JP5256713B2

JP5256713B2 - 容量性負荷の駆動回路、液体噴射装置及び印刷装置

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Publication number: JP5256713B2
Application number: JP2007308555A
Authority: JP
Inventors: 新一宮▲崎▼; 敦大島; 典孝井出; 邦夫田端; 弘之相澤; 誠一谷口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: JP2009131990A; US20090140780A1; US7746127B2

Description

本発明は、負荷静電容量からなる容量性負荷の駆動回路、液体噴射装置及び印刷装置に関し、特に微小な液体を複数のノズルから噴射して、その微粒子（ドット）を印刷媒体上に形成することにより、所定の文字や画像等を印刷するようにした液体噴射装置に好適なものである。

このような印刷装置の１つであるインクジェットプリンタは、一般に安価で且つ高品質なカラー印刷物が容易に得られることから、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなどの普及に伴い、オフィスのみならず一般ユーザにも広く普及してきている。
液体噴射ノズルの形成された液体噴射ヘッドをキャリッジと呼ばれる移動体に載せて印刷媒体の搬送方向と交差する方向に移動させるものを一般に「マルチパス型印刷装置」と呼んでいる。これに対し、印刷媒体の搬送方向と交差する方向に長尺な液体噴射ヘッドを配置して、所謂１パスでの印刷が可能なものを一般に「ラインヘッド型印刷装置」と呼んでいる。

ところで、この種の液体噴射型印刷装置では、電力増幅回路で電力増幅された駆動信号を圧電素子などのノズルアクチュエータに印加してノズルから液体を噴射するが、例えばリニア駆動されるプッシュプル接続型トランジスタ等のアナログ電力増幅器で駆動信号を電力増幅すると、損失が大きく、放熱のための大きなヒートシンクが必要となる。そこで、下記特許文献１では、駆動信号をデジタル電力増幅器、所謂Ｄ級アンプで電力増幅することにより、損失を低減し、ヒートシンクを無用としている。
特開２００５−３２９７１０号公報

しかしながら、圧電素子などのノズルアクチュエータは静電容量を有する容量性負荷なので、前記特許文献１のように、デジタル電力増幅器を用いて駆動信号を電力増幅する場合、電力増幅する前の変調信号のキャリア成分をインダクタで除去する必要があり、そのインダクタと負荷静電容量の組合せでフィルタが構成され、しかも負荷静電容量の接続数によってフィルタ特性が変化し、その結果、駆動信号特性が変化して液体噴射特性まで変化してしまう。また、フィルタの共振を抑制するため、一般にインダクタと負荷静電容量との間にダンピング抵抗を介装するが、このダンピング抵抗が電力損失の原因になる。
本発明は、これらの諸問題に着目して開発されたものであり、デジタル電力増幅器を用いて電力増幅する場合の特性変化を抑制防止すると共に、ダンピング抵抗による電力損失を回避することが可能な容量性負荷の駆動回路、液体噴射装置及び印刷装置を提供することを目的とするものである。

上記諸問題を解決するため、本発明の容量性負荷の駆動装置は、複数の負荷静電容量を駆動するための基準となる駆動波形信号をパルス変調する変調回路と、プッシュプル接続されたスイッチング素子対により前記変調回路でパルス変調された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器と、前記デジタル電力増幅器で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化し、前記複数の負荷静電容量に向けて出力するインダクタと、複数のダミー負荷静電容量と、前記インダクタに接続される負荷静電容量とダミー負荷静電容量との和が所定の範囲内に保たれるように、当該インダクタに接続する負荷静電容量とダミー負荷静電容量とをそれぞれ選択する負荷選択制御回路と、前記インダクタから前記負荷静電容量に出力される駆動信号の通過帯域の周波数特性が平坦になるように当該駆動信号をフィルタリング処理し、帰還信号として前記変調回路に帰還する帰還回路とを備え、前記変調回路は、前記駆動波形信号と帰還信号との差分値をパルス変調することを特徴とするものである。

而して、本発明の容量性負荷の駆動装置によれば、インダクタに接続される負荷静電容量とダミー負荷静電容量との和を所定の範囲内に保つことにより、デジタル電力増幅器を用いて電力増幅する場合の特性変化を抑制防止することができると共に、ダンピング抵抗を用いることなく、出力される駆動信号の通過帯域の周波数特性を平坦にすることができるので、ダンピング抵抗による電力損失を回避することができる。

また、本発明の容量性負荷の駆動装置は、前記帰還回路は、前記インダクタ及び負荷静電容量及びダミー負荷静電容量で構成される共振回路の共振周波数近傍の帯域の位相を進ませる特性を有することを特徴とするものである。
本発明の容量性負荷の駆動装置によれば、インダクタ及び負荷静電容量及びダミー負荷静電容量で構成されるローパスフィルタをなす共振回路の位相遅れを補償して負帰還制御系の安定性を確保することができる。

また、本発明の容量性負荷の駆動装置は、１つの負荷静電容量と同じ容量のダミー負荷静電容量を負荷静電容量の数と同数備え、１つの負荷静電容量と１つのダミー負荷静電容量とそれらを切換える１つの切換えスイッチとで１つの負荷単位を構成することを特徴とするものである。
本発明の容量性負荷の駆動装置によれば、電力増幅器側から見た合計負荷静電容量を常時一定に保つことができ、出力駆動信号の特性変化を防止することができる。

また、本発明の容量性負荷の駆動装置は、複数の負荷静電容量の合計容量と同じ容量のダミー負荷静電容量を複数（Ｋ個）備え、前記負荷選択制御回路は、全て（Ｍ個）の負荷静電容量のうちのＮ個（ただし０≦Ｎ≦Ｍ）を選択して前記インダクタに接続するとともに、Ｋ個のダミー負荷静電容量のうちのＤ個（ただし０≦Ｄ≦Ｋ）を選択して前記インダクタに接続するように構成されており、前記インダクタに接続する負荷静電容量の数（Ｎ）が０からＭまで変動する際の、Ｎ個の負荷静電容量とＤ個のダミー負荷静電容量の合計静電容量の変動幅が、１個のダミー負荷の静電容量値以下となるように、前記インダクタに接続する負荷静電容量とダミー負荷静電容量とをそれぞれ選択するように構成されていることを特徴とするものである。

本発明の容量性負荷の駆動装置によれば、電力増幅器側から見た負荷の合計静電容量の変動を１つのダミー負荷静電容量の範囲内に抑制することができると共に、ダミー負荷静電容量の数を低減し、回路規模を減少することが可能となる。
また、本発明の容量性負荷の駆動装置は、前記インダクタに接続する負荷静電容量とダミー負荷静電容量との選択の組み合わせ方によって、インダクタに接続する負荷静電容量とダミー負荷静電容量の合計静電容量が変動するのに伴って、前記インダクタから負荷静電容量に出力される駆動信号の通過帯域の周波数特性が変動する場合に、前記負荷選択制御回路によってインダクタに接続される負荷静電容量及びダミー負荷静電容量の接続情報に基づいて、前記駆動信号の通過帯域の周波数特性の変動を小さくするように、前記駆動波形信号をフィルタリング処理する逆フィルタを備えたことを特徴とするものである。

本発明の容量性負荷の駆動装置によれば、ダミー負荷静電容量の数を低減し、回路規模を減少しながら、出力駆動信号の特性変化を抑制防止することが可能となる。
また、本発明の容量性負荷の駆動装置は、ダンピング抵抗を介装することなく、前記インダクタ及び負荷静電容量を接続することを特徴とするものである。
本発明の容量性負荷の駆動装置によれば、ダンピング抵抗による電力損失を回避することができる。
また、本発明の容量性負荷の駆動装置は、前記負荷静電容量が液体噴射ヘッドの各ノズルに対応する圧電素子であることを特徴とするものである。
本発明の容量性負荷の駆動装置によれば、液体噴射ヘッドからの液体噴射特性の変化を抑制防止することができる。

また、本発明の容量性負荷の駆動方法は、複数の負荷静電容量を駆動するための基準となる駆動波形信号をパルス変調し、そのパルス変調された変調信号をプッシュプル接続されたスイッチング素子対により電力増幅し、その電力増幅された電力増幅変調信号をインダクタで平滑化して前記複数の負荷静電容量に向けて出力する容量性負荷の駆動方法において、前記インダクタに接続される負荷静電容量とダミー負荷静電容量との和が所定の範囲内に保たれるように、当該インダクタに接続する負荷静電容量とダミー負荷静電容量とをそれぞれ選択すると共に、インダクタから負荷静電容量に出力される駆動信号の通過帯域の周波数特性が平坦になるように当該駆動信号をフィルタリング処理して帰還し、その帰還信号と前記駆動波形信号と帰還信号との差分値をパルス変調することを特徴とするものである。

本発明の容量性負荷の駆動方法によれば、インダクタに接続される負荷静電容量とダミー負荷静電容量との和を所定の範囲内に保つことにより、デジタル電力増幅器を用いて電力増幅する場合の特性変化を抑制防止することができると共に、ダンピング抵抗を用いることなく、出力される駆動信号の通過帯域の周波数特性を平坦にすることができるので、ダンピング抵抗による電力損失を回避することができる。

次に、本発明の容量性負荷の駆動装置を用いた液体噴射型印刷装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の印刷装置の概略構成図であり、図１ａは、その平面図、図１ｂは正面図である。図１において、印刷媒体１は、図の右から左に向けて矢印方向に搬送され、その搬送途中の印字領域で印字される、ラインヘッド型印刷装置である。

図中の符号２は、印刷媒体１の搬送方向上流側に設けられた第１液体噴射ヘッド、符号３は、同じく下流側に設けられた第２液体噴射ヘッドであり、第１液体噴射ヘッド２の下方には印刷媒体１を搬送するための第１搬送部４が設けられ、第２液体噴射ヘッド３の下方には第２搬送部５が設けられている。第１搬送部４は、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向（以下、ノズル列方向とも称す）に所定の間隔をあけて配設された４本の第１搬送ベルト６で構成され、第２搬送部５は、同じく印刷媒体１の搬送方向と交差する方向（ノズル列方向）に所定の間隔をあけて配設された４本の第２搬送ベルト７で構成される。

４本の第１搬送ベルト６と同じく４本の第２搬送ベルト７とは、互いに交互に隣り合うように配設されている。本実施形態では、これらの搬送ベルト６，７のうち、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７と、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７とを区分する。即ち、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７の重合部に右側駆動ローラ８Ｒが配設され、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７の重合部に左側駆動ローラ８Ｌが配設され、それより上流側に右側第１従動ローラ９Ｒ及び左側第１従動ローラ９Ｌが配設され、下流側に右側第２従動ローラ１０Ｒ及び左側第２従動ローラ１０Ｌが配設されている。これらのローラは、一連のように見られるが、実質的には図１ａの中央部分で分断されている。

そして、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６は右側駆動ローラ８Ｒ及び右側第１従動ローラ９Ｒに巻回され、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６は左側駆動ローラ８Ｌ及び左側第１従動ローラ９Ｌに巻回され、ノズル列方向右側２本の第２搬送ベルト７は右側駆動ローラ８Ｒ及び右側第２従動ローラ１０Ｒに巻回され、ノズル列方向左側２本の第２搬送ベルト７は左側駆動ローラ８Ｌ及び左側第２従動ローラ１０Ｌに巻回されており、右側駆動ローラ８Ｒには右側電動モータ１１Ｒが接続され、左側駆動ローラ８Ｌには左側電動モータ１１Ｌが接続されている。

従って、右側電動モータ１１Ｒによって右側駆動ローラ８Ｒを回転駆動すると、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６で構成される第１搬送部４及び同じくノズル列方向右側２本の第２搬送ベルト７で構成される第２搬送部５は、互いに同期し且つ同じ速度で移動し、左側電動モータ１１Ｌによって左側駆動ローラ８Ｌを回転駆動すると、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６で構成される第１搬送部４及び同じくノズル列方向左側２本の第２搬送ベルト７で構成される第２搬送部５は、互いに同期し且つ同じ速度で移動する。但し、右側電動モータ１１Ｒと左側電動モータ１１Ｌの回転速度を異なるものとすると、ノズル列方向左右の搬送速度を変えることができ、具体的には右側電動モータ１１Ｒの回転速度を左側電動モータ１１Ｌの回転速度よりも大きくすると、ノズル列方向右側の搬送速度を左側よりも大きくすることができ、左側電動モータ１１Ｌの回転速度を右側電動モータ１１Ｒの回転速度よりも大きくすると、ノズル列方向左側の搬送速度を右側よりも大きくすることができる。そして、このようにノズル列方向、即ち搬送方向と交差する方向の搬送速度を調整することにより、印刷媒体１の搬送姿勢を制御することが可能となる。

第１液体噴射ヘッド２及び第２液体噴射ヘッド３は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の各色毎に、印刷媒体１の搬送方向にずらして配設されている。各液体噴射ヘッド２，３には、図示しない各色の液体タンクから液体供給チューブを介してインク等の液体が供給される。各液体噴射ヘッド２，３には、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向に、複数のノズルが形成されており（即ちノズル列方向）、それらのノズルから同時に必要箇所に必要量の液滴を噴射することにより、印刷媒体１上に微小なドットを出力する。これを各色毎に行うことにより、第１搬送部４及び第２搬送部５で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、所謂１パスによる印刷を行うことができる。

液体噴射ヘッドの各ノズルから液体を噴射する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰液体噴射方式などがあり、本実施形態ではピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、アクチュエータである圧電素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によって液滴がノズルから噴射されるというものである。そして、駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することで液滴の噴射量を調整することが可能となる。なお、圧電素子からなるアクチュエータは静電容量を有する容量性負荷である。

第１液体噴射ヘッド２のノズルは第１搬送部４の４本の第１搬送ベルト６の間にだけ形成されており、第２液体噴射ヘッド３のノズルは第２搬送部５の４本の第２搬送ベルト７の間にだけ形成されている。これは、後述するクリーニング部によって各液体噴射ヘッド２，３をクリーニングするためであるが、このようにすると、どちらか一方の液体噴射ヘッドだけでは、１パスによる全面印刷を行うことができない。そのため、互いに印字できない部分を補うために第１液体噴射ヘッド２と第２液体噴射ヘッド３とを印刷媒体１の搬送方向にずらして配設しているのである。

第１液体噴射ヘッド２の下方に配設されているのが当該第１液体噴射ヘッド２をクリーニングする第１クリーニングキャップ１２、第２液体噴射ヘッド３の下方に配設されているのが当該第２液体噴射ヘッド３をクリーニングする第２クリーニングキャップ１３である。各クリーニングキャップ１２，１３は、何れも第１搬送部４の４本の第１搬送ベルト６の間、及び第２搬送部５の４本の第２搬送ベルト７の間を通過できる大きさに形成してある。これらのクリーニングキャップ１２，１３は、例えば液体噴射ヘッド２，３の下面、即ちノズル面に形成されているノズルを覆い且つ当該ノズル面に密着可能な方形有底のキャップ体と、その底部に配設された液体吸収体と、キャップ体の底部に接続されたチューブポンプと、キャップ体を昇降する昇降装置とで構成されている。そこで、昇降装置によってキャップ体を上昇して液体噴射ヘッド２，３のノズル面に密着する。その状態で、チューブポンプによってキャップ体内を負圧にすると、液体噴射ヘッド２，３のノズル面に開設されているノズルから液体や気泡が吸い出され、液体噴射ヘッド２，３をクリーニングすることができる。クリーニングが終了したら、クリーニングキャップ１２，１３を下降する。

第１従動ローラ９Ｒ，９Ｌの上流側には、給紙部１５から供給される印刷媒体１の給紙タイミングを調整すると共に当該印刷媒体１のスキューを補正する、二個一対のゲートローラ１４が設けられている。スキューとは、搬送方向に対する印刷媒体１の捻れである。また、給紙部１５の上方には、印刷媒体１を供給するためのピックアップローラ１６が設けられている。なお、図中の符号１７は、ゲートローラ１４を駆動するゲートローラモータである。

駆動ローラ８Ｒ，８Ｌの下方にはベルト帯電装置１９が配設されている。このベルト帯電装置１９は、駆動ローラ８Ｒ，８Ｌを挟んで第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７に当接する帯電ローラ２０と、帯電ローラ２０を第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７に押し付けるスプリング２１と、帯電ローラ２０に電荷を付与する電源１８とで構成されており、帯電ローラ２０から第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７に電荷を付与してそれらを帯電する。一般に、これらのベルト類は、中・高抵抗体又は絶縁体で構成されているので、ベルト帯電装置によって帯電すると、その表面に印加された電荷が、同じく高抵抗体又は絶縁体で構成される印刷媒体１に誘電分極を生じせしめ、その誘電分極によって発生する電荷とベルト表面の電荷との間に生じる静電気力でベルトに印刷媒体１を吸着することができる。なお、帯電手段としては、所謂電荷を降らせるコロトロンなどでもよい。

従って、この印刷装置によれば、ベルト帯電装置で第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７の表面を帯電し、その状態でゲートローラ１４から印刷媒体１を給紙し、図示しない拍車やローラで構成される紙押えローラで印刷媒体１を第１搬送ベルト６に押し付けると、前述した誘電分極の作用によって印刷媒体１は第１搬送ベルト６の表面に吸着される。この状態で、電動モータ１１Ｒ，１１Ｌによって駆動ローラ８Ｒ，８Ｌを回転駆動すると、その回転駆動力が第１搬送ベルト６を介して第１従動ローラ９Ｒ，９Ｌに伝達される。

このようにして印刷媒体１を吸着した状態で第１搬送ベルト６を搬送方向下流側に移動して印刷媒体１を第１液体噴射ヘッド２の下方に移動し、当該第１液体噴射ヘッド２に形成されているノズルから液滴を噴射して印刷を行う。この第１液体噴射ヘッド２による印刷が終了したら、印刷媒体１を搬送方向下流側に移動して第２搬送部５の第２搬送ベルト７に乗り移らせる。前述したように、第２搬送ベルト７もベルト帯電装置によって表面が帯電しているので、前述した誘電分極の作用によって印刷媒体１は第２搬送ベルト７の表面に吸着される。

この状態で、第２搬送ベルト７を搬送方向下流側に移動して印刷媒体１を第２液体噴射ヘッド３の下方に移動し、当該第２液体噴射ヘッド３に形成されているノズルから液滴を噴射して印刷を行う。この第２液体噴射ヘッド３による印刷が終了したら、印刷媒体１を更に搬送方向下流側に移動し、図示しない分離装置で印刷媒体１を第２搬送ベルト７の表面から分離しながら排紙部に排紙する。

また、第１及び第２液体噴射ヘッド２，３のクリーニングが必要なときには、前述したように第１及び第２クリーニングキャップ１２，１３を上昇して第１及び第２液体噴射ヘッド２，３のノズル面にキャップ体を密着し、その状態でキャップ体内を負圧にすることで第１及び第２液体噴射ヘッド２，３のノズルから液体や気泡を吸い出してクリーニングし、然る後、第１及び第２クリーニングキャップ１２，１３を下降する。

この印刷装置内には、自身を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、例えば図２に示すように、例えばパーソナルコンピュータ、デジタルカメラ等のホストコンピュータ６０から入力された印刷データに基づいて、印刷装置や給紙装置等を制御することにより印刷媒体に印刷処理を行うものである。そして、ホストコンピュータ６０から入力された印刷データを受取る入力インタフェース６１と、この入力インタフェース６１から入力された印刷データに基づいて印刷処理を実行する例えばマイクロコンピュータで構成される制御部６２と、ゲートローラモータ１７を駆動制御するゲートローラモータドライバ６３と、ピックアップローラ１６を駆動するためのピックアップローラモータ５１を駆動制御するピックアップローラモータドライバ６４と、液体噴射ヘッド２，３を駆動制御するヘッドドライバ６５と、右側電動モータ１１Ｒを駆動制御する右側電動モータドライバ６６Ｒと、左側電動モータ１１Ｌを駆動制御する左側電動モータドライバ６６Ｌと、各ドライバ６３〜６５、６６Ｒ、６６Ｌと外部のゲートローラモータ１７、ピックアップローラモータ５１、液体噴射ヘッド２，３、右側電動モータ１１Ｒ、左側電動モータ１１Ｌとを接続するインタフェース６７とを備えて構成される。

制御部６２は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）６２ａと、入力インタフェース６１を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のプログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）６２ｃと、ＣＰＵ６２ａで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Read-Only Memory）６２ｄを備えている。この制御部６２は、インタフェース部６１を介してホストコンピュータ６０から印刷データ（画像データ）を入手すると、ＣＰＵ６２ａが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルから液滴を吐出するか或いはどの程度の液滴を吐出するかというノズル選択データやノズルアクチュエータへの駆動信号出力データを算出し、この印刷データや駆動信号出力データ及び各種センサからの入力データに基づいて、各ドライバ６３〜６５、６６Ｒ、６６Ｌに制御信号を出力する。各ドライバ６３〜６５、６６Ｒ、６６Ｌからはアクチュエータを駆動するための駆動信号が出力され、液体噴射ヘッド２，３の複数のノズルに対応するノズルアクチュエータ、ゲートローラモータ１７、ピックアップローラモータ５１、右側電動モータ１１Ｒ、左側電動モータ１１Ｌが夫々作動して、印刷媒体１の給紙及び搬送、印刷媒体１の姿勢制御、並びに印刷媒体１への印刷処理が実行される。なお、制御部６２内の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。

図３には、本実施形態の印刷装置の制御装置から液体噴射装置２、３に供給され、圧電素子からなるノズルアクチュエータを駆動するための駆動信号ＣＯＭの一例を示す。本実施形態では、中間電位を中心に電位が変化する信号とした。この駆動信号ＣＯＭは、ノズルアクチュエータを駆動して液体を噴射する単位駆動信号としての駆動パルスＰＣＯＭを時系列的に接続したものであり、各駆動パルスＰＣＯＭの立上がり部分がノズルに連通するキャビティ（圧力室）の容積を拡大して液体を引込む（液体の噴射面を考えればメニスカスを引き込むとも言える）段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分がキャビティの容積を縮小して液体を押出す（液体の噴射面を考えればメニスカスを押出すとも言える）段階であり、液体を押出した結果、液滴がノズルから噴射される。

従って、複数の駆動パルスＰＣＯＭを時系列的に連結する場合には、そのうちから単独の駆動パルスＰＣＯＭを選択してアクチュエータに供給し、液滴を噴射したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してアクチュエータに供給し、液滴を複数回噴射したりすることで種々の大きさのドットを得ることができる。即ち、液体が乾かないうちに複数の液滴を同じ位置に着弾すると、実質的に大きな液滴を噴射するのと同じことになり、ドットの大きさを大きくすることができるのである。このような技術の組合せによって多階調化を図ることが可能となる。なお、この電圧台形波からなる駆動パルスＰＣＯＭの電圧増減傾きや波高値を種々に変更することにより、液体の引込量や引込速度、液体の押出量や押出速度を変化させることができ、これにより液滴の噴射量を変化させて異なる大きさのドットを得ることも可能であり、これにより多階調化を促進することもできる。また、図３の左端の駆動信号ＣＯＭは、液体を引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、液滴を噴射せずに、例えばノズルの増粘を抑制防止したりするのに用いられる。

図４には、ヘッドドライバ６５及び液体噴射ヘッド２，３の具体的な構成の一例を示す。図中の符号２２は圧電素子からなるノズルアクチュエータであり、液体噴射ヘッド２，３に形成された多数のノズルに対応して設けられている。本実施形態では、これらのノズルアクチュエータ２２の１つ１つに対応してダミー負荷静電容量２７が設けられている。このダミー負荷静電容量２７は、ノズルアクチュエータ２２の静電容量と同じ容量であり、対をなすノズルアクチュエータ２２とダミー負荷静電容量２７は選択スイッチ２３によって切換え可能となっている。即ち、本実施形態では、１つのノズルアクチュエータ２２の静電容量と１つのダミー負荷静電容量２７と１つの選択スイッチ２３が、後述する駆動信号出力回路に対して１つの負荷単位を構成しており、選択スイッチ２３を切換えスイッチとして用いている。

各選択スイッチ２３は、負荷選択制御回路２４によって切換えられる。負荷選択制御回路２４は、制御部６２からのノズル選択データに基づいて、駆動信号ＣＯＭが図３に示すような駆動パルスＰＣＯＭの時系列である場合に、駆動信号ＣＯＭのうちの必要な駆動パルスＰＣＯＭの期間において、ノズルアクチュエータ２２に駆動パルスＰＣＯＭが印加されるように選択スイッチ２３を切換える。ノズルアクチュエータ２２に駆動パルスＰＣＯＭが印加されない場合には、それらはダミー負荷静電容量２７に印加されることになり、ダミー負荷静電容量２７とノズルアクチュエータ２２の静電容量は同じ容量なので、後述するデジタル電力増幅器から見た合計負荷静電容量は常時一定となる。こうすることで、駆動信号ＣＯＭに複数の駆動パルスを含む場合に、各駆動パルス期間毎に、ダミー負荷静電容量２７とノズルアクチュエータ２２の合計負荷静電容量を一定にすることができる。

一方、駆動信号出力回路は、制御部６２からの駆動信号出力データに基づいて、駆動信号ＣＯＭの元、つまりアクチュエータの駆動を制御する信号の基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭを生成する駆動波形信号発生回路２５と、駆動波形信号発生回路２５で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調する変調回路２６と、変調回路２６でパルス変調された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器、所謂Ｄ級アンプ２８と、デジタル電力増幅器２８で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して、駆動信号ＣＯＭとしてノズルアクチュエータ２２に供給する平滑フィルタ２９と、平滑フィルタ２９から出力される駆動信号ＣＯＭを変調回路２６に負帰還する帰還回路３２を備えて構成される。

駆動波形信号発生回路２５は、予め設定されたデジタルデータを時系列に組合せて駆動波形信号ＷＣＯＭとして出力する。この駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調する変調回路２６には、一般的なパルス幅変調（ＰＷＭ）回路を用いた。なお、パルス幅変調回路に代えてパルス密度変調（ＰＤＭ）回路、パルス周波数変調（ＰＦＭ）回路、パルス位相変調（ＰＰＭ）回路などを用いてもよい。デジタル電力増幅器２８は、実質的に電力を増幅するためのハイサイドのスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１及びローサイドのスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２からなるハーフブリッジＤ級出力段３１と、変調回路２６からの変調信号に基づいて、それらのスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＨ、ＧＬを調整するためのゲートドライバ回路３０とを備えて構成されている。また、本実施形態の平滑フィルタ２９はコイル（インダクタ）Ｌのみを備えているが、その出力端子に接続されるノズルアクチュエータ２２の静電容量或いはダミー負荷静電容量２７との組合せでローパスフィルタが構成され、このローパスフィルタによって電力増幅変調信号のキャリア成分が除去される。

デジタル電力増幅器２８では、変調信号がハイレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間信号ＧＨはハイレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはローレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はＯＮ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はＯＦＦ状態となり、その結果、ハーフブリッジＤ級出力段３１の出力電圧は、電源電圧ＶＤＤとなる。一方、変調信号がローレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間信号ＧＨはローレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはハイレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はＯＦＦ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はＯＮ状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段３１の出力電圧は接地、つまり０となる。

このようにハイサイド及びローサイドのスイッチング素子がデジタル駆動される場合には、ＯＮ状態のスイッチング素子に電流が流れるが、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）のドレイン−ソース間の抵抗値は非常に小さく、損失は殆ど発生しない。また、ＯＦＦ状態のスイッチング素子には殆ど電流が流れないので損失は殆ど発生しない。従って、このデジタル電力増幅器２８の損失は極めて小さく、小型のＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を使用することができ、冷却用放熱板などの冷却手段も不要である。ちなみに、トランジスタをリニア駆動するときの効率が３０％程度であるのに対し、デジタル電力増幅器の効率は９０％以上である。また、トランジスタの冷却用放熱板は、トランジスタ一つに対して６０ｍｍ角程度の大きさが必要になるので、こうした冷却用放熱板が不要になると、実際のレイアウト面で圧倒的に有利である。

帰還回路３２には、前記平滑フィルタ２９のコイル（インダクタ）Ｌとノズルアクチュエータ２２の静電容量或いはダミー負荷静電容量２７との組合せで構成されるローパスフィルタの位相遅れを補償し、つまり駆動信号ＣＯＭの位相を進めるような特性が要求される。帰還回路３２によって位相遅れを補償することによって、フィードバック系の発振を抑制し、安定性を向上させることができる。帰還回路３２の周波数特性は、具体的には、図５に示すように、ゲインが増加する共振周波数帯域で、位相が進むような特性となる。そして、このような特性の帰還回路３２によって、コイル（インダクタ）Ｌからノズルアクチュエータ２２の静電容量或いはダミー静電負荷容量２７に出力される駆動信号ＣＯＭの通過帯域の周波数特性が平坦になるようなフィルタリング処理が行われ、それが負の帰還信号として変調回路２６に帰還される。なお、この負帰還信号は、帰還回路３２内に設けられたＡ／Ｄ変換器によってデジタル化され、そのデジタルデータと前記駆動波形信号ＷＣＯＭのデジタルデータとの差分値が変調回路２６に入力される。また、Ａ／Ｄ変換機能に代えて、Ｖ−Ｆ変換回路を用いることもできる。

変調回路２６では、駆動信号ＣＯＭが負帰還されるので、実質的には駆動波形信号ＷＣＯＭのデジタルデータと負帰還された駆動信号ＣＯＭのデジタルデータの差分値をパルス変調する。なお、駆動波形信号ＷＣＯＭをＤ／Ａ変換器でアナログ化し、このアナログデータの駆動波形信号ＷＣＯＭとアナログ信号のままの駆動信号ＣＯＭとの差分値を、オペアンプ、コンパレータなどで構成されるアナログ演算増幅器からなる変調回路２６でパルス変調するようにしてもよい。

本実施形態では、前記図４に明示するように、平滑フィルタ２９のコイル（インダクタ）Ｌと容量性負荷であるノズルアクチュエータ２２の静電容量或いはダミー負荷静電容量２７の間に、出力信号、本実施形態の場合には駆動パルスＰＣＯＭの急峻な変動を減衰するダンピング抵抗が介装されていない。即ち、コイル（インダクタ）Ｌとノズルアクチュエータ２２の静電容量或いはダミー負荷静電容量２７は、ダンピング抵抗を介装することなく、直接接続されている。このようにインダクタと静電容量との間にダンピング抵抗を介装せず、且つ負帰還のない（図ではＮＦＢなし）場合の出力信号のゲイン周波数特性を図６に破線で示す。同図から明らかなように、ダンピング抵抗を介装せず且つ負帰還しない場合の出力信号には急峻な特性変動が発生してしまう。これに対し、本実施形態のように、ダンピング抵抗を介装せず、且つ負帰還のある（図ではＮＦＢあり）場合の出力信号のゲイン周波数特性を図６に実線で示す。同図から明らかなように、ダンピング抵抗を介装せず且つ負帰還を行う場合の出力信号は、帰還回路２６の特性設定にもよるが、出力信号の急峻な特性変動が平坦化されている。ダンピング抵抗を介装すれば、負帰還を行わずとも、出力信号の急峻な特性変動を減衰することができる。しかしながら、本来、発生するはずの特性変動を減衰することは、即ち電力損失であり、ダンピング抵抗を介装することは電力損失につながる。これに対し、出力特性を平坦化する負帰還を行うことで、本実施形態ではダンピング抵抗が不要となるか、もしくは微小なダンピング抵抗で済ますことができ、電力損失を低減することが可能となる。

このように本実施形態の容量性負荷の駆動装置及びその駆動方法によれば、複数のノズルアクチュエータ２２を駆動するための駆動波形信号ＷＣＯＭの変調信号をプッシュプル接続されたスイッチング素子対により電力増幅し、その電力増幅された電力増幅変調信号をコイル（インダクタ）Ｌで平滑化して複数のノズルアクチュエータ２２に向けて出力するにあたり、コイル（インダクタ）Ｌに接続されるノズルアクチュエータ２２の静電容量とダミー負荷静電容量２７との和が所定の範囲内に保たれるように、当該コイル（インダクタ）Ｌに接続するノズルアクチュエータ２２の静電容量とダミー負荷静電容量２７とをそれぞれ選択すると共に、コイル（インダクタ）Ｌからノズルアクチュエータ２２の静電容量に出力される駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の通過帯域の周波数特性が平坦になるように当該駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をフィルタリング処理して帰還し、その帰還信号と駆動波形信号ＷＣＯＭとの差分値をパルス変調することとしたため、コイル（インダクタ）Ｌに接続されるノズルアクチュエータ２２の静電容量とダミー負荷静電容量２７との和を所定の範囲内に保つことにより、デジタル電力増幅器２８を用いて電力増幅する場合の特性変化を抑制防止することができると共に、ダンピング抵抗を用いることなく、出力される駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の通過帯域の周波数特性を平坦にすることができるので、ダンピング抵抗による電力損失を回避することができる。

また、コイル（インダクタ）Ｌ及びノズルアクチュエータ２２の静電容量及びダミー負荷静電容量２７で構成されるローパスフィルタ（共振回路）の共振周波数近傍の帯域の位相を進ませる特性の帰還回路３２とすることにより、当該ローパスフィルタ（共振回路）の位相遅れを補償して負帰還制御系の安定性を確保することができる。
また、ノズルアクチュエータ２２の静電容量と同じ容量のダミー負荷静電容量２７をノズルアクチュエータ２２の数と同数備え、１つのノズルアクチュエータ２２の静電容量と１つのダミー負荷静電容量２７とそれらを切換える１つの選択スイッチ２３とで１つの負荷単位を構成することにより、デジタル電力増幅器側２８から見た合計負荷静電容量を常時一定に保つことができ、出力駆動信号ＣＯＭの特性変化を防止することができる。

また、ダンピング抵抗を介装することなく、コイル（インダクタ）Ｌ及びノズルアクチュエータ２２の静電容量を接続することにより、ダンピング抵抗による電力損失を回避することができる。
また、負荷静電容量を液体噴射ヘッド２，３の各ノズルに対応するノズルアクチュエータ（圧電素子）とすることで、液体噴射ヘッド２，３からの液体噴射特性の変化を抑制防止することができる。

次に、本発明の容量性負荷の駆動装置を液体噴射型印刷装置に用いた第２実施形態として、図７にヘッドドライバ６５及び液体噴射ヘッド２，３の具体的な構成の他の例を示す。同図には、図４の構成と同じ構成要素が多数含まれており、原則的に同等の機能を有するので、同等の構成要素には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。本実施形態の駆動信号出力回路、即ち駆動波形信号発生回路２５、変調回路２６、デジタル電力増幅器２８、平滑フィルタ２９は前記図４のものと同等の機能を有し、帰還回路３２も前記図４のものと同等の機能とした。

本実施形態では、ダミー負荷静電容量２７をノズルアクチュエータ２２の静電容量と異なるものとした。具体的には、ダミー負荷静電容量２７の１個分の静電容量が、ノズルアクチュエータ２２のＪ個分の静電容量に相当するようにする。ここでは例えば、ノズルアクチュエータ２２の総数Ｍを３６０個とし、ダミー負荷静電容量２７の１個分の静電容量が、ノズルアクチュエータ２２の９０個分（＝Ｊ）の静電容量に相当する場合について説明する。

ダミー負荷静電容量２７の総数Ｋは、ノズルアクチュエータ２２の総数Ｍの（１／Ｊ）−１、つまりＫ＝（Ｍ／Ｊ）−１で与えられ、ここでは３個となる。そして、選択スイッチ２３は、全てのノズルアクチュエータ２２の静電容量及びダミー負荷静電容量２７に対して設ける。選択スイッチ２３は、トランスミッションゲートなどで構成される。
各選択スイッチ２３は、負荷選択制御回路２４によって個別にＯＮ／ＯＦＦ制御される。負荷選択制御回路２４は、制御部６２からのノズル選択データに基づいて、駆動信号ＣＯＭが図３に示すような駆動パルスＰＣＯＭの時系列である場合に、必要な駆動パルスＰＣＯＭがノズルアクチュエータ２２に印加されるように選択スイッチ２３をＯＮ／ＯＦＦする。つまり、この場合の選択スイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦ制御、即ちノズルアクチュエータ２２の選択制御は、駆動パルスＰＣＯＭ毎に行われる。ここで負荷選択制御回路２４は、ＯＮされるノズルアクチュエータ２２の選択スイッチ２３の数がＮ個であるとき、Ｄ＝Ｋ−ｔｒｕｎｃ｛（Ｎ−１）／Ｊ｝で与えられる数分のダミー負荷静電容量２７の選択スイッチ２３をＯＮする。ここでｔｒｕｎｃは、小数部を切り捨て、整数部を返す関数である。例えばＯＮされるノズルアクチュエータ２２の選択スイッチ２３の数Ｎが１００個であるときは、Ｄ＝３−ｔｒｕｎｃ（９９／９０）＝２となり、２個分のダミー負荷静電容量２７の選択スイッチ２３をＯＮにする。当然ながら、この場合の選択スイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦ制御、即ちダミー負荷静電容量２７の選択制御も、駆動パルスＰＣＯＭ毎に行われる。

このようにＯＮするノズルアクチュエータ２２の選択スイッチ２３の数Ｎに応じて、ＯＮするダミー負荷静電容量２７の選択スイッチ２３の数Ｄを図８（ａ）のように変更すると、デジタル電力増幅器２８側から見た合計静電容量の変動は、図８（ｂ）に示すように、９０個のノズルアクチュエータ２２の静電容量、言い換えれば１個のダミー負荷静電容量２７の範囲内に保たれる。つまり、デジタル電力増幅器２８側から見た負荷変動を１つのダミー負荷静電容量の範囲内に抑制することができる。

このように本実施形態の容量性負荷の駆動装置によれば、複数のノズルアクチュエータ２２の静電容量の合計容量と同じ容量のダミー負荷静電容量２７を複数備え、ＯＮするノズルアクチュエータ２２の選択スイッチ２３の数に応じて、コイル（インダクタ）Ｌに接続するノズルアクチュエータ２２の静電容量とダミー負荷静電容量の合計静電容量の変動幅が、１個のダミー負荷の静電容量値以下となるように、コイル（インダクタ）Ｌに接続するノズルアクチュエータ２２の選択スイッチ２３とダミー負荷静電容量２７の選択スイッチ２３とをそれぞれＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、デジタル電力増幅器２８側から見た負荷の合計静電容量の変動を１つのダミー負荷静電容量２７の範囲内に抑制することができると共に、ダミー負荷静電容量２７の数を低減し、回路規模を減少することが可能となる。

次に、本発明の容量性負荷の駆動装置を液体噴射型印刷装置に用いた第３実施形態として、図９にヘッドドライバ６５及び液体噴射ヘッド２，３の具体的な構成の他の例を示す。同図には、図４、図７の構成と同じ構成要素が多数含まれており、原則的に同等の機能を有するので、同等の構成要素には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。本実施形態の駆動信号出力回路、即ち駆動波形信号発生回路２５、変調回路２６、デジタル電力増幅器２８、平滑フィルタ２９は前記図４、図７のものと同等の機能を有し、帰還回路３２も前記図４のものと同等の機能とした。

また、本実施形態でも、前記図７と同様に、ダミー負荷静電容量２７をノズルアクチュエータ２２の静電容量と異なるものとし、具体的には、ノズルアクチュエータ２２の静電容量の９０個分のダミー負荷静電容量２７を用いた。また、選択スイッチ２３は、全てのノズルアクチュエータ２２の静電容量及びダミー負荷静電容量２７に設けた。選択スイッチ２３は、トランスミッションゲートなどで構成され、負荷選択制御回路２４による選択スイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦ制御も前記図７と同様とした。即ち、ノズルアクチュエータ２２の選択制御並びにダミー負荷静電容量２７の選択制御は、駆動パルスＰＣＯＭ毎に行われる。

本実施形態では、前記図７の実施形態の駆動波形信号発生回路２５と変調回路２６との間に逆フィルタ３３を介装した。この逆フィルタ３３は、前記図７の実施形態で図８ａのように表れる、デジタル電力増幅器２８側から見た負荷の合計静電容量の変動を抑制するものである。本実施形態の場合、ダミー負荷静電容量２７はノズルアクチュエータ２２の静電容量の９０個分に相当するので、例えばＯＮされるノズルアクチュエータ２２の選択スイッチ２３の数が１個から９０個まで変動する際の、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の周波数特性の変動を小さくする、つまり波形変動を小さくするように複数個の逆フィルタを備え、負荷選択制御回路２４から得た接続負荷静電容量情報に基づいて、それらの逆フィルタを切換える構成とした。ここで、図８ａに示すように、ＯＮするノズルアクチュエータ２２の選択スイッチ２３の数が０個から９０個までの間は、３個のダミー負荷静電容量２７の選択スイッチ２３がＯＮし、同様に９１個から１８０個までの間は２個、１８１個から２７０個までの間は１個、２７１個から３６０個までの間は０個のダミー負荷静電容量２７の選択スイッチ２３がＯＮする。よって、図８ｂに示すように、デジタル電力増幅器２８側から見た負荷の合計静電容量は、ＯＮするノズルアクチュエータ２２の選択スイッチ２３の数が０個から９０個まで変動する場合と、９０個から１８０個、１８１個から２７０個、２７１個から３６０個まで変動する場合とで同じ変動曲線となる。なお以降の説明では、ノズルアクチュエータ２２及び選択スイッチ２３を単に負荷と呼び、ダミー負荷静電容量２７及び選択スイッチ２３を単にダミー負荷と呼ぶ。

ここでは例えば、それぞれ周波数特性の異なるＦ１からＦ３までの３個の逆フィルタを備え、ＯＮする負荷の数が０個から３０個、９１個から１２０個、１８１個から２１０個、２７１個から３００個の時には逆フィルタＦ１を使用し、ＯＮする負荷の数が３１個から６０個、１２１個から１５０個、２１１個から２４０個、３０１個から３３０個の時には逆フィルタＦ２を使用し、ＯＮする負荷の数が６１個から９０個、１５１個から１８０個、２４１個から２７０個、３３１個から３６０個の時には逆フィルタＦ３を使用するというように、ＯＮする負荷（ノズルアクチュエータ２２の選択スイッチ２３）の数に対応して使用する逆フィルタを切り換える。逆フィルタＦ１を使用するときのデジタル電力増幅器２８側から見た負荷とダミー負荷の合計静電容量の変動範囲は、２７０個から３００個までの負荷（ノズルアクチュエータ２２の選択スイッチ２３）をＯＮした場合に相当する。逆フィルタＦ２を使用するときのデジタル電力増幅器２８側から見た負荷とダミー負荷の合計静電容量の変動範囲は、３０１個から３３０個までの負荷をＯＮした場合に相当し、逆フィルタＦ３を使用するときのデジタル電力増幅器２８側から見た負荷とダミー負荷の合計静電容量の変動範囲は、３３１個から３６０個までの負荷をＯＮした場合に相当する。

そして、Ｆ１からＦ３までの逆フィルタを使用したそれぞれの場合に得られる駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の周波数特性ができるだけ同じ特性となるように、Ｆ１からＦ３の逆フィルタの周波数特性がそれぞれ設定される。
例えば、負荷の数が０個から３０個まで変動する場合、３１個から６０個まで変動する場合、６１個から９０個まで変動する場合に、前記の逆フィルタＦ１からＦ３を使用しない、つまりフィルタリング処理を行わない場合の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）のそれぞれの周波数特性の一例を図１０ａに示す。なお、図１０ａでは、負荷の数が０個から３０個まで変動する際の代表特性として１５個の場合の周波数特性を、３１個から６０個まで変動する際の代表特性として４５個の場合の周波数特性を、６１個から９０個まで変動する際の代表特性として７５個の場合の周波数特性を図示している。このように、負荷であるノズルアクチュエータ２２の静電容量が０個から９０個まで変動すると、図１０ａに示すように駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の周波数特性は変動する。

そこで、逆フィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３は、例えば図１０ｂに示すように、負荷が９０個の場合の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の周波数特性を基準として、負荷が１５個、４５個、７５個の場合の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の各周波数特性の基準周波数特性に対するずれを補償する周波数特性を有するようにそれぞれ設計する。そして、ＯＮする負荷の数に応じて、逆フィルタＦ１からＦ３を切り換えてフィルタリング処理を行う。このように、負荷の数が０個から９０個まで変動する際の周波数特性（代表値）が図１０ａのように変動する場合にも、上述したような逆フィルタ処理を行うことによって、図１０ｃに示すように周波数特性の変動を小さくすることができるようになる。ＯＮするノズル数に対応する逆フィルタの数を増やせば、さらに変動を小さくすることができる。なお、図１０ｃに示す１本の曲線には１５ｎ、４５ｎ、７５ｎ、９０ｎの各曲線が重なっている。

以上に述べたように、デジタル電力増幅器２８側から見た負荷の合計静電容量が変動しても、逆フィルタ３３（逆フィルタＦ１からＦ３）によって、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の周波数特性を常にほぼ一定に保つことができるため、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の特性変化を抑制防止することが可能となる。また、複数のダミー負荷静電容量２７を用いることで、デジタル電力増幅器２８側から見た負荷の合計静電容量の変動幅を小さくすることができるため、使用する逆フィルタの数を少なくすることができ、回路規模の増大も抑制することができる。

このように本実施形態の容量性負荷の駆動装置によれば、コイル（インダクタ）Ｌに接続するノズルアクチュエータ２２とダミー負荷静電容量２７との選択の組み合わせ方によって、コイル（インダクタ）Ｌに接続するノズルアクチュエータ２２の静電容量とダミー負荷静電容量２７の合計静電容量が変動するのに伴って、コイル（インダクタ）Ｌからノズルアクチュエータ２２に出力される駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の通過帯域の周波数特性が変動する場合に、負荷選択制御回路２４によってコイル（インダクタ）Ｌに接続されるノズルアクチュエータ２２及びダミー負荷静電容量２７の接続情報に基づいて、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の通過帯域の周波数特性の変動を小さくするように、駆動波形信号ＷＣＯＭをフィルタリング処理する逆フィルタ３３を備えたことにより、ダミー負荷静電容量２７の数を低減し、回路規模を減少しながら、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の特性変化を抑制防止することが可能となる。

なお、前記実施形態では、本発明の容量性負荷の駆動装置をラインヘッド型印刷装置に用いた場合についてのみ詳述したが、本発明の容量性負荷の駆動装置は、マルチパス型印刷装置にも同様に適用可能である。
また、前記実施形態のような液体噴射型印刷装置に限らず、容量性負荷を駆動する駆動信号をデジタル電力増幅器で増幅するものであれば、如何様な容量性負荷の駆動にも適用することができる。

また、前記実施形態では、本発明の液体噴射装置をインクジェット式印刷装置に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の液体（液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルなどの流状体を含む）や液体以外の流体（流体として流して噴射できる固体など）を噴射したり吐出したりする液体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッサンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解の形態で含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。更に、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するための紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に吐出する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリなどのエッチング液を噴射する液体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射する流体噴射式記録装置であってもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。

本発明の容量性負荷の駆動装置を用いた液体噴射型印刷装置の概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図１の液体噴射型印刷装置の制御装置のブロック図である。ノズルアクチュエータを駆動する駆動信号の説明図である。容量性負荷の駆動装置の第１実施形態を示すブロック図である。図４の容量性負荷の駆動装置の帰還回路の特性説明図である。図４の容量性負荷の駆動装置の出力駆動信号の周波数特性の一例を示す図である。容量性負荷の駆動装置の第２実施形態を示すブロック図である。（ａ）は図７の容量性負荷の駆動装置でＯＮするダミー負荷静電容量の数の説明図、（ｂ）は図７の容量性負荷の駆動装置で電力増幅器側から見た合計負荷静電容量の説明図である。容量性負荷の駆動装置の第３実施形態を示すブロック図である。（ａ）は図７の容量性負荷の駆動装置の出力駆動信号の周波数特性の一例を示す図、（ｂ）は図９の容量性負荷の駆動装置の逆フィルタの周波数特性の一例を示す図、（ｃ）は図９の容量性負荷の駆動装置の出力駆動信号の周波数特性の一例を示す図である。

符号の説明

１は印刷媒体、２，３は液体噴射ヘッド、４，５は搬送部、２２はノズルアクチュエータ、２３は選択スイッチ、２４は負荷選択制御回路、２５は駆動波形信号発生回路、２６は変調回路、２７はダミー負荷静電容量、２８はデジタル電力増幅器、２９は平滑フィルタ、３０はゲートドライバ回路、３１はハーフブリッジ出力段、３２は帰還回路、３３は逆フィルタ、６２は制御部、６５はヘッドドライバ

Claims

容量性負荷に駆動信号を印加する容量性負荷駆動回路であって、
駆動波形信号をパルス変調する変調回路と、
プッシュプル接続されたスイッチング素子対により前記変調回路でパルス変調された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器と、
前記デジタル電力増幅器で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化し、複数の負荷静電容量に向けて出力するインダクタと、
ダミー負荷静電容量と、
前記インダクタにダンピング抵抗を介さず接続される負荷静電容量とダミー負荷静電容量との和が所定の範囲内に保たれるように、当該インダクタにダンピング抵抗を介さず接続する負荷静電容量とダミー負荷静電容量とをそれぞれ選択する負荷選択制御回路と、
前記インダクタから前記負荷静電容量に出力される駆動信号の通過帯域の周波数特性が平坦になるように当該駆動信号をフィルタリング処理し、帰還信号として前記変調回路に帰還する帰還回路と、を備えることを特徴とする容量性負荷の駆動回路。
前記変調回路は、前記駆動波形信号と帰還信号との差分値をパルス変調することを特徴とする請求項１に記載の容量性負荷の駆動回路。
前記帰還回路は、前記駆動信号の位相を進ませる、請求項１に記載の容量性負荷の駆動回路。
各々の負荷静電容量に対応したダミー負荷静電容量と、
前記負荷静電容量と前記ダミー負荷静電容量とを切換えるスイッチと、を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の容量性負荷の駆動回路。
複数の負荷静電容量の合計容量と同じ容量のダミー負荷静電容量を複数（Ｋ個）備え、
前記負荷選択制御回路は、全て（Ｍ個）の負荷静電容量のうちのＮ個（ただし０≦Ｎ≦Ｍ）を選択して前記インダクタに接続するとともに、Ｋ個のダミー負荷静電容量のうちのＤ個（ただし０≦Ｄ≦Ｋ）を選択して前記インダクタに接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の容量性負荷の駆動回路。
前記インダクタに接続する負荷静電容量の数（Ｎ）が０からＭまで変動するとき、Ｎ個の負荷静電容量とＤ個のダミー負荷静電容量の合計静電容量の変動幅が、１個のダミー負荷の静電容量値以下となるように、前記インダクタに接続する負荷静電容量とダミー負荷静電容量とをそれぞれ選択するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の容量性負荷の駆動回路。
ダミー負荷静電容量を複数備え、
前記インダクタに接続する負荷静電容量とダミー負荷静電容量との選択の組み合わせ方によって、インダクタに接続する負荷静電容量とダミー負荷静電容量の合計静電容量が変動するのに伴って、前記インダクタから負荷静電容量に出力される駆動信号の通過帯域の周波数特性が変動する場合に、前記負荷選択制御回路によってインダクタに接続される負荷静電容量及びダミー負荷静電容量の接続情報に基づいて、前記駆動信号の通過帯域の周波数特性の変動を小さくするように、前記駆動波形信号をフィルタリング処理する逆フィルタを備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の容量性負荷の駆動回路。
請求項１乃至７の何れか一項に記載の容量性負荷の駆動回路を備えた液体噴射装置。
請求項８に記載の液体噴射装置を備えた印刷装置。