JP7537293B2 - 液体吐出装置 - Google Patents
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Description
圧電素子を含み、前記圧電素子が駆動することで液体を吐出する吐出ヘッドと、
前記圧電素子を駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
を備え、
前記駆動信号出力回路は、
第1制御信号、及び第2制御信号を出力する集積回路と、
前記第1制御信号が入力される第1トランジスターと、
前記第2制御信号が入力される第2トランジスターと、
一端が前記第1トランジスター及び前記第2トランジスターと電気的に接続し、他端が前記吐出ヘッドと電気的に接続しているコイルと、
基板と、
を有し、
前記集積回路、前記第1トランジスター、前記第2トランジスター、及び前記コイルは、前記基板に設けられ、
前記第1トランジスターは、表面実装型のフラットノンリードパッケージであって、第1端子に入力される前記第1制御信号に応じて第2端子と第3端子とが電気的に接続されるか否かが変化し、
前記第2トランジスターは、表面実装型のフラットノンリードパッケージであって、第4端子に入力される前記第2制御信号に応じて第5端子と第6端子とが電気的に接続されるか否かが変化し、
前記コイルは、前記第2端子及び前記第6端子と電気的に接続し、
前記第1端子と前記基板とが接触する第1接触部の面積は、前記第2端子が前記基板と接触する第2接触部の面積よりも小さく、
前記第2端子と前記基板とが接触する前記第2接触部の面積は、前記第3端子が前記基板と接触する第3接触部の面積よりも小さく、
前記第4端子と前記基板とが接触する第4接触部の面積は、前記第5端子が前記基板と接触する第5接触部の面積よりも小さく、
前記第5端子と前記基板とが接触する前記第5接触部の面積は、前記第6端子が前記基板と接触する第6接触部の面積よりも小さい。
本実施形態における液体吐出装置1の概略構造について説明を行う。図1は、液体吐出装置1の概略構造を示す図である。図1に示すように、液体吐出装置1は、液体容器5、制御ユニット10、ヘッドユニット2、及び搬送ユニット40を備える。
態における液体吐出装置1は、媒体Pが搬送される搬送方向と交差する方向において並設された複数のプリントヘッド20がラインヘッドを構成し、搬送される媒体Pに対してインクを吐出するとこと、媒体Pに所望の画像を形成する所謂ライン型のインクジェットプリンターである。
図2は、液体吐出装置1の機能構成を示す図である。図2に示すように、液体吐出装置1は、制御ユニット10、ヘッドユニット2、及び搬送ユニット40を有する。
COMBをプリントヘッド20に出力する。
部600を駆動することが好ましい。この場合において、ヘッドユニット2が有するプリントヘッド20が、A4サイズ(210mm×297mm:8.27inch×11.69inch)の枚葉紙である媒体Pに対して、600dpiでインクの吐出が可能なように吐出部600が並設されたラインヘッドである場合、駆動回路50は、少なくとも「600個/inch×8.27inch=4962個」の吐出部600が有する圧電素子60を駆動することが求められる。さらに、液体吐出装置1では、媒体Pの搬送方向において一部の吐出部600が重複して設けられる場合があり、さらに、搬送ユニット40によって搬送される媒体Pの搬送曲がり等を考慮すると、駆動回路50が、少なくとも5000個以上の吐出部600を駆動することが求められる。すなわち、本実施形態における液体吐出装置1において、複数のプリントヘッド20は、A4サイズ以上の媒体Pにインクの吐出が可能なラインヘッドであって、駆動回路50に含まれる駆動信号出力回路51a,51bのそれぞれは、A4サイズ以上の媒体Pの幅以上に並設された5000個以上の圧電素子60を駆動する。
次にプリントヘッド20が有する吐出部600の構成について説明する。図3は、プリントヘッド20が有する複数の吐出部600の内の1つの吐出部600の概略構成を示す図である。図3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。
次にプリントヘッド20の構成及び動作について説明する。前述の通り、プリントヘッド20は、駆動回路50から出力された駆動信号COMA,COMBの波形を、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に基づいて選択又は非選択とすることで、駆動信号VOUTを生成し、対応する吐出部600に供給している。そこで、プリントヘッド20の構成及び動作を説明するにあたり、まず、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。
「小ドットSD」及び「非記録ND」のそれぞれの場合とを対比して示している。
ジスター212に保持される。具体的には、選択制御回路210は、m個の吐出部600に対応したm段のシフトレジスター212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6では、シフトレジスター212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、…、m段と表記している。
次に、駆動回路50に含まれる駆動信号出力回路51a,51bの構成及び動作について説明する。ここで、駆動信号出力回路51a,51bは、入力される信号、及び出力する信号が異なるのみであり同様の構成である。したがって、以下の説明では、基駆動信号dAに基づいて駆動信号COMAを出力する駆動信号出力回路51aの構成及び動作について説明を行い、基駆動信号dBに基づいて駆動信号COMBを出力する駆動信号出力回路51bの構成及び動作についての詳細な説明は省略する。
信号Lgdとを出力する。増幅回路550は、ゲート信号Hgdにより駆動されるトランジスターM1と、ゲート信号Lgdにより駆動されるトランジスターM2とを含み、増幅変調信号AMsを生成し平滑回路560に出力する。平滑回路560は、増幅回路550からの出力である増幅変調信号AMsを平滑して駆動信号COMAとして出力する。
入力端に入力された電圧から、-側の入力端に入力された電圧を減算した電圧信号Asを、コンパレーター514に出力する。
ト信号Lgdとして出力する。ゲートドライバー522の電源電圧のうち高位側は、電圧Vmが印加され、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。そして、ゲートドライバー522に入力される信号に従う端子Gndに対して電圧Vmだけ大きな電圧のゲート信号Lgdを生成し、端子Ldrから出力する。
ランジスターM2が第2トランジスターの一例である。また、トランジスターM1において、ゲート信号Hgdが入力されるゲート端子が第1端子の一例であり、ソース端子が第2端子の一例であり、駆動信号COMA,COMBの高電位を規定する高電位電圧である電圧VHVが供給されるドレイン端子が第3端子の一例である。また、トランジスターM2のゲート信号Lgdが入力されるゲート端子が第4端子の一例であり、グラウンド電位が供給されるソース端子が第5端子の一例であり、トランジスターM1のドレイン端子と接続されるドレイン端子が第6端子の一例である。そして、トランジスターM1とトランジスターM2とを含む増幅回路550が、基駆動信号dA,dBに基づくデジタル信号である変調信号Msを増幅するデジタル増幅部の一例である。
次に、駆動信号出力回路51a,51bの構造について説明する。本実施形態における液体吐出装置1では、発熱が特に大きく、スイッチング動作するが故にノイズの発生源となり得るトランジスターM1,M2を最適に配置することで、駆動信号出力回路51a,51bが出力する駆動信号COMA,COMBにより駆動される圧電素子60の数が増加し、5000個以上となることにより、駆動信号出力回路51a,51bが出力する出力電流が増加した場合であっても、トランジスターM1,M2の発熱を低減するとともに、駆動信号出力回路51a,51bの動作の安定性の向上を実現し、これにより、駆動信号出力回路51a,51bが出力する駆動信号COMA,COMBの波形精度を向上させている。
る。換言すれば、端子gtと端子st1,st2,st3とは、筐体Pckの辺e1に沿って並んで位置しているとともに、端子gtは、筐体Pckの最も辺e4の近傍に位置している。すなわち、筐体Pckの内部に設けられ、半導体チップのゲートと電気的に接続しているゲート端子に相当する端子gtは、トランジスターMの角部に位置している。
端子stの数よりも少なく、また、トランジスターM1が有する端子stの数は端子dtの数よりも少ない。すなわち、トランジスターM1においてゲート端子に相当する端子gtの総面積は、ソース端子に相当する端子stの総面積も小さく、ソース端子に相当する端子stの総面積は、ドレイン端子に相当する端子dtの総面積よりも小さい。よって、図13に示すように、トランジスターM1が配線基板55に設けられた場合、端子gtと配線基板55とが接触し、はんだ等により電気的に接続される接触部の総面積は、端子stと配線基板55とが接触し、はんだ等により電気的に接続される接触部の総面積よりも小さく、また、端子stと配線基板55とが接触し、はんだ等により電気的に接続される接触部の総面積は、端子dtと配線基板55とが接触し、はんだ等により電気的に接続される接触部の総面積よりも小さい。
55に実装された場合に、配線基板55に端子gtが固定される配線基板55のパッド部が相当する。同様に、トランジスターM2の端子stと配線基板55とが接触する接触部とは、端子stと配線基板55とが接触し得る領域を含み、例えば、トランジスターM2が配線基板55に実装された場合に、配線基板55に端子stが固定される配線基板55のパッド部が相当する。また、トランジスターM2の端子dtと配線基板55とが接触する接触部とは、端子dtと配線基板55とが接触し得る領域を含み、例えば、トランジスターM2が配線基板55に実装された場合に、配線基板55に端子dtが固定される配線基板55のパッド部が相当する。
tの内、端子stよりも端子gtの近傍に位置している。すなわち、集積回路500とトランジスターM1とは、集積回路500の端子HdrとトランジスターM1の端子gtとの最短距離が集積回路500の端子HdrとトランジスターM1の端子stとの最短距離よりも小さくなるように配線基板55に設けられ、集積回路500とトランジスターM2とは、集積回路500の端子LdrとトランジスターM1の端子gtとの最短距離が集積回路500の端子LdrとトランジスターM1の端子stとの最短距離よりも小さくなるように配線基板55に設けられている。
るゲート信号Hgdが伝搬する配線パターンp2の配線長よりも短くすることができる。
以上のように構成された液体吐出装置1では、駆動信号COMA,COMBを出力する駆動信号出力回路51a,51bのそれぞれにおいて、トランジスターM1,M2のそれぞれが有するドレイン端子に相当する端子dtが配線基板55に接触する接触部の面積、
及びソース端子に相当する端子stが配線基板55に接触する接触部の面積が、ゲート端子に相当する端子gtが配線基板55に接触する接触部の面積よりも大きい。液体吐出装置1においてインクを吐出するために駆動信号出力回路51a,51bが出力する駆動信号COMA,COMBにより駆動される圧電素子60の数が増加すると、トランジスターM1,M2のそれぞれの端子stと端子dtとの間で流れる電流が増加する。このような大電流が流れ得る端子st及び端子dtのそれぞれが配線基板55に接触する接触部の面積を端子gtが配線基板55に接触する接触部の面積より大きくすることで、端子st及び端子dtのそれぞれと配線基板55との接触抵抗を小さくすることができ、その結果、トランジスターM1,M2の発熱を低減することができる。
圧電素子を含み、前記圧電素子が駆動することで液体を吐出する吐出ヘッドと、
前記圧電素子を駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
を備え、
前記駆動信号出力回路は、
第1制御信号、及び第2制御信号を出力する集積回路と、
前記第1制御信号が入力される第1トランジスターと、
前記第2制御信号が入力される第2トランジスターと、
一端が前記第1トランジスター及び前記第2トランジスターと電気的に接続し、他端が
前記吐出ヘッドと電気的に接続しているコイルと、
基板と、
を有し、
前記集積回路、前記第1トランジスター、前記第2トランジスター、及び前記コイルは、前記基板に設けられ、
前記第1トランジスターは、表面実装型のフラットノンリードパッケージであって、第1端子に入力される前記第1制御信号に応じて第2端子と第3端子とが電気的に接続されるか否かが変化し、
前記第2トランジスターは、表面実装型のフラットノンリードパッケージであって、第4端子に入力される前記第2制御信号に応じて第5端子と第6端子とが電気的に接続されるか否かが変化し、
前記コイルは、前記第2端子及び前記第6端子と電気的に接続し、
前記第1端子と前記基板とが接触する第1接触部の面積は、前記第2端子が前記基板と接触する第2接触部の面積よりも小さく、
前記第2端子と前記基板とが接触する前記第2接触部の面積は、前記第3端子が前記基板と接触する第3接触部の面積よりも小さく、
前記第4端子と前記基板とが接触する第4接触部の面積は、前記第5端子が前記基板と接触する第5接触部の面積よりも小さく、
前記第5端子と前記基板とが接触する前記第5接触部の面積は、前記第6端子が前記基板と接触する第6接触部の面積よりも小さい。
前記駆動信号出力回路は、D級増幅回路を含み、
前記第1トランジスターと前記第2トランジスターとは、復調前のデジタル信号を増幅するデジタル増幅部を構成し、
前記コイルは、前記デジタル増幅部の出力を復調し前記駆動信号を出力するローパスフィルターを構成してもよい。
前記第1トランジスターの駆動周波数は、1MHz以上8MH以下であってもよい。
前記第1トランジスターの駆動周波数は、1MHz以上4MH以下であってもよい。
前記吐出ヘッドは、A4サイズ以上の媒体に液体の吐出が可能なラインヘッドであってもよい。
前記吐出ヘッドは、5000個以上の前記圧電素子を含み、
前記駆動信号出力回路は、前記5000個以上の前記圧電素子に前記駆動信号を供給してもよい。
前記第3端子は、エクスポーズド・ダイ・パッドであってもよい。
前記第1端子及び前記第2端子は、リード・ダイ・パッドであってもよい。
Claims (8)
- 圧電素子を含み、前記圧電素子が駆動することで液体を吐出する吐出ヘッドと、
前記圧電素子を駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
を備え、
前記駆動信号出力回路は、
第1制御信号、及び第2制御信号を出力する集積回路と、
前記第1制御信号が入力される第1トランジスターと、
前記第2制御信号が入力される第2トランジスターと、
一端が前記第1トランジスター及び前記第2トランジスターと電気的に接続し、他端が前記吐出ヘッドと電気的に接続しているコイルと、
基板と、
を有し、
前記集積回路、前記第1トランジスター、前記第2トランジスター、及び前記コイルは、前記基板に設けられ、
前記第1トランジスターは、表面実装型のフラットノンリードパッケージであって、第1端子に入力される前記第1制御信号に応じて第2端子と第3端子とが電気的に接続されるか否かが変化し、
前記第2トランジスターは、表面実装型のフラットノンリードパッケージであって、第4端子に入力される前記第2制御信号に応じて第5端子と第6端子とが電気的に接続されるか否かが変化し、
前記コイルは、前記第2端子及び前記第6端子と電気的に接続し、
前記第1端子と前記基板とが接触する第1接触部の面積は、前記第2端子が前記基板と接触する第2接触部の面積よりも小さく、
前記第2端子と前記基板とが接触する前記第2接触部の面積は、前記第3端子が前記基板と接触する第3接触部の面積よりも小さく、
前記第4端子と前記基板とが接触する第4接触部の面積は、前記第5端子が前記基板と接触する第5接触部の面積よりも小さく、
前記第5端子と前記基板とが接触する前記第5接触部の面積は、前記第6端子が前記基板と接触する第6接触部の面積よりも小さい、
ことを特徴とする液体吐出装置。 - 前記駆動信号出力回路は、D級増幅回路を含み、
前記第1トランジスターと前記第2トランジスターとは、復調前のデジタル信号を増幅するデジタル増幅部を構成し、
前記コイルは、前記デジタル増幅部の出力を復調し前記駆動信号を出力するローパスフィルターを構成する、
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トランジスターの駆動周波数は、1MHz以上8MH以下である、
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。 - 前記第1トランジスターの駆動周波数は、1MHz以上4MH以下である、
ことを特徴とする請求項3に記載の液体吐出装置。 - 前記吐出ヘッドは、A4サイズ以上の媒体に液体の吐出が可能なラインヘッドである、
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。 - 前記吐出ヘッドは、5000個以上の前記圧電素子を含み、
前記駆動信号出力回路は、前記5000個以上の前記圧電素子に前記駆動信号を供給す
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。 - 前記第3端子は、エクスポーズド・ダイ・パッドである、
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。 - 前記第1端子及び前記第2端子は、リード・ダイ・パッドである、
ことを特徴とする請求項7に記載の液体吐出装置。
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