CN109421376A - 液体喷出装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够降低驱动IC的发热的液体喷出装置。液体喷出装置具备:喷嘴列,其具有包括通过驱动第一、第二、第三压电元件而喷出液体的第一、第二、第三喷嘴在内的多个喷嘴;驱动电路,其生成包括以使液体从喷嘴列中所包含的喷嘴喷出的方式对压电元件进行驱动的第一电压波形、和将压电元件驱动至不使液体从喷嘴列中所包含的喷嘴喷出的程度的第二电压波形在内的多个电压波形;开关IC,其包括对是否将电压波形供给至第一、第二、第三压电元件进行切换的第一、第二、第三开关电路在内的多个开关电路,在所述液体喷出装置中,以不向与不喷出液体的第三喷嘴相对应的第三压电元件供给多个电压波形中的任意一个的方式,对第三开关电路进行切换。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体喷出装置。
背景技术
在喷出油墨等液体从而对图像或文书进行印刷的喷墨打印机中,已知有一种使用压电元件(例如压电元件)的打印机。压电元件以对应于多个喷嘴的每一个的方式被设置于打印头中,并且通过各自根据驱动信号而被驱动,从而在预定的定时下从喷嘴喷出预定量的液体,由此在介质上形成点。
在这种喷墨打印机中,为了实施600dpi以上的高品质且高细腻的印刷,而需要提高喷出液体的打印头的喷嘴密度。具体而言,在行式的喷墨打印机中,为了实施600dpi的印刷,被排列为行状的喷嘴的密度需要为每1英寸600根以上的喷嘴密度,在串行式的喷墨打印机中,在通过往复动作来实施印刷的情况下,需要为每1英寸300根以上的喷嘴密度。
作为这种喷嘴的高密度化的技术,在专利文献1中,公开了一种直接在包括流道以及压电元件的致动器基板上安装对该压电元件进行驱动的驱动IC的技术。
但是,随着被配置在打印头上的喷嘴的高密度化,每单位面积的喷嘴数会增加,伴随于此,构成打印头的驱动IC的每单位面积的发热量也会增加。因此,要求提高驱动IC的冷却效率以及降低发热。然而,在如专利文献1那样驱动IC被配置在压电元件上的结构中,为了防止在压电元件以及驱动IC上伴随着液体的附着而产生的误动作,压电元件以及驱动IC被配置在接近封闭状态的空间中,因此成为难以通过空气冷却而对驱动IC进行冷却的结构。这种结构中的主要的散热路径不得不依赖于由向配置有IC的周边结构物的热传导所实现的散热。
因此,在形成该空间的结构体中具备液体的流道的情况下,能够将在驱动IC中产生的发热经由该液体而散热,另一方面,在驱动IC的发热量超过能够经由液体而散热的散热量时,该流道中流动的液体的温度将随着驱动IC的发热而上升,液体的粘性等伴随着液体的温度上升而变化,从而即使压电元件以相同的方式进行驱动,也有可能因粘性的变化而在喷出量上产生偏差,从而使喷出精度恶化。
专利文献1:日本特开2016-179575号公报
发明内容
本发明是鉴于以上这样的问题而完成的发明,根据本发明的几个方式,能够提供一种可降低驱动IC的发热的液体喷出装置。
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的发明,且能够实现以下的方式或者应用例。
应用例1
本应用例所涉及的液体喷出装置具备:喷嘴列,其具有包括通过驱动第一压电元件而喷出液体的第一喷嘴、通过驱动第二压电元件而喷出所述液体的第二喷嘴、通过驱动第三压电元件而喷出所述液体的第三喷嘴在内的多个喷嘴;驱动电路,其生成包括以使所述液体从所述喷嘴列中所包含的喷嘴喷出的方式对压电元件进行驱动的第一电压波形、和将压电元件驱动至不使所述液体从所述喷嘴列中所包含的喷嘴喷出的程度的第二电压波形在内的多个电压波形;开关IC,其包括对是否将所述电压波形供给至所述第一压电元件进行切换的第一开关电路、对是否将所述电压波形供给至所述第二压电元件进行切换的第二开关电路、对是否将所述电压波形供给至所述第三压电元件进行切换的第三开关电路在内的多个开关电路;保护基板,其上设置有所述开关IC,所述保护基板使所述第一开关电路与所述第一压电元件电连接,并传递所述电压波形,且以对所述第一压电元件进行保护的方式被设置,以向与喷出所述液体的所述第一喷嘴相对应的所述第一压电元件供给所述第一电压波形的方式,对所述第一开关电路进行切换,以向与不喷出所述液体的所述第二喷嘴相对应的所述第二压电元件供给所述第二电压波形的方式,对所述第二开关电路进行切换,以不向与不喷出所述液体的所述第三喷嘴相对应的所述第三压电元件供给所述多个电压波形中的任意一个的方式,对所述第三开关电路进行切换。
根据本应用例所涉及的液体喷出装置,具有开关IC,所述开关IC包括对是否向对应的压电元件供给电压波形进行切换的多个开关电路,多个开关电路中的第一开关电路以如下方式实施切换,即,向与喷出液体的第一喷嘴相对应的第一压电元件供给以喷出液体的方式对压电元件进行驱动的第一电压波形,第二开关电路以如下方式实施切换,即,向与不喷出液体的第二喷嘴相对应的第二压电元件供给以不喷出液体的方式对压电元件进行驱动的第二电压波形,第三开关电路以如下方式实施切换,即,不向与不喷出液体的第三喷嘴相对应的第三压电元件供给多个电压波形中的任意一个电压波形。以此方式,在形成喷嘴列的多个喷嘴中,包括喷出液体的第一喷嘴、和不喷出液体的第二喷嘴以及第三喷嘴,并且在不喷出液体的第二喷嘴以及第三喷嘴中的、与第三喷嘴相对应的第三压电元件上,不被供给有多个压电波形中的任意一个压电波形。由此,不会产生伴随着向第三压电元件供给电压波形而产生的电流以及电压电压,因此,降低了开关IC的第三开关电路中所产生的发热。由此,能够降低包括第三开关电路在内的开关IC的发热。
应用例2
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,所述第一开关电路具有包括对是否将所述第一电压波形供给至所述第一压电元件进行切换的第一开关、和对是否将所述第二电压波形供给至所述第一压电元件进行切换的第二开关在内的多个开关。
根据本应用例所涉及的液体喷出装置,第一开关电路包括第一开关和第二开关,并且通过第一开关和第二开关,从而能够对是选择性地将包括第一电压波形以及第二电压波形在内的多个电压波形中的每一个供给至第一压电元件,还是不供给多个电压波形中的任意一个进行切换。由此,能够使与多个电压波形中的每一个相对应的量的液体从第一喷嘴喷出(或者不喷出),从而能够提高第一喷嘴的通用性。
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,在所述多个电压波形中,包括以与被供给有所述第一电压波形的情况相比使少量的所述液体喷出的方式对压电元件进行驱动的第三电压波形,在所述第一开关电路中,包括对是否将所述第三电压波形供给至所述第一压电元件进行切换的第三开关。
根据本应用例所涉及的液体喷出装置,通过具备以喷出不同的喷出量的液体的方式对压电元件进行驱动的第三电压波形,从而能够喷出与中间灰度相对应的量的液体。因此,能够实现高灰度表达。
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,所述喷嘴列以每1英寸300个以上的密度设置有所述喷嘴。
根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于即使在喷嘴列上以每1英寸300个以上的密度安装有喷嘴,也不会向与不喷出液体的喷嘴内的若干喷嘴相对应的压电元件供给电压波形,因此也能够降低开关IC的温度上升。而且,通过以在该喷嘴所形成的喷嘴列中大致均匀地配置的方式对与未被供给有电压波形的压电元件相对应的喷嘴进行控制,从而即使在具有以每1英寸300个以上的高密度设置的喷嘴列的情况下,也能够降低开关IC中的热的集中。
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,所述开关IC为具备短边和与所述短边交叉的长边的形状,所述长边为所述短边的10倍以上的长度。
根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于不向与不喷出液体的喷嘴内的若干喷嘴相对应的压电元件供给电压波形,因此即使开关IC为具有短边和短边的10倍以上的长度的长边的长条矩形形状,也能够降低该开关IC的温度上升。而且,通过以在开关IC中大致均匀地配置的方式对与未被供给有电压波形的压电元件相对应的开关电路进行控制,从而即使为具有短边的10倍以上的长度的长边的这种长条矩形的开关IC,也能够降低该开关IC中的热的集中。
应用例6
上述应用例所涉及的液体喷出装置也可以为工业用喷墨打印机。
“工业用喷墨打印机”是指,为了通过液滴喷出法来制造有机电致发光(OEL:Organic Electro-Luminescence)装置或液晶用的滤色器等而被使用的打印机(制造装置)。工业用喷墨打印机主要被用于液晶滤色器或有机电致发光装置等的工业制品的制造,从而被要求喷出重量的正确性、为了提高生产率的巨大化、为了提高完成品的集密性的小型化(喷出部的高分辨率化)等。进一步地,伴随着同一工业制品的大量生产,而假设具有在特定的喷嘴中没有喷出液体等的状况。根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于具有被供给电压波形并喷出液体的喷嘴、虽然被供给了电压波形但不喷出液体而是搅拌液体的喷嘴、不被供给电压波形且不喷出液体的喷嘴,因此能够降低开关IC的发热。此外,例如,通过以不相对于喷嘴列而集中的方式对不被供给有电压波形的喷嘴进行控制,从而能够降低开关IC中的发热部位的集中。因此,通过作为工业用喷墨打印机来使用,从而能够得到较大的效果。
应用例7
上述应用例所涉及的液体喷出装置也可以为印染喷墨打印机。
“印染喷墨打印机”是指,对布料实施印刷、或者将印刷在介质上的图像升华转印从而对布料实施印刷的喷墨打印机。印染喷墨打印机主要以少量多品种生产且制品的高速按需供给为目的而被有效利用,并且被用于提供与顾客需求相符合的布料。因此,要求高品质且高细腻,从而喷嘴密度进一步升高。因此,由于开关IC会进一步变为长条,或者喷嘴数变得更多,因此开关IC的发热变大。根据本应用例所涉及的液体喷出装置,由于具备为了降低开关IC的温度上升而不进行动作的喷出部,因此也能够降低开关IC的发热。因此,通过作为印染喷墨打印机来使用,从而能够得到较大的效果。
附图说明
图1为示意性地表示第一实施方式的喷墨打印机的框图。
图2为表示第一实施方式的控制单元以及打印头的结构的框图。
图3为打印头的分解立体图。
图4为图3的III-III线处的剖视图。
图5为表示驱动信号COM1、COM2、COM3的一个示例的图。
图6为表示第一实施方式的打印头的电结构的图。
图7为表示第一实施方式的解码内容的一个示例的图。
图8为表示第一实施方式的开关电路的结构的图。
图9为对第一实施方式的打印头的动作进行说明的图。
图10为表示基于从主机被输入的图像数据的印刷图像的一个示例的图。
图11为表示控制电路所储存的不动作区域的图。
图12为表示基于印刷数据信号的印刷图像的一个示例的图。
图13为表示不动作区域以及微振动区域相对于全部像素区域所占据的比例的图。
图14为表示不动作区域以及微振动区域相对于未喷出油墨的区域所占据的比例的图。
图15为示意性地表示第二实施方式的喷墨打印机的框图。
图16为表示第二实施方式的喷墨打印机的电结构的框图。
图17为表示第二实施方式的驱动信号COM4的一个示例的图。
图18为表示第二实施方式的打印头的电结构的图。
图19为表示第二实施方式的解码内容的一个示例的图。
图20为表示第二实施方式的开关电路的结构的图。
图21为用于说明第二实施方式的打印头的动作的图。
具体实施方式
以下,使用附图来对本发明的优选的实施方式进行说明。所使用的附图为,便于进行说明的图。另外,下文所说明的实施方式并非对权利要求书中所记载的本发明的内容进行不当限定。此外,在下文中所说明的结构的全部不一定是本发明的必须构成要件。
在下文中,作为本发明所涉及的液体喷出装置的一个示例,而例举了喷墨打印机为示例来进行说明。
1.第一实施方式
1.1喷墨打印机的结构
图1为表示第一实施方式的喷墨打印机100的结构图。第一实施方式所涉及的喷墨打印机100为,将作为液体的一个示例的油墨喷出至介质12上形成点,从而实施印刷。虽然介质12典型而言为印刷纸张,但树脂薄膜或者布帛等的任意的印刷对象也能够作为介质12而加以利用。
如图1所示,喷墨打印机100具备对油墨进行贮留的液体容器14。作为液体容器14,例如能够采用在喷墨打印机100上可拆装的墨盒、由可挠性的薄膜形成的袋状的油墨袋、或者能够对油墨进行补充的油墨罐等。在液体容器14中,贮留有色彩不同的多种油墨。
如图1所示,喷墨打印机100具备:控制单元20、输送单元22、移动单元24以及多个打印头26。
控制单元20包括例如CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)或者FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)等的处理电路和半导体存储器等的存储电路,并且基于从主机等的外部设备被输入的情报而对喷墨打印机100的各要素进行控制。在第一实施方式中,输送单元22在由控制单元20实现的控制下,将介质12向+Y方向进行输送。另外,在下文中,存在将+Y方向、和与+Y方向相反的方向即-Y方向称为Y轴方向的情况。
移动单元24在由控制单元20进行的控制下,使多个打印头26在+X方向、以及与+X方向相反的方向即-X方向上进行往复移动。在此,+X方向是指,与介质12被输送的+Y方向交叉(典型而言为正交)的方向。在下文中,存在将+X方向以及-X方向称为X轴方向的情况。移动单元24具备对多个打印头26进行收纳的大致箱型的滑架242、和其上固定有滑架242的无接头带244。另外,能够将液体容器14与打印头26一起搭载于滑架242上。
在多个打印头26的每一个中,从液体容器14被供给有油墨。此外,在多个打印头26的每一个中,从控制单元20被输入有用于对打印头26进行驱动的多个驱动信号COM(驱动信号COM1、COM2、COM3)、用于对打印头26进行控制的印刷数据信号SI、用于对喷出的定时进行控制的锁存信号LAT、和时钟信号Sck。并且,多个打印头26的每一个在由印刷数据信号SI进行的控制下,通过驱动信号COM而被驱动,从而使油墨从2M个喷嘴的一部分或者全部中向+Z方向喷出(M为1以上的自然数)。
在此,+Z方向为,与+X方向以及+Y方向交叉(典型而言为正交)的方向。在下文中,存在将+Z方向、和与+Z方向相反的方向即-Z方向称为Z轴方向的情况。各个打印头26以与由输送单元22进行的介质12的输送和滑架242的往复移动联动的方式,使油墨从2M个喷嘴的一部分或者全部中喷出,并通过使该被喷出的油墨喷落于介质12的表面,从而在介质12的表面上形成所期望的图像。
1.2控制单元以及打印头的结构
图2为表示第一实施方式的喷墨打印机100的控制单元20和打印头26的结构的框图。控制单元20和打印头26通过例如柔性扁平电缆等而被电连接。
控制单元20具备控制电路10和驱动电路50。控制电路10在从主机被供给有图像数据等各种信号时,输出用于对各部分进行控制的各种控制信号等。
具体而言,控制电路10基于来自主机的各种信号,作为对来自打印头26所包含的喷出部600的油墨的喷出进行控制的多种控制信号而生成印刷数据信号SI以及锁存信号LAT、时钟信号Sck等并输出至打印头26。另外,在多种控制信号中,既可以不包括上述这些信号的一部分,也可以包括其它信号。
此外,控制电路10基于来自主机的各种信号,而生成作为对打印头26进行驱动的驱动信号的来源的数字数据dDrv,并输出至驱动电路50。数字数据dDrv为,对作为对打印头26进行驱动的驱动信号的来源的电压波形进行了模拟/数字转换而获得的数字数据,并且既可以为表示相对于紧接着的驱动数据的差分的数字数据,也可以为在电压波形中对斜率固定的各个区间的长度与各自的斜率的对应关系进行规定的数字数据。在数字数据dDrv中,也可以包括多个电压波形的数据。此外,数字数据dDrv也可以以并行的形式将多个数字数据输入至驱动电路50。
驱动电路50基于数字数据dDrv而生成多个电压波形,并将该电压波形作为串行或者并行形式的信号而输出至打印头26。例如,驱动电路50既可以在对分别对应于多个电压波形的数字数据dDrv进行数字/模拟转换之后,进行D级放大,并将该电压波形作为串行或者并行的信号而分别生成驱动信号COM1、COM2、COM3,也可以进行AB级放大而分别生成驱动信号COM1、COM2、COM3。
以此方式,驱动信号COM1、COM2、COM3分别为包括对打印头26进行驱动的电压波形的信号。在第一实施方式中,驱动信号COM1为包括向打印头26中所包含的压电元件37被供给(施加)的电压波形Adp(“第一电压波形”的一个示例,参照图5)的信号,驱动信号COM2为包括向打印头26中所包含的压电元件37被供给的电压波形Bdp(“第三电压波形”的一个示例,参照图5)的信号,驱动信号COM3为包括向打印头26中所包含的压电元件37被供给的电压波形Cdp(“第二电压波形”的一个示例,参照图5)的信号。
在第一实施方式中,驱动电路50生成并输出三种驱动信号COM1、COM2、COM3。因此,在数字数据dDrv中,包含有用于生成三种驱动信号的电压波形的数据。另外,在驱动电路50中,也可以具备分别与基于三种电压波形的数据而生成的三种驱动信号COM1、COM2、COM3相对应的驱动电路50。
在多个打印头26的每一个中,被输入有包括印刷数据信号SI、锁存信号LAT以及时钟信号Sck在内的多种控制信号、和三种驱动信号COM1、COM2、COM3。另外,由于多个打印头26为同样的结构,因此以一个打印头为代表来进行说明。此外,虽然在图2中图示了四个打印头26,但是打印头26既可以具备五个以上,而且也可以为三个以下。
在打印头26中包括多个喷出部600和驱动IC62,所述喷出部600包括压电元件37并通过压电元件37的驱动而喷出油墨,所述驱动IC62生成用于对多个喷出部600分别包含的压电元件37进行驱动的驱动信号Vout。
在驱动IC62中,被输入有包括印刷数据信号SI、锁存信号LAT和时钟信号Sck在内的多种控制信号、和三种驱动信号COM1、COM2、COM3。并且,驱动IC62在基于与时钟信号Sck同步的锁存信号LAT的定时下,通过根据印刷数据信号SI而对是输出与多个喷出部600分别对应的三种驱动信号COM1、COM2、COM3中的任意一个,还是一个都不输出进行控制,从而生成驱动信号Vout。
在多个喷出部600的各自的压电元件37的一端上被供给有由驱动IC62生成的驱动信号Vout,在该压电元件37的另一端上被供给有固定电压信号VBS。
1.3打印头的结构
在此,对打印头26的结构进行说明。图3为打印头26的分解立体图,
图4为沿图3的III-III线处的剖视图。
如图3所示,打印头26具备被排列在Y轴方向上的2M个喷嘴N。在第一实施方式中,2M个喷嘴N形成被划分为列L1和列L2这两列的两个喷嘴列。在下文中,存在将属于列L1的M个喷嘴N分别称为喷嘴N1,将属于列L2的M个喷嘴N分别称为喷嘴N2的情况。此外,作为一个示例,而假定了属于列L1的M个喷嘴N1中的第m个喷嘴N1、和属于列L2的M个喷嘴N2中的第m个喷嘴N2在Y轴方向上的位置大致一致的情况(m为,满足1≤m≤M的自然数)。在此,“大致一致”的概念为,除了包括完全一致的情况之外,还包括如果考虑误差,则可以视为是相同的情况。另外,2M个喷嘴N也可以以属于列L1的M个喷嘴N1中的第m个喷嘴N1、和属于列L2的M个喷嘴N2中的第m个喷嘴N2在Y轴方向的位置不同的方式被排列成所谓交错状或者错开状。
如图3、图4所示,打印头26具备流道基板32。流道基板32为,包括面F1和面FA的板状部件。面F1为从打印头26进行观察时靠介质12侧的表面,面FA为与面F1相反一侧的表面。在面FA的面上,设置有压力室基板34、振动部36、多个压电元件37、保护部件38和筐体部40,在面F1的面上,设置有喷嘴板52和吸振体54。打印头26的各个要素概要而言为在Y轴方向上呈长条状的板状部件,各个结构沿Z轴方向上层叠,并例如利用粘合剂而彼此被接合在一起。
喷嘴板52为板状部件,且被形成有作为贯穿孔的2M个喷嘴N。另外,在喷嘴板52中,假想为分别与列L1以及列L2相对应的M个喷嘴N以每1英寸300个以上的密度而被设置的情况。
流道基板32为用于形成油墨的流道的板状部件,如图3、图4所示,在流道基板32上形成有流道RA。此外,在流道基板32上,以与2M个喷嘴N一一对应的方式而形成有2M个流道322和2M个流道324。如图4所示,流道322以及流道324为,以贯穿流道基板32的方式被形成的开口。流道324与对应于该流道324的喷嘴N连通。此外,在流道基板32的面F1上,形成有两个流道326。两个流道326中的一个流道为,将流道RA和与属于列L1的M个喷嘴N1一一对应的M个流道322进行连结的流道,另一个流道为将流道RA和与属于列L2的M个喷嘴N2一一对应的M个流道322进行连结的流道。
如图3、图4所示,压力室基板34为,以与2M个喷嘴N一一对应的方式形成有2M个开口342的板状部件。在压力室基板34中的与流道基板32相反一侧的表面上设置有振动部36。振动部36为可振动的板状部件。
如图4所示,振动部36与流道基板32的面FA在各开口342的内侧处以彼此隔开间隔的方式对置。在开口342的内侧处位于流道基板32的面FA与振动部36之间的空间作为用于向被填充于该空间内的油墨施加压力的压力室C而发挥功能。压力室C为,例如将X轴方向作为长边方向并将Y轴方向作为短边方向的空间。在打印头26中,以与2M个喷嘴N一一对应的方式设置有2M个压力室C。对应于喷嘴N1而设置的压力室C经由流道322以及流道326而与流道RA连通,并且经由流道324而与喷嘴N1连通。此外,对应于喷嘴N2而设置的压力室C经由流道322以及流道326而与流道RA连通,并且经由流道324而与喷嘴N2连通。
如图3、图4所示,在振动部36中的与压力室C相反一侧的面上,以与2M个压力室C一一对应的方式设置有2M个压电元件37。在压电元件37的一端上被供给有基于多个驱动信号COM的驱动信号Vout,在另一端上被供给有固定电压信号VBS。压电元件37根据驱动信号Vout与固定电压信号VBS的电位差而进行变形(驱动)。振动部36以与压电元件37的变形联动的方式进行振动,并当振动部36发生振动时,压力室C内的压力发生变动。并且,由于压力室C内的压力发生变动,因此被填充于压力室C中的油墨经由流道324以及喷嘴N而被喷出。在第一实施方式中,假想为如下情况,即,驱动信号Vout能够1秒钟30000次以上以从喷嘴N喷出油墨的方式对压电元件37进行驱动。
另外,如图4所示,压力室C、流道322、324、喷嘴N、振动部36以及压电元件37作为用于通过压电元件37的驱动而使被填充于压力室C中的油墨喷出的喷出部600而发挥功能。即,在打印头26中,多个喷出部600沿着Y轴方向而被并排设置为两列。
图3、图4所示的保护基板38为,用于对被形成在振动部36上的2M个压电元件37进行保护的板状部件,且被设置在振动部36的表面或者压力室基板34的表面上。
在保护基板38中的、从打印头26进行观察时靠介质12侧的表面即面G1上,形成有两个收纳空间382。两个收纳空间382中的一个收纳空间为用于收纳与M个喷嘴N1相对应的M个压电元件37的空间,另一个收纳空间为用于收纳与M个喷嘴N2相对应的M个压电元件37的空间。在将保护基板38配置在喷出部600上的情况下,该收纳空间382作为为了防止压电元件37因氧或水分等的影响而变质从而被密封的“保护空间”而发挥功能。另外,收纳空间382的Z轴方向的宽度(高度)具有足够的大小,以便即使压电元件37发生位移,压电元件37和保护基板38也不会发生接触。因此,即使在压电元件37发生位移的情况下,也防止了伴随着压电元件37的位移而产生的噪声传播至收纳空间382的外部的情况。另外,用于防止压电元件37因氧或水分等的影响而变质的空间,也可以为例如图4所示那样通过保护基板38而被密封的收纳空间382,而且,即使在保护基板38与振动部36之间存在一部分开口的情况下,也只要是通过筐体部40等而被密封的空间即可。即,保护基板38以对压电元件37进行保护的方式被配置。
在保护基板38的与面G1相反一侧的表面即面G2上设置有驱动IC62。在驱动IC62中,被输入有向打印头26输入的印刷数据信号SI、锁存信号LAT、时钟信号Sck等多个控制信号、和多个驱动信号COM。并且,驱动IC62通过基于印刷数据信号SI而对是否向各个压电元件37供给多个驱动信号COM中的任意一个信号进行切换,从而生成并输出驱动信号Vout。另外,驱动IC62为由长边和短边构成的矩形形状,且第一实施方式中的驱动IC62也可以为长边是短边的10倍以上的长度的长条矩形形状。
在保护基板38的面G2上,以与2M个压电元件37一一对应的方式而形成有与驱动IC62电连接的2M根配线384。详细而言,配线384的一端与后述的驱动IC62的开关电路230(参照图6)的输出电连接,另一端经由贯穿保护基板38的导通孔而与压电元件37电连接。以此方式,从驱动IC62被输出的驱动信号Vout通过被配置在保护基板38上的配线384、导通孔和连接端子而被传递,并被供给至压电元件37。
此外,在保护基板38的面G2上,形成有与驱动IC62电连接的多个配线388。多个配线388与配线部件64接合。配线部件64为被形成有用于将被输入至打印头26的多个信号向驱动IC62进行传送的多个配线的部件,例如,可以为FPC(Flexible Printed Circuit:柔性电路板)或FFC(Flexible Flat Cable:柔性扁平电缆)等。配线388将从配线部件64被输入的印刷数据信号SI、锁存信号LAT、时钟信号Sck等的控制信号以及包括多个电压波形在内的多个驱动信号COM等向驱动IC62进行传送。以此方式,保护基板38也作为用于安装驱动IC62并传送对压电元件37的驱动进行控制的信号的中继基板而发挥功能。
筐体部40为,用于对被供给至2M个压力室C的油墨进行贮留的壳体。在筐体部40中的、从打印头26进行观察时靠介质12侧的表面即面FB,例如通过粘合剂而被固定在流道基板32的面FA上。在筐体部40的面FB上,形成有在Y轴方向上延伸的槽状的凹部42。保护基板38以及驱动IC62被收纳在凹部42的内侧处。此时,配线部件64以穿过凹部42的内侧的方式在Y轴方向上延伸。
筐体部40例如通过树脂材料的注塑成型而被形成。如图4所示,在筐体部40中,形成有与流道RA连通的流道RB。流道RA以及流道RB作为对被供给至2M个压力室C的油墨进行贮留的贮液器Q而发挥功能。
在筐体部40的面FB的相反的表面、即面F2上,设置有用于将从液体容器14被供给的油墨导入至贮液器Q中的两个导入口43。从液体容器14向两个导入口43供给的油墨经由流道RB而流入流道RA。并且,流入流道RA的油墨的一部分经由流道326以及流道322而被供给至与喷嘴N相对应的压力室C中。被填充在与喷嘴N相对应的压力室C中的油墨通过与喷嘴N相对应的压电元件37的驱动,经由流道324而从喷嘴N中被喷出。
1.4驱动IC的发热与经由油墨而散热的关系
一般而言,用于驱动压电元件37的多个驱动信号COM为包括大振幅的电压波形的信号。因此,驱动IC62在将驱动信号COM作为驱动信号Vout而向压电元件37进行供给的情况下会发热。特别地,如第一实施方式所示那样,在驱动信号Vout1秒钟30000次以上以从喷嘴N中喷出油墨的方式对压电元件37进行驱动的情况下,驱动IC62的发热量变大。此外,像第一实施方式那样,在于打印头26上以每1英寸300个以上的高密度来设置喷嘴N以及压电元件37的情况下,驱动IC62中的每单位面积的发热量也变大。而且,如图3以及图4所示,由于在设置有驱动IC62的保护基板38被设置在喷出部600的附近的情况下,驱动IC62以及保护基板38以被筐体部40覆盖的方式被配置,从而不与打印头26的外部空气接触(或者,驱动IC62以及保护基板38与打印头26的外部的空气接触的面积较小),因此存在驱动IC62的散热效率降低而成为高温的情况。
相对于此,在第一实施方式中,如图3以及图4所示,驱动IC62以及保护基板38被配置在打印头26的由贮液器Q以及压力室C包围而成的空间中。因此,在驱动IC62中产生的发热能够经由贮液器Q以及压力室C内的油墨而进行散热。特别地,在从喷嘴N中喷出油墨的情况下,伴随着油墨的喷出而有新的油墨从液体容器14经由导入口43而被供给至贮液器Q。因此,能够降低贮液器Q以及压力室C的油墨温度的上升,并高效地使驱动IC62的发热经由油墨而进行散热,进而,能够降低贮液器Q以及压力室C的油墨温度上升的情况。
另一方面,在喷墨打印机100中,一般情况下,会针对与未喷出油墨的喷嘴N相对应的压电元件37而供给包括如下的电压波形的驱动信号Vout,所述电压波形用于将所述压电元件37驱动至不会通过该压电元件37的驱动而从喷嘴N中喷出油墨的程度(以下称为“微振动”)。由此,使喷嘴N的开孔部附近的油墨进行微振动,从而防止油墨的粘度的增大。
此时,由于驱动IC62与喷出油墨的情况同样地将大振幅的电压波形作为驱动信号Vout而向压电元件37进行供给,从而发热。另一方面,与喷出油墨的情况不同,不会有新的油墨从液体容器14经由导入口43而被供给至贮液器Q。因此,在对特定的喷嘴N持续地实施微振动,在驱动IC62中产生的发热被积蓄,并且被积蓄的发热量超过经由贮液器Q以及压力室C内的油墨的散热量时,驱动IC62的温度就有可能上升。而且,伴随着驱动IC62的发热,贮液器Q以及压力室C内的油墨的温度也上升,从而伴随着油墨的温度上升而使油墨的粘性等物性发生变化。由此,即使在相同的驱动信号Vout被供给至压电元件37的情况下,油墨的喷出量也会产生偏差,从而喷出精度有可能会恶化。
因此,在第一实施方式中,具备相对于与未喷出油墨的喷嘴N相对应的压电元件37中若干个而不供给驱动信号Vout,即不使压电元件37进行微振动的状态。由此,能够降低驱动IC62的发热。另外,对压电元件37供给的驱动信号Vout中的、通过压电元件37的驱动而将压电元件37驱动至从喷出部600喷出油墨的程度的驱动信号Vout和通过压电元件37的驱动而将压电元件37驱动至未从喷出部600中喷出油墨的程度的驱动信号Vout,例如既可以为基于不同的电压波形的驱动信号Vout,而且,也可以为相同的电压波形而向该压电元件被供给的时间以及频率不同的驱动信号Vout。在第一实施方式中,将通过压电元件37的驱动而将压电元件37驱动至从喷出部600喷出油墨的程度的驱动信号Vout、和将压电元件37驱动至未从喷出部600喷出油墨的程度的驱动信号Vout设为是包括不同的电压波形的信号来进行说明。
1.5打印头的电结构
在此,使用图5至图9来对打印头26的电结构进行说明。
如前述的那样,在打印头26所包含的驱动IC62中,被输入有包括印刷数据信号SI、锁存信号LAT以及时钟信号Sck在内的多种控制信号、和三种驱动信号COM1、COM2、COM3。并且,驱动IC62基于被输入的该信号而向喷出部600所包含的压电元件37供给驱动信号Vout。由此,压电元件37被驱动而从喷出部600喷出油墨。因此,首先,使用图5来对三种驱动信号COM1、COM2、COM3和构成该驱动信号的多个电压波形的一个示例进行说明,之后,使用图6至图9来对打印头26的电结构进行说明。
如下文所说明的那样,在第一实施方式中,在印刷数据信号SI中,包括有用于使油墨从喷出部600喷出的信号、和用于不使油墨从喷出部600喷出的信号。而且,作为用于不使油墨从喷出部600喷出的信号,而包括用于输出使压电元件37进行微振动的驱动信号Vout的信号、和用于不向压电元件37供给驱动信号Vout的信号这两种信号。
具体而言,喷嘴列包括:通过使压电元件37a(“第一压电元件”的一个示例)被驱动而喷出油墨(“液体”的一个示例)的喷嘴Na(“第一喷嘴”的一个示例)、通过使压电元件37b(“第二压电元件”的一个示例)被驱动而喷出油墨的喷嘴Nb(“第二喷嘴”的一个示例)、通过使压电元件37c(“第三压电元件”的一个示例)被驱动而喷出油墨的喷嘴Nc(“第三喷嘴”的一个示例)。
驱动电路50生成包括电压波形Adp(“第一电压波形”的一个示例)和电压波形Cdp(“第二电压波形”的一个示例)在内的多个电压波形,其中,所述电压波形Adp以使油墨从喷嘴列中所包含的喷嘴N喷出的方式对压电元件37进行驱动,所述电压波形Cdp将压电元件37驱动至不使油墨从喷嘴N喷出的程度。
驱动IC62(“开关IC”的一个示例)具有包括开关电路230a(“第一开关电路”的一个示例)、开关电路230b(“第二开关电路”的一个示例)、开关电路230c(“第三开关电路”的一个示例)在内的多个开关电路230,开关电路230a对是否向对应的压电元件37a供给多个电压波形中的任意一个进行切换,开关电路230b对是否向对应的压电元件37b供给多个电压波形中的任意一个进行切换,开关电路230c对是否向对应的压电元件37c供给多个电压波形中的任意一个进行切换。
并且,在打印头26中,在驱动IC62中,以向与喷出油墨的喷嘴Na相对应的压电元件37a供给电压波形Adp的方式对开关电路230a进行切换,以向与未喷出油墨的喷嘴Nb相对应的压电元件37b供给电压波形Cdp的方式对开关电路230b进行切换,以不向与未喷出油墨的喷嘴Nc相对应的压电元件37c供给驱动电路50所生成的多个电压波形中的任意一个的方式对开关电路230c进行切换。
以此方式,从被设置在打印头26的喷嘴列上的喷嘴N内的若干喷嘴N(喷嘴Na)中喷出油墨从而在介质12上实施印刷,此时,在与未喷出油墨的喷嘴N内的若干喷嘴N(喷嘴Nb)相对应的压电元件37中被供给有表示微振动的驱动信号Vout,并且在与未喷出油墨的喷嘴N内的不同的若干喷嘴N(喷嘴Nc)相对应的压电元件37中不被供给有驱动电路50所生成的多个电压波形、即不被供给有驱动信号Vout。
此外,这样的多个开关电路230也可以分别具备开关234a(“第一开关”的一个示例)和开关234c(“第二开关”的一个示例),所述开关234a对是否将多个电压波形中的电压波形Adp供给至压电元件37进行切换,所述开关234c对是否将电压波形Cdp供给至压电元件37进行切换。
由此,多个开关电路230分别能够通过对开关234a以及开关234c的导通、非导通进行切换,从而分别对是否向对应的压电元件37供给电压波形Adp、或者是否供给电压波形Cdp进行切换。
而且,驱动电路50作为多个电压波形还可以生成以与被供给有电压波形Adp的情况相比使少量的油墨喷出的方式对压电元件37进行驱动的电压波形Bdp(“第三电压波形”的一个示例),从而在多个开关电路230的每一个中也可以包括对是否将电压波形Cdp供给至压电元件37进行切换的开关234b(“第三开关”的一个示例)。
在第一实施方式中,使用电压波形Adp、Bdp、Cdp来表现“大点”、“小点”以及“非记录(无点)”这三个灰度。为了表现该三个灰度,而成为以下结构,即,准备以电压波形Adp、Bdp、Cdp为基础而生成的三种驱动信号COM1、COM2、COM3,并在单位时间(印刷周期)内根据应表现的灰度而选择或不选择驱动信号COM1、COM2、COM3,从而作为驱动信号Vout而供给至压电元件37的结构。另外,作为喷出油墨的方法,除了第一实施方式所示的第一方法之外,还存在能够在印刷周期中将油墨滴喷出两次以上,并使被喷出的一次以上的油墨结合而形成一个点的方法(第二方法)、或在不使上述两次以上的油墨结合的条件下形成两个以上的点的方法(第三方法)。
图5为表示以电压波形Adp、Bdp、Cdp为基础而生成的驱动信号COM1、COM2、COM3的一个示例的图。如图5所示,驱动信号COM1为,被配置在从锁存信号LAT上升起到下一次锁存信号LAT上升为止的周期Ta中的电压波形Adp。该周期Ta为印刷周期,驱动信号COM1针对每周期Ta而在介质12上形成新的点。具体而言,如果电压波形Adp被供给到了压电元件37的一端上,则从包括该压电元件37的喷出部600(喷嘴N)喷出预定量、具体而言为大程度的量的油墨。
驱动信号COM2为被配置在周期Ta中的电压波形Bdp。驱动信号COM2针对每周期Ta而在介质12上形成新的点。具体而言,如果电压波形Bdp被供给到了压电元件37的一端上,则从包括该压电元件37的喷出部600(喷嘴N)喷出与预定量相比较少、具体而言为小程度的量的油墨。
驱动信号COM3为被配置在周期Ta中的电压波形Cdp。电压波形Cdp为,用于使压电元件37进行微振动从而防止所对应的喷出部600的喷嘴N附近的油墨的粘度增大的波形。因此,假设即使电压波形Cdp被供给至压电元件37的一端上,也不从与该压电元件37相对应的喷嘴N喷出油墨滴。即,驱动信号COM3中所包含的电压波形Cdp为,以不从喷出部600喷出油墨的方式对压电元件37进行驱动(微振动)的波形。
图6为表示打印头26的电结构的图。如前述的那样,打印头26包括驱动IC62和多个喷出部600,此外,驱动IC62包括开关控制部220和多个开关电路230。
开关控制部220被构成为,包括移位寄存器(S/R)222、锁存电路224和解码器226。并且,在开关控制部220中,该移位寄存器222、锁存电路224和解码器226的组以分别与压电元件37相对应的方式被设置。即,驱动IC62所具有的移位寄存器222、锁存电路224和解码器226的组的数量与打印头26中所包含的喷嘴N的总数2M相同。
在开关控制部220中,被供给有时钟信号Sck、印刷数据信号SI和锁存信号LAT。此外,印刷数据信号SI为,包括与2M个喷出部600(压电元件37)的每一个建立了对应关系的两位的印刷数据(SIH、SIL)的信号。
移位寄存器222为,用于针对2M个喷出部600的每个而对印刷数据信号SI中所包含的两位的量的印刷数据(SIH、SIL)进行暂时保持的结构。详细而言,成为如下结构,即,与喷出部600相对应的级数的移位寄存器222彼此级联连接,并且使印刷数据信号SI根据时钟信号Sck而依次被向下一级传送的结构。
另外,在图6中,为了区别多个移位寄存器222,而将从被供给有印刷数据信号SI的上游侧起按顺序标记为1级、2级、…、2M级。
2M个锁存电路224的每一个在锁存信号LAT的上升沿处,对由对应的2M个移位寄存器222的每一个所保持的两位的印刷数据(SIH、SIL)进行锁存。
2M个解码器226的每一个对通过对应的2M个锁存电路224的每一个而被锁存的两位的印刷数据(SIH、SIL)进行解码,并针对每周期Ta而将开关控制信号Sa、Sb、Sc输出至开关电路230。
图7为表示第一实施方式中的解码器226的解码内容的一个示例的图
在图7中,其含义在于,在两位的印刷数据(SIH、SIL)为例如(1、0)时,解码器226将周期Ta中的开关控制信号Sa的逻辑电平设为L电平,将开关控制信号Sb的逻辑电平设为H电平,并将开关控制信号Sc的逻辑电平设为L电平而进行输出。
另外,与时钟信号Sck、印刷数据信号SI和锁存信号LAT的逻辑电平相比,开关控制信号Sa、Sb、Sc的逻辑电平通过电平转换器(图示省略)而被电平转换为高振幅逻辑。
返回至图6,开关电路230基于从开关控制部220被输入的开关控制信号Sa、Sb、Sc来选择或者不选择驱动信号COM1、COM2、COM3并作为驱动信号Vout,而将其输出至多个喷出部600的每一个中。另外,开关电路230以与压电元件37的每一个相对应的方式被设置。因此,驱动IC62中所包含的开关电路230的数量与打印头26中所包含的喷嘴N的总数2M相同。
图8为表示对应于一个压电元件37(喷出部600)的开关电路230的结构的图。如图8所示,开关电路230具有反相器(逻辑非电路)232a、232b、232c和开关234a、234b、234c。另外,开关234a、234b、234c由传输门等构成。
在开关电路230中,从解码器226输入有开关控制信号Sa、Sb、Sc。
开关控制信号Sa被供给至开关234a中的未被标注圆形记号的正控制端,另一方面,通过反相器232a而被逻辑反转并被供给至开关234a中的被标注有圆形记号的负控制端。对于开关234a而言,如果开关控制信号Sa为H电平,则使输入端和输出端之间导通(接通),如果开关控制信号Sa为L电平,则使输入端和输出端之间非导通(断开)。由此,在开关控制信号Sa为H电平时,开关234a输出被供给至输入端的驱动信号COM1,在开关控制信号Sa为L电平时,开关234a不输出信号。
同样地,开关控制信号Sb被供给至开关234b中的未被标注圆形记号的正控制端,另一方面,通过反相器232b而被逻辑反转并被供给至开关234b中的被标注有圆形记号的负控制端。对于开关234b而言,如果开关控制信号Sb为H电平,则使输入端和输出端之间导通(接通),如果开关控制信号Sb为L电平,则使输入端和输出端之间非导通(断开)。由此,在开关控制信号Sb为H电平时,开关234b输出被供给至输入端的驱动信号COM2,在开关控制信号Sb为L电平时,开关234b不输出信号。
同样地,开关控制信号Sc被供给至开关234c中的未被标注圆形记号的正控制端,另一方面,通过反相器232c而被逻辑反转并被供给至开关234c中的被标注有圆形记号的负控制端。对于开关234c而言,如果开关控制信号Sc为H电平,则使输入端和输出端之间导通(接通),如果开关控制信号Sc为L电平,则使输入端和输出端之间非导通(断开)。由此,在开关控制信号Sc为H电平时,开关234c输出被供给至输入端的驱动信号COM3,在开关控制信号Sc为L电平时,开关234c不输出信号。
另外,开关234a、234b、234c的输出端彼此被共同连接,从而驱动信号Vout经由该共同连接端子而被输出至喷出部600。
如上文所述,开关电路230对是否基于开关控制信号Sa、Sb、Sc而从解码器226选择驱动信号COM1、COM2、COM3并作为驱动信号Vout而供给至压电元件37进行切换。优选为,驱动信号COM1、COM2、COM3为仅对压电元件37进行驱动的电压振幅、高电压(例如42Vpeak)的电压波形,且对这种驱动信号COM1、COM2、COM3的导通、非导通进行控制的开关控制信号Sa、Sb、Sc也为高电压的电压信号。
在此,使用图9来对驱动IC62的动作的详细内容进行说明。
在与时钟信号Sck同步的印刷数据信号SI以串行信号的方式从控制电路10被供给至开关控制部220时,在与多个喷出部600的每一个相对应的移位寄存器222中,被依次传送有印刷数据信号SI。并且,当时钟信号Sck的供给停止时,成为在各个移位寄存器222中保持有与向喷出部600(压电元件37)进行供给的驱动信号Vout相对应的两位的印刷数据(SIH、SIL)的状态。另外,印刷数据信号SI以与移位寄存器222中的最后2M级、…、2级、1级的喷嘴相对应的顺序被供给。
在此,当锁存信号LAT上升时,锁存电路224的每一个同时对被保持在移位寄存器222中的两位的印刷数据(SIH、SIL)进行锁存。在图9中,LT1、LT2、…、LT2M表示通过与1级、2级、…、2M级的移位寄存器222相对应的锁存电路224而被锁存的两位的印刷数据(SIH、SIL)。
解码器226根据图7的规定而将被锁存的两位的印刷数据(SIH、SIL)作为周期Ta中的开关控制信号Sa、Sb、Sc而进行输出。
具体而言,解码器226在该印刷数据(SIH、SIL)为(1、1)时,作为开关控制信号Sa而在周期Ta中将H电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号Sb而在周期Ta中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号Sc而在周期Ta中将L电平输出至开关电路230。由此,仅导通在周期Ta中被输入有开关控制信号Sa的开关234a。因此,驱动信号COM1(电压波形Adp)被选择,并且作为驱动信号Vout而被输出。此时,从多个开关电路230内的、与被输入有该信号的开关电路230相对应的喷出部600喷出大程度的量的油墨,从而在介质12上形成大点。
此外,解码器226在该印刷数据(SIH、SIL)为(1、0)时,作为开关控制信号Sa而在周期Ta中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号Sb而在周期Ta中将H电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号Sc而在周期Ta中将L电平输出至开关电路230。由此,仅导通在周期Ta中被输入有开关控制信号Sb的开关234b。因此,驱动信号COM2(电压波形Bdp)被选择,并且作为驱动信号Vout而被输出。此时,从多个开关电路230内的、与被输入有该信号的开关电路230相对应的喷出部600喷出小程度的量的油墨,从而在介质12上形成小点。
此外,解码器226在该印刷数据(SIH、SIL)为(0、1)时,作为开关控制信号Sa而在周期Ta中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号Sb而在周期Ta中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号Sc而在周期Ta中将H电平输出至开关电路230。由此,仅导通在周期Ta中被输入有开关控制信号Sc的开关234c。因此,驱动信号COM3(电压波形Cdp)被选择,并且作为驱动信号Vout而被输出。此时,多个开关电路230内的、与被输入有该信号的开关电路230相对应的喷出部600中所包含的压电元件37进行微振动。故此,由于不从喷出部600喷出油墨,因此不在介质12上形成点。
此外,解码器226在该印刷数据(SIH、SIL)为(0、0)时,作为开关控制信号Sa而在周期Ta中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号Sb而在周期Ta中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号Sc而在周期Ta中将L电平输出至开关电路230。由此,将全部开关234a、234b、234c设为非导通。因此,多个开关电路230内的、被输入有该信号的开关电路230将不输出驱动信号Vout(电压波形)。此时,与该开关电路230相对应的喷出部600中所包含的压电元件37未被驱动。故此,由于不从喷出部600喷出油墨,因此不会在介质12上形成点。
如上文所述,在印刷数据信号SI中包括有使油墨从喷出部600喷出的多个信号、和不使油墨从喷出部600喷出的信号。而且,在印刷数据信号SI中,作为不使油墨从喷出部600喷出的信号而包括输出使压电元件37进行微振动的驱动信号Vout的信号、和不向压电元件37供给驱动信号Vout的信号这两种信号。
另外,图5所示的驱动信号COM1、COM2、COM3以及电压波形Adp、Bdp、Cdp归根结底只不过是一个示例。实际上,根据介质12的输送速度或性质等,能够使用被预先准备的各种电压波形的组合。此外,图7所示的印刷数据(SIH、SIL)归根结底也只不过是一个示例,例如也可以由三位以上的数据构成。
1.6印刷数据信号的生成
在此,使用图10至图12,基于从主机被输入的图像数据来对包括使油墨从喷出部600喷出的多个信号(以下,称为喷出信号)、使压电元件37进行微振动的信号(以下,称为微振动信号)、不向压电元件37供给驱动信号Vout的信号(以下,称为不动作信号)在内的印刷数据信号SI的生成进行说明。在此,喷出信号相当于前述的印刷数据(SIH、SIL)的(1、1)或者(1、0),微振动信号相当于印刷数据(SIH、SIL)的(0、1),不动作信号相当于印刷数据(SIH、SIL)的(0、0)的信号。
另外,在图10至图12的说明中,为了简化说明,而设为如下情况来进行说明,即,从主机被输入的图像数据为不具有灰度的白或黑的印刷数据,因此,使油墨从喷出部600喷出的信号仅为一种。此外,图10至图12所示的15×15的区域的每一个区域示意性地示出了在周期Ta中能够通过一个喷出部600来形成点的区域。另外,将由15×15表示的各个区域称为像素区域。
图10为表示从主机被输入的图像数据的一个示例的图。在图10中由黑色表示的像素区域表示在喷出部600位于该像素区域时有油墨从对应的喷嘴N喷出的喷出区域110。
此外,图11为表示与像素区域相对应的控制电路10所存储的不动作区域120的图。在图11中由网格表示的像素区域表示输出控制电路10所存储的不动作信号的不动作区域120。
图12为表示根据基于从主机被输入的图像数据的喷出区域110、和输出控制电路10所存储的不动作信号的不动作区域120而被生成的、基于印刷数据信号SI的印刷图像的一个示例的图。
控制电路10通过在各个像素区域中对图像数据所表示的喷出区域110和控制电路10所存储的不动作区域120进行比较,从而生成印刷数据信号SI。
具体而言,第一、控制电路10基于从主机被输入的图像数据而实施该像素区域是否为喷出区域110的判断。在该像素区域为喷出区域110时,作为与该像素区域相对应的印刷数据而生成喷出信号。
第二、在该像素区域不为喷出区域110时,实施该像素区域是否为被存储于控制电路10中的不动作区域120的判断。在该像素区域为不动作区域120时,作为与该像素区域相对应的印刷数据而生成不动作信号。
第三、在该像素区域不是前述的喷出区域110以及不动作区域120中的任意一个区域时,判断为该像素区域是微振动区域130,作为与该像素区域相对应的印刷数据而生成微振动信号。
控制电路10在沿着喷嘴列的像素区域单位中实施印刷数据信号SI的生成。例如,打印头26的喷嘴列由沿着图10至图12所示的行方向而并排设置的喷嘴N形成,在设为搭载有打印头26的滑架242在图10至图12所示的列方向上移动时,控制电路10生成对应于按照1列A行、1列B行的顺序直到1列O行为止的像素区域的印刷数据,并将该印刷数据作为串行信号的印刷数据信号SI而输出至打印头26。之后,控制电路10按照第二列、第三列的顺序生成印刷数据信号SI并将其输出至打印头26。
并且,如前述的那样,打印头26基于从控制电路10被输出的印刷数据信号SI而生成驱动信号Vout,从而在介质12上形成点。
另外,虽然采用不动作区域120被存储在控制电路10中的方式进行了说明,但是如图13所示,也可以基于从主机被输入的图像数据,并根据该图像数据中的喷出区域110相对于全部像素区域的比例来决定不动作区域120的比例。
图13为表示“不动作区域120以及微振动区域130所占据的比例”相对于“全部像素区域中的不喷出油墨的区域的比例”的图。此外,图14为表示“不动作区域120以及微振动区域130所占据的比例”相对于“全部像素区域中的不喷出油墨的区域的比例”的图。
如图13所示的α1表示不动作区域120相对于全部像素区域所占据的比例,β1表示微振动区域130相对于全部像素区域的比例。此外,图14所示的α2表示不动作区域120相对于不喷出油墨的区域所占据的比例,β1表示微振动区域130相对于不喷出油墨的区域的比例。
如图13以及图14所示,优选为,在该图像数据中的喷出区域110相对于全部像素区域的比例较多时,即不喷出油墨的区域较少时,降低不动作区域120(α1以及α2)相对于微振动区域130(β1以及β2)的比率。另一方面,优选为,在喷出区域110相对于全部像素区域的比例较低时,即在不喷出油墨的区域较多的情况下,提高不动作区域120相对于微振动区域130的比率。
具体而言,如图13以及图14所示,由于在不喷出油墨的区域相对于从主机发送的图像数据的全部像素区域而为25%以下时,由微振动产生的驱动IC62的温度上升较小,因此可以将不喷出油墨的全部像素区域设为微振动区域130。此外,在不喷出油墨的区域相对于图像数据的全部像素区域而为25%至75%时,优选为,不动作区域120所占据的比例相对于全部像素区域而从0%推移至25%。此时,如图14所示,不喷出油墨的区域中的、不动作区域120所占据的比例α2相对于微振动区域130所占据的比例β2而逐渐增加。此外,在不喷出油墨的区域相对于图像数据的全部像素区域而超过75%时,为了降低因微振动而在驱动IC62中产生的发热,优选为,将微振动区域130相对于全部像素区域的比例固定在50%,并将剩余的区域设为不动作区域120。
以此方式,通过根据不喷出油墨的区域相对于从主机发送的图像数据的全部像素区域的比例而使不动作区域120以及微振动区域130相对于图像数据的全部像素区域的比例变化,从而能够取得经由打印头26中的贮液器Q以及压力室C内的油墨的散热与驱动IC62的发热之间的平衡,进而能够降低在驱动IC62中产生的发热。
1.7作用与效果
根据第一实施方式所涉及的喷墨打印机100,驱动IC62包括对是否向对应的压电元件37供给驱动信号Vout中所包含的多个电压波形(电压波形Adp、Bdp、Cdp)进行控制的多个开关电路230。通过多个开关电路230中的任意一个开关电路230,从而将包括电压波形Adp或者电压波形Bdp在内的驱动信号Vout供给至所对应的压电元件37,由此被供给有该驱动信号Vout的压电元件37以从对应的喷嘴N喷出油墨的方式进行驱动。此时,通过多个开关电路230中的其它任意一个开关电路230,从而将包含电压波形Cdp的驱动信号Vout供给至所对应的压电元件37,由此以不从对应的喷嘴N喷出油墨的方式进行驱动。而且,此时,通过多个开关电路230中的又一不同的任意一个开关电路230,从而使构成驱动信号Vout的多个电压波形不被供给至对应的压电元件37中,进而不从对应的喷嘴N喷出油墨。以此方式,多个开关电路230向不喷出油墨的多个喷嘴N供给通过微振动而搅拌喷嘴N的附近的油墨的电压波形Cdp,并且不向其它任意一个喷嘴N供给多个电压波形中的任意一个电压波形。由此,能够降低伴随着向不喷出油墨的多个喷嘴N供给驱动信号Vout(电压波形)而产生的驱动IC62的发热。
此外,由于能够降低驱动IC62的发热,因此在打印头26中,能够降低伴随着被配置在接近封闭的状态的空间中的驱动IC62的发热而使流动至该空间的油墨的温度上升的情况,并降低伴随着该温度上升而引起的油墨的物性变化,从而能够提高喷墨打印机100的喷出精度。
2.第二实施方式
虽然在第一实施方式的喷墨打印机100中,驱动电路50生成三种驱动信号COM1、COM2、COM3,驱动IC62通过开关电路230所具有的开关234a、234b、234c而对被输入的三种驱动信号COM1、COM2、COM3的每一个进行切换并生成驱动信号Vout,但是在第二实施方式的喷墨打印机100中,驱动电路50输出连续地具备三种电压波形Adp、Bdp、Cdp的一个驱动信号COM4,并且通过开关电路230对以分时的方式使驱动信号COM4导通或者非导通进行切换,从而生成驱动信号Vout。另外,对于与第一实施方式相同的内容,则省略其说明。此外,对于同样的结构使用同样的符号来进行说明。
图15为表示第二实施方式的喷墨打印机100的结构图。在第二实施方式的喷墨打印机100中,控制单元20除了对多个打印头26输出驱动信号COM4、用于对打印头26进行控制的印刷数据信号SI、用于对喷出的定时进行控制的锁存信号LAT、时钟信号Sck以外,还输出实施以分时的方式选择驱动信号COM4的电压波形的定时的控制的信道信号CH。
图16为表示第二实施方式的喷墨打印机100的控制单元20和打印头26的结构的框图。
如图16所示,控制电路10作为对油墨的喷出进行控制的多种控制信号,除了向打印头26输出印刷数据信号SI以及锁存信号LAT以外,还向打印头26输出信道信号CH。
与第一实施方式同样地,驱动电路50基于从控制电路10被输入的数字数据dDrv而生成电压波形Adp、Bdp、Cdp。并且,驱动电路50通过以串行的方式输出所生成的电压波形Adp、Bdp、Cdp,从而输出图17所示那样的驱动信号COM4。
电压波形Adp被配置在从锁存信号LAT上升起到下一次信道信号CH上升为止的期间T1中。电压波形Adp在期间T1中,在介质12上形成一个新的点。具体而言,在电压波形Adp被供给至压电元件37的一端时,使预定量、具体而言为大程度的量的油墨从包括该压电元件37的喷出部600(喷嘴N)喷出。
电压波形Bdp被配置在从信道信号CH上升起到下一次信道信号CH上升为止的期间T2中。电压波形Bdp在期间T2中,在介质12上形成一个新的点。具体而言,在电压波形Bdp被供给至压电元件37的一端时,使少于预定量的、小程度的量的油墨从包括该压电元件37的喷出部600(喷嘴N)喷出。
电压波形Cdp被配置在从信道信号CH上升起到锁存信号LAT上升为止的期间T3中。电压波形Cdp为,用于使喷出部600附近的油墨进行微振动从而防止油墨的粘度增大的波形。因此,假设即使电压波形Cdp被供给至压电元件37的一端,也不从与该压电元件37相对应的喷嘴N喷出油墨滴。即,电压波形Cdp为,使压电元件37进行微振动的波形。
另外,作为第二实施方式中的印刷周期的周期Ta为,电压波形Adp、Bdp、Cdp分别被供给至压电元件37的期间T1、T2、T3的合计期间。
图18为表示第二实施方式中的打印头26的电结构的图。
与第一实施方式同样地,第二实施方式中的打印头26包括驱动IC62和多个喷出部600,且驱动IC62包括开关控制部220和开关电路230。
开关控制部220包括移位寄存器222、锁存电路224和解码器226。由于移位寄存器222以及锁存电路224与第一实施方式相同,因此省略其说明。
与第一实施方式同样地,各个解码器226对被各个锁存电路224锁存的两位的印刷数据(SIH、SIL)进行解码,并在由锁存信号LAT以及信道信号CH规定的期间T1、T2、T3中,将开关控制信号S输出至开关电路230。
图19为表示本实施方式中的解码器226的解码内容的图。
在图19中,解码器226在两位的印刷数据(SIH、SIL)例如为(1、0)时,在期间T1中将开关控制信号S的逻辑电平设为L电平,在期间T2中将开关控制信号S的逻辑电平设为H电平,并在期间T3中将开关控制信号S的逻辑电平设为L电平。
返回图18,开关电路230基于从开关控制部220被输入的开关控制信号S,而分别在期间T1、T2、T3中选择或者不选择驱动信号COM4并作为驱动信号Vout,而输出至多个喷出部600的每一个。
图20表示第二实施方式中对应于一个压电元件37(喷出部600)的开关电路230的结构的图。如图20所示,开关电路230具有反相器232和开关234。
开关控制信号S被供给至开关234中的未被标注圆形记号的正控制端,另一方面,通过反相器232而被逻辑反转并被供给至开关234中的被标注有圆形记号的负控制端。对于开关234而言,如果开关控制信号S为H电平,则使输入端和输出端之间导通(接通),如果开关控制信号S为L电平,则使输入端和输出端之间非导通(断开)。由此,在开关控制信号S为H电平时,开关234输出向输入端被供给的驱动信号COM4,在开关控制信号S为L电平时,开关234不输出信号。
图21为对第二实施方式中的驱动IC62的动作的详细内容进行说明的图。
与第一实施方式同样地,驱动IC62在印刷数据信号SI与时钟信号Sck同步地以串行的方式被供给至开关控制部220时,在与多个喷出部600的每一个相对应的移位寄存器222中,被依次传送有印刷数据信号SI。并且,当时钟信号Sck的供给停止时,成为在各个移位寄存器222中保持有与向喷出部600(压电元件37)进行供给的驱动信号Vout相对应的两位的印刷数据(SIH、SIL)的状态。另外,印刷数据信号SI以与移位寄存器222中的最后2M级、…、2级、1级的喷嘴相对应的顺序而被供给。
在此,当锁存信号LAT上升时,锁存电路224的每一个同时对被保持在移位寄存器222中的两位的印刷数据(SIH、SIL)进行锁存。在图21中,LT1、LT2、…、LT2M表示通过与1级、2级、…、2M级的移位寄存器222相对应的锁存电路224而被锁存的两位的印刷数据(SIH、SIL)。
解码器226根据图19的规定而将被锁存的两位的印刷数据(SIH、SIL)作为期间T1、T2、T3中的开关控制信号S而进行输出。
具体而言,解码器226在该印刷数据(SIH、SIL)为(1、1)时,作为开关控制信号S而在周期T1中将H电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号S而在周期T2中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号S而在周期T3中将L电平输出至开关电路230。此时,开关电路230在期间T1中将开关234导通。由此,驱动信号COM4在周期Ta中选择电压波形Adp,并将其作为驱动信号Vout而输出。由此,在介质12上形成大点。
此外,解码器226在该印刷数据(SIH、SIL)为(1、0)时,作为开关控制信号S而在周期T1中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号S而在周期T2中将H电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号S而在周期T3中将L电平输出至开关电路230。此时,开关电路230在期间T2中将开关234导通。由此,驱动信号COM4在周期Ta中选择电压波形Bdp,并将其作为驱动信号Vout而输出。由此,在介质12上形成小点。
此外,解码器226在该印刷数据(SIH、SIL)为(0、1)时,作为开关控制信号S而在周期T1中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号S而在周期T2中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号S而在周期T3中将H电平输出至开关电路230。此时,开关电路230在期间T3中将开关234导通。由此,驱动信号COM4在周期Ta中选择电压波形Cdp,并将其作为驱动信号Vout而输出。由此,压电元件37进行微振动,此时,不会在介质12上形成墨点。
此外,解码器226在该印刷数据(SIH、SIL)为(0、0)时,作为开关控制信号S而在周期T1中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号S而在周期T2中将L电平输出至开关电路230,另外,作为开关控制信号S而在周期T3中将L电平输出至开关电路230。此时,开关电路230在周期Ta中将开关234设为非导通。因此,开关电路230不输出驱动信号Vout。由此,不会在介质12上形成墨点。
以此方式,第二实施方式中的驱动信号COM4为,以分时的方式包括形成大点的电压波形Adp、形成小点的电压波形Bdp、不形成墨点的电压波形Cdp的波形,并且开关控制信号S根据对于驱动信号COM4而言是基于信道信号CH而将哪一个电压波形作为驱动信号Vout进行了输出,从而选择是否形成点。通过以分时的方式从驱动信号COM4选择并输出驱动信号Vout,从而能够简化开关电路230的结构。
此外,与第一实施方式同样地,由于驱动IC62在印刷数据(SIH、SIL)为(0、0)的信号时,不向压电元件37供给驱动信号Vout,因此能够得到与第一实施方式同样的效果。
3.改变例
在第一实施方式中,包括电压波形Adp的驱动信号COM1、包括电压波形Bdp的驱动信号COM2以及包括电压波形Cdp的驱动信号COM3以并行的方式被输入至打印头26。此外,在第二实施方式中,以分时的方式包括电压波形Adp、电压波形Bdp和电压波形Cdp的驱动信号COM4被输入至打印头26。多个驱动信号COM可以是将它们组合的结构的驱动信号,例如,也可以将以分时的方式包括两个电压波形的驱动信号COM-A、和以分时的方式包括两个电压波形的驱动信号COM-B输入至打印头26。在向压电元件37供给驱动信号Vout时,开关电路230在期间T1以及期间T2中的至少一方中,选择并输出驱动信号COM-A或者驱动信号COM-B中所包含的电压波形。此外,只要包括如下的结构即可,即,在不向压电元件37供给驱动信号Vout时,在周期Ta中,也不向压电元件37供给驱动信号COM-A以及驱动信号COM-B中的任意一个所包含的电压波形。
4.应用例
虽然在上述各个实施方式以及各个改变例中,喷墨打印机100为印刷专用设备,但也可以为具备复印功能或扫描器功能的复合设备。
由于复合设备与单一功能的印刷专用设备相比,提供的功能较多,高度集成化的要求较高,由于本发明所示的打印头26与现有的打印头相比可实现小型化与高集成化,因此成为更适于所涉及的要求的打印头,并且与在单一功能的印刷装置中应用本发明的情况相比,从高集成化与小型化的观点出发,在将本发明应用于复合设备中的情况下,能够得到更大的效果。
此外,虽然在上述各个实施方式以及各个改变例中,喷墨打印机100为固定式的装置,但是也可以为便携式的装置。
便携式的装置与固定式的装置相比,从携带性的观点出发,对小型化的要求较高,由于本发明所示的打印头与现有的打印头相比能够小型化,因此成为更适于所涉及的要求的打印头,并且与在固定式的装置中应用本发明的情况相比,从小型化的观点出发,在将本发明应用于便携式的装置中的情况下,能够得到更大的效果。
此外,虽然在上述各实施方式中,喷墨打印机100为串行打印机,但是也可以为行式打印机。
行式打印机与串行打印机不同,不易实施由重叠印刷等进行的分辨率的调整,并且被排列在行上的打印头的喷嘴密度直接影响印刷物的分辨率。此外,行式打印机对于打印头26小型化且高密度化的要求较高。由此,本发明所示的打印头26与现有的头相比可被小型化,从而成为适于所涉及的要求的打印头,并且与在串行打印机中应用本发明的情况相比,从能够生成较高的分辨率的印刷物的观点出发,在将本发明应用于行式打印机中的情况下,能够得到更大的效果。
此外,虽然在上述各个实施方式中,喷墨打印机100是作为介质12而假定了纸张的面向家庭办公室的打印机,但是也可以是以对布的印刷为目的的印染喷墨打印机或在印刷厂或工厂等中被使用的工业用喷墨打印机。
印染喷墨打印机或工业用喷墨打印机与面向家庭办公室的打印机不同,由于对使用者的生产率的要求较高,且处于连续地长时间运转的环境下,由于本发明所示的打印头与现有的头相比成为可被置于需要连续且高速地进行驱动的、相对容易发热的使用条件中的打印头,因此与在面向家庭办公室的打印机中应用本发明的情况相比,从生产率的观点出发,在将本发明应用于印染喷墨打印机或工业用喷墨打印机的情况下,能够得到更大的效果。
虽然上文对本实施方式、改变例以及应用例进行了说明,但是本发明并不限于这些本实施方式、改变例以及应用例,在不脱离其主旨的范围内,能够通过各种方式来实施。例如,也可以适当地对上述的各个实施方式、各个改变例以及各个应用例进行组合。
本发明包括与实施方式中所说明的结构实质相同的结构(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的非本质性的部分进行置换而得到的结构。此外,本发明包括能够起到与实施方式中所说明的结构相同的作用效果的结构或者能够实现相同的目的的结构。此外,本发明包括在实施方式所说明的结构中附加了公知技术的结构。
符号说明
10…控制电路;12…介质;14…液体容器;20…控制单元;22…输送单元;24…移动单元;26…打印头;32…流道基板;34…压力室基板;36…振动部;37…压电元件;38…保护基板;40…筐体部;42…凹部;43…导入口;50…驱动电路;52…喷嘴板;54…吸振体;62…驱动IC;64…配线部件;100…喷墨打印机;110…喷出区域;120…不动作区域;130…微振动区域;220…开关控制部;222…移位寄存器;224…锁存电路;226…解码器;230…开关电路;232、232a、232b、232c…反相器;234、234a、234b、234c…开关;242…滑架;244…无接头带;322、324、326、RA、RB…流道;342…开口;382…收纳空间;384、388…配线;600…喷出部;C…压力室;F1、F2、FA、FB、G1、G2…面;N、N1、N2…喷嘴;Q…贮液器。
Claims (7)
1.一种液体喷出装置,其特征在于,具备:
喷嘴列,其具有包括通过驱动第一压电元件而喷出液体的第一喷嘴、通过驱动第二压电元件而喷出所述液体的第二喷嘴、通过驱动第三压电元件而喷出所述液体的第三喷嘴在内的多个喷嘴;
驱动电路,其生成包括以使所述液体从所述喷嘴列中所包含的喷嘴喷出的方式对压电元件进行驱动的第一电压波形、和将压电元件驱动至不使所述液体从所述喷嘴列中所包含的喷嘴喷出的程度的第二电压波形在内的多个电压波形;
开关IC,其包括对是否将所述电压波形供给至所述第一压电元件进行切换的第一开关电路、对是否将所述电压波形供给至所述第二压电元件进行切换的第二开关电路、对是否将所述电压波形供给至所述第三压电元件进行切换的第三开关电路在内的多个开关电路;
保护基板,其上设置有所述开关IC,所述保护基板使所述第一开关电路与所述第一压电元件电连接,并传递所述电压波形,且以对所述第一压电元件进行保护的方式被配置,
以向与喷出所述液体的所述第一喷嘴相对应的所述第一压电元件供给所述第一电压波形的方式,对所述第一开关电路进行切换,
以向与不喷出所述液体的所述第二喷嘴相对应的所述第二压电元件供给所述第二电压波形的方式,对所述第二开关电路进行切换,
以不向与不喷出所述液体的所述第三喷嘴相对应的所述第三压电元件供给所述多个电压波形中的任意一个的方式,对所述第三开关电路进行切换。
2.如权利要求1所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述第一开关电路具有包括对是否将所述第一电压波形供给至所述第一压电元件进行切换的第一开关、和对是否将所述第二电压波形供给至所述第一压电元件进行切换的第二开关在内的多个开关。
3.如权利要求2所述的液体喷出装置,其特征在于,
在所述多个电压波形中,包括以与被供给有所述第一电压波形的情况相比使少量的所述液体喷出的方式对压电元件进行驱动的第三电压波形,
在所述第一开关电路中,包括对是否将所述第三电压波形供给至所述第一压电元件进行切换的第三开关。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述喷嘴列以每1英寸300个以上的密度设置有所述喷嘴。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述开关IC为具备短边和与所述短边交叉的长边的形状,
所述长边为所述短边的10倍以上的长度。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述液体喷出装置是工业用喷墨打印机。
7.如权利要求1至5中任意一项所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述液体喷出装置是印染喷墨打印机。
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