CN107199776A - 液体喷出装置以及头单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种与现有技术相比能够提高喷出稳定性的液体喷出装置和头单元。所述液体喷出装置具有:头,其具备喷出液体的喷出部;驱动电路,其生成对所述喷出部进行驱动并使所述液体被喷出的驱动信号;滑架,其搭载有所述头和所述驱动电路;电机,其用于使所述滑架进行移动;冲洗盒,其用于接收从所述喷出部喷出的液体,所述驱动电路被搭载于,在所述滑架的移动过程中不通过所述冲洗盒的上方的位置处。

Description

液体喷出装置以及头单元
技术领域
本发明涉及液体喷出装置以及头单元。
背景技术
已知一种在喷出油墨而印刷图像或文本的喷墨打印机等液体喷出装置中使用压电元件(例如piezo element)的技术。压电元件在头(喷墨头)中对应于多个喷嘴中的各个喷嘴而被设置,并且通过压电元件分别根据驱动信号而被驱动,从而在预定的定时从喷嘴喷出预定量的油墨(液体),由此形成点。由于从电学角度出发,压电元件为如电容器那样的电容性负载,因此为了使各喷嘴的压电元件进行动作而需要供给足够的电流。因此,在上述的液体喷出装置中,成为向头供给通过放大电路而被放大了的驱动信号,从而对压电元件进行驱动的结构。
例如,在使搭载有头的滑架进行扫描而实施印刷的串行打印机等液体喷出装置中,通常将利用被设置在打印机的主体侧的放大电路而放大了的高电压的驱动信号经由电缆而向被搭载于滑架上的头进行供给。在该液体喷出装置中,由于需要使电缆的长度成为滑架的扫描宽度的两倍以上,从而存在如下问题,即,由于因电缆与框体内的部件摩擦而产生的静电、由于电缆成为环状从而因天线效应而容易承载的电波噪声等各种外部干扰噪声的影响,而使在电缆中传输的驱动信号的波形发生变形,从而印刷品质下降的问题。特别是,在通常情况下,由于在能够于A2尺寸以上的较大的纸上实施印刷的大幅面打印机(Large Format Printer)中,电缆变得更长,因此在电缆中传输的驱动信号的波形会更容易发生变形,从而印刷品质容易下降。针对于该问题而提出一种如下的液体喷出装置,即,通过与头一起将驱动电路也搭载在滑架上而缩短驱动信号的传输路径,从而减少由噪声的影响所导致的驱动波形的变形的液体喷出装置。
例如,在专利文献1中,公开了一种技术,即,通过将使用AB级放大器以作为放大电路的驱动电路搭载在滑架上,从而减少驱动波形的变形的技术。然而,由于在AB级放大器中流通有大电流因而耗电量和发热量较大,从而需要在滑架上搭载散热用的散热器,因此滑架的尺寸和搭载重量增大。其结果为,存在如下的问题,即,由于驱动电路的耗电量或使滑架进行扫描的电机的耗电量增大,并且该电机的负荷增大从而寿命缩短,因此液体喷出装置的省电性或者耐久性下降的问题。
对此,在专利文献2中公开了一种如下的技术,即,通过将阶段性地实施压电元件的充放电并且能够实施从压电元件放电的电荷的回收以及再利用的驱动电路搭载在滑架上,从而减少驱动波形的变形的技术。此外,在专利文献3中公开了一种如下的技术,即,通过将使用D级放大器以作为放大电路的驱动电路搭载在滑架上,从而减少驱动波形的变形的技术。由于专利文献2所记载的驱动电路和专利文献3所记载的驱动电路与专利文献1中所记载的驱动电路相比耗电量和发热量较小,因此滑架的尺寸和搭载重量减小,从而能够使液体喷出装置的省电性和耐久性提高。
另一方面,在喷墨打印机等液体喷出装置中,为了实现高速印刷或高精细印刷,喷嘴的数量增多,其结果为,在清洁动作或印刷动作中,每单位时间所喷出的油墨(液体)的量也变得非常多。虽然所喷出的油墨的一部分雾化而飘浮在空中并附着在框体内的各处,但存在为了实施压电元件的驱动而以高电压进行动作的驱动电路容易吸附墨雾的问题。墨雾由于也包含水以外的成分因此具有导电性,从而在附着于驱动电路上的墨雾凝集并成为导体液膜的情况下,会产生非预期的短路路径,其结果为,存在如下的危险性,即,发生压电元件的驱动停止或者产生油墨的误喷出等非预期的不良情况的危险性。
对此,在专利文献4中,公开了一种设置有飞散防止壁以不使因冲洗动作而产生的墨雾扩散的记录装置。此外,在专利文献5中,公开了一种对墨雾进行抽吸并将所抽吸到的墨雾从被设置于非记录介质(纸张)的上方的吹出口排出的喷墨式记录装置。此外,在专利文献6中公开了一种如下的液体喷出装置,即,具有使风在头的移动方向上流通的风扇,来自风扇的风在将跨及头的移动范围而飘浮的墨雾卷入的同时进行流通,从而使墨雾向非印刷区域移动。此外,在专利文献7中公开了一种根据墨雾的产生量而对墨雾的抽吸量进行控制的喷墨记录装置。
然而,在专利文献1至7中针对将驱动电路搭载于滑架的哪个位置上才能够有效地降低墨雾的影响的内容完全没有提及。
专利文献1:日本特开2000-343690号公报
专利文献2:日本特开2014-184586号公报
专利文献3:日本特开2014-076567号公报
专利文献4:日本特开2007-38469号公报
专利文献5:日本特许第4154585号公报
专利文献6:日本特开2009-262447号公报
专利文献7:日本特开2004-284067号公报
发明内容
根据本发明的几个方式,能够提供一种可减少由于被雾化的液体附着在被搭载于滑架上的驱动电路而产生的不良情况的液体喷出装置以及头单元。
本发明是为了解决前述的课题中的至少一部分而完成的发明,并能够作为以下的方式或应用例而实现。
应用例1
本应用例所涉及的液体喷出装置具有:头,其具备喷出液体的喷出部;驱动电路,其生成对所述喷出部进行驱动并使所述液体被喷出的驱动信号;滑架,其搭载有所述头和所述驱动电路;电机,其用于使所述滑架进行移动;冲洗盒,其用于接收从所述喷出部喷出的所述液体,所述驱动电路被搭载于,在所述滑架的移动过程中不通过所述冲洗盒的上方的位置处。
根据本应用例所涉及的液体喷出装置,即使滞留在冲洗盒中的液体因伴随于滑架的移动所产生的风压而雾化并飘浮,也由于驱动电路不会通过冲洗盒的上方,因此可避免雾化了的液体容易附着在驱动电路上的状况。因此,根据本应用例所涉及的液体喷出装置,能够减少由于被雾化了的液体附着在驱动电路上而产生的不良情况。
应用例2
本应用例所涉及的液体喷出装置具有:头,其具备喷出液体的喷出部;驱动电路,其生成对所述喷出部进行驱动并使所述液体被喷出的驱动信号;滑架,其搭载有所述头和所述驱动电路,并在待机时位于初始位置;电机,其用于使所述滑架进行移动,所述驱动电路被搭载于所述滑架的处于所述滑架从所述初始位置起进行移动的方向上的表面上。
一般情况下,由于初始位置被设置在框体内部的端部(靠近框体的内壁的位置),因此被雾化了的液体容易滞留在与滑架从初始位置起进行移动的方向相反的方向上的空间(待机过程中的滑架与框体的内壁之间的空间)内。另一方面,由于在滑架从初始位置起进行移动的方向上,供滑架进行移动的空间较大,因此相对而言被雾化了的液体不易滞留。根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于驱动电路被搭载于滑架的处于滑架从初始位置起进行移动的方向上的表面上,因此可避免雾化了的液体容易附着在驱动电路上的状况。因此,根据本应用例所涉及的液体喷出装置,能够减少由于被雾化了的液体附着在驱动电路上而产生的不良情况。
此外,根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于驱动电路被搭载于滑架的处于滑架从初始位置起进行移动的方向上的表面上,从而因滑架的移动而与风接触的面积较大,因此随着滑架的移动,驱动电路被效率地空冷。因此,根据本应用例所涉及的液体喷出装置,能够抑制因驱动电路成为高温所导致的异常动作,并且提高低发热性能。
应用例3
在上述应用例所涉及的液体喷出装置中,也可以采用如下方式,即,所述驱动电路通过D级放大而生成所述驱动信号。
根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于与驱动电路通过AB级放大而生成驱动信号的情况相比功率消耗和发热量较小,从而不需要在滑架上搭载散热用的散热器,因此能够减小滑架的尺寸和搭载重量。因此,根据本应用例所涉及的液体喷出装置,能够提高省电性,并且由于降低了使滑架进行扫描的电机的负载而使电机的寿命延长,因此也能够提高耐久性。
应用例4
在上述应用例所涉及的液体喷出装置中,也可以采用如下方式,即,所述驱动电路利用由电容元件或者二次电池所实现的再生电路而生成所述驱动信号。
根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于与驱动电路通过AB级放大而生成驱动信号的情况相比功率消耗和发热量较小,从而不需要在滑架上搭载散热用的散热器,因此能够减小滑架的尺寸和搭载重量。因此,根据本应用例所涉及的液体喷出装置,能够提高省电性,并且由于降低了使滑架进行扫描的电机的负载而使电机的寿命延长,因此也能够提高耐久性。
应用例5
在上述应用例所涉及的液体喷出装置中,也可以采用如下方式,即,所述头具备:喷嘴部列,其由多个所述喷出部构成;供给口,其向所述喷出部列所包含的多个所述喷出部供给所述液体,所述供给口与处于所述喷出部列的中央的所述喷出部之间的距离短于所述供给口与处于所述喷出部列的两端的两个所述喷出部各自之间的距离。
根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于供给口被设置在靠近喷出部列的中央的位置处,因此能够缩短从供给口到两端的喷出部的距离。因此,根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于液体从供给口向喷出部的供给所需的时间变短,从而不易发生由液体的供给不足所导致的喷出不良,因此能够提高喷出稳定性。
应用例6
在上述应用例所涉及的液体喷出装置中,也可以采用如下方式,即,所述供给口与处于所述喷出部列的一端的所述喷出部之间的距离大致等于所述供给口与处于所述喷出部列的另一端的所述喷出部之间的距离。
“大致等于”不仅为这些距离准确地相等的情况,也为容许这些距离在不会发生由油墨的供给不足所导致的喷出不良的程度内不同的情况。
根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于从供给口到两端的喷出部的流体路径的阻力变小,从而用于从供给口供给油墨的压力可以较低,因此能够进一步简化头的结构。
应用例7
本应用例所涉及的头单元为被用于液体喷出装置中的头单元,所述液体喷出装置具有用于使滑架进行移动的电机和用于接收从喷出部喷出的液体的冲洗盒,所述头单元具有:头,其具备所述喷出部;驱动电路,其生成对所述喷出部进行驱动并使所述液体被喷出的驱动信号;所述滑架,其搭载有所述头和所述驱动电路,所述驱动电路被搭载于,在所述滑架的移动过程中不通过所述冲洗盒的上方的位置处。
在使用了本应用例所涉及的头单元的液体喷出装置中,即使滞留在冲洗盒中的液体因伴随于滑架的移动所产生的风压而雾化并飘浮,也由于驱动电路不会通过冲洗盒的上方,因此可避免雾化了的液体容易附着在驱动电路上的状况。因此,根据本应用例所涉及的头单元,能够减少由于被雾化了的液体附着在驱动电路上而产生的不良情况。
应用例8
本应用例所涉及的头单元为被用于液体喷出装置中的头单元,所述液体喷出装置具有在待机时位于初始位置的滑架和用于使所述滑架进行移动的电机,所述头单元具有:头,其具备喷出液体的喷出部;驱动电路,其生成对所述喷出部进行驱动并使所述液体被喷出的驱动信号;所述滑架,其搭载有所述头和所述驱动电路,所述驱动电路被搭载于所述滑架的处于所述滑架从所述初始位置起进行移动的方向上的表面上。
一般情况下,由于初始位置被设置在框体内部的端部(靠近框体的内壁的位置),因此被雾化了的液体容易滞留在与滑架从初始位置起进行移动的方向相反的方向上的空间(待机过程中的滑架与框体的内壁之间的空间)内。另一方面,由于在滑架从初始位置起进行移动的方向上,供滑架进行移动的空间较大,因此相对而言被雾化了的液体不易滞留。在使用了本应用例所涉及的头单元的液体喷出装置中,由于驱动电路被搭载于滑架的处于滑架从初始位置起进行移动的方向上的表面上,因此可避免雾化了的液体容易附着在驱动电路上的状况。因此,根据本应用例所涉及的头单元,能够减少由于被雾化了的液体附着在驱动电路上而产生的不良情况。
此外,在使用了本应用例所涉及的头单元的液体喷出装置中,由于驱动电路被搭载于滑架的处于滑架从初始位置起进行移动的方向上的表面上,从而因滑架的移动而与风接触的面积较大,因此随着滑架的移动,驱动电路被效率地空冷。因此,根据本应用例所涉及的头单元,能够抑制因驱动电路成为高温所导致的异常动作,并且提高低发热性能。
附图说明
图1为液体喷出装置的立体图。
图2为液体喷出装置的立体图。
图3为表示液体喷出装置的内部的概要结构的图。
图4为表示液体喷出装置的电结构的框图。
图5为表示头中的喷出部的结构的图。
图6为表示头中的喷嘴排列的图。
图7为用于由对图6所示的喷嘴排列所实现的图像形成的基本分辨率进行说明的图。
图8为用于对头单元中的选择控制部的动作进行说明的图。
图9为表示头单元中的选择控制部的结构的图。
图10为表示头单元中的解码器的解码内容的图。
图11为表示头单元中的选择部的结构的图。
图12为表示通过选择部而被选择的驱动信号的图。
图13为表示驱动电路(电容性负载驱动电路)的电路结构的图。
图14为用于对驱动电路的动作进行说明的图。
图15为从主扫描方向对第一实施方式中的头单元进行观察时的侧视图。
图16为从与头的喷出面相反的一侧对第一实施方式所涉及的液体喷出装置中的头单元进行观察时的俯视图。
图17为表示在第一实施方式所涉及的液体喷出装置的印刷动作中,头单元进行往复移动时的位于一端的状态和位于另一端的状态的图。
图18为从主扫描方向对第二实施方式所涉及的液体喷出装置中的头单元进行观察时的侧视图。
图19为从与头的喷出面相反的一侧对第二实施方式所涉及的液体喷出装置中的头单元进行观察时的俯视图。
图20为表示在第二实施方式所涉及的液体喷出装置的印刷动作中,头单元进行往复移动时的位于一端的状态和位于另一端的状态的图。
图21为表示在第三实施方式所涉及的液体喷出装置的印刷动作中,头单元进行往复移动时的位于一端的状态和位于另一端的状态的图。
图22为从喷出面侧对第四实施方式中的头进行观察时的俯视图。
图23为表示第五实施方式所涉及的液体喷出装置的电结构的框图。
图24为表示驱动电路所具有的路径选择部的结构的一个示例的图。
图25为表示路径选择部中的各电平转换器的动作范围等的图。
图26为表示路径选择部中的输入与输出的关系的一个示例的图。
图27为表示路径选择部中的输入与输出之间的关系的一个示例的图。
图28为表示电平转换器中的输入与输出的关系的一个示例的图。
图29为表示电平转换器中的输入与输出的关系的一个示例的图。
图30为表示电平转换器中的输入与输出的关系的一个示例的图。
图31为用于对路径选择部中的电流(电荷)的流动进行说明的图。
图32为用于对路径选择部中的电流(电荷)的流动进行说明的图。
图33为用于对路径选择部中的电流(电荷)的流动进行说明的图。
图34为用于对路径选择部中的电流(电荷)的流动进行说明的图。
图35为用于对路径选择部的充放电时的损耗进行说明的图。
图36为用于对路径选择部的充放电时的损耗进行说明的图。
图37为用于对路径选择部的充放电时的损耗进行说明的图。
图38为用于对路径选择部的充放电时的损耗进行说明的图。
图39为表示驱动电路所具有的电源电路的结构的一个示例的图。
图40为表示驱动电路所具有的电源电路的结构的一个示例的图。
图41为电源电路的动作说明图。
图42为电源电路的动作说明图。
图43为表示电源电路的电压变更的图。
图44为表示比较例所涉及的路径选择部的结构的图。
具体实施方式
以下,使用附图而对本发明的优选的实施方式进行详细说明。所使用的附图为便于说明的附图。另外,在以下所说明的实施方式并不是对权利要求书中所记载的本发明的内容进行不当限定的方式。此外,在以下所说明所有结构未必都是本发明的必要结构要件。
1.第一实施方式
1-1.液体喷出装置的概要
作为本实施方式所涉及的液体喷出装置的一个示例的印刷装置为,通过根据从外部的主机所供给的图像数据而喷出油墨,从而在纸张等印刷介质上形成油墨点组,由此,印刷与该图像数据对应的图像(包括文字、图形等)的喷墨打印机。
另外,作为液体喷出装置,例如能够列举出打印机等印刷装置、被用于液晶显示器等的滤色器的制造的颜色材料喷出装置、被用于有机EL(Electro-Luminescence:电致发光)显示器、FED(面发光显示器)等的电极形成的电极材料喷出装置、被用于生物芯片制造中的生物体有机物喷出装置、立体造型装置(所谓的3D打印机)、印染装置等。
图1以及图2为液体喷出装置1的立体图。如图1以及图2所示,液体喷出装置1具有框体5和以能够开闭的方式而被设置在框体5上的罩6。如图1所示,在罩6被关闭的状态下,开口部5a通过罩6而被封堵。此外,如图2所示,当处于罩6被打开的状态时,开口部5a将会显现,从而能够从开口部5a对框体5的内部进行目视确认。
图3为表示液体喷出装置1的框体5的内部的概要结构的立体图。在图3中省略了框体5和罩6的图示。如图3所示,液体喷出装置1具备使头单元2在主扫描方向上移动(往复移动)的移动机构3。
移动机构3具有:成为头单元2的驱动源的滑架电机31;两端被固定的滑架引导轴32;与滑架引导轴32大致平行地延伸并通过滑架电机31而被驱动的同步带33。
头单元2的滑架24被构成为能够载置预定数量的墨盒22。例如与黄色、蓝绿色、品红色以及黑色这四种颜色对应的四个墨盒22被搭载在滑架24上,并且填充有与各墨盒22对应的颜色的油墨。
滑架24以往复移动自如的方式而被支承在滑架引导轴32上,并被固定在同步带33的一部分上。因此,当通过滑架电机31而使同步带33进行正反行进时,头单元2将被滑架引导轴32引导而进行往复移动。即,滑架电机31为用于使滑架24进行移动的电机。
此外,移动机构3具备用于对头单元2的主扫描方向上的位置进行检测的线性编码器90。头单元2的主扫描方向上的位置通过线性编码器90而被检测出。
此外,在头单元2中的与印刷介质P对置的部分处设置有头20(记录头)。如后文所述,该头20为用于从多个喷嘴喷出墨滴(液滴)的液体喷射头,并成为经由柔性电缆190而向头单元2供给各种控制信号等的结构。
液体喷出装置1具备在副扫描方向上使印刷介质P于压印板40上被输送的输送机构4。输送机构4具备作为驱动源的输送电机41和通过输送电机41而进行旋转并在副扫描方向上输送印刷介质P的输送辊42。
在印刷介质P通过输送机构4而被输送的定时,通过头20向该印刷介质P喷出墨滴,从而在印刷介质P的表面上形成图像。
在头单元2的移动范围内的端部区域中,设定有成为头单元2的扫描的基点的初始位置。在初始位置处配置有对头20的喷嘴形成面进行密封的压盖部件70和用于拂拭喷嘴形成面的擦拭部件71。而且,液体喷出装置1在头单元2从该初始位置朝向相反侧的端部而进行移动的前进移动时和头单元2从相反侧的端部向初始位置侧返回的返回移动时这两个方向上,于印刷介质P的表面上形成图像。
在压印板40的主扫描方向的端部处,配置有对在冲洗动作时从头20的喷出部600被喷出的墨滴(液体)进行接收(捕集)的冲洗盒72。冲洗动作是指,为了防止因喷嘴附近的油墨的增稠而造成喷嘴堵塞或气泡混入到喷嘴内而无法喷出适当的量的油墨的情况,而与印刷对象的图像数据无关地,强制性地从各喷嘴喷出油墨的动作。详细而言,在压印板40中的从相对于印刷介质P而喷出墨滴的区域(油墨喷出区域)偏离出的区域,更详细而言,在从油墨喷出区域向主扫描方向的外侧偏离的区域,且在液体喷出装置1所能够处理的最大尺寸的印刷介质P被配置在压印板40上时的与该印刷介质P的宽度方向端部(最大记录宽度)相比靠外侧的位置处,配置有冲洗盒72。另外,虽然优选为冲洗盒72被配置在压印板40的主扫描方向上的两侧,但只需被设置在至少一侧即可。
头单元2在印刷介质P的上方以及冲洗盒72的上方进行移动,并实施朝向印刷介质P喷出墨滴的动作以及朝向冲洗盒72喷出墨滴的冲洗动作。
1-2.液体喷出装置电结构
图4为表示液体喷出装置1的电结构的框图。如图4所示,在液体喷出装置1中,控制单元10与头单元2经由柔性电缆190而被连接。
控制单元10具有控制部100、滑架电机驱动器35和输送电机驱动器45。其中,控制部100在由主机供给了图像数据时输出用于对各部分进行控制的各种控制信号等。
详细而言,控制部100根据线性编码器90的检测信号(编码器脉冲)而掌握头单元2的扫描位置(当前位置)。并且,控制部100根据头单元2的扫描位置而向滑架电机驱动器35供给控制信号Ctr1,并且滑架电机驱动器35按照该控制信号Ctr1而对滑架电机31进行驱动。由此,滑架24在主扫描方向上的移动被控制。
此外,控制部100向输送电机驱动器45供给控制信号Ctr2,输送电机驱动器45按照该控制信号Ctr2而对输送电机41进行驱动。由此,由输送机构4实施的副扫描方向上的移动被控制。
此外,控制部100向头单元2供给时钟信号Sck、数据信号Data、控制信号LAT、CH和数字数据dA、dB。
此外,控制部100使维护单元80执行用于使喷出部600中的油墨的喷出状态恢复正常的维护处理。维护单元80也可以具有清洁机构81,所述清洁机构81用于实施通过管泵(省略图示)而对喷出部600内的增稠了的油墨或气泡等进行抽吸的清洁处理(泵吸处理),以作为维护处理。此外,维护单元80也可以具有擦拭机构82,所述擦拭机构82用于实施通过擦拭部件71而擦掉附着在喷出部600的喷嘴附近的纸屑等异物的擦拭处理,以作为维护处理。
另外,控制部100在实施上述的冲洗动作的情况下,向滑架电机驱动器35供给所需的控制信号Ctr1而使滑架24移动至冲洗盒72的上方,并向头单元2供给所需的时钟信号Sck、数据信号Data、控制信号LAT、CH、数据dA、dB,而使墨滴朝向冲洗盒72被喷出。
头单元2具有驱动电路50-a、50-b、选择控制部210、多个选择部230和头20。
虽然对于详细内容将在后文中叙述,但驱动电路50-a、50-b分别生成对头20所具备的喷出部600进行驱动并使油墨(液体)被喷出的驱动信号COM-A、COM-B。具体而言,驱动电路50-a生成在对数据dA进行了模拟转换之后进行D级放大而得到的驱动信号COM-A,并供给至各个选择部230。同样地,驱动电路50-b生成在对数据dB进行了模拟转换之后进行D级放大而得到的驱动信号COM-B,并供给至各个选择部230。在此,数据dA对向选择部230供给的驱动信号中的驱动信号COM-A的波形进行规定,数据dB对驱动信号COM-B的波形进行规定。
关于驱动电路50-a、50-b,仅仅是输入的数据以及输出的驱动信号不同,如后文所述,电路性的结构是相同的。因此,在无需对驱动电路50-a、50-b进行特别区别的情况(例如对后述的图13进行说明的情况)下,省略“-(连字符)”以下的内容,而仅将符号设为“50”来进行说明。
选择控制部210根据从控制部100供给的时钟信号Sck、数据信号Data以及控制信号LAT、CH而对各个选择部230指示应当选择驱动信号COM-A、COM-B中的哪一个(或者,是否应该均不选择)。
各个选择部230根据选择控制部210的指示而对驱动信号COM-A、COM-B进行选择,并作为驱动信号而分别供给至头20所具有的压电元件60的一端。另外,在图4中,将该驱动信号的电压标记为Vout。各个压电元件60的另一端被共同地施加电压VBS。
压电元件60通过被施加驱动信号而进行位移。压电元件60以与头20中的多个喷出部600的每一个对应的方式而被设置。而且,压电元件60根据由选择部230所选择的驱动信号的电压Vout与电压VBS之差而进行位移,从而使油墨被喷出。因此,接下来,对用于通过对压电元件60的驱动而使油墨被喷出的结构进行简单说明。
1-3.喷出部的结构
图5为表示头20中与一个喷出部600相对应的概要结构的图。如图5所示,头20包括喷出部600与贮液器641。
贮液器641针对油墨的每种颜色而被设置,当墨盒22被搭载在滑架24上时,贮留在墨盒22的内部的油墨将从供给口661而被导入至贮液器641。
喷出部600包括压电元件60、振动板621、空腔(压力室)631、喷嘴651。其中,振动板621作为通过被设置在图中的上表面上的压电元件60进行位移(弯曲振动),从而使填充有油墨的空腔631的内部容积扩大或缩小的隔膜而发挥功能。喷嘴651被设置在喷嘴板632上,并且为与空腔631连通的开孔部。空腔631在内部填充有液体(例如,油墨),并且内部容积通过压电元件60的位移而发生变化。喷嘴651与空腔631连通并根据空腔631的内部容积的变化而将空腔631内的液体作为液滴而喷出。
图5中所示的压电元件60为,通过一对电极611、612而对压电体601进行夹持的结构。该结构的压电体601中,根据通过电极611、612而被施加的电压,在图5中,电极611、612、振动板621均是中央部分相对于两端部分而在上下方向上挠曲。具体而言,压电元件60成为如下的结构,即,在驱动信号的电压Vout变高时向上方挠曲,而在电压Vout变低时向下方挠曲。在该结构中,如果向上方挠曲,则空腔631的内部容积将会扩大,因此油墨从贮液器641被吸入,另一方面,如果向下方挠曲,则空腔631的内部容积将会缩小,因此油墨会根据缩小的程度而从喷嘴651被喷出。
另外,压电元件60并不限于图示的结构,只需为能够使压电元件60发生变形从而使油墨之类的液体被喷出的类型即可。此外,压电元件60并不限于弯曲振动,也可以是利用所谓的纵振动的结构。
此外,压电元件60在头20中以与空腔631和喷嘴651对应的方式而被设置,在图3中,该压电元件60还以与选择部230对应的方式而被设置。因此,压电元件60、空腔631、喷嘴651以及选择部230的组合针对每个喷嘴651而被设置。
1-4.驱动信号的结构
图6为表示喷嘴651的排列的一个示例的图。如图6所示,喷嘴651例如以如下方式而配置排列成两列。详细而言,在以一列的量来进行观察时,多个喷嘴651沿着副扫描方向而以间距Pv进行配置,另一方面,两列彼此成为在主扫描方向上分离间距Ph,并且在副扫描方向上错开了间距Pv的一半的关系。
另外,虽然在进行彩色印刷的情况下,喷嘴651使与C(蓝绿色)、M(品红色)、Y(黄色)、K(黑色)等各种颜色相对应的图案例如沿着主扫描方向而设置,但在以下的说明中,为了简便,对以单色来表现灰度的情况进行说明。
图7为用于对由图6所示的喷嘴排列实现的图像形成的基本分辨率进行说明的图。另外,为了简化说明,该图为从喷嘴651喷出一次墨滴而形成一个点的方法(第一方法)的示例,涂黑的圆圈标记表示通过墨滴的喷落而形成的点。
头单元2在以速度v于主扫描方向上进行移动时,如图7所示,通过墨滴的喷落而形成的点的(主扫描方向上的)点间隔D与该速度v具有如下的关系。
即,在通过一次的墨滴的喷出而形成一个点的情况下,点间隔D通过速度v除以油墨的喷出频率f所得到的值(=v/f)来表示,换言之,通过在墨滴被反复喷出的周期(1/f)内头单元2所移动的距离来表示。
另外,在图6以及图7的示例中,形成间距Ph相对于点间隔D以系数n成比例的关系,从两列喷嘴651被喷出的墨滴以在印刷介质P上对齐为同一列的方式而喷落。因此,如图7所示,副扫描方向上的点间隔成为主扫描方向上的点间隔的一半。点的排列当然也并不限于图示的示例。
另外,为了实现高速印刷,只需单纯地提高头单元2在主扫描方向上移动的速度v即可。但是,只通过简单地提高速度v会使点间隔D变长。因此,为了在确保一定程度的分辨率的基础上,实现高速印刷,需要提高油墨的喷出频率f,从而增加每单位时间所形成的点数。
此外,除了印刷速度以外,为了提高分辨率,只需增加每单位面积内所形成的点数即可。但是,在增加点数的情况下,如果不将油墨设为少量,则相邻的点将会彼此结合,而且如果不提高油墨的喷出频率f,印刷速度将会下降。
如此,正如上述那样,为了实现高速印刷以及高分辨率印刷,需要提高油墨的喷出频率f。
另一方面,作为在印刷介质P上形成点的方法,除了喷出一次墨滴而形成一个点的方法以外,还存在能够在单位期间内喷出两次以上墨滴,通过使在单位期间内被喷出的一个以上的油墨滴喷落,并使该喷落的一个以上的墨滴结合,从而形成一个点的方法(第二方法),以及不使该两个以上的墨滴结合而形成两个以上的点的方法(第三方法)。在以后的说明中,对通过上述第二方法来形成点的情况进行说明。
在本实施方式中,设想如下的示例来对第二方法进行说明。即,在本实施方式中,针对一个点,通过最多喷出两次油墨,从而表现大点、中点、小点以及非记录这四个灰度。为了表现这四个灰度,在本实施方式中,准备两种驱动信号COM-A、COM-B,并且在一个周期内,各个驱动信号分别具有前半图案和后半图案。成为如下的结构,即,在一个周期内的前半及后半,根据应当表现的灰度来选择(或者不选择)驱动信号COM-A、COM-B,并供给至压电元件60的结构。
因此,对驱动信号COM-A、COM-B进行说明,之后,对用于选择驱动信号COM-A、COM-B的结构进行说明。另外,虽然驱动信号COM-A、COM-B分别通过驱动电路50而被生成,但是为了方便,在用于选择驱动信号COM-A、COM-B的结构之后,对驱动电路50进行说明。
图8为表示驱动信号COM-A、COM-B的波形等的图。如图8所示,驱动信号COM-A成为梯形波形Adp1与梯形Adp2连续的波形,所述梯形波形Adp1被配置在印刷周期Ta内的从控制信号LAT被输出(上升)起至控制信号CH被输出为止的期间T1内,所述梯形波形Adp2被配置在印刷周期Ta内的从控制信号CH被输出起至下一个控制信号LAT被输出为止的期间T2内。
在本实施方式中,梯形波形Adp1、Adp2为相互大致相同的波形,且为在分别被供给至压电元件60的一端时,会使预定量具体而言为中等程度的量的油墨从与该压电元件60对应的喷嘴651分别被喷出的波形。
驱动信号COM-B为,使被配置在期间T1内的梯形波形Bdp1与被配置在期间T2内的梯形波形Bdp2连续的波形。在本实施方式中,梯形波形Bdp1与Bdp2是相互不同的波形。其中,梯形波形Bdp1为,用于使喷嘴651的开孔部附近的油墨微振动从而防止油墨的粘度增大的波。因此,即使梯形波形Bdp1被供给至压电元件60的一端,也不会从与该压电元件60对应的喷嘴651喷出墨滴。此外,梯形波形Bdp2为与梯形波形Adp1(Adp2)不同的波形。且为在梯形波形Bdp2被供给至压电元件60的一端时,将会使少于上述预定量的量的油墨从与该压电元件60对应的喷嘴651被喷出的波形。
另外,梯形波形Adp1、Adp2、Bdp1、Bdp2的开始定时的电压与结束定时的电压均等同为电压Vc。即,梯形波形Adp1、Adp2、Bdp1、Bdp2分别为以电压Vc开始且以电压Vc结束的波形。
1-5.选择控制部以及选择部的结构
图9为表示图4中的选择控制部210的结构的图。如图9所示,从控制单元10向选择控制部210供给时钟信号Sck、数据信号Data、控制信号LAT、CH。在选择控制部210中,由移位寄存器(S/R)212、锁存电路214和解码器216构成的组以与各个压电元件60(喷嘴651)分别对应的方式而被设置。
在形成图像的一个点时,数据信号Data对该点的尺寸进行规定。在本实施方式中,为了表现非记录、小点、中点以及大点这四个灰度,数据信号Data由高阶位(MSB)以及低阶位(LSB)这两位构成。
数据信号Data与时钟信号Sck同步,依照头单元2的主扫描而从控制部100被串行地供给至每个喷嘴。用于对应于喷嘴而以两位的量临时保持被串行地供给的数据信号Data的结构为移位寄存器212。
详细而言,与压电元件60(喷嘴)对应的级数的移位寄存器212相互级联连接,并且成为被串行地供给的数据信号Data按照时钟信号Sck而被依次传送至后级的结构。
另外,在将压电元件60的个数设为m(m为多个)时,为了对移位寄存器212进行区分,从供给数据信号Data的上游侧起依次标记为1级、2级、……、m级。
锁存电路214在控制信号LAT的上升沿对由移位寄存器212所保持的数据信号Data进行锁存。
解码器216对通过锁存电路214而被锁存的两位的数据信号Data进行解码,并在每个由控制信号LAT、控制信号CH规定的期间T1、T2内输出选择信号Sa、Sb,从而规定由选择部230进行的选择。
图10为表示解码器216中的解码内容的图。在图10中,将被锁存的两位数据信号Data标记为(MSB,LSB)。例如在被锁存的数据信号Data为(0,1)时,解码器216将其含义解释为,在期间T1内将选择信号Sa、Sb的逻辑电平分别输出为H、L电平,在期间T2内分别输出为L、H电平。
另外,选择信号Sa、Sb的逻辑电平通过电平转换器(省略图示)而被电平转换为与时钟信号Sck、数据信号Data、控制信号LAT、CH的逻辑电平相比为高振幅逻辑。
图11为表示与图4中的一个压电元件60(喷嘴651)相对应的选择部230的结构的图。
如图11所示,选择部230具有逆变器(NOT电路)232a、232b和传输门234a、234b。
来自解码器216的选择信号Sa被供给至传输门234a中未标注有圆圈标记的正控制端,另一方面,通过逆变器232a而被逻辑反转,并被供给至传输门234a中标注有圆圈标记的负控制端。同样地,选择信号Sb被供给至传输门234b的正控制端,另一方面,通过逆变器232b而被逻辑反转,并被供给至传输门234b的负控制端。
传输门234a的输入端被供给驱动信号COM-A,传输门234b的输入端被供给驱动信号COM-B。传输门234a、234b的输出端彼此共同连接,并且被连接在所对应的压电元件60的一端上。
如果选择信号Sa为H电平,则传输门234a使输入端与输出端之间导通(接通),如果选择信号Sa为L电平,则传输门234a使输入端与输出端之间非导通(断开)。同样,传输门234b也根据选择信号Sb而使输入端与输出端之间接通断开。
接下来,参照图8对选择控制部210和选择部230的动作进行说明。
数据信号Data与时钟信号Sck同步,从控制100被串行地供给至每个喷嘴,并在与喷嘴相对应的移位寄存器212中被依次传送。而且,当控制部100使时钟信号Sck的供给停止时,将成为在各个移位寄存器212中保持有与喷嘴相对应的数据信号Data的状态。另外,数据信号Data按照移位寄存器212中的最终m级、……、2级、1级这一与喷嘴对应的顺序而被供给。
在此,当控制信号LAT上升时,各个锁存电路214将一并对被保持在移位寄存器212中的数据信号Data进行锁存。在图8中,LT1、LT2、……、LTm表示数据信号Data通过与1级、2级、……、m级的移位寄存器212相对应的锁存电路214而被锁存的数据信号Data。
解码器216根据由被锁存的数据信号Data规定的点的尺寸而在各个期间T1、T2内,按照图10所示的内容来输出选择信号Sa、Sb的逻辑电平。
即,第一,在该数据信号Data为(1,1)且对大点的尺寸进行规定的情况下,解码器216在期间T1内将选择信号Sa、Sb设为H、L电平,在期间T2内也设为H、L电平。第二,在该数据信号Data为(0,1)且对中点的尺寸进行规定的情况下,解码器216在期间T1内将选择信号Sa、Sb设为H、L电平,在期间T2内设为L、H电平。第三,在该数据信号Data为(1,0)且对小点的尺寸进行规定的情况下,解码器216在期间T1内将选择信号Sa、Sb设为L、L电平,在期间T2内设为L、H电平。第四,在该数据信号Data为(0,0)且对非记录进行规定的情况下,解码器216在期间T1内将选择信号Sa、Sb设为L、H电平,在期间T2内设为L、L电平。
图12为表示根据数据信号Data而被选择并被供给至压电元件60的一端的驱动信号的电压波形的图。
由于在数据信号Data为(1,1)时,选择信号Sa、Sb在期间T1内成为H、L电平,因此传输门234a接通,传输门234b断开。因此,在期间T1内,驱动信号COM-A的梯形波形Adp1被选择。由于选择信号Sa、Sb在期间T2内也为H、L电平,因此选择部230选择驱动信号COM-A的梯形波形Adp2。
当如上述那样在期间T1内梯形波形Adp1被选择,在期间T2内梯形波形Adp2被选择,并作为驱动信号而被供给至压电元件60的一端时,将从与该压电元件60相对应的喷嘴651分两次喷出中等程度的量的油墨。因此,每次喷出的油墨将喷落在印刷介质P上并合并,其结果为,将会形成如由数据信号Data所规定的那样的大点。
由于在数据信号Data为(0,1)时,选择信号Sa、Sb在期间T1内为H、L电平,因此传输门234a接通,传输门234b断开。因此,在期间T1内驱动信号COM-A的梯形波形Adp1被选择。接下来,由于在期间T2内选择信号Sa、Sb成为L、H电平,因此驱动信号COM-B的梯形波形Bdp2被选择。
因此,从喷嘴分两次喷出中等程度以及较小程度的量的油墨。因此,每次喷出的油墨将喷落在印刷介质P上并合并,其结果为,将会形成如由数据信号Data所规定的那样的中点。
由于在数据信号Data为(1,0)时,选择信号Sa、Sb在期间T1内均为L电平,因此传输门234a、234b均断开。因此,在期间T1内梯形波形Adp1、Bdp1中的任何一个均不被选择。在传输门234a、234b均断开的情况下,从该传输门234a、234b的输出端彼此的连接点起至压电元件60的一端为止的路径将成为不被电连接于任何部分的高阻抗状态。但是,压电元件60通过自身所具有的电容性,而保持传输门234a、234b即将断开之前的电压(Vc-VBS)。
接下来,由于选择信号Sa、Sb在期间T2内为L、H电平,因此驱动信号COM-B的梯形波形Bdp2被选择。因此,由于仅在期间T2内从喷嘴651喷出较小程度的量的油墨,因此将会在印刷介质P上形成如由数据信号Data所规定的那样的小点。
由于在数据信号Data为(0,0)时,选择信号Sa、Sb在期间T1内为L、H电平,因此传输门234a断开,传输门234b接通。因此,在期间T1内,驱动信号COM-B的梯形波形Bdp1被选择。接下来,由于选择信号Sa、Sb在期间T2内均为L电平,因此梯形波形Adp2、Bdp2中的任何一个均不被选择。
因此,由于在期间T1内,喷嘴651的开孔部附近的油墨仅进行微振动,从而油墨不会被喷出,其结果为,不会形成点,即,成为如由数据信号Data所规定的那样的非记录。
如此,选择部230按照由选择控制部210作出的指示而选择驱动信号COM-A、COM-B(或者不选择),并供给至压电元件60的一端。因此,各压电元件60根据由数据信号Data所规定的点的尺寸而被驱动。
另外,图8所示的驱动信号COM-A、COM-B仅是一个示例。实际上,根据头单元2的移动速度或印刷介质P的性质等,可使用预先准备的各种各样的波形的组合。
此外,在此,虽然对压电元件60随着电压的上升而向上方挠曲的示例进行了说明,但是在使向电极611、612供给的电压反转时,压电元件60将随着电压的上升而向下方挠曲。因此,在压电元件60随着电压的上升而向下方挠曲的结构中,图12所例示的驱动信号COM-A、COM-B成为以电压Vc为基准而反转的波形。
如此,在本实施方式中,相对于印刷介质P,以作为单位期间的印刷周期Ta为单位而形成一个点。因此,在印刷周期Ta内通过(最多)两次的墨滴的喷出而形成一个点的本实施方式中,油墨的喷出频率f成为2/Ta,点间隔D为头单元2移动的速度v除以油墨的喷出频率f(=2/Ta)而得到的值。
一般情况下,在单位期间T内,能够喷出Q(Q为2以上的整数)次墨滴,在通过该Q次的墨滴的喷出而形成一个点的情况下,油墨的喷出频率f能够表示为Q/T。
如本实施方式这样在印刷介质P上形成不同尺寸的点的情况与通过一次的墨滴的喷出而形成一个点的情况相比,即使用于形成一个点所需的时间(周期)相同,也需要缩短用于喷出一次墨滴的时间。
另外,无需对不使两个以上的墨滴结合而形成两个以上的点的第三方法进行特别说明。
1-6.驱动电路的结构
接下来,对驱动电路50-a、50-b进行说明。其中,如果对一方的驱动电路50-a进行概括则为,以如下的方式而生成驱动信号COM-A。即,驱动电路50-a进行如下动作:第一,对从控制部100供给的数据dA进行模拟转换;第二,对输出的驱动信号COM-A进行反馈,并且通过该驱动信号COM-A的高频成分而对基于该驱动信号COM-A的信号(衰减信号)与目标信号之间的偏差进行补正,并根据该补正后的信号而生成调制信号;第三,通过根据该调制信号而对晶体管进行开关从而生成放大调制信号;第四,通过低通滤波器而使该放大调制信号平滑化(解调),并将该平滑化后的信号作为驱动信号COM-A而输出。
另一方的驱动电路50-b也为相同的结构,仅在根据数据dB输出驱动信号COM-B这一点上不同。因此,在以下的图13中,不对驱动电路50-a、50-b进行区分,而作为驱动电路50来进行说明。
但是,对于输入的数据或输出的驱动信号标记为dA(dB)、COM-A(COM-B)等,并表示如下的含义,即,在驱动电路50-a的情况下,输入数据dA并输出驱动信号COM-A,在驱动电路50-b的情况下,输入数据dB并输出驱动信号COM-B。
图13为表示驱动电路(电容性负载驱动电路)50的电路结构的图。另外,在图13中图示了用于输出驱动信号COM-A的结构。
如图13所示,驱动电路50除了集成电路装置(电容性负载驱动用集成电路装置)500和输出电路550以外,还由电阻和电容器等各种元件构成。
本实施方式中的驱动电路50具备:生成对源信号进行脉冲调制而得到的调制信号的调制部510;基于调制信号而生成放大控制信号的栅极驱动器520;基于放大控制信号而生成调制信号被放大而得到的放大调制信号的晶体管(第一晶体管M1以及第二晶体管M2);对放大调制信号进行解调并生成驱动信号的低通滤波器560;将驱动信号反馈至调制部510的反馈电路(第一反馈电路570以及第二反馈电路572);升压电路540。此外,驱动电路50也可以具备向压电元件60的与被施加驱动信号的端子不同的端子施加信号的第一电源部530。
本实施方式中的集成电路装置500具备调制部510和栅极驱动器520。
集成电路装置500根据经由端子D0~D9而从控制部100输入的10位的数据dA(源信号)而分别向第一晶体管M1以及第二晶体管M2输出栅极信号(放大控制信号)。因此,集成电路装置500包括DAC(Digital to Analog Converter:数模转换器)511、加法器512、加法器513、比较器514、积分衰减器516、衰减器517、逆变器515、第一栅极驱动器521、第二栅极驱动器522、第一电源部530、升压电路540和基准电压生成部580。
基准电压生成部580生成第一基准电压DAC_HV(高电压侧基准电压)和第二基准电压DAC_LV(低电压侧基准电压),并供给至DAC511。
DAC511将对驱动信号COM-A的波形进行规定的数据dA转换为第一基准电压DAC_HV与第二基准电压DAC_LV之间的电压的原驱动信号Aa,并供给至加法器512的输入端(+)。另外,该原驱动信号Aa的电压振幅的最大值以及最小值分别由第一基准电压DAC_HV以及第二基准电压DAC_LV确定(例如1~2V左右),将该电压放大后而得到的电压成为驱动信号COM-A。即,原驱动信号Aa为作为驱动信号COM-A的放大前的目标的信号。
积分衰减器516对经由端子Vfb而输入的端子Out的电压即驱动信号COM-A进行衰减且进行积分,并供给至加法器512的输入端(-)。
加法器512将从输入端(+)的电压中减去输入端(-)的电压并进行积分而得到的电压的信号Ab供给至加法器513的输入端(+)。
另外,从DAC511起直至逆变器515为止的电路的电源电压为低振幅的3.3V(从电源端子Vdd被供给的电源电压VDD)。因此,由于与原驱动信号Aa的电压最大为2V左右相对,驱动信号COM-A的电压存在最大会超过40V的情况,因此为了在求取偏差时使两个电压的振幅范围匹配,通过积分衰减器516而使驱动信号COM-A的电压衰减。
衰减器517对经由端子Ifb而输入的驱动信号COM-A的高频成分进行衰减并供给至加法器513的输入端(-)。加法器513将从输入端(+)的电压中减去输入端(-)的电压而得到的电压的信号As供给至比较器514。衰减器517的功能为调制增益(灵敏度)的调节。即,虽然调制信号Ms的频率或者占空比以与数据dA(源信号)匹配的方式而变化,但衰减器517对它们的变化量进行调节。
从加法器513输出的信号As的电压为,从原驱动信号Aa的电压中减去被供给至端子Vfb的信号的衰减电压,再减去被供给至端子Ifb的信号的衰减电压而得到的电压。因此,由加法器513输出的信号As的电压为可以说是通过驱动信号COM-A的高频成分,而对从作为目标的原驱动信号Aa的电压中减去从端子Out输出的该驱动信号COM-A的衰减电压所得到的偏差进行了补正后的信号。
比较器514根据通过加法器513而得到的减法运算电压,输出以如下的方式实施脉冲调制而得到的调制信号Ms。详细而言,比较器514输出如下的调制信号Ms,即,如果从加法器513输出的信号As处于电压上升时,则在信号As达到了电压阈值Vth1以上时成为H电平,如果信号As处于电压下降时,则在信号As小于电压阈值Vth2时成为L电平的调制信号Ms。另外,如后文所述,电压阈值被设定为Vth1>Vth2这样的关系。
由比较器514输出的调制信号Ms经过由逆变器515实施的逻辑反转,而被供给至第二栅极驱动器522。另一方面,调制信号Ms以不经过逻辑反转的方式而被供给至第一栅极驱动器521。因此,被供给至第一栅极驱动器521与第二栅极驱动器522的逻辑电平存在相互排他的关系。
被供给至第一栅极驱动器521以及第二栅极驱动器522的逻辑电平实际上也可以以不同时为H电平的方式(以不使第一晶体管M1以及第二晶体管M2同时接通的方式)而进行定时控制。因此,此处所述的排他严格来说是指,不同时成为H电平(第一晶体管M1以及第二晶体管M2不同时接通)的含义。
然后,虽然此处所述的调制信号狭义上为调制信号Ms,但如果认为是根据原驱动信号Aa进行脉冲调制而得到的信号,则调制信号Ms的否定信号也被包含在调制信号中。即,在根据原驱动信号Aa进行脉冲调制而得到的调制信号中,不仅包括调制信号Ms,还包括使该调制信号Ms的逻辑电平反转而得到的信号或被实施了定时控制的信号。
另外,由于比较器514输出调制信号Ms,因此到该比较器514或逆变器515为止的电路,即,加法器512、加法器513、比较器514、逆变器515、积分衰减器516和衰减器517相当于生成调制信号的调制部510。
第一栅极驱动器521将作为比较器514的输出信号的低逻辑振幅电平转换为高逻辑振幅并从端子Hdr输出。第一栅极驱动器521的电源电压中的高压侧为经由端子Bst而被施加的电压,低压侧为经由端子Sw而被施加的电压。端子Bst被连接于电容元件C5的一端以及回流防止用的二极管D10的阴极电极。端子Sw被连接于第一晶体管M1的源极、第二晶体管M2的漏极、电容元件C5的另一端以及电感器L1的一端。二极管D10的阳极电极被连接于端子Gvd的一端,且被施加升压电路540所输出的电压Vm(例如7.5V)。因此,端子Bst与端子Sw之间的电位差同电容元件C5的两端的电位差即电压Vm(例如7.5V)大致相等。
第二栅极驱动器522在与第一栅极驱动器521相比较低的低电位侧进行动作。第二栅极驱动器522将作为逆变器515的输出信号的低逻辑振幅(L电平:0V,H电平:3.3V)电平转换为高逻辑振幅(例如L电平:0V,H电平:7.5V),并从端子Ldr输出。在第二栅极驱动器522的电源电压中,作为高压侧,被施加电压Vm(例如7.5V),作为低压侧,经由接地端子Gnd而被施加电压零,即接地端子Gnd被接地。此外,端子Gvd被连接于二极管D10的阳极电极。
第一晶体管M1以及第二晶体管M2为例如N沟道型的FET(Field EffectTransistor:场效应晶体管)。其中,在高侧的第一晶体管M1中,在漏极上施加有电压Vh(例如42V),栅电极经由电阻R1而与端子Hdr连接。低侧的第二晶体管M2的栅电极经由电阻R2而与端子Ldr连接,源极被接地。
因此,在第一晶体管M1断开且第二晶体管M2导通时,端子Sw的电压成为0V,端子Bst被施加电压Vm(例如7.5V)。另一方面,在第一晶体管M1导通且第二晶体管M2断开时,端子Sw被施加Vh(例如42V),端子Bst被施加Vh+Vm(例如49.5V)。
即,由于第一栅极驱动器521将电容元件C5设为浮置电源,并且根据第一晶体管M1以及第二晶体管M2的动作,而使基准电位(端子Sw的电位)变为0V或者Vh(例如42V),因此将输出L电平为0V附近且H电平为Vm(例如7.5V)附近的放大控制信号,或者L电平为Vh(例如42V)附近且H电平为Vh+Vm(例如49.5V)附近的放大控制信号。与此相对,由于第二栅极驱动器522与第一晶体管M1以及第二晶体管M2的动作无关地,使基准电位(接地端子Gnd的电位)固定为0V,因此输出L电平为0V附近且H电平为Vm(例如7.5V)附近的放大控制信号。
电感器L1的另一端为在该驱动电路50中成为输出的端子Out,驱动信号COM-A从该端子Out被供给至各个选择部230。
端子Out分别被连接于电容元件C1的一端、电容元件C2的一端和电阻R3的一端。其中,电容元件C1的另一端被接地。因此,电感器L1与电容元件C1作为使在第一晶体管M1与第二晶体管M2的连接点处出现的放大调制信号平滑化的低通滤波器(Low Pass Filter)而发挥功能。
电阻R3的另一端被连接于端子Vfb以及电阻R4的一端,在该电阻R4的另一端施加有电压Vh。由此,从端子Out起通过了第一反馈电路570(由电阻R3、电阻R4构成的电路)的驱动信号COM-A被上拉并被反馈至端子Vfb。
另一方面,电容元件C2的另一端被连接于电阻R5的一端与电阻R6的一端。其中,电阻R5的另一端被接地。因此,电容元件C2与电阻R5作为使来自端子Out的驱动信号COM-A中的截止频率以上的高频成分通过的高通滤波器(High Pass Filter)而发挥功能。另外,高通滤波器的截止频率例如被设定为大约9MHz。
此外,电阻R6的另一端被连接于电容元件C4的一端与电容元件C3的一端。其中,电容元件C3的另一端被接地。因此,电阻R6与电容元件C3作为使通过了上述高通滤波器的信号成分中的截止频率以下的低频成分通过的低通滤波器(Low Pass Filter)而发挥功能。另外,低通滤波器(LPF)的截止频率例如被设定为大约160MHz。
由于上述高通滤波器的截止频率被设定为与上述低通滤波器的截止频率相比较低,因此高通滤波器和低通滤波器作为使驱动信号COM-A中的预定的频域的高频成分通过的带通滤波器(Band Pass Filter)而发挥功能。
电容元件C4的另一端被连接于集成电路装置500的端子Ifb。由此,通过了作为上述带通滤波器而发挥功能的第二反馈电路572(由电容元件C2、电阻R5、电阻R6、电容元件C3以及电容元件C4构成的电路)的驱动信号COM-A的高频成分中的直流成分被截止并被反馈至端子Ifb。
然而,从端子Out输出的驱动信号COM-A为,通过由电感器L1以及电容元件C1组成的低通滤波器而使第一晶体管M1与第二晶体管M2的连接点(端子Sw)处的放大调制信号平滑化而得到的信号。由于该驱动信号COM-A在经由端子Vfb而被实施积分、减法运算的基础上,被反馈至加法器512,因此以由反馈的延迟(由电感器L1以及电容元件C1的平滑化产生的延迟和由积分衰减器516产生的延迟之和)和反馈的传递函数所确定的频率而进行自激振荡。
但是,由于经由端子Vfb的反馈路径的延迟量较大,因此存在仅通过经由该端子Vfb的反馈,无法使自激振荡的频率提高到能够充分确保驱动信号COM-A的精度的程度的情况。
因此,在本实施方式中,通过在经由端子Vfb的路径以外,另行设置经由端子Ifb而对驱动信号COM-A的高频成分进行反馈的路径,从而减少了从电路整体观察时的延迟。因此,与不存在经由端子Ifb的路径的情况相比,信号Ab加上驱动信号COM-A的高频成分所得到的信号As的频率会提高到能够充分确保驱动信号COM-A的精度的程度。
图14为将信号As和调制信号Ms的波形与原驱动信号Aa的波形关联表示的图。
如图14所示,信号As为三角波,其振荡频率根据原驱动信号Aa的电压(输入电压)而变动。具体而言,在输入电压为中间值的情况下成为最高,并随着输入电压从中间值变高或者变低而降低。
此外,在信号As中,当输入电压处于中间值附近时,三角波的倾斜在上升(电压的上升)与下降(电压的下降)时基本相等。因此,作为通过比较器514而将信号As与电压阈值Vth1、Vth2进行比较的结果的调制信号Ms的占空比为大致50%。当输入电压从中间值起变高时,信号As的下降的倾斜将变缓。因此,调制信号Ms为H电平的期间相对地变长,从而占空比变大。另一方面,随着输入电压从中间值起变低,信号As的上升的倾斜变缓。因此,调制信号Ms为H电平的期间相对地变短,从而占空比变小。
因此,调制信号Ms成为如下这样的脉冲密度调制信号。即,调制信号Ms的占空比在输入电压的中间值处为大致50%,并随着输入电压与中间值相比变高而增大,且随着输入电压与中间值相比变低而减小。
第一栅极驱动器521根据调制信号Ms而使第一晶体管M1导通或断开。即,如果调制信号Ms为H电平,则第一栅极驱动器521使第一晶体管M1导通,如果调制信号Ms为L电平,则第一栅极驱动器521使第一晶体管M1断开。第二栅极驱动器522根据调制信号Ms的逻辑反转信号而使第二晶体管M2导通或断开。即,如果调制信号Ms为H电平,则第二栅极驱动器522使第二晶体管M2断开,如果调制信号Ms为L电平,则第二栅极驱动器522使第二晶体管M2导通。
因此,由于通过电感器L1以及电容元件C1而使第一晶体管M1与第二晶体管M2的连接点处的放大调制信号平滑化而得到的驱动信号COM-A的电压,随着调制信号Ms的占空比变大而升高,并随着占空比变小而降低,因此,其结果为,驱动信号COM-A以成为对原驱动信号Aa的电压进行放大而得到的信号的方式被控制并被输出。
由于该驱动电路50使用脉冲密度调制,因此具有与调制频率为固定的脉冲宽度调制相比,使占空比的变化幅度增大的优点。
即,由于整个电路所能够处理的最小的正脉冲宽度与负脉冲宽度受到其电路特性的制约,因此在频率固定的脉冲宽度调制中,作为占空比的变化幅度,只能确保预定的范围(例如从10%至90%的范围)。与此相对,在脉冲密度调制中,由于振荡频率随着输入电压从中间值背离而变低,因此能够在输入电压较高的区域内将占空比设为更大,此外,能够在输入电压较低的区域内将占空比设为更小。因此,在自激振荡型脉冲密度调制中,作为占空比的变化幅度,能够确保更大的范围(例如从5%至95%的范围)。
此外,驱动电路50包括传输驱动信号COM-A、调制信号Ms以及放大调制信号的信号路径,并且为进行自激振荡的自激振荡电路,从而不需要如他激振荡那样生成较高的频率的载波的电路。因此,具有对高电压进行处理的电路以外的、即集成电路装置500的部分的集成化较为容易的优点。
除此之外,由于在驱动电路50中,作为驱动信号COM-A的反馈路径,除了经由端子Vfb的路径以外,还存在经由端子Ifb而对高频成分进行反馈的路径,因此从电路整体观察时的延迟变小。因此,由于自激振荡的频率变高,因此驱动电路50能够高精度地生成驱动信号COM-A。
返回至图13,在图13所示的示例中,电阻R1、电阻R2、第一晶体管M1、第二晶体管M2、电容元件C5、二极管D10以及低通滤波器560作为输出电路550而被构成,所述输出电路550根据调制信号而生成放大控制信号,并根据放大控制信号而生成驱动信号,且输出至电容性负载(压电元件60)。
第一电源部530向压电元件60的与被施加驱动信号的端子不同的端子施加信号。第一电源部530例如由带隙基准电路那样的恒定电压电路构成。第一电源部530从端子Vbs输出电压VBS。在图13所示的示例中,第一电源部530以接地端子Gnd的接地电位为基准而生成电压VBS。
升压电路540对栅极驱动器520进行电源供给。在图13所示的示例中,升压电路540以接地端子Gnd的接地电位为基准而对从电源端子Vdd供给的电源电压VDD进行升压,而生成作为第二栅极驱动器522的高电位侧的电源电压的电压Vm。虽然升压电路540能够由电荷泵电路或开关调节器等构成,但与由开关调节器构成的情况相比,由电荷泵电路构成的情况能够抑制噪声的产生。因此,由于驱动电路50能够以更高的精度生成驱动信号COM-A,从而能够高精度地控制被施加于压电元件60上的电压,因此能够提高液体的喷出精度。此外,由于通过利用电荷泵电路构成栅极驱动器520的电源生成部从而实现了小型化,因此能够被搭载在集成电路装置500上,从而与将栅极驱动器520的电源生成部构成在集成电路装置500的外部的情况相比,能够在整体上大幅度地削减驱动电路50的电路面积。
另外,如果对用于使液体喷出装置1喷出例如小点的驱动信号的波形进行频谱分析,则会判断出包含50kHz以上的频率成分。为了生成这种包含50kHz以上的频率成分的驱动信号,需要将自激振荡的频率(调制信号Ms的频率)设为1MHz以上。如果将自激振荡的频率设为低于1MHz,则再现的驱动信号的波形的沿将会钝化从而变得圆滑。换言之,角消失而使波形钝化。当驱动信号的波形钝化时,根据波形的上升沿、下降沿而进行动作的压电元件60的位移将会变得缓慢,从而产生喷出时的托尾或者喷出不良等,由此使印刷的品质下降。另一方面,虽然在将自激振荡的频率设为高于8MHz时,驱动信号的波形的分辨率将会提高,但由于晶体管的开关频率上升,从而开关损耗变大,由此与AB级放大器等的线性放大相比具有优越性的省电性、低发热性会受到损失。因此,自激振荡的频率优选在1MHz以上且8MHz以下。
1-7.头单元的结构
在液体喷出装置1中,为了实现高速印刷或高精细印刷,喷嘴651的数量增多,其结果为,在冲洗动作时朝向冲洗盒72喷出的油墨的量变得非常多。因此,在冲洗动作之后,有大量的油墨滞留在冲洗盒72中。在该状态下,在实施了印刷动作的情况下,如果滑架24高速地移动并到达接近冲洗盒72的位置,则会由于随着滑架24的移动所产生的风压,而使滞留在冲洗盒72中的油墨被卷起并雾化而飘浮在空中。另一方面,为了实施压电元件60的驱动而以高电压进行动作的驱动电路50-a、50-b容易吸附墨雾。墨雾由于包含水以外的成分因此具有导电性,在附着于驱动电路50-a、50-b上的雾凝集而成为导体液膜的情况下,会产生非预期的短路路径,其结果为,存在如下的危险性,即,发生压电元件60的驱动停止或者产生油墨的误喷出等非预期的不良情况的危险性。因此,在本实施方式中,为了有效地降低墨雾附着在驱动电路50-a、50-b上的可能性,而对驱动电路50-a、50-b的搭载位置进行研究。
图15及图16为表示第一实施方式所涉及的液体喷出装置1中的头单元2的结构的图。图15为从主扫描方向对头单元2进行观察时的侧视图,图16为从与头20的喷出面20a相反的一侧对头单元2进行观察时的俯视图。如图15及图16所示,在头单元2中,滑架24搭载有头20和驱动电路50-a、50-b。另外,在图15及图16中,省略了柔性电缆190的连接口的图示。此外,虽然在图15及图16中,也图示了被搭载于滑架24上的墨盒22,但墨盒22并被不限定为头单元2的结构要素。即,头单元2即可以是墨盒22被搭载于滑架24上之前的单元,也可以是墨盒22被搭载到滑架24上之后的单元。
头20被搭载于滑架24的下侧(与印刷介质P对置的一侧)。此外,驱动电路50-a、50-b(集成电路装置500、晶体管(第一晶体管M1及第二晶体管M2)以及其他的电子部件)被安装在电路基板110上并被收纳于外壳26中。虽然省略了图示,但在电路基板110上也安装有选择控制部210及多个选择部230。
在本实施方式中,滑架24在头20未实施油墨(液体)的喷出动作而处于停止的待机时位于初始位置。而且,对驱动电路50-a、50-b进行收纳的外壳26被搭载于滑架24的朝向滑架24进行移动的主扫描方向的两个侧面之中的、处于与滑架24从初始位置起进行移动的方向相反的一侧的侧面24a上(另外,在图3中省略了外壳26的图示)。在图15及图16中,设为滑架24位于初始位置,并且滑架24向左侧进行移动的情况,滑架24的右侧面相当于处于与滑架24从初始位置起进行移动的方向相反的一侧的侧面24a。在本实施方式中,如图3所示,冲洗盒72(参照图3)在框体5中被配置在滑架24从初始位置起进行移动的方向上的端部处。因此,换言之,搭载有驱动电路50-a、50-b的外壳26被搭载于,在滑架24位于初始位置时作为与冲洗盒72相反的一侧的滑架24的侧面24a上。
图17为表示在第一实施方式所涉及的液体喷出装置1的印刷动作中,头单元2进行往复移动时的位于一端的状态和位于另一端的状态的图。图17为从液体喷出装置1的上侧,即与头20的喷出面20a相反的一侧对头单元2、压盖部件70、滑架引导轴32及冲洗盒72进行观察时的图。
在印刷动作中,为了使喷落在印刷介质P上的油墨的间距为固定,而在头20的喷出面20a与印刷介质P对置的区域(印刷区域)内将滑架24的速度控制为固定,在印刷区域的两端的外侧,设置有为了使滑架24转换方向而供其减速的区域。而且,滑架24转换方向(速度成为零)的两端中的一端与初始位置一致,在滑架24位于初始位置时,头20的喷出面20a与压盖部件70对置(图17中的上侧的图)。此外,在滑架24位于对方向进行转换(速度成为零)的两端中的另一端,即滑架24位于距初始位置最远的位置时,头20的喷出面20a与冲洗盒72对置(图17中的下侧的图)。
因此,如图17所示,在印刷动作中,在滑架24进行往复移动时,对驱动电路50-a、50-b进行收纳的外壳26不会通过冲洗盒72的上方。换言之,驱动电路50-a、50-b被搭载于,在滑架24的移动过程中不通过冲洗盒72的上方的位置处。其结果为,由于外壳26不会到达漂浮有较多的因滑架24的往复移动而从冲洗盒72中被卷起的墨雾的空间,从而墨雾不易附着在外壳26上,因此能够有效地降低墨雾从外壳26的间隙侵入而附着在驱动电路50-a、50-b上的可能性。因此,根据第一实施方式所涉及的液体喷出装置1及头单元2,能够减少由于墨雾附着在驱动电路50-a、50-b上而产生的不良情况。
此外,由于对驱动电路50-a、50-b进行收纳的外壳26被搭载于滑架24的处于滑架24进行移动的方向(主扫描方向)上的侧面24a上,从而因滑架24的移动而与风接触的面积较大,因此随着滑架24的移动,驱动电路50-a、50-b被效率地空冷。因此,根据第一实施方式所涉及的液体喷出装置1及头单元2,能够抑制因驱动电路50-a、50-b成为高温所导致的异常动作,并且提高低发热性能。
2.第二实施方式
在液体喷出装置1中,为了实现高速印刷或高精细印刷,喷嘴651的数量增多,其结果为,在印刷动作中每单位时间所喷出的油墨(液体)的量也变得非常多。虽然由于在印刷过程中所喷出的油墨的一部分雾化,因此在框体5的内部飘浮有较多的墨雾,但受到随着滑架24的移动而在其移动方向(主扫描方向)上产生的风压的影响,飘浮的墨雾容易集中在靠近处于框体5的两端的内壁面的空间内。而且,由于在头20不实施油墨(液体)的喷出动作而处于待机时,滑架24所处的初始位置被设置在靠近框体5的内壁面的位置处,因此,特别是在待机时,墨雾容易残留在被形成于滑架24与框体5的内壁面之间的封闭空间内。另一方面,为了实施压电元件60的驱动而以高电压进行动作的驱动电路50-a、50-b容易吸附墨雾。墨雾由于包含水以外的成分而具有导电性,在附着于驱动电路50-a、50-b上的雾凝集而成为导体液膜的情况下,会产生非预期的短路路径,其结果为,存在如下的危险性,即,发生压电元件60的驱动停止或者产生油墨的误喷出等非预期的不良情况的危险性。因此,在本实施方式中,为了有效地降低墨雾附着在驱动电路50-a、50-b上的可能性,而对驱动电路50-a、50-b的搭载位置进行研究。
虽然第二实施方式所涉及的液体喷出装置1具有与第一实施方式所涉及的液体喷出装置1相同的结构,但头单元2的结构不同。在下文中,省略或简化与第一实施方式重复的说明,而主要对与第一实施方式不同的内容进行说明。
图18及图19为表示第二实施方式所涉及的液体喷出装置1中的头单元2的结构的图。图18为从主扫描方向对头单元2进行观察时的侧视图,图19为从与头20的喷出面20a相反的一侧对头单元2进行观察时的俯视图。如图18及图19所示,在头单元2中,滑架24搭载有头20和驱动电路50-a、50-b。另外,在图18及图19中,省略了柔性电缆190的连接口的图示。另外,虽然在图18及图19中,也图示了被搭载于滑架24上的墨盒22,但墨盒22并不被限定为头单元2的结构要素。即,头单元2既可以是墨盒22被搭载于滑架24上之前的单元,也可以是墨盒22被搭载于滑架24上之后的单元。
在第二实施方式中,对驱动电路50-a、50-b进行收纳的外壳26被搭载于滑架24的朝向滑架24进行移动的主扫描方向的两个侧面之中的、处于滑架24从初始位置起进行移动的方向上的侧面24b上。在图18及图19中,设为滑架24位于初始位置,并且滑架24向左侧进行移动的情况,滑架24的左侧面相当于处于滑架24从初始位置起进行移动的方向上的侧面24b。换言之,驱动电路50-a、50-b被搭载于滑架24的处于滑架24从初始位置起进行移动的方向上的侧面24b上。
图20为表示在第二实施方式所涉及的液体喷出装置1的印刷动作中,头单元2进行往复移动时的位于一端的状态和位于另一端的状态的图。图20为从液体喷出装置1的上侧,即与头20的喷出面20a相反的一侧对头单元2、压盖部件70、滑架引导轴32及冲洗盒72进行观察时的图。
如图20所示,在印刷动作中,滑架24在头20的喷出面20a与压盖部件70对置的初始位置(图20中的上侧的图)和距头20的喷出面20a与冲洗盒72对置的初始位置最远的位置(图20中的下侧的图)之间进行往复移动。在该印刷动作中,雾化并飘浮的油墨受到伴随于滑架24的往复移动所产生的风压的影响,而容易集中在靠近处于框体5的两端(图20中的右端及左端)的内壁面的空间内。虽然在印刷动作结束后的待机时,滑架24位于初始位置,但由于滑架24的侧面24a与框体5的内壁面之间的距离较近而形成封闭空间,因此在之前的印刷动作中所集中的墨雾容易残留在该封闭空间内。然而,在本实施方式中,由于外壳26被搭载于滑架24的在待机时处于墨雾不易集中的开放空间较大的一侧的、与侧面24a相反的一侧的侧面24b上,因此墨雾不易附着在外壳26上,从而能够有效地降低墨雾从外壳26的间隙侵入而附着在驱动电路50-a、50-b上的可能性。因此,根据第二实施方式所涉及的液体喷出装置1及头单元2,能够减少由于墨雾附着在驱动电路50-a、50-b上而产生的不良情况。
此外,由于对驱动电路50-a、50-b进行收纳的外壳26被搭载于滑架24的处于滑架24进行移动的方向(主扫描方向)上的侧面24b上,从而因滑架24的移动而与风接触的面积较大,因此随着滑架24的移动,驱动电路50-a、50-b被效率地空冷。因此,根据第二实施方式所涉及的液体喷出装置1及头单元2,能够抑制因驱动电路50-a、50-b成为高温所导致的异常动作,并且提高低发热性能。
3.第三实施方式
虽然第三实施方式所涉及的液体喷出装置1具有与第二实施方式所涉及的液体喷出装置1相同的结构,但未设有冲洗盒72,而是使压盖部件70兼用为冲洗盒。即,在第三实施方式所涉及的液体喷出装置1中,由于在冲洗动作中朝向压盖部件70喷出油墨,因此在冲洗动作后,有大量的油墨滞留在压盖部件70上。在该状态下,在实施了印刷动作的情况下,如果滑架24高速地进行移动并到达靠近初始位置的位置,则会由于伴随于滑架24的移动所产生的风压,而使滞留在压盖部件70中的油墨被卷起并雾化而飘浮在空中。此外,在印刷过程中所喷出的油墨的一部分雾化,飘浮的墨雾受到伴随于滑架24的移动而在其移动方向(主扫描方向)上产生的风压的影响,而容易集中在靠近处于框体5的两端的内壁面的空间内。而且,由于在头20不实施油墨(液体)的喷出动作而处于待机时,滑架24所处的初始位置被设置在靠近框体5的内壁面的位置处,因此,特别是在待机时,墨雾容易残留在被形成于滑架24与框体5的内壁面之间的封闭空间内。因此,在第三实施方式所涉及的液体喷出装置1中,与第二实施方式同样地,对驱动电路50-a、50-b进行收纳的外壳26被搭载于滑架24的朝向滑架24进行移动的主扫描方向的两个侧面之中的、处于滑架24从初始位置起进行移动的方向上的侧面24b上。换言之,驱动电路50-a、50-b被搭载于滑架24的处于滑架24从初始位置起进行移动的方向上的侧面24b上。在第三实施方式所涉及的液体喷出装置1中,由于头单元2的结构与第二实施方式(图18及图19)相同,因此省略其图示及说明。
图21为表示在第三实施方式所涉及的液体喷出装置1的印刷动作中,头单元2进行往复移动时的位于一端的状态和位于另一端的状态的图。图21为从液体喷出装置1的上侧,即与头20的喷出面20a相反的一侧对头单元2、压盖部材70、滑架引导轴32进行观察时的图。
如图21所示,在印刷动作中,滑架24在头20的喷出面20a与压盖部件70对置的初始位置(图21中的上侧的图)和头20的喷出面20a距离初始位置最远的位置(图21中的下侧的图)之间进行往复移动。因此,如图21所示,在印刷动作中,在滑架24进行往复移动时,对驱动电路50-a、50-b进行收纳的外壳26不会通过兼用为冲洗盒的压盖部件70的上方。换言之,驱动电路50-a、50-b被搭载于,在滑架24的移动过程中不通过冲洗盒的上方的位置处。其结果为,由于外壳26不会到达漂浮有较多的因滑架24的往复移动而从兼用为冲洗盒的压盖部件70中被卷起的墨雾的空间内,从而墨雾不易附着在外壳26上,因此能够有效地降低墨雾从外壳26的间隙侵入而附着在驱动电路50-a、50-b上的可能性。
此外,在该印刷动作中,由于雾化并飘浮的油墨受到伴随于滑架24的风压所产生的影响,而容易集中在靠近处于框体5的两端(图21中的右端及左端)的内壁面的空间内,并且由于在印刷动作的待机时滑架24位于初始位置,从而滑架24的侧面24a与框体5的内壁面的距离较近,由此形成封闭空间,因此,在之前的印刷动作中所集中的墨雾容易残留在该封闭空间内。然而,在本实施方式中,由于外壳26被搭载于滑架24的在待机时处于墨雾不易集中的开放空间较大的一侧的、与侧面24a相反的一侧的侧面24b上,因此墨雾不易附着在外壳26上,从而能够有效地降低墨雾从外壳26的间隙侵入而附着在驱动电路50-a、50-b上的可能性。
因此,根据第三实施方式所涉及的液体喷出装置1及头单元2,能够减少由于墨雾附着在驱动电路50-a、50-b上而产生的不良情况。
此外,由于对驱动电路50-a、50-b进行收纳的外壳26被搭载于滑架24的处于滑架24进行移动的方向(主扫描方向)上的侧面24b上,从而因滑架24的移动而与风接触的面积较大,因此随着滑架24的移动,驱动电路50-a、50-b被效率地空冷。因此,根据第三实施方式所涉及的液体喷出装置1及头单元2,能够抑制因驱动电路50-a、50-b成为高温所导致的异常动作,并且提高低发热性能。
4.第四实施方式
第四实施方式所涉及的液体喷出装置1具有与第一实施方式、第二实施方式或者第三实施方式所涉及的液体喷出装置1相同的结构,并且特征在于供给口661的配置。在下文中,省略或者简化与第一实施方式、第二实施方式或者第三实施方式重复的说明,而主要对与第一实施方式、第二实施方式以及第三实施方式不同的内容进行说明。
图22为从喷出面20a侧(印刷介质P侧)对第四实施方式的头20进行观察时的俯视图。如图22所示,在头20的喷出面20a上设置有喷嘴板632a~632h。
在喷嘴板632a上,多个喷嘴651a在副扫描方向上被配置为一列,头20具备分别具有喷嘴651a的多个喷出部600a在副扫描方向上被配置为一列而形成的喷出部列。同样地,在喷嘴板632b~632h上,多个喷嘴651b~651h分别在副扫描方向上被配置为一列,头20具备多个喷出部600a~600h分别在副扫描方向上被配置为一列而形成的多个喷出部列。
此外,头20具备向多个喷出部600a供给油墨(液体)的供给口661a。同样地,头20具备分别向多个喷出部600b~600h供给油墨(液体)的多个供给口661b~661h。
而且,在本实施方式中,供给口661a与处于由喷出部600a组成的喷出部列的中央的喷出部600a之间的距离d0a短于供给口661a与处于该喷出部列的两端的两个喷出部600a各自之间的距离d1a、d2a。同样地,供给口661b与处于喷出部列的中央的喷出部600b之间的距离d0b短于供给口661b与处于该喷出部列的两端的两个喷出部600b各自之间的距离d1b、d2b。同样地,供给口661c与处于喷出部列的中央的喷出部600c之间的距离d0c短于供给口661c与处于该喷出部列的两端的两个喷出部600c各自之间的距离d1c、d2c。同样地,供给口661d与处于喷出部列的中央的喷出部600d之间的距离d0d短于供给口661d与处于该喷出部列的两端的两个喷出部600d各自之间的距离d1d、d2d。同样地,供给口661e与处于喷出部列的中央的喷出部600e之间的距离d0e短于供给口661e与处于该喷出部列的两端的两个喷出部600e各自之间的距离d1e、d2e。同样地,供给口661f与处于喷出部列的中央的喷出部600f之间的距离d0f短于供给口661f与处于该喷出部列的两端的两个喷出部600f各自之间的距离d1f、d2f。同样地,供给口661g与处于喷出部列的中央的喷出部600g之间的距离d0g短于供给口661g与处于该喷出部列的两端的两个喷出部600g各自之间的距离d1g、d2g。同样地,供给口661h与处于喷出部列的中央的喷出部600h之间的距离d0h短于供给口661h与处于该喷出部列的两端的两个喷出部600h各自之间的距离d1h、d2h。
换言之,供给口661a被设置在靠近与多个喷出部600a分别具有的空腔631连通的贮液器部641的中心部的位置处。同样地,供给口661b被设置在靠近与多个喷出部600b分别具有的空腔631连通的贮液器641的中心部的位置处。同样地,供给口661c被设置在靠近与多个喷出部600c分别具有的空腔631连通的贮液器641的中心部的位置处。同样地,供给口661d被设置在靠近与多个喷出部600d分别具有的空腔631连通的贮液器641的中心部的位置处。同样地,供给口661e被设置在靠近与多个喷出部600e分别具有的空腔631连通的贮液器641的中心部的位置处。同样地,供给口661f被设置在靠近与多个喷出部600f分别具有的空腔631连通的贮液器641的中心部的位置处。同样地,供给口661g被设置在靠近与多个喷出部600g分别具有的空腔631连通的贮液器641的中心部的位置处。同样地,供给口661h被设置在靠近与多个喷出部600h分别具有的空腔631连通的贮液器641的中心部的位置处。
在此,假设供给口661a被设置在从贮液器641的中心部大幅度地偏离的位置处的情况,由于从供给口661a到两端的喷出部600a中的一方的距离变长,从而流体路径的阻力增大,因此油墨的供给需要时间。因此,可能产生从多个供给口661a的喷嘴651a喷出的油墨的量变得多于从供给口661a供给的油墨的量的情况,从而发生由油墨的供给不足所导致的喷出不良。
对此,由于在第四实施方式所涉及的液体喷出装置1以及头单元2中,实际上供给口661a被设置在靠近贮液器641的中心部的位置处,因此能够缩短从供给口661a到两端的喷出部600a的距离,因此不易发生由油墨的供给不足所导致的喷出不良。
并且,为了更可靠地抑制由油墨的供给不足所导致的喷出不良的产生,更优选为,供给口661a与处于喷出部列的一端的喷出部600a之间的距离d1a大致等于供给口661a与处于喷出部列的另一端的喷出部600a之间的距离d2a。反过来说,距离d1a大致等于距离d2a不仅为准确地相等的情况,也为容许距离d1a与距离d2a在不会发生由油墨的供给不足所导致的喷出不良的程度内不同的情况。此外,根据这种方式,由于从供给口661a到两端的喷出部600a的流体路径的阻力进一步减小,从而用于从供给口661a供给油墨的压力可以进一步降低,因此能够进一步简化头20的结构。
如此,根据第四实施方式所涉及的液体喷出装置1以及头单元2,由于获得与第一实施方式、第二实施方式或者第二实施方式相同的效果,并且不易发生由油墨的供给不足所导致的喷出不良,因此也能够提高印刷品质。
5.第五实施方式
第五实施方式所涉及的液体喷出装置1与具备通过D级放大而生成驱动信号COM-A、COM-B的驱动电路50-a、50-b的第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式或者第四实施方式所涉及的液体喷出装置1不同,第五实施方式所涉及的液体喷出装置1具备利用由电容器或者二次电池实现的再生而生成对喷出部600进行驱动的驱动信号的驱动电路。第五实施方式所涉及的液体喷出装置1的其他的结构可以与第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式或者第四实施方式所涉及的液体喷出装置1相同。在下文中,省略或者简化与第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式或者第四实施方式重复的说明,而主要对与第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式以及第四实施方式不同的内容进行说明。
5-1.液体喷出装置的电结构
图23为表示第五实施方式所涉及的液体喷出装置1的电结构的图。在图23中,对与图4相同的结构要素标注相同的符号,并在下文中省略或简化针对与图4相同的结构要素的说明。
如图23所示,在本实施方式中,控制单元10具有控制部100、滑架电机驱动器35、输送电机驱动器45、DAC(Digital to Analog Converter:数模转换器)30-a、30-b。滑架电机驱动器35以及输送电机驱动器45的功能与第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式或者第四实施方式相同。
控制部100在由主机供给了图像数据时,输出用于对各部分进行控制的各种控制信号等。特别是在本实施方式中,控制部100向DAC30-a、30-b分别供给数字数据dA、dB。
DAC30-a将数据dA转换为模拟的控制信号CtrlA并供给至头单元2。同样地,DAC30-b将数据dB转换为模拟的控制信号CtrlB并供给至头单元2。
控制信号CtrlA的波形例如为与图8的驱动信号COM-A的波形相似的波形,并成为梯形波形Adp1与梯形波形Adp2连续的波形,所述梯形波形Adp1被配置于印刷周期Ta内的从控制信号LAT被输出(上升)起至控制信号CH被输出为止的期间T1内,所述梯形波形Adp2被配置于印刷周期Ta内的从控制信号CH被输出起至下一个控制信号LAT被输出为止的期间T2内。同样地,控制信号CtrlB的波形例如为与图8的驱动信号COM-B的波形相似的波形,并成为被配置于期间T1内的梯形波形Bdp1与被配置于期间T2内的梯形波形Bdp2连续的波形。
头单元2具有驱动电路50-a、50-b、选择控制部210、多个选择部230、驱动电路240和头20。
选择部230依据由选择控制部210作出的指示而对从控制单元10经由柔性电缆190而被供给的控制信号CtrlA、CtrlB中的某一个进行选择(或者均不选择),并作为控制信号Vin而供给至驱动电路240所具有的各个路径选择部250。选择控制部210的电路结构可以与图9相同。此外,选择部230的电路结构可以与图11相同。
路径选择部250利用从电源电路260供给的多个电压和电源电压VH、G,并依据从选择部230供给的控制信号Vin而生成对压电元件60进行驱动的驱动信号。在图23中,将该驱动信号的电压标记为Vout。另外,电源电压G为接地电位,只要没有特别说明,则作为电压零的基准。此外,电压VH在实施方式中相对于电源电压G(接地电位)而被设为高压侧。电源电压VH、G既可以从控制单元10经由柔性电缆190而被供给,也可以在头单元2中被生成。
压电元件60的一端被连接于所对应的路径选择部250的输出端,另一方面,压电元件60的另一端被共同地接地于接地电极。
虽然关于电源电路260的具体结构将在后文中叙述,但电源电路260通过利用电荷泵电路而对电源电压VH、G进行分压和再分配,从而生成电压0VH/6、1VH/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6以及5VH/6,并共同供给至多个路径选择部250。
电源电路260根据电源电压VH、G而生成电压0VH/6、1VH/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6以及5VH/6并供给至路径选择部250,路径选择部250使用这些电压而将随动于控制信号Vin的电压的电压Vout供给至压电元件60。在此,电压0VH/6从电源电路260经由电源配线410而被供给至路径选择部250,同样地,电压1VH/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6、5VH/6经由电源配线411、412、413、414、415而被供给(参照图24)。
关于这些电压的高低,如图25所示,为0VH/6<1VH/6<2VH/6<3VH/6<4VH/6<5VH/6。
在这些电压的标记中,需要留意的是,例如0VH/6并不意味着电压VH的零倍,此外,电压1VH/6并不意味着电压VH的6分之1倍。详细内容如后文所述的那样,在本实施方式中将电压0VH/6设为某种有意义的值时,对该有意义的电压与电源电压VH之间进行6等分,并从低电位侧起依次标记为0VH/6、1VH/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6、5VH/6、VH。此外,电压0VH/6在本实施方式中被设为将上述6等分后的电压进一步3等分并从接地电位进行观察时的电压。因此,在将电源电压G(接地电位)设为电压零时,严格来说,如后文所述那样,电压0VH/6为电源电压VH的1/19倍,电压1VH/6为电源电压VH的4/19倍,电压2VH/6为电源电压VH的7/19倍,电压3VH/6为电源电压VH的10/19倍,电压4VH/6为电源电压VH的13/19倍,电压5VH/6为电源电压VH的16/19倍。
但是,于在路径选择部250中进行6等分的关系的基础上,为使理解容易度优先,而将从电源电路260供给的电压标记为0VH/6、1VH/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6、5VH/6、VH
5-2.路径选择部的结构
图24为表示对一个压电元件60进行驱动的路径选择部250的结构的一个示例的图。如图24所示,路径选择部250成为如下的结构,即,包括运算放大器251、单位电路252a~252f、比较器254a~254e,并按照控制信号Vin而对压电元件60进行驱动。
除去电源电压VH,G,路径选择部250使用6种电压,详细而言按照从低到高的顺序依次为电压0VH/6、1VH/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6、5VH/6。这6种电压分别经由电源配线410~415而从电源电路260被供给。
在作为路径选择部250的输入端的运算放大器251的输入端(+),被供给由选择部230所选择的控制信号Vin。运算放大器251的输出信号分别被供给至单位电路252a~252f,并且经由电阻Rf而被负反馈至运算放大器251的输入端(-),而且还经由电阻Rin而被接地。因此,运算放大器251将控制信号Vin非反相放大(1+Rf/Rin)倍。
虽然运算放大器251的电压放大率能够通过电阻Rf、Rin来设定,但为了方便起见,在此后将Rf设为零,将Rin设为无穷大。即,以在此后将运算放大器251的电压放大率设定为“1”,从而控制信号Vin原封不动地被供给至单位电路252a~252f这一前提进行说明。另外,电压放大率也可以为“1”以外的值。
单位电路252a~252f以与上述6种电压外加电源电压VH在内的7种电压中的互为相邻的两种电压对应的方式,按照电压从低到高的顺序而被设置。详细而言,单位电路252a以与电压0VH/6以及电压1VH/6相对应的方式而被设置,单位电路252b以与电压1VH/6以及电压2VH/6相对应的方式而被设置,单位电路252c以与电压2VH/6以及电压3VH/6相对应的方式而被设置,单位电路252d以与电压3VH/6以及电压4VH/6相对应的方式而被设置,单位电路252e以与电压4VH/6以及电压5VH/6相对应的方式而被设置,单位电路252f以与电压5VH/6以及电压VH相对应的方式而被设置。
单位电路252a~252f的电路结构互为相同,包括电平转换器253a~253f中的对应的某一个、双极型NPN型的晶体管255与PNP型的晶体管256。
另外,关于单位电路252a~252f,在进行非特定的一般性说明时,仅以符号“252”进行说明,同样地,关于电平转换器253a~253f,在进行非特定的一般性说明时,仅以符号“253”进行说明。
电平转换器253取使能(enable)状态与非使能(disable)状态中的某一状态。详细而言,电平转换器253在被供给至带有圆圈标记的负控制端的信号为L电平,并且被供给至未带有圆圈标记的正控制端的信号为H电平时,成为使能状态,而在除此之外的情形时,成为非使能状态。
如后文所述,上述6种电压中的除去电压0VH/6后的5种电压与各比较器254a~254e一一对应。在此,当着眼于某单位电路252时,在该单位电路252中的电平转换器253的负控制端,供给有与对应于该单位电路252的两个电压中的高压侧的电压相对应的比较器的输出信号,而在该电平转换器253的正控制端,供给有与对应于该单位电路的两个电压中的低压侧的电压相对应的比较器的输出信号。但是,单位电路252f中的电平转换器253f的负控制端被接地于相当于L电平的电压零的接地电位,另一方面,单位电路252a中的电平转换器253a的正控制端被连接于供给相当于H电平的电压VH的电源配线416。
此外,电平转换器253在使能状态下,使所输入的控制信号Vin的电压向负方向移位预定值并供给至晶体管255的基极端子,另一方面,使控制信号Vin的电压向正方向移位预定值并供给至晶体管256的基极端子。电平转换器253在非使能状态下,无论控制信号Vin如何,均将使晶体管255断开的电压例如电压VH供给至该晶体管255的基极端子,并将使晶体管256断开的电压例如电压零供给至该晶体管256的基极端子。
另外,作为预定值,例如设为电流开始流通于发射极端子中的基极与发射极间的电压(偏压,大约0.6伏)。因此,预定值为根据晶体管255、256的特性所决定的性质,如果晶体管255、256是理想的,则预定值为零。
晶体管255的集电极端子与供给所对应的两个电压中的高压侧电压的电源配线连接,晶体管256的集电极端子与供给低压侧电压的电源配线连接。例如,在与电压0VH/6以及电压1VH/6对应的单位电路252a中,晶体管255的集电极端子与供给电压1VH/6的电源配线411连接,晶体管256的集电极端子与供给电压0VH/6的电源配线410连接。此外,例如,在与电压1VH/6以及电压2VH/6对应的单位电路252b中,晶体管255的集电极端子与供给电压2VH/6的电源配线412连接,晶体管256的集电极端子与供给电压VH/6的电源配线411连接。另外,在与电压5VH/6以及电压VH对应的单位电路252f中,晶体管255的集电极端子与供给电压VH的电源配线416连接,晶体管256的集电极端子与供给电压5VH/6的电源配线415连接。
另一方面,在单位电路252a~252f中,晶体管255、256的各发射极端子共同连接于压电元件60的一端。而且,晶体管255、256的各发射极端子的共同连接点作为路径选择部250的输出端而与压电元件60的一端连接。
比较器254a~254e与上述5种电压1VH/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6、5VH/6相对应,并对被供给至两个输入端的电压彼此的高低进行比较,且输出表示该比较结果的信号。在此,在比较器254a~254e的两个输入端之中,一端被连接于供给与自身对应的电压的电源配线,另一端与晶体管255、256的各发射极端子一起,共同连接于压电元件60的一端。例如,在与电压1VH/6对应的比较器254a的两个输入端之中,一端被连接于供给与自身对应的电压1VH/6的电源配线411,此外,例如,在与电压2VH/6对应的比较器254b的两个输入端之中,一端被连接于供给与自身对应的电压2VH/6的电源配线412。
各个比较器254a~254e输出如下的信号,即,在输入端中的另一端的电压Vout高于等于一端的电压时设为H电平,而在电压Vout低于一端的电压时设为L电平的信号。
具体而言,例如,比较器254a输出如下的信号,即,在电压Vout高于等于电压1VH/6时设为H电平,而在低于电压1VH/6时设为L电平的信号。此外,例如,比较器254b输出如下的信号,即,在电压Vout高于等于电压2VH/6时设为H电平,而在小于电压2VH/6时设为L电平的信号。
当着眼于5种电压中的一种电压时,与所着眼的电压对应的比较器的输出信号分别被供给至以该电压为高压侧电压的单位电路的电平转换器253的负输入端和以该电压为低压侧电压的单位电路的电平转换器253的正输入端。
例如,与电压1VH/6对应的比较器254a的输出信号分别被供给至以该电压1VH/6为高压侧电压而对应的单位电路252a的电平转换器253a的负输入端和以该电压1VH/6为低压侧电压而对应的单位电路252b的电平转换器253b的正输入端。此外,例如,与电压2VH/6对应的比较器254b的输出信号分别被供给至以该电压2VH/6为高压侧电压而对应的单位电路252b的电平转换器253b的负输入端和以该电压2VH/6为低压侧电压而对应的单位电路252c的电平转换器253c的正输入端。
接下来,对路径选择部250的动作进行说明。首先,对相对于由压电元件60所保持的电压Vout,电平转换器253a~253f成为怎样的状态进行探讨。
图25为表示使电平转换器253a~253f相对于电压Vout而成为使能状态的电压的范围的图。
首先,在电压Vout低于电压1VH/6的第一状态下,比较器254a~254e的输出信号全部为L电平。因此,在第一状态下,只有电平转换器253a成为使能状态,而其他的电平转换器253b~253f成为非使能状态。
在电压Vout高于等于电压1VH/6且低于电压2VH/6的第二状态下,只有比较器254b的输出信号为H电平,而其他的比较器的输出信号为L电平。因此,在第二状态下,只有电平转换器253b成为使能状态,而其他的电平转换器253a、253c~253f成为非使能状态。
虽然省略了此后的详细内容,但在电压Vout高于等于电压2VH/6且低于电压3VH/6的第三状态下,只有电平转换器253c成为使能状态,在电源电压Vout高于等于电压3VH/6且低于电压4VH/6的第四状态下,只有电平转换器253d成为使能状态,在电源电压Vout高于等于电压4VH/6且低于电压5VH/6的第五状态下,只有电平转换器253e成为使能状态,在电源电压Vout高于等于电压5VH/6的第六状态下,只有电平转换器253f成为使能状态。
另外,可取得控制信号Vin(COM-A、COM-B)的电压范围被设定为在电压0VH/6以上且低于电压VH。此外,虽然关于第一状态至第六状态,通过电压Vout而进行规定,但也可以换句话说成是被保持(蓄积)在压电元件60中的电荷的状态。
那么,在第一状态中,当电平转换器253a为使能状态时,该电平转换器253a将使控制信号Vin向负方向电平移位预定值而得到的电压信号供给至单位电路252a中的晶体管255的基极端子,并将使控制信号Vin向正方向电平移位预定值而得到的电压信号供给至该单位电路252a中的晶体管256的基极端子。
在此,当控制信号Vin的电压高于电压Vout(发射极端子彼此的连接点电压)时,与该差(基极与发射极间的电压,严格地说,为从基极与发射极间的电压中减去预定值而得到的电压)对应的电流从晶体管255的集电极端子流向发射极端子。因此,电压Vout逐渐上升而接近于控制信号Vin的电压,当最终电压Vout与控制信号Vin的电压一致时,在该时间点流通于晶体管255的电流将变为零。
另一方面,当控制信号Vin的电压低于电压Vout时,与该差对应的电流从晶体管256的发射极端子流向集电极端子。因此,电压Vout逐渐下降而接近于控制信号Vin的电压,当最终电压Vout与控制信号Vin的电压一致时,在该时间点流通于晶体管256的电流将变为零。
因此,在第一状态中,单位电路252a的晶体管255、256执行使电压Vout与控制信号Vin一致的控制。
另外,在第一状态中,在单位电路252a以外的单位电路252b~252f内,由于电平转换器253成为非使能状态,因此向晶体管255的基极端子供给电压VH,向晶体管256的基极端子供给电压零。因此,在第一状态中,在单位电路252b~252f内,由于晶体管255、256断开,因此不会干涉电压Vout的控制。
此外,在此,虽然对处于第一状态时的情况进行了说明,但对于第二状态至第六状态也成为同样的动作。详细而言,根据保持在压电元件60内的电压Vout,单位电路252a~252f中的某一个变得有效,并且变得有效的单位电路252的晶体管255、256以使电压Vout与控制信号Vin一致的方式而进行控制。因此,当将路径选择部250作为整体来看时,成为电压Vout随动于控制信号Vin的电压的动作。
因此,如图26所示,当控制信号Vin例如从电压0VH/6上升至电压VH时,电压Vout也随动于控制信号Vin而从电压0VH/6变化至电压VH。此外,如图27所示,当控制信号Vin从电压VH下降至电压0VH/6时,电压Vout也随动于控制信号Vin而从电压VH变化至电压0VH/6。
图28~图30为用于对电平转换器的动作进行说明的图。当控制信号Vin从电压0VH/6上升变化至电压VH时,电压Vout也随动于控制信号Vin而上升。在该上升的过程中,当电压Vout为低于电压1VH/6的第一状态时,电平转换器253a成为使能状态。因此,如图28所示,通过电平转换器253a而使向晶体管255的基极端子供给的电压(标记为“P型”)成为使控制信号Vin向负方向移位预定值而得到的电压,并使向晶体管256的基极端子供给的电压(标记为“N型”)成为使控制信号Vin向正方向移位预定值而得到的电压。另一方面,当在第一状态以外时,由于电平转换器253a成为非使能状态,因此被供给至晶体管255的基极端子的电压成为VH,被供给至晶体管256的基极端子的电压成为零。
另外,图29表示电平转换器253b所输出的电压波形,图30表示电平转换器253f所输出的电压波形。电平转换器253b在电压Vout为高于等于电压1VH/6且低于电压2VH/6的第二状态时成为使能状态,电平转换器253f在电压Vout为高于等于电压5VH/6且低于电压VH的第六状态时成为使能状态,只要留意这些方面,便无须作特别说明。
此外,省略了关于控制信号Vin的电压(或电压Vout)的上升过程中的电平转换器253c~253e的动作的说明,以及关于控制信号Vin的电压(或电压Vout)的下降过程中的电平转换器253a~253f的动作的说明。
接下来,对单位电路252a~252f中的电流(电荷)的流动,以单位电路252a、252b为例,区分为充电时和放电时而分别进行说明。
图31为表示为第一状态(电压Vout低于电压1VH/6的状态)的情况下,压电元件60被充电时的动作的图。在第一状态下中,由于电平转换器253a成为使能状态,而其他的电平转换器253b~253f成为非使能状态,因此仅着眼于单位电路252a即可。在第一状态中,当控制信号Vin的电压高于电压Vout时,在单位电路252a的晶体管255中流通有对应于基极与发射极间的电压的电流。另一方面,单位电路252a的晶体管256为断开。
在第一状态中,在充电时,电流如图31中箭头标记所示,按照电源配线411→(单位电路252a的)晶体管255→压电元件60的路径流通,从而电荷被充电至压电元件60内。电压Vout通过该充电而上升。当最终电压Vout接近控制信号Vin的电压并与之一致时,单位电路252a的晶体管255将断开,因此对压电元件60的充电停止。
另一方面,在控制信号Vin上升至电压1VH/6以上的情况下,由于电压Vout也随动于控制信号Vin而成为电压1VH/6以上,因此从第一状态转移至第二状态(电压Vout高于等于电压1VH/6且低于电压2VH/6的状态)。
图32为表示在第二状态中压电元件60被充电时的动作的图。在第二状态中,由于电平转换器253b成为使能状态,其他的电平转换器253a、253c~253f成为非使能状态,因此仅着眼于单位电路252b即可。在第二状态中,当控制信号Vin高于电压Vout时,在单位电路252b的晶体管255中流通有对应于基极与发射极间的电压的电流。另一方面,单位电路252b的晶体管256断开。
在第二状态中,在充电时,电流如图32中箭头标记所示,按照电源配线412→(单位电路252b的)晶体管255→压电元件60的路径流通,从而电荷被充电至压电元件60内。即,在第二状态中压电元件60被充电的情况下,压电元件60的一端经由电源配线412而与电源电路260电连接。如此,当电压Vout上升时,如果从第一状态转移至第二状态,则电流的供给源将从电源配线411切换至电源配线412。当最终电压Vout接近控制信号Vin并与之一致时,单位电路252b的晶体管255将断开,因此对压电元件60的充电停止。
另一方面,在控制信号Vin上升至电压2VH/6以上的情况下,由于电压Vout也会随动于控制信号Vin,因此成为电压2VH/6以上,其结果为,从第二状态转移至第三状态(电压Vout高于等于电压2VH/6且低于电压3VH/6的状态)。
另外,虽然由于第三状态至第六状态的充电动作几乎相同,因此并未特别地进行图示,但电流的供给源依次切换为电源配线413、414、415、416。
图33为表示在第二状态时,压电元件60放电时的动作的图。在第二状态中,电平转换器253b成为使能状态。在该状态中,当控制信号Vin低于电压Vout时,在单位电路252b的晶体管256中流通有对应于基极与发射极间的电压的电流。另一方面,单位电路252b的晶体管255为断开。
在第二状态中,在放电时,电流如图33中箭头标记所示,按照压电元件60→(单位电路252b的)晶体管256→电源配线411的路径流通,从而电荷从压电元件60被放电。即,在第一状态中电荷被充电至压电元件60内的情况下以及在第二状态中电荷从压电元件60被放电的情况下,压电元件60的一端经由电源配线411而与电源电路260电连接。此外,电源配线411在第一状态的充电时供给电流(电荷),在第二状态的放电时回收电流(电荷)。被回收的电荷通过后文所述的电源电路260而被再分配、再利用。当最终电压Vout接近控制信号Vin并与之一致时,单位电路252b的晶体管256将断开,因此压电元件60的放电停止。
另一方面,在控制信号Vin下降至低于电压1VH/6的情况下,由于电压Vout也随动于控制信号Vin而变为低于电压1VH/6,因此从第二状态转移至第一状态。
图34表示在第一状态时,压电元件60放电时的动作的图。在第一状态中,电平转换器253a成为使能状态。在该状态中,当控制信号Vin低于电压Vout时,在单位电路252a的晶体管256中流通有对应于基极与发射极间的电压的电流。另外,此时单位电路252a的晶体管255断开。
在第一状态中,在放电时,电流如图34中箭头标记所示,按照压电元件60→(单位电路252a的)晶体管256→电源配线410的路径流通,从而电荷从压电元件60被放电。此外,电源配线410在第一状态的放电时回收电流(电荷)。被回收的电荷通过电源电路260而被再分配、再利用。
另外,在此,虽然以单位电路252a、252b为例,区分为充电时和放电时进行说明,但对于单位电路252c~252f,除了对电流进行控制的晶体管255、256有所不同这一点以外,成为大致相同的动作。此外,在各状态下的放电路径以及充电路径中,从压电元件60的一端到晶体管255、256中的发射极端子彼此的连接点的路径是共用的。
一般情况下,当将压电元件60这样的电容性负载的电容设为C,将电压振幅设为E时,蓄积于电容性负载内的能量PW用下式来表示,即,PW=(C·E2)/2。虽然压电元件60通过该能量PW而发生变形并做功,但使油墨喷出的做功量相对于能量PW而言,在1%以下。因此,能够将压电元件60仅视为电容。当以恒定的电源对电容C进行充电时,与(C·E2)/2同等的能量被充电电路消耗。在放电时也有同等的能量被放电电路消耗。
在本实施方式中,在路径选择部250中,当压电元件60从电压0VH/6被充电至电压VH时,向压电元件60供给电流的电源配线会经过如下六个阶段而依次进行切换,即,在第一状态中切换为电源配线411,在第二状态中切换为电源配线412,在第三状态中切换为电源配线413,在第四状态中切换为电源配线414,在第五状态中切换为电源配线415,在第六状态中切换为电源配线416。相反地,在路径选择部250中,当压电元件60从电压VH被放电至电压0/6VH时,回收来自压电元件60的电流的电源配线会以与充电时相反的顺序而经过六个阶段进行切换。
在此,作为比较例,如图44所示,假定电源电路260不生成电压0VH/6,并且单位电路252a的晶体管256的发射极端子被接地的结构。在该比较例中,充电时的损耗相当于图37中被打上阴影的区域的面积。详细而言,在压电元件60中,充电时的损耗与从电压零一口气地充电至电压VH的线性放大相比,为6/36(=16.7%)。在比较例中,放电时的损耗与从电压VH一口气地放电至电压零的线性方式相比,如图38中相当于被打上阴影的区域的面积的量所示那样,同样为6/36(=16.7%)。但是,在作为放电时的损耗而被计入的电荷之中,除了从电压0VH/6被放电至电压零时的电荷(标注了※的区域)以外,均能够被回收至电源电路260中并进行再分配、再利用。换言之,从电压0VH/6放电至电压零时的电荷,即,使用与最低的电压相对应的单位电路252a而从压电元件60被放电的电荷无法回收至电源电路260中。
对此,在本实施方式中,充电时的损耗如图35所示,此外,放电时的损耗如图36所示,是大致相同的。然而,由于即便是使用单位电路252a而从压电元件60被放电的电荷也能够经由电源配线410而被回收至电源电路260中,因此相对于比较例而言,能够实现进一步的省电化。
另外,图35至图38只是用于对由路径选择部250所实施的压电元件60的驱动动作进行说明的概念图。由于压电元件60实际上通过控制信号CtrlA、CtrlB中的梯形波形Adp1、Adp2、Bdp1、Bdp2之中的被选择的波形而被驱动的,因此并不是始终以电压零至电压VH的振幅而被驱动。
在本实施方式所涉及的液体喷出装置1的路径选择部250中,由于相当于输出级的晶体管255、256不进行像D级放大那样的开关,并且,由于未使用电感器L,因此不会产生波形品质较差而需要EMI(Electro-Magnetic Interference:电磁干扰)的对策的问题。此外,在本实施方式中,由于成为电压Vout随动于控制信号Vin的电压的动作,因此能够精细地对压电元件60进行控制。
5-3.电源电路的结构
图39以及图40为表示电源电路260的结构的一个示例的图。如图39以及图40所示,电源电路260被构成为,包括开关Sw6u、Sw6d、Sw5u、Sw5d、Sw4u、Sw4d、Sw3u、Sw3d、Sw2u、Sw2d、Sw1u、Sw1d、Sw02d、Sw01u、Sw01d、Sw00u和电容元件C6、C56、C5、C45、C4、C34、C3、C23、C2、C12、C1、C01、C012、C011、C0。
其中,开关均为单刀双掷,并按照控制信号A/B而将共用端子与端子a、b中的某一个连接。关于控制信号A/B,若进行简略说明,则是例如占空比为大约50%的脉冲信号,其频率相对于控制信号CtrlA、CtrlB的频率例如被设定为20倍左右。这种控制信号A/B既可以通过电源电路260中的内部振荡器(省略图示)而生成,也可以经由柔性电缆190而从控制单元10供给。
电容元件C56、C45、C34、C23、C12、C01用于电荷移动,电容元件C1、C2、C3、C4、C5用于备份(保持)。电容元件C012、C011、C0兼用于电荷移动和备份,此外,电容元件C6用于电源电压VH的供给。
上述开关实际上是在半导体集成电路中组合晶体管而构成的,电容元件相对于该半导体集成电路而以外接的方式被安装。另外,优选为,在上述半导体集成电路中也形成上述的多个路径选择部250的结构。
那么,在电源电路260中,供给电压VH的电源配线416与电容元件C6的一端和开关Sw6u的端子a连接。开关Sw6u的共用端子与电容元件C56的一端连接,电容元件C56的另一端与开关Sw6d的共用端子连接。开关Sw6d的端子a与电容元件C5的一端和开关Sw5u的端子a连接。开关Sw5u的共用端子与电容元件C45的一端连接,电容元件C45的另一端与开关Sw5d的共用端子连接。开关Sw5d的端子a与电容元件C4的一端和开关Sw4u的端子a连接。开关Sw4u的共用端子与电容元件C34的一端连接,电容元件C34的另一端与开关Sw4d的共用端子连接。开关Sw4d的端子a与电容元件C3的一端和开关Sw3u的端子a连接。开关Sw3u的共用端子与电容元件C23的一端连接,电容元件C23的另一端与开关Sw3d的共用端子连接。开关Sw3d的端子a与电容元件C2的一端和开关Sw2u的端子a连接。开关Sw2u的共用端子与电容元件C12的一端连接,电容元件C12的另一端与开关Sw2d的共用端子连接。开关Sw2d的端子a与电容元件C1的一端和开关Sw1u的端子a连接。开关Sw1u的共用端子与电容元件C01的一端连接,电容元件C01的另一端与开关Sw1d的共用端子连接。开关Sw1d的端子a分别与开关Sw6u、Sw5u、Sw4u、Sw3u、Sw2u、Sw1u中的各端子b连接。
如图40所示,开关Sw1d的端子a还分别与电容元件C012的一端和开关Sw01u、Sw00u的各端子a连接。电容元件C012的另一端与开关Sw02d的共用端子连接,该开关Sw02d的端子b与开关Sw01u的端子b连接。开关Sw01u的共用端子与电容元件C011的一端连接,电容元件C011的另一端与开关Sw01d的共用端子连接。开关Sw01d的端子b与开关Sw00u的端子b连接。开关Sw00u的共用端子与电容元件C0的一端连接。
此外,电容元件C5的一端与电源配线415连接。同样,电容元件C4、C3、C2、C1、C0的一端分别与电源配线414、413、412、411、410连接。
另外,电容元件C6、C5、C4、C3、C2、C1、C0的各另一端、开关Sw6d、Sw5d、Sw4d、Sw3d、Sw2d、Sw1d的各端子b、开关Sw02d、Sw01d的各端子a被共同地接地。
图41以及图42为表示电源电路260中的开关的连接状态的图。各开关根据控制信号A/B而取如下的两种状态,即,共用端子与端子a连接的状态(状态A)和共用端子与端子b连接的状态(状态B)。图41利用等效电路而简单地图示了电源电路260中的状态A的连接,图42利用等效电路而简单地图示了状态B的连接。
在状态A中,电容元件C012、C011、C0互相被并联连接。如果将该并联连接考虑为被合成的一个并联电容,则在状态A中,电容元件C56、C45、C34、C23、C12、C01与该并联电容在电压VH至电源电压G(接地电位)的电源电压之间被串联连接。
在状态B中,电容元件C012、C011、C0互相被串联连接。如果将该串联连接考虑为被合成的一个串联电容,则在状态B中,电容元件C56、C45、C34、C23、C12、C01与该串联电容以从电压VH断开的状态而并联连接。因此,电容元件C56、C45、C34、C23、C12、C01与该合成电容的保持电压被均等化。
当状态A、B交替反复时,在状态B时被均等化了的电压会在状态A中被积累,并分别传送至电容元件C5、C4、C3、C2、C1、C0。而且,该被传输的电压经由电源配线415~410而被供给至路径选择部250。另外,即使电容元件C5、C4、C3、C2、C1、C0成为状态B而从电容元件C45、C34、C23、C12、C01断开,也会持续保持在状态A中被传送的电压。
在此,电容元件C56、C45、C34、C23、C12、C01与电容元件C012、C011、C0中的电容互为相等,并且,将在状态B中构成串联电容的电容元件C012、C011、C0的保持电压分别设为“1”时,电容元件C56、C45、C34、C23、C12、C01的保持电压分别成为“3”。因此,电源电压VH成为“19”,电容元件C5的一端(C45的一端)的电压成为“16”,电容元件C4的一端(C34的一端)的电压成为“13”,电容元件C3的一端(C23的一端)的电压成为“10”,电容元件C2的一端(C12的一端)的电压成为“7”,电容元件C1的一端(C01的一端)的电压成为“4”,电容元件C0的一端(C011、C012的一端)的电压成为“1”。
因此,电源配线415的电压5VH/6如上文所述那样成为电压VH的16/19倍,以下相同,电压4VH/6成为电压VH的13/19倍,电压3VH/6成为电压VH的10/19倍,电压2VH/6成为电压VH的7/19倍,电压1VH/6成为电压VH的4/19倍,电压0VH/6成为电压VH的1/19倍。
那么,当通过路径选择部250而使压电元件60被充放电时,在电容元件C0~C5之中会出现保持电压发生变动的电容元件。在保持电压因压电元件60的充电而下降的电容元件中,通过状态A的串联连接而从电源补给电荷,并且通过由状态B的并联连接所实现的再分配而被均等化。另一方面,虽然当通过路径选择部250而使压电元件60被放电时,会出现保持电压上升的电容元件,但通过状态A的串联连接而使电荷排出,并且通过由状态B的并联连接所实现的再分配而被均等化。因此,如果从电源电路260的整体来看,以保持为电压0VH/6、1VH/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6、5VH/6的方式而实现平衡。
另外,在所排出的电荷无法被电容元件C56、C45、C34、C23、C12、C01完全吸收而有剩余时,所剩余的电荷将被电容元件C6吸收,即在电源系统中被再生。如此,电源电路260作为由电容元件C6实现的再生电路而发挥功能,驱动电路240利用再生电路而生成驱动信号。另外,驱动电路240也可以替代由电容元件C6实现的再生电路而利用由二次电池实现的再生电路来生成驱动信号。
如果存在压电元件60以外的其他的负载,则在电源系统中所再生的电荷被用于该负载的驱动。如果不存在其他的负载,则由于被包括电容元件C6在内的其他的电容元件吸收,因此电源电压VH会上升,从而产生脉动。但是,通过包括电容元件C6而增大了耦合电容器的电容,从而能够在实用上避免。
在控制信号Vin的电压波形中,用于将油墨引入空腔631的电压上升和用于使油墨从喷嘴651喷出的电压下降是一组,在印刷动作中,该组被重复。因此,在电源电路260中,通过压电元件60的放电而被回收的电荷在下次以后的充电中被利用。
因此,在本实施方式中,在从液体喷出装置1的整体来看时,通过从压电元件60被放电的电荷的回收、再利用以及路径选择部250中的阶段性的充电、放电(参照图35以及图36),从而能够将所消耗的电力抑制为较低。
此外,在本实施方式中,除了能够实现低耗电化以外,还存在如下的优点。若对该点进行详细叙述则为,控制信号Vin(COM-A,COM-B)的振幅根据压电元件60的独立性能、滑架24的移动速度、印刷介质P的性质等而被设定。例如,如果对性能较高的(效率较高的)压电元件60进行驱动,则如图43中的波形WA所示那样,控制信号Vin被设定为较低的振幅。此外,例如,如果对性能较低的(效率较低的)压电元件60进行驱动,则如波形WB所示那样,控制信号Vin被设定为大振幅。
虽然如上述方式那样控制信号Vin的振幅根据各种设定而不同,但当依据高振幅的波形WB而将电压VH以较高的状态固定时,损耗会增加。特别是在对低振幅的波形WA进行驱动时,无谓的浪费较多。具体而言,在路径选择部250中实施高振幅的波形WB的驱动时,例如在以使用六个电压范围的状态而将电压VH固定时,会成为在对低振幅的波形WA进行驱动时仅使用五个电压范围的情况,由于在路径选择部250中所使用的电压范围的个数(电压分割数)较少,因此充放电时的损耗增加。
在本实施方式中,如果依据控制信号Vin(COM-A、COM-B)的振幅而改变电源电压VH,则如图43所示,电源电路260所生成的电压以保持相对于电压VH的比率的状态而被改变。因此,即使控制信号Vin(COM-A、COM-B)的振幅被改变,也由于电压分割数相同,因此充放电时的损耗不会增加。
另外,第五实施方式所涉及的液体喷出装置1当然也会起到与第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式或者第四实施方式相同的效果。
6.改变例
虽然在上述的各实施方式中,从被搭载于滑架24上的墨盒22向头20供给油墨,但也可以采用如下结构,即,从被固定在液体喷出装置1的主体上的墨罐经由油墨管而向头20供给油墨的结构。
此外,虽然在上述的各实施方式中,控制单元10与头单元2通过柔性电缆190而被连接,从而以有线的方式而从控制单元10向头单元2发送各种信号,但也可以以无线的方式进行发送。即,控制单元10与头单元2也可以不通过柔性电缆190而被连接。
此外,上述的各实施方式所涉及的液体喷出装置1也可以为大幅面打印机。大幅面打印机是指,例如可印刷的介质的最大尺寸在A2的纸张的尺寸(420mm×594mm)以上的打印机。在大幅面打印机中,为了实现高速印刷或高精细印刷,喷嘴651的数量增多,从而墨雾会相应地增多。根据上述的各实施方式所涉及的液体喷出装置1,由于在头单元2中,驱动电路50-a、50-b被搭载于不易附着墨雾的位置处,因此能够减少由于墨雾附着在驱动电路50-a、50-b上而产生的不良情况。另外,在大幅面打印机中,由于滑架24进行往复移动的距离较长,从而在滑架24的移动过程中与外壳26接触的风的总量增多,因此驱动电路50-a、50-b会被效率地空冷,从而能够抑制因驱动电路50-a、50-b成为高温所导致的异常动作,并且提高低发热性能。
此外,虽然在上述的各实施方式中,作为驱动电路的驱动对象而以喷出油墨的压电元件为例进行了说明,但作为驱动对象,并不限定于压电元件,例如也可以为超声波电机、触摸面板、平面扬声器、液晶等的显示器等电容性负载。即,驱动电路只需为对这种电容性负载进行驱动的电路即可。
以上,虽然对本实施方式或者改变例进行了说明,但本发明并不限定于上述本实施方式或者改变例,能够在不脱离于其主旨的范围内以各种方式来实施。例如,也能够对上述的各实施方式以及各改变例进行适当组合。
本发明包括与实施方式所说明的结构实质上相同的结构(例如,功能、方法以及结果相同的结构,或者目的以及效果相同的结构)。此外,本发明包括对实施方式中所说明的结构中的非本质的部分进行了置换的结构。此外,本发明包括能够实现与实施方式所说明的结构相同的作用效果的结构,或者达成相同的目的的结构。此外,本发明包括在实施方式所说明的结构中附加公知技术的结构。
符号说明
1…液体喷出装置;2…头单元;3…移动机构;4…输送机构;5…框体;5a…开口部;6…罩;10…控制单元;20…头;20a…喷出面;22…墨盒;24…滑架;24a、24b…滑架的侧面;26…外壳;30-a、30-b…DAC;31…滑架电机;32…滑架引导轴;33…同步带;35…滑架电机驱动器;40…压印板;41…输送电机;42…输送辊;45…输送电机驱动器;50、50-a、50-b…驱动电路;60…压电元件;70…压盖部件;71…擦拭部件;72…冲洗盒;80…维护单元;81…清洁机构;82…擦拭机构;90…线性编码器;100…控制部;110…电路基板;190…柔性电缆;210…选择控制部;212…移位寄存器;214…锁存电路;216…解码器;230…选择部;232a;232b…逆变器;234a、234b…传输门;250…路径选择部;251…运算放大器;252a~252f…单位电路;253a~253f…电平转换器;254a~254f…比较器;255、256…晶体管;260…电源电路;410~416…电源配线;500…集成电路装置;510…调制部;511…DAC;512、513…加法器;514…比较器;515…逆变器;516…积分衰减器;517…衰减器;520…栅极驱动器;521…第一栅极驱动器;522…第二栅极驱动器;530…第一电源部;540…升压电路;550…输出电路;560…低通滤波器;570…第一反馈电路;572…第二反馈电路;580…基准电压生成部;600、600a~600h…喷出部;601…压电体;611、612…电极;621…振动板;631…空腔;632、632a~632h…喷嘴板;641…贮液器;651、651b~651h…喷嘴;661、661b~661h…供给口。

Claims (8)

1.一种液体喷出装置,其特征在于,具有:
头,其具备喷出液体的喷出部;
驱动电路,其生成对所述喷出部进行驱动并使所述液体被喷出的驱动信号;
滑架,其搭载有所述头和所述驱动电路;
电机,其用于使所述滑架进行移动;
冲洗盒,其用于接收从所述喷出部喷出的所述液体,
所述驱动电路被搭载于,在所述滑架的移动过程中不通过所述冲洗盒的上方的位置处。
2.一种液体喷出装置,其特征在于,具有:
头,其具备喷出液体的喷出部;
驱动电路,其生成对所述喷出部进行驱动并使所述液体被喷出的驱动信号;
滑架,其搭载有所述头和所述驱动电路,并在待机时位于初始位置;
电机,其用于使所述滑架进行移动,
所述驱动电路被搭载于所述滑架的处于所述滑架从所述初始位置起进行移动的方向上的表面上。
3.如权利要求1或2所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述驱动电路通过D级放大而生成所述驱动信号。
4.如权利要求1或2所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述驱动电路利用由电容元件或者二次电池所实现的再生电路而生成所述驱动信号。
5.如权利要求1至4中任一项所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述头具备:
喷嘴部列,其由多个所述喷出部构成;
供给口,其向所述喷出部列所包含的多个所述喷出部供给所述液体,
所述供给口与处于所述喷出部列的中央的所述喷出部之间的距离短于所述供给口与处于所述喷出部列的两端的两个所述喷出部各自之间的距离。
6.如权利要求5所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述供给口与处于所述喷出部列的一端的所述喷出部之间的距离大致等于所述供给口与处于所述喷出部列的另一端的所述喷出部之间的距离。
7.一种头单元,其特征在于,被用于液体喷出装置中,所述液体喷出装置具有用于使滑架进行移动的电机和用于接收从喷出部喷出的液体的冲洗盒,
所述头单元具有:
头,其具备所述喷出部;
驱动电路,其生成对所述喷出部进行驱动并使所述液体被喷出的驱动信号;
所述滑架,其搭载有所述头和所述驱动电路,
所述驱动电路被搭载于,在所述滑架的移动过程中不通过所述冲洗盒的上方的位置处。
8.一种头单元,其特征在于,被用于液体喷出装置中,所述液体喷出装置具有在待机时位于初始位置的滑架和用于使所述滑架进行移动的电机,
所述头单元具有:
头,其具备喷出液体的喷出部;
驱动电路,其生成对所述喷出部进行驱动并使所述液体被喷出的驱动信号;
所述滑架,其搭载有所述头和所述驱动电路,
所述驱动电路被搭载于所述滑架的处于所述滑架从所述初始位置起进行移动的方向上的表面上。
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