液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路および駆動方法
【課題】液体を吐出する複数のノズルと複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターとを有する液体吐出ヘッドを駆動する際の駆動信号の波形再現性を向上させる。
【解決手段】液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路は、アクチュエーターを駆動するための駆動信号の基準となる駆動波形信号を自励式の変調方式でパルス変調して変調信号とする変調回路と、変調信号に基づきスイッチング動作を行う２つのスイッチング素子を有し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、電力増幅変調信号を平滑化して駆動信号とする平滑フィルターと、２つのスイッチング素子のそれぞれについて個別にスイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御を行う停止制御手段と、を備える。
【解決手段】液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路は、アクチュエーターを駆動するための駆動信号の基準となる駆動波形信号を自励式の変調方式でパルス変調して変調信号とする変調回路と、変調信号に基づきスイッチング動作を行う２つのスイッチング素子を有し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、電力増幅変調信号を平滑化して駆動信号とする平滑フィルターと、２つのスイッチング素子のそれぞれについて個別にスイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御を行う停止制御手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路および駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷ヘッドの有する複数のノズルから印刷媒体上にインクを吐出して画像や文書を記録するインクジェットプリンターが広く普及している。このようなインクジェットプリンターでは、印刷ヘッドの各ノズルに対応して設けられたアクチュエーターが駆動信号に従い駆動されることにより、所定のタイミングで所定量のインクがノズルから吐出される。アクチュエーターとしては、例えば、ピエゾ素子（圧電素子）といった容量性負荷が用いられる。
【０００３】
印刷ヘッドのアクチュエーターを駆動するための駆動信号は、例えば、駆動信号の基準となる駆動波形信号をパルス変調して変調信号とし、変調信号を２つのスイッチング素子を用いて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フィルターによって平滑化することにより生成される。従来、アクチュエーターとして容量性負荷を利用する場合に、駆動波形信号の信号レベル（電位）が変化しない期間は、電力増幅のための２つのスイッチング素子のスイッチング動作を停止してオフ状態とすることによりアクチュエーターをハイインピーダンス状態とする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような従来技術では、印刷ヘッドの駆動のための消費電力を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、印刷ヘッドを駆動するための駆動信号の生成にパルス密度変調（Ｐｕｌｓｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＤＭ）方式といった自励式の変調方式を利用した場合には、駆動信号に変調回路の発振周波数等に対応するリップルノイズが含まれる。駆動信号にリップルノイズが重畳しているときに、上記従来技術に従いアクチュエーターをハイインピーダンス状態とすると、アクチュエーターが信号レベルのずれを保持した状態で維持され、駆動信号の波形再現性が低下する場合があった。駆動信号の波形再現性が低下すると、インクの吐出安定性が低下する。
【０００６】
なお、このような課題は、インクジェットプリンターにおける印刷ヘッドに限らず、液体を吐出する複数のノズルと複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターとを有する液体吐出ヘッドを駆動する際に共通の課題であった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、液体を吐出する複数のノズルと複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターとを有する液体吐出ヘッドを駆動する際に、駆動信号の波形再現性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターと、を有する液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路であって、
前記アクチュエーターを駆動するための駆動信号の基準となる駆動波形信号を自励式の変調方式でパルス変調して変調信号とする変調回路と、
前記変調信号に基づきスイッチング動作を行う２つのスイッチング素子を有し、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前記駆動信号とする平滑フィルターと、
前記２つのスイッチング素子のそれぞれについて、個別に、スイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御を行う停止制御手段と、を備える、駆動回路。
【００１０】
この駆動回路では、２つのスイッチング素子のそれぞれについて、個別に、スイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御を行うことができるため、２つのスイッチング素子のそれぞれの停止制御を適切に実行することにより、停止制御が実行できない駆動回路や２つのスイッチング素子を同時にオフ状態とする停止制御しかできない駆動回路と比較して、駆動信号に含まれるリップルノイズを小さくすることができ、駆動信号の波形再現性を向上させることができる。
【００１１】
［適用例２］適用例１に記載の駆動回路であって、
前記駆動波形信号は、第１の期間において第１の信号レベルを維持し、第２の期間において前記第１の信号レベルより高い第２の信号レベルを維持し、第３の期間において前記第１の信号レベルより低い第３の信号レベルを維持する信号であり、
前記停止制御手段は、前記第２の期間と前記第３の期間との少なくとも１つに、前記２つのスイッチング素子の内の一方のみについての前記停止制御を行う、駆動回路。
【００１２】
この駆動回路では、両方のスイッチング素子によるスイッチング動作を必要としない駆動波形信号が所定の信号レベルに維持される期間である第２の期間と第３の期間との少なくとも１つにおいて、２つのスイッチング素子の内の一方のみについての停止制御が行われるため、この期間におけるリップルノイズを小さくして駆動信号の波形再現性を向上させることができると共に、駆動回路における消費電力を低減することができる。
【００１３】
［適用例３］適用例２に記載の駆動回路であって、
前記停止制御手段は、前記第１の期間に前記２つのスイッチング素子の両方についての前記停止制御を行い、前記第２の期間に前記２つのスイッチング素子の内のローサイド側のスイッチング素子のみについての前記停止制御を行い、前記第３の期間に前記２つのスイッチング素子の内のハイサイド側のスイッチング素子のみについての前記停止制御を行う、駆動回路。
【００１４】
この駆動回路では、駆動波形信号が中間的レベルである第１の信号レベルに維持される第１の期間において、２つのスイッチング素子の両方についての停止制御を行われるが、この期間はリップルノイズが相対的に非常に小さいために、停止制御によってアクチュエーターが信号レベルのずれを保持することはなく、信号レベルのずれによる駆動信号の波形再現性の低下が抑制される。また、駆動波形信号が比較的高い第２の信号レベルに維持される第２の期間においては、ローサイド側のスイッチング素子のみについての停止制御が行われ、駆動波形信号が比較的低い第３の信号レベルに維持される第３の期間においては、ハイサイド側のスイッチング素子のみについての停止制御が行われるため、これらの期間におけるリップルノイズを小さくして駆動信号の波形再現性を向上させることができると共に、駆動回路における消費電力を低減することができる。
【００１５】
［適用例４］適用例１ないし適用例４に記載の駆動回路であって、
前記停止制御手段は、前記停止制御の実行を指示する信号を前記デジタル電力増幅回路に供給するために前記２つのスイッチング素子のそれぞれに対応して設けられた２つの信号線を有する、駆動回路。
【００１６】
この駆動回路では、停止制御手段が２つの信号線を介して停止制御の実行を指示する信号をデジタル電力増幅回路に供給することにより、２つのスイッチング素子のそれぞれについて個別に停止制御を行うことができる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路および駆動方法、そのような液体吐出ヘッドおよび駆動回路を有する液体吐出装置およびその制御方法、そのような液体吐出ヘッドおよび駆動回路を有し液体としてのインクを吐出して印刷を行う印刷装置および印刷方法、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した記録媒体、等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例における印刷システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】プリンター１００の制御ユニット４０を中心とした概略構成を示す説明図である。
【図３】印刷ヘッド６０に供給される各種信号の一例を示す説明図である。
【図４】印刷ヘッド６０のスイッチングコントローラー６１の構成を示す説明図である。
【図５】印刷ヘッド６０を駆動するための駆動回路８０の概略構成を示す説明図である。
【図６】変調回路８２の機能ブロックを示す説明図である。
【図７】駆動回路８０の具体的な機能構成の一例を示す説明図である。
【図８】駆動回路８０における停止制御の一態様を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００２０】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の実施例における印刷システムの概略構成を示す説明図である。本実施例の印刷システムは、プリンター１００と、プリンター１００に印刷データＰＤを供給するホストコンピューター９０と、を備えている。プリンター１００は、コネクター１２を介してホストコンピューター９０と接続されている。
【００２１】
本実施例のプリンター１００は、液体を吐出する液体吐出装置の１つであるインクジェットプリンターである。プリンター１００は、液体としてのインクを吐出することによって印刷媒体上にインクドットを形成し、これにより、印刷データＰＤに応じた文字、図形、画像等を記録する。
【００２２】
図１に示すように、プリンター１００は、印刷ヘッド６０を搭載するキャリッジ３０と、キャリッジ３０をプラテン２６の軸に平行な方向に沿って往復移動させる主走査を行う移動機構と、印刷媒体としての用紙Ｐを主走査方向と交差する方向（副走査方向）に搬送する副走査を行う搬送機構と、印刷に関する種々の指示・設定操作を行うための操作パネル１４と、プリンター１００の各部を制御する制御ユニット４０と、を備えている。なお、キャリッジ３０は、図示しないフレキシブルケーブル（ＦＦＣ）を介して制御ユニット４０と接続されている。
【００２３】
用紙Ｐを搬送する搬送機構は、紙送りモーター２２を有している。紙送りモーター２２の回転は、ギヤトレイン（不図示）を介して用紙搬送ローラー（同）に伝達され、用紙搬送ローラーの回転により用紙Ｐは副走査方向に沿って搬送される。
【００２４】
キャリッジ３０を往復移動させる移動機構は、キャリッジモーター３２と、プラテン２６の軸と平行に架設されキャリッジ３０を摺動可能に保持する摺動軸３４と、キャリッジモーター３２との間に無端の駆動ベルト３６を張設するプーリー３８と、を有している。キャリッジモーター３２の回転は、駆動ベルト３６を介してキャリッジ３０に伝達され、これによりキャリッジ３０が摺動軸３４に沿って往復移動する。なお、プリンター１００は、キャリッジ３０（印刷ヘッド６０）の主走査方向に沿った位置を検出するため、キャリッジモーター３２の回転に伴ってパルス状の信号を制御ユニット４０に出力するエンコーダー（不図示）を備えている。制御ユニット４０は、エンコーダーから出力されたパルス状の信号に基づき、後述するシフトレジスター６３への駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰの入力タイミングを規定するタイミング信号ＰＴＳを生成する。
【００２５】
キャリッジ３０には、それぞれ所定の色（例えば、シアン（Ｃ）、ライトシアン（Ｌｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ライトマゼンタ（Ｌｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ））のインクが収容された複数のインクカートリッジ７０が搭載されている。キャリッジ３０に搭載されたインクカートリッジ７０に収容されたインクは、印刷ヘッド６０に供給される。また、印刷ヘッド６０は、インクを吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられたアクチュエーター（ノズルアクチュエーター）を有している。本実施例では、ノズルアクチュエーターとして、容量性負荷であるピエゾ素子（圧電素子）を用いている。ノズルアクチュエーターが後述する駆動信号により駆動されると、ノズルに連通するキャビティー（圧力室）内の振動板が変位してキャビティー内に圧力変化を生じさせ、その圧力変化によって対応するノズルからインクが吐出される。ノズルアクチュエーターの駆動に用いる駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することで、インクの吐出量（すなわち形成するドットの大きさ）を調整することができる。
【００２６】
図２は、プリンター１００の制御ユニット４０を中心とした概略構成を示す説明図である。制御ユニット４０は、ホストコンピューター９０から入力された印刷データＰＤ等を入力するためのインターフェイス４１と、インターフェイス４１を介して入力された印刷データＰＤに基づいて所定の演算処理を実行する制御部４２と、紙送りモーター２２を駆動制御する紙送りモータードライバー４３と、印刷ヘッド６０を駆動制御するヘッドドライバー４５と、キャリッジモーター３２を駆動制御するキャリッジモータードライバー４６と、各ドライバー４３、４５、４６と紙送りモーター２２、印刷ヘッド６０、キャリッジモーター３２とをそれぞれ接続するインターフェイス４７と、を有している。
【００２７】
制御部４２は、各種演算処理を実行するＣＰＵ５１と、プログラムやデータを一時的に格納・展開するＲＡＭ５２と、ＣＰＵ５１が実行するプログラム等を格納するＲＯＭ５３と、を含んでいる。制御部４２による各種の機能は、ＣＰＵ５１がＲＯＭ５３に格納されたプログラムに基づいて動作することによって実現される。なお、制御部４２による機能の少なくとも一部は、制御部４２が備える電気回路がその回路構成に基づいて動作することによって実現されても良い。
【００２８】
制御部４２は、ホストコンピューター９０からインターフェイス４１を介して印刷データＰＤを取得すると、印刷データＰＤに所定の処理を実行して、印刷ヘッド６０の何れのノズルからインクを吐出するか、あるいは、どの程度の量のインクを吐出するかを規定するノズル選択データ（駆動信号選択データ）を生成し、印刷データＰＤや駆動信号選択データ等に基づいて、各ドライバー４３、４５、４６に制御信号を出力する。各ドライバー４３、４５、４６は、それぞれ紙送りモーター２２、印刷ヘッド６０、キャリッジモーター３２を駆動するための駆動信号を出力する。例えば、ヘッドドライバー４５は、印刷ヘッド６０に対して、後述するクロック信号ＳＣＫとラッチ信号ＬＡＴと駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰとチャンネル信号ＣＨと駆動信号ＣＯＭとを供給する。紙送りモーター２２、印刷ヘッド６０、キャリッジモーター３２が駆動信号に応じて動作することにより、用紙Ｐへの印刷処理が実行される。
【００２９】
図３は、印刷ヘッド６０に供給される各種信号の一例を示す説明図である。駆動信号ＣＯＭは、印刷ヘッド６０に設けられたノズルアクチュエーターを駆動するための信号である。駆動信号ＣＯＭは、ノズルアクチュエーターを駆動する駆動信号の最小単位（単位駆動信号）としての駆動パルスＰＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ１ないしＰＣＯＭ４）が時系列的に連続した信号である。駆動パルスＰＣＯＭ１ないしＰＣＯＭ４の４つの駆動パルスＰＣＯＭの組は、１つの画素（印刷画素）に対応している。
【００３０】
各駆動パルスＰＣＯＭは、電圧台形波から構成されている。各駆動パルスＰＣＯＭの立ち上がり部分は、ノズルに連通するキャビティーの容積を拡大してインクを引き込む（インクの吐出面で考えればメニスカスを引き込むとも言える）ための部分であり、駆動パルスＰＣＯＭの立ち下がり部分は、キャビティーの容積を縮小してインクを押し出す（インクの吐出面で考えればメニスカスを押し出すとも言える）ための部分である。そのため、ノズルアクチュエーターを駆動パルスＰＣＯＭに従って駆動することにより、ノズルからインクが吐出される。
【００３１】
駆動信号ＣＯＭにおいて、駆動パルスＰＣＯＭ２ないしＰＣＯＭ４の波形（電圧増減傾きや波高値）は、互いに異なっている。ノズルアクチュエーターに供給される駆動パルスＰＣＯＭの波形が異なると、インクの引き込み量や引き込み速度、インクの押し出し量や押し出し速度が異なり、これによりインクの吐出量（すなわちインクドットの大きさ）が異なることとなる。駆動パルスＰＣＯＭ２ないしＰＣＯＭ４の中から１つまたは複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してノズルアクチュエーターに供給することにより、種々の大きさのインクドットを形成することができる。なお、本実施例では、駆動信号ＣＯＭに、微振動と呼ばれる駆動パルスＰＣＯＭ１が含まれる。駆動パルスＰＣＯＭ１は、インクを引き込むのみで押し出しを行わない場合、例えばノズルの増粘を抑制する場合に用いられる。
【００３２】
このように、本実施例の駆動信号ＣＯＭは、微振動用の駆動パルスＰＣＯＭ１の部分を除いて、所定の中間レベルを一定期間維持した後、当該中間レベルから所定の高レベルに向けて漸増し、当該高レベルを一定期間維持し、当該高レベルから所定の低レベルに向けて漸減し、当該低レベルを一定期間維持し、当該低レベルから上記中間レベルに向けて漸増する一連の信号が、繰り返される信号である。なお、本明細書において、信号があるレベルを維持するとは、ノイズや誤差による微変動は許容するものの、信号があるレベルから実質的に（有意に）変動しないことを意味する。
【００３３】
駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰは、印刷データＰＤに基づいて、インクを吐出するノズルを選択すると共に、ノズルアクチュエーターの駆動信号ＣＯＭへの接続タイミングを決定する信号である。ラッチ信号ＬＡＴおよびチャンネル信号ＣＨは、全ノズル分のノズル選択データが入力された後、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰに基づいて駆動信号ＣＯＭと印刷ヘッド６０のノズルアクチュエーターとを接続させる信号である。図３に示すように、ラッチ信号ＬＡＴおよびチャンネル信号ＣＨは、駆動信号ＣＯＭに同期した信号である。すなわち、ラッチ信号ＬＡＴは、駆動信号ＣＯＭの開始タイミングに対応してハイレベルとなる信号であり、チャンネル信号ＣＨは、駆動信号ＣＯＭを構成する各駆動パルスＰＣＯＭの開始タイミングに対応してハイレベルとなる信号である。ラッチ信号ＬＡＴに応じて一連の駆動信号ＣＯＭの出力が開始され、チャンネル信号ＣＨに応じて各駆動パルスＰＣＯＭが出力される。また、クロック信号ＳＣＫは、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰをシリアル信号として印刷ヘッド６０に送信するための信号である。
【００３４】
図４は、印刷ヘッド６０のスイッチングコントローラー６１の構成を示す説明図である。スイッチングコントローラー６１は、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をノズルアクチュエーター６７に供給するために、印刷ヘッド６０内に構築されている。スイッチングコントローラー６１は、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰを保存するシフトレジスター６３と、シフトレジスター６３のデータを一時的に保存するラッチ回路６４と、ラッチ回路６４の出力をレベル変換して選択スイッチ６６に供給するレベルシフター６５と、駆動信号ＣＯＭをノズルアクチュエーター６７に接続する選択スイッチ６６とを有している。
【００３５】
シフトレジスター６３には、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰが順次入力され、クロック信号ＳＣＫの入力パルスに応じて記憶される領域が順次後段にシフトする。なお、シフトレジスター６３への駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰの入力は、上述したタイミング信号ＰＴＳに従い実行される。ラッチ回路６４は、ノズル数分の駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰがシフトレジスター６３に格納された後、入力されるラッチ信号ＬＡＴに従いシフトレジスター６３の各出力信号をラッチする。ラッチ回路６４に保存された信号は、レベルシフター６５によって次段の選択スイッチ６６を切り替え（オン／オフ）できる電圧レベルに変換される。レベルシフター６５の出力信号により閉じられる（接続状態となる）選択スイッチ６６に対応するノズルアクチュエーター６７は、駆動信号選択信号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。また、シフトレジスター６３に入力された駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰがラッチ回路６４にラッチされた後、次の駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰがシフトレジスター６３に入力され、インクの吐出タイミングに合わせてラッチ回路６４の保存データを順次更新する。この選択スイッチ６６によれば、ノズルアクチュエーター６７を駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した後も、当該ノズルアクチュエーター６７の入力電圧は切り離す直前の電圧に維持される。なお、図４中の符号ＨＧＮＤは、ノズルアクチュエーター６７のグランド端である。
【００３６】
図５は、印刷ヘッド６０を駆動するための駆動回路８０の概略構成を示す説明図である。駆動回路８０は、上述の駆動信号ＣＯＭを生成して、印刷ヘッド６０のノズルアクチュエーター６７に供給する回路であり、制御ユニット４０内の制御部４２およびヘッドドライバー４５（図２参照）内に構築されている。駆動回路８０は、駆動波形信号発生回路８１と、変調回路８２と、デジタル電力増幅回路（いわゆるＤ級アンプ）８３と、平滑フィルター８７とを有している。
【００３７】
駆動波形信号発生回路８１は、予め記憶されている駆動波形データＤＷＣＯＭに基づいて、ノズルアクチュエーター６７を駆動する駆動信号ＣＯＭの基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭを生成する。なお、本実施例では、後述するように、デジタル電力増幅回路８３の有する２つのスイッチング素子の停止制御が行われる。駆動波形信号発生回路８１は、停止制御を指示する停止信号（ハイサイド側停止信号ＯＥＨおよびローサード側停止信号ＯＥＬ）をデジタル電力増幅回路８３中のゲート駆動回路８４（後述）に供給するために２つのスイッチング素子のそれぞれに対応して設けられた２つの信号線を有している。駆動波形信号発生回路８１は、本発明における停止制御手段として機能する。
【００３８】
変調回路８２は、駆動波形信号発生回路８１で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調して、変調信号ＭＳを出力する。図６は、変調回路８２の機能ブロックを示す説明図である。本実施例の変調回路８２は、パルス密度変調（Ｐｕｌｓｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＤＭ）方式によりパルス変調を行う、いわゆるΔΣ変調回路である。変調回路８２は、入力信号と所定値とを比較して入力信号が所定値以上であるときにハイレベルとなる変調信号ＭＳを出力する比較器８２２と、比較器８２２の入力信号と出力信号との誤差ＥＲを算出する減算器８２４と、誤差ＥＲを遅延する遅延器８２６と、遅延された誤差ＥＲを原信号である駆動波形信号ＷＣＯＭに加算する加算器８２８と、を備えている。変調回路８２から出力される変調信号ＭＳは、パルスの密度により波形を表す信号である。
【００３９】
パルス密度変調方式は自励式の変調方式であり、発振周波数が入力信号レベルに応じて変動する。具体的には、パルス密度変調方式における発振周波数は、入力信号レベルが中間値である場合に最も高くなり、入力信号レベルが中間値から大きくあるいは小さくなるにつれて低くなる。そのため、パルス密度変調方式では、入力信号が低レベルの場合にも波形再現性の低下を抑制することができる。また、パルス密度変調方式は、パルス幅変調方式のように外部に高周波数信号を発生する回路を設ける必要がないため、例えば１チップ化が比較的容易であるといったシステム構成上の利点がある。
【００４０】
デジタル電力増幅回路８３（図５）は、変調回路８２から出力された変調信号ＭＳを電力増幅して、電力増幅変調信号を出力する。デジタル電力増幅回路８３は、実質的に電力を増幅するための２つのスイッチング素子（ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１およ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８５と、変調回路８２からの変調信号ＭＳに基づいて、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のゲート−ソース間信号ＧＨおよびＧＬを調整するゲート駆動回路８４とを備えている。デジタル電力増幅回路８３では、後述する停止制御が行われていないときには、変調信号ＭＳ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はゲート−ソース間信号ＧＨがハイレベルとなってオン状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はゲート−ソース間信号ＧＬがローレベルとなってオフ状態となる。その結果、ハーフブリッジ出力段８５の出力は、供給電圧ＶＤＤとなる。一方、変調信号ＭＳ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はゲート−ソース間信号ＧＨがローレベルとなってオフ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はゲート−ソース間信号ＧＬがハイレベルとなってオン状態となる。その結果、ハーフブリッジ出力段８５の出力は０となる。このように、デジタル電力増幅回路８３では、変調信号ＭＳに基づくハイサイド側スイッチング素子Ｑ１およびローサイド側スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作により、電力増幅が行われる。
【００４１】
平滑フィルター８７は、デジタル電力増幅回路８３から出力された電力増幅変調信号を平滑化して、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を生成し、印刷ヘッド６０の選択スイッチ６６を介してノズルアクチュエーター６７に供給する（図４参照）。本実施例では、平滑フィルター８７として、コンデンサＣとコイルＬとの組み合わせを用いたローパスフィルター（低域通過フィルター）を用いた。平滑フィルター８７は、変調回路８２で生じた変調周波数成分を減衰して除去し、上述したような波形特性の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を出力する。なお、一般に、平滑フィルター８７から出力された駆動信号ＣＯＭには、変調回路８２の発振周波数等に対応するリップルノイズが含まれる。
【００４２】
図７は、駆動回路８０の具体的な機能構成の一例を示す説明図である。上述したように、本実施例の変調回路８２は、パルス密度変調方式の変調回路であり、比較器（ＣＭＰ）にラッチ信号ＬＡＴが入力されている。なお、本実施例の駆動回路８０は、一般的な誤差アンプによる負帰還方式の回路であるが、高域成分を強調する回路（ハイパスフィルタ（ＨＰ−Ｆ）および高域ブースト（Ｇ））と、高域成分を帰還する回路（「ＩＦＢ」として示す）とが追加されている。
【００４３】
図８は、駆動回路８０における停止制御の一態様を示す説明図である。上述したように、停止制御は、変調信号ＭＳの信号レベルにかかわらず、デジタル電力増幅回路８３の有するスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のスイッチング動作を停止して強制的にオフ状態とする制御である。図８には、上から順に、駆動波形信号ＷＣＯＭと、変調信号ＭＳと、ハイサイド側停止信号ＯＥＨと、ローサード側停止信号ＯＥＬと、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と、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との一例を示している。
【００４４】
駆動信号ＣＯＭの基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭは、上述した駆動信号ＣＯＭと同様に、第１の期間Ｔ１において所定の中間レベルを維持し、第１の期間Ｔ１に続く第１の中間期間ＭＴ１において当該中間レベルから所定の高レベルに向けて漸増し、第１の中間期間ＭＴ１に続く第２の期間Ｔ２において当該高レベルを維持し、第２の期間Ｔ２に続く第２の中間期間ＭＴ２において当該高レベルから所定の低レベルに向けて漸減し、第２の中間期間ＭＴ２に続く第３の期間Ｔ３において当該低レベルを維持し、第３の期間Ｔ３に続く第３の中間期間ＭＴ３において当該低レベルから上記中間レベルに向けて漸増する一連の信号が、繰り返される信号である。
【００４５】
パルス密度変調方式により生成される変調信号ＭＳは、パルスの密度により波形を表す信号である。変調信号ＭＳの周波数は、入力信号レベルが中間値であるときに最も高くなり、入力信号レベルが中間値から大きくあるいは小さくなるにつれて低くなる。
【００４６】
ハイサイド側停止信号ＯＥＨおよびローサード側停止信号ＯＥＬは、それぞれ、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１およびローサイド側スイッチング素子Ｑ２の停止制御を行うための信号である。ゲート駆動回路８４（図５）は、駆動波形信号発生回路８１から供給されたハイサイド側停止信号ＯＥＨがローレベルのときは、変調信号ＭＳの信号レベルにかかわらず、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を停止して強制的にオフ状態とする。同様に、ゲート駆動回路８４は、駆動波形信号発生回路８１から供給されたローサード側停止信号ＯＥＬがローレベルのときは、変調信号ＭＳの信号レベルにかかわらず、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作を停止して強制的にオフ状態とする。このように、本実施例では、駆動波形信号発生回路８１からゲート駆動回路８４に２つの停止信号（ハイサイド側停止信号ＯＥＨおよびローサード側停止信号ＯＥＬ）が供給されることにより、２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のそれぞれについて、個別に（すなわち独立して）、停止制御が行われる。
【００４７】
図８に示すように、駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルが変化しているとき（第１の中間期間ＭＴ１、第２の中間期間ＭＴ２、第３の中間期間ＭＴ３）には、ハイサイド側停止信号ＯＥＨおよびローサード側停止信号ＯＥＬは共にハイレベルとなる。すなわち、このときには、２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のいずれについても停止制御は行われず、通常のスイッチング動作が行われる。
【００４８】
また、駆動波形信号ＷＣＯＭが中間レベルを維持しているとき（第１の期間Ｔ１）には、ハイサイド側停止信号ＯＥＨおよびローサード側停止信号ＯＥＬは共にローレベルとなる。すなわち、このときには、２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のいずれについても停止制御が行われ、共にスイッチング動作が停止されて強制的にオフ状態となる。スイッチング素子Ｑ１およびＱ２を共にオフ状態とすることは、デジタル電力増幅回路８３の動作を停止することと同義であり、電気的には容量性負荷であるノズルアクチュエーター６７がハイインピーダンス状態に維持されることになる。ノズルアクチュエーター６７がハイインピーダンス状態に維持されると、ノズルアクチュエーター６７に貯えられた電荷が保持され、充放電状態が維持される（あるいは、非常に僅かな自己放電のみに抑えられる）。上述したように、駆動波形信号ＷＣＯＭが中間レベルのときは、変調回路８２の発振周波数が最も高いため、ローパスフィルタである平滑フィルター８７から出力される駆動信号ＣＯＭに含まれるリップルノイズは相対的に非常に小さい。そのため、ノズルアクチュエーター６７をハイインピーダンス状態としても、ノズルアクチュエーター６７が信号レベルのずれを保持することはなく、信号レベルのずれによる駆動信号ＣＯＭの波形再現性の低下が抑制される。
【００４９】
また、駆動波形信号ＷＣＯＭが高レベルを維持しているとき（第２の期間Ｔ２）には、ハイサイド側停止信号ＯＥＨはハイレベルとなり、ローサード側停止信号ＯＥＬはローレベルとなる。すなわち、このときには、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１については停止制御が行われないが、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２については停止制御が行われ、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作が停止されて強制的にオフ状態となる。上述したように、駆動波形信号ＷＣＯＭが高レベルのときは、変調回路８２の発振周波数が比較的低いため、駆動信号ＣＯＭに含まれるリップルノイズは相対的に大きい。そのため、仮にスイッチング素子Ｑ１およびＱ２を共にオフ状態としてノズルアクチュエーター６７をハイインピーダンス状態とすると、ノズルアクチュエーター６７が信号レベルのずれを保持し、駆動信号ＣＯＭの波形再現性が低下するおそれがある。本実施例では、駆動波形信号ＷＣＯＭが高レベルのときは、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１には停止制御を行わずにスイッチング動作を行わせ、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のみを停止制御により強制的にオフ状態とするため、平滑フィルター８７とノズルアクチュエーター６７との残留振動による反転動作のみが行われることとなる。そのため、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にスイッチング動作を行わせる場合と比較してリップルノイズを小さくすることができ、駆動信号ＣＯＭの波形再現性を向上させることができる。また、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作を停止させるため、スイッチング素子の停止制御をまったく行わない場合と比較して、駆動回路８０における消費電力を低減することができる。また、ノズルアクチュエーター６７が信号レベルのずれを保持することはなく、減衰によってノズルアクチュエーター６７の信号レベルが適正レベルとなる。
【００５０】
同様に、駆動波形信号ＷＣＯＭが低レベルを維持しているとき（第３の期間Ｔ３）には、ローサード側停止信号ＯＥＬはハイレベルとなり、ハイサイド側停止信号ＯＥＨはローレベルとなる。すなわち、このときには、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２については停止制御が行われないが、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１については停止制御が行われ、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作が停止されて強制的にオフ状態となる。上述したように、駆動波形信号ＷＣＯＭが低レベルのときは、変調回路８２の発振周波数が比較的低いため、駆動信号ＣＯＭに含まれるリップルノイズは相対的に大きい。そのため、仮にスイッチング素子Ｑ１およびＱ２を共にオフ状態としてノズルアクチュエーター６７をハイインピーダンス状態とすると、ノズルアクチュエーター６７が信号レベルのずれを保持し、駆動信号ＣＯＭの波形再現性が低下するおそれがある。本実施例では、駆動波形信号ＷＣＯＭが低レベルのときは、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２には停止制御を行わずにスイッチング動作を行わせ、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のみを停止制御により強制的にオフ状態とするため、平滑フィルター８７とノズルアクチュエーター６７との残留振動による反転動作のみが行われることとなる。そのため、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にスイッチング動作を行わせる場合と比較してリップルノイズを小さくすることができ、駆動信号ＣＯＭの波形再現性を向上させることができる。また、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を停止させるため、スイッチング素子の停止制御をまったく行わない場合と比較して、駆動回路８０における消費電力を低減することができる。また、ノズルアクチュエーター６７が信号レベルのずれを保持することなく、減衰によってノズルアクチュエーター６７の信号レベルが適正レベルとなる。
【００５１】
以上説明したように、本実施例の駆動回路８０では、デジタル電力増幅回路８３の有する２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のそれぞれについて、個別に（独立して）、スイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御が行われるため、２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のそれぞれの停止制御を適切に実行することにより、駆動信号ＣＯＭに含まれるリップルノイズを小さくして駆動信号ＣＯＭの波形再現性を向上させることができると共に、消費電力を低減することができる。
【００５２】
より具体的には、本実施例の駆動回路８０では、第１の期間Ｔ１にスイッチング素子Ｑ１およびＱ２の両方についての停止制御が行われ、第２の期間Ｔ２にローサイド側スイッチング素子Ｑ２のみについての停止制御が行われ、第３の期間Ｔ３にハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のみについての停止制御が行われる。そのため、本実施例の駆動回路８０では、駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルに応じて２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のそれぞれの停止制御を適切に実行することができ、駆動信号ＣＯＭの波形再現性を向上させることができると共に、消費電力を効果的に低減することができる。
【００５３】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５４】
Ｂ１．変形例１：
上記実施例におけるプリンター１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施例では、ノズルアクチュエーター６７としてピエゾ素子（圧電素子）を用いているが、容量性負荷であれば他のノズルアクチュエーターを用いるとしてもよい。また、上記実施例では、変調回路８２としてパルス密度変調方式の変調回路を用いているが、自励式の変調方式でパルス変調を行う変調回路であればパルス密度変調方式以外の変調方式の変調回路（例えば自励式のパルス幅変調方式の変調回路）を用いることもできる。
【００５５】
また、上記実施例では、プリンター１００は、ホストコンピューター９０から印刷データＰＤを受信して印刷処理を行うとしているが、これに代えて、プリンター１００は、例えば、メモリーカードから取得した画像データや所定のインターフェイスを介してデジタルカメラから取得した画像データ、スキャナーによって取得した画像データ等に基づき印刷データＰＤを生成して印刷処理を行うものとしてもよい。
【００５６】
また、上記実施例では、プリンター１００は、印刷領域に位置する連続した用紙Ｐに対して印刷ヘッド６０を所定の方向（主走査方向）に往復移動する動作（主走査）と、用紙Ｐを主走査方向と交差する搬送方向に搬送する動作（副走査）と、を繰り返しつつ印刷を行うプリンターであるとしているが、本発明は、単票紙に印刷を行ういわゆるインパクトプリンターや、印刷ヘッドの下面に紙幅長さに亘って並んで配設されたノズル列の下を、紙幅方向と交差する方向に用紙を搬送させつつ印刷を行ういわゆるラインプリンターにも適用することが可能である。
【００５７】
また、本発明は、液体（機能材料の粒子が分散された液状体やジェルなどの流状体を含む）を吐出する装置であれば、インクジェットプリンター以外の装置にも適用可能である。このような液体吐出装置としては、例えば、布地に模様をつけるための捺染装置、液晶ディスプレイや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、カラーフィルター等の製造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吐出する装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を吐出する装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を吐出する装置、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吐出する装置、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吐出する装置、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吐出する装置等が挙げられる。
【００５８】
また、上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。
【００５９】
また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータープログラム）は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピューターに固定されている外部記憶装置も含んでいる。
【００６０】
Ｂ２．変形例２：
上記実施例における駆動波形信号ＷＣＯＭの態様は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施例では、駆動波形信号ＷＣＯＭは、一定の信号レベルを維持する期間として、中間レベルと高レベルと低レベルの３つの信号レベルのそれぞれを維持する期間（第１の期間Ｔ１、第２の期間Ｔ２、第３の期間Ｔ３）を含む信号であるとしているが、一定の信号レベルを維持する期間として高レベルと低レベルの２つの信号レベルを維持する期間のみを含む信号であるとしてもよいし、４つ以上の信号レベルを維持する期間を含む信号であるとしてもよい。
【００６１】
Ｂ３．変形例３：
【００６２】
上記実施例における停止制御の態様は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、第１の期間Ｔ１と第２の期間Ｔ２においては上記実施例と同様の停止制御が行われるが、第３の期間Ｔ３においては、いずれのスイッチング素子についても停止制御が行われないか、または、両方のスイッチング素子についての停止制御が行われるとしてもよい。また、第１の期間Ｔ１と第３の期間Ｔ３においては上記実施例と同様の停止制御が行われるが、第２の期間Ｔ２においては、いずれのスイッチング素子についても停止制御が行われないか、または、両方のスイッチング素子についての停止制御が行われるとしてもよい。このように、第２の期間Ｔ２と第３の期間Ｔ３の一方のみにおいてスイッチング素子Ｑ１およびＱ２の一方のみに対する停止制御が行われるとしてもよい。このようにしても、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の一方のみに対する停止制御が行われる期間における波形再現性の向上と消費電力の低減を実現することができる。また、駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルにかかわらず、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２について個別に停止制御を行うとしてもよい。この場合にも、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の一方のみについて停止制御を行う期間においては、波形再現性の向上と消費電力の低減を実現することができ、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の両方について停止制御を行う期間においては、消費電力の効果的な低減を実現することができる。
【００６３】
Ｂ４．変形例４：
上述した実施形態、実施例および変形例における構成要素のうち、独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１２…コネクター
１４…操作パネル
２２…紙送りモーター
２６…プラテン
３０…キャリッジ
３２…キャリッジモーター
３４…摺動軸
３６…駆動ベルト
３８…プーリー
４０…制御ユニット
４１…インターフェイス
４２…制御部
４３…紙送りモータードライバー
４５…ヘッドドライバー
４６…キャリッジモータードライバー
４７…インターフェイス
５１…ＣＰＵ
５２…ＲＡＭ
５３…ＲＯＭ
６０…印刷ヘッド
６１…スイッチングコントローラー
６３…シフトレジスター
６４…ラッチ回路
６５…レベルシフター
６６…選択スイッチ
６７…ノズルアクチュエーター
７０…インクカートリッジ
８０…駆動回路
８１…駆動波形信号発生回路
８２…変調回路
８３…デジタル電力増幅回路
８４…ゲート駆動回路
８５…ハーフブリッジ出力段
８７…平滑フィルター
９０…ホストコンピューター
１００…プリンター
８２２…比較器
８２４…減算器
８２６…遅延器
８２８…加算器
Ｑ１…ハイサイド側スイッチング素子
Ｑ２…ローサイド側スイッチング素子
ＷＣＯＭ…駆動波形信号
ＣＨ…チャンネル信号
ＬＡＴ…ラッチ信号
ＣＯＭ…駆動信号
ＰＴＳ…タイミング信号
ＯＥＨ…ハイサイド側停止信号
ＯＥＬ…ローサード側停止信号
ＧＨ…ゲート−ソース間信号
ＧＬ…ゲート−ソース間信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路および駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷ヘッドの有する複数のノズルから印刷媒体上にインクを吐出して画像や文書を記録するインクジェットプリンターが広く普及している。このようなインクジェットプリンターでは、印刷ヘッドの各ノズルに対応して設けられたアクチュエーターが駆動信号に従い駆動されることにより、所定のタイミングで所定量のインクがノズルから吐出される。アクチュエーターとしては、例えば、ピエゾ素子（圧電素子）といった容量性負荷が用いられる。
【０００３】
印刷ヘッドのアクチュエーターを駆動するための駆動信号は、例えば、駆動信号の基準となる駆動波形信号をパルス変調して変調信号とし、変調信号を２つのスイッチング素子を用いて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フィルターによって平滑化することにより生成される。従来、アクチュエーターとして容量性負荷を利用する場合に、駆動波形信号の信号レベル（電位）が変化しない期間は、電力増幅のための２つのスイッチング素子のスイッチング動作を停止してオフ状態とすることによりアクチュエーターをハイインピーダンス状態とする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような従来技術では、印刷ヘッドの駆動のための消費電力を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、印刷ヘッドを駆動するための駆動信号の生成にパルス密度変調（Ｐｕｌｓｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＤＭ）方式といった自励式の変調方式を利用した場合には、駆動信号に変調回路の発振周波数等に対応するリップルノイズが含まれる。駆動信号にリップルノイズが重畳しているときに、上記従来技術に従いアクチュエーターをハイインピーダンス状態とすると、アクチュエーターが信号レベルのずれを保持した状態で維持され、駆動信号の波形再現性が低下する場合があった。駆動信号の波形再現性が低下すると、インクの吐出安定性が低下する。
【０００６】
なお、このような課題は、インクジェットプリンターにおける印刷ヘッドに限らず、液体を吐出する複数のノズルと複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターとを有する液体吐出ヘッドを駆動する際に共通の課題であった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、液体を吐出する複数のノズルと複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターとを有する液体吐出ヘッドを駆動する際に、駆動信号の波形再現性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターと、を有する液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路であって、
前記アクチュエーターを駆動するための駆動信号の基準となる駆動波形信号を自励式の変調方式でパルス変調して変調信号とする変調回路と、
前記変調信号に基づきスイッチング動作を行う２つのスイッチング素子を有し、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前記駆動信号とする平滑フィルターと、
前記２つのスイッチング素子のそれぞれについて、個別に、スイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御を行う停止制御手段と、を備える、駆動回路。
【００１０】
この駆動回路では、２つのスイッチング素子のそれぞれについて、個別に、スイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御を行うことができるため、２つのスイッチング素子のそれぞれの停止制御を適切に実行することにより、停止制御が実行できない駆動回路や２つのスイッチング素子を同時にオフ状態とする停止制御しかできない駆動回路と比較して、駆動信号に含まれるリップルノイズを小さくすることができ、駆動信号の波形再現性を向上させることができる。
【００１１】
［適用例２］適用例１に記載の駆動回路であって、
前記駆動波形信号は、第１の期間において第１の信号レベルを維持し、第２の期間において前記第１の信号レベルより高い第２の信号レベルを維持し、第３の期間において前記第１の信号レベルより低い第３の信号レベルを維持する信号であり、
前記停止制御手段は、前記第２の期間と前記第３の期間との少なくとも１つに、前記２つのスイッチング素子の内の一方のみについての前記停止制御を行う、駆動回路。
【００１２】
この駆動回路では、両方のスイッチング素子によるスイッチング動作を必要としない駆動波形信号が所定の信号レベルに維持される期間である第２の期間と第３の期間との少なくとも１つにおいて、２つのスイッチング素子の内の一方のみについての停止制御が行われるため、この期間におけるリップルノイズを小さくして駆動信号の波形再現性を向上させることができると共に、駆動回路における消費電力を低減することができる。
【００１３】
［適用例３］適用例２に記載の駆動回路であって、
前記停止制御手段は、前記第１の期間に前記２つのスイッチング素子の両方についての前記停止制御を行い、前記第２の期間に前記２つのスイッチング素子の内のローサイド側のスイッチング素子のみについての前記停止制御を行い、前記第３の期間に前記２つのスイッチング素子の内のハイサイド側のスイッチング素子のみについての前記停止制御を行う、駆動回路。
【００１４】
この駆動回路では、駆動波形信号が中間的レベルである第１の信号レベルに維持される第１の期間において、２つのスイッチング素子の両方についての停止制御を行われるが、この期間はリップルノイズが相対的に非常に小さいために、停止制御によってアクチュエーターが信号レベルのずれを保持することはなく、信号レベルのずれによる駆動信号の波形再現性の低下が抑制される。また、駆動波形信号が比較的高い第２の信号レベルに維持される第２の期間においては、ローサイド側のスイッチング素子のみについての停止制御が行われ、駆動波形信号が比較的低い第３の信号レベルに維持される第３の期間においては、ハイサイド側のスイッチング素子のみについての停止制御が行われるため、これらの期間におけるリップルノイズを小さくして駆動信号の波形再現性を向上させることができると共に、駆動回路における消費電力を低減することができる。
【００１５】
［適用例４］適用例１ないし適用例４に記載の駆動回路であって、
前記停止制御手段は、前記停止制御の実行を指示する信号を前記デジタル電力増幅回路に供給するために前記２つのスイッチング素子のそれぞれに対応して設けられた２つの信号線を有する、駆動回路。
【００１６】
この駆動回路では、停止制御手段が２つの信号線を介して停止制御の実行を指示する信号をデジタル電力増幅回路に供給することにより、２つのスイッチング素子のそれぞれについて個別に停止制御を行うことができる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路および駆動方法、そのような液体吐出ヘッドおよび駆動回路を有する液体吐出装置およびその制御方法、そのような液体吐出ヘッドおよび駆動回路を有し液体としてのインクを吐出して印刷を行う印刷装置および印刷方法、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した記録媒体、等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例における印刷システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】プリンター１００の制御ユニット４０を中心とした概略構成を示す説明図である。
【図３】印刷ヘッド６０に供給される各種信号の一例を示す説明図である。
【図４】印刷ヘッド６０のスイッチングコントローラー６１の構成を示す説明図である。
【図５】印刷ヘッド６０を駆動するための駆動回路８０の概略構成を示す説明図である。
【図６】変調回路８２の機能ブロックを示す説明図である。
【図７】駆動回路８０の具体的な機能構成の一例を示す説明図である。
【図８】駆動回路８０における停止制御の一態様を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００２０】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の実施例における印刷システムの概略構成を示す説明図である。本実施例の印刷システムは、プリンター１００と、プリンター１００に印刷データＰＤを供給するホストコンピューター９０と、を備えている。プリンター１００は、コネクター１２を介してホストコンピューター９０と接続されている。
【００２１】
本実施例のプリンター１００は、液体を吐出する液体吐出装置の１つであるインクジェットプリンターである。プリンター１００は、液体としてのインクを吐出することによって印刷媒体上にインクドットを形成し、これにより、印刷データＰＤに応じた文字、図形、画像等を記録する。
【００２２】
図１に示すように、プリンター１００は、印刷ヘッド６０を搭載するキャリッジ３０と、キャリッジ３０をプラテン２６の軸に平行な方向に沿って往復移動させる主走査を行う移動機構と、印刷媒体としての用紙Ｐを主走査方向と交差する方向（副走査方向）に搬送する副走査を行う搬送機構と、印刷に関する種々の指示・設定操作を行うための操作パネル１４と、プリンター１００の各部を制御する制御ユニット４０と、を備えている。なお、キャリッジ３０は、図示しないフレキシブルケーブル（ＦＦＣ）を介して制御ユニット４０と接続されている。
【００２３】
用紙Ｐを搬送する搬送機構は、紙送りモーター２２を有している。紙送りモーター２２の回転は、ギヤトレイン（不図示）を介して用紙搬送ローラー（同）に伝達され、用紙搬送ローラーの回転により用紙Ｐは副走査方向に沿って搬送される。
【００２４】
キャリッジ３０を往復移動させる移動機構は、キャリッジモーター３２と、プラテン２６の軸と平行に架設されキャリッジ３０を摺動可能に保持する摺動軸３４と、キャリッジモーター３２との間に無端の駆動ベルト３６を張設するプーリー３８と、を有している。キャリッジモーター３２の回転は、駆動ベルト３６を介してキャリッジ３０に伝達され、これによりキャリッジ３０が摺動軸３４に沿って往復移動する。なお、プリンター１００は、キャリッジ３０（印刷ヘッド６０）の主走査方向に沿った位置を検出するため、キャリッジモーター３２の回転に伴ってパルス状の信号を制御ユニット４０に出力するエンコーダー（不図示）を備えている。制御ユニット４０は、エンコーダーから出力されたパルス状の信号に基づき、後述するシフトレジスター６３への駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰの入力タイミングを規定するタイミング信号ＰＴＳを生成する。
【００２５】
キャリッジ３０には、それぞれ所定の色（例えば、シアン（Ｃ）、ライトシアン（Ｌｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ライトマゼンタ（Ｌｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ））のインクが収容された複数のインクカートリッジ７０が搭載されている。キャリッジ３０に搭載されたインクカートリッジ７０に収容されたインクは、印刷ヘッド６０に供給される。また、印刷ヘッド６０は、インクを吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられたアクチュエーター（ノズルアクチュエーター）を有している。本実施例では、ノズルアクチュエーターとして、容量性負荷であるピエゾ素子（圧電素子）を用いている。ノズルアクチュエーターが後述する駆動信号により駆動されると、ノズルに連通するキャビティー（圧力室）内の振動板が変位してキャビティー内に圧力変化を生じさせ、その圧力変化によって対応するノズルからインクが吐出される。ノズルアクチュエーターの駆動に用いる駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することで、インクの吐出量（すなわち形成するドットの大きさ）を調整することができる。
【００２６】
図２は、プリンター１００の制御ユニット４０を中心とした概略構成を示す説明図である。制御ユニット４０は、ホストコンピューター９０から入力された印刷データＰＤ等を入力するためのインターフェイス４１と、インターフェイス４１を介して入力された印刷データＰＤに基づいて所定の演算処理を実行する制御部４２と、紙送りモーター２２を駆動制御する紙送りモータードライバー４３と、印刷ヘッド６０を駆動制御するヘッドドライバー４５と、キャリッジモーター３２を駆動制御するキャリッジモータードライバー４６と、各ドライバー４３、４５、４６と紙送りモーター２２、印刷ヘッド６０、キャリッジモーター３２とをそれぞれ接続するインターフェイス４７と、を有している。
【００２７】
制御部４２は、各種演算処理を実行するＣＰＵ５１と、プログラムやデータを一時的に格納・展開するＲＡＭ５２と、ＣＰＵ５１が実行するプログラム等を格納するＲＯＭ５３と、を含んでいる。制御部４２による各種の機能は、ＣＰＵ５１がＲＯＭ５３に格納されたプログラムに基づいて動作することによって実現される。なお、制御部４２による機能の少なくとも一部は、制御部４２が備える電気回路がその回路構成に基づいて動作することによって実現されても良い。
【００２８】
制御部４２は、ホストコンピューター９０からインターフェイス４１を介して印刷データＰＤを取得すると、印刷データＰＤに所定の処理を実行して、印刷ヘッド６０の何れのノズルからインクを吐出するか、あるいは、どの程度の量のインクを吐出するかを規定するノズル選択データ（駆動信号選択データ）を生成し、印刷データＰＤや駆動信号選択データ等に基づいて、各ドライバー４３、４５、４６に制御信号を出力する。各ドライバー４３、４５、４６は、それぞれ紙送りモーター２２、印刷ヘッド６０、キャリッジモーター３２を駆動するための駆動信号を出力する。例えば、ヘッドドライバー４５は、印刷ヘッド６０に対して、後述するクロック信号ＳＣＫとラッチ信号ＬＡＴと駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰとチャンネル信号ＣＨと駆動信号ＣＯＭとを供給する。紙送りモーター２２、印刷ヘッド６０、キャリッジモーター３２が駆動信号に応じて動作することにより、用紙Ｐへの印刷処理が実行される。
【００２９】
図３は、印刷ヘッド６０に供給される各種信号の一例を示す説明図である。駆動信号ＣＯＭは、印刷ヘッド６０に設けられたノズルアクチュエーターを駆動するための信号である。駆動信号ＣＯＭは、ノズルアクチュエーターを駆動する駆動信号の最小単位（単位駆動信号）としての駆動パルスＰＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ１ないしＰＣＯＭ４）が時系列的に連続した信号である。駆動パルスＰＣＯＭ１ないしＰＣＯＭ４の４つの駆動パルスＰＣＯＭの組は、１つの画素（印刷画素）に対応している。
【００３０】
各駆動パルスＰＣＯＭは、電圧台形波から構成されている。各駆動パルスＰＣＯＭの立ち上がり部分は、ノズルに連通するキャビティーの容積を拡大してインクを引き込む（インクの吐出面で考えればメニスカスを引き込むとも言える）ための部分であり、駆動パルスＰＣＯＭの立ち下がり部分は、キャビティーの容積を縮小してインクを押し出す（インクの吐出面で考えればメニスカスを押し出すとも言える）ための部分である。そのため、ノズルアクチュエーターを駆動パルスＰＣＯＭに従って駆動することにより、ノズルからインクが吐出される。
【００３１】
駆動信号ＣＯＭにおいて、駆動パルスＰＣＯＭ２ないしＰＣＯＭ４の波形（電圧増減傾きや波高値）は、互いに異なっている。ノズルアクチュエーターに供給される駆動パルスＰＣＯＭの波形が異なると、インクの引き込み量や引き込み速度、インクの押し出し量や押し出し速度が異なり、これによりインクの吐出量（すなわちインクドットの大きさ）が異なることとなる。駆動パルスＰＣＯＭ２ないしＰＣＯＭ４の中から１つまたは複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してノズルアクチュエーターに供給することにより、種々の大きさのインクドットを形成することができる。なお、本実施例では、駆動信号ＣＯＭに、微振動と呼ばれる駆動パルスＰＣＯＭ１が含まれる。駆動パルスＰＣＯＭ１は、インクを引き込むのみで押し出しを行わない場合、例えばノズルの増粘を抑制する場合に用いられる。
【００３２】
このように、本実施例の駆動信号ＣＯＭは、微振動用の駆動パルスＰＣＯＭ１の部分を除いて、所定の中間レベルを一定期間維持した後、当該中間レベルから所定の高レベルに向けて漸増し、当該高レベルを一定期間維持し、当該高レベルから所定の低レベルに向けて漸減し、当該低レベルを一定期間維持し、当該低レベルから上記中間レベルに向けて漸増する一連の信号が、繰り返される信号である。なお、本明細書において、信号があるレベルを維持するとは、ノイズや誤差による微変動は許容するものの、信号があるレベルから実質的に（有意に）変動しないことを意味する。
【００３３】
駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰは、印刷データＰＤに基づいて、インクを吐出するノズルを選択すると共に、ノズルアクチュエーターの駆動信号ＣＯＭへの接続タイミングを決定する信号である。ラッチ信号ＬＡＴおよびチャンネル信号ＣＨは、全ノズル分のノズル選択データが入力された後、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰに基づいて駆動信号ＣＯＭと印刷ヘッド６０のノズルアクチュエーターとを接続させる信号である。図３に示すように、ラッチ信号ＬＡＴおよびチャンネル信号ＣＨは、駆動信号ＣＯＭに同期した信号である。すなわち、ラッチ信号ＬＡＴは、駆動信号ＣＯＭの開始タイミングに対応してハイレベルとなる信号であり、チャンネル信号ＣＨは、駆動信号ＣＯＭを構成する各駆動パルスＰＣＯＭの開始タイミングに対応してハイレベルとなる信号である。ラッチ信号ＬＡＴに応じて一連の駆動信号ＣＯＭの出力が開始され、チャンネル信号ＣＨに応じて各駆動パルスＰＣＯＭが出力される。また、クロック信号ＳＣＫは、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰをシリアル信号として印刷ヘッド６０に送信するための信号である。
【００３４】
図４は、印刷ヘッド６０のスイッチングコントローラー６１の構成を示す説明図である。スイッチングコントローラー６１は、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をノズルアクチュエーター６７に供給するために、印刷ヘッド６０内に構築されている。スイッチングコントローラー６１は、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰを保存するシフトレジスター６３と、シフトレジスター６３のデータを一時的に保存するラッチ回路６４と、ラッチ回路６４の出力をレベル変換して選択スイッチ６６に供給するレベルシフター６５と、駆動信号ＣＯＭをノズルアクチュエーター６７に接続する選択スイッチ６６とを有している。
【００３５】
シフトレジスター６３には、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰが順次入力され、クロック信号ＳＣＫの入力パルスに応じて記憶される領域が順次後段にシフトする。なお、シフトレジスター６３への駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰの入力は、上述したタイミング信号ＰＴＳに従い実行される。ラッチ回路６４は、ノズル数分の駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰがシフトレジスター６３に格納された後、入力されるラッチ信号ＬＡＴに従いシフトレジスター６３の各出力信号をラッチする。ラッチ回路６４に保存された信号は、レベルシフター６５によって次段の選択スイッチ６６を切り替え（オン／オフ）できる電圧レベルに変換される。レベルシフター６５の出力信号により閉じられる（接続状態となる）選択スイッチ６６に対応するノズルアクチュエーター６７は、駆動信号選択信号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。また、シフトレジスター６３に入力された駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰがラッチ回路６４にラッチされた後、次の駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰがシフトレジスター６３に入力され、インクの吐出タイミングに合わせてラッチ回路６４の保存データを順次更新する。この選択スイッチ６６によれば、ノズルアクチュエーター６７を駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した後も、当該ノズルアクチュエーター６７の入力電圧は切り離す直前の電圧に維持される。なお、図４中の符号ＨＧＮＤは、ノズルアクチュエーター６７のグランド端である。
【００３６】
図５は、印刷ヘッド６０を駆動するための駆動回路８０の概略構成を示す説明図である。駆動回路８０は、上述の駆動信号ＣＯＭを生成して、印刷ヘッド６０のノズルアクチュエーター６７に供給する回路であり、制御ユニット４０内の制御部４２およびヘッドドライバー４５（図２参照）内に構築されている。駆動回路８０は、駆動波形信号発生回路８１と、変調回路８２と、デジタル電力増幅回路（いわゆるＤ級アンプ）８３と、平滑フィルター８７とを有している。
【００３７】
駆動波形信号発生回路８１は、予め記憶されている駆動波形データＤＷＣＯＭに基づいて、ノズルアクチュエーター６７を駆動する駆動信号ＣＯＭの基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭを生成する。なお、本実施例では、後述するように、デジタル電力増幅回路８３の有する２つのスイッチング素子の停止制御が行われる。駆動波形信号発生回路８１は、停止制御を指示する停止信号（ハイサイド側停止信号ＯＥＨおよびローサード側停止信号ＯＥＬ）をデジタル電力増幅回路８３中のゲート駆動回路８４（後述）に供給するために２つのスイッチング素子のそれぞれに対応して設けられた２つの信号線を有している。駆動波形信号発生回路８１は、本発明における停止制御手段として機能する。
【００３８】
変調回路８２は、駆動波形信号発生回路８１で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調して、変調信号ＭＳを出力する。図６は、変調回路８２の機能ブロックを示す説明図である。本実施例の変調回路８２は、パルス密度変調（Ｐｕｌｓｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＤＭ）方式によりパルス変調を行う、いわゆるΔΣ変調回路である。変調回路８２は、入力信号と所定値とを比較して入力信号が所定値以上であるときにハイレベルとなる変調信号ＭＳを出力する比較器８２２と、比較器８２２の入力信号と出力信号との誤差ＥＲを算出する減算器８２４と、誤差ＥＲを遅延する遅延器８２６と、遅延された誤差ＥＲを原信号である駆動波形信号ＷＣＯＭに加算する加算器８２８と、を備えている。変調回路８２から出力される変調信号ＭＳは、パルスの密度により波形を表す信号である。
【００３９】
パルス密度変調方式は自励式の変調方式であり、発振周波数が入力信号レベルに応じて変動する。具体的には、パルス密度変調方式における発振周波数は、入力信号レベルが中間値である場合に最も高くなり、入力信号レベルが中間値から大きくあるいは小さくなるにつれて低くなる。そのため、パルス密度変調方式では、入力信号が低レベルの場合にも波形再現性の低下を抑制することができる。また、パルス密度変調方式は、パルス幅変調方式のように外部に高周波数信号を発生する回路を設ける必要がないため、例えば１チップ化が比較的容易であるといったシステム構成上の利点がある。
【００４０】
デジタル電力増幅回路８３（図５）は、変調回路８２から出力された変調信号ＭＳを電力増幅して、電力増幅変調信号を出力する。デジタル電力増幅回路８３は、実質的に電力を増幅するための２つのスイッチング素子（ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１およ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８５と、変調回路８２からの変調信号ＭＳに基づいて、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のゲート−ソース間信号ＧＨおよびＧＬを調整するゲート駆動回路８４とを備えている。デジタル電力増幅回路８３では、後述する停止制御が行われていないときには、変調信号ＭＳ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はゲート−ソース間信号ＧＨがハイレベルとなってオン状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はゲート−ソース間信号ＧＬがローレベルとなってオフ状態となる。その結果、ハーフブリッジ出力段８５の出力は、供給電圧ＶＤＤとなる。一方、変調信号ＭＳ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はゲート−ソース間信号ＧＨがローレベルとなってオフ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はゲート−ソース間信号ＧＬがハイレベルとなってオン状態となる。その結果、ハーフブリッジ出力段８５の出力は０となる。このように、デジタル電力増幅回路８３では、変調信号ＭＳに基づくハイサイド側スイッチング素子Ｑ１およびローサイド側スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作により、電力増幅が行われる。
【００４１】
平滑フィルター８７は、デジタル電力増幅回路８３から出力された電力増幅変調信号を平滑化して、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を生成し、印刷ヘッド６０の選択スイッチ６６を介してノズルアクチュエーター６７に供給する（図４参照）。本実施例では、平滑フィルター８７として、コンデンサＣとコイルＬとの組み合わせを用いたローパスフィルター（低域通過フィルター）を用いた。平滑フィルター８７は、変調回路８２で生じた変調周波数成分を減衰して除去し、上述したような波形特性の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を出力する。なお、一般に、平滑フィルター８７から出力された駆動信号ＣＯＭには、変調回路８２の発振周波数等に対応するリップルノイズが含まれる。
【００４２】
図７は、駆動回路８０の具体的な機能構成の一例を示す説明図である。上述したように、本実施例の変調回路８２は、パルス密度変調方式の変調回路であり、比較器（ＣＭＰ）にラッチ信号ＬＡＴが入力されている。なお、本実施例の駆動回路８０は、一般的な誤差アンプによる負帰還方式の回路であるが、高域成分を強調する回路（ハイパスフィルタ（ＨＰ−Ｆ）および高域ブースト（Ｇ））と、高域成分を帰還する回路（「ＩＦＢ」として示す）とが追加されている。
【００４３】
図８は、駆動回路８０における停止制御の一態様を示す説明図である。上述したように、停止制御は、変調信号ＭＳの信号レベルにかかわらず、デジタル電力増幅回路８３の有するスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のスイッチング動作を停止して強制的にオフ状態とする制御である。図８には、上から順に、駆動波形信号ＷＣＯＭと、変調信号ＭＳと、ハイサイド側停止信号ＯＥＨと、ローサード側停止信号ＯＥＬと、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と、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との一例を示している。
【００４４】
駆動信号ＣＯＭの基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭは、上述した駆動信号ＣＯＭと同様に、第１の期間Ｔ１において所定の中間レベルを維持し、第１の期間Ｔ１に続く第１の中間期間ＭＴ１において当該中間レベルから所定の高レベルに向けて漸増し、第１の中間期間ＭＴ１に続く第２の期間Ｔ２において当該高レベルを維持し、第２の期間Ｔ２に続く第２の中間期間ＭＴ２において当該高レベルから所定の低レベルに向けて漸減し、第２の中間期間ＭＴ２に続く第３の期間Ｔ３において当該低レベルを維持し、第３の期間Ｔ３に続く第３の中間期間ＭＴ３において当該低レベルから上記中間レベルに向けて漸増する一連の信号が、繰り返される信号である。
【００４５】
パルス密度変調方式により生成される変調信号ＭＳは、パルスの密度により波形を表す信号である。変調信号ＭＳの周波数は、入力信号レベルが中間値であるときに最も高くなり、入力信号レベルが中間値から大きくあるいは小さくなるにつれて低くなる。
【００４６】
ハイサイド側停止信号ＯＥＨおよびローサード側停止信号ＯＥＬは、それぞれ、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１およびローサイド側スイッチング素子Ｑ２の停止制御を行うための信号である。ゲート駆動回路８４（図５）は、駆動波形信号発生回路８１から供給されたハイサイド側停止信号ＯＥＨがローレベルのときは、変調信号ＭＳの信号レベルにかかわらず、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を停止して強制的にオフ状態とする。同様に、ゲート駆動回路８４は、駆動波形信号発生回路８１から供給されたローサード側停止信号ＯＥＬがローレベルのときは、変調信号ＭＳの信号レベルにかかわらず、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作を停止して強制的にオフ状態とする。このように、本実施例では、駆動波形信号発生回路８１からゲート駆動回路８４に２つの停止信号（ハイサイド側停止信号ＯＥＨおよびローサード側停止信号ＯＥＬ）が供給されることにより、２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のそれぞれについて、個別に（すなわち独立して）、停止制御が行われる。
【００４７】
図８に示すように、駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルが変化しているとき（第１の中間期間ＭＴ１、第２の中間期間ＭＴ２、第３の中間期間ＭＴ３）には、ハイサイド側停止信号ＯＥＨおよびローサード側停止信号ＯＥＬは共にハイレベルとなる。すなわち、このときには、２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のいずれについても停止制御は行われず、通常のスイッチング動作が行われる。
【００４８】
また、駆動波形信号ＷＣＯＭが中間レベルを維持しているとき（第１の期間Ｔ１）には、ハイサイド側停止信号ＯＥＨおよびローサード側停止信号ＯＥＬは共にローレベルとなる。すなわち、このときには、２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のいずれについても停止制御が行われ、共にスイッチング動作が停止されて強制的にオフ状態となる。スイッチング素子Ｑ１およびＱ２を共にオフ状態とすることは、デジタル電力増幅回路８３の動作を停止することと同義であり、電気的には容量性負荷であるノズルアクチュエーター６７がハイインピーダンス状態に維持されることになる。ノズルアクチュエーター６７がハイインピーダンス状態に維持されると、ノズルアクチュエーター６７に貯えられた電荷が保持され、充放電状態が維持される（あるいは、非常に僅かな自己放電のみに抑えられる）。上述したように、駆動波形信号ＷＣＯＭが中間レベルのときは、変調回路８２の発振周波数が最も高いため、ローパスフィルタである平滑フィルター８７から出力される駆動信号ＣＯＭに含まれるリップルノイズは相対的に非常に小さい。そのため、ノズルアクチュエーター６７をハイインピーダンス状態としても、ノズルアクチュエーター６７が信号レベルのずれを保持することはなく、信号レベルのずれによる駆動信号ＣＯＭの波形再現性の低下が抑制される。
【００４９】
また、駆動波形信号ＷＣＯＭが高レベルを維持しているとき（第２の期間Ｔ２）には、ハイサイド側停止信号ＯＥＨはハイレベルとなり、ローサード側停止信号ＯＥＬはローレベルとなる。すなわち、このときには、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１については停止制御が行われないが、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２については停止制御が行われ、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作が停止されて強制的にオフ状態となる。上述したように、駆動波形信号ＷＣＯＭが高レベルのときは、変調回路８２の発振周波数が比較的低いため、駆動信号ＣＯＭに含まれるリップルノイズは相対的に大きい。そのため、仮にスイッチング素子Ｑ１およびＱ２を共にオフ状態としてノズルアクチュエーター６７をハイインピーダンス状態とすると、ノズルアクチュエーター６７が信号レベルのずれを保持し、駆動信号ＣＯＭの波形再現性が低下するおそれがある。本実施例では、駆動波形信号ＷＣＯＭが高レベルのときは、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１には停止制御を行わずにスイッチング動作を行わせ、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のみを停止制御により強制的にオフ状態とするため、平滑フィルター８７とノズルアクチュエーター６７との残留振動による反転動作のみが行われることとなる。そのため、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にスイッチング動作を行わせる場合と比較してリップルノイズを小さくすることができ、駆動信号ＣＯＭの波形再現性を向上させることができる。また、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作を停止させるため、スイッチング素子の停止制御をまったく行わない場合と比較して、駆動回路８０における消費電力を低減することができる。また、ノズルアクチュエーター６７が信号レベルのずれを保持することはなく、減衰によってノズルアクチュエーター６７の信号レベルが適正レベルとなる。
【００５０】
同様に、駆動波形信号ＷＣＯＭが低レベルを維持しているとき（第３の期間Ｔ３）には、ローサード側停止信号ＯＥＬはハイレベルとなり、ハイサイド側停止信号ＯＥＨはローレベルとなる。すなわち、このときには、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２については停止制御が行われないが、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１については停止制御が行われ、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作が停止されて強制的にオフ状態となる。上述したように、駆動波形信号ＷＣＯＭが低レベルのときは、変調回路８２の発振周波数が比較的低いため、駆動信号ＣＯＭに含まれるリップルノイズは相対的に大きい。そのため、仮にスイッチング素子Ｑ１およびＱ２を共にオフ状態としてノズルアクチュエーター６７をハイインピーダンス状態とすると、ノズルアクチュエーター６７が信号レベルのずれを保持し、駆動信号ＣＯＭの波形再現性が低下するおそれがある。本実施例では、駆動波形信号ＷＣＯＭが低レベルのときは、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２には停止制御を行わずにスイッチング動作を行わせ、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のみを停止制御により強制的にオフ状態とするため、平滑フィルター８７とノズルアクチュエーター６７との残留振動による反転動作のみが行われることとなる。そのため、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にスイッチング動作を行わせる場合と比較してリップルノイズを小さくすることができ、駆動信号ＣＯＭの波形再現性を向上させることができる。また、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を停止させるため、スイッチング素子の停止制御をまったく行わない場合と比較して、駆動回路８０における消費電力を低減することができる。また、ノズルアクチュエーター６７が信号レベルのずれを保持することなく、減衰によってノズルアクチュエーター６７の信号レベルが適正レベルとなる。
【００５１】
以上説明したように、本実施例の駆動回路８０では、デジタル電力増幅回路８３の有する２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のそれぞれについて、個別に（独立して）、スイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御が行われるため、２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のそれぞれの停止制御を適切に実行することにより、駆動信号ＣＯＭに含まれるリップルノイズを小さくして駆動信号ＣＯＭの波形再現性を向上させることができると共に、消費電力を低減することができる。
【００５２】
より具体的には、本実施例の駆動回路８０では、第１の期間Ｔ１にスイッチング素子Ｑ１およびＱ２の両方についての停止制御が行われ、第２の期間Ｔ２にローサイド側スイッチング素子Ｑ２のみについての停止制御が行われ、第３の期間Ｔ３にハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のみについての停止制御が行われる。そのため、本実施例の駆動回路８０では、駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルに応じて２つのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のそれぞれの停止制御を適切に実行することができ、駆動信号ＣＯＭの波形再現性を向上させることができると共に、消費電力を効果的に低減することができる。
【００５３】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５４】
Ｂ１．変形例１：
上記実施例におけるプリンター１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施例では、ノズルアクチュエーター６７としてピエゾ素子（圧電素子）を用いているが、容量性負荷であれば他のノズルアクチュエーターを用いるとしてもよい。また、上記実施例では、変調回路８２としてパルス密度変調方式の変調回路を用いているが、自励式の変調方式でパルス変調を行う変調回路であればパルス密度変調方式以外の変調方式の変調回路（例えば自励式のパルス幅変調方式の変調回路）を用いることもできる。
【００５５】
また、上記実施例では、プリンター１００は、ホストコンピューター９０から印刷データＰＤを受信して印刷処理を行うとしているが、これに代えて、プリンター１００は、例えば、メモリーカードから取得した画像データや所定のインターフェイスを介してデジタルカメラから取得した画像データ、スキャナーによって取得した画像データ等に基づき印刷データＰＤを生成して印刷処理を行うものとしてもよい。
【００５６】
また、上記実施例では、プリンター１００は、印刷領域に位置する連続した用紙Ｐに対して印刷ヘッド６０を所定の方向（主走査方向）に往復移動する動作（主走査）と、用紙Ｐを主走査方向と交差する搬送方向に搬送する動作（副走査）と、を繰り返しつつ印刷を行うプリンターであるとしているが、本発明は、単票紙に印刷を行ういわゆるインパクトプリンターや、印刷ヘッドの下面に紙幅長さに亘って並んで配設されたノズル列の下を、紙幅方向と交差する方向に用紙を搬送させつつ印刷を行ういわゆるラインプリンターにも適用することが可能である。
【００５７】
また、本発明は、液体（機能材料の粒子が分散された液状体やジェルなどの流状体を含む）を吐出する装置であれば、インクジェットプリンター以外の装置にも適用可能である。このような液体吐出装置としては、例えば、布地に模様をつけるための捺染装置、液晶ディスプレイや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、カラーフィルター等の製造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吐出する装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を吐出する装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を吐出する装置、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吐出する装置、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吐出する装置、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吐出する装置等が挙げられる。
【００５８】
また、上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。
【００５９】
また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータープログラム）は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピューターに固定されている外部記憶装置も含んでいる。
【００６０】
Ｂ２．変形例２：
上記実施例における駆動波形信号ＷＣＯＭの態様は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施例では、駆動波形信号ＷＣＯＭは、一定の信号レベルを維持する期間として、中間レベルと高レベルと低レベルの３つの信号レベルのそれぞれを維持する期間（第１の期間Ｔ１、第２の期間Ｔ２、第３の期間Ｔ３）を含む信号であるとしているが、一定の信号レベルを維持する期間として高レベルと低レベルの２つの信号レベルを維持する期間のみを含む信号であるとしてもよいし、４つ以上の信号レベルを維持する期間を含む信号であるとしてもよい。
【００６１】
Ｂ３．変形例３：
【００６２】
上記実施例における停止制御の態様は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、第１の期間Ｔ１と第２の期間Ｔ２においては上記実施例と同様の停止制御が行われるが、第３の期間Ｔ３においては、いずれのスイッチング素子についても停止制御が行われないか、または、両方のスイッチング素子についての停止制御が行われるとしてもよい。また、第１の期間Ｔ１と第３の期間Ｔ３においては上記実施例と同様の停止制御が行われるが、第２の期間Ｔ２においては、いずれのスイッチング素子についても停止制御が行われないか、または、両方のスイッチング素子についての停止制御が行われるとしてもよい。このように、第２の期間Ｔ２と第３の期間Ｔ３の一方のみにおいてスイッチング素子Ｑ１およびＱ２の一方のみに対する停止制御が行われるとしてもよい。このようにしても、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の一方のみに対する停止制御が行われる期間における波形再現性の向上と消費電力の低減を実現することができる。また、駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルにかかわらず、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２について個別に停止制御を行うとしてもよい。この場合にも、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の一方のみについて停止制御を行う期間においては、波形再現性の向上と消費電力の低減を実現することができ、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の両方について停止制御を行う期間においては、消費電力の効果的な低減を実現することができる。
【００６３】
Ｂ４．変形例４：
上述した実施形態、実施例および変形例における構成要素のうち、独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１２…コネクター
１４…操作パネル
２２…紙送りモーター
２６…プラテン
３０…キャリッジ
３２…キャリッジモーター
３４…摺動軸
３６…駆動ベルト
３８…プーリー
４０…制御ユニット
４１…インターフェイス
４２…制御部
４３…紙送りモータードライバー
４５…ヘッドドライバー
４６…キャリッジモータードライバー
４７…インターフェイス
５１…ＣＰＵ
５２…ＲＡＭ
５３…ＲＯＭ
６０…印刷ヘッド
６１…スイッチングコントローラー
６３…シフトレジスター
６４…ラッチ回路
６５…レベルシフター
６６…選択スイッチ
６７…ノズルアクチュエーター
７０…インクカートリッジ
８０…駆動回路
８１…駆動波形信号発生回路
８２…変調回路
８３…デジタル電力増幅回路
８４…ゲート駆動回路
８５…ハーフブリッジ出力段
８７…平滑フィルター
９０…ホストコンピューター
１００…プリンター
８２２…比較器
８２４…減算器
８２６…遅延器
８２８…加算器
Ｑ１…ハイサイド側スイッチング素子
Ｑ２…ローサイド側スイッチング素子
ＷＣＯＭ…駆動波形信号
ＣＨ…チャンネル信号
ＬＡＴ…ラッチ信号
ＣＯＭ…駆動信号
ＰＴＳ…タイミング信号
ＯＥＨ…ハイサイド側停止信号
ＯＥＬ…ローサード側停止信号
ＧＨ…ゲート−ソース間信号
ＧＬ…ゲート−ソース間信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターと、を有する液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路であって、
前記アクチュエーターを駆動するための駆動信号の基準となる駆動波形信号を自励式の変調方式でパルス変調して変調信号とする変調回路と、
前記変調信号に基づきスイッチング動作を行う２つのスイッチング素子を有し、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前記駆動信号とする平滑フィルターと、
前記２つのスイッチング素子のそれぞれについて、個別に、スイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御を行う停止制御手段と、を備える、駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動回路であって、
前記駆動波形信号は、第１の期間において第１の信号レベルを維持し、第２の期間において前記第１の信号レベルより高い第２の信号レベルを維持し、第３の期間において前記第１の信号レベルより低い第３の信号レベルを維持する信号であり、
前記停止制御手段は、前記第２の期間と前記第３の期間との少なくとも１つに、前記２つのスイッチング素子の内の一方のみについての前記停止制御を行う、駆動回路。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動回路であって、
前記停止制御手段は、前記第１の期間に前記２つのスイッチング素子の両方についての前記停止制御を行い、前記第２の期間に前記２つのスイッチング素子の内のローサイド側のスイッチング素子のみについての前記停止制御を行い、前記第３の期間に前記２つのスイッチング素子の内のハイサイド側のスイッチング素子のみについての前記停止制御を行う、駆動回路。
【請求項４】
請求項１ないし請求項４に記載の駆動回路であって、
前記停止制御手段は、前記停止制御の実行を指示する信号を前記デジタル電力増幅回路に供給するために前記２つのスイッチング素子のそれぞれに対応して設けられた２つの信号線を有する、駆動回路。
【請求項５】
液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターと、を有する液体吐出ヘッドを駆動するための方法であって、
前記アクチュエーターを駆動するための駆動信号の基準となる駆動波形信号を自励式の変調方式でパルス変調して変調信号とする工程と、
前記変調信号に基づきスイッチング動作を行う２つのスイッチング素子を用いて、前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とする工程と、
前記電力増幅変調信号を平滑化して前記駆動信号とする工程と、
前記２つのスイッチング素子のそれぞれについて、個別に、スイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御を行う工程と、を備える、方法。
【請求項１】
液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターと、を有する液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路であって、
前記アクチュエーターを駆動するための駆動信号の基準となる駆動波形信号を自励式の変調方式でパルス変調して変調信号とする変調回路と、
前記変調信号に基づきスイッチング動作を行う２つのスイッチング素子を有し、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前記駆動信号とする平滑フィルターと、
前記２つのスイッチング素子のそれぞれについて、個別に、スイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御を行う停止制御手段と、を備える、駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動回路であって、
前記駆動波形信号は、第１の期間において第１の信号レベルを維持し、第２の期間において前記第１の信号レベルより高い第２の信号レベルを維持し、第３の期間において前記第１の信号レベルより低い第３の信号レベルを維持する信号であり、
前記停止制御手段は、前記第２の期間と前記第３の期間との少なくとも１つに、前記２つのスイッチング素子の内の一方のみについての前記停止制御を行う、駆動回路。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動回路であって、
前記停止制御手段は、前記第１の期間に前記２つのスイッチング素子の両方についての前記停止制御を行い、前記第２の期間に前記２つのスイッチング素子の内のローサイド側のスイッチング素子のみについての前記停止制御を行い、前記第３の期間に前記２つのスイッチング素子の内のハイサイド側のスイッチング素子のみについての前記停止制御を行う、駆動回路。
【請求項４】
請求項１ないし請求項４に記載の駆動回路であって、
前記停止制御手段は、前記停止制御の実行を指示する信号を前記デジタル電力増幅回路に供給するために前記２つのスイッチング素子のそれぞれに対応して設けられた２つの信号線を有する、駆動回路。
【請求項５】
液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた容量性負荷である複数のアクチュエーターと、を有する液体吐出ヘッドを駆動するための方法であって、
前記アクチュエーターを駆動するための駆動信号の基準となる駆動波形信号を自励式の変調方式でパルス変調して変調信号とする工程と、
前記変調信号に基づきスイッチング動作を行う２つのスイッチング素子を用いて、前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とする工程と、
前記電力増幅変調信号を平滑化して前記駆動信号とする工程と、
前記２つのスイッチング素子のそれぞれについて、個別に、スイッチング動作を停止させてオフ状態とする停止制御を行う工程と、を備える、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４３３８７（Ｐ２０１３−４３３８７Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３２６１（Ｐ２０１１−１８３２６１）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【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２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【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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