(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた圧電素子を、当該圧電素子の一方の電極に所定の印字タイミングで選択的にヘッド駆動回路からの駆動信号を供給することにより駆動し、対応するノズルからインク滴を吐出させて記録を行なう、インクジェット式プリンタのヘッド駆動装置であって、
複数の前記圧電素子中の非駆動の圧電素子の一方の前記電極は、前記駆動信号の中間電位に保持され、
各圧電素子の他方のグランド側の電極に中間電位を印加するコンデンサと、ヘッド駆動回路からの駆動信号を利用して上記コンデンサを充電する充電回路と、を備えていることを特徴とする、インクジェット式プリンタのヘッド駆動装置。
【請求項２】
上記充電回路が、各圧電素子の印字タイミングと異なるタイミングで駆動信号の中間電位をコンデンサに印加して充電するスイッチ回路を有することを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動装置。
【請求項３】
上記スイッチ回路が、スイッチング素子であることを特徴とする、請求項２に記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動装置。
【請求項４】
上記スイッチング素子が、駆動信号に基づいて制御されることを特徴とする、請求項２または３に記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動装置。
【請求項５】
前記駆動信号は、インク吐出終了時、前記圧電素子の前記コンデンサと対向する電極に、前記中間電位を基準として少なくとも負方向の電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至４に記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動装置。
【請求項６】
複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた圧電素子を、当該圧電素子の一方の電極に所定の印字タイミングで選択的にヘッド駆動回路からの駆動信号を供給することにより駆動し、対応するノズルからインク滴を吐出させて記録を行なう、インクジェット式プリンタのヘッド駆動方法であって、
複数の前記圧電素子中の非駆動の圧電素子の一方の前記電極は、前記駆動信号の中間電位に保持され、
各圧電素子の他方のグランド側の電極に接続されたコンデンサを、ヘッド駆動回路からの駆動信号を利用して充電回路により充電して、各圧電素子のグランド側の電極に中間電位を印加することを特徴とする、インクジェット式プリンタのヘッド駆動方法。
【請求項７】
上記充電回路が、各圧電素子の印字タイミングと異なるタイミングで駆動信号の中間電位をコンデンサに印加して充電するスイッチ回路であることを特徴とする、請求項６に記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動方法。
【請求項８】
上記スイッチ回路が、スイッチング素子であることを特徴とする、請求項７に記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動方法。
【請求項９】
上記スイッチング素子が、駆動信号に基づいて制御されることを特徴とする、請求項８に記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動方法。
【請求項１０】
前記駆動信号は、インク吐出終了時、前記圧電素子の前記コンデンサと対向する電極に、前記中間電位を基準として少なくとも負方向の電圧を印加することを特徴とする請求項６乃至９に記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット式プリンタのヘッドにてインク滴を吐出するためのノズルに対応して設けられた圧電素子のグランド側を中間電位に保持するようにしたインクジェット式プリンタのヘッド駆動の技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンピュータの出力装置として、数色のインクを記録ヘッドから吐出するタイプのインクジェット式カラープリンタが普及してきており、コンピュータ等が処理した画像を多色多階調で印刷するために広く用いられている。
【０００３】
例えば、インク吐出のための駆動素子として圧電素子を用いたインクジェット式プリンタでは、印刷ヘッドの複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた複数個の圧電素子を選択的に駆動することにより、各圧電素子の動圧に基づいてノズルからインク滴を吐出させ、印刷用紙にインク滴を付着させることにより、印刷用紙にドットを形成して、印刷を行なうようにしている。
【０００４】
ここで、各圧電素子は、インク滴を吐出するためのノズルに対応して設けられており、プリンタ本体内あるいは、印刷ヘッド内に実装されたドライバＩＣ（ヘッド駆動回路）から供給される駆動信号により駆動され、インク滴を吐出させるようになっている。
【０００５】
ところで、このような圧電素子は、非駆動時（すなわち印刷を行なわないとき）には、充電により蓄積された電荷が、絶縁抵抗により放電して、その電圧が低下してしまうことにより、インクの吐出に影響を与えることがある。
【０００６】
このため、本出願人による特許第３０９７１５５号において、圧電素子に対して、駆動タイミングとは異なるタイミングで、充電電圧を印加して、充電電圧を維持するようにしたヘッドの駆動装置及び駆動方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなインクジェット式プリンタのヘッド駆動においては、各圧電素子に印加される駆動信号は、例えば、非駆動時に高い電圧に設定され、駆動時には電圧が低くなるように構成されている。この場合、消費電力が大きくなると共に、圧電素子に印加される電圧が比較的高くなってしまうために前述した放電による電圧降下も大きい。
【０００８】
各圧電素子のグランド側を駆動信号の一定の固定電位に保持するようにするヘッド駆動方式もある。このようなヘッド駆動方式によれば、上述した高密度化の際の圧電素子電極間の放電を防止することができるが、駆動信号の変動に対応して、電圧を変動させると共に、充電及び放電の切換えが必要であることから、双方向の可変電源が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、簡単な構成により、各圧電素子の中間電位を容易に保持し得るようにした、インクジェット式プリンタのヘッド駆動装置及びヘッド駆動方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、各圧電素子のグランド側の電極に、充電回路により充電されるコンデンサからの中間電位を印加して、各圧電素子のグランド側をグランド電位より高い電位に保持するようにした。
【００１１】
即ち、請求項１記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動装置では、複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた圧電素子を、当該圧電素子の一方の電極に所定の印字タイミングで選択的にヘッド駆動回路からの駆動信号を供給することにより駆動し、対応するノズルからインク滴を吐出させて記録を行なう、インクジェット式プリンタのヘッド駆動装置であって、複数の圧電素子中の非駆動の圧電素子の一方の電極は、駆動信号の中間電位に保持され、各圧電素子の他方のグランド側の電極に中間電位を印加するコンデンサと、ヘッド駆動回路からの駆動信号を利用して上記コンデンサを充電する充電回路と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動方法では、複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた圧電素子を、当該圧電素子の一方の電極に所定の印字タイミングで選択的にヘッド駆動回路からの駆動信号を供給することにより駆動し、対応するノズルからインク滴を吐出させて記録を行なう、インクジェット式プリンタのヘッド駆動方法であって、複数の圧電素子中の非駆動の圧電素子の一方の電極は、駆動信号の中間電位に保持され、各圧電素子の他方のグランド側の電極に接続されたコンデンサを、ヘッド駆動回路からの駆動信号を利用して充電回路により充電して、各圧電素子のグランド側の電極に中間電位を印加することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、充電回路が駆動信号を利用してコンデンサを充電するので、このコンデンサの充電電圧に基づいて、圧電素子のグランド側の電極に中間電位を印加することにより、圧電素子のグランド側が中間電位に保持されることになる。従って、圧電素子の双方の電極間に印加される電圧がほぼ０になることから、消費電力が低減されると共に、圧電素子の自然放電による電圧降下が小さく、電力損失が低減される。
【００１４】
請求項２記載のヘッド駆動装置においては、上記充電回路が、各圧電素子の印字タイミングと異なるタイミングで駆動信号の中間電位をコンデンサに印加して充電するスイッチ回路を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載のヘッド駆動方法においては、上記充電回路が、各圧電素子の印字タイミングと異なるタイミングで駆動信号の中間電位をコンデンサに印加して充電するスイッチ回路を有することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、スイッチ回路が各圧電素子の印字タイミングとは異なるタイミングで駆動信号の中間電位をコンデンサに印加することにより、コンデンサが中間電位に充電されるので、圧電素子のグランド側の電極が、コンデンサから印加される中間電位によって、この中間電位に保持される。
【００１７】
請求項３記載のヘッド駆動装置においては、上記スイッチ回路が、スイッチング素子であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載のヘッド駆動方法においては、上記スイッチ回路が、スイッチング素子であることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、スイッチング素子を制御することにより、駆動信号の中間電位がコンデンサに印加されることになるので、スイッチング素子の制御が微小信号でよいことから、スイッチング素子すなわちスイッチ回路が簡単に制御され得る。
【００２０】
請求項４記載のヘッド駆動装置においては、上記スイッチング素子が、駆動信号に基づいて制御されることを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載のヘッド駆動方法においては、上記スイッチング素子が、駆動信号に基づいて制御されることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、スイッチング素子が、駆動信号に基づいて、その波形に従って制御されることにより、駆動信号の中間電位を容易にコンデンサに印加して、コンデンサを充電することができる。
請求項５記載のヘッド駆動装置においては、上記駆動信号は、インク吐出終了時、圧電素子のコンデンサと対向する電極に、前記中間電位を基準として少なくとも負方向の電圧を印加することを特徴とする。
請求項１０記載のヘッド駆動方法においては、上記駆動信号は、インク吐出終了時、圧電素子のコンデンサと対向する電極に、前記中間電位を基準として少なくとも負方向の電圧を印加することを特徴とする。
この構成によれば、圧電素子に印加される駆動信号の最大電圧値を低下させることができ、圧電素子の消費電力を減少させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態に係るヘッド駆動装置について説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２４】
図１は、本発明によるヘッド駆動装置の一実施形態の構成を示している。図１において、ヘッド駆動装置１０は、インクジェットプリンタの複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた圧電素子１１と、各圧電素子１１の一方の電極１１ａに対して駆動信号を供給するためヘッド駆動回路１２と、このヘッド駆動回路１２と各圧電素子１１との間に設けられた電流増幅回路１３及びスイッチ回路１４と、圧電素子１１の他方のグランド側の電極１１ｂに対して所定電圧を印加するコンデンサ２０及び充電回路２１と、から構成されている。
【００２５】
ここで、図１においては、圧電素子１１は一つのみが示されているが、実際には、インクジェット式プリンタのヘッドには、複数個のノズルが設けられており、各ノズルに対してそれぞれ一つの圧電素子が備えられている。そして、各圧電素子１１に対して、ヘッド駆動回路１２からの駆動信号ＣＯＭは、実際にはシフトレジスタ等を介して、順次に出力されるようになっている。
【００２６】
圧電素子１１は、例えばピエゾ素子であって、双方の電極１１ａ，１１ｂ間に印加される電圧により変位するように構成されている。そして、圧電素子１１は、常時中間電位Ｖｃ付近に充電されており、ヘッド駆動回路１２からの駆動信号に基づいて放電する際に対応するノズル内のインクに圧力を加えることにより、このノズルからインク滴を吐出するように構成されている。
【００２７】
ヘッド駆動回路１２は、ドライバＩＣとして構成されており、インクジェットプリンタのヘッドへの駆動信号ＣＯＭを発生させるものであり、例えばプリンタ本体内に配置されている。電流増幅回路１３は、二つのトランジスタ１５，１６から構成されている。
【００２８】
このうち、第一のトランジスタ１５は、コレクタが定電圧電源に接続され、ベースがヘッド駆動回路１２の出力に接続されると共に、エミッタがスイッチ回路１４の入力側に接続されている。これにより、ヘッド駆動回路１２からの信号に基づいて導通して、定電圧をスイッチ回路１４を介して圧電素子１１に供給する。
【００２９】
また、第二のトランジスタ１６は、エミッタがスイッチ回路１５の入力側に接続され、ベースがヘッド駆動回路１２の出力に接続されると共に、コレクタがグランドにアース接続されている。これにより、ヘッド駆動回路１２からの信号に基づいて導通して、圧電素子１１をスイッチ回路１４を介して放電させる。
【００３０】
スイッチ回路１４は、制御信号が入力されることにより、対応する圧電素子１１の駆動タイミングでオンされ、駆動信号ＣＯＭを圧電素子１１に出力するようになっている。コンデンサ２０は、その充電電圧すなわち中間電位Ｖｃを各圧電素子１１のグランド側の電極１１ｂに印加するように、一端が圧電素子１１のグランド側の共通電極１１ｂに接続されていると共に、他端がグランドにアース接続されている。
【００３１】
尚、第一のコンデンサ２０の容量は、各圧電素子１１に対して安定したバイアス電圧を供給することができるように、すべての圧電素子１１の総静電容量（数μＦ程度）に対して十分大きな容量、例えば数１００μＦ乃至数１０００μＦ程度に選定されている。
【００３２】
上記充電回路２１は、スイッチ回路２２と、制御回路２３と、から構成されている。スイッチ回路２２は、スイッチング素子２２ａ、例えばトランジスタ，ＦＥＴ，サイリスタ，トライアック等の各種スイッチング素子から構成されている。制御回路２３は、ヘッド駆動回路１２からの駆動信号ＣＯＭに基づいて、図２に示すように、駆動信号ＣＯＭの印字タイミングと異なるタイミングで、すなわち駆動信号ＣＯＭが中間電位にあるときに、スイッチ回路２２をオンさせるように構成されている。尚、制御回路２３は、印刷開始時には、スイッチ回路２２をオンさせて、コンデンサ２０を徐々に中間電位Ｖｃまで上昇させるようになっている。
【００３３】
本発明実施形態によるヘッド駆動装置１０は、以上のように構成されており、本発明によるヘッド駆動方法に基づいて、以下のように動作する。先ず、印刷の際に駆動される圧電素子１１について説明すると、インクジェットプリンタの印刷開始（スタートアップ）時に、ヘッド駆動回路１２からの駆動信号ＣＯＭは、図３（Ａ）に示すように、例えば１００μｓの時間だけチャージ信号ＮＣＨＧがＬレベルに反転することによって、中間電位Ｖｃまで上昇する。
【００３４】
これにより、駆動信号ＣＯＭにより電流増幅回路１３の第一のトランジスタ１５からスイッチ回路１４を介して圧電素子１１の一方の電極１１ａに電流が流れて充電することにより、圧電素子１１の一方の電極１１ａは、図３（Ｂ）にて実線で示すように、中間電位Ｖｃまで上昇することになる。
【００３５】
このとき、充電回路２１の制御回路２３がスイッチ回路２２のスイッチング素子２２をオンさせることにより、コンデンサ２０が駆動信号ＣＯＭにより充電される。これにより、コンデンサ２０の充電電圧が中間電位Ｖｃまで上昇するので、図３（Ｂ）にて点線で示すように、圧電素子１１のグランド側の電極１１ｂの電位も徐々に上昇して、中間電位Ｖｃに達する。
【００３６】
ここで、圧電素子１１のグランド側の電極１１ｂの電位は、図３（Ｂ）に示すように、駆動信号ＣＯＭと同様に中間電位に達するので、圧電素子の双方の電極１１ａ，１１ｂ間の電位差は低く抑えられる。従って、この電位差は、駆動信号ＣＯＭの中間電位Ｖｃより低いので、圧電素子１１が誤動作してインク滴を吐出してしまうようなことはない。
【００３７】
そして、印刷中は、駆動信号ＣＯＭの変動に基づいて、駆動信号ＣＯＭが中間電位Ｖｃより高い場合には、電流増幅回路１３の第一のトランジスタ１５を介して圧電素子１１の一方の電極１１ａの充電が行なわれ、また駆動信号ＣＯＭが中間電位Ｖｃより低い場合には、電流増幅回路１３の第二のトランジスタ１６を介して圧電素子１１の一方の電極１１ａの放電が行なわれる。これにより、圧電素子１１が駆動信号ＣＯＭに基づいて作動して、インク滴を吐出する。
【００３８】
これに対して、コンデンサ２０は、前述したように、駆動信号ＣＯＭの中間電位Ｖｃがスイッチ回路２２のオンによって印加されて充電されることにより、中間電位Ｖｃに保持されている。これにより、各圧電素子１１の他方のグランド側の共通電極１１ｂは、コンデンサ２０から中間電位Ｖｃが印加されることにより、中間電位Ｖｃ保持されることになる。
【００３９】
従って、各圧電素子１１は、その双方の電極１１ａ，１１ｂ間の電位差がほぼ０となる。さらに、印刷終了（ストップエンド）時には、ヘッド駆動回路１２からの駆動信号ＣＯＭは、図３（Ａ）に示すように、圧電素子１１の一方の電極１１ａから電流増幅回路１３の第二のトランジスタ１６を介して放電されることにより、電位０まで低下する。
【００４０】
これに対して、非駆動の圧電素子１１については、ヘッド駆動回路１２からの駆動信号ＣＯＭによって、圧電素子１１の一方の電極１１ａは、常に中間電位Ｖｃに充電され、保持されている。
【００４１】
このようにして、各圧電素子１１のグランド側の電極１１ｂの電位は、コンデンサ２０の充電電圧により、中間電位Ｖｃに保持されるので、圧電素子１１の双方の電極１１ａ，１１ｂ間の電位差がほぼ０に保持されると共に、駆動される圧電素子と非駆動の圧電素子が隣接する場合、これらの圧電素子１１の一方の電極１１ａ間の電圧差もほぼ０に保持されることになる。
【００４２】
さらに、コンデンサ２０は、ヘッド駆動回路１２からの駆動信号ＣＯＭの中間電位Ｖｃを利用して充電されるので、特に中間電位Ｖｃを生成するための電源回路を必要としない。
【００４３】
上述した実施形態においては、圧電素子１１として例えばピエゾ素子が使用されているが、これに限らず、他の圧電素子、例えば電歪素子，磁歪素子等を使用してもよい。
【００４４】
また、上述した実施形態においては、充電回路２１は、スイッチ回路２２と制御回路２３とから構成されているが、これに限らず、駆動信号ＣＯＭの印刷タイミングとは異なるタイミングで駆動信号ＣＯＭの中間電位Ｖｃのみをコンデンサ２０に供給することができれば、他の任意の構成の充電回路を使用することが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、駆動信号の中間電位を利用して充電回路により充電されたコンデンサの充電電圧に基づいて、圧電素子のグランド側の電極に中間電位を印加することにより、圧電素子のグランド側が中間電位に保持されることになる。従って、圧電素子の双方の電極間に印加される電圧がほぼ０になることから、消費電力が低減されると共に、圧電素子の自然放電による電圧降下が小さく、電力損失が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるヘッド駆動装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のヘッド駆動装置における（Ａ）ヘッド駆動回路の駆動信号及び（Ｂ）スイッチ回路のオンオフを示すタイムチャートである。
【図３】図１のヘッド駆動装置における（Ａ）駆動信号，（Ｂ）圧電素子の双方の電極電圧を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０    ヘッド駆動装置
１１    圧電素子
１１ａ  一方の電極
１１ｂ  グランド側の電極
１２    ヘッド駆動回路
１３    電流増幅回路
１４    スイッチ回路
１５    第一のトランジスタ
１６    第二のトランジスタ
２０    コンデンサ
２１    充電回路
２２    スイッチ回路
２２ａ  スイッチング素子
２３    制御回路
【図１】
0003757808.tif 000002
【図２】
0003757808.tif 000003
【図３】
0003757808.tif 000004