JP5136613B2 - 容量性負荷駆動回路、液体噴射装置および印刷装置 - Google Patents
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Description
本発明は、これらの諸問題に着目して開発されたものであり、消費電力を低減することが可能な液体噴射装置および液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置を提供することを目的とするものである。
この液体噴射装置によれば、アクチュエータの電位を一定に保つとき、即ち駆動波形信号の電位を一定に保つときにデジタル電力増幅回路の動作を停止することとしたため、デジタル電力増幅回路並びに平滑フィルタでの電力消費量を低減することができる。
この液体噴射装置によれば、デジタル電力増幅回路のすべてのスイッチング素子をオフとすることにより、それらスイッチング素子をハイインピーダンス状態とすることができ、これにより容量性負荷であるアクチュエータからの放電を抑制することができる。
この液体噴射装置によれば、変調信号そのものの出力を停止することにより、変調回路並びにデジタル電力増幅回路の消費電力が削減される。
この液体噴射装置によれば、デジタル電力増幅回路の動作を停止したときのリップル電圧を抑制することができ、電位が変化しないときの駆動信号の電位を目標値に一致させることが可能となる。
この液体噴射装置によれば、デジタル電力増幅回路の動作を再開したときのリップル電圧を抑制することができる。
この液体噴射装置によれば、駆動波形信号の電位が変化していない状態から変化するときのリップル電圧を抑制することができる。
この液体噴射装置によれば、容量性負荷からなるアクチュエータの自己放電による電位の低下を抑制することが可能となる。
また、前記駆動波形信号を記憶するメモリを備え、前記メモリは駆動波形電位差データが記憶されていることを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、駆動波形信号の電位が変化するか否かの判定が容易になる。
この液体噴射装置によれば、駆動波形信号の電位が変化するか否かの判定そのものが不要となる。
この液体噴射装置によれば、メモリの容量が少なくてよい。
また、前記メモリは、前記変調回路による変調周波数が記憶されていることを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、変調周波数を自在に設定することが可能となる。
図1は、第1実施形態の液体噴射型印刷装置の概略構成図であり、図において、印刷媒体1は、図の左から右に向けて矢印方向に搬送され、その搬送途中の印刷領域で印刷される、ラインヘッド型印刷装置である。
62aと、入力インタフェース61を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のプログラムを一時的に展開するRAM(Random Access Memory)62cと、CPU62aで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるROM(Read-Only Memory)62dを備えている。この制御部62は、入力インタフェース61を介してホストコンピュータ60から印刷データ(画像データ)を入手すると、CPU62aが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルから液体を噴射するか或いはどの程度の液体を噴射するかというノズル選択データ(駆動パルス選択データ)を算出し、この印刷データや駆動パルス選択データ及び各種センサからの入力データに基づいて、給紙ローラモータドライバ63、ヘッドドライバ65、電動モータドライバ66に駆動信号及び制御信号を出力する。これらの駆動信号及び制御信号により、給紙ローラモータ17、電動モータ7、液体噴射ヘッド2内のアクチュエータ22などが夫々作動して、印刷媒体1の給紙及び搬送及び排紙、並びに印刷媒体1への印刷処理が実行される。なお、制御部62内の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。
図13は、前記図12のメモリ31の記憶データを用いて、前記コントローラ32で行われる演算処理のフローチャートである。この演算処理では、まずステップS1で、前回電位値Vsをクリアする。
次にステップS3に移行して、メモリ31からアドレスNの波形データ(出力電圧差分値)Vdを読出す。
次にステップS4に移行して、ステップS3で読出された波形データ(出力電圧差分値)Vdが波形終了データであるか否かを判定し、波形終了データである場合には演算処理を終了し、そうでない場合にはステップS5に移行する。
ステップS7では、本来の変調信号PWMのオンデューティ期間を半分にして出力し、ステップS9に移行する。
ステップS9では、動作停止信号/Disableをハイレベルとして、デジタル電力増幅回路28、変調回路26を動作させ、ステップS12に移行する。
また、ステップS11でも、変調周期の終了まで待機し、ステップS10に移行する。
ステップS10では、動作停止信号/Disableをローレベルとすると共に、デジタル電力増幅回路28、変調回路26の動作を停止し、ステップS12に移行する。
一方、ステップS13では、前述したように三角波信号TRIの波形及び波形出力タイミングを調整することにより、変調信号PWMのハイレベルの期間を本来の変調信号のハイレベルの期間の半分にして出力し、ステップS15に移行する。
ステップS15では、前回電位値Vsに出力電圧差分値Vdを加算して今回電位値Vを算出し、ステップS16に移行する。
ステップS17では、メモリ31から読出した変調周波数fpwmを変調回路26(三角波発振器34)に出力し、ステップS18に移行する。
ステップS18では、動作停止信号/Disableをハイレベルとすると共に、デジタル電力増幅回路28、変調回路26を動作させ、ステップS19に移行する。
ステップS12では、メモリ31の読出しタイミングまで待機し、ステップS20に移行する。
ステップS20では、メモリアドレスカウンタNをインクリメントしてからステップS3に移行する。
また、デジタル電力増幅回路28の動作が停止されるときには、変調信号PWMそのものの出力を停止することにより、変調回路26並びにデジタル電力増幅回路28のゲートドライブ回路30の消費電力が削減される。
また、駆動波形信号WCOMの電位が変化していない状態から電位が変化する状態に移行するときには、パルス変調の変調周波数fpwmを増加することにより、デジタル電力増幅回路28の動作を再開したときのリップル電圧を抑制することができる。
また、駆動波形信号WCOMの電位が変化していない状態から電位が減少方向に変化する状態に移行開始直後の変調信号PWMのローレベルの期間を、本来の変調信号のローレベルの期間の半分とすることにより、リップル電圧を抑制することができる。
また、駆動波形信号WCOMを出力電圧差分値Vdのデータとしてメモリ31に記憶したことにより、駆動波形信号WCOMの電位が変化するか否かの判定が容易になる。
また、メモリ31内に、変調回路26による変調周波数fpwmも記憶することにより、変調周波数fpwmを自在に設定することが可能となる。
図15は、図14のメモリ31の記憶データを用いて、コントローラ32で行われる演算処理のフローチャートである。この演算処理では、まずステップS101で、前回電位値Vsをクリアする。
次にステップS103に移行して、メモリ31からアドレスNの波形データ(出力電圧値)Vを読出す。
次にステップS104に移行して、ステップS103で読出された波形データ(出力電圧値)Vが波形終了データであるか否かを判定し、波形終了データである場合には演算処理を終了し、そうでない場合にはステップS105に移行する。
ステップS109では、動作停止信号/Disableをハイレベルとして、デジタル電力増幅回路28、変調回路26を動作させ、ステップS112に移行する。
また、ステップS108では、変調周期の終了まで待機し、ステップS110に移行する。
また、ステップS111でも、変調周期の終了まで待機し、ステップS110に移行する。
ステップS110では、動作停止信号/Disableをローレベルとすると共に、デジタル電力増幅回路28、変調回路26の動作を停止し、ステップS112に移行する。
また、ステップS114では、前述したように三角波信号TRIの波形及び波形出力タイミングを調整することにより、変調信号PWMのローレベルの期間を本来の変調信号のローレベルの期間の半分にして出力し、ステップS116に移行する。
ステップS117では、メモリ31から読出した変調周波数fpwmを変調回路26(三角波発振器34)に出力し、ステップS118に移行する。
ステップS118では、動作停止信号/Disableをハイレベルとすると共に、デジタル電力増幅回路28、変調回路26を動作させ、ステップS112に移行する。
ステップS112では、メモリ31の読出しタイミングまで待機し、ステップS20に移行する。
この演算処理によれば、前記第1実施形態の効果に加えて、駆動波形信号WCOMが出力電圧値(駆動波形電位データ)Vとしてメモリ31に記憶され、当該メモリ31には駆動波形状態(駆動波形信号の電位が変化しているか及び変化していないかの情報)D0、D2も記憶されているため、駆動波形信号WCOMの電位が変化するか否かの判定そのものが不要となる。
次にステップS202に移行して、メモリアドレスカウンタNをクリアする。
次にステップS203に移行して、メモリ31からアドレスNの波形データ(出力電圧値)Vを読出す。
次にステップS204に移行して、ステップS203で読出された波形データ(出力電圧値)Vが波形終了データであるか否かを判定し、波形終了データである場合には演算処理を終了し、そうでない場合にはステップS205に移行する。
ステップS209では、動作停止信号/Disableをハイレベルとして、デジタル電力増幅回路28、変調回路26を動作させ、ステップS212に移行する。
また、ステップS208では、変調周期の終了まで待機し、ステップS210に移行する。
また、ステップS211でも、変調周期の終了まで待機し、ステップS210に移行する。
ステップS210では、動作停止信号/Disableをローレベルとすると共に、デジタル電力増幅回路28、変調回路26の動作を停止し、ステップS12に移行する。
また、ステップS214では、前述したように三角波信号TRIの波形及び波形出力タイミングを調整することにより、変調信号PWMのローレベルの期間を本来の変調信号のローレベルの期間の半分にして出力し、ステップS216に移行する。
ステップS216では、ステップS203で読出された出力電圧値VをD/Aコンバータ33に出力し、ステップS217に移行する。
ステップS218では、動作停止信号/Disableをハイレベルとすると共に、デジタル電力増幅回路28、変調回路26を動作させ、ステップS212に移行する。
ステップS212では、メモリ31の読出しタイミングまで待機し、ステップS220に移行する。
ステップS220では、メモリアドレスカウンタNをインクリメントしてからステップS203に移行する。
また、本発明の液体噴射装置は、インク以外の他の液体(液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルなどの流状体を含む)や液体以外の流体(流体として流して噴射できる固体など)を噴射する液体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッサンス)ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解の形態で含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。更に、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するための紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリなどのエッチング液を噴射する液体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射する流体噴射式記録装置であってもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。
Claims (9)
- 容量性負荷に駆動信号を印加する容量性負荷駆動回路であって、
駆動波形信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、
第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを備え、前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とするデジタル電力増幅回路と、
前記電力増幅変調信号を平滑化して前記駆動信号とする平滑フィルタと、を備え、
前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子をオフ状態とし、
前記変調回路は、第1の変調周波数を用いて前記駆動波形信号のパルス変調を行い、前記変調回路は、前記駆動波形信号の電位が変化している状態から前記駆動波形信号の電位が変化しない状態に移行するときには、パルス変調の変調周波数を前記第1の変調周波数よりも増加することを特徴とする容量性負荷駆動回路。 - 前記変調回路は、前記駆動波形信号の電位が変化しない状態から前記駆動波形信号の電位が変化する状態に移行するときには、パルス変調の変調周波数を前記第1の変調周波数よりも減少させることを特徴とする請求項1に記載の容量性負荷駆動回路。
- 前記変調信号のハイレベルの期間は第1の期間であり、また、前記変調信号のローレベルの期間は第2の期間であり、
前記変調回路は、前記第1のスイッチング素子もしくは前記第2のスイッチング素子をオン状態とするときには、変調信号のハイレベル、もしくはローレベルの期間を、前記第1の期間もしくは前記第2の期間半分とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の容量性負荷駆動回路。 - 前記駆動波形信号を記憶するメモリを備え、前記メモリは駆動波形電位差データが記憶されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 前記駆動波形信号を記憶するメモリを備え、前記メモリは駆動波形電位データと前記駆動波形信号の電位が変化しているか否かの情報が記憶されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 前記駆動波形信号を記憶するメモリを備え、前記メモリは駆動波形電位データが記憶され、前記電力増幅停止手段は前記メモリから読出した駆動波形電位データの差分を算出し、前記差分が0である場合に前記デジタル電力増幅回路の動作を停止することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 前記メモリは、前記変調回路による変調周波数が記憶されていることを特徴とする請求項4乃至6の何れか一項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 請求項1乃至7の何れか一項に記載の容量性負荷駆動回路を備えた液体噴射装置。
- 請求項8に記載の液体噴射装置を備えた印刷装置。
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