JP2011025622A - 液体噴射装置及び液体噴射型印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力であり且つ正確な波形の駆動信号を得ることが可能な液体噴射装置を提供する。
【解決手段】駆動波形信号ＷＣＯＭを変調回路２６でパルス変調し、その変調信号をデジタル電力増幅器２８で電力増幅し、その電力増幅変調信号を平滑フィルタ２９で平滑化してデジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄを出力すると共に、駆動波形信号ＷＣＯＭに所定の遅延処理を施し、その遅延駆動波形信号ＷＣＯＭ＿Ａをアナログ変換してからアナログ電力増幅器３３で電力増幅し、そのアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａをデジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄに加算（混合）してアクチュエータ２２に駆動信号ＣＯＭとして供給する。波形精度のよいアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａの比率が大きいほど高画質となる一方、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄの比率が大きければ電力効率を高めることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、アクチュエータに駆動信号を印加して液体を噴射する液体噴射装置に関し、例えば微小な液体を液体噴射ヘッドのノズルから噴射して、微粒子（ドット）を印刷媒体上に形成することにより、所定の文字や画像等を印刷するようにした液体噴射型印刷装置に好適なものである。

液体噴射型印刷装置では、液体噴射ヘッドのノズルから液体を噴射するために、圧電素子などのアクチュエータが設けられ、このアクチュエータに所定の駆動信号を印加しなければならない。この駆動信号は、比較的電位の高いものなので、駆動信号の基準となる駆動波形信号を電力増幅器で電力増幅しなければならない。そこで、下記特許文献１では、アナログ電力増幅器に比べて、電力損失が極めて小さく、小型化が可能なデジタル電力増幅器を用い、駆動波形信号を変調回路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器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で平滑化して、駆動信号としている。

特開２００７−１６８１７２号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載される液体噴射装置では、デジタル電力増幅器で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑フィルタで平滑化しているため、出力の周波数特性が狭く、目標とする駆動信号に対して正確な波形の駆動信号を得にくいという問題がある。
本発明は、これらの諸問題に着目して開発されたものであり、省電力であり且つ正確な波形の駆動信号を得ることが可能な液体噴射装置及び液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置を提供することを目的とするものである。

上記諸問題を解決するため、本発明の液体噴射装置は、駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、前記駆動波形信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、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器と、前記電力増幅変調信号を平滑化してデジタル駆動信号とする平滑フィルタと、前記駆動波形信号に所定の遅延処理を施して遅延駆動波形信号を出力する駆動波形信号処理部と、前記遅延駆動波形信号をアナログ変換してアナログ遅延駆動波形信号とするＤＡコンバータと、前記アナログ遅延駆動波形信号を電力増幅してアナログ駆動信号とするアナログ電力増幅器と、前記デジタル駆動信号に前記アナログ駆動信号を加算してアクチュエータに駆動信号として供給する加算手段とを備えたことを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、デジタル電力増幅器を用いることで省電力化を図りながら、アナログ電力増幅器からのアナログ駆動信号を加算して正確な波形の駆動信号を得ることができる。

また、前記駆動波形信号処理部は、駆動するアクチュエータの数に応じて前記駆動波形信号の遅延制御を行うことを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、アクチュエータが容量性負荷で、且つ駆動されるアクチュエータの数が変動する場合においても、駆動されるアクチュエータの数に応じて変化する駆動信号の位相遅れを加味して駆動波形信号の遅延制御を行うことで、省電力を図りながら正確な波形の駆動信号を得ることができる。

また、要求される駆動信号の波形精度に応じて、前記デジタル駆動信号と前記アナログ駆動信号の比率を調整可能としたことを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、画質を優先する場合にはアナログ駆動信号の混合比率を大きくし、電力効率を優先する場合にはアナログ駆動信号の混合比率を小さくするといった調整が可能となる。
また、前記加算手段にデジタル駆動信号に対するアナログ駆動信号の混合比率を調整する混合比率調整手段を備えることを特徴とするものである。
この液体噴射装置によれば、デジタル駆動信号に対するアナログ駆動信号の混合比率の調整を容易に行うことができる。

本発明の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の一実施形態を示す概略構成正面図である。 図１の液体噴射型印刷装置に用いられる液体噴射ヘッド近傍の平面図である。 図１の液体噴射型印刷装置の制御装置のブロック図である。 各液体噴射ヘッド内のアクチュエータを駆動する駆動信号の説明図である。 スイッチングコントローラのブロック図である。 アクチュエータの駆動回路の一例を示すブロック図である。 図６の変調回路のブロック図である。 図６のデジタル電力増幅器のブロック図である。 図６の平滑フィルタのブロック図である。 図６の駆動波形信号処理部のブロック図である。 図６のアナログ電力増幅器のブロック図である。 アナログ駆動信号とデジタル駆動信号の説明図である。 アナログ電力増幅器とデジタル電力増幅器の出力特性図である。 駆動されるアクチュエータの数によって変化する周波数特性図である。 画質優先と速度優先の特性説明図である。 図６の駆動回路による駆動信号の説明図である。

次に、本発明の液体噴射装置の一実施形態として、液体噴射型印刷装置に用いられたものについて説明する。
図１は、本実施形態の液体噴射型印刷装置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、ラインヘッド型印刷装置である。

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液体噴射ヘッドであり、印刷媒体搬送方向に２列になるように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１１に固定されている。各液体噴射ヘッド２の最下面には、多数のノズルが形成されており、この面がノズル面と呼ばれている。ノズルは、図２に示すように、噴射する液体の色毎に、印刷媒体搬送方向と交差する方向に列状に配設されており、その列をノズル列と呼んだり、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液体噴射ヘッド２のノズル列によって、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向の幅全長に及ぶラインヘッドが形成されている。印刷媒体１は、これらの液体噴射ヘッド２のノズル面の下方を通過するときに、ノズル面に形成されている多数のノズルから液体が噴射され、印刷が行われる。

液体噴射ヘッド２には、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクなどの液体が、図示しない液体タンクから液体供給チューブを介して供給される。そして、液体噴射ヘッド２に形成されているノズルから同時に必要箇所に必要量の液体を噴射することにより、印刷媒体１上に微小なドットを形成する。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。

液体噴射ヘッド２のノズルから液体を噴射する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰液体噴射方式などがあり、本実施形態ではピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、アクチュエータである圧電素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によって液体がノズルから噴射されるというものである。そして、駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することで液体の噴射量を調整することが可能となる。なお、本発明は、ピエゾ方式以外の液体噴射方法にも、同様に適用可能である。

液体噴射ヘッド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８及び従動ローラ９に搬送ベルト６を巻回して構成され、駆動ローラ８には図示しない電動モータが接続されている。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、電動モータによって駆動ローラ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、液体噴射ヘッド２から液体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いる。この印刷基準信号出力装置は、搬送ベルト６とそれに吸着されて搬送される印刷媒体１とが同期して移動されることに着目し、印刷媒体１が搬送経路中の所定位置を通過した後は、搬送ベルト６の移動に伴って要求される印刷解像度相当のパルス信号を出力し、こ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２２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液体を噴射し、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。

本実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置内には、液体噴射型印刷装置を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、図３に示すように、ホストコンピュータ６０から入力された印刷データ読込むための入力インタフェース６１と、この入力インタフェース６１から入力された印刷データに基づいて印刷処理等の演算処理を実行するマイクロコンピュータで構成される制御部６２と、前記給紙ローラ５に接続されている給紙ローラモータ１７を駆動制御する給紙ローラモータドライバ６３と、液体噴射ヘッド２を駆動制御するヘッドドライバ６５と、前記駆動ローラ８に接続されている電動モータ７を駆動制御する電動モータドライバ６６と、給紙ローラモータドライバ６３、ヘッドドライバ６５、電動モータドライバ６６と給紙ローラモータ１７、液体噴射ヘッド２、電動モータ７とを接続するインタフェース６７とを備えて構成される。

制御部６２は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）６２ａと、入力インタフェース６１を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のプログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）６２ｃと、ＣＰＵ６２ａで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Read-Only Memory）６２ｄを備えている。この制御部６２は、入力インタフェース６１を介してホストコンピュータ６０から印刷データ（画像データ）を入手すると、ＣＰＵ６２ａが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルから液体を噴射するか或いはどの程度の液体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）を算出し、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、給紙ローラモータドライバ６３、ヘッドドライバ６５、電動モータドライバ６６に駆動信号及び制御信号を出力する。これらの駆動信号及び制御信号により、給紙ローラモータ１７、電動モータ７、液体噴射ヘッド２内のアクチュエータ２２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６２内の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。

図４には、本実施形態の液体噴射装置を用いた液体噴射型印刷装置の制御装置から液体噴射ヘッド２に供給され、圧電素子からなるアクチュエータ２２を駆動するための駆動信号ＣＯＭの一例を示す。本実施形態では、中間電位を中心に電位が変化する信号とした。この駆動信号ＣＯＭは、アクチュエータ２２を駆動して液体を噴射する単位駆動信号としての駆動パルスＰＣＯＭを時系列的に接続したものであり、駆動パルスＰＣＯＭの立上がり部分がノズルに連通するキャビティ（圧力室）の容積を拡大して液体を引込む（液体の噴射面を考えればメニスカスを引き込むとも言える）段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分がキャビティの容積を縮小して液体を押出す（液体の噴射面を考えればメニスカスを押出すとも言える）段階であり、液体を押出した結果、液体がノズルから噴射される。

この電圧台形波からなる駆動パルスＰＣＯＭの電圧増減傾きや波高値を種々に変更することにより、液体の引込量や引込速度、液体の押出量や押出速度を変化させることができ、これにより液体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２２に供給し、液体を噴射したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してアクチュエータ２２に供給し、液体を複数回噴射したりすることで種々の大きさのドットを得ることができる。即ち、液体が乾かないうちに複数の液体を同じ位置に着弾すると、実質的に大きな液体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、液体を引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、液体を噴射せずに、ノズルの増粘を抑制防止したりするのに用いられる。

液体噴射ヘッド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噴射するノズルを選択すると共に圧電素子などのアクチュエータ２２の駆動信号ＣＯＭへの接続タイミングを決定する駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ、全ノズルにノズル選択データが入力された後に、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰに基づいて駆動信号ＣＯＭと液体噴射ヘッド２のアクチュエータ２２とを接続させるラッチ信号ＬＡＴ及びチャンネル信号ＣＨ、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰをシリアル信号として液体噴射ヘッド２に送信するためのクロック信号ＳＣＫが入力されている。なお、これ以後、アクチュエータ２２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。

図５には、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をアクチュエータ２２に供給するために液体噴射ヘッド２内に構築されたスイッチングコントローラの具体的な構成を示す。このスイッチングコントローラは、液体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２２を指定するための駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰを保存するシフトレジスタ２１１と、シフトレジスタ２１１のデータを一時的に保存するラッチ回路２１２と、ラッチ回路２１２の出力をレベル変換して選択スイッチ２０１に供給することにより、駆動信号ＣＯＭをピエゾ素子などのアクチュエータ２２に接続するレベルシフタ２１３を備えて構成されている。

シフトレジスタ２１１には、駆動パルス選択データ信号ＳＩ＆ＳＰが順次入力されると共に、クロック信号ＳＣＫの入力パルスに応じて記憶領域が初段から順次後段にシフトする。ラッチ回路２１２は、ノズル数分の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰがシフトレジスタ２１１に格納された後、入力されるラッチ信号ＬＡＴによってシフトレジスタ２１１の各出力信号をラッチする。ラッチ回路２１２に保存された信号は、レベルシフタ２１３によって次段の選択スイッチ２０１をオンオフできる電圧レベルに変換される。これは、駆動信号ＣＯＭが、ラッチ回路２１２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２０１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２１３によって選択スイッチ２０１が閉じられる圧電素子などのアクチュエータ２２は駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ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、シフトレジスタ２１１の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰがラッチ回路２１２に保存された後、次の印刷情報をシフトレジスタ２１１に入力し、液体の噴射タイミングに合わせてラッチ回路２１２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２２のグランド端である。また、この選択スイッチ２０１により、圧電素子などのアクチュエータ２２を駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した後も、当該アクチュエータ２２の入力電圧は、切り離す直前の電圧に維持される。

図６には、アクチュエータ２２の駆動回路の概略構成を示す。このアクチュエータ駆動回路は、前記制御回路内の制御部６２及びヘッドドライバ６５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２２の駆動を制御する信号の基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭを生成する駆動波形信号発生回路２５と、駆動波形信号発生回路２５で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭからデジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄを出力するデジタル電力増幅部１２と、同じく駆動波形信号ＷＣＯＭからアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａを出力するアナログ電力増幅部１３と、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄにアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａを加算して駆動信号ＣＯＭを出力する加算器１４を備えて構成される。駆動波形信号発生回路２５は、ＣＰＵ６２ａから出力された駆動波形データ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。

デジタル電力増幅部１２は、駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調する変調回路２６と、変調回路２６でパルス変調された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器２８と、デジタル電力増幅器２８で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄとして出力する平滑フィルタ２９とを備えて構成される。また、アナログ電力増幅部１３は、駆動波形信号ＷＣＯＭに遅延処理を施して遅延駆動波形信号ＷＣＯＭ＿Ａを出力する駆動波形信号処理部３１と、遅延駆動波形信号ＷＣＯＭ＿Ａをアナログ変換するＤＡコンバータ３２と、アナログ変換されたアナログ遅延駆動波形信号ＡＷＣＯＭ＿Ａを電力増幅してアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａを出力するアナログ電力増幅器３３とを備えて構成される。

駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調する変調回路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。パルス幅変調は、所定周波数の三角波信号を出力する三角波発振器３４と、三角波信号と駆動波形信号ＷＣＯＭを比較し、例えば駆動波形信号ＷＣＯＭが三角波信号より大きいときにオンデューティとなるパルスデューティの変調信号ＰＷＭを出力する比較部３５とを備えて構成される。なお、変調回路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回路を用いることができる。また、何れの場合も、プログラムによる演算処理によって変調回路２６を構成することができる。

デジタル電力増幅器２８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２１と、変調回路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３０とを備えて構成されている。デジタル電力増幅器２８では、変調信号がハイレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間信号ＧＨはハイレベルとなり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＬはローレベルとなるので、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はオン状態となり、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２１の出力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２１の出力Ｖａは０となる。

このようにハイサイドスイッチング素子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器２８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。

平滑フィルタ２９には、図９に示すように、１つの抵抗Ｒと１つのコンデンサＣと１つのコイルＬからなる２次のフィルタを用いた。この平滑フィルタ２９によって、前記変調回路２６で生じた変調周波数、即ちパルス変調の周波数成分を減衰して除去し、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄを出力する。
駆動波形信号処理部３１は、図１０に示すように、駆動波形信号に所定時間の遅延処理を施して遅延駆動波形信号ＷＣＯＭ＿Ａを出力する駆動波形信号遅延部３６と、駆動波形信号遅延部３６による遅延時間を制御する遅延時間制御部３７を備えて構成される。遅延時間制御部３７は、後述するように駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰから駆動されるアクチュエータ２２の数を求め、そのアクチュエータ２２の数に応じて遅延時間を設定する。

アナログ電力増幅器３３は、図１１に示すように、２つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２をプッシュプル接続して構成され、そのうち一方のＮＰＮ型トランジスタＴｒ１のコレクタが定電圧電源ＶＤＤに接続され、エミッタが出力端に接続され、ベースがベースドライブ回路３８の一方の出力に接続されている。また、他方のＰＮＰ型トランジスタＴｒ２のエミッタが出力端に接続され、コレクタが接地され、ベースがベースドライブ回路３８の他方の出力Ｑ２に接続されている。このアナログ電力増幅器３３では、プッシュプル接続された２つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２をリニア駆動してアナログ遅延駆動波形信号ＡＷＣＯＭ＿Ａを電力増幅してアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａを出力する。

加算器１４は、後述する所定の比率で、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄにアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａを加算（混合）して駆動信号ＣＯＭを創生し、それを前述した液体噴射ヘッド２の選択スイッチ２０１を介してアクチュエータ２２に供給する。また、この加算器１４内には、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄに対するアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａの混合比率を調整する混合比率調整手段としての可変抵抗器が介装されている。この可変抵抗器は、アナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａ側に介装されており、例えば可変抵抗器の抵抗値が大きいほど、アナログ電力増幅器３３からの電力供給量が少なくなり、後述するように駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の波形精度は、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄ単体のレベルに近づくが、電力効率が高くなる。一方、可変抵抗器の抵抗値が小さいほど、アナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａに近づき、液体噴射型印刷装置の場合は高画質を実現することが可能となるが、電力効率は低下する。この可変抵抗器に代えて、例えばＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用い、要求される画質に応じて制御回路側から画質選択信号を出力し、その信号を元にスイッチング素子のゲート電圧を調整し、スイッチング素子のオン抵抗を可変して画質と消費電力のトレードオフを調整するようにしてもよい。

図１２には、駆動波形信号ＣＯＭに遅延処理を施さない場合のアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａとデジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄを示す。デジタル電力増幅部１２には、ローパスフィルタで構成される平滑フィルタ２９が介装されている。抵抗Ｒ、コイルＬ、コンデンサＣで構成される二次のローパスフィルタの伝達関数は下記１式で表れる。このため、アナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａに対し、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄには位相遅れが生じる。また、アナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａに比べて、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄは、駆動信号の角部がとれて丸まったようになる。これは、図１３に示すように、アナログ電力増幅器に対してデジタル電力増幅器の出力平坦部が狭いためである。デジタル電力増幅部１２には上述したローパスフィルタを用いて高周波数帯域での出力を除去するために、アナログ電力増幅部１３よりも出力平坦部が狭くなる。

また、アクチュエータ２２である圧電素子は容量性素子であり、個々のアクチュエータ２２が所定の静電容量を有する。液体を噴射するために駆動されるアクチュエータ２２は、選択スイッチ２０１によって駆動回路に接続されるので、駆動されるアクチュエータ２２の数によって、ローパスフィルタで構成される平滑フィルタ２９のコンデンサの静電容量が変化する。このため、図１４に示すように、駆動されるアクチュエータ２２の数が大きくなれば（図では負荷容量大）、位相遅れ量が大きくなる。駆動されるアクチュエータ２２の数は、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰから求めることができるし、駆動されるアクチュエータ２２の数が分かれば、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄの位相遅れ量も求めることができる。そこで、前記遅延時間制御部３７では、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰから駆動されるアクチュエータ２２の数を求め、求めた駆動アクチュエータ２２の数に応じて駆動波形信号ＷＣＯＭに施す遅延時間を設定する。つまり、本実施形態では、本来、遅れのない、或いは遅れの小さいアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａにデジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄと同等の遅れを生じせしめ、この遅れを生じせしめたアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａをデジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄに加算（混合）して駆動信号ＣＯＭを創生する。

更に、本実施形態では、例えば図１５に示すように、画質を向上するか、電力効率を向上するかによって、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄに混合するアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａの比率を調整する。例えば、図１６に示すように、目標とする駆動信号目標値ＣＯＭ＿ｔに対し、角が取れて丸まった波形の駆動信号がデジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄであり、これに位相調整したアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ｄを加算（混合）したものが図６の駆動回路から出力される駆動信号ＣＯＭである。アナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ｄの加算（混合）比率が大きいほど、駆動信号ＣＯＭが駆動信号目標値ＣＯＭ＿ｔに近づくから、画質を向上する場合に好適である。但し、消費電力は、デジタル電力増幅器２８単体で波形形成した場合よりも大きくなる（アナログ電力増幅器３３単体で波形形成した場合よりは十分に小さく、省電力化は可能である）。画質を求めない場合には、アナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａの加算（混合）比率を小さくすることで、さらに電力効率を向上することができる。

このように本実施形態の液体噴射装置では、駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調して変調信号ＰＷＭを出力し、その変調信号をデジタル電力増幅器２８で電力増幅して電力増幅変調信号ＡＰＷＭを出力し、その電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑化してデジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄを出力すると共に、駆動波形信号ＷＣＯＭに所定の遅延処理を施して遅延駆動波形信号ＷＣＯＭ＿Ａを出力し、アナログ変換されたアナログ遅延駆動波形信号ＡＣＯＭ＿Ａをアナログ電力増幅器３３で電力増幅してアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａを出力し、加算手段である加算器１４でデジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄにアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａを加算してアクチュエータ２２に駆動信号ＣＯＭとして供給することとしたため、デジタル電力増幅器２８を用いることで省電力化を図りながら、アナログ電力増幅器３３からのアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａを加算（混合）して正確な波形の駆動信号ＣＯＭを得ることができる。

また、駆動するアクチュエータ２２の数に応じて駆動波形信号ＷＣＯＭの遅延制御を行うこととしたため、アクチュエータ２２が容量性負荷であり、且つ駆動されるアクチュエータ２２の数が変動する場合においても、駆動されるアクチュエータ２２の数に応じて変化する駆動信号ＣＯＭの位相遅れを加味して駆動波形信号ＷＣＯＭの遅延制御を行うことで、省電力を図りながら正確な波形の駆動信号ＣＯＭを得ることができる。

また、要求される駆動信号ＣＯＭの波形精度に応じて、デジタル駆動信号ＣＯＭ＿Ｄに混合するアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａの比率を調整可能としたことにより、画質を優先する場合にはアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａの比率を大きくし、電力効率を優先する場合にはアナログ駆動信号ＣＯＭ＿Ａの比率を小さくするといった調整が可能となる。
なお、前記実施形態では、本発明の液体噴射装置をラインヘッド型の液体噴射型印刷装置に用いた場合についてのみ詳述したが、本発明の液体噴射装置は、マルチパス型の液体噴射型印刷装置にも同様に適用可能である。

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

１は印刷媒体、２は液体噴射ヘッド、３は給紙部、４は搬送部、５は給紙ローラ、６は搬送ベルト、７は電動モータ、８は駆動ローラ、９は従動ローラ、１０は排紙部、１１はヘッド固定プレート、２１はハーフブリッジ出力段、２２はアクチュエータ、２４は逆フィルタ回路、２５は駆動波形信号発生回路、２６は変調回路、２８はデジタル電力増幅器、２９は平滑フィルタ、３０はゲートドライブ回路、３１は駆動波形信号処理部、３２はＤＡコンバータ、３３はアナログ電力増幅器、３４は三角波発振器、３５は比較部、３６は駆動波形信号遅延部、３７は遅延時間制御部、３８はベースドライブ回路、６５はヘッドドライバ

Claims (3)

1. 駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、
   前記駆動波形信号をパルス変調して変調信号とする変調回路と、
   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器と、
   前記電力増幅変調信号を平滑化してデジタル駆動信号とする平滑フィルタと、
   前記駆動波形信号に所定の遅延処理を施して遅延駆動波形信号を出力する駆動波形信号処理部と、
   前記遅延駆動波形信号をアナログ変換してアナログ遅延駆動波形信号とするＤＡコンバータと、
   前記アナログ遅延駆動波形信号を電力増幅してアナログ駆動信号とするアナログ電力増幅器と、
   前記デジタル駆動信号に前記アナログ駆動信号を加算してアクチュエータに駆動信号として供給する加算手段と
   を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記駆動波形信号処理部は、駆動するアクチュエータの数に応じて前記駆動波形信号の遅延制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置を備えた液体噴射型印刷装置。

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