JPS61209166A - インクジエツトプリンタの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明Ｇフ微小なインク滴の噴射により文字・記号・図
形等の画像を印写するインクジェットプリンタの駆動回
路に関する。

（切　従来の技術 インクジ、ットプリンタの主要部を司るインク滴噴射装
置として画像印写に必要なインク滴のみ噴出せしめるオ
ンデマンド型のインク滴噴射装置が存在する。第５図は
特開昭５７−８１６５号公報に開示された上記オンデマ
ンド型のインク滴噴射装置を示し、該インク滴噴射装置
（１）は圧電振動子（２）に電気信号を給電せしめるこ
とにより該圧電振動子（２）を湾曲振動せしめ、この湾
曲振動をホーン状の圧力変位室（３）に充填された伝播
媒体を介して小面積の振動板（４）に集中的に伝達し、
この振動板（４）＠方のインク室（５）に位置するイン
クを微小径のオリフィス（６）からインク滴として噴射
動作するものである。

この様にオンデマンド型のインク滴噴射装置（１）は上
記圧電撮動子（２）の如き振動体の振動によりインク滴
を噴射せしめるために、第６図に示す如く特定周波数に
於いて閾値電圧が変動する周波数特性を呈する。特に高
い周波数に於いては前のインク滴噴射による残留振動が
次のインク滴噴射までに完全に消滅せず、成る周波数で
は残留振動と次のインク滴噴射の周期とが同期し、また
逆に周期がＡずれることにより閾値電圧の変動は著しい
。

例えば上記オンデマン・ド型インク滴噴射装置（１）を
交番パルス波・正弦波の如き交番波により駆動せしめる
場合、該オンデマンド型インク滴噴射装置（１１は必要
な時にのみインク滴を噴射せしめるために、その駆動信
号Ｈｐは基！ｌｓ信号ＣＦの交番パルスＩ！Ｉｉｔを変
更することなく周期Ｔ　（ｌ　Ｔ　！　ｌ　Ｔ　’−Ｔ
　ｎのみ１／ｎ（ｎは１，２．３・・・の自然数）分周
した第７図に示す如き複数の周波数成分子１・ｆｔｅ　
　ｆｓｒ　’・・ｆｎを含んでいる。

一方、オンデマンド型のインク滴噴射装置（１）は給電
される電気信号レベルに対応して噴射せしめられるイン
ク滴の粒径が変化することが広く知られている。このイ
ンク滴の粒径を電気信号レベルにより制御し濃淡（中間
調）のある画像を印写することも試みられている。

然し乍ら、上述の如くオンデマンド型のインク滴噴射装
置（１）は概して駆動周波数に応じて閾値電圧が変動す
ると共に、その駆動信号ＨＰが複数の周波数成分子１＋
　　ｆｚ＋　　ｆｓ・・・ｆｎに於いて異なる閾値′電
圧のもとに駆動せしめられており、同一レベルの駆動信
号を印加したにも拘らず１粒径の不均一なインク滴が噴
射せしめられている。特に。

濃淡のある両縁を単位面積当りに打ち込まれるインク滴
の数、即ちインク／ｌＩ密度により疑似的に表現しよう
とする場合、均一な粒径のインク滴が得られないと画質
劣化を招くこと、Ｃなる。

そこで１本出願人は上述し九難点を解消すべくインク滴
噴射装置＋１１を、閾値電圧が略等しい複数の互いに分
局若しくは逓倍関係にある周波数成分を含む駆＠信号に
より駆動せしめ、インク滴の粒径を略均−化せしめたイ
ンクジェットプリンタ’を先に提案したし特開昭５９−
２８５４号公報に詳しい。）。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、！１１述のインク滴噴射装置においては
一定の駆動′底圧を付与して、閾値電圧の略等しい駆動
信号にて駆動するように構成しているが、駆動信号の周
波数が高くなると、やはりインク吐出量が多くなり、イ
ンクのしぶきが発生して記録品質の劣化を招いたり、ま
たインク滴噴射装置にインクたれが生じるなどインク滴
噴射装置の特性を劣化させるという欠点があった。

（ロ）問題点を解決する九めの手段 本発明は、最大周波数およびその分局関係にある周波数
成分を含む駆動周波数を検出する周波数検出回路と、こ
の検出回路からの出力に応じて駆動電圧を変更する駆動
電圧変更回路とを備え、前記検出回路が少なくとも最大
およびその〃に分周した周波数成分を含む駆動周波数を
検出すると。

前記駆動電圧変更回路が基準電圧より駆動電圧を低く設
定することを特徴とする （ホ）作　用 本発明は駆動周波数が高い、すなわち、最大およびその
〃に分周した周波数成分を含む駆動周波数の場合に駆動
電圧を基準電圧より低減せしめることにより、インク吐
出量等を最適に制御することができ、記録品質の向上シ
よびインク滴噴射装置の劣化の防止などが図れる。

（へ）実施例 第１図は本発明の一実施例のインクジェットプリンタの
駆動回路のブロック図である。第１図にかいて、住〔は
正弦波発生回路％（至）は駆動電圧変更回路、−は周波
数検出回路、（１）はインク滴噴射装置である。

イーンク滴噴射装置ｒｌｌＫ必要な時にのみインク滴を
噴射せしめるために付与される駆動信号（ＨＰ）は、基
準信号（ＣＰ）のパルス幅１ｔｌを変更することなく１
周期Ｔ　ｔ　ｔ　Ｔ　ｚ　＊　Ｔ　トＴ　ｎのみ１／ｎ
（ｎは１．２．３−・・の自然数）分周された周波数成
分子　１＋　　ｆｚ＋　　ｆｓ・ｆ’ｎを含む。すなわ
ち。

基準信号（ＯＰ）の周波数を最大駆動周波数の２０ＫＨ
ｚに設定すると、駆動信号（ＨＰ）の周波数成分子　１
＊　ｆ　Ｚ　ｒ　　ｆ　＆　＝’　ｆ　ｎは２０ＫＨｚ
、１０ＫＨｚ、２０／３ＫＨｚ、　・　２０／ｎＫＨｚ
となる。

この駆動信号（ＨＰ）は１周波数検出回路（ト）および
正弦波発生回路α〔に与えられる。周波数検出回路圏は
入力された駆動信号（ＨＰ）の周波数を検出し、この駆
動信号（ＨＰ）の周波数に応じて。

電圧変更回路ωに制御信号（ｎｌを出力する。電圧変更
回路（３αには基準電圧（ｖＯ）が与えられており。

前記周波数検出回路■の出力信号（ｎｌに応じて、駆動
電圧を形成する振幅制御電圧（Ｖｆ）を変位せしめる。

すなわち１本実施例では、駆動信号（ＨＰ）が最大周波
数２０ＫＨｚのときおよびその１／２に分周された１　
０ＫＨｚのときに、振幅制御電圧（Ｖｆ　）を基準電圧
（Ｖｏ）より減少せしめる。

そして最大周波数のときには基準電圧の１０〜１５％程
度減少せしめ、２に分周したときＫは５〜７％程度減少
させる。

そして、正弦波発生回路住１は駆動信号（ＨＰ）と電圧
変更回路田からの振幅制御電圧（Ｖｆ）によって、駆動
周波数に応じた。振幅を有する駆動電圧としての正弦波
出力（Ｓ２）をインク滴噴射装置（１）へ出力する。従
って、インク滴噴射装置は。

その駆動周波数に最適な電圧によって駆動される。

つぎに第２図ないし第４図を参照して本発明を更に詳述
する。第２図は１本発明の周波数検出回生回路および電
圧変更回路の一例を示す回路図。

第４因はその動作説明のための信号波形図である。

第２図に訃いて、ｌ（転）はリトリガプルワンシ１ット
マルチバイプレータ（以下、リトリガブルワンシｗ’）
とりう。）、ＲＭはＤフリップ７ａツブである。

リトリガブルワンシ１ット（社）囮には駆動信号（ＨＰ
）が入力されるようにしてあり、駆動信号（ＨＰ）の立
下りで動作し、接続されたコンデンサ叩（又は１７１　
）と抵抗−（又は（ト））の時定数により設定された時
間幅内に再び、駆動信号（ＨＰ）の立下りがあると再ト
リガされる。リトリガブルワンシ＊’）Ｄはコンデンサ
ーと抵抗−とにより。

基準信号（ＯＰ）のパルス巾ｔより太き（２ｔより小さ
く設定している。従って、第４図Ｇ−→に示すように、
駆動信号（ＨＰ）が最大周波数のときは再トリガされる
ようにパルス幅が設定される。゛また。リトリガブルワ
ンシ１ット鰺は、コンデンサ１りと抵抗（ト）とにより
、基準信号（ＯＰ）のパルス巾の２倍２ｔより太き（３
ｔより小さく設定している。従って、第４図（ホ）に示
すように、駆動信号（ＨＰ）が最大周波数の〃に分局さ
れ九駆動信号のとき再トリガされるようにパルス幅が設
定される。

Ｄフリップフロップ−のＣ端子には、リトリガブルワン
シ雪ツ１１４２＋からのＱ出力信号（Ｍｌ）２＞ｊ入力
され、Ｃ端子には駆動信１号（ＨＰ）が入力され、そし
て、Ｑ端子より第４図に）に示すように。

信号（ｎｌ）が出力される。更に、Ｄフリップフロップ
−のリセット端子（ＯＬＲ）にはＱ出力信号（Ｍｌ）の
反転信号が入力され、Ｑ出力信号（Ｍｌ）の立下りでリ
セットされる。゛また。同様にＤフリップフロップ−の
Ｃ端子には、リトリガブルワンシ璽ット銘からのＱ出力
信号ＣＭ２）が入力され、０端子には駆動信号（ＨＰ）
が入力され、Ｑ端子より第４図四に示す信号（ｎりが出
力される。更に、Ｄフリップフロップ−のリセット端子
（ＯＬＲ）にはＱ出力信号（Ｍｌ）の反転信号が入力さ
れ、Ｑ出力信号（ＭＺ）の立下りでリセットされる。

而して、入力される駆動信号（ＨＰ）が最大記録周波数
の時には、信号（ｎｌ）および（ｎりの両方が１ハイ“
となり、２に分局された記録周波数の時には信号（ｎｌ
）は１０−“で信号（ｎｌ）は１ハイ″となり、それ以
下の周波数では信号（ｎｌ）（ｕ２　）ともに１０−“
となる。

上述したように周波数検出回路噛にて駆動信号（ＨＰ）
の周波数に応じて出力する信号（ｎｌ）（ｎｌ）が電圧
変更回路■の入力端子８］）（至）に各々入力される。

電圧変更回路艶では、信号（ｎｌ）（ｎｌ）に応じて、
正弦波駆動回路部に与える振幅制御電圧（Ｖｆ）が設定
される。すなわち、信号（ｎｌ）からの出力は入力端子
Ｃ１１１からインバータωに反転され抵抗缶を介してエ
ミッタが接地されたトランジスタ婚のベースに入力され
る。また信号（ｎｌ）からの出力も同じく入力端子（至
）インバータ（至）シよび抵抗（至）を介してエミッタ
が接地されたトランジスタ關のペースに入力される。そ
してトランジスタ（支）儲のコレクタには夫々可変抵抗
（３瑳（イ）が接続される。可変抵抗Ｍ１ｍは互いに、
直列に接続され、一端は接地されると共に、他端は後述
する可変抵抗（５Ｄに接続される。

また１一端を可変抵抗（支）；ｒｉＪを介して接地せし
められた可変抵抗６Ｄの他端には、トランジスタ（イ）
を介して基準電圧（ｖＯ）が与えられる。゛また可変抵
抗−のボリューム端子ωはトランジスタ（財）のペース
に接続される。このトランジスタ何のコレクタは前述の
トランジスターのペースに、エミッタはツェナーダイオ
ード閃を介して接地せしめられている。そして、トラン
ジスタロのペース・コレクタ間には抵抗間が接続されて
いる。

而して、電圧変更回路（至）は、駆動信号（ＨＰ）に応
じて第４図（ト）の如く変化する。まず、信号（ｎｚ）
（ｎｚ）の出力が共に１０−”の時、すなわち、駆動信
号（ＨＰ）が高い周波数でない場合には、トランジスタ
＠關は共に’ＯＮ“となり。

振幅制御電圧（Ｖｆ）Ｆｉ町変抵抗のυによりて設定さ
れた例えば１０Ｖの基準の電圧（Ｖａ）になる。

そして、信号（ｎｌ）が１０−“、信号（Ｒ２）が−ハ
イ〃の場合すなわち、駆動信号（ＨＰ）が最大周波数の
〃に分周された場合には、トランジスタ（支）が“ＯＦ
Ｆ“、トランジスタ□□□が”ＯＮ“となり、可変抵抗
−の設定値に従い、振幅側＠電圧（Ｖｆ）は分圧され、
基準の電圧（Ｖａ）より減少せしめられる。また、信号
（ｎｌ　）（Ｒ２）が共に１ハイ“の場合、すなわち、
駆動信号（ＨＰ）が最大周波数の場合には、トランジス
タ＠□□□が共に’ＯＮ“となり、可変抵抗四印の夫々
の設定値に従い、振幅側＠電圧（Ｖｆ　）は更に分圧さ
れ、基準の電圧（Ｖ　ａ　）より更に減少せしめられる
。従って、振幅制御電圧（Ｖｆ）は駆動信号（ＵＰ）に
応じて変動し、後述するワンシ冒ットマルチパイブレー
タ（以下、ワンシ、Ｉットマルチという。）ａ皿’ｓか
らのトランジスタｔｉ３（１４を介して与えられるパル
ス信号に同じ抵抗値の抵抗α５１αＢを介して与えられ
、振幅の異なったパルス信号（Ｖ２）ＣＶＳ　）となっ
て、演算増幅器Ｃ以下、オペアンプという。）αηに入
力されるようにしである。

正弦波発生回路α〔は、駆動信号（ＨＰ）と、前記電圧
変更回路ωからの振幅制御電圧（Ｖｆ）とを受けとりて
、駆動信号（ＨＰ）に応じた振幅を有する正弦波（８２
）を発生し、インク滴噴射装置（１）を駆動するもので
ある。

さて、ワンシ、ットマルテｒｉ１）ｒｉｚには、駆動信
号（ＨＰ）が入力されるようにしてあり、ワンシ。

ットマルチ（ｌｉｌａｃのＱ出力（Ａｌ　（８１を抵抗
α１９を介して夫々トランジスタ（１３ａ４）のペース
へ与えるようにしである。トランジスタ（１ｍ（１４１
は共にエミッタを接地電位としてあり、夫々のコレクタ
を抵抗α５１ａｌ１９の接続点に各々接続しである。従
って、ワンシ會ットマルチａｌｌのＱ端子の出力がトラ
ンジスタａ３を介て振幅制御電圧（ｖｆ）からの出力を
得て、パルス信号（Ｖ２）となり、抵抗■を介してオペ
アンプαηの＋端子に与えられ、ワンシーットマルチ（
１２の１端子の出力がトランジスタα４を介て振幅制御
電圧（Ｖｆ）からの出力を得て、パルス信号（Ｖｌ　）
となり、抵抗＋２１１を介してオペアンプαＤの一端子
に与えられるようにしである。

次に、オペアンプαηの出力電位（ｖ４）についてみる
と・　トランジスタ（１３（１４１の夫々のコレクタ電
位を（Ｖ２　）（ｖｓ　）とし、抵抗りの抵抗値を（Ｒ
１）・可変抵抗■の抵抗値を（Ｂ２）、抵抗（イ）１２
υの抵抗値を（Ｒｘ）とすると。

Ｒ２Ｒ１ ”　　Ｒ２＋ＥＩ　、　（１＋　、　、　）ｖ２−　、
、　Ｖｓ　　−、、−・・（１１となる。

而して、コレクタ電位（Ｖ２　）、　（Ｖｓ　）はトラ
ンジスタａ３１（１４）のオン、オフによって定まるこ
とになるが、このオン、オフはワンショットマルチａυ
ａｚからの信号（ＡＵ（Ｂ）によって定まる。この信号
（Ａ）（Ｂｌは正弦波発生回路（１（Ｉにて正弦波を発
生させるために与えられるものであり、駆動信号（ＨＰ
）にて作成される。すなわち、ワンシ嘗ットマルチＵの
出力パルスの時間幅Ｔよりも２倍強の時間幅を有する駆
動信号（ＨＰ）が入力される都度、ワンシ１ットマルチ
αＢのす出力信号（ＡＩは第４図Ｈに示す如くローレベ
ルになるように、コンデンサＣ２４１゜抵抗−の時定数
により設定されている。信号〔Ｎは駆動信号（ＨＰ）と
同周期の時間幅（ＴＩの負パルスである。一方ワンシ、
ットマルチ（１３の出力パルスの時間巾ｉ２Ｔになるよ
うにコンデンサ四、抵抗面の時定数により設定され、前
述と同様に第４図（す）に示す如＜、イｓ号（Ｂｌは駆
動信号（１’（Ｐ）と同周期の時間幅（２Ｔ）の負パル
スである。

さてこれらの信号（ＡＩ、　（Ｂｌがハイレベルである
期間Ｋｉｄ　ト５ンシ＊りｔＪ３１．　（１４１ｄ！オ
ンｌ、、　Ｖ　２　＝０゜■５二〇となる。従って ■　信号Ａ、Ｂがともにハイレベルである期間には第４
図図四に示すようにＶ２：＝Ｖ５＝Ｑとなり（１）式か
ら （Ｖａ）ｖ２＝ｖｘ＝Ｑ＝Ｖ４１＝Ｑ　、−０，−−−
、−（２１■　信号ＩＡ）（Ｂｌがともにローレベルで
ある期間にはトランジスタ（１：１（１４１が共にオフ
となるから、抵抗αり、αＧの抵抗値が抵抗■Ｑυの抵
抗値（Ｂ５）より１１％ も十分であるとすると、第４図（ヌ１（ホ）に示すよう
に。

八 電圧変更回路ωで駆動信号（Ｉ（Ｐ）に応じて変更され
た振幅制御電圧（Ｖｆ　１に従いＶＢ＝Ｖ２−Ｖｆとな
り、（１）式より。

となる。

■　信号（Ａｌのみがハイレベルである期間にはトラン
ジスタ・ｌのみがオンし、第４図（図に示すように■２
＝０となる。そして抵抗器：（１（ｉｔの抵抗値が抵抗
８１２１１の抵抗値（Ｆｌｓ）より十分小であるとする
と、第４因四に示すようにＶＳ＝Ｖｆとなるから。

（２）式より （Ｖ４　）　Ｖ２＝Ｉ）＋　ｖｓ＝ｖｔ＝Ｖａｓ＝　−
！ｌ！−！−Ｖｆ　−−−−−・（４）（３）式と（４
）式とを対比すると理解されるように（Ｒ１）１　　（
Ｉ’１．２　）、　　（Ｒ５）を適切に選択するとＶ　
４２　＝　−Ｖ　ａｓ　　・・−・−−−−−（５Ｊと
することが可能となり、オペアンプ；の出力を正負同振
幅とすることかできる。第４因四は正負同振幅とした〔
ｖ４〕の波形を示している。

例えばＲ３＝　２　Ｒ２に選択すると、　（３１，（４
１式より １　　　　　　Ｒ＋　　　　　　　　　ｐｔＶ　４２　
＝７（１＋ｉ　）Ｖｆ　−ｉ　Ｖｆ−・−（６）ｖ４５
＝−ＲＴｖｆ　・・・・・・・・・・・・（７）となる
ので、Ｒｓ＝５Ｒ唱となるように可変抵抗器を調整する
ことにより。

ｖ４２＝　−Ｖｆ とすることができる。

このようにして得られた信号（ｖ４）はローパスフィル
タ（至）にて高周波成分をカットされ、第４図（ワ）に
示すような正弦波状の出力信号（Ｂ２）が出力端子から
出力される。このとき、ローパスフィルタ（至）の特性
により、出力信号（８２）の位相がずれる。この信号（
８２）を増幅回路ので増幅して、インク滴噴射装置（１
）に与えて、インク滴を噴射する。出力信号（Ｂ２）の
振幅はローパスフィルタ■への入力信号（ｖ４）の振幅
に比例し。

この入力信号（ｖ４）の振幅は（３）（４１式に示され
たとおり（Ｖｆ）に比例するから、要するに本発明は、
駆動信号（ＨＰ）に応じて、電圧変更回路（至）にてそ
の駆動信号（ＨＰ）に適した振幅制御電圧（Ｖｆ）によ
り、その振幅を変じる正弦波出力（８２）を得ることか
でさる。

従って１本発明によれば、不要なインク滴が吐出しやす
い最高周波数およびその２に分周した駆動信号の場合に
は、夫々振幅制御電圧が減少せしめられるため、不要の
インクの吐出がなくなる。

尚、上述した実施例に訃いては、最高周波数およびその
１／２に分周した周波数の場合にのみ橡ｉ制御電圧を低
下せしめるように構成したが、インク滴噴射装置の形状
、基準電圧訃よび閾値電圧などの関係により、＋１／２
に分局もしくはそれ以上の場合にも電圧を減少させるよ
うに構成することもでさる。

（ト１　発明の詳細 な説明したように１本発明は少なくとも最大およびその
２に分局した周波数成分を含む駆動周波数の場合に、駆
動電圧を基準電圧より低減せしめることにより、インク
吐出量等を最適に制御することができ、インクのしぶき
などがなくなり、記録品質の向上およびインク滴噴射装
置の劣化の防止を図ることかでさる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のインクジェットプリンタの
駆動回路のブロック図、第２図は本発明の周波数検出回
路の一例を示す回路図、第３図は本発明の正弦波発生回
路および電圧変更回路の一例を示す回路図、第４図はそ
の動作説明のための信号波形図である。 第５図はインクジェットプリンタの要部を司どるインク
滴噴射装置の断面図、第６図はオンデマンド型インク滴
噴射装置の駆動周波数に対する閾値電圧特性図、第７図
は基準信号と駆動信号との関係を示す波形図である。 １・・・インク滴噴射装置、１０−・・正弦波発生回路
、　　３０−・・電圧変更回路、４０・・・周波数検出
回路、　　４１．４２−　リトリガプルワンシロットマ
ルチパイブレータ、　４３．４４・Ｄフリップフロップ
、　　３９，５０．５１−・・可変抵抗。 １１．１２−・・ワンシ１ットマルチパイブレータ。 １７・・・オペアンプ、　　２Ｂ−・・ローパスフィル
タ。 ２９・・・増幅回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動周波数に応じて閾値電圧が変動するオンデマ
   ンド型インク滴噴射装置を備えたインクジェットプリン
   タの駆動回路であって、最大周波数およびその分周関係
   にある周波数成分を含む駆動周波数を検出する周波数検
   出回路と、この検出回路からの出力に応じて駆動電圧を
   変更する駆動電圧変更回路とを備え、前記検出回路が少
   なくとも最大およびその１／２に分周した周波数成分を
   含む駆動周波数を検出すると、前記駆動電圧変更回路が
   基準電圧より駆動電圧を低く設定することを特徴とする
   インクジェットプリンタの駆動回路。