JP4152632B2 - Drive pulse generation circuit and ink jet recording apparatus using the same - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動パルス電圧を印加することにより体積が変化する圧電体を用いたインクジェット記録装置に用いられる駆動パルス生成回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
記録媒体に印刷を行うインクジェットヘッドのインクを吐出する手法は、基本的には、インクジェットヘッドに設けられたノズルの先端からインクを吐出するものである。上記ノズルは、インクジェットヘッドに並べた複数のチャンネルのそれぞれの底部に設けられている。具体的には、極めて短時間、上記チャンネルを加圧し、加圧されたチャンネル内のインクが、チャンネルの底部にある細いノズルから、１個のインク滴となって吐出されるというものである。
【０００３】
上記チャンネルの加圧方法として、駆動パルス電圧（以下、適宜「駆動パルス」と略す）を印加することにより体積が変化する電歪素子である圧電体を用いて圧力を発生する方法が知られている。すなわち、上記圧電体により隔てられた複数のチャンネルを有し、そのチャンネルの両壁面上に形成された駆動電極に吐出駆動パルスあるいは非吐出駆動パルスを選択的に印加することによりチャンネルを拡張／収縮させインク吐出動作を行うという方法である。
【０００４】
ところで、上記駆動パルスの波形としては、方形型クロックパルスではなくて、電圧の立ち上げ部（徐々に上昇する期間）および立ち下げ部（徐々に下降する期間）を有するパルス（以下、台形状パルスとする）にすることが好ましい。これは、方形型パルスでは、急峻に立ち上がる時および急峻に立ち下がる時に集中して駆動電極および周辺回路に電流が流れるため、共通電極および周辺回路の抵抗成分によって余分な熱が発生するためである。ここで、台形状パルスを印加すれば、パルスの立ち上がりと立ち下がりは一定の勾配をもって印加される。したがって、台形状パルスは方形型パルスと比べて集中して電流が流れるようなことはなく、駆動電極およびその周辺回路の発熱ロスを少なくすることができる。
【０００５】
上記台形状パルスを生成する方法としては、複数種類の電圧をそれぞれ準備し、パルスを印加する際にパルス電圧を段階的に立ち上げ、印加を停止する際も段階的に立ち下げるという方法がある。なお、直流電源を使用するインクジェット記録装置の場合は、電圧を高圧にするためにＤＣ−ＤＣコンバータが使用されるのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、１種類の電圧を発生させる毎に、１つの電源回路が必要となる。すなわち、上記従来の方法では、複数種類の電圧を発生させるために複数の電源が必要となり、その方法を実施するための電源回路が複雑なものとなるという問題が生じていた。一方直流電源を使用するインクジェット記録装置の場合、高圧電源を発生させるためのＤＣ−ＤＣコンバータが必要となるが、ＤＣ−ＤＣコンバータの回路自体がコンデンサ、抵抗、コイル、スイッチングトランジスタなどから構成されているので、この場合も電源回路が複雑なものとなるという問題が生じていた。このように、回路が複雑な構成となれば、電源回路に供給される電力に大幅なロスが生じるという問題も生じる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、圧電体における電気機械変換の効果を利用して記録媒体に印刷を行うインクジェット記録装置に用いられる駆動パルス生成回路において、簡単な構成により連続的に安定した複数の電圧を生成することを可能にする駆動パルス生成回路とこれを用いたインクジェット記録装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記の課題を解決するために、圧電体における電気機械変換の効果を利用して記録媒体に印刷を行うインクジェット記録装置に用いられる駆動パルス生成回路において、基準電位として、電圧が徐々に上昇する期間である立ち上がり部と、電圧が徐々に下降する期間である立ち下がり部とを有する台形状パルスの波形を用い、入力パルス電圧を発生する入力パルス生成手段と、上記立ち上がり部を有する駆動パルス電圧を生成する立ち上がり波形生成手段と、上記基準電位に基づいて、圧電体に蓄積された電荷を放電する圧電体放電手段とを備えており、上記立ち上がり波形生成手段には、上記入力パルス電圧の入力により駆動パルス電圧を生成して上記圧電体に供給する駆動パルス供給手段が含まれており、該駆動パルス供給手段として、コッククロフト・ウォルトン型電源回路が用いられるとともに、上記入力パルス生成手段が、上記入力パルス生成手段が、上記入力パルス電圧のパルス数、パルス幅または周波数を設定することを特徴としている。
【０００９】
上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路とは、整流器とコンデンサとの組み合わせを数段重ねた構成を有しており、交流電流が与えられた際に、該交流電流の１サイクル毎にその電圧を段階的に昇圧させることで、供給された電圧の整数倍の高電圧を生成することができる回路である。
【００１０】
上記何れの構成であっても、上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路に、入力パルス電圧として、任意のパルス列（入力パルス）を入力するようになっているとともに、圧電体放電手段が、基準電位に基づいて、圧電体に蓄積された電荷を放電することになる。
【００１１】
しかも上記各構成によれば、入力パルス生成手段が、パルス数、パルスの周波数、またはパルスの幅を変化させた入力パルスを発生させ、コッククロフト・ウォルトン型電源回 路に入力することによって、立ち上がり部の勾配を変化させることができる。すなわち、上記何れかのパルス条件を変化させることで、出力波形を制御することが可能になる。
【００１２】
そのため、該コッククロフト・ウォルトン型電源回路の出力電圧を過渡的に上昇させることが可能となっており、その結果、簡単な構成で、圧電体に印加する駆動パルスを、立ち上がり部を有する出力波形とすることができるとともに、基準電位として任意の勾配を有する目標波形を用いれば、駆動電圧を任意の勾配で立ち下げることができる。それゆえ、圧電体に印加する駆動パルスを、簡単な構成で、立ち上がり部および立ち下がり部を有する台形状の出力波形とすることができることに加え、パルス条件を変化させることで、より諸条件に応じたより適切な駆動パルスを得ることが可能になる。
【００１３】
つまり、上記構成によれば、コッククロフト・ウォルトン型電源回路および圧電体放電手段によって、台形状パルスの駆動電圧を生成することができる。そのため、駆動パルスを急峻に立ち上げたり、立ち下げたりすることがないので、圧電体の周辺回路における発熱ロスをさらに一層抑制することができる。
【００１４】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記構成に加えて、さらに、上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路に含まれるコンデンサの電荷を放電する初期化放電手段が設けられていることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、入力パルス電圧の入力によりコッククロフト・ウォルトン型電源回路で駆動パルス電圧を立ち上げた後、初期化放電手段によってコンデンサの電荷を放電して、コッククロフト・ウォルトン型電源回路を初期化することができる。
【００１６】
つまり上記構成では、初期化放電手段によって、入力パルス電圧が新たに入力された時点には、コンデンサを、電荷が蓄積されていない状態にすることができるので、コッククロフト・ウォルトン型電源回路では、新たに入力された入力パルス電圧に基づいて、確実に駆動パルス電圧を立ち上げることができる。それゆえ、立ち上げ部を有する駆動パルス電圧を連続して生成することができるとともに、立ち上げ部の勾配を適宜変化させても、正確な立ち上げ制御が可能になる。
【００１７】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記構成に加えて、上記入力パルス生成手段が、上記駆動パルス電圧をフィードバックすることで、上記パルス条件を変化させることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、入力パルス生成手段は、駆動パルス電圧を検出して入力パルス電圧の生成に反映させていることになる。そのため、駆動パルスに応じた入力パルスを生成することが可能になり、オープンループ型の回路に比べて、駆動パルス電圧の精度を向上することができる。
【００１９】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記構成に加えて、さらに、圧電体に蓄積された電荷を回収する回生手段を備えていることを特徴としている。
【００２０】
上記構成によれば、回生手段によって、圧電体に蓄積された電荷を回収して、直流電源に戻すことができる。そのため、圧電体駆動のための電気エネルギーを有効利用することになり、駆動パルス生成回路を低消費電力化することが可能となる。
【００２１】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記構成に加えて、さらに、上記圧電体と回生手段との間に、インダクタンス素子が設けられていることを特徴としている。
【００２２】
上記構成によれば、駆動パルス電圧の立ち上がり部または立ち下がり部の勾配を任意に変化させた場合でも、立ち上げ・立ち下げに伴う電位の変化を緩衝することができる。そのため、立ち上がり部・立ち下がり部を有する駆動パルス電圧が圧電体に印加されても、印加時に生じるロスを抑制または防止することが可能となり、駆動パルス生成回路をより一層低消費電力化することが可能となる。
【００２３】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記構成に加えて、上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路の段数をｎとし、該コッククロフト・ウォルトン型電源回路に含まれるコンデンサの個々の静電容量をＣ_C とし、上記圧電体の静電容量をＣ_P とした場合に、次の関係式
Ｃ_P ≧４Ｃ_C ／ｎ
が成立することを特徴としている。
【００２４】
上記構成によれば、前回の駆動時に、コッククロフト・ウォルトン型電源回路に含まれるコンデンサに電荷が残留した場合でも、該電荷を圧電体が吸収することが可能となり、駆動時毎にコッククロフト・ウォルトン型電源回路を初期化することができる。したがって、駆動時毎に異なる入力パルス電圧を用いても、所定の駆動パルス電圧を確実に生成することが可能になる。
【００２５】
本発明にかかるインクジェット記録装置は、上記構成の駆動パルス生成回路と、電気エネルギーの作用により形状を変化させる圧電体を用いたインク吐出ノズルとを備え、上記駆動パルス生成回路が出力する駆動パルスを上記圧電体に印加することで、上記ノズル内に発生する圧力の作用によりインクを吐出することを特徴としている。
【００２６】
上記構成によれば、少なくとも立ち上がり部を有するパルス、好ましくは、台形状パルスの駆動電圧を生成することができる。そのため、駆動パルスを急峻に立ち上げたり、立ち下げたりすることがないので、圧電体の周辺回路における発熱ロスを抑制することができる。また、駆動パルス生成回路の構成を簡単にし、コストダウンを図ることもできる。これによって、簡単な構成で確実に動作するインクジェット記録装置を提供することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば以下の通りである。
本発明の実施の一形態であるインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）１は、画像印刷を行うための用紙（記録媒体）に対し、画像データに応じてインクを吹き付けることにより印刷を行う装置である。
【００２８】
まず、上記インクジェットプリンタの要部の構成を透視斜視図として図２に、透視側面図として図３に示す。上記インクジェットプリンタ１は、給紙部２、分離部３、搬送部４、印刷部５および排出部６から構成される。
【００２９】
給紙部２とは、印刷を行う際に用紙Ｐを供給するものであり、給紙トレイ７および図示されないピックアップローラよりなる。印刷を行わない際には、用紙Ｐを保管する機能を果たす。
【００３０】
分離部３は、給紙部２より供給される用紙Ｐを、印刷部５へ一枚ずつ供給するためのものであり、給紙ローラ８および分離装置９よりなる。分離装置９では、パッド部分（シート（用紙）との接触部分）とシートとの摩擦が、用紙Ｐ間の摩擦より大きくなるように設定されている。また、給紙ローラ８では、給紙ローラ８と用紙Ｐとの摩擦が、パッドと用紙Ｐとの摩擦や、用紙Ｐ間の摩擦よりも大きくなるように設定されている。そのため、２枚の用紙Ｐが分離部３まで送られてきたとしても、給紙ローラ８によって、これらの用紙Ｐを分離し、上側の用紙Ｐのみを搬送部４に送ることができる。
【００３１】
搬送部４は、分離部３より一枚ずつ供給される用紙Ｐを、印刷部５へと搬送するためのものであり、ガイド板１０およびローラ対１１よりなる。ローラ対１１は、用紙Ｐを印刷部５に送り込む際に、インクが用紙Ｐの適切な位置に吹き付けられるように、用紙Ｐの搬送を調整する部材である。
【００３２】
印刷部５は、搬送部４のローラ対１１より供給される用紙Ｐへ印刷を行うためのものであり、インクジェットヘッド（インク吐出ノズル）１２とインクタンク１３とを搭載したキャリッジ１４、キャリッジ１４を摺動可能に支持するシャフト１５、キャリッジ１４を用紙Ｐの搬送方向（副走査方向，図２、図３のＺ方向）に直交する方向（主走査方向，図２のＸＹ方向））に移動させるためのタイミングベルト１６、および印刷時に用紙Ｐの台となるプラテン１７より構成される。ここで、インクジェットヘッド１２（以下、ヘッド１２とする。）の構造について説明する。ヘッド１２は、ヘッド１２に設けられたノズルの先端からインクを吐出するものである。上記ノズルは、ヘッド１２に並べた複数のチャンネルのそれぞれの底部に設けられている。具体的には、極めて短時間、上記チャンネルを加圧し、加圧されたチャンネル内のインクが、チャンネルの底部にある細いノズルから、インク滴となって吐出されるというものである。つぎに、インク吐出動作を詳細に説明する。上記チャンネルには圧電体が用いられているので、上記チャンネルに駆動パルスを印加することで、上記チャンネルの体積を変化させることができ、これにより圧力を発生させるものである。すなわち、上記チャンネルの両壁面上に形成された駆動電極に吐出駆動パルスあるいは非吐出駆動パルスを選択的に印加することにより、上記圧電体により隔てられた複数のチャンネルを拡張／収縮させインク吐出動作を行う。
【００３３】
排出部６は、印刷が行われた用紙Ｐをインクジェットプリンタ１の外へ排出するためのものであり、図示しないインク乾燥部、排出ローラ１８および排出トレイ１９よりなる。
【００３４】
つぎに、インクジェットプリンタ１の電気回路を、図４に示すブロック図に基づいて説明する。図４に示すようにインクジェットプリンタ１の電気回路は、制御部２０、ヘッド駆動回路２１、キャリッジ駆動回路２２、用紙搬送駆動回路２３から構成される。
【００３５】
制御部２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit ）により演算を行うことで、インクジェットプリンタ１の動作を制御するブロックであり、メモリ２４、インターフェース部２５、画像処理部２６、駆動系制御部２７より構成される。
【００３６】
メモリ２４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）で構成された記憶部である。ＲＡＭは主に印字データＤを一時格納する記憶手段であり、ＲＯＭはインクジェットプリンタ１の制御プログラムや各種テーブル類を予め格納する記憶手段である。
【００３７】
インターフェース部２５は、外部からの印字コマンドおよび印字データＤを受信し、画像処理部２６および駆動系制御部２７へ送信するためのブロックである。画像処理部２６は、インターフェース部２５から入力した印字データＤに種々の処理を施し、ヘッド駆動回路２１へ出力するためのブロックである。一方、駆動系制御部２７は、インターフェース部２５から入力した印字コマンドおよび印字データＤに基づいて、キャリッジモータ２８および用紙搬送モータ２９などの駆動系の制御を行うために、キャリッジ駆動回路２２および用紙搬送駆動回路２３に出力信号を導出する。
【００３８】
なお、ヘッド駆動回路２１はヘッド１２を駆動させるための回路であり、キャリッジ駆動回路２２はタイミングベルト１６を駆動するための回路であり、用紙搬送駆動回路２３は用紙Ｐを搬送するための給紙ローラ８および排出ローラ１８などを駆動する回路である。
上記の構成において、インクジェットプリンタ１は、以下に示す動作によって印刷を行う。まず、制御部２０は、外部からの印字コマンドおよび印字データＤに基づきインクジェットプリンタ１に印刷要求を行う。印刷要求を受信したインクジェットプリンタ１は、給紙トレイ７上のシート（用紙Ｐ）を、図示しないピックアップローラによって給紙部２から分離部３へ搬出する。
【００３９】
つぎに、搬出された用紙Ｐは、給紙ローラ８によって分離部３を通過し、搬送部４へと送られる。搬送部４では、ローラ対１１によって、用紙Ｐをヘッド１２とプラテン１７との間へ送る。
【００４０】
そして、印刷部５では、ヘッド１２のインクノズルよりプラテン１７上の用紙Ｐへ、画像情報に対応してインクが吹き付けられる。具体的に説明すると、まず、キャリッジ１４が主走査方向に移動する。これに伴い、ヘッド１２が印字データＤに対応して、インクタンク１３のインクをプラテン１７上で一端停止されている用紙Ｐに吐出する。このようにして、ヘッド１２による主走査が行われる。そして、制御部２０は、ヘッド１２による１ラインの主走査が終了する毎に、用紙Ｐを所定のピッチずつ副走査方向に搬送させることによって、用紙Ｐに画像が形成される。
【００４１】
印刷が行われた用紙Ｐは、図示しないインク乾燥部を経て、排出ローラ１８によって排出トレイ１９に排出される。その後、用紙Ｐは印刷物としてユーザに提供される。
【００４２】
次に、ヘッド駆動回路２１と、ヘッド駆動回路２１に電源を供給するための駆動パルス生成回路４０との構成について、図１および図５に基づいて説明する。
【００４３】
図１に示すように、本実施の形態における駆動パルス生成回路４０は、少なくとも立ち上がり波形生成回路４１０と、立ち下がり波形生成回路４２０との２つの回路構成を含んでいる。
【００４４】
上記立ち上がり波形生成回路４１０は、図１に示すように、コッククロフト・ウォルトン型電源回路４１１（以下、コッククロフト回路４１１と略す）と、該コッククロフト回路４１１に接続される初期化放電回路４１２と、コッククロフト回路４１１および初期化放電回路４１２とヘッド駆動回路２１との間に接続される電圧印加スイッチ４１３と、コッククロフト回路４１１に接続される、図５（ａ）に示す入力パルス生成回路４１４とを備えている。
【００４５】
一方、上記立ち下がり波形生成回路４２０は、ヘッド駆動回路２１を介して立ち上がり波形生成回路４１０に接続される圧電体放電回路４１５と、圧電体放電回路４１５に接続される回生回路４１６とを備えている。
【００４６】
上記ヘッド駆動回路２１は、図１に示すように、アナログスイッチとしての圧電体選択スイッチ（スイッチ）３１、圧電体３２、駆動電極３３、および抵抗３４を備えている。圧電体選択スイッチ３１は、コッククロフト回路４１１より出力する駆動パルスを印加する圧電体３２を選択するためのアナログスイッチである。圧電体３２は、インクを吐出する各チャンネルを形成し、各チャンネルを隔てている。駆動電極３３は、それぞれの圧電体３２に設けられており、それぞれの圧電体３２に駆動パルスを印加するための電極である。つまり、駆動パルスは、圧電体選択スイッチ３１によって選択的に駆動電極３３を介して圧電体３２に印加され、選択された圧電体３２によって形成されているチャンネルよりインクが吐出される。
【００４７】
なお、実際のヘッド駆動回路２１においては、実際には、ヘッド１２が有するノズルの数だけ圧電体選択スイッチ３１・圧電体３２・駆動電極３３・抵抗３４の組み合わせが並列に複数配置されているが、本実施の形態では、説明の便宜上、圧電体選択スイッチ３１・圧電体３２・駆動電極３３・抵抗３４の組み合わせを一つのみ記載する。
【００４８】
上記立ち上がり波形生成回路４１０および立ち下がり波形回路４２０は、上記駆動パルスを発生させるための電源となるものであり、何れも本実施の形態の特徴部分である。
【００４９】
本実施の形態において、立ち上がり波形生成回路４１０が生成する駆動パルスの波形は、上記駆動電極３３およびその周辺回路の発熱ロスを少なくするため、方形型パルスではなくて、図６最下段に示す駆動パルス電圧Ｖ_PZT の波形のように、段階的に電圧の立ち上げ（上昇）および立ち下げ（下降）を行ったパルス（以下、台形状パルスと称する）となっている。上記立ち上がり波形生成回路４１０は、台形状パルスの立ち上がり部（徐々に上昇する期間）を形成するための手段であり、上記立ち下がり波形生成回路４２０は、台形状パルスの立ち下がり部（徐々に下降する期間）を形成するための手段である。
【００５０】
まず、立ち上がり波形生成回路４１０について説明する。
【００５１】
上記立ち上がり波形生成回路４１０に含まれるコッククロフト回路４１１とは、例えば、図１に示すように整流器（この場合ダイオード）４３とコンデンサ４４との組み合わせを数段重ねることにより、安定した高電圧を発生することのできる回路を指し、本発明では、図１に示すように、最下段と最上段とに初期化放電回路４１２が並列接続された状態となっている。このコッククロフト回路４１１は、電源の電気的切り換え毎に、コンデンサ４４に充電される電圧を段階的に昇圧させることにより、安定した高電圧を発生することができる。
【００５２】
ここで、コッククロフト回路４１１の動作について、図７に示す基本回路（コッククロフト回路６０）を用いて説明する。なお、図１に示す本実施の形態のコッククロフト回路４１１は、２個ずつの整流器４３とコンデンサ４４との組み合わせを４段重ねる構成であるが、図７においては説明の簡略化のため、２個ずつの整流器とコンデンサとの組み合わせを３段重ねる構成とし、入力電源として振幅Ｖ_0p-pの交流電源（商用交流電源）６１を用いる。
【００５３】
図７に示すコッククロフト回路６０は、２個ずつの整流器ＤとコンデンサＣとの組み合わせを３段に重ねた構成であり、ここでは、１つの交流電源６１から１サイクル毎に±Ｖ₀ ／２の電圧を入力するものとする。
【００５４】
まず、振幅Ｖ_0p-pの交流入力において、最初の負の半サイクルにより、交流電源６１が−Ｖ₀ ／２を入力すると、コンデンサＣ１は整流器Ｄ１を介してＶ₀ / ２に充電される。続く正の半サイクルにより、交流電源６１が＋Ｖ₀ ／２を入力すると、入力電圧はコンデンサＣ１に充電されている電荷と重畳する。すなわち、コンデンサＣ１のマイナス端子は＋Ｖ₀ ／２に充電され、プラス端子は＋Ｖ₀ に充電される。これに伴って、コンデンサＣ４は、整流器Ｄ２を介して＋Ｖ₀ に収束するように充電される。
【００５５】
さらに、２周期目の負の半サイクルにより、交流電源６１が−Ｖ₀ ／２を入力すると、入力電圧はコンデンサＣ４に充電されている電荷と重畳する。すなわち、コンデンサＣ４のマイナス端子は＋Ｖ₀ ／２に充電され、プラス端子は＋Ｖ₀ に充電される。ここで、コンデンサＣ１のプラス端子が基準電位となるため、コンデンサＣ２は、整流器Ｄ３を介して＋Ｖ₀ に収束するように充電される。よって、コンデンサＣ２には、Ｖ₀ の電荷が充電されることとなる。さらに、２周目の正の半サイクルにより、交流電源６１が＋Ｖ₀ ／２を入力すると、入力電圧はコンデンサＣ２に充電されている電荷Ｖ₀ と重畳する。すなわち、コンデンサＣ２のマイナス端子は＋Ｖ₀ ／２に充電され、プラス端子は＋Ｖ₀ に充電される。これに伴って、コンデンサＣ５は、整流器Ｄ４を介して＋Ｖ₀ に収束するように充電される。
【００５６】
続いて、３周期目の負の半サイクルにより、交流電源６１が−Ｖ₀ ／２を入力すると、入力電圧はコンデンサＣ５に充電されている電荷と重畳する。すなわち、コンデンサＣ５のマイナス端子は＋Ｖ₀ ／２に充電され、プラス端子は＋３Ｖ₀ ／２に充電される。ここで、コンデンサＣ２のプラス端子が基準電位となるため、コンデンサＣ３は、整流器Ｄ３を介して＋３Ｖ₀ ／２に収束するように充電される。このようにして、コッククロフト回路６０では、１サイクルで±Ｖ₀ ／２の電圧を入力することにより、ｎ回目の正のサイクル時に、コンデンサＣｎにおいてｎ・（Ｖ₀ ／２）の電荷を収束させることができる。
【００５７】
本実施の形態では、図１に示すように、２個ずつの整流器４３とコンデンサ４４との組み合わせを数段に重ねた構成のコッククロフト回路４１１を適用しており、コッククロフト回路４１１に±Ｖ_co／２の交流電圧を入力すると、最上段の出力端子からは４Ｖ_coの出力電圧を得ることができる。
【００５８】
ここで、本発明では、コッククロフト回路４１１の入力端子４６に入力される入力電圧Ｖ_coがパルス電圧（入力パルス電圧Ｖ_inとする）となっている。それゆえ、本発明にかかる駆動パルス生成回路４０に備えられる電源手段は、図５（ａ）に示す入力パルス生成回路４１４となっている。この入力パルス生成回路４１４は、入力パルス電圧Ｖ_inのパルス条件を変化可能としている。したがって、本発明では、コッククロフト回路４１１を駆動パルス供給手段として用い、該コッククロフト回路４１１では、入力パルス生成回路４１４から適宜パルス条件を変化させて入力パルス電圧Ｖ_inを入力することにより、立ち上がり部を有する波形の駆動パルス電圧Ｖ_PZT を生成して、上記圧電体３２に供給することになる。
【００５９】
本発明にかかる駆動パルス生成回路４０は、上記コッククロフト回路４１１に、入力パルス電圧Ｖ_inとして、入力パルス生成回路４１４で生成した任意のパルス列（入力パルス）を入力するようになっている。しかも、入力パルス生成回路４１４では、所定の条件に基づいてパルス条件を変化させることができる。
【００６０】
それゆえ、コッククロフト回路４１１の出力電圧を過渡的に上昇させて、立ち上がり部を有する駆動パルスとして圧電体３２に印加できるとともに、駆動パルス電圧Ｖ_PZT の立ち上がり部の勾配を変化させることもできる。それゆえ、より諸条件に応じたより適切な駆動パルスを得ることが可能になり、圧電体３２の周辺回路における発熱ロスを抑制することができる。
【００６１】
本発明において、入力パルス生成回路４１４で変更可能となっているパルス条件としては特に限定されるものではないが、例えば、好ましくは、パルス数、周波数またはパルス幅が挙げられる。本実施の形態では、このうちパルス数を変化させる例について説明する。
【００６２】
本実施の形態における入力パルス生成回路４１４は、図５（ａ）に示すように、コンパレータ（図中ＣＭＰ）４４１、ＡＮＤゲート４４２、コンデンサ４４３、抵抗４４４・４４５・４４６・４４７・４４８より構成され、入力パルス電圧Ｖ_inのパルス数を変化するようになっている。具体的には、コンパレータ４４１のプラス側入力端子から基準電位Ｖ_ref が、マイナス側入力端子から駆動パルス電圧Ｖ_PZT が入力されるようになっている。マイナス側入力端子には、抵抗４４４・４４５が接続されている。
【００６３】
コンパレータ４４１の出力端子は、ＡＮＤゲート４４２の入力端子の一方に接続されている。ＡＮＤゲート４４２の入力端子の他方からは、クロック信号ＣＫが印加される。また、ＡＮＤゲート４４２には、電圧印加スイッチ４１３の入力タイミング信号ＳＷ１（図６の最上段の信号）も入力される。ＡＮＤゲート４４２の出力端子は、コンデンサ４４３に接続されているとともに、抵抗４４６を介して接地され、抵抗４４７を介して直流電源Ｖ_ccに接続される。コンデンサ４４３は、抵抗４４８を介して接地されるとともに、端子４７を介してコッククロフト回路４１１の入力端子４６に接続される。この構成であれば、後述するように、パルス数を変化させることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態における上記入力パルス生成回路４１４の詳細な機能・作用等については、本実施の形態における駆動パルス生成回路４０の全体の動作説明とともに説明する。
【００６５】
本発明における立ち上がり波形生成回路４１０には、コッククロフト回路４１１に含まれるコンデンサ４４…の電荷を放電する初期化放電回路４１２が設けられている。この初期化放電回路４１２は、スイッチ４２１、ＮＰＮ型のトランジスタ４２２、抵抗４２３・４２４より構成されており、トランジスタ４２２のベースは抵抗４２３およびスイッチ４２１を介して５Ｖのライン（図中line）に接続されており、該トランジスタ４２２のコレクタが、抵抗４２４を介してコッククロフト回路４１１の最上段となる出力端子に、エミッタが最下段に接続されている。
【００６６】
上記初期化放電回路４１２では、入力パルス生成回路４１４から入力パルス電圧Ｖ_inが入力され、コッククロフト回路４１１で駆動パルス電圧Ｖ_PZT を立ち上げた後に、スイッチ４２１をオンすることで、コンデンサ４４…の電荷を放電してコッククロフト回路４１１を初期化することができる。そのため、入力パルス生成回路４１４から入力パルス電圧Ｖ_inが新たに入力された時点には、コッククロフト回路４１１では、新たに入力された入力パルス電圧Ｖ_inに基づいて、確実に駆動パルス電圧Ｖ_PZT を立ち上げることができる。それゆえ、立ち上げ部を有する駆動パルス電圧Ｖ_PZT を連続して生成することができるとともに、立ち上げ部の勾配を適宜変化させても、正確な立ち上げ制御が可能になる。
【００６７】
上記コッククロフト回路４１１から出力される駆動パルス電圧Ｖ_PZT は、ヘッド駆動回路２１の圧電体３２に印加されるが、その印加制御は、電圧印加スイッチ４１３によりなされる。電圧印加スイッチ４１３は、スイッチ４３１、ＭＯＳＦＥＴ−Ｐ型のトランジスタ４３２、ショットキー型の整流器（ダイオード）４３３より構成されている。トランジスタ４３２のゲートがスイッチ４３１に接続され、ドレインがコッククロフト回路４１１（および初期化放電回路４１２）に、ソースが、整流器４３３のアノードに接続されている。
【００６８】
電圧印加スイッチ４１３におけるスイッチ４３１のオン・オフは、図６の最上段に示す入力タイミング信号ＳＷ１により実施され、また、整流器４３３のカソードはヘッド駆動回路２１に接続されている。そのため、入力タイミング信号ＳＷ１に基づいて、トランジスタ４３２により、コッククロフト回路４１１からヘッド駆動回路２１に向けて駆動パルス電圧Ｖ_PZT が印加されることになる。
【００６９】
次に、立ち下がり波形生成回路４２０について説明する。
【００７０】
立ち下がり波形生成回路４２０に含まれる圧電体放電回路４１５は、基準電位Ｖ_ref に基づいて、圧電体３２に蓄積された電荷を放電する。本実施の形態では、図１に示すように、コンパレータ４５１、ＰＮＰ型のトランジスタ４５２、ＰＮＰ型のトランジスタ４５３、抵抗４５４・４５５・４５６・４５７より構成される。トランジスタ４５２のベースは抵抗４５４に、コレクタは抵抗４５５・４５６およびコンパレータ４５１のマイナス側入力端子に接続されエミッタは接地されている。トランジスタ４５３のベースは抵抗４５７に、エミッタはヘッド駆動回路２１および抵抗４５６に、コレクタは後述する回生回路４１６に接続されている。コンパレータの出力端子には抵抗４５７を介してトランジスタ４５３が接続されている。
【００７１】
電圧印加スイッチ４１３におけるスイッチ４３１のオンに伴って、トランジスタ４５２は、コンパレータ４５１のマイナス側入力端子に圧電体３２の駆動パルス電圧Ｖ_PZT を入力する。コンパレータ４５１では、プラス側入力端子から基準電位Ｖ_ref が入力されており、駆動パルス電圧Ｖ_PZT と基準電位Ｖ_ref とが比較される。基準電位Ｖ_ref よりも駆動パルス電圧Ｖ_PZT が高くなれば、コンパレータ４５１の出力端子に接続されているトランジスタ４５３では、ヘッド駆動回路２１から圧電体３２の電荷を放電する。
【００７２】
それゆえ、上記圧電体放電回路４１５では、図６の上から２段目に示すように、基準電位Ｖ_ref として任意の勾配を有する目標波形を用い、この目標波形をコンパレータ４５１に入力して、この入力値に沿った勾配となるように、トランジスタ４５２でチョッピングすれば、駆動パルス電圧Ｖ_PZT を任意の勾配で立ち下げることができる。その結果、上記コッククロフト回路４１１と組み合わせることで、圧電体３２に印加する駆動パルスを、立ち上がり部および立ち下がり部を有する台形状パルス（図６の最下段のＶ_PZT ）とすることができる。
【００７３】
上記立ち下がり波形生成回路４２０には、さらに、圧電体３２に蓄積された電荷を回収する回生回路４１６が備えられている。本実施の形態では、図１に示すように、インダクタンス素子４６１、整流器（ダイオード）４６２、電解コンデンサ４６３より構成されている。
【００７４】
具体的には、インダクタンス素子４６１の一方には、圧電体放電回路４１５のトランジスタ４５３が接続されているとともに、他方には、５Ｖのラインおよび電解コンデンサ４６３が接続されている。電解コンデンサ４６３の一方には、上記インダクタンス素子４６１・５Ｖのラインが接続されているとともに、他方には、整流器４６２が接続され、かつ接地されている。整流器４６２は、アノードが電解コンデンサ４６３に、カソードがインダクタンス素子４６１（および圧電体放電回路４１５）に接続されており、インダクタンス素子４６１から電解コンデンサに向けて電流が流れるようになっている。
【００７５】
それゆえ、上記回生回路４１６では、圧電体放電回路４１５によって放電させられた圧電体３２の電荷を、電解コンデンサ４６３に回収することができる。回収した電荷は直流電源Ｖ_ccに戻すことができる。そのため、圧電体３２を駆動するための電気エネルギーを有効利用することになり、駆動パルス生成回路４０を低消費電力化することが可能となる。
【００７６】
しかも、上記インダクタンス素子４６１は、圧電体３２と回生回路４１６との間に設けられていると見なすことができるので、圧電体３２に印加される駆動パルス電圧Ｖ_PZT の立ち上がり部または立ち下がり部の勾配を任意に変化させた場合でも、立ち上げ・立ち下げに伴う電位の変化を緩衝して平滑化することができる。そのため、駆動パルス電圧Ｖ_PZT の印加時に生じるロスを抑制または防止することが可能となり、駆動パルス生成回路４０をより一層低消費電力化することが可能となる。
【００７７】
なお、上記インダクタンス素子４６１の代わりに抵抗を用いれば、抵抗の発熱により回収した電荷がロスしてしまうことになり、低消費電力化の観点から見れば好ましくない。また、上記インダクタンス素子４６１を設けずに、直接トランジスタ４５３と電解コンデンサ４６３とを接続した場合、ロスなしで電荷を回収することは可能であるが、サージな電流が流れるために、状況によっては、トランジスタ４５３や電解コンデンサ４６３が破損するおそれもあるため好ましくない。
【００７８】
次に、図６に示すタイミングチャートに基づいて、本実施の形態における駆動パルス生成回路４０の全体の動作説明を説明する。図６では、時間を横軸、電位の大きさを縦軸として、本実施の形態における駆動パルス生成回路４０にて用いられる入力タイミング信号ＳＷ１、基準電位Ｖ_ref 、入力パルス電圧Ｖ_in、放電用のパルス信号Ｑおよび放電信号ＤＣＨ、コッククロフト回路４１１から出力される出力電圧Ｖ_CP、駆動パルス電圧Ｖ_PZT の関係を示している。
【００７９】
まず、電圧印加スイッチ４１３のスイッチ４３１を、最上段の入力タイミング信号ＳＷ１に基づいてオンする。このオンと同時に、入力パルス生成回路４１４は、例えば図６の３段目に示すような入力パルスを生成し、コッククロフト回路４１１に入力する。これと同時に、図６の５段目に示すように、放電信号ＤＣＨが停止され、圧電体放電回路４１５による圧電体３２からの放電が停止する。それゆえ、コッククロフト回路４１１から出力される出力電圧Ｖ_out （駆動パルス電圧Ｖ_PZT ）が確実に圧電体３２に印加される。
【００８０】
ここで、図５（ａ）に示す入力パルス生成回路４１４では、予め準備されている目標波形、すなわち、図６の２段目に示す基準電位Ｖ_ref および駆動パルス電圧Ｖ_PZT がコンパレータ４４１に入力され、これらが比較される。基準電位Ｖ_ref が駆動パルス電圧Ｖ_PZT よりも高ければ、ＡＮＤゲート４４２はクロック信号ＣＫを出力する。クロック信号ＣＫに基づいて入力パルスが生成され、コッククロフト回路４１１に入力される。
【００８１】
ここで、入力パルス生成回路４１４によるパルス数の変更について説明する。上記コッククロフト回路４１１の動作の基本は、交流の１周期に、交流のピーク電圧分だけ電圧を上昇させることである。それゆえ、入力パルス条件としてパルス数を変更する場合には、図５（ｂ）に示すように、基準電位Ｖ_ref に達していなければ入力パルス電圧Ｖ_inを１パルス出力し、基準電位Ｖ_ref を上回っていれば、そのときの入力パルス電圧Ｖ_inのパルスを間引く。これによって、オン時における一定のパルス幅の周波数を変更することができ、駆動パルス電圧Ｖ_PZT を変化することができる。なお、図５（ｂ）における駆動パルス電圧Ｖ_PZT の変化は実際には滑らかであるが、説明の便宜上、大きな段差で示している。
【００８２】
そして、コッククロフト回路４１１から出力される出力電位Ｖ_CPは、図６の下から２段目に示すように、所定の勾配を有するように立ち上がっていく。そして、入力パルスの生成・入力が停止すると、立ち上がりは停止し、一定となり、さらに、入力タイミング信号ＳＷ１のオフにより、出力電位Ｖ_CPは低下していくが、圧電体３２に入力される駆動電圧、すなわち駆動パルス電圧Ｖ_PZT （出力電圧Ｖ_out ）は、一定の値で持続される。
【００８３】
つまり、本実施の形態では、上記入力パルス生成回路４１４は、圧電体３２を駆動するための上記駆動パルス電圧Ｖ_PZT をフィードバックすることで、上記パルス数（すなわちパルス条件）を変化させることが可能となっている。そのため、駆動パルス電圧Ｖ_PZT を検出して入力パルス電圧Ｖ_inの生成に反映させていることになり、オープンループ型の回路に比べて、駆動パルス電圧Ｖ_PZT の精度を向上することができる。
【００８４】
その後、トランジスタ４５３に対して、図６の４段目に示すパルス信号Ｑを入力することで、コンパレータ４５１に入力された基準電位Ｖ_ref の勾配に沿うように駆動パルス電圧Ｖ_PZT がチョッピングされる。その結果、駆動パルス電圧Ｖ_PZT は基準電位Ｖ_ref のように一定電圧値から立ち下がっていく。その結果、台形状パルスが形成される。
【００８５】
このように、本発明にかかる駆動パルス生成回路およびインクジェット記録装置では、コッククロフト・ウォルトン型電源回路および圧電体放電回路によって、台形状パルスの駆動電圧を生成することができる。そのため、駆動パルスを急峻に立ち上げたり、立ち下げたりすることがないので、圧電体の周辺回路における発熱ロスをより一層抑制することができる。
【００８６】
また、入力パルス生成回路が、パルス条件を変化可能としているため、立ち上がり部の勾配を変化させることができる。すなわち、パルス条件を変化させた入力パルスにより、出力波形を制御することが可能になる。それゆえ、より諸条件に応じたより適切な駆動パルスを得ることが可能になり、圧電体の周辺回路における発熱ロスをさらに一層抑制することができる。
【００８７】
なお、上述した本実施の形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。したがって、上記各回路の構成は、図１や図５（ａ）に示す構成に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００８８】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図８に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００８９】
前記実施の形態１では、コッククロフト回路４１１におけるコンデンサの静電容量は特に限定しなかったが、本実施の形態では、圧電体３２の静電容量に対するコンデンサの静電容量を規定することで、コッククロフト回路４１１をより初期化し易くするようになっている。
【００９０】
すなわち、本実施の形態にかかる駆動パルス生成回路４０およびこれを備えるインクジェット記録装置１では、立ち上がり波形生成回路４１０に含まれるコッククロフト回路４１１の段数をｎとし、該コッククロフト回路４１１に含まれるコンデンサ４４の個々の静電容量をＣ_C とし、ヘッド駆動回路２１に含まれる圧電体３２の静電容量をＣ_P とした場合に、次の関係式（１）
Ｃ_P ≧４Ｃ_C ／ｎ ・・・（１）
が成立するようになっている。
【００９１】
上記関係式（１）について具体的に説明する。図８（ａ）に示すように、コッククロフト回路４１１を、アースされている電源６２と、該電源６２に接続される入力側コンデンサ６３と、入力側コンデンサ６３に接続されるとともにアースされている出力側コンデンサ６４とからなる簡略化モデルに置き換える。
【００９２】
この場合、入力側コンデンサ６３は、コッククロフト回路４１１における入力側（入力端子４６側）のコンデンサ４４（図１（ａ）において、左側で直列しているコンデンサ４４）に対応し、出力側コンデンサ６４は、コッククロフト回路４１１における出力側（ヘッド駆動回路２１側）のコンデンサ（図１（ａ）において、右側で直列しているコンデンサ４４）と、ヘッド駆動回路２１に含まれる圧電体３２とに対応する。したがって、入力側コンデンサ６３の静電容量Ｃ_Sは、入力側のコンデンサ４４の静電容量Ｃ_C の直列合成となり、出力側コンデンサ６４の静電容量Ｃ_P ’は、出力側のコンデンサ４４の静電容量Ｃ_C と圧電体３２の静電容量Ｃ_P との直列合成となる。
【００９３】
そこで、入力パルスの波高値をＶ_OPとし、入力側コンデンサ６３の初期電荷をＶ_COとし、圧電体３２の初期電荷をＶ_POとした場合に、負サイクルでコンデンサ４４が充電されるとともに、初期電荷が与えられた正サイクルで圧電体３２に流れ込む充電電流を時間ｔの関数Ｉ(ｔ)とすると、次式（２）が成立する。
【００９４】
【数１】

【００９５】
ただし、上記式（２）においては、コッククロフト回路４１１の段数をｎとすると、Ｃ_S ＝Ｃ_C ／ｎかつＣ_P ’＝Ｃ_P ＋Ｃ_S である。
【００９６】
ここで、上記圧電体３２の充電電圧を時間ｔの関数Ｖ_C (ｔ)とすると、このＶ_C (ｔ)は、上記式（２）から、次式（３）として求められる。
【００９７】
【数２】

【００９８】
さらに、上記式（３）より、圧電体３２の充電開始時、もしくは充電開始直後には、圧電体３２の充電電圧Ｖ_C (ｔ)と、入力側コンデンサ６３の静電容量Ｃ_Sおよび出力側コンデンサ６４の静電容量Ｃ_P ’との間には、次式（４）の関係が成立する。
【００９９】
【数３】

【０１００】
上記式（４）の関係は、図８（ｂ）に示すような、上記入力側コンデンサ６３の静電容量Ｃ_S に対する圧電体３２の静電容量Ｃ_P の比である正規化容量Ｃ_P ／Ｃ_S を横軸とし、上記入力側コンデンサ６３の静電容量Ｃ_S と上記出力側コンデンサ６４の静電容量Ｃ_P ’との和Ｃ_S ＋Ｃ_P ’に対する上記静電容量Ｃ_S の比である正規化電圧Ｃ_S ／（Ｃ_S ＋Ｃ_P ）を縦軸とするグラフで表される。
【０１０１】
上述したように、Ｃ_S ＝Ｃ_C ／ｎであることから、上記正規化容量Ｃ_P ／Ｃ_S ＝Ｃ_P ／（Ｃ_C ／ｎ）と表すことができる。それゆえ、図８（ｂ）に示すように、コッククロフト回路４１１においては、負荷である圧電体３２の静電容量Ｃ_P またはコッククロフト回路４１１の段数ｎの増加に伴って、入力パルス１サイクル当たりの充電電圧は減少していく。しかしながら、上記正規化容量Ｃ_P ／Ｃ_S ＝４を超えると、減少の比率が低下していくことがわかる。それゆえ、コッククロフト回路４１１において、効率のよい充電を実現する条件、または充電のダイナミックレンジを広く確保する条件として、上記関係式（１）が得られることになる。
【０１０２】
このように、コンデンサ４４の静電容量Ｃ_C と圧電体３２の静電容量Ｃ_P との間に上記関係式（１）が成立していれば、前回の駆動時に、コッククロフト回路４１１のコンデンサ４４に電荷が残留した場合でも、該電荷を圧電体３２が吸収することが可能となり、駆動時毎にコッククロフト回路４１１を初期化することができる。したがって、駆動時毎に異なる入力パルス電圧Ｖ_inを用いても、所定の駆動パルス電圧Ｖ_PZT を確実に生成することが可能になる。また、実施の形態１における初期化放電回路４１２と組み合わせることによって、初期化をより一層確実なものとすることができる。
【０１０３】
また、コッククロフト回路４１１の段数ｎが少なければ、一度の印加により高い電圧値が圧電体３２に印加されるが、段数ｎが多く、かつコンデンサ４４の容量が圧電体３２よりも小さければ、一度の印加で圧電体３２に印加される電圧値を低く抑えることができる。したがって、コッククロフト回路４１１の段数ｎは４以上であることが非常に好ましい。
【０１０４】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図９および図１０に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１または２で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１０５】
前記実施の形態１では、入力パルス生成回路４１４が、パルス条件としてパルス数を変化可能としていたが、本実施の形態では、パルス条件として、周波数またはパルス幅を変更可能としている。
【０１０６】
具体的には、図９（ａ）に示すように、本実施の形態における入力パルス生成回路４１７は、エラーアンプ４７１、パルス幅変調器（図中ＰＷＭ）４７２、バッファ４７３、コンデンサ４７４、抵抗４７５・４７６・４７７・４７８・４７９より構成されている。
【０１０７】
上記エラーアンプ４７１のプラス側入力端子からは基準電位Ｖ_ref が入力され、マイナス側入力端子からは駆動パルス電圧Ｖ_PZT が入力される。マイナス側入力端子には、抵抗４７４・４７５が接続されている。エラーアンプ４７１の出力端子はパルス幅変調器４７２に接続されており、パルス幅変調器４７２では、エラーアンプ４７１でプラスエラーとなる場合に、クロック信号ＣＫの入力に基づいてパルス幅を広くするように変調する。
【０１０８】
パルス幅変調器４７２の出力端子はバッファ４７３に接続されており、バッファ４７３には、電圧印加スイッチ４１３の入力タイミング信号ＳＷ１（図６の最上段の信号）も入力される。バッファ４７３の出力端子は、コンデンサ４７４に接続されているとともに、抵抗４７７を介して接地され、抵抗４７８を介して直流電源Ｖ_ccに接続される。コンデンサ４７４は、抵抗４７９を介して接地されるとともに、端子４７を介してコッククロフト回路４１１の入力端子４６に接続される。
【０１０９】
あるいは、図１０（ａ）に示すように、本実施の形態における入力パルス生成回路４１８は、エラーアンプ４８１、可変周波数発振器（図中ＶＦＯ）４８２、バッファ４８３、コンデンサ４８４、抵抗４８５・４８６・４８７・４８８・４８９より構成されていてもよい。
【０１１０】
上記エラーアンプ４８１のプラス側入力端子からは基準電位Ｖ_ref が入力され、マイナス側入力端子からは駆動パルス電圧Ｖ_PZT が入力される。マイナス側入力端子には、抵抗４８４・４８５が接続されている。エラーアンプ４８１の出力端子は可変周波数発振器４８２に接続されており、可変周波数発振器４８２では、エラーアンプ４８１でプラスエラーとなる場合に、クロック信号ＣＫの入力に基づいて周波数を増加させて充電の立ち上がりを追随させるように発振する。
【０１１１】
可変周波数発振器４８２の出力端子はバッファ４８３に接続されており、バッファ４８３には、電圧印加スイッチ４１３の入力タイミング信号ＳＷ１（図６の最上段の信号）も入力される。バッファ４８３の出力端子は、コンデンサ４８４に接続されているとともに、抵抗４８７を介して接地され、抵抗４８８を介して直流電源Ｖ_ccに接続される。コンデンサ４８４は、抵抗４８９を介して接地されるとともに、端子４７を介してコッククロフト回路４１１の入力端子４６に接続される。
【０１１２】
上記入力パルス生成回路４１７は、パルス幅を変化させることにより、上記入力パルス生成回路４１８は、周波数を変化させることにより、出力電圧Ｖ_out すなわち駆動パルス電圧Ｖ_PZT の立ち上がり勾配と到達電圧を変化させることができる。
【０１１３】
上記入力パルス生成回路４１７および４１８によるパルス条件の変更について説明する。実施の形態１で述べたように、上記コッククロフト回路４１１の動作の基本は、交流の１周期に、交流のピーク電圧分だけ電圧を上昇させることである。
【０１１４】
上記入力パルス生成回路４１７の場合、パルス幅を変更する。そのため、図９（ｂ）に示すように、入力パルス生成回路４１７では、基準電位Ｖ_ref に合わせてチャージしている時間を、ピークまでチャージする時間より短くする（すなわち入力パルス電圧Ｖ_inのパルス幅を変更する）。これによって、放電している時間を含めた１周期で上昇する駆動パルス電圧Ｖ_PZT を、ピークより小さい電圧で制御して、駆動パルス電圧Ｖ_PZT を変化させる。
【０１１５】
一方、上記入力パルス生成回路４１８の場合、周波数を変更する。そのため、コッククロフト回路４１１の基本動作通りで、図１０（ｂ）に示すように、入力パルス電圧Ｖ_inの周波数を、基準電位Ｖ_ref の傾きに合うような周波数に変更することで、駆動パルス電圧Ｖ_PZT を変化させる。なお、図９（ｂ）・図１０（ｂ）の何れにおいても、駆動パルス電圧Ｖ_PZT の変化は実際には滑らかであるが、説明の便宜上、大きな段差で示している。
【０１１６】
それゆえ、入力パルス電圧において、パルス数（実施の形態１）、周波数、パルス幅の何れかのパルス条件を変化させることで、出力波形を制御することが可能になる。それゆえ、より諸条件に応じたより適切な駆動パルスを得ることが可能になり、圧電体の周辺回路における発熱ロスをさらに一層抑制することができる。
【０１１７】
なお、電圧を高圧にする技術として、コッククロフト・ウォルトン型電源回路は公知であるが、このコッククロフト・ウォルトン型電源回路をインクジェットヘッドの高圧電源に用いた例として、特開２０００−１２７４０９号公報に電気感応作動媒体を用いた記録装置が開示されている。上記の公報は、電気感応作動媒体を用いたインクジェット記録装置の高圧電源回路にコッククロフト・ウォルトン型電源回路を用いたものであり、１回路のコッククロフト・ウォルトン型電源回路より１個の高圧電圧を出力させている。
【０１１８】
これに対して、本発明にかかるインクジェット記録装置では、まず、駆動パルスを印加することにより体積が変化する圧電体を用いたインクジェット記録装置の電源回路にコッククロフト・ウォルトン型電源回路を用いているという点が異なっており、さらには、台形状パルスを形成するために、コッククロフト・ウォルトン型電源回路にパルス条件を変化可能に入力パルスを印加することで、立ち上がり部を形成し、圧電体放電手段を用いて立ち下がり部を形成するようになっている点が大きく異なっている。
【０１１９】
上記の構成によれば、圧電体を用いたインクジェット記録装置の電源回路にコッククロフト・ウォルトン型電源回路を適用しているので、コッククロフト・ウォルトン型電源回路の出力を過渡的に用いることで、特定電圧の整数倍の電圧（到達電圧）を徐々に上昇させながら効率よく取り出すことができる。また、このコッククロフト・ウォルトン型電源回路に圧電体放電手段を組み合わせて用いているため、特定電圧の整数倍の電圧を徐々に下降させることができる。
【０１２０】
しかも、電圧の上昇および到達電圧の値は、入力パルス電圧のパルス条件を変化させるだけで容易に実現することができ、電圧の下降も、トランジスタによるチョッピングとインダクタンス素子の平滑化により実現することができる。また、電圧の下降の入力がアナログであっても、電圧も低く電流も少ないため、デジタルな発振を積分するなどして簡単につくり出すことができる。
【０１２１】
従来は、特定電圧よりも高い電圧を取り出すのに、ＤＣ−ＤＣコンバータが用いられていた。ＤＣ−ＤＣコンバータはコンデンサ、抵抗、コイル、およびスイッチングトランジスタから構成され、回路が複雑であるので、電力ロスが大きくなる傾向にあった。一方、本発明で用いられるコッククロフト・ウォルトン型電源回路は、基本的には、コンデンサおよび整流器から成る非常に単純な構成であるので、ＤＣ−ＤＣコンバータと比較して、電力ロスを抑えることができる。
【０１２２】
さらに、上記の構成によれば、複数の電圧を必要とするインクジェット記録装置の電源回路において、電源回路が非常に単純な回路構成となる。
【０１２３】
すなわち、従来は、複数の特定電圧を発生させるためには、それぞれ固有の電源回路を複数、用意する必要があった。この結果、インクジェット記録装置の電源回路は大変複雑なものとなっていた。これに対して、上記の構成であれば、複数の電圧を単一の電源回路から取り出すことができるので、電源回路が非常に単純な回路構成となる。
【０１２４】
また、本発明にかかる駆動パルス生成回路は、能動素子であるアナログスイッチを用いずにシンプルなダイオードで構成している。そのため、負荷容量の少ない液晶の駆動などに用いられるチャージポンプに比べ、インクジェットヘッドの駆動など大容量負荷である圧電体を高速放充電駆動する用途に好適に用いることができる。特に、本発明にかかる駆動パルス生成回路は、パルス状の大負荷電流の印加に好適であり、また、チャージポンプを用いた場合に並直切替えによる出力タップの回避などにも好適なものである。
【０１２５】
特に、コッククロフト・ウォルトン型電源回路を用いると、第１の利点として、パルス数、周波数、パルス幅等のパルス条件を変化させることにより、到達電圧を微妙に変化させることができるという点が挙げられる。チャージポンプでは、別途調整回路を設けない限り、もともと設定された段階毎でしか電圧を変化させることができない。また、電圧を変化させた場合、段数が変わってしまう。
【０１２６】
また、第２の利点として、コッククロフト・ウォルトン型電源回路では、電源より高圧の電圧を生成することが可能であるという点が挙げられる。コッククロフト・ウォルトン型電源回路を用いれば、電源は低いままで高い駆動電圧を生成できるが、チャージポンプでは、電源電圧以上の駆動電圧を生成することはできない。それゆえ、コッククロフト・ウォルトン型電源回路を用いた本発明は、インクジェット記録装置に好適に用いることができる。
【０１２７】
このように本発明にかかる駆動パルス生成回路は、圧電体における電気機械変換の効果を利用して記録媒体に印刷を行うインクジェット記録装置に用いられる駆動パルス生成回 路において、入力パルス電圧を発生する入力パルス生成手段と、該入力パルス電圧の入力により駆動パルス電圧を生成して上記圧電体に供給する駆動パルス供給手段とを備えており、上記駆動パルス供給手段として、コッククロフト・ウォルトン型電源回路が用いられるとともに、上記入力パルス生成手段が、入力パルス電圧のパルス条件を変化可能とする構成を少なくとも有している。
【０１２８】
上記構成によれば、上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路に、入力パルス電圧として、任意のパルス列（入力パルス）を入力するようになっている。それゆえ、該コッククロフト・ウォルトン型電源回路の出力電圧を過渡的に上昇させることが可能となっており、その結果、簡単な構成で、圧電体に印加する駆動パルスを、立ち上がり部を有する出力波形とすることができる。
【０１２９】
つまり、上記構成によれば、コッククロフト・ウォルトン型電源回路によって、任意のパルス列の入力電圧を、任意の勾配を有する立ち上がり波形として出力することができる。そのため、駆動パルスを急峻に立ち上げることがないので、圧電体の周辺回路における発熱ロスを抑制することができる。
【０１３０】
本発明では、上記構成に加えて、さらに、基準電位に基づいて、圧電体に蓄積された電荷を放電する圧電体放電手段が備えられていることが好ましい。
【０１３１】
上記構成によれば、圧電体放電手段が、基準電位に基づいて、圧電体に蓄積された電荷を放電することになる。そのため、基準電位として任意の勾配を有する目標波形を用いれば、駆動電圧を任意の勾配で立ち下げることができる。その結果、上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路と組み合わせることで、圧電体に印加する駆動パルスを、簡単な構成で、立ち上がり部および立ち下がり部を有する台形状の出力波形とすることができる。
【０１３２】
つまり、上記構成によれば、コッククロフト・ウォルトン型電源回路および圧電体放電手段によって、台形状パルスの駆動電圧を生成することができる。そのため、駆動パルスを急峻に立ち上げたり、立ち下げたりすることがないので、圧電体の周辺回路における発熱ロスをより一層抑制することができる。
【０１３３】
本発明では、上記構成に加えて、上記入力パルス生成手段において変化されるパルス条件が、パルス数、周波数またはパルス幅であることが好ましい。
【０１３４】
上記構成によれば、入力パルス生成手段が、パルス数、パルスの周波数、またはパルスの幅を変化させた入力パルスを発生させ、コッククロフト・ウォルトン型電源回路に入力することによって、立ち上がり部の勾配を変化させることができる。すなわち、上記何れかのパルス条件を変化させることで、出力波形を制御することが可能になる。それゆえ、より諸条件に応じたより適切な駆動パルスを得ることが可能になり、圧電体の周辺回路における発熱ロスをさらに一層抑制することができる。
【０１３５】
本発明では、上記構成に加えて、さらに、上記入力パルス生成手段が、上記駆動パルス電圧をフィードバックすることで、上記パルス条件を変化させることが好ましく、また、上記構成に加えて、さらに、上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路に含まれるコンデンサの電荷を放電する初期化放電手段が設けられていることが好ましく、また、上記構成に加えて、さらに、圧電体に蓄積された電荷を回収する回生手段を備えていることが好ましく、また、上記構成に加えて、上記圧電体と回生手段との間に、インダクタンス素子が設けられていることが好ましい。また、本発明では、前記関係式（１）が成立することが好ましい。
【０１３６】
加えて、本発明にかかるインクジェット記録装置は、上記構成の駆動パルス生成回路と、電気エネルギーの作用により形状を変化させる圧電体を用いたインク吐出ノズルとを備え、上記駆動パルス生成回路が出力する駆動パルスを上記圧電体に印加することで、上記ノズル内に発生する圧力の作用によりインクを吐出する構成となっている。
【０１３７】
なお、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても、本発明の技術的範囲に含まれることはいうまでもない。
【０１３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかる駆動パルス生成回路は、基準電位として、電圧が徐々に上昇する期間である立ち上がり部と、電圧が徐々に下降する期間である立ち下がり部とを有する台形状パルスの波形を用い、入力パルス電圧を発生する入力パルス生成手段と、上記立ち上がり部を有する駆動パルス電圧を生成する立ち上がり波形生成手段と、上記基準電位に基づいて、圧電体に蓄積された電荷を放電する圧電体放電手段とを備えており、上記立ち上がり波形生成手段には、上記入力パルス電圧の入力により駆動パルス電圧を生成して上記圧電体に供給する駆動パルス供給手段が含まれており、該駆動パルス供給手段として、コッククロフト・ウォルトン型電源回路が用いられるとともに、上記入力パルス生成手段が、上記入力パルス生成手段が、上記入力パルス電圧のパルス数、パルス幅または周波数を設定するものである。
【０１３９】
それゆえ、上記構成では、コッククロフト・ウォルトン型電源回路によって、任意のパルス列の入力電圧を、任意の勾配を有する立ち上がり波形として出力することができる。また、上記構成では、圧電体放電手段をコッククロフト・ウォルトン型電源回路と組み合わせることで、台形状パルスの駆動電圧を生成することができる。そのため、駆動パルスを急峻に上昇させたり、下降させたりすることがないので、圧電体の周辺回路における発熱ロスをより一層抑制することができるという効果を奏する。
【０１４０】
また、上記構成では、パルス数、周波数またはパルス幅の何れかのパルス条件を変化させることで、出力波形を制御することが可能になる。それゆえ、より諸条件に応じたより適切な駆動パルスを得ることが可能になるので、圧電体の周辺回路における発熱ロスをさらに一層抑制することができるという効果を奏する。
【０１４１】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記構成に加えて、さらに、上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路に含まれるコンデンサの電荷を放電する初期化放電手段が設けられている構成である。
【０１４２】
それゆえ、上記構成では、初期化放電手段によって、入力パルス電圧が新たに入力された時点には、コンデンサを、電荷が蓄積されていない状態にすることができるので、コッククロフト・ウォルトン型電源回路では、新たに入力された入力パルス電圧に基づいて、確実に駆動パルス電圧を立ち上げることができる。それゆえ、立ち上げ部を有する駆動パルス電圧を連続して生成することができるとともに、立ち上げ部の勾配を適宜変化させても、正確な立ち上げ制御が可能になるという効果を奏する。
【０１４３】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記構成に加えて、上記入力パルス生成手段が、上記駆動パルス電圧をフィードバックすることで、上記パルス条件を変化させる構成である。
【０１４４】
それゆえ、上記構成では、入力パルス生成手段は、駆動パルス電圧を検出して入力パルス電圧の生成に反映させていることになる。そのため、駆動パルスに応じた入力パルスを生成することが可能になり、オープンループ型の回路に比べて、駆動パルス電圧の精度を向上することができるという効果を奏する。
【０１４５】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記構成に加えて、さらに、圧電体に蓄積された電荷を回収する回生手段を備えている構成である。
【０１４６】
それゆえ、上記構成では、回生手段によって、圧電体に蓄積された電荷を回収して、直流電源に戻すことができる。そのため、圧電体駆動のための電気エネルギーを有効利用することになり、駆動パルス生成回路を低消費電力化することが可能となるという効果を奏する。
【０１４７】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記構成に加えて、さらに、上記圧電体と回生手段との間に、インダクタンス素子が設けられている構成である。
【０１４８】
それゆえ、上記構成では、駆動パルス電圧の立ち上がり部または立ち下がり部の勾配を任意に変化させた場合でも、立ち上げ・立ち下げに伴う電位の変化を緩衝することができる。そのため、印加時に生じるロスを抑制または防止することが可能となり、駆動パルス生成回路をより一層低消費電力化することが可能となるという効果を奏する。
【０１４９】
本発明にかかる駆動パルス生成回路は、上記構成に加えて、上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路の段数をｎとし、該コッククロフト・ウォルトン型電源回路に含まれるコンデンサの個々の静電容量をＣ_C とし、上記圧電体の静電容量をＣ_P とした場合に、次の関係式
Ｃ_P ≧４Ｃ_C ／ｎ
が成立する構成である。
【０１５０】
それゆえ、上記構成では、前回の駆動時に、コッククロフト・ウォルトン型電源回路に含まれるコンデンサに電荷が残留した場合でも、該電荷を圧電体が吸収することが可能となり、駆動時毎にコッククロフト・ウォルトン型電源回路を初期化することができる。したがって、駆動時毎に異なる入力パルス電圧を用いても、所定の駆動パルス電圧を確実に生成することが可能になるという効果を奏する。
【０１５１】
本発明にかかるインクジェット記録装置は、以上のように、上記構成の駆動パルス生成回路と、電気エネルギーの作用により形状を変化させる圧電体を用いたインク吐出ノズルとを備え、上記駆動パルス生成回路が出力する駆動パルスを上記圧電体に印加することで、上記ノズル内に発生する圧力の作用によりインクを吐出する構成である。
【０１５２】
それゆえ、上記構成では、少なくとも立ち上がり部を有するパルス、好ましくは、台形状パルスの駆動電圧を生成することができる。そのため、駆動パルスを急峻に立ち上げたり、立ち下げたりすることがないので、圧電体の周辺回路における発熱ロスを抑制することができる。また、駆動パルス生成回路の構成を簡単にし、コストダウンを図ることもできる。これによって、簡単な構成で確実に動作するインクジェット記録装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる駆動パルス生成回路の一例を示す回路図である。
【図２】 図１に示す駆動パルス生成回路が内蔵されているインクジェット記録装置を示す透視斜視図である。
【図３】 図１に示す駆動パルス生成回路が内蔵されているインクジェット記録装置を示す透視側面図である。
【図４】 図２および図３に示すインクジェット記録装置における回路構成を示すブロック図である。
【図５】 （ａ）は、図１に示す駆動パルス生成回路に含まれる入力パルス生成回路の一例を示す回路図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す入力パルス生成回路による駆動パルス電圧の変化を模式的に示すグラフである。
【図６】 図１に示す駆動パルス生成回路にて用いられる入力タイミング信号、基準電位、入力電圧、放電用のパルス信号および放電信号、コッククロフト・ウォルトン型電源回路から出力される出力電圧、駆動パルス電圧の関係を示すタイミングチャートである。
【図７】 図１に示す駆動パルス生成回路に用いられる商用交流電源とコッククロフト・ウォルトン型電源回路を示した回路図である。
【図８】 （ａ）は、図１に示す駆動パルス生成回路において、コッククロフト・ウォルトン型電源回路を簡略化モデルに置き換えた場合を示す回路図であり、（ｂ）は、上記簡略化モデルを用いた場合のコッククロフト・ウォルトン型電源回路の正規化電圧と正規化容量との関係を示すグラフである。
【図９】 （ａ）は、図５（ａ）に示す入力パルス生成回路の他の例を示す回路図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す入力パルス生成回路による駆動パルス電圧の変化を模式的に示すグラフである。
【図１０】 （ａ）は、図５（ａ）に示す入力パルス生成回路のさらに他の例を示す回路図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す入力パルス生成回路による駆動パルス電圧の変化を模式的に示すグラフである。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）
１２ インクジェットヘッド（インク吐出ノズル）
２１ ヘッド駆動回路
３２ 圧電体
４０ 駆動パルス生成回路
４４ コンデンサ
６０ コッククロフト・ウォルトン型電源回路
６１ 交流電源（商用交流電源）
４１０ 立ち上がり波形生成回路（立ち上がり波形生成手段）
４１１ コッククロフト・ウォルトン型電源回路（駆動パルス供給手段）
４１２ 初期化放電回路（初期化放電手段）
４１４ 入力パルス生成回路（入力パルス生成手段）
４１５ 圧電体放電回路（圧電体放電手段）
４１６ 回生回路（回生手段）
４６１ インダクタンス素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a drive pulseVoltageThe present invention relates to a drive pulse generation circuit used in an ink jet recording apparatus using a piezoelectric body whose volume is changed by applying.
[0002]
[Prior art]
  The method of ejecting ink from an ink jet head that performs printing on a recording medium basically ejects ink from the tip of a nozzle provided in the ink jet head. The nozzle is provided at the bottom of each of the plurality of channels arranged in the inkjet head. Specifically, the channel is pressurized for a very short time, and the ink in the pressurized channel is ejected as a single ink droplet from a thin nozzle at the bottom of the channel.
[0003]
  As a method of pressurizing the above channel, a drive pulseVoltage (hereinafter abbreviated as “drive pulse” where appropriate)There is known a method of generating pressure using a piezoelectric body which is an electrostrictive element whose volume is changed by applying. That is, it has a plurality of channels separated by the piezoelectric body, and the channels are expanded / contracted by selectively applying ejection drive pulses or non-ejection drive pulses to drive electrodes formed on both wall surfaces of the channels. The ink ejection operation is performed.
[0004]
  By the way, the waveform of the drive pulse is not a square clock pulse, but a pulse having a voltage rising part (a gradually rising period) and a falling part (a gradually falling period) (hereinafter referred to as a trapezoidal pulse). Is preferable. This is because, in the rectangular pulse, current flows through the drive electrode and the peripheral circuit when it rises steeply and falls sharply, so that excess heat is generated by the resistance component of the common electrode and the peripheral circuit. . Here, if a trapezoidal pulse is applied, the rise and fall of the pulse are applied with a certain gradient. Therefore, the trapezoidal pulse does not cause a current to flow more concentratedly than the square pulse, and the heat loss of the drive electrode and its peripheral circuits can be reduced.
[0005]
  As a method for generating the trapezoidal pulse, there is a method in which a plurality of types of voltages are prepared, the pulse voltage is raised stepwise when applying the pulse, and lowered stepwise when stopping the application. . In the case of an ink jet recording apparatus using a DC power supply, a DC-DC converter is generally used to increase the voltage.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  However, every time one kind of voltage is generated, one power supply circuit is required. That is, in the above conventional method, a plurality of power sources are required to generate a plurality of types of voltages, and there is a problem that a power supply circuit for performing the method becomes complicated. On the other hand, in the case of an ink jet recording apparatus using a DC power supply, a DC-DC converter for generating a high-voltage power supply is required. The DC-DC converter circuit itself is composed of a capacitor, a resistor, a coil, a switching transistor, and the like. In this case as well, there is a problem that the power supply circuit becomes complicated. As described above, if the circuit has a complicated configuration, there is a problem that a large loss occurs in the power supplied to the power supply circuit.
[0007]
  The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is a drive pulse generation circuit used in an ink jet recording apparatus that performs printing on a recording medium by using an electromechanical conversion effect in a piezoelectric body. In other words, it is an object of the present invention to provide a drive pulse generation circuit capable of generating a plurality of continuously stable voltages with a simple configuration and an ink jet recording apparatus using the drive pulse generation circuit.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, a drive pulse generation circuit according to the present invention is a drive pulse generation circuit used in an ink jet recording apparatus that performs printing on a recording medium by using an electromechanical conversion effect in a piezoelectric body.As a reference potential, using a trapezoidal pulse waveform having a rising portion that is a period in which the voltage gradually increases and a falling portion that is a period in which the voltage gradually decreases,Input pulse generating means for generating an input pulse voltage;A rising waveform generating means for generating a driving pulse voltage having the rising portion; and a piezoelectric discharge means for discharging the electric charge accumulated in the piezoelectric body based on the reference potential. Is the aboveDrive pulse supply means for generating a drive pulse voltage by inputting the input pulse voltage and supplying the drive pulse voltage to the piezoelectric bodyIs includedAs the drive pulse supply means, a Cockcroft-Walton type power supply circuit is used, and the input pulse generation means is the input pulse generation means.Set the number of pulses, pulse width or frequency of the above input pulse voltageIt is characterized by that.
[0009]
  The Cockcroft-Walton type power supply circuit has a configuration in which several combinations of rectifiers and capacitors are stacked, and when an alternating current is applied, the voltage is stepped for each cycle of the alternating current. This is a circuit that can generate a high voltage that is an integral multiple of the supplied voltage by boosting the voltage.
[0010]
  In any of the above configurations,An arbitrary pulse train (input pulse) is input as an input pulse voltage to the Cockcroft-Walton power supply circuit.At the same time, the piezoelectric discharge means discharges the charge accumulated in the piezoelectric body based on the reference potential.
[0011]
  In addition, according to each of the above configurations, the input pulse generating means generates an input pulse in which the number of pulses, the pulse frequency, or the pulse width is changed, and the Cockcroft-Walton power supply circuit The slope of the rising portion can be changed by inputting to the road. That is, the output waveform can be controlled by changing any of the above pulse conditions.
[0012]
  for that reason,It is possible to transiently increase the output voltage of the Cockcroft-Walton power supply circuit. As a result, the drive pulse applied to the piezoelectric body can be output waveform having a rising portion with a simple configuration. CanAt the same time, if a target waveform having an arbitrary gradient is used as the reference potential, the drive voltage can be lowered at an arbitrary gradient. Therefore, the drive pulse applied to the piezoelectric body can be made into a trapezoidal output waveform having a rising portion and a falling portion with a simple configuration, and by changing the pulse conditions, it is possible to meet various conditions. It becomes possible to obtain a more appropriate drive pulse in response.
[0013]
  That is, according to the above configuration, the Cockcroft-Walton type power supply circuitAnd trapezoidal pulse drive voltage generated by piezoelectric discharge meanscan do. Therefore, the drive pulse rises sharplyAnd will not fallHeat loss in the peripheral circuit of piezoelectric materialEven moreCan be suppressed.
[0014]
  The drive pulse generation circuit according to the present invention is characterized in that, in addition to the above configuration, an initialization discharge means for discharging the charge of the capacitor included in the Cockcroft-Walton type power supply circuit is further provided.
[0015]
  According to the above configuration, after the driving pulse voltage is raised by the Cockcroft-Walton type power supply circuit by the input pulse voltage, the capacitor charge is discharged by the initializing discharge means to initialize the Cockcroft-Walton type power supply circuit. can do.
[0016]
  In other words, in the above configuration, when the input pulse voltage is newly input by the initializing discharge means, the capacitor can be brought into a state in which no charge is accumulated. Therefore, in the Cockcroft-Walton type power supply circuit, The drive pulse voltage can be reliably raised based on the input pulse voltage input to. Therefore, it is possible to continuously generate a drive pulse voltage having a rising portion, and it is possible to perform accurate starting control even if the gradient of the rising portion is appropriately changed.
[0017]
  In addition to the above configuration, the drive pulse generation circuit according to the present invention is characterized in that the input pulse generation means changes the pulse condition by feeding back the drive pulse voltage.
[0018]
  According to the above configuration, the input pulse generation means detects the drive pulse voltage and reflects it in the generation of the input pulse voltage. Therefore, an input pulse corresponding to the drive pulse can be generated, and the accuracy of the drive pulse voltage can be improved as compared with an open loop circuit.
[0019]
  The drive pulse generation circuit according to the present invention is characterized in that, in addition to the above-described configuration, the drive pulse generation circuit further includes regenerative means for recovering charges accumulated in the piezoelectric body.
[0020]
  According to the above configuration, the electric charge accumulated in the piezoelectric body can be recovered and returned to the DC power source by the regenerative unit. Therefore, the electric energy for driving the piezoelectric body is effectively used, and the power consumption of the drive pulse generation circuit can be reduced.
[0021]
  In addition to the above configuration, the drive pulse generation circuit according to the present invention is further characterized in that an inductance element is provided between the piezoelectric body and the regeneration means.
[0022]
  According to the above configuration, even when the slope of the rising edge or the falling edge of the drive pulse voltage is arbitrarily changed, the potential change accompanying the rise / fall can be buffered. For this reason, even when a drive pulse voltage having a rising portion and a falling portion is applied to the piezoelectric body, it is possible to suppress or prevent a loss that occurs during application, and to further reduce the power consumption of the drive pulse generation circuit. It becomes possible.
[0023]
  In addition to the above-described configuration, the drive pulse generation circuit according to the present invention is configured such that the number of stages of the cockcroft-Walton type power supply circuit is n, and the capacitance of each capacitor included in the cockcroft-Walton type power supply circuit is represented by C_C And the capacitance of the piezoelectric body is C_P The following relational expression
    C_P ≧ 4C_C / N
It is characterized by that.
[0024]
  According to the above configuration, even when electric charge remains in the capacitor included in the Cockcroft-Walton type power supply circuit at the time of the previous driving, the piezoelectric body can absorb the electric charge, and the cockcroft-Walton type every time driving is performed. The power supply circuit can be initialized. Therefore, it is possible to reliably generate a predetermined drive pulse voltage even if an input pulse voltage that is different for each driving time is used.
[0025]
  An ink jet recording apparatus according to the present invention includes a drive pulse generation circuit having the above-described configuration and an ink discharge nozzle using a piezoelectric body whose shape is changed by the action of electric energy, and outputs the drive pulse output from the drive pulse generation circuit. The ink is ejected by the action of pressure generated in the nozzle by being applied to the piezoelectric body.
[0026]
  According to the above configuration, it is possible to generate a driving voltage of a pulse having at least a rising portion, preferably a trapezoidal pulse. Therefore, since the drive pulse does not rise or fall sharply, heat loss in the peripheral circuit of the piezoelectric body can be suppressed. In addition, the configuration of the drive pulse generation circuit can be simplified and the cost can be reduced. Thus, an ink jet recording apparatus that operates reliably with a simple configuration can be provided.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  [Embodiment 1]
  An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
An ink jet printer (ink jet recording apparatus) 1 according to an embodiment of the present invention is an apparatus that performs printing by spraying ink on paper (recording medium) for image printing in accordance with image data.
[0028]
  First, the configuration of the main part of the ink jet printer is shown in FIG. 2 as a perspective view and FIG. 3 as a perspective side view. The inkjet printer 1 includes a paper feeding unit 2, a separation unit 3, a transport unit 4, a printing unit 5, and a discharge unit 6.
[0029]
  The paper supply unit 2 supplies paper P when printing is performed, and includes a paper supply tray 7 and a pickup roller (not shown). When printing is not performed, the paper P is stored.
[0030]
  The separation unit 3 is for supplying the paper P supplied from the paper supply unit 2 to the printing unit 5 one by one, and includes a paper supply roller 8 and a separation device 9. In the separation device 9, the pad portion (sheet(Paper)The friction between the sheet and the sheetPIt is set to be larger than the friction between. In the paper feed roller 8, the friction between the paper feed roller 8 and the paper P is set to be larger than the friction between the pad and the paper P or between the paper P. Therefore, even if two sheets P are sent to the separating unit 3, the sheet P can be separated by the sheet feeding roller 8 and only the upper sheet P can be sent to the conveying unit 4.
[0031]
  The transport unit 4 is for transporting the paper P supplied one by one from the separation unit 3 to the printing unit 5, and includes a guide plate 10 and a roller pair 11. The roller pair 11 is a member that adjusts the conveyance of the paper P so that the ink is sprayed to an appropriate position of the paper P when the paper P is sent to the printing unit 5.
[0032]
  The printing unit 5 is for printing on the paper P supplied from the roller pair 11 of the transport unit 4. The printing unit 5 includes a carriage 14 on which an inkjet head (ink discharge nozzle) 12 and an ink tank 13 are mounted, and a carriage 14. Shaft 15 that is slidably supported, carriage14Is moved in a direction (main scanning direction, XY direction in FIG. 2) perpendicular to the conveyance direction (sub-scanning direction, Z direction in FIGS. 2 and 3) of the paper P, and the paper P during printing It is comprised from the platen 17 used as a stand of. Here, the structure of the inkjet head 12 (hereinafter referred to as the head 12) will be described. The head 12 ejects ink from the tip of a nozzle provided in the head 12. The nozzle is provided at the bottom of each of a plurality of channels arranged in the head 12. Specifically, the channel is pressurized for a very short time, and the ink in the pressurized channel is ejected as ink droplets from a thin nozzle at the bottom of the channel. Next, the ink ejection operation will be described in detail. Since the channel uses a piezoelectric material, the volume of the channel can be changed by applying a driving pulse to the channel, thereby generating pressure. That is, by selectively applying ejection drive pulses or non-ejection drive pulses to the drive electrodes formed on both wall surfaces of the channel, a plurality of channels separated by the piezoelectric body are expanded / contracted to perform ink ejection operation. I do.
[0033]
  The discharge unit 6 is for discharging the printed paper P out of the ink jet printer 1, and includes an ink drying unit, a discharge roller 18, and a discharge tray 19 (not shown).
[0034]
  Next, an electric circuit of the ink jet printer 1 will be described based on a block diagram shown in FIG. As shown in FIG. 4, the electrical circuit of the inkjet printer 1 includes a control unit 20, a head drive circuit 21, a carriage drive circuit 22, and a paper transport drive circuit 23.
[0035]
  The control unit 20 is a block that controls the operation of the ink jet printer 1 by performing calculation with a CPU (Central Processing Unit) (not shown). From the memory 24, the interface unit 25, the image processing unit 26, and the drive system control unit 27. Composed.
[0036]
  The memory 24 is a storage unit configured by a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory). The RAM is mainly a storage means for temporarily storing print data D, and the ROM is a storage means for previously storing a control program and various tables for the ink jet printer 1.
[0037]
  The interface unit 25 is a block for receiving a print command and print data D from the outside and transmitting them to the image processing unit 26 and the drive system control unit 27. The image processing unit 26 is a block for performing various processes on the print data D input from the interface unit 25 and outputting the print data D to the head drive circuit 21. On the other hand, the drive system control unit 27 controls the drive system such as the carriage motor 28 and the paper transport motor 29 based on the print command and the print data D input from the interface unit 25, and the carriage drive circuit 22 and the paper. An output signal is derived to the conveyance drive circuit 23.
[0038]
  The head drive circuit 21 is a circuit for driving the head 12, and the carriage drive circuit 22 is a timing belt.16, And a paper conveyance drive circuit 23 is a paper feed roller 8 and a discharge roller for conveying the paper P.18It is a circuit that drives, etc.
In the above configuration, the inkjet printer 1 performs printing by the following operation. First, the control unit 20 makes a print request to the inkjet printer 1 based on a print command and print data D from the outside. The inkjet printer 1 that has received the print request receives the sheet on the paper feed tray 7.(Paper P)Are carried out from the paper feeding unit 2 to the separation unit 3 by a pickup roller (not shown).
[0039]
  Next, the unloaded paper P passes through the separation unit 3 by the paper feed roller 8 and is sent to the transport unit 4. In the transport unit 4, the roller pair 11PaperP to head12And between platen 17.
[0040]
  In the printing unit 5, the platen is fed from the ink nozzles of the head 12.17Ink is sprayed onto the upper paper P corresponding to the image information. Specifically, first, the carriage 14 moves in the main scanning direction. Along with this, the head 12 prints the print data.DCorresponding to the above, the ink in the ink tank 13 is ejected onto the paper P that is stopped once on the platen 17. In this way, main scanning by the head 12 is performed. The control unit 20 forms an image on the paper P by transporting the paper P in the sub-scanning direction by a predetermined pitch every time the main scanning of one line by the head 12 is completed.
[0041]
  The printed paper P passes through an ink drying unit (not shown) and is discharged to a discharge tray 19 by a discharge roller 18. Thereafter, the paper P is provided to the user as a printed matter.
[0042]
  Next, the configuration of the head drive circuit 21 and the drive pulse generation circuit 40 for supplying power to the head drive circuit 21 will be described with reference to FIGS.
[0043]
  As shown in FIG. 1, the drive pulse generation circuit 40 in the present embodiment includes at least two circuit configurations of a rising waveform generation circuit 410 and a falling waveform generation circuit 420.
[0044]
  As shown in FIG. 1, the rising waveform generating circuit 410 includes a Cockcroft-Walton type power supply circuit 411 (hereinafter abbreviated as a cockcroft circuit 411), an initialization discharge circuit 412 connected to the cockcroft circuit 411, and a cockcroft circuit. 411, a voltage application switch 413 connected between the initialization discharge circuit 412 and the head drive circuit 21, and an input pulse generation circuit 414 shown in FIG. 5A connected to the cockcroft circuit 411. .
[0045]
  On the other hand, the falling waveform generation circuit 420 includes a piezoelectric discharge circuit 415 connected to the rising waveform generation circuit 410 via the head drive circuit 21 and a regeneration circuit 416 connected to the piezoelectric discharge circuit 415. Yes.
[0046]
  As shown in FIG. 1, the head drive circuit 21 includes a piezoelectric body selection switch (switch) 31 as an analog switch, a piezoelectric body 32, a drive electrode 33, and a resistor 34. The piezoelectric body selection switch 31 is an analog switch for selecting the piezoelectric body 32 to which the drive pulse output from the cockcroft circuit 411 is applied. The piezoelectric body 32 forms channels for ejecting ink and separates the channels. The drive electrode 33 is provided on each piezoelectric body 32 and is an electrode for applying a drive pulse to each piezoelectric body 32. In other words, the drive pulse is selectively applied to the piezoelectric body 32 via the drive electrode 33 by the piezoelectric body selection switch 31, and ink is ejected from the channel formed by the selected piezoelectric body 32.
[0047]
  Note that in the actual head driving circuit 21, in practice, as many piezoelectric bodies as the nozzles of the head 12 have.ChoiceA plurality of combinations of the switch 31, the piezoelectric body 32, the drive electrode 33, and the resistor 34 are arranged in parallel. In this embodiment, for convenience of explanation, the piezoelectric body is used.ChoiceOnly one combination of the switch 31, the piezoelectric body 32, the drive electrode 33, and the resistor 34 is described.
[0048]
  The rising waveform generation circuit 410 and the falling waveform circuit 420 serve as a power source for generating the drive pulse, and both are characteristic portions of the present embodiment.
[0049]
  In the present embodiment, the waveform of the drive pulse generated by the rising waveform generation circuit 410 is not a square pulse, but the drive shown in the lowermost stage of FIG. 6 in order to reduce the heat loss of the drive electrode 33 and its peripheral circuits. Pulse voltage V_PZT As shown in the waveform, the pulse is a pulse in which the voltage is raised (increased) and lowered (decreasing) stepwise (hereinafter referred to as a trapezoidal pulse). The rising waveform generating circuit 410 is a means for forming a rising portion (gradually rising period) of the trapezoidal pulse, and the falling waveform generating circuit 420 is a falling portion (gradually decreasing) of the trapezoidal pulse. Is a means for forming a period.
[0050]
  First, the rising waveform generation circuit 410 will be described.
[0051]
  Cockcroft circuit included in the rising waveform generation circuit 4104111, for example, refers to a circuit capable of generating a stable high voltage by stacking several combinations of a rectifier (in this case, a diode) 43 and a capacitor 44 as shown in FIG. As shown in Fig. 1, the initializing discharge circuit is arranged at the lowermost stage and the uppermost stage.412Are connected in parallel. This cockcroft circuit411Can generate a stable high voltage by stepping up the voltage charged in the capacitor 44 every time the power supply is electrically switched.
[0052]
  Where the cockcroft circuit411Will be described using the basic circuit (cockcroft circuit 60) shown in FIG. The cockcroft circuit of the present embodiment shown in FIG.411Is a configuration in which two combinations of rectifiers 43 and capacitors 44 are stacked in four stages, but in FIG. 7, for simplification of description, a combination of two rectifiers and capacitors is stacked in three stages. , Amplitude V as input power_0p-pAC power source (commercial AC power source) 61 is used.
[0053]
  The cock croft circuit 60 shown in FIG. 7 has a configuration in which two combinations of rectifiers D and capacitors C are stacked in three stages. Here, ± V from one AC power supply 61 every cycle.₀ A voltage of / 2 is input.
[0054]
  First, amplitude V_0p-pIn the AC input, the first negative half cycle causes the AC power supply 61 to be -V₀ / 2 is input, the capacitor C1 is connected to V through the rectifier D1.₀ / 2 is charged. With the subsequent positive half cycle, the AC power supply 61 becomes + V₀ When / 2 is input, the input voltage is superimposed on the charge charged in the capacitor C1. That is, the negative terminal of the capacitor C1 is + V₀ / 2 and the positive terminal is + V₀ Is charged. Accordingly, the capacitor C4 is connected to + V via the rectifier D2.₀ Charged to converge.
[0055]
  Further, the negative half cycle of the second cycle causes the AC power supply 61 to be −V.₀ When / 2 is input, the input voltage is superimposed on the charge charged in the capacitor C4. That is, the negative terminal of the capacitor C4 is + V₀ / 2 and the positive terminal is + V₀ Is charged. Here, since the positive terminal of the capacitor C1 becomes the reference potential, the capacitor C2 is connected to + V via the rectifier D3.₀ Charged to converge. Therefore, the capacitor C2 has V₀ Will be charged. Furthermore, the AC power supply 61 becomes + V by the positive half cycle of the second round.₀ When / 2 is input, the input voltage is the charge V charged in the capacitor C2.₀ And superimpose. That is, the negative terminal of the capacitor C2 is + V₀ / 2 and the positive terminal is + V₀ Is charged. Along with this, the capacitor C5 is connected to + V via the rectifier D4.₀ Charged to converge.
[0056]
  Subsequently, the negative half cycle of the third cycle causes the AC power supply 61 to be −V.₀ When / 2 is input, the input voltage is superimposed on the charge charged in the capacitor C5. That is, the negative terminal of the capacitor C5 is + V₀ / 2 charged, plus terminal + 3V₀ / 2 is charged. Here, since the plus terminal of the capacitor C2 becomes the reference potential, the capacitor C3 is connected to + 3V via the rectifier D3.₀ Charged to converge to / 2. In this way, in the cockcroft circuit 60, ± V in one cycle.₀ By inputting a voltage of / 2, n · (V in the capacitor Cn during the nth positive cycle.₀ / 2) can be converged.
[0057]
  In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a cockcroft circuit 411 having a configuration in which combinations of two rectifiers 43 and capacitors 44 are stacked in several stages is applied.411± V_coWhen an AC voltage of / 2 is input, 4V is output from the top output terminal._coOutput voltage can be obtained.
[0058]
  Here, in the present invention, the input voltage V input to the input terminal 46 of the cockcroft circuit 411._coIs the pulse voltage (input pulse voltage V_inAnd). Therefore, the power supply means provided in the drive pulse generation circuit 40 according to the present invention is the input pulse generation circuit 414 shown in FIG. This input pulse generation circuit 414 has an input pulse voltage V_inThe pulse conditions can be changed. Therefore, in the present invention, the cockcroft circuit 411 is used as the drive pulse supply means, and the cockcroft circuit 411 changes the input pulse voltage V by appropriately changing the pulse condition from the input pulse generation circuit 414._inIs input, the drive pulse voltage V of the waveform having the rising portion_PZT Is generated and supplied to the piezoelectric body 32.
[0059]
  The drive pulse generation circuit 40 according to the present invention is connected to the cock croft circuit 411 with an input pulse voltage V_inAs described above, an arbitrary pulse train (input pulse) generated by the input pulse generation circuit 414 is input. In addition, the input pulse generation circuit 414 can change the pulse condition based on a predetermined condition.
[0060]
  Therefore, the output voltage of the cockcroft circuit 411 can be transiently increased and applied to the piezoelectric body 32 as a drive pulse having a rising portion, and the drive pulse voltage V_PZT It is also possible to change the slope of the rising edge of the. Therefore, it is possible to obtain a more appropriate drive pulse according to various conditions, and it is possible to suppress heat loss in the peripheral circuit of the piezoelectric body 32.
[0061]
  In the present invention, the pulse condition that can be changed by the input pulse generation circuit 414 is not particularly limited. For example, the number of pulses, the frequency, or the pulse width is preferable. In this embodiment, an example in which the number of pulses is changed will be described.
[0062]
  As shown in FIG. 5A, the input pulse generation circuit 414 in this embodiment includes a comparator (CMP in the figure) 441, an AND gate 442, a capacitor 443, and resistors 444, 445, 446, 447, and 448. , Input pulse voltage V_inThe number of pulses is changed. Specifically, the reference potential V from the positive input terminal of the comparator 441._ref Driven from the negative input terminalpulseVoltage V_PZT Is entered. Resistors 444 and 445 are connected to the negative input terminal.
[0063]
  The output terminal of the comparator 441 is connected to one of the input terminals of the AND gate 442. A clock signal CK is applied from the other input terminal of the AND gate 442. The AND gate 442 also receives the input timing signal SW1 (the uppermost signal in FIG. 6) of the voltage application switch 413. The output terminal of the AND gate 442 is connected to the capacitor 443 and grounded via the resistor 446, and the DC power source V is connected via the resistor 447._ccConnected to. The capacitor 443 is grounded via a resistor 448 and connected to the input terminal 46 of the cockcroft circuit 411 via a terminal 47. With this configuration, the number of pulses can be changed as will be described later.
[0064]
  In addition, the above-mentioned in this embodimentinputDetailed functions, operations, and the like of the pulse generation circuit 414 will be described together with a description of the entire operation of the drive pulse generation circuit 40 in this embodiment.
[0065]
  The rising waveform generation circuit 410 according to the present invention is provided with an initialization discharge circuit 412 that discharges the electric charges of the capacitors 44... Included in the cockcroft circuit 411. The initializing discharge circuit 412 includes a switch 421, an NPN transistor 422, and resistors 423 and 424. The base of the transistor 422 is connected to a 5V line (line in the figure) via the resistor 423 and the switch 421. The collector of the transistor 422 is connected to the output terminal at the uppermost stage of the cockcroft circuit 411 via the resistor 424, and the emitter is connected to the lowermost stage.
[0066]
  In the initialization discharge circuit 412, the input pulse generation circuit 414 receives the input pulse voltage V_inIs input, and the driving pulse voltage V is output from the cockcroft circuit 411._PZT Is turned on and then the switch 421 is turned on to discharge the capacitors 44...411Can be initialized. Therefore, the input pulse generation circuit 414 supplies the input pulse voltage V_inIs newly input, the cockcroft circuit 411 inputs the newly input pulse voltage V_inBased on the drive pulse voltage V_PZT Can be launched. Therefore, the drive pulse voltage V having a rising portion_PZT Can be generated continuously, and accurate start-up control is possible even if the slope of the start-up portion is changed as appropriate.
[0067]
  Driving pulse voltage V output from the cockcroft circuit 411_PZT Is applied to the piezoelectric body 32 of the head drive circuit 21, and the application control is performed by a voltage application switch 413. The voltage application switch 413 includes a switch 431, a MOSFET-P type transistor 432, and a Schottky rectifier (diode) 433. The gate of the transistor 432 is connected to the switch 431, the drain is connected to the cockcroft circuit 411 (and the initialization discharge circuit 412), and the source is connected to the anode of the rectifier 433.
[0068]
  The switch 431 in the voltage application switch 413 is turned on / off by an input timing signal SW1 shown in the uppermost stage of FIG. 6, and the cathode of the rectifier 433 is connected to the head drive circuit 21. Therefore, based on the input timing signal SW1, the drive pulse voltage V is applied from the cockcroft circuit 411 to the head drive circuit 21 by the transistor 432._PZT Will be applied.
[0069]
  Next, the falling waveform generation circuit 420 will be described.
[0070]
  The piezoelectric discharge circuit 415 included in the falling waveform generation circuit 420 has a reference potential V_ref Based on the above, the electric charge accumulated in the piezoelectric body 32 is discharged. In this embodiment, as shown in FIG. 1, a comparator 451, a PNP transistor 452, a PNP transistor 453, and resistors 454 455 456 457 are included. The base of the transistor 452 is connected to the resistor 454, the collector is connected to the resistors 455 and 456 and the negative input terminal of the comparator 451, and the emitter is grounded. The base of the transistor 453 is connected to the resistor 457, the emitter is connected to the head driving circuit 21 and the resistor 456, and the collector is connected to a regenerative circuit 416 described later. A transistor 453 is connected to the output terminal of the comparator via a resistor 457.
[0071]
  As the switch 431 in the voltage application switch 413 is turned on, the transistor 452 drives the piezoelectric body 32 to the negative input terminal of the comparator 451.pulseVoltage V_PZT Enter. In the comparator 451, the reference potential V is applied from the plus side input terminal._ref Is input and drivenpulseVoltage V_PZT And reference potential V_ref Are compared. Reference potential V_ref Drive thanpulseVoltage V_PZT Is increased, the transistor 453 connected to the output terminal of the comparator 451 discharges the electric charge of the piezoelectric body 32 from the head drive circuit 21.
[0072]
  Therefore, in the piezoelectric discharge circuit 415, as shown in the second stage from the top in FIG._ref As a target waveform having an arbitrary gradient, the target waveform is input to the comparator 451 and chopped by the transistor 452 so as to have a gradient along the input value._PZT Can be lowered at an arbitrary gradient. As a result, by combining with the cock croft circuit 411, the driving pulse applied to the piezoelectric body 32 is converted into a trapezoidal pulse having a rising portion and a falling portion (the lowest V in FIG. 6)._PZT ).
[0073]
  The falling waveform generation circuit 420 is further provided with a regenerative circuit 416 that recovers charges accumulated in the piezoelectric body 32. In this embodiment, as shown in FIG. 1, an inductance element 461, a rectifier (diode) 462, and an electrolytic capacitor 463 are configured.
[0074]
  Specifically, a transistor 453 of the piezoelectric discharge circuit 415 is connected to one of the inductance elements 461, and a 5V line and an electrolytic capacitor 463 are connected to the other. One line of the electrolytic capacitor 463 is connected to the lines of the inductance elements 461 and 5V, and the other is connected to a rectifier 462 and grounded. The rectifier 462 has an anode connected to the electrolytic capacitor 463 and a cathode connected to the inductance element 461 (and the piezoelectric discharge circuit 415), and a current flows from the inductance element 461 toward the electrolytic capacitor.
[0075]
  Therefore, in the regeneration circuit 416, the electric charge of the piezoelectric body 32 discharged by the piezoelectric body discharge circuit 415 can be collected in the electrolytic capacitor 463. The collected charge is DC power supply V_ccCan be returned to. Therefore, electric energy for driving the piezoelectric body 32 is effectively used, and the drive pulse generation circuit 40 can be reduced in power consumption.
[0076]
  Moreover, since the inductance element 461 can be regarded as being provided between the piezoelectric body 32 and the regenerative circuit 416, the drive pulse voltage V applied to the piezoelectric body 32._PZT Even when the slope of the rising portion or falling portion of is arbitrarily changed, the change in potential accompanying the rise and fall can be buffered and smoothed. Therefore, the drive pulse voltage V_PZT It is possible to suppress or prevent a loss that occurs during the application of, and to further reduce the power consumption of the drive pulse generation circuit 40.
[0077]
  If a resistor is used instead of the inductance element 461, the collected charge is lost due to the heat generated by the resistor, which is not preferable from the viewpoint of reducing power consumption. Further, when the transistor 453 and the electrolytic capacitor 463 are directly connected without providing the inductance element 461, it is possible to recover charges without loss, but since a surge current flows, depending on the situation, This is not preferable because the transistor 453 and the electrolytic capacitor 463 may be damaged.
[0078]
  Next, based on the timing chart shown in FIG. 6, the overall operation of the drive pulse generation circuit 40 in the present embodiment will be described. In FIG. 6, the input timing signal SW1 and the reference potential V used in the drive pulse generation circuit 40 in this embodiment are shown with the time as the horizontal axis and the magnitude of the potential as the vertical axis._ref , Input pulse voltage V_in, Discharge pulse signal Q and discharge signal DCH, output voltage V output from cockcroft circuit 411_CP, Drive pulse voltage V_PZT Shows the relationship.
[0079]
  First, the switch 431 of the voltage application switch 413 is turned on based on the uppermost input timing signal SW1. Simultaneously with this ON, the input pulse generation circuit 414 generates an input pulse as shown in the third stage of FIG. 6 and inputs it to the cockcroft circuit 411. At the same time, as shown in the fifth stage of FIG. 6, the discharge signal DCH is stopped, and the discharge from the piezoelectric body 32 by the piezoelectric discharge circuit 415 is stopped. Therefore, the output voltage V output from the cockcroft circuit 411_out (Drive pulse voltage V_PZT ) Is reliably applied to the piezoelectric body 32.
[0080]
  Here, in the input pulse generation circuit 414 shown in FIG. 5A, the target waveform prepared in advance, that is, the reference potential V shown in the second stage of FIG._ref And driving pulse voltage V_PZT Are input to the comparator 441 to be compared. Reference potential V_ref Is the drive pulse voltage V_PZT If higher, the AND gate 442 outputs a clock signal CK. An input pulse is generated based on the clock signal CK and input to the cockcroft circuit 411.
[0081]
  Here, the change in the number of pulses by the input pulse generation circuit 414 will be described. The basic operation of the cockcroft circuit 411 is to increase the voltage by an AC peak voltage in one AC cycle. Therefore, when the number of pulses is changed as the input pulse condition, as shown in FIG._ref If not, the input pulse voltage V_inIs output as one pulse, and the reference potential V_ref The input pulse voltage V at that time_inThin out the pulse. As a result, the frequency of a constant pulse width at the time of ON can be changed, and the drive pulse voltage V_PZT Can change. Note that the drive pulse voltage V in FIG._PZT This change is actually smooth, but is shown as a large step for convenience of explanation.
[0082]
  The output potential V output from the cockcroft circuit 411_CPRises to have a predetermined gradient, as shown in the second row from the bottom of FIG. When the generation / input of the input pulse is stopped, the rise is stopped and becomes constant, and further, the output potential V_CPDecreases, but the drive voltage input to the piezoelectric body 32, that is, the drive pulse voltage V_PZT (Output voltage V_out ) Is maintained at a constant value.
[0083]
  That is, in the present embodiment, the input pulse generation circuit 414 drives the drive pulse voltage V for driving the piezoelectric body 32._PZT Is fed back, and the number of pulses (that is, the pulse condition) can be changed. Therefore, the drive pulse voltage V_PZT Is detected and the input pulse voltage V_inCompared to the open loop type circuit, the drive pulse voltage V_PZT Accuracy can be improved.
[0084]
  After that, by inputting the pulse signal Q shown in the fourth stage of FIG. 6 to the transistor 453, the reference potential V input to the comparator 451._ref Drive pulse voltage V along the gradient of_PZT Is chopped. As a result, the drive pulse voltage V_PZT Is the reference potential V_ref It falls from a constant voltage value like this. As a result, a trapezoidal pulse is formed.
[0085]
  Thus, in the drive pulse generation circuit and the ink jet recording apparatus according to the present invention, the trapezoidal pulse drive voltage can be generated by the Cockcroft-Walton type power supply circuit and the piezoelectric discharge circuit. Therefore, since the drive pulse does not rise or fall sharply, it is possible to further suppress heat loss in the peripheral circuit of the piezoelectric body.
[0086]
  In addition, since the input pulse generation circuit can change the pulse condition, the slope of the rising portion can be changed. That is, the output waveform can be controlled by the input pulse with the pulse condition changed. Therefore, it is possible to obtain a more appropriate drive pulse according to various conditions, and it is possible to further suppress heat loss in the peripheral circuit of the piezoelectric body.
[0087]
  Note that the above-described embodiment does not limit the scope of the present invention, and various modifications can be made within the scope of the present invention. Therefore, it goes without saying that the configuration of each circuit is not limited to the configuration shown in FIG. 1 or FIG.
[0088]
  [Embodiment 2]
  The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those used in the first embodiment are denoted by the same member numbers, and description thereof is omitted.
[0089]
  In the first embodiment, the capacitance of the capacitor in the cockcroft circuit 411 is not particularly limited. However, in this embodiment, by defining the capacitance of the capacitor with respect to the capacitance of the piezoelectric body 32, the cockcroft The circuit 411 is made easier to initialize.
[0090]
  That is, in the drive pulse generation circuit 40 according to the present embodiment and the inkjet recording apparatus 1 including the drive pulse generation circuit 40, the number of stages of the cockcroft circuit 411 included in the rising waveform generation circuit 410 is n, and the capacitor 44 included in the cockcroft circuit 411 Individual capacitance is C_C And the capacitance of the piezoelectric body 32 included in the head drive circuit 21 is C_P Then, the following relational expression (1)
    C_P ≧ 4C_C / N (1)
Is supposed to hold.
[0091]
  The relational expression (1) will be specifically described. As shown in FIG. 8A, the cockcroft circuit 411 includes a grounded power source 62, an input side capacitor 63 connected to the power source 62, and an output connected to the input side capacitor 63 and grounded. It replaces with the simplified model which consists of the side capacitor | condenser 64. FIG.
[0092]
  In this case, the input side capacitor 63 corresponds to the input side (input terminal 46 side) capacitor 44 in the cockcroft circuit 411 (the capacitor 44 in series on the left side in FIG. 1A), and the output side capacitor 64 is This corresponds to the output side (head drive circuit 21 side) capacitor (capacitor 44 in series on the right side in FIG. 1A) in the cockcroft circuit 411 and the piezoelectric body 32 included in the head drive circuit 21. Therefore, the capacitance C of the input side capacitor 63_SIs the capacitance C of the capacitor 44 on the input side._C The capacitance C of the output side capacitor 64 is_P 'Is the capacitance C of the output-side capacitor 44._C And capacitance C of piezoelectric body 32_P It becomes the serial composition with.
[0093]
  Therefore, the peak value of the input pulse is set to V_OPAnd the initial charge of the input side capacitor 63 is V_COAnd the initial charge of the piezoelectric body 32 is V_POWhen the capacitor 44 is charged in the negative cycle and the charging current flowing into the piezoelectric body 32 in the positive cycle to which the initial charge is applied is a function I (t) of the time t, the following equation (2) is obtained. To establish.
[0094]
[Expression 1]

[0095]
  However, in the above equation (2), if the number of stages of the cockcroft circuit 411 is n, C_S = C_C / N and C_P '= C_P + C_S It is.
[0096]
  Here, the charging voltage of the piezoelectric body 32 is expressed as a function V of time t._C If (t), this V_C (t) is obtained from the above equation (2) as the following equation (3).
[0097]
[Expression 2]

[0098]
  Further, from the above equation (3), at the start of charging of the piezoelectric body 32 or immediately after the start of charging, the charging voltage V of the piezoelectric body 32 is determined._C (t) and the capacitance C of the input side capacitor 63_SAnd the capacitance C of the output-side capacitor 64_P The relationship of the following formula (4) is established between 'and'.
[0099]
[Equation 3]

[0100]
  The relationship of the above equation (4) is that the capacitance C of the input side capacitor 63 as shown in FIG._S The capacitance C of the piezoelectric body 32 with respect to_P Normalized capacity C which is the ratio of_P / C_S Is the horizontal axis and the capacitance C of the input side capacitor 63 is_S And the capacitance C of the output side capacitor 64_P Sum C with ‘_S + C_P Capacitance C for '_S The normalized voltage C which is the ratio of_S / (C_S + C_P ) As a vertical axis.
[0101]
  As mentioned above, C_S = C_C / N so that the normalized capacity C_P / C_S = C_P / (C_C / N). Therefore, as shown in FIG. 8B, in the cockcroft circuit 411, the electrostatic capacitance C of the piezoelectric body 32 as a load._P Alternatively, as the number of stages n of the cockcroft circuit 411 increases, the charging voltage per one input pulse cycle decreases. However, the normalized capacity C_P / C_S It can be seen that when the ratio exceeds 4, the reduction ratio decreases. Therefore, in the cockcroft circuit 411, the relational expression (1) is obtained as a condition for realizing efficient charging or as a condition for ensuring a wide dynamic range of charging.
[0102]
  Thus, the capacitance C of the capacitor 44_C And capacitance C of piezoelectric body 32_P If the above relational expression (1) holds, the piezoelectric body 32 can absorb the charge even if the charge remains in the capacitor 44 of the cockcroft circuit 411 during the previous drive. The cockcroft circuit 411 can be initialized every time it is driven. Therefore, the input pulse voltage V which is different for each driving time_inEven if the predetermined drive pulse voltage V_PZT Can be reliably generated. Further, by combining with the initialization discharge circuit 412 in the first embodiment, initialization can be further ensured.
[0103]
  Further, if the number of stages n of the cockcroft circuit 411 is small, a high voltage value is applied to the piezoelectric body 32 by a single application. However, if the number n of stages is large and the capacitance of the capacitor 44 is smaller than that of the piezoelectric body 32, one time is applied. The voltage value applied to the piezoelectric body 32 by application can be kept low. Therefore, the number of stages n of the cockcroft circuit 411 is very preferably 4 or more.
[0104]
  [Embodiment 3]
  The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those used in the first or second embodiment are denoted by the same member numbers, and description thereof is omitted.
[0105]
  In the first embodiment, the input pulse generation circuit 414 can change the number of pulses as the pulse condition. In the present embodiment, the frequency or the pulse width can be changed as the pulse condition.
[0106]
  Specifically, as shown in FIG. 9A, the input pulse generation circuit 417 in this embodiment includes an error amplifier 471, a pulse width modulator (PWM in the figure) 472, a buffer 473, a capacitor 474, and a resistor 475. · It is composed of 476 · 477 · 478 · 479.
[0107]
  From the positive input terminal of the error amplifier 471, the reference potential V_ref Is input, and the drive pulse voltage V is applied from the negative input terminal._PZT Is entered. Resistors 474 and 475 are connected to the negative input terminal. The output terminal of the error amplifier 471 is connected to the pulse width modulator 472. The pulse width modulator 472 widens the pulse width based on the input of the clock signal CK when the error amplifier 471 generates a plus error. Modulate to.
[0108]
  The output terminal of the pulse width modulator 472 is connected to the buffer 473, and the input timing signal SW1 (the uppermost signal in FIG. 6) of the voltage application switch 413 is also input to the buffer 473. The output terminal of the buffer 473 is connected to the capacitor 474 and is grounded via the resistor 477, and is connected to the DC power source V via the resistor 478._ccConnected to. The capacitor 474 is grounded via a resistor 479 and connected to the input terminal 46 of the cockcroft circuit 411 via a terminal 47.
[0109]
  Alternatively, as shown in FIG. 10A, the input pulse generation circuit 418 in this embodiment includes an error amplifier 481, a variable frequency oscillator (VFO in the figure) 482, a buffer 483, a capacitor 484, and resistors 485, 486, and 487. -You may be comprised from 488 * 489.
[0110]
  From the positive input terminal of the error amplifier 481, the reference potential V_ref Is input, and the drive pulse voltage V is applied from the negative input terminal._PZT Is entered. Resistors 484 and 485 are connected to the negative input terminal. Error amplifier481The output terminal ofVariable frequency oscillator 482The variable frequency oscillator 482 oscillates to increase the frequency based on the input of the clock signal CK to follow the rising of charging when the error amplifier 481 generates a plus error.
[0111]
  The output terminal of the variable frequency oscillator 482 is connected to the buffer 483, and the input timing signal SW1 (the uppermost signal in FIG. 6) of the voltage application switch 413 is also input to the buffer 483. The output terminal of the buffer 483 is connected to the capacitor 484 and is grounded via the resistor 487, and is connected to the DC power source V via the resistor 488._ccConnected to. The capacitor 484 is grounded via a resistor 489 and is connected to the input terminal 46 of the cockcroft circuit 411 via a terminal 47.
[0112]
  The input pulse generation circuit 417 changes the pulse width, and the input pulse generation circuit 418 changes the frequency to change the output voltage V_out That is, the drive pulse voltage V_PZT The rising slope and the ultimate voltage can be changed.
[0113]
  The change of the pulse condition by the input pulse generation circuits 417 and 418 will be described. As described in Embodiment 1, the basic operation of the cockcroft circuit 411 is to increase the voltage by an AC peak voltage in one AC cycle.
[0114]
  the aboveinputIn the case of the pulse generation circuit 417, the pulse width is changed. Therefore, as shown in FIG. 9B, in the input pulse generation circuit 417, the reference potential V_ref The charging time is set to be shorter than the charging time to the peak (that is, the input pulse voltage V_inChange the pulse width). As a result, the drive pulse voltage V rising in one cycle including the discharging time_PZT Is controlled with a voltage smaller than the peak, and the drive pulse voltage V_PZT To change.
[0115]
  On the other hand, the aboveinputIn the case of the pulse generation circuit 418, the frequency is changed. Therefore, in accordance with the basic operation of the cockcroft circuit 411, as shown in FIG._inOf the reference potential V_ref By changing the frequency to match the slope of the drive pulse voltage V_PZT To change. In both FIG. 9B and FIG. 10B, the drive pulse voltage V_PZT This change is actually smooth, but is shown as a large step for convenience of explanation.
[0116]
  Therefore, the output waveform can be controlled by changing the pulse condition of the number of pulses (Embodiment 1), frequency, or pulse width in the input pulse voltage. Therefore, it is possible to obtain a more appropriate drive pulse according to various conditions, and it is possible to further suppress heat loss in the peripheral circuit of the piezoelectric body.
[0117]
  A Cockcroft-Walton type power supply circuit is known as a technique for increasing the voltage. However, as an example in which this Cockcroft-Walton type power supply circuit is used as a high-voltage power supply for an inkjet head, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-127409 A recording apparatus using a sensitive working medium is disclosed. The above publication uses a Cockcroft-Walton-type power supply circuit for a high-voltage power supply circuit of an ink jet recording apparatus using an electrosensitive working medium, and outputs one high-voltage voltage from one cockcroft-Walton-type power supply circuit. I am letting.
[0118]
  In contrast, in the ink jet recording apparatus according to the present invention, first, a Cockcroft-Walton type power supply circuit is used for the power supply circuit of the ink jet recording apparatus using a piezoelectric body whose volume is changed by applying a drive pulse. In addition, in order to form a trapezoidal pulse, an input pulse is applied to the Cockcroft-Walton type power supply circuit so that the pulse condition can be changed, thereby forming a rising portion, and a piezoelectric discharge means. It differs greatly in that it uses it to form a falling part.
[0119]
  According to the above configuration, since the Cockcroft-Walton type power supply circuit is applied to the power supply circuit of the ink jet recording apparatus using the piezoelectric body, the output of the Cockcroft-Walton type power supply circuit is used transiently, so that the specific voltage Can be efficiently taken out while gradually increasing the voltage (attainment voltage) that is an integral multiple of. Further, since the piezoelectric discharge means is used in combination with this Cockcroft-Walton type power supply circuit, a voltage that is an integral multiple of the specific voltage can be gradually lowered.
[0120]
  In addition, the voltage rise and the ultimate voltage value can be easily realized simply by changing the pulse condition of the input pulse voltage, and the voltage drop can also be realized by chopping by the transistor and smoothing the inductance element. it can. Even if the voltage drop input is analog, the voltage is low and the current is small, so it can be easily created by integrating digital oscillation.
[0121]
  Conventionally, a DC-DC converter has been used to extract a voltage higher than a specific voltage. Since the DC-DC converter is composed of a capacitor, a resistor, a coil, and a switching transistor, and the circuit is complicated, the power loss tends to increase. On the other hand, the Cockcroft-Walton type power supply circuit used in the present invention basically has a very simple configuration including a capacitor and a rectifier, and therefore can suppress power loss as compared with a DC-DC converter. .
[0122]
  Furthermore, according to the above configuration, the power supply circuit has a very simple circuit configuration in the power supply circuit of the ink jet recording apparatus that requires a plurality of voltages.
[0123]
  That is, conventionally, in order to generate a plurality of specific voltages, it is necessary to prepare a plurality of unique power supply circuits. As a result, the power supply circuit of the ink jet recording apparatus has become very complicated. On the other hand, with the above configuration, a plurality of voltages can be extracted from a single power supply circuit, so that the power supply circuit has a very simple circuit configuration.
[0124]
  The drive pulse generation circuit according to the present invention is configured by a simple diode without using an analog switch which is an active element. Therefore, compared to a charge pump used for driving a liquid crystal with a small load capacity, it can be suitably used for high-speed discharge driving of a piezoelectric body having a large capacity load such as an inkjet head drive. In particular, the drive pulse generation circuit according to the present invention is suitable for applying a pulsed large load current, and also suitable for avoiding output taps by parallel switching when a charge pump is used. .
[0125]
  In particular, when a Cockcroft-Walton type power supply circuit is used, the first advantage is that the ultimate voltage can be slightly changed by changing pulse conditions such as the number of pulses, frequency, and pulse width. . In the charge pump, unless a separate adjustment circuit is provided, the voltage can be changed only at the originally set stage. Further, when the voltage is changed, the number of stages changes.
[0126]
  A second advantage is that the Cockcroft-Walton power supply circuit can generate a voltage higher than that of the power supply. If a Cockcroft-Walton type power supply circuit is used, a high drive voltage can be generated while the power supply is low, but a charge pump cannot generate a drive voltage higher than the power supply voltage. Therefore, the present invention using the Cockcroft-Walton type power supply circuit can be suitably used for an ink jet recording apparatus.
[0127]
  As described above, the drive pulse generation circuit according to the present invention is a drive pulse generation circuit used in an ink jet recording apparatus that performs printing on a recording medium using the effect of electromechanical conversion in a piezoelectric body. A drive pulse supply means for generating an input pulse voltage and a drive pulse supply means for generating a drive pulse voltage by the input of the input pulse voltage and supplying the drive pulse voltage to the piezoelectric body. As an example, a Cockcroft-Walton type power supply circuit is used, and the input pulse generation means has at least a configuration that can change the pulse condition of the input pulse voltage.
[0128]
  According to the above configuration, an arbitrary pulse train (input pulse) is input as an input pulse voltage to the Cockcroft-Walton type power supply circuit. Therefore, it is possible to transiently increase the output voltage of the Cockcroft-Walton type power supply circuit, and as a result, the drive pulse applied to the piezoelectric body can be generated with a simple configuration with an output waveform having a rising portion. It can be.
[0129]
  That is, according to the above configuration, an input voltage of an arbitrary pulse train can be output as a rising waveform having an arbitrary gradient by the Cockcroft-Walton power supply circuit. For this reason, since the drive pulse does not rise sharply, heat loss in the peripheral circuit of the piezoelectric body can be suppressed.
[0130]
  In the present invention, in addition to the above-described configuration, it is preferable that a piezoelectric discharge unit that discharges charges accumulated in the piezoelectric body based on a reference potential is further provided.
[0131]
  According to the above configuration, the piezoelectric body discharge unit discharges the electric charge accumulated in the piezoelectric body based on the reference potential. Therefore, if a target waveform having an arbitrary gradient is used as the reference potential, the drive voltage can be lowered at an arbitrary gradient. As a result, by combining with the Cockcroft-Walton type power supply circuit, the driving pulse applied to the piezoelectric body can be made into a trapezoidal output waveform having a rising portion and a falling portion with a simple configuration.
[0132]
  That is, according to the above configuration, the driving voltage of the trapezoidal pulse can be generated by the Cockcroft-Walton type power supply circuit and the piezoelectric discharge means. Therefore, since the drive pulse does not rise or fall sharply, it is possible to further suppress heat loss in the peripheral circuit of the piezoelectric body.
[0133]
  In the present invention, in addition to the above configuration, the pulse condition changed in the input pulse generating means is preferably the number of pulses, the frequency, or the pulse width.
[0134]
  According to the above configuration, the input pulse generating means generates an input pulse in which the number of pulses, the frequency of the pulse, or the width of the pulse is changed, and inputs the input pulse to the Cockcroft-Walton power supply circuit, thereby increasing the slope of the rising portion. Can be changed. That is, the output waveform can be controlled by changing any of the above pulse conditions. Therefore, it is possible to obtain a more appropriate drive pulse according to various conditions, and it is possible to further suppress heat loss in the peripheral circuit of the piezoelectric body.
[0135]
  In the present invention, in addition to the above configuration, the input pulse generation means preferably changes the pulse condition by feeding back the drive pulse voltage. In addition to the above configuration, the input pulse generation unit further includes the above It is preferable that an initializing discharge means for discharging the electric charge of the capacitor included in the Cockcroft-Walton type power supply circuit is provided. In addition to the above configuration, a regenerating means for recovering the electric charge accumulated in the piezoelectric body is further provided. In addition to the above configuration, it is preferable that an inductance element is provided between the piezoelectric body and the regenerating unit. In the present invention, it is preferable that the relational expression (1) is established.
[0136]
  In addition, an ink jet recording apparatus according to the present invention includes the drive pulse generation circuit having the above configuration and an ink discharge nozzle using a piezoelectric body whose shape is changed by the action of electric energy, and the drive pulse generation circuit outputs the output. By applying a driving pulse to the piezoelectric body, ink is ejected by the action of pressure generated in the nozzle.
[0137]
  The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and technical means disclosed in different embodiments are appropriately combined. Needless to say, embodiments obtained in this manner are also included in the technical scope of the present invention.
[0138]
【The invention's effect】
  As described above, the drive pulse generation circuit according to the present invention isAs a reference potential, using a trapezoidal pulse waveform having a rising portion that is a period in which the voltage gradually increases and a falling portion that is a period in which the voltage gradually decreases,Input pulse generating means for generating an input pulse voltage;A rising waveform generating means for generating a driving pulse voltage having the rising portion; and a piezoelectric discharge means for discharging the electric charge accumulated in the piezoelectric body based on the reference potential. Is the aboveDrive pulse supply means for generating a drive pulse voltage by inputting the input pulse voltage and supplying the drive pulse voltage to the piezoelectric bodyIs includedAs the drive pulse supply means, a Cockcroft-Walton type power supply circuit is used, and the input pulse generation means is the input pulse generation means.The number of pulses, pulse width or frequency of the input pulse voltage is set.
[0139]
  Therefore, in the above configuration, an input voltage of an arbitrary pulse train can be output as a rising waveform having an arbitrary gradient by the Cockcroft-Walton type power supply circuit.Further, in the above configuration, the driving voltage of the trapezoidal pulse can be generated by combining the piezoelectric discharge means with the Cockcroft-Walton type power supply circuit. Therefore, the drive pulse does not rise or fall sharply,Heat loss in the peripheral circuit of piezoelectric materialEven moreThere exists an effect that it can control.
[0140]
  In the above configuration, the output waveform can be controlled by changing the pulse condition of any of the number of pulses, frequency, and pulse width. Therefore, it is possible to obtain a more appropriate drive pulse according to various conditions, so that the heat loss in the peripheral circuit of the piezoelectric body can be further suppressed.
[0141]
  In addition to the above-described configuration, the drive pulse generation circuit according to the present invention further includes initialization discharge means for discharging the charge of the capacitor included in the Cockcroft-Walton type power supply circuit.
[0142]
  Therefore, in the above configuration, when the input pulse voltage is newly input by the initializing discharge means, the capacitor can be brought into a state in which no charge is accumulated. Therefore, in the Cockcroft-Walton type power supply circuit, Based on the newly input pulse voltage, the drive pulse voltage can be reliably raised. Therefore, it is possible to continuously generate a drive pulse voltage having a rising portion, and to achieve accurate rising control even if the gradient of the rising portion is appropriately changed.
[0143]
  In addition to the above configuration, the drive pulse generation circuit according to the present invention has a configuration in which the input pulse generation unit changes the pulse condition by feeding back the drive pulse voltage.
[0144]
  Therefore, in the above configuration, the input pulse generation means detects the drive pulse voltage and reflects it in the generation of the input pulse voltage. For this reason, it is possible to generate an input pulse corresponding to the drive pulse, and there is an effect that the accuracy of the drive pulse voltage can be improved as compared with the open loop type circuit.
[0145]
  The drive pulse generation circuit according to the present invention is configured to further include a regenerative unit that collects charges accumulated in the piezoelectric body in addition to the above configuration.
[0146]
  Therefore, in the above configuration, the charge accumulated in the piezoelectric body can be recovered and returned to the DC power source by the regenerative unit. Therefore, the electric energy for driving the piezoelectric body is effectively used, and the drive pulse generating circuit can be reduced in power consumption.
[0147]
  The drive pulse generation circuit according to the present invention has a configuration in which an inductance element is further provided between the piezoelectric body and the regenerative means in addition to the above configuration.
[0148]
  Therefore, in the above configuration, even when the slope of the rising edge or the falling edge of the drive pulse voltage is arbitrarily changed, the potential change associated with the rise / fall can be buffered. For this reason, it is possible to suppress or prevent loss that occurs during application, and it is possible to further reduce the power consumption of the drive pulse generation circuit.
[0149]
  In addition to the above-described configuration, the drive pulse generation circuit according to the present invention is configured such that the number of stages of the cockcroft-Walton type power supply circuit is n, and the capacitance of each capacitor included in the cockcroft-Walton type power supply circuit is represented by C_C And the capacitance of the piezoelectric body is C_P The following relational expression
    C_P ≧ 4C_C / N
This is the configuration that holds.
[0150]
  Therefore, in the above configuration, even if charges remain in the capacitor included in the Cockcroft-Walton type power supply circuit during the previous driving, the piezoelectric body can absorb the charges, and the Cockcroft-Walton is driven every time the driving is performed. The type power supply circuit can be initialized. Therefore, there is an effect that a predetermined drive pulse voltage can be surely generated even when an input pulse voltage which is different for each driving time is used.
[0151]
  As described above, the ink jet recording apparatus according to the present invention includes the drive pulse generation circuit having the above-described configuration and an ink discharge nozzle using a piezoelectric body whose shape is changed by the action of electric energy. By applying an output drive pulse to the piezoelectric body, ink is ejected by the action of pressure generated in the nozzle.
[0152]
  Therefore, in the above configuration, it is possible to generate a driving voltage of a pulse having at least a rising portion, preferably a trapezoidal pulse. Therefore, since the drive pulse does not rise or fall sharply, heat loss in the peripheral circuit of the piezoelectric body can be suppressed. In addition, the configuration of the drive pulse generation circuit can be simplified and the cost can be reduced. This produces an effect that an ink jet recording apparatus that operates reliably with a simple configuration can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a drive pulse generation circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an ink jet recording apparatus in which the drive pulse generation circuit shown in FIG. 1 is built.
3 is a perspective side view showing an ink jet recording apparatus in which the drive pulse generation circuit shown in FIG. 1 is built. FIG.
4 is a block diagram showing a circuit configuration in the ink jet recording apparatus shown in FIGS. 2 and 3. FIG.
5A is a circuit diagram showing an example of an input pulse generation circuit included in the drive pulse generation circuit shown in FIG. 1, and FIG. 5B is a drive pulse generated by the input pulse generation circuit shown in FIG. It is a graph which shows the change of voltage typically.
6 is an input timing signal, reference potential, input voltage, discharge pulse signal and discharge signal used in the drive pulse generation circuit shown in FIG. 1, output voltage output from the Cockcroft-Walton type power supply circuit, and drive pulse. It is a timing chart which shows the relationship of a voltage.
7 is a circuit diagram showing a commercial AC power supply and a Cockcroft-Walton type power supply circuit used in the drive pulse generation circuit shown in FIG. 1. FIG.
8A is a circuit diagram showing a case where the Cockcroft-Walton power supply circuit is replaced with a simplified model in the drive pulse generation circuit shown in FIG. 1, and FIG. 8B is a circuit diagram showing the simplified model. It is a graph which shows the relationship between the normalization voltage and normalization capacity | capacitance of a Cockcroft-Walton type power supply circuit at the time of using.
9A is a circuit diagram showing another example of the input pulse generation circuit shown in FIG. 5A, and FIG. 9B is a diagram showing the drive pulse voltage of the input pulse generation circuit shown in FIG. It is a graph which shows a change typically.
10A is a circuit diagram showing still another example of the input pulse generation circuit shown in FIG. 5A, and FIG. 10B is a drive pulse voltage generated by the input pulse generation circuit shown in FIG. It is a graph which shows typically a change of.
[Explanation of symbols]
    1 Inkjet printer (inkjet recording device)
  12 Inkjet head (ink discharge nozzle)
  21 Head drive circuit
  32 Piezoelectric material
  40 Drive pulse generation circuit
  44 capacitors
  60 Cockcroft-Walton power circuit
  61 AC power supply (commercial AC power supply)
410 Rising waveform generating circuit (rising waveform generating means)
411 Cockcroft-Walton type power supply circuit (drive pulse supply means)
412 Initialization discharge circuit (initialization discharge means)
414 Input pulse generation circuit (input pulse generation means)
415 Piezoelectric discharge circuit (piezoelectric discharge means)
416 Regenerative circuit (regenerative means)
461 Inductance element

Claims (9)

圧電体における電気機械変換の効果を利用して記録媒体に印刷を行うインクジェット記録装置に用いられ、
電圧が徐々に上昇する期間である立ち上がり部と、電圧が徐々に下降する期間である立ち下がり部とを有する台形状パルスを駆動パルス電圧として上記圧電体に供給する駆動パルス生成回路において、
入力パルス電圧を発生する入力パルス生成手段と、
上記入力パルス電圧から上記駆動パルス電圧の上記立ち上がり部を生成し、当該生成した駆動パルス電圧を上記圧電体に供給するコッククロフト・ウォルトン型電源回路と、
上記駆動パルスについての目標とする波形を有する基準電圧と上記圧電体に供給されている駆動パルス電圧とを比較し、上記駆動パルス電圧が上記基準電圧よりも高くなれば上記圧電体に蓄積されている電荷を放電することによって、上記駆動パルスの上記立ち下がり部を生成する圧電体放電手段とを備えており、
上記入力パルス生成手段が、上記入力パルス電圧のパルス数を設定することを特徴とする駆動パルス生成回路。Used in an ink jet recording apparatus that prints on a recording medium using the effect of electromechanical conversion in a piezoelectric body ,
In the drive pulse generation circuit that supplies a trapezoidal pulse having a rising portion that is a period in which the voltage gradually increases and a falling portion that is a period in which the voltage gradually decreases to the piezoelectric body as a drive pulse voltage,
Input pulse generating means for generating an input pulse voltage;
A Cockcroft-Walton type power supply circuit that generates the rising portion of the drive pulse voltage from the input pulse voltage and supplies the generated drive pulse voltage to the piezoelectric body;
A reference voltage having a target waveform for the drive pulse is compared with a drive pulse voltage supplied to the piezoelectric body. If the drive pulse voltage becomes higher than the reference voltage, the reference voltage is accumulated in the piezoelectric body. Piezoelectric discharge means for generating the falling portion of the drive pulse by discharging the electric charge that is ,
The drive pulse generation circuit, wherein the input pulse generation means sets the number of pulses of the input pulse voltage. 圧電体における電気機械変換の効果を利用して記録媒体に印刷を行うインクジェット記録装置に用いられ、
電圧が徐々に上昇する期間である立ち上がり部と、電圧が徐々に下降する期間である立ち下がり部とを有する台形状パルスを駆動パルス電圧として上記圧電体に供給する駆動パルス生成回路において、
入力パルス電圧を発生する入力パルス生成手段と、
上記入力パルス電圧から上記駆動パルス電圧の上記立ち上がり部を生成し、当該生成した駆動パルス電圧を上記圧電体に供給するコッククロフト・ウォルトン型電源回路と、
上記駆動パルスについての目標とする波形を有する基準電圧と上記圧電体に供給されている駆動パルス電圧とを比較し、上記駆動パルス電圧が上記基準電圧よりも高くなれば上記圧電体に蓄積されている電荷を放電することによって、上記駆動パルスの上記立ち下がり部を生成する圧電体放電手段とを備えており、
上記入力パルス生成手段が、上記入力パルス電圧のパルス幅を設定することを特徴とする駆動パルス生成回路。Used in an ink jet recording apparatus that prints on a recording medium using the effect of electromechanical conversion in a piezoelectric body ,
In the drive pulse generation circuit that supplies a trapezoidal pulse having a rising portion that is a period in which the voltage gradually increases and a falling portion that is a period in which the voltage gradually decreases to the piezoelectric body as a drive pulse voltage,
Input pulse generating means for generating an input pulse voltage;
A Cockcroft-Walton type power supply circuit that generates the rising portion of the drive pulse voltage from the input pulse voltage and supplies the generated drive pulse voltage to the piezoelectric body;
A reference voltage having a target waveform for the drive pulse is compared with a drive pulse voltage supplied to the piezoelectric body. If the drive pulse voltage becomes higher than the reference voltage, the reference voltage is accumulated in the piezoelectric body. Piezoelectric discharge means for generating the falling portion of the drive pulse by discharging the electric charge that is ,
The drive pulse generation circuit, wherein the input pulse generation means sets a pulse width of the input pulse voltage. 圧電体における電気機械変換の効果を利用して記録媒体に印刷を行うインクジェット記録装置に用いられ、
電圧が徐々に上昇する期間である立ち上がり部と、電圧が徐々に下降する期間である立ち下がり部とを有する台形状パルスを駆動パルス電圧として上記圧電体に供給する駆動パルス生成回路において、
入力パルス電圧を発生する入力パルス生成手段と、
上記入力パルス電圧から上記駆動パルス電圧の上記立ち上がり部を生成し、当該生成した駆動パルス電圧を上記圧電体に供給するコッククロフト・ウォルトン型電源回路と、
上記駆動パルスについての目標とする波形を有する基準電圧と上記圧電体に供給されている駆動パルス電圧とを比較し、上記駆動パルス電圧が上記基準電圧よりも高くなれば上記圧電体に蓄積されている電荷を放電することによって、上記駆動パルスの上記立ち下がり部を生成する圧電体放電手段とを備えており、
上記入力パルス生成手段が、上記入力パルス電圧の周波数を設定することを特徴とする駆動パルス生成回路。Used in an ink jet recording apparatus that prints on a recording medium using the effect of electromechanical conversion in a piezoelectric body ,
In the drive pulse generation circuit that supplies a trapezoidal pulse having a rising portion that is a period in which the voltage gradually increases and a falling portion that is a period in which the voltage gradually decreases to the piezoelectric body as a drive pulse voltage,
Input pulse generating means for generating an input pulse voltage;
A Cockcroft-Walton type power supply circuit that generates the rising portion of the drive pulse voltage from the input pulse voltage and supplies the generated drive pulse voltage to the piezoelectric body;
A reference voltage having a target waveform for the drive pulse is compared with a drive pulse voltage supplied to the piezoelectric body. If the drive pulse voltage becomes higher than the reference voltage, the reference voltage is accumulated in the piezoelectric body. Piezoelectric discharge means for generating the falling portion of the drive pulse by discharging the electric charge that is ,
The drive pulse generation circuit, wherein the input pulse generation means sets the frequency of the input pulse voltage. さらに、上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路に含まれるコンデンサの電荷を放電する初期化放電手段が設けられていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の駆動パルス生成回路。  4. The drive pulse generation circuit according to claim 1, further comprising an initialization discharge means for discharging a charge of a capacitor included in the Cockcroft-Walton type power supply circuit. 上記入力パルス生成手段は、上記駆動パルス電圧をフィードバックすることで、パルス条件を変化させることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の駆動パルス生成回路。The input pulse generating means by feeding back the drive pulse voltage, driving pulse generating circuit according to claim 1, any one of 4, characterized in that changing the pulse condition. さらに、圧電体に蓄積された電荷を回収する回生手段を備えていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の駆動パルス生成回路。The drive pulse generation circuit according to any one of claims 1 to 5, further comprising regenerative means for recovering charges accumulated in the piezoelectric body. さらに、上記圧電体と上記回生手段との間に、インダクタンス素子が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の駆動パルス生成回路。Furthermore, between the piezoelectric body and the regeneration means, the drive pulse generating circuit according to claim 6, characterized in that the inductance element is provided. 上記コッククロフト・ウォルトン型電源回路の段数をｎとし、該コッククロフト・ウォルトン型電源回路に含まれるコンデンサの個々の静電容量をＣｃとし、上記圧電体の静電容量をＣｐとした場合に、次の関係式
Ｃｐ ≧４Ｃｃ／ｎ
が成立することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の駆動パルス生成回路。When the number of stages of the Cockcroft-Walton type power supply circuit is n, the individual capacitances of the capacitors included in the Cockcroft-Walton type power supply circuit are Cc, and the capacitance of the piezoelectric body is Cp, Relational expression Cp ≧ 4Cc / n
Drive pulse generating circuit according to any one of claims 1 to 7, characterized in that but satisfied. 請求項１から８の何れか１項に記載の駆動パルス生成回路と、
電気エネルギーの作用により形状を変化させる圧電体を用いたインク吐出ノズルとを備え、
上記駆動パルス生成回路が出力する駆動パルス電圧を上記圧電体に印加することで、上記ノズル内に発生する圧力の作用によりインクを吐出することを特徴とするインクジェット記録装置。The drive pulse generation circuit according to any one of claims 1 to 8,
An ink discharge nozzle using a piezoelectric body that changes its shape by the action of electrical energy,
An ink jet recording apparatus, wherein ink is ejected by an action of pressure generated in the nozzle by applying a driving pulse voltage output from the driving pulse generating circuit to the piezoelectric body.

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