JP2011025622A - Liquid jetting apparatus and liquid jetting type printer - Google Patents
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Abstract
【課題】省電力であり且つ正確な波形の駆動信号を得ることが可能な液体噴射装置を提供する。
【解決手段】駆動波形信号WCOMを変調回路26でパルス変調し、その変調信号をデジタル電力増幅器28で電力増幅し、その電力増幅変調信号を平滑フィルタ29で平滑化してデジタル駆動信号COM_Dを出力すると共に、駆動波形信号WCOMに所定の遅延処理を施し、その遅延駆動波形信号WCOM_Aをアナログ変換してからアナログ電力増幅器33で電力増幅し、そのアナログ駆動信号COM_Aをデジタル駆動信号COM_Dに加算(混合)してアクチュエータ22に駆動信号COMとして供給する。波形精度のよいアナログ駆動信号COM_Aの比率が大きいほど高画質となる一方、デジタル駆動信号COM_Dの比率が大きければ電力効率を高めることができる。
【選択図】図6A liquid ejecting apparatus capable of obtaining a drive signal having an accurate waveform while saving power is provided.
A drive waveform signal WCOM is pulse-modulated by a modulation circuit 26, the modulated signal is power amplified by a digital power amplifier 28, and the power amplified modulated signal is smoothed by a smoothing filter 29 to output a digital drive signal COM_D. At the same time, the drive waveform signal WCOM is subjected to predetermined delay processing, the delayed drive waveform signal WCOM_A is converted into an analog signal, the power is amplified by the analog power amplifier 33, and the analog drive signal COM_A is added (mixed) to the digital drive signal COM_D. And supplied to the actuator 22 as a drive signal COM. The higher the ratio of the analog drive signal COM_A with better waveform accuracy, the higher the image quality, while the higher the ratio of the digital drive signal COM_D, the higher the power efficiency.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、アクチュエータに駆動信号を印加して液体を噴射する液体噴射装置に関し、例えば微小な液体を液体噴射ヘッドのノズルから噴射して、微粒子(ドット)を印刷媒体上に形成することにより、所定の文字や画像等を印刷するようにした液体噴射型印刷装置に好適なものである。 The present invention relates to a liquid ejecting apparatus that ejects liquid by applying a drive signal to an actuator, for example, by ejecting a minute liquid from a nozzle of a liquid ejecting head to form fine particles (dots) on a print medium, The present invention is suitable for a liquid jet printing apparatus that prints predetermined characters, images, and the like.
液体噴射型印刷装置では、液体噴射ヘッドのノズルから液体を噴射するために、圧電素子などのアクチュエータが設けられ、このアクチュエータに所定の駆動信号を印加しなければならない。この駆動信号は、比較的電位の高いものなので、駆動信号の基準となる駆動波形信号を電力増幅器で電力増幅しなければならない。そこで、下記特許文献1では、アナログ電力増幅器に比べて、電力損失が極めて小さく、小型化が可能なデジタル電力増幅器を用い、駆動波形信号を変調回路でパルス変調して変調信号とし、その変調信号をデジタル電力増幅器で電力増幅して電力増幅変調信号とし、その電力増幅変調信号を平滑フィルタで平滑化して、駆動信号としている。 In a liquid ejection type printing apparatus, an actuator such as a piezoelectric element is provided in order to eject liquid from a nozzle of a liquid ejection head, and a predetermined drive signal must be applied to the actuator. Since this drive signal has a relatively high potential, the drive waveform signal that becomes the reference of the drive signal must be amplified by a power amplifier. Therefore, in Patent Document 1 below, a digital power amplifier that has an extremely small power loss and can be downsized as compared with an analog power amplifier is used, and a drive waveform signal is pulse-modulated by a modulation circuit to obtain a modulation signal. Is amplified by a digital power amplifier to obtain a power amplification modulation signal, and the power amplification modulation signal is smoothed by a smoothing filter to obtain a drive signal.
しかしながら、前記特許文献1に記載される液体噴射装置では、デジタル電力増幅器で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑フィルタで平滑化しているため、出力の周波数特性が狭く、目標とする駆動信号に対して正確な波形の駆動信号を得にくいという問題がある。
本発明は、これらの諸問題に着目して開発されたものであり、省電力であり且つ正確な波形の駆動信号を得ることが可能な液体噴射装置及び液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置を提供することを目的とするものである。
However, in the liquid ejecting apparatus described in Patent Document 1, since the power amplification modulation signal amplified by the digital power amplifier is smoothed by the smoothing filter, the output frequency characteristic is narrow, and the target drive signal is obtained. On the other hand, there is a problem that it is difficult to obtain a drive signal having an accurate waveform.
The present invention has been developed paying attention to these problems, and is a liquid ejecting apparatus capable of obtaining a drive signal having an accurate waveform while saving power, and liquid ejecting printing using the liquid ejecting apparatus The object is to provide an apparatus.
上記諸問題を解決するため、本発明の液体噴射装置は、駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、前記駆動波形信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とするデジタル電力増幅器と、前記電力増幅変調信号を平滑化してデジタル駆動信号とする平滑フィルタと、前記駆動波形信号に所定の遅延処理を施して遅延駆動波形信号を出力する駆動波形信号処理部と、前記遅延駆動波形信号をアナログ変換してアナログ遅延駆動波形信号とするDAコンバータと、前記アナログ遅延駆動波形信号を電力増幅してアナログ駆動信号とするアナログ電力増幅器と、前記デジタル駆動信号に前記アナログ駆動信号を加算してアクチュエータに駆動信号として供給する加算手段とを備えたことを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、デジタル電力増幅器を用いることで省電力化を図りながら、アナログ電力増幅器からのアナログ駆動信号を加算して正確な波形の駆動信号を得ることができる。
In order to solve the above problems, a liquid ejecting apparatus of the present invention includes a drive waveform signal generation circuit that generates a drive waveform signal, a modulation circuit that performs pulse modulation on the drive waveform signal, and a modulation signal. A digital power amplifier that amplifies the power to obtain a power amplification modulation signal, a smoothing filter that smoothes the power amplification modulation signal to obtain a digital drive signal, and performs a predetermined delay process on the drive waveform signal to obtain a delay drive waveform signal An output drive waveform signal processing unit; a DA converter that analog-converts the delayed drive waveform signal into an analog delay drive waveform signal; an analog power amplifier that amplifies the analog delay drive waveform signal to generate an analog drive signal; And adding means for adding the analog drive signal to the digital drive signal and supplying the analog drive signal as a drive signal to the actuator. It is an feature.
According to this liquid ejecting apparatus, it is possible to obtain a drive signal having an accurate waveform by adding the analog drive signal from the analog power amplifier while saving power by using a digital power amplifier.
また、前記駆動波形信号処理部は、駆動するアクチュエータの数に応じて前記駆動波形信号の遅延制御を行うことを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、アクチュエータが容量性負荷で、且つ駆動されるアクチュエータの数が変動する場合においても、駆動されるアクチュエータの数に応じて変化する駆動信号の位相遅れを加味して駆動波形信号の遅延制御を行うことで、省電力を図りながら正確な波形の駆動信号を得ることができる。
The drive waveform signal processing unit performs delay control of the drive waveform signal in accordance with the number of actuators to be driven.
According to this liquid ejecting apparatus, even when the actuator is a capacitive load and the number of driven actuators fluctuates, driving is performed in consideration of the phase delay of the drive signal that changes according to the number of driven actuators. By performing delay control of the waveform signal, it is possible to obtain a drive signal with an accurate waveform while saving power.
また、要求される駆動信号の波形精度に応じて、前記デジタル駆動信号と前記アナログ駆動信号の比率を調整可能としたことを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、画質を優先する場合にはアナログ駆動信号の混合比率を大きくし、電力効率を優先する場合にはアナログ駆動信号の混合比率を小さくするといった調整が可能となる。
また、前記加算手段にデジタル駆動信号に対するアナログ駆動信号の混合比率を調整する混合比率調整手段を備えることを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、デジタル駆動信号に対するアナログ駆動信号の混合比率の調整を容易に行うことができる。
Further, the ratio of the digital drive signal and the analog drive signal can be adjusted according to the required waveform accuracy of the drive signal.
According to this liquid ejecting apparatus, it is possible to adjust such that the mixing ratio of the analog drive signal is increased when priority is given to image quality, and the mixing ratio of the analog drive signal is decreased when priority is given to power efficiency.
Further, the adding means includes a mixing ratio adjusting means for adjusting a mixing ratio of the analog driving signal to the digital driving signal.
According to this liquid ejecting apparatus, the mixing ratio of the analog drive signal to the digital drive signal can be easily adjusted.
次に、本発明の液体噴射装置の一実施形態として、液体噴射型印刷装置に用いられたものについて説明する。
図1は、本実施形態の液体噴射型印刷装置の概略構成図であり、図1において、印刷媒体1は、図の左から右に向けて矢印方向に搬送され、その搬送途中の印刷領域で印刷される、ラインヘッド型印刷装置である。
Next, as an embodiment of the liquid ejecting apparatus of the present invention, one used in a liquid ejecting printing apparatus will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a liquid jet printing apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, a print medium 1 is transported in the direction of an arrow from the left to the right in the drawing, and in a printing region in the middle of the transport. A line head type printing apparatus to be printed.
図1中の符号2は、印刷媒体1の搬送ライン上方に設けられた複数の液体噴射ヘッドであり、印刷媒体搬送方向に2列になるように且つ印刷媒体搬送方向と交差する方向に並べて配設されて、夫々、ヘッド固定プレート11に固定されている。各液体噴射ヘッド2の最下面には、多数のノズルが形成されており、この面がノズル面と呼ばれている。ノズルは、図2に示すように、噴射する液体の色毎に、印刷媒体搬送方向と交差する方向に列状に配設されており、その列をノズル列と呼んだり、その列方向をノズル列方向と呼んだりする。そして、印刷媒体搬送方向と交差する方向に配設された全ての液体噴射ヘッド2のノズル列によって、印刷媒体1の搬送方向と交差する方向の幅全長に及ぶラインヘッドが形成されている。印刷媒体1は、これらの液体噴射ヘッド2のノズル面の下方を通過するときに、ノズル面に形成されている多数のノズルから液体が噴射され、印刷が行われる。
液体噴射ヘッド2には、例えばイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のインクなどの液体が、図示しない液体タンクから液体供給チューブを介して供給される。そして、液体噴射ヘッド2に形成されているノズルから同時に必要箇所に必要量の液体を噴射することにより、印刷媒体1上に微小なドットを形成する。これを各色毎に行うことにより、搬送部4で搬送される印刷媒体1を一度通過させるだけで、1パスによる印刷を行うことができる。
For example, liquid such as yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) ink is supplied to the liquid ejecting
液体噴射ヘッド2のノズルから液体を噴射する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰液体噴射方式などがあり、本実施形態ではピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、アクチュエータである圧電素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によって液体がノズルから噴射されるというものである。そして、駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することで液体の噴射量を調整することが可能となる。なお、本発明は、ピエゾ方式以外の液体噴射方法にも、同様に適用可能である。
As a method for ejecting the liquid from the nozzle of the liquid ejecting
液体噴射ヘッド2の下方には、印刷媒体1を搬送方向に搬送するための搬送部4が設けられている。搬送部4は、駆動ローラ8及び従動ローラ9に搬送ベルト6を巻回して構成され、駆動ローラ8には図示しない電動モータが接続されている。また、搬送ベルト6の内側には、当該搬送ベルト6の表面に印刷媒体1を吸着するための図示しない吸着装置が設けられている。この吸着装置には、例えば負圧によって印刷媒体1を搬送ベルト6に吸着する空気吸引装置や、静電気力で印刷媒体1を搬送ベルト6に吸着する静電吸着装置などが用いられる。従って、給紙ローラ5によって給紙部3から印刷媒体1を一枚だけ搬送ベルト6上に送給し、電動モータによって駆動ローラ8を回転駆動すると、搬送ベルト6が印刷媒体搬送方向に回転され、吸着装置によって搬送ベルト6に印刷媒体1が吸着されて搬送される。この印刷媒体1の搬送中に、液体噴射ヘッド2から液体を噴射して印刷を行う。印刷の終了した印刷媒体1は、搬送方向下流側の排紙部10に排紙される。なお、前記搬送ベルト6には、例えばリニアエンコーダなどで構成される印刷基準信号出力装置が取付けられている。この印刷基準信号出力装置は、搬送ベルト6とそれに吸着されて搬送される印刷媒体1とが同期して移動されることに着目し、印刷媒体1が搬送経路中の所定位置を通過した後は、搬送ベルト6の移動に伴って要求される印刷解像度相当のパルス信号を出力し、このパルス信号に応じて、後述する駆動回路から駆動信号をアクチュエータ22に出力することで印刷媒体1上の所定位置に所定の色の液体を噴射し、そのドットによって印刷媒体1上に所定の画像を描画する。
Below the
本実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置内には、液体噴射型印刷装置を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、図3に示すように、ホストコンピュータ60から入力された印刷データ読込むための入力インタフェース61と、この入力インタフェース61から入力された印刷データに基づいて印刷処理等の演算処理を実行するマイクロコンピュータで構成される制御部62と、前記給紙ローラ5に接続されている給紙ローラモータ17を駆動制御する給紙ローラモータドライバ63と、液体噴射ヘッド2を駆動制御するヘッドドライバ65と、前記駆動ローラ8に接続されている電動モータ7を駆動制御する電動モータドライバ66と、給紙ローラモータドライバ63、ヘッドドライバ65、電動モータドライバ66と給紙ローラモータ17、液体噴射ヘッド2、電動モータ7とを接続するインタフェース67とを備えて構成される。
A control device for controlling the liquid jet printing apparatus is provided in the liquid jet printing apparatus using the liquid jet apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the control device executes an
制御部62は、印刷処理等の各種処理を実行するCPU(Central Processing Unit)62aと、入力インタフェース61を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のプログラムを一時的に展開するRAM(Random Access Memory)62cと、CPU62aで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるROM(Read-Only Memory)62dを備えている。この制御部62は、入力インタフェース61を介してホストコンピュータ60から印刷データ(画像データ)を入手すると、CPU62aが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルから液体を噴射するか或いはどの程度の液体を噴射するかというノズル選択データ(駆動パルス選択データ)を算出し、この印刷データや駆動パルス選択データ及び各種センサからの入力データに基づいて、給紙ローラモータドライバ63、ヘッドドライバ65、電動モータドライバ66に駆動信号及び制御信号を出力する。これらの駆動信号及び制御信号により、給紙ローラモータ17、電動モータ7、液体噴射ヘッド2内のアクチュエータ22などが夫々作動して、印刷媒体1の給紙及び搬送及び排紙、並びに印刷媒体1への印刷処理が実行される。なお、制御部62内の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。
The
図4には、本実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の制御装置から液体噴射ヘッド2に供給され、圧電素子からなるアクチュエータ22を駆動するための駆動信号COMの一例を示す。本実施形態では、中間電位を中心に電位が変化する信号とした。この駆動信号COMは、アクチュエータ22を駆動して液体を噴射する単位駆動信号としての駆動パルスPCOMを時系列的に接続したものであり、駆動パルスPCOMの立上がり部分がノズルに連通するキャビティ(圧力室)の容積を拡大して液体を引込む(液体の噴射面を考えればメニスカスを引き込むとも言える)段階であり、駆動パルスPCOMの立下がり部分がキャビティの容積を縮小して液体を押出す(液体の噴射面を考えればメニスカスを押出すとも言える)段階であり、液体を押出した結果、液体がノズルから噴射される。
FIG. 4 shows an example of a drive signal COM that is supplied to the
この電圧台形波からなる駆動パルスPCOMの電圧増減傾きや波高値を種々に変更することにより、液体の引込量や引込速度、液体の押出量や押出速度を変化させることができ、これにより液体の噴射量を変化させて異なる大きさのドットを得ることができる。従って、複数の駆動パルスPCOMを時系列的に連結する場合でも、そのうちから単独の駆動パルスPCOMを選択してアクチュエータ22に供給し、液体を噴射したり、複数の駆動パルスPCOMを選択してアクチュエータ22に供給し、液体を複数回噴射したりすることで種々の大きさのドットを得ることができる。即ち、液体が乾かないうちに複数の液体を同じ位置に着弾すると、実質的に大きな液体を噴射するのと同じことになり、ドットの大きさを大きくすることができるのである。このような技術の組合せによって多階調化を図ることが可能となる。なお、図4の左端の駆動パルスPCOM1は、液体を引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、液体を噴射せずに、ノズルの増粘を抑制防止したりするのに用いられる。
By variously changing the voltage increase / decrease slope and peak value of the drive pulse PCOM consisting of this voltage trapezoidal wave, it is possible to change the amount of liquid drawn in, the speed of drawing in, the amount of liquid pushed out, and the speed of extrusion. Different sizes of dots can be obtained by changing the ejection amount. Therefore, even when a plurality of drive pulses PCOM are connected in time series, a single drive pulse PCOM is selected and supplied to the
液体噴射ヘッド2には、前記駆動信号COMの他、前記図3の制御装置から制御信号として、印刷データに基づいて噴射するノズルを選択すると共に圧電素子などのアクチュエータ22の駆動信号COMへの接続タイミングを決定する駆動パルス選択データSI&SP、全ノズルにノズル選択データが入力された後に、駆動パルス選択データSI&SPに基づいて駆動信号COMと液体噴射ヘッド2のアクチュエータ22とを接続させるラッチ信号LAT及びチャンネル信号CH、駆動パルス選択データSI&SPをシリアル信号として液体噴射ヘッド2に送信するためのクロック信号SCKが入力されている。なお、これ以後、アクチュエータ22を駆動する駆動信号の最小単位を駆動パルスPCOMとし、駆動パルスPCOMが時系列的に連結された信号全体を駆動信号COMと記す。即ち、ラッチ信号LATで一連の駆動信号COMが出力され始め、チャンネル信号CH毎に駆動パルスPCOMが出力されることになる。
In addition to the drive signal COM, the
図5には、駆動信号COM(駆動パルスPCOM)をアクチュエータ22に供給するために液体噴射ヘッド2内に構築されたスイッチングコントローラの具体的な構成を示す。このスイッチングコントローラは、液体を噴射させるノズルに対応した圧電素子などのアクチュエータ22を指定するための駆動パルス選択データSI&SPを保存するシフトレジスタ211と、シフトレジスタ211のデータを一時的に保存するラッチ回路212と、ラッチ回路212の出力をレベル変換して選択スイッチ201に供給することにより、駆動信号COMをピエゾ素子などのアクチュエータ22に接続するレベルシフタ213を備えて構成されている。
FIG. 5 shows a specific configuration of a switching controller built in the
シフトレジスタ211には、駆動パルス選択データ信号SI&SPが順次入力されると共に、クロック信号SCKの入力パルスに応じて記憶領域が初段から順次後段にシフトする。ラッチ回路212は、ノズル数分の駆動パルス選択データSI&SPがシフトレジスタ211に格納された後、入力されるラッチ信号LATによってシフトレジスタ211の各出力信号をラッチする。ラッチ回路212に保存された信号は、レベルシフタ213によって次段の選択スイッチ201をオンオフできる電圧レベルに変換される。これは、駆動信号COMが、ラッチ回路212の出力電圧に比べて高い電圧であり、これに合わせて選択スイッチ201の動作電圧範囲も高く設定されているためである。従って、レベルシフタ213によって選択スイッチ201が閉じられる圧電素子などのアクチュエータ22は駆動パルス選択データSI&SPの接続タイミングで駆動信号COM(駆動パルスPCOM)に接続される。また、シフトレジスタ211の駆動パルス選択データSI&SPがラッチ回路212に保存された後、次の印刷情報をシフトレジスタ211に入力し、液体の噴射タイミングに合わせてラッチ回路212の保存データを順次更新する。なお、図中の符号HGNDは、圧電素子などのアクチュエータ22のグランド端である。また、この選択スイッチ201により、圧電素子などのアクチュエータ22を駆動信号COM(駆動パルスPCOM)から切り離した後も、当該アクチュエータ22の入力電圧は、切り離す直前の電圧に維持される。
The drive pulse selection data signal SI & SP is sequentially input to the
図6には、アクチュエータ22の駆動回路の概略構成を示す。このアクチュエータ駆動回路は、前記制御回路内の制御部62及びヘッドドライバ65内に構築されている。本実施形態の駆動回路は、予め記憶されている駆動波形データDWCOMに基づいて、駆動信号COM(駆動パルスPCOM)の元、つまりアクチュエータ22の駆動を制御する信号の基準となる駆動波形信号WCOMを生成する駆動波形信号発生回路25と、駆動波形信号発生回路25で生成された駆動波形信号WCOMからデジタル駆動信号COM_Dを出力するデジタル電力増幅部12と、同じく駆動波形信号WCOMからアナログ駆動信号COM_Aを出力するアナログ電力増幅部13と、デジタル駆動信号COM_Dにアナログ駆動信号COM_Aを加算して駆動信号COMを出力する加算器14を備えて構成される。駆動波形信号発生回路25は、CPU62aから出力された駆動波形データDWCOMを電圧信号に変換して所定サンプリング周期分ホールド出力する。
FIG. 6 shows a schematic configuration of the drive circuit of the
デジタル電力増幅部12は、駆動波形信号WCOMをパルス変調する変調回路26と、変調回路26でパルス変調された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器28と、デジタル電力増幅器28で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して、デジタル駆動信号COM_Dとして出力する平滑フィルタ29とを備えて構成される。また、アナログ電力増幅部13は、駆動波形信号WCOMに遅延処理を施して遅延駆動波形信号WCOM_Aを出力する駆動波形信号処理部31と、遅延駆動波形信号WCOM_Aをアナログ変換するDAコンバータ32と、アナログ変換されたアナログ遅延駆動波形信号AWCOM_Aを電力増幅してアナログ駆動信号COM_Aを出力するアナログ電力増幅器33とを備えて構成される。
The
駆動波形信号WCOMをパルス変調する変調回路26には、図7に示すように、周知のパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)回路を用いた。パルス幅変調は、所定周波数の三角波信号を出力する三角波発振器34と、三角波信号と駆動波形信号WCOMを比較し、例えば駆動波形信号WCOMが三角波信号より大きいときにオンデューティとなるパルスデューティの変調信号PWMを出力する比較部35とを備えて構成される。なお、変調回路26には、この他にパルス密度変調(PDM)回路などの周知のパルス変調回路を用いることができる。また、何れの場合も、プログラムによる演算処理によって変調回路26を構成することができる。
As the
デジタル電力増幅器28は、図8に示すように、実質的に電力を増幅するためのハイサイド側スイッチング素子Q1及びローサイド側スイッチング素子Q2からなるハーフブリッジ出力段21と、変調回路26からの変調信号PWMに基づいて、ハイサイド側スイッチング素子Q1、ローサイド側スイッチング素子Q2のゲート−ソース間信号GH、GLを調整するためのゲートドライブ回路30とを備えて構成されている。デジタル電力増幅器28では、変調信号がハイレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Q1のゲート−ソース間信号GHはハイレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Q2のゲート−ソース間信号GLはローレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Q1はオン状態となり、ローサイド側スイッチング素子Q2はオフ状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段21の出力Vaは、供給電圧VDDとなる。一方、変調信号がローレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Q1のゲート−ソース間信号GHはローレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Q2のゲート−ソース間信号GLはハイレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Q1はオフ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Q2はオン状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段21の出力Vaは0となる。
As shown in FIG. 8, the
このようにハイサイドスイッチング素子Q1及びローサイド側スイッチング素子Q2がデジタル駆動される場合には、オン状態のスイッチング素子に電流が流れるが、ドレイン−ソース間の抵抗値は非常に小さく、損失は殆ど発生しない。また、オフ状態のスイッチング素子には電流が流れないので損失は発生しない。従って、このデジタル電力増幅器28の損失そのものは極めて小さく、小型のMOSFET等のスイッチング素子を使用することができる。
When the high-side switching element Q1 and the low-side switching element Q2 are digitally driven in this way, a current flows through the on-state switching element, but the resistance value between the drain and source is very small, and almost no loss occurs. do not do. Further, since no current flows through the switching element in the off state, no loss occurs. Therefore, the loss of the
平滑フィルタ29には、図9に示すように、1つの抵抗Rと1つのコンデンサCと1つのコイルLからなる2次のフィルタを用いた。この平滑フィルタ29によって、前記変調回路26で生じた変調周波数、即ちパルス変調の周波数成分を減衰して除去し、デジタル駆動信号COM_Dを出力する。
駆動波形信号処理部31は、図10に示すように、駆動波形信号に所定時間の遅延処理を施して遅延駆動波形信号WCOM_Aを出力する駆動波形信号遅延部36と、駆動波形信号遅延部36による遅延時間を制御する遅延時間制御部37を備えて構成される。遅延時間制御部37は、後述するように駆動パルス選択データSI&SPから駆動されるアクチュエータ22の数を求め、そのアクチュエータ22の数に応じて遅延時間を設定する。
As the smoothing
As shown in FIG. 10, the drive waveform
アナログ電力増幅器33は、図11に示すように、2つのトランジスタTr1、Tr2をプッシュプル接続して構成され、そのうち一方のNPN型トランジスタTr1のコレクタが定電圧電源VDDに接続され、エミッタが出力端に接続され、ベースがベースドライブ回路38の一方の出力に接続されている。また、他方のPNP型トランジスタTr2のエミッタが出力端に接続され、コレクタが接地され、ベースがベースドライブ回路38の他方の出力Q2に接続されている。このアナログ電力増幅器33では、プッシュプル接続された2つのトランジスタTr1、Tr2をリニア駆動してアナログ遅延駆動波形信号AWCOM_Aを電力増幅してアナログ駆動信号COM_Aを出力する。
As shown in FIG. 11, the
加算器14は、後述する所定の比率で、デジタル駆動信号COM_Dにアナログ駆動信号COM_Aを加算(混合)して駆動信号COMを創生し、それを前述した液体噴射ヘッド2の選択スイッチ201を介してアクチュエータ22に供給する。また、この加算器14内には、デジタル駆動信号COM_Dに対するアナログ駆動信号COM_Aの混合比率を調整する混合比率調整手段としての可変抵抗器が介装されている。この可変抵抗器は、アナログ駆動信号COM_A側に介装されており、例えば可変抵抗器の抵抗値が大きいほど、アナログ電力増幅器33からの電力供給量が少なくなり、後述するように駆動信号COM(駆動パルスPCOM)の波形精度は、デジタル駆動信号COM_D単体のレベルに近づくが、電力効率が高くなる。一方、可変抵抗器の抵抗値が小さいほど、アナログ駆動信号COM_Aに近づき、液体噴射型印刷装置の場合は高画質を実現することが可能となるが、電力効率は低下する。この可変抵抗器に代えて、例えばMOSFETなどのスイッチング素子を用い、要求される画質に応じて制御回路側から画質選択信号を出力し、その信号を元にスイッチング素子のゲート電圧を調整し、スイッチング素子のオン抵抗を可変して画質と消費電力のトレードオフを調整するようにしてもよい。
The
図12には、駆動波形信号COMに遅延処理を施さない場合のアナログ駆動信号COM_Aとデジタル駆動信号COM_Dを示す。デジタル電力増幅部12には、ローパスフィルタで構成される平滑フィルタ29が介装されている。抵抗R、コイルL、コンデンサCで構成される二次のローパスフィルタの伝達関数は下記1式で表れる。このため、アナログ駆動信号COM_Aに対し、デジタル駆動信号COM_Dには位相遅れが生じる。また、アナログ駆動信号COM_Aに比べて、デジタル駆動信号COM_Dは、駆動信号の角部がとれて丸まったようになる。これは、図13に示すように、アナログ電力増幅器に対してデジタル電力増幅器の出力平坦部が狭いためである。デジタル電力増幅部12には上述したローパスフィルタを用いて高周波数帯域での出力を除去するために、アナログ電力増幅部13よりも出力平坦部が狭くなる。
FIG. 12 shows the analog drive signal COM_A and the digital drive signal COM_D when the drive waveform signal COM is not subjected to delay processing. A smoothing
また、アクチュエータ22である圧電素子は容量性素子であり、個々のアクチュエータ22が所定の静電容量を有する。液体を噴射するために駆動されるアクチュエータ22は、選択スイッチ201によって駆動回路に接続されるので、駆動されるアクチュエータ22の数によって、ローパスフィルタで構成される平滑フィルタ29のコンデンサの静電容量が変化する。このため、図14に示すように、駆動されるアクチュエータ22の数が大きくなれば(図では負荷容量大)、位相遅れ量が大きくなる。駆動されるアクチュエータ22の数は、駆動パルス選択データSI&SPから求めることができるし、駆動されるアクチュエータ22の数が分かれば、デジタル駆動信号COM_Dの位相遅れ量も求めることができる。そこで、前記遅延時間制御部37では、駆動パルス選択データSI&SPから駆動されるアクチュエータ22の数を求め、求めた駆動アクチュエータ22の数に応じて駆動波形信号WCOMに施す遅延時間を設定する。つまり、本実施形態では、本来、遅れのない、或いは遅れの小さいアナログ駆動信号COM_Aにデジタル駆動信号COM_Dと同等の遅れを生じせしめ、この遅れを生じせしめたアナログ駆動信号COM_Aをデジタル駆動信号COM_Dに加算(混合)して駆動信号COMを創生する。
The piezoelectric element that is the
更に、本実施形態では、例えば図15に示すように、画質を向上するか、電力効率を向上するかによって、デジタル駆動信号COM_Dに混合するアナログ駆動信号COM_Aの比率を調整する。例えば、図16に示すように、目標とする駆動信号目標値COM_tに対し、角が取れて丸まった波形の駆動信号がデジタル駆動信号COM_Dであり、これに位相調整したアナログ駆動信号COM_Dを加算(混合)したものが図6の駆動回路から出力される駆動信号COMである。アナログ駆動信号COM_Dの加算(混合)比率が大きいほど、駆動信号COMが駆動信号目標値COM_tに近づくから、画質を向上する場合に好適である。但し、消費電力は、デジタル電力増幅器28単体で波形形成した場合よりも大きくなる(アナログ電力増幅器33単体で波形形成した場合よりは十分に小さく、省電力化は可能である)。画質を求めない場合には、アナログ駆動信号COM_Aの加算(混合)比率を小さくすることで、さらに電力効率を向上することができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, for example, the ratio of the analog drive signal COM_A mixed with the digital drive signal COM_D is adjusted depending on whether the image quality is improved or the power efficiency is improved. For example, as shown in FIG. 16, the drive signal having a rounded waveform with respect to the target drive signal target value COM_t is a digital drive signal COM_D, and the analog drive signal COM_D whose phase is adjusted is added to this ( What is mixed) is the drive signal COM output from the drive circuit of FIG. As the addition (mixing) ratio of the analog drive signal COM_D is larger, the drive signal COM is closer to the drive signal target value COM_t, which is preferable for improving the image quality. However, the power consumption is larger than when the waveform is formed with the
このように本実施形態の液体噴射装置では、駆動波形信号WCOMをパルス変調して変調信号PWMを出力し、その変調信号をデジタル電力増幅器28で電力増幅して電力増幅変調信号APWMを出力し、その電力増幅変調信号APWMを平滑化してデジタル駆動信号COM_Dを出力すると共に、駆動波形信号WCOMに所定の遅延処理を施して遅延駆動波形信号WCOM_Aを出力し、アナログ変換されたアナログ遅延駆動波形信号ACOM_Aをアナログ電力増幅器33で電力増幅してアナログ駆動信号COM_Aを出力し、加算手段である加算器14でデジタル駆動信号COM_Dにアナログ駆動信号COM_Aを加算してアクチュエータ22に駆動信号COMとして供給することとしたため、デジタル電力増幅器28を用いることで省電力化を図りながら、アナログ電力増幅器33からのアナログ駆動信号COM_Aを加算(混合)して正確な波形の駆動信号COMを得ることができる。
Thus, in the liquid ejecting apparatus of the present embodiment, the drive waveform signal WCOM is pulse-modulated to output the modulation signal PWM, the modulation signal is power-amplified by the
また、駆動するアクチュエータ22の数に応じて駆動波形信号WCOMの遅延制御を行うこととしたため、アクチュエータ22が容量性負荷であり、且つ駆動されるアクチュエータ22の数が変動する場合においても、駆動されるアクチュエータ22の数に応じて変化する駆動信号COMの位相遅れを加味して駆動波形信号WCOMの遅延制御を行うことで、省電力を図りながら正確な波形の駆動信号COMを得ることができる。
Further, since the delay control of the drive waveform signal WCOM is performed in accordance with the number of
また、要求される駆動信号COMの波形精度に応じて、デジタル駆動信号COM_Dに混合するアナログ駆動信号COM_Aの比率を調整可能としたことにより、画質を優先する場合にはアナログ駆動信号COM_Aの比率を大きくし、電力効率を優先する場合にはアナログ駆動信号COM_Aの比率を小さくするといった調整が可能となる。
なお、前記実施形態では、本発明の液体噴射装置をラインヘッド型の液体噴射型印刷装置に用いた場合についてのみ詳述したが、本発明の液体噴射装置は、マルチパス型の液体噴射型印刷装置にも同様に適用可能である。
Further, since the ratio of the analog drive signal COM_A mixed with the digital drive signal COM_D can be adjusted according to the required waveform accuracy of the drive signal COM, the ratio of the analog drive signal COM_A can be set when priority is given to image quality. In the case of increasing the power efficiency and giving priority to the power efficiency, the adjustment of decreasing the ratio of the analog drive signal COM_A becomes possible.
In the above embodiment, only the case where the liquid ejecting apparatus of the present invention is used in a line head type liquid ejecting printing apparatus has been described in detail. However, the liquid ejecting apparatus of the present invention is a multi-pass liquid ejecting type printing apparatus. The same applies to the apparatus.
また、本発明の液体噴射装置は、インク以外の他の液体(液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルなどの流状体を含む)や液体以外の流体(流体として流して噴射できる固体など)を噴射する液体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッサンス)ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解の形態で含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。更に、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するための紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリなどのエッチング液を噴射する液体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射する流体噴射式記録装置であってもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。 In addition, the liquid ejecting apparatus of the present invention may be a liquid other than ink (including a liquid material in which particles of functional material are dispersed and a fluid such as a gel) and a fluid other than a liquid (fluid) It is also possible to embody a liquid ejecting apparatus that ejects a solid that can be ejected as For example, a liquid material ejecting apparatus that ejects a liquid material that contains materials such as electrode materials and color materials used in the manufacture of liquid crystal displays, EL (electroluminescence) displays, surface-emitting displays, color filters, and the like in a dispersed or dissolved form. Further, it may be a liquid ejecting apparatus that ejects a bio-organic matter used for biochip manufacturing, or a liquid ejecting apparatus that ejects a liquid that is used as a precision pipette and serves as a sample. In addition, transparent resin liquids such as UV curable resins for forming liquid injection devices that inject lubricating oil onto precision machines such as watches and cameras, micro hemispherical lenses (optical lenses) used in optical communication elements, etc. Examples include a liquid ejecting apparatus that ejects a liquid onto a substrate, a liquid ejecting apparatus that ejects an etching solution such as acid or alkali to etch the substrate, a fluid ejecting apparatus that ejects a gel, and a powder such as toner. It may be a fluid ejection recording apparatus that ejects a solid. The present invention can be applied to any one of these injection devices.
1は印刷媒体、2は液体噴射ヘッド、3は給紙部、4は搬送部、5は給紙ローラ、6は搬送ベルト、7は電動モータ、8は駆動ローラ、9は従動ローラ、10は排紙部、11はヘッド固定プレート、21はハーフブリッジ出力段、22はアクチュエータ、24は逆フィルタ回路、25は駆動波形信号発生回路、26は変調回路、28はデジタル電力増幅器、29は平滑フィルタ、30はゲートドライブ回路、31は駆動波形信号処理部、32はDAコンバータ、33はアナログ電力増幅器、34は三角波発振器、35は比較部、36は駆動波形信号遅延部、37は遅延時間制御部、38はベースドライブ回路、65はヘッドドライバ 1 is a print medium, 2 is a liquid ejecting head, 3 is a paper feed unit, 4 is a transport unit, 5 is a paper feed roller, 6 is a transport belt, 7 is an electric motor, 8 is a drive roller, 9 is a driven roller, 10 is A paper discharge unit, 11 is a head fixing plate, 21 is a half bridge output stage, 22 is an actuator, 24 is an inverse filter circuit, 25 is a drive waveform signal generation circuit, 26 is a modulation circuit, 28 is a digital power amplifier, and 29 is a smoothing filter , 30 is a gate drive circuit, 31 is a drive waveform signal processing unit, 32 is a DA converter, 33 is an analog power amplifier, 34 is a triangular wave oscillator, 35 is a comparison unit, 36 is a drive waveform signal delay unit, and 37 is a delay time control unit. , 38 is a base drive circuit, 65 is a head driver
Claims (3)
前記駆動波形信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、
前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とするデジタル電力増幅器と、
前記電力増幅変調信号を平滑化してデジタル駆動信号とする平滑フィルタと、
前記駆動波形信号に所定の遅延処理を施して遅延駆動波形信号を出力する駆動波形信号処理部と、
前記遅延駆動波形信号をアナログ変換してアナログ遅延駆動波形信号とするDAコンバータと、
前記アナログ遅延駆動波形信号を電力増幅してアナログ駆動信号とするアナログ電力増幅器と、
前記デジタル駆動信号に前記アナログ駆動信号を加算してアクチュエータに駆動信号として供給する加算手段と
を備えたことを特徴とする液体噴射装置。 A drive waveform signal generating circuit for generating a drive waveform signal;
A modulation circuit that modulates the drive waveform signal by pulse modulation;
A digital power amplifier that amplifies the modulated signal to obtain a power amplified modulated signal;
A smoothing filter that smoothes the power amplification modulation signal to form a digital drive signal;
A drive waveform signal processing unit that applies a predetermined delay process to the drive waveform signal and outputs a delayed drive waveform signal;
A DA converter that analog-converts the delay drive waveform signal into an analog delay drive waveform signal; and
An analog power amplifier that amplifies the analog delay drive waveform signal to obtain an analog drive signal; and
A liquid ejecting apparatus comprising: an adding unit that adds the analog drive signal to the digital drive signal and supplies the analog drive signal to the actuator as a drive signal.
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