JP6930334B2 - 液体吐出装置、及び、液体吐出装置に設けられた駆動回路 - Google Patents
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Description
一般的に、ヘッドユニットを駆動するための駆動信号は、大振幅の信号である。よって、駆動信号を生成する駆動信号生成回路は、駆動信号を生成する際に発熱する。そこで、液体吐出装置には、駆動信号生成回路の温度上昇を抑制するために、駆動信号生成回路において発生する熱を逃がすためのヒートシンクまたは冷却ファンが設けられることがある(例えば、特許文献1及び2参照)。
また、この態様によれば、駆動信号生成回路を含む第1回路の基板からの高さが、第2回路の基板からの高さよりも低い。このため、この態様によれば、第1回路の基板からの高さが、第2回路の基板からの高さよりも高い場合と比較して、基板の第1面と熱伝導シートとの密着性を高くすることが可能となる。これにより、この態様によれば、熱伝導シートによる放熱の効率性を高くすることが可能となる。
また、この態様によれば、駆動信号生成回路を含む第1回路の基板からの高さが、第2回路の基板からの高さよりも低い。このため、この態様によれば、第1回路の基板からの高さが、第2回路の基板からの高さよりも高い場合と比較して、基板の第1面と熱伝導シートとの密着性を高くすることが可能となる。これにより、この態様によれば、熱伝導シートによる放熱の効率性を高くすることが可能となる。
本実施形態では、インク(「液体」の一例)を吐出して記録用紙P(「媒体」の一例)に画像を形成するインクジェットプリンターを例示して、液体吐出装置を説明する。
以下、図1及び図2を参照しつつ、本実施形態に係るインクジェットプリンター1の構成について説明する。
報知回路82は、検出信号XSの示す温度が所定の温度以上であるか否かを示す報知信号XHを出力する。例えば、報知回路82は、サーミスタTMから出力される電流値または電圧値等の電気信号と、他の基準となる電気信号とを比較して、2つの電気信号の示す値の大小関係により出力を変化させるものであってもよい。例えば、報知回路82としては、コンパレーターを採用することができる。
以下では、記録ヘッドHDに設けられた4M個の吐出部Dの各々を区別するために、順番に、1段、2段、…、4M段と称することがある。また、m段の吐出部Dを、吐出部D[m]と称する場合がある(変数mは、1≦m≦4Mを満たす自然数)。また、インクジェットプリンター1の構成要素や信号等が、吐出部D[m]の段数mに対応するものである場合には、当該構成要素や信号等を表わすための符号に、段数mに対応していることをを示す添え字[m]を付して表現することがある。
また、以下では、駆動信号Comのうち、吐出部Dに供給される駆動信号Comを、供給駆動信号Vinと称する場合がある。また、吐出部D[m]に供給される供給駆動信号Vinを、供給駆動信号Vin[m]と称する場合がある。
制御回路6は、制御回路6に設けられたCPUが、記憶回路4に記憶されている制御プログラムを実行し、当該制御プログラムに従って動作することで、インクジェットプリンター1の各部の動作を制御する。具体的には、制御回路6は、ヘッドユニットHUに設けられた供給回路10を制御するための印刷信号SI、駆動信号生成回路5を制御するための波形指定信号dCom、及び、搬送機構7を制御するための信号等の、インクジェットプリンター1の各部の動作を制御するための信号を生成する。
また、駆動信号Comとは、吐出部Dを駆動するためのアナログの信号である。駆動信号生成回路5は、デジタルの波形指定信号dComにより規定される波形を有する駆動信号Comを生成する。
また、印刷信号SIとは、吐出部Dの動作の種類を指定するためのデジタルの信号である。具体的には、印刷信号SIは、吐出部Dに対して駆動信号Comを供給するか否かを指定することで、吐出部Dの動作の種類を指定する。ここで、吐出部Dの動作の種類の指定とは、例えば、吐出部Dを駆動するか否かを指定したり、吐出部Dを駆動した際に当該吐出部Dからインクが吐出されるか否かを指定したり、また、吐出部Dを駆動した際に当該吐出部Dから吐出されるインク量を指定したりすることである。
図2に示すように、本実施形態では、インクジェットプリンター1がシリアルプリンターである場合を想定する。具体的には、インクジェットプリンター1は、印刷処理を実行する場合、副走査方向に記録用紙Pを搬送しつつ、副走査方向に交差する主走査方向にヘッドユニットHUを往復動させながら、吐出部Dからインクを吐出させることで、記録用紙P上に印刷データImgに応じたドットを形成する。
以下では、+X方向とその逆方向である−X方向とを「X軸方向」と総称し、+Y方向とその逆方向である−Y方向とを「Y軸方向」と総称し、+Z方向とその逆方向である−Z方向とを「Z軸方向」と総称する。本実施形態では、図2に示すように、−X側(上流側)から+X側(下流側)に向かう方向を副走査方向とし、Y軸方向を主走査方向とする。なお、本実施形態では、一例として、X軸方向、Y軸方向、及び、Z軸方向が、互いに直交する方向である場合を想定するが、X軸方向、Y軸方向、及び、Z軸方向は、互いに交差する方向であればよい。
本実施形態では、説明の便宜上、図2に示すように、基板200が、基板200に垂直な直線とY軸方向とが平行となり、基板200がXZ平面に平行となるように設けられる場合を、一例として想定する。
本実施形態では、熱伝導シートSHが、熱伝導性を有し伸縮性を有する平坦なシート状の部材である場合を想定する。また、本実施形態では、図2に示すように、熱伝導シートSHの一部または全部が、基板200とフレームFRとの間に設けられる場合を、一例として想定する。熱伝導シートSHは、制御モジュール2において発生した熱を、フレームFRへと放熱するための構成要素である。
搬送機構7は、印刷処理が実行される場合に、キャリッジ110をY軸方向に往復動させるとともに、記録用紙Pを+X方向に搬送することで、記録用紙PのヘッドユニットHUに対する相対位置を変化させ、記録用紙Pの全体に対するインクの着弾を可能とする。
搬送機構7は、図1に示すように、キャリッジ110を往復動させるための駆動源となる搬送モーター71と、搬送モーター71を駆動するためのモータードライバー72と、記録用紙Pを搬送するための駆動源となる給紙モーター73と、給紙モーター73を駆動するためのモータードライバー74と、を具備する。また、搬送機構7は、図2に示すように、Y軸方向に延在するキャリッジガイド軸76と、搬送モーター71により回転駆動されるプーリー711と回転自在なプーリー712との間に掛け渡されY軸方向に延在するタイミングベルト710と、を具備する。キャリッジ110は、キャリッジガイド軸76によりY軸方向に往復自在に支持されるとともに、固定具120を介してタイミングベルト710の所定箇所に固定されている。このため、搬送機構7は、搬送モーター71によりプーリー711を回転駆動させることで、キャリッジ110をヘッドユニットHUと共に、キャリッジガイド軸76に沿ってY軸方向に往復動させることができる。
また、本実施形態では、一例として、4M個の吐出部Dが、4個のインクカートリッジ31と1対1に対応する4個のグループに区分されている場合を想定する。そして、各吐出部Dは、当該吐出部Dの属するグループに対応するインクカートリッジ31からインクの供給を受ける。これにより、各吐出部Dは、供給されたインクを内部に充填し、充填したインクをノズルN(図3参照)から吐出することができる。つまり、ヘッドユニットHUが具備する合計4M個の吐出部Dは、全体としてCMYKの4色のインクを吐出することができる。
なお、本実施形態では、一例として、各グループに、M個の吐出部Dが属している場合を想定する。
また、図2は一例に過ぎず、インクカートリッジ31は、キャリッジ110の外部に設けられるものであってもよい。
図3及び図4を参照しつつ、記録ヘッドHDと、記録ヘッドHDに設けられる吐出部Dと、について説明する。
図3に示すように、吐出部Dは、圧電素子PZと、内部にインクが充填されたキャビティ320と、キャビティ320に連通するノズルNと、振動板310と、を備える。吐出部Dは、圧電素子PZに供給駆動信号Vinが供給されて当該圧電素子PZが供給駆動信号Vinにより駆動されることにより、キャビティ320内のインクをノズルNから吐出させる。キャビティ320は、キャビティプレート340と、ノズルNが形成されたノズルプレート330と、振動板310と、により区画される空間である。キャビティ320は、インク供給口360を介してリザーバー350と連通している。リザーバー350は、インク取入口370を介して、当該吐出部Dに対応するインクカートリッジ31と連通している。
圧電素子PZは、上部電極Zuと、下部電極Zdと、上部電極Zu及び下部電極Zdの間に設けられた圧電体Zmと、を有する。下部電極Zdは、低電位側の電源電位VBSに設定された給電線LHd(図11参照)と電気的に接続される。そして、上部電極Zuに駆動信号Com(供給駆動信号Vin)が供給されて、上部電極Zu及び下部電極Zdの間に電圧が印加されると、当該印加された電圧に応じて圧電素子PZが+Z方向または−Z方向に変位し、その結果、圧電素子PZが振動する。
以下では、記録ヘッドHDに設けられる4列のノズル列Lnを、それぞれ、ノズル列Ln-BK、Ln-CY、Ln-MG、Ln-YLと称する。ここで、ノズル列Ln-BKは、ブラックのインクを吐出する吐出部DのノズルNを配列したノズル列Lnであり、ノズル列Ln-CYは、シアンのインクを吐出する吐出部DのノズルNを配列したノズル列Lnであり、ノズル列Ln-MGは、マゼンタのインクを吐出する吐出部DのノズルNを配列したノズル列Lnであり、ノズル列Ln-YLは、イエローのインクを吐出する吐出部DのノズルNを配列したノズル列Lnである。
次に、図5を参照しつつ、駆動信号生成回路5について説明する。
図5に示すように、駆動信号生成回路5は、DA変換回路51と、電圧増幅回路52と、電流増幅回路53と、を備える。
電圧増幅回路52は、信号Q0に基づいて、信号Q1及び信号Q2を出力する。具体的には、電圧増幅回路52は、例えば、低電位側の電源電位VBS等の基準となる電位と信号Q0との間の電圧を増幅することで、駆動信号Comの電位に応じた電位を示す信号Q1及び信号Q2を出力する。
具体的には、トランジスターTr1は、例えば、NPN型のバイポーラトランジスターであり、ベース(B)に信号Q1が供給され、コレクタ(C)が高電位側の電源電位VHVを供給する給電線LHuに電気的に接続され、エミッタ(E)が駆動信号Comを供給するための配線LHaに電気的に接続されている。
また、トランジスターTr2は、例えば、PNP型のバイポーラトランジスターであり、ベース(B)に信号Q2が供給され、コレクタ(C)が低電位側の電源電位VBSを供給する給電線LHdに電気的に接続され、エミッタ(E)が駆動信号Comを供給するための配線LHaに電気的に接続されている。
具体的には、電流増幅回路53のうちトランジスターTr1は、信号Q1の電位が上昇する場合にオンし、その結果、駆動信号Comの電位を上昇させる。なお、トランジスターTr1は、信号Q1の電位が一定である場合、及び、信号Q1の電位が下降する場合に、オフする。
他方、電流増幅回路53のうちトランジスターTr2は、信号Q2の電位が下降する場合にオンし、その結果、駆動信号Comの電位を下降させる。なお、トランジスターTr2は、信号Q2の電位が一定である場合、及び、信号Q2の電位が上昇する場合に、オフする。
次に、図6を参照しつつ、電源回路9について説明する。
図6に示すように、電源回路9は、電圧変換回路91と、平滑化回路92と、を備える。
次に、図7乃至図10を参照しつつ、基板200における回路の配置と、基板200及び熱伝導シートSHの位置関係と、について説明する。
図9に例示するように、熱伝導シートSHは、基板200の面G1と、フレームFRとの間において、少なくとも、基板200の面G1と、トランジスターTr1及びTr2と、フレームFRと、に接するように設けられている。
なお、本実施形態において、熱伝導シートSHの幅Wsは、距離W1以上であることが好ましく、距離W1の1.5倍以上であることがより好ましい。また、本実施形態において、熱伝導シートSHの幅Wsが、距離W1以上であり且つ距離W2以下となるようしてもよい。
以下、図11乃至図13を参照しつつ、ヘッドユニットHUの構成及び動作について説明する。
供給回路10は、4M個のスイッチSW(SW[1]〜SW[4M])と、各スイッチSWの接続状態を指定する接続状態指定回路11と、を備える。なお、各スイッチSWとしては、例えば、トランスミッションゲートを採用することができる。なお、図11では、簡単のために、スイッチSWを3個のみ示している。
接続状態指定回路11は、制御回路6から供給されるクロック信号CLK、印刷信号SI、ラッチ信号LAT、及び、チェンジ信号CNGの少なくとも一部の信号に基づいて、スイッチSW[1]〜SW[4M]のオンオフを指定する接続状態指定信号SL[1]〜SL[4M]を生成する。
スイッチSW[m]は、接続状態指定信号SL[m]に応じて、配線LHaと、吐出部D[m]に設けられた圧電素子PZ[m]の上部電極Zu[m]と、の導通及び非導通を切り替える。例えば、スイッチSW[m]は、接続状態指定信号SL[m]がハイレベルの場合にオンし、ローレベルの場合にオフする。上述のとおり、駆動信号Comのうち、スイッチSW[m]を介して、吐出部D[m]の圧電素子PZ[m]に実際に供給される信号が供給駆動信号Vin[m]である。
図12に示すように、制御回路6は、パルスPlsLを有するラッチ信号LATを出力する。これにより、制御回路6は、パルスPlsLの立ち上がりから次のパルスPlsLの立ち上がりまでの期間として、単位期間Tuを規定する。また、制御回路6は、パルスPlsCを有するチェンジ信号CNGを出力する。これにより、制御回路6は、単位期間Tuを、パルスPlsLの立ち上がりからパルスPlsCの立ち上がりまでの制御期間Tu1と、パルスPlsCの立ち上がりからパルスPlsLの立ち上がりまでの制御期間Tu2と、に区分する。
また、印刷信号SIは、各単位期間Tuにおける吐出部D[1]〜D[4M]の動作の種類を指定する個別指定信号Sd[1]〜Sd[4M]を含む。そして、制御回路6は、単位期間Tuにおいて印刷処理が実行される場合、当該単位期間Tuに先立って、個別指定信号Sd[1]〜Sd[4M]を含む印刷信号SIを、クロック信号CLKに同期させて接続状態指定回路11に供給する。この場合、接続状態指定回路11は、当該単位期間Tuにおいて、個別指定信号Sd[m]に基づいて接続状態指定信号SL[m]を生成する。
図13に示すように、本実施形態では、個別指定信号Sd[m]が、2ビットのデジタル信号である場合を想定する。具体的には、個別指定信号Sd[m]は、各単位期間Tuにおいて、吐出部D[m]に対して、大ドットに相当する量(大程度の量)のインクの吐出(「大ドットの形成」と称する場合がある)を指定するする値(1,1)、中程度の量のインクの吐出(「中ドットの形成」と称する場合がある)を指定する値(1,0)、小程度の量のインクの吐出(「小ドットの形成」と称する場合がある)を指定する値(0,1)、及び、インクの非吐出を指定する値(0,0)、の4値のうち、何れか一つの値に設定される。
個別指定信号Sd[m]が、中ドットの形成を指定する値(1,0)に設定されている場合、接続状態指定回路11は、接続状態指定信号SL[m]を、制御期間Tu1においてハイレベルに、制御期間Tu2においてローレベルに、それぞれ設定する。この場合、吐出部D[m]は、単位期間Tuにおいて中程度の量のインクを吐出し、記録用紙Pには中ドットが形成される。
個別指定信号Sd[m]が、小ドットの形成を指定する値(0,1)に設定されている場合、接続状態指定回路11は、接続状態指定信号SL[m]を、制御期間Tu1においてローレベルに、制御期間Tu2においてハイレベルに、それぞれ設定する。この場合、吐出部D[m]は、単位期間Tuにおいて小程度の量のインクを吐出し、記録用紙Pには小ドットが形成される。
個別指定信号Sd[m]が、インクの非吐出を指定する値(0,0)に設定されている場合、接続状態指定回路11は、接続状態指定信号SL[m]を制御期間Tu1及びTu2においてローレベルに設定する。この場合、吐出部D[m]は、単位期間Tuにおいて、インクを吐出せず、記録用紙Pにドットを形成しない。
以上において説明したように、本実施形態では、熱伝導シートSHが、基板200の面G1と、トランジスターTr1及びTr2と、フレームFRとに接するように設けられる。このため、本実施形態によれば、駆動信号生成回路5において生じた熱、特に、トランジスターTr1及びTr2において生じた熱を、熱伝導シートSH及びフレームFRを介して、インクジェットプリンター1の外部へと、放熱することが可能となる。
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲内で適宜に併合され得る。なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
上述した実施形態において、Mは1以上の自然数としたが、Mは180以上の自然数であってもよい。すなわち、記録ヘッドHDには、720個以上の吐出部Dが設けられていてもよい。この場合、記録ヘッドHDに設けられた720個以上の吐出部Dは、駆動信号生成回路5が生成する駆動信号Comにより駆動されてもよい。
上述した実施形態及び変形例では、インクジェットプリンター1において、基板200における熱を放熱するための放熱機構として、1枚の熱伝導シートSHが設けられたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、放熱機構として、2枚以上の熱伝導シートSHが設けられてもよい。例えば、インクジェットプリンター1は、基板200の面G1と第1回路とフレームFRとに接触する一の熱伝導シートSHと、基板200の面G2と第2回路とフレームFRとに接触する他の熱伝導シートSHと、を備えてもよい。
上述した実施形態及び変形例において、トランジスターTr1及びTr2の間には、1個のネジ穴HLが設けられるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、トランジスターTr1及びTr2の間には、複数のネジ穴HLが設けられてもよい。
上述した実施形態及び変形例において、インクジェットプリンター1は、1個の駆動信号生成回路5と、1個のヘッドユニットHUとを備えるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、インクジェットプリンター1は、複数の駆動信号生成回路5を備えてもよいし、複数のヘッドユニットHUを備えてもよい。
例えば、インクジェットプリンター1は、ヘッドユニットHUが備える各吐出部Dに対して、互いに異なる波形を有する複数の駆動信号Comを選択的に供給することで、当該吐出部Dを駆動してもよい。この場合、基板200には、複数の駆動信号Comと1対1に対応するように、複数の駆動信号生成回路5が設けられてもよい。
また、例えば、インクジェットプリンター1は、複数のヘッドユニットHUを備えてもよい。この場合、基板200には、複数のヘッドユニットHUと1対1に対応するように、複数の駆動信号生成回路5が設けられてもよい。
そして、本変形例において、基板200上に複数の駆動信号生成回路5が設けられる場合、熱伝導シートSHは、各駆動信号生成回路5が具備するトランジスターTr1及びTr2に接触するように設けられる。
上述した実施形態及び変形例では、インクジェットプリンター1がシリアルプリンターである場合を想定したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、インクジェットプリンター1は、記録ヘッドHDにおいて、複数のノズルNが記録用紙Pの幅よりも広く延在するように設けられた、所謂ラインプリンターであってもよい。
Claims (9)
- フレームと、
前記フレームに固定され、第1面及び第2面を有する基板と、
前記第1面に設けられた第1回路と、
前記第2面に設けられた第2回路と、
熱伝導シートと、
駆動信号により駆動されて液体を吐出可能なヘッドユニットと、
を備え、
前記第1回路は、
第1トランジスター及び第2トランジスターを用いて前記駆動信号を生成する駆動信号生成回路を含み、
前記熱伝導シートは、
前記フレームと、前記第1面と、前記第1トランジスターと、前記第2トランジスターと、に接し、
前記第1回路のうち前記第1面から最も離れた部分と、前記第1面との距離は、
前記第2回路のうち前記第2面から最も離れた部分と、前記第2面との距離よりも短い、
ことを特徴とする液体吐出装置。 - 前記第1回路は、
前記駆動信号の波形を指定する波形指定信号を生成する波形指定回路を含み、
前記第1トランジスター及び前記第2トランジスターは、
前記波形指定信号により指定される波形を有する前記駆動信号を生成する、
ことを特徴とする、請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記第1トランジスター及び前記第2トランジスターは、
バイポーラトランジスターである、
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の液体吐出装置。 - 前記第2回路は、
前記駆動信号生成回路に電源を供給する電源回路を含み、
前記電源回路は、
交流電圧が入力され、前記交流電圧を平滑化する平滑化コンデンサを備える、
ことを特徴とする、請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記熱伝導シートの厚みは、
前記第1回路のうち前記第1面から最も離れた部分と前記第1面との距離以上である、
ことを特徴とする、請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記熱伝導シートは、
伸縮性を有する、
ことを特徴とする、請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記基板を前記フレームに固定するためのネジを備え、
前記熱伝導シートは、
前記ネジにより前記フレームに固定されている、
ことを特徴とする、請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記ヘッドユニットは、
720個以上の吐出部を備え、
前記吐出部は、
前記駆動信号により駆動されて、前記液体を吐出可能である、
ことを特徴とする、請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の液体吐出装置。 - フレームと、
前記フレームに固定され、第1面及び第2面を有する基板と、
熱伝導シートと、
駆動信号により駆動されて液体を吐出可能なヘッドユニットと、
を具備する液体吐出装置に設けられた駆動回路であって、
前記第1面に設けられた第1回路と、
前記第2面に設けられた第2回路と、
を備え、
前記第1回路は、
第1トランジスター及び第2トランジスターを用いて前記駆動信号を生成する駆動信号生成回路を含み、
前記熱伝導シートは、
前記フレームと、前記第1面と、前記第1トランジスターと、前記第2トランジスターと、に接し、
前記第1回路のうち前記第1面から最も離れた部分と、前記第1面との距離は、
前記第2回路のうち前記第2面から最も離れた部分と、前記第2面との距離よりも短い、
ことを特徴とする駆動回路。
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