(57)【要約】【課題】インク吐出量のばらつきが小さく、消費電力が小さなインクジェット駆動装置を提供する。【解決手段】このインクジェット装置では、対応のチャンネルのインク吐出量を所定値に設定するためのデータＤ０〜Ｄ７をアナログ電圧ＶａにＤ／Ａ変換し、そのアナログ電圧Ｖａを増幅して調整電圧Ｖｃｈを生成し、その調整電圧Ｖｃｈを基準電圧Ｖｓに加算して駆動電圧Ｖｃｈｓを生成し、その駆動電圧Ｖｃｈｓで圧電素子４を駆動する。したがって、駆動電圧Ｖｃｈｓを調整電圧Ｖｃｈと一定の基準電圧Ｖｓに分けて調整電圧Ｖｃｈのみを調整するので、駆動電圧Ｖｃｈｓを直接調整する場合に比べ、オペアンプ１２の消費電力が小さくて済む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドを駆動させるインクジェット駆動装置において、
前記インクジェットヘッドのインク吐出量を所定値に調整するための調整電圧を発生する調整電圧発生回路と、
前記調整電圧を予め定められた基準電圧に加えて駆動電圧を発生する駆動電圧発生回路と、
前記駆動電圧を受けて前記インクジェットヘッドの圧電素子の充放電を行なう充放電回路とを備えたことを特徴とする、インクジェット駆動装置。
【請求項２】
前記調整電圧発生回路は、
前記調整電圧を発生するためのデータを記憶する記憶回路と、
前記記憶回路に記憶されたデータをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換回路と、
前記Ｄ／Ａ変換回路の出力電圧を増幅して前記調整電圧を出力する増幅回路とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット駆動装置。
【請求項３】
前記駆動電圧発生回路は、
第１のコンデンサと、
その一方電極が前記駆動電圧発生回路の出力ノードに接続され、その他方電極が前記基準電圧を受ける第２のコンデンサと、
第１の期間は前記第１のコンデンサの端子間に前記調整電圧を与え、第２の期間は前記第１のコンデンサの端子間電圧を前記第２のコンデンサの端子間に与える切換回路とを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のインクジェット駆動装置。
【請求項４】
前記インクジェットヘッドは複数のチャンネルを有し、
前記調整電圧発生回路は、各チャンネルに対応して設けられて対応のチャンネルのインク吐出量を所定値に調整するための前記調整電圧を発生し、
前記駆動電圧発生回路は、各チャンネルに対応して設けられて対応の調整電圧を前記基準電圧に加えて前記駆動電圧を発生し、
前記充放電回路は、各チャンネルに対応して設けられて対応の駆動電圧を受け、対応のチャンネルの圧電素子の充放電を行なうことを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれかに記載のインクジェット駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はインクジェット駆動装置に関し、特に、インクジェットヘッドを駆動させるインクジェット駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インクジェット装置では、容量性負荷である圧電素子を充放電することによって圧電素子を伸縮させ、これによって生じる吐出圧力によってインクを吐出している（たとえば特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平１１−１７０５２９号公報
【特許文献２】特開平１１−３１４３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のインクジェット装置では、インクジェットヘッドの特性のばらつきに起因してインクの吐出量が装置間およびチャンネル間でばらつくという問題があった。
【０００４】
この対策として、所定量のインクを吐出するために必要な駆動電圧を各チャンネル毎に予め求めておき、その駆動電圧を装置内で生成し、生成した駆動電圧で圧電素子の充放電を行なう方法がある。しかし、この方法では、駆動電圧発生回路の消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、インク吐出量のばらつきが小さく、消費電力が小さなインクジェット駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るインクジェット駆動装置は、インクジェットヘッドを駆動させるインクジェット駆動装置において、インクジェットヘッドのインク吐出量を所定値に調整するための調整電圧を発生する調整電圧発生回路と、調整電圧を予め定められた基準電圧に加えて駆動電圧を発生する駆動電圧発生回路と、駆動電圧を受けてインクジェットヘッドの圧電素子の充放電を行なう充放電回路とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、調整電圧発生回路は、調整電圧を発生するためのデータを記憶する記憶回路と、記憶回路に記憶されたデータをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換回路と、Ｄ／Ａ変換回路の出力電圧を増幅して調整電圧を出力する増幅回路とを含む。
【０００８】
また好ましくは、駆動電圧発生回路は、第１のコンデンサと、その一方電極が駆動電圧発生回路の出力ノードに接続され、その他方電極が基準電圧を受ける第２のコンデンサと、第１の期間は第１のコンデンサの端子間に調整電圧を与え、第２の期間は第１のコンデンサの端子間電圧を第２のコンデンサの端子間に与える切換回路とを含む。
【０００９】
また好ましくは、インクジェットヘッドは複数のチャンネルを有し、調整電圧発生回路は、各チャンネルに対応して設けられて対応のチャンネルのインク吐出量を所定値に調整するための調整電圧を発生し、駆動電圧発生回路は、各チャンネルに対応して設けられて対応の調整電圧を基準電圧に加えて駆動電圧を発生し、充放電回路は、各チャンネルに対応して設けられて対応の駆動電圧を受け、対応のチャンネルの圧電素子の充放電を行なう。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係るインクジェット駆動装置では、インクジェットヘッドのインク吐出量を所定値に調整するための調整電圧を発生する調整電圧発生回路と、調整電圧を予め定められた基準電圧に加えて駆動電圧を発生する駆動電圧発生回路とが設けられる。したがって、駆動電圧を調整電圧と一定の基準電圧とに分けて調整電圧のみを調整するので、駆動電圧全体を調整する場合に比べ、消費電力の低減化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、この発明の一実施の形態によるインクジェット装置の要部を示すブロック図である。図１において、このインクジェット装置は、記憶回路１、制御回路２、複数の駆動回路３、および複数の圧電素子４を備える。このインクジェット装置は複数のチャンネルを有するインクジェットヘッドを備えており、圧電素子４は各チャンネルに設けられている。圧電素子４が伸縮すると、それにより吐出圧力が発生し、対応のチャンネルのノズルからインクが吐出される。
【００１２】
このようなインクジェット装置では、複数のチャンネルの駆動電圧−吐出量特性がばらついているので、複数の圧電素子４に同じ駆動電圧を与えると、複数のチャネルから異なる量のインクが吐出される。そこで、以下のようにして複数のチャンネルのインク吐出量を均一化している。
【００１３】
まず、各チャンネル毎に駆動電圧とインク吐出量の関係を示す駆動電圧−吐出量特性を求め、求めた特性に基づいて、複数のチャンネルから同じ所定量のインクを吐出するために各チャンネルの圧電素子１に印加すべき駆動電圧を求める。インク吐出量は、たとえば「ＷＹＫＯ  ＮＴ３３００表面形状粗さ計測定器」により測定する。
【００１４】
次に、各チャンネルの駆動電圧Ｖｃｈｓを基準電圧Ｖｓと調整電圧Ｖｃｈに分割する。ただし、Ｖｓ＞Ｖｃｈとする。たとえばチャンネル数が５であり、５チャンネルから同じ所定量のインクを吐出するのに必要な駆動電圧Ｖｃｈｓがそれぞれ１８．５Ｖ，１８．３Ｖ，１７．８Ｖ，１８．０Ｖ，１７．９Ｖであったとすると、基準電圧Ｖｓを１５Ｖとし、５チャンネルの調整電圧Ｖｃｈをそれぞれ３．５Ｖ，３．３Ｖ，２．８Ｖ，３．０Ｖ，２．９Ｖとする。次いで、複数のチャンネル分の調整電圧Ｖｃｈをそれぞれ複数のデータコードに変換して記憶回路１に格納する。データコードは、たとえば８ビットのデータＤ０〜Ｄ７を含む。
【００１５】
制御回路２は、記憶回路１から複数のデータコードを読み出し、読み出した複数のデータコードをそれぞれ複数の駆動回路３に与える。駆動回路３は、制御回路２から与えられたデータコードに従って駆動電圧Ｖｃｈｓを生成し、生成した駆動電圧Ｖｃｈｓを対応の圧電素子４にパルス的に与える。このようにして、複数のチャンネルから同じ所定量のインクが吐出される。
【００１６】
図２は、駆動回路３の構成を示す回路ブロック図である。図２において、この駆動回路３は、Ｄ／Ａ変換回路１０、増幅回路１１、駆動電圧発生回路１５、基準電圧発生回路２１、充放電回路２２、および出力端子２７を備える。Ｄ／Ａ変換回路１０は、記憶回路１から読み出されて制御回路２から与えられたデータＤ０〜Ｄ７をアナログ電圧Ｖａに変換する。
【００１７】
増幅回路１１は、オペアンプ１２および抵抗素子１３，１４を含み、アナログ電圧Ｖａを所定の増幅率（たとえば２倍）で増幅して調整電圧Ｖｃｈ（たとえば３．０Ｖ）を出力する。なお、増幅回路１１の増幅率Ａは、抵抗素子１３，１４の抵抗値をそれぞれＲ１３，Ｒ１４とすると、Ａ＝１＋（Ｒ１３／Ｒ１４）となる。
【００１８】
基準電圧発生回路２１は、予め定められた基準電圧Ｖｓ（たとえば１５．０Ｖ）を出力する。駆動電圧発生回路１５は、ダイオード１６、コンデンサ１７，１８、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ１９、およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２０を含む。ダイオード１６のアノードはオペアンプ１２の出力ノードＮ１２に接続され、そのカソードは充放電回路２２の電源ノードＮ２２に接続される。コンデンサ１７およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２０は、ノードＮ１２と接地電圧ＧＮＤのラインとの間に直列接続される。コンデンサ１８およびＰチャネルＭＯＳトランジスタ１９は、ノードＮ２２とＮチャネルＭＯＳトランジスタ２０のドレイン（ノードＮ１９）との間に直列接続される。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ１９のソース（ノードＮ１８）には、基準電圧Ｖｓが与えられる。トランジスタ１９，２０のゲートは、ともに、制御回路２からの制御信号φ１を受ける。
【００１９】
制御信号φ１が「Ｈ」レベルの場合は、トランジスタ１９がオフするとともにトランジスタ２０がオンし、コンデンサ１７が調整電圧Ｖｃｈに充電される。制御信号φ１が「Ｌ」レベルに立ち下げられると、トランジスタ２０がオフするとともにトランジスタ１９がオンし、コンデンサ１７からダイオード１６を介してコンデンサ１８に電流が流れ、コンデンサ１８の端子間電圧が調整電圧Ｖｃｈになる。制御信号φ１が「Ｈ」レベルに立ち上げられると、トランジスタ１９がオフするとともにトランジスタ２０がオンし、電源ノードＮ２２の電圧は、基準電圧Ｖｓにコンデンサ１８の端子間電圧すなわち調整電圧Ｖｃｈを加算した駆動電圧Ｖｃｈｓとなる。
【００２０】
充放電回路２２は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２３、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ２４およびダイオード２５，２６を含む。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２３は電源ノードＮ２２と出力端子２７との間に接続され、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ２４は出力端子２７と接地電圧ＧＮＤのラインとの間に接続される。トランジスタ２３，２４のゲートは、ともに、制御回路２からの制御信号φ２を受ける。ダイオード２５は出力端子２７と電源ノードＮ２２との間に接続され、ダイオード２６は接地電圧ＧＮＤのラインと出力端子２７との間に接続される。ダイオード２５，２６は、出力端子２７に発生した過大な電圧からトランジスタ２３，２４を保護するものである。圧電素子４は、出力端子２７と接地電圧ＧＮＤのラインとの間に接続される。
【００２１】
制御信号φ２が「Ｌ」レベルに立ち下げられると、トランジスタ２４がオフするとともにトランジスタ２３がオンし、電源ノードＮ２２からトランジスタ２３および出力端子２７を介して圧電素子４に電流が流入し、圧電素子４が充電されて伸びる。制御信号φ２が「Ｈ」レベルに立ち上げられると、トランジスタ２３がオフするとともにトランジスタ２４がオンし、圧電素子４から出力端子２７およびトランジスタ２４を介して接地電圧ＧＮＤのラインに電流が流出し、圧電素子４が放電されて縮む。
【００２２】
次に、図１および図２で示したインクジェット装置の動作について簡単に説明する。複数のチャンネルから同量のインクを吐出させるための複数のデータコードが記憶回路１から読み出され、読み出された複数のデータコードは制御回路２を介して複数の駆動回路３にそれぞれ与えられる。データコードに含まれるデータＤ０〜Ｄ７は、Ｄ／Ａ変換回路１０によってアナログ電圧Ｖａに変換され、アナログ電圧Ｖａは増幅回路１１で調整電圧Ｖｃｈに増幅される。
【００２３】
調整電圧Ｖｃｈは駆動電圧発生回路１５で基準電圧Ｖｓに加算され、駆動電圧Ｖｃｈｓが生成される。充放電回路２２は、圧電素子４を駆動電圧Ｖｃｈｓに充電する動作と接地電圧ＧＮＤに放電させる動作を繰り返し、インクを吐出させる。このようにして複数のチャンネルから同じ量のインクが吐出される。
【００２４】
図３は、この実施の形態の比較例を示す回路ブロック図であって、図２と対比される図である。図３において、この駆動回路３０は、Ｄ／Ａ変換回路３１、増幅回路３２、コンデンサ３６、充放電回路３７、および出力端子３８を備える。この比較例では、駆動電圧Ｖｃｈｓは調整電圧Ｖｃｈおよび基準電圧Ｖｓに分けられていない。記憶回路１には、複数のチャンネルから同量のインクを吐出させるための複数の駆動電圧Ｖｃｈｓを示す複数のデータコードが格納される。データコードは、たとえば１２ビットのデータＤ０〜Ｄ１１を含む。
【００２５】
Ｄ／Ａ変換回路３１は、記憶回路１から読み出されて制御回路２から与えられたデータコードに含まれるデータＤ０〜Ｄ１１をアナログ電圧Ｖａに変換する。増幅回路３２は、オペアンプ３３および抵抗素子３４，３５を含み、アナログ電圧Ｖａを所定の増幅率（たとえば５倍）で増幅して駆動電圧Ｖｃｈｓ（たとえば１８．０Ｖ）を出力する。なお、増幅回路３２の増幅率Ａは、抵抗素子３４，３５の抵抗値をそれぞれＲ３４，Ｒ３５とすると、Ａ＝１＋（Ｒ３４／Ｒ３５）となる。
【００２６】
コンデンサ３６は、オペアンプ３３の出力ノードＮ３３と接地電圧ＧＮＤのラインとの間に接続され、駆動電圧Ｖｃｈｓに充電される。充放電回路３７は、図２の充放電回路２２と同じ回路であり、制御信号φ２が「Ｈ」レベルの場合は出力端子３８を介して圧電素子４を駆動電圧Ｖｃｈｓに充電し、制御信号φ２が「Ｌ」レベルの場合は圧電素子４を接地電圧ＧＮＤに放電させる。したがって、この駆動回路３０を用いた場合でも、複数のチャンネルから同量のインクを吐出させることができる。
【００２７】
図２の駆動回路３と図３の駆動回路３０が異なるのは、オペアンプ１２，３３の電力消費量である。ここで、オペアンプの消費電力について説明する。図４に示すように、オペアンプ４０の正側電源端子４０ａに電源電圧Ｖ１が印加され、その負側電源端子４０ｂに電源電圧Ｖ２が印加され、その出力端子４０ｃから電圧Ｖｏおよび電流Ｉｏが出力され、オペアンプ４０自身に回路電流Ｉｃｃが流れているものとする。このとき、オペアンプ４０の消費電力Ｐｔは、回路電流Ｉｃｃ分の消費電力Ｉｃｃ×（Ｖ１−Ｖ２）と、出力電流Ｉｏ分の消費電力Ｉｏ×（Ｖ１−Ｖｏ）との和となる。
【００２８】
比較例のオペアンプ３３では、図５に示すように、Ｖ１＝＋３０Ｖ，Ｖ２＝０Ｖ，Ｖｏ＝＋２０Ｖ，Ｉｏ＝＋１０ｍＡ，Ｉｃｃ＝１ｍＡとすると、回路電流分の消費電力は１ｍＡ×（３０Ｖ−０Ｖ）＝３０ｍＷとなり、出力電流分の消費電力は１０ｍＡ×（３０Ｖ−２０Ｖ）＝１００ｍＷとなり、総消費電力は３０ｍＷ＋１００ｍＷ＝１３０ｍＷとなる。
【００２９】
これに対して、実施の形態のオペアンプ１２では、図６に示すように、回路電流Ｉｃｃは比較例と同じになるが、出力電圧Ｖｏが５Ｖに低下するので電源電圧Ｖ１を＋１０Ｖに低下させることができ、Ｖ１−Ｖｏが比較例の１／２になるので出力電流Ｉｏを１／２にすることができる。したがって、Ｖ１＝＋１０Ｖ，Ｖ２＝０Ｖ，Ｖｏ＝＋５Ｖ，Ｉｏ＝＋５ｍＡ，Ｉｃｃ＝１ｍＡとなり、回路電流分の消費電力は１ｍＡ×（１０Ｖ−０Ｖ）＝１０ｍＷとなり、出力電流分の消費電力は５ｍＡ×（１０Ｖ−５Ｖ）＝２５ｍＷとなり、総消費電力は１０ｍＷ＋２５ｍＷ＝３５ｍＷとなる。したがって、実施の形態のオペアンプ１２の消費電力は比較例のオペアンプ３３の消費電力の約１／４となる。
【００３０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の一実施の形態によるインクジェット装置の要部を示すブロック図である。
【図２】図１に示した駆動回路の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】この実施の形態の比較例を示す回路ブロック図である。
【図４】オペアンプの消費電力を一般的に説明するための図である。
【図５】図３に示したオペアンプの消費電力を説明するための図である。
【図６】図１に示したオペアンプの消費電力を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  記憶回路、２  制御回路、３，３０  駆動回路、４  圧電素子、１０，３１  Ｄ／Ａ変換回路、１１，３２  増幅回路、１２，３３，４０  オペアンプ、１３，１４，３４，３５  抵抗素子、１５  駆動電圧発生回路、１６，２５，２６  ダイオード、１７，１８，３６  コンデンサ、１９，２３  ＰチャネルＭＯＳトランジスタ、２０，２４  ＮチャネルＭＯＳトランジスタ、２１  基準電圧発生回路、２２，３７  充放電回路、２７，３８  出力端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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