容量性負荷駆動装置、液体噴射装置
【課題】ダミー負荷による電力消費を回避しながら平滑フィルターと駆動されるアクチュエーターの容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を抑制する。
【解決手段】駆動波形信号ＷＣＯＭと帰還信号Ｒｅｆの差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調し、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２７で電力増幅し、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルター２８で平滑化して、圧電素子などの容量性負荷からなるアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭを印加する場合に、例えば周波数特性の異なる２つの帰還回路２０１、２０２を設け、駆動されるアクチュエーター１９の数に応じて２つの帰還回路２０１、２０２を切替えることで帰還回路の周波数特性を調整し、平滑フィルター２９と駆動されるアクチュエーター１９の容量で構成されるフィルターの周波数特性変化を抑制する。
【解決手段】駆動波形信号ＷＣＯＭと帰還信号Ｒｅｆの差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調し、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２７で電力増幅し、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルター２８で平滑化して、圧電素子などの容量性負荷からなるアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭを印加する場合に、例えば周波数特性の異なる２つの帰還回路２０１、２０２を設け、駆動されるアクチュエーター１９の数に応じて２つの帰還回路２０１、２０２を切替えることで帰還回路の周波数特性を調整し、平滑フィルター２９と駆動されるアクチュエーター１９の容量で構成されるフィルターの周波数特性変化を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子などの容量性負荷に駆動信号を印加して駆動する容量性負荷駆動装置に関し、容量性負荷をアクチュエーターとし、当該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好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば所定の電圧波形からなる駆動波形信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して容量性負荷からなるアクチュエーターへの駆動信号とする場合、駆動波形信号を変調回路でパルス変調して変調信号とし、その変調信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して電力増幅変調信号とし、その電力増幅変調信号を平滑フィルターで平滑化して駆動信号としている。
【０００３】
この種の駆動回路に、例えば圧電素子などの容量性負荷をアクチュエーターとして複数接続し、それらのアクチュエーターのうち、駆動されるアクチュエーターの数が変化する場合、前記平滑フィルターと駆動されるアクチュエーターの静電容量で構成されるフィルターの周波数特性が変化し、その結果、駆動信号の波形が変化してしまう場合がある。この問題を解消するため、例えば下記特許文献１では、アクチュエーターの静電容量と同等の容量（以下、ダミー負荷とも記す）を各アクチュエーター毎に並列に配設し、駆動されるアクチュエーターは駆動回路に、アクチュエーターが駆動されない場合にはダミー負荷を駆動回路に接続し、トータルの容量が変化しないようにすることによって平滑フィルターとで構成されるフィルターの周波数特定を一定とするようにしている。なお、変調回路によるパルス変調の周波数を変調周波数、或いはキャリア周波数と呼んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３１９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１では、アクチュエーターを駆動しない場合でも、ダミー負荷で電力が消費されてしまうため、電力消費量が大きいという問題がある。
本発明は、これらの諸問題に着目して開発されたものであり、ダミー負荷による電力消費を回避しながら平滑フィルターと駆動されるアクチュエーターの容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を抑制することが可能な容量性負荷駆動装置、液体噴射装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記諸問題を解決するため、本発明の容量性負荷駆動装置は、駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成回路と、前記駆動波形信号と帰還信号との差分信号を出力する減算器と、前記差分信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とするデジタル電力増幅回路と、前記電力増幅変調信号を平滑化して容量性負荷の駆動信号とする平滑フィルターと、前記駆動信号を減算器への帰還信号とする帰還回路と、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記帰還回路の周波数特性を調整する帰還回路特性調整手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
この容量性負荷駆動装置によれば、減算器から出力される駆動波形信号と帰還信号との差分信号をパルス変調して変調信号とし、変調信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して電力増幅変調信号とし、電力増幅変調信号を平滑フィルターで平滑化して容量性負荷の駆動信号とし、駆動信号を帰還回路から帰還して帰還信号とするにあたり、駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて帰還回路の周波数特性を調整することにより、ダミー負荷が必要なくなると共に、ダミー負荷に起因する電力を削減することができる。また、平滑フィルターと駆動される容量性負荷の容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を抑制することができる。
【０００８】
また、周波数特性の異なる前記帰還回路を複数備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記複数の帰還回路を切替えることを特徴とするものである。
この容量性負荷駆動装置によれば、切替えられる複数の帰還回路の周波数特性を大きく変化させることが可能となるので、平滑フィルターと駆動される容量性負荷の容量で構成されるフィルターの大幅な周波数特性の変化も抑制することができる。
【０００９】
また、周波数特性を変更するための複数の素子を前記帰還回路内に備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記複数の素子を切替えることを特徴とするものである。
この容量性負荷駆動装置によれば、帰還回路の数を低減して回路規模を小さくすることが可能となる。
【００１０】
また、周波数に対するゲイン特性を調整するゲイン特性調整回路を前記帰還回路内に備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記ゲイン特性調整回路によるゲイン特性を調整することで前記帰還回路の周波数特性を調整することを特徴とするものである。
この容量性負荷駆動装置によれば、帰還回路の数を低減して回路規模を小さくすることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の液体噴射装置は、前述した容量性負荷駆動装置を用いて前記容量性負荷であるアクチュエーターを駆動することによって、液体を噴射する液体噴射装置である。
この液体噴射装置によれば、駆動信号で駆動されるアクチュエーターの容量に応じて帰還回路の周波数特性を調整することにより、ダミー負荷による電力消費を回避することができると共に、平滑フィルターと駆動されるアクチュエーターの容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を抑制することができ、より高精度な液体噴射が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の容量性負荷駆動装置を用いたインクジェットプリンターの第１実施形態を示す概略構成正面図である。
【図２】図１のインクジェットプリンターに用いられるインクジェットヘッド近傍の平面図である。
【図３】図１のインクジェットプリンターの制御装置のブロック図である。
【図４】容量性負荷からなるアクチュエーターの駆動信号の説明図である。
【図５】スイッチングコントローラーのブロック図である。
【図６】アクチュエーター駆動回路の第１実施例を示すブロック図である。
【図７】図６の調整部で行われる演算処理のフローチャートである。
【図８】駆動アクチュエーター数及び帰還回路選択信号のタイミングチャートである。
【図９】図６の駆動回路の作用を説明する周波数特性図である。
【図１０】帰還回路を設けない場合の駆動回路の周波数特性図である。
【図１１】帰還回路が１つだけの場合の駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図１２】図１１の駆動回路の作用を説明する周波数特性図である。
【図１３】駆動アクチュエーター数が変化する場合の平滑回路とアクチュエーターの容量で構成されるフィルターの周波数特性図である。
【図１４】駆動アクチュエーター数が変化した場合の図１１の駆動回路の作用を示す周波数特性図である。
【図１５】駆動アクチュエーター数が変化した場合の図１１の駆動回路の作用を示す周波数特性図である。
【図１６】アクチュエーター駆動回路の第２実施例を示すブロック図である。
【図１７】帰還回路を設計する説明図である。
【図１８】アクチュエーター駆動回路の第３及び第４実施例を示すブロック図である。
【図１９】アクチュエーター駆動回路の第５実施例を示すブロック図である。
【図２０】図１９の駆動回路の作用を説明する周波数特性図である。
【図２１】アクチュエーター駆動回路の第６実施例を示すブロック図である。
【図２２】図２１の駆動回路の作用を説明する周波数特性図である。
【図２３】アクチュエーター駆動回路の第７実施例を示すブロック図である。
【図２４】アクチュエーター駆動回路の第８実施例を示すブロック図である。
【図２５】図２４のアクチュエーター駆動回路で電流を検出する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の容量性負荷駆動装置の第１実施形態として、インクジェットプリンターに適用されたものについて説明する。
図１は、本実施形態のインクジェットプリンターの概略構成図であり、図１において、印刷媒体１は、図の左から右に向けて矢印方向に搬送され、その搬送途中の印刷領域で印刷される、ラインヘッド型インクジェットプリンターである。
【００１４】
図１中の符号２は、印刷媒体１の搬送ライン上方に設けられた複数のインクジェットヘッドであり、印刷媒体搬送方向に２列になるように且つ印刷媒体搬送方向と交差する方向に並べて配設されて、夫々、ヘッド固定プレート７に固定されている。各インクジェットヘッド２の最下面には、多数のノズルが形成されており、この面がノズル面と呼ばれている。ノズルは、図２に示すように、噴射するインクの色毎に、印刷媒体搬送方向と交差する方向に列状に配設されており、その列をノズル列と呼んだり、その列方向をノズル列方向と呼んだりする。そして、印刷媒体搬送方向と交差する方向に配設された全てのインクジェットヘッド２のノズル列によって、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向の幅全長に及ぶラインヘッドが形成されている。
【００１５】
インクジェットヘッド２には、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクが、図示しないインクタンクからインク供給チューブを介して供給される。そして、インクジェットヘッド２に形成されているノズルから同時に必要箇所に必要量のインクを噴射することにより、印刷媒体１上に微小なドットを形成する。これを各色毎に行うことにより、搬送部４で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、１パスによる印刷を行うことができる。本実施形態では、インクジェットヘッド２のノズルからインクを噴射する方法としてピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、アクチュエーターである圧電素子に駆動信号を与えると、圧力室内の振動板が変位して圧力室内の容積が変化し、そのときに生じる圧力変化によって圧力室内のインクがノズルから噴射されるというものである。そして、駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することでインクの噴射量を調整することが可能となる。なお、本発明は、ピエゾ方式以外のインク噴射方法にも、同様に適用可能である。
【００１６】
インクジェットヘッド２の下方には、印刷媒体１を搬送方向に搬送するための搬送部４が設けられている。搬送部４は、駆動ローラー８及び従動ローラー９に搬送ベルト６を巻回して構成され、駆動ローラー８には図示しない電動モーターが接続されている。また、搬送ベルト６の内側には、当該搬送ベルト６の表面に印刷媒体１を吸着するための図示しない吸着装置が設けられている。この吸着装置には、例えば負圧によって印刷媒体１を搬送ベルト６に吸着する空気吸引装置や、静電気力で印刷媒体１を搬送ベルト６に吸着する静電吸着装置などが用いられる。従って、給紙ローラー５によって給紙部３から印刷媒体１を一枚だけ搬送ベルト６上に送給し、電動モーターによって駆動ローラー８を回転駆動すると、搬送ベルト６が印刷媒体搬送方向に回転され、吸着装置によって搬送ベルト６に印刷媒体１が吸着されて搬送される。この印刷媒体１の搬送中に、インクジェットヘッド２からインクを噴射して印刷を行う。印刷の終了した印刷媒体１は、搬送方向下流側の排紙部１０に排紙される。なお、前記搬送ベルト６には、例えばリニアエンコーダーなどで構成される印刷基準信号出力装置が取付けられており、この印刷基準信号出力装置から出力される要求解像度相当のパルス信号に応じて、後述する駆動回路から駆動信号をアクチュエーターに出力することで印刷媒体１上の所定位置に所定の色のインクを噴射し、そのドットによって印刷媒体１上に所定の画像を描画する。
【００１７】
本実施形態のインクジェットプリンター内には、インクジェットプリンターを制御するための制御装置１１が設けられている。この制御装置１１は、図３に示すように、ホストコンピューター１２から入力された印刷データを読込み、その印刷データに基づいて印刷処理等の演算処理を実行するコンピューターシステムで構成される制御部１３と、前記給紙ローラー５に接続されている給紙ローラーモーター１４を駆動制御する給紙ローラーモータードライバー１５と、インクジェットヘッド２を駆動制御するヘッドドライバー１６と、前記駆動ローラー８に接続されている電動モーター１７を駆動制御する電動モータードライバー１８とを備えて構成される。
【００１８】
制御部１３は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１３ａと、入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のプログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）１３ｂと、ＣＰＵ１３ａで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Read-Only Memory）１３ｃを備えている。この制御部１３は、ホストコンピューター１２から印刷データ（画像データ）を入手すると、ＣＰＵ１３ａが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルからインクを噴射するか或いはどの程度のインクを噴射するかというノズル選択データ（駆動パルス選択データ）を算出し、この印刷データや駆動パルス選択データ及び各種センサからの入力データに基づいて、給紙ローラーモータードライバー１５、ヘッドドライバー１６、電動モータードライバー１８に制御信号及び駆動信号を出力する。これらの制御信号及び駆動信号により、給紙ローラーモーター１４、電動モーター１７、インクジェットヘッド２内のアクチュエーターなどが夫々作動して、印刷媒体１の給紙及び搬送及び排紙、並びに印刷媒体１への印刷処理が実行される。なお、制御部６２内の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。
【００１９】
図４には、前記制御装置１１内のヘッドドライバー１６からインクジェットヘッド２に供給され、圧電素子からなるアクチュエーターを駆動するための駆動信号ＣＯＭの一例を示す。本実施形態では、中間電圧を中心に電圧が変化する信号とした。この駆動信号ＣＯＭは、アクチュエーターを駆動してインクを噴射す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の立上がり部分がノズルに連通する圧力室の容積を拡大してインクを引込む段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分が圧力室の容積を縮小してインクを押出す段階であり、インクを押出した結果、インクがノズルから噴射される。
【００２０】
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、インクの引込量や引込速度、インクの押出量や押出速度を変化させることができ、これによりインク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を選択してアクチュエーター１９に供給し、インクを噴射したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してアクチュエーター１９に供給し、インク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、インクが乾かないうちに複数のインクを同じ位置に着弾すると、実質的に大きなインク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のである。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４の左端の駆動パルスＰＣＯＭ１は、インクを引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、インクを噴射せずに、ノズルの増粘を抑制防止したりするのに用いられる。
【００２１】
インクジェットヘッド２には、前記駆動信号ＣＯＭの他、前記図３の制御装置から制御信号として、印刷データに基づいて駆動パルスＰＣＯＭのうちどの駆動パルスＰＣＯＭを選択するかを示す駆動パルス選択特定データＳＩと、全ノズルにノズル選択データが入力された後に、駆動パルス選択特定データＳＩに基づいて駆動信号ＣＯＭとインクジェットヘッド２のアクチュエーターとを接続させるラッチ信号ＬＡＴ及びチャンネル信号ＣＨと、駆動パルス選択特定データＳＩをシリアル信号としてインクジェットヘッド２に送信するためのクロック信号ＳＣＫとが入力されている。なお、これ以後、アクチュエーター１９を駆動する駆動信号の最小単位を駆動パルスＰＣＯＭとし、駆動パルスＰＣＯＭが時系列的に連結された信号全体を駆動信号ＣＯＭと記す。即ち、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。
【００２２】
図５には、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をアクチュエーター１９に供給するためにインクジェットヘッド２内に構築されたスイッチングコントローラーの具体的な構成を示す。このスイッチングコントローラーは、インクを噴射させるノズルに対応した圧電素子などのアクチュエーター１９を指定するための駆動パルス選択特定データＳＩを保存するレジスター２０と、レジスター２０のデータを一時的に保存するラッチ回路２１と、ラッチ回路２１の出力をレベル変換して選択スイッチ２３に供給することにより、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を圧電素子からなるアクチュエーター１９に接続するレベルシフター２２とを備えて構成されている。
【００２３】
レベルシフター２２は選択スイッチ２３をオンオフできる電圧レベルに変換する。これは、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）が、ラッチ回路２１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２３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２２によって選択スイッチ２３が閉じられるアクチュエーター１９は、駆動パルス選択特定データＳＩに基づき所定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。また、レジスター２０の駆動パルス選択特定データＳＩがラッチ回路２１に保存された後、次の印刷情報をレジスター２０に入力し、インクの噴射タイミングに合わせてラッチ回路２１の保存データを順次更新する。なお、図中の符号ＨＧＮＤは、圧電素子などのアクチュエーター１９のグランド端である。また、この選択スイッチ２３により、圧電素子などのアクチュエーター１９を駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した後（選択スイッチ２３がオフ）も、当該アクチュエーター１９の入力電圧は、切り離す直前の電圧に維持される。すなわち、前記圧電素子からなるアクチュエーター１９は、容量性負荷である。
【００２４】
図６には、アクチュエーター１９の駆動回路の概略構成を示す。このアクチュエーター駆動回路は、前記制御装置１１のヘッドドライバー１６内に構築されている。本実施形態の駆動回路は、予め記憶されている駆動波形データＤＷＣＯＭに基づいて、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の元、つまりアクチュエーター１９の駆動を制御する信号の基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭを生成する駆動波形信号生成回路２４と、駆動波形信号生成回路２４で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭから帰還信号Ｒｅｆを減じて差分信号Ｄｉｆｆを出力する減算器２５と、減算器２５から出力された差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調する変調回路２６と、変調回路２６でパルス変調された変調信号ＰＷＭを電力増幅するデジタル電力増幅回路２７と、デジタル電力増幅回路２７で電力増幅された電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑化して、圧電素子からなるアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭとして出力する平滑フィルター２８と、前記平滑フィルター２８の出力である駆動信号ＣＯＭを前記減算器２５に帰還する第１帰還回路２０１と、前記駆動信号ＣＯＭを前記減算器２５に帰還する第２帰還回路２０２と、前記第１帰還回路２０１又は第２帰還回路２０２の何れかを前記減算器２５に接続する切替えスイッチ２０３と、前記駆動パルス選択特定データＳＩに応じて前記切換えスイッチ２０３の切替えを行う調整部２０４とを備えて構成される。なお、本実施形態では、第１帰還回路２０１と第２帰還回路２０２の２つの帰還回路しか設けていないが、後述する理由から、帰還回路の数はこれに限定されるものではなく、本発明では２以上の複数の帰還回路を備えることが可能である。
【００２５】
駆動波形信号生成回路２４は、デジタルデータからなる駆動波形データＤＷＣＯＭを電圧信号に変換して所定サンプリング周期分ホールド出力する。減算器２５は、例えば比例定数用の抵抗を介装した一般的なアナログ減算回路である。変調回路２６には、周知のパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）回路を用いた。パルス幅変調は、所定周波数の三角波信号を出力する三角波生成回路３１と、三角波信号と差分信号Ｄｉｆｆを比較し、例えば差分信号Ｄｉｆｆが三角波信号より大きいときにオンデューティーとなるパルスデューティーの変調信号ＰＷＭを出力する比較器３２とを備えて構成される。なお、変調回路２６には、この他にパルス密度変調（ＰＤＭ）回路などの周知のパルス変調回路を用いることができる。また、駆動波形信号生成回路２４、減算器２５、変調回路２６は、演算処理によって構築することもでき、その場合には、例えば前記制御装置１１の制御部１３内にプログラミングによって構築することができる。
【００２６】
デジタル電力増幅回路２７は、図８に示すように、実質的に電力を増幅するためのハイサイド側スイッチング素子Ｑ１及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２からなるハーフブリッジ出力段３３と、変調回路２６からの変調信号ＰＷＭに基づいて、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＨ、ＧＬを調整するためのゲートドライブ回路３４とを備えて構成されている。デジタル電力増幅回路２７では、変調信号がハイレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間信号ＧＨはハイレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはローレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はオン状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はオフ状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段３３の出力電圧Ｖａは、供給電圧ＶＤＤとなる。一方、変調信号がローレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間信号ＧＨはローレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはハイレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はオフ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はオン状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段２１の出力電圧Ｖａは０となる。
【００２７】
このようにハイサイド側スイッチング素子Ｑ１及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２がデジタル駆動される場合には、オン状態のスイッチング素子に電流が流れるが、ドレイン−ソース間の抵抗値は非常に小さく、損失は殆ど発生しない。また、オフ状態のスイッチング素子には電流が流れないので損失は発生しない。従って、このデジタル電力増幅回路２７の損失そのものは極めて小さく、小型のＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を使用することができる。
【００２８】
平滑フィルター２８は、図６に示すように、１つのインダクタＬと、１つのコンデンサーＣとで構成される２次のローパスフィルターからなる。本実施形態では、この平滑フィルター２８によって、前記変調回路２６で生じた変調周波数、即ちパルス変調の周波数成分の信号振幅を減衰して除去し、アクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を出力する。
【００２９】
第１帰還回路２０１及び第２帰還回路２０２は、後段に詳述するように、例えば１つのコンデンサーと１つの接地抵抗から構成されるハイパスフィルターと、１つの抵抗と１つの接地コンデンサーから構成されるローパスフィルターを直列に接続したものであり、周知のように回路素子の抵抗値や容量値を変更することにより周波数特性を変えることができる。本実施形態では、第１帰還回路２０１の周波数特性と、第２帰還回路２０２の周波数特性を意図的に異なるものとしている。それら帰還回路の周波数特性の設定手法については後段に詳述する。切換えスイッチ２０３は、第１帰還回路２０１又は第２帰還回路２０２を調整部２０４からの第１帰還回路選択信号又は第２帰還回路選択信号に応じて選択して切替え、前記減算器２５の負帰還端子に接続する。
【００３０】
前記調整部２０４は、例えば図７に示す演算処理を行い、前記切換えスイッチ２０３の切替えを行うものであり、必要に応じて、例えば前記制御装置１１の制御部１３内にプログラミングによって構築してもよい。図７の演算処理は、次回の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の出力タイミングに先駆けて行われ、ステップＳ１では、前記駆動パルス選択特定データＳＩから駆動アクチュエーター数ｎを算出する。前述したように、駆動パルス選択特定データＳＩは、どのノズルのアクチュエーター１９に駆動パルスＰＣＯＭを印加するかを特定するものであるから、この駆動パルス選択特定データＳＩから駆動パルスＰＣＯＭの印加される、つまり駆動されるアクチュエーター１９の数を求めることができる。
【００３１】
次にステップＳ２に移行して、予め記憶されている周波数特性切替え所定値Ａを読込む。本実施形態の場合、周波数特性切替え所定値Ａには、例えば全アクチュエーター数の半分に相当する数値が適用される。
次にステップＳ３に移行して、前記ステップＳ１で算出した駆動アクチュエーター数ｎが前記周波数特性切替え所定値Ａ以下であるか否かを判定し、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａ以下である場合にはステップＳ４に移行し、そうでない場合にはステップＳ５に移行する。
【００３２】
前記ステップＳ４では、第１帰還回路選択信号をオン状態（ハイレベル）とすると共に第２帰還回路選択信号をオフ状態（ローレベル）としてからメインプログラムに復帰する。
前記ステップＳ５では、第２帰還回路選択信号をオン状態（ハイレベル）とすると共に第１帰還回路選択信号をオフ状態（ローレベル）としてからメインプログラムに復帰する。
【００３３】
この演算処理によれば、駆動アクチュエーター数ｎが図８のように経時変化する場合、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａ以下である場合には第１帰還回路選択信号がハイレベル（第２帰還回路選択信号はローレベル）となり、第１帰還回路２０１が減算器２５の負帰還端子に接続され、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａを超える場合には第２帰還回路選択信号がハイレベル（第１帰還回路選択信号はローレベル）となり、第２帰還回路２０２が減算器２５の負帰還端子に接続される。
【００３４】
図９ａには、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａ以下のときの出力ゲイン（周波数特性）を実線で、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターのゲイン（周波数特性）を二点鎖線で、選択される第１帰還回路２０１のゲイン（周波数特性）を一点鎖線で示す。同様に、図９ｂには、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａより大きいときの出力ゲイン（周波数特性）を実線で、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターのゲイン（周波数特性）を二点鎖線で、選択される第２帰還回路２０２のゲイン（周波数特性）を一点鎖線で示す。
【００３５】
図９の場合は、図９ａのように駆動アクチュエーター数が小さい場合には高周波数寄りに振幅の大きな共振が存在し、図９ｂのように駆動アクチュエーター数が大きい場合には低周波数寄りに振幅の小さな共振が存在する。本実施形態では、図９ａに示すように、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａ以下のときに選択される第１帰還回路２０１の周波数特性を、ハイパス領域のゲインを大きく設定し、且つローカット領域を高周波数帯域側に広げることで、振幅が大きく且つ高周波数寄りに存在する共振を減衰して、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターのハイカット領域の直前まで出力ゲインをフラットにしている。また、図９ｂに示すように、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａより大きいときに選択される第２帰還回路２０２の周波数特性を、ハイパス領域のゲインを小さく設定し、且つローカット領域を低周波数帯域に抑えることで、振幅が小さく且つ低周波数寄りに存在する共振を減衰して、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターのハイカット領域の直前まで出力ゲインをフラットにしている。
【００３６】
以下に、各帰還回路の設定手法を述べる。前記平滑フィルター２８を構成する２次のローパスフィルターでは、所謂ダンピング抵抗を介装していないので、図１０に示すように、ハイカットする周波数帯域の低周波数側に共振が存在する。この共振は、例えば図１１に示すような１つの帰還回路で減衰することができる。この場合は、例えば図１２に一点鎖線で示すように帰還回路のゲイン（周波数特性）を設定することで、二点鎖線で示す平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターのゲイン（周波数特性）の共振を減衰し、実線で示すようにピークのない、フラットな出力ゲイン（周波数特性）を得ることができる。
【００３７】
一方、前述したように、アクチュエーター１９は、図２に示すノズル全てに設けられており、図５に示す選択スイッチ２３が閉じられたアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）が印加され、そのアクチュエーター１９が駆動される。圧電素子からなるアクチュエーター１９は、容量性負荷、即ち静電容量を有する。つまり、平滑フィルター２８には、駆動されるアクチュエーター１９の数分の静電容量が、当該平滑フィルター２８のコンデンサーＣに並列に接続される。当然ながら、駆動アクチュエーター数が変化すると、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性も変化する。
【００３８】
図１３には、駆動アクチュエーター数が変化したときの平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を示す。前述したように、本実施形態では、駆動アクチュエーター数が小さい場合には高周波数寄りに振幅の大きな共振が存在し、駆動アクチュエーター数が大きい場合には低周波数寄りに振幅の小さな共振が存在する。このような周波数特性の変化に対し、図１１のように帰還回路が１つしかない場合、図１４ａに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数が小さいときの共振に合わせて、実線で示す出力ゲインが得られるように、一点鎖線で示すような帰還回路の周波数特性を設定すると、図１４ｂに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数が大きいときの共振を、実線の出力ゲインのように減衰することができなくなってしまう。逆に、図１５ａに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数が大きいときの共振に合わせて、実線で示す出力ゲインが得られるように、一点鎖線で示すような帰還回路の周波数特性を設定すると、図１５ｂに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数が小さいときの共振を、実線の出力ゲインのように減衰することができなくなると共に、出力ゲインがフラットでなくなってしまう。
【００３９】
そこで、本実施形態では、周波数特性の異なる第１帰還回路２０１と第２帰還回路２０２の２つの帰還回路を設け、駆動アクチュエーター数に応じて、それらの帰還回路を切替えることで帰還回路全体の周波数特性を調整し、駆動アクチュエーター数の大きいときも小さいときも共振を減衰し、フラットな出力ゲインを得ることができる。なお、前記図６のアクチュエーター駆動回路に代えて、図１６に示す第２実施例のアクチュエーター駆動回路を用いることもできる。この図１６のアクチュエーター駆動回路は、前記図６のアクチュエーター駆動回路の切換えスイッチ２０３が減算器２５側からアクチュエーター１９側に移動しただけのものであり、図６のアクチュエーター駆動回路と同等の効果がある。但し、図６のアクチュエーター駆動回路と比べて、耐圧の大きな切換えスイッチ２０３が必要となる。
【００４０】
次に、帰還回路の周波数特性の設定手法について説明する。例えば、帰還回路中の素子を、図１７ａに示すように、ハイパスフィルターを構成するコンデンサーＣ１、接地抵抗Ｒ１、ローパスフィルターを構成する抵抗Ｒ２、接地コンデンサーＣ２のように表すと、ハイパスフィルターを構成するコンデンサーＣ１の容量、接地抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくすると、図１７ｂに示すようにゲインが大きくなり、コンデンサーＣ１の容量、接地抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくするとゲインが小さくなる。一方、ローパスフィルターを構成する抵抗Ｒ２の抵抗値、接地コンデンサーＣ２の容量を大きくすると高周波数帯域のゲインが小さくなり、抵抗Ｒ２の抵抗値、接地コンデンサーＣ２の容量を小さくすると高周波数帯域のゲインが大きくなる。この帰還回路の周波数特性と、前述した平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性を組合せたとき、所定の出力ゲインが得られるように、帰還回路の素子を設定すればよい。このように、前記第１及び第２実施例では、切替えられる複数の帰還回路の周波数特性を大きく変化させることが可能となるので、平滑フィルター２８と駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの大幅な周波数特性の変化も抑制することができる。
【００４１】
以下に他の実施例を示す。他の実施例の説明においては、前述の実施例と同様の構成については前述の実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１８ａは、前記図３のヘッドドライバー内に構築されたアクチュエーター駆動回路の第３実施例を示すブロック図であり、図１８ｂは、同じく第４実施例を示すブロック図である。これらの実施例では、帰還回路自体は、前記第１実施例及び第２実施例の第１帰還回路２０１しか設けていないが、例えば図１８ａの第３実施例では、ハイパスフィルターを構成するコンデンサーをＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３と３つ備え、それらを切換えスイッチ２０３で切替え接続できるようにし、図１８ｂの第４実施例では、ハイパスフィルターを構成する接地抵抗をＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３と３つ備え、それらを切換えスイッチ２０３で切替え接続できるようにしてある。切換えスイッチ２０３の切替え制御は調整部２０４によって行う。
【００４２】
前述したように、第１帰還回路２０１では、例えばハイパスフィルターやローパスフィルターを構成する素子の抵抗値や容量、或いはインダクタを用いる場合には、そのインダクタ成分を調整・変更することで、当該第１帰還回路２０１の周波数特性（ゲイン）を調整・変更することができる。従って、例えば図１８ａの場合には、ハイパスフィルターを構成するコンデンサーＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３の容量を異なるものとし、図１８ｂの場合には、ハイパスフィルターを構成する接地抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３の抵抗値を異なるものとし、調整部２０４が、駆動アクチュエーター数ｎに応じて、それらの素子を切替え接続すれば、第１帰還回路２０１の周波数特性を切替えて調整・変更することができる。
【００４３】
図１９は、前記図３のヘッドドライバー内に構築されたアクチュエーター駆動回路の第５実施例を示すブロック図である。本実施例では、前記図１８のハイパスフィルターに代えて、ローパスフィルターを構成する接地コンデンサーの部分に、２つの接地コンデンサーＣ２１、Ｃ２２、及び１つの接地抵抗Ｒ２１を並列に配設し、それらを切換えスイッチ２０３で切替え接続できるようにしてある。切換えスイッチ２０３の切替え制御は調整部２０４で行う。２つの接地コンデンサーＣ２１、Ｃ２２は容量が異なり、接地抵抗Ｒ２１は高抵抗値のものを用いた。調整部２０４は、駆動パルス選択特定データＳＩから求められる駆動アクチュエーター数ｎが大きいときには、２つの接地コンデンサーＣ２１、Ｃ２２の何れかを接続し、駆動アクチュエーター数ｎが小さいときには高抵抗値の接地抵抗Ｒ２１を接続するように切替え制御を行う。
【００４４】
前述したように、駆動アクチュエーター数ｎが大きいときには、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性は共振が低周波数寄りに存在し、その振幅は小さい。従って、第１帰還回路２０１の周波数特性としては、前記共振を減衰すると共に、共振周波数以上の周波数帯域は帰還しすぎないようにする、つまり帰還信号によってハイカットされすぎないようにする必要があるからローパスフィルターを介装し、前記図１７ｃで説明したように、ローパスフィルターの接地コンデンサーの容量を設定する。その結果、図２０ａに一点鎖線で示すように第１帰還回路２０１の周波数特性（ゲイン）を設定することで、図２０ａに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数ｎの大きいときの共振を減衰すると共に、図２０ａに実線で示すように共振周波数より高い周波数帯域の出力ゲインを大きくして、ゲイン特性をフラットにすることができる。
【００４５】
一方、駆動アクチュエーター数ｎが小さいときには、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性は共振が高周波数寄りに存在し、その振幅も大きい。従って、第１帰還回路２０１の周波数特性としては、前記共振を含め、共振周波数以上の周波数帯域を十分に帰還してハイカットされるようにすればよいので、場合によってはローパスフィルターは必要がない。そこで、本実施例では、駆動アクチュエーター数ｎが小さいときには第１帰還回路２０１のハイパスフィルターの接地コンデンサーを高抵抗値の接地抵抗Ｒ２１に切替え接続し、図２０ｂに一点鎖線で示すように第１帰還回路２０１の高周波数帯域のゲインを高め、図２０ｂに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数ｎの大きいときの共振周波数以上の帯域を十分に減衰し、図２０ｂに実線で示すように出力ゲインをフラットなものとする。このように、前記第３〜第５実施例では、帰還回路の数を低減して回路規模を小さくすることが可能となる。
【００４６】
図２１は、前記図３のヘッドドライバー内に構築されたアクチュエーター駆動回路の第６実施例を示すブロック図である。本実施例では、前記第３〜第５実施例と同様に帰還回路は第１帰還回路２０１しか設けていない。また、第１帰還回路２０１には、１つのコンデンサーＣ１と１つの接地抵抗Ｒ１からなるハイパスフィルターと、１つの抵抗Ｒ２と１つの接地コンデンサーＣ２からなるローパスフィルターしか設けていない。本実施例では、これらハイパスフィルター及びローパスフィルターの組合せの減算器２５側に第１帰還回路２０１のゲインを調整するゲイン調整器２０６を介装した。このゲイン調整器２０６は、抵抗値の異なる２つの抵抗Ｒ３１、Ｒ３２を並列に配設し、それらのうちの何れかを切換えスイッチ２０３で切替えて減算器２５に接続する。切換えスイッチ２０３の切替え制御は調整部２０４で行う。接続される抵抗Ｒ３１、Ｒ３２の抵抗値が大きくなれば、第１帰還回路２０１のゲインが小さくなる。
【００４７】
例えば、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２のうち、何れか抵抗値の大きい方が接続された場合の第１帰還回路２０１の周波数特性が図２２ａに一点鎖線で示すようなものであり、このとき、図２２ａに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数ｎの小さいときの共振を適正に減衰し、図２２ａに実線で示すようなフラットな出力ゲインが得られている場合、第１帰還回路２０１の周波数特性がそのままで駆動アクチュエーター数ｎが大きくなると、前述のように共振が低周波数寄りに移動し、その共振を第１帰還回路２０１のゲインで減衰しきれなくなる恐れがある。そこで、駆動アクチュエーター数ｎが大きいときには抵抗Ｒ３１、Ｒ３２のうち、何れか抵抗値の小さい方を接続し、図２２ｂに一点鎖線で示すように第１帰還回路２０１のゲインを大きくする。これにより、図２２ｂに二点鎖線で示すように低周波数寄りに移動した共振を適正に減衰することができ、図２２ｂに実線で示すようなフラットな出力ゲインが得られる。このように、本実施例では、帰還回路の数を低減して回路規模を小さくすることが可能となる。
【００４８】
図２３は、前記図３のヘッドドライバー内に構築されたアクチュエーター駆動回路の第７実施例を示すブロック図である。本実施例では、アクチュエーター１９が２個であり、夫々の容量が異なる場合に適用される。２個のアクチュエーター１９のうち、何れか一方が選択スイッチ２３によって駆動回路に接続される。なお、本実施例では、アクチュエーター１個が１つのインクジェットヘッドに対応するように示したが、１つのインクジェットヘッドが複数のアクチュエーターを有していても良い。例えば、容量の大きく異なる複数のインクジェットヘッドを付け替えたり、切り替えたりして使用する場合がこれに当たる。本実施例でも、前記第１実施例と同様に、周波数特性の異なる２つの第１帰還回路２０１、第２帰還回路２０２を備え、調整部２０４は、何れのアクチュエーター１９が選択されたかを示すアクチュエーター選択情報に応じて切換えスイッチ２０３の切替え制御を行う。第１帰還回路２０１、第２帰還回路２０２の周波数特性の設定手法は、アクチュエーター１９の容量の大きい方が、前記駆動アクチュエーター数ｎの大きい場合に、アクチュエーター１９の容量の小さい方が、前記駆動アクチュエーター数ｎの小さい場合に相当する。
【００４９】
図２４は、前記図３のヘッドドライバー内に構築されたアクチュエーター駆動回路の第８実施例を示すブロック図である。本実施例の回路構成は、前記第７実施例のものと同等であるが、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の出力端には電流検出用抵抗Ｒｗが介装され、その両端に生じる電流を電流検出回路２０５で検出し、調整部２０４は、前記電流検出回路２０５で検出された電流値に応じて切換えスイッチ２０３の切替え制御を行う。電流検出回路２０５で駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電流を検出するため、本実施例では、駆動波形信号生成回路２４から、電流検出のために図２５ａに示すような三角波電圧信号を出力する。三角波電圧信号では、図２５ｂに示すように、電圧が増加しているときの電流値は正値一定、電圧が減少しているときの電流値は負値一定であるから、その何れか一方、又は絶対値を閾値Ｂと比較して接続されているアクチュエーター１９の容量を検出することができる。閾値Ｂの設定手法としては、例えばアクチュエーター１９の容量の負荷の公差が±３０％、一方の容量をＣα、他方の容量をＣβとし、Ｃα＜Ｃβである場合、Ｃα×１．３×ｄＶ／ｄｔ＜Ｂ＜Ｃβ×０．７×ｄＶ／ｄｔの範囲に設定すればよい。この場合、検出された電流値がＢより大きければ容量Ｃβが接続されており、Ｂより小さければ容量Ｃαが接続されている。
【００５０】
このように本実施形態の容量性負荷駆動装置並びにインクジェットプリンターでは、圧電素子などの容量性負荷からなるアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を印加するとインクジェットヘッド２の圧力室の容積が縮小されて当該圧力室内のインクを噴射し、その噴射されたインクで印刷媒体１に印刷を行うにあたり、減算器２５から出力される駆動波形信号ＷＣＯＭと帰還信号Ｒｅｆとの差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調して変調信号ＰＷＭとし、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２７で電力増幅して電力増幅変調信号ＡＰＷＭとし、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルター２８で平滑化してアクチュエーター１９の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）とし、その駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を帰還回路２０１、２０２から帰還して帰還信号Ｒｅｆとするにあたり、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）で駆動されるアクチュエーター１９の容量に応じて帰還回路２０１、２０２の周波数特性を調整することにより、ダミー負荷が必要なくなると共に、ダミー負荷に起因した電力消費を回避することができる。また、平滑フィルター２８と駆動されるアクチュエーター１９の容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を抑制することができ、高精度な印刷が可能となる。
なお、前記実施形態では、本発明の容量性負荷駆動装置をラインヘッド型のインクジェットプリンターに用いた場合についてのみ詳述したが、本発明の容量性負荷駆動装置は、マルチパス型のインクジェットプリンターにも同様に適用可能である。
【００５１】
また、前述の実施形態では、本発明の容量性負荷駆動回路をインクジェットプリンターの容量性負荷であるアクチュエーターの駆動に適用した場合についてのみ詳述したが、その他の流体噴射を行う装置に用いる容量性負荷の駆動にも同様に適用可能である。 例えば、容量性負荷を用いた流体噴射装置として、血管内に挿入し、血栓などを除去する目的で用いるカテーテルの先端に設置することに適したウォーターパルスメス、或いは生体組織を切開又は切除することに好適なウォーターパルスメスが挙げられる。これらのウォーターパルスメスにて用いる流体は、水又は生理食塩水であり、以降、これらを総称して液体と表す。
【００５２】
上記のウォーターパルスメスでは、ポンプから供給される高圧の液体をパルス流として噴射する。そして、パルス流を噴射するにあたっては、容量性負荷である圧電素子を駆動させることによって流体室を構成するダイヤフラムを変位させ、パルス流を生成する。ウォーターパルスメスにおいても、容量性負荷である圧電素子と圧電素子を制御する流体噴射制御部とは、分離・離間して設けられる。従って、本発明の容量性負荷回路を上記のウォーターパルスメスに適用することによって、容量性負荷の駆動信号の精度を確保することができるため、高精度な流体噴射が可能になる。
【００５３】
また、本発明の容量性負荷駆動装置を用いた流体噴射装置は、前記インクや生理食塩水以外の他の液体（液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルなどの流状体を含む）や液体以外の流体（流体として流して噴射できる固体など）を噴射する流体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッサンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルターの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解の形態で含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を噴射する流体噴射装置であってもよい。更に、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するための紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリなどのエッチング液を噴射する流体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射する流体噴射式記録装置であってもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１は印刷媒体、２はインクジェットヘッド、３は給紙部、４は搬送部、５は給紙ローラー、６は搬送ベルト、７はヘッド固定プレート、８は駆動ローラー、９は従動ローラー、１０は排紙部、１１は制御装置、１３は制御部、１６はヘッドドライバー、１９はアクチュエーター（容量性負荷）、２４は駆動波形信号生成回路、２５は減算器、２６は変調回路、２７はデジタル電力増幅回路、２８は平滑フィルター、２９は補償器、３０は減衰器、３１は三角波生成回路、３２は比較器、３３はハーフブリッジ出力段、３４はゲートドライブ回路、３５は配線、２０１は第１帰還回路、２０２は第２帰還回路、２０３は切換えスイッチ、２０４は調整部、２０５は電流検出回路、２０６はゲイン調整器、Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２はコンデンサー、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２は抵抗、Ｒｗは電流検出用抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子などの容量性負荷に駆動信号を印加して駆動する容量性負荷駆動装置に関し、容量性負荷をアクチュエーターとし、当該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好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば所定の電圧波形からなる駆動波形信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して容量性負荷からなるアクチュエーターへの駆動信号とする場合、駆動波形信号を変調回路でパルス変調して変調信号とし、その変調信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して電力増幅変調信号とし、その電力増幅変調信号を平滑フィルターで平滑化して駆動信号としている。
【０００３】
この種の駆動回路に、例えば圧電素子などの容量性負荷をアクチュエーターとして複数接続し、それらのアクチュエーターのうち、駆動されるアクチュエーターの数が変化する場合、前記平滑フィルターと駆動されるアクチュエーターの静電容量で構成されるフィルターの周波数特性が変化し、その結果、駆動信号の波形が変化してしまう場合がある。この問題を解消するため、例えば下記特許文献１では、アクチュエーターの静電容量と同等の容量（以下、ダミー負荷とも記す）を各アクチュエーター毎に並列に配設し、駆動されるアクチュエーターは駆動回路に、アクチュエーターが駆動されない場合にはダミー負荷を駆動回路に接続し、トータルの容量が変化しないようにすることによって平滑フィルターとで構成されるフィルターの周波数特定を一定とするようにしている。なお、変調回路によるパルス変調の周波数を変調周波数、或いはキャリア周波数と呼んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３１９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１では、アクチュエーターを駆動しない場合でも、ダミー負荷で電力が消費されてしまうため、電力消費量が大きいという問題がある。
本発明は、これらの諸問題に着目して開発されたものであり、ダミー負荷による電力消費を回避しながら平滑フィルターと駆動されるアクチュエーターの容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を抑制することが可能な容量性負荷駆動装置、液体噴射装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記諸問題を解決するため、本発明の容量性負荷駆動装置は、駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成回路と、前記駆動波形信号と帰還信号との差分信号を出力する減算器と、前記差分信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とするデジタル電力増幅回路と、前記電力増幅変調信号を平滑化して容量性負荷の駆動信号とする平滑フィルターと、前記駆動信号を減算器への帰還信号とする帰還回路と、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記帰還回路の周波数特性を調整する帰還回路特性調整手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
この容量性負荷駆動装置によれば、減算器から出力される駆動波形信号と帰還信号との差分信号をパルス変調して変調信号とし、変調信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して電力増幅変調信号とし、電力増幅変調信号を平滑フィルターで平滑化して容量性負荷の駆動信号とし、駆動信号を帰還回路から帰還して帰還信号とするにあたり、駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて帰還回路の周波数特性を調整することにより、ダミー負荷が必要なくなると共に、ダミー負荷に起因する電力を削減することができる。また、平滑フィルターと駆動される容量性負荷の容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を抑制することができる。
【０００８】
また、周波数特性の異なる前記帰還回路を複数備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記複数の帰還回路を切替えることを特徴とするものである。
この容量性負荷駆動装置によれば、切替えられる複数の帰還回路の周波数特性を大きく変化させることが可能となるので、平滑フィルターと駆動される容量性負荷の容量で構成されるフィルターの大幅な周波数特性の変化も抑制することができる。
【０００９】
また、周波数特性を変更するための複数の素子を前記帰還回路内に備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記複数の素子を切替えることを特徴とするものである。
この容量性負荷駆動装置によれば、帰還回路の数を低減して回路規模を小さくすることが可能となる。
【００１０】
また、周波数に対するゲイン特性を調整するゲイン特性調整回路を前記帰還回路内に備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記ゲイン特性調整回路によるゲイン特性を調整することで前記帰還回路の周波数特性を調整することを特徴とするものである。
この容量性負荷駆動装置によれば、帰還回路の数を低減して回路規模を小さくすることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の液体噴射装置は、前述した容量性負荷駆動装置を用いて前記容量性負荷であるアクチュエーターを駆動することによって、液体を噴射する液体噴射装置である。
この液体噴射装置によれば、駆動信号で駆動されるアクチュエーターの容量に応じて帰還回路の周波数特性を調整することにより、ダミー負荷による電力消費を回避することができると共に、平滑フィルターと駆動されるアクチュエーターの容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を抑制することができ、より高精度な液体噴射が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の容量性負荷駆動装置を用いたインクジェットプリンターの第１実施形態を示す概略構成正面図である。
【図２】図１のインクジェットプリンターに用いられるインクジェットヘッド近傍の平面図である。
【図３】図１のインクジェットプリンターの制御装置のブロック図である。
【図４】容量性負荷からなるアクチュエーターの駆動信号の説明図である。
【図５】スイッチングコントローラーのブロック図である。
【図６】アクチュエーター駆動回路の第１実施例を示すブロック図である。
【図７】図６の調整部で行われる演算処理のフローチャートである。
【図８】駆動アクチュエーター数及び帰還回路選択信号のタイミングチャートである。
【図９】図６の駆動回路の作用を説明する周波数特性図である。
【図１０】帰還回路を設けない場合の駆動回路の周波数特性図である。
【図１１】帰還回路が１つだけの場合の駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図１２】図１１の駆動回路の作用を説明する周波数特性図である。
【図１３】駆動アクチュエーター数が変化する場合の平滑回路とアクチュエーターの容量で構成されるフィルターの周波数特性図である。
【図１４】駆動アクチュエーター数が変化した場合の図１１の駆動回路の作用を示す周波数特性図である。
【図１５】駆動アクチュエーター数が変化した場合の図１１の駆動回路の作用を示す周波数特性図である。
【図１６】アクチュエーター駆動回路の第２実施例を示すブロック図である。
【図１７】帰還回路を設計する説明図である。
【図１８】アクチュエーター駆動回路の第３及び第４実施例を示すブロック図である。
【図１９】アクチュエーター駆動回路の第５実施例を示すブロック図である。
【図２０】図１９の駆動回路の作用を説明する周波数特性図である。
【図２１】アクチュエーター駆動回路の第６実施例を示すブロック図である。
【図２２】図２１の駆動回路の作用を説明する周波数特性図である。
【図２３】アクチュエーター駆動回路の第７実施例を示すブロック図である。
【図２４】アクチュエーター駆動回路の第８実施例を示すブロック図である。
【図２５】図２４のアクチュエーター駆動回路で電流を検出する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の容量性負荷駆動装置の第１実施形態として、インクジェットプリンターに適用されたものについて説明する。
図１は、本実施形態のインクジェットプリンターの概略構成図であり、図１において、印刷媒体１は、図の左から右に向けて矢印方向に搬送され、その搬送途中の印刷領域で印刷される、ラインヘッド型インクジェットプリンターである。
【００１４】
図１中の符号２は、印刷媒体１の搬送ライン上方に設けられた複数のインクジェットヘッドであり、印刷媒体搬送方向に２列になるように且つ印刷媒体搬送方向と交差する方向に並べて配設されて、夫々、ヘッド固定プレート７に固定されている。各インクジェットヘッド２の最下面には、多数のノズルが形成されており、この面がノズル面と呼ばれている。ノズルは、図２に示すように、噴射するインクの色毎に、印刷媒体搬送方向と交差する方向に列状に配設されており、その列をノズル列と呼んだり、その列方向をノズル列方向と呼んだりする。そして、印刷媒体搬送方向と交差する方向に配設された全てのインクジェットヘッド２のノズル列によって、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向の幅全長に及ぶラインヘッドが形成されている。
【００１５】
インクジェットヘッド２には、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクが、図示しないインクタンクからインク供給チューブを介して供給される。そして、インクジェットヘッド２に形成されているノズルから同時に必要箇所に必要量のインクを噴射することにより、印刷媒体１上に微小なドットを形成する。これを各色毎に行うことにより、搬送部４で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、１パスによる印刷を行うことができる。本実施形態では、インクジェットヘッド２のノズルからインクを噴射する方法としてピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、アクチュエーターである圧電素子に駆動信号を与えると、圧力室内の振動板が変位して圧力室内の容積が変化し、そのときに生じる圧力変化によって圧力室内のインクがノズルから噴射されるというものである。そして、駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することでインクの噴射量を調整することが可能となる。なお、本発明は、ピエゾ方式以外のインク噴射方法にも、同様に適用可能である。
【００１６】
インクジェットヘッド２の下方には、印刷媒体１を搬送方向に搬送するための搬送部４が設けられている。搬送部４は、駆動ローラー８及び従動ローラー９に搬送ベルト６を巻回して構成され、駆動ローラー８には図示しない電動モーターが接続されている。また、搬送ベルト６の内側には、当該搬送ベルト６の表面に印刷媒体１を吸着するための図示しない吸着装置が設けられている。この吸着装置には、例えば負圧によって印刷媒体１を搬送ベルト６に吸着する空気吸引装置や、静電気力で印刷媒体１を搬送ベルト６に吸着する静電吸着装置などが用いられる。従って、給紙ローラー５によって給紙部３から印刷媒体１を一枚だけ搬送ベルト６上に送給し、電動モーターによって駆動ローラー８を回転駆動すると、搬送ベルト６が印刷媒体搬送方向に回転され、吸着装置によって搬送ベルト６に印刷媒体１が吸着されて搬送される。この印刷媒体１の搬送中に、インクジェットヘッド２からインクを噴射して印刷を行う。印刷の終了した印刷媒体１は、搬送方向下流側の排紙部１０に排紙される。なお、前記搬送ベルト６には、例えばリニアエンコーダーなどで構成される印刷基準信号出力装置が取付けられており、この印刷基準信号出力装置から出力される要求解像度相当のパルス信号に応じて、後述する駆動回路から駆動信号をアクチュエーターに出力することで印刷媒体１上の所定位置に所定の色のインクを噴射し、そのドットによって印刷媒体１上に所定の画像を描画する。
【００１７】
本実施形態のインクジェットプリンター内には、インクジェットプリンターを制御するための制御装置１１が設けられている。この制御装置１１は、図３に示すように、ホストコンピューター１２から入力された印刷データを読込み、その印刷データに基づいて印刷処理等の演算処理を実行するコンピューターシステムで構成される制御部１３と、前記給紙ローラー５に接続されている給紙ローラーモーター１４を駆動制御する給紙ローラーモータードライバー１５と、インクジェットヘッド２を駆動制御するヘッドドライバー１６と、前記駆動ローラー８に接続されている電動モーター１７を駆動制御する電動モータードライバー１８とを備えて構成される。
【００１８】
制御部１３は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１３ａと、入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のプログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）１３ｂと、ＣＰＵ１３ａで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Read-Only Memory）１３ｃを備えている。この制御部１３は、ホストコンピューター１２から印刷データ（画像データ）を入手すると、ＣＰＵ１３ａが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルからインクを噴射するか或いはどの程度のインクを噴射するかというノズル選択データ（駆動パルス選択データ）を算出し、この印刷データや駆動パルス選択データ及び各種センサからの入力データに基づいて、給紙ローラーモータードライバー１５、ヘッドドライバー１６、電動モータードライバー１８に制御信号及び駆動信号を出力する。これらの制御信号及び駆動信号により、給紙ローラーモーター１４、電動モーター１７、インクジェットヘッド２内のアクチュエーターなどが夫々作動して、印刷媒体１の給紙及び搬送及び排紙、並びに印刷媒体１への印刷処理が実行される。なお、制御部６２内の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。
【００１９】
図４には、前記制御装置１１内のヘッドドライバー１６からインクジェットヘッド２に供給され、圧電素子からなるアクチュエーターを駆動するための駆動信号ＣＯＭの一例を示す。本実施形態では、中間電圧を中心に電圧が変化する信号とした。この駆動信号ＣＯＭは、アクチュエーターを駆動してインクを噴射す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の立上がり部分がノズルに連通する圧力室の容積を拡大してインクを引込む段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分が圧力室の容積を縮小してインクを押出す段階であり、インクを押出した結果、インクがノズルから噴射される。
【００２０】
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、インクの引込量や引込速度、インクの押出量や押出速度を変化させることができ、これによりインク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を選択してアクチュエーター１９に供給し、インクを噴射したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してアクチュエーター１９に供給し、インク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、インクが乾かないうちに複数のインクを同じ位置に着弾すると、実質的に大きなインク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のである。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４の左端の駆動パルスＰＣＯＭ１は、インクを引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、インクを噴射せずに、ノズルの増粘を抑制防止したりするのに用いられる。
【００２１】
インクジェットヘッド２には、前記駆動信号ＣＯＭの他、前記図３の制御装置から制御信号として、印刷データに基づいて駆動パルスＰＣＯＭのうちどの駆動パルスＰＣＯＭを選択するかを示す駆動パルス選択特定データＳＩと、全ノズルにノズル選択データが入力された後に、駆動パルス選択特定データＳＩに基づいて駆動信号ＣＯＭとインクジェットヘッド２のアクチュエーターとを接続させるラッチ信号ＬＡＴ及びチャンネル信号ＣＨと、駆動パルス選択特定データＳＩをシリアル信号としてインクジェットヘッド２に送信するためのクロック信号ＳＣＫとが入力されている。なお、これ以後、アクチュエーター１９を駆動する駆動信号の最小単位を駆動パルスＰＣＯＭとし、駆動パルスＰＣＯＭが時系列的に連結された信号全体を駆動信号ＣＯＭと記す。即ち、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。
【００２２】
図５には、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をアクチュエーター１９に供給するためにインクジェットヘッド２内に構築されたスイッチングコントローラーの具体的な構成を示す。このスイッチングコントローラーは、インクを噴射させるノズルに対応した圧電素子などのアクチュエーター１９を指定するための駆動パルス選択特定データＳＩを保存するレジスター２０と、レジスター２０のデータを一時的に保存するラッチ回路２１と、ラッチ回路２１の出力をレベル変換して選択スイッチ２３に供給することにより、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を圧電素子からなるアクチュエーター１９に接続するレベルシフター２２とを備えて構成されている。
【００２３】
レベルシフター２２は選択スイッチ２３をオンオフできる電圧レベルに変換する。これは、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）が、ラッチ回路２１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２３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２２によって選択スイッチ２３が閉じられるアクチュエーター１９は、駆動パルス選択特定データＳＩに基づき所定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。また、レジスター２０の駆動パルス選択特定データＳＩがラッチ回路２１に保存された後、次の印刷情報をレジスター２０に入力し、インクの噴射タイミングに合わせてラッチ回路２１の保存データを順次更新する。なお、図中の符号ＨＧＮＤは、圧電素子などのアクチュエーター１９のグランド端である。また、この選択スイッチ２３により、圧電素子などのアクチュエーター１９を駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した後（選択スイッチ２３がオフ）も、当該アクチュエーター１９の入力電圧は、切り離す直前の電圧に維持される。すなわち、前記圧電素子からなるアクチュエーター１９は、容量性負荷である。
【００２４】
図６には、アクチュエーター１９の駆動回路の概略構成を示す。このアクチュエーター駆動回路は、前記制御装置１１のヘッドドライバー１６内に構築されている。本実施形態の駆動回路は、予め記憶されている駆動波形データＤＷＣＯＭに基づいて、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の元、つまりアクチュエーター１９の駆動を制御する信号の基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭを生成する駆動波形信号生成回路２４と、駆動波形信号生成回路２４で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭから帰還信号Ｒｅｆを減じて差分信号Ｄｉｆｆを出力する減算器２５と、減算器２５から出力された差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調する変調回路２６と、変調回路２６でパルス変調された変調信号ＰＷＭを電力増幅するデジタル電力増幅回路２７と、デジタル電力増幅回路２７で電力増幅された電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑化して、圧電素子からなるアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭとして出力する平滑フィルター２８と、前記平滑フィルター２８の出力である駆動信号ＣＯＭを前記減算器２５に帰還する第１帰還回路２０１と、前記駆動信号ＣＯＭを前記減算器２５に帰還する第２帰還回路２０２と、前記第１帰還回路２０１又は第２帰還回路２０２の何れかを前記減算器２５に接続する切替えスイッチ２０３と、前記駆動パルス選択特定データＳＩに応じて前記切換えスイッチ２０３の切替えを行う調整部２０４とを備えて構成される。なお、本実施形態では、第１帰還回路２０１と第２帰還回路２０２の２つの帰還回路しか設けていないが、後述する理由から、帰還回路の数はこれに限定されるものではなく、本発明では２以上の複数の帰還回路を備えることが可能である。
【００２５】
駆動波形信号生成回路２４は、デジタルデータからなる駆動波形データＤＷＣＯＭを電圧信号に変換して所定サンプリング周期分ホールド出力する。減算器２５は、例えば比例定数用の抵抗を介装した一般的なアナログ減算回路である。変調回路２６には、周知のパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）回路を用いた。パルス幅変調は、所定周波数の三角波信号を出力する三角波生成回路３１と、三角波信号と差分信号Ｄｉｆｆを比較し、例えば差分信号Ｄｉｆｆが三角波信号より大きいときにオンデューティーとなるパルスデューティーの変調信号ＰＷＭを出力する比較器３２とを備えて構成される。なお、変調回路２６には、この他にパルス密度変調（ＰＤＭ）回路などの周知のパルス変調回路を用いることができる。また、駆動波形信号生成回路２４、減算器２５、変調回路２６は、演算処理によって構築することもでき、その場合には、例えば前記制御装置１１の制御部１３内にプログラミングによって構築することができる。
【００２６】
デジタル電力増幅回路２７は、図８に示すように、実質的に電力を増幅するためのハイサイド側スイッチング素子Ｑ１及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２からなるハーフブリッジ出力段３３と、変調回路２６からの変調信号ＰＷＭに基づいて、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＨ、ＧＬを調整するためのゲートドライブ回路３４とを備えて構成されている。デジタル電力増幅回路２７では、変調信号がハイレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間信号ＧＨはハイレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはローレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はオン状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はオフ状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段３３の出力電圧Ｖａは、供給電圧ＶＤＤとなる。一方、変調信号がローレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間信号ＧＨはローレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはハイレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はオフ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はオン状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段２１の出力電圧Ｖａは０となる。
【００２７】
このようにハイサイド側スイッチング素子Ｑ１及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２がデジタル駆動される場合には、オン状態のスイッチング素子に電流が流れるが、ドレイン−ソース間の抵抗値は非常に小さく、損失は殆ど発生しない。また、オフ状態のスイッチング素子には電流が流れないので損失は発生しない。従って、このデジタル電力増幅回路２７の損失そのものは極めて小さく、小型のＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を使用することができる。
【００２８】
平滑フィルター２８は、図６に示すように、１つのインダクタＬと、１つのコンデンサーＣとで構成される２次のローパスフィルターからなる。本実施形態では、この平滑フィルター２８によって、前記変調回路２６で生じた変調周波数、即ちパルス変調の周波数成分の信号振幅を減衰して除去し、アクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を出力する。
【００２９】
第１帰還回路２０１及び第２帰還回路２０２は、後段に詳述するように、例えば１つのコンデンサーと１つの接地抵抗から構成されるハイパスフィルターと、１つの抵抗と１つの接地コンデンサーから構成されるローパスフィルターを直列に接続したものであり、周知のように回路素子の抵抗値や容量値を変更することにより周波数特性を変えることができる。本実施形態では、第１帰還回路２０１の周波数特性と、第２帰還回路２０２の周波数特性を意図的に異なるものとしている。それら帰還回路の周波数特性の設定手法については後段に詳述する。切換えスイッチ２０３は、第１帰還回路２０１又は第２帰還回路２０２を調整部２０４からの第１帰還回路選択信号又は第２帰還回路選択信号に応じて選択して切替え、前記減算器２５の負帰還端子に接続する。
【００３０】
前記調整部２０４は、例えば図７に示す演算処理を行い、前記切換えスイッチ２０３の切替えを行うものであり、必要に応じて、例えば前記制御装置１１の制御部１３内にプログラミングによって構築してもよい。図７の演算処理は、次回の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の出力タイミングに先駆けて行われ、ステップＳ１では、前記駆動パルス選択特定データＳＩから駆動アクチュエーター数ｎを算出する。前述したように、駆動パルス選択特定データＳＩは、どのノズルのアクチュエーター１９に駆動パルスＰＣＯＭを印加するかを特定するものであるから、この駆動パルス選択特定データＳＩから駆動パルスＰＣＯＭの印加される、つまり駆動されるアクチュエーター１９の数を求めることができる。
【００３１】
次にステップＳ２に移行して、予め記憶されている周波数特性切替え所定値Ａを読込む。本実施形態の場合、周波数特性切替え所定値Ａには、例えば全アクチュエーター数の半分に相当する数値が適用される。
次にステップＳ３に移行して、前記ステップＳ１で算出した駆動アクチュエーター数ｎが前記周波数特性切替え所定値Ａ以下であるか否かを判定し、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａ以下である場合にはステップＳ４に移行し、そうでない場合にはステップＳ５に移行する。
【００３２】
前記ステップＳ４では、第１帰還回路選択信号をオン状態（ハイレベル）とすると共に第２帰還回路選択信号をオフ状態（ローレベル）としてからメインプログラムに復帰する。
前記ステップＳ５では、第２帰還回路選択信号をオン状態（ハイレベル）とすると共に第１帰還回路選択信号をオフ状態（ローレベル）としてからメインプログラムに復帰する。
【００３３】
この演算処理によれば、駆動アクチュエーター数ｎが図８のように経時変化する場合、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａ以下である場合には第１帰還回路選択信号がハイレベル（第２帰還回路選択信号はローレベル）となり、第１帰還回路２０１が減算器２５の負帰還端子に接続され、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａを超える場合には第２帰還回路選択信号がハイレベル（第１帰還回路選択信号はローレベル）となり、第２帰還回路２０２が減算器２５の負帰還端子に接続される。
【００３４】
図９ａには、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａ以下のときの出力ゲイン（周波数特性）を実線で、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターのゲイン（周波数特性）を二点鎖線で、選択される第１帰還回路２０１のゲイン（周波数特性）を一点鎖線で示す。同様に、図９ｂには、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａより大きいときの出力ゲイン（周波数特性）を実線で、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターのゲイン（周波数特性）を二点鎖線で、選択される第２帰還回路２０２のゲイン（周波数特性）を一点鎖線で示す。
【００３５】
図９の場合は、図９ａのように駆動アクチュエーター数が小さい場合には高周波数寄りに振幅の大きな共振が存在し、図９ｂのように駆動アクチュエーター数が大きい場合には低周波数寄りに振幅の小さな共振が存在する。本実施形態では、図９ａに示すように、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａ以下のときに選択される第１帰還回路２０１の周波数特性を、ハイパス領域のゲインを大きく設定し、且つローカット領域を高周波数帯域側に広げることで、振幅が大きく且つ高周波数寄りに存在する共振を減衰して、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターのハイカット領域の直前まで出力ゲインをフラットにしている。また、図９ｂに示すように、駆動アクチュエーター数ｎが周波数特性切替え所定値Ａより大きいときに選択される第２帰還回路２０２の周波数特性を、ハイパス領域のゲインを小さく設定し、且つローカット領域を低周波数帯域に抑えることで、振幅が小さく且つ低周波数寄りに存在する共振を減衰して、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターのハイカット領域の直前まで出力ゲインをフラットにしている。
【００３６】
以下に、各帰還回路の設定手法を述べる。前記平滑フィルター２８を構成する２次のローパスフィルターでは、所謂ダンピング抵抗を介装していないので、図１０に示すように、ハイカットする周波数帯域の低周波数側に共振が存在する。この共振は、例えば図１１に示すような１つの帰還回路で減衰することができる。この場合は、例えば図１２に一点鎖線で示すように帰還回路のゲイン（周波数特性）を設定することで、二点鎖線で示す平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターのゲイン（周波数特性）の共振を減衰し、実線で示すようにピークのない、フラットな出力ゲイン（周波数特性）を得ることができる。
【００３７】
一方、前述したように、アクチュエーター１９は、図２に示すノズル全てに設けられており、図５に示す選択スイッチ２３が閉じられたアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）が印加され、そのアクチュエーター１９が駆動される。圧電素子からなるアクチュエーター１９は、容量性負荷、即ち静電容量を有する。つまり、平滑フィルター２８には、駆動されるアクチュエーター１９の数分の静電容量が、当該平滑フィルター２８のコンデンサーＣに並列に接続される。当然ながら、駆動アクチュエーター数が変化すると、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性も変化する。
【００３８】
図１３には、駆動アクチュエーター数が変化したときの平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を示す。前述したように、本実施形態では、駆動アクチュエーター数が小さい場合には高周波数寄りに振幅の大きな共振が存在し、駆動アクチュエーター数が大きい場合には低周波数寄りに振幅の小さな共振が存在する。このような周波数特性の変化に対し、図１１のように帰還回路が１つしかない場合、図１４ａに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数が小さいときの共振に合わせて、実線で示す出力ゲインが得られるように、一点鎖線で示すような帰還回路の周波数特性を設定すると、図１４ｂに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数が大きいときの共振を、実線の出力ゲインのように減衰することができなくなってしまう。逆に、図１５ａに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数が大きいときの共振に合わせて、実線で示す出力ゲインが得られるように、一点鎖線で示すような帰還回路の周波数特性を設定すると、図１５ｂに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数が小さいときの共振を、実線の出力ゲインのように減衰することができなくなると共に、出力ゲインがフラットでなくなってしまう。
【００３９】
そこで、本実施形態では、周波数特性の異なる第１帰還回路２０１と第２帰還回路２０２の２つの帰還回路を設け、駆動アクチュエーター数に応じて、それらの帰還回路を切替えることで帰還回路全体の周波数特性を調整し、駆動アクチュエーター数の大きいときも小さいときも共振を減衰し、フラットな出力ゲインを得ることができる。なお、前記図６のアクチュエーター駆動回路に代えて、図１６に示す第２実施例のアクチュエーター駆動回路を用いることもできる。この図１６のアクチュエーター駆動回路は、前記図６のアクチュエーター駆動回路の切換えスイッチ２０３が減算器２５側からアクチュエーター１９側に移動しただけのものであり、図６のアクチュエーター駆動回路と同等の効果がある。但し、図６のアクチュエーター駆動回路と比べて、耐圧の大きな切換えスイッチ２０３が必要となる。
【００４０】
次に、帰還回路の周波数特性の設定手法について説明する。例えば、帰還回路中の素子を、図１７ａに示すように、ハイパスフィルターを構成するコンデンサーＣ１、接地抵抗Ｒ１、ローパスフィルターを構成する抵抗Ｒ２、接地コンデンサーＣ２のように表すと、ハイパスフィルターを構成するコンデンサーＣ１の容量、接地抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくすると、図１７ｂに示すようにゲインが大きくなり、コンデンサーＣ１の容量、接地抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくするとゲインが小さくなる。一方、ローパスフィルターを構成する抵抗Ｒ２の抵抗値、接地コンデンサーＣ２の容量を大きくすると高周波数帯域のゲインが小さくなり、抵抗Ｒ２の抵抗値、接地コンデンサーＣ２の容量を小さくすると高周波数帯域のゲインが大きくなる。この帰還回路の周波数特性と、前述した平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性を組合せたとき、所定の出力ゲインが得られるように、帰還回路の素子を設定すればよい。このように、前記第１及び第２実施例では、切替えられる複数の帰還回路の周波数特性を大きく変化させることが可能となるので、平滑フィルター２８と駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの大幅な周波数特性の変化も抑制することができる。
【００４１】
以下に他の実施例を示す。他の実施例の説明においては、前述の実施例と同様の構成については前述の実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１８ａは、前記図３のヘッドドライバー内に構築されたアクチュエーター駆動回路の第３実施例を示すブロック図であり、図１８ｂは、同じく第４実施例を示すブロック図である。これらの実施例では、帰還回路自体は、前記第１実施例及び第２実施例の第１帰還回路２０１しか設けていないが、例えば図１８ａの第３実施例では、ハイパスフィルターを構成するコンデンサーをＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３と３つ備え、それらを切換えスイッチ２０３で切替え接続できるようにし、図１８ｂの第４実施例では、ハイパスフィルターを構成する接地抵抗をＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３と３つ備え、それらを切換えスイッチ２０３で切替え接続できるようにしてある。切換えスイッチ２０３の切替え制御は調整部２０４によって行う。
【００４２】
前述したように、第１帰還回路２０１では、例えばハイパスフィルターやローパスフィルターを構成する素子の抵抗値や容量、或いはインダクタを用いる場合には、そのインダクタ成分を調整・変更することで、当該第１帰還回路２０１の周波数特性（ゲイン）を調整・変更することができる。従って、例えば図１８ａの場合には、ハイパスフィルターを構成するコンデンサーＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３の容量を異なるものとし、図１８ｂの場合には、ハイパスフィルターを構成する接地抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３の抵抗値を異なるものとし、調整部２０４が、駆動アクチュエーター数ｎに応じて、それらの素子を切替え接続すれば、第１帰還回路２０１の周波数特性を切替えて調整・変更することができる。
【００４３】
図１９は、前記図３のヘッドドライバー内に構築されたアクチュエーター駆動回路の第５実施例を示すブロック図である。本実施例では、前記図１８のハイパスフィルターに代えて、ローパスフィルターを構成する接地コンデンサーの部分に、２つの接地コンデンサーＣ２１、Ｃ２２、及び１つの接地抵抗Ｒ２１を並列に配設し、それらを切換えスイッチ２０３で切替え接続できるようにしてある。切換えスイッチ２０３の切替え制御は調整部２０４で行う。２つの接地コンデンサーＣ２１、Ｃ２２は容量が異なり、接地抵抗Ｒ２１は高抵抗値のものを用いた。調整部２０４は、駆動パルス選択特定データＳＩから求められる駆動アクチュエーター数ｎが大きいときには、２つの接地コンデンサーＣ２１、Ｃ２２の何れかを接続し、駆動アクチュエーター数ｎが小さいときには高抵抗値の接地抵抗Ｒ２１を接続するように切替え制御を行う。
【００４４】
前述したように、駆動アクチュエーター数ｎが大きいときには、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性は共振が低周波数寄りに存在し、その振幅は小さい。従って、第１帰還回路２０１の周波数特性としては、前記共振を減衰すると共に、共振周波数以上の周波数帯域は帰還しすぎないようにする、つまり帰還信号によってハイカットされすぎないようにする必要があるからローパスフィルターを介装し、前記図１７ｃで説明したように、ローパスフィルターの接地コンデンサーの容量を設定する。その結果、図２０ａに一点鎖線で示すように第１帰還回路２０１の周波数特性（ゲイン）を設定することで、図２０ａに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数ｎの大きいときの共振を減衰すると共に、図２０ａに実線で示すように共振周波数より高い周波数帯域の出力ゲインを大きくして、ゲイン特性をフラットにすることができる。
【００４５】
一方、駆動アクチュエーター数ｎが小さいときには、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性は共振が高周波数寄りに存在し、その振幅も大きい。従って、第１帰還回路２０１の周波数特性としては、前記共振を含め、共振周波数以上の周波数帯域を十分に帰還してハイカットされるようにすればよいので、場合によってはローパスフィルターは必要がない。そこで、本実施例では、駆動アクチュエーター数ｎが小さいときには第１帰還回路２０１のハイパスフィルターの接地コンデンサーを高抵抗値の接地抵抗Ｒ２１に切替え接続し、図２０ｂに一点鎖線で示すように第１帰還回路２０１の高周波数帯域のゲインを高め、図２０ｂに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数ｎの大きいときの共振周波数以上の帯域を十分に減衰し、図２０ｂに実線で示すように出力ゲインをフラットなものとする。このように、前記第３〜第５実施例では、帰還回路の数を低減して回路規模を小さくすることが可能となる。
【００４６】
図２１は、前記図３のヘッドドライバー内に構築されたアクチュエーター駆動回路の第６実施例を示すブロック図である。本実施例では、前記第３〜第５実施例と同様に帰還回路は第１帰還回路２０１しか設けていない。また、第１帰還回路２０１には、１つのコンデンサーＣ１と１つの接地抵抗Ｒ１からなるハイパスフィルターと、１つの抵抗Ｒ２と１つの接地コンデンサーＣ２からなるローパスフィルターしか設けていない。本実施例では、これらハイパスフィルター及びローパスフィルターの組合せの減算器２５側に第１帰還回路２０１のゲインを調整するゲイン調整器２０６を介装した。このゲイン調整器２０６は、抵抗値の異なる２つの抵抗Ｒ３１、Ｒ３２を並列に配設し、それらのうちの何れかを切換えスイッチ２０３で切替えて減算器２５に接続する。切換えスイッチ２０３の切替え制御は調整部２０４で行う。接続される抵抗Ｒ３１、Ｒ３２の抵抗値が大きくなれば、第１帰還回路２０１のゲインが小さくなる。
【００４７】
例えば、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２のうち、何れか抵抗値の大きい方が接続された場合の第１帰還回路２０１の周波数特性が図２２ａに一点鎖線で示すようなものであり、このとき、図２２ａに二点鎖線で示す駆動アクチュエーター数ｎの小さいときの共振を適正に減衰し、図２２ａに実線で示すようなフラットな出力ゲインが得られている場合、第１帰還回路２０１の周波数特性がそのままで駆動アクチュエーター数ｎが大きくなると、前述のように共振が低周波数寄りに移動し、その共振を第１帰還回路２０１のゲインで減衰しきれなくなる恐れがある。そこで、駆動アクチュエーター数ｎが大きいときには抵抗Ｒ３１、Ｒ３２のうち、何れか抵抗値の小さい方を接続し、図２２ｂに一点鎖線で示すように第１帰還回路２０１のゲインを大きくする。これにより、図２２ｂに二点鎖線で示すように低周波数寄りに移動した共振を適正に減衰することができ、図２２ｂに実線で示すようなフラットな出力ゲインが得られる。このように、本実施例では、帰還回路の数を低減して回路規模を小さくすることが可能となる。
【００４８】
図２３は、前記図３のヘッドドライバー内に構築されたアクチュエーター駆動回路の第７実施例を示すブロック図である。本実施例では、アクチュエーター１９が２個であり、夫々の容量が異なる場合に適用される。２個のアクチュエーター１９のうち、何れか一方が選択スイッチ２３によって駆動回路に接続される。なお、本実施例では、アクチュエーター１個が１つのインクジェットヘッドに対応するように示したが、１つのインクジェットヘッドが複数のアクチュエーターを有していても良い。例えば、容量の大きく異なる複数のインクジェットヘッドを付け替えたり、切り替えたりして使用する場合がこれに当たる。本実施例でも、前記第１実施例と同様に、周波数特性の異なる２つの第１帰還回路２０１、第２帰還回路２０２を備え、調整部２０４は、何れのアクチュエーター１９が選択されたかを示すアクチュエーター選択情報に応じて切換えスイッチ２０３の切替え制御を行う。第１帰還回路２０１、第２帰還回路２０２の周波数特性の設定手法は、アクチュエーター１９の容量の大きい方が、前記駆動アクチュエーター数ｎの大きい場合に、アクチュエーター１９の容量の小さい方が、前記駆動アクチュエーター数ｎの小さい場合に相当する。
【００４９】
図２４は、前記図３のヘッドドライバー内に構築されたアクチュエーター駆動回路の第８実施例を示すブロック図である。本実施例の回路構成は、前記第７実施例のものと同等であるが、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の出力端には電流検出用抵抗Ｒｗが介装され、その両端に生じる電流を電流検出回路２０５で検出し、調整部２０４は、前記電流検出回路２０５で検出された電流値に応じて切換えスイッチ２０３の切替え制御を行う。電流検出回路２０５で駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電流を検出するため、本実施例では、駆動波形信号生成回路２４から、電流検出のために図２５ａに示すような三角波電圧信号を出力する。三角波電圧信号では、図２５ｂに示すように、電圧が増加しているときの電流値は正値一定、電圧が減少しているときの電流値は負値一定であるから、その何れか一方、又は絶対値を閾値Ｂと比較して接続されているアクチュエーター１９の容量を検出することができる。閾値Ｂの設定手法としては、例えばアクチュエーター１９の容量の負荷の公差が±３０％、一方の容量をＣα、他方の容量をＣβとし、Ｃα＜Ｃβである場合、Ｃα×１．３×ｄＶ／ｄｔ＜Ｂ＜Ｃβ×０．７×ｄＶ／ｄｔの範囲に設定すればよい。この場合、検出された電流値がＢより大きければ容量Ｃβが接続されており、Ｂより小さければ容量Ｃαが接続されている。
【００５０】
このように本実施形態の容量性負荷駆動装置並びにインクジェットプリンターでは、圧電素子などの容量性負荷からなるアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を印加するとインクジェットヘッド２の圧力室の容積が縮小されて当該圧力室内のインクを噴射し、その噴射されたインクで印刷媒体１に印刷を行うにあたり、減算器２５から出力される駆動波形信号ＷＣＯＭと帰還信号Ｒｅｆとの差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調して変調信号ＰＷＭとし、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２７で電力増幅して電力増幅変調信号ＡＰＷＭとし、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルター２８で平滑化してアクチュエーター１９の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）とし、その駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を帰還回路２０１、２０２から帰還して帰還信号Ｒｅｆとするにあたり、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）で駆動されるアクチュエーター１９の容量に応じて帰還回路２０１、２０２の周波数特性を調整することにより、ダミー負荷が必要なくなると共に、ダミー負荷に起因した電力消費を回避することができる。また、平滑フィルター２８と駆動されるアクチュエーター１９の容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を抑制することができ、高精度な印刷が可能となる。
なお、前記実施形態では、本発明の容量性負荷駆動装置をラインヘッド型のインクジェットプリンターに用いた場合についてのみ詳述したが、本発明の容量性負荷駆動装置は、マルチパス型のインクジェットプリンターにも同様に適用可能である。
【００５１】
また、前述の実施形態では、本発明の容量性負荷駆動回路をインクジェットプリンターの容量性負荷であるアクチュエーターの駆動に適用した場合についてのみ詳述したが、その他の流体噴射を行う装置に用いる容量性負荷の駆動にも同様に適用可能である。 例えば、容量性負荷を用いた流体噴射装置として、血管内に挿入し、血栓などを除去する目的で用いるカテーテルの先端に設置することに適したウォーターパルスメス、或いは生体組織を切開又は切除することに好適なウォーターパルスメスが挙げられる。これらのウォーターパルスメスにて用いる流体は、水又は生理食塩水であり、以降、これらを総称して液体と表す。
【００５２】
上記のウォーターパルスメスでは、ポンプから供給される高圧の液体をパルス流として噴射する。そして、パルス流を噴射するにあたっては、容量性負荷である圧電素子を駆動させることによって流体室を構成するダイヤフラムを変位させ、パルス流を生成する。ウォーターパルスメスにおいても、容量性負荷である圧電素子と圧電素子を制御する流体噴射制御部とは、分離・離間して設けられる。従って、本発明の容量性負荷回路を上記のウォーターパルスメスに適用することによって、容量性負荷の駆動信号の精度を確保することができるため、高精度な流体噴射が可能になる。
【００５３】
また、本発明の容量性負荷駆動装置を用いた流体噴射装置は、前記インクや生理食塩水以外の他の液体（液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルなどの流状体を含む）や液体以外の流体（流体として流して噴射できる固体など）を噴射する流体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッサンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルターの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解の形態で含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を噴射する流体噴射装置であってもよい。更に、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するための紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリなどのエッチング液を噴射する流体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射する流体噴射式記録装置であってもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１は印刷媒体、２はインクジェットヘッド、３は給紙部、４は搬送部、５は給紙ローラー、６は搬送ベルト、７はヘッド固定プレート、８は駆動ローラー、９は従動ローラー、１０は排紙部、１１は制御装置、１３は制御部、１６はヘッドドライバー、１９はアクチュエーター（容量性負荷）、２４は駆動波形信号生成回路、２５は減算器、２６は変調回路、２７はデジタル電力増幅回路、２８は平滑フィルター、２９は補償器、３０は減衰器、３１は三角波生成回路、３２は比較器、３３はハーフブリッジ出力段、３４はゲートドライブ回路、３５は配線、２０１は第１帰還回路、２０２は第２帰還回路、２０３は切換えスイッチ、２０４は調整部、２０５は電流検出回路、２０６はゲイン調整器、Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２はコンデンサー、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２は抵抗、Ｒｗは電流検出用抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成回路と、
前記駆動波形信号と帰還信号との差分信号を出力する減算器と、
前記差分信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、
前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とするデジタル電力増幅回路と、
前記電力増幅変調信号を平滑化して容量性負荷の駆動信号とする平滑フィルターと、
前記駆動信号を減算器への帰還信号とする帰還回路と、
前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記帰還回路の周波数特性を調整する帰還回路特性調整手段とを備えたことを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項２】
周波数特性の異なる前記帰還回路を複数備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記複数の帰還回路を切替えることを特徴とする請求項１に記載の容量性負荷駆動装置。
【請求項３】
周波数特性を変更するための複数の素子を前記帰還回路内に備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記複数の素子を切替えることを特徴とする請求項１に記載の容量性負荷駆動装置。
【請求項４】
周波数に対するゲイン特性を調整するゲイン特性調整回路を前記帰還回路内に備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記ゲイン特性調整回路によるゲイン特性を調整することで前記帰還回路の周波数特性を調整することを特徴とする請求項１に記載の容量性負荷駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の容量性負荷駆動装置を用いて前記容量性負荷であるアクチュエーターを駆動することによって、液体を噴射する液体噴射装置。
【請求項１】
駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成回路と、
前記駆動波形信号と帰還信号との差分信号を出力する減算器と、
前記差分信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、
前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とするデジタル電力増幅回路と、
前記電力増幅変調信号を平滑化して容量性負荷の駆動信号とする平滑フィルターと、
前記駆動信号を減算器への帰還信号とする帰還回路と、
前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記帰還回路の周波数特性を調整する帰還回路特性調整手段とを備えたことを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項２】
周波数特性の異なる前記帰還回路を複数備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記複数の帰還回路を切替えることを特徴とする請求項１に記載の容量性負荷駆動装置。
【請求項３】
周波数特性を変更するための複数の素子を前記帰還回路内に備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記複数の素子を切替えることを特徴とする請求項１に記載の容量性負荷駆動装置。
【請求項４】
周波数に対するゲイン特性を調整するゲイン特性調整回路を前記帰還回路内に備え、前記帰還回路特性調整手段は、前記駆動信号で駆動される容量性負荷の容量に応じて前記ゲイン特性調整回路によるゲイン特性を調整することで前記帰還回路の周波数特性を調整することを特徴とする請求項１に記載の容量性負荷駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の容量性負荷駆動装置を用いて前記容量性負荷であるアクチュエーターを駆動することによって、液体を噴射する液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１１−２２４７８４（Ｐ２０１１−２２４７８４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９３７５６（Ｐ２０１０−９３７５６）
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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