CN102602173B - 流体喷射装置和医疗设备 - Google Patents

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Abstract

一种流体喷射装置和医疗设备，不需提高载波频率即可生成脉动电流较小的驱动信号，并驱动电容性负载。对作为驱动信号的基准的驱动波形信号进行脉冲调制，生成相位彼此不同的多个调制信号，对这些调制信号进行功率放大，生成相位彼此不同的功率放大调制信号。然后，使这些功率放大调制信号分别通过平滑滤波器进行平滑处理后，将这些平滑处理后的输出合为一体，作为驱动信号施加给电容性负载。这样，即使在平滑处理后的各个输出中残留有脉动电流，由于叠加在各个输出中的脉动电流相互抵消，因而能够生成脉动电流较小的驱动信号。

Description

流体喷射装置和医疗设备
技术领域
本发明涉及对压电元件等电容性负载施加驱动信号进行驱动的技术。
背景技术
诸如搭载于喷墨打印机的喷射头等，具有多个施加预定的驱动信号进行驱动的压电元件。在驱动这些压电元件时，通常对驱动波形信号进行功率放大，然后作为驱动信号施加给压电元件。
作为对驱动波形信号进行功率放大的方法，已知例如采用D级放大器的方法(专利文献1等)。在该方法中，对驱动波形信号进行脉冲调制并转换为脉冲波状的调制信号，然后进行功率放大。作为脉冲调制的方式，能够采用脉宽调制(PWM)方式或者脉冲密度调制(PDM)方式等任意方式，但通常是进行脉宽调制。并且，通过对所得到的脉冲波状的调制信号进行功率放大，使其转换为在电源电压与接地之间变化的脉冲波状的调制信号(功率放大调制信号)，然后使用平滑滤波器去除调制成分，由此生成功率被放大的驱动波形信号(驱动信号)。
在此，在用平滑滤波器去除调制成分时，将平滑滤波器的截止频率设定为相对于驱动信号的频带具有余量的较高的频率，以便使驱动信号的信号成分不被去除。并且，将进行脉冲调制时的载波频率设定为相对于平滑滤波器的截止频率具有余量的较高的频率，以便能够用平滑滤波器将进行脉冲调制时的调制成分完全去除。结果，在D级放大器中，例如采用驱动信号的频带的10倍以上的较高的载波频率。
【专利文献1】日本特开2005-329710号公报
但是，在驱动信号的频带包括高频区域的情况下存在如下问题：在要使用D级放大器进行功率放大时，必须将载波频率设定为非常高的频率。例如，由于搭载于喷墨打印机的喷射头的驱动信号具有500kHz以上的频率成分，因而需要将载波频率设定为5MHz以上的高频。于是，产生开关元件的动作跟不上、进行开闭用的功率损耗增大、功率效率降低的弊端。另外，也可以考虑采用高次的平滑滤波器来得到陡峻的滤波器特性的方法，但是不仅平滑滤波器的结构变复杂，由于是高次的传递特性，也会产生驱动信号随着高频带或负载的变动而产生失真的问题。
发明内容
本发明正是为了解决现有技术存在的上述问题的至少一部分问题而提出的，其目的在于提供一种技术，能够将D级放大器的载波频率抑制得较低，在施加包括高频带的驱动信号时也能够驱动电容性负载。
为了解决上述问题的至少一部分问题，本发明的电容性负载驱动电路采用如下结构。即，
一种电容性负载驱动电路，通过对电容性负载施加预定的驱动信号来驱动该电容性负载，其特征在于，该电容性负载驱动电路具有：
驱动波形信号输出电路，输出作为所述驱动信号的基准的驱动波形信号；
调制电路，对所述驱动波形信号进行脉冲调制，由此生成第1调制信号和相位与所述第1调制信号不同的第2调制信号；
第1数字功率放大器，对所述第1调制信号进行功率放大，由此生成第1功率放大调制信号；
第2数字功率放大器，对所述第2调制信号进行功率放大，由此生成第2功率放大调制信号；
第1平滑滤波器，对所述第1功率放大调制信号进行平滑处理，由此生成第1解调信号；以及
第2平滑滤波器，对所述第2功率放大调制信号进行平滑处理，由此生成第2解调信号，
将所述第1解调信号和所述第2解调信号合成，而作为所述驱动信号施加给所述电容性负载。
这样在本发明的电容性负载驱动电路中，按照下面所述对电容性负载施加驱动信号。首先，对作为驱动信号的基准的驱动波形信号进行脉冲调制，由此生成第1调制信号和相位与第1调制信号不同的第2调制信号。并且，对第1调制信号进行功率放大，由此生成第1功率放大调制信号，并对第2调制信号进行功率放大，由此生成第2功率放大调制信号。然后，用第1平滑滤波器对第1功率放大调制信号进行平滑处理，由此生成第1解调信号，并且用第2平滑滤波器对第2功率放大调制信号进行平滑处理，由此生成第2解调信号。然后，将第1解调信号和第2解调信号合成，而作为驱动信号施加给电容性负载。
通常，如果不预先将进行脉冲调制时的载波频率设定为相对于平滑滤波器的截止频率足够高的频率，则载波频率的脉动电流将叠加在通过平滑滤波器后的驱动信号中。由于必须预先将平滑滤波器的截止频率设定为高于驱动信号的频带的频率，因而在进行脉冲调制时的载波频率无论如何都容易升高。尤其是在驱动信号的频带包括较高的频率区域的情况下，必须将载波频率设定为非常高的频率，产生开关元件的动作跟不上、进行开闭用的功率损耗增大、功率效率降低的弊端。与此相对，在本发明的电容性负载驱动电路中，对相位彼此不同的功率放大调制信号进行平滑处理，将这些平滑处理后的输出合为一体，然后作为驱动信号施加给电容性负载。因此，即使在平滑处理后的各个输出中残留有脉动电流，由于叠加在各个输出中的脉动电流的相位彼此不同，因而在将这些输出合为一体时能够相互抵消，减小叠加在驱动信号中的脉动电流。因此，即使在施加具有高频带的驱动信号的情况下，也能够将进行脉冲调制时的载波频率抑制得较低，并生成脉动电流较小的驱动信号而恰当地驱动电容性负载。并且，由于能够将载波频率抑制得较低，因此不会产生开关元件的动作跟不上、进行开闭用的功率损耗增大、功率效率降低的弊端。
在上述的本发明的电容性负载驱动电路中，也可以是第2调制信号与第1调制信号彼此的相位相差在大于90度(不包含90度)小于270度(不包含270度)的范围内。
如果使多个调制信号的相位相差在这种范围内，在将通过平滑滤波器后的输出合为一体时，叠加在这些输出中的脉动电流能够相互抵消。结果，即使在施加具有高频带的驱动信号的情况下，也能够将进行脉冲调制时的载波频率抑制得较低，并生成脉动电流较小的驱动信号恰当地驱动电容性负载。另外，在使调制信号的相位相差在90度～270度的范围内，尤其是在相差180度的情况下，在将通过平滑滤波器后的输出合为一体时，能够将此时的脉动电流抑制为最小。
并且，在上述的本发明的电容性负载驱动电路中，也可以将第1三角波信号和驱动波形信号进行比较，由此生成第1调制信号，并将相位与第1三角波信号不同的第2三角波信号和驱动波形信号进行比较，由此生成第2调制信号。
这样，能够简单地生成相位彼此不同的第1调制信号和第2调制信号。
并且，在上述的本发明的电容性负载驱动电路中，也可以按照下面所述来生成第1调制信号和第2调制信号。首先，对驱动波形信号进行脉冲调制，由此生成第1调制信号。并且，生成将驱动波形信号反转得到的驱动波形反转信号，对驱动波形反转信号进行脉冲调制，由此生成第2调制信号。
这样，不需准备多个三角波信号，通过对驱动波形信号、和将驱动波形信号反转得到的驱动波形反转信号进行脉冲调制，即可简单地生成第1调制信号和第2调制信号。
或者，在上述的本发明的电容性负载驱动电路中，也可以按照下面所述来生成第1调制信号和第2调制信号。首先，对驱动波形信号进行脉冲调制，由此生成第1调制信号。然后，将第1调制信号延迟，由此生成第2调制信号。
这样，仅仅将第1调制信号延迟，即可简单地生成第2调制信号。
并且，也可以将上述的本发明的电容性负载驱动电路安装于流体喷射装置中。
为了使流体喷射装置喷射液体而施加给电容性负载的驱动信号，往往采用包括高频带的驱动信号。由此，通过在流体喷射装置中设置本发明的电容性负载驱动电路，能够将进行脉冲调制时的载波频率抑制为较低的频率，对电容性负载施加脉动电流较小的驱动信号来喷射液体。
附图说明
图1是举例示出安装有本实施例的电容性负载驱动电路的喷墨打印机的说明图。
图2是示出在打印机控制电路的控制下，电容性负载驱动电路驱动喷射头的状态的说明图。
图3是示出第1实施例的电容性负载驱动电路的具体结构的说明图。
图4是示出第1实施例的电容性负载驱动电路将两个解调信号合成并生成驱动信号的状态的说明图。
图5是示出第1实施例的另一种方式的电容性负载驱动电路的具体结构的说明图。
图6是示出第2实施例的电容性负载驱动电路的具体结构的说明图。
图7是示出第2实施例的电容性负载驱动电路将两个解调信号合成并生成驱动信号的状态的说明图。
图8是示出第3实施例的电容性负载驱动电路的具体结构的说明图。
图9是示出变形例的电容性负载驱动电路的具体结构的说明图。
图10是示出变形例的另一种方式的电容性负载驱动电路的具体结构的说明图。
图11是示出使用压电元件来喷射液体的流体喷射装置的大致结构的说明图。
标号说明
10喷墨打印机；20滑架；22滑架壳体；24喷射头；26墨盒；30驱动机构；32正时传送带；34步进电机；40压纸辊；50打印机控制电路；70流体喷射装置；75控制单元；80喷射单元；81喷嘴；82流体喷射管；83第2壳；84第1壳；85流体室；86压电元件；90流体供给单元；91第1连接管；92第2连接管；93流体容器；100喷射口；102墨室；104压电元件；200电容性负载驱动电路；210驱动波形信号输出电路；220第1运算电路；225第2运算电路；230第1调制电路；235延迟电路；240第2调制电路；250第1数字功率放大器；260第2数字功率放大器；270第1平滑滤波器；272线圈；274电容器；280第2平滑滤波器；282线圈；284电容器；290补偿电路；300门单元；302门元件。
具体实施方式
下面，为了明确上述的本发明的内容，按照下面的顺序对实施例进行说明。
A.第1实施例
A-1.装置结构
A-2.电容性负载驱动电路的电路结构
A-3.电容性负载驱动电路的动作
B.第2实施例
C.第3实施例
D.变形例
A.第1实施例
A-1.装置结构
图1是举例示出安装有第1实施例的电容性负载驱动电路200的喷墨打印机10的说明图。图示的喷墨打印机10由以下部分构成：滑架20，其沿主扫描方向往复移动，同时在打印介质2上形成墨点；使滑架20往复移动的驱动机构30；以及用于进行打印介质2的送纸的压纸辊40等等。在滑架20设有收容油墨的墨盒26、用于安装墨盒26的滑架壳体22、和喷射头24等，该喷射头24搭载于滑架壳体22的底面侧(朝向打印介质2侧)，用于喷射油墨，所述滑架20将墨盒26内的油墨引导到喷射头24，从喷射头24向打印介质2喷射油墨从而打印图像。
使滑架20往复移动的驱动机构30由通过皮带轮而铺设的正时传送带32、和通过皮带轮来驱动正时传送带32的步进电机34等构成。正时传送带32的一处被固定在滑架壳体22上，通过驱动正时传送带32，能够使滑架壳体22往复移动。压纸辊40与未图示的驱动电机和齿轮机构一起构成进行打印介质2的送纸的送纸机构，能够使打印介质2沿副扫描方向每次送纸预定量。
在喷墨打印机10还安装有控制整体动作的打印机控制电路50、和用于驱动喷射头24的电容性负载驱动电路200。打印机控制电路50控制整体动作，使电容性负载驱动电路200、驱动机构30和送纸机构等对打印介质2进行送纸，并驱动喷射头24使其喷射油墨。
图2是示出在打印机控制电路50的控制下，电容性负载驱动电路200驱动喷射头24的状态的说明图。首先，简单说明喷射头24的内部构造。如图所示，在喷射头24的底面(朝向打印介质2的面)设有喷射墨滴的多个喷射口100。各个喷射口100分别与墨室102连接，在墨室102中充满了从墨盒26供给的油墨。在各个墨室102上设有压电元件104，在对压电元件104施加信号(下面简称为COM)时，压电元件变形而对墨室102加压，从而从喷射口100喷射油墨。在第1实施例中，压电元件104相当于本发明的“电容性负载”。
施加给压电元件104的COM(驱动信号)由电容性负载驱动电路200生成，并通过门单元300提供给压电元件104。门单元300是将多个门元件302并联连接形成的电路单元，各个门元件302能够在打印机控制电路50的控制下独立地形成导通状态或者断开状态。因此，从电容性负载驱动电路200输出的COM，只需通过由打印机控制电路50预先设定为导通状态的门元件302即可施加给对应的压电元件104，从其喷射口100喷射油墨。
A-2.电容性负载驱动电路的电路结构
图3是示出第1实施例的电容性负载驱动电路200的具体结构的说明图。如图所示，电容性负载驱动电路200由驱动波形信号输出电路210、运算电路220、第1调制电路230和第2调制电路240、第1数字功率放大器250和第2数字功率放大器260、第1平滑滤波器270和第2平滑滤波器280、补偿电路290等构成。
其中，驱动波形信号输出电路210由波形存储器和D/A转换器构成。波形存储器存储作为驱动压电元件104(电容性负载)的COM的基础的驱动波形信号(下面简称为WCOM)的数据，由D/A转换器将该数据转换为模拟信号，并作为WCOM进行输出。
在运算电路220设有正极输入端子和负极输入端子，来自驱动波形信号输出电路210的WCOM被输入到正极输入端子，对施加给压电元件104的COM进行相位补偿而得到的反馈信号(下面简称为dCOM)被输入到负极输入端子。并且，运算电路220进行WCOM与dCOM的差分放大，并输出误差信号(下面简称为dWCOM)。
dWCOM被输入到第1调制电路230和第2调制电路240。在第1调制电路230和第2调制电路240中，dWCOM被输入到正极输入端子，三角波信号Tri1(第1三角波信号)、Tri2(第2三角波信号)被输入到另一方的负极输入端子，通过将这些输入进行比较来进行脉宽调制。在此，在第1调制电路230和第2调制电路240中，三角波的反复频率(载波频率)相同，因而采用相位相差180度的三角波信号Tri1、Tri2。另外，下面将第1调制电路230输出的调制信号简称为第1调制信号或者MCOM1，下面将第2调制电路240输出的调制信号简称为第2调制信号或者MCOM2。
从第1调制电路230输出的MCOM1被输入到第1数字功率放大器250。第1数字功率放大器250具有被推挽连接的两个开关元件(MOSFET等)、电源、和驱动这些开关元件的栅极驱动器。在MCOM1为High状态的情况下，高电平侧的开关元件成为导通状态，低电平侧的开关元件成为截止状态，电源的电压Vdd被作为功率放大调制信号进行输出。另外，下面将从第1数字功率放大器250输出的功率放大调制信号简称为第1功率放大调制信号或者ACOM1。并且，在MCOM1为Low状态的情况下，高电平侧的开关元件成为截止状态，低电平侧的开关元件成为导通状态，接地电压被作为ACOM1进行输出。
对于从第2调制电路240输出的MCOM2，同样经由第2数字功率放大器260进行功率放大，转换为功率放大调制信号。另外，下面将从第2数字功率放大器260输出的功率放大调制信号简称为第2功率放大调制信号或者ACOM2。即，第2数字功率放大器260也具有被推挽连接的两个开关元件(MOSFET等)、电源、和驱动这些开关元件的栅极驱动器。在MCOM2为High状态的情况下，作为ACOM2而输出电源的电压Vdd，在MCOM2为Low状态的情况下，作为ACOM2而输出接地电压。这样功率被放大后的ACOM1、ACOM2分别输入到第1平滑滤波器270、第2平滑滤波器280。
第1平滑滤波器270由线圈272和电容器274构成。并且，第2平滑滤波器280也由线圈282和电容器284构成。在此，线圈272和线圈282分别被设定为相同的电感值。并且，在本实施例中，电容器274和电容器284共用一个电容器。
第1平滑滤波器270对来自第1数字功率放大器250的ACOM1进行解调，第2平滑滤波器280对来自第2数字功率放大器260的ACOM2进行解调，将这些解调后的信号进行合成，作为COM(驱动信号)施加给压电元件104(电容性负载)。另外，下面将第1平滑滤波器270输出的解调信号简称为第1解调信号或者ICOM1，下面将第2平滑滤波器280输出的解调信号简称为第2解调信号或者ICOM2。并且，COM在通过由电容器和电阻构成的补偿电路290实施相位超前补偿后，作为dCOM被输入到运算电路220的负端子。这样，通过将来自第1平滑滤波器270的解调信号ICOM1和来自第2平滑滤波器280的解调信号ICOM2合成而生成COM，能够将三角波信号Tri1、Tri2的载波频率抑制为较低的频率，并生成包括高频带的COM。下面，以这点为中心来说明第1实施例的电容性负载驱动电路200的动作。
A-3.电容性负载驱动电路的动作
图4是示出第1实施例的电容性负载驱动电路200将两个解调信号合成而生成COM的状态的说明图。图4(a)示出第1调制电路230、第1数字功率放大器250、第1平滑滤波器270的动作，图4(b)示出第2调制电路240、第2数字功率放大器260、第2平滑滤波器280的动作。另外，图4(c)示出将两个解调信号合成的状态。
将图4(a)中示出的三角波信号Tri1和图4(b)中示出的三角波信号Tri2进行比较可知，各个三角波信号Tri1、Tri2的相位相差180度。因此，尽管第1调制电路230和第2调制电路240被输入相同的dWCOM，但是在各个调制电路中得到的MCOM1、MCOM2的相位相差180度。MCOM1、MCOM2分别经由第1数字功率放大器250、第2数字功率放大器260进行功率放大，被转换为ACOM1、ACOM2，然后被输入到线圈272、线圈282。
在此，流向线圈272的电流ICOM1在ACOM1的电压成为较高的值的期间逐渐增加，在ACOM1的电压成为较低的值的期间逐渐减小，因而成为在图4(a)的下部示出的脉动电流。在此，脉动电流是指在三角波信号Tri1(或者Tri2)的载波频率下增减的电流成分。同样，流向线圈282的电流ICOM2成为在图4(b)的下部示出的脉动电流。如果这种脉动电流叠加在施加给压电元件104(电容性负载)的COM中，压电元件104由于脉动电流而振动，因而很难进行恰当的驱动。并且，该脉动电流也导致功率消耗。另外，从用于将COM提供给压电元件104(电容性负载)的线缆中放射电磁波噪声，也产生使周围的设备进行错误动作的可能性。
可是，在第1实施例的电容性负载驱动电路200中，由于使用相位相差180度的三角波信号Tri1、Tri2进行脉冲调制，因而在线圈272、线圈282中流过的脉动电流的相位也相差180度。结果，在将通过线圈272的信号和通过线圈282的信号合成时，叠加在这些信号中的脉动电流相互抵消，如图4(c)中的实线所示，能够减小脉动电流。即，即使在第1平滑滤波器270不能充分去除第1数字功率放大器250的调制成分而导致残留了脉动电流时，同样即使在第2平滑滤波器280不能充分去除第2数字功率放大器260的调制成分而导致残留了脉动电流时，通过将这些第1平滑滤波器270和第2平滑滤波器280的解调信号合成，也能够减小脉动电流。因此，可以不必用平滑滤波器去除所有的调制成分(载波成分)，因而能够将载波频率设定为比过去低的频率。此外，叠加在COM中的脉动电流的减小意味着这种状态下高频成分的噪声的减小，因而也能够提高反馈控制的稳定性。
并且，在上述的第1实施例中，第1调制电路230和第2调制电路240使用相位彼此相差180度的三角波信号Tri1、Tri2对相同的dWCOM进行脉冲调制。因此，叠加在通过线圈272的电流ICOM1中的脉动电流和叠加在通过线圈282的电流ICOM2中的脉动电流的相位相差180度，因而脉动电流高效地相互抵消，能够高效地降低脉动电流。
另外，第1数字功率放大器250和第2数字功率放大器260以相同的增益进行功率放大，线圈272和线圈282被设定为相同的电感值。因此，通过线圈272的电流ICOM1的脉动电流和通过线圈282的电流ICOM2的脉动电流高效地相互抵消，能够高效地降低脉动电流。
另外，在上述的第1实施例中，说明了三角波信号Tri1和三角波信号Tri2的相位彼此相差180度的情况。但是，三角波信号Tri1和三角波信号Tri2的相位差不一定需要是180度，可以是大于90度(超过90度)小于270度(不足270度)的任意相位差。
并且，在上述的第1实施例中，说明了将施加给压电元件104的COM通过补偿电路290负反馈给运算电路220的情况。但是，也可以是如图5的示例所示不负反馈COM的结构。
B.第2实施例
在上述的第1实施例中说明的结构是，使用使相位不同的两个三角波信号Tri1、Tri2对dWCOM进行脉冲调制，由此生成两个调制信号(MCOM1、MCOM2)。但是，也可以使用一个三角波信号Tri来生成两个调制信号(MCOM1、MCOM2)。下面，对这种第2实施例进行说明。另外，在第2实施例中，对与上述的第1实施例相同的构成部分标注与第1实施例相同的标号，并省略详细说明。
图6是示出第2实施例的电容性负载驱动电路200的具体结构的说明图。第2实施例的电容性负载驱动电路200与前面使用图3说明的第1实施例的不同之处在于，用于从WCOM生成MCOM1和MCOM2的结构。下面，以该不同之处为中心来说明第2实施例的电容性负载驱动电路200。
如图所示，第2实施例的电容性负载驱动电路200由驱动波形信号输出电路210、第1运算电路220和第2运算电路225、第1调制电路230和第2调制电路240、第1数字功率放大器250和第2数字功率放大器260、第1平滑滤波器270和第2平滑滤波器280、补偿电路290等构成。
来自驱动波形信号输出电路210的WCOM被输入到第1运算电路220的正极输入端子，来自补偿电路290的dCOM被输入到第1运算电路220的负极输入端子。并且，来自驱动波形信号输出电路210的WCOM被输入到第2运算电路225的负极输入端子，某个恒定的电压Vc和来自补偿电路290的dCOM被输入到第2运算电路225的正极输入端子。并且，经由第1运算电路220进行差分放大后的信号，作为dWCOM1被输入到第1调制电路230的正极输入端子，经由第2运算电路225进行差分放大后的信号，作为dWCOM2被输入到第2调制电路240的负极输入端子。在此，dWCOM1和dWCOM2是彼此相对于中间的电压反转而得到的波形。
并且，在第2实施例中，同一三角波信号Tri被输入到第1调制电路230的负极输入端子和第2调制电路240的正极输入端子。结果，从第1调制电路230和第2调制电路240分别输出被实施脉冲调制后的信号(MCOM1、MCOM2)。
这样输出的MCOM1、MCOM2与前述的第1实施例一样经由第1数字功率放大器250、第2数字功率放大器260进行功率放大，并在通过线圈272、线圈282后被合成，作为COM被施加给压电元件104。
图7是示出第2实施例的电容性负载驱动电路200将两个解调信号合成而生成COM的状态的说明图。图7(a)示出第1调制电路230、第1数字功率放大器250、第1平滑滤波器270的动作，图7(b)示出第2调制电路240、第2数字功率放大器260、第2平滑滤波器280的动作。另外，图7(c)示出将两个解调信号合成的状态。
在第2实施例中，在第1调制电路230和第2调制电路240中使用相同的三角波信号Tri，但是在第1调制电路230中与三角波信号Tri进行比较的dWCOM1、和在第2调制电路240中与三角波信号Tri进行比较的dWCOM2，是相对于中间电压反转而得到的电压值。因此，从第1调制电路230输出的MCOM1和从第2调制电路240输出的MCOM2是相位相差180度的波形。因此，分别在第1数字功率放大器250、第2数字功率放大器260中对这种MCOM1、MCOM2进行功率放大，使所得的ACOM1、ACOM2通过线圈272、线圈282，如图7(a)和图7(b)的下部所示，成为在流过线圈272、线圈282的电流ICOM1、ICOM2中叠加了脉动电流的电流。
这些脉动电流的相位彼此相差180度，如果将流过线圈272的电流ICOM1和流过线圈282的电流ICOM2合成，如图7(c)所示，彼此的脉动电流相互抵消，能够大幅减小脉动电流。
并且在前述的第1实施例中，使用相位相差180度的三角波信号Tri1、Tri2，以便使在通过线圈272的电流ICOM1中叠加的脉动电流、和在通过线圈282的电流ICOM2中叠加的脉动电流的相位相差180度。与此相对，在上述的第2实施例中，生成相对于dWCOM反转而得的驱动波形反转信号，将dWCOM和驱动波形反转信号与同一三角波信号Tri进行比较，由此使在两个线圈272、282通过的脉动电流的相位不同。通常，与生成相位相差180度的三角波信号Tri1、Tri2相比，使dWCOM反转更容易进行，因而相比第1实施例，第2实施例更容易实现。
C.第3实施例
在上述的第1实施例和第2实施例中，说明了WCOM、dWCOM等是模拟信号，对负反馈dCOM而得到的dWCOM进行脉冲调制的一系列的处理是通过模拟信号处理而实现的。但是，也可以通过数字信号处理来实现这一系列的处理。
图8是示出第3实施例的电容性负载驱动电路200的具体结构的说明图。另外，在第3实施例中，对与上述的第1实施例相同的构成部分标注与第1实施例相同的标号，并省略详细说明。在第3实施例的电容性负载驱动电路200中，直接从波形存储器读出WCOM、并对经由A/D转换器被转换为数字数据而得到的dCOM进行负反馈，从而生成数字数据的dWCOM。这样生成的dWCOM被输入到第1调制电路230、第2调制电路240。在第1调制电路230中，将以数字数据的形式供给的三角波信号Tri1与dWCOM进行比较，由此生成MCOM1，并且在第2调制电路240中，将以数字数据的形式供给的三角波信号Tri2与dWCOM进行比较，由此生成MCOM2。在这样生成MCOM1、MCOM2后，与上述的第1实施例或者第2实施例的电容性负载驱动电路200相同地生成COM，然后施加给压电元件104。
在第3实施例的电容性负载驱动电路200中，截止到生成MCOM1、MCOM2的一系列的处理全部通过数字信号处理而实现。因此，只需以数字数据的形式准备相位准确相差180度的三角波信号Tri1、Tri2即可，因而能够容易生成COM。
并且，在第3实施例的电容性负载驱动电路200中，能够以数字数据的形式输出三角波信号Tri1、Tri2，因而能够自由变更三角波信号Tri1、Tri2的相位差。因此，也可以根据待驱动的负载的特性来变更相位差。例如，在待驱动的喷嘴数量(压电元件104的个数)较多的情况下，负载的电容成分增大，因而使三角波信号Tri1、Tri2的相位差小于180度，由此提高吞吐量。相反，在待驱动的喷嘴数量(压电元件104的个数)较少、负载的电容成分减小的情况下，也可以使相位差接近180度，减小叠加在COM中的脉动电流。这样，能够根据电容成分更恰当地驱动电容性负载。
D.变形例
在上述各个实施例的电容性负载驱动电路200中，说明了使用第1调制电路230和第2调制电路240这两个调制电路生成相位彼此不同的MCOM1、MCOM2的情况。但是，也可以按照下面所述使用一个调制电路230生成相位彼此不同的MCOM1、MCOM2。下面，对这种变形例进行简单说明。另外，在下面的变形例中，对与上述的第1实施例相同的构成部分标注与第1实施例相同的标号，并省略详细说明。
图9是示出变形例的电容性负载驱动电路200的具体结构的说明图。另外，在变形例的电容性负载驱动电路200中，说明与第3实施例相同地以数字数据的形式生成dWCOM，并通过数字信号处理来输出MCOM1和MCOM2的情况，但是也可以与上述的第1实施例相同地，通过模拟信号处理来输出MCOM1和MCOM2。
如图9所示，在变形例的电容性负载驱动电路200中，仅设有一个调制电路230。dWCOM被输入到该调制电路230的正极输入端子，并与被输入到负极输入端子的三角波信号Tri进行比较，由此生成MCOM1。这样生成的MCOM1经由第1数字功率放大器250进行功率放大，并输出ACOM1。并且，从调制电路230输出的MCOM1被输入到延迟电路235。在延迟电路235中，使所输入的波形延迟比三角波信号Tri的一个周期短的时间，然后作为MCOM2被输入到第2数字功率放大器260。
即使这样使MCOM1延迟，也能够生成相位不同的MCOM2。并且，对这些MCOM1、MCOM2进行功率放大，使所得的ACOM1、ACOM2通过线圈272和线圈282并进行合成，由此能够得到脉动较小的COM。并且，如果将延迟电路235的延迟时间设定为三角波信号Tri的半个周期，则能够使MCOM2的相位相对于MCOM1延迟180度，因而能够将脉动抑制为最小。
另外，在上述的变形例中说明了通过使进行脉冲调制而得到的MCOM1延迟来生成MCOM2的情况。但是，由于各自具有的驱动波形信息也被延迟，因而所生成的驱动波形信号的精度有可能下降。因此，如果使dWCOM1延迟来生成相位与dWCOM1不同的dWCOM2，并使用同一三角波信号Tri分别对dWCOM1和dWCOM2进行脉冲调制而生成MCOM1和MCOM2，然后只要使MCOM1延迟相同的延迟时间，由此生成相位彼此不同的MCOM1、MCOM2，就能够使上述的驱动波形信息的相位一致，防止所生成的驱动波形信号的精度下降，而无需使用在第1实施例中说明的使各自相位不同的多个三角波信号、和在第2实施例中说明的用于使驱动波形信号WCOM反转的运算电路。
图10示出了这种变形例的另一种方式的电容性负载驱动电路200的具体结构。另外，在变形例的另一种方式的电容性负载驱动电路200中，与上述的第3实施例或者变形例相同，以数字数据的形式生成dWCOM1、dWCOM2，但也可以与上述的第1实施例相同，将dWCOM1、dWCOM2生成为模拟数据。
并且，在上述的各个实施例或者变形例中说明了电容性负载是喷射头24内的压电元件104的情况。但是，待驱动的电容性负载不限于喷射头24内的压电元件104。例如，在驱动使用压电元件来喷射液体的流体喷射装置的情况下，也能够适当应用上述的各种电容性负载驱动电路200。
图11是示出使用压电元件来喷射液体的流体喷射装置70的大致结构的说明图。如图所示，流体喷射装置70进行大致划分，由呈脉冲波状喷射流体的喷射单元80、将从喷射单元80喷射的流体朝向喷射单元80进行供给的流体供给单元90、以及控制喷射单元80和流体供给单元90的动作的控制单元75等构成。
喷射单元80构成为将金属制的第1壳84重合在同样金属制的大致长方形形状的第2壳83上进行旋合固定的构造，在第2壳83的前表面竖立设有圆管形状的流体喷射管82，在流体喷射管82的前端插装有喷嘴81。在第2壳83与第1壳84的对接面设有薄薄的圆板形状的流体室85，流体室85通过流体喷射管82与喷嘴81连接。在第1壳84的内部设有作为致动器的压电元件86，通过驱动压电元件86使流体室85变形，能够改变流体室85的容积。
流体供给单元90通过第1连接管91从储存有将要喷射的流体(水、生理盐水、药液等)的流体容器93中汲取流体，然后通过第2连接管92供给到喷射单元80的流体室85内。流体供给单元90的动作由控制单元75控制。另外，在控制单元75中内置有电容性负载驱动电路200，提供由该电容性负载驱动电路200生成的驱动信号(COM)来驱动压电元件86，从而使从喷射单元80的喷嘴81喷射脉冲波状的流体。
在这种流体喷射装置70中，COM是包括高频成分的波形。因此，如果使用上述的各个实施例或者变形例的电容性负载驱动电路200生成COM，即使不过度提高载波频率，也能够使用被抑制了脉动的高精度的COM来驱动压电元件86。
以上对各个实施例和变形例的电容性负载驱动电路进行了说明，但本发明不限于上述的所有实施例和变形例，能够在不脱离其宗旨的范围内用各种方式进行实施，例如，通过将本实施例的电容性负载驱动电路应用于流体喷射装置等包括医疗设备在内的各种电子设备，能够提供功率效率高的小型化的电子设备，该流体喷射装置在形成包含药剂和营养剂的微型胶囊时使用。

Claims (7)

1.一种流体喷射装置，其通过对电容性负载施加预定的驱动信号来驱动该电容性负载并喷射流体，其特征在于，该流体喷射装置具有：
驱动波形信号输出电路，其输出作为所述驱动信号的基准的驱动波形信号；
调制电路，其对所述驱动波形信号进行脉冲调制，由此生成第1调制信号、和相位与所述第1调制信号不同的第2调制信号，其中所述第2调制信号与所述第1调制信号的相位差在大于90度且小于270度的范围内；
第1数字功率放大器，其对所述第1调制信号进行功率放大，由此生成第1功率放大调制信号；
第2数字功率放大器，其对所述第2调制信号进行功率放大，由此生成第2功率放大调制信号；
第1平滑滤波器，其对所述第1功率放大调制信号进行平滑处理，由此生成第1解调信号；以及
第2平滑滤波器，其对所述第2功率放大调制信号进行平滑处理，由此生成第2解调信号，
将所述第1解调信号和所述第2解调信号合成，作为所述驱动信号施加给所述电容性负载。
2.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，所述调制电路将所述驱动波形信号与第1三角波信号进行比较，由此生成所述第1调制信号，并且将所述驱动波形信号与相位不同于所述第1三角波信号的第2三角波信号进行比较，由此生成所述第2调制信号。
3.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，所述调制电路对所述驱动波形信号进行脉冲调制，由此生成所述第1调制信号，并且生成将所述驱动波形信号反转得到的驱动波形反转信号，对该驱动波形反转信号进行脉冲调制，由此生成所述第2调制信号。
4.根据权利要求3所述的流体喷射装置，其特征在于，所述调制电路通过与同一三角波信号进行比较，生成所述第1调制信号和所述第2调制信号。
5.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，所述调制电路将对所述驱动波形信号进行脉冲调制而生成的所述第1调制信号延迟，由此生成所述第2调制信号。
6.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，所述调制电路在对所述驱动波形信号进行脉冲调制后将其延迟，由此生成所述第1调制信号，并且在将所述驱动波形信号延迟后进行脉冲调制，由此生成所述第2调制信号。
7.一种医疗设备，其具有权利要求1～6中任意一项所述的流体喷射装置。
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