JP2017149077A - Head unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヘッドユニットに関する。 The present invention relates to a head unit.
画像や文書を印刷するインクジェットプリンター（印刷装置）には、インクなどの液体を吐出する吐出部に、圧電素子（例えばピエゾ素子）を用いたものが知られている。圧電素子は、複数のノズルのそれぞれに対応して設けられ、それぞれが駆動信号にしたがって駆動されることによって、ノズルから所定のタイミングで所定量のインク（液体）を吐出させる構成となっている。 2. Related Art Ink jet printers (printing apparatuses) that print images and documents are known in which a piezoelectric element (for example, a piezo element) is used as a discharge unit that discharges a liquid such as ink. The piezoelectric element is provided corresponding to each of the plurality of nozzles, and is configured to discharge a predetermined amount of ink (liquid) from the nozzles at a predetermined timing by being driven according to a drive signal.
このような印刷装置においては、圧電素子に印加する集積回路を、可撓性を有する回路基板に実装するととともに、当該回路基板を、吐出部を有するアクチュエーター基板に接続し、ヘッドユニットとして構成することが提案されている（例えば特許文献１参照）。ここで、当該集積回路は、複数の駆動信号のうち一の駆動信号を選択して、または、一の駆動信号のうち一部区間を選択して、圧電素子に印加する。また、このようなヘッドユニットのうち、上記集積回路に、各種の信号を増幅する増幅器やタイミング調整器などを内蔵させる構成も提案されつつある。 In such a printing apparatus, an integrated circuit to be applied to the piezoelectric element is mounted on a flexible circuit board, and the circuit board is connected to an actuator substrate having a discharge unit to constitute a head unit. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Here, the integrated circuit selects one drive signal from the plurality of drive signals or selects a part of the one drive signal and applies the selected signal to the piezoelectric element. Among such head units, a configuration in which an amplifier for amplifying various signals, a timing adjuster, and the like are built in the integrated circuit is being proposed.
ところで、上記集積回路を回路基板に実装した後に、増幅器における増幅率や遅延時間などを変更したい、という要求がある。このような要求を満たす方策としては、例えば次のような構成が考えられる。詳細には、集積回路に、増幅率等を規定するデータを不揮発で書換可能に記憶するメモリー機能を持たせて、増幅率等を変更する場合には当該データを書き換える構成が考えられる。 By the way, after mounting the integrated circuit on a circuit board, there is a demand for changing the amplification factor, delay time, and the like in the amplifier. For example, the following configuration can be considered as a measure for satisfying such a requirement. More specifically, a configuration is conceivable in which the integrated circuit has a memory function for storing data defining the amplification factor and the like in a nonvolatile manner so that the data can be rewritten.
しかしながら、不揮発性で書換可能なメモリーは、集積回路において広いスペースを必要とするだけでなく、構成の複雑化、高コスト化等を招き、さらには、誤ったデータが書き込まれないようにする機能を持たせる必要がある。
また、回路基板に設けられる外部接続端子を介してデータを規定する構成も考えられるが、端子数が増えるので、回路基板の実装面積の増大、構成の複雑化等を招く。
本発明のいくつかの態様の目的の一つは、集積回路を回路基板に実装した後に、増幅器における増幅率等を、比較的簡易な構成で変更可能な技術を提供することにある。
However, non-volatile and rewritable memory not only requires a large space in an integrated circuit, but also causes a complicated structure and high cost, and further prevents erroneous data from being written. It is necessary to have.
In addition, a configuration in which data is defined via an external connection terminal provided on the circuit board is conceivable. However, since the number of terminals increases, the mounting area of the circuit board increases and the configuration becomes complicated.
One of the objects of some aspects of the present invention is to provide a technique capable of changing an amplification factor and the like in an amplifier with a relatively simple configuration after an integrated circuit is mounted on a circuit board.
上記目的の一つを達成するために、本発明の一態様に係るヘッドユニットは、駆動信号の印加により変位する圧電素子を含み、当該圧電素子の変位により液体を吐出する吐出部と、前記圧電素子に印加される駆動信号を調整する調整器と、前記調整された駆動信号を、前記圧電素子に印加するか否かを選択する選択部と、前記調整器での調整値を規定する調整端子と、を含む集積回路と、を有することを特徴とする。上記一態様に係るヘッドユニットによれば、調整端子によって圧電素子に印加される駆動信号の調整値を適宜変更することできる。なお、ここでいう調整値とは、例えば遅延時間や、位相、増幅率などである。 In order to achieve one of the above objects, a head unit according to an aspect of the present invention includes a piezoelectric element that is displaced by application of a drive signal, and an ejection unit that ejects liquid by displacement of the piezoelectric element; An adjuster for adjusting a drive signal applied to the element, a selection unit for selecting whether to apply the adjusted drive signal to the piezoelectric element, and an adjustment terminal for defining an adjustment value in the adjuster And an integrated circuit. According to the head unit according to the above aspect, the adjustment value of the drive signal applied to the piezoelectric element by the adjustment terminal can be appropriately changed. The adjustment value here is, for example, a delay time, a phase, an amplification factor, or the like.
また、本発明の別態様に係るヘッドユニットは、駆動信号の印加により変位する圧電素子を含み、当該圧電素子の変位により液体を吐出する吐出部と、前記圧電素子が前記駆動信号によって変位された後に、当該吐出部の残留振動を検出し、当該残留振動を示す残留振動信号を出力する残留振動検出部と、前記残留振動信号を所定の増幅率で増幅して出力する増幅器と、前記増幅率を規定するための調整端子と、を含む集積回路とを有することを特徴とする。上記一態様に係るヘッドユニットによれば、調整端子によって残留振動信号の増幅率を適宜変更することできる。 In addition, a head unit according to another aspect of the present invention includes a piezoelectric element that is displaced by application of a drive signal, and an ejection unit that ejects liquid by displacement of the piezoelectric element, and the piezoelectric element is displaced by the drive signal. Later, a residual vibration detection unit that detects residual vibration of the discharge unit and outputs a residual vibration signal indicating the residual vibration, an amplifier that amplifies and outputs the residual vibration signal at a predetermined amplification factor, and the amplification factor And an integrated circuit including an adjustment terminal for defining the frequency. According to the head unit according to the above aspect, the amplification factor of the residual vibration signal can be appropriately changed by the adjustment terminal.
上記一または別態様に係るヘッドユニットにおいて、前記増幅器は、前記調整端子に入力されたデジタル信号に応じた増幅率で増幅する構成としても良い。
この構成において、前記調整端子は複数である構成が好ましい。
また、前記集積回路は、前記デジタル信号のＨレベルおよびＬレベルの電圧端子を有し、前記調整端子は、前記ＨレベルまたはＬレベルの電圧端子の一方に、抵抗素子を介して接続されるとともに、前記ＨレベルまたはＬレベルの他方に、前記集積回路を実装する回路基板の配線を介して接続されても良い。
さらに、前記配線を電気的に切断したときに、前記調整端子は、前記Ｈレベルまたは前記Ｌレベルの一方のレベルから他方のレベルに変化する構成としても良い。
In the head unit according to the one or another aspect, the amplifier may be configured to amplify at an amplification factor according to a digital signal input to the adjustment terminal.
In this configuration, it is preferable that there are a plurality of adjustment terminals.
The integrated circuit has voltage terminals for H level and L level of the digital signal, and the adjustment terminal is connected to one of the voltage terminal for H level or L level via a resistance element. The other of the H level and the L level may be connected via a wiring of a circuit board on which the integrated circuit is mounted.
Furthermore, the adjustment terminal may be configured to change from one level of the H level or the L level to the other level when the wiring is electrically disconnected.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
＜印刷装置＞
図１は、実施形態に係るヘッドユニットを含む印刷装置の概略構成を示す図である。
この印刷装置１は、液体としてのインクを吐出することによって、紙などの媒体Ｐにインクドット群を形成し、これにより、画像（文字、図形等を含む）を印刷する、というものである。
<Printing device>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a printing apparatus including a head unit according to an embodiment.
The
図１に示されるように、印刷装置１は、キャリッジ２０を、主走査方向（Ｘ方向）に移動（往復動）させる移動機構６を備える。
移動機構６は、キャリッジ２０を移動させるキャリッジモーター６１と、両端が固定されたキャリッジガイド軸６２と、キャリッジガイド軸６２とほぼ平行に延在し、キャリッジモーター６１により駆動されるタイミングベルト６３と、を有している。
キャリッジ２０は、キャリッジガイド軸６２に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６３の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター６１によりタイミングベルト６３を正逆走行させると、キャリッジ２０がキャリッジガイド軸６２に案内されて往復動する。
As shown in FIG. 1, the
The moving mechanism 6 includes a
The
キャリッジ２０には、印刷ヘッド２２が搭載されている。この印刷ヘッド２２は、媒体Ｐと対向する部分に、インクを個別にＺ方向に吐出する複数のノズルを有する。なお、印刷ヘッド２２は、カラー印刷のために、概略的に４個のブロックに分かれている。個々のブロックには、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインクカートリッジが装着されるとともに、各色のインクをノズルからそれぞれ吐出する。
なお、キャリッジ２０には、フレキシブルフラットケーブル１９０を介してメイン基板（この図では省略）から駆動信号を含む各種の信号やデータ等が供給される構成となっている。
A
The
印刷装置１は、媒体Ｐを、プラテン８０上で搬送させる搬送機構８を備える。搬送機構８は、駆動源である搬送モーター８１と、搬送モーター８１により回転して媒体Ｐを副走査方向（Ｙ方向）に搬送する搬送ローラー８２と、を備える。
The
このような構成において、キャリッジ２０の主走査に合わせて印刷ヘッド２２のノズルから印刷データに応じてインクを吐出させるとともに、媒体Ｐを搬送機構８によって搬送する動作を繰り返すことで、媒体Ｐの表面に画像が形成される。
なお、本実施形態において主走査は、キャリッジ２０を移動させることで実行されるが、媒体Ｐを移動させることで実行しても良く、キャリッジ２０と媒体Ｐとの双方を移動させても良い。要は、媒体Ｐとキャリッジ２０（印刷ヘッド２２）とが相対的に移動する構成であれば良い。
In such a configuration, the surface of the medium P is repeatedly ejected from the nozzles of the
In the present embodiment, the main scanning is performed by moving the
図２Ａは、印刷ヘッド２２におけるインクの吐出面を媒体Ｐからみた場合の図である。この図に示されるように、印刷ヘッド２２は、４個のヘッドユニット３を有する。４個のヘッドユニット３の各々は、それぞれブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）に対応し、主走査方向であるＸ方向に沿って配列している。
FIG. 2A is a diagram of the ink ejection surface of the
図２Ｂは、１個のヘッドユニット３におけるノズルの配列を示す図である。
この図に示されるように、１個のヘッドユニット３では、複数のノズルＮが、２列で配列する。ここで、説明の便宜上、この２列をそれぞれノズル列Ｎａ、Ｎｂとする。
FIG. 2B is a diagram illustrating an arrangement of nozzles in one
As shown in this figure, in one
ノズル列Ｎａ、Ｎｂでは、それぞれ複数のノズルＮが、Ｙ方向に沿ってピッチＰ１で配列する。また、ノズル列Ｎａ、Ｎｂ同士は、Ｙ方向にピッチＰ２だけ離間する。ノズル列Ｎａに属するノズルＮとノズル列Ｎｂに属するノズルＮとは、Ｙ方向に、ピッチＰ１の半分だけシフトした関係となっている。
このようにノズルＮを、ノズル列Ｎａ、Ｎｂの２列で、Ｙ方向にピッチＰ１の半分だけシフトして配置させることにより、Ｙ方向の解像度を、１列の場合と比較して実質的に倍に高めることができる。
なお、１個のヘッドユニット３におけるノズルＮの個数を便宜的にｍ（ｍは２以上の整数）とする。
In the nozzle rows Na and Nb, a plurality of nozzles N are arranged at a pitch P1 along the Y direction. The nozzle rows Na and Nb are separated from each other by a pitch P2 in the Y direction. The nozzles N belonging to the nozzle row Na and the nozzles N belonging to the nozzle row Nb have a relationship shifted in the Y direction by half the pitch P1.
In this way, the nozzles N are arranged in two rows of nozzle rows Na and Nb and shifted by half the pitch P1 in the Y direction, so that the resolution in the Y direction is substantially smaller than that in the case of one row. Can be doubled.
For convenience, the number of nozzles N in one
ヘッドユニット３は、次に説明するアクチュエーター基板に、可撓性の回路基板が接続されるとともに、当該可撓性の回路基板に駆動ＩＣ（集積回路）が実装された構成となっている。そこで次に、アクチュエーター基板の構造について説明する。
The
図３は、アクチュエーター基板の構造を示す断面図である。詳細には図２Ｂにおけるｇ−ｇ線で破断した場合の断面を示す図である。
図３に示されるように、アクチュエーター基板４０は、流路基板４２のうち、Ｚ方向の負側の面上に圧力室基板４４と振動板４６とが設けられる一方、Ｚ方向の正側の面上にノズル板４１が設置された構造体である。
アクチュエーター基板４０の各要素は、概略的にはＹ方向に長尺な略平板状の部材であり、例えば接着剤を利用して互いに固定される。また、流路基板４２および圧力室基板４４は、例えばシリコンの単結晶基板で形成される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the actuator substrate. In detail, it is a figure which shows the cross section at the time of fracture | ruptured by the gg line in FIG. 2B.
As shown in FIG. 3, the
Each element of the
ノズルＮは、ノズル板４１に形成される。ノズル列Ｎａに属するノズルに対応する構造と、ノズル列Ｎｂに属するノズルに対応する構造とは、Ｙ方向にピッチＰ１の半分だけシフトした関係にあるが、それ以外では、略対称に形成されるので、以下においてはノズル列Ｎａに着目してアクチュエーター基板４０の構造を説明することにする。
The nozzle N is formed on the
流路基板４２は、インクの流路を形成する平板材であり、開口部４２２と供給流路４２４と連通流路４２６とが形成される。供給流路４２４および連通流路４２６は、ノズル毎に形成され、開口部４２２は、複数のノズルにわたって連続するように形成されるとともに、対応する色のインクが供給される構造となっている。この開口部４２２は、液体貯留室Ｓｒとして機能し、当該液体貯留室Ｓｒの底面は、例えばノズル板４１によって構成される。具体的には、ノズル板４１は、流路基板４２における開口部４２２と各供給流路４２４と連通流路４２６とを閉塞するように流路基板４２の底面に固定される。
The
圧力室基板４４のうち流路基板４２とは反対側の表面に振動板４６が設置される。振動板４６は、弾性的に振動可能な平板状の部材であり、例えば酸化シリコン等の弾性材料で形成された弾性膜と、酸化ジルコニウム等の絶縁材料で形成された絶縁膜との積層で構成される。振動板４６と流路基板４２とは、圧力室基板４４の各開口部４２２の内側で互い間隔をあけて対向する。各開口部４２２の内側で流路基板４２と振動板４６とに挟まれた空間は、インクに圧力を付与するキャビティ４４２として機能する。各キャビティ４４２は、流路基板４２の連通流路４２６を介してノズルＮに連通する。
振動板４６のうち圧力室基板４４とは反対側の表面には、ノズルＮ（キャビティ４４２）毎に圧電素子Ｐztが形成される。
A
A piezoelectric element Pzt is formed for each nozzle N (cavity 442) on the surface of the
圧電素子Ｐztは、振動板４６の面上に形成された複数の圧電素子Ｐztにわたって共通の駆動電極７２と、当該駆動電極７２の面上に形成された圧電体７４と、当該圧電体７４の面上に圧電素子Ｐzt毎に形成された個別の駆動電極７６とを包含する。このような構成において、駆動電極７２、７６によって圧電体７４を挟んで対向する領域が圧電素子Ｐztとして機能する。
The piezoelectric element Pzt includes a
圧電体７４は、例えば加熱処理（焼成）を含む工程で形成される。具体的には、複数の駆動電極７２が形成された振動板４６の表面に塗布された圧電材料を、焼成炉内での加熱処理により焼成してから圧電素子Ｐzt毎に成形（例えばプラズマを利用したミーリング）することで圧電体７４が形成される。
The
なお、ノズル列Ｎｂに対応する圧電素子Ｐztも同様に、駆動電極７２と、圧電体７４と、駆動電極７６とを包含した構成である。
また、この例では、圧電体７４に対し、共通の駆動電極７２を下層とし、個別の駆動電極７６を上層としたが、逆に駆動電極７２を上層とし、駆動電極７６を下層とする構成としても良い。
Similarly, the piezoelectric element Pzt corresponding to the nozzle row Nb includes the
In this example, the
後述するように、圧電素子Ｐztの一端である駆動電極７６には、吐出すべきインク量に応じた駆動信号が個別に印加される一方、圧電素子Ｐztの他端である駆動電極７２には、電圧ＶＢＳの保持信号が共通に印加される。そして、圧電素子Ｐztは、駆動電極７２、７６に印加された電圧に応じて、上または下方向に変位する。詳細には、駆動電極７６を介して印加される駆動信号の電圧が低くなると、圧電素子Ｐztにおける中央部分が両端部分に対して上方向に撓む一方、当該電圧Ｖoutが高くなると、下方向に撓む構成となっている。
ここで、上方向に撓めば、キャビティ４４２の内部容積が拡大（圧力が減少）するので、インクが液体貯留室Ｓｒから引き込まれる一方、下方向に撓めば、キャビティ４４２の内部容積が縮小（圧力が増加）するので、縮小の程度によっては、インク滴がノズルＮから吐出される。このように、圧電素子Ｐztに適切な駆動信号が印加されると、当該圧電素子Ｐztの変位によって、インクがノズルＮから吐出される。このため、圧電素子Ｐzt、キャビティ４４２、ノズルＮによってインクを吐出する吐出部が構成されることになる。
As will be described later, a drive signal corresponding to the amount of ink to be ejected is individually applied to the
Here, if the ink is bent upward, the internal volume of the
次に、印刷装置１の電気的な構成について説明する。
Next, the electrical configuration of the
図４は、第１実施形態に係るヘッドユニット３を含む印刷装置１の電気的な構成を示すブロック図である。
なお、印刷装置１では、４個のヘッドユニット３が設けられ、メイン基板１００が、当該４個のヘッドユニット３をそれぞれ独立に制御する。４個のヘッドユニット３では、吐出するインクの色以外において異なることがないので、以下においては便宜的に１個のヘッドユニット３に対する制御について説明することにする。
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the
In the
図４に示されるように、印刷装置１は、メイン基板１００およびヘッドユニット３を含み、メイン基板１００にヘッドユニット３がフレキシブルフラットケーブル１９０（図４では省略）を介して接続された構成となっている。ヘッドユニット３は、ＣＯＦ３０とアクチュエーター基板４０とに大別される。ＣＯＦ３０は、可撓性を有するフィルム状の回路基板に駆動ＩＣ５０が実装されるとともに、フレキシブルフラットケーブル１９０およびアクチュエーター基板４０にそれぞれ接続された構成となっている。
As shown in FIG. 4, the
図４に示されるように、メイン基板１００は、制御部１１０および判定部１３０を含む。このうち、制御部１１０は、ＣＰＵや、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有する一種のマイクロコンピューターであり、媒体Ｐに形成すべき画像を規定する画像データがホストコンピューター等から供給されたときに、所定のプログラムを実行する。
As shown in FIG. 4, the
具体的には、制御部１１０は、第１に、移動機構６および搬送機構８に対する制御に同期して、ヘッドユニット３の駆動ＩＣ５０に各種の制御信号を供給する。なお、ヘッドユニット３に供給される制御信号には、ノズルＮから吐出させるインクの量を規定する印刷データＳＩ、当該印刷データの転送に用いるクロック信号Ｓck、信号ＬＡＴ、ＣＨ等が含まれる。
なお、制御部１１０は、移動機構６および搬送機構８を制御するが、このような構成については既知であるので省略する。
Specifically, the
Note that the
制御部１１０は、第２に、駆動ＩＣ５０に、駆動信号ＣＯＭ−Ａの波形を規定するためのデータｄＡと、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの波形を規定するためのデータｄＢとをそれぞれ供給する。なお、後述するように、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの波形は、それぞれ台形波形であって周期性を有するので、制御部１１０は、これらの台形波形を規定するデータｄＡ、ｄＢを、各部に対する制御に同期してそれぞれ繰り返して供給する。
なお、印刷装置１は、例えばインクの種類毎にデータｄＡ、ｄＢのセットを記憶しておく一方で、印刷ヘッド２２に装着されたインクカートリッジのインクの種類に対応したセットのデータｄＡ、ｄＢを選択して、駆動ＩＣ５０に供給する構成となっている。
Secondly, the
The
一方、判定部１３０は、駆動ＩＣ５０から供給されたデータＤd（詳細には後述するように残留振動を示す信号をデジタル変換したデータ）を、例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）などによって解析して、吐出部の状態、とりわけインクの吐出状態を判定する。なお、判定部１３０は、例えばＦＦＴによって得られる結果（スペクトラム）について、正常、ノズル詰まり、気泡発生などの典型的な状態を予め記憶しておくとともに、データＤdの処理結果を記憶した状態と比較して、一致または近い状態のものを吐出部の状態と判定して、制御部１１０に通知する。
On the other hand, the
ヘッドユニット３は、上述したようにアクチュエーター基板４０に駆動ＩＣ５０を実装するＣＯＦ３０が接続された構成となっている。このうち、駆動ＩＣ５０は、ＤＡＣ５０１、５０２と、増幅器５０３、５０４と、選択制御部５１０と、圧電素子Ｐztに一対一に対応した選択部５２０、５３０の対と、増幅器５４０と、入力部５４５と、ＡＤＣ５５０と、を有する。
The
このうち、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）５０１は、データｄＡをアナログ信号に変換する。増幅器５０３は、ＤＡＣ５０１により変換されたアナログ信号を電圧増幅し、駆動信号ＣＯＭ−Ａとして出力する。同様に、ＤＡＣ５０２は、データｄＢをアナログ信号に変換し、増幅器５０３は、当該ＤＡＣ５０２により変換されたアナログ信号を電圧増幅し、駆動信号ＣＯＭ−Ｂとして出力する。
Among these, a DAC (Digital Analog Converter) 501 converts the data dA into an analog signal. The
本実施形態において、動作は、印刷データＳＩにしたがって印刷する印刷モードと、選択したノズルの状態を判定する検査モードとの２つのモードと、を有している。なお、動作モードを２つに分けて説明するが、分けることなく、画像印刷時のインク吐出後にノズルの状態を判定しても良い。 In the present embodiment, the operation has two modes: a print mode for printing in accordance with the print data SI and an inspection mode for determining the state of the selected nozzle. In addition, although the operation mode is divided into two, the nozzle state may be determined after ink ejection during image printing without being divided.
選択部５２０、５３０の各々における選択をそれぞれ制御する。詳細には、選択制御部５１０は、印刷モードにおいて、制御部１１０からのクロック信号Ｓckに同期して供給される印刷データＳＩを、ヘッドユニット３のノズル（圧電素子Ｐzt）の数のｍ個分、一旦蓄積するとともに、各選択部５２０に対し、印刷データにしたがって駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの選択を、タイミング信号で規定される印刷周期の開始タイミングで指示する。
Selection in each of the
各選択部５２０は、選択制御部５１０による指示にしたがって、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂのいずれかを選択し（または、いずれも選択せずに）、電圧Ｏutの駆動信号として、対応する圧電素子Ｐztの一端に印加する。
アクチュエーター基板４０には、上述したようにノズル毎に圧電素子Ｐztが１個ずつ設けられる。圧電素子Ｐztの各々における他端は共通接続されて、当該他端には電圧ＶＢＳが印加される。
Each
As described above, the
本実施形態において、１つのドットは、印刷モードにて１つのノズルＮからインクを最多で２回吐出させることで、大ドット、中ドット、小ドットおよび非記録の４階調を表現させる。この４階調を表現するために、本実施形態では、２種類の駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを用意するとともに、各々の１周期にそれぞれ前半パターンと後半パターンとを持たせている。そして、１周期のうち、前半・後半において駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを、表現すべき階調に応じた選択して（または選択しないで）、圧電素子Ｐztに供給する構成となっている。
そこで先に、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂについて説明し、その後に駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを選択するための選択制御部５１０および選択部５２０の詳細な構成について説明する。
In the present embodiment, one dot causes four gradations of large dots, medium dots, small dots, and non-recording to be expressed by ejecting ink from one nozzle N at most twice in the printing mode. In order to express these four gradations, in this embodiment, two types of drive signals COM-A and COM-B are prepared, and a first half pattern and a second half pattern are provided in each one period. In the first half and the second half of one cycle, the drive signals COM-A and COM-B are selected (or not selected) according to the gradation to be expressed and supplied to the piezoelectric element Pzt. Yes.
Therefore, the drive signals COM-A and COM-B will be described first, and then the detailed configurations of the
図５は、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの波形等を示す図である。
図に示されるように、駆動信号ＣＯＭ−Ａは、印刷周期Ｐｔのうち、信号ＬＡＴが出力されて（立ち上がって）から信号ＣＨが出力されるまでの期間Ｐｔ１に配置された台形波形Ａｄｐ１と、印刷周期Ｐｔのうち、信号ＣＨが出力されてから次の信号ＬＡＴが出力されるまでの期間Ｐｔ２に配置された台形波形Ａｄｐ２とを繰り返す波形となっている。
FIG. 5 is a diagram illustrating waveforms of the drive signals COM-A and COM-B.
As shown in the figure, the drive signal COM-A includes a trapezoidal waveform Adp1 disposed in a period Pt1 from the output of the signal LAT to the output of the signal CH in the printing cycle Pt, In the printing cycle Pt, the waveform repeats a trapezoidal waveform Adp2 arranged in a period Pt2 from when the signal CH is output until the next signal LAT is output.
本実施形態において台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２とは、互いにほぼ同一の波形であり、仮にそれぞれが圧電素子Ｐztの一端である駆動電極７６に供給されたとしたならば、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮから所定量、具体的には中程度の量のインクをそれぞれ吐出させる波形である。
In the present embodiment, the trapezoidal waveforms Adp1 and Adp2 are substantially the same waveform, and if each is supplied to the
駆動信号ＣＯＭ−Ｂは、期間Ｐｔ１に配置された台形波形Ｂｄｐ１と、期間Ｐｔ２に配置された台形波形Ｂｄｐ２とを繰り返す波形となっている。本実施形態において台形波形Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２とは、互いに異なる波形である。このうち、台形波形Ｂｄｐ１は、ノズルＮ付近のインクを微振動させてインクの粘度の増大を防止するための波形である。このため、仮に台形波形Ｂｄｐ１が圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしても、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮからインク滴が吐出されない。また、台形波形Ｂｄｐ２は、台形波形Ａｄｐ１（Ａｄｐ２）とは異なる波形となっている。仮に台形波形Ｂｄｐ２が圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮから上記所定量よりも少ない量のインクを吐出させる波形である。 The drive signal COM-B has a waveform that repeats a trapezoidal waveform Bdp1 arranged in the period Pt1 and a trapezoidal waveform Bdp2 arranged in the period Pt2. In the present embodiment, the trapezoidal waveforms Bdp1 and Bdp2 are different from each other. Among these, the trapezoidal waveform Bdp1 is a waveform for finely vibrating the ink near the nozzle N to prevent the ink viscosity from increasing. For this reason, even if the trapezoidal waveform Bdp1 is supplied to one end of the piezoelectric element Pzt, ink droplets are not ejected from the nozzle N corresponding to the piezoelectric element Pzt. The trapezoidal waveform Bdp2 is different from the trapezoidal waveform Adp1 (Adp2). If the trapezoidal waveform Bdp2 is supplied to one end of the piezoelectric element Pzt, this is a waveform that causes a smaller amount of ink to be ejected from the nozzle N corresponding to the piezoelectric element Pzt.
台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２、Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２の開始タイミングでの電圧と、終了タイミングでの電圧とは、いずれも電圧Ｖcenで共通である。すなわち、台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２、Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２は、それぞれ電圧Ｖcenで開始し、電圧Ｖcenで終了する波形となっている。
説明を図４に戻して選択制御部５１０について説明する。
The voltage at the start timing and the voltage at the end timing of the trapezoidal waveforms Adp1, Adp2, Bdp1, and Bdp2 are all common to the voltage Vcen. That is, the trapezoidal waveforms Adp1, Adp2, Bdp1, and Bdp2 are waveforms that start at the voltage Vcen and end at the voltage Vcen, respectively.
Returning to FIG. 4, the
図６は、駆動ＩＣ５０における選択制御部５１０の構成を示す図である。
この図に示されるように、選択制御部５１０には、クロック信号Ｓck、印刷データＳＩ、信号ＬＡＴ、ＣＨが供給される。選択制御部５１０では、シフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）５１２とラッチ回路５１４とデコーダー５１６との組が、圧電素子Ｐzt（ノズルＮ）のそれぞれに対応して設けられている。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the
As shown in this figure, the
印刷データＳＩは、印刷周期Ｐｔにわたって、着目しているヘッドユニット３において、すべてのノズルＮによって形成すべきドットを規定するデータである。本実施形態では、非記録、小ドット、中ドットおよび大ドットの４階調を表現するために、ノズル１個分の印刷データは、上位ビット（ＭＳＢ）および下位ビット（ＬＳＢ）の２ビットで構成される。
印刷データＳＩは、クロック信号Ｓckに同期してノズルＮ（圧電素子Ｐzt）毎に、媒体Ｐの搬送に合わせて供給される。当該印刷データＳＩを、ノズルＮに対応して２ビット分、一旦保持するための構成がシフトレジスタ５１２である。
詳細には、ｍ個の圧電素子Ｐzt（ノズル）の各々に対応した計ｍ段のシフトレジスタ５１２が縦続接続されるとともに、図において左端に位置する１段のシフトレジスタ５１２に供給された印刷データＳＩが、クロック信号Ｓckにしたがって順次後段（下流側）に転送される構成となっている。
なお、図では、シフトレジスタ５１２を区別するために、印刷データＳＩが供給される上流側から順番に１段、２段、…、ｍ段と表記している。
The print data SI is data that defines dots to be formed by all the nozzles N in the
The print data SI is supplied in accordance with the conveyance of the medium P for each nozzle N (piezoelectric element Pzt) in synchronization with the clock signal Sck. A configuration for temporarily holding the print data SI for 2 bits corresponding to the nozzle N is a
Specifically, a total of m stages of
In the figure, in order to distinguish the
ラッチ回路５１４は、シフトレジスタ５１２で保持された印刷データＳＩを信号ＬＡＴの立ち上がりでラッチする。
デコーダー５１６は、ラッチ回路５１４によってラッチされた２ビットの印刷データＳＩをデコードして、信号ＬＡＴと信号ＣＨとで規定される期間Ｐｔ１、Ｐｔ２ごとに、選択信号Ｓａ、Ｓｂを出力して、選択部５２０での選択を規定する。
The
The
図７は、デコーダー５１６におけるデコード内容を示す図である。
この図において、ラッチされた２ビットの印刷データＳＩについては（ＭＳＢ、ＬＳＢ）と表記している。デコーダー５１６は、例えばラッチされた印刷データＳＩが（０、１）であれば、選択信号Ｓａ、Ｓｂの論理レベルを、期間Ｐｔ１ではそれぞれＨ、Ｌレベルで、期間Ｐｔ２ではそれぞれＬ、Ｈレベルで、出力するということを意味している。
なお、選択信号Ｓａ、Ｓｂの論理レベルについては、クロック信号Ｓck、印刷データＳＩ、信号ＬＡＴ、ＣＨの論理レベルよりも、レベルシフター（図示省略）によって、高振幅論理にレベルシフトされる。
FIG. 7 is a diagram showing the decoded contents in the
In this figure, the latched 2-bit print data SI is represented as (MSB, LSB). For example, if the latched print data SI is (0, 1), the
Note that the logic levels of the selection signals Sa and Sb are shifted to higher amplitude logic by a level shifter (not shown) than the logic levels of the clock signal Sck, the print data SI, and the signals LAT and CH.
図８は、図４における選択部５２０の構成を示す図である。
この図に示されるように、選択部５２０は、インバーター（ＮＯＴ回路）５２２ａ、５２２ｂと、トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂとを有する。
デコーダー５１６からの選択信号Ｓａは、トランスファーゲート５２４ａにおいて丸印が付されていない正制御端に供給される一方で、インバーター５２２ａによって論理反転されて、トランスファーゲート５２４ａにおいて丸印が付された負制御端に供給される。同様に、選択信号Ｓｂは、トランスファーゲート５２４ｂの正制御端に供給される一方で、インバーター５２２ｂによって論理反転されて、トランスファーゲート５２４ｂの負制御端に供給される。
トランスファーゲート５２４ａの入力端には、駆動信号ＣＯＭ−Ａが供給され、トランスファーゲート５２４ｂの入力端には、駆動信号ＣＯＭ−Ｂが供給される。トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂの出力端同士は、共通接続されるとともに、対応する圧電素子Ｐztの一端に接続される。
トランスファーゲート５２４ａは、選択信号ＳａがＨレベルであれば、入力端および出力端の間を導通（オン）させ、選択信号ＳａがＬレベルであれば、入力端と出力端との間を非導通（オフ）させる。トランスファーゲート５２４ｂについても同様に選択信号Ｓｂに応じて、入力端および出力端の間をオンオフさせる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the
As shown in this figure, the
The selection signal Sa from the
The drive signal COM-A is supplied to the input terminal of the
The
図５に示されるように、印刷データＳＩは、ノズル毎に、クロック信号Ｓckに同期して供給されて、ノズルに対応するシフトレジスタ５１２において順次転送される。そして、クロック信号Ｓckの供給が停止すると、シフトレジスタ５１２のそれぞれには、各ノズルに対応した印刷データＳＩが保持された状態になる。
ここで、信号ＬＡＴが立ち上がると、ラッチ回路５１４のそれぞれは、シフトレジスタ５１２に保持された印刷データＳＩを一斉にラッチする。図５において、Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌｍ内の数字は、１段、２段、…、ｍ段のシフトレジスタ５１２に対応するラッチ回路５１４によってラッチされた印刷データＳＩを示している。
As shown in FIG. 5, the print data SI is supplied for each nozzle in synchronization with the clock signal Sck, and sequentially transferred in the
Here, when the signal LAT rises, each of the
デコーダー５１６は、ラッチされた印刷データＳＩで規定されるドットのサイズに応じて、期間Ｐｔ１、Ｐｔ２のそれぞれにおいて、選択信号Ｓａ、Ｓａの論理レベルを図７に示されるような内容で出力する。
すなわち、第１に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（１、１）であって、大ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｐｔ１においてＨ、Ｌレベルとし、期間Ｐｔ２においてもＨ、Ｌレベルとする。第２に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（０、１）であって、中ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｐｔ１においてＨ、Ｌレベルとし、期間Ｐｔ２においてＬ、Ｈレベルとする。第３に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（１、０）であって、小ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｐｔ１においてＬ、Ｌレベルとし、期間Ｐｔ２においてＬ、Ｈレベルとする。第４に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（０、０）であって、非記録を規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｐｔ１においてＬ、Ｈレベルとし、期間Ｐｔ２においてＬ、Ｌレベルとする。
The
That is, first, when the print data SI is (1, 1) and the size of a large dot is defined, the
図９は、印刷モードにおいて印刷データＳＩに応じて選択され、圧電素子Ｐztの一端に供給される駆動信号の電圧波形を示す図である。
印刷データＳＩが（１、１）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｐｔ１においてＨ、Ｌレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａがオンし、トランスファーゲート５２４ｂがオフする。このため、期間Ｐｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ１が選択される。選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｐｔ２においてもＨ、Ｌレベルとなるので、選択部５２０は、駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ２を選択する。
このように期間Ｐｔ１において台形波形Ａｄｐ１が選択され、期間Ｐｔ２において台形波形Ａｄｐ２が選択されて、駆動信号として圧電素子Ｐztの一端に供給されると、当該圧電素子Ｐztに対応したノズルＮから、中程度の量のインクが２回にわけて吐出される。このため、媒体Ｐにはそれぞれのインクが着弾し合体して、結果的に、印刷データＳＩで規定される通りの大ドットが形成されることになる。
FIG. 9 is a diagram illustrating a voltage waveform of a drive signal that is selected according to the print data SI and supplied to one end of the piezoelectric element Pzt in the print mode.
When the print data SI is (1, 1), the selection signals Sa and Sb are at the H and L levels in the period Pt1, so that the
As described above, when the trapezoidal waveform Adp1 is selected in the period Pt1 and the trapezoidal waveform Adp2 is selected in the period Pt2 and supplied to one end of the piezoelectric element Pzt as a drive signal, the nozzle N corresponding to the piezoelectric element Pzt A certain amount of ink is ejected in two steps. For this reason, the respective inks land on the medium P and coalesce, and as a result, large dots as defined by the print data SI are formed.
印刷データＳＩが（０、１）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｐｔ１においてＨ、Ｌレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａがオンし、トランスファーゲート５２４ｂはオフする。このため、期間Ｐｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ１が選択される。次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｐｔ２においてＬ、Ｈレベルとなるので、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ２が選択される。
したがって、ノズルから、中程度および小程度の量のインクが２回にわけて吐出される。このため、媒体Ｐには、それぞれのインクが着弾して合体して、結果的に、印刷データＳＩで規定された通りの中ドットが形成されることになる。
When the print data SI is (0, 1), the selection signals Sa and Sb are at the H and L levels in the period Pt1, so that the
Therefore, medium and small amounts of ink are ejected from the nozzle in two steps. Therefore, the respective inks land on the medium P and coalesce, and as a result, medium dots as defined by the print data SI are formed.
印刷データＳＩが（１、０）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｐｔ１においてともにＬレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂがオフする。このため、期間Ｐｔ１において台形波形Ａｄｐ１、Ｂｄｐ１のいずれも選択されない。トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂがともにオフする場合、当該トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂの出力端同士の接続点から圧電素子Ｐztの一端までの経路は、電気的にどの部分にも接続されないハイ・インピーダンス状態になる。ただし、圧電素子Ｐztの両端では、自己が有する容量性によって、トランスファーゲートがオフする直前の電圧（Ｖcen−ＶＢＳ）が保持される。
次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｐｔ２においてＬ、Ｈレベルとなるので、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ２が選択される。このため、ノズルＮから、期間Ｐｔ２においてのみ小程度の量のインクが吐出されるので、媒体Ｐには、印刷データＳＩで規定された通りの小ドットが形成されることになる。
When the print data SI is (1, 0), the selection signals Sa and Sb are both at the L level in the period Pt1, so that the
Next, since the selection signals Sa and Sb are at the L and H levels in the period Pt2, the trapezoidal waveform Bdp2 of the drive signal COM-B is selected. For this reason, since a small amount of ink is ejected from the nozzle N only in the period Pt2, small dots as defined by the print data SI are formed on the medium P.
印刷データＳＩが（０、０）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｐｔ１においてＬ、Ｈレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａがオフし、トランスファーゲート５２４ｂがオンする。このため、期間Ｐｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ１が選択される。次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｐｔ２においてともにＬレベルとなるので、台形波形Ａｄｐ２、Ｂｄｐ２のいずれも選択されない。
このため、期間Ｐｔ１においてノズルＮ付近のインクが微振動するのみであり、インクは吐出されないので、結果的に、ドットが形成されない、すなわち、印刷データＳＩで規定された通りの非記録になる。
When the print data SI is (0, 0), the selection signals Sa and Sb are at the L and H levels in the period Pt1, so that the
For this reason, the ink in the vicinity of the nozzle N only slightly vibrates in the period Pt1, and the ink is not ejected. As a result, no dots are formed, that is, no recording is performed as defined by the print data SI.
このように、選択部５２０は、選択制御部５１０による指示にしたがって駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを選択し（または選択しないで）、圧電素子Ｐztの一端に印加する。このため、各圧電素子Ｐztは、印刷データＳＩで規定されるドットのサイズに応じて駆動されることになる。
なお、図５に示した駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂはあくまでも一例である。実際には、上述したようにインクの種類だけでなく、媒体Ｐの性質や搬送速度などに応じて、予め用意された様々な波形の組み合わせが用いられる。
また、ここでは、圧電素子Ｐztが、電圧の低下に伴って上方向に撓む例で説明したが、駆動電極７２、７６に印加する電圧を逆転させると、圧電素子Ｐztは、電圧の低下に伴って下向に撓むことになる。このため、圧電素子Ｐztが、電圧の低下に伴って下方向に撓む構成では、図に例示した駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂが、電圧Ｖcenを基準に反転した波形となる。
As described above, the
Note that the drive signals COM-A and COM-B shown in FIG. 5 are merely examples. Actually, various combinations of waveforms prepared in advance are used according to not only the type of ink as described above but also the property of the medium P, the conveyance speed, and the like.
Here, the example in which the piezoelectric element Pzt bends upward as the voltage decreases has been described. However, when the voltage applied to the
再び説明を図４に戻すと、選択部５３０は、圧電素子Ｐztの各々に対応して設けられ、検査モードにおいて、入力端と出力端との間でオンオフが選択制御部５１０により制御されるスイッチである。選択部５３０において、入力端は、対応する圧電素子Ｐztの一端に接続され、出力端は、共通接続されるとともに増幅器５４０の入力端に接続されている。
検査モードにあっては複数の選択部５３０のうち、検査対象に選定された吐出部に対応する選択部のみが、後述する特定の期間においてオンに制御される。なお、印刷モードにおいては、複数の選択部５３０はそれぞれオフに制御される。また、選択部５３０の出力端の信号、すなわち増幅器５４０に入力される信号を便宜的にＡmp-inと表記している。
Returning to FIG. 4 again, the
In the inspection mode, among the plurality of
駆動ＩＣ５０は、端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔａを含み、このうち、端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２（調整端子）は、電源低位側のグラウンドＧndに、ＣＯＦ３０の回路基板に形成された配線を介して接地され、端子Ｔａには、当該回路基板に形成された別の配線を介して電源高位側の電圧Ｖddが印加されている。なお、電源のグラウンドＧnd、電圧Ｖddについては、駆動ＩＣ５０の他の各部にも供給されるが、図示を省略している。端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２は、入力部５４５を介して増幅器５４０に接続されている。
The
増幅器５４０は、駆動ＩＣ５０の端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２の電圧状態で規定される増幅率（ゲイン）で電圧増幅して、信号Ａmp-outとして出力する。なお、初期状態では、端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２は、グラウンドＧndのＬレベルである。
ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）５５０は、信号Ａmp-outをデジタルのデータＤdに変換してメイン基板１００の判定部１３０に供給する。
The
An ADC (Analog to Digital Converter) 550 converts the signal Amp-out into digital data Dd and supplies the digital data Dd to the
説明の便宜上、検査モードにおいてノズルの状態を判定する動作について説明する。
検査モードにおいて、制御部１１０は、例えば検査対象とする吐出部（ノズル）への印刷データＳＩを（０、０）で出力し、それ以外の（検査対象ではない）吐出部への印刷データＳＩを（１、１）で出力するとともに、印刷周期Ｐｔにおいて、駆動信号ＣＯＭ−Ａを電圧Ｖcenで一定（または微振動させる台形波形Ｂｄｐ１の繰り返し）とさせるデータｄＡを出力し、駆動信号ＣＯＭ−Ｂを次のような波形とさせるデータｄＢを出力する。
For convenience of explanation, an operation for determining the state of the nozzle in the inspection mode will be described.
In the inspection mode, the
図１０は、検査モードでの駆動信号ＣＯＭ−Ｂの波形の一例を示す図である。
この図に示されるように、駆動信号ＣＯＭ−Ｂは、印刷周期Ｐｔにおける期間Ｐｔ１の途中で電圧Ｖcenから下降し、平坦になった後、当該期間Ｐｔ１の終了点で電圧Ｖaまで上昇し、期間Ｐｔ２の途中まで電圧Ｖaを維持して、電圧Ｖcenまで下降して戻る、という波形となっている。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a waveform of the drive signal COM-B in the inspection mode.
As shown in this figure, the drive signal COM-B falls from the voltage Vcen in the middle of the period Pt1 in the printing cycle Pt and becomes flat, and then rises to the voltage Va at the end point of the period Pt1. The waveform is such that the voltage Va is maintained until halfway through Pt2 and then returned to the voltage Vcen.
検査対象にされた吐出部の圧電素子Ｐztの一端には、当該駆動信号ＣＯＭ−Ｂが印加される。これは、当該吐出部に対応する印刷データが（０、０）であるので、期間Ｐｔ１では、当該吐出部に対応するトランスファーゲート５２４ｂがオンするためである。
このような駆動信号ＣＯＭ−Ｂの印加によって、当該圧電素子Ｐztは、電圧の下降に伴って上方向に撓んで、インクをキャビティ４４２に引き込んだ後、電圧上昇に伴って下方向に撓んでインクをノズルＮから吐出させる。
なお、この際、キャリッジ２０を所定の地点に移動させて、吐出されたインクを回収または吸収させるようにしても良い。
The drive signal COM-B is applied to one end of the piezoelectric element Pzt of the ejection unit that is the inspection target. This is because the print data corresponding to the ejection unit is (0, 0), and thus the
By applying such a drive signal COM-B, the piezoelectric element Pzt bends upward as the voltage decreases, draws ink into the
At this time, the
駆動信号ＣＯＭ−Ｂは、期間Ｐｔ２の当初において電圧Ｖaに維持されるが、検査対象にされた吐出部の圧電素子Ｐztの一端には、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂのいずれも印加されない。これは、当該吐出部に対応する印刷データ（０、０）であるので、期間Ｐｔ２では、当該吐出部に対応するトランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂがともにオフするためである。
一方、吐出部においてノズルＮからインクが吐出された直後では、一部のインクがキャビティ４４２に戻ろうとする。このとき、キャビティ４４２において、正しくインクが充填されていれば、粘性のあるインクの振動が直ちに収まらず、減衰しながら残留することになる。一方で、キャビティ４４２において気泡が生じていたりして、インクが正しく充填されていなければ、上記とは異なる振動となる。
このように、圧電素子Ｐztにより変位を加えた後に生じる、キャビティ４４２内の振動を残留振動と称している。
The drive signal COM-B is maintained at the voltage Va at the beginning of the period Pt2, but neither of the drive signals COM-A and COM-B is applied to one end of the piezoelectric element Pzt of the ejection unit that is the inspection target. . This is because the print data (0, 0) corresponding to the ejection unit is used, and therefore, the
On the other hand, immediately after ink is ejected from the nozzle N in the ejection unit, a part of the ink tries to return to the
Thus, the vibration in the
一般に、圧電素子Ｐztは、電圧が外部から印加された場合には、当該電圧に応じて変位するアクチュエーターとして機能するが、外部から変位が加えられた場合には、当該変位に応じた電圧信号を出力するセンサとして機能する。そこで、本件では、上記残留振動を圧電素子Ｐztで検出することにしている。すなわち、圧電素子Ｐztは、吐出部の一部としてだけでなく、残留振動信号を出力する残留振動検出部としても機能する。 In general, when a voltage is applied from the outside, the piezoelectric element Pzt functions as an actuator that is displaced according to the voltage. However, when a displacement is applied from the outside, the piezoelectric element Pzt generates a voltage signal according to the displacement. Functions as an output sensor. Therefore, in this case, the residual vibration is detected by the piezoelectric element Pzt. That is, the piezoelectric element Pzt functions not only as a part of the ejection unit but also as a residual vibration detection unit that outputs a residual vibration signal.
期間Ｐｔ２においては、検査対象の吐出部に対応する圧電素子Ｐztの一端は選択部５２０から切り離されており、他端は電圧ＶＢＳに保持されている。また、検査対象の吐出部に対応する選択部５３０はオンに制御されている。このため、増幅器５４０の入力端に供給される信号Ａmp-outの電圧は、当該圧電素子Ｐztの一端の電圧であって、図１０に示されるように、キャビティ４４２での残留振動に応じた電圧波形となる。
In the period Pt2, one end of the piezoelectric element Pzt corresponding to the ejection portion of the inspection target is disconnected from the
増幅器５４０は、信号Ａmp-inを増幅して信号Ａmp-outとして出力し、ＡＤＣ５５０は、信号Ａmp-outをデジタルのデータＤdに変換して判定部１３０に出力する。
判定部１３０は、データＤdを解析して、検査対象となった吐出部の状態を制御部１１０に通知する。
The
The
なお、このような検査は、例えばノズル番号が「１」から「ｍ」までの吐出部を所定の順番に選定して実行される。これにより、ヘッドユニット３におけるすべての吐出部の状態を判定することができる。
また、検査対象とされていない吐出部については、印刷データが（１、１）であるので、期間Ｐｔ１、Ｐｔ２にわたって電圧Ｖcenで一定の駆動信号ＣＯＭ−Ａが圧電素子Ｐztに印加される。このため、検査対象とされていない吐出部についてはインクが吐出されず、残留振動も発生しない。なお、検査対象とされていない吐出部については、インクを吐出させたり、微振動させたりしても良い。この理由は、検査対象とされていない吐出部の選択部５３０についてはオフに制御されるので、微振動させたり、インクを吐出させたりしても、信号Ａmp-inに影響を与えないからである。
Such an inspection is performed by, for example, selecting ejection units having nozzle numbers “1” to “m” in a predetermined order. Thereby, the state of all the discharge parts in the
In addition, since the print data is (1, 1) for the ejection portion that is not the inspection target, the constant drive signal COM-A is applied to the piezoelectric element Pzt at the voltage Vcen over the periods Pt1 and Pt2. For this reason, no ink is ejected to the ejection portion that is not the inspection target, and no residual vibration occurs. In addition, for an ejection unit that is not an inspection target, ink may be ejected or microvibration may be performed. This is because the
ところで、上述したようにインクの粘性などの特性はインクの種類毎に異なる。このため、ヘッドユニット３において、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）にわたって、ＣＯＦ３０における増幅器５４０の増幅率が同じであると、ある色については、判定部１３０で吐出部の状態を正しく判定できるが、他の色については、信号Ａmp-inの振幅が過大または過小となって、判定部１３０で吐出部の状態を正しく判定できなくなる可能性がある。
ＣＯＦ３０それ自体は、接続されるアクチュエーター基板４０の色を考慮することなく製造される場合が多いので、増幅器５４０の増幅率については、駆動ＩＣ５０を回路基板に実装したＣＯＦ３０の状態であって、アクチュエーター基板４０に接続する前の段階で、設定することができることが好ましいといえる。
そこで、本実施形態では、次のような増幅器５４０、入力部５４５によって、ＣＯＦ３０の状態において回路基板における配線の一部を例えば穿孔によってしてカットすることで、増幅率を設定することができるようになっている。
By the way, as described above, characteristics such as ink viscosity differ for each type of ink. Therefore, in the
Since the
Therefore, in this embodiment, the amplification factor can be set by cutting a part of the wiring on the circuit board in the state of the
図１１は、増幅器５４０および入力部５４５の構成を示す図である。
この図に示されるように、入力部５４５において、グラウンドＧndのＬレベルに接地された端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ電圧ＶddのＨレベルの端子Ｔａとは、それぞれ抵抗素子Ｒｕを介して電気的に接続されている。したがって、この状態では、端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２の電圧レベルは、それぞれＬレベルである。
増幅器５４０は、後に説明するように端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２の電圧レベルでゲインが規定されるので、端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２の電圧レベルを順に表したもの括弧書きで示してゲインデータと称することにする。例えば、端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２の電圧レベルがそれぞれＬレベルであれば、ゲインデータは（Ｌ、Ｌ、Ｌ）となる。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the
As shown in this figure, in the
As will be described later, the gain of the
一方、例えば図１１において破線で示されるポイントＵ０、詳細には、ＣＯＦ３０の回路基板の配線のうち、グラウンドＧndから端子Ｔ０までを導く配線の途中のポイントＵ０を、穿孔などによってカットすると、端子Ｔ０はＨレベルにプルアップされるので、ゲインデータは（Ｈ、Ｌ、Ｌ）となる。
同様に、ＣＯＦ３０の回路基板の配線のうち、グラウンドＧndから端子Ｔ１までを導く配線の途中のポイントＵ１や、グラウンドＧndから端子Ｔ２までを導く配線の途中のポイントＵ２をカットすると、端子Ｔ１、Ｔ２はＨレベルにプルアップされる。
このようにしてポイントＵ０、Ｕ１、Ｕ２の３箇所のそれぞれをカットするか、残すかで規定される組み合わせは、８（＝２３）通りとなる。
On the other hand, when a point U0 indicated by a broken line in FIG. 11, for example, a point U0 in the middle of the wiring leading from the ground Gnd to the terminal T0 among the wiring on the circuit board of the
Similarly, when the point U1 in the middle of the wiring that leads from the ground Gnd to the terminal T1 or the point U2 in the middle of the wiring that leads from the ground Gnd to the terminal T2 in the wiring on the circuit board of the
In this way, there are 8 (= 2 3 ) combinations defined by cutting or leaving each of the three points U0, U1, and U2.
増幅器５４０は、演算増幅器５４２と、デコーダー５４４と、スイッチＳｗ０〜Ｓｗ７、抵抗素子Ｒ０〜Ｒ８とを含む。
増幅器５４０の入力される信号Ａmp-inは、演算増幅器５４２の正入力端（＋）に供給される一方、演算増幅器５４２の出力端から信号Ａmp-outとして出力される構成となっている。
The
The signal Amp-in input to the
演算増幅器５４２の出力端には、抵抗素子Ｒ０の一端が接続され、抵抗素子Ｒ０の他端は、スイッチＳｗ０の一端と抵抗素子Ｒ１の一端とに接続されている。抵抗素子Ｒ１の他端は、スイッチＳｗ１の一端と抵抗素子Ｒ２の一端とに接続されている。以下同様にして、抵抗素子Ｒ７の他端は、スイッチＳｗ７の一端と抵抗素子Ｒ８の一端とに接続されている。すなわち、ｉを０から７までの整数とした場合に、抵抗素子Ｒｉの他端は、スイッチＳｗｉの一端と抵抗素子Ｒ（ｉ＋１）の一端とに接続されている。なお、抵抗素子Ｒ８の他端は、一定の電位、例えばグラウンドＧndに接地されている。
このため、演算増幅器５４２の出力端は、抵抗素子Ｒ０〜Ｒ８の直列接続を介してグラウンドに接地された構成となっている。
One end of the resistance element R0 is connected to the output terminal of the
For this reason, the output terminal of the
一方、スイッチＳｗ０〜Ｓｗ７の他端は、演算増幅器５４２の負入力端（−）に共通接続される。
ここで、スイッチＳｗ０は、一端と他端との間においてデコーダー５４４から出力される信号Ｄ０００がＨレベルであればオンし、Ｌレベルであればオフするスイッチである。同様に、スイッチＳｗ１〜Ｓｗ７は、デコーダー５４４から出力される信号Ｄ００１、Ｄ０１０、Ｄ０１１、Ｄ１００、Ｄ１０１、Ｄ１１０、Ｄ１１１によってそれぞれオンオフが制御される。
On the other hand, the other ends of the switches Sw0 to Sw7 are commonly connected to the negative input terminal (−) of the
Here, the switch Sw0 is a switch that is turned on when the signal D000 output from the
デコーダー５４４は、入力部５４５を介した端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２で規定されるゲインデータをデコードして、８つの信号Ｄ０００、Ｄ００１、Ｄ０１０、Ｄ０１１、Ｄ１００、Ｄ１０１、Ｄ１１０、Ｄ１１１のうち、いずれか１つのみをＨレベルに、他をＬレベルにする。
The
図１２は、デコーダー５４４において、ゲインデータに対する８つの信号の出力状態を示す図である。例えば、デコーダー５４４は、ゲインデータが（Ｈ、Ｌ、Ｌ）であれば、信号Ｄ１００のみをＨレベルとする、ということを意味している。
FIG. 12 is a diagram illustrating an output state of eight signals with respect to gain data in the
デコーダー５４４から出力される８つの信号のうち、いずれか１つのみがＨレベルとなるということは、スイッチＳｗ０〜Ｓｗ７のいずれか１つのみがオンとなり、他はオフとなるということである。また、スイッチＳｗ０〜Ｓｗ７のいずれか１つのみがオンとなるということは、抵抗素子Ｒ０〜Ｒ８のうち、抵抗素子同士の接続点の１箇所のみが、オンしたスイッチを介して演算増幅器５４２の負入力端（−）に帰還される、ということである。
When any one of the eight signals output from the
図１３は、増幅器５４０における演算増幅器５４２周辺の等価回路を示す図である。
この図に示されるように、演算増幅器５４２の出力端は、抵抗Ｒａおよび抵抗Ｒｂの直列接続を介してグラウンドに接地されるとともに、抵抗Ｒａ、Ｒｂの接続点が演算増幅器５４２の負入力端（−）に帰還された構成となる。
このため、増幅器５４０による増幅率Ｇ、すなわち、信号Ａmp-inの電圧に対する信号Ａmp-outの電圧の比は、次のような式で表すことができる。
Ｇ＝１＋（Ｒａ／Ｒｂ）
FIG. 13 is a diagram showing an equivalent circuit around the
As shown in this figure, the output terminal of the
Therefore, the amplification factor G by the
G = 1 + (Ra / Rb)
ここで、抵抗Ｒａは、抵抗素子Ｒ０〜Ｒ８のうち、演算増幅器５４２の出力端からオンするスイッチの一端までの直列抵抗成分であり、抵抗Ｒｂは、抵抗Ｒ０〜Ｒ８のうち、オンするスイッチの一端からグラウンドまでの直列抵抗成分である。
なお、ゲインデータで規定される８つの状態に対する抵抗Ｒａ、Ｒｂは、図１２に示される通りである。上述の例でいえば、ゲインデータが（Ｈ、Ｌ、Ｌ）であれば、信号Ｄ１００のみをＨレベルとなり、スイッチＳｗ４のみがオンするので、抵抗Ｒａは、抵抗素子Ｒ０から抵抗素子Ｒ４までの直列抵抗成分となり、抵抗Ｒｂは、抵抗素子Ｒ５から抵抗素子Ｒ８までの直列抵抗成分となる。
Here, the resistor Ra is a series resistance component from the output terminal of the
The resistors Ra and Rb for the eight states defined by the gain data are as shown in FIG. In the above example, if the gain data is (H, L, L), only the signal D100 becomes H level and only the switch Sw4 is turned on, so that the resistance Ra is from the resistance element R0 to the resistance element R4. The resistance component Rb is a series resistance component from the resistance element R5 to the resistance element R8.
このような増幅器５４０によれば、ゲインデータにしたがって増幅率が８段階で変化する。ここで、図１４に示されるように、例えば信号Ａmp-inが示される場合に、信号Ａmp-outは、ゲインデータで規定される増幅率が比較的大きい場合には実線で示されるものとなる一方、増幅率が比較的小さい場合には破線で示されるものとなる。
増幅率については、ポイントＵ０、Ｕ１、Ｕ２において配線をカットする、または、残すことによって規定することができるので、本実施形態によれば、駆動ＩＣ５０が回路基板に実装されたＣＯＦ３０の状態で、当該駆動ＩＣ５０に設けられた増幅器５４０の増幅率を比較的簡易な構成で、変更することができる。
According to such an
Since the amplification factor can be defined by cutting or leaving the wiring at the points U0, U1, and U2, according to the present embodiment, the driving
上述したように、インクの粘性などの特性は、インクの種類毎に異なるので、残留振動の程度も色毎に異なる。このため、増幅率については色毎に設定する必要がある。
本実施形態では、色毎に適切な増幅率が求まれば、ＣＯＦ３０をヘッドユニット３に接続する際に、上記ポイントＵ０、Ｕ１、Ｕ２を当該増幅率に応じてカットする工程を、色毎に設ければ、増幅率については色毎に適切に設定することができる。
As described above, characteristics such as ink viscosity differ for each type of ink, so the degree of residual vibration also varies for each color. For this reason, the amplification factor needs to be set for each color.
In this embodiment, when an appropriate amplification factor is obtained for each color, when connecting the
図４に示した第１実施形態では、残留振動信号の増幅率について、ＣＯＦ３０における回路の配線のうち、グラウンドから、入力部５４５に対応する端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２に至るまでの配線をカット等することによって規定する構成としたが、他の増幅率にも適用可能である。
In the first embodiment shown in FIG. 4, with respect to the amplification factor of the residual vibration signal, the wiring from the ground to the terminals T0, T1, T2 corresponding to the
図１５は、第２実施形態に係るヘッドユニット３を含む印刷装置１の電気的な構成を示すブロック図である。この第２実施形態では、増幅器５０３、５０４のそれぞれに対応して入力部５４５を設けて、同様にグラウンドから当該入力部５４５に対応する端子に至るまでの配線をカット等することによって規定される。
なお、増幅率ではなく、増幅器５０３、５０４のそれぞれにおける遅延時間や、位相、などの調整値を規定するようにしても良い。このため、増幅器５０３（５０４）が、調整器に相当することになる。
FIG. 15 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the
Instead of the amplification factor, adjustment values such as delay time and phase in each of the
また、増幅器５０３、５０４の調整値については、第１実施形態のように色毎に異ならせる必要がない。すなわち、各色にわたって適切な調整値が求まれば、当該調整値で統一して規定することができる。
ＣＯＦは、一般にロール・ツー・ロール（roll to roll）方式で製造される。このため、ロール状から個別にＣＯＦを切り出す際の金型に、グラウンドから入力部５４５に対応する端子に至るまでの配線を穿孔するための突起を所望の調整値に応じて設ければ良い。
Further, the adjustment values of the
COF is generally manufactured in a roll-to-roll manner. For this reason, a protrusion for punching a wire from the ground to the terminal corresponding to the
なお、第１実施形態における増幅率、および、第２実施形態における調整値をともに設定できるようにしても良い。 Note that both the amplification factor in the first embodiment and the adjustment value in the second embodiment may be set.
第１実施形態および第２実施形態では、入力部５４５に対応する端子の電圧レベルを、配線をカットしない状態でＬレベルとしたが、図１６に示されるように、電圧Ｖddが印加された端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２を、それぞれグラウンドＧndに接地された端子Ｔｂと、それぞれ抵抗Ｒｄ介して電気的に接続して、ポイントＵ０、Ｕ１、Ｕ２で配線をカットしない状態でＨレベル、配線をカットした状態でＬレベルとする構成としても良い。
In the first embodiment and the second embodiment, the voltage level of the terminal corresponding to the
また、端子数については「３」に限られず、「１」以上であれば良い。ただし、端子数が「１」では、２段階でしか変更できないので、「２」以上であることが好ましい。 Further, the number of terminals is not limited to “3”, and may be “1” or more. However, when the number of terminals is “1”, it can be changed only in two stages, and therefore it is preferably “2” or more.
１…印刷装置、３…ヘッドユニット、３０…ＣＯＦ、４０…アクチュエーター基板、５０…駆動ＩＣ（集積回路）、１００…メイン基板、１１０…制御部、１３０…判定部、５０３、５０４、５４０…増幅器、５４２…演算増幅器、５４４…デコーダー、５４５…入力部、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔａ、Ｔｂ…端子、Ｐzt…圧電素子、Ｎ…ノズル。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記圧電素子に印加される駆動信号を調整する調整器と、
前記調整された駆動信号を、前記圧電素子に印加するか否かを選択する選択部と、
前記調整器での調整値を規定する調整端子と、
を含む集積回路と、
を有するヘッドユニット。 A discharge unit that includes a piezoelectric element that is displaced by application of a drive signal, and that discharges liquid by displacement of the piezoelectric element;
An adjuster for adjusting a drive signal applied to the piezoelectric element;
A selection unit for selecting whether to apply the adjusted drive signal to the piezoelectric element;
An adjustment terminal for defining an adjustment value in the adjuster;
An integrated circuit comprising:
Having a head unit.
前記圧電素子が前記駆動信号によって変位された後に、当該吐出部の残留振動を検出し、当該残留振動を示す残留振動信号を出力する残留振動検出部と、
前記残留振動信号を所定の増幅率で増幅して出力する増幅器と、
前記増幅率を規定する調整端子と、
を含む集積回路と、
を有するヘッドユニット。 A discharge unit that includes a piezoelectric element that is displaced by application of a drive signal, and that discharges liquid by displacement of the piezoelectric element;
After the piezoelectric element is displaced by the drive signal, a residual vibration detection unit that detects residual vibration of the discharge unit and outputs a residual vibration signal indicating the residual vibration;
An amplifier that amplifies and outputs the residual vibration signal at a predetermined amplification factor;
An adjustment terminal for defining the amplification factor;
An integrated circuit comprising:
Having a head unit.
前記調整端子に入力されたデジタル信号に応じた増幅率で増幅する
ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドユニット。 The amplifier is
The head unit according to claim 2, wherein amplification is performed at an amplification factor according to a digital signal input to the adjustment terminal.
ことを特徴とする請求項３に記載のヘッドユニット。 The head unit according to claim 3, wherein a plurality of the adjustment terminals are provided.
前記デジタル信号のＨレベルおよびＬレベルの電圧端子を有する
ことを特徴とする請求項３または４に記載のヘッドユニット。 The integrated circuit comprises:
5. The head unit according to claim 3, wherein the head unit has voltage terminals for H level and L level of the digital signal.
前記ＨレベルまたはＬレベルの電圧端子の一方に、抵抗素子を介して接続されるとともに、前記ＨレベルまたはＬレベルの他方に、前記集積回路を実装する回路基板の配線を介して接続される
ことを特徴とする請求項３または４に記載のヘッドユニット。 The adjustment terminal is
It is connected to one of the H level or L level voltage terminals via a resistance element, and is connected to the other of the H level or L level via a wiring of a circuit board on which the integrated circuit is mounted. The head unit according to claim 3 or 4, characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項６に記載のヘッドユニット。
The head unit according to claim 6, wherein the amplification factor is variable by electrical disconnection of the wiring.
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| WO2019064769A1 (en) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 日本電産株式会社 | Liquid agent application system |
| EP3505348A1 (en) | 2017-12-27 | 2019-07-03 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
| JP2020082594A (en) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | セイコーエプソン株式会社 | Print head, and liquid discharge device |
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