JP6103098B2 - Liquid ejection control unit for fluid ejection 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印加して駆動する容量性負荷駆動装置に関し、容量性負荷をアクチュエーターとし、当該アクチュエーターに駆動信号を印加して液体を噴射する液体噴射装置に好適なものである。   The present invention relates to a capacitive load driving device that drives by applying a driving signal to a capacitive load such as a piezoelectric element, and a liquid ejecting apparatus that ejects liquid by applying a driving signal to the actuator using the capacitive load as an actuator. It is suitable for.

例えば所定の電圧波形からなる駆動波形信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して容量性負荷からなるアクチュエーターへの駆動信号とする場合、駆動波形信号を変調部でパルス変調して変調信号とし、その変調信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して電力増幅変調信号とし、その電力増幅変調信号を平滑フィルターで平滑化して駆動信号としている。   For example, when a drive waveform signal having a predetermined voltage waveform is amplified by a digital power amplifier circuit and used as a drive signal to an actuator consisting of a capacitive load, the drive waveform signal is pulse-modulated by a modulation unit to obtain a modulation signal. The modulated signal is power amplified by a digital power amplifier circuit to obtain a power amplified modulated signal, and the power amplified modulated signal is smoothed by a smoothing filter to be a drive signal.

駆動信号の波形が重要な場合、当該駆動信号の位相を進めて帰還信号とし、減算部で得られた帰還信号と駆動波形信号との差分値を変調部への入力信号とすることがある。例えば下記特許文献１では、２次のローパスフィルターからなる平滑フィルターの出力、つまり駆動信号を第１帰還信号として帰還すると共に、デジタル電力増幅回路の出力、つまり電力増幅変調信号を１次のローパスフィルターに通し、それを第２帰還信号として帰還するようにしている。１次のローパスフィルターは２次のローパスフィルターよりも位相が進んでいるので、この位相進み成分により駆動信号の波形を補償しようとしている。なお、変調部によるパルス変調の周波数を変調周波数、或いはキャリア周波数と呼んでいる。   When the waveform of the drive signal is important, the phase of the drive signal may be advanced to be a feedback signal, and a difference value between the feedback signal obtained by the subtraction unit and the drive waveform signal may be used as an input signal to the modulation unit. For example, in Patent Document 1 below, the output of a smoothing filter composed of a secondary low-pass filter, that is, the drive signal is fed back as the first feedback signal, and the output of the digital power amplifier circuit, that is, the power amplification modulation signal is fed back to the primary low-pass filter. And is fed back as a second feedback signal. Since the phase of the primary low-pass filter is more advanced than that of the secondary low-pass filter, an attempt is made to compensate the waveform of the drive signal by this phase advance component. Note that the frequency of pulse modulation by the modulation unit is called a modulation frequency or a carrier frequency.

特開２００５−３２９７１０号公報JP 2005-329710 A

しかしながら、前記特許文献１で位相を進めて帰還しているのは、アクチュエーターに印加される駆動信号ではなく、デジタル電力増幅回路の出力である電力増幅変調信号であることから、駆動信号の波形を十分に補償することができない。
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、駆動信号の波形を十分に補償することが可能な容量性負荷駆動装置、液体噴射装置を提供することを目的とするものである。 However, in Patent Document 1, it is not the drive signal applied to the actuator but the power amplification modulation signal that is the output of the digital power amplification circuit that feeds back the phase. It cannot be fully compensated.
The present invention has been developed by paying attention to these problems, and an object thereof is to provide a capacitive load driving device and a liquid ejecting device capable of sufficiently compensating the waveform of a driving signal. It is.

上記諸問題を解決するため、本発明の容量性負荷駆動装置は、駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成部と、前記駆動波形信号と２つの帰還信号との差分信号を出力する減算部と、前記差分信号をパルス変調して変調信号とする変調部と、前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とするデジタル電力増幅回路と、インダクタ及びコンデンサーで構成され且つ前記電力増幅変調信号を平滑化して容量性負荷の駆動信号とする平滑フィルターと、前記駆動信号を減算部への第１帰還信号とする第１帰還回路と、前記駆動信号の位相を進めて前記減算部への第２帰還信号とする第２帰還回路とを備えたことを特徴とするものである。   In order to solve the above problems, a capacitive load driving device of the present invention includes a driving waveform signal generating unit that generates a driving waveform signal, and a subtracting unit that outputs a difference signal between the driving waveform signal and two feedback signals. A modulation unit that performs pulse modulation on the differential signal to form a modulation signal, a digital power amplification circuit that amplifies the modulation signal to power amplify the modulation signal, an inductor and a capacitor, and A smoothing filter that smoothes the drive signal of the capacitive load, a first feedback circuit that uses the drive signal as a first feedback signal to the subtractor, and a second signal that advances the phase of the drive signal to the subtractor. And a second feedback circuit as a feedback signal.

この容量性負荷駆動装置によれば、減算部から出力される駆動波形信号と２つの帰還信号との差分信号をパルス変調して変調信号とし、変調信号をデジタル電力増幅回路で電力増幅して電力増幅変調信号とし、電力増幅変調信号を平滑フィルターで平滑化して容量性負荷の駆動信号とするにあたり、駆動信号そのものを第１帰還信号として減算部に帰還すると共に、駆動信号の位相を進めて第２帰還信号として減算部に帰還することにより、駆動信号の比例・微分フィードバックが可能となり、駆動信号の波形を十分に補償することができる。   According to this capacitive load driving device, the differential signal between the drive waveform signal output from the subtracting unit and the two feedback signals is pulse-modulated into a modulation signal, and the modulation signal is amplified by the digital power amplifier circuit to generate power. When the amplified modulated signal and the power amplified modulated signal are smoothed by a smoothing filter to be a capacitive load drive signal, the drive signal itself is fed back to the subtractor as a first feedback signal, and the phase of the drive signal is advanced and By feeding back to the subtraction unit as two feedback signals, proportional / differential feedback of the drive signal becomes possible, and the waveform of the drive signal can be sufficiently compensated.

また、前記平滑フィルターのコンデンサーに接続する電流検出器をさらに備え、前記第２帰還回路は、前記電流検出器の出力を前記第２帰還信号としてもよい。
この容量性負荷駆動装置によれば、電圧信号からなる駆動信号に対し、当該駆動信号よりも位相の進んだ平滑フィルターのコンデンサーの電流を第２帰還信号として減算部に帰還することができるので、簡易な構成にして駆動信号の波形を十分に補償することができる第２帰還信号を帰還することができる。 Further, a current detector connected to a capacitor of the smoothing filter may be further provided, and the second feedback circuit may use the output of the current detector as the second feedback signal.
According to this capacitive load driving device, the current of the capacitor of the smoothing filter having a phase advanced from the driving signal can be fed back to the subtracting unit as the second feedback signal with respect to the driving signal consisting of the voltage signal. It is possible to feed back the second feedback signal that can be sufficiently compensated for the waveform of the drive signal with a simple configuration.

また、前記平滑フィルターの出力側に接続する当該平滑フィルターのコンデンサーよりも容量の小さい第２コンデンサーと、当該第２コンデンサーに接続する電流検出器とをさらに備え、前記第２帰還回路は、前記電流検出器の出力を前記第２帰還信号としてもよい。
この容量性負荷駆動装置によれば、電圧信号からなる駆動信号に対し、当該駆動信号よりも位相の進んだ平滑フィルターのコンデンサーの電流を第２帰還信号として減算部に帰還することができるので、駆動信号の波形を十分に補償することができる第２帰還信号を帰還することができると共に、容量の小さい、即ちインピーダンスの大きい第２コンデンサーを用いることで電力損失を小さくすることができる。 A second capacitor having a smaller capacity than a capacitor of the smoothing filter connected to the output side of the smoothing filter; and a current detector connected to the second capacitor, wherein the second feedback circuit includes the current The output of the detector may be the second feedback signal.
According to this capacitive load driving device, the current of the capacitor of the smoothing filter having a phase advanced from the driving signal can be fed back to the subtracting unit as the second feedback signal with respect to the driving signal consisting of the voltage signal. The second feedback signal that can sufficiently compensate the waveform of the drive signal can be fed back, and the power loss can be reduced by using the second capacitor having a small capacitance, that is, a large impedance.

また、前記駆動波形信号生成部と減算部との間に介装され、駆動する容量性負荷の数によって前記平滑フィルター及び前記容量性負荷の静電容量の周波数特性が変化しても所望する駆動信号を得ることができる逆フィルターをさらに備えてもよい。
この容量性負荷駆動装置によれば、駆動する容量性負荷の数に応じて逆フィルターで駆動波形信号を補正することにより、第１帰還信号による駆動信号の補償を軽減することができ、これにより減算部から駆動信号までのオープンループ特性のゲイン余裕、位相余裕を大きくして容量性負荷駆動装置をより安定して動作させることができる。 In addition, the drive is interposed between the drive waveform signal generation unit and the subtraction unit, and the desired drive is performed even if the frequency characteristics of the capacitance of the smoothing filter and the capacitive load change depending on the number of capacitive loads to be driven. An inverse filter that can obtain a signal may be further provided.
According to this capacitive load driving device, the compensation of the driving signal by the first feedback signal can be reduced by correcting the driving waveform signal with an inverse filter in accordance with the number of the capacitive loads to be driven. The capacitive load driving device can be operated more stably by increasing the gain margin and phase margin of the open loop characteristics from the subtracting section to the drive signal.

また、前記変調部は、前記減算部の差分信号と三角波信号との比較によって前記変調信号に変換する比較部を備えてもよい。
この容量性負荷駆動装置によれば、簡易な構成により変調信号を得ることができる。
また、前記変調部は、積分部と、前記積分部の出力を前記変調信号に変換する比較部とを備え、前記積分部は、前記減算部の差分信号と前記変調信号との差分を積分して出力する構成としてもよい。
この容量性負荷駆動装置によれば、変調信号を帰還することにより、駆動信号の波形精度をより向上させることができる。 The modulation unit may include a comparison unit that converts the difference signal of the subtraction unit and the triangular wave signal into the modulation signal.
According to this capacitive load driving device, a modulation signal can be obtained with a simple configuration.
The modulation unit includes an integration unit and a comparison unit that converts the output of the integration unit into the modulation signal, and the integration unit integrates a difference between the difference signal of the subtraction unit and the modulation signal. May be configured to output.
According to this capacitive load drive device, the waveform accuracy of the drive signal can be further improved by feeding back the modulation signal.

また、前記変調部は、積分部と、前記積分部の出力を前記変調信号に変換する比較部とを備え、前記積分部は、前記減算部の差分信号と前記電力増幅変調信号との差分を積分して出力する構成としてもよい。
この容量性負荷駆動装置によれば、位相遅れのない電力増幅変調信号を帰還することにより容量性負荷駆動装置を安定して動作させることができる。また、デジタル電力増幅回路の電源電圧の変動を含んだ電力増幅変調信号を帰還するため、デジタル電力増幅回路の電源電圧の変動を補償して、駆動信号の波形精度をより向上させることができる。 The modulation unit includes an integration unit and a comparison unit that converts the output of the integration unit into the modulation signal. The integration unit calculates a difference between the difference signal of the subtraction unit and the power amplification modulation signal. It is good also as a structure which integrates and outputs.
According to this capacitive load driving device, the capacitive load driving device can be stably operated by feeding back the power amplification modulation signal without phase delay. Further, since the power amplification modulation signal including the fluctuation of the power supply voltage of the digital power amplification circuit is fed back, the fluctuation of the power supply voltage of the digital power amplification circuit can be compensated, and the waveform accuracy of the drive signal can be further improved.

また、本発明の液体噴射装置は、前述した容量性負荷駆動装置を用いて前記容量性負荷であるアクチュエーターを駆動することによって、液体を噴射する液体噴射装置である。
この液体噴射装置によれば、容量性負荷であるアクチュエーターの駆動信号の波形を十分に補償することができ、より精度の高い液体噴射が可能となる。 The liquid ejecting apparatus of the present invention is a liquid ejecting apparatus that ejects liquid by driving an actuator that is the capacitive load using the capacitive load driving device described above.
According to this liquid ejecting apparatus, the waveform of the drive signal of the actuator, which is a capacitive load, can be sufficiently compensated, and more accurate liquid ejecting is possible.

本発明の容量性負荷駆動装置を用いたインクジェットプリンターの第１実施形態を示す概略構成正面図である。1 is a schematic front view showing a first embodiment of an ink jet printer using a capacitive load driving device of the present invention. 図１のインクジェットプリンターに用いられるインクジェットヘッド近傍の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the vicinity of an inkjet head used in the inkjet printer of FIG. 1. 図１のインクジェットプリンターの制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control apparatus of the inkjet printer of FIG. 容量性負荷からなるアクチュエーターの駆動信号の説明図である。It is explanatory drawing of the drive signal of the actuator which consists of capacitive loads. スイッチングコントローラーのブロック図である。It is a block diagram of a switching controller. アクチュエーター駆動回路の第１実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 1st Example of an actuator drive circuit. 図６の変調部のブロック図である。It is a block diagram of the modulation part of FIG. 図６のデジタル電力増幅回路のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of the digital power amplifier circuit of FIG. 6. 図６の駆動回路の作用の説明図であり、（ａ）は周波数特性図、（ｂ）はオープンループ特性図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of the drive circuit of FIG. 6, (a) is a frequency characteristic diagram, and (b) is an open loop characteristic diagram. 帰還回路を設けない場合の駆動回路の周波数特性図である。It is a frequency characteristic figure of a drive circuit when not providing a feedback circuit. 図６の第２帰還回路がない場合の作用の説明図であり、（ａ）は周波数特性図、（ｂ）はオープンループ特性図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of an operation when the second feedback circuit of FIG. 6 is not provided, in which (a) is a frequency characteristic diagram and (b) is an open loop characteristic diagram. アクチュエーター駆動回路の第２実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd Example of an actuator drive circuit. アクチュエーター駆動回路の第３実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd Example of an actuator drive circuit. 図１３の駆動回路の作用の説明図であり、（ａ）は周波数特性図、（ｂ）はオープンループ特性図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of the operation of the drive circuit of FIG. 13, (a) is a frequency characteristic diagram, and (b) is an open loop characteristic diagram. アクチュエーター駆動回路の第４実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 4th Example of an actuator drive circuit. アクチュエーター駆動回路の第５実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 5th Example of an actuator drive circuit. アクチュエーター駆動回路の第６実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 6th Example of an actuator drive circuit. アクチュエーター駆動回路の第７実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 7th Example of an actuator drive circuit. アクチュエーター駆動回路の第８実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 8th Example of an actuator drive circuit. アクチュエーター駆動回路の第９実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 9th Example of an actuator drive circuit. 本発明の容量性負荷駆動装置を用いた液体噴射装置の第２実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 2nd Embodiment of the liquid ejecting apparatus using the capacitive load drive device of this invention. 図２１の液体噴射部の断面図である。It is sectional drawing of the liquid-injection part of FIG. 図２１の液体噴射装置の制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control apparatus of the liquid ejecting apparatus of FIG. 容量性負荷からなるアクチュエーターの駆動信号の説明図である。It is explanatory drawing of the drive signal of the actuator which consists of capacitive loads. 本発明の容量性負荷駆動装置を用いた液体噴射装置の第３実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 3rd Embodiment of the liquid ejecting apparatus using the capacitive load drive device of this invention. 図２５の脈動発生機構の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the pulsation generation | occurrence | production mechanism of FIG. 図２５の液体噴射装置の制御装置のブロック図である。FIG. 26 is a block diagram of a control device of the liquid ejecting apparatus in FIG. 25. 容量性負荷からなるアクチュエーターの駆動信号の説明図である。It is explanatory drawing of the drive signal of the actuator which consists of capacitive loads.

次に、本発明の容量性負荷駆動装置の第１実施形態として、インクジェットプリンターに適用されたものについて説明する。
図１は、本実施形態のインクジェットプリンターの概略構成図であり、図１において、印刷媒体１は、図の左から右に向けて矢印方向に搬送され、その搬送途中の印刷領域で印刷される、ラインヘッド型インクジェットプリンターである。 Next, a capacitive load driving device according to a first embodiment of the present invention applied to an ink jet printer will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ink jet printer according to the present embodiment. In FIG. 1, a print medium 1 is transported in the direction of an arrow from the left to the right in the diagram, and is printed in a print area in the middle of the transport. A line head type ink jet printer.

図１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インクジェットヘッドであり、印刷媒体搬送方向に２列になるように且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７に固定されている。各インクジェットヘッド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２に示すように、噴射するインクの色毎に、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呼んだり、その列方向をノズル列方向と呼んだりする。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インクジェットヘッド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。   Reference numeral 2 in FIG. 1 denotes a plurality of inkjet heads provided above the conveyance line of the print medium 1, arranged in two rows in the print medium conveyance direction and arranged in a direction intersecting the print medium conveyance direction. Each of them is fixed to the head fixing plate 7. A large number of nozzles are formed on the lowermost surface of each inkjet head 2, and this surface is called a nozzle surface. As shown in FIG. 2, the nozzles are arranged in rows in the direction intersecting the print medium conveyance direction for each color of the ejected ink, and the rows are called nozzle rows, or the row directions are nozzles. Sometimes called the row direction. Then, a line head extending 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 inkjet heads 2 arranged in the direction intersecting the print medium transport direction.

インクジェットヘッド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色のインクが、図示しないインクタンクからインク供給チューブを介して供給される。そして、インクジェットヘッド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インクを噴射することにより、印刷媒体１上に微小なドットを形成する。これを各色毎に行うことにより、搬送部４で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、１パスによる印刷を行うことができる。本実施形態では、インクジェットヘッド２のノズルからインクを噴射する方法としてピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、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、圧力室内の振動板が変位して圧力室内の容積が変化し、そのときに生じる圧力変化によって圧力室内のインク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インクの噴射量を調整することが可能となる。なお、本発明は、ピエゾ方式以外のインク噴射方法にも、同様に適用可能である。   For example, four colors of ink of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are supplied to the inkjet head 2 from an ink tank (not shown) via an ink supply tube. Then, a small amount of ink is formed on the print medium 1 by simultaneously ejecting a necessary amount of ink from a nozzle formed on the inkjet head 2 to a necessary location. By performing this for each color, printing by one pass can be performed only by passing the print medium 1 conveyed by the conveyance unit 4 once. In the present embodiment, a piezo method is used as a method of ejecting ink from the nozzles of the inkjet head 2. In the piezo method, when a drive signal is given to a piezoelectric element that is an actuator, the diaphragm in the pressure chamber is displaced to change the volume in the pressure chamber, and the ink in the pressure chamber is ejected from the nozzle by the pressure change that occurs at that time. That's it. The ink ejection amount can be adjusted by adjusting the peak value of the drive signal and the voltage increase / decrease slope. The present invention can be similarly applied to ink ejection methods other than the piezo method.

インクジェットヘッド２の下方には、印刷媒体１を搬送方向に搬送するための搬送部４が設けられている。搬送部４は、駆動ローラー８及び従動ローラー９に搬送ベルト６を巻回して構成され、駆動ローラー８には図示しない電動モーターが接続されている。また、搬送ベルト６の内側には、当該搬送ベルト６の表面に印刷媒体１を吸着するための図示しない吸着装置が設けられている。この吸着装置には、例えば負圧によって印刷媒体１を搬送ベルト６に吸着する空気吸引装置や、静電気力で印刷媒体１を搬送ベルト６に吸着する静電吸着装置などが用いられる。従って、給紙ローラー５によって給紙部３から印刷媒体１を一枚だけ搬送ベルト６上に送給し、電動モーターによって駆動ローラー８を回転駆動すると、搬送ベルト６が印刷媒体搬送方向に回転され、吸着装置によって搬送ベルト６に印刷媒体１が吸着されて搬送される。この印刷媒体１の搬送中に、インクジェットヘッド２からインクを噴射して印刷を行う。印刷の終了した印刷媒体１は、搬送方向下流側の排紙部１０に排紙される。なお、前記搬送ベルト６には、例えばリニアエンコーダーなどで構成される印刷基準信号出力装置が取付けられており、この印刷基準信号出力装置から出力される要求解像度相当のパルス信号に応じて、後述する駆動回路から駆動信号をアクチュエーターに出力することで印刷媒体１上の所定位置に所定の色のインクを噴射し、そのドットによって印刷媒体１上に所定の画像を描画する。   Below the inkjet head 2, a transport unit 4 for transporting the print medium 1 in the transport direction is provided. The conveyance unit 4 is configured by winding a conveyance belt 6 around a driving roller 8 and a driven roller 9, and an electric motor (not shown) is connected to the driving roller 8. An adsorption device (not shown) for adsorbing the print medium 1 to the surface of the conveyance belt 6 is provided inside the conveyance belt 6. As this adsorption device, for example, an air suction device that adsorbs the print medium 1 to the conveyance belt 6 by negative pressure, an electrostatic adsorption device that adsorbs the print medium 1 to the conveyance belt 6 by electrostatic force, or the like is used. Accordingly, when only one sheet of the printing medium 1 is fed from the sheet feeding unit 3 to the conveying belt 6 by the sheet feeding roller 5 and the driving roller 8 is rotationally driven by the electric motor, the conveying belt 6 is rotated in the printing medium conveying direction. The print medium 1 is adsorbed to the conveyance belt 6 by the adsorption device and conveyed. While the printing medium 1 is being conveyed, printing is performed by ejecting ink from the inkjet head 2. The print medium 1 that has finished printing is discharged to the paper discharge unit 10 on the downstream side in the transport direction. The transport belt 6 is provided with a print reference signal output device composed of, for example, a linear encoder, and will be described later according to a pulse signal corresponding to the required resolution output from the print reference signal output device. By outputting a drive signal from the drive circuit to the actuator, ink of a predetermined color is ejected to a predetermined position on the print medium 1, and a predetermined image is drawn on the print medium 1 by the dots.

本実施形態のインクジェットプリンター内には、インクジェットプリンターを制御するための制御装置１１が設けられている。この制御装置１１は、図３に示すように、ホストコンピューター１２から入力された印刷データを読込み、その印刷データに基づいて印刷処理等の演算処理を実行するコンピューターシステムで構成される制御部１３を備える。また、制御装置１１は、前記給紙ローラー５に接続されている給紙ローラーモーター１４を駆動制御する給紙ローラーモータードライバー１５を備える。また、制御装置１１は、インクジェットヘッド２を駆動制御するヘッドドライバー１６と、前記駆動ローラー８に接続されている電動モーター１７を駆動制御する電動モータードライバー１８とを備えて構成される。   A control device 11 for controlling the ink jet printer is provided in the ink jet printer of the present embodiment. As shown in FIG. 3, the control device 11 includes a control unit 13 configured by a computer system that reads print data input from the host computer 12 and executes arithmetic processing such as print processing based on the print data. Prepare. Further, the control device 11 includes a paper feed roller motor driver 15 that drives and controls a paper feed roller motor 14 connected to the paper feed roller 5. The control device 11 includes a head driver 16 that drives and controls the inkjet head 2 and an electric motor driver 18 that drives and controls the electric motor 17 connected to the driving roller 8.

制御部１３は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１３ａを備える。また、制御部１３は、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）１３ｂと、ＣＰＵ１３ａ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）１３ｃを備えている。この制御部１３は、ホストコンピューター１２から印刷データ（画像データ）を入手すると、ＣＰＵ１３ａが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルからインクを噴射するか或いはどの程度のインクを噴射するかというノズル選択データ（駆動パルス選択データ）を算出する。そして、この印刷データや駆動パルス選択データ及び各種センサからの入力データに基づいて、給紙ローラーモータードライバー１５、ヘッドドライバー１６、電動モータードライバー１８に制御信号及び駆動信号を出力する。これらの制御信号及び駆動信号により、給紙ローラーモーター１４、電動モーター１７、インクジェットヘッド２内のアクチュエーターなどが夫々作動して、印刷媒体１の給紙及び搬送及び排紙、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１３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。   The control unit 13 includes a CPU (Central Processing Unit) 13a that executes various processes such as a printing process. The control unit 13 temporarily stores input print data or various data when executing the print data printing process or the like, or a RAM (Random Access Memory) that temporarily develops a program such as the printing process. ) 13b and a ROM (Read Only Memory) 13c composed of a nonvolatile semiconductor memory for storing a control program executed by the CPU 13a. When the control unit 13 obtains the print data (image data) from the host computer 12, the CPU 13a executes a predetermined process on the print data to eject ink from which nozzle or how much ink. Nozzle selection data (driving pulse selection data) as to whether to inject is calculated. Based on the print data, drive pulse selection data, and input data from various sensors, a control signal and a drive signal are output to the paper feed roller motor driver 15, head driver 16, and electric motor driver 18. By these control signals and drive signals, the paper feed roller motor 14, the electric motor 17, the actuator in the ink jet head 2, etc. are operated, respectively, to feed, convey and discharge the print medium 1, and to the print medium 1. A printing process is executed. Each component in the control unit 13 is electrically connected via a bus (not shown).

図４には、前記制御装置１１内のヘッドドライバー１６からインクジェットヘッド２に供給され、圧電素子からなるアクチュエーター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、中間電圧を中心に電圧が変化する信号とした。この駆動信号ＣＯＭは、アクチュエーターを駆動してインク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、駆動パルスＰＣＯＭの立上がり部分がノズルに連通する圧力室の容積を拡大してインクを引込む段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分が圧力室の容積を縮小してインクを押出す段階であり、インクを押出した結果、インクがノズルから噴射される。   FIG. 4 shows an example of a drive signal COM that is supplied from the head driver 16 in the control device 11 to the inkjet head 2 and drives an actuator made of a piezoelectric element. In the present embodiment, a signal whose voltage changes centering on the intermediate voltage is used. This drive signal COM is a time series connection of drive pulses PCOM as unit drive signals for driving the actuator to eject ink, and the rising portion of the drive pulse PCOM indicates the volume of the pressure chamber communicating with the nozzle. This is the stage of enlarging and drawing ink, and the falling portion of the drive pulse PCOM is the stage of reducing the volume of the pressure chamber to push out the ink. As a result of pushing out the ink, the ink is ejected from the nozzle.

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、インクの引込量や引込速度、インクの押出量や押出速度を変化させることができ、これによりインク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ができる。従って、複数の駆動パルスＰＣＯＭを時系列的に連結する場合でも、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ー１９に供給し、インクを噴射したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してアクチュエーター１９に供給し、インク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、インクが乾かないうちに複数のインクを同じ位置に着弾すると、実質的に大きなインク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、図４の左端の駆動パルスＰＣＯＭ１は、インクを引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、インクを噴射せずに、ノズルの増粘を抑制防止したりするのに用いられる。   By variously changing the voltage increase / decrease slope and peak value of the drive pulse PCOM consisting of this voltage trapezoidal wave, the ink drawing amount and drawing speed, the ink pushing amount and the pushing speed can be changed. Different sizes of dots can be obtained by changing the ejection amount. Therefore, even when a plurality of drive pulses PCOM are connected in time series, a single drive pulse PCOM is selected and supplied to the actuator 19 to eject ink, or a plurality of drive pulses PCOM are selected to select the actuator. By supplying to 19 and ejecting ink a plurality of times, dots of various sizes can be obtained. That is, if a plurality of inks are landed at the same position before the ink is dried, it is substantially the same as ejecting a large ink, and the size of the dots can be increased. By combining such techniques, it is possible to increase the number of gradations. Note that the drive pulse PCOM1 at the left end in FIG. 4 is not pushed out but only drawn in ink. This is called microvibration, and is used to suppress and prevent the increase in the viscosity of the nozzle without ejecting ink.

インクジェットヘッド２には、前記駆動信号ＣＯＭの他、前記図３の制御装置から制御信号として、印刷データに基づいて駆動パルスＰＣＯＭのうちどの駆動パルスＰＣＯＭを選択するかを示す駆動パルス選択特定データＳＩが入力されている。また、インクジェットヘッド２には、全ノズルにノズル選択データが入力された後に、駆動パルス選択特定データＳＩに基づいて駆動信号ＣＯＭとインクジェットヘッド２のアクチュエーターとを接続させるラッチ信号ＬＡＴ及びチャンネル信号ＣＨと、駆動パルス選択特定データＳＩをシリアル信号としてインクジェットヘッド２に送信するためのクロック信号ＳＣＫとが入力されている。なお、これ以後、アクチュエーター１９を駆動する駆動信号の最小単位を駆動パルスＰＣＯＭとし、駆動パルスＰＣＯＭが時系列的に連結された信号全体を駆動信号ＣＯＭと記す。即ち、ラッチ信号ＬＡＴで一連の駆動信号ＣＯＭが出力され始め、チャンネル信号ＣＨ毎に駆動パルスＰＣＯＭが出力されることになる。   In the inkjet head 2, in addition to the drive signal COM, drive pulse selection specifying data SI indicating which drive pulse PCOM is selected from among the drive pulses PCOM based on print data as a control signal from the control device of FIG. Is entered. In addition, after the nozzle selection data is input to all the nozzles, the inkjet head 2 includes a latch signal LAT and a channel signal CH that connect the drive signal COM and the actuator of the inkjet head 2 based on the drive pulse selection specific data SI. A clock signal SCK for transmitting the drive pulse selection specific data SI to the inkjet head 2 as a serial signal is input. Hereinafter, the minimum unit of the drive signal for driving the actuator 19 is referred to as a drive pulse PCOM, and the entire signal in which the drive pulses PCOM are connected in time series is referred to as a drive signal COM. That is, a series of drive signals COM starts to be output in response to the latch signal LAT, and a drive pulse PCOM is output for each channel signal CH.

図５には、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をアクチュエーター１９に供給するためにインクジェットヘッド２内に構築されたスイッチングコントローラーの具体的な構成を示す。このスイッチングコントローラーは、インクを噴射させるノズルに対応した圧電素子などのアクチュエーター１９を指定するための駆動パルス選択特定データＳＩを保存するレジスター２０と、レジスター２０のデータを一時的に保存するラッチ回路２１とを備えている。また、このスイッチングコントローラーは、ラッチ回路２１の出力をレベル変換して選択スイッチ２３に供給することにより、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を圧電素子からなるアクチュエーター１９に接続するレベルシフター２２を備えて構成されている。   FIG. 5 shows a specific configuration of the switching controller constructed in the inkjet head 2 in order to supply the drive signal COM (drive pulse PCOM) to the actuator 19. The switching controller includes a register 20 that stores drive pulse selection specific data SI for designating an actuator 19 such as a piezoelectric element corresponding to a nozzle that ejects ink, and a latch circuit 21 that temporarily stores data in the register 20. And. The switching controller also includes a level shifter 22 that connects the drive signal COM (drive pulse PCOM) to the actuator 19 made of a piezoelectric element by converting the level of the output of the latch circuit 21 and supplying the output to the selection switch 23. It is configured.

レベルシフター２２は選択スイッチ２３をオンオフできる電圧レベルに変換する。これは、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）が、ラッチ回路２１の出力電圧に比べて高い電圧であり、これに合わせて選択スイッチ２３の動作電圧範囲も高く設定されているためである。従って、レベルシフター２２によって選択スイッチ２３が閉じられるアクチュエーター１９は、駆動パルス選択特定データＳＩに基づき所定の接続タイミングで駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）に接続される。また、レジスター２０の駆動パルス選択特定データＳＩがラッチ回路２１に保存された後、次の印刷情報をレジスター２０に入力し、インクの噴射タイミングに合わせてラッチ回路２１の保存データを順次更新する。なお、図中の符号ＨＧＮＤは、圧電素子などのアクチュエーター１９のグランド端である。また、この選択スイッチ２３により、圧電素子などのアクチュエーター１９を駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した後（選択スイッチ２３がオフ）も、当該アクチュエーター１９の入力電圧は、切り離す直前の電圧に維持される。すなわち、前記圧電素子からなるアクチュエーター１９は、容量性負荷である。   The level shifter 22 converts the selection switch 23 into a voltage level that can be turned on and off. This is because the drive signal COM (drive pulse PCOM) is higher than the output voltage of the latch circuit 21, and the operating voltage range of the selection switch 23 is set higher accordingly. Therefore, the actuator 19 whose selection switch 23 is closed by the level shifter 22 is connected to the drive signal COM (drive pulse PCOM) at a predetermined connection timing based on the drive pulse selection specific data SI. Further, after the drive pulse selection specific data SI of the register 20 is stored in the latch circuit 21, the next print information is input to the register 20, and the stored data of the latch circuit 21 is sequentially updated in accordance with the ink ejection timing. In addition, the code | symbol HGND in a figure is the ground end of actuators 19, such as a piezoelectric element. Further, even after the actuator 19 such as a piezoelectric element is disconnected from the drive signal COM (drive pulse PCOM) by the selection switch 23 (the selection switch 23 is turned off), the input voltage of the actuator 19 is maintained at the voltage just before the disconnection. Is done. That is, the actuator 19 made of the piezoelectric element is a capacitive load.

図６には、アクチュエーター１９の駆動回路の概略構成を示す。このアクチュエーター駆動回路は、前記制御装置１１のヘッドドライバー１６内に構築されている。本実施形態の駆動回路は、予め記憶されている駆動波形データＤＷＣＯＭに基づいて、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の元、つまりアクチュエーター１９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生成部２４を備えている。また、本実施形態の駆動回路は、駆動波形信号生成部２４で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭから帰還信号Ｒｅｆを減じて差分信号Ｄｉｆｆを出力する減算部２５と、減算部２５から出力された差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調する変調部２６と、変調部２６でパルス変調された変調信号ＰＷＭを電力増幅するデジタル電力増幅回路２７とを備えている。また、本実施形態の駆動回路は、デジタル電力増幅回路２７で電力増幅された電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑化して、圧電素子からなるアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭとして出力する平滑フィルター２８と、前記平滑フィルター２８の出力である駆動信号ＣＯＭを前記減算部２５に帰還する第１帰還回路２０１と、前記駆動信号ＣＯＭの位相を進めて前記減算部２５に帰還する第２帰還回路２０２とを備えて構成される。   FIG. 6 shows a schematic configuration of a drive circuit of the actuator 19. This actuator drive circuit is constructed in the head driver 16 of the control device 11. The drive circuit according to the present embodiment generates a drive waveform signal WCOM that serves as a reference of a signal for controlling the drive of the actuator 19 based on the drive waveform data DWCOM stored in advance, that is, based on the drive signal COM (drive pulse PCOM). A drive waveform signal generation unit 24 for generation is provided. Further, the drive circuit of the present embodiment includes a subtractor 25 that subtracts the feedback signal Ref from the drive waveform signal WCOM generated by the drive waveform signal generator 24 and outputs a difference signal Diff, and a difference output from the subtractor 25 A modulation unit 26 that performs pulse modulation of the signal Diff, and a digital power amplification circuit 27 that amplifies the power of the modulation signal PWM pulse-modulated by the modulation unit 26 are provided. The drive circuit of the present embodiment smooths the power amplification modulation signal APWM amplified by the digital power amplification circuit 27 and outputs the smoothed filter 28 to the actuator 19 made of a piezoelectric element as the drive signal COM. A first feedback circuit 201 that feeds back the drive signal COM that is the output of the filter 28 to the subtractor 25, and a second feedback circuit 202 that advances the phase of the drive signal COM and feeds it back to the subtractor 25. Is done.

駆動波形信号生成部２４は、デジタルデータからなる駆動波形データＤＷＣＯＭを電圧信号に変換して所定サンプリング周期分ホールド出力する。減算部２５は、比例定数用の抵抗を介装した一般的なアナログ減算回路である。変調部２６には、図７に示すように、周知のパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）回路を用いた。パルス幅変調回路は、例えば、所定周波数の三角波信号を出力する三角波生成部３１と、三角波信号と差分信号Ｄｉｆｆを比較し、例えば差分信号Ｄｉｆｆが三角波信号より大きいときにオンデューティーとなるパルスデューティーの変調信号ＰＷＭを出力する比較部３２とを備えて構成される。なお、変調部２６には、この他にパルス密度変調（ＰＤＭ）回路などの周知のパルス変調部を用いることができる。また、駆動波形信号生成部２４、減算部２５、変調部２６は、演算処理によって構築することもでき、その場合には、例えば前記制御装置１１の制御部１３内にプログラミングによって構築することができる。   The drive waveform signal generator 24 converts the drive waveform data DWCOM made up of digital data into a voltage signal, and holds and outputs it for a predetermined sampling period. The subtracting unit 25 is a general analog subtracting circuit provided with a proportional constant resistor. As the modulation unit 26, a known pulse width modulation (PWM) circuit is used as shown in FIG. The pulse width modulation circuit compares, for example, the triangular wave generation unit 31 that outputs a triangular wave signal having a predetermined frequency with the triangular wave signal and the differential signal Diff. For example, when the differential signal Diff is larger than the triangular wave signal, the pulse duty modulation circuit And a comparator 32 for outputting the modulation signal PWM. In addition, a known pulse modulation unit such as a pulse density modulation (PDM) circuit can be used as the modulation unit 26. Further, the drive waveform signal generation unit 24, the subtraction unit 25, and the modulation unit 26 can be constructed by arithmetic processing, and in that case, for example, can be constructed by programming in the control unit 13 of the control device 11. .

デジタル電力増幅回路２７は、図８に示すように、実質的に電力を増幅するためのハイサイド側スイッチング素子Ｑ１及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２からなるハーフブリッジ出力段３３と、変調部２６からの変調信号ＰＷＭに基づいて、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１、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ＧＨ、ＧＬを調整するためのゲートドライブ回路３４とを備えて構成されている。デジタル電力増幅回路２７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はオン状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はオフ状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段３３の出力電圧Ｖａは、供給電圧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はオフ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はオン状態となり、その結果、ハーフブリッジ出力段３３の出力電圧Ｖａは０となる。   As shown in FIG. 8, the digital power amplifier circuit 27 includes a half-bridge output stage 33 composed of a high-side switching element Q1 and a low-side switching element Q2 for substantially amplifying power, and a modulation from the modulation unit 26. A gate drive circuit 34 for adjusting the gate-source signals GH and GL of the high-side switching element Q1 and the low-side switching element Q2 based on the signal PWM is provided. In the digital power amplifier circuit 27, when the modulation signal is at a high level, the gate-source signal GH of the high-side switching element Q1 is at a high level, and the gate-source signal GL of the low-side switching element Q2 is at a low level. Therefore, the high-side switching element Q1 is turned on and the low-side switching element Q2 is turned off. As a result, the output voltage Va of the half bridge output stage 33 becomes the supply voltage VDD. On the other hand, when the modulation signal is at a low level, the gate-source signal GH of the high-side switching element Q1 is at a low level, and the gate-source signal GL of the low-side switching element Q2 is at a high level. The side switching element Q1 is turned off and the low side switching element Q2 is turned on. As a result, the output voltage Va of the half bridge output stage 33 becomes zero.

このようにハイサイド側スイッチング素子Ｑ１及びローサイド側スイッチング素子Ｑ２がデジタル駆動される場合には、オン状態のスイッチング素子に電流が流れるが、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、オフ状態のスイッチング素子には電流が流れないので損失は発生しない。従って、このデジタル電力増幅回路２７の損失そのものは極めて小さく、小型のＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を使用することができる。   In this way, when the high-side switching element Q1 and the low-side switching element Q2 are digitally driven, current flows through the on-state switching element, but the resistance value between the drain and the source is very small, and the loss is almost none. Does not occur. Further, since no current flows through the switching element in the off state, no loss occurs. Therefore, the loss itself of the digital power amplifier circuit 27 is extremely small, and a switching element such as a small MOSFET can be used.

平滑フィルター２８は、図６に示すように、１つのインダクタＬと、１つのコンデンサーＣとで構成される２次のローパスフィルターからなる。本実施形態では、この平滑フィルター２８によって、前記変調部２６で生じた変調周波数、即ちパルス変調の周波数成分の信号振幅を減衰して除去し、アクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を出力する。   As shown in FIG. 6, the smoothing filter 28 includes a secondary low-pass filter including one inductor L and one capacitor C. In the present embodiment, the smoothing filter 28 attenuates and removes the modulation frequency generated by the modulation unit 26, that is, the signal amplitude of the frequency component of the pulse modulation, and outputs a drive signal COM (drive pulse PCOM) to the actuator 19. To do.

前述したように、アクチュエーター１９は、図２に示すノズル全てに設けられており、図５に示す選択スイッチ２３が閉じられたアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）が印加され、そのアクチュエーター１９が駆動される。アクチュエーター１９は、容量性負荷、即ち静電容量を有する。つまり、平滑フィルター２８には、駆動されるアクチュエーター１９数（以下、駆動アクチュエーター数とも記す）分の静電容量が、当該平滑フィルター２８のコンデンサーＣに並列に接続される。当然ながら、駆動アクチュエーター数が変化すると、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性も変化する。この平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性の変化を補償するために、図６のアクチュエーター駆動回路には、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をそのまま第１帰還信号として減算部２５に帰還する第１帰還回路２０１と、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の位相を進めて第２帰還信号として減算部２５に帰還する第２帰還回路２０２とを備える。   As described above, the actuator 19 is provided in all the nozzles shown in FIG. 2, and the drive signal COM (drive pulse PCOM) is applied to the actuator 19 with the selection switch 23 shown in FIG. Is driven. The actuator 19 has a capacitive load, that is, a capacitance. That is, the smoothing filter 28 is connected in parallel to the capacitor C of the smoothing filter 28 with the electrostatic capacity corresponding to the number of actuators 19 to be driven (hereinafter also referred to as the number of driving actuators). Of course, when the number of driving actuators changes, the frequency characteristics of the filter constituted by the electrostatic capacitance of the smoothing filter 28 and the driven actuator 19 also change. In order to compensate for changes in the frequency characteristics of the filter composed of the smoothing filter 28 and the capacitance of the actuator 19 to be driven, the actuator drive circuit in FIG. 6 receives the drive signal COM (drive pulse PCOM) as it is. A first feedback circuit 201 that feeds back to the subtraction unit 25 as one feedback signal, and a second feedback circuit 202 that advances the phase of the drive signal COM (drive pulse PCOM) and feeds back to the subtraction unit 25 as a second feedback signal.

第２帰還回路２０２として、前記平滑フィルター２８のコンデンサーＣの電流を電流検出器で検出し、その電流検出器の出力を第２帰還信号とする構成が好適である。電流検出器は接地抵抗Ｒで構成される。周知のように電流は電圧よりも位相が進んでおり、前述のように駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）が台形波電圧信号であるから、検出されるコンデンサーＣの電流信号は駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）よりも位相が早い。このことは、コンデンサーＣと接地抵抗Ｒが、１次のハイパスフィルターを構成していることからも明らかである。このように駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）からなる第１帰還信号と、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の位相を進めた第２帰還信号により、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の比例・微分フィードバックが可能となり、駆動アクチュエーター数の変化に伴う平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量からなるフィルターの周波数特性を補償することができる。なお、本実施形態の平滑フィルター２８のようにダンピング抵抗を介装していない２次のローパスフィルターには、周知のように共振特性があるが、第１帰還信号及び第２帰還信号を帰還することにより、当該平滑フィルター２８を構成する２次のローパスフィルターの共振特性を補償することもできる。   The second feedback circuit 202 is preferably configured such that the current of the capacitor C of the smoothing filter 28 is detected by a current detector and the output of the current detector is used as the second feedback signal. The current detector is composed of a grounding resistor R. As is well known, the phase of the current is ahead of that of the voltage, and the drive signal COM (drive pulse PCOM) is a trapezoidal wave voltage signal as described above. Therefore, the detected current signal of the capacitor C is the drive signal COM (drive). The phase is earlier than that of the pulse (PCOM). This is also clear from the fact that the capacitor C and the grounding resistor R constitute a primary high-pass filter. As described above, the first feedback signal composed of the drive signal COM (drive pulse PCOM) and the second feedback signal obtained by advancing the phase of the drive signal COM (drive pulse PCOM), the proportional / differential of the drive signal COM (drive pulse PCOM). Feedback is possible, and it is possible to compensate for the frequency characteristics of the filter composed of the capacitance of the smoothing filter 28 and the driven actuator 19 according to the change in the number of driving actuators. Note that a secondary low-pass filter that does not include a damping resistor, such as the smoothing filter 28 of this embodiment, has a resonance characteristic as is well known, but feeds back the first feedback signal and the second feedback signal. Thus, the resonance characteristics of the secondary low-pass filter constituting the smoothing filter 28 can also be compensated.

図９には、前記第１帰還回路２０１及び第２帰還回路２０２を備えた本実施形態のアクチュエーター駆動回路の周波数特性を示す。図９ａは、平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量からなるフィルター、つまり駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の周波数特性であり、図中のｆrefは駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形を歪ませないために必要な所定周波数である。つまり、少なくともこの所定周波数ｆref以下の周波数帯域ではフィルターのゲインを０ｄＢとする必要がある。図から明らかなように、駆動アクチュエーター数（図ではノズル数）が大きくなると高周波数帯域側のゲインが小さくなる傾向にあるが、所定周波数ｆref以下の周波数帯域でフィルターのゲインがほぼ０ｄＢとなっている。 FIG. 9 shows frequency characteristics of the actuator drive circuit of this embodiment provided with the first feedback circuit 201 and the second feedback circuit 202. FIG. 9A is a frequency characteristic of a filter composed of the capacitance of the smoothing filter 28 and the driven actuator 19, that is, the drive signal COM (drive pulse PCOM), and f ref in the figure is the drive signal COM (drive pulse PCOM). This is a predetermined frequency necessary to prevent distortion of the waveform. In other words, the gain of the filter needs to be 0 dB at least in the frequency band below the predetermined frequency f ref . As is apparent from the figure, the gain on the high frequency band side tends to decrease as the number of drive actuators (number of nozzles in the figure) increases, but the filter gain becomes almost 0 dB in the frequency band below the predetermined frequency f ref. ing.

また、図９ｂは、図６のアクチュエーター駆動回路のオープンループ特性である。帰還が係っている駆動回路のオープンループ特性は、帰還入力、つまり本実施例では減算部２５の入力側からアクチュエーター１９までの周波数特性であり、ゲインが０ｄＢより大きいということは帰還入力より出力が大きいということであり、ゲインが０ｄＢより小さいということは帰還入力より出力が小さいということである。また、位相が−１８０°になるということは入力の反転信号である。帰還が係っている駆動回路のオープンループ特性では、周知のように、位相が−１８０°且つゲインが０ｄＢ以上であるとき、無限の利得が発生して発振する、つまり不安定になることから、系の安定性を確かめる際には、ゲインが０ｄＢのときの位相の−１８０°との差である位相余裕や、逆に位相が−１８０°のときのゲインの０ｄＢとの差であるゲイン余裕を測ればよい。本実施形態では、駆動アクチュエーター数が小さいときのゲイン余裕、位相余裕が共に小さい傾向にあるが、それでも系が安定的に動作するのに十分な余裕がある。   FIG. 9b shows the open loop characteristics of the actuator drive circuit of FIG. The open loop characteristic of the drive circuit in which feedback is involved is a feedback input, that is, a frequency characteristic from the input side of the subtractor 25 to the actuator 19 in this embodiment, and that the gain is greater than 0 dB is output from the feedback input. That the gain is smaller than 0 dB means that the output is smaller than the feedback input. Further, the fact that the phase becomes −180 ° is an inverted signal of the input. As is well known, in the open loop characteristics of a drive circuit that is involved in feedback, when the phase is −180 ° and the gain is 0 dB or more, an infinite gain is generated and oscillation occurs, that is, it becomes unstable. When checking the stability of the system, the phase margin that is the difference from -180 ° of the phase when the gain is 0 dB, or the gain that is the difference from 0 dB of the gain when the phase is -180 °. Just measure the margin. In this embodiment, the gain margin and the phase margin tend to be small when the number of drive actuators is small, but there is still a sufficient margin for the system to operate stably.

図１０は、第１帰還信号の帰還も第２帰還信号の帰還も行わない、いわば平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量からなるフィルターの周波数特性である（ダンピング抵抗を介装しているものであり、このダンピング抵抗によって共振は抑制されている）。前記図９ａと同じく、駆動アクチュエーター数が大きいほど、高周波数帯域のゲインが小さくなる傾向にあるが、この場合は、前記所定周波数ｆrefでゲインが０ｄＢより小さくなり、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形が歪んでしまう（高周波数帯域成分が除去されてしまう）。図１１は、第１帰還信号の帰還のみを行う場合の周波数特性である。図１１ａに示す平滑フィルター２８及び駆動されるアクチュエーター１９の静電容量からなるフィルター、つまり駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の周波数特性では、駆動アクチュエーター数が大きい場合の所定周波数ｆrefでのゲインは改善されている。しかしながら、図１１ｂに示すオープンループ特性では、前記図９ｂに示すオープンループ特性と比較して、ゲイン余裕、位相余裕共に小さくなっており、系が安定的に動作するのに十分な余裕が無い。 FIG. 10 shows frequency characteristics of a filter composed of the capacitance of the smoothing filter 28 and the actuator 19 to be driven without feedback of the first feedback signal and feedback of the second feedback signal (with a damping resistor interposed). The resonance is suppressed by this damping resistance). As in FIG. 9a, the gain in the high frequency band tends to decrease as the number of drive actuators increases. In this case, the gain becomes smaller than 0 dB at the predetermined frequency f ref , and the drive signal COM (drive pulse PCOM) ) Is distorted (high frequency band components are removed). FIG. 11 shows frequency characteristics when only the feedback of the first feedback signal is performed. In the frequency characteristic of the smoothing filter 28 and the capacitance of the driven actuator 19 shown in FIG. 11a, that is, the frequency characteristic of the drive signal COM (drive pulse PCOM), the gain at the predetermined frequency f ref when the number of drive actuators is large is It has been improved. However, in the open loop characteristic shown in FIG. 11b, both the gain margin and the phase margin are smaller than the open loop characteristic shown in FIG. 9b, and there is not enough room for the system to operate stably.

このように本実施形態の容量性負荷駆動装置及びインクジェットプリンターでは、圧電素子のような容量性負荷からなるアクチュエーター１９に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を印加するとインクジェットヘッド２の圧力室の容積が縮小されて当該圧力室内のインクを噴射する。その噴射されたインクで印刷媒体１に印刷を行うにあたり、減算部２５から出力される駆動波形信号ＷＣＯＭと２つの帰還信号Ｒｅｆとの差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調して変調信号ＰＷＭとし、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２７で電力増幅して電力増幅変調信号ＡＰＷＭとし、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルター２８で平滑化してアクチュエーター１９の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）とする。そして、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）そのものを第１帰還信号として減算部２５に帰還すると共に、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の位相を進めて第２帰還信号として減算部に帰還することにより、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の比例・微分フィードバックが可能となり、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形を十分に補償することができ、高精度な印刷が可能となる。   As described above, in the capacitive load driving device and the inkjet printer according to the present embodiment, when the drive signal COM (drive pulse PCOM) is applied to the actuator 19 having a capacitive load such as a piezoelectric element, the volume of the pressure chamber of the inkjet head 2 is increased. The ink is reduced and ejects ink in the pressure chamber. When printing on the printing medium 1 with the ejected ink, the difference signal Diff between the drive waveform signal WCOM output from the subtractor 25 and the two feedback signals Ref is pulse-modulated to obtain a modulation signal PWM, and the modulation signal The PWM is amplified by the digital power amplification circuit 27 to obtain a power amplification modulation signal APWM, and the power amplification modulation signal APWM is smoothed by the smoothing filter 28 to obtain the drive signal COM (drive pulse PCOM) of the actuator 19. The drive signal COM (drive pulse PCOM) itself is fed back to the subtractor 25 as a first feedback signal, and the phase of the drive signal COM (drive pulse PCOM) is advanced and fed back to the subtractor as a second feedback signal. The proportional / differential feedback of the drive signal COM (drive pulse PCOM) is possible, the waveform of the drive signal COM (drive pulse PCOM) can be sufficiently compensated, and high-precision printing is possible.

また、平滑フィルター２８のコンデンサーＣに電流検出器である接地抵抗Ｒを接続し、当該電流検出器である接地抵抗Ｒの出力を第２帰還信号として減算部２５に帰還することにより、電圧信号からなる駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）に対し、それよりも位相の進んだ平滑フィルター２８のコンデンサーＣの電流を第２帰還信号として減算部２５に帰還することができるので、簡易な構成にして適正な第２帰還信号を帰還することができる。
また、変調部２６を、減算部２５の差分信号Ｄｉｆｆと三角波信号との比較によって変調信号ＰＷＭに変換する比較部３２で構成することにより、簡易な構成により発明の実施が容易となる。 Further, by connecting a grounding resistor R, which is a current detector, to the capacitor C of the smoothing filter 28, the output of the grounding resistor R, which is the current detector, is fed back to the subtraction unit 25 as a second feedback signal. The drive signal COM (drive pulse PCOM) can be fed back to the subtractor 25 as the second feedback signal with the current of the capacitor C of the smoothing filter 28 having a phase advanced from that of the drive signal COM. The second feedback signal can be fed back.
Further, by configuring the modulation unit 26 with the comparison unit 32 that converts the difference signal Diff of the subtraction unit 25 and the triangular wave signal into the modulation signal PWM, the invention can be easily implemented with a simple configuration.

以下に他の実施例を示す。他の実施例の説明においては、第１実施例と同様の構成については第１実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１２には、本実施形態のアクチュエーター駆動回路の第２実施例を示す。前記第１実施例では、平滑フィルター２８のコンデンサーＣの電流を電流検出器である接地抵抗Ｒで直接的に検出したが、本実施例では、平滑フィルター２８のコンデンサーＣと並列に第２コンデンサーＣ２を接続し、このコンデンサーＣ２の電流を電流検出器である第２接地抵抗Ｒ２で検出し、その電流検出器の出力を第２帰還信号とする。この場合も、検出すべきなのは駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）よりも位相の進んだ平滑フィルター２８のコンデンサーＣの電流であるから、例えば第１実施例の図６のコンデンサーＣの容量と接地抵抗Ｒの抵抗の積値と、第２実施例の第２コンデンサーＣ２の容量と第２接地抵抗Ｒ２の抵抗の積値が同じ値であれば、第２コンデンサーＣ２の電流値は平滑フィルター２８のコンデンサーＣの電流値に等しい。このとき、平滑フィルター２８のコンデンサーＣの容量よりも第２コンデンサーＣ２の容量を小さくする、即ちインピーダンスを大きくすることにより、第２接地抵抗Ｒ２の電力消費を低減することができる。また、第２コンデンサーＣ２の容量を小さくすることにより、相対的に電流検出器である第２接地抵抗Ｒ２の抵抗値が大きくなるため、第２コンデンサーＣ２の等価直列抵抗を無視することができ、設計が容易になる。 Other embodiments are shown below. In the description of other embodiments, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
FIG. 12 shows a second example of the actuator drive circuit of the present embodiment. In the first embodiment, the current of the capacitor C of the smoothing filter 28 is directly detected by the grounding resistor R that is a current detector, but in this embodiment, the second capacitor C2 is connected in parallel with the capacitor C of the smoothing filter 28. , And the current of the capacitor C2 is detected by the second grounding resistor R2, which is a current detector, and the output of the current detector is used as the second feedback signal. Also in this case, since what should be detected is the current of the capacitor C of the smoothing filter 28 whose phase has advanced from that of the drive signal COM (drive pulse PCOM), for example, the capacitance and ground resistance of the capacitor C of FIG. 6 of the first embodiment. If the product value of the resistance of R and the product of the capacitance of the second capacitor C2 of the second embodiment and the resistance of the second grounding resistor R2 are the same value, the current value of the second capacitor C2 is the capacitor of the smoothing filter 28. It is equal to the current value of C. At this time, the power consumption of the second grounding resistor R2 can be reduced by making the capacitance of the second capacitor C2 smaller than the capacitance of the capacitor C of the smoothing filter 28, that is, increasing the impedance. Further, by reducing the capacitance of the second capacitor C2, the resistance value of the second grounding resistor R2, which is a current detector, is relatively increased, so that the equivalent series resistance of the second capacitor C2 can be ignored. Design becomes easy.

本実施形態の容量性負荷駆動装置及びインクジェットプリンターでは、平滑フィルター２８の出力側に、当該平滑フィルター２８のコンデンサーＣよりも容量の小さい第２コンデンサーＣ２を接続する。そして、当該第２コンデンサーＣ２に平滑フィルター２８のコンデンサーＣの電流を検出するための電流検出器として接地抵抗Ｒ２を接続し、当該第２コンデンサーＣ２に接続された電流検出器である接地抵抗Ｒ２の出力を第２帰還信号として減算部２５に帰還する。これにより、電圧信号からなる駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）に対し、それよりも位相の進んだ平滑フィルター２８のコンデンサーＣの電流を第２帰還信号として減算部２５に帰還することができる。従って、適正な第２帰還信号を帰還することができると共に、容量の小さい、即ちインピーダンスの大きい第２コンデンサーＣ２を用いることで電力損失が小さく、電流検出器である接地抵抗Ｒ２の抵抗値が大きくなるため、等価直列抵抗を無視することができ、設計が容易になる。   In the capacitive load driving device and the ink jet printer of this embodiment, the second capacitor C <b> 2 having a smaller capacity than the capacitor C of the smoothing filter 28 is connected to the output side of the smoothing filter 28. Then, a ground resistor R2 is connected to the second capacitor C2 as a current detector for detecting the current of the capacitor C of the smoothing filter 28, and a ground resistor R2 that is a current detector connected to the second capacitor C2 is connected. The output is fed back to the subtractor 25 as a second feedback signal. As a result, the current of the capacitor C of the smoothing filter 28 whose phase is advanced with respect to the drive signal COM (drive pulse PCOM) made up of a voltage signal can be fed back to the subtractor 25 as the second feedback signal. Accordingly, an appropriate second feedback signal can be fed back, and the power loss is reduced by using the second capacitor C2 having a small capacity, that is, a large impedance, and the resistance value of the ground resistor R2 that is a current detector is large. Therefore, the equivalent series resistance can be ignored and the design becomes easy.

図１３には、本実施形態のアクチュエーター駆動回路の第３実施例を示す。この実施例では、前記第１実施例のアクチュエーター駆動回路の駆動波形信号生成部２４と減算部２５との間に逆フィルター２０３を介装した。この逆フィルター２０３は、例えば平滑フィルター２８及びアクチュエーター１９の静電容量からなるフィルターの周波数特性が、駆動されるアクチュエーター１９の数によって変化しても、所望する駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を得ることができるという性質を有するものである。本実施形態では、前述のように駆動されるアクチュエーター１９の数が大きいほど、高周波数帯域のゲインが小さくなる傾向にある。従って、例えば駆動されるアクチュエーター１９の数が最小、つまり１つであるときに駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形が設計通りになるように平滑フィルター２８及び１つのアクチュエーター１９の静電容量で構成されるフィルターの周波数特性を設定した場合、駆動されるアクチュエーター１９の数に応じて、ゲインの減少によって減衰されてしまう成分を強調するように逆フィルター２０３で駆動波形信号ＷＣＯＭを補正する。なお、逆フィルター２０３の設定手法については、本出願人が先に提案した国際公開公報ＷＯ２００７／０８３６６９に詳しく記載されている。   FIG. 13 shows a third example of the actuator drive circuit of the present embodiment. In this embodiment, an inverse filter 203 is interposed between the drive waveform signal generator 24 and the subtractor 25 of the actuator drive circuit of the first embodiment. The inverse filter 203 obtains a desired drive signal COM (drive pulse PCOM) even if the frequency characteristic of the filter composed of the capacitance of the smoothing filter 28 and the actuator 19 varies depending on the number of actuators 19 to be driven. It has the property that it can be. In the present embodiment, as the number of actuators 19 driven as described above increases, the gain in the high frequency band tends to decrease. Therefore, for example, when the number of actuators 19 to be driven is minimum, that is, one, the capacitance of the smoothing filter 28 and one actuator 19 is set so that the waveform of the drive signal COM (drive pulse PCOM) becomes as designed. When the frequency characteristic of the configured filter is set, the drive waveform signal WCOM is corrected by the inverse filter 203 so as to emphasize the component that is attenuated by the decrease in gain according to the number of actuators 19 to be driven. The setting method of the inverse filter 203 is described in detail in International Publication No. WO2007 / 083669 previously proposed by the present applicant.

このように逆フィルター２０３によって駆動波形信号ＷＣＯＭをおおよそ補正することができるが、駆動されるアクチュエーター１９の数によって変わってしまう、平滑フィルター２８及びアクチュエーター１９の静電容量からなるフィルターの周波数特性を完全にカバーできるわけではない。そこで、この逆フィルター２０３と、前述した第１帰還信号及び第２帰還信号によって更なる駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の補償を行う。図１４は、本実施例の周波数特性である。平滑フィルター２８及びアクチュエーター１９の静電容量からなるフィルターの周波数特性を示す図１４ａでも駆動アクチュエーター数が大きいときのゲインを駆動アクチュエーター数が小さいときのそれに近づけることができている。また、駆動アクチュエーター数に応じて駆動波形信号ＷＣＯＭを予め補正することにより、特に第１帰還信号による補償量を低減することができ、図１４ｂに示すオープンループ特性では、ゲイン余裕、位相余裕とも大きくなり、更なる安定化が図られている。   In this way, the drive waveform signal WCOM can be roughly corrected by the inverse filter 203, but the frequency characteristic of the filter composed of the smoothing filter 28 and the capacitance of the actuator 19 that varies depending on the number of the actuators 19 to be driven is completely obtained. Can not be covered. Therefore, further compensation of the drive signal COM (drive pulse PCOM) is performed by the inverse filter 203 and the above-described first feedback signal and second feedback signal. FIG. 14 shows the frequency characteristics of this embodiment. In FIG. 14a showing the frequency characteristics of the filter composed of the capacitances of the smoothing filter 28 and the actuator 19, the gain when the number of drive actuators is large can be made close to that when the number of drive actuators is small. Further, by correcting the drive waveform signal WCOM in advance according to the number of drive actuators, the amount of compensation by the first feedback signal can be particularly reduced. In the open loop characteristics shown in FIG. 14b, both the gain margin and the phase margin are large. Therefore, further stabilization is achieved.

本実施形態の容量性負荷駆動装置及びインクジェットプリンターでは、駆動波形信号生成部２４と減算部２５との間に、平滑フィルター２８及び容量性負荷からなるアクチュエーター１９の静電容量の周波数特性が、駆動するアクチュエーター１９の数によって変化しても所望する駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を得ることができる逆フィルター２０３を介装している。これによって、駆動するアクチュエーター１９の数に応じて逆フィルター２０３で駆動波形信号ＷＣＯＭを補正することにより、第１帰還信号による駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の補償を軽減することができ、減算部２５から駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）までのオープンループ特性のゲイン余裕、位相余裕を大きくして系を安定化することができる。   In the capacitive load driving device and the inkjet printer according to the present embodiment, the frequency characteristics of the capacitance of the actuator 19 including the smoothing filter 28 and the capacitive load are driven between the drive waveform signal generation unit 24 and the subtraction unit 25. An inverse filter 203 is provided that can obtain a desired drive signal COM (drive pulse PCOM) even if the number of actuators 19 varies. Accordingly, the compensation of the drive signal COM (drive pulse PCOM) by the first feedback signal can be reduced by correcting the drive waveform signal WCOM by the inverse filter 203 according to the number of actuators 19 to be driven, and the subtractor The system can be stabilized by increasing the gain margin and phase margin of the open loop characteristic from 25 to the drive signal COM (drive pulse PCOM).

図１５には、本実施形態のアクチュエーター駆動回路の第４実施例を示す。本実施例では、変調部２６に積分器２０４（積分部）を用い、この積分器２０４の出力を比較器２０５で大小の規制値と比較してパルス幅変調信号ＰＷＭを出力する、所謂自励発振型パルス幅変調回路を構成した。本実施例では、変調部２６の出力である変調信号ＰＷＭを積分器２０４に帰還し、積分器２０４では、差分信号Ｄｉｆｆと変調信号ＰＷＭの差分値を積分するように設定することで、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度を向上することができる。   FIG. 15 shows a fourth example of the actuator drive circuit of the present embodiment. In this embodiment, an integrator 204 (integration unit) is used for the modulation unit 26, and the output of the integrator 204 is compared with a large and small regulation value by the comparator 205 to output a pulse width modulation signal PWM. An oscillation type pulse width modulation circuit was constructed. In the present embodiment, the modulation signal PWM that is the output of the modulation unit 26 is fed back to the integrator 204, and the integrator 204 is set so as to integrate the difference value between the difference signal Diff and the modulation signal PWM. The waveform accuracy of COM (drive pulse PCOM) can be improved.

本実施形態の容量性負荷駆動装置及びインクジェットプリンターでは、変調部２６に、積分器２０４と、積分器２０４の出力を変調信号ＰＷＭに変換する比較器２０５とを備え、積分器２０４が、減算部２５の差分信号Ｄｉｆｆと変調信号ＰＷＭとの差分を積分して出力するように構成したことにより、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度が向上する。   In the capacitive load driving device and the ink jet printer according to the present embodiment, the modulation unit 26 includes the integrator 204 and the comparator 205 that converts the output of the integrator 204 into the modulation signal PWM. The integrator 204 includes the subtraction unit. By integrating and outputting the difference between the 25 difference signals Diff and the modulation signal PWM, the waveform accuracy of the drive signal COM (drive pulse PCOM) is improved.

図１６には、本実施形態のアクチュエーター駆動回路の第５実施例を示す。本実施例でも、前記第４実施例と同様に、変調部２６に積分器２０４（積分部）を用い、この積分器２０４の出力を比較器２０５で大小の規制と比較してパルス幅変調信号ＰＷＭを出力する自励発振型パルス幅変調回路を構成した。そして、前記積分器２０４には、デジタル電力増幅回路２７の出力である電力増幅変調信号ＡＰＷＭを帰還し、積分器２０４では、差分信号Ｄｉｆｆと電力増幅変調信号ＡＰＷＭとの差分値を積分するように設定した。この電力増幅変調信号ＡＰＷＭは、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）に対して位相遅れがないので系が更に安定すると共に、電源電圧ＶＤＤの変動によって変化してしまう電力増幅変調信号ＡＰＷＭを補償することが可能となり、電源電圧ＶＤＤの変動に伴う駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度を確保することができる。   FIG. 16 shows a fifth example of the actuator drive circuit of the present embodiment. Also in the present embodiment, as in the fourth embodiment, an integrator 204 (integrator) is used for the modulator 26, and the output of the integrator 204 is compared with a large or small restriction by the comparator 205 to compare the pulse width modulation signal. A self-excited oscillation type pulse width modulation circuit that outputs PWM is configured. The integrator 204 feeds back the power amplification modulation signal APWM, which is the output of the digital power amplification circuit 27, and the integrator 204 integrates the difference value between the difference signal Diff and the power amplification modulation signal APWM. Set. Since this power amplification modulation signal APWM has no phase lag with respect to the drive signal COM (drive pulse PCOM), the system is further stabilized and compensates for the power amplification modulation signal APWM that changes due to fluctuations in the power supply voltage VDD. Thus, the waveform accuracy of the drive signal COM (drive pulse PCOM) accompanying the fluctuation of the power supply voltage VDD can be ensured.

本実施形態の容量性負荷駆動装置及びインクジェットプリンターでは、変調部２６に、積分器２０４と、積分器２０４の出力を変調信号ＰＷＭに変換する比較器２０５とを備え、積分器２０４が、減算部２５の差分信号Ｄｉｆｆと電力増幅変調信号ＡＰＷＭとの差分を積分して出力するように構成している。これによって、位相遅れのない電力増幅変調信号ＡＰＷＭを帰還することにより系が更に安定すると共に、デジタル電力増幅回路２７への電源電圧ＶＤＤの変動を補償することができる。   In the capacitive load driving device and the ink jet printer according to the present embodiment, the modulation unit 26 includes the integrator 204 and the comparator 205 that converts the output of the integrator 204 into the modulation signal PWM. The integrator 204 includes the subtraction unit. The difference between the 25 differential signals Diff and the power amplification modulation signal APWM is integrated and output. As a result, the system is further stabilized by feeding back the power amplification modulation signal APWM having no phase delay, and the fluctuation of the power supply voltage VDD to the digital power amplification circuit 27 can be compensated.

図１７には、本実施形態のアクチュエーター駆動回路の第６実施例を示す。本実施例では、前述したように駆動波形信号生成部２４から変調部２６までを演算処理によって構築する。具体的には、前記図３の制御装置１１の制御部１３内にプログラミングによって構築する。なお、これ以後、本実施形態では、何れの実施例でも駆動波形信号生成部２４から変調部２６までを演算処理によって構築する。図１７の第１帰還回路２０１及び第２帰還回路の構成は、前記第１実施形態のそれと同様であるが、夫々に、演算処理に必要なデジタル化のためのアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）２０６が介装されている。第１帰還回路２０１では、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をデジタル値に変換して帰還し、それを減算部２５で駆動波形信号ＷＣＯＭから減算し、更にその減算値から、第２帰還回路２０２から帰還された平滑フィルター２８のコンデンサーＣの電流値のデジタル値を減算し、その減算値を差分信号Ｄｉｆｆとして変調部２６に入力する。変調部２６も、デジタル値を用いたプログラミングで構成されており、前記差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調して変調信号ＰＷＭを出力する。このように、駆動波形信号生成部２４から変調部２６までをデジタル化することにより、実質的な回路構成を簡略化することができる。   FIG. 17 shows a sixth example of the actuator drive circuit of the present embodiment. In this embodiment, as described above, the drive waveform signal generation unit 24 to the modulation unit 26 are constructed by arithmetic processing. Specifically, it is constructed by programming in the control unit 13 of the control device 11 of FIG. Thereafter, in this embodiment, the drive waveform signal generation unit 24 to the modulation unit 26 are constructed by arithmetic processing in any of the examples. The configurations of the first feedback circuit 201 and the second feedback circuit in FIG. 17 are the same as those of the first embodiment, but each of them is an analog-digital converter (A / D) for digitization necessary for arithmetic processing. D converter) 206 is interposed. In the first feedback circuit 201, the drive signal COM (drive pulse PCOM) is converted into a digital value and fed back, and is subtracted from the drive waveform signal WCOM by the subtractor 25, and further, the second feedback circuit 202 is subtracted from the subtracted value. Is subtracted from the digital value of the current value of the capacitor C of the smoothing filter 28, and the subtraction value is input to the modulation unit 26 as a difference signal Diff. The modulation unit 26 is also configured by programming using a digital value, and pulse-modulates the difference signal Diff to output a modulation signal PWM. Thus, by digitizing the drive waveform signal generation unit 24 to the modulation unit 26, the substantial circuit configuration can be simplified.

図１８には、本実施形態のアクチュエーター駆動回路の第７実施例を示す。本実施例では、前記図７の第６実施例のアクチュエーター駆動回路の駆動波形信号生成部２４と減算部２５の間に前述した逆フィルター２０３を介装した。逆フィルター２０３をプログラミングによって構築する手法も、前記国際公開公報ＷＯ２００７／０８３６６９に詳細に記載されている。本実施例のアクチュエーター駆動回路では、前記第３実施形態の効果及び第６実施形態の効果を合わせて得ることができる。   FIG. 18 shows a seventh example of the actuator drive circuit according to the present embodiment. In this embodiment, the aforementioned inverse filter 203 is interposed between the drive waveform signal generator 24 and the subtractor 25 of the actuator drive circuit of the sixth embodiment of FIG. A method for constructing the inverse filter 203 by programming is also described in detail in the international publication WO2007 / 083669. In the actuator drive circuit of the present example, the effects of the third embodiment and the effect of the sixth embodiment can be obtained together.

図１９には、本実施形態のアクチュエーター駆動回路の第８実施例を示す。本実施例では、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）だけを帰還し、この駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をＡ／Ｄ変換器２０６でデジタル値に変換する。このデジタル値に変換された駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をそのまま第１帰還信号として減算部２５に帰還するのが第１帰還回路２０１となる。一方、デジタル値に変換された駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を位相進み部２０７で位相を進ませ、その信号を第２帰還信号として減算部２５に帰還するのが第２帰還回路２０２となる。本実施例のアクチュエーター駆動回路では、より一層、実質的な回路構成を簡略化することができる。   FIG. 19 shows an eighth example of the actuator drive circuit of this embodiment. In this embodiment, only the drive signal COM (drive pulse PCOM) is fed back, and the drive signal COM (drive pulse PCOM) is converted into a digital value by the A / D converter 206. The first feedback circuit 201 feeds back the drive signal COM (drive pulse PCOM) converted to the digital value as it is to the subtractor 25 as a first feedback signal. On the other hand, the phase of the drive signal COM (drive pulse PCOM) converted to a digital value is advanced by the phase advance unit 207, and the signal is fed back to the subtractor 25 as a second feedback signal. . In the actuator drive circuit of the present embodiment, the substantial circuit configuration can be further simplified.

図２０には、本実施形態のアクチュエーター駆動回路の第９実施例を示す。本実施例では、前記図１９の第８実施例のアクチュエーター駆動回路の駆動波形信号生成部２４と減算部２５の間に前述した逆フィルター２０３を介装した。本実施例のアクチュエーター駆動回路では、前記第３実施例の効果及び第８実施例の効果を合わせて得ることができる。
なお、前記実施形態では、本発明の容量性負荷駆動装置をラインヘッド型のインクジェットプリンター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駆動装置は、マルチパス型のインクジェットプリンターにも同様に適用可能である。 FIG. 20 shows a ninth example of the actuator drive circuit according to the present embodiment. In the present embodiment, the aforementioned inverse filter 203 is interposed between the drive waveform signal generator 24 and the subtractor 25 of the actuator drive circuit of the eighth embodiment of FIG. In the actuator drive circuit according to the present embodiment, the effects of the third embodiment and the eighth embodiment can be obtained together.
In the above embodiment, only the case where the capacitive load driving device of the present invention is used in a line head type ink jet printer has been described in detail. However, the capacitive load driving device of the present invention is applied to a multi-pass type ink jet printer. Is equally applicable.

次に、本発明の容量性負荷駆動装置の第２実施形態として、液体噴射装置に適用されたものについて説明する。以下の実施形態の説明において、第１実施形態と同様の構成については第１実施形態と同じ符号を付し、その説明を省略する。
図２１は、本実施形態に係る液体噴射装置の概略構成の一例を示す説明図である。本実施形態の液体噴射装置は、例えば細密な物体及び構造物の洗浄、手術用メスなど様々に採用可能であるが、以下に説明する実施形態では、血管内に挿入し、血栓などを除去する目的で用いるカテーテルの先端に設置することに適した液体噴射装置、或いは生体組織を切開又は切除することに好適な液体噴射装置を例示して説明する。従って、実施形態にて用いる液体は、水又は生理食塩水であり、以降、これらを総称して液体と表す。 Next, a capacitive load driving device according to a second embodiment of the invention that is applied to a liquid ejecting apparatus will be described. In the description of the following embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are assigned to the same configurations as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating an example of a schematic configuration of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment. The liquid ejecting apparatus according to the present embodiment can be used in various ways, for example, washing fine objects and structures, a scalpel for operation, etc., but in the embodiment described below, the liquid ejecting apparatus is inserted into a blood vessel to remove a thrombus and the like. A liquid ejecting apparatus suitable for installation at the distal end of a catheter used for the purpose, or a liquid ejecting apparatus suitable for incising or excising living tissue will be exemplified and described. Therefore, the liquid used in the embodiment is water or physiological saline, and these are hereinafter collectively referred to as a liquid.

図２１において、液体噴射装置３６は、基本構成として液体を一定圧力で供給する液体供給部としてのポンプを含む液体噴射制御部３７と、液体を脈動に変化させる液体噴射部３８と、液体噴射制御部３７と液体噴射部３８とを連通するチューブ３９とを備えている。液体噴射部３８は、液体を脈動に変化させて液滴４０としてパルス状に高速噴射させる。後述するように、液体噴射部３８の内部にはアクチュエーターとして容量性負荷からなる圧電素子を備え、圧電素子に駆動信号を入力する接続線が接続され、その接続線がチューブ３９内に挿通されている。接続線は、液体噴射制御部３７の近傍又は内部において、分岐部４１によってチューブ３９から分岐され、接続配線４２として液体噴射制御部３７の駆動回路部に接続される。また、チューブ３９は、液体噴射制御部３７に含まれるポンプに接続されている。   In FIG. 21, a liquid ejecting apparatus 36 includes a liquid ejecting control unit 37 including a pump as a liquid supply unit that supplies liquid at a constant pressure as a basic configuration, a liquid ejecting unit 38 that changes liquid into pulsation, and liquid ejecting control. A tube 39 communicating the part 37 and the liquid ejecting part 38 is provided. The liquid ejecting section 38 changes the liquid into a pulsation and ejects the liquid 40 in a pulsed manner at a high speed. As will be described later, the liquid ejecting unit 38 includes a piezoelectric element made of a capacitive load as an actuator, and a connection line for inputting a drive signal is connected to the piezoelectric element, and the connection line is inserted into the tube 39. Yes. The connection line is branched from the tube 39 by the branching portion 41 in the vicinity or inside of the liquid ejection control unit 37, and is connected to the drive circuit unit of the liquid ejection control unit 37 as the connection wiring 42. Further, the tube 39 is connected to a pump included in the liquid ejection control unit 37.

続いて、液体噴射部３８の構成について図２２用いて説明する。図２２は液体噴射部３８の縦断面図である。液体噴射部３８の先端部４７には液体を噴射する液体噴射開口部４８が開口され、基端部４９には柔軟性を有するチューブ３９が嵌着されている。液体噴射部３８の内部には、その壁面の一部がダイヤフラム５２、６３にて構成された液体室７１が設けられている。液体室７１は、出口流路７５を介して液体噴射開口部４８に接続され、入口流路７４を介してチューブ３９と接続されている。また、ダイヤフラム５２、６３には、それぞれ圧電素子５３、６４が接合されている。圧電素子５３、６４に駆動信号が入力されると、圧電素子５３、６４の伸縮によってダイヤフラムが変形し、液体室７１の容積が変更されるように構成されている。   Next, the configuration of the liquid ejecting unit 38 will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a longitudinal sectional view of the liquid ejecting unit 38. A liquid ejection opening 48 for ejecting liquid is opened at the distal end 47 of the liquid ejection section 38, and a flexible tube 39 is fitted at the base end 49. Inside the liquid ejecting section 38, a liquid chamber 71 having a part of its wall surface constituted by diaphragms 52 and 63 is provided. The liquid chamber 71 is connected to the liquid ejection opening 48 via the outlet channel 75 and is connected to the tube 39 via the inlet channel 74. In addition, piezoelectric elements 53 and 64 are joined to the diaphragms 52 and 63, respectively. When a drive signal is input to the piezoelectric elements 53 and 64, the diaphragm is deformed by expansion and contraction of the piezoelectric elements 53 and 64, and the volume of the liquid chamber 71 is changed.

続いて、液体噴射装置３６の液体流動について図２１、図２２を用いて説明する。液体噴射制御部３７には、図示しない液体容器と、液体容器に接続されたポンプを有している。ポンプは、液体をチューブ３９に送出する。液体容器に収容されている液体は、ポンプによって一定の圧力でチューブ３９、入口流路７４を介して液体室７１に供給される。ここで、圧電素子５３、６４に駆動信号を入力し、圧電素子５３、６４を伸縮させると、ダイヤフラム５２、６３は液体室７１の容積を変形させる。その結果、液体室７１内の圧力が変動するため、出口流路７５を通じて液体噴射開口部４８からパルス状の液体吐出、つまり高速のパルス状液滴の噴射が発生する。   Subsequently, the liquid flow of the liquid ejecting apparatus 36 will be described with reference to FIGS. 21 and 22. The liquid ejection control unit 37 includes a liquid container (not shown) and a pump connected to the liquid container. The pump delivers liquid to the tube 39. The liquid stored in the liquid container is supplied to the liquid chamber 71 through the tube 39 and the inlet channel 74 at a constant pressure by a pump. Here, when a drive signal is input to the piezoelectric elements 53 and 64 and the piezoelectric elements 53 and 64 are expanded and contracted, the diaphragms 52 and 63 deform the volume of the liquid chamber 71. As a result, since the pressure in the liquid chamber 71 fluctuates, pulsed liquid discharge, that is, high-speed pulsed droplet ejection occurs from the liquid ejection opening 48 through the outlet channel 75.

図２３には、前記液体噴射制御部３７内に設けられたアクチュエーター駆動制御装置７７を示す。本実施形態の液体噴射装置のアクチュエーターは圧電素子５３、６４であり、前記第１実施形態と同様に容量性負荷でもある。このアクチュエーター駆動制御装置７７は、前記第１実施形態の制御装置と同様に、ホストコンピューター１２から入力された入力データやコマンドを読込み、その入力データやコマンドに基づいて所定の演算処理を実行するコンピューターシステムで構成される制御部１３と、制御部１３からの制御信号に応じて圧電素子５３、６４を駆動制御するアクチュエータードライバー７８とを備えて構成される。制御部１３は、前記第１実施形態と同様に、ＣＰＵ１３ａ、ＲＡＭ１３ｂ、ＲＯＭ１３ｃを備えている。   FIG. 23 shows an actuator drive control device 77 provided in the liquid ejection control unit 37. The actuators of the liquid ejecting apparatus of the present embodiment are piezoelectric elements 53 and 64, which are also capacitive loads as in the first embodiment. The actuator drive control device 77 is a computer that reads input data and commands input from the host computer 12 and executes predetermined arithmetic processing based on the input data and commands, as in the control device of the first embodiment. The control unit 13 includes a system, and an actuator driver 78 that drives and controls the piezoelectric elements 53 and 64 according to a control signal from the control unit 13. As in the first embodiment, the control unit 13 includes a CPU 13a, a RAM 13b, and a ROM 13c.

図２４には、前記アクチュエーター駆動制御装置７７内のアクチュエータードライバー７８から圧電素子５３、６４に供給され、それら圧電素子５３、６４からなるアクチュエーターを駆動するための駆動信号ＣＯＭの一例を示す。本実施形態のような液体噴射装置では、前述の説明から分かるように、種々の駆動信号を用いることが可能であるが、本実施形態では、前記第１実施形態と同様に、中間電圧を中心に電圧が変化する台形波電圧信号とした。この駆動信号ＣＯＭは、電圧の立上がり部分が液体室７１の容積を拡大して液体を引込む段階であり、電圧の立下がり部分が液体室７１の容積を縮小して液体を押出す段階である。   FIG. 24 shows an example of a drive signal COM that is supplied to the piezoelectric elements 53 and 64 from the actuator driver 78 in the actuator drive control device 77 and drives the actuators composed of the piezoelectric elements 53 and 64. As can be understood from the above description, in the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment, various drive signals can be used. However, in the present embodiment, as in the first embodiment, an intermediate voltage is mainly used. A trapezoidal wave voltage signal whose voltage changes to The drive signal COM is a stage where the rising portion of the voltage expands the volume of the liquid chamber 71 and draws the liquid, and a falling portion of the voltage reduces the volume of the liquid chamber 71 and pushes the liquid.

従って、前記アクチュエータードライバー７８内に構築されたアクチュエーター駆動回路には、前記第１実施形態の第１〜第９実施例のアクチュエーター駆動回路を、アクチュエーターを圧電素子５３、６４に変更して、そのまま用いることができる。その場合、前述したように２次のローパスフィルターで構成される平滑フィルター２８の共振を、第１帰還信号及び第２帰還信号により有効に減衰することができる。また、１つのアクチュエーター駆動回路に対し、それぞれ静電容量の異なる圧電素子５３、６４をランダムに接続し、駆動される場合には、前記第１実施形態と同様に、平滑フィルター２８に接続される圧電素子５３、６４によって平滑フィルター２８及び駆動される圧電素子５３、６４の静電容量からなるフィルターの周波数特性が変化し、駆動信号ＣＯＭの波形に歪みが生じる。そのような場合に、前記第１実施形態の第１〜第９実施例のアクチュエーター駆動回路では、駆動信号ＣＯＭの波形歪みを抑制防止することができる。また、個々の実施例に応じた効果も同様に得られる。尚、前記第１実施形態の第３、第７、第９実施例については、接続される圧電素子５３、６４の静電容量に応じて、ゲインの減少によって減衰されてしまう成分を強調するように逆フィルター２０３で駆動波形信号ＷＣＯＭを補正する。   Therefore, the actuator drive circuit constructed in the actuator driver 78 uses the actuator drive circuits of the first to ninth examples of the first embodiment by changing the actuators to the piezoelectric elements 53 and 64 as they are. be able to. In that case, as described above, the resonance of the smoothing filter 28 constituted by the secondary low-pass filter can be effectively attenuated by the first feedback signal and the second feedback signal. In addition, when the piezoelectric elements 53 and 64 having different electrostatic capacities are randomly connected to one actuator drive circuit and are driven, they are connected to the smoothing filter 28 as in the first embodiment. The frequency characteristics of the filter composed of the capacitance of the smoothing filter 28 and the piezoelectric elements 53 and 64 driven by the piezoelectric elements 53 and 64 change, and the waveform of the drive signal COM is distorted. In such a case, in the actuator drive circuits of the first to ninth examples of the first embodiment, the waveform distortion of the drive signal COM can be suppressed and prevented. Moreover, the effect according to each Example is acquired similarly. In the third, seventh, and ninth examples of the first embodiment, a component that is attenuated by a decrease in gain is emphasized according to the capacitance of the piezoelectric elements 53 and 64 to be connected. The inverse filter 203 corrects the drive waveform signal WCOM.

このように、本実施形態の容量性負荷駆動装置を用いた液体噴射装置でも、容量性負荷である圧電素子５３、６４に駆動信号ＣＯＭを印加するとダイヤフラム５２、６３を介して液体室７１の容積が縮小されて当該液体室７１内の液体を噴射する。この場合に、減算部２５から出力される駆動波形信号ＷＣＯＭと２つの帰還信号Ｒｅｆとの差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調して変調信号ＰＷＭとし、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２７で電力増幅して電力増幅変調信号ＡＰＷＭとし、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルター２８で平滑化して圧電素子５３、６４の駆動信号ＣＯＭとする。そして、駆動信号ＣＯＭそのものを第１帰還信号として減算部２５に帰還すると共に、駆動信号ＣＯＭの位相を進めて第２帰還信号として減算部２５に帰還することにより、駆動信号ＣＯＭの比例・微分フィードバックが可能となり、駆動信号ＣＯＭの波形を十分に補償することができ、高精度な液体噴射が可能となる。   As described above, even in the liquid ejecting apparatus using the capacitive load driving apparatus according to this embodiment, when the drive signal COM is applied to the piezoelectric elements 53 and 64 that are capacitive loads, the volume of the liquid chamber 71 is set via the diaphragms 52 and 63. Is reduced and the liquid in the liquid chamber 71 is ejected. In this case, the differential signal Diff between the drive waveform signal WCOM output from the subtracting unit 25 and the two feedback signals Ref is pulse-modulated to form a modulation signal PWM, and the modulation signal PWM is amplified by the digital power amplifier circuit 27. Thus, the power amplification modulation signal APWM is obtained, and the power amplification modulation signal APWM is smoothed by the smoothing filter 28 to obtain the drive signals COM for the piezoelectric elements 53 and 64. Then, the drive signal COM itself is fed back to the subtractor 25 as a first feedback signal, and the phase of the drive signal COM is advanced and fed back to the subtractor 25 as a second feedback signal, so that the proportional / differential feedback of the drive signal COM is achieved. Thus, the waveform of the drive signal COM can be sufficiently compensated, and highly accurate liquid ejection is possible.

次に、本発明の容量性負荷駆動装置の第３実施形態として、前記第２実施形態の液体噴射装置とは異なるタイプの液体噴射装置に適用されたものについて説明する。以下の実施形態の説明において、第１実施形態または第２実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図２５は、本実施形態に係る液体噴射装置の概略構成の一例を示す説明図である。本実施形態の液体噴射装置は、例えば細密な物体及び構造物の洗浄、手術用メスなど様々に採用可能であるが、以下に説明する実施形態では、生体組織を切開又は切除することに好適な液体噴射装置を例示して説明する。従って、実施形態にて用いる液体は、水又は生理食塩水であり、以降、これらを総称して液体と表す。 Next, a capacitive load driving device according to a third embodiment of the invention applied to a liquid ejecting apparatus of a type different from the liquid ejecting apparatus of the second embodiment will be described. In the description of the following embodiments, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the first embodiment or the second embodiment, and the description thereof is omitted.
FIG. 25 is an explanatory diagram illustrating an example of a schematic configuration of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment. The liquid ejecting apparatus according to the present embodiment can be used in various ways, for example, washing fine objects and structures, a scalpel for operation, and the like, which is suitable for incising or excising living tissue in the embodiments described below. A liquid ejecting apparatus will be described as an example. Therefore, the liquid used in the embodiment is water or physiological saline, and these are hereinafter collectively referred to as a liquid.

図２５において、液体噴射システム７９は、基本構成として、図示しない液体を収容する液体容器と圧力発生部としてのポンプとを含む液体噴射制御部３７と、ポンプから供給される液体を脈動噴射する液体噴射部３８と、液体噴射部３８とポンプを連通するチューブ３９とから構成されている。液体噴射部３８は、供給された液体を高圧、高い周波数で脈動噴射する脈動発生機構８０と、脈動発生機構８０に接続される接続流路管８１とを有し、接続流路管８１の先端部には流路の断面積が縮小された液体噴射開口部４８を有するノズル８２が装着されている。   In FIG. 25, the liquid ejecting system 79 includes, as a basic configuration, a liquid ejecting control unit 37 including a liquid container (not shown) for storing a liquid and a pump as a pressure generating unit, and a liquid for pulsating ejecting the liquid supplied from the pump It is comprised from the injection part 38 and the tube 39 which connects the liquid injection part 38 and a pump. The liquid ejecting unit 38 includes a pulsation generating mechanism 80 that pulsates and ejects the supplied liquid at a high pressure and a high frequency, and a connection flow channel pipe 81 connected to the pulsation generation mechanism 80. A nozzle 82 having a liquid ejection opening 48 with a reduced cross-sectional area of the flow path is attached to the part.

次に、この液体噴射システム７９における液体の流動について説明する。液体噴射制御部３７に備えられる液体容器に収容された液体は、ポンプにより一定の圧力でチューブ３９を介して脈動発生機構８０に供給される。脈動発生機構８０には、後述する液体室７１と、この液体室７１の容積変更手段とを備えており、容積変更手段を駆動し、脈動発生して液体噴射開口部４８から液体を高速でパルス状に噴射する。脈動発生機構８０の詳しい説明については、図２６を用いて後述する。なお、この液体噴射システム７９を用いて手術する際には、術者が把持する主たる部位は脈動発生機構８０である。   Next, the flow of liquid in the liquid ejecting system 79 will be described. The liquid stored in the liquid container provided in the liquid ejection control unit 37 is supplied to the pulsation generating mechanism 80 through the tube 39 with a constant pressure by a pump. The pulsation generating mechanism 80 includes a liquid chamber 71 (to be described later) and volume changing means for the liquid chamber 71. The volume changing means is driven to generate pulsation and pulse the liquid from the liquid ejection opening 48 at high speed. Inject in the shape. Detailed description of the pulsation generating mechanism 80 will be described later with reference to FIG. Note that, when performing an operation using the liquid ejecting system 79, the main part gripped by the operator is the pulsation generating mechanism 80.

続いて、前記液体噴射部３８の構成について説明する。図２６は、本実施形態に係る脈動発生機構８０の主たる構成を液体の流路方向に沿って切断した断面図である。液体噴射部３８は、液体の脈動発生手段を含む脈動発生機構８０と、液体を噴射する出口接続流路８３とノズル８２とを有する接続流路管８１と、から構成されている。脈動発生機構８０は、その内部に液体室７１を有しており、液体室７１の壁面の一部がダイヤフラム８５によって構成されている。そして、ダイヤフラム８５には、容積変更手段である積層型圧電素子９８が上板１０６を介して固着されている。すなわち、圧電素子９８に駆動信号が入力されると、圧電素子９８の伸縮によってダイヤフラム８５が変形し、液体室７１の容積が変更される。このように、脈動発生機構８０は、供給された液体を液体噴射開口部４８からパルス状に噴射可能に構成されている。   Next, the configuration of the liquid ejecting unit 38 will be described. FIG. 26 is a cross-sectional view of the main configuration of the pulsation generating mechanism 80 according to the present embodiment cut along the liquid flow path direction. The liquid ejecting unit 38 includes a pulsation generating mechanism 80 including a liquid pulsation generating unit, and a connection flow channel pipe 81 having an outlet connection flow channel 83 and a nozzle 82 for ejecting liquid. The pulsation generating mechanism 80 has a liquid chamber 71 therein, and a part of the wall surface of the liquid chamber 71 is constituted by a diaphragm 85. A laminated piezoelectric element 98 that is a volume changing means is fixed to the diaphragm 85 via an upper plate 106. That is, when a drive signal is input to the piezoelectric element 98, the diaphragm 85 is deformed by the expansion and contraction of the piezoelectric element 98, and the volume of the liquid chamber 71 is changed. As described above, the pulsation generating mechanism 80 is configured to be able to eject the supplied liquid from the liquid ejection opening 48 in a pulse shape.

図２７には、前記液体噴射制御部３７内に設けられたアクチュエーター駆動制御装置７７を示す。本実施形態の液体噴射装置のアクチュエーターは圧電素子９８であり、前記第２実施形態と同様に容量性負荷である。このアクチュエーター駆動制御装置７７は、前記第２実施形態の制御装置と同様に、ホストコンピューター１２から入力された入力データやコマンドを読込み、その入力データやコマンドに基づいて所定の演算処理を実行するコンピューターシステムで構成される制御部１３と、制御部１３からの制御信号に応じて圧電素子９８を駆動制御するアクチュエータードライバー７８とを備えて構成される。制御部１３は、前記第１及び第２実施形態と同様に、ＣＰＵ１３ａ、ＲＡＭ１３ｂ、ＲＯＭ１３ｃを備えている。また、図２８には、前記アクチュエーター駆動制御装置７７内のアクチュエータードライバー７８から圧電素子９８に供給され、それら圧電素子９８からなるアクチュエーターを駆動するための駆動信号ＣＯＭの一例を示す。本実施形態のような液体噴射装置では、前述の説明から分かるように、種々の駆動信号を用いることが可能であるが、本実施形態では、前記第２実施形態と同様に、中間電圧を中心に電圧が変化する台形波電圧信号とした。この駆動信号ＣＯＭは、電圧の立上がり部分が液体室７１の容積を拡大して液体を引込む段階であり、電圧の立下がり部分が液体室７１の容積を縮小して液体を押出す段階である。   FIG. 27 shows an actuator drive control device 77 provided in the liquid ejection control unit 37. The actuator of the liquid ejecting apparatus of the present embodiment is a piezoelectric element 98, which is a capacitive load as in the second embodiment. Similar to the control device of the second embodiment, the actuator drive control device 77 reads input data and commands input from the host computer 12, and executes predetermined arithmetic processing based on the input data and commands. A control unit 13 configured by the system and an actuator driver 78 that drives and controls the piezoelectric element 98 according to a control signal from the control unit 13 are configured. The control unit 13 includes a CPU 13a, a RAM 13b, and a ROM 13c as in the first and second embodiments. FIG. 28 shows an example of a drive signal COM that is supplied to the piezoelectric element 98 from the actuator driver 78 in the actuator drive control device 77 and drives the actuator comprising the piezoelectric element 98. As can be understood from the above description, in the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment, various drive signals can be used. However, in the present embodiment, as in the second embodiment, the intermediate voltage is mainly used. A trapezoidal wave voltage signal whose voltage changes to The drive signal COM is a stage where the rising portion of the voltage expands the volume of the liquid chamber 71 and draws the liquid, and a falling portion of the voltage reduces the volume of the liquid chamber 71 and pushes the liquid.

従って、前記アクチュエータードライバー７８内に構築されたアクチュエーター駆動回路には、前記第１実施形態の第１〜第９実施例のアクチュエーター駆動回路を、アクチュエーターを圧電素子９８に変更して、そのまま用いることができる。その場合、前述したように２次のローパスフィルターで構成される平滑フィルター２８の共振を、第１帰還信号及び第２帰還信号により有効に減衰することができる。また、１つのアクチュエーター駆動回路に対し、それぞれ静電容量の異なる圧電素子９８をランダムに接続し、駆動される場合には、前記第１実施形態と同様に、接続される圧電素子９８によって平滑フィルター２８及び駆動される圧電素子９８の静電容量からなるフィルターの周波数特性が変化し、駆動信号ＣＯＭの波形に歪みが生じる。そのような場合に、前記第１実施形態の第１〜第９実施例のアクチュエーター駆動回路では、駆動信号ＣＯＭの波形歪みを抑制防止することができる。また、個々の実施例に応じた効果も同様に得られる。尚、前記第１実施形態の第３、第７、第９実施例については、接続される圧電素子９８の静電容量に応じて、ゲインの減少によって減衰されてしまう成分を強調するように逆フィルター２０３で駆動波形信号ＷＣＯＭを補正する。   Therefore, the actuator drive circuit constructed in the actuator driver 78 can be used as it is by replacing the actuator drive circuit of the first to ninth examples of the first embodiment with the piezoelectric element 98 as the actuator. it can. In that case, as described above, the resonance of the smoothing filter 28 constituted by the secondary low-pass filter can be effectively attenuated by the first feedback signal and the second feedback signal. When the piezoelectric elements 98 having different electrostatic capacities are randomly connected to one actuator driving circuit and driven, the smoothing filter is applied by the connected piezoelectric elements 98 as in the first embodiment. 28 and the frequency characteristics of the filter composed of the capacitance of the driven piezoelectric element 98 change, and the waveform of the drive signal COM is distorted. In such a case, in the actuator drive circuits of the first to ninth examples of the first embodiment, the waveform distortion of the drive signal COM can be suppressed and prevented. Moreover, the effect according to each Example is acquired similarly. The third, seventh, and ninth examples of the first embodiment are reversed so as to emphasize a component that is attenuated by a decrease in gain according to the capacitance of the piezoelectric element 98 to be connected. The drive waveform signal WCOM is corrected by the filter 203.

このように、本実施形態の容量性負荷駆動装置を用いた液体噴射装置でも、容量性負荷である圧電素子９８に駆動信号ＣＯＭを印加するとダイヤフラム８５を介して液体室７１の容積が縮小されて当該液体室７１内の液体を噴射する。この場合に、減算部２５から出力される駆動波形信号ＷＣＯＭと２つの帰還信号Ｒｅｆとの差分信号Ｄｉｆｆをパルス変調して変調信号ＰＷＭとし、その変調信号ＰＷＭをデジタル電力増幅回路２７で電力増幅して電力増幅変調信号ＡＰＷＭとし、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑フィルター２８で平滑化して圧電素子９８の駆動信号ＣＯＭとする。そして、駆動信号ＣＯＭそのものを第１帰還信号として減算部２５に帰還すると共に、駆動信号ＣＯＭの位相を進めて第２帰還信号として減算部２５に帰還することにより、駆動信号ＣＯＭの比例・微分フィードバックが可能となり、駆動信号ＣＯＭの波形を十分に補償することができ、高精度な液体噴射が可能となる。   As described above, even in the liquid ejecting apparatus using the capacitive load driving apparatus of the present embodiment, when the drive signal COM is applied to the piezoelectric element 98 that is the capacitive load, the volume of the liquid chamber 71 is reduced via the diaphragm 85. The liquid in the liquid chamber 71 is ejected. In this case, the differential signal Diff between the drive waveform signal WCOM output from the subtracting unit 25 and the two feedback signals Ref is pulse-modulated to form a modulation signal PWM, and the modulation signal PWM is amplified by the digital power amplifier circuit 27. The power amplification modulation signal APWM is smoothed by the smoothing filter 28 to obtain the drive signal COM for the piezoelectric element 98. Then, the drive signal COM itself is fed back to the subtractor 25 as a first feedback signal, and the phase of the drive signal COM is advanced and fed back to the subtractor 25 as a second feedback signal, so that the proportional / differential feedback of the drive signal COM is achieved. Thus, the waveform of the drive signal COM can be sufficiently compensated, and highly accurate liquid ejection is possible.

なお、本発明の容量性負荷駆動装置を用いた液体噴射装置は、前記インクや生理食塩水以外の他の液体（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）を噴射する流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、カラーフィルター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噴射する液体噴射装置であってもよい。また、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液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。   In addition, the liquid ejecting apparatus using the capacitive load driving device of the present invention is a liquid other than the ink or the physiological saline (a liquid material in which particles of a functional material are dispersed in addition to the liquid, a gel, etc. It is also possible to embody the present invention in a fluid ejecting apparatus that ejects a fluid (including a fluid) or a fluid other than a liquid (such as a solid that can be ejected as a fluid). For example, a liquid material ejecting apparatus that ejects a liquid material that contains materials such as electrode materials and color materials used in the manufacture of liquid crystal displays, EL (electroluminescence) displays, surface-emitting displays, and color filters in a dispersed or dissolved form. Further, it may be a liquid ejecting apparatus that ejects a bio-organic matter used for biochip manufacturing, or a liquid ejecting apparatus that ejects a liquid that is used as a precision pipette to become a sample. In addition, transparent resin liquids such as UV curable resins for forming liquid injection devices that inject lubricating oil onto precision machines such as watches and cameras, micro hemispherical lenses (optical lenses) used in optical communication elements, etc. May be a liquid ejecting apparatus that ejects the liquid onto the substrate. Also, a liquid ejecting apparatus that ejects an etching solution such as an acid or an alkali to etch a substrate, a fluid ejecting apparatus that ejects a gel, and a liquid ejecting recording that ejects a solid such as toner powder It may be a device. The present invention can be applied to any one of these injection devices.

１は印刷媒体、２はインクジェットヘッド、３は給紙部、４は搬送部、５は給紙ローラー、６は搬送ベルト、７はヘッド固定プレート、８は駆動ローラー、９は従動ローラー、１０は排紙部、１１は制御装置、１３は制御部、１６はヘッドドライバー、１９はアクチュエーター（容量性負荷）、２４は駆動波形信号生成部、２５は減算部、２６は変調部、２７はデジタル電力増幅回路、２８は平滑フィルター、２９は補償器、３０は減衰器、３１は三角波生成部、３２は比較部、３３はハーフブリッジ出力段、３４はゲートドライブ回路、３５は配線、３６は液体噴射装置、３７は制御部、３８は液体噴射部、３９はチューブ、４０は液滴、５２はダイヤフラム、５３は圧電素子（容量性負荷、アクチュエーター）、６３はダイヤフラム、６４は圧電素子（容量性負荷、アクチュエーター）、７１は液体室、７４は入口流路、７５は出口流路、７７はアクチュエーター駆動制御装置、７８はアクチュエータードライバー、７９は液体噴射システム、８０は脈動発生機構、８１は接続流路管、８２はノズル、８５はダイヤフラム、９８は圧電素子（容量性負荷、アクチュエーター）、Ｃはコンデンサー、Ｃ２は第２コンデンサー、Ｒは接地抵抗（電流検出器）、Ｒ２は第２接地抵抗（電流検出器）。   1 is a print medium, 2 is an ink jet head, 3 is a paper feed unit, 4 is a transport unit, 5 is a paper feed roller, 6 is a transport belt, 7 is a head fixing plate, 8 is a drive roller, 9 is a driven roller, 10 is A paper discharge unit, 11 is a control device, 13 is a control unit, 16 is a head driver, 19 is an actuator (capacitive load), 24 is a drive waveform signal generation unit, 25 is a subtraction unit, 26 is a modulation unit, and 27 is digital power. Amplifying circuit, 28 is a smoothing filter, 29 is a compensator, 30 is an attenuator, 31 is a triangular wave generator, 32 is a comparator, 33 is a half bridge output stage, 34 is a gate drive circuit, 35 is wiring, and 36 is a liquid jet Device, 37 is a control unit, 38 is a liquid ejecting unit, 39 is a tube, 40 is a droplet, 52 is a diaphragm, 53 is a piezoelectric element (capacitive load, actuator), 63 is a diaphragm, 6 Is a piezoelectric element (capacitive load, actuator), 71 is a liquid chamber, 74 is an inlet flow path, 75 is an outlet flow path, 77 is an actuator drive controller, 78 is an actuator driver, 79 is a liquid ejection system, and 80 is pulsation generated Mechanism, 81 is a connection channel tube, 82 is a nozzle, 85 is a diaphragm, 98 is a piezoelectric element (capacitive load, actuator), C is a capacitor, C2 is a second capacitor, R is a ground resistance (current detector), R2 Is a second grounding resistor (current detector).

Claims (5)

容量性負荷を駆動させて液体を噴射する液体噴射装置用の液体噴射制御部であって、
駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成部と、
前記駆動波形信号と帰還信号とに基づき差分信号を出力する減算部と、
前記差分信号をパルス変調して変調信号とする変調部と、
前記変調信号を電力増幅して電力増幅変調信号とするデジタル電力増幅回路と、
インダクタ及びコンデンサーを含み、前記電力増幅変調信号を平滑化して容量性負荷に駆動信号を出力する平滑フィルターと、
前記駆動信号を前記帰還信号の第１帰還信号として前記減算部に出力する第１帰還回路と、
前記駆動信号の位相を進めて前記帰還信号の第２帰還信号として前記減算部に出力する第２帰還回路と、
前記駆動波形信号生成部と前記変調部との間に設けられた逆フィルターと、を含む、液体噴射装置用の液体噴射制御部。 A liquid injection control unit for liquids ejecting apparatus for ejecting liquid by driving the capacitive load,
A drive waveform signal generator for generating a drive waveform signal;
A subtractor that outputs a differential signal based on the drive waveform signal and the feedback signal;
A modulation unit that performs pulse modulation on the differential signal to obtain a modulation signal;
A digital power amplifier circuit that amplifies the modulated signal to obtain a power amplified modulated signal;
Includes an inductor及beauty condensers, a smoothing filter that outputs a drive signal to the capacitive load by smoothing the amplified digital signal,
A first feedback circuit that outputs the drive signal to the subtraction unit as a first feedback signal of the feedback signal;
A second feedback circuit that advances the phase of the drive signal and outputs the second feedback signal of the feedback signal to the subtracting unit;
A liquid ejection control unit for a liquid ejection device, comprising : an inverse filter provided between the drive waveform signal generation unit and the modulation unit. 請求項１に記載の液体噴射装置用の液体噴射制御部において、
前記逆フィルターが、前記駆動波形信号生成部と前記減算部との間に設けられている、
液体噴射装置用の液体噴射制御部。 In the liquid ejection control unit for the liquid ejection device according to claim 1,
The inverse filter is provided between the drive waveform signal generation unit and the subtraction unit,
A liquid ejection control unit for a liquid ejection device. 請求項１または２に記載の液体噴射装置用の液体噴射制御部において、
前記変調部が自励発振型変調回路を含む、液体噴射装置用の液体噴射制御部。 In the liquid jet control unit for the liquid jet device according to claim 1 or 2,
A liquid ejection control unit for a liquid ejection device , wherein the modulation unit includes a self-oscillation type modulation circuit . 請求項３に記載の液体噴射装置用の液体噴射制御部において、
前記自励発振型変調回路は、積分部と、前記積分部の出力を前記変調信号に変換する比較部とを備え、
前記積分部は、前記差分信号と前記変調信号との差分を積分して出力する、液体噴射装置用の液体噴射制御部。 In the liquid ejection control unit for the liquid ejection device according to claim 3,
The self-excited oscillation type modulation circuit includes an integration unit, and a comparison unit that converts the output of the integration unit into the modulation signal.
Said integration section, before Symbol by integrating the difference between the difference component signal and the modulated signal output, the liquid injection control unit for a liquid ejecting apparatus. 請求項３に記載の液体噴射装置用の液体噴射制御部において、
前記自励発振型変調回路は、積分部と、前記積分部の出力を前記変調信号に変換する比較部とを備え、
前記積分部は、前記差分信号と前記電力増幅変調信号との差分を積分して出力する、液体噴射装置用の液体噴射制御部。 In the liquid ejection control unit for the liquid ejection device according to claim 3 ,
The self-excited oscillation type modulation circuit includes an integration unit, and a comparison unit that converts the output of the integration unit into the modulation signal.
The integration unit is a liquid ejection control unit for a liquid ejection device that integrates and outputs a difference between the difference signal and the power amplification modulation signal .
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