JP2019162845A - Liquid discharge device - Google Patents
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Abstract
【課題】圧電素子に意図しない電圧が加わることに起因する圧電素子及び振動板に生じる変位を低減することが可能な液体吐出装置を提供すること。【解決手段】駆動信号を駆動信号出力端子から出力する駆動回路と、基準電圧信号を基準電圧信号出力端子から出力する基準電圧回路と、前記駆動信号が供給される第1電極と、前記基準電圧信号が供給される第2電極とを有し、前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電位差によって変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、を備え、前記基準電圧回路は、前記基準電圧信号を生成する電圧生成部と、前記基準電圧信号の電圧値を検出する電圧検出部と、を含み、前記基準電圧信号の前記電圧値が第1閾値を超えた場合、前記電圧検出部は、前記電圧生成部の動作を停止させ、且つ前記基準電圧信号出力端子とグラウンド端子とを電気的に接続させる、液体吐出装置。【選択図】図18An object of the present invention is to provide a liquid ejecting apparatus capable of reducing a displacement generated in a piezoelectric element and a diaphragm due to an unintended voltage applied to the piezoelectric element. A drive circuit that outputs a drive signal from a drive signal output terminal, a reference voltage circuit that outputs a reference voltage signal from a reference voltage signal output terminal, a first electrode to which the drive signal is supplied, and the reference voltage A piezoelectric element having a second electrode to which a signal is supplied, the piezoelectric element being displaced by a potential difference generated between the first electrode and the second electrode; And a diaphragm provided between the cavity and the piezoelectric element, wherein the reference voltage circuit is configured to generate the reference voltage signal; A voltage detection unit that detects a voltage value of the reference voltage signal, when the voltage value of the reference voltage signal exceeds a first threshold, the voltage detection unit stops the operation of the voltage generation unit, and the reference Voltage signal output The terminal and the ground terminal are electrically connected, a liquid ejecting apparatus. [Selection diagram] FIG.
Description
本発明は、液体吐出装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejection apparatus.
インク等の液体を吐出して画像や文書を印刷するインクジェットプリンター(液体吐出装置)には、例えばピエゾ素子などの圧電素子を用いたものが知られている。圧電素子は、プリントヘッドにおいて、インクを吐出する複数のノズル、及びノズルから吐出されるインクを貯留するキャビティーに対応して設けられる。そして、圧電素子が駆動信号に従い変位することで、圧電素子とキャビティーとの間に設けられた振動板が撓み、キャビティーの容積が変化する。これにより、ノズルから所定のタイミングで所定量のインクが吐出され、媒体上にドットが形成される。 As an ink jet printer (liquid ejecting apparatus) that ejects a liquid such as ink to print an image or a document, a printer using a piezoelectric element such as a piezoelectric element is known. Piezoelectric elements are provided in a print head corresponding to a plurality of nozzles that eject ink and cavities that store ink ejected from the nozzles. Then, when the piezoelectric element is displaced according to the drive signal, the diaphragm provided between the piezoelectric element and the cavity is bent, and the volume of the cavity is changed. As a result, a predetermined amount of ink is ejected from the nozzles at a predetermined timing, and dots are formed on the medium.
特許文献1には、上部電極と下部電極との間の電位差に基づき変位する圧電素子に対して、上部電極に印刷データに基づき生成された駆動信号を供給し、下部電極に基準電圧を供給し、選択回路(スイッチ回路)により駆動信号を供給するか否かを制御することで、圧電素子の変位を制御し、インクを吐出する液体吐出装置が開示されている。
In
特許文献1に記載されるような圧電素子の変位に基づいてインクを吐出する液体吐出装置において、圧電素子に意図しない電圧が供給された場合、当該圧電素子に意図しない変位が生じる。圧電素子に意図しない変位が生じた場合、当該変位に基づいて振動板も変位する。その結果、振動板に想定よりも大きな変位が生じ、振動板に意図しない応力が加わる。
In a liquid ejecting apparatus that ejects ink based on the displacement of a piezoelectric element as described in
このような振動板に生じる意図しない応力が長時間継続して加わった場合、振動板とキャビティーとの接点を中心に応力が集中し、振動板にクラック等が生じるおそれがある。 When such unintentional stress generated in the diaphragm is continuously applied for a long time, the stress concentrates around the contact point between the diaphragm and the cavity, and there is a possibility that a crack or the like is generated in the diaphragm.
さらに、振動板に意図しない変位が生じた状態から吐出動作に遷移した場合に振動板に必要以上の負荷が加わり、当該負荷により振動板にクラック等が生じるおそれもある。 Furthermore, when a transition is made from a state in which an unintentional displacement has occurred in the diaphragm to a discharge operation, an unnecessary load is applied to the diaphragm, and the load may cause cracks or the like in the diaphragm.
仮に振動板にクラックが生じた場合、当該クラックからキャビティーに貯留されたインクが漏れ出し、キャビティーの容積の変化に対して吐出されるインク量にばらつきが生じる。その結果、インクの吐出精度が悪化する。 If a crack occurs in the diaphragm, the ink stored in the cavity leaks from the crack, and the amount of ink ejected varies with the change in the volume of the cavity. As a result, the ink ejection accuracy deteriorates.
特に、下部電極に供給される基準電圧は、プリントヘッドにおいて複数の圧電素子に共通に供給される場合がある。したがって、基準電圧が意図しない電位となった場合、複数の圧電素子60及び振動板621の変位に影響を及ぼす。すなわち、複数の振動板621にクラックが生じるおそれがあり、液体吐出装置全体の吐出精度に影響を及ぼすおそれもある。
In particular, the reference voltage supplied to the lower electrode may be supplied in common to a plurality of piezoelectric elements in the print head. Therefore, when the reference voltage becomes an unintended potential, the displacement of the plurality of
このような圧電素子に意図しない電圧が加わることに起因する圧電素子及び振動板に生じる変位に対する課題は、特許文献1にも開示されていない新規な課題である。
The problem with respect to the displacement generated in the piezoelectric element and the diaphragm due to the unintended voltage applied to the piezoelectric element is a new problem that is not disclosed in
本発明に係る液体吐出装置の一態様は、駆動信号を駆動信号出力端子から出力する駆動回路と、基準電圧信号を基準電圧信号出力端子から出力する基準電圧回路と、前記駆動信号が供給される第1電極と、前記基準電圧信号が供給される第2電極とを有し、前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電位差によって変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、を備え、前記基準電圧回路は、前記基準電圧信号を生成する電圧生成部と、前記基準電圧信号の電圧値を検出する電圧検出部と、を含み、前記基準電圧信号の前記電圧値が第1閾値を超えた場合、前記電圧検出部は、前記電圧生成部の動作を停止させ、且つ前記基準電圧信号出力端子とグラウンド端子とを電気的に接続させる。 In one aspect of the liquid ejection apparatus according to the present invention, a drive circuit that outputs a drive signal from a drive signal output terminal, a reference voltage circuit that outputs a reference voltage signal from a reference voltage signal output terminal, and the drive signal are supplied. A piezoelectric element having a first electrode and a second electrode to which the reference voltage signal is supplied, and being displaced by a potential difference generated between the first electrode and the second electrode, and accompanying the displacement of the piezoelectric element A cavity filled with a liquid discharged from a nozzle, and a diaphragm provided between the cavity and the piezoelectric element, and the reference voltage circuit generates a voltage for generating the reference voltage signal And a voltage detector that detects a voltage value of the reference voltage signal, and when the voltage value of the reference voltage signal exceeds a first threshold, the voltage detector Stop operation And thereby electrically connects the reference voltage signal output terminal and the ground terminal.
前記液体吐出装置の一態様において、前記基準電圧回路は、前記電圧生成部に電源電圧を供給するか否かを切り替える第1スイッチ回路と、前記基準電圧信号出力端子と前記グラウンド端子とを電気的に接続するか否かを切替える第2スイッチ回路と、を含み、前記電圧検出部は、前記基準電圧信号の前記電圧値が前記第1閾値を超えた場合、停止信号を出力し、前記第1スイッチ回路は、前記停止信号に基づいて前記電圧生成部への前記電源電圧の供給を停止し、前記第2スイッチ回路は、前記停止信号に基づいて前記基準電圧信号出力端子と前記グラウンド端子とを電気的に接続してもよい。 In one aspect of the liquid ejection apparatus, the reference voltage circuit electrically connects a first switch circuit that switches whether or not to supply a power supply voltage to the voltage generation unit, the reference voltage signal output terminal, and the ground terminal. A second switch circuit that switches whether or not to connect to the voltage, wherein the voltage detector outputs a stop signal when the voltage value of the reference voltage signal exceeds the first threshold, and the first The switch circuit stops the supply of the power supply voltage to the voltage generator based on the stop signal, and the second switch circuit connects the reference voltage signal output terminal and the ground terminal based on the stop signal. You may connect electrically.
前記液体吐出装置の一態様において、前記電圧生成部は、第1参照電圧と前記基準電圧信号に基づく信号とを比較する第1コンパレーターと、前記第1コンパレーターの比較結果に基づいて電源端子と前記基準電圧信号出力端子とを電気的に接続するか否かを切り替える第1トランジスターと、を有し、前記基準電圧信号の前記電圧値が前記第1閾値を超えた場合、前記第1スイッチ回路は、前記停止信号に基づいて前記第1コンパレーターへの前記電源電圧の供給を停止してもよい。 In one aspect of the liquid ejecting apparatus, the voltage generator includes a first comparator that compares a first reference voltage and a signal based on the reference voltage signal, and a power supply terminal based on a comparison result of the first comparator. And a first transistor for switching whether or not to electrically connect the reference voltage signal output terminal, and when the voltage value of the reference voltage signal exceeds the first threshold value, the first switch The circuit may stop supplying the power supply voltage to the first comparator based on the stop signal.
前記液体吐出装置の一態様において、前記基準電圧回路は、クランプ回路を含み、前記クランプ回路は、前記基準電圧信号の前記電圧値が、前記第1閾値よりも低い第2閾値を超えた場合、前記基準電圧信号出力端子と前記グラウンド端子とを電気的に接続してもよい。 In one aspect of the liquid ejection apparatus, the reference voltage circuit includes a clamp circuit, and the clamp circuit has a voltage value of the reference voltage signal that exceeds a second threshold value that is lower than the first threshold value. The reference voltage signal output terminal and the ground terminal may be electrically connected.
前記液体吐出装置の一態様において、前記クランプ回路は、第2参照電圧と前記基準電圧信号に基づく信号とを比較する第2コンパレーターと、前記第2コンパレーターの比較結果に基づいて前記基準電圧信号出力端子と前記グラウンド端子とを電気的に接続するか否かを切り替える第2トランジスターと、を有し、前記基準電圧信号の前記電圧値が前記第2閾値を超えた場合、前記第2トランジスターは、前記基準電圧信号出力端子と前記グラウンド端子とを電気的に接続してもよい。 In one aspect of the liquid ejection apparatus, the clamp circuit includes a second comparator that compares a second reference voltage and a signal based on the reference voltage signal, and the reference voltage based on a comparison result of the second comparator. A second transistor for switching whether or not to electrically connect a signal output terminal and the ground terminal, and when the voltage value of the reference voltage signal exceeds the second threshold, the second transistor May electrically connect the reference voltage signal output terminal and the ground terminal.
本発明に係る液体吐出装置の一態様は、駆動信号を駆動信号出力端子から出力する駆動回路と、基準電圧信号を基準電圧信号出力端子から出力する基準電圧回路と、前記駆動信号が供給される第1電極と、前記基準電圧信号が供給される第2電極とを有し、前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電位差によって変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、前記駆動信号が供給される第1端子と、前記第1電極と電気的に接続される第2端子とを有し、前記駆動信号の前記第1電極への供給を制御するスイッチ回路と、を備え、前記基準電圧回路は、前記基準電圧信号を生成する電圧生成部と、前記基準電圧信号の電圧値を検出する電圧検出部と、を含み、前記基準電圧信号の前記電圧値が第1閾値を超えた場合、前記電圧検出部は、前記電圧生成部の
動作を停止させ、且つ前記第1電極と前記第2端子とが電気的に接続される第1ノードの電荷を、前記スイッチ回路の寄生ダイオードを介して放出させる。
In one aspect of the liquid ejection apparatus according to the present invention, a drive circuit that outputs a drive signal from a drive signal output terminal, a reference voltage circuit that outputs a reference voltage signal from a reference voltage signal output terminal, and the drive signal are supplied. A piezoelectric element having a first electrode and a second electrode to which the reference voltage signal is supplied, and being displaced by a potential difference generated between the first electrode and the second electrode, and accompanying the displacement of the piezoelectric element A cavity filled with a liquid discharged from a nozzle, a diaphragm provided between the cavity and the piezoelectric element, a first terminal to which the drive signal is supplied, and the first electrode; And a switch circuit for controlling supply of the drive signal to the first electrode, and the reference voltage circuit generates the reference voltage signal. And the reference voltage A voltage detector that detects a voltage value of the signal, and if the voltage value of the reference voltage signal exceeds a first threshold, the voltage detector stops the operation of the voltage generator, and The charge of the first node where the first electrode and the second terminal are electrically connected is discharged through the parasitic diode of the switch circuit.
前記液体吐出装置の一態様において、前記基準電圧信号の前記電圧値が第1閾値を超えた場合、駆動信号出力端子と前記第1端子とが電気的に接続される第2ノードの電荷を放出させてもよい。 In one aspect of the liquid ejecting apparatus, when the voltage value of the reference voltage signal exceeds a first threshold value, a charge at a second node where the drive signal output terminal and the first terminal are electrically connected is discharged. You may let them.
本発明に係る液体吐出装置の一態様は、駆動信号を駆動信号出力端子から出力する駆動回路と、基準電圧信号を基準電圧信号出力端子から出力する基準電圧回路と、前記駆動信号が供給される第1電極と、前記基準電圧信号が供給される第2電極とを有し、前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電位差によって変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、を備え、前記基準電圧回路は、第1放電トランジスターと、前記第1放電トランジスターよりも定格容量が大きい第2放電トランジスターと、を含み、前記第1放電トランジスターの一端、及び前記第2放電トランジスターの一端は前記基準電圧信号出力端子と電気的に接続され、前記第1放電トランジスターの他端、及び前記第2放電トランジスターの他端はグラウンド端子と電気的に接続される。 In one aspect of the liquid ejection apparatus according to the present invention, a drive circuit that outputs a drive signal from a drive signal output terminal, a reference voltage circuit that outputs a reference voltage signal from a reference voltage signal output terminal, and the drive signal are supplied. A piezoelectric element having a first electrode and a second electrode to which the reference voltage signal is supplied, and being displaced by a potential difference generated between the first electrode and the second electrode, and accompanying the displacement of the piezoelectric element A cavity filled with a liquid discharged from a nozzle, and a diaphragm provided between the cavity and the piezoelectric element, wherein the reference voltage circuit includes a first discharge transistor, and the first discharge transistor. A second discharge transistor having a larger rated capacity than one discharge transistor, wherein one end of the first discharge transistor and one end of the second discharge transistor are connected to the reference voltage signal. Connected power terminal and electrically, the other end of the first discharge transistor, and the other end of the second discharge transistor is electrically connected to the ground terminal.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings used are for convenience of explanation. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
以下では、本発明に係る液体吐出装置について、液体としてインクを吐出する印刷装置であるインクジェットプリンターを例に挙げて説明する。 Hereinafter, the liquid ejection apparatus according to the present invention will be described by taking an inkjet printer as an example of a printing apparatus that ejects ink as a liquid.
なお、液体吐出装置としては、例えば、インクジェットプリンター等の印刷装置、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出装置、有機ELディスプレイ、面発光ディスプレイ等の電極形成に用いられる電極材料吐出装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物吐出装置等を挙げることができる。 As the liquid ejection device, for example, a printing device such as an ink jet printer, a color material ejection device used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode material ejection used for forming an electrode such as an organic EL display or a surface emitting display. Examples thereof include a device and a bio-organic discharge device used for biochip production.
1 液体吐出装置の構成
本実施形態に係る液体吐出装置の一例としての印刷装置は、外部のホストコンピューターから供給される画像データに応じてインクを吐出させることで、紙などの印刷媒体にドットを形成し、当該画像データに応じた文字、図形等を含む画像を印刷するインクジェットプリンターである。
1. Configuration of Liquid Ejecting Apparatus A printing apparatus as an example of a liquid ejecting apparatus according to the present embodiment ejects ink in accordance with image data supplied from an external host computer, thereby forming dots on a printing medium such as paper. It is an ink jet printer that forms and prints an image including characters, figures, and the like according to the image data.
図1は、液体吐出装置1の概略構成を示す斜視図である。図1には、媒体Pが搬送される方向X、方向Xと交差し移動体2が往復動する方向Y、インクが吐出される方向Zを図示している。なお、本実施形態では、方向X、方向Y、方向Zは互いに直交する軸として説明する。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the
図1に示すように、液体吐出装置1は、移動体2と、移動体2を方向Yに沿って往復動させる移動機構3とを備える。
As shown in FIG. 1, the
移動機構3は、移動体2の駆動源となるキャリッジモーター31と、両端が固定されたキャリッジガイド軸32と、キャリッジガイド軸32とほぼ平行に延在しキャリッジモーター31により駆動されるタイミングベルト33と、を有する。
The moving
移動体2に含まれるキャリッジ24は、キャリッジガイド軸32に往復動自在に支持されると共に、タイミングベルト33の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター31によりタイミングベルト33を駆動させることで、移動体2がキャリッジガイド軸32に案内されて方向Yに沿って往復動する。
The
移動体2のうち、媒体Pと対向する部分にはヘッドユニット20が設けられている。このヘッドユニット20は多数のノズルを有し、当該ノズルのそれぞれから方向Zに沿ってインクが吐出される。また、ヘッドユニット20には、フレキシブルケーブル190を介して制御信号等が供給される。
A
液体吐出装置1は、媒体Pを、方向Xに沿ってプラテン40上で搬送させる搬送機構4を備える。搬送機構4は、駆動源である搬送モーター41と、搬送モーター41により回転して媒体Pを方向Xに沿って搬送する搬送ローラー42と、を備える。
The
そして、媒体Pが搬送機構4により搬送されるタイミングにおいて、ヘッドユニット20が媒体Pにインクを吐出することにより、媒体Pの表面に画像が形成される。
Then, at the timing when the medium P is transported by the transport mechanism 4, the
図2は、液体吐出装置1の電気構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the
図2に示すように、液体吐出装置1は、制御ユニット10及びヘッドユニット20を有する。また、制御ユニット10とヘッドユニット20とは、フレキシブルケーブル190を介して接続されている。
As shown in FIG. 2, the
制御ユニット10は、制御回路100、キャリッジモータードライバー35、搬送モータードライバー45及び電圧生成回路90を備える。
The
制御回路100は、ホストコンピューターから供給された画像データに基づいて、各種構成を制御するための複数の制御信号等を供給する。
The
具体的には、制御回路100は、キャリッジモータードライバー35に対して制御信号CTR1を供給する。キャリッジモータードライバー35は、制御信号CTR1に従ってキャリッジモーター31を駆動する。これにより、図1に示すキャリッジ24の方向Yにおける移動が制御される。
Specifically, the
また、制御回路100は、搬送モータードライバー45に対して制御信号CTR2を供給する。搬送モータードライバー45は、制御信号CTR2に従って搬送モーター41を駆動する。これにより、図1に示す搬送機構4による媒体Pの方向Xにおける移動が制御される。
Further, the
また、制御回路100は、ヘッドユニット20に対して、クロック信号SCK、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、駆動データ信号DRV及びセレクト信号ENを供給する。
Further, the
電圧生成回路90は、例えばDC42Vの電圧VHVを生成しヘッドユニット20に供給する。なお、電圧VHVは、制御ユニット10に含まれる各種構成にも供給されてよい。
The
ヘッドユニット20は、駆動信号生成回路50、給電切替回路70、駆動IC80及び吐出モジュール21を備える。
The
駆動信号生成回路50には、電圧VHV、駆動データ信号DRV及びセレクト信号ENが供給される。
The drive
駆動信号生成回路50は、駆動データ信号DRVに基づく信号を電圧VHVに基づく電圧にD級増幅することで、駆動信号COMを生成して駆動IC80に供給する。また、駆動信号生成回路50は、電圧VHVを降圧した例えばDC5Vの基準電圧信号VBSを生成して吐出モジュール21に供給する。また、駆動信号生成回路50は、駆動データ信号DRVに基づいて給電制御信号CTVHVを生成して給電切替回路70に供給する。ここで、セレクト信号ENは、駆動信号生成回路50に供給される駆動データ信号DRVが、駆動信号COMを生成するためのデータ信号なのか又は給電制御信号CTVHVを生成するためのデータ信号なのかを指示するための信号である。
The drive
また、駆動信号生成回路50は、生成する駆動信号COMが正常でない場合、エラー信号ERRを制御回路100に供給する。
Further, the drive
給電切替回路70には、電圧VHV及び給電制御信号CTVHVが供給される。給電切替回路70は、給電制御信号CTVHVに従い、駆動IC80に供給する電圧VHV−T
Gの電位を電圧VHVに基づく電位とするのか又はグラウンド電位とするのかの切り替えを行う。
The power
The G potential is switched between the potential based on the voltage VHV and the ground potential.
駆動IC80には、クロック信号SCK、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、電圧VHV−TG及び駆動信号COMが供給される。
The
駆動IC80は、クロック信号SCK、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CHに基づき、所定の期間において駆動信号COMを選択するか又は非選択とするかを切り替える。そして、駆動IC80により選択された駆動信号COMが、駆動信号VOUTとして吐出モジュール21に供給される。なお、電圧VHV−TGは、例えば駆動信号COMを選択するための高電圧論理の信号生成に用いられる。
The
吐出モジュール21は、圧電素子60を含む複数の吐出部600を有する。
The
吐出モジュール21に供給される駆動信号VOUTは、圧電素子60の一端に供給される。また、圧電素子60の他端には、基準電圧信号VBSが供給される。圧電素子60は、駆動信号VOUTと基準電圧信号VBSとの電位差に応じて変位する。そして、吐出部600から当該変位に応じた量のインクが吐出される。
The drive signal VOUT supplied to the
なお、上述した駆動信号生成回路50、給電切替回路70、駆動IC80及び吐出モジュール21の詳細については後述する。また、図2では、液体吐出装置1に備えられるヘッドユニット20が1つであるとして説明したが、複数のヘッドユニット20が備えられてもよい。また、図2では、ヘッドユニット20が有する吐出モジュール21は、1つであるとして説明したが、複数の吐出モジュール21が備えられてもよい。
The details of the drive
2 駆動信号生成回路の構成及び動作
次に、図3を用いて、駆動信号生成回路50について説明する。図3は、駆動信号生成回路50の回路構成を示すブロック図である。図3に示すように、駆動信号生成回路50は、集積回路500、出力回路550、第1帰還回路570、第2帰還回路580及びその他複数の回路素子を有する。
2 Configuration and Operation of Drive Signal Generation Circuit Next, the drive
また、駆動信号生成回路50は、外部の各種構成と電気的に接続するための、端子Drv−In,En−In,Err−Out,Vhv−In,Vbs−Out,Ctvh−Out,Com−Out,Gnd−Inを含む複数の端子を有する。このうち、端子Gnd−Inには、液体吐出装置1のグラウンド電位(例えば0V)が供給される。
Further, the drive
集積回路500は、GVDD生成回路410、信号選択回路420、給電制御信号生成回路430、基準電圧回路450、DAC(Digital to Analog Converter)回路310、検出回路320、判定回路350、変調回路510、ゲートドライブ回路520及びLC放電回路530を含む。
The
また、集積回路500は、駆動信号生成回路50の各種構成と電気的に接続するための端子Drv,En,Err,Vhv,Vfb,Vbs,Ctvh,Bst,Hdr,Sw,Gvd,Ldr,Gndを含む複数の端子を有する。
Further, the
GVDD生成回路410には、端子Vhv−In及び端子Vhvを介して電圧VHVが供給される。GVDD生成回路410は、電圧VHVを変圧し電圧GVDDを生成し、基準電圧回路450及びゲートドライブ回路520に供給する。
The voltage VHV is supplied to the
GVDD生成回路410は、例えばリニアレギュレーター回路やスイッチングレギュレ
ーター回路により構成される。なお、GVDD生成回路410は、集積回路500の外部に設けられてもよい。
The
信号選択回路420には、端子Drv−In及び端子Drv端子を介して駆動データ信号DRVが、また、端子En−In及び端子En端子を介してセレクト信号ENが供給される。信号選択回路420は、駆動データ信号DRVが、DAC回路310に供給すべき信号なのか、又は、給電制御信号生成回路430及びLC放電回路530のそれぞれに供給すべき信号なのかを、セレクト信号ENに基づいて判断し、当該構成のそれぞれに供給する。
The
具体的には、信号選択回路420は、不図示の複数のレジスターを備える。そして、駆動データ信号DRVがDAC回路310に供給すべき信号である場合、信号選択回路420は、セレクト信号ENに従って駆動データ信号DRVをDAC回路310に対応する複数のレジスターに保持する。そして、信号選択回路420は保持した信号をデジタルの元駆動信号dAとしてDAC回路310に供給する。
Specifically, the
一方、駆動データ信号DRVが給電制御信号生成回路430及びLC放電回路530のそれぞれに供給する信号である場合、信号選択回路420は、セレクト信号ENに従って駆動データ信号DRVの内、給電制御信号生成回路430及びLC放電回路530のそれぞれに対応するデータを、所定のレジスターに保持する。そして、信号選択回路420は、保持した信号を放電制御信号DIS1,DIS2として給電制御信号生成回路430及びLC放電回路530のそれぞれに供給する。
On the other hand, when the drive data signal DRV is a signal supplied to each of the power supply control
また、信号選択回路420には、基準電圧回路450から制御信号STOPが供給される。信号選択回路420は、制御信号STOPが供給された場合、駆動データ信号DRV及びセレクト信号ENによらず、給電制御信号生成回路430及びLC放電回路530のそれぞれに対応する所定のデータを、所定のレジスターに保持する。そして、信号選択回路420は、保持した信号を放電制御信号DIS1,DIS2として給電制御信号生成回路430及びLC放電回路530のそれぞれに供給する。また、信号選択回路420は、制御信号STOPが供給された場合、駆動信号生成回路50は、駆動信号COMの生成を停止する。なお、制御信号STOPの詳細については後述する。
The
給電制御信号生成回路430には、放電制御信号DIS1が供給される。給電制御信号生成回路430は、不図示のオープンドレイン回路を含む。そして、給電制御信号生成回路430は、供給される放電制御信号DIS1がアクティブを示す信号である場合、当該オープンドレイン回路をオフに制御し、端子Ctvhをハイインピーダンスとする。
The power supply control
一方、給電制御信号生成回路430は、放電制御信号DIS1が非アクティブを示す信号である場合、オープンドレイン回路をオンに制御し、端子Ctvhをグラウンド電位とする。このとき、Lレベルの給電制御信号CTVHVが、端子Ctvh及び端子Ctvh−Outを介して図2に示す給電切替回路70に供給される。
On the other hand, when the discharge control signal DIS1 is a signal indicating inactivity, the power supply control
なお、後述する図22等の説明において給電制御信号生成回路430に含まれるオープンドレイン回路は、NMOSトランジスターで構成されているとして説明する。また、当該NMOSトランジスターのゲート端子には、インバーター回路を介して放電制御信号DIS1が供給されるとして説明する。したがって、本実施形態では、放電制御信号DIS1がアクティブを示す信号とはHレベルの信号であり、放電制御信号DIS1が非アクティブを示す信号はLレベルの信号であるとして説明する。なお、給電制御信号生成回路430はオープンドレイン回路に限られるものではなく、例えばプッシュプル回路で構成されてもよい。
In the description of FIG. 22 and the like to be described later, the open drain circuit included in the power supply control
基準電圧回路450には、電圧GVDDが供給される。基準電圧回路450は、供給される電圧GVDDを降圧し基準電圧信号VBSを生成する。
A voltage GVDD is supplied to the
基準電圧回路450で生成された基準電圧信号VBSは、端子Vbs及び端子Vbs−Outを介して、図2に示す吐出モジュール21に供給される。この基準電圧信号VBSが、圧電素子60が変位する基準となる基準電圧として機能する。
The reference voltage signal VBS generated by the
DAC回路310は、元駆動信号dAを、アナログの元駆動信号aAに変換し、変調回路510に供給する。また、DAC回路310は、元駆動信号dAに基づくデジタル信号を検出回路320に供給する。
The
検出回路320は、DAC回路310から供給された元駆動信号dAに基づく信号が所定の範囲内であるか否かを検出する。
The
判定回路350は、検出回路320の検出結果に応じて元駆動信号dAが正常であるか否かを判定する。そして、元駆動信号dAが正常でないと判定した場合、判定回路350は、エラー信号ERRを生成し、端子Err及び端子Err−Outを介して、図2に示す制御回路100に供給する。
The
変調回路510は、加算器512、加算器513、コンパレーター514、インバーター515、積分減衰器516及び減衰器517を含む。
The
積分減衰器516は、端子Vfbを介して供給された駆動信号COMの電圧信号を減衰すると共に積分し、当該電圧信号を加算器512の入力端(−)に供給する。
The integral attenuator 516 attenuates and integrates the voltage signal of the drive signal COM supplied via the terminal Vfb, and supplies the voltage signal to the input terminal (−) of the
加算器512の入力端(+)には元駆動信号aAが供給される。加算器512は、入力端(+)に供給される元駆動信号aAから、加算器512の入力端(−)に積分減衰器516から供給される電圧信号を差し引き、積分する。そして、当該差し引き、積分した電圧信号を、加算器513の入力端(+)に供給する。
The original drive signal aA is supplied to the input terminal (+) of the
ここで、元駆動信号aAの最大電圧は例えば2V程度の低電圧であるのに対して、駆動信号COMの最大電圧は例えば40V程度の高電圧となる場合がある。このため、積分減衰器516は、偏差を求めるにあたり両電圧の振幅範囲を合わせるために、駆動信号COMの電圧を減衰する。 Here, the maximum voltage of the original drive signal aA is a low voltage of about 2V, for example, whereas the maximum voltage of the drive signal COM may be a high voltage of about 40V, for example. For this reason, the integral attenuator 516 attenuates the voltage of the drive signal COM in order to match the amplitude range of both voltages when obtaining the deviation.
減衰器517は、端子Ifbを介して入力される駆動信号COMの電圧信号の高周波成分を減衰し、当該電圧を加算器513の入力端(−)に供給する。
The
加算器513は、加算器512から入力端(+)に供給される電圧から、減衰器517から入力端(−)に供給される電圧を減算した電圧信号Asを、コンパレーター514に出力する。
The
この加算器513から出力される電圧信号Asは、元駆動信号aAの電圧から端子Vfbに供給された電圧を差し引き、さらに端子Ifbに供給された電圧を差し引いた電圧である。すなわち、電圧信号Asは、目標である元駆動信号aAの電圧から、出力される駆動信号COMの減衰電圧を指し引いた偏差を、当該駆動信号COMの高周波成分で補正した電圧信号である。
The voltage signal As output from the
コンパレーター514は、加算器513から供給される電圧信号Asに基づいて変調信
号Msを生成する。具体的には、コンパレーター514は、加算器513から供給される電圧信号Asの電圧が上昇している場合、且つ所定の閾値Vth1以上になった場合にHレベルの変調信号Msを生成する。また、コンパレーター514は、電圧信号Asの電圧が下降している場合、且つ所定の閾値Vth2を下回った場合にLレベルの変調信号Msを生成する。なお、閾値Vth1及び閾値Vth2は、閾値Vth1>閾値Vth2という関係に設定されている。
The
コンパレーター514は、生成した変調信号Msを、ゲートドライブ回路520に含まれる第1ゲートドライバー521に供給する。また、コンパレーター514は、生成した変調信号Msを、インバーター515を介して、ゲートドライブ回路520に含まれる第2ゲートドライバー522に供給する。したがって、コンパレーター514から第1ゲートドライバー521に供給される信号と第2ゲートドライバー522に供給される信号とは、互いの論理レベルが排他的な関係にある。
The
ここで、第1ゲートドライバー521及び第2ゲートドライバー522に供給される信号の論理レベルが排他的な関係にあるとは、第1ゲートドライバー521及び第2ゲートドライバー522に供給される信号の論理レベルが同時にHレベルとならないようにタイミングが制御される概念を含む。
Here, the logic levels of the signals supplied to the
ゲートドライブ回路520は、第1ゲートドライバー521及び第2ゲートドライバー522を含む。
The
第1ゲートドライバー521は、コンパレーター514から出力される変調信号Msの電圧をレベルシフトして、端子Hdrから第1増幅制御信号Hgdとして出力する。
The
具体的には、第1ゲートドライバー521の電源電圧のうち高電位側には端子Bstを介して、低電位側には端子Swを介して電圧が供給される。端子Bstは、集積回路500の外部に設けられたコンデンサー541の一端及び逆流防止用のダイオード542のカソード端子と共通に接続される。また、コンデンサー541の他端は端子Swと接続される。また、ダイオード542のアノード端子は、電圧GVDDが供給されている端子Gvdと接続される。したがって、端子Bstと端子Swとの電位差は、コンデンサー541の両端の電位差、すなわち電圧GVDDとおよそ等しくなる。そして、第1ゲートドライバー521は、入力される変調信号Msに従って、端子Swに対して電圧GVDDだけ大きな電圧の第1増幅制御信号Hgdを生成し、端子Hdrから出力する。
Specifically, of the power supply voltage of the
第2ゲートドライバー522は、第1ゲートドライバー521よりも低電位側で動作する。第2ゲートドライバー522は、コンパレーター514から出力された変調信号Msがインバーター515で反転された信号の電圧をレベルシフトして、端子Ldrから第2増幅制御信号Lgdとして出力する。
The
具体的には、第2ゲートドライバー522の電源電圧のうち高電位側には電圧GVDDが供給され、低電位側はグラウンド電位が供給される。そして、第2ゲートドライバー522は、供給される変調信号Msの反転信号に従い、端子Gndに対して電圧GVDDだけ大きな電圧の第2増幅制御信号Lgdを生成し、端子Ldrから出力する。
Specifically, the voltage GVDD is supplied to the high potential side of the power supply voltage of the
LC放電回路530は、抵抗531及びトランジスター532を含む。なお、以下では、トランジスター532は、NMOSトランジスターであるものとして説明する。
The
抵抗531の一端は端子Vfbと接続される。また、抵抗531の他端はトランジスター532のドレイン端子と接続される。
One end of the
トランジスター532のゲート端子には放電制御信号DIS2が供給される。また、トランジスター532のソース端子にはグラウンド電位が供給される。
A discharge control signal DIS2 is supplied to the gate terminal of the
そして、トランジスター532のゲート端子にHレベルの放電制御信号DIS2が供給された場合、トランジスター532はオンに制御される。このとき、駆動信号COMが出力される端子Com−Outには抵抗531,571及びトランジスター532を介してグラウンド電位が供給される。換言すれば、トランジスター532は、端子Com−Outとグラウンド電位との電気的接続を切り替え可能に設けられる。
When the H level discharge control signal DIS2 is supplied to the gate terminal of the
出力回路550は、トランジスター551,552、抵抗553,554及びローパスフィルター560(Low Pass Filter)を有する。なお、以下では、トランジスター551,552は、NMOSトランジスターであるものとして説明する。
The
トランジスター551のドレイン端子には、電圧VHVが供給される。また、トランジスター551のゲート端子は抵抗553の一端と接続される。また、トランジスター551のソース端子は端子Swと接続される。抵抗553の他端は端子Hdrと接続される。したがって、トランジスター551のゲート端子には、第1増幅制御信号Hgdが供給される。
A voltage VHV is supplied to the drain terminal of the
トランジスター552のドレイン端子は、トランジスター551のソース端子と接続される。また、トランジスター552のゲート端子は抵抗554の一端と接続される。また、トランジスター552のソース端子にはグラウンド電位が供給される。抵抗554の他端は端子Ldrと接続される。したがって、トランジスター552のゲート端子には、第2増幅制御信号Lgdが供給される。
A drain terminal of the
以上のように接続されたトランジスター551,552において、トランジスター551がオフに制御され、トランジスター552がオンに制御されている場合、端子Swが接続される接続点はグラウンド電位となり、端子Bstには電圧GVDDが供給される。一方、トランジスター551がオンに制御され、トランジスター552がオフに制御されている場合、端子Swが接続される接続点には電圧VHVが供給される。よって、端子Bstには電圧VHV+電圧GVDDが供給される。すなわち、トランジスター551を駆動させる第1ゲートドライバー521は、コンデンサー541をフローティング電源として、トランジスター551,552の動作に応じて、端子Swの電圧がグラウンド電位又は電圧VHVに変化することで、トランジスター551のゲート端子に、Lレベルが電圧VHV、Hレベルが電圧VHV+電圧GVDDの第1増幅制御信号Hgdを供給する。そして、トランジスター551は、第1増幅制御信号Hgdに基づきスイッチング動作を行う。
In the
トランジスター552を駆動させる第2ゲートドライバー522は、トランジスター551,552の動作に関係なく、Lレベルがグラウンド電位、Hレベルが電圧GVDDの第2増幅制御信号Lgdを出力する。そして、トランジスター552は、第2増幅制御信号Lgdに基づきスイッチング動作を行う。
The
以上により、トランジスター551のソース端子とトランジスター552のドレイン端子との接続点には、変調信号Msが電圧VHVに基づき増幅された増幅変調信号が生成される。すなわち、トランジスター551,552が、変調信号Msの電圧を増幅する増幅回路として機能する。なお、前述のとおりトランジスター551,552を駆動する第1増幅制御信号Hgd及び第2増幅制御信号Lgdは、排他的な関係にある。すなわち、トランジスター551とトランジスター552とは、同時にオンしないように制御される。
As described above, an amplified modulated signal obtained by amplifying the modulated signal Ms based on the voltage VHV is generated at the connection point between the source terminal of the
ローパスフィルター560は、インダクター561及びコンデンサー562を含む。
インダクター561の一端はトランジスター551のソース端子及びトランジスター552のドレイン端子と共通に接続される。また、インダクター561の他端は駆動信号COMが出力される端子Com−Out及びコンデンサー562の一端と共通に接続される。コンデンサー562の他端にはグラウンド電位が供給される。
One end of the
このように、インダクター561とコンデンサー562とが、トランジスター551とトランジスター552との接続点に供給される増幅変調信号を平滑する。これにより、増幅変調信号が復調されて駆動信号COMが生成される。
As described above, the
第1帰還回路570は、抵抗571及び抵抗572を含む。抵抗571の一端は端子Com−Outと接続される。また、抵抗571の他端は端子Vfb及び抵抗572の一端と共通に接続される。抵抗572の他端には電圧VHVが供給される。これにより、端子Vfbには、端子Com−Outから第1帰還回路570を通過した駆動信号COMがプルアップされて帰還される。
The
第2帰還回路580は、抵抗581,582及びコンデンサー583,584,585を含む。
コンデンサー583の一端は端子Com−Outと接続される。また、コンデンサー583の他端は抵抗581の一端及び抵抗582の一端と共通に接続される。抵抗581の他端にはグラウンド電位が供給される。これにより、コンデンサー583と抵抗581とはハイパスフィルター(High Pass Filter)として機能する。なお、コンデンサー583と抵抗581とで構成されるハイパスフィルターのカットオフ周波数は、例えば約9MHzに設定される。
One end of the
また、抵抗582の他端はコンデンサー584の一端及びコンデンサー585の一端と共通に接続される。コンデンサー584の他端にはグラウンド電位が供給される。これにより、抵抗582とコンデンサー584とは、ローパスフィルター(Low Pass Filter)として機能する。なお、抵抗582とコンデンサー584とで構成されるローパスフィルターのカットオフ周波数は、例えば約160MHzに設定される。
The other end of the
このように第2帰還回路580が、ハイパスフィルターとローパスフィルターとで構成されているため、第2帰還回路580は駆動信号COMの所定の周波数域を通過させるバンドパスフィルター(Band Pass Filter)として機能する。
Thus, since the
コンデンサー585の他端は端子Ifbに接続される。これにより、端子Ifbには、第2帰還回路580を通過した駆動信号COMの高周波成分のうち、直流成分がカットされて帰還される。
The other end of the
ところで、駆動信号COMは、増幅変調信号をローパスフィルター560によって平滑した信号である。この駆動信号COMは、端子Vfbを介して積分・減算された上で、加算器512に帰還される。よって、帰還の遅延と、帰還の伝達関数で定まる周波数で自励発振することになる。しかしながら、端子Vfbを介した帰還経路の遅延量が大きいため、当該端子Vfbを介した帰還のみでは自励発振の周波数を駆動信号COMの精度を十分に確保できるほど高くすることができない場合がある。そこで、端子Vfbを介した経路とは別に、端子Ifbを介して、駆動信号COMの高周波成分を帰還する経路を設けることで、回路全体でみたときの遅延を小さくすることができる。これにより、電圧信号As
の周波数は、端子Ifbを介した経路が存在しない場合と比較して、駆動信号COMの精度を十分に確保できるほど高くなる。
By the way, the drive signal COM is a signal obtained by smoothing the amplified modulation signal by the low-
Is higher than the case where there is no path through the terminal Ifb so that the accuracy of the drive signal COM can be sufficiently secured.
なお、以上に説明した駆動信号生成回路50のうち、変調回路510、ゲートドライブ回路520、LC放電回路530、出力回路550、コンデンサー541及びダイオード542を備える構成が、駆動信号COMを生成する駆動回路51である。また、端子Com−Outが、駆動回路51で生成された駆動信号COMを出力する端子であり、「駆動信号出力端子」の一例である。
Of the drive
3 給電切替回路の構成及び動作
次に図4を用いて、給電切替回路70の構成及び動作について説明する。図4は、給電切替回路70の電気構成を示す回路図である。
3 Configuration and Operation of Power Supply Switching Circuit Next, the configuration and operation of the power
給電切替回路70は、トランジスター471,472,473及び抵抗474,475を含む。なお、以下では、トランジスター471は、PMOSトランジスターであるものとして、トランジスター472,473は、NMOSトランジスターであるものとして説明する。
The power
トランジスター471のソース端子は、抵抗474の一端と接続されると共に電圧VHVが供給される。また、トランジスター471のゲート端子は抵抗474の他端及びトランジスター472のドレイン端子と共通に接続される。また、トランジスター471のドレイン端子は抵抗475の一端と接続される。
The source terminal of the
トランジスター472のゲート端子には電圧Vdd1が供給される。また、トランジスター472のソース端子はトランジスター473のゲート端子と接続されると共に給電制御信号CTVHVが供給される。ここで、電圧Vdd1は、任意の電圧の直流電圧信号である。
A voltage Vdd1 is supplied to a gate terminal of the
トランジスター473のドレイン端子は抵抗475の他端と接続される。また、トランジスター473のソース端子にはグラウンド電位が供給される。
A drain terminal of the
以上のように構成された給電切替回路70は、駆動信号生成回路50から供給される給電制御信号CTVHVに従い、電圧VHVを電圧VHV―TGとして駆動IC80に供給するか否かを切り替える。
The power
具体的には、給電制御信号生成回路430に非アクティブを示す放電制御信号DIS1が供給された場合、給電制御信号生成回路430は、端子Ctvh−Outをグラウンド電位とする。よって、給電制御信号CTVHVは、Lレベルの信号となる。これにより、トランジスター473はオフに制御され、トランジスター472はオンに制御される。よって、トランジスター471のゲート端子には、トランジスター472を介してグラウンド電位が供給される。したがって、トランジスター471はオンに制御される。
Specifically, when the discharge control signal DIS1 indicating inactivity is supplied to the power supply control
以上のように、給電制御信号CTVHVがLレベルの信号の場合、トランジスター471がオンに制御され、トランジスター473がオフに制御される。したがって、給電切替回路70は、トランジスター471を介して供給される電圧VHVを、電圧VHV−TGとして駆動IC80に供給する。
As described above, when the power supply control signal CTVHV is an L level signal, the
一方、給電制御信号生成回路430にアクティブを示す放電制御信号DIS1が供給された場合、給電制御信号生成回路430は、端子Ctvh−Outをハイインピーダンスとする。このとき、端子Ctvh−Outの電圧はトランジスター472を介して供給さ
れる電圧Vdd1となる。換言すれば、給電制御信号CTVHVは、Hレベルの信号となる。これにより、トランジスター473はオンに制御される。このとき、トランジスター472のドレイン端子及びトランジスター471のゲート端子には、抵抗474を介して電圧VHVが供給される。したがって、トランジスター471がオフに制御される。
On the other hand, when the discharge control signal DIS1 indicating active is supplied to the power supply control
以上のように、給電制御信号CTVHVがHレベルの信号の場合、トランジスター471がオフに制御され、トランジスター473がオンに制御される。したがって、給電切替回路70は、抵抗475及びトランジスター472を介して供給されるグラウンド電位を、電圧VHV−TGとして駆動IC80に供給する。
As described above, when the power supply control signal CTVHV is an H level signal, the
4 駆動ICの構成及び動作
次に、駆動IC80の構成及び動作について説明する。
4. Configuration and Operation of Drive IC Next, the configuration and operation of the
まず、図5を用いて、駆動IC80に供給される駆動信号COMの一例について説明する。その後、図6から図9を用いて、駆動IC80の構成及び動作について説明する。
First, an example of the drive signal COM supplied to the
図5は、駆動信号COMの一例を示す図である。図5には、ラッチ信号LATが立ち上がってからチェンジ信号CHが立ち上がるまでの期間T1と、期間T1の後、次にチェンジ信号CHが立ち上がるまでの期間T2と、期間T2の後、ラッチ信号LATが立ち上がるまでの期間T3とを示している。なお、この期間T1,T2,T3からなる周期が、媒体Pに新たなドットを形成する周期Taとなる。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the drive signal COM. FIG. 5 shows a period T1 from when the latch signal LAT rises until the change signal CH rises, a period T2 after the period T1, until the next rise of the change signal CH, and after the period T2, the latch signal LAT A period T3 until rising is shown. Note that the period formed by the periods T1, T2, and T3 is a period Ta for forming a new dot on the medium P.
図5に示すように、駆動信号生成回路50は、期間T1において電圧波形Adpを生成する。電圧波形Adp1が圧電素子60に供給された場合、対応する吐出部600から所定量、具体的には中程度の量のインクが吐出される。
As shown in FIG. 5, the drive
また、駆動信号生成回路50は、期間T2において電圧波形Bdpを生成する。電圧波形Bdpが圧電素子60に供給された場合、対応する吐出部600から上記所定量よりも少ない小程度の量のインクが吐出される。
Further, the drive
また、駆動信号生成回路50は、期間T3において電圧波形Cdpを生成する。電圧波形Cdpが圧電素子60に供給された場合、圧電素子60は、対応する吐出部600からインクが吐出されない程度に変位する。したがって、媒体Pにはドットが形成されない。この電圧波形Cdpは、吐出部600のノズル開孔部付近のインクを微振動させてインクの粘度が増大することを防止するための電圧波形である。以下の説明において、インクの粘度が増大することを防止するために、吐出部600からインクが吐出されない程度に圧電素子60を変位させることを「微振動」と称する。
Further, the drive
ここで、電圧波形Adp、電圧波形Bdp及び電圧波形Cdpの開始タイミングでの電圧及び終了タイミングでの電圧は、いずれも電圧Vcで共通である。すなわち、電圧波形Adp,Bdp,Cdpは、電圧が電圧Vcで開始し電圧Vcで終了する電圧波形である。したがって、駆動信号生成回路50は、電圧波形Adp,Bdp,Cdpが周期Taにおいて連続した電圧波形の駆動信号COMを出力する。
Here, the voltage Vc at the start timing and the voltage at the end timing of the voltage waveform Adp, the voltage waveform Bdp, and the voltage waveform Cdp are all the same as the voltage Vc. That is, the voltage waveforms Adp, Bdp, and Cdp are voltage waveforms that start with the voltage Vc and end with the voltage Vc. Therefore, the drive
そして、圧電素子60に、期間T1において電圧波形Adpが供給され、期間T2において電圧波形Bdpが供給されることで、周期Taにおいて吐出部600から中程度の量のインクと小程度の量のインクとが吐出される。これにより、媒体Pに「大ドット」が形成される。また、圧電素子60に、期間T1において電圧波形Adpが供給され、期間T2において電圧波形Bdpが供給されないことで、周期Taにおいて、吐出部600から中程度の量のインクが吐出される。これにより、媒体Pに「中ドット」が形成される。ま
た、圧電素子60に、期間T1において電圧波形Adpが供給されず、期間T2において電圧波形Bdpが供給されることで、周期Taにおいて吐出部600から小程度の量のインクが吐出される。これにより、媒体Pには「小ドット」が形成される。また、圧電素子60に、期間T1,T2において電圧波形Adp,Bdpが供給されず、期間T3において電圧波形Cdpが供給されることで、周期Taにおいて吐出部600からインクは吐出されずに微振動する。この場合、媒体Pにはドットが形成されない。
Then, the voltage waveform Adp is supplied to the
図6は吐出モジュール21及び駆動IC80の電気構成を示すブロック図である。図6に示すように、駆動IC80は、選択制御回路210及び複数の選択回路230を含む。
FIG. 6 is a block diagram showing the electrical configuration of the
選択制御回路210には、クロック信号SCK、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH及び電圧VHV−TGが供給される。また、選択制御回路210には、シフトレジスター212(S/R)とラッチ回路214とデコーダー216との組が、吐出部600のそれぞれに対応して設けられている。すなわち、ヘッドユニット20には、吐出部600の総数nと同数のシフトレジスター212とラッチ回路214とデコーダー216との組が設けられている。
The
シフトレジスター212は、対応する吐出部600毎に、印刷データ信号SIに含まれる2ビットの印刷データ[SIH,SIL]を一旦保持する。
The
詳細には、吐出部600に対応した段数のシフトレジスター212が互いに縦続接続されると共に、シリアルで供給された印刷データ信号SIが、クロック信号SCKに従って順次後段に転送される。なお、図6には、シフトレジスター212を区別するために、印刷データ信号SIが供給される上流側から順番に1段、2段、…、n段と表記している。
Specifically, the number of stages of
n個のラッチ回路214のそれぞれは、対応するシフトレジスター212で保持された印刷データ[SIH,SIL]をラッチ信号LATの立ち上がりでラッチする。
Each of the
n個のデコーダー216の各々は、対応するラッチ回路214によってラッチされた2ビットの印刷データ[SIH,SIL]をデコードして選択信号Sを生成し、選択回路230に供給する。
Each of the
選択回路230は、吐出部600のそれぞれに対応して設けられている。すなわち、1つのヘッドユニット20が有する選択回路230の数は、ヘッドユニット20に含まれる吐出部600の総数nと同じである。選択回路230は、デコーダー216から供給される選択信号Sに基づいて、駆動信号COMの圧電素子60への供給を制御する。
The
図7は、吐出部600の1個分に対応する選択回路230の電気構成を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an electrical configuration of the
図7に示すように、選択回路230は、インバーター232(NOT回路)及びトランスファーゲート234を有する。また、トランスファーゲート234は、NMOSトランジスターであるトランジスター235及びPMOSトランジスターであるトランジスター236を含む。
As illustrated in FIG. 7, the
選択信号Sは、デコーダー216からトランジスター235のゲート端子に供給される。また、選択信号Sは、インバーター232によって論理反転されて、トランジスター236のゲート端子にも供給される。
The selection signal S is supplied from the
トランジスター235のドレイン端子及びトランジスター236のソース端子には、端
子TG−Inに接続される。端子TG−Inには、駆動信号COMが供給される。そして、トランジスター235及びトランジスター236が、選択信号Sに従ってオン又はオフに制御されることで、トランジスター235のソース端子及びトランジスター236のドレイン端子が共通に接続される端子TG−Outから駆動信号VOUTが出力され吐出モジュール21に供給される。この端子TG−Inが「第1端子」の一例であり、端子TG−Outが「第2端子」の一例である。また、トランスファーゲート234が「スイッチ回路」の一例である。なお、以下の説明においては、トランスファーゲート234のトランジスター235及びトランジスター236が導通状態に制御されている場合を、トランスファーゲート234をオンに制御すると称し、また、トランジスター235及びトランジスター236が非導通状態に制御されている場合を、トランスファーゲート234をオフに制御すると称する場合がある。
The drain terminal of the
次に、図8を用いてデコーダー216のデコード内容について説明する。図8は、デコーダー216におけるデコード内容を示す図である。
Next, the decoding contents of the
デコーダー216には、2ビットの印刷データ[SIH,SIL]、ラッチ信号LAT及びチェンジ信号CHが入力される。そして、デコーダー216は、ラッチ信号LAT及びチェンジ信号CHにより規定される期間T1,T2,T3のそれぞれにおいて、印刷データ[SIH,SIL]に基づく論理レベルの選択信号Sを出力する。
The
具体的には、デコーダー216は、印刷データ[SIH,SIL]が「大ドット」を規定する[1,1]である場合、期間T1でHレベル、期間T2でHレベル、期間T3でLレベルとなる選択信号Sを出力する。
Specifically, when the print data [SIH, SIL] is [1, 1] defining “large dots”, the
また、デコーダー216は、印刷データ[SIH,SIL]が「中ドット」を規定する[1,0]である場合、期間T1でHレベル、期間T2でLレベル、期間T3でLレベルとなる選択信号Sを出力する。
In addition, when the print data [SIH, SIL] is [1, 0] that defines “medium dot”, the
また、デコーダー216は、印刷データ[SIH,SIL]が「小ドット」を規定する[0,1]である場合、期間T1でLレベル、期間T2でHレベル、期間T3でLレベルとなる選択信号Sを出力する。
In addition, when the print data [SIH, SIL] is [0, 1] that defines “small dots”, the
また、デコーダー216は、印刷データ[SIH,SIL]が「微振動」を規定する[0,0]である場合、期間T1でLレベル、期間T2でLレベル、期間T3でHレベルとなる選択信号Sを出力する。
In addition, when the print data [SIH, SIL] is [0, 0] that defines “fine vibration”, the
ここで、選択信号Sの論理レベルは、不図示のレベルシフターによって、電圧VHV―TGに基づく高振幅論理にレベルシフトされる。 Here, the logic level of the selection signal S is level-shifted to a high amplitude logic based on the voltage VHV-TG by a level shifter (not shown).
以上に説明した駆動IC80において、駆動信号COMに基づく駆動信号VOUTが生成され、吐出モジュール21に含まれる吐出部600に供給される動作について、図9を用いて説明する。
An operation in which the drive signal VOUT based on the drive signal COM is generated in the
図9は、駆動IC80の動作を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the
印刷データ信号SIがクロック信号SCKに同期してシリアルで供給され、吐出部600に対応するシフトレジスター212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、シフトレジスター212のそれぞれには、吐出部600に対応した印刷データ[SIH,SIL]が保持される。なお、印刷データ信号SIは、シフトレジスター212における最終n段、…、2段、1段の吐出部600に対応した順番で供給される。
The print data signal SI is supplied serially in synchronization with the clock signal SCK, and sequentially transferred in the
ここで、ラッチ信号LATが立ち上がると、ラッチ回路214のそれぞれは、対応するシフトレジスター212に保持された印刷データ[SIH,SIL]を一斉にラッチする。図9において、LT1、LT2、…、LTnは、1段、2段、…、n段のシフトレジスター212に対応するラッチ回路214によってラッチされた印刷データ[SIH,SIL]を示す。
Here, when the latch signal LAT rises, each of the
デコーダー216は、ラッチされた印刷データ[SIH,SIL]で規定されるドットのサイズに応じて、期間T1,T2,T3のそれぞれにおいて、図8に示される内容に従う論理レベルの選択信号Sを出力する。
The
そして、印刷データ[SIH,SIL]が[1,1]の場合、選択回路230は、選択信号Sに従い、期間T1において電圧波形Adpを選択し、期間T2において電圧波形Bdpを選択し、期間T3において電圧波形Cdpを選択しない。その結果、図9に示す大ドットに対応する駆動信号VOUTが吐出部600に供給される。
When the print data [SIH, SIL] is [1, 1], the
また、印刷データ[SIH,SIL]が[1,0]の場合、選択回路230は、選択信号Sに従い、期間T1において電圧波形Adpを選択し、期間T2において電圧波形Bdpを選択せず、期間T3において電圧波形Cdpを選択しない。その結果、図9に示す中ドットに対応する駆動信号VOUTが吐出部600に供給される。
When the print data [SIH, SIL] is [1, 0], the
また、印刷データ[SIH,SIL]が[0,1]の場合、選択回路230は、選択信号Sに従い、期間T1において電圧波形Adpを選択せず、期間T2において電圧波形Bdpを選択し、期間T3において電圧波形Cdpを選択しない。その結果、図9に示す小ドットに対応する駆動信号VOUTが吐出部600に供給される。
When the print data [SIH, SIL] is [0, 1], the
また、印刷データ[SIH,SIL]が[0,0]の場合、選択回路230は、選択信号Sに従い、期間T1において電圧波形Adpを選択せず、期間T2において電圧波形Bdpを選択し、期間T3において電圧波形Cdpを選択しない。その結果、図9に示す微振動に対応する駆動信号VOUTが吐出部600に供給される。
When the print data [SIH, SIL] is [0, 0], the
5 吐出部の構成及び動作
次に、吐出モジュール21及び吐出部600の構成及び動作について説明する。図10は、吐出モジュール21の分解斜視図である。また、図11は、図10のIII-III線の断面図であって、吐出部600の概略構成を示す断面図である。
5. Configuration and Operation of Discharge Unit Next, the configuration and operation of the
図10及び図11に示すように、吐出モジュール21は、方向Xに長尺な略矩形状の流路基板670を備える。流路基板670の方向Zにおける一方の面側には、圧力室基板630、振動板621、複数の圧電素子60、筐体部640及び封止体610が設けられる。また、流路基板670の方向Zにおける他方の面側には、ノズルプレート632及び吸振体633が設けられる。このような吐出モジュール21の各構成は、流路基板670と同様に方向Xに長尺な略矩形状の部材であり、接着剤等を利用して相互に接合される。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
図10に示すように、ノズルプレート632は、方向Xに沿って並ぶ複数のノズル651が形成された板状部材である。このようなノズル651は、ノズルプレート632に設けられるとともに、後述するキャビティー631に連通する開孔部である。
As shown in FIG. 10, the
流路基板670は、インクの流路を形成するための板状部材である。図10及び図11に示すように、流路基板670には、開口部671、供給流路672、及び連通流路67
3が形成されている。開口部671は、方向Zにおいて貫通し、複数のノズル651において共通に形成された方向Xに沿った長尺状の貫通孔である。また、供給流路672及び連通流路673は、複数のノズル651のそれぞれに対応して形成された貫通孔である。さらに、図11に示すように、流路基板670の方向Zにおける一方の面には、複数の供給流路672において共通に形成された中継流路674が設けられる。中継流路674は、開口部671と複数の供給流路672とを連通する。
The
3 is formed. The
筐体部640は、例えば樹脂材料の射出成形で製造される構造体であり、流路基板670の方向Zにおける他方の面に固定される。図11に示すように、筐体部640には供給流路641と供給口661とが形成されている。供給流路641は、流路基板670の開口部671に対応する凹部であり、供給口661は、供給流路641に連通する貫通孔である。以上のような流路基板670の開口部671と、筐体部640の供給流路641とが相互に連通する空間が、供給口661から供給されるインクを貯留するリザーバーとして機能する。
The
吸振体633は、リザーバーの内部で生じる圧力変動を吸収する為の構成である。具体的には、吸振体633は、流路基板670に形成された、開口部671、中継流路674及び複数の供給流路672を閉塞してリザーバーの底面を構成するように、流路基板670の方向Zにおける一方の面側に固定される。このような吸振体633は、例えば、弾性変形が可能な可撓性のシート部材であるコンプライアンス基板を含んで構成される。
The
図10及び図11に示すように、圧力室基板630は、複数のノズル651に対応する複数のキャビティー631が形成される板状部材である。複数のキャビティー631は、方向Yに沿った長尺状であって、方向Xに沿って並んで設けられる。そして、キャビティー631の方向Yにおける一方の端部は供給流路672と連通し、キャビティー631の方向Yにおける他方の端部は連通流路673と連通する。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
図10及び図11に示すように、圧力室基板630のうち流路基板670が接続される面とは反対側の面には、振動板621が固定される。振動板621は、弾性的に変形可能な板状部材である。具体的には、図11に示すように、流路基板670と振動板621とは、各キャビティー631の内側で相互に間隔をあけて対向する。すなわち、振動板621は、キャビティー631の壁面の一部である上面を構成する。すなわち、キャビティー631は、流路基板670と振動板621との間に位置し、当該キャビティー631の内部に充填されるインクに圧力を付与する圧力室として機能する。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
図10及び図11に示すように、振動板621のキャビティー631とは反対側の面には、複数の圧電素子60が設けられる。換言すれば、振動板621は、キャビティー631と圧電素子60との間に設けられる。複数の圧電素子60は、複数のキャビティー631に対応するように方向Xに並んで設けられる。そして、圧電素子60の変形に連動して振動板621が振動することで、キャビティー631の内部の圧力が変動し、インクがノズル651から吐出される。具体的には、圧電素子60は、駆動信号VOUTの供給により変形するアクチュエーターであり、図11に示すように、圧電素子60は、圧電体601を一対の電極611,612で挟んだ構造である。そして、電極611には駆動信号VOUTが供給され、電極612には基準電圧信号VBSが供給される。この場合において圧電素子60は、電極611と電極612との電位差に応じて振動板621とともに圧電体601の中央部分が両端部分に対して上下方向に変形する。そして、圧電素子60の変形に伴いノズル651からインクが吐出される。すなわち、振動板621は、圧電素子60によって変位し、インクが充填されるキャビティー631の内部容積を拡大/縮小させるダイヤフラムとして機能する。ここで、圧電素子60に含まれる電極611が第1電極の一例であり、電極612が第2電極の一例である。
As shown in FIGS. 10 and 11, a plurality of
図10及び図11の封止体610は、複数の圧電素子60を保護するとともに圧力室基板630及び振動板621の機械的な強度を補強する構造体であり、例えば接着剤で振動板621に固定される。封止体610のうち振動板621との対向面に形成される凹部の内側に複数の圧電素子60が収容される。
10 and 11 is a structure that protects the plurality of
以上のように構成された吐出モジュール21において、圧電素子60、キャビティー631、振動板621及びノズル651を含む構成が吐出部600である。
In the
図12は、液体吐出装置1を方向Zに沿って平面視した場合の、吐出モジュール21及び吐出モジュール21に設けられた複数のノズル651の配置の一例を示す図である。なお、図12では、ヘッドユニット20は、4つの吐出モジュール21を備えるとして説明する。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the arrangement of the
図12に示すように、各吐出モジュール21には、所定方向に列状に設けられた複数のノズル651からなるノズル列Lが形成されている。各ノズル列Lは、方向Xに沿って列状に配置されたn個のノズル651によって形成されている。
As shown in FIG. 12, each
なお、図12に示すノズル列Lは一例であって異なる構成であってもよい。例えば、各ノズル列Lにおいて、端から数えて偶数番目のノズル651と奇数番目のノズル651とで方向Yの位置が相違するように、n個のノズル651が千鳥状に配置されてもよい。また、各ノズル列Lは方向Xとは異なる方向に形成されてもよい。また、第1実施形態では、各吐出モジュール21に設けられるノズル列Lの列数を「1」として例示しているが、各吐出モジュール21には、「2」以上のノズル列Lが形成されてもよい。
The nozzle row L shown in FIG. 12 is an example and may have a different configuration. For example, in each nozzle row L,
ここで、本実施形態においては、ノズル列Lを形成するn個のノズル651は、吐出モジュール21において、1インチあたり300個以上の高密度で設けられている。そのため、吐出モジュール21において、圧電素子60もn個のノズル651に対応して高密度にn個設けられている。
Here, in the present embodiment, the
また、本実施形態においては、圧電素子60に用いられる圧電体601は、厚さが例えば1μm以下の薄膜であることが好ましい。これにより、電極611と電極612との間の電位差に対する圧電素子60の変位量を大きくすることができる。
In the present embodiment, the
ここで、図13を用いて、ノズル651から吐出されるインクの吐出動作について説明する。図13は、圧電素子60に駆動信号VOUTが供給された場合における、圧電素子60及び振動板621の変位と吐出との関係を説明するための図である。図13の(1)には、駆動信号VOUTとして電圧Vcが供給されている場合における圧電素子60及び振動板621の変位が模式的に示されている。また、図13の(2)には、圧電素子60に供給される駆動信号VOUTの電圧が、電圧Vcから基準電圧信号VBSに近づくように制御されている場合における圧電素子60及び振動板621の変位が模式的に示されている。また、図13の(3)には、圧電素子60に供給される駆動信号VOUTの電圧が、電圧Vcよりも基準電圧信号VBSから離れるように制御されている場合における圧電素子60及び振動板621の変位が模式的に示されている。
Here, the operation of discharging ink discharged from the
図13の(1)の状態において、圧電素子60及び振動板621は、電極611に供給される駆動信号VOUTと、電極612に供給される基準電圧信号VBSとの電位差に応じて方向Zに撓んでいる。このとき、電極611には駆動信号VOUTとして電圧Vcが供給されている。電圧Vcは、前述のとおり、電圧波形Adp,Bdp,Cdpの開始タイミング及び終了タイミングでの電圧である。
In the state of (1) in FIG. 13, the
そして、駆動信号VOUTの電圧が、基準電圧信号VBSの電圧に近づくように制御された場合、図13の(2)に示すように、圧電素子60及び振動板621の方向Zに沿って生じる変位が低減される。このとき、キャビティー631の内部容積が拡大し、キャビティー631にインクが引き込まれる。
Then, when the voltage of the drive signal VOUT is controlled so as to approach the voltage of the reference voltage signal VBS, as shown in (2) of FIG. 13, the displacement that occurs along the direction Z of the
その後、駆動信号VOUTの電圧が、基準電圧信号VBSの電圧から離れるように制御される。このとき、図13の(3)に示すように、圧電素子60及び振動板621の方向Zに沿った変位が増加する。このとき、キャビティー631の内部容積が縮小し、キャビティー631に充填されたインクが、ノズル651から吐出される。
Thereafter, the voltage of the drive signal VOUT is controlled so as to be separated from the voltage of the reference voltage signal VBS. At this time, as shown in (3) of FIG. 13, the displacement along the direction Z of the
本実施形態では、圧電素子60に駆動信号VOUTが供給されることで、図13の(1)〜(3)の状態を繰り返す。これにより、ノズル651からインクが吐出され、媒体Pにドットが形成される。なお、図13の(1)〜(3)に示す圧電素子60及び振動板621の変位は、電極611に供給される駆動信号VOUTと、電極612に供給される基準電圧信号VBSとの電位差が大きくなるに従い、方向Zに沿って大きくなる。換言すれば、駆動信号VOUTと基準電圧信号VBSとの電位差に応じてノズル651から吐出されるインクの吐出量が制御される。
In the present embodiment, when the drive signal VOUT is supplied to the
なお、図13に示す駆動信号VOUTに対する圧電素子60及び振動板621の変位は、あくまで一例であって、例えば、駆動信号VOUTと基準電圧信号VBSとの電位差が大きい場合に、キャビティー631にインクが引き込まれ、駆動信号VOUTと基準電圧信号VBSとの電位差が小さくなる場合に、キャビティー631に充填されたインクが、ノズル651から吐出されてもよい。
Note that the displacement of the
6 基準電圧信号VBSの電圧変動による影響
以上に説明したように、圧電素子60は、電極611,612の間の電位差により変位しインクを吐出する。しかしながら、電極611又は電極612のいずれかに意図しない電圧が供給された場合、圧電素子60には意図しない変位が生じる。そのため、圧電素子60及び振動板621に意図しない応力が生じる可能性がある。
6 Influence of Voltage Variation of Reference Voltage Signal VBS As described above, the
図14は、圧電素子60の電極の電圧値が上昇した場合における圧電素子60及び振動板621の変位、並びに振動板621に生じる応力を説明するための図である。なお、図14は、吐出モジュール21に含まれる複数の圧電素子60、キャビティー631及びノズル651の内の2つを方向Yから見た場合の断面図である。図14の(1)には、電極611,612の双方に所定の電圧が供給されている場合における圧電素子60及び振動板621の変位が例示されている。また、図14の(2)には、電極611又は電極612のいずれかに一方に意図しない電圧が供給されている場合における圧電素子60及び振動板621の変位が例示されている。
FIG. 14 is a diagram for explaining the displacement of the
図14の(1)に示すように、電極611及び電極612の双方に所定の電圧が供給されている場合、電極611と電極612との間には想定の範囲内の電位差が生じる。したがって、圧電素子60は想定の範囲内で変位し、同様に、振動板621は想定の範囲内で変位する。このとき、振動板621とキャビティー631との接点αには、想定の範囲内の応力F1が生じる。
As shown in FIG. 14 (1), when a predetermined voltage is supplied to both the
一方、図14の(2)に示されるように、電極611又は電極612のいずれかに一方に意図しない電圧が供給されている場合、電極611と電極612との間には想定の範囲外の電位差が生じるおそれがある。したがって、圧電素子60には想定の範囲外の変位生じるおそれがあり、同様に、振動板621にも想定の範囲外の変位が生じるおそれがある
。このとき、振動板621とキャビティー631との接点αには、想定よりも大きな応力F2が集中して生じる場合がある。
On the other hand, as shown in FIG. 14 (2), when an unintended voltage is supplied to either the
また、振動板621とキャビティー631との接点に生じる応力は、方向Yにおける振動板621とキャビティー631との接点の位置により異なる場合がある。具体的には、振動板621とキャビティー631との接点に生じる応力は、振動板621とキャビティー631との接点であって、振動板621の方向Zにおける変位が最大となる点においてより大きな応力が生じる。
Further, the stress generated at the contact point between the
このような振動板621に生じる変位の要因としては、例えば、振動板621に生じる固有振動が挙げられる。図15は、振動板621を方向Zから見た場合の平面図である。図15に示すように、本実施形態におけるキャビティー631は、方向Yに沿った長尺状であり、振動板621には、方向Yに沿った固有振動が生じる場合がある。このような固有振動は、振動板621とキャビティー631とが接する第1接点DLと、第2接点DRとの間の振動領域Dで生じる。
As a factor of the displacement that occurs in the
図16は、振動板621に一次の固有振動が生じた場合を例示した図である。図16に示すように、振動板621に一次の固有振動が生じた場合、当該固有振動に起因する振動板621の変位ΔDは、振動領域Dの中央部で最大となる。具体的には、振動領域Dにおいて、第1接点DLから第2接点DRまでの距離をdとした場合、第1接点DLからの距離がd/2であって第2接点DRからの距離がd/2となる点で振動板621の変位ΔDが最大となる。
FIG. 16 is a diagram illustrating a case where primary natural vibration is generated in the
また、図17は、振動板621に三次の固有振動が生じた場合を例示した図である。図17に示すように、振動板621に三次の固有振動が生じた場合、当該固有振動に起因する振動板621の変位ΔDは、第1接点DLからの距離がd/2であって第2接点DRからd/2となる点と、第1接点DLからの距離がd/6となる点と、第2接点DRからの距離がd/6となる点で最大となる。
FIG. 17 is a diagram illustrating a case where tertiary natural vibration is generated in the
以上のように、方向Yにおいて、振動板621の変位ΔDが最大となる点における振動板621とキャビティー631との接点αには、よりも大きな応力F2が加わるおそれがある。
As described above, in the direction Y, a larger stress F2 may be applied to the contact α between the
そして、振動板621とキャビティー631との接点αに想定よりも大きな応力F2が集中した場合、振動板621にクラックが生じるおそれがある。さらに、振動板621に想定よりも大きな変位が生じた状態で、電極611に駆動信号COMが加わった場合、圧電素子60の変位に伴って振動板621に必要以上の負荷が加わるおそれがある。その結果、振動板621にクラックが生じるおそれがある。
When the stress F2 larger than expected is concentrated at the contact α between the
仮に振動板621にクラックが生じた場合、当該クラックからキャビティー631に充填されたインクが漏れ出す。そのため、キャビティー631の内部容積の変化に対して吐出されるインク量にばらつきが生じるおそれがある。その結果、インクの吐出精度が悪化する。
If a crack occurs in the
特に、電極612に供給される基準電圧信号VBSは、吐出モジュール21に設けられた複数の圧電素子60に共通に供給される。したがって、基準電圧信号VBSが意図しない電圧となった場合、複数の圧電素子60及び振動板621の変位に影響を及ぼす。その結果、複数の振動板621にクラックが生じるおそれがあり、液体吐出装置1全体の吐出精度に影響を及ぼすおそれもある。
In particular, the reference voltage signal VBS supplied to the
さらに、電極612に供給される基準電圧信号VBSの電圧が上昇し、電極611に供給される駆動信号VOUTの電圧よりも高くなった場合、圧電素子60の機能が損なわれるおそれがある。
Furthermore, when the voltage of the reference voltage signal VBS supplied to the
圧電素子60の圧電体601は、単結晶体として形成することは困難であるため、強誘電体の微結晶の集合である多結晶体として形成される。製造時においては、個々の微結晶の自発分極の方向が自然発生的にばらばらな方向を向いているため、圧電体601の圧電特性は発現しない。そこで、圧電素子60がヘッドユニット20に組み込まれる前に、圧電体601に所定の直流電界を印加して分極方向を揃える分極処理(poling)が行われる。分極処理により、圧電体601の圧電特性が発現する。
Since it is difficult to form the
本実施形態では、圧電素子60の電極611の電位が電極612の電位よりも高い場合、圧電素子60に圧電体601の分極処理時と同極性の電界が印加される。また、圧電素子60の電極611の電位が電極612の電位よりも低い場合、圧電素子60に圧電体601の分極処理時と逆極性の電界(以下、「逆極性電界」と称する)が印加される。
In the present embodiment, when the potential of the
圧電素子60に逆極性電界が印加されると、圧電体601において分極処理によって揃えられた分極方向が乱れる。このような分極方向の乱れは、圧電特性を低下させるため、圧電素子60の動作不良を引き起こすおそれがある。
When a reverse polarity electric field is applied to the
圧電体601は、多結晶体であるため、製造過程や分極処理の過程において部分的な応力集中等が生じ、潜在的な微少クラックを有する。圧電素子60への逆極性電界の印加は、圧電体601の分極方向を乱すことに止まらず、分極方向の変化の仕方が微結晶ごとに異なることに起因して、微少クラックを成長させ、圧電体601の破壊を引き起こすおそれがある。特に、本実施形態に示すような1μm以下の薄膜の圧電体601においては、成長したクラックが厚さ方向に貫通しやすい。クラックが厚さ方向に貫通すると、電極611と電極612との間に電気的な短絡が生じ、圧電素子60の機能が損なわれるおそれがある。
Since the
7 基準電圧生成回路の構成と動作
以上のように基準電圧信号VBSの電圧が変動した場合、圧電素子60に意図しない変位が生じて吐出精度を悪化させるおそれがあり、さらには、当該電圧変動により圧電素子60の機能が損なわれるおそれがある。
7 Configuration and operation of reference voltage generation circuit When the voltage of the reference voltage signal VBS fluctuates as described above, unintended displacement may occur in the
そこで、本実施形態では、基準電圧信号VBSを生成する基準電圧回路450において、基準電圧信号VBSの精度を向上させるための構成、及び基準電圧信号VBSの電圧に異常が生じた場合に液体吐出装置1を保護するための構成を備える。
Therefore, in the present embodiment, in the
図18は、基準電圧回路450の電気構成を示す回路図である。
FIG. 18 is a circuit diagram showing an electrical configuration of the
基準電圧回路450は、電圧生成部451、電圧検出部455、クランプ回路459、抵抗462,463,464及びトランジスター465を備える。また、基準電圧回路450は、電源電圧としての電圧GVDDが供給される端子466、基準電圧信号VBSを出力する端子467及びグラウンド電位と接続される端子468を備える。すなわち、端子466が「電源端子」の一例であり、端子467が「基準電圧信号出力端子」の一例であり、端子468が「グラウンド端子」の一例である。
The
抵抗462の一端は端子467と接続され、抵抗462の他端は抵抗463の一端と接続される。また、抵抗463の他端は抵抗464の一端と接続される。また、抵抗464の他端は端子468と接続される。すなわち、抵抗462,463,464は、端子46
7と端子468との間で直列に接続されている。
One end of the
7 and a terminal 468 are connected in series.
電圧生成部451は、トランジスター452,454及びコンパレーター453を備える。なお、以下の説明ではトランジスター452,454は、PMOSトランジスターとして説明する。
The
コンパレーター453の入力端(+)は、抵抗462の他端及び抵抗463の一端と接続される。また、コンパレーター453の入力端(−)には、第1参照電圧Vref1が供給される。また、コンパレーター453の出力端は、トランジスター452のゲート端子と接続される。
The input terminal (+) of the
トランジスター452のソース端子は、端子466と接続される。また、トランジスター452のドレイン端子は、端子467と接続される。
A source terminal of the
トランジスター454のゲート端子には、後述する電圧検出部455が出力する制御信号STOPが供給される。また、トランジスター454のソース端子は、端子466と接続される。また、トランジスター454のドレイン端子は、コンパレーター453の電源端子(不図示)と接続される。
A control signal STOP output from a
クランプ回路459は、コンパレーター461及びトランジスター460を備える。
The
コンパレーター461の入力端(+)は、抵抗463の他端及び抵抗464の一端と接続される。また、コンパレーター461の入力端(−)には、第2参照電圧Vref2が供給される。また、コンパレーター461の出力端は、トランジスター460のゲート端子と接続される。
The input terminal (+) of the
トランジスター460の一端の一例であるドレイン端子は、端子467と接続される。また、トランジスター460の他端の一例であるソース端子は、端子468と接続される。このトランジスター460が「第1放電トランジスター」の一例である。
A drain terminal which is an example of one end of the
電圧検出部455は、抵抗457,458及びコンパレーター456を備える。
The
抵抗457の一端は端子467と接続される。また、抵抗457の他端は抵抗458の一端と接続される。また、抵抗458の他端は端子468と接続される。すなわち、抵抗457,458は、端子467と端子468との間で直列に接続されている。
One end of the
コンパレーター456の入力端(+)は、抵抗457の他端及び抵抗458の一端と接続される。また、コンパレーター456の入力端(−)には、第3参照電圧Vref3が供給される。コンパレーター456の出力端は、トランジスター465のゲート端子と接続される。
The input terminal (+) of the
以下では、トランジスター465は、NMOSトランジスターであるものとして説明する。トランジスター465のゲート端子には、制御信号STOPが供給される。また、トランジスター465の一端の一例であるドレイン端子は、端子467と接続される。また、トランジスター465の他端の一例であるソース端子は、端子468と接続される。このトランジスター465が「第2放電トランジスター」の一例である。
Hereinafter, the
以上のように構成された基準電圧回路450の動作について図19から図21を用いて説明する。
The operation of the
図19は、基準電圧回路450において、所定の電圧の基準電圧信号VBSが生成されている場合の動作を説明するための図である。
FIG. 19 is a diagram for explaining the operation in the case where the reference voltage signal VBS having a predetermined voltage is generated in the
図19に示すように、コンパレーター453の入力端(+)には、基準電圧信号VBSを抵抗462と抵抗463及び抵抗464の合成抵抗とで分圧した電圧が供給され、入力端(−)には、第1参照電圧Vref1が供給される。具体的には、基準電圧信号VBSの電圧が所定の値の場合に、コンパレーター453の入力端(+)に供給される電圧と、入力端(−)に供給される第1参照電圧とが同じとなるように、抵抗462,463,464のそれぞれの抵抗値及び第1参照電圧Vref1の電圧が決定される。
As shown in FIG. 19, a voltage obtained by dividing the reference voltage signal VBS by a
そして、基準電圧信号VBSの電圧が所定の値よりも小さい場合、コンパレーター453の入力端(+)に供給される電圧は、第1参照電圧Vref1よりも小さくなる。このとき、コンパレーター453は、Lレベルの信号を出力する。したがって、トランジスター452はオンに制御される。よって、図19に実線の矢印で示す経路により、端子467に電流が供給され、端子467に電荷が蓄積されて基準電圧信号VBSの電圧が上昇する。
When the voltage of the reference voltage signal VBS is smaller than a predetermined value, the voltage supplied to the input terminal (+) of the
また、基準電圧信号VBSの電圧が所定の値よりも大きい場合、コンパレーター453の入力端(+)に供給される電圧は、第1参照電圧Vref1よりも大きくなる。このとき、コンパレーター453は、Hレベルの信号を出力する。したがって、トランジスター452はオフに制御される。よって、図19に破線の矢印で示す経路により、端子467に蓄積された電荷が放出され、基準電圧信号VBSの電圧が低下する。
Further, when the voltage of the reference voltage signal VBS is larger than a predetermined value, the voltage supplied to the input terminal (+) of the
以上のように、電圧生成部451は、コンパレーター453において、第1参照電圧Vref1と基準電圧信号VBSに基づく電圧とを比較し、当該比較結果に応じてトランジスター452がオン又はオフすることで、一定の電圧の基準電圧信号VBSを生成する。すなわち、コンパレーター453は、第1参照電圧Vref1と基準電圧信号VBSに基づく信号とを比較するものであり、「第1コンパレーター」の一例である。また、トランジスター452は、コンパレーター453の比較結果に基づいて端子466と端子467とを電気的に接続するか否かを切り替えるものであり、「第1トランジスター」の一例である。
As described above, the
しかしながら、液体吐出装置1の温度等の周辺環境変化や、基準電圧信号VBSが供給される負荷状態に応じて、電圧生成部451で生成される基準電圧信号VBSの電圧が所定の値よりも上昇するおそれがある。その場合、端子467に蓄積された電荷を、抵抗462、463、464を介して端子468へと十分に放出することができない可能性がある。
However, the voltage of the reference voltage signal VBS generated by the
そこで、本実施形態における基準電圧回路450は、基準電圧信号VBSの電圧が上昇した場合に、端子467に蓄積された電荷を放出するクランプ回路459を備える。
Therefore, the
図20は、基準電圧回路450において、基準電圧信号VBSの電圧が上昇した場合に、当該電圧値を制御する場合の動作を説明するための図である。
FIG. 20 is a diagram for explaining an operation in the case where the voltage value of the reference voltage signal VBS is controlled in the
図20に示すように、コンパレーター461の入力端(+)には、基準電圧信号VBSを抵抗462及び抵抗463の合成抵抗と抵抗464とで分圧した電圧が供給され、入力端(−)には、第2参照電圧Vref2が供給される。具体的には、基準電圧信号VBSの電圧が所定の値に対して1V程度高くなった場合に、コンパレーター461の入力端(+)に供給される電圧と、入力端(−)に供給される第2参照電圧とが同じとなるように、抵抗462,463,464のそれぞれの抵抗値及び第2参照電圧Vref2の電圧が決定される。なお、「基準電圧信号VBSの電圧が所定の値に対して1V程度高くなった場合」とは、一例であって、当該電圧の基準電圧信号VBSが電極612に供給された場合に、圧電素子60の変位及び特性に影響を及ぼさない程度の電圧であればよい。
As shown in FIG. 20, the voltage obtained by dividing the reference voltage signal VBS by the combined resistance of the
そして、基準電圧信号VBSの電圧が上昇し、コンパレーター461の入力端(+)に供給される電圧が、第2参照電圧Vref2よりも大きくなった場合、コンパレーター461は、Hレベルの信号を出力する。したがって、トランジスター460はオンに制御される。この場合、図20の破線の矢印で示すように、端子467の電荷は、抵抗462,463,464を介した経路に加え、トランジスター460を介した経路でも放出される。
When the voltage of the reference voltage signal VBS increases and the voltage supplied to the input terminal (+) of the
したがって、液体吐出装置1の温度等の周辺環境変化や、基準電圧信号VBSが供給される負荷状態の変化等、基準電圧信号VBSの電圧が変動するおそれがある場合であっても、基準電圧信号VBSの電圧が変動するおそれを低減することが可能となる。
Therefore, even when there is a possibility that the voltage of the reference voltage signal VBS may fluctuate, such as a change in the surrounding environment such as the temperature of the
すなわち、コンパレーター461は、第2参照電圧Vref2と基準電圧信号VBSに基づく信号とを比較するものであり、「第2コンパレーター」の一例である。また、トランジスター465は、コンパレーター461の比較結果に基づいて端子467と端子468とを電気的に接続するか否かを切り替えるものであり、「第2トランジスター」の一例でもある。
That is, the
また、液体吐出装置1において吐出されたインクは、その一部が液体吐出装置1の内部で浮遊する。そして、当該浮遊するインクが、基準電圧回路450、又はその近辺に付着した場合、当該インクを介して端子467と異なる配線パターンとが短絡し、端子467が意図しない電圧となるおそれがある。そして、このような意図しない電圧が端子467に供給された場合、インクの吐出特性のみならず、吐出モジュール21に異常を生じさせるおそれがある。
Further, a part of the ink ejected in the
そこで、本実施形態における基準電圧回路450は、基準電圧信号VBSの電圧が所定の値よりも上昇した場合、電圧生成部451の動作を停止させ、且つ端子467の電荷の放出を指示する電圧検出部455を備える。
Therefore, the
図21は、基準電圧回路450において、基準電圧信号VBSの電圧が所定の値よりも上昇した場合に、基準電圧信号VBSの電荷を放出する場合の動作を説明するための図である。
FIG. 21 is a diagram for explaining an operation in the
図21に示すように、コンパレーター456の入力端(+)には、基準電圧信号VBSを抵抗457と抵抗458とで分圧した電圧が供給され、入力端(−)には、第3参照電圧Vref3が供給される。具体的には、基準電圧信号VBSの電圧が所定の値に対して3V程度高くなった場合に、コンパレーター456の入力端(+)に供給される電圧と、入力端(−)に供給される第3参照電圧Vref3とが同じとなるように、抵抗457,458のそれぞれの抵抗値及び第3参照電圧Vref3の電圧が決定される。なお、「基準電圧信号VBSの電圧が所定の値に対して3V程度高くなった場合」とは、一例であって、当該電圧の基準電圧信号VBSが電極612に供給された場合に、圧電素子60及び吐出モジュール21に故障が生じない程度の電圧であればよい。
As shown in FIG. 21, a voltage obtained by dividing the reference voltage signal VBS by a
そして、基準電圧信号VBSの電圧が上昇し、コンパレーター456の入力端(+)に供給される電圧が、第3参照電圧Vref3よりも大きくなった場合、コンパレーター456は、Hレベルの制御信号STOPを出力する。このコンパレーター456が出力するHレベルの制御信号STOPが「停止信号」の一例である。
When the voltage of the reference voltage signal VBS increases and the voltage supplied to the input terminal (+) of the
コンパレーター456が出力する制御信号STOPは、トランジスター454のゲート端子、及びトランジスター465のゲート端子に供給される。
The control signal STOP output from the
トランジスター454のゲート端子にHレベルの制御信号STOPが供給された場合、トランジスター454はオフに制御される。したがって、コンパレーター453への電圧GVDDの供給が停止する。これにより、電圧生成部451は動作を停止し、端子466から端子467へと電流を供給しない。
When an H-level control signal STOP is supplied to the gate terminal of the
なお、トランジスター454のゲート端子にLレベルの制御信号STOPが供給されている場合、トランジスター454はオンに制御される。したがって、コンパレーター453には、電圧GVDDが供給される。すなわち、トランジスター454は、電圧生成部451及びコンパレーター453に電圧GVDDを供給するか否かを切り替えるものであり、「第1スイッチ回路」の一例である。
Note that when the L-level control signal STOP is supplied to the gate terminal of the
また、トランジスター465のゲート端子にHレベルの制御信号STOPが供給された場合、トランジスター465は、端子467と端子468とを電気的に接続する。これにより、図21の破線の矢印で示すように、端子467の電荷は、抵抗462,463,464を介した経路及びトランジスター460を介した経路に加え、トランジスター465を介した経路でも放出される。
In addition, when an H-level control signal STOP is supplied to the gate terminal of the
なお、トランジスター465のゲート端子にLレベルの制御信号STOPが供給された場合、端子467と端子468とを電気的に接続しない。すなわち、トランジスター465は、端子467と端子468とを電気的に接続するか否かを切替えるものであり、「第2スイッチ回路」の一例である。
Note that when the L-level control signal STOP is supplied to the gate terminal of the
以上に説明したように、本実施形態における基準電圧回路450は、基準電圧信号VBSを生成する電圧生成部451と、基準電圧信号VBSの変動を抑制するクランプ回路459と、基準電圧信号VBSに異常が生じた場合に、圧電素子60及び吐出モジュール21を保護するための電圧検出部455とを備える。換言すれば、基準電圧信号VBSを生成する電圧生成部451は、端子467に基準電圧信号VBSを生成する構成であり、クランプ回路459は、電圧生成部451が生成する基準電圧信号VBSを安定させる為の構成であり、電圧検出部455は、基準電圧信号VBSの電圧値に異常が生じた場合に、端子467に蓄えられた電荷を放出する為の構成である。そのため、クランプ回路459に含まれるトランジスター460は、省電力で動作するトランジスターであり、電圧検出部455は急峻に多くの電荷の放出が可能な定格容量の大きなトランジスターである。換言すれば、トランジスター465の定格容量は、トランジスター460よりも大きい。これにより、基準電圧信号VBSの精度を高めることができると共に、端子467に異常な電圧が生じた場合であっても、圧電素子60に意図しない電圧が供給される可能性を低減することができる。
As described above, the
ここで、トランジスター465の定格容量がトランジスター460の定格容量より大きいとは、ドレイン−ソース間に供給できる電圧値がトランジスター460に対してトランジスター465が大きいこと、ドレインに供給できる電流がトランジスター460に対してトランジスター465が大きいこと、又は安全動作領域がトランジスター460に対してトランジスター465が広いことなどを意味し、例えば、トランジスター465は、トランジスター460よりもW/L比が大きいことなどがあげられる。
Here, the rated capacity of the
ここで、電圧検出部455において、コンパレーター456の入力端(+)に供給される、抵抗457と抵抗458とで分圧された電圧と、コンパレーター456の入力端(−
)に供給される第3参照電圧Vref3とが等しくなる場合における基準電圧信号VBSの電圧が、「第1閾値」の一例である。具体的には、基準電圧信号VBSの電圧が所定の値に対して3V程度高い電圧が「第1閾値」の一例である。
Here, in the
The voltage of the reference voltage signal VBS when the third reference voltage Vref3 supplied to the second reference voltage Vref3 becomes equal is an example of the “first threshold value”. Specifically, a voltage in which the voltage of the reference voltage signal VBS is about 3 V higher than a predetermined value is an example of the “first threshold value”.
また、クランプ回路459において、コンパレーター461の入力端(+)に供給される、抵抗462及び抵抗463の合成抵抗と抵抗464とで分圧された電圧と、コンパレーター461の入力端(−)に供給される第2参照電圧Vref2とが等しくなる場合における基準電圧信号VBSの電圧が、「第2閾値」の一例である。具体的には、基準電圧信号VBSの電圧が所定の値に対して1V程度高い電圧が「第2閾値」の一例である。
In the
8 基準電圧信号異常時における圧電素子の放電
以上に説明したように、基準電圧信号VBSの電圧が上昇し、電圧検出部455によりHレベルの制御信号STOPが出力された場合、基準電圧信号VBSが出力される端子467の電荷は放出される。すなわち、圧電素子60の電極612の電荷は放出される。
8 Discharge of Piezoelectric Element When Reference Voltage Signal is Abnormal As described above, when the voltage of the reference voltage signal VBS rises and the
電極611に駆動信号VOUTが供給されている場合、又は電極611に電圧が保持されている場合において、圧電素子60の電極612の電荷が放出されると、電極611と電極612との間の電位差が大きくなり、圧電素子60に意図しない変位が生じるおそれがある。このような圧電素子60に生じる意図しない変位を低減するために、本実施形態における液体吐出装置1では、制御信号STOPに基づいて電極611の電荷を放出する2つ放電手段を備える。
When the drive signal VOUT is supplied to the
図3に示すように、制御信号STOPは、駆動信号生成回路50の信号選択回路420にも供給される。信号選択回路420は、Hレベルの制御信号STOPが供給された場合、給電制御信号生成回路430及びLC放電回路530のそれぞれに対応する所定のレジスターに、所定のデータを保持し、放電制御信号DIS1,DIS2として出力する。具体的には、信号選択回路420は、Hレベルの制御信号STOPが供給された場合、給電制御信号生成回路430に対応する所定のレジスターにHレベルのデータを保持し、Hレベルの放電制御信号DIS1として出力する。同様に、信号選択回路420は、Hレベルの制御信号STOPが供給された場合、給電制御信号生成回路430に対応する所定のレジスターにHレベルのデータを保持し、Hレベルの放電制御信号DIS2として出力する。
As shown in FIG. 3, the control signal STOP is also supplied to the
図22は、圧電素子60の電極611の電荷を放出するための放電手段を説明するための図である。なお、図22には、トランスファーゲート234に形成される寄生ダイオード241,242,243,244を破線で示している。なお、図22には、電極612の電荷の放出経路が第3放電経路Cとして示されている。
FIG. 22 is a diagram for explaining a discharging unit for discharging the electric charge of the
第1の放電手段は、図22に示す第1放電経路Aを介して電荷を放出する。具体的には、第1の放電手段では、トランスファーゲート234に形成される複数の寄生ダイオードを介して端子TG−Outと電極611との間に蓄えられた電荷、及び端子Com−Outと端子TG−Inとの間に蓄えられた電荷を放出する。
The first discharge means discharges electric charge through the first discharge path A shown in FIG. Specifically, in the first discharging means, the electric charge stored between the terminal TG-Out and the
ここで、トランスファーゲート234に形成される寄生ダイオード241,242,243,244の詳細について、図23を用いて説明する。
Here, details of the
図23は、トランスファーゲート234を構成するトランジスター235,236を模式的に示す断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing the
図23に示すように、トランジスター235は、ポリシリコン252、N型拡散層25
3,254及び複数の電極を含む。
As shown in FIG. 23, the
3,254 and a plurality of electrodes.
N型拡散層253,254は、P基板251上に互いに離間して形成されている。また、ポリシリコン252は、不図示の絶縁層を介してN型拡散層253とN型拡散層254との間に形成されている。
N-type diffusion layers 253 and 254 are formed on
ポリシリコン252には電極255が形成されている。また、N型拡散層253には電極256が形成されている。また、N型拡散層254には電極257が形成されている。
An
そして、電極255がゲート端子として機能し、電極256,257のいずれか一方がドレイン端子、他方がソース端子として機能する。なお、本実施形態では、電極256をドレイン端子、電極257をソース端子として説明する。
The
以上のように構成されたトランジスター235には、P基板251とN型拡散層253との接触面及びP基板251とN型拡散層254との接触面のそれぞれにPN接合が形成される。したがって、トランジスター235には、P基板251をアノード、N型拡散層253をカソードとする寄生ダイオード243と、P基板251をアノード、N型拡散層254をカソードとする寄生ダイオード244とが形成される。
In the
また、P基板251には、電極258が形成されている。トランジスター235は、P基板251に形成されるので、電極258は、トランジスター235のバックゲート端子として機能する。なお、電極258にはグラウンド電位が供給される。
An
トランジスター236は、Nウェル261、ポリシリコン262、P型拡散層263,264及び複数の電極を含む。
The
P型拡散層263,264は、P基板251に形成されたNウェル261上に互いに離間して形成されている。また、ポリシリコン262は、不図示の絶縁層を介してP型拡散層263とP型拡散層264との間に形成されている。
The P-type diffusion layers 263 and 264 are formed on the N well 261 formed on the
ポリシリコン262には電極265が形成されている。また、P型拡散層263には電極266が形成されている。また、P型拡散層264には電極267が形成されている。
An
そして、電極265がゲート端子として機能し、電極266,267のいずれか一方がドレイン端子、他方がソース端子として機能する。なお、本実施形態では、電極266をドレイン端子、電極267をソース端子として説明する。
The
以上のように構成されたトランジスター236には、Nウェル261とP型拡散層263との接触面及びNウェル261とP型拡散層264との接触面のそれぞれにPN接合が形成される。したがって、トランジスター236には、P型拡散層263をアノード、Nウェル261をカソードとする寄生ダイオード242と、P型拡散層264をアノード、Nウェル261をカソードとする寄生ダイオード241とが形成される。
In the
また、Nウェル261には、電極268が形成されている。トランジスター236は、Nウェル261に形成されるので、電極268は、トランジスター236のバックゲート端子として機能する。なお、電極268には電圧VHV−TGが供給される。
An
図22に戻り、以上に説明した寄生ダイオード241,242,243,244を含む第1放電経路Aを介する第1の放電手段について説明する。
Returning to FIG. 22, the first discharging means through the first discharging path A including the
第1の放電手段では、まず、Hレベルの放電制御信号DIS1が給電制御信号生成回路430に供給される。
In the first discharging means, first, the H level discharge
給電制御信号生成回路430に供給された放電制御信号DIS1は、インバーター431を介してトランジスター432に供給される。これにより、トランジスター432はオフに制御される。
The discharge control signal DIS1 supplied to the power supply control
前述のとおり、トランジスター432がオフに制御された場合、給電切替回路70のトランジスター473はオンに制御される。トランジスター473がオンに制御されると、電圧VHV−TGは抵抗475を介して供給されるグラウンド電位となる。これにより、トランスファーゲート234を構成するトランジスター236の電極268がグラウンド電位となる。したがって、端子COM−Outと端子TG−Inとが接続されるノードaの電位は、寄生ダイオード241を介してグラウンド電位となる。同様に、端子TG−Outと電極611が接続されるノードbの電位は、寄生ダイオード242を介してグラウンド電位となる。このノードbが「第1ノード」の一例であり、ノードaが「第2ノード」の一例である。
As described above, when the
換言すれば、ノードaに蓄えられた電荷は、寄生ダイオード241、抵抗475及びトランジスター473を介して放出され、同様に、ノードbに蓄えられた電荷は、寄生ダイオード242、抵抗475及びトランジスター473を介して放出される。
In other words, the electric charge stored in the node a is discharged through the
以上のように第1の放電手段では、放電制御信号DIS1に基づき、給電切替回路70が電圧VHV−TGの電位をグラウンド電位とする。これにより、ノードa及びノードbに蓄えられた電荷は、寄生ダイオード241,242を介して放出される。
As described above, in the first discharging means, the power
また、第1の放電手段により放出されるノードa及びノードbの電荷は、トランスファーゲート234の端子TG−In,TG−Outの電荷である。したがって、第1の放電手段による電荷の放出は、トランスファーゲート234がオンに制御されているのか、オフに制御されているかに関わらず可能となる。
Further, the charges at the node a and the node b released by the first discharge means are the charges at the terminals TG-In and TG-Out of the
なお、給電切替回路70の構成は、上述した構成に限られるものではなく、トランジスター236の電極268の電位をグラウンド電位に切り替えることが可能な構成であればよい。
Note that the configuration of the power
次に第2の放電手段について説明する。第2の放電手段では、LC放電回路530を含む第2放電経路Bを介してノードaに蓄えられた電荷を放出する。
Next, the second discharging means will be described. In the second discharge means, the electric charge stored in the node a is discharged through the second discharge path B including the
第2の放電手段によって電荷を放出する場合、まず、Hレベルの放電制御信号DIS2がLC放電回路530のトランジスター532に供給される。これにより、トランジスター532はオンに制御される。よって、ノードaの電位は、抵抗571,531及びトランジスター532を介して供給されるグラウンド電位となる。換言すれば、ノードaに蓄えられた電荷は、抵抗571,531及びトランジスター532を介して放出される。
When discharging electric charges by the second discharge means, first, the H level discharge control signal DIS2 is supplied to the
駆動信号生成回路50の動作が停止している場合、ノードaには、抵抗572,571を介して電圧VHVが供給される場合がある。第2の放電手段では、ノードaの電荷の放出が可能となるため、ノードaに電圧VHVに起因する電荷が蓄積されることを低減することができる。
When the operation of the drive
以上のように第2の放電手段では、ノードaの電荷を放出することが可能なため、ノードaの電位を下げることができる。したがって、トランスファーゲート234の端子TG
−Inから端子TG−Outに生じるリーク電流が低減される。すなわち、リーク電流に起因してノードbの電圧が上昇することを低減することができる。よって、電極611に意図しない電荷が蓄えられる可能性をさらに低減することができる。
As described above, since the second discharging means can discharge the charge of the node a, the potential of the node a can be lowered. Therefore, the terminal TG of the
Leakage current generated from -In to the terminal TG-Out is reduced. That is, an increase in the voltage at the node b due to the leakage current can be reduced. Therefore, the possibility that unintended charges are stored in the
なお、LC放電回路530は、ノードaの電荷を放出することが可能な構成であればよく、例えば、トランジスター551のソース端子及びトランジスター552のドレイン端子が共通に接続される接続点に設けられてもよい。
Note that the
以上のように、基準電圧信号VBSの電圧が上昇した場合に第1の放電手段及び第2の放電手段により電極611の電圧を放出することで、圧電素子60の電極611及び電極612の双方の電荷を放出することが可能となり、圧電素子60に意図しない変位が生じることが低減される。
As described above, when the voltage of the reference voltage signal VBS rises, the voltage of the
9 作用効果
以上に説明した本実施形態に係る液体吐出装置1では、圧電素子60の電極612に供給される基準電圧信号VBSの電圧が上昇し所定の閾値を超えた場合、基準電圧信号VBSの生成を停止し、且つ、基準電圧信号VBSが出力される端子をグラウンド端子に接続する。これにより、基準電圧信号VBSの電圧が上昇することに起因して圧電素子60及び振動板621に意図しない変位が生じることが低減される。
9 Operational Effects In the
また、本実施形態に係る液体吐出装置1では、基準電圧信号VBSの電圧が上昇し所定の閾値を超えたか否かの検出を、基準電圧信号VBSを生成する基準電圧回路450に含まれる電圧検出部455で実施している。そのため、基準電圧信号VBSの電圧が上昇した場合において、当該基準電圧信号VBSの生成を停止するまでに生じる遅延を低減することが可能となる。したがって、基準電圧信号VBSの電圧が上昇することに起因して圧電素子60及び振動板621に意図しない変位が生じることをさらに低減することができる。
Further, in the
また、本実施形態に係る液体吐出装置1では、基準電圧信号VBSの電圧が上昇し所定の閾値を超えた場合、電圧検出部455は、Hレベルの制御信号STOPを出力する。そして、Hレベルの制御信号STOPに基づいて、電圧生成部451における基準電圧信号VBSの生成が停止し、且つ、電極611の電荷が放出される。よって、電極611,612の電圧は共にグラウンド電位に向かい徐々に低下する。したがって、電極611,612の間に生じる電位差が小さくなり、圧電素子60に意図しない変位が生じることが低減される。
In the
また、本実施形態に係る液体吐出装置1では、基準電圧回路450において、基準電圧信号VBSの電圧変動を低減するクランプ回路459を備える。クランプ回路459は、これにより基準電圧信号VBSの電圧変動を低減することが可能となり、圧電素子60の電極612に意図しないで電圧が供給されることが低減される。したがって、基準電圧信号VBSの電圧が変動することに起因して圧電素子60及び振動板621に意図しない変位が生じることをさらに低減することができる。
Further, in the
以上のように、本実施形態における液体吐出装置1では、圧電素子60及び振動板621に意図しない変位が生じるおそれを低減することが可能であることから、応力が集中することで振動板621にクラックが生じるおそれを低減することが可能となる。
As described above, in the
10 変形例
上記の実施形態では、電圧検出部455がHレベルの制御信号STOPを出力した場合、電圧生成部451の動作を停止し、且つトランジスター465が端子467と端子468とを電気的に接続し、且つ電極611の電荷の放出を行うとして説明したが、トランジスター465によって端子467と端子468とを電気的に接続する制御と、電極611の電荷の放出を行う制御との少なくともいずれか一方が実施されていればよい。この場合であっても、同様の効果を得ることができる。
10 Modification In the above embodiment, when the
また、上記の実施形態では、液体吐出装置として、ヘッドユニット20が移動して媒体Pに印刷を行うシリアルスキャン型(シリアル印刷型)のインクジェットプリンターを例に挙げたが、本発明は、ヘッドが移動せずに印刷媒体に印刷を行うラインヘッド型のインクジェットプリンターにも適用可能である。
In the above-described embodiment, a serial scan type (serial printing type) ink jet printer in which the
本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1…液体吐出装置、2…移動体、3…移動機構、4…搬送機構、10…制御ユニット、20…ヘッドユニット、21…吐出モジュール、24…キャリッジ、31…キャリッジモーター、32…キャリッジガイド軸、33…タイミングベルト、35…キャリッジモータードライバー、40…プラテン、41…搬送モーター、42…搬送ローラー、45…搬送モータードライバー、50…駆動信号生成回路、51…駆動回路、55…トランジスター、60…圧電素子、70…給電切替回路、80…駆動IC、90…電圧生成回路、100…制御回路、190…フレキシブルケーブル、210…選択制御回路、212…シフトレジスター、214…ラッチ回路、216…デコーダー、230…選択回路、232…インバーター、234…トランスファーゲート、235,236…トランジスター、241,242,243,244…寄生ダイオード、251…P基板、252…ポリシリコン、253,254…N型拡散層、255,256,257,258…電極、261…Nウェル、262…ポリシリコン、263,264…P型拡散層、265,266,267,268…電極、310…DAC回路、320…検出回路、350…判定回路、410…GVDD生成回路、420…信号選択回路、430…給電制御信号生成回路、431…インバーター、432…トランジスター、450…基準電圧回路、451…電圧生成部、452…トランジスター、453…コンパレーター、454…トランジスター、455…電圧検出部、456…コンパレーター、457,458…抵抗、459…クランプ回路、460…トランジスター、461…コンパレーター、462,463,464…抵抗、465…トランジスター、466,467,468…端子、471,472,473…トランジスター、474,475…抵抗、500…集積回路、510…変調回路、512,513…加算器、514…コンパレーター、515…インバーター、516…積分減衰器、517…減衰器、520…ゲートドライブ回路、521…第1ゲートドライバー、522…第2ゲートドライバー、530…LC放電回路、531…抵抗、532…トランジスター、541…コンデンサー、542…ダイオード、550…出力回路、551,552…トランジスター、553,554…抵抗、560…ローパスフィルター、561…インダクター、562…コンデンサー、570…第1帰還回路、571,572…抵抗、580…第2帰還回路、581,582…抵抗、583,584,585…コンデンサー、600…吐出部、601…圧電体、610…封止体、611,612…電極、621…振動板、630…圧力室基板、631…キャビティー、632…ノズルプレート、633…吸振体、640…筐体部、641…供給流路、651…ノズル、661…供給口、670…流路基板、671…開口部、672…供給流路、673…連通流路、674…中継流路、Bst,COM−Out,Com−Out,Ctvh,Ctvh−Out,Drv,Drv−In,E
n,En−In,Err,Err−Out,Gnd,Gnd−In,Gvd,Hdr,Ifb,Ldr,Sw,TG−In,TG−Out,Vbs,Vbs−Out,Vfb,Vhv,Vhv−In…端子、P…媒体
DESCRIPTION OF
n, En-In, Err, Err-Out, Gnd, Gnd-In, Gvd, Hdr, Ifb, Ldr, Sw, TG-In, TG-Out, Vbs, Vbs-Out, Vfb, Vhv, Vhv-In ... Terminal, P ... Medium
Claims (8)
基準電圧信号を基準電圧信号出力端子から出力する基準電圧回路と、
前記駆動信号が供給される第1電極と、前記基準電圧信号が供給される第2電極とを有し、前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電位差によって変位する圧電素子と、
前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、
前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、
を備え、
前記基準電圧回路は、前記基準電圧信号を生成する電圧生成部と、前記基準電圧信号の電圧値を検出する電圧検出部と、を含み、
前記基準電圧信号の前記電圧値が第1閾値を超えた場合、前記電圧検出部は、前記電圧生成部の動作を停止させ、且つ前記基準電圧信号出力端子とグラウンド端子とを電気的に接続させる、
ことを特徴とする液体吐出装置。 A drive circuit for outputting a drive signal from a drive signal output terminal;
A reference voltage circuit that outputs a reference voltage signal from a reference voltage signal output terminal;
A piezoelectric element having a first electrode to which the drive signal is supplied and a second electrode to which the reference voltage signal is supplied, and being displaced by a potential difference generated between the first electrode and the second electrode;
A cavity filled with a liquid discharged from a nozzle in accordance with the displacement of the piezoelectric element;
A diaphragm provided between the cavity and the piezoelectric element;
With
The reference voltage circuit includes a voltage generation unit that generates the reference voltage signal, and a voltage detection unit that detects a voltage value of the reference voltage signal,
When the voltage value of the reference voltage signal exceeds a first threshold, the voltage detection unit stops the operation of the voltage generation unit and electrically connects the reference voltage signal output terminal and the ground terminal. ,
A liquid discharge apparatus characterized by that.
前記電圧検出部は、前記基準電圧信号の前記電圧値が前記第1閾値を超えた場合、停止信号を出力し、
前記第1スイッチ回路は、前記停止信号に基づいて前記電圧生成部への前記電源電圧の供給を停止し、
前記第2スイッチ回路は、前記停止信号に基づいて前記基準電圧信号出力端子と前記グラウンド端子とを電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 The reference voltage circuit switches a first switch circuit for switching whether or not to supply a power supply voltage to the voltage generator, and a switch for electrically connecting the reference voltage signal output terminal and the ground terminal. A two-switch circuit,
The voltage detector outputs a stop signal when the voltage value of the reference voltage signal exceeds the first threshold,
The first switch circuit stops the supply of the power supply voltage to the voltage generation unit based on the stop signal,
The second switch circuit electrically connects the reference voltage signal output terminal and the ground terminal based on the stop signal.
The liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein
前記基準電圧信号の前記電圧値が前記第1閾値を超えた場合、前記第1スイッチ回路は、前記停止信号に基づいて前記第1コンパレーターへの前記電源電圧の供給を停止する、
ことを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。 The voltage generator includes a first comparator that compares a first reference voltage with a signal based on the reference voltage signal, and a power supply terminal and the reference voltage signal output terminal based on a comparison result of the first comparator. A first transistor that switches whether or not to electrically connect,
When the voltage value of the reference voltage signal exceeds the first threshold, the first switch circuit stops the supply of the power supply voltage to the first comparator based on the stop signal;
The liquid discharge apparatus according to claim 2, wherein
前記クランプ回路は、前記基準電圧信号の前記電圧値が、前記第1閾値よりも低い第2閾値を超えた場合、前記基準電圧信号出力端子と前記グラウンド端子とを電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 The reference voltage circuit includes a clamp circuit;
The clamp circuit electrically connects the reference voltage signal output terminal and the ground terminal when the voltage value of the reference voltage signal exceeds a second threshold lower than the first threshold.
The liquid discharge apparatus according to claim 1, wherein the liquid discharge apparatus is a liquid discharge apparatus.
前記基準電圧信号の前記電圧値が前記第2閾値を超えた場合、前記第2トランジスターは、前記基準電圧信号出力端子と前記グラウンド端子とを電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項4に記載の液体吐出装置。 The clamp circuit includes: a second comparator that compares a second reference voltage with a signal based on the reference voltage signal; and the reference voltage signal output terminal and the ground terminal based on a comparison result of the second comparator. A second transistor for switching whether or not to electrically connect,
When the voltage value of the reference voltage signal exceeds the second threshold, the second transistor electrically connects the reference voltage signal output terminal and the ground terminal.
The liquid ejecting apparatus according to claim 4, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
基準電圧信号を基準電圧信号出力端子から出力する基準電圧回路と、
前記駆動信号が供給される第1電極と、前記基準電圧信号が供給される第2電極とを有し、前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電位差によって変位する圧電素子と、
前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、
前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、
前記駆動信号が供給される第1端子と、前記第1電極と電気的に接続される第2端子とを有し、前記駆動信号の前記第1電極への供給を制御するスイッチ回路と、
を備え、
前記基準電圧回路は、前記基準電圧信号を生成する電圧生成部と、前記基準電圧信号の電圧値を検出する電圧検出部と、を含み、
前記基準電圧信号の前記電圧値が第1閾値を超えた場合、前記電圧検出部は、前記電圧生成部の動作を停止させ、且つ前記第1電極と前記第2端子とが電気的に接続される第1ノードの電荷を、前記スイッチ回路の寄生ダイオードを介して放出させる、
ことを特徴とする液体吐出装置。 A drive circuit for outputting a drive signal from a drive signal output terminal;
A reference voltage circuit that outputs a reference voltage signal from a reference voltage signal output terminal;
A piezoelectric element having a first electrode to which the drive signal is supplied and a second electrode to which the reference voltage signal is supplied, and being displaced by a potential difference generated between the first electrode and the second electrode;
A cavity filled with a liquid discharged from a nozzle in accordance with the displacement of the piezoelectric element;
A diaphragm provided between the cavity and the piezoelectric element;
A switch circuit having a first terminal to which the drive signal is supplied and a second terminal electrically connected to the first electrode, and controlling supply of the drive signal to the first electrode;
With
The reference voltage circuit includes a voltage generation unit that generates the reference voltage signal, and a voltage detection unit that detects a voltage value of the reference voltage signal,
When the voltage value of the reference voltage signal exceeds a first threshold value, the voltage detection unit stops the operation of the voltage generation unit, and the first electrode and the second terminal are electrically connected. Discharging the charge of the first node via the parasitic diode of the switch circuit,
A liquid discharge apparatus characterized by that.
ことを特徴とする請求項6に記載の液体吐出装置。 When the voltage value of the reference voltage signal exceeds a first threshold value, the charge of the second node to which the drive signal output terminal and the first terminal are electrically connected is discharged;
The liquid ejecting apparatus according to claim 6.
基準電圧信号を基準電圧信号出力端子から出力する基準電圧回路と、
前記駆動信号が供給される第1電極と、前記基準電圧信号が供給される第2電極とを有し、前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電位差によって変位する圧電素子と、
前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、
前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、
を備え、
前記基準電圧回路は、第1放電トランジスターと、前記第1放電トランジスターよりも定格容量が大きい第2放電トランジスターと、を含み、
前記第1放電トランジスターの一端、及び前記第2放電トランジスターの一端は前記基準電圧信号出力端子と電気的に接続され、
前記第1放電トランジスターの他端、及び前記第2放電トランジスターの他端はグラウンド端子と電気的に接続される、
ことを特徴とする液体吐出装置。 A drive circuit for outputting a drive signal from a drive signal output terminal;
A reference voltage circuit that outputs a reference voltage signal from a reference voltage signal output terminal;
A piezoelectric element having a first electrode to which the drive signal is supplied and a second electrode to which the reference voltage signal is supplied, and being displaced by a potential difference generated between the first electrode and the second electrode;
A cavity filled with a liquid discharged from a nozzle in accordance with the displacement of the piezoelectric element;
A diaphragm provided between the cavity and the piezoelectric element;
With
The reference voltage circuit includes a first discharge transistor and a second discharge transistor having a larger rated capacity than the first discharge transistor,
One end of the first discharge transistor and one end of the second discharge transistor are electrically connected to the reference voltage signal output terminal;
The other end of the first discharge transistor and the other end of the second discharge transistor are electrically connected to a ground terminal;
A liquid discharge apparatus characterized by that.
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