JP2016175333A

JP2016175333A - 液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニット

Info

Publication number: JP2016175333A
Application number: JP2015058459A
Authority: JP
Inventors: 彰阿部; Akira Abe
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-10-06
Also published as: US9421762B1

Abstract

【課題】駆動回路の消費電力を改善する。【解決手段】比較器２２１は、信号Ｖinを電圧Ｖ１だけ低くした電圧と出力の端子Ｎ２における電圧Ｏutとを比較して、その比較結果を示す信号Ｇt1を出力する。比較器２２２は、信号Ｖinを電圧Ｖ２だけ高くした電圧と電圧Ｏutとを比較して、その比較結果を示す信号Ｇt2を出力する。電源電圧間に電気的に直列に挿入されたトランジスター２３１、２３２のうち、トランジスター２３１は信号Ｇt1によって制御され、トランジスター２３２は信号Ｇt2によって制御される。電圧Ｖ１、Ｖ２のそれぞれは電圧設定器２５０によって可変に設定される。【選択図】図１０

Description

本発明は、液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニットに関する。

インクを吐出して画像や文書を印刷するインクジェットプリンターには、圧電素子（例えばピエゾ素子）を用いたものが知られている。圧電素子は、ヘッドユニットにおいて複数のノズルのそれぞれに対応して設けられ、それぞれが駆動信号にしたがって駆動されることによって、ノズルから所定のタイミングで所定量のインク（液体）を吐出させて、ドットを形成する。圧電素子は、電気的にみればコンデンサーのような容量性負荷であるので、各ノズルの圧電素子を動作させるためには十分な電流を供給する必要がある。

このため、源駆動信号を増幅回路で増幅して、駆動信号としてヘッドユニットに供給して、圧電素子を駆動する構成となっている。増幅回路としては、源駆動信号をＡＢ級などで電流増幅する方式（リニア増幅、特許文献１参照）が挙げられる。ただし、リニア増幅では消費電力が大きく、エネルギー効率が悪いので、近年では、Ｄ級増幅についても提案されている（特許文献２参照）。このＤ級増幅は、端的にいえば、入力信号をパルス幅変調やパルス密度変調するとともに、当該変調信号にしたがって電源電圧間において直列に挿入されたハイサイドトランジスターおよびローサイドトランジスターをスイッチングし、このスイッチングによる出力信号をローパスフィルターで濾波することで、入力信号を増幅する、というものである。

特開２００９−１９０２８７号公報特開２０１０−１１４７１１号公報

しかしながら、Ｄ級増幅方式では、リニア増幅方式と比較してエネルギー効率が高いものの、ローパスフィルターで消費される電力が無視できないので、消費電力を改善する点において改良の余地がある。
そこで、本発明のいくつかの態様の目的の一つは、消費電力を改善した液体吐出装置、駆動回路およびヘッドユニットを提供することにある。

上記目的の一つを達成するために、本発明の一態様に係る液体吐出装置は、駆動信号の印加により変位する圧電素子を含み、当該圧電素子の変位により液体を吐出する吐出部と、第１比較部と第２比較部とを含み、入力信号と前記駆動信号とが入力され、第１制御信号と第２制御信号とを出力する比較ユニットと、前記第１制御信号に基づいて制御される第１トランジスターと前記第２制御信号に基づいて制御される第２トランジスターとからなり、前記駆動信号を出力するトランジスター対と、を備え、前記第１比較部は、第１比較信号と第２比較信号とを比較して、前記第１制御信号を出力し、前記第１比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の一方を第１電圧だけオフセットした信号であり、前記第２比較部は、第３比較信号と第４比較信号とを比較して、前記第２制御信号を出力し、前記第３比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の一方を第２電圧だけオフセットした信号であり、前記第１電圧および第２電圧が可変であることを特徴とする。

上記一態様に係る液体吐出装置によれば、Ｄ級増幅方式と比較して、ローパスフィルターが不要であるので、当該ローパスフィルターにおいて消費される電力を無視することができる。
また、オフセット分の第１電圧、第２電圧が可変となっているので、入力信号に対する駆動信号の誤差を小さくすることができる。

上記一態様に係る液体吐出装置において、前記第２比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の他方を、ゼロを含む電圧でオフセットした信号であり、前記第４比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の他方を、ゼロを含む電圧でオフセットした信号である構成としても良い。
上記一態様に係る液体吐出装置において、前記第１電圧は、前記駆動信号における第１区間と第２区間とで変化する構成としても良い。この構成によれば、駆動信号（入力信号）の波形区間に対応して上記誤差を小さくすることができる。
また、上記構成において、前記第１区間における前記駆動信号の電圧変化量が、前記第２区間における前記駆動信号の電圧変化量よりも小さい場合、前記第１区間における第１電圧は、前記第２区間における第１電圧よりも絶対値でみて小さい構成としても良い。この構成によれば、駆動信号（入力信号）の電圧変化が小さい区間において上記誤差を小さくすることができる。より具体的には、前記第１区間は、前記駆動信号の電圧変化量がゼロの区間であることが好ましい。

上記一態様に係る液体吐出装置において、前記入力信号を前記第１電圧だけ低くする、または、前記駆動信号を前記第１電圧だけ高くする第１オフセット部と、前記入力信号を前記第２電圧だけ高くする、または、前記駆動信号を前記第２電圧だけ低くする第２オフセット部と、を有する構成としても良い。
また、上記一態様に係る液体吐出装置において、前記第１比較部は、前記駆動信号の電圧が、前記入力信号の電圧から前記第１電圧を減じた電圧よりも低ければ、前記第１制御信号を、前記第１トランジスターをオンさせる信号とし、前記第２比較部は、前記駆動信号の電圧が、前記入力信号の電圧に前記第２電圧を加えた電圧以上であれば、前記第２制御信号を、前記第２トランジスターをオンさせる信号とする構成としても良い。この構成によれば、駆動信号の電圧が、入力信号の電圧から第１電圧を減じた電圧以上であって、かつ、入力信号の電圧に第２電圧を加えた電圧未満であれば、第１トランジスターおよび第２トランジスターはいずれもオフすることになる。

上記一態様に係る液体吐出装置において、前記入力信号は、前記駆動信号の元となる源駆動信号を電圧増幅した信号である構成が好ましい。
なお、液体吐出装置とは、液体を吐出するものであれば良く、これには後述する印刷装置のほかに、立体造形装置（いわゆる３Ｄプリンター）、捺染装置なども含まれる。
また、本発明は、液体吐出装置に限られず、種々の態様で実現することが可能であり、例えば当該圧電素子のような容量性負荷を駆動する駆動回路や、液体吐出装置におけるヘッドユニットなどとしても概念することが可能である。

実施形態に係る印刷装置の概略構成を示す図である。ヘッドユニットにおけるノズルの配列等を示す図である。ヘッドユニットにおける要部構成を示す断面図である。印刷装置の電気的な構成を示す図である。駆動信号の波形等を説明するための図である。選択制御部の構成を示す図である。デコーダーのデコード内容を示す図である。選択部の構成を示す図である。選択部により選択されて圧電素子に供給される駆動信号を示す図である。駆動回路の構成を示す図である。駆動回路の動作を説明するための図である。駆動回路の動作を説明するための図である。駆動回路の動作を説明するための図である。入力信号と出力信号との関係でトランジスターの動作を示す図である。第１オフセット部および第２オフセット部の他の例を示す図である。比較例に係る駆動回路の動作を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について、印刷装置を例にとって説明する。

図１は、印刷装置の概略構成を示す斜視図である。
この印刷装置１は、液体としてのインクを吐出することによって、紙などの媒体Ｐにインクドット群を形成し、これにより、画像（文字、図形等を含む）を印刷する液体吐出装置の一種である。

図１に示されるように、印刷装置１は、キャリッジ２０を、主走査方向（Ｘ方向）に移動（往復動）させる移動機構６を備える。
移動機構６は、キャリッジ２０を移動させるキャリッジモーター６１と、両端が固定されたキャリッジガイド軸６２と、キャリッジガイド軸６２とほぼ平行に延在し、キャリッジモーター６１により駆動されるタイミングベルト６３と、を有している。
キャリッジ２０は、キャリッジガイド軸６２に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６３の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター６１によりタイミングベルト６３を正逆走行させると、キャリッジ２０がキャリッジガイド軸６２に案内されて往復動する。

キャリッジ２０には、印刷ヘッド２２が搭載されている。この印刷ヘッド２２は、媒体Ｐと対向する部分に、インクを個別にＺ方向に吐出する複数のノズルを有する。なお、印刷ヘッド２２は、カラー印刷のために、概略的に４個のブロックに分かれている。個々のブロックは、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインクをそれぞれ吐出する。
なお、キャリッジ２０には、フレキシブルフラットケーブル１９０を介してメイン基板（この図では省略）から駆動信号を含む各種の制御信号等が供給される構成となっている。

印刷装置１は、媒体Ｐを、プラテン８０上で搬送させる搬送機構８を備える。搬送機構８は、駆動源である搬送モーター８１と、搬送モーター８１により回転し、媒体Ｐを副走査方向（Ｙ方向）に搬送する搬送ローラー８２と、を備える。

このような構成において、キャリッジ２０の主走査に合わせて印刷ヘッド２２のノズルから印刷データに応じてインクを吐出させるとともに、媒体Ｐを搬送機構８によって搬送する動作を繰り返すことで、媒体Ｐの表面に画像が形成される。
なお、本実施形態において主走査は、キャリッジ２０を移動させることで実行されるが、媒体Ｐを移動させることで実行しても良く、キャリッジ２０と媒体Ｐとの双方を移動させても良い。要は、媒体Ｐとキャリッジ２０（印刷ヘッド２２）とが相対的に移動する構成であれば良い。

図２（ａ）は、印刷ヘッド２２におけるインクの吐出面を媒体Ｐからみた場合の図である。この図に示されるように、印刷ヘッド２２は、４個のヘッドユニット３を有する。４個のヘッドユニット３の各々は、それぞれブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）に対応し、主走査方向であるＸ方向に配列する。

図２（ｂ）は、１個のヘッドユニット３におけるノズルの配列を示す図である。
この図に示されるように、１個のヘッドユニット３では、複数のノズルＮが、２列で配列する。ここで、説明の便宜上、この２列をそれぞれノズル列Ｎａ、Ｎｂとする。

ノズル列Ｎａ、Ｎｂでは、それぞれ複数のノズルＮが、Ｙ方向に沿ってピッチＰ１で配列する。また、ノズル列Ｎａ、Ｎｂ同士は、Ｙ方向にピッチＰ２だけ離間する。ノズル列Ｎａに属するノズルＮとノズル列Ｎｂに属するノズルＮとは、Ｙ方向に、ピッチＰ１の半分だけシフトした関係となっている。
このようにノズルＮを、ノズル列Ｎａ、Ｎｂの２列で、Ｙ方向にピッチＰ１の半分だけシフトして配置させることにより、Ｙ方向の解像度を、１列の場合と比較して実質的に倍に高めることができる。
なお、１個のヘッドユニット３におけるノズルＮの個数を便宜的にｍ（ｍは２以上の整数）とする。

ヘッドユニット３は、アクチュエーター基板に可撓性の回路基板が接続されるとともに、当該可撓性の回路基板に駆動ＩＣが実装される。そこで次に、アクチュエーター基板の構造について説明する。

図３は、アクチュエーター基板４０の構造を示す断面図である。詳細には図２（ｂ）におけるｇ−ｇ線で破断した場合の断面を示す図である。
図３に示されるように、アクチュエーター基板４０は、流路基板４２のうち、Ｚ方向の負側の面上に圧力室基板４４と振動板４６とが設けられる一方、Ｚ方向の正側の面上にノズル板４１が設置された構造体である。
アクチュエーター基板４０の各要素は、概略的にはＹ方向に長尺な略平板状の部材であり、例えば接着剤を利用して互いに固定される。また、流路基板４２および圧力室基板４４は、例えばシリコンの単結晶基板で形成される。

ノズルＮは、ノズル板４１に形成される。ノズル列Ｎａに属するノズルに対応する構造と、ノズル列Ｎｂに属するノズルに対応する構造とは、Ｙ方向にピッチＰ１の半分だけシフトした関係にあるが、それ以外では、略対称に形成されるので、以下においてはノズル列Ｎａに着目してアクチュエーター基板４０の構造を説明することにする。

流路基板４２は、インクの流路を形成する平板材であり、開口部４２２と供給流路４２４と連通流路４２６とが形成される。供給流路４２４および連通流路４２６は、ノズル毎に形成され、開口部４２２は、複数のノズルにわたって連続するように形成されるとともに、対応する色のインクが供給される構造となっている。この開口部４２２は、液体貯留室Ｓｒとして機能し、当該液体貯留室Ｓｒの底面は、例えばノズル板４１によって構成される。具体的には、流路基板４２における開口部４２２と各供給流路４２４と連通流路４２６とを閉塞するように流路基板４２の底面に固定される。

圧力室基板４４のうち流路基板４２とは反対側の表面に振動板４６が設置される。振動板４６は、弾性的に振動可能な平板状の部材であり、例えば酸化シリコン等の弾性材料で形成された弾性膜と、酸化ジルコニウム等の絶縁材料で形成された絶縁膜との積層で構成される。振動板４６と流路基板４２とは、圧力室基板４４の各開口部４２２の内側で互い間隔をあけて対向する。各開口部４２２の内側で流路基板４２と振動板４６とに挟まれた空間は、インクに圧力を付与するキャビティ４４２として機能する。各キャビティ４４２は、流路基板４２の連通流路４２６を介してノズルＮに連通する。
振動板４６のうち圧力室基板４４とは反対側の表面には、ノズルＮ（キャビティ４４２）毎に圧電素子Ｐztが形成される。

圧電素子Ｐztは、振動板４６の面上に形成された複数の圧電素子Ｐztにわたって共通の駆動電極７２と、当該駆動電極７２の面上に形成された圧電体７４と、当該圧電体７４の面上に圧電素子Ｐzt毎に形成された個別の駆動電極７６とを包含する。このような構成において、駆動電極７２、７６によって圧電体７４を挟んで対向する領域が圧電素子Ｐztとして機能する。

圧電体７４は、例えば加熱処理（焼成）を含む工程で形成される。具体的には、複数の駆動電極７２が形成された振動板４６の表面に塗布された圧電材料を、焼成炉内での加熱処理により焼成してから圧電素子Ｐzt毎に成形（例えばプラズマを利用したミーリング）することで圧電体７４が形成される。

なお、ノズル列Ｎｂに対応する圧電素子Ｐztも同様に、駆動電極７２と、圧電体７４と、駆動電極７６とを包含した構成である。
また、この例では、圧電体７４に対し、共通の駆動電極７２を下層とし、個別の駆動電極７６を上層としたが、逆に駆動電極７２を上層とし、駆動電極７６を下層とする構成としても良い。
また、アクチュエーター基板４０に、駆動ＩＣを直接実装した構成でも良い。

後述するように、圧電素子Ｐztの一端である駆動電極７６には、吐出すべきインク量に応じた駆動信号の電圧Ｖoutが個別に印加される一方、圧電素子Ｐztの他端である駆動電極７２には、電圧Ｖ_ＢＳの保持信号が共通に印加される。
このため、圧電素子Ｐztは、駆動電極７２、７６に印加された電圧に応じて、上または下方向に変位する。詳細には、駆動電極７６を介して印加される駆動信号の電圧Ｖoutが低くなると、圧電素子Ｐztにおける中央部分が両端部分に対して上方向に撓む一方、当該電圧Ｖoutが高くなると、下方向に撓む構成となっている。
ここで、上方向に撓めば、キャビティ４４２の内部容積が拡大（圧力が減少）するので、インクが液体貯留室Ｓｒから引き込まれる一方、下方向に撓めば、キャビティ４４２の内部容積が縮小（圧力が増加）するので、縮小の程度によっては、インク滴がノズルＮから吐出される。このように、圧電素子Ｐztに適切な駆動信号が印加されると、当該圧電素子Ｐztの変位によって、インクがノズルＮから吐出される。このため、少なくとも圧電素子Ｐzt、キャビティ４４２、ノズルＮによってインクを吐出する吐出部が構成されることになる。

次に、印刷装置１の電気的な構成について説明する。

図４は、印刷装置１の電気的な構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、印刷装置１は、メイン基板１００にヘッドユニット３が接続された構成となっている。ヘッドユニット３は、アクチュエーター基板４０と、駆動ＩＣ５０とに大別される。
メイン基板１００は、駆動ＩＣ５０に、制御信号Ｃtrや、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを供給し、アクチュエーター基板４０に、電圧Ｖ_ＢＳ（オフセット電圧）の保持信号を、配線５５０を介して供給する。
なお、印刷装置１では、４個のヘッドユニット３が設けられ、メイン基板１００が、４個のヘッドユニット３をそれぞれ独立に制御する。４個のヘッドユニット３では、吐出するインクの色以外において異なることがないので、以下においては便宜的に１個のヘッドユニット３について代表して説明することにする。

図４に示されるように、メイン基板１００は、制御部１１０、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１１３ａ、１１３ｂ、電圧増幅器１１５ａ、１１５ｂ、駆動回路１２０ａ、１２０ｂ、および、オフセット電圧生成回路１３０を含む。
このうち、制御部１１０は、ＣＰＵや、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有する一種のマイクロコンピューターであり、印刷対象となる画像データがホストコンピューター等から供給されたときに、所定のプログラムを実行することによって、各部を制御するための各種の制御信号等を出力する。

具体的には、第１に、制御部１１０は、ＤＡＣ１１３ａにデジタルのデータｄＡを繰り返して供給し、ＤＡＣ１１３ｂにデジタルのデータｄＢを同じく繰り返して供給するとともに、データｄＡの出力状態に応じて駆動回路１２０ａに信号Ａｆを供給し、データｄＢの出力状態に応じて駆動回路１２０ｂに信号Ｂｆを供給する。
ここで、データｄＡは、ヘッドユニット３に供給する駆動信号ＣＯＭ−Ａの波形を規定し、データｄＢは、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの波形を規定する。
駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂ（増幅前の信号Ａin、Ｂin）については、それぞれ後述するように台形波形であるので、電圧が変化しない平坦区間（第１区間）と、電圧が上昇・下降する変化区間（第２区間）と、に分けられる。信号Ａｆは、データｄＡが駆動信号ＣＯＭ−Ａ（Ａin）の平坦区間を規定しているのか、変化区間を規定しているのかを示し、信号Ｂｆは、データｄＢが駆動信号ＣＯＭ−Ｂ（Ｂin）の平坦区間を規定しているのか、変化区間を規定しているのかを示す。

ＤＡＣ１１３ａは、データｄＡをアナログ変換して、電圧増幅器１１５ａに供給する。同様に、ＤＡＣ１１３ｂは、データｄＢをアナログ変換して、電圧増幅器１１５ｂに供給する。
電圧増幅器１１５ａは、ＤＡＣ１１３ａによりアナログ変換された信号を電圧増幅して信号Ａinとして駆動回路１２０ａに供給する。同様に、電圧増幅器１１５ｂは、ＤＡＣ１１３ｂにより変換された信号を電圧増幅して信号Ｂinとして駆動回路１２０ｂに供給する。
換言すれば、ＤＡＣ１１３ａ（１１３ｂ）で変換された信号（源駆動信号）が、電圧増幅器１１５ａ（１１５ｂ）で電圧増幅されて、駆動回路１２０ａ（１２０ｂ）に信号Ａin（Ｂin）として入力される構成となっている。

駆動回路１２０ａは、詳細については後述するが、ボルテージフォロワであり、高インピーダンスの信号Ａinを、容量負荷である圧電素子Ｐztに対して駆動能力を高めて（低インピーダンスに変換して）駆動信号ＣＯＭ−Ａとして出力する。同様に、駆動回路１２０ｂは、信号Ｂinを、低インピーダンスの駆動信号ＣＯＭ−Ｂとして出力する。

ＤＡＣ１１３ａ（１１３ｂ）により変換された信号は電圧０〜３Ｖ程度で振幅するのに対し、駆動信号ＣＯＭ−Ａ（ＣＯＭ−Ｂ）の電圧は０〜４０Ｖ程度で振幅する。このため、電圧増幅器１１５ａ（１１５ｂ）は、ＤＡＣ１１３ａ（１１３ｂ）による変換信号の電圧を増幅して、ボルテージフォロワの駆動回路１２０ａ（１２０ｂ）に供給する構成となっている。
なお、駆動回路１２０ａ、１２０ｂについては、入力する信号、および、出力する駆動信号の波形がそれぞれ異なるのみであり、回路的な構成は同一である。

第２に、制御部１１０は、移動機構６および搬送機構８に対する制御に同期して、ヘッドユニット３に各種の制御信号Ｃtrを供給する。なお、ヘッドユニット３に供給される制御信号Ｃtrには、ノズルＮから吐出させるインクの量を規定する印刷データ、当該印刷データの転送に用いるクロック信号、印刷周期等を規定するタイミング信号等が含まれる。
なお、制御部１１０は、移動機構６および搬送機構８を制御するが、このための構成については既知であるので省略する。

メイン基板１００におけるオフセット電圧生成回路１３０は、電圧Ｖ_ＢＳの保持信号を生成して配線５５０に出力する。なお、電圧Ｖ_ＢＳは、アクチュエーター基板４０における複数の圧電素子Ｐztの他端を、それぞれにわたって一定の状態に保持するためのものである。

一方、ヘッドユニット３において、駆動ＩＣ５０は、選択制御部５１０と、圧電素子Ｐztに一対一に対応した選択部５２０と、を有する。このうち、選択制御部５１０は、選択部５２０の各々における選択をそれぞれ制御する。詳細には、選択制御部５１０は、制御部１１０からクロック信号に同期して供給される印刷データを、ヘッドユニット３のノズル（圧電素子Ｐzt）の数個分、一旦蓄積するとともに、各選択部５２０に対し、印刷データにしたがって駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの選択を、タイミング信号で規定される印刷周期の開始タイミングで指示する。
各選択部５２０は、選択制御部５１０による指示にしたがって、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂのいずれかを選択し（または、いずれも選択せずに）、電圧Ｖoutの駆動信号として、対応する圧電素子Ｐztの一端に印加する。
アクチュエーター基板４０には、上述したようにノズルＮ毎に圧電素子Ｐztが１個ずつ設けられる。圧電素子Ｐztの各々における他端は共通接続されて、当該他端には配線５５０を介してオフセット電圧生成回路１３０による電圧Ｖ_ＢＳが印加される。

本実施形態において、１つのドットについては、１つのノズルＮからインクを最多で２回吐出させることで、大ドット、中ドット、小ドットおよび非記録の４階調を表現させる。この４階調を表現するために、本実施形態では、２種類の駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを用意するとともに、各々の１周期にそれぞれ前半パターンと後半パターンとを持たせている。そして、１周期のうち、前半・後半において駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを、表現すべき階調に応じた選択して（または選択しないで）、圧電素子Ｐztに供給する構成となっている。
そこで先に、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂについて説明し、この後、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを選択するための選択制御部５１０および選択部５２０の詳細な構成について説明する。

図５は、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂ等の波形を示す図である。
図に示されるように、駆動信号ＣＯＭ−Ａは、印刷周期Ｔａのうち、制御信号ＬＡＴが出力されて（立ち上がって）から制御信号ＣＨが出力されるまでの期間Ｔ１に配置された台形波形Ａｄｐ１と、印刷周期Ｔａのうち、制御信号ＣＨが出力されてから次の制御信号ＬＡＴが出力されるまでの期間Ｔ２に配置された台形波形Ａｄｐ２とを繰り返す波形となっている。

本実施形態において台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２とは、互いにほぼ同一の波形であり、仮にそれぞれが圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮから所定量、具体的には中程度の量のインクをそれぞれ吐出させる波形である。

このような台形波形の駆動信号ＣＯＭ−Ａに対して、信号Ａｆは、制御部１１０から図に示されるような波形で出力される。詳細には、信号Ａｆは、駆動信号ＣＯＭ−Ａ（信号Ａin）における電圧の平坦区間ではＨレベルになり、変化区間ではＬレベルになる。

駆動信号ＣＯＭ−Ｂは、期間Ｔ１に配置された台形波形Ｂｄｐ１と、期間Ｔ２に配置された台形波形Ｂｄｐ２とを繰り返す波形となっている。本実施形態において台形波形Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２とは、互いに異なる波形である。このうち、台形波形Ｂｄｐ１は、ノズルＮ付近のインクを微振動させてインクの粘度の増大を防止するための波形である。このため、仮に台形波形Ｂｄｐ１が圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしても、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮからインク滴が吐出されない。また、台形波形Ｂｄｐ２は、台形波形Ａｄｐ１（Ａｄｐ２）とは異なる波形となっている。仮に台形波形Ｂｄｐ２が圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮから上記所定量よりも少ない量のインクを吐出させる波形である。

信号Ｂｆは、駆動信号ＣＯＭ−Ｂ（Ｂin）における電圧の平坦区間ではＨレベルになり、変化区間ではＬレベルになる。
なお、制御部１１０は、例えば連続アドレスでＲＯＭに記憶させた台形波形の離散値を繰り返し読み出すことで、データｄＡ（ｄＢ）をそれぞれ出力する。この出力において制御部１１０は、台形波形の読み出しアドレスが平坦区間の開始点から平坦区間の終了点（変化区間の開始点）までの間において信号Ａｆ（Ｂｆ）をＨレベルとし、変化区間の開始点から変化区間の終了点（平坦区間の開始点）までの間において信号Ａｆ（Ｂｆ）をＬレベルとする。

なお、台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２、Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２の開始タイミングでの電圧と、終了タイミングでの電圧とは、いずれも電圧Ｖcenで共通である。すなわち、台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２、Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２は、それぞれ電圧Ｖcenで開始し、電圧Ｖcenで終了する波形となっている。
また、台形波形Ａｄｐ１の電圧最大値は、おおよそ４０ボルト程度である。

図６は、図４における選択制御部５１０の構成を示す図である。
この図に示されるように、選択制御部５１０には、クロック信号Ｓck、印刷データＳＩ、制御信号ＬＡＴ、ＣＨが供給される。選択制御部５１０では、シフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）５１２とラッチ回路５１４とデコーダー５１６との組が、圧電素子Ｐzt（ノズルＮ）のそれぞれに対応して設けられている。

印刷データＳＩは、印刷周期Ｔａにわたって、着目しているヘッドユニット３において、すべてのノズルＮによって形成すべきドットを規定するデータである。本実施形態では、非記録、小ドット、中ドットおよび大ドットの４階調を表現するために、ノズル１個分の印刷データは、上位ビット（ＭＳＢ）および下位ビット（ＬＳＢ）の２ビットで構成される。
印刷データＳＩは、クロック信号Ｓckに同期してノズルＮ（圧電素子Ｐzt）毎に、媒体Ｐの搬送に合わせて供給される。当該印刷データＳＩを、ノズルＮに対応して２ビット分、一旦保持するための構成がシフトレジスタ５１２である。
詳細には、ｍ個の圧電素子Ｐzt（ノズル）の各々に対応した計ｍ段のシフトレジスタ５１２が縦続接続されるとともに、図において左端に位置する１段のシフトレジスタ５１２に供給された印刷データＳＩが、クロック信号Ｓckにしたがって順次後段（下流側）に転送される構成となっている。
なお、図では、シフトレジスタ５１２を区別するために、印刷データＳＩが供給される上流側から順番に１段、２段、…、ｍ段と表記している。

ラッチ回路５１４は、シフトレジスタ５１２で保持された印刷データＳＩを制御信号ＬＡＴの立ち上がりでラッチする。
デコーダー５１６は、ラッチ回路５１４によってラッチされた２ビットの印刷データＳＩをデコードして、制御信号ＬＡＴと制御信号ＣＨとで規定される期間Ｔ１、Ｔ２ごとに、選択信号Ｓａ、Ｓｂを出力して、選択部５２０での選択を規定する。

図７は、デコーダー５１６におけるデコード内容を示す図である。
この図において、ラッチされた２ビットの印刷データＳＩについては（ＭＳＢ、ＬＳＢ）と表記している。デコーダー５１６は、例えばラッチされた印刷データＳＩが（０、１）であれば、選択信号Ｓａ、Ｓｂの論理レベルを、期間Ｔ１ではそれぞれＨ、Ｌレベルで、期間Ｔ２ではそれぞれＬ、Ｈレベルで、出力するということを意味している。
なお、選択信号Ｓａ、Ｓｂの論理レベルについては、クロック信号Ｓck、印刷データＳＩ、制御信号ＬＡＴ、ＣＨの論理レベルよりも、レベルシフター（図示省略）によって、高振幅論理にレベルシフトされる。

図８は、図４における選択部５２０の構成を示す図である。
この図に示されるように、選択部５２０は、インバーター（ＮＯＴ回路）５２２ａ、５２２ｂと、トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂとを有する。
デコーダー５１６からの選択信号Ｓａは、トランスファーゲート５２４ａにおいて丸印が付されていない正制御端に供給される一方で、インバーター５２２ａによって論理反転されて、トランスファーゲート５２４ａにおいて丸印が付された負制御端に供給される。同様に、選択信号Ｓｂは、トランスファーゲート５２４ｂの正制御端に供給される一方で、インバーター５２２ｂによって論理反転されて、トランスファーゲート５２４ｂの負制御端に供給される。
トランスファーゲート５２４ａの入力端には、駆動信号ＣＯＭ−Ａが供給され、トランスファーゲート５２４ｂの入力端には、駆動信号ＣＯＭ−Ｂが供給される。トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂの出力端同士は、共通接続されるとともに、対応する圧電素子Ｐztの一端に接続される。
トランスファーゲート５２４ａは、選択信号ＳａがＨレベルであれば、入力端および出力端の間を導通（オン）させ、選択信号ＳａがＬレベルであれば、入力端と出力端との間を非導通（オフ）させる。トランスファーゲート５２４ｂについても同様に選択信号Ｓｂに応じて、入力端および出力端の間をオンオフさせる。

図５に示されるように、印刷データＳＩは、ノズル毎に、クロック信号Ｓckに同期して供給されて、ノズルに対応するシフトレジスタ５１２において順次転送される。そして、クロック信号Ｓckの供給が停止すると、シフトレジスタ５１２のそれぞれには、各ノズルに対応した印刷データＳＩが保持された状態になる。
ここで、制御信号ＬＡＴが立ち上がると、ラッチ回路５１４のそれぞれは、シフトレジスタ５１２に保持された印刷データＳＩを一斉にラッチする。図５において、Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌｍ内の数字は、１段、２段、…、ｍ段のシフトレジスタ５１２に対応するラッチ回路５１４によってラッチされた印刷データＳＩを示している。

デコーダー５１６は、ラッチされた印刷データＳＩで規定されるドットのサイズに応じて、期間Ｔ１、Ｔ２のそれぞれにおいて、選択信号Ｓａ、Ｓａの論理レベルを図７に示されるような内容で出力する。
すなわち、第１に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（１、１）であって、大ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとし、期間Ｔ２においてもＨ、Ｌレベルとする。第２に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（０、１）であって、中ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとし、期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとする。第３に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（１、０）であって、小ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＬ、Ｌレベルとし、期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとする。第４に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（０、０）であって、非記録を規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＬ、Ｈレベルとし、期間Ｔ２においてＬ、Ｌレベルとする。

図９は、印刷データＳＩに応じて選択されて、圧電素子Ｐztの一端に供給される駆動信号の電圧波形を示す図である。
印刷データＳＩが（１、１）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａがオンし、トランスファーゲート５２４ｂがオフする。このため、期間Ｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ１が選択される。選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてもＨ、Ｌレベルとなるので、選択部５２０は、駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ２を選択する。
このように期間Ｔ１において台形波形Ａｄｐ１が選択され、期間Ｔ２において台形波形Ａｄｐ２が選択されて、駆動信号として圧電素子Ｐztの一端に供給されると、当該圧電素子Ｐztに対応したノズルＮから、中程度の量のインクが２回にわけて吐出される。このため、媒体Ｐにはそれぞれのインクが着弾し合体して、結果的に、印刷データＳＩで規定される通りの大ドットが形成されることになる。

印刷データＳＩが（０、１）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａがオンし、トランスファーゲート５２４ｂはオフする。このため、期間Ｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ１が選択される。次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとなるので、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ２が選択される。
したがって、ノズルから、中程度および小程度の量のインクが２回にわけて吐出される。このため、媒体Ｐには、それぞれのインクが着弾して合体して、結果的に、印刷データＳＩで規定された通りの中ドットが形成されることになる。

印刷データＳＩが（１、０）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてともにＬレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂがオフする。このため、期間Ｔ１において台形波形Ａｄｐ１、Ｂｄｐ１のいずれも選択されない。トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂがともにオフする場合、当該トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂの出力端同士の接続点から圧電素子Ｐztの一端までの経路は、電気的にどの部分にも接続されないハイ・インピーダンス状態になる。ただし、圧電素子Ｐztの両端では、自己が有する容量性によって、トランスファーゲートがオフする直前の電圧（Ｖcen−Ｖ_ＢＳ）が保持される。
次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとなるので、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ２が選択される。このため、ノズルＮから、期間Ｔ２においてのみ小程度の量のインクが吐出されるので、媒体Ｐには、印刷データＳＩで規定された通りの小ドットが形成されることになる。

印刷データＳＩが（０、０）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてＬ、Ｈレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａがオフし、トランスファーゲート５２４ｂがオンする。このため、期間Ｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ１が選択される。次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてともにＬレベルとなるので、台形波形Ａｄｐ２、Ｂｄｐ２のいずれも選択されない。
このため、期間Ｔ１においてノズルＮ付近のインクが微振動するのみであり、インクは吐出されないので、結果的に、ドットが形成されない、すなわち、印刷データＳＩで規定された通りの非記録になる。

このように、選択部５２０は、選択制御部５１０による指示にしたがって駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを選択し（または選択しないで）、圧電素子Ｐztの一端に印加する。このため、各圧電素子Ｐztは、印刷データＳＩで規定されるドットのサイズに応じて駆動されることになる。
なお、図５に示した駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂはあくまでも一例である。実際には、媒体Ｐの性質や搬送速度などに応じて、予め用意された様々な波形の組み合わせが用いられる。
また、ここでは、圧電素子Ｐztが、電圧の下降に伴って上方向に撓む例で説明したが、駆動電極７２、７６に印加する電圧を逆転させると、圧電素子Ｐztは、電圧の下降に伴って下向に撓むことになる。このため、圧電素子Ｐztが、電圧の下降に伴って下方向に撓む構成では、図に例示した駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂが、電圧Ｖcenを基準に反転した波形となる。

次に、メイン基板１００における駆動回路１２０ａ、１２０ｂについて、駆動信号ＣＯＭ−Ａを出力する駆動回路１２０ａを例にとって説明する。

図１０は、駆動回路１２０ａの構成を示す回路図である。
この図に示されるように、駆動回路１２０ａは、基準電源２１１、２１２と、比較器２２１、２２２と、トランジスター２３１、２３２と、コンデンサー２４１と、電圧設定器２５０とを含む。
このうち、基準電源（第１オフセット部）２１１は、正端子および負端子の間において電圧設定器２５０の指示によって可変される電圧Ｖ_１を出力するものである。ここで、基準電源２１１の正端子は、電圧増幅器１１５ａ（図４参照）からの信号Ａinの電圧Ｖinが供給される端子Ｎ１に接続され、基準電源２１１の負端子は、比較器２２１の負入力端（−）に接続されている。このため、比較器２２１の負入力端（−）には、入力信号である電圧Ｖinから電圧Ｖ_１を減じた電圧（Ｖin−Ｖ_１）が第１オフセット信号として印加されることになる。比較器２２１の正入力端（＋）は、駆動信号ＣＯＭ−Ａが出力される端子Ｎ２に接続されている。
比較器（第１比較部）２２１は、正入力端（＋）の印加電圧と負入力端（−）の印加電圧との比較結果に応じた信号Ｇt1を第１制御信号として出力する。詳細には、比較器２２１は、正入力端（＋）に印加された電圧Ｏut（駆動信号ＣＯＭ−Ａの電圧）が負入力端（−）に印加された電圧（Ｖin−Ｖ_１）以上であれば信号Ｇt1をＨレベルで出力し、電圧Ｏutが電圧（Ｖin−Ｖ_１）よりも低ければ信号Ｇt1をＬレベルで出力する。
ここで、比較器２２１において、負入力端（−）に印加された電圧（Ｖin−Ｖ_１）の信号を第１比較信号とした場合、正入力端（＋）に印加された電圧Ｏutの信号がオフセット電圧をゼロとした第２比較信号となる。

一方、基準電源（第２オフセット部）２１２は、正端子および負端子の間において電圧設定器２５０の指示によって可変される電圧Ｖ_２を出力するものである。ここで、基準電源２１２の負端子は端子Ｎ１に接続され、基準電源２１２の正端子は、比較器２２２の負入力端（−）に接続されている。このため、比較器２２１の負入力端（−）には、電圧Ｖinに電圧Ｖ_２を加えた電圧（Ｖin＋Ｖ_２）が第２オフセット信号として印加されることになる。比較器（第２比較部）２２１の正入力端（＋）は、端子Ｎ２に接続されている。
比較器２２２は、正入力端（＋）の印加電圧と負入力端（−）の印加電圧との比較結果に応じた信号Ｇt2を第２制御信号として出力するものであり、詳細には、正入力端（＋）に印加された電圧Ｏutが入力端（−）に印加された電圧（Ｖin＋Ｖ_２）以上であれば信号Ｇt2をＨレベルで出力し、電圧Ｏutが電圧（Ｖin＋Ｖ_２）よりも低ければ信号Ｇt2をＬレベルで出力する。
ここで、比較器２２２において、負入力端（−）に印加された電圧（Ｖin＋Ｖ_２）の信号を第３比較信号とした場合、正入力端（＋）に印加された電圧Ｏutの信号がオフセット電圧をゼロとした第４比較信号となる。
また、比較器２２１、２２２によって比較ユニットが構成される。

電圧設定器２５０は、信号Ａｆにしたがって基準電源２１１、２１２のそれぞれに対し出力電圧の切り替えを指示する。詳細には、電圧設定器２５０は、基準電源２１１に対して、信号ＡｆがＨレベルである場合（信号Ａinが電圧の平坦区間となる場合）の電圧Ｖ_１を、信号ＡｆがＬレベルである場合（信号Ｂinが電圧の変化区間となる場合）の電圧Ｖ_１よりも相対的に小さく（低く）させるように指示する。同様に、電圧設定器２５０は、基準電源２１２に対して、信号ＡｆがＨレベルである場合の電圧Ｖ_２を、信号ＡｆがＬレベルである場合の電圧Ｖ_２よりも相対的に小さくさせるように指示する。

トランジスター２３１、２３２のトランジスター対のうち、トランジスター（第１トランジスター）２３１は、例えばＰチャネル型の電界効果トランジスターであり、ソース端子には電源の高位側電圧Ｖ_Ｈが印加され、ドレイン端子が端子Ｎ２に接続され、ゲート端子には、比較器２２１から出力される信号Ｇt1が供給される。
トランジスター（第２トランジスター）２３２は、例えばＮチャネル型の電界効果トランジスターであり、ソース端子には電源の低位側電圧Ｖ_Ｌが印加され、ドレイン端子が端子Ｎ２に接続され、ゲート端子には、比較器２２２から出力される信号Ｇt2が供給される。
すなわち、トランジスター２３１、２３２は、電源電圧間において電気的に直列に挿入されるとともに、その接続点である端子Ｎ２から駆動信号ＣＯＭ−Ａが出力される構成となっている。
なお、低位側電圧Ｖ_Ｌには、電圧ゼロの例えばグランドＧndが用いられる。ここで、電源電圧として電圧Ｖ_Ｈ、Ｇndが用いられる場合、信号Ｇt1、Ｇt2のＨレベルは電圧Ｖ_Ｈとなり、ＬレベルはグランドＧndとなる。

コンデンサー２４１については、一端が端子Ｎ２に接続され、他端が一定電位、例えば電圧Ｖ_ＢＳの配線５５０に接続されている。

駆動信号ＣＯＭ−Ａをインピーダンス変換する前の信号Ａin（電圧Ｖin）は、台形波形であるから、当該電圧Ｖinの変化は次の４パターンとなる。すなわち、４パターンとは、
上昇から平坦への変化（第１パターン）、
平坦から下降への変化（第２パターン）、
下降から平坦への変化（第３パターン）、
平坦から上昇への変化（第４パターン）、
である。なお、この４パターンは、必ずしもこの順番で電圧Ｖinが変化することを意味するのではない。

図１１は、信号Ａinの電圧Ｖinの変化に対して、比較器２１１の負入力端（−）に印加される電圧（Ｖin−Ｖ_１）と比較器２１２の負入力端（−）に印加される電圧（Ｖin＋Ｖ_２）とが、どのように変化を示す図である。
詳細には、図１１は、電圧Ｖinに対する電圧（Ｖin−Ｖ_１）、（Ｖin＋Ｖ_２）について、
（ａ）の左欄は、第１パターンである場合、
（ａ）の右欄は、第２パターンである場合、
（ｂ）の左欄は、第３パターンである場合、
（ｂ）の右欄は、第４パターンである場合、
のそれぞれの変化を示す図である。

電圧Ｖinが上昇または下降で変化している場合、電圧（Ｖin−Ｖ_１）、（Ｖin＋Ｖ_２）もそれぞれ当該電圧Ｖinに追従して変化する。一方、電圧Ｖinが平坦になったとき、電圧Ｖ_１、Ｖ_２は、それまでの電圧Ｖinが変化していたときの値よりもそれぞれ絶対値でみて小さい値に切り替えられるので、電圧（Ｖin−Ｖ_１）、（Ｖin＋Ｖ_２）の高低幅（不感帯）が狭くなる。

このような構成の駆動回路１２０ａでは、端子Ｎ２の電圧Ｏutが電圧（Ｖin−Ｖ_１）よりも低ければ、信号Ｇt1がＬレベルになってトランジスター２３１がオンするので、当該電圧Ｏutを高くする方向に制御される一方、電圧Ｏutが電圧（Ｖin＋Ｖ_２）以上であれば、信号Ｇt2がＨレベルになってトランジスター２３２がオンするので、当該電圧Ｏutを低くする方向に制御される。

図１２および図１３は、信号Ａinの電圧Ｖinの変化に対して、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、すなわち電圧Ｏutがどのように変化するのかを示す図である。
図１２の左欄は、第１パターンで電圧Ｖinが変化したときの電圧Ｏutの波形を示す図である。
電圧Ｖinが上昇する場合に、電圧Ｏutが電圧（Ｖin−Ｖ_１）よりも低くなったときに、信号Ｇt1がＬレベルになってトランジスター２３１がオンするので、当該電圧Ｏutが高くなるが、直ちに電圧（Ｖin−Ｖ_１）以上となるので、信号Ｇt1がＨレベルになってトランジスター２３１がオフすることになる。電圧Ｖinの上昇時には、このような動作が繰り返されるので、電圧Ｏutは、理想的には図において破線で示されるように階段状に変化するはずである。ただし、端子Ｎ２から出力側をみた場合、駆動信号ＣＯＭ−Ａを供給する配線抵抗やインダクタンス成分、負荷である圧電素子Ｐzt、コンデンサー２４１により一種の積分回路が形成されるので、実際の電圧Ｏutの波形は、階段状の波形に対して鈍る。
電圧Ｖinが上昇から平坦に転じたとき、電圧（Ｖin−Ｖ_１）から（Ｖin＋Ｖ_２）までの不感帯が狭くなった状態で電圧（Ｖin−Ｖ_１）が平坦になる。電圧Ｏutは、電圧Ｖinの上昇時において、最後にトランジスター２３１がオンからオフしたときの値に、負荷である圧電素子Ｐztやコンデンサー２４１によって保持される。

図１２の右欄は、第２パターンで電圧Ｖinが変化したときの電圧Ｏutの波形を示す図である。
電圧Ｖinが平坦から下降に転じる場合に、電圧（Ｖin＋Ｖ_２）も当該電圧Ｖinにしたがって下降する。このような電圧Ｖinの下降に対し、平坦に保持されていた電圧Ｏutが電圧（Ｖin＋Ｖ_２）以上になれば、トランジスター２３２がオンするので、当該電圧Ｏutが低くなるが、直ちに電圧（Ｖin＋Ｖ_２）よりも低くなるので、トランジスター２３２がオフすることになる。電圧Ｖinの下降時には、このような動作が繰り返されるので、電圧Ｏutは、理想的には図において破線で示されるように階段状に変化するが、実際の電圧Ｏutの波形は、上記積分回路によって鈍る。

図１３の左欄は、第３パターンで電圧Ｖinが変化したときの電圧Ｏutの波形を示す図である。電圧Ｖinの下降から平坦に転じたとき、電圧（Ｖin−Ｖ_１）から（Ｖin＋Ｖ_２）までの不感帯が狭くなった状態で電圧（Ｖin−Ｖ_１）が平坦になる。電圧Ｏutは、電圧Ｖinの下降時において、最後にトランジスター２３２がオンからオフしたときの値に保持される。

図１３の右欄は、第４パターンで電圧Ｖinが変化したときの電圧Ｏutの波形を示す図である。電圧Ｖinの平坦から上昇に転じたとき、電圧（Ｖin−Ｖ_１）も当該電圧Ｖinにしたがって上昇する。このような電圧Ｖinの上昇に対し、平坦に保持されていた電圧Ｏutが上昇する電圧（Ｖin−Ｖ_１）よりも低くなる。これ以降の動作は第１パターンでの電圧Ｖinの上昇時の動作になる。

なお、ここでは、駆動回路１２０ａについて説明したが、駆動回路１２０ｂについても同様な構成・動作となる。

本実施形態における駆動回路１２０ａ、１２０ｂによれば、Ｄ級増幅方式と比較して、入力信号を変調する際に三角波形などを発振する回路や、復調のためのローパスフィルターが不要であるので、その分、回路構成の簡略化とともに、消費電力を抑えることができる。
また、入力信号の電圧が平坦の場合、トランジスター２３１、２３２がともにオフを維持するので、スイッチングにより電力が無駄に消費される、という問題も発生しない。
したがって、駆動回路１２０ａ、１２０ｂによれば、回路構成の簡略化とともに、さらなる低消費電力化を図ることができる。

図１４は、電圧（Ｏut−Ｖin)の変化に対してトランジスター２３１、２３２のオンする領域を示す図である。
この図の（ａ）に示されるように、駆動信号ＣＯＭ−Ａにおける電圧Ｏutが電圧Ｖinに追従する際に、電圧（Ｏut−Ｖin)が、−Ｖ_１よりも低くなれば、トランジスター２３１のみがオンし、電圧（Ｏut−Ｖin)がＶ_２以上になれば、トランジスター２３２のみがオンする。一方、電圧（Ｏut−Ｖin)が、−Ｖ_１以上であって、かつ、Ｖ_２未満であれば、トランジスター２３１、２３２がいずれもオフする。すなわち、駆動回路１２０ａでは、電圧Ｏutが変化しない領域、すなわち上述した不感帯が存在する。この不感帯は、電圧（Ｏut−Ｖin)が−Ｖ_１以上であって、かつ、Ｖ_２未満となる領域であり、換言すれば、電圧（Ｖin−Ｖ_１）から（Ｖin＋Ｖ_２）までの領域である。
この不感帯のため、本実施形態では、電圧Ｏutは電圧Ｖinに対して、マイナス方向では最大でＶ_１、プラス方向では最大でＶ_２の誤差が生じることになる。

電圧Ｖinの変化区間であれば、直ちに電圧（Ｏut−Ｖin)が、−Ｖ_１よりも低くなる、または、Ｖ_２以上となる。すなわち、変化区間であれば、電圧Ｖoutが直ちに電圧（Ｖin−Ｖ_１）よりも低くなる、または、電圧Ｖoutが電圧（Ｖin＋Ｖ_２）以上となる。このため、トランジスター２３１、２３２のいずれかがオンして、電圧Ｖoutが電圧Ｖinに追従するように制御されるので、上記誤差はあまり問題とならない。

ただし、電圧Ｖinが変化しない平坦区間において、電圧Ｖoutが電圧（Ｖin−Ｖ_１）以上電圧（Ｖin＋Ｖ_２）未満の不感帯に収束してしまうと、当該電圧Ｖoutが一定値に保持されるとともに、不感帯を規定する電圧（Ｖin−Ｖ_１）および電圧（Ｖin＋Ｖ_２）も変化しないので、上記誤差が時間的に継続してしまう。
そこで、本実施形態では、平坦区間になったときに、基準電源２１１が電圧Ｖ_１を、基準電源２１２が電圧Ｖ_２を、それぞれ電圧設定器２５０の指示にしたがって変化区間によりも（絶対値でみて）小さく変更している。
これにより、図１１に示されるように、平坦区間では不感帯が狭くなり、図１２および図１３に示されるように、上記誤差を小さくすることができる。したがって、本実施形態では、吐出波形の再現性を高めて、インクの吐出精度を向上させることができる。

ここで、電圧Ｖ_１、Ｖ_２をそれぞれ電圧Ｖinの平坦区間および変化区間で切り替えることなく、一定値とした構成では、図１６に示されるように、平坦区間において広い不感帯で電圧Ｖoutが一定値をとるので、上記誤差が大きくなってしまう。
なお、図１６は、比較例に係る駆動回路の動作を説明するための図である。

実施形態では、トランジスター２３１をＰチャネル型とし、トランジスター２３２をＮチャネル型としたが、トランジスター２３１、２３２をＰチャネル型またはＮチャネル型で揃えても良い。
また、トランジスター２３１、２３２についてはオンまたはオフするスイッチング素子として説明したが、本発明は、これに限られない。例えば、ゲート・ソース間の電圧に応じてドレイン電流（ソース・ドレイン間の抵抗）を変化させる構成としても良い。すなわち、信号Ｇt1（Ｇt2）によってトランジスター２３１（２３２）が制御される構成であれば良い。

実施形態では、電圧Ｖinを、基準電源２１１によって電圧Ｖ_１だけオフセットし、基準電源２１２によって電圧Ｖ_２だけオフセットしたが、電圧Ｖin（または、後述するように電圧Ｏut）を高低方向にオフセットした２つの電圧を得ることができれば良いので、当該オフセットのための構成については電源（電池）等の素子に限られない。例えば、次のように、ダイオードや抵抗などの素子を複数組み合わせても良い。

図１５は、電圧Ｖinを高低方向にそれぞれオフセットした電圧（Ｖin＋Ｖ_２）、（Ｖin−Ｖ_１）を得るための構成例（第１オフセット部および第２オフセット部の他の例）を示す図である。
この例では、電圧ＶinをダイオードＤ１の順方向電圧だけ高位側にオフセットした電圧から、電圧ＶinをダイオードＤ２の順方向電圧だけ低位側にオフセットした電圧までを、可変抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３によって分割することによって電圧（Ｖin−Ｖ_１）、（Ｖin＋Ｖ_２）が得ることができる。ここで、電圧設定器２５０が、可変抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を切り替えることによって、電圧Ｖ_１、Ｖ_２を間接的に設定する構成となる。

実施形態において、トランジスター２３１、２３２についてはオンまたはオフするスイッチング素子として説明したが、本発明は、これに限られない。例えば、ゲート・ソース間の電圧に応じてドレイン電流（ソース・ドレイン間の抵抗）を変化させる構成としても良い。すなわち、信号Ｇt1（Ｇt2）によってトランジスター２３１（２３２）が制御される構成であれば良い。

また、実施形態では、駆動回路１２０ａでいえば、比較器２２１は、電圧Ｏutが電圧（Ｖin−Ｖ_１）以上であるか、または、未満であるかを判別する構成であった。
すなわち、比較器２２１は、
Ｏut≧Ｖin−Ｖ_１、または、
Ｏut＜Ｖin−Ｖ_１、
を判別する構成であった。
ここで、上記不等式は、
Ｏut＋Ｖ_１≧Ｖin、または、
Ｏut＋Ｖ_１＜Ｖin、
に変形できるので、比較器２２１は、電圧（Ｏut＋Ｖ_１）が電圧Ｖin以上であるか、または、未満であるかを判別しても良い。
また、ここでの不等式は、例えば
Ｏut＋Ｖ_１／２≧Ｖin−Ｖ_１／２、または、
Ｏut＋Ｖ_１／２＜Ｖin−Ｖ_１／２、
にも変形できる。
このため、比較器２２１は、電圧（Ｏut＋Ｖ_１／２）が電圧（Ｖin−Ｖ_１／２）以上であるか、未満であるかを判別しても良い。
要は、比較器２２１は、入力信号である電圧Ｖinまたは出力の駆動信号である電圧Ｏutのうち、少なくとも一方をレベルシフトして、一方に対して他方を相対的に電圧Ｖ_１だけオフセットした電圧同士を比較する構成であれば良い。

同様に、比較器２２２は、
Ｏut≧Ｖin＋Ｖ_２、または、
Ｏut＜Ｖin＋Ｖ_２、
を判別する構成であった。
ここで、上記不等式は、
Ｏut−Ｖ_２≧Ｖin、または、
Ｏut−Ｖ_２＜Ｖin、
に変形できるので、比較器２２２は、電圧（Ｏut−Ｖ_２）が電圧Ｖin以上であるか、または、未満であるかを判別しても良い。
また、ここでの不等式は、例えば
Ｏut−Ｖ_２／２≧Ｖin＋Ｖ_２／２、または、
Ｏut−Ｖ_２／２＜Ｖin＋Ｖ_２／２、
にも変形できる。
このため、比較器２２２は、電圧（Ｏut−Ｖ_２／２）が電圧（Ｖin＋Ｖ_２／２）以上であるか、未満であるかを判別しても良い。
要は、比較器２２２は、入力信号である電圧Ｖinまたは出力の駆動信号である電圧Ｏutのうち、少なくとも一方をレベルシフトして、一方に対して他方を相対的に電圧Ｖ_２だけオフセットした電圧同士を比較する構成であれば良い。

実施形態において電圧設定器２５０は、基準電源２１１（２１２）に対して電圧Ｖ_１（Ｖ_２）を平坦区間では低くし、変化区間では高くして、２段階での切り替えを指示したが、３段階以上で切り替えを指示しても良い。例えば、電圧設定器２５０は、台形波形の傾きが小さくなるにつれて不感帯を狭くし、傾きゼロ（平坦区間）で不感帯を最小とするように、基準電源２１１（２１２）による電圧Ｖ_１（Ｖ_２）の設定を指示しても良い。また、電圧設定器２５０は、電圧Ｖ_１（Ｖ_２）を無段階に指示しても良い。

実施形態において電圧設定器２５０は、基準電源２１１、２１２に対して同時に電圧の切り替えを指示したが、台形波形の区間移行に応じてどちらか一方だけでも良い。
すなわち、駆動回路１２０ａにおいて、電圧Ｖinが上昇したときに、電圧Ｏutの上昇は、比較器２２１によるトランジスター２３１のオンオフで制御されるのみであり、比較器２２２によるトランジスター２３２のオンオフは関与しない。このため、電圧Ｖinが平坦区間から上昇の変化区間に移行する際に、電圧設定器２５０は、基準電源２１１に対して電圧Ｖ_１を小から大への切り替えを指示し、基準電源２１２に対して電圧Ｖ_２を小のまま切り替えを指示しない構成であっても良い。
反対に、電圧Ｖinが下降したときに、電圧Ｏutの下降は、比較器２２２によるトランジスター２３２のオンオフで制御されるのみであり、比較器２２１によるトランジスター２３１のオンオフは関与しない。このため、電圧Ｖinが平坦区間から下降の変化区間に移行する際に、電圧設定器２５０は、基準電源２１２に対して電圧Ｖ_１を小から大への切り替えを指示し、基準電源２１１に対して電圧Ｖ_１を小のまま切り替えを指示しない構成であっても良い。

実施形態において、駆動回路１２０ａ（１２０ｂ）では、ＤＡＣ１１３ａ（１１３ｂ）で変換された信号（源駆動信号）を、電圧増幅器１１５ａ（１１５ｂ）で電圧増幅して、信号Ａin（Ｂin）として入力する構成としたが、出力である駆動信号ＣＯＭ−Ａ（ＣＯＭ−Ｂ）を予め定められた縮小倍率で降圧して比較器２２１、２２２に帰還する一方、当該比較器２２１、２２２の出力をレベルシフトした信号に基づいて、出力電圧に応じた電源電圧間の直列に挿入された２つのトランジスターを制御すれば、源駆動信号と降圧した駆動信号とを直接比較することができるので、電圧増幅器を不要とすることができる。

実施形態では液体吐出装置を印刷装置として説明したが、液体を吐出して立体を造形する立体造形装置や、液体を吐出して布地を染める捺染装置などであっても良い。

また、実施形態では、駆動回路１２０ａ（１２０ｂ）の駆動対象としてインクを吐出する圧電素子Ｐztを例にとって説明したが、駆動回路１２０ａを印刷装置から切り離して考えてみたときに、駆動対象としては、圧電素子Ｐztに限られず、例えば超音波モーターや、タッチパネル、静電スピーカー、液晶パネルなどの容量性成分を有する負荷のすべてに適用可能である。

１…印刷装置（液体吐出装置）、３…ヘッドユニット、５０…駆動ＩＣ、１２０ａ、１２０ｂ…駆動回路、２１１、２１２…基準電源、２２１、２２２…比較器、２３１、２３２…トランジスター、２５０…電圧設定器、４４２…キャビティ、１００…メイン基板、５５０…配線、Ｐzt…圧電素子、Ｎ…ノズル。

Claims

駆動信号の印加により変位する圧電素子を含み、当該圧電素子の変位により液体を吐出する吐出部と、
第１比較部と第２比較部とを含み、入力信号と前記駆動信号とが入力され、第１制御信号と第２制御信号とを出力する比較ユニットと、
前記第１制御信号に基づいて制御される第１トランジスターと前記第２制御信号に基づいて制御される第２トランジスターとからなり、前記駆動信号を出力するトランジスター対と、
を備え、
前記第１比較部は、第１比較信号と第２比較信号とを比較して、前記第１制御信号を出力し、
前記第１比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の一方を第１電圧だけオフセットした信号であり、
前記第２比較部は、第３比較信号と第４比較信号とを比較して、前記第２制御信号を出力し、
前記第３比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の一方を第２電圧だけオフセットした信号であり、
前記第１電圧および第２電圧が可変である
ことを特徴とする液体吐出装置。
前記第２比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の他方を、ゼロを含む電圧でオフセットした信号であり、
前記第４比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の他方を、ゼロを含む電圧でオフセットした信号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
前記第１電圧は、前記駆動信号における第１区間と第２区間とで変化する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
前記第１区間における前記駆動信号の電圧変化量が、前記第２区間における前記駆動信号の電圧変化量よりも小さい場合、
前記第１区間における第１電圧は、前記第２区間における第１電圧よりも絶対値でみて小さい
ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
前記第１区間は、
前記駆動信号の電圧変化量がゼロの区間である
ことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
前記入力信号を前記第１電圧だけ低くする、または、前記駆動信号を前記第１電圧だけ高くする第１オフセット部と、
前記入力信号を前記第２電圧だけ高くする、または、前記駆動信号を前記第２電圧だけ低くする第２オフセット部と、
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出装置。
前記第１比較部は、
前記駆動信号の電圧が、前記入力信号の電圧から前記第１電圧を減じた電圧よりも低ければ、前記第１制御信号を、前記第１トランジスターをオンさせる信号とし、
前記第２比較部は、
前記駆動信号の電圧が、前記入力信号の電圧に前記第２電圧を加えた電圧以上であれば、前記第２制御信号を、前記第２トランジスターをオンさせる信号とする
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出装置。
駆動信号の印加により変位する圧電素子を含み、当該圧電素子の変位により液体を吐出する吐出部と、
第１比較部と第２比較部とを含み、入力信号と前記駆動信号とが入力され、第１制御信号と第２制御信号とを出力する比較ユニットと、
前記第１制御信号に基づいて制御される第１トランジスターと前記第２制御信号に基づいて制御される第２トランジスターとからなり、前記駆動信号を出力するトランジスター対と、
を備え、
前記第１比較部は、第１比較信号と第２比較信号とを比較して、前記第１制御信号を出力し、
前記第１比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の一方を第１電圧だけオフセットした信号であり、
前記第２比較部は、第３比較信号と第４比較信号とを比較して、前記第２制御信号を出力し、
前記第３比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の一方を第２電圧だけオフセットした信号であり、
前記第１電圧および第２電圧が可変であり、
前記第１比較信号は、前記入力信号よりも低位であり、
前記第３比較信号は、前記入力信号よりも高位である
ことを特徴とする液体吐出装置。
前記入力信号は、前記駆動信号の元となる源駆動信号を電圧増幅した信号である
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の液体吐出装置。
駆動信号により容量性負荷を駆動する駆動回路であって、
第１比較部と第２比較部とを含み、入力信号と前記駆動信号とが入力され、第１制御信号と第２制御信号とを出力する比較ユニットと、
前記第１制御信号に基づいて制御される第１トランジスターと前記第２制御信号に基づいて制御される第２トランジスターとからなり、前記駆動信号を出力するトランジスター対と、
を備え、
前記第１比較部は、第１比較信号と第２比較信号とを比較して、前記第１制御信号を出力し、
前記第１比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の一方を第１電圧だけオフセットした信号であり、
前記第２比較部は、第３比較信号と第４比較信号とを比較して、前記第２制御信号を出力し、
前記第３比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の一方を第２電圧だけオフセットした信号であり、
前記第１電圧および第２電圧が可変である
ことを特徴とする駆動回路。
駆動信号の印加により変位する圧電素子を含み、当該圧電素子の変位により液体を吐出する吐出部を含むヘッドユニットであって、
前記ヘッドユニットの吐出部は、
第１比較部と第２比較部とを含み、入力信号と前記駆動信号とが入力され、第１制御信号と第２制御信号とを出力する比較ユニットと、
前記第１制御信号に基づいて制御される第１トランジスターと前記第２制御信号に基づいて制御される第２トランジスターとからなり、前記駆動信号を出力するトランジスター対と、
を備え、
前記第１比較部は、第１比較信号と第２比較信号とを比較して、前記第１制御信号を出力し、
前記第１比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の一方を第１電圧だけオフセットした信号であり、
前記第２比較部は、第３比較信号と第４比較信号とを比較して、前記第２制御信号を出力し、
前記第３比較信号は、前記入力信号または前記駆動信号の一方を第２電圧だけオフセットした信号であり、
前記第１電圧および第２電圧が可変である
駆動回路によって駆動される
ことを特徴とするヘッドユニット。