JP5849516B2 - Liquid ejecting apparatus, printing apparatus, and medical device - Google Patents

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Description

本発明は、圧電素子などの容量性負荷に駆動信号を用いて駆動する技術に関する。   The present invention relates to a technique for driving a capacitive load such as a piezoelectric element using a drive signal.

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のように、圧電素子などの容量性負荷によって構成されて、駆動信号が印加されることによって動作するアクチュエーターは数多く存在する。この駆動信号を、アナログ増幅回路を用いて生成しようとすると、アナログ増幅回路内を大きな電流が流れるために大きな電力が消費される。その結果、電力効率が低下するだけでなく、回路基板が大きくなり、更には、消費された電力が熱に変わるので大きな放熱板が必要になって、ますます基板が大型化する。   There are many actuators that are configured by a capacitive load such as a piezoelectric element and operate when a drive signal is applied, such as an ejection head mounted on an inkjet printer. If an attempt is made to generate this drive signal using an analog amplifier circuit, a large current flows through the analog amplifier circuit, so that a large amount of power is consumed. As a result, not only does the power efficiency decrease, but the circuit board becomes larger, and further, since the consumed power changes to heat, a large heat sink is required, and the board becomes larger.

そこで、アナログの駆動信号を直接増幅するのではなく、駆動信号の基準となる駆動波形信号をパルス変調して変調信号に一旦変換し、得られた変調信号を増幅した後に平滑フィルターを通すことによって、増幅された駆動信号を得るようにした技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。変調信号の増幅は、スイッチのON/OFFを切り換えるだけで実現することが可能である。更に、平滑フィルターは、コイルとコンデンサーとを組み合わせたLC回路を用いて実現できるので、原理的には電力を消費することがない。このため提案の技術によれば、大きな電力を消費することなく駆動信号を生成することが可能であり、回路基板を小型化することが可能である。   Therefore, instead of directly amplifying the analog drive signal, the drive waveform signal serving as a reference for the drive signal is pulse-modulated and converted into a modulation signal, and the obtained modulation signal is amplified and then passed through a smoothing filter. A technique for obtaining an amplified drive signal has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Amplification of the modulation signal can be realized simply by switching on / off of the switch. Furthermore, since the smoothing filter can be realized by using an LC circuit in which a coil and a capacitor are combined, in principle, power is not consumed. For this reason, according to the proposed technique, it is possible to generate a drive signal without consuming a large amount of power, and it is possible to reduce the size of the circuit board.

この提案の技術は、LC回路で平滑フィルターを構成しているため、LC回路の共振周波数でゲインにピークが現れる。通常は、電気負荷が有する抵抗値によって、あるいは別途にダンピング抵抗を挿入することによって出力ピークを抑制するが、この方法では抵抗によって電力消費が発生する。そこで、出力段からのフィードバックを行って、出力ピークを抑制することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。また、平滑フィルターを通った信号は位相が最大で180度まで遅れるので、出力段の信号でそのままフィードバックをかけると出力が発振する恐れがある。そこで、出力段の信号に位相進み補償をかけてからフィードバックすることが行われる。   In the proposed technique, a smoothing filter is configured by the LC circuit, and therefore a peak appears in the gain at the resonance frequency of the LC circuit. Normally, the output peak is suppressed by the resistance value of the electric load or by separately inserting a damping resistor. However, in this method, power is consumed by the resistor. Therefore, it has been proposed to suppress the output peak by performing feedback from the output stage (see, for example, Patent Document 2). Further, since the signal passing through the smoothing filter is delayed in phase by 180 degrees at the maximum, there is a possibility that the output oscillates if feedback is applied as it is with the signal of the output stage. Therefore, feedback is performed after phase lead compensation is applied to the signal of the output stage.

また、出力段からの信号をフィードバックする際に、平滑フィルターから容量性負荷までの配線が有する抵抗の影響で駆動回路の動作が不安定になることを抑制するために、配線抵抗を考慮してフィードバックをかける技術(例えば、特許文献3参照)や、消費電力を抑制する目的で、パルス変調する際のキャリア周波数を駆動信号の波形に応じて切り換える技術(例えば、特許文献4参照)なども提案されている。   In addition, when feeding back the signal from the output stage, the wiring resistance is taken into consideration in order to suppress the unstable operation of the drive circuit due to the resistance of the wiring from the smoothing filter to the capacitive load. A technique for applying feedback (for example, see Patent Document 3) and a technique for switching a carrier frequency in accordance with the waveform of a drive signal (for example, see Patent Document 4) for the purpose of suppressing power consumption are also proposed. Has been.

更に、流体をパルス状に噴射して対象物の切断又は切除等を行う技術が知られている。例えば、医療分野では、生体組織を切開又は切除する手術具としての流体噴射装置として、容積変更手段の駆動によって容積が変化される流体室と、この流体室に連通されたノズルとを備え、流体室に流体を供給すると共に容積変更手段を駆動することによって、流体を脈流に変換してノズルから流体をパルス状に高速噴射させるものが知られている。   Furthermore, a technique for cutting or excising an object by ejecting fluid in a pulse shape is known. For example, in the medical field, a fluid ejecting apparatus as a surgical instrument for incising or excising a living tissue includes a fluid chamber whose volume is changed by driving a volume changing unit, and a nozzle communicated with the fluid chamber, It is known that a fluid is supplied to a chamber and a volume changing means is driven to convert the fluid into a pulsating flow so that the fluid is jetted at high speed from a nozzle.

特開2007−168172号公報JP 2007-168172 A 特開2009−153272号公報JP 2009-153272 A 特開2005−329710号公報JP 2005-329710 A 特開2007−190708号公報JP 2007-190708 A

しかし、上述した特許文献1〜特許文献4を初めとする従来の技術では、平滑フィルターで除去している筈のキャリア周波数のリップル(キャリアリップル)が駆動信号に重畳する場合があるという問題があった。そのため、容量性負荷であるアクチュエーターを適切に駆動できなくなり、特に医療分野においては切開の深さや方向の調節が非常に要求されるため、キャリア周波数の微小なリップル(キャリアリップル)が駆動信号に重畳することも許されない。   However, the conventional techniques such as Patent Document 1 to Patent Document 4 described above have a problem that the ripple (carrier ripple) of the carrier frequency that is removed by the smoothing filter may be superimposed on the drive signal. It was. As a result, the actuator, which is a capacitive load, cannot be driven properly. Especially in the medical field, adjustment of the depth and direction of the incision is extremely required, so a minute ripple (carrier ripple) of the carrier frequency is superimposed on the drive signal. It is not allowed to do.

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、平滑フィルター後の駆動信号にキャリア周波数のリップルが重畳することを回避可能な技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems of the prior art, and provides a technique capable of avoiding a carrier frequency ripple from being superimposed on a drive signal after a smoothing filter. For the purpose.

本発明は、上述の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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例に係る液体噴射装置は、ノズルと、前記ノズルに接続され容積が変更可能な液体室と、前記ノズルと前記液体室とを連通する液体通路管と、を有する噴射ユニットと、駆動信号が容量性負荷に印加されることによって、前記容量性負荷が伸張して前記液体室の容積を変更する容量性負荷と、前記容量性負荷に前記駆動信号を印加することによって、前記容量性負荷を駆動する容量性負荷駆動回路と、を備え、前記液体室の容積を変更することによって、前記液体室に流入された液体を前記ノズルより噴射する液体噴射装置であって、前記容量性負荷駆動回路は、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して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してパルス波状の電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増幅器と、前記パルス波状の電力増幅変調信号を平滑化することによって前記駆動信号を生成する平滑フィルターと、前記平滑フィルターと前記容量性負荷とを接続し、前記平滑フィルターと前記容量性負荷との少なくとも一方を取替え可能に設けられた配線ケーブルと、を備え、前記配線ケーブルにはコンデンサーが設けられている。   Application Example 1 A liquid ejecting apparatus according to this application example includes a nozzle, a liquid chamber that is connected to the nozzle and whose volume can be changed, and a liquid passage pipe that communicates the nozzle and the liquid chamber. A unit, a capacitive load that extends the capacitive load by applying a drive signal to the capacitive load, and changes the volume of the liquid chamber; and applying the drive signal to the capacitive load A capacitive load drive circuit that drives the capacitive load, and changes the volume of the liquid chamber, thereby ejecting the liquid that has flowed into the liquid chamber from the nozzle, The capacitive load drive circuit includes a drive waveform signal generation circuit that generates a drive waveform signal serving as a reference for the drive signal, a modulation circuit that generates a modulation signal by pulse-modulating the drive waveform signal, and the modulation signal. A digital power amplifier that amplifies the power to generate a pulsed power amplification modulation signal, a smoothing filter that generates the drive signal by smoothing the pulsed power amplification modulation signal, the smoothing filter, and the capacitance And a wiring cable provided to connect at least one of the smoothing filter and the capacitive load, and a capacitor is provided in the wiring cable.

本適用例によれば、容量性負荷に印加すべき駆動信号の基準となる駆動波形信号を、パルス変調することによって変調信号を生成し、得られた変調信号を電力増幅した後に平滑化することによって、駆動信号を生成する。こうして容量性負荷に印加された駆動信号に対して位相進み補償を行って帰還信号を生成し、駆動波形信号に負帰還させる。平滑フィルターから出力された駆動信号は、配線ケーブルを経由して容量性負荷に印加される。ここで配線ケーブルには、駆動信号のキャリアリップルの振幅を所定値以下に抑制するための補助コンデンサーが設けられている。   According to this application example, a modulation signal is generated by pulse-modulating a drive waveform signal that is a reference of a drive signal to be applied to a capacitive load, and the obtained modulation signal is amplified after power and smoothed. To generate a drive signal. In this way, phase lead compensation is performed on the drive signal applied to the capacitive load to generate a feedback signal, and negative feedback to the drive waveform signal. The drive signal output from the smoothing filter is applied to the capacitive load via the wiring cable. Here, the wiring cable is provided with an auxiliary capacitor for suppressing the amplitude of the carrier ripple of the drive signal to a predetermined value or less.

こうすれば、駆動信号の基準となる駆動波形信号に対して、容量性負荷に印加された駆動信号を負帰還させるので、平滑フィルターの共振の影響で駆動信号が歪んでしまうことを抑制することができる。また、駆動信号を負帰還させるに際しては、位相を進ませる補償(位相進み補償)を行ってから負帰還させているので、平滑フィルターによって位相が遅れた駆動信号を負帰還させることによって駆動信号の出力が不安定になってしまうこともない。更に、詳細には後述するが、平滑フィルターを通過した後の駆動信号にキャリアリップルが重畳する現象は、配線ケーブルが有するインダクタンス成分と容量性負荷との間の共振周波数がキャリア周波数に接近(あるいは一致)することに起因する。したがって、配線ケーブルに補助コンデンサーを設ければ、配線ケーブルが有するインダクタンス成分と容量性負荷との間の共振周波数をキャリア周波数からずらすことができるので、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。   In this way, the drive signal applied to the capacitive load is negatively fed back with respect to the drive waveform signal serving as a reference for the drive signal, so that the drive signal is prevented from being distorted due to the resonance of the smoothing filter. Can do. Further, when negatively feeding back the drive signal, since the negative feedback is performed after the phase advance compensation (phase advance compensation), the drive signal whose phase is delayed by the smoothing filter is negatively fed back. The output does not become unstable. Further, as will be described in detail later, the phenomenon in which carrier ripple is superimposed on the drive signal after passing through the smoothing filter is that the resonance frequency between the inductance component of the wiring cable and the capacitive load approaches the carrier frequency (or This is due to the fact that Therefore, if an auxiliary capacitor is provided in the wiring cable, the resonance frequency between the inductance component of the wiring cable and the capacitive load can be shifted from the carrier frequency, so that carrier ripple is not superimposed on the drive signal. It becomes possible.

また、配線ケーブルは平滑フィルターと容量性負荷の少なくとも一方を取替え可能に設けられているので、配線ケーブルの長さを所望の長さにできる。   In addition, since the wiring cable is provided so that at least one of the smoothing filter and the capacitive load can be replaced, the length of the wiring cable can be set to a desired length.

[適用例2]上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線ケーブルに設けられるコンデンサーは、前記配線ケーブルのインダクタンス値又はインピーダンス値に応じた容量のコンデンサーであることを特徴とする。   Application Example 2 In the liquid ejecting apparatus according to the application example, the capacitor provided in the wiring cable is a capacitor having a capacity corresponding to an inductance value or an impedance value of the wiring cable.

本適用例によれば、平滑フィルターを通った後の駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。   According to this application example, it is possible to avoid the carrier ripple from being superimposed on the drive signal after passing through the smoothing filter.

[適用例3]上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線ケーブルに設けられるコンデンサーは、前記配線ケーブルの長さに応じた容量のコンデンサーであることを特徴とする。   Application Example 3 In the liquid ejecting apparatus according to the application example described above, the capacitor provided in the wiring cable is a capacitor having a capacity corresponding to the length of the wiring cable.

本適用例によれば、平滑フィルターを通った後の駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。   According to this application example, it is possible to avoid the carrier ripple from being superimposed on the drive signal after passing through the smoothing filter.

[適用例4]上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線ケーブルは、前記平滑フィルター側に接続される第一端子及び第二端子と、前記容量性負荷と前記第一端子とを接続する第三端子と、前記容量性負荷と前記第二端子とを接続する第四端子と、を有し、前記コンデンサーは、前記第三端子と前記第四端子との間に接続されていることを特徴とする。   Application Example 4 In the liquid ejecting apparatus according to the application example described above, the wiring cable connects the first terminal and the second terminal connected to the smoothing filter side, the capacitive load, and the first terminal. And a fourth terminal for connecting the capacitive load and the second terminal, and the capacitor is connected between the third terminal and the fourth terminal. It is characterized by.

本適用例によれば、容量性負荷の容量成分の大きさが、あたかも補助コンデンサーの分だけ大きくなったのと同じ状態にすることができる。その結果、配線ケーブルのインダクタンス成分と容量性負荷との間の共振周波数をキャリア周波数からずらすことが可能となり、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。   According to this application example, the size of the capacitive component of the capacitive load can be made the same as if it was increased by the amount of the auxiliary capacitor. As a result, the resonance frequency between the inductance component of the wiring cable and the capacitive load can be shifted from the carrier frequency, and it is possible to avoid the carrier ripple from being superimposed on the drive signal.

[適用例5]上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記配線ケーブルは、前記平滑フィルター側に接続される第一端子及び第二端子と、前記容量性負荷と前記第一端子とを接続する第三端子と、前記容量性負荷と前記第二端子とを接続する第四端子と、を有し、前記コンデンサーは、前記第一端子と前記第三端子との間、又は前記第二端子と前記第四端子との間の少なくとも一方に接続されていることを特徴とする。   Application Example 5 In the liquid ejecting apparatus according to the application example described above, the wiring cable connects the first terminal and the second terminal connected to the smoothing filter side, the capacitive load, and the first terminal. A third terminal that connects the capacitive load and the second terminal, and the capacitor is between the first terminal and the third terminal, or the second terminal. And at least one of the fourth terminal and the fourth terminal.

本適用例によれば、配線ケーブルのインダクタンス成分と容量性負荷との間の共振周波数をキャリア周波数からずらすことができる。その結果、駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。   According to this application example, the resonance frequency between the inductance component of the wiring cable and the capacitive load can be shifted from the carrier frequency. As a result, it is possible to avoid the carrier ripple from being superimposed on the drive signal.

[適用例6]本適用例に係る印刷装置は、上記適用例に記載の液体噴射装置を用いたことを特徴とする。   Application Example 6 A printing apparatus according to this application example uses the liquid ejecting apparatus described in the application example.

本適用例によれば、長さが異なるケーブルにおいても、配線ケーブルのインダクタンス成分と容量性負荷との間の共振周波数をキャリア周波数からずらし、キャリアリップルが重畳することを回避することができるため、複数のアクチュエーターを意図した駆動信号で駆動することができる。   According to this application example, even in a cable having a different length, the resonance frequency between the inductance component of the wiring cable and the capacitive load can be shifted from the carrier frequency, so that the carrier ripple can be prevented from being superimposed. A plurality of actuators can be driven with an intended drive signal.

[適用例7]本適用例に係る医療機器は、上記適用例に記載の液体噴射装置を用いたことを特徴とする。   Application Example 7 A medical device according to this application example uses the liquid ejecting apparatus described in the application example.

本適用例によれば、医療機器として上記の流体噴射装置を用いることにより、手術具としての優れた特性をより効果的なものとして提供することができる。   According to this application example, by using the above-described fluid ejection device as a medical device, it is possible to provide more excellent characteristics as a surgical instrument as a more effective device.

本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路を搭載した液体噴射装置の構成を示した説明図。An explanatory view showing a configuration of a liquid ejecting apparatus equipped with a capacitive load driving circuit according to the present embodiment. 本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路の回路構成を示した説明図。Explanatory drawing which showed the circuit structure of the capacitive load drive circuit concerning this embodiment. 本実施形態に係わるデジタル電力増幅器の回路構成を示した説明図。Explanatory drawing which showed the circuit structure of the digital power amplifier concerning this embodiment. 本実施形態に係わるインダクタンス成分と抵抗成分とを含む回路モデルを示した説明図。Explanatory drawing which showed the circuit model containing the inductance component and resistance component concerning this embodiment. 伝達関数H1についての説明図。Explanatory drawing about the transfer function H1. 配線ケーブルが有するインダクタンス成分(及び抵抗成分)の影響でキャリアリップルが発生するメカニズムを示した説明図。Explanatory drawing which showed the mechanism in which a carrier ripple generate | occur | produces under the influence of the inductance component (and resistance component) which a wiring cable has. 配線ケーブルが有するインダクタンス成分(及び抵抗成分)の影響でキャリアリップルが発生するメカニズムを示した説明図。Explanatory drawing which showed the mechanism in which a carrier ripple generate | occur | produces under the influence of the inductance component (and resistance component) which a wiring cable has. 第1実施例の容量性負荷駆動回路の一部を示した回路図。The circuit diagram which showed a part of capacitive load drive circuit of 1st Example. 第1実施例の容量性負荷駆動回路で駆動信号の重畳するキャリアリップルを抑制可能な理由を示す説明図。Explanatory drawing which shows the reason which can suppress the carrier ripple which a drive signal overlaps with the capacitive load drive circuit of 1st Example. 第2実施例の容量性負荷駆動回路の一部を示した回路図。The circuit diagram which showed a part of capacitive load drive circuit of 2nd Example. 第2実施例の容量性負荷駆動回路で駆動信号の重畳するキャリアリップルを抑制可能な理由を示す説明図。Explanatory drawing which shows the reason which can suppress the carrier ripple which a drive signal overlaps with the capacitive load drive circuit of 2nd Example. 容量性負荷駆動回路を用いた液体噴射型印刷装置の一実施形態を示す概略図。1 is a schematic diagram showing an embodiment of a liquid jet printing apparatus using a capacitive load driving circuit.

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:
B.容量性負荷駆動回路の回路構成:
C.キャリアリップルが発生するメカニズム:
D.第1実施例の容量性負荷駆動回路:
E.第2実施例の容量性負荷駆動回路:
F.液体噴射型印刷装置(プリンター):
Hereinafter, in order to clarify the contents of the present invention described above, examples will be described in the following order.
A. Device configuration:
B. Circuit configuration of capacitive load drive circuit:
C. Mechanism for generating carrier ripple:
D. Capacitive load driving circuit of the first embodiment:
E. Capacitive load driving circuit of the second embodiment:
F. Liquid jet printer (printer):

A.装置構成:
図1は、本実施形態に係わる容量性負荷駆動回路を搭載した液体噴射装置の構成を示した説明図である。図示されているように液体噴射装置100は、大きく分けると、液体を噴射する噴射ユニット110と、噴射ユニット110から噴射される液体を噴射ユニット110に向けて供給する供給ポンプ120と、噴射ユニット110及び供給ポンプ120の動作を制御する制御ユニット130などから構成されている。液体噴射装置100は、パルス状の液体を噴射ユニット110から噴射することによって、生体組織を切除又は切開することに使用する手術具としてのウォータージェットメスの一例である。
A. Device configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a liquid ejecting apparatus equipped with a capacitive load driving circuit according to the present embodiment. As shown in the figure, the liquid ejecting apparatus 100 is roughly divided into an ejecting unit 110 that ejects liquid, a supply pump 120 that supplies the liquid ejected from the ejecting unit 110 toward the ejecting unit 110, and the ejecting unit 110. And a control unit 130 for controlling the operation of the supply pump 120. The liquid ejecting apparatus 100 is an example of a water jet knife as a surgical tool used for excising or incising a living tissue by ejecting pulsed liquid from the ejecting unit 110.

噴射ユニット110は、金属製のフロントブロック113に、同じく金属製のリアブロック114を重ねてネジ止めした構造となっており、フロントブロック113の前面には円管形状の液体通路管112が立設され、液体通路管112の先端には噴射ノズル111が挿着されている。フロントブロック113とリアブロック114との合わせ面には、薄い円板形状の液体室115が形成されており、液体室115は、液体通路管112を介して噴射ノズル111に接続されている。また、リアブロック114の内部には、積層型の圧電素子によって構成されたアクチュエーター116が設けられている。噴射ユニット110と制御ユニット130とは配線ケーブル150によって接続されており、制御ユニット130内の容量性負荷駆動回路200からは、配線ケーブル150を介して駆動信号がアクチュエーター116に供給される。また、配線ケーブル150の一端側はコネクター152によって噴射ユニット110に取り付けられ、配線ケーブル150の他端側はコネクター154によって制御ユニット130に取り付けられている。このため、配線ケーブル150は、長さや特性の異なる種々の配線ケーブル150に取り替えることが可能となっている。尚、このアクチュエーター116が、本発明における「容量性負荷」に対応する。   The injection unit 110 has a structure in which a metal rear block 114 is overlapped on a metal front block 113 and screwed, and a circular liquid passage pipe 112 is erected on the front surface of the front block 113. An injection nozzle 111 is inserted at the tip of the liquid passage tube 112. A thin disk-shaped liquid chamber 115 is formed on the mating surface of the front block 113 and the rear block 114, and the liquid chamber 115 is connected to the ejection nozzle 111 via the liquid passage tube 112. In addition, an actuator 116 composed of a laminated piezoelectric element is provided inside the rear block 114. The ejection unit 110 and the control unit 130 are connected by a wiring cable 150, and a drive signal is supplied from the capacitive load driving circuit 200 in the control unit 130 to the actuator 116 via the wiring cable 150. Further, one end side of the wiring cable 150 is attached to the injection unit 110 by a connector 152, and the other end side of the wiring cable 150 is attached to the control unit 130 by a connector 154. For this reason, the distribution cable 150 can be replaced with various distribution cables 150 having different lengths and characteristics. The actuator 116 corresponds to the “capacitive load” in the present invention.

供給ポンプ120は、噴射しようとする液体(水、生理食塩水、薬液など)が貯められた液体タンク123から、チューブ121を介して液体を吸い上げた後、チューブ122を介して噴射ユニット110の液体室115内に供給する。このため、液体室115は液体で満たされた状態となっている。   The supply pump 120 sucks up the liquid through the tube 121 from the liquid tank 123 in which the liquid to be ejected (water, physiological saline, chemical liquid, etc.) is stored, and then the liquid in the ejection unit 110 through the tube 122. Supply into the chamber 115. For this reason, the liquid chamber 115 is filled with the liquid.

そして、制御ユニット130から駆動信号をアクチュエーター116に印加すると、アクチュエーター116が伸張して液体室115が押し縮められ、その結果、液体室115内に充満していた液体が、噴射ノズル111からパルス状に噴射される。アクチュエーター116の伸張量は、駆動信号として印加される電圧に依存する。したがって、所望の特性のパルス状の液体を噴射するためには、精度の良い駆動信号をアクチュエーター116に印加する必要がある。そこで、このような駆動信号を生成するために、制御ユニット130内には、以下に説明するような容量性負荷駆動回路200が搭載されている。   When a drive signal is applied from the control unit 130 to the actuator 116, the actuator 116 extends and the liquid chamber 115 is compressed, and as a result, the liquid filled in the liquid chamber 115 is pulsed from the ejection nozzle 111. Is injected into. The extension amount of the actuator 116 depends on the voltage applied as the drive signal. Therefore, in order to eject a pulsed liquid having a desired characteristic, it is necessary to apply an accurate drive signal to the actuator 116. Therefore, in order to generate such a drive signal, a capacitive load drive circuit 200 as described below is mounted in the control unit 130.

B.容量性負荷駆動回路の回路構成:
図2は、本実施形態に係わる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。図示されているように容量性負荷駆動回路200は、駆動信号の基準となる駆動波形信号(以下、WCOM)を出力する駆動波形信号発生回路210と、駆動波形信号発生回路210からのWCOMをパルス変調して変調信号(以下、MCOM)に変換する変調回路230と、変調回路230からのMCOMをデジタル的に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、デジタル電力増幅器240からACOMを受け取って変調成分を取り除いた後、駆動信号(以下、COM)として噴射ユニット110のアクチュエーター116に供給する平滑フィルター250と、を備えている。
B. Circuit configuration of capacitive load drive circuit:
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of the capacitive load driving circuit 200 according to the present embodiment. As shown in the figure, the capacitive load drive circuit 200 pulses a drive waveform signal generation circuit 210 that outputs a drive waveform signal (hereinafter referred to as WCOM) serving as a reference for the drive signal, and pulses WCOM from the drive waveform signal generation circuit 210. A modulation circuit 230 that modulates and converts it into a modulated signal (hereinafter referred to as MCOM); a digital power amplifier 240 that digitally amplifies the power of MCOM from the modulation circuit 230 to generate a power amplified modulated signal (hereinafter referred to as ACOM); A smoothing filter 250 that receives the ACOM from the digital power amplifier 240 and removes the modulation component, and then supplies it to the actuator 116 of the injection unit 110 as a drive signal (hereinafter referred to as COM).

このうち、駆動波形信号発生回路210は、WCOMのデータを記憶した波形メモリーや、D/A変換器を備えており、波形メモリーから読み出したデータをD/A変換器でアナログ信号に変換することによって、WCOM(駆動波形信号)を生成する。また逆に、変調回路230を信号処理回路を用いてデジタル回路で構成することで、駆動波形信号発生回路210の波形メモリーから読み出したWCOM(駆動波形信号)をデジタルデータのまま取り扱うようにしてもよい。   Of these, the drive waveform signal generation circuit 210 includes a waveform memory storing WCOM data and a D / A converter, and converts data read from the waveform memory into an analog signal by the D / A converter. To generate a WCOM (drive waveform signal). Conversely, the modulation circuit 230 is constituted by a digital circuit using a signal processing circuit so that the WCOM (drive waveform signal) read from the waveform memory of the drive waveform signal generation circuit 210 is handled as digital data. Good.

変調回路230では、WCOMを一定周期の三角波と比較することによって、パルス波状のMCOM(変調信号)を生成(パルス変調)する。上述した三角波の周期の逆数、すなわち周波数をキャリア周波数fcと呼ぶ。変調回路230によって生成されたMCOMは、デジタル電力増幅器240に入力される。デジタル電力増幅器240は、図3に示すように、プッシュ・プル接続された2つのスイッチ素子(MOSFETなど)と、電源と、これらスイッチ素子を駆動するゲートドライバーとを備えている。本実施例では、上述した電源の電圧はVdd[V]であるとする。MCOMがHigh状態の場合は、ハイサイド側のスイッチ素子がON状態になり、ローサイド側のスイッチ素子がOFF状態になって、電源の電圧VddがACOMとして出力される。また、MCOMがLow状態の場合は、ハイサイド側のスイッチ素子がOFF状態になり、ローサイド側のスイッチ素子がON状態になってグランドの電圧がACOMとして出力される。その結果、変調回路230の動作電圧とグランドとの間でパルス波状に変化するMCOMが、電源の電圧Vddとグランドとの間でパルス波状に変化するACOMに電力増幅される。この増幅では、プッシュ・プル接続された2つのスイッチ素子のON/OFFを切り換えているだけなので、アナログ波形を増幅する場合に比べて電力損失を大幅に抑制することが可能である。その結果、電力効率を向上させることが可能となるだけでなく、放熱のために大きなヒートシンクを設ける必要もなくなるので、回路を小型化することも可能となる。   The modulation circuit 230 generates (pulse modulation) a pulse wave-like MCOM (modulation signal) by comparing the WCOM with a triangular wave having a fixed period. The reciprocal of the above-described triangular wave period, that is, the frequency is called a carrier frequency fc. The MCOM generated by the modulation circuit 230 is input to the digital power amplifier 240. As shown in FIG. 3, the digital power amplifier 240 includes two switch elements (such as MOSFETs) that are push-pull connected, a power source, and a gate driver that drives these switch elements. In this embodiment, it is assumed that the voltage of the power source described above is Vdd [V]. When MCOM is in the high state, the high-side switch element is turned on, the low-side switch element is turned off, and the power supply voltage Vdd is output as ACOM. When the MCOM is in the Low state, the high-side switch element is turned off, the low-side switch element is turned on, and the ground voltage is output as ACOM. As a result, the MCOM that changes in a pulse waveform between the operating voltage of the modulation circuit 230 and the ground is amplified to an ACOM that changes in a pulse waveform between the power supply voltage Vdd and the ground. In this amplification, since only the ON / OFF of the two switch elements connected in a push-pull manner is switched, it is possible to greatly suppress the power loss as compared with the case where the analog waveform is amplified. As a result, not only can the power efficiency be improved, but there is no need to provide a large heat sink for heat dissipation, and the circuit can be miniaturized.

こうして電力増幅されたACOM(電力増幅変調信号)は、LC回路によって構成される平滑フィルター250を通すことによってCOM(駆動信号)に変換され、配線ケーブル150を介してアクチュエーター116に印加される。   The power-amplified ACOM (power amplification modulation signal) is converted into COM (drive signal) by passing through a smoothing filter 250 constituted by an LC circuit, and is applied to the actuator 116 via the wiring cable 150.

ここで、前述した配線ケーブル150も、インダクタンス成分及び抵抗成分を含むインピーダンスを有している。したがって、この影響で、長さや特性の異なる種々の配線ケーブル150に取り替えられた場合に、アクチュエーター116に印加される信号(以下、RCOM)は何某かの変化が生じるものと思われる。実際に検討してみると、接続される配線ケーブル150の長さや種類、あるいはそれらによって決る配線ケーブル150のインダクタンス成分(及び抵抗成分)の大きさによっては、アクチュエーター116に印加されるRCOMにキャリアリップルが重畳し得ることが見いだされた。ここでキャリアリップルとは、アクチュエーター116に印加されるRCOMに含まれるキャリア周波数の信号成分を意味する。以下、この点について詳しく説明する。   Here, the wiring cable 150 described above also has an impedance including an inductance component and a resistance component. Therefore, it is considered that a signal (hereinafter referred to as RCOM) applied to the actuator 116 changes in some way when the wiring cable 150 is replaced with various wiring cables 150 having different lengths and characteristics. When actually examined, depending on the length and type of the connected wiring cable 150 or the size of the inductance component (and resistance component) of the wiring cable 150 determined by them, the carrier ripple is applied to the RCOM applied to the actuator 116. Has been found to be superimposable. Here, the carrier ripple means a signal component of the carrier frequency included in the RCOM applied to the actuator 116. Hereinafter, this point will be described in detail.

C.キャリアリップルが発生するメカニズム:
上述したキャリアリップルが重畳し得る理由を説明するにあたり、先ず、ACOMを入力信号、RCOMを出力信号とした場合の伝達関数(以後、H1と表記する)について説明する必要がある。
伝達関数H1の構成要素として平滑フィルター250、配線ケーブル150、容量性負荷であるアクチュエーター116が挙げられる。配線ケーブル150に関しては種々の回路モデルが考えられるが、本実施例では、図4に示すように、インダクタンス成分と抵抗成分とを含む回路モデルを例に説明を行う。
便宜上、図4に示す配線ケーブル150の4つの端子に関して、平滑フィルター250のCOM出力側に接続される端子を第一端子、平滑フィルター250のグランド(GND)側に接続される端子を第二端子と呼ぶ。また、アクチュエーター116のRCOMが印加される側に接続される端子を第三端子、アクチュエーター116のRCOMが印加されるとは逆側に接続される端子を第四端子と呼ぶ。
図4に示すように、配線ケーブル150の第一端子から第三端子までと、第二端子から第四端子までの各々において、単位長あたりのインダクタンス成分がLc〔H〕、単位長あたりの抵抗成分がRc[Ω]であるとする。図5は、上述した伝達関数H1についての説明図である。本実施例では、図5に示すように平滑フィルター250のコイルのインダクタンスをLlpf〔H〕とし、平滑フィルター250の容量成分のキャパシタンスをClpf[F]とする。更に、容量性負荷のキャパシタンスをCload[F]とする。
C. Mechanism for generating carrier ripple:
In explaining the reason why the carrier ripple described above can be superimposed, first, it is necessary to explain a transfer function (hereinafter referred to as H1) when ACOM is an input signal and RCOM is an output signal.
Examples of components of the transfer function H1 include a smoothing filter 250, a wiring cable 150, and an actuator 116 that is a capacitive load. Various circuit models can be considered for the wiring cable 150. In this embodiment, as shown in FIG. 4, a circuit model including an inductance component and a resistance component will be described as an example.
For convenience, regarding the four terminals of the wiring cable 150 shown in FIG. 4, a terminal connected to the COM output side of the smoothing filter 250 is a first terminal, and a terminal connected to the ground (GND) side of the smoothing filter 250 is a second terminal. Call it. A terminal connected to the side to which the RCOM is applied of the actuator 116 is called a third terminal, and a terminal connected to the side opposite to the side where the RCOM of the actuator 116 is applied is called a fourth terminal.
As shown in FIG. 4, the inductance component per unit length is Lc [H] and the resistance per unit length in each of the wiring cable 150 from the first terminal to the third terminal and from the second terminal to the fourth terminal. It is assumed that the component is Rc [Ω]. FIG. 5 is an explanatory diagram of the transfer function H1 described above. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the inductance of the coil of the smoothing filter 250 is Llpf [H], and the capacitance of the capacitance component of the smoothing filter 250 is Clpf [F]. Further, the capacitance of the capacitive load is Cload [F].

また便宜上、図5に示すように、平滑フィルター250のコイルのインピーダンスをZ1とおき、配線ケーブル150の第一端子から第三端子までの間のインピーダンスをZaとおき、アクチュエーター116に配線ケーブル150の第四端子から第二端子までの間を加えた部分のインピーダンスをZbとおくと、Z1、Za、Zbはそれぞれ以下の式で与えられる。
Z1=jω・Llpf
Za=Rc+jω・Lc
Zb=1/(jω・Cload)+(Rc+jω・Lc)
また、図5(a)に示した回路構成の中で、平滑フィルター250のコイルに直列に接続された伝達要素(配線ケーブル150の往復部分とアクチュエーター116と平滑フィルター250の容量成分)のインピーダンスをZ2とおくと、Z2は、次式で与えられる。
Z2={1/(jω・Clpf)}//{2(Rc+jω・Lc)+1/(jω・Cload)}
ただし、ωは角周波数で、周波数fに2倍の円周率πをかけたものである。jは虚数単位である。また//は、並列接続の合成インピーダンスを表す並列合成記号である。
すると、前述した伝達関数H1は、図5(b)の式(1)で与えられる。図5(b)の式(1)では、式の表記が複雑になることを避けるため、伝達関数H1をインピーダンスZ1、Z2、及びZa、Zbで表している。ただし前述したように、インピーダンスZ1、Z2、及びZa、Zbは、角周波数ω(又は周波数f)や、配線ケーブル150のインダクタンス成分Lc等で表される。
したがって、式(1)に示す伝達関数H1を展開していくと、最終的には角周波数ω(又は周波数f)や、配線ケーブル150のインダクタンス成分Lc、抵抗成分Rc等が含まれた式A、Bによって、図5(b)の式(2)の形で表すことができる。
また伝達関数H1のゲイン|H1|[dB]は、図5(b)の式(3)で表される。式(2)と同様に、式(3)には角周波数ω(又は周波数f)が含まれるため、伝達関数H1のゲイン|H1|は周波数に依存して変化するパラメーターである。
For convenience, as shown in FIG. 5, the impedance of the coil of the smoothing filter 250 is set as Z1, the impedance between the first terminal and the third terminal of the wiring cable 150 is set as Za, and the actuator 116 is connected to the wiring cable 150. Assuming that the impedance of the portion from the fourth terminal to the second terminal is Zb, Z1, Za, and Zb are respectively given by the following equations.
Z1 = jω · Llpf
Za = Rc + jω · Lc
Zb = 1 / (jω · Cload) + (Rc + jω · Lc)
Further, in the circuit configuration shown in FIG. 5A, the impedance of the transmission element (the reciprocating portion of the wiring cable 150 and the capacitive component of the actuator 116 and the smoothing filter 250) connected in series to the coil of the smoothing filter 250 is set. If Z2 is set, Z2 is given by the following equation.
Z2 = {1 / (jω · Clpf)} // {2 (Rc + jω · Lc) + 1 / (jω · Cload)}
Here, ω is an angular frequency, which is obtained by multiplying the frequency f by a double circumferential ratio π. j is an imaginary unit. // is a parallel composite symbol representing the composite impedance of parallel connection.
Then, the transfer function H1 described above is given by the equation (1) in FIG. In the equation (1) of FIG. 5B, the transfer function H1 is represented by impedances Z1, Z2, and Za, Zb in order to avoid complicating the notation of the equation. However, as described above, the impedances Z1 and Z2, and Za and Zb are represented by the angular frequency ω (or frequency f), the inductance component Lc of the wiring cable 150, and the like.
Therefore, when the transfer function H1 shown in the equation (1) is expanded, the equation A including the angular frequency ω (or the frequency f), the inductance component Lc, the resistance component Rc, and the like of the wiring cable 150 is finally included. , B can be expressed in the form of equation (2) in FIG.
Further, the gain | H1 | [dB] of the transfer function H1 is expressed by Expression (3) in FIG. Similar to Expression (2), since Expression (3) includes the angular frequency ω (or frequency f), the gain | H1 | of the transfer function H1 is a parameter that varies depending on the frequency.

以上に、伝達関数H1に関する説明を行った。次に、上述したキャリアリップルが重畳し得る理由を説明するために、伝達関数H1のゲイン|H1|−周波数特性とキャリアリップルとの関係について説明を行う。
図6に配線ケーブル150がない場合(ケーブル長が0mの場合)の伝達関数H1のゲイン−周波数特性の例を示す。前述したように、キャリア周波数fcは固定された一定の周波数である。
図6において、配線ケーブル150がない場合は、キャリア周波数fcにおけるゲインはy[dB]であるとする。前述したデジタル電力増幅器240の電源電圧をVdd[V]とすると、RCOMに重畳されるキャリアリップルVrpp[Vpp]は、図6の式(4)で表される。ただし、式(4)は前述したパルス変調信号のデューティー比が50%の場合のキャリアリップルである。
式(4)より、例えば、デジタル電力増幅器240の電源電圧を100Vとし、図6に示すゲインyが−40[dB]であったとすると、RCOMに重畳されるキャリアリップルは1Vppと算出される。
一方、配線ケーブル150がある場合について考える。
前述した式(2)と同様に、式(3)には配線ケーブル150のインダクタンス成分Lc、抵抗成分Rc等が含まれる。したがって、配線ケーブル150がある場合で、長さや種類が異なる配線ケーブル150に取り替えられた場合、配線ケーブル150のインダクタンス成分Lc及び抵抗成分Rcが変化するため、伝達係数H1のゲイン|H1|−周波数特性が変化してしまう。
図7に伝達関数H1のゲイン|H1|−周波数特性の一例を示す。尚、図7では、配線ケーブル150の単位長あたりの抵抗成分Rcを数百ミリΩ程度とし、単位長あたりのインダクタンス成分Lcを数μH程度と想定して、種々の配線長で得られるゲイン−周波数特性を例示している。
The transfer function H1 has been described above. Next, in order to explain the reason why the above-described carrier ripple can be superimposed, the relationship between the gain | H1 | −frequency characteristic of the transfer function H1 and the carrier ripple will be described.
FIG. 6 shows an example of the gain-frequency characteristic of the transfer function H1 when there is no wiring cable 150 (when the cable length is 0 m). As described above, the carrier frequency fc is a fixed and constant frequency.
In FIG. 6, when there is no wiring cable 150, the gain at the carrier frequency fc is assumed to be y [dB]. When the power supply voltage of the digital power amplifier 240 described above is Vdd [V], the carrier ripple Vrpp [Vpp] superimposed on RCOM is expressed by Expression (4) in FIG. However, Formula (4) is a carrier ripple when the duty ratio of the above-described pulse modulation signal is 50%.
From equation (4), for example, assuming that the power supply voltage of the digital power amplifier 240 is 100 V and the gain y shown in FIG. 6 is −40 [dB], the carrier ripple superimposed on RCOM is calculated as 1 Vpp.
On the other hand, consider the case where there is a wiring cable 150.
Similar to Equation (2) described above, Equation (3) includes the inductance component Lc, resistance component Rc, and the like of the wiring cable 150. Therefore, when the wiring cable 150 is present and the wiring cable 150 is replaced with a wiring cable 150 having a different length or type, the inductance component Lc and the resistance component Rc of the wiring cable 150 change, and therefore the gain | H1 | −frequency of the transmission coefficient H1. The characteristics will change.
FIG. 7 shows an example of the gain | H1 | −frequency characteristic of the transfer function H1. In FIG. 7, assuming that the resistance component Rc per unit length of the wiring cable 150 is about several hundred milliohms and the inductance component Lc per unit length is about several μH, gains obtained with various wiring lengths— The frequency characteristic is illustrated.

図7中に示した破線は、配線ケーブル150の長さが2[m(メートル)]の場合のゲイン−周波数特性であり、一点鎖線は長さが1[m]の場合のゲイン−周波数特性であり、二点鎖線は0.5[m]の場合のゲイン−周波数特性である。また、実線は、配線ケーブル150なしの場合のゲイン−周波数特性を表している。図示されるように、配線ケーブル150を介してアクチュエーター116(容量性負荷)を接続すると、式(3)(伝達関数のゲイン|H1|)の関係から、平滑フィルター250の共振周波数f0よりも高周波数側に、周波数fxの共振が発生する。また、配線ケーブル150がより長いものに取り替えられると、配線ケーブル150のインダクタンス値がより大きくなるため、式(3)の関係から、前述した共振周波数fxはより低くなる。したがって、図7中に示した配線ケーブル150の長さが1mの場合のように、接続する配線ケーブル150の長さ(あるいは長さによって決るインダクタンス)によっては、周波数fxの共振ピークがキャリア周波数fcに接近あるいは一致してしまう。その結果、キャリア周波数fcにおけるゲインが大きくなり、式(3)に示した関係から、アクチュエーター116に印加する駆動信号に非常に大きなキャリアリップルが残ってしまう場合が起こり得る。   The broken line shown in FIG. 7 is the gain-frequency characteristic when the length of the wiring cable 150 is 2 [m (meter)], and the alternate long and short dash line is the gain-frequency characteristic when the length is 1 [m]. The two-dot chain line is a gain-frequency characteristic in the case of 0.5 [m]. A solid line represents a gain-frequency characteristic when the wiring cable 150 is not provided. As shown in the figure, when the actuator 116 (capacitive load) is connected via the wiring cable 150, the resonance frequency f0 of the smoothing filter 250 is higher than the relationship of the equation (3) (transfer function gain | H1 |). On the frequency side, resonance of frequency fx occurs. Further, when the wiring cable 150 is replaced with a longer one, the inductance value of the wiring cable 150 becomes larger, and therefore the above-described resonance frequency fx becomes lower from the relationship of the expression (3). Therefore, as in the case where the length of the wiring cable 150 shown in FIG. 7 is 1 m, depending on the length of the wiring cable 150 to be connected (or the inductance determined by the length), the resonance peak of the frequency fx has a carrier frequency fc. Approaches or matches. As a result, the gain at the carrier frequency fc becomes large, and a very large carrier ripple may remain in the drive signal applied to the actuator 116 from the relationship shown in the equation (3).

図7を用いて、配線ケーブル150の有無及び接続される配線ケーブル150の長さによって、キャリアリップルの大きさがどの程度変化するかを説明する。ここで、デジタル電力増幅器240の電源電圧Vddは100Vとする。また、平滑フィルター250とアクチュエーター116とを繋ぐ配線ケーブル150は、0.5[m]〜2[m]までの間で種々の長さのものが接続されるものとする。
図7から、配線ケーブル150がない場合(0[m])と、配線ケーブル150のケーブル長が0.5[m]の場合、1[m]の場合、2[m]の場合について、キャリア周波数fcにおけるゲインはそれぞれ−40db、−38db、−20db、−45dbとなる。式(4)から駆動信号に残るキャリアリップルは、それぞれ1Vpp、1.25Vpp、10Vpp、0.56Vppとなる。したがって、本実施例の場合には1[m]の長さの配線ケーブル150に取り替えられた場合に、キャリア周波数fcにおけるゲインが大きくなり、アクチュエーター116に印加する駆動信号に10Vppもの非常に大きなキャリアリップルが残ってしまう場合が起こり得る。デジタル電力増幅器240によって増幅されたACOMを、平滑フィルター250を通して平滑化しているにも拘わらず、駆動信号にキャリアリップルが重畳することがあるのは、以上のようなメカニズムによるものと考えられる。
With reference to FIG. 7, how much the carrier ripple changes depending on the presence / absence of the wiring cable 150 and the length of the connected wiring cable 150 will be described. Here, the power supply voltage Vdd of the digital power amplifier 240 is assumed to be 100V. In addition, the wiring cable 150 that connects the smoothing filter 250 and the actuator 116 is connected to cables of various lengths between 0.5 [m] and 2 [m].
From FIG. 7, the carrier is shown when there is no wiring cable 150 (0 [m]), when the cable length of the wiring cable 150 is 0.5 [m], 1 [m], and 2 [m]. Gains at the frequency fc are -40db, -38db, -20db, and -45db, respectively. The carrier ripples remaining in the drive signal from Expression (4) are 1 Vpp, 1.25 Vpp, 10 Vpp, and 0.56 Vpp, respectively. Therefore, in the case of this embodiment, when the wiring cable 150 having a length of 1 [m] is replaced, the gain at the carrier frequency fc increases, and the drive signal applied to the actuator 116 has a very large carrier of 10 Vpp. It may happen that ripple remains. Although the ACOM amplified by the digital power amplifier 240 is smoothed through the smoothing filter 250, the carrier ripple may be superimposed on the drive signal due to the mechanism described above.

キャリアリップルが重畳していたのではアクチュエーター116を適切に駆動することができない。特に医療分野においては切開の深さや方向の調節が難しいことに直結するためこのような現象は許されない。しかし、配線中にダンピング抵抗を挿入したのでは、抵抗で電力を消費してしまうので電力効率が低下する。また、キャリアリップルの周波数成分が更に抑制されるように平滑フィルター250の特性を変更すると、平滑フィルター250の共振周波数f0が低くなるので信号周波数の帯域が確保できなくなる。逆に、パルス変調時のキャリア周波数を高くすればキャリアリップルを抑制することができるが、パルス変調時あるいは変調信号の増幅時のスイッチング損失の増加を招くことになる。そこで、こうした問題を伴うことなく、キャリアリップルの無い駆動信号をアクチュエーター116に印加するために、以下のような方法を採用する。   If the carrier ripple is superimposed, the actuator 116 cannot be driven appropriately. Particularly in the medical field, such a phenomenon is not allowed because it is directly related to the difficulty in adjusting the depth and direction of the incision. However, if a damping resistor is inserted in the wiring, power is consumed by the resistor, so that power efficiency is lowered. Further, if the characteristics of the smoothing filter 250 are changed so that the frequency component of the carrier ripple is further suppressed, the resonance frequency f0 of the smoothing filter 250 is lowered, so that the signal frequency band cannot be secured. On the contrary, if the carrier frequency at the time of pulse modulation is increased, carrier ripple can be suppressed, but this causes an increase in switching loss at the time of pulse modulation or at the time of amplification of the modulation signal. Therefore, in order to apply a drive signal without carrier ripple to the actuator 116 without such problems, the following method is employed.

D.第1実施例の容量性負荷駆動回路:
図8は、本実施例の容量性負荷駆動回路200の一部を示した回路図である。本実施例では、図4に示したのと同様に、配線ケーブル150が2本の線心を有しており、それぞれの線心は、抵抗成分(Rc)、インダクタンス(Lc)を有している。尚、図8では、1つの線心についての抵抗成分(Rc)及びインダクタンス(Lc)にのみ符号を付し、他の線心の抵抗成分やインダクタンスについては符号の表示を省略している。図8に示すように、配線ケーブル150の各端子の名称は、前述したのと同様に第一端子〜第四端子と称する。
D. Capacitive load driving circuit of the first embodiment:
FIG. 8 is a circuit diagram showing a part of the capacitive load driving circuit 200 of this embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 4, the wiring cable 150 has two wire cores, and each wire core has a resistance component (Rc) and an inductance (Lc). Yes. In FIG. 8, only the resistance component (Rc) and the inductance (Lc) for one wire core are denoted by the reference numerals, and the symbols for the resistance components and inductances of the other wire cores are omitted. As shown in FIG. 8, the names of the terminals of the wiring cable 150 are referred to as the first terminal to the fourth terminal as described above.

本実施例では、平滑フィルター250とアクチュエーター116とを接続する配線ケーブル150に、アクチュエーター116と並列となるように補助コンデンサーCasが設けられている。すなわち、配線ケーブル150の第三端子と第四端子との間にCasが設けられている。配線ケーブル150のケーブル長に応じて補助コンデンサーCasを設けて、その補助コンデンサーCasのキャパシタンスを調整する。こうすれば、以下の理由から、平滑フィルター250を通った後の駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。   In the present embodiment, an auxiliary capacitor Cas is provided on the wiring cable 150 that connects the smoothing filter 250 and the actuator 116 so as to be in parallel with the actuator 116. That is, Cas is provided between the third terminal and the fourth terminal of the wiring cable 150. An auxiliary capacitor Cas is provided according to the cable length of the wiring cable 150, and the capacitance of the auxiliary capacitor Cas is adjusted. This makes it possible to avoid the carrier ripple from being superimposed on the drive signal after passing through the smoothing filter 250 for the following reason.

図9は、本実施例の容量性負荷駆動回路200で駆動信号の重畳するキャリアリップルを抑制可能な理由を示す説明図である。図9(a)は、配線ケーブル150に補助コンデンサーCasが設けられている場合のACOMからRCOMまでの回路構成が示されている。図示されるように、補助コンデンサーCasは、アクチュエーター116に対して並列に接続されている。図9(a)においても、平滑フィルター250のコイルのインピーダンスをZ1とおき、配線ケーブル150の第一端子から第三端子までの間のインピーダンスをZaとおく。また、アクチュエーター116及び補助コンデンサーCasに配線ケーブル150の第四端子から第二端子までの間を加えた部分のインピーダンスをZb’とおく。すると、Z1、Za、Zb’はそれぞれ以下の式で与えられる。
Z1=jω・Llpf
Za=Rc+jω・Lc
Zb’=1/(jω・(Cload+Cas))+(Rc+jω・Lc)
また、図9(a)に示した回路構成の中で、平滑フィルター250のコイルに直列に接続された伝達要素(配線ケーブル150の往復部分とアクチュエーター116と補助コンデンサーCasと平滑フィルター250の容量成分)の伝達関数Z2’は、次式で与えられる。
Z2’={1/(jω・Clpf)}//{2(Rc+jω・Lc)+1/(jω・(Cload+Cas))}
ただし、ωは角周波数で、周波数fに2倍の円周率πをかけたものである。jは虚数単位である。また//は、並列接続の合成インピーダンスを表す並列合成記号である。
すると、ACOMとRCOMとの間の伝達関数H2は、図9(b)の式(5)で与えられる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the reason why the carrier ripple superimposed with the drive signal can be suppressed in the capacitive load drive circuit 200 of the present embodiment. FIG. 9A shows a circuit configuration from ACOM to RCOM in the case where the auxiliary capacitor Cas is provided in the wiring cable 150. As illustrated, the auxiliary capacitor Cas is connected in parallel to the actuator 116. 9A, the impedance of the coil of the smoothing filter 250 is set as Z1, and the impedance between the first terminal and the third terminal of the wiring cable 150 is set as Za. Further, the impedance of the portion obtained by adding the space from the fourth terminal to the second terminal of the wiring cable 150 to the actuator 116 and the auxiliary capacitor Cas is set as Zb ′. Then, Z1, Za and Zb ′ are given by the following equations, respectively.
Z1 = jω · Llpf
Za = Rc + jω · Lc
Zb ′ = 1 / (jω · (Cload + Cas)) + (Rc + jω · Lc)
In addition, in the circuit configuration shown in FIG. 9A, the transmission elements connected in series to the coil of the smoothing filter 250 (the reciprocating portion of the wiring cable 150, the actuator 116, the auxiliary capacitor Cas, and the capacitance component of the smoothing filter 250 are included. ) Is given by the following equation.
Z2 ′ = {1 / (jω · Clpf)} // {2 (Rc + jω · Lc) + 1 / (jω · (Cload + Cas))}
Here, ω is an angular frequency, which is obtained by multiplying the frequency f by a double circumferential ratio π. j is an imaginary unit. // is a parallel composite symbol representing the composite impedance of parallel connection.
Then, the transfer function H2 between ACOM and RCOM is given by equation (5) in FIG. 9B.

図9(c)には、伝達関数H2のゲイン|H2|−周波数特性が示されている。図中の実線は補助コンデンサーCasがない場合のゲイン−周波数特性であり、破線は補助コンデンサーCasがある場合のゲイン−周波数特性である。ここで、補助コンデンサーを設けない場合は、配線ケーブル150のインダクタンス(Lc)等によって現れる共振ピークの周波数fxがキャリア周波数fcと一致(あるいは接近)するものと考える。また一例として、補助コンデンサーを設けない場合は、キャリア周波数fcにおけるゲインが−20dbであったとする。前述したように、式(4)より、この場合は10Vppもの非常に大きなキャリアリップルになってしまう。しかしそのような長さ、あるいは種類の配線ケーブル150が接続された場合でも、配線ケーブル150に補助コンデンサーCasを設けることで、共振周波数をfxからdfだけ低くすることができる。ただし、dfは式(5)の関係から、Casの容量値の大きさに応じて決まる値である。その結果、図9(c)に示すように、一例としてキャリア周波数fcにおけるゲインが−40dbになったとすると、式(4)よりキャリアリップルは1Vppにまで下げることが可能となる。尚、補助コンデンサーCasの容量値は、共振ピークの周波数fxをキャリア周波数fcからずらす程度の小さな容量値でよい。このため、数Ω程度のダンピング抵抗を挿入する場合に対して、消費電力はほとんど変わらない。加えて、共振ピークの周波数fxをずらす必要があるか否か、ずらす場合にはどの程度ずらすかと言ったことは、配線ケーブル150毎に決まっている。補助コンデンサーCasは、最終的には式(4)や式(5)等を用いて、キャリアリップルすなわちキャリア周波数fcにおけるゲイン|H2|が目標値以内となるように、容量値を選定し、配線ケーブル150に組み込んでおく。   FIG. 9C shows the gain | H2 | -frequency characteristic of the transfer function H2. The solid line in the figure is the gain-frequency characteristic when there is no auxiliary capacitor Cas, and the broken line is the gain-frequency characteristic when there is an auxiliary capacitor Cas. Here, when the auxiliary capacitor is not provided, it is considered that the frequency fx of the resonance peak that appears due to the inductance (Lc) of the wiring cable 150 matches (or approaches) the carrier frequency fc. Further, as an example, when no auxiliary capacitor is provided, it is assumed that the gain at the carrier frequency fc is −20 db. As described above, according to the equation (4), in this case, a very large carrier ripple of 10 Vpp is obtained. However, even when such a length or type of wiring cable 150 is connected, the resonance frequency can be lowered from fx to df by providing the auxiliary capacitor Cas in the wiring cable 150. However, df is a value determined according to the magnitude of the capacitance value of Cas from the relationship of Expression (5). As a result, as shown in FIG. 9C, assuming that the gain at the carrier frequency fc is −40 db as an example, the carrier ripple can be reduced to 1 Vpp from the equation (4). The capacitance value of the auxiliary capacitor Cas may be a small capacitance value that shifts the resonance peak frequency fx from the carrier frequency fc. For this reason, the power consumption is almost the same as when a damping resistance of about several Ω is inserted. In addition, whether or not it is necessary to shift the frequency fx of the resonance peak and how much to shift it is determined for each wiring cable 150. For the auxiliary capacitor Cas, the capacitance value is finally selected by using the equations (4) and (5) so that the carrier ripple, that is, the gain | H2 | at the carrier frequency fc is within the target value. It is incorporated in the cable 150.

したがって、配線ケーブル150毎に、適切な容量値の補助コンデンサーCasが、配線ケーブル150に一体化した状態で設けられている。もちろん、共振ピークの周波数fxがキャリア周波数fcから十分に離れているような配線ケーブル150については、補助コンデンサーCasを設ける必要はない。このようにすることで、どのような配線ケーブル150が接続された場合でも、アクチュエーター116に印加される駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。   Therefore, an auxiliary capacitor Cas having an appropriate capacitance value is provided for each wiring cable 150 in an integrated state with the wiring cable 150. Of course, it is not necessary to provide the auxiliary capacitor Cas for the wiring cable 150 in which the resonance peak frequency fx is sufficiently away from the carrier frequency fc. In this way, it is possible to avoid the carrier ripple from being superimposed on the drive signal applied to the actuator 116 no matter what wiring cable 150 is connected.

E.第2実施例の容量性負荷駆動回路:
以上に説明した第1実施例では、アクチュエーター116に並列に補助コンデンサーCasを設けるものとして説明した。しかし、配線ケーブル150に並列に補助コンデンサーを設けるようにしても良い。以下に第2実施例について説明するが、第2実施例の説明にあたっては、第1実施例と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
E. Capacitive load driving circuit of the second embodiment:
In the first embodiment described above, the auxiliary capacitor Cas is provided in parallel with the actuator 116. However, an auxiliary capacitor may be provided in parallel with the wiring cable 150. The second embodiment will be described below. In the description of the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図10は、本実施例の容量性負荷駆動回路200の一部を示した回路図である。本実施例では、配線ケーブル150に並列に補助コンデンサーCas2が設けられている。ここで、図10に示すように、配線ケーブル150の各端子の名称は、前述したのと同様に第一端子〜第四端子と称する。本実施例の配線ケーブル150は、4つの線心によって構成されている。1本目は第一端子と第三端子とを接続し、2本目は第一端子と第三端子とを補助コンデンサーCas2を介して接続する。更に、3本目は第二端子と第四端子とを接続し、4本目は第二端子と第四端子とを補助コンデンサーCas2を介して接続する。尚、これら4つの線心は、それぞれに抵抗成分(Rc)、インダクタンス(Lc)を有している。図10では、1つの線心についての抵抗成分(Rc)及びインダクタンス(Lc)にのみ符号を付し、他の線心の抵抗成分やインダクタンスについては符号の表示を省略している。   FIG. 10 is a circuit diagram showing a part of the capacitive load driving circuit 200 of the present embodiment. In this embodiment, an auxiliary capacitor Cas <b> 2 is provided in parallel with the wiring cable 150. Here, as shown in FIG. 10, the names of the terminals of the wiring cable 150 are referred to as the first terminal to the fourth terminal, as described above. The wiring cable 150 of the present embodiment is composed of four wire cores. The first terminal connects the first terminal and the third terminal, and the second terminal connects the first terminal and the third terminal via the auxiliary capacitor Cas2. Further, the third terminal connects the second terminal and the fourth terminal, and the fourth terminal connects the second terminal and the fourth terminal via the auxiliary capacitor Cas2. Each of these four wire cores has a resistance component (Rc) and an inductance (Lc). In FIG. 10, only the resistance component (Rc) and the inductance (Lc) for one wire core are denoted by the reference numerals, and the symbols for the resistance components and inductances of the other wire cores are omitted.

図11は、本実施例の容量性負荷駆動回路200で駆動信号の重畳するキャリアリップルを抑制可能な理由を示す説明図である。図11(a)は、本実施例の容量性負荷駆動回路200におけるACOMからRCOMまでの回路構成を示した説明図である。本実施例においても、平滑フィルター250のコイルのインダクタンスをLlpfとし、平滑フィルター250の容量成分のキャパシタンスをClpfとし、配線ケーブル150の線心が有する抵抗値及びインダクタンスを、Rc、Lcとし、更に、容量性負荷のキャパシタンスをCloadとしている。   FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the reason why the carrier ripple superimposed on the drive signal can be suppressed in the capacitive load drive circuit 200 of the present embodiment. FIG. 11A is an explanatory diagram showing a circuit configuration from ACOM to RCOM in the capacitive load driving circuit 200 of the present embodiment. Also in the present embodiment, the inductance of the coil of the smoothing filter 250 is Llpf, the capacitance of the capacitance component of the smoothing filter 250 is Clpf, the resistance value and inductance of the wiring cable 150 are Rc and Lc, The capacitance of the capacitive load is Cload.

図11(a)においても、平滑フィルター250のコイルのインピーダンスをZ1とおく。また、配線ケーブル150の第一端子から第三端子までの間の2本の線心のインピーダンスをZa”とおく。また、アクチュエーター116に配線ケーブル150の第四端子から第二端子までの間を加えた部分のインピーダンスをZb”とおく。すると、Z1、Za”、Zb”はそれぞれ以下の式で与えられる。
Z1=jω・Llpf
Za”=(Rc+jω・Lc)//(Rc+jω・Lc+1/(jω・Cas2))
Zb”=1/(jω・Cload)+(Rc+jω・Lc)//{(Rc+jω・Lc+1/(jω・Cas2))}
また、図11(a)に示した回路構成の中で、平滑フィルター250のコイルに直列に接続された伝達要素(配線ケーブル150の4本の線心部分とアクチュエーター116と平滑フィルター250の容量成分)の伝達関数Z2は、次式で与えられる。
Z2={1/(jω・Clpf)}//{2[(Rc+jω・Lc)//(Rc+jω・Lc+1/(jω・Cas2))]+1/(jω・Cload)}
ただし、ωは角周波数で、周波数fに2倍の円周率πをかけたものである。jは虚数単位である。すると、ACOMとRCOMとの間の伝達関数H3は、図11(b)の式(6)で与えられる。
Also in FIG. 11A, the impedance of the coil of the smoothing filter 250 is set to Z1. Also, the impedance of the two wire cores between the first terminal and the third terminal of the distribution cable 150 is set to Za ″. Further, the actuator 116 has a distance between the fourth terminal and the second terminal of the distribution cable 150. The impedance of the added portion is set as Zb ″. Then, Z1, Za ″, and Zb ″ are respectively given by the following equations.
Z1 = jω · Llpf
Za ″ = (Rc + jω · Lc) // (Rc + jω · Lc + 1 / (jω · Cas2))
Zb ″ = 1 / (jω · Cload) + (Rc + jω · Lc) // {(Rc + jω · Lc + 1 / (jω · Cas2))}
In addition, in the circuit configuration shown in FIG. 11A, the transmission elements connected in series to the coil of the smoothing filter 250 (the four wire core portions of the wiring cable 150, the actuator 116, and the capacitance component of the smoothing filter 250). ) Is given by the following equation.
Z2 = {1 / (jω · Clpf)} // {2 [(Rc + jω · Lc) // (Rc + jω · Lc + 1 / (jω · Cas2))] + 1 / (jω · Cload)}
Here, ω is an angular frequency, which is obtained by multiplying the frequency f by a double circumferential ratio π. j is an imaginary unit. Then, the transfer function H3 between ACOM and RCOM is given by equation (6) in FIG.

図11(c)には、伝達関数H3のゲイン|H3|-周波数特性が示されている。図中の実線は補助コンデンサーCas2がない場合のゲイン−周波数特性であり、破線は補助コンデンサーCas2がある場合のゲイン−周波数特性である。本実施例においても、補助コンデンサーを設けない場合は、配線ケーブル150のインダクタンス(Lc)等によって現れる共振ピークの周波数fxがキャリア周波数fcと一致(あるいは接近)するものと考える。また前述した例と同様に、補助コンデンサーを設けない場合は、キャリア周波数fcにおけるゲインが−20db、すなわちキャリアリップルが10Vppであったとする。図示されるように、補助コンデンサーCas2を設けた配線ケーブル150を使用することで、共振周波数をfxからdfだけ低くすることができる。ただし、dfは式(6)の関係から、Cas2の容量値の大きさに応じて決まる値である。また、第2実施例においても第1実施例と同様に、共振ピークをずらす必要があるか否か、ずらす場合にはどの程度ずらすかと言ったことは、配線ケーブル150毎に決まっている。補助コンデンサーCas2は、最終的には式(4)や式(6)等を用いて、キャリアリップルすなわちキャリア周波数fcにおけるゲイン|H3|が目標値以内となるように、容量値を選定し、配線ケーブル150に組み込んでおく。もちろん第2実施例においても、共振ピークがキャリア周波数fcから十分に離れているような配線ケーブル150については、補助コンデンサーCas2を設ける必要はない。   FIG. 11C shows the gain | H3 | -frequency characteristic of the transfer function H3. The solid line in the figure is the gain-frequency characteristic when there is no auxiliary capacitor Cas2, and the broken line is the gain-frequency characteristic when there is the auxiliary capacitor Cas2. Also in this embodiment, when no auxiliary capacitor is provided, it is considered that the frequency fx of the resonance peak that appears due to the inductance (Lc) of the wiring cable 150 coincides (or approaches) the carrier frequency fc. Similarly to the example described above, when the auxiliary capacitor is not provided, it is assumed that the gain at the carrier frequency fc is −20 db, that is, the carrier ripple is 10 Vpp. As shown in the figure, the resonance frequency can be lowered from fx by df by using the wiring cable 150 provided with the auxiliary capacitor Cas2. However, df is a value determined according to the magnitude of the capacitance value of Cas2 from the relationship of Expression (6). Also in the second embodiment, as in the first embodiment, whether or not the resonance peak needs to be shifted and how much it is shifted in the case of shifting is determined for each wiring cable 150. For the auxiliary capacitor Cas2, the capacitance value is finally selected using the equations (4) and (6) so that the carrier ripple, that is, the gain | H3 | at the carrier frequency fc is within the target value. It is incorporated in the cable 150. Of course, also in the second embodiment, it is not necessary to provide the auxiliary capacitor Cas2 for the wiring cable 150 whose resonance peak is sufficiently away from the carrier frequency fc.

このようにすることで、どのような配線ケーブル150が接続された場合でも、アクチュエーター116に印加される駆動信号にキャリアリップルが重畳することを回避することが可能となる。   In this way, it is possible to avoid the carrier ripple from being superimposed on the drive signal applied to the actuator 116 no matter what wiring cable 150 is connected.

F.液体噴射型印刷装置(プリンター):
図12は、本実施例の容量性負荷駆動回路を用いた液体噴射型印刷装置の一実施形態を示す概略図である。図12(a)は概略構成正面図である。図12(b)は液体噴射ヘッド近傍の平面図である。
F. Liquid jet printer (printer):
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a liquid jet printing apparatus using the capacitive load driving circuit of the present embodiment. FIG. 12A is a schematic configuration front view. FIG. 12B is a plan view of the vicinity of the liquid jet head.

本実施例の液体噴射型印刷装置は、上記実施例に記載の容量性負荷駆動回路(図示せず)と、液体供給チューブを介して液体を供給する液体タンク(図示せず)と、液体タンクから供給された液体が流入する液体室(図示せず)と、容量性負荷であるアクチュエーター(図示せず)と、液体室に流入された液体を噴射する噴射ノズルとを有する複数の液体噴射ヘッド(噴射ユニット)2と、を備えている。液体噴射型印刷装置は、駆動信号がアクチュエーターに印加されることによって、液体室に流入された液体を噴射ノズルから噴射する。   The liquid jet printing apparatus according to this embodiment includes a capacitive load driving circuit (not shown) described in the above embodiment, a liquid tank (not shown) for supplying liquid via a liquid supply tube, and a liquid tank. A plurality of liquid ejecting heads having a liquid chamber (not shown) into which the liquid supplied from the liquid flows in, an actuator (not shown) as a capacitive load, and an ejection nozzle that ejects the liquid that has flowed into the liquid chamber (Injection unit) 2. The liquid ejection type printing apparatus ejects the liquid that has flowed into the liquid chamber from the ejection nozzles when a drive signal is applied to the actuator.

液体噴射型印刷装置のうち、液体噴射ノズルの形成された液体噴射ヘッド2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。   Among the liquid ejecting printing apparatuses, those that place the liquid ejecting head 2 on which the liquid ejecting nozzles are formed on a moving body called a carriage and move it in a direction intersecting the transport direction of the print medium are generally “multi-pass printing apparatuses”. It is called. On the other hand, what is capable of printing in a so-called one pass by arranging a long liquid jet head in a direction crossing the conveyance direction of the printing medium is generally called a “line head type printing apparatus”.

図12(a)中の符号2は、印刷媒体1の搬送ライン上方に設けられた複数の液体噴射ヘッドであり、印刷媒体搬送方向に2列になるようにかつ印刷媒体搬送方向と交差する方向に並べて配設されて、夫々、ヘッド固定プレート11に固定されている。各液体噴射ヘッド2の最下面には、多数のノズルが形成されており、この面がノズル面と呼ばれている。ノズルは、図12(b)に示すように、噴射する液体の色毎に、印刷媒体搬送方向と交差する方向に列状に配設されており、その列をノズル列とし、その列方向をノズル列方向とする。そして、印刷媒体搬送方向と交差する方向に配設された全ての液体噴射ヘッド2のノズル列によって、印刷媒体1の搬送方向と交差する方向の幅全長に及ぶラインヘッドが形成されている。印刷媒体1は、これらの液体噴射ヘッド2のノズル面の下方を通過するときに、ノズル面に形成されている多数のノズルから液体が噴射され、印刷が行われる。   Reference numeral 2 in FIG. 12A denotes a plurality of liquid ejecting heads provided above the conveyance line of the print medium 1, and a direction so as to form two rows in the print medium conveyance direction and intersect the print medium conveyance direction. Are arranged side by side and fixed to the head fixing plate 11, respectively. A large number of nozzles are formed on the lowermost surface of each liquid jet head 2, and this surface is called a nozzle surface. As shown in FIG. 12 (b), the nozzles are arranged in a row in the direction intersecting the print medium transport direction for each color of the liquid to be ejected. The nozzle row direction. A line head that extends over the entire length in the direction intersecting the transport direction of the print medium 1 is formed by the nozzle rows of all the liquid jet heads 2 arranged in the direction intersecting the print medium transport direction. When the print medium 1 passes below the nozzle surfaces of these liquid ejecting heads 2, printing is performed by ejecting liquid from a large number of nozzles formed on the nozzle surfaces.

液体噴射ヘッド2には、例えばイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のインクなどの液体が、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供給される。そして、各液体噴射ヘッド2に形成されているノズルから同時に必要箇所に必要量の液体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。これを色毎に行うことにより、搬送部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。   For example, liquids such as yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) inks are supplied to the liquid ejecting head 2 from liquid tanks of respective colors (not shown) through liquid supply tubes. Supplied. Then, a small amount of liquid is output onto the print medium 1 by ejecting a necessary amount of liquid from a nozzle formed in each liquid ejecting head 2 to a necessary portion at the same time. By performing this for each color, it is possible to perform printing in a so-called one pass only by passing the print medium 1 conveyed by the conveyance unit once.

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、ノズルアクチュエーター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。   As a method of ejecting liquid from each nozzle of the liquid ejecting head, there are an electrostatic method, a piezo method, a film boiling liquid ejecting method, and the like. In this embodiment, the piezo method is used. In the piezo method, when a drive signal is given to a piezoelectric element that is a nozzle actuator, the diaphragm in the cavity is displaced to cause a pressure change in the cavity, and a droplet is ejected from the nozzle by the pressure change. . The droplet ejection amount can be adjusted by adjusting the peak value of the drive signal and the voltage increase / decrease slope.

図12(b)に示したように、ラインヘッド型印刷装置には複数の液体噴射ヘッドが用意されている。容量性負荷駆動回路と複数の液体噴射ヘッドは、それぞれ前述した配線ケーブル150で接続される。ただし、複数の液体噴射ヘッドは印刷媒体の搬送方向と交差する方向に長尺に配置されている為、容量性負荷駆動回路と複数の液体噴射ヘッドとを接続する各々の配線ケーブル150は、液体噴射ヘッドと容量性負荷駆動回路と位置関係によって、それぞれ適した長さのものが用意される。   As shown in FIG. 12B, the line head type printing apparatus is provided with a plurality of liquid jet heads. The capacitive load driving circuit and the plurality of liquid jet heads are connected to each other by the wiring cable 150 described above. However, since the plurality of liquid ejecting heads are long in the direction intersecting with the conveyance direction of the print medium, each wiring cable 150 connecting the capacitive load driving circuit and the plurality of liquid ejecting heads is liquid. Depending on the positional relationship between the ejection head and the capacitive load drive circuit, a suitable length is prepared.

すると、前述した理由から、複数の液体噴射ヘッドのうちの少なくとも一部は、ケーブルの長さによっては大きなキャリアリップルが重畳する可能性が生じる。その結果、液体噴射型印刷装置において、適切な液滴吐出制御が困難になり、印刷物の画質が低下する虞が発生する。   Then, for the reasons described above, at least some of the plurality of liquid ejecting heads may possibly have a large carrier ripple depending on the length of the cable. As a result, in the liquid jet printing apparatus, appropriate droplet discharge control becomes difficult, and the image quality of the printed matter may be deteriorated.

このような場合においても、本実施例によれば、配線ケーブルのインダクタンス成分と容量性負荷(液体噴射ヘッド)との間の共振周波数をキャリア周波数からずらし、キャリアリップルが重畳することを回避することができるため、複数のアクチュエーターを意図した駆動信号で駆動することができる。その結果、印刷物の画質の低下を回避することが可能となる。尚、本実施例は、静電方式にも適用可能である。   Even in such a case, according to the present embodiment, the resonance frequency between the inductance component of the wiring cable and the capacitive load (liquid ejecting head) is shifted from the carrier frequency to avoid the carrier ripple from being superimposed. Therefore, a plurality of actuators can be driven with an intended drive signal. As a result, it is possible to avoid a decrease in the image quality of the printed material. This embodiment can also be applied to an electrostatic system.

以上、各種実施例の容量性負荷駆動回路について説明したが、本発明は上記すべての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で、電力効率が良く小型化の電子機器を提供することができる。また、インクジェットプリンターに搭載されて、インクを噴射する噴射ノズルを駆動するための容量性負荷駆動回路に対しても、本発明を好適に適用することが可能である。   Although the capacitive load drive circuits of various embodiments have been described above, the present invention is not limited to all the embodiments described above, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention. For example, by applying the capacitive load driving circuit of this embodiment to various electronic devices including medical devices such as a fluid ejection device used for forming a microcapsule containing a medicine or a nutrient, power efficiency is improved. A miniaturized electronic device can be provided. The present invention can also be suitably applied to a capacitive load driving circuit that is mounted on an ink jet printer and drives an ejection nozzle that ejects ink.

100…液体噴射装置 110…噴射ユニット 111…噴射ノズル 112…液体通路管 113…フロントブロック 114…リアブロック 115…液体室 116…アクチュエーター(容量性負荷) 120…供給ポンプ 121…チューブ 122…チューブ 123…液体タンク 130…制御ユニット 150…配線ケーブル 152…コネクター 154…コネクター 200…容量性負荷駆動回路 210…駆動波形信号発生回路 230…変調回路 240…デジタル電力増幅器 250…平滑フィルター。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Liquid injection apparatus 110 ... Injection unit 111 ... Injection nozzle 112 ... Liquid passage pipe 113 ... Front block 114 ... Rear block 115 ... Liquid chamber 116 ... Actuator (capacitive load) 120 ... Supply pump 121 ... Tube 122 ... Tube 123 ... Liquid tank 130 ... Control unit 150 ... Wiring cable 152 ... Connector 154 ... Connector 200 ... Capacitive load drive circuit 210 ... Drive waveform signal generation circuit 230 ... Modulation circuit 240 ... Digital power amplifier 250 ... Smooth filter.

Claims (5)

ノズルに接続された液体室の容積を変更するための容量性負荷と、
記容量性負荷を駆動するための駆動信号を生成する容量性負荷駆動回路と、
前記容量性負荷と前記容量性負荷駆動回路とを接続するための配線ケーブルと、
前記配線ケーブルと並列に設けられたコンデンサーと、を備え、
記容量性負荷駆動回路は、
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して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してパルス波状の電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増幅器と、
前記パルス波状の電力増幅変調信号を平滑化することによって前記駆動信号を生成する平滑フィルターと、を有し、
前記配線ケーブルは、前記平滑フィルターと前記容量性負荷とを接続可能であり、
前記平滑フィルター側に接続される第一端子及び第二端子と、
前記容量性負荷と前記第一端子とを接続する第三端子と、
前記容量性負荷と前記第二端子とを接続する第四端子と、を有し、
前記コンデンサーは、前記第一端子と前記第三端子との間、又は前記第二端子と前記第四端子との間の少なくとも一方に設けられている、液体噴射装置。
A capacitive load to change the volume of the liquid chamber connected to the nozzle;
And the capacitive load driving circuit for generating drive signals for driving the pre-Symbol capacitive load,
A wiring cable for connecting the capacitive load and the capacitive load drive circuit;
A capacitor provided in parallel with the wiring cable ,
Before Symbol capacitive load driving circuit,
A drive waveform signal generating circuit for generating a drive waveform signal which is a reference of the drive signal;
A modulation circuit that generates a modulation signal by pulse-modulating the drive waveform signal;
A digital power amplifier that amplifies the modulated signal to generate a pulsed power amplified modulated signal;
A smoothing filter that generates the drive signal by smoothing the pulse-wave-shaped power amplification modulation signal ;
The wiring cable can connect the smoothing filter and the capacitive load,
A first terminal and a second terminal connected to the smoothing filter side;
A third terminal connecting the capacitive load and the first terminal;
A fourth terminal connecting the capacitive load and the second terminal;
The capacitor is a liquid ejecting apparatus provided between at least one of the first terminal and the third terminal or between the second terminal and the fourth terminal .
ノズルに接続された液体室の容積を変更するための容量性負荷と、
前記容量性負荷を駆動するための駆動信号を生成する容量性負荷駆動回路と、
コンデンサーを有し、前記容量性負荷と前記容量性負荷駆動回路とを接続するための配線ケーブルと、を備え、
前記容量性負荷駆動回路は、
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して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してパルス波状の電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増幅器と、
前記パルス波状の電力増幅変調信号を平滑化することによって前記駆動信号を生成する平滑フィルターと、を有し、
前記配線ケーブルは、前記平滑フィルターと前記容量性負荷とを接続可能であり、
記配線ケーブルに設けられるコンデンサーは、前記配線ケーブルのインダクタンス値又はインピーダンス値に応じた容量のコンデンサーである、液体噴射装置。
A capacitive load to change the volume of the liquid chamber connected to the nozzle;
A capacitive load drive circuit for generating a drive signal for driving the capacitive load;
A capacitor having a capacitor, and a wiring cable for connecting the capacitive load and the capacitive load driving circuit,
The capacitive load driving circuit includes:
A drive waveform signal generating circuit for generating a drive waveform signal which is a reference of the drive signal;
A modulation circuit that generates a modulation signal by pulse-modulating the drive waveform signal;
A digital power amplifier that amplifies the modulated signal to generate a pulsed power amplified modulated signal;
A smoothing filter that generates the drive signal by smoothing the pulse-wave-shaped power amplification modulation signal;
The wiring cable can connect the smoothing filter and the capacitive load,
Condenser provided before Symbol wiring cables, Ru condenser der of capacity according to the inductance value or the impedance value of the wiring cable, a liquid ejecting apparatus.
ノズルに接続された液体室の容積を変更するための容量性負荷と、
前記容量性負荷を駆動するための駆動信号を生成する容量性負荷駆動回路と、
コンデンサーを有し、前記容量性負荷と前記容量性負荷駆動回路とを接続するための配線ケーブルと、を備え、
前記容量性負荷駆動回路は、
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して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してパルス波状の電力増幅変調信号を生成するデジタル電力増幅器と、
前記パルス波状の電力増幅変調信号を平滑化することによって前記駆動信号を生成する平滑フィルターと、を有し、
前記配線ケーブルは、前記平滑フィルターと前記容量性負荷とを接続可能であり、
記配線ケーブルに設けられるコンデンサーは、前記配線ケーブルの長さに応じた容量のコンデンサーである液体噴射装置。
A capacitive load to change the volume of the liquid chamber connected to the nozzle;
A capacitive load drive circuit for generating a drive signal for driving the capacitive load;
A capacitor having a capacitor, and a wiring cable for connecting the capacitive load and the capacitive load driving circuit,
The capacitive load driving circuit includes:
A drive waveform signal generating circuit for generating a drive waveform signal which is a reference of the drive signal;
A modulation circuit that generates a modulation signal by pulse-modulating the drive waveform signal;
A digital power amplifier that amplifies the modulated signal to generate a pulsed power amplified modulated signal;
A smoothing filter that generates the drive signal by smoothing the pulse-wave-shaped power amplification modulation signal;
The wiring cable can connect the smoothing filter and the capacitive load,
Condenser provided before Symbol wire cable is a condenser capacity corresponding to the length of the connection cable, the liquid ejecting apparatus.
請求項1〜のいずれか一項に記載の液体噴射装置を有する印刷装置。 The printing apparatus which has a liquid ejecting apparatus as described in any one of Claims 1-3 . 請求項1〜のいずれか一項に記載の液体噴射装置を有する医療機器。 A medical device comprising the liquid ejecting apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
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