JPH0768907A - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JPH0768907A
JPH0768907A JP5216791A JP21679193A JPH0768907A JP H0768907 A JPH0768907 A JP H0768907A JP 5216791 A JP5216791 A JP 5216791A JP 21679193 A JP21679193 A JP 21679193A JP H0768907 A JPH0768907 A JP H0768907A
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JP
Japan
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piezoelectric element
voltage
ink jet
detection
jet head
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5216791A
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English (en)
Inventor
Seikichi Nakamura
盛吉 中村
Kazuhiko Sato
一彦 佐藤
Hiroshi Osame
浩史 納
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Accessory Devices And Overall Control Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電素子の短絡を検出して電源スイッチを制
御するインクジェットヘッドに関し、短絡による破損を
防止することができるインクリジェットヘッドとその製
造方法を提供することを目的とする。 【構成】 少なくとも1つの圧電素子9に夫々電圧を印
加して圧電素子9の電歪によって対応するノズル10から
インクの粒子を噴射するインクジェットヘッドであっ
て、各圧電素子9に夫々対応して設けられ、圧電素子9
に電圧を印加するために作動するスイッチング手段25
と、各圧電素子9に印加された電圧を夫々検出する検出
手段16と、検出手段16による検出結果に基づいてスイッ
チング手段25を遮断する遮断手段17とを備えた構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タのインクジェットヘッドの駆動制御に係り、特に圧電
素子の短絡を検出して、電圧を印加するスイッチング素
子を制御することができるインクジェットヘッドに関す
るものである。
【0002】近来、印字媒体にインクの微小粒子を直接
吹きつけて記録するインクジェットプリンタが、印字媒
体に対する制限がなく、且つ高速印字、低騒音であり、
カラー化が容易であることから急速に普及しつつある。
【0003】このインクジェットプリンタではインクジ
ェットヘッドの圧電素子には短時間高電圧を印加する
が、圧電素子に短絡があると定常的に電流が流れて駆動
スイッチング素子や電流制限抵抗が発熱によって破損す
る恐れがあるので、これを防止する方法が望まれてい
る。
【0004】
【従来の技術】図4にインクジェットプリンタの概要を
示す。図に示すように、インクジェットヘッド(以下印
字ヘッドという)1を搭載したキャリア2にガイドシャ
フト3が嵌合し、又キャリア2に送りねじ4が螺合し、
送りねじ4は図示省略したモータに連結されている。キ
ャリア2はプラテン5の前面に配置され、モータの正逆
回転により送りねじ4によってプラテン5に平行に矢印
A,B方向に移動する。
【0005】印字ヘッド1はプラテン5に所定の間隙を
介して対向する先端に複数のノズル(図5に示すノズル
101 〜10n)を有している。従ってキャリア2が移動しな
がら、印字データに基づいて印字ヘッド1のノズル101
〜10n(例えば8個ずつ2列が4組で64個) からインク6
を選択的に噴射して印字用紙7にマトリックスドットに
よって印字が形成される。印字用紙7は図示していない
移動機構の駆動及びプラテン5の回転によって矢印C方
向に行送りされる。
【0006】次に図5の斜視図及び図6の断面図により
印字ヘッド1を説明する。図5は印字ヘッド1の内部が
分かるように一部を破断して示し、図6は1個のノズル
孔に対応する部分を示す。
【0007】図5及び図6に示すように、印字ヘッド1
は、両面に電極8a,8b を有する圧電素子91〜9n、ノズル
101 〜10n を有するノズル板11、及びノズル板11と共に
インク6が供給される流路121 〜12n 及び圧力室131
13n を形成する流路板14、及び圧電素子91〜9nに駆動信
号を送る配線Lが接続されて印字ヘッド1が構成されて
いる。
【0008】従って電極8aを0ボルトとし、電極8bを10
0 ボルト前後の高電圧として、圧電素子91〜9nに選択的
に電圧を印加させるか、或いは圧電素子91〜9nに常時電
圧を印加させておき、選択的に電圧の印加を解除して振
動させることによって上記のようにノズル101 〜10n か
らインク6の粒子を噴射する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方法によれ
ば、100 ボルト前後の高電圧を圧電素子に印加するが、
圧電素子は電気的には静電容量と等価であるため、圧電
素子に流れる電流は電圧変化時に短時間だけ流れる。し
かし、圧電素子の劣化、或いは特性不良によって印字動
作中に圧電素子が短絡すると、高電圧印加中は定常的に
電流が流れて、駆動するスイッチング素子或いは電流制
限抵抗が発熱して破損する恐れがあり、また他の圧電素
子にも悪影響を及ぼすという問題点がある。
【0010】本発明は、スイッチング素子や電流制限抵
抗の破損を防止することができるインクリジェットヘッ
ドを提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理ブロ
ック図である。図において、9は圧電素子、10はノズ
ル、25は少なくとも1つの圧電素子9に夫々対応して設
けられ、圧電素子9に電圧を印加するために作動するス
イッチング手段、16は各圧電素子9に印加された電圧を
夫々検出する検出手段、17は検出手段16による検出結果
に基づいてスイッチング手段25を遮断する遮断手段であ
る。
【0012】
【作用】各圧電素子9に夫々スイッチング手段25を作動
させて電圧を印加した時に、印加された電圧を夫々検出
手段16によって検出し、検出結果に基づいて遮断手段17
によってスイッチング手段25を遮断することにより、ス
イッチング素子や電流制限抵抗の発熱による破損を防止
することができる。
【0013】
【実施例】図2及び図3により本発明の一実施例を説明
する。図2は本発明の実施例を示す回路図、図3は実施
例のタイムチャートである。全図を通じて同一符号は同
一対象物を示す。
【0014】図2の電圧検出部16a、遮断部17a、及び
充電用トランジスタ25aは、図1の検出手段16、遮断手
段17、及びスイッチング手段25に夫々対応している。図
2の回路図において、1点鎖線で囲んで示す範囲は、電
圧変換部15、電圧検出部16a、及び遮断部17aを示す。
また18はシフトレジスタ、19はレジスタ、20はナンド回
路、21,23 はアンド回路、22はノット回路、24はレベル
シフト用トランジスタ、25aは充電用トランジスタ、26
は放電用トランジスタ、27はラッチ機能を有するコンパ
レータ、28〜34は抵抗器を示す。ここで抵抗器(Rl)32、
抵抗器(Rch)33 、及び抵抗器(Rcl)34 の抵抗値の大きさ
は、抵抗器33>抵抗器34>>抵抗器32に設定されてい
る。
【0015】電圧変換部15は、レベルシフト用トランジ
スタ24、充電用トランジスタ25a、放電用トランジスタ
26、及び抵抗器28〜31で構成され、ロジックレベルから
高圧への電圧変換を行う。
【0016】電圧検出部16aは、コンパレータ27、及び
抵抗器33,34 で構成され、圧電素子91〜9nに印加される
電圧を検出してスレッショールド電圧(Vth) と比較し
て、スレッショールド電圧を越えていれば「H」、以下
であれば「L」を出力する。
【0017】遮断部17aは、コンパレータ27、及びアン
ド回路23で構成され、コンパレータ27の出力が「L」に
なると、ファイヤパルス(FIRE)をアンド回路23が通過さ
せないため、圧電素子91に印加されていた高電圧が遮断
される。
【0018】なお、図中2点鎖線で示すように、22〜35
は、圧電素子91〜9nの数n(即ち、ノズル数) だけ並列
に備えられている。このような構成を有するので、以
下、圧電素子91を代表として、図2の回路図及び図3の
タイムチャートを参照して作用を説明する。
【0019】ここではプリンタのエンジン全体を制御す
る図示していない制御部からの印字データであるビット
マップデータはシリアルに転送されるものとし、また圧
電素子91を駆動する波形は、負極性 (待機時に高圧を印
加し、印字時に電荷を一旦抜いた後、再度充電して高圧
レベルを保持する) とする。
【0020】まず、制御部から送られてくるビットマッ
プデータ(BDATA) をサンプリングクロック(SCLK)によっ
て順次シフトレジスタ18に取り込む。(図3(a)及び(b)) 印字ヘッド1のノズル数nに相当するビットマップデー
タがすべてシフトレジスタ18に取り込まれると、サンプ
リングクロックは停止し、その後、ラッチクロック(LCL
K)が入力されてシフトレジスタ18のデータを後続のレジ
スタ19が取り込む。(図3(c)) 更にその後、所定のパルス幅を有するファイヤパルス(F
IRE)が与えられ、レジスタ19の出力が「1」、即ち、印
字すべきドットであればファイヤパルス(FIRE)が後続の
電圧変換部15に与えられる。(図3(d)) 電圧変換部15はロジックレベルから高圧へ電圧変換し、
出力は電流制限用の抵抗器32を介して負荷である圧電素
子91に供給される。(図3(e)) 圧電素子91に接続される抵抗器32の一端は高圧印字時の
電圧を監視する抵抗器33にも接続されており、抵抗器34
とで分圧されてコンパレータ27の一方の入力に供給され
る。
【0021】コンパレータ27の他方の入力には電圧検出
のためのスレッショールド(Thresh-old)電圧(Vth) が与
えられており、コンパレータ27の出力は、チェッククロ
ック(CCLK)の入力のたびに更新される。その出力は検出
した電圧がスレッショールド電圧を越えていれば「H」
となり、ノズルアラーム(NALM)を出力するナンド回路20
と、高圧電源に接続される充電用トランジスタ25aを制
御するアンド回路23に接続される。 (図3(f) 及び(g)) 通常、圧電素子91には高電圧が印加されるので、抵抗器
33及び抵抗器34で検出する電圧はスレッショールド電圧
を越えるため、コンパレータ27の出力は「H」となり、
ノズルアラームも「L」が保持される。(図3(h)) しかし、圧電素子91が短絡すると、検出電圧が0ボルト
となってスレッショールド電圧を下回る(図3(e))た
め、コンパレータ27の出力は「L」に、ノズルアラーム
は「H」(図3(g)及び(h))となり、高圧電源に接続され
る充電用トランジスタ25aはONにならないため、圧電
素子91に高電圧が印加されなくなる。(図3(e)) この状態は装置電源が切断されるまで保持される。ノズ
ルアラームは制御部が受け取り、図示していない操作パ
ネルの表示部に印字ヘッド1に異常がある旨を表示し
て、オペレータに印字ヘッド1の交換の必要性が生じた
ことを報知する。
【0022】しかし、印刷の目的によっては、特定の圧
電素子の動作が停止して、印字の該当位置がドット抜け
が生じても、支障がない場合には、そのまま印字を継続
することができる。
【0023】なお、図3ではノズルアラーム検出後もチ
ェッククロックを入力しているが、制御部がノズルアラ
ームを受けてチェッククロックを止めても同様の動作を
することは言うまでもない。
【0024】また装置電源投入直後に圧電素子91 (〜9
n) に高電圧が印加されるので、印字指示がくるまでの
間は適当な間隔のチェッククロックを入力して圧電素子
91(〜9n) に印加されている電圧を監視、制御する。
【0025】このようにして、装置電源投入直後に各圧
電素子91〜9nに印加される電圧の監視を行い、圧電素子
91〜9nの何れかに短絡が生じた時には、早期に該当する
圧電素子91〜9nの何れかに高電圧が印加されなくなるの
で、通常の交換部品でない充電用トランジスタ25aや抵
抗器29,30,32の発熱による破損を防止することができ、
また他の圧電素子等に悪影響を及ぼすことが減少し被害
を少なくすることができる。
【0026】更にノズルアラームにより印字ヘッド1に
異常がある旨が報知されるので、オペレータが印字ヘッ
ド1の交換の必要性を容易に認識することができる。上
記例では、圧電素子91〜9nを負極性駆動させる場合を説
明したが、正極性駆動の場合にも同様に適用可能であ
り、同様の効果が得られる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項1では、各圧電素子に夫々スイッチング手段を作動
させて電圧を印加した時に、印加された電圧を夫々検出
手段によって検出し、検出結果に基づいて遮断手段によ
ってスイッチング手段を遮断することにより、通常の交
換部品でないスイッチング素子や電流制限抵抗の発熱に
よる破損を防止することができる。
【0028】請求項2では、検出手段による電圧の検出
を、装置電源の投入時の各圧電素子に電圧を印加した後
に行うことにより、発熱による他の圧電素子等に悪影響
を及ぼすことが減少し被害を少なくすることができる。
【0029】請求項3では、検出手段による検出結果、
圧電素子に印加された電圧が検出されない時に、報知手
段により電圧が検出されない旨、即ち、圧電素子が短絡
している旨を報知することにより、オペレータにインク
ジェットヘッドの交換の必要性を容易に認識させること
ができる。という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理ブロック図
【図2】 本発明の実施例を示す示す回路図
【図3】 実施例のタイムチャート
【図4】 インクジェットプリンタの概要を示す斜視図
【図5】 印字ヘッドを示す一部破断して示す斜視図
【図6】 圧電素子の動作を説明する側断面図
【符号の説明】
1は印字ヘッド、 9,91 〜9nは圧電素子、 1
0,101〜10n はノズル、16は検出手段、 16a
は電圧検出部、 17は遮断手段、17aは遮断部、
18はシフトレジスタ、 19はレジスタ、20は
ナンド回路、 21,23 はアンド回路、 22はノ
ット回路、24はレベルシフト用トランジスタ、
25はスイッチング手段、25aは充電用トランジ
スタ、26は放電用トランジスタ、27はコンパレータ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 2/055

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの圧電素子(9) に夫々電
    圧を印加して該圧電素子(9) の電歪によって対応するノ
    ズル(10)からインクの粒子を噴射するインクジェットヘ
    ッドであって、 前記各圧電素子(9) に夫々対応して設けられ、該圧電素
    子(9) に電圧を印加するために作動するスイッチング手
    段(25)と、 該各圧電素子(9) に印加された電圧を夫々検出する検出
    手段(16)と、 該検出手段(16)による検出結果に基づいてスイッチング
    手段(25)を遮断する遮断手段(17)とを備えたことを特徴
    とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】 前記検出手段(16)による前記電圧の検出
    は、装置電源の投入時の前記各圧電素子(9) に電圧を印
    加した後に行うことを特徴とする請求項1のインクジェ
    ットヘッド。
  3. 【請求項3】 前記検出手段(16)による検出結果、前記
    圧電素子(9) に印加された電圧が検出されない時に、電
    圧が検出されない旨を報知する報知手段を備えることを
    特徴とする請求項1或いは請求項2のインクジェットヘ
    ッド。
JP5216791A 1993-09-01 1993-09-01 インクジェットヘッド Withdrawn JPH0768907A (ja)

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