JP2023121206A - 液体吐出装置、及びヘッドユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】液体の吐出特性を向上できる液体吐出装置を提供すること。【解決手段】駆動信号により駆動される駆動素子を含み、前記駆動素子の駆動により液体を吐出する吐出ヘッドと、複数の駆動データを含む基駆動信号に基づく前記駆動信号を出力する駆動回路を有する吐出制御回路と、前記基駆動信号を含む吐出制御信号を前記吐出制御回路に出力するメイン制御回路と、前記吐出制御回路と前記メイン制御回路とを通信可能に接続し、前記吐出制御信号が伝搬するケーブルと、を備え、前記吐出制御信号は、前記基駆動信号と、前記基駆動信号に対応する判定信号と、を含む、液体吐出装置。【選択図】図16

Description

本発明は、液体吐出装置、及びヘッドユニットに関する。
液体吐出装置の一例であるインクジェットプリンターには、インクジェットプリンター本体に設けられた制御回路等で生成された制御信号を、インクが吐出されるノズルを有するプリントヘッドに伝搬し、プリントヘッドが、入力される制御信号に基づいてインクの吐出タイミングを制御することで、媒体に画像や文書等を印刷する技術が知られている。
例えば、特許文献1には、液体吐出装置の本体に設けられたヘッド制御ユニットが外部機器から入力される画像信号に信号処理を施し、信号処理を施した信号をヘッドユニットに出力し、ヘッドユニットが、ヘッド制御ユニットから入力される信号に基づいて、ノズルからインクを吐出させるための駆動信号と、ノズルからのインクの吐出を制御する制御信号と、を生成する。これにより、ノズルからインクを吐出させるための駆動信号の波形に歪が生じるおそれが低減し、インクの吐出特性が向上する液体吐出装置が開示されている。
特開2020-116842号公報
しかしながら、ヘッドユニットからの液体の吐出特性を、さらに向上させるとの観点において、特許文献1に記載の技術では十分ではなく、さらなる改善の余地があった。
本発明に係る液体吐出装置の一態様は、
駆動信号により駆動される駆動素子を含み、前記駆動素子の駆動により液体を吐出する吐出ヘッドと、
複数の駆動データを含む基駆動信号に基づく前記駆動信号を出力する駆動回路を有する吐出制御回路と、
前記基駆動信号を含む吐出制御信号を前記吐出制御回路に出力するメイン制御回路と、
前記吐出制御回路と前記メイン制御回路とを通信可能に接続し、前記吐出制御信号が伝搬するケーブルと、
を備え、
前記吐出制御信号は、前記基駆動信号と、前記基駆動信号に対応する判定信号と、を含む。
本発明に係るヘッドユニットの一態様は、
駆動信号により駆動される駆動素子を含み、前記駆動素子の駆動により液体を吐出する吐出ヘッドと、
複数の駆動データを含む基駆動信号に基づく前記駆動信号を出力する駆動回路を有し、前記基駆動信号を含む吐出制御信号が入力される吐出制御回路と、
を備え、
前記吐出制御信号は、前記基駆動信号と、前記基駆動信号に対応する判定信号と、を含む。
液体吐出装置の構造を示す側面図である。 液体吐出装置の印刷部の周辺構造を示す側面図である。 液体吐出装置の印刷部の周辺構造を示す正面図である。 液体吐出装置の印刷部の周辺構造を示す斜視図である。 液体吐出装置の機能構成を示す図である。 インク吐出面の構成を示す図である。 吐出部の概略構成を示す図である。 駆動信号COMA,COMBの信号波形の一例を示す図である。 駆動信号VOUTの信号波形の一例を示す図である。 駆動信号選択回路の構成を示す図である。 デコーダーにおけるデコード内容を示す図である。 選択回路の構成を示す図である。 駆動信号選択回路の動作を説明するための図である。 駆動回路に入力される基駆動信号と、駆動回路が出力する駆動信号との関係の一例を示す図である。 駆動回路の構成の一例を示す図である。 吐出制御回路の構成、及び動作について説明するための図である。 変換回路の動作を説明するための図である。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.液体吐出装置の構造
図1~図4を用いて本実施形態における液体吐出装置1の構造について説明する。図1は、液体吐出装置1の構造を示す側面図である。図1に示すように、液体吐出装置1は、制御部2、繰出部3、支持部4、搬送部5、及び印刷部6を備える。ここで、以下の説明では、液体吐出装置1の幅方向をX方向、液体吐出装置1の奥行方向をY方向、液体吐出装置1の高さ方向をZ方向と称し、液体吐出装置1において媒体Pが搬送される方向を搬送方向Fと称する場合がある。また、図1~図4では、図示するX方向、Y方向及びZ方向が互いに直交する方向であり、搬送方向FはX方向と交差する方向であるとして説明を行うが、液体吐出装置1が備える各種の構成が直交して配置される場合に限定されるものではない。
制御部2は、液体吐出装置1の内部に固定されている。制御部2は、液体吐出装置1を制御するための各種信号を生成し、繰出部3、支持部4、搬送部5、及び印刷部6を含む液体吐出装置1が備える各構成に出力する。すなわち、制御部2は、繰出部3、支持部4、搬送部5、及び印刷部6を含む液体吐出装置1の各構成を制御する。
繰出部3は、保持部材31を有する。保持部材31は、媒体Pを巻き重ねたロール体32を回転可能に保持する。保持部材31に保持されたロール体32は、制御部2の制御により一方向に回転する。このロール体32の回転により、ロール体32から媒体Pが巻き解かれる。そして、ロール体32から巻き解かれた媒体Pが、支持部4に繰り出される。すなわち、繰出部3は、媒体Pをロール体32から支持部4に向かい繰り出す。
支持部4は、支持部材41、支持部材42、及び支持部材43を有する。支持部材41
は、繰出部3から繰り出された媒体Pを支持部材42に向けて案内する。支持部材42は、印刷が行われる媒体Pを支持する。支持部材43は、印刷済みの媒体Pを搬送方向Fの下流に向けて案内する。このような支持部材41、支持部材42、及び支持部材43は、搬送方向Fに沿って媒体Pが搬送される上流側から下流側に向かい支持部材41、支持部材42、支持部材43の順に位置している。すなわち、支持部材41、支持部材42、及び支持部材43は、媒体Pを支持するとともに媒体Pが搬送される搬送経路を構成している。
搬送部5は、媒体Pを搬送方向Fに沿って搬送する。搬送部5は、回転機構51、搬送ローラー52、及び従動ローラー53を有する。回転機構51は、制御部2の制御により回転する不図示のモーターや減速機等を含む。そして、回転機構51は、当該モーターや減速機等の回転により生じた駆動力を搬送ローラー52に付与する。搬送ローラー52は、媒体Pが搬送される搬送経路のZ方向に沿った下方に位置し、従動ローラー53は、媒体Pが搬送される搬送経路のZ方向に沿った上方に位置している。すなわち、媒体Pが搬送される搬送経路は、Z方向に沿って、搬送ローラー52と従動ローラー53との間に位置している。そして、搬送ローラー52と従動ローラー53とは、搬送経路に沿って搬送される媒体Pを挟持する。以上のように構成された搬送ローラー52に回転機構51から駆動力が付与されると、搬送ローラー52が回転する。これにより、搬送ローラー52と従動ローラー53とで挟持された媒体Pが、搬送経路に支持された状態で搬送方向Fに沿って搬送される。
印刷部6は、媒体Pにインクを吐出することで、媒体Pに画像を形成する。図2は、液体吐出装置1の印刷部6の周辺構造を示す側面図である。図3は、液体吐出装置1の印刷部6の周辺構造を示す正面図である。図4は、液体吐出装置1の印刷部6の周辺構造を示す斜視図である。図2、図3、及び図4に示すように、印刷部6は、キャリッジ71、放熱ケース81、ガイド部材62、及び移動機構61を有する。
キャリッジ71は、キャリッジ本体72とキャリッジカバー73とを有する。キャリッジ本体72は、X方向から見た場合の断面が略L字状をなし、少なくとも一部が媒体Pと対向するように位置している。キャリッジカバー73は、キャリッジ本体72に対して着脱自在に設けられている。そして、キャリッジカバー73がキャリッジ本体72に取付けられることで、キャリッジ71に閉空間が形成される。
キャリッジ71の閉空間の内部には、5個の吐出ヘッド400が位置している。5個の吐出ヘッド400のそれぞれは、下端部がキャリッジ本体72の下面側からキャリッジ71の閉空間の外部に露出するように、X方向に沿って等間隔に並んで設けられている。また、キャリッジ71の閉空間から外部に突出している吐出ヘッド400の下端部は、媒体Pと対向する。この吐出ヘッド400の下端部には、液体の一例としてのインクを吐出する複数のノズル651が位置している。
放熱ケース81は、吐出制御回路基板21と5個の駆動回路基板30とが収容されている。放熱ケース81の前端部は、キャリッジ71の後部の上端部に固定されている。すなわち、吐出制御回路基板21と5個の駆動回路基板30とは、放熱ケース81を介して、キャリッジ71に搭載されている。
吐出制御回路基板21には、コネクター29が設けられている。コネクター29には、制御部2と吐出制御回路基板21とを通信可能に接続する1又は複数のケーブル82が接続されている。すなわち、ケーブル82は、X方向に沿って往復移動するキャリッジ71に搭載された吐出制御回路基板21と、液体吐出装置1に固定された制御部2とを通信可能に接続する。すなわち、ケーブル82は、キャリッジ71の移動に伴い変形する。
吐出制御回路基板21のZ方向の上方には、5個の駆動回路基板30が立設した状態でX方向に沿って並設されている。そして、5個の駆動回路基板30は、吐出制御回路基板21と、BtoB(Board to Board)コネクター等のコネクター83を介して、通信可能に接続されている。
5個の駆動回路基板30のそれぞれの前端部には、コネクター84,85が設けられている。コネクター84,85は、放熱ケース81の前面からキャリッジ71の閉空間の内部に露出している。コネクター84には、ケーブル86の一端が接続され、コネクター85には、ケーブル87の一端が接続されている。また、キャリッジ71に搭載された5個の吐出ヘッド400のそれぞれの上面には、接続基板74が設けられている。接続基板74は、BtoBコネクター等のコネクター75を介して吐出ヘッド400と電気的に接続している。また、接続基板74には、コネクター76,77が設けられている。コネクター76には、前述したケーブル86の他端が接続され、コネクター77には、前述したケーブル87の他端が接続されている。これにより、5個の駆動回路基板30と、5個の駆動回路基板30に対応する5個の吐出ヘッド400と、ケーブル86,87を介して通信可能に接続される。
ガイド部材62は、X方向に沿って延在し、キャリッジ71を支持する。具体的には、ガイド部材62は、前面下部にX方向に延びるガイドレール部63を有し、キャリッジ71は、後面下部にキャリッジ支持部64を有する。そして、キャリッジ支持部64が、ガイドレール部63に摺動可能に支持される。これにより、キャリッジ71のガイド部材62にX方向に沿った往復移動が可能となる。
移動機構61は、制御部2の制御により駆動する不図示のモーター等を有する。移動機構61は、制御部2の制御により当該モーターを正転及び反転に制御するとともに、当該モーターに生じた回転力をキャリッジ71のX方向に沿った移動力に変換する。これにより、キャリッジ71は、5個の吐出ヘッド400、5個の駆動回路基板30、及び吐出制御回路基板21を搭載した状態でX方向に沿って往復移動する。
以上のよう本実施形態の液体吐出装置1では、液体吐出装置1の本体に固定された制御部2が、液体吐出装置1の動作を制御する各種信号を生成する。これにより、キャリッジ71のX方向に沿った往復移動が制御されるとともに、媒体Pの搬送方向Fに沿った搬送が制御される。また、制御部2は、ケーブル82を介して、キャリッジ71に搭載された吐出制御回路基板21に、吐出ヘッド400からインクを吐出させるための各種信号を出力する。吐出制御回路基板21は、入力された各種信号に基づき、キャリッジ71に搭載された駆動回路基板30及び吐出ヘッド400の動作を制御する。
すなわち、キャリッジ71に搭載された吐出制御回路基板21、駆動回路基板30、及び吐出ヘッド400を含む各種構成の動作も、媒体Pの搬送方向Fに沿った搬送、及びキャリッジ71のX方向に沿った移動ととともに、制御部2により制御される。すなわち、制御部2は、液体吐出装置1における媒体Pの搬送方向Fに沿った搬送と、吐出ヘッド400を搭載したキャリッジ71のX方向に沿った移動と、吐出ヘッド400からのインクの吐出タイミングを、を制御する。これにより、吐出ヘッド400が吐出するインクが、媒体Pの所望の位置に着弾する。したがって、媒体Pに所望の画像が形成される。
なお、図1~図4では、液体吐出装置1が5個の駆動回路基板30、及び5個の吐出ヘッド400と、を備えるとして説明を行ったが、液体吐出装置1が備える駆動回路基板30及び吐出ヘッド400の数は、5個に限られるものではない。
2.液体吐出装置の機能構成
次に、液体吐出装置1の機能構成について説明する。図5は、液体吐出装置1の機能構成を示す図である。図5に示すように、液体吐出装置1は、ヘッド制御ユニット10とヘッドユニット20とを有する。
ヘッド制御ユニット10は、前述した制御部2の少なくとも一部を構成するメイン制御回路100を有する。このようなメイン制御回路100は、プロセッサーを含む1又は複数の集積回路(IC:Integrated Circuit)装置として構成される。そして、ヘッド制御ユニット10は、液体吐出装置1の外部に設けられた不図示のホストコンピューター等の外部機器から入力される画像信号PDATAに基づいて、ヘッドユニット20を含む液体吐出装置1の動作を制御する。
具体的には、メイン制御回路100は、不図示の外部機器から入力される画像信号PDATAに対して、所定の信号処理を施すことで、送信信号Txを生成する。このメイン制御回路100が画像信号PDATAに施す信号処理としては、画像信号PDATAにより規定される画像情報の色調を液体吐出装置1が吐出するインクの色調に変換する色変換処理や、画像信号PDATAに基づく画像情報に基づいて、画素毎に、インクが吐出される画素であるか否かの情報を含む信号を生成するハーフトーン処理等が含まれる。そして、メイン制御回路100は、画像信号PDATAに基づいて生成した送信信号Txをヘッドユニット20に出力する。なお、メイン制御回路100が行う信号処理は、色変換処理、ハーフトーン処理に限るものではなく、例えば、ノズル補完処理、インターレース処理等が含まれてもよい。また、上述した信号処理の一部が、後述するヘッド制御回路200で実行されてもよい。
また、メイン制御回路100は、媒体Pの搬送を制御するための制御信号Ctrl-Pを生成し、回転機構51に出力する。回転機構51は、入力される制御信号Ctrl-Pに従い、前述したモーター等を制御する。これにより、搬送部5による媒体Pの搬送が制御される。また、メイン制御回路100は、キャリッジ71の往復移動を制御するための制御信号Ctrl-Cを生成し、移動機構61に出力する。移動機構61は、制御信号Ctrl-Cに従い、前述したモーター等を制御する。これにより、キャリッジ71の移動が制御される。
ヘッドユニット20は、吐出制御回路23、及びn個の吐出ヘッド400を有する。また、吐出制御回路23は、ヘッド制御回路200、及びn個の駆動信号出力回路300を含む。ここで、以下の説明において、n個の駆動信号出力回路300のそれぞれを区別する場合、n個の駆動信号出力回路300を駆動信号出力回路300-1~300-nと称し、n個の吐出ヘッド400のそれぞれを区別する場合、n個の吐出ヘッド400を吐出ヘッド400-1~400-nと称する場合がある。そして、以下の説明において、駆動信号出力回路300-i(i=1~nのいずれか)と、吐出ヘッド400-iとが対応して設けられるとして説明する。
吐出制御回路23は、前述した吐出制御回路基板21に設けられている。吐出制御回路23には、メイン制御回路100が出力する送信信号Txが入力される。そして、吐出制御回路23は、メイン制御回路100が出力する送信信号Txに基づいて、印刷データ信号SI1~SIn、ラッチ信号LAT1~LATn、チェンジ信号CH1~CHn、基駆動信号dA1~dAn,dB1~dBn、及びクロック信号SCKを生成し、対応する駆動信号出力回路300-1~300-nに出力する。
また、吐出制御回路23は、メイン制御回路100から入力される送信信号Txを正常に受信したことを示す信号を含む受信信号Rxを生成し、メイン制御回路100に出力す
る。
駆動信号出力回路300-1~300-nのそれぞれは、前述した駆動回路基板30に設けられている。駆動信号出力回路300-1は、駆動回路310a,310b、及び基準電圧信号出力回路320を含む。駆動回路310aには、基駆動信号dA1が入力される。そして、駆動回路310aは、入力される基駆動信号dA1をデジタル/アナログ信号変換した後、変換されたアナログ信号をD級増幅することで駆動信号COMA1を生成し、吐出ヘッド400-1に出力する。また、駆動回路310bには、基駆動信号dB1が入力される。そして、駆動回路310bは、入力される基駆動信号dB1をデジタル/アナログ信号変換した後、変換されたアナログ信号をD級増幅することで駆動信号COMB1を生成し、吐出ヘッド400-1に出力する。
基準電圧信号出力回路320は、駆動信号COMA1,COMB1に基づいて駆動される後述する圧電素子60の駆動の基準となる基準電圧信号VBS1を生成し、吐出ヘッド400-1に出力する。この基準電圧信号VBS1は、例えば、電圧値が6Vや5.5V等の一定電位の直流電圧信号であってもよく、グラウンド電位の信号であってもよい。
また、駆動信号出力回路300-1には、ヘッド制御回路200が出力する印刷データ信号SI1、ラッチ信号LAT1、チェンジ信号CH1、及びクロック信号SCKも入力される。印刷データ信号SI1、ラッチ信号LAT1、チェンジ信号CH1、及びクロック信号SCKは、駆動信号出力回路300-1が設けられた駆動回路基板30を伝搬し、吐出ヘッド400-1に入力される。
ここで、駆動信号出力回路300-1~300-nは同様の構成である。すなわち、駆動信号出力回路300-iには、基駆動信号dAi,dBiが入力される。そして、駆動信号出力回路300-iは、駆動信号COMAi,COMBi、基準電圧信号VBSiを生成し、吐出ヘッド400-iに出力する。また、駆動信号出力回路300-iが設けられた駆動回路基板30は、印刷データ信号SIi、ラッチ信号LATi、チェンジ信号CHi、及びクロック信号SCKが伝搬する。そして、駆動信号出力回路300-iが設けられた駆動回路基板30を伝搬した印刷データ信号SIi、ラッチ信号LATi、チェンジ信号CHi、及びクロック信号SCKは、吐出ヘッド400-iに入力される。
吐出ヘッド400-1は、m個の吐出モジュール410を備える。また、m個の吐出モジュール410のそれぞれは、駆動信号選択回路420とp個の吐出部600とを有する。m個の吐出モジュール410のそれぞれが有する駆動信号選択回路420は、例えば、集積回路装置として構成されている。すなわち、吐出ヘッド400-1は、m個の駆動信号選択回路420とm×p個の吐出部600とを有する。
吐出ヘッド400-1が有するm個の駆動信号選択回路420のそれぞれには、印刷データ信号SI1、ラッチ信号LAT1、チェンジ信号CH1、クロック信号SCK、及び駆動信号COMA1,COMB1が入力される。そして、吐出ヘッド400-1が有するm個の駆動信号選択回路420は、ラッチ信号LAT1及びチェンジ信号CH1で規定されたタイミングにおいて、印刷データ信号SI1の規定に従い、入力される駆動信号COMA1,COMB1の信号波形を選択又は非選択とすることで駆動信号VOUTを生成する。この吐出ヘッド400-1が有するm個の駆動信号選択回路420で生成された駆動信号VOUTは、対応する吐出部600が有する圧電素子60の一端に供給される。
このとき、吐出ヘッド400-1が有するm×p個の圧電素子60の他端には、基準電圧信号VBS1が供給されている。そして、吐出ヘッド400-1が有するm×p個の吐出部600が有する圧電素子60は、駆動信号COMA1,COMB1に基づく駆動信号
VOUTと、基準電圧信号VBS1と、の電位差に基づいて駆動する。その結果、圧電素子60の駆動に応じた量のインクが対応する吐出部600から吐出される。
ここで、吐出ヘッド400-1~400-nはいずれも同様の構成である。すなわち、吐出ヘッド400-iには、印刷データ信号SIi、ラッチ信号LATi、チェンジ信号CHi、クロック信号SCK、及び駆動信号COMAi,COMBiが入力され、吐出ヘッド400-iが有するm個の駆動信号選択回路420は、それぞれが、駆動信号COMAi,COMBiに基づく駆動信号VOUTを生成する。そして、吐出ヘッド400-iが有するm個の駆動信号選択回路420が生成した駆動信号VOUTは、吐出ヘッド400-iに含まれる対応する圧電素子60の一端に供給される。このとき、吐出ヘッド400-iに含まれる対応する圧電素子60の他端には、基準電圧信号VBSiが供給されている。したがって、吐出ヘッド400-iに含まれるm個の吐出モジュール410に含まれる圧電素子60は、駆動信号COMAi,COMBiに基づく駆動信号VOUTと、基準電圧信号VBSiと、の電位差に応じて駆動する。これにより、吐出ヘッド400-iに含まれるm個の吐出モジュール410に含まれるm×p個の吐出部600から、当該圧電素子60の駆動に応じた量のインクが出される。
3.吐出ヘッドの構成、及び動作
次に、吐出ヘッド400の構成、及び動作について説明する。なお、以下の説明において、吐出ヘッド400には、印刷データ信号SI1~SInとしての印刷データ信号SIと、ラッチ信号LAT1~LATnとしてのラッチ信号LATと、チェンジ信号CH1~CHnとしてのチェンジ信号CHと、クロック信号SCKと、駆動信号COMA1~COMAnとしての駆動信号COMAと、駆動信号COMB1~COMBnとしての駆動信号COMBと、基準電圧信号VBS1~VBSnとしての基準電圧信号VBSと、が入力されるとして説明を行う。
図6は、吐出ヘッド400において、インクが吐出される複数のノズル651が設けられたインク吐出面650の構成を示す図である。図6に示すように、吐出ヘッド400は、千鳥状に配置された4個の吐出モジュール410を有する。また、4個の吐出モジュール410のそれぞれは、Y方向に沿って2列で並設されたp個のノズル651を有する。すなわち、吐出ヘッド400のインク吐出面650には、4p個のノズル651が設けられている。そして、吐出ヘッド400は、インク吐出面650が、キャリッジ71の下方から突出した状態で、媒体Pと向かい合うように位置している。なお、吐出ヘッド400が有する吐出モジュール410の数は、4個に限られるものではない。
次に、吐出モジュール410が有するp個の吐出部600の構造について説明する。図7は、吐出部600の概略構成を示す図である。なお、図7には、吐出部600に加えて、リザーバー641及びインク供給口661を図示している。
図7に示すように、吐出部600は、圧電素子60、振動板621、キャビティー631及びノズル651を含む。振動板621は、図7において上面に設けられた圧電素子60の駆動に伴い変位する。振動板621は、キャビティー631の内部容積を拡大/縮小させるダイヤフラムとして機能する。キャビティー631の内部には、インクが充填されている。そして、キャビティー631は、圧電素子60の駆動による振動板621の変位により、内部容積が変化する圧力室として機能する。ノズル651は、ノズルプレート632に形成されるとともに、キャビティー631に連通する開孔部である。そして、キャビティー631の内部容積の変化に伴い、キャビティー631の内部に貯留されたインクが、ノズル651から吐出される。
圧電素子60は、圧電体601を一対の電極611,612で挟んだ構造である。この
構造の圧電体601は、電極611と電極612との電位差に応じて、電極611,612、及び振動板621の中央部分が、両端部分に対して図7における上下方向に撓む。具体的には、圧電素子60の一端である電極611には駆動信号VOUTが供給され、他端である電極612には基準電圧信号VBSが供給される。そして、駆動信号VOUTの電圧値に応じて圧電素子60が上方向に撓むことで振動板621が上方向に変位し、その結果、キャビティー631の内部容積が拡大する。したがって、リザーバー641に貯留されたているインクがキャビティー631に引き込まれる。一方で、駆動信号VOUTの電圧値に応じて圧電素子60が下方向に撓むことで振動板621が下方向に変位し、その結果、キャビティー631の内部容積が縮小する。したがって、キャビティー631の内部容積の縮小の程度に応じた量のインクが、ノズル651から吐出される。以上のように、吐出ヘッド400は、圧電素子60を含み、圧電素子60の駆動により媒体に対してインクを吐出する。なお、圧電素子60は、図示した構造に限られず、圧電素子60の変位に伴いインクを吐出させることができる型であればよい。
ここで、圧電素子60の電極611に供給される駆動信号VOUTの基となる駆動信号COMA,COMBの波形の一例、及び駆動信号VOUTの波形の一例について説明する。
図8は、駆動信号COMA,COMBの信号波形の一例を示す図である。図8に示すように、駆動信号COMA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に配置された台形波形Adp1と、チェンジ信号CHが立ち上がってからラッチ信号LATが立ち上がるまでの期間T2に配置された台形波形Adp2とを連続させた信号波形である。そして、台形波形Adp1が、圧電素子60の一端に供給された場合、当該圧電素子60に対応する吐出部600から、所定量のインクが吐出され、台形波形Adp2が、圧電素子60の一端に供給された場合、当該圧電素子60に対応する吐出部600から、所定量よりも多い量のインクが吐出される。
また、駆動信号COMBは、期間T1に配置された台形波形Bdp1と、期間T2に配置された台形波形Bdp2と、を連続させた信号波形である。そして、台形波形Bdp1が、圧電素子60の一端に供給された場合、当該圧電素子60に対応する吐出部600からインクは吐出されない。このとき、吐出部600は、ノズル651の開孔部付近のインクを振動させることで、インク粘度の増大を防止する。また、台形波形Bdp2が、圧電素子60の一端に供給された場合、台形波形Adp1が供給された場合と同様に、当該圧電素子60に対応する吐出部600から、所定量のインクが吐出される。
ここで、以下の説明において、圧電素子60の一端に台形波形Adp1、及び台形波形Bdp2が供給された場合に対応するノズル651から吐出されるインクの吐出量を小程度の量と称し、圧電素子60の一端に台形波形Adp2が供給された場合に対応するノズル651から吐出されるインクの吐出量を中程度の量と称する場合がある。また、圧電素子60の一端に台形波形Bdp1が供給された場合に、対応するノズル651の開孔部付近のインクを振動させる動作を微振動と称する場合がある。
以上のような信号波形を含む駆動信号COMA,COMBにおいて、台形波形Adp1,Adp2,Bdp1,Bdp2のそれぞれの開始タイミング及び終了タイミングでの電圧値は、いずれも電圧Vcで共通である。すなわち、台形波形Adp1,Adp2,Bdp1,Bdp2のそれぞれは、電圧値が電圧Vcで開始し電圧Vcで終了する信号波形である。そして、期間T1と期間T2とからなる周期Taが、媒体Pにドットを形成する印刷周期に相当する。
なお、図8では、台形波形Adp1と台形波形Bdp2とが同じ形状の信号波形の場合
を例示しているが、台形波形Adp1と台形波形Bdp2とが異なる形状の信号波形であってもよい。さらに、台形波形Adp1が圧電素子60に供給された場合と、台形波形Bdp2が圧電素子60に供給された場合とでは、双方が対応するノズル651から小程度の量のインクが吐出されるとして説明を行うが、これに限るものではない。すなわち、駆動信号COMA,COMBの信号波形は、図8に示す一例に限られるものではなく、吐出ヘッド400を搭載するキャリッジ71の移動速度、吐出ヘッド400から吐出されるインクの性質、インクが着弾する媒体Pの材質等に応じて、様々な形状の信号波形が用いられてもよい。さらに、複数の吐出ヘッド400のそれぞれに供給される駆動信号COMA,COMBの信号波形の形状が互いに異なってもよい。すなわち、吐出ヘッド400-iに供給される駆動信号COMAi,COMBiの信号波形の形状と、吐出ヘッド400-i+1に供給される駆動信号COMAi+1,COMBi+1の信号波形の形状とが異なってもよい。
図9は、媒体Pに形成される「大ドットLD」、「中ドットMD」、「小ドットSD」及び「非記録ND」のそれぞれに対応する駆動信号VOUTの信号波形の一例を示す図である。
図9に示すように、「大ドットLD」に対応する駆動信号VOUTは、周期Taにおいて、期間T1に配置された台形波形Adp1と、期間T2に配置された台形波形Adp2と、を連続させた信号波形となっている。この駆動信号VOUTが圧電素子60の一端に供給された場合、周期Taにおいて、当該圧電素子60に対応する吐出部600から、小程度の量のインクと中程度の量のインクとが吐出される。よって、媒体Pには、それぞれのインクが着弾し合体することで大ドットLDが形成される。
「中ドットMD」に対応する駆動信号VOUTは、周期Taにおいて、期間T1に配置された台形波形Adp1と、期間T2に配置された台形波形Bdp2と、を連続させた信号波形となっている。この駆動信号VOUTが圧電素子60の一端に供給された場合、周期Taにおいて、当該圧電素子60に対応する吐出部600から、小程度の量のインクが2回吐出される。よって、媒体Pには、それぞれのインクが着弾し合体することで中ドットMDが形成される。
「小ドットSD」に対応する駆動信号VOUTは、周期Taにおいて、期間T1に配置された台形波形Adp1と、期間T2に配置された電圧値が電圧Vcで一定の信号波形と、を連続させた信号波形となっている。この駆動信号VOUTが圧電素子60の一端に供給された場合、周期Taにおいて、当該圧電素子60に対応した吐出部600から、小程度の量のインクが1回吐出される。よって、媒体Pには、このインクが着弾し小ドットSDが形成される。
「非記録ND」に対応する駆動信号VOUTは、周期Taにおいて、期間T1に配置された台形波形Bdp1と、期間T2に配置された電圧値が電圧Vcで一定の信号波形と、を連続させた信号波形となっている。この駆動信号VOUTが圧電素子60の一端に供給された場合、周期Taにおいて、当該圧電素子60に対応した吐出部600のノズル651の開孔部付近のインクが振動するのみで、吐出部600からインクは吐出されない。よって、媒体Pにインクは着弾せず、媒体Pにドットは形成されない。
ここで、電圧値が電圧Vcで一定の波形とは、駆動信号VOUTとして台形波形Adp1,Adp2,Bdp1,Bdp2のいずれも選択されていない場合において、直前の電圧Vcが圧電素子60の容量成分により保持されることにより生じる信号波形である。すなわち、駆動信号選択回路420が、駆動信号VOUTとして台形波形Adp1,Adp2,Bdp1,Bdp2のいずれも選択していない場合、圧電素子60の電極611には
、電圧値が電圧Vcで一定の信号波形が駆動信号VOUTとして供給される。
次に、駆動信号COMA,COMBの信号波形を選択することで、駆動信号VOUTを生成する駆動信号選択回路420の構成及び動作について説明する。図10は、駆動信号選択回路420の構成を示す図である。図10に示すように、駆動信号選択回路420は、選択制御回路430及び複数の選択回路440を含む。
選択制御回路430には、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及びクロック信号SCKが入力される。また、選択制御回路430には、シフトレジスター(S/R)432とラッチ回路434とデコーダー436との組が、p個の吐出部600の各々に対応して設けられている。すなわち、駆動信号選択回路420は、対応して設けられたp個の吐出部600と同数のシフトレジスター432とラッチ回路434とデコーダー436との組を含む。
駆動信号選択回路420に入力される印刷データ信号SIは、クロック信号SCKに同期した信号であって、p個の吐出部600の各々に対して、「大ドットLD」、「中ドットMD」、「小ドットSD」及び「非記録ND」のいずれかを選択するための2ビットの印刷データ[SIH,SIL]を含む、合計2pビットの信号である。印刷データ信号SIは、吐出部600に対応して、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]毎に、シフトレジスター432に保持される。具体的には、吐出部600に対応したp段のシフトレジスター432が互いに縦続接続されるとともに、シリアルで入力された印刷データ信号SIが、クロック信号SCKに従って順次後段に転送される。なお、図10では、シフトレジスター432を区別するために、印刷データ信号SIが入力される上流側から順番に1段、2段、…、p段と表記している。
p個のラッチ回路434の各々は、p個のシフトレジスター432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。
図11は、デコーダー436におけるデコード内容を示す図である。デコーダー436は、ラッチされた2ビットの印刷データ[SIH,SIL]に応じた論理レベルの選択信号S1,S2を選択回路440に出力する。例えば、デコーダー436は、ラッチされた2ビットの印刷データ[SIH,SIL]が[1,0]の場合、期間T1,T2においてH,Lレベルとなる選択信号S1と、期間T1,T2においてL,Hレベルとなる選択信号S2とを、選択回路440に出力する。
選択回路440は、吐出部600のそれぞれに対応して設けられている。すなわち、駆動信号選択回路420が有する選択回路440の数は、対応する吐出部600と同じp個である。図12は、吐出部600の1個分に対応する選択回路440の構成を示す図である。図12に示すように、選択回路440は、NOT回路であるインバーター442a,442bとトランスファーゲート444a,444bとを有する。
選択信号S1は、トランスファーゲート444aにおいて丸印が付されていない正制御端に入力される一方で、インバーター442aによって論理反転されて、トランスファーゲート444aにおいて丸印が付された負制御端に入力される。また、トランスファーゲート444aの入力端には、駆動信号COMAが供給される。選択信号S2は、トランスファーゲート444bにおいて丸印が付されていない正制御端に入力される一方で、インバーター442bによって論理反転されて、トランスファーゲート444bにおいて丸印が付された負制御端に入力される。また、トランスファーゲート444bの入力端には、駆動信号COMBが供給される。そして、トランスファーゲート444a,444bの出
力端が共通に接続され、駆動信号VOUTとして出力する。
具体的には、トランスファーゲート444aにHレベルの選択信号S1が入力された場合、トランスファーゲート444aの入力端と出力端とが導通となり、トランスファーゲート444aにLレベルの選択信号S1が入力された場合、トランスファーゲート444aの入力端と出力端とは非導通となる。同様に、トランスファーゲート444bにHレベルの選択信号S2が入力された場合、トランスファーゲート444bの入力端と出力端とが導通となり、トランスファーゲート444bにLレベルの選択信号S2が入力された場合、トランスファーゲート444bの入力端と出力端とは非導通となる。以上のように構成された選択回路440は、選択信号S1,S2の論理レベルに基づいてトランスファーゲート444a,444bの入力端と出力端との導通状態が制御されることで、入力端に供給される駆動信号COMA,COMBの信号波形を選択、又は非選択とする。これにより、選択回路440は、駆動信号COMA,COMBに基づく駆動信号VOUTを生成し、駆動信号選択回路420から出力する。
ここで、図13を用いて、駆動信号選択回路420の動作の詳細について説明する。図13は、駆動信号選択回路420の動作を説明するための図である。印刷データ信号SIは、クロック信号SCKに同期してシリアルで入力されて、吐出部600に対応するp個のシフトレジスター432において順次転送される。そして、クロック信号SCKの入力が停止することで、p個のシフトレジスター432には、吐出部600の各々に対応した2ビットの印刷データ[SIH,SIL]が保持される。
そして、ラッチ信号LATが立ち上がることで、ラッチ回路434のそれぞれは、対応するシフトレジスター432に保持されている2ビットの印刷データ[SIH,SIL]を一斉にラッチする。なお、図13に示すLT1、LT2、…、LTpは、1段、2段、…、p段のシフトレジスター432に対応して、ラッチ回路434がラッチした2ビットの印刷データ[SIH,SIL]を示している。
デコーダー436は、ラッチされた2ビットの印刷データ[SIH,SIL]で規定されるドットのサイズに応じて、期間T1,T2のそれぞれにおいて、選択信号S1,S2の論理レベルを図11に示す内容で出力する。
具体的には、
デコーダー436は、入力される印刷データ[SIH,SIL]が[1,1]の場合、選択信号S1の論理レベルを期間T1,T2においてH,Hレベルとし、選択信号S2の論理レベルを期間T1,T2においてL,Lレベルとする。この場合、選択回路440は、期間T1において台形波形Adp1を選択し、期間T2において台形波形Adp2を選択する。その結果、駆動信号選択回路420は、図9に示した「大ドットLD」に対応する駆動信号VOUTを出力する。
また、デコーダー436は、入力される印刷データ[SIH,SIL]が[1,0]の場合、選択信号S1の論理レベルを期間T1,T2においてH,Lレベルとし、選択信号S2の論理レベルを期間T1,T2においてL,Hレベルとする。この場合、選択回路440は、期間T1において台形波形Adp1を選択し、期間T2において台形波形Bdp2を選択する。その結果、駆動信号選択回路420は、図9に示した「中ドットMD」に対応する駆動信号VOUTを出力する。
また、デコーダー436は、入力される印刷データ[SIH,SIL]が[0,1]の場合、選択信号S1の論理レベルを期間T1,T2においてH,Lレベルとし、選択信号S2の論理レベルを期間T1,T2においてL,Lレベルとする。この場合、選択回路4
40は、期間T1において台形波形Adp1を選択し、期間T2において台形波形Adp2,Bdp2のいずれも選択しない。その結果、図9に示した「小ドットSD」に対応する駆動信号VOUTが生成される。
また、デコーダー436は、入力される印刷データ[SIH,SIL]が[0,0]の場合、選択信号S1の論理レベルを期間T1,T2においてL,Lレベルとし、選択信号S2の論理レベルを期間T1,T2においてH,Lレベルとする。この場合、選択回路440は、期間T1において台形波形Bdp1を選択し、期間T2において台形波形Adp2,Bdp2のいずれも選択しない。その結果、図9に示した「非記録ND」に対応する駆動信号VOUTが生成される。
以上のように、駆動信号選択回路420は、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及びクロック信号SCKに基づいて、駆動信号COMA,COMBの波形を選択し、駆動信号VOUTとして出力する。換言すれば、駆動信号選択回路420は、駆動信号COMA,COMBの圧電素子60への供給を制御する。これにより、吐出ヘッド400は、インクを吐出する。すなわち、吐出ヘッド400は、駆動信号COMA,COMBに基づく駆動信号VOUTにより駆動される圧電素子60を含み、圧電素子60の駆動により液体を吐出する。
4.駆動回路の構成、及び動作
次に、駆動信号COMA,COMBを出力する駆動回路310a,310bの構造、及び動作について説明する。ここで、駆動信号COMAを出力する駆動回路310aと、駆動信号COMBを出力する駆動回路310bとは、入力される信号、及び出力する信号が異なるのみであって、同様の構成、及び動作である。そのため、以下では、駆動信号COMAを出力する駆動回路310aの構成、及び動作についてのみ説明を行い、駆動信号COMBを出力する駆動回路310bの構成、及び動作についての説明は省略する。
図14は、駆動回路310aに入力される基駆動信号dAと、駆動回路310aが出力する駆動信号COMAとの関係の一例を示す図である。なお、図14には、駆動信号COMBを出力する駆動回路310bに入力される信号、及び出力する信号を、括弧を付して併記している。
図14に示すように、駆動回路310aに入力される基駆動信号dAは、複数の駆動データadtを含む。駆動データadtは、間隔Δt毎に駆動回路310aに入力される。そして、駆動回路310aは、間隔Δt毎に入力される駆動データadtにより規定される電圧値の信号を駆動信号COMAとして出力する。
具体的には、任意の時刻t1において、駆動回路310aに電圧v1を規定する駆動データadtが入力されると、駆動回路310aは、電圧値が電圧v1となる駆動信号COMAを出力する。そして、時刻t0に続く時刻t1において、駆動回路310aに電圧v2を規定する駆動データadtが入力されると、駆動回路310aは電圧値が電圧v2となる駆動信号COMAを出力する。換言すれば、駆動回路310aは、時刻t0から時刻t1になることで、電圧値が電圧v1から電圧v2に変化する駆動信号COMAを出力する。
詳細には、ヘッド制御回路200は、周期Taよりも十分に小さな間隔Δt毎に駆動データadtを含む基駆動信号dAを出力する。したがって、駆動回路310aには、間隔Δt毎に駆動信号COMAの電圧値を規定する駆動データadtが入力される。駆動回路310aは、入力される駆動データadtにより規定される電圧値の信号を駆動信号COMAとして出力する。すなわち、駆動回路310aが出力する駆動信号COMAの瞬時電
圧が駆動データadtにより規定され、周期Taにおける駆動信号COMAの信号波形が複数の駆動データadtを含む基駆動信号dAにより規定される。換言すれば、駆動回路310aは、複数の駆動データadtを含む基駆動信号dAに基づく駆動信号COMAを出力する。
同様に、ヘッド制御回路200は、周期Taよりも十分に小さな間隔Δt毎に駆動データbdtを含む基駆動信号dBを出力する。したがって、駆動回路310bには、間隔Δt毎に駆動信号COMBの電圧値を規定する駆動データbdtが入力される。駆動回路310bは、入力される駆動データbdtにより規定される電圧値の信号を駆動信号COMBとして出力する。すなわち、駆動回路310bが出力する駆動信号COMBの瞬時電圧が駆動データbdtにより規定され、周期Taにおける駆動信号COMBの信号波形が複数の駆動データbdtを含む基駆動信号dBにより規定される。換言すれば、駆動回路310bは、複数の駆動データbdtを含む基駆動信号dBに基づく駆動信号COMBを出力する。
ここで、駆動データadt,bdtは、任意の時刻t1における駆動信号COMA,COMBの電圧値と、時刻t1に続く時刻t2における駆動信号COMA,COMBの電圧値との差分を規定するデータであってもよく、また、任意の時刻t1における駆動信号COMA,COMBの電圧値そのものを規定するデータであってもよい。
次に、駆動回路310aの構成の具体例について図15を用いて説明する。図15は、駆動回路310aの構成の一例を示す図である。
図15に示すように、駆動回路310aは、変調回路510を含む集積回路500と、増幅回路550と、復調回路560と、帰還回路570,572と、を有する。
集積回路500は、端子In、端子Bst、端子Hdr、端子Sw、端子Gvd、端子Ldr、端子Gnd、及び端子Vbsを含む複数の端子を有する。また、集積回路500は、DAC(Digital to Analog Converter)511、変調回路510、及びゲートドライブ回路520を含む。
DAC511は、駆動信号COMAの波形を規定する基駆動信号dAとしての駆動データadtを、アナログ信号の基駆動信号aoに変換する。そして、DAC511は、基駆動信号aoを変調回路510に出力する。
変調回路510は、基駆動信号aoを変調した変調信号Msを生成し、ゲートドライブ回路520に出力する。変調回路510は、加算器512,513、コンパレーター514、インバーター515、積分減衰器516、及び減衰器517を含む。
積分減衰器516は、端子Vfbを介して入力される駆動信号COMAを減衰するとともに積分し加算器512の-側の入力端に供給する。また、加算器512の+側の入力端には、基駆動信号aoが入力される。加算器512は、+側の入力端に入力される電圧値から-側の入力端に入力された電圧値を差し引き積分した電圧信号を加算器513の+側の入力端に供給する。ここで、基駆動信号aoの電圧振幅の最大値は、例えば、2V程度であるのに対して、駆動信号COMAの電圧の最大値は、25V以上であって40Vを超える場合もある。積分減衰器516は、偏差を求めるにあたり両電圧の振幅範囲を合わせるために、端子Vfbを介して入力された駆動信号COMAの電圧を減衰している。
減衰器517は、端子Ifbを介して入力される駆動信号COMAの高周波成分を減衰した電圧信号を、加算器513の-側の入力端に供給する。加算器513の+側の入力端
には、加算器512から出力された電圧信号が入力される。そして、加算器513は、+側の入力端に入力される電圧信号から、-側の入力端に入力される電圧信号を減算した電圧信号Osを、コンパレーター514に出力する。
コンパレーター514は、加算器513から出力される電圧信号Osをパルス変調した変調信号Msを出力する。具体的には、コンパレーター514は、加算器513から出力される電圧信号Osの電圧値が上昇している場合であって、且つ所定の閾値Vth1以上になった場合にHレベルとなり、電圧信号Osの電圧値が下降している場合であって、且つ所定の閾値Vth2を下回った場合にLレベルとなる変調信号Msを出力する。ここで、閾値Vth1,Vth2は、閾値Vth1>閾値Vth2という関係に設定されている。
コンパレーター514から出力された変調信号Msは、ゲートドライブ回路520に含まれるゲートドライバー521に供給される。また、変調信号Msは、インバーター515により論理レベルが反転された後、ゲートドライブ回路520に含まれるゲートドライバー522にも供給される。すなわち、ゲートドライバー521に供給される信号の論理レベルとゲートドライバー522に供給される信号の論理レベルとは、互いに排他的な関係にある。
ここで、ゲートドライバー521に供給される信号の論理レベルとゲートドライバー522に供給される信号の論理レベルとは、同時にHレベルとならなければよく、例えば、ゲートドライバー521に供給される信号の論理レベルがHレベルになるタイミングと、ゲートドライバー522に供給される信号の論理レベルがHレベルになるタイミングと、が不図示のタイミング回路により制御されてもよい。すなわち、互いに排他的な関係にあるとは、ゲートドライバー521及びゲートドライバー522に供給される信号の論理レベルが、同時にHレベルになることがないことを意味し、詳細には、後述する増幅回路550に含まれるトランジスターM1とトランジスターM2とが同時にオンすることがないことを意味する。
ゲートドライブ回路520は、ゲートドライバー521と、ゲートドライバー522とを含む。ゲートドライバー521は、コンパレーター514から出力される変調信号Msをレベルシフトして、増幅制御信号Hgdとして端子Hdrから出力する。ゲートドライバー521の電源電圧のうち高位側は、端子Bstを介して供給され、低位側は、端子Swを介して供給される。端子Bstは、コンデンサーC5の一端及び逆流防止用のダイオードD1のカソードに接続される。また、端子Swは、コンデンサーC5の他端に接続され、ダイオードD1のアノードは、端子Gvdに接続される。これにより、ダイオードD1のアノードには、不図示の電源回路から供給される電圧Vmが供給される。したがって、端子Bstと端子Swとの電位差は、コンデンサーC5の両端の電位差であって電圧Vmにおよそ等しくなる。すなわち、ゲートドライバー521は、入力される変調信号Msに従い端子Swに対して電圧Vmだけ大きな電圧値の増幅制御信号Hgdを端子Hdrから出力する。
ゲートドライバー522は、ゲートドライバー521よりも低電位側で動作する。ゲートドライバー522は、コンパレーター514から出力された変調信号Msの論理レベルがインバーター515によって反転された信号をレベルシフトして、増幅制御信号Lgdとして端子Ldrから出力する。ゲートドライバー522の電源電圧のうち高位側は、電圧Vmが供給され、低位側は、端子Gndを介して例えば0Vのグラウンド電位が供給される。これにより、ゲートドライバー522は、入力される変調信号Msの論理レベルが反転された信号に従い端子Gndに対して電圧Vmだけ大きな電圧値の増幅制御信号Lgdを端子Ldrから出力する。
増幅回路550は、トランジスターM1とトランジスターM2とを含む。トランジスターM1のドレインには、例えば、42Vの直流で電圧である増幅電圧VHVが供給される。トランジスターM1のゲートは、抵抗R1の一端と電気的に接続され、抵抗R1の他端は、集積回路500の端子Hdrと電気的に接続されている。すなわち、トランジスターM1のゲートには、集積回路500の端子Hdrから出力される増幅制御信号Hgdが供給される。トランジスターM1のソースは、集積回路500の端子Swと電気的に接続されている。
トランジスターM2のドレインは、集積回路500の端子Swと電気的に接続されている。すなわち、トランジスターM2のドレインとトランジスターM1のソースとは、互いに電気的に接続されている。トランジスターM2のゲートは、抵抗R2の一端と電気的に接続され、抵抗R2の他端は、集積回路500の端子Ldrと電気的に接続されている。すなわち、トランジスターM2のゲートには、集積回路500の端子Ldrから出力される増幅制御信号Lgdが供給される。トランジスターM2のソースには、グラウンド電位が供給される。
以上のように構成された増幅回路550において、トランジスターM1がオフ、トランジスターM2がオンに制御されている場合、端子Swが接続されるノードの電圧値は、グラウンド電位となる。したがって、端子Bstには電圧Vmが供給される。一方、トランジスターM1がオン、トランジスターM2がオフに制御されている場合、端子Swが接続されるノードの電圧値は、増幅電圧VHVとなる。したがって、端子Bstには増幅電圧VHV+電圧Vmの電圧値の信号が供給される。
すなわち、トランジスターM1を駆動させるゲートドライバー521は、コンデンサーC5をフローティング電源として、トランジスターM1及びトランジスターM2の動作に応じて、端子Swの電位が0V又は増幅電圧VHVに変化することで、Lレベルが電圧Vmであって、且つ、Hレベルが増幅電圧VHV+電圧Vmの電圧値の増幅制御信号Hgdを生成し、トランジスターM1のゲートに供給する。
一方、トランジスターM2を駆動させるゲートドライバー522は、トランジスターM1及びトランジスターM2の動作に関係なく、Lレベルがグラウンド電位であって、且つ、Hレベルが電圧Vmの電圧値の増幅制御信号Lgdを生成し、トランジスターM2のゲートに供給する。
以上のような増幅回路550は、トランジスターM1とトランジスターM2とで基駆動信号dA,aoが変調された変調信号Msを増幅電圧VHVに基づいて増幅する。これにより、トランジスターM1のソース、及びトランジスターM2のドレインが共通に接続される接続点には、増幅変調信号AMsが生成される。そして、増幅回路550は、生成した増幅変調信号AMsを復調回路560に向け出力する。
復調回路560は、増幅回路550が出力する増幅変調信号AMsを復調することで、駆動信号COMAを生成し、駆動回路310aから出力する。
復調回路560は、インダクターL1とコンデンサーC1とを含む。インダクターL1の一端は、コンデンサーC1の一端と接続されている。また、インダクターL1の他端には、増幅変調信号AMsが入力され、コンデンサーC1の他端には、グラウンド電位が供給されている。すなわち、復調回路560が有するインダクターL1とコンデンサーC1とは、ローパスフィルターを構成する。復調回路560は、当該ローパスフィルターによって増幅回路550が出力する増幅変調信号AMsを平滑することで増幅変調信号AMs
を復調し、復調した信号を駆動信号COMAとして出力する。
帰還回路570は、抵抗R3と抵抗R4とを含む。抵抗R3の一端には、駆動信号COMAが供給され、他端は、端子Vfb及び抵抗R4の一端と接続されている。抵抗R4の他端には、増幅電圧VHVが供給される。これにより、端子Vfbには、帰還回路570を通過した駆動信号COMAが、増幅電圧VHVでプルアップされた状態で帰還する。
帰還回路572は、コンデンサーC2,C3,C4と、抵抗R5,R6を含む。コンデンサーC2の一端には、駆動信号COMAが供給され、他端は、抵抗R5の一端、及び抵抗R6の一端と接続されている。抵抗R5の他端にはグラウンド電位が供給される。これにより、コンデンサーC2と抵抗R5とがハイパスフィルターとして機能する。このハイパスフィルターのカットオフ周波数は、例えば約9MHzに設定される。また、抵抗R6の他端は、コンデンサーC4の一端、及びコンデンサーC3の一端と接続されている。コンデンサーC3の他端には、グラウンド電位が供給される。これにより、抵抗R6とコンデンサーC3とは、ローパスフィルターとして機能する。このローパスフィルターのカットオフ周波数は、例えば約160MHzに設定される。すなわち、帰還回路572は、ハイパスフィルターとローパスフィルターと備え、駆動信号COMAに含まれる所定の周波数域の信号を通過させるバンドパスフィルターとして機能する。
そして、コンデンサーC4の他端は集積回路500の端子Ifbと接続されている。これにより、端子Ifbには、バンドパスフィルターとして機能する帰還回路572を通過した駆動信号COMAの高周波成分のうち、直流成分がカットされた信号が帰還する。
ところで、駆動信号COMAは、基駆動信号dAに基づく増幅変調信号AMsを復調回路560によって平滑された信号である。そして、駆動信号COMAは、端子Vfbを介して積分・減算された上で、加算器512に帰還される。よって、駆動回路310aは、帰還の遅延と、帰還の伝達関数で定まる周波数で自励発振する。ただし、端子Vfbを介した帰還経路は、遅延量が大きいため、当該端子Vfbを介した帰還のみでは自励発振の周波数を駆動信号COMAの精度を十分に確保できるほど高くすることができない場合がある。そこで、端子Vfbを介した経路とは別に、端子Ifbを介して、駆動信号COMAの高周波成分を帰還する経路を設けることで、回路全体でみた場合における遅延を小さくしている。これにより、電圧信号Osの周波数は、端子Ifbを介した経路が存在しない場合と比較して、駆動信号COMAの精度を十分に確保できるほどに高くすることができる。
5.吐出制御回路の構成、及び動作
以上のように、本実施形態の液体吐出装置1は、駆動信号COMA,COMBに基づく駆動信号VOUTにより駆動される圧電素子60を含み、圧電素子60の駆動によりインクを吐出する吐出ヘッド400と、複数の駆動データadtを含む基駆動信号dAに基づく駆動信号COMAを出力する駆動回路310aと、複数の駆動データbdtを含む基駆動信号dBに基づく駆動信号COMBを出力する駆動回路310bと、を含み、基駆動信号dA,dBを含む送信信号Txが入力される吐出制御回路23と、有するヘッドユニット20と、基駆動信号dA,dBを含む送信信号Txを吐出制御回路23に出力するメイン制御回路100を有するヘッド制御ユニット10と、吐出制御回路23とメイン制御回路100とを通信可能に接続し、送信信号Txが伝搬するケーブル82と、を備える。このような液体吐出装置1において、ヘッド制御ユニット10が有するメイン制御回路100が出力する送信信号Txが入力されるとともに、送信信号Txに基づいて吐出ヘッド400からのインクの吐出を制御する吐出制御回路23の構成、及び動作について説明する。
図16は、吐出制御回路23の構成、及び動作について説明するための図である。なお、図16には、吐出制御回路23に加えて、吐出制御回路23に送信信号Txを出力するメイン制御回路100、及び吐出制御回路23とメイン制御回路100とを通信可能に接続するケーブル82を図示している。
図16に示すように、ヘッド制御ユニット10が有するメイン制御回路100は、変換回路110、及び光電変換回路130を有し、ヘッドユニット20が有する吐出制御回路23は、ヘッド制御回路200、及び駆動回路310a,310bを有する。また、ヘッド制御回路200は、変換回路210,光電変換回路230、及び判定回路250a,250bを含む。そして、メイン制御回路100と吐出制御回路23が有するヘッド制御回路200とは、ケーブル82としての2個の光ケーブル170a,170bで通信可能に接続されている。すなわち、メイン制御回路100と吐出制御回路23が有するヘッド制御回路200とを通信可能に接続するケーブル82は、光ケーブル170a,170bを含み、メイン制御回路100と吐出制御回路23が有するヘッド制御回路200との間で光ケーブル170a,170bを伝搬する送信信号Tx、及び受信信号Rxは光信号である。このような光ケーブル170a,170bとしては、例えば、光ファイバーケーブルを用いることができる。
変換回路110は、不図示のホストコンピューター等から供給される画像信号PDATAに、前述した色変換処理や、ハーフトーン処理などを施すことにより、電気信号である画像信号ePDATA1を生成する。すなわち、変換回路110は、画像信号PDATAを画像信号ePDATAに変換する。そして、変換回路110は、画像信号ePDATA1を、光電変換回路130に出力する。また、変換回路110には、応答信号eREP2が入力される。応答信号eREP2は、変換回路110が出力する画像信号ePDATA1が、対応するヘッドユニット20に正常に伝搬されることを示す信号を含む。
光電変換回路130は、E/O回路131、及びO/E回路132を含む。E/O回路131は、例えば、発光素子等を含み、電気信号を光信号に変換する。具体的には、E/O回路131には、変換回路110から電気信号である画像信号ePDATA1が入力される。そして、E/O回路131は、入力される画像信号ePDATA1を光信号である画像信号oPDATAに変換し出力する。このE/O回路131が出力する画像信号oPDATAが、光ケーブル170aを伝搬しヘッドユニット20に入力される。
O/E回路132は、例えば、受光素子等を含み、入力される光信号を電気信号に変換する。具体的には、O/E回路132には、ヘッドユニット20が出力し、光ケーブル170bを伝搬する光信号である応答信号oREPが入力される。そして、O/E回路132は、入力される応答信号oREPを電気信号である応答信号eREP2に変換し、変換回路110に出力する。変換回路110は、入力される応答信号eREP2に含まれる情報に応じて、新たな画像信号ePDATA1を出力しても良く、また、応答信号eREP2に含まれる情報を、不図示のホストコンピューター等の外部機器に報知してもよい。
ここで、E/O回路131が出力する光信号である画像信号oPDATAが、前述した送信信号Txに相当し、O/E回路132に入力される光信号である応答信号oREPが前述した受信信号Rxに相当する。
ヘッド制御回路200に含まれる光電変換回路230は、O/E回路231、及びE/O回路232を含む。O/E回路231は、受光素子等を含み、光信号を電気信号に変換する。具体的には、O/E回路231には、光ケーブル170aを伝搬する画像信号oPDATAが入力される。そして、O/E回路231は、入力される光信号の画像信号oPDATAを電気信号である画像信号ePDATA2に変換し、変換回路210に出力する
E/O回路232は、例えば、発光素子等を含み、電気信号を光信号に変換する。具体的には、E/O回路232には、変換回路210から電気信号である応答信号eREP1が入力される。そして、E/O回路232は、入力される応答信号eREP1を光信号である応答信号oREPに変換し出力する。このE/O回路232が出力する応答信号oREPが、光ケーブル170bを伝搬しO/E回路132に入力される。すなわち、ヘッドユニット20が有する吐出制御回路23は、光信号を電気信号に変換する光電変換回路230を含む。
変換回路210は、画像信号ePDATA2を、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、クロック信号SCK、基駆動信号dA,dB、及び判定データchka,chkbを含むパラレル信号に変換する。すなわち、吐出制御回路23が有する変換回路210は、デシリアライザーを含む。
具体的には、変換回路210は、入力される画像信号ePDATA2をデシリアライズすることで、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、クロック信号SCK、基駆動信号dA,dB、及び判定データchka,chkbを生成する。すなわち、変換回路210に入力される画像信号ePDATA2は、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、クロック信号SCK、基駆動信号dA,dB、及び判定データchka,chkbをシリアルに含む。したがって、電気信号である画像信号ePDATA2に対応する光信号の画像信号oPDATA、及び光信号である画像信号oPDATAに対応する電気信号の画像信号ePDATA1も、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、クロック信号SCK、基駆動信号dA,dB、及び判定データchka,chkbをシリアルに含む信号である。
すなわち、メイン制御回路100に含まれる変換回路110は、画像信号PDATAを含む各種信号に所定の信号処理を施すことで、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、クロック信号SCK、基駆動信号dA,dB、及び判定データchka,chkbを生成し、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、クロック信号SCK、基駆動信号dA,dB、及び判定データchka,chkbをシリアルに含む信号を画像信号ePDATA1として出力する。換言すれば、変換回路110は、シリアライザーを含む。
ここで、本実施形態において画像信号ePDATA1,oPDAT,ePDATA2には、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、クロック信号SCK、基駆動信号dA,dB、及び判定データchka,chkbの全てがシリアルに含まれているとして説明を行うが、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及びクロック信号SCKの少なくとも1つが画像信号ePDATA1,oPDAT,ePDATA2に含まれていなくてもよい。この場合において、画像信号ePDATA1,oPDAT,ePDATA2に含まれていない印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及びクロック信号SCKのいずれかが、電気信号としてヘッドユニット20に入力されてもよい。
変換回路210は、デシリアライズすることにより生成した信号の内、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及びクロック信号SCKを対応する駆動回路基板30を介して対応する吐出ヘッド400に出力する。
また、変換回路210は、デシリアライズすることにより生成した信号の内、基駆動信号dAに含まれる駆動データadtと、駆動データadtに対応する判定データchka
と、を間隔Δt毎に判定回路250aに出力する。判定回路250aは、入力される判定データchkaに基づいて、入力される駆動データadtが正常であるか否かを判定する。具体的には、判定データchkaは、駆動データadtに対応するチェックサムデータであって、判定回路250aは、入力される駆動データadtのチェックサムを算出するとともに、算出したチェックサムと、判定データchkaとを比較する。これにより、判定回路250aは、入力される駆動データadtが正常であるか否かを判定する。
そして、判定回路250aは、入力される駆動データadtが正常である場合、入力された駆動データadtを駆動回路310aに出力し、入力される駆動データadtが正常でない場合、入力された駆動データadtが正常でないことを示す異常信号Eraを変換回路210に出力する。これにより、駆動回路310aは、正常な駆動データadtに基づく駆動信号COMAを生成し、吐出ヘッド400に出力する。
同様に、変換回路210は、デシリアライズすることにより生成した信号の内、基駆動信号dBに含まれる駆動データbdtと、駆動データbdtに対応する判定データchkbと、を間隔Δt毎に判定回路250bに出力する。判定回路250bは、入力される判定データchkbに基づいて、入力される駆動データbdtが正常であるか否かを判定する。具体的には、判定データchkbは、駆動データbdtに対応するチェックサムデータであって、判定回路250bは、入力される駆動データbdtのチェックサムを算出するとともに、算出したチェックサムと、判定データchkbとを比較する。これにより、判定回路250bは、入力される駆動データbdtが正常であるか否かを判定する。
そして、判定回路250bは、入力される駆動データbdtが正常である場合、入力される駆動データbdtを駆動回路310bに出力し、入力される駆動データbdtが正常でない場合、入力される駆動データbdtが正常でないことを示す異常信号Erbを変換回路210に出力する。これにより、駆動回路310aは、正常な駆動データbdtに基づく駆動信号COMBを生成し、吐出ヘッド400に出力する。
すなわち、吐出制御回路23は、複数の駆動データadtが正常であるか否かを、判定データchkaを用いて判定する判定回路250aと、複数の駆動データbdtが正常であるか否かを、判定データchkbを用いて判定する判定回路250bと、を有する。
変換回路210は、判定回路250aから入力される異常信号Era、及び判定回路250bから入力される異常信号Erbに基づいて、応答信号eREP1を生成し、光電変換回路230に含まれるE/O回路232に出力する。E/O回路232は、入力される応答信号eREP1を光信号である応答信号oREPに変換し出力する。そして、E/O回路232が出力する応答信号oREPは、光ケーブル170bを伝搬しO/E回路132に入力される。
ここで、判定データchka,chkbは、上述したチェックサムデータに替えて、若しくは加えて、認証コードを含んでもよい。また、判定回路250a,250bは、入力される判定データchka,chkbに基づいて、駆動データadt,bdtの誤りを訂正する機能を有してもよい。
次に、判定回路250a,250bの動作の具体例について説明する。なお、判定回路250aと判定回路250bとは、入力される信号、及び出力する信号が異なるのみであって、同様の動作を実行する。そのため、以下では、判定回路250aの動作について説明を行い、判定回路250bの動作についての説明は省略する。
図17は、判定回路250aの動作を説明するための図である。判定回路250aは、
レジスタ等の不図示の記憶領域を有する。この判定回路250aが有する記憶領域には、入力駆動データadt-in、出力駆動データadt-out、及び異常フラグChkfが記憶されている。そして、変換回路210に画像信号ePDATA2が入力される前の所定のタイミングにおいて、判定回路250aは、記憶領域に記憶されている入力駆動データadt-in、出力駆動データadt-out、及び異常フラグChkfを初期化する(ステップS110)。ここで、判定回路250aは、入力駆動データadt-in、及び出力駆動データadt-outの初期化に伴い、入力駆動データadt-in、及び出力駆動データadt-outとして、例えば、駆動信号COMAとして電圧Vcの電圧値を出力するためのデータを保持し、異常フラグChkfの初期化に伴い、異常フラグChkfを“0”として保持する。
その後、判定回路250aは、変換回路210が出力する駆動データadtと、取得する駆動データadtに対応する判定データchkaと、を取得する。すなわち、判定回路250aは、変換回路210から駆動データadtと判定データchkaとを取得する(ステップS120)。そして、判定回路250aは、取得した駆動データadtを入力駆動データadt-inとして保持する(ステップS130)。ここで、判定回路250aが変換回路210から取得するとは、所定のタイミングで変換回路210が判定回路250aに向け所望のデータを出力することが含まれる。
その後、判定回路250aは、入力駆動データadt-inが正常であるか否かの判定を実行する(ステップS140)。すなわち、判定回路250aは、入力駆動データadt-inとして保持される駆動データadtが正常であるか否かを判定する。具体的には、前述のとおり、判定データchkaが対応する駆動データadtのチェックサムデータを含み、判定回路250aは、入力駆動データadt-inとして保持される駆動データadtのチェックサムを算出するとともに、算出したチェックサムと、判定データchkaとを比較することで、入力駆動データadt-inが正常であるか否かを判定する。
そして、判定回路250aが入力駆動データadt-inは正常であると判定した場合(ステップS140のY)、すなわち、判定回路250aが入力駆動データadt-inとして保持される駆動データadtが正常であると判定した場合、判定回路250aは、異常フラグChkfを“0”にするとともに(ステップS150)、入力駆動データadt-inを出力駆動データadt-outとして保持する(ステップS160)。すなわち、判定回路250aは、駆動データadtが正常であると判定した場合、入力駆動データadt-inとして保持する駆動データadtを、出力駆動データadt-outとして保持する。
そして、判定回路250aは、出力駆動データadt-outを駆動データadtとして出力する(ステップS170)。すなわち、入力された駆動データadtが駆動回路310aに出力される。これにより、駆動回路310aは、判定回路250aに入力される駆動データadtに基づく駆動信号COMAを出力する。換言すれば、判定回路250aが複数の駆動データadtの内の入力された駆動データadtが正常であると判定した場合、駆動回路310aは、入力された駆動データadtに基づく駆動信号COMAを出力する。
その後、判定回路250aは、駆動回路310aに出力した駆動データadtの次に続く駆動データadtが変換回路210に保持されているかを判定する(ステップS180)。入力された駆動データadtの次に続く駆動データadtが変換回路210に保持されている場合(ステップS180のY)、判定回路250aは、変換回路210から新たな駆動データadtと、新たな駆動データadtに対応する判定データchkaとを取得し(ステップS120)、上述の処理を継続する。一方で、入力された駆動データadt
の次に続く駆動データadtが変換回路210に保持されていない場合(ステップS180のN)、判定回路250aは、動作を停止する。
また、判定回路250aが入力駆動データadt-inは正常でないと判定した場合(ステップS140のN)、すなわち、判定回路250aが入力駆動データadt-inとして保持される駆動データadtが正常でないと判定した場合、判定回路250aは、保持する異常フラグChkfが“0”であるか否かの判定を行う(ステップS190)。
そして、判定回路250aが保持する異常フラグChkfが“0”である場合(ステップS190のY)、判定回路250aは、保持する異常フラグChkfを“1”にするとともに(ステップS200)、入力された駆動データadtが異常であること示す異常信号Eraを生成し、変換回路210に出力する(ステップS210)。そして、判定回路250aは、保持する出力駆動データadt-outを駆動データadtとして出力する(ステップS170)。
このとき、判定回路250aが保持する出力駆動データadt-outには、判定回路250aに入力された駆動データadtの内、直近において正常と判断された駆動データadtが保持されている。すなわち、判定回路250aが入力駆動データadt-inが正常でないと判定した場合、判定回路250aは、直近において正常と判断された駆動データadtを駆動回路310aに出力する。これにより、駆動回路310aは、直近において正常と判断された駆動データadtに基づく駆動信号COMAを出力する。換言すれば、判定回路250aが複数の駆動データadtの内、入力される駆動データadtが正常でないと判定した場合、駆動回路310aは、直近において正常と判断された駆動データadtに基づく駆動信号COMAを出力する。
また、判定回路250aは、保持する異常フラグChkfが“1”である場合(ステップS190のN)、判定回路250aに入力される駆動データadtが連続して異常であると判断する。そして、判定回路250aは、連続して異常な駆動データadtが入力された場合、駆動回路310aにおける駆動信号COMAの出力を停止させる旨の情報を含む異常信号Eraを生成し、変換回路210に出力するとともに(ステップS220)、駆動回路310aが駆動信号COMAの出力を停止させるための駆動データadtを駆動回路310aに出力し(ステップS230)、その後、動作を停止する。
すなわち、判定回路250aが複数の駆動データadtの内、正常でないと判定された駆動データadtに続く駆動データadtが正常でないと判断した場合、駆動回路310aは、駆動信号COMAの出力を停止し、判定回路250aは、異常情報を含む異常信号Eraを出力する。
ここで、駆動回路310aが動作を停止させるための駆動データadtとは、例えば、駆動回路310aが、駆動信号COMAとして電圧Vcで一定の電圧値の信号を出力させるためのデータであってもよく、さらに、駆動回路310aが、駆動信号COMAとして出力する信号の電圧値が電圧Vcに向かいスイープするととともに、電圧Vcに到達した後、電圧Vcで一定の電圧値の信号を出力させるためのデータであってもよい。
以上のように、判定回路250aは、変換回路210から入力される駆動データadtが正常であるか否かを、判定データchkaに基づき判断する。そして、判定回路250aは、入力される駆動データadtが正常である場合、入力される駆動データadtを駆動回路310aに出力し、入力される駆動データadtが正常でない場合、直近において正常であると判定された駆動データadtを駆動回路310aに出力する。さらに、判定回路250aは、入力される駆動データadtが連続して正常でないと判定した場合、駆
動回路310aの動作を停止させる。ここで、図17に示す判定回路250aの動作の一例では、入力される駆動データadtが2回連続して正常でないと判定した場合に、駆動回路310aの動作を停止させるとして説明を行ったが、これに限るものではなく、入力される駆動データadtが所定の回数以上連続して正常でないと判定した場合に、駆動回路310aの動作を停止させてもよい。
ここで、圧電素子60が駆動素子の一例であり、圧電素子60を駆動する駆動信号VOUTが駆動信号の一例である。そして、駆動信号VOUTが駆動信号COMA,COMBの信号波形を選択することにより生成されている点に鑑みると、駆動信号COMA,COMBも駆動信号の一例である。また、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及びクロック信号SCKの少なくとも1つが印刷信号の一例であり、基駆動信号dA,dBに対応する判定データchka,chkbが判定信号の一例であり、駆動信号COMA,COMBの基となる基駆動信号dA,dBに含まれる複数の駆動データadt,bdtが複数の駆動データの一例であり、駆動信号COMA,COMBの基となる基駆動信号dA,dBと、基駆動信号dA,dBに対応する判定データchka,chkbと、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及びクロック信号SCKと、をシリアルに含む送信信号Tx、及び送信信号Txに相当する光信号である画像信号oPDATAが、吐出制御信号の一例である。さらに、基駆動信号dA,dBに含まれる複数の駆動データadt,bdtの内、判定回路250a,250bが正常であると判定した駆動データadt,bdtが第1駆動データの一例であり、第1駆動データに相当する駆動データadt,bdtの後に続き、判定回路250a,250bが正常でないと判定した駆動データadt,bdtが第2駆動データの一例であり、第2駆動データに相当する駆動データadt,bdtの後に続き、判定回路250a,250bが正常でないと判定した駆動データadt,bdtが第3駆動データの一例である。
6.作用効果
以上のように本実施形態における液体吐出装置1では、ヘッド制御ユニット10が出力しヘッドユニット20に入力される送信信号Tx、及び送信信号Txに相当する光信号である画像信号oPDATAが、吐出ヘッド400に含まれる圧電素子60を駆動させる駆動信号COMA,COMBの基となる基駆動信号dA,dBと、基駆動信号dA,dBに対応する判定データchka,chkbと、を含む。これにより、ヘッドユニット20は、メイン制御回路100から入力される信号が正常であるか否かを、ヘッドユニット20に設けられ、メイン制御回路100とケーブル82を介して通信可能に接続される吐出制御回路23において、判定することができ、ヘッドユニット20の各構成に意図しない信号が供給されるおそれが低減する。すなわち、意図しない信号が供給されることによりヘッドユニット20に誤動作が生じるおそれが低減し、その結果、ヘッドユニット20からのインクの吐出特性がさらに向上する。
また、本実施形態における液体吐出装置1では、メイン制御回路100を有するヘッド制御ユニット10を含む制御部2は、液体吐出装置1の内部に固定され、ヘッドユニット20に含まれる吐出ヘッド400、及び吐出制御回路23は、キャリッジ71に搭載されている。すなわち、吐出制御回路23は、メイン制御回路100よりも吐出ヘッド400の近傍に位置する。これにより、吐出制御回路23が出力する駆動信号COMA,COMBの伝搬経路を短くすることができ、その結果、駆動信号COMA,COMBの信号波形に、歪みが生じるおそれが低減する。したがって、圧電素子60に供給される駆動信号VOUTの精度が向上し、圧電素子60の駆動精度が向上する。よって、圧電素子60の駆動により吐出されるインクの吐出精度が向上する。
しかしながら、吐出制御回路23がメイン制御回路100よりも吐出ヘッド400の近傍に位置することにより、吐出制御回路23とメイン制御回路100とを通信可能に接続
し、送信信号Txが伝搬するケーブル82の長さが長くなる。すなわち、ケーブル82の長さが、吐出制御回路23から吐出ヘッド400に駆動信号COMA,COMBが伝搬する伝搬経路の長さよりも長くなる。そのため、ケーブル82において送信信号Txにノイズが重畳し、ヘッドユニット20からのインクの吐出特性が悪化するおそれがある、係る問題に対して、本実施形態における液体吐出装置1では、意図しない信号がヘッドユニット20に供給されることに起因して、ヘッドユニット20に誤動作が生じるおそれを低減することができるが故に、ケーブル82の長さが、吐出制御回路23から吐出ヘッド400に駆動信号COMA,COMBが伝搬する伝搬経路の長さよりも長い場合であっても、ヘッドユニット20からのインクの吐出特性が悪化するおそれを低減することができる。
また、ケーブル82を伝搬する送信信号Txとして、光信号である画像信号oPDATAを用いることで、吐出制御回路23とメイン制御回路100との間のデータの転送レートを高めることが可能となり、液体吐出装置1、及びヘッドユニット20におけるインクの吐出速度の高速化が可能となる。すなわち、媒体Pへの画像形成速度を高めることができる。しかしながら、ケーブル82を伝搬する送信信号Txとして、光信号である画像信号oPDATAを用いた場合、吐出制御回路23、及びメイン制御回路100において、電気信号を光信号に変換するとともに、光信号を電気信号に復元する必要が生じる。
すなわち、吐出制御回路23、及びメイン制御回路100で実行される信号変換の回数が増加する。そのため、ケーブル82を伝搬する送信信号Txとして、光信号である画像信号oPDATAを用いた場合、当該信号変換に伴い、送信信号Tx、及び画像信号oPDATAに誤りが生じる可能性が高まる。これに対して、本実施形態における液体吐出装置1では、意図しない信号が供給されることによりヘッドユニット20に誤動作が生じるおそれを低減することができるが故に、ケーブル82を伝搬する送信信号Txとして、
光信号である画像信号oPDATAを用いた場合であっても、ヘッドユニット20からのインクの吐出特性が悪化するおそれを低減することができる。
さらに、本実施形態における液体吐出装置1、及びヘッドユニット20では、吐出制御回路23が、入力される基駆動信号dA,dBが正常であるか否かを、基駆動信号dA,dBに含まれる複数の駆動データadt,bdtと、判定データchka,chkbと、により判定する判定回路250a,250bを有する。そして、判定回路250a,250bは、入力される駆動データadt,bdtが正常な場合、入力される駆動データadt,bdtを駆動回路310a,310bに出力し、入力される駆動データadt,bdtが正常でない場合、入力される駆動データadt,bdtを駆動回路310a,310bに出力せず、直近において正常であると判定した駆動データadt,bdtを駆動回路310a,310bに出力する。
これにより、駆動回路310a,310bに入力される駆動データadt,bdtの信頼性が向上し、駆動回路310a,310bが出力する駆動信号COMA,COMBの波形精度が向上する。その結果、駆動信号COMA,COMBにより駆動する圧電素子60の駆動精度が向上し、圧電素子60の駆動により吐出されるインクの吐出精度がさらに向上する。
さらに、判定回路250a,250bは、連続して入力される駆動データadt,bdtが正常でない場合、入力される駆動データadt,bdtを駆動回路310a,310bに出力せず、駆動回路310a,310bの動作を停止させるための駆動データadt,bdtを駆動回路310a,310bに出力する。これにより、駆動回路310a,310bに動作異常が継続して生じるおそれを低減する。
以上、実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態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、上記の実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法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。
上述した実施形態から以下の内容が導き出される。
液体吐出装置の一態様は、
駆動信号により駆動される駆動素子を含み、前記駆動素子の駆動により液体を吐出する吐出ヘッドと、
複数の駆動データを含む基駆動信号に基づく前記駆動信号を出力する駆動回路を有する吐出制御回路と、
前記基駆動信号を含む吐出制御信号を前記吐出制御回路に出力するメイン制御回路と、
前記吐出制御回路と前記メイン制御回路とを通信可能に接続し、前記吐出制御信号が伝搬するケーブルと、
を備え、
前記吐出制御信号は、前記基駆動信号と、前記基駆動信号に対応する判定信号と、を含む。
この液体吐出装置によれば、メイン制御回路が出力し、複数の駆動データを含む基駆動信号に基づく駆動信号を出力する駆動回路を有する吐出制御回路に入力される吐出制御信号が、基駆動信号と、基駆動信号に対応する判定信号と、を含むことで、吐出制御回路は、入力される吐出制御信号が正常であるか否かを、基駆動信号と判定信号とに基づいて判定することができる。これにより、複数の駆動データを含む基駆動信号に基づき駆動回路が出力する駆動信号の精度が向上する。そして、駆動信号の精度が向上することで、駆動信号により駆動される駆動素子の駆動精度が向上し、駆動素子の駆動により吐出ヘッドから吐出される液体の吐出精度が向上する。
前記液体吐出装置の一態様において、
前記ケーブルの長さは、前記吐出制御回路から前記吐出ヘッドに前記駆動信号が伝搬する伝搬経路の長さよりも長くてもよい。
この液体吐出装置によれば、ケーブルの長さが、吐出制御回路から吐出ヘッドに駆動信号が伝搬する伝搬経路の長さよりも長い場合であっても、吐出制御回路が、入力される吐出制御信号が正常であるか否かを、基駆動信号と判定信号とに基づいて判定することができるが故に、複数の駆動データを含む基駆動信号に基づき駆動回路が出力する駆動信号の精度が向上するとともに、駆動信号により駆動される駆動素子の駆動精度が向上し、その結果、駆動素子の駆動により吐出ヘッドから吐出される液体の吐出精度が向上する。
前記液体吐出装置の一態様において、
前記吐出制御信号は、光信号であり、
前記ケーブルは、前記光信号が伝搬する光ケーブルを含んでもよい。
この液体吐出装置によれば、吐出制御信号が光信号であり、ケーブルが光信号を伝搬する光ケーブルを含む場合であっても、吐出制御回路が、入力される吐出制御信号が正常で
あるか否かを、基駆動信号と判定信号とに基づいて判定することができるが故に、複数の駆動データを含む基駆動信号に基づき駆動回路が出力する駆動信号の精度が向上するとともに、駆動信号により駆動される駆動素子の駆動精度が向上し、その結果、駆動素子の駆動により吐出ヘッドから吐出される液体の吐出精度が向上する。
前記液体吐出装置の一態様において、
前記吐出制御信号は、前記基駆動信号、前記判定信号、及び前記吐出ヘッドからの液体の吐出量を規定する印刷信号をシリアルに含んでもよい。
この液体吐出装置によれば、吐出制御信号が、基駆動信号と、判定信号と、吐出ヘッドからの液体の吐出量を規定する印刷信号とをシリアルに含むことで、吐出制御回路とメイン制御回路とを通信可能に接続するケーブルの数をすくなくすることができ、その結果、液体吐出装置1の小型化を実現できる。
前記液体吐出装置の一態様において、
前記吐出制御回路は、前記複数の駆動データが正常であるか否かを、前記判定信号を用いて判定する判定回路を有してもよい。
前記液体吐出装置の一態様において、
前記判定回路が前記複数の駆動データの内の第1駆動データが正常であると判定した場合、前記駆動回路は、前記第1駆動データに基づく前記駆動信号を出力してもよい。
前記液体吐出装置の一態様において、
前記判定回路が前記複数の駆動データの内、前記第1駆動データの後に続く第2駆動データが正常でないと判定した場合、前記駆動回路は、前記第1駆動データに基づく前記駆動信号を出力してもよい。
これらの液体吐出装置によれば、判定回路が、入力される駆動データが正常であると判定した場合に、駆動回路は、入力される駆動データに基づく駆動信号を出力し、判定回路が、入力される駆動データは正常でないと判定した場合、駆動回路は、直近で正常であると判定された駆動データに基づく駆動信号を出力する。すなわち、駆動回路に意図しない駆動データが入力されることに起因して、駆動回路が出力する駆動信号の信号波形に歪みが生じるおそれが低減する。したがって、駆動信号により駆動される駆動素子の駆動精度が低下するおそれが低減し、その結果、駆動素子の駆動により吐出ヘッドから吐出される液体の吐出精度が低下するおそれが低減する。
前記液体吐出装置の一態様において、
前記判定回路が前記複数の駆動データの内、前記第2駆動データの後に続く第3駆動データが正常でないと判定した場合、前記駆動回路は、前記駆動信号の出力を停止し、前記判定回路は、異常情報を出力してもよい。
このヘッドユニットによれば、判定回路が、入力される駆動データが複数回連続して正常でないと判定した場合、駆動回路は、駆動信号の出力を停止する。これにより、駆動回路が出力する駆動信号の信号波形に意図しない歪みが生じ、その結果、駆動信号が供給される駆動素子に意図しないストレスが継続して加わるおそれを低減することができる。
ヘッドユニットの一態様は、
駆動信号により駆動される駆動素子を含み、前記駆動素子の駆動により液体を吐出する吐出ヘッドと、
複数の駆動データを含む基駆動信号に基づく前記駆動信号を出力する駆動回路を有し、
前記基駆動信号を含む吐出制御信号が入力される吐出制御回路と、
を備え、
前記吐出制御信号は、前記基駆動信号と、前記基駆動信号に対応する判定信号と、を含む。
このヘッドユニットによれば、複数の駆動データを含む基駆動信号に基づく駆動信号を出力する駆動回路を有する吐出制御回路に入力される吐出制御信号が、基駆動信号と、基駆動信号に対応する判定信号と、を含むことで、吐出制御回路は、入力される吐出制御信号が正常であるか否かを、基駆動信号と判定信号とに基づいて判定することができる。これにより、複数の駆動データを含む基駆動信号に基づき駆動回路が出力する駆動信号の精度が向上する。そして、駆動信号の精度が向上することで、駆動信号により駆動される駆動素子の駆動精度が向上し、駆動素子の駆動により吐出ヘッドから吐出される液体の吐出精度が向上する。
前記ヘッドユニットの一態様において、
前記吐出制御回路は、前記複数の駆動データが正常であるか否かを、前記判定信号を用いて判定する判定回路を含んでもよい。
前記ヘッドユニットの一態様において、
前記判定回路が前記複数の駆動データの内の第1駆動データが正常であると判定した場合、前記駆動回路は、前記第1駆動データに基づく前記駆動信号を出力してもよい。
前記ヘッドユニットの一態様において、
前記判定回路が前記複数の駆動データの内、前記第1駆動データの後に続く第2駆動データが正常でないと判定した場合、前記駆動回路は、前記第1駆動データに基づく前記駆動信号を出力してもよい。
このヘッドユニットによれば、判定回路が、入力される駆動データが正常であると判定した場合に、駆動回路は、入力される駆動データに基づく駆動信号を出力し、判定回路が、入力される駆動データは正常でないと判定した場合、駆動回路は、直近で正常であると判定された駆動データに基づく駆動信号を出力する。すなわち、駆動回路に意図しない駆動データが入力されることに起因して、駆動回路が出力する駆動信号の信号波形に歪みが生じるおそれが低減する。したがって、駆動信号により駆動される駆動素子の駆動精度が低下するおそれが低減し、その結果、駆動素子の駆動により吐出ヘッドから吐出される液体の吐出精度が低下するおそれが低減する。
前記ヘッドユニットの一態様において、
前記判定回路が前記複数の駆動データの内、前記第2駆動データの後に続く第3駆動データが正常でないと判断した場合、前記駆動回路は、前記駆動信号の出力を停止し、前記判定回路は、異常情報を出力してもよい。
このヘッドユニットによれば、判定回路が、入力される駆動データが複数回連続して正常でないと判定した場合、駆動回路は、駆動信号の出力を停止する。これにより、駆動回路が出力する駆動信号の信号波形に意図しない歪みが生じ、その結果、駆動信号が供給される駆動素子に意図しないストレスが継続して加わるおそれを低減することができる。
前記ヘッドユニットの一態様において、
前記吐出制御信号は、光信号であり、
前記吐出制御回路は、前記光信号を電気信号に変換する光電変換回路を含んでもよい。
このヘッドユニットによれば、吐出制御信号が光信号である場合であっても、吐出制御回路が、入力される吐出制御信号が正常であるか否かを、基駆動信号と判定信号とに基づいて判定することができるが故に、複数の駆動データを含む基駆動信号に基づき駆動回路が出力する駆動信号の精度が向上するとともに、駆動信号により駆動される駆動素子の駆動精度が向上し、その結果、駆動素子の駆動により吐出ヘッドから吐出される液体の吐出精度が向上する。
前記ヘッドユニットの一態様において、
前記吐出制御回路は、デシリアライザーを含んでもよい。
1…液体吐出装置、2…制御部、3…繰出部、4…支持部、5…搬送部、6…印刷部、10…ヘッド制御ユニット、20…ヘッドユニット、21…吐出制御回路基板、23…吐出制御回路、29…コネクター、30…駆動回路基板、31…保持部材、32…ロール体、41,42,43…支持部材、51…回転機構、52…搬送ローラー、53…従動ローラー、60…圧電素子、61…移動機構、62…ガイド部材、63…ガイドレール部、64…キャリッジ支持部、71…キャリッジ、72…キャリッジ本体、73…キャリッジカバー、74…接続基板、75,76,77…コネクター、81…放熱ケース、82…ケーブル、83,84,85…コネクター、86,87…ケーブル、100…メイン制御回路、110…変換回路、130…光電変換回路、131…E/O回路、132…O/E回路、170a,170b…光ケーブル、200…ヘッド制御回路、210…変換回路、230…光電変換回路、231…O/E回路、232…E/O回路、250a,250b…判定回路、300…駆動信号出力回路、310a,310b…駆動回路、320…基準電圧信号出力回路、400…吐出ヘッド、410…吐出モジュール、420…駆動信号選択回路、430…選択制御回路、432…シフトレジスター、434…ラッチ回路、436…デコーダー、440…選択回路、442a,442b…インバーター、444a,444b…トランスファーゲート、500…集積回路、510…変調回路、512,513…加算器、514…コンパレーター、515…インバーター、516…積分減衰器、517…減衰器、520…ゲートドライブ回路、521,522…ゲートドライバー、550…増幅回路、560…復調回路、570,572…帰還回路、600…吐出部、601…圧電体、611,612…電極、621…振動板、631…キャビティー、632…ノズルプレート、641…リザーバー、650…インク吐出面、651…ノズル、661…インク供給口、C1,C2,C3,C4,C5…コンデンサー、D1…ダイオード、L1…インダクター、M1,M2…トランジスター、P…媒体、R1,R2,R3,R4,R5,R6…抵抗

Claims (15)

  1. 駆動信号により駆動される駆動素子を含み、前記駆動素子の駆動により液体を吐出する吐出ヘッドと、
    複数の駆動データを含む基駆動信号に基づく前記駆動信号を出力する駆動回路を有する吐出制御回路と、
    前記基駆動信号を含む吐出制御信号を前記吐出制御回路に出力するメイン制御回路と、
    前記吐出制御回路と前記メイン制御回路とを通信可能に接続し、前記吐出制御信号が伝搬するケーブルと、
    を備え、
    前記吐出制御信号は、前記基駆動信号と、前記基駆動信号に対応する判定信号と、を含む、
    ことを特徴とする液体吐出装置。
  2. 前記ケーブルの長さは、前記吐出制御回路から前記吐出ヘッドに前記駆動信号が伝搬する伝搬経路の長さよりも長い、
    ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記吐出制御信号は、光信号であり、
    前記ケーブルは、前記光信号が伝搬する光ケーブルを含む、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記吐出制御信号は、前記基駆動信号、前記判定信号、及び前記吐出ヘッドからの液体の吐出量を規定する印刷信号をシリアルに含む、
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  5. 前記吐出制御回路は、前記複数の駆動データが正常であるか否かを、前記判定信号を用いて判定する判定回路を有する、
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  6. 前記判定回路が前記複数の駆動データの内の第1駆動データが正常であると判定した場合、前記駆動回路は、前記第1駆動データに基づく前記駆動信号を出力する、
    ことを特徴とする請求項5に記載の液体吐出装置。
  7. 前記判定回路が前記複数の駆動データの内、前記第1駆動データの後に続く第2駆動データが正常でないと判定した場合、前記駆動回路は、前記第1駆動データに基づく前記駆動信号を出力する、
    ことを特徴とする請求項6に記載の液体吐出装置。
  8. 前記判定回路が前記複数の駆動データの内、前記第2駆動データの後に続く第3駆動データが正常でないと判定した場合、前記駆動回路は、前記駆動信号の出力を停止し、前記判定回路は、異常情報を出力する、
    ことを特徴とする請求項7に記載の液体吐出装置。
  9. 駆動信号により駆動される駆動素子を含み、前記駆動素子の駆動により液体を吐出する吐出ヘッドと、
    複数の駆動データを含む基駆動信号に基づく前記駆動信号を出力する駆動回路を有し、前記基駆動信号を含む吐出制御信号が入力される吐出制御回路と、
    を備え、
    前記吐出制御信号は、前記基駆動信号と、前記基駆動信号に対応する判定信号と、を含
    む、
    ことを特徴とするヘッドユニット。
  10. 前記吐出制御回路は、前記複数の駆動データが正常であるか否かを、前記判定信号を用いて判定する判定回路を含む、
    ことを特徴とする請求項9に記載のヘッドユニット。
  11. 前記判定回路が前記複数の駆動データの内の第1駆動データが正常であると判定した場合、前記駆動回路は、前記第1駆動データに基づく前記駆動信号を出力する、
    ことを特徴とする請求項10に記載のヘッドユニット。
  12. 前記判定回路が前記複数の駆動データの内、前記第1駆動データの後に続く第2駆動データが正常でないと判定した場合、前記駆動回路は、前記第1駆動データに基づく前記駆動信号を出力する、
    ことを特徴とする請求項11に記載のヘッドユニット。
  13. 前記判定回路が前記複数の駆動データの内、前記第2駆動データの後に続く第3駆動データが正常でないと判断した場合、前記駆動回路は、前記駆動信号の出力を停止し、前記判定回路は、異常情報を出力する、
    ことを特徴とする請求項12に記載のヘッドユニット。
  14. 前記吐出制御信号は、光信号であり、
    前記吐出制御回路は、前記光信号を電気信号に変換する光電変換回路を含む、
    ことを特徴とする請求項9乃至13のいずれか1項に記載のヘッドユニット。
  15. 前記吐出制御回路は、デシリアライザーを含む、
    ことを特徴とする請求項9乃至14のいずれか1項に記載のヘッドユニット。
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