JP2015047704A - 液体吐出装置およびヘッドユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】元駆動信号125をパルス変調して変調信号126を生成する信号変調部26と、変調信号126を増幅して増幅変調信号128を生成する信号増幅部28と、増幅変調信号128を平滑化して駆動信号COMを生成するコイルLと、駆動信号COMが印加されることで変形する圧電素子PZTと、圧電素子PZTの変形によって膨張または収縮するキャビティと、キャビティに連通し、キャビティ内の圧力の増減により液体を吐出するノズルと、を有し、コイルLのコア材は、Mn−Zn系フェライトであることを特徴とする。
【選択図】 図8
Description
で、さらに低消費電力を実現できる。なお、4MHz動作とは、周波数4MHzのパルス信号をコイルに与えることである。
本発明の液体噴射装置の実施形態として、液体噴射型印刷装置に適用されたものについ
て説明する。
図2はプリンター1の概略断面図である。図2の例では、用紙Sはロール状に巻かれた連続紙であるとして説明するが、プリンター1が画像を印刷する記録媒体は連続紙に限ら
ず、カット紙でもよいし、布やフィルム等でもよい。
するUVインクである場合には、ヘッドユニット40の下流側に紫外線を照射する照射器を設けてもよい。
以下に、ケーブル20で伝送されるコントローラー10からの駆動信号COMおよび制御信号の詳細について説明する。まず、ヘッド41の構造を説明し、駆動信号COMおよび制御信号の波形を例示した後に、ヘッド制御部HCの構成について説明する。
図4は、ヘッド41の構造を説明するための図である。図4には、ノズルNZ、圧電素子PZT、インク供給路402、ノズル連通路404、及び、弾性板406が示されている。インク供給路402、ノズル連通路404はキャビティCAに対応する。
図5は、駆動信号生成部14からの駆動信号COMおよびドット形成に用いられる制御信号を説明するための図である。駆動信号COMは、圧電素子PZTに印加されて液体を噴射させる単位駆動信号としての駆動パルスPCOMを時系列的に接続したものであり、
駆動パルスPCOMの立ち上がり部分がノズルに連通するキャビティCAの容積を拡大して液体を引込む段階であり、駆動パルスPCOMの立下がり部分がキャビティCAの容積を縮小して液体を押出す段階であり、液体を押出した結果、液体がノズルから噴射される。
図6は、ヘッド制御部HCの構成を説明するブロック図である。ヘッド制御部HCは、液体を噴射させるノズルに対応した圧電素子PZTを指定するための駆動パルス選択データSI&SPを保存するシフトレジスター211と、シフトレジスター211のデータを一時的に保存するラッチ回路212と、ラッチ回路212の出力をレベル変換して選択スイッチ201に供給することにより、駆動信号COMの電圧を圧電素子PZTに印加するレベルシフター213を備えて構成されている。
グに合わせてラッチ回路212の保存データを順次更新する。なお、この選択スイッチ201により、圧電素子PZTを駆動信号COM(駆動パルスPCOM)から切り離した後も、当該圧電素子PZTの入力電圧は、切り離す直前の電圧に維持される。
図7は、駆動信号COMの生成までの流れを説明する図である。上記のように、図7の元駆動信号生成部25の一部、信号変調部26、信号増幅部28(デジタル電力増幅回路)、信号変換部29(平滑フィルター)は駆動信号生成部14に対応している。元駆動信号生成部25は、インターフェース部11からの印刷データ111に基づいて例えば図7のような元駆動信号125を生成する。
れることが多い積分器の代わりに2つの入力信号の差を増幅するエラーアンプ37を使用する。このとき、信号変調部26への帰還信号は、増幅変調信号128ではなく駆動信号COMであり、駆動信号COMと元駆動信号125との差に基づいて量子化が行われる。本実施形態の信号変調部26は、積分器が不要であるため遅延時間(遅延要素)を小さくすることができ、変調処理の高速化を図ることができる。また、信号変調部26は、駆動信号COMの元駆動信号125に対する位相遅れを、例えばエラーアンプ37の位相進み補正によって減少させることができる。遅延要素を小さくすることで発振周波数が上がるので、信号変調部26は波形再現性の高い変調を行うことができる。
デジタル電力増幅回路からの増幅変調信号128を平滑化するのに用いられるコイルの発熱・損失は、液体噴射型印刷装置の全体の発熱・消費電力で大きな部分を占める傾向がある。よって、発熱・損失を抑えたコイルを選択することは、液体噴射型印刷装置の設計における1つの大きな課題である。
4.1.コア材の種類
一般に、コイルは、電線を円筒形に巻き、円筒の中に何も入れない空芯型コイルとコアに巻線を巻いたコアコイルとに大別できる。コアコイルは磁性材料であるフェライトを使用することが多くフェライトコイルと呼ばれる。空芯型は低歪みであるが損失が大きいためプリンター1の使用に適さない。よって、以下のように、フェライトコイルの中からコア材の異なる複数のコイルを評価し、コイルLに適するコア材の種類を検討した。
いことは変わらない。
している。
4.2.1.選択基準
ここで、プリンター1のコイルLは、増幅変調信号128を平滑化するためのフィルターを構成するものであるが、選択の幅があることが通常である。例えば、図12(A)に示すように、いずれもMn−Zn系コイルであるコイルL1、L2、L3があり、いずれも所望のフィルター特性を満たすことができるとする場合、いずれが最適であるかを示す基準があることが好ましい。以下では、コア材の種類以外の選択の基準について検討する。
次に、上記の選択基準を満たすコイルがない場合について検討する。例えばコイルL1のようなコイルはないが、巻数やコアギャップCGを調整可能なコイルL2が使用可能であるような場合を想定する。
積、kはコイルの形状によって定まる比例定数、μeは実効透磁率である。式(3)〜式(5)によると、コイルに対する以下のような調整により、磁束密度(Bm)を下げることが可能である。
本発明は、上記の実施例および適用例で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施例等で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施例等で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施例等で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
チ回路、213 レベルシフター、402 インク供給路、404 ノズル連通路、406 弾性板、C コンデンサー、CA キャビティ、CG コアギャップ、CH チャンネル信号、CM コア、COM 駆動信号、EC 渦電流、GH ゲート入力信号、GL
ゲート入力信号、HC ヘッド制御部、L コイル、LAT ラッチ信号、NZ ノズル、PCOM 駆動パルス、PZT 圧電素子、Pb 底部パッケージ、Ps 側部パッケージ、Pu 上部パッケージ、QH スイッチング素子、QL スイッチング素子、Rc 電気抵抗、S 用紙、SCK クロック信号、SI&SP 駆動パルス選択データ、SI 画素データ、SP 波形パターンデータ、T1 端子、T2 端子
Claims (6)
- 元駆動信号をパルス変調して変調信号を生成する信号変調部と、
前記変調信号を増幅して増幅変調信号を生成する信号増幅部と、
前記増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するコイルと、
前記駆動信号が印加されることで変形する圧電素子と、
前記圧電素子の変形によって膨張または収縮するキャビティと、
前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により液体を吐出するノズルと、
を有し、
前記コイルのコア材は、Mn−Zn系フェライトであることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記増幅変調信号の交流成分の周波数帯域は、1MHz以上であることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記増幅変調信号の交流成分の周波数帯域は、8MHz未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の液体吐出装置。
- 前記コイルは、
4MHz動作させた場合の、コアの損失と線材の損失とを含む抵抗成分が200mΩ未満となることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記信号変調部は、
前記駆動信号を帰還させて前記変調信号を生成することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 - 駆動信号が印加されることで変形する圧電素子と、
前記圧電素子の変形によって膨張または収縮するキャビティと、
前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により液体を吐出するノズルと、
を有し、
前記圧電素子は、
コア材がMn−Zn系フェライトであるコイルによって、増幅変調信号を平滑化して生成される駆動信号が印加されることを特徴とするヘッドユニット。
Priority Applications (4)
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