液体噴射装置
【課題】容量性負荷の駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避する液体噴射装置を提供する。
【解決手段】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２１０と、駆動波形信号をパルス変調して変調信号を生成する変調回路２３０と、変調信号を電力増幅してパルス波状の電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増幅器２４０と、パルス波状の電力増幅変調信号を平滑化することによって駆動信号を生成する平滑フィルター２５０と、平滑フィルター２５０と容量性負荷１１６とを接続し、平滑フィルター２５０と容量性負荷１１６との少なくとも一方を取替え可能に設けられた配線ケーブル１５０と、配線ケーブル１５０に関連付けられた配線情報を取得する配線情報取得手段２７０と、変調回路２３０が駆動波形信号をパルス変調する際のキャリア周波数を、配線情報に基づいて変更するキャリア周波数変更手段２８０と、を有する。
【解決手段】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２１０と、駆動波形信号をパルス変調して変調信号を生成する変調回路２３０と、変調信号を電力増幅してパルス波状の電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増幅器２４０と、パルス波状の電力増幅変調信号を平滑化することによって駆動信号を生成する平滑フィルター２５０と、平滑フィルター２５０と容量性負荷１１６とを接続し、平滑フィルター２５０と容量性負荷１１６との少なくとも一方を取替え可能に設けられた配線ケーブル１５０と、配線ケーブル１５０に関連付けられた配線情報を取得する配線情報取得手段２７０と、変調回路２３０が駆動波形信号をパルス変調する際のキャリア周波数を、配線情報に基づいて変更するキャリア周波数変更手段２８０と、を有する。
【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用いて駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体をパルス状に噴射して対象物の切断又は切除等を行う技術が知られている。例えば、医療分野では、生体組織を切開又は切除する手術具としての流体噴射装置として、容積変更手段の駆動によって容積が変化される流体室と、この流体室に連通されたノズルとを備え、流体室に流体を供給すると共に容積変更手段を駆動することによって、流体を脈流に変換してノズルから流体をパルス状に高速噴射させるものが知られている。前述した容積変更手段の例として、圧電素子などの容量性負荷によって構成されて、駆動信号が印加されることによって動作するアクチュエーターが挙げられる。
【０００３】
その他にも、インクジェットプリンターに搭載されている噴射ヘッドのように、圧電素子などの容量性負荷によって構成されて、駆動信号が印加されることによって動作するアクチュエーターは数多く存在する。この駆動信号を、アナログ増幅回路を用いて生成しようとすると、アナログ増幅回路内を大きな電流が流れるために大きな電力が消費される。その結果、電力効率が低下するだけでなく、回路基板が大きくなり、更には、消費された電力が熱に変わるので大きな放熱版が必要になって、ますます基板が大型化する。
【０００４】
そこで、アナログの駆動信号を直接増幅するのではなく、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に一旦変換し、得られた変調信号を増幅した後に平滑フィルターを通すことによって、増幅された駆動信号を得るようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。変調信号の増幅は、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるだけで実現することが可能である。更に、平滑フィルターは、コイルとコンデンサーとを組み合わせたＬＣ回路を用いて実現できるので、原理的には電力を消費することがない。このため提案の技術によれば、大きな電力を消費することなく駆動信号を生成することが可能であり、回路基板を小型化することが可能である。
【０００５】
この提案の技術は、ＬＣ回路で平滑フィルターを構成しているため、ＬＣ回路の共振周波数でゲインにピークが現れる。通常は、電気負荷が有する抵抗値によって、あるいは別途にダンピング抵抗を挿入することによって出力ピークを抑制するが、この方法では抵抗によって電力消費が発生する。そこで、出力段からのフィードバックを行って、出力ピークを抑制することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、平滑フィルターを通った信号は位相が最大で１８０度まで遅れるので、出力段の信号でそのままフィードバックをかけると出力が発振する恐れがある。そこで、出力段の信号に位相進み補償をかけてからフィードバックすることが行われる。
【０００６】
また、出力段からの信号をフィードバックする際に、平滑フィルターから容量性負荷までの配線が有する抵抗の影響で駆動回路の動作が不安定になることを抑制するために、配線抵抗を考慮してフィードバックをかける技術（例えば、特許文献３参照）や、消費電力を抑制する目的で、パルス変調する際のキャリア周波数を駆動信号の波形に応じて切り換える技術（例えば、特許文献４参照）なども提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１６８１７２号公報
【特許文献２】特開２００９−１５３２７２号公報
【特許文献３】特開２００５−３２９７１０号公報
【特許文献４】特開２００７−１９０７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した特許文献１〜特許文献４を初めとする従来の技術では、平滑フィルターで除去している筈のキャリア周波数のリップル（キャリアリップル）が駆動信号に重畳する場合があるという問題があった。そのため、容量性負荷であるアクチュエーターを適切に駆動できなくなり、特に医療分野においては切開の深さや方向の調節が非常に要求されるため、キャリア周波数の微小なリップル（キャリアリップル）が駆動信号に重畳することも許されない。
【０００９】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、平滑フィルター後の駆動信号にキャリア周波数のリップルが重畳することを回避可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１１】
［適用例１］本適用例に係る液体噴射装置は、ノズルと、前記ノズルに接続され容積が変更可能な液体室と、前記ノズルと前記液体室とを連通する液体通路管と、を有する噴射ユニットと、駆動信号が容量性負荷に印加されることによって、前記容量性負荷が伸張して前記液体室の容積を変更する容量性負荷と、前記容量性負荷に前記駆動信号を印加することによって、前記容量性負荷を駆動する容量性負荷駆動回路と、を備え、前記液体室の容積を変更することによって、前記液体室に流入された液体を前記ノズルより噴射する液体噴射装置であって、前記容量性負荷駆動回路は、前記駆動信号の基準となる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を生成する変調回路と、前記変調信号を電力増幅してパルス波状の電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増幅器と、前記パルス波状の電力増幅変調信号を平滑化することによって前記駆動信号を生成する平滑フィルターと、前記平滑フィルターと前記容量性負荷とを接続し、前記平滑フィルターと前記容量性負荷との少なくとも一方を取替え可能に設けられた配線ケーブルと、前記配線ケーブルに関連付けられた配線情報を取得する配線情報取得手段と、前記変調回路が前記駆動波形信号をパルス変調する際のキャリア周波数を、前記配線情報に基づいて変更するキャリア周波数変更手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、容量性負荷に印加すべき駆動信号の基準となる駆動波形信号を、パルス変調することによって変調信号を生成し、得られた変調信号を電力増幅した後に平滑化することによって、駆動信号を生成する。こうして容量性負荷に印加された駆動信号に対して位相進み補償を行って帰還信号を生成し、駆動波形信号に負帰還させる。平滑フィルターと容量性負荷とは配線ケーブルによって接続されており、平滑フィルターから出力された駆動信号は、配線ケーブルを経由して容量性負荷に印加される。また、配線ケーブルは取替え可能となっており、平滑フィルターと容量性負荷とを配線ケーブルによって接続すると、その配線ケーブルに関する配線情報が取得され、そして、配線情報に応じたキャリア周波数でパルス変調が行われるようになっている。
【００１３】
また、駆動信号の基準となる駆動波形信号に対して、容量性負荷に印加された駆動信号を負帰還させるので、平滑フィルターの共振の影響で駆動信号が歪んでしまうことを抑制することができる。また、駆動信号を負帰還させるに際しては、位相を進ませる補償（位相進み補償）を行ってから負帰還させているので、平滑フィルターによって位相が遅れた駆動信号を負帰還させることが原因で駆動信号の出力が不安定になってしまうこともない。更に、詳細には後述するが、キャリアリップルが重畳し易い周波数は配線ケーブルによって決まっている。したがって、キャリアリップルが重畳し易い周波数に関連する情報を配線情報として記憶しておけば、接続された配線ケーブルの配線情報を取得して、キャリアリップルの重畳し易い周波数を避けたキャリア周波数でパルス変調することがきる。その結果、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となり、安全性が高く、高い切除能力の医療機器を提供することができる。
【００１４】
［適用例２］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線情報は、前記配線ケーブルのインダクタンス値又はインピーダンス値に関連付けられた情報であることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、キャリアリップルが重畳し易い周波数は、配線ケーブルが有するインダクタンス成分の大きさ又はインピーダンスに強く影響される。したがって、配線ケーブルが有するインダクタンス成分の大きさ又はインピーダンスに関連付けられた情報を配線情報として取得すれば、キャリアリップルの重畳し易い周波数を避けたキャリア周波数でパルス変調することができるので、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００１６】
［適用例３］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線情報は、前記配線ケーブルの長さに関連付けられた情報であることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、配線ケーブルが有するインダクタンス成分の大きさは、配線ケーブルの長さに大きく依存する。したがって、配線ケーブルの長さに関連付けられた情報を配線情報として記憶しておけば、キャリアリップルの重畳し易い周波数を避けたキャリア周波数でパルス変調して、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００１８】
［適用例４］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線ケーブルの少なくとも前記平滑フィルター側のコネクターには、該平滑フィルターからの前記駆動信号が伝達される端子が突設されており、前記配線情報取得手段は、前記駆動信号が伝達されない端子が前記コネクターに突設されているか否かを検出することによって、前記配線情報を取得する手段であることを特徴とする。
【００１９】
言い換えると、配線ケーブルの少なくとも平滑フィルター側のコネクターには端子が突設されており、配線ケーブルを接続すると、平滑フィルターからの駆動信号が端子を介して伝達されるようにしておく。そして、コネクターには、駆動信号の伝達に拘わらない端子も突設可能としておき、配線情報取得手段は、駆動信号の伝達に拘わらない端子がコネクターに突設されているか否かを検出することによって、配線情報を取得するようにしてもよい。
【００２０】
本適用例によれば、配線ケーブルが接続された時に、駆動信号の伝達に拘わらない端子がコネクターに突設されているか否かに応じて、適切なキャリア周波数を選択してパルス変調することができる。その結果、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００２１】
［適用例５］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記駆動信号が伝達されない端子は、光ファイバーが結合された光プラグで構成されていることを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、接触式の端子に比べて耐久性が良好となる。
【００２３】
［適用例６］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記駆動信号が伝達されない端子は、磁石を有することを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、接触式の端子に比べて耐久性が良好となる。
【００２５】
［適用例７］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線ケーブルには、前記配線情報を読み出し可能に記憶した記憶媒体が搭載されており、前記配線情報取得手段は、前記記憶媒体から前記配線情報を読み出す手段であることを特徴とする。
【００２６】
本適用例によれば、配線ケーブルを接続するだけで配線情報が読み出されて、キャリアリップルの重畳し易い周波数を避けたキャリア周波数でパルス変調することができる。その結果、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００２７】
［適用例８］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線ケーブルには、前記配線情報が記載されたＩＤタグが設けられていることを特徴とする。
【００２８】
本適用例によれば、容量性負荷駆動回路の操作者がＩＤタグに記載された配線情報を読み取って、配線情報を取得することで、キャリアリップルの重畳し易い周波数を避けたキャリア周波数でパルス変調することが可能となり、その結果、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路を搭載した液体噴射装置の構成を示した説明図。
【図２】本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路の回路構成を示した説明図。
【図３】伝達関数Ｈについての説明図。配線ケーブルが有するインダクタンス成分（及び抵抗成分）の影響でキャリアリップルが発生するメカニズムを示した説明図。
【図４】配線ケーブルが有するインダクタンス成分（及び抵抗成分）の影響でキャリアリップルが発生するメカニズムを示した説明図。
【図５】配線ケーブルが有するインダクタンス成分（及び抵抗成分）の影響でキャリアリップルが発生するメカニズムを示した説明図。
【図６】第１実施例の容量性負荷駆動回路の一部を示した回路図。
【図７】配線情報に対応してキャリア周波数が変更される様子をまとめた説明図。
【図８】配線情報に応じてキャリア周波数を変更することで、キャリアリップルが重畳することを回避可能な理由を示した説明図。
【図９】第１実施例の他の態様を例示した説明図。
【図１０】第２実施例の容量性負荷駆動回路の一部を示した回路図。
【図１１】第３実施例の容量性負荷駆動回路の一部を示した回路図。
【図１２】容量性負荷駆動回路を用いた液体噴射型印刷装置の一実施形態を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施形態を説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．容量性負荷駆動回路の回路構成：
Ｃ．キャリアリップルが発生するメカニズム：
Ｄ．第１実施例の容量性負荷駆動回路：
Ｅ．第２実施例の容量性負荷駆動回路：
Ｆ．第３実施例の容量性負荷駆動回路：
Ｇ．液体噴射型印刷装置（プリンター）：
【００３１】
Ａ．装置構成：
図１は、本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路を搭載した液体噴射装置の構成を示した説明図である。図示されているように液体噴射装置１００は、大きく分けると、液体を噴射する噴射ユニット１１０と、噴射ユニット１１０から噴射される液体を噴射ユニット１１０に向けて供給する供給ポンプ１２０と、噴射ユニット１１０及び供給ポンプ１２０の動作を制御する制御ユニット１３０などから構成されている。液体噴射装置１００は、パルス状の液体を噴射ユニット１１０から噴射することによって、生体組織を切除又は切開することに使用する手術具としてのウォータージェットメスの一例である。
【００３２】
噴射ユニット１１０は、金属製のフロントブロック１１３に、同じく金属製のリアブロック１１４を重ねてネジ止めした構造となっており、フロントブロック１１３の前面には円管形状の液体通路管１１２が立設され、液体通路管１１２の先端には噴射ノズル１１１が挿着されている。フロントブロック１１３とリアブロック１１４との合わせ面には、薄い円板形状の液体室１１５が形成されており、液体室１１５は、液体通路管１１２を介して噴射ノズル１１１に接続されている。また、リアブロック１１４の内部には、積層型の圧電素子によって構成されたアクチュエーター１１６が設けられている。噴射ユニット１１０と制御ユニット１３０とは配線ケーブル１５０によって接続されており、制御ユニット１３０内の容量性負荷駆動回路２００からは、配線ケーブル１５０を介して駆動信号がアクチュエーター１１６に供給される。また、配線ケーブル１５０の一端側はコネクター１５２によって噴射ユニット１１０に取り付けられ、配線ケーブル１５０の他端側はコネクター１５４によって制御ユニット１３０に取り付けられている。このため、配線ケーブル１５０は、長さや特性の異なる種々の配線ケーブル１５０に取り替えることが可能となっている。尚、このアクチュエーター１１６が、本発明における「容量性負荷」に対応する。
【００３３】
供給ポンプ１２０は、噴射しようとする液体（水、生理食塩水、薬液など）が貯められた液体タンク１２３から、チューブ１２１を介して液体を吸い上げた後、チューブ１２２を介して噴射ユニット１１０の液体室１１５内に供給する。このため、液体室１１５は液体で満たされた状態となっている。
【００３４】
そして、制御ユニット１３０から駆動信号をアクチュエーター１１６に印加すると、アクチュエーター１１６が伸張して液体室１１５が押し縮められ、その結果、液体室１１５内に充満していた液体が、噴射ノズル１１１からパルス状に噴射される。アクチュエーター１１６の伸張量は、駆動信号として印加される電圧に依存する。したがって、所望の特性のパルス状の液体を噴射するためには、精度の良い駆動信号をアクチュエーター１１６に印加する必要がある。そこで、このような駆動信号を生成するために、制御ユニット１３０内には、以下に説明するような容量性負荷駆動回路２００が搭載されている。
【００３５】
Ｂ．容量性負荷駆動回路の回路構成：
図２は、本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路２００の回路構成を示した説明図である。図示されているように容量性負荷駆動回路２００は、駆動信号の基準となる駆動波形信号（以下、ＷＣＯＭ）を出力する駆動波形信号発生回路２１０と、駆動波形信号発生回路２１０からのＷＣＯＭをパルス変調して変調信号（以下、ＭＣＯＭ）に変換する変調回路２３０と、変調回路２３０からのＭＣＯＭをデジタル的に電力増幅して電力増幅変調信号（以下、ＡＣＯＭ）を生成するデジタル電力増幅器２４０と、デジタル電力増幅器２４０からＡＣＯＭを受け取って変調成分を取り除いた後、駆動信号（以下、ＣＯＭ）として噴射ユニット１１０のアクチュエーター１１６に供給する平滑フィルター２５０とを備えている。
【００３６】
このうち、駆動波形信号発生回路２１０は、ＷＣＯＭのデータを記憶した波形メモリーや、Ｄ／Ａ変換器を備えており、波形メモリーから読み出したデータをＤ／Ａ変換器でアナログ信号に変換することによって、ＷＣＯＭ（駆動波形信号）を生成する。また逆に、変調回路２３０を信号処理回路を用いてデジタル回路で構成することで、駆動波形信号発生回路２１０の波形メモリーから読み出したＷＣＯＭ（駆動波形信号）をデジタルデータのまま取り扱うようにしてもよい。
【００３７】
変調回路２３０では、ＷＣＯＭを一定周期の三角波と比較することによって、パルス波状のＭＣＯＭ（変調信号）を生成（パルス変調）する。ここで、パルス変調に用いる三角波の基底周波数（キャリア周波数）は、キャリア周波数変更手段２８０からの制御によって変更可能となっている。そして、キャリア周波数変更手段２８０は、配線情報取得手段２７０によって取得した配線情報（噴射ユニット１１０と制御ユニット１３０とを接続している配線ケーブル１５０に関する情報）に基づいてキャリア周波数を変更する。詳細には後述するが、こうして配線情報に基づいて、パルス変調する際のキャリア周波数を変更することによって、ＣＯＭにキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００３８】
変調回路２３０によって得られたＭＣＯＭは、デジタル電力増幅器２４０に入力される。デジタル電力増幅器２４０は、プッシュ・プル接続された２つのスイッチ素子（ＭＯＳＦＥＴなど）と、電源と、これらスイッチ素子を駆動するゲートドライバーとを備えている。本実施例では、上述した電源の電圧はＶｄｄ［Ｖ］であるとする。ＭＣＯＭがＨｉｇｈ状態の場合は、ハイサイド側のスイッチ素子がＯＮ状態になり、ローサイド側のスイッチ素子がＯＦＦ状態になって、電源の電圧ＶｄｄがＡＣＯＭとして出力される。また、ＭＣＯＭがＬｏｗ状態の場合は、ハイサイド側のスイッチ素子がＯＦＦ状態になり、ローサイド側のスイッチ素子がＯＮ状態になってグランドの電圧がＡＣＯＭとして出力される。その結果、変調回路２３０の動作電圧とグランドとの間でパルス波状に変化するＭＣＯＭが、電源の電圧Ｖｄｄとグランドとの間でパルス波状に変化するＡＣＯＭに電力増幅される。この増幅では、プッシュ・プル接続された２つのスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを切り換えているだけなので、アナログ波形を増幅する場合に比べて電力損失を大幅に抑制することが可能である。その結果、電力効率を向上させることが可能となるだけでなく、放熱のために大きなヒートシンクを設ける必要もなくなるので、回路を小型化することも可能となる。
【００３９】
こうして電力増幅されたＡＣＯＭ（電力増幅変調信号）は、ＬＣ回路によって構成される平滑フィルター２５０を通すことによってＣＯＭ（駆動信号）に変換され、配線ケーブル１５０を介してアクチュエーター１１６に印加される。配線情報取得手段２７０の詳細な構成については後述する。
【００４０】
ここで、図２に示されるように、前述した配線ケーブル１５０もインダクタンス成分及び抵抗成分を有している。したがって、この影響で、平滑フィルター２５０から出力されたＣＯＭと、実際にアクチュエーター１１６に印加される信号（以下、ＲＣＯＭ）との間には、何某かのズレが生じているものと思われる。実際に検討してみると、接続される配線ケーブル１５０の長さや種類、あるいはそれらによって決る配線ケーブル１５０のインダクタンス成分（及び抵抗成分）の大きさによっては、実際にアクチュエーター１１６に印加されるＲＣＯＭにキャリアリップルが重畳し得ることが見いだされた。ここでキャリアリップルとは、アクチュエーター１１６に印加されるＲＣＯＭに含まれる、パルス変調に用いるキャリア信号（三角波信号）の信号成分を意味する。以下、この点について詳しく説明する。
【００４１】
Ｃ．キャリアリップルが発生するメカニズム：
上述したキャリアリップルが重畳し得る理由を説明するにあたり、先ず、ＡＣＯＭを入力信号、ＲＣＯＭを出力信号とした場合の伝達関数（以後、Ｈと表記する）について説明する必要がある。伝達関数Ｈの構成要素として平滑フィルター２５０、配線ケーブル１５０、容量性負荷であるアクチュエーター１１６が挙げられる。配線ケーブル１５０に関しては種々の回路モデルが考えられるが、本実施例では、図２に示すように、インダクタンス成分と抵抗成分とを含む回路モデルを例に説明を行う。図３は、上述した伝達関数Ｈについての説明図である。図３（ａ）には、ＡＣＯＭからＲＣＯＭまでの回路構成が示されている。平滑フィルター２５０のコイルのインダクタンスをＬｌｐｆ［Ｈ］とし、平滑フィルター２５０の容量成分のキャパシタンスをＣｌｐｆ［Ｆ］とする。同様に、片側の配線が有する抵抗値及びインダクタンスを、Ｒｃ［Ω］、Ｌｃ［Ｈ］とする。更に、容量性負荷のキャパシタンスをＣｌｏａｄ［Ｆ］とする。
【００４２】
また便宜上、図３に示すように、平滑フィルター２５０のコイルのインピーダンスをＺ１とおき、配線ケーブル１５０の往き側（平滑フィルター２５０からアクチュエーター１１６へ送る側）のインピーダンスをＺａとおき、アクチュエーター１１６に配線ケーブル１５０の戻り側（アクチュエーター１１６から容量性負荷駆動回路２００のグランドへ戻す側）を加えた部分のインピーダンスをＺｂとおくと、Ｚ１、Ｚａ、Ｚｂはそれぞれ以下の式で与えられる。
Ｚ１＝ｊω・Ｌｌｐｆ
Ｚａ＝Ｒｃ＋ｊω・Ｌｃ
Ｚｂ＝１／（ｊω・Ｃｌｏａｄ）＋（Ｒｃ＋ｊω・Ｌｃ）
また、図３（ａ）に示した回路構成の中で、平滑フィルター２５０のコイルに直列に接続された伝達要素（配線ケーブル１５０の往復部分とアクチュエーター１１６と平滑フィルター２５０の容量成分）のインピーダンスＺ２は、次式で与えられる。
Ｚ２＝｛１／（ｊω・Ｃｌｐｆ）｝//｛２（Ｒｃ＋ｊω・Ｌｃ）＋１／（ｊω・Ｃｌｏａｄ）｝
ただし、ωは角周波数で、周波数ｆに２倍の円周率πをかけたものである。ｊは虚数単位である。また//は、並列接続の合成インピーダンスを表す並列合成記号である。すると、ＡＣＯＭとＲＣＯＭとの間の伝達関数Ｈは、図３（ｂ）の式（１）で与えられる。
【００４３】
図３（ｂ）の式（１）では、式の表記が複雑になることを避けるため、伝達関数ＨをインピーダンスＺ１、Ｚ２、及びＺａ、Ｚｂで表している。ただし前述したように、インピーダンスＺ１、Ｚ２、及びＺａ、Ｚｂは、角周波数ω（又は周波数ｆ）や、配線ケーブル１５０のインダクタンス成分Ｌｃ等で表される。したがって、式（１）に示す伝達関数Ｈを展開していくと、最終的には角周波数ω（又は周波数ｆ）や、配線ケーブル１５０のインダクタンス成分Ｌｃ、抵抗成分Ｒｃ等が含まれた式Ａ、Ｂによって、図３（ｂ）の式（２）の形で表すことができる。
また伝達関数Ｈのゲイン｜Ｈ｜［ｄＢ］は、図３（ｂ）の式（３）で表される。式（２）と同様に、式（３）には角周波数ω（又は周波数ｆ）が含まれるため、伝達関数Ｈのゲイン｜Ｈ｜は周波数に依存して変化するパラメーターである。
【００４４】
以上に、伝達関数Ｈに関する説明を行った。次に、上述したキャリアリップルが重畳し得る理由を説明するために、伝達関数Ｈのゲイン｜Ｈ｜−周波数特性とキャリアリップルとの関係について説明を行う。
図４に配線ケーブル１５０がない場合（ケーブル長が０ｍの場合）の伝達関数Ｈのゲイン−周波数特性の例を示す。前述したように、キャリア周波数ｆｃは固定された一定の周波数である。図４において、配線ケーブル１５０がない場合は、キャリア周波数ｆｃにおけるゲインはｙ［ｄＢ］であるとする。前述したデジタル電力増幅器２４０の電源電圧をＶｄｄ［Ｖ］とすると、ＲＣＯＭに重畳されるキャリアリップルＶｒｐｐ［Ｖｐｐ］は、図４の式（４）で表される。ただし、式（４）は前述したパルス変調信号のデューティー比が５０％の場合のキャリアリップルである。
式（４）より、例えば、デジタル電力増幅器２４０の電源電圧を１００Ｖとし、図４に示すゲインｙが−４０［ｄＢ］であったとすると、ＲＣＯＭに重畳されるキャリアリップルは１Ｖｐｐと算出される。
【００４５】
一方、配線ケーブル１５０がある場合について考える。
前述した式（２）と同様に、式（３）には配線ケーブル１５０のインダクタンス成分Ｌｃ、抵抗成分Ｒｃ等が含まれる。したがって、配線ケーブル１５０がある場合で、長さや種類が異なる配線ケーブル１５０に取り替えられた場合、配線ケーブル１５０のインダクタンス成分Ｌｃ及び抵抗成分Ｒｃが変化するため、伝達係数Ｈのゲイン｜Ｈ｜−周波数特性が変化してしまう。図５に伝達関数Ｈのゲイン｜Ｈ｜−周波数特性の一例を示す。尚、図５では、配線ケーブル１５０の単位長あたりの抵抗成分Ｒｃを数百ミリΩ程度とし、単位長あたりのインダクタンス成分Ｌｃを数μＨ程度と想定して、種々の配線長で得られるゲイン−周波数特性を例示している。
【００４６】
図５中に示した破線は、配線ケーブル１５０の長さが２［ｍ（メートル）］の場合のゲイン−周波数特性であり、一点鎖線は長さが１［ｍ］の場合のゲイン−周波数特性であり、二点鎖線は０．５［ｍ］の場合のゲイン−周波数特性である。また、実線は、配線ケーブル１５０なしの場合のゲイン−周波数特性を表している。図示されるように、配線ケーブル１５０を介してアクチュエーター１１６（容量性負荷）を接続すると、式（３）（伝達関数のゲイン｜Ｈ｜）の関係から、平滑フィルター２５０の共振周波数ｆ０よりも高周波数側に、周波数ｆｘの共振が発生する。また、配線ケーブル１５０がより長いものに取り替えられると、配線ケーブル１５０のインダクタンス値がより大きくなるため、式（３）の関係から、前述した共振周波数ｆｘはより低くなる。したがって、図５中に示した配線ケーブル１５０の長さが１ｍの場合のように、接続する配線ケーブル１５０の長さ（あるいは長さによって決るインダクタンス）によっては、周波数ｆｘの共振ピークがキャリア周波数ｆｃに接近あるいは一致してしまう。その結果、キャリア周波数ｆｃにおけるゲインが大きくなり、式（３）に示した関係から、アクチュエーター１１６に印加する駆動信号に非常に大きなキャリアリップルが残ってしまう場合が起こり得る。
【００４７】
図５を用いて、配線ケーブル１５０の有無及び接続される配線ケーブル１５０の長さによって、キャリアリップルの大きさがどの程度変化するかを説明する。ここで、デジタル電力増幅器２４０の電源電圧Ｖｄｄは１００Ｖとする。また、平滑フィルター２５０とアクチュエーター１１６とを繋ぐ配線ケーブル１５０は、０．５［ｍ］〜２［ｍ］までの間で種々の長さのものが接続されるものとする。図５から、配線ケーブル１５０がない場合（０［ｍ］）と、配線ケーブル１５０のケーブル長が０．５［ｍ］の場合、１［ｍ］の場合、２［ｍ］の場合について、キャリア周波数ｆｃにおけるゲインはそれぞれ−４０ｄｂ、−３８ｄｂ、−２０ｄｂ、−４５ｄｂとなる。式（４）から駆動信号に残るキャリアリップルは、それぞれ１Ｖｐｐ、１．２５Ｖｐｐ、１０Ｖｐｐ、０．５６Ｖｐｐとなる。したがって、本実施例の場合には１［ｍ］の長さの配線ケーブル１５０に取り替えられた場合に、キャリア周波数ｆｃにおけるゲインが大きくなり、アクチュエーター１１６に印加する駆動信号に１０Ｖｐｐもの非常に大きなキャリアリップルが残ってしまう場合が起こり得る。デジタル電力増幅器２４０によって増幅されたＡＣＯＭを、平滑フィルター２５０を通して平滑化しているにも拘わらず、駆動信号にキャリアリップルが重畳することがあるのは、以上のようなメカニズムによるものと考えられる。
【００４８】
キャリアリップルが重畳していたのではアクチュエーター１１６を適切に駆動することができない。特に医療分野においては切開の深さや方向の調節が難しいことに直結するためこのような現象は許されない。しかし、配線中にダンピング抵抗を挿入したのでは、抵抗で電力を消費してしまうので電力効率が低下する。また、キャリアリップルの周波数成分が更に抑制されるように平滑フィルター２５０の特性を変更すると、平滑フィルター２５０の共振周波数ｆ０が低くなるので信号周波数の帯域が確保できなくなる。逆に、パルス変調時のキャリア周波数を十分に高くすればキャリアリップルを抑制することができるが、パルス変調時あるいは変調信号の増幅時のスイッチング損失の増加を招くことになる。そこで、こうした問題を伴うことなく、キャリアリップルの無い駆動信号をアクチュエーター１１６に印加するために、以下のような方法を採用する。
【００４９】
Ｄ．第１実施例の容量性負荷駆動回路：
図６は、本実施例の容量性負荷駆動回路２００の一部を示した回路図である。具体的には、配線ケーブル１５０を接続することで配線情報に応じたキャリア周波数が設定される。本実施例では、配線ケーブル１５０の制御ユニット１３０側（容量性負荷駆動回路２００側）に接続されるコネクター１５４が雄コネクターとなっており、制御ユニット１３０側（容量性負荷駆動回路２００側）のコネクターが雌コネクターとなっている。配線ケーブル１５０側のコネクター１５４には、端子２７４ａ及び端子２７４ｂが立設されており、配線ケーブル１５０を制御ユニット１３０（容量性負荷駆動回路２００）に接続すると、端子２７４ａは平滑フィルター２５０から出力されるＣＯＭのラインに接続され、端子２７４ｂはグランドラインに接続される。
【００５０】
また、図６に示すように、本実施例では、配線ケーブル１５０の制御ユニット１３０（容量性負荷駆動回路２００）側のコネクター１５４に、もう１本の端子２７４ｃも設けられている。この端子２７４ｃは、配線ケーブル１５０を制御ユニット１３０（容量性負荷駆動回路２００）に接続すると、容量性負荷駆動回路２００側に設けられた配線情報取得手段としての接点を短絡させるようになっている。すなわち、コネクター１５４に端子２７４ｃが設けられていれば、容量性負荷駆動回路２００の接点が短絡し、端子２７４ｃが設けられていなければ容量性負荷駆動回路２００の接点が切断された状態となる。したがって、配線ケーブル１５０のコネクター１５４に端子２７４ｃを設けるか否かによって、配線情報を記憶しておくことができる。本実施例では、コネクター１５４における端子２７４ｃが本発明における「配線情報取得手段」に対応する。
【００５１】
キャリア周波数変更手段２８０では、配線ケーブル１５０が接続されたときの接点の状態によって配線情報を検出して、キャリア周波数を設定する。図７は、上述した配線情報に対応してキャリア周波数が変更される様子をまとめた説明図である。図７において、コネクター１５４に端子２７４ｃを設けずに、接点が切断される場合は、配線情報が「１」の状態であると称する。また、コネクター１５４に端子２７４ｃを設け、接点が短絡される場合は、配線情報が「０」の状態であると称する。
【００５２】
尚、図７では配線情報として、配線ケーブル１５０の長さが記載されているものとする。例えば、配線情報であるケーブル長がｘ［ｍ（メートル）］であった場合は、配線ケーブル１５０のコネクター１５４に端子２７４ｃを設ける（配線情報＝「０」）。すると、キャリア周波数変更手段２８０によってキャリア周波数ｆｃｘ１が選択される。また、配線情報であるケーブル長が２ｘ［ｍ］あるいは４ｘ［ｍ］であった場合には、コネクター１５４に端子２７４ｃを設けないようにすることで（配線情報＝「１」）、キャリア周波数ｆｃｘ２が選択される。こうすることで、以下の理由から、アクチュエーター１１６への駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。尚、図７では、配線情報としてケーブル長が記載されているものとして説明しているが、配線情報としては、単なる数字や記号であってもよい。また前述したように、配線ケーブル１５０を取り付けた際に発生する共振の周波数ｆｘは、取り付けられる配線ケーブルのインダクタンス値又はインピーダンス値に応じて変化する。したがって、配線ケーブル１５０のケーブル長の代わりに、配線ケーブルのインダクタンス値又はインピーダンス値に対してキャリア周波数を設定しておくことでも対応することが可能である。
【００５３】
図８は、配線情報に応じてキャリア周波数を変更することで、キャリアリップルが重畳することを回避可能な理由を示した説明図である。ここでは、接続される可能性のある配線ケーブル１５０は、ｘ［ｍ］、２ｘ［ｍ］、４ｘ［ｍ］の３種類であるとする。すると、それぞれの配線ケーブル１５０を用いたときに、配線ケーブル１５０とアクチュエーター１１６との間で生じる共振の周波数ｆｘは、式（３）を用いて予め調べておくことができる。ただし、それぞれの配線ケーブルのインダクタンス成分と、抵抗成分の値を計測しておく必要がある。
【００５４】
図８には、ｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を接続したときのゲイン−周波数特性が二点鎖線で示されている。また、２ｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を接続したときのゲイン−周波数特性が一点鎖線で示されており、４ｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を接続したときのゲイン−周波数特性が破線で示されている。ここで、平滑フィルター２５０の共振周波数は、必要な信号周波数帯域から決定されており、それ以上には低くできない。すなわち高周波領域における減衰量をそれ以上大きくは設計できないものとする。そのように決定された平滑フィルター２５０の特性において、配線ケーブル１５０が接続されていない理想状態の場合に、アプリケーションのキャリアリップルの仕様値を最低限満足できる周波数（最低周波数）が、図８において「ｆｃｍｉｎ」と表示されている。また、スイッチング損失を抑制する観点、すなわちスイッチ素子の発熱による破壊防止の観点から、キャリア周波数をこれ以上には高くできない周波数が存在する。図８では、このような周波数（最高周波数）が「ｆｃｍａｘ」と表示されている。
【００５５】
パルス変調時のキャリア周波数は、最低周波数ｆｃｍｉｎ〜最高周波数ｆｃｍａｘとの間で設計する必要がある。そこで、最低周波数ｆｃｍｉｎ〜最高周波数ｆｃｍａｘとの間に、互いの間隔を離して２種類のキャリア周波数ｆｃｘ１，ｆｃｘ２を設定しておく。また、本実施例ではキャリア周波数におけるゲインが−４０ｄｂ以下であれば、キャリアリップルが目立たないものとする。一例として、前述したようにデジタル電力増幅器２４０の電源電圧を１００Ｖとした場合を考える。この場合は、式（４）よりＲＣＯＭに重畳されるキャリアリップルは１Ｖｐｐと算出される。したがって、本実施例では１Ｖｐｐ程度のキャリアリップルであれば問題のないレベルであるとする。上述したように、接続される配線ケーブル１５０の長さやインダクタンス値、又はインピーダンス値から、式（３）及び式（４）を用いて、ゲイン−周波数特性を算出することが可能である。よって、ｆｃｘ１は長さｘ［ｍ］の配線ケーブルが取り付けられた際に、ゲインが目標値（本実施例では−４０ｄｂ）以内となる周波数として設定しておく。またｆｃｘ２は長さ２ｘ［ｍ］又は４ｘ［ｍ］の配線ケーブルが取り付けられた際に、ゲインが目標値（本実施例では−４０ｄｂ）以内となる周波数として設定しておく。
【００５６】
図８に示すように、本実施例では、長さｘ［ｍ］、２ｘ［ｍ］、４ｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を取り付けた際に発生する共振周波数ｆｘにおけるゲインが、それぞれ−２５ｄＢ、−２２ｄＢ、−２０ｄｂであったとする。この場合、仮に共振周波数ｆｘがキャリア周波数と一致してしまうような長さ（若しくはインダクタンス）の配線ケーブルであった場合には、式（４）より、それぞれのキャリアリップルは５．６Ｖｐｐ、７．９Ｖｐｐ、１０Ｖｐｐとなってしまう。図８から明らかなように、ケーブル長がｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を接続した場合は、キャリア周波数をｆｃｘ１に設定すれば、ゲインを−４０ｄｂに抑えることが可能である。また、ケーブル長が２ｘ［ｍ］や４ｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を接続した場合は、キャリア周波数をｆｃｘ２に設定することで、キャリア周波数におけるゲインを−４０ｄｂ以下に抑えることが可能である。そこで、図７に示すように、配線ケーブル１５０のケーブル長（すなわち、配線情報）に応じてキャリア周波数ｆｃｘ１又はｆｃｘ２を設定しておく。こうすれば、ｘ「ｍ」〜４ｘ「ｍ」のいずれの配線ケーブル１５０が接続された場合でも、アクチュエーター１１６への駆動信号にキャリアリップルが重畳してしまうことを回避することが可能となる。
【００５７】
尚、予め設定しておく２種類のキャリア周波数ｆｃｘ１、ｆｃｘ２としては、最低周波数ｆｃｍｉｎ、及び最高周波数ｆｃｍａｘを設定しておいても良い。また、以上の説明では、１本の端子２７４ｃの有無によって配線情報を記憶するものとしているから、配線情報は１ビットの情報となり、２種類のキャリア周波数ｆｃｘ１、ｆｃｘ２の中から何れかを選択することができる。これに対して複数本の端子２７４ｃの有無によって配線情報を記憶すれば、配線情報のビット数が多くなるので、より他種類のキャリア周波数の中から適切なキャリア周波数を設定することが可能となる。したがって、最低周波数ｆｃｍｉｎ〜最高周波数ｆｃｍａｘとの間に、より多種類（３種類以上）のキャリア周波数を設定しておき、端子２７４ｃの配線情報に応じてキャリア周波数を設定するようにしても良い。
【００５８】
図９は、本実施例の他の態様を例示した説明図である。具体的には、３種類以上のキャリア周波数の中から配線情報に応じたキャリア周波数を選択する。図９（ａ）には、最低周波数ｆｃｍｉｎ〜最高周波数ｆｃｍａｘとの間に、３種類のキャリア周波数ｆｃｘ１、ｆｃｘ２、ｆｃｘ３が設定されている様子が示されている。ここでは２本の端子２７４ｃ（第一端子、第二端子と称する）の有無によって配線情報を記憶する。また、図９（ｂ）に示す「配線情報の下位ビット」は、第一端子の有無によって決定され、「配線情報の上位ビット」は、第二端子の有無によって決定される。端子２７４ｃの有無の状態と、配線情報の「０」、「１」の対応関係は前述した通りである。図９（ｂ）では、ケーブル長（配線情報）に応じて、第一端子と第二端子の有無によって決定される配線情報により、いずれかのキャリア周波数が選択される様子が示されている。このようにキャリア周波数の種類を増やせば、接続される配線ケーブル１５０に応じて、より適切なキャリア周波数を選択することが可能となる。なお、スイッチング損失を抑制する観点から、ゲインが−４０ｄｂ以下となる周波数が複数ある場合には、なるべく低い周波数をキャリア周波数として設定することが望ましい。また、以上に述べた端子２７４ｃは、光ファイバーが結合された光プラグで構成されていてもよいし、磁石を有して磁力により接点を短絡／切断してもよい。
【００５９】
Ｅ．第２実施例の容量性負荷駆動回路：
以上に説明した第１実施例では、配線情報取得手段２７０の構成例として、配線ケーブル１５０のコネクター１５４に設けられた端子２７４ｃの有無によって配線情報を記憶するものとして説明した。これに対して、配線ケーブル１５０の制御ユニット１３０（容量性負荷駆動回路２００）側のコネクター１５４に、配線情報を記憶したＲＯＭ（記憶媒体）を予め搭載しておいてもよい。尚、以下に説明する第２実施例及び第３実施例において、第１実施例と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
図１０は、本実施例の容量性負荷駆動回路２００の一部を示した回路図である。具体的には、配線ケーブル１５０のコネクター１５４内に配線情報を記憶したＲＯＭを搭載した。本実施例においては、配線ケーブル１５０の容量性負荷駆動回路２００側のコネクター１５４にＲＯＭ１６２が搭載されており、また、容量性負荷駆動回路２００にはＲＯＭ１６２のデータを読み取る配線情報取得手段としてのＲＯＭデータリード回路２７６が設けられている。
【００６１】
配線ケーブル１５０を制御ユニット１３０の容量性負荷駆動回路２００に接続して、制御ユニット１３０を起動すると、容量性負荷駆動回路２００に設けられたＲＯＭデータリード回路２７６によって、ＲＯＭ１６２内に記憶されている配線情報が読み出されてキャリア周波数変更手段２８０に入力される。そして、前述した図７又は図９（ｂ）に示すような対応関係に基づいて、配線情報に対応したキャリア周波数が選択されて、そのキャリア周波数でパルス変調が行われる。こうすれば、配線ケーブル１５０に応じたキャリア周波数でパルス変調を行うことができるので、アクチュエーター１１６に印加する駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００６２】
Ｆ．第３実施例の容量性負荷駆動回路：
上述した第２実施例では、配線情報取得手段２７０の構成例として配線ケーブル１５０の制御ユニット１３０（容量性負荷駆動回路２００）側のコネクター１５４に、配線情報を記憶したＲＯＭ（記憶媒体）を予め搭載するものとして説明した。これに対して、配線ケーブル１５０のケーブル長（あるいはケーブルの特性）に対応するＩＤタグ１６０を、配線ケーブル１５０に設けおいてもよい。本実施例では、スイッチ２７２が「配線情報取得手段」に対応する。
【００６３】
図１１は、本実施例の容量性負荷駆動回路２００の一部を示した回路図である。本実施例では、配線ケーブル１５０のケーブル長（あるいはケーブルの特性）に対応するＩＤタグ１６０が配線ケーブル１５０に設けられている。制御ユニット１３０の起動時に、ＩＤタグ１６０に記載された配線情報（ケーブル長やケーブルの特性など）を液体噴射装置１００の操作者が読み取って、スイッチ２７２のＯＮ／ＯＦＦを設定することでキャリア周波数変更手段２８０に配線情報を入力する。すると、キャリア周波数変更手段２８０は、入力された配線情報に基づいてキャリア周波数を変更する。変調回路２３０は、変更されたキャリア周波数を用いてＷＣＯＭをパルス変調する。そして、前述した図７又は図９（ｂ）に示すような対応関係に基づいて、配線情報に対応したキャリア周波数が選択されて、そのキャリア周波数でパルス変調が行われる。ただし、本実施例では、スイッチ２７２がＯＦＦの状態であれば、配線情報が「０」であり、スイッチ２７２がＯＮの状態であれば、配線情報が「１」であるものとする。こうすれば、配線ケーブル１５０に応じたキャリア周波数でパルス変調を行うことができるので、アクチュエーター１１６に印加する駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００６４】
Ｇ．液体噴射型印刷装置（プリンター）：
図１２は、本実施例の容量性負荷駆動回路を用いた液体噴射型印刷装置の一実施形態を示す概略図である。図１２（ａ）は概略構成正面図である。図１２（ｂ）は液体噴射ヘッド近傍の平面図である。
【００６５】
本実施例の液体噴射型印刷装置は、上記実施例に記載の容量性負荷駆動回路（図示せず）と、液体供給チューブを介して液体を供給する液体タンク（図示せず）と、液体タンクから供給された液体が流入する液体室（図示せず）と、容量性負荷であるアクチュエーター（図示せず）と、液体室に流入された液体を噴射する噴射ノズルとを有する複数の液体噴射ヘッド（噴射ユニット）２と、を備えている。液体噴射型印刷装置は、駆動信号がアクチュエーターに印加されることによって、液体室に流入された液体を噴射ノズルから噴射する。
【００６６】
液体噴射型印刷装置のうち、液体噴射ノズルの形成された液体噴射ヘッド２をキャリッジと呼ばれる移動体に載せて印刷媒体の搬送方向と交差する方向に移動させるものを一般に「マルチパス型印刷装置」と呼んでいる。これに対し、印刷媒体の搬送方向と交差する方向に長尺な液体噴射ヘッドを配置して、所謂１パスでの印刷が可能なものを一般に「ラインヘッド型印刷装置」と呼んでいる。
【００６７】
図１２（ａ）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であり、印刷媒体搬送方向に２列になるようにか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。ノズルは、図１２（ｂ）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し、その列方向をノズル列方向とする。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。
【００６８】
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、図示しない各色の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、各液体噴射ヘッド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出力する。これを色毎に行うことにより、搬送部で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、所謂１パスによる印刷を行うことができる。
【００６９】
液体噴射ヘッドの各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、本実施形態ではピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、ノズル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、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滴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滴の噴射量を調整することが可能となる。
【００７０】
図１２（ｂ）に示したように、ラインヘッド型印刷装置には複数の液体噴射ヘッドが用意されている。また、本実施例では、複数の液体噴射ヘッド毎にそれぞれ容量性負荷駆動回路が用意されているものとする。各容量性負荷駆動回路と液体噴射ヘッドは、それぞれ前述した配線ケーブル１５０で接続される。ただし、複数の液体噴射ヘッドは印刷媒体の搬送方向と交差する方向に長尺に配置されている為、各容量性負荷駆動回路と液体噴射ヘッドとを接続する各々の配線ケーブル１５０は、液体噴射ヘッドと容量性負荷駆動回路との位置関係によって、それぞれ適した長さのものが用意される。
【００７１】
すると、前述した理由から、複数の液体噴射ヘッドのうちの少なくとも一部は、ケーブルの長さによっては大きなキャリアリップルが重畳する可能性が生じる。その結果、液体噴射型印刷装置において、適切な液滴吐出制御が困難になり、印刷物の画質が低下する虞が発生する。
【００７２】
このような場合においても、本実施例によれば、配線ケーブル１５０に応じたキャリア周波数でパルス変調を行うことができるので、アクチュエーター１１６に印加する駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。その結果、印刷物の画質の低下を回避することが可能となる。尚、本実施例は、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。
【００７３】
以上、各種実施例の容量性負荷駆動回路について説明したが、本発明は上記すべての実施例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で実施することが可能である。例えば、薬剤や栄養剤を内包するマイクロカプセルを形成することに用いる流体噴射装置など、医療機器を含む様々な電子機器に本実施例の容量性負荷駆動回路を適用することで、電力効率が良く小型化の電子機器を提供することができる。また、インクジェットプリンターに搭載されて、インクを噴射する噴射ノズルを駆動するための容量性負荷駆動回路に対しても、本発明を好適に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１００…液体噴射装置 １１０…噴射ユニット １１１…噴射ノズル １１２…液体通路管 １１３…フロントブロック １１４…リアブロック １１５…液体室 １１６…アクチュエーター（容量性負荷） １２０…供給ポンプ １２１…チューブ １２２…チューブ １２３…液体タンク １３０…制御ユニット １５０…配線ケーブル １５２…コネクター １５４…コネクター １６０…ＩＤタグ １６２…ＲＯＭ ２００…容量性負荷駆動回路 ２１０…駆動波形信号発生回路 ２３０…変調回路 ２４０…デジタル電力増幅器 ２５０…平滑フィルター ２７０…配線情報取得手段 ２７２…スイッチ（配線情報取得手段） ２７４ａ〜２７４ｃ…端子 ２７６…ＲＯＭデータリード回路 ２８０…キャリア周波数変更手段。
【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用いて駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体をパルス状に噴射して対象物の切断又は切除等を行う技術が知られている。例えば、医療分野では、生体組織を切開又は切除する手術具としての流体噴射装置として、容積変更手段の駆動によって容積が変化される流体室と、この流体室に連通されたノズルとを備え、流体室に流体を供給すると共に容積変更手段を駆動することによって、流体を脈流に変換してノズルから流体をパルス状に高速噴射させるものが知られている。前述した容積変更手段の例として、圧電素子などの容量性負荷によって構成されて、駆動信号が印加されることによって動作するアクチュエーターが挙げられる。
【０００３】
その他にも、インクジェットプリンターに搭載されている噴射ヘッドのように、圧電素子などの容量性負荷によって構成されて、駆動信号が印加されることによって動作するアクチュエーターは数多く存在する。この駆動信号を、アナログ増幅回路を用いて生成しようとすると、アナログ増幅回路内を大きな電流が流れるために大きな電力が消費される。その結果、電力効率が低下するだけでなく、回路基板が大きくなり、更には、消費された電力が熱に変わるので大きな放熱版が必要になって、ますます基板が大型化する。
【０００４】
そこで、アナログの駆動信号を直接増幅するのではなく、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に一旦変換し、得られた変調信号を増幅した後に平滑フィルターを通すことによって、増幅された駆動信号を得るようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。変調信号の増幅は、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるだけで実現することが可能である。更に、平滑フィルターは、コイルとコンデンサーとを組み合わせたＬＣ回路を用いて実現できるので、原理的には電力を消費することがない。このため提案の技術によれば、大きな電力を消費することなく駆動信号を生成することが可能であり、回路基板を小型化することが可能である。
【０００５】
この提案の技術は、ＬＣ回路で平滑フィルターを構成しているため、ＬＣ回路の共振周波数でゲインにピークが現れる。通常は、電気負荷が有する抵抗値によって、あるいは別途にダンピング抵抗を挿入することによって出力ピークを抑制するが、この方法では抵抗によって電力消費が発生する。そこで、出力段からのフィードバックを行って、出力ピークを抑制することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、平滑フィルターを通った信号は位相が最大で１８０度まで遅れるので、出力段の信号でそのままフィードバックをかけると出力が発振する恐れがある。そこで、出力段の信号に位相進み補償をかけてからフィードバックすることが行われる。
【０００６】
また、出力段からの信号をフィードバックする際に、平滑フィルターから容量性負荷までの配線が有する抵抗の影響で駆動回路の動作が不安定になることを抑制するために、配線抵抗を考慮してフィードバックをかける技術（例えば、特許文献３参照）や、消費電力を抑制する目的で、パルス変調する際のキャリア周波数を駆動信号の波形に応じて切り換える技術（例えば、特許文献４参照）なども提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１６８１７２号公報
【特許文献２】特開２００９−１５３２７２号公報
【特許文献３】特開２００５−３２９７１０号公報
【特許文献４】特開２００７−１９０７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した特許文献１〜特許文献４を初めとする従来の技術では、平滑フィルターで除去している筈のキャリア周波数のリップル（キャリアリップル）が駆動信号に重畳する場合があるという問題があった。そのため、容量性負荷であるアクチュエーターを適切に駆動できなくなり、特に医療分野においては切開の深さや方向の調節が非常に要求されるため、キャリア周波数の微小なリップル（キャリアリップル）が駆動信号に重畳することも許されない。
【０００９】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、平滑フィルター後の駆動信号にキャリア周波数のリップルが重畳することを回避可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１１】
［適用例１］本適用例に係る液体噴射装置は、ノズルと、前記ノズルに接続され容積が変更可能な液体室と、前記ノズルと前記液体室とを連通する液体通路管と、を有する噴射ユニットと、駆動信号が容量性負荷に印加されることによって、前記容量性負荷が伸張して前記液体室の容積を変更する容量性負荷と、前記容量性負荷に前記駆動信号を印加することによって、前記容量性負荷を駆動する容量性負荷駆動回路と、を備え、前記液体室の容積を変更することによって、前記液体室に流入された液体を前記ノズルより噴射する液体噴射装置であって、前記容量性負荷駆動回路は、前記駆動信号の基準となる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を生成する変調回路と、前記変調信号を電力増幅してパルス波状の電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増幅器と、前記パルス波状の電力増幅変調信号を平滑化することによって前記駆動信号を生成する平滑フィルターと、前記平滑フィルターと前記容量性負荷とを接続し、前記平滑フィルターと前記容量性負荷との少なくとも一方を取替え可能に設けられた配線ケーブルと、前記配線ケーブルに関連付けられた配線情報を取得する配線情報取得手段と、前記変調回路が前記駆動波形信号をパルス変調する際のキャリア周波数を、前記配線情報に基づいて変更するキャリア周波数変更手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、容量性負荷に印加すべき駆動信号の基準となる駆動波形信号を、パルス変調することによって変調信号を生成し、得られた変調信号を電力増幅した後に平滑化することによって、駆動信号を生成する。こうして容量性負荷に印加された駆動信号に対して位相進み補償を行って帰還信号を生成し、駆動波形信号に負帰還させる。平滑フィルターと容量性負荷とは配線ケーブルによって接続されており、平滑フィルターから出力された駆動信号は、配線ケーブルを経由して容量性負荷に印加される。また、配線ケーブルは取替え可能となっており、平滑フィルターと容量性負荷とを配線ケーブルによって接続すると、その配線ケーブルに関する配線情報が取得され、そして、配線情報に応じたキャリア周波数でパルス変調が行われるようになっている。
【００１３】
また、駆動信号の基準となる駆動波形信号に対して、容量性負荷に印加された駆動信号を負帰還させるので、平滑フィルターの共振の影響で駆動信号が歪んでしまうことを抑制することができる。また、駆動信号を負帰還させるに際しては、位相を進ませる補償（位相進み補償）を行ってから負帰還させているので、平滑フィルターによって位相が遅れた駆動信号を負帰還させることが原因で駆動信号の出力が不安定になってしまうこともない。更に、詳細には後述するが、キャリアリップルが重畳し易い周波数は配線ケーブルによって決まっている。したがって、キャリアリップルが重畳し易い周波数に関連する情報を配線情報として記憶しておけば、接続された配線ケーブルの配線情報を取得して、キャリアリップルの重畳し易い周波数を避けたキャリア周波数でパルス変調することがきる。その結果、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となり、安全性が高く、高い切除能力の医療機器を提供することができる。
【００１４】
［適用例２］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線情報は、前記配線ケーブルのインダクタンス値又はインピーダンス値に関連付けられた情報であることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、キャリアリップルが重畳し易い周波数は、配線ケーブルが有するインダクタンス成分の大きさ又はインピーダンスに強く影響される。したがって、配線ケーブルが有するインダクタンス成分の大きさ又はインピーダンスに関連付けられた情報を配線情報として取得すれば、キャリアリップルの重畳し易い周波数を避けたキャリア周波数でパルス変調することができるので、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００１６】
［適用例３］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線情報は、前記配線ケーブルの長さに関連付けられた情報であることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、配線ケーブルが有するインダクタンス成分の大きさは、配線ケーブルの長さに大きく依存する。したがって、配線ケーブルの長さに関連付けられた情報を配線情報として記憶しておけば、キャリアリップルの重畳し易い周波数を避けたキャリア周波数でパルス変調して、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００１８】
［適用例４］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線ケーブルの少なくとも前記平滑フィルター側のコネクターには、該平滑フィルターからの前記駆動信号が伝達される端子が突設されており、前記配線情報取得手段は、前記駆動信号が伝達されない端子が前記コネクターに突設されているか否かを検出することによって、前記配線情報を取得する手段であることを特徴とする。
【００１９】
言い換えると、配線ケーブルの少なくとも平滑フィルター側のコネクターには端子が突設されており、配線ケーブルを接続すると、平滑フィルターからの駆動信号が端子を介して伝達されるようにしておく。そして、コネクターには、駆動信号の伝達に拘わらない端子も突設可能としておき、配線情報取得手段は、駆動信号の伝達に拘わらない端子がコネクターに突設されているか否かを検出することによって、配線情報を取得するようにしてもよい。
【００２０】
本適用例によれば、配線ケーブルが接続された時に、駆動信号の伝達に拘わらない端子がコネクターに突設されているか否かに応じて、適切なキャリア周波数を選択してパルス変調することができる。その結果、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００２１】
［適用例５］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記駆動信号が伝達されない端子は、光ファイバーが結合された光プラグで構成されていることを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、接触式の端子に比べて耐久性が良好となる。
【００２３】
［適用例６］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記駆動信号が伝達されない端子は、磁石を有することを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、接触式の端子に比べて耐久性が良好となる。
【００２５】
［適用例７］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線ケーブルには、前記配線情報を読み出し可能に記憶した記憶媒体が搭載されており、前記配線情報取得手段は、前記記憶媒体から前記配線情報を読み出す手段であることを特徴とする。
【００２６】
本適用例によれば、配線ケーブルを接続するだけで配線情報が読み出されて、キャリアリップルの重畳し易い周波数を避けたキャリア周波数でパルス変調することができる。その結果、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００２７】
［適用例８］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線ケーブルには、前記配線情報が記載されたＩＤタグが設けられていることを特徴とする。
【００２８】
本適用例によれば、容量性負荷駆動回路の操作者がＩＤタグに記載された配線情報を読み取って、配線情報を取得することで、キャリアリップルの重畳し易い周波数を避けたキャリア周波数でパルス変調することが可能となり、その結果、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路を搭載した液体噴射装置の構成を示した説明図。
【図２】本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路の回路構成を示した説明図。
【図３】伝達関数Ｈについての説明図。配線ケーブルが有するインダクタンス成分（及び抵抗成分）の影響でキャリアリップルが発生するメカニズムを示した説明図。
【図４】配線ケーブルが有するインダクタンス成分（及び抵抗成分）の影響でキャリアリップルが発生するメカニズムを示した説明図。
【図５】配線ケーブルが有するインダクタンス成分（及び抵抗成分）の影響でキャリアリップルが発生するメカニズムを示した説明図。
【図６】第１実施例の容量性負荷駆動回路の一部を示した回路図。
【図７】配線情報に対応してキャリア周波数が変更される様子をまとめた説明図。
【図８】配線情報に応じてキャリア周波数を変更することで、キャリアリップルが重畳することを回避可能な理由を示した説明図。
【図９】第１実施例の他の態様を例示した説明図。
【図１０】第２実施例の容量性負荷駆動回路の一部を示した回路図。
【図１１】第３実施例の容量性負荷駆動回路の一部を示した回路図。
【図１２】容量性負荷駆動回路を用いた液体噴射型印刷装置の一実施形態を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施形態を説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．容量性負荷駆動回路の回路構成：
Ｃ．キャリアリップルが発生するメカニズム：
Ｄ．第１実施例の容量性負荷駆動回路：
Ｅ．第２実施例の容量性負荷駆動回路：
Ｆ．第３実施例の容量性負荷駆動回路：
Ｇ．液体噴射型印刷装置（プリンター）：
【００３１】
Ａ．装置構成：
図１は、本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路を搭載した液体噴射装置の構成を示した説明図である。図示されているように液体噴射装置１００は、大きく分けると、液体を噴射する噴射ユニット１１０と、噴射ユニット１１０から噴射される液体を噴射ユニット１１０に向けて供給する供給ポンプ１２０と、噴射ユニット１１０及び供給ポンプ１２０の動作を制御する制御ユニット１３０などから構成されている。液体噴射装置１００は、パルス状の液体を噴射ユニット１１０から噴射することによって、生体組織を切除又は切開することに使用する手術具としてのウォータージェットメスの一例である。
【００３２】
噴射ユニット１１０は、金属製のフロントブロック１１３に、同じく金属製のリアブロック１１４を重ねてネジ止めした構造となっており、フロントブロック１１３の前面には円管形状の液体通路管１１２が立設され、液体通路管１１２の先端には噴射ノズル１１１が挿着されている。フロントブロック１１３とリアブロック１１４との合わせ面には、薄い円板形状の液体室１１５が形成されており、液体室１１５は、液体通路管１１２を介して噴射ノズル１１１に接続されている。また、リアブロック１１４の内部には、積層型の圧電素子によって構成されたアクチュエーター１１６が設けられている。噴射ユニット１１０と制御ユニット１３０とは配線ケーブル１５０によって接続されており、制御ユニット１３０内の容量性負荷駆動回路２００からは、配線ケーブル１５０を介して駆動信号がアクチュエーター１１６に供給される。また、配線ケーブル１５０の一端側はコネクター１５２によって噴射ユニット１１０に取り付けられ、配線ケーブル１５０の他端側はコネクター１５４によって制御ユニット１３０に取り付けられている。このため、配線ケーブル１５０は、長さや特性の異なる種々の配線ケーブル１５０に取り替えることが可能となっている。尚、このアクチュエーター１１６が、本発明における「容量性負荷」に対応する。
【００３３】
供給ポンプ１２０は、噴射しようとする液体（水、生理食塩水、薬液など）が貯められた液体タンク１２３から、チューブ１２１を介して液体を吸い上げた後、チューブ１２２を介して噴射ユニット１１０の液体室１１５内に供給する。このため、液体室１１５は液体で満たされた状態となっている。
【００３４】
そして、制御ユニット１３０から駆動信号をアクチュエーター１１６に印加すると、アクチュエーター１１６が伸張して液体室１１５が押し縮められ、その結果、液体室１１５内に充満していた液体が、噴射ノズル１１１からパルス状に噴射される。アクチュエーター１１６の伸張量は、駆動信号として印加される電圧に依存する。したがって、所望の特性のパルス状の液体を噴射するためには、精度の良い駆動信号をアクチュエーター１１６に印加する必要がある。そこで、このような駆動信号を生成するために、制御ユニット１３０内には、以下に説明するような容量性負荷駆動回路２００が搭載されている。
【００３５】
Ｂ．容量性負荷駆動回路の回路構成：
図２は、本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路２００の回路構成を示した説明図である。図示されているように容量性負荷駆動回路２００は、駆動信号の基準となる駆動波形信号（以下、ＷＣＯＭ）を出力する駆動波形信号発生回路２１０と、駆動波形信号発生回路２１０からのＷＣＯＭをパルス変調して変調信号（以下、ＭＣＯＭ）に変換する変調回路２３０と、変調回路２３０からのＭＣＯＭをデジタル的に電力増幅して電力増幅変調信号（以下、ＡＣＯＭ）を生成するデジタル電力増幅器２４０と、デジタル電力増幅器２４０からＡＣＯＭを受け取って変調成分を取り除いた後、駆動信号（以下、ＣＯＭ）として噴射ユニット１１０のアクチュエーター１１６に供給する平滑フィルター２５０とを備えている。
【００３６】
このうち、駆動波形信号発生回路２１０は、ＷＣＯＭのデータを記憶した波形メモリーや、Ｄ／Ａ変換器を備えており、波形メモリーから読み出したデータをＤ／Ａ変換器でアナログ信号に変換することによって、ＷＣＯＭ（駆動波形信号）を生成する。また逆に、変調回路２３０を信号処理回路を用いてデジタル回路で構成することで、駆動波形信号発生回路２１０の波形メモリーから読み出したＷＣＯＭ（駆動波形信号）をデジタルデータのまま取り扱うようにしてもよい。
【００３７】
変調回路２３０では、ＷＣＯＭを一定周期の三角波と比較することによって、パルス波状のＭＣＯＭ（変調信号）を生成（パルス変調）する。ここで、パルス変調に用いる三角波の基底周波数（キャリア周波数）は、キャリア周波数変更手段２８０からの制御によって変更可能となっている。そして、キャリア周波数変更手段２８０は、配線情報取得手段２７０によって取得した配線情報（噴射ユニット１１０と制御ユニット１３０とを接続している配線ケーブル１５０に関する情報）に基づいてキャリア周波数を変更する。詳細には後述するが、こうして配線情報に基づいて、パルス変調する際のキャリア周波数を変更することによって、ＣＯＭにキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００３８】
変調回路２３０によって得られたＭＣＯＭは、デジタル電力増幅器２４０に入力される。デジタル電力増幅器２４０は、プッシュ・プル接続された２つのスイッチ素子（ＭＯＳＦＥＴなど）と、電源と、これらスイッチ素子を駆動するゲートドライバーとを備えている。本実施例では、上述した電源の電圧はＶｄｄ［Ｖ］であるとする。ＭＣＯＭがＨｉｇｈ状態の場合は、ハイサイド側のスイッチ素子がＯＮ状態になり、ローサイド側のスイッチ素子がＯＦＦ状態になって、電源の電圧ＶｄｄがＡＣＯＭとして出力される。また、ＭＣＯＭがＬｏｗ状態の場合は、ハイサイド側のスイッチ素子がＯＦＦ状態になり、ローサイド側のスイッチ素子がＯＮ状態になってグランドの電圧がＡＣＯＭとして出力される。その結果、変調回路２３０の動作電圧とグランドとの間でパルス波状に変化するＭＣＯＭが、電源の電圧Ｖｄｄとグランドとの間でパルス波状に変化するＡＣＯＭに電力増幅される。この増幅では、プッシュ・プル接続された２つのスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを切り換えているだけなので、アナログ波形を増幅する場合に比べて電力損失を大幅に抑制することが可能である。その結果、電力効率を向上させることが可能となるだけでなく、放熱のために大きなヒートシンクを設ける必要もなくなるので、回路を小型化することも可能となる。
【００３９】
こうして電力増幅されたＡＣＯＭ（電力増幅変調信号）は、ＬＣ回路によって構成される平滑フィルター２５０を通すことによってＣＯＭ（駆動信号）に変換され、配線ケーブル１５０を介してアクチュエーター１１６に印加される。配線情報取得手段２７０の詳細な構成については後述する。
【００４０】
ここで、図２に示されるように、前述した配線ケーブル１５０もインダクタンス成分及び抵抗成分を有している。したがって、この影響で、平滑フィルター２５０から出力されたＣＯＭと、実際にアクチュエーター１１６に印加される信号（以下、ＲＣＯＭ）との間には、何某かのズレが生じているものと思われる。実際に検討してみると、接続される配線ケーブル１５０の長さや種類、あるいはそれらによって決る配線ケーブル１５０のインダクタンス成分（及び抵抗成分）の大きさによっては、実際にアクチュエーター１１６に印加されるＲＣＯＭにキャリアリップルが重畳し得ることが見いだされた。ここでキャリアリップルとは、アクチュエーター１１６に印加されるＲＣＯＭに含まれる、パルス変調に用いるキャリア信号（三角波信号）の信号成分を意味する。以下、この点について詳しく説明する。
【００４１】
Ｃ．キャリアリップルが発生するメカニズム：
上述したキャリアリップルが重畳し得る理由を説明するにあたり、先ず、ＡＣＯＭを入力信号、ＲＣＯＭを出力信号とした場合の伝達関数（以後、Ｈと表記する）について説明する必要がある。伝達関数Ｈの構成要素として平滑フィルター２５０、配線ケーブル１５０、容量性負荷であるアクチュエーター１１６が挙げられる。配線ケーブル１５０に関しては種々の回路モデルが考えられるが、本実施例では、図２に示すように、インダクタンス成分と抵抗成分とを含む回路モデルを例に説明を行う。図３は、上述した伝達関数Ｈについての説明図である。図３（ａ）には、ＡＣＯＭからＲＣＯＭまでの回路構成が示されている。平滑フィルター２５０のコイルのインダクタンスをＬｌｐｆ［Ｈ］とし、平滑フィルター２５０の容量成分のキャパシタンスをＣｌｐｆ［Ｆ］とする。同様に、片側の配線が有する抵抗値及びインダクタンスを、Ｒｃ［Ω］、Ｌｃ［Ｈ］とする。更に、容量性負荷のキャパシタンスをＣｌｏａｄ［Ｆ］とする。
【００４２】
また便宜上、図３に示すように、平滑フィルター２５０のコイルのインピーダンスをＺ１とおき、配線ケーブル１５０の往き側（平滑フィルター２５０からアクチュエーター１１６へ送る側）のインピーダンスをＺａとおき、アクチュエーター１１６に配線ケーブル１５０の戻り側（アクチュエーター１１６から容量性負荷駆動回路２００のグランドへ戻す側）を加えた部分のインピーダンスをＺｂとおくと、Ｚ１、Ｚａ、Ｚｂはそれぞれ以下の式で与えられる。
Ｚ１＝ｊω・Ｌｌｐｆ
Ｚａ＝Ｒｃ＋ｊω・Ｌｃ
Ｚｂ＝１／（ｊω・Ｃｌｏａｄ）＋（Ｒｃ＋ｊω・Ｌｃ）
また、図３（ａ）に示した回路構成の中で、平滑フィルター２５０のコイルに直列に接続された伝達要素（配線ケーブル１５０の往復部分とアクチュエーター１１６と平滑フィルター２５０の容量成分）のインピーダンスＺ２は、次式で与えられる。
Ｚ２＝｛１／（ｊω・Ｃｌｐｆ）｝//｛２（Ｒｃ＋ｊω・Ｌｃ）＋１／（ｊω・Ｃｌｏａｄ）｝
ただし、ωは角周波数で、周波数ｆに２倍の円周率πをかけたものである。ｊは虚数単位である。また//は、並列接続の合成インピーダンスを表す並列合成記号である。すると、ＡＣＯＭとＲＣＯＭとの間の伝達関数Ｈは、図３（ｂ）の式（１）で与えられる。
【００４３】
図３（ｂ）の式（１）では、式の表記が複雑になることを避けるため、伝達関数ＨをインピーダンスＺ１、Ｚ２、及びＺａ、Ｚｂで表している。ただし前述したように、インピーダンスＺ１、Ｚ２、及びＺａ、Ｚｂは、角周波数ω（又は周波数ｆ）や、配線ケーブル１５０のインダクタンス成分Ｌｃ等で表される。したがって、式（１）に示す伝達関数Ｈを展開していくと、最終的には角周波数ω（又は周波数ｆ）や、配線ケーブル１５０のインダクタンス成分Ｌｃ、抵抗成分Ｒｃ等が含まれた式Ａ、Ｂによって、図３（ｂ）の式（２）の形で表すことができる。
また伝達関数Ｈのゲイン｜Ｈ｜［ｄＢ］は、図３（ｂ）の式（３）で表される。式（２）と同様に、式（３）には角周波数ω（又は周波数ｆ）が含まれるため、伝達関数Ｈのゲイン｜Ｈ｜は周波数に依存して変化するパラメーターである。
【００４４】
以上に、伝達関数Ｈに関する説明を行った。次に、上述したキャリアリップルが重畳し得る理由を説明するために、伝達関数Ｈのゲイン｜Ｈ｜−周波数特性とキャリアリップルとの関係について説明を行う。
図４に配線ケーブル１５０がない場合（ケーブル長が０ｍの場合）の伝達関数Ｈのゲイン−周波数特性の例を示す。前述したように、キャリア周波数ｆｃは固定された一定の周波数である。図４において、配線ケーブル１５０がない場合は、キャリア周波数ｆｃにおけるゲインはｙ［ｄＢ］であるとする。前述したデジタル電力増幅器２４０の電源電圧をＶｄｄ［Ｖ］とすると、ＲＣＯＭに重畳されるキャリアリップルＶｒｐｐ［Ｖｐｐ］は、図４の式（４）で表される。ただし、式（４）は前述したパルス変調信号のデューティー比が５０％の場合のキャリアリップルである。
式（４）より、例えば、デジタル電力増幅器２４０の電源電圧を１００Ｖとし、図４に示すゲインｙが−４０［ｄＢ］であったとすると、ＲＣＯＭに重畳されるキャリアリップルは１Ｖｐｐと算出される。
【００４５】
一方、配線ケーブル１５０がある場合について考える。
前述した式（２）と同様に、式（３）には配線ケーブル１５０のインダクタンス成分Ｌｃ、抵抗成分Ｒｃ等が含まれる。したがって、配線ケーブル１５０がある場合で、長さや種類が異なる配線ケーブル１５０に取り替えられた場合、配線ケーブル１５０のインダクタンス成分Ｌｃ及び抵抗成分Ｒｃが変化するため、伝達係数Ｈのゲイン｜Ｈ｜−周波数特性が変化してしまう。図５に伝達関数Ｈのゲイン｜Ｈ｜−周波数特性の一例を示す。尚、図５では、配線ケーブル１５０の単位長あたりの抵抗成分Ｒｃを数百ミリΩ程度とし、単位長あたりのインダクタンス成分Ｌｃを数μＨ程度と想定して、種々の配線長で得られるゲイン−周波数特性を例示している。
【００４６】
図５中に示した破線は、配線ケーブル１５０の長さが２［ｍ（メートル）］の場合のゲイン−周波数特性であり、一点鎖線は長さが１［ｍ］の場合のゲイン−周波数特性であり、二点鎖線は０．５［ｍ］の場合のゲイン−周波数特性である。また、実線は、配線ケーブル１５０なしの場合のゲイン−周波数特性を表している。図示されるように、配線ケーブル１５０を介してアクチュエーター１１６（容量性負荷）を接続すると、式（３）（伝達関数のゲイン｜Ｈ｜）の関係から、平滑フィルター２５０の共振周波数ｆ０よりも高周波数側に、周波数ｆｘの共振が発生する。また、配線ケーブル１５０がより長いものに取り替えられると、配線ケーブル１５０のインダクタンス値がより大きくなるため、式（３）の関係から、前述した共振周波数ｆｘはより低くなる。したがって、図５中に示した配線ケーブル１５０の長さが１ｍの場合のように、接続する配線ケーブル１５０の長さ（あるいは長さによって決るインダクタンス）によっては、周波数ｆｘの共振ピークがキャリア周波数ｆｃに接近あるいは一致してしまう。その結果、キャリア周波数ｆｃにおけるゲインが大きくなり、式（３）に示した関係から、アクチュエーター１１６に印加する駆動信号に非常に大きなキャリアリップルが残ってしまう場合が起こり得る。
【００４７】
図５を用いて、配線ケーブル１５０の有無及び接続される配線ケーブル１５０の長さによって、キャリアリップルの大きさがどの程度変化するかを説明する。ここで、デジタル電力増幅器２４０の電源電圧Ｖｄｄは１００Ｖとする。また、平滑フィルター２５０とアクチュエーター１１６とを繋ぐ配線ケーブル１５０は、０．５［ｍ］〜２［ｍ］までの間で種々の長さのものが接続されるものとする。図５から、配線ケーブル１５０がない場合（０［ｍ］）と、配線ケーブル１５０のケーブル長が０．５［ｍ］の場合、１［ｍ］の場合、２［ｍ］の場合について、キャリア周波数ｆｃにおけるゲインはそれぞれ−４０ｄｂ、−３８ｄｂ、−２０ｄｂ、−４５ｄｂとなる。式（４）から駆動信号に残るキャリアリップルは、それぞれ１Ｖｐｐ、１．２５Ｖｐｐ、１０Ｖｐｐ、０．５６Ｖｐｐとなる。したがって、本実施例の場合には１［ｍ］の長さの配線ケーブル１５０に取り替えられた場合に、キャリア周波数ｆｃにおけるゲインが大きくなり、アクチュエーター１１６に印加する駆動信号に１０Ｖｐｐもの非常に大きなキャリアリップルが残ってしまう場合が起こり得る。デジタル電力増幅器２４０によって増幅されたＡＣＯＭを、平滑フィルター２５０を通して平滑化しているにも拘わらず、駆動信号にキャリアリップルが重畳することがあるのは、以上のようなメカニズムによるものと考えられる。
【００４８】
キャリアリップルが重畳していたのではアクチュエーター１１６を適切に駆動することができない。特に医療分野においては切開の深さや方向の調節が難しいことに直結するためこのような現象は許されない。しかし、配線中にダンピング抵抗を挿入したのでは、抵抗で電力を消費してしまうので電力効率が低下する。また、キャリアリップルの周波数成分が更に抑制されるように平滑フィルター２５０の特性を変更すると、平滑フィルター２５０の共振周波数ｆ０が低くなるので信号周波数の帯域が確保できなくなる。逆に、パルス変調時のキャリア周波数を十分に高くすればキャリアリップルを抑制することができるが、パルス変調時あるいは変調信号の増幅時のスイッチング損失の増加を招くことになる。そこで、こうした問題を伴うことなく、キャリアリップルの無い駆動信号をアクチュエーター１１６に印加するために、以下のような方法を採用する。
【００４９】
Ｄ．第１実施例の容量性負荷駆動回路：
図６は、本実施例の容量性負荷駆動回路２００の一部を示した回路図である。具体的には、配線ケーブル１５０を接続することで配線情報に応じたキャリア周波数が設定される。本実施例では、配線ケーブル１５０の制御ユニット１３０側（容量性負荷駆動回路２００側）に接続されるコネクター１５４が雄コネクターとなっており、制御ユニット１３０側（容量性負荷駆動回路２００側）のコネクターが雌コネクターとなっている。配線ケーブル１５０側のコネクター１５４には、端子２７４ａ及び端子２７４ｂが立設されており、配線ケーブル１５０を制御ユニット１３０（容量性負荷駆動回路２００）に接続すると、端子２７４ａは平滑フィルター２５０から出力されるＣＯＭのラインに接続され、端子２７４ｂはグランドラインに接続される。
【００５０】
また、図６に示すように、本実施例では、配線ケーブル１５０の制御ユニット１３０（容量性負荷駆動回路２００）側のコネクター１５４に、もう１本の端子２７４ｃも設けられている。この端子２７４ｃは、配線ケーブル１５０を制御ユニット１３０（容量性負荷駆動回路２００）に接続すると、容量性負荷駆動回路２００側に設けられた配線情報取得手段としての接点を短絡させるようになっている。すなわち、コネクター１５４に端子２７４ｃが設けられていれば、容量性負荷駆動回路２００の接点が短絡し、端子２７４ｃが設けられていなければ容量性負荷駆動回路２００の接点が切断された状態となる。したがって、配線ケーブル１５０のコネクター１５４に端子２７４ｃを設けるか否かによって、配線情報を記憶しておくことができる。本実施例では、コネクター１５４における端子２７４ｃが本発明における「配線情報取得手段」に対応する。
【００５１】
キャリア周波数変更手段２８０では、配線ケーブル１５０が接続されたときの接点の状態によって配線情報を検出して、キャリア周波数を設定する。図７は、上述した配線情報に対応してキャリア周波数が変更される様子をまとめた説明図である。図７において、コネクター１５４に端子２７４ｃを設けずに、接点が切断される場合は、配線情報が「１」の状態であると称する。また、コネクター１５４に端子２７４ｃを設け、接点が短絡される場合は、配線情報が「０」の状態であると称する。
【００５２】
尚、図７では配線情報として、配線ケーブル１５０の長さが記載されているものとする。例えば、配線情報であるケーブル長がｘ［ｍ（メートル）］であった場合は、配線ケーブル１５０のコネクター１５４に端子２７４ｃを設ける（配線情報＝「０」）。すると、キャリア周波数変更手段２８０によってキャリア周波数ｆｃｘ１が選択される。また、配線情報であるケーブル長が２ｘ［ｍ］あるいは４ｘ［ｍ］であった場合には、コネクター１５４に端子２７４ｃを設けないようにすることで（配線情報＝「１」）、キャリア周波数ｆｃｘ２が選択される。こうすることで、以下の理由から、アクチュエーター１１６への駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。尚、図７では、配線情報としてケーブル長が記載されているものとして説明しているが、配線情報としては、単なる数字や記号であってもよい。また前述したように、配線ケーブル１５０を取り付けた際に発生する共振の周波数ｆｘは、取り付けられる配線ケーブルのインダクタンス値又はインピーダンス値に応じて変化する。したがって、配線ケーブル１５０のケーブル長の代わりに、配線ケーブルのインダクタンス値又はインピーダンス値に対してキャリア周波数を設定しておくことでも対応することが可能である。
【００５３】
図８は、配線情報に応じてキャリア周波数を変更することで、キャリアリップルが重畳することを回避可能な理由を示した説明図である。ここでは、接続される可能性のある配線ケーブル１５０は、ｘ［ｍ］、２ｘ［ｍ］、４ｘ［ｍ］の３種類であるとする。すると、それぞれの配線ケーブル１５０を用いたときに、配線ケーブル１５０とアクチュエーター１１６との間で生じる共振の周波数ｆｘは、式（３）を用いて予め調べておくことができる。ただし、それぞれの配線ケーブルのインダクタンス成分と、抵抗成分の値を計測しておく必要がある。
【００５４】
図８には、ｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を接続したときのゲイン−周波数特性が二点鎖線で示されている。また、２ｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を接続したときのゲイン−周波数特性が一点鎖線で示されており、４ｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を接続したときのゲイン−周波数特性が破線で示されている。ここで、平滑フィルター２５０の共振周波数は、必要な信号周波数帯域から決定されており、それ以上には低くできない。すなわち高周波領域における減衰量をそれ以上大きくは設計できないものとする。そのように決定された平滑フィルター２５０の特性において、配線ケーブル１５０が接続されていない理想状態の場合に、アプリケーションのキャリアリップルの仕様値を最低限満足できる周波数（最低周波数）が、図８において「ｆｃｍｉｎ」と表示されている。また、スイッチング損失を抑制する観点、すなわちスイッチ素子の発熱による破壊防止の観点から、キャリア周波数をこれ以上には高くできない周波数が存在する。図８では、このような周波数（最高周波数）が「ｆｃｍａｘ」と表示されている。
【００５５】
パルス変調時のキャリア周波数は、最低周波数ｆｃｍｉｎ〜最高周波数ｆｃｍａｘとの間で設計する必要がある。そこで、最低周波数ｆｃｍｉｎ〜最高周波数ｆｃｍａｘとの間に、互いの間隔を離して２種類のキャリア周波数ｆｃｘ１，ｆｃｘ２を設定しておく。また、本実施例ではキャリア周波数におけるゲインが−４０ｄｂ以下であれば、キャリアリップルが目立たないものとする。一例として、前述したようにデジタル電力増幅器２４０の電源電圧を１００Ｖとした場合を考える。この場合は、式（４）よりＲＣＯＭに重畳されるキャリアリップルは１Ｖｐｐと算出される。したがって、本実施例では１Ｖｐｐ程度のキャリアリップルであれば問題のないレベルであるとする。上述したように、接続される配線ケーブル１５０の長さやインダクタンス値、又はインピーダンス値から、式（３）及び式（４）を用いて、ゲイン−周波数特性を算出することが可能である。よって、ｆｃｘ１は長さｘ［ｍ］の配線ケーブルが取り付けられた際に、ゲインが目標値（本実施例では−４０ｄｂ）以内となる周波数として設定しておく。またｆｃｘ２は長さ２ｘ［ｍ］又は４ｘ［ｍ］の配線ケーブルが取り付けられた際に、ゲインが目標値（本実施例では−４０ｄｂ）以内となる周波数として設定しておく。
【００５６】
図８に示すように、本実施例では、長さｘ［ｍ］、２ｘ［ｍ］、４ｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を取り付けた際に発生する共振周波数ｆｘにおけるゲインが、それぞれ−２５ｄＢ、−２２ｄＢ、−２０ｄｂであったとする。この場合、仮に共振周波数ｆｘがキャリア周波数と一致してしまうような長さ（若しくはインダクタンス）の配線ケーブルであった場合には、式（４）より、それぞれのキャリアリップルは５．６Ｖｐｐ、７．９Ｖｐｐ、１０Ｖｐｐとなってしまう。図８から明らかなように、ケーブル長がｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を接続した場合は、キャリア周波数をｆｃｘ１に設定すれば、ゲインを−４０ｄｂに抑えることが可能である。また、ケーブル長が２ｘ［ｍ］や４ｘ［ｍ］の配線ケーブル１５０を接続した場合は、キャリア周波数をｆｃｘ２に設定することで、キャリア周波数におけるゲインを−４０ｄｂ以下に抑えることが可能である。そこで、図７に示すように、配線ケーブル１５０のケーブル長（すなわち、配線情報）に応じてキャリア周波数ｆｃｘ１又はｆｃｘ２を設定しておく。こうすれば、ｘ「ｍ」〜４ｘ「ｍ」のいずれの配線ケーブル１５０が接続された場合でも、アクチュエーター１１６への駆動信号にキャリアリップルが重畳してしまうことを回避することが可能となる。
【００５７】
尚、予め設定しておく２種類のキャリア周波数ｆｃｘ１、ｆｃｘ２としては、最低周波数ｆｃｍｉｎ、及び最高周波数ｆｃｍａｘを設定しておいても良い。また、以上の説明では、１本の端子２７４ｃの有無によって配線情報を記憶するものとしているから、配線情報は１ビットの情報となり、２種類のキャリア周波数ｆｃｘ１、ｆｃｘ２の中から何れかを選択することができる。これに対して複数本の端子２７４ｃの有無によって配線情報を記憶すれば、配線情報のビット数が多くなるので、より他種類のキャリア周波数の中から適切なキャリア周波数を設定することが可能となる。したがって、最低周波数ｆｃｍｉｎ〜最高周波数ｆｃｍａｘとの間に、より多種類（３種類以上）のキャリア周波数を設定しておき、端子２７４ｃの配線情報に応じてキャリア周波数を設定するようにしても良い。
【００５８】
図９は、本実施例の他の態様を例示した説明図である。具体的には、３種類以上のキャリア周波数の中から配線情報に応じたキャリア周波数を選択する。図９（ａ）には、最低周波数ｆｃｍｉｎ〜最高周波数ｆｃｍａｘとの間に、３種類のキャリア周波数ｆｃｘ１、ｆｃｘ２、ｆｃｘ３が設定されている様子が示されている。ここでは２本の端子２７４ｃ（第一端子、第二端子と称する）の有無によって配線情報を記憶する。また、図９（ｂ）に示す「配線情報の下位ビット」は、第一端子の有無によって決定され、「配線情報の上位ビット」は、第二端子の有無によって決定される。端子２７４ｃの有無の状態と、配線情報の「０」、「１」の対応関係は前述した通りである。図９（ｂ）では、ケーブル長（配線情報）に応じて、第一端子と第二端子の有無によって決定される配線情報により、いずれかのキャリア周波数が選択される様子が示されている。このようにキャリア周波数の種類を増やせば、接続される配線ケーブル１５０に応じて、より適切なキャリア周波数を選択することが可能となる。なお、スイッチング損失を抑制する観点から、ゲインが−４０ｄｂ以下となる周波数が複数ある場合には、なるべく低い周波数をキャリア周波数として設定することが望ましい。また、以上に述べた端子２７４ｃは、光ファイバーが結合された光プラグで構成されていてもよいし、磁石を有して磁力により接点を短絡／切断してもよい。
【００５９】
Ｅ．第２実施例の容量性負荷駆動回路：
以上に説明した第１実施例では、配線情報取得手段２７０の構成例として、配線ケーブル１５０のコネクター１５４に設けられた端子２７４ｃの有無によって配線情報を記憶するものとして説明した。これに対して、配線ケーブル１５０の制御ユニット１３０（容量性負荷駆動回路２００）側のコネクター１５４に、配線情報を記憶したＲＯＭ（記憶媒体）を予め搭載しておいてもよい。尚、以下に説明する第２実施例及び第３実施例において、第１実施例と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
図１０は、本実施例の容量性負荷駆動回路２００の一部を示した回路図である。具体的には、配線ケーブル１５０のコネクター１５４内に配線情報を記憶したＲＯＭを搭載した。本実施例においては、配線ケーブル１５０の容量性負荷駆動回路２００側のコネクター１５４にＲＯＭ１６２が搭載されており、また、容量性負荷駆動回路２００にはＲＯＭ１６２のデータを読み取る配線情報取得手段としてのＲＯＭデータリード回路２７６が設けられている。
【００６１】
配線ケーブル１５０を制御ユニット１３０の容量性負荷駆動回路２００に接続して、制御ユニット１３０を起動すると、容量性負荷駆動回路２００に設けられたＲＯＭデータリード回路２７６によって、ＲＯＭ１６２内に記憶されている配線情報が読み出されてキャリア周波数変更手段２８０に入力される。そして、前述した図７又は図９（ｂ）に示すような対応関係に基づいて、配線情報に対応したキャリア周波数が選択されて、そのキャリア周波数でパルス変調が行われる。こうすれば、配線ケーブル１５０に応じたキャリア周波数でパルス変調を行うことができるので、アクチュエーター１１６に印加する駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００６２】
Ｆ．第３実施例の容量性負荷駆動回路：
上述した第２実施例では、配線情報取得手段２７０の構成例として配線ケーブル１５０の制御ユニット１３０（容量性負荷駆動回路２００）側のコネクター１５４に、配線情報を記憶したＲＯＭ（記憶媒体）を予め搭載するものとして説明した。これに対して、配線ケーブル１５０のケーブル長（あるいはケーブルの特性）に対応するＩＤタグ１６０を、配線ケーブル１５０に設けおいてもよい。本実施例では、スイッチ２７２が「配線情報取得手段」に対応する。
【００６３】
図１１は、本実施例の容量性負荷駆動回路２００の一部を示した回路図である。本実施例では、配線ケーブル１５０のケーブル長（あるいはケーブルの特性）に対応するＩＤタグ１６０が配線ケーブル１５０に設けられている。制御ユニット１３０の起動時に、ＩＤタグ１６０に記載された配線情報（ケーブル長やケーブルの特性など）を液体噴射装置１００の操作者が読み取って、スイッチ２７２のＯＮ／ＯＦＦを設定することでキャリア周波数変更手段２８０に配線情報を入力する。すると、キャリア周波数変更手段２８０は、入力された配線情報に基づいてキャリア周波数を変更する。変調回路２３０は、変更されたキャリア周波数を用いてＷＣＯＭをパルス変調する。そして、前述した図７又は図９（ｂ）に示すような対応関係に基づいて、配線情報に対応したキャリア周波数が選択されて、そのキャリア周波数でパルス変調が行われる。ただし、本実施例では、スイッチ２７２がＯＦＦの状態であれば、配線情報が「０」であり、スイッチ２７２がＯＮの状態であれば、配線情報が「１」であるものとする。こうすれば、配線ケーブル１５０に応じたキャリア周波数でパルス変調を行うことができるので、アクチュエーター１１６に印加する駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。
【００６４】
Ｇ．液体噴射型印刷装置（プリンター）：
図１２は、本実施例の容量性負荷駆動回路を用いた液体噴射型印刷装置の一実施形態を示す概略図である。図１２（ａ）は概略構成正面図である。図１２（ｂ）は液体噴射ヘッド近傍の平面図である。
【００６５】
本実施例の液体噴射型印刷装置は、上記実施例に記載の容量性負荷駆動回路（図示せず）と、液体供給チューブを介して液体を供給する液体タンク（図示せず）と、液体タンクから供給された液体が流入する液体室（図示せず）と、容量性負荷であるアクチュエーター（図示せず）と、液体室に流入された液体を噴射する噴射ノズルとを有する複数の液体噴射ヘッド（噴射ユニット）２と、を備えている。液体噴射型印刷装置は、駆動信号がアクチュエーターに印加されることによって、液体室に流入された液体を噴射ノズルから噴射する。
【００６６】
液体噴射型印刷装置のうち、液体噴射ノズルの形成された液体噴射ヘッド２をキャリッジと呼ばれる移動体に載せて印刷媒体の搬送方向と交差する方向に移動させるものを一般に「マルチパス型印刷装置」と呼んでいる。これに対し、印刷媒体の搬送方向と交差する方向に長尺な液体噴射ヘッドを配置して、所謂１パスでの印刷が可能なものを一般に「ラインヘッド型印刷装置」と呼んでいる。
【００６７】
図１２（ａ）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であり、印刷媒体搬送方向に２列になるようにか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。ノズルは、図１２（ｂ）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し、その列方向をノズル列方向とする。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。
【００６８】
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、図示しない各色の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、各液体噴射ヘッド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出力する。これを色毎に行うことにより、搬送部で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、所謂１パスによる印刷を行うことができる。
【００６９】
液体噴射ヘッドの各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、本実施形態ではピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、ノズル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、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滴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滴の噴射量を調整することが可能となる。
【００７０】
図１２（ｂ）に示したように、ラインヘッド型印刷装置には複数の液体噴射ヘッドが用意されている。また、本実施例では、複数の液体噴射ヘッド毎にそれぞれ容量性負荷駆動回路が用意されているものとする。各容量性負荷駆動回路と液体噴射ヘッドは、それぞれ前述した配線ケーブル１５０で接続される。ただし、複数の液体噴射ヘッドは印刷媒体の搬送方向と交差する方向に長尺に配置されている為、各容量性負荷駆動回路と液体噴射ヘッドとを接続する各々の配線ケーブル１５０は、液体噴射ヘッドと容量性負荷駆動回路との位置関係によって、それぞれ適した長さのものが用意される。
【００７１】
すると、前述した理由から、複数の液体噴射ヘッドのうちの少なくとも一部は、ケーブルの長さによっては大きなキャリアリップルが重畳する可能性が生じる。その結果、液体噴射型印刷装置において、適切な液滴吐出制御が困難になり、印刷物の画質が低下する虞が発生する。
【００７２】
このような場合においても、本実施例によれば、配線ケーブル１５０に応じたキャリア周波数でパルス変調を行うことができるので、アクチュエーター１１６に印加する駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。その結果、印刷物の画質の低下を回避することが可能となる。尚、本実施例は、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。
【００７３】
以上、各種実施例の容量性負荷駆動回路について説明したが、本発明は上記すべての実施例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で実施することが可能である。例えば、薬剤や栄養剤を内包するマイクロカプセルを形成することに用いる流体噴射装置など、医療機器を含む様々な電子機器に本実施例の容量性負荷駆動回路を適用することで、電力効率が良く小型化の電子機器を提供することができる。また、インクジェットプリンターに搭載されて、インクを噴射する噴射ノズルを駆動するための容量性負荷駆動回路に対しても、本発明を好適に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１００…液体噴射装置 １１０…噴射ユニット １１１…噴射ノズル １１２…液体通路管 １１３…フロントブロック １１４…リアブロック １１５…液体室 １１６…アクチュエーター（容量性負荷） １２０…供給ポンプ １２１…チューブ １２２…チューブ １２３…液体タンク １３０…制御ユニット １５０…配線ケーブル １５２…コネクター １５４…コネクター １６０…ＩＤタグ １６２…ＲＯＭ ２００…容量性負荷駆動回路 ２１０…駆動波形信号発生回路 ２３０…変調回路 ２４０…デジタル電力増幅器 ２５０…平滑フィルター ２７０…配線情報取得手段 ２７２…スイッチ（配線情報取得手段） ２７４ａ〜２７４ｃ…端子 ２７６…ＲＯＭデータリード回路 ２８０…キャリア周波数変更手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルと、前記ノズルに接続され容積が変更可能な液体室と、前記ノズルと前記液体室とを連通する液体通路管と、を有する噴射ユニットと、
駆動信号が容量性負荷に印加されることによって、前記容量性負荷が伸張して前記液体室の容積を変更する容量性負荷と、
前記容量性負荷に前記駆動信号を印加することによって、前記容量性負荷を駆動する容量性負荷駆動回路と、を備え、
前記液体室の容積を変更することによって、前記液体室に流入された液体を前記ノズルより噴射する液体噴射装置であって、
前記容量性負荷駆動回路は、
前記駆動信号の基準となる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を生成する変調回路と、
前記変調信号を電力増幅してパルス波状の電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増幅器と、
前記パルス波状の電力増幅変調信号を平滑化することによって前記駆動信号を生成する平滑フィルターと、
前記平滑フィルターと前記容量性負荷とを接続し、前記平滑フィルターと前記容量性負荷との少なくとも一方を取替え可能に設けられた配線ケーブルと、
前記配線ケーブルに関連付けられた配線情報を取得する配線情報取得手段と、
前記変調回路が前記駆動波形信号をパルス変調する際のキャリア周波数を、前記配線情報に基づいて変更するキャリア周波数変更手段と、
を有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記配線情報は、前記配線ケーブルのインダクタンス値又はインピーダンス値に関連付けられた情報であることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記配線情報は、前記配線ケーブルの長さに関連付けられた情報であることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記配線ケーブルの少なくとも前記平滑フィルター側のコネクターには、該平滑フィルターからの前記駆動信号が伝達される端子が突設されており、
前記配線情報取得手段は、前記駆動信号が伝達されない端子が前記コネクターに突設されているか否かを検出することによって、前記配線情報を取得する手段であることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液体噴射装置において、
前記駆動信号が伝達されない端子は、光ファイバーが結合された光プラグで構成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項６】
請求項４に記載の液体噴射装置において、
前記駆動信号が伝達されない端子は、磁石を有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記配線ケーブルには、前記配線情報を読み出し可能に記憶した記憶媒体が搭載されており、
前記配線情報取得手段は、前記記憶媒体から前記配線情報を読み出す手段であることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記配線ケーブルには、前記配線情報が記載されたＩＤタグが設けられていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
ノズルと、前記ノズルに接続され容積が変更可能な液体室と、前記ノズルと前記液体室とを連通する液体通路管と、を有する噴射ユニットと、
駆動信号が容量性負荷に印加されることによって、前記容量性負荷が伸張して前記液体室の容積を変更する容量性負荷と、
前記容量性負荷に前記駆動信号を印加することによって、前記容量性負荷を駆動する容量性負荷駆動回路と、を備え、
前記液体室の容積を変更することによって、前記液体室に流入された液体を前記ノズルより噴射する液体噴射装置であって、
前記容量性負荷駆動回路は、
前記駆動信号の基準となる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を生成する変調回路と、
前記変調信号を電力増幅してパルス波状の電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増幅器と、
前記パルス波状の電力増幅変調信号を平滑化することによって前記駆動信号を生成する平滑フィルターと、
前記平滑フィルターと前記容量性負荷とを接続し、前記平滑フィルターと前記容量性負荷との少なくとも一方を取替え可能に設けられた配線ケーブルと、
前記配線ケーブルに関連付けられた配線情報を取得する配線情報取得手段と、
前記変調回路が前記駆動波形信号をパルス変調する際のキャリア周波数を、前記配線情報に基づいて変更するキャリア周波数変更手段と、
を有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記配線情報は、前記配線ケーブルのインダクタンス値又はインピーダンス値に関連付けられた情報であることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記配線情報は、前記配線ケーブルの長さに関連付けられた情報であることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記配線ケーブルの少なくとも前記平滑フィルター側のコネクターには、該平滑フィルターからの前記駆動信号が伝達される端子が突設されており、
前記配線情報取得手段は、前記駆動信号が伝達されない端子が前記コネクターに突設されているか否かを検出することによって、前記配線情報を取得する手段であることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液体噴射装置において、
前記駆動信号が伝達されない端子は、光ファイバーが結合された光プラグで構成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項６】
請求項４に記載の液体噴射装置において、
前記駆動信号が伝達されない端子は、磁石を有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記配線ケーブルには、前記配線情報を読み出し可能に記憶した記憶媒体が搭載されており、
前記配線情報取得手段は、前記記憶媒体から前記配線情報を読み出す手段であることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記配線ケーブルには、前記配線情報が記載されたＩＤタグが設けられていることを特徴とする液体噴射装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−３９１７２（Ｐ２０１３−３９１７２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６５７６（Ｐ２０１１−１７６５７６）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【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２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【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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