JP3767205B2 - インクジェットヘッドの駆動回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに搭載され、複数の各ノズル開口に対応して圧電素子を配置した複数のヘッド部を有するとともに、各ヘッド部の圧電素子に対してコンデンサの充放電により発生する駆動信号を印加することにより各ノズル開口からインク滴を吐出するインクジェットヘッドの駆動回路に関し、特に、各ヘッド部に共通する調整回路を設けることにより、その調整回路を介して各ヘッドにおける駆動信号の電圧波形を統一的に調整することが可能であり、もってインクジェットヘッドの多ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することが可能なインクジェットヘッドの駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧電型のインクジェットヘッドにおけるように、インク吐出手段として圧電（ピエゾ）素子が用いられているインクジェットヘッドでは、ノズル開口に付設されたピエゾ素子に対して急峻に変化する駆動信号（駆動電圧）を印加することによりピエゾ素子に体積変動を発生してインク室の体積を変化させ、ノズル開口からインク滴を用紙上に吐出して各種の記録を行う。
【０００３】
ここに、ピエゾ素子は、その電気的特性がキャパシタンスであることから、ピエゾ素子に印加される駆動信号の電圧波形を単純に矩形波にした場合には、ピエゾ素子への入力電流が大きくなり、この結果、駆動回路を破損してしまう虞がある。かかる事情を勘案して、従来ではインクジェットヘッドのピエゾ素子を駆動する電圧波形として、ピエゾ素子への入力電流が小さくなるように台形波や三角波が用いられている。このように台形波や三角波を駆動電圧波形とした場合、その駆動電圧の傾きはインクジェットヘッドにおけるインク吐出速度、インク吐出量等に影響を与えることが分かっており、これより駆動電圧の傾きを制御する必要がある。
【０００４】
前記した要請を満足すべく従来におけるインクジェットヘッドの駆動回路では、コンデンサ（キャパシタンス）、定電流回路及び定電流回路の電流値を調整する調整回路を使用し、定電流回路を介してキャパシタンスに電荷を充放電するとともに、定電流回路の電流値に基づき駆動電圧の傾きを制御した電圧波形を生成し、その電圧波形をアンプで増幅した後ピエゾ素子の駆動を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来におけるインクジェットヘッドの駆動回路では、記録のカラー化等に対応して複数のヘッド部をインクジェットヘッドに設ける場合（ヘッド部は、使用されるインク色数に応じて複数設けられ、各ヘッドにはそれぞれ複数のノズル開口及びピエゾ素子が設けられる）、駆動信号の電圧波形を生成する回路からアンプに流入する流入電流が増加してしまうこととなり、これより１つのヘッド部からインクの吐出を行う場合と複数のヘッド部からインクを吐出する場合とでは、駆動信号の電圧波形が変化してしまう。
【０００６】
これを防止すべく従来においては、キャパシタンス、定電流回路、定電流回路の電流値を調整する調整回路、及び、アンプを１つの駆動回路ユニットとして構成し、かかる駆動回路ユニットがヘッド部の数に応じて複数個必要となり、また、各駆動回路ユニット毎に駆動信号の電圧波形を調整する必要がある。
【０００７】
また、各ヘッド部の駆動制御上、各ヘッド部毎にノズルの駆動タイミングを任意の時間ずらす必要がある場合にも、前記と同様に、複数の駆動回路ユニットが必要となり、また、各駆動回路ユニット毎に駆動信号の電圧波形を調整する必要がある。
【０００８】
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、各ヘッド部に共通する調整回路を設けることにより、その調整回路を介して各ヘッドにおける駆動信号の電圧波形を統一的に調整することが可能であり、もってインクジェットヘッドの多ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することが可能であり、且つ、各種の印字形態に容易に対応することが可能なインクジェットヘッドの駆動回路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】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、複数のノズル開口のそれぞれに対応させて圧電素子を配置した少なくとも２つのヘッド部を有し、各ヘッド部における圧電素子に対して駆動信号を印加することにより各開口からインクを吐出するインクジェットヘッドの駆動回路において、前記圧電素子に前記駆動信号を供給すべく各ヘッド部毎に対応して設けられたコンデンサと、前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、充電信号に基づき前記各コンデンサを充電する充電回路と、前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、放電信号に基づき前記各コンデンサを放電する放電回路とを備え、前記充電回路には第１カレントミラー回路が設けられるとともに、前記各接続端子は第１カレントミラー回路に存在し、前記第１カレントミラー回路のソース側と出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する第１調整回路が設けられ、前記第１調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御信号が当該第１調整回路の外部から入力される端子を備え、且つその制御信号の信号電圧に比例した電流値を生成する電圧電流変換回路を有し、該電圧電流変換回路により前記第１カレントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に基づいて制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項１のインクジェットヘッドの駆動回路では、充電回路に対して充電信号が印加されると、充電回路の第１カレントミラー回路を介して各ヘッド部に対応して設けられたコンデンサが充電される。また、放電回路に対して放電信号が印加されると、各コンデンサが放電される。このように、各コンデンサの充放電を行うことに基づき各ヘッドの圧電素子に駆動信号が印加され、各ノズル開口からインク滴が吐出されて文字等の記録が行われる。
【００１１】
このとき、第１調整回路の調整状態に基づき、各コンデンサへの充電特性、即ち、駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）が設定される。ここに、第１カレントミラー回路は、その出力側において各接続端子への出力電流値を同一とし、また、その電流値をソース側の電流値に比例させる作用を行い、従って、第１調整回路を介して第１カレントミラー回路のソース側の電流値と出力側の電流値との比を調整することにより、複数の各ヘッド部における圧電素子への駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）を調整することが可能となる。これにより、１つの共通の第１調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となり、インクジェットヘッドの多ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することが可能となる。
【００１２】
また、第１調整回路は前記駆動信号の電圧波形を調整するために当該第１調整回路の外部から端子へ入力される制御信号にて制御可能であり、各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）は、当該制御信号の信号電圧を調整することにより任意に設定することができる。これにより、例えば、インクジェットヘッドが搭載されるインクジェットプリンタが複数種類の印字解像度を有する場合においても、当該制御信号の信号電圧を適宜設定することにより、各印字解像度に応じてフレキシブルに対応することが可能となり、各種の印字形態に容易に対応することができる。
【００１３】
【００１４】
ところで、インクジェットヘッドの印字方式には、コンデンサの充電時に駆動信号により圧電素子を変形させてノズル開口からインク滴を吐出し、コンデンサの放電時にインク室内にインクを吸入する方式（以下、充電吐出方式と呼ぶ）が存在するが、かかる充電吐出方式では、特に、コンデンサの充電時における駆動信号の電圧波形がインク吐出速度、インク吐出量等に影響を及ぼすことから、かかる点で、第１調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となる請求項１の駆動回路は、充電吐出方式のインクジェットヘッドに適用して好適なものである。
【００１５】
また、請求項２に記載のインクジェットヘッドの駆動回路は、請求項１に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、前記放電回路には第２カレントミラー回路が設けられるとともに、前記各接続端子は第２カレントミラー回路に存在し、前記第２カレントミラー回路のソース側と出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する第２調整回路が設けられ、前記第２調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御信号が当該第２調整回路の外部から入力される端子を備え、且つその制御信号の信号電圧に比例した電流値を生成する電圧電流変換回路を有し、該電圧電流変換回路により前記第２カレントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に基づいて制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項２のインクジェットヘッドの駆動回路では、第２調整回路の調整状態に基づき、各コンデンサへの放電特性、即ち、駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）が設定される。ここに、第２カレントミラー回路は、その出力側において各接続端子への出力電流値を同一とし、また、その電流値をソース側の電流値に比例させる作用を行い、従って、第２調整回路を介して第２カレントミラー回路のソース側の電流値と出力側の電流値との比を調整することにより、複数の各ヘッド部における圧電素子への駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）を調整することが可能となる。これにより、１つの共通の第２調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となり、インクジェットヘッドの多ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することが可能となる。
【００１７】
また、第２調整回路は前記駆動信号の電圧波形を調整するために当該第２調整回路の外部から端子へ入力される制御信号にて制御可能であり、各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）は、当該制御信号の信号電圧を調整することにより任意に設定することができる。これにより、例えば、インクジェットヘッドが搭載されるインクジェットプリンタが複数種類の印字解像度を有する場合においても、当該制御信号の信号電圧を適宜設定することにより、各印字解像度に応じてフレキシブルに対応することが可能となり、各種の印字形態に容易に対応することができる。
【００１８】
【００１９】
ところで、インクジェットヘッドの印字方式には、前記充電吐出方式に加えて、コンデンサの充電時に駆動信号により圧電素子を変形させてインク室からインクを吸入し、所定のタイミングでコンデンサを放電し、そのコンデンサの放電時にノズル開口からインク滴を吐出する方式（以下、放電吐出方式と呼ぶ）が存在するが、かかる放電吐出方式では、特に、コンデンサの放電時における駆動信号の電圧波形がインク吐出速度、インク吐出量等に影響を及ぼす。そのため、第１調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となることに加え、第２調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となる請求項２の駆動回路は、前記充電吐出方式あるいは前記放電吐出方式のいずれの方式のインクジェットヘッドにも適用することができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明は、複数のノズル開口のそれぞれに対応させて圧電素子を配置した少なくとも２つのヘッド部を有し、各ヘッド部における圧電素子に対して駆動信号を印加することにより各開口からインクを吐出するインクジェットヘッドの駆動回路において、前記圧電素子に前記駆動信号を供給すべく各ヘッド部毎に対応して設けられたコンデンサと、前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、充電信号に基づき前記各コンデンサを充電する充電回路と、前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、放電信号に基づき前記各コンデンサを放電する放電回路とを備え、前記放電回路には第２カレントミラー回路が設けられるとともに、前記各接続端子は第２カレントミラー回路に存在し、前記第２カレントミラー回路のソース側と出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する第２調整回路が設けられ、前記第２調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御信号が当該第２調整回路の外部から入力される端子を備え、且つその制御銀号の信号電圧に比例した電流値を生成する電圧電流変換回路を有し、該電圧電流変換回路により前記第２カレントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に基づいて制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項３のインクジェットヘッドの駆動回路では、前記した請求項２に記載のインクジェットヘッドの駆動回路と同様に、第２調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となるため、前記放電吐出方式のインクジェットヘッドに適用して好適なものである。
【００２２】
ところで、請求項４に記載の発明のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、前記調整回路は、オペアンプを含んで構成してもよい。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、複数種類の印字解像度に対応した電圧の前記制御信号が前記外部から入力されることを特徴とする。
これにより、上述したように、各印字解像度に応じてフレキシブルに対応することが可能となり、各種の印字形態に容易に対応することができる。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、前記各ヘッド部に対する前記駆動信号の電圧波形を該各ヘッド部毎に設定するための情報が記憶された不揮発性メモリを備え、前記情報に基づいて前記ヘッド部に対応した制御を行うことを特徴とする。
これにより、各ヘッド部に対して、第１調整回路を備えている場合は駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）を個別に設定することが可能になり、第２調整回路を備えている場合は駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）を個別に設定すること が可能になるため、ヘッド部の特性のバラツキに対応した最適な駆動信号の電圧波形を設定することができる。そのため、従来、特性が規格外であり使用不可として選別されていたヘッド部についても、そのヘッド部に対応して駆動信号の電圧波形を最適に設定することで十分に使用することが可能になるため、ヘッド部の歩留まり向上につながるという効果もある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面と共に説明する。先ず、インクジェットヘッドが搭載されるインクジェットプリンタの制御系の概略構成について図１に基づき説明する。図１はインクジェットプリンタの制御系の概略構成を模式的に示すブロック図である。
【００２４】
図１において、インクジェットプリンタの制御系はＣＰＵ２を核として構成されており、ＣＰＵ２は、予めメモリ４に記憶された各種動作プログラムに従って、インクジェットヘッド１８におけるスイッチ素子８、ヘッド駆動回路６、及び、駆動制御回路１０の駆動制御を行う。
【００２５】
ここに、インクジェットヘッド１８は、複数のノズル開口（図示せず）のそれぞれに対応して圧電素子１２を配置した複数のヘッド部３０Ａ等（図２、図３参照）を有しており、また、各圧電素子１２に接続されたスイッチ素子８は、ＣＰＵ２からの制御信号に従ってヘッド駆動回路６と圧電素子１２とを選択的に接続するアナログスイッチ素子である。尚、インクジェットヘッド１８は、４色（ブラック、マゼンタ、イエロー、シアン）のインクによりフルカラーで印字可能なヘッドであり、インクの各色数に対応して４つのヘッド部（図２では、その内２つのヘッド部３０Ａ、３０Ｂが示されている）が設けられている。
【００２６】
また、ヘッド駆動回路６は、ＣＰＵ２からの各種制御信号に基づき、各圧電素子１２を駆動する駆動信号を出力するものであり、かかる駆動信号は、スイッチ素子８を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂにおける圧電素子１２に印加され、これにより各ノズル開口からインク滴が用紙上に吐出されて各種の記録が行われる。尚、ヘッド駆動回路６の詳細な構成については後述する。
【００２７】
更に、駆動制御回路１０は、ＣＰＵ２からの制御信号に基づいて、キャリジモータ１４及び用紙送りモータ１６を駆動するものである。ここに、キャリッジモータ１４は、タイミングベルトを介してキャリッジ上のインクジェットヘッド１８を移動させ、また、用紙送りモータ１６は、ベルト、回転軸、ローラ等を介して用紙を搬送するものである。
【００２８】
また、後述するヘッド部の駆動信号波形をヘッド部毎に調整するための情報を記憶する電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ５と、ＣＰＵ２から出力される駆動信号波形を調整するためのデジタル信号をヘッド駆動回路６へのアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器３とが設けられている。
【００２９】
次に、ヘッド駆動回路６について図２に基づき説明する。図２はヘッド駆動回路６を示す回路図である。図２において、ヘッド駆動回路６は、大別して、充電回路３１、放電回路３２、電流増幅回路３３、充電電流調整回路３４、放電電流調整回路３５、及び、充電回路３１と電流増幅回路３３との間に接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２から構成されている。かかるヘッド駆動回路６中、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ８、Ｑ９、Ｑ１１、Ｑ１３、Ｑ２１は、ＰＮＰトランジスタであり、また、Ｑ１、Ｑ４、Ｑ７、Ｑ１０、Ｑ１２、Ｑ１４、Ｑ１５、Ｑ１６、Ｑ１７、Ｑ１８、Ｑ１９、Ｑ２０は、ＮＰＮトランジスタである。Ｒ１〜Ｒ３２は、抵抗器である。ＯＰ１、ＯＰ２は、オペアンプである。Ｃ１、Ｃ２は、コンデンサである。２０は充電信号入力端子であり、充電回路３１により各コンデンサＣ１、Ｃ２を充電する際に充電信号が入力される。２１及び２２は、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂを独立して個別に駆動する際にＣＰＵ２から制御信号が選択的に入力される制御信号入力端子であり、例えば、ヘッド部３０Ａを駆動する場合には制御信号入力端子２１に制御信号が入力されてコンデンサＣ１の充電が行われる。２３は放電信号入力端子であり、放電回路３２により各コンデンサＣ１、Ｃ２を放電する際に放電信号が入力される。２４及び２５は、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂを独立して個別に駆動すべくコンデンサＣ１、Ｃ２の放電を行う際にＣＰＵ２から制御信号が選択的に入力される制御信号入力端子であり、例えば、コンデンサＣ１の放電を行う場合には制御信号入力端子２４に制御信号が入力されてコンデンサＣ１の放電が行われる。２６、２７は、それぞれヘッド３０Ａ、３０Ｂに対応し、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂに対して駆動信号が出力される出力端子である。５０は、充電電流調整回路３４を制御する際にＣＰＵ２からの制御信号が入力される制御信号入力端子である。５１は、放電電流調整回路３５を制御する際にＣＰＵ２からの制御信号が入力される制御信号入力端子である。
【００３０】
ここに、充電回路３１において、ＰＮＰトランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ９は、所謂、第１カレントミラー回路を構成しておりＰＮＰトランジスタＱ３がソース側、ＰＮＰトランジスタＱ６、Ｑ９が出力側となっている。尚、ＮＰＮトランジスタＱ１、ＰＮＰトランジスタＱ２はＰＮＰトランジスタＱ３を、ＮＰＮトランジスタＱ４、ＰＮＰトランジスタＱ５はＰＮＰトランジスタＱ６を、ＮＰＮトランジスタＱ７、ＰＮＰトランジスタＱ８はＰＮＰトランジスタＱ９を、それぞれ充電信号入力端子２０からの充電信号、制御信号入力端子２１、２２からの制御信号に基づいてオン、オフするためのものである。
【００３１】
そして、充電電流調整回路３４において、片電源動作を行うオペアンプＯＰ１の出力端子はＮＰＮトランジスタＱ２０のベースに接続され、オペアンプＯＰ１の反転入力端子はトランジスタＱ２０のエミッタに接続されると共に抵抗器Ｒ３１を介して接地され、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子は制御信号入力端子５０に接続され、トランジスタＱ２０のコレクタは抵抗器Ｒ６を介して充電回路３１のＰＮＰトランジスタＱ３のコレクタおよびベースに接続されている。そして、オペアンプＯＰ１は、反転入力端子の電圧（トランジスタＱ２０のエミッタ電圧）が非反転入力端子の電圧（制御信号入力端子５０に入力される制御信号の信号電圧）と等しくなるようにトランジスタＱ２０を制御することで、トランジスタＱ２０のコレクタ電流（抵抗器Ｒ６に流れる電流）を制御する。つまり、充電電流調整回路３４は吸い込み型の電圧電流変換回路を構成し、抵抗器Ｒ６に流れる電流（トランジスタＱ３のエミッタからベースとコレクタに流れる電流）を、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５０に入力される制御信号の信号電圧に比例した電流値に制御する。尚、抵抗器Ｒ６は、トランジスタＱ２０に流れる電流を制限することにより、トランジスタＱ２０の発熱を抑制するために設けられている。このように、充電電流調整回路３４はＣＰＵ２にて制御可能な第１調整回路を構成している。
【００３２】
また、放電回路３２において、ＮＰＮトランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９は、第２カレントミラー回路を構成しており、ＮＰＮトランジスタＱ１５がソース側、ＮＰＮトランジスタＱ１７、１９が出力側となっている。尚、ＮＰＮトランジスタＱ１４はＮＰＮトランジスタＱ１５を、ＮＰＮトランジスタＱ１６はＮＰＮトランジスタＱ１７を、ＮＰＮトランジスタＱ１８はＮＰＮトランジスタＱ１９をそれぞれ放電信号入力端子２３からの放電信号、制御信号入力端子２４、２５からの制御信号に基づいてオン、オフするためのものである。
【００３３】
そして、放電電流調整回路３５において、片電源動作を行うオペアンプＯＰ２の出力端子はＰＮＰトランジスタＱ２１のベースに接続され、オペアンプＯＰ２の反転入力端子はトランジスタＱ２１のエミッタに接続されると共に抵抗器Ｒ３２を介して電源Ｖｃｃに接続され、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子は制御信号入力端子５１に接続され、トランジスタＱ２１のコレクタは抵抗器Ｒ２２を介して放電回路３２のＮＰＮトランジスタＱ１５のコレクタおよびベースに接続されている。そして、オペアンプＯＰ２は、反転入力端子の電圧（トランジスタＱ２１のエミッタ電圧）が非反転入力端子の電圧（制御信号入力端子５１に入力される制御信号の信号電圧）と等しくなるようにトランジスタＱ２１を制御することで、トランジスタＱ２１のコレクタ電流（抵抗器Ｒ２２に流れる電流）を制御する。つまり、放電電流調整回路３５は吐き出し型の電圧電流変換回路を構成し、抵抗器Ｒ２２に流れる電流（トランジスタＱ１５のベースとコレクタからエミッタに流れる電流）を、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信号の信号電圧に比例した電流値に制御する。尚、抵抗器Ｒ２２は、トランジスタＱ２１に流れる電流を制限することにより、トランジスタＱ２１の発熱を抑制するために設けられている。このように、放電電流調整回路３５はＣＰＵ２にて制御可能な第２調整回路を構成している。
【００３４】
更に、コンデンサＣ１は、ＰＮＰトランジスタＱ６により充電されＮＰＮトランジスタＱ１７により放電されることにより駆動信号の電圧波形を発生するものである。同様に、コンデンサＣ２は、ＰＮＰトランジスタＱ９により充電されＮＰＮトランジスタＱ１９により放電されることにより駆動信号の電圧波形を発生するものである。
【００３５】
また、電流増幅回路３３において、ＰＮＰトランジスタＱ１１とＮＰＮトランジスタＱ１０、及び、ＰＮＰトランジスタＱ１３とＮＰＮトランジスタＱ１２は、それぞれプッシュプル回路を構成しており、コンデンサＣ１、Ｃ２で発生した電圧波形を有する駆動信号を電流増幅するものである。
【００３６】
尚、抵抗器Ｒ５、Ｒ１２、Ｒ１８、Ｒ２１、Ｒ２５、Ｒ２９は、第１及び第２カレントミラー回路を構成する各トランジスタ間の特性のバラツキにより生ずる出力側の電流比のバラツキを抑えるためのものである。また、抵抗器Ｒ１１は、ＰＮＰトランジスタＱ６が飽和した時のベース電流を制限するものであり、抵抗器Ｒ１７は、ＰＮＰトランジスタＱ９が飽和した時のベース電流を制限するものである。更に、抵抗器Ｒ２６は、ＮＰＮトランジスタＱ１７が飽和した時のベース電流を制限するものであり、抵抗器Ｒ３０は、ＮＰＮトランジスタＱ１９が飽和した時のベース電流を制限するものである。
【００３７】
続いて、前記のように構成されるヘッド駆動回路６の動作について説明する。先ず、ヘッド部３０Ａを駆動する場合、充電信号入力端子２０を介して充電信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１がオン状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ２がオン状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ３のエミッタからベースとコレクタに、充電電流調整回路３４にて電流値が制御された電流が流れる。同様に、放電信号入力端子２３を介して放電信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１４がオン状態になり、ＮＰＮトランジスタＱ１５のベースとコレクタからエミッタに、放電電流調整回路３５にて電流値が制御された電流が流れる。
【００３８】
次に、制御信号入力端子２１から制御信号が入力され、ＮＰＮトランジスタＱ４がオン状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ５がオン状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ６のコレクタに、充電電流調整回路３４にて調整された電流値に比例した電流が流れる。これにより、コンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の電位が上がり、ＰＮＰトランジスタＱ６が飽和すると充電は停止する。そして、制御信号入力端子２１への制御信号の入力を停止すると、ＮＰＮトランジスタＱ４がオフ状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ５がオフ状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ６には、電流が流れなくなる。
【００３９】
続いて、制御信号入力端子２４から制御信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１６がオン状態になり、ＮＰＮトランジスタＱ１７のコレクタに、放電電流調整回路３５にて調整された電流値に比例した電流が流れる。これにより、コンデンサＣ１が放電される。コンデンサＣ１の電位が下がり、ＮＰＮトランジスタＱ１７が飽和すると放電は停止する。そして、制御信号入力端子２４への制御信号の入力を停止すると、ＮＰＮトランジスタＱ１６がオフ状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ１７がオフ状態になり、電流が流れなくなる。
【００４０】
前記したコンデンサＣ１の充放電動作によりコンデンサＣ１には、台形状の電圧波形を有する駆動信号が発生し、この駆動信号がＰＮＰトランジスタＱ１１とＮＰＮトランジスタＱ１０からなる電流増幅回路により増幅された後、出力端子２６を介してヘッド部３０Ａに出力される。
【００４１】
このとき、駆動信号の台形状電圧波形において、駆動信号の立ち上がり時の電圧傾きは、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５０に入力される制御信号にて制御される充電電流調整回路３４の調整状態に基づき、コンデンサＣ１への充電特性に従って設定される。また、同様に、駆動信号の立ち下がり時における電圧傾きは、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信号にて制御される放電電流調整回路３５の調整状態に基づき、コンデンサＣ１の放電特性に従って設定される。
【００４２】
次に、ヘッド部３０Ｂを駆動する場合には、前記動作と同様に、制御信号入力端子２２から制御信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ７がオン状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ８がオン状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ９のコレクタに、充電電流調整回路３４にて調整された電流値に比例した電流が流れる。これにより、コンデンサＣ２が充電される。コンデンサＣ２の電位が上がり、ＰＮＰトランジスタＱ９が飽和すると充電は停止する。そして、制御信号入力端子２２への制御信号の入力を停止すると、ＮＰＮトランジスタＱ７をオフ状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ８がオフ状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ９には、電流が流れなくなる。
【００４３】
続いて、制御信号入力端子２５から制御信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１８がオン状態になり、ＮＰＮトランジスタＱ１９のコレクタに、放電電流調整回路３５にて調整された電流値に比例した電流が流れる。これにより、コンデンサＣ２が放電される。コンデンサＣ２の電位が下がり、ＮＰＮトランジスタＱ１９が飽和すると放電は停止する。
【００４４】
前記したコンデンサＣ２の充放電動作によりコンデンサＣ２には、台形状の電圧波形を有する駆動信号が発生し、この駆動信号がＰＮＰトランジスタＱ１３とＮＰＮトランジスタＱ１２からなる電流増幅回路により増幅された後、出力端子２７を介してヘッド部３０Ｂに出力される。
【００４５】
このとき、駆動信号の台形状電圧波形において、駆動信号の立ち上がり時の電圧傾きは、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５０に入力される制御信号にて制御される充電電流調整回路３４の調整状態に基づき、コンデンサＣ２への充電特性に従って設定される。また、同様に、駆動信号の立ち下がり時における電圧傾きは、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信号にて制御される放電電流調整回路３５の調整状態に基づき、コンデンサＣ２の放電特性に従って設定される。
【００４６】
前記のように各出力端子２６、２７から出力された駆動信号は、ＣＰＵ２による制御下にスイッチ素子８を介して選択された圧電素子１２に対して印加され、これにより各ノズル開口からインク滴が吐出されて所望の記録が行われる。以上詳細に説明した通り、ヘッド駆動回路６では、充電回路３１における第１カレントミラー回路（各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ９により構成される）が、その出力側において各コンデンサＣ１、Ｃ２への出力電流値を同一とし、また、その電流値をソース側の電流値に比例させる作用を行い、また、放電回路３２における第２カレントミラー回路（各トランジスタＱ１４、Ｑ１６、Ｑ１８により構成される）が、第１カレントミラー回路と同様、その出力側において各コンデンサＣ１、Ｃ２への出力電流値を同一とし、また、その電流値をソース側の電流値に比例させる作用を行う。
【００４７】
従って、第１調整回路（充電電流調整回路３４）を介して第１カレントミラー回路のソース側の電流値と出力側の電流値との比を調整することにより、複数の各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂにおける圧電素子１２への駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）を調整することが可能となり、また、第２調整回路（放電電流調整回路３５）を介して第２カレントミラー回路のソース側の電流値と出力側の電流値との比を調整することにより、複数の各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂにおける圧電素子への駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）を調整することが可能となるものである。
【００４８】
これにより、充電回路３１側にて１つの共通の第１調整回路（充電電流調整回路３４）を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整するとともに、放電回路３２側にて１つの共通の第２調整回路（放電電流調整回路３５）を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となり、この結果、インクジェットヘッド１８の多ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することができるものである。
【００４９】
また、ヘッド駆動回路６では、少なくとも第１調整回路（充電電流調整回路３４）を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能であることから、前記充電吐出方式のインクジェットヘッド１８に適用することができ、また、少なくとも第２調整回路（放電電流調整回路３５）を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能であることから、前記放電吐出方式のインクジェットヘッド１８に適用することができる。更に、第１調整回路（充電電流調整回路３４）及び第２調整回路（放電電流調整回路３５）を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時及び立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能でもあることから、前記充電吐出方式あるいは前記放電吐出方式のいずれのインクジェットヘッド１８にも適用することができるものである。
【００５０】
更に、各制御信号入力端子２１、２２に対しては、それぞれ独立して制御信号を入力することが可能であり、従って、前記各出力端子２６、２７より出力される駆動信号を任意の時間ずらせて発生させることもできる。加えて、第１調整回路（充電電流調整回路３４）及び第２調整回路（放電電流調整回路３５）はＣＰＵ２にて制御可能であり、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時及び立ち下がり時における電圧波形（傾き）は、ＣＰＵ２から各制御信号入力端子５０、５１へ出力される制御信号の信号電圧を調整することにより任意に設定することができる。
【００５１】
つまり、ＣＰＵ２が設定したい値を示すデジタル値をＤ／Ａ変換器３に出力すると、Ｄ／Ａ変換器３から当該設定値に対応した信号電圧が各制御信号入力端子５０、５１へ出力される。これにより、例えば、インクジェットヘッド１８が搭載されるインクジェットプリンタが３種類の印字解像度（例えば、３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ）を有する場合においても、ＣＰＵ２から各制御信号入力端子５０、５１へ出力される制御信号の信号電圧を適宜設定することにより、各印字解像度に応じてフレキシブルに対応することが可能となり、各種の印字形態に容易に対応することができる。
【００５２】
また、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂに対して、駆動信号の立ち上がり時及び立ち下がり時における電圧波形（傾き）をヘッド部３０Ａ、３０Ｂ毎に（あるいは、プリンタ毎に）個別に設定することが可能になる。そのため、例えば、出荷時の検査結果に基づいてヘッド部３０Ａ、３０Ｂ毎に設定した電圧波形の設定値を不揮発性メモリ５に記憶させておき、ＣＰＵ２により当該設定値に基づいて各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの制御を行うことにより、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの特性のバラツキに対応した最適な駆動信号の電圧波形を容易に設定することができる。そのため、従来、特性が規格外であり使用不可として選別されていたヘッド部についても、そのヘッド部に対応して駆動信号の電圧波形を最適に設定することで十分に使用することが可能になるため、ヘッド部の歩留まり向上につながるという効果もある。
【００５３】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。例えば、本発明は以下のように変更してもよく、その場合でも、上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００５４】
（１）第１調整回路（充電電流調整回路３４）及び第２調整回路（放電電流調整回路３５）を、プラス・マイナスの２電源動作を行うオペアンプを用いて具体化してもよい。
（２）図３に示すように、第２調整回路（放電電流調整回路３５）を、吸い込み型の電圧電流変換回路６１とカレントミラー回路６２とを組み合わせて具体化してもよい。吸い込み型の電圧電流変換回路６１において、片電源動作を行うオペアンプＯＰ２の出力端子はＮＰＮトランジスタＱ２２のベースに接続され、オペアンプＯＰ２の反転入力端子はトランジスタＱ２２のエミッタに接続されると共に抵抗器Ｒ３３を介して接地され、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子は制御信号入力端子５１に接続され、トランジスタＱ２２のコレクタはカレントミラー回路６２に接続されている。カレントミラー回路６２はＰＮＰトランジスタＱ２３、Ｑ２４から構成され、トランジスタＱ２３のコレクタはトランジスタＱ２２にコレクタに接続され、トランジスタＱ２４のコレクタは抵抗器Ｒ２２を介して放電回路３２のＮＰＮトランジスタＱ１５のコレクタおよびベースに接続されている。吸い込み型の電圧電流変換回路６１は、カレントミラー回路６２におけるトランジスタＱ２３のエミッタからコレクタとベースに流れる電流を、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信号の信号電圧に比例した電流値に制御する。そのため、カレントミラー回路６２におけるトランジスタＱ２４のエミッタとベースからコレクタに流れる電流（抵抗器Ｒ２２に流れる電流）についても、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信号の信号電圧に比例した電流値に制御される。すなわち、第２調整回路（放電電流調整回路３５）は、図２に示すように吐き出し型の電圧電流変換回路にて具体化することも可能であり、図３に示すように吸い込み型の電圧電流変換回路６１とカレントミラー回路６２とを組み合わせて具体化することも可能である。
【００５５】
（３）充電回路３１の少なくとも各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８を１つの半導体チップ（シリコンウェハ）上に形成する。各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８により構成されるカレントミラー回路において、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８のコレクタに流れる電流値はトランジスタの特性により決定される。そのため、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８をディスクリート構成で個別の素子にすると、その個々のトランジスタの特性の差により、各コンデンサＣ１、Ｃ２の充電時の電流値に差が生じる。しかし、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８をモノリシック構成で１つの半導体チップ上に形成すれば、その個々のトランジスタの特性はほとんど同一になり、各コンデンサＣ１、Ｃ２の充電時の電流値も等しくなることから、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）を等しくすることができる。尚、この場合には、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８の特性のバラツキを抑えるための各抵抗器Ｒ５、Ｒ１２、Ｒ１８を省くこともできる。
【００５６】
同様に、放電回路３２の少なくとも各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９を１つの半導体チップ（シリコンウェハ）上に形成すれば、その個々のトランジスタの特性はほとんど同一になり、各コンデンサＣ１、Ｃ２の放電時の電流値も等しくなることから、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）を等しくすることができる。尚、この場合には、各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９の特性のバラツキを抑えるための各抵抗器Ｒ２１、Ｒ２５、Ｒ２９を省くこともできる。
【００５７】
尚、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８だけでなく充電回路３１を構成する全てのトランジスタを１つの半導体チップ上に形成してもよく、同様に、各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９だけでなく放電回路３２の少なくとも各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９を１つの半導体チップ上に形成してもよい。さらに、ヘッド駆動回路６を構成する全てのトランジスタを１つの半導体チップ上に形成してもよい。
【００５８】
また、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８（各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９）をディスクリート構成で個別の素子にした場合でも、各トランジスタを熱結合することにより、特性をほとんど同一にして上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した一実施形態のインクジェットプリンタの制御系の概略構成を模式的に示すブロック図。
【図２】一実施形態のヘッド駆動回路を示す回路図。
【図３】別の実施形態のヘッド駆動回路を示す回路図。
【符号の説明】
２…ＣＰＵ４…メモリ６…ヘッド駆動回路８…スイッチ素子１０…駆動回路１２…圧電素子１４…キャリジモータ１６…用紙送りモータ１８…インクジェットヘッド３１…充電回路３２…放電回路３３…電流増幅回路３４…充電電流調整回路３５…放電電流調整回路３０Ａ、３０Ｂ…ヘッド部Ｒ１〜Ｒ３３…抵抗器Ｃ１、Ｃ２…コンデンサＱ１〜Ｑ２４…トランジスタＯＰ１、ＯＰ２…オペアンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに搭載され、複数の各ノズル開口に対応して圧電素子を配置した複数のヘッド部を有するとともに、各ヘッド部の圧電素子に対してコンデンサの充放電により発生する駆動信号を印加することにより各ノズル開口からインク滴を吐出するインクジェットヘッドの駆動回路に関し、特に、各ヘッド部に共通する調整回路を設けることにより、その調整回路を介して各ヘッドにおける駆動信号の電圧波形を統一的に調整することが可能であり、もってインクジェットヘッドの多ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することが可能なインクジェットヘッドの駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧電型のインクジェットヘッドにおけるように、インク吐出手段として圧電（ピエゾ）素子が用いられているインクジェットヘッドでは、ノズル開口に付設されたピエゾ素子に対して急峻に変化する駆動信号（駆動電圧）を印加することによりピエゾ素子に体積変動を発生してインク室の体積を変化させ、ノズル開口からインク滴を用紙上に吐出して各種の記録を行う。
【０００３】
ここに、ピエゾ素子は、その電気的特性がキャパシタンスであることから、ピエゾ素子に印加される駆動信号の電圧波形を単純に矩形波にした場合には、ピエゾ素子への入力電流が大きくなり、この結果、駆動回路を破損してしまう虞がある。かかる事情を勘案して、従来ではインクジェットヘッドのピエゾ素子を駆動する電圧波形として、ピエゾ素子への入力電流が小さくなるように台形波や三角波が用いられている。このように台形波や三角波を駆動電圧波形とした場合、その駆動電圧の傾きはインクジェットヘッドにおけるインク吐出速度、インク吐出量等に影響を与えることが分かっており、これより駆動電圧の傾きを制御する必要がある。
【０００４】
前記した要請を満足すべく従来におけるインクジェットヘッドの駆動回路では、コンデンサ（キャパシタンス）、定電流回路及び定電流回路の電流値を調整する調整回路を使用し、定電流回路を介してキャパシタンスに電荷を充放電するとともに、定電流回路の電流値に基づき駆動電圧の傾きを制御した電圧波形を生成し、その電圧波形をアンプで増幅した後ピエゾ素子の駆動を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来におけるインクジェットヘッドの駆動回路では、記録のカラー化等に対応して複数のヘッド部をインクジェットヘッドに設ける場合（ヘッド部は、使用されるインク色数に応じて複数設けられ、各ヘッドにはそれぞれ複数のノズル開口及びピエゾ素子が設けられる）、駆動信号の電圧波形を生成する回路からアンプに流入する流入電流が増加してしまうこととなり、これより１つのヘッド部からインクの吐出を行う場合と複数のヘッド部からインクを吐出する場合とでは、駆動信号の電圧波形が変化してしまう。
【０００６】
これを防止すべく従来においては、キャパシタンス、定電流回路、定電流回路の電流値を調整する調整回路、及び、アンプを１つの駆動回路ユニットとして構成し、かかる駆動回路ユニットがヘッド部の数に応じて複数個必要となり、また、各駆動回路ユニット毎に駆動信号の電圧波形を調整する必要がある。
【０００７】
また、各ヘッド部の駆動制御上、各ヘッド部毎にノズルの駆動タイミングを任意の時間ずらす必要がある場合にも、前記と同様に、複数の駆動回路ユニットが必要となり、また、各駆動回路ユニット毎に駆動信号の電圧波形を調整する必要がある。
【０００８】
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、各ヘッド部に共通する調整回路を設けることにより、その調整回路を介して各ヘッドにおける駆動信号の電圧波形を統一的に調整することが可能であり、もってインクジェットヘッドの多ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することが可能であり、且つ、各種の印字形態に容易に対応することが可能なインクジェットヘッドの駆動回路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】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、複数のノズル開口のそれぞれに対応させて圧電素子を配置した少なくとも２つのヘッド部を有し、各ヘッド部における圧電素子に対して駆動信号を印加することにより各開口からインクを吐出するインクジェットヘッドの駆動回路において、前記圧電素子に前記駆動信号を供給すべく各ヘッド部毎に対応して設けられたコンデンサと、前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、充電信号に基づき前記各コンデンサを充電する充電回路と、前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、放電信号に基づき前記各コンデンサを放電する放電回路とを備え、前記充電回路には第１カレントミラー回路が設けられるとともに、前記各接続端子は第１カレントミラー回路に存在し、前記第１カレントミラー回路のソース側と出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する第１調整回路が設けられ、前記第１調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御信号が当該第１調整回路の外部から入力される端子を備え、且つその制御信号の信号電圧に比例した電流値を生成する電圧電流変換回路を有し、該電圧電流変換回路により前記第１カレントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に基づいて制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項１のインクジェットヘッドの駆動回路では、充電回路に対して充電信号が印加されると、充電回路の第１カレントミラー回路を介して各ヘッド部に対応して設けられたコンデンサが充電される。また、放電回路に対して放電信号が印加されると、各コンデンサが放電される。このように、各コンデンサの充放電を行うことに基づき各ヘッドの圧電素子に駆動信号が印加され、各ノズル開口からインク滴が吐出されて文字等の記録が行われる。
【００１１】
このとき、第１調整回路の調整状態に基づき、各コンデンサへの充電特性、即ち、駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）が設定される。ここに、第１カレントミラー回路は、その出力側において各接続端子への出力電流値を同一とし、また、その電流値をソース側の電流値に比例させる作用を行い、従って、第１調整回路を介して第１カレントミラー回路のソース側の電流値と出力側の電流値との比を調整することにより、複数の各ヘッド部における圧電素子への駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）を調整することが可能となる。これにより、１つの共通の第１調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となり、インクジェットヘッドの多ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することが可能となる。
【００１２】
また、第１調整回路は前記駆動信号の電圧波形を調整するために当該第１調整回路の外部から端子へ入力される制御信号にて制御可能であり、各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）は、当該制御信号の信号電圧を調整することにより任意に設定することができる。これにより、例えば、インクジェットヘッドが搭載されるインクジェットプリンタが複数種類の印字解像度を有する場合においても、当該制御信号の信号電圧を適宜設定することにより、各印字解像度に応じてフレキシブルに対応することが可能となり、各種の印字形態に容易に対応することができる。
【００１３】
【００１４】
ところで、インクジェットヘッドの印字方式には、コンデンサの充電時に駆動信号により圧電素子を変形させてノズル開口からインク滴を吐出し、コンデンサの放電時にインク室内にインクを吸入する方式（以下、充電吐出方式と呼ぶ）が存在するが、かかる充電吐出方式では、特に、コンデンサの充電時における駆動信号の電圧波形がインク吐出速度、インク吐出量等に影響を及ぼすことから、かかる点で、第１調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となる請求項１の駆動回路は、充電吐出方式のインクジェットヘッドに適用して好適なものである。
【００１５】
また、請求項２に記載のインクジェットヘッドの駆動回路は、請求項１に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、前記放電回路には第２カレントミラー回路が設けられるとともに、前記各接続端子は第２カレントミラー回路に存在し、前記第２カレントミラー回路のソース側と出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する第２調整回路が設けられ、前記第２調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御信号が当該第２調整回路の外部から入力される端子を備え、且つその制御信号の信号電圧に比例した電流値を生成する電圧電流変換回路を有し、該電圧電流変換回路により前記第２カレントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に基づいて制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項２のインクジェットヘッドの駆動回路では、第２調整回路の調整状態に基づき、各コンデンサへの放電特性、即ち、駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）が設定される。ここに、第２カレントミラー回路は、その出力側において各接続端子への出力電流値を同一とし、また、その電流値をソース側の電流値に比例させる作用を行い、従って、第２調整回路を介して第２カレントミラー回路のソース側の電流値と出力側の電流値との比を調整することにより、複数の各ヘッド部における圧電素子への駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）を調整することが可能となる。これにより、１つの共通の第２調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となり、インクジェットヘッドの多ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することが可能となる。
【００１７】
また、第２調整回路は前記駆動信号の電圧波形を調整するために当該第２調整回路の外部から端子へ入力される制御信号にて制御可能であり、各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）は、当該制御信号の信号電圧を調整することにより任意に設定することができる。これにより、例えば、インクジェットヘッドが搭載されるインクジェットプリンタが複数種類の印字解像度を有する場合においても、当該制御信号の信号電圧を適宜設定することにより、各印字解像度に応じてフレキシブルに対応することが可能となり、各種の印字形態に容易に対応することができる。
【００１８】
【００１９】
ところで、インクジェットヘッドの印字方式には、前記充電吐出方式に加えて、コンデンサの充電時に駆動信号により圧電素子を変形させてインク室からインクを吸入し、所定のタイミングでコンデンサを放電し、そのコンデンサの放電時にノズル開口からインク滴を吐出する方式（以下、放電吐出方式と呼ぶ）が存在するが、かかる放電吐出方式では、特に、コンデンサの放電時における駆動信号の電圧波形がインク吐出速度、インク吐出量等に影響を及ぼす。そのため、第１調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となることに加え、第２調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となる請求項２の駆動回路は、前記充電吐出方式あるいは前記放電吐出方式のいずれの方式のインクジェットヘッドにも適用することができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明は、複数のノズル開口のそれぞれに対応させて圧電素子を配置した少なくとも２つのヘッド部を有し、各ヘッド部における圧電素子に対して駆動信号を印加することにより各開口からインクを吐出するインクジェットヘッドの駆動回路において、前記圧電素子に前記駆動信号を供給すべく各ヘッド部毎に対応して設けられたコンデンサと、前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、充電信号に基づき前記各コンデンサを充電する充電回路と、前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、放電信号に基づき前記各コンデンサを放電する放電回路とを備え、前記放電回路には第２カレントミラー回路が設けられるとともに、前記各接続端子は第２カレントミラー回路に存在し、前記第２カレントミラー回路のソース側と出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する第２調整回路が設けられ、前記第２調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御信号が当該第２調整回路の外部から入力される端子を備え、且つその制御銀号の信号電圧に比例した電流値を生成する電圧電流変換回路を有し、該電圧電流変換回路により前記第２カレントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に基づいて制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項３のインクジェットヘッドの駆動回路では、前記した請求項２に記載のインクジェットヘッドの駆動回路と同様に、第２調整回路を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となるため、前記放電吐出方式のインクジェットヘッドに適用して好適なものである。
【００２２】
ところで、請求項４に記載の発明のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、前記調整回路は、オペアンプを含んで構成してもよい。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、複数種類の印字解像度に対応した電圧の前記制御信号が前記外部から入力されることを特徴とする。
これにより、上述したように、各印字解像度に応じてフレキシブルに対応することが可能となり、各種の印字形態に容易に対応することができる。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、前記各ヘッド部に対する前記駆動信号の電圧波形を該各ヘッド部毎に設定するための情報が記憶された不揮発性メモリを備え、前記情報に基づいて前記ヘッド部に対応した制御を行うことを特徴とする。
これにより、各ヘッド部に対して、第１調整回路を備えている場合は駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）を個別に設定することが可能になり、第２調整回路を備えている場合は駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）を個別に設定すること が可能になるため、ヘッド部の特性のバラツキに対応した最適な駆動信号の電圧波形を設定することができる。そのため、従来、特性が規格外であり使用不可として選別されていたヘッド部についても、そのヘッド部に対応して駆動信号の電圧波形を最適に設定することで十分に使用することが可能になるため、ヘッド部の歩留まり向上につながるという効果もある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面と共に説明する。先ず、インクジェットヘッドが搭載されるインクジェットプリンタの制御系の概略構成について図１に基づき説明する。図１はインクジェットプリンタの制御系の概略構成を模式的に示すブロック図である。
【００２４】
図１において、インクジェットプリンタの制御系はＣＰＵ２を核として構成されており、ＣＰＵ２は、予めメモリ４に記憶された各種動作プログラムに従って、インクジェットヘッド１８におけるスイッチ素子８、ヘッド駆動回路６、及び、駆動制御回路１０の駆動制御を行う。
【００２５】
ここに、インクジェットヘッド１８は、複数のノズル開口（図示せず）のそれぞれに対応して圧電素子１２を配置した複数のヘッド部３０Ａ等（図２、図３参照）を有しており、また、各圧電素子１２に接続されたスイッチ素子８は、ＣＰＵ２からの制御信号に従ってヘッド駆動回路６と圧電素子１２とを選択的に接続するアナログスイッチ素子である。尚、インクジェットヘッド１８は、４色（ブラック、マゼンタ、イエロー、シアン）のインクによりフルカラーで印字可能なヘッドであり、インクの各色数に対応して４つのヘッド部（図２では、その内２つのヘッド部３０Ａ、３０Ｂが示されている）が設けられている。
【００２６】
また、ヘッド駆動回路６は、ＣＰＵ２からの各種制御信号に基づき、各圧電素子１２を駆動する駆動信号を出力するものであり、かかる駆動信号は、スイッチ素子８を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂにおける圧電素子１２に印加され、これにより各ノズル開口からインク滴が用紙上に吐出されて各種の記録が行われる。尚、ヘッド駆動回路６の詳細な構成については後述する。
【００２７】
更に、駆動制御回路１０は、ＣＰＵ２からの制御信号に基づいて、キャリジモータ１４及び用紙送りモータ１６を駆動するものである。ここに、キャリッジモータ１４は、タイミングベルトを介してキャリッジ上のインクジェットヘッド１８を移動させ、また、用紙送りモータ１６は、ベルト、回転軸、ローラ等を介して用紙を搬送するものである。
【００２８】
また、後述するヘッド部の駆動信号波形をヘッド部毎に調整するための情報を記憶する電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ５と、ＣＰＵ２から出力される駆動信号波形を調整するためのデジタル信号をヘッド駆動回路６へのアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器３とが設けられている。
【００２９】
次に、ヘッド駆動回路６について図２に基づき説明する。図２はヘッド駆動回路６を示す回路図である。図２において、ヘッド駆動回路６は、大別して、充電回路３１、放電回路３２、電流増幅回路３３、充電電流調整回路３４、放電電流調整回路３５、及び、充電回路３１と電流増幅回路３３との間に接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２から構成されている。かかるヘッド駆動回路６中、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ８、Ｑ９、Ｑ１１、Ｑ１３、Ｑ２１は、ＰＮＰトランジスタであり、また、Ｑ１、Ｑ４、Ｑ７、Ｑ１０、Ｑ１２、Ｑ１４、Ｑ１５、Ｑ１６、Ｑ１７、Ｑ１８、Ｑ１９、Ｑ２０は、ＮＰＮトランジスタである。Ｒ１〜Ｒ３２は、抵抗器である。ＯＰ１、ＯＰ２は、オペアンプである。Ｃ１、Ｃ２は、コンデンサである。２０は充電信号入力端子であり、充電回路３１により各コンデンサＣ１、Ｃ２を充電する際に充電信号が入力される。２１及び２２は、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂを独立して個別に駆動する際にＣＰＵ２から制御信号が選択的に入力される制御信号入力端子であり、例えば、ヘッド部３０Ａを駆動する場合には制御信号入力端子２１に制御信号が入力されてコンデンサＣ１の充電が行われる。２３は放電信号入力端子であり、放電回路３２により各コンデンサＣ１、Ｃ２を放電する際に放電信号が入力される。２４及び２５は、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂを独立して個別に駆動すべくコンデンサＣ１、Ｃ２の放電を行う際にＣＰＵ２から制御信号が選択的に入力される制御信号入力端子であり、例えば、コンデンサＣ１の放電を行う場合には制御信号入力端子２４に制御信号が入力されてコンデンサＣ１の放電が行われる。２６、２７は、それぞれヘッド３０Ａ、３０Ｂに対応し、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂに対して駆動信号が出力される出力端子である。５０は、充電電流調整回路３４を制御する際にＣＰＵ２からの制御信号が入力される制御信号入力端子である。５１は、放電電流調整回路３５を制御する際にＣＰＵ２からの制御信号が入力される制御信号入力端子である。
【００３０】
ここに、充電回路３１において、ＰＮＰトランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ９は、所謂、第１カレントミラー回路を構成しておりＰＮＰトランジスタＱ３がソース側、ＰＮＰトランジスタＱ６、Ｑ９が出力側となっている。尚、ＮＰＮトランジスタＱ１、ＰＮＰトランジスタＱ２はＰＮＰトランジスタＱ３を、ＮＰＮトランジスタＱ４、ＰＮＰトランジスタＱ５はＰＮＰトランジスタＱ６を、ＮＰＮトランジスタＱ７、ＰＮＰトランジスタＱ８はＰＮＰトランジスタＱ９を、それぞれ充電信号入力端子２０からの充電信号、制御信号入力端子２１、２２からの制御信号に基づいてオン、オフするためのものである。
【００３１】
そして、充電電流調整回路３４において、片電源動作を行うオペアンプＯＰ１の出力端子はＮＰＮトランジスタＱ２０のベースに接続され、オペアンプＯＰ１の反転入力端子はトランジスタＱ２０のエミッタに接続されると共に抵抗器Ｒ３１を介して接地され、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子は制御信号入力端子５０に接続され、トランジスタＱ２０のコレクタは抵抗器Ｒ６を介して充電回路３１のＰＮＰトランジスタＱ３のコレクタおよびベースに接続されている。そして、オペアンプＯＰ１は、反転入力端子の電圧（トランジスタＱ２０のエミッタ電圧）が非反転入力端子の電圧（制御信号入力端子５０に入力される制御信号の信号電圧）と等しくなるようにトランジスタＱ２０を制御することで、トランジスタＱ２０のコレクタ電流（抵抗器Ｒ６に流れる電流）を制御する。つまり、充電電流調整回路３４は吸い込み型の電圧電流変換回路を構成し、抵抗器Ｒ６に流れる電流（トランジスタＱ３のエミッタからベースとコレクタに流れる電流）を、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５０に入力される制御信号の信号電圧に比例した電流値に制御する。尚、抵抗器Ｒ６は、トランジスタＱ２０に流れる電流を制限することにより、トランジスタＱ２０の発熱を抑制するために設けられている。このように、充電電流調整回路３４はＣＰＵ２にて制御可能な第１調整回路を構成している。
【００３２】
また、放電回路３２において、ＮＰＮトランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９は、第２カレントミラー回路を構成しており、ＮＰＮトランジスタＱ１５がソース側、ＮＰＮトランジスタＱ１７、１９が出力側となっている。尚、ＮＰＮトランジスタＱ１４はＮＰＮトランジスタＱ１５を、ＮＰＮトランジスタＱ１６はＮＰＮトランジスタＱ１７を、ＮＰＮトランジスタＱ１８はＮＰＮトランジスタＱ１９をそれぞれ放電信号入力端子２３からの放電信号、制御信号入力端子２４、２５からの制御信号に基づいてオン、オフするためのものである。
【００３３】
そして、放電電流調整回路３５において、片電源動作を行うオペアンプＯＰ２の出力端子はＰＮＰトランジスタＱ２１のベースに接続され、オペアンプＯＰ２の反転入力端子はトランジスタＱ２１のエミッタに接続されると共に抵抗器Ｒ３２を介して電源Ｖｃｃに接続され、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子は制御信号入力端子５１に接続され、トランジスタＱ２１のコレクタは抵抗器Ｒ２２を介して放電回路３２のＮＰＮトランジスタＱ１５のコレクタおよびベースに接続されている。そして、オペアンプＯＰ２は、反転入力端子の電圧（トランジスタＱ２１のエミッタ電圧）が非反転入力端子の電圧（制御信号入力端子５１に入力される制御信号の信号電圧）と等しくなるようにトランジスタＱ２１を制御することで、トランジスタＱ２１のコレクタ電流（抵抗器Ｒ２２に流れる電流）を制御する。つまり、放電電流調整回路３５は吐き出し型の電圧電流変換回路を構成し、抵抗器Ｒ２２に流れる電流（トランジスタＱ１５のベースとコレクタからエミッタに流れる電流）を、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信号の信号電圧に比例した電流値に制御する。尚、抵抗器Ｒ２２は、トランジスタＱ２１に流れる電流を制限することにより、トランジスタＱ２１の発熱を抑制するために設けられている。このように、放電電流調整回路３５はＣＰＵ２にて制御可能な第２調整回路を構成している。
【００３４】
更に、コンデンサＣ１は、ＰＮＰトランジスタＱ６により充電されＮＰＮトランジスタＱ１７により放電されることにより駆動信号の電圧波形を発生するものである。同様に、コンデンサＣ２は、ＰＮＰトランジスタＱ９により充電されＮＰＮトランジスタＱ１９により放電されることにより駆動信号の電圧波形を発生するものである。
【００３５】
また、電流増幅回路３３において、ＰＮＰトランジスタＱ１１とＮＰＮトランジスタＱ１０、及び、ＰＮＰトランジスタＱ１３とＮＰＮトランジスタＱ１２は、それぞれプッシュプル回路を構成しており、コンデンサＣ１、Ｃ２で発生した電圧波形を有する駆動信号を電流増幅するものである。
【００３６】
尚、抵抗器Ｒ５、Ｒ１２、Ｒ１８、Ｒ２１、Ｒ２５、Ｒ２９は、第１及び第２カレントミラー回路を構成する各トランジスタ間の特性のバラツキにより生ずる出力側の電流比のバラツキを抑えるためのものである。また、抵抗器Ｒ１１は、ＰＮＰトランジスタＱ６が飽和した時のベース電流を制限するものであり、抵抗器Ｒ１７は、ＰＮＰトランジスタＱ９が飽和した時のベース電流を制限するものである。更に、抵抗器Ｒ２６は、ＮＰＮトランジスタＱ１７が飽和した時のベース電流を制限するものであり、抵抗器Ｒ３０は、ＮＰＮトランジスタＱ１９が飽和した時のベース電流を制限するものである。
【００３７】
続いて、前記のように構成されるヘッド駆動回路６の動作について説明する。先ず、ヘッド部３０Ａを駆動する場合、充電信号入力端子２０を介して充電信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１がオン状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ２がオン状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ３のエミッタからベースとコレクタに、充電電流調整回路３４にて電流値が制御された電流が流れる。同様に、放電信号入力端子２３を介して放電信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１４がオン状態になり、ＮＰＮトランジスタＱ１５のベースとコレクタからエミッタに、放電電流調整回路３５にて電流値が制御された電流が流れる。
【００３８】
次に、制御信号入力端子２１から制御信号が入力され、ＮＰＮトランジスタＱ４がオン状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ５がオン状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ６のコレクタに、充電電流調整回路３４にて調整された電流値に比例した電流が流れる。これにより、コンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の電位が上がり、ＰＮＰトランジスタＱ６が飽和すると充電は停止する。そして、制御信号入力端子２１への制御信号の入力を停止すると、ＮＰＮトランジスタＱ４がオフ状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ５がオフ状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ６には、電流が流れなくなる。
【００３９】
続いて、制御信号入力端子２４から制御信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１６がオン状態になり、ＮＰＮトランジスタＱ１７のコレクタに、放電電流調整回路３５にて調整された電流値に比例した電流が流れる。これにより、コンデンサＣ１が放電される。コンデンサＣ１の電位が下がり、ＮＰＮトランジスタＱ１７が飽和すると放電は停止する。そして、制御信号入力端子２４への制御信号の入力を停止すると、ＮＰＮトランジスタＱ１６がオフ状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ１７がオフ状態になり、電流が流れなくなる。
【００４０】
前記したコンデンサＣ１の充放電動作によりコンデンサＣ１には、台形状の電圧波形を有する駆動信号が発生し、この駆動信号がＰＮＰトランジスタＱ１１とＮＰＮトランジスタＱ１０からなる電流増幅回路により増幅された後、出力端子２６を介してヘッド部３０Ａに出力される。
【００４１】
このとき、駆動信号の台形状電圧波形において、駆動信号の立ち上がり時の電圧傾きは、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５０に入力される制御信号にて制御される充電電流調整回路３４の調整状態に基づき、コンデンサＣ１への充電特性に従って設定される。また、同様に、駆動信号の立ち下がり時における電圧傾きは、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信号にて制御される放電電流調整回路３５の調整状態に基づき、コンデンサＣ１の放電特性に従って設定される。
【００４２】
次に、ヘッド部３０Ｂを駆動する場合には、前記動作と同様に、制御信号入力端子２２から制御信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ７がオン状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ８がオン状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ９のコレクタに、充電電流調整回路３４にて調整された電流値に比例した電流が流れる。これにより、コンデンサＣ２が充電される。コンデンサＣ２の電位が上がり、ＰＮＰトランジスタＱ９が飽和すると充電は停止する。そして、制御信号入力端子２２への制御信号の入力を停止すると、ＮＰＮトランジスタＱ７をオフ状態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ８がオフ状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ９には、電流が流れなくなる。
【００４３】
続いて、制御信号入力端子２５から制御信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１８がオン状態になり、ＮＰＮトランジスタＱ１９のコレクタに、放電電流調整回路３５にて調整された電流値に比例した電流が流れる。これにより、コンデンサＣ２が放電される。コンデンサＣ２の電位が下がり、ＮＰＮトランジスタＱ１９が飽和すると放電は停止する。
【００４４】
前記したコンデンサＣ２の充放電動作によりコンデンサＣ２には、台形状の電圧波形を有する駆動信号が発生し、この駆動信号がＰＮＰトランジスタＱ１３とＮＰＮトランジスタＱ１２からなる電流増幅回路により増幅された後、出力端子２７を介してヘッド部３０Ｂに出力される。
【００４５】
このとき、駆動信号の台形状電圧波形において、駆動信号の立ち上がり時の電圧傾きは、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５０に入力される制御信号にて制御される充電電流調整回路３４の調整状態に基づき、コンデンサＣ２への充電特性に従って設定される。また、同様に、駆動信号の立ち下がり時における電圧傾きは、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信号にて制御される放電電流調整回路３５の調整状態に基づき、コンデンサＣ２の放電特性に従って設定される。
【００４６】
前記のように各出力端子２６、２７から出力された駆動信号は、ＣＰＵ２による制御下にスイッチ素子８を介して選択された圧電素子１２に対して印加され、これにより各ノズル開口からインク滴が吐出されて所望の記録が行われる。以上詳細に説明した通り、ヘッド駆動回路６では、充電回路３１における第１カレントミラー回路（各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ９により構成される）が、その出力側において各コンデンサＣ１、Ｃ２への出力電流値を同一とし、また、その電流値をソース側の電流値に比例させる作用を行い、また、放電回路３２における第２カレントミラー回路（各トランジスタＱ１４、Ｑ１６、Ｑ１８により構成される）が、第１カレントミラー回路と同様、その出力側において各コンデンサＣ１、Ｃ２への出力電流値を同一とし、また、その電流値をソース側の電流値に比例させる作用を行う。
【００４７】
従って、第１調整回路（充電電流調整回路３４）を介して第１カレントミラー回路のソース側の電流値と出力側の電流値との比を調整することにより、複数の各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂにおける圧電素子１２への駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）を調整することが可能となり、また、第２調整回路（放電電流調整回路３５）を介して第２カレントミラー回路のソース側の電流値と出力側の電流値との比を調整することにより、複数の各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂにおける圧電素子への駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）を調整することが可能となるものである。
【００４８】
これにより、充電回路３１側にて１つの共通の第１調整回路（充電電流調整回路３４）を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整するとともに、放電回路３２側にて１つの共通の第２調整回路（放電電流調整回路３５）を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能となり、この結果、インクジェットヘッド１８の多ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することができるものである。
【００４９】
また、ヘッド駆動回路６では、少なくとも第１調整回路（充電電流調整回路３４）を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能であることから、前記充電吐出方式のインクジェットヘッド１８に適用することができ、また、少なくとも第２調整回路（放電電流調整回路３５）を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能であることから、前記放電吐出方式のインクジェットヘッド１８に適用することができる。更に、第１調整回路（充電電流調整回路３４）及び第２調整回路（放電電流調整回路３５）を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時及び立ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが可能でもあることから、前記充電吐出方式あるいは前記放電吐出方式のいずれのインクジェットヘッド１８にも適用することができるものである。
【００５０】
更に、各制御信号入力端子２１、２２に対しては、それぞれ独立して制御信号を入力することが可能であり、従って、前記各出力端子２６、２７より出力される駆動信号を任意の時間ずらせて発生させることもできる。加えて、第１調整回路（充電電流調整回路３４）及び第２調整回路（放電電流調整回路３５）はＣＰＵ２にて制御可能であり、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時及び立ち下がり時における電圧波形（傾き）は、ＣＰＵ２から各制御信号入力端子５０、５１へ出力される制御信号の信号電圧を調整することにより任意に設定することができる。
【００５１】
つまり、ＣＰＵ２が設定したい値を示すデジタル値をＤ／Ａ変換器３に出力すると、Ｄ／Ａ変換器３から当該設定値に対応した信号電圧が各制御信号入力端子５０、５１へ出力される。これにより、例えば、インクジェットヘッド１８が搭載されるインクジェットプリンタが３種類の印字解像度（例えば、３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ）を有する場合においても、ＣＰＵ２から各制御信号入力端子５０、５１へ出力される制御信号の信号電圧を適宜設定することにより、各印字解像度に応じてフレキシブルに対応することが可能となり、各種の印字形態に容易に対応することができる。
【００５２】
また、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂに対して、駆動信号の立ち上がり時及び立ち下がり時における電圧波形（傾き）をヘッド部３０Ａ、３０Ｂ毎に（あるいは、プリンタ毎に）個別に設定することが可能になる。そのため、例えば、出荷時の検査結果に基づいてヘッド部３０Ａ、３０Ｂ毎に設定した電圧波形の設定値を不揮発性メモリ５に記憶させておき、ＣＰＵ２により当該設定値に基づいて各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの制御を行うことにより、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの特性のバラツキに対応した最適な駆動信号の電圧波形を容易に設定することができる。そのため、従来、特性が規格外であり使用不可として選別されていたヘッド部についても、そのヘッド部に対応して駆動信号の電圧波形を最適に設定することで十分に使用することが可能になるため、ヘッド部の歩留まり向上につながるという効果もある。
【００５３】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。例えば、本発明は以下のように変更してもよく、その場合でも、上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００５４】
（１）第１調整回路（充電電流調整回路３４）及び第２調整回路（放電電流調整回路３５）を、プラス・マイナスの２電源動作を行うオペアンプを用いて具体化してもよい。
（２）図３に示すように、第２調整回路（放電電流調整回路３５）を、吸い込み型の電圧電流変換回路６１とカレントミラー回路６２とを組み合わせて具体化してもよい。吸い込み型の電圧電流変換回路６１において、片電源動作を行うオペアンプＯＰ２の出力端子はＮＰＮトランジスタＱ２２のベースに接続され、オペアンプＯＰ２の反転入力端子はトランジスタＱ２２のエミッタに接続されると共に抵抗器Ｒ３３を介して接地され、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子は制御信号入力端子５１に接続され、トランジスタＱ２２のコレクタはカレントミラー回路６２に接続されている。カレントミラー回路６２はＰＮＰトランジスタＱ２３、Ｑ２４から構成され、トランジスタＱ２３のコレクタはトランジスタＱ２２にコレクタに接続され、トランジスタＱ２４のコレクタは抵抗器Ｒ２２を介して放電回路３２のＮＰＮトランジスタＱ１５のコレクタおよびベースに接続されている。吸い込み型の電圧電流変換回路６１は、カレントミラー回路６２におけるトランジスタＱ２３のエミッタからコレクタとベースに流れる電流を、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信号の信号電圧に比例した電流値に制御する。そのため、カレントミラー回路６２におけるトランジスタＱ２４のエミッタとベースからコレクタに流れる電流（抵抗器Ｒ２２に流れる電流）についても、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信号の信号電圧に比例した電流値に制御される。すなわち、第２調整回路（放電電流調整回路３５）は、図２に示すように吐き出し型の電圧電流変換回路にて具体化することも可能であり、図３に示すように吸い込み型の電圧電流変換回路６１とカレントミラー回路６２とを組み合わせて具体化することも可能である。
【００５５】
（３）充電回路３１の少なくとも各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８を１つの半導体チップ（シリコンウェハ）上に形成する。各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８により構成されるカレントミラー回路において、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８のコレクタに流れる電流値はトランジスタの特性により決定される。そのため、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８をディスクリート構成で個別の素子にすると、その個々のトランジスタの特性の差により、各コンデンサＣ１、Ｃ２の充電時の電流値に差が生じる。しかし、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８をモノリシック構成で１つの半導体チップ上に形成すれば、その個々のトランジスタの特性はほとんど同一になり、各コンデンサＣ１、Ｃ２の充電時の電流値も等しくなることから、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）を等しくすることができる。尚、この場合には、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８の特性のバラツキを抑えるための各抵抗器Ｒ５、Ｒ１２、Ｒ１８を省くこともできる。
【００５６】
同様に、放電回路３２の少なくとも各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９を１つの半導体チップ（シリコンウェハ）上に形成すれば、その個々のトランジスタの特性はほとんど同一になり、各コンデンサＣ１、Ｃ２の放電時の電流値も等しくなることから、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）を等しくすることができる。尚、この場合には、各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９の特性のバラツキを抑えるための各抵抗器Ｒ２１、Ｒ２５、Ｒ２９を省くこともできる。
【００５７】
尚、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８だけでなく充電回路３１を構成する全てのトランジスタを１つの半導体チップ上に形成してもよく、同様に、各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９だけでなく放電回路３２の少なくとも各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９を１つの半導体チップ上に形成してもよい。さらに、ヘッド駆動回路６を構成する全てのトランジスタを１つの半導体チップ上に形成してもよい。
【００５８】
また、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８（各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９）をディスクリート構成で個別の素子にした場合でも、各トランジスタを熱結合することにより、特性をほとんど同一にして上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した一実施形態のインクジェットプリンタの制御系の概略構成を模式的に示すブロック図。
【図２】一実施形態のヘッド駆動回路を示す回路図。
【図３】別の実施形態のヘッド駆動回路を示す回路図。
【符号の説明】
２…ＣＰＵ４…メモリ６…ヘッド駆動回路８…スイッチ素子１０…駆動回路１２…圧電素子１４…キャリジモータ１６…用紙送りモータ１８…インクジェットヘッド３１…充電回路３２…放電回路３３…電流増幅回路３４…充電電流調整回路３５…放電電流調整回路３０Ａ、３０Ｂ…ヘッド部Ｒ１〜Ｒ３３…抵抗器Ｃ１、Ｃ２…コンデンサＱ１〜Ｑ２４…トランジスタＯＰ１、ＯＰ２…オペアンプ
Claims (6)
- 複数のノズル開口のそれぞれに対応させて圧電素子を配置した少なくとも２つのヘッド部を有し、各ヘッド部における圧電素子に対して駆動信号を印加することにより各開口からインクを吐出するインクジェットヘッドの駆動回路において、
前記圧電素子に前記駆動信号を供給すべく各ヘッド部毎に対応して設けられたコンデンサと、
前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、充電信号に基づき前記各コンデンサを充電する充電回路と、
前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、放電信号に基づき前記各コンデンサを放電する放電回路とを備え、
前記充電回路には第１カレントミラー回路が設けられるとともに、前記各接続端子は第１カレントミラー回路に存在し、
前記第１カレントミラー回路のソース側と出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する第１調整回路が設けられ、
前記第１調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御信号が当該第１調整回路の外部から入力される端子を備え、且つその制御信号の信号電圧に比例した電流値を生成する電圧電流変換回路を有し、該電圧電流変換回路により前記第１カレントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に基づいて制御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。 - 請求項１に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、
前記放電回路には第２カレントミラー回路が設けられるとともに、前記各接続端子は第２カレントミラー回路に存在し、
前記第２カレントミラー回路のソース側と出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する第２調整回路が設けられ、
前記第２調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御信号が当該第２調整回路の外部から入力される端子を備え、且つその制御信号の信号電圧に比例した電流値を生成する電圧電流変換回路を有し、該電圧電流変換回路により前記第２カレントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に基づいて制御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。 - 複数のノズル開口のそれぞれに対応させて圧電素子を配置した少なくとも２つのヘッド部を有し、各ヘッド部における圧電素子に対して駆動信号を印加することにより各開口からインクを吐出するインクジェットヘッドの駆動回路において、
前記圧電素子に前記駆動信号を供給すべく各ヘッド部毎に対応して設けられたコンデンサと、
前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、充電信号に基づき前記各コンデンサを充電する充電回路と、
前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、放電信号に基づき前記各コンデンサを放電する放電回路とを備え、
前記放電回路には第２カレントミラー回路が設けられるとともに、前記各接続端子は第２カレントミラー回路に存在し、
前記第２カレントミラー回路のソース側と出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する第２調整回路が設けられ、
前記第２調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御信号が当該第２調整回路の外部から入力される端子を備え、且つその制御銀号の信号電圧に比例した電流値を生成する電圧電流変換回路を有し、該電圧電流変換回路により前記第２カレントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に基づいて制御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。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、
前記調整回路は、オペアンプを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの駆動回路。 - 請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、
複数種類の印字解像度に対応した電圧の前記制御信号が前記外部から前記端子へ入力されることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動回路。 - 請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、
前記各ヘッド部に対する前記駆動信号の電圧波形を該各ヘッド部毎に設定するための情報が記憶された不揮発性メモリを備え、
前記情報に基づいて前記ヘッド部に対応した制御を行うことを特徴とするインクジェットヘッドの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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