JP3299257B2 - Power supply circuit for inkjet head drive - Google Patents
Power supply circuit for inkjet head driveInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、印字ヘッドユニットを
備えたインクジェットヘッド駆動電源回路に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply circuit for driving an ink jet head having a print head unit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インクジェット記録装置は、複数のイン
ク吐出口とその吐出口からインクを吐出させるエネルギ
ーを発生するエネルギー発生体とを有する印字ヘッドを
備え、その印字ヘッドへインクを供給すると共に、デー
タ信号に基づいてエネルギー発生体を駆動することによ
り、対応するインク吐出口からインク液滴を飛翔させ用
紙に付着させることで記録をおこなうものである。2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus is provided with a print head having a plurality of ink discharge ports and an energy generator for generating energy for discharging ink from the discharge ports. By driving the energy generator based on the signal, ink droplets are ejected from the corresponding ink discharge ports and are attached to the paper to perform recording.
【０００３】そして、従来、このようなインクジェット
記録装置には、印字ヘッド及びインクタンク等のインク
供給系を含む印字ヘッド部をユニット化し、ユニットご
と交換可能に構成されたものが提案されている。Conventionally, such an ink jet recording apparatus has been proposed in which a print head unit including an ink supply system such as a print head and an ink tank is unitized and the entire unit is replaceable.
【０００４】このようなインクジェット記録装置では、
各ユニット間において、印字ヘッドのインク吐出口径や
形状の加工精度のバラツキ、あるいは、前記エネルギー
発生体、即ち発熱素子等の電気−熱エネルギー変換体や
圧電素子等の電気−機械エネルギー変換体の特性のバラ
ツキなどが存在する。このバラツキにより、ヘッドの最
適駆動電圧、即ち最適なインクの吐出状態を得るヘッド
駆動電圧が印字ヘッドユニット毎に相異する場合があっ
た。例えば、標準とするヘッド駆動電圧が２４Ｖであっ
た場合に、ある印字ヘッドユニットでは２３Ｖで最適吐
出状態を示し、他の印字ヘッドユニットでは２５Ｖが最
適吐出状態を示すというようなバラツキが生じていた。In such an ink jet recording apparatus,
Variations in the processing accuracy of the ink discharge aperture and shape of the print head between the units, or the characteristics of the energy generator, ie, an electric-thermal energy converter such as a heating element and an electro-mechanical energy converter such as a piezoelectric element. And the like. Due to this variation, the optimum drive voltage of the head, that is, the head drive voltage for obtaining the optimum ink ejection state, may be different for each print head unit. For example, when the standard head drive voltage is 24 V, some print head units show an optimal ejection state at 23 V, and other print head units show a variation such that 25 V shows an optimal ejection state. .
【０００５】よって、このヘッドの最適駆動電圧のバラ
ツキを解消するために、印字ヘッドユニットを交換した
際には、その度に最適吐出状態になるように、印字ヘッ
ドの駆動電圧をその印字ヘッドユニットに対応した適正
電圧に合わせる必要があった。しかし、印字ヘッドユニ
ット交換毎に、そのユニットが最適吐出を行っているか
否かを測定し、それに基づいて最適駆動電圧の調整を行
うのでは、非常な手間がかかるうえ正確な調整が困難で
あった。Therefore, in order to eliminate the variation of the optimum drive voltage of the head, when the print head unit is replaced, the drive voltage of the print head is changed so that the optimum discharge state is obtained each time. It was necessary to adjust to the appropriate voltage corresponding to. However, measuring whether or not the unit is performing the optimum ejection every time the print head unit is replaced and adjusting the optimum drive voltage based on the measurement requires a great deal of time and difficulty in accurate adjustment. Was.
【０００６】そして、このような問題を解決するものと
して、図４に示すような駆動電源回路を備えたインクジ
ェット記録装置が提案されている。尚、図４に示す回路
は、一般的に昇圧型チョッパ・レギュレータと呼ばれ、
入力電圧Ｖinよりも出力電圧Ｖout が高いものであ
る。In order to solve such a problem, an ink jet recording apparatus having a drive power supply circuit as shown in FIG. 4 has been proposed. The circuit shown in FIG. 4 is generally called a boost type chopper regulator.
The output voltage Vout is higher than the input voltage Vin.
【０００７】図４の概略構成と動作を説明する。印字ヘ
ッドユニットには最適駆動電圧を設定する抵抗値Ｒｂを
有した抵抗４０により構成された電圧設定回路４１が設
けられ、インターフェース回路（図示せず）を通して前
記駆動電源回路に接続されている。トランジスタ４２が
ＯＮすると、電圧Ｖinの電源（図示せず）に接続された
入力４３からコイル４４を通して電流４５が流れる。こ
の時、トランジスタ４２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖ
cesat は、トランジスタ４２が飽和状態であるため出
力４６に現れる電圧Ｖout と比較すると、Ｖout ＞Ｖ
cesat となる。よって、ダイオード４７を通して出力
へ電流が流れない。The schematic configuration and operation of FIG. 4 will be described. The print head unit is provided with a voltage setting circuit 41 constituted by a resistor 40 having a resistance value Rb for setting an optimum drive voltage, and is connected to the drive power supply circuit through an interface circuit (not shown). When the transistor 42 is turned on, a current 45 flows through the coil 44 from an input 43 connected to a power supply (not shown) of the voltage Vin. At this time, the collector-emitter voltage V
cesat indicates that Vout> V, when compared with the voltage Vout appearing at the output 46 due to the saturation of the transistor 42.
cesat. Therefore, no current flows to the output through the diode 47.
【０００８】また、コイル４４は、トランジスタ４２の
ＯＮ期間Ｔonにエネルギを蓄え、そして、トランジスタ
４２がＯＦＦするとコイル４４に逆起電力が発生し、ダ
イオード４７を通してコンデンサ４８を充電しながら電
流４９が流れる。The coil 44 stores energy during the ON period Ton of the transistor 42, and when the transistor 42 is turned off, a counter electromotive force is generated in the coil 44, and a current 49 flows while charging the capacitor 48 through the diode 47. .
【０００９】出力電圧Ｖout を制御するには、ＯＮ期
間Ｔonの長さを調整すれば良く、制御回路５０により行
われる。制御回路５０には、基準電圧源５１が発生する
電圧Ｖref が一方の入力端に入力され、抵抗５２，４
０，５３から構成された出力電圧分圧回路により分圧さ
れた電圧が他方の入力端に入力されている。この制御回
路５０は、入力された両者の電圧が等しくなるように、
その出力を可変し、トランジスタ４２のベースへ流れ込
む電流の時間を調整することで、トランジスタのＯＮ期
間Ｔonを調整する。このようにして、入力電圧Ｖinより
電圧が高い出力電圧Ｖout を出力４６に得ることがで
きる。The output voltage Vout can be controlled by adjusting the length of the ON period Ton, which is performed by the control circuit 50. The voltage Vref generated by the reference voltage source 51 is input to one input terminal of the control circuit 50, and the resistors 52, 4
The voltage divided by the output voltage dividing circuit composed of 0 and 53 is input to the other input terminal. The control circuit 50 operates such that the two input voltages become equal.
By varying the output and adjusting the time of the current flowing into the base of the transistor 42, the ON period Ton of the transistor is adjusted. In this manner, an output voltage Vout higher than the input voltage Vin can be obtained at the output 46.
【００１０】尚、出力４６に発生する電圧Ｖout は、
次のような式で表せる。The voltage Vout generated at the output 46 is
It can be expressed by the following equation.
【００１１】[0011]
【数１】 (Equation 1)
【００１２】上式において、抵抗値Ｒｂを適正に選定す
れば、電圧Ｖout を最適なヘッド駆動電圧に設定可能
であった。よって、特別な調整作業をすることなく、各
印字ヘッドユニット毎にヘッド駆動電圧を固有の最適値
に自動的に制御することが出来た。In the above equation, if the resistance value Rb is properly selected, the voltage Vout can be set to an optimum head drive voltage. Therefore, the head drive voltage can be automatically controlled to a unique optimum value for each print head unit without performing any special adjustment work.
【００１３】また一方で、ユニット中のインクにおい
て、その粘度や表面張力等の物性値は温度依存性が高
く、その物性値の変化がインクの噴射状態に大きな影響
を与える。一般に、インクは低温時には粘度が高くな
り、正常に噴射しずらくなる。そのため、使用場所の環
境温度によってもヘッドの最適駆動電圧は異なってく
る。例えば、２５℃でのヘッド最適駆動電圧が２４Ｖで
ある印字ヘッドユニットが、１０℃では３０Ｖで最適吐
出状態を示し、３５℃では１８Ｖで最適吐出状態を示す
というような最適駆動電圧の変化が生じていた。よっ
て、このヘッドの最適駆動電圧の温度変化に追従して、
常にインクが最適吐出状態になるように、印字ヘッドあ
るいは近傍の温度を検出して、印字ヘッドの駆動電圧を
その検出した温度に対応した適正電圧に変化させる必要
があった。On the other hand, the physical properties of the ink in the unit, such as viscosity and surface tension, are highly temperature-dependent, and changes in the physical properties greatly affect the ink ejection state. In general, ink has a high viscosity at low temperatures, making it difficult to eject normally. Therefore, the optimum drive voltage of the head also differs depending on the environmental temperature at the place of use. For example, a print head unit having a head optimum drive voltage of 24 V at 25 ° C. exhibits an optimum drive voltage change such that an optimum discharge state is shown at 30 V at 30 ° C. and 18 V at 35 ° C. I was Therefore, following the temperature change of the optimal driving voltage of the head,
It is necessary to detect the temperature of the print head or the vicinity thereof so that the ink is always in the optimum ejection state, and change the drive voltage of the print head to an appropriate voltage corresponding to the detected temperature.
【００１４】そこで、従来は、図４に示すような駆動電
源回路に対し、電圧設定回路４１中の抵抗４０を温度特
性を持った感温素子、例えば、負特性温度係数サーミス
タや正特性温度係数サーミスタや感温抵抗等に変更した
ものが提案されている。これにより、ヘッドの温度変化
に対応し、その時インクの物性に適した駆動電圧を供給
することが可能となっていた。Therefore, conventionally, for a driving power supply circuit as shown in FIG. 4, a resistor 40 in a voltage setting circuit 41 is connected to a temperature sensitive element having a temperature characteristic, such as a negative temperature coefficient thermistor or a positive temperature coefficient. There have been proposed ones changed to a thermistor, a temperature-sensitive resistor, or the like. This makes it possible to supply a drive voltage suitable for the physical properties of the ink at that time in response to a change in the temperature of the head.
【００１５】上述したような従来例のインクジェットヘ
ッドの駆動電源回路では、印字ヘッドユニットが装置本
体に未装着、あるいは不完全な装着状態であるにも拘ら
ず、装置本体の電源がＯＮされることがあった。即ち、
電圧指示器４１の抵抗４０が駆動電源回路に未接続の状
態で駆動電源回路が動作することがあった。そのような
状態では、前記式１中の抵抗値Ｒｂが無限大と等価であ
るため、駆動電源回路の出力電圧は、駆動電源回路の出
力上限電圧値を呈し、ヘッド駆動回路やヘッド自身の最
大定格電圧を越す過電圧によりヘッド駆動回路やヘッド
を破壊するという問題点がある。In the conventional power supply circuit for driving an ink jet head as described above, the power supply of the apparatus main body is turned on even though the print head unit is not mounted or incompletely mounted on the apparatus main body. was there. That is,
In some cases, the drive power supply circuit operates while the resistor 40 of the voltage indicator 41 is not connected to the drive power supply circuit. In such a state, the resistance value Rb in Equation 1 is equivalent to infinity, so that the output voltage of the drive power supply circuit exhibits the output upper limit voltage value of the drive power supply circuit, and the maximum value of the head drive circuit and the head itself. There is a problem that the head drive circuit and the head are destroyed by an overvoltage exceeding the rated voltage.
【００１６】そこで、駆動電源回路に電圧設定回路４１
の抵抗４０と並列に抵抗を設けることにより、抵抗４０
が未接続でもヘッド駆動回路やヘッドの最大定格電圧以
下になるようにして駆動電源回路の出力上限電圧に達し
ないように制限することは可能である。しかし、ヘッド
駆動回路やヘッドの最大定格電圧近傍で使用しようとす
ると、抵抗４０の抵抗値Ｒｂを高抵抗値に設定せねばな
らず、回路構成が非常に困難になるという問題点があ
る。Therefore, the voltage setting circuit 41 is provided in the driving power supply circuit.
By providing a resistor in parallel with the resistor 40 of
It is possible to limit the output upper-limit voltage of the drive power supply circuit so that the voltage does not reach the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head even if it is not connected. However, if an attempt is made to use the head near the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head, the resistance value Rb of the resistor 40 must be set to a high resistance value, which causes a problem that the circuit configuration becomes very difficult.
【００１７】また、インクジェット記録装置に、印字ヘ
ッドユニットが装置本体への装着の有無を検出する機構
を設けたとしても、電圧設定回路４１のインターフェー
ス回路が不具、即ち抵抗４０が未接続な場合等には、駆
動電源回路の出力電圧は、駆動電源回路の出力上限電圧
値になり、ヘッド駆動回路やヘッド自身の最大定格電圧
を越し過電圧によりヘッド駆動回路やヘッドを破壊する
という問題点を避けることができなかった。Further, even if the ink jet recording apparatus is provided with a mechanism for detecting whether or not the print head unit is attached to the apparatus main body, if the interface circuit of the voltage setting circuit 41 is defective, that is, if the resistor 40 is not connected, etc. In order to avoid the problem that the output voltage of the drive power supply circuit becomes the output upper limit voltage value of the drive power supply circuit, exceeding the maximum rated voltage of the head drive circuit and the head itself, and destroying the head drive circuit and the head due to overvoltage Could not.
【００１８】[0018]
【発明が解決しようとする課題】さらに大きな問題とし
て、抵抗４０の代わりに負特性温度係数サーミスタを用
いた場合には、インクジェット記録装置の想定温度範囲
以下で装置の電源がＯＮにされると、負特性温度係数サ
ーミスタの抵抗値は、極めて大きな値になっている。そ
の時、駆動電源回路は、ヘッド駆動回路やヘッドの最大
定格電圧を越した過電圧を出力し、ヘッド駆動回路やヘ
ッドを破壊してしまう問題点があった。As a further problem, when a negative temperature coefficient thermistor is used in place of the resistor 40, if the power supply of the apparatus is turned on below the assumed temperature range of the ink jet recording apparatus, The resistance value of the negative temperature coefficient thermistor is extremely large. At that time, the drive power supply circuit outputs an overvoltage exceeding the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head, and there is a problem that the head drive circuit or the head is destroyed.
【００１９】また、抵抗４０の代わりに正特性温度係数
サーミスタを用いた場合には、インクジェット記録装置
の想定温度範囲以上で装置の電源がＯＮにされると、正
特性温度係数サーミスタの抵抗値は、極めて大きな値に
なっている。その時、駆動電源回路は、ヘッド駆動回路
やヘッドの最大定格電圧を越した過電圧を出力し、ヘッ
ド駆動回路やヘッドを破壊してしまう問題点があった。When a positive temperature coefficient thermistor is used in place of the resistor 40, the resistance value of the positive temperature coefficient thermistor changes when the power supply of the apparatus is turned on within the assumed temperature range of the ink jet recording apparatus. Has a very large value. At that time, the drive power supply circuit outputs an overvoltage exceeding the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head, and there is a problem that the head drive circuit or the head is destroyed.
【００２０】本発明は、インクジェット記録装置の想定
温度範囲外で装置の電源がＯＮにされても駆動電源回路
の出力電圧が、所定値を越すことがなく、回路やヘッド
を破壊してしまうことがないインクジェットヘッド駆動
電源回路を提供することにある。According to the present invention, the output voltage of the drive power supply circuit does not exceed a predetermined value even when the power of the apparatus is turned on outside the assumed temperature range of the ink jet recording apparatus, and the circuit and the head are destroyed. An object of the present invention is to provide an ink jet head drive power supply circuit without the above.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明に記載のインクジェットヘッド駆動電源回路
は、複数のインク吐出口からインクを吐出させるエネル
ギー発生体を有する印字ヘッドを含む印字ヘッドユニッ
トを装着したインクジェット記録装置に備えられ、前記
印字ヘッドユニットのエネルギー発生体に駆動電圧を供
給するインクジェットヘッド駆動電源回路において、前
記印字ヘッドユニットのエネルギー発生体の駆動電圧を
温度に応じて設定するため所定の回路定数を有した感温
素子を有する電圧設定部と、前記電圧設定部と共に電圧
発生回路を形成し、前記電圧設定部の感温素子により設
定された回路定数に基づき、温度変化に対応して前記印
字ヘッドユニットのエネルギー発生体のための駆動電圧
を発生する駆動電源部と、前記電圧発生回路が出力する
ヘッド駆動電圧の上限を制限する電圧制限部とを備えて
いる。According to the present invention, there is provided an ink jet head drive power supply circuit including a print head having an energy generator for discharging ink from a plurality of ink discharge ports. In the ink jet head drive power supply circuit that is provided in the ink jet recording apparatus equipped with and supplies a drive voltage to the energy generator of the print head unit, the drive voltage of the energy generator of the print head unit is set according to the temperature. A voltage setting unit having a temperature sensing element having a predetermined circuit constant, and a voltage generation circuit formed together with the voltage setting unit, and corresponding to a temperature change based on a circuit constant set by the temperature sensing element of the voltage setting unit. Power supply for generating a drive voltage for an energy generator of the print head unit When, and a voltage limiting unit for limiting the upper limit of the head drive voltage by the voltage generating circuit outputs.
【００２２】尚、請求項２に記載のように、前記電圧制
限部は、電圧発生素子にて構成されており、前記電圧発
生回路において少なくとも前記電圧設定部と並列に設け
られていてもよく、また、請求項３に記載のように、前
記感温素子は、正または負の温度係数を持つ抵抗素子で
あってもよい。According to a second aspect of the present invention, the voltage limiter may include a voltage generating element, and may be provided at least in parallel with the voltage setting unit in the voltage generating circuit. Further, as described in claim 3, the temperature-sensitive element may be a resistance element having a positive or negative temperature coefficient.
【００２３】尚、請求項４に記載のように、前記印字ヘ
ッドユニットは、インクジェット記録装置本体に着脱可
能であって、前記感温素子は、前記印字ヘッドユニット
に設けられ、その印字ヘッドユニットがインクジェット
記録装置本体に装着されたとき、前記感温素子は、イン
ターフェース部を介して前記駆動電源部と接続されるよ
うにしてもよい。According to a fourth aspect of the present invention, the print head unit is detachable from an ink jet recording apparatus main body, and the temperature sensing element is provided in the print head unit. When mounted on the ink jet recording apparatus main body, the temperature sensing element may be connected to the drive power supply unit via an interface unit.
【００２４】尚、請求項５に記載のように、前記駆動電
源部は、チョッパ・レギュレータであり、前記感温素子
の抵抗値の大きさに応じ、入力電圧よりも高い出力電圧
を発生するようにしてもよい。According to a fifth aspect of the present invention, the drive power supply is a chopper regulator, and generates an output voltage higher than an input voltage in accordance with a resistance value of the temperature sensing element. It may be.
【００２５】[0025]
【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１に係るイ
ンクジェットヘッド駆動電源回路においては、感温素子
を有する電圧設定部と駆動電源部により電圧発生回路が
形成され、電圧設定部の感温素子に設定された回路定数
に基づき、印字ヘッドユニットのエネルギー発生体に温
度変化に対応した駆動電圧を発生する。また、電圧制限
部により、前記電圧発生回路が過電圧を発生しないよう
にする。In the ink jet head driving power supply circuit according to the first aspect of the present invention having the above-described structure, a voltage generating circuit is formed by a voltage setting section having a temperature sensing element and a driving power supply section. A drive voltage corresponding to a temperature change is generated in an energy generator of the print head unit based on a circuit constant set in the element. Further, the voltage limiter prevents the voltage generating circuit from generating an overvoltage.
【００２６】請求項２に係るインクジェット記録装置に
おいては、電圧発生素子を前記電圧設定部と並列に設
け、電圧値の上限を設定する。請求項３に係るインクジ
ェット記録装置においては、正または負の温度係数を持
つ抵抗素子に設定された回路定数に基づき、温度変化に
対応した駆動電圧を発生する。In the ink jet recording apparatus according to the second aspect, a voltage generating element is provided in parallel with the voltage setting section, and an upper limit of the voltage value is set. In the ink jet recording apparatus according to the third aspect, a drive voltage corresponding to a temperature change is generated based on a circuit constant set in a resistance element having a positive or negative temperature coefficient.
【００２７】請求項４に係るインクジェット記録装置に
おいては、印字ヘッドあるいはその近傍の温度に応じた
駆動電圧を発生する。しかも、印字ヘッドユニットが未
装着または不完全な装着のとき、電圧制限部により、電
圧発生回路が過電圧を発生しない。In the ink jet recording apparatus according to the fourth aspect, a drive voltage is generated according to the temperature of the print head or the vicinity thereof. In addition, when the print head unit is not mounted or is incompletely mounted, the voltage generating circuit does not generate an overvoltage due to the voltage limiter.
【００２８】請求項５に係るインクジェット記録装置に
おいては、チョッパ・レギュレータが、感温素子の抵抗
値の大きさに応じ、入力電圧よりも高い出力電圧を発生
し、適正な駆動電圧を発生する。In the ink jet recording apparatus according to the fifth aspect, the chopper regulator generates an output voltage higher than the input voltage according to the magnitude of the resistance value of the temperature sensing element, and generates an appropriate drive voltage.
【００２９】[0029]
【実施例】本発明の一実施例として、圧電素子を用いた
ドット・オン・デマンド型のインクジェット記録装置に
適用した例をあげる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an embodiment of the present invention, an example in which the present invention is applied to a dot-on-demand type ink jet recording apparatus using a piezoelectric element will be described.
【００３０】本実施例においては、複数のインク吐出口
とエネルギー発生体である圧電素子を前記吐出口に対応
させて配設した印字ヘッドと、後述する電圧設定回路２
やコネクタ等からなるインターフェイス回路と、インク
タンク等からなるインク供給系とをユニット化した印字
ヘッドユニットが構成されている。そして、印字ヘッド
ユニットは、インクジェット記録装置へ脱着自在に装着
できるようになっている。In this embodiment, a print head in which a plurality of ink discharge ports and a piezoelectric element as an energy generator are arranged in correspondence with the discharge ports, and a voltage setting circuit 2 described later.
A print head unit is configured by unitizing an interface circuit including a printer and a connector and an ink supply system including an ink tank and the like. The print head unit can be detachably attached to the ink jet recording apparatus.
【００３１】前記印字ヘッドユニットをインクジェット
記録装置本体に装着すると、インターフェイス回路はコ
ネクタにより装置側に設けられた主電源と電気的に接続
されて後述する駆動電源回路を形成すると同時に、装置
側に設けられたドライバ回路の出力とも電気的に接続さ
れる。尚、ドライバ回路側はインク吐出口と同数の端子
を有し、その端子は各圧電素子と一対一に対応して接続
される。そして、ドライバ回路は、駆動電源回路から供
給されるヘッド最適駆動電圧を使用して、インクジェッ
ト記録装置に送り込まれる記録データに基づきヘッドを
駆動し、インク吐出口からインクを用紙に飛翔させ印字
を行わせる。When the print head unit is mounted on the main body of the ink jet recording apparatus, the interface circuit is electrically connected to a main power supply provided on the apparatus side by a connector to form a drive power supply circuit to be described later. The output of the driver circuit is also electrically connected. The driver circuit has the same number of terminals as the ink ejection ports, and the terminals are connected to the respective piezoelectric elements in a one-to-one correspondence. The driver circuit drives the head based on the recording data sent to the ink jet recording apparatus by using the head optimum driving voltage supplied from the driving power supply circuit, and performs the printing by causing the ink to fly from the ink discharge ports onto the paper. Let
【００３２】以下、図面を参照して本発明の一実施例を
具体的に説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００３３】図１は、本発明に係わるインクジェットヘ
ッド駆動電源回路の一実施例を示す。図１に示す回路
は、一般的に昇圧型チョッパ・レギュレータと呼ばれ、
入力電圧よりも出力電圧が高いものである。FIG. 1 shows an embodiment of a power supply circuit for driving an ink jet head according to the present invention. The circuit shown in FIG. 1 is generally called a boost chopper regulator,
The output voltage is higher than the input voltage.
【００３４】先ず、図１の回路の概略構成を説明する。First, the schematic configuration of the circuit shown in FIG. 1 will be described.
【００３５】図示しない印字ヘッドユニットには、図１
乃至図３に示すような電圧設定部としての電圧設定回路
２が設けられており、この各々の印字ヘッドユニットに
設けられた電圧設定回路２は、回路内の素子の特性値に
より固有の回路定数が設定されている。そして、その回
路定数が、この印字ヘッドユニットが最適に印字できる
駆動電圧値（＝最適駆動電圧）を決定している。印字ヘ
ッドユニットは、インクジェット記録装置本体に対し、
インターフェース回路（図示せず）を通して接続され、
図１に示すような駆動電源回路を構成している。The print head unit (not shown) includes
A voltage setting circuit 2 as a voltage setting unit as shown in FIG. 3 is provided. Each of the voltage setting circuits 2 provided in each print head unit has a unique circuit constant depending on the characteristic value of an element in the circuit. Is set. The circuit constant determines a drive voltage value (= optimal drive voltage) at which the print head unit can optimally perform printing. The print head unit is
Connected through an interface circuit (not shown),
A driving power supply circuit as shown in FIG. 1 is configured.
【００３６】駆動電源回路は、コイル５と、エミッタ接
地されたトランジスタ３と、整流用のダイオード８と、
制御回路１１と、コンデンサ９と、抵抗１３，１４及び
電圧設定回路２からなる出力電圧分圧回路と、抵抗１３
及び電圧設定回路２と並列に設けられたツェナーダイオ
ード１５と、基準電圧源１２とからなる。制御回路１１
は、二つの入力端子と一つの出力端子を有し、一方の入
力端子には前記出力電圧分圧回路により分圧された電圧
が入力され、もう片方の入力端子には基準電圧源１２よ
り発せられる電圧Ｖref が入力される。また、出力端
子にはトランジスタ３のベースが接続される。駆動電源
回路は、入力４に図示しない主電源からの所定電圧Ｖin
が供給され、電圧設定回路２の回路定数に基づき電圧を
変換し、出力７より最適駆動電圧Ｖout を出力する。The driving power supply circuit includes a coil 5, a transistor 3 whose emitter is grounded, a rectifying diode 8,
A control circuit 11, a capacitor 9, an output voltage dividing circuit including resistors 13, 14 and a voltage setting circuit 2;
And a zener diode 15 provided in parallel with the voltage setting circuit 2 and a reference voltage source 12. Control circuit 11
Has two input terminals and one output terminal, a voltage divided by the output voltage dividing circuit is input to one input terminal, and a voltage generated by the reference voltage source 12 is input to the other input terminal. The input voltage Vref is input. The base of the transistor 3 is connected to the output terminal. The driving power supply circuit supplies a predetermined voltage Vin from a main power supply (not shown) to the input 4.
Is supplied, the voltage is converted based on the circuit constant of the voltage setting circuit 2, and the optimum driving voltage Vout is output from the output 7.
【００３７】次に、この回路の動作を説明する。尚、電
圧設定回路２は図１に示す一つの抵抗１からなるものと
する。Next, the operation of this circuit will be described. It is assumed that the voltage setting circuit 2 includes one resistor 1 shown in FIG.
【００３８】トランジスタ３がＯＮすると、電圧Ｖinの
電源に接続された入力４からコイル５を通して電流６が
流れる。この時、トランジスタ３のコレクタ−エミッタ
間電圧Ｖcesat は、トランジスタ３が飽和状態である
ため出力７に現れる電圧Ｖoutと比較すると、Ｖout ＞
Ｖcesat となる。そのため、ダイオード８を通して出
力７へ電流が流れない。その後、トランジスタ３のＯＮ
期間Ｔonに、コイル５はエネルギーを蓄える。When the transistor 3 is turned on, a current 6 flows through the coil 5 from the input 4 connected to the power source of the voltage Vin. At this time, the collector-emitter voltage Vcesat of the transistor 3 is compared with the voltage Vout appearing at the output 7 because the transistor 3 is in a saturated state, and Vout>
Vcesat. Therefore, no current flows to the output 7 through the diode 8. After that, the transistor 3 is turned on.
In the period Ton, the coil 5 stores energy.
【００３９】そして、トランジスタ３が、ＯＦＦすると
コイル５に逆起電力が発生し、ダイオード８を通してコ
ンデンサ９を充電しながら電流１０が流れる。When the transistor 3 is turned off, back electromotive force is generated in the coil 5, and a current 10 flows while charging the capacitor 9 through the diode 8.
【００４０】出力電圧Ｖout を制御するにはＯＮ期間
Ｔonの長さを調整すれば良く、前記制御回路１１により
行われる。制御回路１１は、上述したように、電圧Ｖre
fを発生する基準電圧源１２と抵抗１３，１，１４によ
り構成された出力電圧分圧回路が接続され、２つの入力
端子に印加される電圧がそれぞれ等しくなるように出力
端子の出力を調整し、ＯＮ期間Ｔonを調整する。The output voltage Vout can be controlled by adjusting the length of the ON period Ton, which is performed by the control circuit 11. As described above, the control circuit 11 controls the voltage Vre
A reference voltage source 12 for generating f and an output voltage dividing circuit composed of resistors 13, 1, 14 are connected, and the outputs of the output terminals are adjusted so that the voltages applied to the two input terminals are equal. , The ON period Ton is adjusted.
【００４１】出力７に発生する電圧は、次のような式で
表せられる。The voltage generated at the output 7 is represented by the following equation.
【００４２】[0042]
【数２】 (Equation 2)
【００４３】以上の説明は、電圧設定回路２が正常に接
続されている場合についてのものである。The above description is for the case where the voltage setting circuit 2 is normally connected.
【００４４】一方、電圧設定回路２が正常に接続されて
いない時、または、抵抗１が断線している時には、出力
電圧Ｖout が、上昇して行きツェナーダイオード１５
がＯＮする電圧に達する。ツェナーダイオード１５がＯ
Ｎすると出力電圧Ｖout は、ＯＮした時点の電圧以上
にはならない。その時の出力電圧は、On the other hand, when the voltage setting circuit 2 is not properly connected, or when the resistor 1 is disconnected, the output voltage Vout rises and the Zener diode 15
Reaches the voltage at which it turns ON. Zener diode 15 is O
If N, the output voltage Vout does not become higher than the voltage at the time of ON. The output voltage at that time is
【００４５】[0045]
【数３】 (Equation 3)
【００４６】となる。即ち、駆動電源回路の出力電圧
は、最高で式３の電圧までとなる。Is as follows. In other words, the output voltage of the drive power supply circuit is up to the voltage of Expression 3 at the maximum.
【００４７】ツェナー電圧Ｖｚと基準電圧源電圧Ｖref
との和をヘッド駆動回路やヘッドの最大定格電圧以下
に合わせておけば、駆動電源回路は、ヘッド駆動回路や
ヘッドの最大定格電圧を越した過電圧を出力することが
なく、ヘッド駆動回路やヘッドを破壊することがない。Zener voltage Vz and reference voltage source voltage Vref
If the sum is adjusted to be equal to or less than the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head, the drive power supply circuit does not output an overvoltage exceeding the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head, and Will not be destroyed.
【００４８】図１中の電圧設定回路２は、ヘッドの特性
のバラツキにより最適駆動電圧が異なる場合には、図２
に示すように複数の抵抗２０、２１、２２とカットポイ
ント２３、２４の組み合わせにより最適駆動電圧を指示
することも可能である。しかし、この方式においても電
圧設定回路２が正常に接続されていない時、または、抵
抗２０、２１、２２の内選択されている抵抗が断線して
いる時には、ツェナーダイオード１５がなければ、駆動
電源回路の出力上限電圧になり、ヘッド駆動回路やヘッ
ド自身の最大定格電圧を越し過電圧によりヘッド駆動回
路やヘッドを破壊する。しかしながら、ツェナーダイオ
ード１５が在るがために出力電圧Ｖoutは、式３の電圧
までとなり、駆動電源回路は、ヘッド駆動回路やヘッド
の最大定格電圧を越した過電圧を出力することがなく、
ヘッド駆動回路やヘッドを破壊することがない。The voltage setting circuit 2 shown in FIG. 1 uses the voltage setting circuit 2 shown in FIG. 2 when the optimum driving voltage differs due to variations in the characteristics of the head.
As shown in the above, it is also possible to instruct the optimum driving voltage by a combination of the plurality of resistors 20, 21, 22 and the cut points 23, 24. However, even in this method, when the voltage setting circuit 2 is not normally connected, or when a selected one of the resistors 20, 21, and 22 is disconnected, the driving power supply is not provided without the Zener diode 15. It becomes the output upper limit voltage of the circuit, exceeds the maximum rated voltage of the head drive circuit and the head itself, and destroys the head drive circuit and the head due to overvoltage. However, because of the presence of the Zener diode 15, the output voltage Vout is up to the voltage of Equation 3, and the drive power supply circuit does not output an overvoltage exceeding the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head.
The head drive circuit and the head are not destroyed.
【００４９】また、インクジェット記録装置では、温度
によりインクの粘度や表面張力等の物性値が変化がある
ため、温度によりヘッドの最適駆動電圧即ち最適なイン
ク吐出状態を得るヘッド駆動電圧が異なる。例えば、２
５℃でのヘッド最適駆動電圧が２４Ｖの場合、１０℃で
は３０Ｖで最適吐出状態を示し、３５℃では１８Ｖが最
適吐出状態を示すような最適駆動電圧の変化が生じる。Further, in the ink jet recording apparatus, physical properties such as viscosity and surface tension of the ink change depending on the temperature. Therefore, the optimum driving voltage of the head, that is, the head driving voltage for obtaining the optimum ink discharge state differs depending on the temperature. For example, 2
When the head optimum drive voltage at 5 ° C. is 24 V, a change in the optimum drive voltage occurs such that at 10 ° C., the optimum discharge state is indicated at 30 V, and at 35 ° C., 18 V indicates the optimum discharge state.
【００５０】ヘッドの最適駆動電圧の温度変化に追従す
るために、最適吐出状態になるように印字ヘッド、ある
いは近傍の温度を検出して、印字ヘッド駆動電圧を適正
電圧を変化させる必要がある。In order to follow the temperature change of the optimum drive voltage of the head, it is necessary to detect the temperature of the print head or the vicinity thereof so as to achieve the optimum ejection state, and to change the print head drive voltage to an appropriate voltage.
【００５１】そのため、図１に示すような駆動電源回路
に対し、前記図１の電圧設定回路２の抵抗１を図３に示
すように温度特性を持った感温素子３０、例えば、負特
性温度係数サーミスタや正特性温度係数サーミスタや感
温抵抗に変更した構成にされた電圧設定回路２を設けイ
ンターフェース回路を通し接続する。Therefore, as shown in FIG. 1, a resistor 1 of the voltage setting circuit 2 shown in FIG. 1 is connected to a temperature-sensitive element 30 having a temperature characteristic, for example, a negative characteristic temperature. A voltage setting circuit 2 having a configuration changed to a coefficient thermistor, a positive temperature coefficient thermistor, or a temperature-sensitive resistor is provided and connected through an interface circuit.
【００５２】駆動電源回路は、電圧設定回路２により出
力電圧が設定され、ヘッドの特性バラツキやヘッド温度
変化に対し、ヘッド最適駆動電圧を供給する事が可能と
なっている。The output voltage of the drive power supply circuit is set by the voltage setting circuit 2, so that it is possible to supply the optimum drive voltage for the head with respect to variations in head characteristics and changes in the head temperature.
【００５３】しかし、負特性温度係数サーミスタを用い
た場合には、想定使用温度範囲以下の温度領域では、負
特性温度係数サーミスタの抵抗値は、極めて大きくな
る。即ち、式２のＲｂが極めて大きい場合と同等にな
り、駆動電源回路の出力Ｖoutは、ヘッド駆動回路やヘ
ッドの最大定格電圧を越してしまい、ヘッド駆動回路や
ヘッドに過電圧破壊を招く。しかしながら、ツェナーダ
イオード１５が在るがために、出力電圧Ｖout は、式
３の電圧にまでとなり駆動電源回路は、ヘッド駆動回路
やヘッドの最大定格電圧を越した過電圧を出力すること
がなく、ヘッド駆動回路やヘッドを破壊することがな
い。However, when the negative characteristic temperature coefficient thermistor is used, the resistance value of the negative characteristic temperature coefficient thermistor becomes extremely large in a temperature range below the assumed operating temperature range. That is, Rb in Equation 2 is equivalent to the case where Rb is extremely large, and the output Vout of the drive power supply circuit exceeds the maximum rated voltage of the head drive circuit and the head, causing overvoltage damage to the head drive circuit and the head. However, because of the presence of the Zener diode 15, the output voltage Vout becomes up to the voltage of Equation 3, and the drive power supply circuit does not output an overvoltage exceeding the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head. The drive circuit and head are not destroyed.
【００５４】また、抵抗１の代わりに正特性温度係数サ
ーミスタを用いた場合には、インクジェット記録装置の
想定使用温度範囲以上で装置の電源がＯＮにされると、
正特性温度係数サーミスタの抵抗値は、極めて大きな値
になっている。その時、駆動電源回路は、ヘッド駆動回
路やヘッドの最大定格電圧を越した過電圧を出力し、ヘ
ッド駆動回路やヘッドの破壊を招く。しかしながら、ツ
ェナーダイオード１５が在るがために、出力電圧Ｖout
は、式３の電圧にまでとなり駆動電源回路は、ヘッド
駆動回路やヘッドの最大定格電圧を越した過電圧を出力
することがなく、ヘッド駆動回路やヘッドを破壊するこ
とがない。When a positive temperature coefficient thermistor is used in place of the resistor 1, when the power supply of the apparatus is turned on at a temperature higher than the assumed use temperature range of the ink jet recording apparatus,
The resistance value of the positive characteristic temperature coefficient thermistor is extremely large. At that time, the drive power supply circuit outputs an overvoltage exceeding the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head, and causes the head drive circuit or the head to be destroyed. However, because of the presence of the Zener diode 15, the output voltage Vout
Is equal to the voltage of Equation 3, and the drive power supply circuit does not output an overvoltage exceeding the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head, and does not damage the head drive circuit or the head.
【００５５】以上説明したように、印字ヘッドユニット
の状態が如何なる状態でも即ち、電圧設定回路が、如何
なる状態でも駆動電源回路の出力電圧が、ヘッド駆動回
路やヘッドの最大定格電圧以下であり、過電圧によるヘ
ッド駆動回路やヘッドの破壊しないインクジェットヘッ
ド駆動電源回路を実現することにより信頼性の高いイン
クジェット記録装置の提供が可能となる。As described above, in any state of the print head unit, that is, in any state of the voltage setting circuit, the output voltage of the drive power supply circuit is equal to or less than the maximum rated voltage of the head drive circuit or the head. As a result, it is possible to provide a highly reliable ink jet recording apparatus by realizing a head driving circuit and an ink jet head driving power supply circuit that does not damage the head.
【００５６】なお、本実施例では、昇圧型チョッパ・レ
ギュレータを用いているが、降圧型チョッパ・レギュレ
ータや極性反転型チョッパ・レギュレータやシリーズ・
レギュレータやこれらを組み合わせたレギュレータに関
しても同等の効果を得ることができる。Although the step-up chopper regulator is used in the present embodiment, a step-down chopper regulator, a polarity inversion chopper regulator, a series
The same effect can be obtained for a regulator and a regulator combining these regulators.
【００５７】印字ヘッドユニットは、上記実施例のもの
だけでなく、印字ヘッド部とインクタンク部とが別体も
しくは分離可能に構成され、各々単独で交換可能に接続
できるようなものであってもよい。また、印字ヘッドユ
ニットの交換が、装置のユーザに限定されるものではな
い。The print head unit is not limited to that of the above-described embodiment, but may be configured such that the print head unit and the ink tank unit are separate or separable and can be connected independently and interchangeably. Good. Further, the replacement of the print head unit is not limited to the user of the apparatus.
【００５８】また、上記実施例においては圧電素子を用
いたドット・オン・デマンド型のインクジェット記録装
置に適用した例をあげたが、エネルギー発生体として熱
発生素子を用いたいわゆるバブルジェット（登録商標）
方式のインクジェット記録装置にも同様に適応でき、更
に、コンティニュアス・ジェット型のものにも適応可能
である。In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a dot-on-demand type ink jet recording apparatus using a piezoelectric element has been described. However, a so-called bubble jet (registered trademark) using a heat generating element as an energy generator has been described. )
The present invention can be similarly applied to a system type ink jet recording apparatus, and further applicable to a continuous jet type.
【００５９】上記実施例では、印字ヘッドユニット側に
は電圧設定部である抵抗１のみ設けられていたが、更な
る変形例として、ヘッドユニット側に抵抗Ｒａ，Ｒｃや
コンデンサ９、ツェナーダイオード１５も共に印字ヘッ
ドユニット側に設けられていてもよい。In the above embodiment, only the resistor 1, which is a voltage setting unit, is provided on the print head unit side. However, as a further modified example, the resistors Ra and Rc, the capacitor 9, and the zener diode 15 are also provided on the head unit side. Both may be provided on the print head unit side.
【００６０】また、上記実施例では、電圧制限部として
１つのツェナーダイオード１５からなるものをあげた
が、変形例として、制限するヘッド駆動電圧の条件が許
せばＬＥＤ等の他のダイオードや半導体素子を用いても
よい。さらに、電圧制限部は複数の回路素子やＩＣなど
からなる二端子定電圧発生回路，三端子定電圧発生回路
等の回路で構成されてもよい。In the above-described embodiment, the voltage limiter is composed of one Zener diode 15. However, as a modified example, another diode such as an LED or a semiconductor element may be used if the condition of the head drive voltage to be limited permits. May be used. Further, the voltage limiter may be configured by a circuit such as a two-terminal constant voltage generation circuit or a three-terminal constant voltage generation circuit including a plurality of circuit elements or ICs.
【００６１】[0061]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインクジェットヘッド駆動電源回路によれば、感
温素子を有する電圧設定部と駆動電源部により電圧発生
回路が形成され、電圧設定部の感温素子に設定された回
路定数に基づき、印字ヘッドユニットのエネルギー発生
体に温度変化に対応した駆動電圧を発生する。また、電
圧制限部により、前記電圧発生回路が過電圧を発生しな
いようにする。このため、環境温度によるインク特性の
変化に応動して適正な駆動電圧を発生することができ、
また、想定使用温度範囲外で電源がＯＮにされても駆動
電源回路の出力電圧が、所定値を越すことがなく、回路
やヘッドを破壊してしまうことがない。As is apparent from the above description, according to the ink-jet head driving power supply circuit of the present invention, a voltage generating circuit is formed by the voltage setting section having the temperature-sensitive element and the driving power supply section. A drive voltage corresponding to a temperature change is generated in the energy generator of the print head unit based on the circuit constant set in the temperature sensing element. Further, the voltage limiter prevents the voltage generating circuit from generating an overvoltage. For this reason, it is possible to generate an appropriate drive voltage in response to a change in ink characteristics due to environmental temperature,
Further, even if the power is turned on outside the assumed use temperature range, the output voltage of the drive power supply circuit does not exceed a predetermined value, and the circuit and the head are not broken.
【図１】本発明の一実施例のインクジェット記録装置の
インクジェットヘッド駆動電源回路の構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an inkjet head driving power supply circuit of an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】第一の実施例の電圧設定回路の構成を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a voltage setting circuit according to the first embodiment.
【図３】第二の実施例の電圧設定回路の構成を示す図で
ある。る。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a voltage setting circuit according to a second embodiment. You.
【図４】従来例のインクジェット記録装置のインクジェ
ットヘッド駆動電源回路の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an ink jet head driving power supply circuit of a conventional ink jet recording apparatus.
１ 抵抗 ２ 電圧設定回路 １３，１４ 抵抗 １５ ツェナーダイオード ２０，２１，２２ 抵抗 ２３，２４ カットポイント ３０ サーミスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resistance 2 Voltage setting circuit 13,14 Resistance 15 Zener diode 20,21,22 Resistance 23,24 Cut point 30 Thermistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/05 B41J 2/055 H02N 2/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/05 B41J 2/055 H02N 2/00
Claims (5)
せるエネルギー発生体を有する印字ヘッドを含む印字ヘ
ッドユニットを装着したインクジェット記録装置に備え
られ、前記印字ヘッドユニットのエネルギー発生体に駆
動電圧を供給するインクジェットヘッド駆動電源回路に
おいて、 前記印字ヘッドユニットのエネルギー発生体の駆動電圧
を温度に応じて設定するため所定の回路定数を有した感
温素子を有する電圧設定部と、 前記電圧設定部と共に電圧発生回路を形成し、前記電圧
設定部の感温素子により設定された回路定数に基づき、
温度変化に対応して前記印字ヘッドユニットのエネルギ
ー発生体のための駆動電圧を発生する駆動電源部と、 前記電圧発生回路が出力するヘッド駆動電圧の上限を制
限する電圧制限部とを備えたことを特徴とするインクジ
ェットヘッド駆動電源回路。1. An ink jet recording apparatus equipped with a print head unit including a print head having an energy generator for discharging ink from a plurality of ink discharge ports, wherein a driving voltage is supplied to the energy generator of the print head unit. A voltage setting unit having a temperature-sensitive element having a predetermined circuit constant for setting a driving voltage of an energy generator of the print head unit according to a temperature; and a voltage together with the voltage setting unit. Forming a generating circuit, based on a circuit constant set by a temperature-sensitive element of the voltage setting unit,
A drive power supply unit that generates a drive voltage for an energy generator of the print head unit in response to a temperature change; and a voltage limiting unit that limits an upper limit of a head drive voltage output by the voltage generation circuit. An ink jet head drive power supply circuit characterized by the following.
成されており、前記電圧発生回路において少なくとも前
記電圧設定部と並列に設けられることを特徴とする請求
項１に記載のインクジェットヘッド駆動電源回路。2. The ink-jet head drive according to claim 1, wherein the voltage limiting unit is configured by a voltage generating element, and is provided at least in parallel with the voltage setting unit in the voltage generating circuit. Power circuit.
を持つ抵抗素子であることを特徴とする請求項１または
２に記載のインクジェットヘッド駆動電源回路。3. The ink jet head drive power supply circuit according to claim 1, wherein the temperature sensing element is a resistance element having a positive or negative temperature coefficient.
ット記録装置本体に着脱可能であって、前記感温素子
は、前記印字ヘッドユニットに設けられ、その印字ヘッ
ドユニットがインクジェット記録装置本体に装着された
とき、前記感温素子は、インターフェース部を介して前
記駆動電源部と接続されることを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかに記載のインクジェットヘッド駆動電源
回路。4. The print head unit is detachable from an ink jet recording apparatus main body, and the temperature sensing element is provided in the print head unit, and when the print head unit is mounted on the ink jet recording apparatus main body. The ink jet head drive power supply circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature sensing element is connected to the drive power supply unit via an interface unit.
ータであり、前記感温素子の抵抗値の大きさに応じ、入
力電圧よりも高い出力電圧を発生することを特徴とする
請求項１から４のいずれに記載のインクジェットヘッド
駆動電源回路。5. The driving power supply unit is a chopper regulator, and generates an output voltage higher than an input voltage in accordance with a resistance value of the temperature sensing element. The power supply circuit for driving an inkjet head according to any one of the above.
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