JP2008284849A - 液体吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体吐出装置は、(A)ノズルから液体を吐出させるための動作をする素子と、(B)第1デジタルデータをアナログ変換した第1アナログ信号を出力する第1デジタルアナログ変換器と、前記第1アナログ信号の電流を増幅する電流増幅回路とを有し、電流増幅後の前記第1アナログ信号を、前記第1駆動信号として出力する、第1駆動信号生成部と、(C)第2デジタルデータをアナログ変換した第2アナログ信号を出力する第2デジタルアナログ変換器を有し、前記第2アナログ信号を、電流増幅回路による電流増幅をすることなく前記第2駆動信号として出力する、第2駆動信号生成部とを有する。
【選択図】図5
Description
(A)ノズルから液体を吐出させるための動作をする素子と、
(B)前記素子を動作させるための第1駆動パルスを含んだ第1駆動信号を生成する第1駆動信号生成部であって、
(B1)第1デジタルデータをアナログ変換した第1アナログ信号を出力する第1デジタルアナログ変換器と、
(B2)前記第1アナログ信号の電流を増幅する電流増幅回路とを有し、
(B3)前記電流増幅回路を介して電流増幅された前記第1アナログ信号を、前記第1駆動信号として出力する、第1駆動信号生成部と、
(C)前記素子を動作させるための第2駆動パルスであって電圧の振幅が前記第1駆動パルスにおける電圧の振幅よりも小さい第2駆動パルスを含んだ第2駆動信号を生成する第2駆動信号生成部であって、
(C1)第2デジタルデータをアナログ変換した第2アナログ信号を出力する第2デジタルアナログ変換器を有し、
(C2)前記第2アナログ信号を、電流増幅回路を介することなく前記第2駆動信号として出力する、第2駆動信号生成部と、
(D)を有する、液体吐出装置である。
本発明の他の特徴は、本明細書、及び添付図面の記載により、明らかにする。
このような液体吐出装置によれば、第1駆動信号生成部は、第1アナログ信号を電流増幅回路で電流増幅し、第1駆動信号として出力する。一方、第2駆動信号生成部は、第2アナログ信号を電流増幅回路で電流増幅することなく、第2駆動信号として出力する。このため、第2駆動信号生成部の構成を簡素化できる。
このような液体吐出装置によれば、十分な電流量の第1駆動信号を生成できる。
このような液体吐出装置によれば、第1電圧増幅回路によって、所望の電圧レベルに調整された第1アナログ信号を生成できる。
このような液体吐出装置によれば、第2電圧増幅回路によって、所望の電圧レベルに調整された第2アナログ信号を生成できる。
このような液体吐出装置によれば、装置の小型化に適する。
このような液体吐出装置によれば、印加制御部により、駆動パルスに応じた種々の制御ができる。
このような液体吐出装置によれば、印加制御部により、液体の吐出時に適した制御ができる。
このような液体吐出装置によれば、印加制御部により、液体の非吐出時に、液体の増粘を抑制することができる。
このような液体吐出装置によれば、その液体に適した増粘抑制動作を選択できる。
<液体吐出装置について>
液体吐出装置には、印刷装置、カラーフィルタ製造装置、ディスプレイ製造装置、半導体製造装置、及びDNAチップ製造装置など、様々な種類がある。本明細書では、液体吐出装置の一種であるインクジェットプリンタ(以下、単にプリンタともいう。)を例に挙げて説明する。このプリンタでは、液体の一種であるインクを用紙等の媒体に向けて吐出することにより、用紙の表面に画像を印刷する。
<印刷システムについて>
図1は、印刷システムの構成を説明するブロック図である。例示した印刷システムは、プリンタ1と、コンピュータ110と、表示装置120と、入力装置130と、記録再生装置140とを有する。プリンタ1は印刷装置に相当し、用紙、布、フィルム等の媒体に画像を印刷する。媒体は、液体が吐出される対象となる対象物であり、例えば用紙である。コンピュータ110は、プリンタ1と通信可能に接続されている。プリンタ1に画像を印刷させるため、コンピュータ110は、その画像に応じた印刷データをプリンタ1に送信する。表示装置120は、液晶ディスプレイ等である。入力装置130は、キーボード等である。記録再生装置140は、フレキシブルディスクドライブ装置等である。
コンピュータ110は、ホスト側コントローラ111を有する。ホスト側コントローラ111は、コンピュータ110における各種の制御を行うものである。ホスト側コントローラ111は、インタフェース部112と、CPU113と、メモリ114とを有する。インタフェース部112は、プリンタ1との間でデータの受け渡しを行う。CPU113は、コンピュータ110の全体的な制御を行う。メモリ114は、CPU113が使用するコンピュータプログラムを格納する領域や作業領域等を確保する。そして、CPU113は、メモリに格納されているコンピュータプログラムに従って、各種の制御を行う。
プリンタ1は、用紙搬送機構20、キャリッジ移動機構30、駆動信号生成回路40、ヘッドユニット50、検出器群60、プリンタ側コントローラ70、及び、電源生成部PWSを有する。
<ヘッド51について>
ヘッド51は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの一種である。図2に例示したヘッド51は、ノズルNzと、圧力室511と、共通インク室512と、ピエゾ素子513とを有する。ノズルNzは、インクの吐出口となる部分であり、所定ピッチで複数設けられる。圧力室511は、インクを貯留する室であり、複数のノズルNzのそれぞれに対応して複数設けられる。なお、対応関係にあるノズルNzと圧力室511とは、互いに連通されている。共通インク室512は、キャリッジに取り付けられたインクカートリッジからのインクが貯留される部分である。共通インク室512には、複数の圧力室511がそれぞれ連通される。従って、このヘッド51には、共通インク室512から圧力室511を通ってノズルNzに至る一連の流路が、ノズルNzに対応する複数設けられている。プリンタ1の使用時において、この流路はインクで満たされている。圧力室511は、その容積がピエゾ素子513の動作によって変化される。このため、圧力室511の一部は、区画膜の一種である振動板によって区画されている。
ヘッド51が有する複数のノズルNzは、吐出させるインクの種類毎にグループ化されている。例えば図3に示すように、複数のノズルNzは、6つのグループに分けられている。具体的には、ブラックインクを吐出するブラックインクノズル列Nkに属するグループと、イエローインクを吐出するイエローインクノズル列Nyに属するグループと、シアンインクを吐出するシアンインクノズル列Ncに属するグループと、マゼンタインクを吐出するマゼンタインクノズル列Nmに属するグループと、ライトシアンインクを吐出するライトシアンインクノズル列Nlcに属するグループと、ライトマゼンタインクを吐出するライトマゼンタインクノズル列Nlmに属するグループとに分けられている。このヘッド51では、用紙の搬送方向に一定の間隔で並ぶ96個〜180個のノズルNzによって1つのノズル列(グループ)が構成されている。そして、このノズル列が、搬送方向と直交するキャリッジ移動方向に6つ設けられている。また、ピエゾ素子513はノズルNz毎に設けられている。このため、ヘッド51が有する複数のピエゾ素子513も、各ノズル列を単位とする複数のグループに分けられているといえる。
ヘッド制御部HCは、用紙にドットを形成するドット形成動作時において、ドット形成データSI(吐出量情報)に基づき、駆動信号(第1駆動信号COM_A,第2駆動信号COM_B)における必要な部分を選択してピエゾ素子513へ印加させる。このようなヘッド制御部HCは、印加制御部に相当し、プリンタ側コントローラ70からのドット形成データSIに基づいて、駆動信号のピエゾ素子513への印加を制御する。
駆動信号生成回路40は、複数のピエゾ素子513について共通に用いられる駆動信号を生成する。図5に示すように、駆動信号生成回路40は、第1駆動信号生成回路41と、第2駆動信号生成回路42とを有する。第1駆動信号生成回路41は、第1駆動信号COM_Aを生成するための回路であり、第2駆動信号生成回路42は、第2駆動信号COM_Bを生成するための回路である。本実施形態において、第1駆動信号COM_Aは、インクを吐出させる際にピエゾ素子513へ印加される吐出パルスを複数含む。このため、第1駆動信号生成回路41は、吐出パルスを含んで構成される第1駆動信号を生成する第1駆動信号生成部に相当する。また、第2駆動信号COM_Bは、インクの増粘を抑制する際にピエゾ素子513に印加される微振動パルスを複数含む。この微振動パルスは増粘抑制パルスの一種である。このため、第2駆動信号生成回路42は、増粘抑制パルスを含んで構成される第2駆動信号を生成する第2駆動信号生成部に相当する。なお、生成される第1駆動信号COM_A、及び、第2駆動信号COM_Bについては、後で詳しく説明する。
第1駆動信号生成回路41は、第1波形生成回路411と電流増幅回路412とを有する。第1波形生成回路411は、第1DACデータに基づいて第1波形信号COM_A´を生成する。第1DACデータは、第1駆動信号COM_Aにおける制御上の電圧を示すデジタルデータであり、例えば10ビットのデジタルデータによって構成されている。具体的には、第1DACデータが[0000000001]のとき、第1駆動信号COM_Aの制御上の電圧は0.04Vである。また、第1DACデータが[1111111111]のとき、第1駆動信号COM_Aの制御上の電圧は38.00Vである。このような第1DACデータは、第1デジタルデータに相当する。第1波形信号COM_A´は、第1駆動信号COM_Aに倣った電圧変化パターンのアナログ信号であり、第1アナログ信号に相当する。第1駆動信号COM_Aとの大きな違いは電流量にある。すなわち、第1波形信号COM_A´の電流量は、第1駆動信号COM_Aの電流量に比べて小さく定められている。例えば、第1駆動信号COM_Aの電流量は最大で20A程度であるのに対し、第1波形信号COM_A´の電流量は最大で数百mA程度である。このような第1波形生成回路411は、第1デジタルデータをアナログ変換した第1アナログ信号を出力する、第1デジタルアナログ変換器に相当する。
第2駆動信号生成回路42は、第2波形生成回路421を有する。第1駆動信号生成回路41との構成上の大きな違いは、電流増幅回路を有していない点である。すなわち、第2駆動信号生成回路42は、第2波形生成回路421で生成された第2波形信号COM_B´を、電流増幅回路による電流増幅をすることなく第2駆動信号COM_Bとして出力している。これは、生成する第2駆動信号COM_Bに、必要とされる電流量が少ない駆動パルス(各微振動パルスPS4〜PS7)を含ませたことによる。なお、この点については後述する。
次に、生成される各駆動信号COM_A,COM_Bについて説明する。図7Aに示すように、第1駆動信号COM_A及び第2駆動信号COM_Bはそれぞれ、繰り返し単位でもある印刷期間T毎に繰り返し生成される。この印刷期間Tは、インクを吐出可能な期間でもある。本実施形態において、第1駆動信号COM_Aは3つの駆動パルスを含んで構成され、第2駆動信号COM_Bは4つの駆動パルスを含んで構成されている。ここで、駆動パルスとは、ヘッド51が有するピエゾ素子513に所定の動作をさせるための電圧変化パターンである。この駆動パルスには、ノズルNzからインクを吐出させるための吐出パルスと、インクの増粘を抑制するための微振動パルス(増粘抑制パルス)とが含まれる。
前述したように、ピエゾ素子513の変形に必要とされる各駆動信号の電流量は、ピエゾ素子513における充電状態の変化度合いに応じて定まる。すなわち、充放電の度合いが高くなる程、必要な電流量が増える。第1駆動信号COM_Aのピエゾ素子513への印加によって流れる電流は、図8に示すようになる。
<概要について>
このプリンタ1では、一連の印刷動作として、印刷命令の受信動作、用紙を印刷開始位置まで搬送する給紙動作、用紙にドットを形成するドット形成動作、用紙を所定の搬送量で搬送する搬送動作、及び、印刷の終了した用紙Sを排出する排紙動作等が行われる。このような印刷動作は、プリンタ側コントローラ70が有するCPU72で行われる。すなわち、CPU72は、メモリ73に記憶されたコンピュータプログラムに従って動作し、一連の印刷動作を実行する。従って、コンピュータプログラムは、印刷動作を実行するためのコードを有する。
第1駆動信号COM_Aは、印刷期間内に3つの吐出パルスを有する。そして、形成すべきドットの大きさに応じてピエゾ素子513へ印加する吐出パルスを特定している。この実施形態では、小ドットの形成指令(ドット形成データSI[01])に対応して、第2吐出パルスPS2をピエゾ素子513に印加する。これにより、小ドットの形成に適した量のインクが、ノズルNzから吐出される。また、中ドットの形成指令(ドット形成データSI[10])に対応して、第1吐出パルスPS1をピエゾ素子513に印加する。これにより、中ドットの形成に適した量のインクが、ノズルNzから吐出される。この例では、大ドットを形成するために必要な量の半分のインクが吐出される。同様に、大ドットの形成指令(ドット形成データSI[11])に対応して、第1吐出パルスPS1と第3吐出パルスPS3をピエゾ素子513に印加する。これにより、大ドットの形成に適した量のインクが、ノズルNzから吐出される。なお、各ドットの形成指令と印加される駆動パルスの関係は、インクの種類に関わらず共通である。
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態のプリンタ1は、第2駆動信号COM_Bに複数の微振動パルスを含ませている点で、第1実施形態のプリンタ1と共通する。しかし、第2実施形態のプリンタ1では、図11に示すように、増粘の抑制度合いの異なる複数種類の微振動パルスを、第2駆動信号COM_Bに含ませている点で、第1実施形態のプリンタ1と相違する。以下、このことを中心に、第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態のプリンタ1における構成は、第1実施形態のプリンタ1と同じである。このため、説明は省略する。
図11Aに示すように、第2実施形態でも第1駆動信号COM_Aは複数の吐出パルスを有し、第2駆動信号COM_Bは複数の微振動パルスを有する。ここで、第2実施形態における第1駆動信号COM_Aは、第1実施形態における第1駆動信号COM_Aと同じ電圧変化パターンに定められている。このため説明は省略する。
以上説明したように各実施形態のプリンタ1では、微振動動作を行わせるに際し、まず、第2駆動信号COM_Bに含まれた複数の微振動パルスのうち、必要なものをノズルグループ毎に特定する。その後、特定された微振動パルスを、ドットなしの指令(液体を吐出させない指令)に基づき、ピエゾ素子513へ印加する。この構成により、特定する微振動パルス次第で、インク増粘の抑制度合いを調整できる。その結果、微振動動作を最適化できる。
前述した実施形態は、プリンタ1を有する印刷システムについて記載されているが、その中には、液体の吐出方法や液体吐出システム等の開示が含まれている。また、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
前述した各実施形態のプリンタ1は、吐出するインクの種類毎にノズル列が設けられていた。すなわち、複数のノズルNzは、ノズル列を単位とするグループに分けられていた。ここで、ノズルNzのグループは、ノズル列を単位とするものに限られるものではなく、種々の基準で定めることができる。
前述した各実施形態のプリンタ1は、種類に応じてインクの増粘度合いが異なることに着目し、インクの色毎に特定された微振動パルス(増粘抑制パルス)をピエゾ素子513に印加する構成であった。インクの増粘度合いは、インクに含まれる成分によっても異なる。例えば、色材として顔料を用いたインクは、染料を用いたインクよりも増粘し易い傾向がある。このため、印加する微振動パルスを、インクの構成成分に応じて特定するようにしてもよい。
微振動動作時における電流量の抑制という観点からすれば、ピエゾ素子513を時分割で駆動することも有効である。例えば、ブラックインク、マゼンタインク、シアンインク、イエローインクからなる4種類のインクを吐出するプリンタにおいて、図7Aの各駆動信号COM_A,COM_Bを用いる場合を考える。この場合、インクの種類と微振動パルスの数が等しいので、1つの微振動パルスを1種類のインクに割り当てることができる。具体的には、第1微振動パルスPS4をブラックインク用の微振動パルスとし、第2微振動パルスPS5をイエローインク用の微振動パルスとすることができる。同様に、第3微振動パルスPS6をシアンインク用の微振動パルスとし、第4微振動パルスPS7をマゼンタインク用の微振動パルスとすることができる。
前述した各実施形態では、2種類の駆動信号COM_A,COM_Bを生成し、一方をインクの吐出に用い、他方を微振動動作に用いている。ここで、生成する駆動信号は2種類に限定されるものではなく、3種類以上であってもよい。例えば、2種類の駆動信号をインクの吐出に用い、1種類の駆動信号を微振動動作に用いてもよい。また、3種類の駆動信号をインクの吐出に用い、2種類の駆動信号を微振動動作に用いてもよい。
前述した各実施形態におけるプリンタ1は、ヘッド51をキャリッジ移動方向に往復移動させて印刷を行う形式のものであったが、この構成に限定されない。例えば、媒体の幅方向に亘って複数のノズルNzを配置したラインヘッドを有するラインヘッドプリンタであってもよい。
40 駆動信号生成回路,41 第1駆動信号生成回路,
411 第1波形生成回路,412 電流増幅回路,
413 第1DAC回路,414 第1プリアンプ,
415 バイポーラトランジスタ対,416 NPN型トランジスタ,
417 PNP型トランジスタ,418 放熱器,
42 第2駆動信号生成回路,421 第2波形生成回路,
422 第2DAC回路,423 第2プリアンプ,
50 ヘッドユニット,511 圧力室,512 共通インク室,
513 ピエゾ素子,514 振動板,60 検出器群,
70 プリンタ側コントローラ,71 インタフェース部,
72 CPU,73 メモリ,74 制御ユニット,
81A 第1シフトレジスタ,81B 第2シフトレジスタ,
82A 第1ラッチ回路,82B 第2ラッチ回路,
83 制御ロジック,84 デコーダ,85A 第1スイッチ,
85B 第2スイッチ,110 コンピュータ,
111 ホスト側コントローラ,112 インタフェース部,
113 CPU,114 メモリ,120 表示装置,130 入力装置,
140 記録再生装置,PWS 電源生成部,HC ヘッド制御部,
PCK パッケージ,SI ドット形成データ,
COM_A 第1駆動信号,COM_B 第2駆動信号,
COM_A´ 第1波形信号,COM_B´ 第2波形信号
Claims (9)
- (A)ノズルから液体を吐出させるための動作をする素子と、
(B)前記素子を動作させるための第1駆動パルスを含んだ第1駆動信号を生成する第1駆動信号生成部であって、
(B1)第1デジタルデータをアナログ変換した第1アナログ信号を出力する第1デジタルアナログ変換器と、
(B2)前記第1アナログ信号の電流を増幅する電流増幅回路とを有し、
(B3)前記電流増幅回路を介して電流増幅された前記第1アナログ信号を、前記第1駆動信号として出力する、第1駆動信号生成部と、
(C)前記素子を動作させるための第2駆動パルスであって電圧の振幅が前記第1駆動パルスにおける電圧の振幅よりも小さい第2駆動パルスを含んだ第2駆動信号を生成する第2駆動信号生成部であって、
(C1)第2デジタルデータをアナログ変換した第2アナログ信号を出力する第2デジタルアナログ変換器を有し、
(C2)前記第2アナログ信号を、電流増幅回路を介することなく前記第2駆動信号として出力する、第2駆動信号生成部と、
(D)を有する、液体吐出装置。 - 請求項1に記載の液体吐出装置であって、
前記電流増幅回路は、
相補的に接続されたバイポーラトランジスタ対によって構成されている、液体吐出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の液体吐出装置であって、
前記第1デジタルアナログ変換器は、
前記第1デジタルデータをアナログ変換することにより、前記第1アナログ信号よりも低い電圧の、第1増幅前アナログ信号を生成する第1デジタルアナログ変換回路と、
前記第1増幅前アナログ信号の電圧増幅を行うことで、前記第1アナログ信号を生成する、第1電圧増幅回路と、を有する液体吐出装置。 - 請求項3に記載の液体吐出装置であって、
前記第2デジタルアナログ変換器は、
前記第2デジタルデータをアナログ変換することにより、前記第2アナログ信号よりも低い電圧の、第2増幅前アナログ信号を生成する第2デジタルアナログ変換回路と、
前記第2増幅前アナログ信号の電圧増幅を行うことで、前記第2アナログ信号を生成する、第2電圧増幅回路と、を有する液体吐出装置。 - 請求項1から請求項4の何れかに記載の液体吐出装置であって、
前記第2デジタルアナログ変換器は、
前記第1デジタルアナログ変換器と同じパッケージに収められている、液体吐出装置。 - 請求項1から請求項5の何れかに記載の液体吐出装置であって、
液体の吐出量に応じて、前記第1駆動パルス及び前記第2駆動パルスの中から必要なパルスを選択し、前記素子へ印加する印加制御部を有する液体吐出装置。 - 請求項6に記載の液体吐出装置であって、
前記第1駆動パルスは、
前記ノズルから前記液体を吐出させる際に前記素子に印加される吐出パルスであり、
前記印加制御部は、
液体を吐出させる指令に基づいて、前記吐出パルスを対応する素子に印加する、液体吐出装置。 - 請求項6又は請求項7に記載の液体吐出装置であって、
前記第2駆動パルスは、
前記液体の増粘を抑制する際に前記素子に印加される増粘抑制パルスであり、
前記印加制御部は、
液体を吐出させない指令に基づいて、前記増粘抑制パルスを、対応する素子に印加する、液体吐出装置。 - 請求項8に記載の液体吐出装置であって、
前記第2駆動信号は、
複数の前記増粘抑制パルスを有し、
前記印加制御部は、
液体を吐出させない指令に基づいて、前記複数の増粘抑制パルスの中から特定の増粘抑制パルスを選択して、対応する素子に印加する、液体吐出装置。
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