CN107614268A - 记录头的驱动电路以及图像记录装置 - Google Patents

Abstract

提供能够在防止电压波形的劣化的同时对记录头的负载要素更容易并且稳定地供给电力的记录头的驱动电路以及图像记录装置。一种记录头的驱动电路(30)，对设置于记录头的记录元件的致动器(51)这样的负载要素供给与该负载要素的动作对应的驱动电压，具备：电压放大部(31)，对与负载要素的动作对应的模拟的输入信号(Vin)的电压进行放大来生成驱动电压信号(Vd)；电流放大部(33)，对驱动电压信号的电流进行放大而输出为输出信号(Vout)；以及反馈部(34)，使与输出信号的电压对应的反馈信号向电压放大部负反馈。

Description

记录头的驱动电路以及图像记录装置

技术领域

本发明涉及记录头的驱动电路以及图像记录装置。

背景技术

以往，有通过排列多个记录元件并使该多个记录元件分别动作而在记录介质上记录图像的图像记录装置。作为图像记录装置有对墨施加压力以使墨从多个喷嘴吐出的喷墨记录装置。作为用于对墨施加压力以使墨从喷嘴吐出的机构，主要已知：压力计式的机构，沿着墨流路(压力室)的壁面设置压电元件(Piezoelectric element)、振动板，对压电元件施加电压而使之变形，从而使墨流路压缩变形；以及热力式的机构，沿着墨流路设置电阻元件，在该电阻元件中流过电流使该电阻元件发热以加热墨流路内的墨，通过产生气泡而压缩墨。

这样，为了以适当的分量、形状以及速度吐出墨滴，需要使施加到压电元件或电阻元件这些负载要素的驱动电压波形为适当的形状。作为这样的驱动波形，主要使用矩形波或梯形波，在喷墨记录装置中，在将驱动波形数据进行模拟变换并适当地放大之后施加给负载要素。

然而，在使排列的记录元件动作的记录头中需要的电力的电压以及电流比数字数据的信号发送接收所使用的电力的电压以及电流大。另外，在这样的电压或电流的放大电路中存在各种偏置发生因素以及使输出波形失真的因素。相对于此，在专利文献1中公开了如下技术:预先估计电流放大电路中产生的电压偏移以及失真的原因，输出校正后的电压波形数据。

现有技术文献

专利文献1：日本专利第4438393号公报

发明内容

然而，电压偏移以及电压波形的失真未必稳定产生。电压偏移以及电压波形的失真是否产生以及大小依赖于电路的各元件、布线的温度等条件。另外，在这样的图像记录装置中，对根据墨的吐出动作、非吐出动作从大量的负载中选择出的负载供给电力，所以选择出的负载的合计可能大幅变化。因此，为了得到准确地反映出电压偏移以及电压波形的失真的波形，需要取得全部的这些参数来计算校正值，存在控制非常繁杂的课题。

本发明的目的在于提供一种能够在防止电压波形劣化的同时容易且稳定地对记录头的负载要素供给电力的记录头的驱动电路以及图像记录装置。

在本发明中，为了达成上述目的，方案1记载的发明提供一种记录头的驱动电路，对设置于记录头的记录元件的负载要素供给与该负载要素的动作对应的驱动电压，所述记录头的驱动电路的特征在于，具备：

电压放大部，对与所述负载要素的动作对应的模拟驱动波形信号的电压进行放大来生成驱动电压信号；

电流放大部，对所述驱动电压信号的电流进行放大而作为输出信号输出；以及

反馈部，使与所述输出信号的电压对应的反馈信号向所述电压放大部负反馈。

方案2记载的发明在方案1记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述反馈部将利用所述电压放大部电压放大后的电压信号合成到所述反馈信号而向所述电压放大部负反馈。

方案3记载的发明在方案2记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述反馈部具备低频通过部，将利用所述电压放大部电压放大后的电压信号中的、与所述低频通过部的特性对应的低频分量合成到所述反馈信号。

方案4记载的发明在方案1～3中的任意一项记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述电压放大部以包括前级放大部以及后级放大部的多个级进行放大动作。

方案5记载的发明在方案4记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述前级放大部进行与所述反馈信号对应的差动放大。

方案6记载的发明在方案5记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

作为所述前级放大部使用OP放大器。

方案7记载的发明在方案4～6中的任意一项记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述反馈部具备低频通过部，将利用所述前级放大部电压放大后的电压信号中的、与所述低频通过部的特性对应的低频分量合成到所述反馈信号。

方案8记载的发明在方案4～7中的任意一项记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述电压放大部被确定为所述后级放大部的电压放大率大于所述前级放大部的电压放大率。

方案9记载的发明在方案1～8中的任意一项记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述电压放大部构成为比预定的基准频率高的高频分量的电压放大率高于比该基准频率低的低频分量的电压放大率。

方案10记载的发明在方案1～9中的任意一项记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述电流放大部利用两组晶体管的推挽动作进行电流放大。

方案11记载的发明在方案10记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

作为所述晶体管使用双极性晶体管。

方案12记载的发明在方案10或者11记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述两组晶体管分别由达林顿连接的两个以上的晶体管构成。

方案13记载的发明在方案12记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述达林顿连接是反向达林顿连接。

方案14记载的发明在方案13记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

设置有使所述反向达林顿连接的晶体管中的被输入所述驱动电压信号的晶体管的放大电流恒定的电阻元件。

方案15记载的发明在方案10～14中的任意一项记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

具备偏置发生部，该偏置发生部对所述电压放大部生成的驱动电压信号附加偏置电压并分别供给到所述两组晶体管，该偏置电压是所述电流放大部的所述两组晶体管分别进行放大动作用的最小的动作电压差以上的电压差。

方案16记载的发明在方案15记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述偏置发生部具有与所述两组晶体管分别对应的偏置用晶体管，该偏置用晶体管将所述动作电压差作为所述两组晶体管的所述偏置电压而附加到所述驱动电压信号。

方案17记载的发明在方案16记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

利用所述推挽动作进行电流放大的晶体管和对该晶体管供给附加有所述偏置电压的电压的所述偏置用晶体管被热耦合。

方案18记载的发明在方案16或者17记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

作为所述偏置用晶体管以及所述电流放大部中的所述晶体管的至少一部分，使用使特性匹配而制造的晶体管。

方案19记载的发明在方案15～18中的任意一项记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述偏置发生部具备恒定电流发生部，该恒定电流发生部用于使流过发生所述偏置电压的元件的电流恒定。

方案20记载的发明在方案19记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

所述两组晶体管分别由达林顿连接的两个以上的晶体管构成，该达林顿连接是反向达林顿连接，设置有使所述反向达林顿连接的晶体管中的被输入所述驱动电压信号的晶体管的放大电流恒定的电阻元件，使所述恒定电流发生部产生与被输入附加有所述偏置电压的所述驱动电压信号的晶体管的放大电流相等的电流。

方案21记载的发明在方案1～20中的任意一项记载的记录头的驱动电路中，其特征在于，

具备数字/模拟变换部，

所述模拟驱动波形信号是利用所述数字/模拟变换部对与输入的驱动波形相关的数字信号进行模拟变换而得到的。

方案22记载的发明提供一种图像记录装置，其特征在于，具备：

方案1～21中的任意一项所述的记录头的驱动电路；

所述记录头；以及

控制部，控制所述记录头的驱动电路的动作。

根据本发明，具有能够在防止电压波形劣化的同时容易且稳定地对记录头的负载要素供给电力的效果。

附图说明

图1是示出作为本发明的图像记录装置的实施方式的喷墨记录装置的功能结构的框图。

图2是示出驱动电路的结构的框图。

图3是说明电压放大部的电路结构的图。

图4是示出偏置电压发生部的电路结构的图。

图5是示出电流放大部的电路结构的图。

图6是示出反馈部的电路结构的图。

(符号说明)

1：喷墨记录装置；10：驱动波形信号输出部；11：控制器；12：存储部；20：DAC(数字/模拟变换部)；30：驱动电路；31：电压放大部；32：偏置电压发生部；33：电流放大部；34：反馈部；40：输出选择部；50：喷墨头；51：致动器；60：直流电压变换部；71：搬送驱动部；72：操作显示部；73：通信部；80：控制部；81：CPU；82：RAM；83：存储部；90：总线；100：驱动部；311：前级放大部；311a：OP放大器；312：后级放大部；C11、C41：电容器；Ic1、Ic2：恒定电流电路；R11～R15、R31～R34、R41～R43：电阻元件；Tr11、Tr12、Tr21、Tr22、Tr31～Tr34：晶体管；Vd：驱动电压信号；Vdd：电源电压；Vdh：高压侧驱动电压信号；Vdl：低压侧驱动电压信号；Vin：输入信号；Vout：输出信号；Vp：供给电压。

具体实施方式

以下，根据附图，说明本发明的实施方式。

图1是示出作为本发明的图像记录装置的实施方式的喷墨记录装置的功能结构的框图。

该喷墨记录装置1(图像记录装置)具备喷墨头的驱动部100、喷墨头50(记录头)、搬送驱动部71、操作显示部72、通信部73、控制部80以及总线90等。

驱动部100具备驱动波形信号输出部10、数字/模拟变换部20(DAC)、驱动电路30以及输出选择部40，对选择出的喷嘴的致动器51(负载要素)输出用于在适当的定时从喷墨头50的各喷嘴吐出墨的驱动电压信号。驱动波形信号输出部10与从未图示的振荡电路输入的时钟信号同步地输出与墨的吐出、非吐出(包括图像记录的中断、结束)对应的驱动波形的数字数据。DAC20将该数字数据的驱动波形变换为模拟信号，作为输入信号Vin(模拟驱动波形信号)输出到驱动电路30。

驱动电路30将输入信号Vin放大为与致动器51的驱动电压对应的电压值而生成驱动电压信号Vd，进而，输出根据在致动器51中流过的电流而进行电流放大后的输出信号Vout。

输出选择部40输出根据从控制部80输入的形成对象图像的像素数据选择作为输出信号Vout的输出对象的致动器51的切换信号。

喷墨头50具备多个喷嘴，在喷嘴面以预定的图案排列设置这多个喷嘴的开口部。喷墨头50通过依照来自驱动部100的驱动信号从该多个喷嘴吐出墨而在记录介质上形成图像。喷墨头50在多个喷嘴(记录元件)中分别具备与墨吐出动作相关的致动器51。作为致动器51，这里使用压电元件。该压电元件沿着向各喷嘴的墨流路设置，由于分别被施加从驱动电路30输出的驱动电压而变形，使施加于墨流路内的墨的压力变化。利用该压力变化，使墨以适当的分量、速度以及液滴形状从喷嘴的开口部吐出。

搬送驱动部71从供纸部取得图像形成前的记录介质，将取得的记录介质与喷墨头50的喷嘴面对置配置，并且，从与喷嘴面对置的位置排出形成有图像的记录介质。当在移动记录介质的同时使喷墨头50吐出墨而在记录介质的表面形成图像的情况下，搬送驱动部71在与来自喷墨头50的驱动电压信号以及输出选择部40的切换信号的输出匹配的定时搬送记录介质。作为搬送驱动部71，例如，可以例举出在圆筒状的鼓、环状带的外周面上载置记录介质的构造。此外，从供纸部取得的记录介质不限于纸，能够使用各种记录介质。例如，能够将布、陶瓷以及塑料等用作记录介质。

操作显示部72显示与图像形成相关的状况信息以及菜单等，并且受理来自用户的输入操作。操作显示部72例如具备由液晶面板形成的显示画面、该液晶面板的驱动器以及叠合设置在液晶画面上的触摸面板，将与由用户触摸操作的位置和操作的类别对应的操作检测信号输出到控制部80。操作显示部72也还可以设置LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯、按压按钮开关等，例如，用于警告显示、主电源的显示以及操作。

通信部73依照预定的通信标准与外部发送接收数据。

作为通信标准，能够使用与使用LAN(Local Area Network，局域网)线缆的通信相关的TCP/IP连接、无线LAN(IEEE802.11)、Bluetooth(注册商标)等近距离无线通信(IEEE802.15等)、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)连接等各种公知的方式，通信部73具备与可利用的通信标准相关的连接端子以及与通信连接相关的驱动器的硬件(网卡)等。

控制部80总体控制喷墨记录装置1的整体动作。控制部80具备CPU81(CentralProcessing Unit，中央处理单元)、RAM82(Random Access Memory，随机存取存储器)以及存储部83等。CPU81进行与喷墨记录装置1的总体控制相关的各种运算处理。RAM82对CPU81提供作业用的存储器空间，临时存储数据。存储部83存储由CPU81执行的控制程序、设定数据等，并且临时存储形成对象的图像数据。存储部83具备DRAM等易失性存储器和HDD(HardDisk Drive，硬盘驱动器)、闪存存储器等非易失性的存储介质，根据用途区分使用。

总线90是将这各结构之间连接起来以进行数据的发送接收的通信路径。

接下来，详细说明驱动部100的结构。

图2是示出驱动部100的功能结构的框图。

此外，在此，作为致动器51示意性地示出将电阻元件和电容器串联连接，但根据实际的致动器51也可以适当地并联连接或者包含线圈分量。

驱动波形信号输出部10具备控制器11和存储部12等。控制器11从存储部12读出和与时钟信号同步地输出的驱动波形信号的驱动电压变化对应的数字值并依次输出。存储部12是保持能够在该喷墨记录装置1中可能输出的驱动波形信号的波形图案数据的非易失性存储器。在DAC20中将该数字值变换为模拟电压值，作为伴随连续的电压变化的模拟信号。

DAC20是公知的数字/模拟变换器，也可以设置依据输入的数字离散值的采样频率、比特数等根据需要使该离散值之间连续变化的低通滤波器等。

输出选择部40具备如下开关元件：与时钟信号同步地从控制部80取得记录对象的图像数据的各像素数据，利用与该各像素数据对应的切换信号分别切换能否将来自驱动电路30的输出信号输出到各致动器51。关于像素数据没有特别限制，但这里是仅表示有无吐出墨的二值数据，在输出选择部40中，以在同一时钟周期内进行墨的吐出动作的栅格单位进行保持，根据该二值数据来切换开关元件的接通或断开。与一个驱动电路30对应的致动器51以及开关元件例如是256个、1024个等，因此，被导通的开关元件越多，被供给(施加)来自驱动电路30的输出信号的致动器51的合计负载越大。

直流电压变换部60对电源电压Vdd进行DC/DC变换而变换为稳定的供给电压Vp并输出。此外，在此，电源电压Vdd也可以与供给电压Vp相等，但输出到致动器51的信号优选为在不失真的范围内尽可能小的值。在电源电压Vdd和供给电压Vp相等的情况下，也可以不具备直流电压变换部60。从未图示的外部电源供给电源电压Vdd。

驱动电路30具备电压放大部31、偏置电压发生部32(偏置发生部)、电流放大部33以及反馈部34(回馈部)等，将从DAC20输入的驱动波形信号变换为能够输出适合于致动器51的驱动的电压以及电流。

电压放大部31具备使用OP放大器(运算放大器)的前级放大部311和使用双极性晶体管的后级放大部312，利用两级(多个级)的放大而放大为驱动电压。

图3是说明电压放大部31的电路结构的图。

从DAC20输出的输入信号Vin被输入到前级放大部311的OP放大器311a的非反转输入端。另外，对OP放大器311a的反转输入端输入来自反馈部34的反馈信号。这样，利用前级放大部311进行差动放大而实现输出电压的稳定化。由OP放大器311a放大后的信号被送到反馈部34，并且还被送到后级放大部312。

后级放大部312通过npn晶体管Tr11和pnp晶体管Tr12分别以发射极接地的方式设置在供给电压Vp与接地电压之间，对由OP放大器311a放大后的电压信号进行进一步放大。在此，将npn晶体管Tr11中的放大率设为1即不进行电压放大、将电阻元件R11和电阻元件R12的电阻值设定为相互相等，另一方面适当地设定这些电阻值，从而能够抑制输出电压(npn晶体管Tr11的集电极电压)的频率特性的降低。在pnp晶体管Tr12中，根据电阻元件R13和电阻元件R14的各电阻值的比，在供给电压Vp与接地电压之间在可能的范围对电压进行放大，输出驱动电压信号Vd。在此，将串联连接的电阻元件R15和电容器C11并联连接到电阻元件R14，针对输入的电压信号中的、由电阻元件R14、R15的合成电阻确定的基准频率以上的高频率的变动分量，将发射极接地侧的电阻值降低为电阻元件R14、R15的合成电阻。由此，使得高频率频带中的电压放大率高于低频率频带中的电压放大率。

在此，在本实施方式的喷墨记录装置1中，由后级放大部312实现的电压放大率被设定得比由前级放大部311实现的电压放大率大(高)。也就是说，后级放大部312中的由使用发射极接地的双极性晶体管的放大实现的电压放大率G2被设定得大于前级放大部311中的使用OP放大器311a得到的电压放大率G1(是包括利用反馈部34得到的反馈效果的闭环增益，是来自OP放大器311a的输出电压振幅相对向该OP放大器311a的输入电压振幅的倍率。与将驱动电路30整体的电压放大率Vout/Vin除以电压放大率G2而得到的值相等)。

这样，通过将电压放大率G1抑制得较低以使OP放大器311a的输出电压成为比向该OP放大器311a的供给电压小的振幅范围，能够防止OP放大器311a的输出信号的失真，实现驱动电路30的信号的稳定化。另一方面，通过将利用后级放大部312实现的电压放大率G2确定为使输出电压成为接近供给电压Vp的电压振幅，虽然不浪费地提高供给电压Vp就能够效率良好地进行放大，但在将该电压放大率G2取得过大时，高频率频带中的增益降低，所以，如上所述，在能够通过提高高频率频带的电压放大率而不失真地补偿波形的范围设定利用该后级放大部312实现的电压放大率G2，其余的由前级放大部311放大。作为双极性晶体管，适当选择与高电压以及高转换速率对应的双极性晶体管。在该后级放大部312之后的各结构中使用的双极性晶体管也是同样的。为了确保高频率频带中的增益，优选该双极性晶体管的输入电容小。

偏置电压发生部32针对利用电压放大部31得到的驱动电压信号Vd，对分别输入到电流放大部33中使用的推挽动作用的两个晶体管的基极电压附加偏置电压，适当地保持电流放大部33的晶体管的导通状态，并且降低空载时的电流。

图4是示出偏置电压发生部32的电路结构的图。

偏置电压发生部32包括npn晶体管Tr21、pnp晶体管Tr22以及恒定电流电路Ic1、Ic2(恒定电流发生部)。

npn晶体管Tr21以及pnp晶体管Tr22(还统一记载为“偏置用晶体管”)分别形成发射极跟随器。pnp晶体管Tr22将比驱动电压信号Vd的电压值高基极-发射极间电压(即进行放大动作的最小的动作电压差)的高压侧驱动电压信号Vdh输出到电流放大部33，npn晶体管Tr21将比驱动电压信号Vd的电压值低基极-发射极间电压的低压侧驱动电压信号Vdl输出到电流放大部33。也就是说，高压侧驱动电压信号Vdh与低压侧驱动电压信号Vdl的电压差是基极-发射极间电压的两倍。由此，如后所述，对电流放大部33中使用的推挽电路中的两个晶体管分别供给附加有与该晶体管的基极-发射极间电压对应的偏置电压的基极电压(即基极-发射极间电压)，使适当的基极电流流过而将这些晶体管保持为导通状态，并且降低该推挽电路中的两个晶体管的空载电流。

在该偏置电压发生部32中，在pnp晶体管Tr22的发射极端子与供给电压Vp之间连接有恒定电流电路Ic2，并且在npn晶体管Tr21的发射极端子与接地电压之间连接有恒定电流电路Ic1。不管输入的驱动电压信号Vd的电压值如何，恒定电流电路Ic1、Ic2都将pnp晶体管Tr22以及npn晶体管Tr21的集电极-发射极间电流保持为大致恒定。由此，防止基极-发射极间电压发生变化。

作为恒定电流电路Ic1、Ic2使用公知的电路。在此，示出使用两个npn晶体管、并将流过电流输出侧的电阻的电流即电压降维持为与对应的npn晶体管的基极-发射极间电压相等的恒定电流电路的例子，但不限于此。

电流放大部33根据在偏置电压发生部32中对由电压放大部31得到的驱动电压信号Vd附加偏置电压而得到的高压侧驱动电压信号Vdh和低压侧驱动电压信号Vdl进行电流的放大，生成输出信号Vout。输出信号Vout经由输出选择部40被输出到致动器51。

图5是示出电流放大部33的电路结构的图。

电流放大部33是发射极跟随器的推挽电路(SEPP)，并且，针对形成发射极跟随器的各双极性晶体管(npn晶体管Tr31以及pnp晶体管Tr32)分别进一步各反向达林顿连接一个双极性晶体管(pnp晶体管Tr33、npn晶体管Tr34)来增大电流放大率。电流放大部33具有基极端子被输入高压侧驱动电压信号Vdh的npn晶体管Tr31、基极端子被输入低压侧驱动电压信号Vdl的pnp晶体管Tr32、与npn晶体管Tr31反向达林顿连接的pnp晶体管Tr33、与pnp晶体管Tr32反向达林顿连接的npn晶体管Tr34、设置于npn晶体管Tr31的集电极端子与供给电压Vp之间的电阻元件R31、设置于pnp晶体管Tr32的集电极端子与接地电压之间的电阻元件R32以及用于使待机时的电流降低的电阻元件R33及电阻元件R34，pnp晶体管Tr33的发射极端子与供给电压Vp连接，npn晶体管Tr34的发射极端子被接地。

这样，对npn晶体管Tr31以及pnp晶体管Tr32，预先附加偏置电压而输入到基极端子。因此，维持和输入信号Vin对应的来自电流放大部33的与推挽动作对应的输出信号Vout的输出以防止输出电压波形产生失真。该偏置电压量的电压上升/下降分别因npn晶体管Tr31以及pnp晶体管Tr32的基极-发射极间电压而下降/上升，所以最终对致动器51供给与从电压放大部31输出的驱动电压信号Vd的电压大致相等的电压的输出信号Vout。

电阻元件R31、R32将npn晶体管Tr31以及pnp晶体管Tr32的放大电流(发射极电流)保持为大致恒定。由此，能够在抑制输出信号Vout的波形发生失真的同时实现空载电流的降低。也就是说，若在空载时过于减少pnp晶体管Tr33以及npn晶体管Tr34的集电极电流(发射极电流)，则与其对应地npn晶体管Tr31以及pnp晶体管Tr32的发射极电流(集电极电流)将变得更微小而降低至零附近，虽然对电流放大部33的动作、特别是高频率频带中的信号的输出造成恶劣影响，但能够防止该影响并且降低pnp晶体管Tr33以及npn晶体管Tr34的集电极电流。另外，由于使用了反向达林顿连接，所以了提高电流放大率，并且无需如通常的达林顿连接那样根据连接级数使从偏置电压发生部32输出的高压侧驱动电压信号Vdh与低压侧驱动电压信号Vdl的电压差增加，因此不会降低能够输出的最大电压振幅(增益)。由此，供给电压Vp所需的幅度不会大于输出信号Vout的最大电压振幅，所以无需将空载电流增大到所需以上。

这里使用的npn晶体管Tr31以及pnp晶体管Tr32、与它们对应地在偏置电压发生部32中使用的npn晶体管Tr21以及pnp晶体管Tr22优选使用使特性匹配而制造出的晶体管。也就是说，通过使基极-发射极间电压、直流电流放大率等电特性匹配，能够防止发生和伴随放大电流变化等的温度变化所引起的偏置值的变化对应的剩余电流、波形失真、热失控等。关于这样的使特性匹配而制造出的晶体管，例如，设想将多个(两个等)成对地使用的情况，并作为封装而进行市场供给(销售)。另外，对于这些晶体管中的异极性的晶体管，也可以分别使用互补关系的晶体管。或者，也可以简单地测量各晶体管的电特性而使用以预定的基准等级以上一致的晶体管。

另外，进一步地，偏置用晶体管和在电流放大部33中与这些偏置用晶体管对应的晶体管中的至少一部分优选利用预定的部件接合而进行热耦合。作为预定的部件，优选使用热传导性高的部件。另外，也可以在同一基板上集中形成对应的晶体管彼此。

在该电流放大部33中，关于电阻元件R33、R34选择小的电阻值的元件，以避免大幅增加输出信号Vout的阻抗。

输出信号Vout除了向输出选择部40输出以外，还作为反馈信号而输出(反馈)到反馈部34。

对反馈部34输入电压放大部31中的OP放大器311a的输出以及作为反馈信号的输出信号Vout，在进行与增益对应的电压、频带的调整之后输入到OP放大器311a的反转输入端。

图6是示出反馈部34的电路结构的图。

反馈部34具有电阻元件R41、R42、R43以及电容器C41。

电阻元件R41、R42在输出信号Vout与接地电压之间进行分压。将该分压后的电压信号和与OP放大器311a的输出相关的电压信号合成并输入到OP放大器311a的反转输出端。因此，根据电压放大部31中的电压放大率来确定电阻元件R41和R42的电阻值的比。

将OP放大器311a的输出经由并联设置的电阻元件R43以及电容器C41和与输出信号Vout相关的电压信号进行合成，回送到该OP放大器311a的反转输入端。电阻元件R43以及电容器C41构成低通滤波器(低频通过部、LPF)，通过该低通滤波器将OP放大器311a的输出信号中的低频分量重叠到输出信号Vout而作为反馈信号。由此，防止由于负反馈造成的反转输入与非反转输入之间的相位偏移、对应于该负反馈的与小于电压的响应时间的频率分量等的影响相关的振荡，并且降低输出信号Vout中包含的延迟分量即致动器51的电容性分量等的影响，从OP放大器311a输出抑制了输出信号Vout的线性响应性的降低即抑制失真后的适当的波形信号。

如以上所述，本实施方式的喷墨记录装置1具备对设置于喷墨头50的喷嘴的致动器51(压电元件)供给与该致动器51的动作对应的驱动电压的驱动电路30，该驱动电路30具备：电压放大部31，对将与致动器51的动作对应的数字数据的驱动波形变换为模拟信号而得到的输入信号Vin的电压进行放大，生成驱动电压信号Vd；电流放大部33，对驱动电压信号Vd的电流进行放大，输出为输出信号Vout；以及反馈部34，使与输出信号Vout的电压对应的反馈信号向电压放大部31负反馈。

由此，能够避免输出信号Vout的波形相对输入信号Vin的波形失真，并且将输出信号Vout的波形适当地放大到期望的电压振幅。因此，能够在防止电压波形劣化的同时更容易并且稳定地对喷墨头50的负载要素(致动器51)供给电力(即失真少的电压波形以及足够的电流)。因此，使喷墨头50适当地动作以防止记录图像产生画质的劣化。

另外，反馈部34将由电压放大部31电压放大后的电压信号合成到反馈信号而向电压放大部31负反馈。由此，能够更可靠地抑制致动器51的电容性分量等的影响所致的反馈信号延迟、电力损耗以及供给电压Vp波动这样的干扰的影响，最终输出更准确且稳定的电压波形的输出信号Vout。

另外，反馈部34具备形成低频通过部的电阻元件R43以及电容器C41，将由电压放大部31电压放大后的电压信号中的、与该低频通过部的特性对应的低频分量合成到反馈信号并向电压放大部31负反馈。由此，能够调整针对高频分量的响应特性，防止驱动电路30中的信号的振荡，使输出信号更稳定。

另外，电压放大部31利用包括前级放大部311以及后级放大部312的多个级进行放大动作。因此，无需强制地提高各级的放大率就能够作为整体而提高电压放大率，所以能够抑制波形的失真。另外，易于形成与对喷墨头50中使用的高电压(例如40～50V)的电压差要求的转换速率(对应于0.5μsec左右的上升时间，例如为100V/μs左右)对应的放大电路。另一方面，OP放大器311a不易发出和要求与上述高电压相关的大的电压振幅的情况对应的大的转换速率。也就是说，OP放大器311a不易发出伴有高速且电压变化的波形图案的大电压振幅的信号。因此，该电压放大部31通过组合使用OP放大器311a的放大和使用双极性晶体管的放大，能够在抑制波形的失真的同时，在保持期望的波形的状态下放大电压。

另外，前级放大部311进行与反馈信号对应的差动放大。因此，如上所述，能够针对输入信号Vin进行适当的校正而得到稳定且准确的输出信号Vout。

另外，通过在前级放大部311中使用OP放大器311a，能够容易地进行差动放大，并且抑制该差动放大的振荡而得到更稳定的输出信号Vout。

另外，反馈部34具备形成低频通过部的电阻元件R43以及电容器C41，将由前级放大部311电压放大后的电压信号中的、与该低频通过部的特性对应的低频分量合成到反馈信号。因此，能够调整针对高频分量的响应特性，特别是，能够防止OP放大器311a的放大动作所致的振荡而使输出信号更稳定。

另外，电压放大部31被确定为后级放大部312的电压放大率G2大于前级放大部311的电压放大率G1。因此，能够使前级放大部311优先地发挥提高与上述反馈相关的稳定性的功能，并且用后级放大部312有效地进行电压的放大。

另外，电压放大部31构成为频率比预定的基准频率高的分量的电压放大率高于频率比该基准频率低的分量的电压放大率。因此，能够通过施加反馈来改善易于降低的高频率侧的放大率，在将矩形波、梯形波这样的高频率分量多的驱动波形的失真保持得较小的同时高精度地放大并输出，并且提高驱动电路30的稳定性。

另外，电流放大部33通过两组晶体管的推挽动作进行电流放大，所以相比于利用一个晶体管的放大能够在抑制空载电流的同时，生成更效率良好地维持驱动波形并进行电流放大了的输出信号Vout。

另外，通过使用双极性晶体管作为电流放大部33中使用的晶体管，能够将能够对电源电压确保的电压振幅确保得比FET宽。因此，能够将电源电压设定得低于FET，从而能够将电力消耗抑制得更低。

另外，因为分别由达林顿连接的两个以上的晶体管构成电流放大部33中使用的两组晶体管，所以能够用简易的电路结构稳定地使电流大幅放大。

另外，通过作为达林顿连接使用反向达林顿连接，与通常的达林顿连接相比，能够抑制偏置电压的上升。因此，能够在抑制与该偏置电压的上升量相关的电源电压的上升的同时，使电流放大率效率良好地上升。另外，因为能够抑制与偏置电压发生部32的动作相关的电流，所以能够抑制功耗。另外，通过组合该反向达林顿连接和输出信号Vout的反馈，能够在抑制易振荡的同时效率良好地进行电流放大。

另外，设置有电阻元件R31、R32以使反向达林顿连接的晶体管中的分别被输入驱动电压信号Vd(高压侧驱动电压信号Vdh、低压侧驱动电压信号Vdl)的npn晶体管Tr31、pnp晶体管Tr32的发射极电流恒定，所以不管输入电压如何都能够维持为适当的电流放大率。由此，不会流过所需以上的电流。特别是，通过在该电阻元件R31、R32中流过适当的微小电流，即使将pnp晶体管Tr33以及npn晶体管Tr34的空载电流缩小至极限，也能够维持npn晶体管Tr31以及pnp晶体管Tr32的发射极电流。因此，能够在降低空载电流以抑制电流消耗的同时，适当地维持输出信号Vout的波形(频率特性)。

另外，具备偏置电压发生部32，该偏置电压发生部32针对电压放大部31生成的驱动电压信号Vd附加偏置电压并分别供给到该两组晶体管，该偏置电压为用于电流放大部33的两组晶体管各自进行放大动作的最小的基极-发射极间电压(动作电压差)以上的电压差。由此，不会产生来自电流放大部33的输出信号Vout成为截止的状况，所以能够防止发生与导通/截止的切换相关的输出信号Vout的失真。

另外，作为和与上述推挽动作相关的两组晶体管分别对应的偏置用晶体管，偏置电压发生部32具有npn晶体管Tr21和pnp晶体管Tr22，通过将该偏置用晶体管的基极-发射极间电压作为上述两组晶体管的偏置电压附加到驱动电压信号Vd而生成高压侧驱动电压信号Vdh和低压侧驱动电压信号Vdl并输出。由此，与使用二极管、电阻元件等将固定值作为偏置电压的情况不同，能够设定与电流放大部33的晶体管的动作以及和该动作相关的发热对应的适当的偏置电压。因此，能够适当地反映由于发热(温度)而变化的偏置电压以防止所需以上的发热、电流消耗，进而抑制热失控的发生。另外，通过设定这样的偏置电压，无需为了避免来自电流放大部33的输出信号Vout成为截止而将偏置电压确定得大到所需以上，所以能够实现降低空载电流。

另外，在电流放大部33中通过推挽动作进行电流放大的晶体管和对该晶体管分别供给附加有偏置电压的高压侧驱动电压信号Vdh、低压侧驱动电压信号Vdl的偏置用晶体管被热耦合。由此，将对应的晶体管彼此的温度保持为大致相同，能够抑制在偏置电压发生部32与电流放大部33之间与对应的晶体管彼此动作时的发热对应的温度变化所致的偏置电压的偏置的偏移，稳定地降低电力消耗。

另外，通过使用使特性匹配而制造的晶体管即关于异极性的晶体管使用互补性的晶体管、关于同极性的晶体管使用以同一封装销售的晶体管或取得匹配的晶体管来作为偏置电压发生部32的npn晶体管Tr21以及pnp晶体管Tr22和电流放大部33中的npn晶体管Tr31以及pnp晶体管Tr32(根据需要还包括pnp晶体管Tr33以及npn晶体管Tr34)，从而能够使基极-发射极间电压等电特性匹配。由此，能够更有效地防止根据电流或温度的变化而局部流过所需以上的电流、或者进一步与其相伴地产生振荡、热失控。

另外，偏置电压发生部32具备用于使对发生偏置电压的npn晶体管Tr21以及pnp晶体管Tr22流过的电流恒定的恒定电流电路Ic1、Ic2。由此，能够抑制与输入的驱动电压信号Vd的电压变化对应的电流量的变化，从而将偏置电压保持为恒定。另外，由此，通过抑制为适当的最低限的电流量，能够在效率良好地降低电力消耗的同时，生成失真少的输出信号Vout并输出。

另外，在电流放大部33中与推挽动作相关的两组晶体管由分别达林顿连接的两个以上的晶体管构成，该达林顿连接是反向达林顿连接，设置电阻元件R31、R32以使该反向达林顿连接的晶体管中的分别被输入驱动电压信号Vd(高压侧驱动电压信号Vdh、低压侧驱动电压信号Vdl)的npn晶体管Tr31、pnp晶体管Tr32的发射极电流恒定，使恒定电流电路Ic1、Ic2产生与分别被输入附加有偏置电压的低压侧驱动电压信号Vdl、高压侧驱动电压信号Vdh的pnp晶体管Tr32、npn晶体管Tr31的各发射极电流(集电极电流)相等的电流。此处所称的“相等的电流”是指考虑根据各种因素可能产生的程度的误差而能够设定的范围，该各种因素是恒定电流电路Ic1、Ic2中能够设定的电流的精度、该恒定电流电路Ic1、Ic2中容许的电流的波动、电阻元件R33、R34等的误差、npn晶体管Tr31以及pnp晶体管Tr32等中未去除干净的偏置电压的变化等。

由此，能够使电流放大部33的晶体管中的基极-发射极间电压和偏置电压发生部32中的基极-发射极间电压相等，所以通过抑制为适当的最低限的电流量，能够在效率良好地降低电力消耗的同时生成失真少的输出信号Vout并输出。

另外，具备DAC20，通过该DAC20对与输入的驱动波形相关的数字信号进行模拟变换，得到输入信号Vin。因此，能够容易并且稳定地生成输入信号Vin。

另外，本发明的图像记录装置的实施方式的喷墨记录装置1具备驱动电路30、喷墨头50以及控制驱动电路30的动作的控制部80。因此，能够在防止电压波形的劣化的同时，对喷墨头50的负载(致动器51)更容易并且稳定地供给电力，吐出精度良好的适当的墨滴而稳定地提高形成图像的画质。

此外，本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，合成OP放大器311a的输出和电流放大部33的输出并经由反馈部34向OP放大器311a反馈，但不一定合成两者并反馈。其中，在电压放大部31中使用OP放大器的情况下，根据防止振荡等的观点，更优选反馈该OP放大器311a的输出。

另外，在上述实施方式中，作为电压放大部31而组合了使用OP放大器311a的前级放大部311和使用双极性晶体管的后级放大部312，但不限于两级，也可以是一级或者三级以上的多个级。另外，电路结构不限于与上述实施方式相同。也可以使用FET等。另外，也可以不使用OP放大器311a而进行电压的放大，在该情况下，例如，也可以仅使用双极性晶体管来构成差动放大电路。另外，还能够在不使用OP放大器311a的情况下等，设想后级放大部312输出的驱动电压信号Vd被输出到反馈部34的方式。

另外，在上述实施方式中，仅选择性地反馈了OP放大器311a的输出中的低频分量，但在喷墨记录装置1的墨吐出频率等各种条件中适当地设定有无频率选择以及频率选择的范围即可。

另外，根据所需的合计的电压放大率、放大的级数等适当地设定前级放大部311和后级放大部312的电压放大率即可。

另外，同样地，能够根据针对前级放大部311与后级放大部312的频率的增益特性、和喷墨记录装置1的墨吐出频率的对应关系等，适当地变更电压放大部31中的电压放大率的频率依赖性，在即使不提高高频率分量的放大率仍得到足够的增益的情况下，无需将高频率分量的放大率确定得较高。相反，也可以根据增益的特性，针对每个频率使放大率更精细地变化。

另外，在上述实施方式中，使用双极性晶体管构成电流放大部33，但也可以使用FET，还可以并用场效应晶体管(FET)和双极性晶体管。但是，相比于使用FET，在使用双极性晶体管时，易于在供给电压Vp与接地电压之间确保较宽的电压振幅。也就是说，无需将供给电压Vp设定得高于必要的电压振幅，其结果，能够降低与空载电流相关的功耗。

另外，不限于晶体管以两级反向达林顿连接的情况，也可以连接三级以上，还可以进行通常的达林顿连接。另外，也可以在能够维持输出信号的准确性和稳定性的范围内，使用与达林顿连接不同的其它公知的放大电路结构。

另外，在上述实施方式中使用与在电流放大部33中使用的双极性晶体管相同的封装的双极性晶体管、互补性的双极性晶体管在偏置电压发生部32中产生偏置电压，但也可以使用二极管、LED、电阻元件等或者并用它们来产生偏置电压。在该情况下，为了防止热失控，需要使设定的偏置电压带有若干富余、或者根据温度状态使偏置电压变化。

另外，在上述实施方式中使在偏置电压发生部32以及电流放大部33中使用的同一封装和/或互补性的双极性晶体管热耦合，但也并非一定热耦合。

另外，在上述实施方式中使用恒定电流电路Ic1、Ic2将偏置电压发生部32中的npn晶体管Tr21以及pnp晶体管Tr22的集电极电流即基极电流(偏置电流)保持为大致均匀，但这些恒定电流电路Ic1、Ic2也可以使用其它公知的恒定电流电路，还可以使用电阻元件等仅更简便地调整偏置电流的结构。

另外，在上述实施方式中利用DAC20对与驱动波形相关的数字信号进行模拟变换并进行电压以及电流的放大，但也可以从外部取得模拟信号并将该模拟信号单纯地放大并输出，相反，还可以将DAC20和驱动电路30集中设置到同一基板(芯片)上。进而，驱动波形信号输出部10也可以设置于与驱动电路30相同的基板(芯片)上。

另外，在上述实施方式中，仅切换有无吐出墨，但也能够以多个级切换墨的吐出量。在该情况下，能够增加驱动波形的种类、或者通过多个驱动波形的组合进行一次墨吐出。

另外，在上述实施方式中，以将压电元件用作负载要素的压力计式的喷墨记录装置为例子进行了说明，但对于利用电阻元件等的发热使墨气泡化而施加压力的热力式的喷墨记录装置也能够应用本发明。此外，在使用压力计式的情况下，相比于热力式，在反馈信号中易于出现压电元件的电容性负载的影响，所以通过合成输出信号Vout和OP放大器311a的输出电压信号并负回馈，稳定性的提高的效果易于更显著。

另外，在上述实施方式中以作为记录元件排列有吐出墨的喷嘴的喷墨记录装置为例子进行了说明，但针对使排列的多个记录元件动作来记录图像的其它图像记录装置、例如LED打印机等也能够应用本发明。

另外，上述电路结构是基本部分，为了使信号稳定，能够在公知的各处设置电阻元件、电容器等。

另外，可在不脱离本发明的要旨的范围内，适当地变更在上述实施方式中叙述的具体的细致部分。

产业上的可利用性

本发明能够用于记录头的驱动电路以及图像记录装置。

Claims (22)

1.一种记录头的驱动电路，对设置于记录头的记录元件的负载要素供给与该负载要素的动作对应的驱动电压，所述记录头的驱动电路的特征在于，具备：

电压放大部，对与所述负载要素的动作对应的模拟驱动波形信号的电压进行放大来生成驱动电压信号；

电流放大部，对所述驱动电压信号的电流进行放大而作为输出信号输出；以及

反馈部，使与所述输出信号的电压对应的反馈信号向所述电压放大部负反馈。

2.根据权利要求1所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述反馈部将利用所述电压放大部电压放大后的电压信号合成到所述反馈信号而向所述电压放大部负反馈。

3.根据权利要求2所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述反馈部具备低频通过部，将利用所述电压放大部电压放大后的电压信号中的、与所述低频通过部的特性对应的低频分量合成到所述反馈信号。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述电压放大部以包括前级放大部以及后级放大部的多个级进行放大动作。

5.根据权利要求4所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述前级放大部进行与所述反馈信号对应的差动放大。

6.根据权利要求5所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

作为所述前级放大部使用OP放大器。

7.根据权利要求4～6中的任意一项所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述反馈部具备低频通过部，将利用所述前级放大部电压放大后的电压信号中的、与所述低频通过部的特性对应的低频分量合成到所述反馈信号。

8.根据权利要求4～7中的任意一项所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述电压放大部被确定为所述后级放大部的电压放大率大于所述前级放大部的电压放大率。

9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述电压放大部构成为比预定的基准频率高的高频分量的电压放大率高于比该基准频率低的低频分量的电压放大率。

10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述电流放大部利用两组晶体管的推挽动作进行电流放大。

11.根据权利要求10所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

作为所述晶体管使用双极性晶体管。

12.根据权利要求10或者11所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述两组晶体管分别由达林顿连接的两个以上的晶体管构成。

13.根据权利要求12所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述达林顿连接是反向达林顿连接。

14.根据权利要求13所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述记录头的驱动电路设置有使所述反向达林顿连接的晶体管中的被输入所述驱动电压信号的晶体管的放大电流恒定的电阻元件。

15.根据权利要求10～14中的任意一项所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述记录头的驱动电路具备偏置发生部，该偏置发生部对所述电压放大部生成的驱动电压信号附加偏置电压并分别供给到所述两组晶体管，该偏置电压是所述电流放大部的所述两组晶体管分别进行放大动作用的最小的动作电压差以上的电压差。

16.根据权利要求15所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述偏置发生部具有与所述两组晶体管分别对应的偏置用晶体管，该偏置用晶体管将所述动作电压差作为所述两组晶体管的所述偏置电压而附加到所述驱动电压信号。

17.根据权利要求16所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

利用所述推挽动作进行电流放大的晶体管和对该晶体管供给附加有所述偏置电压的电压的所述偏置用晶体管被热耦合。

18.根据权利要求16或者17所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

作为所述偏置用晶体管以及所述电流放大部中的所述晶体管的至少一部分，使用使特性匹配而制造的晶体管。

19.根据权利要求15～18中的任意一项所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述偏置发生部具备恒定电流发生部，该恒定电流发生部用于使流过发生所述偏置电压的元件的电流恒定。

20.根据权利要求19所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

所述两组晶体管分别由达林顿连接的两个以上的晶体管构成，该达林顿连接是反向达林顿连接，设置有使所述反向达林顿连接的晶体管中的被输入所述驱动电压信号的晶体管的放大电流恒定的电阻元件，使所述恒定电流发生部产生与被输入附加有所述偏置电压的所述驱动电压信号的晶体管的放大电流相等的电流。

21.根据权利要求1～20中的任意一项所述的记录头的驱动电路，其特征在于，

具备数字/模拟变换部，

所述模拟驱动波形信号是利用所述数字/模拟变换部对与输入的驱动波形相关的数字信号进行模拟变换而得到的。

22.一种图像记录装置，其特征在于，具备：

权利要求1～21中的任意一项所述的记录头的驱动电路；

所述记录头；以及

控制部，控制所述记录头的驱动电路的动作。