JP6950217B2 - 液体吐出装置 - Google Patents
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Description
の発熱に起因して吐出精度や吐出安定性が低下するおそれがある。さらに、可動部の重量が大きくなると往復移動時の振動が大きくなるため、プリントヘッドの大きな振動によっても印字精度や印字安定性が低下するおそれがある。
本適用例に係る液体吐出装置は、A3短辺幅以上の大きさの媒体にシリアル印刷を行う液体吐出装置であって、駆動素子を含み、駆動信号が印加されて前記駆動素子が駆動することにより液体を吐出するプリントヘッドと、前記プリントヘッドを搭載し、前記媒体に対して移動するキャリッジと、前記駆動信号の生成を制御する駆動信号生成制御信号を生成する制御信号生成回路と、前記駆動信号生成制御信号に基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、前記制御信号生成回路から前記駆動信号生成回路に前記駆動信号生成制御信号を転送する第1ケーブルと、前記駆動信号生成回路から前記プリントヘッドに前記駆動信号を転送する第2ケーブルと、前記制御信号生成回路が設けられた制御回路基板と、前記駆動信号生成回路が設けられた駆動回路基板と、を備え、前記制御回路基板と移動する前記キャリッジとの間の最短の距離は、前記駆動回路基板と移動する前記キャリッジとの間の最短の距離よりも長く、前記駆動回路基板は、前記キャリッジが移動する方向と直交する方向から見たとき、前記キャリッジが移動する領域と少なくとも一部が重なる位置に設けられている。
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記駆動回路基板は、前記キャリッジが移動する方向と直交する方向から見たとき、少なくとも一部が、前記キャリッジが移動する領域の中央部に設けられてもよい。
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記制御回路基板は、前記キャリッジが移動する方向と直交する方向から見たとき、少なくとも一部が、前記キャリッジが移動する領域の外部に設けられてもよい。
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記シリアル印刷が可能な最大幅が、24インチ以上75インチ以下であってもよい。
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記シリアル印刷が可能な最大幅が、24インチ、36インチ、44インチ、64インチのいずれかの前記媒体に対応してもよい。
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記駆動信号生成制御信号は、デジタル信号であって、前記駆動信号生成回路は、前記駆動信号生成制御信号に基づいて、前記駆動信号の元となるアナログ信号の元駆動信号を生成し、前記元駆動信号を電力増幅して前記駆動信号を生成してもよい。
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記駆動信号生成制御信号は、差動信号であって、前記第1ケーブルは、第1配線と、第2配線と、第3配線と、第4配線と、第5配線と、第6配線と、を含み、前記第2配線と、前記第3配線と、は前記差動信号を転送し、前記第1配線と、前記第4配線と、前記第5配線と、前記第6配線と、は定電圧信号を転送し、前記第2配線と、前記第5配線と、は対向して配置され、前記第3配線と、前記第6配線と、は対向して配置されていてもよい。
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記キャリッジに搭載され、前記プリントヘッドの状態を検出し、前記プリントヘッドの状態を示すアナログ信号の状態信号を生成する状態検出回路と、前記駆動回路基板に設けられ、前記状態信号をデジタル信号に変換する変換回路と、前記状態検出回路から前記変換回路に前記状態信号を転送する第3ケーブルと、前記変換回路から前記制御信号生成回路にデジタル信号に変換された前記状態信号を転送する第4ケーブルと、をさらに備えてもよい。
上記適用例に係る液体吐出装置において、前記プリントヘッドは、30kHz以上の周波数で液体を吐出してもよい。
峻になるためオーバーシュートやアンダーシュートが大きくなりやすい。本適用例に係る液体吐出装置によれば、特に駆動信号のオーバーシュートやアンダーシュートが大きくなりやすい30kHz以上の周波数で高速印刷を行うため、上記の効果がより大きい。
本実施形態に係る液体吐出装置の一例としての印刷装置は、外部のホストコンピューターから供給された画像データに応じてインクを吐出させることによって、紙などの印刷媒体にインクドット群を形成し、これにより、当該画像データに応じた画像(文字、図形等を含む)を印刷するインクジェットプリンターである。
Large Format Printer)である。なお、本実施形態では、図1において、液体吐出装置1のキャリッジ24の移動方向を主走査方向X、液体吐出装置1の印刷媒体Pの搬送方向を副走査方向Y、液体吐出装置1の鉛直方向を鉛直方向Zとして説明する。また、主走査方向Xと、副走査方向Yと、鉛直方向Zと、は互いに直交するX、Y,Zの3軸として図面に記載するが、各構成の配置関係が必ずしも直交するものに限定されるものではない。
図2は、本実施形態の液体吐出装置1の電気的な構成を示すブロック図である。
を出力する。詳細には、制御信号生成部100は、キャリッジ移動機構41を制御する制御信号と、用紙搬送機構42を制御する制御信号を生成する。キャリッジ移動機構41は、例えばキャリッジ24を移動させるためのモーターの回転を制御することで、キャリッジ24を、主走査方向Xに移動(往復動)させる。また、用紙搬送機構42は例えばロール状に巻かれた連続する印刷媒体Pを回転可能に支持するとともに、回転により印刷媒体Pを搬送する。すなわち。キャリッジ移動機構41と、用紙搬送機構42とが、制御信号生成部100からの制御信号に基づいて動作することで、印刷媒体Pの所定の位置での印刷を可能とする。
送用クロック信号をシリアル制御信号に埋め込まず、制御信号送信部120が、転送用クロック信号を独立してヘッド基板36に送信してもよい。
である駆動データdA,dBを出力する。詳細には、駆動データ受信部330は、受信した原駆動差動信号dDSA,dDSBを差動増幅し、差動増幅した信号に埋め込まれている転送用クロック信号を復元し、当該転送用クロック信号に基づいて、当該差動増幅した信号に含まれている原駆動データsdA,sdBを復元することにより、パラレル形式の駆動データdA,dBを出力する。
の吐出部600(駆動信号Voutとして駆動信号COM−Bを選択しない選択部230に対応する吐出部600)には駆動信号Voutが常に印加されるが、検査対象の吐出部600(駆動信号Voutとして駆動信号COM−Bを選択する選択部230に対応する吐出部600)には駆動信号Voutが印加された後、一定期間は駆動信号Voutが印加されず、この一定期間は当該吐出部600が有する圧電素子60の一端に現れる信号が残留振動信号Vrbとして切替部340から出力される。
3.1 吐出部の構成
図3は、ヘッド21において、1つの吐出部600に対応した概略構成を示す図である。図3に示されるように、ヘッド21は、吐出部600と、リザーバー641とを含む。
大するので、インクがリザーバー641から引き込まれる一方、下方向に撓めば、キャビティー631の内部容積が縮小するので、縮小の程度によっては、インクがノズル651から吐出される。
ところで、吐出部600がインク滴を吐出するための動作を行ったにもかかわらず、ノズル651からインク滴が正常に吐出されない場合、即ち吐出不良が発生する場合がある。この吐出不良が発生する原因としては、(1)キャビティー631内への気泡の混入、(2)キャビティー631内のインクの乾燥等に起因するキャビティー631内のインクの増粘又は固着、(3)ノズル651の出口付近への紙粉等の異物の付着、等が挙げられる。
図4は、ノズル651の配列の一例を示す図である。図4に示されるように、ノズル651は、例えば2列で次のように配列している。詳細には、1列分でみたとき、複数個のノズル651が副走査方向Yに沿ってピッチPvで配置する一方、2列同士では、主走査方向XにピッチPhだけ離間して、かつ、副走査方向YにピッチPvの半分だけシフトした関係となっている。
結合させることで、1つのドットを形成する方法(第2方法)や、これら2以上のインク滴を結合させることなく、2以上のドットを形成する方法(第3方法)がある。本実施形態では、第2方法によって、1つのドットについては、インクを最多で2回吐出させることで、「大ドット」、「中ドット」、「小ドット」及び「非記録(ドットなし)」の4階調を表現させる。
の電圧Vcと、を連続させた波形となっている。この駆動信号Voutが圧電素子60の一端に供給されると、周期Taにおいて、当該圧電素子60に対応したノズル651から、中程度の量のインクが1回吐出される。このため、周期Taにおいて印刷媒体Pには中ドットが形成されることになる。
ここで、駆動信号COM−A,COM−Bを生成する駆動回路50−a、50−bの動作について説明する。このうち、一方の駆動回路50−aについて概略すると、次のようにして駆動信号COM−Aを生成する。すなわち、駆動回路50−aは、第1に、制御信号生成部100から供給される駆動データdAをアナログ変換し、第2に、出力の駆動信号COM−Aを帰還するとともに、当該駆動信号COM−Aに基づく信号(減衰信号)と目標信号との偏差を、当該駆動信号COM−Aの高周波成分で補正して、当該補正した信号に従って変調信号を生成し、第3に、当該変調信号に従ってトランジスターをスイッチングすることによって増幅変調信号を生成し、第4に、当該増幅変調信号をローパスフィルターで平滑化(復調)して、当該平滑化した信号を駆動信号COM−Aとして出力する。
して、加算器513の入力端(−)に供給する。加算器513は、入力端(+)の電圧から入力端(−)の電圧を減算した電圧の信号Asを、コンパレーター514に供給する。減衰器517による減衰は、積分減衰器516と同様に、駆動信号COM−Aを帰還するにあたって、振幅を合わせるためである。
ド電極は、端子Gvdに接続され、昇圧回路540が出力する電圧Vm(例えば7.5V)が印加される。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、すなわち電圧Vm(例えば7.5V)におよそ等しい。
の上昇)と下り(電圧の下降)とでほぼ等しくなる。このため、信号Asをコンパレーター514によって電圧閾値Vth1、Vth2と比較した結果である変調信号Msのデューティー比は、ほぼ50%となる。入力電圧が中間値から高くなると、信号Asの下りの傾斜が緩くなる。このため、変調信号MsがHレベルとなる期間が相対的に長くなって、デューティー比が大きくなる。一方、入力電圧が中間値から低くなるにつれて、信号Asの上りの傾斜が緩くなる。このため、変調信号MsがHレベルとなる期間が相対的に短くなって、デューティー比が小さくなる。
560は、変調信号に基づいて増幅制御信号を生成し、増幅制御信号に基づいて駆動信号を生成して容量性負荷(圧電素子60)に出力する出力回路550として構成されている。
図10は、選択制御部210の構成を示す図である。図10に示されるように、選択制御部210には、クロック信号Sck、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT及びチェンジ信号CHが供給される。選択制御部210では、シフトレジスター(S/R)212とラッチ回路214とデコーダー216との組が、圧電素子60(ノズル651)のそれぞれに対応して設けられている。
き、期間T1では選択信号Sa,SbがL,Hレベルであるので駆動信号COM−B(台形波形Bdp1)を選択し、期間T2でもSa,SbがL,Hレベルであるので駆動信号COM−B(一定の電圧Vc)を選択する。その結果、図7に示した「検査」に対応する駆動信号Voutが生成される。
図14は、切替部340の構成を示す図である。図14に示されるように、切替部340は、m個の吐出部600がそれぞれ有する圧電素子60の一端と接続されるm個のスイッチ342−1〜342−mを含み、m個のスイッチ342−1〜342−mは、それぞれ、m個の選択部230から出力されるm個の選択信号Sel(Sel−1〜Sel−m)の各々によって制御される。
されず、当該吐出部600に駆動信号Voutを印加された後の残留振動による波形が残留振動信号Vrbに現れる。そして、この残留振動信号Vrbが増幅部350によって増幅されて残留振動信号Vrbgとなり、この残留振動信号Vrbgが制御基板10に設けられた状態信号変換部370に送信される。即ち、本実施形態における残留振動信号Vrbgは、吐出部600に駆動信号Voutを印加された後の残留振動による波形が増幅されたアナログ信号である。
4.1 印刷部の構成及び配置
本実施形態における印刷部5の構成を図16及び図17を用いて説明する。図16は、副走査方向Yから見たときの印刷部5の構成を示す図であり、図17は、主走査方向X方見たときのキャリッジ24の内部構成を示す図である。なお、図16及び図17においても、図1と同様に、キャリッジ24の移動方向を主走査方向X、印刷媒体Pの搬送方向を副走査方向Y、液体吐出装置1の鉛直方向を鉛直方向Zとして説明する。また、図16及び図17において、主走査方向Xの制御基板10が設けられる側をX1、反対側をX2とし、副走査方向Yの印刷媒体Pの搬送方向の上流側をY1、下流側をY2とし、鉛直方向Zの鉛直下側をZ1、鉛直上側をZ2として説明を行う。
600のノズル近傍に付着した紙粉等の異物をワイパーにより拭き取るワイピング処理を行う。当該メンテナンス処理の実行中は、ヘッドユニット20と、印刷領域であるプラテン33と、は鉛直方向Zから見たときに、重ならないことが好ましい。すなわち、メンテナンス機構80の主走査方向Xの幅であるメンテナンス機構幅MWは、ヘッドユニット20の主走査方向Xの幅であるヘッドユニット幅HW以上設けられていることが好ましい。
図18、図19、図20は、本実施形態におけるケーブル19の構成を示す模式図である。本実施形態におけるケーブル19は、キャリッジ24の移動に対し、変形し追従可能なフレキシブルフラットケーブル(FFC:Flexible Flat Cable)が用いられることが好ましい。
図である。本実施形態においては、4個のケーブル19が重ねられ構成されている。なお、図19において、重ねられた複数のケーブル19は、駆動基板30に接続される直前(図16におけるA−A‘部)において、印刷媒体Pに近い側から、第1FFC、第2FFC、第3FFC、第4FFCとして説明する。
6FFC、第7FFC、第8FFCとして説明する。
本実施形態に係る液体吐出装置1では、ヘッド21が搭載されたキャリッジ24が移動することで、印刷を行うシリアル印刷であって、駆動信号COM−A,COM−Bを生成する駆動信号生成部31を含む駆動基板30は、ヘッド21が搭載されたキャリッジ24を含むヘッドユニット20とも、駆動信号COM−A,COM−Bの生成を制御する、原駆動差動信号dDSA,dDSBが生成される制御信号生成部100が実装された制御基板10とも、別体で設けられる。
設けられることで、キャリッジ24が移動する領域に設けられた駆動基板30と離れて配置される。すなわち、駆動基板30で生じた熱が、制御基板10に与える影響を低減することが可能となる。よって、制御基板10の熱による特性変化、及び熱劣化による故障(例えば短寿命)を低減することが可能となり、さらに液体吐出装置の信頼性を向上することが可能となる。
上記の実施形態では、駆動回路が駆動素子としての圧電素子(容量性負荷)を駆動するピエゾ方式の液体吐出装置を例に挙げたが、本発明は、駆動回路が容量性負荷以外の駆動素子を駆動する液体吐出装置にも適用可能である。このような液体吐出装置としては、例えば、駆動回路が駆動素子としての発熱素子(例えば、抵抗)を駆動し、発熱素子が加熱されることにより発生するバブルを利用して液体を吐出するサーマル方式(バブル方式)の液体吐出装置等が挙げられる。
110…制御信号変換部、120…制御信号送信部、130…駆動データ生成部、140…駆動データ送信部、150…状態判定部、191,192,193,194,195…FFC、210…選択制御部、212…シフトレジスター、214…ラッチ回路、216…デコーダー、230…選択部、232…インバーター、234…トランスファーゲート、236…AND回路、241…キャリッジ本体、242…キャリッジ支持部、243…キャリッジカバー、310…制御信号受信部、320…制御信号復元部、330…駆動データ受信部、340…切替部、342…スイッチ、350…増幅部、360…温度信号出力部、370…状態信号変換部、380…状態信号生成部、500…集積回路装置、510…変調部、511…DAC、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…ゲートドライバー、521…第1ゲートドライバー、522…第2ゲートドライバー、530…第1電源部、540…昇圧回路、550…出力回路、560…ローパスフィルター、570…第1帰還回路、572…第2帰還回路、580…基準電圧生成部、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、651…ノズル、661…供給口、C1,C2,C3,C4,C5…コンデンサー、D10…ダイオード、R1,R2,R3,R4,R5,R6…抵抗、L1…インダクター、M1…第1トランジスター、M2…第2トランジスター
Claims (9)
- A3短辺幅以上の大きさの媒体にシリアル印刷を行う液体吐出装置であって、
駆動素子を含み、駆動信号が印加されて前記駆動素子が駆動することにより液体を吐出するプリントヘッドと、
前記プリントヘッドを搭載し、前記媒体に対して移動するキャリッジと、
前記駆動信号の生成を制御する駆動信号生成制御信号を生成する制御信号生成回路と、
前記駆動信号生成制御信号に基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、
前記制御信号生成回路から前記駆動信号生成回路に前記駆動信号生成制御信号を転送する第1ケーブルと、
前記駆動信号生成回路から前記プリントヘッドに前記駆動信号を転送する第2ケーブルと、
前記制御信号生成回路が設けられた制御回路基板と、
前記駆動信号生成回路が設けられた駆動回路基板と、
を備え、
前記制御回路基板と移動する前記キャリッジとの間の最短の距離は、前記駆動回路基板と移動する前記キャリッジとの間の最短の距離よりも長く、
前記駆動回路基板は、前記キャリッジが移動する方向と直交する方向から見たとき、前記キャリッジが移動する領域と少なくとも一部が重なる位置に設けられ、
前記駆動回路基板は、前記キャリッジに搭載されていない、
ことを特徴とする液体吐出装置。 - 前記駆動回路基板は、前記キャリッジが移動する方向と直交する方向から見たとき、少なくとも一部が、前記キャリッジが移動する領域の中央部に設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記制御回路基板は、前記キャリッジが移動する方向と直交する方向から見たとき、少なくとも一部が、前記キャリッジが移動する領域の外部に設けられている、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液体吐出装置。 - 前記シリアル印刷が可能な最大幅が、24インチ以上75インチ以下である、
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。 - 前記シリアル印刷が可能な最大幅が、24インチ、36インチ、44インチ、64インチのいずれかの前記媒体に対応している、
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。 - 前記駆動信号生成制御信号は、デジタル信号であって、
前記駆動信号生成回路は、
前記駆動信号生成制御信号に基づいて、前記駆動信号の元となるアナログ信号の元駆動信号を生成し、
前記元駆動信号を電力増幅して前記駆動信号を生成する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記駆動信号生成制御信号は、差動信号であって、
前記第1ケーブルは、第1配線と、第2配線と、第3配線と、第4配線と、第5配線と、第6配線と、を含み、
前記第2配線と、前記第3配線と、は前記差動信号を転送し、
前記第1配線と、前記第4配線と、前記第5配線と、前記第6配線と、は定電圧信号を転送し、
前記第2配線と、前記第5配線と、は対向して配置され、
前記第3配線と、前記第6配線と、は対向して配置されている、
ことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記キャリッジに搭載され、前記プリントヘッドの状態を検出し、前記プリントヘッドの状態を示すアナログ信号の状態信号を生成する状態検出回路と、
前記駆動回路基板に設けられ、前記状態信号をデジタル信号に変換する変換回路と、
前記状態検出回路から前記変換回路に前記状態信号を転送する第3ケーブルと、
前記変換回路から前記制御信号生成回路にデジタル信号に変換された前記状態信号を転送する第4ケーブルと、
をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記プリントヘッドは、30kHz以上の周波数で液体を吐出する、
ことを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
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