(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動信号の歪みを抑制防止すると共に、スイッチングロスも低減可能な電力増幅装置を提供する。【解決手段】出力する駆動信号の基準となる駆動波形信号の振幅値をパルスデューティからなる変調信号にパルス変調し、そのパルス変調された変調信号をデジタル電力増幅回路２８で電力増幅し、その電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して駆動信号として出力するにあたり、パルス密度変調回路２６による変調信号のパルス幅を調整することにより、パルスデューティ比が５０％付近で周波数が高くなるとき、変調信号のパルス幅を所定の時間長さ以上に制御する。具体的には、変調信号のエッジを検出したら、変調を許可する制御信号をオフにする。【選択図】図６
2010114711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力する駆動信号の基準となる駆動波形信号の振幅値をパルスデューティからなる変調信号にパルス変調する変調回路と、
前記変調回路でパルス変調された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅回路と、
前記デジタル電力増幅回路で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化し、前記駆動信号として出力する平滑フィルタと、
前記変調回路による変調信号のパルス幅を調整するパルス幅調整回路と、
を備えたことを特徴とする電力増幅装置。
【請求項２】
前記パルス幅調整回路は、前記パルス変調された変調信号のパルス幅を所定の時間長さ以上に制御する制御信号を変調回路に入力することを特徴とする請求項１に記載の電力増幅装置。
【請求項３】
前記変調回路が、ΔΣ変調回路であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアクチュエータを駆動するための駆動信号の基準となる駆動波形信号をパルス変調し、その変調信号を電力増幅して駆動信号として出力する電力増幅装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プッシュプル接続されたトランジスタ対をリニア駆動するアナログ電力増幅器に比べて、プッシュプル接続されたスイッチング素子をスイッチ動作、つまりデジタル駆動させて電力増幅するデジタル電力増幅器、所謂Ｄ級アンプは、効率に優れ、広い範囲で使用されている。例えば、このデジタル電力増幅器を用いて駆動信号を出力する場合、駆動信号の基準となる駆動波形信号の振幅値を変調回路でパルスデューティからなる変調信号にパルス変調し、その変調信号をデジタル電力増幅器で電力増幅し、その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、駆動信号として出力する。平滑フィルタは、パルス変調の周波数成分を減衰する。パルス変調には、周知のパルス幅変調を始めとして、種々の変調方法があるが、下記特許文献１に記載される電力増幅装置では、ΔΣ変調方式によるパルス密度変調、所謂ＰＤＭ（Pulse Density Modulation）を用いてパルス変調を行っている。周知のように、パルス密度変調を用いると、パルス幅変調に比して、少し波形精度が高くなる。
【特許文献１】特開平１１−２０４８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、パルス密度変調では、パルスデューティ比が５０％付近で、変調信号の周波数が高くなるため、高速スイッチングによって駆動信号に歪みが生じる恐れがある上に、シュートスルーなどのスイッチングロスの増大にも繋がる。
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、駆動信号の歪みを抑制防止すると共に、スイッチングロスも低減可能な電力増幅装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記諸問題を解決するため、本発明の電力増幅装置は、出力する駆動信号の基準となる駆動波形信号の振幅値をパルスデューティからなる変調信号にパルス変調する変調回路と、前記変調回路でパルス変調された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅回路と、前記デジタル電力増幅回路で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化し、前記駆動信号として出力する平滑フィルタと、前記変調回路による変調信号のパルス幅を調整するパルス幅調整回路とを備えたことを特徴とするものである。
この電力増幅装置によれば、変調回路による変調信号のパルス幅を調整する構成としたため、例えば変調回路がΔΣ変調回路などのパルス密度変調回路である場合に、パルスデューティ比が５０％付近で周波数が高くなるとき、変調信号のパルス幅を所定の時間長さ以上に制御することで、変調信号の周波数が低下し、駆動信号の歪みを抑制防止することができると共に、スイッチングロスも低減することが可能となる。
【０００５】
また、本発明の電力増幅装置は、前記パルス幅調整回路は、前記パルス変調された変調信号のパルス幅を所定の時間長さ以上に制御する制御信号を変調回路に入力することを特徴とするものである。
この電力増幅装置によれば、駆動信号の歪みを抑制防止すると共に、スイッチングロスも低減することができる。
また、本発明の電力増幅装置は、前記変調回路が、ΔΣ変調回路であることを特徴とするものである。
この電力増幅装置によれば、変調回路にΔΣ変調回路を用いることにより、駆動信号の波形精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の電力増幅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、本実施形態の印刷装置の概略構成図であり、図において、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。
液体噴射型印刷装置のうち、液体噴射ノズルの形成された液体噴射ヘッドをキャリッジと呼ばれる移動体に載せて印刷媒体の搬送方向と交差する方向に移動させるものを一般に「マルチパス型印刷装置」と呼んでいる。これに対し、印刷媒体の搬送方向と交差する方向に長尺な液体噴射ヘッドを配置して、所謂１パスでの印刷が可能なものを一般に「ラインヘッド型印刷装置」と呼んでいる。
【０００７】
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。
【０００８】
液体噴射ヘッド２には、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクなどの液体が、図示しない各色の液体タンクから液体供給チューブを介して供給される。そして、各液体噴射ヘッド２に形成されているノズルから同時に必要箇所に必要量の液体を噴射することにより、印刷媒体１上に微小なドットを出力する。これを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、所謂１パスによる印刷を行うことができる。
液体噴射ヘッドの各ノズルから液体を噴射する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰液体噴射方式などがあり、本実施形態ではピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、ノズルアクチュエータである圧電素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によって液滴がノズルから噴射されるというものである。そして、駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することで液滴の噴射量を調整することが可能となる。なお、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。
【０００９】
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、例えば搬送ベルト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ノズルアクチュエータ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。
【００１０】
この印刷装置内には、自身を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、例えば図３に示すように、例えばパーソナルコンピュータ、デジタルカメラ等のホストコンピュータ６０から入力された印刷データに基づいて、印刷装置や給紙装置等を制御することにより印刷媒体に印刷処理を行うものである。そして、ホストコンピュータ６０から入力された印刷データ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例えば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、各液体噴射ヘッド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、各ドライバ６３、６５、６６と外部の給紙ローラモータ１７、液体噴射ヘッド２，３、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。
【００１１】
制御部６２は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）６２ａと、入力インタフェース６１を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のプログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）６２ｃと、ＣＰＵ６２ａで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Read-Only Memory）６２ｄを備えている。この制御部６２は、インタフェース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、何れの液体噴射ヘッド２の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（駆動信号選択データ）を算出し、この印刷データや駆動信号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、各ドライバ６３、６５、６６に制御信号を出力する。各ドライバ６３、６５、６６からはアクチュエータを駆動するための駆動信号が出力され、給紙ローラモータ１７、電動モータ７、液体噴射ヘッド２内のノズルアクチュエータ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。
【００１２】
図４には、本実施形態の印刷装置の制御装置から液体噴射ヘッド２に供給され、圧電素子からなるノズルアクチュエータを駆動するための駆動信号ＣＯＭの一例を示す。本実施形態では、中間電位を中心に電位が変化する信号とした。この駆動信号ＣＯＭは、ノズルアクチュエータを駆動して液体を噴射する単位駆動信号としての駆動パルスＰＣＯＭを時系列的に接続したものであり、各駆動パルスＰＣＯＭの立上がり部分がノズルに連通するキャビティ（圧力室）の容積を拡大して液体を引込む（液体の噴射面を考えればメニスカスを引き込むとも言える）段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分がキャビティの容積を縮小して液体を押出す（液体の噴射面を考えればメニスカスを押出すとも言える）段階であり、液体を押出した結果、液滴がノズルから噴射される。
【００１３】
この電圧台形波からなる駆動パルスＰＣＯＭの電圧増減傾きや波高値を種々に変更することにより、液体の引込量や引込速度、液体の押出量や押出速度を変化させることができ、これにより液滴の噴射量を変化させて異なる大きさのドットを得ることができる。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に供給し、液滴を噴射したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してアクチュエータに供給し、液滴を複数回噴射したりすることで種々の大きさのドットを得ることができる。即ち、液体が乾かないうちに複数の液滴を同じ位置に着弾すると、実質的に大きな液滴を噴射するのと同じことになり、ドットの大きさを大きくすることができるのである。このような技術の組合せによって多階調化を図ることが可能となる。なお、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、液滴を噴射せずに、例えばノズルの増粘を抑制防止したりするのに用いられる。
【００１４】
各液体噴射ヘッド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ノズルアクチュエータの駆動信号ＣＯＭへの接続タイミングを決定する駆動信号選択データＳＩ＆ＳＰ、全ノズルにノズル選択データが入力された後、駆動信号選択データＳＩ＆ＳＰに基づいて駆動信号ＣＯＭと液体噴射ヘッド２のノズルアクチュエータとを接続させるラッチ信号ＬＡＴ及びチャンネル信号ＣＨ、駆動信号選択データ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ＣＬＫが入力されている。なお、これ以後、ノズルアクチュエータ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。
【００１５】
図５には、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をノズルアクチュエータ２２に供給するために各液体噴射ヘッド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、液体を噴射させるべきノズルに対応した圧電素子などのノズルアクチュエータ２２を指定するための駆動信号選択データ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ノズルアクチュエータ２２に接続するレベルシフタ２１３を備えて構成されている。
【００１６】
シフトレジスタ２１１には、駆動信号選択データ信号ＳＩ＆ＳＰが順次入力されると共に、クロック信号ＣＬＫ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、ノズル数分の駆動信号選択データ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ノズルアクチュエータは駆動信号選択データ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の駆動信号選択データ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、圧電素子などのノズルアクチュエータのグランド端である。また、この選択スイッチ２０１によれば、圧電素子などのノズルアクチュエータを駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した後も、当該ノズルアクチュエータ２２の入力電圧は、切り離す直前の電圧に維持される。
【００１７】
図６には、ノズルアクチュエータの駆動回路の具体的な構成を示す。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の元、つまりノズルアクチュエータ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をパルス変調する変調回路２６と、変調回路２６でパルス変調された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器、所謂Ｄ級アンプ２８と、デジタル電力増幅器２８で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）として選択スイッチ２０１からノズルアクチュエータ２２に供給する平滑フィルタ２９と、変調回路２６からの変調信号を読込んで当該変調回路２６による変調信号のパルス幅を調整するパルス幅調整回路３１を備えて構成される。
【００１８】
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すると共に、それをＤ／Ａ変換器でアナログ変換して駆動波形信号ＷＣＯＭとして出力する。本実施形態では、この駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調する変調回路２６にパルス密度変調（ＰＤＭ）回路としてΣΔ変調回路を用いた。ΣΔ変調を行うパルス密度変調は、入力信号の量子化誤差を遅延させて入力側にフィードバックし、それを再び量子化して、パルスデューティとして出力する。パルス密度変調回路の詳細は、後段に説明する。デジタル電力増幅器２８は、実質的に電力を増幅するためのハイサイドのスイッチング素子Ｑ１及びローサイドのスイッチング素子Ｑ２からなるハーフブリッジＤ級出力段２１と、変調回路２６からの変調信号に基づいて、それらのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲート−ソース間信号ＧＨ、ＧＬを調整するためのゲート駆動回路３０とを備えて構成されている。また、平滑フィルタ２９は例えばコイルＬとコンデンサＣの組合せからなるローパスフィルタ（低域通過フィルタ）で構成され、このローパスフィルタによって電力増幅変調信号の変調周期成分、この場合は基準信号の周波数成分が除去される。
【００１９】
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Ｄ級出力段２１の出力は、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の出力は０となる。
【００２０】
このようにハイサイド及びローサイドのスイッチング素子がデジタル駆動される場合には、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。
【００２１】
図７ａには、前記変調回路２６として用いられたパルス密度変調回路の機能ブロック図を、図７ｂには、当該パルス密度変調回路の論理回路図を示す。このパルス密度変調回路は、所謂ΔΣ変調回路であり、機能回路としては、入力信号である駆動波形信号ＷＣＯＭを量子化する量子化器３２、原信号である駆動波形信号ＷＣＯＭから量子化信号を減じて量子化誤差を算出する加減算器３３、量子化誤差を遅延する遅延器３４、遅延された量子化誤差を原信号である駆動波形信号ＷＣＯＭに加算する加算器３５を備えて構成される。具体的な論理回路としては、クロック信号ＣＬＫの反転値の立上がり時に前記遅延された量子化誤差Ｄｏｕｔを原信号である駆動波形信号ＷＣＯＭに加算する加算器３６、クロック信号ＣＬＫの立上がり時に加算器３６の出力Ｑｉｎと例えば“１０”に設定された定数Ａを比較し、出力Ｑｉｎが定数Ａ以上であるときにハイレベルとなるパルス密度変調信号ＰＤＭを出力する比較器３７、比較器３７の出力であるパルス密度変調信号ＰＤＭを例えば１０倍の値にレベルシフトするレベルシフタ３８、クロック信号ＣＬＫの立上がり時にレベルシフタ３８の出力を加算器３６の出力Ｑｉｎから減じて遅延された量子化誤差を出力する遅延・加減算器３９を備えて構成される。なお、本実施形態では、前記機能回路としての量子化器３２、論理回路としての比較器３７は、後述する制御信号Ｅｎａｂｌｅ信号がハイレベルにあるときだけ、量子化、或いは比較を行う。
【００２２】
図８ａには、前記パルス幅調整回路３１の機能ブロック図を、図８ｂには、当該パルス幅調整回路３１の論理回路図を示す。このパルス幅調整回路３１は、機能回路としては、パルス密度変調信号ＰＤＭのエッジ、即ちローレベルからハイレベルへの転換期及びハイレベルからローレベルへの転換期を検出してクロック信号の周期分のリセット信号ｒｅｓｅｔを出力するエッジ検出部４０、リセット信号ｒｅｓｅｔの立上がり時にリセットされ、クロック信号ＣＬＫをカウントするカウンタ４１、カウンタ４１の出力と例えば“１”に設定された定数ｃｏｎｓｔを比較し、カウンタ４１の出力が定数ｃｏｎｓｔよりも大きいときにハイレベルとなる制御信号Ｅｎａｂｌｅを出力する比較器４２とを備えて構成される。論理回路としては、パルス密度変調信号ＰＤＭにクロック信号ＣＬＫの周期分の遅れを与える遅延器４３、遅延器４３で遅延された遅延クロック信号ｄＣＬＫとクロック信号ＣＬＫの排他的論理和を算出し、遅延クロック信号ｄＣＬＫ又は通常のクロック信号ＣＬＫの何れか一方のみがハイレベルにあるときにハイレベルとなる、つまりパルス密度変調信号ＰＤＭの立上がり及び立下がりのエッジ検出からクロック信号ＣＬＫの周期分のリセット信号ｒｅｓｅｔを出力する排他的論理和器４４、リセット信号ｒｅｓｅｔの立上がり時にリセットされ、クロック信号ＣＬＫの立上がり時にカウントアップするカウンタ４５と、クロック信号ＣＬＫの反転値の立上がり時にカウンタ４５の出力と例えば“１”に設定された定数ｃｏｎｓｔを比較し、カウンタ４５の出力が定数ｃｏｎｓｔ以上であるときにハイレベルとなる制御信号Ｅｎａｂｌｅを出力する比較器４６を備えて構成される。
【００２３】
本実施形態のパルス密度変調回路２６、パルス幅調整回路３１によれば、図９ａに示すように、パルス幅調整回路３１のカウンタ４５の初期値が“０”であり、制御信号Ｅｎａｂｌｅはローレベルにあり、パルス密度変調信号ＰＤＭの初期値がローレベルにあり、例えば入力信号である駆動波形信号ＷＣＯＭが“４”一定であるとすると、クロック信号ＣＬＫの立下がり時に出力されるパルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“４”であるが、制御信号Ｅｎａｂｌｅがローレベルにあるので、比較器３７は“１０”である定数Ａと出力Ｑｉｎとの比較演算を行わず、次のクロック信号の立上がりで出力されるパルス密度変調信号ＰＤＭはローレベルのままとなり、遅延・加減算器３９の入力Ｂは“０”、一方の入力Ａは“４”であるから当該遅延・加減算器３９の出力Ｄｏｕｔは“４”となる。
【００２４】
同じクロック信号ＣＬＫの立下がり時には、パルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“８”となるが、パルス幅調整回路３１のカウンタ４５がインクリメントされて“１”となるので、そのタイミングで比較器４６から出力される制御信号Ｅｎａｂｌｅはハイレベルとなり、次のクロック信号の立上がり時に比較器３７は定数Ａと出力Ｑｉｎを比較するが、出力Ｑｉｎが“１０”より小さいのでパルス密度変調信号ＰＤＭはローレベルのままとなり、遅延・加減算器３９の出力Ｄｏｕｔは“８”となる。
同じクロック信号ＣＬＫの立下がり時には、パルス幅調整回路３１のカウンタ４５がインクリメントされて“２”となると共に、パルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“１２”となり、制御信号Ｅｎａｂｌｅはハイレベルのままであるから、次のクロック信号の立上がりで比較器３７の出力、つまりパルス密度変調信号ＰＤＭがハイレベルとなり、遅延・加減算器３９の入力Ｂは“１０”となり、一方の入力Ａは“１２”なので、出力Ｄｏｕｔは“２”となる。
【００２５】
前記パルス密度変調信号ＰＤＭの立上がりと共にリセット信号ｒｅｓｅｔも立上がるため、パルス幅調整回路３１のカウンタ４５がリセットされて“０”となり、比較器４６から出力される制御信号Ｅｎａｂｌｅがローレベルになると共に、パルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“６”となるが、制御信号Ｅｎａｂｌｅがローレベルであるから比較器３７は比較演算を行わず、パルス密度変調信号ＰＤＭはハイレベルのままとなる。従って、遅延・加減算器３９の入力Ｂは“１０”のままであり、一方の入力Ａが“６”であるから、次のクロック信号ＣＬＫの立上がりでの出力Ｄｏｕｔは“−４”となると共に、リセット信号ｒｅｓｅｔもローレベルとなる。
【００２６】
同じクロック信号ＣＬＫの立下がり時には、パルス幅調整回路３１のカウンタ４５がインクリメントされて“１”となり、比較器４６から出力される制御信号Ｅｎａｂｌｅがハイレベルになると共に、パルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“０”となり、次のクロック信号ＣＬＫの立上がりで比較器３７から出力されるパルス密度変調信号ＰＤＭはローレベルに変化する。従って、遅延・加減算器３９の入力Ｂは“０”となり、一方の入力Ａも“０”であるから、出力Ｄｏｕｔは“０”となる。
【００２７】
前記パルス密度変調信号ＰＤＭの立下がりと共にリセット信号ｒｅｓｅｔも立上がるため、パルス幅調整回路３１のカウンタ４５がリセットされて“０”となり、比較器４６から出力される制御信号Ｅｎａｂｌｅがローレベルになると共に、パルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“４”となるが、制御信号Ｅｎａｂｌｅがローレベルであるから比較器３７は比較演算を行わず、パルス密度変調信号ＰＤＭはローレベルのままとなる。従って、遅延・加減算器３９の入力Ｂは“０”のままであり、一方の入力Ａが“４”であるから、次のクロック信号ＣＬＫの立上がりでの出力Ｄｏｕｔは“４”となると共に、リセット信号ｒｅｓｅｔもローレベルとなる。
【００２８】
このように、パルス密度変調信号ＰＤＭのエッジ検出時には、制御信号Ｅｎａｂｌｅをローレベルにするため、この制御信号Ｅｎａｂｌｅがローレベルにあるときには、比較器３７による比較演算が停止され、パルス密度変調信号ＰＤＭのパルス幅が時間軸方向に長くなる、換言すればパルス密度変調信号ＰＤＭのパルス幅を所定の時間長さ以上に制御することができる。周知のように、パルス密度変調では、パルスデューティ比が５０％でパルス周波数が高くなるので、本実施形態のパルス幅調整回路３１の機能を図に表すと、図９ｂに示すように、パルスデューティ比５０％近傍でのパルス周波数をあるレベルで規制することができ、そのようにすることで駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の歪みを抑制防止することができると共に、スイッチングロスも低減することが可能となる。
【００２９】
図１０ａは、パルス密度変調のパルス幅を制御しない、通常のパルス密度変調のタイミングチャートであり、図６のパルス幅調整回路がなく、図７の制御信号Ｅｎａｂｌｅがない場合を示している。このタイミングチャートで、図９ａと同様に、パルス密度変調信号ＰＤＭの初期値がローレベルにあり、例えば入力信号である駆動波形信号ＷＣＯＭが“４”一定であるとすると、クロック信号ＣＬＫの立下がり時に出力されるパルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“４”であり、定数Ａと出力Ｑｉｎの比較結果に基づいて、次のクロック信号の立上がりで比較器３７から出力されるパルス密度変調信号ＰＤＭはローレベルのままとなり、遅延・加減算器３９の入力Ｂは“０”、一方の入力Ａは“４”であるから当該遅延・加減算器３９の出力Ｄｏｕｔは“４”となる。
【００３０】
同じクロック信号ＣＬＫの立下がり時には、パルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“８”となり、次のクロック信号の立上がり時に比較器３７は定数Ａと出力Ｑｉｎを比較するが、出力Ｑｉｎが“１０”より小さいのでパルス密度変調信号ＰＤＭはローレベルのままとなり、遅延・加減算器３９の出力Ｄｏｕｔは“８”となる。
同じクロック信号ＣＬＫの立下がり時には、パルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“１２”となり、次のクロック信号の立上がりで比較器３７の出力、つまりパルス密度変調信号ＰＤＭがハイレベルとなり、遅延・加減算器３９の入力Ｂは“１０”となり、一方の入力Ａは“１２”なので、出力Ｄｏｕｔは“２”となる。
【００３１】
同じクロック信号の立下がり時には、パルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“６”となり、次のクロック信号の立上がりで比較器３７の出力、つまりパルス密度変調信号ＰＤＭがローレベルとなり、遅延・加減算器３９の入力Ｂは“０”となり、一方の入力Ａが“６”であるから、出力Ｄｏｕｔは“６”となる。
同じクロック信号ＣＬＫの立下がり時には、パルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“１０”となり、次のクロック信号ＣＬＫの立上がりで比較器３７から出力されるパルス密度変調信号ＰＤＭはハイレベルに変化し、遅延・加減算器３９の入力Ｂは“１０”となり、一方の入力Ａも“１０”であるから、出力Ｄｏｕｔは“０”となる。
【００３２】
同じクロック信号の立下がり時には、パルス密度変調回路２６の加算器３６の出力Ｑｉｎは“４”となり、次のクロック信号ＣＬＫの立上がりで比較器３７から出力されるパルス密度変調信号ＰＤＭはローレベルに変化し、遅延・加減算器３９の入力Ｂは“０”となり、一方の入力Ａが“４”であるから、出力Ｄｏｕｔは“４”となる。
このように、制御信号Ｅｎａｂｌｅを用いない通常のパルス密度変調では、出力であるパルス密度変調信号ＰＤＭが頻繁にハイレベルとローレベルに変化する場合がある。時間当たりの変化が多いということは、周波数が高いということであり、図１０ｂに示すように、パルスデューティ比が５０％のときにピークになる。パルス周波数が高いと、パルス幅が狭くなり、高速スイッチングによって駆動信号に歪みが生じる恐れがある上に、シュートスルーなどのスイッチングロスの増大にも繋がる。
【００３３】
このように、本実施形態の電力増幅装置によれば、出力する駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭの振幅値をパルスデューティからなる変調信号ＰＤＭにパルス変調し、そのパルス変調された変調信号ＰＤＭをデジタル電力増幅回路２８で電力増幅し、その電力増幅された電力増幅変調信号ＡＰＷＭを平滑化して駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）として出力するにあたり、変調回路２６による変調信号ＰＤＭのパルス幅を調整することとしたため、変調回路２６がΔΣ変調回路などのパルス密度変調回路である場合に、パルスデューティ比が５０％付近で周波数が高くなるとき、変調信号ＰＤＭのパルス幅を所定の時間長さ以上に制御することで、変調信号ＰＤＭの周波数が低下し、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の歪みを抑制防止することができると共に、スイッチングロスも低減することが可能となる。
【００３４】
また、パルス変調された変調信号ＰＤＭのパルス幅を所定の時間長さ以上に制御する制御信号Ｅｎａｂｌｅを変調回路２６に入力することとしたため、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）の歪みを抑制防止すると共に、スイッチングロスも低減することができる。
また、変調回路２６が、ΔΣ変調回路であることとしたため、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。
なお、前記実施形態では、本発明の電力増幅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、本発明の電力増幅装置は、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。
【００３５】
また、前記実施形態では、本発明の電力増幅装置を液体噴射型印刷装置のデジタル電力増幅器の駆動回路に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の液体（液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルなどの流状体を含む）や液体以外の流体（流体として流して噴射できる固体など）を噴射したり吐出したりする液体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッサンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解の形態で含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。更に、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するための紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の電力増幅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２】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３】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。
【図４】各液体噴射ヘッド内のノズルアクチュエータを駆動する駆動信号の説明図である。
【図５】スイッチングコントローラのブロック図である。
【図６】ノズル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７】図６の変調回路に用いられたパルス密度変調回路を示すブロック図である。
【図８】図６のパルス幅調整回路のブロック図である。
【図９】図７のパルス密度変調回路及び図８のパルス幅調整回路の作用の説明図である。
【図１０】従来のパルス密度変調回路の作用の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
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は固定プレート、２１はハーフブリッジＤ級出力段、２２はノズルアクチュエータ、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はゲート駆動回路、３１はパルス幅調整回路、３２は量子化器、３３は加減算器、３４は遅延器、３５は加算器、３６は加算器、３７比較器、３８はレベルシフタ、３９は遅延・加減算器、４０はエッジ検出部、４１はカウンタ、４２は比較器、４３は遅延器、４４は排他的論理和器、４５はカウンタ、４６は比較器、６５はヘッドドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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