JPH1158781A - インクジェットヘッド駆動回路 - Google Patents

インクジェットヘッド駆動回路

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JPH1158781A
JPH1158781A JP9228092A JP22809297A JPH1158781A JP H1158781 A JPH1158781 A JP H1158781A JP 9228092 A JP9228092 A JP 9228092A JP 22809297 A JP22809297 A JP 22809297A JP H1158781 A JPH1158781 A JP H1158781A
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JP
Japan
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electrostrictive element
voltage
driving
diode
circuit
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JP9228092A
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Inventor
Shinichi Komine
小峰  伸一
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 TGにより構成されるインクジェット式印字
ヘッド駆動回路において、TGがOFFしている場合の
電歪素子の自然放電による電圧低下による誤吐出を防止
する。 【解決手段】 インクジェット式印字ヘッドの駆動回路
で電歪素子の駆動、非駆動を制御するTG素子のソー
ス、ドレインの両端にダイオードをTGに並列に接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【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】まずインクジェットヘッドについて簡単
に説明する。図6はインクジェットヘッドの構造の一例
である。インク605が充填されている圧力室601が
あり、その一面はダイヤフラム603が接着され、また
圧力室と反対の面には電歪素子604が接着されてい
る。インクはノズル板602より吐出され、ノズル板と
反対の方向よりインクは供給される。
【0003】図7に電歪素子の駆動とインクの吐出の様
子を示す。図7aは電歪素子に電圧が印加されていない
状態を示す。図7bの様に分極方向に電圧を印加する
と、電歪素子は電極に垂直の方向に伸び、圧力室の容積
は収縮され、インクが吐出される。そして、図7cのよ
うに電歪素子に貯まった電荷を放電して、再び電圧が印
加されていない状態にすると、電歪素子は元の状態に戻
り、圧力室の容積は元に戻り、図7bで容積が収縮され
た分だけインクが注入される。
【0004】図8に上述した電歪素子の駆動を実現す
る、従来のインクジェットヘッドの駆動回路を示す。1
01は電歪素子に印加する駆動波形を生成する回路で、
図8に示すように最大印字周波数で、駆動波形が発生さ
れる。駆動波形発生回路の出力はコモン線102を通し
て、複数のTG103の入力端子へ接続される。それぞ
れのTG103のもう一方の端子は電歪素子105の電
極に接続され、図8のように駆動波形発生毎にTG10
3をON/OFFすることで、電歪素子への駆動波形の
印加、非印加を制御する。
【0005】ここで図9に上述した従来の駆動回路によ
る電歪素子の駆動シーケンスの一例を示す。図9に示す
波形は実際に電歪素子に印加される電圧波形である。ま
ず期間aで電歪素子に徐々に電圧を加えていき、Vhま
で充電する。TGは全部ON状態で、全ての電歪素子が
Vhにゆっくり(例25V/100ms)充電される。
この時、ヘッドの状態は圧力室は徐々に収縮されていく
ので、インクが吐出されることはない。この状態でスタ
ンバイ状態(期間b)になり、印字タイミングを待つ。
次に印字タイミングが来たら、印字する電歪素子のTG
のみONして、駆動波形を印加する。まず期間cで電歪
素子を放電して、ヘッドの圧力室を収縮の状態からもと
に戻す。この時にインクが充填される。そして期間dで
電歪素子に急激に充電して(例25V/10μs)、ヘ
ッドの圧力室を収縮させる。この瞬間にインクは吐出さ
れる。期間cからdが駆動波形の1サイクルであり、波
形発生回路ではこの1サイクルの駆動波形を最大印字周
期で出力する。
【0006】電歪素子は前述したように、TGのON/
OFFによって駆動を制御するのであるが、全く印字し
ないchの電歪素子はTGはOFFの状態が続く。つま
り駆動波形発生回路からは遮断された状態である。よっ
て電歪素子は駆動回路からは何の電流供給も受けないの
で、電歪素子は絶縁抵抗によって自然放電してしまう。
図10にその様子を示すが、最初、充電によってVh
(スタンバイ状態)まで充電された電荷もT1のよう
に、比較的短いOFF期間であれば電圧の低下も僅かだ
が、T2のように比較的長い間OFF状態が続くと、印
加電圧がかなり低下してしまう。ここで、TGをONし
て駆動波形を印加すると(A点)急激にスタンバイ電圧
Vhまで充電されるため、電歪素子が急激に伸びてイン
クが吐出してしまう恐れがある。
【0007】このような現象に対処するため、図11の
ように駆動波形と駆動波形の合間(期間A)に全TGを
ONして、全部の電歪素子をVhに充電する方法が考え
られる。つまり非駆動chでも、長くても駆動波形の1
周期のTGのOFF時間で済む。この方法によって、電
歪素子が絶縁抵抗によって低下する電圧は僅かであり、
TGがOFFからONに切り替わる時に発生する誤吐出
を防げる。例えばこれは特開平4−310748等によ
って公開されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の駆動回路では、全電歪素子をVhに充電するた
めに、駆動周期の中に電歪素子の駆動期間の他に図11
の期間Aのように一定の充電期間を設けなければなら
ず、その分印字周期が長くなり、印字周波数の高速化に
影響を及ぼす。また、瞬間的にTGに大電流を流すこと
もあり、TGの破壊や劣化につながる可能性があり、ま
たインクに与える力が大きいため少しの電圧低下でも、
誤吐出する可能性がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明のインクジェットヘッドの駆動回路は電歪素子の
駆動、非駆動を制御するスイッチング素子にTG(トラ
ンスファーゲート)を用いた駆動回路で、各TG素子の
ソース、ドレインの両端にダイオードをTGに並列に接
続することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のインクジェットヘッドの
駆動回路によれば、電歪素子の駆動波形の印加、非印加
をスイッチングするTGのドレイン、ソースに並列にダ
イオードを設けているため、非駆動chでTGがOFF
していて電歪素子に蓄電されている電荷が自然放電によ
って減少し、電歪素子の印加電圧が低下しても、駆動波
形の電歪素子充電時にダイオードを通して波形発生回路
から充電されるので、駆動波形の終了時には、低下した
電圧もVhに充電され、駆動波形と駆動波形の間に充電
期間を設ける必要が無く、印字周期には全く影響を及ぼ
さず、また瞬間的に充電するのではなく、ある程度緩和
された速度で充電するので、電歪素子の絶縁抵抗による
放電のTGのOFF−ON時誤吐出を防ぐことができ
る、インクジェットヘッドの駆動回路を実現できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明によるインクジェットヘッドの
駆動回路の実施例を図面に基づいて説明する。図1は本
発明によるインクジェットヘッドの駆動回路の実施例を
示す回路図である。101は電歪素子に印加する駆動波
形を生成する回路で、最大印字周波数で、駆動波形が発
生される。駆動波形発生回路の出力はコモン線102を
通して、複数のTG103の入力端子及びダイオード1
04のアノードへ接続される。それぞれのTG103の
もう一方の端子とダイオード104のカソードは電歪素
子105の電極に接続され、TGをON/OFFするこ
とで、電歪素子への駆動波形の印加、非印加を制御す
る。
【0012】ここでTGをON、OFFした場合の両者
について、電歪素子の駆動の様子を説明する。図2は電
歪素子の充放電に対して、TGをONした場合とOFF
した場合の様子を示したものである。駆動波形発生回路
101の出力からコモン線102からTG103とダイ
オード104のアノードが並列に接続されており、ダイ
オード104のカソードに電歪素子が接続されている。
電歪素子の反対の端子は接地されている。駆動波形発生
回路では図2aのような波形が最大印字周波数で出力さ
れる。図2b、cは実際に電歪素子に印加される波形で
ある。
【0013】まず、TGをONした時を説明すると、図
2bのように駆動波形発生回路の出力がそのまま電歪素
子に印加され(a=b)、期間1で駆動波形の電圧がV
hから低下していけば放電され、期間2で電圧が上がっ
ていけば、充電される。これは従来のTGを用いた駆動
回路と同じである。本発明の効果が現れるのは、むしろ
TGをOFFした時である。本発明の駆動回路では、T
G103をOFFした場合、駆動波形発生回路からはダ
イオード104を通して電歪素子に電流を流すことが出
来る。逆に電歪素子から駆動波形発生回路へは電流を流
すことは出来ない。図2cのように吐出しないchのT
GはOFFするが、駆動波形発生回路101の出力は点
線のように駆動波形が出力される。駆動波形発生回路の
出力は期間1で電圧は下がっていくがTGはOFFして
いるので、電歪素子は電圧Vhを維持しようとする。し
かし従来の技術で述べたように、電歪素子の絶縁抵抗に
より自然放電し、電歪素子の電圧が図2cの実線のよう
に低下していく。期間2で駆動波形の電圧が上がってい
くと、期間3のところで電歪素子の電圧を越えるように
なり、ダイオードがONして電歪素子が電圧Vhまで充
電される。よって、TGがOFFして電歪素子の電圧が
自然放電により低下しても駆動波形の充電時にTGに並
列に接続したダイオードを通して充電されるので、駆動
波形の終了時にはVhに充電される。TGがOFFする
期間が長くなっても、電歪素子の自然放電による電圧低
下はVLのように僅かであり、誤吐出することはない。
【0014】TGのコントロールは図1に示すように、
シフトレジスタ107にデータ転送クロック109に同
期して、シリアル印字データ110が入力される。シフ
トレジスタから出力された印字データはラッチ回路10
6に入力され、ラッチ信号108によってラッチ回路に
記憶される。ラッチ回路の出力はそれぞれ、TG103
のゲート入力に接続される。
【0015】波形発生回路101の構成について詳細に
説明すると第一の構成として、図3のようにDAコンバ
ータ301、オペアンプ302、トランジスタ303で
構成され、DAコンバータから駆動波形が発生され、オ
ペアンプによって実際の駆動電圧に電圧増幅され、トラ
ンジスタのエミッタフォロワ出力により、電流増幅され
る。
【0016】また、上述した第一の構成ではDAコンバ
ータ、OPアンプ等、部品コストが上がるので、第二の
構成として図4の様に、コンデンサーに充放電する回路
が考えられる。駆動波形をコンデンサー401に充放電
回路402、403によって形成し、トランジスター4
04によって電流増幅するものである。
【0017】図5に於いて本発明によるインクジェット
ヘッド駆動回路での駆動シーケンスについて説明する。
従来と同様に期間aで全TGをONして、全電歪素子に
Vhまで、徐々に充電する。次に期間bに入り、スタン
バイ状態になり、Vhを維持する。印字タイミングにな
ったら、印字する電歪素子のTGのみONして駆動波形
を伝達する。期間cで電歪素子を放電して、伸びていた
電歪素子を戻してインクを充填する。期間dで電歪素子
を急速に充電して、インクを吐出する。TGをOFFし
たchの電歪素子は自然放電により電圧が低下するが、
上述したように駆動波形の充電時にダイオードを通し
て、放電した分をVhまで充電され、TGのON、OF
Fに関係なく、駆動波形の充電終了時には電歪素子の電
圧はVhになっている。よって特にTGをOFFした電
歪素子の自然放電による電圧の低下を充電するための期
間を設ける必要がなく、吐出駆動波形の周期を印字周期
まで使用することができ、印字周波数に影響することが
ない。
【0018】
【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドの駆動回
路によれば、上記した如く電歪素子の駆動波形の印加、
非印加をスイッチングするTGのドレイン、ソースに並
列にダイオードを設けているため、非駆動chでTGが
OFFしていて電歪素子に蓄電されている電荷が自然放
電によって減少し、電歪素子の印加電圧が低下しても、
駆動波形の電歪素子充電時にダイオードを通して波形発
生回路から充電されるので、駆動波形の終了時には、低
下した電圧もVhに充電され、駆動波形と駆動波形の間
に充電期間を設ける必要が無く、印字周期には全く影響
を及ぼさず、また瞬間的に充電するのではなく、ある程
度緩和された速度で充電するので、電歪素子の絶縁抵抗
による放電のTGのOFF−ON時誤吐出を防ぐことが
できる、インクジェットヘッドの駆動回路を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの
駆動回路である。
【図2】本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの
駆動回路による電歪素子の駆動の様子を示すものであ
る。。
【図3】本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの
駆動回路の波形発生回路の第1の例である。
【図4】本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの
駆動回路の波形発生回路の第2の例である。
【図5】本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの
駆動回路の電歪素子の駆動シーケンスである。
【図6】従来のインクジェットヘッドの構造図である。
【図7】従来のインクジェットヘッドの電歪素子の駆動
に対してのインクの吐出の様子を示すものである。。
【図8】従来のインクジェットヘッドの駆動回路であ
る。
【図9】従来のインクジェットヘッドの駆動回路による
電歪素子の駆動シーケンスである。
【図10】従来のインクジェットヘッドの駆動回路によ
る電歪素子の駆動でTGを短期間OFFにした場合と長
期間OFFにした場合を示すものである。。
【図11】従来のインクジェットヘッドの駆動回路によ
る、TGがOFFした場合の電歪素子の自然放電による
電圧低下による誤吐出を防ぐ駆動シーケンスである。
【符号の説明】
101 本発明の駆動回路の波形発生回路 102 駆動波形コモン線 103 TG(トランスファーゲート) 104 ダイオード 105 電歪素子 106 ラッチ回路 107 シフトレジスタ 108 ラッチ信号 109 シリアル印字データ転送クロック 110 シリアル印字データ 301 駆動波形発生DAコンバータ 302 OPアンプ 303 電流増幅トランジスタ 401 コンデンサー 402 充電回路 403 放電回路 404 電流増幅トランジスタ 601 圧力室 602 ノズル板 603 ダイヤフラム 604 電歪素子 605 インク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクを電歪素子で押圧してインクをノ
    ズルより吐出せしめて、文字、図形を形成するインクジ
    ェットヘッド駆動回路であって、電歪素子の駆動、非駆
    動を制御するスイッチング素子にTG(トランシファー
    ゲート)を用い、各TG素子のソース、ドレインの両端
    にダイオードをTGに並列に接続することを特徴とする
    インクジェットヘッド駆動回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1057632A2 (en) * 1999-05-31 2000-12-06 Seiko Epson Corporation Ink jet recording apparatus
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