JP2019162785A - ヘッド駆動回路、液体吐出装置、およびヘッド駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷側に印加される駆動波形の形状の変化を抑制することを可能にする。【解決手段】ヘッド駆動回路は、所定の波形の入力電圧の電流を増幅する電流増幅部５０１と、電流増幅部５０１に並列に設けられ、電流増幅部５０１の出力電圧の入力電圧に対する差分を補正する補助電流供給回路５０２とを有し、補助電流供給回路５０２は、入力電圧の波形である第１波形の立ち下がりまたは立ち上がり時間における振幅値の変化量から、出力電圧の波形である第２波形の立ち下がりまたは立ち上がり時間に対応する時間における振幅値の変化量の差分を補正する。【選択図】図７

Description

本発明は、ヘッド駆動回路、液体吐出装置、およびヘッド駆動方法に関する。

従来、インクジェット方式の画像形成装置において、インクジェットヘッドの吐出ノズルから圧電素子（ピエゾ）の駆動によりインク滴を吐出させるピエゾ方式と呼ばれる吐出方法がある。ピエゾ方式では、ノズルの数などの駆動条件により吐出特性に変化が生じることが知られている。

この吐出特性の変化について、圧電素子などの容量性負荷を駆動するヘッド駆動回路において、複数のスイッチング素子を順次オンすることで、ヘッド駆動回路に流れる電流のピークを小さくする技術が開示されている（特許文献１参照）。

しかし、従来のヘッド駆動回路の構成において、駆動条件により負荷側の容量変化等が生じ、負荷側に印加される駆動波形の形状が変化するという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、負荷側に印加される駆動波形の形状の変化を抑制することが可能なヘッド駆動回路、液体吐出装置、およびヘッド駆動方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、発明の一実施の形態のヘッド駆動回路は、所定の波形の入力電圧の電流を増幅する電流増幅部と、前記電流増幅部に並列に設けられ、前記電流増幅部の出力電圧の前記入力電圧に対する差分を補正する補助電流供給回路と、を有する。

本発明によれば、負荷側に印加される駆動波形の形状の変化を抑制することが可能になるという効果を奏する。

図１は、本実施の形態に係る液体吐出装置の外観構成一例を示す図である。 図２は、液体吐出装置の内部の構成を示す図である。 図３は、インクヘッドの一例を示す図である。 図４は、インクヘッドと駆動制御基板との接続例を示す図である。 図５は、駆動制御基板の駆動回路の構成の一例を示す図である。 図６は、電流増幅部内に電流増幅部のみを設けた場合の、入力波形とピエゾ印加波形との関係の一例を示す図である。 図７は、本実施の形態に係る電流増幅部の具体的な構成の一例を示す図である。 図８は、電流増幅部の駆動回路の変形例を示す図である。 図９は、駆動電圧波形が立ち下がるときの動作を示した図である。 図１０は、電流増幅部を制御値の入力により制御する制御回路の構成の一例を示す図である。 図１１は、メモリに格納する入力波形のデータと、ピエゾ印加波形の検出データとの処理の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、ヘッド駆動回路、液体吐出装置、およびヘッド駆動方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。

本願において、「液体を吐出する装置（液体吐出装置）」は、液体吐出ヘッドを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手
段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

「液体を吐出する装置」として、例えばインクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像
が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパター
ン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用
紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶
液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装
置などがある。

また、本願の用語における、画像形成、印字、印刷等はいずれも同義語とする。

以下、「液体を吐出する装置（液体吐出装置）」の一例としてシリアル型インクジェット記録装置を示す。以下に示すシリアル型インクジェット記録装置においてピエゾ方式のインクジェット記録ヘッドが「液体吐出ヘッド」に相当する。

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る液体吐出装置の外観構成一例を示す図である。図２は、図１に示す液体吐出装置の内部の構成を示す図である。図１および図２を参照して液体吐出装置の構成について説明する。

図１には、液体吐出装置の一例としてシリアル型インクジェット記録装置１００の外観構成を示している。シリアル型インクジェット記録装置１００は、内部において、両側板１０１にガイドロッド１０２及び副ガイドレール２０３が掛け渡され、これらのガイドロッド１０２及び副ガイドレール２０３にキャリッジ２０１が矢印Ａ方向（主走査方向Ａ）に移動可能に保持されている。

記録紙（液体が付着可能なもの）２２２はキャリッジ２０１に対向する位置で矢印Ｂ方向（副走査方向Ｂ）に間欠的に搬送され、キャリッジ２０１に搭載されているピエゾ方式のインクジェット記録ヘッド（以下、「インクヘッド」と略す）２０２により液滴であるインク滴を吐出し、記録紙２２２上に画像を形成する。

また、シリアル型インクジェット記録装置１００にはインクヘッド２０２にインク液を供給するカートリッジ１０３とキャリッジ２０１に搭載されたインクヘッド２０２の維持メンテナンスを実行する維持機構１０４が備えられている。

図２には、シリアル型インクジェット記録装置１００の内部構成を模式的に示している。キャリッジ２０１には各色のインクジェット記録ヘッド（以下、「インクヘッド」と略す）２０２が配置されている。インクヘッド２０２は、モノクロやカラーなどの各色のインク（液体）をインク滴（液滴）として吐出する。図２には一例としてＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（黒）の各色のインクを吐出する４色構成のインクヘッドを配置したものを示している。各インクヘッド２０２は、多数の吐出ノズルが配列されたノズル面を有し、各吐出ノズルからインク滴を吐出させる。

キャリッジ２０１は、図２の矢印Ａ方向（主走査方向Ａ）に往復移動可能なようにガイドロッド１０２（図示を省略）および副ガイドレール２０３により支持されている。キャリッジ２０１は、主走査モータ２０４（キャリッジモータ）の駆動により、駆動プーリ２０５と加圧プーリ２０６とに架け渡されたタイミングベルト２０７の走行を受けて主走査方向Ａに往復移動する。タイミングベルト２０７には加圧プーリ２０６によって張力が掛けられており、たるむことなくキャリッジ２０１を駆動させることができる。キャリッジ２０１内にはエンコーダセンサ２０８が配置されている。キャリッジ２０１は、両側板１０１に掛け渡されたエンコーダシート２０９をエンコーダセンサ２０８で連続的に読み取ることで、主走査方向位置を検知しながら２つの側板１０１間を往復移動する。

プラテン２２１は、インクヘッド２０２の上記ノズル面に対向する位置に設けられている。記録紙２２２は、プラテン２２１により吸着されながら、記録紙２２２の背面側に隠れている搬送機構により矢印Ｂの方向（副走査方向Ｂ）へ送られる。

従って、図２に示すシリアル型インクジェット記録装置１００は、キャリッジ２０１の主走査方向Ａへのスキャン走査と、記録紙２２２の副走査方向Ｂへの搬送とを交互に繰り返し、その過程で記録紙２２２上にインク滴を吐出することにより、インク滴のドットで構成される画像を記録紙２２２上に形成する。

図３は、インクヘッド２０２の一例を示す図である。図３（ａ）に、インクヘッド２０２のノズル面（ノズルプレートとも言う）の吐出ノズル配列の一例を示し、図３（ｂ）に、インクヘッド２０２の分解図を示している。

図３（ａ）には、ノズル面３１１に千鳥状に配列した吐出ノズル３１２を示している。一例として、２列且つ各列６４個の吐出ノズル３１２を示している。このような多数の吐出ノズル３１２を千鳥状に配列しているものでは高解像度の画像形成にも対応している。

続いて、図３（ｂ）を参照しながらインクヘッド２０２の構成について説明する。なお、図３（ｂ）に示す図は、インクヘッド２０２の要部の構成を分かり易くするために、吐出ノズル３１２、圧力室３２２、リストリクタ３３２、圧電素子（ピエゾ）３６３などの数を減らして示したものである。

インクヘッド２０２は、ノズルプレート３１１、圧力室プレート３２１、リストリクタプレート３３１、ダイアフラムプレート３４１、剛性プレート３５１、および圧電素子群３６１などを主に有する。

ノズルプレート３１１は、吐出ノズル３１２が形成されたプレートであり、ノズル面を有する。圧力室３２２を形成した圧力室プレート３２１と、共通インク流路３５２と圧力室３２２を連通して圧力室３２２へのインク流量を制御するリストリクタ３３２を形成したリストリクタプレート３３１と、振動板３４２とフィルタ３４３を設けたダイアフラムプレート３４１を順次重ねて位置決めして接合することにより流路板が構成される。この流路板を剛性プレート３５１に接合して、フィルタ３４３を共通インク流路３５２の開口部と対向させる。インク導入パイプ３５３の上側開口端は、剛性プレート３５１の共通インク流路３５２に接続され、インク導入パイプ３５３の下側開口端は、対応色のインクタンクに接続される。

圧電素子支持基板３６２上に圧電素子３６３を多数個配列して構成した圧電素子群３６１を、剛性プレート３５１に設けられている開口部３５４から挿入し、各圧電素子３６３の自由端を振動板３４２に接着固定することにより、インクヘッド２０２が構成される。

圧電素子支持基板３６２には、駆動制御基板３０（図４参照）と接続するための電極パッド３６４が設けられ、駆動制御基板３０と半田付けで電気的に接続される。また、圧電素子支持基板３６２には、シリアル伝送される画像データ信号の指令値に応じて、圧電素子３６３に駆動波形を印加する圧電素子駆動ＩＣ３６５が搭載される。

なお、圧電素子駆動ＩＣ３６５と各圧電素子３６３とは、銅箔パターン３６６により電気的に接続されている。また、圧電素子接続用電極パッド３６７は、圧電素子３６３と銅箔パターン３６６とを電気的に接続し、且つ、圧電素子３６３と圧電素子支持基板３６２を接着させるためのものである。

このような構成により、インクヘッド２０２では、圧電素子（ピエゾ）３６３の駆動により、対応する吐出ノズル３１２からインク滴が吐出する。

図４は、インクヘッド２０２と駆動制御基板３０との接続例を示す図である。駆動制御基板３０は、インクヘッド２０２を駆動するヘッド駆動回路（以下、駆動回路と称す）を含む。駆動制御基板３０は、プリントシステム全体を制御するメインコントローラ基板などと共にシリアル型インクジェット記録装置１００本体に搭載されている。なお、駆動制御基板３０は、キャリッジ２０１に搭載してもよい。

インクヘッド２０２は、本体側の駆動制御基板３０とケーブル２１１を介して電気的に接続されており、駆動制御基板３０からケーブル２１１を通じて出力される駆動波形信号に応じて圧電素子（ピエゾ）が駆動し、対応する吐出ノズル３１２からインク滴が吐出する。なお、図４には、２組のインクヘッド２０２を示しているが、その他のインクヘッド２０２については図示を省略している。また、インクヘッド２０２の数は、任意に設定してよい。

図５は、駆動制御基板３０の駆動回路の構成の一例を示す図である。図５には、駆動回路として、駆動波形データ格納部３１、駆動波形生成部３２、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）３３、オペアンプ（電圧増幅部）３４、および電流増幅部３５を示している。

駆動波形データ格納部３１は、インクヘッド２０２に対応した駆動波形を格納する。駆動波形生成部３２は、上流側にある吐出周期信号生成部が出力した吐出周期信号の入力を契機に、駆動波形データ格納部３１からリードした駆動波形を駆動波形データとしてＤ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）３３に出力する。

Ｄ／Ａコンバータ３３は、駆動波形データをアナログ信号に変換する。電圧増幅部３４は、Ｄ／Ａコンバータ３３から出力されるアナログ信号を電圧増幅する。電流増幅部３５は、電圧増幅部３４から出力される駆動波形電圧を電流増幅し、電流増幅した駆動波形をインクヘッド２０２内の各圧電素子（ピエゾ）３６３（図３（ｂ）参照）へ供給する。

図６は、電流増幅部３５内に電流増幅部５０１（図７参照）のみを設けた場合の、電圧増幅部３４から電流増幅部５０１に入力される駆動電圧の波形（以下「入力波形」と呼ぶ）と電流増幅部５０１から出力される駆動電圧の波形（以下「ピエゾ印加波形」と呼ぶ）との関係の一例を示す図である。ここで、上記入力波形は「入力電圧」の「第１波形」に相当する。上記ピエゾ印加波形は「出力電圧」の「第２波形」に相当する。

図６には、横軸を時間（ｓｅｃ）、縦軸を電圧（Ｖ）としたときの、入力波形およびピエゾ印加波形を重ねて示している。図６において、実線で示す波形が入力波形であり、一点鎖線で示す波形がピエゾ印加波形である。なお、図６には入力波形の一例として下側に凸となる台形波形を示しているが、入力波形をこれに限定するものではない。例えば上側に凸となる波形や、三角波などにも適用することができる。

当該駆動回路の負荷となる圧電素子（ピエゾ）３６３の電気的特性はキャパシタンスである。従って、インクヘッド２０２の吐出ノズル３１２が少ないものであれば、圧電素子群３６１に構成されている圧電素子（ピエゾ）３６３が少ないため、図６に一点鎖線で示すピエゾ印加波形は、実線で示す入力波形により近くなる。これに対し、吐出ノズル３１２の数が多い場合、圧電素子群３６１に構成されている圧電素子（ピエゾ）３６３も多いため、当該駆動回路から見た負荷容量は大きくなる。この場合、図６に示すような、入力波形に対して大きくなまった駆動波形が圧電素子（ピエゾ）３６３に印加されることになる。つまり、インクヘッド２０２の駆動条件により圧電素子（ピエゾ）３６３に印加されるピエゾ印加波形の形状が変化し、インク滴の吐出特性が変化することになる。

ここで、単位時間をΔt、単位時間当たりの電位変化量をΔＶ、圧電素子（ピエゾ）３６３の静電容量をＣ、圧電素子（ピエゾ）３６３へ充放電を行う電流量をIとすると次の関係式１が成り立つ。

関係式１から、単位時間Δｔおよび充放電を行う電流量Ｉが一定であるとすると、圧電素子（ピエゾ）３６３の静電容量Ｃの増加に応じて単位時間Δｔ当たりの電位変化量ΔＶが減少することがわかる。

したがって、インクヘッド２０２の駆動条件によって印加される駆動波形が変わるため、吐出特性が変化してしまう。

図７は、本実施の形態に係る電流増幅部３５の具体的な構成の一例を示す図である。図７に示す構成のように、圧電素子（ピエゾ）３６３に接続される電流増幅部５０１に対して並列接続になるように補助電流供給回路５０２を設け、電流増幅部５０１に対する入力電圧の入力波形に対して電流増幅部５０１からの出力電圧のピエゾ印加波形の差分を制御値とする。具体的に、次の関係式２を満たす補助電流Ｉｓｕｂを制御値により圧電素子（ピエゾ）３６３へ充放電を行う電流量に足し合わせる制御を行う。

ここで所定の駆動波形において、単位時間Δt当たりの電位変化量ΔＶは一定であるため、圧電素子（ピエゾ）３６３の静電容量Ｃの増加分に対して補助電流Ｉｓｕｂの値を制御することができる。

具体的に制御方法について図６に示す波形の例を用いて説明する。実線で示す入力波形の立ち下がり時間Δｔ１において、立ち下がり時間Δｔ１における入力波形の振幅値の変化量（所定の電圧振幅値）ΔＶ１から、立ち下がり時間Δｔ１における一点鎖線で示すピエゾ印加波形の振幅値の変化量（電圧振幅値）ΔＶ２の差分を制御値により補正する。この補正より、補助電流供給回路５０２（下段）は負荷側からより多くの電流を引き込むように動作する。また、同様に入力波形の立ち上がり時間Δｔ２において、立ち上がり時間Δｔ２における入力波形の振幅値の変化量（所定の電圧振幅値）ΔＶ１から、立ち上がり時間Δｔ２におけるピエゾ印加波形の振幅値の変化量（電圧振幅値）ΔＶ３の差分を制御値により補正する。この補正より、補助電流供給回路５０２（上段）は負荷側へより多くの電流を流し込むように動作する。

この制御により、ノズル駆動条件などによらず、なまりを抑制した所定のピエゾ印加波形を圧電素子（ピエゾ）３６３に印加することが可能になる。つまり、駆動条件によらずに一定の吐出特性を得ることができる。

また、この制御では、従来技術のような駆動するノズル数に応じて固定値分の制御を行っていないため、所定の駆動波形において単位時間Δtに対する電位変化量ΔＶが極端に大きな場合、つまり急峻な傾きを有する入力波形であっても、Ｉｓｕｂの制御によって補正を行うことができ、吐出特性を一定に保つことができる。

（変形例１）
図８は、電流増幅部３５の駆動回路の変形例を示す図である。以下、第１の実施の形態と異なる部分について説明し、共通する部分については、同一の番号を付すなどして説明を省略する。

図８に示すように、変形例１に係る駆動回路は、電流増幅部５０１に並列になるように、カレントミラー回路で構成された補助電流供給回路６０２を有する。なお、ここでは一例としてコピー元およびコピー先ともに１段のカレントミラー回路を示しているが、カレントミラー回路の段数をこれに限定するものではない。以下、図８に示す駆動回路の動作について図９を参照しながら説明する。

図９は、図８に示す駆動回路の動作の一例として駆動電圧波形が立ち下がるときの動作を示した図である。なお、図９において、以下に示すΔｔ１、Δｔ２、ΔＶ１、ΔＶ２は、図示を省略しているが、図６と同様の範囲を指し示すものとする。

当該駆動回路は、入力波形の立ち下がり時間Δｔ１において、立ち下がり時間Δｔ１における入力波形の振幅値の変化量（所定の電圧振幅値）ΔＶ１から、立ち下がり時間Δｔ１におけるピエゾ印加波形の振幅値の変化量（電圧振幅値）ΔＶ２の差分を補正するようにコピー元の電流源の値をデジタル制御する。

また、コピー元の電流値よりもコピー先の電流値が大きくなるようにコピー先のＭＯＳＦＥＴの素子値を定める。これによりコピー元の電流値から数倍に増幅された電流値が負荷の圧電素子（ピエゾ）３６３の充放電に用いられる。

図９において、入力波形の立ち下がり時は図９に示す下段の補助電流供給回路６０２（ＮＭＯＳ受けのカレントミラー回路）が動作し、図９に矢印で示すように負荷側から電流を引き込むように動作する。補助電流供給回路６０２が動作しないときには消費電力や素子の発熱を低減することができる。

入力波形の立ち上がり時についても同様に、入力波形の立ち上がり時間Δｔ２において、立ち上がり時間Δｔ２における入力波形の振幅値の変化量（所定の電圧振幅値）ΔＶ１から、立ち上がり時間Δｔ２におけるピエゾ印加波形の振幅値の変化量（電圧振幅値）ΔＶ３の差分を補正するようにコピー元の電流源の値をデジタル制御する。この補正より、上段の補助電流供給回路６０２（ＰＭＯＳ受けのカレントミラー回路：図８参照）は負荷側へより多くの電流を流し込むように動作する。

以上のように、変形例１の構成でも、急峻な傾きを有する入力波形であっても、ノズル駆動条件などによらず所定のピエゾ印加波形を圧電素子（ピエゾ）３６３に印加することができる。また、非動作時には補助電流供給回路６０２の消費電力を抑えることができる。

（制御回路）
図１０は、電流増幅部３５を制御値の入力により制御する制御回路の構成の一例を示す図である。図１０には、制御対象の一例として電流増幅部５０１に並列に設けた補助電流供給回路５０２を示している。補助電流供給回路５０２は、デジタル制御により電流値が制御され、入力波形の立ち下がりや立ち上がりに応じて、負荷側への電流の供給や負荷側からの電流の引き込みを行うように動作する。

図１０に示す制御回路は、Ａ／Ｄコンバータ（アナログ−デジタル変換器）７０１、メモリ７０２、演算器７０３、およびＤ／Ａコンバータ（デジタル−アナログ変換器）７０４を有する。

Ａ／Ｄコンバータ７０１は、電流増幅部５０１の出力電圧のピエゾ印加波形を検出してデジタルデータ（検出データ）に変換する。

メモリ７０２は、電流増幅部５０１の入力波形としての所定の波形データを格納する。

演算器７０３およびＤ／Ａコンバータ７０４は、Ａ／Ｄコンバータ７０１から出力された検出データとメモリ７０２から出力された所定の波形データとから制御値を算出し、アナログ値として出力する。

ここで、Ａ／Ｄコンバータ７０１は「ＡＤ変換手段」に相当し、メモリ７０２は「記憶手段」に相当し、演算器７０３およびＤ／Ａコンバータ７０４は「演算手段」に相当する。

当該制御回路は、演算器７０３が予めメモリ７０２に格納された入力波形の波形データと、圧電素子（ピエゾ）３６３へ印加されるピエゾ印加波形の検出データとを入力し、少なくとも、これら２つ以上のデータを用いて算出された演算結果をＤ／Ａコンバータ７０４を通じて補正値（制御値）として補助電流供給回路５０２に出力ことによりピエゾ印加波形の形状を制御する。なお、圧電素子（ピエゾ）３６３へ印加されるピエゾ印加波形を検出するＡ／Ｄコンバータ７０１は、負荷側へ供給する電圧値および電流値に与える影響を極力抑えるために、入力インピーダンスが高いことが望ましい。

以上により、所定の形状のピエゾ印加波形を圧電素子（ピエゾ）３６３に印加することができる。また、このデジタル制御では、検出の遅延による補正の遅れを抑えることもできる。

図１１は、メモリ７０２に格納する入力波形のデータと、ピエゾ印加波形の検出データとの処理の一例を示す図である。図１１には、一例として立ち下がり時の所定のサンプリング周期における、電圧方向の４ｂｉｔのデータを有する入力波形と、圧電素子（ピエゾ）３６３に印加されるピエゾ印加波形との関係を示している。なお、ここでは、４ｂｉｔの例を示すが、ビット数をこれに限定するものではない。

図１１を例に制御動作を更に詳しく説明する。予め入力波形に対してサンプリングしたサンプリング周期ごとのデジタルデータ（所定の値）をメモリ７０２に保持しておく。圧電素子（ピエゾ）３６３に印加されるピエゾ印加波形を当該サンプリング周波数に同期したタイミングでアナログ-デジタル変換を行い、ピエゾ印加波形から得られた結果の値と、メモリ７０２に格納されている上記所定の値のうちの少なくとも２つの値を用いて、後段の演算器７０３により補正を行う計算を行う。

図１１の例では、実線で示す入力波形の立ち下がりに対して補正前はピエゾ印加波形（細い一点鎖線）が追従できていない。このため、入力波形に対してピエゾ印加波形が出力フルレンジの１６分の１以上の電位差が生じた場合に、補助電流供給回路５０２（下段）によって負荷側から電流を引き込むような制御を行う。これにより、補正後のピエゾ印加波形（太い一点鎖線）が示すように入力波形に追従できるようになる。ここでは、入力波形の立ち下がりに対する補正について説明したが、立ち上がりについても同様の動作原理により制御値が算出され、補助電流供給回路５０２（上段）によって負荷側へ電流を流しこむような制御を行う。

なお、ヘッド固有のばらつきなどにも対応できるように、電位差に対応する設定値は外部から書き換えが可能である。さらにピエゾ印加波形を検出する際に負荷側に与える影響を抑えるため、Ａ／Ｄコンバータ７０１は電力損失を少なくするために入力インピーダンスが大きなものが望ましい。

また、一度補正した後も配線や電圧依存性をもつ寄生容量などにより、ピエゾ印加波形が再び入力波形に追従できなくなることもあるが、補正後もピエゾ印加波形の検出を行い、再び電位差が生じた場合にはさらに追加の補正を行うことで、ピエゾ印加波形を一定に保つことができる。これにより、インクの吐出特性を一定に保つことができる。

以上のように、本実施の形態および変形例に係るヘッド駆動回路、液体吐出装置、およびヘッド駆動方法では、負荷側に印加される駆動波形の形状の変化を抑制することが可能になる。

また、入力電圧の波形の傾きが急峻である場合にも補正を行うことができる。また、高速駆動させる場合にも追従させることができる。また、ピエゾ印加波形の傾きをモニタリングし、あらかじめ規定した傾き以上になった場合に容量性負荷への電流量を調整するため、常に所望の傾きを得ることができ、インク滴の吐出特性を一定にすることが可能になる。

なお、上述したヘッド駆動回路は、圧電素子に電圧を印加し、逆圧電効果を使用するような装置であれば、その他の装置においても適用可能である。例えば、精密ステージの微動制御を行う装置や、光ファイバーの光軸合わせを行う装置などにも適用可能である（関連サイト http://www.tdk.co.jp/techmag/knowledge/200803u/、 http://jpn.nec.com/techrep/journal/g06/n05/pdf/t060519.pdf）。

３６３ 圧電素子（ピエゾ）
５０１ 電流増幅部
５０２ 補助電流供給回路

特開２００７−１３４２９号公報

Claims (9)

1. 所定の波形の入力電圧の電流を増幅する電流増幅部と、
   前記電流増幅部に並列に設けられ、前記電流増幅部の出力電圧の前記入力電圧に対する差分を補正する補助電流供給回路と、
   を備えるヘッド駆動回路。
2. 前記補助電流供給回路は、
   前記入力電圧の波形である第１波形の立ち下がりまたは立ち上がり時間における振幅値の変化量から、前記出力電圧の波形である第２波形の前記立ち下がりまたは前記立ち上がり時間に対応する時間における振幅値の変化量の差分を補正する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッド駆動回路。
3. 前記補助電流供給回路は、
   前記補正において、負荷側に電流を流し込む、或いは負荷側からより多くの電流を引き込むように動作する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のヘッド駆動回路。
4. 前記補助電流供給回路は、
   前記変化量の差分を制御値として算出する演算手段を有し、
   前記制御値によるデジタル制御により、負荷側に電流を流し込む、或いは負荷側からより多くの電流を引き込むように動作する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載のヘッド駆動回路。
5. 前記第１波形としての所定の波形データを格納する記憶手段と、
   前記電流増幅部の出力電圧を検出して該出力電圧の波形である第２波形を波形データに変換するＡＤ変換手段と、
   を有し、
   前記演算手段は、
   前記ＡＤ変換手段により変換された第２波形の波形データと前記記憶手段に格納されている前記第１波形としての波形データとから前記制御値を算出する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のヘッド駆動回路。
6. 前記補助電流供給回路は、
   ＭＯＳＦＥＴで構成されたカレントミラー回路である、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載のヘッド駆動回路。
7. 負荷にピエゾを有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載のヘッド駆動回路。
8. ピエゾの駆動により液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記ピエゾを負荷とする請求項１乃至７のうちの何れか一項に記載のヘッド駆動回路と、
   を備える液体吐出装置。
9. 所定の波形の入力電圧の電流を増幅し、
   前記増幅後の出力電圧の前記入力電圧に対する差分を補正する、
   ことを特徴とするヘッド駆動方法。

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