JP7537294B2 - 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2端子と前記コイルの一端との最短距離は、前記第3端子と前記コイルの一端との最短距離よりも短く、
前記第6端子と前記コイルの一端との最短距離は、前記第5端子と前記コイルの一端との最短距離よりも短い。
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。
貯留される容器の数は4個に限られるものではない。また、液体容器5は、シアンC、マゼンタM、イエローY、ブラックK以外の色彩のインクが貯留される容器を含んでもよい。さらに、液体容器5は、シアンC、マゼンタM、イエローY、ブラックKのいずれかの容器を複数個含んでもよい。
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。
号であって、駆動信号COMBの波形を規定する信号である。ここで、基駆動信号dA,dBは、駆動信号COMA,COMBの波形を規定することが可能な信号であればよく、アナログの信号であってもよい。なお、図2では、駆動回路50がヘッドユニット2に含まれるとして図示しているが、駆動回路50は、制御ユニット10に含まれてもよく、この場合、制御ユニット10で生成された駆動信号COMA,COMBがヘッドユニット2に供給される。この駆動信号出力回路51a,51bの構成及び動作の詳細については後述する。
00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。
量のインクが、ノズル651から吐出される。すなわち、プリントヘッド20は、電極611と電極612とを含み、電極611と電極612との電位差により駆動する圧電素子60を有し、圧電素子60の駆動によりインクを吐出する。
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。
波形Adp2とを連続させた波形となっている。この駆動信号VOUTが吐出部600に供給された場合、周期Taにおいて、対応するノズル651から、小程度の量のインクと中程度の量のインクとが吐出される。したがって、媒体Pには、それぞれのインクが着弾し合体することで大ドットLDが形成される。
される上流側から順番に1段、2段、…、m段と表記している。
刷データ[SIH,SIL]を示す。
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。
fbに供給された信号の電圧を差し引き、さらに、端子Ifbに供給された信号の電圧を差し引いた電圧である。このため、加算器513から出力される電圧信号Asの電圧は、目標である基駆動信号aAの電圧から、駆動信号COMAの減衰電圧を差し引いた偏差を、駆動信号COMAの高周波成分で補正した信号となる。
ランジスターM1のソース端子、及びトランジスターM2のドレイン端子と電気的に接続される。これにより、コイルL1の一端には、増幅回路550から出力された増幅変調信号AMsが入力さる。また、コイルL1の他端は、駆動信号出力回路51aの出力となる端子Outと接続されている。また、コイルL1の他端は、コンデンサーC1の一端とも接続されている。そして、コンデンサーC1の他端には、グラウンド電位が供給されている。すなわち、コイルL1とコンデンサーC1とは、増幅回路550から出力される増幅変調信号AMsを平滑することで復調し、駆動信号COMAとして出力する。換言すれば、コイルL1の他端がプリントヘッド20と電気的に接続されている。
振の発振周波数が1MHz以上4MHz以下であることが好ましい。換言すれば、トランジスターM1,M2の駆動周波数は、トランジスターM1,M2で生じる発熱を低減させるとの観点において1MHz以上8MHz以下であることが好ましく、さらに、トランジスターM1,M2で生じる損失を低減させることで、液体吐出装置1の消費電力を低減させる場合においては、トランジスターM1,M2の駆動周波数は、1MHz以上4MHz以下であることが好ましい。
が1MHz以上8MHz以下であることが好ましく、特に、液体吐出装置1の消費電力を低減させる場合には、駆動信号出力回路51aの自励発振の発振周波数であってトランジスターM1,M2の駆動周波数が1MHz以上4MHz以下であることが好ましい。
2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。
駆動信号出力回路51bの構造の説明は省略する。
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。
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。
に入力されるゲート信号Hgdが伝搬する配線パターンp2、及び集積回路500の端子Ldrから出力されトランジスターM2の端子gtに入力されるゲート信号Lgdが伝搬する配線パターンp4の配線長を短くすることができる。
ともに、低電位の信号を出力する。
本実施形態における液体吐出装置1では、圧電素子60を駆動する駆動信号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の端子stとコイルL1の一端である端子L1aとの最短距離を、トランジスターM1の端子dtとコイルL1の一端である端子L1aとの最短距離よりも小さくし、また、トランジスターM2の端子dtとコイルL1の一端である端子L1aとの最短距離を、トランジスターM2の端子stとコイルL1の一端である端子L1aとの最短距離よりも小さくすることで、トランジスターM1とトランジスターM2とが接続され、増幅変調信号AMsが出力される配線パターンp3の配線長を短くすることができる。増幅変調信号AMsは、電圧VHVに基づく高電位とグラウンド電位との間において高周波に電位が変動する信号であるが故に、駆動信号出力回路においてノイズ源となるおそれがある。本実施形態における液体吐出装置1では、このようなノイズ源のおそれがある増幅変調信号AMsが伝搬する配線パターンp3の配線長を短くすることで、増幅変調信号AMsの電位
の変動に起因して生じたノイズにより駆動信号出力回路51a,51bの動作の安定性が損なわれるおそれが低減し、駆動信号出力回路51a,51bが出力する駆動信号COMA,COMBの波形精度が向上する。
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2端子と前記コイルの一端との最短距離は、前記第3端子と前記コイルの一端との最短距離よりも短く、
前記第6端子と前記コイルの一端との最短距離は、前記第5端子と前記コイルの一端との最短距離よりも短い。
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1端子は、前記第1トランジスターの角部に位置していてもよい。
前記第3端子と前記コイルとの最短距離は、前記第6端子と前記コイルとの最短距離よりも大きくてもよい。
前記第2端子と前記第6端子とが向かいあって位置し、且つ前記第2端子と前記第6端子との間に前記第1端子、前記第3端子、前記第4端子、及び前記第5端子が位置しないように、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、位置していてもよい。
前記第1トランジスターは、第1辺と、前記第1辺と異なる第2辺とを含み、
前記第1端子と前記第2端子とは、前記第1辺に沿って並んで位置し、
前記第3端子は、前記第2辺に沿って位置していてもよい。
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てもよい。
が制御されている場合に、第1トランジスターにおける発熱を低減できる。これにより、第1トランジスターで生じる発熱によって、駆動信号出力回路が備える電子部品の特性が変化するおそれが低減し、その結果、駆動信号出力回路の動作がさらに安定するとともに、駆動信号出力回路が出力する駆動信号の波形精度がさらに向上する。
Claims (11)
- 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2端子と前記コイルの一端との最短距離は、前記第3端子と前記コイルの一端との最短距離よりも短く、
前記第6端子と前記コイルの一端との最短距離は、前記第5端子と前記コイルの一端との最短距離よりも短い、
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1端子は、前記第1トランジスターの角部に位置している、
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。 - 前記第3端子と前記コイルとの最短距離は、前記第6端子と前記コイルとの最短距離よりも大きい、
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。 - 前記第2端子と前記第6端子とが向かいあって位置し、且つ前記第2端子と前記第6端子との間に前記第1端子、前記第3端子、前記第4端子、及び前記第5端子が位置しないように、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、位置している、
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。 - 前記第1トランジスターは、第1辺と、前記第1辺と異なる第2辺とを含み、
前記第1端子と前記第2端子とは、前記第1辺に沿って並んで位置し、
前記第3端子は、前記第2辺に沿って位置している、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 - 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い、
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
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