JP2007283706A - Driving device of droplet discharge head and driving method of droplet discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、液滴吐出ヘッドの駆動装置及び液滴吐出ヘッドの駆動方法に係り、特に、各々ノズルに対応してマトリクス状に複数の圧電素子が設けられた液滴吐出ヘッドの駆動装置及び当該液滴吐出ヘッドの駆動方法に関する。 The present invention relates to a droplet discharge head drive device and a droplet discharge head drive method, and more particularly to a droplet discharge head drive device in which a plurality of piezoelectric elements are provided in a matrix corresponding to each nozzle, and The present invention relates to a method for driving a droplet discharge head.
従来、ピエゾ素子等の圧電素子に所定の駆動波形の駆動電圧を印加して当該圧電素子を変形させて液体が収容された収容室の体積変化(膨張・収縮)を発生させることによりノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドを備えたインクジェットプリンタ等の液滴吐出装置が知られている。 Conventionally, by applying a driving voltage having a predetermined driving waveform to a piezoelectric element such as a piezo element, the piezoelectric element is deformed to generate a volume change (expansion / contraction) of a storage chamber in which the liquid is stored. 2. Related Art A droplet discharge device such as an ink jet printer provided with a droplet discharge head for discharging droplets is known.
近年、この種の液滴吐出装置は、記録速度の高速化及び記録される画像の高画質化の要望が高まっており、液滴吐出ヘッドにノズルをマトリクス状に配置して多ノズル化及びノズルを高密度化している。これに伴って、液滴吐出ヘッドに設けられる圧電素子の数が増加し、各圧電素子への駆動電圧の印加を制御するためのスイッチ素子の数も増加するため、液滴吐出ヘッドを駆動させる駆動装置が大型化してしまう、という問題点があった。 In recent years, with this type of droplet discharge device, there has been an increasing demand for higher recording speed and higher image quality of recorded images. The density is increased. Along with this, the number of piezoelectric elements provided in the droplet discharge head increases, and the number of switch elements for controlling the application of drive voltage to each piezoelectric element also increases, so that the droplet discharge head is driven. There was a problem that a drive device will be enlarged.
そこで、この問題点を解決するために適用できる技術として、特許文献1には、マトリクス状に配置された各圧電素子を個別にマトリクス駆動させることにより、圧電素子の駆動に必要なスイッチ素子数を減らす技術が提案されている。
Therefore, as a technique that can be applied to solve this problem,
また、特許文献2には、記録ヘッドに設けられた複数の圧電素子を、共通電極が共通に接続された複数の圧電素子からなる第1の圧電素子群、及び共通電極が共通に接続され、第1の圧電素子群とは異なる複数の圧電素子からなる第2の電素子群に分け、第1の圧電素子群及び該第2の圧電素子群を分割して駆動させることにより、駆動装置に必要なスイッチ素子数を減らす技術が提案されている。
しかしながら、上記特許文献1の技術は、駆動装置のサイズは小さくできるものの、記録速度が大幅に低下する、という問題点があった。
However, the technique of
すなわち、収容室に十分な体積変化を発生させるために圧電素子に印加される駆動電圧の駆動波形は、数μsec〜数十μsecの期間が必要であり、マトリクス駆動により各圧電素子にこのような駆動電圧を個別に印加して駆動させた場合、ノズル数が多くなるほど液滴吐出ヘッドの各ノズルから1ドット分の液滴を吐出させる1周期が長くなり、記録速度が大幅に低下する。つまり、単純に、行と列での駆動を行う場合、分割数が多くなりすぎるため印字周期が長くなる
また、上記特許文献2の技術は、記録ヘッドに設けられた1ライン分のみの圧電素子を分割駆動させる技術であり、圧電素子がマトリクス状に配置された液滴吐出ヘッドに単純に適用できず、また、複数ラインとした場合、ヘッドの電気配線が複雑になってしまう。
In other words, the drive waveform of the drive voltage applied to the piezoelectric element in order to generate a sufficient volume change in the storage chamber requires a period of several μsec to several tens of μsec. When the drive voltage is individually applied and driven, the greater the number of nozzles, the longer one period in which one dot of droplet is ejected from each nozzle of the droplet ejection head, and the recording speed is greatly reduced. That is, when driving in rows and columns is simply performed, the number of divisions becomes too large, and the printing cycle becomes longer. Further, the technique of Patent Document 2 described above is a piezoelectric element for only one line provided in the recording head. This is a technology for dividing the head, and cannot be simply applied to a droplet discharge head in which piezoelectric elements are arranged in a matrix. In addition, when a plurality of lines are used, the electrical wiring of the head becomes complicated.
本発明は、記録速度の低下を抑えつつ駆動装置のサイズを小さくすることができ、ヘッドの電気配線を容易になる液滴吐出ヘッドの駆動装置及び液滴吐出ヘッドの駆動方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a droplet discharge head drive device and a droplet discharge head drive method that can reduce the size of the drive device while suppressing a decrease in recording speed and facilitate the electrical wiring of the head. Objective.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、各々ノズルに対応してマトリクス状に設けられ、所定の駆動波形の駆動電圧が印加されて変形することにより液体が収容された収容室の体積変化を発生させて対応する前記ノズルから液滴を吐出させる複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子のマトリクス配列における各行毎に、同一行内の各圧電素子の一方の電極が電気的に接続された第1電極と、前記マトリクス配列における各列毎に、同一列内の連続する圧電素子の他方の電極がn個(n≧2)ずつ電気的に接続された第2電極と、前記マトリクス配列における行配列方向の一端側からの行数のnに対する剰余が等しい行に対応する前記第1電極を同じ電極グループとして当該電極グループ毎に吐出の有無の切替を行なう切替手段と、を備えている。
To achieve the above object, the invention according to
請求項1記載の発明は、複数の圧電素子が各々ノズルに対応してマトリクス状に設けられ、各圧電素子に所定の駆動波形の駆動電圧が印加されて各圧電素子が変形することにより液体が収容された収容室の体積変化を発生させて対応するノズルから液滴を吐出させており、複数の圧電素子のマトリクス配列における各行毎に、第1電極に対して同一行内の各圧電素子の一方の電極が電気的に接続され、マトリクス配列における各列毎に、第2電極に対して同一列内の連続する圧電素子の他方の電極がn個(n≧2)ずつ電気的に接続されている。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of piezoelectric elements are provided in a matrix corresponding to each nozzle, and a liquid is applied by applying a driving voltage having a predetermined driving waveform to each piezoelectric element and deforming each piezoelectric element. One of each piezoelectric element in the same row with respect to the first electrode is generated for each row in a matrix arrangement of a plurality of piezoelectric elements by generating a volume change in the accommodated storage chamber and discharging a droplet from a corresponding nozzle. Electrodes are electrically connected, and for each column in the matrix arrangement, the other electrode of the continuous piezoelectric elements in the same column is electrically connected to the second electrode by n (n ≧ 2). Yes.
そして、本発明では、切替手段により、マトリクス配列における行配列方向の一端側からの行数のnに対する剰余が等しい行に対応する第1電極を同じ電極グループとして当該電極グループ毎に吐出の有無の切替が行なわれる。 In the present invention, by the switching means, the first electrode corresponding to the row having the same remainder with respect to n of the number of rows from one end side in the row arrangement direction in the matrix arrangement is set as the same electrode group and whether or not ejection is performed for each electrode group. Switching is performed.
このように請求項1記載の発明によれば、複数の圧電素子を各々ノズルに対応してマトリクス状に設け、複数の圧電素子のマトリクス配列における各行毎に、同一行内の各圧電素子の一方の電極を第1電極に電気的に接続させると共に、マトリクス配列における各列毎に、同一列内の連続する圧電素子の他方の電極をn個(n≧2)ずつ第2電極に電気的に接続させ、マトリクス配列における行配列方向の一端側からの行数のnに対する剰余が等しい行に対応する第1電極を同じ電極グループとしているので、同一の第2電極に一方の電極が電気的に接続されたn個の圧電素子の他方の電極に電気的に接続された各第1電極はそれぞれ異なる電極グループに属することになる。そして、本発明では、当該電極グループ毎に吐出の有無の切替を行なっているので、第2電極に通電制御を行った場合、当該第2電極に電気的に接続されたn個の圧電素子のうち、吐出可能とされている電極グループに属している第1電極に電気的に接続された圧電素子にのみ吐出に有効な電圧が印加されて駆動し、吐出可能とする電極グループを切替えることにより、n個の圧電素子をそれぞれ個別に駆動させることができる。 Thus, according to the first aspect of the present invention, a plurality of piezoelectric elements are provided in a matrix corresponding to the nozzles, and one of each piezoelectric element in the same row is provided for each row in the matrix arrangement of the plurality of piezoelectric elements. The electrode is electrically connected to the first electrode, and the other electrode of the continuous piezoelectric elements in the same column is electrically connected to the second electrode by n (n ≧ 2) for each column in the matrix arrangement. Since the first electrodes corresponding to the rows having the same remainder with respect to n of the number of rows from one end side in the row arrangement direction in the matrix arrangement are made the same electrode group, one electrode is electrically connected to the same second electrode. The first electrodes electrically connected to the other electrodes of the n piezoelectric elements thus formed belong to different electrode groups. In the present invention, since the presence or absence of ejection is switched for each electrode group, when energization control is performed on the second electrode, n piezoelectric elements electrically connected to the second electrode are controlled. By switching the electrode groups that can be ejected by applying a voltage effective for ejection only to the piezoelectric elements that are electrically connected to the first electrode belonging to the electrode group that is capable of ejection, , N piezoelectric elements can be individually driven.
このように、電極グループを切替えることにより、1つの第2電極によってn個の圧電素子を個別に駆動させることができるため、液滴吐出ヘッドに設けられる電極数を減らすことができ、電極数を減少に伴って、通電を制御するスイッチ素子等も減らすことができる結果、駆動装置のサイズを小さくすることができる。また、ヘッド上の列方向の配線数を削減できるため、ヘッドの電気配線が容易になる。 In this way, by switching the electrode group, n piezoelectric elements can be individually driven by one second electrode, so the number of electrodes provided in the droplet discharge head can be reduced, and the number of electrodes can be reduced. Along with the decrease, the number of switch elements for controlling energization can be reduced, and as a result, the size of the drive device can be reduced. Further, since the number of wirings in the column direction on the head can be reduced, the electrical wiring of the head is facilitated.
また、請求項1記載の発明によれば、電極グループの単位で圧電素子を分割駆動させることができるため、ノズル数が多くなった場合であっても、各圧電素子を個別にマトリクス駆動させた場合に比較して、記録速度の低下を抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the piezoelectric elements can be divided and driven in units of electrode groups, each piezoelectric element is individually driven in a matrix even when the number of nozzles is increased. Compared to the case, a decrease in recording speed can be suppressed.
さらに、請求項1記載の発明によれば、行数のnに対する剰余が等しい行に対応する第1電極を同じ電極グループとしてグループ分けを行っているため、同じ電極グループ内に隣接する第1電極が含まれない。よって、電極グループの単位で圧電素子を分割駆動させた場合に、列方向に隣接する圧電素子が駆動しないため、隣接する圧電素子からの振動や変形などの構造的なストロークや液体を通して伝わる振動などの音響ストロークによる影響を防ぐことができ、安定して液滴を吐出させることができる。 Further, according to the first aspect of the present invention, since the first electrodes corresponding to the rows having the same remainder with respect to the number n of rows are grouped as the same electrode group, the first electrodes adjacent to each other in the same electrode group Is not included. Therefore, when the piezoelectric elements are divided and driven in units of electrode groups, the adjacent piezoelectric elements in the column direction are not driven, so structural strokes such as vibration and deformation from adjacent piezoelectric elements, vibration transmitted through the liquid, etc. The effect of the acoustic stroke can be prevented, and droplets can be ejected stably.
なお、本発明は、請求項2記載のように、各ノズルから1ドット分の液滴を吐出させる1周期において、前記切替手段を制御して吐出可能とする前記電極グループを順次切替えさせると共に、前記液滴吐出ヘッドによる記録対象とする画像データに基づいて液滴を吐出させる前記ノズルを特定し、当該ノズルに対応する前記圧電素子に電気的に接続された前記第1電極の属する前記電極グループが吐出可能とされているタイミングで当該圧電素子に電気的に接続された前記第2電極に対して通電可否の制御を行う制御手段をさらに備えることが好ましい。 According to the present invention, as described in claim 2, in one cycle in which droplets of one dot are ejected from each nozzle, the electrode groups that can be ejected are sequentially switched by controlling the switching unit, and The nozzle group that identifies the nozzle that ejects droplets based on image data to be recorded by the droplet ejection head, and to which the first electrode that is electrically connected to the piezoelectric element corresponding to the nozzle belongs It is preferable to further comprise control means for controlling whether or not energization can be performed on the second electrode electrically connected to the piezoelectric element at a timing at which discharge is possible.
また、請求項2記載の発明の前記制御手段は、請求項3記載のように、各々駆動波形の異なる複数の駆動電圧から吐出させる液滴の量に応じた前記駆動電圧を選択して前記第2電極に対して印加させる制御を行ってもよい。 According to a second aspect of the present invention, the control means selects the driving voltage according to the amount of droplets ejected from a plurality of driving voltages, each having a different driving waveform, as in the third aspect, and selects the first driving voltage. You may perform the control made to apply with respect to 2 electrodes.
一方、上記目的を達成するため、請求項4に記載の発明は、各々ノズルに対応してマトリクス状に設けられ、所定の駆動波形の駆動電圧が印加されて変形することにより液体が収容された収容室の体積変化を発生させて対応する前記ノズルから液滴を吐出させる複数の圧電素子のマトリクス配列における各行毎に、同一行内の各圧電素子の一方の電極を第1電極に電気的に接続させると共に、前記マトリクス配列における各列毎に、同一列内の連続する圧電素子の他方の電極をn個(n≧2)ずつ第2電極に電気的に接続させ、前記マトリクス配列における行配列方向の一端側からの行数のnに対する剰余が等しい行に対応する前記第1電極を同じ電極グループとして当該電極グループ毎に吐出の有無の切替を行なう。 On the other hand, in order to achieve the above object, the invention described in claim 4 is provided in a matrix corresponding to each nozzle, and the liquid is accommodated by applying a driving voltage of a predetermined driving waveform and deforming it. One electrode of each piezoelectric element in the same row is electrically connected to the first electrode for each row in a matrix arrangement of a plurality of piezoelectric elements that cause a volume change in the storage chamber to eject droplets from the corresponding nozzle. In addition, for each column in the matrix array, the other electrode of the continuous piezoelectric elements in the same column is electrically connected to the second electrode by n (n ≧ 2), and the row array direction in the matrix array The first electrode corresponding to a row having the same remainder with respect to n of the number of rows from one end side of the first electrode is used as the same electrode group, and the presence / absence of ejection is switched for each electrode group.
よって、請求項4に記載の発明は、請求項1記載の発明と同様に作用するので、請求項1記載の発明と同様に、記録速度の低下を抑えつつ駆動装置のサイズを小さくすることができ、ヘッドの電気配線が容易になる。
Therefore, since the invention described in claim 4 operates in the same manner as the invention described in
以上説明したように、本発明によれば、記録速度の低下を抑えつつ駆動装置のサイズを小さくすることができ、ヘッドの電気配線を容易にできる、という優れた効果を有する。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the driving device while suppressing a decrease in recording speed, and to have an excellent effect that the electric wiring of the head can be facilitated.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では、本発明をインクジェットプリンタに適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, a case where the present invention is applied to an inkjet printer will be described.
図1には、本実施の形態に係るインクジェットプリンタ(以下、単に「プリンタ」という)10の構成が示されている。 FIG. 1 shows the configuration of an ink jet printer (hereinafter simply referred to as “printer”) 10 according to the present embodiment.
同図に示されるように、プリンタ10は、装置全体の動作を制御するコントローラ12と、後述する液滴吐出ヘッド20を駆動させる各種制御信号を出力する駆動制御回路14と、所定の駆動波形の駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路16と、入力された各種制御信号に応じて液滴を吐出する液滴吐出ヘッド20と、を備えている。
As shown in the figure, the
液滴吐出ヘッド20は、各々液滴を吐出させる複数のノズル40(図2参照)がマトリクス状に設けられたヘッド部22と、ノズル40のマトリクス配列における行方向に関する制御を行うための複数のスイッチ素子が設けられた行制御スイッチ部24と、ノズル40のマトリクス配列における列方向に関する制御を行うための複数のスイッチ素子が設けられた列制御スイッチ部26と、を備えている。
The
コントローラ12は、図示しないCPU、RAM、ROM等を備えており、図示しない外部装置から画像データが入力されると、当該画像データに対してハーフトーン処理等の各種画像処理を行い、所定の印字周期毎に液滴吐出ヘッド20から液滴を吐出させてドットを記録させるノズル20を指定したドットデータを駆動制御回路14へ順次出力する。
The
駆動制御回路14は、ドットデータの入力が開始されると、所定周期とされたクロック信号を生成して駆動電圧生成回路16へ出力する。また、駆動制御回路14は、順次入力されるドットデータに基づき、生成したクロック信号に同期させてヘッド部22に設けられたノズルをn回(本実施の形態では2回)に分けて分割駆動させるための行制御信号及び列制御信号を生成して行制御信号を行制御スイッチ部24へ、列制御信号を列制御スイッチ部26へ各々出力する。
When the input of dot data is started, the
駆動電圧生成回路16は、駆動制御回路14からクロック信号が入力されると、当該クロック信号に同期して所定の駆動波形の駆動電圧を生成して列制御スイッチ部26へ出力する。
When the clock signal is input from the
図2には、本実施の形態に係るヘッド部22に設けられた複数のノズル40のうちの1個のノズル部分の断面図が示されている。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of one nozzle portion of the plurality of
同図に示されるように、ヘッド部22は、ノズル40、共通インク流路42、供給路44、圧力室46及び圧電素子52を備えている。
As shown in the figure, the
共通インク流路42には、図示しないインクカートリッジから適量のインク液が供給され、一時的に蓄えられる。また、共通インク流路42は、供給路44を介して圧力室46と連通されており、圧力室46はノズル40を介して外部と連通されている。
An appropriate amount of ink liquid is supplied to the common
圧力室46の壁面の一部は、振動板48により構成されている。振動板48の圧力室46と反対側の面には共通電極50が形成されている。この共通電極50には圧電素子52が取り付けられており、圧電素子52の一方の電極が共通電極50に電気的に接続されている。なお、各共通電極50は、振動板48に絶縁膜を設け、その上に配線パターンを導電ペーストの塗布やスパッタリングを行うことにより形成することができる。
A part of the wall surface of the
さらに、圧電素子52の共通電極50と反対側の面には、フレキシブルプリント配線板(以下「FPC」という。)54が接着されている。このFPC54には個別電極56及びFPC54を貫通し、電気的に通電可能なパッド58が形成されており、パッド58を介して個別電極56と圧電素子52の他方の電極が電気的に接続されている。
Further, a flexible printed wiring board (hereinafter referred to as “FPC”) 54 is bonded to the surface of the
圧電素子52は、共通電極50及び個別電極56を介して駆動電圧が印加されて変形することにより振動板48に対する押圧力を変化させて圧力室46内の体積変化を発生させ、この圧力室46内の体積変化により発生するインクの振動波(圧力波)によって共通インク流路42内に蓄えられたインクが供給路44及び圧力室46を介してノズル40から吐出される。
The
図3(A),(B)には本実施の形態に係るヘッド部22の共通電極50及び個別電極56の構成を示す平面図が示されている。
3A and 3B are plan views showing configurations of the
図3(A)に示されるように、共通電極50は、マトリクス状に設けられた圧電素子52の行方向に沿って行毎に形成されており、同一行の各圧電素子52が電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3A, the
本実施の形態に係るヘッド部22では、マトリクス配列における行配列方向の一端側からの行数の分割駆動回数である「2」に対する剰余が等しい行に対応する共通電極50を同じ電極グループとして、電極グループ毎に同一電極グループに属する共通電極50を配線によって並列に接続し、当該配線をスイッチ素子60を介して接地している。すなわち、図3(A)では、1、3、5行目の共通電極50を並列にスイッチ素子60Aを介して接地し、また、2、4、6行目の共通電極50を並列にスイッチ素子60Bを介して接地している。
In the
一方、図3(B)に示されるように、個別電極56は、マトリクス状に設けられた圧電素子52の列毎に、列方向に沿って複数形成されており、同一列の連続するn個(ここでは2個)のパッド58がそれぞれ1個の個別電極56に電気的に接続されている。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, a plurality of
図4に示すように、本実施の形態に係るヘッド部22では、振動板48上にマトリクス状に設けられた各圧電素子52に対して各パッド58の位置が対応するようにFPC54を接着することにより、個別電極56と圧電素子52とを電気的に接続させており、各列において、1行目と2行目の圧電素子52、3行目と4行目の圧電素子52、及び5行目と6行目の圧電素子52がそれぞれ同じ個別電極56に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 4, in the
図5には、本実施の形態に係る液滴吐出ヘッド20の電気的な構成が示されている。なお、図5では、説明を簡略化するため、圧電素子52がマトリクス状に6行3列設けられている場合を例として説明するが、液滴吐出ヘッド20に設けられる圧電素子52の行数及び列数はこれに限定されるものではない。
FIG. 5 shows an electrical configuration of the
上述したように、液滴吐出ヘッド20は、行毎に、各行に設けられた各圧電素子52の一方の電極が共通電極50によって電気的に並列に接続されており(図5では、行毎に、共通電極50を配線によって並列に接続した等価回路として示している。)、行数を分割駆動回数である「2」で除算した際の余りが「1」となる1、3、5行目の共通電極50が並列にスイッチ素子60Aを介して接地され、また、余りが「0」となる2、4、6行目の共通電極50が並列にスイッチ素子60Bを介して接地されている。
As described above, in the
スイッチ素子60A、60Bは、それぞれ駆動制御回路14から入力される行制御信号A、行制御信号Bによりオン/オフが制御されるものとされており、所定のハイレベルの信号が入力されるとオン状態となり、所定のローレベルの信号が入力されるとオフ状態となる。
The
また、液滴吐出ヘッド20は、列毎に、同じ列の連続する2個の圧電素子52の他方の電極が各々1個の個別電極56によって電気的に接続されており、各個別電極56はそれぞれ駆動電圧が供給される配線64にスイッチ素子62を介して接続されている。すなわち、m列目(図5ではm=1〜3)の1行目と2行目の圧電素子52が個別電極56によりスイッチ素子62mAを介して配線64に接続され、m列目の3行目と4行目の圧電素子52が個別電極56によりスイッチ素子62mBを介して配線64に接続され、m列目の5行目と6行目の圧電素子52が個別電極56によりスイッチ素子62mCを介して配線64に接続されている。
In the
スイッチ素子62mA〜62mC(図5ではm=1〜3)は、それぞれ駆動制御回路14から入力される行制御信号mA〜mCによりオン/オフが制御されるものとされており、所定のハイレベルの信号が入力されるとオン状態となり、所定のローレベルの信号が入力されるとオフ状態となる。
The
次に、本実施の形態に係るプリンタ10の作用を説明する。
Next, the operation of the
コントローラ12は、図示しない外部装置から画像データが入力されると、当該画像データに対してハーフトーン処理等の各種画像処理を行い、所定の記録周期毎にドットデータを駆動制御回路14へ順次出力する。
When image data is input from an external device (not shown), the
駆動制御回路14は、ドットデータの入力が開始されると、クロック信号を生成して駆動電圧生成回路16へ出力すると共に、ドットデータが入力される毎に後述する分割駆動処理を行ってドットデータに基づいて液滴吐出ヘッド20の分割駆動を行う。
When the input of dot data is started, the
図6には、駆動制御回路14により実行される分割駆動処理の流れが示されている。
FIG. 6 shows the flow of divided drive processing executed by the
同図のステップ100では、各スイッチ素子62へ出力される列制御信号を全てローレベルとすると共に、スイッチ素子60Aへハイレベルの行制御信号Aを出力し、スイッチ素子60Bへローレベルの行制御信号Bを出力する。これにより、スイッチ素子60Aがオン、スイッチ素子60Bがオフとなり、1、3、5行目の共通電極50が接地されて通電可能な状態となる。
In
次のステップ102では、入力されたドットデータに基づいて1、3、5行目の各ノズル40から液滴を吐出させるノズル40を特定し、特定したノズル40に対応する圧電素子52に接続されている個別電極56が接続されたスイッチ素子62に対してハイレベルの列制御信号を出力し、その他のスイッチ素子62に対してローレベルの列制御信号を出力する。これにより、ハイレベルの列制御信号が供給されたスイッチ素子62のみがオンとなり、配線64から個別電極56を介して圧電素子52に駆動電圧が印加される。
In the
駆動電圧が印加された圧電素子52は、印加された駆動電圧の駆動波形に応じて変形することにより圧力室46内の体積変化を発生させ、圧力室46内に振動波を発生させることによりノズル40から液滴を吐出させる。
The
すなわち、上記ステップ100〜102では、行数を分割駆動回数である「2」で除算した際の余りが「1」となる1、3、5行目(奇数行目)の各ノズル40から液滴を吐出させている。
That is, in
次のステップ104では、各スイッチ素子62へ出力される列制御信号を全てローレベルとすると共に、スイッチ素子60Aへローレベルの行制御信号Aを出力し、スイッチ素子60Bへハイレベルの行制御信号Bを出力する。これにより、スイッチ素子60Aがオフ、スイッチ素子60Bがオンとなり、2、4、6行目の共通電極50が接地されて通電可能な状態となる。
In the
次のステップ106では、入力されたドットデータに基づいて2、4、6行目の各ノズル40のうち液滴を吐出させるノズル40を特定し、特定したノズル40に対応する圧電素子52に接続されている個別電極56が接続されたスイッチ素子62に対してハイレベルの列制御信号を出力し、その他のスイッチ素子62に対してローレベルの列制御信号を出力する。これにより、ハイレベルの列制御信号が供給されたスイッチ素子62のみがオンとなり、配線64から個別電極56を介して圧電素子52に駆動電圧が印加され、駆動電圧が印加された圧電素子52が、駆動電圧の駆動波形に応じて変形することによりノズル40から液滴が吐出される。
In the
すなわち、上記ステップ104〜106では、行数を分割駆動回数である「2」で除算した際の余りが「0」となる2、4、6行目(偶数行目)の各ノズル40から液滴を吐出させている。
That is, in
次のステップ108では、各スイッチ素子62へ出力される行制御信号を全てローレベルとすると共に、スイッチ素子60A及びスイッチ素子60Bへローレベルの行制御信号A及び行制御信号Bを出力して、処理終了となる。
In the
なお、本実施の形態に係る液滴吐出ヘッド20の構成においては、同時に吐出したいノズル数によって電気的なクロストークが発生し、吐出させたくないノズル40に吐出に至る駆動波形が印加される可能性がある。このため、図10に示すように、一端が駆動電圧に、もう一方がそれぞれダミー負荷70を介して各電極グループの各共通電極50にそれぞれ接続された負荷制御用スイッチ72A、72Bを設け、負荷制御用信号A、Bにより負荷制御用スイッチ72A、72Bのオン/オフを制御する構成とする。そして、例えば、ダミー負荷70として、各グループの最大負荷の半分の静電容量に相当するコンデンサを用い、同時に吐出させたいノズル数がグループに属するノズル数の半分以下の時に対応する負荷制御用スイッチ72A、72Bがオンとなるように制御するようにしてもよい。これにより、吐出させたいノズル数がどんなに変化しても、吐出させたいノズル40の圧電素子52に印加される駆動電圧の振幅を1とした場合、吐出させたくないノズル40の圧電素子52には1/2以下の振幅の駆動電圧しか印加されず、吐出には至らず、印字画像が乱れることは無い。
In the configuration of the
ここで、図7(A),(B)には従来の液滴吐出ヘッドに用いられている共通電極50及び個別電極56の構成の一例を示す平面図が示されている。
Here, FIGS. 7A and 7B are plan views showing examples of configurations of the
従来の液滴吐出ヘッドでは、図7(A)に示すように、振動板48´の全面に共通電極50が形成されて圧電素子52´がマトリクス状に取り付けられており、また、図7(B)に示すように、FPC54´には、個別電極56´が、マトリクス状に設けられた圧電素子52´の列方向に沿って圧電素子52´の数だけ並列に形成されており、各個別電極56´はスイッチ素子62´に各々接続されている。
In the conventional droplet discharge head, as shown in FIG. 7A, the
このような、従来の共通電極50´及び個別電極56´を用いた液滴吐出ヘッドでは、各圧電素子52´へ駆動電圧の印加を制御するため圧電素子52´の数だけスイッチ素子62´が必要となる。
In such a droplet discharge head using the conventional
これに対し、本実施の形態によれば、図4に示されるように、n回(ここでは、2回)に分けて分割駆動を行うため、スイッチ素子62の個数を略1/nに減らすことができる結果、駆動装置のサイズを小さくすることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the number of
また、図7(B)に示されるように、従来の液滴吐出ヘッドでは、個別電極56´が列方向の圧電素子の数だけ並列に形成されている。このため、液滴吐出ヘッドのノズルが高密度化された場合、ノズルに対応して設けられる圧電素子52´の行方向の幅が狭くなるため、個別電極56´の幅を細くする必要がある。しかし、個別電極56´の幅を細くした場合、ノイズ等の影響を受けやすくなってしまう。
Further, as shown in FIG. 7B, in the conventional droplet discharge head, the
これに対し、本実施の形態によれば、図3(B)に示されるように、連続するn個(ここでは2個)のパッド58が1個の個別電極56に電気的に接続されているため、個別電極56の数を略1/nに減らすことができる結果、液滴吐出ヘッド20のノズル40が高密度化された場合であっても、従来に比べて個別電極56の幅を太くすることができ、この結果として、ノイズ等の影響を受けにくくなる。
On the other hand, according to the present embodiment, as shown in FIG. 3B, n (here, two)
このように、本実施の形態によれば、分割駆動を行うことにより、駆動装置のサイズを小さくすることができ、また、n回に分けて分割駆動させているため、ノズル数が多くなった場合であっても各圧電素子を個別にマトリクス駆動させた場合よりも記録速度の低下を抑えることができる。 As described above, according to the present embodiment, the size of the driving device can be reduced by performing the divided driving, and the number of nozzles is increased because the divided driving is performed in n times. Even in this case, a decrease in recording speed can be suppressed as compared with the case where each piezoelectric element is individually driven in a matrix.
また、本実施の形態によれば、同じ電極グループ内に、隣接する共通電極50が含まれないため、電極グループ単位で圧電素子52を分割駆動させた場合に、列方向の隣接する圧電素子52が吐出しないので、隣接する圧電素子52からの振動や変形などの構造的なクロストークを防ぐことができる。さらに、列方向の隣接するノズル40同士で共通インク流路42が連通されている場合、共通インク流路42内のインクを介して伝播される隣接する圧力室46で発生した振動波による影響つまり音響的ストロークを防ぐことができる。
Further, according to the present embodiment, since the adjacent
以上のように本実施の形態によれば、複数の圧電素子が各々ノズルに対応してマトリクス状に設けられ、各圧電素子に所定の駆動波形の駆動電圧が印加されて変形することにより液体が収容された収容室(ここでは、圧力室46)の体積変化を発生させて対応するノズルから液滴を吐出させており、複数の圧電素子のマトリクス配列における各行毎に、同一行内の各圧電素子の一方の電極が第1電極(ここでは、共通電極50)により電気的に接続されると共に、マトリクス配列における各列毎に、同一列内の連続する圧電素子の他方の電極がn個(n≧2)ずつ第2電極(ここでは、個別電極56)により電気的に接続されており、切替手段(ここでは、スイッチ素子60)により、マトリクス配列における行配列方向の一端側からの行数のnに対する剰余が等しい行に対応する第1電極を同じ電極グループとして当該電極グループ毎に吐出の有無の切替を行っているので、記録速度の低下を抑えつつ駆動装置のサイズを小さくすることができる。 As described above, according to the present embodiment, a plurality of piezoelectric elements are provided in a matrix corresponding to the nozzles, and a liquid is generated by applying a driving voltage having a predetermined driving waveform to each piezoelectric element and deforming it. A change in volume of the accommodated accommodation chamber (here, the pressure chamber 46) is caused to eject droplets from the corresponding nozzle, and each piezoelectric element in the same row for each row in a matrix arrangement of a plurality of piezoelectric elements. Are electrically connected by the first electrode (here, the common electrode 50), and for each column in the matrix arrangement, the other electrode of the continuous piezoelectric elements in the same column is n (n ≧ 2) are electrically connected to each other by the second electrode (in this case, the individual electrode 56), and the number of rows from one end side in the row arrangement direction in the matrix arrangement by the switching means (here, the switch element 60). Since the first electrode corresponding to the rows with the same remainder with respect to n is set to the same electrode group, the presence / absence of ejection is switched for each electrode group, so that the size of the driving device can be reduced while suppressing a decrease in recording speed. .
また、本実施の形態によれば、各ノズルから1ドット分の液滴を吐出させる1周期(1印字周期)において、切替手段を制御して吐出可能とする前記電極グループを順次切替えさせると共に、液滴吐出ヘッドによる記録対象とする画像データ(ここでは、ドットデータ)に基づいて液滴を吐出させるノズルを特定し、当該ノズルに対応する圧電素子に電気的に接続された第1電極の属する電極グループが吐出可能とされているタイミングで当該圧電素子に電気的に接続された第2電極に対して通電可否の制御を行う制御手段(ここでは、駆動制御回路14)をさらに備えているので、1周期の間に画像データに基づいて特定された液滴を吐出させる全てのノズルから液滴を吐出させることができる。 Further, according to the present embodiment, in one cycle (one printing cycle) in which droplets of one dot are ejected from each nozzle, the electrode groups that can be ejected are sequentially switched by controlling the switching unit, and A nozzle that ejects droplets is specified based on image data (here, dot data) to be recorded by the droplet ejection head, and the first electrode that is electrically connected to the piezoelectric element corresponding to the nozzle belongs to the nozzle. Since there is further provided a control means (here, the drive control circuit 14) for controlling whether or not the second electrode electrically connected to the piezoelectric element can be energized at the timing when the electrode group can be ejected. Droplets can be ejected from all nozzles that eject droplets identified based on image data during one cycle.
なお、本実施の形態では、分割駆動の回数を「2」とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図8(A)に示されるように、1、4、行目の共通電極50を並列にスイッチ素子60Aを介して接地させ、2、5行目の共通電極50を並列にスイッチ素子60Bを介して接地させ、3、6行目の共通電極50を並列にスイッチ素子60Cを介して接地させるものとし、図8(B)に示されるように、個別電極56を、同じ列の連続する3個のパッド58が1個の個別電極56に電気的に接続されるように形成して3回に分けて分割駆動するものとしてもよく、さらに分割駆動の回数を多くするように構成してもよい。これにより、個別電極56毎に設けられるスイッチ素子62の数をさらに減少させることができるため、駆動装置のサイズをさらに小さくすることができる。
In the present embodiment, the case where the number of times of division driving is “2” has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, as shown in FIG. The
また、本実施の形態では、駆動電圧生成回路16が生成する駆動波形を1種類とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、駆動電圧生成回路16が吐出される液滴の量が異なる3種類(例えば、大滴、中滴、小滴)の駆動波形の駆動電圧1〜3を生成してそれぞれ列制御スイッチ部26へ出力するものとし、列制御スイッチ部26において、図9に示すように、各個別電極56を駆動電圧1〜3にそれぞれスイッチ素子62を介して接続させ、駆動制御回路14が、記録するドットの濃度に応じてスイッチ素子62を制御して圧電素子52に印加する駆動電圧を選択的に適用することにより、ノズル40から吐出される液滴の量を変化させるものとしてもよい。
In this embodiment, the case where the drive waveform generated by the drive
また、本実施の形態では、共通電極である電極グループの第1電極はGNDとの接続のオン/オフを、個別電極である第2電極は駆動波形電圧との接続のオン/オフを行うようにしたが、共通電極である電極グループの第1電極は駆動波形電圧との接続のオン/オフを、個別電極である第2電極はGND等の一定電圧との接続のオン/オフを行うようにしてもよい。 In this embodiment, the first electrode of the electrode group that is a common electrode is turned on / off with respect to GND, and the second electrode that is an individual electrode is turned on / off with respect to the drive waveform voltage. However, the first electrode of the electrode group that is a common electrode is turned on / off with the drive waveform voltage, and the second electrode that is an individual electrode is turned on / off with a constant voltage such as GND. It may be.
また、本実施の形態では、マトリクス状に設けられた圧電素子52の行数が分割駆動させる回数nで割り切れる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、列数や行数がnの倍数とならない液滴吐出ヘッド20に本発明を適用してもよい。この場合、端数分の無駄が発生するが本実施の形態と略同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the case has been described in which the number of rows of the
また、本実施の形態では、マトリクス状に設けられた圧電素子52の各行及び各列の数が等しいものとした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、台形や極端な平行四辺形等の領域に圧電素子52が設けられて各行及び各列の圧電素子52の数が異なる場合に本発明を適用してもよい。この場合も端数分の無駄が発生するが本実施の形態と略同様の効果を得ることができる。
Further, in the present embodiment, a case has been described where the number of rows and columns of the
また、本実施の形態では、分割駆動によって吐出された液滴に着弾位置のずれが発生する場合があるが、この場合には液滴吐出ヘッド20の位置を物理的にずらすことで対応してもよい。
In this embodiment, the landing position may be shifted in the droplets ejected by the division driving. In this case, the position of the
また、例えば、2回に分けた分割駆動であっても、必ずしも各駆動タイミングを1印字周期の1/2とする必要はなく、着弾位置のずれの方向及びずれ量に応じて駆動タイミングを1/2からずらすことが好ましい。これにより、液滴の着弾位置ずれを少なくすることでき、高品質な画像を得ることができる。 For example, even in the case of divided driving divided into two times, it is not always necessary to set each driving timing to ½ of one printing cycle, and the driving timing is set to 1 according to the direction and amount of deviation of the landing position. It is preferable to deviate from / 2. Thereby, the landing position deviation of the droplet can be reduced, and a high-quality image can be obtained.
また、本発明は、液滴吐出ヘッド20を主走査方向に往復移動させながら、記録用紙に対して画像を記録するプリンタ10に適用してもよく、また、液滴吐出ヘッド20を記録用紙の幅より幅広とした長尺ヘッドとして、多数のノズル40が記録用紙の幅方向に沿って設けられたものとし、記録用紙を副走査方向へ相対的に移動させながら、当該液滴吐出ヘッド20の各ノズル40から液滴を吐出することにより記録用紙の全幅を一括で記録するプリンタ10に適用してもよい。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
The present invention may also be applied to the
また、本実施の形態では、共通電極50に個別化された圧電素子52を取り付け、その上にFPC54を接着する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、個別化された圧電素子52にパターンをスパッタリング等で描画することにより、個別電極56を形成してもよい。
Further, in the present embodiment, the case where the individual
また、本実施の形態では、共通電極50を接地させ、個別電極56に駆動電圧を印加する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、2値の記録であれば、共通電極50に駆動電圧を印加し、個別電極56を接地させるものとしてもよい。
Further, in the present embodiment, the case where the
さらに、マトリクス状に設けられた圧電素子52の列方向及び行方向は、定義上の問題であり、例えば、用紙搬送方向を行方向、列方向の何れとしてもよい。
Further, the column direction and the row direction of the
その他、本実施の形態で説明したプリンタ10の構成(図1参照。)、液滴吐出ヘッド20の構成(図2参照)、共通電極50及び個別電極56の構成(図3〜図5、図8〜図9参照)は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
In addition, the configuration of the
また、本実施の形態で説明した分割駆動処理(図6参照。)も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。 Further, the divided drive processing (see FIG. 6) described in this embodiment is also an example, and it is needless to say that it can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.
10 プリンタ
14 駆動制御回路
20 液滴吐出ヘッド
46 圧力室
50 共通電極
52 圧電素子
56 個別電極
60 スイッチ素子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記複数の圧電素子のマトリクス配列における各行毎に、同一行内の各圧電素子の一方の電極が電気的に接続された第1電極と、
前記マトリクス配列における各列毎に、同一列内の連続する圧電素子の他方の電極がn個(n≧2)ずつ電気的に接続された第2電極と、
前記マトリクス配列における行配列方向の一端側からの行数のnに対する剰余が等しい行に対応する前記第1電極を同じ電極グループとして当該電極グループ毎に吐出の有無の切替を行なう切替手段と、
を備えた液滴吐出ヘッドの駆動装置。 Each of the nozzles is provided in a matrix corresponding to the nozzles, and when a drive voltage having a predetermined drive waveform is applied and deformed, a volume change of the storage chamber containing the liquid is generated, and droplets are ejected from the corresponding nozzles. A plurality of piezoelectric elements,
For each row in the matrix arrangement of the plurality of piezoelectric elements, a first electrode in which one electrode of each piezoelectric element in the same row is electrically connected;
For each column in the matrix arrangement, a second electrode in which n (n ≧ 2) other electrodes of the continuous piezoelectric elements in the same column are electrically connected,
Switching means for switching the presence / absence of ejection for each electrode group with the first electrode corresponding to a row having the same remainder for n of the number of rows from one end side in the row arrangement direction in the matrix arrangement as the same electrode group;
A droplet ejection head drive device comprising:
をさらに備えた請求項1記載の液滴吐出ヘッドの駆動装置。 In one cycle in which droplets of one dot are ejected from each nozzle, the switching means is controlled to sequentially switch the electrode groups that can be ejected, and based on image data to be recorded by the droplet ejection head. The nozzle that discharges the droplet is specified, and the piezoelectric element is electrically connected to the piezoelectric element at a timing when the electrode group to which the first electrode electrically connected to the piezoelectric element corresponding to the nozzle belongs can be discharged. The droplet discharge head drive device according to claim 1, further comprising: a control unit that controls whether or not energization is performed on the second electrode that is connected electrically.
請求項2記載の液滴吐出ヘッドの駆動装置。 3. The droplet according to claim 2, wherein the control unit performs control to select and apply the drive voltage to the second electrode according to the amount of droplets ejected from a plurality of drive voltages each having a different drive waveform. Discharge head drive device.
前記マトリクス配列における行配列方向の一端側からの行数のnに対する剰余が等しい行に対応する前記第1電極を同じ電極グループとして当該電極グループ毎に吐出の有無の切替を行なう
液滴吐出ヘッドの駆動方法。 Each of the nozzles is provided in a matrix corresponding to the nozzles, and when a drive voltage having a predetermined drive waveform is applied and deformed, a volume change of the storage chamber containing the liquid is generated, and droplets are ejected from the corresponding nozzles. For each row in the matrix array of a plurality of piezoelectric elements to be operated, one electrode of each piezoelectric element in the same row is electrically connected to the first electrode, and each column in the matrix array is continuously in the same column. Electrically connecting the other electrode of the piezoelectric element n (n ≧ 2) to the second electrode,
The first electrode corresponding to the row having the same remainder with respect to n of the number of rows from one end side in the row arrangement direction in the matrix arrangement is used as the same electrode group, and the presence or absence of ejection is switched for each electrode group. Driving method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006115745A JP2007283706A (en) | 2006-04-19 | 2006-04-19 | Driving device of droplet discharge head and driving method of droplet discharge head |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012200919A (en) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Brother Industries Ltd | Liquid ejection head |
JP2015199332A (en) * | 2014-04-02 | 2015-11-12 | キヤノン株式会社 | Semiconductor device, liquid discharge head, liquid discharge cartridge and liquid discharge device |
-
2006
- 2006-04-19 JP JP2006115745A patent/JP2007283706A/en active Pending
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