
持する。そして、一定時間経過後に、圧電部材１１i の
電荷を急激に放電して圧電部材１１i を定常状態に戻
す。こうして、圧電部材１１i を所定の変位位置で一定
の短い時間保持する電圧波形を供給することでインク室
から吐出するインク量は中程度になる。すなわち、階調
濃度が中程度の印刷となる。

【００４４】また、駆動したい圧電部材１１i に対応し
たトランジスタ１３i のベースに、例えば、図１０の
(g) に示すように基準電圧波形Ｔ1 を選択するためのプ
リントパルスＰＰを供給する。これにより、圧電部材１
１i には図１０の(h) に示すような供給電圧波形が印加
することになる。この供給電圧波形は所定レベルに達す
ると圧電部材１１i の電荷をほとんど保持せずに直ちに
放電して圧電部材１１i を定常状態に戻す。こうして、
圧電部材１１i の電荷を保持せずに直ちに放電すること
でインク室から吐出するインク量は少なくなる。すなわ
ち、階調濃度の低い印刷となる。このように、トランジ
スタ１３i のベースに印加するプリントパルスＰＰによ
り圧電部材１１i に供給する基準電圧波形を選択すると
いう簡単な制御により、インク室から吐出するインク量
を調整することができ、階調印刷ができる。

【００４５】（第５の実施の形態） この実施の形態は複数のインク室をその部屋間の仕切り
を圧電部材で構成したシェアモード形の記録ヘッドに適
用したものについて述べる。シェアモード形の記録ヘッ
ドは、図１４に示すように、凹状の溝を複数形成した圧
電部材４１とこの圧電部材４１の上に別の圧電部材４２
を張合わせ、この上に天板４３を張合わせて複数のイン
ク室４４，４４，…を形成したもので、各インク室４４
の内壁には無電解ニッケルメッキにより電極４５を形成
している。前記各圧電部材４１，４２は、板厚方向で互
いに対向する方向に分極している。

【００４６】このシェアモード形の記録ヘッドの駆動回
路の構成は図１１に示すように、隣接した壁を構成する
圧電部材４２1 と４２2 に接続した電極４５1 を双方向
スイッチ４６1 を介して基準電圧波形ＢＶ1 の供給ライ
ン４７1 に接続し、隣接した壁を構成する圧電部材４２
2 と４２3 に接続した電極４５2 を双方向スイッチ４６
2 を介して基準電圧波形ＢＶ2 の供給ライン４７2 に接
続し、隣接した壁を構成する圧電部材４２3 と４２4 に
接続した電極４５3 を双方向スイッチ４６3 を介して基
準電圧波形ＢＶ3 の供給ライン４７3 に接続し、隣接し
た壁を構成する圧電部材４２4 と４２5 に接続した電極
４５4 を双方向スイッチ４６4 を介して基準電圧波形Ｂ
Ｖ1 の供給ライン４７1 に接続し、隣接した壁を構成す
る圧電部材４２5 と４２6 に接続した電極４５5 を双方
向スイッチ４６5 を介して基準電圧波形ＢＶ2 の供給ラ
イン４７2 に接続し、隣接した壁を構成する圧電部材４
２6 と４２7 に接続した電極４５6 を双方向スイッチ４
６6 を介して基準電圧波形ＢＶ3 の供給ライン４７3 に
接続し、…という構成になっている。

【００４７】シェアモード形の記録ヘッドは、その構造
上、隣接するインク室を同時に駆動することはできない
ので２分割駆動や３分割駆動の方式を取るが、上記駆動
回路は３分割駆動を行うものである。前記各双方向スイ
ッチ４６1 ，４６2 ，４６3 ，４６4 ，４６5 ，４６6
，…はそれぞれ２本の制御信号Ａ1HとＡ1L，Ｂ1HとＢ1
L，Ｃ1HとＣ1L，Ａ2HとＡ2L，Ｂ2HとＢ2L，Ｃ2HとＣ2
L，…によってスイッチン制御し、この制御信号により
インク室の選択とインク吐出量の制御を行うようになっ
ている。なお、図中Ａ1 ，Ｂ1 ，Ｃ1 ，Ａ2 ，Ｂ2 ，Ｃ
2 ，…はそれぞれインク室を示している。

【００４８】この駆動回路は、各供給ライン４７1 ，４
７2 ，４７3 にそれぞれ基準電圧波形ＢＶ1 ，ＢＶ2 ，
ＢＶ3 を図１２の(a) 、(b) 、(c) に示すタイミングで
供給する。今、供給ライン４７1 に基準電圧波形ＢＶ1
が供給するタイミングで図１２の(d) に示すように制御
信号Ａ1Hをオンし、図１２の(e) に示すように制御信号
Ａ1Lをオフし、図１２の(f) に示すように制御信号Ｂ1H
をオフし、図１２の(g) に示すように制御信号Ｂ1Lをオ
ンすると、双方向スイッチ４６1 ，４６2 を介して圧電
部材４２1 ，４２2 に基準電圧波形ＢＶ1 が印加し、圧
電部材４２1 ，４２2 はインク室Ａ1 を図１３の(a) の
定常状態から図１３の(b) に示すように徐々に開く方向
に変位する。

【００４９】そして、基準電圧波形ＢＶ1 が立ち下がる
直前に制御信号Ａ1Hをオフすると、圧電部材４２1 ，４
２2 は図１３の(c) に示すようにその変位状態を保持す
る。その後、制御信号Ａ1Lをオンに戻すが、この制御信
号Ａ1Lをオンに戻すタイミングを変化させることでイン
ク室Ａ1 の電極４５1 に供給する電圧波形が図１２の
(j) に示すように変化する。すなわち、圧電部材４２1
，４２2 の電圧保持時間が変化する。そして、一定の
保持時間が経過すると、制御信号Ａ1Lがオン状態に復帰
し、圧電部材４２1 ，４２2 の電荷を急俊に放電してこ
の圧電部材４２1 ，４２2 を図１３の(d) に示すように
定常状態に戻し、インク室Ａ1 からインク吐出口を介し
てインクを吐出させる。

【００５０】こうして、制御信号Ａ1Lをオンに戻すタイ
ミングを変化させることで圧電部材４２1 ，４２2 の電
圧保持時間が変化するので、前述した第１の実施の形態
と同様にインク室Ａ1 からのインクの吐出量を変化させ
ることができ、階調印刷が可能になる。

【００５１】次に、供給ライン４７2 に基準電圧波形Ｂ
Ｖ2 が供給するタイミングで図１２の(f) に示すように
制御信号Ｂ1Hをオンし、図１２の(g) に示すように制御
信号Ｂ1Lをオフし、図１２の(d) に示すように制御信号
Ａ1Hをオフし、図１２の(e)に示すように制御信号Ａ1L
をオンし、図１２の(h) に示すように制御信号Ｃ1Hをオ
フし、図１２の(i) に示すように制御信号Ｃ1Lをオンす
ると、双方向スイッチ４６1 ，４６2 ，４６3 を介して
圧電部材４２2 ，４２3 に基準電圧波形ＢＶ2が印加
し、圧電部材４２2 ，４２3 はインク室Ｂ1 を図１３の
(e) の定常状態から図１３の(f) に示すように徐々に開
く方向に変位する。

【００５２】そして、基準電圧波形ＢＶ2 が立ち下がる
直前に制御信号Ｂ1Hをオフすると、圧電部材４２2 ，４
２3 はその変位状態を保持する。その後、制御信号Ｂ1L
をオンに戻すが、この制御信号Ｂ1Lをオンに戻すタイミ
ングを変化させることでインク室Ｂ1 の電極４５2 に供
給する電圧波形が図１２の(k) に示すように変化する。
すなわち、圧電部材４２2 ，４２3 の電圧保持時間が変
化する。そして、一定の保持時間が経過すると、制御信
号Ｂ1Lがオン状態に復帰し、圧電部材４２2 ，４２3 の
電荷を急俊に放電してこの圧電部材４２2 ，４２3 を定
常状態に戻しインク室Ｂ1 からインク吐出口を介してイ
ンクを吐出させる。

【００５３】こうして、制御信号Ｂ1Lをオンに戻すタイ
ミングを変化させることで圧電部材４２2 ，４２3 の電
圧保持時間が変化するので、前述した第１の実施の形態
と同様にインク室Ｂ1 からのインクの吐出量を変化させ
ることができ、階調印刷が可能になる。

【００５４】同様にして、供給ライン４７3 に基準電圧
波形ＢＶ3 が供給するタイミングで図１２の(h) に示す
ように制御信号Ｃ1Hをオンし、図１２の(i) に示すよう
に制御信号Ｃ1Lをオフし、図１２の(d) に示すように制
御信号Ａ1Hをオフし、図１２の(e) に示すように制御信
号Ａ1Lをオンし、図１２の(f) に示すように制御信号Ｂ
1Hをオフし、図１２の(g) に示すように制御信号Ｂ1Lを
オンすると、双方向スイッチ４６2 ，４６3 ，４６4 を
介して圧電部材４２3 ，４２4 に基準電圧波形ＢＶ3 が
印加し、圧電部材４２3 ，４２4 はインク室Ｃ1 を定常
状態から徐々に開く方向に変位する。

【００５５】そして、基準電圧波形ＢＶ3 が立ち下がる
直前に制御信号Ｃ1Hをオフすると、圧電部材４２3 ，４
２4 はその変位状態を保持する。その後、制御信号Ｃ1L
をオンに戻すが、この制御信号Ｃ1Lをオンに戻すタイミ
ングを変化させることでインク室Ｃ1 の電極４５3 に供
給する電圧波形が図１２の(l) に示すように変化する。
すなわち、圧電部材４２3 ，４２4 の電圧保持時間が変
化する。そして、一定の保持時間が経過すると、制御信
号Ｃ1Lがオン状態に復帰し、圧電部材４２3 ，４２4 の
電荷を急俊に放電してこの圧電部材４２3 ，４２4 を定
常状態に戻しインク室Ｃ1 からインク吐出口を介してイ
ンクを吐出させる。

【００５６】こうして、制御信号Ｃ1Lをオンに戻すタイ
ミングを変化させることで圧電部材４２3 ，４２4 の電
圧保持時間が変化するので、前述した第１の実施の形態
と同様にインク室Ｃ1 からのインクの吐出量を変化させ
ることができ、階調印刷が可能になる。

【００５７】このようにシェアモード形の記録ヘッドに
おいて３分割駆動する場合は２つ置きのインク室が同時
に動作可能となり、どのインク室を動作させるかは制御
信号ＡiH，ＢiH，ＣiHのオンと制御信号ＡiL，ＢiL，Ｃ
iLのオフによって決め、かつ、階調制御は制御信号Ａi
L，ＢiL，ＣiLのオン復帰タイミングを変化させること
で可能となる。なお、制御信号ＡiH，ＢiH，ＣiH，Ａi
L，ＢiL，ＣiLの iは1,2,3,…を示す。

【００５８】（第６の実施の形態）この実施の形態はシ
ェアモード形の記録ヘッドにおいてインク室を１つ置き
に使用する場合について述べる。この駆動回路は図１５
に示すように、隣接した壁を構成する圧電部材５１1 と
５２2 に接続した電極５２1 を基準電圧波形の供給ライ
ン５４に接続し、隣接した壁を構成する圧電部材５１2
と５１3 に接続した電極５２2 をＮＰＮ形トランジスタ
５３1 を介して接地し、隣接した壁を構成する圧電部材
５１3 と５１4 に接続した電極５２3 を前記供給ライン
５４に接続し、隣接した壁を構成する圧電部材５１4 と
５１5 に接続した電極５２4 をＮＰＮ形トランジスタ５
３2 を介して接地し、隣接した壁を構成する圧電部材５
１5 と５１6 に接続した電極５２5を前記供給ライン５
４に接続し、隣接した壁を構成する圧電部材５１6 と５
１7に接続した電極５２6 をＮＰＮ形トランジスタ５３3
を介して接地し、…という構成になっている。そし
て、前記圧電部材５１2 と５１3 との間にインク室Ａ1
を形成し、前記圧電部材５１4 と５１5 との間にインク
室Ａ2 を形成し、前記圧電部材５１6 と５１7 との間に
インク室Ａ3 を形成し、…というように１つ置きにイン
ク室を形成し、その他はインクを充填しない単なる空間
部になっている。この記録ヘッドの場合は１つ置きにイ
ンク室を形成しているので全てのインク室を同時に動作
させることが可能である。また、各圧電部材５１1 〜５
１7 …を駆動するための供給ライン５４に供給する基準
電圧波形及び各トランジスタ５３1 ，５３2 ，５３3 を
オン、オフ動作するプリントパルスＰＰのタイミングは
前述した第１の実施の形態における図２の場合と同様で
ある。

【００５９】すなわち、三角波の基準電圧波形を供給ラ
イン５４に供給し、同時に各トランジスタ５３1 ，５３
2 ，５３3 にプリントパルスＰＰを供給してオン動作す
ると、各圧電部材５１2 ，５１3 ，５１4 ，５１5 ，５
１6 ，５１7 に基準電圧波形がそれぞれ印加し、圧電部
材５１2 と５１3 はインク室Ａ1 を徐々に開くように変
位し、圧電部材５１4 と５１5 はインク室Ａ2 を徐々に
開くように変位し、圧電部材５１6 と５１7 はインク室
Ａ3 を徐々に開くように変位する。すなわち、インク室
Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 は図１６の(a) の定常状態から図１６
の(b) に示すように変化する。

【００６０】その後、基準電圧波形が立ち下がる直前で
各トランジスタ５３1 ，５３2 ，５３3 を一旦オフさせ
て各圧電部材５１2 ，５１3 ，５１4 ，５１5 ，５１6
，５１7 の変位状態を図１６の(c) に示すように保持
させる。そして、この保持時間を適当に制御して各トラ
ンジスタ５３1 ，５３2 ，５３3 を再度オン動作する
と、各圧電部材５１2 ，５１3 ，５１4 ，５１5 ，５１
6 ，５１7 は急激に定常状態に戻る。すなわち、インク
室Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 は図１６の(c) の状態から図１６の
(d) の状態に変化し、各インク室Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 から
インクが吐出する。このときの各インク室Ａ1 ，Ａ2 ，
Ａ3 からのインクの吐出量は、各圧電部材５１2 ，５１
3 ，５１4 ，５１5 ，５１6 ，５１7 の変位状態を保持
する時間の長さを調整することで制御でき、これにより
階調印刷が可能になる。その後、各インク室Ａ1 ，Ａ2
，Ａ3 は図１６の(e) に示す定常状態で待機し、次の
印刷タイミングに備えるようになる。

【００６１】このように、シェアモード形の記録ヘッド
においてインク室を１つ置きに使用する場合は、隣合う
空間部はインク室と使用しないので、例えば、この記録
ヘッドで３００ｄｐｉの印刷を行う場合、記録ヘッドと
しては６００ｄｐｉのものが必要となる。

【００６２】なお、前述した第５、第６の実施の形態
は、圧電部材が変位した状態での保持時間を可変するこ
とによって階調制御する場合について述べたが、このよ
うなシェアモード形の記録ヘッドにおいても前述したカ
イサー方式の記録ヘッドと同様に、圧電部材が変位した
状態での保持電圧レベルを可変することによって階調制
御することも、保持時間と保持電圧レベルの両方を可変
して階調制御することもできる。

【００６３】

【発明の効果】以上、本発明によれば、圧電部材に電圧
を印加してこの圧電部材を変位させ、この圧電部材の変
位によりインク室を変形させてこのインク室内のインク
を吐出し印刷を行う記録ヘッドにおいて、簡単な制御で
インク室からのインクの吐出量を可変制御でき、階調印
刷ができる。

【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記録ヘッド駆
動回路の回路構成図。

【図２】同実施の形態における動作タイミングを示すパ
ルス波形及び電圧波形図。

【図３】同実施の形態における印刷原理を説明するため
の模式図。

【図４】同実施の形態で使用する記録ヘッドの一例を示
す断面図。

【図５】本発明の第２の実施の形態における動作タイミ
ングを示すパルス波形及び電圧波形図。

【図６】同実施の形態における印刷原理を説明するため
の模式図。

【図７】本発明の第３の実施の形態における動作タイミ
ングを示すパルス波形及び電圧波形図。

【図８】同実施の形態における印刷原理を説明するため
の模式図。

【図９】本発明の第４の実施の形態を示す記録ヘッド駆
動回路の回路構成図。

【図１０】同実施の形態における動作タイミングを示す
パルス波形及び電圧波形図。

【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す記録ヘッド
駆動回路の回路構成図。

【図１２】同実施の形態における動作タイミングを示す
制御信号波形及び電圧波形図。

【図１３】同実施の形態における印刷原理を説明するた
めの模式図。

【図１４】同実施の形態における記録ヘッドの構成を示
す部分断面図。

【図１５】本発明の第６の実施の形態を示す記録ヘッド
駆動回路の回路構成図。

【図１６】同実施の形態における印刷原理を説明するた
めの模式図。

【図１７】従来例を示す記録ヘッド駆動回路の回路構成
図。

【符号の説明】

１１1 〜１１6 ，１１i ，２３…圧電部材 １２…電源供給回路 １３1 〜１３6 ，１３i …ＮＰＮ形トランジスタ １４…印字データ変換回路 １７，２１…インク室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 俊一 静岡県三島市南町６番78号 株式会社テ ック技術研究所内 (56)参考文献 特開 平７−241985（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−8428（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−11457（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−218928（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−297708（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/205

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電部材に電圧を印加してこの圧電部材
   を変位させ、この圧電部材の変位によりインク室を変形
   させてこのインク室内のインクを吐出し印刷を行う記録
   ヘッドにおいて、 前記圧電部材に接続する一方の電極に対して各階調印刷
   に対応した基準電圧波形を複数個連続して出力するよう
   に構成した電圧波形を印刷タイミング毎に印加し、前記
   圧電部材に接続する他方の電極をスイッチング素子をオ
   ン動作して接地するときのタイミングを制御して前記圧
   電部材の各電極間に印加する基準電圧波形を選択するこ
   とでインクの吐出量を可変して階調印刷を行うことを特
   徴とする記録ヘッドの駆動方法。