JP2020138511A

JP2020138511A - 液体吐出装置の駆動回路及び液体吐出装置

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Publication number: JP2020138511A
Application number: JP2019037557A
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Inventors: 仁田　昇; Noboru Nitta; 昇仁田
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-09-03
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Abstract

【課題】同時期に駆動させる圧電駆動式アクチュエータの数が多数のとき及び少数のときのどちらの場合でも、容量性負荷であるアクチュエータを安定に駆動させることのできる液体吐出装置の駆動回路を提供する。【解決手段】実施形態の液体吐出装置の駆動回路（１００）は、スイッチング回路（１０７）、負荷数検出部（１０２）、電圧波形検出部（１１３，１０８）及びデジタル信号処理部（１２０）を備える。スイッチング回路は、液体を吐出する複数のノズル（５１）に対応付けて設けた複数の静電容量性アクチュエータ（８）に対し、インダクタ（Ｌ）を介して共通の駆動信号を与える。負荷数検出部は、画像データに基づいて同時期に駆動させる前記静電容量性アクチュエータの負荷数を検出する。電圧波形検出部は、前記静電容量性アクチュエータに生じる電圧波形を検出する。デジタル信号処理部は、前記電圧波形と前記負荷数とを用いて前記スイッチング回路を制御する。【選択図】図９

Description

本発明の実施形態は、液体吐出装置の駆動回路及び液体吐出装置に関する。

所定量の液体を所定の位置に供給する液体吐出装置が知られている。液体吐出装置は、例えばインクジェットプリンタ、３Ｄプリンタ、分注装置などに搭載する。インクジェットプリンタは、インクの液滴をインクジェットヘッドから吐出して、記録媒体の表面に画像等を印刷する。３Ｄプリンタは、造形材の液滴を造形材吐出ヘッドから吐出し、硬化させて、三次元造形物を形成する。分注装置は、試料の液滴を吐出して複数の容器等へ所定量供給する。

インクジェットプリンタには、パルス幅変調（ＰＷＭ；Pulse Width Modulation）駆動によって生成した共通駆動波形の駆動信号を、複数の圧電駆動式アクチュエータのうち印字データに従って選択したものに与えて、ノズルからインクを吐出させるオンデマンド方式のインクジェットヘッドを備えたものがある。共通駆動波形の駆動信号を与えるアクチュエータの数は印字データによって決まり、その数に依存して多数のアクチュエータがＰＷＭ駆動回路の負荷になるときと少数のアクチュエータがＰＷＭ駆動回路の負荷になるときがあるが、どちらの場合でも容量性負荷であるアクチュエータを安定に駆動させるのは難しい。アクチュエータを安定に駆動させるために、安定化コンデンサＣｃの静電容量値を大きくすると大きな電力損失となる場合がある。また、ＰＷＭ駆動回路の出力インダクタについても、負荷が大きいときと負荷が小さいときのどちらの場合にも適したインダクタンス値の選定が難しい。

特開２０１３−３１９６０号公報特開２０１２−１４８４３８号公報特開２０１１−２２４７８４号公報特開２０１２−１８７７２２号公報

本発明が解決しようとする課題は、同時期に駆動させる圧電駆動式アクチュエータの数が多数のとき及び少数のときのどちらの場合でも、容量性負荷であるアクチュエータを安定に駆動させることのできる液体吐出装置の駆動回路、及び液体吐出装置を提供することにある。

本発明の実施形態の液体吐出装置の駆動回路は、スイッチング回路、負荷数検出部、電圧波形検出部及びデジタル信号処理部を備える。スイッチング回路は、液体を吐出する複数のノズルに対応付けて設けた複数の静電容量性アクチュエータに対し、インダクタを介して共通の駆動信号を与える。負荷数検出部は、画像データに基づいて同時期に駆動させる前記静電容量性アクチュエータの負荷数を検出する。電圧波形検出部は、前記静電容量性アクチュエータに生じる電圧波形を検出する。デジタル信号処理部は、前記電圧波形と前記負荷数とを用いて前記スイッチング回路を制御する。

第１実施形態に従うインクジェットプリンタの全体構成図である。上記インクジェットプリンタのインクジェットヘッドの斜視図である。上記インクジェットヘッドのノズルプレートの平面図である。上記インクジェットヘッドの縦断面図である。上記インクジェットヘッドのノズルプレートの縦断面図である。上記インクジェットプリンタの制御系のブロック構成図である。上記インクジェットヘッドのアクチュエータに与える駆動信号である。上記駆動信号を与えたアクチュエータの動作を説明する図である。第１実施形態に従うインクジェットヘッド用駆動回路の回路図である。上記駆動波形の最大振幅を説明する図である。上記インクジェットヘッド用駆動回路の負荷計数回路の回路図である。上記インクジェットヘッド用駆動回路の負荷計数回路が負荷数をカウントする波形要素を説明する図である。上記インクジェットヘッド用駆動回路の負荷計数回路が負荷数をカウントする波形要素を説明する図である。負荷の大きさに応じてパルス幅変調の感度を変えたときの出力スイッチのスイッチングについて説明する図である。負荷の大きさに応じてパルス幅変調の感度を変えたときの出力スイッチのスイッチングについて説明する図である。第２実施形態に従うインクジェットヘッド用駆動回路の回路図である。第３実施形態に従うインクジェットヘッド用駆動回路の回路図である。第４実施形態に従うインクジェットヘッド用駆動回路の回路図である。上記インクジェットヘッドの変形例を示す縦断面図である。

以下、実施形態に従う液体吐出装置の駆動回路及び画像形成装置について、添付図面を参照しながら詳述する。なお、各図において、同一構成は同一の符号を付している。

（第１実施形態）
第１実施形態の液体吐出装置１を搭載した画像形成装置の一例として、記録媒体に画像を印刷するインクジェットプリンタ１０を説明する。図１は、インクジェットプリンタ１０の概略構成を示す。インクジェットプリンタ１０は、例えば外装体である箱型の筐体１１を備えている。筐体１１の内部には、記録媒体の一例であるシートＳを収納するカセット１２、シートＳの上流搬送路１３、カセット１２内から取り出したシートＳを搬送する搬送ベルト１４、搬送ベルト１４上のシートＳに向けてインクの液滴を吐出するインクジェットヘッド１Ａ〜１Ｄ、シートＳの下流搬送路１５、排出トレイ１６、及び制御基板１７を配置している。ユーザーインターフェイスである操作部１８は、筐体１１の上部側に配置している。

シートＳに印刷する画像データは、例えば外部接続機器であるコンピュータ２で生成する。コンピュータ２で生成した画像データは、ケーブル２１、コネクタ２２Ｂ，２２Ａを通してインクジェットプリンタ１０の制御基板１７に送られる。

ピックアップローラ２３は、カセット１２からシートＳを一枚ずつ上流搬送路１３へ供給する。上流搬送路１３は、送りローラ対１３ａ、１３ｂと、シート案内板１３ｃ、１３ｄで構成する。シートＳは、上流搬送路１３を経由して、搬送ベルト１４の上面へ送られる。図中の矢印Ａ１は、カセット１２から搬送ベルト１４へのシートＳの搬送経路を示す。

搬送ベルト１４は、表面に多数の貫通孔が形成された網状の無端ベルトである。駆動ローラ１４ａ、従動ローラ１４ｂ，１４ｃの３本のローラは、搬送ベルト１４を回転自在に支持している。モータ２４は、駆動ローラ１４ａを回転させることによって搬送ベルト１４を回転させる。モータ２４は、駆動装置の一例である。図中Ａ２は、搬送ベルト１４の回転方向を示す。搬送ベルト１４の裏面側には、負圧容器２５を配置している。負圧容器２５は、減圧用のファン２６と連結しており、ファン２６が形成する気流によって容器内が負圧になる。シートＳは、負圧容器２５内が負圧になることによって搬送ベルト１４の上面に吸着保持される。図中Ａ３は、気流の流れを示している。

インクジェットヘッド１Ａ〜１Ｄは、搬送ベルト１４上に吸着保持したシートＳに対して、例えば１ｍｍの僅かな隙間を介して対向するように配置している。インクジェットヘッド１Ａ〜１Ｄは、シートＳに向けてインクの液滴を夫々吐出する。シートＳは、インクジェットヘッド１Ａ〜１Ｄの下方を通過する際に画像が印刷される。各インクジェットヘッド１Ａ〜１Ｄは、吐出するインクの色が異なることを除けば、同じ構造になっている。インクの色は、例えば、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックである。

各インクジェットヘッド１Ａ〜１Ｄは、インク流路３１Ａ〜３１Ｄを介してインクタンク３Ａ〜３Ｄ及びインク供給圧力調整装置３２Ａ〜３２Ｄと夫々連結している。インク流路３１Ａ〜３１Ｄは、例えば樹脂製チューブである。インクタンク３Ａ〜３Ｄは、インクを貯留した容器である。各インクタンク３Ａ〜３Ｄは、各インクジェットヘッド１Ａ〜１Ｄの上方に配置している。待機時に、インクジェットヘッド１Ａ〜１Ｄのノズル５１（図２参照）からインクが漏れ出ないように、各インク供給圧力調整装置３２Ａ〜３２Ｄは、各インクジェットヘッド１Ａ〜１Ｄ内を大気圧に対して負圧、例えば−１ｋＰａに調整している。画像形成時、各インクタンク３Ａ〜３Ｄのインクは、インク供給圧力調整装置３２Ａ〜３２Ｄによって各インクジェットヘッド１Ａ〜１Ｄに供給される。

画像形成後、シートＳは、搬送ベルト１４から下流搬送路１５へ送られる。下流搬送路１５は、送りローラ対１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、シートＳの搬送経路を規定するシート案内板１５ｅ，１５ｆで構成している。シートＳは、下流搬送路１５を経由し、排出口２７から排出トレイ１６へ送られる。図中矢印Ａ４は、シートＳの搬送経路を示す。

続いて、図２〜図６を参照しながら、インクジェットヘッド１Ａの構成について説明する。なお、インクジェットヘッド１Ｂ〜１Ｄは、インクジェットヘッド１Ａと同じ構造であるので詳しい説明は省略する。

図２は、インクジェットヘッド１Ａの外観斜視図である。インクジェットヘッド１Ａは、液体供給部の一例であるインク供給部４、ノズルプレート５、フレキシブル基板６、ヘッド駆動回路７を備えている。インクを吐出する複数のノズル５１は、ノズルプレート５に配列している。各ノズル５１から吐出するインクは、ノズル５１に連通するインク供給部４から供給する。インク供給圧力調整装置３２Ａからのインク流路３１Ａは、インク供給部４の上部側に接続している。矢印Ａ２は、既述の搬送ベルト１４の回転方向を示している（図１参照）。

図３は、ノズルプレート５の部分拡大平面図である。ノズル５１は、列方向（Ｘ方向）及び行方向（Ｙ方向）に２次元配列している。但し、行方向（Ｙ方向）に並ぶノズル５１は、Ｙ軸の軸線上にノズル５１が重ならないように斜めに配列している。各ノズル５１は、Ｘ軸方向に距離Ｘ１、Ｙ軸方向に距離Ｙ１の間隔で配置している。一例として、距離Ｘ１は、略４２．２５μｍ、距離Ｙ１は、略２５３．５μｍとする。すなわち、Ｘ軸方向に６００ＤＰＩの記録密度となるように距離Ｘ１を決めている。さらに、Ｙ軸方向にも６００ＤＰＩで印字するように、距離Ｙ１を決めている。ノズル５１は、Ｙ方向に配列した８個のノズル５１を１組としてＸ方向に複数配列していく。図示は省略するが、Ｘ方向に例えば１５０組配列し、総数１２００個のノズル５１を配列している。

インクを吐出する動作の駆動源となる静電容量性アクチュエータの一例としての圧電駆動式アクチュエータ８（以下、単に「アクチュエータ８」と称す）は、ノズル５１毎に設けている。各アクチュエータ８は、円環状に形成し、その中央にノズル５１が位置するように配列している。一組のノズル５１とアクチュエータ８は、一つのチャネルを構成する。アクチュエータ８のサイズは、例えば、内径３０μｍ、外径１４０μｍである。各アクチュエータ８は、個別電極８１と夫々電気的に接続している。さらに、各アクチュエータ８は、Ｙ方向に並ぶ８個のアクチュエータ８を共通電極８２で電気的に接続している。各個別電極８１及び各共通電極８２は、さらに実装パッド９と夫々電気的に接続している。実装パッド９は、駆動波形の駆動信号（電気信号）をアクチュエータ８に与える入力ポートになっている。各個別電極８１は、各アクチュエータ８に駆動波形を夫々与え、各アクチュエータ８は、与えられた駆動波形に応じて駆動する。なお、図３は、説明の便宜上、アクチュエータ８、個別電極８１、共通電極８２及び実装パッド９を実線で記載しているが、これらはノズルプレート５の内部に配置している（図４の縦断面図参照）。勿論、アクチュエータ８の位置は、ノズルプレート５の内部に限定されない。

実装パッド９は、フレキシブル基板６に形成した配線パターンと例えば異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Contact Film）を介して電気的に接続している。さらに、フレキシブル基板６の配線パターンは、ヘッド駆動回路７と電気的に接続している。ヘッド駆動回路７は、例えばＩＣ（Integrated Circuit）である。ヘッド駆動回路７は、印字データに応じて選択されるアクチュエータ８に駆動波形を与える。

図４は、インクジェットヘッド１Ａの縦断面図である。図４に示すように、ノズル５１は、ノズルプレート５をＺ軸方向に貫通している。ノズル５１のサイズは、例えば、直径２０μｍ、長さ８μｍである。インク供給部４の内部には、各ノズル５１に夫々連通する圧力室（個別圧力室）４１を複数設けている。圧力室４１は、例えば上部を開放した円柱形の空間である。各圧力室４１の上部は開口しており、共通インク室４２と連通している。インク流路３１Ａは、インク供給口４３を介して共通インク室４２と連通している。各圧力室４１及び共通インク室４２内は、インクで満たされている。共通インク室４２は、例えばインクを循環させる流路状に形成する場合もある。圧力室４１は、例えば厚さ５００μｍの単結晶シリコンウエハに、例えば直径２００μｍの円柱形の穴を形成した構成である。インク供給部４は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）に共通インク室４２に対応する空間を形成した構成である。

図５は、ノズルプレート５の部分拡大図である。ノズルプレート５は、底面側から保護層５２、アクチュエータ８及び振動板５３を順に積層した構造である。アクチュエータ８は、下部電極８４、圧電素子の一例である薄板状の圧電体８５及び上部電極８６を積層した構造である。上部電極８６は、個別電極８１と電気的に接続し、下部電極８４は、共通電極８２と電気的に接続している。保護層５２と振動板５３の境界には、個別電極８１と共通電極８２の短絡を防ぐ絶縁層５４を介在させている。絶縁層５４は、例えば厚さ０．５μｍの二酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２）で形成する。下部電極８４と共通電極８２は、絶縁層５４に形成したコンタクトホール５５によって電気的に接続している。圧電体８５は、圧電特性と絶縁破壊電圧を考慮して、例えば厚さ５μｍ以下のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で形成している。上部電極８６及び下部電極８４は、例えば厚さ０．１５μｍの白金で形成している。個別電極８１と共通電極８２は、例えば厚さ０．３μｍの金（Ａｕ）で形成している。

振動板５３は、絶縁性無機材料で形成している。絶縁性無機材料は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）である。振動板５３の厚みは、例えば２〜１０μｍ、好ましくは４〜６μｍである。詳しくは後述するが、振動板５３及び保護層５２は、電圧を印加した圧電体８５がｄ_３１モード変形することに伴って内側に湾曲する。そして圧電体８５への電圧の印加を止めると元に戻る。この可逆的な変形によって、圧力室（個別圧力室）４１の容積は、拡張及び収縮する。圧力室４１の容積を変えると、圧力室４１内のインク圧が変わる。

保護層５２は、例えば厚さ４μｍのポリイミドで形成している。保護層５２は、ノズルプレート５の底面側の一面を覆い、さらにノズル５１の孔の内周面を覆っている。

図６は、インクジェットプリンタ１０の制御系のブロック構成図である。プリンタの制御部としての制御基板１７は、ＣＰＵ９０、ＲＯＭ９１、ＲＡＭ９２、入出力ポートであるＩ／Ｏポート９３、画像メモリ９４を搭載している。ＣＰＵ９０は、Ｉ／Ｏポート９３を通して、駆動モータ２４、インク供給圧力調整装置３２Ａ〜３２Ｄ、操作部１８、及び各種センサーを制御する。外部接続機器であるコンピュータ２からの画像データは、Ｉ／Ｏポート９３を通じて制御基板１７へ送信され、画像メモリ９４に保存される。ＣＰＵ９０は、画像メモリ９４に保存した画像データを例えばドットパターンに展開して印刷順にヘッド駆動回路７に送信する。ヘッド駆動回路７は、画像データに応じて選択したアクチュエータ８に駆動波形を与える。

続いて図７及び図８を参照し、アクチュエータ８に与える駆動波形と、ノズル５１からインクを吐出させるアクチュエータ８の動作について説明する。図７は、駆動波形の一例として、１回の駆動周期でインクの液滴を１回ドロップするシングルパルスの波形を示している。但し、駆動波形はシングルパルスに限定されない。例えば１回の駆動周期でインクの液滴を複数回ドロップするダブルパルスやトリプルパルスなどのマルチドロップであってもよい。また、図７の駆動波形は、いわゆる引き打ちの波形であるが、押し打ちや押し引き打ちなどであってもよい。

ヘッド駆動回路７は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までバイアス電圧Ｖ１をアクチュエータ８に印加する。すなわち、上部電極８６と下部電極８４の間に電圧Ｖ１を印加する。そして、印加電圧を電圧Ｖ０（＝０Ｖ）に下げて、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで電圧Ｖ０（＝０Ｖ）を印加する。次いで印加電圧を電圧Ｖ２に上げて、時刻ｔ４から時刻ｔ５まで電圧Ｖ２を印加してインクを吐出する。吐出終了後、印加電圧を電圧Ｖ１まで上げて圧力室４１内の残留振動を減衰させる。電圧Ｖ２は、バイアス電圧Ｖ１よりも小さい電圧であり、例えば圧力室４１内のインクの圧力振動の減衰率に基づいて電圧値を決定する。例えば時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間、時刻ｔ３から時刻ｔ５までの時間は、夫々、インクの特性とヘッド内構造によって決まる固有の振動周期λの半周期に設定する。固有の振動周期λの半周期は、ＡＬ（Acoustic Length）とも称される。なお、一連の動作中、共通電極８２の電圧は０Ｖで一定とする。

図８は、図７に示した駆動波形でアクチュエータ８を駆動させてノズル５１からインクを吐出する動作を模式的に示している。待機状態において圧力室４１内は、インクで満たされている。ノズル５１内のインクのメニスカス位置は、図８（ａ）に示すように、略０付近で静止している。そして時刻ｔ０から時刻ｔ１までバイアス電圧Ｖ１を収縮パルスとして印加すると、圧電体８５の厚さ方向に電界が生じ、図８（ｂ）に示すように圧電体８５にｄ_３１モードの変形が生じ、アクチュエータ８は内側に湾曲する。すなわち、アクチュエータ８は、ノズル５１を中心とした窪地となるように変形し、圧力室４１の容積が収縮する。

時刻ｔ２において、拡張パルスとしての電圧Ｖ０（＝０Ｖ）を印加すると、アクチュエータ８は、図８（ｃ）に模式的に示すように変形前の状態に戻る。このとき圧力室４１内では、容積が元の状態に戻ることにより内部のインク圧が低下するが、そこに共通インク室４２からインクが供給されることでインク圧力が上昇していく。その後、時刻ｔ３になると圧力室４１へのインク供給が止まり、インク圧力の上昇も止まる。すなわち、いわゆる引きの状態となる。

時刻ｔ４において、収縮パルスとしての電圧Ｖ２を印加すると、図８（ｄ）に模式的に示すように、再びアクチュエータ８の圧電体８５が変形して圧力室４１の容積が収縮する。前述したように時刻ｔ２から時刻ｔ３の間にインク圧力は上昇しており、さらに圧力室４１の容積が小さくなるようにアクチュエータ８で押すことによってインク圧力を高めて、ノズル５１からインクを押し出す。電圧Ｖ２の印加は、時刻ｔ５まで継続し、図８（ｅ）に模式的に示すように、インクは液滴となってノズル５１から吐出される。

インクが吐出されると、時刻ｔ６においてキャンセルパルスとしての電圧Ｖ１を印加する。インクを吐出したことで圧力室４１内のインク圧は低下している。さらに圧力室４１内にはインクの振動が残留している。そこで、電圧Ｖ２から電圧Ｖ１に電圧を上げて圧力室４１の容積が収縮するようにアクチュエータ８を駆動させ、圧力室４１内のインク圧を実質的に０とし、圧力室４１内のインクの残留振動を強制的に減衰させる。

なお、図７に示した駆動波形は一例であり、電圧を増減させる傾斜部の傾き（ｄＶ／ｄｔ）や波高などを種々変えることによって、ドットの大きさを変えることができる。さらに図７に示した駆動波形は単独の駆動波形であるが、同じ波形か或いは異なる波形の駆動波形或いは波形要素を複数時系列に配列して共通駆動波形とし（後述する図１２，図１３参照）、その中から単独又は複数の駆動波形或いは波形要素を選択してアクチュエータ８に与えることで種々の大きさのドットを形成することができる。

図９は、共通駆動波形として駆動波形ＣＯＭを生成し、画像データに応じて選択したアクチュエータ８に与えるインクジェットヘッド用駆動回路１００の全体構成図である。インクジェットヘッド用駆動回路１００は、液体吐出装置１用の駆動回路の一例である。インクジェットヘッド用駆動回路１００は、既述のヘッド駆動回路７、ＰＷＭ駆動により駆動信号ＣＯＭを生成するスイッチング式の共通駆動波形発生回路１０１、及び、負荷計数回路１０２を備えている。共通駆動波形発生回路１０１及び負荷計数回路１０２は、例えばプリンタの制御部としての制御基板１７に配置することができる。

ヘッド駆動回路７は、シフトレジスタ７１、ラッチ回路７２、レベルシフター７３、及び選択スイッチ７４を備える。選択スイッチ７４は、例えば各アクチュエータ８毎に設けたトランジスタである。制御基板１７であるプリンタの制御部は、画像メモリ９４内の画像データをドットパターンに展開し、例えば図３のノズル５１の数の分の画像データを印刷順にクロック信号（ＳＣＫ）に同期させてシフトレジスタ７１に与える。シフトレジスタ７１に与える画像データは、どのアクチュエータ８にどのタイミングで駆動波形ＣＯＭを与えるかを示す制御信号（ＳＩ＆ＳＰ信号）を含めることができる。さらに、例えば２ビット（１，０）などのビット信号でドットの階調を指定することができる。指定された階調での印刷は、一例として、同じ波形又は異なる波形からなる駆動波形或いは波形要素を複数時系列に並べた駆動波形ＣＯＭを生成し（図１２，図１３参照）、その中から１以上の駆動波形或いは波形要素を選択することによって、インクの液滴の大きさやドロップ数を変えることで実現する。

また、制御基板１７であるプリンタの制御部は、ラッチ信号ＬＡＴ及びチャネル信号ＣＨをラッチ回路７２に与える。ラッチ回路７２は、ラッチ信号ＬＡＴのタイミングでシフトレジスタ７１が保持している信号をラッチする。レベルシフター７３は、ラッチ回路７２がラッチした信号を、選択スイッチ７４をＯＮ／ＯＦＦすることが可能なレベルの電圧に変換する。これにより、インクを吐出させるノズル５１のアクチュエータ８に接続された選択スイッチ７４がＯＮとなり、共通駆動波形発生回路１０１で生成した駆動波形ＣＯＭがアクチュエータ８に与えられる。なお、図中のＨＧＮＤは、アクチュエータ８のグランド端である。

スイッチング式の共通駆動波形発生回路１０１は、アクチュエータ８に与える駆動波形ＣＯＭが目標駆動波形ＷＣＯＭに対応する波形となるようにＰＷＭ駆動する。すなわち、目標駆動波形ＷＣＯＭがアナログ信号である場合は同じ波形となるように、目標駆動波形ＷＣＯＭがデジタル信号の場合は相似波形となるようにフィードバック制御する。共通駆動波形発生回路１０１は、出力スイッチとしてのスイッチング回路１０７、インダクタＬ、アクチュエータ８に与える電圧波形ＣＯＭを検出する電圧波形検出部の一例としてのフィードバック線１１３とフィルタ１０８、及びデジタル信号処理部１２０を備えている。すなわち、電圧波形検出部は、静電容量性アクチュエータに生じる電圧波形を検出する。フィルタ１０８は、検出した電圧波形を濾波する。なお、キャパシタＣｃは、フィードバック制御を安定化するための安定化キャパシタである。デジタル信号処理部１２０は、さらに目標駆動波形ＷＣＯＭの記憶部である波形メモリ１０３、演算回路である減算比較器１０４、コンパレータ１０５、三角波生成回路１０６、及びＡ／Ｄ変換器１０９を備えている。コンパレータ１０５は、パルス幅変調回路として機能する。スイッチング回路１０７は、さらにゲートドライバー回路１１０、電源Ｖｄｄに接続したハイサイドスイッチＳＷ１、及びグランドに接続したローサイドスイッチＳＷ２を備えている。

波形メモリ１０３は、目標駆動波形ＷＣＯＭの情報を例えばデジタルデータで格納している。波形メモリ１０３は、減算比較器１０４の入力端子（Ａ）に目標駆動波形ＷＣＯＭを与える。フィルタ１０８は、コモン線からフィードバックした駆動波形ＣＯＭから高周波ノイズを除去し、Ａ／Ｄ変換器１０９は、フィルタ１０８で高周波ノイズを除去した駆動波形ＣＯＭをデジタル信号に変換して、比較駆動波形ｄＣＯＭを生成する。比較駆動波形ｄＣＯＭは、比較減算器１０４の入力端子（Ｂ）に与える。

減算比較器１０４は、目標駆動波形ＷＣＯＭと比較駆動波形ｄＣＯＭを減算比較（Ａ−Ｂ）する。減算比較の結果、目標駆動波形ＷＣＯＭと比較駆動波形ｄＣＯＭとの間に誤差がある場合、減算比較器１０４は、誤差ｄＷＣＯＭを出力端子（Ａ−Ｂ）から出力してコンパレータ１０５の入力端子（＋）に与える。比較駆動波形ｄＣＯＭの値が目標駆動波形ＷＣＯＭの値よりも小さいとき誤差ｄＷＣＯＭは正値であり、比較駆動波形ｄＣＯＭの値が目標駆動波形ＷＣＯＭの値よりも大きいとき誤差ｄＷＣＯＭは負値である。一方、減算比較の結果、誤差ｄＷＣＯＭの絶対値が所定範囲内である場合（誤差がない場合も含まれる）、減算比較器１０４は、停止信号であるｄｉｓａｂｌｅ信号を出力端子（Ａ≒Ｂ）から出力して、スイッチング回路１０７のゲートドライバー回路１１０に与える。なお、目標駆動波形と比較する比較駆動波形は、アクチュエータ８に与えられる電圧波形を表すものであればよく、フィルタリング及びデジタル化したものに限定されない。

ゲートドライバー回路１１０は、ｄｉｓａｂｌｅ信号が与えられる間、ハイサイドスイッチＳＷ１とローサイドスイッチＳＷ２の両方をＯＦＦにする。すなわち、出力スイッチのスイッチングを停止する。また、誤差ｄＷＣＯＭの絶対値が所定範囲内とは、一例として、目標駆動波形ＷＣＯＭの最大振幅の１０％以内、或いは５％以内とする。例えば図７の駆動波形を目標駆動波形ＷＣＯＭとした場合は、図１０に示す波高Ａが目標駆動波形ＷＣＯＭの最大振幅であり、誤差ｄＷＣＯＭの絶対値がこの最大振幅の１０％以内、或いは５％以内にあるとき、停止信号であるｄｉｓａｂｌｅ信号をゲートドライバー回路１１０に与える。このように出力スイッチのスイッチングを停止する不感帯を設けることによって、駆動波形ＣＯＭが目標駆動波形ＷＣＯＭの近傍にあるときの無駄なスイッチングを抑えて電力を削減することができる。特に、目標駆動波形ＷＣＯＭの電圧が平らな平坦部のみならず電圧を増減する傾斜（ｄＶ／ｄｔ）した傾斜部においても無駄なスイッチングを抑えることが可能である。

コンパレータ１０５は、入力端子（＋）に誤差ｄＷＣＯＭが与えられ、入力端子（−）に所定周波数の三角波Ｔｒｉが与えられる。パルス幅変調回路としてのコンパレータ１０５は、誤差ｄＷＣＯＭを三角波Ｔｒｉと比較し、パルス信号ＭＣＯＭに変調する。パルス信号ＭＣＯＭは、ゲートドライバー回路１１０に与える。ゲートドライバー回路１１０は、与えられるパルス信号ＭＣＯＭに応じてハイサイドスイッチＳＷ１とローサイドスイッチＳＷ２のＯＮ−ＯＦＦをスイッチングする。ハイサイドスイッチＳＷ１とローサイドスイッチＳＷ２は、例えばＭＯＳトランジスタであり、さらに還流用のダイオードをＭＯＳトランジスタに並列挿入している。なお、ハイサイドスイッチＳＷ１とローサイドスイッチＳＷ２は、電源Ｖｄｄとグランドに接続する構成に限らない。すなわち、第１電位に接続された第１スイッチと第２電位に接続された第２スイッチで構成されていればよい。

スイッチング回路１０７からＡＣＯＭが出力され、インダクタＬを介することで駆動波形ＣＯＭとなって選択スイッチ７４に与えられる。既述したように、画像データに応じて選択されるアクチュエータ８に接続された選択スイッチ７４がＯＮとなり駆動波形ＣＯＭが与えられる。駆動波形ＣＯＭが与えられたときのアクチュエータ８の動作は既述の通りである。

負荷計数回路１０２は、同時期に駆動するアクチュエータ８の数を負荷数としてカウントする。負荷計数回路１０２は、負荷数検出部の一例である。なお、同時期に駆動させるとは、駆動タイミングが同時の場合に限らず、駆動タイミングなどにずれがあってもアクチュエータ８の充電／放電期間が重なっている場合も含む。例えば２値ヘッドの場合、負荷数は、同時期に駆動させるアクチュエータ８の総数である。図１１は、２値ヘッドの場合の負荷計数回路１０２の回路の一例でありカウンタとラッチを備える。２値データの場合、例えばシフトレジスタ―７１に入力されるビット１の数をラッチ７２がラッチするまでの間カウントし、その値を保持したものを負荷数情報とすることができる。これに対して、例えばグレースケールヘッドの場合には、一つドットはアクチュエータ８の複数回の充放電によって形成されるため、図１２及び図１３に一例を示すように、ドットの単位ではなくドットを構成する波形要素の区間毎で負荷数をカウントする。

図１２の例では、目標駆動波形ＷＣＯＭは、時系列に配置した３つの波形要素からなる基準電圧波形である。この場合、基準電圧波形全体ではなく各波形要素の区間毎に負荷数をカウントする。また、図１３の例では、目標駆動波形ＷＣＯＭは、相互に波形が異なる第１〜第４パルスの波形要素を時系列に配置している。そして、これら第１〜第４パルスの中から１以上を選択してアクチュエータ８に与えることによって、種々の大きさのドットを形成する。この場合も、各パルス（各波形要素）区間毎に負荷数をカウントする。負荷数のカウントは、一例として、ラッチ回路７２がラッチした信号から同時期に充放電する負荷数をカウントする。負荷計数回路１０２は、カウントした負荷数を、負荷数情報として三角波生成回路１０６の振幅調節入力に与える。

説明を図９に戻すと、三角波生成回路１０６は、負荷数に応じて振幅を調節した三角波Ｔｒｉを生成する。具体的には、負荷数が多数のとき、すなわち負荷が重いときは三角波Ｔｒｉの振幅を小さくし、負荷数が少数のとき、すなわち負荷が軽いときは三角波Ｔｒｉの振幅を大きくする。振幅の大きさの決定は、制御基板１７であるプリンタの制御部が行うようにしてもよい。一例として、負荷数と振幅を対応付けた設定値の情報（例えば、データベース或いは相関式など）を予め作成してＲＯＭ９１などに格納しておき、負荷計数回路１０２からの負荷数情報に応じて振幅の大きさを決定する。負荷数と振幅を対応付けた設定値の情報は、負荷数と振幅が一対一の関係で設定されているのが好ましいが、例えば負荷数１００個おきに段階的に一つの振幅の設定値を割り当てるようにしてもよい。

三角波Ｔｒｉの振幅の大きさは誤差ｄＷＣＯＭに対する感度を決める。よって、負荷数に応じて三角波Ｔｒｉの振幅を変えると、結果として負荷の重さに応じてＰＷＭの感度を変えることができる。具体的には、三角波Ｔｒｉの振幅を大きくすると、誤差ｄＷＣＯＭが変化したときのパルス幅の変化は小さく、すなわち誤差ｄＷＣＯＭに対する感度が低い。言い換えると、三角波Ｔｒｉの振幅を大きくするとＰＷＭが浅くなる。反対に、三角波Ｔｒｉの振幅を小さくすると、誤差ｄＷＣＯＭが変化したときのパルス幅の変化は大きく、すなわち誤差ｄＷＣＯＭに対する感度が高い。言い換えると、三角波Ｔｒｉの振幅を小さくするとＰＷＭが深くなる。このように負荷の重さに応じてＰＷＭの感度を変えたときの動作について、図１４及び図１５を参照しながら詳しく説明する。図１４は、誤差ｄＷＣＯＭが正値（ＷＣＯＭ＞ｄＣＯＭ）にあるときの動作を、負荷が重いときと軽いときに分けて示している。図１５は、誤差ｄＷＣＯＭが負値（ＷＣＯＭ＜ｄＣＯＭ）にあるときの動作を、負荷が重いときと軽いときに分けて示している。各図においてＡ≒Ｂの範囲は、既述のｄｉｓａｂｌｅ信号をゲートドライバー回路１１０に与えて、ハイサイドスイッチＳＷ１とローサイドスイッチＳＷ２の両方をＯＦＦにする不感帯の範囲を示している。

アクチュエータ８へ充電する間、例えば図１４に示すように、誤差ｄＷＣＯＭと三角波Ｔｒｉを比較し、誤差ｄＷＣＯＭが不感帯の範囲になく且つ三角波Ｔｒｉよりも大きい期間ではハイサイドスイッチＳＷ１をＯＮにする。ハイサイドスイッチＳＷ１をＯＮにして電源Ｖｄｄに接続することにより、インダクタＬを介して、選択スイッチ７４がＯＮになっているアクチュエータ８に電荷が供給される。他方、誤差ｄＷＣＯＭが三角波Ｔｒｉよりも小さい期間ではハイサイドスイッチＳＷ１をＯＦＦにする。このときローサイドスイッチＳＷ２に並列挿入されている還流ダイオードを介して、アクチュエータ８への電荷の供給が還流により継続される。このスイッチングを三角波Ｔｒｉの周期で繰り返し行う。

アクチュエータ８へ充電している期間にハイサイドスイッチＳＷ１をＯＦＦするとスイッチング回路１０７の出力ＡＣＯＭはインダクタＬに生じる起電力によってグランド電位よりも低下するので、この間はローサイドスイッチＳＷ２をＯＮに制御してもＯＦＦに制御しても動作に支障はない。この実施形態では説明を簡単にするためにＡ≒Ｂの間ハイサイドスイッチＳＷ１とローサイドスイッチＳＷ２を両方ＯＦＦしているが、還流中のＯＮ抵抗を下げる目的で、ローサイドスイッチＳＷ２側の還流ダイオードを還流する期間にローサイドスイッチＳＷ２をＯＮさせるようにゲート電圧を制御してもよい。

アクチュエータ８から放電する間、例えば図１５に示すように、誤差ｄＷＣＯＭと三角波Ｔｒｉを比較し、誤差ｄＷＣＯＭが不感帯の範囲になく且つ三角波Ｔｒｉよりも小さい期間ではローサイドスイッチＳＷ２をＯＮにする。ローサイドスイッチＳＷ２をＯＮにしてグランドに接地することにより、インダクタＬを介して、選択スイッチ７４がＯＮになっているアクチュエータ８から電荷が流出する。他方、誤差ｄＷＣＯＭが三角波Ｔｒｉよりも大きい期間ではローサイドスイッチＳＷ２をＯＦＦにする。このときハイサイドスイッチＳＷ１に並列挿入されている還流ダイオードを介して、アクチュエータ８からの電荷の流出が還流により継続される。このスイッチングを三角波Ｔｒｉの周期で繰り返し行う。

アクチュエータ８から放電している期間にローサイドスイッチＳＷ１をＯＦＦすると電圧波形ＣＯＭはインダクタＬに生じる起電力によって電源電圧よりも上昇するので、この間はハイサイドスイッチＳＷ１をＯＮに制御してもＯＦＦに制御しても動作に支障はない。この実施形態では説明を簡単にするためにＡ≒Ｂの間ハイサイドスイッチＳＷ１とローサイドスイッチＳＷ２を両方ＯＦＦしているが、還流時のＯＮ抵抗を下げる目的で、ハイサイドスイッチＳＷ１側の還流ダイオードを還流する期間にハイサイドスイッチＳＷ１をＯＮさせるようにゲート電圧を制御してもよい。

ここで、誤差ｄＷＣＯＭが正値（ＷＣＯＭ＞ｄＣＯＭ）にあるときは出力を上げなければならないが、同時期に駆動させるアクチュエータ８が多数のとき、即ち負荷が重く、負荷容量が大きい場合、出力の立ち上がりに時間を要するので、ハイサイドスイッチＳＷ１の必要なＯＮの期間は長い。この場合、誤差ｄＷＣＯＭに対するＰＷＭの感度を高くしなければ駆動波形ＣＯＭが目標駆動波形ＷＣＯＭに追従できない。反対に同時期に駆動させるアクチュエータ８が少数のとき、即ち負荷が軽く、負荷容量が小さい場合、出力は短い時間に立ち上がるのでハイサイドスイッチＳＷ１の必要なＯＮの期間は短い。この場合、誤差ｄＷＣＯＭに対するＰＷＭの感度は低い方が安定する。

誤差ｄＷＣＯＭが負値（ＷＣＯＭ＞ｄＣＯＭ）にあるときも同様のことが言え、負荷が重く、負荷容量が大きい場合は、誤差ｄＷＣＯＭに対するＰＷＭの感度を高くしなければ駆動波形ＣＯＭが目標駆動波形ＷＣＯＭに追従できない。反対に、負荷が軽く、負荷容量が小さい場合は、誤差ｄＷＣＯＭに対するＰＷＭの感度が低い方が安定する。

上述の第１実施形態によれば、同時期に駆動させるアクチュエータ８の負荷数に応じて三角波Ｔｒｉの振幅を変える、すなわち負荷数に応じてＰＷＭの感度を変えることにより、同時期に駆動させるアクチュエータ８の数が多数のとき及び少数のときのどちらの場合でも、容量性負荷であるアクチュエータ８を安定に駆動させることができる。さらに、同時期に充放電する負荷の重さを検出し、負荷の重さに従ってＰＷＭの感度を調整すると、フィードバックを安定化することができ、駆動波形の再現性が向上する。

本実施形態ではアクチュエータ８に与える電圧波形は濾波後デジタル信号処理部１１１に与えられ、デジタル処理によって上記説明した演算を行い出力スイッチを制御している。デジタル信号処理にはＦＰＧＡなどによるランダムロジックを用いて行う方法と、ＤＳＰやＣＰＵを用いてプログラムによって処理する方法がある。プログラムによる信号処理は制御の自由度が高いが処理速度が遅いという欠点がある。ランダムロジックを用いると高速に処理することができ、スイッチング周波数が高い場合に有利である。

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態の液体吐出装置１について、インクジェットヘッド１Ａを一例に挙げて説明する。図１６は、インクジェットヘッド用駆動回路２００の全体回路図である。すなわち、第２実施形態におけるインクジェットヘッド１Ａは、インクジェットヘッド用駆動回路２００の回路構成が異なることを除けば第１実施形態のインクジェットヘッド１Ａと同じである。図１６に示すように、インクジェットヘッド用駆動回路２００は、ヘッド駆動回路７、スイッチング式の共通駆動波形発生回路２０１、及び負荷計数回路１０２を備えている。ヘッド駆動回路７と負荷計数回路１０２は、第１実施形態と同じである。また、共通駆動波形発生回路１０１についても、第１実施形態と同じ構成は同じ符号を付すことによって詳しい説明を省略する。

共通駆動波形として駆動波形ＣＯＭを生成する共通駆動波形発生回路２０１は、出力スイッチとしての第１のスイッチング回路１０７Ａ及び第２のスイッチング回路１０７Ｂ、第１のインダクタＬ１及び第２のインダクタＬ２、アクチュエータ８に与える電圧波形ＣＯＭを検出する電圧波形検出部の一例としてのフィードバック線とフィルタ１０８、及びデジタル信号処理部２２０を備えている。フィルタ１０８は、検出した電圧波形を濾波する。キャパシタＣｃは、フィードバック制御を安定化するための安定化キャパシタである。

デジタル信号処理部２２０は、さらに目標駆動波形ＷＣＯＭの記憶部である波形メモリ１０３、演算回路である減算比較器１０４、第１のコンパレータ１０５Ａ、第２のコンパレータ１０５Ｂ、Ａ／Ｄ変換器１０９、及び判定回路１１１を備えている。すなわち、第２実施形態における共通駆動波形発生回路２０１は、コンパレータ１０５、スイッチング回路１０７及びインダクタＬからなる回路を、２組備えている（各符号の末尾にＡとＢを付す）。第１のコンパレータ１０５Ａは、第１のパルス幅変調回路として機能し、第２のコンパレータ１０５Ｂは、第２のパルス幅変調回路として機能する。さらに、第１のスイッチング回路１０７Ａは、第１のゲートドライバー回路１１０Ａ、電源Ｖｄｄに接続された第１のハイサイドスイッチＳＷ１Ａ、グランドに接続された第１のローサイドスイッチＳＷ２Ａを夫々備えている。第２のスイッチング回路１０７Ｂは、第２のゲートドライバー回路１１０Ｂ、電源Ｖｄｄに接続された第２のハイサイドスイッチＳＷ１Ｂ、グランドに接続された第２のローサイドスイッチＳＷ２Ｂを夫々備えている。

第１のコンパレータ１０５Ａ、第１のスイッチング回路１０７Ａ、及び第１のインダクタＬ１からなる回路は、負荷が軽いときに使用する。第２のコンパレータ１０５Ｂ、第２のスイッチング回路１０７Ｂ、及び第２のインダクタＬ２からなる回路は、負荷が重いときに使用する。そのために第２のインダクタＬ２のインダクタンスは、第１のインダクタＬ１のインダクタンスよりも小さいものを用いる（Ｌ２＜Ｌ１）。さらに、第２のスイッチング回路１０７Ｂの第２のハイサイドスイッチＳＷ１Ｂと第２のローサイドスイッチＳＷ２Ｂに使用するトランジスタは、第１のスイッチング回路１０７Ａの第１のハイサイドスイッチＳＷ１Ａと第１のローサイドスイッチＳＷ２Ａに使用するトランジスタよりも大容量のものとするのが好ましい。また、第１のコンパレータ１０５Ａに与える三角波Ｔｒｉと第２のコンパレータ１０５Ｂに与える三角波Ｔｒｉの振幅は、同一としてもよいが、夫々、適切な感度となる振幅に設定するのが好ましい。この実施例では負荷数に応じてインダクタを切り換える。負荷の充放電に要する時間は負荷の重さとインダクタのインダクタンスの双方に依存するので、第１実施形態のように負荷が重いときには三角波Ｔｒｉの振幅を小さくしてＰＷＭの感度を上げるべきだとは限らない。一例として、第１のコンパレータ１０５Ａに与える三角波Ｔｒｉの振幅を、第２のコンパレータ１０５Ｂに与える三角波Ｔｒｉの振幅よりも小さくする。すなわち、第１実施形態とは反対に、負荷が重いときに使用する第２のインダクタＬ２側の方が、負荷が軽いときに使用する第１のインダクタＬ１側よりも三角波Ｔｒｉの振幅が小さい。

判定回路１１１は、負荷数に応じて第１のインダクタＬ１側の回路を駆動させるか或いは第２のインダクタＬ２側の回路を駆動させるか判定する。一例として、負荷数に閾値（例えばノズル５１が１２００個のときは半分の６００個）を設け、同時期に駆動させるアクチュエータ８の数が閾値以下のときは第１のインダクタＬ１側の回路を選択し、閾値を超えるときは第２のインダクタＬ２側の回路を選択する。判定回路１１１は、判定結果に基づき、使用するインダクタ側の回路をアクティブにするための制御信号ＨＰｓｅｌを出力し、第１又は第２のゲートドライバー回路１１０Ａ，１１０Ｂに与える。

負荷が軽いときは、第１のインダクタＬ１側の回路を選択してアクチュエータ８に電荷を供給し、反対に負荷が重いときは、第１のインダクタＬ１よりも小さいインダクタンスを有する第２のインダクタＬ２側の回路を選択してアクチュエータ８に電荷を供給する。つまり、負荷が重いとき、第１のインダクタＬ１では第２のインダクタＬ２に比べて必要な電荷が必要な期間に供給しきれないことがあるが、第２のインダクタＬ２は第１のインダクタＬ１よりも所定の時間に多量な電荷を供給するので第１のインダクタＬ１よりも大きな電流（ＩＣＯＭ２＞ＩＣＯＭ１）が流れてアクチュエータ８に電荷を供給することができる。

一方、第２のインダクタＬ２は、第１のインダクタＬ１に比べて電流が急峻に立ち上がるため、仮に負荷が軽い場合に第２のインダクタＬ２側の回路を選択すると出力のリップルが大きくなってしまう場合がある。またハイサイドスイッチＳＷ１Ａ，ＳＷ１Ｂ及びローサイドスイッチＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂとして用いるトランジスタの最小ＯＮ時間には限界があり、その限界値は大容量のトランジスタほど長い時間となるため、第２のインダクタＬ２側の回路では軽負荷のとき安定に駆動できない場合がある。ＰＷＭの周波数を落とせばトランジスタの最小ＯＮ時間が長くてもＯＮデューティーを下げることができるが、ＰＷＭの周波数を落とすと駆動波形ＣＯＭの再現性が悪くなりインクの吐出特性に影響が出てしまう場合がある。従って、第２実施形態によれば、２種類のインダクタＬ１，Ｌ２を負荷数に応じて使い分けることによってこれらの問題を解決する。すなわち、同時期に駆動させるアクチュエータ８の数が多数のとき及び少数のときのどちらの場合でも、容量性負荷であるアクチュエータ８を安定に駆動させることができる。その結果、より高周波でのＰＷＭ駆動を可能にして駆動波形ＣＯＭの再現性を向上し、吐出特性を向上させることができる。

さらに、インダクタＬを２種類（Ｌ１，Ｌ２）としたことによって安定化コンデンサＣｃの静電容量値を小さな値とすることができ、結果として電力を削減することができる。インダクタンスが異なるインダクタＬとその駆動回路を３組、４組と増やしてゆけば、安定化コンデンサＣｃの静電容量値をより小さな値とすることができるので、さらに電力削減が可能となると共に駆動波形ＣＯＭを精密に制御することが可能となる。また、発熱と温度上昇を抑えることができる。

（第３実施形態）
続いて、第３実施形態の液体吐出装置１について、インクジェットヘッド１Ａを一例に挙げて説明する。図１７は、インクジェットヘッド用駆動回路３００の全体回路図である。すなわち、第３実施形態におけるインクジェットヘッド１Ａは、インクジェットヘッド用駆動回路３００の回路構成が異なることを除けば第１実施形態及び第２実施形態のインクジェットヘッド１Ａと同じである。図１７に示すように、インクジェットヘッド用駆動回路３００は、ヘッド駆動回路７、スイッチング式の共通駆動波形発生回路３０１、及び負荷計数回路１０２を備えている。ヘッド駆動回路７と負荷計数回路１０２は、第１実施形態及び第２実施形態と同じである。また、共通駆動波形発生回路３０１についても、第１実施形態と同じ構成は同じ符号を付すことによって詳しい説明を省略する。

共通駆動波形として駆動波形ＣＯＭを生成する共通駆動波形発生回路３０１は、第１実施形態の共通駆動波形発生回路１０１と第２実施形態の共通駆動波形発生回路２０１の機能を組み合わせた構成である。すなわち、共通駆動波形発生回路３０１は、出力スイッチとしての第１のスイッチング回路１０７Ａ及び第２のスイッチング回路１０７Ｂ、第１のインダクタＬ１及び第２のインダクタＬ２、アクチュエータ８に与える電圧波形ＣＯＭを検出する電圧波形検出部の一例としてのフィードバック線１１３とフィルタ１０８、及びデジタル信号処理部３２０を備えている。フィルタ１０８は、検出した電圧波形を濾波する。キャパシタＣｃは、フィードバック制御を安定化するための安定化キャパシタである。

デジタル信号処理部３２０は、さらに目標駆動波形ＷＣＯＭの記憶部である波形メモリ１０３、演算回路である減算比較器１０４、第１のコンパレータ１０５Ａ、第２のコンパレータ１０５Ｂ、三角波生成回路１０６、Ａ／Ｄ変換器１０９、及び判定回路１１１を備えている。さらに、第１のスイッチング回路１０７Ａは、第１のゲートドライバー回路、電源Ｖｄｄに接続された第１のハイサイドスイッチＳＷ１Ａ、グランドに接続された第１のローサイドスイッチＳＷ２Ａを夫々備えている。第２のスイッチング回路１０７Ｂは、第２のゲートドライバー回路、電源Ｖｄｄに接続された第２のハイサイドスイッチＳＷ１Ｂ、グランドに接続された第２のローサイドスイッチＳＷ２Ｂを夫々備えている。

上記回路において、負荷計数回路１０２は、同時期に駆動させるアクチュエータ８の数を負荷数としてカウントし、負荷数情報として判定回路１１１に与える。判定回路１１１は、負荷数に応じて第１のインダクタＬ１側の回路を駆動させるか或いは第２のインダクタＬ２側の回路を駆動させるかを判定し、駆動させる側の回路をアクティブにするための制御信号ＨＰｓｅｌを出力して、ゲート回路１１２Ａ，１１２Ｂを介して第１又は第２のゲートドライバー回路１１０Ａ，１１０Ｂに与える。制御信号ＨＰｓｅｌはゲート回路１１２Ａには負論理で入力され、ゲート回路１１２Ｂには正論理で入力されるので、制御信号ＨＰｓｅｌがLレベルである間は第１のゲートドライバー回路がアクティブとなり、制御信号ＨＰｓｅｌがＨレベルである間は第２のゲートドライバー回路がアクティブとなる。さらに、負荷数情報は三角波生成回路１０６に与えられ、三角波生成回路１０６は、負荷数に応じて振幅を調節した三角波Ｔｒｉを生成し、駆動させる側の第１又は第２のコンパレータ１０５Ａ，１０５Ｂに与える。一例として、判定回路は負荷数を大別してその大小に応じて第１のインダクタＬ１側の回路を駆動させるか或いは第２のインダクタＬ２側の回路を駆動させるかを第２実施形態と同様にして決め、それぞれの場合についてさらに負荷数に応じて、第１実施形態と同様に、負荷数が多数のとき、すなわち負荷が重いときは三角波Ｔｒｉの振幅を小さくし、負荷数が少数のとき、すなわち負荷が軽いときは三角波Ｔｒｉの振幅を大きくする。

また、目標駆動波形ＷＣＯＭと比較駆動波形ｄＣＯＭの誤差ｄＷＣＯＭの絶対値が所定の範囲内にある場合（誤差がない場合も含まれる）、減算比較器１０４は、停止信号としてＨレベルを出力端子（Ａ≒Ｂ）から出力する。
停止信号は、ゲート回路１１２Ａの一方の入力端子に入力する。ゲート回路１１２Ａの他方の入力には制御信号ＨＰｓｅｌが与えられている。ゲート回路１１２Ａは一方の入力がＨレベルであるか、又は他方の入力がＨレベルであるときに出力ｄｉｓａｂｌｅ１信号をＨレベルとする。少なくとも停止信号としてＨレベルが出力端子（Ａ≒Ｂ）から出力されている間、ｄｉｓａｂｌｅ１信号はＨレベルである。第１のゲートドライバー回路１１０Ａは、ｄｉｓａｂｌｅ信号がＨレベルである間、第１のハイサイドスイッチＳＷ１Ａと第１のローサイドスイッチＳＷ２Ａの両方をＯＦＦにする。
停止信号は、ゲート回路１１２Ｂの一方の入力端子に入力する。ゲート回路１１２Ｂの他方の入力には制御信号ＨＰｓｅｌが与えられている。ゲート回路１１２Ｂは一方の入力がＨレベルであるか、又は他方の入力がＬレベルであるときに出力ｄｉｓａｂｌｅ２信号をＨレベルとする。少なくとも停止信号としてＨレベルが出力端子（Ａ≒Ｂ）から出力されている間、ｄｉｓａｂｌｅ２信号はＨレベルである。第１のゲートドライバー回路１１０Ｂは、ｄｉｓａｂｌｅ信号がＨレベルである間、第１のハイサイドスイッチＳＷ１Ｂと第１のローサイドスイッチＳＷ２Ｂの両方をＯＦＦにする。

上述の第３実施形態によれば、第１実施形態の共通駆動波形発生回路１０１と第２実施形態の共通駆動波形発生回路２０１の両方の機能を組み合せたことにより、２種類のインダクタＬ１，Ｌ２を負荷数に応じて使い分けることができ、且つ、負荷数に応じてＰＷＭの感度を細かく調整できるので、フィードバックはさらに広範囲で安定する。さらにスイッチングを停止する不感帯を設けたことにより、不要なスイッチングをなくして電力を削減することができる。

（第４実施形態）
図１８は、第４実施形態のインクジェットヘッド用駆動回路４００である。第４実施形態のインクジェットヘッド用駆動回路４００は、第２実施形態のインクジェットヘッド用駆動回路２００に出力スイッチのスイッチングを停止する不感帯を追加した変形例である。すなわち、この変形例の減算比較器１０４は、減算比較の結果、誤差ｄＷＣＯＭの絶対値が所定範囲内である場合（誤差がない場合も含まれる）、停止信号であるｄｉｓａｂｌｅ信号を出力端子（Ａ≒Ｂ）から出力する。ｄｉｓａｂｌｅ信号は、ゲート回路１１２Ａ，１１２Ｂを介して、現在使用している側の第１又は第２のゲートドライバー回路１１０Ａ，１１０Ｂに与えられる。ｄｉｓａｂｌｅ信号が与えられた第１又は第２のゲートドライバー回路１１０Ａ，１１０Ｂは、第１又は第２のハイサイドスイッチＳＷ１Ａ，ＳＷ１Ｂと第１又は第２のローサイドスイッチＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂの両方をＯＦＦにする。すなわち、出力スイッチのスイッチングを停止する。このように出力スイッチのスイッチングを停止する不感帯を設けることによって、駆動波形ＣＯＭが目標駆動波形ＷＣＯＭの近傍にあるときの無駄なスイッチングを抑えて電力を削減することができる。

以上、第１乃至第４実施形態に従うインクジェットヘッド１Ａを詳述したが、インクジェットヘッド１Ａの変形例として、図１９に示すように、圧力室（個別圧力室）４１を省略し、ノズルプレート５が共通インク室４２と直接的に連通するようにしてもよい。

さらに、上述の実施形態では、液体吐出装置の一例として、インクジェットプリンタ１のインクジェットヘッド１Ａ、１０１Ａを説明したが、液体吐出装置は、３Ｄプリンタの造形材吐出ヘッド、分注装置の試料吐出ヘッドであってもよい。勿論、アクチュエータ８も容量性負荷であれば上述の実施形態の構成及び配置に限定されない。さらに、パルス幅変調（ＰＷＭ）に限らず、パルス密度変調（ＰＤＭ；Pulse-density modulation）であってもよい。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０インクジェットプリンタ
１Ａインクジェットヘッド
４インク供給部
５１ノズル
７ヘッド駆動回路
８アクチュエータ
１００，２００，３００インクジェット用の駆動回路
１０１，２０１，３０１共通駆動波形発生回路
１０２負荷計数回路
１０４減算比較器
１０５，１０５Ａ，１０５Ｂコンパレータ
１０７，１０７Ａ，１０７Ｂスイッチング回路
１２０，２２０，３２０デジタル信号処理部
Ｌ１，Ｌ２インダクタ
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂゲートドライバー回路
ＳＷ１，ＳＷ１Ａ，ＳＷ１Ｂハイサイドスイッチ
ＳＷ２ＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂローサイドスイッチ

Claims

液体を吐出する複数のノズルに対応付けて設けた複数の静電容量性アクチュエータに対し、インダクタを介して共通の駆動信号を与えるスイッチング回路と、
画像データに基づいて同時期に駆動させる前記静電容量性アクチュエータの負荷数を検出する負荷数検出部と、
前記静電容量性アクチュエータに生じる電圧波形を検出する電圧波形検出部と、
前記電圧波形と前記負荷数とを用いて前記スイッチング回路を制御するデジタル信号処理部と、を備えたことを特徴とする液体吐出装置の駆動回路。
液体を吐出する複数のノズルに対応付けて設けた複数の静電容量性アクチュエータに対し、同時期に駆動させる静電容量性アクチュエータの負荷数を検出する負荷数検出部と、
前記静電容量性アクチュエータに生じる電圧波形を検出する電圧波形検出部と、
前記複数の静電容量性アクチュエータに対し、インダクタを介して共通の駆動信号を与えるとともに、目標駆動波形と前記電圧波形との誤差に基づく前記駆動信号のフィードバック制御におけるパルス幅変調の感度を前記検出した負荷数に応じて変えるスイッチング式の共通駆動波形発生回路と、を備えたことを特徴とする液体吐出装置の駆動回路。
前記共通駆動波形発生回路は、同時期に駆動させる負荷数が小さいとき前記誤差に対するパルス幅変調を浅くし、同時期に駆動させる負荷数が大きいとき前記誤差に対するパルス幅変調を深くすることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置の駆動回路。
液体を吐出する複数のノズルに対応付けて設けた複数の静電容量性アクチュエータに対し、同時期に駆動させる静電容量性アクチュエータの負荷数を検出する負荷数検出部と、
前記複数の静電容量性アクチュエータに対し、インダクタを介して共通の駆動信号を与えるとともに、静電容量性アクチュエータに生じる電圧波形を検出してフィードバック制御するスイッチング式の共通駆動波形発生回路と備え、
前記インダクタは複数あって、前記検出した負荷数に応じて駆動するインダクタを切り替えることを特徴とする液体吐出装置の駆動回路。
液体を吐出する複数のノズルを配列したノズルプレートと、
前記ノズルに対応付けて設けた静電容量性アクチュエータと、
前記ノズルに連通する液体供給部と、
前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動回路と、を備え、
前記駆動回路が駆動する静電容量性アクチュエータは、圧電駆動式アクチュエータであることを特徴とする液体吐出装置。