(57)【要約】【課題】ノイズ対策が十分になされ、信号の伝送レートが大きい場合でも対応可能なケーブルを備える液体噴射装置を提供する。【解決手段】第１圧電素子ＰＴＺ（１）と、第１キャビティＣＡ（１）と、第１ノズルＮＺ（１）と、第２圧電素子ＰＴＺ（２）と、第２キャビティＣＡ（２）と、第２ノズルＮＺ（２）と、第１圧電素子、または、第２圧電素子、を変位させる駆動信号を生成する駆動信号生成部１４と、駆動信号を、駆動信号生成部から、第１圧電素子または第２圧電素子へと、伝送する駆動信号伝達経路と、駆動信号伝達経路の少なくとも一部を成すケーブル２０と、を有し、ケーブルは、駆動信号伝達経路の少なくとも一部を成す駆動信号伝送線と、電位が固定されるシールド線と、を含み、駆動信号伝送線は、所定範囲の特性インピーダンスを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１圧電素子と、
内部に液体が充填され、前記第１圧電素子の変位により、該内部の圧力が増減される第１キャビティと、
前記第１キャビティに連通し、前記第１キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出する第１ノズルと、
第２圧電素子と、
内部に液体が充填され、前記第２圧電素子の変位により、該内部の圧力が増減される第２キャビティと、
前記第２キャビティに連通し、前記第２キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出する第２ノズルと、
前記第１圧電素子、または、前記第２圧電素子を変位させる駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号を、前記駆動信号生成部から、前記第１圧電素子または前記第２圧電素子へと、伝送する駆動信号伝達経路と、
前記駆動信号伝達経路の少なくとも一部を成すケーブルと、
を有し、
前記ケーブルは、
前記駆動信号伝達経路の少なくとも一部を成す駆動信号伝送線と、
電位が固定されるシールド線と、を含み、
前記駆動信号伝送線は、
所定範囲の特性インピーダンスを有する、
液体吐出装置。
【請求項２】
前記駆動信号は、
連続的に電圧が変化するアナログ信号であることを特徴とする、
請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記第１圧電素子、または、前記第２圧電素子に前記駆動信号を印加するか否かを制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号を、前記制御信号生成部から、前記第１圧電素子または前記第２圧電素子へと、伝送する制御信号伝達経路と、
を有し、
前記ケーブルは、
前記制御信号伝達経路の少なくとも一部を成す制御信号伝送線、を含み、
前記制御信号伝送線は、
前記所定範囲の特性インピーダンスを有する、
請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記制御信号伝送線および前記駆動信号伝送線は、
ヘッド部に設けられた終端抵抗に対応する前記所定範囲の特性インピーダンスを有する、
請求項３に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記ケーブルは、
差動シリアル方式で前記制御信号を前記ヘッド部に伝送する、
請求項４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記ケーブルは、
３Ｇｂｐｓ以上で前記制御信号を伝送可能である、
請求項４または５に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記ケーブルは、
前記所定範囲の特性インピーダンスが９０〜１１０オームである、
請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記ケーブルは、
フレキシブルフラットケーブルであって、
摺動回数が５０万回以上の性能を有する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記液体吐出装置は、
ラインヘッドプリンターである、
請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエーターに駆動信号を印加して液体を噴射する液体噴射装置に関し、例えば微小な液体を液体噴射ヘッドのノズルから噴射して、微粒子（ドット）を印刷媒体上に形成することにより、所定の文字や画像等を印刷するようにした液体噴射型印刷装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の回路基板間で信号の伝送を行うために信号伝送用のケーブルが用いられる。そのケーブルの中でも、その薄さや柔軟性などの理由から、平面上に所定間隔で導線を配置したフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ：Flexible Flat Cable）が使用されることが多い。例えば、液体噴射型印刷装置では、コントローラーから液体噴射ヘッドのアクチュエーターへ駆動信号を伝送する必要があり、コントローラーと液体噴射ヘッドとの接続にフレキシブルフラットケーブルが使用されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９０３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えば液体噴射型印刷装置において、変調されたパルス信号をデジタル電力増幅回路で増幅した後に平滑化することによって、液体噴射ヘッドへの駆動信号を生成することがある。このとき、駆動信号の生成過程で生じるノイズと外乱ノイズとが共振して正確な液体噴射を妨げる可能性があるため、ノイズ対策が十分になされたフレキシブルフラットケーブルを用いることが好ましい。
【０００５】
特許文献１の発明は、所定の方向に並ぶ複数の伝送線においてグランド線が連続して並ぶグランド線群を含む第１ケーブルと、第１ケーブルに対向するように配置され、所定の方向に複数の伝送線が並ぶ第２ケーブルであって、電圧変化する伝送線がグランド線群を包括する領域に対向するように配置される第２ケーブルと、を備える液体吐出装置である。特許文献１の発明によると、重ねられたケーブル同士に相対的なずれが生じた場合でも、電圧変化する伝送線に対してシールド効果を発揮できる。
【０００６】
しかし、液体噴射型印刷装置がラインヘッドプリンターである場合、シリアルプリンターに比べて液体噴射ヘッドのノズル数が多くなり、駆動信号および制御信号の伝送レートが大きくなる。そのため、特許文献１の発明をそのままラインヘッドプリンターに適用した場合、多数のフレキシブルフラットケーブルを重ねて使用する必要があり、摺動性が低下する虞がある。また、フレキシブルフラットケーブルの厚みが増すと液体噴射型印刷装置のサイズが大きくなるといった弊害も生じ得る。
【０００７】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、ノイズ対策が十分になされ、信号の伝送レートが大きい場合でも対応可能なケーブルを備える液体噴射装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の液体吐出装置は、第１圧電素子と、内部に液体が充填され、前記第１圧電素子の変位により、該内部の圧力が増減される第１キャビティと、前記第１キャビティ
に連通し、前記第１キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出する第１ノズルと、第２圧電素子と、内部に液体が充填され、前記第２圧電素子の変位により、該内部の圧力が増減される第２キャビティと、前記第２キャビティに連通し、前記第２キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出する第２ノズルと、前記第１圧電素子、または、前記第２圧電素子を変位させる駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号を、前記駆動信号生成部から、前記第１圧電素子または前記第２圧電素子へと、伝送する駆動信号伝達経路と、前記駆動信号伝達経路の少なくとも一部を成すケーブルと、を有し、前記ケーブルは、前記駆動信号伝達経路の少なくとも一部を成す駆動信号伝送線と、電位が固定されるシールド線と、を含み、前記駆動信号伝送線は、所定範囲の特性インピーダンスを有する。
【０００９】
本発明の液体吐出装置によれば、ケーブルがシールド線を含み、所定範囲の特性インピーダンスを有するので、駆動信号にノイズが載ることによる吐出安定性の低下を防止することができる。そのため、例えば、ラインヘッドプリンターのような多くのノズルを同時駆動させる液体吐出装置において高速印刷が可能になる。
【００１０】
（２）また、前記駆動信号は、連続的に電圧が変化するアナログ信号であることを特徴としてもよい。
【００１１】
圧電素子を変位させる駆動信号がアナログ信号である場合には、駆動信号へのノイズの影響が圧電素子の変位に直接影響する。例えば、液滴を吐出する際にノイズが載った駆動信号の電圧が圧電素子に印加されると、圧電素子の変位が不規則なものとなり、液体の吐出量も不規則に変化する。このことは、例えば液体噴射型印刷装置において、描画される画像の画質を劣化させ得る。
【００１２】
この液体吐出装置によれば、駆動信号にノイズが載ることによる吐出安定性の低下を防止することができる。そのため、駆動信号がアナログ信号であって、ノイズの影響が直接的な品質（画質）劣化につながってしまう場合には、その劣化を防止できるとの格別の効果を得ることができる。
【００１３】
また、この液体吐出装置によれば、所定範囲の特性インピーダンスを有するケーブルを用いるので、アナログ信号における減衰などの影響を抑えることができ、経路長を特別に意識することなく設計を行うことができる。
【００１４】
（３）また、前記液体吐出装置は、前記第１圧電素子、または、前記第２圧電素子に前記駆動信号を印加するか否かを制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、前記制御信号を、前記制御信号生成部から、前記第１圧電素子または前記第２圧電素子へと、伝送する制御信号伝達経路と、を有し、前記ケーブルは、前記制御信号伝達経路の少なくとも一部を成す制御信号伝送線、を含み、前記制御信号伝送線は、前記所定範囲の特性インピーダンスを有してもよい。
【００１５】
この液体吐出装置によれば、ケーブルがシールド線を含み、所定範囲の特性インピーダンスを有するので、制御信号にノイズが載ることによる誤吐出を防止することができる。そのため、例えば、ラインヘッドプリンターのような多くのノズルを同時駆動させる液体吐出装置において信頼性の高い印刷が可能になる。
【００１６】
（４）また、前記制御信号伝送線および前記駆動信号伝送線は、ヘッド部に設けられた終端抵抗に対応する前記所定範囲の特性インピーダンスを有してもよい。
【００１７】
この液体吐出装置によれば、ケーブルがヘッド部に設けられた終端抵抗に対応する特性
インピーダンスを有することで、例えば信号反射等による制御信号の劣化を抑えることができる。
【００１８】
（５）また、前記ケーブルは、差動シリアル方式で前記制御信号を前記ヘッド部に伝送してもよい。
【００１９】
この液体吐出装置によれば、差動シリアル方式を用いて、いくつかの制御信号をシリアルに伝送することができる。このとき、制御信号ごとにシングルエンド方式で伝送する場合と比べて必要な伝送線の数を減らすことができる。そのため、ケーブルの重ね合わせによって厚みが増して摺動性が低下することを回避でき、コネクターのサイズも小さくできる。
【００２０】
（６）また、前記ケーブルは、３Ｇｂｐｓ以上で前記制御信号を伝送可能であってもよい。
【００２１】
この液体吐出装置によれば、例えばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）やＬＶＰＥＣＬ（Low-Voltage Positive Emitter-Coupled Logic）といった方式を用いて、デジタル信号である制御信号をＧＨｚオーダーで伝送可能にする。そのため、例えばラインヘッドプリンターのような多くのノズルを同時駆動させる液体吐出装置において高速印刷が可能になる。
【００２２】
（７）また、前記ケーブルは、前記所定範囲の特性インピーダンスが９０〜１１０オームであってもよい。
【００２３】
この液体吐出装置によれば、例えば終端抵抗が１００オームであるＬＶＤＳといった差動シリアル方式を用いるのに適している。ここで、ケーブルの特性インピーダンスの範囲の下限が８０オーム程度までをカバーしている場合には、例えば終端抵抗が９０オームであるＵＳＢにも適用できる。
【００２４】
（８）また、前記ケーブルは、フレキシブルフラットケーブルであって、摺動回数が５０万回以上の性能を有してもよい。
【００２５】
この液体吐出装置によれば、例えばプリンターのヘッドユニット等のような可動のヘッド部を有する場合であっても、ヘッド部に接続されたケーブルは５０万回以上の摺動性を有している。そのため、ケーブルには十分な耐久性（耐摩耗性）があり、液体吐出装置の品質を高めることができる。
【００２６】
（９）また、前記液体吐出装置は、ラインヘッドプリンターであってもよい。
【００２７】
ラインヘッドプリンターのような多くのノズルを同時駆動させる液体吐出装置においては、データを高レートでヘッド部へ転送する必要がある。高レートのデータ転送では、微少なノイズであっても複数のデータが悪影響を受け、そのデータに基づき駆動する複数のノズルが誤吐出してしまう結果、生成物に致命的な欠陥を生じさせてしまう。本発明の液体吐出装置は、ラインヘッドプリンターであるが、前記のようなケーブルを使用することで信頼性の高いデータを高レートでヘッド部に転送できるので、高品質な高速印刷が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】印刷システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】プリンターの概略断面図である。
【図３】プリンターの概略上面図である。
【図４】ヘッドの構造を説明するための図である。
【図５】駆動信号生成部からの駆動信号ＣＯＭおよびドット形成に用いられる制御信号を説明するための図である。
【図６】ヘッド制御部の構成を説明するブロック図である。
【図７】コントローラーとヘッドユニット間のケーブルの接続を例示する図である。
【図８】ケーブルの部分斜視図である。
【図９】制御信号の差動シリアル方式での伝送を説明する図である。
【図１０】評価に用いたケーブルを比較した表である。
【図１１】図１１（Ａ）〜（Ｂ）はラインヘッドプリンターをシリアルプリンターと比較説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
１．印刷システムの構成
本発明の液体噴射装置の実施形態として、液体噴射型印刷装置に適用されたものについて説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態の液体噴射型印刷装置（プリンター１）を含む印刷システムの全体構成を示すブロック図である。後述するように、プリンター１は用紙Ｓ（図２、図３参照）が所定の方向に搬送され、その搬送途中の印刷領域で印刷される、ラインヘッドプリンターである。
【００３１】
プリンター１はコンピューター８０と通信可能に接続されており、コンピューター８０内にインストールされているプリンタードライバーが、プリンター１に画像を印刷させるための印刷データを作成し、プリンター１に出力する。プリンター１は、コントローラー１０と、用紙搬送機構３０と、ヘッドユニット４０と、検出器群７０と、を有する。なお、後述するようにプリンター１は複数のヘッドユニット４０を含んでもよいが、ここでは、１つのヘッドユニット４０を代表させて図１に示して説明する。なお、ヘッドユニット４０が本発明のヘッド部に対応するが、プリンター１が複数のヘッドユニット４０を含む場合にはヘッドユニット４０の集合が本発明のヘッド部に対応する。
【００３２】
プリンター１内のコントローラー１０は、プリンター１における全体的な制御を行うためのものである。インターフェース部１１は、外部装置であるコンピューター８０との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ１２は、プリンター１の全体的な制御を行うための演算処理装置であり、駆動信号生成部１４、制御信号生成部１５、搬送信号生成部１６を介してヘッドユニット４０、用紙搬送機構３０を制御する。メモリー１３は、ＣＰＵ１２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものである。検出器群７０によってプリンター１内の状況が監視され、コントローラー１０は検出器群７０からの検出結果に基づき制御を行う。
【００３３】
駆動信号生成部１４は、ヘッド４１に含まれる圧電素子ＰＺＴを変位させる駆動信号ＣＯＭを生成する。駆動信号生成部１４は、例えば元信号発生回路の一部、変調回路、デジタル電力増幅回路、平滑フィルター（いずれも不図示）を含んでいてもよい。このとき、駆動信号生成部１４は、ＣＰＵ１２からの指示に従って、元信号発生回路で元信号を生成し、変調回路で元信号をパルス変調して変調信号を生成し、電力増幅回路で変調信号を増幅し、平滑フィルターで増幅された変調信号を平滑化して駆動信号ＣＯＭを生成する。
【００３４】
制御信号生成部１５は、ＣＰＵ１２からの指示に従って制御信号を生成する。制御信号は、例えば噴射するノズルを選択するといったヘッド４１の制御に用いられる信号である。本実施形態では、制御信号生成部１５は、クロック信号ＳＣＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、チ
ャンネル信号ＣＨ、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰを含む制御信号を生成するが、これらの信号の詳細については後述する。なお、制御信号生成部１５はＣＰＵ１２に含まれる構成（すなわち、ＣＰＵ１２が制御信号生成部１５の機能を兼ねる構成）であってもよい。
【００３５】
ここで、駆動信号生成部１４が生成する駆動信号ＣＯＭは連続的に電圧が変化するアナログ信号であり、制御信号であるクロック信号ＳＣＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、チャンネル信号ＣＨ、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰはデジタル信号である。駆動信号ＣＯＭと制御信号は、フレキシブルフラットケーブル（以下、ＦＦＣとも記載する）であるケーブル２０を経由してヘッドユニット４０のヘッド４１へと伝送される。ここで、制御信号については、後述するように差動シリアル方式を用いて複数種類の信号を時分割で伝送できる。そのため、制御信号を種類毎にパラレルに伝送する場合と比べて、必要な伝送線の数を減らすことができ、多くのＦＦＣの重ね合わせによる摺動性の低下を回避し、コントローラー１０およびヘッドユニット４０に設けるコネクターのサイズも小さくなる。
【００３６】
搬送信号生成部１６は、ＣＰＵ１２からの指示に従って、用紙搬送機構３０を制御する信号を生成する。用紙搬送機構３０は、例えばロール状に巻かれた連続する用紙Ｓを回転可能に支持すると共に回転により用紙Ｓを搬送し、印刷領域にて所定の文字や画像等が印刷されるようにする。例えば用紙搬送機構３０は、搬送信号生成部１６で生成された信号に基づいて用紙Ｓを所定の方向に搬送する。なお、搬送信号生成部１６はＣＰＵ１２に含まれる構成（すなわち、ＣＰＵ１２が搬送信号生成部１６の機能を兼ねる構成）であってもよい。
【００３７】
ヘッドユニット４０は、液体吐出部としてのヘッド４１を含んでいる。紙面の都合上、図１では１つのヘッド４１だけを示しているが、本実施形態のヘッドユニット４０は複数のヘッド４１を含んでいるものとする。ヘッド４１は、圧電素子ＰＺＴ、キャビティＣＡ、ノズルＮＺを含むアクチュエーター部を少なくとも２つ含み、圧電素子ＰＺＴの変位を制御するヘッド制御部ＨＣも含んでいる。アクチュエーター部は、駆動信号ＣＯＭによって変位可能な圧電素子ＰＺＴと、内部に液体が充填されており、圧電素子ＰＺＴの変位により内部の圧力が増減されるキャビティＣＡと、キャビティＣＡに連通しており、キャビティＣＡ内の圧力の増減により液体を液滴として吐出するノズルＮＺを含む。ヘッド制御部ＨＣは、コントローラー１０からの駆動信号ＣＯＭおよび制御信号に基づいて圧電素子ＰＺＴの変位を制御する。
【００３８】
ここで、各アクチュエーター部に含まれる要素を区別する場合には、符号に括弧書きの数字を付すものとする。図１の例では、アクチュエーター部は２つあり、第１のアクチュエーター部は、第１圧電素子ＰＺＴ（１）、第１キャビティＣＡ（１）、第１ノズルＮＺ（１）を含み、第２のアクチュエーター部は、第２圧電素子ＰＺＴ（２）、第２キャビティＣＡ（２）、第２ノズルＮＺ（２）を含む。駆動信号ＣＯＭは、図１のように駆動信号生成部１４で生成されて、ケーブル２０、ヘッド制御部ＨＣを経由して第１圧電素子ＰＺＴ（１）または第２圧電素子ＰＺＴ（２）へと伝えられるが、この経路が本発明の駆動信号伝達経路に対応する。また、クロック信号ＳＣＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、チャンネル信号ＣＨ、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰを含む制御信号は、図１のように制御信号生成部１５で生成されて、ケーブル２０、ヘッド制御部ＨＣを経由して第１圧電素子ＰＺＴ（１）または第２圧電素子ＰＺＴ（２）へと伝えられるが、この経路が本発明の制御信号伝達経路に対応する。本実施形態のケーブル２０は、駆動信号伝達経路の少なくとも一部を成すとともに、制御信号伝達経路の少なくとも一部を成している。
【００３９】
２．プリンターの構成
図２はプリンター１の概略断面図である。図２の例では、用紙Ｓはロール状に巻かれた
連続紙であるとして説明するが、プリンター１が画像を印刷する記録媒体は連続紙に限らず、カット紙でもよいし、布やフィルム等でもよい。
【００４０】
プリンター１は、回転により用紙Ｓを繰り出す巻軸２１と、巻軸２１から繰り出された用紙Ｓを巻き掛けて上流側搬送ローラー対３１に導く中継ローラー２２と、を有する。そして、プリンター１は用紙Ｓを巻き掛けて送る複数の中継ローラー３２，３３と、印刷領域よりも搬送方向の上流側に配設された上流側搬送ローラー対３１と、印刷領域よりも搬送方向の下流側に配設された下流側搬送ローラー対３４と、を有する。上流側搬送ローラー対３１及び下流側搬送ローラー対３４は、それぞれ、モーター（不図示）に連結されて駆動回転する駆動ローラー３１ａ，３４ａと、駆動ローラー３１ａ，３４ａの回転に伴って回転する従動ローラー３１ｂ，３４ｂと、を有する。そして、上流側搬送ローラー対３１及び下流側搬送ローラー対３４がそれぞれ用紙Ｓを挟持した状態で駆動ローラー３１ａ，３４ａが駆動回転することにより用紙Ｓに搬送力が付与される。プリンター１は、下流側搬送ローラー対３４から送られた用紙Ｓを巻き掛けて送る中継ローラー６１と、中継ローラー６１から送られた用紙Ｓを巻取る巻取り駆動軸６２と、を有する。巻取り駆動軸６２の回転駆動に伴って印刷済みの用紙Ｓはロール状に順次巻き取られる。なお、これらのローラーや不図示のモーターは、図１の用紙搬送機構３０に対応する。
【００４１】
プリンター１は、ヘッドユニット４０と、印刷領域にて用紙Ｓを印刷面の反対側面から支持するプラテン４２と、を有する。プリンター１は、複数のヘッドユニット４０を備えていてもよい。プリンター１は、例えばインクの色毎にヘッドユニット４０を用意してもよく、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクを吐出可能な４個のヘッドユニット４０を搬送方向に並べる構成であってもよい。
【００４２】
図３に示すように、各ヘッドユニット４０では、複数のヘッド４１（１）〜４１（４）が、用紙Ｓの搬送方向と交差する用紙Ｓの幅方向（Ｙ方向）に並んでいる。なお、説明のため、Ｙ方向の奥側のヘッド４１から順に小さい番号を付す。また、各ヘッド４１における用紙Ｓとの対向面（下面）では、インクを吐出する多数のノズルＮＺがＹ方向に所定の間隔おきに並んでいる。なお、図３では、ヘッドユニット４０を上から見たときのヘッド４１とノズルＮＺの位置を仮想的に示す。Ｙ方向に隣り合うヘッド４１（例えば、４１（１）と４１（２））の端部のノズルＮＺの位置は少なくとも一部が重複しており、ヘッドユニット４０の下面では、用紙Ｓの幅長さ以上に亘って、ノズルＮＺがＹ方向に所定の間隔おきに並んでいる。よって、ヘッドユニット４０の下を停まることなく搬送される用紙Ｓに対してヘッドユニット４０がノズルＮＺからインクを吐出することにより、用紙Ｓに２次元の画像が印刷される。
【００４３】
なお、図３では、紙面の都合上、ヘッドユニット４０に属するヘッド４１を４個として示しているがこれに限るものではない。つまり、ヘッド４１は４個より多くても少なくてもよい。また、図３のヘッド４１は千鳥格子状に配置されているが、このような配置に限るものではない。ここで、ノズルＮＺからのインク吐出方式は、本実施形態では圧電素子ＰＺＴに電圧をかけてインク室を膨張・収縮させることによりインクを吐出させるピエゾ方式であるが、発熱素子を用いてノズルＮＺ内に気泡を発生させ、その気泡によりインクを吐出させるサーマル方式でもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、プラテン４２の水平な面で用紙Ｓを支持しているがこれに限らず、例えば、用紙Ｓの幅方向を回転軸として回転する回転ドラムをプラテン４２とし、回転ドラムに用紙Ｓを巻き掛けて搬送しつつヘッド４１からインクを吐出してもよい。この場合、回転ドラムの円弧形状の外周面に沿ってヘッドユニット４０が傾斜して配置される。また、ヘッド４１から吐出されるインクが、例えば、紫外線を照射することにより硬化するＵＶインクである場合には、ヘッドユニット４０の下流側に紫外線を照射する照射器
を設けてもよい。
【００４５】
ここで、プリンター１は、ヘッドユニット４０のクリーニングを行うためにメンテナンス領域を設けている。プリンター１のメンテナンス領域には、ワイパー５１と、複数のキャップ５２と、インク受け部５３（以下、これらをまとめてメンテナンス用機能部ともいう）が存在する。メンテナンス領域は、プラテン４２（すなわち、印刷領域）よりもＹ方向の奥側に位置し、クリーニング時にヘッドユニット４０はＹ方向の奥側に移動する。なお、図３に示すメンテナンス用機能部はヘッドユニット４０毎に設けられ、その構成やヘッドユニット４０のクリーニング方法はインクの色に関係なく同じであるため、以下では説明を共通にする。
【００４６】
ワイパー５１とキャップ５２は、インク受け部５３で支持され、インク受け部５３によってＸ方向（用紙Ｓの搬送方向）に移動可能となっている。ワイパー５１は、インク受け部５３から立設した板状の部材であり、弾性部材や布、フェルト等で形成されている。キャップ５２は、弾性部材等で形成された直方体の部材であり、ヘッド４１毎に設けられている。そして、ヘッドユニット４０におけるヘッド４１（１）〜４１（４）の配置に合わせて、キャップ５２（１）〜５２（４）も幅方向に並んでいる。よって、ヘッドユニット４０がＹ方向の奥側に移動するとヘッド４１とキャップ５２が対向し、ヘッドユニット４０が下降すると（又はキャップ５２が上昇すると）、ヘッド４１のノズル開口面にキャップ５２が密着し、ノズルＮＺを封止することができる。インク受け部５３は、ヘッド４１のクリーニング時にノズルＮＺから吐出されたインクを受ける役割も担う。
【００４７】
ヘッド４１に設けられたノズルＮＺからインクが吐出される際には、メインのインク滴と共に微小なインク滴が発生し、その微小なインク滴がミストとして舞い上がり、ヘッド４１のノズル開口面に付着する。また、ヘッド４１のノズル開口面には、インクだけでなく、埃や紙粉等も付着する。これらの異物をヘッド４１のノズル開口面に付着させたまま放置して堆積させてしまうと、ノズルＮＺが塞がれ、ノズルＮＺからのインク吐出が阻害されてしまう。そこで、本実施形態のプリンター１では、ヘッドユニット４０のクリーニングとしてワイピング処理が定期的に行われる。
【００４８】
したがって、印刷領域において用紙Ｓに印刷する場合にはヘッドユニット４０は移動しないが、メンテナンス（ワイピング処理）の実行時にはヘッドユニット４０がＹ方向に移動することになる。ワイピング処理は定期的に行われるので、ヘッドユニット４０の移動を十分に考慮した上で、ヘッドユニット４０に接続されるケーブル２０を選択する必要がある。つまり、コントローラー１０とヘッドユニット４０とを繋ぐケーブル２０は、高い摺動性を有する必要がある。
【００４９】
３．駆動信号および制御信号
以下に、ケーブル２０で伝送されるコントローラー１０からの駆動信号ＣＯＭおよび制御信号の詳細について説明する。まず、ヘッド４１の構造を説明し、駆動信号ＣＯＭおよび制御信号の波形を例示した後に、ヘッド制御部ＨＣの構成について説明する。
【００５０】
３．１．ヘッドの構造
図４は、ヘッド４１の構造を説明するための図である。図４には、ノズルＮＺ、圧電素子ＰＺＴ、インク供給路４０２、ノズル連通路４０４、及び、弾性板４０６が示されている。インク供給路４０２、ノズル連通路４０４はキャビティＣＡに対応する。
【００５１】
インク供給路４０２には、不図示のインクタンクからインク滴が供給される。そして、インク滴はノズル連通路４０４に供給される。圧電素子ＰＺＴには、駆動信号ＣＯＭの駆動パルスＰＣＯＭが印加される。駆動パルスＰＣＯＭが印加されると波形に従って圧電素
子ＰＺＴが伸縮（変位）し、弾性板４０６を振動させる。そして、駆動パルスＰＣＯＭの振幅に対応する量のインク滴がノズルＮＺから吐出されるようになっている。このようなノズルＮＺ、圧電素子ＰＺＴ等からなるアクチュエーター部が図３のように並んで、ノズル列を有するヘッド４１を構成している。
【００５２】
３．２．信号の波形
図５は、駆動信号生成部１４からの駆動信号ＣＯＭおよびドット形成に用いられる制御信号を説明するための図である。駆動信号ＣＯＭは、圧電素子ＰＺＴに印加されて液体を噴射させる単位駆動信号としての駆動パルスＰＣＯＭを時系列的に接続したものであり、駆動パルスＰＣＯＭの立ち上がり部分がノズルに連通するキャビティＣＡの容積を拡大して液体を引込む段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分がキャビティＣＡの容積を縮小して液体を押出す段階であり、液体を押出した結果、液体がノズルから噴射される。
【００５３】
この電圧台形波からなる駆動パルスＰＣＯＭの電圧増減傾きや波高値を種々に変更することにより、液体の引込量や引込速度、液体の押出量や押出速度を変化させることができ、これにより液体の噴射量を変化させて異なる大きさのドットを得ることができる。従って、複数の駆動パルスＰＣＯＭを時系列的に連結する場合でも、そのうちから単独の駆動パルスＰＣＯＭを選択して圧電素子ＰＺＴに印加し、液体を噴射したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択して圧電素子ＰＺＴに印加し、液体を複数回噴射したりすることで種々の大きさのドットを得ることができる。即ち、液体が乾かないうちに複数の液体を同じ位置に着弾すると、実質的に大きな液体を噴射するのと同じことになり、ドットの大きさを大きくすることができる。このような技術の組合せによって多階調化を図ることが可能となる。なお、図５の左端の駆動パルスＰＣＯＭ１は、駆動パルスＰＣＯＭ２〜ＰＣＯＭ４とは異なり、液体を引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、液体を噴射せずにノズルの増粘を抑制防止したりするのに用いられる。
【００５４】
ヘッド制御部ＨＣには、駆動信号生成部１４からの駆動信号ＣＯＭの他、制御信号生成部１５からの制御信号として、クロック信号ＳＣＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、チャンネル信号ＣＨ、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰが入力される。このうち、ラッチ信号ＬＡＴ、チャンネル信号ＣＨは、駆動信号ＣＯＭのタイミングを定める制御信号であり、図５のように、ラッチ信号ＬＡＴで一連の駆動信号ＣＯＭが出力され始め、チャンネル信号ＣＨ毎に駆動パルスＰＣＯＭが出力されることになる。駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰは、インク滴を吐出させるべきノズルに対応した圧電素子ＰＺＴを指定する画素データＳＩ（ＳＩＨ、ＳＩＬ）及び駆動信号ＣＯＭの波形パターンデータＳＰを含む。ＳＩＨ、ＳＩＬは、それぞれ、２ビットの画素データＳＩの上位ビット、下位ビットに対応する。
【００５５】
３．３．ヘッド制御部
図６は、ヘッド制御部ＨＣの構成を説明するブロック図である。ヘッド制御部ＨＣは、液体を噴射させるノズルに対応した圧電素子ＰＺＴを指定するための駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰを保存するシフトレジスター２１１と、シフトレジスター２１１のデータを一時的に保存するラッチ回路２１２と、ラッチ回路２１２の出力をレベル変換して選択スイッチ２０１に供給することにより、駆動信号ＣＯＭの電圧を圧電素子ＰＺＴに印加するレベルシフター２１３を備えて構成されている。
【００５６】
シフトレジスター２１１には、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰが順次入力されると共に、クロック信号ＳＣＫの入力パルスに応じて記憶領域が初段から順次後段にシフトする。ラッチ回路２１２は、ノズル数分の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰがシフトレジスター２１１に格納された後、入力されるラッチ信号ＬＡＴによってシフトレジスター２１１の各出力信号をラッチする。ラッチ回路２１２に保存された信号は、レベルシフター２１
３によって次段の選択スイッチ２０１をオンオフできる電圧レベルに変換される。これは、駆動信号ＣＯＭが、ラッチ回路２１２の出力電圧に比べて高い電圧であり、これに合わせて選択スイッチ２０１の動作電圧範囲も高く設定されているためである。従って、レベルシフター２１３によって選択スイッチ２０１が閉じられる圧電素子ＰＺＴは駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰの接続タイミングで駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）に接続される。
【００５７】
また、シフトレジスター２１１の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰがラッチ回路２１２に保存された後、次の印刷情報をシフトレジスター２１１に入力し、液体の噴射タイミングに合わせてラッチ回路２１２の保存データを順次更新する。なお、この選択スイッチ２０１により、圧電素子ＰＺＴを駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した後も、当該圧電素子ＰＺＴの入力電圧は、切り離す直前の電圧に維持される。
【００５８】
４．ケーブル
４．１．要求される特性
図７は、コントローラー１０とヘッドユニット４０間のケーブルの接続を例示する図である。図７において、ケーブル２０Ａは駆動信号ＣＯＭを伝送し、駆動信号伝達経路の少なくとも一部を成している。また、図７において、ケーブル２０Ｄはクロック信号ＳＣＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、チャンネル信号ＣＨ、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰといった制御信号を伝送し、制御信号伝達経路の少なくとも一部を成している。なお、図７の例ではケーブル２０Ａ、ケーブル２０Ｄは別個に描かれているが、これらが重なっていてもよいし、１つのケーブル２０としてまとまっていてもよい。
【００５９】
コントローラー１０とヘッドユニット４０とが、プリンター１において近接して配置されるとは限らず、ケーブル２０はある程度の長さ（例えば２〜３ｍ）を有することがある。よって、ケーブル２０は外乱ノイズを受けやすくなる傾向があり、特に信号の伝送レートが高い場合には影響が大きい。データを高レートでヘッド部へ転送する場合、微少なノイズであっても複数のデータが悪影響を受け、そのデータに基づき駆動する複数のノズルが誤吐出してしまう結果、生成物に致命的な欠陥を生じさせてしまう。また、デジタル電力増幅回路での増幅過程を経て生成される駆動信号ＣＯＭは、その生成過程で生じるノイズ（例えば、リップルノイズ）と外乱ノイズとが共振して正確な液体噴射を妨げる可能性がある。
【００６０】
ここで、図１１（Ａ）〜（Ｂ）はラインヘッドプリンターをシリアルプリンターと比較説明するための図である。一例ではあるが、図１１（Ａ）のように、ラインヘッドプリンターのノズル数はシリアルプリンターの３０倍以上になることがある。そして、図１１（Ｂ）のように、多くのノズルを有するヘッド４１を制御するために、制御信号のデータ転送レートがシリアルプリンターの１０倍以上になることがある。
【００６１】
本実施形態のプリンター１はラインヘッドプリンターである。そして、プリンター１の制御信号について、ノズル数の増加分だけ伝送線および端子数を増加させることは現実的ではない。よって、制御信号を例えばシリアル転送して、伝送線および端子数の増加を抑える必要がある。このとき、データ転送レートは例えばＧＨｚオーダーとなるため、上記のように、ケーブル２０Ｄでノイズの影響を受けると、微少なノイズであっても複数のノズルが誤吐出して、印刷の信頼性が著しく低下してしまう。また、プリンター１の駆動信号ＣＯＭは、ケーブル２０Ａでノイズの影響を受けると、上記のように正確な液体噴射が妨げられて、直接的な画質劣化につながってしまう。さらに、ケーブル２０Ａが長くなると駆動信号ＣＯＭの減衰があり得るため、やはり画質劣化につながってしまう。
【００６２】
よって、ラインヘッドプリンターであるプリンター１に、シリアルプリンターで通常用
いられているＦＦＣ（後述するノーマルＦＦＣ）を採用することは適切ではない。まず、プリンター１のケーブル２０は、十分なノイズ耐性を有することが求められる。また、ケーブル２０には、高速な差動シリアル方式での信号転送を可能にし、また、アナログ信号における減衰などの影響を抑えるように、特性インピーダンスが十分にコントロールされていることが求められる。さらに、メンテナンス（ワイピング処理）の実行時にはヘッドユニット４０が移動することになるので、ケーブル２０には高い摺動性を有することも求められる。
【００６３】
４．２．ノイズ耐性
まず、十分なノイズ耐性を有するために、ケーブル２０はシールド線を有する必要がある。図８は、このようなケーブル２０の部分斜視図である。図８において、駆動信号ＣＯＭや制御信号を伝送する導体２６が、絶縁体２９内に所定のピッチで配置されており、接続部分（コネクター部分）に補強板２５が設けられているのは、シールド線を有さないケーブル（以下、ノーマルＦＦＣともいう）と共通の構造である。しかし、ケーブル２０は、内部に導電性のシールド線を含むシールドテープ２４で覆われており、シールド線露出部２３で固定電位（例えば接地電位）となるように電気的に接続されることで、ノイズ耐性を有する。ここで、シールド線は必ずしも線状である必要はなく（つまり、配線が並んでいる必要はなく）、電導性の細線が編み目状になっていてもよいし、シールドテープ２４の内部の金属層がシールド線であってもよい。
【００６４】
４．３．データレート
また、ケーブル２０は、特性インピーダンスが十分にコントロールされていて、ＧＨｚオーダーの差動シリアル方式の信号伝送に対応している必要がある。図９は、このようなケーブル２０による、制御信号の差動シリアル方式での伝送を説明する図である。例えば、プリンター１の伝送方式としてＬＶＤＳが用いられるとする。このとき、ヘッドユニット４０にレシーバーＲＣＶがあり、１００オームの終端抵抗ＲＴが設けられる。ここで、コントローラー１０は図９に示すような出力ドライバーで制御信号をヘッドユニット４０へと伝送する。ここで、Ａ＋、Ａ−はそれぞれ伝送される制御信号の正転信号、反転信号に対応する。また、電流源７２はＶｄｄから定電流を作り出す回路である。
【００６５】
ケーブル２０は図９のように出力ドライバーとレシーバーＲＣＶとを繋ぐ。ケーブル２０は特性インピーダンスＺ０を有するとする。この接続においては、例えば図９のＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５のように電流が流れることになる。このとき、例えば反射等といった伝送信号の劣化を抑えるためには、終端抵抗ＲＴが１００オームであることから、２つの５０オーム抵抗を直列接続するようなケーブル２０を選択する。つまり、図９の例では、特性インピーダンスＺ０が５０オームのケーブル２０を選択して、インピーダンス整合をとるとよい。このとき、デジタル信号である制御信号を高速な差動シリアル方式のＬＶＤＳで伝送することができる。また、特性インピーダンスＺ０がコントロールされたケーブル２０を用いるので、アナログ信号である駆動信号ＣＯＭについて減衰などの影響を抑えることができ、経路長を特別に意識することなく設計を行うことができる。なお、この例ではＬＶＤＳで制御信号を伝送するとしたが、終端抵抗ＲＴを９０オームとするＵＳＢを用いる場合には特性インピーダンスＺ０が４５オームのケーブル２０を選択すればよい。
【００６６】
４．４．評価
図１０は、評価に用いたケーブルを比較した表である。図１０のように、ケーブルＡ〜Ｅの５つを評価したが、ケーブルＥはノーマルＦＦＣ（図１０では非高周波対応ＦＦＣと表記）であり、シールド線を有さず、ケーブル２０の候補であるケーブルＡ〜Ｄとの比較目的で用意されたものである。一方、ケーブルＡ〜Ｄは、ケーブルタイプが高周波対応ＦＦＣであり、シールド線を有しているためノイズ耐性があり、特性インピーダンスもコン
トロールされている。
【００６７】
この評価においても、コントローラー１０からヘッドユニット４０へと制御信号を伝送するのにＬＶＤＳを用いる。よって、ヘッドユニット４０に設けられている終端抵抗ＲＴは１００オームである。ケーブルＡ〜Ｃの特性インピーダンスは１００オームを中心にコントロールされており、いずれも適している。一方、ケーブルＤは９０オームを中心とするため、本評価におけるケーブル２０の候補からは外れる。なお、図１０のケーブルＡ〜Ｄのインピーダンスは差動配線を前提に２本を一対とした値を示している。
【００６８】
ここで、ＬＶＤＳの規格における最高データレートは３．１２５Ｇｂｐｓであり、ケーブルＡ〜Ｃが保証する転送レートは３．４Ｇｂｐｓ（ケーブルＡ、Ｂ）、または５Ｇｂｐｓ（ケーブルＣ）であるため、転送レートについてケーブルＡ〜Ｃに問題はない。
【００６９】
しかし、メンテナンス（ワイピング処理）が定期的に行われることを考慮すると、摺動性について少なくとも５０万回以上の保証があるケーブルを用いることが好ましい。そのため、特性保証のないケーブルＡはケーブル２０の候補から外れることになる。
【００７０】
本評価では、ケーブルＢ、またはケーブルＣをプリンター１のケーブル２０として採用することができるとの結論を得た。そして、この２つのうち、保証している転送レートがより高いケーブルＣが最適だといえる。
【００７１】
ケーブルＣのような特性を有する高周波対応ＦＦＣを、プリンター１のケーブル２０として採用することで、ノイズ対策が十分になされ、信号の伝送レートが大きい場合でも対応可能なケーブルを備えるプリンター１を提供できる。ケーブル２０がシールド線を含み、所定範囲の特性インピーダンス（例えば一対で１００オーム）を有するので、駆動信号ＣＯＭにノイズが載ることによる吐出安定性の低下を防止することができる。そのため、ラインヘッドプリンターであって多くのノズルを同時駆動させるプリンター１において高品質な高速印刷が可能になる。また、制御信号はＬＶＤＳといった差動シリアル方式を用いて、転送レートを高めることができるので、多ノズルのラインヘッドプリンターに対応可能であり、シールド線を含むので伝送経路においてノイズが載ることによる誤吐出を防止することができる。そのため、プリンター１において信頼性の高い印刷が可能になる。
【００７２】
本発明は、前記の実施例および適用例で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施例等で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施例等で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施例等で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００７３】
１  プリンター、１０  コントローラー、１１  インターフェース部、１２  ＣＰＵ、１３  メモリー、１４  駆動信号生成部、１５  制御信号生成部、１６  搬送信号生成部、２０  ケーブル、２０Ａ  ケーブル、２０Ｄ  ケーブル、２１  巻軸、２２  中継ローラー、２３  シールド線露出部、２４  シールドテープ、２５  補強板、２６  導体、２９
絶縁体、３０  用紙搬送機構、３１ａ  駆動ローラー、３１ｂ  従動ローラー、３２  中継ローラー、３３  中継ローラー、３４ａ  駆動ローラー、３４ｂ  従動ローラー、４０  ヘッドユニット、４１  ヘッド、４２  プラテン、５１  ワイパー、５２  キャップ、５３  インク受け部、６１  中継ローラー、６２  巻取り駆動軸、７０  検出器群、７２  電流源、８０  コンピューター、２０１  選択スイッチ、２１１  シフトレジスター、２１２  ラッチ回路、２１３  レベルシフター、４０２  インク供給路、４０４  ノズ
ル連通路、４０６  弾性板、ＣＡ  キャビティ、ＣＨ  チャンネル信号、ＣＯＭ  駆動信号、ＨＣ  ヘッド制御部、ＬＡＴ  ラッチ信号、ＮＺ  ノズル、ＰＣＯＭ  駆動パルス、ＰＺＴ  圧電素子、ＲＣＶ  レシーバー、ＲＴ  終端抵抗、Ｓ  用紙、ＳＣＫ  クロック信号、ＳＩ＆ＳＰ  駆動パルス選択データ、Ｚ０  特性インピーダンス
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015033778.tif 000009
【図１０】
2015033778.tif 000010
【図１】
2015033778.tif 000011
【図３】
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【図１１】
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