JP2019064112A - Print head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリントヘッドに関する。 The present invention relates to a print head.
インク等の液体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、プリン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液体が吐出されて、媒体上にドットを形成する。 2. Related Art An ink jet printer that prints an image or a document by discharging a liquid such as ink is known using a piezoelectric element (for example, a piezoelectric element). The piezoelectric element is provided corresponding to each of the plurality of nozzles in the print head, and each of the plurality of nozzles is driven according to the drive signal, whereby a predetermined amount of liquid is ejected from the nozzles at a predetermined timing to dot on the medium. Form.
インクジェットプリンターにおいて600dpi以上の高品質かつ高繊細の印刷を行うためには、液体を吐出するプリントヘッドのノズル密度を高める必要がある。具体的には、ライン形式のインクジェットプリンターにおいて、600dpiの印刷を行うためには、ライン状に並べられたノズルの密度は1インチあたり600本以上のノズル密度を必要とし、シリアル形式のインクジェットプリンターにおいて、往復動作で印刷を行う場合においては、1インチあたり300本以上のノズル密度を必要とする。 In order to perform high quality and high delicate printing of 600 dpi or more in an ink jet printer, it is necessary to increase the nozzle density of a print head that ejects liquid. Specifically, in the line type inkjet printer, in order to print at 600 dpi, the density of the nozzles arranged in a line requires a nozzle density of 600 or more per inch, and in the serial type inkjet printer In the case of printing by reciprocating operation, a nozzle density of 300 or more per inch is required.
このようなノズルの高密度化の技術として、特許文献1には、流路及び圧電素子を含むアクチュエーター基板に、当該圧電素子を駆動する駆動ICを直接実装する技術が開示されている。
As a technology for increasing the density of such nozzles,
以上のような、プリントヘッドに設けられたノズルの高密度化に伴い、単位面積当たりのノズル数が増加し、これに伴ってプリントヘッドを構成する駆動ICの単位面積当たりの発熱量も増加する。このため、この種のインクジェットプリンターにおいては、駆動ICの冷却効率の向上及び発熱の低減が求められる。 As described above, with the increase in density of the nozzles provided in the print head, the number of nozzles per unit area increases, and accordingly the amount of heat generation per unit area of the drive IC constituting the print head also increases. . For this reason, in this type of ink jet printer, improvement of the cooling efficiency of the drive IC and reduction of heat generation are required.
しかし、特許文献1のように駆動ICが圧電素子上に設けられた構造では、圧電素子及び駆動ICへの液体の付着に伴う誤動作を防止するために、駆動IC及び圧電素子を閉ざされた状態に近い空間に配置する必要があった。このため、その冷却は、駆動ICが配置された周辺構造物への熱伝導による放熱に頼らざるを得えなかった。
However, in the structure in which the drive IC is provided on the piezoelectric element as in
また、冷却効率をより向上させるために、当該空間を形成する構造体に液体の流路を設ける構造を採用することも検討されるが、この場合であっては、駆動ICに生じた発熱を、当該液体を介して放熱することが可能である一方、駆動ICの発熱量が、液体を介して放熱可能な放熱量を上回ったとき、駆動ICの発熱に伴い当該流路に流れる液体の温度が上昇し、液体の粘性等の変化を引き起こしてしまうことがある。 In addition, in order to improve the cooling efficiency, it is also considered to adopt a structure in which a liquid flow path is provided in a structure forming the space, but in this case, the heat generated in the drive IC is While it is possible to dissipate heat through the liquid, when the calorific value of the drive IC exceeds the quantity of heat that can be dissipated through the liquid, the temperature of the liquid flowing in the flow path with the heat generation of the drive IC May cause changes in the viscosity of the liquid, etc.
さらに、駆動ICの発熱に伴いプリントヘッド内部の温度分布にばらつきが生じると、液体の温度分布にもばらつきが生じ、当該液体の粘性等にもばらつきが生じる。そのため、プリントヘッドに備えられた各々のノズルに対応する圧電素子を同じように駆動させたとしても、粘性等のばらつきにより、ノズル列を形成する複数のノズル毎で吐出量にばら
つきが生じ、吐出精度が低下する可能性がある。
Furthermore, if the temperature distribution inside the print head varies due to the heat generation of the drive IC, the temperature distribution of the liquid also varies, and the viscosity of the liquid also varies. Therefore, even if the piezoelectric element corresponding to each nozzle provided in the print head is driven in the same manner, the variation in viscosity causes variations in the discharge amount among the plurality of nozzles forming the nozzle row, resulting in discharge Accuracy may be reduced.
本発明は上記事由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、温度分布のばらつきを低減することが可能なプリントヘッドを提供することができる。 The present invention has been made in view of the above, and according to some aspects of the present invention, it is possible to provide a print head capable of reducing variations in temperature distribution.
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を実現することが可能となる。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and it is possible to realize the following aspects or applications.
[適用例1]
本適用例に係るプリントヘッドは、1インチ当たり300個以上で並設され、且つ600個以上のノズルと、前記ノズルから液体を吐出させるための圧電素子と、前記圧電素子上に設けられ前記圧電素子を駆動する駆動信号を出力する駆動ICと、を含む吐出モジュールと、前記吐出モジュールを覆うように設けられた筐体と、を備え、前記筐体の少なくとも一部はアルミニウムで形成されている。
Application Example 1
The print head according to this application example is provided side by side at 300 or more per inch, and has 600 or more nozzles, a piezoelectric element for discharging a liquid from the nozzle, and the piezoelectric element provided on the piezoelectric element A discharge module including a drive IC for outputting a drive signal for driving the element, and a case provided to cover the discharge module, at least a part of the case being formed of aluminum .
「覆うように」とは、吐出モジュールの全面が筐体で覆われている必要はなく、吐出モジュールの少なくとも一面側から見たときに、筐体が吐出モジュールを覆うように設けられていればよい。また、「アルミニウム」とは、純アルミニウムであってもよく、アルミニウム合金であってもよい。 “To cover” does not have to cover the entire surface of the ejection module with the housing, as long as the housing covers the ejection module when viewed from at least one side of the ejection module. Good. Moreover, "aluminum" may be pure aluminum or may be an aluminum alloy.
本適用例に係るプリントヘッドでは、発熱の大きな駆動ICを含む吐出モジュールを覆うように、アルミニウムで形成された筐体を設けることで、吐出モジュールで生じた熱は筐体を形成する熱伝導率の高いアルミニウムを介して拡散し放熱され、プリントヘッドにおける熱の集中が低減される。これにより、温度分布のばらつきを低減することが可能なプリントヘッドを提供することができる。 In the print head according to this application example, by providing the case formed of aluminum so as to cover the discharge module including the drive IC with a large amount of heat, the heat generated by the discharge module forms the case, and the thermal conductivity The heat is diffused through the high aluminum and heat concentration in the print head is reduced. As a result, it is possible to provide a print head capable of reducing variations in temperature distribution.
[適用例2]
上記適用例に係るプリントヘッドにおいて、前記筐体は、少なくとも一部がアルミニウムで形成された凹部を有し、前記吐出モジュールは、前記凹部と固定板との間に配置されてもよい。
Application Example 2
In the print head according to the application example, the housing may have a recess formed at least in part of aluminum, and the discharge module may be disposed between the recess and the fixing plate.
前記吐出モジュールは、前記ノズルのノズル面が前記固定板側に位置し、前記固定板には、前記ノズルのノズル面が露出する開口部が形成されていてもよい。 In the discharge module, the nozzle surface of the nozzle may be positioned on the fixed plate side, and the fixed plate may be formed with an opening where the nozzle surface of the nozzle is exposed.
本適用例に係るプリントヘッドでは、アルミニウムで形成された筐体の凹部に吐出モジュールが収容されるため、発熱の大きな駆動ICを含む吐出モジュールで生じた熱は、当該アルミニウムを介して、さらに効率よく拡散及び放熱することが可能となる。これにより、プリントヘッドにおける熱の集中はさらに低減される。よって、温度分布のばらつきをより低減することが可能となる。 In the print head according to this application example, since the discharge module is accommodated in the concave portion of the case formed of aluminum, the heat generated by the discharge module including the driving IC with large heat generation is more efficient through the aluminum. It becomes possible to diffuse and dissipate well. This further reduces the heat concentration in the print head. Therefore, it is possible to further reduce the variation in temperature distribution.
[適用例3]
上記適用例に係るプリントヘッドにおいて、前記吐出モジュールは、前記圧電素子と前記駆動ICとの間に配置される保護基板を含み、前記保護基板は、前記圧電素子側に前記圧電素子を保護する保護空間を形成してもよい。
Application Example 3
In the print head according to the application example, the discharge module includes a protective substrate disposed between the piezoelectric element and the drive IC, and the protective substrate protects the piezoelectric element on the piezoelectric element side. You may form a space.
本適用例に係るプリントヘッドでは、吐出モジュールの小型化、ノズルの高密度化のために圧電素子と駆動ICとの間に保護基板を含む構成であっても、吐出モジュールで生じた熱は、筐体を形成するアルミニウムを介して、効率よく拡散及び放熱することが可能となる。これにより、プリントヘッドにおける熱の集中が低減される。よって、温度分布の
ばらつきを低減することが可能となる。
In the print head according to this application example, heat generated by the discharge module is obtained even if the protective substrate is included between the piezoelectric element and the drive IC for downsizing the discharge module and increasing the density of the nozzles. It is possible to efficiently diffuse and dissipate the heat through the aluminum forming the housing. This reduces heat concentration in the print head. Therefore, it is possible to reduce variations in temperature distribution.
また、本適用例に係るプリントヘッドでは、駆動ICを備えた保護基板が圧電素子を保護するように配置することで、圧電素子が酸素又は水分等の影響により変質することを低減することができる。 Further, in the print head according to this application example, the protective substrate provided with the drive IC can be disposed so as to protect the piezoelectric element, so that the piezoelectric element can be reduced from being deteriorated by the influence of oxygen or moisture. .
[適用例4]
上記適用例に係るプリントヘッドにおいて、複数の前記吐出モジュールを備えてもよい。
Application Example 4
The print head according to the application example may include a plurality of the ejection modules.
本適用例に係るプリントヘッドでは、複数の吐出モジュールを備える場合であっても、熱伝導率の高いアルミニウムで形成された筐体を介して熱が拡散されるため、複数の吐出モジュール間での温度差が小さくなる。よって、温度分布のばらつきを低減することが可能となる。 In the print head according to this application example, even when the plurality of ejection modules are provided, the heat is diffused through the casing formed of aluminum having a high thermal conductivity, and therefore, the plurality of ejection modules may be separated. The temperature difference is reduced. Therefore, it is possible to reduce variations in temperature distribution.
また、本適用例に係るプリントヘッドでは、複数の吐出モジュールを千鳥状に備えたとき、複数の吐出モジュールのノズルを部分的に重複させることで、連続したノズル列を形成することができる。よって、ラインプリンターなどに用いられる幅広なプリントヘッドであっても、液体が吐出されるノズル間隔のばらつきを低減することが可能となる。 In addition, in the print head according to the application example, when the plurality of discharge modules are provided in a staggered manner, it is possible to form a continuous nozzle row by partially overlapping the nozzles of the plurality of discharge modules. Therefore, even in the case of a wide print head used for a line printer or the like, it is possible to reduce the variation in the nozzle interval at which the liquid is discharged.
[適用例5]
上記適用例に係るプリントヘッドにおいて、前記ノズルは、16000Hz以上の周波数で前記液体を吐出してもよい。
Application Example 5
In the print head according to the application example, the nozzle may discharge the liquid at a frequency of 16000 Hz or more.
本適用例に係るプリントヘッドでは、16000Hz以上の高い周波数で液体を吐出する場合であっても、アルミニウムで形成された筐体を設けることで、駆動ICを含む吐出モジュールで生じた熱は筐体を形成する熱伝導率の高いアルミニウムを介して拡散される。これにより、プリントヘッドにおける熱の集中が低減される。よって、温度分布にばらつきが生じることを低減することが可能となる。 In the print head according to this application example, even when the liquid is discharged at a high frequency of 16000 Hz or more, the heat generated in the discharge module including the drive IC is the case by providing the case formed of aluminum. It is diffused through the high thermal conductivity aluminum to form This reduces heat concentration in the print head. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of variations in temperature distribution.
[適用例6]
本適用例に係るプリントヘッドは、1インチ当たり300個以上で並設され、且つ600個以上のノズルと、前記ノズルから液体を吐出させるための圧電素子と、前記圧電素子上に設けられ前記圧電素子を駆動する駆動信号を出力する駆動ICと、を含む吐出モジュールと、前記吐出モジュールを覆うように設けられた筐体と、を備え、前記筐体は熱伝導率が0.10kW/(m・℃)よりも高い材料を含む。
Application Example 6
The print head according to this application example is provided side by side at 300 or more per inch, and has 600 or more nozzles, a piezoelectric element for discharging a liquid from the nozzle, and the piezoelectric element provided on the piezoelectric element A discharge module including a drive IC for outputting a drive signal for driving the element; and a case provided to cover the discharge module, the case having a thermal conductivity of 0.10 kW / (m・ Contains materials higher than ° C.
本適用例に係るプリントヘッドでは、発熱の大きな駆動ICを含む吐出モジュールを覆うように、熱伝導率が0.10kW/(m・℃)よりも高い材料で形成された筐体を設けることで、吐出モジュールで生じた熱は筐体を介して拡散し放熱され、プリントヘッドにおける熱の集中が低減される。これにより、温度分布のばらつきを低減することが可能なプリントヘッドを提供することができる。 In the print head according to this application example, a casing formed of a material having a thermal conductivity higher than 0.10 kW / (m · ° C.) is provided so as to cover the ejection module including the driving IC with large heat generation. The heat generated by the ejection module is diffused through the housing and dissipated, reducing the concentration of heat in the print head. As a result, it is possible to provide a print head capable of reducing variations in temperature distribution.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described using the drawings. The drawings used are for convenience of illustration. Note that the embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are necessarily essential configuration requirements of the present invention.
以下では、本発明に係るプリントヘッドについて、印刷装置である液体吐出装置に適用されるプリントヘッドを例に挙げて説明する。 Hereinafter, the print head according to the present invention will be described by taking a print head applied to a liquid ejection apparatus which is a printing apparatus as an example.
1.液体吐出装置の構成
図1は、本実施形態の液体吐出装置1を示す構成図である。本実施形態に係る液体吐出装置1は、液体の一例であるインクを媒体Pに吐出しドットを形成することで印刷を行う。媒体Pは、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルム又は布帛等の任意の印刷対象が媒体Pとして利用されてもよい。
1. Configuration of Liquid Discharge Device FIG. 1 is a configuration diagram showing a
液体吐出装置1は、制御ユニット10と、ヘッドユニット20(プリントヘッド)と、搬送ユニット30とを備える。また、液体吐出装置1には、インクを貯留する液体容器50が備えられる。液体容器50としては、例えば、液体吐出装置1に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、又はインクを補充可能なインクタンク等を採用することができる。液体容器50には、色彩が相違する複数種のインクが貯留される。
The
制御ユニット10は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はFPGA(Field
Programmable Gate Array)等の処理回路と半導体メモリ等の記憶回路とを含み、ホストコンピューター等の外部機器から入力された情報に基づき、液体吐出装置1の各要素を制御する。具体的には、制御ユニット10は、媒体Pを方向Yに搬送するための制御信号Ctrlを生成し、搬送ユニット30に出力する。また、制御ユニット10は、駆動信号COMA,COMB,COMCと、印刷データ等を含む複数の差動信号dSと、差動クロック信号dClkを生成しヘッドユニット20に出力する。
The
Each element of the
搬送ユニット30は、入力された制御信号Ctrlに基づいて媒体Pを方向Yに搬送する。
The
ヘッドユニット20は、方向Yに交差(典型的には直交)する方向Xに長尺なライン型のプリントヘッドである。ヘッドユニット20は、複数の吐出モジュール40(図1では4個)を備える。複数の吐出モジュール40の各々には、液体容器50からインクが供給される。また、複数の吐出モジュール40の各々には、制御ユニット10から、吐出モジ
ュール40を駆動させるための駆動信号COMA,COMB,COMCと、当該駆動を制御するための印刷データを含む複数の差動信号dSと、差動クロック信号dClkと、が入力される。そして、複数の吐出モジュール40の各々は、複数の差動信号dSnに基づいて吐出モジュール40に備えられた複数のノズルの一部又は全部からインクを吐出させる。なお、図1には、4個の吐出モジュール40を示しているが、液体吐出装置1において吐出モジュール40は、5個以上備えられていてもよく、また、3個以下であってもよい。
The
このように、本実施形態における液体吐出装置1では、ヘッドユニット20に設けられた複数の吐出モジュール40が、搬送ユニット30による媒体Pの搬送に同期して当該媒体Pにインクを吐出することで、当該媒体Pの表面に画像を形成する。
As described above, in the
なお、媒体Pの表面に平行な平面(X−Y平面)に垂直な方向を方向Zと表記する。方向Zは、典型的には、吐出モジュール40からインクが吐出される方向である。
A direction perpendicular to a plane (X-Y plane) parallel to the surface of the medium P is referred to as a direction Z. The direction Z is typically a direction in which ink is ejected from the
2.液体吐出装置の電気的構成
図2は、本実施形態の液体吐出装置1の電気的な構成を示すブロック図である。図2に示されるように、液体吐出装置1は、ヘッドユニット20と、ヘッドユニット20からのインクの吐出を制御する信号を出力する制御ユニット10と、媒体Pを搬送する搬送ユニット30と、を備える。制御ユニット10と、ヘッドユニット20と、搬送ユニット30と、のそれぞれには、不図示のフレキシブルフラットケーブル(FFC:Flexible Flat Cable)が接続され、当該FFCを介して電気的に接続されている。
2. Electrical Configuration of Liquid Ejection Device FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the
制御ユニット10は、制御回路11と、制御信号変換回路12と、制御信号送信回路13と、駆動回路14と、を有する。
The
制御回路11は、ホストコンピューターから画像データ等の各種の信号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。 The control circuit 11 outputs various control signals and the like for controlling each unit when various signals such as image data are supplied from the host computer.
具体的には、制御回路11は、ホストコンピューターからの各種の信号に基づき、後述する吐出部600からのインクの吐出を制御する複数種類の原制御信号として、n個(n≧1)の原印刷データ信号sSI1〜sSIn、n個の原ラッチ信号sLAT1〜sLATnを生成し、パラレル形式で制御信号変換回路12に出力する。なお、複数種類の原制御信号には、これら信号の一部が含まれていなくてもよいし、他の信号が含まれていてもよい。
Specifically, the control circuit 11 uses n (n.gtoreq.1) original control signals as a plurality of types of original control signals for controlling the ejection of ink from the
制御信号変換回路12は、制御回路11から出力される原印刷データ信号sSIi(iは1〜nのいずれか)、原ラッチ信号sLATiを、それぞれ1つのシリアル形式の原シリアル制御信号sSiに変換(シリアライズ)し、制御信号送信回路13に出力する。
The control
制御信号送信回路13は、制御信号変換回路12から出力される原シリアル制御信号sS1〜sSnをそれぞれ2つの信号で構成される複数の差動信号dS(差動信号dS1〜dSn)に変換し、差動信号dS1〜dSnを、ヘッドユニット20に送信する。また、制御信号送信回路13は、差動信号dS1〜dSnの高速シリアルデータ転送に用いられる差動クロック信号dClkを生成し、差動クロック信号dClkを、ヘッドユニット20に送信する。例えば、制御信号送信回路13は、LVDS(Low Voltage Differential
Signaling)転送方式の差動信号dS1〜dSn及び差動クロック信号dClkを生成し、ヘッドユニット20に送信する。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、制御信号送信回路13は、LVDS以外のLVPECL(Low Voltage Positive Emitter Coupled Logic)やCM
L(Current Mode Logic)等の各種の高速転送方式の差動信号dS1〜dSn及び差動クロック信号dClkを生成し、ヘッドユニット20に送信してもよい。
The control
Signaling: The differential signals dS1 to dSn of the transfer method and the differential clock signal dClk are generated and transmitted to the
The differential signals dS1 to dSn and differential clock signals dClk of various high-speed transfer methods such as L (Current Mode Logic) may be generated and transmitted to the
また、制御回路11は、ホストコンピューターからの各種の信号に基づき、ヘッドユニット20が備える複数の吐出モジュール40を駆動する駆動信号COMA,COMB,COMCの元となるデジタルデータの駆動データdA,dB,dCを生成し、駆動回路14に出力する。本実施形態では、駆動データdA,dB,dCは、駆動信号の波形(駆動波形)をアナログ/デジタル変換したデジタルデータである。ただし、駆動データdA,dB,dCは、直近の駆動データに対する差分を示すデジタルデータであってもよいし、駆動波形において傾きが一定の各区間の長さとそれぞれの傾きとの対応関係を規定するデジタルデータであってもよい。
Further, the control circuit 11 is based on various signals from the host computer to drive data dA, dB, of digital data as drive sources of drive signals COMA, COMB, COMC for driving the plurality of
駆動回路14は、制御回路11から出力される駆動データdAに基づいて、ヘッドユニット20が備える複数の吐出モジュール40のそれぞれを駆動する駆動信号COMAを生成する。同様に、駆動回路14は、駆動データdBに基づいて、複数の吐出モジュール40のそれぞれを駆動する駆動信号COMBを生成する。同様に、駆動回路14は、駆動データdCに基づいて、複数の吐出モジュール40のそれぞれを駆動する駆動信号COMCを生成する。例えば、駆動回路14は、駆動データdA,dB,dCのそれぞれをデジタル/アナログ変換した後にD級増幅して駆動信号COMA,COMB,COMCを生成してもよい。なお、駆動回路14は、駆動信号COMA,COMB,COMCのそれぞれに対応して複数設けられてもよい。このとき、駆動信号COMA,COMB,COMCのそれぞれを生成する駆動回路14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ってもよい。
The
なお、制御回路11は、上記の処理以外にも、媒体Pを搬送する搬送ユニット30に対して制御信号Ctrlを生成し出力する。搬送ユニット30は、媒体Pを搬送するための不図示のモーターを備えており、制御信号Ctrlに基づいて、当該モーターの駆動を制御することで、媒体Pを所定の方向及び位置に搬送する。
The control circuit 11 generates and outputs a control signal Ctrl to the
ヘッドユニット20は、制御信号受信回路23と、制御信号復元回路22と、複数の吐出モジュール40とを有する。
The
制御信号受信回路23は、制御信号送信回路13から送信されたLVDS転送方式の差動信号dS1〜dSnを受信し、受信した差動信号dS1〜dSnをそれぞれ差動増幅してシリアル制御信号S1〜Snに変換し、変換したシリアル制御信号S1〜Snを制御信号復元回路22に出力する。また、制御信号受信回路23は、制御信号送信回路13から送信されたLVDS転送方式の差動クロック信号dClkを受信し、受信した差動クロック信号dClkを差動増幅してクロック信号Clkに変換し、変換したクロック信号Clkを制御信号復元回路22に出力する。なお、制御信号受信回路23は、LVDS以外のLVPECLやCML等の各種の高速転送方式の差動信号dS1〜dSn及び差動クロック信号dClkを受信してもよい。
The control
制御信号復元回路22は、制御信号受信回路23が変換したシリアル制御信号S1〜Snに基づいて、吐出部600からのインクの吐出を制御する複数種類の信号として、クロック信号Sck、n個の印刷データ信号SI1〜SIn、n個のラッチ信号LAT1〜LATnを生成する。詳細には、制御信号復元回路22は、制御信号受信回路23から出力されるシリアル制御信号Si(iは1〜nのいずれか)に含まれている原印刷データ信号sSIi、原ラッチ信号sLATiを復元(デシリアライズ)することにより、印刷データ信号SIi、ラッチ信号LATiを生成し、吐出モジュール40に出力する。また、制御信号復元回路22は、制御信号受信回路23から出力されるクロック信号Clkに対し
て所定の処理(例えば、所定の分周比で分周する処理)を行い、印刷データ信号SI1〜SIn、ラッチ信号LAT1〜LATnと同期したクロック信号Sckを生成し、複数の吐出モジュール40に出力する。
The control
複数の吐出モジュール40のそれぞれには、制御信号復元回路22が出力した印刷データ信号SIi、ラッチ信号LATi及びクロック信号Sckを含む複数種類の制御信号と、3種類の駆動信号COMA,COMB,COMCが入力される。なお、複数の吐出モジュール40は同様の構成であるため、1つの吐出モジュール40で代表して説明を行い、特に区別する必要がないとき、吐出モジュール40に入力される印刷データ信号SIi、ラッチ信号LATiはそれぞれ、印刷データ信号SI、ラッチ信号LATとして説明を行う。
In each of the plurality of
吐出モジュール40には、圧電素子60を含み、圧電素子60の駆動によりインクを吐出する複数の吐出部600と、複数の吐出部600のそれぞれに含まれる圧電素子60を駆動するための駆動信号Voutを生成する駆動IC41とが含まれる。
The
駆動IC41には、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT及びクロック信号Sckを含む複数種類の制御信号と、3種類の駆動信号COMA,COMB,COMCが入力される。そして、詳細は後述するが、駆動IC41は、クロック信号Sckに同期したラッチ信号LATに基づくタイミングで、印刷データ信号SIに基づき、複数の吐出部600のそれぞれに対応した圧電素子60に、3種類の駆動信号COMA,COMB,COMCのいずれを出力するのか、又はいずれも出力しないのかを制御することで駆動信号Voutを生成する。
A plurality of control signals including the print data signal SI, the latch signal LAT, and the clock signal Sck, and three types of drive signals COMA, COMB, COMC are input to the
複数の吐出部600のそれぞれの圧電素子60の一端には、駆動IC41で生成された駆動信号Voutが印加され、当該圧電素子60の他端には、一定電圧信号VBSが共通に印加される。そして、圧電素子60は、駆動信号Voutと一定電圧信号VBSとの電位差に応じて変位してインクを吐出させる。
The drive signal Vout generated by the
3.ヘッドユニットの構成
ここで、図3から図6を用いてヘッドユニット20の構成について説明する。
3. Configuration of Head Unit Here, the configuration of the
図3は、本実施形態のヘッドユニット20の構成を示す分解斜視図である。図4は、ヘッドユニット20においてインクが吐出されるノズル列が形成されたノズル面Naを示す平面図である。図5は、図4のI−I断面図であり、図6は、図4のII−II断面図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the
図3に示されるように、本実施形態のヘッドユニット20は、インクを噴射するヘッドユニット本体200と、ヘッドユニット本体200に固定されたフィルター部材250と、を備える。
As shown in FIG. 3, the
ヘッドユニット本体200は、インクを噴射するノズルNを有する複数の吐出モジュール40と、複数の吐出モジュール40を覆うように設けられたホルダー220(「筐体」の一例)と、ホルダー220に固定された回路基板230と、供給部材240と、複数の吐出モジュール40を固定する固定板210と、を備える。
The
図4に示されるように、吐出モジュール40には、インクを噴射する複数のノズルNが方向Xに2列で並設されている。吐出モジュール40の内部には、ノズルNに連通する流路と、流路内のインクに圧力変化を生じさせるように駆動する圧電素子60とが設けられている。そして、圧電素子60に駆動信号Voutが印加されることで、圧電素子60が
変形し、流路の容積を変化させることで、ノズルNからインクを吐出させる。なお、吐出モジュール40のノズルNが備えられた面をノズル面Naと称する。
As shown in FIG. 4, in the
また、図3に示すように、各吐出モジュール40の側面には、ノズルNが備えられた面とは方向Zの反対側の方向に延出する駆動配線401が設けられている。この駆動配線401によって、吐出モジュール40と回路基板230とが電気的に接続される。なお、吐出モジュール40の動作及び構造の詳細については後述する。
Further, as shown in FIG. 3, on the side surface of each
図3及び図4に示されるように、固定板210は複数の開口部211を有する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the fixing
固定板210には、複数の開口部211のそれぞれからノズル面Naが露出するように複数の吐出モジュール40が固定される。具体的には、開口部211の周縁部と、吐出モジュール40のノズル面Na側とが固定されている。このとき、吐出モジュール40は方向Xに沿って千鳥状に配置されている。吐出モジュール40を方向Xに沿って千鳥状に配置するとは、方向Xに並設された吐出モジュール40を交互に方向Yにずらして配置することを意味する。すなわち、方向Xに並設された吐出モジュール40の列が方向Yに2列で並設され、並設された吐出モジュール40の列を方向Xに半ピッチずらして配置する。このように吐出モジュール40を方向Xに沿って千鳥状に配置することで、2つの吐出モジュール40のノズルNを方向Xで部分的に重複させて、方向Xに亘って連続したノズルNの列を形成することができる。なお、図4では、一例として方向Xに2つ並設された吐出モジュール40の列が、方向Yに2列で並設されているが、吐出モジュール40が方向Xに3つ以上並設されていてもよく、また、方向Yに3列以上で並設されていてもよい。
The plurality of
図3、図5及び図6に示されるように、ホルダー220の方向Zの一面側には、複数の吐出モジュール40を収容する収容部221(「凹部」の一例)が設けられている。収容部221は、方向Zの一面側に開口する凹形状を有し、固定板210に固定された複数の吐出モジュール40が収容される。具体的には、吐出モジュール40は、吐出モジュール40を覆うように設けられたホルダー220の収容部221と、固定板210と、の間に形成された収容空間に配置される。なお、収容部221は、複数の吐出モジュール40毎に設けられていてもよく、複数の吐出モジュール40に亘って連続して設けられていてもよい。
As shown in FIG. 3, FIG. 5 and FIG. 6, on one surface side of the direction Z of the
吐出モジュール40を覆うように設けられたホルダー220とは、吐出モジュール40のノズル面Na以外の少なくとも一面を覆うように設けられていればよい。具体的には、吐出モジュール40を方向X、方向Y及び方向Zの少なくともいずれか一方から見たときに、吐出モジュール40が、ホルダー220により覆われていればよい。このとき、吐出モジュール40は、ホルダー220の近傍に配置されていることが好ましく、吐出モジュール40とホルダー220とが接して配置されていることがさらに好ましい。
The
また、ホルダー220の方向Zの他面側には、回路基板230が保持されている。回路基板230には、制御信号受信回路23(図2)や制御信号復元回路22(図2)を構成する電子部品や配線等が設けられている。さらに、回路基板230には、方向Yの両側のそれぞれにコネクター233が設けられている。
Further, the
図3及び図6に示されるように、ホルダー220には、吐出モジュール40に設けられた駆動配線401を挿通するための挿通孔223が設けられている。回路基板230には、挿通孔223と対応する位置に挿通孔231が設けられている。駆動配線401は、ホルダー220の挿通孔223及び回路基板230の挿通孔231を挿通し、ホルダー220の一面側に配置された吐出モジュール40と、ホルダー220の他面側に保持された回路基板230とを電気的に接続する。
As shown in FIGS. 3 and 6, the
さらに、図3及び図5に示されるように、ホルダー220には、供給部材240から供給されたインクを吐出モジュール40に供給するための流路222が設けられている。本実施形態では、流路222は、1つの吐出モジュール40に対して2つ設けられている。回路基板230の流路222に対応する位置には、挿入孔232が設けられている。
Furthermore, as shown in FIGS. 3 and 5, the
供給部材240は、図3及び図5に示されるように、ホルダー220の他面側に固定されている。
The
供給部材240には、コネクター233に対応する位置に方向Zに貫通する挿通孔243が設けられている。挿通孔243には、回路基板230に設けられたコネクター233と接続される外部配線260が挿通される。このとき、回路基板230に設けられたコネクター233の一方には、外部配線260を介して大電圧信号の駆動信号COMA,COMB,COMCが供給され、コネクター233の他方には、異なる外部配線260を介して、小電圧信号の差動信号dS(差動信号dS1〜dSn)や、差動クロック信号dClkが供給される。これにより、小電圧信号に大電圧信号が重畳することを低減することが可能となる。
The
また、供給部材240には、ホルダー220の流路222と接続されて、インクを供給するための流路を形成する流路242が設けられている。図5に示されるように、流路242は、供給部材240のZ方向の一面側おいて突出して設けられた突出部241の内部にも設けられる。突出部241は、回路基板230の挿入孔232に挿入される。これにより、流路242と流路222とが接続され、供給部材240からホルダー220にインクを供給する流路が形成される。また、流路242は、供給部材240の方向Zの一面側おいて開口して設けられ、フィルター部材250と接続される。
Further, the
フィルター部材250は、複数のフィルターユニット251を含み、液体容器50から供給されたインクに含まれる異物や気泡等を取り除く。
The
具体的には、複数のフィルターユニット251のそれぞれは、開口部252と流路253とフィルター254とを有する。開口部252には、液体容器50から不図示のインクチューブ等を介してインクが供給される。開口部252から供給されたインクは、流路253を介して供給部材240の流路242に供給される。フィルター254は、流路253に介在して備えられ、開口部252から流路253に供給されたインクに含まれる気泡や異物等を取り除く。これによりヘッドユニット本体200に供給されるインクに、気泡や異物等が含まれることが低減される。
Specifically, each of the plurality of
なお、本実施形態では、ヘッドユニット本体200にインクを供給するフィルター部材250は、供給部材240の他面側に固定され、複数のフィルターユニット251が方向Yに積層されて構成されている。
In the present embodiment, the
4.吐出モジュールの構成
ここで、図7及び図8を用いて吐出モジュール40の構成について説明する。図7は、吐出モジュール40の分解斜視図である。図8は、図7のIII−III線における断面図である。
4. Configuration of Discharge Module Here, the configuration of the
図7に示されるように、吐出モジュール40は、方向Xに配列された2M個のノズルNを備える。本実施形態において、2M個のノズルNは、列L1と列L2との2列に区分された2つのノズル列を形成する。以下では、列L1に属するM個のノズルNの各々を、ノズルN1と称し、列L2に属するM個のノズルNの各々を、ノズルN2と称する場合があ
る。また、一例として、列L1に属するM個のノズルN1のうち、m番目のノズルN1と、列L2に属するM個のノズルN2のうち、m番目のノズルN2との、方向Xでの位置が略一致する場合を想定する(mは、1≦m≦Mを満たす自然数)。ここで、「略一致」とは、完全に一致する場合の他に、誤差を考慮すれば同一とみなせる場合を含む概念である。なお、2M個のノズルNは、列L1に属するM個のノズルN1のうち、m番目のノズルN1と、列L2に属するM個のノズルN2のうち、m番目のノズルN2との、方向Xの位置が相違するように、千鳥状に配列されてもよい。
As shown in FIG. 7, the
図7、図8に示されるように、吐出モジュール40は流路基板44を備える。流路基板44は、面F1と面FAとを含む板状部材である。面F1は媒体P側の表面であり、面FAは面F1とは反対側の表面である。面FAの面上には、圧力室基板45と振動部46と複数の圧電素子60と保護基板47と流路部材48とが設けられ、面F1の面上には、ノズル板49と吸振体43とが設置される。吐出モジュール40の各要素は、概略的には方向Xに長尺な板状部材であり、各構成は方向Zに積層され、例えば接着剤を利用して相互に接合される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
ノズル板49は板状部材であり、貫通孔である2M個のノズルNが形成されている。なお、ノズル板49においては、列L1及び列L2の各々に対応するM個のノズルNが、1インチ当たり300個以上の密度で並設され、且つ1つの吐出モジュール40において600個以上設けられている場合を想定する。
The
流路基板44は、インクの流路を形成するための板状部材であり、図7、図8に示されるように、流路基板44には流路RAが形成されている。また、流路基板44には、2M個のノズルNと1対1に対応するように、2M個の流路441と2M個の流路442とが形成される。流路441及び流路442は、図8に示されるように、流路基板44を貫通するように形成された開口である。流路442は、当該流路442に対応するノズルNに連通する。また、流路基板44の面F1には、2つの流路443が形成される。2つの流路443のうち一方は、流路RAと列L1に属するM個のノズルN1に1対1に対応するM個の流路441とを連結する流路であり、他方は、流路RAと列L2に属するM個のノズルN2に1対1に対応するM個の流路441とを連結する流路である。
The
図7、図8に示されるように、圧力室基板45は、2M個のノズルNと1対1に対応するように2M個の開口部451が形成された板状部材である。圧力室基板45のうち流路基板44とは反対側の表面には振動部46が設けられる。振動部46は、振動可能な板状部材である。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
図8に示されるように、振動部46と流路基板44の面FAとは、各開口部451の内側で相互に間隔をあけて対向する。開口部451の内側で流路基板44の面FAと振動部46との間に位置する空間は、当該空間に充填されたインクに圧力を付与するための圧力室Cとして機能する。圧力室Cは、例えば、方向Yを長手方向として方向Xを短手方向とする空間である。吐出モジュール40には、2M個のノズルNに1対1に対応するように、2M個の圧力室Cが設けられる。ノズルN1に対応して設けられた圧力室Cは、流路441及び流路443を介して流路RAに連通するとともに、流路442を介してノズルN1に連通する。また、ノズルN2に対応して設けられた圧力室Cは、流路441及び流路443を介して流路RAに連通するとともに、流路442を介してノズルN2に連通する。
As shown in FIG. 8, the vibrating
図7、図8に示されるように、振動部46のうち圧力室Cとは反対側の面上には、2M個の圧力室Cに1対1に対応するように、2M個の圧電素子60が設けられる。圧電素子60の一端には駆動信号Voutが印加され、他端には一定電圧信号VBSが印加される
。圧電素子60は、駆動信号Voutと一定電圧信号VBSとの電位差に応じて変形(駆動)する。振動部46は、圧電素子60の変形に連動して振動し、振動部46が振動すると、圧力室C内の圧力が変動する。そして、圧力室C内の圧力が変動することで、圧力室Cに充填されたインクが、流路442及びノズルNを経由して、吐出される。本実施形態では、駆動信号Voutが、1秒間に16000回以上(すなわち、16000Hz以上の周波数)、ノズルNからインクが吐出されるように、圧電素子60を駆動することができる場合を想定する。
As shown in FIGS. 7 and 8, on the surface of the vibrating
なお、圧力室C、流路441,442、ノズルN、振動部46及び圧電素子60が、圧力室Cに充填されたインクを圧電素子60の駆動により吐出させるための吐出部600として機能する。すなわち、吐出モジュール40には、方向Xに沿って複数の吐出部600が2列に並設されている。
The pressure chamber C, the
図7、図8に示された保護基板47は、振動部46に形成された2M個の圧電素子60を保護するための板状部材であり、振動部46の表面、又は圧力室基板45の表面に設けられる。
The
保護基板47のうち吐出モジュール40から見て媒体P側の表面である面G1には、2つの収容空間473が形成される。2つの収容空間473のうち一方は、M個のノズルN1に対応するM個の圧電素子60を収容するための空間であり、他方は、M個のノズルN2に対応するM個の圧電素子60を収容するための空間である。当該収容空間473は、保護基板47を吐出部600上に配置した場合に、圧電素子60が酸素又は水分等の影響により変質することを防ぐために封止された「保護空間」として機能する。なお、収容空間473の方向Zの幅(高さ)は、圧電素子60が変位しても圧電素子60と保護基板47とが接触しないように、十分な大きさを有する。このため、圧電素子60が変位する場合であっても、圧電素子60の変位に伴い生じるノイズが、収容空間473の外部に伝播することが防止される。なお、圧電素子60の酸素又は水分等の影響により変質することを防ぐための保護空間は、例えば図8に示すように保護基板47により封止された収容空間473であってもよく、また、保護基板47と面G1との間に一部開口がある場合であってもよい。このとき、例えば流路部材48等により当該空間が封止されていればよい。
Two
保護基板47のうち面G1の反対側の表面である面G2には、駆動IC41が設けられる。駆動IC41には、吐出モジュール40に入力された印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、クロック信号Sck等の複数の制御信号と、駆動信号COMA,COMB,COMCが入力される。そして、駆動IC41は、印刷データ信号SIに基づいて、各圧電素子60に対して、駆動信号COMA,COMB,COMCのいずれを供給するか否かを切り替えることで、駆動信号Voutを生成し出力をする。なお、駆動IC41は、長辺と短辺とからなる矩形状であって、本実施形態における駆動IC41は、長辺が短辺の10倍以上の長さである長尺矩形状であってもよい。
A
保護基板47の面G2には、2M個の圧電素子60と1対1に対応するように、2M本の配線471が駆動IC41に電気的に接続され形成されている。詳細には、配線471は一端が後述する駆動IC41の選択部420(図10参照)の出力と電気的に接続され、他端は保護基板47を貫通する導通孔を介して、圧電素子60に電気的に接続される。このように、駆動IC41から出力された駆動信号Voutは、保護基板47に設けられた配線471と導通孔と接続端子とで伝達され、圧電素子60に印加される。このように、本実施形態では、圧電素子60と駆動IC41とは、保護基板47を介して層構造に設けられる。換言すれば、保護基板47は、層構造に設けられた圧電素子60と駆動IC41との間に配置される。
On the surface G2 of the
また、保護基板47の面G2には、駆動IC41と電気的に接続される複数の配線472が形成される。複数の配線472には、駆動配線401が接合される。駆動配線401は、吐出モジュール40に入力された複数の信号を、駆動IC41に転送するための複数の配線が形成された部材であり、例えば、FPC(Flexible Printed Circuit)や、FFC等であってもよい。配線472は、駆動配線401から入力される印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、クロック信号Sck等の制御信号及び駆動信号COMA,COMB,COMC等を駆動IC41に転送する。このように、保護基板47は、駆動IC41を実装し、圧電素子60の駆動を制御する信号を転送するための中継基板としても機能する。
Further, on the surface G2 of the
流路部材48は、2M個の圧力室Cに供給されるインクを貯留するためのケースである。流路部材48のうち吐出モジュール40から見て媒体P側の表面である面FBは、例えば、接着剤により流路基板44の面FAに固定される。流路部材48の面FBには、方向Xに延在する溝状の凹部481が形成される。保護基板47及び駆動IC41は、凹部481の内側に収容される。このとき、駆動配線401は、凹部481の内側を通過するように方向Xに延在する。
The
流路部材48は、例えば、樹脂材料の射出成形により形成される。図7に示されるように、流路部材48には、流路RAに連通する流路RBが形成される。流路RA及び流路RBは、2M個の圧力室Cに供給されるインクを貯留するリザーバーQとして機能する。
The
流路部材48の面FBの反対の表面である面F2には、液体容器50から供給されるインクを、図5に示すフィルター部材250、流路242及び流路222を介してリザーバーQに導入するための2つの開口部482が設けられている。液体容器50から2つの開口部482に供給されたインクは、流路RBを経由して流路RAに流入する。そして、流路RAに流入したインクの一部が、流路443及び流路441を経由して、ノズルNに対応する圧力室Cに供給される。ノズルNに対応する圧力室Cに充填されたインクは、ノズルNに対応する圧電素子60の駆動により流路442を経由してノズルNから吐出される。
The ink supplied from the
5.駆動信号Voutの生成
ここで、図9から図13を用いて、吐出モジュール40の電気的構成について説明する。
5. Generation of Drive Signal Vout Here, the electrical configuration of the
吐出モジュール40に含まれる駆動IC41には、前述のとおり、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT及びクロック信号Sckを含む複数種類の制御信号と、3種類の駆動信号COMA,COMB,COMCが入力される。そして、駆動IC41は、入力された当該信号に基づいて吐出部600に含まれる圧電素子60の一端に駆動信号Voutを印加する。これにより、圧電素子60が駆動し吐出部600からインクが吐出される。そこで、まず図9を用いて本実施形態における3種類の駆動信号COMA,COMB,COMCの一例について説明を行い、その後、図10から図13を用いて、吐出モジュール40の電気的構成及び駆動信号Voutの生成について説明を行う。
As described above, the
本実施形態では、以下に説明するように印刷データ信号SIには、吐出部600からインクを吐出させるための信号と、吐出部600からインクを吐出させないための信号とが含まれる。さらに、吐出部600からインクを吐出させない信号として、圧電素子60を微振動させる駆動信号Voutを出力させる信号と、圧電素子60に駆動信号Voutを印加しない信号と、の2種類の信号を含む。
In the present embodiment, as described below, the print data signal SI includes a signal for causing the
駆動信号Voutによりインクを吐出し、媒体Pにドットを形成する方法としては、吐
出部600から単位期間(吐出周期)にインクを1回吐出させて、1つのドットを形成する方法(第1方法)や、単位期間にインクを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以上のインクを着弾させ、当該着弾した1以上のインク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)等が挙げられる。
As a method of ejecting ink by the drive signal Vout and forming dots on the medium P, a method of ejecting ink once in a unit period (ejection cycle) from the
本実施形態では、第1方法によって、「大ドット」、「小ドット」及び「非記録(ドットなし)」の3階調を表現させる。この3階調を表現するために、3種類の駆動信号COMA,COMB,COMCを用意する。そして、印刷周期において、駆動信号COMA,COMB,COMC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Voutとして圧電素子60の一端に印加する構成となっている。
In the present embodiment, three gradations of “large dot”, “small dot” and “non-recording (no dot)” are expressed by the first method. In order to express these three gradations, three types of drive signals COMA, COMB and COMC are prepared. Then, in the printing cycle, the drive signals COMA, COMB, and COMC are selected or not selected according to the gradation to be expressed, and are applied to one end of the
図9は、駆動信号COMA,COMB,COMCに含まれる電圧波形の一例を示す図である。図9に示されるように、駆動信号COMAは、ラッチ信号LAT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周期Taに配置された電圧波形Adpである。この周期Taが印刷周期であり、駆動信号COMAは、周期Ta毎に、媒体Pに新たなドットを形成する。具体的には、電圧波形Adp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を含む吐出部600(ノズルN)から所定量、具体的には大程度の量のインクを吐出させる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of voltage waveforms included in the drive signals COMA, COMB, COMC. As shown in FIG. 9, the drive signal COMA has a voltage waveform Adp arranged in a cycle Ta from the rise of the latch signal LAT to the rise of the latch signal LAT next. The cycle Ta is a printing cycle, and the drive signal COMA forms new dots on the medium P every cycle Ta. Specifically, assuming that the voltage waveform Adp is supplied to one end of the
駆動信号COMBは、周期Taに配置された電圧波形Bdpである。駆動信号COMBは、周期Ta毎に、媒体Pに新たなドットを形成する。具体的には、電圧波形Bdp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を含む吐出部600(ノズルN)から、所定量よりも少ない、具体的には小程度の量のインクを吐出させる。
The drive signal COMB is a voltage waveform Bdp arranged in a cycle Ta. The drive signal COMB forms new dots on the medium P every cycle Ta. Specifically, assuming that the voltage waveform Bdp is supplied to one end of the
駆動信号COMCは、周期Taに配置された電圧波形Cdpである。電圧波形Cdpは、圧電素子60を微振動させて、対応する吐出部600のノズルN付近の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、仮に電圧波形Cdp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Nからインクが吐出されない。すなわち、駆動信号COMCに含まれる電圧波形Cdpは、吐出部600からインクが吐出しないように圧電素子60を駆動させる波形である。
The drive signal COMC is a voltage waveform Cdp arranged in a cycle Ta. The voltage waveform Cdp is a waveform for finely vibrating the
図10は、吐出モジュール40の電気的構成を示す図である。吐出モジュール40は、前述のとおり駆動IC41と複数の吐出部600とを含み、さらに、駆動IC41は、選択制御部410と複数の選択部420とを含む。
FIG. 10 is a view showing an electrical configuration of the
選択制御部410は、シフトレジスター(S/R)412とラッチ回路414とデコーダー416とを含み構成される。選択制御部410では、シフトレジスター412とラッチ回路414とデコーダー416との組が、吐出部600(圧電素子60)のそれぞれに対応して設けられている。すなわち、駆動IC41が有するシフトレジスター412とラッチ回路414とデコーダー416との組の数は、吐出モジュール40に含まれる吐出部600(ノズルN)の総数2Mと同じである。
The
選択制御部410には、クロック信号Sck、印刷データ信号SI及びラッチ信号LATが供給される。また、印刷データ信号SIは、2M個の吐出部600のそれぞれに対応付けられた2ビットの印刷データ(SIH,SIL)を含む信号である。
The
シフトレジスター412は、印刷データ信号SIに含まれる2ビット分の印刷データ(SIH,SIL)を2M個の吐出部600毎に、一旦保持するための構成である。詳細には、吐出部600に対応した段数のシフトレジスター412が互いに縦続接続されるとと
もに、印刷データ信号SIが、クロック信号Sckに従って順次後段に転送される構成となっている。
The
なお、図10では、複数のシフトレジスター412を区別するために、印刷データ信号SIが供給される上流側から順番に1段、2段、…、2M段と表記している。
In FIG. 10, in order to distinguish the plurality of
2M個のラッチ回路414の各々は、対応する2M個のシフトレジスター412の各々で保持された2ビットの印刷データ(SIH,SIL)をラッチ信号LATの立ち上がりでラッチする。
Each of the
2M個のデコーダー416の各々は、対応する2M個のラッチ回路414の各々によってラッチされた2ビットの印刷データ(SIH,SIL)をデコードして、周期Taごとに、選択信号Sa,Sb,Scを選択部420に出力する。
Each of
図11は、本実施形態におけるデコーダー416のデコード内容の一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the decoding content of the
図11では、デコーダー416は、2ビットの印刷データ(SIH,SIL)が例えば(1,0)であれるとき、周期Taにおける選択信号Saの論理レベルをLレベルとし,選択信号Sbの論理レベルをHレベルとし、選択信号Scの論理レベルをLレベルとして、出力するということを意味する。
In FIG. 11, when the 2-bit print data (SIH, SIL) is, for example, (1, 0), the
なお、選択信号Sa,Sb,Scの論理レベルについては、クロック信号Sck、印刷データ信号SI及びラッチ信号LATの論理レベルよりも、レベルシフター(図示省略)によって、高振幅論理にレベルシフトされる。 The logic levels of the selection signals Sa, Sb, and Sc are shifted to higher amplitude logic by a level shifter (not shown) than the logic levels of the clock signal Sck, the print data signal SI, and the latch signal LAT.
図10に戻り、選択部420は、選択制御部410から入力される選択信号Sa,Sb,Scに基づいて、駆動信号COMA,COMB,COMCを選択又は非選択として駆動信号Voutとして、複数の吐出部600(圧電素子60)のそれぞれに出力する。なお、選択部420は、圧電素子60のそれぞれに対応して設けられている。このため、駆動IC41に含まれる選択部420の数は、吐出モジュール40に含まれるノズルNの総数2Mと同じである。
Referring back to FIG. 10, the
図12は、吐出部600の1個分に対応する選択部420の構成を示す図である。図12に示されるように、選択部420は、インバーター422a,422b,422cと、トランスファーゲート424a,424b,424cとを有する。
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the
選択部420にはデコーダー416から選択信号Sa,Sb,Scが入力される。
Selection signals Sa, Sb, and Sc are input from the
選択信号Saは、トランスファーゲート424a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422aによって論理反転されて、トランスファーゲート424aにおいて丸印が付された負制御端に供給される。トランスファーゲート424a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させる。これより、選択信号SaがHレベルのとき、トランスファーゲート424aは、入力端に供給される駆動信号COMAを出力し、選択信号SaがLレベルのとき、トランスファーゲート424aは、信号を出力しない。
The selection signal Sa is supplied to the non-rounded positive control end in the
同様に、選択信号Sbは、トランスファーゲート424b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422bによって論理反転されて、トラン
スファーゲート424bにおいて丸印が付された負制御端に供給される。トランスファーゲート424bは、選択信号SbがHレベルであれば、入力端及び出力端の間を導通させ、選択信号SbがLレベルであれば、入力端と出力端との間を非導通させる。これより、選択信号SbがHレベルのとき、トランスファーゲート424bは、入力端に供給される駆動信号COMBを出力し、選択信号SbがLレベルのとき、トランスファーゲート424bは、信号を出力しない。
Similarly, while the selection signal Sb is supplied to the non-rounded positive control terminal in the
同様に、選択信号Scは、トランスファーゲート424c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422cによって論理反転されて、トランスファーゲート424cにおいて丸印が付された負制御端に供給される。トランスファーゲート424cは、選択信号ScがHレベルであれば、入力端及び出力端の間を導通させ、選択信号ScがLレベルであれば、入力端と出力端との間を非導通させる。これより、選択信号ScがHレベルのとき、トランスファーゲート424cは、入力端に供給される駆動信号COMCを出力し、選択信号ScがLレベルのとき、トランスファーゲート424cは、信号を出力しない。
Similarly, while the selection signal Sc is supplied to the non-rounded positive control end in the
なお、トランスファーゲート424a,424b,424cの出力端同士は共通接続され、当該共通接続端子を介して駆動信号Voutが吐出部600に出力される。
The output ends of the
以上のように、選択部420は、デコーダー416から選択信号Sa,Sb,Scに基づいて駆動信号COMA,COMB,COMCを選択し、駆動信号Voutとして圧電素子60に印加するか否かを切り替える。このとき、駆動信号COMA,COMB,COMCは、圧電素子60を駆動するだけの電圧振幅、高電圧(例えば42Vpeak)の電圧信号であり、このような駆動信号COMA,COMB,COMCの導通、非導通をより確実に制御する選択信号Sa,Sb,Scも高電圧の電圧信号であることが好ましい。
As described above, the
ここで、図13を用いて駆動IC41の動作の詳細について説明する。
Here, details of the operation of the
選択制御部410に、クロック信号Sckに同期した印刷データ信号SIがシリアル信号として供給されたとき、複数の吐出部600のそれぞれに対応するシフトレジスター412において、印刷データ信号SIは順次転送される。そして、クロック信号Sckの供給が停止すると、シフトレジスター412のそれぞれには、対応した吐出部600(圧電素子60)に供給する2ビットの印刷データ(SIH,SIL)が保持された状態になる。なお、印刷データ信号SIは、シフトレジスター412における最終2M段、…、2段、1段のノズルに対応した順番で供給される。
When the print data signal SI synchronized with the clock signal Sck is supplied as a serial signal to the
ここで、ラッチ信号LATが立ち上がると、ラッチ回路414のそれぞれは、シフトレジスター412に保持された2ビットの印刷データ(SIH,SIL)を一斉にラッチする。図13において、LT1、LT2、…、LT2Mは、1段、2段、…、2M段のシフトレジスター412に対応するラッチ回路414によってラッチされた2ビットの印刷データ(SIH,SIL)を示している。
Here, when the latch signal LAT rises, each of the
デコーダー416は、ラッチされた2ビットの印刷データ(SIH,SIL)を図11の規定に応じて、周期Taにおける選択信号Sa,Sb,Scとして出力する。
The
具体的には、デコーダー416は、当該印刷データ(SIH,SIL)が(1,1)であるとき、選択信号Saとして周期TaにおいてHレベルを、また、選択信号Sbとして周期TaにおいてLレベルを、また、選択信号Scとして周期TaにおいてLレベルを、それぞれ選択部420に出力する。これにより、周期Taにおいて選択信号Saが入力されるトランスファーゲート424aのみが導通する。よって、駆動信号COMA(電圧波
形Adp)が選択されて駆動信号Voutとして出力される。このとき、複数の選択部420の内、当該信号が入力された選択部420に対応する吐出部600から大程度の量のインクが吐出され、媒体Pには大ドットが形成される。
Specifically, when the print data (SIH, SIL) is (1, 1), the
また、デコーダー416は、当該印刷データ(SIH,SIL)が(1,0)であるとき、選択信号Saとして周期TaにおいてLレベルを、また、選択信号Sbとして周期TaにおいてHレベルを、また、選択信号Scとして周期TaにおいてLレベルを、それぞれ選択部420に出力する。これにより、周期Taにおいて選択信号Sbが入力されるトランスファーゲート424bのみが導通する。よって、駆動信号COMB(電圧波形Bdp)が選択されて駆動信号Voutとして出力される。このとき、複数の選択部420の内、当該信号が入力された選択部420に対応する吐出部600から小程度の量のインクが吐出され、媒体Pには小ドットが形成される。
Further, when the print data (SIH, SIL) is (1, 0), the
また、デコーダー416は、当該印刷データ(SIH,SIL)が(0,1)であるとき、選択信号Saとして周期TaにおいてLレベルを、また、選択信号Sbとして周期TaにおいてLレベルを、また、選択信号Scとして周期TaにおいてHレベルを、それぞれ選択部420に出力する。これにより、周期Taにおいて選択信号Scが入力されるトランスファーゲート424cのみが導通する。よって、駆動信号COMC(電圧波形Cdp)が選択されて駆動信号Voutとして出力される。このとき、複数の選択部420の内、当該信号が入力された選択部420に対応する吐出部600に含まれる圧電素子60は微振動する。よって、吐出部600からインクが吐出されないため、媒体Pにはドットは形成されない。
When the print data (SIH, SIL) is (0, 1), the
また、デコーダー416は、当該印刷データ(SIH,SIL)が(0,0)であるとき、選択信号Saとして周期TaにおいてLレベルを、また、選択信号Sbとして周期TaにおいてLレベルを、また、選択信号Scとして周期TaにおいてLレベルを、それぞれ選択部420に出力する。これにより、トランスファーゲート424a,424b,424cの全てが非導通となる。よって、複数の選択部420の内、当該信号が入力された選択部420は駆動信号Voutを出力しない。このとき、当該選択部420に対応する吐出部600に含まれる圧電素子60は駆動しない。よって、吐出部600からインクが吐出されないため、媒体Pにドットは形成されない。
In addition, when the print data (SIH, SIL) is (0, 0), the
以上のように、印刷データ信号SIには、吐出部600からインクを吐出させる複数の信号と、吐出部600からインクを吐出させない信号とが含まれる。さらに、本実施形態においては、吐出部600からインクを吐出させない信号として、圧電素子60を微振動させる駆動信号Voutを出力させる信号と、圧電素子60に駆動信号Voutを印加しない信号と、の2種類の信号を含む。
As described above, the print data signal SI includes a plurality of signals for causing the
なお、図9に示した駆動信号COMA,COMB,COMCはあくまでも一例である。実際には、媒体Pの搬送速度や性質などに応じて、予め用意された様々な波形の組み合わせが用いられる。また、図11に示す印刷データ(SIH,SIL)はあくまでも一例であり、例えば3ビット以上のデータで構成されていてもよい。 The drive signals COMA, COMB and COMC shown in FIG. 9 are merely examples. In practice, a combination of various waveforms prepared in advance is used according to the transport speed and properties of the medium P. The print data (SIH, SIL) shown in FIG. 11 is merely an example, and may be composed of, for example, three or more bits of data.
6.ヘッドユニットの温度上昇の要因
以上に説明したような液体吐出装置1において、駆動回路14で生成される圧電素子60を駆動するための駆動信号COMA,COMB,COMCのそれぞれは、大振幅の電圧波形を含む信号である。このため、駆動信号Voutとして駆動信号COMA,COMB,COMCのいずれかを選択し、圧電素子60に駆動信号Voutとして供給する駆動IC41の選択部420には、駆動信号Voutに基づいて電流及び電圧が供給され、これにより発熱する。
6. In the
このような発熱は、選択部420において、駆動信号Voutが、1秒間に16000回以上(16000Hz以上)の周波数で、ノズルNからインクが吐出されるように圧電素子60を駆動する場合に大きくなる。
Such heat generation becomes large when driving the
また、吐出モジュール40に1インチ当たり300個以上の高密度で並設され、且つ600個以上のノズルN(圧電素子60)が設けられる場合には、選択部420も駆動IC41に高密度で設けられるため、選択部420の発熱に伴い駆動IC41の単位面積当たりの発熱量も大きくなる。
Further, when the
さらに、図7及び図8に示すように、吐出モジュール40の小型化及び高密度化のために、駆動IC41が設けられる保護基板47を、吐出部600の近傍に配し、周囲が流路部材48に覆われる場合にあっては、駆動IC41は、吐出モジュール40の外気と接触しない。あるいは、駆動IC41及び保護基板47と、吐出モジュール40の外部の空気とが接触する面積が小さくなってしまう。そのため、駆動IC41の放熱効率が低下し高温となる場合があった。
Furthermore, as shown in FIGS. 7 and 8, in order to miniaturize and increase the density of the
それに対して、図7及び図8に示すように駆動IC41及び保護基板47を、吐出モジュール40のリザーバーQ及び圧力室Cで囲まれた空間に配することで、駆動IC41で生じた発熱は、リザーバーQ及び圧力室Cの内部に供給されるインクを介して放熱される。これにより、ノズルNからインクが吐出される場合には、大きな放熱効果が得られる。詳細には、インクの吐出に伴い液体容器50から開口部482を介して新たなインクがリザーバーQに供給され、リザーバーQ及び圧力室Cのインク温度の上昇が低減される。よって、駆動IC41は、リザーバーQ及び圧力室Cの内部のインクを介して効率よく放熱される。
On the other hand, by arranging the
しかし一方で、一般的にインクが吐出されないノズルNに対応する圧電素子60に対しては、ノズルNからインクが吐出されない程度に当該圧電素子60を駆動させる(以下、「微振動」と称する)ための駆動信号Voutが供給される。このような微振動は、ノズルNの開孔部付近のインクを攪拌させてインク粘度の増大を防止する。このとき、駆動IC41(選択部420)は、インクを吐出する場合と同様に駆動信号Voutを圧電素子60に供給するため、インクを吐出する場合と同様に発熱する。一方で、インクを吐出する場合とは異なり、液体容器50から新たなインクはリザーバーQに供給されない。このため、特定のノズルNに対して継続して微振動が行われたとき、当該ノズルNに対応する選択部420で生じた発熱は蓄積され、蓄積される熱量が、リザーバーQ及び圧力室Cの内部のインクを介して行われる放熱量を上回ったとき、駆動IC41(選択部420)の温度が上昇する。そして、駆動IC41の温度上昇に伴い、リザーバーQ及び圧力室Cの内部のインク温度が上昇し、インク温度の上昇に伴い当該インクの粘性等が変化し、液体吐出装置1の吐出精度が悪化する可能性がある。
However, generally, the
このようなインクの温度上昇に伴う液体吐出装置1の吐出精度の悪化に対して、ヘッドユニット20、吐出モジュール40の温度(温度上昇)を検出し、検出した当該温度に基づいて駆動回路14で生成される駆動信号COMA,COMB,COMCの電圧振幅、電圧波形等を補正する方法が用いられる場合がある。
The temperature (temperature rise) of the
上述したように、駆動IC41に生じる発熱の要因の一つが選択部420の発熱であり、選択部420は、吐出モジュール40に備えられた複数の吐出部600のそれぞれに対応して設けられている。このため、インクの温度は複数の吐出部600の各々で異なる可能性がある。換言すれば、吐出モジュール40の内部の温度分布は一様ではなく、さらに、ヘッドユニット20に吐出モジュール40が複数設けられたとき、複数の吐出モジュー
ル40間の温度分布も一様ではない。
As described above, one of the causes of heat generation in the
本実施形態では駆動回路14で生成された駆動信号COMA,COMB,COMCは、図2に示すように、1又は複数の吐出モジュール40に共通して供給される構成であり、また、図10に示すように、複数の選択部420及び複数の吐出部600に共通して供給される構成でもある。このため、ヘッドユニット20、吐出モジュール40の温度(温度上昇)を検出し、検出された当該温度に基づいて駆動回路14で生成される駆動信号COMA,COMB,COMCの電圧振幅、電圧波形等の補正を行うためには、ヘッドユニット20及び吐出モジュール40の温度分布が略均一であることが求められる。
In the present embodiment, the drive signals COMA, COMB, COMC generated by the
ここで、温度分布が略均一とは、理想的には、ヘッドユニット20の複数の吐出モジュール40のそれぞれに備えられた複数の吐出部600の温度が同一であることが好ましく、具体的には、ヘッドユニット20の複数の吐出モジュール40のそれぞれ、また、複数の吐出部600の温度差(又は温度上昇値の差)が5℃以下であることが好ましい。
Here, ideally, the temperature distribution of the plurality of
また、本実施形態では、前述のとおり吐出部600からインクを吐出させない信号として、圧電素子60を微振動させる駆動信号Voutを出力させる状態と、圧電素子60に駆動信号Voutを印加しない状態と、を含む。これにより、特定のノズルNに対応する圧電素子60に、継続して微振動を生じさせる駆動信号Voutが印加されることが低減される。よって、微振動に基づき、駆動IC41に蓄積される熱量及び駆動IC41の温度上昇を低減することが可能な構成となっている。
Further, in the present embodiment, as described above, the drive signal Vout for slightly vibrating the
7.ホルダーをアルミニウムにより形成することの効果
このような課題に対して、本実施形態におけるヘッドユニット20は、ノズルNと、圧電素子60と、圧電素子60上に設けられた駆動IC41と、を含む吐出モジュール40と、前記吐出モジュール40を覆うように設けられたホルダー220(「筐体」の一例)と、を備え、前記ホルダー220の少なくとも一部はアルミニウムで形成されている。
7. The effect of forming the holder from aluminum With respect to such problems, the
ここで、「アルミニウム」とは、純アルミニウムであってもよく、純アルミニウムにマグネシウム、ケイ素、マンガン、銅、亜鉛等が添加されたアルミニウム合金であってもよい。このようなアルミニウムは、純アルミニウムで0.23kW/(m・℃)、またアルミニウム合金で0.15〜0.22kW/(m・℃)と鉄(0.08kW/(m・℃))などと比較して高い熱伝導率を有する。 Here, "aluminum" may be pure aluminum, or may be an aluminum alloy in which magnesium, silicon, manganese, copper, zinc or the like is added to pure aluminum. Such aluminum is 0.23 kW / (m · ° C) for pure aluminum, 0.15 to 0.22 kW / (m · ° C) and iron (0.08 kW / (m · ° C)) for aluminum alloys, etc. It has high thermal conductivity in comparison with.
具体的には、図3、図5及び図6に示すヘッドユニット20において、発熱する駆動IC41を含む吐出モジュール40は、吐出モジュール40を覆うように設けられたホルダー220の収容部221と、固定板210と、によって形成された収容空間に配置される。このとき、ホルダー220がアルミニウムにより形成されている。
Specifically, in the
このように、ホルダー220を熱伝導率の高いアルミニウムにより形成することで、収容部221に設けられた吐出モジュール40で生じた発熱を効率よく放熱することが可能となる。よって、吐出モジュール40に設けられた複数の流路及び吐出部600に供給されているインクの温度が上昇することが低減される。
As described above, by forming the
また、図3から図6に示すような、ヘッドユニット20に複数の吐出モジュール40が備えられるときには、複数の吐出モジュール40のそれぞれで生じる発熱は、ホルダー220を形成するアルミニウムの熱伝導により、収容部221により形成される空間の内部及び外部に拡散される。これにより、ヘッドユニット20に設けられた複数の吐出モジュール40間で生じる温度差を小さくすることができる。換言すれば、ヘッドユニット20及び吐出モジュール40の温度分布を略均一とすることが可能となる。
Further, when the
なお、ホルダー220と吐出モジュール40とは、吐出モジュール40で生じた熱を、アルミニウムを介して効率よく伝導することが可能なように設けられていればよい。このため、ホルダー220と吐出モジュール40とは接触して設けられていることが好ましい。なお、ホルダー220は吐出モジュール40で生じた熱を効率よく伝導することを可能なように設けられていればよく、例えばホルダー220は吐出モジュール40に接触していなくてもよく、また、他の構成を介して接触していてもよい。さらに、熱伝導の効率を高めるためにホルダー220は、全てがアルミニウムで構成されていることが好ましいが、複数の吐出モジュール40間で生じる温度差を小さくできればよく、例えば吐出モジュール40が配置される収容部221を形成する凹部を含む一部がアルミニウムで形成されていてもよい。
In addition, the
さらに、ホルダー220は、高い熱伝導率に加え、強度、耐食性、材料コスト等の観点から、アルミニウムで形成されることが好ましい。一方、ヘッドユニット20が備えられる液体吐出装置1の使用環境及び用途に応じて、異なる材質で形成されてもよい。具体的には、ホルダー220は熱伝導率が0.10kW/(m・℃)よりも高い材料を含み形成されていればよく、例えば金、銀及び銅等により形成されていてもよい。
Furthermore, in addition to high thermal conductivity, the
ここで、図14から図16を用いて、ホルダー220がアルミニウムにより形成されることにより得られる効果についての説明を行う。詳細には、ホルダー220が樹脂により形成されたヘッドユニット20と、ホルダー220がアルミニウムにより形成されたヘッドユニット20と、を同様の条件の基に動作させる。このときのヘッドユニット20に備えられる複数の吐出モジュール40のそれぞれの温度上昇値に基づいて説明する。
Here, an effect obtained by forming the
図14は、当該温度上昇値の確認に用いたヘッドユニット20に設けられる吐出モジュール40の配置を説明するための図である。また、図15は、ホルダー220が樹脂により形成されたヘッドユニット20に備えられる複数の吐出モジュール40のそれぞれの温度上昇値の確認結果を示す図である。図16は、ホルダー220がアルミニウムにより形成されたヘッドユニット20に備えられる複数の吐出モジュール40の温度上昇値の確認結果を示す図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining the arrangement of the
図14に示すように温度上昇値の確認に用いたヘッドユニット20には、12個の吐出モジュール40が設けられている。具体的には、ヘッドユニット20の長手方向に3個の吐出モジュール40が並設され、並設された3個の吐出モジュール40の列が、ヘッドユニット20の短手方向に4列で備えられている。このときヘッドユニット20の短手方向に隣り合う列に設けられた吐出モジュール40のそれぞれは、長辺方向の位置が相違するように、所謂千鳥状に配置されている。なお、ヘッドユニット20に備えられた12個の吐出モジュール40を、便宜上、吐出モジュールH01〜H12と称する場合がある。
As shown in FIG. 14, twelve
当該温度上昇値の確認において、12個の吐出モジュール40のうちの、吐出モジュールH05,H06は、備えられた全てのノズルNからインクが吐出されるように動作し、一方、吐出モジュールH05,H06を除く10個の吐出モジュールH01〜H04,H07〜H12は、備えられた全てのノズルNからインクが吐出されないように動作する。すなわち、吐出モジュールH05,H06は、供給されるインクを介して効率よく放熱可能であり、インク及び駆動IC41の温度上昇が低減された吐出モジュール40である。一方で、吐出モジュールH01〜H04,H07〜H12は、内部に貯留されたインクによる放熱効果が低減し、インク及び駆動IC41の温度上昇が懸念される吐出モジュール40である。
In the confirmation of the temperature rise value, among the twelve
図15には、上述の条件のもとで、ホルダー220を樹脂により形成したヘッドユニッ
ト20に設けられた吐出モジュール40の温度上昇値の確認結果を示す。
FIG. 15 shows the results of confirmation of the temperature rise value of the
図15に示すように、吐出モジュールH05,H06の温度上昇値はいずれも4℃以下であるのに対して、温度上昇が懸念される吐出モジュールH01〜H04、H07〜H12の温度上昇値はいずれも7℃以上であり、吐出モジュールH09の温度上昇値においては9℃を超える。 As shown in FIG. 15, while the temperature increase values of the discharge modules H05 and H06 are both 4 ° C. or less, the temperature increase values of the discharge modules H01 to H04 and H07 to H12 which may cause a temperature increase are all Also, the temperature rise value of the discharge module H09 exceeds 9 ° C.
このように、ホルダー220が樹脂により形成されたヘッドユニット20においては、当該ヘッドユニット20に備えられた複数の吐出モジュール40(H01〜H12)間の温度上昇値の差が大きくなってしまう。そのため、例えば、ヘッドユニット20及び吐出モジュール40の少なくともいずれか一方の温度(温度上昇)を検出し、当該検出温度に基づいて駆動信号COMA,COMB,COMCの電圧振幅、電圧波形等の補正を行う場合、補正の基準となる温度を定めることが難しくなる。また、一意に基準温度を定めた場合には、複数の吐出モジュール40(H01〜H12)間の温度上昇値の差が大きいために駆動信号COMA,COMB,COMCの電圧振幅、電圧波形等の補正の精度が低下する。
As described above, in the
図16には、図15と同様の条件のもとで、ホルダー220をアルミニウムにより形成したヘッドユニット20に設けられた吐出モジュール40の温度上昇値の確認結果を示す。
FIG. 16 shows the results of confirmation of the temperature rise value of the
図15に示すように、ホルダー220をアルミニウムにより形成することで、ヘッドユニット20に備えられた吐出モジュールH01〜H12は、その全ての温度上昇値が4℃〜5℃となり、複数の吐出モジュール40(H01〜H12)間の温度上昇値の差が1℃以下となる。すなわち、ホルダー220をアルミニウムにより形成することで、ヘッドユニット20の温度分布のばらつきが低減される。
As shown in FIG. 15, by forming the
これにより、例えば、ヘッドユニット20及び吐出モジュール40の少なくともいずれか一方の温度(温度上昇)を検出し、当該検出温度に基づいて駆動信号COMA,COMB,COMCの電圧振幅、電圧波形等の補正を行う場合、ヘッドユニット20又は吐出モジュール40における基準となる温度を一意に定めることが可能となる。よって、当該補正の精度を向上することができる。
Thereby, for example, the temperature (temperature rise) of at least one of the
さらに、ホルダー220をアルミニウムにより形成することで放熱効果が促され、インクが吐出されない吐出モジュールH01〜H04、H07〜H12の温度上昇も低減される。
Furthermore, the heat radiation effect is promoted by forming the
7.作用・効果
以上のように本実施形態に係るヘッドユニット20では、発熱の大きな駆動IC41を含む吐出モジュール40を覆うように、アルミニウムのような熱伝導率が0.10kW/(m・℃)よりも高い材質で形成されたホルダー220を設けることで、駆動IC41で生じた熱はホルダー220を形成する熱伝導率の高いアルミニウムを介して拡散される。さらに、ヘッドユニット20が複数の吐出モジュール40を備える場合であっても、複数の吐出モジュール40間での温度差を小さくできる。これにより、ヘッドユニット20における熱の集中が低減され、温度分布にばらつきが生じることを低減することができる。
7. As described above, in the
また、本実施形態に係るヘッドユニット20では、吐出モジュール40は、アルミニウムで形成されたホルダー220の収容部221に収容され、吐出モジュール40で生じた熱はアルミニウムを介して効率よく放熱される。よって、駆動IC41を含む吐出モジュール40の温度上昇を低減することができる。これにより、ヘッドユニット20における
熱の集中はさらに低減され、温度分布にばらつきが生じることはより低減される。
Further, in the
以上のように、本実施形態に係るヘッドユニット20では、熱の集中を抑制でき、さらに、放熱効果を向上させることができる。したがって、吐出モジュール40において、1インチ当たり300個以上の高密度で並設され、且つ600個以上のノズルN(圧電素子60)が設けられる場合でも、ヘッドユニット20及び吐出モジュール40の温度集中や温度上昇を低減することができる。また、駆動信号Voutが1秒間に16000回以上(16000Hz以上)の周波数で、ノズルNからインクが吐出されるように圧電素子60を駆動する場合においても同様に、ヘッドユニット20及び吐出モジュール40の温度集中や温度上昇を低減することができる。結果として、ヘッドユニット20及び吐出モジュール40の温度上昇が生じた場合であっても、駆動信号COMA,COMB,COMCに対して適正な補正を行うことが可能となる。
As described above, in the
8.変形例
本実施形態において液体吐出装置1は、ラインプリンターとして説明を行ったが、ヘッドユニット20が媒体Pの搬送方向に対して直交する方向に移動することで印刷を行うシリアルプリンターであってもよい。
8. Modifications Although the
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、上記の実施形態及び各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 As mentioned above, although this embodiment or modification was described, the present invention is not limited to these this embodiment or modification, and it is possible in a range which does not deviate from the gist to carry out in various modes. For example, it is also possible to combine the above-mentioned embodiment and each modification suitably.
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、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及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。 The invention includes configurations substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations having the same function, method and result, or configurations having the same purpose and effect). The present invention also includes configurations in which nonessential parts of the configurations described in the embodiments are replaced. The present invention also includes configurations that can achieve the same effects or the same objects as the configurations described in the embodiments. Further, the present invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1…液体吐出装置、10…制御ユニット、11…制御回路、12…制御信号変換回路、13…制御信号送信回路、14…駆動回路、20…ヘッドユニット、22…制御信号復元回路、23…制御信号受信回路、30…搬送ユニット、40…吐出モジュール、41…駆動IC、43…吸振体、44…流路基板、45…圧力室基板、46…振動部、47…保護基板、48…流路部材、49…ノズル板、50…液体容器、60…圧電素子、200…ヘッドユニット本体、210…固定板、211,451,482…開口部、220…ホルダー、221…収容部、222,242,253,441,442,443,RA,RB…流路、223,231,243…挿通孔、230…回路基板、232…挿入孔、233…コネクター、240…供給部材、241…突出部、250…フィルター部材、251…フィルターユニット、254…フィルター、260…外部配線、401…駆動配線、410…選択制御部、412…シフトレジスター、414…ラッチ回路、416…デコーダー、420…選択部、471,472…配線、473…収容空間、481…凹部、600…吐出部、422a,422b,422c…インバーター、424a,424b,424c…トランスファーゲート、C…圧力室、N…ノズル、P…媒体、Q…リザーバー
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記吐出モジュールを覆うように設けられた筐体と、
を備え、
前記筐体の少なくとも一部はアルミニウムで形成されている、
ことを特徴とするプリントヘッド。 300 or more nozzles per inch and 600 or more nozzles, a piezoelectric element for discharging liquid from the nozzles, and a drive signal provided on the piezoelectric element for driving the piezoelectric element A discharge module including a drive IC;
A housing provided to cover the discharge module;
Equipped with
At least a portion of the housing is formed of aluminum,
Print head characterized by
前記吐出モジュールは、前記凹部と固定板との間に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載のプリントヘッド。 The housing has a recess formed at least in part of aluminum,
The discharge module is disposed between the recess and the fixing plate.
The print head according to claim 1, characterized in that:
前記保護基板は、前記圧電素子側に前記圧電素子を保護する保護空間を形成する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のプリントヘッド。 The discharge module includes a protective substrate disposed between the piezoelectric element and the drive IC.
The protective substrate forms a protective space on the piezoelectric element side to protect the piezoelectric element.
The print head according to claim 1 or 2, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプリントヘッド。 Comprising a plurality of said discharge modules,
The print head according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプリントヘッド。 The nozzle discharges the liquid at a frequency of 16000 Hz or higher.
The print head according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記吐出モジュールを覆うように設けられた筐体と、
を備え、
前記筐体は熱伝導率が0.10kW/(m・℃)よりも高い材料を含む、
ことを特徴とするプリントヘッド。 300 or more nozzles per inch and 600 or more nozzles, a piezoelectric element for discharging liquid from the nozzles, and a drive signal provided on the piezoelectric element for driving the piezoelectric element A discharge module including a drive IC;
A housing provided to cover the discharge module;
Equipped with
The housing contains a material having a thermal conductivity higher than 0.10 kW / (m · ° C.),
Print head characterized by
Priority Applications (1)
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JP2017191397A JP2019064112A (en) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | Print head |
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Cited By (3)
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JP2021006391A (en) * | 2019-06-28 | 2021-01-21 | セイコーエプソン株式会社 | Liquid discharge device, driving circuit, and integrated circuit |
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-
2017
- 2017-09-29 JP JP2017191397A patent/JP2019064112A/en active Pending
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