液体喷出装置以及印刷装置的制作方法

本发明涉及一种液体喷出装置以及印刷装置。

背景技术

一直以来，液体喷出装置具备使液体从喷嘴喷出的驱动元件，并且通过从驱动电路输出的驱动信号而对驱动元件的驱动进行控制(例如，参照专利文献1)。

专利文献1公开了一种打印头的驱动电路，其通过梯形波状的脉冲电压对作为驱动元件的压电元件进行驱动，而从喷嘴喷出油墨。

驱动电路与驱动元件之间通过电缆进行连接，而在对驱动信号进行反馈控制的情况下，有可能会受到电缆的寄生电容或寄生电感所引起的谐振的影响，而使被反馈到驱动电路的驱动信号产生振荡。特别是，存在如下课题，即，对液体喷出头和驱动电路进行连接的电缆的长度越长，谐振的影响就变得越明显。

专利文献1：日本特开平10-146971号公报

技术实现要素：

本发明的目的在于，降低电缆所产生的谐振的影响，以使液体喷出装置稳定地进行动作。

为了解决上述课题，本发明的应用例所涉及的液体喷出装置具备：液体喷出头，其具有喷出液体的喷嘴以及与所述喷嘴相对应地设置的驱动元件，所述驱动元件通过根据驱动信号对所述液体进行加压从而使所述液体喷出；以及驱动电路，其经由电缆而与所述液体喷出头连接，并且输出所述驱动信号，所述驱动电路具备：信号输出部，其输出模拟信号；晶体管对，其与所述信号输出部和所述电缆连接，并且由所述信号输出部所输出的模拟信号驱动，从而将所述驱动信号输出到所述电缆；以及反馈回路，其与所述电缆连接，并且将所述晶体管对所输出的所述驱动信号反馈到所述信号输出部，在所述液体喷出装置中还设置有振荡抑制部，所述振荡抑制部对从所述反馈回路向所述信号输出部的输入的振荡进行抑制。

根据该结构，通过振荡抑制部对从反馈回路向信号输出部的输入的振荡进行抑制。因此，能够降低在电缆上产生的谐振的影响，从而使液体喷出装置稳定地进行动作。

另外，上述液体喷出装置在所述反馈回路上设置有作为所述振荡抑制部的滤波器，所述滤波器被配置于所述电缆和所述信号输出部之间。

根据该结构，通过滤波器对从反馈回路向信号输出部的输入的振荡进行抑制。因此，能够通过简易的结构而对向信号输出部的输入的振荡进行抑制。

另外，在上述的液体喷出装置中，所述滤波器为，使与所述电缆的电感以及电容相对应的频率分量衰减的滤波器。

根据该结构，能够通过滤波器而使与电缆的电感以及电容相对应的频率分量衰减。因此，能够更加有效地降低在电缆上产生的谐振的影响，从而使液体喷出装置稳定地进行动作。

另外，在上述的液体喷出装置中，所述振荡抑制部包含感应元件，所述感应元件被连接于所述电缆和所述反馈回路之间。

根据该结构，能够通过感应元件而对向信号输出部的输入的振荡进行抑制。因此，能够通过简易的结构而对向信号输出部的输入的振荡进行抑制。

另外，本发明的应用例所涉及的印刷装置具备：印刷头，其具有喷出油墨的喷嘴以及与所述喷嘴相对应地设置的驱动元件，所述驱动元件通过根据驱动信号对所述油墨进行加压从而使所述油墨喷出；以及驱动电路，其经由电缆而与所述印刷头连接，并且输出所述驱动信号，所述驱动电路具备：信号输出部，其输出模拟信号；晶体管对，其与所述信号输出部和所述电缆连接，并且由所述信号输出部所输出的模拟信号驱动，从而将所述驱动信号输出到所述电缆；以及反馈回路，其与所述电缆连接，并且将所述晶体管对所输出的所述驱动信号反馈到所述信号输出部，在所述印刷装置中还设置有振荡抑制部，所述振荡抑制部对从所述反馈回路向所述信号输出部的输入的振荡进行抑制。

根据该结构，能够通过振荡抑制部而对从反馈回路向信号输出部的输入的振荡进行抑制。因此，能够降低在电缆上产生谐振的影响，从而使液体喷出装置稳定地进行动作。

附图说明

图1为表示印刷装置的结构的结构图。

图2为表示第一实施方式的印刷头驱动电路以及印刷部的结构的结构图。

图3为表示现有的印刷头驱动电路的增益相位频率特性的图。

图4为表示第一实施方式的印刷头驱动电路的增益相位频率特性的图。

图5为表示第二实施方式的印刷头驱动电路以及印刷部的结构的结构图。

图6为表示第二实施方式的印刷头驱动电路的增益相位频率特性的图。

具体实施方式

第一实施方式

以下，参照附图而对本发明的实施方式进行说明。

图1为表示印刷装置1的结构的结构图。

印刷装置1基于从外部的主机(省略图示)所供给的印刷数据而喷出油墨，从而在印刷介质上形成油墨点群。由此，在印刷介质上印刷与印刷数据对应的图像(包含文字或记号、图形等)。油墨相当于本发明的“液体”。

印刷装置1具备：控制部100、存储部101、通信部102、输入部103、显示部104、输送机构105、印刷头驱动电路200a、以及印刷部150。印刷部150具备：滑架160、以及具有喷嘴175(参照图2)的印刷头170。

控制部100具备cpu、rom、ram、asic、以及信号处理电路等(均省略图示)，并且对印刷装置1的各部进行控制。控制部100通过硬件以及软件来执行处理。详细而言，控制部100由cpu将被存储于rom或下文叙述的存储部101等中的程序读取到ram并执行处理。另外，控制部100具备asic等处理电路，并且通过asic所实际被设计的功能来执行处理。

控制部100与通过有线或无线而连接的主机进行通信，并且接收从主机发送来的印刷数据。接收到的印刷数据被暂时存储在存储部101中。另外，控制部100对驱动器电路(省略图示)进行控制，从而对滑架160的在主扫描方向上的移动进行控制，并且对输送机构105进行控制，从而对印刷介质的在副扫描方向上的输送进行控制。进一步，控制部100基于印刷数据，而将对从喷嘴175喷出油墨的时机、所喷出的油墨的量进行控制的控制信号输出到印刷头驱动电路200a。

存储部101具备硬盘或eeprom等非易失性存储器，并且对印刷数据等各种数据以可改写的方式进行存储。

通信部102通过控制部100控制，而按照预定的通信标准与例如对印刷装置1的印刷动作进行控制的主机等外部装置进行通信。

输入部103具备操作开关、触摸面板，并受理用户的操作。输入部103检测用户对操作开关、触摸面板的操作，并将与检测到的操作对应的信号(称为“操作信号”)向控制部100进行输出。控制部100执行与所输入的操作信号相对应的处理。

显示部104具备：多个led、显示面板等。显示部104根据控制部100的控制而使led点亮或者熄灭，并且，根据控制部100的控制而在显示面板上显示信息。

输送机构105具备输送辊对、输送电机(均省略图示)等，并且根据控制部100的控制而沿着输送通道输送印刷介质。在本实施方式中，对于印刷介质为卷筒纸的情况进行说明。印刷装置1具备如下的输送通道，所述输送通道从收纳有卷筒纸的收纳部经由印刷头170的印刷位置而至排纸口(省略图示)。

印刷头驱动电路200a根据控制部100的控制而对印刷头170进行驱动。

从控制部100向印刷头驱动电路200a输入控制信号。印刷头驱动电路200a基于被输入的控制信号，而生成对从印刷头170的各喷嘴175喷出的油墨的喷出量、喷出时机进行控制的驱动信号，并输出给印刷头170。

另外，印刷头驱动电路200a经由柔性扁平电缆50而连接于印刷头170。即，印刷头驱动电路200a经由柔性扁平电缆50将驱动信号输出到印刷头170。在下文中将柔性扁平电缆50简写为“ffc50”。ffc50相当于本发明的“电缆”。

印刷部150具备滑架160。在滑架160上设置有印刷头170，所述印刷头170具有喷出油墨的多个喷嘴175。滑架160由电机驱动，并且被构成为，能够在卷筒纸的宽度方向即主扫描方向上进行移动。

印刷部150一边使滑架160在主扫描方向上进行往返移动，一边使从油墨罐(省略图示)被供给的油墨由印刷头170进行喷出，从而在被输送到了印刷位置上的卷筒纸上印刷文字或记号、图形等图像。印刷头170相当于本发明的“液体喷出头”。

图2为表示印刷头驱动电路200a以及印刷部150的结构的结构图。印刷头驱动电路200a以及印刷部150作为第一实施方式的液体喷出装置250a而进行动作。印刷头驱动电路200a具备：信号输出部210、晶体管对220、以及振荡抑制部230。

信号输出部210具备：d/a转换器211、运算放大器213、以及电压放大部215。

d/a转换器211被连接于控制部100，并且被从控制部100输入数字的控制信号。d/a转换器211将被输入的数字的控制信号变换为模拟信号。d/a转换器211将变换后的模拟信号输出给运算放大器213。

向运算放大器213的非反相输入端子，输入从d/a转换器211被输出的模拟信号。另外，向运算放大器213的反相输入端子，输入经由反馈路径r而对驱动信号进行了反馈的信号(以下，称为“反馈信号”)。反馈路径r构成将驱动信号反馈到信号输出部210的反馈回路的一部分。

运算放大器213将表示以如下方式得到的电压差的信号输出给到电压放大部215，即，对反相输入端子的电压进行积分，并且从输入到非反相输入端子的模拟信号的电压减去反相输入端子所积分的电压，从而得到上述电压差。

电压放大部215具备放大器，并且对运算放大器213输出的模拟信号以预定的放大率进行放大。电压放大部215将放大后的模拟信号输出给到晶体管对220。

在图2中，示出了电压放大部215的输出被直接输入到晶体管对220的结构，但也可以采用如下结构，即，在电压放大部215与晶体管对220之间设置对晶体管对220的栅极进行驱动的栅极驱动器的结构。即，也可以构成为，使从电压放大部215输出的信号输入到栅极驱动器，并且，栅极驱动器基于被输入的信号而对构成晶体管对220的晶体管221、222进行驱动。

晶体管对220通过对npn型的双极性晶体管(以下，称为“充电晶体管”)221和pnp型的双极性晶体管(以下，称为“放电晶体管”)222互补地进行连接而构成。

充电晶体管221的发射极以及放电晶体管222的发射极被连接于连接点225。连接点225成为驱动信号的输出端，并且在该连接点225上连接有将驱动信号供给到印刷头170的信号线即驱动信号供给线l。驱动信号供给线l的一部分由ffc50构成。

在充电晶体管221的集电极上施加电压vh(例如，42伏特)。放电晶体管222的集电极被接地。另外，从信号输出部210向充电晶体管221的基极以及放电晶体管222的基极输入模拟信号。

当从信号输出部210输出的模拟信号的电压为高电平，并且充电晶体管221的基极电压高于发射极电压时，充电晶体管221成为导通状态。通过充电晶体管221成为导通状态，从而被输出到驱动信号供给线l的驱动信号的电压上升。

当从信号输出部210输出的模拟信号的电压为低电平，并且放电晶体管222的基极电压低于发射极电压时，放电晶体管222成为导通状态。通过放电晶体管222成为导通状态，从而被输出到驱动信号供给线l的驱动信号的电压下降。

当从信号输出部210输出的模拟信号的电压为高电平和低电平的中间的电压时，充电晶体管221以及放电晶体管222均成为截止状态。

印刷头驱动电路200a具有反馈路径r，所述反馈路径r将被输出到印刷头170的驱动信号反馈给信号输出部210的运算放大器213。在该反馈路径r上设置有对被输入给运算放大器213的驱动信号(反馈信号)的振荡进行抑制的振荡抑制部230。振荡抑制部230被设置于ffc50和信号输出部210之间。

振荡抑制部230具备滤波器231，所述滤波器231使由在ffc50上所产生的寄生电容以及寄生电感而产生的频率分量进行衰减。

滤波器231具备：线圈l1、电容c1、以及电阻r1。由线圈l1、电容c1以及电阻r1而构成lpf(lowpassfilter，低通滤波器)。在图2中示出了由线圈l1、电容c1以及电阻r1构成的普遍公知的低通滤波器，但是低通滤波器并非限定于图2所示的滤波器。如下文所述，只要是能够对ffc50中所构成的lc谐振的谐振点附近(5mhz附近)的频率分量进行抑制的滤波器电路即可。

印刷头170具备：致动器单元171、开关单元177、以及选择控制部179。

致动器单元171具备喷出油墨滴的多个喷嘴175。该多个喷嘴175被形成在与被印刷图像的卷筒纸对置的印刷头170的面上。油墨室173被连接于各个喷嘴175。

从油墨罐向油墨室173供给油墨。在各个油墨室173上分别设置有压电元件pzt。压电元件pzt相当于本发明的“驱动元件”。

压电元件pzt被施加电压时会发生变形，从而向对应的油墨室173施加压力。当油墨室173被压电元件pzt加压时，油墨滴从喷嘴175被喷出。压电元件pzt根据被施加的电压的电压值而变形量不同。因此，通过对施加给压电元件pzt的电压、施加电压的时机进行控制，而能够调整对油墨室173进行加压的力、加压的时机。

开关单元177具备多个开关元件ss，所述多个开关元件ss被设置为，与致动器单元171的各压电元件pzt对应。

各开关元件ss的一端被连接于驱动信号供给线l，另一端被连接于压电元件pzt。

开关元件ss在为导通状态的情况下，将从驱动信号供给线l被供给的驱动信号向对应的压电元件pzt输出而施加。另外，开关元件ss在为非导通状态的情况下，不将从驱动信号供给线l被供给的驱动信号向对应的压电元件pzt输出。

因此，通过使开关元件ss选择性地成为导通状态，从而能够只对成为了导通状态的开关元件ss所对应的压电元件pzt施加驱动信号，从而能够使油墨滴从该喷嘴175被喷出。

开关单元177被连接于选择控制部179。选择控制部179根据控制部100的控制，而将开关单元177的各开关元件ss切换为导通状态或者非导通状态。

控制部100基于印刷对象的印刷数据，而决定喷出油墨滴的喷嘴175和所喷出的油墨滴的大小。另外，控制部100根据所喷出的油墨滴的大小来决定用于喷出该大小的油墨滴的驱动信号的波形。控制部100向印刷头驱动电路200a输出控制信号，而将所决定的波形的驱动信号施加于压电元件pzt。另外，控制部100将使与所决定的压电元件pzt对应的开关元件ss的状态成为导通状态的控制信号输出到选择控制部179。

在通过对压电元件pzt施加的电压而使油墨室173进行膨胀或收缩进而使油墨喷出的压电方式中，需要将具有固定的上升沿时间和下降沿时间的梯形的驱动信号施加于压电元件pzt。另外，在压电方式中，为了维持油墨的喷出特性为良好，而要求10v/μs左右的压摆率。压摆率是指梯形的驱动信号的电压的变化率(电压相对于时间的变化)。油墨的喷出特性是指，例如，可否从喷嘴175喷出油墨(喷出/不喷出)、从喷嘴175被喷出的油墨的喷落精度、从喷嘴175被喷出的油墨的量与期待值之差等对印刷品质产生直接影响的特性。

为了满足压摆率的要求，需要印刷头驱动电路200a的电压放大部215在相对于高频的特性方面较为优异。

但是，即使为了能够应对10v/μs左右的压摆率而使用过零频率为5mhz以上的放大器，也会存在由于ffc50所具有的寄生电容、寄生电感的影响而导致放大器的高频特性发生恶化的情况。过零频率是指，增益经过0db的频率。例如，在作为连接印刷头驱动电路200a与印刷头170的电缆而使用了具有数m以上的长度的ffc50的情况下，ffc50所具有的寄生电容以及寄生电感变大，从而成为放大器的高频特性发生恶化的主要原因。即，如果ffc50的长度变长，则与ffc50的长度较短的情况相比，由寄生电容以及寄生电感所形成的lc谐振的谐振点被形成于低频率侧处，进而受到该lc谐振的影响，存在放大器的高频特性发生恶化的情况。

图3为表示现有的印刷头驱动电路的增益相位频率特性的一个示例的图。

现有的印刷头驱动电路为，在使驱动信号反馈到信号输出部210的反馈路径r上没有设置振荡抑制部230的电路。在图3中，相位的频率特性用实线来表示，增益的频率特性用虚线来表示。

增益的频率特性表示电压放大部215的放大器的电压增益与频率的关系。另外，相位表示从电压放大部215输出的信号(模拟信号)与被输入到电压放大部215的信号的相位差，相位的频率特性表示该相位差与频率的关系。

在作为ffc50使用了例如具有数m长度的ffc50的情况下，ffc50的寄生电容以及寄生电感变大。在图3所示的示例中，由于ffc50的寄生电容以及寄生电感所形成的lc谐振的影响，导致在范围a附近(5mhz附近)处相位急剧地发生变化，从而具有在增益为0db以上的区域内相位变为0度(degree)的可能性。在图3所示的印刷头驱动电路的增益相位频率特性中，在增益为0db以上的区域中的相位裕量只有8度(degree)。即，没有相对于0度(degree)的裕量，从而使印刷头驱动电路成为不稳定的电路。

图4为表示本实施方式的印刷头驱动电路200a的增益相位频率特性的图，并且对相位的频率特性用实线来表示，而对增益的频率特性用虚线来表示。

本实施方式的印刷头驱动电路200a如上所述具备构成反馈回路的一部分的反馈路径r，并且在ffc50和信号输出部210之间设置有作为振荡抑制部230的滤波器231。

该滤波器231对被反馈到运算放大器213的反馈信号中的、在ffc50上所构成的lc谐振的谐振点附近(5mhz附近)的频率分量进行抑制。由此，能够抑制相位的急剧变化，从而能够确保使印刷头驱动电路200a的动作不会变得不稳定的相位裕量。

如以上所说明的那样，第一实施方式的液体喷出装置250a具备印刷头170、以及经由ffc50而被连接于印刷头170的印刷头驱动电路200a。

印刷头170具备：喷嘴175，其对油墨进行喷出；以及压电元件pzt，其对应于喷嘴175而被设置，并根据驱动信号而对油墨进行加压，从而使油墨喷出。

另外，印刷头驱动电路200a具备信号输出部210、晶体管对220、以及反馈路径r。信号输出部210输出模拟信号。晶体管对220与信号输出部210和ffc50相连接，并且由信号输出部210输出的模拟信号驱动而将驱动信号输出到电缆。反馈路径r与ffc50相连接，并且将晶体管对220输出的驱动信号反馈到信号输出部210。

另外，液体喷出装置250a具备振荡抑制部230，所述振荡抑制部230对从反馈路径r向信号输出部210的输入的振荡进行抑制。因此，能够降低ffc50所产生的谐振的影响，并且使液体喷出装置250a稳定地进行动作。

另外，液体喷出装置250a具备作为振荡抑制部230的滤波器231，所述滤波器231在反馈路径r上被配置于ffc50和信号输出部210之间。

因此，能够通过简易的结构而对向信号输出部210的输入的振荡进行抑制。

另外，滤波器231为使与ffc50的电感以及电容对应的频率分量衰减的低通滤波器。因此，能够更有效地降低在ffc50上产生的谐振的影响，从而使液体喷出装置稳定地进行动作。

第二实施方式

图5为表示第二实施方式的印刷头驱动电路200b以及印刷部150的结构的结构图。印刷头驱动电路200b以及印刷部150作为第二实施方式的液体喷出装置250b而进行动作。在第二实施方式中，对与上述第一实施方式相同的结构标以相同的符号，并且对其省略说明。

第二实施方式的印刷头驱动电路200b具备在驱动信号供给线l中串联地插入有线圈l2的结构。作为感应元件的线圈l2对于信号的低频分量而言阻抗较低，而对于高频分量而言阻抗较高。因此，通过在驱动信号供给线l中串联地插入线圈l2，能够对如下情况进行抑制，即，在经由反馈路径r而被反馈到运算放大器213的反相输入端子的反馈信号上重叠高频分量的情况。

图6为表示本实施方式的印刷头驱动电路200b的增益相位频率特性的图，对相位的频率特性用实线来表示，对增益的频率特性用虚线来表示。

本实施方式的印刷头驱动电路200b在驱动信号供给线l中插入了线圈l2。因此，即使在由数m以上的长度的ffc50来对印刷头驱动电路200b与印刷头170进行连接的情况下，也能够对在该ffc50上所构成的lc谐振的谐振点附近(5mhz附近)的频率分量进行抑制。因此，能够抑制相位的急剧变化而确保相位裕量。因此，能够使印刷头驱动电路200b稳定地进行动作。特别是在本实施方式中，如图6所示能够确保78度(degree)的相位裕量。另外，过零频率变为5.0mhz以上，从而能够确保油墨的喷出特性为良好。

上述实施方式为本发明的优选的实施方式。但是，其并非限定于此，能够在不脱离本发明的主旨的范围内实施各种变形。

例如，图1、图2、图5所示的功能框图是为了易于理解本发明，根据主要的处理内容而对各装置的功能构成进行分类而示出的概略图。对于各装置的结构根据处理内容能够分类为更多的构成要素。另外，还能够以使一个构成要素执行更多的处理的方式来进行分类。另外，各构要素的处理既可以由一个硬件执行，也可以由多个硬件执行。另外，各构成要素的处理既可以由一个程序来实现。也可以由多个程序来实现。

另外，例如，在上述的实施方式中，图2以及图5所示的电路结构为一个示例，能够进行对图中所示的电路元件用相同数量或者不同数量的ic进行置换等的结构变更，且在本发明的范围内能够任意地进行变更。