(57)【要約】【課題】１回目の印字から最適な駆動信号を供給するインクジェットヘッドの駆動回路を得ることで、インク噴射の安定性を高め、印字品質を向上させる。【解決手段】ダミー印字タイミング信号が、駆動信号発生回路内の充放電制御信号発生回路に入力されると、充放電制御信号発生回路は充電制御信号を充電回路に出力し、コンデンサは電荷が充電され、圧電素子に駆動信号が印加される。この時、充電制御信号のパルス幅を、通常印刷時の充電制御信号のパルス幅より長くし、且つ充電回路からコンデンサに充電する電流値を、通常印刷時の電流値より小さくする。その後、圧電素子の電荷を保持状態にしておくことにより、１回目の印字タイミング信号に応じて、最適な台形波状の駆動信号を圧電素子に印加することができ、インク噴射の安定性を高め、印字品質を向上できる。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を用いてインク室の容積を変化させることにより前記インク室内のインクをノズルから噴射させるインクジェットヘッドにおいて、複数の前記圧電素子に共通に印加する駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、前記駆動信号の立ち下がり時に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電させる放電制御回路と、複数の前記圧電素子と同数のダイオードとを備え、複数の前記圧電素子の一端は前記駆動信号発生回路に、他端は前記ダイオードの一端及び前記放電制御回路に接続され、前記ダイオードの他端は接地電位に接続されることを特徴とするインクジェットヘッド駆動回路。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェットヘッドの駆動回路において、前記放電制御回路は、所定のパルス時間では前記ダイオードを順方向にバイアスする電流を流し続けて前記圧電素子の両端電位を前記駆動信号発生回路の出力電位に追従させ、所定のパルス時間以外では如何なる電位に対しても一切電流を流さないことを特徴とするインクジェットヘッド駆動回路の制御方法。
【請求項３】
圧電素子に対するダミー印字タイミング信号を前記駆動信号発生回路に入力し、前記ダミー印字タイミング信号によって圧電素子に駆動信号を印加して、全ての圧電素子に対して電荷を充電し、前記放電制御回路は前記圧電素子の電荷放電を行わずに圧電素子の電荷を保持状態にしておき、その後、印字タイミング信号に応じて圧電素子に駆動信号を印加し、インクを噴射させる圧電素子に対する放電制御回路を動作させて電荷放電を制御することを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド駆動回路の制御方法。
【請求項４】
前記ダミー印字タイミング信号は、非印刷時において一定時間間隔毎に出力されることを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド駆動回路の制御方法。
【請求項５】
インクジェットヘッドが印刷用紙搬送方向と垂直方向に往復摺動しながらインクを吐出するインクジェット記録装置において、プリントヘッドの反転時に前記ダミー印字タイミング信号を出力することを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド駆動回路の制御方法。
【請求項６】
前記ダミー印字タイミング信号は、印刷開始時に印刷用紙端を検出するセンサ信号をトリガにして出力されることを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド駆動回路の制御方法。
【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】
図４は、本発明を適用できるインクジェットヘッドの駆動回路について示した図である。
【０００３】
インクジェットヘッドの駆動回路は、圧電素子７に印加する駆動信号１４を印字タイミング信号１０により発生する駆動信号発生回路１と、インクを噴射する場合に圧電素子７に対して圧電素子７に蓄積された電荷の放電制御を行う放電制御回路８と、印字タイミング信号１０から放電制御回路８を動作させるパルス信号１５を発生する制御信号発生回路９からなる。
【０００４】
さらに、駆動信号発生回路１は、圧電素子に印加する駆動信号の電流増幅を行う電流増幅回路６と、駆動信号１４を供給するために設けられたコンデンサ５と、コンデンサ５を放電する放電回路４と、コンデンサ５を充電する充電回路３と、放電回路４および充電回路３を動作させる制御信号を発生する充放電制御信号発生回路２とからなる。
【０００５】
図３は、図４における各種信号のタイミングチャートを示したものである。
【０００６】
以下に、図３と図４とを用いて従来のインクジェットヘッドの駆動回路の動作を説明する。
【０００７】
図３には、駆動信号発生回路１を構成する充放電制御信号発生回路２が受け取る印字タイミング信号１０、コンデンサ５を放電させる放電回路４を制御する放電制御信号１３、コンデンサ５を充電させる充電回路３を制御する充電制御信号１２、圧電素子７に共通に印加される駆動信号１４、圧電素子７に蓄積された電荷を駆動信号１４の立ち下がりに同期して電荷を放電させるパルス信号１５の関係を示している。
【０００８】
１回目の印字タイミング信号１０１を受け取ると、充放電制御信号発生回路２は、放電回路４に対して放電制御信号１３１を送信する。放電制御信号１３１のパルス幅の時間に依存して、放電回路４はコンデンサ５を放電する。ただし、１回目の印字タイミング信号１０１を受け取った状態では、コンデンサ５に電荷が充電されていないため、放電回路４が動作しても、駆動信号の電圧レベルはゼロのままである（駆動信号１４１の状態Ｂ）。
【０００９】
また、１回目の印字タイミング信号１０１を受け取ると、インク噴射を行う場合に、圧電素子７に対して制御信号発生回路９は放電制御回路８にパルス信号１５１を送信する。次に、充放電制御信号発生回路２は充電回路３に対して充電制御信号１２を送信する。充放電制御信号１２１のパルス幅の時間に依存して充電回路３はコンデンサ５を充電する。
【００１０】
このように、駆動信号発生回路１によって生成された駆動信号１４１が圧電素子７に印加される。駆動信号１４１の立ち上がり（状態Ｃ）のタイミングでインク噴射を行う。
【００１１】
以下同様にして、２回目の印字タイミング信号１０２に基づき、圧電素子が電荷を保持した状態（状態Ａ）から電荷を放電（状態Ｂ）、続いて充電（状態Ｃ）を行う台形波状の駆動信号１４２を生成し、駆動信号１４２の立ち上がりのタイミングでインク噴射を行う。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように、１回目の印字タイミング信号１０１に対応して生成された駆動信号１４１は、コンデンサ５に一度も電荷が充電されていないため、電荷がゼロの状態から放電動作、充電動作を繰り返すので、駆動信号１４２のような台形波状の駆動信号を生成できないという欠点があった。
【００１３】
また、スタンバイ時において、圧電素子が電荷を保持した状態（状態Ａ）が長く続いた場合、コンデンサ５に充電された電荷は漏れ電流により徐々に放電してしまい、電荷がゼロの状態になってしまうという欠点もあった。
【００１４】
このため、コンデンサ５の電荷がゼロの状態から１回目の印字タイミング信号で生成した駆動信号１４１を圧電素子７に印加し、圧電素子７の電荷放電を行うためのパルス信号１５１を送信しても、電荷がゼロのために圧電素子の変位に変化がなく、インク室へのインク吸入が充分に行えず、インクを噴射してもインクの液滴速度が低下し、着地位置精度が悪化し印字品質を低下させるという問題点があった。
【００１５】
また、１回目の印字タイミングにおいて、全ての圧電素子に対し一斉に電荷が充電されるため、インクを吐出させないノズルからもインクが吐出してしまうという問題もあった。
【００１６】
本発明の目的は、コンデンサの電荷がゼロの状態から１回目の印字から最適な台形波状の駆動信号を圧電素子に供給し、ひいてはインク噴射の安定性を高め、印字品質を向上できるインクジェットヘッドの駆動回路を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為、本発明では、圧電素子を用いてインク室の容積を変化させることにより前記インク室内のインクをノズルから噴射させるインクジェットヘッドにおいて、複数の前記圧電素子に共通に印加する駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、前記駆動信号の立ち下がり時に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電させる放電制御回路と、複数の前記圧電素子と同数のダイオードとを備え、複数の前記圧電素子の一端は前記駆動信号発生回路に、他端は前記ダイオードの一端及び前記放電制御回路に接続され、前記ダイオードの他端は接地電位に接続されることを特徴とする。
【００１８】
また、前記放電制御回路は、所定のパルス時間では前記ダイオードを順方向にバイアスする電流を流し続けて前記圧電素子の両端電位を前記駆動信号発生回路の出力電位に追従させ、所定のパルス時間以外では如何なる電位に対しても一切電流を流さないことを特徴とする。
【００１９】
また、圧電素子に対するダミー印字タイミング信号を前記駆動信号発生回路に入力し、前記ダミー印字タイミング信号によって圧電素子に駆動信号を印加して、全ての圧電素子に対して電荷を充電し、前記放電制御回路は前記圧電素子の電荷放電を行わずに圧電素子の電荷を保持状態にしておき、その後、印字タイミング信号に応じて圧電素子に駆動信号を印加し、インクを噴射させる圧電素子に対する放電制御回路を動作させて電荷放電を制御することを特徴とする。
【００２０】
また、前記ダミー印字タイミング信号は、非印刷時において一定時間間隔毎に出力されることを特徴とする。
【００２１】
また、インクジェットヘッドが印刷用紙搬送方向と垂直方向に往復摺動しながらインクを吐出するインクジェット記録装置において、プリントヘッドの反転時に前記ダミー印字タイミング信号を出力することを特徴とする。
【００２２】
更に、前記ダミー印字タイミング信号は、印刷開始時に印刷用紙端を検出するセンサ信号をトリガにして出力されることを特徴とする。
【００２３】
本発明の特徴とするところは、インクジェットヘッドの駆動回路において、ダミー印字タイミング信号に対応して、全ての圧電素子に対してインクを噴射させないよう電荷を充電して電荷保持状態にしておく制御手段と、その後、印字タイミング信号に応じて、圧電素子に最適な台形波状の駆動信号を印加し、インクを噴射させる圧電素子に対して駆動信号の立ち下がりに同期して電荷を放電させるために放電制御回路を動作させ、駆動信号の立ち上がりのタイミングでインクを噴射する制御手段とを備えたことである。
【００２４】
このようにすることにより、１回目の印字から最適な台形波状の駆動信号を圧電素子に印加することができ、インク噴射の安定性を高めることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１例を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図２は、本発明の第１例によるインクジェットヘッドの駆動回路の機能ブロック図である。
【００２７】
駆動信号発生回路１は、ダミー印字タイミング信号１６又は印字タイミング信号１０に対応して、駆動信号１４を生成する。駆動信号１４は、圧電素子７に印加される。制御信号発生回路９は、印字タイミング信号１０と印字データ１１に対応して、パルス信号１５を生成する。放電制御回路８は、パルス信号９に対応して、圧電素子７の放電制御を行う。
【００２８】
図１は、図２における各種信号のタイミングチャートを示したものである。
【００２９】
すなわち、駆動信号発生回路１が受け取るダミー印字タイミング信号１６と印字タイミング信号１０、駆動信号発生回路１内の放電制御信号１３と充電制御信号１２、圧電素子７に印加する駆動信号１４、放電制御回路８を制御するパルス信号１５の関係を示している。
【００３０】
以下、図１と図２を用いてインクジェットヘッドの駆動回路の動作を説明する。
【００３１】
１回目の印字を行う場合、まず最初に、ダミー印字タイミング信号１６が、駆動信号発生回路１内の充放電制御信号発生回路２に入力される。ダミー印字タイミング信号１６が入力されると、充電制御信号１２１を生成し、充電回路３に出力する。充電回路３は充電制御信号１２１が入力されると、コンデンサ５に充電する。このようにして駆動信号１４１が生成され、圧電素子７に印加される。
【００３２】
この時、充電制御信号１２１のパルス幅を、通常印刷時の充電制御信号１２２のパルス幅より長くし、且つ充電回路３からコンデンサ５に充電する電流値を通常印刷時の電流値より小さくすることにより、駆動信号１４１の立ち上がりの傾きが通常印刷時の駆動波形１４２よりも緩やかになる。圧電素子７の変位も緩やかに変化し、インク室の容積を収縮させ、インクを噴射させるエネルギーが小さくなるため、インクが噴射することはない。
【００３３】
次いで、１回目の印字タイミング信号１０１が充放電制御信号発生回路２に入力される。印字タイミング信号１０１が入力されると、放電制御信号１３１を生成し、放電回路４に出力する。放電回路４は、放電制御信号１３１が入力されると、コンデンサ５を放電する。印字タイミング信号１０１が入力された状態では、コンデンサ５には電荷が充電されており、駆動信号１４２は電荷保持状態（状態Ａ）から、直線的に立ち下がる（状態Ｂ）。また、並行して印字タイミング信号１０１が制御信号発生回路９に入力されると、インクを噴射する圧電素子７に対して、放電制御回路８を制御するパルス信号１５１を生成する。放電制御回路８はパルス信号１５１が入力されると、放電制御回路８内のＰチャンネルエンハンスメントＭＯＳトランジスタがＶｃｃに接続され、抵抗器を介してダイオードを順方向にバイアスする電流を流し続けて圧電素子７の両端電位を駆動信号１４２の電位に追従させる。この期間（状態Ｂ）、圧電素子は電荷放電を行い、インクが図示していないインク室に吸入される。次いで、充放電制御信号発生回路２は、充電制御信号１２２を生成する。充電回路３は、充電制御信号１２２が入力されると、コンデンサ５を充電する。この結果、駆動信号１４２は直線的に立ち上がる。この期間（状態Ｃ）、圧電素子は電荷充電を行い、駆動信号１４２の立ち上がりのタイミングでインクを噴射する。
【００３４】
次に、２回目の印字タイミング信号１０２が充放電制御信号発生回路２に入力されると、１回目と同様に、放電制御信号１３の送信、パルス信号１５の送信、充電制御信号１２を送信し、一連の動作を繰り返して行う。
【００３５】
これにより、ダミー印字タイミング信号１６に対応して、圧電素子７に駆動信号１４１を印加して、信号レベルを圧電素子が電荷保持できる状態にしておき、その後、１回目の印字タイミング信号１０１に対応して、台形波状の駆動信号を供給することができる。つまり、１回目の印字から最適な台形波状の駆動信号を供給することができ、インク液滴速度、ひいてはインク着地位置精度のバラツキを抑え、印字品位を向上させることができる。
【００３６】
また、スタンバイ時などの非印刷時において、一定時間間隔毎にダミー印字タイミング信号１６を出力することによって、信号レベルを圧電素子が電荷保持できる状態を持続できるため、印字タイミング信号１０１に対応して常に台形波状の駆動信号を供給することが可能となる。
【００３７】
さらに、インクジェットヘッドが印刷用紙搬送方向と垂直方向に往復摺動しながらインクを吐出するインクジェット記録装置の場合において、プリントヘッドの反転時にダミー印字タイミング信号１６を出力することによって、インクを吐出していないプリントヘッド反転中にコンデンサ５に充電された電荷が漏れ電流により徐々に放電してしまう。しかし、本発明の場合、圧電素子が電荷保持状態となっているため、プリントヘッド反転後の１回目の印字タイミング信号１０１に対応して常に台形波状の駆動信号を供給可能である。
【００３８】
本発明の第２例として、図５に、インクジェットヘッドの駆動回路を実装した印刷装置の各種信号のタイミングチャートを示す。
【００３９】
印刷用紙端がインクジェットヘッドに対向する位置に搬送されたことを検出する印刷用紙端検出センサからの信号１７をトリガとして、ダミー印字タイミング信号１６を発生させる。印刷用紙端検出センサからの信号１７をトリガにすることにより、印刷開始直前に駆動信号１４の電圧レベルを電荷保持状態（状態Ａ）にできるため、コンデンサ５に充電された電荷が漏れ電流により徐々に放電してしまう回路においても、１回目の印字時に駆動電圧１４の電圧レベルが再び低下してしまうことを防ぐことが可能になる。
【００４０】
以降、１回目の印字以降は、前述の実施例と同様に印字タイミング信号１０が充放電制御信号発生回路２に入力されると、放電制御信号１３の送信、パルス信号１５の送信、充電制御信号１２を送信し、一連の動作を繰り返して行う。これにより、１回目の印字から最適な台形波状の駆動信号を供給することができ、インク液滴速度、ひいてはインク着地位置精度のバラツキを抑え、印字品位を向上させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、１回目の印字から最適な駆動信号を供給するインクジェットヘッドの駆動回路を提供でき、インク噴射の安定性を高め、印字品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１例による各信号の関係を示すタイミングチャートである。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの駆動回路の機能ブロック図である。
【図３】従来のインクジェットヘッド駆動回路の各信号の関係を示すタイミングチャートである。
【図４】従来のインクジェットヘッドの駆動回路の機能ブロック図である。
【図５】本発明の第２例による各信号の関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１は駆動信号発生回路、２は充放電制御信号発生回路、３は充電回路、４は放電回路、５はコンデンサ、６は電流増幅回路、７は圧電素子、８は放電制御回路、９は制御信号発生回路、１０は印字タイミング信号、１１は印字データ、１２は充電制御信号、１３は放電制御信号、１４は駆動信号、１５はパルス信号、１６はダミー印字タイミング信号、１７は印刷用紙端検出信号である。
【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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