JP3434119B2

JP3434119B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP3434119B2
Application number: JP8872196A
Authority: JP
Inventors: 周平 ▲ひわ▼田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 2003-08-04
Anticipated expiration: 2016-03-18
Also published as: JPH09248905A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子の変位を
利用してノズルからインク液滴を吐出して被印刷媒体に
印刷を行うインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子の変位を利用してノズルからイ
ンク液滴を吐出するインクジェットヘッド（以下、ヘッ
ドと略称する）の構成を図８に示す。同図（ａ）は、ヘ
ッド２０内の構造を側面（インク流路方向）から見て示
す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図で
ある。図９は、ヘッドの駆動系の主要構成図である。図
８（ａ）に示すように、ヘッド２０の底部にはベースプ
レート２１が設けられており、このベースプレート２１
の上方にはカバープレート２２が設けられている。この
カバープレート２２およびベースプレート２１の前面
（図面左側）には、ノズル２３が形成されたノズルプレ
ート２４が取付けられている。

【０００３】上記ベースプレート２１、カバープレート
２２およびノズルプレート２４により囲まれた空間に
は、インクが充填されるインク室２５が形成されてい
る。カバープレート２２の後方には、上方にインク供給
口２６を有するマニホールド２７が突出形成されてお
り、このマニホールド２７は、上記インク室２５に連通
している。このインク室２５は、図８（ｂ）の中に２５
ａないし２５ｃで示すように、複数のインク室で構成さ
れており、各インク室２５ａないし２５ｃは、圧電素子
により形成された隔壁２８ａおよび２８ｂにより区画さ
れている。

【０００４】上記隔壁２８ａとインク室２５ａとが接す
る部分には、駆動電極２９ａが、隔壁２８ｂとインク室
２５ｃとが接する部分には、駆動電極２９ｃがそれぞれ
設けられている。また、隔壁２８ａおよび２８ｂとイン
ク室２５ｂとが接する部分には、接地電極２９ｂが設け
られている。これらの駆動電極２９ａ、２９ｃおよび接
地電極２９ｂは、同図（ａ）に示す電極引き出し口３０
に電気的に接続されている。また、ヘッド２０は、図９
に示すように、プリンタ内を移動するキャリッジ２１に
駆動回路６０と共に搭載されている。

【０００５】そして、駆動回路６０から上記電極引き出
し口３０を介して駆動電極２９ａおよび２９ｃにインク
噴射信号が供給されると、接地電極２９ｂがグランドに
接続されることにより、圧電素子の圧電効果により隔壁
２８ａおよび２８ｂが変形し、インクを噴射する噴射エ
ネルギーがインク室２９ｂ内のインクに発生する。する
と、インクはノズル２３よりインク液滴となって吐出
し、記録紙に付着する。

【０００６】このように、インクジェット記録装置（以
下、記録装置と略称する）では、隔壁２８ａおよび２８
ｂに設けられた対向する駆動電極２９ａおよび２９ｃと
接地電極２９ｂとの間に電気信号を印加し、圧電素子を
機械的変形させ、インク室２９ｂ内のインクにエネルギ
ーを発生させてノズル２３よりインク液滴を吐出させ
る。ここで、駆動回路６０からみると、駆動電極２９ａ
および２９ｃと接地電極２９ｂとの間は、静電容量性負
荷と見なすことができる。

【０００７】このため、駆動電極２９ａおよび２９ｃと
接地電極２９ｂとの間の電位差を増すには、駆動回路９
０から電荷を充電する充電電流が必要となる。また、上
記電位差を無くすには、駆動電極２９ａおよび２９ｃと
接地電極２９ｂとの間の電荷を放電する放電電流を流す
必要がある。ところで、図９に示す電源回路４０と駆動
回路６０とを接続する駆動電源線９４には、図１０に示
すように、駆動信号１００の立ち上がり時（過渡時）に
急峻なピークを持つ電流１０２が流れる。

【０００８】これにより、電源回路４０は、駆動回路６
０の搭載されたＦＰＣ（フレキシブルプリントサー
キット）の有する抵抗分などにより、瞬時の電圧降下を
招く。この電圧降下が発生すると、圧電素子の変形が十
分になされなくなるため、インク液滴の吐出不良を招
く。そこで、上記電圧降下を防止するために、図９に示
すように、駆動回路６０の近傍の駆動電源線９４とグラ
ンド線９５との間にバイパスコンデンサ９６を接続し、
上記瞬時の大電流をバイパスコンデンサ９６から駆動回
路６０へ供給することにより、上記瞬時の電圧降下を低
減することが行われている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バイパスコ
ンデンサ９６は、キャリッジ２１上の駆動回路６０の近
傍に設けられるものであるため、ヘッド回りの小型化に
伴い、バイパスコンデンサ９６の小型化が要求されるよ
うになってきた。しかし、上記電圧降下の大きさは、ヘ
ッド２０を駆動する電圧、ヘッド２０のチャンネル数、
このチャンネル数を複数のグループに分割してグループ
単位で駆動する場合のグループ数など、複数の要因によ
って変動し、バイパスコンデンサの静電容量もその変動
に応じて決定するのが望ましいと考えられていたが、具
体的に静電容量の適正値を決定する手法が確立されてい
なかった。そこで、従来は、電圧降下を防止するために
過去に電圧降下が発生したときの経験に基づき、そのと
き使用されていたバイパスコンデンサの静電容量よりも
かなり大きめのもの（たとえば、４７０μＦないし６０
０μＦ）を使用せざるを得なかった。したがって、上記
大きめのバイパスコンデンサは、静電容量および外形が
大きいことから、ヘッドの小型化およびヘッドの製造コ
ストの低減が妨げられ、これにより、記録装置の小型化
および製造コストの低減が図れないという問題がある。

【００１０】そこで、本発明は、上記バイパスコンデン
サの容量の最適値を求める手法を確立し、小型化および
製造コストの低減を図ることができる記録装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、請求項１に記載の発明では、圧電素子に駆
動電圧を印加することにより圧電素子を変位させ、その
変位を利用してノズルよりインク液滴を選択的に吐出し
て被印刷媒体に印刷を行うインクジェットヘッドと、前
記駆動電圧を前記圧電素子に印加する駆動回路とを備え
たインクジェット記録装置において、前記駆動回路に
は、その駆動回路に供給される駆動電源の電圧降下を抑
制する電解コンデンサを有するバイパス回路が接続され
ており、前記電解コンデンサの静電容量ＣＢ（Ｆ）は、
ヘッド１チャンネル当たりの静電容量（Ｆ）をＣＨ、ヘ
ッドが有するチャンネル数をＭ、ヘッドを駆動する際で
の、チャンネルをグループ分割する分割数をＮ、ヘッド
の駆動電圧（Ｖ）をＥ、ヘッドの１チャンネルを前記ヘ
ッドの駆動電圧までに充電するのに要する時間（Ｓ）を
ｔ、ヘッド１チャンネル当たりの充電電流（過渡域での
平均電流）（Ａ）をｉ、とすると、であり、かつ、であるという技術的手段を採用する。

【００１２】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のインクジェット記録装置において、前記電解コンデ
ンサの静電容量ＣＢ（Ｆ）は、であり、かつ、とするという技術的手段を採用する。

【００１３】

【作用】請求項１または２に記載の発明では、上記駆動
回路には、その駆動回路に供給される駆動電源の電圧降
下を抑制する電解コンデンサを有するバイパス回路が接
続されており、上記電解コンデンサの静電容量ＣＢ
（Ｆ）は、ヘッド１チャンネル当たりの静電容量（Ｆ）
をＣＨ、ヘッドが有するチャンネル数をＭ、ヘッドを駆
動する際での、チャンネルをグループ分割する分割数を
Ｎ、ヘッドの駆動電圧（Ｖ）をＥ、ヘッドの１チャンネ
ルを前記ヘッドの駆動電圧までに充電するのに要する時
間（Ｓ）をｔ、ヘッド１チャンネル当たりの充電電流
（過渡域での平均電流）（Ａ）をｉ、とすると、であり、かつ、であるという技術的手段を採用する。つまり、後述する
発明の実施の形態における実験結果に示すように、上記
式によって算出される範囲内の静電容量ＣＢ（Ｆ）の電
解コンデンサをバイパスコンデンサとして用いることに
より、上記電圧降下の防止およびバイパスコンデンサの
小型化を図ることができる。したがって、ヘッド回りの
小型化および製造コストの低減により、記録装置の小型
化および製造コストの低減を図ることができる。

【００１４】特に、請求項２に記載の発明では、上記電
解コンデンサの静電容量ＣＢ（Ｆ）は、であり、かつ、とするという技術的手段を採用する。つまり、望ましく
は、電解コンデンサの静電容量ＣＢ（Ｆ）は、上記請求
項１に記載の範囲内で選択するよりも、上記請求項２に
記載の式の範囲内で選択することにより、より一層、小
型で低コストのバイパスコンデンサを実現できるため、
記録装置の小型化および製造コストの低減を一段と進め
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明実施形態の記録装置
について図を参照して説明する。図１は、本実施形態の
記録装置の主要構造を示す説明図であり、図２は、その
制御系を示すブロック図である。なお、以下に述べる実
施形態では、記録装置の代表として、圧電素子の圧電効
果によりインク室を加圧して、そのインク室内のインク
をノズルから吐出させてカラー印刷を行うカラーインク
ジェットプリンタ（以下、プリンタと略称する）を代表
に説明する。

【００１６】図１に示すように、プリンタ１０には、被
印刷媒体である印刷用紙１１が装填されるプラテン１２
が備えられており、このプラテン１２は、ＬＦモータ
（紙送りモータ）５８に接続された紙送り機構８１より
回転される（図２参照）。プラテン１２に対向する位置
には、印刷ヘッド（以下、ヘッドと略称する）２０が設
けられており、このヘッド２０は、キャリッジ２１に搭
載されている。このキャリッジ２１の前方下部には、プ
リンタ１０の幅方向に取付けられたガイド軸１４が摺動
可能に挿通されている。

【００１７】さらに、キャリッジ２１は、ＣＲモータ
（キャリッジ移動用モータ）１８のプーリに掛けられた
無端ベルト３０が連結されている。つまり、ヘッド２０
は、ＣＲモータ１８の回転により、ガイド軸１４上をプ
ラテン１２に対向して往復動する。なお、ＬＦモータ５
８にはステップモータが、ＣＲモータ１８にはＰＷＭ制
御により回転速度が制御されるＤＣモータが用いられ
る。また、上記ヘッド２０、ＬＦモータ５８およびＣＲ
モータ１８は、電源４０（図２参照）から供給される電
源により駆動される。

【００１８】ヘッド２０には、図示しないが、ブラック
のインクを吐出するブラック用ヘッドと、イエローのイ
ンクを吐出するイエロー用ヘッドと、シアンのインクを
吐出するシアン用ヘッドと、マゼンタのインクを吐出す
るマゼンタ用ヘッドとが備えられている。また、ヘッド
２０には、インク収容手段としてのインクカートリッジ
２２が備えられており、このインクカートリッジ２２
は、図示しないが、上記各色のヘッド専用のインクカー
トリッジに分かれて構成されている。

【００１９】また、各ヘッドの内部には、インクカート
リッジから供給されるインクが収容されるインク室（図
示省略）が複数形成されており、それら各インク室のプ
ラテン１２に対向する面（ノズル形成面）には、インク
室内のインクを吐出するノズルがそれぞれ形成されてい
る。各インク室には、圧電素子がそれぞれ設けられてお
り、その圧電素子に駆動電圧を印加することにより、イ
ンク室の容積が変化してインク室内のインクが加圧さ
れ、そのインクがノズルから印刷用紙１１に向けて吐出
されて印刷が行われる。

【００２０】ガイド軸１４に沿ったその下方には、リニ
ア型のタイミングスリット１６が設けられており、キャ
リッジ２１の前面下部には、上記タイミングスリット１
６に印されたスリットの間隔を読み取ってキャリッジ２
１の位置に対応したパルス信号を出力するセンサ素子
（図示省略）が設けられている。これら、タイミングス
リット１６およびセンサ素子により、エンコーダ５５が
構成される（図２参照）。

【００２１】また、本プリンタ１０には、気泡を含んだ
不良インクをインク吸収体（図示省略）に定期的に吐出
して良好な印刷状態を保つフラッシング機能が備えられ
ている。さらに、本プリンタ１０には、ノズルに詰まっ
た乾燥インクや異物などを定期的に吸引してインクの吐
出状態を良好に保つパージング機構３４が備えられてお
り、ヘッド２０の移動方向左側には、パージングを行う
ヘッドに蓋をする吸引キャップ３４ａが設けられてい
る。

【００２２】また、本プリンタ１０には、ヘッド２０が
一定時間以上使用されない場合に各ヘッド２２ないし２
５のノズル形成面に吸引キャップ３４ａによって蓋をす
るキャッピング機構３５（図２参照）が備えられてい
る。さらに、本プリンタ１０には、ヘッド２０のノズル
形成面に付着したインクを払拭して清掃するワイピング
機構３３（図２参照）が備えられており、ワイパ部材３
３ａが吸引キャップ３４ａの右側に設けられている（図
１参照）。

【００２３】次に、上記プリンタの制御系の主要構成に
ついて図２を参照して説明する。プリンタ１０には、後
述する各種演算処理を行うＣＰＵ５０が備えられてい
る。このＣＰＵ５０には、ホストコンピュータ５１から
出力される印刷データなどの信号を受信するためのイン
ターフェース５２、ヘッド駆動回路６０の制御を行う制
御回路７０が接続されている。また、ヘッド２０を駆動
させて印刷を行う印刷プログラムなどの記憶されたＲＯ
Ｍ５３およびＲＡＭ５４、エンコーダ５５から出力され
るエンコーダ信号を入力してキャリッジ２１の位置の演
算などを行うゲートアレイ５６が接続されている。

【００２４】ＣＰＵ５０は、ホストコンピュータ５１か
らインターフェース５２を介して受信された印刷データ
をＲＡＭ５４の所定の領域に格納するとともに、予め上
記ＲＯＭ５３に記憶している印刷プログラムにしたがっ
て、ＬＦモータ５８、ＣＲモータ１８およびヘッド２０
を駆動するための各種制御信号を出力する。そして、上
記制御信号のうち、ＬＦモータ５８を駆動するためのＬ
Ｆモータ駆動制御信号は、ＬＦ駆動回路５７に入力さ
れ、このＬＦ駆動回路５７から出力されるＬＦモータ駆
動信号に従ってＬＦモータ５８が駆動される。つまり、
このＬＦモータ５８の駆動により、印刷用紙１１の縦方
向への紙送りが行われる。

【００２５】また、上記ワイピング機構３３、パージン
グ機構３４およびキャッピング機構３５は、それぞれ切
替え機構８０を介してＬＦモータ５８によって駆動され
る。さらに、上記制御信号のうち、ＣＲモータ１８を駆
動するためのＣＲモータ駆動制御信号は、ＣＲ駆動回路
５９に入力され、このＣＲ駆動回路５９から出力される
ＣＲモータ駆動信号に従ってＣＲモータ１８が駆動され
る。このＣＲモータ１８の駆動により、キャリッジ２１
が往復動され、このキャリッジ２１の位置は、エンコー
ダ５５によって検出される。

【００２６】そして、そのエンコーダ５５から出力され
たエンコーダ信号は、ゲートアレイ５６に入力され、ゲ
ートアレイ５６は、入力されたエンコーダ信号に基づい
て、キャリッジ２１の速度データ信号、キャリッジ２１
の位置制御用パルス（基準パルス）、ヘッド２０を駆動
するための印刷タイミングパルスなどを発生する。

【００２７】また、ＣＰＵ５０は、ゲートアレイ５６か
ら出力された速度データ（エンコーダ信号の各エッジ間
の時間間隔値）を入力してキャリッジ２１の速度制御に
必要なＰＷＭ信号（ＣＲモータ１８の駆動信号のパルス
幅）の演算を行う。また、位置制御用パルス（基準パル
ス）を入力してキャリッジ２１の現在位置の演算を行
う。さらに、ＣＰＵ５０は、印刷方向が逆転した場合に
印刷位置を一致させるためのディレイカウント値や印刷
スタート信号の許可などを行うデータをゲートアレイ５
６内のレジスタに書き込むなどの制御動作を行う。

【００２８】またさらに、ＣＰＵ５０は、ＬＦモータ５
８の駆動信号たるパルス信号をカウントして、ＬＦモー
タ５８および紙送り機構８１により実行される、印刷用
紙の送り量のカウント、パージング機構３４またはキャ
ッピング機構３５を駆動するカムの回転量のカウントな
どを行う。また、キャッピング機構３５には、キャリッ
ジ２１がキャッピングポジション（ホームポジション）
に復帰していることを検出するＨＰ（ホームポジショ
ン）センサ８２が、紙送り機構８１には、印刷用紙の挿
入、または、排出を検出するＰＥ（ペーパーエンプテ
ィ）センサ８３がそれぞれ設けられている。

【００２９】次に、上記ＣＰＵ５０に接続された制御回
路７０および駆動回路６０によりヘッド２０を駆動する
駆動系の構成および動作について図３および図４を参照
して説明する。図３は、駆動回路６０の内部構成を示す
回路図であり、図４は、制御回路７０、駆動回路６０お
よびヘッド２０の接続関係を示すブロック図である。こ
こでは、ヘッド２０として３２チャンネルマルチノズル
ヘッドを用い、駆動回路６０は、そのヘッド２０を駆動
する構成になっているとする。

【００３０】図３に示すように、駆動回路６０には、シ
フトレジスタ６１が備えられており、このシフトレジス
タ６１には、制御回路７０からのクロック信号であるＣ
ＬＫ６２と、このＣＬＫ６２と同期して直列転送されて
くる噴射データ信号であるＤＡＴＡ６３とが入力され
る。この入力されたＤＡＴＡ６３をシフトレジスタ６１
が並列信号に変換してラッチ６４へ出力し、ラッチ６４
は、入力される上記並列信号をラッチ指令信号であるＳ
ＴＢ（ストローブ）信号６５の入力タイミングで記憶
し、ＡＮＤゲート６６に出力する。

【００３１】ＡＮＤゲート６６は、入力されるラッチ信
号とイネーブル信号であるＥＮＡ６７との論理積を行
う。出力回路６８には、ＡＮＤゲート６６から出力され
る印刷信号が入力され、その入力された印刷信号を出力
回路６８がヘッド２０を駆動するに適した電圧、電流に
変換し、駆動信号としてヘッド２０の各チャンネル０な
いし３１へ出力する。

【００３２】図３において、圧電素子に設けられた駆動
電極２９ａおよび２９ｃに静電容量を蓄積するために
は、次のような動作をする。駆動電極２９ａおよび２９
ｃと接地電極２９ｂとの間の電位差を増すには、ＡＮＤ
ゲート６６の出力である印刷信号が、「Ｈ」になり、ト
ランジスタ６９ａが「ＯＮ」、トランジスタ６９ｂが
「ＯＦＦ」になることにより充電電流が流れ、上記電位
差を増加させる。また、駆動電極２９ａおよび２９ｃと
接地電極２９ｂとの間の電位差を無くすには、ＡＮＤゲ
ート６６の出力である印刷信号が、「Ｌ」になり、トラ
ンジスタ６９ａが「ＯＦＦ」、トランジスタ６９ｂが
「ＯＮ」になることにより、電荷を放電する放電電流が
流れ、電位を０Ｖにする。

【００３３】図４において、ＤＡＴＡ６３は、制御回路
７０からハーネスケーブル７２により駆動回路基板９８
に実装されている駆動回路６０へ転送される。そして、
前述の駆動電極２９ａおよび２９ｃと接地電極２９ｂと
の間で形成される静電容量を充放電する電流は、充電時
には、駆動電源線９４→バイパスコンデンサ９６→駆動
回路６０→ヘッド２０→ヘッド接地線７７→グランドラ
イン９５という経路で流れる。また、放電時には、ヘッ
ド２０→駆動回路６０→ヘッド接地線７７という経路で
流れる。ところで、上記バイパスコンデンサ９６は、従
来技術の欄で述べたように、駆動電源線９４に図１０に
示す駆動信号１００を流すとき、その立ち上がりで急峻
なピークを有する電流１０２が駆動電源線９４に流れる
ことに起因する電圧降下を防止するために設けられるも
のである。

【００３４】次に、上記バイパスコンデンサ９６をどの
程度の静電容量のものに設定すれば、上記電圧降下を防
止でき、かつ、取付けスペースが小さくてすむかについ
て、本発明者は、次の考察を行った。静電容量と電圧と
の関係は、公知の次式により表すことができる。

【００３５】

【００３６】ここで、駆動電源電圧Ｅを３０Ｖとし、瞬
時の電圧降下を５％とすると、３０Ｖ×０．０５＝１．
５Ｖであるから、Ｅ＝３０Ｖ−１．５Ｖ＝２８．５Ｖま
で電圧降下が許容されることになる。そこで、たとえ
ば、ヘッド２０として、１ｃｈあたりの静電容量ＣＨ
（Ｆ）＝２１００ｐＦ、ヘッド２０のチャンネル数Ｍ＝
２５６、ヘッドを駆動する際でのチャンネルをグループ
分割する分割数Ｎ＝４、Ｅ＝３０Ｖ、ｔ＝２μＳ、ｉ＝
３１．５ｍＡのものを用いるとし、電圧降下を１．５Ｖ
に納めるためには、次の値のバイパスコンデンサを用い
る必要がある。上記（１）式に上記数値を代入すると、

【００３７】

【００３８】しかし、上記２．６８８（μＦ）は、理想
コンデンサのものである。実際のコンデンサには、ＥＳ
Ｒと呼ばれる直流等価抵抗（不要なインピーダンス成
分）が存在する。たとえば、セラミックコンデンサで
は、１０μＦで１０ｍΩ前後、電解コンデンサでは、４
７０μＦで２００ｍΩ前後である。ここでは、セラミッ
クコンデンサはコストが高いため、電解コンデンサを用
いることとするが、電解コンデンサは、セラミックコン
デンサに対してＥＳＲによる電圧降下分を見込んで１０
ないし２０倍の静電容量が必要となる。

【００３９】そして、上記１０ないし２０倍の静電容量
という広い範囲において、２０倍のものを選択すれば、
上記電圧降下を招くおそれが最も小さいと考えられる
が、バイパスコンデンサ自体の外形も大きくなるため、
ヘッド回りの小型化を図る上で好ましくない。そこで、
上記電圧降下の防止および小型化の両方を満足できるバ
イパスコンデンサを決定するための手法を確立するた
め、本発明者は、次に示す考察を行った。

【００４０】ヘッド２０のチャンネル数が多い程、電圧
降下が大きくなる。つまり、電圧降下は、ヘッド１チャ
ンネル当たりの充電電流（過渡域での平均電流）とチャ
ンネル数との積に比例して大きくなる。また、ヘッド２
０は全チャンネルを複数のグループに分割し、そのグル
ープ単位で駆動される。したがって、電圧降下は、その
グループ単位で生じるため、電圧降下は、上記分割数と
は、反比例の関係にある。

【００４１】そこで、本発明者は、上記考察に基づい
て、バイパスコンデンサの静電容量の範囲を決定するた
めに、次の式を考えた。

【００４２】

【００４３】上記式（３）に示す式において、ＣＨはヘ
ッド１チャンネル当たりの静電容量（Ｆ）、Ｍはヘッド
が有するチャンネル数、Ｅはヘッドの駆動電圧（Ｖ）、
ｔはヘッドの１チャンネルを前記ヘッドの駆動電圧まで
に充電するのに要する時間（Ｓ）、Ｎはヘッドを駆動す
る際でのチャンネルをグループ分割する分割数をそれぞ
れ示し、これらの数値は、ヘッド２０を設計する際に求
めることができる。

【００４４】また、Ｘは、バイパスコンデンサの静電容
量の下限値であり、Ｙは、上限値を示し、これらは次の
実験により求めた。図５（ａ）は、その実験を行ったと
きの構成図である。同図に示すように、駆動電源線９４
とグランド線９５との間にバイパスコンデンサ９６を接
続したときの、駆動電源線９４とグランド線９５との間
の電圧降下をオシロスコープ２００により測定した。そ
の測定時のオシロスコープ２００により観測された波形
を同図（ｂ）に示す。

【００４５】本実験は、ヘッド１チャンネル当たりの静
電容量ＣＨ＝２１００ｐＦ、チャンネル数Ｍ＝２５６、
ヘッドを駆動する際でのチャンネルをグループ分割する
分割数Ｎ＝４、ヘッドの駆動電圧Ｅ＝３０Ｖ、ヘッドの
１チャンネルを上記ヘッドの駆動電圧までに充電するの
に要する時間ｔ＝２μＳ、ヘッド１チャンネル当たりの
充電電流値ｉ＝３１．５ｍＡの条件下で行った。

【００４６】本実験結果の電圧降下とコンデンサの静電
容量との関係を図６の表に示す。図７は、図６に示すデ
ータをグラフ化したものである。図６に示すように、電
圧降下が、１．５Ｖ未満の電解コンデンサは、電圧降下
が、１．３５Ｖであった３３０μＦのものと、電圧降下
が１．２０Ｖであった４７０μＦのものであることが明
らかとなった。

【００４７】そこで、上記実験結果に基づき、上記式
（３）に示した式のＸおよびＹが、どのような数値であ
る場合に上記バイパスコンデンサ９６の静電容量ＣＢ
が、上記実験結果に示す静電容量３３０μＦに近づくか
を計算した。式（３）に示す式に上記実験で用いた各値
を代入してＸを求めると、

【００４８】

【００４９】となる。つまり、Ｘを１６４に設定する
と、ＣＢ≒３３０（μＦ）を求めることができ、静電容
量が３３０（μＦ）の電解コンデンサをバイパスコンデ
ンサ９６として用いれば、上記電圧降下を防止できる。
ところで、図８のグラフから分かるように、電圧降下率
が５％（３０Ｖでは１．５Ｖ）になるときのコンデンサ
の静電容量は、３００μＦ近くであることが分かる。そ
こで、上記数４で示す式にＣＢ＝３００（μＦ）を代入
してＸを算出すると、Ｘ≒１５０となる。つまり、Ｘの
下限値は、１５０に設定することが望ましいことが分か
った。

【００５０】一方、バイパスコンデンサ９６の静電容量
ＣＢの上限を定めるＹの値は、上記実験結果で用いた４
７０μＦを上記式（４）で示す式に代入して算出する
と、Ｙ≒２３３となる。ここで、Ｙ＝２５０としたとき
の電解コンデンサの静電容量ＣＢを算出すると、ＣＢ≒
５０４μＦとなる。つまり、Ｙ＝２５０に設定すれば、
上記１．５Ｖの電圧降下を十分防止できるし、また、バ
イパスコンデンサ９６の小型化を図る上でも、Ｙ＝２５
０に設定することが望ましいことが分かった。したがっ
て、上記１．５Ｖの電圧降下の防止およびヘッド回りの
小型化を図ることができるバイパスコンデンサ９６に
は、次式を満足する静電容量ＣＢを有する電解コンデン
サを選択するのが最も望ましいことが分かった。

【００５１】

【００５２】なお、上記式（５）に示す式において、Ｃ
Ｈ×Ｅ／ｔは、ヘッド１チャンネル当たりの充電電流
（過渡域での平均電流）（Ａ）に置き換えることができ
るから、ＣＨ×Ｅ／ｔ＝ｉとすると、上記式（５）に示
す式は、次式で表される。

【００５３】

【００５４】上述のように、上記式（５）または式
（６）に示す数式に、各数値を代入して計算するだけ
で、上記１．５Ｖの電圧降下の防止およびヘッド回りの
小型化を図ることができる最適のバイパスコンデンサを
容易に選択することができる。なお、上記実施形態で
は、許容される電圧降下が駆動電圧の５％である場合を
説明したが、５％以上許容される記録装置の場合であっ
ても、上記同様の実験を行って、上記ＸおよびＹを求め
ることにより、最適のバイパスコンデンサを選択するこ
とができる。

【００５５】また、上記電圧降下防止の安定性およびバ
イパスコンデンサの小型化の両目的をより一層確実にす
るためには、次式の範囲内の静電容量ＣＢを有する電解
コンデンサを用いることが望ましい。

【００５６】であり、かつ、

【００５７】つまり、上記範囲内で選択することによ
り、より一層、小型で低コストのバイパスコンデンサを
実現できるため、記録装置の小型化および製造コストの
低減を一段と進めることができる。

【００５８】なお、上記発明の実施形態では、インクジ
ェット記録装置の代表として、カラーインクジェットプ
リンタについて説明したが、圧電素子を用いた他のイン
クジェットプリンタにも適用できることは勿論である。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、請求項１または２に記載
の発明によれば、ヘッド駆動時の電圧降下の防止および
バイパスコンデンサの小型化を図ることができる。した
がって、ヘッド回りの小型化および製造コストの低減に
より、記録装置の小型化および製造コストの低減を図る
ことができる。

【００６０】特に、請求項２に記載の発明によれば、よ
り一層、小型で低コストのバイパスコンデンサを実現で
きるため、記録装置の小型化および製造コストの低減を
一段と進めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態のプリンタの主要構造を示す説
明図である。

【図２】図１に示すプリンタの制御系を示すブロック図
である。

【図３】図２に示す駆動回路６０の回路図である。

【図４】バイパスコンデンサ９６の接続箇所を示すブロ
ック図である。

【図５】（ａ）は、実験を行ったときの構成図であり、
（ｂ）は、オシロスコープ２００に現れる波形の説明図
である。

【図６】実験結果を示す図表である。

【図７】図６に示す実験結果をグラフ化したものであ
る。

【図８】（ａ）は、ヘッド２０を側面（インクの流路方
向）から見た構造図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ
線断面図である。

【図９】電圧降下の原因となるＦＰＣ９０を説明するブ
ロック図である。

【図１０】制御回路７０および電源回路４０から駆動回
路６０へ出力される信号のタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０プリンタ２０ヘッド２１キャリッジ５０ＣＰＵ４０電源回路６０駆動回路７０制御回路９６バイパスコンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/01 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子に駆動電圧を印加することによ
り圧電素子を変位させ、その変位を利用してノズルより
インク液滴を選択的に吐出して被印刷媒体に印刷を行う
インクジェットヘッドと、前記駆動電圧を前記圧電素子
に印加する駆動回路とを備えたインクジェット記録装置
において、前記駆動回路には、その駆動回路に供給される駆動電源
の電圧降下を抑制する電解コンデンサを有するバイパス
回路が接続されており、前記電解コンデンサの静電容量ＣＢ（Ｆ）は、ヘッド１チャンネル当たりの静電容量（Ｆ）をＣＨ、ヘッドが有するチャンネル数をＭ、ヘッドを駆動する際での、チャンネルをグループ分割す
る分割数をＮ、ヘッドの駆動電圧（Ｖ）をＥ、ヘッドの１チャンネルを前記ヘッドの駆動電圧までに充
電するのに要する時間（Ｓ）をｔ、ヘッド１チャンネル当たりの充電電流（過渡域での平均
電流）（Ａ）をｉ、とすると、であり、かつ、であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記電解コンデンサの静電容量ＣＢ
（Ｆ）は、であり、かつ、とすることを特徴とする請求項１に記載のインクジェッ
ト記録装置。