JP4273371B2 - プリンタヘッド駆動装置及びプリンタヘッド駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子により吐出液を吐出することで印刷を行うプリンタヘッド駆動装置及びプリンタヘッド駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙に画像や文字を印刷する装置として、ノズルからインクを吐出して印刷を行ういわゆるインクジェットプリンタ装置が知られている。このインクジェットプリンタ装置は、ノズルからインクを紙もしくはフィルム等に吐出させることで印刷を行ういわゆるオンデマンド型のプリンタ装置である。
【０００３】
図１４は従来のプリンタ装置におけるインクを吐出するための駆動源を示す構成図であり、図１４を参照してプリンタ装置１について説明する。
図１４のプリンタ装置１は基準電圧生成部２、制御部３、Ｄ／Ａ変換部４、演算部５、駆動電圧増幅部６、複数の圧電素子７（１相〜ｎ相）等を有している。基準電圧生成部２は、各圧電素子７を駆動させるためのパルス波形からなる基準電圧Ｖを生成するものである。
【０００４】
制御部３は外部から送られるデジタル信号からなる印刷データＰＤをＤ／Ａ変換部４に送る機能を有しており、Ｄ／Ａ変換部４は送られた印刷データＰＤをアナログ信号からなる印刷データＡＰＤに変換するものである。
演算部５は、基準電圧Ｖのパルス波高を印刷データＡＰＤによって変調して、駆動電圧ＭＶを生成するものである。駆動電圧増幅部６は、送られる駆動電圧ＭＶを増幅して、各圧電素子７に印加するものである。
【０００５】
次に図１５を参照してプリンタ装置１の動作例について説明する。
まず、基準電圧生成部２から基準電圧Ｖが演算部５に送られるとともに、制御部３からＤ／Ａ変換部４を介してアナログ信号からなるＡＰＤが演算部５に送られる。そして、演算部５により基準電圧Ｖが印刷データＡＰＤで変調された駆動電圧ＭＶが生成される。
その後、駆動電圧ＭＶは駆動電圧増幅部６によって増幅された後、各圧電素子７に印加される。すると、各圧電素子７が駆動電圧ＭＶの大きさに従って変位して、図示しないノズルから変調されたインクが吐出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述するように、従来のプリンタ装置１において、吐出するインクの量を変調して印刷を行うためには、デジタル信号からなる印刷データＰＤをアナログ信号からなる印刷データＡＰＤに変換するＤ／Ａ変換部４が必要となる。このため、プリンタ装置１の回路構成が複雑になるとともに、Ｄ／Ａ変換部４を動作させるための電力が必要となってしまう。また、Ｄ／Ａ変換部４を用いた場合、分解能を２倍にしようとすると、Ｄ／Ａ変換部４の回路構成は４倍の規模になってしまい、コストがかかってしまうという問題がある。
【０００７】
さらに、インクを吐出するノズルの数、すなわち、駆動する圧電素子７の数を増やす場合、Ｄ／Ａ変換部４から演算部５へ印刷データＡＰＤを送るための電送線の本数もふやさなくてはならず、コスト及びメカニカルストレスが増大してしまうという問題がある。
従って、ノズルから吐出するインクの量を変調させて印刷するプリンタ装置１においては、Ｄ／Ａ変換部４を使わずに変調することが望まれている。
【０００８】
そこで本発明は上記課題を解消し、簡便な回路構成で複数のノズルから吐出するインクの量を変調することができるプリンタヘッド駆動装置及びプリンタヘッド駆動方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明によれば、印刷データに基づいて複数の圧電素子を変調駆動させることで、複数のノズルからそれぞれ吐出液を吐出させるプリンタヘッド駆動装置において、複数の前記圧電素子におけるそれぞれの変位量をパルス幅の大きさに変調するとともに、複数の前記圧電素子の前記印刷データを時分割して１つの前記印刷データを出力する制御部と、前記制御部から出力された前記印刷データのタイミングと同期して、所定の大きさの駆動電流を出力する定電流源と、前記定電流源から送られる前記駆動電流の電荷を蓄積して変調データを生成するため、複数の前記圧電素子ごとに配置されている複数の変調電圧生成部と、前記定電流源と複数の前記変調電圧生成部の間にそれぞれ配置されていて、前記定電流源から前記変調電圧生成部への前記駆動電流の供給を制御するための複数の駆動スイッチと、複数の前記変調電圧生成部に蓄積された電荷をそれぞれ一時的に記憶する複数の変調データ記憶部と、複数の前記変調データ記憶部から送られてくる前記変調データに基づいてそれぞれ基準電圧を変調して、複数の前記圧電素子をそれぞれ駆動するための駆動電圧を生成するための波形変調部とを有するプリンタヘッド駆動装置、により達成される。
【００１０】
請求項１の構成によれば、制御部が各圧電素子のそれぞれの変位量をパルス幅の大きさとして変調するとともに、同時に駆動する圧電素子に対応した印刷データが順次並べられている印刷データを生成する。そして、その印刷データと同期するタイミングで定電流源が作動して印刷データを所定の大きさの駆動電流として出力する。そして、各圧電素子に対応して配置されている駆動スイッチがＯＮ／ＯＦＦすることで、各圧電素子ごとに対応した印刷データを変調電圧生成部に蓄積させる。その変調電圧部に蓄積された印刷データと基準電圧に基づいて駆動電圧を生成し、各圧電素子を駆動させる。
これにより、印刷データをアナログ変換するためのＤ／Ａ変換部を必要としないため、簡単な回路構成となる。
【００１１】
上記目的は、請求項４の発明によれば、印刷データに基づいて、複数の圧電素子を変調駆動させて、複数のノズルからそれぞれ吐出液を吐出させるプリンタヘッド駆動方法において、複数の前記圧電素子におけるそれぞれの変位量をパルス幅の大きさに変調するとともに、複数の前記圧電素子の前記印刷データを時分割して１つの前記印刷データを生成して、前記印刷データのタイミングと同期させた所定の大きさの駆動電流を生成して、前記駆動電流の電荷を前記各圧電素子ごとにそれぞれ蓄積して複数の変調データを生成して、複数の前記変調データに基づいて基準電圧を変調し、前記各圧電素子ごとにそれぞれ駆動電圧を生成して、前記駆動電圧により複数の前記圧電素子をそれぞれ駆動させるプリンタヘッド駆動方法により、達成される。
【００１２】
請求項４の構成によれば、各圧電素子のそれぞれの変位量がパルス幅の大きさとして変調されるとともに、駆動する圧電素子に対応した印刷データが順次並べられて生成される。そして、その印刷データと同期するタイミングで定電流が出力され、各圧電素子ごとに対応した印刷データを蓄積させる。蓄積された印刷データと基準電圧に基づいて駆動電圧を生成し、各圧電素子を駆動させる。
これにより、印刷データをアナログ変換するためのＤ／Ａ変換部を必要としないため、簡単な回路構成となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１４】
図１は、プリンタ装置の好ましい実施の形態を示す構成図であり、図１を参照してプリンタ装置１００について説明する。
図１のプリンタ装置１００は、インクジェットプリンタ装置であって、対象物送り機構１１０、プリンタヘッド移動部１２０、プリンタヘッド１３０等を有している。
対象物送り機構１１０は、対象物保持部１１１、モータ１１２、ベルト１１３等から構成されている。対象物保持部１１１は、たとえば円筒状に形成されていて、外周面上に印刷対象物である紙Ｗを保持するものである。対象物保持部１１１はモータ１１２とベルト１１３を介して機械的に接続されている。モータ１１２が駆動すると、対象物保持部１１１は矢印Ｒ方向に回転し、紙Ｗを矢印Ｒ方向に送る。
【００１５】
対象物保持部１１１の外周面側にはプリンタヘッド移動部１２０及びプリンタヘッド１３０が配置されている。プリンタヘッド移動部１２０は、ヘッド保持部１２１、モータ１２２、ガイド１２３等から構成されていて、ヘッド保持部１２１はガイド１２３に保持されており、ヘッド保持部１２１の上にはプリンタヘッド１３０が配置されている。ヘッド保持部１２１は、モータ１２２の駆動によりガイド１２３に沿って矢印Ｍ方向に移動する。
【００１６】
図２は本発明のプリンタヘッドの好ましい実施の形態を示す構成図であり、図２を参照してプリンタヘッド１３０について説明する。
図２のプリンタヘッド１３０は、インク収容部１３１、導管１３２、ノズル１３３、振動板１３５、圧電素子（ピエゾ素子）１３６等を有している。インク収容部１３１には、たとえばシアン、マゼンタもしくはイエローのいずれかの色からなるインク原液（吐出液）１３４が収容されていて、導管（インク供給路）１３２を介してノズル１３３と接続されている。
【００１７】
また、たとえば導管１３２の下側には圧電素子１３６が振動板１３５を介して配置されている。圧電素子１３６は、後述する駆動電圧Ｖの供給によってそれぞれ矢印Ａ方向に変位して、インク収容部１３１に対して圧力を加えノズル１３３からインク１３４を吐出させるものである。ノズル１３３は、インク収容部１３２に収容されているインク１３４を吐出して、紙等に印刷を行うものである。なお、ノズル１３３はプリンタヘッド１３０に複数個（１相〜ｎ相）形成されていて、そのノズル１３３（１相〜ｎ相）に対応して圧電素子１３６も複数個（１相〜ｎ相）配置されている。
【００１８】
図３は、本発明のプリンタヘッド駆動装置２００の好ましい実施の形態を示す構成図であり、図３を参照してプリンタヘッド駆動装置２００について説明する。
図３のプリンタヘッド駆動装置２００は、制御部２１０、定電流源２２０、駆動スイッチコントロール部２３０、圧電素子駆動部２４０等を有している。
制御部２１０は、印刷データＰＤを定電流源２２０に送る機能を有しているとともに、スタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫを駆動スイッチコントロール部２３０に送る機能を有している。ここで、印刷データＰＤは、後述するように、各ノズル１３３（１相〜ｎ相）すべての印刷データを時間軸に変調して、クロック信号に同期させた信号として生成されている。
【００１９】
定電流源２２０は、送られた印刷データＰＤを一定の大きさを有する駆動電流Ｉに変換して、圧電素子駆動部２４０に供給するものである。従って、駆動電流Ｉが出力されるタイミングは、印刷データＰＤがハイレベルになるタイミングと同期している。
駆動スイッチコントロール部２３０は、後述する駆動スイッチＳ１〜ＳｎのＯＮ／ＯＦＦを制御するものであり、制御部２１０から送られるスタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫに基づいて動作する。
【００２０】
圧電素子駆動部２４０は、複数の圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）についてそれぞれ設けられている。圧電素子駆動部２４０は、変調データ記憶部であるバッファ２４１、波形変調部２４２、波形増幅部２４３、駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）等を有している。駆動スイッチＳｉはＯＮ／ＯＦＦすることによって駆動電流Ｉの供給を制御するものであって、駆動スイッチコントロール部２３０によって制御されている。変調電圧生成コンデンサＣｉは、駆動スイッチＳｉがそれぞれＯＮ状態の時に送られた駆動電流Ｉの電荷を蓄積して変調データＬｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）を生成するものである。
【００２１】
バッファ２４１は、変調電圧生成コンデンサＣｉに蓄積された変調データＬｉをそれぞれ所定の期間記憶する機能を有している。バッファ２４１は高インピーダンスになっていて、変調電圧生成コンデンサＣｉに蓄積された蓄積電荷Ｖａを後述する波形変調部２４２に逃がさないようになっている。なお、波形変調部２４２の入力インピーダンスが変調電圧生成コンデンサＣｉの静電容量よりも十分低い場合にはバッファ２４１は省略してもかまわない。
【００２２】
波形変調部２４２は、バッファ２４１から送られる変調データＬｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に基づいて基準波形生成部２５０から送られる基準電圧Ｖをそれぞれ変調する機能を有している。
波形増幅部２４３は、波形変調部２４２から送られる駆動波形ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）をそれぞれたとえば約１０倍に増幅するとともに、駆動電流Ｉを約２０（ｍＡ）になるように電流増幅をするものである。そして、この駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）によって圧電素子１３６（１相〜ｎ相）がそれぞれ駆動する。
各圧電素子駆動部２４０には放電抵抗２６０及び切り換えスイッチＳＨが並列接続されている。放電抵抗２６０は、各変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積された電荷Ｖａを放電するためのものである。
【００２３】
図４は図３のプリンタヘッド駆動装置２００における駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）の構造を示す図であり図４を参照して駆動スイッチＳｉについて説明する。
駆動スイッチＳｉは、ＮＭＯＳ（Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）で構成される双方向スイッチであり、ゲート電位に駆動スイッチコントロール部２３０からコントロール信号ＣＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）が入力される。コントロール信号ＣＳｉがハイレベルの場合にはＯＮ状態となり駆動電流Ｉが流れ、コントロール信号ＣＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がローレベルの場合にはＯＦＦ状態となり駆動電流Ｉが流れない。
また、変調電圧生成コンデンサＣｉに蓄積電荷Ｖａを蓄積するとき、ソースからドレインに向かって駆動電流Ｉが流れ、変調電圧生成コンデンサＣｉに蓄積されている蓄積電荷Ｖａを放電するとき、ドレインからソースに向かって放電される。
【００２４】
図５は図３のプリンタヘッド駆動装置２００における駆動スイッチコントロール部２３０の構造を示す構成図であり、図５を参照して駆動スイッチコントロール部２３０について説明する。
図５の駆動スイッチコントロール部２３０は、複数のＤフリップフロップＤ−ＦＦｉ（ｉ＝０〜ｎ＋１）及び複数のＯＲ素子ＯＲｉ（ｉ＝１〜ｎ）からなっている。各ＤフリップフロップＤーＦＦｉ（ｉ＝０〜ｎ＋１）はそれぞれ入力されたスタート信号ＳＲをクロック信号ＣＫの１周期分記憶してから出力する機能を有している。また、各ＤフリップフロップＤ−ＦＦｉ（ｉ＝１〜ｎ）の出力側にはそれぞれＯＲ素子ＯＲｉの入力端子が接続されていて、各Ｄ−フリップフロップＤ−ＦＦｉからスタート信号ＳＲが出力されると、ハイレベルのコントロール信号ＣＳｉをそれぞれ出力する。
【００２５】
また、ＯＲ素子ＯＲｉには、それぞれスタート信号ＳＲが直接入力されるようになっていて、スタート信号ＳＲが入力されると出力がハイレベルとなり、図３の駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がＯＮ状態となる。なお、ＯＲ素子ＯＲｉに直接もしくはＤフリップフロップＤ−ＦＦｉからスタート信号ＳＲが入力されない場合には、ＯＲ素子ＯＲｉはローレベルのコントロール信号ＣＳｉ（ｉ＝１〜ｎ）を出力する。さらに、ＤフリップフロップＤ−ＦＦ（ｎ＋１）からはラッチ信号ＬＳが出力される。
【００２６】
次に、図６は図３のプリンタヘッド駆動装置２００における波形変調部２４２の一例を示す構成図であり、図６を参照して波形変調部２４２について説明する。
図６（Ａ）の波形変調部２４２は、基準電圧Ｖｒｅｆと変調データＬｉの最小の電圧値を駆動電圧ＭＶとして出力するいわゆる最小値回路であって、オペアンプ２４２ａ、ダイオード２４２ｂ等を有している。オペアンプ２４２ａは基準電圧Ｖｒｅｆと変調データＬｉの差分を出力するものであり、オペアンプ２４２ａの＋側に変調データＬｉが入力され、−側に基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。
【００２７】
ダイオード２４２ｂは、プラス端子側がオペアンプ２４２ａの出力端子側に接続されており、マイナス端子側が基準波形生成部２５０と接続されている。ここで、変調データＬｉよりも基準電圧Ｖｒｅｆが小さい場合（Ｌｉ＞Ｖｒｅｆ）、駆動電圧ＭＶとして基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。一方、変調データＬｉよりも基準電圧Ｖｒｅｆが大きい場合（Ｌｉ＜Ｖｒｅｆ）、基準電圧Ｖｒｅｆから差分電圧（Ｌｉ−Ｖｒｅｆ）を減算した電圧が駆動電圧ＭＶとして出力される。従って、変調データＬｉ、基準電圧Ｖｒｅｆ及び駆動電圧ＭＶｉは図６（Ｂ）に示すようになる。
【００２８】
図７は図３のプリンタヘッド駆動装置２００において出力される各種信号のタイムチャート図であり、図１乃至図７を参照して本発明のプリンタヘッド駆動方法の好ましい実施の形態について説明する。
まず、図３の制御部２１０からスタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫが駆動スイッチコントロール部２３０に送られる。このスタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫは図７（Ａ）及び図７（Ｃ）のようになる。
すると、図７（Ｄ）に示すように、コントロール信号ＣＳ１〜ＣＳｎ及びＣＳｈがすべてハイレベルとなり、切り換えスイッチＳＨ及び駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がすべてＯＮ状態になる。これにより、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）にそれぞれ蓄積されている蓄積電荷Ｖａが放電抵抗２６０によって放電される。
【００２９】
一方、図７（Ｂ）に示すように、クロック信号ＣＫと同期するタイミングで制御部２１０から印刷データＰＤが定電流源２２０に対して送られる。ここで、印刷データＰＤは、圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）をそれぞれ駆動するためのパルス波形（印刷データ）が時分割されて１つの印刷データＰＤとして連続して形成されている。印刷データＰＤは、各圧電素子１３６（１相〜ｎ相）を変調駆動させるために、パルス幅Ｘ１〜Ｘｎが印刷濃度に対応した変化して形成されている。従って、クロック信号ＣＫの周期Ａに対するパルス幅Ｘ１〜Ｘｎの比率（Ｘｉ／Ａ）で変調駆動すべき圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）の変位量が決定する。
【００３０】
その後、定電流源２２０は駆動電流Ｉを複数の圧電素子駆動部２４０に送る。このとき、駆動電流Ｉは駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がＯＮ状態になっている圧電素子駆動部２４０に流れる。すなわち、図７（Ｄ）に示すように、駆動スイッチコントロール部２３０によって駆動スイッチＣＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）は、クロック信号ＣＫと同期して周期Ａで１相からｎ相まで順次ＯＮ状態となっていく。一方、駆動電流Ｉもクロック信号ＣＫに同期して時分割された１相からｎ相までのパルス波形からなっている。従って、各相に対応した駆動電流Ｉがそれぞれ各相の圧電素子駆動部２４０に供給されることとなる。
【００３１】
すると、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）には、送られた駆動電流Ｉに比例した蓄積電荷Ｖａが生じる。すなわち、パルス幅Ｘ１〜Ｘｎに応じた大きさの電荷が変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積される。このとき、バッファ２４１は高インピーダンスで形成されているため、変調電圧生成コンデンサＣに蓄積されている電荷を波形変調部２４２に逃がすことがない。
そして、図７（Ｂ）のすべての圧電素子１３６（１相〜ｎ相）に対する印刷データＰＤが送られたとき（周期Ｔ）、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積された電荷がそれぞれバッファ２４１を経て波形変調部２４２で変調され、駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）が生成される。その後、駆動電圧ＭＶは波形増幅部２４３で増幅されて、各圧電素子１３６（１相〜ｎ相）に印加される。すると、図８に示すように、駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）が圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）に対して一斉に供給される。
【００３２】
これにより、圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）を変調駆動させて、ノズル１３３（ｉ＝１相〜ｎ相）から吐出するインクの量を変調して濃度調整を行うプリンタ装置１００において、印刷データＰＤに基づいて駆動電圧ＭＶを変調する際に、Ａ／Ｄ変換部を設ける必要がなくなるため、簡単な回路構成で、安価にかつ低消費電力で回路を実現することができる。
【００３３】
図９は本発明のプリンタヘッド駆動装置の第２の実施の形態を示す構成図であり、図９を参照してプリンタヘッド駆動装置３００について説明する。なお、図９のプリンタヘッド装置３００において図３のプリンタ駆動装置２００と同一の構造を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。
図９のプリンタヘッド駆動装置３００が図３のプリンタヘッド駆動装置２００と異なる点は、変調データ記憶部がサンプルホールド回路３４１からなっている点である。図９において、サンプルホールド回路３４１は駆動スイッチコントロール部２３０からラッチ信号ＬＳが送られると、波形変調部２４２に印刷データＰＤを送る機能を有している。
【００３４】
具体的には、図１０に示すようにサンプルホールド回路３４１は、第１演算増幅部３４１ａ、第２演算増幅部３４１ｂ、サンプリングスイッチ３４１ｃ等を有している。第１演算増幅部３４１ａと第２演算増幅部３４１ｂの間にはサンプリングスイッチ３４１ｃが配置されている。そして、このサンプリングスイッチ３４１ｃはラッチ信号ＬＳによって制御されていて、ラッチ信号ＬＳがハイレベルになると、サンプリングスイッチ３４１ｃがＯＮ状態となり、変調データＬｉが出力される。
【００３５】
図１１は図９のプリンタヘッド駆動装置３００における変調電圧生成コンデンサＣｉの周辺部位を示す構成図、図１２は図１１のプリンタヘッド駆動装置３００において出力される各種信号のタイムチャート図であり、図９乃至図１１を参照してプリンタヘッド駆動装置３００の動作例について説明する。
まず、図９の制御部２１０からスタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫが駆動スイッチコントロール部２３０に送られる。このスタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫは図１２（Ａ）及び図１２（Ｃ）のようになる。
【００３６】
すると、図７（Ｄ）に示すように、コントロール信号ＣＳ１〜ＣＳｎ及びＣＳｈがすべてハイレベルとなり、切り換えスイッチＳＨ及び駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がすべてＯＮ状態になる。これにより、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）にそれぞれ蓄積されている蓄積電荷Ｖａが放電抵抗２６０によって放電される。図１２（Ｉ）に示すように、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積されている蓄積電荷ＶａはＶａ＝Ｖａｏ×ｅｘｐ（−ｔ／ＲＣｉ）の関数で減少する。ここで、Ｖａｏは定数、Ｒは放電抵抗２６０の抵抗値であって、Ｒ×Ｃｉが周期Ａに比べて十分小さい値になるように設定しておくと、切り換えスイッチＣＳＷがＯＮ状態のときに蓄積電荷Ｖａがすべて放電される。なお、その間ラッチ信号ＬＳはローレベルのままなので、図１２（Ｊ）に示すように、サンプルホールド回路３４１から出力される変調データＬｉは従前の状態を保持する。
【００３７】
一方、図１２（Ｂ）に示すように、クロック信号ＣＫと同期するタイミングで印刷データＰＤが制御部２１０から定電流源２２０に対して送られる。ここで、印刷データＰＤは、圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）をそれぞれ駆動するためのパルス波形Ｘ１〜Ｘｎが時分割して連続して形成されていて、そのパルス幅Ｘ１〜Ｘｎによって各圧電素子１３６の変位量が制御される。
【００３８】
その後、定電流源２２０は駆動電流Ｉを複数の圧電素子駆動部２４０に送る。このとき、駆動電流Ｉは駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がＯＮ状態になっている圧電素子駆動部２４０に流れる。すなわち、駆動スイッチコントロール部２３０によって駆動スイッチＣＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）は、図１２（Ｅ）〜（Ｇ）に示すように、１相からｎ相までクロック信号ＣＫの周期Ａで順次ＯＮ状態となっていく。一方、駆動電流Ｉもまた１相からｎ相までのパルス幅Ｘ１〜Ｘｎに基づいた駆動電流Ｉが順次送られる。従って、各相に対応した駆動電流Ｉがそれぞれ各相の圧電素子駆動部２４０に供給されることとなる。
【００３９】
すると、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）には、送られた駆動電流Ｉに比例した電位が生じる。すなわち、パルス幅Ｘ１〜Ｘｎに応じた大きさの電荷が変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積される。このとき、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積される蓄積電荷Ｖａは図１２（Ｉ）に示すように、Ｖａ＝Ｉ×Ｘｉ／Ｃｉで蓄積される（Ｘｉはパルス幅）。
【００４０】
その後、図１２（Ｈ）に示すように、ラッチ信号ＬＳがハイレベルになると、図１０に示すサンプリングスイッチ３４１ｃがＯＮ状態となり、蓄積電荷Ｖａが変調データＬｋとして取り込まれる。そしてラッチ信号ＬＳがローレベルになっても、その値が保持される。その後、変調データＬｋに基づいて基準電圧Ｖｒｅｆが波形変調部２４２で変調され、駆動電圧ＭＶｉが生成される。その後、駆動電圧ＭＶは波形増幅部２４３で増幅されて、各圧電素子１３６（１相〜ｎ相）に印加される。すると、図１３に示すように、駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）が圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）に対して一斉に供給される。
【００４１】
このように、変調データ記憶部としてサンプルホールド回路３４１を用いることで、ラッチ信号ＬＳがＯＮになっても出力する変調データの値を保持し続けるので、図１３に示すように、駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）を各圧電素子１３６に印加しているときでも、次の駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）を生成することができる。
【００４２】
上記実施の形態によれば、１つのプリンタヘッド１３０に複数の圧電素子１３６（１相〜ｎ相）を用いるプリンタ装置１００において、簡易な回路構成にて各ノズル１３３ごとに吐出するインクの量を変調することができる。すなわち、図３及び図１０において、プリンタ装置１００、３００はＤ／Ａ変換部を使わずに簡単な回路構成なので、安価にかつ低消費電力で圧電素子１３６の変調駆動を実現することができる。
【００４３】
また、Ｄ／Ａ変換部を使った場合、分解能を２倍にすると４倍の回路規模になるが、図３と図１０のプリンタ装置１００、３００においては回路の変更なしに高分解能化に対応することができる。
さらに、プリンタヘッド１３０におけるノズル１３３（ｉ＝１相〜ｎ相）を増やした場合であっても、変調データを転送する線が極端に削減することができるため、配線に要するコスト及びメカニカルストレスが低減できる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便な回路構成で複数のノズルから吐出するインクの量を変調することができるプリンタヘッド駆動装置及びプリンタヘッド駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なプリンタヘッド駆動装置の好ましい実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明のプリンタヘッド駆動装置におけるプリンタヘッドを示す構成図。
【図３】本発明のプリンタヘッド駆動装置の好ましい実施の形態の構成図。
【図４】本発明のプリンタヘッド駆動装置における駆動スイッチの構成を示す図。
【図５】本発明のプリンタヘッド駆動装置における駆動スイッチコントロール部を示す構成図。
【図６】本発明のプリンタヘッド駆動装置における波形変調部の構成を示す図。
【図７】本発明のプリンタヘッド駆動装置において生成される諸電圧の波形を示す波形図。
【図８】本発明のプリンタヘッド駆動装置におけて各圧電素子に出力される駆動電圧を示す波形図。
【図９】本発明のプリンタヘッド駆動装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図１０】図９のプリンタヘッド駆動装置におけるサンプルホールド回路を示す構成図。
【図１１】図９のプリンタヘッド駆動装置における変調電圧生成コンデンサの周辺部位を示す構成図。
【図１２】図９のプリンタヘッド駆動装置において生成される諸電圧の波形を示す波形図。
【図１３】図９のプリンタヘッド駆動装置におけて各圧電素子に出力される駆動電圧を示す波形図。
【図１４】従来のプリンタヘッド駆動装置の一例を示す構成図。
【符号の説明】
１００・・・プリンタ装置、１３０・・・プリンタヘッド、１３１、２３１ａ、２３１ｂ・・・インク収容部（吐出液収容部）、１３３・・・ノズル、１３６・・・圧電素子、２００、３００・・・プリンタヘッド駆動装置、２１０・・・制御部、２２０・・・定電流源、２３０・・・駆動スイッチコントロール部、２４０・・・圧電素子駆動部、２４１・・・変調データ記憶部、２４２・・・波形変調部、Ｄ・・・印刷間隔、Ｍ・・・印刷方向（移動方向）、ＰＤ・・・印刷データ、Ｃｉ・・・変調電圧生成コンデンサ（変調電圧生成コンデンサ）、Ｉ・・・駆動電流、Ｘ１〜Ｘｎ・・・パルス幅、Ｌｉ・・・変調データ、ＭＶ・・・駆動電圧、ＣＳｉ・・・コントロール信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子により吐出液を吐出することで印刷を行うプリンタヘッド駆動装置及びプリンタヘッド駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙に画像や文字を印刷する装置として、ノズルからインクを吐出して印刷を行ういわゆるインクジェットプリンタ装置が知られている。このインクジェットプリンタ装置は、ノズルからインクを紙もしくはフィルム等に吐出させることで印刷を行ういわゆるオンデマンド型のプリンタ装置である。
【０００３】
図１４は従来のプリンタ装置におけるインクを吐出するための駆動源を示す構成図であり、図１４を参照してプリンタ装置１について説明する。
図１４のプリンタ装置１は基準電圧生成部２、制御部３、Ｄ／Ａ変換部４、演算部５、駆動電圧増幅部６、複数の圧電素子７（１相〜ｎ相）等を有している。基準電圧生成部２は、各圧電素子７を駆動させるためのパルス波形からなる基準電圧Ｖを生成するものである。
【０００４】
制御部３は外部から送られるデジタル信号からなる印刷データＰＤをＤ／Ａ変換部４に送る機能を有しており、Ｄ／Ａ変換部４は送られた印刷データＰＤをアナログ信号からなる印刷データＡＰＤに変換するものである。
演算部５は、基準電圧Ｖのパルス波高を印刷データＡＰＤによって変調して、駆動電圧ＭＶを生成するものである。駆動電圧増幅部６は、送られる駆動電圧ＭＶを増幅して、各圧電素子７に印加するものである。
【０００５】
次に図１５を参照してプリンタ装置１の動作例について説明する。
まず、基準電圧生成部２から基準電圧Ｖが演算部５に送られるとともに、制御部３からＤ／Ａ変換部４を介してアナログ信号からなるＡＰＤが演算部５に送られる。そして、演算部５により基準電圧Ｖが印刷データＡＰＤで変調された駆動電圧ＭＶが生成される。
その後、駆動電圧ＭＶは駆動電圧増幅部６によって増幅された後、各圧電素子７に印加される。すると、各圧電素子７が駆動電圧ＭＶの大きさに従って変位して、図示しないノズルから変調されたインクが吐出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述するように、従来のプリンタ装置１において、吐出するインクの量を変調して印刷を行うためには、デジタル信号からなる印刷データＰＤをアナログ信号からなる印刷データＡＰＤに変換するＤ／Ａ変換部４が必要となる。このため、プリンタ装置１の回路構成が複雑になるとともに、Ｄ／Ａ変換部４を動作させるための電力が必要となってしまう。また、Ｄ／Ａ変換部４を用いた場合、分解能を２倍にしようとすると、Ｄ／Ａ変換部４の回路構成は４倍の規模になってしまい、コストがかかってしまうという問題がある。
【０００７】
さらに、インクを吐出するノズルの数、すなわち、駆動する圧電素子７の数を増やす場合、Ｄ／Ａ変換部４から演算部５へ印刷データＡＰＤを送るための電送線の本数もふやさなくてはならず、コスト及びメカニカルストレスが増大してしまうという問題がある。
従って、ノズルから吐出するインクの量を変調させて印刷するプリンタ装置１においては、Ｄ／Ａ変換部４を使わずに変調することが望まれている。
【０００８】
そこで本発明は上記課題を解消し、簡便な回路構成で複数のノズルから吐出するインクの量を変調することができるプリンタヘッド駆動装置及びプリンタヘッド駆動方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明によれば、印刷データに基づいて複数の圧電素子を変調駆動させることで、複数のノズルからそれぞれ吐出液を吐出させるプリンタヘッド駆動装置において、複数の前記圧電素子におけるそれぞれの変位量をパルス幅の大きさに変調するとともに、複数の前記圧電素子の前記印刷データを時分割して１つの前記印刷データを出力する制御部と、前記制御部から出力された前記印刷データのタイミングと同期して、所定の大きさの駆動電流を出力する定電流源と、前記定電流源から送られる前記駆動電流の電荷を蓄積して変調データを生成するため、複数の前記圧電素子ごとに配置されている複数の変調電圧生成部と、前記定電流源と複数の前記変調電圧生成部の間にそれぞれ配置されていて、前記定電流源から前記変調電圧生成部への前記駆動電流の供給を制御するための複数の駆動スイッチと、複数の前記変調電圧生成部に蓄積された電荷をそれぞれ一時的に記憶する複数の変調データ記憶部と、複数の前記変調データ記憶部から送られてくる前記変調データに基づいてそれぞれ基準電圧を変調して、複数の前記圧電素子をそれぞれ駆動するための駆動電圧を生成するための波形変調部とを有するプリンタヘッド駆動装置、により達成される。
【００１０】
請求項１の構成によれば、制御部が各圧電素子のそれぞれの変位量をパルス幅の大きさとして変調するとともに、同時に駆動する圧電素子に対応した印刷データが順次並べられている印刷データを生成する。そして、その印刷データと同期するタイミングで定電流源が作動して印刷データを所定の大きさの駆動電流として出力する。そして、各圧電素子に対応して配置されている駆動スイッチがＯＮ／ＯＦＦすることで、各圧電素子ごとに対応した印刷データを変調電圧生成部に蓄積させる。その変調電圧部に蓄積された印刷データと基準電圧に基づいて駆動電圧を生成し、各圧電素子を駆動させる。
これにより、印刷データをアナログ変換するためのＤ／Ａ変換部を必要としないため、簡単な回路構成となる。
【００１１】
上記目的は、請求項４の発明によれば、印刷データに基づいて、複数の圧電素子を変調駆動させて、複数のノズルからそれぞれ吐出液を吐出させるプリンタヘッド駆動方法において、複数の前記圧電素子におけるそれぞれの変位量をパルス幅の大きさに変調するとともに、複数の前記圧電素子の前記印刷データを時分割して１つの前記印刷データを生成して、前記印刷データのタイミングと同期させた所定の大きさの駆動電流を生成して、前記駆動電流の電荷を前記各圧電素子ごとにそれぞれ蓄積して複数の変調データを生成して、複数の前記変調データに基づいて基準電圧を変調し、前記各圧電素子ごとにそれぞれ駆動電圧を生成して、前記駆動電圧により複数の前記圧電素子をそれぞれ駆動させるプリンタヘッド駆動方法により、達成される。
【００１２】
請求項４の構成によれば、各圧電素子のそれぞれの変位量がパルス幅の大きさとして変調されるとともに、駆動する圧電素子に対応した印刷データが順次並べられて生成される。そして、その印刷データと同期するタイミングで定電流が出力され、各圧電素子ごとに対応した印刷データを蓄積させる。蓄積された印刷データと基準電圧に基づいて駆動電圧を生成し、各圧電素子を駆動させる。
これにより、印刷データをアナログ変換するためのＤ／Ａ変換部を必要としないため、簡単な回路構成となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１４】
図１は、プリンタ装置の好ましい実施の形態を示す構成図であり、図１を参照してプリンタ装置１００について説明する。
図１のプリンタ装置１００は、インクジェットプリンタ装置であって、対象物送り機構１１０、プリンタヘッド移動部１２０、プリンタヘッド１３０等を有している。
対象物送り機構１１０は、対象物保持部１１１、モータ１１２、ベルト１１３等から構成されている。対象物保持部１１１は、たとえば円筒状に形成されていて、外周面上に印刷対象物である紙Ｗを保持するものである。対象物保持部１１１はモータ１１２とベルト１１３を介して機械的に接続されている。モータ１１２が駆動すると、対象物保持部１１１は矢印Ｒ方向に回転し、紙Ｗを矢印Ｒ方向に送る。
【００１５】
対象物保持部１１１の外周面側にはプリンタヘッド移動部１２０及びプリンタヘッド１３０が配置されている。プリンタヘッド移動部１２０は、ヘッド保持部１２１、モータ１２２、ガイド１２３等から構成されていて、ヘッド保持部１２１はガイド１２３に保持されており、ヘッド保持部１２１の上にはプリンタヘッド１３０が配置されている。ヘッド保持部１２１は、モータ１２２の駆動によりガイド１２３に沿って矢印Ｍ方向に移動する。
【００１６】
図２は本発明のプリンタヘッドの好ましい実施の形態を示す構成図であり、図２を参照してプリンタヘッド１３０について説明する。
図２のプリンタヘッド１３０は、インク収容部１３１、導管１３２、ノズル１３３、振動板１３５、圧電素子（ピエゾ素子）１３６等を有している。インク収容部１３１には、たとえばシアン、マゼンタもしくはイエローのいずれかの色からなるインク原液（吐出液）１３４が収容されていて、導管（インク供給路）１３２を介してノズル１３３と接続されている。
【００１７】
また、たとえば導管１３２の下側には圧電素子１３６が振動板１３５を介して配置されている。圧電素子１３６は、後述する駆動電圧Ｖの供給によってそれぞれ矢印Ａ方向に変位して、インク収容部１３１に対して圧力を加えノズル１３３からインク１３４を吐出させるものである。ノズル１３３は、インク収容部１３２に収容されているインク１３４を吐出して、紙等に印刷を行うものである。なお、ノズル１３３はプリンタヘッド１３０に複数個（１相〜ｎ相）形成されていて、そのノズル１３３（１相〜ｎ相）に対応して圧電素子１３６も複数個（１相〜ｎ相）配置されている。
【００１８】
図３は、本発明のプリンタヘッド駆動装置２００の好ましい実施の形態を示す構成図であり、図３を参照してプリンタヘッド駆動装置２００について説明する。
図３のプリンタヘッド駆動装置２００は、制御部２１０、定電流源２２０、駆動スイッチコントロール部２３０、圧電素子駆動部２４０等を有している。
制御部２１０は、印刷データＰＤを定電流源２２０に送る機能を有しているとともに、スタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫを駆動スイッチコントロール部２３０に送る機能を有している。ここで、印刷データＰＤは、後述するように、各ノズル１３３（１相〜ｎ相）すべての印刷データを時間軸に変調して、クロック信号に同期させた信号として生成されている。
【００１９】
定電流源２２０は、送られた印刷データＰＤを一定の大きさを有する駆動電流Ｉに変換して、圧電素子駆動部２４０に供給するものである。従って、駆動電流Ｉが出力されるタイミングは、印刷データＰＤがハイレベルになるタイミングと同期している。
駆動スイッチコントロール部２３０は、後述する駆動スイッチＳ１〜ＳｎのＯＮ／ＯＦＦを制御するものであり、制御部２１０から送られるスタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫに基づいて動作する。
【００２０】
圧電素子駆動部２４０は、複数の圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）についてそれぞれ設けられている。圧電素子駆動部２４０は、変調データ記憶部であるバッファ２４１、波形変調部２４２、波形増幅部２４３、駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）等を有している。駆動スイッチＳｉはＯＮ／ＯＦＦすることによって駆動電流Ｉの供給を制御するものであって、駆動スイッチコントロール部２３０によって制御されている。変調電圧生成コンデンサＣｉは、駆動スイッチＳｉがそれぞれＯＮ状態の時に送られた駆動電流Ｉの電荷を蓄積して変調データＬｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）を生成するものである。
【００２１】
バッファ２４１は、変調電圧生成コンデンサＣｉに蓄積された変調データＬｉをそれぞれ所定の期間記憶する機能を有している。バッファ２４１は高インピーダンスになっていて、変調電圧生成コンデンサＣｉに蓄積された蓄積電荷Ｖａを後述する波形変調部２４２に逃がさないようになっている。なお、波形変調部２４２の入力インピーダンスが変調電圧生成コンデンサＣｉの静電容量よりも十分低い場合にはバッファ２４１は省略してもかまわない。
【００２２】
波形変調部２４２は、バッファ２４１から送られる変調データＬｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に基づいて基準波形生成部２５０から送られる基準電圧Ｖをそれぞれ変調する機能を有している。
波形増幅部２４３は、波形変調部２４２から送られる駆動波形ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）をそれぞれたとえば約１０倍に増幅するとともに、駆動電流Ｉを約２０（ｍＡ）になるように電流増幅をするものである。そして、この駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）によって圧電素子１３６（１相〜ｎ相）がそれぞれ駆動する。
各圧電素子駆動部２４０には放電抵抗２６０及び切り換えスイッチＳＨが並列接続されている。放電抵抗２６０は、各変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積された電荷Ｖａを放電するためのものである。
【００２３】
図４は図３のプリンタヘッド駆動装置２００における駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）の構造を示す図であり図４を参照して駆動スイッチＳｉについて説明する。
駆動スイッチＳｉは、ＮＭＯＳ（Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）で構成される双方向スイッチであり、ゲート電位に駆動スイッチコントロール部２３０からコントロール信号ＣＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）が入力される。コントロール信号ＣＳｉがハイレベルの場合にはＯＮ状態となり駆動電流Ｉが流れ、コントロール信号ＣＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がローレベルの場合にはＯＦＦ状態となり駆動電流Ｉが流れない。
また、変調電圧生成コンデンサＣｉに蓄積電荷Ｖａを蓄積するとき、ソースからドレインに向かって駆動電流Ｉが流れ、変調電圧生成コンデンサＣｉに蓄積されている蓄積電荷Ｖａを放電するとき、ドレインからソースに向かって放電される。
【００２４】
図５は図３のプリンタヘッド駆動装置２００における駆動スイッチコントロール部２３０の構造を示す構成図であり、図５を参照して駆動スイッチコントロール部２３０について説明する。
図５の駆動スイッチコントロール部２３０は、複数のＤフリップフロップＤ−ＦＦｉ（ｉ＝０〜ｎ＋１）及び複数のＯＲ素子ＯＲｉ（ｉ＝１〜ｎ）からなっている。各ＤフリップフロップＤーＦＦｉ（ｉ＝０〜ｎ＋１）はそれぞれ入力されたスタート信号ＳＲをクロック信号ＣＫの１周期分記憶してから出力する機能を有している。また、各ＤフリップフロップＤ−ＦＦｉ（ｉ＝１〜ｎ）の出力側にはそれぞれＯＲ素子ＯＲｉの入力端子が接続されていて、各Ｄ−フリップフロップＤ−ＦＦｉからスタート信号ＳＲが出力されると、ハイレベルのコントロール信号ＣＳｉをそれぞれ出力する。
【００２５】
また、ＯＲ素子ＯＲｉには、それぞれスタート信号ＳＲが直接入力されるようになっていて、スタート信号ＳＲが入力されると出力がハイレベルとなり、図３の駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がＯＮ状態となる。なお、ＯＲ素子ＯＲｉに直接もしくはＤフリップフロップＤ−ＦＦｉからスタート信号ＳＲが入力されない場合には、ＯＲ素子ＯＲｉはローレベルのコントロール信号ＣＳｉ（ｉ＝１〜ｎ）を出力する。さらに、ＤフリップフロップＤ−ＦＦ（ｎ＋１）からはラッチ信号ＬＳが出力される。
【００２６】
次に、図６は図３のプリンタヘッド駆動装置２００における波形変調部２４２の一例を示す構成図であり、図６を参照して波形変調部２４２について説明する。
図６（Ａ）の波形変調部２４２は、基準電圧Ｖｒｅｆと変調データＬｉの最小の電圧値を駆動電圧ＭＶとして出力するいわゆる最小値回路であって、オペアンプ２４２ａ、ダイオード２４２ｂ等を有している。オペアンプ２４２ａは基準電圧Ｖｒｅｆと変調データＬｉの差分を出力するものであり、オペアンプ２４２ａの＋側に変調データＬｉが入力され、−側に基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。
【００２７】
ダイオード２４２ｂは、プラス端子側がオペアンプ２４２ａの出力端子側に接続されており、マイナス端子側が基準波形生成部２５０と接続されている。ここで、変調データＬｉよりも基準電圧Ｖｒｅｆが小さい場合（Ｌｉ＞Ｖｒｅｆ）、駆動電圧ＭＶとして基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。一方、変調データＬｉよりも基準電圧Ｖｒｅｆが大きい場合（Ｌｉ＜Ｖｒｅｆ）、基準電圧Ｖｒｅｆから差分電圧（Ｌｉ−Ｖｒｅｆ）を減算した電圧が駆動電圧ＭＶとして出力される。従って、変調データＬｉ、基準電圧Ｖｒｅｆ及び駆動電圧ＭＶｉは図６（Ｂ）に示すようになる。
【００２８】
図７は図３のプリンタヘッド駆動装置２００において出力される各種信号のタイムチャート図であり、図１乃至図７を参照して本発明のプリンタヘッド駆動方法の好ましい実施の形態について説明する。
まず、図３の制御部２１０からスタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫが駆動スイッチコントロール部２３０に送られる。このスタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫは図７（Ａ）及び図７（Ｃ）のようになる。
すると、図７（Ｄ）に示すように、コントロール信号ＣＳ１〜ＣＳｎ及びＣＳｈがすべてハイレベルとなり、切り換えスイッチＳＨ及び駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がすべてＯＮ状態になる。これにより、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）にそれぞれ蓄積されている蓄積電荷Ｖａが放電抵抗２６０によって放電される。
【００２９】
一方、図７（Ｂ）に示すように、クロック信号ＣＫと同期するタイミングで制御部２１０から印刷データＰＤが定電流源２２０に対して送られる。ここで、印刷データＰＤは、圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）をそれぞれ駆動するためのパルス波形（印刷データ）が時分割されて１つの印刷データＰＤとして連続して形成されている。印刷データＰＤは、各圧電素子１３６（１相〜ｎ相）を変調駆動させるために、パルス幅Ｘ１〜Ｘｎが印刷濃度に対応した変化して形成されている。従って、クロック信号ＣＫの周期Ａに対するパルス幅Ｘ１〜Ｘｎの比率（Ｘｉ／Ａ）で変調駆動すべき圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）の変位量が決定する。
【００３０】
その後、定電流源２２０は駆動電流Ｉを複数の圧電素子駆動部２４０に送る。このとき、駆動電流Ｉは駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がＯＮ状態になっている圧電素子駆動部２４０に流れる。すなわち、図７（Ｄ）に示すように、駆動スイッチコントロール部２３０によって駆動スイッチＣＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）は、クロック信号ＣＫと同期して周期Ａで１相からｎ相まで順次ＯＮ状態となっていく。一方、駆動電流Ｉもクロック信号ＣＫに同期して時分割された１相からｎ相までのパルス波形からなっている。従って、各相に対応した駆動電流Ｉがそれぞれ各相の圧電素子駆動部２４０に供給されることとなる。
【００３１】
すると、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）には、送られた駆動電流Ｉに比例した蓄積電荷Ｖａが生じる。すなわち、パルス幅Ｘ１〜Ｘｎに応じた大きさの電荷が変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積される。このとき、バッファ２４１は高インピーダンスで形成されているため、変調電圧生成コンデンサＣに蓄積されている電荷を波形変調部２４２に逃がすことがない。
そして、図７（Ｂ）のすべての圧電素子１３６（１相〜ｎ相）に対する印刷データＰＤが送られたとき（周期Ｔ）、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積された電荷がそれぞれバッファ２４１を経て波形変調部２４２で変調され、駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）が生成される。その後、駆動電圧ＭＶは波形増幅部２４３で増幅されて、各圧電素子１３６（１相〜ｎ相）に印加される。すると、図８に示すように、駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）が圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）に対して一斉に供給される。
【００３２】
これにより、圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）を変調駆動させて、ノズル１３３（ｉ＝１相〜ｎ相）から吐出するインクの量を変調して濃度調整を行うプリンタ装置１００において、印刷データＰＤに基づいて駆動電圧ＭＶを変調する際に、Ａ／Ｄ変換部を設ける必要がなくなるため、簡単な回路構成で、安価にかつ低消費電力で回路を実現することができる。
【００３３】
図９は本発明のプリンタヘッド駆動装置の第２の実施の形態を示す構成図であり、図９を参照してプリンタヘッド駆動装置３００について説明する。なお、図９のプリンタヘッド装置３００において図３のプリンタ駆動装置２００と同一の構造を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。
図９のプリンタヘッド駆動装置３００が図３のプリンタヘッド駆動装置２００と異なる点は、変調データ記憶部がサンプルホールド回路３４１からなっている点である。図９において、サンプルホールド回路３４１は駆動スイッチコントロール部２３０からラッチ信号ＬＳが送られると、波形変調部２４２に印刷データＰＤを送る機能を有している。
【００３４】
具体的には、図１０に示すようにサンプルホールド回路３４１は、第１演算増幅部３４１ａ、第２演算増幅部３４１ｂ、サンプリングスイッチ３４１ｃ等を有している。第１演算増幅部３４１ａと第２演算増幅部３４１ｂの間にはサンプリングスイッチ３４１ｃが配置されている。そして、このサンプリングスイッチ３４１ｃはラッチ信号ＬＳによって制御されていて、ラッチ信号ＬＳがハイレベルになると、サンプリングスイッチ３４１ｃがＯＮ状態となり、変調データＬｉが出力される。
【００３５】
図１１は図９のプリンタヘッド駆動装置３００における変調電圧生成コンデンサＣｉの周辺部位を示す構成図、図１２は図１１のプリンタヘッド駆動装置３００において出力される各種信号のタイムチャート図であり、図９乃至図１１を参照してプリンタヘッド駆動装置３００の動作例について説明する。
まず、図９の制御部２１０からスタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫが駆動スイッチコントロール部２３０に送られる。このスタート信号ＳＲ及びクロック信号ＣＫは図１２（Ａ）及び図１２（Ｃ）のようになる。
【００３６】
すると、図７（Ｄ）に示すように、コントロール信号ＣＳ１〜ＣＳｎ及びＣＳｈがすべてハイレベルとなり、切り換えスイッチＳＨ及び駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がすべてＯＮ状態になる。これにより、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）にそれぞれ蓄積されている蓄積電荷Ｖａが放電抵抗２６０によって放電される。図１２（Ｉ）に示すように、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積されている蓄積電荷ＶａはＶａ＝Ｖａｏ×ｅｘｐ（−ｔ／ＲＣｉ）の関数で減少する。ここで、Ｖａｏは定数、Ｒは放電抵抗２６０の抵抗値であって、Ｒ×Ｃｉが周期Ａに比べて十分小さい値になるように設定しておくと、切り換えスイッチＣＳＷがＯＮ状態のときに蓄積電荷Ｖａがすべて放電される。なお、その間ラッチ信号ＬＳはローレベルのままなので、図１２（Ｊ）に示すように、サンプルホールド回路３４１から出力される変調データＬｉは従前の状態を保持する。
【００３７】
一方、図１２（Ｂ）に示すように、クロック信号ＣＫと同期するタイミングで印刷データＰＤが制御部２１０から定電流源２２０に対して送られる。ここで、印刷データＰＤは、圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）をそれぞれ駆動するためのパルス波形Ｘ１〜Ｘｎが時分割して連続して形成されていて、そのパルス幅Ｘ１〜Ｘｎによって各圧電素子１３６の変位量が制御される。
【００３８】
その後、定電流源２２０は駆動電流Ｉを複数の圧電素子駆動部２４０に送る。このとき、駆動電流Ｉは駆動スイッチＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）がＯＮ状態になっている圧電素子駆動部２４０に流れる。すなわち、駆動スイッチコントロール部２３０によって駆動スイッチＣＳｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）は、図１２（Ｅ）〜（Ｇ）に示すように、１相からｎ相までクロック信号ＣＫの周期Ａで順次ＯＮ状態となっていく。一方、駆動電流Ｉもまた１相からｎ相までのパルス幅Ｘ１〜Ｘｎに基づいた駆動電流Ｉが順次送られる。従って、各相に対応した駆動電流Ｉがそれぞれ各相の圧電素子駆動部２４０に供給されることとなる。
【００３９】
すると、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）には、送られた駆動電流Ｉに比例した電位が生じる。すなわち、パルス幅Ｘ１〜Ｘｎに応じた大きさの電荷が変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積される。このとき、変調電圧生成コンデンサＣｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）に蓄積される蓄積電荷Ｖａは図１２（Ｉ）に示すように、Ｖａ＝Ｉ×Ｘｉ／Ｃｉで蓄積される（Ｘｉはパルス幅）。
【００４０】
その後、図１２（Ｈ）に示すように、ラッチ信号ＬＳがハイレベルになると、図１０に示すサンプリングスイッチ３４１ｃがＯＮ状態となり、蓄積電荷Ｖａが変調データＬｋとして取り込まれる。そしてラッチ信号ＬＳがローレベルになっても、その値が保持される。その後、変調データＬｋに基づいて基準電圧Ｖｒｅｆが波形変調部２４２で変調され、駆動電圧ＭＶｉが生成される。その後、駆動電圧ＭＶは波形増幅部２４３で増幅されて、各圧電素子１３６（１相〜ｎ相）に印加される。すると、図１３に示すように、駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）が圧電素子１３６（ｉ＝１相〜ｎ相）に対して一斉に供給される。
【００４１】
このように、変調データ記憶部としてサンプルホールド回路３４１を用いることで、ラッチ信号ＬＳがＯＮになっても出力する変調データの値を保持し続けるので、図１３に示すように、駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）を各圧電素子１３６に印加しているときでも、次の駆動電圧ＭＶｉ（ｉ＝１相〜ｎ相）を生成することができる。
【００４２】
上記実施の形態によれば、１つのプリンタヘッド１３０に複数の圧電素子１３６（１相〜ｎ相）を用いるプリンタ装置１００において、簡易な回路構成にて各ノズル１３３ごとに吐出するインクの量を変調することができる。すなわち、図３及び図１０において、プリンタ装置１００、３００はＤ／Ａ変換部を使わずに簡単な回路構成なので、安価にかつ低消費電力で圧電素子１３６の変調駆動を実現することができる。
【００４３】
また、Ｄ／Ａ変換部を使った場合、分解能を２倍にすると４倍の回路規模になるが、図３と図１０のプリンタ装置１００、３００においては回路の変更なしに高分解能化に対応することができる。
さらに、プリンタヘッド１３０におけるノズル１３３（ｉ＝１相〜ｎ相）を増やした場合であっても、変調データを転送する線が極端に削減することができるため、配線に要するコスト及びメカニカルストレスが低減できる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便な回路構成で複数のノズルから吐出するインクの量を変調することができるプリンタヘッド駆動装置及びプリンタヘッド駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なプリンタヘッド駆動装置の好ましい実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明のプリンタヘッド駆動装置におけるプリンタヘッドを示す構成図。
【図３】本発明のプリンタヘッド駆動装置の好ましい実施の形態の構成図。
【図４】本発明のプリンタヘッド駆動装置における駆動スイッチの構成を示す図。
【図５】本発明のプリンタヘッド駆動装置における駆動スイッチコントロール部を示す構成図。
【図６】本発明のプリンタヘッド駆動装置における波形変調部の構成を示す図。
【図７】本発明のプリンタヘッド駆動装置において生成される諸電圧の波形を示す波形図。
【図８】本発明のプリンタヘッド駆動装置におけて各圧電素子に出力される駆動電圧を示す波形図。
【図９】本発明のプリンタヘッド駆動装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図１０】図９のプリンタヘッド駆動装置におけるサンプルホールド回路を示す構成図。
【図１１】図９のプリンタヘッド駆動装置における変調電圧生成コンデンサの周辺部位を示す構成図。
【図１２】図９のプリンタヘッド駆動装置において生成される諸電圧の波形を示す波形図。
【図１３】図９のプリンタヘッド駆動装置におけて各圧電素子に出力される駆動電圧を示す波形図。
【図１４】従来のプリンタヘッド駆動装置の一例を示す構成図。
【符号の説明】
１００・・・プリンタ装置、１３０・・・プリンタヘッド、１３１、２３１ａ、２３１ｂ・・・インク収容部（吐出液収容部）、１３３・・・ノズル、１３６・・・圧電素子、２００、３００・・・プリンタヘッド駆動装置、２１０・・・制御部、２２０・・・定電流源、２３０・・・駆動スイッチコントロール部、２４０・・・圧電素子駆動部、２４１・・・変調データ記憶部、２４２・・・波形変調部、Ｄ・・・印刷間隔、Ｍ・・・印刷方向（移動方向）、ＰＤ・・・印刷データ、Ｃｉ・・・変調電圧生成コンデンサ（変調電圧生成コンデンサ）、Ｉ・・・駆動電流、Ｘ１〜Ｘｎ・・・パルス幅、Ｌｉ・・・変調データ、ＭＶ・・・駆動電圧、ＣＳｉ・・・コントロール信号
Claims (4)
- 印刷データに基づいて複数の圧電素子を変調駆動させることで、複数のノズルからそれぞれ吐出液を吐出させるプリンタヘッド駆動装置において、
複数の前記圧電素子におけるそれぞれの変位量をパルス幅の大きさに変調するとともに、複数の前記圧電素子の前記印刷データを時分割して１つの前記印刷データを出力する制御部と、
前記制御部から出力された前記印刷データのタイミングと同期して、所定の大きさの駆動電流を出力する定電流源と、
前記定電流源から送られる前記駆動電流の電荷を蓄積して変調データを生成するため、複数の前記圧電素子ごとに配置されている複数の変調電圧生成部と、
前記定電流源と複数の前記変調電圧生成部の間にそれぞれ配置されていて、前記定電流源から前記変調電圧生成部への前記駆動電流の供給を制御するための複数の駆動スイッチと、
複数の前記変調電圧生成部に蓄積された電荷をそれぞれ一時的に記憶する複数の変調データ記憶部と、
複数の前記変調データ記憶部から送られてくる前記変調データに基づいてそれぞれ基準電圧を変調して、複数の前記圧電素子をそれぞれ駆動するための駆動電圧を生成するための波形変調部と
を有することを特徴とするプリンタヘッド駆動装置。 - 複数の前記駆動スイッチは、時分割された前記駆動電流のうち、前記各圧電素子に対応した前記駆動電流が送られてくるタイミングでそれぞれＯＮ状態となる請求項１に記載のプリンタヘッド駆動装置。
- 前記変調データ記憶部は、サンプルホールド回路からなっている請求項１に記載のプリンタヘッド駆動装置。
- 印刷データに基づいて、複数の圧電素子を変調駆動させて、複数のノズルからそれぞれ吐出液を吐出させるプリンタヘッド駆動方法において、
複数の前記圧電素子におけるそれぞれの変位量をパルス幅の大きさに変調するとともに、複数の前記圧電素子の前記印刷データを時分割して１つの前記印刷データを生成して、
前記印刷データのタイミングと同期させた所定の大きさの駆動電流を生成して、
前記駆動電流の電荷を前記各圧電素子ごとにそれぞれ蓄積して複数の変調データを生成して、
複数の前記変調データに基づいて基準電圧を変調し、前記各圧電素子ごとにそれぞれ駆動電圧を生成して、
前記駆動電圧により複数の前記圧電素子をそれぞれ駆動させる
ことを特徴とするプリンタヘッド駆動方法。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17749999A JP4273371B2 (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | プリンタヘッド駆動装置及びプリンタヘッド駆動方法 |
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|---|---|---|---|
| JP17749999A Expired - Lifetime JP4273371B2 (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | プリンタヘッド駆動装置及びプリンタヘッド駆動方法 |
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-
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