JP2017087734A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出装置において消費電力を抑制しつつサテライトの発生を抑制することを目的とする。【解決手段】アクチュエーター素子に駆動信号を供給することによって液体を吐出させる液体吐出装置は、吐出する液体が極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下含むインクであり、アクチュエーター素子に供給される駆動信号の波形には、非矩形形状のパルスが含まれており、非矩形形状のパルスの立ち下がり部分には、リップルが形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出装置および液体の吐出方法に関する。

印刷ヘッドに設けられた複数のノズルから印刷媒体上にインクを吐出するインクジェットプリンターが知られている。このインクジェットプリンターでは、印刷ヘッドの各ノズルに対応して設けられたアクチュエーター素子が駆動回路から供給される駆動信号に従い駆動されることにより、インクがノズルから吐出される。

印刷ヘッドのアクチュエーター素子として、ピエゾ素子のような容量性素子が利用されるため、アクチュエーター素子の駆動には十分な電流の供給が必要となる。そのため、このようなインクジェットプリンターは、駆動信号の電流増幅をおこなうための電流増幅回路を備えている。この電流増幅回路として、増幅素子によって入力信号をそのまま増幅させるＡＢ級増幅回路のようなリニア増幅回路と、パルス幅変調やパルス密度変調を応用し、スイッチング回路で電流増幅をおこなうＤ級増幅回路のようなノンリニア増幅回路が知られている。一般的に、ノンリニア増幅回路は、リニア増幅回路と比較して消費電力が小さいという利点を有している。

特開２００９−１２３４５６号公報 特開２００９−１９０２８７号公報 特開２０１０−１１４７１１号公報

しかし、ノンリニア増幅回路を備えるプリンターについては、なお改善の余地があった。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、アクチュエーター素子に駆動信号を供給することによって液体を吐出させる液体吐出装置が提供される。この液体吐出装置が吐出する前記液体は、極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下含むインクであり、前記アクチュエーター素子に供給される前記駆動信号の波形には、非矩形形状のパルスが含まれており、前記非矩形形状のパルスの立ち下がり部分には、リップルが形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、液体吐出装置が吐出するインクは、粘性を高めるために極性溶媒が０．１重量％以上１０重量％以下含まれているため、駆動信号の波形にリップルが含まれていても、一回の吐出動作時に複数のインク滴が吐出したり、吐出後にインク滴が複数に分断することを抑制することができる。これにより、クジェットプリンターの故障の発生や、印刷画像の画質に劣化を抑制することができる。一方、駆動信号の波形にリップルが含まれているため、アクチュエーター素子には微小な加減速が生じることから、吐出動作としてキャビティー容積を縮小させた直後にアクチュエーター素子に作用する慣性を抑制することができる。これにより、吐出動作直後のアクチュエーター素子の行き過ぎ（オーバーシュート）によってインクの吐出量が想定よりも多くなることを抑制することができる。また、吐出動作に微小な揺らぎが含まれていると、プリンターごとのアクチュエーター素子の変形量の微少なばらつきや、キャビティーの容積に微少なばらつきを吸収することができる。すなわち、プリンターの製造誤差による吐出量のばらつきを抑制することができる。

（２）上記形態の液体吐出装置は、電力供給源となる補助電源回路と、前記補助電源回路から供給される電力を用いて、入力された原駆動信号を電流増幅させて前記駆動信号を生成する増幅回路と、を備え、前記増幅回路は、波形にリップルが形成されていない前記原駆動信号を電流増幅させて波形にリップルが形成された駆動信号を生成するように構成されていてもよい。この構成によれば、駆動信号の波形にリップルを形成することができる。

（３）上記形態の液体吐出装置において、前記増幅回路は、前記補助電源回路と前記アクチュエーター素子とにそれぞれ接続された複数の単位増幅回路を含んでおり、前記複数の単位増幅回路は、前記アクチュエーター素子に接続された側の電圧に応じて、前記複数の単位増幅回路のうちのいずれか１つまたは２つの単位増幅回路が、前記補助電源回路を電流の供給源として前記アクチュエーター素子に電流を供給するように構成されていてもよい。
この構成によれば、駆動信号の電流増幅をおこなうときに、アクチュエーター素子側の電圧に応じて、作動する単位増幅回路が切り替わるため、駆動信号の波形にリップルを形成することができる。また、アクチュエーター素子側の電圧に応じて、作動する単位増幅回路が切り替わるため、アクチュエーター素子の充放電時に損失するエネルギーを抑制することができる。これにより、液体吐出装置の消費電力を抑制することができる。

（４）上記形態の液体吐出装置において、前記増幅回路は、Ｄ級の増幅回路であってもよい。この構成によれば、液体吐出装置は、ノンリニア増幅回路によって駆動信号の電流増幅をおこなうため、駆動信号の波形にリップルを形成することができる。また、リニアな増幅回路を使用する液体吐出装置に比べて消費電力を抑制することができる。

（５）上記形態の液体吐出装置において、前記インクは、ヘキサンジオールを含んでいてもよい。この構成によれば、液体吐出装置のインクの吐出安定性をより高めることができる。

（６）上記形態の液体吐出装置において、前記インクは、少なくとも、着色剤と、光重合性樹脂と、光重合開始剤と、極性溶媒とを含んでおり、前記光重合性樹脂として、エマルジョン状態のオリゴマー粒子と、該オリゴマー粒子内に存在するモノマーとを含み、前記極性溶媒として、２−ピロリドン、Ｎ−アクリロイルモルホリン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのいずれか１種または２種以上を含んでいてもよい。この構成によれば、液体吐出装置の印字安定性をより高めることができる。

（７）本発明の他の一形態によれば、アクチュエーター素子に駆動信号を供給することによって液体を吐出させる液体の吐出方法が提案される。この液体の吐出方法において吐出される前記液体は、極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下含むインクであり、前記アクチュエーター素子に供給される前記駆動信号の波形には、非矩形形状のパルスが含まれており、前記非矩形形状のパルスの立ち下がり部分には、リップルが形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、吐出するインクは、粘性を高めるために極性溶媒が０．１重量％以上１０重量％以下含まれているため、駆動信号の波形にリップルが含まれていても、一回の吐出動作時に複数のインク滴が吐出したり、吐出後にインク滴が複数に分断することを抑制することができる。一方、駆動信号の波形にリップルが含まれているため、吐出動作直後のアクチュエーター素子の行き過ぎによる吐出量の増大を抑制することができる。また、プリンターの製造誤差による吐出量のばらつきを抑制することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路および駆動方法、液体吐出装置の制御方法、液体を吐出して印刷をおこなう印刷装置および印刷方法、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した記録媒体、等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としてのプリンターの概略構成を示すブロック図である。 ドライバーに供給される原駆動信号ＣＯＭの波形を例示した説明図である。 ドライバーから出力される駆動信号ａＣＯＭの波形を例示した説明図である。 本実施形態のプリンターに使用されるインクの成分を例示した説明図であるサンプルＳ１として示すインクは極性溶媒としての１，２−ヘキサンジオール２−ピロリドントリエチレングリコールモノブチルエーテルプロピレングリコールを含有している。 第１実施形態としてのドライバーの概略構成を例示した説明図である。 出力電圧Ｖｏｕｔとコンパレーターおよびレベルシフターの動作との関係を説明するための説明図である。 入力電圧Ｖｉｎおよび出力電圧Ｖｏｕｔと高位側トランジスターおよび低位側トランジスターの作動状態との関係を説明するための説明図である。 ノズルアクチュエーター素子の充放電時におけるドライバー内の電流の流れを説明するための説明図である。 ドライバーから出力される駆動信号ａＣＯＭの波形の詳細を説明するための説明図である。 第２実施例としてのドライバーの概略構成を例示した説明図である。 第２実施例のドライバーにおけるトランジスターの作動状態を説明するための説明図である。 第２実施例のドライバーにおけるノズルアクチュエーター素子の充放電時の電流の流れを説明するための説明図である。 第３実施例のドライバーにおけるトランジスターの作動状態との関係を説明するための説明図である。 第４実施例としてのドライバーの概略構成を例示した説明図である。 変形例における原駆動信号ＣＯＭを例示した説明図である。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としてのプリンター１の概略構成を示すブロック図である。プリンター１は、液体を吐出する液体吐出装置の１種であるインクジェットラインプリンターである。プリンター１は、インクを吐出することによって印刷媒体上にインクドットを形成し、これにより、印刷データに応じた文字、図形、画像等を記録する。プリンター１は、制御ユニット１０と、印刷ヘッド２０とを備えている。制御ユニット１０は、ホストコンピューターから供給された印刷データに基づいて画像の印刷のための演算処理を実行する。印刷ヘッド２０は、インク容器から供給された１色または複数色のインクを吐出する複数のノズルを備えている。制御ユニット１０と印刷ヘッド２０は、フラットケーブル１９０を介して電気的に接続されている。

制御ユニット１０は、メイン制御部１２０と、ＩＦ（InterFace）１４０と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１６０と、主電源回路１８０とを備えている。メイン制御部１２０は、ホストコンピューターから印刷データを取得すると、所定の処理を実行して、印刷ヘッド２０のいずれのノズルからインクを吐出するか、あるいは、どの程度の量のインクを吐出するかを規定するノズル選択データ（駆動信号選択データ）を生成する。メイン制御部１２０は、印刷データや駆動信号選択データなどに基づいて、ＩＦ１４０やＤＡＣ１６０に対して制御信号を出力する。ＩＦ１４０に供給された制御信号はＩＦ２１０を介してヘッド制御部２２０に供給される。ＤＡＣ１６０には、制御信号としてデジタルの制御データｄＣＯＭが供給される。ＤＡＣ１６０は、制御データｄＣＯＭをアナログの原駆動信号ＣＯＭに変換して印刷ヘッド２０に出力する。主電源回路１８０は、制御ユニット１０の各部に電源電圧を供給する。また、主電源回路１８０は、印刷ヘッド２０に電源電圧Ｖ_O、Ｇを供給する。なお、Ｇは接地電位であり、ここでは、電圧ゼロの基準としている。電圧Ｖ_Oは、グランドＧに対して高位側となっている。

印刷ヘッド２０は、ドライバー３０と、ノズルアクチュエーター素子４０と、補助電源回路５０と、ＩＦ２１０と、ヘッド制御部２２０と、選択部２３０と、を備えている。ノズルアクチュエーター素子４０は、複数のノズルに対応して複数設けられている。ドライバー３０は、各ノズルアクチュエーター素子４０にそれぞれ対応して複数設けられている。ノズルアクチュエーター素子４０は、ノズルからインクを吐出させるための駆動素子であり、圧電素子（ピエゾ素子）などの容量性素子によって構成されている。ノズルアクチュエーター素子４０は、印刷ヘッド２０が備える複数のノズルにそれぞれ対応して複数設けられ、それぞれ、一端がドライバー３０の出力端子に接続され、他端がグランドＧに接地されている。ノズルアクチュエーター素子４０は、キャビティー（インク室）に設けられ、駆動信号ａＣＯＭで駆動されると、キャビティーの容積を変化させることによってインクを吐出させる。

ドライバー３０は、ＤＡＣ１６０から選択部２３０を介して取得した原駆動信号ＣＯＭに従って、ノズルアクチュエーター素子４０を駆動させる。具体的には、ドライバー３０は、ノンリニア増幅回路を含んで構成され、原駆動信号ＣＯＭに対してノンリニアな電流増幅をおこなった駆動信号ａＣＯＭをノズルアクチュエーター素子４０に供給する。ここで「ノンリニアな電流増幅」とは、原駆動信号ＣＯＭの波形には存在しない微小な揺らぎが駆動信号ａＣＯＭに含まれる増幅をいう。ドライバー３０は、補助電源回路５０から供給される電源電圧を使用して電源増幅をおこなう。ドライバー３０の詳細構成については後述する。

選択部２３０は、複数のドライバー３０のそれぞれに対応した複数のアナログスイッチ２３２を有している。各アナログスイッチ２３２の一端は、ＤＡＣ１６０の出力端子に接続され、他端は、対応するドライバー３０の入力端子に接続されている。各アナログスイッチ２３２は、ヘッド制御部２２０から出力される制御信号に応じてオン／オフが切り替えられる。すなわち、選択部２３０は、ヘッド制御部２２０による制御に従って、ＤＡＣ１６０から供給される原駆動信号ＣＯＭを複数のドライバー３０から選択された１つ以上のドライバー３０に供給する。ヘッド制御部２２０は、ＩＦ２１０を介してメイン制御部１２０から制御信号を取得し、取得した制御信号に従って、選択部２３０を制御する。

補助電源回路５０は、主電源回路１８０から供給される電源電圧Ｖ_Oをチャージポンプ回路によって昇圧するとともに、昇圧された電圧を分圧する。分圧した電圧としては。昇圧後の電圧Ｖ_Hの１／６倍電圧、２／６倍電圧、３／６倍電圧、４／６倍電圧、５／６倍電圧が生成される。補助電源回路５０は、分圧により生成した電圧と、昇圧後電圧Ｖ_Hとを各ドライバー３０に供給する。

図２は、ドライバー３０に供給される原駆動信号ＣＯＭの波形を例示した説明図である。原駆動信号ＣＯＭは、複数の非矩形形状の原駆動パルスＰＣＯＭ（ここでは、４つの原駆動パルスＰＣＯＭ１、ＰＣＯＭ２、ＰＣＯＭ３およびＰＣＯＭ４）が時系列的に連続した波形を有している。４つの原駆動パルスＰＣＯＭ１〜４のぞれぞれは、ノズルアクチュエーター素子４０を駆動するための信号の最小単位となる単位駆動信号であり、４つの原駆動パルスＰＣＯＭを含む区間が１つの画素（印刷画素）に対応している。なお、原駆動信号ＣＯＭは、４つの原駆動パルスＰＣＯＭ１〜４のうちの１つ以上を含んでいれば、すべての原駆動パルスＰＣＯＭを含んでいなくてもよい。なお、本実施形態の原駆動信号ＣＯＭには、微振動と呼ばれる原駆動パルスＰＣＯＭ１が含まれている。原駆動パルスＰＣＯＭ１は、インクを引き込むのみで押し出さない場合、例えば、ノズルの増粘を抑制する場合に用いられる。

図３は、ドライバー３０から出力される駆動信号ａＣＯＭの波形を例示した説明図である。駆動信号ａＣＯＭは、複数の非矩形形状の駆動パルスＰａＣＯＭ１〜４が時系列的に連続した波形を有しており、各駆動パルスＰａＣＯＭ１〜４が図３の原駆動パルスＰＣＯＭ１〜４にそれぞれ対応している。駆動信号ａＣＯＭの波形には、この駆動パルスＰａＣＯＭによって、複数の立ち上がり部分ＲＥと、複数の立ち下がり部分ＦＥとが形成されている。駆動信号ａＣＯＭの立ち上がり部分ＲＥがノズルアクチュエーター素子４０に供給されると、ノズルアクチュエーター素子４０は、ノズルのキャビティーの容積を拡大させ、流路からキャビティーにインクを引き込む。駆動信号ａＣＯＭの立ち下がり部分ＦＥがノズルアクチュエーター素子４０に供給されると、ノズルアクチュエーター素子４０はキャビティーの容積を縮小させ、キャビティーからインクを押し出す。

駆動信号ａＣＯＭの波形には、複数のリップルＰｒが形成されている。リップルＰｒとは、原駆動信号ＣＯＭの波形には存在せず、駆動信号ａＣＯＭの波形に含まれる微小な段状部である。リップルＰｒは、ノンリニア増幅回路（ここでは、ドライバー３０）の特性に起因して生じる。駆動信号ａＣＯＭの波形の立ち下がり部分ＦＥにリップルＰｒが含まれていると、ノズルアクチュエーター素子４０によるキャビティー容積の縮小動作（吐出動作）に微小な揺らぎが生じる。そのため、一回の吐出動作において、複数のインク滴が吐出したり、吐出後に複数のインク滴に分断しやすくなる。複数に分断されたインク滴は、重量が軽いためインクミストとなって、プリンター１を構成する様々な機構部に付着しやすく、プリンター１の故障の原因になるおそれがある。また、インク滴が想定された着弾位置に着弾しないことによって印刷画像の画質に劣化が生じるおそれがある。

一方で、駆動信号ａＣＯＭの波形にリップルＰｒが含まれていることによる利点が本願発明者らによって見出された。具体的には、リップルＰｒによって吐出動作に微小な揺らぎが含まれていると、ノズルアクチュエーター素子４０には微小な加減速が生じることから、キャビティー容積を縮小させた直後にノズルアクチュエーター素子４０に作用する慣性を抑制することができる。すなわち、リップルＰｒの無い図２のような駆動信号ａＣＯＭがノズルアクチュエーター素子４０に供給されると、ノズルアクチュエーター素子４０の行き過ぎ（オーバーシュート）によって、インクの吐出量が想定よりも多くなる可能性がある。一方、駆動信号ａＣＯＭにリップルＰｒが含まれていれば、キャビティー容積を縮小させた直後にノズルアクチュエーター素子４０に作用する慣性が抑制されるため、オーバーシュートによるインクの吐出量の増大を抑制することができるという利点がある。また、リップルＰｒによって吐出動作に微小な揺らぎが含まれていると、プリンター１ごとに駆動信号ａＣＯＭに対するノズルアクチュエーター素子４０の変形量や、キャビティーの容積に微少なばらつきがあっても、これらのばらつきを吸収することができる。すなわち、駆動信号ａＣＯＭにリップルＰｒが含まれていれば、プリンター１の製造誤差による吐出量のばらつきを抑制できるという利点がある。

本願発明者らは、上述したリップルＰｒによる利点を活用するために駆動信号ａＣＯＭの波形にリップルＰｒを含めつつ、リップルＰｒによってインク滴が分断するという問題を解決する方法として、インクの粘度を上げることが有効であることを見出した。具体的には、プリンター１に使用するインクは、粘度を上げるために極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下含有していることが好ましく、１重量％以上７重量％以下含有していることがより好ましいことが見出された。一般的に、インクの粘度が高いとインク滴に長い尾引が生じ、この尾引がインクの飛翔中に複数のインク滴に分離するため、画質の劣化が生じやすくなる。ここで「尾引」とは、吐出されたインク滴（主滴）の進行方向後方側に形成される糸状のインクの筋である。しかし、本実施形態のドライバー３０は、ＡＢ級増幅回路のようなリニア増幅ではなく、ノンリニア増幅をおこなうため、駆動信号の波形にリップルが含まれる。そのため、粘度の高くないインクを本実施形態のプリンター１に使用すると、インク滴の分離が発生して画質の低下が生じる。よって、本実施形態のプリンター１では、極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下、好ましくは、１重量％以上７重量％以下含有するインクを用いることで、飛翔中のインク滴の分離の発生を抑制することができる。また、本実施形態のドライバー３０のようなノンリニア増幅をおこなう増幅回路を使用することで、プリンターの消費電力を抑制することができる。

なお、インクに含まれる極性溶媒としては、特に限定されないが、１，２−ヘキサンジオール、トリエチレングリコール、モノブチルエーテル、グリセリン、プロピレングリコール、２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、イソオキサゾール、イソチアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、２Ｈ−ピラン、４Ｈ−ピラン、ε−カプロラクタム、ジメチルスルホキシド、スルホラン、モルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ−アクリロイルモルホリン、および、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンを例示することができる。これらの中でも吐出安定性を向上させるために、１，２−ヘキサンジオールを含有させることが好ましい。

インクの好ましい成分構成の他の一例を示す。インクは、少なくとも、着色剤と、光重合性樹脂と、光重合開始剤と、極性溶媒とを含有することが好ましい。インクに含まれる光重合性樹脂は、エマルジョン状態のオリゴマー粒子と、このオリゴマー粒子内に存在するモノマーとで構成されていることが好ましい。インクに含まれる極性溶媒として、２−ピロリドン、Ｎ−アクリロイルモルホリン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのいずれか１種または２種以上を含んでいることが好ましく、２−ピロリドン、Ｎ−アクリロイルモルホリンを含有することがさらに好ましい。このインクによれば、光重合性樹脂が、エマルジョン状態のオリゴマー粒子と、このオリゴマー粒子内に存在するモノマーとで構成されているため、光重合性樹脂がインク中に均一に分散された状態で長時間保存される。また、２−ピロリドン、Ｎ−アクリロイルモルホリン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのいずれか１種または２種以上からなる極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下の割合で含有しているため、印字安定性の向上を図ることができる。また、極性溶媒として２−ピロリドン、Ｎ−アクリロイルモルホリンを含有している場合には、光照射後に得られるインク被膜強度を高めることができる。

図４は、本実施形態のプリンター１に使用されるインクの成分を例示した説明図である。サンプルＳ１として示すインクは、極性溶媒としての１，２−ヘキサンジオール、２−ピロリドン、トリエチレングリコール、モノブチルエーテル、プロピレングリコールを含有している。サンプルＳ２、Ｓ３として示すインクは、極性溶媒として、サンプルＳ１に含有されている成分に加えてグリセリンを含有している。サンプルＳ１〜Ｓ３として示すインクは、極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下含有している。これらのサンプルＳ１〜Ｓ３をプリンター１に使用すると、インク滴の分離の発生をより抑制することができる。

なお、インクの粘度は、駆動信号ａＣＯＭの波形に含まれるリップルＰｒの大きさに応じて設定することが好ましい。すなわち、リップルＰｒが大きいほど、一回の吐出動作において吐出されたインク滴が複数に分断しやすいため、インクの粘性をより高めることによってインク滴の分断を抑制することができる。一方、インクの粘性に対してリップルＰｒが小さい場合には、吐出されたインク滴の尾引によってインク滴が複数に分断しやすくなるため、インクの粘性を低下させることによって、インク滴の分断を抑制することができる。ドライバー３０において、駆動信号ａＣＯＭの波形に含まれるリップルＰｒの大きさを調整可能であれば、インクの粘性に合わせてリップルＰｒの大きさを設定することが好ましい。

以上説明したプリンター１によれば、ドライバー３０にノンリニア増幅回路が含まれているため、リニア増幅回路を含んだプリンターよりも消費電力を抑制することができる。一方、プリンター１によれば、インクに極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下含有しているため、駆動信号の波形にリップルが含まれていても吐出時におけるインク滴の分離の発生を抑制することができる。また、尾引によるインク滴の分離の発生も抑制することができる。さらに、プリンター１によれば、駆動信号の波形にリップルが含まれているため、吐出動作直後のノズルアクチュエーター素子４０の行き過ぎによるインクの吐出量の増大を抑制することができる。また、製造誤差による吐出量のばらつきを抑制することができる。

Ｂ．ドライバー３０の第１実施例：
図５は、第１実施例としてのドライバーの概略構成を例示した説明図である。ドライバー３０は、入力される原駆動信号ＣＯＭの電圧（入力電圧）Ｖｉｎに応じて、ノズルアクチュエーター素子４０に出力する駆動信号ａＣＯＭの電圧（出力電圧）Ｖｏｕｔが変化するように構成されている。出力電圧Ｖｏｕｔは、ノズルアクチュエーター素子４０に保持（蓄積）された電荷量に比例する。よって、ドライバー３０は、入力電圧Ｖｉｎに応じてノズルアクチュエーター素子４０の変位量を変化させる。ドライバー３０は、オペアンプ３２と、複数の単位増幅回路３４と、複数のコンパレーター３８と、を備えている。本実施形態のドライバー３０は、６つの単位増幅回路３４（第１の単位増幅回路３４ａ、第２の単位増幅回路３４ｂ、第３の単位増幅回路３４ｃ、第４の単位増幅回路３４ｄ、第５の単位増幅回路３４ｅ、第６の単位増幅回路３４ｆ）と、５つのコンパレーター３８（第１のコンパレーター３８ａ、第２のコンパレーター３８ｂ、第３のコンパレーター３８ｃ、第４のコンパレーター３８ｄ、第５のコンパレーター３８ｅ）を備えている。

ドライバー３０には、電源配線５１１ａ〜５１１ｇを介して、電圧ゼロを含む７種類の電圧（グランドＧ、Ｖ_H／６、２Ｖ_H／６、３Ｖ_H／６、４Ｖ_H／６、５Ｖ_H／６、Ｖ_H）が供給されている。このうち、電圧ゼロと電圧Ｖ_Hとを除く５種類の電圧は、それぞれ電源配線５１１ｂ〜５１１ｆを介して補助電源回路５０から供給される。以下の説明では、６つの単位増幅回路３４ａ〜３４ｆは、この７種類の電圧の隣接する２つの電圧の間の区間（６区間）とそれぞれ１対１で対応するものとして説明する。具体的には、以下のように対応する。
第１の単位増幅回路３４ａ：ゼロ〜Ｖ_H／６
第２の単位増幅回路３４ｂ：Ｖ_H／６〜２Ｖ_H／６
第３の単位増幅回路３４ｃ：２Ｖ_H／６〜３Ｖ_H／６
第４の単位増幅回路３４ｄ：３Ｖ_H／６〜４Ｖ_H／６
第５の単位増幅回路３４ｅ：４Ｖ_H／６〜５Ｖ_H／６
第６の単位増幅回路３４ｆ：５Ｖ_H／６〜Ｖ_H
ドライバー３０は、６つの単位増幅回路３４ａ〜３４ｆのうち、出力電圧Ｖｏｕｔが上記区間内に含まれる単位増幅回路３４のみ機能するように構成されている。各単位増幅回路３４ａ〜３４ｆにおいて、対応する電圧の区間を「対応区間」と呼び、対応区間の下限値を「低位側電圧」と呼び、対応区間の上限値を「高位側電圧」と呼ぶ。

オペアンプ３２は、入力端子が選択部２３０に接続され、出力端子が入力配線５２１を介して各単位増幅回路３４ａ〜３４ｆに接続されている。オペアンプ３２は、予め設定された電圧増幅率に応じて入力端子から供給される入力電圧Ｖｉｎを増幅させて各単位増幅回路３４ａ〜３４ｆに供給する。ここでは、オペアンプ３２の電圧増幅率を「１」とし、入力電圧Ｖｉｎがそのまま各単位増幅回路３４ａ〜３４ｆに供給されるものとして説明する。単位増幅回路３４は、補助電源回路５０を電流の供給源としてノズルアクチュエーター素子４０に電流を供給する電流増幅回路であり、レベルシフター３６と、２つのトランジスター（高位側トランジスター３４１、低位側トランジスター３４２）と、２つのダイオード３５１、３５２とを含んで構成されている。

高位側トランジスター３４１は、Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であり、低位側トランジスター３４２は、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴである。２つのトランジスター３４１、３４２の各ドレイン端子は、出力配線５２２を介してノズルアクチュエーター素子４０に接続されている。２つのトランジスター３４１、３４２の各ゲート端子は、レベルシフター３６の出力端子に接続されている。高位側トランジスター３４１のソース端子は、電源配線５１１ａ〜５１１ｅのうち、自身が含まれる単位増幅回路３４の高位側電圧が供給される電源配線５１１に接続されている。低位側トランジスター３４２のソース端子は、電源配線５１１ａ〜５１１ｅのうち、自身が含まれる単位増幅回路３４の低位側電圧が供給される電源配線５１１に接続されている。例えば、第４の単位増幅回路３４ｄ（低位側電圧：３Ｖ_H／６、高位側電圧：４Ｖ_H／６）の高位側トランジスター３４１のソース端子は、４Ｖ_H／６が供給される電源配線５１１ｅに接続されている。また、第４の単位増幅回路３４ｄの低位側トランジスター３４２のソース端子は、３Ｖ_H／６が供給される電源配線５１１ｄに接続されている。以下の説明では、第Ｎの単位増幅回路３４_Mに含まれる高位側トランジスターを「第Ｎの高位側トランジスター３４１_M」とも呼び、第Ｎの単位増幅回路３４_Mに含まれる低位側トランジスター３４２を「第Ｎの低位側トランジスター３４２_M」をとも呼ぶ（Ｎ＝１〜６、_M＝ａ〜ｆ）。

レベルシフター３６は、イネーブル(enable)状態とディスエーブル(disable)状態とのいずれかの状態をとり、イネーブル(enable)状態のときに、入力された入力電圧Ｖｉｎをシフトさせた電圧を２つのトランジスター３４１、３４２に供給する。レベルシフター３６は、図５において丸印が付された負の制御端に供給される信号がＬレベルであって、かつ、正の制御端に供給される信号がＨレベルである時に、イネーブル状態となり、それ以外ときは、ディスエーブル状態となる。イネーブル状態のレベルシフター３６は、入力された入力電圧Ｖｉｎをプラス方向に所定値αだけシフト（Ｖｉｎ＋α）させて高位側トランジスター３４１のゲート端子に供給し、入力電圧Ｖｉｎをマイナス方向に所定値αだけシフト（Ｖｉｎ−α）させて低位側トランジスター３４２のゲート端子に供給する。一方、ディスエーブル状態のレベルシフター３６は、入力された入力電圧Ｖｉｎに関わらず、電圧Ｖ_Hを高位側トランジスター３４１のゲート端子に供給し、ゼロ電圧を低位側トランジスター３４２のゲート端子に供給する。なお、所定値αは、ドレイン端子に電流が流れ始めるソースゲート間の電圧（例えば、０．６Ｖ）を採用することができる。以下の説明では、第Ｎの単位増幅回路３４_Mに含まれるレベルシフターを「第Ｎのレベルシフター３６_M」とも呼ぶ（Ｎ＝１〜６、_M＝ａ〜ｆ）。

ダイオード３５１は、アノードが高位側トランジスター３４１のドレイン端子に接続され、カソードがノズルアクチュエーター素子４０に接続されており、電流がノズルアクチュエーター素子４０から高位側トランジスター３４１のドレイン端子に流れることを防止する。ダイオード３５２は、アノードがノズルアクチュエーター素子４０に接続され、カソードが低位側トランジスター３４２のドレイン端子に接続されており、電流が低位側トランジスター３４２のドレイン端子からノズルアクチュエーター素子４０に流れることを防止する。

コンパレーター３８ａ〜３８ｅは、２つの入力端子と１つの出力端子とを備えており、入力端子の一方は、出力配線５２２に接続され、入力端子の他方は、補助電源回路５０から延びる電源配線５１１ｂ〜５１１ｆのいずれかに接続されている。コンパレーター３８ａ〜３８ｅの入力端子の他方が接続される電源配線と、電源配線から供給される電圧は以下のようになる。
第１のコンパレーター３８ａ：電源配線５１１ｂ：Ｖ_H／６
第２のコンパレーター３８ｂ：電源配線５１１ｃ：２Ｖ_H／６
第３のコンパレーター３８ｃ：電源配線５１１ｄ：３Ｖ_H／６
第４のコンパレーター３８ｄ：電源配線５１１ｅ：４Ｖ_H／６
第５のコンパレーター３８ｅ：電源配線５１１ｆ：５Ｖ_H／６
各コンパレーター３８ａ〜３８ｅにおいて、補助電源回路５０から電源配線５１１を介して供給される電圧を「対応電源電圧」とも呼ぶ。コンパレーター３８は、出力配線５２２の電圧（出力電圧Ｖｏｕｔ）と、補助電源回路５０から供給される電圧（対応電源電圧）とを比較し、出力電圧Ｖｏｕｔが対応電源電圧以上であればＨレベルを出力し、出力電圧Ｖｏｕｔが対応電源電圧未満であればＬレベルを出力する。各コンパレーター３８ａ〜３８ｅの出力端子は、自身の対応電源電圧を低位側電圧とする単位増幅回路３４のレベルシフター３６の正の制御端と、自身の対応電源電圧を高位側電圧とする単位増幅回路３４のレベルシフター３６の負の制御端にそれぞれ接続されている。例えば、第４のコンパレーター３８ｄ（対応電源電圧：４Ｖ_H／６）の出力端子は、第５の単位増幅回路３４ｅ（低位側電圧：４Ｖ_H／６）の第５のレベルシフター３６ｅの正の制御端と、第４の単位増幅回路３４ｄ（高位側電圧：４Ｖ_H／６）の第４のレベルシフター３６ｄの負の制御端にそれぞれ接続されている。

電源配線５１１ｂ〜５１１ｇには、それぞれ、互いに異なるコンデンサーＣ（コンデンサーＣ１〜Ｃ６）の一方の端部が接続されている。電源配線５１１ｂ〜５１１ｇは、コンデンサーＣ１〜Ｃ６を介してグランドＧに接続されている。

図６は、出力電圧Ｖｏｕｔとコンパレーターおよびレベルシフターの動作との関係を説明するための説明図である。図６には、出力電圧Ｖｏｕｔの範囲、各コンパレーター３８ａ〜３８ｅの出力信号のレベル（Ｈ：Ｈレベル、Ｌ：Ｌレベル）、および、各レベルシフター３６ａ〜３６ｆの状態（Ｅ：イネーブル状態、Ｄ：ディスエーブル状態）が示されている。図６からわかるように、ドライバー３０は、出力電圧Ｖｏｕｔに応じて、６つのレベルシフター３６ａ〜３６ｆのうちのいずれか１つのレベルシフター３６のみがイネーブル状態となるように構成されている。

図７は、入力電圧Ｖｉｎおよび出力電圧Ｖｏｕｔと高位側トランジスターおよび低位側トランジスターの作動状態との関係を説明するための説明図である。図７の横軸は入力電圧Ｖｉｎを示し、縦軸は出力電圧Ｖｏｕｔを示している。図７（ａ）および図７（ｂ）に示す複数のハッチは、各トランジスター（高位側トランジスター３４１ａ〜ｆおよび低位側トランジスター３４２ａ〜ｆ）の作動する領域（作動領域）を示している。図７中の「ＨＴｒＮ（Ｎ＝１〜６）」は、第Ｎの高位側トランジスター３４１を示し、「ＬＴｒＮ（Ｎ＝１〜６）」は、第Ｎの低位側トランジスター３４２を示している。図７（ａ）からわかるように、ドライバー３０は、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い状態のときに高位側トランジスター３４１ａ〜ｆが作動し、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも低いときに低位側トランジスター３４２ａ〜ｆが作動する。

図７（ｂ）は、図７（ａ）の破線丸印で示した部分の周辺を拡大した図である。図７（ｂ）に示すように、高位側トランジスター３４１の作動領域と低位側トランジスター３４２の作動領域との間には、電圧ギャップＧＰが設定されている。電圧ギャップＧＰとは、同一の出力電圧Ｖｏｕｔ下における高位側トランジスター３４１の作動領域と低位側トランジスター３４２の作業領域との入力電圧Ｖｉｎの差である。電圧ギャップＧＰは、レベルシフター３６のシフト量に比例し、ＧＰ＝２αとなる。この電圧ギャップＧＰによって、１つの単位増幅回路３４内において、高位側トランジスター３４１から低位側トランジスター３４２に貫通電流が流れることを防止することができる。

図８は、ノズルアクチュエーター素子の充放電時におけるドライバー内の電流の流れを説明するための説明図である。図８（ａ）は、充電時における電流の流れを説明するための説明図である。ここでは、一例として、出力電圧Ｖｏｕｔが２Ｖ_H／６〜３Ｖ_H／６の範囲であり、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも大きいときの電流の流れを説明する。出力電圧Ｖｏｕｔが２Ｖ_H／６〜３Ｖ_H／６の範囲であるため、ドライバー３０の６つのレベルシフター３６ａ〜３６ｆのうち、第３のレベルシフター３６ｃのみがイネーブル状態となる。そのため、６つの単位増幅回路３４ａ〜３４ｆのうちの第３の単位増幅回路３４ｃのみが機能する。また、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも大きいため、第３の単位増幅回路３４ｃに含まれる２つのトランジスター３４１ｃ、３４２ｃのうちの第３の高位側トランジスター３４１ｃのみが機能し、ソースゲート間の電圧に応じた電流を流す。これにより、補助電源回路５０やコンデンサーＣ３から供給される電流は、図８（ａ）の矢印で示すように、電源配線５１１ｄ、第３の高位側トランジスター３４１ｃ、出力配線５２２を経由して、ノズルアクチュエーター素子４０に充電される。

図８（ｂ）は、放電時における電流の流れを説明するための説明図である。ここでは、出力電圧Ｖｏｕｔが２Ｖ_H／６〜３Ｖ_H／６の範囲であり、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも小さいときの電流の流れを説明する。このとき、第３の単位増幅回路３４ｃに含まれる２つのトランジスター３４１ｃ、３４２ｃのうちの第３の低位側トランジスター３４２ｃのみが機能し、ソースゲート間の電圧に応じた電流を流す。これにより、ノズルアクチュエーター素子４０から放電された電流は、図８（ｂ）の矢印で示すように、出力配線５２２、第３の低位側トランジスター３４２ｃ、電源配線５１１ｃを経由して、コンデンサーＣ２に充電される。コンデンサーＣ２に充電されたエネルギーは、第２の単位増幅回路３４ｂを経由してノズルアクチュエーター素子４０に充電をおこなうときに利用される。そのため、ノズルアクチュエーター素子４０の充放電時に生じるエネルギーのロスの低減を図ることができる。

図９は、ドライバーから出力される駆動信号ａＣＯＭの波形の詳細を説明するための説明図である。図９では、駆動信号ａＣＯＭの波形を実線で示し、原駆動信号ＣＯＭの波形を破線で示している。本実施形態のドライバー３０から出力される駆動信号ａＣＯＭの波形には、複数のリップルＰｒが形成されている。このリップルＰｒの少なくとも一部は、出力電圧Ｖｏｕｔが、Ｖ_H／６、２Ｖ_H／６、３Ｖ_H／６、４Ｖ_H／６、および、５Ｖ_H／６付近のときに形成される。すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇や下降によって、作動する単位増幅回路３４が他の単位増幅回路３４に切り替わるときにリップルＰｒが形成される。例えば、図９では、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇によって３Ｖ_H／６に達すると、作動する単位増幅回路３４が第３の単位増幅回路３４ｃから第４の単位増幅回路３４ｄに切り替わる。第３の単位増幅回路３４ｃは、出力電圧Ｖｏｕｔが３Ｖ_H／６に近づくと出力電圧Ｖｏｕｔの上昇速度が低下する。これにより、駆動信号ａＣＯＭの波形の立ち上がり部分ＲＥの勾配が３Ｖ_H／６付近で低下する。その後、第４の単位増幅回路３４ｄに切り替わり、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇速度が回復して立ち上がり部分ＲＥの勾配も回復するため、３Ｖ_H／６付近において波形に微小な段差部、すなわちリップルＰｒが形成される。駆動信号ａＣＯＭの波形の立ち下がり部分ＦＥについても同様の理由により３Ｖ_H／６付近においてリップルＰｒが形成される。なお、駆動信号ａＣＯＭの波形には、立ち上がり部分ＲＥと平坦部との境界付近や、平坦部と立ち下がり部分ＦＥとの境界付近において、原駆動信号ＣＯＭよりも波形が湾曲して湾曲部Ｐｃが形成されている。この湾曲部Ｐｃは、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔが、高位側トランジスター３４１の作動領域と低位側トランジスター３４２の作動領域との間の電圧ギャップＧＰ（図７）付近に位置していることに起因する。この湾曲部Ｐｃにおいても波形に微小な揺らぎが生じているため、湾曲部ＰｃもリップルＰｒの一態様とみなすことができる。

以上説明した、第１実施例のドライバー３０によれば、駆動信号ａＣＯＭの生成時に、出力電圧Ｖｏｕｔに応じて作動する単位増幅回路３４が切り替わるため、駆動信号ａＣＯＭの波形にリップルＰｒを形成することができる。また、ドライバー３０によれば、出力電圧Ｖｏｕｔに応じて作動する単位増幅回路３４が切り替わるため、ノズルアクチュエーター素子４０の充電時および放電時に生じるエネルギーの損失を低減させることができる。この理由を以下で説明する。

ノズルアクチュエーター素子４０の充電時および放電時に損失するエネルギーＰは下記の式（１）で表される。
Ｐ＝（Ｃ・Ｅ²）／２ ・・・（１）
式（１）において、Ｃはノズルアクチュエーター素子４０の容量であり、Ｅはノズルアクチュエーター素子４０に供給される電圧の電圧振幅である。例えば、ドライバー３０のように複数の単位増幅回路を用いず、単一の増幅回路のみによって出力電圧Ｖｏｕｔを０からＶ_Hにする場合、損失するエネルギーＰは、Ｐ＝（Ｃ・Ｖ_H ²）／２となる（Ｅ＝Ｖ_H−０）。一方、ドライバー３０では、出力電圧Ｖｏｕｔを０からＶ_Hにする場合、６つの単位増幅回路３４が順次機能する。そのため、各単位増幅回路３４において損失するエネルギーＰｉは、Ｐｉ＝（Ｃ・（Ｖ_H／６）²）／２となる（Ｅ＝１／６Ｖ_H−０）。よって、損失するエネルギーの合計Ｐは、Ｐ＝６（Ｃ・（Ｖ_H／６）²）／２＝（Ｃ・Ｖ_H ²）／１２となる。このことから、ドライバー３０は、単一の増幅回路と比較すると、損失するエネルギーＰを１／６に抑制できることがわかる。

Ｃ．ドライバー３０の第２実施例：
図１０は、第２実施例としてのドライバー３０Ａの概略構成を例示した説明図である。第２実施形態のドライバー３０Ａは、第１実施例のドライバー３０と比較して、コンパレーター３８の構成が異なる。第２実施例のドライバー３０Ａは、１０個のコンパレーター３８（第１の高位側コンパレーター３８ａｈ、第１の低位側コンパレーター３８ａｌ、第２の高位側コンパレーター３８ｂｈ、第２の低位側コンパレーター３８ｂｌ、第３の高位側コンパレーター３８ｃｈ、第３の低位側コンパレーター３８ｃｌ、第４の高位側コンパレーター３８ｄｈ、第４の低位側コンパレーター３８ｄｌ、第５の高位側コンパレーター３８ｅｈ、第５の低位側コンパレーター３８ｅｌ）を備えている。第２実施例の一対の第Ｎのコンパレーター３８_Mｈ、３８_Mｌ（第Ｎの高位側コンパレーター３８_Mｈと第Ｎの低位側コンパレーター３８_Mｌ）は、第１実施例の第Ｎのコンパレーター３８_Mと対応している（Ｎ＝１〜５、_M＝ａ〜ｅ）。

各コンパレーター３８ａｈ〜３８ｅｈ、３８ａｌ〜３８ｅｌの入力端子の一方は、出力配線５２２に接続され、入力端子の他方は、以下の電源配線に接続されている。
一対の第１のコンパレーター３８ａｈ、３８ａｌ：電源配線５１１ｂ
一対の第２のコンパレーター３８ｂｈ、３８ｂｌ：電源配線５１１ｃ
一対の第３のコンパレーター３８ｃｈ、３８ｃｌ：電源配線５１１ｄ
一対の第４のコンパレーター３８ｄｈ、３８ｄｌ：電源配線５１１ｅ
一対の第５のコンパレーター３８ｅｈ、３８ｅｌ：電源配線５１１ｆ

高位側コンパレーター３８ａｈ〜３８ｅｈの出力端子は、自身の対応電源電圧を低位側電圧とする単位増幅回路３４のレベルシフター３６の正の制御端に接続されている。例えば、第４の高位側コンパレーター３８ｄｈ（対応電源電圧：４Ｖ_H／６）の出力端子は、第５の単位増幅回路３４ｅ（低位側電圧：４Ｖ_H／６）の第５のレベルシフター３６ｅの正の制御端に接続されている。一方、低位側コンパレーター３８ａｌ〜３８ｅｌの出力端子は、自身の対応電源電圧を高位側電圧とする単位増幅回路３４のレベルシフター３６の負の制御端に接続されている。例えば、第４の低位側コンパレーター３８ｄｌ（対応電源電圧：４Ｖ_H／６）の出力端子は、第４の単位増幅回路３４ｄ（高位側電圧：４Ｖ_H／６）の第４のレベルシフター３６ｄの負の制御端に接続されている。

高位側コンパレーター３８ａｈ〜３８ｅｈは、出力配線５２２の電圧（出力電圧Ｖｏｕｔ）と、補助電源回路５０から供給される電圧Ｖｃ（対応電源電圧Ｖｃ）をマイナス方向に所定値βだけシフトさせた電圧Ｖｃｍ（修正電圧Ｖｃｍ（Ｖｃｍ＝Ｖｃ−β））と、を比較し、出力電圧Ｖｏｕｔが修正電圧Ｖｃｍ以上であればＨレベルを出力し、出力電圧Ｖｏｕｔが修正電圧Ｖｃｍ未満であればＬレベルを出力する。所定値βは、０＜β＜Ｖ_H／６の範囲において任意に設定することができる。例えば、第４の高位側コンパレーター３８ｄｈは、出力電圧Ｖｏｕｔが修正電圧Ｖｃｍ（Ｖｃｍ＝４Ｖ_H／６−β）以上であればＨレベルを出力し、出力電圧Ｖｏｕｔが修正電圧Ｖｃｍ未満であればＬレベルを出力する。一方、低位側コンパレーター３８ａｌ〜３８ｅｌは、出力電圧Ｖｏｕｔと、対応電源電圧Ｖｃをプラス方向に所定値βだけシフトさせた修正電圧Ｖｃｍ（Ｖｃｍ＝Ｖｃ＋β）とを比較し、出力電圧Ｖｏｕｔが修正電圧以上であればＨレベルを出力し、出力電圧Ｖｏｕｔが修正電圧未満であればＬレベルを出力する。

上記構成により、６つのレベルシフター３６ａ〜３６ｆは、出力電圧ＶｏｕｔがＶ_H／６±β、２Ｖ_H／６±β、３Ｖ_H／６±β、４Ｖ_H／６±β、５Ｖ_H／６±β、のときに、互いに隣接する２つのレベルシフターが同時にイネーブル状態になる。そのため、６つの単位増幅回路３４ａ〜３４ｆは、互いに隣接する２つの単位増幅回路の電圧の対応区間が一部重複するように構成される。具体的には、各単位増幅回路３４ａ〜３４ｆの電圧の対応区間は以下のようになる。
第１の単位増幅回路３４ａ：ゼロ〜Ｖ_H／６＋β
第２の単位増幅回路３４ｂ：Ｖ_H／６−β〜２Ｖ_H／６＋β
第３の単位増幅回路３４ｃ：２Ｖ_H／６−β〜３Ｖ_H／６＋β
第４の単位増幅回路３４ｄ：３Ｖ_H／６−β〜４Ｖ_H／６＋β
第５の単位増幅回路３４ｅ：４Ｖ_H／６−β〜５Ｖ_H／６＋β
第６の単位増幅回路３４ｆ：５Ｖ_H／６−β〜Ｖ_H
例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが３Ｖ_H／６のとき、第３の単位増幅回路３４ｃと第４の単位増幅回路３４ｄの２つが同時に機能する。

図１１は、第２実施例のドライバーにおけるトランジスターの作動状態を説明するための説明図である。図１１は、第１実施例の図７に対応している。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す複数のハッチは、各トランジスター３４１ａ〜ｆ、３４２ａ〜ｆの作動領域を示している。第２実施例のドライバー３０Ａは、互いに隣接する２つの単位増幅回路３４に含まれる高位側トランジスター３４１同士、および、低位側トランジスター３４２同士の作動領域が一部重複する。図１１において、作動領域が重複する部分は、ハッチが重なってクロスハッチで表されている。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の破線丸印で示した部分の周辺を拡大した図である。図１１（ｂ）に示すように、ドライバー３０は、例えば、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも高く、また、３Ｖ_H／６±βの範囲となるときには、第３の高位側トランジスター３４１ｃと第４の高位側トランジスター３４１ｄとが同時に作動する。また、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎよりも高く、また、３Ｖ_H／６±βの範囲となるときには、第３の低位側トランジスター３４２ｃと第４の低位側トランジスター３４２ｄとが同時に作動する。

図１２は、第２実施例のドライバーにおけるノズルアクチュエーター素子の充放電時の電流の流れを説明するための説明図である。図１２（ａ）は、充電時における電流の流れを説明するための説明図である。ここでは、一例として、出力電圧Ｖｏｕｔが３Ｖ_H／６であり、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも大きいときの電流の流れを説明する。ドライバー３０は、６つのレベルシフター３６ａ〜３６ｆのうち、第３のレベルシフター３６ｃと第４のレベルシフター３６ｄがイネーブル状態となる。よって、６つの単位増幅回路３４ａ〜３４ｆのうちの第３の単位増幅回路３４ｃと第４の単位増幅回路３４ｄが機能する。また、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも大きいため、第３の単位増幅回路３４ｃと第４の単位増幅回路３４ｄのそれぞれの高位側トランジスター（第３の高位側トランジスター３４１ｃと第４の高位側トランジスター３４１ｄ）が機能して、それぞれがソースゲート間の電圧に応じた電流を流す。よって、図１２（ａ）の矢印で示すように、ノズルアクチュエーター素子４０には、補助電源回路５０およびコンデンサーＣ４から、電源配線５１１ｅと第４の高位側トランジスター３４１ｄを経由して電流が供給されるとともに、補助電源回路５０およびコンデンサーＣ３から、電源配線５１１ｄと第３の高位側トランジスター３４１ｃを経由して電流が供給される。

図１２（ｂ）は、放電時における電流の流れを説明するための説明図である。ここでは、出力電圧Ｖｏｕｔが３Ｖ_H／６であり、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも小さいときの電流の流れを説明する。ドライバー３０は、第３の単位増幅回路３４ｃと第４の単位増幅回路３４ｄのそれぞれの低位側トランジスター（第３の低位側トランジスター３４２ｃと第４の低位側トランジスター３４２ｄ）が機能して、それぞれがソースゲート間の電圧に応じた電流を流す。よって、図１２（ｂ）に示すように、ノズルアクチュエーター素子４０から放電された電流の一部は、出力配線５２２、第３の低位側トランジスター３４２ｃ、電源配線５１１ｃを経由して、コンデンサーＣ２に充電され、また一部は、出力配線５２２、第３の低位側トランジスター３４２ｃ、電源配線５１１ｃを経由して、コンデンサーＣ２に充電される。コンデンサーＣ２に充電されたエネルギーは、第２の単位増幅回路３４ｂを経由してノズルアクチュエーター素子４０に充電をおこなうときに利用される。そのため、ノズルアクチュエーター素子４０の充放電時に生じるエネルギーのロスの低減を図ることができる。

以上説明した、第２実施例のドライバー３０Ａによれば、作動する単位増幅回路３４が一方の単位増幅回路３４から隣接する他方の単位増幅回路３４に切り替わる出力電圧Ｖｏｕｔ付近において、一方の単位増幅回路３４が作動を停止させる前に他方の単位増幅回路３４が作動を開始するため、第１実施例のドライバー３０と比べて、駆動信号ａＣＯＭの波形に含まれるリップルＰｒの大きさを抑制することができる。例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇して３Ｖ_H／６−βに達すると、第３の単位増幅回路３４ｃが作動したまま第４の単位増幅回路３４ｄが作動を開始する。第３の単位増幅回路３４ｃは、出力電圧Ｖｏｕｔが３Ｖ_H／６に近づくと出力電圧Ｖｏｕｔの上昇速度が低下するが、第４の単位増幅回路３４ｄが作動しているため、立ち上がり部分ＲＥの勾配の低下の発生が抑制される。すなわち、３Ｖ_H／６付近におけるリップルＰｒの大きさが抑制される。駆動信号ａＣＯＭの波形の立ち下がり部分ＦＥについても同様の理由により３Ｖ_H／６付近において発生するリップルＰｒの大きさが抑制される。

Ｃ．ドライバー３０の第３実施例：
第３実施例のドライバー３０Ｂは、第２実施例のドライバー３０Ａと比較して、レベルシフター３６がトランジスター３４１、３４２に出力する電圧のシフト量が異なる。第３実施例のドライバー３０Ｂの回路構成は、第２実施例のドライバー３０Ａ（図１０）の回路構成と同様である。第３実施例のレベルシフター３６は、イネーブル状態のとき、入力された入力電圧Ｖｉｎをマイナス方向に所定値αだけシフト（Ｖｉｎ−α）させて高位側トランジスター３４１のゲート端子に供給し、入力電圧Ｖｉｎをプラス方向に所定値αだけシフト（Ｖｉｎ＋α）させて低位側トランジスター３４２のゲート端子に供給する。すなわち、第３実施例のドライバー３０Ｂでは、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの差が±α以内（｜Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ｜≦α）のときには、高位側トランジスター３４１と低位側トランジスター３４２の両方に同時に電流が流れる。すなわち、高位側トランジスター３４１のドレインからダイオード３５１、出力配線５２２、ダイオード３５２を通って低位側トランジスター３４２のソースに貫通電流が流れる。

図１３は、第３実施例のドライバーにおけるトランジスターの作動状態との関係を説明するための説明図である。図１３は、第２実施例の図１１に対応している。図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示す複数のハッチは、各トランジスター３４１ａ〜ｆ、３４２ａ〜ｆの作動領域を示している。第３実施例のドライバー３０Ｂは、第２実施例のドライバー３０Ｂと同様に、互いに隣接する２つの単位増幅回路３４に含まれる高位側トランジスター３４１同士、および、低位側トランジスター３４２同士の作動領域が一部重複する。第３実施例のドライバー３０Ｂは、さらに、同じ単位増幅回路３４に含まれる高位側トランジスター３４１の作動領域と低位側トランジスター３４２の作動領域とが一部重複する。図１３において、作動領域が重複する部分は、ハッチが重なってクロスハッチで表されている。

図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の破線丸印で示した部分の周辺を拡大した図である。図１３（ｂ）に示すように、高位側トランジスター３４１の作動領域と低位側トランジスター３４２の作動領域との重複幅Ａは、レベルシフター３６のシフト量に比例しＡ＝２αとなる。高位側トランジスター３４１の作動領域と低位側トランジスター３４２の作動領域とを重複させることによって、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとがほぼ等しいときに高位側トランジスター３４１と低位側トランジスター３４２の両方が停止する状態をなくすことができる。そのため、駆動信号ａＣＯＭに含まれる湾曲部Ｐｃの大きさを抑制することができる。湾曲部ＰｃはリップルＰｒの一態様とみなすことができるため、ドライバー３０Ｂによれば、リップルＰｒの大きさを更に抑制することができる。なお、本実施例のドライバー３０Ｂでは、隣接する２つの単位増幅回路３４に含まれる４つのトランジスター（２つの高位側トランジスター３４１と２つの低位側トランジスター３４２）の作動領域が一部重複するように構成されている。

以上説明した、第３実施例のドライバー３０Ｂによれば、高位側トランジスター３４１の作動領域と低位側トランジスター３４２の作動領域との間に電圧ギャップＧＰ（図７）が存在しないため、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔが電圧ギャップＧＰ付近に位置することによって駆動信号ａＣＯＭの波形に湾曲部Ｐｃが形成されることを抑制することができる。

Ｄ．ドライバー３０の第４実施例：
図１４は、第４実施例としてのドライバーを含むプリンターの概略構成を例示した説明図である。第４実施例のドライバー３０Ｃは、Ｄ級の電流増幅回路である。第４実施例の制御ユニット１０は、駆動波形信号発生回路８１と、変調回路８２と、ドライバー３０Ｃと、平滑フィルター８７とを有している。駆動波形信号発生回路８１は、駆動信号ａＣＯＭの基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭを生成する。変調回路８２は、駆動波形信号発生回路８１で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調して、変調信号ＭＳを出力する。

ドライバー３０Ｃは、変調回路８２から出力された変調信号ＭＳを電流増幅して、電流増幅変調信号を出力する。ドライバー３０Ｃは、電流を増幅するための２つのスイッチング素子（ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１およびローサイド側スイッチング素子Ｑ２）からなるハーフブリッジ出力段８５と、変調回路８２からの変調信号ＭＳに基づいて、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のゲート−ソース間信号ＧＨおよびＧＬを調整するゲート駆動回路８４とを備えている。ドライバー３０Ｃでは、変調信号ＭＳ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はゲート−ソース間信号ＧＨがハイレベルとなってオン状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はゲート−ソース間信号ＧＬがローレベルとなってオフ状態となる。その結果、ハーフブリッジ出力段８５の出力は、電圧Ｖ_Hとなる。一方、変調信号ＭＳ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はゲート−ソース間信号ＧＨがローレベルとなってオフ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はゲート−ソース間信号ＧＬがハイレベルとなってオン状態となる。その結果、ハーフブリッジ出力段８５の出力はゼロとなる。このように、ドライバー３０Ｃでは、変調信号ＭＳに基づくハイサイド側スイッチング素子Ｑ１およびローサイド側スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作により、電流増幅が行われる。平滑フィルター８７は、ドライバー３０Ｃから出力された電流増幅変調信号を平滑化して、駆動信号ａＣＯＭを生成し、印刷ヘッド２０の選択スイッチ６６を介してノズルアクチュエーター素子４０に供給する。

以上説明した、第４実施例のドライバー３０Ｃによれば、ノンリニア増幅回路であるＤ級増幅回路を用いて駆動信号の電流増幅をおこなうため、駆動信号ａＣＯＭの波形にリップルＰｒを形成することができる。また、ドライバー３０Ｃは、ノンリニア増幅回路であるため、ドライバー３０Ｃを備えるプリンターは、リニアな増幅回路を備えるプリンターよりも消費電力の抑制を図ることができる。

Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｅ−１．変形例１：
第１〜４実施例として示したドライバー３０は、駆動信号ａＣＯＭの波形にリップルＰｒが含まれる増幅回路の一例であり、プリンター１が備えるドライバーは、上記実施例で示した回路構成に限定されない。すなわち、プリンター１は、駆動信号ａＣＯＭの波形にリップルＰｒが含まれる任意のドライバーを採用することができる。例えば、ドライバー３０として、特願２０１２−１０６６０や特願２０１２−１０６６２に開示されている増幅回路を使用してもよい。なお、駆動信号ａＣＯＭの波形に含まれるリップルＰｒは、増幅回路の特性によって生じたリップル以外のリップルが含まれていてもよい。例えば、駆動信号ａＣＯＭの波形に含まれるリップルＰｒには、プリンター１に供給される電力の電圧値のゆらぎや、プリンター１の周辺の磁力等の影響によって形成されるリップルが含まれていてもよい。

Ｅ−２．変形例２：
第１〜３実施例で示したドライバー３０の回路構成は適宜変更することができる。例えば、トランジスター３４１、３４２は、ＭＯＳＦＥＴの代わりにバイポーラトランジスターが使用されてもよい。また、ドライバー３０が備える単位増幅回路３４の数は、６つに限定されず、任意の数とすることができる。

Ｅ−３．変形例３：
図１５は、変形例における原駆動信号ＣＯＭの波形を説明するための説明図である。図１５は、本変形例の原駆動信号ＣＯＭの波形を一点鎖線で示し、参考として、第１実施形態の原駆動信号ＣＯＭの波形を破線で示し、第１実施形態の駆動信号ａＣＯＭの波形を実線で示している。変形例に係る原駆動信号ＣＯＭは、第１実施形態の原駆動信号ＣＯＭに対して波形の補正（プレエンファシス）がおこなわれている。具体的には、変形例に係る原駆動信号ＣＯＭは、駆動信号ａＣＯＭの波形でリップルＰｒや湾曲部Ｐｃが生じる部分と対応する部分に、予め、リップルＰｒや湾曲部Ｐｃを打ち消すように強調部Ｍｐが形成されている。強調部Ｍｐが形成された原駆動信号ＣＯＭをドライバー３０によって電流増幅させると、リップルＰｒや湾曲部Ｐｃと強調部Ｍｐとが打ち消しあうため、生成される駆動信号ａＣＯＭの波形の外形上において、リップルＰｒや湾曲部Ｐｃの大きさを抑制することができる。このような方法によっても、駆動信号ａＣＯＭの波形に形成されるリップルＰｒや湾曲部Ｐｃの大きさを調整することができる。

Ｅ−４．変形例４：
第１実施形態で示したインクの成分は、プリンター１に適用可能なインクが含有する成分の一例であり、プリンター１が適用可能なインクが含有する成分は、第１実施形態で示した成分に限定されない。すなわち、プリンター１は、極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下含有する任意のインクを使用することができる。なお、インクが含有する極性溶媒の具体的な成分や、極性溶媒以外の成分についても第１実施形態に限定されない。

Ｅ−５．変形例５：
本発明は、液体（機能材料の粒子が分散された液状体やジェルなどの流状体を含む）を吐出する装置であれば、インクジェットプリンター以外の装置にも適用可能である。このような液体吐出装置としては、例えば、布地に模様をつけるための捺染装置、液晶ディスプレイや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、カラーフィルターなどの製造に用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解の形態で含む液状態を吐出する装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を吐出する装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を吐出する装置、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吐出する装置、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吐出する装置、基板などをエッチングするために酸またはアルカリなどのエッチング液を吐出する装置等が挙げられる。

また、第１実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよいし、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。

１…プリンター １０…制御ユニット ２０…印刷ヘッド ３０…ドライバー ３２…オペアンプ ３４…単位増幅回路 ３６…レベルシフター ３８…コンパレーター ４０…ノズルアクチュエーター素子 ５０…補助電源回路 ６６…選択スイッチ ８１…駆動波形信号発生回路 ８２…変調回路 ８４…ゲート駆動回路 ８５…ハーフブリッジ出力段 ８７…平滑フィルター １２０…メイン制御部 １２４…ＲＡＭ １２６…ＲＯＭ １４０、２１０…ＩＦ １６０…ＤＡＣ １８０…主電源回路 １９０…フラットケーブル ２２０…ヘッド制御部 ２３０…選択部 ２３２…スイッチ ３４１…高位側トランジスター ３４２…低位側トランジスター ３５１、３５２…ダイオード ５１１…電源配線 ５２１…入力配線 ５２２…出力配線 Ｃ…コンデンサー Ｑ１…ハイサイド側スイッチング素子 Ｑ２…ローサイド側スイッチング素子

本発明は、液体吐出装置に関する。

Claims (7)

1. アクチュエーター素子に駆動信号を供給することによって液体を吐出させる液体吐出装置であって、
   前記液体は、極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下含むインクであり、
   前記アクチュエーター素子に供給される前記駆動信号の波形には、非矩形形状のパルスが含まれており、前記非矩形形状のパルスの立ち下がり部分には、リップルが形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
2. 請求項１に記載の液体吐出装置は、
   電力供給源となる補助電源回路と、
   前記補助電源回路から供給される電力を用いて、入力された原駆動信号を電流増幅させて前記駆動信号を生成する増幅回路と、を備え、
   前記増幅回路は、波形にリップルが形成されていない前記原駆動信号を電流増幅させて波形にリップルが形成された駆動信号を生成する、液体吐出装置。
3. 請求項２に記載の液体吐出装置において、
   前記増幅回路は、前記補助電源回路と前記アクチュエーター素子とにそれぞれ接続された複数の単位増幅回路を含んでおり、
   前記複数の単位増幅回路は、前記アクチュエーター素子に接続された側の電圧に応じて、前記複数の単位増幅回路のうちのいずれか１つまたは２つの単位増幅回路が、前記補助電源回路を電流の供給源として前記アクチュエーター素子に電流を供給する、液体吐出装置。
4. 請求項２に記載の液体吐出装置において、
   前記増幅回路は、Ｄ級の増幅回路である、液体吐出装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
   前記インクは、ヘキサンジオールを含んでいる、液体吐出装置。
6. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
   前記インクは、少なくとも、着色剤と、光重合性樹脂と、光重合開始剤と、極性溶媒とを含んでおり、
   前記光重合性樹脂として、エマルジョン状態のオリゴマー粒子と、該オリゴマー粒子内に存在するモノマーとを含み、
   前記極性溶媒として、２−ピロリドン、Ｎ−アクリロイルモルホリン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのいずれか１種または２種以上を含んでいる、液体吐出装置。
7. アクチュエーター素子に駆動信号を供給することによって液体を吐出させる液体の吐出方法であって、
   前記液体は、極性溶媒を０．１重量％以上１０重量％以下含むインクであり、
   前記アクチュエーター素子に供給される前記駆動信号の波形には、非矩形形状のパルスが含まれており、前記非矩形形状のパルスの立ち下がり部分には、リップルが形成されていることを特徴とする液体の吐出方法。

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