(57)【要約】【課題】精度よく液体を吐出できる液体噴射装置及び印刷装置等を提供すること。【解決手段】駆動波形信号発生回路と、変調回路と、多層配線基板と、多層配線基板の第１配線層側に実装される第１トランジスター、第２トランジスター及びコンデンサーを含むスイッチング回路と、平滑フィルターとを含む容量性負荷駆動回路を含む液体噴射装置であって、多層配線基板は、第１配線層に形成された第１配線、第２配線、第３配線及び第４配線と、第２配線層に形成された第５配線と、第３配線と第５配線とを電気的に接続する第１ビア導体と、第４配線と第５配線とを電気的に接続する第２ビア導体とを有し、第１トランジスターのドレイン電極は第１配線と、ソース電極は第２配線と接続され、第２トランジスターのドレイン電極は前記第２配線と、ソース電極は第３配線と接続され、コンデンサーの第１電極は第１配線と、第２電極は第４配線と接続されている、液体噴射装置。【選択図】図５
2014051016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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を生成する変調回路と、
第１配線層及び第２配線層を有する多層配線基板と、前記多層配線基板の前記第１配線層側に実装される第１トランジスター、第２トランジスター及びコンデンサーと、を含み、前記変調信号を、前記第１トランジスターのゲート電極及び前記第２トランジスターのゲート電極で受け付け、前記変調信号を電力増幅した信号である電力増幅変調信号を生成するスイッチング回路と、
前記電力増幅変調信号を平滑化することによって駆動信号を生成する平滑フィルターと、
を含む容量性負荷駆動回路を含む、液体噴射装置であって、
前記多層配線基板は、
前記第１配線層に形成された第１配線、第２配線、第３配線及び第４配線と、
前記第２配線層に形成された第５配線と、
前記第３配線と前記第５配線とを電気的に接続する第１ビア導体と、
前記第４配線と前記第５配線とを電気的に接続する第２ビア導体と、
を有し、
前記第１トランジスターのドレイン電極は、前記第１配線と電気的に接続され、
前記第１トランジスターのソース電極は、前記第２配線と電気的に接続され、
前記第２トランジスターのドレイン電極は、前記第２配線と電気的に接続され、
前記第２トランジスターのソース電極は、前記第３配線と電気的に接続され、
前記コンデンサーの第１電極は、前記第１配線と電気的に接続され、
前記コンデンサーの第２電極は、前記第４配線と電気的に接続されている、液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記多層配線基板を平面視した場合に、前記第１トランジスターの少なくとも一部、前記第２トランジスターの少なくとも一部及び前記コンデンサーの少なくとも一部は、同一直線上に配置されている、液体噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体噴射装置において、
前記第２配線と前記第５配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている、液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体噴射装置において、
前記多層配線基板は、
前記第１配線層以外の配線層に形成された第６配線と、
前記第１配線と前記第６配線とを電気的に接続する第３ビア導体と、
をさらに有する、液体噴射装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体噴射装置において、
前記多層配線基板は、
前記第１配線層以外の配線層に形成された第７配線と、
前記第２配線と前記第７配線とを電気的に接続する第４ビア導体と、
をさらに有する、液体噴射装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体噴射装置において、
前記多層配線基板は、
前記第１配線層に形成された第８配線と、
前記第２配線層に形成された第９配線と、
前記第２配線と前記第９配線とを電気的に接続する第５ビア導体と、
をさらに有し、
前記第１トランジスターのゲート電極は、前記第８配線と電気的に接続され、
前記第８配線と前記第９配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている、液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体噴射装置において、
前記多層配線基板は、前記第１配線層に形成された第１０配線をさらに有し、
前記第２トランジスターのゲート電極は、前記第１０配線と電気的に接続され、
前記第５配線と前記第１０配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている、液体噴射装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液体噴射装置を含む、印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射装置及び印刷装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンターに搭載されている噴射ヘッドのように、圧電素子などの容量性負荷によって構成されたアクチュエーターは数多く存在する。このような容量性負荷であるアクチュエーターを駆動するためには、ある程度の電力を有する駆動信号が必要となる。そこで、駆動信号の元となる駆動波形信号を電力増幅することによって駆動信号を生成することが行われる。ここで、アナログの駆動波形信号をアナログ的に電力増幅してアナログの駆動信号を直接生成したのでは大きな電力損失が発生して電力効率が低下する。そこで、いわゆるＤ級増幅器を用いて電力増幅する技術が提案されている。
【０００３】
Ｄ級増幅器などのスイッチング回路を用いる場合には、出力電圧のリンギングを抑制するために、電源電位と接地電位との間にバイパスコンデンサーを配置することが一般的に行われている（例えば、特許文献１）。インクジェットプリンターにおいては、リンギングの発生は、ＥＭＩノイズの発生につながる。その結果、インクの吐出量がばらつき、印刷品質の向上の妨げとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８７８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リンギングを抑制するためには、スイッチング回路を構成する２つのトランジスターとバイパスコンデンサーからなるループで生じる寄生インダクタンスを小さくすることが重要である。寄生インダクタンスを小さくするためには、スイッチング回路を構成する２つのトランジスターとバイパスコンデンサーからなるループの面積を小さくする必要がある。コンデンサーの容量が大きくなるほどコンデンサーの電極間距離が大きくなるので、特許文献１に記載のコンデンサーの配置の場合には、コンデンサーの容量が大きくなるほどループの面積が大きくなりがちであった。このため、リンギングの抑制、すなわち、印刷品質の向上に限界があった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置及び印刷装置等を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［適用例１］
適用例にかかる液体噴射装置は、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を生成する変調回路と、第１配線層及び第２配線層を有する多層配線基板と、前記多層配線基板の前記第１配線層側に実装される第１トランジスター、第２トランジスター及びコンデンサーと、を含み、前記変調信号を、前記第１トランジスターのゲート電極及び前記第２トランジスターのゲート電極で受け付け、前記変調信号を電力増幅した信号である電力増幅変調信号を生成するスイッチング回路と、前記電力増幅変調信号を平滑化することによって駆動信号を生成する平滑フィルターと、を含む容量性負荷駆動回路を含む、液体噴射装置であって、前記多層配線基板は、前記
第１配線層に形成された第１配線、第２配線、第３配線及び第４配線と、前記第２配線層に形成された第５配線と、前記第３配線と前記第５配線とを電気的に接続する第１ビア導体と、前記第４配線と前記第５配線とを電気的に接続する第２ビア導体と、を有し、前記第１トランジスターのドレイン電極は、前記第１配線と電気的に接続され、前記第１トランジスターのソース電極は、前記第２配線と電気的に接続され、前記第２トランジスターのドレイン電極は、前記第２配線と電気的に接続され、前記第２トランジスターのソース電極は、前記第３配線と電気的に接続され、前記コンデンサーの第１電極は、前記第１配線と電気的に接続され、前記コンデンサーの第２電極は、前記第４配線と電気的に接続されている、液体噴射装置である。
【０００８】
この適用例によれば、第１トランジスター、第２トランジスター及びコンデンサーはいずれも多層配線基板の第１配線層側に実装され、第２配線層に形成された第５配線を介して電気的にループを形成している。これによって、コンデンサーが多層配線基板の第２配線層側に実装されている場合に比べて、コンデンサーが大きくなっても第１トランジスター、第２トランジスター及びコンデンサーを含む電気的なループの面積が大きくなるのを抑制できる。また、全ての配線を同一の配線層で形成した場合に比べても第１トランジスター、第２トランジスター及びコンデンサーを含む電気的なループの面積が大きくなるのを抑制できる。すなわち、寄生インダクタンスが大きくなるのを抑制できる。これによって、スイッチング回路の出力電圧のリンギングを抑制できる。したがって、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置を実現できる。
【０００９】
また、第１トランジスター、第２トランジスター及びコンデンサーはいずれも多層配線基板の第１配線層側に実装されているので、容易に実装することができる。
【００１０】
また、多層配線基板の第２配線層側には素子を配置していないので、例えば、多層配線基板の第２配線層側にヒートシンクを設けるなど、第１トランジスター及び第２トランジスターの放熱対策が容易となる。
【００１１】
［適用例２］
上述の適用例にかかる液体噴射装置において、前記多層配線基板を平面視した場合に、前記第１トランジスターの少なくとも一部、前記第２トランジスターの少なくとも一部及び前記コンデンサーの少なくとも一部は、同一直線上に配置されていることが好ましい。
【００１２】
この適用例によれば、第１トランジスターの少なくとも一部、第２トランジスターの少なくとも一部及びコンデンサーの少なくとも一部が同一直線上に配置されているので、第１トランジスター、第２トランジスター及びコンデンサーを含む電気的なループの面積を小さくできる。これによって、寄生インダクタンスを小さくできるので、スイッチング回路の出力電圧のリンギングを抑制できる。したがって、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置を実現できる。
【００１３】
［適用例３］
上述の適用例にかかる液体噴射装置において、前記第２配線と前記第５配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されていることが好ましい。
【００１４】
第２配線と第５配線には、通常は逆向きの電流が流れる。この適用例によれば、第２配線と第５配線は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路の出力電圧のリンギングを抑制できる。したがって、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置を実現できる。
【００１５】
［適用例４］
上述の適用例にかかる液体噴射装置において、前記多層配線基板は、前記第１配線層以外の配線層に形成された第６配線と、前記第１配線と前記第６配線とを電気的に接続する第３ビア導体と、をさらに有することが好ましい。
【００１６】
この適用例によれば、第１配線と電気的に接続された第６配線が、第１配線層以外の配線層（例えば、第２配線層）に形成されているので、第６配線が放熱板として機能する。したがって、第１トランジスターの放熱効率を向上させることができる。
【００１７】
［適用例５］
上述の適用例にかかる液体噴射装置において、前記多層配線基板は、前記第１配線層以外の配線層に形成された第７配線と、前記第２配線と前記第７配線とを電気的に接続する第４ビア導体と、をさらに有することが好ましい。
【００１８】
この適用例によれば、第２配線と電気的に接続された第７配線が、第１配線層以外の配線層（例えば、第２配線層）に形成されているので、第７配線が放熱板として機能する。したがって、第２トランジスターの放熱効率を向上させることができる。
【００１９】
［適用例６］
上述の適用例にかかる液体噴射装置において、前記多層配線基板は、前記第１配線層に形成された第８配線と、前記第２配線層に形成された第９配線と、前記第２配線と前記第９配線とを電気的に接続する第５ビア導体と、をさらに有し、前記第１トランジスターのゲート電極は、前記第８配線と電気的に接続され、前記第８配線と前記第９配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されていることが好ましい。
【００２０】
第８配線と第９配線には、通常は逆向きの電流が流れる。この適用例によれば、第８配線と第９配線は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路の出力電圧のリンギングを抑制できる。したがって、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置を実現できる。
【００２１】
［適用例７］
上述の適用例にかかる液体噴射装置において、前記多層配線基板は、前記第１配線層に形成された第１０配線をさらに有し、前記第２トランジスターのゲート電極は、前記第１０配線と電気的に接続され、前記第５配線と前記第１０配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されていることが好ましい。
【００２２】
第５配線と第１０配線には、通常は逆向きの電流が流れる。この適用例によれば、第５配線と第１０配線は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路の出力電圧のリンギングを抑制できる。したがって、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置を実現できる。
【００２３】
［適用例８］
適用例にかかる印刷装置は、上述のいずれかの液体噴射装置を含む、印刷装置である。
【００２４】
この適用例によれば、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置を含んでいるので、印刷品質のよい印刷装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】印刷装置の一例としてのインクジェットプリンター１０の構成例を示した説明図である。
【図２】インクジェットプリンター１０に含まれる液体噴射装置１００の構成例を示した説明図である。
【図３】本実施形態の容量性負荷駆動回路２００の詳細な構成を示した説明図である。
【図４】容量性負荷駆動回路２００が駆動信号４０８を生成する動作の概要を示した説明図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、スイッチング回路２３０の配置例を示す平面図である。
【図６】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図７】寄生インダクタンスについて説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）は、本実施形態のスイッチング回路２３０の出力電圧波形例を示すグラフ、図８（Ｂ）は、比較例のスイッチング回路の出力電圧波形例を示すグラフである。
【図９】第１変形例の容量性負荷駆動回路２００の詳細な構成を示した説明図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、スイッチング回路２３０の配置例の第１変形例を示す平面図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、スイッチング回路２３０の配置例の第２変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２７】
以下では、次のような順序にしたがって本発明の実施形態を説明する。
【００２８】
１．印刷装置及び液体噴射装置の構成例
２．容量性負荷駆動回路の回路構成
３．スイッチング回路の配置例
４．スイッチング回路の配置例の第１変形例
５．スイッチング回路の配置例の第２変形例
【００２９】
１．印刷装置及び液体噴射装置の構成例
図１は、印刷装置の一例としてのインクジェットプリンター１０の構成例を示した説明図である。図示したインクジェットプリンター１０は、主走査方向に往復動しながら印刷媒体３上にインクドットを形成するキャリッジ２３と、キャリッジ２３を往復動させる駆動機構３３と、印刷媒体３の紙送りを行うためのプラテンローラー３６などから構成されている。キャリッジ２３には、インクを収容したインクカートリッジ１６や、インクカートリッジ１６が装着されるキャリッジケース２２、キャリッジケース２２の底面側（印刷媒体３に向いた側）に搭載されてインクを噴射する噴射ヘッド２４などが設けられており、インクカートリッジ１６内のインクを噴射ヘッド２４に導いて、噴射ヘッド２４から印刷媒体３にインクを噴射することによって画像を印刷する。
【００３０】
キャリッジ２３を往復動させる駆動機構３３は、プーリーによって張設されたタイミン
グベルト３５や、プーリーを介してタイミングベルト３５を駆動するステップモータ３４などから構成されている。タイミングベルト３５の一部はキャリッジケース２２に固定されており、タイミングベルト３５を駆動することでキャリッジケース２２を往復動させることができる。また、プラテンローラー３６は、図示しない駆動モータやギア機構とともに、印刷媒体３の紙送りを行う紙送り機構を構成しており、印刷媒体３を副走査方向に所定量ずつ紙送りすることが可能となっている。
【００３１】
インクジェットプリンター１０には、全体の動作を制御するプリンター制御回路５０や、噴射ヘッド２４を駆動するための容量性負荷駆動回路２００も搭載されている。プリンター制御回路５０は、容量性負荷駆動回路２００や、駆動機構３３、紙送り機構などが、印刷媒体３を紙送りしながら、噴射ヘッド２４を駆動してインクを噴射する全体の動作を制御している。
【００３２】
図２は、インクジェットプリンター１０に含まれる液体噴射装置１００の構成例を示した説明図である。図２においては、プリンター制御回路５０の制御の下で、容量性負荷駆動回路２００が噴射ヘッド２４を駆動する様子を示している。先ず始めに、噴射ヘッド２４の内部構造について簡単に説明する。図示されている様に、印刷媒体３に向いている噴射ヘッド２４の底面には、インク滴を噴射する複数の噴射口１０１が設けられている。各噴射口１０１はそれぞれインク室１０２に接続されており、インク室１０２には、インクカートリッジ１６から供給されたインクが満たされている。各インク室１０２の上にはピエゾ素子１０４が設けられている。ピエゾ素子１０４に電圧を印加すると、ピエゾ素子１０４が変形してインク室１０２を加圧することによって、噴射口１０１からインクが噴射される。また、ピエゾ素子１０４は印加する電圧値に応じて変形量が変わる。ピエゾ素子１０４に適切な電圧波形を印加してインク室１０２の変形量やタイミングを制御することで、適切な分量のインクを適切なタイミングで噴射することができる。
【００３３】
ピエゾ素子１０４に印加する電圧である駆動信号４０８は、プリンター制御回路５０からの制御信号４００に基づいて容量性負荷駆動回路２００によって生成される。また、生成された駆動信号４０８は、ゲートユニット３００を介してピエゾ素子１０４に供給される。ゲートユニット３００は、複数のゲート素子３０２が並列に接続された回路ユニットであり、各ゲート素子３０２は、プリンター制御回路５０からの制御の下で、個別に導通状態又は切断状態とすることが可能である。したがって、容量性負荷駆動回路２００から出力された駆動信号４０８は、プリンター制御回路５０によって予め導通状態に設定されたゲート素子３０２を通過して、対応するピエゾ素子１０４に印加され、その噴射口１０１からインクが噴射される。
【００３４】
２．容量性負荷駆動回路の回路構成
図３は、本実施形態の容量性負荷駆動回路２００の詳細な構成を示した説明図である。図示されているように、容量性負荷駆動回路２００は、駆動波形信号４０２を発生する駆動波形信号発生回路２１０と、駆動波形信号４０２をパルス変調して変調信号ＧＨ及び変調信号ＧＬを生成する変調回路２２０と、変調信号ＧＨ及び変調信号ＧＬを受け付け、変調信号ＧＨ及び変調信号ＧＬを電力増幅した信号である電力増幅変調信号４０６を生成するスイッチング回路２３０と、電力増幅変調信号４０６を平滑化することによって駆動信号４０８を生成する平滑フィルター２４０と、を含んで構成されている。駆動信号４０８が印加される容量性負荷Ｚ１は、図２に示すピエゾ素子１０４が対応する。
【００３５】
駆動波形信号発生回路２１０は、駆動信号４０８の基準となる駆動波形信号４０２を制御信号４００に基づいて生成する。
【００３６】
変調回路２２０は、駆動波形信号４０２をＰＷＭ変調（パルス幅変調）してＰＷＭ変調
信号４０４を生成するＰＷＭ変調回路２２１と、ＰＷＭ変調信号４０４に基づいて変調信号ＧＨ及び変調信号ＧＬを生成するゲートドライバー回路２２２と、を含んで構成されている。
【００３７】
ゲートドライバー回路２２２は、ＰＷＭ変調信号４０４のレベルを調整するレベルシフター２２４と、レベルシフター２２４を経由したＰＷＭ変調信号４０４に基づいて第１トランジスターＭ１のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるハイサイドドライバー２２８Ｈと、レベルシフター２２４を経由したＰＷＭ変調信号４０４に基づいて第２トランジスターＭ２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるローサイドドライバー２２８Ｌと、を含んで構成されている。
【００３８】
また、ハイサイドドライバー２２８Ｈから第１トランジスターＭ１のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるのに出力される信号を変調信号ＧＨとし、ローサイドドライバー２２８Ｌから第２トランジスターＭ２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるのに出力される信号を変調信号ＧＬとする。
【００３９】
スイッチング回路２３０は、電力増幅変調信号４０６を生成する第１トランジスターＭ１及び第２トランジスターＭ２と、バイパスコンデンサーとして機能するコンデンサーＣ１を含むデジタル電力増幅回路として構成されている。本実施形態における容量性負荷駆動回路２００では、第１トランジスターＭ１及び第２トランジスターＭ２はＮ型のＭＯＳＦＥＴであるが、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスター（Insulated Gate Bipolar
Transistor、IGBT）といった他の種類の素子が用いられてもよい。
【００４０】
図３に示すように、第１トランジスターＭ１と第２トランジスターＭ２は、電源から供給される電位ＶＤＤ（以下、単にＶＤＤとする）と接地電位であるＧＮＤ（以下、単にＧＮＤとする）との間で接続されている。そして、第１トランジスターＭ１と第２トランジスターＭ２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることによって、電力増幅変調信号４０６を生成する。なお、第１トランジスターＭ１と第２トランジスターＭ２とが接続されている接点（ノード）を第１ノードＮ１とする。第１ノードＮ１は電力増幅変調信号４０６が伝わる配線上にある。コンデンサーＣ１は、ＶＤＤとＧＮＤとの間に接続されている。
【００４１】
平滑フィルター２４０は、電力増幅変調信号４０６の高周波数成分を取り除いて駆動信号４０８を生成する。図３に示す例では、平滑フィルター２４０は、コイルＬＦとコンデンサーＣＦを含むローパスフィルターとして構成されている。
【００４２】
図４は、容量性負荷駆動回路２００が駆動信号４０８を生成する動作の概要を示した説明図である。駆動波形信号発生回路２１０は、制御信号４００に基づいて例えば図４に示すような駆動波形信号４０２を生成する。なお、駆動波形信号４０２は図４のようなアナログ信号に限られるものではなく、例えばＤＣレベルで出力される信号やマルチビットからなるデジタル信号であってもよい。
【００４３】
駆動波形信号発生回路２１０は、例えば演算器を備えており制御信号４００に基づいて演算によって駆動波形信号４０２を生成してもよい。また、例えば波形を記憶する波形メモリーを備えており、波形メモリーを参照して制御信号４００に対応する駆動波形信号４０２を生成してもよい。
【００４４】
変調回路２２０は、駆動波形信号発生回路２１０からの駆動波形信号４０２を受け取ると、所定の変調を行って変調信号ＧＨ及び変調信号ＧＬを生成する。所定の変調とは、本実施形態ではパルス幅変調（Pulse-Width Modulation、PWM）であるが、例えばパルス密度変調（P ulse-Density Modulation、PDM）といった他の変調方式が用いられてもよい。
【００４５】
スイッチング回路２３０は、変調信号ＧＨ及び変調信号ＧＬを受け取って電力増幅を行う。図３に示したように、スイッチング回路２３０は、第１トランジスターＭ１及び第２トランジスターＭ２を用いて電力を増幅する。図４に示した例では、スイッチング回路２３０は、ＰＷＭ変調信号４０４の電圧をＶＤＤまで増幅した電力増幅変調信号４０６を生成する。
【００４６】
そして、平滑フィルター２４０は、電力増幅変調信号４０６を平滑化して、広いパルス幅に変調されている部分は電圧値が高く、狭いパルス幅に変調されている部分は電圧値が低いアナログの駆動信号４０８を生成する。図３に示したように、平滑フィルター２４０は、コイルＬＦとコンデンサーＣＦとを組み合わせることによって容易に実現することができる。
【００４７】
本実施形態の容量性負荷駆動回路２００では、スイッチング回路２３０で第１トランジスターＭ１及び第２トランジスターＭ２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることで電力を増幅するため、余分な電力が消費されることがない。また、平滑フィルター２４０も、コイルＬＦやコンデンサーＣＦのように電力を消費しない部品で構成することができる。このため、所謂アナログ増幅回路のようにアナログの駆動波形信号４０２をアナログのまま電力増幅する場合に比べて電力損失を大幅に低減することができるので、駆動信号４０８を生成する際の電力損失を大幅に低減することが可能である。
【００４８】
このようなスイッチング回路２３０においては、出力電圧のリンギングが問題となる場合がある。リンギングが発生すると、ＥＭＩノイズが発生するので、装置自身や周辺機器の動作の妨げとなる。また、リンギングを抑制するためにスイッチング波形の立ち上がり時間を長くした場合には、電力効率が低下したり、流体の制御の精度が低下したりする。また、リンギングが発生すると、第１トランジスターＭ１及び第２トランジスターＭ２に印加される電圧が大きくなるので、素子破壊や誤動作の原因となる。
【００４９】
リンギングが発生する要因としては、第１トランジスターＭ１、第２トランジスターＭ２及びコンデンサーＣ１を含む電気的なループの寄生インダクタンスと第１トランジスターＭ１又は第２トランジスターＭ２のドレイン／ソース間の寄生容量による共振現象、ハイサイドドライバー２２８Ｈ及び第１トランジスターＭ１を含む電気的なループの寄生インダクタンスと第１トランジスターＭ１のゲート容量による共振現象、及び、ローサイドドライバー２２８Ｌ及び第２トランジスターＭ２を含む電気的なループの寄生インダクタンスと第２トランジスターＭ２のゲート容量による共振現象などがある。
【００５０】
したがって、スイッチング回路２３０を構成する素子や配線を配置する場合には、特に、電気的なループの寄生インダクタンスを小さくすることが重要である。
【００５１】
３．スイッチング回路の配置例
本実施形態におけるスイッチング回路２３０は、第１配線層及び第２配線層を有する多層配線基板１０００と、多層配線基板１０００の第１配線層側に実装される第１トランジスターＭ１、第２トランジスターＭ２及びコンデンサーＣ１と、を含んで構成されている。
【００５２】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、スイッチング回路２３０の配置例を示す平面図である。図５（Ａ）は、主として第１配線層の構成を示している。図５（Ｂ）は、主として第２配線層の構成を示している。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、実線の多角形は第１配線層又は第２配線層に形成された配線を示し、実線の円は第１配線層の配線と第２配線層の配線とを電気的に接続するビア導体の位置を示す。また、図５（Ａ）において、一点鎖線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの実装位置を示し、点線は各トランジスタ
ー、コンデンサー及びコイルの電極の位置を示す。
【００５３】
図６は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）のＡ−Ａ線における断面図である。図６に示すように、多層配線基板１０００の第１配線層と第２配線層との間には絶縁層が設けられている。すなわち、第１配線層に形成された配線と第２配線層に形成された配線とは、ビア導体で接続されている場合を除き、互いに絶縁されている。絶縁層の厚さは、通常、配線幅よりも十分に小さい。多層配線基板１０００は、３層以上の配線層を有していて、３層以上の配線層から任意に選択した２つの配線層を第１配線層及び第２配線層としてもよい。第１配線層及び第２配線層は、互いに最も近い配線層であることが好ましい。多層配線基板１０００は、配線層を保護する保護層を有していてもよい。
【００５４】
本実施形態における多層配線基板１０００は、第１配線層に形成された第１配線１００１、第２配線１００２、第３配線１００３及び第４配線１００４と、第２配線層に形成された第５配線１００５と、第３配線１００３と第５配線１００５とを電気的に接続する第１ビア導体２００１と、第４配線１００４と第５配線１００５とを電気的に接続する第２ビア導体２００２と、を有して構成されている。
【００５５】
また、第１トランジスターＭ１のドレイン電極Ｄは、第１配線１００１と電気的に接続され、第１トランジスターＭ１のソース電極Ｓは、第２配線１００２と電気的に接続されている。第２トランジスターＭ２のドレイン電極Ｄは、第２配線１００２と電気的に接続され、第２トランジスターＭ２のソース電極Ｓは、第３配線１００３と電気的に接続されている。コンデンサーＣ１の第１電極＋Ｃ１は、第１配線１００１と電気的に接続され、コンデンサーＣ１の第２電極−Ｃ１は、第４配線１００４と電気的に接続されている。すなわち、第２トランジスターＭ２のソース電極ＳからコンデンサーＣ１の第２電極−Ｃ１までの配線経路の一部が第２配線層の第５配線１００５として形成されている。
【００５６】
本実施形態によれば、第１トランジスターＭ１、第２トランジスターＭ２及びコンデンサーＣ１はいずれも多層配線基板１０００の第１配線層側に実装され、第２配線層に形成された第５配線１００５を介して電気的にループを形成しているので、この電気的なループの面積は、第１配線層と第２配線層との層間距離、つまり絶縁層の厚みに大きく依存することとなる。これによって、コンデンサーＣ１が多層配線基板１０００の第２配線層側に実装されている場合に比べて、コンデンサーＣ１が大きくなっても第１トランジスターＭ１、第２トランジスターＭ２及びコンデンサーＣ１を含む電気的なループの面積が大きくなるのを抑制できる。また、絶縁層の厚さは配線幅よりも十分に小さいので、全ての配線を同一の配線層で形成した場合に比べても第１トランジスターＭ１、第２トランジスターＭ２及びコンデンサーＣ１を含む電気的なループの面積が大きくなるのを抑制できる。すなわち、寄生インダクタンスが大きくなるのを抑制できる。これによって、スイッチング回路２３０の出力電圧のリンギングを抑制できる。したがって、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置１００を実現できる。
【００５７】
また、第１トランジスターＭ１、第２トランジスターＭ２及びコンデンサーＣ１はいずれも多層配線基板１０００の第１配線層側に実装されているので、容易に実装することができる。
【００５８】
また、多層配線基板１０００の第２配線層側には素子を配置していないので、例えば、多層配線基板１０００の第２配線層側にヒートシンクを設けるなど、第１トランジスターＭ１及び第２トランジスターＭ２の放熱対策が容易となる。
【００５９】
図５（Ａ）に示す例では、多層配線基板１０００を平面視した場合に、第１トランジスターＭ１の少なくとも一部、第２トランジスターＭ２の少なくとも一部及びコンデンサー
Ｃ１の少なくとも一部は、同一直線上に配置されている。図５（Ａ）及び図６に示す例では、コンデンサーＣ１、第１トランジスターＭ１、第２トランジスターＭ２の順に同一直線上に配置されている。
【００６０】
本実施形態によれば、第１トランジスターＭ１の少なくとも一部、第２トランジスターＭ２の少なくとも一部及びコンデンサーＣ１の少なくとも一部が同一直線上に配置されているので、第１トランジスターＭ１、第２トランジスターＭ２及びコンデンサーＣ１を含む電気的なループの面積を小さくできる。これによって、寄生インダクタンスを小さくできるので、スイッチング回路２３０の出力電圧のリンギングを抑制できる。したがって、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置１００を実現できる。
【００６１】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す例では、第２配線１００２と第５配線１００５は、多層配線基板１０００を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている。
【００６２】
図７は、寄生インダクタンスについて説明するための図である。図７には、互いに隔てて設けられた２つの配線が描かれている。一方の配線に電流が流れると、電流が自ら作る磁界を打ち消す向きに逆起電力が発生する。２つの配線が近接して設けられている場合には、他方の配線にも一方の配線に流れる電流が作る磁界を打ち消す向きに逆起電力が発生する（相互インダクタンスの効果）。したがって、２つの配線に流れる電流が互いに逆向きの電流になるように配線することによって、配線の寄生インダクタンスを低減することができる。
【００６３】
第２配線１００２と第５配線１００５には、通常は逆向きの電流が流れる。本実施形態によれば、第２配線１００２と第５配線１００５は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、図７を用いて説明した相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路２３０の出力電圧のリンギングを抑制できる。したがって、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置１００を実現できる。
【００６４】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す例では、多層配線基板１０００は、第１配線層以外の配線層である第２配線層に形成された第６配線１００６と、第１配線１００１と第６配線１００６とを電気的に接続する第３ビア導体２００３と、をさらに有している。
【００６５】
本実施形態によれば、第１配線１００１と電気的に接続された第６配線１００６が、第１配線層以外の配線層（例えば、第２配線層）に形成されているので、第６配線１００６が放熱板として機能する。したがって、第１トランジスターＭ１の放熱効率を向上させることができる。
【００６６】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す例では、多層配線基板１０００は、第１配線層以外の配線層に形成された第７配線１００７と、第２配線１００２と第７配線１００７とを電気的に接続する第４ビア導体２００４と、をさらに有している。
【００６７】
本実施形態によれば、第２配線１００２と電気的に接続された第７配線１００７が、第１配線層以外の配線層（例えば、第２配線層）に形成されているので、第７配線１００７が放熱板として機能する。したがって、第２トランジスターＭ２の放熱効率を向上させることができる。
【００６８】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す例では、多層配線基板１０００は、第１配線層に形成された第８配線１００８と、第２配線層に形成された第９配線１００９と、第２配線１０
０２と第９配線１００９とを電気的に接続する第５ビア導体２００５と、をさらに有し、第１トランジスターＭ１のゲート電極Ｇは、第８配線１００８と電気的に接続され、第８配線１００８と第９配線１００９は、多層配線基板１０００を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている。
【００６９】
第８配線１００８と第９配線１００９には、通常は逆向きの電流が流れる。本実施形態によれば、第８配線１００８と第９配線１００９は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、図７を用いて説明した相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路２３０の出力電圧のリンギングを抑制できる。したがって、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置１００を実現できる。
【００７０】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す例では、多層配線基板１０００は、第１配線層に形成された第１０配線１０１０をさらに有し、第２トランジスターＭ２のゲート電極Ｇは、第１０配線１０１０と電気的に接続され、第５配線１００５と第１０配線１０１０は、多層配線基板１０００を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている。
【００７１】
第５配線１００５と第１０配線１０１０には、通常は逆向きの電流が流れる。本実施形態によれば、第５配線１００５と第１０配線１０１０は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、図７を用いて説明した相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路２３０の出力電圧のリンギングを抑制できる。したがって、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置１００を実現できる。
【００７２】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す例では、多層配線基板１０００は、コンデンサーＣＦの第１電極＋ＣＦ（正電位側の電極）と電気的に接続される第１１配線１０１１をさらに有し、第５配線１００５と第１１配線１０１１は、多層配線基板１０００を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている。
【００７３】
容量性負荷駆動回路２００の出力信号にコモンモードノイズが乗る場合には、コモンモードノイズの成分は、第５配線１００５と第１１配線１０１１に同じ向きの電流成分として現れる。本実施形態によれば、第５配線１００５と第１１配線１０１１は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、図７を用いて説明した相互インダクタンスの効果によって、コモンモードノイズを打ち消す方向に作用する。したがって、コモンモードノイズを抑制できる。また、コモンモードノイズに起因するＥＭＩノイズを抑制できる。
【００７４】
図８（Ａ）は、本実施形態のスイッチング回路２３０の出力電圧波形例を示すグラフ、図８（Ｂ）は、比較例のスイッチング回路の出力電圧波形例を示すグラフである。比較例のスイッチング回路は、第１トランジスターＭ１、第２トランジスターＭ２及びコンデンサーＣ１を含む電気的なループを構成する配線を全て第１配線層に形成した回路であり、電気的な接続は図３に示す回路図と同一である。出力電圧波形は、第１ノードＮ１に相当するノードで測定した電圧波形である。
【００７５】
図８（Ｂ）に示す比較例の出力電圧波形例では、電圧波形の立ち上がり時及び立ち下り時に大きなリンギングが発生している。一方、図８（Ａ）に示す本実施形態の出力電圧波形例では、上述した種々の作用によって、リンギングの発生が低減されている。
【００７６】
本実施形態のように、精度よく液体を吐出できる液体噴射装置１００を印刷装置（イン
クジェットプリンター１０）に適用した場合には、印刷品質のよい印刷装置を実現できる。
【００７７】
４．スイッチング回路の配置例の第１変形例
上述した実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７８】
図９は、第１変形例の容量性負荷駆動回路２００の詳細な構成を示した説明図である。図３に示す例と比較すると、図９に示す例では、コンデンサーＣ１に並列してコンデンサーＣ２が加えられている点のみが相違し、他の構成は図３に示す容量性負荷駆動回路２００と同一である。図９に示す構成は、バイパスコンデンサーの容量を大きくすることができる点で、図３に示す構成よりも有利である。
【００７９】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、スイッチング回路２３０の配置例の第１変形例を示す平面図である。図１０（Ａ）は、主として第１配線層の構成を示している。図１０（Ｂ）は、主として第２配線層の構成を示している。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）において、実線の多角形は第１配線層又は第２配線層に形成された配線を示し、実線の円は第１配線層の配線と第２配線層の配線とを電気的に接続するビア導体の位置を示す。また、図１０（Ａ）において、一点鎖線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの実装位置を示し、点線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの電極の位置を示す。
【００８０】
図１０（Ａ）に示す例では、コンデンサーＣ２の第１電極＋Ｃ２は第１配線１００１と電気的に接続され、コンデンサーＣ２の第２電極−Ｃ２は第３配線１００３と電気的に接続されている。他の構成は図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す例と同様である。
【００８１】
このような構成においても、上述した実施形態と同様の理由によって同様の効果を奏する。
【００８２】
５．スイッチング回路の配置例の第２変形例
上述した実施形態及び第１変形例と同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８３】
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、スイッチング回路２３０の配置例の第２変形例を示す平面図である。図１１（Ａ）は、主として第１配線層の構成を示している。図１１（Ｂ）は、主として第２配線層の構成を示している。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）において、実線の多角形は第１配線層又は第２配線層に形成された配線を示し、実線の円は第１配線層の配線と第２配線層の配線とを電気的に接続するビア導体の位置を示す。また、図１１（Ａ）において、一点鎖線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの実装位置を示し、点線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの電極の位置を示す。なお、第２変形例における容量性負荷駆動回路２００の回路構成は、図９に示す回路と同一である。
【００８４】
第１変形例と第２変形例を比較すると、第１トランジスターＭ１及び第２トランジスターＭ２の各電極の配置が異なり、他の構成は同様である。
【００８５】
このような構成においても、上述した実施形態と同様の理由によって同様の効果を奏する。
【００８６】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【００８７】
本発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００８８】
３…印刷媒体、１０…インクジェットプリンター、１６…インクカートリッジ、２２…キャリッジケース、２３…キャリッジ、２４…噴射ヘッド、３３…駆動機構、３４…ステップモータ、３５…タイミングベルト、５０…プリンター制御回路、１００…液体噴射装置、１０１…噴射口、１０２…インク室、１０４…ピエゾ素子、２００…容量性負荷駆動回路、２１０…駆動波形信号発生回路、２２０…変調回路、２２１…ＰＷＭ変調回路、２２２…ゲートドライバー回路、２２２…変調回路、２２４…レベルシフター、２２８Ｈ…ハイサイドドライバー、２２８Ｌ…ローサイドドライバー、２３０…スイッチング回路、２４０…平滑フィルター、４００…制御信号、４０２…駆動波形信号、４０４…ＰＷＭ変調信号、４０６…電力増幅変調信号、４０８…駆動信号、１０００…多層配線基板、１００１…第１配線、１００２…第２配線、１００３…第３配線、１００４…第４配線、１００５…第５配線、１００６…第６配線、１００７…第７配線、１００８…第８配線、１００９…第９配線、１０１０…第１０配線、１０１１…第１１配線、２００１…第１ビア導体、２００２…第２ビア導体、２００３…第３ビア導体、２００４…第４ビア導体、２００５…第５ビア導体、Ｃ１…コンデンサー、Ｃ２…コンデンサー、ＣＦ…コンデンサー、ＧＨ…変調信号、ＧＬ…変調信号、ＬＦ…コイル、Ｍ１…第１トランジスター、Ｍ２…第２トランジスター、Ｎ１…第１ノード、Ｚ１…容量性負荷
【図１】
2014051016.tif 000003
【図２】
2014051016.tif 000004
【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】
2014051016.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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