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JP3721876B2 - Inkjet recording device - Google Patents

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JP3721876B2
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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、インクジェットプリンタなどとして用いられるインクジェット記録装置に関するものである。さらに詳しくは、圧力発生素子を駆動するための回路技術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やインクジェットプロッタなどとして用いられるインクジェット記録装置の記録ヘッドでは、複数のノズル開口の各々に対応する複数の圧電振動子(たとえばピエゾ素子)などの圧力発生素子がノズル開口に連通する圧力発生室内のインクを加圧することによりノズル開口からインク滴を吐出する。インクジェット記録装置において、記録ヘッドを駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成回路には、図7に示すように、圧力発生素子17の充放電のタイミングを規定する充放電パルス80を出力する信号生成回路81と、この充放電パルス80に対する電圧増幅回路82と、充放電パルス80に基づいて、プッシュプル接続されたNPNトランジスタQ1およびPNPトランジスタQ2がスイッチング動作を行って圧力発生素子17に増幅した共通の駆動信号COMを出力する電流増幅回路83とが構成されている。
【0003】
ここで、圧力発生素子17は容量性負荷C1として表されるので、たとえば、図8に示すような駆動信号COMが印加されると、圧力発生素子17は、駆動信号COMに基づいて放電と充電とを繰り返す。すなわち、駆動増幅回路83では、時刻T1においてNPNトランジスタQ1がオンすることにより圧力発生素子17に充電を行うとともに、時刻T2においてNPNトランジスタQ1がオフする代わりに、PNPトランジスタQ2がオンすることにより圧力発生素子17からグランド電位GNDへの放電を行う。従って、NPNトランジスタQ1およびPNPトランジスタQ2には、充電電流I1および放電電流I2が流れることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図7に示す電流増幅回路83においては、充電時あるは放電時に、駆動電位Vccあるいはグランド電位GNDと駆動信号COMとの電位差に相当する電位V0がそのままNPNトランジスタQ1あるいはPNPトランジスタQ2のエミッタ−コレクタ間に印加されるため、NPNトランジスタQ1およびPNPトランジスタQ2の発熱量が大きい。このため、NPNトランジスタQ1およびPNPトランジスタQ2で信頼性の低下が起こりやすいため、大がかりな放熱装置が必要であるという問題点がある。
【0005】
以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、インダクタの特性を活かして、トランジスタにおける発熱量を低減可能なインクジェット記録装置を提供することにある。
【0006】
【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、ノズル開口に連通する圧力発生室内のインクを加圧することにより前記ノズル開口からインク滴を吐出する圧力発生素子と、該圧力発生素子に印加すべき駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを有するインクジェット記録装置において、前記駆動信号生成手段は、前記駆動信号の波形を規定する信号を生成する波形生成回路と、該波形生成回路からの出力を増幅するための電流増幅回路とを有し、該電流増幅回路は、高電位側電源と低電位側電源との間でトランジスタがプッシュプル接続され、該トランジスタの各ベースに前記波形生成回路からの出力信号が印加されるプッシュプル回路と、該プッシュプル回路と前記高電位側電源との間に電気的に接続された第1のコイルと、前記プッシュプル回路と前記低電位側電源との間に電気的に接続された第2のコイルとを有するとともに、前記プッシュプル回路におけるトランジスタの接続点と前記低電位側電源との間に前記圧力発生素子が電気的に接続していることを特徴とする。
【0007】
本発明では、電流増幅回路において、高電位側電源と低電位側電源との間でプッシュプル接続されたNPNトランジスタおよびPNPトランジスタの各ベースに波形生成回路からの出力信号が印加されるので、この出力信号の電位変化に伴って、高電位側電源からNPNトランジスタを介して圧力発生素子への充電と、圧力発生素子からPNPトランジスタを介して低電位側電源への放電が起こる。ここで、プッシュプル回路のNPNトランジスタと高電位側電源との間には第1のコイルが電気的に接続されているので、この第1のコイルには充電電流によって誘導起電力が発生し、NPNトランジスタのコレクタ電位を低下させる。従って、充電時にNPNトランジスタのエミッタ−コレクタ間電圧が低下する。また、プッシュプル回路のPNPトランジスタと低電位側電源との間には第2のコイルが電気的に接続されているので、この第2のコイルには放電電流によって誘導起電力が発生し、PNPトランジスタのコレクタ電位を上昇させる。従って、放電時にPNPトランジスタのエミッタ−コレクタ間電圧が低下する。よって、充電時および放電時のそれぞれにおいてNPNトランジスタおよびPNPトランジスタのエミッタ−コレクタ間電圧を低くできるので、これらのトランジスタでの発熱を防止することができる。
【0008】
本発明の別の形態では、ノズル開口に連通する圧力発生室内のインクを加圧することにより前記ノズル開口からインク滴を吐出する圧力発生素子と、該圧力発生素子に印加すべき駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを有するインクジェット記録装置において、前記駆動信号生成手段は、前記駆動信号の波形を規定する信号を生成する波形生成回路と、該波形生成回路からの出力を増幅するための電流増幅回路とを有し、該電流増幅回路は、高電位側電源と低電位側電源との間でトランジスタがプッシュプル接続され、該トランジスタの各ベースに前記波形生成回路からの出力信号が印加される第1のプッシュプル回路と、高電位側電源と低電位側電源との間にトランジスタがプッシュプル接続され、該トランジスタの各ベースに前記波形生成回路からの反転出力信号が印加される第2のプッシュプル回路と、前記第1のプッシュプル回路と前記高電位側電源との間に一次側コイルが電気的に接続され、前記第2のプッシュプル回路と前記低電位側電源との間に二次側コイルが電気的に接続された第1のトランスと、前記第1のプッシュプル回路と前記低電位側電源との間に一次側コイルが電気的に接続され、前記第2のプッシュプル回路と前記高電位側電源との間に二次側コイルが電気的に接続された第2のトランスとを有するととももに、前記第1のプッシュプル回路および前記第2のプッシュプル回路におけるトランジスタの接続点の間に前記圧力発生素子が電気的に接続していることを特徴とする。
【0009】
本発明でも、電流増幅回路において、高電位側電源と低電位側電源との間でプッシュプル接続された2組のNPNトランジスタおよびPNPトランジスタの各ベースに波形生成回路からの出力信号および反転出力信号が印加されるので、この出力信号の電位変化に伴って、充電と放電が起こる。すなわち、充電時には、高電位側電源から第1のプッシュプル回路のNPNトランジスタを介して圧力発生素子に充電電流が流れる。
【0010】
ここで、第1のプッシュプル回路のNPNトランジスタと高電位側電源との間には第1のトランスの一次側コイルが電気的に接続されているので、この第1のトランスの一次側コイルには充電電流によって誘導起電力が発生し、NPNトランジスタのコレクタ電位を低下させる。また、第1のトランスでは、二次側コイルに二次誘導が起こり、このコイル端子間にも起電力が発生し、この起電力は、第2のプッシュプル回路のPNPトランジスタのコレクタ電位を上昇させる。従って、充電時において、第1のプッシュプル回路のNPNトランジスタ、および第2のプッシュプル回路のPNPトランジスタのエミッタ−コレクタ間電圧を低下させるので、これらのトランジスタにおける発熱を抑えることができる。
【0011】
一方、放電時には、圧力発生素子から第1のプッシュプル回路のPNPトランジスタを介して充電電流が流れる。ここで、第1のプッシュプル回路のPNPトランジスタと低電位側電源との間には第2のトランスの一次側コイルが電気的に接続されているので、この第2のトランスの一次側コイルには放電電流によって誘導起電力が発生し、PNPトランジスタのコレクタ電位を上昇させる。また、第2のトランスでは、二次側コイルに二次誘導が起こり、このコイル端子間にも起電力が発生し、この起電力は、第2のプッシュプル回路のNPNトランジスタのコレクタ電位を低下させる。従って、放電時において、第1のプッシュプル回路のPNPトランジスタ、および第2のプッシュプル回路のNPNトランジスタのエミッタ−コレクタ間電圧を低下させるので、これらのトランジスタにおける発熱を抑えることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に説明するいずれの形態も、基本的には図7を参照して説明した駆動信号生成回路と同様、駆動信号生成回路の電流増幅回路にプッシュプル回路を用いているので、対応する機能を有する部分には同一の符号を付して説明する。また、以下に説明する実施の形態1、2は、インクイジェット記録装置としての全体構成は同一であるので、それぞれの形態の特徴的な構成を説明する前に、各形態において共通する構成を図1、2を参照して説明する。
[インクジェット記録装置の全体構成]
図1は、本発明を適用したインクジェット記録装置の構成を示す斜視図である。図1において、本形態のインクジェット記録装置1は、スキャナ(図示せず。)などとともにコンピュータ(図示せず。)に対して接続されて使用される。このコンピュータには、所定のプログラムがロードされ、実行されることにより、これらの装置全体が一体で記録装置として機能する。コンピュータでは、所定のオペレーティングシステムの下でアプリケーションプログラムが動作し、スキャナから読み込んだ画像などに対して所定の処理を行いつつCRTディスプレイ(図示せず。)に画像を表示する。また、コンピュータは、アプリケーションプログラムが印刷命令を発すると、スキャナを介して読み込んだ画像データやキーボードを介して入力された文字データなどをインクジェット記録装置1が使用するデータに変換し、インクジェット記録装置1に出力する。
【0013】
インクジェット記録装置1では、キャリッジ101がタイミングベルト102を介してキャリッジ機構12のキャリッジモータ103に接続され、ガイド部材104に案内されて記録用紙105(媒体)の紙幅方向に往復動するように構成されている。インクジェット記録装置1には、紙送りローラ106を用いた紙送り機構11も形成されている。キャリッジ101には記録用紙105と対向する面、この図に示す例では下面にインクジェット式の記録ヘッド10が取り付けられている。記録ヘッド10は、キャリッジ101の上部に載置されているインクカートリッジ107からインクの補給を受けてキャリッジ101の移動に合わせて記録用紙105にインク滴を吐出してドットを形成し、記録用紙105に画像や文字を印刷する。
【0014】
また、インクジェット記録装置1の非印刷領域(非記録領域)には、キャッピング装置108が構成され、印刷の休止中に記録ヘッド10のノズル開口を封止する。従って、印刷の休止中、インクから溶媒が飛散することによってインクが増粘あるいはインク膜を形成することを抑制することができる。それ故、印刷の休止中にノズルに目詰まりが発生するのを防止できる。また、キャッピング装置108は、印刷動作中に行われるフラッシング動作による記録ヘッド10からのインク滴を受ける。キャッピング装置108の近傍にはワイピング装置109が配置され、このワイピング装置109は、記録ヘッド10の表面をブレードなどでワイピングすることにより、そこに付着したインク滓や紙粉を拭き取るように構成されている。
【0015】
図2は、本形態のインクジェット記録装置1の機能ブロック図である。
【0016】
図2において、インクジェット記録装置1には、プリントコントローラ40およびプリントエンジン5を有している。プリントコントローラ40は、コンピュータ(図示せず。)からの多値階層情報を含む記録データなどを受信するインターフェース43と、多値階層情報を含む記録データなどの各種データの記憶を行うRAM44と、各種データ処理を行うためのルーチンなどを記憶したROM45と、CPUなどからなる制御部6と、発振回路47と、記録ヘッド10への駆動信号COMを発生させる駆動信号生成回路8と、ドットパターンデータに展開された印字データおよび駆動信号をプリントエンジン5に送信するためのインターフェース49とを備えている。
【0017】
コンピュータ90などから送られた多値階層情報を含む記録データはインターフェース43を介して記録装置内部の受信バッファ44Aに保持される。受信バッファ44Aに保持された記録データは、コマンド解析が行われてから中間バッファ44Bへ送られる。中間バッファ44B内では、制御部6によって中間コードに変換された中間形式としての記録データが保持され、各文字の印字位置、修飾の種類、大きさ、フォントのアドレスなどが付加される処理が制御部6によって実行される。次に、制御部6は、中間バッファ44B内の記録データを解析し、後述するように階層データをデコード化した後の2値化されたドットパターンデータを出力バッファ44Cに展開し、記憶させる。
【0018】
記録ヘッド10の1スキャン分に相当するドットパターンデータが得られると、このドットパターンデータは、インターフェース49およびフレキシブル配線基板110を介して記録ヘッド10にシリアル転送される。出力バッファ44Cから1スキャン分に相当するドットパターンデータが出力されると、中間バッファ44Bの内容が消去されて、次の中間コード変換が行われる。
【0019】
プリントエンジン5は、前記の紙送り機構11と、前記のキャリッジ機構12と、記録ヘッド10とを備えている。紙送り機構11は、記録紙などの記録媒体を順次送り出して副走査を行うものであり、キャリッジ機構12は、記録ヘッド10を主走査させるものである。
【0020】
記録ヘッド10は、所定のタイミングで各ノズル開口からインク滴を吐出させるものであり、駆動信号生成回路8から出力された駆動信号COMは、インターフェース49およびフレキシブル配線基板110を介して記録ヘッド10に出力される。
【0021】
記録ヘッド10は、副走査方向にたとえば64個のノズルを有し、所定のタイミングで各ノズル開口111からインク滴を吐出させるものである。プリントコントローラ40において、ドットパターンデータに展開された記録データSIは、発振回路7からのクロック信号CLKに同期してインターフェース49およびフレキシブル配線基板110を介して記録ヘッド10にシリアル出力され、記録ヘッド10のシフトレジスタ13にシリアル転送される。このシリアル転送された記録データSIは、一旦、ラッチ回路14によってラッチされる。ラッチされた記録データSIは、電圧増幅器であるレベルシフタ15によって、ノズル選択回路16(ヘッド選択手段)を駆動できる電圧、たとえば数十ボルト程度の所定の電圧にまで昇圧される。所定の電圧まで昇圧された記録データはノズル選択回路16に与えられる。ノズル選択回路16の入力側には、駆動信号生成回路8からの駆動信号COMが印加されており、ノズル選択回路16の出力側には、圧力発生素子17としての圧電振動子が接続されている。圧力発生素子17は、ノズル開口111に対して1対1の関係をもってやはりノズル開口111と同数(たとえば64個)形成されている。
【0022】
ここで、記録データSIは、ノズル選択回路16の動作を制御する。たとえば、ノズル選択回路16に加わる記録データSIが「1」である期間中は、駆動信号COMが圧力発生素子17に印加され、この信号に応じて圧力発生素子17は伸縮を行う。その結果、圧力発生素子17は、ノズル開口111に連通する圧力発生室113内のインクを加圧し、ノズル開口111からインク滴を吐出させる。一方、ノズル選択回路16に加わる記録データSIが「0」である期間中は、圧力発生素子17への駆動信号COMの供給が遮断される。
[実施の形態1]
図3は、本発明の実施の形態1に係るインクジェット記録装置における駆動信号生成回路8および圧力発生素子17との接続関係を示す回路図である。図4(A)、(B)はそれぞれ、この駆動信号生成回路8を用いたときの圧力発生素子の端子電圧などの電位変化を示す波形図、および波形生成回路からトランジスタのベースに印加される充放電パルスの波形図である。
【0023】
図3において、本形態のインクジェット記録装置に構成されている駆動信号生成回路8にも、圧力発生素子17の充放電のタイミングを規定する充放電パルス80を出力する信号生成回路81と、この充放電パルス80に対する電圧増幅回路82と、充放電パルス80に基づいて、圧力発生素子17に増幅した共通の駆動信号COMを出力する電流増幅回路83とが構成され、この電流増幅回路83には、プッシュプル接続されたNPNトランジスタQ1およびPNPトランジスタQ2を備えるプッシュプル回路830が形成されている。
【0024】
このプッシュプル回路830において、信号生成回路81から出力された充放電パルス80は、電圧増幅回路82で電圧増幅された後、入力抵抗R1、R2を介して、NPNトランジスタQ1およびPNPトランジスタQ2の各ベースに印加される。また、プッシュプル回路830において、NPNトランジスタQ1のコレクタは、高電位側電源である駆動電位Vccの側に電気的に接続され、PNPトランジスタQ2のコレクタは、低電位側電源であるグランド電位GNDの側に電気的に接続されている。さらに、NPNトランジスタQ1とPNPトランジスタQ2のエミッタ同士の接続点P1に対しては、グランド電位GNDとの間に圧力発生素子17が電気的に接続されている。この圧力発生素子17は、容量性負荷C1として表され、かつ、内部抵抗R10を有している。
【0025】
本形態では、プッシュプル回路830のNPNトランジスタQ1のコレクタと駆動電位Vccとの間にはトランス90の一次側コイルL1が電気的に接続され、PNPトランジスタQ2のコレクタとグランド電位GNDとの間にはトランス90の二次側コイルL2が電気的に接続されている。このトランス90において、二次側コイルL2を含む閉回路にはダイオードD17が電気的に接続され、PNPトランジスタQ2からグランド電位GNDに放電が起きたときに、二次側コイルL2で発生した起電力がPNPトランジスタQ2のコレクタにかかるようになっている。本形態において、トランス90については、熱損失を押さえるという観点からすれば、ヒステリシス損失等を少ないコア材、たとえば、ケイ素鋼板等の材料よりフェライトまたはアモルファス系の方が適している。
【0026】
なお、駆動電位Vccとトランス90との間にはグランド電位GNDとの間に容量素子C22が接続されている。
【0027】
このように構成した駆動信号生成回路8において、図4(B)に示すように、波形生成回路81で生成された充放電パルス80は、時刻T11から時刻T12までの間に直線的に電圧上昇した後、時刻T12から時刻T13までの間、一定電位に保持され、しかる後、時刻T13から時刻T14までの間に直線的に電位が下降する。
【0028】
従って、時刻T11において、NPNトランジスタQ1でベース電位がエミッタ電位よりも高くなると、NPNトランジスタQ1がオンし、駆動電位Vccの側からNPNトランジスタQ1を介して圧力発生素子17への充電が起こる。このとき、NPNトランジスタQ1のコレクタと駆動電位Vcとの間には、トランス90の一次側コイルL1が電気的に接続されているので、この一次側コイルL1には充電電流によって誘導起電力(逆起電力)が発生し、図4(A)に示すように、NPNトランジスタQ1のコレクタ電位を低下させる。従って、充電時において、NPNトランジスタQ1のエミッタ−コレクタ間電圧は、圧力発生素子17の電位と駆動電位Vccとの電位差と比較して、一次側コイルL1の誘導起電力分だけは低下し、その電位はV1で表される。この間、PNPトランジスタQ2はオフ状態にある。
【0029】
一方、時刻T13において、充放電パルス80の電位が低下して、PNPトランジスタQ2でベース電位がエミッタ電位よりも低くなると、PNPトランジスタQ2がオンし、圧力発生素子17からPNPトランジスタQ2を介してグランド電位GNDへの放電が起こる。このとき、PNPトランジスタQ2のコレクタとグランドGNDとの間には、トランス90の二次側コイルL2が電気的に接続されているので、この二次側コイルL2には放電電流によって誘導起電力(逆起電力)が発生し、図4(A)に示すように、PNPトランジスタQ2のコレクタ電位を上昇させる。従って、放電時において、PNPトランジスタQ2のエミッタ−コレクタ間電圧は、圧力発生素子17の電位とグランドGNDとの電位差と比較して、二次側コイルL2の誘導起電力分だけは低下し、その電位はV2で表される。この間、NPNトランジスタQ1はオフ状態にある。
【0030】
このように、本形態では、圧力発生素子17に対する充電時および放電時にトランス90の一次側コイルL1および二次側コイルL2での誘導起電力によって、NPNトランジスタQ1およびPNPトランジスタQ2のエミッタ−コレクタ間電圧を低下させるので、NPNトランジスタQ1およびPNPトランジスタQ2の発熱を抑えることができる。それ故、インクジェット記録装置1において、NPNトランジスタQ1およびPNPトランジスタQ2に対して大がかりな冷却装置が不要である。
[実施の形態2]
図5は、本発明の実施の形態1に係るインクジェット記録装置における駆動信号生成回路8および圧力発生素子17との接続関係を示す回路図である。図6(A)、(B)、(C)はそれぞれ、この駆動信号生成回路8を用いたときの圧力発生素子の端子電圧などの電位変化を示す波形図、および波形生成回路からトランジスタのベースに印加される充放電パルスの波形図、および充放電パルスの反転出力信号の波形図である。
【0031】
図5において、本形態のインクジェット記録装置に構成されている駆動信号生成回路8にも、圧力発生素子17の充放電のタイミングを規定する充放電パルス80を出力する信号生成回路81と、この充放電パルス80に対する電圧増幅回路82と、充放電パルス80に基づいて、圧力発生素子17に増幅した共通の駆動信号COMを出力する電流増幅回路83とが構成されている。
【0032】
本形態において、電流増幅回路83には、高電位側電源である駆動電位Vccと低電位側電源であるグランド電位GNDとの間でNPNトランジスタQ11とPNPトランジスタQ12とがプッシュプル接続された第1のプッシュプル回路831と、駆動電位Vccとグランド電位GNDとの間でNPNトランジスタQ13とPNPトランジスタQ14とがプッシュプル接続された第2のプッシュプル回路832とが構成されている。
【0033】
これらのプッシュプル回路のうち、第1のプッシュプル回路831では、信号生成回路81から出力された充放電パルス80は、図6(B)に示すように、電圧増幅回路82で電圧増幅された後、そのままの波形をもって入力抵抗R12、R13を介して、NPNトランジスタQ11およびPNPトランジスタQ12の各ベースに印加されている。これに対して、第2のプッシュプル回路832では、信号生成回路81から出力された充放電パルス80は、図6(C)に示すように、反転出力信号80′として波形が反転した状態で、電圧増幅回路82で電圧増幅された後、入力抵抗R13、R14を介して、NPNトランジスタQ13およびPNPトラジスタQ14の各ベースに印加されている。
【0034】
また、第1のプッシュプル回路831において、NPNトランジスタQ11のコレクタは、高電位側電源である駆動電位Vccの側に電気的に接続され、PNPトランジスタQ12のコレクタは、低電位側電源であるグランド電位GNDの側に電気的に接続されている。第2のプッシュプル回路832においては、NPNトランジスタQ13のコレクタは、高電位側電源である駆動電位Vccの側に電気的に接続され、PNPトランジスタQ14のコレクタは、低電位側電源であるグランド電位GNDの側に電気的に接続されている。
【0035】
ここで、第1のプッシュプル回路831のNPNトランジスタQ11とPNPトランジスタQ12のエミッタ同士の接続点P11と、第2のプッシュプル回路832のNPNトランジスタQ13とPNPトランジスタQ14のエミッタ同士の接続点P12との間に圧力発生素子17が電気的に接続されている。この圧力発生素子17も、容量性負荷C1として表され、かつ、内部抵抗R10を有している。
【0036】
さらに、本形態では、第1のプッシュプル回路831のNPNトランジスタQ11のコレクタと駆動電位Vccとの間には第1のトランス91の一次側コイルL11が電気的に接続され、第2のプッシュプル回路832のPNPトランジスタQ14のコレクタとグランド電位GNDとの間には、ダイオードD3および第1のトランス91の二次側コイルL12が電気的に接続されている。この第1のトランス91において、一次側コイルL11にはダイオードD18および容量素子C23が電気的に接続している。また、第1のトランス91において、二次側コイルL12にはダイオードD19が電気的に接続している。
【0037】
同様に、第1のプッシュプル回路831のPNPトランジスタQ12のコレクタとグランド電位GNDとの間には、ダイオードD4および第2のトランス92の一次側コイルL13が電気的に接続され、第2のプッシュプル回路832のNPNトランジスタQ13のコレクタと駆動電位Vccとの間には第2のトランス92の二次側コイルL14が電気的に接続されている。この第2のトランス92において、一次側コイルL13にはダイオードD15が電気的に接続している。また、第2のトランス92において、二次側コイルL14にはダイオードD16および容量素子C25が電気的に接続している。
本形態において、第1のトランス91および第2のトランス92については、熱損失を押さえるという観点からすれば、ヒステリシス損失等を少ないコア材、たとえば、ケイ素鋼板等の材料よりフェライトまたはアモルファス系の方が適している。
なお、駆動電位Vccと第2のトランス92との間において、グランド電位GNDとの間には容量素子C26が電気的に接続している。
このように構成した駆動信号生成回路8において、図6(B)に示すように、波形生成回路81で生成された充放電パルス80は、時刻T21から時刻T22までの間に直線的に電圧上昇した後、時刻T22から時刻T23までの間、一定電位に保持され、しかる後、時刻T23から時刻T24までの間に直線的に電位が下降する。これに対して、図6(C)に示すように、波形生成回路81で生成された充放電パルス80の反転出力信号80′は、時刻T21から時刻T22までの間に直線的に電圧降下した後、時刻T22から時刻T23までの間、一定電位に保持され、しかる後、時刻T23から時刻T24までの間に直線的に電位が上昇する。
【0038】
従って、時刻T21において、第1のプッシュプル回路831でNPNトランジスタQ11でベース電位がエミッタ電位よりも高くなって、かつ、第2のプッシュプル回路832でPNPトランジスタQ14でベース電位がエミッタ電位よりも低くなると、NPNトランジスタQ11およびPNPトランジスタQ14がオンする。
【0039】
その結果、駆動電位Vccの側からNPNトランジスタQ11を介して圧力発生素子17への充電が起こる。このとき、NPNトランジスタQ11のコレクタと駆動電位Vcとの間には、第1のトランス91の一次側コイルL11が電気的に接続されているので、この一次側コイルL11には充電電流によって誘導起電力(逆起電力)が発生し、NPNトランジスタQ11のコレクタ電位を低下させる。従って、図6(A)に示すように、充電時において、NPNトランジスタQ11のエミッタ−コレクタ間電圧は、圧力発生素子17の電位と駆動電位Vccとの電位差と比較して、第1のトランス91の一次側コイルL11の誘導起電力分だけは低下し、その電位はV11で表される。また、第1のトランス91の一次側コイルL11に充電電流が流れたとき、第1のトランス91では、二次側コイルL12には二次誘導起電力が発生し、PNPトランジスタQ14のコレクタ電位を上昇させる。
【0040】
たとえば、第1のトランス91で一次側コイルL11と二次側コイルL12との巻線比が1:1の場合は、二次側コイルL12には一次側コイルL12と略同等の電圧が発生する。従って、図6(A)に示すように、充電時において、PNPNトランジスタQ14のエミッタ−コレクタ間電圧は、圧力発生素子17の電位とグランド電位GNDとの電位差がそのまま加わるのではなく、第1のトランス91の二次側コイルL12の起電力分だけは低下し、その電位はV12で表される。
【0041】
一方、時刻T23において、充放電パルス80の電位が低下して、第1のプッシュプル回路831でPNPトランジスタQ12でベース電位がエミッタ電位よりも低くなるとともに、充放電パルス80の反転出力信号80′が上昇して、第2のプッシュプル回路832でNPNトランジスタQ13でベース電位がエミッタ電位よりも高くなって、PNPトランジスタQ12およびNPNトランジスタQ13がオンすると、圧力発生素子17からPNPトランジスタQ12を介してグランド電位GNDへの放電が起こる。このとき、PNPトランジスタQ12のコレクタとグランドGNDとの間には、第2のトランス92の一次側コイルL13が電気的に接続されているので、この一次側コイルL13には放電電流によって誘導起電力が発生し、図6(A)に示すように、PNPトランジスタQ12のコレクタ電位を上昇させる。従って、放電時において、PNPトランジスタQ12のエミッタ−コレクタ間電圧は、圧力発生素子17の電位とグランドGNDとの電位差と比較して、第2のトランスの一次側コイルL13の誘導起電力分だけは低下し、その電位はV21で表される。
【0042】
また、第2のトランス92の一次側コイルL13に放電電流が流れたとき、第2のトランス92では、二次側コイルL14には二次誘導起電力が発生し、図6(A)に示すように、NPNトランジスタQ13のコレクタ電位を低下させる。たとえば、第2のトランス92で一次側コイルL13と二次側コイルL14との巻線比が1:1の場合は、二次側コイルL14には一次側コイルL13と略同等の電圧が発生する。従って、放電時において、NPNトランジスタQ13のエミッタ−コレクタ間電圧は、圧力発生素子17の電位と駆動Vccとの電位差がそのまま加わるのではなく、第2のトランス92の二次側コイルL14の起電力分だけは低下し、その電位はV22で表される。
【0043】
このように、本形態では、圧力発生素子17に対する充電時および放電時に第1のトランス91の一次側コイルL11、および第2のトランス92の一次側コイルL13での誘導起電力によって、NPNトランジスタQ11およびPNPトランジスタQ12のエミッタ−コレクタ間電圧を低下させるので、NPNトランジスタQ11およびPNPトランジスタQ12の発熱を抑えることができる。また、圧力発生素子17に対する充電時および放電時には、PNPトランジスタQ14およびNPNトランジスタQ13にも電流が流れるが、これらのPNPトランジスタQ14およびNPNトランジスタQ13のエミッタ−コレクタ間電圧は、第1のトランス91の二次側コイルL12、および第2のトランス92の二次側コイルL14での起電力によって低下させられるので、PNPトランジスタQ14およびNPNトランジスタの発熱を抑えることができる。それ故、インクジェット記録装置1において、装置が不要である。
【0044】
また、充電時および放電時にNPNトランジスタQ11、Q13およびPNPトランジスタQ12、Q14での発熱が小さく、かつ、これらのトランジスタにおいて発熱が分散して起こるので、個々のトランジスタとしては小型で、かつ、周波数特性を優先して考慮した選定を行えるという利点もある。
【0045】
さらに、第1および第2のトランス91、92での誘導起電力を利用するといっても、充電電流や放電電流が流れないときには、第1および第2のトランス91、92には誘導起電力が発生しないので、駆動信号COMのピーク電圧などには影響がない。
【0046】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に係るインクジェット記録装置では、駆動信号生成回路の電流増幅回路において、プッシュプル接続したトランジスタのエミッタ−コレクタ間の電圧をインダクタの誘導起電力で低下させるので、トランジスタでの発熱の原因となっている電力損失を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェット記録装置の要部を示す斜視図である。
【図2】インクジェット記録装置の全体構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係るインクジェット記録装置における駆動信号生成回路および圧力発生素子との接続関係を示す回路図である。
【図4】(A)、(B)はそれぞれ、図3に示す駆動信号生成回路を用いたときの圧力発生素子の端子電圧などの電位変化を示す波形図、および波形生成回路からトランジスタのベースに印加される充放電パルスの波形図である。
【図5】本発明の実施の形態2に係るインクジェット記録装置における駆動信号生成回路および圧力発生素子との接続関係を示す回路図である。
【図6】(A)、(B)、(C)はそれぞれ、図5に示す駆動信号生成回路を用いたときの圧力発生素子の端子電圧などの電位変化を示す波形図、波形生成回路からトランジスタのベースに印加される充放電パルスの波形図、およびその反転信号の波形図である。
【図7】従来のインクジェット記録装置における駆動信号生成回路および圧力発生素子との接続関係を示す回路図である。
【図8】図7に示す駆動信号生成回路を用いたときの圧力発生素子の端子電圧などの電位変化を示す波形図である。
【符号の説明】
1 インクジェット記録装置
5 プリントエンジン
6 制御部
8 駆動信号生成回路
17 圧力発生素子
40 プリントコントローラ
80 充放電パルス
80′ 充放電パルスの反転出力信号
81 信号生成回路
82 電圧増幅回路
83 電流増幅回路
90 トランス
91 第1のトランス
92 第2のトランス
111 ノズル開口
113 圧力発生室
830 プッシュプル回路
831 第1のプッシュプル回路
832 第2のプッシュプル回路
COM 駆動信号
L1、L11、L13 一次側コイル
L2、L12、L14 一次側コイル
Q1、Q11、Q13 NPNトランジスタ
Q2、Q12、Q14 PNPトランジスタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording apparatus used as an ink jet printer or the like. More specifically, the present invention relates to a circuit technique for driving a pressure generating element.
[0002]
[Prior art]
In a recording head of an ink jet recording apparatus used as an ink jet printer or an ink jet plotter, a pressure generating chamber in which pressure generating elements such as a plurality of piezoelectric vibrators (for example, piezo elements) corresponding to the plurality of nozzle openings communicate with the nozzle openings Ink droplets are ejected from the nozzle openings by pressurizing the ink. In the ink jet recording apparatus, as shown in FIG. 7, the drive signal generation circuit that generates a drive signal for driving the recording head generates a signal that outputs a charge / discharge pulse 80 that defines the timing of charge / discharge of the pressure generating element 17. The circuit 81, the voltage amplification circuit 82 for the charge / discharge pulse 80, and the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2 that are push-pull connected based on the charge / discharge pulse 80 perform a switching operation and are amplified to the pressure generating element 17 The current amplification circuit 83 that outputs the drive signal COM is configured.
[0003]
Here, since the pressure generating element 17 is represented as the capacitive load C1, for example, when the driving signal COM as shown in FIG. 8 is applied, the pressure generating element 17 is discharged and charged based on the driving signal COM. And repeat. That is, in the drive amplifier circuit 83, the NPN transistor Q1 is turned on at time T1 to charge the pressure generating element 17, and instead of turning off the NPN transistor Q1 at time T2, the PNP transistor Q2 is turned on. Discharge from the generating element 17 to the ground potential GND is performed. Accordingly, charging current I1 and discharging current I2 flow through NPN transistor Q1 and PNP transistor Q2.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the current amplifying circuit 83 shown in FIG. 7, during charging or discharging, the potential V0 corresponding to the potential difference between the driving potential Vcc or the ground potential GND and the driving signal COM remains as it is as the emitter of the NPN transistor Q1 or PNP transistor Q2. Since the voltage is applied between the collectors, the amount of heat generated by the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2 is large. For this reason, since the reliability of the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2 is likely to deteriorate, there is a problem that a large-scale heat dissipation device is required.
[0005]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus capable of reducing the amount of heat generated in a transistor by utilizing the characteristics of an inductor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a pressure generating element that discharges ink droplets from the nozzle opening by pressurizing ink in a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, and a drive signal to be applied to the pressure generating element In the ink jet recording apparatus, the drive signal generation means generates a signal that defines a waveform of the drive signal, and amplifies the output from the waveform generation circuit. The current amplifier circuit includes a transistor having a push-pull connection between a high-potential side power source and a low-potential side power source, and an output signal from the waveform generation circuit is connected to each base of the transistor. A push-pull circuit to be applied; a first coil electrically connected between the push-pull circuit and the high-potential side power supply; and the push-pull circuit. And a second coil electrically connected between the low potential side power source and the pressure generating element is electrically connected between the connection point of the transistor in the push-pull circuit and the low potential side power source. It is characterized by being connected.
[0007]
In the present invention, since the output signal from the waveform generation circuit is applied to each base of the NPN transistor and the PNP transistor that are push-pull connected between the high potential side power source and the low potential side power source in the current amplifier circuit, As the potential of the output signal changes, charging of the pressure generating element from the high potential side power source via the NPN transistor and discharging from the pressure generating element to the low potential side power source via the PNP transistor occur. Here, since the first coil is electrically connected between the NPN transistor of the push-pull circuit and the high-potential side power supply, an induced electromotive force is generated in the first coil due to the charging current, The collector potential of the NPN transistor is lowered. Therefore, the voltage between the emitter and the collector of the NPN transistor decreases during charging. In addition, since the second coil is electrically connected between the PNP transistor of the push-pull circuit and the low-potential side power supply, an induced electromotive force is generated in the second coil due to the discharge current, and the PNP Increase the collector potential of the transistor. Therefore, the voltage between the emitter and the collector of the PNP transistor is reduced during discharge. Therefore, the emitter-collector voltages of the NPN transistor and the PNP transistor can be lowered at the time of charging and at the time of discharging, respectively, and heat generation at these transistors can be prevented.
[0008]
In another embodiment of the present invention, a pressure generating element that ejects ink droplets from the nozzle opening and a drive signal to be applied to the pressure generating element are generated by pressurizing ink in a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening. In the ink jet recording apparatus having the drive signal generation unit, the drive signal generation unit includes a waveform generation circuit that generates a signal that defines a waveform of the drive signal, and current amplification for amplifying the output from the waveform generation circuit The transistor is push-pull connected between the high potential side power source and the low potential side power source, and the output signal from the waveform generation circuit is applied to each base of the transistor. A transistor is push-pull connected between the first push-pull circuit and the high-potential side power source and the low-potential side power source, and the waveform is connected to each base of the transistor. A primary side coil is electrically connected between the second push-pull circuit to which the inverted output signal from the circuit is applied, and the first push-pull circuit and the high-potential side power source, A first transformer in which a secondary coil is electrically connected between a push-pull circuit and the low-potential side power source, and a primary-side coil between the first push-pull circuit and the low-potential side power source And a second transformer in which a secondary coil is electrically connected between the second push-pull circuit and the high-potential-side power supply. The pressure generating element is electrically connected between the connection points of the transistors in the push-pull circuit and the second push-pull circuit.
[0009]
Also in the present invention, in the current amplifier circuit, the output signal from the waveform generation circuit and the inverted output signal are respectively connected to the bases of the two sets of NPN transistors and PNP transistors that are push-pull connected between the high potential side power source and the low potential side power source Is applied, charging and discharging occur as the potential of the output signal changes. That is, during charging, a charging current flows from the high potential side power source to the pressure generating element via the NPN transistor of the first push-pull circuit.
[0010]
Here, since the primary coil of the first transformer is electrically connected between the NPN transistor of the first push-pull circuit and the high-potential side power supply, the primary coil of the first transformer is connected to the primary coil of the first transformer. Causes an induced electromotive force due to the charging current, which lowers the collector potential of the NPN transistor. In the first transformer, secondary induction occurs in the secondary coil, and electromotive force is generated between the coil terminals. This electromotive force raises the collector potential of the PNP transistor of the second push-pull circuit. Let Accordingly, during charging, the voltage between the emitter and the collector of the NPN transistor of the first push-pull circuit and the PNP transistor of the second push-pull circuit is lowered, so that heat generation in these transistors can be suppressed.
[0011]
On the other hand, during discharging, a charging current flows from the pressure generating element via the PNP transistor of the first push-pull circuit. Here, since the primary coil of the second transformer is electrically connected between the PNP transistor of the first push-pull circuit and the low-potential side power supply, the primary coil of the second transformer is connected to the primary coil of the second transformer. Causes an induced electromotive force due to the discharge current, and raises the collector potential of the PNP transistor. In the second transformer, secondary induction occurs in the secondary coil, and an electromotive force is generated between the coil terminals. This electromotive force lowers the collector potential of the NPN transistor of the second push-pull circuit. Let Accordingly, during discharge, the voltage between the emitter and the collector of the PNP transistor of the first push-pull circuit and the NPN transistor of the second push-pull circuit is lowered, so that heat generation in these transistors can be suppressed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that any form described below basically corresponds to the drive signal generation circuit described with reference to FIG. 7 because the push-pull circuit is used in the current amplification circuit of the drive signal generation circuit. The parts having the function will be described with the same reference numerals. In addition, since Embodiments 1 and 2 described below have the same overall configuration as an ink jet recording apparatus, before describing the characteristic configuration of each mode, a configuration common to each mode is described. This will be described with reference to FIGS.
[Overall configuration of inkjet recording apparatus]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an ink jet recording apparatus to which the present invention is applied. In FIG. 1, an ink jet recording apparatus 1 of this embodiment is used by being connected to a computer (not shown) together with a scanner (not shown). By loading and executing a predetermined program on this computer, these devices as a whole function as a recording device. In the computer, an application program operates under a predetermined operating system, and displays an image on a CRT display (not shown) while performing predetermined processing on an image read from the scanner. Further, when the application program issues a print command, the computer converts image data read via the scanner, character data input via the keyboard, and the like into data used by the inkjet recording apparatus 1, and the inkjet recording apparatus 1. Output to.
[0013]
In the inkjet recording apparatus 1, the carriage 101 is connected to the carriage motor 103 of the carriage mechanism 12 via the timing belt 102, and is guided by the guide member 104 to reciprocate in the paper width direction of the recording paper 105 (medium). ing. In the ink jet recording apparatus 1, a paper feed mechanism 11 using a paper feed roller 106 is also formed. An ink jet recording head 10 is attached to the carriage 101 on the surface facing the recording paper 105, and in the example shown in the drawing, the lower surface. The recording head 10 receives ink replenishment from the ink cartridge 107 placed on the upper part of the carriage 101, ejects ink droplets onto the recording paper 105 in accordance with the movement of the carriage 101, and forms dots. Print images and text on
[0014]
Further, a capping device 108 is configured in the non-printing area (non-recording area) of the inkjet recording apparatus 1 and seals the nozzle openings of the recording head 10 during printing pause. Therefore, it is possible to prevent the ink from thickening or forming an ink film due to the solvent scattering from the ink during the suspension of printing. Therefore, it is possible to prevent the nozzles from being clogged during the suspension of printing. The capping device 108 receives ink droplets from the recording head 10 by a flushing operation performed during a printing operation. A wiping device 109 is arranged in the vicinity of the capping device 108. The wiping device 109 is configured to wipe the ink fountain and paper dust adhering thereto by wiping the surface of the recording head 10 with a blade or the like. Yes.
[0015]
FIG. 2 is a functional block diagram of the inkjet recording apparatus 1 of the present embodiment.
[0016]
In FIG. 2, the inkjet recording apparatus 1 includes a print controller 40 and a print engine 5. The print controller 40 includes an interface 43 that receives recording data including multilevel hierarchical information from a computer (not shown), a RAM 44 that stores various data such as recording data including multilevel hierarchical information, and various types of data. ROM 45 storing a routine for performing data processing, a control unit 6 including a CPU, an oscillation circuit 47, a drive signal generation circuit 8 for generating a drive signal COM to the recording head 10, and dot pattern data And an interface 49 for transmitting the developed print data and drive signal to the print engine 5.
[0017]
The recording data including the multilevel hierarchy information sent from the computer 90 or the like is held in the reception buffer 44A inside the recording apparatus via the interface 43. The recording data held in the reception buffer 44A is sent to the intermediate buffer 44B after command analysis is performed. In the intermediate buffer 44B, recording data in an intermediate format converted into an intermediate code by the control unit 6 is held, and processing for adding the print position, modification type, size, font address, etc. of each character is controlled. This is executed by the unit 6. Next, the control unit 6 analyzes the recording data in the intermediate buffer 44B, and develops and stores the binarized dot pattern data after decoding the hierarchical data as will be described later in the output buffer 44C.
[0018]
When dot pattern data corresponding to one scan of the recording head 10 is obtained, this dot pattern data is serially transferred to the recording head 10 via the interface 49 and the flexible wiring board 110. When dot pattern data corresponding to one scan is output from the output buffer 44C, the contents of the intermediate buffer 44B are erased, and the next intermediate code conversion is performed.
[0019]
The print engine 5 includes the paper feeding mechanism 11, the carriage mechanism 12, and the recording head 10. The paper feed mechanism 11 sequentially feeds a recording medium such as recording paper to perform sub-scanning, and the carriage mechanism 12 causes the recording head 10 to perform main scanning.
[0020]
The recording head 10 ejects ink droplets from each nozzle opening at a predetermined timing, and the drive signal COM output from the drive signal generation circuit 8 is sent to the recording head 10 via the interface 49 and the flexible wiring board 110. Is output.
[0021]
The recording head 10 has, for example, 64 nozzles in the sub-scanning direction, and ejects ink droplets from the nozzle openings 111 at a predetermined timing. In the print controller 40, the recording data SI developed into dot pattern data is serially output to the recording head 10 via the interface 49 and the flexible wiring board 110 in synchronization with the clock signal CLK from the oscillation circuit 7. Serially transferred to the shift register 13. The serially transferred recording data SI is once latched by the latch circuit 14. The latched recording data SI is boosted to a voltage that can drive the nozzle selection circuit 16 (head selection means), for example, a predetermined voltage of about several tens of volts, by a level shifter 15 that is a voltage amplifier. The recording data boosted to a predetermined voltage is given to the nozzle selection circuit 16. A drive signal COM from the drive signal generation circuit 8 is applied to the input side of the nozzle selection circuit 16, and a piezoelectric vibrator as a pressure generating element 17 is connected to the output side of the nozzle selection circuit 16. . The pressure generating elements 17 are formed in the same number (for example, 64) as the nozzle openings 111 having a one-to-one relationship with the nozzle openings 111.
[0022]
Here, the recording data SI controls the operation of the nozzle selection circuit 16. For example, during a period in which the recording data SI applied to the nozzle selection circuit 16 is “1”, the drive signal COM is applied to the pressure generating element 17, and the pressure generating element 17 expands and contracts according to this signal. As a result, the pressure generating element 17 pressurizes the ink in the pressure generating chamber 113 that communicates with the nozzle opening 111 and discharges ink droplets from the nozzle opening 111. On the other hand, during the period in which the recording data SI applied to the nozzle selection circuit 16 is “0”, the supply of the drive signal COM to the pressure generating element 17 is interrupted.
[Embodiment 1]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a connection relationship between the drive signal generation circuit 8 and the pressure generation element 17 in the ink jet recording apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 4A and 4B are waveform diagrams showing potential changes such as the terminal voltage of the pressure generating element when the drive signal generating circuit 8 is used, respectively, and the waveform generating circuit is applied to the base of the transistor. It is a wave form diagram of a charge / discharge pulse.
[0023]
In FIG. 3, the drive signal generation circuit 8 configured in the ink jet recording apparatus of the present embodiment also includes a signal generation circuit 81 that outputs a charge / discharge pulse 80 that defines the charge / discharge timing of the pressure generating element 17, and the charge / discharge pulse 80. A voltage amplification circuit 82 for the discharge pulse 80 and a current amplification circuit 83 that outputs a common drive signal COM amplified to the pressure generating element 17 based on the charge / discharge pulse 80 are configured. A push-pull circuit 830 including an NPN transistor Q1 and a PNP transistor Q2 that are push-pull connected is formed.
[0024]
In the push-pull circuit 830, the charge / discharge pulse 80 output from the signal generation circuit 81 is amplified by the voltage amplification circuit 82, and then each of the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2 via the input resistors R1 and R2. Applied to the base. In the push-pull circuit 830, the collector of the NPN transistor Q1 is electrically connected to the drive potential Vcc side which is the high potential side power supply, and the collector of the PNP transistor Q2 is the ground potential GND which is the low potential side power supply. Is electrically connected to the side. Further, the pressure generating element 17 is electrically connected to the ground potential GND with respect to the connection point P1 between the emitters of the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2. This pressure generating element 17 is represented as a capacitive load C1 and has an internal resistance R10.
[0025]
In this embodiment, the primary coil L1 of the transformer 90 is electrically connected between the collector of the NPN transistor Q1 of the push-pull circuit 830 and the drive potential Vcc, and between the collector of the PNP transistor Q2 and the ground potential GND. The secondary coil L2 of the transformer 90 is electrically connected. In this transformer 90, a diode D17 is electrically connected to the closed circuit including the secondary coil L2, and an electromotive force generated in the secondary coil L2 when a discharge occurs from the PNP transistor Q2 to the ground potential GND. Is applied to the collector of the PNP transistor Q2. In the present embodiment, for the transformer 90, from the viewpoint of suppressing heat loss, ferrite or amorphous type is more suitable than a core material such as a silicon steel plate that has less hysteresis loss.
[0026]
A capacitive element C22 is connected between the drive potential Vcc and the transformer 90 between the ground potential GND.
[0027]
In the drive signal generation circuit 8 configured as described above, as shown in FIG. 4B, the charge / discharge pulse 80 generated by the waveform generation circuit 81 rises linearly from time T11 to time T12. After that, the voltage is held at a constant potential from time T12 to time T13, and then the potential decreases linearly from time T13 to time T14.
[0028]
Therefore, when the base potential becomes higher than the emitter potential in the NPN transistor Q1 at time T11, the NPN transistor Q1 is turned on, and the pressure generating element 17 is charged via the NPN transistor Q1 from the drive potential Vcc side. At this time, since the primary coil L1 of the transformer 90 is electrically connected between the collector of the NPN transistor Q1 and the drive potential Vc, an induced electromotive force (reverse voltage) is applied to the primary coil L1 by a charging current. Electromotive force) is generated and the collector potential of the NPN transistor Q1 is lowered as shown in FIG. Therefore, at the time of charging, the emitter-collector voltage of the NPN transistor Q1 is reduced by the induced electromotive force of the primary coil L1 as compared with the potential difference between the potential of the pressure generating element 17 and the driving potential Vcc. The potential is represented by V1. During this time, the PNP transistor Q2 is in an off state.
[0029]
On the other hand, at time T13, when the potential of the charge / discharge pulse 80 decreases and the base potential of the PNP transistor Q2 becomes lower than the emitter potential, the PNP transistor Q2 is turned on, and the pressure generating element 17 passes through the PNP transistor Q2 to the ground. A discharge to the potential GND occurs. At this time, since the secondary side coil L2 of the transformer 90 is electrically connected between the collector of the PNP transistor Q2 and the ground GND, an induced electromotive force (induced electromotive force ( As shown in FIG. 4A, the collector potential of the PNP transistor Q2 is raised. Therefore, at the time of discharge, the emitter-collector voltage of the PNP transistor Q2 is reduced by the induced electromotive force of the secondary coil L2 as compared with the potential difference between the potential of the pressure generating element 17 and the ground GND. The potential is represented by V2. During this time, the NPN transistor Q1 is in an off state.
[0030]
Thus, in the present embodiment, between the emitter and collector of the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2 due to the induced electromotive force in the primary side coil L1 and the secondary side coil L2 of the transformer 90 during charging and discharging of the pressure generating element 17 Since the voltage is lowered, heat generation of the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2 can be suppressed. Therefore, the inkjet recording apparatus 1 does not require a large cooling device for the NPN transistor Q1 and the PNP transistor Q2.
[Embodiment 2]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a connection relationship between the drive signal generation circuit 8 and the pressure generation element 17 in the ink jet recording apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 6A, 6B, and 6C are waveform diagrams showing potential changes such as the terminal voltage of the pressure generating element when the drive signal generating circuit 8 is used, and the base of the transistor from the waveform generating circuit. FIG. 3 is a waveform diagram of a charge / discharge pulse applied to the, and a waveform diagram of an inverted output signal of the charge / discharge pulse.
[0031]
In FIG. 5, the drive signal generation circuit 8 configured in the ink jet recording apparatus of this embodiment also includes a signal generation circuit 81 that outputs a charge / discharge pulse 80 that defines the charge / discharge timing of the pressure generating element 17, and the charge / discharge pulse 80. A voltage amplification circuit 82 for the discharge pulse 80 and a current amplification circuit 83 for outputting a common drive signal COM amplified to the pressure generating element 17 based on the charge / discharge pulse 80 are configured.
[0032]
In this embodiment, the current amplifying circuit 83 includes a first transistor in which an NPN transistor Q11 and a PNP transistor Q12 are push-pull connected between a drive potential Vcc that is a high potential power source and a ground potential GND that is a low potential power source. The push-pull circuit 831 and the second push-pull circuit 832 in which the NPN transistor Q13 and the PNP transistor Q14 are push-pull connected between the drive potential Vcc and the ground potential GND are configured.
[0033]
Among these push-pull circuits, in the first push-pull circuit 831, the charge / discharge pulse 80 output from the signal generation circuit 81 is voltage amplified by the voltage amplification circuit 82 as shown in FIG. Thereafter, the waveform is applied as it is to the bases of the NPN transistor Q11 and the PNP transistor Q12 via the input resistors R12 and R13. In contrast, in the second push-pull circuit 832, the charge / discharge pulse 80 output from the signal generation circuit 81 is in a state where the waveform is inverted as an inverted output signal 80 ′, as shown in FIG. The voltage is amplified by the voltage amplification circuit 82 and then applied to the bases of the NPN transistor Q13 and the PNP transistor Q14 via the input resistors R13 and R14.
[0034]
In the first push-pull circuit 831, the collector of the NPN transistor Q11 is electrically connected to the drive potential Vcc side that is the high potential side power supply, and the collector of the PNP transistor Q12 is the ground that is the low potential side power supply. It is electrically connected to the potential GND side. In the second push-pull circuit 832, the collector of the NPN transistor Q13 is electrically connected to the drive potential Vcc side which is the high potential side power supply, and the collector of the PNP transistor Q14 is the ground potential which is the low potential side power supply. It is electrically connected to the GND side.
[0035]
Here, the connection point P11 between the emitters of the NPN transistor Q11 and the PNP transistor Q12 of the first push-pull circuit 831 and the connection point P12 between the emitters of the NPN transistor Q13 and the PNP transistor Q14 of the second push-pull circuit 832 In between, the pressure generating element 17 is electrically connected. This pressure generating element 17 is also represented as a capacitive load C1 and has an internal resistance R10.
[0036]
Furthermore, in this embodiment, the primary coil L11 of the first transformer 91 is electrically connected between the collector of the NPN transistor Q11 of the first push-pull circuit 831 and the drive potential Vcc, and the second push-pull circuit The diode D3 and the secondary coil L12 of the first transformer 91 are electrically connected between the collector of the PNP transistor Q14 of the circuit 832 and the ground potential GND. In the first transformer 91, a diode D18 and a capacitive element C23 are electrically connected to the primary coil L11. In the first transformer 91, a diode D19 is electrically connected to the secondary coil L12.
[0037]
Similarly, a primary coil L13 of the diode D4 and the second transformer 92 is electrically connected between the collector of the PNP transistor Q12 of the first push-pull circuit 831 and the ground potential GND, and the second push-pull circuit 831 The secondary coil L14 of the second transformer 92 is electrically connected between the collector of the NPN transistor Q13 of the pull circuit 832 and the drive potential Vcc. In the second transformer 92, a diode D15 is electrically connected to the primary coil L13. In the second transformer 92, a diode D16 and a capacitive element C25 are electrically connected to the secondary coil L14.
In this embodiment, with respect to the first transformer 91 and the second transformer 92, from the viewpoint of suppressing heat loss, the ferrite material or the amorphous material is less than the core material, for example, a silicon steel plate or the like, which has less hysteresis loss. Is suitable.
Note that a capacitive element C26 is electrically connected between the drive potential Vcc and the second transformer 92 and the ground potential GND.
In the drive signal generation circuit 8 configured as described above, as shown in FIG. 6B, the charge / discharge pulse 80 generated by the waveform generation circuit 81 rises linearly from time T21 to time T22. After that, the voltage is maintained at a constant potential from time T22 to time T23, and then the potential decreases linearly from time T23 to time T24. On the other hand, as shown in FIG. 6C, the inverted output signal 80 ′ of the charge / discharge pulse 80 generated by the waveform generation circuit 81 linearly drops from time T21 to time T22. Thereafter, the voltage is held at a constant potential from time T22 to time T23, and thereafter, the potential rises linearly from time T23 to time T24.
[0038]
Therefore, at time T21, the base potential is higher than the emitter potential in the NPN transistor Q11 in the first push-pull circuit 831, and the base potential is higher than the emitter potential in the PNP transistor Q14 in the second push-pull circuit 832. When low, the NPN transistor Q11 and the PNP transistor Q14 are turned on.
[0039]
As a result, the pressure generating element 17 is charged from the drive potential Vcc side via the NPN transistor Q11. At this time, since the primary side coil L11 of the first transformer 91 is electrically connected between the collector of the NPN transistor Q11 and the drive potential Vc, the primary side coil L11 is induced by the charging current. Electric power (back electromotive force) is generated, and the collector potential of the NPN transistor Q11 is lowered. Accordingly, as shown in FIG. 6A, during charging, the emitter-collector voltage of the NPN transistor Q11 is compared with the potential difference between the potential of the pressure generating element 17 and the drive potential Vcc, so that the first transformer 91 The primary electromotive force of the primary side coil L11 is reduced, and the potential is represented by V11. Further, when a charging current flows through the primary side coil L11 of the first transformer 91, a secondary induced electromotive force is generated in the secondary side coil L12 of the first transformer 91, and the collector potential of the PNP transistor Q14 is increased. Raise.
[0040]
For example, when the turns ratio of the primary side coil L11 and the secondary side coil L12 is 1: 1 in the first transformer 91, a voltage substantially equal to the primary side coil L12 is generated in the secondary side coil L12. . Therefore, as shown in FIG. 6A, during charging, the voltage between the emitter and the collector of the PNPN transistor Q14 is not the same as the potential difference between the potential of the pressure generating element 17 and the ground potential GND. Only the electromotive force of the secondary side coil L12 of the transformer 91 is lowered, and the potential is represented by V12.
[0041]
On the other hand, at time T23, the potential of the charge / discharge pulse 80 decreases, the base potential becomes lower than the emitter potential in the PNP transistor Q12 in the first push-pull circuit 831, and the inverted output signal 80 ′ of the charge / discharge pulse 80 When the base potential becomes higher than the emitter potential in the NPN transistor Q13 in the second push-pull circuit 832 and the PNP transistor Q12 and the NPN transistor Q13 are turned on, the pressure generation element 17 passes through the PNP transistor Q12. Discharging to the ground potential GND occurs. At this time, since the primary side coil L13 of the second transformer 92 is electrically connected between the collector of the PNP transistor Q12 and the ground GND, an induced electromotive force is generated in the primary side coil L13 by the discharge current. As shown in FIG. 6A, the collector potential of the PNP transistor Q12 is raised. Therefore, at the time of discharge, the emitter-collector voltage of the PNP transistor Q12 is equal to the induced electromotive force of the primary coil L13 of the second transformer as compared with the potential difference between the potential of the pressure generating element 17 and the ground GND. The potential decreases and is represented by V21.
[0042]
When a discharge current flows through the primary coil L13 of the second transformer 92, secondary induced electromotive force is generated in the secondary coil L14 of the second transformer 92, as shown in FIG. Thus, the collector potential of the NPN transistor Q13 is lowered. For example, when the turn ratio of the primary side coil L13 and the secondary side coil L14 is 1: 1 in the second transformer 92, a voltage substantially equal to the primary side coil L13 is generated in the secondary side coil L14. . Therefore, at the time of discharging, the emitter-collector voltage of the NPN transistor Q13 is not the same as the potential difference between the potential of the pressure generating element 17 and the drive Vcc, but the electromotive force of the secondary coil L14 of the second transformer 92. The voltage drops by the minute, and the potential is represented by V22.
[0043]
As described above, in this embodiment, the NPN transistor Q11 is generated by the induced electromotive force in the primary coil L11 of the first transformer 91 and the primary coil L13 of the second transformer 92 during charging and discharging of the pressure generating element 17. Since the emitter-collector voltage of the PNP transistor Q12 is lowered, heat generation of the NPN transistor Q11 and the PNP transistor Q12 can be suppressed. In addition, when the pressure generating element 17 is charged and discharged, a current also flows through the PNP transistor Q14 and the NPN transistor Q13. The voltage between the emitter and the collector of the PNP transistor Q14 and the NPN transistor Q13 is Since it is lowered by the electromotive force in the secondary side coil L12 and the secondary side coil L14 of the second transformer 92, heat generation of the PNP transistor Q14 and the NPN transistor can be suppressed. Therefore, the inkjet recording apparatus 1 does not require a device.
[0044]
Further, since the heat generation in the NPN transistors Q11 and Q13 and the PNP transistors Q12 and Q14 is small during charging and discharging, and the heat generation is dispersed in these transistors, each transistor is small and has a frequency characteristic. There is also an advantage that selection can be made with priority given to.
[0045]
Furthermore, even if the induced electromotive force in the first and second transformers 91 and 92 is used, when the charging current or the discharge current does not flow, the first and second transformers 91 and 92 have induced electromotive force. Since it does not occur, the peak voltage of the drive signal COM is not affected.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, in the ink jet recording apparatus according to the present invention, in the current amplification circuit of the drive signal generation circuit, the voltage between the emitter and the collector of the push-pull connected transistor is reduced by the induced electromotive force of the inductor. The power loss that causes heat generation can be kept low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of an ink jet recording apparatus.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an overall configuration of the ink jet recording apparatus.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a connection relationship between a drive signal generation circuit and a pressure generation element in the ink jet recording apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
4A and 4B are a waveform diagram showing a potential change such as a terminal voltage of a pressure generating element when the drive signal generating circuit shown in FIG. 3 is used, and a base of a transistor from the waveform generating circuit. It is a wave form diagram of the charge / discharge pulse applied to.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a connection relationship between a drive signal generation circuit and a pressure generation element in an inkjet recording apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIGS. 6A, 6B, and 6C are a waveform diagram showing a potential change such as a terminal voltage of a pressure generating element when the drive signal generating circuit shown in FIG. 5 is used; FIG. 4 is a waveform diagram of charge / discharge pulses applied to the base of a transistor and a waveform diagram of an inverted signal thereof.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a connection relationship between a drive signal generation circuit and a pressure generation element in a conventional inkjet recording apparatus.
8 is a waveform diagram showing a potential change such as a terminal voltage of the pressure generating element when the drive signal generating circuit shown in FIG. 7 is used.
[Explanation of symbols]
1 Inkjet recording device
5 Print engine
6 Control unit
8 Drive signal generation circuit
17 Pressure generating element
40 Print controller
80 Charge / discharge pulse
80 'Inverted output signal of charge / discharge pulse
81 Signal generation circuit
82 Voltage amplification circuit
83 Current amplifier circuit
90 transformer
91 1st transformer
92 Second transformer
111 Nozzle opening
113 Pressure generation chamber
830 Push-pull circuit
831 first push-pull circuit
832 Second push-pull circuit
COM drive signal
L1, L11, L13 Primary coil
L2, L12, L14 Primary coil
Q1, Q11, Q13 NPN transistor
Q2, Q12, Q14 PNP transistors

Claims (2)

インク滴を吐出するための圧力発生素子に印加すべき駆動信号を生成する駆動信号生成手段を備えるインクジェット記録装置において、
前記駆動信号生成手段は、
前記駆動信号波形を規定する信号を増幅するための電流増幅回路を有し、
前記電流増幅回路は、
高電位と低電位の間に接続され、前記駆動信号の波形を規定する信号が印加される、プッシュプル接続された一対のトランジスタと、
前記プッシュプル接続された一対のトランジスタの高電位側に接続された第1のコイルと、
前記プッシュプル接続された一対のトランジスタの低電位側に接続された第2のコイルと、
を有し、
前記第 1 のコイルと第2のコイルが一つのトランスを構成し、
前記高電位と前記トランスとの間と前記低電位との間に接続された容量素子を更に有し、
前記圧力発生素子は、前記一対のトランジスタのプッシュプル接続されている接続点と、前記低電位との間に接続されているインクジェット記録装置。
In an ink jet recording apparatus comprising a drive signal generating means for generating a drive signal to be applied to a pressure generating element for ejecting ink droplets,
The drive signal generation means includes
A current amplification circuit for amplifying a signal defining the drive signal waveform;
The current amplifier circuit is:
A pair of push-pull connected transistors connected between a high potential and a low potential, to which a signal defining the waveform of the drive signal is applied;
A first coil connected to the high potential side of the pair of push-pull connected transistors;
A second coil connected to the low potential side of the pair of push-pull transistors;
Have
The first coil and the second coil constitute one transformer,
A capacitive element connected between the high potential and the transformer and the low potential;
The pressure generating element includes a connection point, which is a push-pull connection of said pair of transistors, the ink jet recording apparatus which is connected between the low potential.
インク滴を吐出するための圧力発生素子に印加すべき駆動信号を生成する駆動信号生成手段を備えるインクジェット記録装置において、
前記駆動信号生成手段は、
前記駆動信号波形を規定する信号を増幅するための電流増幅回路を有し、
前記電流増幅回路は、
前記駆動信号の波形を規定する信号が印加される、プッシュプル接続された一対のトランジスタから成る第1のプッシュプル回路と、
前記駆動信号の波形を規定する信号を反転した信号が印加される、プッシュプル接続された一対のトランジスタから成る第2のプッシュプル回路と、
一次側コイルが前記第1のプッシュプル回路の高電位側に、二次側コイルが前記第2のプッシュプル回路の低電位側に、夫々接続された第1のトランスと、
一次側コイルが前記第1のプッシュプル回路の低電位側に、二次側コイルが前記第2のプッシュプル回路の高電位側に、夫々接続された第2のトランスと
を有し、
前記圧力発生素子は、前記第1のプッシュプル回路及び前記第2のプッシュプル回路におけるトランジスタの各接続点の間に接続されているインクジェット記録装置。
In an ink jet recording apparatus comprising a drive signal generating means for generating a drive signal to be applied to a pressure generating element for ejecting ink droplets,
The drive signal generation means includes
A current amplification circuit for amplifying a signal defining the drive signal waveform;
The current amplifier circuit is:
A first push-pull circuit comprising a pair of push-pull transistors to which a signal defining a waveform of the drive signal is applied;
A second push-pull circuit comprising a pair of push-pull connected transistors to which a signal obtained by inverting the signal defining the waveform of the drive signal is applied;
A first transformer in which a primary coil is connected to the high potential side of the first push-pull circuit, and a secondary coil is connected to the low potential side of the second push-pull circuit;
A primary transformer having a second transformer connected to a low potential side of the first push-pull circuit and a secondary coil connected to a high potential side of the second push-pull circuit, respectively;
The ink jet recording apparatus, wherein the pressure generating element is connected between connection points of transistors in the first push-pull circuit and the second push-pull circuit.
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