JP4339458B2 - 容量性素子駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電部材、液晶部材等の容量性素子を駆動する容量性素子駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の容量性素子駆動装置としては、圧電部材などの容量性素子に電極を接続して配置した複数のインク室を並べて設けたインクジェットヘッドを駆動するヘッド駆動装置がある。このインクジェットヘッドとしては、図１９に示すように、各インク室１1 、１2 、…を各圧電部材２1 、２2 、…によって仕切って構成されたシェアモードのインクジェットヘッド３があり、このようなインクジェットヘッド３を駆動する従来のヘッド駆動装置４を図２０に示す。
【０００３】
このヘッド駆動装置４は、シリアル／パラレル変換器５、このシリアル／パラレル変換器５からの出力は、アンドゲート６及びイクスクルーシブオアゲート７を介して駆動回路８に接続し、この駆動回路８からの出力は、各出力端子９を介して各インク室１1 、１2 、…の隔壁に設けた圧電部材２1 、２2 、…の電極に接続している。
【０００４】
各駆動回路８は、図２１に示すように、入力端子１１、出力端子９、正の駆動電源（Ｖ）１２、抵抗体Ｒ1 〜Ｒ5、ハイポーラトランジスタＴr1〜Ｔr4を備える。この駆動回路８では、入力端子１１に入力される信号が１になると、ハイポーラトランジスタＴr1がオンして出力端子９に駆動電圧（Ｖ）が印加され、入力される信号が０になると、ハイポーラトランジスタＴr2がオンして出力端子９が接地電圧０になる。
【０００５】
このような駆動回路８を使用してインクジェットヘッド３を制御する場合には、例えば駆動したいインク室１3 側の隔壁に設けた圧電部材に図２２（ｂ）に示すような駆動波形を与え、その周辺インク室１2 、１4 側の隔壁に設けた圧電部材に逆相の同図（ａ）、（ｃ）に示すような駆動波形を与えて、インク室１3 側の隔壁に設けられた圧電部材の端子間電圧を＋Ｖから−Ｖに急激に変化させることにより、インク室１3 のインク吐出口からインクが吐出される。
【０００６】
また、上記駆動回路の別の例として、図２３に示すように入力端子１１ａを有する噴射用電圧発生回路１３と入力端子１１ｂを有する放電回路１４とを備えたものもある。この駆動回路１５では、入力端子１１ａにのみ入力信号１が入力されると、電源１２から出力端子９に駆動電圧（ＶＤＤ）が印加され、入力端子１１ｂにのみ入力信号１が入力されると、出力端子９が接地電圧０となる。
【０００７】
ここで、図２２は、回路の特性による立ち上がり立ち下がり時間の鈍化を省略した論理的なタイミング図であって図２０の論理回路図に対応するが、実際の図２１又は図２３の駆動回路８、１５には、遅れが存在するため、図２２のようにインク室１3 を駆動する圧電部材に与えられる電圧が下がり始めてから周辺インク室１2 、１4 を駆動する圧電部材に与えられる電圧が上がり終わるまでの時間ｔが存在する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、バイポーラトランジスタを使用した回路などでは、消費電力低減等のため、このバイポーラトランジスタの代りにＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor ）型トランジスタを使用することが行われており、図２１又は図２３に示すような駆動回路８、１５においても、バイポーラトランジスタＴrの代りにＭＯＳ型トランジスタを使用することが考えられる。
【０００９】
しかしながら、もしバイポーラトランジスタの代りにＰ−ＭＯＳ（ＰＭＯＳ型）トランジスタ、Ｎ−ＭＯＳ（ＮＭＯＳ型）トランジスタを使用して駆動回路を構成すれば、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの基板電位を駆動電圧（ＶＤ）とし、Ｎ−ＭＯＳトランジスタの基板電位を接地電圧（ＶＳ）とした場合、以下に示すような問題点が考えられる。
【００１０】
すなわち、上述した従来の駆動回路と同様に、駆動したいインク室の圧電部材に駆動電圧を与え、その周辺インク室に逆相の電圧を与えることにより、所望のインク室のインク吐出口からインクを吐出させようとする場合、圧電部材端子間の電圧を＋ＶＤから−ＶＤに急激に変化させる必要があるので、駆動しようとするインク室を駆動する圧電部材に与えられる電圧が下がり始めてから周辺インク室を駆動する圧電部材に与えられる電圧が上がり終わるまでの時間ｔは、なるべく短くする必要がある。
【００１１】
ところが、この時間ｔをあまりに短くすると、回路素子の特性による立ち上がり立ち下がりの遅れ、周辺インク室における出力端子の電圧による誘導等によって、駆動電圧（ＶＤ）より高い電圧または接地電圧（ＶＳ）より低い電圧になるおそれがあり、いずれかのＭＯＳ型トランジスタの寄生ダイオード（ＭＯＳトランジスタにおいてゲートとソースとの間、及びゲートとドレインとの間でダイオードのような作用をする場所が生じることがあるがこれを寄生ダイオードという）に電流が流れてしまう。
【００１２】
このように、上述した従来の技術における時間ｔのとりかたによっては、ＭＯＳ型トランジスタのサブストレートに電流が流れてしまい、駆動回路の信頼性を損うという問題が考えられる。特にインクジェットヘッドを駆動する場合のように、ＭＯＳ型トランジスタのオン・オフが繰返し行われると、ＭＯＳ型トランジスタのサブストレートに繰返し電流が流れるので、駆動回路の信頼性が損われる。
【００１３】
以上のように、従来は、駆動しようとするインク室を駆動する圧電部材に与えられる電圧を立ち上げた後、周辺インク室を駆動する圧電部材に与えられる電圧が立上がり始めるまでの時間を調整する考え方はなかった。
【００１４】
従って、上述したような駆動装置において、単にバイポーラトランジスタの代りにＭＯＳ型トランジスタを使用しただけでは、信頼性の高い装置を提供することはできない。
【００１５】
そこで、本発明は、低消費電力で信頼性が高く、より安価な容量性素子駆動装置を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明は、容量性負荷となる複数の容量性素子を設け、各容量性素子の端子間に所定の極性の電位差を与え、その後逆極性の電位差を与える駆動回路によって、前記容量性素子の一方の端子に与えた電位差の絶対値と他方の端子に与えた電位差の絶対値とを加算した電位差に相当する電位変化を起こさせることにより、前記容量性素子を駆動する容量性素子駆動装置において、前記容量性素子の一方の端子電位の変化開始から他方の端子電位の変化開始までの時間を、前記一方の端子の電位変化による容量性素子の充電又は放電動作が完了する時間より短い時間Ｔに設定し、前記時間Ｔは、前記駆動回路により前記容量性素子の他方の端子電位Ｖ２を変化させたときの誘導により変化する前記一方の端子Ｄ３の電位Ｖ３が、前記駆動回路の許容範囲を越える電位となる時間より長いことを特徴とする容量性素子駆動装置である。
【００１７】
請求項２の本発明は、容量性素子として圧電部材を使用し、圧電部材の電歪効果によってインクを吐出するインクジェットヘッドの駆動装置であって、時間Ｔはインクジェットヘッドの固有振動周期の１／４以下の時間としたことを特徴とする請求項１記載の容量性素子駆動装置である。
【００１８】
請求項３の本発明は、容量性素子として液晶部材を使用する駆動装置であって、時間Ｔは液晶部材の応答時間の１／２以下の時間としたことを特徴とする請求項１記載の容量性素子駆動装置である。
【００１９】
請求項４の本発明は、時間Ｔの間に、容量性素子に充電された電荷のうちの一部分を駆動回路の電源を経由しない経路で放電することを特徴とする請求項１記載の容量性素子駆動装置である。
【００２１】
請求項５の本発明は、駆動回路は、駆動回路の出力端子と駆動電圧との間及びその出力端子と接地電位との間に、基板にドレイン、ソース、ゲートを備えてなるスイッチ素子を設け、このスイッチ素子を制御することによって容量性素子の端子電位を制御させるようにし、駆動回路により容量性素子のいずれかの端子電位を変化させたときの誘導により発生する駆動回路の出力端子の電位が駆動回路の許容範囲を越えない程度に、駆動電圧側及び接地電位側のスイッチ素子のうちの少なくとも一方の基板電位をドレイン電位及びソース電位とは別の電位にしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の容量性素子駆動装置である。
【００２２】
請求項６の本発明は、前記駆動回路により前記容量性素子の他方の端子電位を変化させたときの誘導により変化する前記一方の端子の電位が、接地電位より低くならないよう前記時間Ｔを設定して前記スイッチ素子を制御し、前記駆動電圧側のスイッチ素子の基板電位をドレイン電位及びソース電位とは別の電位にしたことを特徴とする請求項５記載の容量性素子駆動装置である。
【００２３】
請求項７の本発明は、駆動回路の駆動電圧側のスイッチ素子は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタで構成し、その基板電位を駆動電圧よりも高い電位にしたことを特徴とする請求項６記載の容量性素子駆動装置である。
【００２４】
請求項８の本発明は、駆動回路の駆動電圧側のスイッチ素子は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタで構成し、その基板電位を接地電位にしたことを特徴とする請求項６記載の容量性素子駆動装置である。
【００２５】
請求項９の本発明は、駆動回路の駆動電圧側のスイッチ素子の電流利得を、接地電位側のスイッチ素子の電流利得より大きくなるようにしたことを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の容量性素子駆動装置である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる容量性素子駆動装置を圧電部材を使用したシェアーモードのインクジェットヘッドの駆動装置に適用した場合の第１の実施の形態を図１ないし図７を参照して説明する。
図１は、本実施の形態にかかる装置の構成を示す部分回路図で、図２は、シェアーモードのインクジェットヘッドの構成を示した部分断面図である。図１及び図２において、３１1 、３１2 、３１3 、３１4 、３１5 、３１6 、…は複数のインク室を仕切っている壁を構成する圧電部材で、この各圧電部材３１1 、３１2 、３１3 、３１4 、３１5 …の面に例えば無電解ニッケルメッキにより電極を形成している。すなわち、圧電部材３１1 の一方の面に電極３２1 を形成し、同一インク室３３2 の内壁面である圧電部材３１1 の他方の面と圧電部材３１2 の一方の面に電極３２2 を形成し、同一インク室３３3 の内壁面である圧電部材３１2 の他方の面と圧電部材３１3 の一方の面に電極３２3 を形成し、同一インク室３３4 の内壁面である圧電部材３１3 の他方の面と圧電部材３１4 の一方の面に電極３２4 を形成し、同一インク室３３5 の内壁面である圧電部材３１4 の他方の面と圧電部材３１5 の一方の面に電極３２5 を形成し、同一インク室３３6 の内壁面である圧電部材３１5 の他方の面と圧電部材３１6 の一方の面に電極３２6 を形成している。図示はしないが他の圧電部材に対しても同様にして電極を形成している。
【００２７】
複数のインク室を２つおきにまとめて３つのグループに分割している。すなわち、電極３２2 、３２5 、…を形成したインク室３３2 、３３5 、…をＢ群グループとし、電極３２3 、３２6 、…を形成したインク室３３3 、３３6 、…をＣ群グループとし、電極３２4 …を形成したインク室３３4 、３３7 …をＡ群グループとしている。また、各インク室３３1 、３３2 、３３3 、３３4 、３３5 …にはそれぞれインクのインク吐出口３４1 、３４2 、３４3 、３４4 、３４5 …が設けられている。
【００２８】
そして、各電極３１1 、３１2 、３１3 、３１4 、３１5 …は、内部抵抗を介して端子Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 、Ｄ4 、Ｄ5 、Ｄ6 …（以下、Ｄ1 〜Ｄｎとする）に接続している。この端子Ｄ1 〜Ｄｎと駆動電圧（ＶＤＤ）との間にはスイッチング素子であるＰ−ＭＯＳトランジスタＰ1 〜Ｐn を接続し、各端子Ｄ１〜Ｄｎと接地電圧（ＶＳＳ）の間にはＮ−ＭＯＳトランジスタＮ1 〜Ｎn を接続して構成される。
【００２９】
上記Ｐ−ＭＯＳトランジスタＰ1 〜Ｐn は、基板にドレイン、ソース、ゲートが設けて構成され、その基板電位を駆動電圧（ＶＤＤ）よりも高い電圧であるＶＢＢとしている。上記Ｎ−ＭＯＳトランジスタＮ1 〜Ｎn は、基板にドレイン、ソース、ゲートが設けて構成され、その基板電位を接地電圧（ＶＳＳ）としている。
【００３０】
このような駆動回路における動作を図１ないし図５を参照しながら説明する。
初期状態では、図１に示すように各端子Ｄ1 〜Ｄn のＰ−ＭＯＳトランジスタＰ1 〜Ｐn がオンしており、各端子Ｄ1 〜Ｄn は、同電位（ＶＤＤ）に保たれた状態になっている。
【００３１】
そして、例えばＣ群グループであるインク室３３３ 、３３６ 、…のインク吐出口３４3 、３４６ 、…からインクの吐出を行いたい場合、まず図５（ａ）に示すようにインクの吐出を行いたいインク室３３3 、３３６ 、…の端子Ｄ3 、Ｄ6 、…に接続されているＰ−ＭＯＳトランジスタＰ3 、Ｐ6 、…をオフした後に、貫通電流を防止する時間をおいてＮ−ＭＯＳトランジスタＮ3 、Ｎ6、…をオンする（図３（ａ）に示す逆充電動作）。このとき、圧電部材の隔壁は、図４（ａ）に示すように、インク室３３3 、３３６ 、…を広げる方向に歪む。
【００３２】
そして、図５（ａ）に示すように、所定時間この状態を保持し、次にＮ−ＭＯＳトランジスタＮ3 、Ｎ6、…をオフした後に、貫通電流を防止する時間をおいてＰ−ＭＯＳトランジスタＰ3 、Ｐ6 、…をオンし、端子Ｄ3 、Ｄ6 、…と両隣の端子Ｄ2 ，Ｄ4 、Ｄ5 ，Ｄ7 、…との電位差を小さくする（図３（ｂ）に示す放電動作）。このとき、圧電部材の隔壁にかかる電位差が小さくなるので、図４（ｂ）に示すように圧電部材の隔壁は図２に示す初期状態に戻ろうとする。
【００３３】
また、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＰ3 、Ｐ6 、…をオンしたとき、図５（ｃ）に示すように両隣の端子Ｄ2 ，Ｄ4 、Ｄ5 ，Ｄ7 、…の出力電圧は誘導されて駆動電圧（ＶＤＤ）より高いＶov1になる。
【００３４】
このＰ−ＭＯＳトランジスタＰ3 、Ｐ6 、…をオンしている時間Ｔ（この時間Ｔは０でない。以下同様）の経過後、図５（ａ）に示すように両隣の端子Ｄ2 ，Ｄ4 、Ｄ5 ，Ｄ7 …に接続されているＰ−ＭＯＳトランジスタＰ2 ，Ｐ4 、Ｐ5 ，Ｐ7 …をオフした後に、貫通電流を防止する時間をおいてＮ−ＭＯＳトランジスタＮ2 ，Ｎ4 、Ｎ5 ，Ｎ7 …をオンする（図３（ｃ）の充電動作）。このとき、圧電部材の隔壁は図４（ｃ）に示すようにインク室３３3 、３３6 、…を縮める方向に歪む。
【００３５】
このような逆充電、放電、充電の動作を高速に行うことにより、圧電部材の隔壁には図５（ｄ）に示すように２ＶＤＤに相当する電圧の急激な変位が生じ、この変位によってインク室３３3 、３３6 、…からのインクの吐出が開始する。
【００３６】
ところで、両隣のＮ−ＭＯＳトランジスタＮ2 ，Ｎ4 、Ｎ5 ，Ｎ7 …をオンしたときに、端子Ｄ3 、Ｄ6 、…の出力電圧は図５（ｂ）に示すようにマイナス方向に誘導される。この誘導による端子Ｄ3 、Ｄ6 、…の出力電圧の変動は、放電時間Ｔが短いほどマイナス方向の振れが大きくなる。
【００３７】
従って、図６（ａ）に示すように放電時間Ｔが短すぎて、図６（ｂ）に示すように十分な放電ができない場合は、端子Ｄ3 、Ｄ6 、…の出力電圧のマイナス方向の振れが大きくなり、端子Ｄ3 、Ｄ6 、…の出力電圧が接地電圧（ＶＳＳ）よりも低くなってしまう。すると、Ｎ−ＭＯＳトランジスタのドレインの電位が基板電位より低くなるため、Ｎ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードに電流が流れてしまう。これが繰返し行われると、駆動回路自体の信頼性が低下してしまう。
【００３８】
一方、放電時間Ｔを長くすれば、端子Ｄ3 、Ｄ6 、…の出力電圧が接地電圧（ＶＳＳ）よりも低くなってしまうことを防止できるが、放電時間Ｔをあまり長くすると、圧電部材端子間の電圧を急激に変化させることができなくなるので、インクの吐出動作に影響を及す。
【００３９】
従って、上記放電時間Ｔは、少なくとも端子Ｄ3 、Ｄ6 、…の出力電圧が接地電圧（ＶＳＳ）よりも低くならない程度に短く設定するとともに、インクの吐出速度などを考慮してあまり長くならない程度に設定する。
【００４０】
次に、インクの吐出が開始した後、図５（ａ）に示すように所定時間この状態を保持し、両隣の端子Ｄ2 ，Ｄ4 、Ｄ5 ，Ｄ7 、…に接続されているＮ−ＭＯＳトランジスタＮ2 ，Ｎ4 、Ｎ5 ，Ｎ7 …をオフした後に、貫通電流を防止する時間をおいてＰ−ＭＯＳトランジスタＰ2 ，Ｐ4 、Ｐ5 ，Ｐ7 …をオンする（図３（ｄ）に示す逆放電動作）。この動作で、圧電部材の隔壁は、図４（ｄ）に示す初期状態に戻り、インク室３３3 、３３6 、…のインクがオリフィス面に形成されたインク吐出口３４3 、３４6 、…から切り離され飛翔していく。
【００４１】
ところで、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＰ2 ，Ｐ4 、Ｐ5 ，Ｐ7 …をオンしたときは、図５（ｂ）に示すように端子Ｄ3 、Ｄ6 、…は誘導されて駆動電圧（ＶＤＤ）より高く（Ｖov2）なる。
【００４２】
従って、もし、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの基板電位を駆動電圧（ＶＤＤ）にとっていれば、Ｐ−ＭＯＳトランジスタのドレインの電位が基板電位より高くなるため、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードに電流が流れてしまう。よって、これが繰返し行われると、駆動回路自体の信頼性が低下してしまう。
【００４３】
そこで、本願発明においては、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの基板電位（ＶＢＢ）を図５（ｃ）に示すＶov1や図５（ｂ）に示すＶov2より高くしている。これにより、各端子Ｄの出力電圧が誘導を受けて駆動電圧（ＶＤＤ）より高くなった場合でも、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードには電流が流れることなく、駆動回路の信頼性を高くすることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、３分割駆動なので、Ｃ群グループのインク室３３3 、３３6 、…を駆動して印字した後、Ａ群グループのインク室３３4 、３３7 …を駆動して印字し、最後にＢ群グループのインク室３３2 、３３5 、…を印字して、１ラインの印字が終了する。
【００４５】
このように、放電時間Ｔの長さを少なくとも端子Ｄ3 、Ｄ6 、…の出力電圧が接地電圧（ＶＳＳ）よりも低くならない程度に設定することにより、Ｎ−ＭＯＳトランジスタのドレインの電位が基板電位より低くなることを防止できる。これにより、Ｎ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードに電流が流れることを防止でき、駆動回路の信頼性を高くすることができる。
また、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの基板電位（ＶＢＢ）を図５（ｃ）に示すＶov1や図５（ｂ）に示すＶov2より高くすることにより、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードに電流が流れることを防止できるので、これによっても駆動回路の信頼性を高くすることができる。
従って、ＭＯＳ型トランジスタを使用して駆動回路を構成した場合に、低消費電力で信頼性が高く、より安価な容量性素子駆動装置を提供することができる。また、圧電部材を充放電することにより、図５（ｄ）に示すように、１つの駆動電圧（ＶＤＤ）で一方の端子に与えた電位差と他方の端子に与えた電位差の絶対値を加算した電位差、ここでは最大２倍の駆動電圧の電位差が圧電部材の端子間で得られる。そして、圧電部材の端子間の電位差も、同電位、駆動電圧、負の駆動電圧と３段階のレベルが得られる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、充電の後に放電時間Ｔを入れてから、逆充電しているが、もし、充電の後に放電時間Ｔを入れずに逆充電する場合の駆動波形は図７（ｂ）に示すようになり、この場合の駆動回路の消費エネルギーは、（１／２）×Ｃ×（２ＶＤＤの２乗）＝２×Ｃ×（ＶＤＤの２乗）となる（但し、この式ではインクジェットヘッドの抵抗分を無視している）。
【００４７】
ところが、放電時間Ｔを十分にとって、完全に放電させてから逆充電した場合の駆動波形は図７（ａ）に示すようになり、この場合の駆動回路の消費エネルギーは（１／２）×Ｃ×（ＶＤＤの２乗）×２＝Ｃ×（ＶＤＤの２乗）となる。つまり、後者の吐出時の駆動回路の消費エネルギーは前者の場合の半分で済む。
【００４８】
このように、圧電部材の一方の端子の電位を変化させてから他方の端子の電位を変化させるまでの時間Ｔの間に圧電部材の各端子を駆動電圧（ＶＤＤ）にして駆動回路の電源を経由しない経路で放電させてから、逆充電するというように、段差をつけて圧電部材を充電してインクを吐出することにより、吐出時の駆動回路の消費エネルギーＰは、Ｃ×（ＶＤＤの２乗）≦Ｐ＜２×Ｃ×（ＶＤＤの２乗）となり、充電の後に放電時間Ｔを入れずに逆充電する場合に比べて小さくなる。つまり、放電時間Ｔを長くとると、完全に充放電が終わるまでは、その分だけ駆動回路の消費エネルギーを低減することができる。
【００４９】
また、本実施の形態における駆動回路では、Ｐ−ＭＯＳトランジスタがオンしているときに、両隣のＮ−ＭＯＳトランジスタがオンするので、両隣のＮ−ＭＯＳトランジスタがオンするときに誘導される端子Ｄの電圧は、Ｐ−ＭＯＳトランジスタ側の回路の内部抵抗分と両隣のＮ−ＭＯＳトランジスタの回路の内部抵抗分の合成抵抗との分圧比で決まってくる。
【００５０】
従って、この分圧比をＰ−ＭＯＳトランジスタ回路の電流利得（ｇｍ）をＮ−ＭＯＳトランジスタ回路の電流利得（ｇｍ）より大きくなるように構成すれば、両方のＭＯＳトランジスタ回路の電流利得（ｇｍ）が同じとき又はＮ−ＭＯＳトランジスタ回路の電流利得（ｇｍ）がＰ−ＭＯＳトランジスタ回路の電流利得（ｇｍ）より大きい場合に比べて放電時間Ｔを短くしても、端子Ｄの出力はマイナスに振れることはなくなる。これにより、放電時間Ｔをより短く設定できるため、その分速く吐出時の駆動電圧が立ち上がるので、インク吐出のときに必要な駆動電圧の立ち上がり特性を満足するのに、より小さなスイッチング素子で実現できる。
【００５１】
また、一方の端子が十分に充電あるいは放電してから、もう一方の端子をスイッチする場合、負荷を駆動するのに必要な電圧立ち上がり時間及び立ち下がり時間が短いときは、要求時間を満足するためにサイズの大きなＭＯＳ型トランジスタが必要になってしまいチップサイズが大きくなってしまうため、コストも上がるが、上述したように電圧立ち上がり時間及び立ち下がり時間が短いときには、放電時間Ｔを駆動回路の出力が負にならない程度に短くすれば、 その分立ち上がり立ち下がり時間は短くなるので、ＭＯＳ型トランジスタを小さくしても要求時間を満足でき、駆動装置にかかる製造コストを低下することができる。
【００５２】
次に、本発明にかかる容量性素子駆動装置を圧電部材を使用したシェアーモードのインクジェットヘッドの駆動装置に適用した場合の第２の実施の形態を図８及び図９を参照して説明する。
【００５３】
図８は、本実施の形態にかかる装置の構成を示す部分回路図で、図１に示すものと異なるのは、駆動電圧（ＶＤＤ）側のスイッチング素子もＮ−ＭＯＳトランジスタで構成し、すべてのＮ−ＭＯＳトランジスタの基板電位を接地電圧（ＶＳＳ）と同じにした点である。
【００５４】
本実施の形態にかかる装置では、駆動電圧（ＶＤＤ）側のＮ−ＭＯＳトランジスタＮＵ1 〜ＮＵ2 のソース側が容量負荷に接続されるので、このＮ−ＭＯＳトランジスタＮＵ1 〜ＮＵ2 がオンして容量負荷を充電すると、Ｎ−ＭＯＳトランジスタＮＵ1 〜ＮＵ2 のソースの電位が上がり、最終的には駆動電圧（ＶＤＤ）まで上昇する。
【００５５】
ところが、もし、このＮ−ＭＯＳトランジスタＮＵ1 〜ＮＵ2 のゲート電圧を図９（ａ）の点線で示すように駆動電圧（ＶＤＤ）と同じに設定すれば、ソース電圧が上がってくると、バックゲート効果（基板バイアス効果）により、十分な電流利得（ｇｍ）が得られなくなり、図９（ｂ）の点線で示すように駆動電圧（ＶＤＤ）まで十分に充電できなくなってしまう。
【００５６】
このため、本実施の形態では、図９（ａ）の実線で示すようにゲート電圧を駆動電圧（ＶＤＤ）より十分高くしている。これにより、駆動電圧側のＮ−ＭＯＳトランジスタＮＵ1 〜ＮＵ2 がオンしても、図９（ｂ）の実線で示すように駆動電圧（ＶＤＤ）まで充電できる。
なお、上記第１の実施の形態であれば、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの基板電位をＶＤＤより高いＶＢＢとしているので、このＶＢＢをゲート電圧としてもよい。
【００５７】
このような構成の本実施の形態であれば、図１に示すＰ−ＭＯＳトランジスタＰ1 〜Ｐn を駆動電圧側のＮ−ＭＯＳトランジスタＮ1 〜Ｎn に入れ替えた形で、図５（ａ）に示すものと同様に制御させて、各ＭＯＳトランジスタをスイッチさせてインクを吐出させることにより、第１の実施の形態と同様に各Ｎ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードに電流が流れることを防止でき、さらに駆動電圧側のＮ−ＭＯＳトランジスタＮＵ1 〜ＮＵ2 がオンしても、駆動電圧（ＶＤＤ）まで充電できる。これにより、図１に示すＰ−ＭＯＳトランジスタを駆動電圧側のＮ−ＭＯＳトランジスタに入れ替えた場合でも、低消費電力で信頼性が高く、より安価な容量性素子駆動装置を提供することができる。
【００５８】
次に、本発明にかかる容量性素子駆動装置を圧電部材を使用した独立型のインクジェットヘッドの駆動装置に適用した場合の第３の実施の形態を図１０ないし図１２を参照して説明する。
【００５９】
図１０は、本実施の形態の構成を示す部分回路図で、図１１は独立型であるカイザー型インクジェットヘッドの構成を示した部分断面図である。このカイザー型のインクジェットヘッドは、図１１に示すように各インク室４１の上板を弾性板４２で構成して、その上面に、両面に電極４３を形成した圧電部材４４を設け、圧電部材４４を介して弾性板４２を上側に凸となるように撓ませることによりインク室４１を広げると、インク供給口４５からインク４６が吸入され、勢いをつけて下側に凸となるように撓ませてインク室４１を縮めると、インク吐出口４６からインクが吐出するようになっている。
【００６０】
このようなインクジェットヘッドの駆動回路は、１つのインク室４１を駆動する１つの圧電部材４４に対して、４つのスイッチング素子が接続して構成される。具体的には、図１０に示すように圧電部材４４の一方の電極に内部抵抗を介して接続した端子Ｄ1 と駆動電圧（ＶＤＤ）との間にＰ−ＭＯＳトランジスタＰ1 を接続するとともに、この端子Ｄ1 と接地電圧（ＶＳＳ）との間にＮ−ＭＯＳトランジスタＮ1 を接続し、圧電部材４４の他方の電極に内部抵抗を介して接続した端子Ｄ2 と駆動電圧（ＶＤＤ）との間にＰ−ＭＯＳトランジスタＰ2 を接続するとともに、この端子Ｄ2 と接地電圧（ＶＳＳ）との間にＮ−ＭＯＳトランジスタＮ2 を接続して構成される。また、上記Ｐ−ＭＯＳトランジスタＰ1 、Ｐ2 の基板電位をＶＢＢとし、Ｎ−ＭＯＳトランジスタＮ1 、Ｎ2 の基板電位を接地電圧（ＶＳＳ）とする。
【００６１】
このような駆動回路における動作を図１２を参照しながら説明する。
初期状態では、各端子Ｄ1 〜Ｄn のＰ−ＭＯＳトランジスタＰ1 〜Ｐn がオンしており、各端子Ｄ1 〜Ｄn は同電位（ＶＤＤ）に保たれた状態になっている。
【００６２】
そして、あるインク室４１からインクの吐出を行いたい場合、まず図１２（ａ）に示すようにインクの吐出を行いたいインク室４１の端子Ｄ1 に接続されているＰ−ＭＯＳトランジスタＰ1 をオフした後に、貫通電流を防止する時間をおいてＮ−ＭＯＳトランジスタＮ1 をオンする（図１１（ｂ）に示す逆充電動作）。このとき、圧電部材４４はインク室４１を広げる方向に歪む。
【００６３】
そして、図１２（ａ）に示すように、所定時間この状態を保持し、次にＮ−ＭＯＳトランジスタＮ1 をオフした後に、貫通電流を防止する時間をおいてＰ−ＭＯＳトランジスタＰ1 をオンし、端子Ｄ1 とＤ2 との電位差を小さくする（図１１（ｃ）に示す放電動作）。このとき、圧電部材４４にかかる電位差が小さくなるので、圧電部材４４は図１１（ａ）に示す初期状態に戻ろうとする。
【００６４】
また、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＰ1 をオンしたとき、図１２（ｃ）に示すように反対側の端子Ｄ2 の出力電圧は誘導されて駆動電圧（ＶＤＤ）より高いＶov1になる。
【００６５】
このＰ−ＭＯＳトランジスタＰ1 をオンしている時間Ｔの経過後、図１２（ａ）に示すように反対側の端子Ｄ2 に接続されているＰ−ＭＯＳトランジスタＰ2 をオフした後に、貫通電流を防止する時間をおいてＮ−ＭＯＳトランジスタＮ2 をオンする（図１１（ｃ）に示す充電動作）。このとき、圧電部材４４は図１１（ｃ）に示すようにインク室を縮める方向に歪む。
【００６６】
このような逆充電、放電、充電の動作を高速に行うことにより、圧電部材４４には図１２（ｄ）に示すように２ＶＤＤに相当する電圧の急激な変位が生じ、この変位によってインク室４１からのインクの吐出が開始する。
【００６７】
ところで、反対側の電極に接続されているＮ−ＭＯＳトランジスタＮ2 をオンしたときに、端子Ｄ1 の出力電圧は図１２（ｂ）に示すようにマイナス方向に誘導される。この誘導による端子Ｄ1 の出力電圧の変動は、放電時間Ｔが短いほどマイナス方向の振れが大きくなる。従って、放電時間Ｔが短すぎて十分な放電ができない場合は、第１の実施の形態と同様の問題が生じる。
【００６８】
すなわち、端子Ｄ1 の出力電圧のマイナス方向の振れが大きくなり、端子Ｄ1 の出力電圧が接地電圧（ＶＳＳ）よりも低くなってしまう。すると、Ｎ−ＭＯＳトランジスタのドレインの電位が基板電位より低くなるため、Ｎ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードに電流が流れてしまう。これが繰返し行われると、駆動回路自体の信頼性が低下してしまう。
【００６９】
一方、放電時間Ｔを長くすれば、端子Ｄ1 の出力電圧が接地電圧（ＶＳＳ）よりも低くなってしまうことを防止できるが、放電時間Ｔをあまり長くすると、圧電部材端子間の電圧を急激に変化させることができなくなるので、インクの吐出動作に影響を及す。
【００７０】
従って、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、上記放電時間Ｔは、少なくとも端子Ｄ1 の出力電圧が接地電圧（ＶＳＳ）よりも低くならない程度に短く設定するとともに、インクの吐出速度などを考慮してあまり長くならない程度に設定する。
【００７１】
次に、インクの吐出が開始した後、図１２（ａ）に示すように所定時間この状態を保持し、反対側の端子Ｄ2 に接続されているＮ−ＭＯＳトランジスタＮ2 をオフした後に、貫通電流を防止する時間をおいてＰ−ＭＯＳトランジスタＰ2 をオンする（図１１（ｄ）に示す逆放電動作）。この動作で、圧電部材４４は、初期状態に戻り、インクがオリフィス面に形成されたインク吐出口から切り離され飛翔していく。
【００７２】
ところで、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＰ2 をオンしたとき、図１２（ｂ）に示すように端子Ｄ1 は誘導されて駆動電圧（ＶＤＤ）より高いＶov2になる。従って、もし、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの基板電位を駆動電圧（ＶＤＤ）にとっていれば、Ｐ−ＭＯＳトランジスタのドレインの電位が基板電位より高くなるため、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードに電流が流れてしまう。よって、これが繰返し行われると、駆動回路自体の信頼性が低下してしまう。
【００７３】
そこで、本願発明においては、第１の実施の形態と同様に、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの基板電位（ＶＢＢ）を図１２（ｃ）に示すＶov1 や図１２（ｂ）に示すＶov2 より高くしている。これにより、各端子Ｄ1 の出力電圧が誘導を受けて駆動電圧（ＶＤＤ）より高くなった場合にも、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードには電流が流れることなく、駆動回路の信頼性を高くすることができる。
【００７４】
このように、本実施の形態の構成であれば、カイザー型のインクジェットヘッドを駆動する駆動回路においても、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００７５】
ここで、本実施の形態における放電時間Ｔの適性値を決定する場合の具体例をインク室圧力の波形を示した図１２を参照して説明する。
図１１に示すようなインク室４１を駆動する場合、先ずインク室４１が広がるように圧電部材４４に電圧を印加する（逆充電）。このときインク室４１の圧力は一気にマイナスになる。ここで駆動波形をその状態にし続けるとインク室４１の圧力は、インク室４１の長さ、インク室４１の剛性、インクの音速などで決まる固有振動周期（２ＡＬ（ｓ））で振動する（図１２（ｅ）に示す点線の波形）。
【００７６】
そこで、駆動波形は、逆充電を開始後、固有振動周期の１／２周期であるＡＬ（ｓ）経過後、放電から充電動作を高速に行い、一気にインク室４１の圧力を高めてインクを吐出させる。
【００７７】
このように、インク室４１の固有振動を利用してインクを吐出するため、放電時間ＴをＴ＞ＡＬ／２となるように長くすると、放電動作によるインク室４１の圧力上昇後、インク室４１の圧力が下がり始めてしまってその後に充電動作を行いインク室の圧力を上げることになるので、良好なインク吐出特性が得られなくなってしまう。従って、放電時間Ｔは、固有振動周期（２ＡＬ（ｓ））の１／４以下の時間に設定すればよい。
【００７８】
これにより、圧力が減衰される前に次の充電動作に移行させることができるので、図１２（ｅ）に示す実線波形のようにインク室圧力が一気に上がり、良好なインク吐出特性が得られる。
【００７９】
次に、本発明にかかる容量性素子駆動装置を圧電部材を使用したシェアーモードのインクジェットヘッドの駆動装置に適用した場合の第４の実施の形態を図１３ないし図１６を参照して説明する。なお、本実施の形態における回路構成は、図１に示すものと同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００８０】
本実施の形態におけるインクジェットヘッドは、図１３（ｂ）に示すように、駆動しようとするインク室の端子に対して両隣のインク室の端子の電位が高い場合にはインク室が広がる方向に歪み、低い場合にはインク室が縮まる方向に歪むような分極方向になるように圧電部材を設ける。従って、本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様、図１３（ａ）に示すように−ＶＤＤから＋ＶＤＤに変化したときにインクが吐出される。
【００８１】
また、本実施の形態における駆動回路は、駆動しようとするインク室の端子とその両隣のインク室の端子間の電位差（駆動波形）は、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すようになる。すなわち、先ず同図（ａ）に示すような駆動波形によりＣ群グループのインク室３３3、３３6、…のインクの吐出が行われた後、同図（ｂ）に示すような駆動波形によりＡ群グループのインク室３３4、３３7、…のインクの吐出が行われ、最後に同図（ｃ）に示すような駆動波形によりＢ群グループのインク室３３5、３３8、…のインクの吐出が行われて、１ラインの印字が終了する。
そして、各分割駆動間は、前の駆動波形が終了するのと同時に次の分割の駆動波形が開始する。このように、各分割駆動間に余分な時間を入れずに、連続させることにより、高速な印字を可能にする。
【００８２】
さらに、詳述すると、図１４（ａ）〜（ｃ）の各端子間の駆動波形を、単電源で実現するために、各端子へ入力する駆動波形は同図（ｄ）〜（ｈ）に示すようになる。ここでは、インク室３３3 〜３３6 でインクの吐出を繰返し行う場合について説明する。
【００８３】
先ず、初期状態では、すべての端子Ｄ1 〜Ｄn を駆動電圧（ＶＤＤ）となるようにし、端子Ｄ3 、Ｄ6 を接地電位（ＶＳＳ）となるようにして、インク室３３3 、３３6 を広げる。
【００８４】
そして、所定時間この状態を保持し、その後、第１の実施の形態と同様のタイミングで端子Ｄ3 、Ｄ6 の電位をＶＤＤに上げつつ、両隣の端子Ｄ2 とＤ4 、Ｄ5 とＤ7 の電位をＶＳＳに下げる。こうすることによりインク室３３3 、３３6 は広がった状態から一気に縮むのでインクの吐出が開始する。
この状態を所定時間持続した後、端子Ｄ2 、Ｄ5 をＶＤＤの電位にしてインク室３３3 、３３6 からのインクの吐出を終了する。
【００８５】
次に、端子Ｄ4 の電位は引き続きＶＳＳ電位を保持しておく、そして端子Ｄ5 をＶＤＤへ立ち上げるときに、端子Ｄ4 の駆動波形が開始する。このとき、端子Ｄ3 の電位は引き続きＶＤＤ電位にしておく。
【００８６】
そして、所定時間この状態を保持し、その後、第１の実施の形態と同様のタイミングで端子Ｄ4 の電位をＶＤＤに上げつつ、両隣の端子Ｄ3 とＤ5 の電位をＶＳＳに下げる。こうすることによりインク室３３4 は広がった状態から一気に縮むのでインクの吐出が開始する。
この状態を所定時間持続した後、端子Ｄ3 、Ｄ6 をＶＤＤの電位にしてインク室３３4 からのインクの吐出を終了する。
【００８７】
次に、端子Ｄ5 の電位は引き続きＶＳＳ電位を保持しておく、そして端子Ｄ6 をＶＤＤへ立ち上げるときに、端子Ｄ5 の駆動波形が開始する。このとき、端子Ｄ4 は引き続きＶＤＤ電位にしておく。
【００８８】
そして、所定時間この状態を保持し、その後、第１の実施の形態と同様のタイミングで端子Ｄ5 の電位をＶＤＤに上げつつ、両隣の端子Ｄ4 、Ｄ6 の電位をＶＳＳに下げる。こうすることによりインク室３３5 は広がった状態から一気に縮むのでインクの吐出が開始する。
この状態を所定時間持続した後、端子Ｄ4 をＶＤＤの電位にしてインク室Ｄ5 の吐出を終了する。
【００８９】
このように、駆動しようとするインク室の端子に対して両隣のインク室の端子の電位が高い場合にはインク室が広がる方向に歪み、低い場合にはインク室が縮まる方向に歪むような分極方向になるように圧電部材を設けることにより、駆動しようとするインク室の端子に隣接する端子がＶＳＳのときに、駆動しようとするインク室の端子がＶＤＤからＶＳＳへ立ち下がることはないので、各端子の出力が接地電位（ＶＳＳ）より低くなることはない。従って、駆動しようとするインク室の端子の電圧が、両隣の端子の電圧の変化により誘導を受けたとしても、その端子電圧が接地電位（ＶＳＳ）より低くなることはない。これにより、接地側のＮ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードに電流が流れることを防止できる。
【００９０】
ところが、もし、圧電部材の分極方向が駆動しようとするインク室の端子に対して両隣のインク室の端子の電位が低い場合にはインク室が広がる方向に歪み、高い場合にはインク室が縮まる方向に歪むような分極方向になるように圧電部材を設けた場合（図１５参照）は、上記のようにインクジェットヘッドのインク室を一旦広げて、その後インク室を縮めることによってインクを吐出させると、駆動しようとするインク室の端子とその両隣のインク室の端子間の電位差（駆動波形）は、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すようになり、各端子へ入力する駆動波形は同図（ｄ）〜（ｈ）に示すようになる。
【００９１】
このような分極方向の圧電部材を設けた場合は、図１６の点線で囲んだ部分に示すように、隣接の端子電圧がＶＳＳのときに駆動しようとするインク室の端子電圧がＶＤＤからＶＳＳへ立ち下がることになるので、隣接の端子電圧がＶＳＳよりも低い方へ誘導されてしまい、接地側のＮ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードに電流が流れてしまうことになる。
【００９２】
従って、本実施の形態では、駆動しようとするインク室の端子に対して両隣のインク室の端子の電位が高い場合にはインク室が広がる方向に歪み、低い場合にはインク室が縮まる方向に歪むような分極方向になるように圧電部材を設けることにより、駆動しようとするインク室の端子に隣接する端子が接地電位（ＶＳＳ）のときに、駆動しようとするインク室の端子がＶＤＤからＶＳＳへ立ち下がることを防止することができるので、接地側のＮ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードに電流が流れることを防止でき、駆動回路の信頼性を高くすることができる。
【００９３】
なお、上述した各実施の形態においては、容量性素子として圧電部材を用いたインクジェットヘッドを使用し、このヘッドを駆動する場合について述べたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、容量性素子として圧電部材と同様に容量性素子である液晶部材を使用した装置やＥＬプリントヘッド等を使用し、これらを駆動する場合にも適用してもよい。
【００９４】
ここで、本発明を液晶ディスプレイなどに使用される液晶部材を駆動する駆動装置に適用した第５の実施の形態を図１７及び図１８を参照しながら説明する。
図１７は、本実施の形態に係る装置の構成を示す部分回路図で、５１は容量性負荷としての液晶部材である。この液晶部材５１の一方の電極をＯＵＴＣとし、他方の電極をＯＵＴＳとすると、ＯＵＴＣと駆動電圧（Ｖ０）との間にＰ−ＭＯＳトランジスタＰＰ1 を接続するとともに、このＯＵＴＣと接地電圧（ＶＳＳ）との間にＮ−ＭＯＳトランジスタＮＮ1 を接続し、ＯＵＴＳと駆動電圧（Ｖ０）との間にＰ−ＭＯＳトランジスタＰＰ2 を接続するとともに、ＯＵＴＳと接地電圧（ＶＳＳ）との間にＮ−ＭＯＳトランジスタＮＮ2 を接続して構成される。
【００９５】
上記Ｐ−ＭＯＳトランジスタＰＰ1 、ＰＰ2 の基板電位をＶＣＣとし、Ｎ−ＭＯＳトランジスタＮＮ1 、ＮＮ2 の基板電位を接地電圧（ＶＳＳ）とする。さらに、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＰＰ1 及びＮ−ＭＯＳトランジスタＮＮ1 の各ベースには、コモン制御回路５２からのベース電圧が印加される。また、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＰＰ2 及びＮ−ＭＯＳトランジスタＮＮ2 の各ベースにはセグメント制御回路５３からのベース電圧が印加される。
【００９６】
この駆動回路は、スタティック駆動方式で駆動される。スタティック駆動方式は、表示するセグメント電極とコモン電極との間に表示したい期間中だけ電圧を印加することにより液晶部材を制御する方式である。
【００９７】
このような液晶部材をセルごとに複数配設してなる液晶ディスプレイを直流で駆動すると、各液晶セルの内部で電気化学反応を誘発するため、液晶ディスプレイの寿命を著しく縮めるという問題がある。
このため、セグメント電極とコモン電極にはそれぞれベース電圧として図１８（ａ），（ｂ）に示すように波高値がＶ０で、位相が互いにπ／２だけずれた方形波電圧を加える。この場合、液晶は極性を持たないので、液晶部材５１には図１８（ｃ）に示すように波高値２Ｖ０（−Ｖ０〜Ｖ０）の電圧が印加されることになる。これにより、液晶部材５１に加わる平均電圧は０になるから、液晶の劣化を防止できる。
【００９８】
なお、この場合のコモン出力端子（ＯＵＴＣ），セグメント出力端子（ＯＵＴＳ）の電圧波形をそれぞれ図１８（ｄ），（ｅ）に示す。また、液晶部材５１の端子間駆動波形を図１８（ｆ）に示す。
【００９９】
ここで、本実施の形態における放電時間Ｔの適性値を決定する場合の具体例を図１８（ｆ）を参照して説明する。
図１８（ｆ）に示すように駆動波形の立ち上がり時間、立ち下がり時間が液晶の応答時間よりも遅いと液晶表示特性が悪化するので、応答時間以下であることが望ましい。
【０１００】
そこで、このような液晶部材の駆動装置における放電時間Ｔとしては、応答時間の１／２以下の時間に設定すればよい。具体的には、−Ｖ０側から＋Ｖ０側に変化する時間が応答時間以下となるようにすればよい。
このように、放電時間Ｔを適性値に設定することによって、液晶部材を駆動する場合においても、その駆動回路の信頼性を高めつつ、しかも良好な液晶表示特性を得ることができる。
【０１０１】
また、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの基板電位（ＶＣＣ）を図１８（ｅ）に示すＶupよりも高くしているので、各端子の出力電圧が誘導を受けて駆動電圧（Ｖ０）より高くなった場合にも、Ｐ−ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードには電流が流れることなく、駆動回路の信頼性を高くすることができる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、容量性素子の一方の端子の電位を変化させた後、他方の端子の電位を変化させるまでの時間Ｔを設定可能とすることにより、この時間Ｔが容量性素子の動作に影響しない範囲で、容量性素子のいずれかの端子電位を変化させたときの誘導により発生する駆動回路の出力端子の電位が駆動回路の許容範囲を越えないようにすることができるので、駆動回路の信頼性を高くすることができる。
また、上記時間Ｔの間に、容量性素子に充電された電荷のうちの一部分を駆動回路の電源を経由しない経路で放電することにより消費電力を低減することができる。
また、駆動回路に、基板にドレイン、ソース、ゲートを備えてなるスイッチ素子を設けて容量性素子の端子電位を制御する場合に、駆動回路により容量性素子のいずれかの端子電位を変化させたときの誘導により発生する駆動回路の出力端子の電位が駆動回路の許容範囲を越えない程度に、スイッチ素子の基板電位をドレイン電位及びソース電位とは別の電位にしたことにより、駆動回路の信頼性をより高くすることができる。
【０１０３】
また、駆動回路の駆動電圧側のスイッチ素子の電流利得を、接地電位側のスイッチ素子の電流利得より大きくなるようにしたことにより、容量性素子のいずれかの端子電位を変化させたときの誘導により発生する駆動回路の出力端子の電位変化を小さくできるので、上記時間Ｔをより短くすることができる。このため、容量性素子の端子間の電圧を急激に変化させることができるので、例えばインクジェットヘッドにおいて圧電部材を容量性素子として使用して、この圧電部材によってインク室の隔壁を駆動する場合に、隔壁の動作により大きな勢いをつけることができることから、インクをより勢いよく吐出させることができる。
【０１０４】
これらにより、駆動回路のスイッチ素子としてＭＯＳトランジスタを使用した場合であっても、低消費電力で信頼性が高く、より安価な容量性素子駆動装置を提供できる。
【０１０５】
また、容量性素子として圧電部材を使用し、圧電部材の電歪効果によってインクを吐出するインクジェットヘッドの駆動装置に適用した場合に、上記時間Ｔをインクジェットヘッドの固有振動周期の１／４以下の時間にすることによって、良好なインク吐出特性を得つつ、しかも上述したような低消費電力で信頼性が高い容量性素子駆動装置を提供できる。
【０１０６】
また、容量性素子として液晶を使用する駆動装置に適用した場合に、上記時間Ｔを液晶部材の応答時間の１／２以下の時間にすることによって、良好な液晶表示特性を得つつ、しかも上述したような低消費電力で信頼性が高い容量性素子駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるインクジェットヘッド駆動装置の構成を示す部分回路図。
【図２】同実施の形態にかかるインクジェットヘッドの構成を説明する部分断面図。
【図３】同実施の形態にかかるシェアモードのインクジェットヘッドを３分割駆動する場合の各状態における電流の流れを示す図。
【図４】同実施の形態にかかるインクジェットヘッドを３分割駆動する場合の各動作状態を示す図。
【図５】図１に示す駆動回路の動作タイミングを示すタイミング図。
【図６】図１に示す駆動回路において時間Ｔが短い場合の動作タイミングを示すタイミング図。
【図７】インク室からのインク吐出時に駆動回路が消費するエネルギーを説明する図。
【図８】本発明の第２の実施の形態にかかるシェアモードのインクジェットヘッド駆動装置の構成を示す部分回路図。
【図９】図８に示す駆動回路のＮ−ＭＯＳトランジスタＮＵ3 のゲート電圧の波形、ソース電圧の波形を示す図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態にかかるカイザー型のインクジェットヘッド駆動装置の構成を示す部分回路図。
【図１１】同実施の形態にかかるカイザー型のインクジェットヘッドを駆動する場合の各動作状態を示す図。
【図１２】図１０に示す駆動回路の動作タイミングを示すタイミング図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態における圧電部材の端子間電圧の変化及び各電圧レベルにおけるインクジェットヘッドの動作状態を説明する図。
【図１４】図１３に示すインクジェットヘッドを駆動する駆動回路における端子間電圧及び端子電圧の変化を示す図。
【図１５】図１３におけるインクジェットヘッドとは逆方向の分極をもつように圧電部材を設けた場合における圧電部材の端子間電圧の変化及び各電圧レベルにおけるインクジェットヘッドの動作状態を説明する図。
【図１６】図１５に示すインクジェットヘッドを駆動する駆動回路における端子間電圧及び端子電圧の変化を示す図。
【図１７】本発明の第５の実施の形態にかかる液晶部材の駆動装置の構成を示す部分回路図。
【図１８】図１７に示す駆動回路の動作タイミングを示すタイミング図。
【図１９】従来のインクジェットヘッドの構成を説明する部分断面図。
【図２０】従来のインクジェットヘッド駆動装置の構成を示す回路図。
【図２１】図２０に示す駆動回路部分の構成を示す回路図。
【図２２】図２０に示す駆動回路の動作タイミングを示すタイミング図。
【図２３】図２０に示す駆動回路部分の他の例についての構成を示す回路図。
【図２４】図２２によって駆動回路を動作させた場合に現れる実際の端子電圧波形を示すタイミング図。
【符号の説明】
３１1 〜３１n …圧電部材
Ｄ1 〜Ｄn …端子
Ｐ1 〜Ｐn …Ｐ−ＭＯＳトランジスタ
Ｎ1 〜Ｎn …Ｎ−ＭＯＳトランジスタ
ＮＵ1 〜ＮＵn …Ｎ−ＭＯＳトランジスタ
４４…圧電部材
５１…液晶部材

Claims (9)

1. 容量性負荷となる複数の容量性素子を設け、各容量性素子の端子間に所定の極性の電位差を与え、その後逆極性の電位差を与える駆動回路によって、前記容量性素子の一方の端子に与えた電位差の絶対値と他方の端子に与えた電位差の絶対値とを加算した電位差に相当する電位変化を起こさせることにより、前記容量性素子を駆動する容量性素子駆動装置において、
   前記容量性素子の一方の端子電位の変化開始から他方の端子電位の変化開始までの時間を、前記一方の端子の電位変化による容量性素子の充電又は放電動作が完了する時間より短い時間Ｔに設定し、
   前記時間Ｔは、前記駆動回路により前記容量性素子の他方の端子電位を変化させたときの誘導により変化する前記一方の端子の電位が、前記駆動回路の許容範囲を越える電位となる時間より長いことを特徴とする容量性素子駆動装置。
2. 前記容量性素子として圧電部材を使用し、前記圧電部材の電歪効果によってインクを吐出するインクジェットヘッドの駆動装置であって、前記時間Ｔは前記インクジェットヘッドの固有振動周期の１／４以下の時間としたことを特徴とする請求項１記載の容量性素子駆動装置。
3. 前記容量性素子として液晶部材を使用する駆動装置であって、前記時間Ｔは前記液晶部材の応答時間の１／２以下の時間としたことを特徴とする請求項１記載の容量性素子駆動装置。
4. 前記時間Ｔの間に、前記容量性素子に充電された電荷のうちの一部分を前記駆動回路の電源を経由しない経路で放電することを特徴とする請求項１記載の容量性素子駆動装置。
5. 前記駆動回路は、前記駆動回路の出力端子と駆動電圧との間及びその出力端子と接地電位との間に、ドレイン、ソース、ゲートを備えてなるスイッチ素子を設け、このスイッチ素子を制御することによって前記容量性素子の端子電位を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の容量性素子駆動装置。
6. 前記駆動回路により前記容量性素子の他方の端子電位を変化させたときの誘導により変化する前記一方の端子の電位が、接地電位より低くならないよう前記時間Ｔを設定して前記スイッチ素子を制御し、前記駆動電圧側のスイッチ素子の基板電位をドレイン電位及びソース電位とは別の電位にしたことを特徴とする請求項５記載の容量性素子駆動装置。
7. 前記駆動回路の駆動電圧側のスイッチ素子は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタで構成し、その基板電位を駆動電圧よりも高い電位にしたことを特徴とする請求項６記載の容量性素子駆動装置。
8. 前記駆動回路の駆動電圧側のスイッチ素子は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタで構成し、その基板電位を接地電位にしたことを特徴とする請求項６記載の容量性素子駆動装置。
9. 前記駆動回路の駆動電圧側のスイッチ素子の電流利得を、接地電位側のスイッチ素子の電流利得より大きくなるようにしたことを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の容量性素子駆動装置。

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