JP2015013415A - Recording head drive circuit, recording head drive method, and image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は記録ヘッドの駆動回路、記録ヘッドの駆動方法、及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a recording head driving circuit, a recording head driving method, and an image forming apparatus.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置もしくは画像形成装置として用いるインクジェット記録装置は、ノズルと、加圧液室と、圧力発生手段とを備えた記録ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したものである。 An ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus or an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, or a plotter is equipped with an ink jet head as a recording head having a nozzle, a pressurized liquid chamber, and pressure generating means. It is.
ノズルは、インクの液滴を吐出する部材である。加圧液室はノズルに連通しており、吐出室、圧力室、加圧室、液室、インク流路、流路等とも称される。圧力発生手段はこの加圧液室内のインクを加圧する部材である。 The nozzle is a member that ejects ink droplets. The pressurized liquid chamber communicates with the nozzle and is also referred to as a discharge chamber, a pressure chamber, a pressurized chamber, a liquid chamber, an ink flow path, a flow path, and the like. The pressure generating means is a member that pressurizes the ink in the pressurized liquid chamber.
インクジェットヘッドには、加圧液室内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子等の電気機械変換素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させて液滴を吐出させる圧電素子型のものがある。
この圧電素子型インクジェットヘッドは、ピエゾ素子に駆動信号を印加することによりインクの液滴を吐出するものである。
ヘッド駆動回路には、スイッチング素子によって構成されたものがあり、所定のタイミングでスイッチング素子をオン/オフすることにより、圧電素子の充放電を制御し、駆動信号として矩形波信号を印加するものが知られている。
Ink jet heads use electromechanical transducers such as piezoelectric elements as pressure generating means to pressurize the ink in the pressurized fluid chamber, and deform the diaphragm that forms the walls of the ink channels to change the volume inside the ink channels There is a piezoelectric element type that discharges droplets.
This piezoelectric element type ink-jet head ejects ink droplets by applying a drive signal to a piezo element.
Some head drive circuits are composed of switching elements, which control charging / discharging of the piezoelectric elements by turning on / off the switching elements at a predetermined timing and apply a rectangular wave signal as a drive signal. Are known.
ここで、インクジェットヘッドの圧電素子の電気配線は、駆動回路に用いられる電気配線よりも厚さ及び幅が小さい微細パターンのため配線抵抗が高くなってしまう。例えば、幅1mm、厚さ0.07mmの場合、長さ10mmあたり0.0024Ωであるのに対し、幅0.1mm、厚さ0.07mmの場合、長さ10mm当たり0.024Ωになる。 Here, since the electrical wiring of the piezoelectric element of the inkjet head is a fine pattern having a smaller thickness and width than the electrical wiring used in the drive circuit, the wiring resistance becomes high. For example, when the width is 1 mm and the thickness is 0.07 mm, it is 0.0024Ω per 10 mm length, whereas when the width is 0.1 mm and the thickness is 0.07 mm, it is 0.024Ω per 10 mm length.
そのため、ヘッド駆動時配線上では駆動電流により電圧降下が生じてしまい、インクジェットヘッドの各CH(チャンネル)に印加される信号の波形形状、すなわち鈍り具合が異なる。
電圧降下は、駆動するCH数によって変動する。
ヘッド内の少数のCHを駆動する場合と多数のCHを駆動する場合とでは電圧降下の大きさが異なるため、1つのCHに着目すると、ヘッド内の駆動CH数が多くなるほど、駆動波形の立上り/立下りが鈍ってしまう。このため、吐出速度が遅くなり、吐出量が小さくなる。
Therefore, a voltage drop occurs due to the drive current on the wiring for driving the head, and the waveform shape of the signal applied to each CH (channel) of the inkjet head, that is, the dullness is different.
The voltage drop varies depending on the number of driven CHs.
Since the magnitude of the voltage drop differs between driving a small number of CHs in the head and driving a large number of CHs, focusing on one CH, the driving waveform rises as the number of driving CHs in the head increases. / Falling edge is dull. For this reason, a discharge speed becomes slow and discharge amount becomes small.
また、電流の経路長によって電圧降下の大きさが異なる。電圧降下は電流の経路長が長いほど大きくなり、各CH間で配線上の電位に差が生じる。そのため、給電部からの距離が遠いCHになるほど駆動波形の立上り/下りが鈍ってしまい、吐出速度が遅くなり、吐出量が小さくなる。 The magnitude of the voltage drop varies depending on the current path length. The voltage drop becomes larger as the current path length is longer, and the potential on the wiring is different between each CH. For this reason, as the distance from the power feeding unit becomes farther, the rise / fall of the drive waveform becomes dull, the discharge speed becomes slow, and the discharge amount becomes small.
このように、配線の電圧降下により、駆動CH数によって各CHの吐出特性が変動し、CH間で吐出特性に差が生じるため、印刷ムラが生じ、画像品質が劣化してしまうという問題があった。 In this way, due to the voltage drop of the wiring, the ejection characteristics of each CH fluctuate depending on the number of drive CHs, and there is a difference in the ejection characteristics between the CHs, resulting in printing unevenness and image quality degradation. It was.
このため、このような問題を解決すべく種々の提案がなされている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特許文献1は、「容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法並びにそれを用いた装置」に関するものである。同文献1に記載の発明は、容量性負荷に蓄積されたエネルギーを効率良く回収・再利用することを目的とするものである。同文献1には、容量性負荷駆動回路及び容量性負荷駆動方法として、容量性負荷、すなわち圧電素子の電流経路にコンデンサとスイッチ素子とを接続し、スイッチ素子を制御することにより、容量性負荷のエネルギーを回生する構成が開示されている。
For this reason, various proposals have been made to solve such problems (see, for example,
特許文献2に記載の発明は、CHごとの配線抵抗や静電容量の違いによる吐出ばらつきを均一化することを目的とするものである。同文献2には、圧電素子の配線接続方法について開示され、時定数が高くなる圧電素子については、複数の駆動回路と接続することで、時定数を下げる構成が開示されている。
An object of the invention described in
特許文献3に記載の発明は、各ノズル間の吐出特性に差をなくすことを目的とするものである。同文献3には、ヘッドの駆動方法と駆動回路構成について開示され、ヘッドのノズルを複数のブロックに分割し、各ブロックの吐出特性が等しくなるように、ブロックごとに異なる駆動波形を印加する構成が開示されている。
An object of the invention described in
しかしながら、特許文献1、3に記載の発明では、駆動回路のヘッド駆動電圧の配線インピーダンス差により、電圧降下量に違いが生じていた。また、特許文献2に記載の発明では、駆動回路のヘッド駆動電圧の配線インピーダンス差により、電圧降下量については考慮されているものの、給電部と各CHの駆動回路間の配線インピーダンス差で生じる波形差については考慮されていない。また、特許文献2に記載の発明はトランジスタと抵抗を用いて波形鈍りを改善しているのでその分装置が複雑になりコストもかかる。
However, in the inventions described in
そこで、本発明の目的は、駆動回路のヘッド駆動電圧の配線インピーダンス差による波形差を改善することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the waveform difference due to the wiring impedance difference of the head drive voltage of the drive circuit.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、記録ヘッドのノズルに連通する加圧室内のインクを加圧して液滴を吐出させる圧電素子と、前記ノズル毎に前記圧電素子を充放電させるスイッチング素子と、給電部から各圧電素子の駆動回路までの配線のインピーダンスが最も高い圧電素子に並列接続され、前記圧電素子の駆動時に電流を供給する容量性素子と、を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in
本発明によれば、駆動回路のヘッド駆動電圧の配線インピーダンス差による波形差を改善することができる。 According to the present invention, the waveform difference due to the wiring impedance difference of the head drive voltage of the drive circuit can be improved.
<実施形態>
以下、一実施形態について述べる。
[構 成]
図1は、画像形成装置の一実施形態に係る概念図である。図2は、図1に示した画像形成装置の平面図である。
本実施形態の画像形成装置は、図示した構成からなるライン型インクジェットプリンタである。記録媒体である紙4を搬送ベルト6によって搬送し、搬送された紙4にFCヘッドアレイ2もしくはBkヘッドアレイ3からインクを吐出して画像を形成する。
本実施形態の画像形成装置は、FC(フルカラー)印刷モードとBk(ブラック)印刷モードとの2つの印刷モードを備える。印刷モードごとにヘッドアレイ2、3を備える構成としている。各ヘッドアレイ2、3はそれぞれの印刷モードにおいて印刷動作を行い、FC印刷モード時にはFCヘッドアレイ2、Bk印刷モード時にはBkヘッドアレイ3が対応している。搬送ローラー5と、搬送ベルト6と、図示しないモータと、で搬送手段を構成している。搬送手段は、記録ヘッドとしてのFCヘッドアレイ2、Bkヘッドアレイ3のノズル側に紙4を搬送する。
<Embodiment>
Hereinafter, an embodiment will be described.
[Constitution]
FIG. 1 is a conceptual diagram according to an embodiment of an image forming apparatus. FIG. 2 is a plan view of the image forming apparatus shown in FIG.
The image forming apparatus of the present embodiment is a line type ink jet printer having the configuration shown in the drawing. The
The image forming apparatus of the present embodiment has two print modes, an FC (full color) print mode and a Bk (black) print mode. The
各ヘッドアレイ2、3は独立して搬送ベルト6の上面に対し直交する方向に移動することが可能である。また、本画像形成装置は搬送ベルト6上にキャッピングユニット1を備えている。このキャッピングユニット1は搬送ベルト6の上面に対して水平方向に移動可能である。印刷動作中使用しないヘッドアレイ2、3の直下にはキャッピングユニット1が位置しており、ヘッドアレイ2、3を構成する各ヘッドはキャッピングユニット1によりキャッピングされる。
Each of the
印刷に使用するヘッドアレイ2、3は搬送ベルト6とアレイ面間のギャップが1mm程度の位置に固定されている。印刷は、ヘッドアレイ2、3と直交するように紙4を搬送し、紙4がヘッドアレイ2、3の下を通過する際に、ヘッドアレイ2、3を構成する各ヘッドからインクの液滴を吐出することにより行われる。
The
各ヘッドアレイ2、3は、複数の液滴吐出ヘッドを主走査方向にアレイ状に並べることにより構成されている。FCヘッドアレイ2は、C(シアン)M(マゼンタ)Y(イエロー)K(ブラック)各色のノズル列を備えたヘッドにより構成される。Bkアレイ3はすべてBkのノズル列によって構成されており、FCよりも高解像度の印刷が行えるノズル配置構成となっている。
Each of the
図3は、本実施形態に係る画像形成装置に用いられるヘッドアレイ2のノズル面と1つのノズル列とを示す図である。
本実施形態の画像形成装置におけるヘッドアレイ2、3は、図示するように4本のノズル列を備えたヘッドによって構成される。
ヘッドアレイ2、3を構成するヘッドは図示するように、各ヘッドが千鳥状に配置されている。
FCアレイ2を構成するヘッドは1ヘッドにおいて各ノズル列は異なる色(CMYK)のインクを吐出する。
Bkアレイ3を構成するヘッドはすべてのノズル列からBkインクを吐出する。
ヘッドアレイ2、3を構成する液滴吐出ヘッドは例えば4本のノズル列を備え、ヘッドアレイ2、3は本発明の画像形成装置において、紙4の搬送方向とヘッドアレイ2、3を構成する各液滴吐出ヘッドのノズル列が直交する方向に実装されている。
FIG. 3 is a diagram showing the nozzle surface and one nozzle row of the
The
The heads constituting the
The heads constituting the
The heads constituting the
The droplet discharge heads constituting the
FCモードは各色において1ノズル列を使用して印刷を行う。一方、Bk印刷モードではモノクロ印刷4ノズル列を使用して印刷を行うことにより、FC印刷モードの4倍の印刷解像度となる。 In the FC mode, printing is performed using one nozzle row for each color. On the other hand, in the Bk print mode, printing is performed using a monochrome print 4-nozzle array, so that the print resolution is four times that of the FC print mode.
図4は、本実施形態に係る画像形成装置の本体制御部の概略を示すブロック図である。
本体制御部は、CPU(Central Processing Unit)12と、ROM(Read Only Memory)14と、RAM(Random Access Memory)16と、図示しない不揮発性メモリと、ASIC(Application Specific Integrated Circuit:特定仕様向け集積回路)15と、を備える。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an outline of a main body control unit of the image forming apparatus according to the present embodiment.
The main body control unit includes a CPU (Central Processing Unit) 12, a ROM (Read Only Memory) 14, a RAM (Random Access Memory) 16, a nonvolatile memory (not shown), and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Circuit) 15.
CPU12は画像形成装置全体の制御を司る回路である。ROM14は、CPU12が実行するプログラム、その他の固定データを格納する回路である。RAM16は、画像データ等を一時格納する回路である。不揮発性メモリは、画像形成装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な記憶媒体である。ASIC15は、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他画像形成装置全体を制御するための入出力信号を処理する回路である。
The
本体制御部は、ホストI/F(Inter Face)11と、ヘッド制御部20、搬送モータ駆動部21と、I/O(Input Output)17等を備える。
ホストI/F11は、ホスト側とのデータ及び信号の送受を行うための回路である。
ヘッド制御部20は、記録ヘッド22を駆動制御するためのデータ転送手段を含む回路である。
搬送モータ駆動部21は、搬送モータ27を駆動する回路である。
I/O17は、リニアエンコーダ26、ホイールエンコーダ29からの検出パルス、環境温度を検出する温度センサ24からの検出信号、スキャナ18による読み込み画像データ、及びその他の各種センサからの検知信号を入力するための回路である。
The main body control unit includes a host I / F (Inter Face) 11, a head control unit 20, a transport
The host I /
The head controller 20 is a circuit including data transfer means for driving and controlling the
The transport
The I /
本体制御部には、画像形成装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル13が接続されている。
本体制御部は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読み取り装置、デジタルカメラ等の撮像装置等のホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットワークを介してホストI/F11で受信する。
本体制御部のCPU12は、ホストI/F11に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ASIC15にて必要な画像処理及びデータの並び替え処理等を行い、この画像データをヘッド駆動制御部20から記録ヘッド22に転送する。
尚、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばROM14にフォントデータを格納して行っても良く、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開して画像形成装置に転送しても良い。
An
The main body control unit receives print data from the host side of an information processing device such as a personal computer, an image reading device such as an image scanner, an imaging device such as a digital camera, etc., via a cable or a network at the host I /
The
The dot pattern data for image output may be generated by storing font data in the
ヘッド制御部は、上述した画像データをシリアルデータで転送する。これと共に、画像データの転送及び転送の確定等に必要な転送クロック、ラッチ信号、駆動回路内のパルス生成回路を駆動するための動作クロックをヘッドアレイ2、3の各ヘッドの駆動回路23に入力する。
尚、インクは温度によって粘度が変化するため、転送するパルスデータは環境温度によって変える必要がある。温度センサ24から本体制御部に入力された記録ヘッド22近傍の温度データをもとに、対応する印刷パルスデータを、へッド制御部20が選択して駆動回路23へ転送を行う。
The head controller transfers the above-described image data as serial data. At the same time, a transfer clock, a latch signal, and an operation clock for driving the pulse generation circuit in the drive circuit necessary for transferring the image data and confirming the transfer are input to the
Since the viscosity of ink changes depending on the temperature, it is necessary to change the pulse data to be transferred depending on the environmental temperature. Based on the temperature data in the vicinity of the
また、ヘッド制御部20は、記録ヘッド22を駆動制御するためのパルスデータと制御対象の記録ヘッド22のノズル毎の吐出特性を示すノズルランクデータとを格納した不揮発性メモリを備える。ヘッド制御部20は、印刷ジョブ受信時等印刷動作直前のタイミングにおいて駆動回路にパルスデータを転送する。
尚、ノズルランクデータとは、印刷した液滴吐出ヘッドの吐出ばらつきを判定するチャートをスキャナにて読み取り、ASIC15にて吐出特性を判定し、ランクデータとして変換したものである。
The head controller 20 also includes a nonvolatile memory that stores pulse data for driving and controlling the
The nozzle rank data is obtained by reading a chart for determining the discharge variation of the printed droplet discharge head with a scanner, determining the discharge characteristics with the
駆動回路23は、シリアルに入力される記録ヘッド22の画像データに基づいてパルス生成回路32にて生成したパルス信号を選択し、記録ヘッド22の各圧電素子に接続されるインバータ34に入力することで、アクチュエータとしての圧電素子を駆動する。
The
搬送モータ制御部21は、CPU12側から与えられる目標値とホイールエンコーダ29からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータ駆動部21を介して搬送モータ27を駆動する。
The transport
駆動回路には各圧電素子の駆動データとは別に各ノズルにどのパターンの加温パルスを印加するかを選択するための、レジスタを備え、各ノズルにはこのメモリのデータに応じたパルスパターンが印加される。
このレジスタのデータは、記録ヘッド22に設けられた温度センサ24の情報をもとにヘッド制御部20より転送され、温度検出毎に書き換えられる。
尚、搬送ベルト28は図2の搬送ベルト6に対応する。
In addition to the drive data of each piezoelectric element, the drive circuit includes a register for selecting which pattern of heating pulse to apply to each nozzle, and each nozzle has a pulse pattern corresponding to the data in this memory. Applied.
The data in this register is transferred from the head controller 20 based on the information of the
The
図5は、記録ヘッドの液室長手方向に沿う断面図であり、図6は、記録ヘッドの液室短手方向に沿う断面図であり、図7は、記録ヘッドの要部平面図である。
図5〜7の圧電素子は、インクの吐出を行うための第一の圧電素子である。
記録ヘッド22は、単結晶シリコン基板で形成した流路板41と、この流路板41の下面に接合した振動板42と、流路板41の上面に接合したノズル板43とを有する。記録ヘッド22には、ノズル45がノズル連通路45aを介して連通するインク流路である加圧室46と、加圧室46にインクを供給するための共通液室48にインク供給口49を介して連通する流体抵抗部となるインク供給路47とが形成されている。
5 is a cross-sectional view of the recording head along the longitudinal direction of the liquid chamber, FIG. 6 is a cross-sectional view of the recording head along the lateral direction of the liquid chamber, and FIG. 7 is a plan view of the main part of the recording head. .
The piezoelectric element in FIGS. 5 to 7 is a first piezoelectric element for ejecting ink.
The
振動板42の外面側(液室と反対面側)に各加圧室46に対応して加圧室46内のインクを加圧するための圧力発生手段(アクチュエータ手段)である電気機械変換素子としての積層型の圧電素子52を接合し、この圧電素子52をベース基板53に接合している。また、圧電素子52の間には加圧室46、46間の隔壁部41aに対応して支柱部54を設けている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、1つ毎に圧電素子52と支柱部54が形成されている。支柱部54も構成は圧電素子61と同様であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
As an electromechanical conversion element that is a pressure generating means (actuator means) for pressurizing ink in the pressurizing
振動板42の外周部はフレーム部材44にギャップ材を含む接着剤50にて接合している。
このフレーム部材44には、共通液室48となる凹部、及びこの共通液室48に外部からインクを供給するための図示しないインク供給穴が形成されている。このフレーム部材44は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成されている。
The outer periphery of the
The
流路板41は、例えば結晶面方位(110)の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液(KOH)等のアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路45a、加圧室46、インク供給路47となる凹部や穴部を形成したものである。しかし、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂等を用いることもできる。
The
振動板42は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えば電鋳法の一種であるエレクトロフォーミング法で作製されるが、この他の金属板や樹脂板或いは金属と樹脂板との接合部材等を用いることもできる。
この振動板42は加圧室46に対応する部分に変形を容易にするための薄肉部としてのダイヤフラム部55及び圧電素子52と接合するための厚肉部としての島状凸部56を形成する。これとともに、支柱部54に対応する部分及びフレーム部材44との接合部にも厚肉部57が形成され、平坦面側を流路板41に接着剤接合し、島状凸部56を圧電素子52に接着剤接合されている。更に厚肉部57を支柱部54及びフレーム部材44に接着剤50で接合している。尚、ここでは、振動板42を2層構造のニッケル電鋳で形成している。
The
The
ノズル板43は各加圧室46に対応してノズル45を形成し、流路板41に接着剤接合している。
このノズル板43としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合わせ、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。ここでは、電鋳法によるNiメッキ膜等で形成している。 また、ノズル43の内部形状もしくは内側形状は、ホーン形状、略円柱形状又は略円錘台形状に形成する。
The
The
ノズル板43のノズル面としての吐出方向の表面もしくは吐出面には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、PTFE-Ni共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性フッ素樹脂、例えばフッ化ピッチ等の蒸着コーティング層、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜が挙げられる。これらによりインクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。PTFE-Niは、Poly Tetra Fluoro Ethlene-Ni(ポリテトラフルオロエチレン−ニッケル)の略である。
On the surface in the ejection direction or the ejection surface as the nozzle surface of the
圧電素子52は、1層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧電素子61と、銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極層62とを交互に積層したものである。内部電極62を交互に端面の端面電極としての外部電極である個別電極63、共通電極64に電気的に接続したものである。この圧電常数がd33である圧電素子52の伸縮により加圧室46を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子52に駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子52に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
The
圧電素子部材の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極63となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子52で導通した共通電極64となる。
The end face electrode on one end face of the piezoelectric element member is divided by dicing by half-cut to be an
圧電素子52の個別電極63には駆動信号を与えるために半田接合又はACF(Anisotropic Conduction Film:異方導電性膜)接合若しくはワイヤボンディングでFPC(Flexible Print Circuit)ケーブル65が接続されている。このFPCケーブル65には各圧電素子52に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路(ドライバIC)が接続されている。また、共通電極64は、圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでFPCケーブル65のグラウンド(GND)電極に接続している。
An FPC (Flexible Print Circuit)
記録ヘッド22は、例えば、記録信号に応じて圧電素子52にパルス電圧を印加して圧電素子52を充放電させると、圧電素子52に積層方向の変位が生起し、振動板42を介して加圧室46内のインクが加圧され、ノズル45からインクが吐出される。
インク滴吐出の終了に伴い、加圧室46内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程とによって加圧室46内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、図示しないインクタンクから供給されたインクは共通液室48に流入し、共通液室47からインク供給口49を経て流体抵抗部47を通り、加圧室46内に充填される。尚、流体抵抗部47は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填もしくはリフィルに対して抵抗になる。
流体抵抗部47の流体抵抗値を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間とのバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間、すなわち駆動周期を短くできる。
For example, when the
As the ink droplet ejection ends, the ink pressure in the pressurizing
By appropriately selecting the fluid resistance value of the
図8は、インバータを用いたスイッチング素子による駆動回路の回路図の一例である。
本実施形態の駆動回路のインバータ34は、図示するように第一圧電素子毎に1つのインバータ34としてのCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)インバータ34が設けられている。CMOSインバータを制御することにより圧電素子を充放電する。
インバータ34の給電部にはヘッド駆動電圧VHが印加されており、ヘッド駆動電圧VHは圧電素子の駆動電圧である。また、出力は圧電素子の個別電極と接続され、入力されるパルス信号に応じて圧電素子の充放電を行う。
FIG. 8 is an example of a circuit diagram of a drive circuit using a switching element using an inverter.
As shown in the figure, the inverter 34 of the drive circuit of the present embodiment is provided with a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) inverter 34 as one inverter 34 for each first piezoelectric element. The piezoelectric element is charged and discharged by controlling the CMOS inverter.
A head drive voltage VH is applied to the power feeding unit of the inverter 34, and the head drive voltage VH is a drive voltage of the piezoelectric element. The output is connected to the individual electrodes of the piezoelectric element, and the piezoelectric element is charged and discharged according to the input pulse signal.
図中左端は本体側との接続部となっており、右のCHほど本体側からの配線CHが長くなる。本実施形態では、図中右の本体側から遠いCHの近傍にインク吐出を行わない、容量性素子としての第二圧電素子520を並列接続するものである。すなわち、記録ヘッドは、給電部から各圧電素子の駆動回路までの配線のインピーダンスが最も高い圧電素子に並列接続され、圧電素子の駆動時に電流を供給する容量性素子520を有する。容量性素子520は圧電素子とは同一構造を有している。
The left end in the figure is a connection part with the main body side, and the wiring CH from the main body side becomes longer as the right CH is. In the present embodiment, the second
第二圧電素子520の電極は、第一圧電素子52の給電配線と本体側のGND配線と接続されており、常時、ヘッド駆動電圧VHに充電されている。
The electrode of the second
[動 作]
図9(a)は、駆動回路のスイッチング素子としてのインバータ34の放電時の基本動作を示し、図9(b)は、駆動回路のスイッチング素子としてのインバータ34の充電時の基本動作を示す図である。図10は、パルス生成部にて生成するパルス信号と圧電素子の印加電圧との関係を示した図である。
[Operation]
9A shows a basic operation at the time of discharging of the inverter 34 as a switching element of the driving circuit, and FIG. 9B shows a basic operation at the time of charging of the inverter 34 as a switching element of the driving circuit. It is. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the pulse signal generated by the pulse generator and the voltage applied to the piezoelectric element.
インバータ34を構成する各MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor:金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)のゲート部にはパルス信号が入力される。このパルス信号は、レベルシフタから出力される信号でありパルス生成部としてのパルス成形回路にて生成したパルス信号の電圧レベルを昇圧し論理反転した信号である。
図9(b)に示すように入力されたパルス信号のレベルがLowレベルのときは、PchのMOSFETがONし、NchのMOSFETがOFFとなり、PchのMOSFETを介して圧電素子と給電部とが短絡され、圧電素子はヘッド駆動電圧VHのレベルに充電される。
A pulse signal is input to the gate portion of each MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) constituting the inverter 34. This pulse signal is a signal output from the level shifter, and is a signal obtained by boosting and logically inverting the voltage level of the pulse signal generated by the pulse shaping circuit as the pulse generator.
When the level of the input pulse signal is low as shown in FIG. 9B, the Pch MOSFET is turned on, the Nch MOSFET is turned off, and the piezoelectric element and the power feeding unit are connected via the Pch MOSFET. Short-circuited and the piezoelectric element is charged to the level of the head drive voltage VH.
図9(a)に示すように入力パルス信号がHiレベルのときは、PchのMOSFETがOFFし、NchのMOSFETがONとなり、NchのMOSFETを介して圧電素子とグランド(GND)が短絡されるため、圧電素子が放電されて電位はグランドレベル(0V)となる。 As shown in FIG. 9A, when the input pulse signal is at Hi level, the Pch MOSFET is turned OFF, the Nch MOSFET is turned ON, and the piezoelectric element and the ground (GND) are short-circuited through the Nch MOSFET. Therefore, the piezoelectric element is discharged and the potential becomes the ground level (0 V).
インバータ34を構成する各MOSFETにはオン抵抗があり、オン抵抗と圧電素子の静電容量とにより時定数が定められ、圧電素子の電位の立上り、立下りの時間はTr、Tfとなる。すなわち、図10に示すようにパルス信号が矩形波であっても圧電素子の印加電圧はTr経過後で0.9VHしか上昇せず、飽和するまでさらに時間を要する。これとは逆にパルス信号が立下がるときは0Vになるまで指数関数的に減少しTfを要する。
例えば、圧電素子の静電容量を1000pfとし、各MOSFETのオン抵抗を200Ωとすると、立上り/下り時間Tr、Tfは約450ns程度となる。
圧電素子の電位変動と同様に圧電素子が伸縮することにより、ノズル面のメニスカスが変動しインクの液滴が吐出される。
本実施形態の画像形成装置は上記のように、圧電素子の充放電を繰り返すことによって印刷動作を行う。
Each MOSFET constituting the inverter 34 has an on-resistance, and a time constant is determined by the on-resistance and the capacitance of the piezoelectric element, and the rise and fall times of the potential of the piezoelectric element are Tr and Tf. That is, as shown in FIG. 10, even if the pulse signal is a rectangular wave, the voltage applied to the piezoelectric element only rises by 0.9 VH after the lapse of Tr, and further time is required until saturation. On the contrary, when the pulse signal falls, it decreases exponentially until it reaches 0V, and Tf is required.
For example, if the capacitance of the piezoelectric element is 1000 pf and the on-resistance of each MOSFET is 200Ω, the rise / fall times Tr and Tf are about 450 ns.
Like the potential fluctuation of the piezoelectric element, the piezoelectric element expands and contracts, whereby the meniscus on the nozzle surface fluctuates and ink droplets are ejected.
As described above, the image forming apparatus of the present embodiment performs a printing operation by repeatedly charging and discharging the piezoelectric elements.
作用効果についてさらに説明する。
充電開始時の各CH駆動回路の電位は数式(1),(2)で表せられる。
以下、数式(1),(2)は微小である給電部から、nCHへの充電電流、及び第二圧電素子から1CHへの充電電流を無視している。また、対応図は後述する図19になる。
図19の第1CHと第nCHの2CHのみを駆動する場合、
Vh_1=VH−I×R …(1)
Vh_n=VH'−I×R …(2)
I:第一圧電素子1CHあたりの駆動電流、もしくは充電電流
R:CH間の配線抵抗
VH:給電部電圧 VH※:第二圧電素子電位
第二圧電素子は、第一圧電素子充電時に放電するため、VH'は以下の数式(3)で示すように電圧が変化するが、第二圧電素子の静電容量を大きくすることで、放電による電圧降下は小さくすることができる。
The effect will be further described.
The potential of each CH drive circuit at the start of charging is expressed by equations (1) and (2).
In the following, the mathematical expressions (1) and (2) ignore the charging current to the nCH and the charging current from the second piezoelectric element to the 1CH from the small power feeding unit. The correspondence diagram is shown in FIG.
When driving only 2CH of the first CH and the nth CH in FIG.
Vh_1 = VH−I × R (1)
Vh_n = VH′−I × R (2)
I: Driving current or charging current per 1CH of the first piezoelectric element
R: CH wiring resistance
VH: Feeding part voltage VH *: Second piezoelectric element potential Since the second piezoelectric element is discharged when the first piezoelectric element is charged, VH ′ changes its voltage as shown by the following formula (3), By increasing the capacitance of the piezoelectric element, the voltage drop due to discharge can be reduced.
I'(t): 第二圧電素子の放電電流
上記のように、第二圧電素子を設けることにより、給電部から遠いVh_nの電圧降下を小さくすることができるため、CH間の駆動波形の立上りの差を小さくすることができる。
I '(t): Discharge current of the second piezoelectric element As described above, by providing the second piezoelectric element, the voltage drop of Vh_n far from the power feeding part can be reduced, so the rise of the drive waveform between CH Can be reduced.
環境温度によってインクの粘度は変化するため、ヘッド駆動電圧VHは、パルスデータ転送時と同様に温度センサにて検出した温度データを基づいてヘッド制御部は駆動電圧VHを可変してインバータ34に給電する。 Since the viscosity of the ink changes depending on the ambient temperature, the head drive voltage VH is supplied to the inverter 34 by changing the drive voltage VH based on the temperature data detected by the temperature sensor as in the case of pulse data transfer. To do.
図11は、ヘッド駆動回路の構成と印刷動作中のデータ転送について示した図である。
本実施形態のヘッド駆動回路39は、シフトレジスタ38と、ラッチ回路としてのレジスタ37と、駆動波形生成部としてのパルス生成回路32と、セレクタ36と、レベルシフタ35と、インバータ34とを有する。
FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the head driving circuit and data transfer during the printing operation.
The head drive circuit 39 of the present embodiment includes a shift register 38, a register 37 as a latch circuit, a
シフトレジスタ38は、ヘッド制御部31から転送クロック、及びシリアル印刷データもしくは駆動を行う記録ヘッドのノズルランクを入力する回路である。
レジスタ37は、シフトレジスタ38の各レジスト値をラッチ信号によってラッチする回路である。
駆動波形生成部としてのパルス生成回路32は、インバータ34を制御するパルス信号を生成する回路である。
セレクタ36は、印刷データに応じて入力された生成パルス信号を選択する回路である。
レベルシフタ35は、セレクタ36から出力された駆動信号のロジックレベル電圧信号がインバータ34の動作可能となる電圧レベルに電圧を変換し反転して出力する回路である。
インバータ34は、記録ヘッドの各圧電素子52に接続され圧電素子52の充放電を行う回路である。
The shift register 38 is a circuit for inputting a transfer clock and serial print data or a nozzle rank of a recording head for driving from the
The register 37 is a circuit that latches each resist value of the shift register 38 with a latch signal.
The
The selector 36 is a circuit that selects a generated pulse signal input according to print data.
The level shifter 35 is a circuit that converts the logic level voltage signal of the drive signal output from the selector 36 to a voltage level at which the inverter 34 can operate, inverts it, and outputs it.
The inverter 34 is a circuit that is connected to each
印刷動作中、シフトレジスタ38にはシリアルの印刷データが入力されており、吐出のタイミング毎にラッチ信号が印刷データ格納用のレジスタに入力され印刷データがラッチされる。
パルス生成回路32は内部にカウンタと、生成したパルスのデータが格納されたレジスタと、を内蔵し、滴種類(大、中、小、微駆動)のパルス波形を出力する。すなわち、レジスタはインクの液滴のサイズに応じたパルスデータを格納する。
During the printing operation, serial print data is input to the shift register 38, and a latch signal is input to the register for storing print data at each ejection timing, and the print data is latched.
The
印刷動作中は、ヘッド制御部31からシフトレジスタ38へ転送クロックと印刷データとがシリアルで転送される。また、ラッチ信号によりシフトレジスタ38内のデータがレジスタ37へラッチされると共に、パルス生成回路32にてパルス生成が開始され各ノズルから液滴が吐出される。
During the printing operation, the transfer clock and the print data are serially transferred from the
本実施形態では駆動回路内のパルス生成回路32内にパルスデータを格納するレジスタを備えるため、印刷時において吐出毎ごとパルスとしての駆動波形データを転送する必要がない。また、印刷データのみをヘッドに転送するだけで、ヘッド駆動を行うことができ、配線数を従来技術に対し、少なくすることが出来る。
In this embodiment, since a register for storing pulse data is provided in the
印刷動作前、パルス生成回路32には各ノズルの吐出特性に応じたパルス生成データがシリアル転送される。
このパルスデータは図示しない本体のヘッド制御部31内に設けられている不揮発性メモリ40に格納されたデータとなる。
パルス生成回路32は、パルスデータを格納するためのレジスタを内蔵し、印刷動作直前にパルスデータが図示しない転送パルス生成回路32に転送される。本実施形態では、パルス生成回路32内のレジスタがシフトレジスタのみの構成となっており、パルスデータをシリアルで転送するのみとする。
Prior to the printing operation, pulse generation data corresponding to the ejection characteristics of each nozzle is serially transferred to the
This pulse data is data stored in the
The
図12(a)は、パルス生成回路のブロック図の一例であり、図12(b)は、図12(a)に示した破線枠内の詳細なブロック図である。図13は、パルス生成回路で生成されるパルス信号のタイミングチャートの一例である。図14は、パルス生成回路のレジスタに格納するデータについての説明図である。図15は、パルス生成回路の動作を示すタイミングチャートの一例である。図16は、パルス生成データの詳細を表した図である。 FIG. 12 (a) is an example of a block diagram of a pulse generation circuit, and FIG. 12 (b) is a detailed block diagram within a broken line frame shown in FIG. 12 (a). FIG. 13 is an example of a timing chart of a pulse signal generated by the pulse generation circuit. FIG. 14 is an explanatory diagram of data stored in the register of the pulse generation circuit. FIG. 15 is an example of a timing chart showing the operation of the pulse generation circuit. FIG. 16 is a diagram showing details of the pulse generation data.
図12(a)に示すパルス生成回路12は、カウンタ74と、レジスタ70、71、72、73と、比較器75、76、77、78と、D型のフリップフロップ79、80、81、82と、を有する。
カウンタ74は、駆動クロックをカウントする回路である。
レジスタ70、71、72、73は、パルスデータを格納する回路である。
比較器75、76、77、78は、カウンタ74のカウント値とパルスデータとの一致を検出する回路である。
フリップフロップ79、80、81、82は、比較器75、76、77、78から出力される一致検出パルスをトリガとして出力レベルを反転しパルス信号を生成する回路である。
レジスタ70は、図12(b)に示すように10個のレジスタ70-1〜70-10からなり、各レジスタ70-1〜70-10の出力は10個の比較器75-1〜75-10の一方の入力端に入力され、各比較器75-1〜75-10の他方の入力端にはカウンタ出力が入力される。各比較器75-1〜75-10の出力は75-1〜75-10の入力端に入力され、75-1〜75-10の出力はフリップフロップ79のクロック入力端に入力される。
他のレジスタ71〜73もレジスタ70と同様に、レジスタの数に応じた比較器と、D型のフリップフロップと、を有する構成である。
12 (a) includes a
The
The
Comparators 75, 76, 77, and 78 are circuits that detect a match between the count value of the
The flip-
The
Similarly to the
図示する回路がノズル毎に設けられており、各ノズルの圧電素子には、印刷データに応じて生成されたパルス信号の1つが印加される。
パルスデータはパルス信号のレベルを切り替えるための数値データであり、本実施形態ではカウンタ74のカウント値と比較して使用される。
一例として図16に示すように、カウンタ74のカウント値がパルスデータと一致した時に、生成パルス信号のレベルが切り替わる、すなわち反転する。パルス生成回路12のカウンタは11ビットとしているため、データは2進データとして扱うこととなる。すなわち、パルスデータは固定の数値データである。比較器でカウント値との比較を行い、カウント値とデータとが一致した時に、パルス出力が反転する。
A circuit shown in the figure is provided for each nozzle, and one of the pulse signals generated according to the print data is applied to the piezoelectric element of each nozzle.
The pulse data is numerical data for switching the level of the pulse signal, and is used in comparison with the count value of the
As an example, as shown in FIG. 16, when the count value of the counter 74 matches the pulse data, the level of the generated pulse signal is switched, that is, inverted. Since the counter of the
1つのパルス信号の生成には、必要なデータ量は、
生成パルス信号の構成パルス数 × 2(立上り/立下り時) × カウンタビット
となる。
本実施形態ではカウンタビットは11、生成パルス信号の構成パルス数は、(a)大滴信号が5パルス構成、(b)中滴信号が3パルス構成、(c)小滴信号が1パルス構成、(d)微駆動信号が1パルス構成となっている。パルス生成回路32には必要なデータを格納するレジスタが設けられている。
The amount of data required to generate one pulse signal is
Number of constituent pulses of generated pulse signal × 2 (rising / falling) × counter bit.
In this embodiment, the counter bit is 11, and the number of pulses of the generated pulse signal is as follows: (a) Large droplet signal is composed of 5 pulses, (b) Medium droplet signal is composed of 3 pulses, (c) Small droplet signal is composed of 1 pulse (D) The fine drive signal has a single pulse configuration. The
比較器75〜78には、生成するパルス信号に必要なパルスデータとカウンタのカウント値とがそれぞれ入力されており、比較器75〜78は入力されたカウント値とパルスデータとが一致した時に1クロック分だけ一致検出パルスを出力する。 The comparators 75 to 78 receive the pulse data necessary for the generated pulse signal and the count value of the counter, respectively. The comparators 75 to 78 are set to 1 when the input count value and the pulse data match. The coincidence detection pulse is output for the number of clocks.
パルスデータ生成回路32の出力反転用のフリップフロップ79〜82は生成するパルス信号数毎に設けられている。このフリップフロップ79〜82には比較器75〜78の出力が入力されており、生成パルス信号に対応した比較の出力は、図12(b)に示すようにOR論理で1つにまとめられている。
これにより各フリップフロップ79〜82には、生成するパルス信号のレベル反転タイミング時に比較器75〜78から一致検出パルスが入力されるため、この入力をトリガに出力を反転することでパルス信号を生成することができる。
The output inversion flip-
As a result, the coincidence detection pulses are input from the comparators 75 to 78 to the flip-
パルス生成回路32のカウンタには動作クロックとラッチ信号とが入力される。動作クロックはカウンタカウント用であり、生成されるパルス信号のレベル反転タイミングは動作クロックに同期しており、動作クロックの周波数が高周波数になるほど生成パルスを高分解能で生成することが可能となる。
ラッチ信号はカウンタ74のリセット端子に接続されており、ラッチ信号入力毎にカウント値はリセットされ、パルス信号生成が開始される。
図示していないが、図中のレジタはすべてカスケード接続されており、シフトレジスタとして動作する。そのため、パルスデータはヘッド制御31部からシリアルデータとして転送される。
An operation clock and a latch signal are input to the counter of the
The latch signal is connected to the reset terminal of the
Although not shown, all the registers in the figure are cascade-connected and operate as shift registers. Therefore, the pulse data is transferred as serial data from the
<比較例>
図17は、従来の圧電素子充電経路上の配線抵抗の表した、圧電素子周辺の回路図の一例である。図18は、図17における本体給電部から近いCHと本体給電部から遠いCHの圧電素子に印加される電圧の差を表した図である。
<Comparative example>
FIG. 17 is an example of a circuit diagram around a piezoelectric element, showing wiring resistance on a conventional piezoelectric element charging path. FIG. 18 is a diagram illustrating a difference in voltage applied to the piezoelectric elements of CH close to the main body power supply unit and CH far from the main body power supply unit in FIG.
図17に示した抵抗は、圧電素子充電経路上の配線抵抗を表している。破線矢印P1、P2は充電電流の経路を表しており、破線矢印P2は本体給電部に最も近い第1CHのノズルの電流経路を表し、破線矢印P2は本体給電部から最も遠い第nCHの電流経路を表している。 The resistance shown in FIG. 17 represents the wiring resistance on the piezoelectric element charging path. The broken line arrows P1 and P2 represent the charging current path, the broken line arrow P2 represents the current path of the first CH nozzle closest to the main body feeding part, and the broken arrow P2 represents the nth current path farthest from the main body feeding part. Represents.
電気配線上の電圧降下の大きさは、オームの法則より V=I*R で表すことができる。
図中のVH_1,VH_nはヘッド充電時の各CHと給電配線の接続部の電位を表している。
例えば、図の第1CHと第nCHの2CHのみを駆動する場合、それぞれの電位は以下の数式(4)、(5)となる。
Vh_1=VH − 2*I×R …(4)
Vh_n= VH −2*I×R − I× (n−1)× R …(5)
(I:1CHあたりの駆動電流、R:CH間の配線抵抗)
このようにCHの位置により、ヘッド駆動時各CHと給電配線の接続部の電位には差が生じており、印加される電圧の波形に同様に差が生じる。また、電位の差は駆動CH数が多くなるほど多くなる。
図示していないがインバータのGND配線にも配線抵抗は存在するため、放電時においてはGND上で同様の電位差が生じる。
The magnitude of the voltage drop on the electrical wiring can be expressed as V = I * R by Ohm's law.
VH_1 and VH_n in the figure represent the potentials of the connection portions between the respective CHs and the power supply wirings during head charging.
For example, when only the first CH and the second CH 2CH in the figure are driven, the respective potentials are expressed by the following equations (4) and (5).
Vh_1 = VH-2 * I * R (4)
Vh_n = VH-2 * I * R-I * (n-1) * R (5)
(I: drive current per channel, R: wiring resistance between channels)
Thus, depending on the position of the CH, there is a difference between the potentials of the connection parts of each CH and the power supply wiring when the head is driven, and the difference is similarly generated in the waveform of the applied voltage. Further, the difference in potential increases as the number of driving channels increases.
Although not shown in the figure, wiring resistance also exists in the GND wiring of the inverter, so that a similar potential difference occurs on GND during discharging.
図18は、多数CH駆動時の各電素子への印加電圧の波形を表しており、実線が第1CH、破線が第nCHのものとなる。
複数CH駆動時上記のように電気配線上で電圧降下が生じるため、波形の立上り/立下りに差が生じる。
Tf_1, Tf_n, 第1CH、第nCHの波形電圧立下り時間、Tr_1,Tr_nは立上り時間を表しており、大きな電圧降下が生じる第nの波形は、電圧降下の最も小さい第1CHに比べると大きく鈍っており、Tf/Trが長くなる。
FIG. 18 shows the waveform of the voltage applied to each electric element during multi-channel driving, where the solid line is the first CH and the broken line is the n-th CH.
Since a voltage drop occurs on the electrical wiring as described above when driving a plurality of channels, a difference occurs in the rising / falling of the waveform.
Tf_1, Tf_n, 1st CH, nth CH waveform voltage fall time, Tr_1, Tr_n represent rise time, and the nth waveform where a large voltage drop occurs is much duller than the 1st CH with the smallest voltage drop. And Tf / Tr becomes longer.
各CHの電圧降下の大きさは、駆動するCHの数によって変動し、同様に波形の鈍り具合も変動する。少数CH駆動の場合は、電圧降下は微小であるためあまりTf/Trに差は生じないが、多数CHを駆動する場合には図のようにTr/Tfに大きな差が生じ、これが吐出特性の差となって現れる。 The magnitude of the voltage drop of each CH varies depending on the number of CHs to be driven, and the waveform bluntness also varies. In the case of a small number of CH drives, the voltage drop is small, so there is not much difference in Tf / Tr, but in the case of driving a large number of CHs, a large difference in Tr / Tf occurs as shown in the figure, which is the discharge characteristic. It appears as a difference.
<変形例>
図19は、本実施形態の圧電素子充電経路上の配線抵抗の表した、圧電素子周辺の回路図である。図20は、本実施形態の本体給電部から近いCHと、本体給電部から遠いCHの圧電素子に印加される電圧の差を表した図である。
<Modification>
FIG. 19 is a circuit diagram around the piezoelectric element, showing the wiring resistance on the piezoelectric element charging path of the present embodiment. FIG. 20 is a diagram illustrating a difference in voltage applied to the piezoelectric elements of the CH close to the main body power supply unit and the CH far from the main body power supply unit according to the present embodiment.
矢印P3、P4は充電電流の経路を表しており、破線矢印P3は本体給電部に最も近い第1CHのノズルの電流経路、破線矢印P4は本体給電部から最も遠い第nCHのノズルの電流経路となる。実際には各CHの充電電流は、本体側給電部と第二圧電素子の両側から供給されるが、一方の電流は微量となるためここでは図示していない。 Arrows P3 and P4 represent charging current paths, a broken line arrow P3 indicates the current path of the first CH nozzle closest to the main body power supply unit, and a broken arrow P4 indicates the current path of the nth CH nozzle farthest from the main body power supply unit. Become. Actually, the charging current of each CH is supplied from both sides of the main body side power supply section and the second piezoelectric element, but since one of the currents is very small, it is not shown here.
図示するように本実施形態では、本体給電部近くのCHは主に本体側からの電流により充電され、本体供給部から遠いCHは主に第二圧電素子側からの電流により充電される。 As shown in the figure, in the present embodiment, the CH near the main body power supply unit is charged mainly by the current from the main body side, and the CH far from the main body supply unit is charged mainly by the current from the second piezoelectric element side.
図のように、給電部が分散されるため、電気配線を流れる充電電流のピーク値が小さくなるため配線上VH_1の電圧降下は小さくなる。また、従来給電部から遠かい第nCH部の配線上VH_1の電圧降下は、新たな給電部となる第二圧電素子が近傍に設けられているため、電流経路が短くになり、配線上の電圧降下は従来に比べ小さくなる。 As shown in the figure, since the power feeding portions are dispersed, the peak value of the charging current flowing through the electric wiring is reduced, and thus the voltage drop of VH_1 on the wiring is reduced. In addition, the voltage drop of VH_1 on the wiring of the n-th CH portion far from the conventional power feeding unit is short because the second piezoelectric element serving as a new power feeding unit is provided in the vicinity. The descent is smaller than before.
図20は多数CH駆動時の各圧電素子の印加波形を表しており、実線が第1CHのものとなり、破線が第nCHのものとなる。 FIG. 20 shows the applied waveform of each piezoelectric element when a large number of CHs are driven. The solid line is for the first CH, and the broken line is for the nth CH.
本実施形態では第二圧電素子を第nCH近傍に設けることにより、電気配線上で電圧降下が生じるため、波形の立上り/立下りに差が生じる。しかし、図19のように充電電流が本体給電部と第二圧電素子の2つに分散されるため、給電配線経路の電圧降下が小さくなり、従来技術に比べ立上り時間Trの差が小さくなる。 In the present embodiment, by providing the second piezoelectric element in the vicinity of the nth CH, a voltage drop occurs on the electrical wiring, so that a difference occurs in the rising / falling of the waveform. However, as shown in FIG. 19, since the charging current is distributed to the main body feeding portion and the second piezoelectric element, the voltage drop in the feeding wiring path is reduced, and the difference in the rise time Tr is reduced as compared with the conventional technique.
1 キャッピングユニット
2 FCヘッドアレイ
3 Bkヘッドアレイ
4 紙
5 搬送ローラー
6、28 搬送ベルト
11 ホストI/F
12 CPU
13 操作パネル
14 ROM
15 ASIC
16 RAM
17 I/O
18 スキャナ
19、24 温度センサ
20 ヘッド制御部
21 搬送モータ制御部
22 記録ヘッド
23 駆動回路
26 エンコーダ
27 搬送モータ
29 ホイールエンコーダ
31 ヘッド制御部
32 パルス生成回路
34 インバータ
35 レベルシフタ
36 セレクタ
37 レジスタ
38 シフトレジスタ
39 ヘッド駆動回路
40 不揮発性メモリ
41 流路板
42 振動板
43 ノズル板
45 ノズル
45a ノズル連通路
46 加圧室
47 インク供給路
48 共通液室
49 インク供給口
50 接着剤
52、61、520 圧電素子
53 ベース基板
54 支柱部
55 ダイヤフラム部
56 島状凸部
57 圧肉部
62 内部電極層
63 個別電極
64 共通電極
65 FPCケーブル
70、71、72、73 レジスタ
74 カウンタ
75、76、77、78 比較器
79、80、81、82 フリップフロップ
83 セレクタ
1 Capping
12 CPU
13
15 ASIC
16 RAM
17 I / O
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ノズル毎に前記圧電素子を充放電させるスイッチング素子と、
給電部から各圧電素子の駆動回路までの配線のインピーダンスが最も高い圧電素子に並列接続され、前記圧電素子の駆動時に電流を供給する容量性素子と、
を備えたことを特徴とする記録ヘッドの駆動回路。 A piezoelectric element that pressurizes ink in a pressurizing chamber that communicates with the nozzles of the recording head to eject droplets;
A switching element for charging and discharging the piezoelectric element for each nozzle;
A capacitive element connected in parallel to the piezoelectric element having the highest impedance of the wiring from the power feeding unit to the drive circuit of each piezoelectric element, and supplying a current when driving the piezoelectric element;
A drive circuit for a recording head, comprising:
駆動クロックをカウントするカウンタと、
前記液滴のサイズに応じたパルスデータを格納するレジスタと、
前記カウンタのカウント値と前記パルスデータとの一致を検出する比較器と、
前記比較器からの一致検出パルスをトリガとして出力レベルを反転し前記圧電素子に印加するパルス信号を生成するフリップフロップと、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の記録ヘッドの駆動回路。 The switching element is
A counter that counts the drive clock; and
A register for storing pulse data corresponding to the size of the droplet;
A comparator that detects a match between the count value of the counter and the pulse data;
A flip-flop that inverts an output level triggered by a coincidence detection pulse from the comparator and generates a pulse signal to be applied to the piezoelectric element;
The recording head drive circuit according to claim 1, further comprising:
前記記録ヘッドのノズル側に紙を搬送する搬送手段と、
前記記録ヘッドの駆動を制御する制御手段と、
備えたことを特徴とする画像形成装置。 A piezoelectric element that pressurizes ink in a pressurizing chamber that communicates with the nozzles of the recording head to discharge droplets, a switching element that charges and discharges the piezoelectric element for each nozzle, and a drive unit to a drive circuit of each piezoelectric element A recording head having a capacitive element connected in parallel to a piezoelectric element having the highest wiring impedance and supplying a current when the piezoelectric element is driven;
Conveying means for conveying paper to the nozzle side of the recording head;
Control means for controlling the drive of the recording head;
An image forming apparatus comprising the image forming apparatus.
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