CN102233726B - 容性负载驱动装置以及液体喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供容性负载驱动装置以及液体喷射装置，它们具有：驱动波形信号生成电路，其生成驱动波形信号；减法器，其输出驱动波形信号与反馈信号之间的差分信号；调制电路，其对差分信号进行脉冲调制而输出调制信号；数字功率放大电路，其对调制信号进行功率放大而输出功率放大调制信号；平滑滤波器，其对功率放大调制信号进行平滑而输出容性负载的驱动信号；反馈电路，其将驱动信号作为反馈信号；以及反馈电路特性调整单元，其根据所驱动的容性负载的电容，调整反馈电路的频率特性。

Description

容性负载驱动装置以及液体喷射装置

本申请主张于2010年4月15日递交的日本专利申请第2010-093756号的优先权，并以引证的方式将其全部内容结合于此。

技术领域

本发明涉及对压电元件等容性负载施加驱动信号而进行驱动的容性负载驱动装置。并且，本发明涉及将容性负载作为致动器，对该致动器施加驱动信号来喷射液体的液体喷射装置。

背景技术

在数字功率放大电路对由规定的电压波形构成的驱动波形信号进行功率放大而形成针对由容性负载构成的致动器的驱动信号的情况下，调制电路对驱动波形信号进行脉冲调制而形成调制信号，数字功率放大电路对该调制信号进行功率放大而形成功率放大调制信号，平滑滤波器对该功率放大调制信号进行平滑而形成驱动信号。

与容性负载驱动装置连接着多个作为压电元件等容性负载的致动器。在通过容性负载驱动装置驱动的致动器的数量发生变化时，由平滑滤波器和所驱动的致动器的静电电容构成的滤波器的频率特性发生变化。其结果，有时导致驱动信号的波形发生变化。为了解决该问题，在美国公开公报2009/0140780的容性负载驱动装置中，针对每个致动器平联配置与致动器的静电电容相同的电容(以下，也记为虚设负载)。所驱动的致动器与驱动电路连接，在致动器未被驱动时，使虚设负载与驱动电路连接。由此，使致动器以及由虚设负载的静电电容和平滑滤波器构成的滤波器的频率特性恒定。另外，将调制部所进行的脉冲调制的频率称为调制频率或载波频率。

但是，对于美国公开公报2009/0140780的容性负载驱动装置而言，即使在不驱动致动器的情况下，也会因虚设负载而消耗电力，因此功耗大。

发明内容

本发明提供无需使用虚设负载，即可抑制由平滑滤波器和所驱动的致动器的静电电容构成的滤波器的频率特性的变化的容性负载驱动装置和液体喷射装置。

本发明的容性负载驱动装置具有：驱动波形信号生成电路，其生成驱动波形信号；减法器，其输出所述驱动波形信号与反馈信号之间的差分信号；调制电路，其对所述差分信号进行脉冲调制而输出调制信号；数字功率放大电路，其对所述调制信号进行功率放大而输出功率放大调制信号；平滑滤波器，其对所述功率放大调制信号进行平滑而输出容性负载的驱动信号；反馈电路，其将所述驱动信号作为所述反馈信号；以及反馈电路特性调整单元，其根据所驱动的所述容性负载的电容，调整所述反馈电路的频率特性。

根据该容性负载驱动装置，在从反馈电路反馈驱动信号而将其作为反馈信号时，根据所驱动的容性负载的电容调整反馈电路的频率特性。由此，无需使用虚设负载，即可抑制由平滑滤波器和所驱动的容性负载的静电电容构成的滤波器的频率特性的变化。

并且，在上述的容性负载驱动装置中，该容性负载驱动装置还具有第2反馈电路，该第2反馈电路的频率特性与所述反馈电路不同，所述反馈电路特性调整单元根据所驱动的所述容性负载的电容，对所述反馈电路与所述第2反馈电路进行切换。

根据该容性负载驱动装置，通过对反馈电路与第2反馈电路进行切换，能够大幅改变反馈电路的频率特性。而且，能够抑制由平滑滤波器和所驱动的容性负载的静电电容构成的滤波器的频率特性大幅地变化。

并且，在上述的容性负载驱动装置中，所述反馈电路具有用于变更频率特性的第1元件和第2元件，所述反馈电路特性调整单元根据所驱动的所述容性负载的电容，对所述第1元件与所述第2元件进行切换。

根据该容性负载驱动装置，通过对构成反馈电路的元件进行切换，能够变更反馈电路的频率特性。因此，能够缩小反馈电路的电路规模。

并且，在上述的容性负载驱动装置中，所述反馈电路具有增益特性调整电路，该增益特性调整电路调整对于频率的增益特性，所述反馈电路特性调整单元根据所驱动的所述容性负载的电容，调整所述反馈电路的所述增益特性。

根据该容性负载驱动装置，能够缩小反馈电路的电路规模。

并且，本发明的喷射液体的液体喷射装置具有：上述容性负载驱动装置；以及作为所述容性负载的致动器，其由所述容性负载驱动装置进行驱动。

根据该液体喷射装置，在从反馈电路反馈驱动信号而将其作为反馈信号时，根据所驱动的容性负载的电容调整反馈电路的频率特性。由此，无需使用虚设负载，即可抑制由平滑滤波器和所驱动的容性负载的静电电容构成的滤波器的频率特性的变化。因此，与以往相比，能够进行高精度的液体喷射。

附图说明

图1是示出使用了容性负载驱动装置的喷墨打印机的第1实施方式的主视图。

图2是喷墨打印头附近的俯视图。

图3是喷墨打印机的控制装置的框图。

图4是作为容性负载的致动器的驱动信号的说明图。

图5是开关控制器的框图。

图6是示出致动器驱动电路的第1实施例的框图。

图7是在图6的调制部中进行的运算处理的流程图。

图8是驱动致动器数量及反馈电路选择信号的时序图。

图9是说明图6的驱动电路的作用的频率特性图。

图10是没有设置反馈电路时的驱动电路的频率特性图。

图11是示出仅设置一个反馈电路时的驱动电路的一例的频率特性图。

图12是说明图11的驱动电路的作用的频率特性图。

图13是驱动致动器数量发生变化时由平滑电路和致动器的静电电容构成的滤波器的频率特性图。

图14是示出驱动致动器数量发生变化时图11的驱动电路的作用的频率特性图。

图15是示出驱动致动器数量发生变化时图11的驱动电路的作用的频率特性图。

图16是示出致动器驱动电路的第2实施例的框图。

图17是设计反馈电路的说明图。

图18是示出致动器驱动电路的第3及第4实施例的框图。

图19是示出致动器驱动电路的第5实施例的框图。

图20是说明图19的驱动电路的作用的频率特性图。

图21是示出致动器驱动电路的第6实施例的框图。

图22是说明图21的驱动电路的作用的频率特性图。

图23是示出致动器驱动电路的第7实施例的框图。

图24是示出致动器驱动电路的第8实施例的框图。

图25是利用图24的致动器驱动电路检测电流的说明图。

具体实施方式

现对本发明的容性负载驱动装置的第1实施方式进行说明。

图1是本实施方式的喷墨打印机的主视图。在图1中，示出了如下的线列打印头(line head)型喷墨打印机：印刷介质1从图的左侧向右侧沿箭头方向输送，在其输送过程中的打印区域中进行打印。

关于设置在印刷介质1的输送线上方的多个喷墨打印头2，这多个喷墨打印头2以在印刷介质输送方向上排成两列的方式并排设置在与印刷介质输送方向交叉的方向上，且分别固定在打印头固定板7上。在各喷墨打印头2的最下方的面(喷嘴面)上形成有多个喷嘴。如图2所示，喷嘴按照所喷射的墨料的每种颜色，在与印刷介质输送方向交叉的方向上配置成列状。以下，将该列称为喷嘴列。另外，将该列的方向称为喷嘴列方向。由配置在与印刷介质输送方向交叉的方向上的所有的喷墨打印头2的喷嘴列，形成了遍及印刷介质1的与输送方向交叉的方向上的宽度总长的线列打印头。

从未图示的墨盒经由供墨管向喷墨打印头2提供例如黄(Y)、品红(M)、青(C)和黑(K)这四种颜色的墨料。通过从形成于喷墨打印头2上的喷嘴向必要部位喷射必要量的墨料，由此在印刷介质1上形成微小的点(dot)。通过按照每种颜色进行该喷射，由此，只需使由输送部4输送的印刷介质1通过一次(一条路径)，就能完成印刷。在本实施方式中，使用了压电方式作为从喷墨打印头2的喷嘴喷射墨料的方法。关于压电方式，当向作为致动器的压电元件提供了驱动信号时，压力室内的振动板产生位移而使压力室内的容积发生变化，由于此时产生的压力变化，使得从喷嘴喷射出压力室内的墨料。在压电方式中，可通过调整驱动信号的波峰值和电压增减斜率，来调整墨料的喷射量。另外，本发明同样也可以应用于压电方式以外的喷墨方法。

在喷墨打印头2的下方设置有用于在输送方向上输送印刷介质1的输送部4。输送部4通过在驱动辊8和从动辊9上卷绕输送带6而构成。驱动辊8与未图示的电动机相连。在输送带6的内侧设置了未图示的吸附装置，该吸附装置用于将印刷介质1吸附在该输送带6的表面上。对于吸附装置，例如可使用借助于负压将印刷介质1吸附在输送带6上的空气吸附装置、或借助于静电力将印刷介质1吸附在输送带6上的静电吸附装置等。当进纸辊5将一张印刷介质1从进纸部3送到输送带6上、且电动机对驱动辊8进行了旋转驱动时，输送带6向印刷介质输送方向旋转，由吸附装置将印刷介质1吸附在输送带6上而进行输送。在该印刷介质1的输送过程中，从喷墨打印头2喷射墨料进行印刷。印刷结束后的印刷介质1被排出到输送方向下游侧的出纸部10。在所述输送带6上安装了例如由线性编码器等构成的印刷基准信号输出装置。根据从印刷基准信号输出装置输出的与所要求的分辨率相应的脉冲信号，从后述的驱动电路向致动器输出驱动信号，由此向印刷介质1上的规定位置处喷射预定颜色的墨料。由所喷射的墨料形成的点在印刷介质1上描绘出预定的图像。

在本实施方式的喷墨打印机中，设置有用于对喷墨打印机进行控制的控制装置11。如图3所示，该控制装置11具有：由计算机系统构成的控制部13，该控制部13读入从主计算机12输入的印刷数据，根据印刷数据执行印刷处理等运算处理；进纸辊电机驱动器15，该进纸辊电机驱动器15对与进纸辊5连接的进纸辊电机14进行驱动控制；打印头驱动器16，其对喷墨打印头2进行驱动控制；以及电动机驱动器18，其对与驱动辊8连接的电动机17进行驱动控制。

控制部13具有：CPU(Central Processing Unit)13a，其执行印刷处理等各种处理；RAM(Random Access Memory)13b，其临时存储所输入的印刷数据或执行该印刷数据的印刷处理等时的各种数据，或者临时展开印刷处理等的程序；以及由非易失性半导体存储器构成的ROM(Read-Only Memory)13c，其存储由CPU 13a执行的控制程序等。控制部13在从主计算机12得到印刷数据(图像数据)时，由CPU 13a对该印刷数据执行预定的处理，计算关于是从哪个喷嘴喷射墨料或喷射何种程度的墨料的喷嘴选择数据(驱动脉冲选择数据)。CPU 13a根据印刷数据、驱动脉冲选择数据以及来自各种传感器的输入数据，向进纸辊电机驱动器15、打印头驱动器16和电动机驱动器18输出控制信号和驱动信号。进纸辊电机14、电动机17和喷墨打印头2的致动器等各自根据控制信号和驱动信号而工作，执行印刷介质1的进纸、输送和出纸、以及针对印刷介质1的印刷处理。控制部62的各构成要素经由未图示的总线电连接。

图4是从打印头驱动器16向喷墨打印头2提供的驱动信号，是用于驱动作为驱动信号的压电元件的驱动信号COM的一例。在本实施方式中，驱动信号COM是电压以中间电压为中心而变化的信号。驱动信号COM是由作为单位驱动信号的驱动脉冲PCOM按时序相连而形成的，该驱动脉冲PCOM对致动器进行驱动而喷射墨料。驱动脉冲PCOM的上升部分是扩大与喷嘴连通的压力室的容积而吸入墨料的阶段。驱动脉冲PCOM的下降部分是缩小压力室的容积而压出墨料的阶段。压出墨料的结果是从喷嘴喷射出墨料。

通过将由电压梯形波构成的驱动脉冲PCOM的电压增减斜率和/或波峰值变更为各种值，能够改变墨料的吸入量和吸入速度、以及墨料的压出量和压出速度。由此，能够改变墨料的喷射量而得到不同大小的点。在按时序连接多个驱动脉冲PCOM的情况下，可以选择单独的驱动脉冲PCOM提供给致动器19，或者也可以选择多个驱动脉冲PCOM提供给致动器19。另外，图4的左端的驱动脉冲PCOM1是仅吸入墨料而不压出墨料的脉冲。这称之为微振动，用于抑制喷嘴发生黏连而无法喷射墨料的状况。

除了驱动信号COM以外，还从图3的控制装置向喷墨打印头2输入以下信号作为控制信号：驱动脉冲选择指定数据SI，该驱动脉冲选择指定数据SI表示根据印刷数据从驱动脉冲PCOM中选择哪种驱动脉冲PCOM；以及在针对所有喷嘴输入了喷嘴选择数据后、输入的锁存信号LAT和通道信号CH以及时钟信号SCK，锁存信号LAT和通道信号CH根据驱动脉冲选择指定数据SI而使驱动信号COM与喷墨打印头2的致动器连接，时钟信号SCK用于将驱动脉冲选择指定数据SI作为串联信号发送到喷墨打印头2。另外，以下将驱动致动器19的驱动信号的最小单位设为驱动脉冲PCOM，将按时序连接驱动脉冲PCOM后的信号整体记为驱动信号COM。利用锁存信号LAT开始输出一连串的驱动信号COM，按照每个通道信号CH输出驱动脉冲PCOM。

图5是在喷墨打印头2内构筑的开关控制器的具体结构，该开关控制器用于向致动器19提供驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)。开关控制器具有：寄存器20，其保存驱动脉冲选择指定数据SI，该驱动脉冲选择指定数据SI用于指定与喷射墨料的喷嘴对应的致动器19；锁存电路21，其临时保存寄存器20的数据；以及电平转换器22，该电平转换器22对锁存电路21的输出进行电平转换并提供给选择开关23，由此将驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)与致动器19连接。

电平转换器22用于将电平转换为能够使选择开关23接通、断开的电平。驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)的电压比锁存电路21的输出电压高，选择开关23的工作电压范围也被设定得较高，因此需要进行电平的转换。基于电平转换器22而使选择开关23闭合的致动器19根据驱动脉冲选择指定数据SI，按规定的连接定时与驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)连接。在锁存电路21中保存了驱动脉冲选择指定数据SI之后，向寄存器20输入接下来的印刷信息，按照墨料的喷射定时依次更新锁存电路21的保存数据。图5的HGND是致动器19的接地端。即使在利用选择开关23将致动器19从驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)分开后(选择开关23断开)，致动器19的输入电压仍然保持分开之前的电压。即，致动器19是容性负载。

附图示出了致动器19的驱动电路的概略结构。驱动电路构筑在控制装置11的打印头驱动器16内。驱动电路具有：驱动波形信号生成电路24，该驱动波形信号生成电路24根据预先存储的驱动波形数据DWCOM，生成作为驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)的基础的驱动波形信号WCOM，该驱动波形信号WCOM是对致动器19的驱动进行控制的信号的基准；减法器25，其从驱动波形信号生成电路24生成的驱动波形信号WCOM中减去反馈信号Ref而输出差分信号Diff；调制电路26，其对从减法器25输出的差分信号Diff进行脉冲调制；数字功率放大电路27，其对由调制电路26进行脉冲调制后的调制信号PWM进行功率放大；平滑滤波器28，其对由数字功率放大电路27进行功率放大后的功率放大调制信号APWM进行平滑，将其作为驱动信号COM输出到致动器19；第1反馈电路201，其将作为平滑滤波器28的输出的驱动信号COM反馈给减法器25；第2反馈电路202，其将驱动信号COM反馈给减法器25；切换开关203，其将第1反馈电路201或第2反馈电路202中的任意一个连接到减法器25；以及调整部204，其根据驱动脉冲选择指定数据SI，进行切换开关203的切换。虽然设置了第1反馈电路201和第2反馈电路这两个反馈电路，但反馈电路的数量不限定于此。也可以具有比两个更多的反馈电路。

驱动波形信号生成电路24将由数字数据构成的驱动波形数据DWCOM转换成电压信号，将其保持规定的采样周期而进行输出。减法器25是安装了比例常数用电阻的普通的模拟减法电路。调制电路26是公知的脉宽调制(PWM：Pluse WidthModulation)电路。脉宽调制电路具有：三角波生成电路31，其输出规定频率的三角波信号；以及比较器32，其对三角波信号与差分信号Diff进行比较，当差分信号Diff比三角波信号大时，输出成为工作状态(on-duty)的脉冲占空比的调制信号PWM。调制电路26还可以使用除此之外的脉冲密度调制(PDM)电路等公知的脉冲调制部。驱动波形信号生成电路24、减法器25和调制电路26还可通过运算处理来构筑。例如在控制装置11的控制部13内通过编程来构筑驱动波形信号生成电路24、减法器25、调制电路26。

如图6所示，数字功率放大电路27具有：半桥输出级33，其由用于功率放大的高侧开关元件Q1和低侧开关元件Q2构成；栅极驱动电路34，其用于根据来自调制电路26的调制信号PWM，调整高侧开关元件Q1的栅源间信号GH和低侧开关元件Q2的栅源间信号GL。在数字功率放大电路27中，当调制信号为高电平时，高侧开关元件Q1的栅源间信号GH为高电平，低侧开关元件Q2的栅源间信号GL为低电平。换言之，高侧开关元件Q1成为接通状态，低侧开关元件Q2成为断开状态。其结果，半桥输出级33的输出电压Va成为供给电压VDD。另一方面，当调制信号为低电平时，高侧开关元件Q1的栅源间信号GH为低电平，低侧开关元件Q2的栅源间信号GL为高电平。换言之，高侧开关元件Q1成为断开状态，低侧开关元件Q2成为接通状态。其结果，半桥输出级21的输出电压Va为Q。

在对高侧开关元件Q1和低侧开关元件Q2进行数字驱动的情况下，在接通状态的开关元件中流过电流，但由于漏源间的电阻值非常小，所以基本不会发生损耗。而在对高侧开关元件Q1和低侧开关元件Q2进行数字驱动的情况下，在断开状态的开关元件中不流过电流，因此不会产生损失。数字功率放大电路27的损耗非常小，可以使用小型的MOSFET等开关元件。

如图6所示，平滑滤波器28是二阶低通滤波器，该二阶低通滤波器由一个电感器L和一个电容器C构成。利用平滑滤波器28使调制电路26产生的调制频率、即脉冲调制的频率成分的信号振幅衰减而将其去除，向致动器19输出驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)。

第1反馈电路201及第2反馈电路202是将由一个电容器和一个接地电阻构成的高通滤波器、和由一个电阻和一个接地电容器构成的低通滤波器串联连接的电路。众所周知，可以通过变更电路元件的电阻值或电容值来改变电路的频率特性。第1反馈电路201的频率特性与第2反馈电路202的频率特性具有不同的频率特性。关于第1反馈电路201及第2反馈电路202的频率特性的设定方法，将在后面叙述。切换开关203根据来自调整部204的第1反馈电路选择信号或第2反馈电路选择信号，选择并切换为第1反馈电路201或第2反馈电路202，将其连接到减法器25的负反馈端子。

调整部204进行图7所示的运算处理，进行切换开关203的切换。调整部204也可以在控制部13内通过编程来进行构筑。图7的运算处理是在下一个驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)的输出定时之前进行的。在步骤S1中，根据驱动脉冲选择指定数据SI计算驱动致动器数量n。如上所述，驱动脉冲选择指定数据SI用于确定是对哪个喷嘴的致动器19施加驱动脉冲PCOM。根据驱动脉冲选择指定数据SI，能够求出被施加了驱动脉冲PCOM、即被驱动的致动器19的数量。

接着，转移到步骤S2，读入预先存储的频率特性切换规定值A。对于频率特性切换规定值A，例如应用了相当于所有致动器数量的一半的数值。

接着，转移到步骤S3，判定在步骤S1中计算出的驱动致动器数量n是否为频率特性切换规定值A以下。在驱动致动器数量n为频率特性切换规定值A以下的情况下，转移到步骤S4，在驱动致动器数量n比频率特性切换规定值A大的情况下，转移到步骤S5。

在步骤S4中，使第1反馈电路选择信号成为接通状态(高电平)、且使第2反馈电路选择信号成为断开状态(低电平)之后，返回到主程序。

在步骤S5中，使第2反馈电路选择信号成为接通状态(高电平)、且使第1反馈电路选择信号成为断开状态(低电平)之后，返回到主程序。

在驱动致动器数量n如图8所示地随时间变化的情况下，如果驱动致动器数量n为频率特性切换规定值A以下，则第1反馈电路选择信号为高电平(第2反馈电路选择信号为低电平)，第1反馈电路201与减法器25的负反馈端子连接。如果驱动致动器数量n超过频率特性切换规定值A，则第2反馈电路选择信号为高电平(第1反馈电路选择信号为低电平)，第2反馈电路202与减法器25的负反馈端子连接。

在图9a中，用实线表示驱动致动器数量n为频率特性切换规定值A以下时的输出增益(频率特性)，用双点划线表示由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的增益(频率特性)，用单点划线表示所选择的第1反馈电路201的增益(频率特性)。在图9b中，用实线表示驱动致动器数量n比频率特性切换规定值A大时的输出增益(频率特性)，用双点划线表示由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的增益(频率特性)，用单点划线表示所选择的第2反馈电路202的增益(频率特性)。

如图9a所示，在驱动致动器数量小的情况下，在靠高频的一侧存在振幅大的谐振。如图9b所示，在驱动致动器数量大的情况下，在靠低频的一侧存在振幅小的谐振。如图9a所示，针对驱动致动器数量n为频率特性切换规定值A以下时所选择的第1反馈电路201的频率特性，通过将高通区域的增益设定得较大且使低截止区向高频带侧扩展，由此，增大振幅且使存在于靠高频的一侧的谐振衰减，并且，在到达由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的高截止区之前，使得输出增益一直是平直的。如图9b所示，针对驱动致动器数量n比频率特性切换规定值A大时所选择的第2反馈电路202的频率特性，通过将高通区域的增益设定得较小且将低截止区抑制在低频带，由此，减小振幅且使存在于靠低频的一侧的谐振衰减，并且，在到达由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的高截止区之前，使得输出增益一直是平直的。

对第1反馈电路201及第2反馈电路202的设定方法进行说明。在构成平滑滤波器28的二阶低通滤波器中，由于未安装阻尼电阻，因此如图10所示，在高截止频带的低频侧存在谐振。可利用图11所示的一个反馈电路来使谐振衰减。通过如图12中单点划线所示地设定反馈电路的增益(频率特性)，能够使双点划线所示的由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的增益(频率特性)的谐振衰减，从而得到实线所示的不存在峰值的、平直的输出增益(频率特性)。

针对图2所示的所有喷嘴均设置了致动器19。图5所示的选择开关23已闭合的致动器19被施加驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)，被施加了驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)的致动器19得到驱动。致动器19具有容性负载，即静电电容。在平滑滤波器28中，与该平滑滤波器28的电容器C并联连接着与所驱动的致动器19的数量相应的静电电容。当所驱动的致动器19的数量发生变化时，由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的频率特性也发生变化。

图13中示出了驱动致动器数量发生变化时由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的频率特性的变化。如上所述，在驱动致动器数量小的情况下，在靠高频的一侧存在振幅大的谐振，在驱动致动器数量大的情况下，在靠低频的一侧存在振幅小的谐振。针对这样的频率特性的变化，在如图11所示只设置一个反馈电路的情况下，如果与图14a中双点划线所示的驱动致动器数量小时的谐振相应地设定图14a的单点划线所示的反馈电路的频率特性以便得到实线所示的输出增益，则无法使图14b中双点划线所示的驱动致动器数量大时的谐振衰减为实线所示的输出增益。相反，如果与图15a中双点划线所示的驱动致动器数量大时的谐振相应地设定图15a中单点划线所示的反馈电路的频率特性以便得到实线所示的输出增益，则无法使图15b中双单点划线所示的驱动致动器数量小时的谐振衰减为实线所示的输出增益，且输出增益不是平直的。

因此，设置频率特性不同的第1反馈电路201和第2反馈电路202这两个反馈电路，与驱动致动器数量相应地，切换第1反馈电路201和第2反馈电路202。由此，无论在驱动致动器数量大或小的情况下，都能够使谐振得到衰减，且得到平直的输出增益。另外，也可以使用图16所示的第2实施例的驱动电路来代替图6的驱动电路。图16的驱动电路是使图6的驱动电路的切换开关203从减法器25侧移动到致动器19侧的电路，它具有与图6的驱动电路相同的效果。

接着，说明反馈电路的频率特性的设定方法。如图17a所示，反馈电路中的元件表示为构成高通滤波器的电容器C1、接地电阻R1、构成低通滤波器的电阻R2、接地电容器C2。当增大电容器C1的电容、接地电阻R1的电阻值时，如图17b所示，增益变大，而当减小电容器C1的电容、接地电阻R1的电阻值小时，增益变小。当增大电阻R2的电阻值、接地电容器C2的电容时，高频带的增益变小，而当减小电阻R2的电阻值、接地电容器C2的电容时，高频带的增益变大。在组合了反馈电路的频率特性、和由平滑滤波器28及所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的频率特性时，只要将反馈电路的元件设定为能够得到预定的输出增益即可。如上所述，在第1及第2实施例中，由于能够改变所切换的多个反馈电路的频率特性，因此，能够抑制由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的频率特性的变化。

以下给出其他的实施例。在其他实施例的说明中，针对与上述实施例相同的结构标注与上述实施例相同的标号，并省略其说明。

图18a是表示在图3的打印头驱动器内构筑的驱动电路的第3实施例的框图。图18b是在图3的打印头驱动器内构筑的驱动电路的第4实施例的框图。在第3及第4实施例中，虽然只设置了第1实施例及第2实施例的第1反馈电路201，但在图18a的第3实施例中，具有C11、C12、C13这三个构成高通滤波器的电容器，可利用切换开关203切换地连接电容器C11、C12、C13。在图18b的第4实施例中，具有R11、R12、R13这三个构成高通滤波器的接地电阻，可利用切换开关203切换地连接接地电阻R11、R12、R13。切换开关203的切换控制由调整部204来进行。

在第1反馈电路201中，通过调整/变更构成高通滤波器或低通滤波器的元件的电阻值、电容、电感成分，由此，能够调整/变更第1反馈电路201的频率特性(增益)。在图18a的情况下，构成高通滤波器的电容器C11、C12、C13的电容不同。在图18B的情况下，构成高通滤波器的接地电阻R11、R12、R13的电阻值不同。调整部204只要根据驱动致动器数量n，切换地连接电容器C11、C12、C13、或接地电阻R11、R12、R13，即可切换第1反馈电路201的频率特性来进行调整/变更。

图19是表示在图3的打印头驱动器内构筑的驱动电路的第5实施例的框图。在第5实施例中，取代图18的高通滤波器，而并联地配置了构成低通滤波器的两个接地电容器C21、C22、以及一个接地电阻R21。可利用切换开关203切换地连接接地电容器C21、C22、以及接地电阻R21。切换开关203的切换控制由调整部204来进行。两个接地电容器C21、C22的电容不同，接地电阻R21使用了高电阻值的电阻。调整部204进行如下切换控制：在根据驱动脉冲选择指定数据SI求出的驱动致动器数量n大的情况下，连接两个接地电容器C21、C22中的任意一个；在驱动致动器数量n小的情况下，连接高电阻值的接地电阻R21。

对于由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的频率特性，在驱动致动器数量n大的情况下，在靠低频的一侧存在谐振，且谐振的振幅小。因此，作为第1反馈电路201的频率特性，设定为能够使谐振衰减且不针对谐振频率以上的频带进行过大的反馈。换言之，设定为不会因反馈信号而成为过度的高截止。因此，安装低通滤波器，并如图17c中说明的那样，设定低通滤波器的接地电容器的电容。其结果，通过如图20a中单点划线所示地设定第1反馈电路201的频率特性(增益)，由此，能够使图20a中双点划线所示的驱动致动器数量n大时的谐振发生衰减，且如图20a中实线所示地增大比谐振频率高的频带的输出增益，能够使增益特性变得平直。

对于由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的频率特性，在驱动致动器数量n小的情况下，在靠高频的一侧存在谐振，且谐振的振幅大。因此，作为第1反馈电路201的频率特性，只要对包含谐振在内的、谐振频率以上的频带进行充分的反馈而成为高截止即可。极端情况下，不需要低通滤波器。因此，在驱动致动器数量n小的情况下，将第1反馈电路201的高通滤波器的接地电容器切换连接到接地电阻R21，从而如图20b中单点划线所示，提高第1反馈电路201的高频带的增益。其结果，针对图20b中双点划线所示的驱动致动器数量n大时的谐振频率以上的频带充分地进行衰减，能够如图20b中实线所示地使输出增益变得平直。如上所述，在第3～第5实施例中，能够减少反馈电路的数量而使电路规模变小。

图21是表示在图3的打印头驱动器内构筑的驱动电路的第6实施例的框图。在第6实施例中，与第3～第5实施例相同地在反馈电路中设置了第1反馈电路201。在第1反馈电路201中设置有以下部分：高通滤波器，其由一个电容器C1和一个接地电阻R1构成；以及低通滤波器，其由一个电阻R2和一个接地电容器C2构成。在第6实施例中，在将高通滤波器及低通滤波器的组合的减法器25侧，安装有调整第1反馈电路201的增益的增益调整器206。在增益调整器206中，并列配置有电阻值不同的两个电阻R31、R32。利用切换开关203进行切换而将电阻R31、R32中的任意一个连接到减法器25。切换开关203的切换控制由调整部204进行。如果所连接的电阻R31、R32的电阻值变大，则第1反馈电路201的增益变小。

在图22a中，用单点划线表示连接了电阻R31、R32中电阻值大的一方时第1反馈电路201的频率特性。在第1反馈电路201的频率特性为图22a中单点划线所示的频率特性的情况下，能够使图22a中双点划线所示的驱动致动器数量n小时的谐振确切地进行衰减，能够得到图22a中实线所示的平直的输出增益。当第1反馈电路201的频率特性为图22a中单点划线所示的频率特性、且驱动致动器数量n变大时，谐振向低频侧移动，利用第1反馈电路201的增益，可能不再能够使谐振衰减。因此，在驱动致动器数量n大的情况下，连接电阻R31、R32中的电阻值小的一方，如图22b中单点划线所示，增大第1反馈电路201的增益。由此，能够使图22b中双点划线所示的向低频侧移动的谐振确切地衰减，能够得到图22b中实线所示的平直的输出增益。在第6实施例中，能够减少反馈电路的数量而使电路规模变小。

图23是表示在图3的打印头驱动器内构筑的驱动电路的第7实施例的框图。对于第7实施例，应用于致动器19为两个、且各自的电容不同的情况。通过选择开关23将两个致动器19中的任意一方连接到驱动电路。虽然表示为一个致动器与一个喷墨打印头对应的方式，但是也可以是一个喷墨打印头具有多个致动器。例如，也可以更换或切换地使用电容差别很大的多个喷墨打印头。在第7实施例中，与第1实施例同样，具有频率不同的两个第1反馈电路201和第2反馈电路202。调整部204根据表示是选择哪个致动器19的致动器选择信息，进行切换开关203的切换控制。第1反馈电路201、第2反馈电路202的频率特性的设定方法是，致动器19的电容大的一方相当于第1实施例的驱动致动器数量n大的情况，致动器19的电容小的一方相当于第1实施例的驱动致动器数量n小的情况。

图24是表示在图3的打印头驱动器内构筑的驱动电路的第8实施例的框图。第8实施例的电路结构虽然与第7实施例相同，但是在驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)的输出端上安装有电流检测用电阻Rw。由电流检测电路205检测在电流检测用电阻Rw两端产生的电流。调整部204根据电流检测电路205检测出的电流值，进行切换开关203的切换控制。在第8实施例中，从驱动波形信号生成电路24输出用于检测电流的图25a所示的三角波电压信号，以便通过电流检测电路205检测驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)的电流。对于三角波电压信号，如图25b所示，电压增加时的电流值为正值且是恒定的，电压减小时的电流值为负值且是恒定的，因此，通过将其任意一方或绝对值与阈值B进行比较，能够检测所连接的致动器19的静电电容。作为阈值B的设定方法，例如，设致动器19的静电电容的负载的公差为±30％、一方的电容为Cα、另一方的电容为Cβ，在Cα＜Cβ的情况下，只要将阈值B设定在以下范围内即可：Cα×1.3×dV/dt＜B＜Cβ×0.7×dV/dt。如果检测出的电流值比阈值B大，则连接电容Cβ，如果所检测的电流值比阈值B小，则连接电容Cα。

以上，在所说明的容性负载驱动装置以及喷墨打印机中，在对由压电元件等容性负载构成的致动器19施加驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)时，对从减法器25输出的驱动波形信号WCOM与反馈信号Ref之间的差分信号Diff进行脉冲调制而形成调制信号PWM。利用数字功率放大电路27对调制信号PWM进行功率放大而形成功率放大调制信号APWM。利用平滑滤波器28对功率放大调制信号APWM进行平滑而形成致动器19的驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)。从反馈电路201、202反馈驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)而将其作为反馈信号Ref。并且，与由驱动信号COM(驱动脉冲PCOM)驱动的致动器19的静电电容对应地，调整反馈电路201、202的频率特性，由此，无需使用虚设负载，即可抑制由平滑滤波器28和所驱动的致动器19的静电电容构成的滤波器的频率特性的变化。其结果，能够进行高精度的印刷。

以上，在所说明的实施方式中，对将容性负载驱动装置用于线列打印头型喷墨打印机的情况进行了详细说明。容性负载驱动装置同样也可以应用于多路径型喷墨打印机。

以上，在所说明的实施方式中，对将容性负载驱动装置应用于作为喷墨打印机的容性负载的致动器的驱动的情况进行了详细说明。容性负载驱动装置同样也可以应用于进行其他流体喷射的装置。例如，可列举出适合于设置在以插入血管内来去除血栓等为目的的导管的前端的水脉冲手术刀、或者适合于切开或切除生物体组织的水脉冲手术刀等。水脉冲手术刀喷射水或生理食盐水这样的液体。

对于水脉冲手术刀，以脉冲流的方式喷射从泵供给的高压液体。在喷射脉冲流时，通过驱动作为容性负载的压电元件来使构成流体室的膜片发生位移，生成脉冲流。在水脉冲手术刀中，作为容性负载的压电元件与控制压电元件的流体喷射控制部分离地设置。通过将容性负载驱动装置应用于水脉冲手术刀，能够进一步提高容性负载的驱动信号的精度。其结果，能够进行高精度的流体喷射。

对于使用了容性负载驱动装置的液体喷射装置，还可以是喷射墨料、水或生理食盐水以外的其他液体(除了液体以外，还包括分散着功能材料粒子的液状体、胶体等流状体)、液体以外的流体的流体喷射装置。例如，可以是液晶显示器、EL(电致发光)显示器、面发光显示器、彩色滤波器的制造等中使用的喷射以分散或溶解的状态包含有电极材料、颜料等材料的液状体的液体喷射装置。也可以是喷射用于生物芯片制造的喷射生物体有机的液体喷射装置。也可以是被用作精密吸液管的喷射作为样本的液体的液体喷射装置。还可以是利用针孔(pin point)对钟表或照相机等精密机械喷射润滑油的液体喷射装置。也可以是在基板上喷射紫外线硬化树脂等透明树脂液的液体喷射装置，该透明树脂液用于形成在光通信元件等中使用的微小半球透镜(光学透镜)等。还可以是为了对基板等进行蚀刻而喷射氧或碱等蚀刻液的液体喷射装置。还可以是喷射胶体的流状体喷射装置。还可以是喷射调色剂等粉状体的流体喷射式记录装置。并且，本发明可应用于这些喷射装置中的任意一种流体喷射装置。

Claims (8)

1.一种容性负载驱动装置，该容性负载驱动装置具有：

驱动波形信号生成电路，其生成驱动波形信号；

减法器，其输出所述驱动波形信号与反馈信号之间的差分信号；

调制电路，其对所述差分信号进行脉冲调制而输出调制信号；

数字功率放大电路，其对所述调制信号进行功率放大而输出功率放大调制信号；

平滑滤波器，其对所述功率放大调制信号进行平滑而输出容性负载的驱动信号；以及

反馈电路，其将所述驱动信号作为所述反馈信号，

所述容性负载驱动装置的特征在于，还具有反馈电路特性调整单元，该反馈电路特性调整单元根据所驱动的所述容性负载的电容，调整所述反馈电路的频率特性。

2.根据权利要求1所述的容性负载驱动装置，其中，

该容性负载驱动装置还具有第2反馈电路，该第2反馈电路的频率特性与所述反馈电路不同，

所述反馈电路特性调整单元根据所驱动的所述容性负载的电容，对所述反馈电路与所述第2反馈电路进行切换。

3.根据权利要求1所述的容性负载驱动装置，其中，

所述反馈电路具有用于变更频率特性的第1元件和第2元件，

所述反馈电路特性调整单元根据所驱动的所述容性负载的电容，对所述第1元件与所述第2元件进行切换。

4.根据权利要求1所述的容性负载驱动装置，其中，

所述反馈电路具有增益特性调整电路，该增益特性调整电路调整对于频率的增益特性，

所述反馈电路特性调整单元根据所驱动的所述容性负载的电容，调整所述反馈电路的所述增益特性。

5.一种液体喷射装置，其喷射液体，该液体喷射装置具有：

权利要求1所述的容性负载驱动装置；以及

作为所述容性负载的致动器，其由所述容性负载驱动装置驱动。

6.一种容性负载驱动装置，该容性负载驱动装置具有：

驱动波形信号生成电路，其生成驱动波形信号；

减法器，其输出所述驱动波形信号与反馈信号之间的差分信号；

调制电路，其对所述差分信号进行脉冲调制而输出调制信号；

数字功率放大电路，其对所述调制信号进行功率放大而输出功率放大调制信号；

平滑滤波器，其对所述功率放大调制信号进行平滑而输出容性负载的驱动信号；以及

反馈电路，其将所述驱动信号作为所述反馈信号，

所述容性负载驱动装置的特征在于，还具有调整单元，该调整单元根据由所述驱动信号驱动的容性负载的电容，调整所述反馈电路的规定频率的增益。

7.根据权利要求6所述的容性负载驱动装置，其特征在于，

所述反馈电路具有：

高通滤波器；以及

低通滤波器。

8.一种液体喷射装置，该液体喷射装置使用权利要求6所述的容性负载驱动装置来驱动作为所述容性负载的致动器，由此喷射液体。