CN106364161A - 头单元、控制单元、液体喷出装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高油墨的喷出状态的判断精度的头单元、控制单元、液体喷出装置及其控制方法。控制部(110)生成喷出控制数据和对放大部(540)的放大率进行规定的增益数据(Gt0~Gt2)并进行输出,驱动信号生成部(120)生成包含有对喷出部进行驱动的多个波形的驱动信号并进行输出,喷出部通过驱动信号中所包含的多个波形之中的、由所述喷出控制数据所指定的波形的施加而喷出液体,作为残留振动检测部而发挥功能的致动器(Pzt)在喷出部通过驱动信号而被驱动之后,对该喷出部的残留振动进行检测,从并输出表示该残留振动的残留振动信号,放大部(540)以由增益数据所规定的放大率而将残留振动信号放大并输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体喷出装置、头单元、控制单元及液体喷出装置的控制方法。
背景技术
已知一种在对图像或文件进行印刷的喷墨式打印机中在喷出油墨等液体的喷出部中使用了压电元件(例如压电元件)的技术。压电元件成为如下的结构,即,在头单元中以与多个喷嘴中的每个喷嘴对应的方式而被设置,并通过根据驱动信号而对各个压电元件进行驱动,从而在预定的时刻从喷嘴喷出预定量的油墨(液体)的结构。
在这种结构中,当喷出部内的油墨的粘度上升(增粘)时,将会产生喷出异常,从而使被印刷的图像的画质下降。此外,当在喷出部内的油墨中包含气泡等时,将会产生喷出异常,从而同样地使被印刷的图像的画质下降。
因此,为了实现高品位的印刷,提出了一种如下技术,即,对使驱动元件驱动之后产生的残留振动进行检测,并对表示该残留振动的残留振动信号进行分析从而对喷出部的油墨的喷出状态进行检查的技术(例如参照专利文献1)。
然而,残留振动的振幅将根据打印机的使用状况或环境等而发生变化。因此,存在如下情况,即,将会在残留振动信号的分析中带来不良影响,从而无法准确地对由喷出部的油墨的喷出状态进行判断。
专利文献1:日本特开2004-276544号公报
发明内容
本发明的多个方式的目的之一在于,提供一种如下技术,即,即使残留振动的振幅发生变化,也不会在残留振动信号的分析中产生不良影响,从而能够提高该油墨的喷出状态的判断精度的技术。
为了达成上述目的之一,本发明的一个方式所涉及的液体喷出装置的特征在于,具有控制单元和头单元,其中,所述控制单元包括数据生成部和驱动信号生成部,所述头单元包括喷出部、残留振动检测部和放大部,所述数据生成部生成对液体的喷出进行控制的喷出控制数据和对所述放大部的放大率进行规定的增益数据并进行输出,所述驱动信号生成部生成包含有对所述喷出部进行驱动的多个波形的驱动信号并进行输出,所述喷出部通过所述驱动信号中所包含的多个波形之中的、由所述喷出控制数据所指定的波形的施加而喷出液体,所述残留振动检测部在所述喷出部通过所述驱动信号而被驱动之后,对该喷出部的残留振动进行检测,并输出表示该残留振动的残留振动信号,所述放大部以由所述增益数据所规定的放大率而将所述残留振动信号放大并输出。
根据上述一个方式所涉及的液体喷出装置,即使装置的使用状况、环境等发生变化,也能够对应该变化来变更残留振动信号的放大率。因此,能够提高喷出状态的判断精度。
在上述一个方式所涉及的液体喷出装置中,也可以具备判断部,所述判断部根据由所述放大部放大后的残留振动信号而对所述喷出部的状态进行判断。关于该判断部,既可以设置于控制单元侧,也可以设置于头单元侧,还可以同时设置于两个单元上。
在上述一个方式所涉及的液体喷出装置中,也可以采用如下方式,即,所述数据生成部将所述喷出控制数据与所述增益数据串行化而进行输出。由此,可以使用于从控制单元向头单元供给喷出控制数据的配线数量与单独供给的结构相比较而较少。
在上述一个方式所涉及的液体喷出装置中,也可以采用如下结构,即,所述喷出控制数据包括:点形成数据,其对从所述喷出部喷出的液体的量进行规定;波形选择数据,其对所述点形成数据与所述驱动信号中所包含的多个波形之间的关系进行规定,所述数据生成部将所述增益数据与所述点形成数据或所述波形选择数据中的至少一方串行化。
在该结构中,所述数据生成部也可以采用如下方式,即,在一个期间内将所述增益数据与所述点形成数据或所述波形选择数据中的至少所述波形选择数据串行化,在与所述一个期间不同的期间内,将所述一个期间的波形选择数据的一部分替换为所述增益数据而串行化。
在上述一个方式所涉及的液体喷出装置中,也可以采用如下方式,即,具备对所述头单元的温度进行测量的温度测量部,所述数据生成部生成与由所述温度测量部测量出的温度相对应的放大率的增益数据。由此,即使在液体的粘度相对于温度而发生变化从而残留振动的振幅发生变化的情况下,也能够适当地设定放大率。
此外,在上述一个方式所涉及的液体喷出装置中也可以采用如下方式,即,所述数据生成部生成与从所述喷出部喷出的所述液体的种类相对应的放大率的增益数据。由此,即使在液体的种类发生变化从而残留振动的振幅发生变化的情况下,也能够适当地设定放大率。
在上述一个方式所涉及的液体喷出装置中,也可以采用如下结构,即,所述放大部包括:运算放大器,其以对应于第一电阻与第二电阻的电阻比的放大率而对所述残留振动信号进行放大;设定部,其通过所述增益数据而对所述电阻比进行设定。
在该结构中,也可以采用如下方式,即,所述第一电阻以及所述第二电阻分别包括多个电阻元件,所述设定部使所述第一电阻或所述第二电阻中的至少一方所包括的电阻元件的数量发生变化而对所述电阻比进行设定。在使多个电阻元件的数量发生变化这一方面,可以考虑例如对多个电阻元件进行串联连接,并且使该连接点中的任一个返回至运算放大器的结构等。
另外,液体喷出装置只要为喷出液体的装置即可,其中除了后文所述的印刷装置以外,还包括有立体造形装置(所谓的3D打印机)、印染装置等。
此外,本发明并不限定于液体喷出装置,能够通过各种方式而实现,例如也能够以构成液体喷出装置的头单元的单体、控制单元的单体、液体喷出装置的控制方法等的形式来定义其概念。
附图说明
图1为表示实施方式所涉及的印刷装置的概要结构的图。
图2为表示印刷头的油墨的喷出面的一个示例的图。
图3为表示头单元的喷嘴的排列等的图。
图4为表示头单元的主要部分结构的剖视图。
图5为表示印刷装置的电气结构的框图。
图6为表示选择部的结构的图。
图7为用于对喷出控制数据的内容进行说明的图。
图8为表示喷出控制数据的传送的图。
图9为用于对喷出控制数据的内容进行说明的图。
图10为表示喷出控制数据的传送的图。
图11为表示喷出控制数据的传送顺序的示例的图。
图12为用于对驱动信号的波形等进行说明的图。
图13为用于对残留振动信号的波形等进行说明的图。
图14为用于对放大部的动作进行说明的图。
图15为表示放大部的结构的等价电路图。
图16为用于对放大部的动作进行说明的图。
图17为表示放大部的输入及输出的一个示例的图。
具体实施方式
以下,参照附图并以印刷装置为例来对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式所涉及的液体喷出装置
图1为表示印刷装置的概要结构的立体图。
该印刷装置1为,通过喷射作为液体的油墨从而在纸等介质P上形成墨点组,由此对图像(包括文字、图形等)进行印刷的液体喷出装置的一种。
如图1所示的那样,印刷装置1具备使滑架20在主扫描方向(X方向)上移动(往返移动)的移动机构6。
移动机构6具有使滑架20移动的滑架电机61、两端被固定的滑架引导轴62和与滑架引导轴62大致平行而延伸并通过滑架电机61而被驱动的正时带63。
滑架20以在滑架引导轴62上自由往返移动的方式而被支承,并且被固定在正时带63的一部分上。因此,当通过滑架电机61而使正时带63进行正向逆向行驶时,滑架20将被滑架引导轴62引导而进行往返移动。
在滑架20上搭载有印刷头22。该印刷头22在与介质P对置的部分具有单独向Z方向喷出油墨的多个喷嘴。另外,为了实现彩颜色印刷,印刷头22被概要性地分为四个区块。在各个区块中安装有黑色(Bk)、蓝绿色(C)、品红色(M)和黄色(Y)的墨盒,并且从喷嘴中分别喷出各色的油墨。
另外,成为如下结构,即,在滑架20上经由柔性扁平电缆190而从控制单元(在该图中进行省略)供给有包含驱动信号在内的各种信号、数据的结构。
印刷装置1具备在压印板80上输送介质P的输送机构8。输送机构8具备作为驱动源的输送电机81和通过输送电机81而进行旋转从而在副扫描方向(Y方向)上输送介质P的输送辊82。
在这种结构中,通过重复进行如下动作,从而在介质P的表面上形成图像,所述动作为,配合滑架20的主扫描并根据后文所述的点形成数据而从印刷头22的喷嘴喷出油墨,并且通过输送机构8来对介质P进行输送的动作。
另外,虽然在本实施方式中主扫描通过使滑架20移动而被执行,但是也可以通过使介质P移动而执行,还可以使滑架20和介质P的双方移动。总之,只要为使介质P与滑架20(印刷头22)相对移动的机构即可。
图2为从介质P观察印刷头22的油墨的喷出面时的图。如该图所示的那样,印刷头22具有四个头单元3。四个头单元3中的各个头单元分别与黑色(Bk)、蓝绿色(C)、品红色(M)和黄色(Y)相对应,并沿着作为主扫描方向的X方向而排列。
图3为表示一个头单元3上的喷嘴的排列的图。
如该图所示的那样,在一个头单元3上,多个喷嘴N排列为两列。在此,为了便于说明,将该两列分别设为喷嘴列Na、Nb。
在喷嘴列Na、Nb中,各自的多个喷嘴N沿着Y方向以间距P1而排列。此外,喷嘴列Na、Nb彼此在X方向上以间距P2的程度隔开间隔。属于喷嘴列Na的喷嘴N与属于喷嘴列Nb的喷嘴N成为如下关系,即,在Y方向上移位了间距P1的一半的关系。
如此,以由喷嘴列Na、Nb这两列在Y方向上移位了间距P1的一半的方式来配置喷嘴N,从而与一列的情况相比较而能够实质性地成倍提高Y方向的分辨率。
为了便于说明,关于一个头单元3的喷嘴N的数量,将喷嘴列Na、Nb的每列设为“400”两列共计设为“800”。此外,为了便于区别喷嘴N而有时会标注喷嘴编号而进行说明。详细而言,有时会在图中针对喷嘴列Na而从上侧起依次设为“1”、“2”…“400”,针对喷嘴列Nb而从上侧起依次设为“401”、“402”、…“800”。
头单元3成为如下结构,即,在接下来说明的致动器基板上连接有挠性电路基板,并且在该挠性电路基板上安装有驱动IC(Integrated circuit:集成电路)的结构。因此接下来对致动器基板的结构进行说明。
图4为表示致动器基板的结构的剖视图。详细而言,为表示以图3的g-g线剖切的情况下的截面的图。
如图4所示的那样,致动器基板40为如下结构体,即,在流道基板42中的Z方向的负侧的面上设置有压力室基板44和振动板46而在Z方向的正侧的面上设置有喷嘴板41的结构体。
致动器基板40的各要素大致上为在Y方向上为长条的大致平板状的部件,并利用例如粘合剂而被相互固定。此外,流道基板42以及压力室基板44例如由硅的单晶基板形成。
喷嘴N被形成于喷嘴板41上。虽然属于喷嘴列Na的喷嘴所对应的结构与属于喷嘴列Nb的喷嘴所对应的结构之间存在有在Y方向上移位了间距P1的一半的关系,但是除此以外,由于被大致对称地形成,因此在下文中着眼于喷嘴列Na而对致动器基板40的结构进行说明。
流道基板42为形成油墨的流道的平板材料,并形成有开口部422、供给流道424和连通流道426。供给流道424以及连通流道426针对每个喷嘴而被形成,开口部422成为如下结构,即,以遍及多个喷嘴而连续的方式而被形成,并且供给有对应的颜色的油墨的结构。该开口部422作为液体储存室Sr而发挥功能,该液体储存室Sr的底面例如由喷嘴板41构成。具体而言,喷嘴板41以封堵流道基板42的开口部422、各供给流道42及连通流道426的方式而被固定在流道基板42的底面上。
在压力室基板44中的、与流道基板42相反一侧的表面上设置有振动板46。振动板46为能够弹性地振动的平板状的部件,并通过例如由氧化硅等弹性材料形成的弹性膜与由氧化锆等绝缘材料形成的绝缘膜的层压而被构成。振动板46和流道基板42以在压力室基板44的各开口部422的内侧相互隔开间隔的方式而对置。在各开口部422的内侧流道基板42与振动板46所夹的空间作为对油墨施加压力的空腔442而发挥功能。各个空腔442经由流道基板42的连通流道426而与喷嘴N连通。
在振动板46中的、与压力室基板44相反一侧的表面上针对每个喷嘴N(空腔442)而形成有压电元件Pzt。
压电元件Pzt包括跨及被形成于振动板46的表面上的多个压电元件Pzt的共同的驱动电极72、被形成于该驱动电极72的表面上的压电体74和针对每个压电元件Pzt而被形成于该压电体74的表面上的单独的驱动电极76。在这种结构中,以通过驱动电极72、76而夹着压电体74的方式对置的区域作为压电元件Pzt而发挥功能。
压电体74例如通过包括加热处理(烧成)在内的工序而被形成。具体而言,通过利用煅烧炉内的加热处理而对被涂布于形成有多个驱动电极72的振动板46的表面上的压电材料进行煅烧之后,针对每个压电元件Pzt而使之成形(例如利用了等离子体的铣削),从而形成有压电体74。
另外,与喷嘴列Nb相对应的压电元件Pzt也同样为包括驱动电极72、压电体74和驱动电极76在内的结构。
此外,虽然在该示例中,相对于压电体74,而将共同的驱动电极72设为下层,并将单独的驱动电极電76设为上层,但是也可以反之而采用将驱动电极72设为上层,并将驱动电极76设为下层的结构。
关于致动器基板40,也可以直接安装驱动IC。
如后文所述的那样,在作为压电元件Pzt的一端的驱动电极76上单独地施加有与应当喷出的油墨量相对应的驱动信号,另一方面,在作为压电元件Pzt的另一端的驱动电极72上共同施加有电压VBS的保持信号。而且,压电元件Pzt根据被施加于驱动电极72、76上的电压而朝上方向或下方向进行位移。详细而言,成为如下结构,即,当经由驱动电极76而被施加的驱动信号的电压变得较低时,压电元件Pzt的中央部分将相对于两端部分而朝上方向挠曲,另一方面,当该电压Vout变得较高时,将朝下方向挠曲的结构。
在此,如果朝上方向挠曲则由于空腔442的内部容积将会扩大(压力减少),因此油墨将从液体储存室Sr中被抽取出,另一方面,如果朝下方向挠曲则由于空腔442的内部容积将会缩小(压力增加),因此油墨滴将根据缩小的程度而从喷嘴N被喷出。如此,当向压电元件Pzt施加适当的驱动信号时,油墨将根据该压电素子Pzt的位移而从喷嘴N被喷出。因此,至少通过压电素子Pzt、空腔442和喷嘴N而构成有喷出油墨的喷出部。
接下来,对印刷装置1的电结构进行说明。
图5为表示印刷装置1的电结构的框图。
如该图所示的那样,印刷装置1成为在控制单元100上连接有头单元3的结构。头单元3被大致分为致动器基板40和驱动IC50。
控制单元100包括控制部110、驱动信号生成部120以及判断部130。其中,控制部110为具有CPU、RAM、ROM等的一种微型电子计算机,并在从主机等供给对应当在介质P上形成的图像进行规定的图像数据时,通过执行预定的计算机程序,从而输出用于对各部分进行控制的各种信号或数据等。
具体而言,控制部110与针对移动机构6以及输送机构8(在图5中进行省略)的控制同步而生成喷出控制数据或控制信号等并向驱动IC50进行输出。在喷出控制数据中包括有点形成数据SI和波形选择数据SP。
其中,点形成数据SI为,例如以2比特对从各喷嘴N喷出的油墨的量进行规定的数据,换言之,为对四个驱动信号(后文所述)中的任一个进行选择的数据。由于如上文所述的那样一个头单元3的喷嘴数量在本示例中为“800”,因此一次印刷周期中所需的点形成数据SI共计为1600比特。
此外,波形选择数据SP为,对在印刷周期的各状态(期间)中的每一个状态下是否向压电元件Pzt施加所选择出的驱动信号进行规定的数据。即,波形选择数据为对点形成数据与驱动信号之间的关系进行规定的数据。
另外,在本示例中,波形选择数据SP在将驱动信号数设为“4”,并将状态数设为“8”的情况下为32比特。此外,在本示例中于后文所述的放大部中对放大率进行设定的情况下,如后文所述的那样32比特的波形选择数据SP的一部分被替换为对该放大率进行规定的增益数据。
驱动信号生成部120根据由控制部110实施的控制而生成四个驱动信号W0~W3并向驱动IC50进行输出。另外,对于驱动信号的示例将在后文中进行叙述。
判断部130例如通过FFT(Fast Fourier Transform:快速傅氏变换)等而对从驱动IC50供给的数据NsaD即如后文所述的那样对表示残留振动的信号进行数字转换后的数据NsaD进行分析,从而对喷出部的状态尤其是油墨的喷出状态进行判断。另外,判断部130针对例如通过FFT而获得的结果(数值范围)而预先存储了正常、喷嘴堵塞、气泡产生等典型状态,并且将其与存储了数据NsaD的处理结果的状态进行比较,从而将一致或相似的状态判断为喷出部的状态并通知给控制部110。
另一方面,在头单元3中,驱动IC50具有选择控制部510、与压电元件Pzt一一对应的选择部520、530所成的对、放大部540和DAC550。其中,选择控制部510分别对选择部520、530中的每个选择部的选择进行控制。
详细而言,第一、选择控制部510将与时钟信号(省略图示)同步地从控制部110供给的喷出控制数据中的点形成数据SI以头单元3的几个喷嘴(压电元件Pzt)的量而临时储存在移位寄存器中。第二、选择控制部510将在输入了控制信号LAT时储存在移位寄存器中的点形成数据传送至锁存电路并进行锁存。
第三、选择控制部510在对某喷嘴进行观察时,根据对应该喷嘴而锁存的点形成数据SI而选择驱动信号W0~W3中的任一个,并且在各个状态中根据波形选择数据SP而将选择出的驱动信号施加(不施加)在与该喷嘴相对应的压电元件Pzt的一端上。第四、选择控制部510在于波形选择数据SP中包括有增益数据的情况下,在输入了控制信号LAT时对该增益数据进行锁存。在本示例中,在假设放大部540的放大率为8等级时,增益数据将为3比特。为了区别该3比特而标记为Gt0、Gt1、Gt2。此外,第五、选择控制部510在对喷出部的状态进行检查的情况下,对与检查对象的喷嘴相对应的选择部530的接通断开进行控制。
另外,关于移位寄存器、锁存电路等省略对其进行图示。
各个选择部520根据由选择控制部510实施的指示而对驱动信号W0~W3中的任一个进行选择(或均不选择),并作为电压Out的驱动信号而施加于对应的压电元件Pzt的一端。
图6为表示图5的选择部520的结构的图。
如该图所示的那样,选择部520具有传输门524a、524b、524c、524d。在一个选择部520中从选择控制部510供给有选择信号Sa、Sb、Sc、Sd,其中,选择信号Sa被供给至传输门524a的控制端。同样,选择信号Sb被供给传输门524b的控制端,选择信号Sc被供给至传输门524c的控制端,选择信号Sd被供给至传输门524d的控制端。
在传输门524a的输入端上供给有驱动信号W0,在传输门524b的输入端上供给有驱动信号W1,在传输门524c的输入端上供给有驱动信号W2,在传输门524d的输入端上供给有驱动信号W3。
传输门524a、524b、524c、524d的输出端彼此被共同连接,并且被连接于对应的压电元件Pzt的一端。
如果选择信号Sa为H电平则传输门524a使输入端以及输出端之间导通(接通),如果选择信号Sa为L电平则传输门524a使输入端与输出端之间非导通(断开)。对于传输门524b、524c、524d也同样分别根据选择信号Sb、Sc、Sd而使输入端以及输出端之间接通断开。
另外,将传输门524a、524b、524c、524d的输出端彼此的连接点即输出端的电压标记为Out。
返回至图5再次进行说明,选择部530为,与各个压电元件Pzt对应设置、并在输入端与输出端之间通过选择控制部510而被控制接通断开的开关。在选择部530中,输入端被连接于对应的压电元件Pzt的一端,输出端被共同连接,并且被连接至放大部540的输入端。
另外,多个选择部530中的、仅有与被选定为检查对象的喷出部相对应的选择部在特定的状态(期间)内被控制为接通。此外,将选择部530的输出端的信号即被输入至放大部540的信号简单标记为Amp-in。
放大部540通过由增益数据Gt0~Gt2规定的放大率(增益)而对信号Amp-in进行电压放大并作为信号Amp-out进行输出。另外,关于放大部540的详细内容将在后文中进行叙述。
DAC(Digital to Analog Converter)550将信号Amp-out转换为数字数据NsaD并进行输出。
在致动器基板40上如上文所述的那样针对每个喷嘴N而设置有一个压电元件Pzt。各个压电元件Pzt的一端被连接于对应的选择部520的输出端上并被施加驱动信号的电压Out,并且为了对残留振动进行检测而被连接于选择部530的输入端上。另外,各个压电元件Pzt的另一端被共同连接,并在该另一端上施加有电压VBS。
温度测量部210被安装于致动器基板40上,并对被供给至喷出部尤其是空腔442(参照图4)中的油墨的温度进行测量,并将表示该测量结果的温度数据TD向控制部110进行输出。
另一方面,油墨信息供给部220取得被安装于印刷头22上的墨盒的油墨的信息例如颜色、生产批次等信息InkD并向控制部110进行输出。关于油墨的信息InkD,具体而言为与油墨的种类(颜色、生产批量)等相关的信息,尤其为与油墨的粘度相关联的信息。关于油墨信息InkD,油墨信息供给部220例如能够使用与被安装于墨盒上的IC芯片进行通信而取得、对被粘贴于墨盒上的条形码进行读取而取得等各种方法。
控制部110输出分别与温度数据TD以及油墨信息InkD相对应的增益数据Gt0~Gt2。详细而言,预先作成对应于温度和油墨的粘度而存储了增益数据Gt0~Gt2的二维表(查找表),控制部110成为如下结构,即,在输入了温度数据TD和油墨信息InkD时,对与由该温度数据TD表示的温度和由该油墨信息InkD规定的油墨的粘度相对应的增益数据Gt0~Gt2进行读取的结构。
另外,控制部110将增益数据Gt0~Gt2如后文所述的那样作为波形选择数据SP的一部分而向驱动IC50进行供给。
接下来,对包含有点形成数据SI以及波形选择数据SP的喷出控制数据和印刷周期的各状态进行说明。
图7为用于对喷出控制数据等进行说明的图,图8为表示从控制部110输出的喷出控制数据的传送时刻的图。另外,在该示例中,首先对印刷动作进行说明,为了便于说明,在后文中对残留振动的判断进行说明。
如图7所示的那样,印刷周期Ta被分为八个状态(期间)St0~St7。在此,印刷周期Ta为,在印刷动作中一点的形成所需的期间。在印刷动作中,在印刷周期Ta的开始时输入有控制信号LAT的脉冲,接着依次输入有控制信号CH的脉冲。通过控制信号LAT的输入从而对印刷周期Ta(状态St0)的开始进行规定,并通过接下来的控制信号CH的输入从而对状态St1~St7的开始进行规定。
在此,在对某印刷周期Ta的开始进行规定的控制信号LAT之前,对应当在该印刷周期Ta中印刷的点等进行规定的喷出控制数据从控制部110被供给至选择控制部510。详细而言,如图8所示的那样,喷出控制数据以串行化为两个系列的方式而被供给(关于详细内容将在后文中进行叙述),而且在各系列中例如首先供给有点形成数据SI,然后供给有波形选择数据SP。此外,关于2比特的点形成数据SI,例如首先供给有上位比特SI-H,然后供给有下位比特SI-L。
以该顺序被供给的喷出控制数据通过移位寄存器等而被临时保存在选择控制部510中,并且2比特的点形成数据SI通过控制信号LAT而被传送至与喷嘴一一对应的锁存电路中并被锁存。关于波形选择数据SP也通过控制信号LAT而从移位寄存被传送至锁存电路中并被保存。
选择控制部510根据对应于喷嘴而被锁存的2比特的点形成数据、该2比特的组合和状态St0~St7,而对与该喷嘴相对应的控制信号Sa、Sb、Sc、Sd的各个电平进行规定,并向选择部520进行输出。
图7的表对在印刷动作中根据点形成数据SI的组合而被选择的驱动信号W0~W3和该选择出的驱动信号W0~W3是否进一步在状态St0~St7中被施加于压电元件Pzt上进行规定。
例如,在与某喷嘴相对应的2比特的点形成数据SI中的上位比特SI-H为“1”,且下位比特SI-L为“1”的(1、1)的情况下,选择驱动信号W3,并且在状态St0~St7的各个状态中分别对根据波形选择数据SP的P03、P13、P23、P33、P43、P53、P63、P73而是否被施加于压电元件Pzt上进行规定。
详细而言,在选择了驱动信号W3的情况下,如果波形选择数据SP的P03、P13、P23、P33、P43、P53、P63、P73依次为“11110000”,则该驱动信号W3在状态St0~St3中被施加于压电元件Pzt的一端上,在状态St4~St7中未被施加于压电元件Pzt的一端上。
如果将其称为选择信号Sa、Sb、Sc、Sd,则选择控制部510在状态St0~St3中将选择信号Sd设为H电平,在状态St4~St7中将其设为L电平,并且在印刷周期Ta(状态St0~St7)中将其他选择信号Sa、Sb、Sc设为L电平。
另外,虽然关于印刷动作时的驱动信号W0~W3的具体波形,并未进行详细说明,但是大致为使以下这种典型的单位波形在状态St0~St7中组合而成的波形。
图12为驱动信号的单位波形的一个示例。
如该图所示的那样,单位波形DP1、DP2、DP3、DP4的开始时刻处的电压与结束时刻处的电压均共同为电压Vcen。即,各个单位波形为在各个状态中分别以电压Vcen开始,并以电压Vcen结束的波形。
另外,单位波形DP1为,假设被施加于压电元件Pzt的一端则会从与该压电元件Pzt相对应的喷嘴N喷出预定量具体而言为中等程度的量的油墨的波形。
从单位波形DP2与单位波形DP1相比振幅较小的情况来判断,单位波形DP2为假设被施加于压电元件Pzt的一端则会从与该压电元件Pzt相对应的喷嘴N喷出低等程度的量的油墨的波形。
单位波形DP4由于不发生电压变化,因此即使被供给至压电元件Pzt的一端,也不会从与该压电元件Pzt相对应的喷嘴喷出油墨。但是,如果为在不从喷嘴N喷出油墨的情况下向压电元件Pzt仅施加单位波形DP4的结构,则该油墨的粘度有时会上升从而成为喷出异常的原因。
因此,为了不喷出油墨且抑制油墨的粘度上升而准备有单位波形DP3。即,单位波形DP3为,即使被供给至压电元件Pzt的一端,也会通过使与该压电元件Pzt相对应的喷嘴N附近的油墨进行微振动从而抑制粘度上升而不会喷出油墨的波形。
由于驱动信号W0在点形成数据SI为(0、0)、且例如规定油墨的非喷出的情况下被选择,因此在整个印刷周期Ta中来看时,为以使单位波形DP3、DP4与状态St0~St7相对应的方式重复8次而成的波形。
由于驱动信号W1在点形成数据SI为(0、1)、且例如规定小点的形成的情况下被选择,因此在整个印刷周期Ta来看时,为使单位波形DP3(或DP4)适当组合而成的波形。
由于驱动信号W2在点形成数据SI为(1、0)、且例如规定中点的形成的情况下被选择,因此在整个印刷周期Ta来看时,为使单位波形DP2、DP1适当组合而成的波形。
而且,由于驱动信号W3在点形成数据SI为(1、1)、且例如规定大点的形成的情况下被选择,因此在整个印刷周期Ta来看时,为使单位波形DP4适当组合而成的波形。
另外,虽然根据点形成数据SI而选择驱动信号,但是在状态St0~St7中并非总是被施加于压电元件Pzt的一端上,而是根据波形选择数据SP来规定是否被施加,这一点如上所述。
接下来,对判断残留振动从而对喷出部的状态进行检查时的动作进行说明。
图9为用于对检查时的喷出控制数据等进行说明的图,图10为表示从控制部110输出的喷出控制数据的传送时刻的图。图9与图7所示的印刷动作时的不同点在于,控制信号LAT仅在检查的最初时从控制部110被供给,并且控制信号CH在状态St0~St7的开始时被供给这一点。
因此,喷出控制数据如图10所示的那样在最初的控制信号LAT之前被供给至选择控制部510,并通过该控制信号LAT而被锁存,之后,该被锁存的喷出数据将被继续使用。
在检查时,如图9所示的那样,波形选择数据SP中的、例如P71、P72、P73被替换为增益数据Gt0、Gt1、Gt2。选择控制部510对该增益数据Gt0、Gt1、Gt2进行锁存并供给至放大部540。
图11为表示在控制部110向选择控制部510输出喷出控制数据时喷出控制数据的顺序的一个示例的图。
如上文所述的那样,喷出控制数据以串行化为两个系列的方式而被供给。在图中将上段设为第一系列,并将下段设为第二系列时,在第一系列中,以如下顺序而被供给,即:第一、喷嘴编号对应于“1”~“400”的点形成数据的上位比特SI-H;第二、下位比特SI-L;第三、波形选择数据SP中的、状态St0~St3中所用的16比特。此外,在第二系列中,以如下顺序而被供给,即:第一、喷嘴编号对应于“401”~“800”的点形成数据的上位比特SI-H;第二、下位比特SI-L;第三、波形选择数据SP中的、状态St4~St7中所用的16比特的顺序。
另外,在检查时,印刷动作时的波形选择数据SP中的、P71、P72、P73被替换为增益数据Gt0、Gt1、Gt2,这一点如上所述。
图13为表示检查时所用的驱动信号的波形的一个示例的图。
在本示例中,当在检查时使用驱动信号W3时,该驱动信号W3将成为如图中所示那样的波形。
即,驱动信号W3成为如下的波形,即,在状态St4的中途从电压Vcen起下降直至变得平坦之后,在状态St4的结束点处上升至电压Va,并在状态St5中维持为电压Va,且在状态St6中从电压Va起下降并返回至电压Vcen的波形。
在此,800个喷出部中的任一个将成为检查对象。控制部110将向检查对象的喷出部(喷嘴)输出的点形成数据SI输出为(1、1),并且分别将波形选择数据SP中的P43输出为“1”、P53输出为“0”、P63输出为“1”。此外,选择控制部510在状态St5中将与检查对象的喷出部相对应的选择部530控制为接通。
在被设为检查对象的喷出部的压电元件Pzt的一端上,于状态St4时施加有该驱动信号W3。这是由于,与该喷出部相对应的传输门524d通过波形选择数据SP的P43的“1”而接通。通过这种驱动信号W3的施加,从而使该压电元件Pzt伴随着电压的下降而向上方向挠曲,并在将油墨抽取至空腔442中之后,伴随着电压上升而向下方向挠曲,从而从喷嘴N中喷出油墨。
虽然驱动信号W3在接下来的状态St5中被维持为电压Va,但是在被设为检查对象的喷出部的压电元件Pzt的一端上在电气方面将成为高阻抗。这是由于与该喷出部相对应的传输门524d通过波形选择数据SP的P53的“0”而断开。
另一方面,在喷出部中刚刚从喷嘴N喷出了油墨之后,一部分油墨欲返回至空腔442中。此时,在空腔442中,具有粘性的油墨的振动将不会立即结束而是在衰减的同时残留。将这种振动称作“残留振动”。
一般而言,虽然压电元件Pzt在从外部施加有电压的情况下,将会作为根据该电压而进行位移的致动器(喷出部的一部分)而发挥功能,但是在从外部施加有位移的情况下,将会作为输出与该位移相对应的电压信号即残留振动信号的残留振动检测部而发挥功能。
在状态St5中,与检查对象的喷出部相对应的压电元件Pzt的一端从选择部520上被切离,且另一端被保持为电压VBS。此外,与检查对象的喷出部相对应的选择部530被控制为接通。因此,被供给至放大部540的输入端的信号Amp-out的电压为该压电元件Pzt的一端的电压,如图13所示的那样,将成为与空腔442内的残留振动相对应的电压波形。
放大部540对信号Amp-in进行放大并作为信号Amp-out而进行输出,DAC550将信号Amp-out转换为数字的数据NsaD并向判断部130进行输出。
判断部130对数据NsaD进行分析,并将成为检查对象的喷出部的状态通知给控制部110。
另外,这种检查例如以用预定的顺序选定喷嘴编号为“1”至“800”的喷出部的方式而被执行。由此,能够对头单元3中的所有喷出部的状态进行判断。
接下来,对根据增益数据Gt0~Gt2而设定有放大率的放大部540进行说明。
图14为表示放大部540的结构的图。
如该图所示的那样,放大部540包括运算放大器(运算放大器)542、设定部544、开关Sw0~Sw7和电阻元件R0~R8。
成为如下结构,即,被输入至放大部540的信号Amp-in被供给至运算放大器542的正输入端(+),另一方面,从运算放大器542的输出端输出有信号Amp-out的结构。
在运算放大器542的输出端上连接有电阻元件R0的一端,电阻元件R0的另一端被连接在开关Sw0的一端和电阻元件R1的一端上。电阻元件R1的另一端被连接在开关Sw1的一端和电阻元件R2的一端上。以下同样地,电阻元件R7的另一端被连接在开关Sw7的一端和电阻元件R8的一端上。即,在将i设为0至7的整数的情况下,电阻元件Ri的另一端被连接在开关Swi的一端和电阻元件R(i+1)的一端上。另外,电阻元件R8的另一端为恒定的电位,例如被接地。因此,成为如下结构,即,运算放大器542的输出端经由电阻元件R0~R8的串联连接而被接地的结构。
另一方面,开关Sw0~Sw7的另一端被共同连接至运算放大器542的负输入端(-)。
在此,开关Sw0为如下开关,即,如果在一端与另一端之间从设定部544输出的信号D000为H电平则接通,如果为L电平则断开的开关。同样地,开关Sw1~Sw7根据从设定部544输出的信号D001、D010、D011、D100、D101、D110、D111而分别被控制接通断开。
设定部544将从选择控制部510(参照图5)供给的增益数据Gt0~Gt2进行解码,并将八个信号D000、D001、D010、D011、D100、D101、D110、D111中的任一个信号设为H电平,其他信号设为L电平。
图15为表示在设定部544中与增益数据Gt0~Gt2相对应的八个信号的输出状态的图。例如,如果增益数据从Gt0起依次为(1、0、0),则设定部544仅将信号D100设为H电平。
从设定部544输出的八个信号中的仅任一个信号为H电平的情况是指,开关Sw0~Sw7中的仅任一个开关接通,而其他开关均断开的情况。开关Sw0~Sw7中的仅任一个开关接通是指,电阻元件R0~R8中的仅一个电阻元件彼此的连接点经由接通了的开关而被返回至运算放大器542的负输入端(-)。
图16为表示放大部540中的运算放大器542周边的等价电路的图。
如该图所示的那样,成为如下结构,即,运算放大器542的输出端经由电阻Ra(第一电阻)以及电阻Rb(第二电阻)的串联连接而被接地,并且电阻Ra、Rb的连接点被返回至运算放大器542的负输入端(-)的结构。
因此,由放大部540实施的放大率G、即信号Amp-out的电压与信号Amp-in的电压之比能够通过以下这种式子来表示。
G=1+(Ra/Rb)
在此,电阻Ra为,电阻R0~R8中的、从运算放大器542的输出端起至接通的开关的一端为止的串联电阻成分,电阻Rb为电阻R0~R8中的、从接通的开关的一端起至大地为止的串联电阻成分。
另外,与由增益数据Gt0~Gt2规定的八个状态相对应的电阻Ra、Rb如图16所示的那样。以上述的示例来说,如果增益数据为(1、0、0),则仅信号D100为H电平,因此电阻Ra为从R0起至R4为止的串联电阻成分,电阻Rb为从R5起至R8为止的串联电阻成分。
根据这种放大部540,放大率根据增益数据Gt0~Gt2而以8等级进行变化。具体而言,如图17所示的那样,在信号Amp-out相对于信号Amp-in的放大率相对较大的情况下为由实线所示的情况,而在放大率相对较小的情况下为由虚线所示的情况。
由于增益数据Gt0~Gt2在控制部110中根据油墨的温度、粘度而被决定,因此能够相对于该油墨的温度、粘度而以适当的放大率来对残留振动信号进行放大。因此,能够在各种条件之下精度良好地对喷出部的状态进行判断。
此外,将增益数据Gt0~Gt2作为波形选择数据SP的一部分而从控制单元100的控制部110起被传送至头单元3的驱动IC50为止。因此,无需在FFC190中新追加配线路径即可。
应用/改变例
本发明并不限定于上述的实施方式,例如能够实现接下来叙述的各种应用/改变。
另外,接下来叙述的应用/改变的方式能够选择任意一个或适当地组合多个。
虽然在实施方式中,判断部130通过FFT等而对数据NsaD进行分析,从而对喷出部的状态进行了判断,但是在这种FFT中,时间信息将会丢失。因此,除了FFT以外,例如还可以执行如小波变换那样还保留时间信息的这种处理。
关于增益数据,不仅对波形选择数据SP的一部分进行替换并进行输出,还可以对点形成数据SI的一部分进行替换并进行输出。例如在致动器基板40上设置有无法喷出油墨的虚拟喷嘴的情况下,该虚拟喷嘴的点形成数据将没有意义。另一方面,可以说,控制成本的观点出发较为优选威,驱动IC50对于未设置虚拟喷嘴的致动器基板40和设置有虚拟喷嘴的致动器基板40而能够共通使用。因此,在具有虚拟喷嘴的情况下,一直以来,控制部110对与该虚拟喷嘴相对应的虚拟的点形成数据进行输出。并且将该虚拟的点形成数据替换为增益数据。
此外,也可以将波形选择数据SP的一部分以及点形成数据SI的一部分替换为增益数据。
而且,关于增益数据,也可以采用经由与供给有喷出控制数据的配线不同的独立的专用配线而向驱动IC50进行供给的结构。
此外,关于增益数据并不仅限于3比特(从放大部540的放大率来说为8等级)。
例如,既可以为4比特(16等级)以上,也可以为1(2等级)或2比特(4等级)。
在喷出控制数据中,点形成数据SI和波形选择数据SP也可以不连续,而以在时间上隔开间隔的方式而被供给。此外,也可以调换时间的先后。
此外,虽然关于残留振动的检测/喷出部的状态判断,与印刷动作分开执行了,但是也可以采用在印刷动作时对不喷出油墨的喷嘴进行执行的结构。由于在该结构中从检查对象的喷嘴喷出油墨并不优选,因此只要将增粘防止用的单位波形DP3这种波形施加于设为检查对象的喷嘴的压电元件Pzt上,从而对残留振动进行检测即可。
虽然控制部110将温度数据TD以及油墨信息InkD的双方作为自变量而输出了增益数据,但是也可以仅以任意一方为自变量。即,控制部110既可以仅根据由温度数据TD所示的温度而输出增益数据,也可以仅根据由该油墨信息InkD规定的油墨的粘度而输出增益数据。
关于判断部130除了控制单元100以外,还可以采用安装在驱动IC50中的结构。此外,使驱动IC50具备关于简单的判断的功能,另一方面,也可以使控制单元100侧具备用于更加精密的判断的功能。
压电元件Pzt存在由于经年变化而使特性劣化的趋势。因此,当将放大部540的放大率固定时,存在无法准确地判断残留振动的情况。因此,也可以根据喷出次数或电源接通的累积时间等来对头的使用期间进行计算,并根据该使用期间来改变放大率。详细而言,只要采用随着该使用期间变长而提高放大率的结构即可。
虽然在实施方式中使用了从控制单元100侧传送增益数据的结构,但是也可以采用在头单元3侧准备增益数据存储用的存储器,并通过该存储器所保存的增益数据来对放大部540的放大率进行规定的结构,还可以采用在该存储器所保存的增益数据被改写的情况下对放大率进行改变的结构。
此外,虽然在实施方式中采用了在头单元3中设置DAC550,并在该头单元3侧将信号Amp-out转换为数字数据NsaD的结构,但是也可以采用在控制单元100中设置DAC的功能,并在该控制单元100侧转换为数字数据NsaD的结构。
符号说明
1…印刷装置(液体喷出装置);3…头单元;40…致动器基板、50…驱动IC;100…控制单元;110…控制部(数据生成部);120…驱动信号生成部;130…判断部;210…温度测量部;220…油墨信息供给部;540…放大部;542…运算放大器(运算放大器);544…设定部;SI…点形成数据;SP…波形选择数据;Gt0~Gt2…增益数据;Pzt…压电元件;N…喷嘴。
Claims (12)
1.一种液体喷出装置,其特征在于,
具有控制单元和头单元,其中,
所述控制单元包括数据生成部和驱动信号生成部,
所述头单元包括喷出部、残留振动检测部和放大部,
所述数据生成部生成对液体的喷出进行控制的喷出控制数据和对所述放大部的放大率进行规定的增益数据并进行输出,
所述驱动信号生成部生成包含有对所述喷出部进行驱动的多个波形的驱动信号并进行输出,
所述喷出部通过所述驱动信号中所包含的多个波形之中的、由所述喷出控制数据所指定的波形的施加而喷出液体,
所述残留振动检测部在所述喷出部通过所述驱动信号而被驱动之后,对该喷出部的残留振动进行检测,并输出表示该残留振动的残留振动信号,
所述放大部以由所述增益数据所规定的放大率而将所述残留振动信号放大并输出。
2.如权利要求1所述的液体喷出装置,其特征在于,
具备判断部,所述判断部根据由所述放大部放大后的残留振动信号而对所述喷出部的状态进行判断。
3.如权利要求1或2所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述数据生成部将所述喷出控制数据与所述增益数据串行化而进行输出。
4.如权利要求3所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述喷出控制数据包括:
点形成数据,其对从所述喷出部喷出的液体的量进行规定;
波形选择数据,其对所述点形成数据与所述驱动信号中所包含的多个波形之间的关系进行规定,
所述数据生成部将所述增益数据与所述点形成数据或所述波形选择数据中的至少一方串行化。
5.如权利要求4所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述数据生成部在一个期间内将所述增益数据与所述点形成数据或所述波形选择数据中的至少所述波形选择数据串行化,
在与所述一个期间不同的期间内,将所述一个期间的波形选择数据的一部分替换为所述增益数据而串行化。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的液体喷出装置,其特征在于,
具备对所述头单元的温度进行测量的温度测量部,
所述数据生成部生成与由所述温度测量部测量出的温度相对应的放大率的增益数据。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述数据生成部生成与从所述喷出部喷出的所述液体的种类相对应的放大率的增益数据。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述放大部包括:
运算放大器,其以对应于第一电阻与第二电阻的电阻比的放大率而对所述残留振动信号进行放大;
设定部,其通过所述增益数据而对所述电阻比进行设定。
9.如权利要求8所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述第一电阻以及所述第二电阻分别包括多个电阻元件,
所述设定部使所述第一电阻或所述第二电阻中的至少一方所包括的电阻元件的数量发生变化而对所述电阻比进行设定。
10.一种头单元,其特征在于,为液体喷出装置的头单元,其中,
所述液体喷出装置具有控制单元和头单元,
所述控制单元包括数据生成部和驱动信号生成部,
所述头单元包括喷出部、残留振动检测部和放大部,
所述数据生成部生成对液体的喷出进行控制的喷出控制数据并进行输出,
所述驱动信号生成部生成包含有对所述喷出部进行驱动的多个波形的驱动信号,
在所述头单元中,
所述喷出部通过所述驱动信号中所包含的多个波形之中的、由所述喷出控制数据所指定的波形的施加而喷出液体,
所述残留振动检测部在所述喷出部通过所述驱动信号而被驱动之后,对该喷出部的残留振动进行检测,并输出表示该残留振动的残留振动信号,
所述放大部以由所述数据生成部生成并输出的增益数据所规定的放大率而将所述残留振动信号放大并输出。
11.一种控制单元,其特征在于,为液体喷出装置的控制单元,其中,
所述液体喷出装置具有控制单元和头单元,
所述控制单元包括数据生成部和驱动信号生成部,
所述头单元包括喷出部、残留振动检测部和放大部,
所述喷出部通过驱动信号中所包含的多个波形之中的、由喷出控制数据所指定的波形的施加而喷出液体,
所述残留振动检测部在所述喷出部通过所述驱动信号而被驱动之后,对该喷出部的残留振动进行检测,从而对表示该残留振动的残留振动信号进行输出,
所述放大部将所述残留振动信号进行放大并输出,
在所述控制单元中,
所述数据生成部生成所述喷出控制数据和对所述放大部的放大率进行规定的增益数据并进行输出,
所述驱动信号生成部生成包含有对所述喷出部进行驱动的多个波形的驱动信号并进行输出。
12.一种液体喷出装置的控制方法,其特征在于,
所述液体喷出装置具有控制单元和头单元,
所述控制单元包括数据生成部和驱动信号生成部,
所述头单元包括喷出部、残留振动检测部和放大部,
在所述液体喷出装置的控制方法中
所述数据生成部生成对液体的喷出进行控制的喷出控制数据和对所述放大部的放大率进行规定的增益数据,
所述驱动信号生成部生成包含有对所述喷出部进行驱动的多个波形的驱动信号并进行输出,
所述喷出部通过所述驱动信号中所包含的多个波形之中的、由所述喷出控制数据所指定的波形的施加而喷出液体,
所述残留振动检测部在所述喷出部通过所述驱动信号而被驱动之后,对该喷出部的残留振动进行检测,从而对表示该残留振动的残留振动信号进行输出,
所述放大部以由所述增益数据所规定的放大率而将所述残留振动信号放大并输出。
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