JP2011177903A - アクチュエータの駆動制御装置 - Google Patents

アクチュエータの駆動制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】2つの駆動ICに共通信号を入力する共通配線同士が、相互に交差する部分をできるだけ少なくし、共通信号へのノイズ混入を抑えること。
【解決手段】制御基板9から2つの駆動IC47に対して駆動波形信号を入力する共通配線63は、これら2つの駆動IC47の、番号が異なる2つの共通信号入力端子55に接続されている。一方で、制御基板9は、共通信号入力端子55の番号に対応付けられた波形選択信号を生成する。さらに、2つの駆動IC47の間で番号が異なる2つの共通信号入力端子55に接続された共通配線63によって送信される駆動波形信号を、駆動IC47に選択させる際に、制御基板9は、2つの駆動IC47のそれぞれに対して、前記異なる番号に対応した異なる波形選択信号を送信する。
【選択図】図8

Description

本発明は、アクチュエータの駆動を制御する駆動制御装置に関する。
本願と出願人が同一である特許文献1には、複数のノズルを備えたインクジェットヘッド用のアクチュエータを駆動するための構成が開示されている。この特許文献1のインクジェットヘッドは、複数のノズルから選択的にインクの液滴を吐出させる複数の圧電変形部を有するアクチュエータユニットを備えている。このアクチュエータユニットには、駆動ICが実装されたフレキシブルプリント配線基板(FPC)が接続され、さらに、FPCはフレキシブルフラットケーブル(FFC)を介して制御基板(中継回路基板)と接続されている。
特許文献1に詳細な記載はないが、駆動ICは以下のようにしてアクチュエータユニットの各アクチュエータを駆動する。制御基板から駆動ICに対して、各ノズルから噴射させる液滴の種類(例えば液滴サイズ)に対応した複数種類の駆動波形の信号(本願実施形態の図7参照)と、これら複数種類の駆動波形から1種類を選択するための波形選択信号が送信される。駆動ICは、複数の圧電変形部のそれぞれに対して、前記波形選択信号に基づいて選択した駆動波形を有する駆動信号を供給し、その駆動波形に対応した種類の液滴をノズルから吐出させる。
ところで、近年、印刷の一層の高速化のために、ヘッドに設けられるノズルの数を増やす傾向にあり、ノズル数の増加にともなって圧電変形部の数も増加するが、あまりにも多くの圧電変形部を1つの駆動ICで駆動することには限界がある。そこで、本願出願人は、多数の圧電変形部を有するアクチュエータユニットを2つの駆動ICによって駆動することを検討している。
このとき、2つの駆動ICの回路構成や入出力端子等の仕様が全く同一であることが、コスト面で好ましい。さらに、制御基板から駆動ICへの入力配線が、駆動ICの出力端子(OUT)からアクチュエータユニットへの多数の出力配線と干渉するのをできるだけ抑えるために、図11に示すように、同一構成の2つの駆動IC47は、それらの入力端子(IN)が互いに向かい合うように配置されて、駆動IC47への入力配線(配線103等)を2つの駆動IC47の間に位置させることが好ましい。
図7の6種類の駆動波形の信号は、2つの駆動IC47のそれぞれにおいて波形選択する際に使用される共通の信号であり、制御基板から2つの駆動IC47に共通に入力される。図11においては、6つの入力端子55(FIRE1〜6)が、共通信号である6種類の駆動波形の信号が入力される共通信号入力端子を示している。即ち、制御基板から1種類の駆動波形信号を送る1本の配線103(共通配線)が途中で分岐して、分岐線103aが2つの駆動IC47a,47bの同一の共通信号入力端子55(例えばFIRE1)に接続されている。尚、6種類の駆動波形から1種類を選択するための波形選択信号は、圧電変形部毎に設定されるものであるから、制御基板から2つの駆動IC47のそれぞれに対して個別に入力される。図11では、各駆動IC47の4つの入力端子54(SIN_0〜3)が、波形選択信号が入力される選択信号入力端子を示している。
特開2007−83707号公報
図11のように、同一構成の2つの駆動IC47の複数の入力端子(IN)が向かい合って配置されていると、2つの駆動IC47間で、共通信号入力端子55(FIRE1〜FIRE6)の配置順は逆となる。即ち、図中上側に位置する駆動IC47aでは、左からFIRE1→FIRE6となっているのに対して、図中下側に位置する駆動IC47bでは、左からFIRE6→FIRE1となっている。そのために、1種類の駆動波形信号を送信する1本の共通配線103を、2つの駆動IC47の、同じ番号の共通信号入力端子55に接続しようとすると、図11のように、6本の共通配線103の分岐線103a同士を相互に交差させる必要がある。しかしながら、共通配線103同士の交差はそれぞれの信号にノイズを発生させる要因となるため、このような交差をできるだけ少なくすることが好ましい。
本発明の目的は、制御基板から2つの駆動ICに共通の信号を入力するための共通配線同士が、相互に交差する部分をできるだけ少なくし、共通信号へのノイズ混入を抑えることにある。
第1の発明のアクチュエータの駆動制御装置は、アクチュエータに接続された配線基板と、前記配線基板に実装され、前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を生成する2つの駆動ICと、前記配線基板と接続されて前記2つの駆動ICを制御する制御部を有し、前記制御部は、前記2つの駆動ICで共通に用いられる複数種類の共通信号と、これら複数種類の共通信号から1つを選択させるための複数種類の選択信号を生成して、前記2つの駆動ICにそれぞれ送信するものであり、
前記2つの駆動ICは、それぞれ所定方向に沿って並べられた複数の入力端子を有し、前記配線基板上において前記複数の入力端子が互いに向かい合うように配置され、各駆動ICの複数の入力端子には、前記複数種類の共通信号が入力される複数の共通信号入力端子と、前記選択信号が入力される選択信号入力端子とが含まれ、前記複数の共通信号入力端子はそれぞれに異なる番号が付された上で、番号順に前記所定方向に配列され、且つ、前記2つの駆動ICの間で前記複数の共通信号入力端子の配列方向が互いに逆方向であり、
各駆動ICは、前記選択信号入力端子から前記複数種類の選択信号の何れかが入力されたときに、この選択信号に基づいて、前記複数の共通信号入力端子からそれぞれ入力された前記共通信号の中から、前記駆動信号の生成に使用する1つの信号を選択する、信号選択回路を有し、
前記配線基板には、前記2つの駆動ICの両方の前記共通信号入力端子に接続されて、前記複数種類の共通信号のそれぞれを前記2つの駆動ICに入力する複数本の共通配線が配置され、さらに、少なくとも一部の前記共通配線が、前記2つの駆動ICにそれぞれ設けられた、番号が異なる2つの前記共通信号入力端子に接続されており、
前記制御部は、前記複数種類の選択信号を、前記共通信号入力端子の番号に対応させて生成し、前記2つの駆動ICの間で番号が異なる2つの前記共通信号入力端子に接続された共通配線によって、2つの駆動ICにそれぞれ送信される共通信号を、前記信号選択回路に選択させる場合には、前記2つの駆動ICのそれぞれに対して、前記異なる番号に対応した異なる選択信号を送信することを特徴とするものである。
本発明は、2つの駆動ICによってアクチュエータを駆動する駆動制御装置において、同一構成の2つの駆動ICの複数の入力端子が互いに向かい合うように配置されることが前提となっており、この場合、複数の入力端子の配列順が2つの駆動ICで逆方向になる。従って、前記複数の入力端子に含まれる、複数の共通信号入力端子の配列順も2つの駆動ICで逆方向になるため、2つの駆動ICに対して、番号の同じ共通信号入力端子へ1本の共通配線を接続しようとすると、共通配線同士が互いに交差して、共通信号にノイズが混入しやすくなる。しかし、本発明では、1本の共通配線が、番号の異なる2つの共通信号入力端子に接続されるため、共通配線同士の交差が少なくなり、それによるノイズの混入が抑制される。
但し、駆動ICの信号選択回路は、制御部からの選択信号に基づいて、複数の共通信号入力端子からそれぞれ入力された信号の中から1つを選択するものである。従って、上記のように、1本の共通配線が番号の異なる共通信号入力端子に接続されている(即ち、2つの駆動IC間で、同じ番号の共通信号入力端子から入力される共通信号の種類が異なっている)と、選択信号に基づいて信号選択回路が選択する共通信号が、制御部で設定される所望の信号とは異なってしまう。
本発明では、前提として、制御部は、複数種類の選択信号を、複数の共通信号入力端子の番号に対応付けて生成している。即ち、信号選択回路は、制御部から入力された選択信号に対応した番号の、共通信号入力端子から入力された共通信号を選択する。そこで、本発明では、信号選択回路に、2つの駆動IC間で異なる番号の共通信号入力端子に接続された共通配線によって送信される、所定の共通信号を選択させる必要がある場合には、制御部は、その異なる端子番号に対応した、異なる種類の選択信号を、2つの駆動ICに対してそれぞれ送信する。つまり、制御部側で、各駆動ICの信号選択回路が選択すべき共通信号が入力される共通信号入力端子の番号を指定することになる。従って、1本の共通配線を、2つの駆動ICの番号の異なる入力端子に接続しても、駆動IC側で所望の共通信号とは異なる信号が選択されてしまうことはない。
また、本発明では、駆動ICの信号選択回路が、どの共通信号入力端子から入力される信号を選択すべきなのかを、制御部が選択信号で指定することから、駆動IC側では、選択信号に対応した番号の入力端子から入力された共通信号を選択するだけでよく、駆動ICの回路構成が複雑にならない。
第2の発明のアクチュエータの駆動制御装置は、前記第1の発明において、前記2つの駆動ICの複数種類の共通信号入力端子は、前記所定方向一方側からの配列順が同じである端子同士が、同じ共通配線に接続されていることを特徴とするものである。
このように、配列方向一方側からの配列順が同じである共通信号入力端子同士をそれぞれ1本の共通配線に接続すると、複数の共通配線間の交差をさらに少なくすることができる。
第3の発明のアクチュエータの駆動制御装置は、前記第1又は第2の発明において、前記配線基板がフレキシブル基板であることを特徴とするものである。
複数の共通配線が配置される配線基板がフレキシブル基板の場合は、配線同士が交差する部分で可撓性が低下するため、その観点からも交差部分を少なくすることが好ましい。
第4の発明のアクチュエータの駆動制御装置は、アクチュエータに接続された配線基板と、前記配線基板に実装され、前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を生成する2つの駆動ICと、前記配線基板と接続されて前記2つの駆動ICを制御する制御部を有し、前記制御部は、前記2つの駆動ICで共通に用いられる複数種類の共通信号と、これら複数種類の共通信号から1つを選択させるための複数種類の選択信号を生成して、前記2つの駆動ICにそれぞれ送信するものであり、
前記2つの駆動ICは、それぞれ所定方向に沿って並べられた複数の入力端子を有し、前記配線基板上において前記複数の入力端子が互いに向かい合うように配置され、各駆動ICの複数の入力端子には、前記複数種類の共通信号が入力される複数の共通信号入力端子と、前記選択信号が入力される選択信号入力端子とが含まれ、前記複数の共通信号入力端子はそれぞれに異なる番号が付された上で、番号順に前記所定方向に配列され、且つ、前記2つの駆動ICの間で前記複数の共通信号入力端子の配列方向が互いに逆方向であり、
各駆動ICは、前記選択信号入力端子から前記複数種類の選択信号の何れかが入力されたときに、この選択信号に基づいて、前記複数の共通信号入力端子からそれぞれ入力された前記共通信号の中から、前記駆動信号の生成に使用する1つの信号を選択する、信号選択回路を有し、
前記配線基板には、前記2つの駆動ICの両方の前記共通信号入力端子に接続されて、前記複数種類の共通信号のそれぞれを前記2つの駆動ICに入力する複数本の共通配線が配置され、さらに、少なくとも一部の前記共通配線が、前記2つの駆動ICにそれぞれ設けられた、番号が異なる2つの前記共通信号入力端子に接続されており、
前記制御部は、前記複数種類の選択信号を、前記複数種類の共通信号にそれぞれ対応させて生成するとともに、さらに、前記2つの駆動ICの各々に対して、前記配線基板上に配置された2つの駆動ICのうちの何れに該当するのかを認識させるためのIC識別信号を送信し、前記信号選択回路は、前記2つの駆動ICの間で番号が異なる2つの前記共通信号入力端子に接続された共通配線によって、2つの駆動ICにそれぞれ送信される共通信号に対応した前記選択信号が入力されたときには、前記IC識別信号に基づいて、前記共通信号が入力された前記共通信号入力端子の番号を特定することを特徴とするものである。
本発明においても、前述の第1の発明と同じく、1本の共通配線が、番号の異なる2つの共通信号入力端子に接続されることで、共通配線同士の交差が少なくなり、それによるノイズの混入を抑制できる。但し、前述の第1の発明においては、制御部は、複数の共通信号入力端子の番号に対して複数種類の選択信号を対応付けていたが、この本発明では、複数種類の共通信号そのものに対して複数種類の選択信号を対応付ける。
しかし、本発明においても、制御部から1本の共通配線で送信される1種類の共通信号が、2つの駆動ICの異なる番号の共通信号入力端子にそれぞれ入力され、2つの駆動ICの間で、前記1種類の共通信号が入力される共通信号入力端子の番号が異なってくるという問題が生じる。そのため、制御部から送信される選択信号のみでは、選択すべき共通信号が、何番の共通信号入力端子から入力されるものなのか、駆動ICの信号選択回路では認識できない。
そこで、本発明では、制御部は、2つの駆動ICの各々に対して、配線基板上に配置された2つの駆動ICのうちの何れに該当するのかを認識させるためのIC識別信号を送信する。その上で、駆動ICの信号選択回路は、制御部から送られてくるIC識別信号によって、2つの駆動ICのうちのどちらに該当するのかを認識し、入力された選択信号に対応する共通信号がどの番号の共通信号入力端子に入力されるものなのかを特定する。
制御部からの1本の共通配線が、2つの駆動ICの、番号の異なる2つの共通信号入力端子に接続されることで、共通配線同士の交差が少なくなり、それによるノイズの混入を抑制できる。また、2つの駆動IC間で、1本の共通配線が番号の異なる共通信号入力端子に接続されることになるが、制御部が、各駆動ICの信号選択回路が選択すべき共通信号が入力される共通信号入力端子の番号を指定する、あるいは、2つの駆動ICの各々に対して、配線基板上に配置された2つの駆動ICのうちの何れに該当するのかを認識させるためのIC識別信号を送信することで、駆動IC側で制御部が設定した共通信号とは異なる信号が選択されてしまうことはない。
本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 (a)は図2の拡大平面図、(b)は(a)のB−B線断面図である。 インクジェットヘッドの圧電アクチュエータと制御基板との電気的接続を概略的に示す図である。 図2のインクジェットヘッドを右側から見た側面図である。 図5に示されるFPCとFFCの上面図である。 6種類の噴射態様に対応する6種類の駆動波形を示す図である。 2つの駆動ICの入出力端子の配置と、2つの駆動IC間の共通信号入力端子の接続構成を示す図である。 駆動ICの回路構成を概略的に示すブロック図である。 変更形態に係る駆動ICの回路構成を概略的に示すブロック図である。 2つの駆動ICの入出力端子の配置図であり、本発明を適用しなかったときの2つの駆動IC間の共通信号入力端子の接続構成を示す。
次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、記録用紙に対してインクの液滴を噴射するインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。
まず、本実施形態のインクジェットプリンタ1(液滴噴射装置)の概略構成について説明する。図1は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。この図1に示すように、プリンタ1は、所定の走査方向(図1の左右方向)に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ2と、このキャリッジ2に搭載されたインクジェットヘッド3と、記録用紙Pを、走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構4等を備えている。
キャリッジ2は、走査方向(図1の左右方向)に平行に延びる2本のガイド軸17に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ2には、無端ベルト18が連結されており、キャリッジ駆動モータ19によって無端ベルト18が走行駆動されたときに、キャリッジ2は、無端ベルト18の走行に伴って走査方向に移動するようになっている。尚、プリンタ1には、走査方向に間隔を空けて配列された多数の透光部(スリット)を有するリニアエンコーダ10が設けられている。一方、キャリッジ2には、発光素子と受光素子とを有する透過型のフォトセンサ11が設けられている。そして、プリンタ1は、キャリッジ2の移動中にフォトセンサ11が検出したリニアエンコーダ10の透光部の計数値(検出回数)から、キャリッジ2の走査方向に関する現在位置を認識できるようになっている。
このキャリッジ2には、インクジェットヘッド3が搭載されている。インクジェットヘッド3は、その下面(図1の紙面向こう側の面)に多数のノズル30(図2、図3参照)を備えている。このインクジェットヘッド3は、搬送機構4により図1の下方(搬送方向)に搬送される記録用紙Pに対して、図示しないインクカートリッジから供給されたインクを多数のノズル30から噴射するように構成されている。
搬送機構4は、インクジェットヘッド3よりも搬送方向上流側に配置された給紙ローラ12と、インクジェットヘッド3よりも搬送方向下流側に配置された排紙ローラ13とを有する。給紙ローラ12と排紙ローラ13は、それぞれ、給紙モータ14と排紙モータ15により回転駆動される。そして、この搬送機構4は、給紙ローラ12により、記録用紙Pを図1の上方からインクジェットヘッド3へ搬送するとともに、排紙ローラ13により、インクジェットヘッド3によって画像や文字等が記録された記録用紙Pを図1の下方へ排出する。
次に、インクジェットヘッド3について説明する。図2はインクジェットヘッドの平面図である。また、図3(a)は図2(a)の拡大平面図、(b)は(a)のB−B線断面図である。但し、図3(a)においては、図3(b)に示されるFPCの図示が省略されている。
図2、図3に示すように、インクジェットヘッド3は、ノズル30や圧力室24を含むインク流路が形成された流路ユニット6と、圧力室24内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ7とを備えている。また、図2に二点鎖線で示されるように、圧電アクチュエータ7の上面には、フレキシブルプリント配線基板(FPC)48(図5参照)が接合される。
図3(a)に示すように、流路ユニット6は、4枚のプレートが積層された構造を有し、その内部にインク流路が形成されている。流路ユニット6の下面(図2の紙面向こう側の面)には複数のノズル30が形成されている。図2に示すように、これら複数のノズル30は、それぞれ搬送方向に延在し、且つ、走査方向に並ぶ、4列のノズル列を構成している。これら4本のノズル列にそれぞれ属するノズル30からは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色のインクがそれぞれ噴射される。また、流路ユニット6には、複数のノズル30にそれぞれ連通する複数の圧力室24が形成され、4列のノズル列に対応して、複数の圧力室24も4列に配列されている。さらに、流路ユニット6には、それぞれ搬送方向に延在し、4列の圧力室列に、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色のインクを供給する4本のマニホールド27が形成されている。尚、4本のマニホールド27は、流路ユニット6の上面に形成された4つのインク供給口28に連なっている。
そして、図3(b)に示すように、流路ユニット6内において、インク供給口28に連なるマニホールド27が圧力室24に連通し、さらに、圧力室24はノズル30に連通している。つまり、流路ユニット6には、マニホールド27から圧力室24を経てノズル30に至る個別インク流路29が複数形成されている。
次に、圧電アクチュエータ7について説明する。図2、図3に示すように、圧電アクチュエータ7は、複数の圧力室24を覆うように流路ユニット6の上面に配置された振動板40と、この振動板40の上面に、複数の圧力室24と対向するように配置された圧電層41と、圧電層41の上面に配置された複数の個別電極42とを備えている。
振動板40は、平面視で略矩形状の金属板である。この振動板40は、複数の圧力室24を覆った状態で流路ユニット6に接合されている。また、導電性を有する振動板40の上面は、圧電層41の下面側に配置されることによって、上面の複数の個別電極42との間で圧電層41に厚み方向の電界を生じさせる、共通電極を兼ねている。この共通電極としての振動板40は、後述する駆動IC47(図4〜図6参照)のグランドに接続されて、常にグランド電位に保持される。
圧電層41は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を主成分とする圧電材料からなる。図2、図3に示すように、この圧電層41は、振動板40の上面において、複数の圧力室24に跨って連続的に形成されている。また、この圧電層41は、少なくとも圧力室24と対向する領域において厚み方向に分極されている。
圧電層41の上面の、複数の圧力室24と対向する領域には、複数の個別電極42がそれぞれ配置されている。図3(a)に示すように、各々の個別電極42は圧力室24よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧力室24の中央部と対向している。また、複数の個別電極42の端部からは、複数の接点部45が個別電極42の長手方向に沿ってそれぞれ引き出されている。図3(b)に示すように、複数の接点部45は、FPC48に設けられた複数の接続端子51とそれぞれ接続される。
図4は、インクジェットヘッド3の圧電アクチュエータ7と、プリンタ1の制御基板9との電気的接続を概略的に示す図である。図4に示すように、圧電アクチュエータ7には2つの駆動IC47(47a,47b)が接続され、さらに、2つの駆動IC47は、制御基板9(本発明の制御部に相当する)と接続されている。後ほど詳述するが、2つの駆動IC47は、制御基板9から送信される各種信号(CLK、FIRE、SIN_0〜SIN_3、及び、STB:各信号の詳細については後述)に基づいて生成した、パルス状の駆動波形(図7参照)を有する駆動信号を、圧電アクチュエータ7の複数の個別電極42にそれぞれ供給する。つまり、駆動波形に応じて、個別電極42の電位を、パルス高さに相当する所定の駆動電位とグランド電位の間で切り換える。尚、2つの駆動IC47の間で、駆動対象の個別電極42は当然ながら異なっており、一方の駆動IC47aは、圧電アクチュエータ7の複数の個別電極42のうちの一部に接続され、他方の駆動IC47bが、残りの個別電極42に接続されている。
次に、インク噴射時における圧電アクチュエータ7の作用について説明する。ある個別電極42に対して駆動IC47から駆動信号が供給され、個別電極42に駆動電位が付与されたときには、この駆動電位が付与された個別電極42とグランド電位に保持されている共通電極としての振動板40との間に電位差が生じ、図3(b)に示される個別電極42と振動板40の間に挟まれた圧電層41(活性部41a)に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は圧電層41の分極方向と平行であるから、圧電層41の活性部41aが厚み方向と直交する面方向に収縮する。ここで、圧電層41の下側の振動板40は流路ユニット6の上面に固定されているため、この振動板40の上面に位置する圧電層41が面方向に収縮するのに伴って、振動板40の圧力室24を覆う部分が圧力室24側に凸となるように変形する(ユニモルフ変形)。このとき、圧力室24内の容積が減少するために圧力室24内のインク圧力が上昇し、この圧力室24に連通するノズル30からインクが噴射される。
(圧電アクチュエータの駆動制御構成)
次に、駆動IC47を含む、圧電アクチュエータ7を駆動制御するための構成(駆動制御装置)について詳細に説明する。図5は図2のインクジェットヘッド3を右側から見た側面図である。尚、この図5においては、図2では図面の簡単のために簡略化あるいは省略されていた、圧電アクチュエータ7の上方に位置する、フレキシブルプリント配線基板(FPC)48及びフレキシブルフラットケーブル(FFC)49が図示されている。また、図6は図5に示されるFPCとFFCの上面図である。
図5に示すように、複数の個別電極42が配置された圧電アクチュエータ7の上面には、一方向に長尺な1枚のFPC48の中央部が接合されるとともに、このFPC48の、圧電アクチュエータ7との接合部分を挟む両側部分はそれぞれ上方に折り返され、それらの端部には2つの駆動IC47がそれぞれ実装されている。また、図6に示すように、FPC48の両端部は、それぞれ複数の出力端子61aを有するFFC49の2つの出力部61と接続されている。さらに、FFC49の複数の入力端子60aを有する入力部60は制御基板9のコネクタ9aに接続されている。
FPC48の両端部にそれぞれ実装された2つの駆動IC47(47a,47b)は、同一の構成を有するICである。つまり、内部の回路構成、及び、入出力端子の数や配置等の仕様が同一である。これら2つの駆動IC47は、FPC48上において、一方向に配列された複数の入力端子(IN)が互いに向かい合うように配置されている。従って、各駆動IC47の複数の出力端子(OUT)は外側に配置されている。また、各駆動IC47の複数の入力端子(IN)は、FFC49の出力部61の複数の出力端子61aと、FPC48上の複数の入力配線52によって接続されている。また、各駆動IC47の複数の出力端子(OUT)は、FPC48上の複数の出力配線53によって、圧電アクチュエータ7の複数の個別電極42と接続されている。
また、図6に示すように、FFC49は、制御基板9から出力された信号を2つの駆動IC47に送信する、複数の配線62,63が形成されている。尚、図6では、図面の簡単のため、一部の配線しか図示されていないが、実際には、入力部60の複数の入力端子60aにそれぞれ接続された複数の配線がFFC49に形成されている。尚、2つの駆動IC47が実装されたFPC48と、FPC48と制御基板9とを接続し、制御基板9から駆動IC47へ信号を送信する配線62,63が形成されたFFC49とを合わせた、フレキシブルな配線基板構造が、本願発明の「配線基板」に相当する。
(制御基板から駆動ICへ入力される信号の詳細)
次に、制御基板9から2つの駆動IC47へ入力される各種入力信号について、図4を参照して説明する。まず、図4において、CLKは制御基板9から駆動IC47へのデータ転送用クロック、STBは駆動IC47の制御に用いられるストローブ制御信号の入力をそれぞれ示している。
また、本実施形態のインクジェットプリンタ1は、多階調表現を可能にして高画質の画像印刷を実現するために、各ノズル30から噴射させる液滴のサイズ(液滴体積)を、5種類の中から選択できるようになっている。つまり、1つのノズル30に対して、液滴を噴射しない態様と、液滴体積が異なる5種類の態様の、合計6種類の噴射態様から1つの噴射態様を選択的に取り得るように構成されている。
制御基板9は、前述した6種類の噴射態様にそれぞれ対応した6種類の駆動波形(図7)の信号(FIRE信号)を生成する駆動波形生成回路70と、各ノズル30のそれぞれの噴射タイミング毎に、6種類の駆動波形から1種類を選択させるための波形選択信号を生成する選択信号生成回路71を有する。
そして、制御基板9から駆動IC47に対して、駆動波形生成回路70で生成された6種類の駆動波形信号が入力される。尚、図4では、図面の簡単のため、駆動波形信号(FIRE)を送信する配線が1本しか示されていないが、実際には、6種類の駆動波形信号をそれぞれ送信する6本の配線がFFC49に設けられている。また、6種類の駆動波形信号は、2つの駆動IC47のそれぞれにおいて共通に使用されるものであるから、これら駆動波形信号は、図4のように制御基板9から2つの駆動IC47に共通に入力される共通信号である。
また、選択信号生成回路71で生成される波形選択信号は、6種類の駆動波形を区別することができるように、3ビットデータの組み合わせ(例えば、“001”や“100”等)で構成された6種類の信号である。そして、前述の6種類の駆動波形信号の入力と同時に、波形選択信号が、駆動IC47に対してシリアル入力される(SIN_0〜SIN_3)。
そして、駆動IC47は、各ノズル30について、波形選択信号によって対応づけられた噴射態様に応じた駆動波形を有する駆動信号(駆動パルス)を生成し、生成した駆動信号をノズル30に対応した圧電アクチュエータ7の個別電極42に供給する。尚、6種類の駆動波形から1種類を選択するための波形選択信号は、ノズル30(個別電極42)毎に設定されるものであるから、これら波形選択信号は、図4のように、制御基板9から2つの駆動IC47のそれぞれに対して個別に入力される信号である。
6種類の噴射態様にそれぞれ対応する駆動信号の波形(駆動波形)について少し補足する。前述したように、6種類の噴射態様のうち、液滴を噴射しない態様を除いた5種類の噴射態様は、それぞれ噴射される液滴の体積が異なっている。また、ノズル30から噴射される液滴量(液滴体積)は、圧力室24内のインクに付与される圧力の大きさに比例する。そこで、駆動IC47が、圧力室24内のインクに付与される圧力がそれぞれ異なるように、波形の異なる駆動信号を圧電アクチュエータ7の個別電極42に供給することで、個別電極42の電位を駆動電位とグランド電位との間で適宜のタイミングで切り換えて、大きさの異なる液滴をノズル30から選択的に噴射させることが可能となる。図7に、6種類の噴射態様に対応する6種類の駆動波形を示す。
この図7には、非噴射、S1(小滴1)、S2(小滴2)、M(中滴)、L(大滴)、及び、LL(極大滴)の6種類の噴射態様にそれぞれ対応した、6種類の駆動波形が示されている。そして、駆動IC47は、前記6種類の駆動波形のうちの中から1種類を選択してその波形を有する駆動信号を生成し、圧電アクチュエータ7の個別電極42に印加する。
(駆動ICの入出力端子構成)
次に、駆動IC47の入出力端子について説明する。図8に、2つの駆動IC47の入出力端子の配置を示す。尚、この図8では、図6においては示されている、2つの駆動IC47の間に存在するFFC49の2つの出力部61(FFC49とFPC48の接続部分)の図示は省略している。図8に示すように、駆動IC47は、一方側に配置された複数の入力端子(IN)と、反対側に配置された複数の出力端子(OUT)が、それぞれ一列に並べられた入出力端子構成を有する。以下では、特に、複数の入力端子(IN)の配置について詳しく説明する。複数の入力端子(IN)のうち、電源入力端子(VDD2)とグランド入力端子(VSS2)は、配列方向の両側にそれぞれ配置されている。一方で、ノイズが混入したときの影響が大きい高周波信号である、データ転送用クロックや波形選択信号が入力される入力端子(CLK、及び、SIN_0〜3)は、電源入力から離れた、配列方向中央側に配置されている。具体的には、中央に位置するCLKの両側に、波形選択信号がそれぞれ入力される選択信号入力端子54(SIN_0〜3)が2つずつ配置されている。また、図8では図示が省略されているが、駆動IC47を制御するためのストローブ信号(STB:図4、図9参照)が入力される端子も設けられている。
また、選択信号入力端子54(SIN_0〜3)と電源入力端子(VDD2)の間には、2つの駆動IC47に共通の信号である6種類の駆動波形信号が入力される、6つの共通信号入力端子55(FIRE)が、CLKを挟んで3つずつ配置されている。また、6つの共通信号入力端子55には、FIRE1〜FIRE6の番号が付された上で、番号順に配列されている。即ち、図8の上側に位置する駆動IC47aにおいては、6つの共通信号入力端子55は、図中左からFIRE1→FIRE6の順に配列されている。また、図8の下側に位置する駆動IC47bにおいては、図中右からFIRE1→FIRE6の順に配列されている。言い換えれば、上下2つの駆動IC47a,47bで、6つの共通信号入力端子55(FIRE1〜6)の配列方向が互いに逆方向になっている。
(駆動ICの回路構成)
図9は、駆動IC47の回路構成を概略的に示すブロック図である。図9に示すように、駆動IC47は、シフトレジスタ80と、ラッチ回路81と、マルチプレクサ82と、高圧バッファ83とを備えている。
制御基板9からシフトレジスタ80に対して、駆動対象となる複数のノズル30(複数の個別電極42)の各々に対応した3ビットの波形選択信号が、データ転送クロック(CLK)と同期して、4つの選択信号入力端子54(SIN_0〜3)から直列に入力(シリアル入力)される。そして、シフトレジスタ80は、シリアル入力される3ビットの波形選択信号を順次保持し、全ノズル30についての波形選択信号の転送が終了した段階で、これら3ビットの波形選択信号を並列の信号に変換して、ラッチ回路81へパラレル出力する。尚、3ビットの波形選択信号は、FFC49の1本の個別配線62(図6参照)で制御基板9からシフトレジスタ80へシリアル入力するようにしてもよいのだが、転送速度の向上の観点から、本実施形態では、4本の個別配線62によって4つの選択信号入力端子54(SIN_0〜3)へ同時に入力されるようになっている。
ラッチ回路81は、制御基板9から入力されたストローブ制御信号(STB)に従って、パラレル変換された、全てのノズル30についての3ビットの波形選択信号を、所定のタイミングでマルチプレクサ82にパラレル出力する。マルチプレクサ82(信号選択回路)には、6つの共通信号入力端子55(FIRE1〜6)にそれぞれ入力された、6種類の駆動波形信号(図7参照)が入力される。そして、マルチプレクサ82は、ラッチ回路81から入力された波形選択信号に基づいて、ノズル30(個別電極42)毎に、6種類の駆動波形の中から1種類を選択する。このようにして決定された駆動波形は高圧バッファ83において増幅され、電源電圧レベル(例えば、20V)の駆動信号が生成される。そして高圧バッファ83に接続された出力端子(OUT)から、その駆動対象であるノズル30に対応した個別電極42に、所定の駆動波形を有する駆動信号が出力される。
(共通信号入力端子と共通配線の接続)
上述したように、駆動IC47のマルチプレクサ82は、波形選択信号に基づいて、6つの共通信号入力端子55(FIRE1〜6)からそれぞれ入力された6種類の駆動波形のうち、1つの共通信号入力端子55から入力された特定の1種類を選択することから、2つの駆動IC47間で、同じ番号の共通信号入力端子55に、同じ駆動波形の信号が入力されるように構成されるのが普通である。しかし、その場合、1種類の駆動波形信号を送信する、FFC49の1本の共通配線を、2つの駆動IC47の同じ番号の共通信号入力端子55に接続することになるが、先に挙げた図11に示されるように、6本の共通配線103の分岐線103a同士が互いに交差し、交差部分が多くなって、共通配線103によって送信される駆動波形信号にノイズが混入しやすくなる。また、特に、本実施形態のように、共通配線が設けられる配線基板がフレキシブルな基板(FFC49)である場合には、配線同士が交差する部分で可撓性が低下するため、その観点からも交差部分を少なくすることが好ましい。
そこで、本実施形態では、図8に示すように、FFC49に6種類の駆動波形信号をそれぞれ送信する6本の共通配線63が配置された上で、これら6本の共通配線63の分岐線63a同士が2つの駆動IC47の間で交差しないように構成されている。尚、図8では、図11との比較のため、駆動波形信号(FIRE)を送信する共通配線63以外の配線(波形選択信号(SIN_0〜3)を送信する個別配線62、転送クロック(CLK)用配線、VDD2、VSS2への配線等)の一部又は全部の図示を省略している。
2つの駆動IC47で、共通信号入力端子55(FIRE)の配列方向が逆方向であるということは、2つの駆動IC47で、一方からの配列順が同じで真向かいの位置にある、共通信号入力端子55の番号は異なることなる。例えば、図8の上側の駆動IC47aでは左から2番目の端子はFIRE2、下側の駆動IC47bの左から2番目の端子はFIRE5である。このように一方向からの配列順が同じで、番号の異なる2つの共通信号入力端子55に、1本の共通配線63の分岐線63aがそれぞれ接続される。このようにすることで、2つの駆動IC47の共通信号入力端子55同士を接続する6本の分岐線63aが互いに平行になり、交差部分は、図中左側の制御基板9側へ引き出される共通配線63が他の共通配線63の分岐線63aを跨ぐときの交差のみとなるため、駆動波形信号へのノイズの混入が抑えられる。
但し、上記の配線接続構成を採用すると、2つの駆動IC47間で、同じ番号の共通信号入力端子55から入力される駆動波形が異なってしまうことから、そのままでは、マルチプレクサ82が、波形選択信号に基づいて、ある共通信号入力端子55から入力された駆動波形を選択したときに、駆動IC47によっては、選択された駆動波形が、制御基板9で設定された所望の駆動波形とは異なってしまう。そこで、このような問題が生じないように、制御基板9側で波形選択信号の設定がなされる。
図4に示される制御基板9の選択信号生成回路71は、3ビットデータの組み合わせからなる6種類の波形選択信号を、図7に示される6種類の駆動波形に対応付けるのではなく、表1に示すように、駆動IC47に入力される6つの共通信号入力端子55の番号(FIRE1〜FIRE6)に対応付けて生成する。
Figure 2011177903
尚、表1において、“IC_a”は図8の上側の駆動IC47a、“IC_b”は図8の下側の駆動IC47bをそれぞれ指している。この場合、駆動波形の欄から分かるように、1種類の波形選択信号に対応する駆動波形は、2つの駆動IC47間で異なることになる。
そして、2つの駆動IC47で番号の異なる共通信号入力端子55に1本の共通配線63によって入力される駆動波形信号を、マルチプレクサ82に選択させるために、選択信号生成回路71は、2つの駆動IC47に対して、前記異なる番号に対応した異なる波形選択信号を送信する。例えば、図8の上側の駆動IC47aのFIRE2と下側の駆動IC47bのFIRE5にそれぞれ入力される駆動波形(図7のS1(小滴))を選択させる場合には、上側の駆動IC47aに対しては、表1でFIRE2に対応付けられた、“001”の波形選択信号を送信する一方で、下側の駆動IC47bに対してはFIRE5に対応付けられた、“100”の波形選択信号を送信する。
つまり、制御基板9の選択信号生成回路71は、各駆動IC47のマルチプレクサ82が選択すべき駆動波形が入力される、共通信号入力端子55の番号を指定することになる。従って、1本の共通配線63を、2つの駆動IC47の間で番号の異なる共通信号入力端子55に接続しても、本来選択すべき駆動波形とは異なる駆動波形が駆動IC47で選択されてしまうことはない。また、このように、駆動IC47のマルチプレクサ82が、どの共通信号入力端子55から入力される駆動波形信号を選択すべきなのかを、制御基板9側で指定することから、駆動IC47のマルチプレクサ82側では、波形選択信号に対応した番号の共通信号入力端子55から入力された駆動波形を選択するだけでよく、駆動IC47の回路構成が複雑にならない。
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
1]前記実施形態では、制御基板9の選択信号生成回路71は、表1のように、3ビットデータの組み合わせからなる6種類の波形選択信号を、駆動IC47に入力される6つの共通信号入力端子55の番号(FIRE1〜FIRE6)に対応付けて生成しているが、表2のように、図7の6種類の駆動波形に対応付けて生成してもよい。
Figure 2011177903
尚、前記実施形態と同様に、1本の共通配線63によって送信される1種類の駆動波形信号は、2つの駆動IC47の異なる番号の共通信号入力端子55に入力される。しかし、表2の場合には、制御基板9から送信される波形選択信号が共通信号入力端子55の番号には対応付けられていないため、この波形選択信号のみでは、マルチプレクサ82で選択すべき駆動波形が、実際には何番の共通信号入力端子55から入力されるものなのか、駆動IC47側では認識できない。
そこで、この場合には、図10に示すように、制御基板9から2つの駆動IC47の各々に対して、それぞれが図8の駆動IC47a、47bのうち、何れに該当するのかを認識させるためのIC識別信号(SEL_IC)が送信される。一方、各駆動IC47には、表2の波形選択信号と共通信号入力端子55の番号との対応付けが記憶される。そして、各駆動IC47のマルチプレクサ82は、制御基板9から送信されたIC識別信号(SEL_IC)によって、2つの駆動IC47a,47bのうちのどちらに該当するのか(表2のIC_aに該当するのか、IC_bに該当するのか)を認識する。さらに、マルチプレクサ82は、ある駆動波形信号に対応する波形選択信号が入力されたときには、表2の関係から、その駆動波形信号がどの共通信号入力端子55に入力されるものなのかを特定する。例えば、表2において、IC識別信号によってIC_aであると認識した駆動IC47aに対して、S1の駆動波形に対応する“001”の波形選択信号が入力されたときには、駆動IC47aのマルチプレクサ82は、その波形選択信号によって指示される駆動波形信号の入力先(共通信号入力端子55の番号)はFIRE2であると特定し、このFIRE2から入力された信号を選択する。
2]図8のように、前記実施形態では、2つの駆動IC47間で、一方向からの配列順が同じで、且つ、番号が異なる共通信号入力端子55の組(計6組)全てが、分岐線63aによって互いに接続された構成となっていたが、一部の共通信号入力端子55の組のみが互いに接続された構成であってもよい。
3]前記実施形態では、2つの駆動IC47が実装されたFPC48と制御基板9とがFFC49で接続されることによって、制御基板9と駆動IC47とが接続された構成となっているが、FFC49を用いる必要は必ずしもなく、駆動IC47が実装された配線基板と制御基板9とが直接接続されてもよい。
4]駆動IC47が実装される配線基板や、駆動IC47と制御基板9とを接続する配線基板は、フレキシブルな基板である必要はなく、硬質のプリント基板であってもよい。
5]前記実施形態は、圧電アクチュエータの駆動制御に本発明を適用した一例であるが、その他の駆動方式のアクチュエータにも本発明を適用することは可能である。また、インクジェットヘッドのアクチュエータを駆動する場合にも限られず、複数種類の共通信号の中から1種類を選択して、アクチュエータの駆動信号に使用するものであれば、他の技術分野で用いられるアクチュエータの駆動制御構成に本発明を適用することも可能である。
3 インクジェットヘッド
7 圧電アクチュエータ
9 制御基板
42 個別電極
47 駆動IC
54 選択信号入力端子
55 共通信号入力端子
62 個別配線
63 共通配線
82 マルチプレクサ

Claims (4)

  1. アクチュエータに接続された配線基板と、前記配線基板に実装され、前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を生成する2つの駆動ICと、前記配線基板と接続されて前記2つの駆動ICを制御する制御部を有し、
    前記制御部は、前記2つの駆動ICで共通に用いられる複数種類の共通信号と、これら複数種類の共通信号から1つを選択させるための複数種類の選択信号を生成して、前記2つの駆動ICにそれぞれ送信するものであり、
    前記2つの駆動ICは、それぞれ所定方向に沿って並べられた複数の入力端子を有し、前記配線基板上において前記複数の入力端子が互いに向かい合うように配置され、
    各駆動ICの複数の入力端子には、前記複数種類の共通信号が入力される複数の共通信号入力端子と、前記選択信号が入力される選択信号入力端子とが含まれ、前記複数の共通信号入力端子はそれぞれに異なる番号が付された上で、番号順に前記所定方向に配列され、且つ、前記2つの駆動ICの間で前記複数の共通信号入力端子の配列方向が互いに逆方向であり、
    各駆動ICは、前記選択信号入力端子から前記複数種類の選択信号の何れかが入力されたときに、この選択信号に基づいて、前記複数の共通信号入力端子からそれぞれ入力された前記共通信号の中から、前記駆動信号の生成に使用する1つの信号を選択する、信号選択回路を有し、
    前記配線基板には、前記2つの駆動ICの両方の前記共通信号入力端子に接続されて、前記複数種類の共通信号のそれぞれを前記2つの駆動ICに入力する複数本の共通配線が配置され、さらに、少なくとも一部の前記共通配線が、前記2つの駆動ICにそれぞれ設けられた、番号が異なる2つの前記共通信号入力端子に接続されており、
    前記制御部は、
    前記複数種類の選択信号を、前記共通信号入力端子の番号に対応させて生成し、
    前記2つの駆動ICの間で番号が異なる2つの前記共通信号入力端子に接続された共通配線によって、2つの駆動ICにそれぞれ送信される共通信号を、前記信号選択回路に選択させる場合には、前記2つの駆動ICのそれぞれに対して、前記異なる番号に対応した異なる選択信号を送信することを特徴とするアクチュエータの駆動制御装置。
  2. 前記2つの駆動ICの複数種類の共通信号入力端子は、前記所定方向一方側からの配列順が同じである端子同士が、同じ共通配線に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータの駆動制御装置。
  3. 前記配線基板がフレキシブル基板であることを特徴とする請求項1又は2に記載のアクチュエータの駆動制御装置。
  4. アクチュエータに接続された配線基板と、前記配線基板に実装され、前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を生成する2つの駆動ICと、前記配線基板と接続されて前記2つの駆動ICを制御する制御部を有し、
    前記制御部は、前記2つの駆動ICで共通に用いられる複数種類の共通信号と、これら複数種類の共通信号から1つを選択させるための複数種類の選択信号を生成して、前記2つの駆動ICにそれぞれ送信するものであり、
    前記2つの駆動ICは、それぞれ所定方向に沿って並べられた複数の入力端子を有し、前記配線基板上において前記複数の入力端子が互いに向かい合うように配置され、
    各駆動ICの複数の入力端子には、前記複数種類の共通信号が入力される複数の共通信号入力端子と、前記選択信号が入力される選択信号入力端子とが含まれ、前記複数の共通信号入力端子はそれぞれに異なる番号が付された上で、番号順に前記所定方向に配列され、且つ、前記2つの駆動ICの間で前記複数の共通信号入力端子の配列方向が互いに逆方向であり、
    各駆動ICは、前記選択信号入力端子から前記複数種類の選択信号の何れかが入力されたときに、この選択信号に基づいて、前記複数の共通信号入力端子からそれぞれ入力された前記共通信号の中から、前記駆動信号の生成に使用する1つの信号を選択する、信号選択回路を有し、
    前記配線基板には、前記2つの駆動ICの両方の前記共通信号入力端子に接続されて、前記複数種類の共通信号のそれぞれを前記2つの駆動ICに入力する複数本の共通配線が配置され、さらに、少なくとも一部の前記共通配線が、前記2つの駆動ICにそれぞれ設けられた、番号が異なる2つの前記共通信号入力端子に接続されており、
    前記制御部は、
    前記複数種類の選択信号を、前記複数種類の共通信号にそれぞれ対応させて生成するとともに、さらに、前記2つの駆動ICの各々に対して、前記配線基板上に配置された2つの駆動ICのうちの何れに該当するのかを認識させるためのIC識別信号を送信し、
    前記信号選択回路は、
    前記2つの駆動ICの間で番号が異なる2つの前記共通信号入力端子に接続された共通配線によって、2つの駆動ICにそれぞれ送信される共通信号に対応した前記選択信号が入力されたときには、前記IC識別信号に基づいて、前記共通信号が入力された前記共通信号入力端子の番号を特定することを特徴とするアクチュエータの駆動制御装置。
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