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JP3743301B2 - Ink jet printer head drive apparatus and drive method - Google Patents

Ink jet printer head drive apparatus and drive method Download PDF

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JP3743301B2
JP3743301B2 JP2001084626A JP2001084626A JP3743301B2 JP 3743301 B2 JP3743301 B2 JP 3743301B2 JP 2001084626 A JP2001084626 A JP 2001084626A JP 2001084626 A JP2001084626 A JP 2001084626A JP 3743301 B2 JP3743301 B2 JP 3743301B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【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、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、充填電圧を印加して、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。この場合には、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く、電力損失が大きい。
【0008】
また、印刷品質の向上のために、印刷ドットの高密度化を実現しようとすると、互いに隣接する圧電素子の電極間のギャップが狭くなるが、駆動される圧電素子と非駆動の圧電素子との間の電極間電圧が高くなると、これらの圧電素子の電極との間で放電が発生することがある。このため、圧電素子の電極間に絶縁処理が必要になってしまう。
【0009】
これに対して、各圧電素子のグランド側を駆動信号の中間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。
【0010】
さらに、温度によって圧電素子の動作特性が変化することから、温度による中間電位の補正のために、電源を変動させる必要がある。
【0011】
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。
【0012】
【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基準電圧発生回路からの基準電圧を印加して、各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。
【0013】
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インクに圧力を加える圧電素子を、所定の印字タイミングで選択的に駆動波形発生回路からの駆動信号により駆動し、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、各圧電素子のグランド側の電極に中間電位を印加する基準電圧発生回路を備え、前記圧電素子は、充電時、分極電圧が発生する方向と同方向に印加され、放電時、前記分極電圧が発生する方向と逆方向に印加されることを特徴とする。
【0014】
また、請求項7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インクに圧力を加える圧電素子を、所定の印字タイミングで選択的に駆動波形発生回路からの駆動信号により駆動し、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、基準電圧発生回路は、各圧電素子のグランド側の電極に中間電位を印加し、前記圧電素子は、充電時、分極電圧が発生する方向と同方向に印加され、放電時、前記分極電圧が発生する方向と逆方向に印加されることを特徴とする。
【0015】
この構成によれば、基準電圧発生回路から圧電素子のグランド側の電極に直接に中間電位を供給することにより、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比較的低くなることから、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。
【0016】
また、圧電素子に印加される電圧が比較的低くなることによって、駆動される圧電素子と非駆動の圧電素子との間の電圧差による放電の発生も低減され、圧電素子の電極間の絶縁処理を行なうことなく、ヘッドの高密度化が容易に行なわれる。
【0017】
さらに、圧電素子の発熱が低減されることになり、温度変化による圧電素子の特性変化が減少すると共に、温度により圧電素子の動作特性が変化したとしても、基準電圧発生回路が、常に圧電素子のグランド側を中間電位に保持することから、温度補正が不要となる。
【0018】
請求項2記載のヘッド駆動装置においては、上記基準電圧発生回路が、各圧電素子の印字タイミングと異なるタイミングで充電電圧を各圧電素子に印加して、圧電素子の放電による電荷の減少を補正する圧電素子充電手段からのチャージ信号に基づいて、駆動波形発生回路からの駆動信号の任意の電圧をラッチする電圧ホールド回路と、電圧ホールド回路の出力を電流増幅する電流増幅回路と、を含んでいることを特徴とする。
【0019】
請求項8記載のヘッド駆動方法においては、上記基準電圧発生回路にて、各圧電素子の印字タイミングと異なるタイミングで充電電圧を各圧電素子に印加して、圧電素子の放電による電荷の減少を補正する圧電素子充電手段からのチャージ信号に基づいて、電圧ホールド回路により駆動波形発生回路からの駆動信号の任意の電圧をラッチし、電圧ホールド回路の出力を電流増幅回路により電流増幅することを特徴とする。
【0020】
この構成によれば、圧電素子の充電電圧を保持するための圧電素子充電手段からのチャージ信号に基づいて、基準電圧発生回路の電圧ホールド回路が駆動信号の任意の電圧をラッチすることにより、所望の基準電圧を発生させることができると共に、その基準電圧に基づいて電流増幅回路により電流増幅することによって、比較的大きな電流により圧電素子のグランド側の電極を充電して、圧電素子のグランド側の電極を中間電位に保持することができる。従って、従来のように充電電圧を変動させる必要がなく、可変電源が不要である。
【0021】
また、駆動波形発生回路からの駆動信号に基づいて、電流増幅により基準電圧を発生させることから、駆動信号の電流増幅に使用される定電圧電源を利用することにより、別の電源ラインを引き回す必要がないので、従来の回路をそのまま利用することができる。
【0022】
請求項3記載のヘッド駆動装置において、上記基準電圧発生回路は、駆動信号が中間電位より高いとき、圧電素子の放電を行ない、駆動信号が中間電位より低いとき、圧電素子の充電を行なうことを特徴とする。
【0023】
請求項9記載のヘッド駆動方法において、上記基準電圧発生回路は、駆動信号が中間電位より高いとき、圧電素子の放電を行ない、駆動信号が中間電位より低いとき、圧電素子の充電を行なうことを特徴とする。
【0024】
この構成によれば、基準電圧発生回路が、駆動信号に基づいて、圧電素子に対する放電及び充電を行なうことにより、圧電素子のグランド側の電極を中間電位に保持するので、双方向の可変電源が不要となる。
【0025】
請求項4記載のヘッド駆動装置においては、上記基準電圧発生回路が、上記電圧ホールド回路の出力に基づいて、圧電素子充電手段による各圧電素子への充電時に、基準電圧を出力することを特徴とする。
【0026】
請求項10記載のヘッド駆動方法においては、上記基準電圧発生回路が、上記電圧ホールド回路の出力に基づいて、圧電素子充電手段による各圧電素子への充電時に、基準電圧を出力することを特徴とする。
【0027】
この構成によれば、印刷前に圧電素子充電手段が圧電素子への充電を行なう際に、基準電圧発生回路が、圧電素子のグランド側の電極に対して基準電圧を出力することにより、圧電素子の双方の電極が、相互の電圧差を殆ど生ずることなく、それぞれ充電されるので、圧電素子の誤動作が防止されることになる。従って、印刷前の圧電素子充電手段による圧電素子への充電がより短時間で迅速に行なうことが可能になる。
【0028】
請求項5記載のヘッド駆動装置においては、上記基準電圧発生装置が、圧電素子の放電を行なうための放電手段を備えていることを特徴とする。
【0029】
この構成によれば、圧電素子のグランド側が中間電位より高い電圧である場合に、この放電手段を介して放電が行なわれることにより、圧電素子のグランド側が中間電位に保持され得る。
【0030】
【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。
【0031】
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、インクジェット式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駆動波形発生回路12と、この駆動波形発生回路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基準電圧発生回路20と、から構成されている。かかるヘッド駆動装置10を構成する要素のうち、駆動波形発生回路12と、基準電圧発生回路20と、電流増幅回路13は、本実施形態では、プリンタ本体部分100に設けられ、一方、圧電素子11と、スイッチ回路14は、ヘッド部分200に設けられている。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、図1に示すように、制御信号CSが入力されることによりスイッチ回路14は、複数の圧電素子のうち対応する圧電素子11の駆動タイミングでオンされ、後述する駆動信号COMを圧電素子11に出力するようになっている。尚、各圧電素子11に対して、駆動波形発生回路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。
【0032】
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、常時中間電位付近に充電されており、駆動波形発生回路12からの駆動信号COM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。
【0033】
駆動波形発生回路12は、インクジェット式プリンタのヘッドへ駆動信号COMを発生させるものであり、上述したように、本実施形態では、プリンタ本体部分100に配置されている。
【0034】
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。このうち、第一のトランジスタ15は、コレクタが図示しない定電圧電源に接続され、ベースが駆動波形発生回路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、駆動波形発生回路12からの駆動信号に基づいて導通して、VH電圧をスイッチ回路14を介して圧電素子11に供給する。
【0035】
また、第二のトランジスタ16は、エミッタがスイッチ回路14の入力側に接続され、ベースが駆動波形発生回路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、駆動波形発生回路12からの駆動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。
【0036】
スイッチ回路14は、制御信号CS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。
【0037】
基準電圧発生回路20は、所定電圧を圧電素子11の他方の電極11bに印加するように構成されている。ここで、この所定電圧は、例えば、圧電素子11の駆動信号COMによる中間電位にほぼ等しい電圧に設定することが可能である。かかる構成例について、図2を参照して説明する。
【0038】
図2に示す例では、基準電圧発生回路20は、中間電圧発生回路20Aとして構成され、この中間電圧発生回路20Aの出力側は、圧電素子11の他方の電極11bに接続されている。また、中間電圧発生回路20Aの入力側は、駆動波形発生回路12の駆動波形COMの出力側に接続されており、駆動波形発生回路12から駆動信号COMが入力される。
【0039】
ここで、中間電圧発生回路20Aは、具体的には、例えば、図3に示すように、電圧ホールド回路21と、電流増幅回路22と、から構成されている。
【0040】
電圧ホールド回路21は、圧電素子11に対するチャージ信号NCHGに基づいて圧電素子11を充電するタイミングで、駆動波形発生回路12からの駆動信号COMにより、充電されるように構成されている。電流増幅回路22は、二つのトランジスタ23,24から構成されている。
【0041】
一方の第三のトランジスタ23は、コレクタが図示しない定電圧電源に接続され、ベースが電圧ホールド回路21の出力に接続されると共に、エミッタが順方向のダイオード23aを介して圧電素子11のグランド側の電極(共通端子)に接続されている。これにより、電圧ホールド回路21からの信号に基づいて導通して、VH電圧を圧電素子11のグランド側の電極11bに印加する。
【0042】
また、他方の第四のトランジスタ24は、エミッタが逆方向のダイオード24aを介して圧電素子11のグランド側の電極(共通端子)に接続され、ベースが電圧ホールド回路21の出力に接続されると共に、エミッタがグランドにアース接続されている。これにより、電圧ホールド回路21からの信号に基づいて導通して、圧電素子11のグランド側の電極11bを放電させる。
【0043】
図4は、上記電圧ホールド回路21の具体的な構成例を示している。図4において、電圧ホールド回路21は、アナログスイッチ25と、充電用コンデンサ26と、ホールドリセット回路29と、アナログアンプ27と、から構成されている。
【0044】
アナログスイッチ25は、公知の構成であって、二つの対向して接続されたFET25a,25bと、インバータ25cと、から構成されており、一方のFET25aのゲート電極にはインバータ25cを介して、また他方のFET25bのゲート電極には直接に前記チャージ信号NCHGが入力されるようになっていると共に、双方のFET25a,25bのソース電極には、駆動波形発生回路12からの駆動信号COMが入力されるようになっている。
【0045】
充電用コンデンサ26は、一方の電極が双方のFET25a,25bのドレイン電極に接続されると共に、他方の電極がグランドにアース接続されている。尚、充電用コンデンサ26の容量は、アナログアンプ27の入力インピーダンスによる自己放電に対応して、チャージ信号の周期に対して影響のないような時定数となるように、適宜に選定される。尚、ホールドリセット回路29は、第五のトランジスタ30から構成されており、第五のトランジスタ30のベースにホールドリセット信号が入力されることにより、コレクタ・エミッタ間が導通して充電用コンデンサ26の残り電圧を放電させる。
【0046】
アナログアンプ27は、一方の入力端子に充電用コンデンサ26の一方の電極が接続されると共に、二つの出力端子がそれぞれ前記電流増幅回路22の二つのトランジスタ23,24のベースに接続されている。さらに、アナログアンプ27の他方の入力端子は、前記電流増幅回路22の出力がフィードバック入力されている。
【0047】
ここで、電流増幅回路22の定電圧電源からの電流は、圧電素子の充電時には、第一のトランジスタ15を介して圧電素子11に流れる電流と、圧電素子11から第四のトランジスタ24を介して放電される電流とが同じピーク電流となるように、また圧電素子の放電時には、第二のトランジスタ16を介して圧電素子11から放電される電流と、第三のトランジスタ23を介して圧電素子11に流れる電流とが同じピーク電流となるように、適宜に選定される。
【0048】
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。以下、本発明の実施形態に係るヘッド駆動方法について、図5のタイミングチャート及び図6のフローチャートを参照して、詳しく説明する。
【0049】
先ず、インクジェット式プリンタの印字開始(スタートアップ)時に、駆動波形発生回路12からの駆動信号COMを、図5(A)に示すように、例えば100μsの時間だけチャージ信号NCHGがLowレベルに反転する(図6、ステップS1)ことによって、中間電位まで上昇させる(図6、ステップS2)。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5(B)にて実線で示すように、中間電位まで上昇することになる。
【0050】
このとき、チャージ信号NCHGの反転により、アナログスイッチ25を介して電圧ホールド回路21の充電用コンデンサ26が充電されることにより、駆動信号COMの任意の電圧がラッチされ、アナログアンプ27から出力される。これにより、電流増幅回路22の第三のトランジスタ23が導通し、上述した図示しない定電圧電源から電流がダイオード23aを介して圧電素子11のグランド側の電極11bに流れる。これにより、図5(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、中間電位に達する(図6、ステップS3)。
【0051】
ここで、圧電素子11のグランド側の電極11bの電位は、図5(B)に示すように、駆動信号COMとほぼ同様の勾配で中間電位に達するので、圧電素子11の双方の電極11a,11b間の電位差は、ほぼ0に保持されることになる。従って、スタートアップ時の圧電素子11の双方の電極11a,11bの中間電位までの時間は、従来のように例えば100μsである必要はなく、より短い時間、例えば20μsや10μs程度に設定しても、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。
【0052】
そして、印刷中は、電圧ホールド回路21に駆動信号COMが出力され(図6、ステップS4)、この駆動信号COMの変動に基づいて、駆動信号COMが中間電位より高い場合には、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(図6、ステップS5でNo)。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。
【0053】
ここで、図5(B)にて符号Xで示すように、充電用コンデンサ26が途中で自己放電により電圧降下を生じ、中間電位より低くなるのを防止するため、チャージ信号NCHGが出力される(図6、ステップS6)。即ち、チャージ信号NCHGは、図5(C)にて符号Yで示すように、駆動信号COMの一定周期で、即ち、駆動信号COMの変動のない各タイミングで、Lレベルのパルスを発生する。これにより、駆動波形発生回路12からの駆動信号COMに基づいて、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が充電され、その都度、中間電位まで昇圧されるようになっている。
【0054】
このとき、同時に、このチャージ信号NCHGのLレベルのパルスにより、基準電圧発生回路20の電流増幅回路22の第三のトランジスタ23を介して圧電素子11のグランド側の電極11bに所定電圧が印加されることにより、圧電素子11のグランド側の電極11bが充電され、同様に中間電位に保持されることになる。
【0055】
これにより、充電用コンデンサ26が自己放電したとしても、チャージ信号NCHGの各LレベルのパルスYに基づいて、圧電素子11の双方の電極11a,11bが、それぞれ充電されることにより、中間電位に保持され得る。以上のステップS4〜S6の動作が印字終了まで繰り返される(図6、ステップS7でNo)。
【0056】
さらに、印字終了時には(図6、ステップS7でYes)、所定のストップエンドの動作が行われる(図6、ステップS8)。即ち、駆動波形発生回路12からの駆動信号COMは、図5(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、Lowレベルまで低下する。このとき、同時に、基準電圧発生回路20の電流増幅回路22の第四のトランジスタ24が導通し、圧電素子11のグランド側の電極11bが第四のトランジスタ24を介して放電され、Lowレベルになる。ここで、圧電素子11のグランド側の電極11bの電位は、図5(B)に示すように、駆動信号COMとほぼ同様の勾配でLowレベルに達するので、圧電素子11の双方の電極間の電位差は、ほぼ0に保持されることになる。
【0057】
また、駆動信号COMがLowレベルになったら、上述したホールドリセット回路29にホールドリセット信号が出される(図6、ステップS9)。即ち、ホールドリセット回路29の第五のトランジスタ30のベースにホールドリセット信号が入力されることにより、第五のトランジスタ30のコレクタ・エミッタ間が導通して充電用コンデンサ26の残り電圧を放電させる。これにより、本実施形態によるヘッド駆動方法のシーケンスが終了する。
【0058】
このようにして、基準電圧発生回路20の出力、即ち、圧電素子11のグランド側の電極11bの電位は、印刷開始から印刷終了まで、印刷タイミング時のパルス波形を除いて、駆動波形発生回路12からの駆動信号COMに追従して、中間電位に保持されるので、圧電素子11の双方の電極11a,11b間の電位差は、ほぼ0に保持されることになる。
【0059】
従って、印刷開始時の圧電素子11の中間電位までの上昇時間は、従来の100μsからより短い時間に短縮しても、圧電素子11の誤動作が発生することがなく、印刷開始から印刷終了までの印刷時間が短縮され得ることになる。
【0060】
また、基準電圧発生回路20が圧電素子11のグランド側の電極11bの充電及び放電を行なうことから、従来の電源回路を使用して圧電素子11のグランド側を中間電位に保持する場合と比較して、双方向の可変電源が不要となる。
【0061】
さらに、圧電素子11の充電及び放電時の電流は、駆動信号COMによる圧電素子11の一方の電極への充電及び放電時のピーク電流の最大値でよいことから、別の電源ラインを引き回す必要がない。従って、ヘッド駆動装置10を印刷ヘッドに搭載する場合、電源ラインが少なくて済み、ヘッド駆動装置10とプリンタ本体を接続するために、従来と同じFFC(Flexible Flat Cable)を使用することができると共に、L分の発生が低減され得ることになる。
【0062】
また、基準電圧発生回路20の電圧ホールド回路21は、駆動波形発生回路12からの駆動信号COMに基づいて作動するので、調整が容易である。
【0063】
さらに、圧電素子11のグランド側の電極11bが常に中間電位に保持されていることから、圧電素子11の双方の電極11a,11b間に印加される駆動電圧が低くなる。従って、圧電素子11における消費電力が低減されると共に、圧電素子11の自己放電による電圧降下が小さく、電力損失が低減されることになる。また、駆動される圧電素子と非駆動の圧電素子との間の電位差が低くなるので、このような圧電素子が隣接する場合であっても、圧電素子間の放電の発生が低減されるので、圧電素子間の絶縁処理を行なうことなく、ヘッドの高密度化を容易に実現することが可能になる。
【0064】
さらに、圧電素子の発熱が低減されることになり、温度変化による圧電素子の特性変化が減少すると共に、温度により圧電素子の動作特性が変化したとしても、基準電圧発生回路が、常に圧電素子のグランド側を中間電位に保持することから、基準電圧を可変電源にした場合のような温度補正が不要となる。
【0065】
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。
【0066】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、基準電圧発生回路から圧電素子のグランド側の電極に直接に中間電位を供給することにより、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比較的低くなることから、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基準電圧発生回路を中間電圧発生回路とした構成例を示すブロック図である。
【図3】図2の中間電圧発生回路の電圧ホールド回路による構成例を示すブロック図である。
【図4】図3の電圧ホールド回路の具体的構成例を示すブロック図である。
【図5】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及び(C)チャージ信号の変動を示すタイムチャートである。
【図6】図1のヘッド駆動装置の駆動方法の動作を説明するためのフローチャートである。
【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 駆動波形発生回路
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 基準電圧発生回路
21 電圧ホールド回路
22 電流増幅回路
23 第三のトランジスタ
24 第四のトランジスタ
25 アナログスイッチ
26 充電用コンデンサ
27 アナログアンプ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a head driving technique for an ink jet printer in which the ground side of a piezoelectric element provided corresponding to a nozzle for ejecting ink droplets in the head of an ink jet printer is held at an intermediate potential. is there.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, ink jet color printers that eject several colors of ink from a recording head have become widespread as computer output devices, and are widely used to print images processed by computers and the like in multi-color and multi-tone. It has been.
[0003]
For example, in an ink jet printer using a piezoelectric element as a drive element for ejecting ink, each piezoelectric element is selectively driven by driving a plurality of piezoelectric elements respectively corresponding to a plurality of nozzles of a print head. The ink droplets are ejected from the nozzles based on the dynamic pressure of the element, and the ink droplets are adhered to the printing paper, whereby dots are formed on the printing paper and printing is performed.
[0004]
Here, each piezoelectric element is provided corresponding to a nozzle for ejecting ink droplets, and is driven by a drive signal supplied from a driver IC (head drive circuit) mounted in the print head. Drops are ejected.
[0005]
By the way, in such a piezoelectric element, when it is not driven (that is, when printing is not performed), the electric charge accumulated by charging is discharged by the insulation resistance, and the voltage decreases, so that May affect discharge.
[0006]
For this reason, in Japanese Patent No. 3097155 by the present applicant, there is provided a head driving apparatus and driving method in which a charging voltage is applied to a piezoelectric element at a timing different from the driving timing to maintain the charging voltage. It is disclosed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such an ink jet printer head drive, the drive signal applied to each piezoelectric element is set to a high voltage when not driven, for example, and the voltage is lowered when driven. In this case, the power consumption increases and the voltage applied to the piezoelectric element becomes relatively high. Therefore, the voltage drop due to the above-described discharge is large and the power loss is large.
[0008]
Also, when trying to increase the density of printed dots in order to improve the print quality, the gap between the electrodes of the adjacent piezoelectric elements becomes narrower, but there is a difference between the driven piezoelectric element and the non-driven piezoelectric element. When the voltage between the electrodes increases, a discharge may occur between the electrodes of these piezoelectric elements. For this reason, an insulation process is required between the electrodes of the piezoelectric element.
[0009]
On the other hand, there is also a head drive system in which the ground side of each piezoelectric element is held at an intermediate potential of the drive signal. According to such a head driving method, it is possible to prevent the discharge between the piezoelectric element electrodes at the time of increasing the density described above, but the voltage is changed in accordance with the fluctuation of the driving signal, and the charging and discharging are performed. Therefore, a bidirectional variable power supply is necessary.
[0010]
Furthermore, since the operating characteristics of the piezoelectric element change depending on the temperature, it is necessary to change the power supply in order to correct the intermediate potential depending on the temperature.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a head driving device and a head driving method for an ink jet printer that can easily hold an intermediate potential of each piezoelectric element with a simple configuration.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, the reference voltage from the reference voltage generation circuit is applied to the ground-side electrode of each piezoelectric element so that the ground side of each piezoelectric element is held at an intermediate potential.
[0013]
That is, in the head drive device for an ink jet printer according to claim 1, piezoelectric elements that apply pressure to ink respectively provided corresponding to a plurality of nozzles are selectively supplied from the drive waveform generation circuit at a predetermined print timing. A head drive device for an ink jet printer that performs recording by ejecting ink droplets from corresponding nozzles driven by a drive signal, and includes a reference voltage generation circuit that applies an intermediate potential to the ground-side electrode of each piezoelectric element. Preparation The piezoelectric element is applied in the same direction as the direction in which the polarization voltage is generated during charging, and is applied in the direction opposite to the direction in which the polarization voltage is generated during discharging. It is characterized by that.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a head driving method for an ink jet printer, wherein a piezoelectric element that applies pressure to the ink provided corresponding to each of the plurality of nozzles is selectively supplied from the driving waveform generation circuit at a predetermined printing timing. A method of driving a head of an ink jet printer that is driven by a drive signal and performs recording by ejecting ink droplets from corresponding nozzles, and a reference voltage generation circuit Is Apply intermediate potential to the ground side electrode of each piezoelectric element The piezoelectric element is applied in the same direction as the direction in which the polarization voltage is generated during charging, and is applied in the direction opposite to the direction in which the polarization voltage is generated during discharging. It is characterized by that.
[0015]
According to this configuration, the ground potential of the piezoelectric element is held at the intermediate potential by supplying the intermediate potential directly from the reference voltage generating circuit to the electrode on the ground side of the piezoelectric element. Therefore, since the voltage applied between both electrodes of the piezoelectric element is relatively low, power consumption is reduced, voltage drop due to spontaneous discharge of the piezoelectric element is small, and power loss is reduced.
[0016]
In addition, since the voltage applied to the piezoelectric element becomes relatively low, the occurrence of discharge due to the voltage difference between the driven piezoelectric element and the non-driven piezoelectric element is reduced, and the insulation treatment between the electrodes of the piezoelectric element is reduced. Without increasing the density of the head, the density of the head can be easily increased.
[0017]
Furthermore, since the heat generation of the piezoelectric element is reduced, the change in the characteristic of the piezoelectric element due to the temperature change is reduced, and even if the operation characteristic of the piezoelectric element is changed due to the temperature, the reference voltage generating circuit is always Since the ground side is held at the intermediate potential, temperature correction becomes unnecessary.
[0018]
3. The head driving device according to claim 2, wherein the reference voltage generation circuit applies a charging voltage to each piezoelectric element at a timing different from the printing timing of each piezoelectric element to correct a decrease in charge due to the discharge of the piezoelectric element. A voltage hold circuit that latches an arbitrary voltage of the drive signal from the drive waveform generation circuit based on a charge signal from the piezoelectric element charging means; and a current amplification circuit that amplifies the output of the voltage hold circuit. It is characterized by that.
[0019]
9. The head driving method according to claim 8, wherein the reference voltage generation circuit applies a charging voltage to each piezoelectric element at a timing different from the printing timing of each piezoelectric element to correct a decrease in charge due to discharge of the piezoelectric element. Based on the charge signal from the piezoelectric element charging means, the voltage hold circuit latches an arbitrary voltage of the drive signal from the drive waveform generation circuit, and the output of the voltage hold circuit is current amplified by the current amplification circuit. To do.
[0020]
According to this configuration, the voltage hold circuit of the reference voltage generation circuit latches an arbitrary voltage of the drive signal on the basis of the charge signal from the piezoelectric element charging means for holding the charging voltage of the piezoelectric element. The reference voltage is generated by the current amplification circuit based on the reference voltage, so that the electrode on the ground side of the piezoelectric element is charged with a relatively large current. The electrode can be held at an intermediate potential. Therefore, there is no need to vary the charging voltage as in the prior art, and a variable power supply is not necessary.
[0021]
Also, since the reference voltage is generated by current amplification based on the drive signal from the drive waveform generation circuit, it is necessary to route another power supply line by using a constant voltage power supply used for current amplification of the drive signal Therefore, the conventional circuit can be used as it is.
[0022]
4. The head driving device according to claim 3, wherein the reference voltage generating circuit discharges the piezoelectric element when the driving signal is higher than the intermediate potential, and charges the piezoelectric element when the driving signal is lower than the intermediate potential. Features.
[0023]
10. The head driving method according to claim 9, wherein the reference voltage generating circuit discharges the piezoelectric element when the driving signal is higher than the intermediate potential, and charges the piezoelectric element when the driving signal is lower than the intermediate potential. Features.
[0024]
According to this configuration, the reference voltage generating circuit discharges and charges the piezoelectric element based on the drive signal, thereby holding the electrode on the ground side of the piezoelectric element at an intermediate potential. It becomes unnecessary.
[0025]
5. The head driving device according to claim 4, wherein the reference voltage generating circuit outputs a reference voltage when charging each piezoelectric element by the piezoelectric element charging means based on the output of the voltage hold circuit. To do.
[0026]
11. The head driving method according to claim 10, wherein the reference voltage generation circuit outputs a reference voltage when charging each piezoelectric element by the piezoelectric element charging means based on the output of the voltage hold circuit. To do.
[0027]
According to this configuration, when the piezoelectric element charging unit charges the piezoelectric element before printing, the reference voltage generating circuit outputs the reference voltage to the ground-side electrode of the piezoelectric element. Since both of the electrodes are charged with almost no voltage difference between them, malfunction of the piezoelectric element is prevented. Accordingly, it becomes possible to quickly charge the piezoelectric element by the piezoelectric element charging means before printing in a shorter time.
[0028]
The head driving device according to claim 5 is characterized in that the reference voltage generating device includes a discharging means for discharging the piezoelectric element.
[0029]
According to this configuration, when the ground side of the piezoelectric element has a voltage higher than the intermediate potential, the ground side of the piezoelectric element can be held at the intermediate potential by discharging through the discharging means.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A head driving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. As long as there is no description of the effect, it is not restricted to these aspects.
[0031]
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of a head driving device according to the present invention. In FIG. 1, a head driving device 10 supplies a driving signal to a piezoelectric element 11 provided corresponding to each of a plurality of nozzles of an ink jet printer and one electrode 11 a of each piezoelectric element 11. A predetermined voltage is applied to the generation circuit 12, the current amplification circuit 13 and the switch circuit 14 provided between the drive waveform generation circuit 12 and each piezoelectric element 11, and the other ground-side electrode 11b of the piezoelectric element 11. And a reference voltage generation circuit 20 to be applied. Among the elements constituting the head drive device 10, the drive waveform generation circuit 12, the reference voltage generation circuit 20, and the current amplification circuit 13 are provided in the printer main body portion 100 in the present embodiment, while the piezoelectric element 11. The switch circuit 14 is provided in the head portion 200. Here, in FIG. 1, only one piezoelectric element 11 is shown, but actually, the head of the ink jet printer is provided with a plurality of nozzles, and each of the nozzles is provided for each nozzle. One piezoelectric element is provided. Then, as shown in FIG. 1, when the control signal CS is input, the switch circuit 14 is turned on at the drive timing of the corresponding piezoelectric element 11 among the plurality of piezoelectric elements, and a drive signal COM described later is sent to the piezoelectric element 11. To output. Note that the drive signal COM from the drive waveform generation circuit 12 is actually output sequentially to each piezoelectric element 11 via a shift register or the like.
[0032]
The piezoelectric element 11 is, for example, a piezo element, and is configured to be displaced by a voltage applied between both electrodes 11a and 11b. The piezoelectric element 11 is always charged near the intermediate potential, and by applying pressure to the ink in the corresponding nozzle when discharging based on the drive signal COM from the drive waveform generation circuit 12, the piezoelectric element 11 is discharged from this nozzle. An ink droplet is ejected.
[0033]
The drive waveform generation circuit 12 generates a drive signal COM to the head of the ink jet printer. As described above, the drive waveform generation circuit 12 is disposed in the printer main body portion 100 in the present embodiment.
[0034]
The current amplifier circuit 13 includes two transistors 15 and 16. Among these transistors, the first transistor 15 has a collector connected to a constant voltage power source (not shown), a base connected to the output of the drive waveform generating circuit 12, and an emitter connected to the input side of the switch circuit 14. As a result, conduction is made based on the drive signal from the drive waveform generation circuit 12, and the VH voltage is supplied to the piezoelectric element 11 via the switch circuit 14.
[0035]
The second transistor 16 has an emitter connected to the input side of the switch circuit 14, a base connected to the output of the drive waveform generating circuit 12, and a collector connected to the ground. As a result, conduction is made based on the drive signal from the drive waveform generation circuit 12, and the piezoelectric element 11 is discharged via the switch circuit 14.
[0036]
When the control signal CS is input, the switch circuit 14 is turned on at the drive timing of the corresponding piezoelectric element 11 and outputs the drive signal COM to the piezoelectric element 11.
[0037]
The reference voltage generation circuit 20 is configured to apply a predetermined voltage to the other electrode 11 b of the piezoelectric element 11. Here, this predetermined voltage can be set to a voltage substantially equal to the intermediate potential by the drive signal COM of the piezoelectric element 11, for example. Such a configuration example will be described with reference to FIG.
[0038]
In the example shown in FIG. 2, the reference voltage generation circuit 20 is configured as an intermediate voltage generation circuit 20 </ b> A, and the output side of the intermediate voltage generation circuit 20 </ b> A is connected to the other electrode 11 b of the piezoelectric element 11. The input side of the intermediate voltage generation circuit 20A is connected to the output side of the drive waveform COM of the drive waveform generation circuit 12, and the drive signal COM is input from the drive waveform generation circuit 12.
[0039]
Here, specifically, the intermediate voltage generation circuit 20A includes, for example, a voltage hold circuit 21 and a current amplification circuit 22, as shown in FIG.
[0040]
The voltage hold circuit 21 is configured to be charged by the drive signal COM from the drive waveform generation circuit 12 at the timing of charging the piezoelectric element 11 based on the charge signal NCHG for the piezoelectric element 11. The current amplifier circuit 22 includes two transistors 23 and 24.
[0041]
One third transistor 23 has a collector connected to a constant voltage power supply (not shown), a base connected to the output of the voltage hold circuit 21, and an emitter connected to the ground side of the piezoelectric element 11 via a forward diode 23a. To the electrode (common terminal). Thus, conduction is made based on the signal from the voltage hold circuit 21, and the VH voltage is applied to the ground-side electrode 11 b of the piezoelectric element 11.
[0042]
The other fourth transistor 24 has an emitter connected to the ground side electrode (common terminal) of the piezoelectric element 11 via a diode 24a in the reverse direction, and a base connected to the output of the voltage hold circuit 21. The emitter is grounded to ground. As a result, conduction is made based on the signal from the voltage hold circuit 21, and the ground-side electrode 11 b of the piezoelectric element 11 is discharged.
[0043]
FIG. 4 shows a specific configuration example of the voltage hold circuit 21. In FIG. 4, the voltage hold circuit 21 includes an analog switch 25, a charging capacitor 26, a hold reset circuit 29, and an analog amplifier 27.
[0044]
The analog switch 25 has a known configuration, and is composed of two opposingly connected FETs 25a and 25b and an inverter 25c. The gate electrode of one FET 25a is connected to the gate electrode via the inverter 25c. The charge signal NCHG is directly input to the gate electrode of the other FET 25b, and the drive signal COM from the drive waveform generating circuit 12 is input to the source electrodes of both FETs 25a and 25b. It is like that.
[0045]
The charging capacitor 26 has one electrode connected to the drain electrodes of both FETs 25a and 25b and the other electrode connected to the ground. Note that the capacitance of the charging capacitor 26 is appropriately selected so as to correspond to the self-discharge due to the input impedance of the analog amplifier 27 and to have a time constant that does not affect the cycle of the charge signal. The hold reset circuit 29 includes a fifth transistor 30. When a hold reset signal is input to the base of the fifth transistor 30, the collector and the emitter are brought into conduction so that the charging capacitor 26 Discharge the remaining voltage.
[0046]
The analog amplifier 27 has one input terminal connected to one electrode of the charging capacitor 26 and two output terminals connected to the bases of the two transistors 23 and 24 of the current amplifier circuit 22, respectively. Further, the other input terminal of the analog amplifier 27 is fed back with the output of the current amplifier circuit 22.
[0047]
Here, the current from the constant voltage power supply of the current amplifier circuit 22 is the current flowing through the piezoelectric element 11 via the first transistor 15 and the piezoelectric element 11 via the fourth transistor 24 when the piezoelectric element is charged. The current discharged from the piezoelectric element 11 via the second transistor 16 and the piezoelectric element 11 via the third transistor 23 so that the discharged current has the same peak current. Is selected as appropriate so that the current flowing in the current has the same peak current.
[0048]
The head driving device 10 according to the embodiment of the present invention is configured as described above, and operates as follows based on the head driving method according to the present invention. Hereinafter, the head driving method according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the timing chart of FIG. 5 and the flowchart of FIG.
[0049]
First, at the start of printing (start-up) of the ink jet printer, the drive signal COM from the drive waveform generation circuit 12 is inverted to the low level for a time of, for example, 100 μs as shown in FIG. In FIG. 6, step S1), the voltage is raised to the intermediate potential (FIG. 6, step S2). As a result, a current flows from the first transistor 15 of the current amplification circuit 13 to the one electrode 11a of the piezoelectric element 11 via the switch circuit 14 and charges the drive signal COM, whereby one electrode 11a of the piezoelectric element 11 is charged. As shown by the solid line in FIG. 5 (B), it rises to an intermediate potential.
[0050]
At this time, the charging capacitor 26 of the voltage hold circuit 21 is charged via the analog switch 25 by inversion of the charge signal NCHG, whereby an arbitrary voltage of the drive signal COM is latched and output from the analog amplifier 27. . As a result, the third transistor 23 of the current amplification circuit 22 becomes conductive, and a current flows from the constant voltage power supply (not shown) to the ground-side electrode 11b of the piezoelectric element 11 through the diode 23a. As a result, as indicated by a dotted line in FIG. 5B, the potential of the electrode 11b on the ground side of the piezoelectric element 11 also gradually increases and reaches an intermediate potential (FIG. 6, step S3).
[0051]
Here, as shown in FIG. 5B, the potential of the electrode 11b on the ground side of the piezoelectric element 11 reaches an intermediate potential with substantially the same gradient as that of the drive signal COM. The potential difference between 11b is held at almost zero. Therefore, the time to the intermediate potential between the electrodes 11a and 11b of the piezoelectric element 11 at the start-up need not be 100 μs, for example, as in the prior art, and even if it is set to a shorter time, for example, about 20 μs or 10 μs, There is no case where the piezoelectric element 11 malfunctions and ejects ink droplets.
[0052]
During printing, the drive signal COM is output to the voltage hold circuit 21 (FIG. 6, step S4). When the drive signal COM is higher than the intermediate potential based on the fluctuation of the drive signal COM, the current amplification circuit When one of the electrodes 11a of the piezoelectric element 11 is charged via the 13 first transistor 15 and the drive signal COM is lower than the intermediate potential, via the second transistor 16 of the current amplifying circuit 13. One electrode 11a of the piezoelectric element 11 is discharged (No in step S5 in FIG. 6). As a result, the piezoelectric element 11 operates based on the drive signal COM and ejects ink droplets.
[0053]
Here, as indicated by a symbol X in FIG. 5B, the charge signal NCHG is output in order to prevent the charging capacitor 26 from causing a voltage drop due to self-discharge and lowering below the intermediate potential. (FIG. 6, step S6). That is, the charge signal NCHG generates an L-level pulse at a constant cycle of the drive signal COM, that is, at each timing when the drive signal COM does not fluctuate, as indicated by symbol Y in FIG. Thereby, one electrode 11a of the piezoelectric element 11 is charged via the first transistor 15 of the current amplification circuit 13 based on the drive signal COM from the drive waveform generation circuit 12, and is boosted to an intermediate potential each time. It has become so.
[0054]
At the same time, a predetermined voltage is applied to the ground-side electrode 11b of the piezoelectric element 11 through the third transistor 23 of the current amplification circuit 22 of the reference voltage generation circuit 20 by the L level pulse of the charge signal NCHG. As a result, the electrode 11b on the ground side of the piezoelectric element 11 is charged and similarly held at an intermediate potential.
[0055]
As a result, even if the charging capacitor 26 is self-discharged, the electrodes 11a and 11b of the piezoelectric element 11 are charged to the intermediate potential based on the L level pulse Y of the charge signal NCHG. Can be retained. The above operations in steps S4 to S6 are repeated until the end of printing (No in step S7 in FIG. 6).
[0056]
Further, at the end of printing (Yes in FIG. 6, step S7), a predetermined stop-end operation is performed (FIG. 6, step S8). That is, the drive signal COM from the drive waveform generation circuit 12 is discharged from the one electrode 11a of the piezoelectric element 11 through the second transistor 16 of the current amplification circuit 13 as shown in FIG. As a result, the level drops to the Low level. At the same time, the fourth transistor 24 of the current amplifying circuit 22 of the reference voltage generating circuit 20 is turned on, and the ground-side electrode 11b of the piezoelectric element 11 is discharged through the fourth transistor 24 to become a low level. . Here, as shown in FIG. 5B, the potential of the electrode 11b on the ground side of the piezoelectric element 11 reaches the Low level with a gradient almost the same as that of the drive signal COM. The potential difference is held at almost zero.
[0057]
Further, when the drive signal COM becomes Low level, a hold reset signal is output to the above-described hold reset circuit 29 (FIG. 6, step S9). That is, when a hold reset signal is input to the base of the fifth transistor 30 of the hold reset circuit 29, the collector-emitter of the fifth transistor 30 becomes conductive, and the remaining voltage of the charging capacitor 26 is discharged. Thereby, the sequence of the head driving method according to the present embodiment is completed.
[0058]
In this way, the output of the reference voltage generation circuit 20, that is, the potential of the electrode 11b on the ground side of the piezoelectric element 11, is the drive waveform generation circuit 12 except for the pulse waveform at the print timing from the start of printing to the end of printing. Therefore, the potential difference between the electrodes 11a and 11b of the piezoelectric element 11 is maintained at substantially zero.
[0059]
Therefore, even when the rise time to the intermediate potential of the piezoelectric element 11 at the start of printing is shortened from the conventional 100 μs to a shorter time, the piezoelectric element 11 does not malfunction, and the time from the start of printing to the end of printing is not increased. Printing time can be shortened.
[0060]
Further, since the reference voltage generation circuit 20 charges and discharges the electrode 11b on the ground side of the piezoelectric element 11, it is compared with the case where the ground side of the piezoelectric element 11 is held at an intermediate potential using a conventional power supply circuit. This eliminates the need for a bidirectional variable power supply.
[0061]
Furthermore, since the current during charging and discharging of the piezoelectric element 11 may be the maximum value of the peak current during charging and discharging of one electrode of the piezoelectric element 11 by the drive signal COM, it is necessary to route another power supply line. Absent. Therefore, when the head driving device 10 is mounted on the print head, the number of power supply lines can be reduced, and the same FFC (Flexible Flat Cable) can be used to connect the head driving device 10 and the printer body. , The occurrence of L minutes can be reduced.
[0062]
Further, since the voltage hold circuit 21 of the reference voltage generation circuit 20 operates based on the drive signal COM from the drive waveform generation circuit 12, adjustment is easy.
[0063]
Furthermore, since the electrode 11b on the ground side of the piezoelectric element 11 is always held at an intermediate potential, the drive voltage applied between the electrodes 11a and 11b of the piezoelectric element 11 is lowered. Therefore, power consumption in the piezoelectric element 11 is reduced, voltage drop due to self-discharge of the piezoelectric element 11 is small, and power loss is reduced. In addition, since the potential difference between the driven piezoelectric element and the non-driven piezoelectric element becomes low, even when such a piezoelectric element is adjacent, the occurrence of discharge between the piezoelectric elements is reduced. It is possible to easily realize high-density heads without performing insulation treatment between the piezoelectric elements.
[0064]
Furthermore, since the heat generation of the piezoelectric element is reduced, the change in the characteristic of the piezoelectric element due to the temperature change is reduced, and even if the operation characteristic of the piezoelectric element is changed due to the temperature, the reference voltage generating circuit is always Since the ground side is held at the intermediate potential, temperature correction as in the case where the reference voltage is a variable power supply is not required.
[0065]
In the above-described embodiment, for example, a piezoelectric element is used as the piezoelectric element 11, but not limited to this, other piezoelectric elements such as an electrostrictive element, a magnetostrictive element, and the like may be used.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by supplying the intermediate potential directly from the reference voltage generation circuit to the electrode on the ground side of the piezoelectric element, the ground side of the piezoelectric element is held at the intermediate potential. Therefore, since the voltage applied between both electrodes of the piezoelectric element is relatively low, power consumption is reduced, voltage drop due to spontaneous discharge of the piezoelectric element is small, and power loss is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a head driving device according to the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration example in which the reference voltage generation circuit in the head driving device of FIG. 1 is an intermediate voltage generation circuit.
3 is a block diagram illustrating a configuration example of a voltage hold circuit of the intermediate voltage generation circuit of FIG. 2;
4 is a block diagram illustrating a specific configuration example of the voltage hold circuit of FIG. 3;
5 is a time chart showing fluctuations of (A) drive signal, (B) electrode voltages of the piezoelectric elements, and (C) charge signal in the head drive device of FIG. 1. FIG.
6 is a flowchart for explaining the operation of the driving method of the head driving device of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
10 Head drive device
11 Piezoelectric elements
11a One electrode
11b Ground side electrode
12 Drive waveform generation circuit
13 Current amplifier circuit
14 Switch circuit
15 First transistor
16 Second transistor
20 Reference voltage generator
21 Voltage hold circuit
22 Current amplifier circuit
23 Third transistor
24 Fourth transistor
25 Analog switch
26 Capacitor for charging
27 Analog amplifier

Claims (10)

複数のノズルに対応してそれぞれ設けられたインク室に圧力を加える圧電素子を、駆動波形発生回路からの駆動信号により所定の印字タイミングで選択的に駆動し、対応するノズルのインク室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、
各圧電素子のグランド側の電極に中間電位を印加する基準電圧発生回路を備え
前記圧電素子は、充電時、分極電圧が発生する方向と同方向に印加され、放電時、前記分極電圧が発生する方向と逆方向に印加され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。
Piezoelectric elements that apply pressure to the ink chambers provided corresponding to the plurality of nozzles are selectively driven at a predetermined printing timing by a drive signal from the drive waveform generation circuit, and ink droplets are ejected from the ink chambers of the corresponding nozzles. A head driving device for an ink jet printer that performs recording by discharging
Provided with a reference voltage generating circuit for applying an intermediate potential to the ground side electrode of each piezoelectric element ,
The piezoelectric element is applied in the same direction as a direction in which a polarization voltage is generated during charging, and is applied in a direction opposite to the direction in which the polarization voltage is generated during discharge. apparatus.
上記基準電圧発生回路が、各圧電素子の印字タイミングと異なるタイミングで充電電圧を各圧電素子に印加して、圧電素子の放電による電荷の減少を補正する圧電素子充電手段からのチャージ信号に基づいて、駆動波形発生回路からの駆動信号の任意の電圧をラッチする電圧ホールド回路と、電圧ホールド回路の出力を電流増幅する電流増幅回路と、を含んでい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。 The reference voltage generation circuit applies a charging voltage to each piezoelectric element at a timing different from the printing timing of each piezoelectric element, and corrects a decrease in charge due to discharge of the piezoelectric element, based on a charge signal from a piezoelectric element charging unit. 2. A voltage hold circuit that latches an arbitrary voltage of a drive signal from the drive waveform generation circuit, and a current amplification circuit that amplifies the output of the voltage hold circuit. Inkjet printer head drive device. 上記基準電圧発生回路は、駆動信号が中間電位より高いとき、圧電素子の放電を行ない、駆動信号が中間電位より低いとき、圧電素子の充電を行なうことを特徴とする、請求項1または2に記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動装置。 3. The reference voltage generating circuit according to claim 1, wherein the piezoelectric element is discharged when the driving signal is higher than the intermediate potential, and the piezoelectric element is charged when the driving signal is lower than the intermediate potential. A head driving device of the ink jet printer described above. 上記基準電圧発生回路が、上記電圧ホールド回路の出力に基づいて、圧電素子充電手段による各圧電素子への充電時に、基準電圧を出力することを特徴とする、請求項1から3の何れかに記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動装置。 4. The reference voltage generation circuit according to claim 1, wherein the reference voltage generation circuit outputs a reference voltage when charging each piezoelectric element by the piezoelectric element charging means based on the output of the voltage hold circuit. A head driving device of the ink jet printer described above. 上記基準電圧発生装置が、圧電素子の放電を行なうための放電手段を備えていることを特徴とする、請求項3または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。 5. The head driving device for an ink jet printer according to claim 3, wherein the reference voltage generating device includes a discharging means for discharging the piezoelectric element. 請求項1から5の何れかに記載のヘッド駆動装置を有していることを特徴とするインクジェット式プリンタ。 An ink jet printer comprising the head driving device according to claim 1. 複数のノズルに対応してそれぞれ設けられたインク室に圧力を加える圧電素子を、駆動波形発生回路からの駆動信号により所定の印字タイミングで選択的に駆動し、対応するノズルのインク室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、
基準電圧発生回路は、各圧電素子のグランド側の電極に中間電位を印加し、
前記圧電素子は、充電時、分極電圧が発生する方向と同方向に印加され、放電時、前記分極電圧が発生する方向と逆方向に印加され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。
Piezoelectric elements that apply pressure to the ink chambers provided corresponding to the plurality of nozzles are selectively driven at a predetermined printing timing by a drive signal from the drive waveform generation circuit, and ink droplets are ejected from the ink chambers of the corresponding nozzles. Ink jet printer head driving method for recording by discharging
Reference voltage generating circuit, an intermediate potential is applied to the ground-side electrode of the piezoelectric elements,
The piezoelectric element is applied in the same direction as a direction in which a polarization voltage is generated during charging, and is applied in a direction opposite to the direction in which the polarization voltage is generated during discharge. Method.
上記基準電圧発生回路にて、各圧電素子の印字タイミングと異なるタイミングで充電電圧を各圧電素子に印加して、圧電素子の放電による電荷の減少を補正する圧電素子充電手段からのチャージ信号に基づいて、電圧ホールド回路により駆動波形発生回路からの駆動信号の任意の電圧をラッチし、電圧ホールド回路の出力を電流増幅回路により電流増幅す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。 Based on the charge signal from the piezoelectric element charging means that applies a charging voltage to each piezoelectric element at a timing different from the printing timing of each piezoelectric element in the reference voltage generation circuit to correct the decrease in charge due to the discharge of the piezoelectric element. 8. The ink jet printer according to claim 7, wherein an arbitrary voltage of the drive signal from the drive waveform generation circuit is latched by the voltage hold circuit, and the output of the voltage hold circuit is current amplified by the current amplification circuit. Head drive method. 上記基準電圧発生回路は、駆動信号が中間電位より高いとき、圧電素子の放電を行ない、駆動信号が中間電位より低いとき、圧電素子の充電を行なうことを特徴とする、請求項7または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。 9. The reference voltage generation circuit according to claim 7 or 8, wherein when the drive signal is higher than the intermediate potential, the piezoelectric element is discharged, and when the drive signal is lower than the intermediate potential, the piezoelectric element is charged. A method for driving a head of the ink jet printer described above. 上記基準電圧発生回路が、上記電圧ホールド回路の出力に基づいて、圧電素子充電手段による各圧電素子への充電時に、基準電圧を出力することを特徴とする、請求項7から9の何れかに記載のインクジェット式プリンタのヘッド駆動方法。 10. The reference voltage generation circuit according to claim 7, wherein the reference voltage generation circuit outputs a reference voltage when charging each piezoelectric element by the piezoelectric element charging means based on the output of the voltage hold circuit. A method for driving a head of the ink jet printer described above.
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