JP2012192654A - 容量性負荷駆動回路および流体噴射装置 - Google Patents

容量性負荷駆動回路および流体噴射装置 Download PDF

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Abstract

【課題】駆動信号に電圧変動を発生させることなくデジタル電力増幅器の動作を停止させることによって電力損失を低減する。
【解決手段】容量性負荷に印加する駆動信号の電圧値が一定の期間では、デジタル電力増幅器で変調信号を電力増幅する動作を停止することで、電力損失を抑制する。電力増幅の停止に際しては、第１電圧状態となった変調信号がその第１電圧状態を維持する時間の半分が経過したとき、あるいは第１電圧状態よりも電圧が低い第２電圧状態となった変調信号がその第２電圧状態を維持する時間の半分が経過したときの何れかで停止する。こうすれば、平滑フィルターのコイルを電流が流れていないときに、電力増幅を停止することができるので、コイルの自己誘導現象による起電力で駆動信号に電圧変動が発生することを、回避することができる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、圧電素子などの容量性負荷に駆動信号を印加して駆動する技術に関する。
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などのように、所定の駆動信号
を印加することによって駆動する圧電素子は数多く存在する。これらの圧電素子を駆動す
る際には、駆動波形信号を電力増幅して生成した駆動信号を印加することによって駆動す
ることが通常である。
駆動波形信号を電力増幅して駆動信号を生成する方法としては、アナログ電力増幅器を
用いる方法とは別に、デジタル電力増幅器を用いる方法が知られている。デジタル電力増
幅器を用いた方法では、アナログ電力増幅器を用いるよりも少ない電力損失で増幅するこ
とが可能であり、小型化することも容易となる（特許文献１など）。デジタル電力増幅器
を用いて駆動信号を生成するには、先ず始めに、駆動波形信号をパルス変調してパルス波
状の変調信号に変換する。そして、得られた変調信号をデジタル電力増幅器で電力増幅す
ることによって電力増幅変調信号に変換する。その後、電力増幅変調信号に含まれる変調
成分を平滑フィルターで取り除くことによって、電力増幅された駆動信号を生成する。
また、駆動信号には電圧値の変化しない期間が含まれていることが多い。駆動信号が印
加される圧電素子は容量性負荷であるから、駆動信号の電圧値が変化しない期間は電力を
供給する必要はない。換言すれば、このような期間では、デジタル電力増幅器は無駄に動
作していることになる。そこで、駆動信号の電圧値が変化しない期間ではデジタル電力増
幅器の動作を停止させることによって、駆動信号を生成する際の電力損失を更に低減させ
る技術も提案されている（特許文献２）。
特開２００５−３２９７１０号公報 特開２０１１−００５７３３号公報
しかし、提案の技術では、デジタル電力増幅器の動作を停止すると、駆動信号の電圧値
が変動してしまうことがあるという問題があった。駆動信号の電圧値が一定であるべき期
間で電圧値が変動したのでは、圧電素子などの容量性負荷を精度良く駆動することができ
なくなる。
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、駆動信号の電圧値が一定値となる期間で、電圧値を変動させることなく
デジタル電力増幅器の動作を停止させることにより、容量性負荷を精度良く駆動しながら
、より一層の電力損失を低減可能な技術の提供を目的とする。
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の容量性負荷駆動回路は次の
構成を採用した。すなわち、
所定の駆動信号を印加することによって容量性負荷を駆動する容量性負荷駆動回路であ
って、
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することによって、第１電圧状態と前記第１電圧状態よ
りも電圧が低い第２電圧状態とが繰り返される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することによって電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増
幅器と、
前記電力増幅変調信号を平滑化することによって、前記容量性負荷に印加される前記駆
動信号を生成する平滑フィルターと、
前記駆動波形信号が一定値となる期間である信号不変期間では、前記デジタル電力増幅
器の動作を停止させる電力増幅停止手段と
を備え、
前記電力増幅停止手段は、前記信号不変期間になると、前記第１電圧状態となった前記
変調信号が該第１電圧状態を維持する時間の半分が経過したとき、あるいは前記第２電圧
状態となった前記変調信号が該第２電圧状態を維持する時間の半分が経過したときの何れ
かで、前記デジタル電力増幅器の動作を停止させる手段であることを要旨とする。
こうした本発明の容量性負荷駆動回路においては、駆動波形信号発生回路で発生した駆
動波形信号をパルス変調することによって変調信号に変換する。そして、変調信号を電力
増幅した後、平滑フィルターで平滑化することによって駆動信号を生成する。ここで、圧
電素子などの容量性負荷では、負荷が蓄えている電荷量に相当する電圧が端子間の電圧と
して現れる。従って、印加する駆動信号の電圧値が変化しないのであれば、容量性負荷を
駆動回路から切り離しても、そのまま駆動信号が印加された状態となる。そこで、駆動信
号の電圧値が変化しない期間（すなわち、駆動波形信号の電圧値が変化しない信号不変期
間）になると、デジタル電力増幅器での電力増幅を、次のようなタイミングで停止する。
すなわち、第１電圧状態となった変調信号がその第１電圧状態を維持する時間の半分が経
過したとき、あるいは第２電圧状態となった変調信号がその第２電圧状態を維持する時間
の半分が経過したタイミングの何れかのときに、デジタル電力増幅器の動作を停止させる
。
詳細には後述するが、本願の発明者らが見出した知見によれば、デジタル電力増幅器で
の電力増幅を停止したときに、駆動信号に電圧変動が重畳する現象は、駆動信号の電圧値
が一定の期間（信号不変期間）でも平滑フィルターには電流が流れていることに起因する
。そして、信号不変期間では、第１電圧状態となった変調信号がその第１電圧状態を維持
する時間の半分が経過したとき、あるいは第２電圧状態となった変調信号がその第２電圧
状態を維持する時間の半分が経過したときの何れかでは、平滑フィルターを流れる電流が
０になる。従って、このときに（あるいは、この近傍で）デジタル電力増幅器の動作を停
止すれば、駆動信号に電圧変動を発生させることなく、デジタル電力増幅器での電力増幅
を停止させて、電力増幅に伴う電力損失の発生を回避することが可能となる。
また、上述した本発明の容量性負荷駆動回路においては、変調信号が該第１電圧状態を
維持する時間の半分が経過したとき、あるいは該第２電圧状態を維持する時間の半分が経
過したときの何れで停止させるかを、次のようにして切り換えても良い。すなわち、信号
不変期間が開始されたときに、変調信号が第１電圧状態を維持する時間よりも第２電圧状
態を維持する時間の方が長かった場合には、変調信号が第１電圧状態を維持する時間の半
分が経過したときに、デジタル電力増幅器の動作を停止させる。これに対して、信号不変
期間が開始されたときに、変調信号が第１電圧状態を維持する時間よりも第２電圧状態を
維持する時間の方が短かった場合には、変調信号が第２電圧状態を維持する時間の半分が
経過したときに、デジタル電力増幅器の動作を停止させるようにしてもよい。
信号不変期間でも平滑フィルターには電流が流れているから、厳密に言えば、容量性負
荷に印加されている駆動信号の電圧値は変動している。そして、信号不変期間でデジタル
電力増幅器での電力増幅を停止すると、厳密には電圧値が変動している駆動信号が、その
時点での電圧値で固定される。こうして固定された電圧値は、駆動波形信号に応じて容量
性負荷に印加するべき電圧値と一致するとは限らないから、そこには電圧偏差が発生する
。そして、この電圧偏差は、デジタル電力増幅器での電圧増幅を停止したとき（信号不変
期間が開始されたとき）の条件によって、次のように変化する。すなわち、信号不変期間
が開始されたのが、変調信号が第１電圧状態を維持する時間よりも第２電圧状態を維持す
る時間の方が長い条件下であった場合には、変調信号が第２電圧状態を維持する時間の半
分が経過した時点の電圧偏差よりも、変調信号が第１電圧状態を維持する時間の半分が経
過した時点での電圧偏差の方が小さくなる。また逆に、信号不変期間が開始されたのが、
変調信号が第１電圧状態を維持する時間よりも第２電圧状態を維持する時間の方が短い条
件下であった場合には、変調信号が第１電圧状態を維持する時間の半分が経過した時点で
の電圧偏差よりも、変調信号が第２電圧状態を維持する時間の半分が経過した時点での電
圧偏差の方が小さくなる。そこで、信号不変期間が開始されたときに、変調信号が第１電
圧状態を維持する時間よりも第２電圧状態を維持する時間の方が長かった場合には、変調
信号が第１電圧状態を維持する時間の半分が経過した時点で、デジタル電力増幅器の動作
を停止させ、逆に、変調信号が第１電圧状態を維持する時間よりも第２電圧状態を維持す
る時間の方が短かった場合には、変調信号が第２電圧状態を維持する時間の半分が経過し
た時点で、デジタル電力増幅器の動作を停止させるようにすれば、印加するべき電圧値に
対して電圧偏差の少ない駆動信号を、容量性負荷に印加することが可能となる。
また、上述した本発明の容量性負荷駆動回路を、流体噴射装置に搭載しても良い。
こうすれば、流体噴射装置を駆動するための電力損失を抑制することができる。また、
駆動信号に電圧の変動が重畳することがないので、精度良く流体を噴射することが可能と
なる。
本実施例の容量性負荷駆動回路を搭載したインクジェットプリンターを例示した説明図である。 プリンター制御回路の制御の下で、容量性負荷駆動回路が噴射ヘッドを駆動する様子を示した説明図である。 容量性負荷駆動回路の詳細な構成を示した説明図である。 変調信号（ＭＣＯＭ）に基づいてデジタル電力増幅器を動作させる様子を示した説明図である。 信号不変期間でデジタル電力増幅器の動作を停止したときに駆動信号に電圧値の変動が発生する様子を示した説明図である。 平滑フィルターのコイル電流の近似式を示す説明図である。 信号不変期間中での平滑フィルターのコイル電流を示した説明図である。 変調信号のデューティー比が５０％以下の条件でのコイル電流と圧電素子に印加される駆動信号とを示した説明図である。 変調信号のデューティー比が５０％よりも大きい条件でのコイル電流と圧電素子に印加される駆動信号とを示した説明図である。 本実施例のコントローラーがデジタル電力増幅器での電力増幅動作の開始あるいは停止を制御するための許可信号を出力する処理を示したフローチャートである。 デジタル電力増幅器のゲートドライバーが、変調信号および許可信号に基づいて電力増幅動作を開始あるいは停止させる様子を示した説明図である。 本実施例のデジタル電力増幅器が信号不変期間中に電力増幅動作を停止する様子を示した説明図である。
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
例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ａ−１．全体構成：
Ａ−２．容量性負荷駆動回路の概要：
Ｂ．駆動信号の電圧を変動させずに電力増幅を停止させるメカニズム：
Ｃ．許可信号出力処理：
Ａ．装置構成 ：
図１は、本実施例の容量性負荷駆動回路２００を搭載したインクジェットプリンター１
０を例示した説明図である。図示したインクジェットプリンター１０は、主走査方向に往
復動しながら印刷媒体２上にインクドットを形成するキャリッジ２０や、キャリッジ２０
を往復動させる駆動機構や、印刷媒体２の紙送りを行うためのプラテンローラー４０など
から構成されている。キャリッジ２０には、インクを収容したインクカートリッジ２６や
、インクカートリッジ２６が装着されるキャリッジケース２２、キャリッジケース２２の
底面側（印刷媒体２に向いた側）に搭載されてインクを噴射する噴射ヘッド２４などが設
けられており、インクカートリッジ２６内のインクを噴射ヘッド２４に導いて、噴射ヘッ
ド２４から印刷媒体２にインクを噴射することによって画像を印刷する。プラテンローラ
ー４０は、図示しない駆動モータやギア機構とともに、印刷媒体２の紙送りを行う紙送り
機構を構成しており、印刷媒体２を副走査方向に所定量ずつ紙送りすることが可能となっ
ている。また、インクジェットプリンター１０には、全体の動作を制御するプリンター制
御回路５０や、噴射ヘッド２４を駆動するための容量性負荷駆動回路２００も搭載されて
いる。
図２は、プリンター制御回路５０の制御の下で、容量性負荷駆動回路２００が噴射ヘッ
ド２４を駆動する様子を示した説明図である。先ず始めに、噴射ヘッド２４の内部構造に
ついて簡単に説明する。図示されている様に、噴射ヘッド２４の底面（印刷媒体２に向い
ている面）には、インク滴を噴射する複数の噴射ノズル１００が設けられている。噴射ノ
ズル１００はインク室１０２に接続されており、インク室１０２には、インクカートリッ
ジ２６からインクが供給される。それぞれのインク室１０２には圧電素子１０４が設けら
れており、圧電素子１０４に駆動信号（以下、ＣＯＭと略称する）を印加すると、圧電素
子が変形してインク室１０２内のインクを加圧し、その結果、噴射ノズル１００からイン
クが噴射される。本実施例では、圧電素子１０４が本発明の「容量性負荷」に該当する。
圧電素子１０４に印加するＣＯＭ（駆動信号）は、容量性負荷駆動回路２００によって
生成され、ゲートユニット３００を介して圧電素子１０４に供給される。ゲートユニット
３００は、複数のゲート素子３０２が並列に接続された回路ユニットであり、それぞれの
ゲート素子３０２は、プリンター制御回路５０からの制御の下で、個別に導通状態または
切断状態とすることが可能である。従って、容量性負荷駆動回路２００から出力されたＣ
ＯＭは、プリンター制御回路５０によって予め導通状態に設定されたゲート素子３０２だ
けを通過して、対応する圧電素子１０４に印加され、その噴射ノズル１００からインクが
噴射される。
Ａ−２．容量性負荷駆動回路の概要 ：
図３は、本実施例の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。容量
性負荷駆動回路２００は大まかに分けると、駆動信号（ＣＯＭ）の基準となる駆動波形信
号（以下、ＷＣＯＭ）を発生する駆動波形信号発生回路２１０と、ＷＣＯＭをパルス変調
することによって変調信号（以下、ＭＣＯＭ）を生成する変調回路２３０と、ＭＣＯＭを
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、ＡＣＯＭを平滑化してＣＯＭを生成する平滑フィルター２５０とによって構成されて
いる。
このうちの駆動波形信号発生回路２１０は、駆動波形信号のデジタルデータを記憶して
いる波形メモリー２１６と、波形メモリー２１６のデジタルデータを読み出すコントロー
ラー２１４と、コントローラー２１４によって読み出されたデジタルデータを受け取って
デジタル／アナログ変換を行うことにより、アナログのＷＣＯＭを生成するＤＡ変換器２
１２などから構成されている。また、本実施例のコントローラー２１４は、電力増幅を行
うか否かを指定するための許可信号を生成して、デジタル電力増幅器２４０に出力してい
る。コントローラー２１４が許可信号を生成するための行う処理については後述する。
変調回路２３０には、一定周波数（キャリア周波数）の三角波を発生する三角波発生器
や、比較器が設けられている。そして、三角波と駆動波形信号発生回路２１０からのＷＣ
ＯＭとを比較することによって、ＷＣＯＭのパルス変調を行い、得られた変調信号（ＭＣ
ＯＭ）をデジタル電力増幅器２４０に出力する。ＭＣＯＭは、ＷＣＯＭの方が三角波より
も大きい期間では高電圧状態（第１電圧状態）（以下「１」と表記する）となり、逆にＷ
ＣＯＭの方が三角波よりも小さい期間では低電圧状態（第２電圧状態）（以下「０」と表
記する）となるような信号である。
デジタル電力増幅器２４０には、電源Ｖｄｄとグランドとの間でプッシュ・プル接続さ
れた２つのスイッチ素子（ＭＯＳＦＥＴなど）と、これらスイッチ素子を駆動するゲート
ドライバー２４２とを備えている。尚、二つのスイッチ素子のうち、電源Ｖｄｄ側に接続
されたスイッチ素子を「ＴｒＰ」と表記し、グランド側に接続されたスイッチ素子を「Ｔ
ｒＮ」と表記するものとする。また、電源Ｖｄｄは電圧Ｖｄｄを発生するものとし、グラ
ンドの電圧は電圧０であるものとする。
ゲートドライバー２４２は二つのゲート信号ＧＰ，ＧＮを出力しており、ゲート信号Ｇ
Ｐはスイッチ素子ＴｒＰのゲート電極に接続され、ゲート信号ＧＮはスイッチ素子ＴｒＮ
のゲート電極に接続されている。このため、ゲート信号ＧＰ，ＧＮの出力を、高電圧状態
（以下「１」と表記する）または低電圧状態（以下「０」と表記する）の何れにするかに
よって、スイッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮを、導通状態（ＯＮ状態）または切断状態（ＯＦＦ
状態）の何れかの状態に、個別に切り換えることができる。その結果、たとえばスイッチ
素子ＴｒＰをＯＮ状態とし、スイッチ素子ＴｒＮをＯＦＦ状態とすると、電源Ｖｄｄの発
生する電圧Ｖｄｄが、デジタル電力増幅器２４０の出力として平滑フィルター２５０に供
給される。逆に、スイッチ素子ＴｒＰをＯＦＦ状態とし、スイッチ素子ＴｒＮをＯＮ状態
とすると、グランドの電圧０が、デジタル電力増幅器２４０の出力として平滑フィルター
２５０に供給される。
また、ゲートドライバー２４２には、変調回路２３０からのＭＣＯＭと、コントローラ
ー２１４からの許可信号とが入力されている。そして、許可信号の出力が、動作許可状態
（本実施例では、出力が「１」の状態）であった場合には、ＭＣＯＭに基づいてゲート信
号ＧＰ，ＧＮを出力することにより、スイッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮを制御する。その結果
、ＭＣＯＭが高電圧状態（出力が「１」）のときには電圧Ｖｄｄを出力し、ＭＣＯＭが低
電圧状態（出力が「０」）のときには電圧０を出力することによって、ＭＣＯＭの電力増
幅が行われる。これに対して許可信号の出力が、動作非許可状態（本実施例では、出力が
「０」の状態）であった場合には、ＭＣＯＭに拘わらずゲート信号ＧＰ，ＧＮの出力を「
０」とすることにより、スイッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮを何れもＯＦＦ状態とする。その結
果、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅は停止される。
こうしてＭＣＯＭを電力増幅して得られたＡＣＯＭを、平滑フィルター２５０に供給す
る。平滑フィルター２５０は、コイル２５２とコンデンサー２５４とによって構成された
ローパスフィルターであり、コイル２５２のインダクタンスＬと、コンデンサー２５４の
キャパシタンスＣとによって決まるカットオフ周波数ｆｃよりも高い周波数の信号成分を
、大幅に減衰させる。このため、ＡＣＯＭを平滑フィルター２５０に供給することで、Ａ
ＣＯＭに含まれるキャリア周波数成分を減衰させて、ＣＯＭの成分を取り出すことができ
る。こうして得られたＣＯＭを、ゲート素子３０２を介して圧電素子１０４に印加する。
図４は、デジタル電力増幅器２４０のゲートドライバー２４２が、ＭＣＯＭに応じて二
つのスイッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮのＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換える様子を示した説明図で
ある。尚、図４では、ＷＣＯＭ（従って、ＣＯＭ）が変化しない場合でも、ＭＣＯＭに応
じて二つのスイッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮのＯＮ／ＯＦＦ状態が切り換えられる場合を表し
ている。図４（ａ）には、駆動波形信号発生回路２１０が発生するＷＣＯＭが示されてお
り、図４（ｂ）には、変調回路２３０がＷＣＯＭをパルス変調することによって生成した
ＭＣＯＭが示されている。また、図４（ｃ）には、デジタル電力増幅器２４０のゲートド
ライバー２４２が、ＭＣＯＭに応じて出力するゲート信号ＧＰ，ＧＮが示されている。
図示されるように、ゲートドライバー２４２は、ＭＣＯＭの出力が「１」の時にはゲー
ト信号ＧＰの出力を「１」とし、ゲート信号ＧＮの出力を「０」とする。また、ＭＣＯＭ
の出力が「０」の時にはゲート信号ＧＰの出力を「０」とし、ゲート信号ＧＮの出力を「
１」とする。その結果、ＭＣＯＭが、電源Ｖｄｄの電圧（電圧Ｖｄｄ）とグランドの電圧
（電圧０）との間で変化するＡＣＯＭに増幅されて、平滑フィルター２５０に出力される
。そして、このようなＡＣＯＭを平滑フィルター２５０で平滑化することによって、ＷＣ
ＯＭを電力増幅したＣＯＭを圧電素子１０４に印加することができる。
ここで、圧電素子１０４は容量性負荷であるから、圧電素子１０４に電圧を印加すると
いうことは、その電圧に対応する電荷量を圧電素子１０４に蓄えることに他ならない。従
って、印加する電圧値が一定の時には、圧電素子１０４に電流を流して電荷を出し入れす
る必要はない。このことから、図４中で斜線を付した期間のように、ＷＣＯＭ（従ってＣ
ＯＭ）が変化しない期間（信号不変期間）では、スイッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮのＯＮ／Ｏ
ＦＦを無駄に切り換えていることになる。換言すれば、信号不変期間ではゲート信号ＧＰ
，ＧＮをＯＦＦにして、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅を停止してしまえば、ス
イッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮのＯＮ／ＯＦＦを切り換えることによる電力損失を抑制するこ
とが可能となる。
しかし、実際には、信号不変期間で電力増幅を停止すると、図５に示されるように、Ｃ
ＯＭの電圧値が変動してしまう現象が生じる。信号不変期間は、一定の電圧値のＣＯＭを
出力すべき期間であるから、出力する電圧値が変動したのでは、圧電素子１０４を精度良
く駆動することができなくなる。そこで、本実施例の容量性負荷駆動回路２００では、Ｃ
ＯＭの電圧値が一定値となる信号不変期間になると、以下のような方法でデジタル電力増
幅器２４０の動作を停止させることにより、電圧変動が発生することを回避している。
Ｂ．駆動信号の電圧を変動させずに電力増幅を停止させるメカニズム ：
電圧変動を発生させることなくデジタル電力増幅器２４０の動作を停止させる方法を説
明する準備として、デジタル電力増幅器２４０の動作を停止したときに図５に示すような
現象が発生するメカニズムについて説明する。
先ず始めに、一般論として、平滑フィルター２５０に電圧Ｅが印加された場合、あるい
は電圧０が印加された場合に、平滑フィルター２５０のコイル２５２に生じる電流（以下
、コイル電流）について考える。本実施例のデジタル電力増幅器２４０の出力（ＡＣＯＭ
）は、電圧Ｖｄｄとグランドの電圧０とを繰り返すから、電圧Ｅを電圧Ｖｄｄと読み替え
れば、そのまま本実施例の平滑フィルター２５０に適用することができる。
平滑フィルター２５０に電圧Ｅが印加された場合のコイル電流Ｉは、図６（ａ）に示す
回路でスイッチを閉じたときにコイル２５２に流れるコイル電流Ｉと同じである。コイル
２５２のインダクタンスをＬ、コンデンサー２５４のキャパシタンスをＣ、コイル２５２
に流れる初期電流（電圧Ｅが印加される直前に流れていたコイル電流）をＩ０、コンデン
サー２５４の初期電圧（電圧Ｅが印加される直前のコンデンサー２５４の端子間電圧）を
Ｅ０とすると、電圧Ｅと、コイル電流Ｉとの間には、図６（ａ）中に（１）式で示した微
分方程式が成立する。そして、この方程式を解くと、コイル電流Ｉは図６（ａ）中に示し
た（２）式によって求められる。ここで、ω０は、平滑フィルター２５０の共振周波数（
＝１／√（ＬＣ））である。また、共振周波数ω０と時間ｔとの積ω０ｔが十分小さく、
０の近傍である場合には、ｃｏｓω０ｔはほぼ１とみなすことができ、ｓｉｎω０ｔはほ
ぼω０ｔとみなすことができる。すると図６（ａ）中の（２）式は、同じく図６（ａ）中
の（３）式で近似することができ、コイル電流Ｉは時間ｔの経過とともに直線的に増加す
ることが分かる。尚、コイル電流Ｉは、コイル２５２からコンデンサー２５４に電流が流
れ込む場合にプラスの値となる。また、コンデンサー２５４からコイル２５２に電流が逆
流する場合には、コイル電流Ｉはマイナスの値となる。
平滑フィルター２５０に電圧０が印加された場合についても同様である。すなわち、平
滑フィルター２５０に電圧０が印加された場合のコイル電流Ｉは、図６（ｂ）に示す回路
でスイッチを閉じたときにコイル２５２に流れるコイル電流Ｉと同じとなる。コイル２５
２には電圧０が印加されるので、コイル電流Ｉについては、図６（ｂ）中に（４）式で示
した微分方程式が成立する。そしてこの方程式を解くと、平滑フィルター２５０に出力す
る電圧を電圧０にしたときのコイル電流Ｉは、図６（ｂ）中の（５）式によって求められ
る。また、ｓｉｎω０ｔをω０ｔとみなして、ｃｏｓω０ｔを１とみなすと、コイル電流
Ｉは、図６（ｂ）中の（６）式で近似することができる。従って、平滑フィルター２５０
に出力する電圧が電圧０になっている期間では、コイル電流Ｉは時間ｔの経過とともに直
線的に減少することが分かる。
図７は、電圧Ｖｄｄと電圧０との間で変化するＡＣＯＭが平滑フィルター２５０に出力
されたときに、平滑フィルター２５０のコイル２５２をコイル電流Ｉが流れる様子を示し
た説明図である。ＡＣＯＭの電圧値が電圧Ｖｄｄの期間では、図６（ａ）を用いて前述し
たように、コイル２５２のコイル電流Ｉは、ほぼ直線的に増加していく。また、ＡＣＯＭ
の電圧値が電圧０の期間では、図６（ｂ）を用いて前述したように、コイル２５２のコイ
ル電流Ｉは、ほぼ直線的に減少していく。従って、デジタル電力増幅器２４０からのＡＣ
ＯＭが供給されることによって平滑フィルター２５０のコイル２５２には、ＡＣＯＭが電
圧Ｖｄｄの期間では直線的に増加し、ＡＣＯＭが電圧０の期間では直線的に減少するよう
な、ノコギリ刃状のコイル電流Ｉが流れることになる。
また、ＷＣＯＭが変化しない期間では、平滑フィルター２５０から出力されるＣＯＭの
電圧値は一定値となる。そして、ＣＯＭによって駆動される電気負荷が、圧電素子やコン
デンサーのような容量性負荷である場合、ＣＯＭが一定値であると言うことは、容量性負
荷に蓄えられている電荷量も一定であると言うことに他ならないから、パルス変調の周期
Ｔの期間では、容量性負荷に出入りする電荷が等しくなる。従って、図７中で荒い斜線を
付した部分の面積（容量性負荷に対して供給した電荷量に相当）と、細かい斜線を付した
部分の面積（容量性負荷から回収した電荷量に相当）とが等しくなる。このことから、Ｗ
ＣＯＭが変化しない期間（ＣＯＭの電圧値が一定値となる期間）では、コイル２５２に流
れるコイル電流Ｉは、プラス側への最大値とマイナス側への最大値とが等しくなるような
ノコギリ刃状の電流となる。
このように、平滑フィルター２５０のコイル２５２には、ＷＣＯＭが変化しない場合（
従って、ＣＯＭの電圧値が一定値の場合）でも、図７に示すようなノコギリ刃状の電流が
流れている。従って、コイル２５２に電流が流れている状態で、ゲートドライバー２４２
がスイッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮを突然ＯＦＦにすると、その瞬間に、コイル２５２の自己
誘導現象によって発生した起電力が発生する。その結果、コイル２５２のインダクタンス
Ｌと、コンデンサー２５４あるいは容量性負荷のキャパシタンスＣとによって定まる共振
周波数の電圧変動が、ＣＯＭに重畳するようになる。図５に示したように、ＷＣＯＭが変
化しない期間（信号不変期間）でデジタル電力増幅器２４０の電力増幅を停止したときに
、ＣＯＭに電圧変動が発生するのは、このようなメカニズムによるものと考えられる。ま
た、ＡＣＯＭが電圧０から電圧Ｖｄｄに切り換わる瞬間や、電圧Ｖｄｄから電圧０に切り
換わる瞬間では、コイル電流Ｉが最も大きくなるから、このようなタイミングで電力増幅
を停止すると、ＣＯＭには大きな電圧変動が重畳することになる。
しかし、図７に示したように、ＡＣＯＭが電圧Ｖｄｄの期間では、コイル電流Ｉはマイ
ナス側（コンデンサー２５４あるいは容量性負荷から電流が逆流する方向）からプラス側
（コンデンサー２５４あるいは容量性負荷に電流が流れる方向）に電流の向きが切り換わ
る。従って、その間にコイル電流Ｉが０になるタイミング（若しくはたいへん小さくなる
タイミング）が存在する。同様に、ＡＣＯＭが電圧０の期間では、コイル電流Ｉがプラス
側からマイナス側に切り換わるので、その間にコイル電流Ｉが０になるタイミング（若し
くはたいへん小さくなるタイミング）が存在する。そして、このようなタイミングでデジ
タル電力増幅器２４０の電力増幅を停止させれば、コイル２５２の自己誘導現象による電
圧変動をＣＯＭに重畳させることなく、電力増幅を停止させることが可能となる。
図８には、ＡＣＯＭの出力に応じて、コイル２５２に流れるコイル電流とＣＯＭの電圧
値とが変化する様子が示されている。図８では、ＡＣＯＭの出力が電圧０の期間よりも電
圧Ｖｄｄの期間の方が短い場合（期間Ｔｏｎが、パルス変調の周期Ｔの半分以下の場合。
すなわち、デューティー比が５０％以下の場合）を示している。コイル電流については、
図７に示したように、ＡＣＯＭの出力が電圧Ｖｄｄの期間（期間Ｔｏｎ）ではほぼ直線的
に増加し、ＡＣＯＭの出力が電圧０の期間（期間Ｔｏｆｆ）ではほぼ直線的に減少する。
また、コイル電流がプラスの時には、コンデンサー２５４あるいは容量性負荷に電流が流
れ込むから、ＣＯＭの電圧値は少しずつ上昇し、コイル電流がマイナスの時には、コンデ
ンサー２５４あるいは容量性負荷から電流が流れ出すから、ＣＯＭの電圧値は少しずつ低
下する。その結果、ＣＯＭの電圧値は、図８（ｃ）に示すような電圧波形となる。尚、図
８（ｃ）では、電圧の変化が誇張された状態で表示されている。
また、図８（ｂ）に示されるように、コイル２５２に流れるコイル電流は、ＡＣＯＭの
出力が電圧Ｖｄｄとなっている期間（期間Ｔｏｎ）の中間のタイミング、あるいはＡＣＯ
Ｍの出力が電圧０となっている期間（期間Ｔｏｆｆ）の中間のタイミングで０となる。従
って、この何れかのタイミングで、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅を停止すれば
（スイッチ素子ＴｒＰ、ＴｒＮを何れもＯＦＦにすれば）、そのときの電圧値でＣＯＭを
保持しておくことができる。また、保持されたＣＯＭの電圧値と、ＷＣＯＭによって指定
された目標とする電圧値との偏差ｄＶは、期間Ｔｏｎで電力増幅を停止した方が小さくな
っている。従って、より高い精度のＣＯＭを出力する観点からは、デューティー比が５０
％以下の場合には、期間Ｔｏｎが半分だけ過ぎたタイミングで、デジタル電力増幅器２４
０の電力増幅を停止することが望ましいと言うことができる。
これに対して、図９には、期間Ｔｏｎが、パルス変調の周期Ｔの半分よりも大きい場合
。すなわち、デューティー比が５０％よりも大きい場合が示されている。デューティー比
が５０％よりも大きい場合も、ＡＣＯＭの出力が電圧Ｖｄｄの期間（期間Ｔｏｎ）ではコ
イル電流がほぼ直線的に増加し、ＡＣＯＭの出力が電圧０の期間（期間Ｔｏｆｆ）ではほ
ぼ直線的に減少する。これに伴って、コイル電流がプラスの時にはＣＯＭの電圧値が少し
ずつ上昇し、コイル電流がマイナスの時にはＣＯＭの電圧値が少しずつ低下する。その結
果、ＣＯＭの電圧値は、図９（ｃ）に示すような電圧波形となる。尚、図９（ｃ）でも、
電圧の変化は誇張された状態で表示されている。
そして、デューティー比が５０％よりも大きい場合においても、期間Ｔｏｎの中間のタ
イミング、あるいは期間Ｔｏｆｆの中間のタイミングではコイル電流が０となる。従って
、この何れかのタイミングで、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅を停止すれば、そ
のときの電圧値でＣＯＭを保持しておくことができる。また、保持されたＣＯＭの電圧値
と、ＷＣＯＭによって指定された目標とする電圧値との偏差ｄＶは、デューティー比が５
０％よりも大きい場合には、期間Ｔｏｆｆで電力増幅を停止した方が小さくなる。従って
、より高い精度のＣＯＭを出力する観点からは、デューティー比が５０％よりも大きい場
合には、期間Ｔｏｆｆが半分だけ過ぎたタイミングで、デジタル電力増幅器２４０の電力
増幅を停止することが望ましいと言うことができる。
以上のような現象を踏まえて、本実施例の容量性負荷駆動回路２００では、駆動波形信
号発生回路２１０のコントローラー２１４から、デジタル電力増幅器２４０のゲートドラ
イバー２４２に向かって許可信号を出力する。その結果、ＷＣＯＭが変化しない期間にな
ると、ＣＯＭの電圧を変動させることなく、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅を停
止することが可能となっている。以下では、駆動波形信号発生回路２１０のコントローラ
ー２１４が許可信号を出力する処理について説明する。
Ｃ．許可信号出力処理 ：
図１０は、本実施例の駆動波形信号発生回路２１０のコントローラー２１４が許可信号
を出力するために実行する許可信号出力処理のフローチャートである。許可信号出力処理
では、先ず始めにＷＣＯＭが平坦部であるか否かを判断する（ステップＳ１００）。すな
わち、図３を用いて前述したように、駆動波形信号発生回路２１０のコントローラー２１
４は、波形メモリー２１６からＷＣＯＭのデータを読み出してＤＡ変換器２１２に供給す
ることによってＷＣＯＭを出力している。従ってコントローラー２１４は、今から出力し
ようとしているＷＣＯＭが平坦部（データの値が変化しない部分）であるか否かを判断す
ることができる。たとえば、現時点でＤＡ変換器２１２に供給するＷＣＯＭのデータだけ
でなく、その後の一定期間に供給するデータも読み出して、それらデータを比較すること
により、ＷＣＯＭが平坦部であるか否かを判断することができる。あるいは、波形メモリ
ー２１６に記憶されているＷＣＯＭのデータに、平坦部であるか否かを示すフラグを設定
しておき、そのフラグの設定に基づいて、ＷＣＯＭが平坦部であるか否かを判断しても良
い。
その結果、ＷＣＯＭが平坦部ではないと判断した場合は（ステップＳ１００：ｎｏ）、
デジタル電力増幅器２４０のゲートドライバー２４２に向かって、許可信号「１」を出力
する（ステップＳ１２０）。ここで許可信号「１」は、デジタル電力増幅器２４０での電
力増幅を許可する旨の信号である。デジタル電力増幅器２４０のゲートドライバー２４２
は、許可信号「１」を受け取っている期間中は、図４を用いて前述したように、ＭＣＯＭ
に応じてゲート信号ＧＰ，ＧＮを切り換えることによって、ＭＣＯＭの電力増幅を実行す
る。
これに対して、ＷＣＯＭが平坦部であると判断した場合は（ステップＳ１００：ｙｅｓ
）、ＭＣＯＭのデューティー比が５０％以下になるか否かを判断する（ステップＳ１０２
）。ここでデューティー比とは、パルス変調周期Ｔの中で、ＭＣＯＭの出力が「１」とな
っている期間（期間Ｔｏｎ）が占める時間比率である。前述したようにＭＣＯＭは、駆動
波形信号発生回路２１０からのＷＣＯＭを、変調回路２３０の中で三角波と比較すること
によって生成しているから、ＷＣＯＭの電圧値が決まればＭＣＯＭのデューティー比を算
出することができる。
その結果、ＭＣＯＭのデューティー比が５０％以下であった場合は（ステップＳ１０２
：ｙｅｓ）、ＭＣＯＭの立上がりエッジになったか否かを判断する（ステップＳ１０４）
。ここでＭＣＯＭの立上がりエッジとは、ＭＣＯＭの出力が「０」から「１」に切り換わ
ることを言う。また、図３に示すように、変調回路２３０から出力されたＭＣＯＭはコン
トローラー２１４にも入力されているので、コントローラー２１４は、ＭＣＯＭが立上が
りエッジになったことを直ちに検出することができる。その結果、立上がりエッジではな
いと判断した場合は（ステップＳ１０４：ｎｏ）、同じ判断を繰り返しながら、立上がり
エッジとなるまで待機する。ＭＣＯＭの出力は「０」と「１」とを繰り返しているから、
待機しているうちにやがて出力が「０」から「１」に切り換わるので、立上がりエッジに
なったと判断して（ステップＳ１０４：ｙｅｓ）、コントローラー２１４に内蔵されたタ
イマーでの計時を開始する（ステップＳ１０６）。
タイマーでの計時を開始すると、続いて、期間Ｔｏｎの半分の時間が経過したか否かを
判断する（ステップＳ１０８）。期間Ｔｏｎの時間は、ステップＳ１０２で求めたデュー
ティー比に、パルス変調の周期Ｔを乗算することによって算出することができる。ＭＣＯ
Ｍの立上がりエッジを検出して（ステップＳ１０４：ｙｅｓ）、計時を開始した直後は、
期間Ｔｏｎの半分の時間は経過していないので、ステップＳ１０８では「ｎｏ」と判断す
るが、このような判断を繰り返しているうちに、やがては期間Ｔｏｎの半分の時間が経過
して、ステップＳ１０８で「ｙｅｓ」と判断することになる。すると、コントローラー２
１４は、デジタル電力増幅器２４０のゲートドライバー２４２に向かって、許可信号「０
」を出力する（ステップＳ１１０）。ここで許可信号「０」は、デジタル電力増幅器２４
０での電力増幅を許可しない（停止させる）旨の信号である。デジタル電力増幅器２４０
のゲートドライバー２４２は、許可信号「０」を受け取っている期間中は、ＭＣＯＭの出
力に拘わらず、ゲート信号ＧＰ，ＧＮの出力を「０」とする。その結果、スイッチ素子Ｔ
ｒＰ，ＴｒＮが何れもＯＦＦの状態となって、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅が
停止される。
以上では、ＭＣＯＭのデューティー比が５０％以下であった場合（ステップＳ１０２：
ｙｅｓ）について説明した。これに対して、ＭＣＯＭのデューティー比が５０％より大き
かった場合は（ステップＳ１０２：ｎｏ）、ＭＣＯＭの立下がりエッジになったか否かを
判断する（ステップＳ１１２）。ＭＣＯＭの立下がりエッジとは、ＭＣＯＭの出力が「１
」から「０」に切り換わることを言う。すなわち、ＭＣＯＭのデューティー比が５０％以
下の場合には、ＭＣＯＭの立上がりエッジを検出するのに対して、デューティー比が５０
％を超える場合は、立下がりエッジを検出する。その結果、立下がりエッジではないと判
断した場合は（ステップＳ１１２：ｎｏ）、同じ判断を繰り返しながら、立下がりエッジ
となるまで待機する。その後、ＭＣＯＭの出力が「１」から「０」に切り換わったら立下
がりエッジになったと判断して（ステップＳ１１２：ｙｅｓ）、コントローラー２１４に
内蔵されたタイマーでの計時を開始する（ステップＳ１１４）。
タイマーでの計時を開始すると、続いて、期間Ｔｏｆｆの半分の時間が経過したか否か
を判断する（ステップＳ１１６）。期間Ｔｏｆｆの時間は、パルス変調の周期Ｔから、期
間Ｔｏｎの時間を減算した時間である。従って、ステップＳ１０２で求めたデューティー
比から容易に算出することができる。その結果、期間Ｔｏｆｆの半分の時間が経過してい
ない場合は（ステップＳ１１６：ｎｏ）、同じ判断を繰り返しながらそのまま待機状態と
なる。すると、やがて、期間Ｔｏｆｆの半分の時間が経過するので、コントローラー２１
４はステップＳ１１６で「ｙｅｓ」と判断して、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅
を停止する旨の許可信号「０」を、のゲートドライバー２４２に向かって出力する（ステ
ップＳ１１０）。
以上のようにして許可信号「０」を出力して（ステップＳ１１０）、デジタル電力増幅
器２４０での電力増幅を停止したら、ＷＣＯＭの平坦部が終了したか否かを判断する（ス
テップＳ１１８）。平坦部が継続中であった場合は（ステップＳ１１８：ｎｏ）、波形メ
モリー２１６から読み出したＷＣＯＭをＤＡ変換器２１２に供給しながら、平坦部が終了
するまで同様の判断を繰り返す。そして、平坦部が終了したら（ステップＳ１１８：ｙｅ
ｓ）、デジタル電力増幅器２４０のゲートドライバー２４２に向かって、電力増幅を許可
する旨の許可信号「１」を出力する（ステップＳ１２０）。すると、ゲートドライバー２
４２は、再びＭＣＯＭに応じてゲート信号ＧＰ，ＧＮの出力を切り換えるようになって、
デジタル電力増幅器２４０での電力増幅が再開される。こうして電力増幅が再開されたら
、駆動波形信号発生回路２１０のコントローラー２１４は、図１０の許可信号出力処理の
先頭に戻って、上述した一連の処理を繰り返す。
図１１は、コントローラー２１４からの許可信号を受けてゲートドライバー２４２がゲ
ート信号ＧＰ，ＧＮの出力を切り換える様子をまとめた説明図である。図示されるように
、許可信号の出力が「１」の場合は、ＭＣＯＭの出力に応じてゲート信号ＧＰ，ＧＮの出
力が切り換わる。その結果、デジタル電力増幅器２４０では電力増幅が行われる。これに
対して、許可信号の出力が「０」になると、ＭＣＯＭの出力に関わらず、ゲート信号ＧＰ
，ＧＮの出力が常に「０」となる。その結果、スイッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮは常にＯＦＦ
の状態となって、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅は停止された状態となる。
図１２は、本実施例のゲートドライバー２４２がＭＣＯＭおよび許可信号に基づいてゲ
ート信号ＧＰ，ＧＮの出力を切り換える様子を示した説明図である。たとえば、ＷＣＯＭ
が比較的小さな一定値（ＭＣＯＭのデューティー比が５０％以下となる値）に保たれてい
る間は、許可信号の出力は「０」になっている。このため、ＭＣＯＭの出力は「０」と「
１」とを交互に繰り返しているものの、ゲート信号ＧＰ、ＧＮの出力は何れも「０」にな
っている。従って、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅は行われない。
その後、ＷＣＯＭが上昇し始めると、直ちに許可信号の出力が「０」から「１」に切り
換わる。その結果、その時点でのＭＣＯＭの出力に応じて、図１１に示す対応関係に基づ
いてゲート信号ＧＰ，ＧＮが出力される。たとえば、許可信号が「１」に切り換わったと
きのＭＣＯＭが「０」であれば、ゲート信号ＧＰは「０」が、ゲート信号ＧＮは「１」が
出力される。そして、これらゲート信号ＧＰ，ＧＮの出力に応じてスイッチ素子ＴｒＰ，
ＴｒＮがＯＮ／ＯＦＦに切り換わることにより、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅
が行われる。
こうして電力増幅を行いながらＷＣＯＭが上昇していき、比較的大きな値（ＭＣＯＭの
デューティー比が５０％より大きくなる値）で一定値を保つようになっても、本実施例で
は直ちに許可信号を「１」から「０」に切り換えるのではなく、先ず、ＭＣＯＭの立下が
りエッジを検出する。そして、その立下がりエッジから、期間Ｔｏｆｆの半分の時間が経
過したタイミングで、許可信号を「１」から「０」に切り換える。換言すれば、ＷＣＯＭ
が一定値の期間（平坦部）に移行しても、その後の立下がりエッジから期間Ｔｏｆｆの半
分の時間が経過するまでの間は、デジタル電力増幅器２４０での電力増幅を継続しておき
、立下がりエッジから期間Ｔｏｆｆの半分の時間が経過した時点で電力増幅を停止する。
こうすれば、図５に示したような電圧変動がＣＯＭに重畳することを回避しながら、デ
ジタル電力増幅器２４０での電力増幅を停止させることができる。すなわち、図７を用い
て前述したように、ＷＣＯＭが一定値となる期間（信号不変期間）では、平滑フィルター
２５０のコイル２５２にはノコギリ波状のコイル電流が流れている。このため、デジタル
電力増幅器２４０での電力増幅を停止しようとしてスイッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮを何れも
ＯＦＦにすると、コイル２５２の自己誘導現象に起因した電圧変動がＣＯＭに重畳する。
しかし、ＭＣＯＭが「１」となっている期間（期間Ｔｏｎ）が半分だけ経過したタイミン
グ、あるいはＭＣＯＭが「０」となっている期間（期間Ｔｏｆｆ）が半分だけ経過したタ
イミングでは、コイル電流Ｉが「０」となる。従って、この何れかのタイミング（あるい
はその付近）でスイッチ素子ＴｒＰ，ＴｒＮをＯＦＦにしてやれば、コイル電流Ｉが「０
」あるいはほとんど流れていないので、コイル２５２の自己誘導現象に起因した電圧変動
がＣＯＭに重畳することはない。その結果、圧電素子１０４などの容量性負荷の駆動精度
を損なうことなく、デジタル電力増幅器が無駄に行う電力増幅を停止させることにより、
より一層の電力損失を低減させることが可能となる。
また、図８および図９を用いて前述したように、ＭＣＯＭのデューティー比が５０％以
下の場合には、期間Ｔｏｎが半分だけ経過したタイミングで電力増幅を停止した方が、期
間Ｔｏｆｆの半分が経過したタイミングで停止した場合よりも、電圧偏差ｄＶが小さくな
る。逆に、ＭＣＯＭのデューティー比が５０％よりも大きい場合には、期間Ｔｏｆｆが半
分だけ経過したタイミングで電力増幅を停止した方が、期間Ｔｏｎの半分が経過したタイ
ミングで停止した場合よりも、電圧偏差ｄＶが小さくなる。図１２に示した例では、ＭＣ
ＯＭのデューティー比が５０％よりも大きい条件で、ＷＣＯＭの値が一定値となる期間（
信号不変期間）に移行していることから、期間Ｔｏｆｆが半分経過した時点で許可信号を
「０」にすることによって、電力増幅を停止している。従って、ＭＣＯＭのデューティー
比が５０％以下の条件で信号不変期間に移行する場合には、期間Ｔｏｎが半分経過した時
点で許可信号を「０」にすることによって電力増幅を停止すればよい。このようにすれば
、単に信号不変期間中での電力増幅を停止するだけでなく、信号不変期間中に保持される
ＣＯＭの電圧と、ＷＣＯＭによって指示された電圧との偏差を小さくすることが可能とな
る。
以上、本実施例の容量性負荷駆動回路について説明したが、本発明は上述した実施例に
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
用することができる。
２…印刷媒体、 １０…インクジェットプリンター、
２０…キャリッジ、 ２２…キャリッジケース、 ２４…噴射ヘッド、
２６…インクカートリッジ、 ４０…プラテンローラー、
５０…プリンター制御回路、 １００…噴射ノズル、 １０２…インク室、
１０４…圧電素子、 ２００…容量性負荷駆動回路、
２１０…駆動波形信号発生回路、２１２…ＤＡ変換器、 ２１４…コントローラー、
２１６…波形メモリー、 ２３０…変調回路、
２４０…デジタル電力増幅器、 ２４２…ゲートドライバー、
２５０…平滑フィルター、 ２５２…コイル、 ２５４…コンデンサー、
３００…ゲートユニット、 ３０２…ゲート素子、 ＧＮ…ゲート信号、
ＧＰ…ゲート信号

Claims (3)

  1. 所定の駆動信号を印加することによって容量性負荷を駆動する容量性負荷駆動回路であ
    って、
    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することによって、第１電圧状態と前記第１高電圧状態
    よりも電圧が低い第２電圧状態とが繰り返される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することによって電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増
    幅器と、
    前記電力増幅変調信号を平滑化することによって、前記容量性負荷に印加される前記駆
    動信号を生成する平滑フィルターと、
    前記駆動波形信号が一定値となる期間である信号不変期間では、前記デジタル電力増幅
    器の動作を停止させる電力増幅停止手段と
    を備え、
    前記電力増幅停止手段は、前記信号不変期間になると、前記第１電圧状態となった前記
    変調信号が該第１電圧状態を維持する時間の半分が経過したとき、あるいは前記第２電圧
    状態となった前記変調信号が該第２電圧状態を維持する時間の半分が経過したときの何れ
    かで、前記デジタル電力増幅器の動作を停止させる手段である容量性負荷駆動回路。
  2. 請求項１に記載の容量性負荷駆動回路であって、
    前記電力増幅停止手段は、
    前記変調信号が前記第１電圧状態を維持する時間よりも前記第２電圧状態を維持する
    時間の方が長い条件で、前記信号不変期間が開始された場合には、該第１電圧状態となっ
    た変調信号が該第１電圧状態を維持する時間の半分が経過したときに、前記デジタル電力
    増幅器の動作を停止させ、
    前記変調信号が前記第１電圧状態を維持する時間よりも前記第２電圧状態を維持する
    時間の方が短い条件で、前記信号不変期間が開始された場合には、該第２電圧状態となっ
    た変調信号が該第２電圧状態を維持する時間の半分が経過したときに、前記デジタル電力
    増幅器の動作を停止させる手段である容量性負荷駆動回路。
  3. 請求項１または請求項２に記載の容量性負荷駆動回路を備えた流体噴射装置。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015101056A (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置
JP6372333B2 (ja) * 2014-12-11 2018-08-15 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置、ヘッドユニット、容量性負荷駆動用集積回路装置および容量性負荷駆動回路
CN108146076B (zh) * 2018-02-24 2023-09-15 北京博源恒芯科技股份有限公司 一种用于驱动喷墨打印机喷头的全数字功率放大器
JP7130584B2 (ja) * 2019-03-26 2022-09-05 東芝テック株式会社 液体吐出装置
GB2596869A (en) * 2020-07-10 2022-01-12 Inca Digital Printers Ltd Inkjet printhead drive circuit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004072707A (ja) * 2002-06-13 2004-03-04 Sony Corp パワーアンプ装置
JP2004336765A (ja) * 2003-05-02 2004-11-25 Samsung Electronics Co Ltd ポップノイズ減少のための音声信号発生装置及び音声信号発生方法
JP2008148288A (ja) * 2006-11-15 2008-06-26 Seiko Epson Corp Ｄ級アンプの制御方法、ｄ級アンプの制御回路、容量性負荷の駆動回路、トランスデューサ、超音波スピーカ、表示装置、指向性音響システム、及び印刷装置
JP2011005733A (ja) * 2009-06-25 2011-01-13 Seiko Epson Corp 液体噴射装置および液体噴射型印刷装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3636321B2 (ja) * 2002-04-24 2005-04-06 ローム株式会社 スイッチング電源装置
JP4639922B2 (ja) 2004-04-20 2011-02-23 富士ゼロックス株式会社 容量性負荷の駆動回路及び方法、液滴吐出装置、液滴吐出ユニット、インクジェットヘッドの駆動回路
JP2007088926A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Victor Co Of Japan Ltd Ｄクラスアンプ
JP4770361B2 (ja) * 2005-09-26 2011-09-14 富士ゼロックス株式会社 容量性負荷の駆動回路、及び液滴吐出装置
JP2007168172A (ja) 2005-12-20 2007-07-05 Seiko Epson Corp インクジェットプリンタのヘッド駆動装置
US8287069B2 (en) 2005-12-22 2012-10-16 Seiko Epson Corporation Head drive device and drive control method of ink jet printer, and ink jet printer
JP4735279B2 (ja) 2006-01-17 2011-07-27 富士ゼロックス株式会社 液滴吐出ヘッドの駆動回路及び方法、液滴吐出装置
JP5141117B2 (ja) 2006-07-24 2013-02-13 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置および印刷装置
JP5145921B2 (ja) 2007-12-25 2013-02-20 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置
JP5109651B2 (ja) * 2007-12-27 2012-12-26 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置および印刷装置
JP5256768B2 (ja) 2008-02-21 2013-08-07 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置
US8049472B2 (en) * 2008-07-29 2011-11-01 Cosmic Circuits Private Limited Single inductor multiple output switching devices
JP4561907B2 (ja) 2008-08-25 2010-10-13 富士ゼロックス株式会社 容量性負荷の駆動回路及び液滴噴射装置
JP5245767B2 (ja) * 2008-11-27 2013-07-24 セイコーエプソン株式会社 アクチュエータの駆動方法及び電力増幅装置
US8183848B2 (en) * 2010-01-21 2012-05-22 Anpec Electronics Corporation Switching regulator and constant frequency compensating circuit for fixing operating frequency
JP5562781B2 (ja) * 2010-09-21 2014-07-30 ラピスセミコンダクタ株式会社 保護装置、相補型保護装置、信号出力装置、ラッチアップ阻止方法、及びプログラム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004072707A (ja) * 2002-06-13 2004-03-04 Sony Corp パワーアンプ装置
JP2004336765A (ja) * 2003-05-02 2004-11-25 Samsung Electronics Co Ltd ポップノイズ減少のための音声信号発生装置及び音声信号発生方法
JP2008148288A (ja) * 2006-11-15 2008-06-26 Seiko Epson Corp Ｄ級アンプの制御方法、ｄ級アンプの制御回路、容量性負荷の駆動回路、トランスデューサ、超音波スピーカ、表示装置、指向性音響システム、及び印刷装置
JP2011005733A (ja) * 2009-06-25 2011-01-13 Seiko Epson Corp 液体噴射装置および液体噴射型印刷装置

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