JP6896559B2

JP6896559B2 - インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ

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Publication number: JP6896559B2
Application number: JP2017159541A
Authority: JP
Inventors: 光幸日吉
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2037-08-22
Also published as: JP2019038116A

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタに関する。

印刷データに応じて印刷媒体に画像を形成するインクジェットプリンタが実用化されている。インクジェットプリンタは、例えば、インクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを制御するヘッドコントローラとを備える。

インクジェットヘッドは、インクを吐出する為のアクチュエータと、ヘッドコントローラの制御に基づいてアクチュエータを駆動するドライバＩＣとを備える。

ヘッドコントローラは、インクジェットヘッドのドライバＩＣに複数の電源電圧を供給する。ヘッドコントローラは、予め定められた順序に基づいて複数の電源電圧の投入及び遮断を行う。これにより、ヘッドコントローラは、ドライバＩＣ内において貫通電流が流れることを防ぐ。

特開２００５−２７１６０号公報

しかしながら、ヘッドコントローラが予め定められた順序で複数の電源電圧の投入及び遮断を行ったとしても、ヘッドコントローラとインクジェットヘッドとを接続する配線に接続不良が存在する場合、ドライバＩＣに供給される電源電圧の投入の順序が予め定められた順序に対応しない。この結果、ドライバＩＣ内において貫通電流が流れ、ドライバＩＣにおいて熱が生じ、ドライバＩＣが破壊される可能性があるという課題がある。

本発明は、安全性の高いインクジェットヘッド及びインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

実施形態に係るインクジェットヘッドは、ヘッドコントローラから供給される電源電圧及び制御信号に基づきインクを吐出するインクジェットヘッドであって、通信インタフェースと、チャネル群と、バッファＩＣと、ドライバＩＣと、リカバリ回路と、を具備する。通信インタフェースは、前記ヘッドコントローラから電源電圧が供給される電源電圧入力端子と、前記ヘッドコントローラから制御信号が供給される制御信号入力端子とを有する。チャネル群は、インクを吐出する。バッファＩＣは、前記電源電圧入力端子に接続され、前記制御信号入力端子から供給された前記制御信号を正規化し、出力する。ドライバＩＣは、前記電源電圧入力端子に接続され、前記バッファＩＣから出力された前記制御信号に基づき前記チャネル群を駆動する。リカバリ回路は、前記制御信号入力端子の電位を前記ドライバＩＣの電源入力端子に供給し、且つ前記ドライバＩＣの前記電源入力端子の電位が前記バッファＩＣの電源入力端子に供給されることを防ぐ。

図１は、一実施形態に係るインクジェットプリンタの構成の例についての説明図である。図２は、一実施形態に係るインクジェットヘッド及びヘッドコントローラの構成の例についての説明図である。図３は、一実施形態に係るドライバＩＣの構成の例についての説明図である。図４は、ヘッドコントローラ及びインクジェットヘッドの正常時の動作について説明する為の説明図である。図５は、ヘッドコントローラ及びインクジェットヘッドの異常時の動作について説明する為の説明図である。

以下、一実施形態に係るインクジェットプリンタ、及びインクジェットヘッドについて図面を参照して説明する。
まず、一実施形態に係るインクジェットプリンタ１について説明する。図１は、一実施形態に係るインクジェットプリンタ１の構成例を示す説明図である。

インクジェットプリンタ１は、インクジェット記録装置の一例である。なお、インクジェット記録装置はこれに限らず、複写機のような他の装置であっても良い。

インクジェットプリンタ１は、例えば、記録媒体である印刷媒体を搬送しながら画像形成等の各種処理を行う。インクジェットプリンタ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、通信インタフェース１４、ディスプレイ１５、操作部１６、搬送モータ１７、モータ駆動回路１８、ポンプ１９、ポンプ駆動回路２０、インクジェットヘッド２１、ヘッドコントローラ２２、及び電源回路２３を備える。さらに、インクジェットプリンタ１は、図示されない給紙カセット及び排紙トレイを備える。

ＣＰＵ１１は、演算処理を実行する演算素子（たとえば、プロセッサ）である。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶されているプログラムなどのデータに基づいて種々の処理を行う。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されているプログラムを実行することにより、種々の動作を実行可能な制御部として機能する。

ＲＯＭ１２は、読み出し専用の不揮発性メモリである。ＲＯＭ１２は、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。

ＲＡＭ１３は、ワーキングメモリとして機能する揮発性のメモリである。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１の処理中のデータなどを一時的に格納する。また、ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が実行するプログラムを一時的に格納する。

通信インタフェース１４は、他の機器と通信するインタフェースである。通信インタフェース１４は、例えば、インクジェットプリンタ１に印刷指令を送信する上位装置との通信に用いられる。通信インタフェース１４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＷｉ−ｆｉ（登録商標）などの規格に応じて他の機器と無線通信を行うものであってもよい。

ディスプレイ１５は、ＣＰＵ１１、または図示されないグラフィックコントローラなどの表示制御部から入力される映像信号に応じて画面を表示する表示装置である。例えば、ディスプレイ１５には、インクジェットプリンタ１の設定の画面が表示される。

操作部１６は、操作に基づいて、操作信号を生成する。操作部１６は、例えば、タッチセンサ、テンキー、電源キー、用紙フィードキー、種々のファンクションキー、またはキーボードなどである。タッチセンサは、例えば、抵抗膜式タッチセンサ、または静電容量式タッチセンサ等である。タッチセンサは、ある領域内において指定された位置を示す情報を取得する。タッチセンサは、上記のディスプレイ１５と一体にタッチパネルとして構成されることにより、ディスプレイ１５に表示された画面上のタッチされた位置を示す信号を生成する。

搬送モータ１７は、回転することによって、印刷媒体を搬送する為の図示されない搬送路の搬送部材を動作させる。搬送部材は、印刷媒体を搬送するベルト、ローラ、及びガイドなどである。搬送モータ１７は、印刷媒体を保持するベルトと連動して動作するローラを駆動することによって印刷媒体をガイドに沿って搬送させる。

モータ駆動回路１８は、搬送モータ１７を駆動する回路である。モータ駆動回路１８は、ＣＰＵ１１から入力された搬送制御信号に従って搬送モータ１７を駆動することにより、給紙カセットの印刷媒体を、インクジェットヘッド２１を経由させて排紙トレイに搬送する。給紙カセットは、複数の印刷媒体を収容するカセットである。排紙トレイは、インクジェットプリンタ１によって画像形成されて排出された印刷媒体を収容する。

ポンプ１９は、例えばインクが保持されているインクタンク（図示せず）とインクジェットヘッド２１とを連通するチューブを備える。具体的には、チューブは、インクジェットヘッド２１の図示されない共通インク室と連通されている。

ポンプ駆動回路２０は、ＣＰＵ１１から入力されたインク供給制御信号に従ってポンプ１９を駆動することによって、インクタンク内のインクをインクジェットヘッド２１の共通インク室に供給させる。

インクジェットヘッド２１は、印刷媒体に画像を形成する画像形成部である。インクジェットヘッド２１は、ヘッドコントローラ２２から供給される電源電圧及び制御信号に基づき、搬送モータ１７及び図示されない保持ローラによって搬送される印刷媒体にインクを吐出することにより、画像を形成する。インクジェットプリンタ１は、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、及びブラック等の各色にそれぞれ対応した複数のインクジェットヘッド２１を備えていてもよい。

ヘッドコントローラ２２は、インクジェットヘッド２１を制御する回路である。ヘッドコントローラ２２は、インクジェットヘッド２１を動作させることにより、インクジェットヘッド２１からインクを吐出させる。ヘッドコントローラ２２は、インクジェットヘッド２１に複数の電源電圧を供給する。また、ヘッドコントローラ２２は、通信インタフェース１４を介して入力された印刷指令に基づいて制御信号を生成する。ヘッドコントローラ２２は、電源電圧及び制御信号を供給することにより、印刷媒体に対してインクジェットヘッド２１により画像を形成させる。

電源回路２３は、商用電源から供給された交流電力を直流電力に変換する。電源回路２３は、直流電力をインクジェットプリンタ１内の各構成に供給する。

図２は、インクジェットヘッド２１及びヘッドコントローラ２２の詳細な構成について説明する為の説明図である。インクジェットヘッド２１とヘッドコントローラ２２とは、伝送用のフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）基板（以下、伝送ＦＰＣ３１と称する）を介して接続される。これにより、ヘッドコントローラ２２は、インクジェットヘッド２１に対して電源電圧及び制御信号を供給することができる。

まずヘッドコントローラ２２について説明する。
ヘッドコントローラ２２は、電源電圧生成器３２、電源シーケンス回路３３、第１の通信インタフェース３４、制御ＩＣ３５、及び第２の通信インタフェース３６を備える。

電源電圧生成器３２は、電源回路２３から供給された直流電圧ＤＣＶを用いて、インクジェットヘッド２１の動作に必要な複数の電源電圧、及び制御ＩＣ３５の動作に必要な電源電圧を生成する。直流電圧ＤＣＶは、例えば３９Ｖである。

例えば、電源電圧生成器３２は、直流電圧ＤＣＶを用いて、電源電圧ＶＡＡ−ＩＮ、電源電圧ＶＣＣ−ＩＮ、電源電圧ＶＤＤ−ＩＮ、及び電源電圧ＶＯＬ−ＬＯＧを生成する。電源電圧ＶＡＡ−ＩＮは、インクジェットヘッド２１で用いられる電源電圧ＶＡＡを生成する為の電源電圧である。電源電圧ＶＡＡ−ＩＮは、例えば２０Ｖである。電源電圧ＶＣＣ−ＩＮは、インクジェットヘッド２１で用いられる電源電圧ＶＣＣを生成する為の電源電圧である。電源電圧ＶＣＣ−ＩＮは、例えば３９Ｖである。電源電圧ＶＤＤ−ＩＮは、インクジェットヘッド２１で用いられる電源電圧ＶＤＤを生成する為の電源電圧である。電源電圧ＶＤＤ−ＩＮは、例えば５Ｖである。電源電圧ＶＤＤ−ＬＯＧは、制御ＩＣ３５を動作させる為の電源電圧である。電源電圧ＶＤＤ−ＬＯＧは、例えば５Ｖである。

電源電圧生成器３２は、電源電圧ＶＡＡ−ＩＮ、電源電圧ＶＣＣ−ＩＮ、及び電源電圧ＶＤＤ−ＩＮを電源シーケンス回路３３に供給する。また、電源電圧生成器３２は、電源電圧ＶＤＤ−ＬＯＧを制御ＩＣ３５に供給する。

電源シーケンス回路３３は、インクジェットヘッド２１への各電源電圧の投入と遮断とを行う。電源シーケンス回路３３は、イネーブル状態である場合、インクジェットヘッド２１への各電源電圧の投入及び遮断を行う。また、電源シーケンス回路３３は、ディセーブル状態である場合、各電源電圧の投入及び遮断を行わない。電源シーケンス回路３３は、制御ＩＣ３５の制御に基づき、イネーブル状態とディセーブル状態とを切り替える。

電源シーケンス回路３３は、電源電圧生成器３２から供給された電源電圧ＶＡＡ−ＩＮ、電源電圧ＶＣＣ−ＩＮ、及び電源電圧ＶＤＤ−ＩＮに基づき、インクジェットヘッド２１に対して電源電圧ＶＡＡ、電源電圧ＶＣＣ、及び電源電圧ＶＤＤを出力する。

電源シーケンス回路３３は、予め設定された順序（シーケンス）に基づき、各電源電圧の出力を開始（投入）する。また、電源シーケンス回路３３は、予め設定された順序（シーケンス）に基づき、各電源電圧の出力を停止（遮断）する。電源シーケンス回路３３は、電源の投入時において、電源電圧ＶＤＤ、電源電圧ＶＣＣ、電源電圧ＶＡＡの順に電源電圧を投入する。また、電源シーケンス回路３３は、電源の遮断時において、電源電圧ＶＡＡ、電源電圧ＶＣＣ、電源電圧ＶＤＤの順に電源電圧を遮断する。

第１の通信インタフェース３４は、ＣＰＵ１１または通信インタフェース１４と、制御ＩＣとを接続するインタフェースである。通信インタフェース１４を介して接続された上位装置、またはＣＰＵ１１から第１の通信インタフェース３４に入力された印刷指令は、制御ＩＣ３５に供給される。

制御ＩＣ３５は、電源電圧ＶＤＤ−ＬＯＧにより動作する。制御ＩＣ３５は、第１の通信インタフェース３４を介して入力された印刷指令に基づいて、制御信号を生成する。制御信号は、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、初期化信号ＩＮＩＴ、及び印刷データＳＤＩなどを含む。制御ＩＣ３５は、制御信号を伝送ＦＰＣ３１を介してインクジェットヘッド２１に出力する。

また、制御ＩＣ３５は、電源シーケンス回路３３の動作をイネーブル状態とディセーブル状態とで切り替える為のスイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷを生成する。制御ＩＣ３５は、スイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷを電源シーケンス回路３３に入力することにより、電源シーケンス回路３３の動作をイネーブル状態とディセーブル状態とで切り替える。例えば、制御ＩＣ３５は、電源電圧ＶＤＤ−ＬＯＧの供給を受けて起動した場合、電源シーケンス回路３３の動作をイネーブル状態に切り替える。また、制御ＩＣ３５は、ＣＰＵ１１から所定の信号を受け取った場合に電源シーケンス回路３３の動作をディセーブル状態に切り替える。

第２の通信インタフェース３６は、インクジェットヘッド２１とヘッドコントローラ２２とを接続するインタフェースである。第２の通信インタフェース３６は、伝送ＦＰＣ３１が接続される種々の端子を備える。

例えば、第２の通信インタフェース３６は、電源シーケンス回路３３の電源電圧ＶＡＡの出力端子に接続された４つの端子、電源シーケンス回路３３の電源電圧ＶＣＣの出力端子に接続された２つの端子、及び電源シーケンス回路３３の電源電圧ＶＤＤの出力端子に接続された１つの端子を備える。また、第２の通信インタフェース３６は、制御ＩＣ３５のクロック信号ＣＫの出力端子に接続された１つの端子、制御ＩＣ３５のリセット信号ＲＳＴの出力端子に接続された１つの端子、制御ＩＣ３５の初期化信号ＩＮＩＴの出力端子に接続された１つの端子、及び制御ＩＣ３５の印刷データＳＤＩの出力端子に接続された１つの端子を備える。また、第２の通信インタフェース３６は、接地された７つの端子を備える。また、伝送ＦＰＣ３１も、第２の通信インタフェース３６の各端子に接続される複数の配線を備える。

電源シーケンス回路３３から出力された電源電圧ＶＡＡ、電源電圧ＶＣＣ、及び電源電圧ＶＤＤ、並びに制御ＩＣ３５から出力されたクロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、初期化信号ＩＮＩＴ、及び印刷データＳＤＩは、第２の通信インタフェース３６及び伝送ＦＰＣ３１を介して接続されたインクジェットヘッド２１に供給される。

なお、第２の通信インタフェース３６が備える端子の数、及び伝送ＦＰＣ３１の配線の数（芯数）は、インクジェットヘッド２１における消費電流に基づき決定することができ、上記の数に限定されるものではない。即ち、端子と配線の数は、インクジェットヘッド２１及びヘッドコントローラ２２の仕様に応じて適宜変更されてもよい。

次にインクジェットヘッド２１について説明する。
インクジェットヘッド２１は、チャネル群４１、通信インタフェース４２、バッファＩＣ４３、論理電源電圧生成器４４、ドライバＩＣ４５、リカバリ回路４６、及びヘッド基板４７を備える。チャネル群４１、通信インタフェース４２、バッファＩＣ４３、論理電源電圧生成器４４、ドライバＩＣ４５、及びリカバリ回路４６は、ヘッド基板４７に実装される。

チャネル群４１は、インクを吐出する部材である。チャネル群４１は、印加された電圧に応じてインクを吐出するチャネルが複数配列されて構成される。チャネル群４１は、ヘッド基板４７に接合された第１の圧電部材、第１の圧電部材に接合された第２の圧電部材、複数の電極、及びノズルプレートを備える。

第１の圧電部材及び第２の圧電部材は、互いに分極方向が対向するように接合される。第１の圧電部材及び第２の圧電部材には、第２の圧電部材側から第１の圧電部材に至る複数の平行な溝が形成されている。また、溝毎に電極が形成されている。２つの溝に形成された２つの電極により挟まれた第１の圧電部材及び第２の圧電部材は、２つの電極の電位差によって変形するアクチュエータとして構成される。

ノズルプレートは、溝を封止する部材である。ノズルプレートは、溝とインクジェットヘッド２１の外部とを連通させる複数の吐出ノズルが溝毎に形成されている。また、ノズルプレートにより封止された溝は、ポンプ１９によりインクが充填され、且つ壁が１対のアクチュエータにより構成される圧力室として機能する。

ドライバＩＣ４５から駆動波形が圧力室の壁を構成するアクチュエータの電極に入力された場合、アクチュエータが変形し、圧力室の容積が変化する。これにより、圧力室の圧力が変化し、圧力室内のインクが吐出ノズルから吐出される。本例では、圧力室と、吐出ノズルとの組合せをチャネルと称する。即ち、チャネル群４１は、溝の数に応じたチャネルを備える。

通信インタフェース４２は、インクジェットヘッド２１とヘッドコントローラ２２とを接続するインタフェースである。通信インタフェース４２は、伝送ＦＰＣ３１が接続される種々の端子を備える。

通信インタフェース４２は、ヘッドコントローラ２２から電源電圧が供給される複数の電源電圧入力端子と、ヘッドコントローラ２２から制御信号が供給される複数の制御信号入力端子とを有する。例えば、通信インタフェース４２は、伝送ＦＰＣ３１における電源電圧ＶＡＡの伝送用の複数の配線にそれぞれ接続される４つのＶＡＡ入力端子を備える。ＶＡＡ入力端子は、ドライバＩＣ４５の電源電圧ＶＡＡの電源入力端子にそれぞれ接続されている。また、通信インタフェース４２は、伝送ＦＰＣ３１における電源電圧ＶＣＣの伝送用の複数の配線にそれぞれ接続される２つのＶＣＣ入力端子を備える。ＶＣＣ入力端子は、ドライバＩＣ４５の電源電圧ＶＣＣの電源入力端子にそれぞれ接続されている。これらの構成により、伝送ＦＰＣ３１及び通信インタフェース４２を介して、ヘッドコントローラ２２から電源電圧ＶＡＡ及び電源電圧ＶＣＣがドライバＩＣ４５に供給される。

また、通信インタフェース４２は、伝送ＦＰＣ３１における電源電圧ＶＤＤの伝送用の配線に接続される１つのＶＤＤ入力端子を備える。ＶＤＤ入力端子は、第１のダイオード４８のアノードと、バッファＩＣ４３の電源入力端子とに並列に接続されている。第１のダイオード４８のカソードは、ドライバＩＣ４５の論理電源電圧生成器４４の電源入力端子に接続されている。この構成により、伝送ＦＰＣ３１及び通信インタフェース４２を介して、ヘッドコントローラ２２から電源電圧ＶＤＤが論理電源電圧生成器４４及びバッファＩＣ４３に供給される。

また、通信インタフェース４２は、伝送ＦＰＣ３１におけるクロック信号ＣＫの伝送用の配線に接続され、且つバッファＩＣ４３のクロック信号ＣＫの信号入力端子に接続された１つのＣＫ入力端子を備える。また、通信インタフェース４２は、伝送ＦＰＣ３１におけるリセット信号ＲＳＴの伝送用の配線に接続され、且つバッファＩＣ４３のリセット信号ＲＳＴの信号入力端子に接続された１つのＲＳＴ入力端子を備える。また、通信インタフェース４２は、伝送ＦＰＣ３１における初期化信号ＩＮＩＴの伝送用の配線に接続され、且つバッファＩＣ４３の初期化信号ＩＮＩＴの信号入力端子に接続された１つのＩＮＩＴ入力端子を備える。また、通信インタフェース４２は、伝送ＦＰＣ３１における印刷データＳＤＩの伝送用の配線に接続され、且つバッファＩＣ４３の印刷データＳＤＩの信号入力端子に接続された１つのＳＤＩ入力端子を備える。また、通信インタフェース４２は、接地された７つのＧＮＤ端子を備える。これらの構成により、伝送ＦＰＣ３１及び通信インタフェース４２を介して、ヘッドコントローラ２２からクロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、初期化信号ＩＮＩＴ、及び印刷データＳＤＩがバッファＩＣ４３に供給される。

バッファＩＣ４３は、通信インタフェース４２のＶＤＤ入力端子（電源電圧入力端子）に接続され、電源電圧ＶＤＤにより動作する。バッファＩＣ４３は、伝送ＦＰＣ３１及び通信インタフェース４２を介してヘッドコントローラ２２から供給された制御信号の電圧レベルを変更（正規化）し、ドライバＩＣ４５を制御する為の制御信号を生成し、ドライバＩＣ４５に供給する。例えば、バッファＩＣ４３は、クロック信号ＣＫの信号入力端子に入力されたクロック信号ＣＫを正規化し、クロック信号ＣＫ−ＩＣに変換する。また、バッファＩＣ４３は、リセット信号ＲＳＴの信号入力端子に入力されたリセット信号ＲＳＴを正規化し、リセット信号ＲＳＴ−ＩＣに変換する。また、バッファＩＣ４３は、初期化信号ＩＮＩＴの信号入力端子に入力された初期化信号ＩＮＩＴを正規化し、初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣに変換する。また、バッファＩＣ４３は、印刷データＳＤＩの信号入力端子に入力された印刷データＳＤＩを正規化し、印刷データＳＤＩ−ＩＣに変換する。バッファＩＣ４３は、クロック信号ＣＫ−ＩＣ、リセット信号ＲＳＴ−ＩＣ、初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣ、及び印刷データＳＤＩ−ＩＣをドライバＩＣ４５に入力する。

なお、バッファＩＣ４３の各信号入力端子は、入力保護回路として構成されている。即ち、クロック信号ＣＫの信号入力端子、リセット信号ＲＳＴの信号入力端子、初期化信号ＩＮＩＴの信号入力端子、及び印刷データＳＤＩの信号入力端子は、それぞれプラス側（信号入力端子から電源入力端子に向かって順方向）のダイオードが接続されていない構成となっている。これにより、信号入力端子に入力された信号の電圧が電源電圧ＶＤＤより高くなった場合であっても、信号入力端子から電源入力端子に電流が流れる事を防ぐことができる。

論理電源電圧生成器４４は、電源電圧ＶＤＤをドライバＩＣ４５の仕様に応じた電源電圧ＶＣＣ−ＩＣに変換する。論理電源電圧生成器４４は、電源電圧ＶＣＣ−ＩＣをドライバＩＣ４５に入力する。

ドライバＩＣ４５は、通信インタフェース４２のＶＡＡ入力端子、ＶＣＣ入力端子、及びなどの電源電圧入力端子、論理電源電圧生成器４４、並びにバッファＩＣ４３などに接続される。ドライバＩＣ４５は、バッファＩＣ４３から出力された制御信号に基づきチャネル群４１を駆動する。

ドライバＩＣ４５は、電源電圧ＶＡＡ、電源電圧ＶＣＣ、電源電圧ＶＤＤ−ＩＣを電源入力として、バッファＩＣ４３から入力されるクロック信号ＣＫ−ＩＣ、リセット信号ＲＳＴ−ＩＣ、初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣ、及び印刷データＳＤＩ−ＩＣなどの制御信号に基づき、駆動波形を生成する。ドライバＩＣ４５は、駆動波形をチャネル群４１のアクチュエータの電極に入力することにより、アクチュエータを変形させて、圧力室の容積を変化させる。これにより、ドライバＩＣ４５は、圧力室内のインクを吐出ノズルから吐出させる。

図３は、ドライバＩＣ４５の構成例について説明する為の説明図である。ドライバＩＣ４５は、論理回路５１、レベルシフタ５２、及びドライバ５３を備える。

論理回路５１は、電源電圧ＶＤＤ−ＩＣにより動作する。論理回路５１は、制御信号として入力されたクロック信号ＣＫ−ＩＣ、リセット信号ＲＳＴ−ＩＣ、初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣ、及び印刷データＳＤＩ−ＩＣに基づき、ドライバ５３のスイッチング素子を制御する為の駆動信号を生成する。論理回路５１は、駆動信号をレベルシフタに入力する。なお、論理回路５１は、印刷データＳＤＩ−ＩＣを一次的に保存するレジスタを備える。

論理回路５１の制御信号が入力される端子も、入力保護回路として構成されている。即ち、クロック信号ＣＫ−ＩＣの信号入力端子、リセット信号ＲＳＴ−ＩＣの信号入力端子、初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣの信号入力端子、及び印刷データＳＤＩ−ＩＣの信号入力端子は、それぞれプラス側（信号入力端子から電源入力端子に向かって順方向）のダイオードが接続されていない構成となっている。これにより、信号入力端子に入力された信号の電圧が電源電圧ＶＤＤ−ＩＣより高くなった場合であっても、信号入力端子から電源入力端子に電流が流れる事を防ぐことができる。

レベルシフタ５２は、論理回路５１から入力された駆動信号の電圧レベルを、電源電圧ＶＣＣを用いて変換する。レベルシフタ５２は、電圧レベルを変換した駆動信号をドライバ５３に入力する。

ドライバ５３は、例えばｐ−ＭＯＳＦＥＴ及びｎ−ＭＯＳＦＥＴにより構成されたスイッチング素子をチャネル群４１に構成される電極毎に２つ備える。スイッチング素子のゲートは、レベルシフタ５２の出力端子に接続されている。ｐ−ＭＯＳＦＥＴソースは、電源電圧ＶＡＡに接続され、ｎ−ＭＯＳＦＥＴのソースは、ＧＮＤに接続されている。また、２つのスイッチング素子の接続点であるそれぞれのドレインには、チャネル群４１の電極が接続されている。このような構成により、ドライバ５３は、電源電圧ＶＡＡまたはＧＮＤレベルを、レベルシフタ５２から入力された駆動信号に応じたタイミングで出力する。これにより、ドライバ５３は、チャネル群４１の各電極に駆動波形を入力する。この結果、ドライバ５３は、チャネル群４１の吐出ノズルからインクを吐出させる。

リカバリ回路４６は、通信インタフェース４２の制御信号入力端子の電位をドライバＩＣ４５の論理回路５１の電源入力端子に供給し、且つドライバＩＣ４５の論理回路５１の電源入力端子（または論理電源電圧生成器４４の電源入力端子）の電位がバッファＩＣ４３の電源入力端子に供給されることを防ぐ。リカバリ回路４６は、上記の第１のダイオード４８と、第２のダイオード４９とを備える。

上記したように、第１のダイオード４８は、アノードが通信インタフェース４２の電源電圧入力端子としてのＶＤＤ入力端子に接続され、カソードが論理電源電圧生成器４４の電源入力端子（またはドライバＩＣ４５の電源入力端子）に接続されている。

第２のダイオード４９は、通信インタフェース４２の制御信号入力端子としてのＩＮＩＴ入力端子にアノードが接続され、カソードが論理電源電圧生成器４４の電源入力端子（またはドライバＩＣ４５の電源入力端子）に接続されている。

上記の構成において、電源電圧ＶＤＤが伝送される経路において接続不良が存在する場合、バッファＩＣ４３及び論理電源電圧生成器４４に対して電源電圧ＶＤＤが供給されない状態になる。論理電源電圧生成器４４は、電源入力端子に電源電圧が供給されないと、電源電圧ＶＤＤ−ＩＣをドライバＩＣ４５に入力しない状態になる。

しかし、リカバリ回路４６は、電源電圧ＶＤＤが伝送される経路において接続不良が存在する場合、第２のダイオード４９を介して、制御信号が伝送される経路の電圧を論理電源電圧生成器４４の電源入力端子に供給することができる。例えば、リカバリ回路４６は、第２のダイオード４９を介して、初期化信号ＩＮＩＴの電圧を電源電圧ＶＤＤ−ＤＩとして、論理電源電圧生成器４４の電源入力端子に供給することができる。この場合、論理電源電圧生成器４４は、電源電圧ＶＤＤ−ＤＩを用いて電源電圧ＶＤＤ−ＩＣを生成することができる。

次に、電源電圧ＶＤＤが伝送される経路において接続不良が存在しない場合（正常時）と、接続不良が存在する場合（異常時）とにおける動作について説明する。

図４は、ヘッドコントローラ２２及びインクジェットヘッド２１の正常時の動作について説明する為の説明図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。

タイミングｔ１において、インクジェットプリンタ１の電源が投入されると、電源回路２３からヘッドコントローラ２２に直流電圧ＤＣＶが供給される。

電源電圧生成器３２は、直流電圧ＤＣＶが供給されると、タイミングｔ２において、電源電圧ＶＡＡ−ＩＮ、電源電圧ＶＣＣ−ＩＮ、電源電圧ＶＤＤ−ＩＮ、及び電源電圧ＶＤＤ−ＬＯＧを生成する。電源電圧生成器３２は、電源電圧ＶＡＡ−ＩＮ、電源電圧ＶＣＣ−ＩＮ、及び電源電圧ＶＤＤ−ＩＮを電源シーケンス回路３３に供給するともに、電源電圧ＶＤＤ−ＬＯＧを制御ＩＣ３５に供給する。

タイミングｔ３において、制御ＩＣ３５に印刷指令が入力されると、制御ＩＣ３５は、電源シーケンス回路３３をイネーブル状態にするスイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷを電源シーケンス回路３３に供給する。即ち、制御ＩＣ３５は、スイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷをＨレベルにする。電源シーケンス回路３３は、スイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷによりイネーブル状態になると、電源電圧ＶＤＤ、電源電圧ＶＣＣ、電源電圧ＶＡＡの順に出力を開始する。

タイミングｔ４において、電源シーケンス回路３３は、電源電圧ＶＤＤの出力を開始する。この時、インクジェットヘッド２１の論理電源電圧生成器４４は、電源電圧ＶＤＤ−ＩＣをドライバＩＣ４５に供給する。また、タイミングｔ４において、制御ＩＣ３５は、インクジェットヘッド２１のバッファＩＣ４３へのクロック信号ＣＫ及び初期化信号ＩＮＩＴの出力を開始する。また、タイミングｔ４において、バッファＩＣ４３は、クロック信号ＣＫ及び初期化信号ＩＮＩＴを正規化し、クロック信号ＣＫ−ＩＣ及び初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣをドライバＩＣ４５に供給する。

タイミングｔ５において、制御ＩＣ３５は、インクジェットヘッド２１のバッファＩＣ４３へのリセット信号ＲＳＴの出力を開始する。また、タイミングｔ５において、バッファＩＣ４３は、リセット信号ＲＳＴを正規化し、リセット信号ＲＳＴ−ＩＣをドライバＩＣ４５に供給する。

タイミングｔ６において、電源シーケンス回路３３は、電源電圧ＶＣＣの出力を開始する。これにより、ドライバＩＣ４５に電源電圧ＶＣＣが供給される。

タイミングｔ７において、電源シーケンス回路３３は、電源電圧ＶＡＡの出力を開始する。これにより、ドライバＩＣ４５に電源電圧ＶＡＡが供給される。

タイミングｔ８において、制御ＩＣ３５は、インクジェットヘッド２１のバッファＩＣ４３への印刷データＳＤＩの出力を開始する。また、タイミングｔ８において、バッファＩＣ４３は、印刷データＳＤＩを正規化し、印刷データＳＤＩ−ＩＣをドライバＩＣ４５に供給する。

制御ＩＣ３５は、タイミングｔ９においてインクジェットヘッド２１に印刷を開始させる。例えば、制御ＩＣ３５は、１ライン分の印刷データＳＤＩの出力が完了したタイミングｔ９において、初期化信号ＩＮＩＴをＨレベルからＬレベルに所定クロック分（例えば１クロック分）引き下げる。これにより、バッファＩＣ４３がドライバＩＣ４５に入力する初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣもＬレベルに引き下げられる。ドライバＩＣ４５の論理回路５１は、初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣがＬレベルに引き下げられたことをトリガーとして、クロック信号ＣＫ−ＩＣ、印刷データＳＤＩ−ＩＣ、及び電源電圧ＶＤＤ−ＩＣを用いて駆動信号の生成を開始する。これにより、レベルシフタ５２及びドライバ５３が動作を開始し、駆動波形がチャネル群４１の電極に入力される。この結果、印刷が実行される。

また、タイミングｔ１０において、印刷が完了したことを制御ＩＣ３５が認識した場合、制御ＩＣ３５は、電源シーケンス回路３３をディセーブル状態にするスイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷを電源シーケンス回路３３に供給する。即ち、制御ＩＣ３５は、スイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷをＬレベルにする。電源シーケンス回路３３は、スイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷによりディセーブル状態になると、電源電圧ＶＡＡ、電源電圧ＶＣＣ、電源電圧ＶＤＤの順に出力を停止する。

タイミングｔ１１において、電源シーケンス回路３３は、電源電圧ＶＡＡの出力を停止する。これにより、ドライバＩＣ４５への電源電圧ＶＡＡの供給が停止される。

タイミングｔ１２において、電源シーケンス回路３３は、電源電圧ＶＣＣの出力を停止する。これにより、ドライバＩＣ４５への電源電圧ＶＣＣの供給が停止される。

タイミングｔ１３において、電源シーケンス回路３３は、電源電圧ＶＤＤの出力を停止する。また、制御ＩＣ３５は、タイミングｔ１３において、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、及び初期化信号ＩＮＩＴの出力を停止する。即ち、制御ＩＣ３５は、タイミングｔ１３において、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、及び初期化信号ＩＮＩＴをＨレベルからＬレベルに引き下げる。これにより、バッファＩＣ４３からドライバＩＣ４５に供給されるクロック信号ＣＫ−ＩＣ、リセット信号ＲＳＴ−ＩＣ、及び初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣもＨレベルからＬレベルに引き下げられる。また、これにより、論理電源電圧生成器４４の電源入力端子にも電源電圧が供給されない状態になる。この結果、ドライバＩＣ４５への電源電圧ＶＤＤ−ＩＣの供給が停止される。

図５は、ヘッドコントローラ２２及びインクジェットヘッド２１の異常時の動作について説明する為の説明図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。

タイミングｔ４において、電源シーケンス回路３３は、電源電圧ＶＤＤの出力を開始する。しかし、電源電圧ＶＤＤが伝送される経路において接続不良が存在する場合、インクジェットヘッド２１の論理電源電圧生成器４４及びバッファＩＣ４３に電源電圧ＶＤＤが供給されない。また、タイミングｔ４において、制御ＩＣ３５は、インクジェットヘッド２１のバッファＩＣ４３へのクロック信号ＣＫ及び初期化信号ＩＮＩＴの出力を開始する。制御ＩＣ３５から出力された初期化信号ＩＮＩＴは、第２のダイオード４９を介して、論理電源電圧生成器４４の電源入力端子に電源電圧ＶＤＤ−ＤＩとして入力される。論理電源電圧生成器４４は、電源電圧ＶＤＤ−ＤＩを用いて電源電圧ＶＤＤ−ＩＣを生成し、ドライバＩＣ４５への電源電圧ＶＤＤ−ＩＣの供給を開始する。なお、電源電圧ＶＤＤが供給されない為、バッファＩＣ４３は、動作を停止したままになる。この為、バッファＩＣ４３からドライバＩＣ４５に対して、クロック信号ＣＫ−ＩＣ、及び初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣが供給されない。

タイミングｔ５において、制御ＩＣ３５は、インクジェットヘッド２１のバッファＩＣ４３へのリセット信号ＲＳＴの出力を開始する。しかし、バッファＩＣ４３が動作していない為、リセット信号ＲＳＴ−ＩＣがドライバＩＣ４５に供給されない。

タイミングｔ８において、制御ＩＣ３５は、インクジェットヘッド２１のバッファＩＣ４３への印刷データＳＤＩの出力を開始する。しかし、バッファＩＣ４３が動作していない為、印刷データＳＤＩ−ＩＣがドライバＩＣ４５に供給されない。また、この場合は、印刷が実行されない。

また、タイミングｔ１０において、制御ＩＣ３５は、電源シーケンス回路３３をディセーブル状態にするスイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷを電源シーケンス回路３３に供給する。即ち、制御ＩＣ３５は、スイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷをＬレベルにする。電源シーケンス回路３３は、スイッチング信号ＶＯＬ−ＳＷによりディセーブル状態になると、電源電圧ＶＡＡ、電源電圧ＶＣＣ、電源電圧ＶＤＤの順に出力を停止する。

タイミングｔ１３において、電源シーケンス回路３３は、電源電圧ＶＤＤの出力を停止する。また、制御ＩＣ３５は、タイミングｔ１３において、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、及び初期化信号ＩＮＩＴの出力を停止する。即ち、制御ＩＣ３５は、タイミングｔ１３において、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ、及び初期化信号ＩＮＩＴをＨレベルからＬレベルに引き下げる。これにより、論理電源電圧生成器４４の電源入力端子に供給されていた電源電圧ＶＤＤ−ＤＩが停止される。この結果、ドライバＩＣ４５への電源電圧ＶＤＤ−ＩＣの供給が停止される。

例えば、電源電圧ＶＡＡ及び電源電圧ＶＣＣがドライバＩＣ４５に供給され、且つ電源電圧ＶＤＤ−ＩＣがドライバＩＣ４５に供給されない場合、論理回路５１から駆動信号がレベルシフタ５２に供給されない状態になる。レベルシフタ５２は、電源電圧ＶＣＣが供給されており、且つ論理回路５１から駆動信号が供給されない場合、不定状態になる。この場合、レベルシフタ５２は、ドライバ５３の２つのスイッチング素子を同時にオンしてしまう可能性がある。ドライバ５３の２つのスイッチング素子が同時にオンされると、電源電圧ＶＡＡが２つのスイッチング素子の導電経路に印加され、貫通電流が流れる。

しかし、上記のように、リカバリ回路４６は、電源電圧ＶＤＤが伝送される経路において接続不良が存在し、バッファＩＣ４３及び論理電源電圧生成器４４に対して電源電圧ＶＤＤが供給されない場合であっても、通常Ｈレベルで維持される初期化信号ＩＮＩＴの電圧を電源電圧ＶＤＤ−ＤＩとして、第２のダイオード４９を介して、論理電源電圧生成器４４の電源入力端子に供給することができる。この構成によると、論理電源電圧生成器４４は、初期化信号ＩＮＩＴの電圧である電源電圧ＶＤＤ−ＤＩを用いて電源電圧ＶＤＤ−ＩＣを生成することができる。即ち、論理電源電圧生成器４４は、電源電圧ＶＤＤ−ＤＩにより、論理回路５１の電源電圧ＶＤＤ−ＩＣが入力される電源入力端子の電位を確保することができる。この結果、リカバリ回路４６は、論理回路５１から駆動信号がレベルシフタ５２に供給されず、レベルシフタ５２が不定状態になり、ドライバ５３に貫通電流が流れることを防ぐことができる。つまり、本実施形態のインクジェットヘッド及びインクジェットプリンタは、安全性が高い。

また、バッファＩＣ４３は、電源電圧ＶＤＤが供給されないと、ドライバＩＣ４５に対して制御信号を入力しない状態になる。即ち、バッファＩＣ４３は、ほぼＧＮＤレベルのクロック信号ＣＫ−ＩＣ、リセット信号ＲＳＴ−ＩＣ、初期化信号ＩＮＩＴ−ＩＣ、及び印刷データＳＤＩ−ＩＣをドライバＩＣ４５の論理回路５１に入力する状態になる。この場合、ドライバＩＣ４５の論理回路５１は、基準クロックであるクロック信号ＣＫ−ＩＣが供給されていない為、動作せず、電力を消費しない状態になる。これにより、最低限の電流で論理回路５１の電源入力端子の電位を確保することができる。この結果、ヘッドコントローラ２２の制御ＩＣ３５の電力の負担を軽減することができる。

また、バッファＩＣ４３の電源入力端子と、リカバリ回路４６の第２のダイオード４９のカソードとの間に、初期化信号ＩＮＩＴがバッファＩＣ４３の電源入力端子に入力される事を防ぐ第１のダイオード４８が接続されている。これにより、電源電圧ＶＤＤの伝送経路に接続不良が存在する場合に、バッファＩＣ４３が動作することを防ぐことができる。また、このように電源電圧ＶＤＤの伝送経路に接続不良が存在する場合に、バッファＩＣ４３及びドライバＩＣ４５を動作させないようにすることにより、ヘッドコントローラ２２の制御ＩＣ３５による不具合の検出を容易にすることができる。

なお、上記の実施形態では、リカバリ回路４６は、初期化信号ＩＮＩＴの電圧を論理電源電圧生成器４４を介してドライバＩＣ４５の論理回路５１に供給する構成であると説明したが、この構成に限定されない。リカバリ回路４６は、電源電圧ＶＣＣが立ち上がるタイミングｔ６より前に所定以上の電圧を確保することができる制御信号であれば、如何なるものを用いてドライバＩＣ４５の論理回路５１に電位を供給する構成であってもよい。例えば、リカバリ回路４６は、リセット信号ＲＳＴが入力される信号線からドライバＩＣ４５の論理回路５１に電位を供給する構成であってもよい。またさらに、リカバリ回路４６は、電源電圧ＶＣＣが伝送される導線の電圧を論理電源電圧生成器４４でドライバＩＣ４５に適した電圧に変換し、ドライバＩＣ４５の論理回路５１に電位を供給する構成であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェットプリンタ、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…通信インタフェース、１５…ディスプレイ、１６…操作部、１７…搬送モータ、１８…モータ駆動回路、１９…ポンプ、２０…ポンプ駆動回路、２１…インクジェットヘッド、２２…ヘッドコントローラ、２３…電源回路、３１…伝送ＦＰＣ、３２…電源電圧生成器、３３…電源シーケンス回路、３４…第１の通信インタフェース、３５…制御ＩＣ、３６…第２の通信インタフェース、４１…チャネル群、４２…通信インタフェース、４３…バッファＩＣ、４４…論理電源電圧生成器、４５…ドライバＩＣ、４６…リカバリ回路、４７…ヘッド基板、４８…第１のダイオード、４９…第２のダイオード、５１…論理回路、５２…レベルシフタ、５３…ドライバ。

Claims

ヘッドコントローラから供給される電源電圧及び制御信号に基づきインクを吐出するインクジェットヘッドであって、
前記ヘッドコントローラから電源電圧が供給される電源電圧入力端子と、前記ヘッドコントローラから制御信号が供給される制御信号入力端子とを有する通信インタフェースと、
インクを吐出するチャネル群と、
前記電源電圧入力端子に接続され、前記制御信号入力端子から供給された前記制御信号を正規化し、出力するバッファＩＣと、
前記電源電圧入力端子に接続され、前記バッファＩＣから出力された前記制御信号に基づき前記チャネル群を駆動するドライバＩＣと、
前記制御信号入力端子の電位を前記ドライバＩＣの電源入力端子に供給し、且つ前記ドライバＩＣの前記電源入力端子の電位が前記バッファＩＣの電源入力端子に供給されることを防ぐリカバリ回路と、
を具備するインクジェットヘッド。
前記リカバリ回路は、前記電源電圧入力端子にアノードが接続され、前記ドライバＩＣの前記電源入力端子にカソードが接続された第１のダイオードと、前記制御信号入力端子にアノードが接続され、前記ドライバＩＣの前記電源入力端子にカソードが接続された第２のダイオードとを具備する請求項１に記載のインクジェットヘッド。
前記電源電圧入力端子は、第１の電源電圧が供給される第１の電源電圧入力端子と、第２の電源電圧が供給される第２の電源電圧入力端子と、第３の電源電圧が供給される第３の電源電圧入力端子とを具備し、
前記ドライバＩＣは、前記第１の電源電圧入力端子に接続され、前記チャネル群を駆動するドライバと、前記第２の電源電圧入力端子に接続され、前記ドライバを制御するレベルシフタと、前記第３の電源電圧入力端子に前記第１のダイオードを介して接続され、前記バッファＩＣから出力された前記制御信号に基づき駆動信号を前記レベルシフタに供給する論理回路とを具備し、
前記第１のダイオードは、前記第３の電源電圧入力端子にアノードが接続され、前記論理回路の前記電源入力端子にカソードが接続され、
前記第２のダイオードは、前記制御信号入力端子にアノードが接続され、前記論理回路の前記電源入力端子にカソードが接続される請求項２に記載のインクジェットヘッド。
前記第２のダイオードは、初期化信号が供給される制御信号入力端子にアノードが接続され、前記論理回路の前記電源入力端子にカソードが接続される請求項３に記載のインクジェットヘッド。
印刷媒体を搬送する搬送モータと、
前記搬送モータにより搬送される前記印刷媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに電源電圧及び制御信号を供給するヘッドコントローラと、
を具備し、
前記インクジェットヘッドは、
前記ヘッドコントローラから電源電圧が供給される電源電圧入力端子と、前記ヘッドコントローラから制御信号が供給される制御信号入力端子とを有する通信インタフェースと、
インクを吐出するチャネル群と、
前記電源電圧入力端子に接続され、前記制御信号入力端子から供給された前記制御信号を正規化し、出力するバッファＩＣと、
前記電源電圧入力端子に接続され、前記バッファＩＣから出力された前記制御信号に基づき前記チャネル群を駆動するドライバＩＣと、
前記制御信号入力端子の電位を前記ドライバＩＣの電源入力端子に供給し、且つ前記ドライバＩＣの前記電源入力端子の電位が前記バッファＩＣの電源入力端子に供給されることを防ぐリカバリ回路と、
を具備するインクジェットプリンタ。