JP6753075B2 - 駆動回路および液体吐出装置 - Google Patents
駆動回路および液体吐出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6753075B2 JP6753075B2 JP2016034994A JP2016034994A JP6753075B2 JP 6753075 B2 JP6753075 B2 JP 6753075B2 JP 2016034994 A JP2016034994 A JP 2016034994A JP 2016034994 A JP2016034994 A JP 2016034994A JP 6753075 B2 JP6753075 B2 JP 6753075B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- signal
- transistor
- period
- drive signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04541—Specific driving circuit
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04581—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04588—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits using a specific waveform
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04593—Dot-size modulation by changing the size of the drop
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04596—Non-ejecting pulses
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Description
そこで、本発明のいくつかの態様の目的の一つは、消費電力を改善した駆動回路および液体吐出装置を提供することにある。
上記一態様に係る液体吐出装置によれば、D級増幅方式と比較して、ローパスフィルターが不要であるので、当該ローパスフィルターにおいて消費される電力を無視することができ、その分、低消費電力化が図られる。さらに、選択信号の論理レベルが所定期間反転することにより、駆動信号の波形が補正されるので、波形再現性を向上させることができる。なお、選択信号の論理レベルが所定期間反転する例としては典型的にはパルス挿入である。また、差動増幅器としては、オペアンプやコンパレーター等を用いることができる。
また、上記一態様に係る液体吐出装置において、前記選択部は、前記駆動信号の電圧が上昇する期間では、前記ハイサイドトランジスターを選択し、前記駆動信号の電圧が低下する期間では、前記ローサイドトランジスターを選択する構成としても良い。
上記一態様に係る液体吐出装置において、前記選択部は、前記駆動信号が所定の閾値電圧以上で一定となる期間では、前記ハイサイドトランジスターを選択し、前記駆動信号が前記閾値電圧よりも低い電圧で一定となる期間では、前記ローサイドトランジスターを選択する構成としても良い。
この構成において、前記閾値電圧は、前記駆動信号の電圧の最高値よりも低く、前記駆動信号の電圧の最低値よりも高くしても良い。
また、本発明は、液体吐出装置に限られず、種々の態様で実現することが可能であり、例えば当該圧電素子のような容量性負荷を駆動する駆動回路や、液体吐出装置におけるヘッドユニットなどとしても概念することが可能である。
この図に示される印刷装置(その1)は、液体の一例であるインクを吐出することによって、紙などの媒体Pにインクドット群を形成し、これにより、画像(文字、図形等を含む)を印刷する液体吐出装置の一種である。
なお、印刷装置については、便宜的に符号を1で統一するが、後述するように、いくつかの態様が存在するので、区別するために印刷装置(その1)、印刷装置(その2)というように符号の代わりに括弧書を付与する場合がある。
移動機構6は、キャリッジ20を移動させるキャリッジモーター61と、両端が固定されたキャリッジガイド軸62と、キャリッジガイド軸62とほぼ平行に延在し、キャリッジモーター61により駆動されるタイミングベルト63と、を有している。
キャリッジ20は、キャリッジガイド軸62に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト63の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター61によりタイミングベルト63を正逆走行させると、キャリッジ20がキャリッジガイド軸62に案内されて往復動する。
なお、キャリッジ20には、フレキシブルフラットケーブル190を介してメイン基板(この図では省略)から駆動信号を含む各種の制御信号等が供給される構成となっている。
なお、本実施形態において主走査は、キャリッジ20を移動させることで実行されるが、媒体Pを移動させることで実行しても良く、キャリッジ20と媒体Pとの双方を移動させても良い。要は、媒体Pとキャリッジ20(印刷ヘッド22)とが相対的に移動する構成であれば良い。
この図に示されるように、1個のヘッドユニット3では、複数のノズルNが2列で配列する。ここで、説明の便宜上、この2列をそれぞれノズル列Na、Nbとする。
このようにノズルNを、ノズル列Na、Nbの2列で、Y方向にピッチP1の半分だけシフトして配置させることにより、Y方向の解像度を、1列の場合と比較して実質的に倍に高めることができる。
なお、1個のヘッドユニット3におけるノズルNの個数を便宜的にm(mは2以上の整数)とする。
図3に示されるように、アクチュエーター基板40は、流路基板42のうち、Z方向の負側の面上に圧力室基板44と振動板46とが設けられる一方、Z方向の正側の面上にノズル板41が設置された構造体である。
アクチュエーター基板40の各要素は、概略的にはY方向に長尺な略平板状の部材であり、例えば接着剤等により互いに固定される。また、流路基板42および圧力室基板44は、例えばシリコンの単結晶基板で形成される。
振動板46のうち圧力室基板44とは反対側の表面には、ノズルN(キャビティ442)毎に圧電素子Pztが形成される。
また、この例では、圧電体74に対し、共通の駆動電極72を下層とし、個別の駆動電極76を上層としたが、逆に駆動電極72を上層とし、駆動電極76を下層とする構成としても良い。
なお、アクチュエーター基板40については、駆動ICを直接実装した構成でも良い。
このため、圧電素子Pztは、駆動電極72、76に印加された電圧に応じて、上または下方向に変位する。詳細には、駆動電極76を介して印加される駆動信号の電圧Voutが低くなると、圧電素子Pztにおける中央部分が両端部分に対して上方向に撓む一方、当該電圧Voutが高くなると、下方向に撓む構成となっている。
ここで、上方向に撓めば、キャビティ442の内部容積が拡大(圧力が減少)するので、インクが液体貯留室Srから引き込まれる一方、下方向に撓めば、キャビティ442の内部容積が縮小(圧力が増加)するので、縮小の程度によっては、インク滴がノズルNから吐出される。このように、圧電素子Pztに適切な駆動信号が印加されると、当該圧電素子Pztの変位によって、インクがノズルNから吐出される。このため、少なくとも圧電素子Pzt、キャビティ442、ノズルNによってインクを吐出する吐出部が構成されることになる。
この図に示されるように、印刷装置1は、メイン基板100にヘッドユニット3が接続された構成となっている。ヘッドユニット3は、アクチュエーター基板40と、駆動IC50とに大別される。
メイン基板100は、駆動IC50に、制御信号Ctrや、駆動信号COM−A、COM−Bを供給し、アクチュエーター基板40に、電圧VBS(オフセット電圧)の保持信号を、配線550を介して供給する。
なお、印刷装置1では、4個のヘッドユニット3が設けられ、メイン基板100が、4個のヘッドユニット3をそれぞれ独立に制御する。4個のヘッドユニット3では、吐出するインクの色以外において異なることがないので、以下においては便宜的に1個のヘッドユニット3について代表して説明することにする。
このうち、制御部110は、CPUや、RAM、ROMなどを有する一種のマイクロコンピューターであり、印刷対象となる画像データがホストコンピューター等から供給されたときに、所定のプログラムを実行して各部を制御するための各種の制御信号等を出力する。
なお、駆動信号COM−A、COM−B(アナログ変換後の信号ain、bin、インピーダンス変換前の信号Ain、Bin)については、それぞれ後述するように台形波形である。
なお、制御部110は、移動機構6および搬送機構8を制御するが、このような構成については既知であるので省略する。
各選択部520は、選択制御部510による指示にしたがって、駆動信号COM−A、COM−Bのいずれかを選択し(または、いずれも選択せずに)、電圧Voutの駆動信号として、対応する圧電素子Pztの一端に印加する。
アクチュエーター基板40には、上述したようにノズルN毎に圧電素子Pztが1個ずつ設けられる。圧電素子Pztの各々における他端は共通接続されて、当該他端には配線550を介してオフセット電圧生成回路130による電圧VBSが印加される。
そこで先に、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を選択するための選択制御部510および選択部520の詳細な構成について説明する。
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とを繰り返す波形となっている。
本例では、駆動信号COM−A(信号Ain)の電圧の最高値をmaxとし、最低値をminとしたときに、便宜的にmax>Vth1>Vcen>minとして説明する。なお、max>Vcen>Vth1>minとしても良い。
なお、信号OCaの例については後述することにする。
この図に示されるように、選択制御部510には、クロック信号Sck、印刷データSI、制御信号LAT、CHが供給される。選択制御部510では、シフトレジスタ(S/R)512とラッチ回路514とデコーダー516との組が、圧電素子Pzt(ノズルN)のそれぞれに対応して設けられている。
印刷データSIは、クロック信号Sckに同期してノズルN(圧電素子Pzt)毎に、媒体Pの搬送に合わせて供給される。当該印刷データSIを、ノズルN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512である。
詳細には、m個の圧電素子Pzt(ノズル)の各々に対応した計m段のシフトレジスタ512が縦続接続されるとともに、図において左端に位置する1段のシフトレジスタ512に供給された印刷データSIが、クロック信号Sckにしたがって順次後段(下流側)に転送される構成となっている。
なお、図では、シフトレジスタ512を区別するために、印刷データSI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516は、ラッチ回路514によってラッチされた2ビットの印刷データSI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520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SIについては(MSB、LSB)と表記している。デコーダー516は、例えばラッチされた印刷データSI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レベルで、期間T2ではそれぞれL、Hレベルで、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SI、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520は、インバーター(NOT回路)522a、522bと、トランスファーゲート524a、524bとを有する。
デコーダー516からの選択信号Saは、トランスファーゲート524a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522aによって論理反転されて、トランスファーゲート524a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524bの正制御端に供給される一方で、インバーター522bによって論理反転されて、トランスファーゲート524bの負制御端に供給される。
トランスファーゲート524a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524b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524a、524b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Pztの一端に接続される。
トランスファーゲート524a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524b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514のそれぞれは、シフトレジスタ512に保持された印刷データSIを一斉にラッチする。図5において、L1、L2、…、Lm内の数字は、1段、2段、…、m段のシフトレジスタ512に対応するラッチ回路514によってラッチされた印刷データSIを示している。
すなわち、第1に、デコーダー516は、当該印刷データSI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516は、当該印刷データSI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516は、当該印刷データSI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516は、当該印刷データSI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。
印刷データSI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524aがオンし、トランスファーゲート524b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520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Pztの一端に供給されると、当該圧電素子Pztに対応したノズルN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、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、印刷データSI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、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、印刷データSIで規定された通りの中ドットが形成されることになる。
次に、選択信号Sa、Sbは期間T2においてL、Hレベルとなるので、駆動信号COM−Bの台形波形Bdp2が選択される。このため、ノズルNから、期間T2においてのみ小程度の量のインクが吐出されるので、媒体Pには、印刷データSIで規定された通りの小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N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、印刷データSI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、媒体Pの性質や搬送速度などに応じて、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Pztが、電圧の低下に伴って上方向に撓む例で説明したが、駆動電極72、76に印加する電圧を逆転させると、圧電素子Pztは、電圧の低下に伴って下向に撓むことになる。このため、圧電素子Pztが、電圧の低下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Vcenを基準に反転した波形となる。
なお、駆動回路の符号については、駆動信号COM−Aを出力する側を120aで、駆動信号COM−Bを出力する側を120bで、それぞれ統一するが、後述するように、いくつかの態様が存在するので、印刷装置と同様に、区別するために、駆動回路(その1)、駆動回路(その2)というように符号の代わりに括弧書を付与する場合がある。
なお、駆動回路120aへの入力である信号Ainの電圧をVinと表記し、出力であるノードN2の電圧をOutと表記する。
なお、差動増幅器221の出力信号は、後述するスイッチング動作のための信号として用いられる場合もあれば、リニア動作のための信号として用いられる場合もある。スイッチング動作のための信号として用いられる場合、Hレベルは電圧VDであり、Lレベルは電圧ゼロのグランドGndである。また、差動増幅器221による出力信号は、結局のところ、後述するようにトランジスター231、232のスイッチング動作およびリニア動作を制御するので、トランジスターの制御信号と言うことができる。
なお、駆動信号を降圧して帰還する一方、元駆動信号を電圧増幅して駆動信号として出力する構成でも良いので、駆動信号に基づく信号が差動増幅器221に帰還される、と言っても良い。
いずれにしても差動増幅器225から出力される信号の電圧は、グランドGndを基準にした絶対値でみたときに、電圧Vinと電圧Outとの差を示すことになる。
換言すれば、セレクター223は、信号ODaがLレベルであれば、トランジスター231を選択して、差動増幅器221の出力信号である差信号を当該トランジスター231のゲート端子に供給し、信号ODaがHレベルであれば、トランジスター232を選択して、上記差信号を当該トランジスター232のゲート端子に供給する一方、選択しなかったトランジスターのゲート端子には、後述するように当該トランジスターをオフにさせる信号を供給する構成となっている。
トランジスター231、232のドレイン端子同士は、互いに接続されて、駆動回路120aの出力端であるノードN2となっている。すなわち、ノードN2から駆動信号COM−Aが出力される構成となっている。
このような駆動回路(比較例)の動作について、駆動信号COM−Aを出力する側を例にとって説明する。
この図において、信号Ainは、駆動信号COM−Aのインピーダンス変換前の信号であるので、当該駆動信号COM−Aとほぼ同波形としている。また、上述したように、駆動信号COM−Aは、印刷周期Taにおいて2つの同じ台形波形Adp1、Adp2が繰り返された波形であるので、信号Ainも同様な繰り返し波形である。
図18における電圧波形のそれぞれについての電圧を示す縦スケールは、説明の便宜上、必ずしも揃っていない。
期間P1では、信号Gt1がHレベルであるので、Pチャネル型のトランジスター231はオフする。
一方、当該期間P1では、まず信号Ainの電圧VinがノードN2の電圧Outよりも先んじて低下する。逆にいえば、電圧Outは、電圧Vin以上となる。このため、信号Gt2として選択される差動増幅器221の出力信号の電圧は、両者の差電圧に応じて高くなり、ほぼHレベルに振れる。信号Gt2がHレベルになると、トランジスター232がオンするので、電圧Outが低下する。なお、電圧Outは、コンデンサーC0や容量性を有する圧電素子Pztなどにより、実際には、一気にグランドGndに低下することはなく、時間積分で緩慢に低下する。
電圧Outが電圧Vinよりも低くなると、信号Gt2がLレベルになり、トランジスター232がオフするが、電圧Vinが低下しているので、再び電圧Outが電圧Vin以上となる。このため、信号Gt2がHレベルとなって、トランジスター232が再びオンすることになる。
期間P1では、信号Gt2がH、Lレベルで交互に切り替えられ、これにより、トランジスター232は、オンオフを繰り返す動作、すなわちスイッチング動作をすることになる。このスイッチング動作により、電圧Outを電圧Vinの低下に追従させる制御が実行されることになる。
前の期間P1では、電圧Outが電圧Vinに追従するように制御されるが、その制御内容は、上述したようにトランジスター232のスイッチング動作である。このため、期間P2の開始直後、すなわち電圧Vinが最低値minで一定に転じた直後では、電圧Outが、電圧Vinに一致していない場合がある。
したがって、期間P2において、電圧Outは、当該電圧Outを低下させる方向と上昇させる方向とが均衡する地点、すなわち、電圧Vin(最低値min)に一致する地点で一定になる。このとき、トランジスター232は線形(リニア)動作となり、信号Gt2は、トランジスター232におけるソース・ドレイン間の抵抗、および、抵抗素子Ru、Rdで定まる電圧Outが電圧Vinとなるような電圧で一定となる。
なお、図18では、期間P1から期間P2にかけての信号Gt2の電圧変化については簡略化して、直ちに一定となった状態を示している。
期間P3では、信号Gt2がLレベルであるので、Nチャネル型のトランジスター232はオフする。
一方、当該期間P3では、まず電圧Vinが電圧Outよりも先んじて上昇する。逆にいえば、電圧Outは、電圧Vinよりも低くなる。このため、信号Gt1として選択される差動増幅器221の出力信号の電圧は、両者の差電圧に応じて低くなり、ほぼLレベルに振れる。信号Gt1がLレベルになると、トランジスター231がオンするので、電圧Outが上昇する。なお、電圧Outは、コンデンサーC0や容量性を有する圧電素子Pztなどにより、実際には、一気に電圧VDに上昇することはなく、時間積分で緩慢に上昇する。
電圧Outが電圧Vin以上になると、信号Gt2がHレベルになり、トランジスター231がオフする。トランジスター231がオフすると、電圧Outの上昇は停止するが、電圧Vinが上昇しているので、再び電圧Outが電圧Vinよりも低くなる。このため、信号Gt1がLレベルとなって、トランジスター231が再びオンすることになる。
期間P3では、信号Gt1がH、Lレベルで交互に切り替えられ、これにより、トランジスター231は、スイッチング動作をすることになる。このスイッチング動作により、電圧Outを電圧Vinの上昇に追従させる制御が実行されることになる。
前の期間P3では、電圧Outが電圧Vinに追従するように制御されるが、その制御内容は、上述したようにトランジスター231によるスイッチング動作であるので、期間P4において電圧Vinが最高値maxで一定に転じた直後では、電圧Outが、信号Ainの電圧Vinに一致していない場合がある。
したがって、期間P4において、電圧Outは、当該電圧Outを低下させる方向と上昇させる方向とが均衡する地点、すなわち、電圧Vin(最高値max)に一致する地点で一定になる。このとき、トランジスター232はリニア動作となり、信号Gt2は、トランジスター232におけるソース・ドレイン間の抵抗、および、抵抗素子Ru、Rdで定まる電圧Outが電圧Vin(最高値max)となるような電圧で一定となる。
なお、図18では、期間P3から期間P4にかけての信号Gt2の電圧変化については簡略化して、直ちに一定となった状態を示している。
期間P5では、電圧Outを信号Ainの電圧Vinに追従させる制御が実行されるが、期間P6において電圧Vinが電圧Vcenで一定に転じた直後では、電圧Outが、信号Ainの電圧Vinに一致していない場合があるが、期間P2に転じた直後と同様に、電圧Outは、電圧Vin(Vcen)に一致する地点で一定になる。このとき、トランジスター232はリニア動作となり、信号Gt2は、トランジスター232におけるソース・ドレイン間の抵抗、および、抵抗素子Ru、Rdで定まる電圧Outが電圧Vin(Vcen)となるような電圧で一定となる。
なお、図18では、期間P5から期間P6にかけての信号Gt2の電圧変化については簡略化して、直ちバランスした状態を示している。
すなわち、電圧Vinが低下する期間P1、P5ではトランジスター232のスイッチング動作により、電圧Vinが閾値Vth1よりも低い値で一定となる期間P2、P6では、トランジスター232のリニア動作により、電圧Vinが上昇する期間P3ではトランジスター231のスイッチング動作により、電圧Vinが閾値Vth1以上の値で一定となる期間P4では、トランジスター231のリニア動作により、それぞれ電圧Outを電圧Vinに追従させる制御が実行される。
また、駆動回路(比較例)において、電圧Voutが閾値Vth1以上の電圧で一定となる期間P4では、トランジスター231がリニア動作し、電圧Voutが閾値Vth1よりも低い電圧で一定となる期間P2、P6では、トランジスター232がリニア動作すると説明したが、同様な理由により、スイッチング動作する場合もあり得る。
この図において細線は入力である信号Ain(電圧Vin)の波形であり、太線は出力である駆動信号COM−A(電圧Out)の波形である。この図では、信号Ainの電圧Vinの低下に駆動信号COM−Aの電圧Outがスイッチング動作によって追従していたが、電圧Vinが一定となったときに、当該電圧Vinに対する電圧Outの偏差が大きくなった例を示している。
なお、図19の例は、電圧Vinが低下から一定に転じる場合を示しているが、同様な問題は、電圧Vinが上昇から一定に転じる場合でも発生し得る。ただし、一般に電圧Outの上昇を担うPチャネル型のトランジスター231は、Nチャネル型のトランジスター232よりも応答性が悪いので、スイッチング動作の終了直後のオーバーシュートにより偏差が拡大している可能性は低いと考えられる。
電圧Vinが上昇から一定に転じた場合に、当該電圧Vinに対する電圧Outの偏差が絶対値でみて閾値Vth2以上になったときに、特に図示しないが、挿入器227が、Lレベルの信号OCaにパルスPlsを挿入して信号ODaとして出力するので、強制的にトランジスター231がオフするとともに、トランジスター232がオンする。これにより、当該偏差を打ち消す方向に駆動信号COM−Aの電圧Outが低下する。なお、電圧Outの低下後では、上述したリニア動作により、電圧Outが電圧Vinに追従することになる。
プルアップが特に必要となる場合とは、信号Ain(駆動信号COM−A)が閾値Vth1よりも低い電圧で一定となる期間P2、P6、すなわちトランジスター232をリニア動作させる場合である。この場合、高位側のトランジスター231がオフであるので、低位側のトランジスター232によってノードN2の電圧Outを信号Ainに追従させるためには、ノードN2を高位側にプルアップする必要がある。逆に言えば、スイッチSwuは、期間P2、P6においてオンしてさえすれば良い。
一方、プルダウンが特に必要となる場合とは、信号Ain(駆動信号COM−A)が閾値Vth1以上の電圧で一定となる期間P4、すなわちトランジスター231をリニア動作させる場合である。この場合、ローサイドのトランジスター232がオフであるので、ハイサイドのトランジスター231によってノードN2の電圧Outを電圧Ainに追従させるために、ノードN2を低位側にプルダウンする必要がある。プルダウン側に設けるスイッチは、期間P4においてオンしてさえすれば良い。
そこで次に、駆動回路(その4)について説明する。
なおこの例では、制御部110は、信号VRa、VRbとして常時Hレベルをそれぞれ出力する。
この例において、抵抗素子Ruは、高または低の2段階で切替可能であり、詳細には、信号VSaがHレベルであれば高抵抗に、信号VSaがLレベルであれば低抵抗に、それぞれ設定される。
また、駆動回路(その3)では、パルス挿入器227が、制御部110から供給される信号VRaの側に設けられている。詳細には、パルス挿入器227は、差動増幅器225から出力される信号の電圧が閾値Vth2以上であれば、その時点における信号VRaの論理レベルを所定期間だけ反転させて信号VSaとして出力する。すなわち、パルス挿入器227は、電圧Vinと電圧Outとの差が絶対値でみて閾値Vth2以上であれば、信号VRaにパルスを挿入し、信号VSaとして出力する。
すなわち、箇所U1は、信号Ainの電圧Vinが低下から一定に転じた後に、当該電圧Vinに対する電圧Outの偏差が絶対値でみて閾値Vth2以上になった点である。
箇所U1では、パルスPlsにより信号VSaがLレベルになるので、抵抗素子Ruの抵抗値が低下し、ノードN2におけるプルアップが強まって電圧Outが上昇して、駆動回路(その1)と同様に、電圧Vinに対する電圧Outの偏差を小さくすることができる。
この構成において、プルアップ側の抵抗素子Ruについては、トランジスター232を動作させる期間(すなわち、信号OCaがHレベルとなる期間)に、当該電圧Vinに対する電圧Outの偏差が絶対値でみて閾値Vth2以上になったときに、電圧Outを上昇させるために当該抵抗素子Ruを低抵抗化すれば良い。
この図に示される駆動回路(その4)が図14に示した駆動回路(その3)と相違する点は、スイッチSwuを有する点である。スイッチSwuは、駆動回路(その2)と同様であり、セレクター223により信号Gt1として差動増幅器221の出力信号が選択される場合、すなわち期間P1、P2、P5、P6でオンする。一方で、スイッチSwuは、信号Gt2として差動増幅器221の出力信号が選択される場合、すなわち期間P3、P4でオフする。このため、駆動回路(その4)によれば、図14に示される駆動回路(その3)と比較して、貫通電流により消費される電力を抑えることができる。
プルアップ側のスイッチのオンオフと、プルダウン側のスイッチのオンオフとを個別に制御しても良い。
例えば、データdA(dB)についての、時間的に隣り合う離散値(データ)同士を比較し、当該離散値同士が同じであれば、電圧一定区間であるし、当該一定区間における離散値を判別することで、一定区間の電圧が閾値Vth1以上であるか否かを判別することができる。また、当該離散値同士のうち、時間的に後の離散値が前の離散値よりも電圧変換したときに高くなっていれば、電圧上昇区間であるし、時間的に後の離散値が前の離散値よりも電圧変換したときに低くなっていれば、電圧低下区間である。
データdA(dB)ではなく、アナログ変換後の信号を同様に解析しても良い。
Claims (5)
- 駆動信号により容量性負荷を駆動する駆動回路であって、
前記駆動信号の元となる元駆動信号の電圧と前記駆動信号の電圧とに基づいた差電圧を出力する差動増幅器と、
ハイサイドトランジスターおよびローサイドトランジスターを含み、前記駆動信号を出力端から出力するトランジスター対と、
前記ハイサイドトランジスターまたは前記ローサイドトランジスターのいずれかを選択し、当該選択したトランジスターのゲート端子に前記差電圧を印加し、非選択としたトランジスターのゲート端子に当該非選択としたトランジスターをオフにさせる信号を供給するセレクターと、
前記出力端を所定の第1電圧にプルアップするための第1抵抗素子と、
前記出力端を所定の第2電圧にプルダウンするための第2抵抗素子と、
を備え、
前記セレクターは、所定の信号に基づいて、前記差電圧を印加するトランジスターを選択し、
前記差電圧が閾値以上となったときに、前記所定の信号に所定のパルスが挿入される
ことを特徴とする駆動回路。 - 前記セレクターは、
前記駆動信号の電圧が上昇する期間では、前記ハイサイドトランジスターを選択し、
前記駆動信号の電圧が低下する期間では、前記ローサイドトランジスターを選択する
ことを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。 - 前記セレクターは、
前記駆動信号が所定の閾値電圧以上で一定となる期間では、前記ハイサイドトランジスターを選択し、
前記駆動信号が前記閾値電圧よりも低い電圧で一定となる期間では、前記ローサイドトランジスターを選択する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の駆動回路。 - 前記閾値電圧は、
前記駆動信号の電圧の最高値よりも低く、
前記駆動信号の電圧の最低値よりも高い、
ことを特徴とする請求項3に記載の駆動回路。 - 駆動信号の印加により変位する圧電素子を含み、当該圧電素子の変位により液体を吐出する吐出部と、
前記駆動信号の元となる元駆動信号の電圧と前記駆動信号の電圧とに基づいた差電圧を出力する差動増幅器と、
ハイサイドトランジスターおよびローサイドトランジスターを含み、前記駆動信号を出力端から出力するトランジスター対と、
前記ハイサイドトランジスターまたは前記ローサイドトランジスターのいずれかを選択し、当該選択したトランジスターのゲート端子に前記差電圧を印加し、非選択としたトランジスターのゲート端子に当該非選択としたトランジスターをオフにさせる信号を供給するセレクターと、
前記出力端を所定の第1電圧にプルアップするための第1抵抗素子と、
前記出力端を所定の第2電圧にプルダウンするための第2抵抗素子と、
を備え、
前記セレクターは、所定の信号に基づいて、前記差電圧を印加するトランジスターを選択し、
前記差電圧が閾値以上となったときに、前記所定の信号に所定のパルスが挿入される
ことを特徴とする液体吐出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016034994A JP6753075B2 (ja) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | 駆動回路および液体吐出装置 |
US15/418,893 US9925766B2 (en) | 2016-02-26 | 2017-01-30 | Liquid ejecting apparatus, drive circuit, and head unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016034994A JP6753075B2 (ja) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | 駆動回路および液体吐出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017149071A JP2017149071A (ja) | 2017-08-31 |
JP6753075B2 true JP6753075B2 (ja) | 2020-09-09 |
Family
ID=59679225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016034994A Active JP6753075B2 (ja) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | 駆動回路および液体吐出装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9925766B2 (ja) |
JP (1) | JP6753075B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6766372B2 (ja) * | 2016-02-26 | 2020-10-14 | セイコーエプソン株式会社 | 駆動回路および液体吐出装置 |
JP7039970B2 (ja) | 2017-11-30 | 2022-03-23 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置及び駆動回路 |
JP7062980B2 (ja) | 2018-01-31 | 2022-05-09 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置 |
JP7131335B2 (ja) | 2018-11-29 | 2022-09-06 | セイコーエプソン株式会社 | プリントヘッド及び液体吐出装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5105070B2 (ja) | 2008-02-14 | 2012-12-19 | セイコーエプソン株式会社 | 容量性負荷の駆動回路及び液体吐出装置 |
JP2010114711A (ja) | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Seiko Epson Corp | 電力増幅装置 |
JP6287341B2 (ja) * | 2014-03-03 | 2018-03-07 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置および液体吐出装置の制御方法 |
-
2016
- 2016-02-26 JP JP2016034994A patent/JP6753075B2/ja active Active
-
2017
- 2017-01-30 US US15/418,893 patent/US9925766B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017149071A (ja) | 2017-08-31 |
US9925766B2 (en) | 2018-03-27 |
US20170246862A1 (en) | 2017-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6759643B2 (ja) | 液体吐出装置、駆動回路および集積回路 | |
JP6716953B2 (ja) | 液体吐出装置および駆動回路 | |
JP6794635B2 (ja) | 駆動回路、駆動回路の制御方法および液体吐出装置 | |
JP6753075B2 (ja) | 駆動回路および液体吐出装置 | |
JP6578884B2 (ja) | 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット | |
JP6668858B2 (ja) | 液体吐出装置、駆動回路および集積回路 | |
JP2018103419A (ja) | 液体吐出装置および駆動回路 | |
US9421762B1 (en) | Liquid ejecting apparatus, drive circuit, and head unit | |
JP6766372B2 (ja) | 駆動回路および液体吐出装置 | |
JP6728761B2 (ja) | 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット | |
JP6836120B2 (ja) | 液体吐出装置および駆動回路 | |
JP6753246B2 (ja) | 液体吐出装置および駆動回路 | |
JP2017149075A (ja) | 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット | |
JP6794634B2 (ja) | 駆動回路および液体吐出装置 | |
JP2016175336A (ja) | 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット | |
JP2017165069A (ja) | 液体吐出装置、駆動回路および集積回路 | |
JP2017165068A (ja) | 液体吐出装置、駆動回路および集積回路 | |
JP6699414B2 (ja) | 液体吐出装置、駆動回路および集積回路 | |
JP2017149063A (ja) | 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット | |
JP2016175339A (ja) | 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット | |
JP2017149069A (ja) | 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット | |
JP2017149073A (ja) | 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット | |
JP2018099863A (ja) | 液体吐出装置および駆動回路 | |
JP2016175335A (ja) | 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット | |
JP2016175334A (ja) | 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190110 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191021 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191203 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200721 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200803 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6753075 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |