電力増幅回路及び液体噴射装置及び液体噴射型印刷装置
【課題】信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減して回路規模やコストの低減を可能とする電力増幅回路及び液体噴射装置及び液体噴射型印刷装置を提供する。
【解決手段】駆動波形信号発生回路２５からの信号を変調回路２６でパルス変調し、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２８で電力増幅し、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルタ２９で平滑化して駆動信号ＣＯＭとする場合、補償器３２で、駆動信号ＣＯＭの位相を進めると共にデジタル電力増幅回路２８の電源電圧ＶＤＤを分圧して重畳信号ＳＰＰＳを出力し、分離器３３で、重畳信号ＳＰＰＳを電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳに分離し、加減算器３１で、駆動波形信号ＷＣＯＭと負帰還信号ＣＰＳＴＳとの差分信号ＷＣＯＭｄｅｆを変調回路２６への入力信号とし、変調回路２６は、電源電圧信号ＶＤＤＳに応じて変調信号ＰＷＭを補正する。
【解決手段】駆動波形信号発生回路２５からの信号を変調回路２６でパルス変調し、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２８で電力増幅し、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルタ２９で平滑化して駆動信号ＣＯＭとする場合、補償器３２で、駆動信号ＣＯＭの位相を進めると共にデジタル電力増幅回路２８の電源電圧ＶＤＤを分圧して重畳信号ＳＰＰＳを出力し、分離器３３で、重畳信号ＳＰＰＳを電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳに分離し、加減算器３１で、駆動波形信号ＷＣＯＭと負帰還信号ＣＰＳＴＳとの差分信号ＷＣＯＭｄｅｆを変調回路２６への入力信号とし、変調回路２６は、電源電圧信号ＶＤＤＳに応じて変調信号ＰＷＭを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号を電力増幅する電力増幅回路に関し、例えば液体を噴射するアクチュエータへの駆動信号を電力増幅する液体噴射装置や、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、文字や画像等を印刷するようにした液体噴射型印刷装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射型印刷装置では、液体噴射ヘッドのノズルから液体を噴射するために、圧電素子などのアクチュエータが設けられ、このアクチュエータに所定の駆動信号を印加しなければならない。この駆動信号は、比較的電圧の高いものなので、駆動信号の基準となる駆動波形信号を電力増幅回路で電力増幅しなければならない。そこで、下記特許文献１では、アナログ電力増幅回路に比べて、電力損失が極めて小さく、小型化が可能なデジタル電力増幅回路を用い、駆動波形信号を変調回路でパルス変調して変調信号とし、その変調信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して電力増幅変調信号とし、その電力増幅変調信号を平滑フィルタで平滑化して、駆動信号としている。
【０００３】
一方、アクチュエータが圧電素子などの容量性負荷の場合、平滑フィルタ及びアクチュエータで構成されるフィルタの静電容量が、駆動されるアクチュエータの数によって変化してしまい、フィルタの静電容量が変化すると周波数特性が変化し、駆動信号の波形が変化してしまう。そこで、下記特許文献２では、２重の帰還回路を設け、駆動されるアクチュエータの数の変化に伴う駆動信号の波形の変化を抑制防止するようにしている。
これらに加え、下記特許文献３では、デジタル電力増幅回路でアクチュエータへの駆動信号を電力増幅する際、デジタル電力増幅回路への電源電圧の変動が駆動信号の電圧変動に影響することを考慮し、このデジタル電力増幅回路への電源電圧に応じて変調信号を補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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２００８−１３２７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献２に記載される液体噴射装置のような駆動信号、即ち出力信号の帰還信号を用いた補償と、電源電圧に応じた分圧信号を用いた補償とを行おうとする場合、通常は、それらを個別に取出す信号ラインが複数必要となり、デジタル化して処理を行う場合には、各信号ラインにＡ／Ｄコンバータが必要となるため、回路規模やコストの増大につながる。
本発明は、これらの諸問題に着目して開発されたものであり、信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減して回路規模やコストの低減を可能とする電力増幅回路及び液体噴射装置及び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】
【０００６】
上記諸問題を解決するため、本発明の電力増幅回路は、変調回路でパルス変調された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、出力信号を負荷に印加する平滑フィルタと、前記平滑フィルタの出力信号の位相を進めた負帰還信号と前記デジタル電力増幅回路の電源電圧を分圧した電源電圧信号が重畳された重畳信号とする補償器と、前記重畳信号を前記電源電圧信号と前記負帰還信号に分離する分離器と、入力信号と前記負帰還信号との差分信号を前記変調回路に入力する差分補償器とを備え、前記分離器は、前記電源電圧信号を前記変調回路に入力することによって、前記変調回路が変調する前記変調信号を補正させることを特徴とするものである。
【０００７】
この電力増幅回路によれば、負帰還信号による補償と電源電圧に応じた補償とを行う場合であっても、電源電圧信号と負帰還信号が重畳された重畳信号を用いることで信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減することができ、もって回路規模やコストの低減を可能とし、この重畳信号を電源電圧信号と負帰還信号に分離し、入力信号と負帰還信号との差分信号を変調回路に入力すると共に、電源電圧信号に応じて変調信号を補正することで、負帰還信号による補償と電源電圧に応じた補償とを適正に行うことができる。
【０００８】
また、前記分離器は、前記重畳信号から前記電源電圧信号を出力する第２の平滑フィルタと、前記重畳信号から前記負帰還信号を出力するハイパスフィルタとを備えたことを特徴とするものである。
この電力増幅回路によれば、重畳信号からローパスフィルタを通過して出力される電源電圧信号とハイパスフィルタを通過して出力される負帰還信号を確実に分離することができる。
【０００９】
また、前記分離器は、前記重畳信号から前記電源電圧信号を出力する第２の平滑フィルタと、前記重畳信号と前記電源電圧信号との差分信号を出力することによって、前記負帰還信号を出力する差分器とを備えたことを特徴とするものである。
この電力増幅回路によれば、ハイパスフィルタを用いて重畳信号から負帰還信号を分離する場合に比して、ハイパスフィルタによる位相進みがないことから、負帰還信号の位相進みを回避することができる。
【００１０】
また、本発明の液体噴射装置は、アクチュエータを駆動することに用いる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回路と、前記電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータの駆動信号とする平滑フィルタと、前記駆動信号の位相を進めた負帰還信号と前記デジタル電力増幅回路の電源電圧を分圧した電源電圧信号とが重畳された重畳信号とする補償器と、前記重畳信号を前記電源電圧信号と前記負帰還信号に分離する分離器と、前記駆動波形信号と前記負帰還信号との差分信号を前記変調回路への入力信号とする差分補償器とを備え、前記変調回路は、前記電源電圧信号に応じて前記変調信号を補正することを特徴とするものである。
【００１１】
この液体噴射装置によれば、負帰還信号による補償と電源電圧に応じた補償とを行う場合であっても、電源電圧信号と負帰還信号が重畳された重畳信号を用いることで信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減することができ、もって回路規模やコストの低減を可能とし、この重畳信号を電源電圧信号と負帰還信号に分離し、駆動波形信号と負帰還信号との差分信号を変調回路への入力信号とすると共に、電源電圧信号に応じて変調信号を補正することで、負帰還信号による補償と電源電圧に応じた補償とを適正に行うことができる。
また、本発明の液体噴射型印刷装置は、前記液体噴射装置を用いたことを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電力増幅回路及び液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の一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】アクチュエータの駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図７】図６の変調回路のブロック図である。
【図８】図６のデジタル電力増幅回路のブロック図である。
【図９】図６の平滑フィルタのブロック図である。
【図１０】図６の補償器のブロック図である。
【図１１】図６の分離器のブロック図である
【図１２】従来のアクチュエータ駆動回路で負帰還信号による補償と電源電圧に応じた補償とを行う場合のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の電力増幅回路及び液体噴射装置の一実施形態として、液体噴射型印刷装置に用いられたものについて説明する。
図１は、本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である。
【００１４】
図１中の符号２は、印刷媒体１の搬送ライン上方に設けられた複数の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。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。
【００１５】
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形成する。これを各色毎に行うことにより、搬送部４で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、１パスによる印刷を行うことができる。
【００１６】
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、本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。
【００１７】
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。
【００１８】
本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。
【００１９】
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。
【００２０】
図４には、本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。本実施形態では、中間電圧を中心に電圧が変化する信号とした。この駆動信号ＣＯＭは、アクチュエータ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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。また、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰのうち、駆動パルス選択特定データＳＩは、前述した駆動パルスＰＣＯＭのうち、どの駆動パルスＰＣＯＭを選択するかを示す２ｂｉｔのデータであり、ＳＰは、選択された駆動パルスＰＣＯＭのタイミングに合わせて後述の選択スイッチをオンオフ制御するための１６ｂｉｔの選択スイッチ制御データである。
【００２３】
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を保存するレジスタ２１１と、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（駆動パルスＰＣＯＭ）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。
【００２４】
レジスタ２１１には、クロック信号ＳＣＫの入力パルスに応じて駆動パルス選択データ信号ＳＩ＆ＳＰが入力され、そのうちの選択スイッチ制御データＳＰが所定のアドレスに記憶される。ラッチ回路２１２は、全アクチュエータ数分の選択スイッチ制御データＳＰがレジスタ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（駆動パルスＰＣＯＭ）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（選択スイッチ制御データ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、レジスタ２１１の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ（選択スイッチ制御データＳＰ）がラッチ回路２１２に保存された後、次の印刷情報をレジスタ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。
【００２５】
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。本実施形態の駆動回路は、予め記憶されている駆動波形データＤＷＣＯＭに基づいて、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の元、つまりアクチュエータ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、駆動波形信号発生回路２５で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭと後述する分離器からの負帰還信号との差分、具体的には駆動波形信号ＷＣＯＭから負帰還信号を減じた差分信号ＷＣＯＭｄｅｆを出力する差分補償器としての加減算器３１と、加減算器３１からの差分信号ＷＣＯＭｄｅｆをパルス変調して変調信号ＰＷＭを出力する変調回路２６と、変調回路２６からの変調信号ＰＷＭを電力増幅して電力増幅変調信号ＡＰＷＭを出力するデジタル電力増幅回路２８と、デジタル電力増幅回路２８からの電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑化して、駆動信号ＣＯＭとして出力する平滑フィルタ２９と、駆動信号ＣＯＭの位相を進めた負帰還信号ＣＰＳＴＳとすると共にデジタル電力増幅回路２８の電源電圧ＶＤＤを分圧して電源電圧信号ＶＤＤＳとし、両者を重畳した重畳信号ＳＰＰＳを出力する補償器３２と、補償器３２からの重畳信号ＳＰＰＳを再び電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳとに分離し、そのうち負帰還信号ＣＰＳＴＳを前記加減算器３１の減算側に入力し、且つ電源電圧信号ＶＤＤＳを前記変調回路２６に入力する分離器３３とを備えて構成される。
【００２６】
駆動波形信号発生回路２５は、ＣＰＵ６２ａから出力された駆動波形データＤＷＣＯＭを所定サンプリング周期分ホールド出力する。
駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調する変調回路２６には、図７に示すように、周知のパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）回路を用いた。パルス幅変調は、所定周波数の三角波信号を出力する三角波発振器３４と、三角波信号と駆動波形信号ＷＣＯＭを比較し、例えば駆動波形信号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ＰＷＭを出力する比較部３５とを備えて構成される。
【００２７】
なお、この変調回路２６も、前述した駆動波形信号発生回路２５も、差分補償器である加減算器３１も、実質的にプログラムによる演算処理によって構成される。そして、この変調回路２６は、前記分離器３３からの電源電圧信号ＶＤＤＳに応じて、三角波発振器３４による三角波信号の波高値、即ち振幅を調整するための演算処理を行う制御部３６が備えられている。前記特許文献３に記載されるように、デジタル電力増幅回路２８への電源電圧ＶＤＤが変化すると、最終出力である駆動信号ＣＯＭの電圧も変化してしまい、所望する印刷精度が得られない。そのため、その電源電圧ＶＤＤに相当する電源電圧信号ＶＤＤＳを用い、三角波信号の振幅を調整して、本来の駆動信号ＣＯＭの電圧が得られるように補正を行う。三角波信号の振幅調整による補正方法は、前記特許文献３を参照されたい。また、当該特許文献３に記載されるように、三角波信号の振幅調整に替えて、変調回路２６への入力信号の値を補正する方法を採用してもよい。また、変調回路２６には、この他にパルス密度変調（ＰＤＭ）回路などの周知のパルス変調回路を用いることができる。
【００２８】
デジタル電力増幅回路２８は、図８に示すように、実質的に電力を増幅するためのハイサイド側スイッチング素子Ｑ１及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２からなるハーフブリッジ出力段２１と、変調回路２６からの変調信号ＰＷＭに基づいて、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＨ、ＧＬを調整するためのゲートドライブ回路３０とを備えて構成されている。デジタル電力増幅回路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−ソース間信号ＧＨはハイレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはローレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はオン状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はオフ状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段２１の出力電圧Ｖａは、供給電圧ＶＤＤとなる。一方、変調信号がローレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間信号ＧＨはローレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはハイレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はオフ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はオン状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段２１の出力電圧Ｖａは０となる。
【００２９】
このようにハイサイドスイッチング素子Ｑ１及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２がデジタル駆動される場合には、オン状態のスイッチング素子に電流が流れるが、ドレイン−ソース間の抵抗値は非常に小さく、損失は殆ど発生しない。また、オフ状態のスイッチング素子には電流が流れないので損失は発生しない。従って、このデジタル電力増幅回路２８の損失そのものは極めて小さく、小型のＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を使用することができる。
平滑フィルタ２９には、図９に示すように、１つのコンデンサＣと１つのコイル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、前記選択スイッチ２０１を介してアクチュエータ２２に駆動信号ＣＯＭを出力する。
【００３０】
補償器３２は、図１０に示すように、後述するハイパスフィルタと分圧器の共通出力端から出力される、アナログ負帰還信号ＣＰＳＴＳＡとアナログ電源電圧信号ＶＤＤＳＡのアナログ重畳信号ＳＰＰＳＡを出力するアナログ補償回路３８と、前記アナログ補償回路３８からのアナログ重畳信号ＳＰＰＳＡをデジタル変換して重畳信号ＳＰＰＳを出力するＡ／Ｄコンバータ３７とを備えて構成される。アナログ補償回路３８は、１つのコンデンサＣ１と１つの抵抗Ｒ２から構成され、駆動信号ＣＯＭの位相を進めてアナログ負帰還信号ＣＰＳＴＳＡを出力するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタの１つの抵抗Ｒ２ともう１つの抵抗Ｒ１とで構成され、電源電圧ＶＤＤに応じたアナログ電源電圧信号ＶＤＤＳＡを出力する分圧器との組合せで構成される。アナログ補償回路３８では、ハイパスフィルタの抵抗Ｒ２と分圧器の抵抗Ｒ２を共用化することで、抵抗の数を低減することができ、アナログ重畳信号ＳＰＰＳＡを１つのＡ／Ｄコンバータ３７でデジタル化することにより、Ａ／Ｄコンバータの数を低減することができる。
【００３１】
分離器３３は、図１１に示すように、２つの形態をとり得る。デジタル変換された重畳信号ＳＰＰＳのうち、電源電圧信号ＶＤＤＳは変動の少ない、所謂低周波成分であり、位相の進められた負帰還信号ＣＰＳＴＳは変動の速い、所謂高周波成分である。そのため、分離器３３としては、図１１ａに示すように、重畳信号ＳＰＰＳのうちの低周波成分である電源電圧信号ＶＤＤＳを通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）３９（平滑フィルタ２９と区別する意味で第２の平滑フィルタとも呼ぶ）と、高周波成分である負帰還信号ＣＰＳＴＳを通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０の組合せと、図１１ｂに示すように、同じく重畳信号ＶＤＤＳのうちの低周波成分である電源電圧信号ＶＤＤＳを通過させるローパスフィルタ３９と、重畳信号ＳＰＰＳからローパスフィルタ３９の出力である電源電圧信号ＶＤＤＳを減じて負帰還信号ＣＰＳＴＳを出力する加減算器（差分器）４１の組合せの２つの形態が考えられる。このうち、ローパスフィルタ３９とハイパスフィルタ４０の組合せで分離器３３を構成すれば、電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳを確実に分離することができるという利点がある。また、ローパスフィルタ３９と加減算器４１との組合せで分離器３３を構成すれば、特に負帰還信号ＣＰＳＴＳの位相進みを回避することができるという利点がある。ちなみに、重畳信号ＳＰＰＳはデジタル化されているので、電源電圧信号ＶＤＤＳを通過させるローパスフィルタ３９も、負帰還信号ＣＰＳＴＳを通過させるハイパスフィルタ４０も、重畳信号ＳＰＰＳから電源電圧信号ＶＤＤＳを減じて負帰還信号ＣＰＳＴＳを出力する加減算器４１も、全てデジタル化、即ちプログラムによる演算処理で構築することができる。
【００３２】
ここで、本実施形態の作用効果をよりわかりやすくするために、デジタル化された電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳを個別に抽出して変調回路２６及び加減算器３１に個々に入力しようとした場合の比較例を示す。比較例では、図１２に示すように、当然ながら、２つの信号ラインが必要となる。また、例えばデジタル電力増幅回路２８への電源電圧ＶＤＤに応じた電源電圧信号ＶＤＤＳの信号ラインには、例えば前記抵抗Ｒ１、Ｒ２による分圧器５０１と、Ａ／Ｄコンバータ５０２が必要となり、駆動信号ＣＯＭの位相を進めた負帰還信号ＣＰＳＴＳの信号ラインには、例えばコンデンサＣ３と抵抗Ｒ３によるハイパスフィルタ５０３と、Ａ／Ｄコンバータ５０４が必要となる。これらは何れも実装であり、その分だけ、回路規模やコストの増大につながる。
【００３３】
比較例に対して、本実施形態の電力増幅回路では、変調回路２６でパルス変調された変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２８で電力増幅し、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルタ２９で平滑化して、その出力信号（駆動信号ＣＯＭ）を負荷（アクチュエータ２２）に印加すると共に、補償器３２で、平滑フィルタ２９の出力信号（駆動信号ＣＯＭ）の位相を進めると共にデジタル電力増幅回路２８の電源電圧ＶＤＤを分圧して、両者が重畳された重畳信号ＳＰＰＳとし、分離器３３で、重畳信号ＳＰＰＳを電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳに分離し、差分補償器である加減算器３１で、入力信号（駆動波形信号ＷＣＯＭ）と負帰還信号ＣＰＳＴＳとの差分信号ＷＣＯＭｄｅｆを変調回路２６に入力し、変調回路２６は、電源電圧信号ＶＤＤＳに応じて変調信号ＰＷＭを補正することとしたため、負帰還信号ＣＰＳＴＳによる補償と電源電圧ＶＤＤに応じた補償とを行う場合であっても、電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳが重畳された重畳信号ＳＰＰＳを用いることで信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減することができ、もって回路規模やコストの低減を可能とし、負帰還信号ＣＰＳＴＳによる補償と電源電圧ＶＤＤに応じた補償とを適正に行うことができる。
【００３４】
また、補償器３２の重畳信号ＳＰＰＳから電源電圧信号ＶＤＤＳを出力するローパスフィルタ３９と、補償器３２の重畳信号ＳＰＰＳから負帰還信号ＣＰＳＴＳを出力するハイパスフィルタ４０とで分離器３３を構成することにより、重畳信号ＳＰＰＳから電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳを確実に分離することができる。
また、補償器３２の重畳信号ＳＰＰＳから電源電圧信号ＶＤＤＳを出力するローパスフィルタ３９と、補償器３２の重畳信号ＳＰＰＳとローパスフィルタ３９の電源電圧信号ＶＤＤＳとの差分動作を行い、負帰還信号ＣＰＳＴＳを出力する差分器としての加減算器４１とで分離器３３を構成することにより、負帰還信号ＣＰＳＴＳの位相進みを回避することができる。
【００３５】
また、本実施形態の液体噴射装置では、駆動波形信号発生回路２５で駆動波形信号ＷＣＯＭを発生し、駆動波形信号発生回路２５からの信号を変調回路２６でパルス変調して変調信号ＰＷＭとし、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２８で電力増幅して電力増幅変調信号ＡＰＷＭとし、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルタ２９で平滑化してアクチュエータ２２の駆動信号ＣＯＭとすると共に、補償器３２で、駆動信号ＣＯＭの位相を進めると共にデジタル電力増幅回路２８の電源電圧ＶＤＤを分圧し、両者が重畳された重畳信号ＳＰＰＳとし、分離器３３で、重畳信号ＳＰＰＳを電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳに分離し、差分補償器である加減算器３１で、駆動波形信号ＷＣＯＭと負帰還信号ＣＰＳＴＳとの差分信号ＷＣＯＭｒｅｆを変調回路２６への入力信号とし、変調回路２６は、電源電圧信号ＶＤＤＳに応じて変調信号ＰＷＭを補正することとしたため、負帰還信号ＣＰＳＴＳによる補償と電源電圧ＶＤＤに応じた補償とを行う場合であっても、電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳが重畳された重畳信号ＳＰＰＳを用いることで信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減することができ、もって回路規模やコストの低減を可能とし、負帰還信号ＣＰＳＴＳによる補償と電源電圧ＶＤＤに応じた補償とを適正に行うことができる。
なお、前記実施形態では、本発明の電力増幅回路及び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。
【００３６】
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】
【００３７】
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、２５は駆動波形信号発生回路、２６は変調回路、２８はデジタル電力増幅回路、２９は平滑フィルタ、３０はゲートドライブ回路、３１は加減算器、３２は補償器、３３は分離器、３４は三角波発振器、３５は比較部、３６は制御部、３７はＡ／Ｄコンバータ、３８は補償回路、３９はローパスフィルタ、４０はハイパスフィルタ、４１は加減算器、６２は制御部、６５はヘッドドライバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号を電力増幅する電力増幅回路に関し、例えば液体を噴射するアクチュエータへの駆動信号を電力増幅する液体噴射装置や、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、文字や画像等を印刷するようにした液体噴射型印刷装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射型印刷装置では、液体噴射ヘッドのノズルから液体を噴射するために、圧電素子などのアクチュエータが設けられ、このアクチュエータに所定の駆動信号を印加しなければならない。この駆動信号は、比較的電圧の高いものなので、駆動信号の基準となる駆動波形信号を電力増幅回路で電力増幅しなければならない。そこで、下記特許文献１では、アナログ電力増幅回路に比べて、電力損失が極めて小さく、小型化が可能なデジタル電力増幅回路を用い、駆動波形信号を変調回路でパルス変調して変調信号とし、その変調信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して電力増幅変調信号とし、その電力増幅変調信号を平滑フィルタで平滑化して、駆動信号としている。
【０００３】
一方、アクチュエータが圧電素子などの容量性負荷の場合、平滑フィルタ及びアクチュエータで構成されるフィルタの静電容量が、駆動されるアクチュエータの数によって変化してしまい、フィルタの静電容量が変化すると周波数特性が変化し、駆動信号の波形が変化してしまう。そこで、下記特許文献２では、２重の帰還回路を設け、駆動されるアクチュエータの数の変化に伴う駆動信号の波形の変化を抑制防止するようにしている。
これらに加え、下記特許文献３では、デジタル電力増幅回路でアクチュエータへの駆動信号を電力増幅する際、デジタル電力増幅回路への電源電圧の変動が駆動信号の電圧変動に影響することを考慮し、このデジタル電力増幅回路への電源電圧に応じて変調信号を補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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２００８−１３２７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献２に記載される液体噴射装置のような駆動信号、即ち出力信号の帰還信号を用いた補償と、電源電圧に応じた分圧信号を用いた補償とを行おうとする場合、通常は、それらを個別に取出す信号ラインが複数必要となり、デジタル化して処理を行う場合には、各信号ラインにＡ／Ｄコンバータが必要となるため、回路規模やコストの増大につながる。
本発明は、これらの諸問題に着目して開発されたものであり、信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減して回路規模やコストの低減を可能とする電力増幅回路及び液体噴射装置及び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】
【０００６】
上記諸問題を解決するため、本発明の電力増幅回路は、変調回路でパルス変調された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、出力信号を負荷に印加する平滑フィルタと、前記平滑フィルタの出力信号の位相を進めた負帰還信号と前記デジタル電力増幅回路の電源電圧を分圧した電源電圧信号が重畳された重畳信号とする補償器と、前記重畳信号を前記電源電圧信号と前記負帰還信号に分離する分離器と、入力信号と前記負帰還信号との差分信号を前記変調回路に入力する差分補償器とを備え、前記分離器は、前記電源電圧信号を前記変調回路に入力することによって、前記変調回路が変調する前記変調信号を補正させることを特徴とするものである。
【０００７】
この電力増幅回路によれば、負帰還信号による補償と電源電圧に応じた補償とを行う場合であっても、電源電圧信号と負帰還信号が重畳された重畳信号を用いることで信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減することができ、もって回路規模やコストの低減を可能とし、この重畳信号を電源電圧信号と負帰還信号に分離し、入力信号と負帰還信号との差分信号を変調回路に入力すると共に、電源電圧信号に応じて変調信号を補正することで、負帰還信号による補償と電源電圧に応じた補償とを適正に行うことができる。
【０００８】
また、前記分離器は、前記重畳信号から前記電源電圧信号を出力する第２の平滑フィルタと、前記重畳信号から前記負帰還信号を出力するハイパスフィルタとを備えたことを特徴とするものである。
この電力増幅回路によれば、重畳信号からローパスフィルタを通過して出力される電源電圧信号とハイパスフィルタを通過して出力される負帰還信号を確実に分離することができる。
【０００９】
また、前記分離器は、前記重畳信号から前記電源電圧信号を出力する第２の平滑フィルタと、前記重畳信号と前記電源電圧信号との差分信号を出力することによって、前記負帰還信号を出力する差分器とを備えたことを特徴とするものである。
この電力増幅回路によれば、ハイパスフィルタを用いて重畳信号から負帰還信号を分離する場合に比して、ハイパスフィルタによる位相進みがないことから、負帰還信号の位相進みを回避することができる。
【００１０】
また、本発明の液体噴射装置は、アクチュエータを駆動することに用いる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回路と、前記電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータの駆動信号とする平滑フィルタと、前記駆動信号の位相を進めた負帰還信号と前記デジタル電力増幅回路の電源電圧を分圧した電源電圧信号とが重畳された重畳信号とする補償器と、前記重畳信号を前記電源電圧信号と前記負帰還信号に分離する分離器と、前記駆動波形信号と前記負帰還信号との差分信号を前記変調回路への入力信号とする差分補償器とを備え、前記変調回路は、前記電源電圧信号に応じて前記変調信号を補正することを特徴とするものである。
【００１１】
この液体噴射装置によれば、負帰還信号による補償と電源電圧に応じた補償とを行う場合であっても、電源電圧信号と負帰還信号が重畳された重畳信号を用いることで信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減することができ、もって回路規模やコストの低減を可能とし、この重畳信号を電源電圧信号と負帰還信号に分離し、駆動波形信号と負帰還信号との差分信号を変調回路への入力信号とすると共に、電源電圧信号に応じて変調信号を補正することで、負帰還信号による補償と電源電圧に応じた補償とを適正に行うことができる。
また、本発明の液体噴射型印刷装置は、前記液体噴射装置を用いたことを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電力増幅回路及び液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の一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】アクチュエータの駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図７】図６の変調回路のブロック図である。
【図８】図６のデジタル電力増幅回路のブロック図である。
【図９】図６の平滑フィルタのブロック図である。
【図１０】図６の補償器のブロック図である。
【図１１】図６の分離器のブロック図である
【図１２】従来のアクチュエータ駆動回路で負帰還信号による補償と電源電圧に応じた補償とを行う場合のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の電力増幅回路及び液体噴射装置の一実施形態として、液体噴射型印刷装置に用いられたものについて説明する。
図１は、本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である。
【００１４】
図１中の符号２は、印刷媒体１の搬送ライン上方に設けられた複数の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。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。
【００１５】
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形成する。これを各色毎に行うことにより、搬送部４で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、１パスによる印刷を行うことができる。
【００１６】
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、本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。
【００１７】
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。
【００１８】
本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。
【００１９】
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。
【００２０】
図４には、本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。本実施形態では、中間電圧を中心に電圧が変化する信号とした。この駆動信号ＣＯＭは、アクチュエータ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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。また、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰのうち、駆動パルス選択特定データＳＩは、前述した駆動パルスＰＣＯＭのうち、どの駆動パルスＰＣＯＭを選択するかを示す２ｂｉｔのデータであり、ＳＰは、選択された駆動パルスＰＣＯＭのタイミングに合わせて後述の選択スイッチをオンオフ制御するための１６ｂｉｔの選択スイッチ制御データである。
【００２３】
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を保存するレジスタ２１１と、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（駆動パルスＰＣＯＭ）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。
【００２４】
レジスタ２１１には、クロック信号ＳＣＫの入力パルスに応じて駆動パルス選択データ信号ＳＩ＆ＳＰが入力され、そのうちの選択スイッチ制御データＳＰが所定のアドレスに記憶される。ラッチ回路２１２は、全アクチュエータ数分の選択スイッチ制御データＳＰがレジスタ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（駆動パルスＰＣＯＭ）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（選択スイッチ制御データ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、レジスタ２１１の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ（選択スイッチ制御データＳＰ）がラッチ回路２１２に保存された後、次の印刷情報をレジスタ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。
【００２５】
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。本実施形態の駆動回路は、予め記憶されている駆動波形データＤＷＣＯＭに基づいて、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の元、つまりアクチュエータ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、駆動波形信号発生回路２５で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭと後述する分離器からの負帰還信号との差分、具体的には駆動波形信号ＷＣＯＭから負帰還信号を減じた差分信号ＷＣＯＭｄｅｆを出力する差分補償器としての加減算器３１と、加減算器３１からの差分信号ＷＣＯＭｄｅｆをパルス変調して変調信号ＰＷＭを出力する変調回路２６と、変調回路２６からの変調信号ＰＷＭを電力増幅して電力増幅変調信号ＡＰＷＭを出力するデジタル電力増幅回路２８と、デジタル電力増幅回路２８からの電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑化して、駆動信号ＣＯＭとして出力する平滑フィルタ２９と、駆動信号ＣＯＭの位相を進めた負帰還信号ＣＰＳＴＳとすると共にデジタル電力増幅回路２８の電源電圧ＶＤＤを分圧して電源電圧信号ＶＤＤＳとし、両者を重畳した重畳信号ＳＰＰＳを出力する補償器３２と、補償器３２からの重畳信号ＳＰＰＳを再び電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳとに分離し、そのうち負帰還信号ＣＰＳＴＳを前記加減算器３１の減算側に入力し、且つ電源電圧信号ＶＤＤＳを前記変調回路２６に入力する分離器３３とを備えて構成される。
【００２６】
駆動波形信号発生回路２５は、ＣＰＵ６２ａから出力された駆動波形データＤＷＣＯＭを所定サンプリング周期分ホールド出力する。
駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調する変調回路２６には、図７に示すように、周知のパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）回路を用いた。パルス幅変調は、所定周波数の三角波信号を出力する三角波発振器３４と、三角波信号と駆動波形信号ＷＣＯＭを比較し、例えば駆動波形信号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ＰＷＭを出力する比較部３５とを備えて構成される。
【００２７】
なお、この変調回路２６も、前述した駆動波形信号発生回路２５も、差分補償器である加減算器３１も、実質的にプログラムによる演算処理によって構成される。そして、この変調回路２６は、前記分離器３３からの電源電圧信号ＶＤＤＳに応じて、三角波発振器３４による三角波信号の波高値、即ち振幅を調整するための演算処理を行う制御部３６が備えられている。前記特許文献３に記載されるように、デジタル電力増幅回路２８への電源電圧ＶＤＤが変化すると、最終出力である駆動信号ＣＯＭの電圧も変化してしまい、所望する印刷精度が得られない。そのため、その電源電圧ＶＤＤに相当する電源電圧信号ＶＤＤＳを用い、三角波信号の振幅を調整して、本来の駆動信号ＣＯＭの電圧が得られるように補正を行う。三角波信号の振幅調整による補正方法は、前記特許文献３を参照されたい。また、当該特許文献３に記載されるように、三角波信号の振幅調整に替えて、変調回路２６への入力信号の値を補正する方法を採用してもよい。また、変調回路２６には、この他にパルス密度変調（ＰＤＭ）回路などの周知のパルス変調回路を用いることができる。
【００２８】
デジタル電力増幅回路２８は、図８に示すように、実質的に電力を増幅するためのハイサイド側スイッチング素子Ｑ１及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２からなるハーフブリッジ出力段２１と、変調回路２６からの変調信号ＰＷＭに基づいて、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＨ、ＧＬを調整するためのゲートドライブ回路３０とを備えて構成されている。デジタル電力増幅回路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−ソース間信号ＧＨはハイレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはローレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はオン状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はオフ状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段２１の出力電圧Ｖａは、供給電圧ＶＤＤとなる。一方、変調信号がローレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間信号ＧＨはローレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはハイレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はオフ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はオン状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段２１の出力電圧Ｖａは０となる。
【００２９】
このようにハイサイドスイッチング素子Ｑ１及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２がデジタル駆動される場合には、オン状態のスイッチング素子に電流が流れるが、ドレイン−ソース間の抵抗値は非常に小さく、損失は殆ど発生しない。また、オフ状態のスイッチング素子には電流が流れないので損失は発生しない。従って、このデジタル電力増幅回路２８の損失そのものは極めて小さく、小型のＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を使用することができる。
平滑フィルタ２９には、図９に示すように、１つのコンデンサＣと１つのコイル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、前記選択スイッチ２０１を介してアクチュエータ２２に駆動信号ＣＯＭを出力する。
【００３０】
補償器３２は、図１０に示すように、後述するハイパスフィルタと分圧器の共通出力端から出力される、アナログ負帰還信号ＣＰＳＴＳＡとアナログ電源電圧信号ＶＤＤＳＡのアナログ重畳信号ＳＰＰＳＡを出力するアナログ補償回路３８と、前記アナログ補償回路３８からのアナログ重畳信号ＳＰＰＳＡをデジタル変換して重畳信号ＳＰＰＳを出力するＡ／Ｄコンバータ３７とを備えて構成される。アナログ補償回路３８は、１つのコンデンサＣ１と１つの抵抗Ｒ２から構成され、駆動信号ＣＯＭの位相を進めてアナログ負帰還信号ＣＰＳＴＳＡを出力するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタの１つの抵抗Ｒ２ともう１つの抵抗Ｒ１とで構成され、電源電圧ＶＤＤに応じたアナログ電源電圧信号ＶＤＤＳＡを出力する分圧器との組合せで構成される。アナログ補償回路３８では、ハイパスフィルタの抵抗Ｒ２と分圧器の抵抗Ｒ２を共用化することで、抵抗の数を低減することができ、アナログ重畳信号ＳＰＰＳＡを１つのＡ／Ｄコンバータ３７でデジタル化することにより、Ａ／Ｄコンバータの数を低減することができる。
【００３１】
分離器３３は、図１１に示すように、２つの形態をとり得る。デジタル変換された重畳信号ＳＰＰＳのうち、電源電圧信号ＶＤＤＳは変動の少ない、所謂低周波成分であり、位相の進められた負帰還信号ＣＰＳＴＳは変動の速い、所謂高周波成分である。そのため、分離器３３としては、図１１ａに示すように、重畳信号ＳＰＰＳのうちの低周波成分である電源電圧信号ＶＤＤＳを通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）３９（平滑フィルタ２９と区別する意味で第２の平滑フィルタとも呼ぶ）と、高周波成分である負帰還信号ＣＰＳＴＳを通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０の組合せと、図１１ｂに示すように、同じく重畳信号ＶＤＤＳのうちの低周波成分である電源電圧信号ＶＤＤＳを通過させるローパスフィルタ３９と、重畳信号ＳＰＰＳからローパスフィルタ３９の出力である電源電圧信号ＶＤＤＳを減じて負帰還信号ＣＰＳＴＳを出力する加減算器（差分器）４１の組合せの２つの形態が考えられる。このうち、ローパスフィルタ３９とハイパスフィルタ４０の組合せで分離器３３を構成すれば、電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳを確実に分離することができるという利点がある。また、ローパスフィルタ３９と加減算器４１との組合せで分離器３３を構成すれば、特に負帰還信号ＣＰＳＴＳの位相進みを回避することができるという利点がある。ちなみに、重畳信号ＳＰＰＳはデジタル化されているので、電源電圧信号ＶＤＤＳを通過させるローパスフィルタ３９も、負帰還信号ＣＰＳＴＳを通過させるハイパスフィルタ４０も、重畳信号ＳＰＰＳから電源電圧信号ＶＤＤＳを減じて負帰還信号ＣＰＳＴＳを出力する加減算器４１も、全てデジタル化、即ちプログラムによる演算処理で構築することができる。
【００３２】
ここで、本実施形態の作用効果をよりわかりやすくするために、デジタル化された電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳを個別に抽出して変調回路２６及び加減算器３１に個々に入力しようとした場合の比較例を示す。比較例では、図１２に示すように、当然ながら、２つの信号ラインが必要となる。また、例えばデジタル電力増幅回路２８への電源電圧ＶＤＤに応じた電源電圧信号ＶＤＤＳの信号ラインには、例えば前記抵抗Ｒ１、Ｒ２による分圧器５０１と、Ａ／Ｄコンバータ５０２が必要となり、駆動信号ＣＯＭの位相を進めた負帰還信号ＣＰＳＴＳの信号ラインには、例えばコンデンサＣ３と抵抗Ｒ３によるハイパスフィルタ５０３と、Ａ／Ｄコンバータ５０４が必要となる。これらは何れも実装であり、その分だけ、回路規模やコストの増大につながる。
【００３３】
比較例に対して、本実施形態の電力増幅回路では、変調回路２６でパルス変調された変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２８で電力増幅し、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルタ２９で平滑化して、その出力信号（駆動信号ＣＯＭ）を負荷（アクチュエータ２２）に印加すると共に、補償器３２で、平滑フィルタ２９の出力信号（駆動信号ＣＯＭ）の位相を進めると共にデジタル電力増幅回路２８の電源電圧ＶＤＤを分圧して、両者が重畳された重畳信号ＳＰＰＳとし、分離器３３で、重畳信号ＳＰＰＳを電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳに分離し、差分補償器である加減算器３１で、入力信号（駆動波形信号ＷＣＯＭ）と負帰還信号ＣＰＳＴＳとの差分信号ＷＣＯＭｄｅｆを変調回路２６に入力し、変調回路２６は、電源電圧信号ＶＤＤＳに応じて変調信号ＰＷＭを補正することとしたため、負帰還信号ＣＰＳＴＳによる補償と電源電圧ＶＤＤに応じた補償とを行う場合であっても、電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳが重畳された重畳信号ＳＰＰＳを用いることで信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減することができ、もって回路規模やコストの低減を可能とし、負帰還信号ＣＰＳＴＳによる補償と電源電圧ＶＤＤに応じた補償とを適正に行うことができる。
【００３４】
また、補償器３２の重畳信号ＳＰＰＳから電源電圧信号ＶＤＤＳを出力するローパスフィルタ３９と、補償器３２の重畳信号ＳＰＰＳから負帰還信号ＣＰＳＴＳを出力するハイパスフィルタ４０とで分離器３３を構成することにより、重畳信号ＳＰＰＳから電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳを確実に分離することができる。
また、補償器３２の重畳信号ＳＰＰＳから電源電圧信号ＶＤＤＳを出力するローパスフィルタ３９と、補償器３２の重畳信号ＳＰＰＳとローパスフィルタ３９の電源電圧信号ＶＤＤＳとの差分動作を行い、負帰還信号ＣＰＳＴＳを出力する差分器としての加減算器４１とで分離器３３を構成することにより、負帰還信号ＣＰＳＴＳの位相進みを回避することができる。
【００３５】
また、本実施形態の液体噴射装置では、駆動波形信号発生回路２５で駆動波形信号ＷＣＯＭを発生し、駆動波形信号発生回路２５からの信号を変調回路２６でパルス変調して変調信号ＰＷＭとし、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２８で電力増幅して電力増幅変調信号ＡＰＷＭとし、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルタ２９で平滑化してアクチュエータ２２の駆動信号ＣＯＭとすると共に、補償器３２で、駆動信号ＣＯＭの位相を進めると共にデジタル電力増幅回路２８の電源電圧ＶＤＤを分圧し、両者が重畳された重畳信号ＳＰＰＳとし、分離器３３で、重畳信号ＳＰＰＳを電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳに分離し、差分補償器である加減算器３１で、駆動波形信号ＷＣＯＭと負帰還信号ＣＰＳＴＳとの差分信号ＷＣＯＭｒｅｆを変調回路２６への入力信号とし、変調回路２６は、電源電圧信号ＶＤＤＳに応じて変調信号ＰＷＭを補正することとしたため、負帰還信号ＣＰＳＴＳによる補償と電源電圧ＶＤＤに応じた補償とを行う場合であっても、電源電圧信号ＶＤＤＳと負帰還信号ＣＰＳＴＳが重畳された重畳信号ＳＰＰＳを用いることで信号ライン数やＡ／Ｄコンバータの数を低減することができ、もって回路規模やコストの低減を可能とし、負帰還信号ＣＰＳＴＳによる補償と電源電圧ＶＤＤに応じた補償とを適正に行うことができる。
なお、前記実施形態では、本発明の電力増幅回路及び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。
【００３６】
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】
【００３７】
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、２５は駆動波形信号発生回路、２６は変調回路、２８はデジタル電力増幅回路、２９は平滑フィルタ、３０はゲートドライブ回路、３１は加減算器、３２は補償器、３３は分離器、３４は三角波発振器、３５は比較部、３６は制御部、３７はＡ／Ｄコンバータ、３８は補償回路、３９はローパスフィルタ、４０はハイパスフィルタ、４１は加減算器、６２は制御部、６５はヘッドドライバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調回路でパルス変調された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、出力信号を負荷に印加する平滑フィルタと、
前記平滑フィルタの出力信号の位相を進めた負帰還信号と前記デジタル電力増幅回路の電源電圧を分圧した電源電圧信号が重畳された重畳信号とする補償器と、
前記重畳信号を前記電源電圧信号と前記負帰還信号に分離する分離器と、
入力信号と前記負帰還信号との差分信号を前記変調回路に入力する差分補償器とを備え、
前記分離器は、前記電源電圧信号を前記変調回路に入力することによって、前記変調回路が変調する前記変調信号を補正させることを特徴とする電力増幅回路。
【請求項２】
前記分離器は、前記重畳信号から前記電源電圧信号を出力する第２の平滑フィルタと、
前記重畳信号から前記負帰還信号を出力するハイパスフィルタとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力増幅回路。
【請求項３】
前記分離器は、前記重畳信号から前記電源電圧信号を出力する第２の平滑フィルタと、
前記重畳信号と前記電源電圧信号との差分信号を出力することによって、前記負帰還信号を出力する差分器とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力増幅回路。
【請求項４】
アクチュエータを駆動することに用いる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回路と、
前記電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータの駆動信号とする平滑フィルタと、
前記駆動信号の位相を進めた負帰還信号と前記デジタル電力増幅回路の電源電圧を分圧した電源電圧信号とが重畳された重畳信号とする補償器と、
前記重畳信号を前記電源電圧信号と前記負帰還信号に分離する分離器と、
前記駆動波形信号と前記負帰還信号との差分信号を前記変調回路への入力信号とする差分補償器とを備え、
前記変調回路は、前記電源電圧信号に応じて前記変調信号を補正す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を備えた液体噴射型印刷装置。
【請求項１】
変調回路でパルス変調された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、出力信号を負荷に印加する平滑フィルタと、
前記平滑フィルタの出力信号の位相を進めた負帰還信号と前記デジタル電力増幅回路の電源電圧を分圧した電源電圧信号が重畳された重畳信号とする補償器と、
前記重畳信号を前記電源電圧信号と前記負帰還信号に分離する分離器と、
入力信号と前記負帰還信号との差分信号を前記変調回路に入力する差分補償器とを備え、
前記分離器は、前記電源電圧信号を前記変調回路に入力することによって、前記変調回路が変調する前記変調信号を補正させることを特徴とする電力増幅回路。
【請求項２】
前記分離器は、前記重畳信号から前記電源電圧信号を出力する第２の平滑フィルタと、
前記重畳信号から前記負帰還信号を出力するハイパスフィルタとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力増幅回路。
【請求項３】
前記分離器は、前記重畳信号から前記電源電圧信号を出力する第２の平滑フィルタと、
前記重畳信号と前記電源電圧信号との差分信号を出力することによって、前記負帰還信号を出力する差分器とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力増幅回路。
【請求項４】
アクチュエータを駆動することに用いる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回路と、
前記電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータの駆動信号とする平滑フィルタと、
前記駆動信号の位相を進めた負帰還信号と前記デジタル電力増幅回路の電源電圧を分圧した電源電圧信号とが重畳された重畳信号とする補償器と、
前記重畳信号を前記電源電圧信号と前記負帰還信号に分離する分離器と、
前記駆動波形信号と前記負帰還信号との差分信号を前記変調回路への入力信号とする差分補償器とを備え、
前記変調回路は、前記電源電圧信号に応じて前記変調信号を補正す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２０１１−８８２９４（Ｐ２０１１−８８２９４Ａ）
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４１６４３（Ｐ２００９−２４１６４３）
【出願日】平成２１年１０月２０日（２００９．１０．２０）
【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６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２０日（２００９．１０．２０）
【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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