液体噴射装置及び液体噴射型印刷装置
【課題】駆動信号の精度を確保することが可能な液体噴射装置及び液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置を提供する。
【解決手段】駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調し、デジタル電力増幅器２８を用いて変調信号を電力増幅し、電力増幅変調信号を平滑フィルタ２９で平滑化して駆動信号ＣＯＭを出力するにあたり、駆動波形信号の電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔ及び駆動アクチュエータ数Ｎａｃｔに基づいてデジタル電力増幅器２８のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態（モードＢ）を検出し、モードＢが検出された場合に、電力増幅変調信号のパルス幅がデジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で双方向である時と変わらないように駆動波形信号ＷＣＯＭを調整するか、またはモードＢが発生しないようにパルス変調の変調周期Ｔを調整する。
【解決手段】駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調し、デジタル電力増幅器２８を用いて変調信号を電力増幅し、電力増幅変調信号を平滑フィルタ２９で平滑化して駆動信号ＣＯＭを出力するにあたり、駆動波形信号の電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔ及び駆動アクチュエータ数Ｎａｃｔに基づいてデジタル電力増幅器２８のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態（モードＢ）を検出し、モードＢが検出された場合に、電力増幅変調信号のパルス幅がデジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で双方向である時と変わらないように駆動波形信号ＷＣＯＭを調整するか、またはモードＢが発生しないようにパルス変調の変調周期Ｔを調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ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形成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】
液体噴射型印刷装置では、電力増幅回路で電力増幅された駆動信号を圧電素子などのアクチュエータに印加してノズルから液体を噴射するが、リニア駆動されるプッシュプル接続型トランジスタなどのアナログ電力増幅器で駆動信号を電力増幅すると、電力損失が大きく、放熱のための大きなヒートシンクが必要となる。そこで、下記特許文献１では、駆動信号をデジタル電力増幅器で電力増幅することにより、電力損失を低減し、ヒートシンクを無用としている。なお、デジタル電力増幅器は、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子をオン・オフ制御し、その出力である電力増幅変調信号を平滑フィルタで平滑化して駆動信号としており、駆動波形信号をパルス変調した変調信号を入力信号としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２９７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体噴射型印刷装置、特にラインヘッド液体噴射型印刷装置と呼ばれる、１パスでの高速印刷を可能とする印刷装置では、更なる高画質化の要求もあり、アクチュエータの駆動信号が高周波化し、更にその駆動信号の精度が要求されている。ここでいう高周波化とは、駆動信号の周期が短くなることを意味するが、このように高周波化した駆動信号に精度が要求されると、デジタル電力増幅器に入力する変調信号のパルス変調周期を短くする必要があり、そのようにした結果、デジタル電力増幅器のスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態が発生してしまい、それにより電力増幅変調信号のパルス幅が変動し、結果的に駆動信号の精度が低下してしまう。
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、駆動信号の精度を確保することが可能な液体噴射装置及び液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷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】
【０００５】
上記諸問題を解決するため、本発明の液体噴射装置は、駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、前記駆動波形信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、プッシュプル接続されたスイッチング素子対により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器と、前記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と、前記デジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である場合に、電力増幅変調信号のパルス幅を調整するパルス幅補正回路とを備えたことを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、デジタル電力増幅器のスイッチング素子のスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態が発生しても駆動信号の精度を確保することができる。
【０００６】
また、前記パルス幅補正回路は、電力増幅変調信号のパルス幅をデッドタイム分長く調整するか又は短く調整する機能を有することを特徴とするものである。
また、前記パルス幅補正回路は、前記駆動波形信号の電圧変化状態及びアクチュエータの負荷容量及び前記デジタル電力増幅器の電源電圧及び前記平滑フィルタのインダクタンス値及び前記変調信号のオンデューティ比に基づいてデジタル電力増幅器に流れる電流を判定し、それに応じて電力増幅変調信号のパルス幅を調整することを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記パルス幅補正回路は、前記駆動波形信号の電圧を上昇させる期間は、前記駆動波形信号に対して所定の電圧を加算し、電圧を下降させる期間は、前記駆動波形信号に対して所定の電圧を減算させることを特徴とするものである。
また、本発明の液体噴射装置は、駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、前記駆動波形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器と、前記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と、前記デジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態が発生しないように前記パルス変調の変調周期を調整する変調周期調整部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
この液体噴射装置によれば、デジタル電力増幅器のスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態が発生しないため、駆動信号の精度を確保することができる。
また、前記変調周期調整部は、前記駆動波形信号の電圧変化状態及びアクチュエータの負荷容量及び前記デジタル電力増幅器の電源電圧及び前記平滑フィルタのインダクタンス値及び前記変調信号のオンデューティ比に基づいて、変調周期を長くすることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の第１実施形態を示す概略構成正面図である。
【図２】図１の液体噴射型印刷装置に用いられる液体噴射ヘッド近傍の平面図である。
【図３】図１の液体噴射型印刷装置の制御装置のブロック図である。
【図４】各液体噴射ヘッド内のアクチュエータを駆動する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のブロック図である。
【図６】図１の液体噴射型印刷装置のアクチュエータ駆動回路のブロック図である。
【図７】デジタル電力増幅器のスイッチング素から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態、双方向である状態の説明図である。
【図８】デジタル電力増幅器のスイッチング素から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態、双方向である状態の出力電圧、出力電流の詳細な説明図である。
【図９】図６の制御部で行われる演算処理を示すフローチャートである。
【図１０】図６の制御部で行われる演算処理を示すフローチャートである。
【図１１】図９、図１０の演算処理によって補正された駆動波形信号の説明図である。
【図１２】本発明の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の第２実施形態を示すアクチュエータ駆動回路のブロック図である。
【図１３】三角波信号の説明図である。
【図１４】図１２の制御部で行われる演算処理を示すフローチャートである。
【図１５】図１４の演算処理によって調整されたパルス変調周期の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の液体噴射装置の第１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。
図１は、第１実施形態の液体噴射型印刷装置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、ラインヘッド型印刷装置（液体噴射型印刷装置に相当）である。
【００１１】
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液体噴射ヘッド（液体噴射装置に相当）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１１に固定されている。各液体噴射ヘッド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。図２は複数の液体噴射ヘッドを紙面上方からみた上面図である。ノズルは、図２に示すように、噴射する液体の色毎に、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液体噴射ヘッド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。印刷媒体１は、これらの液体噴射ヘッド２のノズル面の下方を通過するときに、ノズル面に形成されている多数のノズルから液体が噴射され、印刷が行われる。
【００１２】
液体噴射ヘッド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色のインクなどの液体が、図示しない液体タンクから液体供給チューブを介して供給される。そして、液体噴射ヘッド２に形成されているノズルから必要箇所に必要量の液体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。
【００１３】
液体噴射ヘッド２のノズルから液体を噴射する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰液体噴射方式などがあり、第１実施形態ではピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、アクチュエータである圧電素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によって液体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液体の噴射量を調整することが可能となる。なお、本発明は、ピエゾ方式以外の液体噴射方法にも、同様に適用可能である。
【００１４】
液体噴射ヘッド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８及び従動ローラ９に搬送ベルト６を巻回して構成され、駆動ローラ８には図示しない電動モータが接続されている。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、電動モータによって駆動ローラ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、液体噴射ヘッド２から液体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いる。この印刷基準信号出力装置は、搬送ベルト６とそれに吸着されて搬送される印刷媒体１とが同期して移動されることに着目し、印刷媒体１が搬送経路中の所定位置を通過した後は、搬送ベルト６の移動に伴って要求される印刷解像度相当のパルス信号を出力し、こ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２２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液体を噴射し、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。
【００１５】
第１実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置内には、液体噴射型印刷装置を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、図３に示すように、ホストコンピュータ６０から入力された印刷データを読込むための入力インタフェース６１と、この入力インタフェース６１から入力された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マイクロコンピュータで構成される制御部６２と、前記給紙ローラ５に接続されている給紙ローラモータ１７を駆動制御する給紙ローラモータドライバ６３と、液体噴射ヘッド２を駆動制御するヘッドドライバ６５と、前記駆動ローラ８に接続されている電動モータ７を駆動制御する電動モータドライバ６６と、給紙ローラモータドライバ６３、ヘッドドライバ６５、電動モータドライバ６６と給紙ローラモータ１７、液体噴射ヘッド２、電動モータ７とを接続するインタフェース６７とを備えて構成される。
【００１６】
制御部６２は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）６２ａと、入力インタフェース６１を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データの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）６２ｃと、ＣＰＵ６２ａ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）６２ｄを備えている。この制御部６２は、入力インタフェース６１を介してホストコンピュータ６０から印刷データ（画像データ）を入手すると、ＣＰＵ６２ａが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルから液体を噴射するか或いはどの程度の液体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、給紙ローラモータドライバ６３、ヘッドドライバ６５、電動モータドライバ６６に駆動信号及び制御信号を出力する。これらの駆動信号及び制御信号により、給紙ローラモータ１７、電動モータ７、液体噴射ヘッド２内のアクチュエータ２２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。
【００１７】
図４には、第１実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の制御装置から液体噴射ヘッド２に供給され、圧電素子からなるアクチュエータ２２を駆動するための駆動信号ＣＯＭの一例を示す。第１実施形態では、中間電位を中心に電位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２２を駆動して液体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キャビティ（圧力室）の容積を拡大して液体を引込む（液体の噴射面を考えればメニスカスを引き込むとも言える）段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分がキャビティの容積を縮小して液体を押出す（液体の噴射面を考えればメニスカスを押出すとも言える）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。
【００１８】
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を選択してアクチュエータ２２に供給し、液体を噴射したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してアクチュエータ２２に供給し、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、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。
【００１９】
液体噴射ヘッド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噴射するノズルを選択すると共に圧電素子などのアクチュエータ２２の駆動信号ＣＯＭへの接続タイミングを決定する駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ、全ノズルにノズル選択データが入力された後に、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰに基づいて駆動信号ＣＯＭと液体噴射ヘッド２のアクチュエータ２２とを接続させるラッチ信号ＬＡＴ及びチャンネル信号ＣＨ、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰをシリアル信号として液体噴射ヘッド２に送信するためのクロック信号ＳＣＫが入力されている。なお、これ以後、アクチュエータ２２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。
【００２０】
図５には、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をアクチュエータ２２に供給するために液体噴射ヘッド２内に構築されたスイッチングコントローラの具体的な構成を示す。このスイッチングコントローラは、液体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２２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２１１と、シフトレジスタ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をピエゾ素子などのアクチュエータ２２に接続するレベルシフタ２１３を備えて構成されている。
【００２１】
シフトレジスタ２１１には、駆動パルス選択データ信号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２１３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２１３によって選択スイッチ２０１が閉じられる（スイッチ・オン）圧電素子などのアクチュエータ２２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。また、シフトレジスタ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、図中の符号ＨＧＮＤは、圧電素子などのアクチュエータ２２のグランド端である。また、この選択スイッチ２０１により、圧電素子などのアクチュエータ２２を駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した（スイッチ・オフ）後も、当該アクチュエータ２２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、アクチュエータ２２は容量性負荷である。
【００２２】
図６には、アクチュエータ２２の駆動回路の概略構成を示す。このアクチュエータ駆動回路は、前記制御回路内の制御部６２及びヘッドドライバ６５内に構築されている。また、図中の制御部２３は、前記図３の制御部６２とは異なり、当該制御部６２内で行われる演算処理プログラムによって構成され、後述するパルス幅補正回路２７により駆動波形信号ＷＣＯＭを補正する。また、パルス幅補正回路２７も、制御部６２内で行われる演算処理プログラムによって構成される。第１実施形態の駆動回路は、波形メモリ２４に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２２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発生回路２５と、制御部２３からの指令に応じて、必要に応じて駆動波形信号ＷＣＯＭを補正するパルス幅補正回路２７と、駆動波形信号発生回路２５で生成され又はパルス幅補正回路２７で補正された駆動波形信号ＷＣＯＭ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を電力増幅するデジタル電力増幅器２８と、デジタル電力増幅器２８で電力増幅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）として液体噴射ヘッド２に供給する平滑フィルタ２９とを備えて構成され、この駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）が前記選択スイッチ２０１からアクチュエータ２２に供給される。
【００２３】
駆動波形信号発生回路２５は、波形メモリ２４に記憶されている電位データなどで構成される駆動波形データＤＷＣＯＭを所定のクロック周期毎に読込み、その駆動波形データＤＷＣＯＭを電圧信号に変換して次のクロック信号までホールドすると共に、その電圧信号をアナログ変換して駆動波形信号ＷＣＯＭとして出力する。また、変調回路２６には、周知のパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）を用いパルス変調を行う。そのため、この変調回路２６は、所定のクロックタイミングで基準信号となる三角波信号を出力する三角波発振器３４と、駆動波形信号発生回路２５から出力された駆動波形信号ＷＣＯＭと三角波発振器３４から出力された三角波信号とを比較し、駆動波形信号ＷＣＯＭが三角波信号より大きいときにオンデューティとなるパルスデューティの変調信号を出力する比較部３５とを備えている。なお、三角波信号の周期を変調周期、三角波信号の周波数を変調周波数（一般にキャリア周波数などと呼ばれている）と定義する。
【００２４】
デジタル電力増幅器２８は、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２１と、変調回路２６からの変調信号に基づいて、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１、ローサイド側Ｑ２のゲート電圧（正確にはゲート−ソース間電圧）ＶＨ、ＶＬを調整するためのゲートドライブ回路３０とを備えて構成されている。デジタル電力増幅器２８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のゲート電圧ＶＨはハイレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬ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２１の出力電圧Ｖａは、電源電圧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のゲート電圧ＶＨはローレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬ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。
【００２５】
平滑フィルタ２９には、１つのコンデンサＣとコイルＬからなる２次のフィルタを用いた。この平滑フィルタ２９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を減衰して除去し、前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、図６は、理解を容易にするために回路化して示してあるが、駆動波形信号発生回路２５及び変調回路２６は、図３の制御部６２内で行われるプログラミングによって構築されている。また、平滑フィルタ２９は回路配線で発生する寄生インダクタンスや浮遊容量、若しくはアクチュエータなどを利用して構成可能であり、必ずしも回路化する必要はない。また、波形メモリ２４は、前記ＲＯＭ６２ｄ内に形成されている。
【００２６】
図７ａには、駆動波形信号ＷＣＯＭ並びにデジタル電力増幅器２８の通常時の出力電圧Ｖａ及び出力電流Ｉを示す。通常時はデジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流Ｉは、変調信号１周期の間に０Ａ（ゼロアンペア）をクロスし、平滑フィルタ方向と、電源あるいはグランドの双方向に流れる（この状態をモードＡと呼ぶこととする）。図７ｂには、図に○で囲む部分でデジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流Ｉが、１変調周期内で常に１方向である状態（この状態をモードBと呼ぶこととする。）の出力電圧Ｖａ及び出力電流Ｉを示す。このうち、出力電流Ｉが常に正の状態（モードＢ充電時と呼ぶこととする）では、後述するように、容量性負荷である圧電素子からなるアクチュエータ２２に常時充電が行われ、出力電流Ｉが常に負の状態（モードＢ放電時と呼ぶこととする）では、容量性負荷である圧電素子からなるアクチュエータ２２から常時放電が行われる。
【００２７】
ラインヘッド型印刷装置では、高速印刷に加えて、更なる高画質が要求されていることから、前述した駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の高周波化が進み、更に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度も要求されている。つまり、非常に短い周期で正確な波形の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を発生しなければならないのであり、それを実現するためにパルス変調の変調周波数ｆは数ＭＨｚ、変調周期Ｔで表すとｎｓｅｃオーダーとなる。そして後述するように、パルス変調の変調周期Ｔが短くなるとデジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生しやすくなる。
【００２８】
図８には、モードＡ、モードＢ放電時、モードＢ充電時のゲート電圧Ｖｇｓ（ＶＨ、ＶＬ）、出力電圧Ｖａ、出力電流Ｉの詳細を示す。前述したように、ゲート電圧Ｖｇｓは、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨがハイレベルにあるときローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬがローレベルになり、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨがローレベルにあるときローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬがハイレベルになるのが原則である。しかしながら、実際のゲート電圧ＶＨ、ＶＬには電圧がローレベルからハイレベルに移行する立上がり及び電圧がハイレベルからローレベルに移行する立下がりの所要時間があり、この立上がりや立下がりの途中のゲート電圧ＶＨ、ＶＬがともにハイレベルとなると、電源電圧Ｖｄｄが直接接地してしまう、シュートスルーと呼ばれるスイッチングロスが発生してしまう。そのため、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨのハイレベルからローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬのハイレベルへの移行期、及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬのハイレベルからハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨのハイレベルへの移行期に、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨも、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬもともにローレベルの状態となるデッドタイムｔｄを設定し、シュートスルーを回避する。
【００２９】
図８ａは、モードＡのゲート電圧Ｖｇｓ、出力電圧Ｖａ、出力電流Ｉであり、デッドタイムｔｄ期間中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の出力が反転する。そのため、電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬの立下がりで立上がる。また、電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨの立下がりで立下がる。これに対し、モードＢ放電時には、図８ｂに示すように、デッドタイムｔｄ期間中はハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のボディダイオードに常に電流が流れ、そのため電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはデッドタイムｔｄ期間中常にハイレベルになる。その結果、電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬの立下がりで立上がる。また、電力増幅変調信号の出力電圧はローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬの立上がりで立下がる。一方、モードＢ充電時には、図８ｃに示すように、デッドタイムｔｄ期間中はローサイド側スイッチング素子Ｑ２のボディダイオードに常に電流が流れ、そのため電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはデッドタイムｔｄ期間中常にローレベルになる。その結果、電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨの立上がりで立上がる。また、電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａは、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨの立下がりで立下がる。これらをまとめると、モードＡ時の電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａに対し、モードＢ放電時にはデッドタイムｔｄ分だけハイレベルの時間が長く、モードＢ充電時にはデッドタイムｔｄ分だけハイレベルの時間が短い。これでは、電力増幅変調信号を平滑して得られる駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度が得られない。
【００３０】
実際には、後述するようにデジタル電力増幅器２８においてモードＢは、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧、つまり駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧が変化しない部分では発生しない。そこで、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧の変化の状態や駆動されるアクチュエータの数、変調信号のオンデューティ比などからモードＢ発生の有無を検出し、モードＢ発生時には、前記デッドタイムｔｄ分の電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａの増減分を、予め駆動波形信号ＷＣＯＭに減増して、デジタル電力増幅器２８の出力電圧Ｖａのパルス幅をモードＡ時と変わらないようにして駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の精度を確保しようとする。以下に、モードＢ発生時においても駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の精度を確保する原理を説明する。
デジタル電力増幅器２８の出力電流をＩｃｏｍ、パルス変調の変調周期で流れる電流をＩｐｗｍとすると、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生する条件は下記１式で表される。
【００３１】
【数１】
【００３２】
圧電素子からなるアクチュエータ２２は容量性負荷であるから、アクチュエータ２２の１個当たりの負荷容量をＣａｃｔ、駆動されるアクチュエータ２２の数をＮａｃｔ、駆動波形信号ＷＣＯＭの単位時間当たりの電圧変化率（以下、単に電圧変化率とも記す）をｄＶａｃｔ／ｄｔとすると、デジタル電力増幅器２８の出力電流Ｉｃｏｍは下記２式で表される。なお、駆動されるアクチュエータ２２の数は、前述したように駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ、つまり印刷データから求めることができる。また、アクチュエータ２２の１個当たりの負荷容量Ｃａｃｔは既知数である。
【００３３】
【数２】
【００３４】
平滑フィルタ２９のコイルＬの両端の電圧をＶｃｏｉｌ、パルス変調の変調周期をＴ、変調信号のオンデューティ比をＤ、コイルＬのインダクタンス値をＬとしたとき、パルス変調の変調周期で流れる電流Ｉｐｗｍは下記３式で表れ、３式中の変調信号オンデューティ比Ｄは下記４式で表される。
【００３５】
【数３】
【００３６】
前記２式で、正値にも負値にも変化するのは駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔだけであるから、この駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔを絶対値で表し、２式及び３式を１式に代入して下記５式を得る。
【００３７】
【数４】
【００３８】
つまり、５式が成立するとき、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生する（即ち、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧が変化しないときにはモードＢは発生しない）。
次に、駆動波形信号ＷＣＯＭの補正量を求める。正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧がＶｃｏｍであるとき、電圧増幅変調信号のパルス幅Ｔｃｏｍは下記６式で表れる。
【００３９】
【数５】
【００４０】
デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生する場合、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧がＶ’ｃｏｍに変化したとすると、モードＢ放電時にはデッドタイムｔｄ分だけパルス幅が長くなり、モードＢ充電時にはデッドタイムｔｄ分だけパルス幅が短くなることから下記７式が成立する（正記号が放電時、負記号が充電時）。
【００４１】
【数６】
【００４２】
この７式をモードＢ発生時の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖ’ｃｏｍについて解いて下記８式が得られる。
【００４３】
【数７】
【００４４】
この８式の右辺第１項は正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖｃｏｍであるから、モードＢ発生時の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖ’ｃｏｍは８式の右辺第２項分だけ、電圧Ｖｃｏｍに対して増減している。従って、モードＢ発生時には、８式の右辺第２項分だけ、駆動波形信号ＷＣＯＭを減増補正すればよい。
【００４５】
ここで、モードＢ発生時に、８式右辺第２項分だけ、駆動波形信号ＷＣＯＭを減増補正することにより、正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖｃｏｍが得られることを証明する。
まず、正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖｃｏｍに８式右辺第２項を減増した値をモードＢ発生時の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖ’ｃｏｍであるとして下記９式を想定する。
【００４６】
【数８】
【００４７】
前記７式の左辺をモードＢ発生時の電圧増幅変調信号のパルス幅Ｔ’ｃｏｍであるとして、当該７式に９式を代入して下記１０式を得る。
【００４８】
【数９】
【００４９】
前記８式の右辺第１項のパルス幅Ｔｃｏｍをパルス幅Ｔ’ｃｏｍと置換し、このパルス幅Ｔ’ｃｏｍに前記１０式を代入すると、下記１１式で表れるように正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖｃｏｍが得られる。なお、このように駆動波形信号ＷＣＯＭを補正した結果、正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖｃｏｍが得られるということは、デジタル電力増幅器２８の出力電圧Ｖａのパルス幅がモードＡ時と変わらないということである。
【００５０】
【数１０】
【００５１】
次に、デジタル電力増幅器２８におけるモードＢの発生を検出するために図６の駆動回路の制御部２３で行われる演算処理について図９のフローチャートを用いて説明する。この演算処理では、まずステップＳ１で、印刷データ、即ち駆動信号選択データＳＩ＆ＳＰから駆動アクチュエータ数Ｎａｃｔを求めると共に、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔを読込み、それらを用いて、前記５式が成立するか否かを判定し、５式が成立する場合にはステップＳ２に移行し、そうでない場合にはステップＳ３に移行する。
ステップＳ２では、デジタル電力増幅器２８のモードＢ発生を意味するモードＢフラグＸを“１”にセットしてから処理を終了する。
ステップＳ３では、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生しないとして前記モードＢフラグＸを“０”にリセットしてから処理を終了する。
【００５２】
次に、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生場合に、駆動波形信号ＷＣＯＭの駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍを補正するために、図６の駆動回路のパルス幅補正回路２７で行われる演算処理について図１０のフローチャートを用いて説明する。この演算処理では、まずステップＳ１１で、前記モードＢフラグＸが“０”のリセット状態であるか否かを判定し、モードＢフラグＸがリセット状態である場合にはステップＳ１２に移行し、そうでない場合にはステップＳ１３に移行する。
【００５３】
ステップＳ１２では、デジタル電力増幅器２８のモードＢ発生しないものとして本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍをそのまま出力してから処理を終了する。
ステップＳ１３では、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔが正値であるか否かを判定し、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔが正値である場合にはステップＳ１４に移行し、そうでない場合にはステップＳ１５に移行する。
【００５４】
ステップＳ１４では、本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍに前記８式の右辺第２項（図ではβに相当）を加算し、その加算値を補正された駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍとして出力してから処理を終了する。
ステップＳ１５では、本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍから前記８式の右辺第２項（図ではβに相当）を減算し、その減算値を補正された駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍとして出力してから処理を終了する。
【００５５】
これらの演算処理によれば、図１１に破線で示す本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍに対し、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが検出された場合、図１１に実線で示すように、充電時には前記８式の右辺第２項、即ちＶｄｄ×ｔｄ／Ｔを本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍに加算し、放電時にはＶｄｄ×ｔｄ／ｄｔを本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍから減算して補正された駆動波形信号ＷＣＯＭとするので、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生しても、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度が確保される。
【００５６】
このように第１実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置では、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔ及び駆動パルス選択データＳｉ＆ＳＰ、即ち印刷データから求められる駆動アクチュエータ数Ｎａｃｔに基づいてデジタル電力増幅器２８においてモードＢを検出し、モードＢが検出された場合に、デジタル電力増幅器２８からの電力増幅変調信号のパルス幅がモードＡと変わらないように駆動波形信号ＷＣＯＭを調整することにより、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生しても駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の精度を確保することができる。
【００５７】
次に、本発明の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の第２実施形態について説明する。第２実施形態の液体噴射型印刷装置は、第１実施形態の液体噴射型印刷装置に類似しており、その概略構成、液体噴射ヘッド近傍、制御装置、駆動信号、スイッチングコントローラは、前記第１実施形態と同様である。第２実施形態では、アクチュエータ駆動回路が少し異なる。
【００５８】
第２実施形態のアクチュエータ駆動回路を図１２に示す。このアクチュエータ駆動回路も、前記第１実施形態の図６のアクチュエータ駆動回路に類似しており、同等の構成には同等の符号を附す。第２実施形態のアクチュエータ駆動回路では、前記第１実施形態のパルス幅補正回路が省略され、制御部２３が三角波発振器３４に接続されている。三角波発振器３４は、制御部２３の指令に応じて三角波信号を出力する。
【００５９】
本実施形態では、前述したデジタル電力増幅器２８のモードＢが発生するであろうことを検出し、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生するであろう場合には、パルス変調の変調周期Ｔを長くすることで、デジタル電力増幅器２８においてモードＢの発生そのものを回避しようとする。
前記５式で表れるモードＢ発生条件式をパルス変調の変調周期Ｔについて解き、符号を逆転すると、下記１２式が得られる。符号を逆転したことによって、１２式はモードＢが発生しない条件式となっている。この１２式のパルス変調の変調周期Ｔ（或いは変調周波数ｆ）が、デジタル電力増幅器２８においてモードＢの発生を回避できるパルス変調の変調周期（或いは変調周波数）となる。
【００６０】
【数１１】
【００６１】
実際には、前記１２式の左辺をαとしたとき、このαに、１より大きいマージン係数γを乗じ、その乗算値をパルス変調の変調周期Ｔとする。本実施形態では、図１３に示すように、クロック信号ＳＣＫのクロック周期Ｔｃｋで、三角波信号電圧Ｖｓａｗを所定増加電圧Ｖｓｔｅｐずつ増加して三角波信号とする。ここで、パルス変調の変調周期Ｔを変更する場合を考える。三角波信号の波高値（到達電圧）をＶｄｄｓａｗとすると、パルス変調の変調周期Ｔに対するクロック周期Ｔｃｋの比と、三角波信号の波高値Ｖｄｄｓａｗに対する所定増加電圧Ｖｓｔｅｐの比は等しい（Ｔ：Ｔｃｋ＝Ｖｄｄｓａｗ：Ｖｓｔｅｐ）。ここで、クロック周期Ｔｃｋは固定値とする。そこで、三角波信号の波高値Ｖｄｄｓａｗにクロック周期Ｔｃｋを乗じ、その値をパルス変調の変調周期Ｔ（＝α×γ）で除せば所定増加電圧Ｖｓｔｅｐが求められる。
【００６２】
図１４は、前記制御部２３で行われる三角波信号発生のための演算処理を示すフローチャートである。この演算処理は、駆動波形信号発生指令の度に実行され、まずステップＳ２１で、印刷データ、即ち駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰから駆動アクチュエータ数Ｎａｃｔを求めると共に、駆動波形信号ＷＣＯＭ及びその電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔを読込む。
【００６３】
次にステップＳ２２に移行して、ステップＳ２１で読込まれた駆動波形信号ＷＣＯＭが波形終了であるか否かを判定し、波形終了である場合には演算処理を終了し、そうでない場合にはステップＳ２３に移行する。
ステップＳ２３では、前記１２式が満たされるか否かを判定し、つまりα＜Ｔであるか否かを判定し、１２式が満たされる場合にはステップＳ２４に移行し、そうでない場合にステップＳ２５に移行する。
ステップＳ２４では、予め設定されたモードＡ用変調周期Ｔｚｖｓをパルス変調の変調周期Ｔに設定すると共に、クロック周期Ｔｃｋに三角波信号波高値Ｖｄｄｓａｗを乗じ、その値を変調周期Ｔで除して所定増加電圧Ｖｓｔｅｐを算出してからステップＳ２６に移行する。
【００６４】
一方、ステップＳ２５では、前記１２式の左辺αにマージン係数γを乗じた値をパルス変調の変調周期Ｔに設定すると共に、クロック周期Ｔｃｋに三角波信号波高値Ｖｄｄｓａｗを乗じ、その値を変調周期Ｔ（＝α×γ）で除して所定増加電圧Ｖｓｔｅｐを算出してからステップＳ２６に移行する。
ステップＳ２６では、タイマカウンタＣｏｕｎｔをリセットすると共に三角波信号電圧Ｖｓａｗを０Ｖにクリアする。
【００６５】
次にステップＳ２７に移行して、タイマカウンタＣｏｕｎｔがパルス変調の変調周期Ｔと等しいか否かを判定し、タイマカウンタＣｏｕｎｔがパルス変調の変調周期Ｔと等しい場合にはステップＳ２２に移行し、そうでない場合にはステップＳ２８に移行する。
ステップＳ２８では、タイマカウンタＣｏｕｎｔをクロック周期Ｔｃｋに相当する１つ分だけインクリメントすると共に、三角波信号電圧Ｖｓａｗに所定増加電位Ｖｓｔｅｐを加算した値を新たな三角波信号電圧電位ＶｓａｗとしてからステップＳ２７に移行する。
【００６６】
この演算処理によれば、パルス変調の変調周期Ｔが１２式を満足する場合には、モードＡ用変調周期Ｔｚｖｓがパルス変調の変調周期Ｔに設定されるため、駆動波形信号ＷＣＯＭを高精度にパルス変調することができ、一方、パルス変調の変調周期Ｔが１２式を満足しない場合には、１２式の左辺αにマージン係数γを乗じた値がパルス変調の変調周期Ｔに設定されるため、図１５に示すように出力電流の振幅が変化し、デジタル電力増幅器２８においてモードＢの発生そのものが回避され、結果的に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度を確保することができる。
【００６７】
このように第２実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置では、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔ及び駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ、即ち印刷データから求められる駆動アクチュエータ数Ｎａｃｔ及びデジタル電力増幅器２８の電源電圧Ｖｄｄ及び平滑フィルタ２９のインダクタンス値Ｌ及び変調信号のオンデューティ比Ｄに基づいてデジタル電力増幅器２８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のハードスイッチングが発生しないようにパルス変調の変調周期Ｔを調整することにより、デジタル電力増幅器２８においてモードＢそのものが発生しないため、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の精度を確保することができる。
【００６８】
また、モードＢの領域は、デジタル電力増幅器２８において、最も電力を消費する領域であるため、モードＢを回避することにより、消費電力が低減する可能性がある。
また、モードＢ領域では、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の容量成分からスイッチ切換え時に放出される逆回復電流によってスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の波形品質劣化や、逆回復電流がインダクタンス成分で発振するリンギングの発生等の問題が発生する。モードＢを回避することにより、波形品質の向上、放射電磁波の減少などの効果が得られる可能性がある。
なお、前記第１〜第２実施形態では、本発明の液体噴射装置をラインヘッド型の液体噴射型印刷装置に用いた場合についてのみ詳述したが、本発明の液体噴射装置は、マルチパス型の液体噴射型印刷装置にも同様に適用可能である。
【００６９】
また、本発明の液体噴射装置は、インク以外の他の液体（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）を噴射する液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液体噴射装置、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液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液体噴射装置、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液体噴射装置、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液体噴射装置、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。さらに、水や食塩水等の液体をパルス状に噴射して生体組織を切開または切除する手術具としての液体噴射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】
【００７０】
１は印刷媒体、２は液体噴射ヘッド、３は給紙部、４は搬送部、５は給紙ローラ、６は搬送ベルト、７は電動モータ、８は駆動ローラ、９は従動ローラ、１０は排紙部、１１はヘッド固定プレート、２１はハーフブリッジ出力段、２２はアクチュエータ、２３は制御部、２４は波形メモリ、２５は駆動波形信号発生回路、２６は変調回路、２７はパルス幅補正回路、２８はデジタル電力増幅器、２９は平滑フィルタ、３０はゲートドライブ回路、３４は三角波発振器、３５は比較部、６５はヘッドドライバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ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形成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】
液体噴射型印刷装置では、電力増幅回路で電力増幅された駆動信号を圧電素子などのアクチュエータに印加してノズルから液体を噴射するが、リニア駆動されるプッシュプル接続型トランジスタなどのアナログ電力増幅器で駆動信号を電力増幅すると、電力損失が大きく、放熱のための大きなヒートシンクが必要となる。そこで、下記特許文献１では、駆動信号をデジタル電力増幅器で電力増幅することにより、電力損失を低減し、ヒートシンクを無用としている。なお、デジタル電力増幅器は、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子をオン・オフ制御し、その出力である電力増幅変調信号を平滑フィルタで平滑化して駆動信号としており、駆動波形信号をパルス変調した変調信号を入力信号としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２９７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体噴射型印刷装置、特にラインヘッド液体噴射型印刷装置と呼ばれる、１パスでの高速印刷を可能とする印刷装置では、更なる高画質化の要求もあり、アクチュエータの駆動信号が高周波化し、更にその駆動信号の精度が要求されている。ここでいう高周波化とは、駆動信号の周期が短くなることを意味するが、このように高周波化した駆動信号に精度が要求されると、デジタル電力増幅器に入力する変調信号のパルス変調周期を短くする必要があり、そのようにした結果、デジタル電力増幅器のスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態が発生してしまい、それにより電力増幅変調信号のパルス幅が変動し、結果的に駆動信号の精度が低下してしまう。
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、駆動信号の精度を確保することが可能な液体噴射装置及び液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷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】
【０００５】
上記諸問題を解決するため、本発明の液体噴射装置は、駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、前記駆動波形信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、プッシュプル接続されたスイッチング素子対により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器と、前記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と、前記デジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である場合に、電力増幅変調信号のパルス幅を調整するパルス幅補正回路とを備えたことを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、デジタル電力増幅器のスイッチング素子のスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態が発生しても駆動信号の精度を確保することができる。
【０００６】
また、前記パルス幅補正回路は、電力増幅変調信号のパルス幅をデッドタイム分長く調整するか又は短く調整する機能を有することを特徴とするものである。
また、前記パルス幅補正回路は、前記駆動波形信号の電圧変化状態及びアクチュエータの負荷容量及び前記デジタル電力増幅器の電源電圧及び前記平滑フィルタのインダクタンス値及び前記変調信号のオンデューティ比に基づいてデジタル電力増幅器に流れる電流を判定し、それに応じて電力増幅変調信号のパルス幅を調整することを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記パルス幅補正回路は、前記駆動波形信号の電圧を上昇させる期間は、前記駆動波形信号に対して所定の電圧を加算し、電圧を下降させる期間は、前記駆動波形信号に対して所定の電圧を減算させることを特徴とするものである。
また、本発明の液体噴射装置は、駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、前記駆動波形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器と、前記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と、前記デジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態が発生しないように前記パルス変調の変調周期を調整する変調周期調整部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
この液体噴射装置によれば、デジタル電力増幅器のスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態が発生しないため、駆動信号の精度を確保することができる。
また、前記変調周期調整部は、前記駆動波形信号の電圧変化状態及びアクチュエータの負荷容量及び前記デジタル電力増幅器の電源電圧及び前記平滑フィルタのインダクタンス値及び前記変調信号のオンデューティ比に基づいて、変調周期を長くすることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の第１実施形態を示す概略構成正面図である。
【図２】図１の液体噴射型印刷装置に用いられる液体噴射ヘッド近傍の平面図である。
【図３】図１の液体噴射型印刷装置の制御装置のブロック図である。
【図４】各液体噴射ヘッド内のアクチュエータを駆動する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のブロック図である。
【図６】図１の液体噴射型印刷装置のアクチュエータ駆動回路のブロック図である。
【図７】デジタル電力増幅器のスイッチング素から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態、双方向である状態の説明図である。
【図８】デジタル電力増幅器のスイッチング素から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態、双方向である状態の出力電圧、出力電流の詳細な説明図である。
【図９】図６の制御部で行われる演算処理を示すフローチャートである。
【図１０】図６の制御部で行われる演算処理を示すフローチャートである。
【図１１】図９、図１０の演算処理によって補正された駆動波形信号の説明図である。
【図１２】本発明の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の第２実施形態を示すアクチュエータ駆動回路のブロック図である。
【図１３】三角波信号の説明図である。
【図１４】図１２の制御部で行われる演算処理を示すフローチャートである。
【図１５】図１４の演算処理によって調整されたパルス変調周期の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の液体噴射装置の第１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。
図１は、第１実施形態の液体噴射型印刷装置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、ラインヘッド型印刷装置（液体噴射型印刷装置に相当）である。
【００１１】
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液体噴射ヘッド（液体噴射装置に相当）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１１に固定されている。各液体噴射ヘッド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。図２は複数の液体噴射ヘッドを紙面上方からみた上面図である。ノズルは、図２に示すように、噴射する液体の色毎に、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液体噴射ヘッド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。印刷媒体１は、これらの液体噴射ヘッド２のノズル面の下方を通過するときに、ノズル面に形成されている多数のノズルから液体が噴射され、印刷が行われる。
【００１２】
液体噴射ヘッド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色のインクなどの液体が、図示しない液体タンクから液体供給チューブを介して供給される。そして、液体噴射ヘッド２に形成されているノズルから必要箇所に必要量の液体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。
【００１３】
液体噴射ヘッド２のノズルから液体を噴射する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰液体噴射方式などがあり、第１実施形態ではピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、アクチュエータである圧電素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によって液体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液体の噴射量を調整することが可能となる。なお、本発明は、ピエゾ方式以外の液体噴射方法にも、同様に適用可能である。
【００１４】
液体噴射ヘッド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８及び従動ローラ９に搬送ベルト６を巻回して構成され、駆動ローラ８には図示しない電動モータが接続されている。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、電動モータによって駆動ローラ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、液体噴射ヘッド２から液体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いる。この印刷基準信号出力装置は、搬送ベルト６とそれに吸着されて搬送される印刷媒体１とが同期して移動されることに着目し、印刷媒体１が搬送経路中の所定位置を通過した後は、搬送ベルト６の移動に伴って要求される印刷解像度相当のパルス信号を出力し、こ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２２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液体を噴射し、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。
【００１５】
第１実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置内には、液体噴射型印刷装置を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、図３に示すように、ホストコンピュータ６０から入力された印刷データを読込むための入力インタフェース６１と、この入力インタフェース６１から入力された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マイクロコンピュータで構成される制御部６２と、前記給紙ローラ５に接続されている給紙ローラモータ１７を駆動制御する給紙ローラモータドライバ６３と、液体噴射ヘッド２を駆動制御するヘッドドライバ６５と、前記駆動ローラ８に接続されている電動モータ７を駆動制御する電動モータドライバ６６と、給紙ローラモータドライバ６３、ヘッドドライバ６５、電動モータドライバ６６と給紙ローラモータ１７、液体噴射ヘッド２、電動モータ７とを接続するインタフェース６７とを備えて構成される。
【００１６】
制御部６２は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）６２ａと、入力インタフェース６１を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データの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）６２ｃと、ＣＰＵ６２ａ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）６２ｄを備えている。この制御部６２は、入力インタフェース６１を介してホストコンピュータ６０から印刷データ（画像データ）を入手すると、ＣＰＵ６２ａが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルから液体を噴射するか或いはどの程度の液体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、給紙ローラモータドライバ６３、ヘッドドライバ６５、電動モータドライバ６６に駆動信号及び制御信号を出力する。これらの駆動信号及び制御信号により、給紙ローラモータ１７、電動モータ７、液体噴射ヘッド２内のアクチュエータ２２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。
【００１７】
図４には、第１実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の制御装置から液体噴射ヘッド２に供給され、圧電素子からなるアクチュエータ２２を駆動するための駆動信号ＣＯＭの一例を示す。第１実施形態では、中間電位を中心に電位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２２を駆動して液体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キャビティ（圧力室）の容積を拡大して液体を引込む（液体の噴射面を考えればメニスカスを引き込むとも言える）段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分がキャビティの容積を縮小して液体を押出す（液体の噴射面を考えればメニスカスを押出すとも言える）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。
【００１８】
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を選択してアクチュエータ２２に供給し、液体を噴射したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してアクチュエータ２２に供給し、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、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。
【００１９】
液体噴射ヘッド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噴射するノズルを選択すると共に圧電素子などのアクチュエータ２２の駆動信号ＣＯＭへの接続タイミングを決定する駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ、全ノズルにノズル選択データが入力された後に、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰに基づいて駆動信号ＣＯＭと液体噴射ヘッド２のアクチュエータ２２とを接続させるラッチ信号ＬＡＴ及びチャンネル信号ＣＨ、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰをシリアル信号として液体噴射ヘッド２に送信するためのクロック信号ＳＣＫが入力されている。なお、これ以後、アクチュエータ２２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。
【００２０】
図５には、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をアクチュエータ２２に供給するために液体噴射ヘッド２内に構築されたスイッチングコントローラの具体的な構成を示す。このスイッチングコントローラは、液体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２２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２１１と、シフトレジスタ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をピエゾ素子などのアクチュエータ２２に接続するレベルシフタ２１３を備えて構成されている。
【００２１】
シフトレジスタ２１１には、駆動パルス選択データ信号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２１３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２１３によって選択スイッチ２０１が閉じられる（スイッチ・オン）圧電素子などのアクチュエータ２２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。また、シフトレジスタ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、図中の符号ＨＧＮＤは、圧電素子などのアクチュエータ２２のグランド端である。また、この選択スイッチ２０１により、圧電素子などのアクチュエータ２２を駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した（スイッチ・オフ）後も、当該アクチュエータ２２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、アクチュエータ２２は容量性負荷である。
【００２２】
図６には、アクチュエータ２２の駆動回路の概略構成を示す。このアクチュエータ駆動回路は、前記制御回路内の制御部６２及びヘッドドライバ６５内に構築されている。また、図中の制御部２３は、前記図３の制御部６２とは異なり、当該制御部６２内で行われる演算処理プログラムによって構成され、後述するパルス幅補正回路２７により駆動波形信号ＷＣＯＭを補正する。また、パルス幅補正回路２７も、制御部６２内で行われる演算処理プログラムによって構成される。第１実施形態の駆動回路は、波形メモリ２４に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２２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発生回路２５と、制御部２３からの指令に応じて、必要に応じて駆動波形信号ＷＣＯＭを補正するパルス幅補正回路２７と、駆動波形信号発生回路２５で生成され又はパルス幅補正回路２７で補正された駆動波形信号ＷＣＯＭ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を電力増幅するデジタル電力増幅器２８と、デジタル電力増幅器２８で電力増幅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）として液体噴射ヘッド２に供給する平滑フィルタ２９とを備えて構成され、この駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）が前記選択スイッチ２０１からアクチュエータ２２に供給される。
【００２３】
駆動波形信号発生回路２５は、波形メモリ２４に記憶されている電位データなどで構成される駆動波形データＤＷＣＯＭを所定のクロック周期毎に読込み、その駆動波形データＤＷＣＯＭを電圧信号に変換して次のクロック信号までホールドすると共に、その電圧信号をアナログ変換して駆動波形信号ＷＣＯＭとして出力する。また、変調回路２６には、周知のパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）を用いパルス変調を行う。そのため、この変調回路２６は、所定のクロックタイミングで基準信号となる三角波信号を出力する三角波発振器３４と、駆動波形信号発生回路２５から出力された駆動波形信号ＷＣＯＭと三角波発振器３４から出力された三角波信号とを比較し、駆動波形信号ＷＣＯＭが三角波信号より大きいときにオンデューティとなるパルスデューティの変調信号を出力する比較部３５とを備えている。なお、三角波信号の周期を変調周期、三角波信号の周波数を変調周波数（一般にキャリア周波数などと呼ばれている）と定義する。
【００２４】
デジタル電力増幅器２８は、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２１と、変調回路２６からの変調信号に基づいて、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１、ローサイド側Ｑ２のゲート電圧（正確にはゲート−ソース間電圧）ＶＨ、ＶＬを調整するためのゲートドライブ回路３０とを備えて構成されている。デジタル電力増幅器２８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のゲート電圧ＶＨはハイレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬ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２１の出力電圧Ｖａは、電源電圧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のゲート電圧ＶＨはローレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬ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。
【００２５】
平滑フィルタ２９には、１つのコンデンサＣとコイルＬからなる２次のフィルタを用いた。この平滑フィルタ２９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を減衰して除去し、前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、図６は、理解を容易にするために回路化して示してあるが、駆動波形信号発生回路２５及び変調回路２６は、図３の制御部６２内で行われるプログラミングによって構築されている。また、平滑フィルタ２９は回路配線で発生する寄生インダクタンスや浮遊容量、若しくはアクチュエータなどを利用して構成可能であり、必ずしも回路化する必要はない。また、波形メモリ２４は、前記ＲＯＭ６２ｄ内に形成されている。
【００２６】
図７ａには、駆動波形信号ＷＣＯＭ並びにデジタル電力増幅器２８の通常時の出力電圧Ｖａ及び出力電流Ｉを示す。通常時はデジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流Ｉは、変調信号１周期の間に０Ａ（ゼロアンペア）をクロスし、平滑フィルタ方向と、電源あるいはグランドの双方向に流れる（この状態をモードＡと呼ぶこととする）。図７ｂには、図に○で囲む部分でデジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流Ｉが、１変調周期内で常に１方向である状態（この状態をモードBと呼ぶこととする。）の出力電圧Ｖａ及び出力電流Ｉを示す。このうち、出力電流Ｉが常に正の状態（モードＢ充電時と呼ぶこととする）では、後述するように、容量性負荷である圧電素子からなるアクチュエータ２２に常時充電が行われ、出力電流Ｉが常に負の状態（モードＢ放電時と呼ぶこととする）では、容量性負荷である圧電素子からなるアクチュエータ２２から常時放電が行われる。
【００２７】
ラインヘッド型印刷装置では、高速印刷に加えて、更なる高画質が要求されていることから、前述した駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の高周波化が進み、更に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度も要求されている。つまり、非常に短い周期で正確な波形の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を発生しなければならないのであり、それを実現するためにパルス変調の変調周波数ｆは数ＭＨｚ、変調周期Ｔで表すとｎｓｅｃオーダーとなる。そして後述するように、パルス変調の変調周期Ｔが短くなるとデジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生しやすくなる。
【００２８】
図８には、モードＡ、モードＢ放電時、モードＢ充電時のゲート電圧Ｖｇｓ（ＶＨ、ＶＬ）、出力電圧Ｖａ、出力電流Ｉの詳細を示す。前述したように、ゲート電圧Ｖｇｓは、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨがハイレベルにあるときローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬがローレベルになり、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨがローレベルにあるときローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬがハイレベルになるのが原則である。しかしながら、実際のゲート電圧ＶＨ、ＶＬには電圧がローレベルからハイレベルに移行する立上がり及び電圧がハイレベルからローレベルに移行する立下がりの所要時間があり、この立上がりや立下がりの途中のゲート電圧ＶＨ、ＶＬがともにハイレベルとなると、電源電圧Ｖｄｄが直接接地してしまう、シュートスルーと呼ばれるスイッチングロスが発生してしまう。そのため、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨのハイレベルからローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬのハイレベルへの移行期、及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬのハイレベルからハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨのハイレベルへの移行期に、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨも、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬもともにローレベルの状態となるデッドタイムｔｄを設定し、シュートスルーを回避する。
【００２９】
図８ａは、モードＡのゲート電圧Ｖｇｓ、出力電圧Ｖａ、出力電流Ｉであり、デッドタイムｔｄ期間中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の出力が反転する。そのため、電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬの立下がりで立上がる。また、電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨの立下がりで立下がる。これに対し、モードＢ放電時には、図８ｂに示すように、デッドタイムｔｄ期間中はハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のボディダイオードに常に電流が流れ、そのため電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはデッドタイムｔｄ期間中常にハイレベルになる。その結果、電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬの立下がりで立上がる。また、電力増幅変調信号の出力電圧はローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＬの立上がりで立下がる。一方、モードＢ充電時には、図８ｃに示すように、デッドタイムｔｄ期間中はローサイド側スイッチング素子Ｑ２のボディダイオードに常に電流が流れ、そのため電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはデッドタイムｔｄ期間中常にローレベルになる。その結果、電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａはハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨの立上がりで立上がる。また、電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａは、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＨの立下がりで立下がる。これらをまとめると、モードＡ時の電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａに対し、モードＢ放電時にはデッドタイムｔｄ分だけハイレベルの時間が長く、モードＢ充電時にはデッドタイムｔｄ分だけハイレベルの時間が短い。これでは、電力増幅変調信号を平滑して得られる駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度が得られない。
【００３０】
実際には、後述するようにデジタル電力増幅器２８においてモードＢは、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧、つまり駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧が変化しない部分では発生しない。そこで、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧の変化の状態や駆動されるアクチュエータの数、変調信号のオンデューティ比などからモードＢ発生の有無を検出し、モードＢ発生時には、前記デッドタイムｔｄ分の電力増幅変調信号の出力電圧Ｖａの増減分を、予め駆動波形信号ＷＣＯＭに減増して、デジタル電力増幅器２８の出力電圧Ｖａのパルス幅をモードＡ時と変わらないようにして駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の精度を確保しようとする。以下に、モードＢ発生時においても駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の精度を確保する原理を説明する。
デジタル電力増幅器２８の出力電流をＩｃｏｍ、パルス変調の変調周期で流れる電流をＩｐｗｍとすると、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生する条件は下記１式で表される。
【００３１】
【数１】
【００３２】
圧電素子からなるアクチュエータ２２は容量性負荷であるから、アクチュエータ２２の１個当たりの負荷容量をＣａｃｔ、駆動されるアクチュエータ２２の数をＮａｃｔ、駆動波形信号ＷＣＯＭの単位時間当たりの電圧変化率（以下、単に電圧変化率とも記す）をｄＶａｃｔ／ｄｔとすると、デジタル電力増幅器２８の出力電流Ｉｃｏｍは下記２式で表される。なお、駆動されるアクチュエータ２２の数は、前述したように駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ、つまり印刷データから求めることができる。また、アクチュエータ２２の１個当たりの負荷容量Ｃａｃｔは既知数である。
【００３３】
【数２】
【００３４】
平滑フィルタ２９のコイルＬの両端の電圧をＶｃｏｉｌ、パルス変調の変調周期をＴ、変調信号のオンデューティ比をＤ、コイルＬのインダクタンス値をＬとしたとき、パルス変調の変調周期で流れる電流Ｉｐｗｍは下記３式で表れ、３式中の変調信号オンデューティ比Ｄは下記４式で表される。
【００３５】
【数３】
【００３６】
前記２式で、正値にも負値にも変化するのは駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔだけであるから、この駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔを絶対値で表し、２式及び３式を１式に代入して下記５式を得る。
【００３７】
【数４】
【００３８】
つまり、５式が成立するとき、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生する（即ち、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧が変化しないときにはモードＢは発生しない）。
次に、駆動波形信号ＷＣＯＭの補正量を求める。正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧がＶｃｏｍであるとき、電圧増幅変調信号のパルス幅Ｔｃｏｍは下記６式で表れる。
【００３９】
【数５】
【００４０】
デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生する場合、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧がＶ’ｃｏｍに変化したとすると、モードＢ放電時にはデッドタイムｔｄ分だけパルス幅が長くなり、モードＢ充電時にはデッドタイムｔｄ分だけパルス幅が短くなることから下記７式が成立する（正記号が放電時、負記号が充電時）。
【００４１】
【数６】
【００４２】
この７式をモードＢ発生時の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖ’ｃｏｍについて解いて下記８式が得られる。
【００４３】
【数７】
【００４４】
この８式の右辺第１項は正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖｃｏｍであるから、モードＢ発生時の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖ’ｃｏｍは８式の右辺第２項分だけ、電圧Ｖｃｏｍに対して増減している。従って、モードＢ発生時には、８式の右辺第２項分だけ、駆動波形信号ＷＣＯＭを減増補正すればよい。
【００４５】
ここで、モードＢ発生時に、８式右辺第２項分だけ、駆動波形信号ＷＣＯＭを減増補正することにより、正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖｃｏｍが得られることを証明する。
まず、正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖｃｏｍに８式右辺第２項を減増した値をモードＢ発生時の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖ’ｃｏｍであるとして下記９式を想定する。
【００４６】
【数８】
【００４７】
前記７式の左辺をモードＢ発生時の電圧増幅変調信号のパルス幅Ｔ’ｃｏｍであるとして、当該７式に９式を代入して下記１０式を得る。
【００４８】
【数９】
【００４９】
前記８式の右辺第１項のパルス幅Ｔｃｏｍをパルス幅Ｔ’ｃｏｍと置換し、このパルス幅Ｔ’ｃｏｍに前記１０式を代入すると、下記１１式で表れるように正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖｃｏｍが得られる。なお、このように駆動波形信号ＷＣＯＭを補正した結果、正規の（モードＡ時の）駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の電圧Ｖｃｏｍが得られるということは、デジタル電力増幅器２８の出力電圧Ｖａのパルス幅がモードＡ時と変わらないということである。
【００５０】
【数１０】
【００５１】
次に、デジタル電力増幅器２８におけるモードＢの発生を検出するために図６の駆動回路の制御部２３で行われる演算処理について図９のフローチャートを用いて説明する。この演算処理では、まずステップＳ１で、印刷データ、即ち駆動信号選択データＳＩ＆ＳＰから駆動アクチュエータ数Ｎａｃｔを求めると共に、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔを読込み、それらを用いて、前記５式が成立するか否かを判定し、５式が成立する場合にはステップＳ２に移行し、そうでない場合にはステップＳ３に移行する。
ステップＳ２では、デジタル電力増幅器２８のモードＢ発生を意味するモードＢフラグＸを“１”にセットしてから処理を終了する。
ステップＳ３では、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生しないとして前記モードＢフラグＸを“０”にリセットしてから処理を終了する。
【００５２】
次に、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生場合に、駆動波形信号ＷＣＯＭの駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍを補正するために、図６の駆動回路のパルス幅補正回路２７で行われる演算処理について図１０のフローチャートを用いて説明する。この演算処理では、まずステップＳ１１で、前記モードＢフラグＸが“０”のリセット状態であるか否かを判定し、モードＢフラグＸがリセット状態である場合にはステップＳ１２に移行し、そうでない場合にはステップＳ１３に移行する。
【００５３】
ステップＳ１２では、デジタル電力増幅器２８のモードＢ発生しないものとして本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍをそのまま出力してから処理を終了する。
ステップＳ１３では、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔが正値であるか否かを判定し、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔが正値である場合にはステップＳ１４に移行し、そうでない場合にはステップＳ１５に移行する。
【００５４】
ステップＳ１４では、本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍに前記８式の右辺第２項（図ではβに相当）を加算し、その加算値を補正された駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍとして出力してから処理を終了する。
ステップＳ１５では、本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍから前記８式の右辺第２項（図ではβに相当）を減算し、その減算値を補正された駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍとして出力してから処理を終了する。
【００５５】
これらの演算処理によれば、図１１に破線で示す本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍに対し、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが検出された場合、図１１に実線で示すように、充電時には前記８式の右辺第２項、即ちＶｄｄ×ｔｄ／Ｔを本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍに加算し、放電時にはＶｄｄ×ｔｄ／ｄｔを本来の駆動波形信号電圧Ｖｗｃｏｍから減算して補正された駆動波形信号ＷＣＯＭとするので、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生しても、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度が確保される。
【００５６】
このように第１実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置では、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔ及び駆動パルス選択データＳｉ＆ＳＰ、即ち印刷データから求められる駆動アクチュエータ数Ｎａｃｔに基づいてデジタル電力増幅器２８においてモードＢを検出し、モードＢが検出された場合に、デジタル電力増幅器２８からの電力増幅変調信号のパルス幅がモードＡと変わらないように駆動波形信号ＷＣＯＭを調整することにより、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生しても駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の精度を確保することができる。
【００５７】
次に、本発明の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の第２実施形態について説明する。第２実施形態の液体噴射型印刷装置は、第１実施形態の液体噴射型印刷装置に類似しており、その概略構成、液体噴射ヘッド近傍、制御装置、駆動信号、スイッチングコントローラは、前記第１実施形態と同様である。第２実施形態では、アクチュエータ駆動回路が少し異なる。
【００５８】
第２実施形態のアクチュエータ駆動回路を図１２に示す。このアクチュエータ駆動回路も、前記第１実施形態の図６のアクチュエータ駆動回路に類似しており、同等の構成には同等の符号を附す。第２実施形態のアクチュエータ駆動回路では、前記第１実施形態のパルス幅補正回路が省略され、制御部２３が三角波発振器３４に接続されている。三角波発振器３４は、制御部２３の指令に応じて三角波信号を出力する。
【００５９】
本実施形態では、前述したデジタル電力増幅器２８のモードＢが発生するであろうことを検出し、デジタル電力増幅器２８においてモードＢが発生するであろう場合には、パルス変調の変調周期Ｔを長くすることで、デジタル電力増幅器２８においてモードＢの発生そのものを回避しようとする。
前記５式で表れるモードＢ発生条件式をパルス変調の変調周期Ｔについて解き、符号を逆転すると、下記１２式が得られる。符号を逆転したことによって、１２式はモードＢが発生しない条件式となっている。この１２式のパルス変調の変調周期Ｔ（或いは変調周波数ｆ）が、デジタル電力増幅器２８においてモードＢの発生を回避できるパルス変調の変調周期（或いは変調周波数）となる。
【００６０】
【数１１】
【００６１】
実際には、前記１２式の左辺をαとしたとき、このαに、１より大きいマージン係数γを乗じ、その乗算値をパルス変調の変調周期Ｔとする。本実施形態では、図１３に示すように、クロック信号ＳＣＫのクロック周期Ｔｃｋで、三角波信号電圧Ｖｓａｗを所定増加電圧Ｖｓｔｅｐずつ増加して三角波信号とする。ここで、パルス変調の変調周期Ｔを変更する場合を考える。三角波信号の波高値（到達電圧）をＶｄｄｓａｗとすると、パルス変調の変調周期Ｔに対するクロック周期Ｔｃｋの比と、三角波信号の波高値Ｖｄｄｓａｗに対する所定増加電圧Ｖｓｔｅｐの比は等しい（Ｔ：Ｔｃｋ＝Ｖｄｄｓａｗ：Ｖｓｔｅｐ）。ここで、クロック周期Ｔｃｋは固定値とする。そこで、三角波信号の波高値Ｖｄｄｓａｗにクロック周期Ｔｃｋを乗じ、その値をパルス変調の変調周期Ｔ（＝α×γ）で除せば所定増加電圧Ｖｓｔｅｐが求められる。
【００６２】
図１４は、前記制御部２３で行われる三角波信号発生のための演算処理を示すフローチャートである。この演算処理は、駆動波形信号発生指令の度に実行され、まずステップＳ２１で、印刷データ、即ち駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰから駆動アクチュエータ数Ｎａｃｔを求めると共に、駆動波形信号ＷＣＯＭ及びその電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔを読込む。
【００６３】
次にステップＳ２２に移行して、ステップＳ２１で読込まれた駆動波形信号ＷＣＯＭが波形終了であるか否かを判定し、波形終了である場合には演算処理を終了し、そうでない場合にはステップＳ２３に移行する。
ステップＳ２３では、前記１２式が満たされるか否かを判定し、つまりα＜Ｔであるか否かを判定し、１２式が満たされる場合にはステップＳ２４に移行し、そうでない場合にステップＳ２５に移行する。
ステップＳ２４では、予め設定されたモードＡ用変調周期Ｔｚｖｓをパルス変調の変調周期Ｔに設定すると共に、クロック周期Ｔｃｋに三角波信号波高値Ｖｄｄｓａｗを乗じ、その値を変調周期Ｔで除して所定増加電圧Ｖｓｔｅｐを算出してからステップＳ２６に移行する。
【００６４】
一方、ステップＳ２５では、前記１２式の左辺αにマージン係数γを乗じた値をパルス変調の変調周期Ｔに設定すると共に、クロック周期Ｔｃｋに三角波信号波高値Ｖｄｄｓａｗを乗じ、その値を変調周期Ｔ（＝α×γ）で除して所定増加電圧Ｖｓｔｅｐを算出してからステップＳ２６に移行する。
ステップＳ２６では、タイマカウンタＣｏｕｎｔをリセットすると共に三角波信号電圧Ｖｓａｗを０Ｖにクリアする。
【００６５】
次にステップＳ２７に移行して、タイマカウンタＣｏｕｎｔがパルス変調の変調周期Ｔと等しいか否かを判定し、タイマカウンタＣｏｕｎｔがパルス変調の変調周期Ｔと等しい場合にはステップＳ２２に移行し、そうでない場合にはステップＳ２８に移行する。
ステップＳ２８では、タイマカウンタＣｏｕｎｔをクロック周期Ｔｃｋに相当する１つ分だけインクリメントすると共に、三角波信号電圧Ｖｓａｗに所定増加電位Ｖｓｔｅｐを加算した値を新たな三角波信号電圧電位ＶｓａｗとしてからステップＳ２７に移行する。
【００６６】
この演算処理によれば、パルス変調の変調周期Ｔが１２式を満足する場合には、モードＡ用変調周期Ｔｚｖｓがパルス変調の変調周期Ｔに設定されるため、駆動波形信号ＷＣＯＭを高精度にパルス変調することができ、一方、パルス変調の変調周期Ｔが１２式を満足しない場合には、１２式の左辺αにマージン係数γを乗じた値がパルス変調の変調周期Ｔに設定されるため、図１５に示すように出力電流の振幅が変化し、デジタル電力増幅器２８においてモードＢの発生そのものが回避され、結果的に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度を確保することができる。
【００６７】
このように第２実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置では、駆動波形信号ＷＣＯＭの電圧変化率ｄＶａｃｔ／ｄｔ及び駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ、即ち印刷データから求められる駆動アクチュエータ数Ｎａｃｔ及びデジタル電力増幅器２８の電源電圧Ｖｄｄ及び平滑フィルタ２９のインダクタンス値Ｌ及び変調信号のオンデューティ比Ｄに基づいてデジタル電力増幅器２８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のハードスイッチングが発生しないようにパルス変調の変調周期Ｔを調整することにより、デジタル電力増幅器２８においてモードＢそのものが発生しないため、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の精度を確保することができる。
【００６８】
また、モードＢの領域は、デジタル電力増幅器２８において、最も電力を消費する領域であるため、モードＢを回避することにより、消費電力が低減する可能性がある。
また、モードＢ領域では、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の容量成分からスイッチ切換え時に放出される逆回復電流によってスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の波形品質劣化や、逆回復電流がインダクタンス成分で発振するリンギングの発生等の問題が発生する。モードＢを回避することにより、波形品質の向上、放射電磁波の減少などの効果が得られる可能性がある。
なお、前記第１〜第２実施形態では、本発明の液体噴射装置をラインヘッド型の液体噴射型印刷装置に用いた場合についてのみ詳述したが、本発明の液体噴射装置は、マルチパス型の液体噴射型印刷装置にも同様に適用可能である。
【００６９】
また、本発明の液体噴射装置は、インク以外の他の液体（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）を噴射する液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液体噴射装置、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液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液体噴射装置、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液体噴射装置、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液体噴射装置、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。さらに、水や食塩水等の液体をパルス状に噴射して生体組織を切開または切除する手術具としての液体噴射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】
【００７０】
１は印刷媒体、２は液体噴射ヘッド、３は給紙部、４は搬送部、５は給紙ローラ、６は搬送ベルト、７は電動モータ、８は駆動ローラ、９は従動ローラ、１０は排紙部、１１はヘッド固定プレート、２１はハーフブリッジ出力段、２２はアクチュエータ、２３は制御部、２４は波形メモリ、２５は駆動波形信号発生回路、２６は変調回路、２７はパルス幅補正回路、２８はデジタル電力増幅器、２９は平滑フィルタ、３０はゲートドライブ回路、３４は三角波発振器、３５は比較部、６５はヘッドドライバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、
前記駆動波形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器と、
前記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と
前記デジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である場合に、電力増幅変調信号のパルス幅を調整するパルス幅補正回路と
を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記パルス幅補正回路は、電力増幅変調信号のパルス幅をデッドタイム分長く調整するか又は短く調整する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記パルス幅補正回路は、
前記駆動波形信号の電圧変化状態及びアクチュエータの負荷容量及び前記デジタル電力増幅器の電源電圧及び前記平滑フィルタのインダクタンス値及び前記変調信号のオンデューティ比に基づいてデジタル電力増幅器に流れる電流を判定し、それに応じて電力増幅変調信号のパルス幅を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記パルス幅補正回路は、
前記駆動波形信号の電圧を上昇させる期間は、前記駆動波形信号に対して所定の電圧を加算し、電圧を下降させる期間は、前記駆動波形信号に対して所定の電圧を減算させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、
前記駆動波形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器と、
前記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と、
前記デジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態が発生しないように前記パルス変調の変調周期を調整する変調周期調整部とを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項６】
前記変調周期調整部は、
前記駆動波形信号の電圧変化状態及びアクチュエータの負荷容量及び前記デジタル電力増幅器の電源電圧及び前記平滑フィルタのインダクタンス値及び前記変調信号のオンデューティ比に基づいて、変調周期を長くすることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の液体噴射装置を備えた液体噴射型印刷装置。
【請求項１】
駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、
前記駆動波形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器と、
前記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と
前記デジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である場合に、電力増幅変調信号のパルス幅を調整するパルス幅補正回路と
を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記パルス幅補正回路は、電力増幅変調信号のパルス幅をデッドタイム分長く調整するか又は短く調整する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記パルス幅補正回路は、
前記駆動波形信号の電圧変化状態及びアクチュエータの負荷容量及び前記デジタル電力増幅器の電源電圧及び前記平滑フィルタのインダクタンス値及び前記変調信号のオンデューティ比に基づいてデジタル電力増幅器に流れる電流を判定し、それに応じて電力増幅変調信号のパルス幅を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記パルス幅補正回路は、
前記駆動波形信号の電圧を上昇させる期間は、前記駆動波形信号に対して所定の電圧を加算し、電圧を下降させる期間は、前記駆動波形信号に対して所定の電圧を減算させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、
前記駆動波形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器と、
前記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と、
前記デジタル電力増幅器を構成するスイッチング素子から出力される電流が１変調周期内で常に１方向である状態が発生しないように前記パルス変調の変調周期を調整する変調周期調整部とを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項６】
前記変調周期調整部は、
前記駆動波形信号の電圧変化状態及びアクチュエータの負荷容量及び前記デジタル電力増幅器の電源電圧及び前記平滑フィルタのインダクタンス値及び前記変調信号のオンデューティ比に基づいて、変調周期を長くすることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の液体噴射装置を備えた液体噴射型印刷装置。
【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】
【公開番号】特開２０１１−９３２３１（Ｐ２０１１−９３２３１Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５０４６３（Ｐ２００９−２５０４６３）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【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５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【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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