CN102529367A - 静电电容性致动器的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能大幅削减功率消耗的静电电容性致动器的驱动装置。该静电电容性致动器的驱动装置切换以下动作：将从第一电压源(1)输出的第一电压供给至致动器(Z1)的充电动作；将从第一电压源(1)输出的第一电压与从第二电压源(2)输出的第二电压的合计电压供给至致动器(Z1)的充电动作；使蓄积在致动器(Z1)的电荷放出并导入第二电压源(2)的放电动作；不将蓄积在致动器(Z1)的电荷导入第二电压源(2)而使其放出的放电动作。此时，通过充电动作从第二电压源(2)输出的电荷量与通过放电动作导入第二电压源(2)的电荷量相等。

Description

静电电容性致动器的驱动装置

技术领域

本发明的实施方式涉及用于喷墨头等的静电电容性致动器的驱动装置。

背景技术

喷墨头具有多个静电电容性致动器、即压电元件来作为墨水吐出用的致动器。因此，喷墨头需要用于高速地驱动这些静电电容性致动器的驱动装置。

驱动装置首先将由直流电源供给的恒定电压通过驱动电路沿正向施加给致动器，对致动器进行充电。此时，假设从直流电源输出的电压为E、电荷为Q，则从直流电源取出的能量为“Q*E”，储存在致动器的能量为“(Q*E)/2”。这些能量“Q*E”与能量“(Q*E)/2”之差“(Q*E)/2”被充电路上的电阻成分消耗，变为热量。

接着，驱动装置暂时停止对致动器的通电。之后，驱动装置使致动器中储存的能量“(Q*E)/2”放出，对致动器进行放电。此时，从致动器放出的能量“(Q*E)/2”被放电电路上的电阻成分消耗，变为热量。

接着，驱动装置对致动器施加来自直流电源的反向的恒定电压，对致动器进行充电。此时，能量“(Q*E)/2”也被充电路上的电阻成分消耗，变为热量。然后，在再次暂时停止对致动器的通电后，使致动器中储存的能量“(Q*E)/2”放出，对致动器进行放电。通过以上那样的充/放电顺序，驱动装置驱动致动器。

这样，驱动装置是通过正向通电及反向通电来驱动致动器的结构。即、利用正向通电对致动器充电后，再利用反向通电对致动器充电，从而作为致动器的振幅，能够得到相当于直流电源的输出电压“E”的2倍的电压电平“2E”的振幅。

在利用正向通电的充电与利用反向通电的充电之间，驱动装置使致动器的电压放电到零[V]附近。如果在利用正向通电的充电期间与利用反向通电的充电期间之间加入放电期间，则与从利用正向通电的充电立即转变为利用反向通电的充电的情况、或使用输出电压的2倍的值、仅以单向通电对致动器充电的情况相比，功率消耗变为一半(专利文献1)。

然而，加入了放电期间的情况下的消耗功率的削减量到未加入放电期间的情况下的功率消耗的一半。为了进一步削减加入了放电期间的情况下的功率消耗，需要增加电源的数目而进行多段的放电。然而在该情况下，虽然功率消耗得到了减小，但存在驱动装置的结构变得复杂这样的问题。

于是，本申请的发明者提出了同时使用了驱动电源和中间电压源的新的功率消耗削减方法(专利文献2)。

专利文献1：日本特开2000-185400号公报

专利文献2：日本特开2010-018028号公报

发明内容

本发明的实施方式提供能够通过与文献2不同的方法比文献1更多削减功率消耗的静电电容性致动器的驱动装置。

根据本发明的一个实施方式，静电电容性致动器的驱动装置具备：第一电压源，输出用于对静电电容性致动器充电的第一电压；第二电压源，输出用于对致动器充电的第二电压；以及驱动单元，按照一系列的充/放电顺序切换：将从第一电压源输出的第一电压供给至致动器的第一充电、将从第一电压源输出的第一电压与从所述第二电压源输出的第二电压的合计电压供给至致动器的第二充电、使通过第一充电及第二充电的作用而积蓄于致动器的电荷放出并导入第二电压源的第一放电、以及不将积蓄于致动器的电荷导入第二电压源而使其放出的第二放电，其中，通过第二充电从第二电压源输出的电荷量与通过第一放电导入第二电压源的电荷量相等。

附图说明

图1是第一实施方式中的驱动装置的电路结构图。

图2是表示在第一实施方式中开关控制器所使用的数据表的示意图。

图3是在第一实施方式中第一顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图4是在第一实施方式中第二顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图5是在第一实施方式中第三顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图6是在第一实施方式中第四顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图7是第二实施方式中的驱动装置的电路结构图。

图8是表示第二实施方式中开关控制器所使用的数据表的示意图。

图9是在第二实施方式中第一顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图10是在第二实施方式中第二顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图11是在第二实施方式中第三顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图12是在第二实施方式中第四顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图13是第三实施方式中的驱动装置的电路结构图。

图14是在第三实施方式中开关控制器所使用的数据表的示意图。

图15是在第三实施方式中第一顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图16是在第三实施方式中第二顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图17是在第三实施方式中第三顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图18是在第三实施方式中第四顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图19是在第三实施方式中第五顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图20是在第三实施方式中第六顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图21是在第三实施方式中第七顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图22是第四及第五实施方式中的驱动装置的电路结构图。

图23是表示在第四实施方式中开关控制器所使用的数据表的示意图。

图24是在第四实施方式中第一顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图25是在第四实施方式中第二顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图26是在第四实施方式中第三顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图27是在第四实施方式中第四顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图28是在第四实施方式中第五顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图29是在第四实施方式中第六顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图30是表示在第五实施方式中开关控制器所使用的数据表的示意图。

图31是在第五实施方式中第二顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图32是在第五实施方式中第三顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图33是在第五实施方式中第四顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

图34是在第五实施方式中第五顺序模式执行时的驱动装置的状态图。

具体实施方式

下面，使用附图对关于作为墨水吐出用的致动器(actuator)而用于喷墨头的静电电容性致动器的驱动装置的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

首先，使用图1～图6对第一实施方式进行说明。

图1是第一实施方式中的驱动装置100的电路结构图。如图1所示，驱动装置100包括：直流电源1；电容器2；多个开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、...；以及用于控制各开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、...的导通、截止切换的开关控制器13。

具体而言，驱动装置100是将输出恒定电平的直流电压E/2[V]的直流电源1的正极通过串联开关元件S1、S2而与电容器2的一端连接，电容器2的另一端通过开关元件S3与直流电源1的负极连接。另外，驱动装置100将电容器2的一端通过开关元件S4与直流电源1的负极连接。

进而，驱动装置100在串联连接的开关元件S1、S2的连接点、与电容器2的另一端和开关元件S3的连接点之间，依次并联连接有：开关元件S5、S6的串联电路；开关元件S7、S8的串联电路；开关元件S9、S10的串联电路；...。而且，在开关元件S5、S6的连接点与邻接于该开关元件S5、S6的开关元件S7、S8的连接点之间，同样地在开关元件S7、S8的连接点与邻接于该开关元件S7、S8的开关元件S9、S10的连接点之间，同样地在开关元件S9、S10的连接点与邻接于该开关元件S9、S10的开关元件S11、S12(未图示)的连接点之间，分别逐个连接有静电电容性的致动器Z1、Z2、Z3、...。因此，各致动器Z1、Z2、Z3、...的电极依次串联。

这里，各致动器Z1、Z2、Z3、...的静电电容大致相等。此外，电容器2的静电电容设定为与各致动器Z1、Z2、Z3、...之中能同时驱动的致动器的静电电容的合计值相比足够大的值。

直流电源1作为第一电压源而发挥作用，该第一电压源输出用于对各致动器Z1、Z2、Z3、...进行充电的第一电压。电容器2作为第二电压源而发挥作用，该第二电压源输出用于对各致动器Z1、Z2、Z3、...进行充电的第二电压。包含开关元件S1、S2、S3、S4的电路11形成用于对致动器Z1、Z2、Z3、...进行充/放电的共用的通电路(通電路)。包含其他的开关元件S5、S6、S7、S8、S9、S10、...的电路12分别直接驱动致动器Z1的图1左端的电极、以及致动器Z1、Z2、Z3、...的电极的连接点，形成用于对致动器Z1、Z2、Z3、...进行充/放电的单独的通电路。未图示的右端的电极的驱动与致动器Z1的左端相同。

在电路11中，如果导通开关元件S1、S2及S3并截止开关元件S4，则直流电源1与电容器2并联连接，电容器2被充电。此外，如果导通开关元件S 1和S4并截止开关元件S2和S3，则直流电源1与电容器2串联连接，将直流电源1输出的电压E/2[V]的2倍的电压E供给电路12。即、电路11与电容器2作为进行电荷泵动作的电荷泵电路而发挥作用。

本实施方式的喷墨头是相互邻接的两个沟道(channel)共用一个致动器的共享(せん断)模式、共享(共用)墙类型的喷墨头。在这种类型的喷墨头的情况下，在一个墨水室对应于一个喷嘴和一个沟道并从该喷嘴吐出墨水时，使用两个邻接的致动器。即、一个致动器被共用(share)于相互邻接的两个喷嘴的吐出。

致动器的驱动电极或其连接点、以及直接驱动其的单独的通电路对应于各自的沟道。从一个喷嘴吐出墨水时，使用两个邻接的致动器，因此要驱动三个邻接的驱动电极或其连接点。下面，为了方便说明将与这些部件对应的各沟道中将要进行吐出的喷嘴所对应的沟道称为“该沟道”，而将其他的两个沟道称为邻接沟道。

如果与吐出无关的其他沟道以和邻接沟道等同的驱动条件进行驱动，则无关的致动器则不被驱动。或者也可将与吐出无关的其他沟道的驱动设为高阻抗状态。

在从某沟道所对应的喷嘴吐出墨水的情况下，驱动该沟道与两个邻接沟道的驱动方法，不管要进行吐出的喷嘴处于何处都是同样的。于是，以下，仅对从一个喷嘴吐出墨水所需要的两个邻接的致动器Z1、Z2的充/放电作用进行说明。

一般，致动器存在以下两个类型：向该沟道施加正电压、向邻接沟道施加负电压时，墨水室朝扩张的方向动作，相反地施加电压时墨水室朝收缩的方向动作的类型；以及进行相反的动作的类型。以下，继续对前一类型进行说明。后一类型的情况下，由于是相对于前者的情况使致动器Z1、Z2的充电方向反转即可，因此只要更替该沟道与邻接沟道的驱动方法即可。

为了从将致动器Z1、Z2共用于吐出的一个喷嘴中吐出墨水，开关控制器13按照图2所示的数据表10控制各开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、...的导通、截止切换。这样的开关控制器13通过逻辑电路构成。开关控制器13可以包括微型计算机。

通过各开关元件的导通、截止切换控制，驱动装置100对两个邻接的致动器Z1、Z2执行一系列的充/放电顺序。

首先，作为对致动器Z1、Z2进行充电的第一顺序模式M1，开关控制器13使开关元件S1、S2、S3、S6、S7、S10导通并使开关元件S4、S5、S8、S9截止。

这样，如图3所示，形成直流电源1的正极→开关元件S1→开关元件S2→电容器2→开关元件S3→直流电源的负极的闭路(以下称为第一闭路)、直流电源1的正极→开关元件S1→开关元件S7→致动器Z1→开关元件S6→开关元件S3→直流电源的负极的闭路(以下称为第二闭路)、以及直流电源1的正极→开关元件S1→开关元件S7→致动器Z2→开关元件S10→开关元件S3→直流电源的负极的闭路(以下称为第三闭路)。

因此，在从直流电源1输出的电荷Q+Qs之中，电荷Qs通过第一闭路供给至电容器2，同时通过第二及第三闭路各供给Q/2至致动器Z1、Z2。此时，电容器2以直流电压E/2[V]而被充电。同样，致动器Z1、Z2以直流电压E/2[V]而被充电。

接着，作为对致动器Z1、Z2进行进一步充电的第二顺序模式M2，开关控制器13使开关元件S1、S4、S6、S7、S10导通，使开关元件S2、S3、S5、S8、S9截止。

这样，如图4所示，形成直流电源1的正极→开关元件S1→开关元件S7→致动器Z1→开关元件S6→电容器2→开关元件S4→直流电源的负极的闭路(以下称为第四闭路)、以及直流电源1的正极→开关元件S1→开关元件S7→致动器Z2→开关元件S10→电容器2→开关元件S4→直流电源的负极的闭路(以下称第五闭路)。

因此，从直流电源1输出的电荷Qc通过第四及第五闭路分别各供给Qc/2至致动器Z1、Z2，并且从以直流电压E/2[V]而被充电了的电容器2放出电荷Qc。另外，电容器2的静电电容设定为与各致动器Z1、Z2、Z3、...之中能同时驱动的致动器的静电电容的合计值相比足够大的值，因此，此时即使从电容器2放出电荷Qc，电容器2的充电电压也维持在直流电压E/2[V]而几乎不变化。因此，致动器Z1、Z2以从直流电源1输出的直流电压E/2[V]的2倍的电压E[V]而被充电。

这样，通过对两个邻接的致动器Z1、Z2充电到电压E[V]，共用这些致动器Z1、Z2的沟道的墨水室由稳定状态进行扩张，墨水进入该墨水室。其后电压得到维持，因此，墨水室的扩张状态得以维持。

在墨水室成为扩张状态时，虽然墨水室的压力会暂时减小，但之后墨水得到补给，墨水室的压力随之增大。到墨水室的压力到达期望的大小(一般到达最大值为止)维持上述墨水室的扩张状态，之后转移至下一顺序。

接着，作为使致动器Z1、Z2放电的第三顺序模式M3，开关控制器13使开关元件S2、S6、S7、S10导通，使开关元件S1、S3、S4、S5、S8、S9截止。

这样，如图5所示，形成致动器Z1的正极→开关元件S7→开关元件S2→电容器2→开关元件S6→致动器Z1的负极的闭路(以下称为第六闭路)、以及致动器Z2的正极→开关元件S7→开关元件S2→电容器2→开关元件S10→致动器Z2的负极的闭路(以下称为第七闭路)。

此时，从以直流电压E[V]而被充电了的致动器Z1及致动器Z2分别放出电荷Qz/2，作为其合计的电荷Qz被充电至电容器2。此外，电容器2的静电电容设定为与各致动器Z1、Z2、Z3、...之中能同时驱动的致动器的静电电容的合计值相比足够大的值，因此，即使对电容器2充电电荷Qz，电容器2的充电电压也维持在电压E/2[V]而几乎不发生变化。因此，致动器Z1及致动器Z2大致放电到电压E/2[V]。

此时，对电容器2充电的电荷Qz的量，变为与之前不久的第二顺序模式M2中从电容器2放出的电荷Qc的量相等。

接着，作为使致动器Z1、Z2进行进一步放电的第四顺序模式M4，开关控制器13使开关元件S1、S2、S3、S6、S8、S10导通，使开关元件S4、S5、S7、S9截止。

这样，如图6所示，形成致动器Z1的正极→开关元件S8→开关元件S6→致动器Z1的负极的闭路(以下称为第八闭路)、致动器Z2的正极→开关元件S8→开关元件S10→致动器Z2的负极的闭路(以下称为第九闭路)、以及所述第一闭路。

此时，从残留有E/2[V]的充电电压的致动器Z1及致动器Z2中分别放出残留的电荷(Q+Qc-Qz)/2，致动器Z1及致动器Z2被放电到0[V]。其结果是，共用这些致动器Z1、Z2的喷嘴的墨水室从扩张状态恢复到稳定状态，墨水室的墨水从对应的喷嘴吐出。

与此同时，通过第一闭路将电容器2的充电电压调整为E/2[V]。该顺序模式M4是吐出动作的最后的顺序，并且是驱动电路的稳定状态。即、将不进行墨水的吐出时作为普通顺序模式M4。其结果是，在稳定状态下，致动器Z1及致动器Z2的充电电压变为0[V]，另外，电容器2的充电电压变为E/2[V]。因此，在下一次驱动时，在进入了顺序模式M1时对电容器2充电的电荷Qs一般几乎变为0[V]。

利用如上所述的从第一顺序模式M1到第四顺序模式M4的一系列的充放电顺序，切换各开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、…的导通、截止，从而互相邻接的致动器Z1、Z2进行规定的充/放电动作。通过该充放电动作，从将这些致动器Z1、Z2共用于吐出的一个喷嘴吐出墨水。

如上所述，在各顺序模式M1～M4的转变时的致动器Z1、Z2的电压变化的大小全部为E/2[V]，因此Q与Qc、Qz全部相等。

这样，驱动装置100控制各模式M1、M2、M3、M4的切换时间(timing)以使在第二顺序模式M2中从电容器2放出的电荷Qc的量与在第三顺序模式M3中返回至电容器2的电荷Qz的量相等。由此，第二电压源不耗电。因此，不需要用于对作为第二电压源的电容器2供电的电路。而且，作为第一电压源的直流电源1只要输出致动器Z1、Z2、Z3、...中所需的最大电压E的一半、即E/2[V]即可。因此，能够将驱动装置100的功率消耗削减到一次充电到E[V]的驱动装置的大致一半。

以上，对利用在使墨水室扩张后、等到压力上升之后再恢复原状的方法使墨水吐出的工序进行了说明，但是致动器的动作也可以更加复杂。例如，通过在上述顺序模式M4之后等到压力减小之后使墨水室收缩、在适当的时间恢复墨水室，从而能够使吐出的墨水滴的分离变好，改善印字质量，并且阻止墨水吐出后的压力振动，以更快的周期吐出墨水。在这样地使墨水室收缩并在适当的时间恢复墨水室的动作中，可以反转上述顺序模式M1～M4中的致动器Z1、Z2的充电方向，因此后半部的驱动方法只要更换该沟道与邻接沟道的驱动方法来进行即可。

此外，能够在顺序模式M4的放电结束后，不待压力的减小而立即使墨水室收缩来补充墨水吐出。在此情况下，同样地也是使顺序模式M1～M4中的致动器Z1、Z2的充电方向反转即可，因此后半部的驱动方法只要更替该沟道与邻接沟道的驱动方法来进行即可。在此情况下，能够用E/2[V]的电源电压将相当于2E[V]的致动器的振幅用于吐出，因此，进一步提高了效率。

即使是更复杂的驱动方法，一般只要在驱动致动器的一系列动作的区间内使从第二电压源放出的电荷的量与返回到第二电压源的电荷的量一致，就能省略对第二电压源进行供电。

(第二实施方式)

下面，使用图7～图12对第二实施方式进行说明。

图7是第二实施方式中的驱动装置200的电路结构图。另外，对与图1相同的部分，标注了相同符号。

此外，在图7中仅示出一个致动器Z1的驱动所需的电路要素。在第二实施方式中，虽未进行图示，但与第一实施方式相同，也串联连接有多个致动器Z2、Z3、...。但是由于各个致动器的驱动所需的电路要素是相同的，因此，这里对使一个致动器Z1进行充/放电动作的情况进行说明，而省略关于其他的致动器的说明和关于墨水的吐出动作的详细说明。

可以认为与第一实施方式相同地在使邻接的两个致动器同时进行充/放电动作时，对各个致动器进行充/放电的电荷的总计从电源及电容器2进出。

如图7所示，驱动装置200包括：第一直流电源1；电容器2；第2直流电源21；二极管22；N型沟道的MOS晶体管Qcom、Q11、Q21；P型沟道的MOS晶体管Q12、Q13、Q22、Q23；以及用于控制各MOS晶体管Qcom、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换的开关控制器23。

与第一实施例相同，各致动器Z1、Z2、Z3、...的静电电容大致相等。此外，电容器2的静电电容设定为与各致动器Z1、Z2、Z3、...之中能同时驱动的致动器的静电电容的合计值相比足够大的值。

具体而言，驱动装置200将第一电源线L1与输出直流电压E/2[V]的第一直流电源1的正极连接，将输出直流电压E/2[V]的第二直流电源21的正极与该第一直流电源1的负极连接，将第二电源线L2与该第二直流电源21的负极连接。而且，将0[V]的电源线L0与第一直流电源1的负极和第二直流电源21的正极的连接点连接。这样，与第一直流电源1的正极连接的第一电源线L1成为E/2[V]的电源线，与第二直流电源21的负极连接的第二电源线L2成为-E/2[V]的电源线。此外，驱动装置200还包括第三电源线L3与第四电源线L4。

驱动装置200将MOS晶体管Qcom的源极与0[V]电源线L0连接，将漏极与第三电源线L3连接。此外，驱动装置200将MOS晶体管Qcom的源极和0[V]电源线L0的连接点与二极管22的阴极连接，将二极管22的阳极与第四电源线L4连接。而且，在MOS晶体管Qcom的漏极和第三电源线L3的连接点与二极管22的阳极和第四电源线L4的连接点之间连接电容器2。而且，以相对于电容器2并联的方式，并联连接MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的串联电路、以及MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的串联电路。

MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的串联电路如下所述地构成：连接MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的各漏极之间，将MOS晶体管Q13的源极与第三电源线L3连接，将MOS晶体管Q11的源极与第四电源线L4连接。同样地，MOS晶体管Q23与MOS晶体管Q21的串联电路如下所述地构成：连接MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的各漏极之间，将MOS晶体管Q23的源极与第三电源线L3连接，将MOS晶体管Q21的源极与第四电源线L4连接。

而且，驱动装置200将MOS晶体管Q12的漏极与MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的各漏极的连接点连接，将MOS晶体管Q12的源极与第一电源线L1连接。同样地，将MOS晶体管Q22的漏极与MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的各漏极的连接点连接，将MOS晶体管Q22的源极与第一电源线L1连接。而且，在MOS晶体管Q11、Q12、Q13的各漏极的连接点与MOS晶体管Q21、Q22、Q23的各漏极的连接点之间连接静电电容性的致动器Z1。

在N型沟道的MOS晶体管Qcom、Q11、Q21之中，MOS晶体管Qcom的背栅极与0[V]电源线L0连接，MOS晶体管Q11、Q21的背栅极与-E/2[V]的第二电源线L2连接。另一方面，P型沟道的MOS晶体管Q12、Q13、Q22、Q23的背栅极都与E/2[V]的第一电源线L1连接。

第一直流电源1作为第一电压源而发挥作用，该第一电压源输出用于对致动器Z1进行充电的第一电压。电容器2作为第二电压源而发挥作用，该第二电压源输出用于对致动器Z1充电的第二电压。包括二极管22和MOS晶体管Qcom的电路24形成用于对致动器Z1、Z2、Z3、...进行充/放电的共用的通电路。包括各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的电路25形成用于对致动器Z1进行充/放电的单独的通电路。

如果在MOS晶体管Qcom截止时，使P型沟道的MOS晶体管的Q12及Q13导通或使Q22及Q23导通，则二极管22导通，第一直流电源1与电容器2并联连接。或者，如果在使P型沟道的MOS晶体管的Q12及Q13导通的同时使Q22及Q23导通，则二极管22导通，第一直流电源1与电容器2并联连接。此时，电容器2被充电。

与此相对，如果在电源线L3未通过单独的通电路与其他的电源线连接的状态下使MOS晶体管Qcom导通，则二极管22被截止，直流电源1与电容器2串联连接。因此，从第一直流电源1输出的电压E/2[V]的2倍的电压E[V]被供给至第一电源线L1和第四电源线L4之间。即、在第二实施方式中也能够与第一实施方式同样地进行电荷泵动作。

各MOS晶体管Qcom、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的栅极与开关控制器23连接。开关控制器23按照图8所示的数据表20对各MOS晶体管Qcom、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的栅极供给驱动信号，控制各MOS晶体管Qcom、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换。这样的开关控制器23由逻辑电路构成。开关控制器23也可包括微型计算机。

通过各MOS晶体管Qcom、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换控制，驱动装置200对致动器Z1执行一系列的充/放电顺序。

首先，作为对致动器Z1进行充电的第一顺序模式M1，开关控制器23使MOS晶体管Q11、Q22、Q23导通，使MOS晶体管Qcom、Q12、Q13、Q21截止。

这样，如图9所示，在E/2[V]的第一电源线L1和0[V]电源线L0之间形成MOS晶体管Q22、致动器Z1、MOS晶体管Q11、和二极管22的串联电路。此外，形成MOS晶体管Q22、MOS晶体管Q23、电容器2、和二极管22的串联电路。

因此，在从第一直流电源1输出的电荷Q+Qs之中，电荷Q通过MOS晶体管Q22被供给至致动器Z1。而且，电荷Qs通过MOS晶体管Q22和MOS晶体管Q23被供给至电容器2。即、电容器2以直流电压E/2[V]而被充电。同样地，致动器Z1以直流电压E/2[V]而被充电。

接着，作为对致动器Z1进行进一步充电的第二顺序模式M2，开关控制器23使MOS晶体管Qcom、Q11、Q22导通，使MOS晶体管Q12、Q13、Q21、Q23截止。

这样，如图10所示，通过MOS晶体管Qcom导通，以E/2[V]而被充电了的电容器2的正极变为0[V]，因此，电容器2的负极变为-E/2[V]。因此，二极管22由于阴极变为0[V]、阳极变为-E/2[V]而成为不导通。其结果是，在第一电源线L1与0[V]电源线L0之间，形成MOS晶体管Q22、致动器Z1、MOS晶体管Q11、电容器2、MOS晶体管Qcom的串联电路。

因此，从第一直流电源1的正极输出的电荷Qc通过MOS晶体管Q22被供给至致动器Z1的正极。同时，从以直流电压E/2[V]充电的电容器2放出电荷Qc，通过MOS晶体管Qcom供给至第一直流电源1的负极。此时，致动器Z1的负极通过MOS晶体管Q11与电容器2的负极连接，因此，致动器Z1以从第一直流电源1输出的直流电压E/2[V]的2倍的电压E[V]而被充电。

接着，作为使致动器Z1放电的第三顺序模式M3，开关控制器23使MOS晶体管Q11、Q23导通，使MOS晶体管Qcom、Q12、Q13、Q21、Q22截止。

这样，如图11所示，形成致动器Z1的正极→MOS晶体管Q23→电容器2→MOS晶体管Q11→致动器Z1的负极的闭路。

对电容器2充电VA/2[V]。因此，从以直流电压E[V]充电了的致动器Z1放出电荷Qz，致动器Z1放电到VA/2[V]。而且，从致动器Z1放出的电荷Qz返回至电容器2。此时，返回至电容器2的电荷Qz的量，与在之前不久的第二顺序模式M2中从电容器2放出的电荷Qc的量相等。

电容器2的静电电容设定为与各致动器Z1、Z2、Z3、...之中能同时驱动的致动器的静电电容的合计值相比足够大的值，因此可认为顺序模式M2、M3中的电容器2的充电电压，即使有电荷Qc、Qz的进出也维持在VA/2[V]而几乎不变化。

接着，作为使致动器Z1进一步放电的第四顺序模式M4，开关控制器23使MOS晶体管Q11、Q21导通，使MOS晶体管Qcom、Q12、Q13、Q22、Q23截止。

这样，如图12所示，形成致动器Z1的正极→MOS晶体管Q21→MOS晶体管Q11→致动器Z1的负极的闭路。因此，进一步从致动器Z1放出电荷，致动器Z1放电到0[V]。

利用如上所述的从第一顺序模式M1到第四顺序模式M4的一系列的充/放电顺序，通过切换各MOS晶体管Qcom、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止，致动器Z1进行涉及墨水的吐出的充/放电动作。

如以上说明，在各顺序模式M1～M4的转变时的致动器Z1的电压变化的大小全部为E/2[V]，因此，Q与Qc、Qz相等。

对于在第一顺序模式M1中对电容器2进行充电的电荷Qs，其不久之前充电在电容器2中的充电电压越接近E/2[V]该电荷Qs的值越小。在不驱动致动器的稳定状态下，使MOS晶体管Qcom、Q11、Q12截止。另外，使MOS晶体管Q12、Q13、Q22、Q23导通。这样，第一直流电源1的正极和电容器2的正极通过Q12和Q13的串联电路、和/或、Q22和Q23的串联电路导通。另外，同时地，第一直流电源1的负极和电容器2的负极通过二极管22导通。因此，能够稳定地将充电在电容器2中的充电电压保持在E/2[V]。因此，除了电源上升时之外，能够使Qs大致为0。

这样，驱动装置100控制各模式M1、M2、M3、M4的切换时间，以使在第二顺序模式M2中从电容器2放出的电荷Qc的量与在第三顺序模式M3中返回至电容器2的电荷Qz的量相等。这样，第二电压源不耗电。因此，不需要用于对作为第二电压源的电容器2供电的电路。而且，作为第一电压源的直流电源1只要输出致动器Z1中所需的最大电压E的一半、即E/2[V]即可。因此，与第一实施方式相同，能够削减驱动装置200的功率消耗。

另外，第二实施方式中的第二直流电源21是用于对N型沟道的MOS晶体管Q11、Q21的背栅极施加偏压的电源，与致动器的充/放电动作无关，几乎没有电流流过。因此，第二直流电源21的功率消耗极少。

(第三实施方式)

接着，使用图13～图21对第三实施方式进行说明。

图13是第三实施方式中的驱动装置300的电路结构图。另外，对与图7相同的部分，标注了相同的符号。

此外，在图13中，仅示出一个致动器Z1的驱动所需的电路要素。在第三实施方式中，虽未进行图示，但也与第一、第二实施方式相同，串联连接有多个致动器Z2、Z3、...。然而，由于各个致动器的驱动所需的电路要素是相同的，因此，这里仅说明使一个致动器Z1进行充/放电动作的情况，而省略关于其他的致动器的说明以及关于墨水的吐出动作的详细说明。可以认为与第一实施方式相同地在使邻接的两个致动器同时进行充/放电动作时，对各个致动器进行充/放电的电荷的总计从电源及电容器2进出。

如图13所示，驱动装置300包括：第一直流电源1；电容器2；第二直流电源21；N型沟道的MOS晶体管Qn、Q11、Q12、Q21、Q22；P型沟道的MOS晶体管Qp、Qp2、Q13、Q23；以及用于控制各MOS晶体管Qp、Qp2、Qn、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换的开关控制器31。

与第一～第二实施方式相同，各致动器Z1、Z2、Z3、...的静电电容大致相等。此外，电容器2的静电电容设定为与各致动器Z1、Z2、Z3、...之中能同时驱动的致动器的静电电容的合计值相比足够大的值。

具体而言，驱动装置300将第一电源线L1与输出直流电压E/2[V]的第一直流电源1的正极连接，将输出直流电压E/2[V]的第二直流电源21的正极与该第一直流电源1的负极连接，将第二电源线L2与该第二直流电源21的负极连接。而且，将0[V]的电源线L0与第一直流电源1的负极和第二直流电源21的正极的连接点连接。这样，与第一直流电源1的正极连接的第一电源线L1成为E/2[V]的电源线，与第二直流电源21的负极连接的第二电源线L2成为-E/2[V]的电源线。此外，驱动装置300包括第三电源线L3和第四电源线L4。

驱动装置300在第一电源线L1与0[V]电源线L0之间连接MOS晶体管Qp、Qp2、Qn的串联电路。串联电路如下所述地构成：将MOS晶体管Qp的源极与第一电源线L1连接，将MOS晶体管Qp的漏极与MOS晶体管Qp2的源极连接，将MOS晶体管Qp2的漏极与MOS晶体管Qn的漏极连接，将MOS晶体管Qn的源极与0[V]电源线L0连接。

驱动装置300将第三电源线L3与MOS晶体管Qp的漏极和MOS晶体管Qp2的源极的连接点连接。此外，将电容器2的一端与MOS晶体管Qp2的漏极和MOS晶体管Qn的漏极的连接点连接，将该电容器2的另一端与第四电源线L4连接。

驱动装置300在第三电源线L3和第四电源线L4之间并联连接MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的串联电路、以及MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的串联电路。

MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的串联电路如下所述地构成：连接MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的各漏极之间，将MOS晶体管Q13的源极与第三电源线L3连接，将MOS晶体管Q11的源极与第四电源线L4连接。同样地，MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的串联电路如下所述地构成：连接MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的各漏极之间，将MOS晶体管Q23的源极与第三电源线L3连接，将MOS晶体管Q21的源极与第四电源线L4连接。

进而，驱动装置300将MOS晶体管Q12的漏极与MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的各漏极的连接点连接，将MOS晶体管Q12的源极与0[V]的电源线L0连接。同样地，将MOS晶体管Q22的漏极与MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的各漏极的连接点连接，将MOS晶体管Q22的源极与0[V]的电源线L0连接。而且，在MOS晶体管Q11、Q12、Q13的各漏极的连接点与MOS晶体管Q21、Q22、Q23的各漏极的连接点之间连接静电电容性的致动器Z1。

在N型沟道的MOS晶体管Qn、Q11、Q12、Q21、Q22之中，MOS晶体管Qn的背栅极与0[V]电源线L0连接，MOS晶体管Q11、Q12、Q21、Q22的背栅极与-E/2[V]的第二电源线L2连接。第二直流电源21是用于这样地对N型沟道的MOS晶体管Q11、Q12、Q21、Q22的背栅极施加偏压的电源，与致动器的充/放电动作无关，几乎没有电流流过。因此，第二直流电源21的功率消耗极少。

在P型沟道的MOS晶体管Qp、Qp2、Q13、Q23之中，MOS晶体管Qp、Q13、Q23的背栅极与第一电源线L1连接，MOS晶体管Qp2的背栅极与第三电源线L3连接。

第一直流电源1作为第一电压源而发挥作用，该第一电压源输出用于对致动器Z1充电的第一电压。电容器2作为第二电压源而发挥作用，该第二电压源输出用于对致动器Z1充电的第二电压。包括各MOS晶体管Qp、Qp2、Qn的电路32形成用于对致动器Z1、Z2、Z3、...进行充/放电的共用的通电路。包括各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的电路33形成用于对致动器Z1进行充/放电的单独的通电路。

如果在MOS晶体管Qp、Qp2导通且MOS晶体管Qn截止时，使N型沟道的MOS晶体管的Q11及Q12导通、或使Q21及Q22导通，则第一直流电源1和电容器2并联连接。或者，如果使N型沟道的MOS晶体管的Q11及Q12导通，同时使Q21及Q22导通，则第一直流电源1与电容器2并联连接。因此，电容器2以电压E/2[V]而被充电。与此相对，如果在电源线L3未通过单独的通电路与其他的电源线连接的状态下使MOS晶体管Qp、Qn导通、且使MOS晶体管Qp2截止，则直流电源1与电容器2串联连接。因此，从第一直流电源1输出的电压E/2[V]的2倍的电压E[V]被供给至电路33的电源线L3和电源线L4之间。即、电路32作为进行电荷泵动作的电荷泵电路而发挥作用。

各MOS晶体管Qp、Qp2、Qn、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的栅极与开关控制器31连接。开关控制器31按照图14所示的数据表30向各MOS晶体管Qp、Qp2、Qn、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的栅极供给驱动信号，控制各MOS晶体管Qp、Qp2、Qn、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换。这样的开关控制器31由逻辑电路构成。开关控制器31也可包括微型计算机。

通过各MOS晶体管Qp、Qp2、Qn、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换控制，驱动装置300对致动器Z1执行一系列的充/放电顺序。

首先，作为对致动器Z1充电之前的待机状态的第一顺序模式M1，开关控制器31使MOS晶体管Qp、Qp2、Q11、Q12、Q21、Q22导通，使MOS晶体管Qn、Q13、Q23截止。

这样，如图15所示，在E/2[V]的第一电源线L1与0[V]电源线L0之间形成MOS晶体管Qp、MOS晶体管Qp2、电容器2、MOS晶体管Q11(或(和/或)Q21)、MOS晶体管Q12(前述晶体管为Q21的情况下则为Q22)的串联电路。因此，从第一直流电源1输出的电荷Qs通过MOS晶体管Qp及MOS晶体管Qp2供给至电容器2。即、电容器2以直流电压E/2[V]而被充电。此外，第三电源线L3通过MOS晶体管Qp与第一直流电源1连接。因此，第三电源线L3的电位变为E/2[V]。

接着，作为在就要开始致动器Z1的充电之前不久、例如前1μs执行的第二顺序模式M2，开关控制器31使MOS晶体管Qp、Qn、Q12导通，使MOS晶体管Qp2、Q11、Q13、Q21、Q22、Q23截止。

这样，如图16所示，电容器2的一端通过MOS晶体管Qn与0[V]电源线L0连接。由此，以直流电压E/2[V]充电了的电容器2的另一端的电位变为-E/2[V]。此外，致动器Z1的负极与0[V]电源线L0连接，负极的电位变为0[V]。

接着，作为对致动器Z1充电的第三顺序模式M3，开关控制器31使MOS晶体管Qp、Qn、Q12、Q23导通，使MOS晶体管Qp2、Q11、Q13、Q21、Q22截止。

这样，如图17所示，在E/2[V]的第一电源线L1和0[V]电源线L0之间形成有MOS晶体管Qp、MOS晶体管Q23、致动器Z1、和MOS晶体管Q12的串联电路。因此，从第一直流电源1输出的电荷Q通过MOS晶体管Q23供给至致动器Z1。即、致动器Z1以直流电压E/2[V]而被充电。

接着，作为进一步对致动器Z1充电的第四顺序模式M4，开关控制器31使MOS晶体管Qp、Qn、Q11、Q23导通，使MOS晶体管Qp2、Q12、Q13、Q21、Q22截止。

这样，如图18所示，在E/2[V]的第一电源线L1和0[V]电源线L0之间，形成MOS晶体管Qp、MOS晶体管Q23、致动器Z1、MOS晶体管Q11、电容器2、MOS晶体管Qn的串联电路。而且，致动器Z1的负极电位从0[V]下降到作为电容器2的另一端电压的-E/2[V]。因此，从第一直流电源1输出的电荷Qc通过MOS晶体管Q23供给至致动器Z1。同时，从以直流电压E/2[V]充电了的电容器2放出电荷Qc，通过MOS晶体管Qn供给至第一直流电源1的负极。即、致动器Z1以从第一直流电源1输出的直流电压E/2[V]的2倍的电压E[V]而被充电。

接着，作为使致动器Z1放电之前不久、例如1μs前执行的第五顺序模式M5，开关控制器31使MOS晶体管Qp2、Q11导通，使MOS晶体管Qp、Qn、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23截止。

这样，如图19所示，第三电源线L3通过MOS晶体管Qp2与电容器2连接。这样，由第三电源线L3、MOS晶体管Qp2、电容器2、MOS晶体管Q11、致动器Z1构成的电路变为浮置(floating)，第三电源线L3的电位开始从E/2[V]下降。

接着，作为使致动器Z1放电的第六顺序模式M6，开关控制器31使MOS晶体管Qp2、Q11、Q23导通，使MOS晶体管Qp、Qn、Q12、Q13、Q21、Q22截止。

这样，如图20所示，形成致动器Z1的正极→MOS晶体管Q23→MOS晶体管Qp2→电容器2→MOS晶体管Q11→致动器Z1的负极的闭路。

对电容器2充电E/2[V]。因此，从以直流电压E[V]充电了的致动器Z1放出电荷Qz，致动器Z1放电到E/2[V]。而且，从致动器Z1放出的电荷Qz返回至电容器2。此时，返回至电容器2的电荷Qz的量与在之前不久的第四顺序模式M4中从电容器2放出的电荷Qc的量相等。

电容器2的静电电容设定为与各致动器Z1、Z2、Z3、...之中能同时驱动的致动器的静电电容的合计值相比足够大的值，因此，可认为顺序模式M3、M4中的电容器2的充电电压即使有电荷Qc、Qz的进出也维持在E/2[V]而几乎不变化。

接着，作为使致动器Z1进一步放电的第七顺序模式M7，开关控制器31使MOS晶体管Qp2、Q11、Q12、Q21、Q22导通，使MOS晶体管Qp、Qn、Q13、Q23截止。

这样，如图21所示，形成致动器Z1的正极→MOS晶体管Q21→MOS晶体管Q11→致动器Z1的负极的闭路。此外，形成致动器Z1的正极→MOS晶体管Q22→MOS晶体管Q12→致动器Z1的负极的闭路。因此，电荷进一步从致动器Z1放出，致动器Z1放电到0[V]。

此时，第四电源线L4变为与0[V]电源线L0相同的电位、即0[V]。因此，通过MOS晶体管Qp2与电容器2连接的第三电源线L3的电位变为作为电容器2的充电电压的E/2[V]。

利用如上所述那样的从第一顺序模式M1到第七顺序模式M7的一系列的充/放电顺序，通过切换各MOS晶体管Qp、Qp2、Qn、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止，致动器Z1进行涉及墨水的吐出的充/放电动作。

如上所述，各顺序模式之中，充/放电时的致动器Z1的电压变化的大小全部是E/2[V]，因此，Q与Qc、Qz相等。对于在第一顺序模式M1中对电容器2进行充电的电荷Qs，其不久之前充电在电容器2中的充电电压越接近E/2[V]该电荷Qs的值越小。采用第七顺序模式的放电结束后返回顺序模式M1，如果将M1设为稳定状态，则能够稳定地将充电在电容器2中的充电电压保持在E/2[V]，除了电源上升时之外，能够使Qs大致为0。

这样，驱动装置300控制各模式M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7的切换时间，以使第四顺序模式M4中从电容器2放出的电荷Qc的量和第六顺序模式M6中返回至电容器2的电荷Qz的量相等。这样，则第二电压源不耗电。因此，不需要用于向作为第二电压源的电容器2供电的电路。而且，作为第一电压源的第一直流电源1只要输出致动器Z1所需的最大电压E的一半、即E/2[V]即可。因此，能够大幅地削减驱动装置300的功率消耗。

(第四实施方式)

接着，使用图22～图29对第四实施方式进行说明。

图22是第四实施方式中的驱动装置400的电路结构图。另外，与图13相同的部分，标注了相同的符号。

此外，在图22中，仅示出一个致动器Z1的驱动所需的电路要素。在第四实施方式中，虽未进行图示，但也与第一～第三实施方式相同，串联连接有多个致动器Z2、Z3、...。然而，各个致动器的驱动所需的电路要素是相同的，因此，这里仅说明使一个致动器Z1进行充/放电动作的情况，而省略关于其他的致动器的说明以及关于墨水的吐出动作的详细说明。可以认为与第一实施方式同样地在对邻接的两个致动器同时进行充/放电动作时，对各致动器充/放电的电荷的总计从电源及电容器43、44进出。

如图22所示，驱动装置400包括：输出可变电压VA/2[V]的可变开关电源41；输出大于VA/2[V]的最大值的电压、例如+24[V]的直流电压的直流电源42；第一电容器43；第二电容器44；运算放大器45；电阻R1、R2、R3；N型沟道的MOS晶体管Q11、Q12、Q21、Q22；P型沟道的MOS晶体管Q13、Q23；以及用于控制各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换的开关控制器46。

与第一～第三实施方式相同，各致动器Z1、Z2、Z3、...的静电电容大致相等。此外，第一电容器43及第二电容器44的静电电容设定为与各致动器Z1、Z2、Z3、...之中能同时驱动的致动器的静电电容的合计值相比足够大的值。

具体而言，驱动装置400将第一电源线L1与可变开关电源41的正极连接，将直流电源42的正极与该可变开关电源41的负极连接，将第二电源线L2与该直流电源42的负极连接。而且，将0[V]的电源线L0与可变开关电源41的负极和直流电源42的正极的连接点连接。由此，与直流电源42的负极连接的第二电源线L2的电压被固定在-24[V]。此外，驱动装置400包括第三电源线L3。

驱动装置400在第一电源线L1与0[V]电源线L0之间连接第一电容器43。此外，在0[V]电源线L0与第三电源线L3之间连接第二电容器44。而且，在可变开关电源41和第一电源线L1的连接点与第二电容器44和第三电源线L3的连接点之间连接电阻R1、R2、R3的串联电路。此外，将运算放大器45的负输入端子与电阻R1和电阻R2的连接点连接，将正输入端子与0[V]电源线L0连接。而且，将运算放大器45的输出端子与电阻R2和电阻R3的连接点连接。运算放大器45的负电源与第二电源线L2连接，对运算放大器45的正电源施加正的恒定电位Vcc(例如+5V)。

驱动装置400在第一电源线L1与0[V]电源线L0之间并联连接MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的串联电路、以及MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的串联电路。

MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的串联电路如下所述地构成：连接MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的各漏极之间，将MOS晶体管Q13的源极与第一电源线L1连接，将MOS晶体管Q11的源极与0[V]电源线L0连接。同样地，MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的串联电路如下所述地构成：连接MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的各漏极之间，将MOS晶体管Q23的源极与第一电源线L1连接，将MOS晶体管Q21的源极和0[V]电源线L0连接。

进而，驱动装置400将MOS晶体管Q12的漏极与MOS晶体管Q13和MOS晶体管Q11的各漏极的连接点连接，将MOS晶体管Q12的源极与第三电源线L3连接。同样地，将MOS晶体管Q22的漏极与MOS晶体管Q23和MOS晶体管Q21的各漏极的连接点连接，将MOS晶体管Q22的源极与第三电源线L3连接。而且，在MOS晶体管Q11、Q12、Q13的各漏极的连接点与MOS晶体管Q21、Q22、Q23的各漏极的连接点之间连接静电电容性的致动器Z1。

N型沟道的MOS晶体管Q11、Q12、Q21、Q22的背栅极任一个都与-24[V]的第二电源线L2连接。另一方面，P型沟道的MOS晶体管Q13、Q23的背栅极与第一电源线L1连接。

可变开关电源41作为第一电压源而发挥作用，该第一电压源输出用于对致动器Z1充电的第一电压。第一电容器43作为第一电压源的缓冲器而发挥作用。第二电容器44作为第二电压源而发挥作用，该第二电压源输出用于对致动器Z1充电的第二电压。包括运算放大器45和电阻R1、R2、R3的电路48，作为调整第二电容器44的充电电压的电压调整电路而发挥作用。包括各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的电路47形成用于对致动器Z1进行充/放电的单独的通电路。

包括运算放大器45和电阻R1、R2、R3的电压调整电路48是用于从第二电源线L2的电压生成对第二电容器44充电的电压的线性稳压器。作为线性稳压器，虽然可以使用非跟踪(tracking)式的普通的电压稳压器，但这里构成为以反极性跟踪第一电源线L1产生的正电位的跟踪稳压器。这是因为：在本实施例的情况下，跟踪稳压器的电路更为简单，且用于对电容器44充电的电压跟踪第一电压源的电压的绝对值，因此，在可变地控制驱动电压时比较合适。设电阻R1与R2电阻值相等。由此，为了运算放大器45的输出电压变为与输出到第一电源线L1的正电压VA/2[V]极性相反、大小相等的-VA/2[V]来进行反馈。电阻R3抑制运算放大器45的输出电流，以使跟踪的速度不会变得高速到超过所需要的速度以上，这是因为如果跟踪的速度变高，就会有无用的功率消耗。

这样，向与第二电容器44的负极侧连接的第三电源线L3输出相对于输出至第一电源线L1的正的电压VA/2[V]以反极性跟踪的负的电位-VA/2[V]。

各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的栅极与开关控制器46连接。开关控制器46按照图23所示的数据表40，向各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的栅极供给驱动信号，控制各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换。这样的开关控制器46由逻辑电路构成。开关控制器46也可以包括微型计算机。

通过各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换控制，驱动装置400对致动器Z1执行一系列的充/放电顺序。

首先，作为对致动器Z1充电之前的待机状态的第一顺序模式M1，开关控制器46使MOS晶体管Q11、Q21导通，使MOS晶体管Q12、Q13、Q22、Q23截止。

这样，如图24所示，致动器Z1的一个电极通过MOS晶体管Q21与0[V]电源线L0连接。同样地，致动器Z1的另一个电极通过MOS晶体管Q11与0[V]电源线L0连接。因此，致动器Z1的两端的电位均是0[V]。此时，致动器Z1的充电电压为0[V]。

接着，作为在开始致动器Z1的充电之前不久、例如1μs前执行的第二顺序模式M2，开关控制器46使MOS晶体管Q13、Q23导通，使MOS晶体管Q11、Q12、Q21、Q22截止。

这样，如图25所示，致动器Z1的一个电极通过MOS晶体管Q23与第一电源线L1连接。同样地，致动器Z1的另一个电极通过MOS晶体管Q13与第一电源线L1连接。因此，致动器Z1的两端的电位均成为VA/2[V]。此时，致动器Z1的充电电压保持在0[V]，致动器不动作。

接着，作为对致动器Z1充电的第三顺序模式M3，开关控制器46使MOS晶体管Q13、Q21导通，使MOS晶体管Q11、Q12、Q22、Q23截止。

这样，如图26所示，在第一电源线L1和0[V]电源线L0之间形成MOS晶体管Q13、致动器Z1、MOS晶体管Q21的串联电路。因此，致动器Z1的连接有MOS晶体管Q13的一侧的电极的电位变为与第一电源线L1的电位VA/2[V]相等，连接有MOS晶体管Q21的一侧的电极的电位成为0[V]。其结果是，电荷Q从电容器43流入致动器Z1，致动器Z1被充电到电压VA/2[V]。

接着，作为对致动器Z1进一步充电的第四顺序模式M4，开关控制器46使MOS晶体管Q13、Q22导通，使MOS晶体管Q11、Q12、Q21、Q23截止。

这样，如图27所示，在第一电源线L1和第三电源线L3之间形成MOS晶体管Q13、致动器Z1、MOS晶体管Q22的串联电路。因此，致动器Z1的连接有MOS晶体管Q13的一侧的电极的电位变为与第一电源线L1的电位VA/2[V]相等，连接有MOS晶体管Q22的一侧的电极的电位变为与第三电源线L3的电压-VA/2[V]相等。其结果是，电荷Qc从电容器43流入致动器Z1，致动器Z1被充电到电压VA/2[V]的2倍的电压VA[V]。同时，电荷Qc从电容器44的正极流入电容器43的负极。

接着，作为使致动器Z1放电的第五顺序模式M5，开关控制器46使MOS晶体管Q11、Q22导通，使MOS晶体管Q12、Q13、Q21、Q23截止。

这样，如图28所示，在0[V]电源线L0和第三电源线L3之间形成MOS晶体管Q11、致动器Z1、MOS晶体管Q22的串联电路。对连接在0[V]电源线L0和第三电源线L3之间的第二电容器44充电电压VA/2[V]。因此，从以电压VA[V]而被充电了的致动器Z1放出电荷Qz，致动器Z1放电到电压VA/2[V]。此时，从致动器Z1放出的电荷Qz通过MOS晶体管Q11返回电容器44。此时，返回第二电容器44的电荷Qz的量与在之前不久的第四顺序模式M4中从第二电容器44放出的电荷Qc的量相等。

电容器43、44的静电电容设定为与各致动器Z1、Z2、Z3、...之中能同时驱动的致动器的静电电容的合计值相比足够大的值，因此，可以认为电容器43、44的充电电压即使有电荷Q、Qc、Qz的进出也维持在VA/2[V]而几乎不变化。

接着，作为使致动器Z1进一步放电的第六顺序模式M6，开关控制器46使MOS晶体管Q11、Q21导通，使MOS晶体管Q12、Q13、Q22、Q23截止。

这样，如图29所示，形成致动器Z1的图29左侧→MOS晶体管Q11→MOS晶体管Q21→致动器Z1的图29的右侧的闭路。因此，从致动器Z1进一步放出电荷，致动器Z1放电到0[V]。

通过如上所述的第一顺序模式M1到第六顺序模式M6的一系列的充/放电顺序，切换各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止，从而，致动器Z1进行涉及墨水的吐出的充/放电动作。

如上所述，各顺序模式之中充/放电时的致动器Z1的电压变化的大小全部为VA/2[V]，因此，Q与Qc、Qz相等。从电容器43的正极在顺序模式M3和M4中分别放出电荷Q(＝Qc)，因此，电容器43经过所有顺序会有电荷2Q的不足。不足的2Q从可变开关电源41的正极供给。用该2Q乘以可变开关电源41的输出电压VA/2[V]所得的结果是该电路的一次充/放电所涉及的消耗能量。在顺序模式M4中从电容器44的正极放出电荷Q(＝Qc)，在顺序模式M5中返回等量的电荷Q(＝Qz)，因此在顺序整体中电荷的进出为零。仅限于在电源投入后的第一次充电需要对电容器44充电比较多的电荷，但在电源投入之后不久，一般容许一定程度的等待时间，因此，可以等待电压调整电路48将电容器44充电到VA/2[V]的时间。

这样，驱动装置400控制各模式M1、M2、M3、M4、M5、M6的切换时间，以使在第四顺序模式M4中从第二电容器44放出的电荷Qc的量和在第五顺序模式M5中返回第二电容器44的电荷Qz的量相等。由此，第二电压源不耗电。从而，不需要对作为第二电压源的电容器44供电，也就是说，即使是由输出比较小的运算放大器45和电阻R1、R2、R3构成的电压调整电路48、即小输出的线性稳压器，也能够充分地使电源线L3的电位稳定。而且，作为第一电压源的可变开关电源41输出致动器Z1所需的最大电压VA的一半、即VA/2[V]即可。因此，能够大幅地削减驱动装置400的功率消耗。

另外，直流电源42对N型沟道的MOS晶体管Q11、Q12、Q21、Q22在背栅极施加偏压，并且作为运算放大器45的负电源而工作。与致动器的驱动功率没有关系。直流电源42的功率消耗与用于致动器驱动的功率相比非常少。

(第五实施方式)

接着，使用图30～图34对第五实施方式进行说明。

在第四实施方式中，在第三顺序模式M3中，以致动器Z1的图22的左侧、即连接有MOS晶体管Q13一侧的电极为正极，使其与第一电源线L1的电位VA/2[V]相等，以图22的右侧、即连接有MOS晶体管Q21一侧的电极为负极，使其为0[V]，以电压VA/2[V]对致动器Z1充电。

在第五实施方式中，相反地，以致动器Z1的图22的右侧的电极的电位为正极，使其与第一电源线L1的电位VA/2[V]相等，以图22的左侧的电极作为负极，使其为电位0[V]，以电压VA/2[V]对致动器Z1充电。

因此，第五实施方式的驱动装置与第四实施方式的驱动装置400是相同的，省略使用图22对其的说明。另外，在想使致动器Z1的动作的充电方向为相反的情况下，虽然可以如第一实施方式中所说明的那样单纯地更换单独的通电路的各沟道的驱动方法，但是，这里作为使充电方向反转的另外的方法，来说明第五实施方式。

第五实施方式中，开关控制器46按照图30所示的数据表50向各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的栅极供给驱动信号，控制各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换。这样的开关控制器46由逻辑电路构成。开关控制器46也可包括微型计算机。

通过各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止切换控制，驱动装置400对致动器Z1执行一系列的充/放电顺序。

首先，作为对致动器Z1充电之前的待机状态的第一顺序模式M1，开关控制器46使MOS晶体管Q11、Q21导通，使MOS晶体管Q12、Q13、Q22、Q23截止。即、与第四实施方式的第一序列模式M1相同。因此，如图24所示，致动器Z1的一个电极通过MOS晶体管Q21与0[V]电源线L0连接。同样地，致动器Z1的另一个电极通过MOS晶体管Q11与0[V]电源线L0连接。因此，致动器Z1的两端的电位均变为0[V]。此时，致动器Z1的充电电压为0[V]。

接着，作为对致动器Z1充电的第二顺序模式M2，开关控制器46使MOS晶体管Q11、Q23导通，使MOS晶体管Q12、Q13、Q21、Q22截止。

这样，如图31所示，在第一电源线L1和0[V]电源线L0之间形成MOS晶体管Q23、致动器Z1、MOS晶体管Q11的串联电路。因此，致动器Z1的连接有MOS晶体管Q23一侧的电极的电位变为与第一电源线L1的电压VA/2[V]相等，连接有MOS晶体管Q11一侧的电极的电位变为0[V]。其结果是，电荷Q从电容器43流入致动器Z1，致动器Z1被充电到电压VA/2[V]。

接着，作为对致动器Z1进一步充电的第三顺序模式M3，开关控制器46使MOS晶体管Q12、Q23导通，使MOS晶体管Q11、Q13、Q21、Q22截止。

这样，如图32所示，在第一电源线L1和第三电源线L3之间形成MOS晶体管Q23、致动器Z1、MOS晶体管Q12的串联电路。因此，致动器Z1的连接有MOS晶体管Q23一侧的电极的电位变为与第一电源线L1的电位VA/2[V]相等，连接有MOS晶体管Q12一侧的电极的电位变为与第三电源线L3的电压-VA/2[V]相等。其结果是，电荷Qc从电容器43流入致动器Z1，致动器Z1被充电至电压VA/2[V]的2倍的电压VA[V]。同时，电荷Qc从电容器44的正极流入电容器43的负极。

接着，作为使致动器Z1放电的第四顺序模式M4，开关控制器46使MOS晶体管Q12、Q21导通，使MOS晶体管Q11、Q13、Q22、Q23截止。

这样，如图33所示，在0[V]电源线L0和第三电源线L3之间，形成MOS晶体管Q12、致动器Z1、MOS晶体管Q21的串联电路。连接在0[V]电源线L0和第三电源线L3之间的第二电容器44被充电。因此，从以电压VA[V]而被充电了的致动器Z1放出电荷Qz，致动器Z1放电至电压VA/2[V]。此时，从致动器Z1放出的电荷Qz通过MOS晶体管Q21返回电容器44。此时，返回第二电容器44的电荷Qz的量与之前不久的第三顺序模式M3中从第二电容器44放出的电荷Qc的量相等。电容器43、44的静电电容设定为与各致动器Z1、Z2、Z3、...之中能同时驱动的致动器的静电电容的合计值相比足够大的值，因此，可认为电容器43、44的充电电压即使有电荷Q、Qc、Qz的进出也维持在VA/2[V]而不变化。

接着，作为使致动器Z1进一步放电的第五顺序模式M5，开关控制器46使MOS晶体管Q11、Q21导通，使MOS晶体管Q12、Q13、Q22、Q23截止。

这样，如图34所示，形成致动器Z1的图34的右侧→MOS晶体管Q21→MOS晶体管Q11→致动器Z1的图34的左侧的闭路。因此，电荷从致动器Z1进一步放出，致动器Z1放电至0[V]。

利用如上所述的从第一顺序模式M1到第五顺序模式M5的一系列的充/放电顺序，通过切换各MOS晶体管Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的导通、截止，致动器Z1进行涉及墨水的吐出的充/放电动作。

如以上说明，各顺序模式之中，充/放电时的致动器Z1的电压变化的大小全部为VA/2[V]，从而Q和Qc、Qz相等。从电容器43的正极在顺序模式M2和M3中分别放出电荷Q(＝Qc)，因此，电容器43经过整个顺序会存在电荷2Q的不足。不足的2Q从可变开关电源41的正极供给。将该2Q乘以可变开关电源41的输出电压VA/2[V]而得的结果是涉及该电路的一次充/放电的消耗能量。从电容器44的正极在顺序模式M3中放出电荷Q(＝Qc)，在顺序模式M4返回等量的电荷Q(＝Qc)，因此，在顺序整体中电荷的进出变为零。仅限于在电源投入后的第一次需要对电容器44充电比较多的电荷，但在电源投入之后不久，一般容许一定程度的等待时间，因此可以等待电压调整电路48将电容器44充电到VA/2[V]的时间。

这样，驱动装置400控制各模式M1、M2、M3、M4、M5的切换时间，以使第三顺序模式M3中从第二电容器44放出的电荷Qc的量变为与第四顺序模式M4中返回第二电容器44的电荷Qz的量相等。这样，第二电压源不耗电。因此，不需要对作为第二电压源的电容器44供电，也就是说，即使由输出比较小的运算放大器45和电阻R1、R2、R3构成的电压调整电路48、即小输出的线性稳压器，也能够充分地使电源线L3的电位保持稳定。而且，作为第一电压源的可变开关电源41只要输出致动器Z1所需的最大电压VA的一半、即VA/2[V]即可。因此，能够大幅地削减驱动装置400的功率消耗。

另外，直流电源42对N型沟道的MOS晶体管Q11、Q12、Q21、Q22在背栅极施加偏压，并且作为运算放大器45的负电源而工作。与致动器的驱动功率没有关系。直流电源42的消耗功率与用于致动器驱动的功率相比非常少。

另外，对于第五实施方式，也可以考虑如下所述的驱动方法：即如第一实施方式中说明的那样单纯地更换单独的通电路的各沟道的驱动方法。这样，则变为与第四实施方式为相同方向的充/放电动作。

另外，在喷墨头用的致动器中，驱动电压随墨水的粘度而适当地变化，但墨水的粘度随墨水的种类或墨水的温度而变化。另外致动器的特性有也偏差或温度特性，因此从各种观点来看，为了适当地驱动致动器，希望驱动电压是可变的。在第四、第五实施方式中用可变开关电源41作为第一电压源，但第一、第二、第三实施方式中的第一电压源1也同样可以是可变开关电源。在第四、第五实施方式中，通过运算放大器45使作为第二电压源的电容器44的充电电压跟踪第一电压源的电源电压，但在第一、第二、第三实施方式的情况下，作为第二电压源的电容器2的充电电压从第一电压源直接充电，因此，即使不进行特别的控制，第二电压源的电压也跟踪第一电压源的电压。即在第一～第五的全部实施方式中，第二电压源的电压跟踪第一电压源的电压。从而依据本实施方式，仅调整一个驱动电压就能一次调整+侧与-侧两方的电压源的电压，具有调整简单且能提高调整的精度的优点。

另外，在第四、第五实施方式中，虽然与第一电压源并联地设置作为缓冲器的第一电容器43，但也可将缓冲功能内置于第一电压源。此外，虽然相反地在第一、第二、第三实施方式中未与第一电压源并联地设置缓冲器，但也可与第四、第五实施方式相同，与第一电压源并联地添加作为缓冲器的电容器。

另外，第一实施方式中，作为例子示出多沟道的共享墙型喷墨头中的实施方式，在第二～第五实施方式中着眼于一个致动器说明了充/放电动作，但是，都不仅限于此。在所有实施方式中，致动器可以是第一实施方式中说明的那样的多沟道的共享模式、共享墙型喷墨头，也可以不是共享墙型，而是邻接的喷嘴不共有致动器的方式。另外，致动器可以是只存在一个，只要是通过充电动作和放电动作驱动的致动器则能广泛适用。

另外，在任一实施方式中，若将驱动各致动器的端子的单独的驱动电路的动作交换为驱动其他端子的单独的驱动电路的动作，则能与实施方式反方向地充电、放电。或者，通过将所有的P型沟道晶体管换成N型沟道、N型沟道晶体管换成P型沟道、且反转全部电源和电容器的极性，也能与实施方式反方向地充电、放电。而且也可同时实施该两者，进行与实施方式为同一方向的充电、放电。

另外，本实施方式中的一个致动器具有例如静电电容250pF，这在例如同时驱动最大400个时，合计的静电电容最大为0.1μF。第一、第二、第三实施方式中的电容器2，以及第四、第五5实施方式中的电容器43、44的静电电容，各需要相对于该0.1μF要足够大，因此，可以设定为例如100倍即为10μF。

另外，尽管说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式仅仅是作为例子而提出的，并非意在限制发明的范围。这些新的实施方式能用其他的多种方式来实施，在不脱离发明的思想的范围内，能够做出各种省略、替代与改变。这些实施方式或其变形，包含在发明的范围或思想中，并且包含在专利申请的范围所述的发明与其均等范围中。

附图标记说明

1...直流电源；               2、43、44...电容器；

3、23、31、46...开关控制器；100、200、300、400...驱动装置。

Claims (4)

1.一种静电电容性致动器的驱动装置，其特征在于，所述静电电容性致动器的驱动装置具有：

第一电压源，输出用于对静电电容性致动器充电的第一电压；

第二电压源，输出用于对所述致动器充电的第二电压；以及

驱动单元，按照一系列的充放电顺序切换：将从所述第一电压源输出的所述第一电压供给至所述致动器的第一充电、将从所述第一电压源输出的所述第一电压与从所述第二电压源输出的所述第二电压的合计电压供给至所述致动器的第二充电、使通过所述第一充电及所述第二充电的作用而蓄积于所述致动器的电荷放出并导入所述第二电压源的第一放电、以及使蓄积于所述致动器的电荷放出而不导入所述第二电压源的第二放电，

其中，通过所述第二充电从所述第二电压源输出的电荷量与通过所述第一放电导入所述第二电压源的电荷量相等。

2.根据权利要求1所述的静电电容性致动器的驱动装置，其特征在于，所述第二电压源是电容器。

3.根据权利要求1所述的静电电容性致动器的驱动装置，其特征在于，所述静电电容性致动器的驱动装置具有：

以反极性跟踪从所述第一电源输出的第一电位的跟踪稳压器，所述跟踪稳压器的输出供给至所述第二电压源。

4.根据权利要求2所述的静电电容性致动器的驱动装置，其特征在于，所述静电电容性致动器的驱动装置具有：

以能调整所述电容器的充电电压的方式所连接的线性稳压器。

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