JP6287341B2 - 液体吐出装置および液体吐出装置の制御方法 - Google Patents
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Description
加えて、D級増幅におけるスイッチングを高周波にした場合、ノイズによる誤動作や、スイッチング損失からくる発熱などの問題も発生する。
このように、圧電素子を駆動する駆動信号の周波数を高めるために、D級増幅のスイッチング周波数を高めようとすると、多くの問題に直面することになる。
また、ダイで発生した熱は、回路基板に他方の面を介して直接的に伝播するだけでなく、一方の面、クリップ、第1端子を順に介しても間接的に伝播する。すなわち、発生した熱がダイの両面で回路基板に伝播する。このため、トランジスターの放熱効率を高めることもできる。
なお、源信号とは、圧電素子の変位を規定する駆動信号の源となる信号、すなわち、変調前の信号であって、駆動信号の波形の基準となる信号(規定する信号を含み、アナログ、デジタルを問わない)。変調信号とは、源信号をパルス変調(例えばパルス幅変調、パルス密度変調等)して得られるデジタル信号である。
また、ローパスフィルターは、典型的には、インダクター(コイル)およびコンデンサーで構成されるが、抵抗を加えても良いし、インダクターを抜いて、抵抗およびコンデンサーで構成しても良い。
もし、変調信号の周波数を1MHzよりも低くしてしまうと、再現される駆動信号の波形のエッジが鈍って丸くなってしまう。換言すれば、角が取れて波形が鈍ってしまう。駆動信号の波形が鈍ると、波形の立ち上がり、立ち下がりエッジに応じて動作する圧電素子の変位が緩慢になり、吐出時の尾引きや、吐出不良などを発生させて、印刷の品質を低下させてしまう。
一方、変調信号の周波数を8MHzよりも高くすれば、駆動信号の波形の分解能は高まる。ただし、トランジスターにおけるスイッチング周波数が上昇することによって、スイッチング損失が大きくなり、AB級アンプなどのリニア増幅と比べて、優位性を有する省電力性、省発熱性が損なわれてしまう。
このため、上記一態様に係る液体吐出装置において、前記変調信号の周波数は、1Mz以上8MHz以下であることが好ましい。
なお、帰還した駆動信号の遅延要素が小さいほど、変調信号の周波数を高くすることができる。また、帰還信号としては、駆動信号のほか、変調信号(増幅変調信号)を用いることができる。
この図に示されるように、印刷装置1は、移動体2を、主走査方向に移動(往復動)させる移動機構3を備える。
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、を有している。
移動体2のキャリッジ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ともに、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を正逆走行させると、移動体2がキャリッジガイド軸32に案内されて往復動する。
また、移動体2のうち、印刷媒体Pと対向する部分にはヘッドユニット20が設けられる。このヘッドユニット20は、後述するように、多数のノズルからインク滴(液滴)を吐出させるためのものであり、フレキシブルケーブル190を介して各種の制御信号等が供給される構成となっている。
印刷媒体Pが搬送機構4によって搬送されたタイミングで、ヘッドユニット20が当該印刷媒体Pにインク滴を吐出することによって、印刷媒体Pの表面に画像が形成される。
この図に示されるように、印刷装置1では、制御ユニット10とヘッドユニット20とがフレキシブルケーブル190を介して接続される。
制御ユニット10は、制御部100と、キャリッジモーター31と、キャリッジモータードライバー35と、搬送モーター41と、搬送モータードライバー45と、2つの駆動回路50と、ヘッドユニット20と、を有する。このうち、制御部100は、ホストコンピューターから画像データが供給されたときに、各部を制御するための各種の制御信号等を出力する。
詳細には、第1に、制御部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を供給し、キャリッジモータードライバー35は、当該制御信号Ctr1にしたがってキャリッジモーター31を駆動する。これにより、キャリッジ24における主走査方向の移動が制御される。
第2に、制御部100は、搬送モータードライバー45に対して制御信号Ctr2を供給し、搬送モータードライバー45は、当該制御信号Ctr2にしたがって搬送モーター41を駆動する。これにより、搬送機構4による副走査方向の移動が制御される。
第3に、制御部100は、2つの駆動回路50のうち、一方にデジタルのデータdAを供給し、他方にデジタルのデータdBを供給する。ここで、データdAは、ヘッドユニット20に供給する駆動信号のうち、駆動信号COM−Aの波形を規定し、データdBは、駆動信号COM−Bの波形を規定する。
なお、詳細については後述するが、駆動回路50の一方は、データdAをアナログ変換した後に、D級増幅した駆動信号COM−Aをヘッドユニット20に供給する。同様に、駆動回路50の他方は、データdBをアナログ変換した後に、D級増幅した駆動信号COM−Bをヘッドユニット20に供給する。
第4に、制御部100は、ヘッドユニット20に、クロック信号Sck、データ信号Data、制御信号LAT、CHを供給する。
選択制御部210は、選択部230のそれぞれに対して駆動信号COM−A、COM−Bのいずれかを選択すべきか(または、いずれも非選択とすべきか)を、制御部100から供給される制御信号等によって指示し、選択部230は、選択制御部210の指示にしたがって、駆動信号COM−A、COM−Bを選択し、圧電素子60の一端にそれぞれに駆動信号として供給する。なお、図では、この駆動信号の電圧をVoutと表記している。
圧電素子60のそれぞれにおける他端は、この例では、電圧VBSが共通に印加されている。
図に示されるように、ヘッドユニット20は、圧電素子60と振動板621とキャビティ(圧力室)631とリザーバー641とノズル651とを含む。このうち、振動板621は、図において上面に設けられた圧電素子60によって変位(屈曲振動)し、インクが充填されるキャビティ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。ノズル651は、ノズルプレート632に設けられるとともに、キャビティ631に連通する開孔部である。
また、圧電素子60は、ヘッドユニット20においてキャビティ631とノズル651とに対応して設けられ、当該圧電素子60は、図1において、選択部230にも対応して設けられる。このため、圧電素子60、キャビティ631、ノズル651および選択部230のセットは、ノズル651毎に設けられることになる。
この図に示されるように、ノズル651は、例えば2列で次のように配列している。詳細には、1列分でみたとき、複数個のノズル651が副走査方向に沿ってピッチPvで配置する一方、2列同士では、主走査方向にピッチPhだけ離間して、かつ、副走査方向にピッチPvの半分だけシフトした関係となっている。
なお、ノズル651は、カラー印刷する場合には、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)などの各色に対応したパターンが例えば主走査方向に沿って設けられるが、以下の説明では、簡略化するために、単色で階調を表現する場合について説明する。
すなわち、1回のインク滴の吐出で1ドットが形成される場合、ドット間隔Dは、速度vを、インクの吐出周波数fで除した値(=v/f)、換言すれば、インク滴が繰り返し吐出される周期(1/f)においてヘッドユニット20が移動する距離で示される。
なお、図4の例では、ピッチPhがドット間隔Dに対して係数nで比例する関係にして、2列のノズル651から吐出されるインク滴が、印刷媒体Pにおいて同一列で揃うように着弾させている。このため、(b)に示されるように、副走査方向のドット間隔が、主走査方向のドット間隔の半分となっている。ドットの配列は、図示の例に限られないことは言うまでもない。
また、印刷速度とは別に、解像度を高めるためには、単位面積当たりで形成されるドット数を増やせば良い。ただし、ドット数を増やす場合に、インクを少量にしないと、隣り合うドット同士が結合してしまうだけでなく、インクの吐出周波数fを高めないと、印刷速度が低下する。
このように、高速印刷および高解像度印刷を実現するためには、インクの吐出周波数fを高める必要があるのは、上述した通りである。
そこで、駆動信号COM−A、COM−Bについて説明し、この後、駆動信号COM−A、COM−Bを選択するための構成について説明する。なお、駆動信号COM−A、COM−Bについては、それぞれ駆動回路50によって生成されるが、駆動回路50については、便宜的に、駆動信号COM−A、COM−Bを選択するための構成の後に説明する。
図に示されるように、駆動信号COM−Aは、印刷周期Taのうち、制御信号LATが出力されて(立ち上がって)から制御信号CHが出力されるまでの期間T1に配置された台形波形Adp1と、印刷周期Taのうち、制御信号CHが出力されてから次の制御信号LATが出力されるまでの期間T2に配置された台形波形Adp2とを連続させた波形となっている。
この図に示されるように、選択制御部210には、クロック信号Sck、データ信号Data、制御信号LAT、CHが制御ユニット10から供給される。選択制御部210では、シフトレジスタ(S/R)212とラッチ回路214とデコーダー216との組が、圧電素子60(ノズル651)のそれぞれに対応して設けられている。
データ信号Dataは、クロック信号Sckに同期してノズルごとに、ヘッドユニット20の主走査に合わせて制御部100からシリアルで供給される。シリアルで供給されたデータ信号Dataを、ノズルに対応して2ビット分、一旦保持するための構成がシフトレジスタ212である。
詳細には、圧電素子60(ノズル)に対応した段数のシフトレジスタ212が互いに縦続接続されるとともに、シリアルで供給されたデータ信号Dataが、クロック信号Sckにしたがって順次後段に転送される構成となっている。
なお、圧電素子60の個数をm(mは複数)としたときに、シフトレジスタ212を区別するために、データ信号Dataが供給される上流側から順番に1段、2段、…、m段と表記している。
デコーダー216は、ラッチ回路214によってラッチされた2ビットのデータ信号Dataをデコードして、制御信号LATと制御信号CHとで規定される期間T1、T2ごとに、選択信号Sa、Sbを出力して、選択部230での選択を規定する。
この図において、ラッチされた2ビットの印刷データDataについては(MSB、LSB)と表記している。デコーダー216は、例えばラッチされた印刷データDataが(0、1)であれば、選択信号Sa、Sbの論理レベルを、期間T1ではそれぞれH、Lレベルとし、期間T2ではそれぞれL、Hレベルとして、出力するということを意味している。
なお、選択信号Sa、Sbの論理レベルについては、クロック信号Sck、印刷データData、制御信号LAT、CHの論理レベルよりも、レベルシフター(図示省略)によって、高振幅論理にレベルシフトされる。
この図に示されるように、選択部230は、インバーター(NOT回路)232a、232bと、トランスファーゲート234a、234bとを有する。
デコーダー216からの選択信号Saは、トランスファーゲート234aにおいて丸印が付されていない正制御端に供給される一方で、インバーター232aによって論理反転されて、トランスファーゲート234aにおいて丸印が付された負制御端に供給される。同様に、選択信号Sbは、トランスファーゲート234bの正制御端に供給される一方で、インバーター232bによって論理反転されて、トランスファーゲート234bの負制御端に供給される。
トランスファーゲート234aの入力端には、駆動信号COM−Aが供給され、トランスファーゲート234bの入力端には、駆動信号COM−Bが供給される。トランスファーゲート234a、234bの出力端同士は、共通接続されるとともに、対応する圧電素子60の一端に接続される。
トランスファーゲート234aは、選択信号SaがHレベルであれば、入力端および出力端の間を導通(オン)させ、選択信号SaがLレベルであれば、入力端と出力端との間を非導通(オフ)させる。トランスファーゲート234bについても同様に選択信号Sbに応じて、入力端および出力端の間をオンオフさせる。
ここで、制御信号LATが立ち上がると、ラッチ回路214のそれぞれは、シフトレジスタ212に保持されたデータ信号Dataを一斉にラッチする。図5において、L1、L2、…、Lmは、データ信号Dataが、1段、2段、…、m段のシフトレジスタ212に対応するラッチ回路214によってラッチされたデータ信号Dataを示している。
すなわち、第1に、デコーダー216は、当該データ信号Dataが(1、1)であって、大ドットのサイズを規定する場合、選択信号Sa、Sbを、期間T1においてH、Lレベルとし、期間T2においてもH、Lレベルとする。第2に、デコーダー216は、当該データ信号Dataが(0、1)であって、中ドットのサイズを規定する場合、選択信号Sa、Sbを、期間T1においてH、Lレベルとし、期間T2においてL、Hレベルとする。第3に、デコーダー216は、当該データ信号Dataが(1、0)であって、小ドットのサイズを規定する場合、選択信号Sa、Sbを、期間T1においてL、Lレベルとし、期間T2においてL、Hレベルとする。第4に、デコーダー216は、当該データ信号Dataが(0、0)であって、非記録を規定する場合、選択信号Sa、Sbを、期間T1においてL、Hレベルとし、期間T2においてL、Lレベルとする。
データ信号Dataが(1、1)であるとき、選択信号Sa、Sbは、期間T1においてH、Lレベルとなるので、トランスファーゲート234aがオンし、トランスファーゲート234bがオフする。このため、期間T1において駆動信号COM−Aの台形波形Adp1が選択される。選択信号Sa、Sbは期間T2においてもH、Lレベルとなるので、選択部230は、駆動信号COM−Aの台形波形Adp2を選択する。
このように期間T1において台形波形Adp1が選択され、期間T2において台形波形Adp2が選択されて、駆動信号として圧電素子60の一端に供給されると、当該圧電素子60に対応したノズル651から、中程度の量のインクが2回にわけて吐出される。このため、印刷媒体Pにはそれぞれのインクが着弾し合体して、結果的に、データ信号Dataで規定される通りの大ドットが形成されることになる。
したがって、ノズルから、中程度および小程度の量のインクが2回にわけて吐出される。このため、印刷媒体Pには、それぞれのインクが着弾して合体して、結果的に、データ信号Dataで規定された通りの中ドットが形成されることになる。
このため、期間T1においてノズル651の開孔部付近のインクが微振動するのみであり、インクは吐出されないので、結果的に、ドットが形成されない、すなわち、データ信号Dataで規定された通りの非記録になる。
なお、図5に示した駆動信号COM−A、COM−Bはあくまでも一例である。実際には、ヘッドユニット20の移動速度や印刷媒体Pの性質などに応じて、予め用意された様々な波形の組み合わせが用いられる。
また、ここでは、圧電素子60が、電圧の上昇に伴って上方向に撓む例で説明したが、電極611、612に供給する電圧を逆転させると、圧電素子60は、電圧の上昇に伴って下方向に撓むことになる。このため、圧電素子60が、電圧の上昇に伴って下方向に撓む構成では、図に例示した駆動信号COM−A、COM−Bが、電圧Vcを基準に反転した波形となる。
一般に、単位期間Tにおいてインク滴がQ(Qは2以上の整数)回吐出可能であって、当該Q回のインク滴の吐出で1ドットが形成される場合、インクの吐出周波数fはQ/Tと表すことができる。
本実施形態のように、印刷媒体Pに異なるサイズのドットを形成する場合の方が、1回のインク滴の吐出で1ドットを形成する場合と比較して、1ドットを形成するために要する時間(周期)が同じでも、1回のインク滴を1回吐出するため時間を短くする必要がある。
なお、2以上のインク滴を結合させないで2以上のドットを形成する第3方法については、特段の説明は要しないであろう。
なお、2つの駆動回路50のうち、他方についても同様な構成であり、データdBから駆動信号COM−Bを出力する点についてのみ異なる。そこで、便宜的に、駆動回路COM−Aを出力する駆動回路50を例にとって説明する。
この図に示されるように、駆動回路50は、LSI500や、トランジスターM3、M4のほか、抵抗やコンデンサーなどの各種素子から構成される。
なお、図10では、駆動信号COM−Aを出力するための構成を示しているが、LSI500については、実際には、2系統の駆動信号COM−AおよびCOM−Bの双方を生成するための回路が1個にパッケージ化されている。
積分減衰器512は、ピンVfbを介して入力した端子Outの電圧、すなわち、駆動信号COM−Aを減衰するとともに、積分して、加算器504の入力端(+)に供給する。
加算器504は、入力端(+)の電圧から入力端(−)の電圧を差し引いて積分した電圧の信号Abを加算器506の入力端の一方に供給する。
なお、DAC502からNOT回路522までに至る回路の電源電圧は、低振幅の3.3ボルト(電圧Vdd)である。このため、アナログ信号Aaの電圧が最大でも2ボルト程度であるのに対し、駆動信号COM−Aの電圧が最大で40ボルトを超える場合があるので、偏差を求めるにあたって両電圧の振幅範囲を合わせるため、駆動信号COM−Aの電圧を積分減衰器512によって減衰させている。
加算器506から出力される信号Asの電圧は、ピンVfbに供給された信号の減衰電圧から、アナログ信号Aaの電圧を差し引いて、 ピンIfbに供給された信号の減衰電圧を加算した電圧である。このため、加算器506による信号Abの電圧は、端子Outから出力される駆動信号COM−Aの減衰電圧から、目標であるアナログ信号Aaの電圧を指し引いた偏差を、当該駆動信号COM−Aの高周波成分で補正した信号ということができる。
Vth1>Vth2
という関係に設定されている。
また、図10に示した構成では、デジタルのデータdAをDAC502によってアナログの信号Aaに変換したが、DAC502を介することなく、例えば制御部100による指示にしたがって外部回路から信号Aaの供給を受けても良い。デジタルのデータdAにしても、アナログの信号Aaにしても、駆動信号COM−Aの波形を生成するにあたっての目標値を規定しているので、源信号であることには変わりはない。
上記HPFのカットオフ周波数は、上記LPFのカットオフ周波数よりも低く設定されているので、HPFとLPFとは、駆動信号COM−Aのうち、所定の周波数域の高周波成分を通過させるBPF(Band Pass Filter)として機能する。
ただし、ピンVfbを介した帰還経路の遅延量が大であるために、当該ピン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−A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。
そこで、本実施形態では、ピンVfbを介した経路とは別に、ピンIfbを介して、駆動信号COM−Aの高周波成分を帰還する経路を設けることによって、回路全体でみたときの遅延を小さくしている。このため、信号Abに、駆動信号COM−Aの高周波成分を加算した信号Asの周波数は、ピン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−Aの精度を十分に確保できるほど高くなる。
この図に示されるように、信号Asは三角波であり、その発振周波数は、アナログ信号Aaの電圧(入力電圧)に応じて変動する。具体的には、入力電圧が中間値である場合に最も高くなり、入力電圧が中間値から高くなるにつれて、または、低くなるにつれて低くなる。
このため、変調信号Msは、次のようなパルス密度変調信号となる。すなわち、変調信号Msのデューティー比は、入力電圧の中間値でほぼ50%であり、入力電圧が中間値よりも高くなるにつれて大きくなり、入力電圧が中間値よりも低くなるにつれて小さくなる。
したがって、トランジスターM3、M4の接続点における増幅変調信号をインダクターL2およびコンデンサーC10で平滑化した駆動信号COM−Aの電圧は、変調信号Msのデューティー比が大きくなるにつれて高くなり、デューティー比が小さくなるにつれて低くなるので、結果的に、駆動信号COM−Aは、アナログ信号Aaの電圧を拡大した信号となるように制御されて、出力されることになる。
すなわち、回路全体で扱うことができる最小の正パルス幅と負パルス幅はその回路特性で制約されるので、周波数固定のパルス幅変調では、デューティー比の変化幅として所定の範囲(例えば10%から90%までの範囲)しか確保できない。これに対し、パルス密度変調では、入力電圧が中間値から離れるにつれて、発振周波数が低くなるため、入力電圧が高い領域においては、デューティー比をより大きくすることができ、また、入力電圧が低い領域においては、デューティー比をより小さくすることができる。このため、自励発振型パルス密度変調では、デューティー比の変化幅として、より広い範囲(例えば5%から95%までの範囲)を確保することができるのである。
加えて、駆動回路50では、駆動信号COM−Aの帰還経路として、ピンVfbを介した経路だけでなく、ピンIfbを介して高周波成分を帰還する経路があるので、回路全体でみたときの遅延が小さくなる。このため、自励発振の周波数が高くなるので、駆動回路50は、駆動信号COM−Aを精度良く生成することが可能になる。
なお、このプリント回路基板は、4層基板としている。後述するように、プリント回路基板は、第1層から第4層までの配線パターンが絶縁層を挟んで積層されるとともに、スルーホールを介して異なる層の配線パターン同士が適宜電気的に接続された構造となっている。この説明において、層とは、絶縁層ではなく、絶縁層の界面に形成された配線パターンの構成層を指す。
なお、図12乃至図15において、第1層、第2層、第3層および第4層とは、プリント回路基板を構成する4層を実装面から順に便宜的に付与した名称である。このため、第1層および第4層が表面層となり、第2層および第3層が表面層以外の層となる。また、図12乃至図15は、いずれもプリント回路基板を実装面から平面視したときの状態を示している。
また、図12における第1層の配線パターンにおいて、黒色で塗り潰した矩形状の領域は、各種の素子を接続するための端子(ターミナルではなく、プリント回路基板における接続部位、ランドとも呼ばれる)である。なお、表面層の第1層および第4層の配線パターンは、スルーホールおよび端子を除き、ソルダーレジスト(図示省略)で保護される。換言すれば、プリント回路基板において端子およびスルーホールは、配線パターンの露出部分ということもできる。
なお、図12乃至図17は、プリント回路基板の平面構成を示すために縮尺を揃えているが、図18は、説明便宜のために、図12乃至図17とは縮尺を拡大させている。また、LSI500のピン番号は、図18において右上に印した黒塗りの丸印のピンが「1」であり、この1番ピンを基準に反時計回りに、ピン番号として「2」、「3」、「4」、…、「48」が付されている。
インダクターL2の他端とコンデンサーC10の一端との接続部分である端子Outは、スルーホールN1を介して、帰還配線パターンFbl(図14参照)の一端に接続される。
プリント回路基板90は、第1層から第4層までの配線パターンと、ガラスエポキシなどの絶縁性樹脂とを積層した構造となっている。スルーホールN1では、端子Outを含む第1層の配線パターンが貫通孔を介し、第3層の配線パターンからなる帰還配線パターンFblの一端に接続される。
なお、第2層には、スルーホールN1を介して端子Out(帰還配線パターンFbl)と接続される配線パターンが存在しないので、第2層のグラウンドの配線パターンは、領域Naにおいて、スルーホールN1の貫通部分と接触しないようにパターニングされている(図13も併せて参照)。
また、スルーホールN1、N2等は、実際には、1つではなく、図12等を参照しても判るように、複数個、スルーホールN1、N2でいえば4個となっているが、これらを機能的にみれば、1個1個区別する意義はない。このため、以下においてスルーホールについては、複数個をまとめて区別しないで指していることがある。
このため、帰還経路Fblは、同じ第3層の配線パターンによって基板平面方向にわたってグラウンドの配線パターンでシールドされるだけでなく、第2層および第4層の配線パターンによって基板鉛直方向にわたってもグラウンドの配線パターンでシールドされることになる。
また、ピンIfbへの分岐経路には、コンデンサーC22のほか、抵抗R32、コンデンサーC20が存在する。これらの素子が配置する領域についても、同様にグラウンドのパターンで囲まれるとともに、端子間には、グラウンドのパターンが内挿されている。
なお、抵抗R5およびコンデンサーC58は、他端そのものがグラウンドとなるために、端子間には、グラウンドのパターンが内挿されていない。
このため、スルーホールN5、N6の間は、第2層および第4層の配線パターン同士による並列接続となり、スルーホールN6、N7の間は、第4層の配線パターンによる単独の接続となる。
ただし、本実施形態では、帰還配線パターンFblと、当該帰還配線パターンFblの他端を接続するスルーホールN2からピンVfb、Ifbまでに至る2つ経路とは、周囲がグラウンドでシールドされている。このため、帰還経路上の素子および当該帰還経路に一端が接続された素子は、当該グラウンドを基準にして動作するので、上記ノイズの影響が低減される。したがって、本実施形態では、ノイズの影響による誤動作を発生させずに、目標信号である信号Aaに対して高精度の駆動信号COM−Aを生成して出力することができるのである。
なお、LSI500が、駆動信号COM−Aのみならず、駆動信号COM−B用のゲート信号を出力する場合、例えばD0〜D9にはデータdA、dBが時分割で入力される。
後述するようにトランジスターM3(M4)のドレイン電極は、電極としての機能のほかに、当該トランジスターの放熱機能を有している。このため、トランジスターM3で発生した熱は、ドレイン電極を介し、第1層の配線パターン901のみならず、さらにスルーホール911(N3)を介して第3層および第4層の配線パターンに伝播して、これらの配線パターンで放出されることになる。
なお、端子91は、トランジスターM3のゲート電極を接続するためのものであり、端子92は、トランジスターM3のソース電極を接続するためのものである。
ここで、トランジスターM4が実装された場合に、当該トランジスターM4で発生した熱は、ドレイン電極を介し、第1層の配線パターン902のみならず、さらにスルーホール912(N4)を介して第2層および第4層の配線パターンに伝播して、これらの配線パターンで放出されることになる。
なお、スルーホールが設けられる間隔は、スルーホール911でいえば0.75mm程度であり、スルーホール912は、その0.75mmよりも狭い、ということになる。参考までに、トランジスターM3(M4)においてゲート電極(端子91)およびソース電極(端子92)を挟んで対向するドレイン電極(端子93)の距離は、図20に示されるように、5.0mm程度である。また、スルーホールのメッキ厚は35μm程度である。
これらの図に示されるように、トランジスターM3は、ダイ(ベアチップ)70とクリップ74とを含む、ダイ70の裏面(図において上側の面)にはドレインパッド(第1電極)72Dが設けられ、実装面(図において下側の面)には、ゲートパッド(第2電極)72Gおよびソースパッド(第3電極)72Sが設けられる。
このため、トランジスターM3としてみたときに、ゲートパッド72Gが外部と接続するためのゲート電極となり、ソースパッド72Sがソース電極となり、クリップ74の一部である端子74Dがドレイン電極となる。
また、トランジスターM3がプリント回路基板90に実装されたとき、ダイ70は露出することなく、クリップ74に覆われることになる。
なお、ここでは、トランジスターM3について説明したが、トランジスターM4についても同様である。
駆動信号COM−A(COM−B)を精度良く生成するために、トランジスターM3、M4を高い周波数でスイッチングさせると、電圧ノイズが発生しやすい状況になる。このような電圧ノイズが発生すると、正規のパルス成分とともに当該ノイズ成分が、インダクターL2およびコンデンサーC10で平滑化され、帰還経路を介してLSI500のピンVfb、Ifbに入力されるので、変調信号Msの生成に際しエラーを生じさせる。このため、トランジスターM3、M4の不正スイッチング(例えば両方同時にオンさせるダブルトリガー)を発生させて、出力である駆動信号COM−Aの波形精度を低下させるだけでなく、駆動回路50で消費される電力の増大を招く。
これらの図に示されるように、コンデンサーC10は、プリント回路基板90に表面実装される、いわゆるチップコンデンサーであり、2つの外部電極82との間で誘電体84を挟持した構成である。このコンデンサーC10としては、内部構造については特に図示せずに詳述することもしないが、例えば誘電体層と、櫛歯状に形成された一対の外部電極82とが交互に積層された積層セラミックチップコンデンサが用いられる。
なお、図26に示されるように、コンデンサーC10において外部電極82のうち、一方が端子Outを含む配線パターンの端子922に接続され、他方がグラウンドの配線パターンの端子924に接続される。
この図に示されるように、コンデンサーの各電極には、直列にインダクタンスLa、Lbが寄生する。なお、各電極において抵抗や容量成分も寄生するが、図示を省略している。
コンデンサーC10は、トランジスターM3、M4の接続点(ピンSw)における増幅変調信号、すなわちスイッチング電流を、インダクターL2とともに平滑化させる。このため、コンデンサーC10に寄生するインダクター成分が大きいと、トランジスターM3、M4と同様に、オーバーシュート等のような電圧ノイズを発生させる。この電圧ノイズが、帰還経路を介してLSI500のピンVfb、Ifbに入力されると、トランジスターM3、M4の不正スイッチングを発生させて、駆動信号COM−Aの波形精度を低下させるだけでなく、駆動回路50で消費される電力の増大を招く点についても、トランジスターM3、M4と同様である。
そして、当該2つの外部電極82のうち、グラウンドの端子922に接続される外部電極82は、端子Outに接続される外部電極82よりもLSI500の側に向いている。これをプリント回路基板90でみると、コンデンサーC10に接続される2つの端子のうち、グラウンドの端子922は、駆動回路50において出力となる端子924よりもLSI500に近くなっているので、端子922からLSI500までに至るグラウンドのインピーダンスが小さくなる。
なお、トランジスターM3、M4との接続点(ピンSw)に現れる増幅変調信号は、変調信号Msと論理振幅が異なるだけであるので、例えば増幅変調信号を減衰した上で、変調信号Msと同様に帰還する構成とすれば良い。
Claims (5)
- 源信号をパルス変調した変調信号を生成する変調回路と、
前記変調信号を増幅して増幅変調信号を生成するトランジスターと、
前記増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するローパスフィルターと、
前記駆動信号が印加されることで変位する複数の圧電素子と、
前記圧電素子の変位により内部容積が変化するキャビティと、
前記キャビティの内部容積の変化に応じて前記キャビティ内の液体を吐出するために設けられたノズルと、
前記変調回路、前記トランジスターおよび前記ローパスフィルターが実装された回路基板と、
を有し、
前記変調信号の周波数は、1MHz以上8MHz以下であり、
前記トランジスターは、
第1電極、第2電極および第3電極と、
当該トランジスターを構成するダイの一方の面に接着され、前記第1電極に電気的に接続される導電性のクリップと、
を含み、
前記第2電極および前記第3電極は、前記ダイの他方の面に設けられ、
前記回路基板は、
前記第1電極に対応する第1端子、前記第2電極に対応する第2端子、および、前記第3電極に対応する第3端子を有し、
前記トランジスターの第2電極が前記第2端子に接続され、前記第3電極が前記第3端子に接続され、
前記クリップの一部が前記第1端子に接続された
ことを特徴とする液体吐出装置。 - 前記回路基板において、前記トランジスターが実装される領域にはスルーホールが設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記クリップは、
前記第2電極および前記第3電極を囲むように前記回路基板に接続される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の液体吐出装置。 - 前記変調回路は、
前記変調信号、前記増幅変調信号、または、前記駆動信号のいずれかに応じた信号を帰還して前記変調信号を生成する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 駆動信号が印加されることで変位する複数の圧電素子と、
前記圧電素子の変位により内部容積が変化するキャビティと、
前記キャビティの内部容積の変化に応じて前記キャビティ内の液体を吐出するために設けられたノズルと、
変調回路、トランジスターおよびローパスフィルターが実装された回路基板と、
を有する液体吐出装置の制御方法であって、
前記変調回路は、源信号をパルス変調した変調信号を生成し、
前記変調信号の周波数は、1MHz以上8MHz以下であり、
前記トランジスターは、前記変調信号を増幅して増幅変調信号を生成し、
前記ローパスフィルターは、前記増幅変調信号を平滑化して前記駆動信号を生成し、
前記トランジスターは、
第1電極、第2電極および第3電極と、
当該トランジスターを構成するダイの一方の面に接着され、前記第1電極に電気的に接続される導電性のクリップと、
を含み、
前記第2電極および前記第3電極は、前記ダイの他方の面に設けられ、
前記回路基板は、
前記第1電極に対応する第1端子、前記第2電極に対応する第2端子、および、前記第3電極に対応する第3端子を有し、
前記トランジスターの第2電極が前記第2端子に接続され、前記第3電極が前記第3端子に接続され、
前記クリップの一部が前記第1端子に接続された
ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
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