JP2008296375A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体滴を吐出させる駆動信号を生成するための電流増幅部を集積しやすくすること。
【解決手段】本願に記載の液体吐出装置は、基準波形電圧生成部と、第１電圧生成部と、第２電圧生成部と、素子とを備える。基準波形電圧生成部は、基準波形を生成する。第１電圧生成部は、基準波形に応じて変化し、基準波形の電圧よりも高い第１電圧を生成する。第２電圧生成部は、基準波形に応じて変化し、基準波形の電圧よりも低い第２電圧を生成する。素子は、第１電圧を利用する第１電流増幅部と第２電圧を利用する第２電流増幅部とを備え、基準波形を電流増幅しノズルから液体滴を吐出するための駆動信号を生成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

用紙上にインク滴を吐出して画像を形成する液体吐出装置がある。このような液体吐出装置では、インク滴を吐出するためにヘッドに印加される駆動信号が生成されるが、この駆動信号を生成する回路をヘッド側に設けることとしたものがある。そうすることで、駆動信号がフレキシブルフラットケーブルを経由しないので、駆動信号を劣化させないで液体滴を吐出させるためのピエゾ素子に印加することができる。また、個々のノズルに駆動信号を生成するための増幅回路を設けることとしたものがある。このようにすることで、個々の回路に流れる電流を小さくすることができる。
特開２００５−２６２８４５号公報 特開２０００−３４３６９０号公報

このように、駆動信号を生成するための増幅回路を個々のノズルに対して設け、さらにこの回路をヘッド側に搭載しようとすると、この回路の小型化が求められる。そのため回路の集積化という課題が生ずる。しかしながら、回路内に生ずる電位差が大きい場合には、配線間の絶縁を確保するための部材の量を増やさなければならず、素子を小型化して集積化することが難しいという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、液体滴を吐出させる駆動信号を生成するための電流増幅部を集積しやすくすることを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、
基準波形を表す電圧を生成する基準波形電圧生成部と、
前記基準波形に応じて変化し、前記基準波形が表す電圧よりも高い第１電圧を生成する第１電圧生成部と、
前記基準波形に応じて変化し、前記基準波形が表す電圧よりも低い第２電圧を生成する第２電圧生成部と、
前記第１電圧を利用する第１電流増幅部と前記第２電圧を利用する第２電流増幅部とを備えた素子であって、前記第１電流増幅部および前記第２電流増幅部を用いて、前記基準波形を電流増幅しノズルから液体滴を吐出するのに用いる駆動信号を生成する素子と、
を備える液体吐出装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

基準波形を表す電圧を生成する基準波形電圧生成部と、
前記基準波形に応じて変化し、前記基準波形が表す電圧よりも高い第１電圧を生成する第１電圧生成部と、
前記基準波形に応じて変化し、前記基準波形が表す電圧よりも低い第２電圧を生成する第２電圧生成部と、
前記第１電圧を利用する第１電流増幅部と前記第２電圧を利用する第２電流増幅部とを備えた素子であって、前記第１電流増幅部および前記第２電流増幅部を用いて、前記基準波形を電流増幅しノズルから液体滴を吐出するのに用いる駆動信号を生成する素子と、
を備える液体吐出装置。

このようにすることで、第１電圧と第２電圧との電位差を小さくすることができる。そうすると、電流増幅部を構成する素子内に生ずる電位差を小さくすることができるので配線間の絶縁を確保するために必要な部材の量を少なくすることができる。そうすると、配線間の距離を小さくすることができるので電流増幅部を構成する回路をより集積化して小型化することができるようになる。すなわち、液体滴を吐出させる駆動信号を生成するための電流増幅部を集積しやすくすることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記素子は、前記基準波形と前記駆動信号の電圧の比較を行うための比較部を含み、前記電圧の比較の結果、前記駆動信号の電圧が前記基準波形の電圧よりも低いときには前記第１電圧が利用され、前記駆動信号の電圧が前記基準波形の電圧よりも高いときには前記第２電圧が利用され前記駆動信号が生成されるであることが望ましい。また、前記液体滴を吐出させるか否かの信号が前記比較部に入力され、前記液体滴を吐出させない旨の信号が入力されたとき、前記第１電圧及び前記第２電圧は利用されないことが望ましい。また、前記素子は、前記液体滴を吐出させるか否かの信号に基づいて、前記素子の外部に前記駆動信号を出力するか否かを制御する出力制御部を含むことが望ましい。また、前記第１電圧と前記第２電圧との電位差は所定の電位差よりも小さいことが望ましい。

また、前記素子は、前記第１電圧生成部及び前記第２電圧生成部に対して移動するヘッドに設けられることが望ましい。また、前記基準波形電圧生成部は前記液体吐出装置に対して移動しない基板に設けられることが望ましい。また、前記基準波形電圧生成部は前記ノズルとともに移動するヘッドに設けられることとしてもよい。

また、前記素子は前記ノズルごとに設けられていることが望ましい。また、前記素子は半導体集積回路として構成されることが望ましい。また、前記素子に対する前記第１電圧生成部と前記第２電圧生成部の接続はケーブルを介して行われることが望ましい。また、前記第１電圧生成部及び前記第２電圧生成部は前記液体吐出装置に対して移動しない基板に設けられることが望ましい。
このようにすることで、液体滴を吐出させる駆動信号を生成するための電流増幅部を集積しやすくすることができる。

＝＝＝印刷システムの構成＝＝＝
図１Ａは、プリンタ１の構成を説明する斜視図であり、図１Ｂは、プリンタの構成を説明する側面図である。以下に、プリンタの基本的な構成について説明する。

プリンタ１は、断続的に用紙Ｓを搬送方向に搬送しつつ、ヘッド４０からインク滴を吐出して画像を形成する。プリンタ１は、用紙Ｓを搬送方向に搬送するための搬送ローラ２３を含んでいる。この搬送ローラ２３は、搬送モータ２２が不図示のコントローラに制御されることによって、用紙Ｓを給紙側から搬送方向に搬送する。

プリンタ１には、用紙Ｓにインク滴を吐出するためのヘッド４０が含まれている。ヘッド４０は、キャリッジＣＲに搭載されている。キャリッジＣＲは、ガイド軸３２に沿ってキャリッジ移動方向に移動可能に設けられている。キャリッジＣＲの移動にはキャリッジモータ３１の駆動力が利用される。このキャリッジモータ３１は不図示のコントローラによって制御され、これによりキャリッジＣＲが所望の位置に移動できるようになっている。そして、キャリッジＣＲに搭載されたヘッド４０が移動中にインクを断続的に吐出することによって、移動方向に沿ったドットラインを形成することができるようになっている。また、このようなインク滴の吐出動作に用紙Ｓの搬送方向への搬送が組み合わされ、用紙Ｓの全面にインク滴を吐出して、画像を形成することができるようになっている。

プリンタ１に固定されている不図示の制御基板と、ヘッド４０の後述する半導体集積回路とがフレキシブルフラットケーブル３０を介して接続されている。このようにすることによって、プリンタ１の制御基板とヘッドモジュールとの間で種々の信号のやりとりを可能としている。

プリンタ１の各部を制御するコントローラは、制御基板上に設けられることができる。このコントローラは、処理装置とメモリとを有し、メモリに格納されているプログラムを処理装置が実行することによって、プリンタの各部を制御するようになっている。

図２は、ヘッド４１の下面におけるノズルの配列を示す説明図である。ヘッド４１の下面には、ブラックインクノズル群Ｋと、シアンインクノズル群Ｃと、マゼンタインクノズル群Ｍと、イエローインクノズル群Ｙが形成されている。各ノズル群は、各色のインクを吐出するための吐出口であるノズルを９０個備えている。

各ノズル群の複数のノズルは、搬送方向に沿って、一定の間隔（ノズルピッチ：Ｄ／ｋ）でそれぞれ整列している。ここで、Ｄは、搬送方向における最小のドットピッチ（つまり、紙Ｓに形成されるドットの最高解像度での間隔）である。また、ｋは、１以上の整数である。例えば、ノズルピッチが９０ｄｐｉ（１／９０インチ）であって、搬送方向のドットピッチが７２０ｄｐｉ（１／７２０インチ）である場合、ｋ＝８である。

各ノズル群のノズルは、下流側のノズルほど小さい数の番号が付されている（♯１〜♯９０）。つまり、ノズル♯１は、ノズル♯９０よりも搬送方向の下流側に位置している。
各ノズルには、それぞれインクチャンバー（不図示）と、ピエゾ素子が設けられている。ピエゾ素子の駆動によってインクチャンバーが伸縮・膨張し、ノズルからインク滴が吐出される。

図３は、ヘッド４０の構造を説明するための図である。図には、ノズルＮｚ、ピエゾ素子ＰＺＴ、インク供給路４０２、ノズル連通路４０４、及び、弾性板４０６が示されている。

インク供給路４０２には、不図示のインクタンクからインク滴又は透明な液体滴が供給される。そして、これらのインク滴等は、ノズル連通路４０４に供給される。ピエゾ素子ＰＺＴには、後述する駆動信号ＣＯＭの駆動パルスが印加される。駆動パルスが印加されると、駆動パルスの信号に従ってピエゾ素子ＰＺＴが伸縮し、弾性板４０６を振動させる。そして、駆動パルスの振幅に対応する量の液体滴がノズルＮｚから吐出されるようになっている。

図４は、第１実施形態における制御基板１０とヘッド４０に搭載される半導体集積回路２０とフレキシブルフラットケーブル３０との関係を説明するための図である。制御基板１０は、プリンタ１の内部に固定される基板である。それに対して半導体集積回路２０はヘッド４０上の後述する中継基板２５を介して搭載される。よって、ヘッド４０が移動すると共に半導体集積回路２０も移動することとなる。そして、制御基板１０と半導体集積回路２０とは、ヘッド４０の移動範囲において柔軟に変形可能なフレキシブルフラットケーブル３０を介して接続される。

制御基板１０には、印字制御回路１１、基準駆動波形発生回路１２、第１共通駆動信号発生回路１３、第２共通駆動信号発生回路１４、及び吐出制御信号発生回路１５が含まれる。ヘッド４０には、ノズル＃１〜＃９０のそれぞれに対応する９０個のピエゾ素子ＰＺＴが含まれる。また、半導体集積回路２０には、各ピエゾ素子ＰＺＴに接続される９０個の波形成形回路２１が含まれている。９０個の波形成形回路２１はそれぞれ同じ回路である。そして、それぞれの波形成形回路２１には、基準駆動波形発生回路１２と第１共通駆動信号発生回路１３と第２共通駆動信号発生回路１４と吐出制御信号発生回路１５とが接続されている。ここで示されているのは、４色のインクを吐出させるための構成のうち１色分のインクを吐出させるための構成である。

印字制御回路１１は、基準駆動波形発生回路１２と第１共通駆動信号発生回路１３と第２共通駆動信号発生回路１４と吐出制御信号発生回路１５に接続されている。そして、印字制御回路１１は、基準駆動波形発生回路１２のＤ／Ａコンバータにデジタルデータを出力する機能を有する。また、同様に、印字制御回路１１は、第１共通駆動信号発生回路１３のＤ／Ａコンバータにデジタルデータを出力する機能と、第２共通駆動信号発生回路１４のＤ／Ａコンバータにデジタルデータを出力する機能を有する。また、印字制御回路１１は、吐出制御信号発生回路１５に対して画素データを送る機能を有する。ここで、画素データは、ある画素においてどのようなサイズのドットを形成するかを示すデータである。

基準駆動波形発生回路１２は、印字制御回路１１から送られたデジタルデータに基づいて、駆動信号ＣＯＭと同じ電圧の波形を有する基準駆動波形（ただし、駆動信号ＣＯＭが有する電流量よりも小さな電流量を有する）を出力する機能を有する。駆動信号ＣＯＭは、この基準駆動波形が電流増幅されることにより生成されることとなる。基準駆動波形発生回路１２は、９０個の波形成形回路２１に接続され、それぞれの波形成形回路２１に基準駆動波形を出力する。

第１共通駆動信号発生回路１３は、印字制御回路１１から送られたデジタルデータに基づいて、基準駆動波形に応じて変化し、基準駆動波形よりも高い電圧を有する第１共通駆動信号を生成するための回路である。第１共通駆動信号の有する電力は基準駆動波形の電力よりも大きい。ここで生成された第１共通駆動信号の電力は、基準駆動波形を電流増幅して駆動信号ＣＯＭを生成する際に利用される。第１共通駆動信号の波形の詳細については後述する。第１共通駆動信号発生回路１３は、９０個の波形成形回路２１に接続され、それぞれの波形成形回路２１に第１共通駆動信号を出力する。尚、この第１共通駆動信号は第１電圧に相当し、第１共通駆動信号発生回路１３は第１電圧生成部に相当する。

第２共通駆動信号発生回路１４は、印字制御回路１１から送られたデジタルデータに基づいて、基準駆動波形に応じて変化し基準駆動波形よりも低い電圧を有する第２共通駆動信号を生成するための回路である。第２共通駆動信号の有する電力は基準駆動波形の電力よりも大きい。ここで生成された第２共通駆動信号の電力は、基準駆動波形を電流増幅して駆動信号ＣＯＭを生成する際に利用される。第２共通駆動信号の波形の詳細については後述する。第２共通駆動信号発生回路１４は、９０個の波形成形回路２１に接続され、それぞれの波形成形回路２１に第２共通駆動信号を出力する。尚、この第２共通駆動信号は第２電圧に相当し、第２共通駆動信号発生回路１４は第２電圧生成部に相当する。

吐出制御信号発生回路１５は、印字制御回路１１から送られる画素データに基づいて、あるタイミングにおいて駆動信号をピエゾ素子ＰＺＴに印加するか否かを制御する吐出制御信号を生成するための回路である。吐出制御信号は、後述する駆動信号内の期間（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）毎にすべてのノズルについて用意される。そして、この吐出制御信号に基づいて、各ノズルはインク滴を吐出したりしなかったりする。吐出制御信号発生回路１５は、９０個の波形成形回路２１に接続され、それぞれの波形成形回路２１に吐出制御信号を出力する。

波形成形回路２１には、基準駆動波形発生回路１２と第１共通駆動信号発生回路１３と第２共通駆動信号発生回路１４と吐出制御信号発生回路１５がフレキシブルフラットケーブル３０を介して接続されている。波形成形回路２１は、第１共通駆動信号と第２共通駆動信号の電力を利用して、基準駆動波形を電流増幅して駆動信号ＣＯＭを生成するための回路である。波形成形回路２１は１つのピエゾ素子ＰＺＴに対して１つずつ用意され接続される。９０個の波形成形回路２１は、半導体集積回路２０に集積される。また、波形成形回路２１は、吐出制御信号に基づいて、駆動信号を半導体集積回路の外部のピエゾ素子ＰＺＴに出力するか否かを制御する機能を有する。

このように、ここでは、制御基板１０側で生成された基準駆動波形、第１共通駆動信号、及び、第２共通駆動信号を利用して、基準駆動波形の電流増幅をヘッド４０側で行っている。そうすることで、プリンタ１の本体側で駆動信号を生成しないため、フレキシブルフラットケーブル３０経由で駆動信号をヘッド側に送る必要がない。

仮に、駆動信号が制御基板１０側で生成されることとした場合、すべてのピエゾ素子ＰＺＴに駆動信号を供給できるだけの電流量を有する駆動信号がフレキシブルフラットケーブルを介してヘッド側に送られる。このような大きな電流を伴う駆動信号をフレキシブルフラットケーブルを介して送ることとすると、駆動信号が電磁波ノイズとして他の機器に影響を与えるおそれがある。しかしながら、ここではフレキシブルフラットケーブル３０経由で駆動信号を送らないようにすることができるため、電磁波ノイズの発生を抑制することができる。

また、フレキシブルフラットケーブルはインダクタンス成分を有する。さらに、ヘッドが移動することにより、フレキシブルフラットケーブルが変形してインダクタンス成分が変化する。このような状況下で、仮に駆動信号をフレキシブルフラットケーブル経由で送ることとした場合、駆動信号を正確な形状で送ることができない。しかしながら、ここでは、駆動信号をヘッド側で電流増幅して生成することができるので、正確な駆動信号をピエゾ素子ＰＺＴに印加することができる。

また、ここでは、ピエゾ素子ＰＺＴごとに波形成形回路２１を設けることとしていた。このようにすることで、１つの波形成形回路２１に流れる電流量を少なくすることができる。よって、配線をより微細化して半導体集積回路２０に集積しやすくすることができる。また、第１基準駆動信号と第２基準駆動信号を利用するので波形成形回路２１に印加される電圧の電位差を小さくすることができる。そうすると、配線間を絶縁するために必要な部材の量を減らすことができるので、小型の半導体集積回路に波形成形回路２１を集積することができるようになる。

図５は、半導体集積回路２０を搭載したヘッド４０を示す図である。上述のように、複数の波形成形回路２１を半導体集積回路２０に集積し、これをヘッド４０に固定された中継基板２５に搭載した様子が示されている。このように、波形成形回路２１を集積化しやすくすることで、半導体集積回路２０に集積して部品点数を少なくすることができる。

図６Ａは、駆動信号ＣＯＭを説明するための図である。駆動信号ＣＯＭは、インク滴を吐出するためのピエゾ素子ＰＺＴに印加される。図に示されるように、駆動信号ＣＯＭは、繰り返し周期Ｔごとに繰り返し生成される。駆動信号ＣＯＭは、期間Ｔ１における駆動パルスＰＳ１、期間Ｔ２における駆動パルスＰＳ２、期間Ｔ３における駆動パルスＰＳ３、及び、期間Ｔ４における駆動パルスＰＳ４を含む。駆動パルスＰＳ１は、ヘッドのピエゾ素子ＰＺＴに印加されることによって、中ドットを形成するための液体滴を吐出する。駆動パルスＰＳ２は、ピエゾ素子ＰＺＴに印加されることによって、メニスカス（ノズル部分で露出しているインクの自由表面）を微振動させる。駆動パルスＰＳ３は、ピエゾ素子ＰＺＴに印加されることによって、小ドットを形成するための液体滴を吐出する。駆動パルスＰＳ４は、ピエゾ素子ＰＺＴに印加されることによって、大ドットを形成するための液体滴を吐出する。このように波形の異なるパルス状の波形が吐出制御信号に基づいてピエゾ素子ＰＺＴに印加されることによって、異なるサイズのインク滴を吐出できるようになっている。

図６Ｂは、基準駆動波形と第１共通駆動信号と第２共通駆動信号の関係を説明するための図である。ここでは、第１共通駆動信号生成回路１３が生成する第１共通駆動信号と、第２共通駆動信号生成回路１４が生成する第２共通駆動信号と、基準駆動波形発生回路１２が生成する基準駆動波形の一例が示されている。ここでは、駆動パルスＰＳ１を生成するための波形が基準駆動波形の一部として示されている。

基準駆動波形は、駆動信号ＣＯＭと同様の電圧変化を有する波形となっている。第１共通駆動信号は、基準駆動波形に応じて変化し、基準駆動波形の電圧よりも高い電圧を有する信号となっている。また、第２共通駆動信号は、基準駆動波形に応じて変化し、基準駆動波形の電圧よりも低い電圧を有する信号となっている。そして、第１共通駆動信号の電圧と第２共通駆動信号の電圧との差は、集積される半導体集積回路２０に供給される電圧よりも小さいものとなっている。例えば、３．３Ｖ駆動型のＣＭＯＳの半導体集積回路によって波形成形回路２１が構成される場合には、第１共通駆動信号の電圧と第２共通駆動信号の電圧との差は３．３Ｖよりも小さい。このようにすることで、回路内に生ずる電位差を小さくすることができる。そして、配線間の絶縁を確保するために必要な部材の量を減らすことができるので、半導体集積回路２０をより小型化することができる。

図７は、基準駆動波形発生回路１２を説明するための図である。図には、Ｄ／Ａコンバータ１２１と、電圧増幅回路１２２が示されている。Ｄ／Ａコンバータ１２１は、印字制御回路から入力されたデジタル信号に基づいて、０〜３．３Ｖの電圧を出力する。出力される電圧の波形は、電圧が増幅される前の基準駆動信号の波形となっている。この波形は、電圧増幅回路１２２によって０〜４２Ｖの範囲の電圧に増幅される。

Ｄ／Ａコンバータ１２１の出力端はオペアンプ１２２１の入力端１に接続されている。また、オペアンプ１２２１の入力端２には、分岐点ａからの接続線が接続されている。オペアンプ１２２１の出力端３には分岐点ｃが接続し、分岐点ｃには抵抗１２２５、ＮＰＮ型トランジスタ１２２３のベース、及び、バイアス回路１２２２が接続されている。バイアス回路１２２２は例えばダイオードによって構成され、ダイオードのアノード側に分岐点ｃが接続され、カソード側に分岐点ｄが接続される。そして、分岐点ｃから分岐点ｄへ順方向の電流が流れるようになっている。

抵抗１２２５の他端には分岐点ｂが接続し、分岐点ｂは直流電源１２２９とＮＰＮ型トランジスタ１２２３のコレクタが接続されている。ＮＰＮ型トランジスタ１２２３のエミッタには抵抗１２２７が接続されている。抵抗１２２７の他端には分岐点ａが接続されている。また、分岐点ａには、基準駆動波形の出力端と、抵抗１２２８が接続される。抵抗１２２８の他端には、ＰＮＰ型トランジスタ１２２４のエミッタが接続される。

分岐点ｄにはさらにＰＮＰ型トランジスタ１２２４のベースと、抵抗１２２６が接続される。抵抗１２２６の他端には分岐点ｅが接続し、この分岐点ｅはアースとＰＮＰ型トランジスタ１２２４のコレクタに接続されている。

このような回路構成により、Ｄ／Ａコンバータから出力された０〜３．３Ｖの電圧を０〜４２Ｖの電圧に増幅している。また、このようにして、Ｄ／Ａコンバータ１２１の出力に対してインピーダンスの高い電圧増幅回路を設けることとしている。

図８は、第１実施形態における第１共通駆動信号発生回路１３を説明するための図である。第２共通駆動信号発生回路１４の構成は第１共通駆動信号発生回路１３とほぼ同様の構成であるので、ここでは、代表して第１共通駆動信号発生回路１３の説明を行う。第２共通駆動信号発生回路１４について説明を行う場合には、図において括弧内の符号が使用されるものとする。

図には、Ｄ／Ａコンバータ１３１と、電力増幅回路１３２が示されている。Ｄ／Ａコンバータ１３１は、０〜３．３Ｖの範囲の電圧を出力する。ここで出力される電圧は、電圧が増幅される前の第１共通駆動信号（図６Ｂ）の波形となっている。電力増幅回路１３２は、Ｄ／Ａコンバータ１３１からの出力を電力増幅し、第１共通駆動信号を生成する。

Ｄ／Ａコンバータ１３１の出力端は、共通駆動信号制御回路１３２１の入力端１に接続される。共通駆動信号制御回路１３２１の入力端２にはゲイン調整回路１３２４の出力端が接続されている。制御回路１３２１の出力端３は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２２のゲートが接続されている。制御回路１３２１の出力端４は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２３のゲートが接続されている。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２２のドレインは、直流電源１３２７に接続され、ソースは分岐点ｈに接続されている。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２３のドレインは分岐点ｈに接続され、ソースはアースに接続されている。分岐点ｈはコイル１３２５に接続する。コイル１３２５の他端は分岐点ｆに接続される。分岐点ｆは分岐点ｇとコンデンサ１３２６に接続する。コンデンサ１３２６の他端は、アースに接続する。分岐点ｇは、さらに第１共通駆動信号の出力端と、ゲイン調整回路１３２４の入力端に接続する。

共通駆動信号制御回路１３２１は、入力１と入力２の電圧を比較し、入力２の電圧が入力１の電圧よりも高いときには、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２２のゲートをオンにする機能を有する。また、共通駆動信号制御回路１３２１は、入力端１と入力端２の電圧を比較し、入力端１の電圧が入力端２の電圧よりも高いときには、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２３のゲートをオンにする機能を有する。

ゲイン調整回路１３２４は、分岐点ｇにおける電圧を所定の倍率で増幅し、制御回路１３２１にフィードバックする。このゲイン調整回路１３２４の増幅率を調整することによって、Ｄ／Ａコンバータ１３１から出力された電圧に基づいて生成する第１共通駆動信号の出力を調整することができるようになっている。

生成される第１共通駆動信号の電圧の精度は基準駆動波形の電圧の精度よりも低いものでよい。よって、Ｄ／Ａコンバータ１３１が電圧を出力する周波数はＤ／Ａコンバータ１２１が出力する周波数よりも低いものでよいため、Ｄ／Ａコンバータ１３１はコストの安いものが使用できる。また、スイッチング素子であるＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２２とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２３も高周波対応のものを使用する必要がない。そのため、分岐点ｈに出力される電圧は階段状のものとなるが、ここでは、コイル１３２５とコンデンサ１３２６とが分岐点ｈ及び分岐点ｇに接続されている。よって、分岐点ｈにおける電圧の変化はよりなだらかな変化を有する電圧として分岐点ｇに出力されることとなる。

上述の第１共通駆動信号発生回路１３において、ゲイン調整回路１３２４は、Ｄ／Ａコンバータ１３１に基づいて第１共通駆動信号を生成するようにゲイン調整回路１３２４が調整されている。また、図８における回路が第２共通駆動信号生成回路１４として動作するときは、Ｄ／Ａコンバータ１４１の出力に基づいて第２共通駆動信号を生成するようにゲイン調整回路１４２４が調整されている。

このようにすることによって、図６Ｂのような基準駆動波形に対して若干高めの電圧を有する第１共通駆動信号と若干低めの電圧を有する第２共通駆動信号を生成できる。そして、第１共通駆動信号と第２共通駆動信号の電位差を小さいものとしている。

図９は、第１実施形態における波形成形回路２１を説明するための図である。図には、駆動信号生成制御回路２１１が示されている。駆動信号生成制御回路２１１の入力端１には基準駆動波形の出力線が接続されており、入力端２には分岐点ｉからの接続線が接続されており、入力端３には吐出制御信号の出力線が接続されている。

また、駆動信号生成制御回路２１１の出力端４にはＰチャネルＭＯＳＦＥＴ２１２のゲートが接続されており、出力５にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１３のゲートが接続されている。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ２１２のドレインには第１共通駆動信号の出力線が接続されており、ソースには分岐点ｉが接続される。分岐点ｉにはＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１３のドレインとピエゾ素子ＰＺＴが接続されている。ピエゾ素子ＰＺＴの他端はアースに接続される。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１３のソースには、第２共通駆動信号の出力線が接続されている。

駆動信号生成制御回路２１１は、入力端１の電圧と入力端２の電圧とを比較し、入力端１の電圧が入力端２の電圧よりも低いときにＰチャネルＭＯＳＦＥＴ２１２のゲートをオンにする機能を有する。また、駆動信号生成制御回路２１１は、入力端１の電圧と入力端２の電圧とを比較し、入力端１の電圧が入力端２の電圧よりも高いときにＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１３のゲートをオンにする機能を有する。このようにすることで、第１共通駆動信号及び第２共通駆動信号の電力を用いて基準駆動波形を電流増幅できるようになっている。

また、駆動信号生成制御回路２１１の入力端３には、吐出制御信号が入力されている。そして、吐出制御信号がオンのときには上述のように動作し、基準駆動波形を電力増幅して駆動信号ＣＯＭを生成するようになっている。また、吐出制御信号がオフのときには、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ２１２とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１３のいずれのゲートもオンにしないように動作する。

このようにすることによって、ノズルからインク滴を吐出させない場合には、吐出制御信号としてオフの信号が入力され、駆動信号ＣＯＭが生成されないようにされる。駆動信号ＣＯＭが生成されないこととすると、ピエゾ素子ＰＺＴには駆動信号ＣＯＭが印加されないので、インク滴を吐出しないようにすることができる。

尚、このように駆動信号ＣＯＭが生成されないこととすると、ピエゾ素子に印加された電圧が０Ｖにまで急激に落ちることとなる。そのとき、ピエゾ素子ＰＺＴが変位し、誤ってインク滴が吐出されてしまうおそれがある。このようなことを防止するために、ピエゾ素子のアース側の電極にバイアス電圧を印加しておくこととしてもよい。このようにすることで、駆動信号ＣＯＭが生成されなくなった場合の、ピエゾ素子に対する電圧変位がより小さくされるので誤ってインク滴を吐出してしまうことを防止することができる。

また、駆動信号生成制御回路２１１にあらかじめ基準駆動波形の中間電位を記憶させておくこともできる。そして、吐出制御信号がオフのときには、基準駆動波形の中間電位と分岐点ｉの電圧を比較して、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ２１２又はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１３のいずれかのゲートをオンにするようにする。このようにすることで、吐出制御信号がオフの時には駆動信号ＣＯＭの中間電位を生成することができる。そして、ピエゾ素子ＰＺＴによってインク滴を吐出しないようにすることができる。

図１０は、第２実施形態における波形成形回路２１’を説明するための図である。第２実施形態では、他の構成をほぼそのままにして波形成形回路が次のような波形成形回路２１’に置き換えられる。

図には、駆動信号生成制御回路２１１’が示されている。駆動信号生成制御回路２１１’の入力端１には基準駆動波形の出力線が接続されており、入力端２には分岐点ｌからの接続線が接続されており、入力端３には吐出制御信号の出力線が接続されている。

また、駆動信号生成制御回路２１１’の出力端４には分岐点ｊが接続されており、分岐点ｊにはＮＰＮ型トランジスタ２１２’のベースと抵抗２１５が接続されている。この抵抗の他端には、分岐点ｋが接続されており、分岐点ｋには分岐点ｌと抵抗２１６が接続されている。抵抗２１６の他端にはＮＰＮ型トランジスタ２１２’のエミッタが接続されている。また、ＮＰＮ型トランジスタ２１２’のコレクタには第１共通駆動信号の出力線が接続されている。

分岐点ｌにはさらにピエゾ素子ＰＺＴと分岐点ｍが接続されている。分岐点ｍには、抵抗２１７と抵抗２１８が接続されている。抵抗２１７の他端には分岐点ｎが接続されている。また抵抗２１８の他端にはＰＮＰ型トランジスタ２１３’のエミッタが接続されている。分岐点ｎには、駆動信号生成制御回路２１１’の出力端５とＰＮＰ型トランジスタ２１３’のベースが接続されている。ＰＮＰ型トランジスタ２１３’のコレクタには、第２共通駆動信号の出力線が接続されている。

駆動信号生成制御回路２１１’の機能は、第１実施形態における駆動信号生成制御回路２１１の機能とほぼ同様である。このようにすることで、基準駆動波形を第１共通駆動信号及び第２共通駆動信号の電力を用いて電力増幅できるようになっている。

図１１は、第３実施形態における第１共通駆動信号発生回路１３’を説明するための図である。図において、第１実施形態における第１共通駆動信号発生回路１３と異なっているのは、第３実施形態における第１共通駆動信号発生回路１３’にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２３がないことと、ダイオード１３２８が接続点ｏに接続されていることである。第１実施形態における第１共通駆動信号発生回路では、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２３によって供給されすぎた電力を逃がすことができたため、よりＤ／Ａコンバータから出力された電圧に合わせた第１共通駆動信号を生成することができた。しかしながら、第１共通駆動信号の波形に高い精度を要求しない場合には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２３を取り除くこととしても、Ｄ／Ａコンバータから出力される電圧に合わせて電力増幅を行って、図６に示したような第１共通駆動信号を生成することができる。この場合、部品点数を少なくすることができるという利点がある。

図１２は、第３実施形態における第２共通駆動信号発生回路１４’を説明するための図である。図において、第１実施形態における第２共通駆動信号発生回路１４と異なっているのは、第３実施形態における第２共通駆動信号発生回路１４’には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１４２２と、これに接続された直流電源１４２７がないことである。第１実施形態における第２共通駆動信号発生回路１４では、逃がしすぎた電力をＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１４２２によって電力供給することができたため、よりＤ／Ａコンバータ１４１から出力された電圧に合わせた第２共通駆動信号を生成することができた。しかしながら、第２共通駆動信号の波形に高い精度を要求しない場合には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１４２２を取り除くこととしても、Ｄ／Ａコンバータ１４１から出力される電圧に合わせて電力を逃がす作業を行って、図６に示したような第２共通駆動信号を生成することができる。この場合においても、部品点数を少なくすることができるという利点がある。

図１３は、第４実施形態における制御基板１０とヘッド４０に搭載される半導体集積回路２０とフレキシブルフラットケーブル３０との関係を説明するための図である。第４実施形態において、基準駆動波形発生回路１２は、半導体集積回路２０に設けられている。基準駆動波形発生回路１２を半導体集積回路２０に設け、さらに他の回路と共に１つの回路として集積化することにより、基準駆動波形をフレキシブルフラットケーブル３０に通らないようにすることができる。そうすることで、駆動信号ＣＯＭの形状を容易に他の者から知られないようにすることができる。これは、駆動信号ＣＯＭの形状を他の者に知られたくないという場合に利点がある。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上述の実施形態では、ヘッドが移動するようなプリンタ１を例に説明がなされた。しかしながら、ノズル列が用紙の紙幅方向に並び、ヘッドが移動しないタイプのプリンタに上述の技術を採用することもできる。この場合であっても、ヘッド側に波形成形回路２１を含む半導体集積回路２０を搭載することができる。そして、部品点数を減らし、ヘッド側において正確な駆動信号を生成することができる。

また、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜ヘッドについて＞
前述の実施形態では、圧電素子を用いてインクを吐出していた。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。

＝＝＝まとめ＝＝＝
（１）前述の実施形態における液体吐出装置としてのプリンタ１は、基準波形成形回路１２（基準波形電圧生成部部）と、第１共通駆動信号発生回路１３（第１電圧生成部）と第２共通駆動信号発生回路１４（第２電圧生成部）と半導体集積回路２０（素子）を含む。

基準波形成形回路１２は、基準駆動波形（基準波形）を表す電圧を生成する。また、第１共通駆動信号発生回路１３は、基準駆動波形に応じて変化し、この基準駆動波形が表す電圧よりも高い第１共通駆動信号（第１電圧）を生成する。また、第２共通駆動信号発生回路１４は、基準駆動波形に応じて変化し、この基準駆動波形が表す電圧よりも低い第２共通駆動信号（第２電圧）を生成する。そして、半導体集積回路２０として構成された素子は、第１共通駆動信号を利用する第１電流増幅部と第２共通駆動信号を利用する第２電流増幅部とを備える。そして、第１共通駆動信号および第２共通駆動信号を用いて、基準駆動波形を電流増幅しノズルからインク滴を吐出するのに用いる駆動信号を生成する。

このようにすることで、基準駆動波形に対して電位差の小さい第１共通駆動信号と第２共通駆動信号を利用して電流増幅を行うことができる。そうすると、素子に印加される電位差を小さくすることができるので、半導体集積回路２０における配線間を絶縁するために必要な部材の量を減らすことができる。よって、小型の半導体集積回路に波形成形回路２１を集積することができるようになる。

（２）また、前述の素子は、基準駆動波形と駆動信号の電圧の比較を行うための比較部を含む。そして、この電圧の比較の結果、駆動信号の電圧が基準駆動波形の電圧よりも低いときには第１共通駆動信号が利用され、駆動信号の電圧が基準波形の電圧よりも高いときには第２共通駆動信号が利用される。そして、駆動信号が生成されることとなる。
このようにすることで、基準駆動波形を電流増幅して駆動信号を生成することができる。

（３）また、吐出制御信号（液体滴を吐出させるか否かの信号）が比較部に入力され、インク滴を吐出させない旨の信号が入力されたとき、第１共通駆動信号及び第２共通駆動信号は利用されない。
このようにすることで、吐出制御信号に応じて基準駆動波形の電流増幅を行うこと又は行わないことを制御することができるようになる。

（４）また、半導体集積回路２０として構成される素子は、インク滴を吐出させるか否かの信号に基づいて、この素子の外部に駆動信号ＣＯＭを出力するか否かを制御する出力制御部を含む。上述の実施形態では、吐出制御信号が入力される駆動信号生成制御回路２１１が出力制御部に相当する。
このようにすることで、基準駆動波形の電流増幅部と出力制御部とを集積化することができ、部品点数を減らして、これらをヘッド側に搭載することを容易にすることができる。

（５）また、第１共通駆動信号と第２共通駆動信号との電位差は所定の電位差よりも小さい。ここで、所定の電位差は、ＣＭＯＳの半導体の電源電圧と同じ３．３Ｖである。
このようにすることで、半導体集積回路として集積するとき、大きな電位差に対応するための絶縁部材の量を減らすことができるので、より回路の集積化を行って半導体集積回路を小型化することができる。

（６）また、前述の素子は、第１共通駆動信号生成回路１３及び第２共通駆動信号生成回路１４に対して移動するヘッド４０上に設けられる。
このように、半導体集積回路２０として構成された素子をヘッド４０上に設けることとして、移動するヘッド４０において駆動信号を生成することができる。そうすると、駆動信号をフレキシブルフラットケーブル３０経由で送らないようにすることができる。フレキシブルフラットケーブルはインダクタンス成分を有する。さらに、ヘッドが移動することにより、フレキシブルフラットケーブルが変形してインダクタンス成分が変化する。このような状況下で、仮に駆動信号をフレキシブルフラットケーブル経由で送ることとした場合、駆動信号を正確な形状で送ることができない。しかしながら、ここでは、駆動信号をヘッド側で電流増幅して生成することができるので、正確な駆動信号をピエゾ素子ＰＺＴに印加することができる。

（７）また、基準駆動波形発生回路１２はプリンタ１に対して移動しない制御基板１０に設けられる。
このようにすることで、基準駆動波形をプリンタ１内の制御基板１０で生成することができる。

（８）また、基準駆動波形発生回路１２はノズルとともに移動するヘッド４０に設けられることとしてもよい。
このようにすることで、基準駆動波形発生回路１２を前述の半導体集積回路２０に形成することができる。そうすると、半導体集積回路２０の外部からは基準駆動波形の形状を知ることができないようになるため、基準駆動波形の形状を他の者に知られないようにすることができる。

（９）また、前述の素子はノズルごとに設けられている。
このようにすることで、１つのヘッドにおけるノズル数が９０個と多い場合であっても、上述のように素子を半導体集積回路に集積化することが容易であるので、部品点数を少なくすることができる。

（１０）また、前述の素子は半導体集積回路として構成される。
このようにすることで、電流増幅部の集積化を行ってヘッドへの搭載を容易にすることができる。

（１１）また、前述の素子に対する第１共通駆動信号生成回路１３と第２共通駆動信号生成回路１４の接続はフレキシブルフラットケーブル３０を介して行われる。
このようにすることで、前述の素子をヘッドに搭載し、このヘッドが移動する場合であっても、フレキシブルフラットケーブル３０を介して第１共通駆動信号と第２共通駆動信号を素子に供給することができる。そして、これらの信号を利用して基準駆動波形の電流増幅をヘッド４０側で行うことができる。そうすることで、プリンタ１の本体側で駆動信号を生成しないため、フレキシブルフラットケーブル３０経由で駆動信号をヘッドに送る必要がない。

仮に、駆動信号をプリンタ１の本体側で生成した場合、すべてのピエゾ素子ＰＺＴに駆動信号を供給できるだけの電流量を有する駆動信号が生成され、フレキシブルフラットケーブルを介してヘッド側に送られる。このような大きな電流を伴う駆動信号をフレキシブルフラットケーブルを介して送ることとすると、駆動信号が電磁波ノイズとして他の機器に影響を与えるおそれがある。しかしながら、上述の実施形態ではフレキシブルフラットケーブル３０経由で駆動信号を送らないようにすることができるため、電磁波ノイズの発生を抑制することができる。

（１２）また、第１共通駆動信号生成回路１３及び第２共通駆動信号生成回路１４はプリンタ１に対して移動しない制御基板１０に設けられる。
このようにすることで、第１共通駆動信号及び第２共通駆動信号をプリンタ１内の制御基板１０で生成することができる。

図１Ａは、プリンタ１の構成を説明する斜視図であり、図１Ｂは、プリンタ１の構成を説明する側面図である。 ヘッド４０の下面におけるノズルの配列を示す説明図である。 ヘッド４０の構造を説明するための図である。 第１実施形態における制御基板１０とヘッド４０に搭載される半導体集積回路２０とフレキシブルフラットケーブル３０との関係を説明するための図である。 半導体集積回路２０を搭載したヘッド４０を示す図である。 図６Ａは、駆動信号ＣＯＭを説明するための図であり、図６Ｂは、基準駆動波形と、第１共通駆動信号と、第２共通駆動信号の関係を説明するための図である。 基準駆動波形発生回路１２を説明するための図である。 第１実施形態における第１共通駆動波形発生回路１３を説明するための図である。 第１実施形態における波形成形回路２１を説明するための図である。 第２実施形態における波形成形回路２１’を説明するための図である。 第３実施形態における第１共通駆動信号発生回路１３’を説明するための図である。 第３実施形態における第２共通駆動信号発生回路１４’を説明するための図である。 第４実施形態における制御基板１０とヘッド４０に搭載される半導体集積回路２０とフレキシブルフラットケーブル３０との関係を説明するための図である。

符号の説明

１ プリンタ、１０ 制御基板、１１ 印字制御回路、
１２ 基準駆動波形発生回路、１３ 第１共通駆動信号発生回路、
１４ 第２共通駆動信号発生回路、１５ 吐出制御信号発生回路、
２０ 半導体集積回路、２２ 搬送モータ、２３ 搬送ローラ、
２５ 中継基板、３０ フレキシブルフラットケーブル、
３１ キャリッジモータ、３２ ガイド軸、４０ ヘッド、
１２１ Ｄ／Ａコンバータ、１２２ 電圧増幅回路、
１３１ Ｄ／Ａコンバータ、１３２ 電圧増幅回路、
１４１ Ｄ／Ａコンバータ、１４２ 電圧増幅回路、
２１１ 駆動信号生成制御回路、２１２ ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ、
２１３ ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、２１２’ ＮＰＮ型トランジスタ、
２１３’ ＰＮＰ型トランジスタ、４０２ インク供給路、
４０４ ノズル連通路、４０６ 弾性板、
１２２１ オペアンプ、１２２２ バイアス回路、
１２２３ ＮＰＮ型トランジスタ、１２２４ ＰＮＰ型トランジスタ、
１２２５ 抵抗、１２２６ 抵抗、１２２７ 抵抗、
１２２８ 抵抗、１２２９ 直流電源、
１３２１ 共通駆動信号制御回路、１３２２ ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ、
１３２３ ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、１３２４ ゲイン調整回路、
１３２５ コイル、１３２６ コンデンサ、１３２７ 直流電源、
１３２８ ダイオード、１４２１ 共通駆動信号制御回路、
１４２３ ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、１４２４ ゲイン調整回路、
１４２５ コイル、１４２６ コンデンサ、
ＣＲ キャリッジ、Ｎｚ ノズル、ＰＺＴ ピエゾ素子、Ｓ 用紙

Claims (8)

1. 基準波形を表す電圧を生成する基準波形電圧生成部と、
   前記基準波形に応じて変化し、前記基準波形が表す電圧よりも高い第１電圧を生成する第１電圧生成部と、
   前記基準波形に応じて変化し、前記基準波形が表す電圧よりも低い第２電圧を生成する第２電圧生成部と、
   前記第１電圧を利用する第１電流増幅部と前記第２電圧を利用する第２電流増幅部とを備えた素子であって、前記第１電流増幅部および前記第２電流増幅部を用いて、前記基準波形を電流増幅しノズルから液体滴を吐出するのに用いる駆動信号を生成する素子と、
   を備える液体吐出装置。
2. 前記素子は、前記基準波形と前記駆動信号の電圧の比較を行うための比較部を含み、前記電圧の比較の結果、前記駆動信号の電圧が前記基準波形の電圧よりも低いときには前記第１電圧が利用され、前記駆動信号の電圧が前記基準波形の電圧よりも高いときには前記第２電圧が利用され前記駆動信号が生成される、請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記液体滴を吐出させるか否かの信号が前記比較部に入力され、前記液体滴を吐出させない旨の信号が入力されたとき、前記第１電圧及び前記第２電圧は利用されない、請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記素子は、前記液体滴を吐出させるか否かの信号に基づいて、前記素子の外部に前記駆動信号を出力するか否かを制御する出力制御部を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出装置。
5. 前記第１電圧と前記第２電圧との電位差は所定の電位差よりも小さい、請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出装置。
6. 前記素子は、前記第１電圧生成部及び前記第２電圧生成部に対して移動するヘッドに設けられる、請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出装置。
7. 前記基準波形電圧生成部は前記液体吐出装置に対して移動しない基板に設けられる、請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出装置。
8. 前記基準波形電圧生成部は前記ノズルとともに移動するヘッドに設けられる、請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出装置。

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