(57)【要約】      （修正有）【課題】正確なパルス電圧を生成でき、装置サイズを最小限にすることができる圧電アクチュエータのパルス発生回路及びこれを用いたインクジェットヘッド駆動装置を提供する。【解決手段】入力データから複数のパルス信号を生成し、生成された上記複数のパルス信号を並列に出力するパルス信号生成部１１０と、並列に入力された上記複数のパルス信号にそれぞれ対応する複数のパルス電圧を相互独立的に生成し、生成された上記複数のパルス電圧を複数のアクチュエータのそれぞれに並列に出力するパルス電圧生成部１２０と、を含む。【選択図】図２
2015054520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの入力データから複数のパルス信号を生成し、生成された前記複数のパルス信号を並列に出力するパルス信号生成部と、
前記複数のパルス信号にそれぞれ対応する複数のパルス電圧を生成し、前記複数のパルス電圧を複数のアクチュエータのそれぞれに出力するパルス電圧生成部と、を含む、インクジェットヘッド駆動装置。
【請求項２】
前記入力データは、順に構成された複数のデジタル信号を含む、請求項１に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項３】
前記パルス信号生成部は、前記複数のデジタル信号を所定単位に区分して前記複数のパルス信号を生成する、請求項２に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項４】
前記パルス信号生成部は、順に配列された前記複数のデジタル信号を前記複数のパルス信号に相応する個数の並列形態で出力するシフトレジスタと、前記シフトレジスタの並列出力を同期化して出力するラッチと、を含む、請求項２または３に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項５】
前記パルス電圧生成部は、前記複数のパルス信号の入力をそれぞれ受けて前記複数のパルス電圧をそれぞれ生成する複数のパルス電圧生成器を含む、請求項１から４の何れか１項に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項６】
前記複数のパルス電圧生成器は、前記パルス信号生成部と並列に連結され、前記複数のアクチュエータとそれぞれ直列に連結される、請求項５に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項７】
前記複数のパルス電圧生成器は、前記パルス信号の入力を受け、前記パルス信号のレベルに応じて第１経路または第２経路に前記パルス信号を出力するスイッチ回路部と、前記第１経路と連結され、ピーク電圧を用いることで前記パルス信号を増幅して前記パルス電圧を生成し、生成された前記パルス電圧をアクチュエータに出力する増幅回路部と、を含む、請求項５または６に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項８】
前記複数のパルス電圧生成器は、前記第２経路と前記アクチュエータとの間に連結され、前記スイッチ回路部で出力された前記パルス信号を用いて前記アクチュエータに蓄電された所定の電荷を放電させる放電回路部をさらに含む、請求項７に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項９】
パルス信号の入力を受け、前記パルス信号のレベルに応じて第１経路または第２経路に前記パルス信号を提供するスイッチ回路部と、
前記第１経路と連結され、前記パルス信号のレベルに応じて外部から入力されたピーク電圧を用いてパルス電圧を生成し、生成された前記パルス電圧をアクチュエータに出力する増幅回路部と、を含む、パルス生成回路。
【請求項１０】
前記パルス信号は、所定レベルのハイレベルまたはローレベルを有するデジタル信号である、請求項９に記載のパルス生成回路。
【請求項１１】
前記スイッチ回路部は、前記パルス信号が前記ハイレベルであると前記第１経路に前記パルス信号を出力し、前記パルス信号が前記ローレベルであると前記第２経路に前記パルス信号を出力する、請求項１０に記載のパルス生成回路。
【請求項１２】
前記パルス生成回路は、前記第２経路と前記アクチュエータとの間に連結され、前記スイッチ回路部で出力された前記パルス信号を用いて前記アクチュエータに蓄電された所定の電荷を放電させる放電回路部をさらに含む、請求項９から１１の何れか１項に記載のパルス生成回路。
【請求項１３】
前記放電回路部は、前記スイッチ回路部と連結され、前記パルス信号のレベルを反転して出力するインバータ回路部と、前記インバータ回路部の出力がハイレベルであると前記アクチュエータをグランド端子と連結して前記アクチュエータを放電させる放電スイッチ部と、を含む、請求項１２に記載のパルス生成回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス発生回路及びこれを用いたインクジェットヘッド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ技術の発展に伴い、多様なプリンタが開発されている。特に、ヘッドの精密駆動に対する技術が発展されるにつれ、インクジェットプリンタの開発が加速化されている。
【０００３】
このようなインクジェットヘッド駆動技術の場合、複数の圧電アクチュエータをより精密に制御することが主な技術的争点となる。また、圧電アクチュエータは電圧制御素子であるため、より正確な電圧を効率的に提供することがインクジェットヘッド駆動技術の核心技術となっている。
【０００４】
従来は、デジタル信号に応じたアナログ電圧を増幅してアクチュエータに供給することでインクジェットヘッドを駆動する技術が用いられていた。しかし、この場合、デジタル−アナログ変換によるエラーが発生し、アナログ増幅器などが必須となるためインクジェットヘッド制御装置のサイズが大きくなるという問題点があった。
【０００５】
下記特許文献１は、インクジェット式プリントヘッドの駆動装置及びその制御方法並びに液滴吐出装置に関するものであるが、アクチュエータを制御するためには増幅電圧を生成する別途の構成を備えなければならないため、上述した限界点を依然として有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００４−００７７４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決するためのもので、パルス電圧を個別に生成することができるパルス発生回路を用いてアクチュエータに提供されるパルス電圧を生成することにより、正確なパルス電圧を生成することができ、装置サイズを最小限にすることができるパルス発生回路及びこれを用いたインクジェットヘッド駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１技術的な側面は、インクジェットヘッド駆動装置を提案する。上記インクジェットヘッド駆動装置は、入力データから複数のパルス信号を生成し、生成された上記複数のパルス信号を並列に出力するパルス信号生成部と、並列に入力された上記複数のパルス信号にそれぞれ対応する複数のパルス電圧を相互独立的に生成し、生成された上記複数のパルス電圧をそれぞれの複数のアクチュエータに並列に出力するパルス電圧生成部と、を含む。
【０００９】
一実施例において、上記入力データは、順に配列された複数のデジタル信号を含むことができる。
【００１０】
一実施例において、上記パルス信号生成部は、順に配列された上記複数のデジタル信号を所定単位別に区分して上記複数のパルス信号を生成することができる。
【００１１】
一実施例において、上記パルス信号生成部は、順に配列された上記複数のデジタル信号を上記複数のパルス信号に相応する個数の並列形態で出力するシフトレジスタと、上記シフトレジスタの並列出力を同期化して出力するラッチと、を含むことができる。
【００１２】
一実施例において、上記パルス電圧生成部は、上記複数のパルス信号の入力をそれぞれ受けて上記複数のパルス電圧をそれぞれ生成する複数のパルス電圧生成器を含むことができる。
【００１３】
一実施例において、上記複数のパルス電圧生成器は、上記パルス信号生成部と並列に連結され、上記複数のアクチュエータとそれぞれ直列に連結されることができる。
【００１４】
一実施例において、上記パルス電圧生成器は、上記パルス信号の入力を受け、上記パルス信号のレベルに応じて第１経路または第２経路に上記パルス信号を出力するスイッチ回路部と、上記第１経路と連結され、ピーク電圧を用いて上記パルス信号を増幅して上記パルス電圧を生成し、生成された上記パルス電圧をアクチュエータに出力する増幅回路部と、を含むことができる。
【００１５】
一実施例において、上記パルス電圧生成器は、上記第２経路と上記アクチュエータとの間に連結され、上記スイッチ回路部で出力された上記パルス信号を用いて上記アクチュエータに蓄電された所定の電荷を放電させる放電回路部をさらに含むことができる。
【００１６】
本発明の第２技術的な側面は、パルス生成回路を提案する。上記パルス生成回路は、パルス信号の入力を受け、上記パルス信号のレベルに応じて第１経路または第２経路に上記パルス信号を提供するスイッチ回路部と、上記第１経路と連結され、上記パルス信号のレベルに応じて外部から入力されたピーク電圧を用いてパルス電圧を生成し、生成された上記パルス電圧をアクチュエータに出力する増幅回路部と、を含む。
【００１７】
一実施例において、上記パルス信号は、所定レベルのハイレベルまたはローレベルを有するデジタル信号であることができる。
【００１８】
一実施例において、上記スイッチ回路部は、上記パルス信号が上記ハイレベルであると上記第１経路に上記パルス信号を出力し、上記パルス信号が上記ローレベルであると上記第２経路に上記パルス信号を出力することができる。
【００１９】
一実施例において、上記パルス生成回路は、上記第２経路と上記アクチュエータとの間に連結され、上記スイッチ回路部で出力された上記パルス信号を用いて上記アクチュエータに蓄電された所定の電荷を放電させる放電回路部をさらに含むことができる。
【００２０】
一実施例において、上記放電回路部は、上記スイッチ回路部と連結され、上記パルス信号のレベルを反転して出力するインバータ回路部と、上記インバータ回路部の出力がハイレベルであると上記アクチュエータをグランド端子と連結して上記アクチュエータを放電させる放電スイッチ部と、を含むことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一実施形態によると、パルス電圧を個別に生成することができるパルス発生回路を用いてアクチュエータに提供されるパルス電圧を生成することにより、正確なパルス電圧を生成することができ、装置サイズを最小限にすることができるという効果がある。
【００２２】
本発明の一実施形態によると、パルス発生回路及びこれを制御するパルス信号生成部を一つの集積回路として製作することができることにより、生産単価の節減及び装置の小型化を達成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一般のインクジェットヘッド駆動装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明によるインクジェットヘッド駆動装置の一実施例を示す構成図である。
【図３】本発明によるパルス生成回路の一実施例を示す回路図である。
【図４】図３のパルス生成回路の動作を説明するための参考回路図である。
【図５】図３のパルス生成回路の動作を説明するための参考回路図である。
【図６】本発明の一実施例による出力電圧の特性を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施例による充放電特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００２５】
図１は一般のインクジェットヘッド駆動装置の一例を示す構成図である。
【００２６】
インクジェットヘッド駆動装置１０は、インクジェットヘッドのアクチュエータ２０に駆動電圧を提供することができる。
【００２７】
図１を参照してより詳細に説明すると、インクジェットヘッド駆動装置１０は、デジタル・アナログコンバータ１１、増幅器１２、及び高電圧スイッチ１３を含むことができる。
【００２８】
デジタル・アナログコンバータ１１は、外部から提供される入力データをアナログ信号に変換して出力する。
【００２９】
増幅器１２は、入力されたアナログ信号を増幅して高電圧パルス信号を生成する。一般に、増幅器１２は、このような高電圧を生成するために、多段増幅素子で構成される。
【００３０】
増幅された高電圧パルス信号は、高電圧スイッチ１３によって複数のアクチュエータに分けられて印加される。
【００３１】
図１のインクジェットヘッド駆動装置には、デジタル−アナログ変換が必須であり、十分な増幅率を得るために多段の増幅素子が必要である。
【００３２】
図２は本発明によるインクジェットヘッド駆動装置の一実施例を示す構成図である。
【００３３】
図２に示されている本発明によるインクジェットヘッド駆動装置１００は、図１をもって上述したインクジェットヘッド駆動装置１０とは異なって、別途のデジタル−アナログ変換及びアナログ多段増幅素子を必要としない。
【００３４】
図２を参照すると、インクジェットヘッド駆動装置１００は、パルス信号生成部１１０及びパルス電圧生成部１２０を含むことができる。
【００３５】
パルス信号生成部１１０は、一つの入力データから複数のパルス信号を生成し、生成された複数のパルス信号を並列に出力することができる。
【００３６】
一実施例において、入力データは、順に構成された複数のデジタル信号を含むことができる。ここで、パルス信号生成部１１０は、順に構成されたデジタル信号を所定単位に区分して複数のパルス信号を生成することができる。
【００３７】
一実施例において、並列に出力された複数のパルス信号は、パルス電圧生成部１２０に含まれた複数のパルス電圧生成器１２１にそれぞれ印加されることができる。
【００３８】
一実施例において、パルス信号生成部１１０は、シフトレジスタ及びラッチを含むことができる。シフトレジスタは、順に配列された複数のデジタル信号を複数のパルス信号に相応する個数の並列形態で出力することができる。また、ラッチは、シフトレジスタの並列出力を同期化して出力することができる。
【００３９】
パルス電圧生成部１２０は、複数のパルス信号にそれぞれ対応する複数のパルス電圧を生成することができる。パルス電圧生成部１２０は、生成された複数のパルス電圧を複数のアクチュエータ２００のそれぞれに提供することができる。
【００４０】
一実施例において、パルス電圧生成部１２０は、複数のパルス信号の入力をそれぞれ受けて複数のパルス電圧をそれぞれ生成する複数のパルス電圧生成器１２１を含むことができる。
【００４１】
一つのパルス電圧生成器１２１は、パルス信号生成部１１０で並列に出力される複数のパルス信号のうちいずれか一つの入力を受けることができる。パルス電圧生成器１２１は、入力されたパルス信号に応じてパルス電圧を生成することができ、生成されたパルス電圧を複数のアクチュエータのうちいずれか一つに提供することができる。
【００４２】
複数のパルス電圧生成器１２１は、パルス信号生成部１１０と並列に連結され、複数のアクチュエータ１２０とそれぞれ直列に連結されることができる。
【００４３】
本発明の一実施例では、パルス電圧生成器１２１を用いることにより、アクチュエータを駆動するための高電圧パルスを生成することができる。これを図１に示された例と比較すると、図１ではアナログ信号を多段増幅してスイッチングする必要があるが、本発明の一実施例ではパルス電圧生成器１２１を用いて高電圧パルスを容易に生成することができ、パルス信号生成部１１０を用いた別途のスイッチング動作を必要としない。
【００４４】
以下では、図３から図５を参照し、本発明によるパルス生成回路の一実施例について説明する。図２のパルス電圧生成器１２１は、図３のパルス生成回路を用いることで具現されることができる。
【００４５】
図３は本発明によるパルス生成回路の一実施例を示す回路図であり、図４及び図５は図３のパルス生成回路の動作を説明するための参考回路図である。
【００４６】
図３を参照すると、パルス生成回路は、スイッチ回路部３１０及び増幅回路部３２０を含むことができる。パルス生成回路は、実施例に応じて放電回路部３３０または保護回路部３４０をさらに含むことができる。
【００４７】
以下では、スイッチ回路部３１０から保護回路部３４０を全て含む実施例を基準に説明する。
【００４８】
スイッチ回路部３１０は、入力端子Ｖｉｎによってパルス信号の入力を受け、パルス信号のレベルに応じて第１経路または第２経路にパルス信号を提供することができる。
【００４９】
一実施例において、パルス信号は、所定レベルのハイレベルまたはローレベルを有するデジタル信号であることができる。スイッチ回路部３１０は、パルス信号がハイレベルであると第１経路にパルス信号を出力し、パルス信号がローレベルであると第２経路にパルス信号を出力することができる。
【００５０】
増幅回路部３２０は、第１経路と連結され、スイッチ回路部３１０から提供されたパルス信号のレベルに応じて外部から入力されたピーク電圧Ｖｐｐを用いることでパルス電圧を生成することができる。増幅回路部３２０は、生成された上記パルス電圧をアクチュエータに出力することができる。
【００５１】
放電回路部３３０は、第２経路とアクチュエータとの間に連結され、スイッチ回路部３１０で出力されたパルス信号を用いることにより、アクチュエータに蓄電された所定の電荷を放電させることができる。
【００５２】
一実施例において、放電回路部３３０は、インバータ回路部及び放電スイッチ部を含むことができる。
【００５３】
インバータ回路部は、それぞれの一端がＶＤＤ及びＧＮＤと連結されたＭ５及びＭ６で構成されることができる。このようなインバータ回路部は、スイッチ回路部３１０と連結され、パルス信号のレベルを反転して出力することができる。
【００５４】
放電スイッチ部は、一端がＶｏｕｔと連結され、多端はＧＮＤと連結されるＭ４で構成されることができる。ここで、Ｖｏｕｔはアクチュエータと連結される端子である。放電スイッチ部は、インバータ回路部の出力がハイレベルであると、アクチュエータをグランド端子と連結してアクチュエータに蓄電された電荷を放電させることができる。
【００５５】
保護回路部３４０は、ミラー回路または出力端Ｖｏｕｔと並列連結されることで、過電圧を防止することができる。図面ではスタックされた４個のツェナーダイオードで構成されているが、実施例に応じて１個のツェナーダイオードで構成されるなど、多様に変形されることができる。
【００５６】
図４及び図５は図３のパルス生成回路の動作を説明するための参考回路図である。以下では、図４及び図５を参照してパルス生成回路の動作について説明する。
【００５７】
図４はパルス生成回路の増幅動作を説明するための参考図である。図４に示された太線は、増幅動作で用いられる経路で、上述した第１経路に対応する。
【００５８】
入力端子Ｖｉｎによって入力されたパルス信号がハイレベルであると、Ｍ１は、入力されたパルス信号を図示された第１経路に提供する。Ｍ２及びＭ３は、ミラー回路を構成して外部から入力されたピーク電圧ＶｐｐをＭ７に提供する。ピーク電圧ＶｐｐがＭ７のドレインに印加されるとＭ７はターンオンされる。Ｍ７は、ターンオンされた時間の分だけＶｐｐレベルを有する高電圧パルスをＶｏｕｔに出力する。Ｖｏｕｔがアクチュエータと連結されているため、このような充填動作はアクチュエータのキャパシタンスを充填させるようになる。
【００５９】
図５はパルス生成回路の放電動作を説明するための参考回路図である。図５に示された太線は、放電動作で用いられる経路で、上述した第２経路に対応する。
【００６０】
入力端子Ｖｉｎによって入力されたパルス信号がローレベルであると、Ｍ１は、入力されたパルス信号を図示された第２経路に提供する。Ｍ５及びＭ６は、インバータ回路を構成して入力されたパルス信号を反転してＭ４に提供する。これにより、Ｍ４にはハイ値が印加されるようになり、Ｍ４は導通してＶｏｕｔをＧＮＤと連結させる。
【００６１】
その結果、アクチュエータに充填されていた電荷は、このような第２経路によって接地に抜け出すようになる。
【００６２】
よって、アクチュエータは、等価的に所定のキャパシタンスを有するようになり、このようなキャパシタンスを充填して動作するようになる。一方、動作していない場合も、アクチュエータに蓄電された電荷が残っているため、これを迅速に放電させる必要がある。図５ではこのようなアクチュエータの放電を迅速に行うことができる第２経路を提供するため、アクチュエータの制御がより正確かつ迅速に行われることができる。
【００６３】
図６は本発明の一実施例による出力電圧の特性を示すグラフであり、図７は本発明の一実施例による充放電特性を示すグラフである。
【００６４】
図６には、パルス生成回路の入力パルスＶｉｎに対する出力パルスＶｏｕｔが示されている。図面を参照すると、入力として５Ｖレベルの信号が印加されており、出力として４０Ｖ高電圧パルスが出力されたことが分かる。また、出力信号は、入力信号の特性（幅や形状など）を維持しながらレベルのみが増幅されて出力されたことが分かる。
【００６５】
また、図７ではいかなる歪曲もなく充填及び放電が行われていることが分かる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有するものには明らかである。
【符号の説明】
【００６７】
１０  インクジェットヘッド駆動装置
１１  デジタル・アナログコンバータ
１２  増幅器
１３  高電圧スイッチ
２０  アクチュエータ
１００  インクジェットヘッド駆動装置
１１０  パルス信号生成部
１２０  パルス電圧生成部
１２１  パルス電圧生成器
２００  アクチュエータ
３１０  スイッチ回路部
３２０  増幅回路部
３３０  放電回路部
３４０  保護回路部
【図１】
2015054520.tif 000003
【図２】
2015054520.tif 000004
【図３】
2015054520.tif 000005
【図４】
2015054520.tif 000006
【図５】
2015054520.tif 000007
【図６】
2015054520.tif 000008
【図７】
2015054520.tif 000009