JPH05338164A - インクジェットヘッドの駆動装置及びその駆動方法 - Google Patents

インクジェットヘッドの駆動装置及びその駆動方法

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JPH05338164A
JPH05338164A JP17008592A JP17008592A JPH05338164A JP H05338164 A JPH05338164 A JP H05338164A JP 17008592 A JP17008592 A JP 17008592A JP 17008592 A JP17008592 A JP 17008592A JP H05338164 A JPH05338164 A JP H05338164A
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智昭 中野
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政徳 平野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電素子への充電電圧を低コストで自由に切
り換えることを可能とする。 【構成】 充電用トランジスタ15と充電抵抗12とダ
イオード13で充電回路を構成し、放電抵抗11と放電
用トランジスタ14で放電回路を構成する。S1に印字
信号がくるとPZT16には波高値がほぼVpのパルス
波形の信号が印加されることになる。波高値の異なる2
つのパルスを印加する場合は、Vpを可変とする。すな
わち、パルス信号に応じて任意に2つ以上の電圧源を、
前記充電回路と放電回路から成る駆動回路に供給できる
ように切換回路を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、インクジェットヘッドの駆動装
置及びその駆動方法に関し、より詳細には、圧電素子へ
の充電電圧を低コストで自由に切り換えることのできる
インクジェットヘッドの駆動装置及びその駆動方法に関
する。
【0002】
【従来技術】オンデマンドインクジェット記録装置にお
いて、高密度による高解像度を得るため、及び濃度が多
段階の記録を記録紙に記録するためには、ノズルから放
出されるドロップレットの大きさを小から大まで、必要
に応じて自由にコントロール出来ることが望ましい。ノ
ズルから放出されるドロップレットの大きさを小さくす
るためには、ノズル開口の径を小さくすることが考えら
れるが、ノズル開口の径を小さくすると、ノズルの目詰
りが発生し易く、かつ、ノズル部分でインク液の摩擦が
大きくなり、インク液がノズルから放出されにくくな
る。ノズルを通過するインク液の流動性との関係から、
ノズル開口の径を小さくするには自ずと限界がある。そ
して、ノズル開口の径を小さくすることは、ドロップレ
ットの大きさをある程度小さくすることは出来るが、そ
の大きさを自由にコントロールすることはできない。
【0003】この点を解決するために、例えば、特公平
3−30506号公報に「液体放出装置」が提案されて
いる。この公報のもは、主パルス電圧が印加される前
に、同極性でノズル内の液の先端位置を決める付加パル
ス電圧を印加するパルス電圧印加手段を有し、前記付加
パルス電圧の高さまたはパルス幅または主パルス電圧が
印加されるまでの時間をそれぞれ調整するための手段を
有するものであり、2つの異なる波高値をもつパルスを
圧電素子に印加して、インク粒子の滴の大きさを調整す
る方法が開示されている。しかしながら、この駆動回路
の構成は、2つの圧電素子の充電回路にそれぞれ異なる
電源電圧が接続され、圧電素子への充電電圧を充電回路
を切り換えることで行っている。したがって、マルチノ
ズルを有するヘッドを駆動する場合、回路の素子数が多
くなり、コストアップとなるという欠点があった。
【0004】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、圧電素子への充電電圧を低コストで自由に切り
換えることのできるインクジェットヘッドの駆動装置及
びその駆動方法を提案するものである。
【0005】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
複数の溝で区分され、少なくともその一部が圧電素子で
ある駆動部と、該駆動部に対向配置される加圧液室を有
する流路板と、該加圧液室に隣接して配置される共通液
室とからなり、前記圧電素子への電圧印加に伴い加圧液
室に連通するノズルより液滴を吐出して記録するインク
ジェット記録装置において、前記圧電素子を駆動するた
めの充電回路と放電回路から構成される駆動回路を有
し、入力パルスの信号に応じて任意に複数の電圧源を前
記駆動回路に供給することができる電源切換回路が接続
されていること、更には、(2)前記電源切換回路にお
いて、最小電圧源をダイオードを介して前記駆動回路へ
供給し、他の電圧源をスイッチング素子をオンすること
で前記駆動回路へ供給すること、或いは、(3)複数の
溝で区分され、少なくともその一部が圧電素子である駆
動部と、該駆動部に対向配置される加圧液室を有する流
路板と、該加圧液室に隣接して配置される共通液室とか
らなり、前記圧電素子への電圧印加に伴い加圧液室に連
通するノズルより液滴を吐出して記録するインクジェッ
ト記録装置において、前記圧電素子を駆動するための充
電回路と放電回路から構成される駆動回路を有し、通常
印字モード時は前記入力パルスを“L”とし、ドラフト
印字モード時は“H”にすることで、前記圧電素子の駆
動電圧を通常印字モード時よりもドラフト印字モード時
のほうがを高くなるようにすること、或いは、(4)複
数の溝で区分され、少なくともその一部が圧電素子であ
る駆動部と、該駆動部に対向配置される加圧液室を有す
る流路板と、該加圧液室に隣接して配置される共通液室
とからなり、前記圧電素子への電圧印加に伴い加圧液室
に連通するノズルより液滴を吐出して記録するインクジ
ェット記録装置において、前記圧電素子を駆動するため
の充電回路と放電回路から構成される駆動回路を有し、
印字期間時は前記入力パルスを“L”とし、パージング
期間時は“H”にすることで、前記圧電素子の駆動電圧
を印字期間よりもパージング期間のときのほうが高くな
るようにすること、或いは、(5)複数の溝で区分さ
れ、少なくともその一部が圧電素子である駆動部と、該
駆動部に対向配置される加圧液室を有する流路板と、該
加圧液室に隣接して配置される共通液室とからなり、前
記圧電素子への電圧印加に伴い加圧液室に連通するノズ
ルより液滴を吐出して記録するインクジェット記録装置
において、前記圧電素子を駆動するための充電回路と放
電回路から構成される駆動回路を有し、環境温度に応じ
て任意に複数の電源を前記駆動回路に供給することがで
きる電源切換回路を有し、低温になるほど、圧電素子の
駆動電圧を高くすること、或いは、(6)複数の溝で区
分され、少なくともその一部が圧電素子である駆動部
と、該駆動部に対向配置される加圧液室を有する流路板
と、該加圧液室に隣接して配置される共通液室とからな
り、前記圧電素子への電圧印加に伴い加圧液室に連通す
るノズルより液滴を吐出して記録するインクジェット記
録装置において、入力パルスの信号に応じて任意に複数
の電源を切り換えることのできる電源切り換え回路を有
し、複数の前記圧電素子の駆動回路へ供給することを特
徴としたものである。以下、本発明の実施例に基づいて
説明する。
【0006】まず、オンデマンド型インクジェット記録
ヘッドについて説明する。図7(a),(b)は、記録ヘ
ッドの構成を説明するための図で、図(a)は側断面
図、図(b)は図(a)のA−A断面図である。図中、
21は基板、22は圧電素子、23は流路板、23aは
流路(加圧室)、23bは壁部、24は共通液室構成部
材、24aは共通液室、25はインク供給パイプ、26
はノズルプレート、26aはノズル、27は駆動用回路
プリント板(PCB)、28はリード線、29は駆動電
極、30は充填剤、31は保護板、32は流体抵抗、3
3,34は電極、35は上部隔壁である。
【0007】集積化されたヘッドにおいて、電極33,
34を有する積層された圧電素子22は、流路23aに
対応して、該流路23a方向に溝加工が施され、溝3
0、駆動圧電素子22b、非駆動圧電素子22aに区分
される。溝30には充填剤が封入されている。溝加工が
施された圧電素子22には上部隔壁35を介して流路板
23が接合される。すなわち前記上部隔壁35は、非駆
動圧電素子22aと隣接する流路23aを隔てる壁部2
3bとで支持される。駆動圧電素子22aの幅は流路2
3aの幅よりも僅かに狭く選んでいる。駆動用回路プリ
ント板(PCB)上の駆動回路により駆動圧電素子22
bには一定の電圧が印加され、流路23aの体積を縮小
している。印字において選択された駆動圧電素子22b
にパルス状信号電圧(信号パルス)を印加すると、該信
号パルスの立下げにより流路23aの体積は増加してイ
ンクを吸入し、信号パルスの立上げにより該駆動圧電素
子22bは厚み方向に変位し、上部隔壁35を介して流
路23aの容積が急速に縮小し、その結果ノズル板26
のノズル26aよりインク液滴を吐出する。
【0008】図1は、本発明によるインクジェットヘッ
ドの駆動装置の一実施例を説明するための構成図で、図
中、11は放電抵抗、12は充電抵抗、13はダイオー
ド、14は放電用トランジスタ(NPN型)、15は充
電用トランジスタ(PNP型)、16は圧電素子(PZ
T)、17はバッファである。充電用トランジスタ15
と充電抵抗12と、ダイオード13で充電回路を構成
し、放電抵抗11と放電用トランジスタ14で放電回路
を構成している。S1に印字信号がくるとPZT16に
は波高値がほぼVpのパルス波形の信号が印加されるこ
とになる。波高値の異なる2つのパルスを印加する場
合、Vpを可変にする。
【0009】図2は、図1におけるVpを可変にする構
成を示す図で、図中、1〜4は抵抗、5はコンデンサ、
6はトランジスタQ1(NPN型)、7はトランジスタ
2(PNP型)、8はダイオード、9は電源V1、10
は電源V2である。いま、入力端子S0に図3(a)の信
号が入力されると、図(a)が“L”のときは、トラン
ジスタQ1,Q2はオフであるので、出力電圧Vppは電源
1からダイオード8を介して電流が供給される。ま
た、図(a)が“H”のときはトランジスタQ1がオン
することにより、トランジスタQ2のベース電流が流れ
2がオンする。従って、Vppの出力電圧はV2となるの
で(但し、V2>V1)、図3(b)のような出力電圧と
なる。
【0010】図1のPZT駆動回路の電源Vpを前記V
ppから供給すれば、図3(c)をS1の入力信号とした
とき、図3(d)のようなPZTの駆動波形が得られる
ので、V1,V2それぞれ個別の充電回路は必要なく共通
回路でよい。さらに、マルチノズルヘッドの場合、各ノ
ズルのPZT駆動回路の電源供給を全て、図4のように
Vppに接続するだけでよい。この場合、図2のトランジ
スタQ2とダイオード8の電流容量は、各PZTへ供給
される充電電流の総和に十分でなければならない。
【0011】次に、本発明によるインクジェットヘッド
の駆動装置の他の実施例について説明する。シリアルプ
リンタにおいて、ヘッドのキャリッジ速度を通常の倍の
スピードにし(ヘッドの最高駆動周波数は固定)、印字
スピードを高速化するドラフトモードで使用する場合、
通常の印字と同じドット位置精度を得るためには、イン
ク滴の許容速度変動が狭くなることになる。そこで通常
の印字モードで駆動するときの電圧Vp=V1に対し
て、ドラフトモードのときはVp=V2(V1<V2)な
る電圧にしてインク滴の速度を上げてやれば、印字品質
を損ねることがなくなる。この場合、図2のS0を通常
の印字モードのときは“L”、ドラフトモードのときは
“H”を入力して、出力電圧VppをV1とV2に切り換え
て、図1の電源Vpに供給すればよい。
【0012】また、ノズルから気泡を吸引したときに、
非記録位置でパージングを行う場合、印字するときより
も高い電圧で駆動したほうが気泡排出の効率が良い。こ
の場合、パージング期間のみ図2のS0を“H”にすれ
ば、印字期間の駆動電圧V1よりも高い駆動電圧V2でヘ
ッドを駆動することができる。さらに、インクジェット
ヘッドでは、常温で使用するときに比べ高温では、イン
ク粘度が低下するために、常温と同じ駆動電圧ではイン
ク滴速度が速くなり、また、低温ではインク粘度が高く
なるので、インク滴速度は低下する。したがって、常に
高画像品質を保つには、環境温度に応じて駆動電圧を可
変させ、インク滴速度を一定にする必要がある。例え
ば、図5に示すように、環境温度の補償範囲をT1〜T4
とするとき、温度Tが高くなるにつれ、駆動電圧Vpが
低くなるように、温度Tに応じてVpを3分割する(V
1<V2<V3)。この場合、図6に示すように、V1のみ
ダイオードを介してVppの出力とし、V2,V3は、図2
と同様にトランジスタによってスイッチングすればよ
い。S2,S3の入力端子には、以下の表1のような信号
を入力する。
【0013】
【表1】
【0014】前記表1のような信号を入力し、Vppの出
力を図1または図4の駆動回路のVpへ供給すればよ
い。
【0015】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 (1)請求項1,2に対応する効果:入力信号で圧電素
子の駆動回路の電圧源を切り換えることができるので、
電圧源の切り換え制御が精度よく容易に可能となる。ま
た、回路構成も簡単なので低コストで実施できる。 (2)請求項3に対応する効果:電源切換回路の入力信
号を制御するだけで、容易にドラフト印字モードの印字
品質を向上させることができる。 (3)請求項4に対応する効果:電源切換回路の入力信
号を制御するだけで容易にパージング期間のみ駆動電圧
を上げることができるので、効率よく、気泡排出が可能
となり印字品質を向上させることができる。 (4)請求項5に対応する効果:電源切換回路の入力信
号を制御するだけで容易に精度よくヘッドの温度補償を
することが可能である。 (5)構成6に対応する効果:マルチノズルヘッドを駆
動する場合でも、各ノズルに対する駆動回路へ共通に電
圧源を供給し、切り換え制御ができるので、駆動回路の
素子の数を増やすことなく低コストで実施でき小型化が
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるインクジェットヘッドの駆動装
置の一実施例を説明するための構成図である。
【図2】 図1におけるVpを可変にする構成を示す図
である。
【図3】 図2における各部の信号を示す図である。
【図4】 本発明のマルチノズルヘッドのPZT駆動回
路を示す図である。
【図5】 本発明の環境温度と駆動電圧の関係を示す図
である。
【図6】 本発明によるインクジェットの駆動装置の他
の実施例を示す図である。
【図7】 本発明のオンデマンド型インクジェット記録
ヘッドの構成図である。
【符号の説明】
11…放電抵抗、12…充電抵抗、13…ダイオード、
14…放電用トランジスタ(NPN型)、15…充電用
トランジスタ(PNP型)、16…圧電素子(PZ
T)、17…バッファ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の溝で区分され、少なくともその一
    部が圧電素子である駆動部と、該駆動部に対向配置され
    る加圧液室を有する流路板と、該加圧液室に隣接して配
    置される共通液室とからなり、前記圧電素子への電圧印
    加に伴い加圧液室に連通するノズルより液滴を吐出して
    記録するインクジェット記録装置において、前記圧電素
    子を駆動するための充電回路と放電回路から構成される
    駆動回路を有し、入力パルスの信号に応じて任意に複数
    の電圧源を前記駆動回路に供給することができる電源切
    換回路が接続されていることを特徴とするインクジェッ
    トヘッドの駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記電源切換回路において、最小電圧源
    をダイオードを介して前記駆動回路へ供給し、他の電圧
    源をスイッチング素子をオンすることで前記駆動回路へ
    供給することを特徴とする請求項1記載のインクジェッ
    トヘッドの駆動装置。
  3. 【請求項3】 複数の溝で区分され、少なくともその一
    部が圧電素子である駆動部と、該駆動部に対向配置され
    る加圧液室を有する流路板と、該加圧液室に隣接して配
    置される共通液室とからなり、前記圧電素子への電圧印
    加に伴い加圧液室に連通するノズルより液滴を吐出して
    記録するインクジェット記録装置において、前記圧電素
    子を駆動するための充電回路と放電回路から構成される
    駆動回路を有し、通常印字モード時は前記入力パルスを
    “L”とし、ドラフト印字モード時は“H”にすること
    で、前記圧電素子の駆動電圧を通常印字モード時よりも
    ドラフト印字モード時のほうが高くなるようにすること
    を特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
  4. 【請求項4】 複数の溝で区分され、少なくともその一
    部が圧電素子である駆動部と、該駆動部に対向配置され
    る加圧液室を有する流路板と、該加圧液室に隣接して配
    置される共通液室とからなり、前記圧電素子への電圧印
    加に伴い加圧液室に連通するノズルより液滴を吐出して
    記録するインクジェット記録装置において、前記圧電素
    子を駆動するための充電回路と放電回路から構成される
    駆動回路を有し、印字期間時は前記入力パルスを“L”
    とし、パージング期間時は“H”にすることで、前記圧
    電素子の駆動電圧を印字期間よりもパージング期間のと
    きのほうが高くなるように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。
  5. 【請求項5】 複数の溝で区分され、少なくともその一
    部が圧電素子である駆動部と、該駆動部に対向配置され
    る加圧液室を有する流路板と、該加圧液室に隣接して配
    置される共通液室とからなり、前記圧電素子への電圧印
    加に伴い加圧液室に連通するノズルより液滴を吐出して
    記録するインクジェット記録装置において、前記圧電素
    子を駆動するための充電回路と放電回路から構成される
    駆動回路を有し、環境温度に応じて任意に複数の電源を
    前記駆動回路に供給することができる電源切換回路を有
    し、低温になるほど圧電素子の駆動電圧を高くすること
    を特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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