JP2014019111A - Electromechanical conversion elements driving device, control method thereof, liquid droplet discharge head, and image formation device - Google Patents
Electromechanical conversion elements driving device, control method thereof, liquid droplet discharge head, and image formation device Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、電気機械変換素子を駆動する電気機械変換素子駆動装置及びその制御方法、電気機械変換素子駆動装置を有する液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置に関する。 The present invention relates to an electromechanical conversion element driving device that drives an electromechanical conversion element, a control method therefor, a droplet discharge head having the electromechanical conversion element drive device, and an image forming apparatus equipped with the droplet discharge head.
従来より、ノズル、インク室、インク供給路、電気機械変換素子等を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、駆動電圧を供給する電気機械変換素子の選択を行うドライブIC等を備えた電気機械変換素子駆動装置が設けられている。 Conventionally, in a liquid droplet ejection head having a nozzle, an ink chamber, an ink supply path, an electromechanical conversion element, etc., an electromechanical conversion element drive having a drive IC for selecting an electromechanical conversion element for supplying a driving voltage is provided. A device is provided.
一例として、供給する駆動電圧をON/OFFするためのスイッチ素子1を電気機械変換素子各々について設け、更に電気機械変換素子各々の個別電極と共通電極との間にスイッチ素子2を設けた電気機械変換素子駆動装置を挙げることができる。この電気機械変換素子駆動装置では、スイッチ素子1がOFFしており駆動しない電気機械変換素子について、スイッチ素子2をONすることで、個別電極と共通電極を電気機械変換素子別に短絡している。
As an example, an electric machine in which a
しかしながら、上記電気機械変換素子駆動装置では、電気機械変換素子1つ当たりに通常の倍の2つのスイッチ素子が必要となり、ドライバICの大型化によるドライバICのコストアップ、ドライバICの実装領域拡大による基板のコストアップ、電気機械変換素子への配線とドライバICとの接続端子の大幅な増加によるドライバIC実装の技術的難易度の増加といった問題があった。 However, in the electromechanical conversion element driving device, two electromechanical conversion elements each require two switching elements that are normal, and the driver IC is increased in size due to an increase in the size of the driver IC, and the mounting area of the driver IC is expanded. There have been problems such as an increase in the technical difficulty of mounting the driver IC due to an increase in the cost of the substrate and a significant increase in the connection terminals between the wiring to the electromechanical transducer and the driver IC.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、安価な構成により電気機械変換素子の個別電極と共通電極を短絡可能な電気機械変換素子駆動装置を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of said point, and makes it a subject to provide the electromechanical conversion element drive device which can short-circuit the individual electrode and common electrode of an electromechanical conversion element with an inexpensive structure.
本電気機械変換素子駆動装置は、各々の一端が相互に接続されて共通電極をなす複数の電気機械変換素子と、各々の一端が各電気機械変換素子の他端である各個別電極と接続され、各々の他端同士が相互に接続されて接続部をなし、前記複数の電気機械変換素子の中から駆動する電気機械変換素子を選択する複数のスイッチ素子と、各電気機械変換素子を駆動する駆動電圧を供給する駆動電圧供給手段と、一端が前記接続部と接続され他端が前記共通電極と接続された、各電気機械変換素子の両端を短絡する短絡用スイッチ素子と、を有することを要件とする。 The electromechanical transducer driving device is connected to a plurality of electromechanical transducers that are connected to each other to form a common electrode, and to each individual electrode that is the other end of each electromechanical transducer. , Each other end is connected to each other to form a connection portion, and a plurality of switch elements for selecting an electromechanical conversion element to be driven from among the plurality of electromechanical conversion elements, and each electromechanical conversion element is driven. Drive voltage supply means for supplying a drive voltage, and a short-circuit switch element for short-circuiting both ends of each electromechanical conversion element, one end of which is connected to the connection portion and the other end is connected to the common electrode. As a requirement.
本発明によれば、安価な構成により電気機械変換素子の個別電極と共通電極を短絡可能な電気機械変換素子駆動装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electromechanical conversion element drive device which can short-circuit the individual electrode and common electrode of an electromechanical conversion element with an inexpensive structure can be provided.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
図1は、第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを例示する分解斜視図である。図1を参照するに、液滴吐出ヘッド1は、大略すると、ノズル基板10と、第1の基板20と、補強部材30と、フレーム部材40と、第2の基板50とを有する。
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a droplet discharge head according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, the
ノズル基板10は板状の部材であり、液滴(インク滴)を吐出するノズル孔11が複数形成されている。ノズル基板10の材料としては、例えば、ステンレスやニッケル、シリコン等を用いることができる。ノズル基板10の厚さは、例えば、40μm程度とすることができる。
The
第1の基板20は、ノズル基板10上に配置されている。第1の基板20の材料としては、例えば、シリコンやガラス等を用いることができる。第1の基板20の厚さは、例えば、50μm程度とすることができるが、より厚い基板を用いても構わない。第1の基板20の下面には、ノズル孔11に連通し、かつ、ノズル孔11毎に区切られた個別圧力室(図示せず)が形成されており、個別圧力室(図示せず)は個別インク供給口21と連通している。
The
更に、第1の基板20には、ドライバIC60を中心とした電気機械変換素子23の駆動回路が実装され、複数の電気機械変換素子23及び接続端子24が形成されている。ドライバIC60の駆動電圧出力は、各電気機械変換素子23と電気的に接続されている。ドライバIC60は、上位制御装置(図示せず)から送られる印字データに従って、駆動する電気機械変換素子23を選択する機能を有する。ドライバIC60の入出力端子、電源端子、駆動電源入力端子等からは、これらの各端子と接続端子24とを電気的に接続する配線が引き回されている。
Further, a drive circuit for the
電気機械変換素子23は、電気信号を機械的変位に変換し、或いは機械的変位を電気信号に変換する素子であり、立体的に配線を行うことが困難な薄い圧電体や抵抗体等で構成されている。電気機械変換素子23は、例えば、印刷、塗布、成膜、貼り付け等の方法により第1の基板20に形成できる。各電気機械変換素子23は、個別圧力室(図示せず)各々に対応して設けられ、例えば、個別圧力室(図示せず)各々と平面視において重複する位置に搭載されている。
The
補強部材30は、第1の基板20上に搭載される板状の部材である。補強部材30には、個別インク供給口21にインクを導く共通インク流路31が形成されている。補強部材30の材料としては、例えば、ステンレスや、数百μm以上と厚いシリコン、樹脂等を用いることができる。なお、本実施の形態では、第1の基板20を補強するために補強部材30を設けているが、補強部材30は必ずしも設けなくてもよい。
The reinforcing
フレーム部材40は、ノズル基板10、第1の基板20、及び補強部材30の積層体と接合される部材である。フレーム部材40には、インクタンク(図示せず)から共通インク流路31へインクを供給するインク供給口41が形成されている。フレーム部材40が、ノズル基板10、第1の基板20、及び補強部材30の積層体と接合されることにより、インク供給口41からノズル孔11までのインクの流路が形成される。
The
第2の基板50は、例えば、FPCやFFC等の可撓性を有する基板である。第2の基板50には複数の配線(図示せず)が形成されており、各配線の一端側は第1の基板20の接続端子24と電気的に接続されている。第2の基板50の各配線の他端側は、上位制御装置(図示せず)と電気的に接続されている。
The
第2の基板50の各配線(図示せず)及び第1の基板20の各配線(図示せず)を経由してドライバIC60に駆動電源や印字データが供給されると、ドライバIC60は電気機械変換素子23の1つを選択し、選択した電気機械変換素子23へ駆動電圧を印加する。電気機械変換素子23は駆動電圧に従って駆動され、対応する個別圧力室(図示せず)の圧力変化を生み出すことにより、対応するノズル孔11からインク滴が吐出される。
When drive power and print data are supplied to the driver IC 60 via the respective wirings (not shown) of the
次に、電気機械変換素子駆動装置について説明する。図2は、第1の実施の形態に係る電気機械変換素子駆動装置を例示する図である。図2を参照するに、電気機械変換素子駆動装置2は、複数の電気機械変換素子23を駆動するための装置である。
Next, the electromechanical transducer driving device will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating the electromechanical transducer driving apparatus according to the first embodiment. Referring to FIG. 2, the electromechanical
電気機械変換素子駆動装置2は、液滴吐出ヘッド1の一部を構成し、大略すると、制御信号を発生させる制御IC71と、制御IC71が出力するデータ信号をシリアル/パラレル変換するドライバIC60と、制御IC71が出力するディジタルの波形データ信号をアナログ信号の駆動波形に変換するD/Aコンバータ72と、アナログ信号に変換された駆動波形の電圧や電流を増幅するアンプ73とを有する。
The electromechanical conversion
ドライバIC60は、大略すると、シフトレジスタ61と、ラッチ回路62と、セレクタ63と、レベルシフタ64と、複数のスイッチ素子65と、1つのスイッチ素子66とを有する。なお、スイッチ素子65は、各電気機械変換素子23に対して1つずつ設けられている。
The driver IC 60 generally includes a
制御IC71からは、駆動電圧の波形データ信号と、駆動する電気機械変換素子23を指定するデータ信号と、駆動する電気機械変換素子23を指定するデータ読み込みのための複数のパルスを有するクロック信号と、読み込んだデータ信号をラッチするタイミングを与えるラッチ信号とが出力される。なお、駆動する電気機械変換素子23を指定するデータ信号は、クロック信号の各パルスに一致したビットのH/Lに基づいて対応するスイッチ素子のON/OFFを決定するための信号である。
From the
シフトレジスタ61は、クロック信号のパルス毎のデータ信号のレベルがHかLかを読み込む。なお、制御IC71は、本発明に係るクロック信号供給手段及びデータ信号供給手段の代表的な一例である。
The
ラッチ信号はドライバIC60のラッチ回路62へ送られ、ラッチ信号のタイミングでシフトレジスタ61に読み込まれていたデータがラッチされ、ラッチされたデータのレベルに従って、セレクタ63でONするスイッチ素子とOFFするスイッチ素子とを選択する。セレクタ63からの信号はレベルシフタ64によってレベル変換され、レベルシフタ64の出力によって各スイッチ素子がON/OFF制御される。
The latch signal is sent to the
制御IC71から出力される波形データ信号は、D/Aコンバータ72でアナログ的に変化する電圧波形(駆動波形)に変換され、アンプ73で電気機械変換素子23を駆動できるレベルの電圧及び電流まで増幅される。アンプ73の出力信号は、ドライバIC60の各スイッチ素子65の一端65aに印加されている。このように、各スイッチ素子65の一端65a同士は相互に接続されている。以降、各スイッチ素子65の一端65a同士が相互に接続されている部分を『接続部』と称する場合がある。本実施の形態では、接続部に、制御IC71、D/Aコンバータ72、及びアンプ73を含む駆動電圧供給手段から、各電気機械変換素子23を駆動する駆動電圧が供給される。
The waveform data signal output from the
各電機機械変換素子23は、圧電材料を介して配置された個別電極23aと共通電極23bを具備しており、共通電極23bはグランド(基準電位)と接続されている。このように、各電機機械変換素子23の一端は相互に接続されて共通電極23bをなしている。各スイッチ素子65の他端65bはドライバIC60から出力され、対応する各電気機械変換素子23の他端である各個別電極23aと接続されている。各スイッチ素子65は、複数の電気機械変換素子23の中から駆動する電気機械変換素子23を選択する機能を有する。
Each
スイッチ素子66の一端66aは、各スイッチ素子65の一端65a(接続部)と接続されており、スイッチ素子66の他端66bは、共通電極23b(グランド;基準電位)と接続されている。スイッチ素子66は、各電気機械変換素子23の両端を短絡する機能を有する短絡用スイッチ素子である。
One
電気機械変換素子駆動装置2において、電気機械変換素子23を駆動する際には、スイッチ素子66はOFFしておき、複数のスイッチ素子65をデータ信号に従ってON/OFFし、アンプ73から出力される駆動電圧をONしたスイッチ素子65に接続された電気機械変換素子23に印加する。
In the electromechanical
各電気機械変換素子23の個別電極23aと共通電極23bとの短絡処理を行う際には、アンプ73からの駆動電圧の出力を停止し、スイッチ素子66及び各スイッチ素子65を各々ONする。これにより、各電気機械変換素子23の個別電極23aと共通電極23bとが短絡され、各電気機械変換素子23として用いられる圧電体の放電、温度変化で生じる焦電効果による不具合防止、電気機械変換素子23の特性維持等が可能となる。又、各電気機械変換素子23の剛性を確保することもできる。
When short-circuiting is performed between the
このように、第1の実施の形態では、電気機械変換素子駆動装置2において、各スイッチ素子65の一端65a(接続部)と共通電極23bと間に1つのスイッチ素子66を設ける。そして、アンプ73からの駆動電圧の出力を停止し、スイッチ素子66及び各スイッチ素子65を各々ONすることにより、各電気機械変換素子23の個別電極23aと共通電極23bとの短絡処理を行う。これにより、安価な構成により電気機械変換素子23の個別電極23aと共通電極23bの短絡処理を行うことができる。
Thus, in the first embodiment, in the electromechanical
なお、説明の便宜上、スイッチ素子65とスイッチ素子66とを別符号としているが、必ずしも、電気機械変換素子23の駆動を制御するスイッチ素子65とは異なるスイッチ素子66をドライバIC60内に作りこむ必要はない。換言すれば、電気機械変換素子23の駆動を制御する複数のスイッチ素子のうちの一つを、電気機械変換素子23を介さずに共通電極23bに接続して個別電極23aと共通電極23bとの短絡処理に用いることができる。
For convenience of explanation, the
〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、第1の実施の形態に更に1つのスイッチ素子を追加する例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example in which one switch element is added to the first embodiment will be described. In the second embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments is omitted.
図3は、第2の実施の形態に係る電気機械変換素子駆動装置の一部を例示する図である。図3を参照するに、電気機械変換素子駆動装置2Aは、アンプ73の出力(駆動電圧供給手段の出力部)と、各スイッチ素子65の一端65a(接続部)との間に1つのスイッチ素子74が挿入された点が、電気機械変換素子駆動装置2(図2参照)と相違する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a part of the electromechanical transducer driving apparatus according to the second embodiment. Referring to FIG. 3, the electromechanical conversion
つまり、スイッチ素子74の一端74aはアンプ73の出力と接続され、他端74bは各スイッチ素子65の一端65aと接続されている。なお、電気機械変換素子駆動装置2Aにおいて、図3に示されていない部分は、図2に示す電気機械変換素子駆動装置2と同一である。
That is, one
電気機械変換素子駆動装置2Aにおいて、各電気機械変換素子23の個別電極23aと共通電極23bとの短絡処理を行う際には、スイッチ素子74をOFFした後に、スイッチ素子66及び各スイッチ素子65を各々ONする。このようにすることで、アンプ73の出力が完全には停止できない回路(例えば、トランジスタのON電圧以上の電圧が出力され続ける回路)の場合でも、不具合なく短絡処理が可能となる。
In the electromechanical conversion element driving device 2A, when performing the short-circuit process between the
なお、アンプ73の後段はプッシュプル回路を用いている場合が多く、例えば前段にレールトゥレールではない(グランドから電源までフルスイングで出力できない)単電源のオペアンプを使っていた場合等は、駆動電圧の出力を止めてもアンプ73の出力電圧は例えば0.6V程度出力される。そのため、この状態で短絡処理を行いアンプ73の出力を0Vにすると、プッシュプル回路のトランジスタがONし、回路に過大な電流が流れてしまう。スイッチ素子74を設け、スイッチ素子74をOFFした後に、スイッチ素子66及び各スイッチ素子65を各々ONすることにより、このような問題を回避できる。
It is often the case that a push-pull circuit is used in the subsequent stage of the
〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、第1の実施の形態に更に1つのスイッチ素子及び1つのバイアス電源を追加する例を示す。なお、第3の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example in which one switch element and one bias power supply are further added to the first embodiment will be described. In the third embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments is omitted.
図4は、第3の実施の形態に係る電気機械変換素子駆動装置の一部を例示する図である。図4を参照するに、電気機械変換素子駆動装置2Bは、各電気機械変換素子23の共通電極23bとスイッチ素子66の他端66bとの接続点と、グランドとの間に1つのスイッチ素子75及びバイアス電源76が直列に挿入された点が、電気機械変換素子駆動装置2(図2参照)と相違する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a part of the electromechanical transducer driving apparatus according to the third embodiment. Referring to FIG. 4, the electromechanical transducer driving apparatus 2B includes one
つまり、スイッチ素子75の一端75aは各電気機械変換素子23の共通電極23bとスイッチ素子66の他端66bとの接続点と接続され、他端75bはバイアス電源76の正極と接続され、バイアス電源76の負極はグランドと接続されている。なお、電気機械変換素子駆動装置2Bにおいて、図4に示されていない部分は、図2に示す電気機械変換素子駆動装置2と同一である。
That is, one end 75a of the
電気機械変換素子駆動装置2Bにおいて、各電気機械変換素子23の個別電極23aと共通電極23bとの短絡処理を行う際には、スイッチ素子75をOFFした後に、スイッチ素子66及び各スイッチ素子65を各々ONする。このようにすることで、バイアス電源76が電圧を出力し続けている場合でも、不具合なく短絡処理が可能となる。なお、バイアス電源76は、電気機械変換素子23に分極方向と逆極性の電界を印加して変位効率を上げたり、特性を維持したりするために挿入する部品である。
In the electromechanical conversion element driving device 2B, when performing the short-circuit process between the
〈第4の実施の形態〉
第4の実施の形態では、ドライバIC60内の各スイッチ素子65と、各スイッチ素子65と接続される各電気機械変換素子23の配置の例を示す。なお、第4の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, an example of the arrangement of each
図5は、各スイッチ素子と各電気機械変換素子の配置を例示する図である。図5は、第1の実施の形態に係る電気機械変換素子駆動装置2における、ドライバIC60内の各スイッチ素子65と、各スイッチ素子65と接続される各電気機械変換素子23の配置の例を示している。なお、図5では、2つのドライバIC60を用いる例を示している。
FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement of each switch element and each electromechanical conversion element. FIG. 5 shows an example of the arrangement of each
図5を参照するに、各ドライバIC60内において、各スイッチ素子65及びスイッチ素子66は一列に配置され、同様に一列に配置された各電気機械変換素子23と接続されている。又、スイッチ素子66は列の何れかの端部に配置されている。このようにすることで、各スイッチ素子65から各電気機械変換素子23へ等ピッチで無理なく配線できるという利点や、設計が容易であるという利点がある。なお、ドライバIC60は1つでもよいし、3つ以上であってもよい。
Referring to FIG. 5, in each
〈第5の実施の形態〉
第5の実施の形態では、クロック信号とデータ信号のタイミングの設定の例を示す。なお、第5の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Fifth embodiment>
In the fifth embodiment, an example of setting timings of a clock signal and a data signal is shown. Note that in the fifth embodiment, description of the same components as those of the above-described embodiment is omitted.
図6は、制御ICの出力するクロック信号とデータ信号とを例示する図(その1)である。データ信号の六角形は、データがHの状態又はLの状態の何れかであることを示している。ここで、複数のスイッチ素子65及びスイッチ素子66のうちの一部をスイッチ素子65A、65B、65C、65D、及び65Eとする。
FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating a clock signal and a data signal output from the control IC. The hexagon of the data signal indicates that the data is in either the H state or the L state. Here, a part of the plurality of
クロック信号のパルスA、B、C、D、及びEは、各々スイッチ素子65A、65B、65C、65D、及び65EのON/OFFを制御するクロック信号である。又、データ信号のビットA、B、C、D、及びEは、各々スイッチ素子65A、65B、65C、65D、及び65EのON/OFFを制御するデータ信号である。 The clock signals A, B, C, D, and E are clock signals that control ON / OFF of the switch elements 65A, 65B, 65C, 65D, and 65E, respectively. The bits A, B, C, D, and E of the data signal are data signals that control ON / OFF of the switch elements 65A, 65B, 65C, 65D, and 65E, respectively.
図6に示すように、データ信号のビットA、B、C、及びDを読み込むクロック信号のパルスA、B、C、及びDは、所定の時間間隔で略等間隔に並んでいる。これに対し、データ信号のビットEを読み込むクロック信号のパルスEだけが、パルスA〜Dよりも長い時間間隔を開けて並んでいる。つまり、複数のパルスを有するクロック信号は、所定の時間間隔のパルスA、B、C、及びDと、所定の時間間隔よりも長い時間間隔のパルスEとを含んでいる。 As shown in FIG. 6, the pulses A, B, C, and D of the clock signal for reading the bits A, B, C, and D of the data signal are arranged at substantially equal intervals at predetermined time intervals. On the other hand, only the pulse E of the clock signal for reading the bit E of the data signal is arranged with a longer time interval than the pulses A to D. That is, the clock signal having a plurality of pulses includes pulses A, B, C, and D having a predetermined time interval and a pulse E having a time interval longer than the predetermined time interval.
このようにすることで、クロック信号とデータ信号のタイミングが突発的にずれた場合に、ビットAのデータ信号でスイッチ素子65BのON/OFFを誤って制御する不具合が発生しても、ビットDのデータ信号でスイッチ素子65Eを誤ってONする不具合は発生しないという効果を奏する。つまり、ノイズ等の外乱に強いスイッチ素子の制御方法を実現できる。 By doing so, even if a problem occurs in which the ON / OFF of the switch element 65B is erroneously controlled by the data signal of the bit A when the timing of the clock signal and the data signal is suddenly shifted, the bit D There is an effect that the trouble of erroneously turning on the switch element 65E with the data signal does not occur. That is, a switch element control method that is resistant to disturbances such as noise can be realized.
スイッチ素子65Eを、短絡処理に用いるスイッチ素子66(図2等参照)に割り当てることで、つまり、所定の時間間隔よりも長い時間間隔のパルスEに同期したビットのH/Lに基づいて短絡処理に用いるスイッチ素子66をON/OFFすることで、クロック信号とデータ信号のタイミングが突発的にずれた場合でも、電圧印加中不用意にスイッチ素子66がONしてショート状態となり、スイッチ素子66が破壊されるという致命的な不具合を回避できる。
By assigning the switch element 65E to the switch element 66 (see FIG. 2, etc.) used for the short circuit process, that is, based on the H / L of the bit synchronized with the pulse E having a time interval longer than the predetermined time interval. By turning ON / OFF the
〈第6の実施の形態〉
第6の実施の形態では、クロック信号とデータ信号のタイミングの設定の他の例を示す。なお、第6の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Sixth embodiment>
In the sixth embodiment, another example of setting the timing of the clock signal and the data signal is shown. Note that in the sixth embodiment, description of the same components as those of the above-described embodiment is omitted.
図7は、制御ICの出力するクロック信号とデータ信号とを例示する図(その2)である。図7では、データ信号のビット2つで各スイッチ素子65のON/OFFを制御するようになっており、ビットA0及びA1でスイッチ素子65Aを、ビットB0及びB1でスイッチ素子65Bを、ビットC0及びC1でスイッチ素子65CのON/OFFを制御する。
FIG. 7 is a diagram (part 2) illustrating a clock signal and a data signal output from the control IC. In FIG. 7, ON / OFF of each
又、スイッチ素子65CのON/OFFの制御に関して、データ信号のビットC0及びC1に通常どちらもLのデータを送っておき、データ信号のビットC0及びC1に両方Hのデータが入った時のみスイッチ素子65CをONするように設計されている。 As for ON / OFF control of the switch element 65C, both L data are normally sent to the bits C0 and C1 of the data signal, and the switch is made only when both H data are input to the bits C0 and C1 of the data signal. It is designed to turn on the element 65C.
このようにすることで、データ信号にノイズ等が入ってビットC0かC1の何れか一方がHになったとしてもスイッチ素子65CはONしない。ノイズ等によりC0とC1どちらもHが入るおそれは非常に低いため、スイッチ素子65Cが意図しないタイミングでONすることを防止できる。つまり、ノイズ等の外乱に強いスイッチ素子の制御方法を実現できる。 By doing so, even if noise or the like enters the data signal and either bit C0 or C1 becomes H, the switch element 65C is not turned ON. Since there is very little possibility that both C0 and C1 will enter H due to noise or the like, it is possible to prevent the switch element 65C from being turned on at an unintended timing. That is, a switch element control method that is resistant to disturbances such as noise can be realized.
なお、データ信号のビット3つ以上で各スイッチ素子65のON/OFFを制御してもよい。例えば、データ信号のビット3つで各スイッチ素子65のON/OFFを制御する場合は、データ信号の各ビットに通常Lのデータを送っておき、ビット3つのうちの2つで又は3つ全てでデータ信号がHの場合に各スイッチ素子65がONするように設計することができる。
The ON / OFF of each
逆に、データ信号の各のビットに通常Hのデータを送っておき、データ信号の各ビットがLの時にONするよう設計しても同様の効果を奏する。 On the other hand, the same effect can be obtained even if the normal H data is sent to each bit of the data signal and it is turned on when each bit of the data signal is L.
つまり、少なくとも1つのスイッチ素子は、クロック信号の各パルスに同期した複数のビットのうちの2ビット以上がHの時にON又はOFFの何れか一方となり、複数ビットのうちの2ビット以上がLの時にON又はOFFの何れか他方となるように設計することができる。 That is, at least one switch element is either ON or OFF when two or more bits among a plurality of bits synchronized with each pulse of the clock signal are H, and two or more bits of the plurality of bits are L. Sometimes it can be designed to be either ON or OFF.
スイッチ素子65Cを、短絡処理に用いるスイッチ素子66(図2等参照)に割り当てることで、ノイズ等で間違ったデータがラッチされた場合でも、電圧印加中不用意にスイッチ素子66がONしてショート状態となり、スイッチ素子66が破壊されるという致命的な不具合を回避できるし、ONしたい時にONしない誤動作も回避できる。
By assigning the switch element 65C to the switch element 66 (see FIG. 2, etc.) used for the short-circuit processing, even when wrong data is latched due to noise or the like, the
〈第7の実施の形態〉
第7の実施の形態では、クロック信号とデータ信号のタイミングの設定の更に他の例を示す。なお、第7の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Seventh embodiment>
In the seventh embodiment, still another example of setting the timing of the clock signal and the data signal is shown. Note that in the seventh embodiment, description of the same components as those of the above-described embodiment is omitted.
図8は、制御ICの出力するクロック信号とデータ信号とを例示する図(その3)である。図8では、各々異なる信号線から供給された2本のデータ信号(テータ1とデータ2)各々のビット1つずつのデータビット2つでスイッチ素子65のON/OFFを制御するようになっており、ビットA0及びA1でスイッチ素子65Aを、ビットB0及びB1でスイッチ素子65Bを、ビットC0及びC1でスイッチ素子65CのON/OFFを制御する。
FIG. 8 is a diagram (part 3) illustrating a clock signal and a data signal output from the control IC. In FIG. 8, ON / OFF of the
クロック信号のパルスCでデータ1のビットC0を読み込み、クロック信号パルスCとは異なるパルスDでデータ2のビットC1を読み込むよう、同じスイッチ素子を制御する複数のデータを読み込むタイミングがずらしてある。データ1のビットC0とデータ2のビットC1がどちらもHの時のみスイッチ素子65CがONするよう設計してあり、スイッチ素子65CをOFFしておきたい場合はデータ1のビットC0とデータ2のビットC1を何れもLにしておく。
The timing of reading a plurality of data for controlling the same switch element is shifted so that the bit C0 of the
このようにすることで、データ1とデータ2の同じタイミングでノイズ等の信号が乗ってビットC0とビットB1がHとなっても、スイッチ素子65CはONしない。ノイズ等によりパルスCに対応するデータ1のビットとパルスDに対応するデータ2のビットが何れもHとなるおそれは非常に低いため、スイッチ素子65Cが意図しないタイミングでONすることを防止できる。つまり、ノイズ等の外乱に強いスイッチ素子の制御方法を実現できる。なお、HとLの関係は逆であっても同様の効果を奏する。
By doing so, even if a signal such as noise is carried at the same timing of
スイッチ素子65Cを、短絡処理に用いるスイッチ素子66(図2等参照)に割り当てることで、ノイズ等で間違ったデータがラッチされた場合でも、電圧印加中不用意にスイッチ素子66がONしてショート状態となり、スイッチ素子66が破壊されるという致命的な不具合を回避できる。
By assigning the switch element 65C to the switch element 66 (see FIG. 2, etc.) used for the short-circuit processing, even when wrong data is latched due to noise or the like, the
なお、3本以上のデータ信号を用い、各々のビット1つずつの複数のデータビットでスイッチ素子65や66のON/OFFを制御するようにしてもよい。
Note that three or more data signals may be used, and ON / OFF of the
〈第8の実施の形態〉
第8の実施の形態では、液滴吐出ヘッド1を搭載した画像形成装置の例を示す。なお、第8の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Eighth embodiment>
In the eighth embodiment, an example of an image forming apparatus equipped with the
図9は、第8の実施の形態に係る画像形成装置を例示する斜視図である。図9を参照するに、第8の実施の形態に係る画像形成装置3は、液滴吐出ヘッド1(図1参照)を搭載している。
FIG. 9 is a perspective view illustrating an image forming apparatus according to the eighth embodiment. Referring to FIG. 9, the
画像形成装置3の内部にはキャリッジ81が設けられており、支柱82に沿って左右に移動可能に構成されている。キャリッジ81はベルト83と繋がっており、ベルト83はモータ84に繋がっている。モータ84が回転することによりベルト83が左右に動き、同時にキャリッジ81を左右に移動させる。
A
キャリッジ81には図示しないノズルが多数、複数列に渡って備わっている液滴吐出ヘッド1が具備されている。液滴吐出ヘッド1は、キャリッジ81の移動と共に左右に移動する。更に、画像形成装置3にはメディア85を支えるプラテン86と紙送りローラ89が設けられている。プラテン86でメディア85を支えながら、モータ87により紙送りローラ89を動かすことでメディア85を前に搬送する。
The
例えば、キャリッジ81を左に移動させながら液滴吐出ヘッド1から液滴をメディア85に対して、図示しない制御装置から送られて来る画像データに従って吐出させる。そして、次に、例えば、メディア85を前方に所望の距離だけ移動させた後、キャリッジ81を今度は右に移動させながら液滴吐出ヘッド1から液滴をメディア85に対して、図示しない制御装置から送られて来る画像データに従って吐出させる。これらの動作を繰り返すことにより、メディア85上一面に所望の画像を得ることができる。
For example, while moving the
キャリッジ81は、印写を行わない際にはメンテナンス装置88の上で待機しており、ここでは、液滴吐出ヘッド1からインクを吸引し、吐出しなくなったノズルを回復させたり、液滴吐出ヘッド1をキャップしてノズルを封止し、インクが乾燥してノズルから吐出しなくなるのを防いだりすることが可能とされている。
The
このように、安価かつ小型で短絡処理の可能な液滴吐出ヘッド1を搭載することにより、低コストで高信頼性の画像形成装置3を実現できる。
As described above, by mounting the
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and replacements are made to the above-described embodiment without departing from the scope described in the claims. Can be added.
例えば、各実施の形態では、スイッチ素子の数を限って説明したが、短絡に割り当てるスイッチ素子の数やスイッチ素子の総数に制限はない。又、データ信号を読み込むクロック信号に関しても立下りで読み込んでもよいし、立ち上がりと立下り両方で読み込んでもよい。 For example, in each of the embodiments, the number of switch elements is limited, but the number of switch elements assigned to a short circuit and the total number of switch elements are not limited. Further, the clock signal for reading the data signal may be read at the falling edge, or may be read at both the rising and falling edges.
又、各実施の形態では、各電機機械変換素子の個別電極側(接続部)が入力部となる例を示したが、本発明は、各電機機械変換素子の共通電極側が入力部となる電気機械変換素子駆動装置にも適用可能である。 In each embodiment, an example in which the individual electrode side (connection portion) of each electromechanical conversion element is an input unit has been described. However, in the present invention, the common electrode side of each electromechanical conversion element is an input unit. The present invention can also be applied to a mechanical conversion element driving device.
1 液滴吐出ヘッド
2、2A、2B 電気機械変換素子駆動装置
3 画像形成装置
10 ノズル基板
11 ノズル孔
20 第1の基板
21 個別インク供給口
23 電気機械変換素子
23a 個別電極
23b 共通電極
24 接続端子
30 補強部材
31 共通インク流路
40 フレーム部材
41 インク供給口
50 第2の基板
60 ドライバIC
61 シフトレジスタ
62 ラッチ回路
63 セレクタ
64 レベルシフタ
65、66、74、75 スイッチ素子
65a、66a、74a、75a スイッチ素子の一端
65b、66b、74b、75b スイッチ素子の他端
71 制御IC
72 D/Aコンバータ
73 アンプ
76 バイアス電源
81 キャリッジ
82 支柱
83 ベルト
84、87 モータ
85 メディア
86 プラテン
88 メンテナンス装置
89 紙送りローラ
DESCRIPTION OF
61
72 D /
Claims (16)
各々の一端が各電気機械変換素子の他端である各個別電極と接続され、各々の他端同士が相互に接続されて接続部をなし、前記複数の電気機械変換素子の中から駆動する電気機械変換素子を選択する複数のスイッチ素子と、
各電気機械変換素子を駆動する駆動電圧を供給する駆動電圧供給手段と、
一端が前記接続部と接続され他端が前記共通電極と接続された、各電気機械変換素子の両端を短絡する短絡用スイッチ素子と、を有する電気機械変換素子駆動装置。 A plurality of electromechanical transducers each having one end connected to each other to form a common electrode;
One end of each electromechanical conversion element is connected to each individual electrode that is the other end of each electromechanical conversion element, and the other end is connected to each other to form a connection portion. A plurality of switch elements for selecting a mechanical conversion element;
Drive voltage supply means for supplying a drive voltage for driving each electromechanical conversion element;
An electromechanical conversion element driving device comprising: a short-circuiting switch element for short-circuiting both ends of each electromechanical conversion element, one end of which is connected to the connection portion and the other end is connected to the common electrode.
前記複数のスイッチ素子及び前記短絡用スイッチ素子のうち所定のスイッチ素子を、各パルスに同期したビットのH/Lに基づいてON/OFFするデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、を更に有し、
前記複数のパルスは、所定の時間間隔のパルスと、前記所定の時間間隔よりも長い時間間隔のパルスとを含む請求項1又は2記載の電気機械変換素子駆動装置。 Clock signal supply means for supplying a clock signal having a plurality of pulses;
Data signal supply means for supplying a data signal for turning on / off a predetermined switch element among the plurality of switch elements and the short-circuit switch element based on H / L of a bit synchronized with each pulse; And
The electromechanical transducer driving apparatus according to claim 1, wherein the plurality of pulses include a pulse having a predetermined time interval and a pulse having a time interval longer than the predetermined time interval.
前記複数のスイッチ素子及び前記短絡用スイッチ素子のうち所定のスイッチ素子を、各パルスに同期したビットのH/Lに基づいてON/OFFするデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、を更に有し、
前記複数のスイッチ素子及び前記短絡用スイッチ素子のうち少なくとも1つのスイッチ素子は、前記各パルスに同期した複数のビットのうちの2ビット以上がHの時にON又はOFFの何れか一方となり、前記複数ビットのうちの2ビット以上がLの時にON又はOFFの何れか他方となる請求項1又は2記載の電気機械変換素子駆動装置。 Clock signal supply means for supplying a clock signal having a plurality of pulses;
Data signal supply means for supplying a data signal for turning on / off a predetermined switch element among the plurality of switch elements and the short-circuit switch element based on H / L of a bit synchronized with each pulse; And
At least one of the plurality of switch elements and the short-circuit switch element is either ON or OFF when two or more of the plurality of bits synchronized with each pulse are H, and the plurality The electromechanical transducer driving device according to claim 1 or 2, wherein when two or more of the bits are L, the other is either ON or OFF.
前記複数のビットのうちの2ビットは、前記クロック信号のタイミングの異なるパルスに同期して取り込まれる請求項5又は6記載の電気機械変換素子駆動装置。 Two bits of the plurality of bits are included in data signals supplied from different signal lines, respectively.
7. The electromechanical transducer driving apparatus according to claim 5, wherein two of the plurality of bits are captured in synchronization with pulses having different timings of the clock signal.
液滴を吐出する複数のノズル孔と、
前記ノズル孔に連通し、かつ、前記ノズル孔毎に区切られた個別圧力室と、を有し、
前記複数の電気機械変換素子は、前記個別圧力室各々に対応して設けられ、
前記複数のスイッチ素子によって選択された前記電気機械変換素子に前記駆動電圧が供給されると、対応する前記個別圧力室から前記液滴が吐出される液滴吐出ヘッド。 The electromechanical transducer driving device according to any one of claims 1 to 9,
A plurality of nozzle holes for discharging droplets;
Individual pressure chambers communicating with the nozzle holes and partitioned for each nozzle hole,
The plurality of electromechanical conversion elements are provided corresponding to the individual pressure chambers,
A droplet discharge head that discharges the droplet from the corresponding individual pressure chamber when the drive voltage is supplied to the electromechanical conversion element selected by the plurality of switch elements.
前記複数のスイッチ素子及び前記短絡用スイッチ素子のうち所定のスイッチ素子を、所定の時間間隔のパルスと前記所定の時間間隔よりも長い時間間隔のパルスとを含む複数のパルスを有するクロック信号の各パルスに同期したデータ信号のビットのH/Lに基づいてON/OFFすることを特徴とする電気機械変換素子駆動装置の制御方法。 A method for controlling an electromechanical transducer driving device according to claim 1 or 2,
Each of the clock signals having a plurality of pulses including a pulse having a predetermined time interval and a pulse having a time interval longer than the predetermined time interval is applied to the predetermined switch element among the plurality of switch elements and the short-circuit switch element. A control method for an electromechanical transducer driving device, which is turned ON / OFF based on H / L of a bit of a data signal synchronized with a pulse.
前記複数のスイッチ素子及び前記短絡用スイッチ素子のうち少なくとも1つのスイッチ素子を、複数のパルスを有するクロック信号の各パルスに同期したデータ信号の複数のビットのうちの2ビット以上がHの時にON又はOFFの何れか一方とし、前記複数ビットのうちの2ビット以上がLの時にON又はOFFの何れか他方とすることを特徴とする電気機械変換素子駆動装置の制御方法。 A method for controlling an electromechanical transducer driving device according to claim 1 or 2,
At least one switch element among the plurality of switch elements and the short-circuit switch element is turned on when two or more bits of the data signal synchronized with each pulse of the clock signal having a plurality of pulses are H. The method of controlling an electromechanical transducer driving apparatus, wherein one of the plurality of bits is set to ON and OFF when two or more of the plurality of bits are L.
前記複数のビットのうちの2ビットは、前記クロック信号のタイミングの異なるパルスに同期して取り込まれることを特徴とする請求項14又は15記載の電気機械変換素子駆動装置の制御方法。 Two bits of the plurality of bits are included in data signals supplied from different signal lines, respectively.
16. The method of controlling an electromechanical transducer driving apparatus according to claim 14, wherein two of the plurality of bits are captured in synchronization with pulses having different timings of the clock signal.
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