JP2020055297A - Liquid discharge device, liquid discharge head and driving method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出装置、液体吐出ヘッド及びその駆動方法に関する。 The present invention relates to a liquid ejection device, a liquid ejection head, and a driving method thereof.
液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置として、圧電素子等の駆動素子を用いて液体流路の壁面を形成する振動板を変形させることによって、液体流路内容積を変化させて液体を吐出させるいわゆるピエゾ型の装置が知られている。 A so-called piezo that discharges liquid by changing the volume in the liquid flow path by deforming a diaphragm that forms the wall of the liquid flow path by using a driving element such as a piezoelectric element as a liquid discharge apparatus including a liquid discharge head. Devices of the type are known.
この種の液体吐出装置は、吐出される液体(液滴)の制御を電気的に行うことから、液滴サイズ等を細かく制御可能であり、例えばインクジェットプリンタの様に微小な液滴により高精細画像を形成する記録装置に用いる場合に有利である。 This type of liquid ejection device electrically controls the liquid (droplets) to be ejected, so that the droplet size and the like can be finely controlled. This is advantageous when used in a recording device for forming an image.
液体吐出装置には、液体吐出ヘッドに設けられた駆動素子に印可する駆動信号を生成するための駆動信号生成回路を備えている。この駆動信号生成回路に、液滴サイズ、インク温度等に応じた波形データを記録し、波形データの選択を可能とすることが知られている(例えば、特許文献1参照)。 The liquid ejection device includes a drive signal generation circuit for generating a drive signal applied to a drive element provided in the liquid ejection head. It is known that waveform data corresponding to a droplet size, ink temperature, and the like is recorded in the drive signal generation circuit, and the waveform data can be selected (for example, see Patent Document 1).
1つの駆動素子に対して複数の駆動信号生成回路を設け、スイッチにより駆動信号生成回路を切り替えることにより、駆動素子に入力する駆動信号を切り替え可能とすることが考えられる。この構成によれば、液滴サイズ等に応じて高速に駆動信号を切り替えることができる。 It is conceivable that a plurality of drive signal generation circuits are provided for one drive element, and the drive signal generation circuit is switched by a switch, so that a drive signal input to the drive element can be switched. According to this configuration, the drive signal can be switched at high speed in accordance with the droplet size and the like.
しかしながら、一つの駆動素子に対して入力される複数の駆動信号は、駆動信号生成回路や伝達経路の製造バラツキ等により中間電位(基準電位)が異なる場合がある。この場合には、駆動信号の切り替え時に瞬間的な電位変化が生じて、予期しない電流が駆動素子に入力され、駆動素子の誤作動や故障の原因となる。 However, a plurality of drive signals input to one drive element may have different intermediate potentials (reference potentials) due to manufacturing variations in a drive signal generation circuit and transmission paths. In this case, an instantaneous potential change occurs when the drive signal is switched, and an unexpected current is input to the drive element, causing a malfunction or failure of the drive element.
開示の技術は、上記事情に鑑みてこれを解決すべくなされたものであり、駆動信号の切り替え時における電位変化を抑制することを目的としている。 The disclosed technology has been made in view of the above circumstances and has been made to solve the problem, and has as its object to suppress a potential change at the time of switching a drive signal.
開示の技術は、ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに波形データに応じた駆動信号を入力する駆動信号用基板とを有する液体吐出装置において、前記ノズルを駆動する駆動素子と、前記駆動素子に並列に接続された複数のスイッチング素子と、前記各スイッチング素子を介して前記駆動素子に接続され、前記駆動信号を伝達する複数の信号線からなる第1信号伝達部と、前記複数のスイッチング素子を択一的にオンとするスイッチング制御を行うスイッチング制御部と、前記各信号線に伝達される駆動信号の中間電位に基づいた電位差を検出する電位差検出部と、前記電位差に基づいて補正信号を生成する補正信号生成部と、前記補正信号に基づいて前記波形データを補正する補正処理部と、前記補正処理部により補正された前記波形データに基づいて前記駆動信号を生成して前記信号線に出力する、前記信号線ごとに設けられた駆動信号生成部と、を有する液体吐出装置である。 The disclosed technology is a driving element for driving the nozzle in a liquid discharging apparatus having a liquid discharging head for discharging liquid from a nozzle, and a driving signal substrate for inputting a driving signal corresponding to waveform data to the liquid discharging head. A plurality of switching elements connected in parallel to the driving element, and a first signal transmission unit including a plurality of signal lines connected to the driving element via the switching elements and transmitting the driving signal, A switching control unit that performs switching control to selectively turn on the plurality of switching elements; a potential difference detection unit that detects a potential difference based on an intermediate potential of a drive signal transmitted to each of the signal lines; A correction signal generation unit that generates a correction signal based on the correction signal, a correction processing unit that corrects the waveform data based on the correction signal, and a correction processing unit. And outputs to the signal line to generate the drive signal based on the corrected waveform data Ri, a drive signal generation unit provided for each of the signal line, a liquid discharge apparatus having a.
駆動信号の切り替え時における電位変化を抑制することができる。 A change in potential at the time of switching of the drive signal can be suppressed.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。なお、以下で説明する実施形態では、本発明を適用した液体吐出装置の一例として、記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェットプリンタを例示する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the embodiments described below, an ink jet printer that forms an image by discharging ink on a recording medium will be described as an example of a liquid discharge apparatus to which the present invention is applied.
[第1実施形態]
以下に、本発明の第1実施形態に係る液体吐出装置について説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the liquid ejection device according to the first embodiment of the present invention will be described.
<液体吐出装置の構成>
図1は、本実施形態に係る液体吐出装置1を前方側から見た外観斜視図を示す。
<Configuration of liquid ejection device>
FIG. 1 is an external perspective view of a
液体吐出装置1は、装置本体1aと、給紙トレイ2と、排紙トレイ3とを有する。給紙トレイ2は、装置本体1aに着脱自在に装着され、装置本体1aに記録媒体としての用紙11(図2参照)を供給する。排紙トレイ3は、装置本体1aに着脱自在に装着され、装置本体1aにより画像が記録(形成)された用紙11をストックする。
The liquid ejecting
装置本体1aの前面の一端部側には、インクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部4が設けられている。このカートリッジ装填部4の上面には、操作ボタンや表示器等を有する操作表示部5が設けられている。
At one end of the front surface of the apparatus
カートリッジ装填部4は、インクの色が異なる複数のインクカートリッジ10k、10c、10m、10yを、装置本体1aの前面側から背面側に向かって挿入して装填することが可能に構成されている。
The
インクカートリッジ10kは、ブラック(K)インクを収容している。インクカートリッジ10cは、シアン(C)インクを収容している。インクカートリッジ10mは、マゼンタ(M)インクを収容している。インクカートリッジ10yは、イエロー(Y)インクを収容している。なお、インクの色を区別しない場合には、単にインクカートリッジ10という。
The
カートリッジ装填部4の前面側には、インクカートリッジ10を着脱する際に開く前カバー6が開閉可能に設けられている。また、インクカートリッジ10k、10c、10m、10yは、縦置き状態で横方向に並べて装填する構成としている。
On the front side of the
操作表示部5には、各色のインクカートリッジ10k、10c、10m、10yの残量を表示する残量表示部、電源ボタン、用紙送り/印刷再開ボタン、キャンセルボタン等が配設されている。
The
次に、液体吐出装置1の機構部について図2を用いて説明する。図2は、液体吐出装置1の機構部の平面概略図である。
Next, the mechanism of the
主ガイド部材であるガイドロッド22と、従ガイド部材(ガイドロッド、ガイドステー等)とで、キャリッジ25を主走査方向(ガイドロッドの長手方向)に摺動自在に保持している。ガイドロッド22は、装置本体1aのフレーム部材を構成するメイン側板21A,21Bに横架されている。
The
キャリッジ25は、主走査モータ26、駆動プーリ27、従動プーリ28及びタイミングベルト29で構成される主走査機構によって主走査方向に移動走査される。
The
キャリッジ25には、例えば、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色のインク滴(液滴)を吐出するサブタンク一体型の4個の液体吐出ヘッド31が搭載されている。
On the
液体吐出ヘッド31には、複数のノズル98a(図3参照)からなるノズル列が主走査方向と直交する副走査方向に形成されている。キャリッジ25は、液体吐出方向を下方とする状態でキャリッジ25に装着されている。
In the
キャリッジ25では、配線部材としてのフレキシブルフラットケーブル(FFC)12と、中継基板56を介して、駆動信号用基板51からの駆動信号が液体吐出ヘッド31に入力される。中継基板56は、キャリッジ25に設けられている。
In the
一方、キャリッジ25の下側には、給紙トレイ2から給紙される用紙11を副走査方向に搬送する搬送手段としての搬送ベルト41が配置されている。搬送ベルト41は、無端状ベルトであり、搬送ローラ42とテンションローラ43との間に掛け渡されている。搬送ベルト41は、副走査モータ210(図4参照)により搬送ローラ42が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動される。
On the other hand, below the
<液体吐出ヘッドの構造>
次に、液体吐出ヘッド31の構造について説明する。図3は、液体吐出ヘッド31の断面図である。
<Structure of liquid ejection head>
Next, the structure of the
液体吐出ヘッド31は、駆動ユニット102と液室ユニット104とを有する。駆動ユニット102は、例えば熱可塑性樹脂等からなり、中央部に圧力発生装置収納空間としての中空部80aが形成されたフレーム部材80と、中空部80a内に配置された圧力発生装置82とを有する。
The
フレーム部材80には、中空部80aを挟んでその長手方向に直交する方向の両側に、一対の共通液室80b、80cがそれぞれ形成されている。
In the
圧力発生装置82は、セラミックスや金属、例えばステンレス等の硬質材料で形成された直方体状のベース部材84と、ベース部材84上に2行n列のマトリックス状に配列された複数の圧電素子86とを有する。
The
各圧電素子86は、ピエゾ型の積層圧電素子である。各圧電素子86の多数の内部電極90は、1層おきに交互に両端面に取り出され、両端面に形成された例えばAgPd合金等からなる個別端面電極にそれぞれ接続されている。また、各圧電素子86の同行の他の圧電素子に対向する端面側の個別端面電極は、ベース部材84上の共通電極に接続されている。
Each
各圧電素子86の同行の他の圧電素子に対向しない端面側の個別端面電極及び共通電極には、FPCが半田付けにより接合され、共通電極はグランド電位に接続されている。
An FPC is joined by soldering to the individual end face electrodes and the common electrode on the end face side of each
各圧電素子86は、駆動信号が印加されることにより、積層方向に電界を発生し、積層方向に変位することで、液室の内部容積を変え、ノズル98aから液体(液滴)を吐出させる。したがって、圧電素子86は、ノズル98aを駆動する駆動素子である。
Each
<制御部の構成>
次に、液体吐出装置1の制御部の構成について説明する。図4は、制御部200の構成を示すブロック図である。
<Configuration of control unit>
Next, the configuration of the control unit of the
制御部200は、CPU(Central Processing Unit)201と、ROM(Read Only Memory)202と、RAM(Random Access Memory)203、RAM204と、ホストI/F205とを有する。
The
CPU201は、液体吐出装置1の全体の制御を行う。ROM202は、CPU201が実行するプログラムや、各種データを格納する。RAM203は、画像データ等を一時的に格納する。RAM204は、電源オフ時に保持が必要なデータを記憶する。
The
ホストI/F205は、パーソナルコンピュータ等のホスト機器から送信される画像データを有線又は無線で受信する。
The host I /
さらに、制御部200は、上述の駆動信号用基板51と、主走査モータ26を駆動する主走査モータ駆動部206と、副走査モータ210を駆動する副走査モータ駆動部207とを有する。CPU201は、駆動信号用基板51、主走査モータ駆動部206、及び副走査モータ駆動部207を制御することにより、用紙11への画像記録動作を行わせる。
Further, the
<駆動信号用基板及び液体吐出ヘッドの電気的構成>
図5は、駆動信号用基板51及び液体吐出ヘッド31の電気的構成を示すブロック図である。液体吐出装置1は、駆動信号用基板51内で生成される駆動信号を液体吐出ヘッド31内の各圧電素子86に入力することにより液体(液滴)を吐出する構成である。
<Electrical Configuration of Drive Signal Substrate and Liquid Discharge Head>
FIG. 5 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the
駆動信号用基板51は、駆動波形情報記憶部220と、波形選択部221と、補正処理部222と、第1駆動信号生成部223aと、第2駆動信号生成部223bと、吐出タイミング制御部224と、液滴サイズ選択部225とを有する。
The
液体吐出ヘッド31は、ヘッド温度検出部230と、第1スイッチング素子(以下、第1SWという。)231aと、第2スイッチング素子(以下、第2SWという。)231bと、スイッチング制御部232と、電位差検出部233と、補正信号生成部234とを有する。
The
駆動波形情報記憶部220は、液滴サイズ、液滴の温度等に応じた波形データを記憶している。波形選択部221は、液体吐出ヘッド31内のヘッド温度検出部230により検出されるヘッド温度の温度検出信号に基づき、駆動波形情報記憶部220から波形データを選択して補正処理部222へ出力する。
The drive waveform
補正処理部222は、後述する補正信号生成部234から供給される補正信号(第1オフセット信号及び第2オフセット信号)を保持し、当該補正信号に基づいて、波形データを補正する。補正後の波形データは、第1駆動信号生成部223a及び第2駆動信号生成部223bに入力される。
The
第1駆動信号生成部223aと第2駆動信号生成部223bとには、異なる波形データが入力される。例えば、第1駆動信号生成部223aと第2駆動信号生成部223bとには、異なる液滴サイズ用の波形データが入力される。例えば、第1駆動信号生成部223aには、液滴サイズが小さい小滴生成用の波形データが入力され、第2駆動信号生成部223bには、液滴サイズが大きい大滴生成用の波形データが入力される。
Different waveform data is input to the first
第1駆動信号生成部223aは、小滴生成用の第1駆動信号Va(t)を生成して信号線240aに出力することにより、第1駆動信号Va(t)を液体吐出ヘッド31へ伝達させる。第2駆動信号生成部223bは、大滴生成用の第2駆動信号Vb(t)を生成して信号線240bに出力することにより、第2駆動信号Vb(t)を液体吐出ヘッド31へ伝達させる。信号線240a,240bは、FFC12及び中継基板56を介して形成された、駆動信号伝達用の第1信号伝達部である。
The first drive
図6は、第1駆動信号生成部223a及び第2駆動信号生成部223bの構成を例示するブロック図である。第1駆動信号生成部223a及び第2駆動信号生成部223bは、それぞれ波形データ用メモリ250と、D/Aコンバータ251と、電圧増幅回路252と、電流増幅回路253とを有する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of the first
波形データ用メモリ250は、補正処理部222から入力される波形データを記憶する。波形データ用メモリ250は、補正処理部222から新たな波形データが入力された場合には、記憶中の波形データを消去して新たな波形データに更新する。
The
D/Aコンバータ251は、波形データ用メモリ250から出力される波形データをアナログ信号に変換する。電圧増幅回路252は、D/Aコンバータ251により変換されたアナログ信号に対して電圧増幅を行う。電流増幅回路253は、電圧増幅回路252により電圧増幅された信号を電流増幅する。電流増幅回路253から出力される信号が駆動信号となる。
The D /
第1駆動信号生成部223aと第2駆動信号生成部223bとは、所定のクロック信号に同期して、一定の吐出周期Tで動作する。第1駆動信号Va(t)及び第2駆動信号Vb(t)は、時間tに依存して周期的に変化する。
The first
図5に戻り、各圧電素子86の一方の電極には、第1SW231aと第2SW231bとが並列に接続されている。各圧電素子86の他方の電極はグランド(GND)に接続されている。
Returning to FIG. 5, a
各第1SW231aの圧電素子86とは反対側の端子は、第1駆動信号Va(t)が伝達される信号線240aに接続されている。各第2SW231bの圧電素子86とは反対側の端子は、第2駆動信号Vb(t)が伝達される信号線240bに接続されている。すなわち、第1SW231aは、圧電素子86と信号線240aとの接続状態をオンとオフとの間で切り替える。第2SW231bは、圧電素子86と信号線240bとの接続状態をオンとオフとの間で切り替える。
The terminal of each
第1SW231a及び第2SW231bは、スイッチング制御部232によりスイッチングが制御される。
The switching of the
スイッチング制御部232は、吐出タイミング制御部224からのタイミング制御信号と、液滴サイズ選択部225からの液滴サイズ選択信号とに基づき、第1SW231aと第2SW231bとを択一的にオンとする。すなわち、圧電素子86には、第1駆動信号Va(t)と第2駆動信号Vb(t)とのいずれか一方が選択され、駆動信号V(t)として入力される。
The switching
吐出タイミング制御部224は、画像データに基づくCPU201からの指示に基づき、吐出タイミング制御信号を生成して各スイッチング制御部232へ出力する。液滴サイズ選択部225は、画像データに基づくCPU201からの指示に基づき、液滴サイズ選択信号を生成して各スイッチング制御部232へ出力する。各スイッチング制御部232は、吐出タイミング制御信号及び液滴サイズ選択信号に基づき、第1SW231aと第2SW231bとのいずれをオンとするか、及びオンとするタイミングを制御する。
The ejection
電位差検出部233は、信号線240a及び信号線240bに接続されている。電位差検出部233は、信号線240aに伝達される第1駆動信号Va(t)の中間電位と理想電位Viとの電位差である第1電位差と、信号線240bに伝達される第2駆動信号Vb(t)の中間電位と理想電位Viとの電位差である第2電位差とを算出する。ここで、中間電位とは、第1駆動信号Va(t)と第2駆動信号Vb(t)の基準電位であって、各吐出Tの初期(t=0)及び終期(t=T)における電位である。理想電位とは、電位ずれが生じていない場合における理想の中間電位Viである。
The potential
電位差検出部233は、理想電位Viの値を保持しており、下式(1)及び(2)で表される第1電位差ΔVaと第2電位差ΔVbを検出する。
The potential
ΔVa=Va(0)−Vi ・・・(1)
ΔVb=Vb(0)−Vi ・・・(2)
補正信号生成部234は、第1電位差ΔVaを表す第1オフセット信号と、第2電位差ΔVbを表す第2オフセット信号とを生成して出力する。補正信号生成部234は、補正信号としての第1オフセット信号及び第2オフセット信号を、信号線241を介して駆動信号用基板51へ伝達する。信号線241は、FFC12及び中継基板56を介して形成された、補正信号伝達用の第2信号伝達部である。
ΔVa = Va (0) −Vi (1)
ΔVb = Vb (0) −Vi (2)
The correction
駆動信号用基板51内の補正処理部222は、波形選択部221から入力される小滴生成用の波形データを第1オフセット信号に基づいてオフセット補正し、大滴生成用の波形データを第2オフセット信号に基づいてオフセット補正する。これにより、第1駆動信号生成部223aには、オフセット補正された小滴生成用の波形データが入力される。第2駆動信号生成部223bには、オフセット補正された大滴生成用の波形データが入力される。
The
この結果、第1駆動信号生成部223a及び第2駆動信号生成部223bにより生成される第1駆動信号Va(t)及び第2駆動信号Vb(t)は、それぞれ下式(3)及び(4)に示すように補正される。
As a result, the first drive signal Va (t) and the second drive signal Vb (t) generated by the first drive
Va'(t)=Va(t)−ΔVa ・・・(3)
Vb'(t)=Vb(t)−ΔVb ・・・(4)
ここで、Va'(t)及びVb'(t)は、それぞれ補正後の第1駆動信号及び第2駆動信号を表している。
Va ′ (t) = Va (t) −ΔVa (3)
Vb ′ (t) = Vb (t) −ΔVb (4)
Here, Va ′ (t) and Vb ′ (t) represent the corrected first drive signal and the second drive signal, respectively.
<駆動信号のオフセット補正>
次に、第1駆動信号Va(t)及び第2駆動信号Vb(t)のオフセット補正について説明する。
<Driving signal offset correction>
Next, offset correction of the first drive signal Va (t) and the second drive signal Vb (t) will be described.
図7は、理想状態における駆動信号等の波形を例示する図である。図7(a)は、第1駆動信号Va(t)の波形を示す。図7(b)は、第2駆動信号Vb(t)の波形を示す。図7(c)は、第1SW231aに与えられる第1スイッチング信号を示す。図7(d)は、第2SW231bに与えられる第2スイッチング信号を示す。図7(e)は、圧電素子86に入力される駆動信号V(t)を示す。
FIG. 7 is a diagram illustrating waveforms of drive signals and the like in an ideal state. FIG. 7A shows the waveform of the first drive signal Va (t). FIG. 7B shows the waveform of the second drive signal Vb (t). FIG. 7C shows a first switching signal supplied to the
第1及び第2スイッチング信号により、第1吐出周期では第1駆動信号Va(t)が選択され、第2吐出周期では第2駆動信号Vb(t)が選択され、第3吐出周期では第1駆動信号Va(t)が選択されている。 The first and second switching signals select the first drive signal Va (t) in the first discharge cycle, select the second drive signal Vb (t) in the second discharge cycle, and select the first drive signal Vb (t) in the third discharge cycle. The drive signal Va (t) has been selected.
図7は、第1駆動信号Va(t)の中間電位Va(0)と、第2駆動信号Vb(t)の中間電位Vb(0)とがいずれも理想電位Viに一致している場合を示している。この場合、吐出周期間で駆動信号が切り替わる際に、電位差異が生じることはない。 FIG. 7 illustrates a case where the intermediate potential Va (0) of the first drive signal Va (t) and the intermediate potential Vb (0) of the second drive signal Vb (t) both match the ideal potential Vi. Is shown. In this case, there is no potential difference when the drive signal is switched between the ejection cycles.
図8は、中間電位にずれが生じているが、オフセット補正を行わない場合における駆動信号等の波形を比較例として示す図である。図8(a)〜図8(e)は、それぞれ図7(a)〜図7(e)と同様の信号の波形を示す。 FIG. 8 is a diagram illustrating, as a comparative example, a waveform of a drive signal and the like in a case where offset correction is not performed although a shift occurs in the intermediate potential. FIGS. 8A to 8E show waveforms of signals similar to FIGS. 7A to 7E, respectively.
図8(a)は、理想電位Viに対する第1駆動信号Va(t)の中間電位Va(0)の電位差ΔVaがゼロでない場合を示している。図8(b)は、理想電位Viに対する第2駆動信号Vb(t)の中間電位Vb(0)の電位差ΔVbゼロでない場合を示している。これらの電位差は、第1駆動信号生成部223a及び第2駆動信号生成部223bの製造ばらつきや、第1信号伝達部の製造ばらつき等によって信号増幅率や伝達時の減衰率が異なりことにより生じ得る。
FIG. 8A shows a case where the potential difference ΔVa between the intermediate potential Va (0) of the first drive signal Va (t) and the ideal potential Vi is not zero. FIG. 8B shows a case where the potential difference ΔVb between the intermediate potential Vb (0) of the second drive signal Vb (t) and the ideal potential Vi is not zero. These potential differences can be caused by differences in the signal amplification factor and the attenuation factor during transmission due to manufacturing variations of the first drive
この場合、図8(e)に示すように、吐出周期間で駆動信号が切り替わる際に急峻な電位の変化が生じ、予期しない電流が圧電素子86に流れて、圧電素子86の故障や誤動作の原因となる可能性がある。
In this case, as shown in FIG. 8E, when the drive signal is switched between the ejection cycles, a sharp change in the potential occurs, and an unexpected current flows through the
例えば、第1吐出周期と第2吐出周期との間のように、高電位のVa(T)から低電位のVb(0)に電位が変化すると、圧電素子86は収縮動作をし、液体吐出ヘッド31のメニスカス面をノズル98aの内部に引きこむ方向に圧力が発生する。この引き込み動作そのものでは異常吐出は発生しないが、その後の第2駆動信号Vb(t)によるメニスカス動作で干渉が生じ、正常な吐出が行われない場合がある。
For example, when the potential changes from a high potential Va (T) to a low potential Vb (0), such as between the first ejection cycle and the second ejection cycle, the
逆に、第2吐出周期と第3吐出周期との間のように、低電位のVb(T)から高電位のVa(0)に電位が変化すると、液体吐出ヘッド31のメニスカス面をノズル98aの外部に押し出す方向に圧力が発生する。これは吐出を行う方向への動作であり、異常吐出につながる恐れがある。また、異常吐出が発生しなくても、その後の第1駆動信号Va(t)によるメニスカス動作で干渉が生じ、正常な吐出が行われない場合がある。
Conversely, when the potential changes from low potential Vb (T) to high potential Va (0), such as between the second ejection cycle and the third ejection cycle, the meniscus surface of the
さらに、急峻な電位の変化が高速で何度も繰り返されると、第1SW231a及び第2SW231bが破損し、著しく画像品質を損なう可能性がある。
Further, if the steep change of the potential is repeated many times at high speed, the
図9は、中間電位にずれが生じ、オフセット補正が行われる場合における駆動信号等の波形を示す図である。図9(a)〜図9(e)は、それぞれ図7(a)〜図7(e)と同様の信号の波形を示す。 FIG. 9 is a diagram showing waveforms of drive signals and the like when a shift occurs in the intermediate potential and offset correction is performed. FIGS. 9A to 9E show waveforms of signals similar to FIGS. 7A to 7E, respectively.
図9(a)及び図9(b)に示すように、電位差ΔVa及び電位差ΔVbがゼロでない場合には、これらの電位差が電位差検出部233により検出され、補正信号としての第1オフセット信号及び第2オフセット信号が補正信号生成部234により生成されて補正処理部222に入力される。補正処理部222は、入力された補正信号に基づいて波形データを補正して第1駆動信号生成部223a及び第2駆動信号生成部223bに入力する。これらの処理は、第1吐出周期内に行われる。
As shown in FIGS. 9A and 9B, when the potential difference ΔVa and the potential difference ΔVb are not zero, the potential difference is detected by the potential
第1吐出周期以降においては、第1駆動信号生成部223a及び第2駆動信号生成部223bからは、オフセット補正が行われた補正後の第1駆動信号Va'(t)及び第2駆動信号Vb'(t)が出力される。
After the first ejection cycle, the first drive
この結果、図9(e)に示すように、第2吐出周期以降においては、中間電位Va(0)及び中間電位Vb(0)が理想電位Viにほぼ一致し、駆動信号の切り替え時(吐出周期間)における電位変化が抑制される。これにより、圧電素子86の故障や誤動作が防止される。
As a result, as shown in FIG. 9E, after the second ejection cycle, the intermediate potential Va (0) and the intermediate potential Vb (0) substantially coincide with the ideal potential Vi, and when the drive signal is switched (ejection time). The potential change during the period is suppressed. This prevents the
<動作フロー>
次に、液体吐出装置1の動作フローについて説明する。図10は、液体吐出装置1の動作を説明するフローチャートである。
<Operation flow>
Next, an operation flow of the
図10に示す液体吐出装置1の各動作は、CPU201による制御に基づいて行われる。用紙11への画像記録動作を開始するにあたって、まず、CPU201は、第1駆動信号生成部223a及び第2駆動信号生成部223bに、第1駆動信号Va(t)及び第2駆動信号Vb(t)の出力を開始させる(ステップS10)。
Each operation of the
次に、CPU201は、吐出情報に基づき、吐出情報に応じた駆動信号を選択する(ステップS11)、吐出タイミング制御部224と液滴サイズ選択部225とを介して、スイッチング制御部232のスイッチング制御を実行させる(ステップS12)。例えば、小滴を吐出させることが必要な場合には、第1駆動信号Va(t)を選択し(ステップS11)、第1SW231aをオンとする。これにより、圧電素子86に駆動信号V(t)が入力され、第1吐出期間における吐出動作が開始する。
Next, the
次に、CPU201は、吐出情報に基づき、次の吐出期間に対する駆動信号を選択する(ステップS13)。そして、CPU201は、次の吐出期間において駆動信号の切り替えが必要であるか否かを判定する(ステップS14)。例えば、第1吐出期間で第1駆動信号Va(t)を選択し、第2吐出期間で第2駆動信号Vb(t)を選択する場合には、駆動信号の切り替えが必要であると判定する。
Next, the
CPU201は、駆動信号の切り替えが必要である場合には(ステップS14:Yes)、電位差検出部233に上述の電位差の検出動作を行わせ(ステップS15)、補正信号生成部234に補正信号を生成させるとともに、補正処理部222にオフセット補正処理を行わせる(ステップS16)。これにより、第1駆動信号生成部223a及び第2駆動信号生成部223bからは、補正後の第1駆動信号Va'(t)及び第2駆動信号Vb'(t)が出力される。そして、CPU201は、スイッチング制御部232のスイッチング制御を実行させる(ステップS17)。
When the switching of the drive signal is necessary (Step S14: Yes), the
次に、CPU201は、画像記録動作を終了するか否かを判定し(ステップS18)、終了させる場合には(ステップS18:Yes)、処理を終了する。一方、CPU201は、画像記録動作を終了させない場合には、処理をステップS13に戻す。また、CPU201は、ステップS14において駆動信号の切り替えが必要ないと判定した場合には(ステップS14:No)、処理をステップS18に進める。
Next, the
以上のように、吐出周期ごとに電位差検出及びオフセット補正を行うことで、駆動信号の切り替え時における電位変化が常に抑制される。 As described above, by performing the potential difference detection and the offset correction for each ejection cycle, the potential change when the drive signal is switched is always suppressed.
なお、CPU201は、液体吐出装置1の電源投入時等に、電位差検出及びオフセット補正を実行してもよい。補正処理部222が補正信号を保持している場合には、当該補正信号は、新たな補正信号により更新される。
The
<効果>
本実施形態に係る液体吐出装置1によれば、上述のように電位差検出及びオフセット補正を行うことにより、駆動信号の切り替え時における電位変化が抑制される。また、吐出周期ごとに電位差検出及びオフセット補正を行うことにより、吐出動作時の温度変化に依存した電位変化に対応することができる。
<Effect>
According to the
また、本実施形態では、第1SW231a及び第2SW231bと、電位差検出部233とを圧電素子86を有する液体吐出ヘッド31内に設けているので、電位差検出部233は、第1信号伝達部等の特性による影響が少なく、高精度に電位差を検出することができ、オフセット補正の精度が向上する。
In the present embodiment, since the
また、本実施形態では、液体吐出ヘッド31内に補正信号生成部234を設けているので、電位差情報の劣化を抑制し、高精度な補正信号を生成することができる。
Further, in the present embodiment, since the correction
[第2実施形態]
以下に、本発明の第2実施形態に係る液体吐出装置ついて説明する。
[Second embodiment]
Hereinafter, a liquid ejection device according to a second embodiment of the present invention will be described.
図11は、第2実施形態における補正処理部222の構成を示す図である。本実施形態では、補正処理部222は、オフセット補正処理部300と、電圧倍率補正処理部301と、電圧倍率記憶部302とを有する。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the
オフセット補正処理部300は、第1実施形態で説明した補正信号(第1オフセット信号及び第2オフセット信号)に基づくオフセット処理を行う。電圧倍率補正処理部301は、オフセット処理された波形データに対して、ノズル98aから吐出される液体(液滴)の速度や重量を調整するための電圧倍率補正処理を行う。電圧倍率記憶部302は、電圧倍率補正処理に用いる電圧倍率を記憶している。この電圧倍率は、外部PC等から予め電圧倍率記憶部302に記憶される。
The offset
電圧倍率補正は、波形データを構成する電圧信号に電圧倍率を乗じる演算を行う補正処理であり、中間電位を基準として電圧倍率を拡大又は縮小することを目的とする。このため、単純に電圧倍率補正を行うと、GND電位を基準とした電圧値を補正することになるので、中間電位にずれが生じている場合には、このずれ量が影響して、電圧倍率補正後の波形データにはさらに電位ずれが発生する可能性がある。 The voltage magnification correction is a correction process for performing an operation of multiplying a voltage signal constituting the waveform data by a voltage magnification, and aims at enlarging or reducing the voltage magnification with reference to an intermediate potential. Therefore, if the voltage magnification correction is simply performed, the voltage value based on the GND potential is corrected. Therefore, if a deviation occurs in the intermediate potential, the deviation amount influences and the voltage magnification is affected. There is a possibility that a further potential shift will occur in the corrected waveform data.
そこで、本実施形態では、電圧倍率補正処理部301による電圧倍率補正処理を、オフセット補正処理部300によるオフセット補正処理が行われた後に行うように補正処理部222を構成している。
Therefore, in the present embodiment, the
具体的には、オフセット補正後の波形が上式(3)及び(4)で表されるとすると、電圧倍率補正処理部301は、下式(5)及び(6)に基づく補正処理を行う。
Specifically, assuming that the waveform after the offset correction is expressed by the above equations (3) and (4), the voltage magnification
Va''(t)=(Va'(t)−Vi)×X+Vi ・・・(5)
Vb''(t)=(Vb'(t)−Vi)×X+Vi ・・・(6)
ここで、Xは、電圧倍率記憶部302に記憶された電圧倍率である。Va''(t)及びVb''(t)は、それぞれ電圧倍率補正後の第1駆動信号及び第2駆動信号を表している。
Va ″ (t) = (Va ′ (t) −Vi) × X + Vi (5)
Vb ″ (t) = (Vb ′ (t) −Vi) × X + Vi (6)
Here, X is the voltage magnification stored in the voltage
すなわち、電圧倍率補正処理部301は、オフセット補正後の波形から理想電位Viを減じた波形(中間電位がGND電位とされた波形)に対して電圧倍率を乗じ、理想電位Viを付加する。
That is, the voltage magnification
電圧倍率補正処理部301により電圧倍率補正がなされた波形データは、第1駆動信号生成部223a及び第2駆動信号生成部223bに入力され、第1駆動信号Va''(t)及び第2駆動信号Vb''(t)が生成される。
The waveform data subjected to the voltage magnification correction by the voltage magnification
この電圧倍率補正処理は、図10に示した第1実施形態のフローチャート中のステップS16において、オフセット補正処理の後に行われる。 This voltage magnification correction processing is performed after the offset correction processing in step S16 in the flowchart of the first embodiment shown in FIG.
第2実施形態に係る液体吐出装置のその他の構成及び動作は、第1実施形態に係る液体吐出装置の構成及び動作と同一である。 Other configurations and operations of the liquid ejection device according to the second embodiment are the same as those of the liquid ejection device according to the first embodiment.
なお、第2実施形態では、液体吐出装置は、電源投入後に図12に示す初期動作を行うことが好ましい。 In the second embodiment, it is preferable that the liquid discharge device performs the initial operation shown in FIG. 12 after the power is turned on.
図12は、電源投入後の初期動作を説明するフローチャートである。CPU201は、操作表示部5の電源ボタンが操作されて電源がオン(ステップS30)となると、オフセット補正処理部300にオフセット値(第1オフセット信号及び第2オフセット信号)が記憶されているか否かを判定する(ステップS31)。
FIG. 12 is a flowchart illustrating an initial operation after power is turned on. When the power button of the
CPU201は、オフセット補正処理部300にオフセット値が記憶されている場合(ステップS31:Yes)、補正値を更新する必要があるか否かを判定する(ステップS32)。例えば、CPU201は、操作表示部5にメッセージ表示を行い、更新の要否をユーザに選択させる。
When the offset value is stored in the offset correction processing unit 300 (Step S31: Yes), the
CPU201は、オフセット補正処理部300にオフセット値が記憶されていない場合(ステップS31:No)、及び補正値の更新を要する場合(ステップS32:Yes)には、CPU201は、各部を動作させて上述のオフセット処理を実行させる(ステップS33)。これにより、オフセット値(補正信号)が取得されてオフセット補正処理部300に記憶される。
When the offset value is not stored in the offset correction processing unit 300 (Step S31: No), and when the correction value needs to be updated (Step S32: Yes), the
次に、CPU201は、電圧倍率記憶部302に電圧倍率が記憶されているか否かを判定する(ステップS34)。CPU201は、電圧倍率記憶部302に電圧倍率が記憶されていない場合(ステップS34:No)、電圧倍率を取得する処理を実行し、取得した電圧倍率を電圧倍率記憶部302に記憶させる(ステップS35)。
Next, the
この後、CPU201は、各部を制御して、用紙11に対する画像記録動作を開始する(ステップS36)。なお、ステップS32において、補正値を更新する必要がないと判定された場合(ステップS32:No)、CPU201は、ステップS33〜S35をスキップして画像記録動作を開始する。
Thereafter, the
以上のように、第2実施形態では、オフセット補正後に中間電位をゼロとした状態で電圧倍率補正を行っているので、電圧倍率補正により電位のずれは抑制される。 As described above, in the second embodiment, since the voltage magnification correction is performed in a state where the intermediate potential is set to zero after the offset correction, the potential deviation is suppressed by the voltage magnification correction.
[第3実施形態]
以下に、本発明の第3実施形態に係る液体吐出装置ついて説明する。
[Third embodiment]
Hereinafter, a liquid ejection device according to a third embodiment of the present invention will be described.
図13は、第3実施形態における駆動信号用基板51a及び液体吐出ヘッド31の電気的構成を示すブロック図である。本実施形態の駆動信号用基板51aは、温度差検出部400と、温度差補正処理部401とをさらに有する。
FIG. 13 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the
温度差検出部400は、第1駆動信号生成部223aと第2駆動信号生成部223bとの間の温度差を検出する温度センサである。第1駆動信号生成部223aと第2駆動信号生成部223bとは、それぞれ個別の回路で構成されるので、発熱量の差異等により、両者に温度差が生じ得る。
The
温度差補正処理部401は、温度差によって生じる第1駆動信号と第2駆動信号との差異がなくなるように、温度差検出部400により検出される温度差に基づき波形を補正する。
The temperature difference
この温度差検出及び温度差補正処理は、図10に示したフローチャート中のステップS16において行われる。 This temperature difference detection and temperature difference correction processing is performed in step S16 in the flowchart shown in FIG.
第3実施形態に係る液体吐出装置のその他の構成及び動作は、第1実施形態又は第2実施形態に係る液体吐出装置の構成及び動作と同一である。 Other configurations and operations of the liquid ejection device according to the third embodiment are the same as the configurations and operations of the liquid ejection device according to the first embodiment or the second embodiment.
以上のように、第3実施形態では、駆動信号生成部間の温度差に基づいて駆動信号を補正するので、より高精度な補正が可能となる。 As described above, in the third embodiment, the drive signal is corrected based on the temperature difference between the drive signal generation units, so that more accurate correction can be performed.
<変形例>
なお、上記各実施形態では、第1駆動信号生成部223aと第2駆動信号生成部223bとの2つの駆動信号生成部を設けているが、駆動信号生成部の数は2に限られず、3以上としてもよい。この場合、各駆動信号生成部に対して駆動信号を伝達するための信号線が第1信号伝達部に設けられる。電位差検出部233は、各駆動信号の中間電位と、理想電位Viとの電位差を検出する。補正信号生成部234は、各電位差に対応した補正信号(オフセット信号)を生成する。
<Modification>
In each of the above embodiments, two drive signal generation units, the first drive
また、上記各実施形態では、駆動信号生成部に、小滴生成用の波形データ又は大滴生成用の波形データを入力しているが、波形データはこれらに限られず、適宜変更可能である。例えば、微駆動用の波形データを駆動信号生成部に入力してもよい。微駆動とは、画素が画像データ上の白領域に対応する場合に、圧電素子86に対して、ノズル98aから液体が吐出されない程度の駆動信号を入力してノズル面を撹拌する動作である。
In each of the above embodiments, the waveform data for generating small droplets or the waveform data for generating large droplets is input to the drive signal generation unit. However, the waveform data is not limited to these, and can be changed as appropriate. For example, waveform data for fine drive may be input to the drive signal generator. The fine drive is an operation of inputting a drive signal to the
補正に用いられる理想電位と中間電位の電位差は上記に説明した以外の値が用いられてもよい。例えば、第1駆動信号Va(t)の中間電位Va(0)、及び、第2駆動信号Vb(t)の中間電位Vb(0)が異なる場合には、中間電位は、第1駆動信号Va(t)の中間電位Va(0)、及び、第2駆動信号Vb(t)の中間電位Vb(0)のどちらか一方に合わせてもよい。このような中間電位に基づいて算出される電位差が補正信号を生成するのに用いられてもよい。 As the potential difference between the ideal potential and the intermediate potential used for the correction, a value other than that described above may be used. For example, when the intermediate potential Va (0) of the first drive signal Va (t) is different from the intermediate potential Vb (0) of the second drive signal Vb (t), the intermediate potential is the first drive signal Va. It may be adjusted to one of the intermediate potential Va (0) of (t) and the intermediate potential Vb (0) of the second drive signal Vb (t). A potential difference calculated based on such an intermediate potential may be used to generate a correction signal.
なお、上記各実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Note that the present invention is not limited to the requirements described in the above embodiments. Regarding these points, the gist of the present invention can be changed within a range that does not impair the gist, and can be appropriately determined according to the application form.
1 液体吐出装置
10 インクカートリッジ
11 用紙
31 液体吐出ヘッド
51,51a 駆動信号用基板
86 圧電素子(駆動素子)
98a ノズル
200 制御部
220 駆動波形情報記憶部
221 波形選択部
222 補正処理部
223a 第1駆動信号生成部
223b 第2駆動信号生成部
224 吐出タイミング制御部
225 液滴サイズ選択部
230 ヘッド温度検出部
231a 第1スイッチング素子
231b 第2スイッチング素子
232 スイッチング制御部
233 電位差検出部
234 補正信号生成部
240a 信号線
240b 信号線
241 信号線
300 オフセット補正処理部
301 電圧倍率補正処理部
302 電圧倍率記憶部
400 温度差検出部
401 温度差補正処理部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記ノズルを駆動する駆動素子と、
前記駆動素子に並列に接続された複数のスイッチング素子と、
前記各スイッチング素子を介して前記駆動素子に接続され、前記駆動信号を伝達する複数の信号線からなる第1信号伝達部と、
前記複数のスイッチング素子を択一的にオンとするスイッチング制御を行うスイッチング制御部と、
前記各信号線に伝達される駆動信号の中間電位に基づいた電位差を検出する電位差検出部と、
前記電位差に基づいて補正信号を生成する補正信号生成部と、
前記補正信号に基づいて前記波形データを補正する補正処理部と、
前記補正処理部により補正された前記波形データに基づいて前記駆動信号を生成して前記信号線に出力する、前記信号線ごとに設けられた駆動信号生成部と、
を有する液体吐出装置。 A liquid discharge apparatus comprising: a liquid discharge head that discharges liquid from a nozzle; and a drive signal substrate that inputs a drive signal corresponding to waveform data to the liquid discharge head,
A driving element for driving the nozzle,
A plurality of switching elements connected in parallel to the driving element;
A first signal transmission unit including a plurality of signal lines connected to the drive element via the switching elements and transmitting the drive signal;
A switching control unit that performs switching control to selectively turn on the plurality of switching elements;
A potential difference detection unit that detects a potential difference based on an intermediate potential of the drive signal transmitted to each signal line,
A correction signal generation unit that generates a correction signal based on the potential difference,
A correction processing unit that corrects the waveform data based on the correction signal,
A drive signal generation unit provided for each signal line, the drive signal generation unit generating the drive signal based on the waveform data corrected by the correction processing unit and outputting the drive signal to the signal line,
A liquid ejection device having:
前記駆動素子に入力される前記駆動信号は、前記スイッチング制御によって選択される請求項1ないし3いずれか1項に記載の液体吐出装置。 The drive signal generator outputs the drive signal based on waveform data that is different from each other periodically at a constant ejection cycle,
4. The liquid ejection device according to claim 1, wherein the drive signal input to the drive element is selected by the switching control. 5.
前記駆動素子に並列に接続された複数のスイッチング素子と、
前記各スイッチング素子を介して前記駆動素子に接続され、波形データに応じた駆動信号を伝達する複数の信号線からなる第1信号伝達部と、
前記各信号線に伝達される駆動信号の中間電位に基づいた電位差を検出する電位差検出部と
を有する液体吐出ヘッド。 A driving element for driving a nozzle for discharging liquid,
A plurality of switching elements connected in parallel to the driving element;
A first signal transmission unit connected to the drive element via each of the switching elements and configured to transmit a drive signal corresponding to waveform data;
A potential difference detection unit that detects a potential difference based on an intermediate potential of the drive signal transmitted to each of the signal lines.
前記駆動素子に並列に接続された複数のスイッチング素子と、
前記各スイッチング素子を介して前記駆動素子に接続され、波形データに応じた駆動信号を伝達する複数の信号線からなる第1信号伝達部と、
前記各信号線に伝達される駆動信号の中間電位に基づいた電位差を検出する電位差検出部と
を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記電位差検出部により検出される前記電位差に基づいて補正信号を生成し、前記補正信号に基づいて前記波形データを補正し、前記補正信号により補正された前記波形データに基づいて前記駆動信号を生成して前記信号線に出力することにより前記駆動素子を駆動する駆動方法。 A driving element for driving a nozzle for discharging liquid,
A plurality of switching elements connected in parallel to the driving element;
A first signal transmission unit connected to the drive element via each of the switching elements and configured to transmit a drive signal corresponding to waveform data;
A potential difference detection unit that detects a potential difference based on an intermediate potential of the drive signal transmitted to each of the signal lines.
A correction signal is generated based on the potential difference detected by the potential difference detection unit, the waveform data is corrected based on the correction signal, and the drive signal is generated based on the waveform data corrected by the correction signal. And driving the driving element by outputting the signal to the signal line.
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