(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
階調を有する画像を記録紙に記録するインクジェット記録装置のヘッド駆動装置であって、
圧電素子の変形によってインク吐出ノズルからインクを吐出する記録ヘッドと、
画像を読み取り、読み取った画像の階調に対応するレベルの電圧をアナログ値で生成する画像読取手段と、
上記画像読取手段で生成されたアナログ値を用いて形成した駆動電圧を上記圧電素子に印加するヘッド駆動手段と
を備えたインクジェット記録装置のヘッド駆動装置。
【請求項２】
上記ヘッド駆動手段は、上記画像読取手段で生成された電圧波形を反転する反転部を備え、上記反転出力を上記圧電素子に印加するものである請求項１に記載のインクジェット記録装置のヘッド駆動装置。
【請求項３】
上記ヘッド駆動手段は、駆動電圧増幅部によって増幅された上記駆動電圧を上記圧電素子に印加するものである請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録装置のヘッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ファクシミリ、複写機及びプリンタ等に用いられるインクジェット記録装置のヘッド駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インク吐出ノズル及びノズルに対応して配設された圧電素子を有する記録ヘッドを備え、圧電素子の変形によってノズルからインクを吐出するようにしたインクジェット記録装置が普及している。また、圧電素子に印加する電圧レベルを変化させると、圧電素子の変形量が変化することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像データの階調に応じた電圧を圧電素子に印加することによって画像の階調表現を行うインクジェット記録装置は実用化されていない。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するもので、画像の階調表現を行うインクジェット記録装置のヘッド駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、階調を有する画像を記録紙に記録するインクジェット記録装置のヘッド駆動装置であって、
圧電素子の変形によってインク吐出ノズルからインクを吐出する記録ヘッドと、
画像を読み取り、読み取った画像の階調に対応するレベルの電圧をアナログ値で生成する画像読取手段と、
上記画像読取手段で生成されたアナログ値を用いて形成した駆動電圧を上記圧電素子に印加するヘッド駆動手段と
を備えたものである（請求項１）。
【０００６】
また、上記ヘッド駆動手段は、上記画像読取手段で生成された電圧波形を反転する反転部を備え、上記反転出力を上記圧電素子に印加するものである（請求項２）。
【０００７】
また、上記ヘッド駆動手段は、駆動電圧増幅部によって増幅された上記駆動電圧を上記圧電素子に印加するものである（請求項３）。
【０００８】
【作用】
請求項１記載の発明によれば、読み取られた画像の階調に対応するレベルの電圧がアナログ値で生成される。この生成電圧が圧電素子に印加されるので、圧電素子は画像の階調に対応する変形量で変形する。従って、画像の階調に対応する量のインクが吐出されるので、階調を有する画像が記録される。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によれば、読み取られた画像の階調に対応するレベルの電圧波形が反転されて圧電素子に印加されるので、圧電素子は引き打ち方式で駆動される。この引き打ち方式の駆動において、圧電素子に通常印加される電圧レベルは一定に維持されるので、不規則なメニスカスの振動が生じることがない。また、画像の階調に対応する電圧だけ印加電圧レベルが低下し、この低下分の電圧が圧電素子に印加されるので、圧電素子は画像の階調に対応する変形量で変形する。これによって、インク吐出が安定に行われつつ、階調を有する画像が記録される。
【００１０】
また、請求項３記載の発明によれば、駆動電圧増幅部の電圧増幅により、圧電素子への印加電圧を駆動に適切な電圧レベルとすることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明に係るインクジェット記録装置のヘッド駆動装置の一実施例について、図面を参照しながら説明する。このインクジェット記録装置は、原稿画像を読み取り、記録ヘッドのインク吐出ノズルから画像の階調に対応する量のインクを記録紙に吐出して階調を有する画像を印字する構成を備えている。
【００１２】
まず、同実施例について図１、図２を用いて説明する。図１は同実施例の構成を示すブロック図である。図２は図１の各部の信号レベル及び電圧波形を示すタイミングチャートである。このインクジェット記録装置のヘッド駆動装置は、画像読取部１０、波形整形部８０、駆動パルス出力部４１及び記録ヘッド７０から構成されている。
【００１３】
画像読取部１０は、例えばＣＣＤやフォトトランジスタの光電変換素子等から構成され、原稿画像を読み取り、画像の階調に対応するレベルの電圧からなるアナログ値の画像データを出力するものである。
【００１４】
記録ヘッド７０は、圧電素子７１で構成されるインク吐出機構が配設されたインク吐出ノズルを備えており、圧電素子７１に印加される駆動電圧によってインク吐出が制御されるようになっている。
【００１５】
駆動パルス出力部４１は、図２の丸付き数字「１」に示すように、所定のパルス幅を有する駆動パルスを所定周期で出力するものである。波形整形部８０は、圧電素子７１に対応して配設され、画像読取部１０から入力される画像の階調に対応するレベルの電圧を整形して圧電素子７１に印加するものである。
【００１６】
次に、動作について説明する。画像読取部１０の光電変換素子が原稿に対して相対移動すると、図２の丸付き数字「２」に示すように、画像の階調に対応するレベルを有する電圧値からなる画像データが連続的に得られる。この電圧波形が波形整形部８０において整形され、図２の丸付き数字「３」に示すように、駆動パルス出力部４１から入力される駆動パルスに同期して出力される。この出力電圧は、画像データの階調に対応するレベルを有し、圧電素子７１に駆動電圧として印加される。
【００１７】
図２の例では、時刻ｔ１において多量のインクが吐出され、時刻ｔ２においてインクが吐出されず、時刻ｔ３において少量のインクが吐出され、時刻ｔ４において中量のインクが吐出されている。
【００１８】
このように、画像読取部１０で得られる画像データの階調に対応するレベルの電圧を整形して圧電素子７１に印加するようにしたので、画像の階調に対応する量のインクをノズルから吐出させることができる。これによって、簡易な構成で階調を有する画像を記録紙に記録することができる。
【００１９】
また、画像読取部１０の光電変換素子で得られるアナログ値を用いて圧電素子７１に印加する駆動電圧を形成しているので、光電変換素子によって得られるレベル数の階調で画像を記録することができる。
【００２０】
なお、波形整形部８０と圧電素子７１間に増幅部を備え、波形整形部８０の出力電圧を増幅するようにしてもよい。この場合の増幅率は、圧電素子７１の性能に応じて設定することにより、適切なインク吐出を行うことができる。
【００２１】
また、図１の場合には、圧電素子７１の駆動は、いわゆる押し打ち方式が採用されているが、波形整形部８０の出力電圧を反転して、引き打ち方式で圧電素子７１を駆動するようにしてもよい。この場合には、圧電素子７１に通常印加されている電圧レベルが一定になるので、インク吐出ノズルのメニスカスの不規則な振動がなく、安定したインク吐出を行うことができる。従って、インク吐出周波数を高くすることができる。
【００２２】
また、記録ヘッド７０は、インク吐出ノズルが１個に限られず、圧電素子７１で構成されるインク吐出機構がそれぞれ配設された複数のインク吐出ノズルが定間隔で配列されたノズル列を備えたものでもよい。この場合には、各ノズルの圧電素子７１に対応して、波形整形部８０を設けるようにすれば、ノズル単位で階調を有する画像を記録紙に記録することができる。
【００２３】
次に、波形整形部８０の回路の一例について図３、図４を用いて説明する。図３は波形整形部８０の一例を示す回路図、図４は図３の回路における各部の信号波形を示すタイミングチャート及び各部の電圧波形図である。
【００２４】
この例では、記録ヘッド７０は、ｎ個のインク吐出ノズルが定間隔で配列されたノズル列を備え、各インク吐出ノズルには、圧電素子７１で構成されるインク吐出機構がそれぞれ配設されており、各圧電素子７１に対応して波形整形部８０が配設されている。また、画像読取部１０は、ｎ個の光電変換素子が一列に配列されてなり、各光電変換素子で得られた画像データをシリアルに出力するものである。また、取込パルス出力部１１、吐出パルス出力部１２、トランジスタ及びコンデンサなどを備えており、画像読取部１０から入力される画像データを順に一旦保持し、同時に各波形整形部８０に送るようになっている。
【００２５】
まず、画像データ取込部分の構成について説明する。トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４，…，Ｑ１ｎは、ベースが取込パルス出力部１１に接続され、コレクタが画像読取部１０の出力ラインに接続され、エミッタがそれぞれコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４，…，Ｃ１ｎを介してアースに接続されるとともにそれぞれトランジスタＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，…，Ｑ２ｎのコレクタに接続されている。また、トランジスタＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，…，Ｑ２ｎは、ベースが吐出パルス出力部１２に接続され、エミッタが抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，…，Ｒ１ｎを介してアースに接続されるとともに各波形整形部８０に接続されている。
【００２６】
取込パルス出力部１１は、データ取込パルス信号を順に出力し、トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４，…，Ｑ１ｎを順にオンさせて画像読取部１０から入力される画像データを順にコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４，…，Ｃ１ｎに蓄積するものである。吐出パルス出力部１２は、インク吐出パルス信号を出力し、トランジスタＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，…，Ｑ２ｎを同時にオンさせて、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４，…，Ｃ１ｎに蓄積された電荷を各波形整形部８０に出力するものである。
【００２７】
次に、波形整形部８０の構成について説明する。波形整形部８０は、トランジスタＱ３１〜Ｑ３５、電圧Ｖ０の電源８１及び抵抗等から構成されている。
【００２８】
トランジスタＱ３１は、ベースがトランジスタＱ２１のエミッタに接続され、コレクタが抵抗を介してトランジスタＱ３３のエミッタに接続されるとともにトランジスタＱ３４のベースに接続され、エミッタが抵抗を介してアースに接続されている。トランジスタＱ３２は、ベースが駆動パルス出力部４１に接続され、コレクタが抵抗を介して電源ラインに接続され、エミッタがアースに接続されている。
【００２９】
トランジスタＱ３３は、ベースがトランジスタＱ３２のコレクタに接続され、コレクタが電源ラインに接続されている。トランジスタＱ３４は、コレクタが抵抗を介して電源ラインに接続されるとともにトランジスタＱ３５のベースに接続され、エミッタが抵抗を介してアースに接続されている。トランジスタＱ３５は、コレクタが電源８１に接続され、エミッタが抵抗を介して圧電素子７１に接続されている。
【００３０】
次に、動作について図４を参照しながら説明する。
画像読取部１０の光電変換素子で得られた画像の階調に対応するアナログ値の画像データが、シリアルに出力される。このシリアル出力に同期して、取込パルス出力部１１からデータ取込パルス信号が順に出力され、トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４，…，Ｑ１ｎが順にオンになって、画像データが順にコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４，…，Ｃ１ｎに蓄積される。
【００３１】
そして、ｎ個の光電変換素子による画像データがコンデンサＣ１１〜Ｃ１ｎに蓄積されると、吐出パルス出力部１２からインク吐出パルス信号が出力され、トランジスタＱ２１〜Ｑ２ｎが同時にオンにされて、コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｎに蓄積された電荷が各波形整形部８０に出力される。
【００３２】
このとき、コンデンサＣ１１には、図４の画像読取部１０のＡに示すアナログ値が蓄積されているので、トランジスタＱ３１のベースの電圧波形は、コンデンサＣ１１及び抵抗Ｒ１１によって、図４の丸付き数字「１」のようになる。ここで、駆動パルス出力部４１から入力される駆動パルスによってこの電圧波形が整形されて、トランジスタＱ３４のベースの電圧波形は、図４の丸付き数字「２」のようになる。そして、この電圧波形が反転されて、トランジスタＱ３５のベースの電圧波形は、図４の丸付き数字「３」のようになる。
【００３３】
従って、圧電素子７１には、図４の丸付き数字「４」に示すような波形の駆動電圧が印加される。すなわち、通常は電源８１の電圧Ｖ０が印加されており、画像データの入力によって印加電圧のレベルが低下する。次いで画像の階調に対応するレベルの電圧Ｖ１が印加されて、階調に対応する量のインクが吐出される。
【００３４】
このように、図３の回路によれば、簡易な構成で画像の階調に対応する量のインクを吐出することができる。従って、階調を有する画像を記録することができる。また、圧電素子７１への通常の印加電圧レベルを一定にし、駆動電圧を印加するときに階調に対応するレベルだけ印加電圧を低下させているので、インク吐出ノズルのメニスカスの不規則な振動がなく、安定したインク吐出を行うことができる。
【００３５】
次に、波形整形部８０の異なる回路構成例について、図５、図６を用いて説明する。図５は波形整形部８０の異なる回路構成例を示す回路図である。図６は図５の回路における各部の電圧レベルを示すタイミングチャートである。
【００３６】
記録ヘッド７０は、図３の場合と同様に、複数のインク吐出ノズルが定間隔で配列されたノズル列を備え、各インク吐出ノズルには、圧電素子７１で構成されるインク吐出機構がそれぞれ配設されており、各圧電素子７１に対応して波形整形部８０が配設されている。
【００３７】
また、画像読取部１０は、図３の場合と同様に、ノズルと同数の光電変換素子が一列に配列されてなるが、本例では、図３の場合と異なり、各光電変換素子で得られた画像データを各波形整形部８０にパラレルに出力する。そして、例えば画像読取部１０が原稿に対して光電変換素子列に直交する方向に相対移動し、所定周期で画像を読み取ることによって、図６の丸付き数字「１」に示すように、画像の階調に対応するレベルの電圧からなるアナログ値の画像データが各光電変換素子から連続的に出力されるようになっている。
【００３８】
駆動パルス出力部４１は、図６の丸付き数字「２」に示すように、所定のパルス幅を有する駆動パルスを、画像読取部１０による画像の読み取りに同期して、所定周期で出力するものである。なお、駆動パルス出力部４１による駆動パルスの出力周期、すなわち画像読取部１０の光電変換素子による画像の読み取り周期は、圧電素子７１の吐出性能に応じて設定されている。
【００３９】
波形整形部８０は、バッファ４５，４６、アナログスイッチ４７、反転部４８及び増幅部４４が、画像読取部１０と圧電素子７１の間に直列に接続されて構成されている。
【００４０】
バッファ４５，４６は、入力される電圧波形を整形して電圧レベルを一定にするものである。アナログスイッチ４７は、駆動パルス出力部４１から入力される駆動パルスに同期してオン、オフし、入力される電圧波形の幅を一定にするものである。反転部４８は、入力される電圧波形を反転するものである。増幅部４４は、圧電素子７１への印加電圧が駆動に適切な電圧レベルになるように、入力電圧を増幅するものである。
【００４１】
次に、動作について説明する。
【００４２】
画像読取部１０から図６の丸付き数字「１」に示すような画像データが入力されると、バッファ４５，４６及びアナログスイッチ４７によって、図６の丸付き数字「３」に示すようなバッファ４６の出力電圧波形が得られる。そして、反転部４８で入力電圧波形が反転され、増幅部４４で増幅されて、図６の丸付き数字「４」に示すような駆動電圧が圧電素子７１に印加される。
【００４３】
そして、時刻ｔ１では、圧電素子７１には、低レベルの駆動電圧（Ｖ１０−Ｖ１３）が印加されるので、少量のインクが吐出され、薄い階調の画像が得られる。また、時刻ｔ２では、圧電素子７１には、高レベルの駆動電圧（Ｖ１０−Ｖ１１）が印加されるので、多量のインクが吐出され、濃い階調の画像が得られる。また、時刻ｔ３では、圧電素子７１には、中レベルの駆動電圧（Ｖ１０−Ｖ１２）が印加されるので、中量のインクが吐出され、中間階調の画像が得られる。
【００４４】
このように、図５の回路によっても、図３の場合と同様の効果を得ることができる。
なお、本例では、反転部４８を設けて電圧波形を反転し、圧電素子７１を引き打ち方式で駆動しているが、反転部４８を設けないで、押し打ち方式で駆動するようにしても、同様に階調を有する画像を記録することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、読み取った画像の階調に対応するレベルの電圧をアナログ値で生成し、このアナログ値を用いて形成した駆動電圧を圧電素子に印加するようにしたので、簡易な構成で画像の階調に対応する量のインクを吐出することができる。従って、階調を有する画像を記録できる。
【００４６】
また、請求項２の発明によれば、画像の階調に対応するレベルの生成電圧波形を反転して圧電素子に印加するようにしたので、簡易な構成で、安定にインク吐出を行いつつ階調を有する画像を記録できる。
【００４７】
また、請求項３の発明によれば、駆動電圧増幅部の電圧増幅により、圧電素子への印加電圧を駆動に適切な電圧レベルとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るインクジェット記録装置のヘッド駆動装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】  図１の各部の信号レベル及び電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図３】  波形整形部の一例を示す回路図である。
【図４】  図３の回路における各部の信号波形を示すタイミングチャート及び各部の電圧波形図である。
【図５】  波形整形部の異なる回路構成例を示す回路図である。
【図６】  図５の回路における各部の電圧レベルを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０  画像読取部
１１  取込パルス出力部
１２  吐出パルス出力部
４１  駆動パルス出力部
７０  記録ヘッド
７１  圧電素子
８０  波形整形部
８１  電源
【図１】
0003666917.tif 000002
【図２】
0003666917.tif 000003
【図３】
0003666917.tif 000004
【図４】
0003666917.tif 000005
【図５】
0003666917.tif 000006
【図６】
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