JP2018103367A - 液体吐出装置および回路基板 - Google Patents

液体吐出装置および回路基板 Download PDF

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Abstract

【課題】駆動回路が実装される回路基板の小型化を可能にし、さらに発熱が特定の箇所に集中することを抑制し、発熱に起因する駆動回路の特性悪化を抑制可能な液体吐出装置を提供すること。【解決手段】第1の駆動素子を含み、前記第1の駆動素子の駆動により液体を吐出する第1の吐出部と、第1のトランジスターを含み、第1の駆動信号を前記第1の駆動素子に出力する第1の駆動回路と、第2のトランジスターを含み、第2の駆動信号を前記第1の駆動素子に出力する第2の駆動回路と、前記第1の駆動回路と前記第2の駆動回路とが実装される回路基板と、を備え、前記第1の駆動回路は、前記回路基板の第1面に実装され、前記第2の駆動回路は、前記回路基板の第2面に実装され、前記回路基板の平面視において、前記第1のトランジスターと、前記第2のトランジスターとは重ならない位置に配置されている、液体吐出装置。【選択図】図14

Description

本発明は、液体吐出装置および回路基板に関する。
インクを吐出して画像や文書を印刷するインクジェットプリンターなどの液体吐出装置には、圧電素子(例えばピエゾ素子)を用いたものが知られている。圧電素子は、ヘッド(インクジェットヘッド)において複数のノズルのそれぞれに対応して設けられ、それぞれが駆動信号に従って駆動されることにより、ノズルから所定のタイミングで所定量のインク(液体)が吐出されて、ドットが形成される。圧電素子は、電気的にみればコンデンサーのような容量性負荷であるので、各ノズルの圧電素子を動作させるためには十分な電流を供給する必要がある。このため、上述の液体吐出装置においては、駆動回路が増幅回路によって増幅した駆動信号をヘッドに供給して、圧電素子を駆動する構成となっている。
例えば、インクジェットプリンターなどの液体吐出装置は、印刷の高速化や、印刷される画像の高解像度化等に対応するため、複数のヘッドを含むヘッドユニットが複数設けられる場合がある。さらに、複数のヘッドユニットが設けられる液体吐出装置においては、一般的に複数のヘッドユニットのそれぞれに対応した駆動回路が複数設けられる。
例えば、特許文献1には、複数のヘッドユニットのそれぞれに対応した複数の駆動回路が一つの基板に実装された液体吐出装置が提案されている。
特開2010‐221500号公報
しかしながら、特許文献1に記載の発明では、複数のヘッドユニットが設けられる液体吐出装置において、一般的に複数のヘッドユニットのそれぞれに対応した複数の駆動回路が設けられており、駆動回路が実装された回路基板の小型化が難しい。
また、インクを吐出する吐出部を含むヘッドを駆動するための駆動信号は、大振幅の信号であり、駆動回路は駆動信号を生成する際に発熱する。このため、回路基板を小型化することで、回路基板に駆動回路の発熱が集中し、駆動回路の故障などの不具合が生じる可能性がある。そのため、回路基板を小型化するには、発熱部品の配置を含めた検討を行う必要がある。
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、駆動回路が実装される回路基板の小型化を可能にし、さらに駆動回路に生じる熱を分散させることで、発熱に起因する駆動回路の特性悪化を低減可能な液体吐出装置および回路基板を提供する。
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本適用例に係る液体吐出装置は、第1の駆動素子を含み、前記第1の駆動素子の駆動により液体を吐出する第1の吐出部と、第1のトランジスターを含み、第1の駆動信号を前記第1の駆動素子に出力する第1の駆動回路と、第2のトランジスターを含み、第2の駆動信号を前記第1の駆動素子に出力する第2の駆動回路と、前記第1の駆動回路と前記第2の駆動回路とが実装される回路基板と、を備え、前記第1の駆動回路は、前記回路基板の第1面に実装され、前記第2の駆動回路は、前記回路基板の第2面に実装され、前記回路基板の平面視において、前記第1のトランジスターと、前記第2のトランジスターとは重ならない位置に配置されている。
第1の駆動素子は、例えば、圧電素子でもよいし、発熱素子でもよい。
本適用例に係る液体吐出装置によれば、第1の駆動素子に駆動信号を出力する駆動回路は、回路基板の第1面と第2面とに実装されることにより、回路基板の小型化が可能となる。
さらに、第1面の駆動回路と第2面の駆動回路とにおいて、それぞれの駆動回路に実装される部品で最も発熱の大きなトランジスターを、基板を介し重ならないように配置することで、回路基板に生じる熱を分散することが可能となり、発熱に起因する駆動回路の故障および特性の悪化を低減することが可能となる。
[適用例2]
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記回路基板の平面視において、前記第1の駆動回路の実装領域と、前記第2の駆動回路の実装領域とは、少なくとも一部が重なってもよい。
本適用例に係る液体吐出装置によれば、駆動回路は、回路基板の第1面と第2面とにおいて、少なくとも一部が重なるように配置されることで、回路基板のさらなる小型化が可能となる。
[適用例3]
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記第1の駆動回路は、第1の源信号をパルス変調した第1の変調信号を生成する第1の変調回路と、前記第1のトランジスターと第3のトランジスターとを含み、前記第1の変調信号を増幅し第1の増幅変調信号を生成する第1の増幅部と、前記第1の増幅変調信号を復調し、前記第1の駆動信号を生成する第1の復調回路と、を含み、前記第2の駆動回路は、第2の源信号をパルス変調した第2の変調信号を生成する第2の変調回路と、前記第2のトランジスターと第4のトランジスターとを含み、前記第2の変調信号を増幅し第2の増幅変調信号を生成する第2の増幅部と、前記第2の増幅変調信号を復調し、前記第2の駆動信号を生成する第2の復調回路と、を含み、前記回路基板の平面視において、前記第1のトランジスターは、前記第2のトランジスターと前記第4のトランジスターとの双方と重ならない位置に配置され、前記第3のトランジスターは、前記第2のトランジスターと前記第4のトランジスターとの双方と重ならない位置に配置されていてもよい。
本適用例に係る液体吐出装置の駆動回路は、D級増幅によって駆動信号を生成する。駆動回路が、D級増幅により駆動信号を生成することで、駆動回路がAB級増幅によって駆動信号を生成する場合と比較して、消費電力や発熱量が小さく、放熱用のヒートシンクの数や面積を削減することが可能となり、駆動回路のサイズや重量を小さくすることができる。したがって、本適用例に係る液体吐出装置によれば、さらなる小型化が可能となる。
[適用例4]
上記適用理に係る液体吐出装置において、前記第1の復調回路は、第1のコイルを含み、前記第2の復調回路は、第2のコイルを含み、前記回路基板の平面視において、前記第1のコイルは、前記第2のコイルと重ならない位置に配置されていてもよい。
駆動回路におけるコイルは、トランジスターに次ぎ熱を生じさせる。本適用例に係る液体吐出装置によれば、回路基板において、第1面に実装された駆動回路のコイルと、第2面に実装された駆動回路のコイルとを、回路基板を介し重ならない位置に配置することで、回路基板における熱をさらに分散することが可能となる。
また、駆動回路におけるコイルは、漏れ磁束等により相互干渉し、吐出特性に影響を及ぼす可能性がある。本適用例に係る液体吐出装置によれば、駆動回路におけるコイルを、回路基板を介し重ならない配置とすることで、第1面に設けられたコイルと第2面に設けられたコイルとの相互干渉を抑制し、良好な吐出特性が得られる可能性がある。
[適用例5]
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記第1の駆動信号と、前記第2の駆動信号とは、排他的に前記第1の駆動素子に出力されてもよい。
駆動回路の発熱の要因の一つに、駆動回路から第1の駆動素子に供給される電流に起因する発熱がある。本適用例に係る液体吐出装置によれば、両面に実装された駆動回路が、同時に第1の駆動素子に信号を出力することが無く、電流の消費を抑制することが可能となり、駆動回路の発熱をより低減することが可能となる。
[適用例6]
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記第1の駆動信号の振幅は、前記第2の駆動信号の振幅よりも大きくてもよい。
駆動回路が同じ電流を出力した場合、振幅の大きな駆動信号を出力する駆動回路の発熱がより大きくなる。本適用例に係る液体吐出装置によれば、駆動信号の振幅、即ち発熱量の異なる駆動回路を、回路基板の第1面と第2面とに実装することにより、回路基板の第1面と第2面とで駆動回路により生じる熱をさらに分散することが可能となる。
[適用例7]
上記適用例に係る液体吐出装置において、第2の駆動素子を含み、前記第2の駆動素子の駆動により液体を吐出する第2の吐出部と、第5のトランジスターを含み、第3の駆動信号を前記第2の駆動素子に出力する第3の駆動回路と、をさらに備え、前記第3の駆動回路は、前記回路基板の第1面に実装され、前記第1の駆動信号の振幅は、前記第3の駆動信号の振幅よりも大きくてもよい。
本適用例に係る液体吐出装置によれば、回路基板の同一面に第1の駆動素子に振幅の大きな駆動信号を出力する駆動回路と、第2の駆動素子に振幅の小さな駆動信号を出力する駆動回路とを実装することにより、回路基板の同一面に発熱量の大きな駆動回路が集中して配置されず、駆動回路により生じた熱をさらに分散することが可能となる。
[適用例8]
上記適用例に係る液体吐出装置において、第3の駆動素子を含み、前記第3の駆動素子の駆動により液体を吐出する第3の吐出部と、第6のトランジスターを含み、第4の駆動信号を前記第3の駆動素子に出力する第4の駆動回路と、をさらに備え、前記第4の駆動回路は、前記回路基板の第1面に実装され、前記第4の駆動信号の振幅は、前記第3の駆動信号の振幅よりも大きく、前記第1のトランジスターと前記第5のトランジスターとの距離は、前記第1のトランジスターと前記第6のトランジスターとの距離よりも短くてもよい。
本適用例に係る液体吐出装置によれば、複数の駆動回路が設けられた回路基板において、振幅の大きな駆動信号を出力する駆動回路と、振幅の小さな駆動信号を出力する駆動回路とが、回路基板の同一面において交互に配置される。
よって、本適用例に係る液体吐出装置によれば、回路基板の同一面において発熱量の大きな駆動回路が集中して配置されず、駆動回路により生じた熱をさらに分散することが可能となる。
[適用例9]
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記吐出部と、前記回路基板とは、可動式のキャリッジに搭載されてもよい。
本適用例に係る液体吐出装置によれば、駆動回路から吐出部までの配線長が短くできるため、波形精度の良い駆動信号を駆動素子に印加でき、精度良く液体の吐出を行うことができる。
[適用例10]
本適用例に係る回路基板は、第1のトランジスターを含み、駆動素子を駆動する第1の駆動信号を出力する第1の駆動回路と、第2のトランジスターを含み、前記駆動素子を駆動する第2の駆動信号を出力する第2の駆動回路と、を含み、前記第1の駆動回路は、第1面に実装され、前記第2の駆動回路は、第2面に実装され、平面視において、前記第1のトランジスターと、前記第2のトランジスターとは重ならない位置に配置されている。
本適用例に係る回路基板によれば、駆動素子に駆動信号を出力する駆動回路は、回路基板の第1面と第2面とに実装されることにより、回路基板の小型化が可能となる。
さらに、第1面の駆動回路と第2面の駆動回路とにおいて、それぞれの駆動回路に実装される部品で最も発熱の大きなトランジスターを、基板を介し重ならないように配置することで、駆動回路に生じる熱を分散することが可能となり、発熱に起因する駆動回路の故障および特性の悪化を低減することが可能となる。
液体吐出装置の構成を示す側面模式図である。 液体吐出装置の内部構成を示す正面図である。 液体吐出装置の電気的な構成を示すブロック図である。 液体吐出装置の電気的な構成を示すブロック図である。 駆動回路の回路構成を示す図である。 駆動回路の動作を説明するための図である。 キャリッジ周辺の構成を示す側面模式図である。 キャリッジの内部構成を示す模式斜視図である。 ヘッドユニットの吐出部を示す模式図である。 ヘッドにおける吐出部の構成を示す図である。 駆動信号COMA,COMBの波形等を示す図である。 駆動電圧Voutの波形を示す図である。 第1実施形態における駆動回路ユニットの基板構成を示す図である。 第2実施形態における駆動回路ユニットの基板構成を示す図である。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.第1実施形態
1−1.液体吐出装置の概要
本実施形態に係る液体吐出装置の一例としての印刷装置は、外部のホストコンピューターから供給された画像データに応じてインクを吐出させることによって、紙などの印刷媒体にインクドット群を形成し、これにより、当該画像データに応じた画像(文字、図形等を含む)を印刷するインクジェットプリンターである。
なお、液体吐出装置としては、例えば、プリンター等の印刷装置、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出装置、有機ELディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料吐出装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物吐出装置、立体造形装置(いわゆる3Dプリンター)、捺染装置等を挙げることができる。
また、本実施形態では、駆動回路が駆動素子としての圧電素子(容量性負荷)を駆動するピエゾ方式の液体吐出装置を例に挙げるが、本発明は、駆動回路が容量性負荷以外の駆動素子を駆動する液体吐出装置にも適用可能である。このような液体吐出装置としては、例えば、駆動回路が駆動素子としての発熱素子(例えば、抵抗)を駆動し、発熱素子が加熱されることにより発生するバブルを利用して液体を吐出するサーマル方式(バブル方式)の液体吐出装置等が挙げられる。
図1に示すように、液体吐出装置1は、媒体Mを繰り出す繰出部12と、媒体Mを支持する支持部13と、媒体Mを搬送する搬送部14と、媒体Mに印刷を行う印刷部15と、印刷部15に向けて気体を送風する送風部16と、これらの構成を制御する制御部100とを備えている。
なお、以下の説明では、液体吐出装置1の幅方向(図1において紙面垂直方向)を「走査方向X」とし、液体吐出装置1の奥行方向(図1において紙面左右方向)を「前後方向Y」とし、液体吐出装置1の高さ方向(図1において紙面上下方向)を「鉛直方向Z」とし、媒体Mが搬送される方向を「搬送方向F」とする。走査方向X、前後方向Yおよび鉛直方向Zは互いに交差(直交)する方向であり、搬送方向Fは走査方向Xと交差(直交)する方向である。
繰出部12は、媒体Mを巻き重ねたロール体Rを回転可能に保持する保持部材18を有している。保持部材18には、種類の異なる媒体Mや走査方向Xにおける寸法の異なるロール体Rが保持される。そして、繰出部12では、ロール体Rを一方向(図1では反時計方向)に回転させることで、ロール体Rから巻き解かれた媒体Mが支持部13に向かって繰り出される。
支持部13は、搬送方向上流から搬送方向下流に向かって、媒体Mの搬送経路を構成する第1支持部25、第2支持部26、および第3支持部27を備えている。第1支持部25は、繰出部12から繰り出された媒体Mを第2支持部26に向けて案内し、第2支持部26は、印刷が行われる媒体Mを支持し、第3支持部27は、印刷済みの媒体Mを搬送方向下流に向けて案内する。
第1支持部25、第2支持部26、および第3支持部27における媒体Mの搬送経路側とは反対側には、第1支持部25、第2支持部26、および第3支持部27を加熱する加熱部22が設けられている。加熱部22は、第1支持部25、第2支持部26、および第3支持部27を加熱することで、これら第1支持部25、第2支持部26、および第3支持部27に支持される媒体Mを間接的に加熱する。加熱部22は、例えば電熱線(ヒーター線)などによって構成される。
搬送部14は、媒体Mに搬送力を付与する搬送ローラー23と、媒体Mを搬送ローラー23に押さえ付ける従動ローラー24と、搬送ローラー23を駆動する搬送モーター41とを備えている。搬送ローラー23および従動ローラー24は、走査方向Xを軸方向とするローラーである。
搬送ローラー23は媒体Mの搬送経路の鉛直下方に配置され、従動ローラー24は媒体Mの搬送経路の鉛直上方に配置されている。搬送モーター41は、例えばモーターおよび減速機などによって構成される。そして、搬送部14では、搬送ローラー23および従動ローラー24で媒体Mを挟持した状態で搬送ローラー23を回転させることで、媒体Mが搬送方向Fに搬送される。
図1および図2に示すように、印刷部15は、走査方向Xに沿って延びるガイド部材30と、走査方向Xに沿って移動可能にガイド部材30に支持されるキャリッジ29と、キャリッジ29に支持されるとともに媒体Mにインクを吐出する複数(本実施形態では5つ)のヘッドユニット32と、キャリッジ29を走査方向Xに移動させるキャリッジモーター31とを備えている。
さらに、印刷部15は、キャリッジ29に支持されるとともに複数のヘッドユニット32をそれぞれ駆動する複数(本実施形態では5つ)の駆動回路ユニット37と、各駆動回路ユニット37を収容する放熱ケース34と、各ヘッドユニット32のメンテナンスを行うメンテナンスユニット80とを備えている。
駆動回路ユニット37は、フレキシブルフラットケーブル190を介し、制御部100と電気的に接続される。
キャリッジ29内の下部には複数のヘッドユニット32が走査方向Xに等間隔で配列された状態で支持されており、各ヘッドユニット32の下端部はキャリッジ29の下面から外部へ突出している。各ヘッドユニット32の下面には、インクが吐出される複数の吐出部600が前後方向Yに配列された状態で開口している。なお、印刷部15、およびキャリッジ29の詳細については後述する。
メンテナンスユニット80は、走査方向Xにおいて、第2支持部26と隣り合うように設けられている。メンテナンスユニット80は、吐出部600におけるインクの吐出状態を正常に回復させるためのメンテナンス処理を実行させる。
送風部16は、筐体44の内外を連通させるダクト51と、ダクト51内に設けられた送風ファン52とを有している。ダクト51は、キャリッジ29の移動領域Wに向けて開口する送風口53を有している。ダクト51の送風口53は、鉛直方向Zにおいて、キャリッジ29に配置された放熱ケース34と重なるように配置されている。
送風部16は、キャリッジ29の移動領域Wの鉛直上方に移動領域W(走査方向X)に沿って複数並ぶように設けられている。したがって、送風部16は、キャリッジ29の移動領域Wの全域に向けて気体(空気)を送風することが可能になっている。すなわち、送風部16は、キャリッジ29の移動経路に沿って配置され、放熱ケース34に向けて気体を送風することにより放熱ケース34内の各駆動回路ユニット37を間接的に冷却する気流発生部として機能する。
1−2.液体吐出装置の電気的構成
図3および図4は、液体吐出装置1の電気的な構成を示すブロック図である。
図3に示されるように、液体吐出装置1は、制御ユニット10と駆動回路ユニット37とがフレキシブルフラットケーブル190および駆動回路入力コネクター71を介して接続され、駆動回路ユニット37とヘッドユニット32とが駆動回路出力コネクター72、接続ケーブル47およびヘッドユニット入力コネクター73を介して接続される。
制御ユニット10は、制御部100と、キャリッジモータードライバー35と、搬送モータードライバー45と、を有する。このうち、制御部100は、ホストコンピューターから画像データが供給されたときに、各部を制御するための各種の制御信号等を出力する。
詳細には、制御部100は、キャリッジ29の走査位置(現在位置)を把握する。そして、制御部100は、キャリッジ29の走査位置に基づいて、キャリッジモータードライバー35に対して制御信号Ctr1を供給する。キャリッジモータードライバー35は、当該制御信号Ctr1に従ってキャリッジモーター31を駆動する。これにより、キャリッジ29の走査方向Xへの移動が制御される。
また、制御部100は、搬送モータードライバー45に対して制御信号Ctr2を供給する。搬送モータードライバー45は、当該制御信号Ctr2に従って搬送モーター41を駆動する。これにより、媒体Mの搬送方向Fへの移動が制御される。
また、制御部100は、フレキシブルフラットケーブル190を介し駆動回路ユニット37に、クロック信号Sck、データ信号Data、制御信号LAT,CH、デジタルのデータdA1,dB1,dA2,dB2,dA3,dB3,dA4,dB4を供給する。
また、制御部100は、メンテナンスユニット80に、吐出部600におけるインクの吐出状態を正常に回復させるためのメンテナンス処理を実行させる。メンテナンスユニット80は、メンテナンス処理として、吐出部600内の増粘したインクや気泡等をチューブポンプ(図示省略)により吸引するクリーニング処理(ポンピング処理)を行うためのクリーニング機構81を有していてもよい。また、メンテナンスユニット80は、メンテナンス処理として、吐出部600のノズル近傍に付着した紙粉等の異物をワイパー部材により拭き取るワイピング処理を行うためのワイピング機構82を有していてもよい。
なお、本実施形態においては、前述のとおり5つの駆動回路ユニット37および5つのヘッドユニット32が、キャリッジ29に備えられているが、すべて同様の構成であるため、図3および図4では1つの駆動回路ユニット37および1つヘッドユニット32で代表し説明を行い、残りの駆動回路ユニット37およびヘッドユニット32の図示および説明を省略する。
図4は、駆動回路ユニット37およびヘッドユニット32の電気的な構成を示すブロック図である。駆動回路ユニット37は、駆動回路50−a1,50−b1,50−a2,50−b2,50−a3,50−b3,50−a4,50−b4を含み構成される。
詳細については後述するが、駆動回路50−a1と50−b1とは、ヘッドユニット32に設けられたヘッド20−1が備える複数の吐出部600を駆動し、インク(液体)を吐出させる駆動信号COMA1およびCOMB1を生成する。具体的には、駆動回路50−a1は、データdA1をアナログ変換した後に、D級増幅した駆動信号COMA1を生成し、ヘッド20−1に供給し、同様に、駆動回路50−b1は、データdB1をアナログ変換した後に、D級増幅した駆動信号COMB1を生成し、ヘッド20−1に供給する。
また、駆動回路50−a2と50−b2とは、ヘッドユニット32に設けられたヘッド20−2が備える複数の吐出部600を駆動し、インク(液体)を吐出させる駆動信号COMA2およびCOMB2を生成する。具体的には、駆動回路50−a2は、データdA2をアナログ変換した後に、D級増幅した駆動信号COMA2を生成し、ヘッド20−2に供給し、同様に、駆動回路50−b2は、データdB2をアナログ変換した後に、D級増幅した駆動信号COMB2を生成し、ヘッド20−2に供給する。
また、駆動回路50−a3と50−b3とは、ヘッドユニット32に設けられたヘッド20−3が備える複数の吐出部600を駆動し、インク(液体)を吐出させる駆動信号COMA3およびCOMB3を生成する。具体的には、駆動回路50−a3は、データdA3をアナログ変換した後に、D級増幅した駆動信号COMA3を生成し、ヘッド20−3に供給し、同様に、駆動回路50−b3は、データdB3をアナログ変換した後に、D級増幅した駆動信号COMB3を生成し、ヘッド20−3に供給する。
また、駆動回路50−a4と50−b4とは、ヘッドユニット32に設けられたヘッド20−4が備える複数の吐出部600を駆動し、インク(液体)を吐出させる駆動信号COMA4およびCOMB4を生成する。具体的には、駆動回路50−a4は、データdA4をアナログ変換した後に、D級増幅した駆動信号COMA4を生成し、ヘッド20−4に供給し、同様に、駆動回路50−b4は、データdB4をアナログ変換した後に、D級増幅した駆動信号COMB4を生成し、ヘッド20−4に供給する。
ここで、データdA1,dA2,dA3,dA4は、ヘッドユニット32に供給する駆動信号のうち、駆動信号COMA1,COMA2,COMA3,COMA4の波形を規定する。また、データdB1,dB2,dB3,dB4は、ヘッドユニット32に供給する駆動信号のうち、駆動信号COMB1,COMB2,COMB3,COMB4の波形を規定する。
即ち、本実施形態によれば、駆動回路ユニット37は、4組のデータdA1,dB1、データdA2,dB2、データdA3,dB3,データdA4,dB4のそれぞれに基づき、4組の駆動回路50−a1,50−b1、駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4のそれぞれが、駆動信号COMA1,COMB1,駆動信号COMA2,COMB2、駆動信号COMA3,COMB3、駆動信号COMA4,COMB4を出力し、4つのヘッド20−1,ヘッド20−2,ヘッド20−3,ヘッド20−4のそれぞれを駆動させる。
駆動信号COMA1,COMA2,COMA3,COMA4について特に区別する必要がない場合(例えば後述する図5、図11、図12を説明する場合)には、「数字」以下を省略し、単に符号を「駆動信号COMA」として説明し、駆動信号COMB1,COMB2,COMB3,COMB4ついて特に区別する必要がない場合(例えば後述する図5、図11、図12を説明する場合)には、「数字」以下を省略し、単に「駆動信号COMB」として説明する。
また、駆動回路50−a1,50−b1,50−a2,50−b2,50−a3,50−b3,50−a4,50−b4については、入力するデータ、および、出力する駆動信号の波形が異なるのみであり、後述するように回路的な構成は同一である。このため、駆動回路50−a1,50−b1,50−a2,50−b2,50−a3,50−b3,50−a4,50−b4について特に区別する必要がない場合(例えば後述する図5を説明する場合)には、「−(ハイフン)」以下を省略し、単に符号を「駆動回路50」として説明する。
さらに、同様にヘッド20−1,ヘッド20−2,ヘッド20−3,ヘッド20−4ついて特に区別する必要がない場合(例えば後述する図9を説明する場合)には、「−」以下を省略し、単に「ヘッド20」として説明する。
ヘッドユニット32は、選択制御部210と複数の選択部230と複数のヘッド20とを含み構成される。
選択制御部210は、選択部230のそれぞれに対して駆動信号COMA,COMBのいずれかを選択すべきか(又は、いずれも非選択とすべきか)を、制御部100から供給されるクロック信号Sck、データ信号Dataおよび制御信号LAT,CHによって指示する。
選択部230のそれぞれは、選択制御部210の指示に従って、駆動信号COMA,COMBを選択し、ヘッド20が有する圧電素子60のそれぞれの一端に駆動信号COMA,COMBとして供給する。なお、図4では、この駆動信号の電圧を駆動電圧Voutと表記している。また、圧電素子60のそれぞれにおける他端は、基準電圧VBSが共通に印加されている。
また、後述するが、圧電素子60は、駆動信号COMA,COMBが印加されることで変位する。圧電素子60は、ヘッド20における複数の吐出部600のそれぞれに対応して設けられる。そして、圧電素子60は、選択部230により選択された駆動電圧Voutと基準電圧VBSとの差に応じて変位してインクを吐出させる。
1−3.駆動回路の電気的構成
図5は、駆動回路50の回路構成を示す図である。なお、図5では、駆動信号COMAを出力するための構成を代表して示しているが、駆動信号COMBを出力するための構成も同様である。
図5に示されるように、駆動回路50は、集積回路装置500や、出力回路550のほか、抵抗やコンデンサーなどの各種素子から構成される。
本実施形態における集積回路装置500は、変調部510と、ゲートドライバー520と、を備えている。
集積回路装置500は、制御部100から端子D0〜D9を介して入力した10ビットのデータdA(又はdB)(「第1の源信号」および「第2の源信号」の一例)に基づいて、ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702のそれぞれにゲート信号(増幅制御信号)を出力するものである。このため、集積回路装置500は、DAC(Digital to Analog Converter)511と、加算器512、加算器513と、コンパレーター514と、積分減衰器516、減衰器517と、インバーター515と、ハイサイドゲートドライバー521、ローサイドゲートドライバー522と、第1電源部530と、昇圧回路540と、基準電圧生成部580と、を含む。
基準電圧生成部580は、第1基準電圧DAC_HV(高電圧側基準電圧)と第2基準電圧DAC_LV(低電圧側基準電圧)とを生成し、DAC511に供給する。
DAC511は、駆動信号COMAの波形を規定するデータdAを、第1基準電圧DAC_HVと第2基準電圧DAC_LVとの間の電圧の元駆動信号Aaに変換し、加算器512の入力端(+)に供給する。なお、この元駆動信号Aaの電圧振幅は、その最大値および最小値がそれぞれ第1基準電圧DAC_HVおよび第2基準電圧DAC_LVで決まり(例えば1〜2V程度)、この電圧を増幅したものが、駆動信号COMAとなる。つまり、元駆動信号Aaは、駆動信号COMAの増幅前の目標となる信号である。
本実施形態では、変調部510(「第1の変調回路」および「第2の変調回路」の一例)は、入力されたデータdA(「第1の源信号」および「第2の源信号」の一例)をパルス変調した変調信号Ms(「第1の変調信号」および「第2の変調信号」の一例)を生成する。
変調部510は、加算器512,513、コンパレーター514、インバーター515、積分減衰器516、減衰器517を含み構成される。
積分減衰器516は、端子Vfbを介して入力した端子Outの電圧、すなわち、駆動信号COMAを減衰するとともに、積分して、加算器512の入力端(−)に供給する。
加算器512は、入力端(+)の電圧から入力端(−)の電圧を差し引いて積分した電圧の信号Abを加算器513の入力端(+)に供給する。
なお、DAC511からインバーター515までに至る回路の電源電圧は、低振幅の3.3V(電源端子Vddから供給される電源電圧VDD)である。このため、元駆動信号Aaの電圧が最大でも2V程度であるのに対し、駆動信号COMAの電圧が最大で40Vを超える場合があるので、偏差を求めるにあたって両電圧の振幅範囲を合わせるため、駆動信号COMAの電圧を積分減衰器516によって減衰させている。
減衰器517は、端子Ifbを介して入力した駆動信号COMAの高周波成分を減衰して、加算器513の入力端(−)に供給する。加算器513は、入力端(+)の電圧から入力端(−)の電圧を減算した電圧の信号Asを、コンパレーター514に供給する。減衰器517の機能は、変調利得(感度)の調整である。すなわち、データdA(源信号)に合わせて、変調信号Msの周波数やデューティー比が変化するが、減衰器517はこれらの変化量を調整する。
加算器513から出力される信号Asの電圧は、元駆動信号Aaの電圧から、端子Vfbに供給された信号の減衰電圧を差し引いて、端子Ifbに供給された信号の減衰電圧を減算した電圧である。このため、加算器513による信号Asの電圧は、目標である元駆動信号Aaの電圧から、端子Outから出力される駆動信号COMAの減衰電圧を指し引いた偏差を、当該駆動信号COMAの高周波成分で補正した信号ということができる。
コンパレーター514は、加算器513による減算電圧に基づいて、次のようにパルス変調した変調信号Msを出力する。詳細には、コンパレーター514は、加算器513から出力される信号Asが電圧上昇時であれば、電圧閾値Vth1以上になったときにHレベルとなり、信号Asが電圧下降時であれば、電圧閾値Vth2を下回ったときにLレベルとなる変調信号Msを出力する。なお、後述するように、電圧閾値は、Vth1>Vth2という関係に設定されている。
コンパレーター514による変調信号Msは、インバーター515による論理反転を経て、ローサイドゲートドライバー522に供給される。一方、ハイサイドゲートドライバー521には、論理反転を経ることなく変調信号Msが供給される。このため、ハイサイドゲートドライバー521とローサイドゲートドライバー522に供給される論理レベルは互いに排他的な関係にある。
ハイサイドゲートドライバー521およびローサイドゲートドライバー522に供給される論理レベルは、実際には、同時にHレベルとはならないように(ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702が同時にオンしないように)、タイミング制御してもよい。このため、ここでいう排他的とは、厳密にいえば、同時にHレベルになることがない(ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702が同時にオンすることがない)、という意味である。
ところで、ここでいう変調信号は、狭義には、変調信号Msであるが、元駆動信号Aaに応じてパルス変調したものと考えれば、変調信号Msの否定信号も変調信号に含まれる。すなわち、元駆動信号Aaに応じてパルス変調した変調信号には、変調信号Msのみならず、当該変調信号Msの論理レベルを反転させたものや、タイミング制御されたものが含まれる。
なお、コンパレーター514が変調信号Msを出力するので、当該コンパレーター514又はインバーター515に至るまでの回路、すなわち、加算器512と、加算器513と、コンパレーター514と、インバーター515と、積分減衰器516と、減衰器517と、が変調信号を生成する変調部510に相当する。
増幅部590(「第1の増幅部」および「第2の増幅部」の一例)は、ハイサイドトランジスター701(「第1のトランジスター」および「第2のトランジスター」の一例)とローサイドトランジスター702(「第3のトランジスター」および「第4のトランジスター」の一例)とを含み、変調信号Msを増幅し増幅変調信号(「第1の増幅変調信号」および「第2の増幅変調信号」の一例)を生成する。
ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702は、集積回路装置500に含まれるハイサイドゲートドライバー521およびローサイドゲートドライバー522から出力される増幅制御信号に基づき駆動する。
ハイサイドゲートドライバー521は、コンパレーター514の出力信号である低論理振幅を高論理振幅にレベルシフトして、端子Hdrから出力する。ハイサイドゲートドライバー521の電源電圧のうち、高位側は、端子Bstを介して印加される電圧であり、低位側は、端子Swを介して印加される電圧である。端子Bstは、容量素子C5の一端および逆流防止用のダイオードD10のカソード電極に接続される。端子Swは、ハイサイドトランジスター701におけるソース電極、ローサイドトランジスター702におけるドレイン電極、容量素子C5の他端、および、インダクター710の一端に接続される。ダイオードD10のアノード電極は、端子Gvdの一端に接続され、昇圧回路540が出力する電圧Vm(例えば7.5V)が印加される。したがって、端子Bstと端子Swとの電位差は、容量素子C5の両端の電位差、すなわち電圧Vm(例えば7.5V)におよそ等しい。
ローサイドゲートドライバー522は、ハイサイドゲートドライバー521よりも低電位側で動作する。ローサイドゲートドライバー522は、インバーター515の出力信号である低論理振幅(Lレベル:0V、Hレベル:3.3V)を高論理振幅(例えばLレベル:0V、Hレベル:7.5V)にレベルシフトして、端子Ldrから出力する。ローサイドゲートドライバー522の電源電圧のうち、高位側として、電圧Vm(例えば7.5V)が印加され、低位側として、グラウンド端子Gndを介して電圧ゼロが印加される、すなわちグラウンド端子Gndはグラウンドに接地される。また、端子Gvdは、ダイオードD10のアノード電極に接続される。
ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702は、例えばNチャンネル型のFET(Field Effect Transistor)である。このうち、ハイサイドトランジスター701において、ドレイン電極には、電圧Vh(例えば42V)が印加され、ゲート電極が、抵抗R1を介して端子Hdrに接続される。ローサイドトランジスター702については、ゲート電極が、抵抗R2を介して端子Ldrに接続され、ソース電極が、グラウンドに接地されている。
したがって、ハイサイドトランジスター701がオフ、ローサイドトランジスター702がオンの時は、端子Swの電圧は0Vとなり、端子Bstには電圧Vm(例えば7.5V)が印加される。一方、ハイサイドトランジスター701がオン、ローサイドトランジスター702がオフの時は、端子SwにはVh(例えば42V)が印加され、端子BstにはVh+Vm(例えば49.5V)が印加される。
すなわち、ハイサイドゲートドライバー521は、容量素子C5をフローティング電源として、ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702の動作に応じて、基準電位(端子Swの電位)が0V又はVh(例えば42V)に変化するので、Lレベルが0V近傍かつHレベルがVm(例えば7.5V)近傍、又は、LレベルがVh(例えば42V)近傍かつHレベルがVh+Vm(例えば49.5V)近傍の増幅制御信号を出力する。これに対して、ローサイドゲートドライバー522は、ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702の動作に関係なく、基準電位(グラウンド端子Gndの電位)が0Vに固定されるので、Lレベルが0V近傍かつHレベルがVm(例えば7.5V)近傍の増幅制御信号を出力する。
ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702は、ハイサイドゲートドライバー521およびローサイドゲートドライバー522から出力された増幅制御信号に基づき駆動することで、変調信号Msが増幅された増幅変調信号を出力する。すなわち、ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702が、増幅部590に相当する。
ローパスフィルター560(「第1の復調回路」および「第2の復調回路」の一例)は、前記増幅変調信号(「第1の増幅変調信号」および「第2の増幅変調信号」の一例)を復調し、駆動信号COMA(又はCOMB)(「第1の駆動信号」および「第2の駆動信号」の一例)を生成する。
ローパスフィルター560は、インダクター710と容量素子C1とを含み構成される。
インダクター710の一端は前述のとおり、端子Swと、ハイサイドトランジスター701におけるソース電極と、ローサイドトランジスター702におけるドレイン電極と、容量素子C5の他端と、に接続され、変調増幅信号が入力される。
インダクター710の他端は、この駆動回路50で出力となる端子Outであり、当該端子Outから駆動信号COMA(又はCOMB)が、選択部230のそれぞれに供給される。
端子Outは、容量素子C1の一端と、容量素子C2の一端と、抵抗R3の一端と、にそれぞれ接続される。このうち、容量素子C1の他端は、グラウンドに接地されている。このため、インダクター710と容量素子C1とは、ハイサイドトランジスター701とローサイドトランジスター702との接続点に現れる増幅変調信号を平滑化し復調するローパスフィルター(Low Pass Filter)として機能する。
抵抗R3の他端は、端子Vfbおよび抵抗R4の一端に接続され、当該抵抗R4の他端には電圧Vhが印加される。これにより、端子Vfbには、端子Outから第1帰還回路570(抵抗R3、抵抗R4で構成される回路)を通過した駆動信号COMAがプルアップされて帰還されることになる。
一方、容量素子C2の他端は、抵抗R5の一端と抵抗R6の一端とに接続される。このうち、抵抗R5の他端はグラウンドに接地される。このため、容量素子C2と抵抗R5とは、端子Outからの駆動信号COMAのうち、カットオフ周波数以上の高周波成分を通過させるハイパスフィルター(High Pass Filter)として機能する。なお、ハイパスフィルターのカットオフ周波数は、例えば約9MHzに設定される。
また、抵抗R6の他端は、容量素子C4の一端と容量素子C3の一端とに接続される。このうち、容量素子C3の他端はグラウンドに接地される。このため、抵抗R6と容量素子C3とは、上記ハイパスフィルターを通過した信号成分のうち、カットオフ周波数以下の低周波成分を通過させるローパスフィルター(Low Pass Filter)として機能する。な
お、LPFのカットオフ周波数は、例えば約160MHzに設定される。
上記ハイパスフィルターのカットオフ周波数は、上記ローパスフィルターのカットオフ周波数よりも低く設定されているので、ハイパスフィルターとローパスフィルターとは、駆動信号COMAのうち、所定の周波数域の高周波成分を通過させるバンドパスフィルター(Band Pass Filter)として機能する。
容量素子C4の他端は、集積回路装置500の端子Ifbに接続される。これにより、端子Ifbには、上記バンドパスフィルターとして機能する第2帰還回路572(容量素子C2、抵抗R5、抵抗R6、容量素子C3および容量素子C4で構成される回路)を通過した駆動信号COMAの高周波成分のうち、直流成分がカットされて帰還されることになる。
ところで、端子Outから出力される駆動信号COMAは、ハイサイドトランジスター701とローサイドトランジスター702との接続点(端子Sw)における増幅変調信号を、インダクター710および容量素子C1からなるローパスフィルター560によって平滑化した信号である。この駆動信号COMAは、端子Vfbを介して積分・減算された上で、加算器512に帰還されるので、帰還の遅延(インダクター710および容量素子C1の平滑化による遅延と、積分減衰器516による遅延と、の和)と、帰還の伝達関数で定まる周波数で自励発振することになる。
ただし、端子Vfbを介した帰還経路の遅延量が大であるために、当該端子Vfbを介した帰還のみでは、自励発振の周波数を、駆動信号COMAの精度を十分に確保できるほど高くすることができない場合がある。
そこで、本実施形態では、端子Vfbを介した経路とは別に、端子Ifbを介して、駆動信号COMAの高周波成分を帰還する経路を設けることによって、回路全体でみたときの遅延を小さくしている。このため、信号Abに、駆動信号COMAの高周波成分を加算した信号Asの周波数は、端子Ifbを介した経路が存在しない場合と比較して、駆動信号COMAの精度を十分に確保できるほど高くなる。
図6は、信号Asと変調信号Msとの波形を、元駆動信号Aaとの波形と関連付けて示す図である。
図6に示されるように、信号Asは三角波であり、その発振周波数は、元駆動信号Aaの電圧(入力電圧)に応じて変動する。具体的には、入力電圧が中間値である場合に最も高くなり、入力電圧が中間値から高くなるにつれて、又は、低くなるにつれて低くなる。
また、信号Asにおいて三角波の傾斜は、入力電圧が中間値付近であれば、上り(電圧の上昇)と下り(電圧の下降)とでほぼ等しくなる。このため、信号Asをコンパレーター514によって電圧閾値Vth1、Vth2と比較した結果である変調信号Msのデューティー比は、ほぼ50%となる。入力電圧が中間値から高くなると、信号Asの下りの傾斜が緩くなる。このため、変調信号MsがHレベルとなる期間が相対的に長くなって、デューティー比が大きくなる。一方、入力電圧が中間値から低くなるにつれて、信号Asの上りの傾斜が緩くなる。このため、変調信号MsがHレベルとなる期間が相対的に短くなって、デューティー比が小さくなる。
このため、変調信号Msは、次のようなパルス密度変調信号となる。すなわち、変調信号Msのデューティー比は、入力電圧の中間値でほぼ50%であり、入力電圧が中間値よりも高くなるにつれて大きくなり、入力電圧が中間値よりも低くなるにつれて小さくなる。
ハイサイドゲートドライバー521は、変調信号Msに基づいてハイサイドトランジスター701をオン/オフさせる。すなわち、ハイサイドゲートドライバー521は、ハイサイドトランジスター701を、変調信号MsがHレベルであればオンさせ、変調信号MsがLレベルであればオフさせる。ローサイドゲートドライバー522は、変調信号Msの論理反転信号に基づいてローサイドトランジスター702をオン/オフさせる。すなわち、ローサイドゲートドライバー522は、ローサイドトランジスター702を、変調信号MsがHレベルであればオフさせ、変調信号MsがLレベルであればオンさせる。
したがって、ハイサイドトランジスター701とローサイドトランジスター702の接続点における増幅変調信号をインダクター710および容量素子C1で平滑化した駆動信号COMAの電圧は、変調信号Msのデューティー比が大きくなるにつれて高くなり、デューティー比が小さくなるにつれて低くなるので、結果的に、駆動信号COMAは、元駆動信号Aaの電圧を拡大した信号となるように制御されて、出力されることになる。
この駆動回路50は、パルス密度変調を用いているので、変調周波数が固定のパルス幅変調と比較して、デューティー比の変化幅を大きく取れる、という利点がある。
すなわち、回路全体で扱うことができる最小の正パルス幅と負パルス幅はその回路特性で制約されるので、周波数固定のパルス幅変調では、デューティー比の変化幅として所定の範囲(例えば10%から90%までの範囲)しか確保できない。これに対し、パルス密度変調では、入力電圧が中間値から離れるにつれて、発振周波数が低くなるため、入力電圧が高い領域においては、デューティー比をより大きくすることができ、また、入力電圧が低い領域においては、デューティー比をより小さくすることができる。このため、自励発振型パルス密度変調では、デューティー比の変化幅として、より広い範囲(例えば5%から95%までの範囲)を確保することができる。
また、駆動回路50は、駆動信号COMA、変調信号Msおよび増幅変調信号が伝搬する信号経路を含み、自励発振する自励発振回路であり、他励発振のように高い周波数の搬送波を生成する回路が不要である。このため、高電圧を扱う回路以外の、すなわち集積回路装置500の部分の、集積化が容易である、という利点がある。
加えて、駆動回路50では、駆動信号COMAの帰還経路として、端子Vfbを介した経路だけでなく、端子Ifbを介して高周波成分を帰還する経路があるので、回路全体でみたときの遅延が小さくなる。このため、自励発振の周波数が高くなるので、駆動回路50は、駆動信号COMAを精度良く生成することが可能になる。
図5に戻り、図5に示される例では、抵抗R1、抵抗R2、増幅部590、容量素子C5、ダイオードD10およびローパスフィルター560は、変調信号に基づいて増幅制御信号を生成し、増幅制御信号に基づいて駆動信号COMAを生成して圧電素子60に出力する出力回路550として構成されている。
第1電源部530は、圧電素子60の駆動信号COMAが印加される端子と異なる端子に信号を印加する。第1電源部530は、例えば、バンドギャップ・リファレンス回路のような定電圧回路で構成される。第1電源部530は、基準電圧VBSを端子Vbsから出力する。図5に示される例では、第1電源部530は、グラウンド端子Gndのグラウンド電位を基準として基準電圧VBSを生成する。
昇圧回路540は、ゲートドライバー520に電源供給する。図5に示される例では、昇圧回路540は、グラウンド端子Gndのグラウンド電位を基準として電源端子Vddから供給される電源電圧VDDを昇圧し、ローサイドゲートドライバー522の高電位側の電源電圧となる電圧Vmを生成する。昇圧回路540は、チャージポンプ回路やスイッチングレギュレーターなどで構成することができるが、チャージポンプ回路で構成した方が、スイッチングレギュレーターで構成する場合に比べて、ノイズの発生を抑制できる。そのため、駆動回路50は、駆動信号COMAをより精度良く生成することが可能になり、圧電素子60に印加される電圧を高精度に制御できるので、液体の吐出精度を向上させることができる。また、ゲートドライバー520の電源生成部をチャージポンプ回路で構成することで小型化したため集積回路装置500に搭載可能となり、ゲートドライバー520の電源生成部を集積回路装置500の外部に構成した場合と比較して、駆動回路50の回路面積を全体として大幅に削減することができる。
本実施形態において、駆動回路50はD級増幅によって駆動信号COMAを生成する。D級増幅により駆動信号COMA(又はCOMB)を生成することで、AB級増幅によって駆動信号COMA(又はCOMB)を生成する場合と比較して、消費電力や発熱量が小さくなり、使用する放熱用のヒートシンクの数や面積を削減することが可能となり、サイズや重量を小さくすることが可能となる。
1−4.キャリッジの構成
図7に示すように、キャリッジ29は、走査方向Xを見たときの断面がL字状をなすキャリッジ本体38と、キャリッジ本体38に対して着脱自在に取着されてキャリッジ本体38とで閉空間を形成するカバー部材39とを備えている。
図7および図8に示すように、キャリッジ29の後部の上端部には、各駆動回路ユニット37を接触状態で収容した直方体状の放熱ケース34の前端部が固定されている。したがって、各駆動回路ユニット37は、放熱ケース34を介してキャリッジ29に支持されている。各駆動回路ユニット37は、走査方向Xに等間隔で配列された状態で放熱ケース34内に支持されている。各駆動回路ユニット37には、各駆動回路ユニット37で発生した熱を放出する放熱板42が取り付けられている。
ここで、放熱ケース34は、各駆動回路ユニット37で発生した熱を外部に放熱するための構成であり、次のように構成することが好ましい。すなわち、放熱ケース34は、各駆動回路ユニット37からの伝熱量を多くするために、各駆動回路ユニット37との接触面積を大きくすることが好ましい。また、放熱ケース34は、各駆動回路ユニット37と接する内側から外気と接する外側に熱を伝導しやすくするために、アルミニウムなどの熱伝導率が高い金属材料で形成することが好ましい。さらに、放熱ケース34は、外気への放熱量を多くするために、放熱フィンを外側に設けて、外気に接する面積を大きくすることが好ましい。
各駆動回路ユニット37は、制御部100と、フレキシブルフラットケーブル190および駆動回路入力コネクター71を介して電気的に接続され、制御部100からクロック信号Sck、データ信号Data、制御信号LAT,CH、デジタルのデータdA1,dB1,dA2,dB2,dA3,dB3,dA4,dB4を受け取る。
また、各駆動回路ユニット37は駆動回路出力コネクター72を有しており、駆動回路出力コネクター72は放熱ケース34の前面からキャリッジ29内に露出している。また、各ヘッドユニット32は、その上面にヘッドユニット入力コネクター73を有している。駆動回路出力コネクター72には例えばFFC(Flexible Flat Cable)などによって構成される接続ケーブル47の一端部が着脱自在(抜き差し自在)に接続され、ヘッドユニット入力コネクター73には接続ケーブル47の他端部が着脱自在に接続される。すなわち、各駆動回路ユニット37と各ヘッドユニット32とは接続ケーブル47を介して電気的に接続され、ヘッドユニット32は駆動回路ユニット37から、クロック信号Sck、データ信号Data、制御信号LAT,CH、駆動信号COMA1,COMB1,COMA2,COMB2,COMA3,COMB3,COMA4,COMB4を受け取る。
ヘッドユニット32は、クロック信号Sck、データ信号Data、制御信号LAT,CH、駆動信号COMA1,COMB1,COMA2,COMB2,COMA3,COMB3,COMA4,COMB4に基づき、吐出部600より液体を吐出する。
ガイド部材30は、その前面下部に走査方向Xに延びるガイドレール部48を有している。キャリッジ29は、その後面下部に設けられたキャリッジ支持部49においてガイドレール部48により走査方向Xに移動可能に支持されている。すなわち、キャリッジ支持部49は、ガイドレール部48に対して走査方向Xに摺動可能に連結されている。つまり、キャリッジ29は、吐出部600を含むヘッドユニット32と駆動回路ユニット37を含む放熱ケース34とを支持し、キャリッジモーター31の駆動により、キャリッジ支持部49においてガイド部材30のガイドレール部48にガイドされながら走査方向Xに沿って往復移動する。即ち、本実施形態において、吐出部600と、回路基板を含む駆動回路ユニット37とは、可動式のキャリッジ29に搭載される。
これにより、駆動回路50からヘッドユニット32までの配線長を短くでき、波形精度の良い駆動信号COMA、COMBを圧電素子60に印加でき、精度良く液体の吐出を行うことができる。
また、キャリッジ29はガイド部材30の前側の側部に位置し、各駆動回路ユニット37を収容した放熱ケース34はガイド部材30の上側に位置する。これにより、キャリッジ支持部49を支点としたキャリッジ29の回転モーメントは小さく抑えられ、且つ接続ケーブル47の長さも短くすることができる。したがって、キャリッジ29の重量バランスが安定するとともに、各駆動回路ユニット37から各ヘッドユニット32に出力される信号が安定する。
1−5.ヘッドの構成
図9は、ヘッド20において、1つの吐出部600に対応した概略構成を示す図である。図9に示されるように、ヘッド20は、吐出部600と、リザーバー641とを含む。
リザーバー641は、インクの色毎に設けられており、インクカートリッジ等の内部に貯留されたインクが供給口661からリザーバー641に導入される。
吐出部600は、圧電素子60と振動板621とキャビティー(圧力室)631とノズル651とを含む。このうち、振動板621は、図9において上面に設けられた圧電素子60によって変位(屈曲振動)し、インクが充填されるキャビティー631の内部容積を拡大/縮小させるダイヤフラムとして機能する。ノズル651は、ノズルプレート632に設けられるとともに、キャビティー631に連通する開孔部である。キャビティー631は、内部に液体(例えば、インク)が充填され、圧電素子60の変位により、内部容積が変化する。ノズル651は、キャビティー631に連通し、キャビティー631の内部容積の変化に応じてキャビティー631内の液体を液滴として吐出する。
図9で示される圧電素子60は、圧電体601を一対の電極611,612で挟んだ構造である。この構造の圧電体601にあっては、電極611,612により印加された電圧に応じて、電極611,612、振動板621とともに図9において中央部分が両端部分に対して上下方向に撓む。具体的には、圧電素子60は、駆動信号COMA(又はCOMB)の駆動電圧Voutが高くなると、上方向に撓む一方、駆動電圧Voutが低くなると、下方向に撓む構成となっている。この構成において、上方向に撓めば、キャビティー631の内部容積が拡大するので、インクがリザーバー641から引き込まれる一方、下方向に撓めば、キャビティー631の内部容積が縮小するので、縮小の程度によっては、インクがノズル651から吐出される。
即ち、ヘッド20は、駆動信号COMA,COMBの振幅の大きさにより、吐出部600から吐出されるインクの量が変化する。具体的には、ヘッド20に供給される駆動信号COMA(又はCOMB)の振幅が大きければ大きなインク滴を、駆動信号COMA(又はCOMB)の振幅が小さければ小さなインク滴を出力する。
なお、圧電素子60は、図示した構造に限られず、圧電素子60を変形させてインクのような液体を吐出させることができる型であればよい。また、圧電素子60は、屈曲振動に限られず、いわゆる縦振動を用いる構成でもよい。
また、圧電素子60は、ヘッド20においてキャビティー631とノズル651とに対応して設けられ、当該圧電素子60は、図4において、選択部230にも対応して設けられる。このため、圧電素子60、キャビティー631、ノズル651および選択部230のセットは、ノズル651毎に設けられることになる。
図10は、本実施形態におけるヘッドユニット32の吐出面を示す図である。前述のとおり、本実施形態では、駆動回路ユニット37は、4組の駆動信号COMA1,COMB1、駆動信号COMA2,COMB2、駆動信号COMA3,COMB3、駆動信号COMA4,COMB4をヘッドユニット32に出力する。そして、ヘッドユニット32は、4組の駆動信号のそれぞれ対応した4つのヘッド20−1,20−2,20−3,20−4を含み構成される。
図10に示すように、4つのヘッド20−1,20−2,20−3,20−4は、前後方向Yに沿って千鳥状に配置されている。具体的には、前後方向Yにヘッド20−1とヘッド20−3とが設けられ、走査方向Xにずらして前後方向Yにヘッド20−2とヘッド20−4とが設けられる。そして、20−1とヘッド20−3とが20−2とヘッド20−4とに対し前後方向Yに半ピッチずらして配置される。このように4つのヘッド20−1,20−2,20−3,20−4を前後方向Yに沿って千鳥状に配置することで、ノズル651を前後方向Yで部分的に重複させて、前後方向Yに亘って連続したノズル651の列を形成することができる。
なお、本実施の形態では、駆動信号COMA1,COMA2,COMA3,COMA4ついて特に区別する必要がない場合には、「数字」以下を省略し、単に符号を「駆動信号COMA」として説明し、駆動信号COMB1,COMB2,COMB3,COMB4ついて特に区別する必要がない場合には、「数字」以下を省略し、単に「駆動信号COMB」として説明する。
一方、媒体Mにドットを形成する方法としては、インク滴を1回吐出させて、1つのドットを形成する方法のほかに、単位期間にインク滴を2回以上吐出可能として、単位期間において吐出された1以上のインク滴を着弾させ、当該着弾した1以上のインク滴を結合させることで、1つのドットを形成する方法(第2方法)や、これら2以上のインク滴を結合させることなく、2以上のドットを形成する方法(第3方法)がある。以降の説明では、ドットを上記第2方法によって形成する場合について説明する。
本実施形態では、第2方法について、次のような例を想定して説明する。すなわち、本実施形態において、1つのドットについては、インクを最多で2回吐出させることで、大ドット、中ドット、小ドットおよび非記録の4階調を表現させる。この4階調を表現するために、本実施形態では、2種類の駆動信号COMA,COMBを用いて、それぞれにおいて、1周期に前半パターンと後半パターンとを持たせている。1周期のうち、前半・後半において駆動信号COMA,COMBを、表現すべき階調に応じて選択して(又は選択しないで)、圧電素子60に供給する構成となっている。
図11は、駆動信号COMA,COMBの波形を示す図である。本実施形態においては、図11に示されるように、駆動信号COMAは、制御信号LATが立ち上がってから制御信号CHが立ち上がるまでの期間T1に配置された台形波形Adp1と、制御信号CHが立ち上がってから次に制御信号LATが立ち上がるまでの期間T2に配置された台形波形Adp2とを連続させた波形となっている。期間T1と期間T2からなる期間を印刷の周期Taとして、周期Ta毎に、媒体Mに新たなドットが形成される。
本実施形態において、台形波形Adp1、Adp2とは、互いにほぼ同一の波形であり、仮にそれぞれが圧電素子60の一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子60に対応するノズル651から所定量、具体的には中程度の量のインクをそれぞれ吐出させる波形である。
駆動信号COMBは、期間T1に配置された台形波形Bdp1と、期間T2に配置された台形波形Bdp2とを連続させた波形となっている。本実施形態において、台形波形Bdp1、Bdp2とは、互いに異なる波形である。このうち、台形波形Bdp1は、ノズル651の開孔部付近のインクを微振動させてインクの粘度の増大を防止するための波形である。このため、仮に台形波形Bdp1が圧電素子60の一端に供給されたとしても、当該圧電素子60に対応するノズル651からインク滴が吐出されない。また、台形波形Bdp2は、台形波形Adp1(Adp2)とは異なる波形となっている。仮に台形波形Bdp2が圧電素子60の一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子60に対応するノズル651から上記所定量よりも少ない量のインクを吐出させる波形である。
ここで、本実施形態においては、駆動信号COMAは、中程度の量のインクを吐出し、駆動信号COMBに対し振幅の大きな駆動信号であり、駆動信号COMBは、少ない量のインクを吐出する、又は圧電素子60を微振動させるための、駆動信号COMAに対し、振幅の小さな駆動信号である。即ち、本実施形態においては、駆動信号COMA(「第1の駆動信号」の一例)の振幅は、駆動信号COMB(「第2の駆動信号」の一例)の振幅よりも大きな信号である。
なお、台形波形Adp1、Adp2、Bdp1、Bdp2の開始タイミングでの電圧と、終了タイミングでの電圧とは、いずれも電圧Vcで共通である。すなわち、台形波形Adp1,Adp2,Bdp1,Bdp2は、それぞれ電圧Vcで開始し、電圧Vcで終了する波形となっている。
ここで選択部230は、データ信号Dataと、制御信号LAT,CHとに基づき、駆動信号COMA,COMBのいずれかの期間T1の波形といずれかの期間T2の波形とを組み合わせて、複数の吐出部600のそれぞれに対して、「大ドット」、「中ドット」、「小ドット」および「非記録」のいずれか1つに対応する駆動電圧Voutを生成する。
図12は、「大ドット」、「中ドット」、「小ドット」および「非記録」のそれぞれに対応する駆動電圧Voutの波形を示す図である。
図12に示されるように、「大ドット」に対応する駆動電圧Voutは、期間T1における駆動信号COMAの台形波形Adp1と期間T2における駆動信号COMAの台形波形Adp2とを連続させた波形となっている。この駆動電圧Voutが圧電素子60の一端に供給されると、周期Taにおいて、当該圧電素子60に対応したノズル651から、中程度の量のインクが2回にわけて吐出される。このため、媒体Mにはそれぞれのインクが着弾し合体して大ドットが形成されることになる。
「中ドット」に対応する駆動電圧Voutは、期間T1における駆動信号COMAの台形波形Adp1と期間T2における駆動信号COMBの台形波形Bdp2とを連続させた波形となっている。この駆動電圧Voutが圧電素子60の一端に供給されると、周期Taにおいて、当該圧電素子60に対応したノズル651から、中程度および小程度の量のインクが2回にわけて吐出される。このため、媒体Mにはそれぞれのインクが着弾し合体して中ドットが形成されることになる。
「小ドット」に対応する駆動電圧Voutは、期間T1では圧電素子60が有する容量性によって保持された直前の電圧Vcとなり、期間T2では駆動信号COMBの台形波形Bdp2となっている。この駆動電圧Voutが圧電素子60の一端に供給されると、周期Taにおいて、当該圧電素子60に対応したノズル651から、期間T2においてのみ小程度の量のインクが吐出される。このため、媒体Mにはこのインクが着弾して小ドットが形成されることになる。
「非記録」に対応する駆動電圧Voutは、期間T1では駆動信号COMBの台形波形Bdp1となり、期間T2では圧電素子60が有する容量性によって保持された直前の電圧Vcとなっている。この駆動電圧Voutが圧電素子60の一端に供給されると、周期Taにおいて、当該圧電素子60に対応したノズル651が、期間T2において微振動するのみで、インクは吐出されない。このため、媒体Mにはインクが着弾せず、ドットが形成されない。
即ち、本実施形態では、駆動回路50−a1から出力される駆動信号COMA1(「第1の駆動信号」の一例)と、駆動回路50−b1から出力される駆動信号COMB1(「前記第2の駆動信号」の一例)とは、選択部230に基づき排他的にヘッド20−1の圧電素子60(「第1の駆動素子」の一例)に出力される。さらに、他の3組の駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4においても同様に、駆動信号COMA,COMBを圧電素子60に対し排他的に出力する。なお、ここでいう排他的とは、厳密にいえば、同時に駆動信号COMAと駆動信号COMBとが同時に出力されることがないという意味である。
ここで、4組の駆動回路50−a1,50−b1、駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4は、期間T1と期間T2とに同期し、それぞれが台形波形Adp1、Adp2、Bdp1、Bdp2を生成する。そして生成された台形波形Adp1、Adp2、Bdp1、Bdp2は、選択部230に基づき4つのヘッド20−1,20−2,20−3,20−4のそれぞれの圧電素子60に出力される。
本実施形態において、4組の駆動回路50−a1,50−b1、駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4は、それぞれが選択部230に基づき排他的に駆動信号COMAと駆動信号COMBと出力する為、電流の消費が低減され、駆動回路ユニット37に生じる熱を低減することが可能となる。
1−6.駆動回路ユニット基板の構成
図13は、本実施形態における駆動回路ユニット37の基板構成を示す図である。なお、図13における破線は、第2面320の実装される回路部品の構成を示す。ここで、図13において、基板300の短辺371から短辺372へ向かう方向、即ち、長辺373と平行な方向を「長辺方向x」、長辺373から長辺374への方向、即ち短辺371と平行な方向を「短辺方向y」として、さらに基板300の第1面310から第2面へ向かう方向を「奥行方向z」として説明を行う。
駆動回路ユニット37は、基板300と、基板300に実装された駆動回路入力コネクター71と、駆動回路出力コネクター72と、4組の駆動回路50−a1,50−b1、駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4と、コンデンサー330−1,330−2,330−3,330−4と、複数のコンデンサー340と、を備える。
基板300は、平面形状が略矩形であり、一対の短辺371,372と一対の長辺373,374とを含んで形成される。
本実施形態における、基板300の第1面310の構成について図13を用いて説明する。
図13の左側に示す図は、駆動回路ユニット37の第1面310から見た図である。
基板300の、第1面310には、駆動回路入力コネクター71と、駆動回路出力コネクター72とが互いに対向し配置されている。具体的には、駆動回路入力コネクター71は、短辺371に沿うように実装され、駆動回路出力コネクター72は、短辺372に沿うように実装される。
駆動回路50−a1,50−a2,50−a3,50−a4は、基板300の第1面310に実装された駆動回路入力コネクター71と、駆動回路出力コネクター72とが対向する領域に、短辺方向yに駆動回路50−a1,50−a2,50−a3,50−a4の順に並んで実装される。
具体的には、駆動回路50−a1の実装領域は、基板300の長辺373に沿うように配置される。駆動回路50−a2の実装領域は、駆動回路50−a1の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置される。駆動回路50−a3の実装領域は、駆動回路50−a2の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置される。駆動回路50−a4の実装領域は、駆動回路50−a3の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置され、駆動回路50‐a4の長辺374側は、基板300の長辺374に沿うように配置される。
また、基板300には、電圧Vhを安定させるためのコンデンサー330−1,330−2,330−3,330−4が実装される。
具体的には、駆動回路50−a1と駆動回路入力コネクター71との間にコンデンサー330−1が実装され、駆動回路50−a2と駆動回路入力コネクター71との間にコンデンサー330−2が実装され、駆動回路50−a3と駆動回路入力コネクター71との間にコンデンサー330−3が実装され、駆動回路50−a4と駆動回路入力コネクター71との間にコンデンサー330−4が実装される。
さらに、駆動回路50−a1,50−a2,50−a3,50−a4が実装されている領域と駆動回路出力コネクター72との間の領域には、基準電圧VBSを安定させるための複数のコンデンサー340が短辺方向yに並んで実装される。
次に、基板300の第2面320の構成について図13を用いて説明する。
図13の右側に示す図は、駆動回路ユニット37の第1面310側から見た透視図であり、第2面320の構成を説明するための図である。
基板300の、第2面320には、少なくとも駆動回路50−b1,50−b2,50−b3,50−b4が、短辺方向yに駆動回路50−b1,50−b2,50−b3,50−b4の順で並んで実装されている。
具体的には、駆動回路50−b1の実装領域は、基板300の長辺373に沿うように配置される。駆動回路50−b2の実装領域は、駆動回路50−b1の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置される。駆動回路50−b3の実装領域は、駆動回路50−b2の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置される。駆動回路50−b4の実装領域は、駆動回路50−b3の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置され、駆動回路50‐b4の長辺374側は、基板300の長辺374に沿うように配置される。
このとき、第1面310に実装された駆動回路50−a1と、第2面320に実装された駆動回路50−b1とは、前述のとおり同一のヘッド20−1に設けられた圧電素子60に対し駆動信号COMA1、COMB1を出力する。このとき、駆動回路50−a1と、駆動回路50−b1との実装領域は、短辺方向yに対し重なるように配置され、長辺方向xに対して一部が重なるようにAだけずれて実装される。
即ち、本実施形態では、ヘッド20−1の吐出部600(「第1の吐出部」の一例)に設けられた圧電素子60を駆動する為の駆動信号COMA1(「第1の駆動信号」の一例)を出力する駆動回路50−a1(「第1の駆動回路」の一例)が第1面310に実装され、駆動信号COMB1(「第2の駆動信号」の一例)を出力する駆動回路50−b1(「第2の駆動回路」の一例)が第2面320に実装される。
このとき、駆動回路ユニット37は、奥行方向z(「平面視」の一例)において駆動回路50−a1の実装領域と、駆動回路50−b1の実装領域とは、少なくともその一部が重ように配置される。
同様に、第1面310に実装された駆動回路50−a2と、第2面320に実装された駆動回路50−b2とは、前述のとおり同一のヘッド20−2に設けられた圧電素子60に対し駆動信号COMA2,COMB2を出力する。このとき、駆動回路50−a2と、駆動回路50−b2との実装領域は、短辺方向yに対し重なるように配置され、長辺方向xに対して一部が重なるようにAだけずれて実装される。
同様に、第1面310に実装された駆動回路50−a3と、第2面320に実装された駆動回路50−b3とは、前述のとおり同一のヘッド20−3に設けられた圧電素子60に対し駆動信号COMA3,COMB3を出力する。このとき、駆動回路50−a3と、駆動回路50−b3との実装領域は、短辺方向yに対し重なるように配置され、長辺方向xに対して一部が重なるようにAだけずれて実装される。
同様に、第1面310に実装された駆動回路50−a4と、第2面320に実装された駆動回路50−b4とは、前述のとおり同一のヘッド20−4に設けられた圧電素子60に対し駆動信号COMA4,COMB4を出力する。このとき、駆動回路50−a4と、駆動回路50−b4との実装領域は、短辺方向yに対し重なるように配置され、長辺方向xに対して一部が重なるようにAだけずれて実装される。
このように、本実施形態における駆動回路ユニット37において、駆動回路50−a1,50−b1は、基板300の第1面310と第2面320とに実装される。同様に、駆動回路50−a2,50−b2は、基板300の第1面310と第2面320とに実装される。同様に、駆動回路50−a3,50−b3は、基板300の第1面310と第2面320とに実装される。同様に、駆動回路50−a4,50−b4は、基板300の第1面310と第2面320とに実装される。このように、駆動回路ユニット37は、同一のヘッド20を駆動する駆動回路50を基板300の第1面310と第2面320とに実装することで、基板300の小型化を可能としている。
さらに、駆動回路ユニット37に実装された4組の駆動回路50−a1,50−b1、駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4は、第1面に実装された駆動回路と第2面に実装された駆動回路とが少なくともその一部が重なるように実装される。これにより基板300の実装領域を有効に活用することができ、基板300のさらなる小型化が可能となる。
本実施形態において、4組の駆動回路50−a1,50−b1、駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4は、前述のとおり同様の回路部品で構成されている。さらに、各駆動回路50の実装領域において、同様の部品配置で実装される。これにより、駆動回路ユニット37に実装される駆動回路50の数の増減に対し、設計・製造にかかる負荷を軽減することが可能となる。
なお、本実施形態の説明においては、4組の駆動回路50−a1,50−b1、駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4のそれぞれは、前述のとおり短辺方向における実装領域が異なるだけであり、実装される部品構成および各駆動回路の実装領域における回路部品の実装配置は同様である。そのため、以下の駆動回路50−a1,50−b1の説明を行い、他の3組の駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4については、その説明を省略する。
駆動回路50−a1および駆動回路50−b1は、集積回路装置500、ハイサイドトランジスター701、ローサイドトランジスター702、およびインダクター710を含み構成される。
駆動回路50−a1において、集積回路装置500は、駆動回路50−a1の実装領域の駆動回路入力コネクター71側に実装さる。さらに、ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702は互いに短辺方向yに隣り合うように近接し、集積回路装置500に対し駆動回路出力コネクター72側に実装される。また、インダクター710は、ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702の双方に対し、さらに駆動回路出力コネクター72側に実装される。
これにより、駆動回路50−a1は、駆動回路入力コネクター71から入力され集積回路装置500で処理する小信号と、増幅部590およびローパスフィルター560を介し駆動回路出力コネクター72から出力される大電流信号とを分離し配置することが可能となり、互いの信号の干渉を抑制することができ、駆動信号COMA1の精度を向上することが可能となる。
駆動回路50−b1において、集積回路装置500は、駆動回路50−b1の実装領域の短辺371側に実装される。さらに、ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702は互いに短辺方向yに隣り合うように近接し、集積回路装置500に対し短辺372側に実装さる。また、インダクター710は、ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702の双方に対し、さらに短辺372側に実装される。
これにより、駆動回路50−b1は、駆動回路入力コネクター71から入力され集積回路装置500で処理する小信号と、増幅部590およびローパスフィルター560を介し駆動回路出力コネクター72から出力される大電流信号とを分離し配置することが可能となり、互いの信号の干渉を抑制することができ、駆動信号COMB1の精度を向上することが可能となる。
このとき、本実施形態では、基板300(「回路基板」の一例)の第1面310に実装された駆動回路50−a1(「第1の駆動回路」の一例)のハイサイドトランジスター701(「第1のトランジスター」の一例)と、基板300の第2面320に実装された駆動回路50−b1(「第2の駆動回路」の一例)のハイサイドトランジスター701(「第2のトランジスター」の一例)とは、奥行方向z(「平面視」の一例)において重ならない位置に配置される。
具体的には、基板300の長辺373における駆動回路50−a1の実装領域と駆動回路50‐b1の実装領域とのずれAは、駆動回路50−a1および駆動回路50−b1に実装されたハイサイドトランジスター701の長辺方向xの長さBよりも大きくなるように実装される。
さらに、駆動回路50−a1のハイサイドトランジスター701(「第1のトランジスター」の一例)は、駆動回路50−b1のハイサイドトランジスター701(「第2のトランジスター」の一例)と、駆動回路50−b1のローサイドトランジスター702(「第4のトランジスター」の一例)との双方と、奥行方向z(「平面視」の一例)において重ならない位置に配置さる。また、駆動回路50−a1のローサイドトランジスター702(「第3のトランジスター」の一例)は、駆動回路50−b1のハイサイドトランジスター701とローサイドトランジスター702との双方と、奥行方向zにおいて重ならない位置に配置される。
具体的には、本実施形態において基板300の長辺373における駆動回路50−a1の実装領域と駆動回路50‐b1の実装領域とのずれAは、駆動回路50−a1および駆動回路50−b1のハイサイドトランジスター701の長辺方向xの長さBおよび駆動回路50−a1および駆動回路50−b1のローサイドトランジスター702の長辺方向xの長さCの双方に対し大きくなるように実装される。
一般的に駆動回路ユニット37は小型化を実現するために搭載されるトランジスターは面実装タイプが多く用いられる。そして、トランジスターにより生じた熱はヒートスプレッダ等により基板300に放熱する技術が広く用いられている。
本実施形態では、駆動回路ユニット37は、駆動回路ユニット37の小型化を実現するために、基板300の第1面310と第2面320の双方に駆動回路50を実装している。仮に、第1面310に実装された駆動回路50−a1のハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702と、第2面320に実装された駆動回路50−b1のハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702とが、奥行方向zにおいて重なる位置に配置されたとすると、各トランジスターが対向する領域において熱が集中し、駆動回路ユニット37が故障する恐れがある。
本実施形態における駆動回路ユニット37によれば、第1面310に設けられた駆動回路50のハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702の双方と、第2面320に設けられた駆動回路50のハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702の双方とを、奥行方向zにおいて、重ならない位置に配置することで、駆動回路ユニット37における駆動回路50から生じる熱を分散することが可能となり、駆動回路ユニット37の特性の悪化、および故障を防ぐことが可能となる。
さらに、駆動回路50−a1と駆動回路50−b1に設けられたそれぞれのインダクター710においても、基板300を介し重ならない位置に配置されることが好ましい。具体的には、基板300の長辺方向xにおける駆動回路50−a1の実装領域と駆動回路50‐b1の実装領域とのずれAは、インダクター710の長辺方向xの長さDより大きくなるように実装される。
本実施形態におけるインダクター710は、駆動回路50においてハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702に次ぐ熱が生じる。さらに、第1面310に設けられたインダクター710と第2面320に設けられたインダクター710とが奥行方向zにおいて、重なる位置に配置された場合、インダクター710の漏れ磁束などにより相互干渉し、吐出特性に影響を及ぼす可能性がある。
本実施形態に示すように、駆動回路50−a1に設けられたインダクター710(「第1のコイル」の一例)と駆動回路50−b1に設けられたインダクター710(「第2のコイル」の一例)とは奥行方向zにおいて重ならない位置に配置することで、駆動回路ユニット37は、インダクター710による熱を分散することが可能となり、さらに、インダクター710の相互干渉を低減し、吐出特性の悪化を防ぐことが可能となる。
以上より、本実施形態における駆動回路ユニット37は、4組の駆動回路50−a1,50−b1、駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4とは、基板300の第1面310と第2面320とで、互いに対になるように実装される。
さらに、同一のヘッド20を駆動する駆動回路50は、短辺方向yに対し基板300を介し重なるように実装され、長辺方向xに対し基板300を介しAだけずれて実装される。このとき、長辺方向xにおける第1面310と第2面320とに実装された駆動回路50の実装位置のずれAは、ハイサイドトランジスター701の長辺方向xの長さB、ローサイドトランジスター702の長辺方向xの長さC、およびインダクター710の長辺方向xの長さDのいずれよりも大きくなるように実装される。
なお、前述のずれAは、大きくすることで駆動回路ユニット37に生じる熱を分散することが可能となるが、一方で、駆動回路ユニット37の小型化が困難となる。その為、実装位置のずれAは、ハイサイドトランジスター701の長辺方向xの長さB、ローサイドトランジスター702の長辺方向xの長さC、およびインダクター710の長辺方向xの長さDのいずれよりもわずかに大きくなることが好ましい。
1−7.作用・効果
以上に説明したように、本実施形態の液体吐出装置1によれば、複数の駆動回路50が搭載された基板300において、圧電素子60に駆動信号COMA(又はCOMB)を出力する駆動回路50は、基板300の第1面310と第2面320とに実装され、基板300の第1面310と第2面320とにおいて、少なくとも実装領域の一部が重なるように配置されることにより、基板300の小型化が可能となる。
さらに、第1面310の駆動回路50と第2面320の駆動回路50とにおいて、それぞれの駆動回路50に実装される部品で最も発熱の大きなハイサイドトランジスター701を、基板300を介し重ならないように配置することで、基板300における熱を分散することが可能となり、発熱に起因する駆動回路50の故障および特性の悪化を抑制することが可能となる。
また、駆動回路50は、D級増幅により駆動信号COMA(又はCOMB)を生成することで、駆動回路50がAB級増幅によって駆動信号COMA(又はCOMB)を生成する場合と比較して、消費電力や発熱量が小さく、放熱板42の数や面積を削減することが可能となり、駆動回路ユニット37のサイズや重量を小さくすることができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出装置1によれば、さらなる小型化が可能となる。
さらに、駆動回路50に設けられたインダクター710を、基板300を介し対向しない配置とすることで、ハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702に次ぐ熱を生じるインダクター710の熱を分散することが可能となり、発熱に起因する駆動回路50の故障および特性の悪化を抑制することが可能となる。さらに、第1面310に設けられたインダクター710と第2面320に設けられたインダクター710とが相互干渉することを抑制し、良好な吐出特性が得られる可能性がある。
2.第2実施形態
第2実施形態における液体吐出装置1は、駆動回路ユニット37に実装される複数の駆動回路50の実装配置を変更することで、駆動回路ユニット37における熱をさらに分散させる。なお、第2実施形態の液体吐出装置1について、第1実施形態と同様の構成要素には、同じ符号を付し、第1実施形態と異なる点について説明し、第1実施形態と重複する説明を省略する。
第2実施形態における液体吐出装置1の構造は、第1実施形態の図1、図2と同様であるため、その図示および説明を省略する。また、第2実施形態における液体吐出装置1の電気的構成は、図3、図4と同様であり、その図示および説明を省略する。また、第2実施形態における駆動回路50の電気的構成および動作は、図5、図6と同様であり、その図示および説明を省略する。また、第2実施形態におけるキャリッジ29およびキャリッジ29の周辺構成は、第1実施形態の図7、図8と同様であり、その図示および説明を省略する。また、第2実施形態におけるヘッドユニット32およびヘッド20の構成および動作は、図9、図10、図11および図12と同様であり、その図示および説明を省略する。なお、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、駆動信号COMAの振幅は、駆動信号COMBの振幅よりも大きな信号である。
図14は、第2実施形態における、駆動回路ユニット37の基板構成を示す図である。なお、図14における破線は、第2面320の実装される回路部品の構成を示す。ここで、図13において、基板300の短辺371から短辺372へ向かう方向、即ち、長辺373と平行な方向を「長辺方向x」、長辺373から長辺374への方向、即ち短辺371と平行な方向を「短辺方向y」として、さらに基板300の第1面310から第2面へ向かう方向を「奥行方向z」として説明を行う。
駆動回路ユニット37は、基板300と、基板300に実装された駆動回路入力コネクター71と、駆動回路出力コネクター72と、4組の駆動回路50−a1,50−b1、駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4と、コンデンサー330−1,330−2,330−3,330−4と、複数のコンデンサー340と、を備える。
基板300は、第1実施形態と同様に、平面形状が略矩形であり、一対の短辺371,372と一対の長辺373,374とを含んで形成されている。
本実施形態における、基板300の第1面310の構成について図14を用いて説明する。
図14の左側に示す図は、駆動回路ユニット37の第1面310から見た図である。
基板300の、第1面310には、第1実施形態と同様に駆動回路入力コネクター71と、駆動回路出力コネクター72とが互いに対向し配置されている。具体的には、駆動回路入力コネクター71は、短辺371に沿うように実装され、駆動回路出力コネクター72は、短辺372に沿うように実装される。
駆動回路50−a1,50−b2,50−a3,50−b4は、基板300の第1面310に実装された駆動回路入力コネクター71と、駆動回路出力コネクター72とが対向する領域に、短辺方向yに駆動回路50−a1,50−b2,50−a3,50−b4の順に並んで実装される。
具体的には、駆動回路50−a1の実装領域は、基板300の長辺373に沿うように配置される。駆動回路50−b2の実装領域は、駆動回路50−a1の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置される。駆動回路50−a3の実装領域は、駆動回路50−b2の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置される。駆動回路50−b4の実装領域は、駆動回路50−a3の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置され、駆動回路50‐b4の短辺方向yは、基板300の長辺374に沿うように配置される。
なお、駆動回路50−a1,50−b2,50−a3,50−b4のそれぞれの実装領域には、第1実施形態と同様に、集積回路装置500、ハイサイドトランジスター701、ローサイドトランジスター702、インダクター710が含まれ、第1実施形態と同様に配置される。
本実施形態では、基板300の第1面310には、ヘッド20−1の圧電素子60に振幅の大きな駆動信号COMA1を出力する駆動回路50−a1が実装され、駆動回路50−a1の基板300の短辺方向yに近接し、ヘッド20−2の圧電素子60に振幅の小さな駆動信号COMB2を出力する駆動回路50−b2が実装される。
即ち、本実施形態における駆動回路ユニット37は、基板300の第1面310に、ハイサイドトランジスター701(「第5のトランジスター」の一例)を含む駆動回路50−b2(「第3の駆動回路」の一例)が実装される。また、駆動回路50−b2は、ヘッド20−2に設けられた吐出部600(「第2の吐出部」の一例)の圧電素子60(「第2の駆動素子」の一例)を駆動し液体を吐出させる駆動信号COMB2(「第3の駆動信号」の一例)を出力する。このとき、駆動回路50−a1が出力する駆動信号COMA1の振幅は、駆動回路50−b2が出力する駆動信号COMB2の振幅よりも大きな信号となる。
さらに、本実施形態によれば、駆動回路ユニット37には、駆動回路50−b2の基板300の短辺方向yに近接し、ヘッド20−3の圧電素子60に振幅の大きな駆動信号COMA3を出力する駆動回路50−a3(「第4の駆動回路」の一例)が配置される。
即ち、本実施形態における駆動回路ユニット37は、基板300の第1面310に、ハイサイドトランジスター701(「第6のトランジスター」の一例)を含む駆動回路50−a3(「第4の駆動信号」の一例)が実装される。また、駆動回路50−a3は、ヘッド20−3に設けられた吐出部600(「第3の吐出部」の一例)の圧電素子60(「第3の駆動素子」の一例)を駆動し液体を吐出させる駆動信号COMA3(「第4の駆動信号」の一例)を出力する。このとき、駆動回路50−a3が出力する駆動信号COMA3の振幅は、駆動回路50−b2が出力する駆動信号COMB2の振幅よりも大きな信号となる。
そして、駆動回路ユニット37は、短辺方向yに駆動回路50−a1,50−b2,50−a3の順に配置される。駆動回路50−a3は、駆動回路50−b2よりも駆動回路50−a1から離れて実装される。即ち、駆動回路50−a1に設けられたハイサイドトランジスター701(「第1のトランジスター」の一例)と駆動回路50−b2に設けられたハイサイドトランジスター701(「第5のトランジスター」の一例)との距離は、駆動回路50−a1に設けられたハイサイドトランジスター701と駆動回路50−a3に設けられたハイサイドトランジスター701(「第6のトランジスター」の一例)との距離よりも短くなるように実装される。
また、本実施形態では、駆動回路ユニット37には、駆動回路50−a3に近接し、基板300の長辺374側、即ち駆動回路50−b2とは離れる側に、ヘッド20−4の圧電素子60に振幅の小さな駆動信号COMB4を出力する駆動回路50−b4が配置される。
即ち、本実施形態における駆動回路ユニット37は、基板300の第1面310において、振幅の大きな駆動信号COMA1、COMA3を出力する駆動回路50−a1、50−a3の実装領域と、振幅の小さな駆動信号COMB2、COMB4を出力する駆動回路50−b2、50−b4の実装領域とが、交互に配置される。
次に、本実施形態における基板300の第2面320の構成について、図14を用いて説明する。
図14の右側に示す図は、駆動回路ユニット37の第1面310側から見た透視図であり、第2面320の構成を説明するための図である。
基板300の、第2面320には、少なくとも駆動回路50−b1,50−a2,50−b3,50−a4が、短辺方向yに駆動回路50−b1,50−a2,50−b3,50−a4の順で並んで実装されている。
具体的には、駆動回路50−b1の実装領域は、基板300の長辺373に沿うように配置される。駆動回路50−a2の実装領域は、駆動回路50−b1の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置される。駆動回路50−b3の実装領域は、駆動回路50−a2の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置される。駆動回路50−a4の実装領域は、駆動回路50−b3の実装領域の短辺方向yに近接し略平行に配置され、駆動回路50‐a4の長辺374側は、基板300の長辺374に沿うように配置される。
なお、駆動回路50−b1,50−a2,50−b3,50−a4のそれぞれの実装領域には、第1実施形態と同様に、集積回路装置500、ハイサイドトランジスター701、ローサイドトランジスター702、インダクター710が含まれ、第1実施形態と同様に配置される。
即ち、本実施形態によれば、駆動回路ユニット37は、基板300の第2面320において、振幅の小さな駆動信号COMB1、COMB3を出力する駆動回路50−b1、50−b3の実装領域と、振幅の大きな駆動信号COMA2、COMA4を出力する駆動回路50−a2、50−a4の実装領域とが、交互に配置される。
なお、本実施形態は第1実施形態と同様、同一のヘッド20−1の圧電素子60を駆動させ、第1面310に実装された駆動回路50−a1と第2面320に実装された駆動回路50−b1とは、短辺方向yに対し実装領域が重なるように配置され、長辺方向xに対しては実装領域の一部が重なるようにAだけずれて実装される。
同様に、同一のヘッド20−2の圧電素子60を駆動させ、第1面310に実装された駆動回路50−b2と第2面320に実装された駆動回路50−a2とは、短辺方向yに対し実装領域が重なるように配置され、長辺方向xに対しては実装領域の一部が重なるようにAだけずれて実装される。
同様に、同一のヘッド20−3の圧電素子60を駆動させ、第1面310に実装された駆動回路50−a3と第2面320に実装された駆動回路50−b3とは、短辺方向yに対し実装領域が重なるように配置され、長辺方向xに対しては実装領域の一部が重なるようにAだけずれて実装される。
同様に、同一のヘッド20−4の圧電素子60を駆動させ、第1面310に実装された駆動回路50−b4と第2面320に実装された駆動回路50−a4とは、基板300の短辺方向に対し同じ位置であり、長辺方向に対しAだけずれて配置される。
前述のとおり、本実施形態に係る駆動回路ユニット37は、基板300の第1面310と第2面320の双方に駆動回路50が実装され、駆動回路50においてハイサイドトランジスター701およびローサイドトランジスター702の発熱は、駆動回路50において最も大きい。さらに、同一のヘッド20を駆動する駆動回路50が出力する駆動信号COMAおよびCOMBの振幅が大きければ、その発熱はさらに大きくなる。
本実施形態における駆動回路ユニット37は、基板300の第1面310において、発熱の大きな駆動信号COMAを出力する駆動回路50と、発熱の小さな駆動信号COMBを出力する駆動回路50と、が交互に配置され、さらに、第2面320において、発熱の大きな駆動信号COMAを出力する駆動回路50と、発熱の小さな駆動信号COMBを出力する駆動回路50と、が交互に配置される。そのため、駆動回路ユニット37は、基板300の第1面310および第2面320にける熱も分散することが可能となり、駆動回路ユニット37の発熱に起因する特性の悪化をさらに低減することが可能となる。
さらに、本実施形態においては、第1実施形態と同様に、4組の駆動回路50−a1,50−b1、駆動回路50−a2,50−b2、駆動回路50−a3,50−b3、駆動回路50−a4,50−b4のそれぞれのインダクター710は、奥行方向zに対し重ならない位置に配置されることが好ましい。
これにより、第1実施形態と同様に、インダクター710により生じる熱も分散され、
発熱による駆動回路ユニット37におけるさらなる熱の分散が可能となる。
の特性の悪化、および故障を防ぐとともに、それぞれのインダクター710の相互干渉による吐出特性の悪化を防ぐことが可能となる。
以上、本実施形態あるいは変形例について説明したが、本発明はこれら本実施形態あるいは変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。例えば、上記の各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施形態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、実施形態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、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又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、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1…液体吐出装置、10…制御ユニット、12…繰出部、13…支持部、14…搬送部、15…印刷部、16…送風部、18…保持部材、20…ヘッド、22…加熱部、23…搬送ローラー、24…従動ローラー、25…第1支持部、26…第2支持部、27…第3支持部、29…キャリッジ、30…ガイド部材、31…キャリッジモーター、32…ヘッドユニット、34…放熱ケース、35…キャリッジモータードライバー、37…駆動回路ユニット、38…キャリッジ本体、39…カバー部材、41…搬送モーター、42…放熱板、44…筐体、45…搬送モータードライバー、47…接続ケーブル、48…ガイドレール部、49…キャリッジ支持部、50…駆動回路、51…ダクト、52…送風ファン、53…送風口、54…排出口、60…圧電素子、71…駆動回路入力コネクター、72…駆動回路出力コネクター、73…ヘッドユニット入力コネクター、80…メンテナンスユニット、81…クリーニング機構、82…ワイピング機構、90…リニアエンコーダー、100…制御部、190…フレキシブルフラットケーブル、210…選択制御部、230…選択部、330,340…コンデンサー、371,372…短辺、373,374…長辺、500…集積回路装置、510…変調部、511…DAC、512,513…加算器、514…コンパレーター、515…インバーター、516…積分減衰器、517…減衰器、520…ゲートドライバー、521…ハイサイドゲートドライバー、522…ローサイドゲートドライバー、530…第1電源部、540…昇圧回路、550…出力回路、560…ローパスフィルター、570…第1帰還回路、572…第2帰還回路、580…基準電圧生成部、590…増幅部、600…吐出部、601…圧電体、611,612…電極、621…振動板、631…キャビティー、632…ノズルプレート、641…リザーバー、651…ノズル、661…供給口、710…インダクター、701…ハイサイドトランジスター、702…ローサイドトランジスター、R1,R2,R3,R4,R5…抵抗、C1,C2,C3,C4,C5…容量素子、D10…ダイオード、A…移動領域、F…搬送方向、M…媒体、R…ロール体、COMA,COMB…駆動信号

Claims (10)

  1. 第1の駆動素子を含み、前記第1の駆動素子の駆動により液体を吐出する第1の吐出部と、
    第1のトランジスターを含み、第1の駆動信号を前記第1の駆動素子に出力する第1の駆動回路と、
    第2のトランジスターを含み、第2の駆動信号を前記第1の駆動素子に出力する第2の駆動回路と、
    前記第1の駆動回路と前記第2の駆動回路とが実装される回路基板と、
    を備え、
    前記第1の駆動回路は、前記回路基板の第1面に実装され、
    前記第2の駆動回路は、前記回路基板の第2面に実装され、
    前記回路基板の平面視において、
    前記第1のトランジスターと、前記第2のトランジスターとは重ならない位置に配置されている、
    ことを特徴とする液体吐出装置。
  2. 前記回路基板の平面視において、
    前記第1の駆動回路の実装領域と、前記第2の駆動回路の実装領域とは、少なくとも一部が重なる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記第1の駆動回路は、
    第1の源信号をパルス変調した第1の変調信号を生成する第1の変調回路と、
    前記第1のトランジスターと第3のトランジスターとを含み、前記第1の変調信号を増幅し第1の増幅変調信号を生成する第1の増幅部と、
    前記第1の増幅変調信号を復調し、前記第1の駆動信号を生成する第1の復調回路と、
    を含み、
    前記第2の駆動回路は、
    第2の源信号をパルス変調した第2の変調信号を生成する第2の変調回路と、
    前記第2のトランジスターと第4のトランジスターとを含み、前記第2の変調信号を増幅し第2の増幅変調信号を生成する第2の増幅部と、
    前記第2の増幅変調信号を復調し、前記第2の駆動信号を生成する第2の復調回路と、
    を含み、
    前記回路基板の平面視において、
    前記第1のトランジスターは、前記第2のトランジスターと前記第4のトランジスターとの双方と重ならない位置に配置され、前記第3のトランジスターは、前記第2のトランジスターと前記第4のトランジスターとの双方と重ならない位置に配置されている、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記第1の復調回路は、第1のコイルを含み、
    前記第2の復調回路は、第2のコイルを含み、
    前記回路基板の平面視において、前記第1のコイルは、前記第2のコイルと重ならない位置に配置されている、
    ことを特徴とする請求項3に記載の液体吐出装置。
  5. 前記第1の駆動信号と、前記第2の駆動信号とは、排他的に前記第1の駆動素子に出力される、
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  6. 前記第1の駆動信号の振幅は、前記第2の駆動信号の振幅よりも大きい
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  7. 第2の駆動素子を含み、前記第2の駆動素子の駆動により液体を吐出する第2の吐出部と、
    第5のトランジスターを含み、第3の駆動信号を前記第2の駆動素子に出力する第3の駆動回路と、
    をさらに備え、
    前記第3の駆動回路は、前記回路基板の第1面に実装され、
    前記第1の駆動信号の振幅は、前記第3の駆動信号の振幅よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  8. 第3の駆動素子を含み、前記第3の駆動素子の駆動により液体を吐出する第3の吐出部と、
    第6のトランジスターを含み、第4の駆動信号を前記第3の駆動素子に出力する第4の駆動回路と、
    をさらに備え、
    前記第4の駆動回路は、前記回路基板の第1面に実装され、
    前記第4の駆動信号の振幅は、前記第3の駆動信号の振幅よりも大きく、
    前記第1のトランジスターと前記第5のトランジスターとの距離は、前記第1のトランジスターと前記第6のトランジスターとの距離よりも短い、
    ことを特徴とする請求項7に記載の液体吐出装置。
  9. 前記第1の吐出部と、前記回路基板とは、可動式のキャリッジに搭載される、
    ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  10. 第1のトランジスターを含み、駆動素子を駆動する第1の駆動信号を出力する第1の駆動回路と、
    第2のトランジスターを含み、前記駆動素子を駆動する第2の駆動信号を出力する第2の駆動回路と、
    を含み、
    前記第1の駆動回路は、第1面に実装され、
    前記第2の駆動回路は、第2面に実装され、
    平面視において、
    前記第1のトランジスターと、前記第2のトランジスターとは重ならない位置に配置されている、
    ことを特徴とする回路基板。
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