JP6187756B2 - 液体吐出装置 - Google Patents
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Description
量の大きなダイオードやファーストリカバリーダイオード等を用いる必要があり、コストアップの要因となっていた。
前記第2端子とが導通し始めることを特徴としてもよい。
記第1の電源電位が前記第11の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチがオン状態となる第11状態と、前記第1の電源電位が前記第12の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチが不安定状態となる第12状態と、前記第1の電源電位が前記第13の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチがオフ状態となる第13状態と、をさらに有し、前記第5状態から前記第6状態へ、前記第6状態から前記第7状態へ、前記第7状態から前記第8状態へ、前記第8状態から前記第9状態へ、前記第9状態から前記第10状態へ、前記第10状態から前記第11状態へ、前記第11状態から前記第12状態へ、前記第12状態から前記第13状態へ、と状態がさらに遷移していくことを特徴としてもよい。
本発明の液体吐出装置の実施形態として、液体噴射型印刷装置に適用されたものについて説明する。
図1は、第1実施形態の液体噴射型印刷装置(プリンター1)を含む印刷システムの全体構成を示すブロック図である。後述するように、プリンター1は用紙S(図2、図3参照)が所定の方向に搬送され、その搬送途中の印刷領域で印刷される、ラインヘッドプリンターである。
めのものである。インターフェース部11は、外部装置であるコンピューター80との間でデータの送受信を行う。そして、インターフェース部11は、コンピューター80から受け取ったデータのうち、印刷データ111をCPU12に出力する。印刷データ111は例えば画像データ、印刷モードを指定するデータ等を含む。
に基づいて用紙Sを所定の方向に搬送する。なお、搬送信号生成部16はCPU12に含まれる構成(すなわち、CPU12が搬送信号生成部16の機能を兼ねる構成)であってもよい。
図2はプリンター1の概略断面図である。図2の例では、用紙Sはロール状に巻かれた連続紙であるとして説明するが、プリンター1が画像を印刷する記録媒体は連続紙に限らず、カット紙でもよいし、布やフィルム等でもよい。
2の回転駆動に伴って印刷済みの用紙Sはロール状に順次巻き取られる。なお、これらのローラーや不図示のモーターは、図1の用紙搬送機構30に対応する。
せて、キャップ52(1)〜52(4)も幅方向に並んでいる。よって、ヘッドユニット40がY方向の奥側に移動するとヘッド41とキャップ52が対向し、ヘッドユニット40が下降すると(又はキャップ52が上昇すると)、ヘッド41のノズル開口面にキャップ52が密着し、ノズルNZを封止することができる。インク受け部53は、ヘッド41のクリーニング時にノズルNZから吐出されたインクを受ける役割も担う。
以下に、ケーブル20で伝送されるコントローラー10からの駆動信号COMおよび制御信号の詳細について説明する。まず、ヘッド41の構造を説明し、駆動信号COMおよび制御信号の波形を例示した後に、ヘッド制御部HCの構成について説明する。
図4は、ヘッド41の構造を説明するための図である。図4には、ノズルNZ、圧電素子PZT、インク供給路402、ノズル連通路404、及び、弾性板406が示されている。インク供給路402、ノズル連通路404はキャビティCAに対応する。
図5は、駆動信号生成部14からの駆動信号COMおよびドット形成に用いられる制御信号を説明するための図である。駆動信号COMは、圧電素子PZTに印加されて液体を噴射させる単位駆動信号としての駆動パルスPCOMを時系列的に接続したものであり、駆動パルスPCOMの立ち上がり部分がノズルに連通するキャビティCAの容積を拡大して液体を引込む段階であり、駆動パルスPCOMの立下がり部分がキャビティCAの容積を縮小して液体を押出す段階であり、液体を押出した結果、液体がノズルから噴射される。
なる。なお、図5の左端の駆動パルスPCOM1は、駆動パルスPCOM2〜PCOM4とは異なり、液体を引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、液体を噴射せずにノズルの増粘を抑制防止したりするのに用いられる。
図6は、ヘッド制御部HCの構成を説明するブロック図である。ヘッド制御部HCは、液体を噴射させるノズルに対応した圧電素子PZTを指定するための駆動パルス選択データSI&SPを保存するシフトレジスター211と、シフトレジスター211のデータを一時的に保存するラッチ回路212と、ラッチ回路212の出力をレベル変換して選択スイッチ201に供給することにより、駆動信号COMの電圧を圧電素子PZTに印加するレベルシフター213を備えて構成されている。
図7は、駆動信号COMの生成までの流れを説明する図である。前記のように、図7の元駆動信号生成部25の一部、信号変調部26、信号増幅部28(デジタル電力増幅回路)、信号変換部29(平滑フィルター)は駆動信号生成部14に対応している。元駆動信号生成部25は、インターフェース部11からの印刷データ111に基づいて例えば図7のような元駆動信号125を生成する。
図8は、本実施形態のプリンター1の駆動信号生成部14等の詳細ブロック図である。ヘッド41は、ノズルに対応する多くの圧電素子PZTを含んでいる。例えば、図8に示された第1圧電素子PZT(1)、第2圧電素子PZT(2)、第3圧電素子PZT(3)は、図1の3つの圧電素子に対応するが、これらは全体の圧電素子PZT(例えば数千個)の一部である。本実施形態では、駆動信号COMが、第1圧電素子PZT(1)、第2圧電素子PZT(2)、第3圧電素子PZT(3)を含む全ての圧電素子PZTに印加され得る。なお、図8では、キャビティCAやノズルNZの図示を省略している。
図9は、本実施形態のプリンター1の信号増幅部28の回路構成例を示す図である。図9では、第1スイッチQH及び第2スイッチQLとして、NMOSトランジスターが用いられている。第1スイッチQHの第1端子であるドレイン端子には、例えば数十Vの電源電位VHV(第2の電源電位)が供給され、第2スイッチQLの第2端子であるソース端子には、例えば0Vの基準電位が供給され、第1スイッチQHの第2端子であるソース端
子と第2スイッチQLの第1端子であるドレイン端子が接続されている。第1スイッチQHはゲート端子に入力される第1スイッチ駆動信号GHに応じて動作し、第2スイッチQLはゲート端子に入力される第2スイッチ駆動信号GLに応じて動作する。そして、信号変換部29は、第1スイッチQHのソース端子と第2スイッチQLのドレイン端子とを電気的に接続する接続ノードSWNに発生する信号を駆動信号COMに変換する。
81が出力する電源電位GVDDが供給され、第2端子である基準端子には基準電位(0V)が供給されて動作し、入力信号IN_Lに応じて第2スイッチ駆動信号GLを生成する。本実施形態では、ローサイドゲートドライバー386は、入力信号IN_Lがハイレベルのときは第2スイッチ駆動信号GLをハイレベルにし、入力信号IN_Lがローレベルのときは第2スイッチ駆動信号GLをローレベルにする。このローサイドゲートドライバー386は、第2スイッチQLを駆動する第2スイッチ駆動部として機能する。
の電位差がキャパシター383の両端子間の電位差に等しくなるように変化する。この変化点では、第1スイッチQHは、ゲート−ソース間の電位差が閾値よりも低い状態から高い状態となるため、オン又はオフのいずれにもなりえる不安定状態となる。すなわち、第3状態から、電源電位GVDDが第3の電位よりも高い第4の電位V4で、第1スイッチQHが不安定状態で、第2スイッチQLがオフ状態となる第4状態に遷移する。
の電位は基準電位(0V)であり、この駆動信号COMが信号変調部26の入力となり、第11状態の後、変調信号126がローレベルからハイレベルに変化する。これにより、ローサイドゲートドライバー386の入力信号IN_Lはハイレベルからローレベルに変化し、その後、ハイサイドゲートドライバー385の入力信号IN_Hはローレベルからハイレベルに変化する。
、ダイオード382の順方向電流が0になりきらないうちに逆バイアスがかかることがなく、あるいは、逆バイアスがかかっても逆方向電流(リバース電流)が小さいため、ダイオード382が破損するおそれを低減させることができる。従って、ダイオード382として、電流耐量の大きなダイオードやファーストリカバリーダイオード等を用いなくてもよく、不要なコストアップを防止することができる。例えば、ダイオード382を、信号増幅部28と同じICチップに内蔵する場合、チップ面積の削減と低コスト化が図れる。
第2実施形態のプリンター1は、信号増幅部28が、チャージポンプ381の出力端子とキャパシター383との間に、ダイオード382と直列に設けられている抵抗素子を含む。
上記各実施形態では、信号変調部26におけるパルス変調と信号増幅部28における復調で発生する誤差に起因して駆動信号COMにリップルノイズが残る。しかしながら、このリップルは、圧電素子PZTまでの伝送路を伝わる際に駆動信号COMの波形がなまり、圧電素子PZTの直前ではリップルノイズは消えてしまい、あるいは、リップルノイズが残ってもノイズの振幅・周波数によってインクのメニスカスが追従しない程度であれば、インクの吐出には影響なく、プリンター1の性能劣化とはならない。
上記第3実施形態では、発振開始状態を常に同じ状態に固定しているが、発振停止状態は固定されていない。そこで、第4実施形態では、発振開始状態と発振停止状態を常に同じ状態に固定することで、駆動信号COMのリップル位相の安定性をさらに向上させる。
上記各実施形態では、例えば、信号変換部29に含まれるコイルLとコンデンサーCのばらつき等に起因して自励発振周波数がばらつき、駆動信号COMに生じるリップルの振幅がばらつく。リップルの振幅がばらつくと、リップルの中心電圧もばらつき、駆動信号COMの波形精度が劣化するおそれがある。そこで、第5実施形態では、駆動信号COMに生じるリップルの中心電圧を自動調整する機能を追加する。
電圧調整回路243は、リップルの平均値が目標値範囲内に収まった時の補正値に対応する基準電圧VRH及び基準電圧VRLを保持し、CPU12が通常動作モード(駆動信号COMの出力モード)に移行する。このDAC39の基準電圧調整モードは、例えば、プリンター1の電源投入毎に自動的に実施される。
本発明は、上記の実施例および適用例で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施例等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、実施例等で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成また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、実施例等で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
、386 ローサイドゲートドライバー、387 抵抗素子、402 インク供給路、404 ノズル連通路、406 弾性板、C コンデンサー、CA キャビティ、CH チャンネル信号、COM 駆動信号、GH ゲート入力信号、GL ゲート入力信号、GVDD 電源電位、HC ヘッド制御部、IN_H ハイサイドゲートドライバーの入力信号、IN_L ローサイドゲートドライバーの入力信号、L コイル、LAT ラッチ信号、NZ ノズル、OE 出力イネーブル信号、PCOM 駆動パルス、PZT 圧電素子、QH スイッチング素子、QL スイッチング素子、S 用紙、SCK クロック信号、SI&SP 駆動パルス選択データ、SI 画素データ、SP 波形パターンデータ、ST 発振開始信号、VHV 電源電位
Claims (10)
- 基準電位から上昇し、一定電位となる第1の電源電位を出力する電源電位出力部と、
元駆動信号の変調信号に応じて第1スイッチ駆動信号を生成する第1スイッチ駆動部と、
前記変調信号に応じて第2スイッチ駆動信号を生成する第2スイッチ駆動部と、
前記第1スイッチ駆動信号に応じて動作する第1スイッチと、
前記第2スイッチ駆動信号に応じて動作する第2スイッチと、
前記電源電位出力部の出力端子と前記第1スイッチ駆動部の第1端子との間に設けられている整流素子と、
前記第1スイッチの第2端子と、前記第2スイッチの第1端子と、を電気的に接続する接続ノードと、
前記第1スイッチ駆動部の前記第1端子と、前記接続ノードとの間に設けられている容量素子と、
前記接続ノードに発生する信号を駆動信号に変換する信号変換部と、
前記駆動信号により変形し、液体を吐出させるための動作を実行可能な圧電素子と、を含み、
前記第2スイッチ駆動部の第1端子には前記第1の電源電位が供給され、
前記第2スイッチ駆動部の第2端子には前記基準電位が供給され、
前記第1スイッチの第1端子には第2の電源電位が供給され、
前記第1スイッチ駆動部の第2端子は、前記接続ノードと接続され、
前記第2スイッチの前記第2端子には前記基準電位が供給され、
前記第1の電源電位が前記一定電位に達するまでに前記第2のスイッチの前記第1端子と前記第2のスイッチの前記第2端子とが導通することを特徴とする液体吐出装置。 - 前記第1の電源電位が前記基準電位から上昇し始める時に、前記第2のスイッチ前記第2のスイッチの前記第1端子と前記第2のスイッチの前記第2端子とが導通し始めることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
- 基準電位から上昇し、一定電位となる第1の電源電位を出力する電源電位出力部と、
元駆動信号の変調信号に応じて第1スイッチ駆動信号を生成する第1スイッチ駆動部と、
前記変調信号に応じて第2スイッチ駆動信号を生成する第2スイッチ駆動部と、
前記第1スイッチ駆動信号に応じて動作する第1スイッチと、
前記第2スイッチ駆動信号に応じて動作する第2スイッチと、
前記電源電位出力部の出力端子と前記第1スイッチ駆動部の第1端子との間に設けられている整流素子と、
前記第1スイッチの第2端子と、前記第2スイッチの第1端子と、を電気的に接続する接続ノードと、
前記第1スイッチ駆動部の前記第1端子と、前記接続ノードとの間に設けられている容量素子と、
前記接続ノードに発生する信号を駆動信号に変換する信号変換部と、
前記駆動信号により変形し、液体を吐出させるための動作を実行可能な圧電素子と、を含み、
前記第2スイッチ駆動部の第1端子には前記第1の電源電位が供給され、
前記第2スイッチ駆動部の第2端子には前記基準電位が供給され、
前記第1スイッチの第1端子には第2の電源電位が供給され、
前記第1スイッチ駆動部の第2端子は、前記接続ノードと接続され、
前記第2スイッチの前記第2端子には前記基準電位が供給され、
前記第1の電源電位が前記基準電位から上昇し始める時に、前記第2のスイッチ前記第2のスイッチの前記第1端子と前記第2のスイッチの前記第2端子とが導通し始めることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記第2スイッチ駆動信号と前記基準電位との電位差が閾値よりも高い時に、前記第2のスイッチの前記第1端子と前記第2のスイッチの前記第2端子とが導通し、
前記第1の電源電位が前記基準電位から上昇し始める時に、前記第2スイッチ駆動信号の電位も上昇し始めることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液体吐出装置。 - 基準電位から上昇し、一定電位となる第1の電源電位を出力する電源電位出力部と、
元駆動信号の変調信号に応じて第1スイッチ駆動信号を生成する第1スイッチ駆動部と、
前記変調信号に応じて第2スイッチ駆動信号を生成する第2スイッチ駆動部と、
前記第1スイッチ駆動信号に応じて動作する第1スイッチと、
前記第2スイッチ駆動信号に応じて動作する第2スイッチと、
前記電源電位出力部の出力端子と前記第1スイッチ駆動部の第1端子との間に設けられている整流素子と、
前記第1スイッチの第2端子と、前記第2スイッチの第1端子と、を電気的に接続する接続ノードと、
前記第1スイッチ駆動部の前記第1端子と、前記接続ノードとの間に設けられている容量素子と、
前記接続ノードに発生する信号を駆動信号に変換する信号変換部と、
前記駆動信号により変形し、液体を吐出させるための動作を実行可能な圧電素子と、を含み、
前記第2スイッチ駆動部の第1端子には前記第1の電源電位が供給され、
前記第2スイッチ駆動部の第2端子には前記基準電位が供給され、
前記第1スイッチの第1端子には第2の電源電位が供給され、
前記第1スイッチ駆動部の第2端子は、前記接続ノードと接続され、
前記第2スイッチの前記第2端子には前記基準電位が供給され、
前記第2スイッチ駆動信号と前記基準電位との電位差が閾値よりも高い時に、前記第2のスイッチの前記第1端子と前記第2のスイッチの前記第2端子とが導通し、
前記第1の電源電位が前記基準電位から上昇し始める時に、前記第2スイッチ駆動信号の電位も上昇し始めることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記第1の電源電位は、
第1の電位と、前記第1の電位より高い第2の電位と、前記第2の電位より高い第3の電位と、前記第3の電位より高い第4の電位と、前記第4の電位より高い第5の電位と、を含む複数の電位となることが可能であり、
前記第1スイッチは、
オン状態と、オフ状態と、オンまたはオフのいずれにもなりえる不安定状態とを有し、
前記第2スイッチは、
オン状態と、オフ状態と、オンまたはオフのいずれにもなりえる不安定状態とを有し、
前記第1の電源電位が前記第1の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチがオン状態となる第1状態と、
前記第1の電源電位が前記第2の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチが不安定状態となる第2状態と、
前記第1の電源電位が前記第3の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチがオフ状態となる第3状態と、
前記第1の電源電位が前記第4の電位で、前記第1スイッチが不安定状態で、前記第2スイッチがオフ状態となる第4状態と、
前記第1の電源電位が前記第5の電位で、前記第1スイッチがオンで、前記第2スイッチがオフ状態となる第5状態と、
を有し、
前記第1状態から前記第2状態へ、前記第2状態から前記第3状態へ、前記第3状態から前記第4状態へ、前記第4状態から前記第5状態へ、
と状態が遷移していくことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液体吐出装置。 - 基準電位から上昇し、一定電位となる第1の電源電位を出力する電源電位出力部と、
元駆動信号の変調信号に応じて第1スイッチ駆動信号を生成する第1スイッチ駆動部と、
前記変調信号に応じて第2スイッチ駆動信号を生成する第2スイッチ駆動部と、
前記第1スイッチ駆動信号に応じて動作する第1スイッチと、
前記第2スイッチ駆動信号に応じて動作する第2スイッチと、
前記電源電位出力部の出力端子と前記第1スイッチ駆動部の第1端子との間に設けられている整流素子と、
前記第1スイッチの第2端子と、前記第2スイッチの第1端子と、を電気的に接続する接続ノードと、
前記第1スイッチ駆動部の前記第1端子と、前記接続ノードとの間に設けられている容量素子と、
前記接続ノードに発生する信号を駆動信号に変換する信号変換部と、
前記駆動信号により変形し、液体を吐出させるための動作を実行可能な圧電素子と、を含み、
前記第2スイッチ駆動部の第1端子には前記第1の電源電位が供給され、
前記第2スイッチ駆動部の第2端子には前記基準電位が供給され、
前記第1スイッチの第1端子には第2の電源電位が供給され、
前記第1スイッチ駆動部の第2端子は、前記接続ノードと接続され、
前記第2スイッチの前記第2端子には前記基準電位が供給され、
前記第1の電源電位は、
第1の電位と、前記第1の電位より高い第2の電位と、前記第2の電位より高い第3の電位と、前記第3の電位より高い第4の電位と、前記第4の電位より高い第5の電位と、を含む複数の電位となることが可能であり、
前記第1スイッチは、
オン状態と、オフ状態と、オンまたはオフのいずれにもなりえる不安定状態とを有し、
前記第2スイッチは、
オン状態と、オフ状態と、オンまたはオフのいずれにもなりえる不安定状態とを有し、
前記第1の電源電位が前記第1の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチがオン状態となる第1状態と、
前記第1の電源電位が前記第2の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチが不安定状態となる第2状態と、
前記第1の電源電位が前記第3の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチがオフ状態となる第3状態と、
前記第1の電源電位が前記第4の電位で、前記第1スイッチが不安定状態で、前記第2スイッチがオフ状態となる第4状態と、
前記第1の電源電位が前記第5の電位で、前記第1スイッチがオンで、前記第2スイッチがオフ状態となる第5状態と、
を有し、
前記第1状態から前記第2状態へ、前記第2状態から前記第3状態へ、前記第3状態から前記第4状態へ、前記第4状態から前記第5状態へ、
と状態が遷移していくことを特徴とする液体吐出装置。 - 前記第1の電源電位は、
さらに、前記第5の電位より高い第6の電位と、前記第6の電位より高い第7の電位と、前記7の電位より高い第8の電位と、前記第8の電位より高い第9の電位と、前記第9の電位より高い第10の電位と、前記第10の電位より高い第11の電位と、前記第11の電位より高い第12の電位と、前記第12の電位より高い第13の電位と、を含む複数の電位となることが可能であり、
前記第1の電源電位が前記第6の電位で、前記第1スイッチがオン状態で、前記第2スイッチがオフ状態となる第6状態と、
前記第1の電源電位が前記第7の電位で、前記第1スイッチが不安定状態で、前記第2スイッチがオフ状態となる第7状態と、
前記第1の電源電位が前記第8の電位で、前記第1スイッチがオフで、前記第2スイッチがオフ状態となる第8状態と、
前記第1の電源電位が前記第9の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチが不安定状態となる第9状態と、
前記第1の電源電位が前記第10の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチがオンとなる第10状態と、
前記第1の電源電位が前記第11の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチがオン状態となる第11状態と、
前記第1の電源電位が前記第12の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチが不安定状態となる第12状態と、
前記第1の電源電位が前記第13の電位で、前記第1スイッチがオフ状態で、前記第2スイッチがオフ状態となる第13状態と、
をさらに有し、
前記第5状態から前記第6状態へ、前記第6状態から前記第7状態へ、前記第7状態から前記第8状態へ、前記第8状態から前記第9状態へ、前記第9状態から前記第10状態へ、前記第10状態から前記第11状態へ、前記第11状態から前記第12状態へ、前記第12状態から前記第13状態へ、
と状態がさらに遷移していくことを特徴とする請求項6又は7に記載の液体吐出装置。 - 基準電位から上昇し、一定電位となる第1の電源電位を出力する電源電位出力部と、
元駆動信号の変調信号に応じて第1スイッチ駆動信号を生成する第1スイッチ駆動部と、
前記変調信号に応じて第2スイッチ駆動信号を生成する第2スイッチ駆動部と、
前記第1スイッチ駆動信号に応じて動作する第1スイッチと、
前記第2スイッチ駆動信号に応じて動作する第2スイッチと、
前記電源電位出力部の出力端子と前記第1スイッチ駆動部の第1端子との間に設けられている整流素子と、
前記第1スイッチの第2端子と、前記第2スイッチの第1端子と、を電気的に接続する接続ノードと、
前記第1スイッチ駆動部の前記第1端子と、前記接続ノードとの間に設けられている容量素子と、
前記接続ノードに発生する信号を駆動信号に変換する信号変換部と、
前記駆動信号により変形し、液体を吐出させるための動作を実行可能な圧電素子と、を含み、
前記第2スイッチ駆動部の第1端子には前記第1の電源電位が供給され、
前記第2スイッチ駆動部の第2端子には前記基準電位が供給され、
前記第1スイッチの第1端子には第2の電源電位が供給され、
前記第1スイッチ駆動部の第2端子は、前記接続ノードと接続され、
前記第2スイッチの前記第2端子には前記基準電位が供給され、
前記第1の電源電位が前記基準電位から上昇して前記一定電位に達するまでの時間は、前記容量素子の充電時定数よりも長いことを特徴とする液体吐出装置。 - 前記電源電位出力部の前記出力端子と前記容量素子との間に、前記整流素子と直列に設けられている抵抗素子を含むことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
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