(57)【要約】【課題】本発明は、インクジェットヘッドを円滑に駆動することができるインクジェットヘッド駆動装置に関する。【解決手段】本発明は、予め設定された利得で増幅される電圧レベルを有する信号を予め設定された周期でそれぞれ出力する複数の増幅器を有する増幅部と、制御信号により上記複数の増幅器からの出力信号を一つの駆動信号に結合する結合部と、上記結合部での信号結合を制御する制御部と、上記駆動信号がインクジェットヘッドに伝達される信号伝達経路をスイッチングするスイッチング部と、を含むインクジェットヘッド駆動装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された利得で増幅される電圧レベルを有する信号を予め設定された周期でそれぞれ出力する複数の増幅器を有する増幅部と、
制御信号により前記複数の増幅器からの出力信号を一つの駆動信号に結合する結合部と、
前記結合部での信号結合を制御する制御部と、
前記駆動信号がインクジェットヘッドに伝達される信号伝達経路をスイッチングするスイッチング部と
を含む、インクジェットヘッド駆動装置。
【請求項２】
デジタル信号をアナログ信号に変換して前記複数の増幅器にそれぞれ提供する複数のＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を有する変換部をさらに含む、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】
前記スイッチング部は、前記結合部と前記インクジェットヘッドとの間に形成されて前記駆動信号の信号伝達経路をスイッチングする、請求項１または２に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項４】
前記スイッチング部は、前記インクジェットヘッドと接地との間に形成されて前記駆動信号の信号伝達経路をスイッチングする、請求項１または２に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項５】
前記複数の増幅器のそれぞれは、前記周期で予め設定された時間の間にハイレベル信号を出力する、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】
前記複数の増幅器のそれぞれの利得は、同一である、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】
前記複数の増幅器のそれぞれは、１〜１０ＫＨｚの周波数で前記ハイレベル信号を出力する、請求項６に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項８】
前記複数の増幅器のそれぞれの利得は、相違する、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９】
前記駆動信号は、予め設定された電圧レベルを有するメインハイレベル信号と、当該メインハイレベル信号より電圧レベルが低いサブハイレベル信号と、を有する、請求項８に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項１０】
前記駆動信号は、３０〜５０ＫＨｚの周波数と予め設定された電圧レベルとを有するメインハイレベル信号を有する、請求項８または９に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド駆動装置に関し、より詳細には、圧電方式のインクジェットヘッドを円滑に駆動することができるインクジェットヘッド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電方式のインクジェットヘッドは、産業用インクジェットプリンタでも用いられている。
【０００３】
例えば、印刷回路基板（ＰＣＢ）上に金、銀等の金属を溶かして作ったインクを噴射して回路パターンを直接形成させる方式で、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造、産業用グラフィックス、太陽電池等に用いられている。
【０００４】
このような圧電方式のインクジェットヘッドは、圧力チャンバー、ノズル、流路及び駆動圧力を発生させるピエゾアクチュエータで構成されることができる。
【０００５】
ピエゾアクチュエータは一般的に圧力チャンバーの周囲に密着して接着され、電気信号が印加された当該ピエゾアクチュエータの変位の変化によって当該圧力チャンバーに圧力が伝達されて液滴がノズルから吐出される。
【０００６】
上述したピエゾアクチュエータの変位の変化によって伝達される電気信号は電圧駆動波形を有し、このような電圧駆動波形を生成するために駆動装置が用いられる。
【０００７】
このような駆動装置は、主に一つのドライバ回路で構成されてインクジェットヘッドを駆動するが、インクジェットヘッド一つ当たり１０〜１，０００個程度のノズルで構成され当該ノズルのそれぞれにピエゾアクチュエータが取り付けられてノズル数又は吐出周波数が増加する場合、ドライバの電力量が増えて一つのドライバ回路では駆動が困難となるか又は回路が複雑な高価のドライバ回路を用いなければならないという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、一つの駆動信号を生成するために複数の増幅器及び増幅された信号を結合する結合器を採用することにより増幅器の低動作周波数でも動作が円滑なインクジェットヘッド駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した本発明の課題を解決するために、本発明の一実施形態は、予め設定された利得で増幅される電圧レベルを有する信号を予め設定された周期でそれぞれ出力する複数の増幅器を有する増幅部と、制御信号により上記複数の増幅器からの出力信号を一つの駆動信号に結合する結合部と、上記結合部での信号結合を制御する制御部と、上記駆動信号がインクジェットヘッドに伝達される信号伝達経路をスイッチングするスイッチング部と、を含むインクジェットヘッド駆動装置を提供する。
【００１０】
本発明の一実施形態によると、デジタル信号をアナログ信号に変換して上記複数の増幅器にそれぞれ提供する複数のＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を有する変換部をさらに含むことができる。
【００１１】
本発明の一実施形態によると、上記スイッチング部は、上記結合部と上記インクジェットヘッドとの間に形成されて上記駆動信号の信号伝達経路をスイッチングすることができる。
【００１２】
本発明の一実施形態によると、上記スイッチング部は、上記インクジェットヘッドと接地との間に形成されて上記駆動信号の信号伝達経路をスイッチングすることができる。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、上記複数の増幅器のそれぞれは、上記周期で予め設定された時間の間にハイレベル信号を出力することができる。
【００１４】
本発明の一実施形態によると、上記複数の増幅器のそれぞれの利得は、同一であることができる。
【００１５】
本発明の一実施形態によると、上記複数の増幅器のそれぞれの利得は、相違することができる。
【００１６】
本発明の一実施形態によると、上記駆動信号は、予め設定された電圧レベルを有するメインハイレベル信号と、当該メインハイレベル信号より電圧レベルが低いサブハイレベル信号と、を有することができる。
【００１７】
本発明の一実施形態によると、上記複数の増幅器のそれぞれは、１〜１０ＫＨｚの周波数で上記ハイレベル信号を出力することができる。
【００１８】
本発明の一実施形態によると、上記駆動信号は、３０〜５０ＫＨｚの周波数と予め設定された電圧レベルとを有するメインハイレベル信号を有することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、一つの駆動信号を生成するために複数の増幅器及び増幅された信号を結合する結合器を採用することにより、増幅器の低動作周波数でも動作が円滑になって電力消費を低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置を示す構成図である。
【図３】本発明のインクジェットヘッド駆動装置の駆動波形が生成される原理を示す図である。
【図４】本発明のインクジェットヘッド駆動装置の駆動波形のタイミングダイヤグラムである。
【図５】本発明のインクジェットヘッド駆動装置のサブ波形が含まれた駆動波形が生成される原理を示す図である。
【図６】本発明のインクジェットヘッド駆動装置のノズル構成図である。
【図７】サブ波形が含まれた駆動波形によるピエゾアクチュエータの振動特性を示すグラフである。
【図８】本発明のインクジェットヘッド駆動装置のグレースケールを形成するための駆動波形のタイミングダイヤグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置を示す構成図である。
【００２３】
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置１００は、増幅部１１０と結合部１２０と制御部１３０とスイッチング部１５０とを含み、変換部１４０をさらに含むことができる。
【００２４】
増幅部１１０は、１〜ｎ（ｎは、自然数）個の複数の増幅器を備え、第１〜第ｎの増幅器のそれぞれは、予め設定された利得で入力信号をそれぞれ増幅させることができる。
【００２５】
結合部１２０は、増幅部１１０の第１〜第ｎの増幅器のそれぞれの増幅された信号を一つの駆動信号に結合してインクジェットヘッド１６０を駆動させることができる。
【００２６】
制御部１３０は、増幅部１１０に入力信号を提供し、結合部１２０の上記駆動信号の結合のための結合経路スイッチングを制御することができる。
【００２７】
スイッチング部１５０は、インクジェットヘッド１６０の複数のノズルのそれぞれに形成された複数のピエゾヘッドに上記駆動信号が伝達されるように信号伝達経路をスイッチングすることができる。
【００２８】
図１に示されるように、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置１００は、スイッチング部１５０がインクジェットヘッド１６０と接地との間に連結された構造を有するローサイド（ｌｏｗ  ｓｉｄｅ）スイッチング方式で構成されることができる。
【００２９】
また、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置１００は、変換部１４０をさらに含むことができる。
【００３０】
変換部１４０は、複数の第１〜第ｎのＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含み、制御部１３０からのデジタル信号をアナログ信号に変換して増幅部１１０の複数の増幅器のそれぞれに提供することができる。
【００３１】
図２は、本発明の他の実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置を示す構成図である。
【００３２】
図１と共に図２を参照すると、本発明の他の実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置２００の増幅部２１０、結合部２２０、制御部２３０、変換部２４０及びスイッチング部２５０の機能は、図１に示される本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置１００の増幅部１１０、結合部１２０、制御部１３０、変換部１４０及びスイッチング部１５０の機能と同一であるため、これに関する詳細な説明は省略する。
【００３３】
但し、本発明の他の実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置２００は、スイッチング部２５０がインクジェットヘッド２６０と結合部２２０との間に連結された構造を有するハイサイド（ｈｉｇｈ  ｓｉｄｅ）スイッチング方式で構成されることができる。
【００３４】
上述したように、本発明の他の実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置２００は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置１００と比較してスイッチング方式のみが相違し基本的な動作は同一であるため、以下では図１に示される本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド駆動装置１００を中心に本発明を説明する。
【００３５】
図３は、本発明のインクジェットヘッド駆動装置の駆動波形が生成される原理を示す図である。
【００３６】
図３と共に図１を参照すると、増幅部１１０の第１〜第ｎの増幅器のそれぞれは、制御部１３０からの入力信号を、予め設定された利得で増幅させることができる。
【００３７】
これにより、上記第１〜第ｎの増幅器のそれぞれは、一定時間の間にインクジェットヘッドを駆動させることができる電圧レベルを有するハイレベル信号を出力することができる。
【００３８】
この際、上記第１〜第ｎの増幅器のそれぞれは、互いに異なるタイミングで上記ハイレベル信号を出力し、結合部１２０は、複数のスイッチを備えることができる。
【００３９】
これにより、結合部１２０の上記複数のスイッチは、制御部１３０の制御によりスイッチングして互いに異なるタイミングで出力される上記ハイレベル信号を結合して駆動信号をインクジェットヘッド１６０に伝達することにより当該インクジェットヘッド１６０のピエゾアクチュエータを駆動させることができる。
【００４０】
図４は、本発明のインクジェットヘッド駆動装置の駆動波形のタイミングダイヤグラムである。
【００４１】
図４と共に図１及び図３を参照すると、本発明のインクジェットヘッド駆動装置１００の増幅部１１０の上記第１〜第ｎの増幅器のそれぞれは、予め設定された周期で一定時間の間に上記ハイレベル信号を出力することができる。上記一定時間以外の時間にはローレベル信号を出力することができる。
【００４２】
結合部１２０の上記複数のスイッチのそれぞれは、制御部１３０の制御により上記第１〜第ｎの増幅器のそれぞれが上記ハイレベル信号を出力するタイミングでスイッチングオンして、当該第１〜第ｎの増幅器のそれぞれのハイレベル信号が当該結合部１２０から一つの駆動信号として出力されるようにすることができる。
【００４３】
即ち、本発明のインクジェットヘッド駆動装置は、複数の増幅器及び増幅された信号を結合する結合器を採用することにより、増幅器の低動作周波数でもその駆動信号の周波数は高く設定することができて所望の速度でインクジェットヘッドを駆動することができ、高く設定された駆動信号の周波数に比べて低動作周波数で動作する増幅器によって電力消費及び増幅器の発熱を低減させることができる。
【００４４】
図５は、本発明のインクジェットヘッド駆動装置のサブ波形が含まれた駆動波形が生成される原理を示す図である。
【００４５】
図１と共に図５を参照すると、増幅部１１０の上記第１〜第ｎの増幅器のそれぞれは、予め設定された互いに異なる利得を有するように設定されることができる。
【００４６】
これにより、上記第１〜第ｎの増幅器のそれぞれのハイレベル信号は、メインハイレベル信号とサブハイレベル信号とに分けられ、上記メインハイレベル信号の電圧レベルは上記サブハイレベル信号の電圧レベルより高いことができる。
【００４７】
ハイレベル信号の電圧レベルが高いと、一つの駆動信号に結合されてインクジェットヘッド１６０に伝達される際にピエゾアクチュエータの変位力を大きくすることができる。
【００４８】
図６は、本発明のインクジェットヘッド駆動装置のノズル構成図である。
【００４９】
図６を参照すると、インクジェットヘッドは、複数のノズルを有し、当該複数のノズルにはそれぞれピエゾアクチュエータが取り付けられるため、当該ピエゾアクチュエータの変位に応じてノズル内部のチャンバーに圧力が加えられ、これにより、チャンバーに含まれたインクが吐出される。
【００５０】
インクジェットヘッド駆動装置は、このようなインクジェットヘッドのピエゾアクチュエータの駆動のために駆動信号を提供する。なお、ノズルにおいてインクと空気との界面をメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）といい、液滴が形成された後に当該メニスカスがノズルの前後に動きすぎるようになると、空気がノズルからチャンバーに流入されるか又は次のインク吐出が不安定になることがある。したがって、上記メインハイレベル信号の次のタイミングで上記サブハイレベル信号を形成してピエゾアクチュエータを駆動すると、メニスカスの動きを安定化することができる。
【００５１】
図７は、サブ波形が含まれた駆動波形によるピエゾアクチュエータの振動特性を示すグラフである。
【００５２】
図７を参照すると、ピエゾアクチュエータの振動特性を示すグラフ中、符号ａは駆動信号にサブハイレベル信号がない場合のピエゾアクチュエータの振動特性を示すものであり、符号ｂは駆動信号にサブハイレベル信号がある場合のピエゾアクチュエータの振動特性を示すものである。
【００５３】
図７を参照すると、約４０ｕｓｅｃで液滴の吐出が終わり、その後のピエゾアクチュエータの振動はチャンバー内に残っている残余圧力によって発生する。駆動信号にサブハイレベル信号がない場合は、吐出後にピエゾアクチュエータの振動が多いのに対し、駆動信号にサブハイレベル信号がある場合は、吐出後にピエゾアクチュエータの振動が顕著に減少することが分かる。
【００５４】
上述したように、メインハイレベル信号の次のタイミングでサブハイレベル信号が形成されるように駆動信号を生成することにより、残余振動が大きい場合にメニスカスが不要にノズルの前後に移動しながら次の液滴吐出が非正常的に行われるか又は空気がノズルからチャンバーに流入されて吐出が止まる現象を防止することができる。
【００５５】
図８は、本発明のインクジェットヘッド駆動装置のグレースケールを形成するための駆動波形のタイミングダイヤグラムである。
【００５６】
図８と共に図１を参照すると、本発明のインクジェットヘッド駆動装置の増幅部１１０の第１〜第ｎの増幅器のそれぞれは、一定時間の間にハイレベル信号を出力し、当該ハイレベル信号が出力される周期を決める周波数は、約１〜１０ＫＨｚ程度であることができる。
【００５７】
この際、制御部１３０は、結合部１２０の複数のスイッチを調整して、第１〜第ｎの増幅器のそれぞれの上記ハイレベル信号が出力されるタイミングに合わせてスイッチをオンさせることができる。上記ハイレベル信号が複数個連続するほど、ノズルから吐出される液滴のサイズは大きくなり、これにより、グレースケールが調整されることができる。
【００５８】
グレースケールが調整されることができるように連続する上記ハイレベル信号を有するハイレベル信号群の周期を決める周波数は、約３０〜５０ＫＨｚ程度であることができる。
【００５９】
上述したように、本発明によると、一つの駆動信号を生成するために複数の増幅器及び増幅された信号を結合する結合器を採用することにより、増幅器の低動作周波数でも動作が円滑になって電力消費を低減することができ、複数の増幅器で一つの駆動信号を生成することができて高吐出周波数でも動作が円滑になることができる。
【００６０】
また、サブハイレベル信号によって液滴の吐出を安定的に行うことができ、駆動信号のメインハイレベル信号の回数及び液滴のサイズを調節してグレースケールを調整することもできる。
【００６１】
本発明は、上述した実施形態及び添付図面によって限定されることなく、後述する特許請求の範囲によって限定される。本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で本発明の構成を多様に変更及び変形することができることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に自明なことである。
【符号の説明】
【００６２】
１００、２００  インクジェットヘッド駆動装置
１１０、２１０  増幅部
１２０、２２０  結合部
１３０、２３０  制御部
１４０、２４０  変換部
１５０、２５０  スイッチング部
１６０、２６０  インクジェットヘッド
【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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【図７】
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【図８】
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