专利名称：容性负载驱动电路、喷墨打印机以及流体喷射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对压电元件等容性负载施加驱动信号进行驱动的容性负载驱动电路， 适合将容性负载作为致动器，通过对该致动器施加驱动信号而喷射墨水进行打印的喷墨打印机，以及使由容性负载构成的致 动器(actuator)与膜片(diaphragm)接合，对该致动器施加驱动信号来喷射流体的液体喷射装置。
背景技术：
例如，在利用数字功率放大电路对由规定电压波形构成的驱动波形信号进行功率放大后，作为接至由容性负载构成的致动器的驱动信号时，利用调制电路对驱动波形信号进行脉冲调制后作为调制信号，利用数字功率放大电路对该调制信号进行功率放大后作为功率放大调制信号，利用平滑滤波器对该功率放大调制信号进行平滑后作为驱动信号。在驱动信号的波形重要的情况下，有时使该驱动信号的相位超前而作为反馈信号，将利用减法器得到的反馈信号与驱动波形信号的差分值作为接至调制电路的输入信号。例如在下述专利文献1中，想要通过在驱动信号的反馈电路内安装相位超前的补偿器来补偿驱动信号的波形，而不用在平滑滤波器的前后安装阻尼电阻器。将调制电路的脉冲调制频率称作调制频率或者载波频率。专利文献1日本特开2007-96364号公报在数字功率放大电路和由容性负载构成的致动器分离的情况下，包含基板布线在内，在致动器与数字功率放大电路之间需要布线。在这样的情况下，实际反馈对致动器施加的驱动信号需要单独的布线等，这是不现实的，因此，例如在数字功率放大电路的输出端设置电感器，反馈该电感器与布线的连接点的信号。但是，在反馈该布线的输入信号的情况下，仅仅将相位超前的补偿器安装到反馈电路内，有时会在反馈信号内残存超过减法器或调制电路的动作范围的调制频带的信号振幅，在这样的情况下，产生不能正确地补偿驱动信号这样的问题。
发明内容
本发明着眼于这些问题，其目的在于，提供一种可防止在反馈信号中残存超过减法器或调制电路的动作范围的调制频带的信号振幅的容性负载驱动电路、喷墨打印机以及流体喷射装置。为了解决上述问题，本发明的容性负载驱动电路，其特征在于，该容性负载驱动电路具有驱动波形信号产生电路，其产生驱动波形信号；减法器，其输出上述驱动波形信号与反馈信号的差分信号；调制电路，其对上述差分信号进行脉冲调制而生成调制信号；数字功率放大电路，其对上述调制信号进行功率放大而生成功率放大调制信号；平滑滤波器， 其由布线连接电感器和容性负载而构成，对上述功率放大调制信号进行平滑而作为上述容性负载的驱动信号；补偿器，其使相位超前于上述驱动信号；以及衰减器，其对至少包含上述调制信号的调制频率在内的频带的信号振幅进行衰减，在使从上述电感器与上述布线的连接部输出的信号通过上述补偿器和上述衰减器之后，作为接至上述减法器的反馈信号。 根据该容性负载驱动电路，例如在构成致动器的容性负载和数字功率放大电路之间需要布线的情况下，由布线连接电感器和容性负载而构成平滑滤波器，在使从电感器与布线的连接部输出的信号通过补偿器以及衰减器之后，作为接至减法器的反馈信号，因此， 能够根据驱动信号的传递函数特性来去除谐振波峰，同时利用衰减器来衰减反馈信号中的调制频带的信号振幅。结果，能够补偿驱动信号的波形，同时防止在反馈信号中残存超过减法器或调制电路的动作范围的调制频带的信号振幅，并能够确保驱动信号的精度。本发明的容性负载驱动电路的特征在于，上述补偿器具有电容器和电阻器，上述衰减器构成为包含上述补偿器的上述电阻器。根据该容性负载驱动电路，可简化电路，并且能够将衰减器的衰减特性设定成多种。本发明的容性负载驱动电路的特征在于，上述衰减器进行衰减，使得在上述减法器和上述调制电路的至少一方中信号振幅不超过可动作范围。根据该容性负载驱动电路，能够更可靠地防止在反馈信号中残存超过减法器或调制电路的动作范围的调制频带的信号振幅。本发明的容性负载驱动电路的特征在于，上述衰减器具有相位延迟特性。根据该容性负载驱动电路，可通过相位延迟特性具有的积分功能来去除反馈信号的失真。本发明的容性负载驱动电路的特征在于，上述衰减器由1个以上的电阻器构成。根据该容性负载驱动电路，能够利用更简单的结构来去除反馈信号的失真。本发明的容性负载驱动电路的特征在于，上述衰减器由多个衰减器构成。根据该容性负载驱动电路，可去除更大的反馈信号的失真。本发明的喷墨打印机，其喷墨头具有多个由容性负载构成的致动器，当对上述致动器施加驱动信号时，缩小压力室的容积来喷射该压力室内的墨水，并利用该喷射的墨水对打印介质进行打印，其特征在于，该喷墨打印机具有驱动波形信号产生电路，其产生驱动波形信号；减法器，其输出上述驱动波形信号与反馈信号的差分信号；调制电路，其对上述差分信号进行脉冲调制而生成调制信号；数字功率放大电路，其对上述调制信号进行功率放大而生成功率放大调制信号；平滑滤波器，其由布线连接电感器和上述致动器而构成， 对上述功率放大调制信号进行平滑而作为上述驱动信号；补偿器，其使相位超前于上述驱动信号；以及衰减器，其对至少包含上述调制信号的载波频率在内的频带的信号振幅进行衰减，在使从上述电感器与上述布线的连接部输出的信号通过上述补偿器和上述衰减器之后，作为接至上述减法器的反馈信号。根据该喷墨打印机，当对由容性负载构成的致动器施加驱动信号时，缩小喷墨头的压力室的容积来喷射该压力室内的墨水，在利用所喷射的墨水对打印介质进行打印时， 由布线连接电感器和由容性负载构成的致动器而构成平滑滤波器，在使从电感器与布线的连接部输出的信号通过补偿器和衰减器之后，作为接至减法器的反馈信号，因此，能够根据驱动信号的传递函数特性来去除谐振波峰，同时利用衰减器来衰减反馈信号中的调制频带的信号振幅。结果，能够补偿驱动信号的波形，同时防止在反馈信号中残存超过减法器或调制电路的动作范围的调制频带的信号振幅，并能够确保驱动信号的精度，从而能够进行高精度的打印。本发明的流体喷射装置，其将由容性负载构成的致动器与膜片接合，当对上述致动器施加驱动信号时，通过膜片缩小流体室的容积来喷射该流体室内的流体，其特征在于， 该流体喷射装置具有驱动波形信号产生电路，其产生驱动波形信号；减法器，其输出上述驱动波形信号与反馈信号的差分信号；调制电路，其对上述差分信号进行脉冲调制而生成调制信号；数字功率放大电路，其对上述调制信号进行功率放大而生成功率放大调制信号； 平滑滤波器，其由布线连接电感器和上述致动器而构成，对上述功率放大调制信号进行平滑而作为上述驱动信号；补偿器，其使相位超前于上述驱动信号；以及衰减器，其对至少包含上述调制信号的载波频率在内的频带的信号振幅进行衰减，在使从上述电感器与上述布线的连接部输出的信号通过上述补偿器和上述衰减器之后，作为接至上述减法器的反馈信号。根据该流体喷射装置，当对由容性负载构成的致动器施加驱动信号时，经由膜片缩小流体室的容积来喷射该流体室内的流体时，由布线连接电感器和由容性负载构成的致动器而构成平滑滤波器，在使从电感器与布线的连接部输出的信号通过补偿器和衰减器之后，作为接至减法器的反馈信号，因此，能够根据驱动信号的传递函数特性来去除谐振波峰，同时利用衰减器来衰减反馈信号中的调制频带的信号振幅。结果，能够补偿驱动信号的波形，同时防止在反馈信号中残存超过减法器或调制电路的动作范围的调制频带的信号振幅，并能够确保驱动信号的精度，从而能够进行高精度的流体喷射。
图1是示出采用本发明的容性负载驱动电路的喷墨打印机的第1实施方式的概括结构正面图。图2是在图1的喷墨打印机中采用的喷墨头附近的俯视图。图3是图1的喷墨打印机的控制装置的框图。图4是由容性负载构成的致动器的驱动信号的说明图。图5是开关控制器的框图。图6是示出致动器的驱动电路的一例的框图。图7是图6的调制电路的框图。图8是图6的数字功率放大器的框图。图9是图6的反馈电路的说明图，(a)是框图，(b)是频率特性图。图10是图6的减法器的输入输出信号的说明图。图11是一般的致动器驱动电路和反馈电路的框图。图12是图11的反馈电路的说明图，(a)是框图，(b)是频率特性图。图13是图11的减法器的输入输出信号的说明图。图14是图6的致动器驱动电路的等效电路图。图15是图14的频率特性图。图16是图14的频率特性图。图17是示出设置在图3的致动器驱动器内的反馈电路的一例的说明图，(a)是框图，(b)是频率特性图。
图18是示出设置在图3的致动器驱动器内的反馈电路的其它例的说明图，(a)是框图，(b)是频率特性图。图19是设置在图3的致动器驱动器内的减法器的输入输出信号的说明图。图20是示出设置在图3的致动器驱动器内的反馈电路的说明图，(a)是框图，(b) 是频率特性图。图21是设置在图3的致动器驱动器内的减法器的输入输出信号的说明图。符号说明
1打印介质，2喷墨头，3供纸部，4输送部，5供纸辊，6输送带，7头固定板，8驱动辊，9从动辊，10排纸部，11控制装置，13控制部，16头驱动器，19致动器(容性负载)，24 驱动波形信号产生电路，25减法器，26调制电路，27数字功率放大电路，28平滑滤波器，29 补偿器，30衰减器，31三角波振荡器，32比较器，33半桥输出级，34栅极驱动电路，35布线。
具体实施例方式接着，作为本发明的容性负载驱动电路的第1实施方式，对适用于喷墨打印机的电路进行说明。图1是本实施方式的喷墨打印机的概括结构图，在图1中，打印介质1是图中从左向右在箭头方向进行输送并在该输送中途的打印区域进行打印的行式头型喷墨打印机。图1中的符号2是设置在打印介质1的输送行上方的多个喷墨头，该喷墨头在打印介质输送方向上为2列且在与打印介质输送方向交叉的方向上并排地进行设置，分别固定在头固定板7上。在各喷墨头2的最下面形成有多个喷嘴，将该面称作喷嘴面。如图2 所示，按照喷射的墨水的每个颜色在与打印介质输送方向交叉的方向上列状地设置喷嘴， 将该列称作喷嘴列，将该列方向称作喷嘴列方向。利用设置在与打印介质输送方向交叉的方向上的全部喷墨头2的喷嘴列，形成涉及与打印介质1的输送方向交叉的方向的宽度全长的行式头。从未图示的墨水箱经由墨水供给管向喷墨头2提供例如黄(Y)、品红(M)、青(C)、 黑色(K)的4色的墨水。通过从形成在喷墨头2上的喷嘴同时向必要位置喷射必要量的墨水，在打印介质1上形成微小点。通过按照各色进行上述动作，仅仅使由输送部4输送的打印介质1通过一次，就能够进行1路径的打印。在本实施方式中，采用压电方式作为从喷墨头2的喷嘴喷射墨水的方法。压电方式是如下这样的方式当对作为致动器的压电元件给与驱动信号时，压力室内的振动板移位，压力室内的容积产生变化，根据此时产生的压力变化，从喷嘴喷射压力室内的墨水。可通过调整驱动信号的波高值或电压增减斜率来调整墨水的喷射量。本发明同样能够适用于压电方式以外的墨水喷射方法。在喷墨头2的下方设置有用于将打印介质1向输送方向输送的输送部4。在驱动辊8和从动辊9上缠绕输送带6来构成输送部4，驱动辊8与未图示的电机连接。在输送带 6的内侧设置有用于在该输送带6的表面上吸附打印介质1的未图示的吸附装置。该吸附装置采用例如通过负压将打印介质1吸附到输送带6上的空气吸引装置、利用静电力将打印介质1吸附到输送带6上的静电吸附装置等。因此，当利用供纸辊5从供纸部3将一片打印介质1提供到输送带6上，并利用电动机驱动驱动辊8旋转时，输送带6在打印介质输送方向上旋转，通过吸附装置在输送带6上吸附打印介质1进行输送。在该打印介质1的输送中，从喷墨头2喷射墨水进行打印。打印已结束的打印介质1由输送方向下游侧的排纸部10排出。在上述输送带6上安装有例如由线性编码器等构成的打印基准信号输出装置， 根据从该打印基准信号输出装置输出的与要求分辨率相当的脉冲信号，从后述的驱动电路将驱动信号向致动器输出，由此向打印介质1上的规定位置喷射规定色的墨水，并根据其形成的点在打印介质1上描绘规定的图像。
在本实施方式的喷墨打印机内设置有用于控制喷墨打印机的控制装置11。图3示出该控制装置11。首先，读入从主计算机12输入的打印数据。该控制装置11具有控制部13，其由根据该打印数据执行打印处理等运算处理的计算机系统构成；供纸辊电机驱动器15，其对与上述供纸辊5连接的供纸辊电机14进行驱动控制；头驱动器16，其对喷墨头 2进行驱动控制；以及电动机驱动器18，其对与上述驱动辊8连接的电动机17进行驱动控制。控制部13 具有CPU (Central Processing Unit 中央处理器)13a、 RAM (RandomAccess Memory 随机存取存储器)13b 以及 ROM (Read Only Memory 只读存储器)13c。当CPU13a执行打印处理等各种处理时，RAMI3b临时存储所输入的打印数据或者执行该打印数据打印处理等时的各种数据，或者临时展开打印处理等的程序。R0M13C由存储CPU13a执行的控制程序等的非易失性半导体存储器构成。在该控制部13中，在从主计算机12得到打印数据(图像数据)时，CPU13a对该打印数据执行规定的处理，算出从哪个喷嘴喷射墨水或者喷射哪种程度的墨水这样的喷嘴选择数据(驱动脉冲选择数据)。根据该打印数据、驱动脉冲选择数据以及来自各种传感器的输入数据，向供纸辊电机驱动器15、 头驱动器16、电动机驱动器18输出控制信号和驱动信号。利用这些控制信号和驱动信号， 使供纸辊电机14、电动机17、喷墨头2内的致动器等分别动作，执行打印介质1的供纸、输送以及排纸和对打印介质1的打印处理。控制部13内的各构成要素经由未图示的总线电连接。图4示出从上述控制装置11内的头驱动器16向喷墨头2提供的，用于驱动由压电元件构成的致动器的驱动信号COM的一例。在本实施方式中是电压以中间电压为中心进行变化的信号。该驱动信号COM是以时间系列连接作为驱动致动器喷射墨水的单位驱动信号的驱动脉冲PCOM而成的，驱动脉冲PCOM的上升沿部分是扩大与喷嘴连通的压力室容积而引入墨水的阶段，驱动脉冲PCOM的下降沿部分是缩小压力室容积而压出墨水的阶段，压出墨水的结果是，从喷嘴喷射出墨水。可通过对由该电压梯形波构成的驱动脉冲PCOM的电压增减斜率或波高值进行各种变更，来使墨水的引入量或引入速度、墨水的压出量或压出速度产生变化，由此能够使墨水的喷射量产生变化而得到不同大小的点。因此，即使在以时间系列连接多个驱动脉冲 PCOM的情况下，也能够从中选择单独的驱动脉冲PCOM提供给致动器19并喷射墨水，或者选择多个驱动脉冲PCOM提供给致动器19并多次喷射墨水，由此得到各种大小的点。即，在墨水未干时多个墨水落到相同位置的情况下，实质上与喷射大的墨水是相同的，能够增加点的大小。通过这样的技术组合可实现多灰度化。图4左端的驱动脉冲PC0M1仅仅引入墨水而没有压出。这称作微振动，用于在未喷射墨水的状态下抑制防止喷嘴的增粘。除了上述驱动信号COM之外，还从上述图3的控制装置向喷墨头2输入驱动脉冲选择特定数据SI、锁存信号LAT、通道信号CH、以及用于将驱动脉冲选择特定数据SI作为串行信号发送至喷墨头2的时钟信号SCK，作为控制信号。驱动脉冲选择特定数据SI是表示根据打印数据选择驱动脉冲PCOM中的哪个驱动脉冲PCOM的数据。锁存信号LAT和通道信号CH在向全部喷嘴输入喷嘴选择数据之后，根据驱动脉冲选择特定数据SI来连接驱动信号COM和喷墨头2的致动器。在此之后，将驱动致动器19的驱动信号的最小单位记为驱动脉冲PC0M，将以时间系列连接驱动脉冲PCOM而成的全部信号记为驱动信号COM。即，首先利用锁存信号LAT输出一连串的驱动信号COM，再按照每个通道信号CH输出驱动脉冲PC0M。
图5示出为了将驱动信号COM(驱动脉冲PC0M)提供给致动器19而构建在喷墨头 2内的开关控制器的具体结构。该开关控制器具有寄存器20 ；锁存电路21，临时保存寄存器20的数据；以及电平移动器22，对锁存电路21的输出进行电平变换后提供给选择开关23，由此将驱动信号COM(驱动脉冲PC0M)与由压电元件构成的致动器19连接。寄存器 20保存用于指定与喷射墨水的喷嘴对应的压电元件等致动器19的驱动脉冲选择特定数据 Si。电平移动器22可变换成能够使选择开关23接通断开的电压电平。这是因为，驱动信号COM(驱动脉冲PC0M)是比锁存电路21的输出电压高的电压，与其相应地将选择开关23的动作电压范围设定得高。因此，利用电平移动器22来断开选择开关23的致动器19 根据驱动脉冲选择特定数据SI在规定的连接定时与驱动信号C0M(驱动脉冲PC0M)连接。 在将寄存器20的驱动脉冲选择特定数据SI保存到锁存电路21之后，向寄存器20输入下一打印信息，并与墨水的喷射定时相应地依次更新锁存电路21的保存数据。图中的符号 HGND是压电元件等的致动器19的接地端。另外，在利用该选择开关23将压电元件等的致动器19从驱动信号C0M(驱动脉冲PC0M)切离之后(断开选择开关23)，该致动器19的输入电压也维持在即将切离之前的电压。即，由上述压电元件构成的致动器19是容性负载。图6示出致动器19的驱动电路的概略结构。该致动器驱动电路构建在上述控制装置11的头驱动器16内。本实施方式的驱动电路具有驱动波形信号产生电路24、减法器 25、调制电路26、数字功率放大电路27、平滑滤波器28、安装在接至上述减法器25的反馈电路上的补偿器29以及衰减器30。这里，驱动波形信号产生电路24根据预先存储的驱动波形数据DWCOM生成以驱动信号C0M(驱动脉冲PC0M)为基础，即成为控制致动器19的驱动的信号基准的驱动波形信号WC0M。减法器25从由驱动波形信号产生电路24生成的驱动波形信号WCOM减去反馈信号Ref后输出差分信号Diff，调制电路26对从减法器25输出的差分信号Diff进行脉冲调制。数字功率放大电路27对由调制电路26脉冲调制后的调制信号PWM进行功率放大。平滑滤波器28对由数字功率放大电路27功率放大后的功率放大调制信号APWM进行平滑，作为驱动信号COM向由压电元件构成的致动器19输出。驱动波形信号产生电路24将由数字数据构成的驱动波形数据DWCOM变换为电压信号按照规定采样周期进行同步输出。减法器25是安装有比例常数用电阻器的一般的模拟减法电路。调制电路26如图7所示采用周知的脉宽调制(PWM =Pulse WidthModulation) 电路。脉宽调制具有三角波振荡器31，其输出规定频率的三角波信号；以及比较器32，其比较三角波信号和差分信号Diff，例如在差分信号Diff大于三角波信号时输出作为接通占空比的脉冲占空比的调制信号PWM。调制电路26还可以采用脉冲密度调制(PDM)电路等周知的脉冲调制电路。在本实施方式中，由上述模拟减法电路构成的减法器25的动作电压范围是0 5V。
数字功率放大电路27如图8所示具有半桥输出级33，其由实质上用于放大功率的高侧开关元件Ql以及低侧开关元件Q2构成；以及栅极驱动电路34，其用于根据来自调制电路26的调制信号PWM来调整高侧开关元件Q1、低侧开关元件Q2的栅极-源极间信号 GH, GL0在数字功率放大电路27中，当调制信号是高电平时，高侧开关元件Ql的栅极-源极间信号GH为高电平，低侧开关元件Q2的栅极-源极间信号GL为低电平，因此高侧开关元件Ql是接通状态，低侧开关元件Q2是断开状态，结果，半桥输出级33的输出电压Va为供给电压VDD。另一方面，在调制信号为低电平时，高侧开关元件Ql的栅极-源极间信号 GH是低电平，低侧开关元件Q2的栅极-源极间信号GL是高电平，因此高侧开关元件Ql为断开状态，低侧开关元件Q2为接通状态，结果，半桥输出级33的输出电压Va是0。 在这样对高侧开关元件Ql和低侧开关元件Q2进行数字驱动时，电流流向接通状态的开关元件，但漏极-源极间的电阻值非常小，几乎没有损失。由于电流未流向断开状态的开关元件因此不产生损失。因此，该数字功率放大电路27的损失本身极小，可使用小型 MOSFET等开关元件。平滑滤波器28如图6所示利用1个电感器L、由作为容性负载的压电元件构成的致动器19以及布线35来构成2次低通滤波器。在本实施方式中，相对于1个控制装置11包含致动器19的喷墨头2为多个且相互分离，因此，在控制装置11与喷墨头2之间需要包含基板布线在内的布线35。布线35 —般具有电阻分量和电感分量，因此，本实施方式的平滑滤波器28构成具有电感器L的电感分量、布线的电阻分量以及电感分量、致动器19的电容分量的2次低通滤波器。利用该平滑滤波器28衰减并去除由上述调制电路26产生的调制频率即脉冲调制的频率分量的信号振幅，向致动器19输出驱动信号C0M(驱动脉冲PC0M)。虽然反馈信号反馈最终输出的驱动信号是理想的，但如本实施方式那样在控制装置11与致动器19之间需要布线35的情况下，为了反馈接至致动器19的驱动信号COM(驱动脉冲PC0M)而需要个别布线，这是不现实的。因此，在本实施方式中，取出平滑滤波器28 的电感器L与布线35的连接部的电感器输出信号SL，将其反馈至反馈电路。在该反馈电路中如上所述安装有补偿器29和衰减器30。在本实施方式中如图9a所示，在补偿器29中适用由电容器C1以及电阻器R1构成的1次高通滤波器，在衰减器30中适用由电阻器R2以及电容器C2构成的1次低通滤波器。众所周知高通滤波器具有相位超前特性，可产生该特性使反馈信号Ref的相位超前进行补偿。相位超前特性被称作微分特性。另一方面，低通滤波器具有相位延迟特性。相位延迟特性被称作积分特性。该由高通滤波器构成的补偿器29和由低通滤波器构成的衰减器30的组合形成的反馈电路具有图％所示的频率特性，尤其通过衰减器30以调制频率或调制频带f。a,得到负的规定增益yA。即，即使设计成通过由致动器19的电容分量构成的平滑滤波器28来充分衰减对致动器19施加的驱动信号COM (驱动脉冲PC0M)中的调制频率或调制频带的信号振幅，也有可能在电感器L与布线35的连接部的信号即电感器输出信号SL中残存调制频率或调制频带的信号振幅。致动器19由电感器L的电感分量、布线35的电器分量以及电阻分量、压电元件(容性负载)构成。但是，可通过调整反馈电路中的衰减器30的频率特性，来衰减电感器输出信号SL中的调制频率或调制频带f。 的信号振幅，进而可使作为减法器25的输出信号的差分信号Diff和作为调制电路26的输出信号的调制信号PWM为适当的信号。另外，由于作为数字功率放大电路27的输出信号的APWM出现没有衰减调制频带的信号，因此当要反馈该信号时，用于抑制传递函数的谐振波峰的设计困难。另一方面， 电感器输出信号SL虽然不是足以处于减法器25的输出信号Diff或调制电路26的输出信号PWM的动作范围内的衰减量，但是是能够衰减调制频率分量的形式，因此，用于在反馈时抑制谐振波峰的设计变得容易。因此，在本发明中反馈电感器输出信号SL。图10示出输入至减法器25的反馈信号Ref以及从减法器25输出的差分信号Diff 的一例(图中说明了一般的驱动波形信号而不是由上述梯形波电压信号构成的驱动波形信号)。由该图可知，与反馈信号Ref中的调制频率或调制频带f。 相当的高频信号振幅被良好地衰减，结果，差分信号Diff不会超出减法器25的动作电压范围即0 5V。这样 ，如果差分信号Diff不超出减法器25的动作电压范围，则显然即使在调制电路26中也不会超过动作电压范围，进而数字功率放大电路27的输出信号即功率放大调制信号APWM和对致动器19施加的驱动信号C0M(驱动波形信号PC0M)都为适当的信号，反馈电路进行的补偿成立。图11是如上述专利文献1那样在反馈电路中仅安装有补偿器29的一般驱动电路以及反馈电路的一例。在作为平滑滤波器28需要具有电感器的电感分量以及电容器的电容分量的2次低通滤波器的情况下，当考虑到系统的稳定性时，理想的是在图中电感器L的输出侧使电容器接地且在电感器前后安装阻尼电阻器，但当电容器接地或者安装阻尼电阻器时功耗变大。因此，取代电容器而采用致动器19的电容分量C反馈输出信号，由此不需要阻尼电阻器，此时考虑图11的驱动电路以及反馈电路。在平滑滤波器28中，由于对致动器19施加的驱动信号COM (驱动脉冲PC0M)是重要的，因此设计成致动器19与布线35的连接部中的频率特性在调制频率或调制频带f。 中为负的规定增益1。但是，在平滑滤波器28的电感器L与布线35的连接部中，作为平滑滤波器28的功能未充分发挥，在调制频率或调制频带f。 中没有得到负的规定增益y。因此， 具有在电感器输出信号SL中残存调制频率或调制频带f。 的信号振幅的情况。图12a是图11的反馈电路，与上述图9相同，当补偿器29是由电容器C1以及电阻器R1构成的1次高通滤波器时，反馈电路的频率特性(在此情况下与补偿器29的频率特性相等)在调制频率或调制频带f。 内增益为0即完全不衰减，因此，在反馈信号Ref中也残存有上述调制频率或调制频带f。 的信号振幅。例如图13所示当在反馈信号Ref中残存有上述调制频率或调制频带f。 的信号振幅时，例如从减法器25输出的差分信号Diff 超过该减法器25的动作电压范围0 5V，本来二点划线所示出的差分信号Diff如实线所示在动作电压上限值即5V被切断，产生失真。这样当差分信号Diff产生失真时，显然在调制信号PWM和功率放大调制信号APWM中都产生失真，结果在驱动信号COM (驱动脉冲PC0M) 中也产生失真，因此，反馈电路进行的补偿不成立。与此相对，在本实施方式的反馈电路中，可通过使相位超前的补偿器29和衰减调制频率或调制频带f。 的信号振幅的衰减器30的组合来使补偿成立，能够确保驱动信号 COM(驱动脉冲PC0M)的精度。如上所述，高通滤波器具有相位超前特性，另一方面，低通滤波器具有相位延迟特性。当补偿器29由高通滤波器构成，衰减器30由低通滤波器构成时， 可通过设定常数来设定两者的传递特性，能够精细地调整频率特性。图14a是上述图6的致动器驱动电路的等效电路。在图14a中，输入信号χ相当于驱动波形信号WC0M，输出信号yi相当于驱动信号C0M(驱动脉冲PC0M)。输出信号y2是电感器输出信号SL，输出信号y3是反馈信号Ref。将平滑滤波器28的传递函数设为H2，将从调制电路26到数字功率放大电路27的增益设为A，将补偿器29的传递函数设为β，将衰减器30的传递函数设为Y。图14b是从布线35到致动器19的等效电路，将该等效电路的传递函数设为H1。当将与输入信号χ相对的输出信号yi即驱动信号COM(驱动脉冲PC0M)的传递函数设为Gy1,将与输入信号χ相对的输出信号y2即电感器输出信号SL的传递函数设为Gy2 时，根据下述公式1以及公式2得到下述公式3。
权利要求
1.一种容性负载驱动电路，其特征在于，该容性负载驱动电路具有 驱动波形信号产生电路，其产生驱动波形信号；减法器，其输出上述驱动波形信号与反馈信号的差分信号； 调制电路，其对上述差分信号进行脉冲调制而生成调制信号； 数字功率放大电路，其对上述调制信号进行功率放大而生成功率放大调制信号； 平滑滤波器，其由布线连接电感器和容性负载而构成，对上述功率放大调制信号进行平滑而作为上述容性负载的驱动信号；补偿器，其使相位超前于上述驱动信号；以及衰减器，其对至少包含上述调制信号的调制频率在内的频带的信号振幅进行衰减， 在使从上述电感器与上述布线的连接部输出的信号通过上述补偿器和上述衰减器之后，作为接至上述减法器的反馈信号。
2.根据权利要求1所述的容性负载驱动电路，其特征在于， 上述补偿器具有电容器和电阻器，上述衰减器构成为包含上述补偿器的上述电阻器。
3.根据权利要求1或2所述的容性负载驱动电路，其特征在于，上述衰减器进行衰减，使得在上述减法器和上述调制电路的至少一方中信号振幅不超过可动作范围。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的容性负载驱动电路，其特征在于， 上述衰减器具有相位延迟特性。
5.根据权利要求1 4中的任意一项所述的容性负载驱动电路，其特征在于， 上述衰减器由1个以上的电阻器构成。
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的容性负载驱动电路，其特征在于， 上述衰减器由多个衰减器构成。
7.—种喷墨打印机，其喷墨头具有多个由容性负载构成的致动器，当对上述致动器施加驱动信号时，缩小压力室的容积来喷射该压力室内的墨水，并利用该喷射的墨水对打印介质进行打印，其特征在于，该喷墨打印机具有驱动波形信号产生电路，其产生驱动波形信号； 减法器，其输出上述驱动波形信号与反馈信号的差分信号； 调制电路，其对上述差分信号进行脉冲调制而生成调制信号； 数字功率放大电路，其对上述调制信号进行功率放大而生成功率放大调制信号； 平滑滤波器，其由布线连接电感器和上述致动器而构成，对上述功率放大调制信号进行平滑而作为上述驱动信号；补偿器，其使相位超前于上述驱动信号；以及衰减器，其对至少包含上述调制信号的载波频率在内的频带的信号振幅进行衰减， 在使从上述电感器与上述布线的连接部输出的信号通过上述补偿器和上述衰减器之后，作为接至上述减法器的反馈信号。
8.一种流体喷射装置，其将由容性负载构成的致动器与膜片接合，当对上述致动器施加驱动信号时，通过膜片缩小流体室的容积来喷射该流体室内的流体，其特征在于，该流体喷射装置具有驱动波形信号产生电路，其产生驱动波形信号； 减法器，其输出上述驱动波形信号与反馈信号的差分信号； 调制电路，其对上述差分信号进行脉冲调制而生成调制信号； 数 字功率放大电路，其对上述调制信号进行功率放大而生成功率放大调制信号； 平滑滤波器，其由布线连接电感器和上述致动器而构成，对上述功率放大调制信号进行平滑而作为上述驱动信号；补偿器，其使相位超前于上述驱动信号；以及衰减器，其对至少包含上述调制信号的载波频率在内的频带的信号振幅进行衰减， 在使从上述电感器与上述布线的连接部输出的信号通过上述补偿器和上述衰减器之后，作为接至上述减法器的反馈信号。
全文摘要
本发明提供一种容性负载驱动电路、喷墨打印机以及流体喷射装置，容性负载驱动电路的特征在于，具有驱动波形信号产生电路，其产生驱动波形信号；减法器，其输出驱动波形信号与反馈信号的差分信号；调制电路，其对差分信号进行脉冲调制而生成调制信号；数字功率放大电路，其对调制信号进行功率放大而生成功率放大调制信号；平滑滤波器，其由布线连接电感器和容性负载而构成，对功率放大调制信号进行平滑而作为容性负载的驱动信号；补偿器，其使相位超前于驱动信号；以及衰减器，其对至少包含调制信号的调制频率在内的频带的信号振幅进行衰减，在使从电感器与布线的连接部输出的信号通过补偿器和衰减器之后，作为接至减法器的反馈信号。
文档编号B41J29/38GK102211474SQ20111007639
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月28日 优先权日2010年3月30日
发明者井出典孝, 吉野浩行, 大岛敦, 宫崎新一, 田端邦夫 申请人:精工爱普生株式会社