JP4366535B2 - インクジェットヘッドの駆動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットヘッドの駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、本発明を適用できるインクジェットヘッドの駆動回路について示した図である。インクジェットヘッドの駆動回路は、印字タイミング信号１０から圧電素子７に印加する駆動信号１４を発生する駆動信号発生回路１と、インクを噴射する場合に圧電素子７に対して圧電素子７に蓄積された電荷の放電制御を行う放電制御回路８と、印字タイミング信号１０から放電制御回路８を動作させるパルス信号１５を発生する制御信号発生回路９からなる。
【０００３】
更に、駆動信号発生回路１は、圧電素子に印加する駆動信号の電流増幅を行う電流増幅回路６と、駆動信号１４を供給するために設けられたコンデンサ５と、コンデンサ５を放電する放電回路４と、コンデンサ５を充電する充電回路３と、放電回路４および充電回路３を動作させる制御信号を発生する充放電制御信号発生回路２と、からなる。
【０００４】
図４は、図３における各種信号のタイミングチャートを示したものである。以下に、図３と図４を用いて従来のインクジェットヘッドの駆動回路の動作を説明する。
【０００５】
図４には、駆動信号発生回路１を構成する充放電制御信号発生回路２が受取る印字タイミング信号１０、コンデンサ５を放電させる放電回路４を制御する放電制御信号１３、コンデンサ５を充電する充電回路３を制御する充電制御信号１２、圧電素子７に共通に印加される駆動信号１４、圧電素子７に蓄積された電荷を駆動信号１４の立ち下がりに同期して電荷を放電させるパルス信号１５の関係を示している。１回目の印字タイミング信号１０１を受取ると、充放電制御信号発生回路２は放電回路４に対して放電制御信号１３１を送信する。放電制御信号１３１のパルス幅の時間に依存して放電回路４はコンデンサ５を放電する。ただし、１回目の印字タイミング信号１０１を受取った状態では、コンデンサ５に電荷が充電されていないため、放電回路４が動作しても駆動信号１４の電圧レベルは０のままである（▲２▼）。
【０００６】
また、１回目の印字タイミング信号１０１を受取ると、インク噴射を行う場合に圧電素子７に対して制御信号発生回路９は放電制御回路８にパルス信号１５１を送信する。次に充放電制御信号発生回路２は充電回路３に対して充電制御信号１２を送信する。充電制御信号１２１のパルス幅の時間に依存して充電回路３はコンデンサ５を充電する。このように駆動信号発生回路１によって生成された駆動信号１４１が圧電素子７に印加される。駆動信号１４１の立ち上り（▲３▼）のタイミングでインク噴射を行う。
【０００７】
以下同様にして、２回目の印字タイミング信号１０２に基づき、圧電素子が電荷を保持した状態（▲１▼）から電荷を放電（▲２▼）、続いて充電（▲３▼）を行う台形波状の駆動信号１４２を生成し、駆動信号１４２の立ち上りのタイミングでインク噴射を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、１回目の印字タイミング信号１０１に対応して生成した駆動信号１４１は、コンデンサ５に一度も電荷が充電されていないため、電荷が０の状態から放電動作、充電動作を繰り返すので、台形波状の駆動信号（１４２、１４３）を生成できないという欠点があった。このため、１回目の印字タイミング信号で生成した駆動信号１４１を圧電素子７に印加し、圧電素子７の電荷放電を行うためパルス信号１５１を送信しても電荷が０のため、圧電素子の変位に変化が無くインク室へのインク吸入が十分に行えず、インクを噴射してもインクの液滴速度が低下し、着地位置精度が悪化し印字品質を低下させるという問題点があった。
【０００９】
本発明の目的は、１回目の印字から最適な台形波状の駆動信号を圧電素子に供給し、ひいてはインク噴射の安定性を高め、印字品質を向上できるインクジェットヘッドの駆動回路を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明においては、圧電素子を用いてインク室の容積を変化させることにより、前記インク室のインクをノズルから噴射させるインクジェットヘッドに対して、印字タイミング信号に応じて複数の前記圧電素子に共通に印加する駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、前記印字タイミング信号に応じてパルス信号を発生させる制御信号発生回路と、該制御信号発生回路のパルス信号に応じて前記圧電素子に蓄積された電荷の放電制御を行う放電制御回路とを備えたインクジェットヘッドにおいて、１回目の印字タイミング信号を発生させる前にダミー印字タイミング信号を生成し、該ダミー印字タイミング信号に応じて、前記充放電制御信号発生回路から前記圧電素子に駆動信号を印加する一方、前記放電制御回路は全ての圧電素子に対して前記パルス信号を与えず前記圧電素子の電荷放電を行わないようにして、前記圧電素子の電荷を保持状態にしておき、その後１回目の印字タイミング信号に応じて、前記圧電素子に駆動信号を印加し、インクを噴射させる前記圧電素子に対しパルス信号に応じて放電制御回路を動作させ、電荷放電を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、複数の前記圧電素子はその一方が共通に前記駆動信号発生回路の出力に接続され、他方が前記放電制御回路に接続されており、前記圧電素子と前記放電制御回路と間には、前記圧電素子毎に個別に設けられたダイオードのアノード側が接続され、該ダイオードのカソード側は共通に接地電位となるよう接続されており、前記放電制御回路は与えられたパルス時間の期間は前記ダイオードを順方向にバイアスする電流を流し続けて前記圧電素子の両端電位を前記駆動信号発生回路の出力電位に追従させ、与えられたパルス時間以外の期間はいかなる電位に対しても一切電流を流さないようにしていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一例を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一例によるインクジェットヘッドの駆動回路の機能ブロック図である。駆動信号発生回路１は、ダミー印字タイミング信号１６又は印字タイミング信号１０に対応して、駆動信号１４を生成する。駆動信号１４は圧電素子７に印加される。制御信号発生回路９は印字タイミング信号１０と印字データ１１に対応して、パルス信号９を生成する。放電制御回路８はパルス信号９に対応して、圧電素子７の放電制御を行う。
【００１４】
図２は、図１における各種信号のタイミングチャートを示したものである。すなわち、駆動信号発生回路１が受取るダミー印字タイミング信号１６と印字タイミング信号１０、駆動信号発生回路１内の放電制御信号１３と充電制御信号１２、圧電素子７に印加する駆動信号１４、放電制御回路８を制御するパルス信号９の関係を示している。
【００１５】
以下、図１と図２を用いてインクジェットヘッドの駆動回路の動作を説明する。
【００１６】
１回目の印字を行う場合、まず最初に、ダミー印字タイミング信号１６が、駆動信号発生回路１内の充放電制御信号発生回路２に入力される。ダミー印字タイミング信号１６が入力されると、放電制御信号１３１を生成し、放電回路４に出力する。放電制御回路４は放電制御信号１３１が入力されると、コンデンサ５を放電する。ただし、ダミー印字タイミング信号１６が入力された状態では、コンデンサ５に電荷が充電されていないため、放電回路４が動作しても駆動信号１４の電圧レベルは０のままである。次いで、充放電制御信号発生回路２は充電制御信号１２１を生成し、充電回路３へ出力する。充電回路３は充電制御信号１２１が入力されると、コンデンサ４を充電する。このようにして駆動信号１４１が生成され、圧電素子７に印加される。駆動信号１４１が印加されている期間には、全ての圧電素子に対してインク噴射を行わないようにするため、制御信号発生回路９は放電制御回路８を制御するパルス信号１５を生成しない。
【００１７】
次いで、１回目の印字タイミング信号１０１が充放電制御信号発生回路２に入力される。印字タイミング信号１０１が入力されると、放電制御信号１３２を生成し、放電回路４に出力する。放電制御回路４は放電制御信号１３２が入力されると、コンデンサ５を放電する。印字タイミング信号１０１が入力された状態では、コンデンサ５には電荷が充電されており、駆動信号１４２は電荷保持状態（▲１▼）から、直線的に立ち下がる（▲２▼）。
【００１８】
また、並行して印字タイミング信号１０１が制御信号発生回路９に入力されると、インクを噴射する圧電素子に対して、放電制御回路８を制御するパルス信号１５１を生成する。放電制御回路８は、パルス信号１５１が入力されると、放電制御回路８内のＰチャンネルエンハスメントＭＯＳトランジスタがＶｃｃに接続され、抵抗器を介してダイオードを順方向にバイアスする電流を流し続けて圧電素子７の両端電位を駆動信号１４２の電位に追従させる。この期間（▲２▼）、圧電素子は電荷放電を行い、インクがインク室（図示していない）に吸入される。
【００１９】
次いで、充放電制御信号発生回路２は、充電制御信号１１２２を生成する。充電回路３は、充電制御信号１２２が入力されると、コンデンサ５を充電する。この結果、駆動信号１４２は直線的に立ち上る。この期間（▲３▼）、圧電素子は電荷充電を行い、駆動信号１４２の立ち上りのタイミングでインクを噴射する。
【００２０】
次に２回目の印字タイミング信号１０２が充放電制御信号発生回路２に入力されると、１回目と同様に、放電制御信号１３の送信、パルス信号１５の送信、充電制御信号１２の送信し、一連の動作を繰り返し行う。
【００２１】
これにより、ダミー印字タイミング信号１６に対応して、圧電素子７に駆動信号１４１を印加して、信号レベルを圧電素子が電荷保持できる状態にしておき、その後、１回目の印字タイミング信号１０１に対応して、台形波状の駆動信号を供給することができる。つまり、１回目の印字から最適な台形波状の駆動信号を供給することができ、インク液滴速度、ひいてはインク着地位置精度のバラツキを抑え、印字品質を向上させることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、１回目の印字から最適な駆動信号を供給するインクジェットヘッドの駆動回路を提供でき、インク噴射の安定性を高め、印字品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一例によるインクジェットヘッドの駆動回路の機能ブロック図。
【図２】 図１の各信号の関係を示すタイムチャート。
【図３】 従来のインクジェットヘッドの駆動回路の機能ブロック図。
【図４】 図３の各信号の関係を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１は駆動信号発生回路、２は充放電制御信号発生回路、３は充電回路、４は放電回路、５はコンデンサ、６は電流増幅回路、７は圧電素子、８は放電制御回路、９は制御信号発生回路、１０は印字タイミング信号、１１は印字データ、１２は充電制御信号、１３は放電制御信号、１４は駆動信号、１５はパルス信号、１６はダミー印字タイミング信号。

Claims (2)

1. 圧電素子を用いてインク室の容積を変化させることにより、前記インク室のインクをノズルから噴射させるインクジェットヘッドに対して、印字タイミング信号に応じて複数の前記圧電素子に共通に印加する駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、前記印字タイミング信号に応じてパルス信号を発生させる制御信号発生回路と、該制御信号発生回路のパルス信号に応じて前記圧電素子に蓄積された電荷の放電制御を行う放電制御回路とを備えたインクジェットヘッドにおいて、
   １回目の印字タイミング信号を発生させる前にダミー印字タイミング信号を生成し、該ダミー印字タイミング信号に応じて、前記充放電制御信号発生回路から前記圧電素子に駆動信号を印加する一方、前記放電制御回路は全ての圧電素子に対して前記パルス信号を与えず前記圧電素子の電荷放電を行わないようにして、前記圧電素子の電荷を保持状態にしておき、その後１回目の印字タイミング信号に応じて、前記圧電素子に駆動信号を印加し、インクを噴射させる前記圧電素子に対しパルス信号に応じて放電制御回路を動作させ、電荷放電を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方法。
2. 複数の前記圧電素子はその一方が共通に前記駆動信号発生回路の出力に接続され、他方が前記放電制御回路に接続されており、前記圧電素子と前記放電制御回路と間には、前記圧電素子毎に個別に設けられたダイオードのアノード側が接続され、該ダイオードのカソード側は共通に接地電位となるよう接続されており、前記放電制御回路は与えられたパルス時間の期間は前記ダイオードを順方向にバイアスする電流を流し続けて前記圧電素子の両端電位を前記駆動信号発生回路の出力電位に追従させ、与えられたパルス時間以外の期間はいかなる電位に対しても一切電流を流さないようにしていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの駆動方法。

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