JP2018202713A - 大判プリンター - Google Patents

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Abstract

【課題】ケーブルが長くなることに起因し印刷ヘッドの故障や印刷品質の乱れなどの問題の少なくとも1つを低減させることが可能な大判プリンターを提供する。【解決手段】大判プリンターは、A3短辺幅以上の媒体に対してシリアル印刷を行う。大判プリンターは、駆動素子に印加される駆動電圧信号の変化に伴い印刷する印刷ヘッドと、駆動信号(駆動電圧信号の一例)を生成する制御回路と、印刷ヘッドを駆動させるための電源電圧信号(定電圧信号の一例)と駆動信号とを制御回路から、印刷ヘッドへと伝達する1m以上のケーブルとを有する。印刷ヘッドには、駆動素子に印加される駆動信号の電圧(駆動電圧VCOM)を、電源電圧信号の電圧(電源電圧VHV)以下とするオーバーシュート防止回路70が配されている。【選択図】図9

Description

本発明は、印刷ヘッドが走査方向に往復移動して大判サイズ(例えばA3短辺幅以上のサイズ)の媒体にシリアル印刷を行う大判プリンターに関する。
特許文献1には、印刷装置の筐体に取り付けられた制御基板から制御信号と駆動信号とをフレキシブルケーブル(ケーブルの一例)を介して印刷ヘッドに供給し、往復移動する印刷ヘッドが駆動信号に基づいて液滴を吐出してシリアル印刷を行うインクジェット式のプリンターが開示されている。また、特許文献2には、印刷ヘッドと、駆動パルスを発生させて印字ヘッドに印加する駆動回路(キャリッジ基板)とが搭載されたキャリッジが往復移動し、印刷ヘッドから液滴を吐出することで画像の記録を行う記録装置が開示されている。印刷ヘッド側の駆動回路は、本体側の制御回路(制御基板)とフレキシブルケーブルを介して接続されており、制御回路からフレキシブルケーブルを介して受信した駆動信号に基づき印刷ヘッドを駆動させる。
特開2014−133358号公報 特開2002−19106号公報
ところで、A3短辺幅以上の媒体に対してシリアル印刷が可能な大判プリンター(ラージフォーマットプリンター(LFP:Large Format Printer))では、印刷ヘッドの移動距離が長くなり、印刷ヘッドと制御基板(制御回路)とを接続するケーブルが1m以上になり得る。ケーブルが長くなるほど、ケーブル中の信号線のインダクタンスやインピーダンスが大きくなり、また、駆動信号間のクロストークが大きくなる。従って、大判プリンターにおいて、特許文献1、2に開示されたプリンターでは、制御回路から駆動信号を印刷ヘッドに供給する場合、駆動信号のオーバーシュートが大きくなり易い。その結果、駆動信号のオーバーシュートによって、印刷ヘッドに搭載されている回路又は駆動素子に耐圧(定格電圧)を超える過電圧が瞬時的に印加され、印刷ヘッドが故障する恐れがある。また、オーバーシュートが発生した駆動信号が印刷ヘッドに印加されると、印字精度や印字安定性の低下又は液滴の誤吐出等の誤動作が生じ易くなり、印刷品質の乱れが発生し得る。
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、ケーブルが長くなることに起因し印刷ヘッドの故障や印刷品質の乱れなどの問題の少なくとも1つを低減させることが可能な大判プリンターを提供する。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する大判プリンターは、A3短辺幅以上の媒体に対してシリアル印刷が可能な大判プリンターであって、駆動素子に印加される駆動電圧信号の変化に伴い印刷する印刷ヘッドと、前記駆動電圧信号を生成する制御回路と、前記印刷ヘッドを駆動させるための定電圧信号と前記駆動電圧信号とを前記制御回路から、前記印刷ヘッドへと伝達する1m以上のケーブルと、を有し、前記印刷ヘッドには、前記駆動素子に印加される前記駆動電圧信号の電圧を、前記定電圧信号の電圧以下とするオーバーシュート防止回路が配されている。
この構成によれば、駆動素子に印加される駆動電圧信号の電圧が、オーバーシュート防止回路によって、定電圧信号の電圧以下に抑えられる。この結果、駆動電圧信号がケーブルを伝搬される過程で発生するオーバーシュートを抑制できる。よって、ケーブルが長くなることに起因し印刷ヘッドの故障や印刷品質の乱れなどの問題の少なくとも1つを低減することができる。
上記大判プリンターでは、前記オーバーシュート防止回路は、前記定電圧信号が入力され、前記定電圧信号の電圧を分圧し当該定電圧信号の電圧以下の電圧の分圧電圧信号を出力する分圧回路を有し、前記駆動素子に印加される前記駆動電圧信号の電圧を、前記分圧電圧信号の電圧以下とすることが好ましい。
この構成によれば、駆動素子に印加される駆動電圧信号の電圧を、定電圧信号の電圧を分圧した分圧電圧信号の電圧以下に抑えることができる。よって、オーバーシュートを効果的に低減できる。
上記大判プリンターでは、前記オーバーシュート防止回路における前記定電圧信号が入力される端子には、逆流防止用の第1ダイオードが配されていることが好ましい。
この構成によれば、オーバーシュート発生時(駆動電圧信号の電圧>定電圧信号の電圧)にオーバーシュート防止回路に逆電流が流れることを防止できる。
上記大判プリンターでは、前記オーバーシュート防止回路における前記駆動電圧信号が入力される端子には、逆流防止用の第2ダイオードが配されていることが好ましい。
この構成によれば、第2ダイオードによりオーバーシュートが発生していない正常時(駆動電圧信号の電圧≦定電圧信号の電圧)にオーバーシュート防止回路に逆電流が流れることを防止できる。
上記大判プリンターでは、前記分圧電圧信号と前記駆動電圧信号とが入力される各端子を有するトランジスターを備え、前記トランジスターにおける前記分圧電圧信号が入力される端子には、保護用の第3ダイオードが配されていることが好ましい。
この構成によれば、分圧回路からトランジスターへ入力される電圧(分圧電圧信号の電圧)がトランジスターの他の端子から入力される駆動電圧信号の電圧よりも過度に高くなることを防止できる。よって、第3ダイオードによりトランジスターを保護できる。
上記大判プリンターでは、前記分圧回路は前記分圧電圧信号の電圧を可変に構成されていることが好ましい。
この構成によれば、分圧電圧信号の値を変化可能なので、例えば駆動電圧信号の波形ごとにオーバーシュートを適切に抑制できたり、印刷ヘッドの製造ばらつきに起因する駆動電圧信号の波形のばらつきに応じてオーバーシュートを抑制できたりする。
上記大判プリンターでは、前記駆動電圧信号は複数の波形を含んでおり、前記分圧回路は、前記分圧電圧信号の電圧値を前記駆動電圧信号の波形ごとに当該波形に応じた値に変化させることが好ましい。
この構成によれば、駆動電圧信号に含まれる複数の波形ごとにオーバーシュートを適切に抑制できる。
上記大判プリンターでは、前記シリアル印刷が可能な最大幅が、24インチ以上75インチ以下であることが好ましい。
この構成によれば、24インチ以上75インチ以下の最大幅でシリアル印刷が可能な程度にケーブルが長くても、ケーブルを伝搬される過程で駆動電圧信号にオーバーシュートが発生することを効果的に抑制できる。
上記大判プリンターでは、前記シリアル印刷が可能な最大幅が、24インチ、36インチ、44インチ、64インチのいずれか1つに対応していることが好ましい。
この構成によれば、ケーブルが、24インチ、36インチ、44インチ、64インチのいずれか1つのシリアル印刷に対応する比較的長いものであっても、ケーブルを伝搬される過程で駆動電圧信号にオーバーシュートが発生することを効果的に抑制できる。
上記大判プリンターでは、前記印刷ヘッドは、30kHz以上の周波数で液体を吐出して印刷することが好ましい。
この構成によれば、印刷ヘッドが30kHz以上の周波数で液体を吐出する構成の大判プリンターであって、フレキシブルケーブルを伝搬する駆動電圧信号が高周波数であってその伝搬の過程でオーバーシュートが発生し易くても、オーバーシュート防止回路により、その発生したオーバーシュートを効果的に抑制できる。
一実施形態における大判プリンターの概略斜視図。 印刷ヘッドの吐出面と駆動素子とを示す模式図。 制御回路と印刷ヘッドとがケーブルで接続された様子を示す模式正面図。 大判プリンターの電気的構成を示すブロック図。 駆動信号、ラッチ信号、チェンジ信号及び印刷データ信号を示すタイミングチャート。 デコーダーにおけるデコード内容を示す図。 駆動素子に印加される駆動信号と液滴サイズとの関係を示す信号波形図。 選択部の構成を示す回路図。 オーバーシュート防止回路を示す回路図。 基準電圧の設定について説明する波形図。 オーバーシュートが抑制された駆動信号を示す波形図。 変更例におけるオーバーシュート防止回路を示す回路図。 基準電圧の設定方法を説明する波形図。
以下、大判プリンターに具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態の大判プリンター11(ラージフォーマットプリンター)は、シリアルスキャン型(シリアル印刷型)のプリンターである。大判プリンター11は、例えば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液滴(例えばインク)を吐出させることによって、紙又はフィルム等の媒体M(印刷媒体)にドット群を形成し、これにより画像(文字や図形等を含む)を印刷するインクジェットプリンターである。なお、本実施形態では、大判プリンター11において、後述するキャリッジ24の移動方向を主走査方向X、媒体Mの搬送方向を副走査方向Y、鉛直方向(図1の例では鉛直上向き(高さ方向))をZとして説明する。また、主走査方向Xと、副走査方向Yと、鉛直方向Zとは互いに直交する3軸として図面に記載するが、各構成の配置関係が必ずしも直交するものに限定されるものではない。
本実施形態において、大判プリンターとは、A3短辺幅(297mm)以上の媒体Mにシリアル印刷を行うことが可能なプリンターであり、換言すれば、A3短辺幅以上の印刷幅でシリアル印刷を行うことが可能なプリンターである。そのため、大判プリンター11では、図1に示されるヘッドユニット23が、A3短辺幅以上の印刷幅でシリアル印刷が可能な移動範囲に亘り主走査方向Xに往復移動可能となっている。
まず図1を参照して大判プリンター11の概略構成を説明する。図1に示すように、大判プリンター11は、車輪12が下端に取り付けられた支持スタンド13と、支持スタンド13に支持された略直方体状の装置本体14(以下、単に「本体14」ともいう。)とを有する。本体14の後部において上方へ突出する給送部15内には、長尺の用紙又はフィルム等の媒体Mが円筒状に巻き重ねられたロール体16(例えばロール紙等)が装填されている。給送部15から送り出された媒体Mは本体14の筐体17内へ導入され、筐体17内に設けられた不図示の搬送装置(搬送部)により搬送される。そして、搬送装置によって搬送される媒体Mに対してヘッドユニット23が液滴(例えばインク滴)を吐出することにより媒体Mに画像が印刷される。印刷後の媒体Mは、筐体17の前面側に開口する排出口18から排出され、その下方に取り付けられた媒体受けユニット19により受け取られる。
また、本体14の上面端部には、ユーザーが大判プリンター11の設定操作及び入力操作を行うための操作パネル20が取り付けられている。さらに、本体14の一端下部には、液体収容ユニット21が設けられている。液体収容ユニット21には、液体の一例としてのインクを収容している液体収容部22(例えばインクカートリッジ又はインクタンク)を着脱可能な状態で複数(図1の例では4つ)取り付けられている。複数の液体収容部22は、それぞれ異なる種類(例えば色)の液体(例えばインク)を収容している。液体収容部22は、液体がインクの例では、例えば黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)を含む複数色のインクがそれぞれ1色ずつ収容された4つ以上の複数設けられている。なお、図1の例では、4色に対応する4つの液体収容部22が図示されているが、例えば、グレー、グリーン、バイオレット等の他の色に対応する液体収容部22を少なくとも1つ含む5つ以上の液体収容部22が備えられてもよい。
また、筐体17内には、媒体Mに対し液滴(インク滴)を吐出し、媒体Mに印刷を行うヘッドユニット23が設けられている。ヘッドユニット23は、キャリッジ24と、媒体Mと対向するようにキャリッジ24に搭載された印刷ヘッド25とを有する。キャリッジ24は、本体14内に主走査方向Xに往復移動可能な状態で収容されている。各液体収容部22からヘッドユニット23へは不図示のチューブを通じて各色の液体(インク)が供給される。なお、大判プリンター11は、液体収容ユニット21が本体14に取り付けられたオフキャリッジタイプの構成に限らず、キャリッジ24に複数の液体収容部22が取り付けられたオンキャリッジタイプの構成でもよい。
次に、図2を参照して印刷ヘッド25について説明する。図2は、印刷ヘッド25において液滴を吐出可能な多数のノズル31が開口する吐出面25A(ノズル開口面)を示す。図2に示すように、印刷ヘッド25の吐出面25Aには、それぞれ多数のノズル31が副走査方向Yに沿って所定のピッチPy(ノズルピッチ)で並ぶノズル列32を2つ(2列)ずつ有する4つのノズルプレート33が主走査方向Xに沿って並んで設けられている。1ノズル列当たりのノズル31の個数Fは、例えば100〜600個の範囲内の値(例えば400個)である。各ノズルプレート33に設けられている2つのノズル列32は、各ノズル31が副走査方向YにピッチPyの半分だけシフトした関係となっている。本実施形態では吐出面25Aに8つのノズル列32が設けられている。図2に示された例では、同じノズルプレート33に設けられた2つのノズル列32が同一色のインクを吐出し、副走査方向YにノズルピッチPyの1/2の距離に対応する高解像度で、黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色の液滴の吐出による印刷が可能である。なお、印刷ヘッド25に5つ以上(例えば6つ又は8つ)のノズルプレート33を設けてもよい。また、ノズルプレート33にノズル列32を1列のみ設け、1色につき1つのノズル列32を対応させ、印刷ヘッド25がノズルピッチPyに対応する解像度で液滴を吐出可能な構成でもよい。
また、図2に示すように、印刷ヘッド25には、ノズル31と同数の駆動素子34が内蔵されている。図2では、印刷ヘッド25の外側に一部の駆動素子34を模式的に描いているが、実際には駆動素子34はノズル31と対向する位置に配置されている。そして、組をなす1つのノズル31と1つの駆動素子34とにより1つの吐出部35が構成されている。印刷ヘッド25には、例えば1ノズル列当たりのノズル31の数Fと同数の吐出部35からなる吐出部群36が、ノズル列32の数と同数(図2の例では8つ)(但し、図2では1つのみ図示)設けられている。
図2に示される駆動素子34は、例えば圧電素子(ピエゾ素子)により構成される。駆動素子34は、後述する所定の波形を有する駆動信号(駆動電圧)が印加されると、電歪作用により、ノズル31に連通するキャビティーの内壁部の一部を構成する振動板を振動させ、キャビティーを膨張・圧縮させることによりノズル31から液滴を吐出する。なお、駆動素子34は、駆動信号(駆動電圧)の印加により駆動される限りにおいて、圧電素子以外に、静電作用により駆動される静電駆動素子でもよいし、さらに液体(インク)を加熱して沸騰により発生した気泡の圧力(膨張圧)を利用してノズルから液滴を吐出させるヒーター素子でもよい。このように印刷ヘッド25は、ピエゾ駆動方式、静電駆動方式、サーマル駆動方式のいずれでもよい。
なお、印刷ヘッド25が有する吐出部群36の数は、2以上の範囲(例えば2〜30)内で適宜な値に変更してもよいし、さらに1つでもよい。また、本実施形態では、1つの駆動信号が共通に送られる吐出部35の群により1つの吐出部群36が構成されている。1つの吐出部群36が1つのノズル列32分の数の吐出部35により構成されるが、1つの吐出部群36が2つのノズル列32分(例えば1色分)の数の吐出部35により構成されてもよい。また、1つの吐出部群36が1つのノズル列分のノズル数よりも少なく数の吐出部35により構成され、1つの駆動信号が1つのノズル列32のうちの一部の吐出部35(1つの吐出部群36)に送られるとともに残りの他の一部の吐出部35(他の1つの吐出部群36)へは他の駆動信号が送られる構成でもよい。
図3は、大判プリンター11におけるシリアル印刷が行われる部分を副走査方向Yの下流側から見たときの概略内部構成を示す。図3に示すように、大判プリンター11は、ヘッドユニット23、ガイド軸41、支持台42、キャッピング機構43及びメンテナンス機構44を備えている。
ヘッドユニット23は、不図示のキャリッジ移動機構の制御に基づき、ガイド軸41に沿って可動領域Rの範囲内において主走査方向Xに移動(往復動)する。ヘッドユニット23はキャリッジ24に搭載されている印刷ヘッド25の吐出面25Aが、媒体Mと対向する向きに配置される。
支持台42は、媒体Mに対しインク滴が吐出されたときに、媒体Mを印刷ヘッド25の吐出面25Aから液滴の吐出方向(本例では鉛直方向Z)に所定の距離(ギャップ)を隔てた位置に保持する。大判プリンター11に設けられた搬送部は、支持台42に保持された媒体Mを副走査方向Yに搬送する複数のローラー対(いずれも図示略)を有する。大判プリンター11は、印刷ヘッド25が主走査方向Xに移動する過程でインク滴を吐出して媒体Mに対して1パス(例えば1行)分の印刷をする印字動作と、搬送部の駆動により媒体Mを複数のローラー対により次行の印刷位置まで搬送する搬送動作とを交互に繰り返すことにより、媒体Mに対するシリアル印刷を行う。なお、搬送部は、複数のローラー対に加え又は替えて搬送ベルトを備えた構成でもよい。
図2に示すヘッドユニット23によるシリアル印刷が可能な最大幅(以下、「最大印刷幅」という)は、支持台42の主走査方向Xの幅である支持幅PWと同等である。支持幅PWは、媒体Mを安定して保持・搬送するために主走査方向Xにおける媒体Mの幅である媒体幅Wの規格寸法Ws(想定される最大規格サイズの媒体の幅寸法)よりも広く設定される。本実施形態では、支持幅PW(すなわち最大印刷幅)は、規格寸法Wsの115%以下となっている。
本実施形態の大判プリンター11は、シリアル印刷が可能な最大幅(最大印刷幅)が、24インチ以上75インチ以下となっている。例えば、媒体幅Wの規格寸法Wsが24インチである大判プリンター11は、最大印刷幅が24インチに対応するプリンター(「24インチ対応プリンター」と呼ばれる)であり、具体的には、最大印刷幅が24インチよりも大きく27.6インチ以下のプリンターである。また、媒体幅Wの規格寸法Wsが36インチである大判プリンター11は、最大印刷幅が36インチに対応するプリンター(「36インチ対応プリンター」と呼ばれる)であり、具体的には、最大印刷幅が36インチよりも大きく41.4インチ以下のプリンターである。また、媒体幅Wの規格寸法Wsが44インチである大判プリンター11は、最大印刷幅が44インチに対応するプリンター(「44インチ対応プリンター」と呼ばれる)であり、具体的には、最大印刷幅が44インチよりも大きく50.6インチ以下のプリンターである。また、媒体幅Wの規格寸法Wsが64インチである大判プリンター11は、最大印刷幅が64インチに対応するプリンター(「64インチ対応プリンター」と呼ばれる)であり、具体的には、最大印刷幅が64インチよりも大きく73.6インチ以下のプリンターである。なお、上記の最大印刷幅であることに限定されず、ケーブル45が1メートル以上の長さを有する大判プリンター11であればよい。
ヘッドユニット23の移動(往復動)の起点であるホームポジションHPには、印刷ヘッド25の吐出面25Aを封止するキャッピング機構43が設けられている。ホームポジションHPは、大判プリンター11が、印刷を実行していないときに、ヘッドユニット23を待機させる位置でもある。
また、ヘッドユニット23の可動領域Rにおいて、ホームポジションHPから最も遠い場所には、メンテナンス機構44が設けられている。メンテナンス機構44は、メンテナンス処理として、吐出面25Aを不図示のキャップで塞ぐ状態の下で、キャップを通じてノズル31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、及び吐出面25Aにおけるノズル近傍に付着した紙粉等の異物をワイパーにより拭き取るワイピング処理を行う。
また、大判プリンター11は、その全体の制御を司る制御回路50(コントローラー)を備えている。制御回路50は、本体14(図1を参照)内の所定の場所に固定されている。そして、本体側の制御回路50と印刷ヘッド25は、フレキシブルなケーブル45を介して電気的に接続されている。ケーブル45は、例えばフレキシブルフラットケーブル(FFC:Flexible Flat Cable)からなる。制御回路50と印刷ヘッド25との間を接続するケーブル45の長さは、シリアル印刷が可能な最大幅の長い大判プリンター11ほど長くなっている。制御回路50と印刷ヘッド25との間を接続するケーブル45は、ヘッドユニット23(つまり印刷ヘッド25)の往復動に伴って変形する。
本実施形態の制御回路50は、制御基板51と駆動回路基板52とを備えている。制御基板51と駆動回路基板52との間はケーブル46を介して接続されている。また、ケーブル45は、制御基板51から印刷ヘッド25へ定電圧信号の一例としての電源電圧信号VHV(図4を参照)を含む複数の信号を伝達するケーブル47と、駆動回路基板52から印刷ヘッド25へ駆動電圧信号の一例としての駆動信号COMA,COMB(図4を参照)を含む複数の信号を伝達するケーブル48とを含む。また、印刷ヘッド25にはヘッド基板60が搭載されている。そして、制御回路50とヘッド基板60との間はケーブル45(47,48)を介して接続されている。
ヘッド基板60には、制御回路50からケーブル45を伝搬した駆動信号COMA,COMBと印刷データ信号SIn(いずれも図4、図5を参照)とが供給される。詳しくは、ヘッド基板60には、制御基板51からケーブル47を伝搬した印刷データ信号SIn及び電源電圧信号VHVが供給されるとともに、駆動回路基板52からケーブル48を伝搬した駆動信号COMA,COMBが供給される。ヘッド基板60は、駆動信号COMA,COMBと印刷データ信号SInとに基づいて各吐出部35(図2を参照)を駆動させる。印刷ヘッド25は、駆動素子34(図2を参照)に印加される駆動信号COMA,COMBの変化に伴い各ノズル31から液体(インク)を吐出することにより印刷する。なお、制御回路50を、制御基板51と駆動回路基板52とをまとめて1つの基板により構成してもよい。また、ケーブル45の一端をキャリッジ24上の端子に接続し、この端子とヘッド基板60との間を別のケーブルを介して接続してもよい。要するに、本体側の制御回路50と印刷ヘッド25との間がケーブル45で接続されていれば足りる。
図4は、大判プリンターにおける印刷ヘッドの制御系の電気的構成を示す。図4に示すように、大判プリンター11は、前述のとおり、ケーブル45を通じて互いに接続された制御回路50と印刷ヘッド25とを備えている。制御回路50は、前述の制御基板51と駆動回路基板52とを含んでいる。制御基板51には、制御部53と制御信号送信部54と電源回路55とが実装されている。また、駆動回路基板52には、複数(図4の例では4つ)の駆動信号生成回路56が実装されている。
制御部53は、例えばマイクロコントローラー等のプロセッサーで実現される。制御部53は、ホストコンピューターからの画像データ等の各種の信号に基づき、吐出部35からの液体の吐出を制御する複数種の制御信号を生成する。制御部53は、制御信号として、複数(例えば8つ)の印刷データ信号SI1〜SI8、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH及びクロック信号SCKを生成し、制御信号送信部54に出力する。印刷データ信号SI1〜SI8は、複数色(例えば4色)のインクの吐出制御に用いられる制御信号であり、色ごとに2つずつの吐出部群36をそれぞれ制御対象とする。つまり、印刷データ信号SIn(但し、添字nはn=1,2,…,iであり、iはノズル列数)は、吐出部群36ごとに生成される。
制御信号送信部54は、制御部53から出力される複数の印刷データ信号SI1〜SI8、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH及びクロック信号SCKを、ケーブル45を通じて印刷ヘッド25のヘッド基板60に供給する。制御信号送信部54は、例えば、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)転送方式の差動信号を生成する。LVDS転送方式の差動信号はその振幅が350mV程度であるため高速データ転送を実現することができる。なお、制御信号送信部54は、LVDS以外のLVPECL(Low Voltage Positive Emitter Coupled Logic)やCML(Current Mode Logic)等の各種の高速転送方式の差動信号を生成してもよい。また、差動信号を用いない高速転送方式を採用してもよい。
図4に示す電源回路55は、定電圧信号の一例としての一定の電源電圧(例えば42V)の電源電圧信号VHV及びグランド電圧(0V)のグランド信号GNDを生成する。電源電圧信号VHVは、駆動回路基板52上の各駆動信号生成回路56へ伝送されるとともに、ケーブル45を介してヘッド基板60上の各ヘッド駆動回路61を含む各回路に供給される。また、グランド信号GNDは、駆動回路基板52上の各駆動信号生成回路56へ伝送されるとともに、ケーブル45を介してヘッド基板60上の各ヘッド駆動回路61を含む各回路に供給される。
また、図4に示す制御部53は、ホストコンピューターから供給される各種の信号に基づいて、印刷ヘッド25の各吐出部35を駆動する駆動信号COMA,COMBの元となるデジタルデータからなる所定ビットの駆動データ(波形データ)COMA−D,COMB−Dを生成する。駆動データCOMA−D,COMB−Dは、駆動回路基板52上の駆動信号生成回路56にそれぞれ供給される。
図4に示す駆動信号生成回路56は、制御部53からの所定ビットの駆動データCOMA−D,COMB−Dを基に駆動信号COMA,COMBを生成する。詳しくは、駆動信号生成回路56は、駆動データCOMA−Dに基づいて生成したデジタルの波形信号をD/A変換して増幅することにより少なくとも1つの波形を含む駆動信号COMAを生成する。また、駆動信号生成回路56は、駆動データCOMB−Dに基づいて生成したデジタルの波形信号をD/A変換して増幅することにより少なくとも1つの波形を含む駆動信号COMBを生成する。
また、駆動回路基板52には、電源回路55からの電源電圧信号VHVを、一定電圧(例えば7.5V)の電源電圧信号GVDD、及び一定電圧(例えば3.3V)の低電源電圧信号VDDに変換する不図示の電圧変換回路が実装されている。電圧変換回路は、例えば電源電圧信号VHVを駆動信号生成回路56に供給するとともにケーブル45を通じてヘッド基板60に低電源電圧信号VDDを供給する。各駆動信号生成回路56は、電圧変換回路から出力される電源電圧信号GVDDから一定電圧(例えば6V)の基準電圧信号VBSを生成する。なお、各駆動信号生成回路56は、入力される駆動データ、及び、出力する駆動信号が異なるのみであって、回路的な構成は同一であり、その詳細については後述する。
各駆動信号生成回路56が生成する駆動信号COMA,COMB及び基準電圧信号VBSは、ケーブル45を通じてヘッド基板60に供給される。各駆動信号生成回路56から出力される駆動信号COMAはすべて同じ波形の信号であり、駆動信号COMBはすべて同じ波形の信号である。
なお、制御部53は、印刷ヘッド25(ヘッド基板60)からケーブル45を通じて伝搬される不図示の温度信号THに応じて、駆動信号COMA,COMBの波形が補正されるように駆動データCOMA−D,COMB−Dを生成する。また、制御部53は、印刷ヘッド25(ヘッド基板60)からケーブル45を通じて伝搬される異常信号XHOTが異常を示す信号値(例えばハイレベル)である場合、駆動信号生成回路56への駆動データCOMA−D,COMB−Dの供給を停止し、印刷ヘッド25からの液滴の吐出を停止させる。
また、制御部53は、上記の処理以外にも、ヘッドユニット23(つまりキャリッジ24)の走査位置(現在位置)を把握し、ヘッドユニット23の走査位置に基づき不図示のキャリッジモーターを駆動制御することにより、ヘッドユニット23の主走査方向Xへの移動を制御する。また、制御部53は、搬送部の動力源である不図示の搬送モーターを駆動制御することにより、媒体Mの副走査方向Yへの移動を制御する。さらに、制御部53は、メンテナンス機構44(図3を参照)に、メンテナンス処理(クリーニング処理及びワイピング処理)を実行させる。
図4に示すように、ヘッド基板60には、8つの吐出部群36に対応して8つ(但し、図4では4つのみ図示)のヘッド駆動回路61が実装されている。また、ヘッド基板60には、ケーブル45を通じて伝搬された差動信号をそれぞれ差動増幅して、シングルエンドの印刷データ信号SI1〜SI8、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH及びクロック信号SCKに変換する不図示の制御信号受信部が設けられている。そして、印刷データ信号SI1〜SI8は、それぞれ対応するヘッド駆動回路61に供給され、8つの吐出部群36の吐出制御に用いられる。また、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH及びクロック信号SCKは、各ヘッド駆動回路61に共通に供給される。さらに、ヘッド基板60には、ケーブル45を伝搬される過程で駆動信号COMA,COMBに発生したオーバーシュートを、ヘッド駆動回路61への入力前の段階で防止(除去)するオーバーシュート防止回路70が実装されている。
各ヘッド駆動回路61は、入力した印刷データ信号SI1〜SI8のうち対応するいずれか1つ、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、クロック信号SCK及び駆動信号COMA,COMBに基づき、対応する吐出部群36を構成する吐出部35ごとに与える駆動信号VOUT(図7を参照)を生成し、各吐出部35へ出力する。駆動信号VOUTは吐出部35を構成する駆動素子34の一端に印加され、その他端には基準電圧信号VBSが印加される。各駆動素子34は、印加された駆動信号VOUTと基準電圧信号VBSとの電位差に応じて変位して液体を吐出させる。
制御回路50が、例えばi個(本例では8つ)の吐出部群36を吐出制御する構成において、駆動信号がj種(本例では2種)の駆動信号COMA,COMBを含むマルチ駆動方式である場合、ケーブル45中のi×j本の配線が駆動信号COMA,COMBの伝送に使用される。オーバーシュート防止回路70はこれらのi×j本の配線ごとに設けられている。なお、制御回路50は、例えば1種類の駆動信号COMを用いて吐出制御するシングル駆動方式でもよく、この場合、ケーブル45中のi本の配線が駆動信号COMの伝送に使用され、i本の配線ごとにオーバーシュート防止回路70が設けられる。
図4に示す各ヘッド駆動回路61の回路構成は基本的に同じであるため、同図では、印刷データ信号SI1が入力される1つのヘッド駆動回路61のみその詳細な回路構成を示している。図4に示すように、ヘッド駆動回路61は、シフトレジスター62、ラッチ回路63、制御ロジック64、デコーダー65、レベルシフター66及びスイッチ回路67を備えている。
以下、ヘッド駆動回路61の構成及びその動作を説明するに当たり、まず図5を参照し、ヘッド駆動回路61に入力される、印刷データ信号SI1〜SI8、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、クロック信号SCK及び駆動信号COMA,COMBについて詳しく説明する。
図5は、1ドット(1印刷画素)を形成するための液滴の吐出周期である印刷周期TAにおける、駆動信号COMA,COMB、印刷データ信号SI1〜SI8、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH及びクロック信号SCKを示す。図5に示す例では、印刷周期TAは、ラッチ信号LATが立ち上がってからチェンジ信号CHが立ち上がるまでの期間T1と、チェンジ信号CHが立ち上がってから次にラッチ信号LATが立ち上がるまでの期間T2とに分割される。
図5に示すように、駆動信号COMAは、期間T1に配置された波形Ap1(駆動パルス)と、期間T2に配置された波形Ap2(駆動パルス)とを連続させたアナログ信号となっている。本実施形態において、2つの波形Ap1,Ap2は、互いにほぼ同一の波形である。詳しくは、波形Ap1,Ap2は、所定の中心電位Vcを基準とする山形の台形波形(山部)と谷形の台形波形(谷部)とを時系列に連続させた波形となっている。すなわち、波形Ap1,Ap2は、山部と谷部とをこの順に含む波形を有している。
また、図5に示すように、駆動信号COMBは、期間T1に配置された台形波形Bp1(駆動パルス)と、期間T2に配置された波形Bp2(駆動パルス)とを時系列に連続させたアナログ信号となっている。本実施形態において、2つの波形Bp1,Bp2は、互いに異なる波形である。このうち、台形波形Bp1は、ノズル31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抑制するための波形である。このため、仮に台形波形Bp1が駆動素子34の一端に供給されても、この駆動素子34に対応するノズル31からインク滴は吐出されない。また、波形Bp2は、波形Ap1(Ap2)とは形状の異なる波形であり、所定の中心電位Vcを基準とする山形の台形波形(山部)と、中心電位Vcへ戻る谷形の台形波形(谷部)とを時系列に連続させた波形となっている。波形Bp2が駆動素子34の一端に供給された場合、波形Ap1又はAp2が駆動素子34の一端に供給されたときにその駆動素子34に対応するノズル31から吐出される所定量よりも少ない量のインク滴を吐出させることが可能である。なお、波形Ap1,Ap2,Bp1,Bp2の開始タイミングの電圧と終了タイミングの電圧は、いずれも中心電位Vcで共通である。すなわち、波形Ap1,Ap2,Bp1,Bp2は、それぞれ中心電位Vcから立ち上がり、中心電位Vcへ復帰する波形となっている。
ところで、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(第1方法)以外の他の方法もある。例えば、単位期間(印刷周期TA)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2以上のインク滴を着弾させ、当該着弾した2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。
本実施形態では、第2方法によって、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」及び「非記録(ドットなし)」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を用意して、それぞれにおいて、1周期TAに前半の波形パターンと後半の波形パターンとを持たせている。1周期のうち、前半・後半の各期間T1,T2において駆動信号COMA,COMBを、表現すべき階調に応じて選択又は非選択とし、駆動信号COMA,COMBのうち選択又は非選択により決まる波形を含む駆動信号VOUTを駆動素子34に供給する構成となっている。
図5に示すように、印刷データ信号SI1〜SI8(SIn)は、それぞれ吐出データSIと波形選択用の定義データSPとを含む。詳しくは、印刷データ信号SI1〜SI8は、吐出部35に1画素(ドット)を形成させるための2ビットのドットデータを1ノズル列分のノズル数(例えば400)の数だけ含む吐出データSIと、デコーダー65(図4)がドットデータをスイッチ回路67にオンオフを行わせる駆動信号VOUTに変換するための定義データSPとを含む。吐出データSIは、1画素当たり2ビットで表されるドットデータ(SIH,SIL)のうち上位ビットSIHのみを1ノズル列当たりのノズル数分集めた上位ビットデータSIHnと、下位ビットSILのみをノズル数分集めた下位ビットデータSILnとにより構成される。定義データSPは、吐出データSI中の2ビットのドットデータ(SIH,SIL)と、駆動信号COMA,COMB中の波形Ap1,Ap2,Bp1,Bp2(駆動パルス)のうち選択される波形との対応関係を定義付けた所定ビット数(例えば4ビット)のデータである。また、クロック信号SCKは、印刷データ信号SI1〜SI8と同じ出力期間に出力される。
次に、図4に示すヘッド駆動回路61の構成及びその動作を説明する。印刷データ信号SInは、ヘッド駆動回路61における各シフトレジスター62に入力される。シフトレジスター62は不図示の第1シフトレジスター(第1SR)、第2シフトレジスター(第2SR)及び第3シフトレジスター(第3SR)を備える。第1SRには印刷データ信号SIn中の上位ビットデータSIHnが格納され、第2SRには下位ビットデータSILnが格納される。また、第3SRには印刷データ信号SIn中の定義データSPが格納される。
図4に示すラッチ回路63は、ラッチ信号LATを入力し、シフトレジスター62(第1SRと第2SR)からの吐出データSI(SIHn,SILn)をラッチ信号LATに基づき保持し、印刷周期TAのタイミングごとにそれまで保持していた吐出データSIをデコーダー65へ出力する。
図4に示す制御ロジック64には、制御回路50からのチェンジ信号CHと、シフトレジスター62からの定義データSPとが入力される。制御ロジック64は、定義データSPを翻訳して、チェンジ信号CHのタイミングで図6に示す真理値表データRDをデコーダー65へ送る。
図4に示すデコーダー65は、ラッチ回路63から入力する吐出データSI中の1ノズル列分の数のドットデータ(SIH,SIL)を基に真理値表データRDを参照して、2ビットの選択信号Sa,Sbを期間T1,T2ごとに出力する。
図6は、デコーダー65における真理値表データRDを示す。デコーダー65は、入力した2ビットのドットデータ(SIH,SIL)を、定義データSPにより定義された真理値表データRDに従ってデコードし、2ビットの選択信号Sa,Sbを期間T1,T2ごとに出力する。デコーダー65は、入力したドットデータ(SIH,SIL)が例えば(1,1)(大ドット)であれば、選択信号Sa,Sbの論理レベルを、期間T1では(H,L)レベルとし、期間T2では(H,L)レベルとして出力する。また、デコーダー65は、ドットデータ(SIH,SIL)が(1,0)(中ドット)であれば、選択信号Sa,Sbの論理レベルを、期間T1では(H,L)レベルとし、期間T2では(L,H)レベルとして出力する。さらにデコーダー65は、ドットデータ(SIH,SIL)が(0,1)(小ドット)であれば、選択信号Sa,Sbの論理レベルを、期間T1では(L,L)レベルとし、期間T2では(L,H)レベルとして出力する。また、デコーダー65は、ドットデータ(SIH,SIL)が(0,0)(非記録)であれば、選択信号Sa,Sbの論理レベルを、期間T1では(L,H)レベルとし、期間T2では(L,L)レベルとして出力する。デコーダー65が期間T1,T2ごとに出力した2ビットの選択信号Sa,Sbは、レベルシフター66を介してスイッチ回路67へ順次入力される。
レベルシフター66は、電圧増幅器として機能し、選択信号Sa,Sbの電圧レベルを昇圧して出力する。レベルシフター66は、選択信号Sa,Sbが「H」レベルにある場合に、スイッチ回路67を駆動可能な例えば数十ボルト程度(例えば最大40V程度)の電圧に昇圧された電気信号を出力し、選択信号Sa,Sbが「L」レベルである場合は同様にLレベルの電気信号を出力する。つまり、レベルシフター66は、デコーダー65から入力した選択信号Sa,Sbを、より高振幅の論理レベルにレベルシフトする。そして、レベルシフター66から出力された各選択信号Sa,Sbは、スイッチ回路67に入力される。
図4に示すスイッチ回路67には、駆動信号生成回路56からケーブル45を通じて伝搬された駆動信号COMA,COMBと、デコーダー65からレベルシフター66を介して昇圧された選択信号Sa,Sbとが入力される。ここで、期間T1の選択信号Sa,Sbのうちの選択信号Saは、図5に示される駆動信号COMA中の期間T1における駆動パルスAp1の選択/非選択を規定する信号であり、選択信号Sbは、駆動信号COMB中の期間T1における駆動パルスBp1の選択/非選択を規定する信号である。また、期間T2の選択信号Sa,Sbのうちの選択信号Saは、駆動信号COMA中の期間T2における駆動パルスAp2の選択/非選択を規定する信号であり、選択信号Sbは、駆動信号COMB中の期間T2における駆動パルスBp2の選択/非選択を規定する信号である。
さらに図4に示すスイッチ回路67は、1ノズル列当たりの駆動素子34(つまりノズル31)の総数mと同数個(m個)の図8に示す選択部80を備えている。m個の選択部80は、選択信号Sa,Sbに基づき、期間T1,T2ごとに、駆動信号COMA,COMBのうち駆動素子34に印加すべき駆動パルスを選択する。
図8は、選択部80の構成を示す。図8に示すように、選択部80は、インバーター(NOT回路)81a,81bと、トランスファーゲート82a,82bとを有する。デコーダー65からの選択信号Saは、トランスファーゲート82aにおいて丸印が付されていない正制御端に供給される一方で、インバーター81aによって論理反転されて、トランスファーゲート82aにおいて丸印が付された負制御端に供給される。同様に、選択信号Sbは、トランスファーゲート82bの正制御端に供給される一方で、インバーター81bによって論理反転されて、トランスファーゲート82bの負制御端に供給される。
トランスファーゲート82aの入力端には、駆動信号COMAが供給され、トランスファーゲート82bの入力端には、駆動信号COMBが供給される。トランスファーゲート82a,82bの出力端同士は共通に接続され、この共通接続端子を介して駆動信号VOUTが吐出部35に出力される。
トランスファーゲート82aは、選択信号SaがHレベルであれば、入力端及び出力端の間を導通(オン)させ、選択信号SaがLレベルであれば、入力端と出力端との間を非導通(オフ)にする。トランスファーゲート82bについても同様に選択信号Sbに応じて、入力端及び出力端の間をオンオフさせる。
図7は、選択部80が出力する駆動信号VOUTの波形を示す図である。図6に示すように、選択部80が、期間T1で駆動信号COMA中の駆動パルスAp1を選択し、期間T2で駆動信号COMA中の駆動パルスAp2を選択することにより、「大トッド」に対応する駆動信号VOUTが生成される。この駆動信号VOUTが駆動素子34の一端に供給されると、印刷周期TAの間にノズル31から中程度の量のインクが2回に分けて吐出される。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。
また、選択部80が、期間T1で駆動信号COMA中の駆動パルスAp1を選択し、期間T2で駆動信号COMB中の駆動パルスBp2を選択することにより、「中ドット」に対応する駆動信号VOUTが生成される。この駆動信号VOUTが駆動素子34の一端に供給されると、印刷周期TAの間にノズル31から中程度及び小程度の量のインクが2回に分けて吐出される。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。
また、選択部80が、期間T1で駆動信号COMA,COMB中のいずれの波形も選択せず、駆動素子34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で駆動信号COMB中の駆動パルスBp2を選択することにより、「小ドット」に対応する駆動信号VOUTが生成される。この駆動信号VOUTが駆動素子34の一端に供給されると、印刷周期TAの間にノズル31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。
さらに、選択部80が、期間T1で駆動信号COMB中の台形波形の駆動パルスBp1を選択し、期間T2で駆動信号COMA,COMB中のいずれの波形も選択せず、駆動素子34が有する容量性によって保持された直前の電圧Vcとなることで、「非記録」に対応する駆動信号VOUTが生成される。この駆動信号VOUTが駆動素子34の一端に供給されると、印刷周期TAの間にノズル31が期間T1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は形成されない。
本実施形態の大判プリンター11は、1色当たり400個又は800個の駆動素子34を用いて規定の印刷解像度(例えば5760×1440dpi)のA3短辺幅サイズ(例えばA3判)の印刷物を毎分規定枚数(例えば2枚)以上印刷することを想定して設計されている。この印刷条件を満たすために、印刷ヘッド25の各吐出部35は、30kHz以上の周波数で液体を吐出して印刷することが可能である。
本実施形態における駆動信号生成回路56は、入力したデジタル信号である駆動データ(波形データ)COMA−D,COMB−Dを基にデジタルの波形信号を生成する。駆動信号生成回路56は、そのデジタルの波形信号をアナログ信号に変換して増幅することにより駆動信号COMA,COMBを出力する不図示のデジタルアンプを備える。デジタルアンプは、例えばDAC(Digital Analog Converter)と増幅回路(いずれも図示略)を備える。
ところで、駆動データCOMA−D,COMB−Dは、周波数スペクトル解析すると、例えば約60kHzにピークを有し、約10kHz〜400kHz程度の周波数が含まれている。ここで、駆動信号COMA,COMBは、駆動データCOMA−D,COMB−Dの波形を、ジャギーを抑えて略忠実に再現される必要がある。駆動信号COMA,COMBをデジタルアンプで増幅するためには最低でも増幅前の駆動信号に含まれる周波数成分の10倍以上のスイッチング周波数でデジタルアンプを駆動させる必要がある。多くの成分が100kHz未満にあるゆえ、駆動信号生成回路56のDACには最低でも100kHzの10倍である1MHz程度のスイッチング周波数で駆動可能なデジタルアンプを用いることが望ましい。また、電源電圧VHVを例えば42Vとしたときに、駆動信号COMの振動幅は約2〜37Vと広いレンジが必要となる。波形品質を確保してパルス変調を行うためには、メガヘルツオーダーの高周波の変調信号で駆動することが求められる。そのため、本実施形態では、パルス幅変調方式よりも、高周波駆動に適しているパルス密度変調方式のDACを採用している。なお、DACは、パルス密度変調方式に限定されず、メガヘルツオーダーの高周波駆動に対応可能な変調方式であればよい。
次に、図9を参照してオーバーシュート防止回路70の構成を説明する。オーバーシュート防止回路70は、図4に示す電源線45Pと信号線45A又は45Bとに接続されるとともに、グランド線45Gに対して接地されている。オーバーシュート防止回路70には、図4に示す電源線45Pからの電源電圧VHV、信号線45A又は45Bからの駆動信号COMが入力される。なお、図9では、駆動信号COMA,COMBを特に区別せず駆動信号COMとし、その電圧を駆動電圧VCOMと記す。
図9に示すように、オーバーシュート防止回路70は、分圧回路90と、トランジスターTrと、3つのダイオードD1〜D3と、コンデンサーC1とを備えている。電源線45Pとグランド線45Gとの間に、第1ダイオードD1と分圧回路90とが直列に接続されている。第1ダイオードD1はアノード端子が電源線45Pに接続されるとともに、そのカソード端子が分圧回路90に接続されている。第1ダイオードD1は電源電圧VHVから接地へ向かう向きの電流を許容し、その反対の向きの電流を阻止する。分圧回路90は、直列に接続された第1抵抗R1と第2抵抗R2とを備えている。分圧回路90は、第1抵抗R1と第2抵抗R2とにより電源電圧VHVを分圧して分圧電圧信号の一例としての基準電圧Vsを生成する。
また、トランジスターTrは、第1端子101、第2端子102及び第3端子103の3つの端子を有している。トランジスターTrは、一例としてバイポーラトランジスターであり、第1端子101がベース端子B、第2端子102がエミッター端子E、第3端子103がコレクター端子Cとなっている。
一方、信号線45A又は45Bと接地間は、第2ダイオードD2とトランジスターTrとが直列に接続されている。第2ダイオードD2は駆動電圧VCOMから接地(グランドGND)へ向かう向きの電流を許容し、その反対の向きの電流を阻止する。第2ダイオードD2のアノード端子が信号線45A又は45Bに接続され、そのカソード端子がトランジスターTrの第2端子102と接続されている。
図9に示すように、分圧回路90を構成する抵抗R1,R2の間と、トランジスターTrの第1端子101との間は第3ダイオードD3を介して接続されている。第3ダイオードD3は第2端子102から抵抗R1,R2間のノードへ向かう向きの電流を許容し、その反対の向きの電流を阻止する向きに設けられている。第3ダイオードD3のアノード端子がトランジスターTrの第2端子102と接続され、そのカソード端子が抵抗R1,R2間に接続されている。抵抗R1,R2間と第3ダイオードD3とを接続する配線とグランド線45Gとの間にはコンデンサーC1が接続されている。コンデンサーC1は、基準電圧Vsを安定化する機能を有する。基準電圧VsはトランジスターTrの第1端子101(ベース端子B)に入力され、トランジスターTrを動作させるための電圧となる。すなわち、トランジスターTrは、駆動信号COMA,COMBの駆動電圧VCOMが基準電圧Vsを超えるとオンし、駆動電圧VCOMが基準電圧Vs以下になるとオフする。トランジスターTrがオンすると、第2端子102と第3端子103(エミッターE−コレクターC)間に電流が流れ、駆動電圧VCOMが降圧する。
第1ダイオードD1は、駆動電圧VCOMが電源電圧VHVよりも高いオーバーシュート発生時(VCOM>VHV)に、駆動電圧VCOMから電源電圧VHVへオーバーシュート防止回路70内を電流が逆流することを防止している。第2ダイオードD2は、駆動電圧VCOMが電源電圧VHVよりも低い正常時(VCOM<VHV)に、電源電圧VHVから駆動電圧VCOMへオーバーシュート防止回路70内を電流が逆流することを防止している。第3ダイオードD3は、トランジスターTrのベース電圧VBがエミッター電圧VEよりも過度に高くなることを防止している。
次に図10及び図11を参照して駆動信号COMの波形の遷移を説明する。図10は駆動信号生成回路56で生成されケーブル45へ入力される前のデジタルの駆動信号COM(m)と、フレキシブルケーブル45を伝搬して印刷ヘッド25へ入力されるときの駆動信号COM(h)とを示す。なお、図10の例では、駆動信号COMA,COMBを特に区別しない駆動信号COMに含まれる波形(駆動パルス)のうち正の台形波形の部分のみ示している。
電源電圧VHVは、ヘッド駆動回路61において駆動信号COMA,COMBが印加される各種電子部品のうち定格電圧の最も低い電子部品(例えばトランスファーゲート82a,82b等)の定格電圧未満の値に設定されている。駆動信号COMの最大電位は、電源電圧VHVよりも低い値に設定されている。ところで、駆動信号COMが台形波であると、単位時間当たりの電位変化量の大きい波形の角部において、電磁誘導作用によりその電位の変化(電流)を妨げようとして発生する誘導電流によってオーバーシュートが発生し易い。また、印刷ヘッド25のノズル数が増えてケーブル45中の配線1本当たりがサポートする吐出部35(つまりノズル31)の数が多くなるほど、配線1本当たりの駆動信号COMの電力が相対的に大きくなり、オーバーシュート発生時の悪影響が大きくなり易い。
図5及び図10に示すように、特に本例では、駆動素子34として用いる圧電素子(ピエゾ素子)は、動いて止める、メニスカスの動きに連動させて引く・押すタイミングがあるので、繊細な波形設計をしなければならない。例えば波形の最大電位でホールドする時間(図5、図10では台形波形の上辺の長さ)をヘルムホルツ周波数の1/N(例えば1/2〜1/10の範囲内の値)に設定している。このホールド時間の設定が厳密に行われる必要があるので、波形の角部の波形形成制御を厳密に行う必要がある。高周波成分を含む角部で周波数の時間変化が相対的に大きいので、波形の他の部分に比べて、図10に示すように、駆動信号COM中の波形の角部でオーバーシュートが発生し易い。
また、A3判短辺以上のシリアル印刷に対応できる1m以上の長尺なフレキシブルケーブル45は長くなるほどそのインダクタンスが大きくなり、フレキシブルケーブル45が変動や摺動するとインダクタンスの変化幅が大きくなり、定格を超えるオーバーシュートが発生し易い。オーバーシュートOSが電源電圧VHVを超えると、トランスファーゲート82a,82bや駆動素子34に定格電圧を超える過度な電圧が印加されてしまう。
図10に示すように、本実施形態では、トランジスターTrの第1端子101に入力される基準電圧Vsが、駆動信号COMの最大電位Vmaxと電源電圧VHVとの間の値に設定されている。ここで、最大電位Vmaxとは、駆動信号COMに含まれる複数の波形の最大電位のうち最大電位の最も高い波形の最大電位を指す。このため、オーバーシュートOSの発生により駆動電圧VCOMが基準電圧Vsを超えると、オーバーシュート防止回路70内のトランジスターTrがオンするため、図11に示すように、オーバーシュートOSのうち基準電圧Vsを超える部分が除去された駆動信号COM(r)となる。
次に、大判プリンター11の作用を説明する。大判プリンター11は、例えばホストコンピューターから印刷データを受信して印刷実行の指示を受け付けると、印刷制御を開始する。
駆動信号生成回路56は、制御部53からの駆動データCOMA−D,COMB−Dを基に駆動信号COMA,COMB(図10では破線)を生成する。生成された駆動信号COMA,COMBはフレキシブルケーブル45を通じて印刷ヘッド25内のヘッド基板60に伝搬される。1m以上の長尺なフレキシブルケーブル45を伝搬される過程で、その大きなインダクタンスや電磁誘導作用等により駆動信号COMA,COMBにオーバーシュートOS(図10)が発生し、オーバーシュートOSが発生した駆動信号COM(h)が印刷ヘッド25のヘッド基板60に入力される。
ヘッド基板60において、オーバーシュート防止回路70には、電源線45Pから電源電圧VHVが入力されるとともに、信号線45A,45Bから駆動信号COM(COMA又はCOMB)が入力される。電源電圧VHVが分圧回路90の抵抗R1,R2により分圧された分圧電圧信号として基準電圧VsがトランジスターTrの第1端子101(ベース端子B)に入力される。また、駆動電圧VCOMはトランジスターTrの第2端子102(エミッター端子E)に入力される。
例えば駆動信号COMに基準電圧Vsを超えるオーバーシュートOSが発生すると、オーバーシュートOSが発生した駆動信号COM(h)(図10では実線)が基準電圧Vsを超え、トランジスターTrがオンする。この結果、図9におけるトランジスターTrの第2端子102と第3端子103(エミッター端子E−コレクター端子C)間に電流が流れる。そして、駆動信号COM(h)が基準電圧Vs未満になるまでトランジスターTrはオンし続ける。この結果、オーバーシュートOSのある駆動信号COM(h)(図10参照)から基準電圧Vsを超えたオーバーシュートOSが除去された駆動信号COM(r)となる(図11参照)。
そして、駆動信号COMが基準電圧Vs以下になるとトランジスターTrがオフする。こうしてヘッド駆動回路61へはオーバーシュートOSが除去された図11に実線で示す駆動信号COM(r)が入力される。但し、オーバーシュートOSのうち基準電圧Vsを超えない部分については除去されないが、この部分の電位は定格電圧未満なので、定格を超える電圧がトランスファーゲート82a,82bや駆動素子34に印加されることはない。オーバーシュート防止回路70は、駆動信号COMA,COMBが伝搬される信号線45A,45B(図4参照)ごとに配されているので、複数のヘッド駆動回路61のノズル列32ごとに設けられたトランスファーゲート82a,82b及び駆動素子34に定格を超える電圧が印加されることが防止される。この結果、この種のオーバーシュートOSに起因し、定格を超える電圧が印加されることによる故障からトランスファーゲート82a,82b等を保護できる。なお、制御回路50が、例えば1種類の駆動信号COMでi本のノズル列32を吐出制御するシングル駆動方式においても、駆動信号COMはケーブル45中のi本の配線ごとにオーバーシュート防止回路70により、トランスファーゲート82a,82b等を保護できる。
また、オーバーシュート発生時(VCOM>VHV)には、第1ダイオードD1により、駆動電圧VCOMから電源電圧VHVへオーバーシュート防止回路70内を電流が逆流することが防止される。また、オーバーシュートが発生していない正常時(VCOM<VHV)には、第2ダイオードD2により、電源電圧VHVから駆動電圧VCOMへオーバーシュート防止回路70内を電流が逆流することが防止される。さらに、第3ダイオードD3により、トランジスターTrのベース電圧がエミッター電圧よりも過度に高くなることが防止される。このため、トランジスターTrを保護できる。
以上詳述した第1実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)A3短辺幅以上の媒体Mに対してシリアル印刷を行う大判プリンター11は、駆動素子34に印加される駆動信号COMA,COMBの変化に伴い液体(インク)を吐出する印刷ヘッド25と、駆動信号COMA,COMBを生成する制御回路50とを備える。大判プリンター11は、印刷ヘッド25を駆動させるための定電圧信号の一例としての電源電圧信号VHVと駆動電圧信号の一例としての駆動信号COMA,COMBとを制御回路50から印刷ヘッド25へと伝達する1m以上のケーブル45を有する。印刷ヘッド25には、駆動素子34に印加される駆動信号COMA,COMBの電圧を、電源電圧信号VHVの電圧以下とするオーバーシュート防止回路70が配されている。したがって、オーバーシュート防止回路70は、駆動素子34に印加される駆動信号COMA,COMBの電圧を、電源電圧信号VHVの電圧以下とする。この結果、駆動電圧信号がケーブルを伝搬される過程で発生するオーバーシュートを抑制できる。よって、駆動信号COMAの電圧を、定電圧信号の電圧(定電圧)を分圧した分圧電圧信号の電圧以下に抑えることができる。よって、オーバーシュートを効果的に低減できる。
(2)オーバーシュート防止回路70は、電源電圧信号VHVが入力され、分圧し電源電圧信号VHVの電圧以下の電圧の分圧電圧信号の一例としての基準電圧Vsを出力する分圧回路を有する。
前記駆動素子に印加される前記駆動電圧信号の電圧を、前記分圧電圧信号の電圧以下とすることが好ましい。
この構成によれば、駆動電圧信号の電圧を、定電圧信号の電圧(定電圧)を分圧した分圧電圧信号の電圧以下に抑えることができる。よって、オーバーシュートを効果的に低減できる。
(3)オーバーシュート防止回路70における電源電圧VHVが入力される端子には、逆流防止用の第1ダイオードD1が配されている。よって、オーバーシュート発生時(駆動信号の電圧VCOM>電源電圧VHV)に、オーバーシュート防止回路70に逆電流が流れることを防止できる。
(4)オーバーシュート防止回路70における駆動信号COMA,COMBが入力される端子には、逆流防止用の第2ダイオードD2が配されている。よって、第2ダイオードD2によりオーバーシュートが発生していない正常時(駆動信号の電圧VCOM≦電源電圧VHV)にオーバーシュート防止回路70に逆電流が流れることを防止できる。
(5)分圧回路90から基準電圧Vs(分圧電圧信号)を入力する第1端子101には、保護用の第3ダイオードD3が配されている。このため、第1端子101の入力電圧が第2端子102の入力電圧(駆動信号の電圧VCOM)よりも過度に高くなることを防止できる。よって、第3ダイオードD3によりトランジスターTrを保護できる。
(6)大判プリンター11は、シリアル印刷が可能な最大幅が、24インチ以上75インチ以下である。よって、24インチ以上75インチ以下の最大幅でシリアル印刷が可能な程度にケーブル45が長くても、ケーブル45を伝搬される過程で駆動信号COMA,COMBにオーバーシュートOSが発生することを、オーバーシュート防止回路70により効果的に抑制することができる。
(7)大判プリンター11は、シリアル印刷が可能な最大幅が、24インチ、36インチ、44インチ、64インチのいずれか1つに対応している。よって、ケーブル45が24インチ、36インチ、44インチ、64インチのいずれか1つのシリアル印刷に対応する比較的長いものであっても、ケーブル45を伝搬される過程で駆動信号COMA,COMBにオーバーシュートOSが発生することを効果的に抑制することができる。
(8)印刷ヘッド25は、30kHz以上の周波数で液体を吐出する。印刷ヘッド25を駆動するためにケーブル45を伝搬される駆動信号COMA,COMBは30kHzよりも更に大きな値の高周波数の信号である。そのため、駆動信号COMA,COMBがケーブル45を伝搬される過程でオーバーシュートが発生し易いものの、オーバーシュート防止回路70によりオーバーシュートOSを効果的に除去することができる。
なお、上記実施形態は以下の形態に変更することもできる。
・前記実施形態において、例えば図12に示すように、第1抵抗R1と第2抵抗R2とのうち少なくとも一方を可変抵抗とし、分圧回路90が分圧電圧信号の電圧値を可変な構成としてもよい。分圧回路90は、分圧電圧信号の一例としての基準電圧Vsを、駆動信号COMA,COMBに含まれる複数の波形(駆動パルス)ごとに、波形に応じた値(例えば波形の最大値に応じた値)に変化させてもよい。例えば、ヘッド駆動回路61が受信する印刷データ信号SIn中の定義データSPと、駆動信号COM中の波形ごとの最大値に応じた基準電圧Vs1〜Vs4との対応関係を示す参照テーブルを、印刷ヘッド25のメモリーに記憶しておく。ヘッド駆動回路61は、定義データSPを取得すると、メモリーから読み出した参照テーブルを参照して、図13に示す駆動信号COM中の波形ごとの基準電圧Vs1〜Vs4、又はこれらの基準電圧Vs1〜Vs4を設定可能な可変抵抗R11の抵抗値r1〜r4を取得する。そして、ヘッド駆動回路61は、オーバーシュート防止回路70の可変抵抗R11を、各波形のタイミングごと(例えば期間T1,T2ごと)にその期間における波形の最大値(ホールド電圧)に応じた基準電圧Vs1〜Vs4を順次設定する。例えば信号線45Aに接続されるオーバーシュート防止回路70では、図13における期間T1,T2で可変抵抗R11を抵抗値r1,r2に順次切り替えるとともに、信号線45Bに接続されるオーバーシュート防止回路70では、図13における期間T1,T2で可変抵抗R11を抵抗値r3,r4に順次切り替える。この結果、駆動信号COMA,COMB中の波形ごとに各々の波形の最大値に応じたその最大値よりも少し大きな基準電圧Vs1〜Vs4が設定される。このように基準電圧Vsを可変な分圧回路90とすれば、駆動信号COMA,COMBの波形ごとにオーバーシュートを適切に抑制することができる。
また、印刷ヘッド25の製造ばらつきに起因し、駆動信号COMA,COMBに含まれる波形(駆動パルス)ごとの最大電圧が印刷ヘッド25ごとにばらつく場合がある。そこで、複数(例えば4つ)の波形ごとの最大電圧に応じた基準電圧Vs1〜Vs4を印刷ヘッド25(つまり大判プリンター11)ごとに個別に設定する。印刷ヘッド25ごとに1つの基準電圧Vs又は波形ごとの複数の基準電圧Vs1〜Vs4を個別に設定する。この場合、印刷ヘッド25の製造ばらつきによらず、駆動信号COM,COMBのオーバーシュートを適切に抑制できる。なお、図12に示す例では、実施形態(図9)における第1抵抗R1と第2抵抗R2とのうち一方の抵抗R1のみを可変抵抗R11としたが、他方の抵抗R2のみを可変抵抗としたり、2つの抵抗R1,R2を共に可変抵抗としたりしてもよい。
・大判プリンター11に、駆動信号COMの波形の内容の異なる複数の吐出モードを用意し、ヘッド駆動回路61は、印刷データ信号SInに含まれる例えば定義データSPを基に複数の吐出モードのうち現在の吐出モードを把握する。ヘッド駆動回路61は、その把握した吐出モードに応じて可変抵抗R11の抵抗値を変化させることにより、吐出モードに応じた1つの基準電圧Vs又は波形ごとの複数の基準電圧Vs1〜Vs4を設定する。この構成によれば、吐出モードが変更されても、駆動信号COMからオーバーシュートOSを適切に除去することができる。
・ケーブルは、フレキシブルフラットケーブルに限定されず、フレキシブルなケーブルであればよい。例えば同軸ケーブル又は円柱状の多芯ケーブルでもよい。また、制御回路50と印刷ヘッド25とが複数のフレキシブルケーブルを介して接続されていてもよい。また、ケーブルは、少なくとも1本の信号線を有する構成であればよい。1本の信号線を有するケーブルを複数本束ねてもよいが、制御回路50と印刷ヘッド25間を接続するケーブルの本数を少なくする目的で、複数本の信号線を有するケーブルを用いることが好ましい。
・トランジスターは、2つのトランジスターをダーリントン接続したものでもよい。
・トランジスターの第3端子は抵抗を介してグランドに接続されてもよい。要するにトランジスターのオン時に第2端子から第3端子への通電が可能に、第3端子がグランドに対して直接又は間接的に接続されていればよい。
・トランジスターTrは、バイポーラトランジスターに限定されない。トランジスターTrは、例えば電界効果型トランジスター(Field Effect Transistor(FET))等のユニポーラトランジスターでもよい。電界効果型トランジスターである場合、第1端子101がゲート端子G、第2端子102がドレイン端子D、第3端子103がソース端子Sに相当する。
・媒体Mは、ロール体16から繰り出される長尺状の媒体に限定されず、A3短辺幅以上の幅を有する単票紙等の枚葉タイプの媒体でもよい。
・制御回路50は、プログラムを実行するコンピューターによるソフトウェアとASIC(Application Specific IC)等の電子回路によるハードウェアとの協働により実現してもよいし、ソフトウェアだけで実現してもよいし、さらにハードウェアだけで実現してもよい。
・大判プリンターは、駆動素子に印加される駆動電圧信号の変化に伴い液体を吐出するシリアルスキャン方式のインクジェットプリンターであれば、例えば捺染印刷装置でもよい。また、大判プリンターは、インクジェットプリンターに限らず、駆動素子に印加される駆動電圧信号の変化に伴い印刷する印刷ヘッドを備えたプリンターであればよく、例えばドットインパクトプリンター及び熱転写式プリンターでもよい。
・大判プリンターは、用紙やフィルム等の媒体にインクを吐出して画像を印刷する印刷装置に限らず、印刷技術(インクジェット技術)を用いて液体を吐出し電子部品等の製造に使用される工業用の大判プリンターでもよい。例えば、インク以外の他の液体(液体や、機能材料の粒子が液体に分散又は混合されてなる液状体、ゲルのような流状体を含む)を吐出する工業用の大判プリンターでもよい。この種の工業用の大判プリンターとしては、例えば、液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材(画素材料)などの材料を分散又は溶解のかたちで含む液状体を吐出する液体吐出装置でもよい。さらにバイオチップ製造に用いられる生体有機物を吐出する液体吐出装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を吐出する液体吐出装置であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する液体吐出装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に吐出する液体吐出装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を吐出する液体吐出装置であってもよい。また、大判プリンターは、樹脂液等の液体を吐出して3次元造形物を製造する3次元用インクジェットプリンター(液体吐出装置)でもよい。
・シリアル印刷を行う大判プリンターには、シリアルスキャン方式に限らず、印刷ヘッド(キャリッジ)が主走査方向Xと副走査方向Yとの2方向に移動可能なラテラルスキャン方式のものも含まれる。要するに、大判プリンターは、印刷ヘッドが主走査方向に移動して印刷し、印刷ヘッドの主走査方向への移動を可能にするために、印刷ヘッドと制御回路とがケーブルで接続されている構成であれば足りる。
11…大判プリンター(ラージフォーマットプリンター)、23…ヘッドユニット、25…印刷ヘッド、31…ノズル、32…ノズル列、34…駆動素子、35…吐出部、36…吐出部群、45…ケーブルの一例としてのフレキシブルケーブル、45A,45B…信号線、45P…電源線、45G…グランド線、50…制御回路、51…制御基板、52…駆動回路基板、53…制御部、54…制御信号送信部、55…電源回路、56…駆動信号生成回路、60…ヘッド基板、61…ヘッド駆動回路、70…オーバーシュート防止回路、80…選択部、82a,82b…トランスファーゲート、90…分圧回路、101…第1端子、102…第2端子、103…第3端子、SI1〜SI8…印刷データ信号、COMA…駆動電圧信号の一例としての駆動信号(第1駆動信号)、COMB…駆動電圧信号の一例としての駆動信号(第2駆動信号)、SI…印刷データ信号、VHV…定電圧信号の一例としての電源電圧信号(電源電圧)、Ap1,Ap2…波形(駆動パルス)、Bp1,Bp2…波形(駆動パルス)、Vs…分圧電圧信号の一例としての基準電圧、R1…第1抵抗、R2…第2抵抗、Tr…トランジスター、D1…第1ダイオード、D2…第2ダイオード、D3…第3ダイオード、R11…可変抵抗、M…媒体、GND…グランド、X…走査方向(主走査方向)、Y…搬送方向(副走査方向)。

Claims (10)

  1. A3短辺幅以上の媒体に対してシリアル印刷が可能な大判プリンターであって、
    駆動素子に印加される駆動電圧信号の変化に伴い印刷する印刷ヘッドと、
    前記駆動電圧信号を生成する制御回路と、
    前記印刷ヘッドを駆動させるための定電圧信号と前記駆動電圧信号とを前記制御回路から、前記印刷ヘッドへと伝達する1m以上のケーブルと、
    を有し、
    前記印刷ヘッドには、
    前記駆動素子に印加される前記駆動電圧信号の電圧を、前記定電圧信号の電圧以下とするオーバーシュート防止回路が配されている、
    ことを特徴とする大判プリンター。
  2. 前記オーバーシュート防止回路は、
    前記定電圧信号が入力され、前記定電圧信号の電圧を分圧し当該定電圧信号の電圧以下の電圧の分圧電圧信号を出力する分圧回路を有し、
    前記駆動素子に印加される前記駆動電圧信号の電圧を、前記分圧電圧信号の電圧以下とすることを特徴とする請求項1に記載の大判プリンター。
  3. 前記オーバーシュート防止回路における前記定電圧信号が入力される端子には、逆流防止用の第1ダイオードが配されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の大判プリンター。
  4. 前記オーバーシュート防止回路における前記駆動電圧信号が入力される端子には、逆流防止用の第2ダイオードが配されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の大判プリンター。
  5. 前記分圧電圧信号と前記駆動電圧信号とが入力される各端子を有するトランジスターを備え、
    前記トランジスターにおける前記分圧電圧信号が入力される端子には、保護用の第3ダイオードが配されていることを特徴とする請求項2に記載の大判プリンター。
  6. 前記分圧回路は前記分圧電圧信号の電圧を可変に構成されていることを特徴とする請求項2又は請求項5に記載の大判プリンター。
  7. 前記駆動電圧信号は複数の波形を含んでおり、
    前記分圧回路は、前記分圧電圧信号の電圧値を前記駆動電圧信号の波形ごとに当該波形に応じた値に変化させることを特徴とする請求項6に記載の大判プリンター。
  8. 前記シリアル印刷が可能な最大幅が、24インチ以上75インチ以下であることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の大判プリンター。
  9. 前記シリアル印刷が可能な最大幅が、24インチ、36インチ、44インチ、64インチのいずれか1つに対応していることを特徴とする請求項8に記載の大判プリンター。
  10. 前記印刷ヘッドは、30kHz以上の周波数で液体を吐出して印刷することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の大判プリンター。
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