(57)【要約】【課題】圧電体の充放電に伴うピーク電流を低減しながら、駆動していないチャネルへの干渉を抑えることのできるインクジェットヘッド駆動回路を提供する。【解決手段】連続する複数のチャネルを１ブロックとして、インクジェットヘッドを３つのブロックに分割する。同一のブロック内では、相ごとの駆動において、インクの吸入および吐出の期間に対応した電位Ｖおよび０レベルを表す基準電位を各チャネルの電極に与えるタイミングを同一とする。また、ブロックＢ１とブロックＢ２との境界にある、電位Ｖ２１および電位Ｖ２２が与えられる圧電体と、ブロックＢ２とブロックＢ３との境界にある、電位Ｖ４２および電位Ｖ４３が与えられる圧電体とを除いて、圧電体の充放電期間が、異なるブロック間で各々少なくとも一部が重ならないように上記タイミングを、電位Ｖの立ち上がり期間および立ち下がり期間に等しい時間Ｔｄだけ異ならせる。【選択図】  図１
2005041074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体の剪断歪みを用いてインクの吸入および吐出を行うチャネルが複数直列状に接続されたインクジェットヘッドを多相駆動する、インクジェットヘッド駆動回路において、
連続して隣接する複数の上記チャネルを、上記インクジェットヘッドの相ごとの駆動に対応して上記チャネルに上記吸入および上記吐出の期間のそれぞれに応じた所定電位を与えるタイミングを各上記チャネルで同一とする１つのブロックとして、上記インクジェットヘッドを複数の上記ブロックに分割し、
上記ブロックどうしの境界の上記圧電体を除いた各上記ブロックの上記圧電体の充放電期間が、異なる上記ブロック間で各々少なくとも一部が重ならないように、上記タイミングを上記相ごとの駆動につき異なるブロック間で異ならせ、
上記相ごとの駆動につき、上記吸入および上記吐出の期間のそれぞれについて少なくとも一部を、異なる上記ブロック間で重ね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】
上記相ごとの駆動につき、上記チャネルに上記所定電位を与えるときの電位変化期間が、異なる上記ブロック間で重ならないことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド駆動回路。
【請求項３】
各上記チャネルについてチャネル全体としての充放電期間を５００ｎｓｅｃ以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド駆動回路。
【請求項４】
上記ブロックの分割位置を、上記インクジェットヘッドの駆動中に切り替え可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェットヘッド駆動回路。
【請求項５】
上記相は３つ以上であり、上記ブロックの分割位置を、駆動していない隣接する２つの相に対応する上記チャネルの間とすることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタには、特許文献１に記載されているように、インクジェットヘッドを剪断歪みを用いて駆動するものがある。このようなインクジェットヘッドは高速応答性に優れる。その高速応答性を活かして紙面上の１ドットを複数のインク滴で構成するマルチドロップ階調制御を行うことにより、非常に高画質な印字が得られる。上記インクジェットプリンタのインクジェットヘッド駆動回路の一例を図４に示す。
【０００３】
同図において、インクジェットヘッド１０１は、インク室壁をセラミックなどの圧電材料で構成し、インク室壁のそれぞれに電極を形成したものである。インクジェットヘッド駆動回路１０２は、同じインク室内で対向するインク室壁に形成された２つの電極に同じ電位を与える。そして、インクジェットヘッド１０１は、このようなインク室を１チャネルとし、ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３、…、ｃｈｎというように、隣接するチャネルどうしが共通のインク室壁を挟んでつながり、複数のチャネルが全体として一列に接続される。以後、この接続を直列状の接続と呼ぶ。
【０００４】
インクジェットヘッド駆動回路１０２は、各チャネルの電極に所定電位を与えることによって、隣接するチャネルの共通のインク室壁に形成された各チャネルの一方の電極間に電圧が印加され、これによりインク室壁に電界に応じた剪断歪みを発生させて、インク室をインク吸入の状態やインク吐出の状態に変形させて印字を行う。なお、図４においてチャネル列の両端にあるｃｈ０、ｃｈ（ｎ＋１）で表されるチャネルは、それぞれダミーチャネルとなっており、１番目のチャネルｃｈ１と最終のチャネルｃｈｎとをそれぞれ他のチャネルと同様に駆動することができるよう、チャネルｃｈ１およびチャネルｃｈｎのチャネル列端部側のインク室壁に設けられた電極に所定電位を与えるようになっている。インクジェットヘッド駆動回路１０２は、チャネルごとに上記所定電位を与えるドライブ回路を備えており、チャネルｃｈ０にドライブ回路ｄ０、チャネルｃｈ１にドライブ回路ｄ１、…、チャネルｃｈ（ｎ＋１）にドライブ回路ｄ（ｎ＋１）が、対応している。また、インクジェットヘッド駆動回路１０２の各ドライブ回路は、共通電源ラインＬを介して電源供給を受けるようになっている。
【０００５】
図４は３相駆動を行うときの説明図であり、直列状に接続されたチャネル列の左端からダミーチャネルｃｈ０を除いて数えて、３ｍ＋１（ｍは０以上の整数）番目のチャネルをＡ相、３ｍ＋２番目のチャネルをＢ相、３ｍ＋３番目のチャネルをＣ相としている。Ａ相、Ｂ相、Ｃ相は、順に印字データに応じて駆動され、１回の駆動につきインク室の吸入および吐出を行うための変形を行うか、変形を行わないかが選択される。
【０００６】
図５に、このようなインク吸入およびインク吐出を行うときの、各チャネルの電極に与える電位と各インク室の圧力との関係を示す。同図はＡ相を駆動するときに、ｍ＝ｊ、従って３ｊ＋１番目のチャネルにおいてインクの吸入および吐出を行う状態を示している。
【０００７】
まず、３ｊ＋１番目のチャネルｃｈ（３ｊ＋１）をインク吸入状態とするために、チャネルｃｈ（３ｊ＋１）の電極に与える電位Ｖ（３ｊ＋１）を電位Ｖとし、その隣接チャネルである、３ｉ＋３（ｉ＝ｊ−１）番目のチャネルｃｈ（３ｉ＋３）の電極に与える電位Ｖ（３ｉ＋３）と、３ｊ＋２番目のチャネルｃｈ（３ｊ＋２）の電極に与える電位Ｖ（３ｊ＋２）とを、０レベルを示す基準電位とする。これにより、チャネルｃｈ（３ｊ＋１）の２つのインク室壁がインクを吸入する方向に変形する。なお、電位Ｖには立ち上がり期間と立ち下がり期間とがあり、図５では両方ともＴｒとしている。このときのチャネルｃｈ（３ｊ＋１）のインク室で起る圧力変化を、同図のＰ（３ｊ＋１）に上向きの変化として示してある。このときの０レベルからの圧力差をＰ１とする。
【０００８】
次に、チャネルｃｈ（３ｊ＋１）をインク吐出状態とするために、電位Ｖ（３ｊ＋１）を基準電位とし、電位Ｖ（３ｉ＋３）と電位Ｖ（３ｊ＋２）とを電位Ｖとする。これにより、チャネルｃｈ（３ｊ＋１）の２つのインク室壁がインクを吐出する方向に変形する。このときのチャネルｃｈ（３ｊ＋１）のインク室で起る圧力変化を、Ｐ（３ｊ＋１）に下向きの変化として示してある。このときの０レベルからの圧力差をＰ３とする。吸入レベルからの圧力差はＰ２＝Ｐ１＋Ｐ３となる。また、チャネルｃｈ（３ｊ＋１）からのインク吐出を終了させるときは、電位Ｖ（３ｉ＋３）、電位Ｖ（３ｊ＋１）、電位Ｖ（３ｊ＋２）を全て基準電位とする。これにより、チャネルｃｈ（３ｊ＋１）においてＰ（３ｊ＋１）は吐出レベルから吸入方向に圧力差Ｐ３だけ変化して０レベルの待機状態に戻る。なお、このようなインク室の圧力変化はＰ（３ｊ＋１）に示したように、ある傾斜を伴って起るが、この傾斜の大きさは、圧電体の静電容量と、ドライバ回路の駆動能力（あるいは出力段のオン抵抗）とによって決まる。
【０００９】
また、Ａ相を駆動するときにはＢ相およびＣ相の駆動は行わないので、例えば同図に示す３ｊ＋２番目のチャネルｃｈ（３ｊ＋２）と３ｊ＋３番目のチャネルｃｈ（３ｊ＋３）とについてはインク室を吸入および吐出用に変形させることは行わない。従って、チャネルｃｈ（３ｊ＋３）については、電位Ｖ（３ｊ＋２）、チャネルｃｈ（３ｊ＋３）の電極に与える電位Ｖ（３ｊ＋３）、３ｋ＋１（ｋ＝ｊ＋１）番目のチャネルｃｈ（３ｋ＋１）の電極に与える電位Ｖ（３ｋ＋１）を、Ａ相の駆動期間に互いに同じ電位となるようにしてインク室の変形を防ぎ、Ｐ（３ｊ＋３）で示すように圧力変化が起らないようにしている。ただし、このとき、Ａ相であるチャネルｃｈ（３ｋ＋１）は印字しないのでインク室の変形は行っていない。
【００１０】
一方、チャネルｃｈ（３ｊ＋２）についてはチャネルｃｈ（３ｊ＋１）を駆動するために、電位Ｖ（３ｊ＋１）と電位Ｖ（３ｊ＋２）とが互いに同じにはならず、当該チャネル間のインク室壁は変形し、Ｐ（３ｊ＋２）に示すように、若干、吸入方向および吐出方向に圧力変化が起る。しかし、この圧力変化は、まず吐出方向へ起ってから吸入方向へ移行するというように、印字のときとは変形の順序が逆であり、かつ、０レベルからの吐出方向への圧力差はＰ１’≒Ｐ２／２、０レベルからの吸入方向への圧力差およびその逆の変化の圧力差はＰ３’≒Ｐ２／２であるので、インクの誤吐出、およびヘッドのノズル先端の濡れによる吐出不良を防止することができる。また、吐出方向のレベルから吸入方向のレベルへの圧力差はＰ２’≒Ｐ１／２（≒Ｐ１またはＰ３）であり、ノズル先端から空気を吸い込む虞がないように設定されている。
【００１１】
また、図５において、圧力変化が起るときの傾斜部分は、インク室壁を構成する圧電体の充放電期間に相当する。
【００１２】
【特許文献１】
特開昭６３−２４７０５１号公報
（公開日：１９８８年１０月１３日）
【００１３】
【特許文献２】
特公昭６２−０１３１９１号公報
（公開日：１９７９年１１月２６日）
【００１４】
【特許文献３】
特開平８−３０５３１９号公報
（公開日：１９９６年１１月２２日）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のインクジェットヘッドにおいては、各チャネルで圧力変化が起るときの上記充放電期間は、圧力変化が起るチャネルの電極に与える電位の変化期間と、そのチャネルに隣接するチャネルの電極に与える電位の変化期間との重なり長さに依存している。図５では例えば電位Ｖ（３ｊ＋１）が電位Ｖから基準電位に立ち下がる期間Ｔｒに電位Ｖ（３ｊ＋２）が基準電位から電位Ｖに立ち上がっており、電位の変化期間は全て重なっている。従って、インク室壁の圧電体に印加される電圧の変化が速く、充放電が短い期間で行われることとなり、充放電電流が大きくなる。インクジェットヘッド駆動回路１０２の全体で見ると、共通電源ラインＬには、圧電体の充放電が行われる期間に上記充放電電流の和に応じた、スパイク状の大きな瞬時電流であるピーク電流Ｉが現れる。
【００１６】
インクジェットヘッドの駆動の高速化に伴い、圧電体の充放電サイクルが短くなって消費電力が増加する。このとき、ノズル数が増加されて、同時に駆動されるノズル数が増加していると上記ピーク電流Ｉが増大する。ピーク電流Ｉが増大すれば、図４に示した共通電源ラインＬのような配線の抵抗分Ｒでの電圧降下が大きくなるとともに、該抵抗分Ｒでの発熱量が増大し、また電磁障害も増大する。個々のチャネルによる発熱量、電磁障害はノズル数に正比例するが、共通電源ラインＬによる発熱量、電磁障害はノズル数の２乗に比例する。
【００１７】
共通電源ラインＬによる発熱量については、例えば、ｎ個のチャネルを電流Ｉ１で時間Ｔ１だけかけて電圧Ｖまで充電する場合と、ｎ個のチャネルを電流Ｉ２で時間Ｔ２だけかけて電圧Ｖまで充電する場合とを考える。このときチャネル全体をコンデンサＣと見なしたときにこのコンデンサＣに蓄えられる電荷Ｑは、
Ｑ＝Ｖ×Ｃ＝Ｉ１×Ｔ１＝Ｉ２×Ｔ２
であるので、
Ｉ１／Ｉ２＝Ｔ２／Ｔ１                                      …（１）
となる。充電に伴って抵抗分Ｒを流れる電流による消費電力量は、Ｉ１の場合をＰＲ１、Ｉ２個の場合をＰＲ２とすると、
ＰＲ１＝Ｉ１２×Ｒ×Ｔ１
ＰＲ２＝Ｉ２２×Ｒ×Ｔ２
であるので、式（１）より、
2005041074.tif 000003
となる。
【００１８】
式（３）および（４）から、コンデンサＣを同じ電圧Ｖまで充電する場合でも、大電流（短時間）で充電する方が、充電経路での発熱量（消費電力量）は大きくなることが分かる。
【００１９】
また、式（２）でＴ１＝Ｔ２の場合は、同時に充電するチャネル数がｎ個とｎ×Ｉ２／Ｉ１個との場合の消費電力量を比較した式となり、
ＰＲ１／ＰＲ２＝Ｉ１２／Ｉ２２＝（ｎ／（ｎ×Ｉ２／Ｉ１））２
となって、共通電源ラインＬの抵抗分Ｒでの発熱量がノズル数の２乗に比例していることが分かる。
【００２０】
また、電磁障害については、交流成分Ｉ’が流れる配線から距離ｒだけ離れた点Ａにおける放射電界Ｅは、交流成分Ｉ’の波長をλとすると、
Ｅ∝Ｉ’／（λ×ｒ）
であるので、点Ａにおける放射電力ＰＥは、
ＰＥ＝（ε０／μ０）１／２×Ｅ２
∝（Ｉ’／（λ×ｒ））２
となる。
【００２１】
ｍ個のチャネルを同時に充電するときに共通電源ラインＬに流れる電流をＩ、そのときの充電時間をＴとし、ｍ個のチャネルをＭ回に分けて充電するときに共通電源ラインＬに流れる電流をＩＭ  、そのときの充電時間をＴＭとすると、
ＩＭ＝Ｉ／Ｍ，      ＴＭ＝Ｍ×Ｔ
である。共通電源ラインＬでの抵抗分Ｒによる消費電力量は、ｍ個の同時充電の場合をＰＲ、ｍ個をＭ回に分ける充電の場合をＰＲＭとすると、
ＰＲＭ／ＰＲ＝ＩＭ／Ｉ＝１／Ｍ
となる。また、共通電源ラインＬからの放射電力（電磁障害）は、ｍ個の同時充電の場合をＰＥ、ｍ個をＭ回に分ける充電の場合をＰＥＭとすると、
ＰＥＭ／ＰＥ  ∝ＩＭ２／Ｉ２  ∝（１／Ｍ）２                      …（５）
となる。電磁障害はスパイク状のノイズでも支障が生じる程度に発生するので、上記の説明においては瞬時電力で検討した結果を示してある。
【００２２】
式（５）から、ｍ個を同時に充電するよりも、Ｍ回に分けて充電した方が電磁障害が減少することが分かる。
【００２３】
また、式（５）は、同時に充電するチャネルがｍ個とｍ／Ｍ個との場合で、電磁障害の大きさを比較した式ともなり、共通電源ラインＬによる電磁障害がノズル数の２乗に比例していることが分かる。
【００２４】
上述の説明から分かるように、総数が同じチャネルを充電する場合、複数回に分けて行う時分割駆動を行えば、共通電源ラインＬにおける充放電ごとのピーク電流Ｉの大きさが減少し、抵抗分Ｒでの電圧降下を抑制することに加えて、発熱量および電磁障害を低減することができる。
【００２５】
図６に、上記時分割駆動による駆動例を示す。同図では、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のそれぞれに駆動のための電位を与えるタイミングを、順に時間Ｔｄずつ遅らせている。これはすなわち、圧電体の充放電期間を長くしてピーク電流Ｉを低減していることに等しい。例えばＡ相を駆動する図６の状態で、電位Ｖ（３ｊ＋１）が電位Ｖから基準電位に立ち下がった後、時間Ｔｄが経過した時点で、電位Ｖ（３ｊ＋２）を基準電位から電位Ｖに立ち上げる。そして、電位Ｖ（３ｊ＋２）が電位Ｖに立ち上がった後、時間Ｔｄが経過した時点で、電位Ｖ（３ｊ＋３）を基準電位から電位Ｖに立ち上げる。ここで、説明を簡略化するためにＴｄ＝Ｔｒとしている。
【００２６】
同図では３ｊ＋１番目のチャネルを駆動するので、インク吸入からインク吐出へ移行する際には、当該チャネルの２つのインク室壁のうち一方は、電位Ｖ（３ｊ＋１）の立ち下がり開始から電位Ｖ（３ｉ＋３）の立ち上がり終了までの３Ｔｄという期間に応じた充放電期間となり、他方は電位Ｖ（３ｊ＋１）の立ち下がり開始から電位Ｖ（３ｊ＋２）の立ち上がり終了までの２Ｔｄという期間に応じた充放電期間となる。従って、当該チャネルの圧力変化はＰ（３ｊ＋１）に示す傾斜部分のように、電位Ｖ（３ｊ＋１）の立ち下がり開始から電位Ｖ（３ｉ＋３）の立ち上がり終了までの３Ｔｄという期間に応じた期間となる。
【００２７】
これにより、圧電体を同じ電圧に充放電するための期間が前述の従来例よりも長くなるために充放電電流は減少し、共通電源ラインＬに流れるピーク電流Ｉは減少する。
【００２８】
しかしながら、このような時分割駆動を行うと、以下の問題が生じる。すなわち、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のそれぞれに駆動のための電位を与えるタイミングを時間Ｔｄずつずらした結果、ある相を駆動する期間に、他の相のチャネルへの干渉が起ってしまう。図６の例では、Ｂ相のＰ（３ｊ＋２）が干渉を受けている状態が示されている。
【００２９】
ここでは、電位（３ｊ＋２）が基準電位から電位Ｖへの立ち上がりを開始してから時間Ｔｄの後に電位Ｖ（３ｊ＋３）が基準電位から電位Ｖへの立ち上がりを開始するので、チャネルｃｈ（３ｊ＋１）がインクの吸入から吐出へ移行する期間には、図５とは異なって、チャネルｃｈ（３ｉ＋３）とチャネルｃｈ（３ｊ＋１）との間のインク室壁のみならず、チャネルｃｈ（３ｊ＋２）とチャネルｃｈ（３ｊ＋３）との間のインク室壁も変形する。この結果、Ｐ（３ｊ＋２）は、斜線を施した領域Ｒ１のように、吸入方向へ大きく変化する。このときの吐出方向から吸入方向への圧力変化はＰ４≒１．５×Ｐ１、また、Ｐ４≒２×Ｐ２’となる。このように吸入方向への圧力差が大きくなると、ノズル先端から空気を吸い込みやすくなる。
【００３０】
また、電位Ｖ（３ｊ＋２）が電位Ｖから基準電位への立ち下がりを開始してから時間Ｔｄの後に電位Ｖ（３ｊ＋３）が電位Ｖから基準電位への立ち下がりを開始するので、チャネルｃｈ（３ｊ＋１）がインクの吐出から待機状態へ移行する期間には、図５とは異なって、チャネルｃｈ（３ｉ＋３）とチャネルｃｈ（３ｊ＋１）との間のインク室壁のみならず、チャネルｃｈ（３ｊ＋２）とチャネルｃｈ（３ｊ＋３）との間のインク室壁も変形する。この結果、Ｐ（３ｊ＋２）は、斜線を施した領域Ｒ２のように、吐出方向へ大きく変化する。このときの吸入方向から吐出方向への圧力変化はＰ５≒０．７５×Ｐ１、また、Ｐ５≒３×Ｐ３’となる。このように吐出方向への圧力差が大きくなると、インクの誤吐出もしくは、ノズル先端が濡れ状態となることによるインクの吐出不良を起こしやすくなる。
【００３１】
また、図７は、Ｃ相、Ｂ相、Ａ相の順に時間Ｔｄだけ遅らせた時分割駆動の例を示しており、干渉はＰ（３ｊ＋２）の斜線を施した領域Ｒ３・Ｒ４で発生し、この場合もインクの誤吐出もしくは、ノズル先端が濡れ状態となることによるインクの吐出不良を起こしやすくなる。
【００３２】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的は、圧電体の充放電に伴うピーク電流を低減しながら、駆動していないチャネルへの干渉を抑えることのできるインクジェットヘッド駆動回路を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェットヘッド駆動回路は、上記課題を解決するために、圧電体の剪断歪みを用いてインクの吸入および吐出を行うチャネルが複数直列状に接続されたインクジェットヘッドを多相駆動する、インクジェットヘッド駆動回路において、連続して隣接する複数の上記チャネルを、上記インクジェットヘッドの相ごとの駆動に対応して上記チャネルに上記吸入および上記吐出の期間のそれぞれに応じた所定電位を与えるタイミングを各上記チャネルで同一とする１つのブロックとして、上記インクジェットヘッドを複数の上記ブロックに分割し、上記ブロックどうしの境界の上記圧電体を除いた各上記ブロックの上記圧電体の充放電期間が、異なる上記ブロック間で各々少なくとも一部が重ならないように、上記タイミングを上記相ごとの駆動につき異なるブロック間で異ならせ、上記相ごとの駆動につき、上記吸入および上記吐出の期間のそれぞれについて少なくとも一部を、異なる上記ブロック間で重ねることを特徴としている。
【００３４】
上記の発明によれば、複数のチャネルが直列状に接続されたインクジェットヘッドが分割されてできた複数のブロックのそれぞれは、連続して隣接する複数のチャネルからなる。インクジェットヘッドを相ごとに駆動するときに、駆動相に対応するチャネルのインクの吸入および吐出、あるいはインクの非吐出という圧電体の剪断歪みを用いる駆動を行うために、インクの吸入および吐出の期間のそれぞれに応じた所定電位が各チャネルに与えられるが、同一のブロック内ではこの所定電位をチャネルに与えるタイミングを各チャネルで同一とする。
【００３５】
そして、このタイミングを、相ごとの駆動につき異なるブロック間では異ならせる。このとき、ブロックどうしの境界の圧電体を除いては、各ブロックの圧電体の充放電期間は、異なるブロック間で各々少なくとも一部が重ならないようにする。しかも、相ごとの駆動につき、インクの吸入および吐出の期間のそれぞれについて少なくとも一部が、異なるブロック間で重なっている。すなわち、ブロックどうしの境界の圧電体は両ブロックのチャネルに属していて、いずれのブロックのいずれの相を駆動するときにも剪断歪みを用いる駆動に対応した所定電位が与えられることになるが、それぞれのブロックに属するチャネルのチャネル全体としての充放電期間は、上記境界の圧電体の充放電期間とこれに対向する圧電体の充放電期間との重なり具合で決まる。両ブロックのそれぞれのチャネルに所定電位を与えるタイミングは異なっており、対向する２つの圧電体の充放電期間は各々少なくとも一部が重なっていないために、チャネル全体としての充放電期間は、両方の充放電期間が全て重なってしまうような最短の充放電期間よりも長くなる。
【００３６】
しかし、境界の圧電体以外の上記タイミングは同一のブロック内では同一であるので、境界の圧電体を含むチャネルが駆動相であっても、駆動していない相に与える干渉を抑えることができる。そして、異なるブロック間で、駆動している相に対応するチャネルの充放電期間が上記のように少なくとも一部は重なっていないために、圧電体の充放電に対応してインクジェットヘッド駆動回路の共通電源ラインに流れるピーク電流のタイミングがブロック間でずれて、その分、ピーク電流の大きさを低減することができる。
【００３７】
この結果、圧電体の充放電に伴うピーク電流を低減しながら、駆動していないチャネルへの干渉を抑えることのできるインクジェットヘッド駆動回路を提供することができる。
【００３８】
また、充放電期間が長くなるチャネルでは、インク吐出の際にインク室の圧力変化の勾配が小さくなって、インク吐出の際のインク滴速が他のチャネルよりも小さくなる。全てのチャネルの充放電期間を長くする時分割駆動では、全てのチャネルにおいてインク滴速が小さくなるために、画質の劣化につながることがあるが、本発明によれば、インク滴速が小さくなるチャネルを、ブロックどうしの境界の圧電体が属するチャネルだけとし、しかも全てのチャネルの充放電期間を長くする時分割駆動よりもインク滴速の低下を小さく抑えることができるので、画質の劣化を防止することができる。
【００３９】
また、本発明のインクジェットヘッド駆動回路は、上記課題を解決するために、上記相ごとの駆動につき、上記チャネルに上記所定電位を与えるときの電位変化期間が、異なる上記ブロック間で重ならないことを特徴としている。
【００４０】
上記の発明によれば、相ごとの駆動につき、チャネルに所定電位を与えるときに、電位変化期間、すなわち所定電位の立ち上がり期間および立ち下がり期間がブロック間で重ならないようにする。これにより、異なるブロック間で圧電体の充放電期間を、容易に各々少なくとも一部が重ならないようにすることができるとともに、駆動制御が容易になる。
【００４１】
また、本発明のインクジェットヘッド駆動回路は、上記課題を解決するために、各上記チャネルについてチャネル全体としての充放電期間を５００ｎｓｅｃ以下とすることを特徴としている。
【００４２】
上記の発明によれば、各チャネルについて、チャネル全体としての充放電期間はそのチャネルに属する２つの圧電体の充放電期間を合成したものとなるが、このチャネル全体の充放電期間が長いとインク室の圧力変化の勾配が小さくなるので、これを５００ｎｓｅｃ以下とすることにより、最短の充放電期間の場合からのインク滴速の低下を５０％以下に抑えることができる。
【００４３】
また、本発明のインクジェットヘッド駆動回路は、上記課題を解決するために、上記ブロックの分割位置を、上記インクジェットヘッドの駆動中に切り替え可能であることを特徴としている。
【００４４】
上記の発明によれば、ブロックの分割位置がインクジェットヘッドの駆動中に切り替え可能であるので、そのときの駆動相に合わせて干渉が小さくなるようにブロックの分割位置を切り替えて、駆動期間を通して干渉を最小に抑えることができる。
【００４５】
また、本発明のインクジェットヘッド駆動回路は、上記課題を解決するために、上記相は３つ以上であり、上記ブロックの分割位置を、駆動していない隣接する２つの相に対応する上記チャネルの間とすることを特徴としている。
【００４６】
上記の発明によれば、３相以上の駆動を行うときに、ブロックの分割位置を、駆動していない隣接する２つの相に対応するチャネルの間とするので、そのときどきで干渉を確実かつ容易に小さく抑えることができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４８】
図２に、本実施の形態に係るインクジェットヘッド１と、それを駆動するインクジェットヘッド駆動回路２との構成を示す。
【００４９】
インクジェットヘッド１は、図４のインクジェットヘッド１０１においてｎ＝６４としたものである。チャネルｃｈ１〜ｃｈ６４が駆動するチャネルであり、チャネルｃｈ０・ｃｈ６５がダミーチャネルである。インクジェットヘッド駆動回路２は、図４と同様にチャネルごとのドライバ回路ｄ０・ｄ１・…・ｄ６５を備えている。駆動は一般に多相駆動でよいが、ここでは３相駆動で行い、直列状に接続されたチャネル列の左端からダミーチャネルｃｈ０を除いて数えて、３ｍ＋１（ｍは０〜２１の整数）番目のチャネルをＡ相、３ｍ＋２（ｍは０〜２０の整数）番目のチャネルをＢ相、３ｍ＋３（ｍは０〜２０の整数）番目のチャネルをＣ相としている。
【００５０】
ただし、インクジェットヘッド駆動回路２は、連続して隣接する複数のチャネルを１つのブロックとして、インクジェットヘッド１を複数のブロックに分割して駆動する。同図では、チャネルｃｈ０〜ｃｈ２１をブロックＢ１、チャネルｃｈ２２〜ｃｈ４２をブロックＢ２、チャネルｃｈ４３〜ｃｈ６５をブロックＢ３として駆動を行う。
【００５１】
また、図１（ａ）には、ブロックＢ１とブロックＢ２との境界付近のチャネルについての、所定電位とインク室の圧力変化との関係を表すタイミングチャートを示した。図１（ｂ）には、ブロックＢ２とブロックＢ３との境界付近のチャネルについての、所定電位とインク室の圧力変化との関係を表すタイミングチャートを示した。図１（ａ）には、駆動相であるＣ相のチャネルｃｈ２１にインクの吸入および吐出を行わせる状態が示されており、図１（ｂ）には駆動相がＣ相であるときにチャネルｃｈ４２をインクの吸入および吐出を行わない非吐出とする状態が示されている。
【００５２】
インクジェットヘッド駆動回路２は、インクジェットヘッド１を相ごとに駆動するときに、駆動相に対応するチャネルのインクの吸入および吐出、あるいはインクの非吐出という圧電体の剪断歪みを用いる駆動を行うために、インクの吸入および吐出の期間のそれぞれに応じた所定電位を各チャネルに与えるが、同一のブロック内では、このタイミングを各チャネルで同一とする。例えば、図１（ａ）のタイミングチャートで言えば、Ａ相を駆動するときにチャネルｃｈ２１によるインクの吸入に際してはチャネルｃｈ２１の電極に電位Ｖ２１（以下、チャネル番号と電位番号とは対応しているものとする）として電位Ｖを与えているが、この電位Ｖの波形を与えるタイミングを、ブロックＢ１内の他のチャネルの電極に与える場合にも同一とする。また、チャネルｃｈ２１によるインクの吐出に際しては電位Ｖ２１として電位Ｖを解除して０レベルを表す基準電位を与えているが、この基準電位の波形を与える場合にも同様である。所定電位の波形の立ち上がり期間および立ち下がり期間も全てのチャネルで全く重なる。
【００５３】
そして、インクジェットヘッド駆動回路２は、異なるブロック間では、ブロックどうしの境界の圧電体を除いた各ブロックの圧電体の充放電期間が、異なるブロック間で各々少なくとも一部が重ならないように、所定電位を与えるタイミングを相ごとの駆動につき異ならせる。さらに、インクジェットヘッド駆動回路２は、相ごとの駆動につき、インクの吸入および吐出の期間のそれぞれについて少なくとも一部を、異なるブロック間で重ねる。
【００５４】
例えば、ブロックＢ１とブロックＢ２との境界の圧電体を除いて、ブロックＢ２の圧電体の充放電期間を、ブロックＢ１の圧電体の充放電期間よりも、図１（ａ）で示す時間Ｔｄだけ遅れたタイミングとなるようにする。図１（ａ）に破線で示すように、Ｃ相を駆動するときにブロックＢ１におけるチャネルｃｈ２１の他に、ブロックＢ２におけるチャネルｃｈ２４にインク吸入および吐出を行わせるとすると、電位Ｖ２４として電位Ｖ２１よりも時間Ｔｄだけ遅れた波形の電位Ｖをチャネル２４の電極に与える。ここでは便宜上、Ｔｄ＝Ｔｒとしているので、この電位Ｖ２４の電位Ｖからの立ち下がり期間は、図１（ａ）に実線で示す電位Ｖ２２・Ｖ２３・Ｖ２４の電位Ｖの立ち上がり期間と全く重なっている。
【００５５】
従って、駆動されるチャネルの圧電体の充放電について、所定電位を与えられてからの応答遅れを無視することができるとすると、ブロックＢ１とブロックＢ２との境界の圧電体を除いては、充放電期間は所定電位の立ち上がり期間および立ち下がり期間（＝Ｔｄ）に等しくなり、両ブロック間で圧電体の充放電期間は全く重ならない。また、上記応答遅れを考慮しても、これは小さいので、圧電体の充放電期間は所定電位の立ち上がり期間および立ち下がり期間（＝Ｔｄ）にほとんど等しくなる。このように、電位Ｖ２０・Ｖ２１が与えられるブロックＢ１の圧電体の充放電期間と、電位Ｖ２４・Ｖ２５（Ｖ２５は不図示だがこの場合Ｖ２３と同じ波形）が与えられるブロックＢ２の圧電体の充放電期間とはほとんどあるいは全く重ならない。
【００５６】
そして、電位Ｖ２１の立ち上がり期間と電位Ｖ２４の立ち下がり期間とを除いた間の期間は、ブロックＢ１とブロックＢ２とで、電位Ｖを与える期間が重なっている部分である。
【００５７】
上記のチャネルｃｈ２１およびチャネルｃｈ２４のインクの吸入および吐出の動作では、電位Ｖ２１・Ｖ２４の電位Ｖへの立ち上がり開始から電位Ｖからの立ち下がり開始までがインクの吸入期間に相当し、電位Ｖ２１・Ｖ２４の電位Ｖからの立ち下がり開始から電位Ｖ２２・Ｖ２３の電位Ｖからの立ち下がり開始まで（電位Ｖからの立ち下がり終了までと見なしてもよい。）がインクの吐出期間に相当する。また、チャネル２１を除いたブロックＢ１のチャネルのインクの吸入および吐出の動作では、電位Ｖ２１の電位Ｖへの立ち上がり開始から電位Ｖからの立ち下がり開始（電位Ｖ２０の電位Ｖへの立ち上がり開始）までがインクの吸入期間に相当し、電位Ｖ２１の電位Ｖからの立ち下がり開始（電位Ｖ２０の電位Ｖへの立ち上がり開始）から電位Ｖ２０の電位Ｖからの立ち下がり開始まで（電位Ｖからの立ち下がり終了までと見なしてもよい。）がインクの吐出期間に相当する。従って、ブロックＢ１とブロックＢ２とで、インクの吸入および吐出の期間のそれぞれについて少なくとも一部は重なっている。
【００５８】
チャネルｃｈ２１とチャネルｃｈ２２との両方に属する圧電体は、図１（ａ）の状態では電位Ｖ２１と電位Ｖ２２とによって決まる剪断歪みで変形し、その充放電期間は、連続する電位Ｖ２１の立ち下がり期間と電位Ｖ２２の立ち上がり期間との和（＝２Ｔｄ）になる。図１（ａ）のような駆動方法は、各チャネルに所定電位を与えるタイミングを時間Ｔｄずつずらす図６および図７の時分割駆動と照らし合わせれば、ブロック間の境界の圧電体を含むチャネルのみを時分割駆動していることに相当する。しかし、チャネルｃｈ２１のインク室の圧力変化は、Ｐ２１に示すように、図６や図７の場合よりも勾配が大きく、時分割しない状態に近いものとなっている。上記例の場合、境界の圧電体の充放電期間が２Ｔｄとなったが、時分割駆動を全く行わない場合には充放電期間はＴｄとなるので、境界の圧電体についてＴｄよりも大きくなるように所定電位を与えるタイミングをブロック間でずらせば、充放電期間を時分割しない従来のものより長くすることができる。
【００５９】
境界の圧電体には、いずれのブロックのいずれの相を駆動するときにも剪断歪みを用いる駆動に対応した所定電位が与えられることになるが、チャネルｃｈ２１・ｃｈ２２のような、ブロック境界に存在するチャネルのチャネル全体としての充放電期間は、上記境界の圧電体の充放電期間とこれに対向する圧電体の充放電期間との重なり具合で決まる。例えば図１（ａ）のチャネルｃｈ２１では、電位Ｖ２０と電位Ｖ２１とが与えられる圧電体の充放電期間はＴｄであり、その全てが上記境界の圧電体の充放電期間２Ｔｄと重なっている。従って、チャネルｃｈ２１の全体としては充放電期間は２Ｔｄとなる。
【００６０】
すなわち、チャネルｃｈ２１・ｃｈ２２においては、対向する２つの圧電体の充放電期間が各々少なくとも一部が重ならないようにすれば、チャネル全体としての充放電期間は、両方の充放電期間が全て重なってしまうような最短の充放電期間よりも長くなる。これは立ち上がり期間Ｔｒが立ち下がり期間に等しくなくても成立する。
【００６１】
しかし、境界の圧電体以外の圧電体に所定電位を与えるタイミングは、１つのブロック内では同一であるので、図１（ａ）のＰ２２に示すように、境界の圧電体を含むチャネルｃｈ２１が駆動相であっても、駆動していない相に与える干渉を小さく抑えることができる。Ｐ２２に表れているインク室壁の変形は、従来の図５に示したＰ（３ｊ＋２）のように、インクの誤吐出、およびヘッドのノズル先端の濡れによる吐出不良や、ノズル先端からの空気の吸い込みなどが起らないレベルである。
【００６２】
図１（ｂ）では、図１（ａ）と同様の関係がブロックＢ２とブロックＢ３とについて言える。ここでは電位Ｖ４２および電位Ｖ４３が与えられる圧電体がブロックＢ２とブロックＢ３との境界の圧電体である。ブロックＢ２の電極に与える電位Ｖ４１・Ｖ４２の電位Ｖへの立ち上がり開始から時間Ｔｄだけ経過した後に、ブロックＢ３の電極に与える電位Ｖ４３・Ｖ４４・Ｖ４５の電位Ｖへの立ち上がりが開始する。同図では駆動相のＣ相であるチャネルｃｈ４２をインクの非吐出状態とするが、所定電位を与えるタイミングを時間Ｔｄだけずらした結果、チャネルｃｈ４２にＰ４２で示されるように、若干、吐出方向への変形と吸入方向への変形とが起っている。しかし、この変形は、インクの誤吐出、およびヘッドのノズル先端の濡れによる吐出不良や、ノズル先端からの空気の吸い込みなどが起らないレベルである。
【００６３】
また、ブロックＢ１とブロックＢ３との関係についても、所定電位を与えるタイミングが２Ｔｄだけずれるという条件で、ブロックＢ１・Ｂ２間、ブロックＢ２・Ｂ３間の関係と同じことが言える。
【００６４】
そして、上述のように干渉を小さく抑えた状態において、異なるブロック間で、駆動している相に対応するチャネルの充放電期間が上記のように少なくとも一部は重なっていないために、圧電体の充放電に対応してインクジェットヘッド駆動回路の共通電源ラインに流れるピーク電流のタイミングがブロック間でずれて、その分、ピーク電流の大きさを低減することができる。特に、上記例では所定電位を与えるタイミングを時間Ｔｄだけずらして所定電位の立ち上がり期間および立ち下がり期間がブロック間で全く重ならないようにしているため、充放電期間はほとんどあるいは全く重ならず、ブロック間でピーク電流が時間的に十分に分離される。また、このように、相ごとの駆動につき、チャネルに所定電位を与えるときに、所定電位の立ち上がり期間および立ち下がり期間という電位変化期間がブロック間で重ならないようにしているので、異なるブロック間で圧電体の充放電期間を、容易に各々少なくとも一部が重ならないようにすることができるとともに、駆動制御が容易になる。
【００６５】
以上のように、インクジェットヘッド駆動回路２は、圧電体の充放電に伴うピーク電流を低減しながら、駆動していないチャネルへの干渉を抑えることのできるインクジェットヘッド駆動回路である。
【００６６】
また、インクジェットヘッド駆動回路２は、３相以上の多相駆動でも使用することができ、逆に、３相駆動以上の多相駆動において特に適している。図６や図７の全てのチャネルを時分割駆動する駆動では、３相駆動を行うことから時分割数が３となり、相ごとにブロック化されていると見なすと、ブロック間でのタイミングのずれの総和は２・Ｔｄとなり、ｎの時分割数では（ｎ−１）・Ｔｄとなり、時分割数ｎ−１に比例してブロック間で大きな圧力干渉が発生する。従って、前述した誤動作を仮に許容したとしても３分割が限度である。しかし、本実施の形態では、連続する複数のチャネルごとにブロック化してブロック間で時分割しているため、時分割数ｎに係りなく各ブロック間のタイミングのずれはＴｄであって、自由に時分割数を設定でき、誤動作を回避しながらピーク電流の低減が可能である。
【００６７】
また、充放電期間が長くなるチャネルでは、インク吐出の際にインク室の圧力変化の勾配が小さくなって、インク吐出の際のインク滴速が他のチャネルよりも小さくなる。図３に、各チャネルのチャネル全体としての充放電期間の長さと、インク滴速との関係を示す。チャネル全体としての充放電期間は、前述のようにそのチャネルに属する２つの圧電体の充放電期間を合成したものである。同図から、チャネル全体としての充放電期間が長くなるほどインク滴速が低下していることが分かる。
【００６８】
全てのチャネルの充放電期間を長くする時分割駆動では、全てのチャネルにおいて圧力変化の勾配に時分割なしの場合の１／２となる部分が発生して特にインク滴速が小さくなるために、画質の劣化につながることがある。しかし、本実施の形態によれば、インク滴速が小さくなるチャネルを、ブロックどうしの境界の圧電体が属するチャネルｃｈ２１・ｃｈ２２・ｃｈ４２・ｃｈ４３だけにすることができ、またその勾配が全てのチャネルに対して行う時分割駆動の場合よりも大きいので、画質の劣化を防止することができる。また、図３より、このチャネル全体の充放電期間を５００ｎｓｅｃ以下とすることにより、最短の充放電期間である１００ｎｓｅｃの場合からのインク滴速の低下を、５０％以下に抑えることができる。特に、インクジェットヘッド駆動回路２では、ブロック間の境界の圧電体が属するチャネルの充放電期間を５００ｎｓｅｃ以下とすることにより、その他のチャネルの充放電期間を必然的に５００ｎｓｅｃ以下とすることができる。
【００６９】
以上に説明したインクジェットヘッド駆動回路２は、ブロックの分割位置をチャネルｃｈ２１とチャネルｃｈ２２との間、チャネルｃｈ４２とチャネルｃｈ４３との間というように固定していた。しかし、この分割位置を、インクジェットヘッド１の駆動中に切り替え可能としてもよい。このようにすれば、そのときの駆動相に合わせて干渉が小さくなるようにブロックの分割位置を切り替えて、駆動期間を通して干渉を最小に抑えることができる。
【００７０】
前述した３相駆動の場合について、ブロックの分割位置を駆動中に切り替える例を表１に示す。
【００７１】
【表１】
2005041074.tif 000004
【００７２】
同表では、Ａ相を駆動するときには隣接するＢ相とＣ相との間（チャネルｃｈ２３とチャネルｃｈ２４との間、およびチャネルｃｈ４４とチャネルｃｈ４５との間）を分割位置とし、Ｂ相を駆動するときには隣接するＣ相とＡ相との間（チャネルｃｈ２１とチャネルｃｈ２２との間、およびチャネルｃｈ４２とチャネルｃｈ４３との間）を分割位置とし、Ｃ相を駆動するときには隣接するＡ相とＢ相との間（チャネルｃｈ２２とチャネルｃｈ２３との間、およびチャネルｃｈ４３とチャネルｃｈ４４との間）を分割位置としている。このように、ブロックの分割位置を、駆動していない隣接する２つの相に対応するチャネルの間となるように順次切り替えていくことにより、そのときどきで干渉を確実かつ容易に小さく抑えることができる。これは一般に３相以上の多相駆動について言える。
【００７３】
なお、図２のインクジェットヘッド駆動回路２では、共通電源ラインＬを全てのチャネルについて共通のラインとしたが、これに限らず、ブロックごとに共通電源ラインを設けるようにしてもよい。このときのピーク電流に対する考え方も、共通電源ラインＬの場合と同様、ブロックごとの共通電源ラインを流れる瞬時電流について当てはめる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明のインクジェットヘッド駆動回路は、以上のように、連続して隣接する複数の上記チャネルを、上記インクジェットヘッドの相ごとの駆動に対応して上記チャネルに上記吸入および上記吐出の期間のそれぞれに応じた所定電位を与えるタイミングを各上記チャネルで同一とする１つのブロックとして、上記インクジェットヘッドを複数の上記ブロックに分割し、上記ブロックどうしの境界の上記圧電体を除いた各上記ブロックの上記圧電体の充放電期間が、異なる上記ブロック間で各々少なくとも一部が重ならないように、上記タイミングを上記相ごとの駆動につき異なるブロック間で異ならせ、上記相ごとの駆動につき、上記吸入および上記吐出の期間のそれぞれについて少なくとも一部を、異なる上記ブロック間で重ねる構成である。
【００７５】
それゆえ、圧電体の充放電に伴うピーク電流を低減しながら、駆動していないチャネルへの干渉を抑えることのできるインクジェットヘッド駆動回路を提供することができるという効果を奏する。
【００７６】
また、インク滴速が小さくなるチャネルを、ブロックどうしの境界の圧電体が属するチャネルだけとなり、しかも全てのチャネルの充放電期間を長くする時分割駆動よりもインク滴速の低下を小さく抑えることができるので、画質の劣化を防止することができるという効果を奏する。
【００７７】
また、本発明のインクジェットヘッド駆動回路は、以上のように、上記相ごとの駆動につき、上記チャネルに上記所定電位を与えるときの電位変化期間が、異なる上記ブロック間で重ならない構成である。
【００７８】
それゆえ、異なるブロック間で圧電体の充放電期間を、容易に各々少なくとも一部が重ならないようにすることができるという効果を奏する。また、駆動制御が容易になるという効果を奏する。
【００７９】
また、本発明のインクジェットヘッド駆動回路は、以上のように、各上記チャネルについてチャネル全体としての充放電期間を５００ｎｓｅｃ以下とする構成である。
【００８０】
それゆえ、最短の充放電期間の場合からのインク滴速の低下を５０％以下に抑えることができるという効果を奏する。
【００８１】
また、本発明のインクジェットヘッド駆動回路は、以上のように、上記ブロックの分割位置を、上記インクジェットヘッドの駆動中に切り替え可能である構成である。
【００８２】
それゆえ、そのときの駆動相に合わせて干渉が小さくなるようにブロックの分割位置を切り替えて、駆動期間を通して干渉を最小に抑えることができるという効果を奏する。
【００８３】
また、本発明のインクジェットヘッド駆動回路は、以上のように、上記相は３つ以上であり、上記ブロックの分割位置を、駆動していない隣接する２つの相に対応する上記チャネルの間とする構成である。
【００８４】
それゆえ、３相以上の駆動を行うときに、そのときどきで干渉を確実かつ容易に小さく抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド駆動回路によりインクジェットヘッドを駆動するときの動作を示すタイミングチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド駆動回路の構成をインクジェットヘッドとともに示すブロック図である。
【図３】インクジェットヘッド駆動回路によりインクジェットヘッドを駆動したときのチャネルの充放電期間とインク滴速との関係を示すグラフである。
【図４】従来のインクジェットヘッド駆動回路の構成をインクジェットヘッドとともに示すブロック図である。
【図５】図４のインクジェットヘッド駆動回路によりインクジェットヘッドを駆動するときの動作を示すタイミングチャートである。
【図６】図４のインクジェットヘッド駆動回路により第１の時分割駆動でインクジェットヘッドを駆動するときの動作を示すタイミングチャートである。
【図７】図４のインクジェットヘッド駆動回路により第２の時分割駆動でインクジェットヘッドを駆動するときの動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１            インクジェットヘッド
２            インクジェットヘッド駆動回路
Ｖ            電位（所定電位）
【図１】
2005041074.tif 000005
【図２】
2005041074.tif 000006
【図３】
2005041074.tif 000007
【図４】
2005041074.tif 000008
【図５】
2005041074.tif 000009
【図６】
2005041074.tif 000010
【図７】
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