JP4834481B2

JP4834481B2 - 静電容量性アクチュエータ駆動回路及びインクジェットヘッド

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Publication number: JP4834481B2
Application number: JP2006198115A
Authority: JP
Inventors: 昇仁田
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JP2008023813A

Description

本発明は、アクチュエータを駆動させる静電容量性アクチュエータ駆動回路及びインクジェットヘッドに関する。

圧電アクチェータ等の静電容量性アクチュエータを高速に駆動する高性能なインクジェットヘッドでは、一般にアクチュエータを変形させ、所定の時間その変形状態を維持してから元の状態に戻すという動作を基本として、アクチュエータを動作させるパラメータを変更し、又は別の所定時間の休止を入れる等することにより、所望のインク吐出を行わせるように調整している。このため、高速、高信頼性で印字品質の良い高性能なインクジェットヘッドでは、アクチュエータの動作をどのように調整するかが性能のキーとなっている。つまり、アクチュエータの動作を自由に調整できるようにすることは高性能印字のために重要な問題である。静電容量性アクチュエータの変形は駆動電圧に比例するので、アクチュエータの変形量を制御するためには、静電容量性アクチュエータへ印加する電圧を制御することになる。

しかしながら、静電容量性ということは、電圧に慣性を持つことを意味する。つまり、例えば、静電容量の両端電圧を瞬時に変化させようとすると、無限大の電流を必要とする。これがエネルギーロスとなる。瞬時でないにしても電圧変化が速ければ大きな電流が必要で比較的大きな損失が比較的短時間の間に生じることになる。逆にゆっくり充電すれば充電電流は小さくなるが充電に時間がかかり比較的小さな損失が比較的長時間の間に生じることになる。

圧電アクチュエータを用いてインクジェットヘッドの消費エネルギーを低下させる技術としては、以下のようなものが開示されている。

インダクタとアクチュエータの静電容量の共振を用いてアクチュエータを駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

変圧器を用いてアクチュエータの静電容量に蓄えられていたエネルギーを電源へ返却することにより、一般の駆動回路よりも消費電力を削減するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

複数の電源から充電を行なうことによって消費電力を削減するものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平５−３６８３号公報特開平１１−３１４３６４号公報特開２００５−２８８８３０号公報

ここで供給されるエネルギーと保存されるエネルギーについて考察する。静電容量Ｃに電源電圧Ｖからトランジスタ等による駆動回路を介して１回の充電を行なうとき、電源電圧Ｖから供給されるエネルギーは充電速度とは無関係にＣＶ^２であるが、充電後静電容量Ｃに残るエネルギーは１／２ＣＶ^２である。この差の１／２ＣＶ^２はアクチュエータの誘電損失と駆動回路の内部抵抗によって消費される。

電圧変化を速くする場合は、駆動回路の内部抵抗を下げることになる。このときのエネルギーロスは主にアクチュエータの誘電損失である。電圧変化を遅くする場合は、駆動回路に直列抵抗や電流制限を与えて駆動回路の内部抵抗を上げることになる。このときのエネルギーロスは主に駆動回路で生じる。このため、電圧変化を速くしても遅くしてもアクチュエータと駆動回路の損失比率が変化するだけで、トータルのエネルギーロスは変わらない。

また、静電容量Ｃに残っていた１／２ＣＶ^２も変形を保持していたアクチュエータを戻す際に失われてしまう。そのため、圧電アクチュエータを用いた高性能インクジェットヘッドはエネルギー効率が悪いという問題を持っていた。

上記特許文献１に記載されたものでは、消費電力こそ小さいが駆動波形がＬＣ共振波形で決定されてしまい、自由に波形調整ができないためインクジェットヘッドのインクの吐出性能を高めることが難しい。

上記特許文献２に記載されたものでは、一般の駆動回路よりも消費電力を削減することができるが、上述したような充電時のエネルギーロスについては何ら記載がされていないため、消費電力の削減効果が十分ではない。

上記特許文献３に記載されたものでは、複数の電源から充電を行なうことによって消費電力を削減することができるが、サイズやコストを考えれば用意できる電源の数には限りがある。

また、複数のアクチュエータを選択的に駆動させる場合は、上記特許文献１や２では、アクチュエータの数だけインダクタを必要とするので、マルチノズルインクジェットヘッドの駆動回路に採用するには、大きさやコストの点で現実的でなく、特に数百ノズル以上を有する近年のインクジェットヘッドに採用することは絶望的であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、消費エネルギーが十分小さく、かつ駆動波形を自由に調整することができ、高速、高信頼性で印字品質が良くなるようにアクチュエータを駆動させる静電容量性アクチュエータ駆動回路及びインクジェットヘッドを提供することにある。

第１の本発明は、インダクタを含み、電源からの電流エネルギーを前記インダクタに蓄える第１の状態、前記第１の状態において蓄えた電流エネルギーを前記インダクタに保持させる第２の状態、前記インダクタに蓄えた電流エネルギーにより静電容量性アクチュエータを充電する第３の状態、前記静電容量性アクチュエータからの放電により電流エネルギーを前記インダクタに蓄える第４の状態、前記第４の状態において蓄えたエネルギーを前記インダクタに保持させる第５の状態、ならびに前記インダクタに蓄えた電流エネルギーを前記電源に返却する第６の状態を選択的に形成する静電容量性アクチュエータ駆動回路である。

第２の本発明は、静電容量性アクチュエータと、インダクタを含み、電源からの電流エネルギーを前記インダクタに蓄える第１の状態、前記第１の状態において蓄えた電流エネルギーを前記インダクタに保持させる第２の状態、前記インダクタに蓄えた電流エネルギーにより静電容量性アクチュエータを充電する第３の状態、前記静電容量性アクチュエータからの放電により電流エネルギーを前記インダクタに蓄える第４の状態、前記第４の状態において蓄えたエネルギーを前記インダクタに保持させる第５の状態、ならびに前記インダクタに蓄えた電流エネルギーを前記電源に返却する第６の状態のを選択的に形成する静電容量性アクチュエータ駆動回路とを具備するインクジェットヘッドである。

本発明によると、消費エネルギーが十分小さく、かつ駆動波形を自由に調整することができ、高速、高信頼性で印字品質が良くなるようにアクチュエータを駆動させる静電容量性アクチュエータ駆動回路及びインクジェットヘッドを提供できる。

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
先ず、静電容量性アクチュエータ駆動回路の構成について図１（ａ）から（ｇ）を参照して説明する。図１に示すように、静電容量性アクチュエータ駆動回路１００は、定電圧電源Ｐと、インダクタＬと、静電容量性アクチュエータＣＬが直列で接続されている。また、スイッチＱ１１が定電圧電源ＰとインダクタＬとの間に直列に設けられている。このスイッチＱ１１と並列にダイオードＤ１１が設けられている。ダイオードＤ１１のアノードがインダクタＬ側に、カソードが定電圧電源Ｐ側に接続されている。

スイッチＱ１２は、スイッチＱ１１とインダクタＬとの間、定電圧電源Ｐと静電容量性アクチュエータＣＬとの間を端として設けられている。このスイッチＱ１２並列にダイオードＤ１２が設けられている。ダイオードＤ１２のアノード側が定電圧電源Ｐと静電容量性アクチュエータＣＬとの間に、カソード側がスイッチＱ１１とインダクタＬとの間に接続されている。

さらに、スイッチＱ１３は、インダクタＬと静電容量性アクチュエータＣＬとの間、定電圧電源Ｐと静電容量性アクチュエータとの間を端として設けられている。このスイッチＱ３と並列にダイオードＤ３が設けられている。ダイオードＤ３のアノード側が定電圧電源Ｐと静電容量性アクチュエータとの間に、カソード側がインダクタＬと静電容量性アクチュエータＣＬとの間に接続されている。

次に、静電容量性アクチュエータ駆動回路の作用について説明する。先ず、図１（ａ）に示すように、スイッチＱ１１、Ｑ１３をＯＮとしてインダクタＬに電流エネルギーを蓄える。このときスイッチＱ１１をＯＮにしている時間でインダクタＬに蓄える電流値を調整することができる。続いて、図１（ｂ）に示すように、スイッチＱ１１をＯＦＦすると、インダクタＬに蓄えた電流エネルギーが保持される。そして、図１（ｃ）に示すように、スイッチＱ１３をＯＦＦするとインダクタＬに蓄えた電流エネルギーにより静電容量性アクチュエータＣＬが充電される。図１（ｄ）に示すように、静電容量性アクチュエータＣＬの充電が完了するとダイオードＤ１２に電流が流れなくなりＯＦＦとなるので、静電容量性アクチュエータＣＬには電圧が保持される。この充電電圧は、インダクタＬに蓄えられていた電流、インダクタＬ、静電容量Ｃで定まる。なお、定電圧電源Ｐよりも高い電圧を静電容量性アクチュエータＣＬに充電する場合には、ダイオードＤ１１に直列スイッチを設けて、静電容量性アクチュエータＣＬに充電完了後、充電電圧を保持している間だけ当該直列スイッチをＯＦＦする。

この状態で、スイッチＱ１２をＯＮすると、また、前記直列スイッチを設けた場合には同時にこれをＯＮすると、図１（ｅ）に示すように、静電容量性アクチュエータＣＬに蓄えられていた電荷がインダクタＬに流れる。そして、図１（ｆ）に示すように、静電容量性アクチュエータＣＬの放電が完了すると、インダクタＬの起電力によりダイオードＤ１３がＯＮになり、インダクタＬに電流エネルギーが保持される。さらに、図１（ｇ）に示すように、スイッチＱ１２をＯＦＦすると、インダクタＬに蓄えられた電流エネルギーはダイオードＤ１１を通して定電圧電源Ｐへ返却される。なお、この間ＯＮ抵抗を下げるためにスイッチＱ１１をＯＮするようにしても良い。インダクタＬに流れる電流が０まで下がるとダイオードＤ１１，Ｄ１３がＯＦＦして終了する。

この静電容量性アクチュエータ駆動回路１００によると、定電圧電源ＰからインダクタＬに電流エネルギーを蓄え、次にインダクタＬから静電容量性アクチュエータＣＬにエネルギーを移動させ静電容量性アクチュエータＣＬを充電する。充電完了後、回路をＯＦＦして静電容量性アクチュエータＣＬの両端電圧を保持する。そして、静電容量性アクチュエータＣＬで必要な時間保持した後で放電する。この基本動作を１回又は２回以上組み合わせて必要な駆動波形、例えば、静電容量性アクチュエータＣＬがインクジェットヘッドのインクを吐出する機構に設けられた場合にはインクを吐出するための駆動波形を生成する。

定電圧電源ＰからインダクタＬに蓄えられる電源エネルギーを蓄える際の損失は回路の内部抵抗によって定まる。インダクタＬは、電流に慣性を持たせる素子であり電圧に慣性を持たないので、その両端電圧を任意に変化させてもキャパシタの場合のような原理的な損失は生じない。したがって、回路の内部抵抗を減らせば電源エネルギーの損失を減らすことができる。インダクタＬから静電容量性アクチュエータＣＬにエネルギーを移動させる動作は、ＬＣ共振回路の共振動作の一部である。この際のエネルギーの損失は共振回路の共振鋭度によって定まる。このため共振回路の共振鋭度を上げること、すなわち、回路の内部抵抗を下げることによって損失を減らすことができる。したがって、どちらの損失も回路の内部抵抗を減らすことにより原理的にはどこまでも小さくすることができる。

さらに、駆動波形を生成する際の自由度においては、インダクタＬに電流エネルギーを蓄える時間を調節することにより充電電圧が調整でき、充電完了後、静電容量性アクチュエータ駆動回路１００をＯＦＦして静電容量性アクチュエータＣＬでの保持時間を調整することにより、駆動時間を自由に調整することができるので、自由な波形を生成することができる。

なお、上述の静電容量性アクチュエータＣＬは、図２に示すようなアクチュエータのみの構成としているが、図３に示すようにスイッチング素子を有するような構成としても良い。このようにスイッチング素子を用いて充電方向を切り換えるようにしても良い。図３に示すように、図３（ａ）と図３（ｂ）では、静電容量性アクチュエータＣＬは、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のＯＮ／ＯＦＦにより充電方向が切り換えられる。

例えば、静電容量性アクチュエータ駆動回路１００がインクジェットヘッドのインクを吐出する機構に用いられた場合は、静電容量性アクチュエータＣＬを、インクを吐出するために空間を閉じる方向だけでなく、広げる方向へも動作させれば、吐出性能をより高めることができる。図３で示すようにスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４を用いて、充電方向を切り換えることができることにより、迅速に充電方向を切り換えて静電容量性アクチュエータを充電することができる。

図１を参照して説明した静電容量性アクチュエータ駆動回路１００のシーケンスを用いるとともに静電容量性アクチュエータＣＬの部分に図３で説明した極性を切り換える極性反転機構（スイッチング素子）を用いた駆動回路において、所定の駆動波形を得ようする場合について説明する。図４は、上記駆動回路において、上記所定の駆動波形を得るための電圧、電流の波形の変化を説明するための図である。

図４で示す駆動波形は、圧電インクジェットヘッドの高速駆動波形としてよく使われるものである。なお、圧電インクジェットヘッドの構成については、従来よりあるものと同様であるため説明は省略する。この圧電インクジェットヘッドは、充電波形によってインク室を拡張（アクチュエータを広げる方向に移動させて）してインクを呼び込み、ｔ５で静電容量性アクチュエータＣＬを戻してインクを吐出させ、休止時間をおいてから逆充電波形によって残留振動をダンプするものである。

この駆動波形の主要なパラメータは、充電電圧、通電時間、休止時間、逆充電電圧、逆通電時間である。圧電インクジェットヘッドを高速かつ安定で高品質に駆動するためにはこれらのパラメータはインクと静電容量性アクチュエータＣＬとがなす振動系の共振周波数や減衰特性等に応じて調整できなくてはならない。上記駆動回路を用いることにより、駆動波形を自由に調整することができるとともにスイッチング素子を用いて、充電方向を切り換えることにより、低消費電力を保ったまま振動系の共振周波数や減衰特性等に応じて駆動波形を調整することを実現できる。

まずｔ１でＬへの電流蓄積を開始する。Ｌの電流波形は、回路の内部抵抗が十分に低ければ直線的に増加する。この期間の回路動作は図１（ａ）である。次にｔ２で電流蓄積を止める（図１（ｂ））。直後にｔ３で静電容量性アクチュエータＣＬへの充電を開始する（図２（ｃ））。充電波形の形状は、Ｌ−Ｃ共振波形の一部となる。充電が終了した時点がｔ４であり、ここから自動的に電圧保持の状態に移る（図１（ｄ））。

必要な時間電圧を保持した後、ｔ５で静電容量性アクチュエータＣＬからインダクタＬへの放電を開始する（図１（ｅ））。放電の形状は、Ｌ−Ｃ共振波形の一部となる。放電が終了した時点がｔ６であり、このときインダクタＬにはループ電流が流れている（図１（ｆ））。

その直後ｔ７でインダクタＬから定電圧電源Ｐへ蓄えられた電流を返却する（図１（ｇ））。回路の内部抵抗が十分低ければ電流は直線的に減少する。電流の返却が終了してインダクタＬを流れる電流がゼロになると、回路は初期状態に戻る。この時点がｔ８である。

その後、ｔ９でスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２３の動作を反転させ、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態に移す。ｔ１０から再び、ｔ１で始めたものと同じ動作を繰り返すと、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２３が反転しているので、静電容量性アクチュエータＣＬには、先程とは逆極性の波形が与えられる。以上のように動作させることにより、図４で示した駆動波形を作成することができる。

また、充電電圧と逆充電電圧は、図４で示すＴ１とＴ２の時間を短縮することによって増減することができる。さらに、通電時間、休止時間、逆通電時間を調整するには、それぞれｔ５、ｔ１２、ｔ１４のタイミングを変えればよい。すなわち、各波形パラメータは自由に制御でき、駆動波形の最適化は容易である。さらに、この間、従来のような原理的に電荷をロスする動作を一度もしていないので、回路のインピーダンスと静電容量性アクチュエータＣＬの損失さえ小さくできれば、消費電力はいくらでも小さくなる。

また、上記の場合は静電容量性アクチュエータＣＬが１つの場合で説明しているが、図５に示すように静電容量性アクチュエータを複数配置した静電容量性アクチュエータＣＬとしてよい。

ところで、複数のアクチュエータを駆動する静電容量性アクチュエータ駆動回路で上述したような静電容量性アクチュエータＣＬを充電するための回路を実現する場合、インダクタＬを静電容量性アクチュエータＣＬの数だけ用意する必要があるが、インダクタＬを静電容量性アクチュエータＣＬの数だけ用意することはコスト的にも負担がかかる。そこで、静電容量性アクチュエータ駆動回路１０１をインダクタＬとスイッチング素子からなる共通部分と、動作させる静電容量性アクチュエータＣＬを選択する部分とに分ける方法が考えられる。その際、一般に同時に駆動される静電容量性アクチュエータＣＬの数は任意であるため、そのままではインダクタＬからみた静電容量が同時に駆動される静電容量性アクチュエータＣＬの数に依存して変化してしまい、充電電圧を一定にすることができない。

そこで、静電容量性アクチュエータＣＬの駆動数に応じてインダクタＬに電流エネルギーを蓄える時間を調整する方法が考えられる。しかし、その方法では充電電圧を一定にすることはできるが、充電に要する時間が静電容量性アクチュエータＣＬの駆動数に依存して変化してしまうという問題が残る。

したがって、最も望ましい方法は、静電容量性アクチュエータの駆動数に応じてキャパシタを付加し、常にインダクタＬからみた静電容量を一定にすることである。図６は、インダクタＬからみた静電容量を一定にする場合の静電容量性アクチュエータ駆動回路の回路構成を示す図である。

図６に示す電容量性アクチュエータ駆動回路１０１によれば、カウンタが入力されたＤＡＴＡを数えて同時に駆動する静電容量性アクチュエータＣＸの数を算出し、その数値の反転をラッチしてスイッチＱｃ０〜Ｑｃ５をＯＮし、駆動する静電容量性アクチュエータＣＸの数を補う量の静電容量を付加することができ、インダクタＬからみた静電容量を一定に保つことができる。なお、付加するキャパシタ（Ｃ０からＣ５）の静電容量値は互い異なるものとし、その異なる静電容量値は、最も小さい静電容量値Ｃ０＝Ｃｘと、その最も小さい静電容量値の２のｎ乗（ｎは自然数）としている。

さらに、付加するキャパシタの静電容量の合計値は、同時に駆動する静電容量性アクチュエータＣＬの数から算出した静電容量値に対して補正を加えて算出して加えるようにしても良い。また、温度を検出する構成を付加し、その検出した温度に基づいて補正をするようにしても良い。

以上の駆動数に従ってキャパシタを付加するアイディアは、従来の駆動回路に応用しても動作を安定するメリットがある。又、特許文献２に記載されたものに応用すれば複数のアクチュエータに対して１台の変圧器を共用できるになるのでメリットは大きい。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について述べる。この第２の実施の形態は、静電容量性アクチュエータＣＬの充電方向を入れ替えて充電する際に、直ちに充電できるように構成した静電容量性アクチュエータ駆動回路２００について説明する。

上記実施の形態では、ｔ７にインダクタＬに蓄えられた電流を定電圧電源Ｐに戻してからｔ１１で再びインダクタＬに電流を蓄えている。この方法は、回路構成と制御が簡単になる利点はあるが、効率の点では不利であり、又休止時間内にｔ７〜ｔ１１を組み込まなくてはならないため休止時間をあまり小さくできないという問題がある。この問題を解決する方法について述べた第２の実施の形態について以下説明する。

この第２の実施の形態では、図７に示すように、静電容量性アクチュエータＣＬの放電が終了した時点で、インダクタＬに蓄えられた電流を、電源へ返して終了するか、電源から電流を補充して増大させるか、再駆動するかを選択できるようになっている。

例えば、放電が終了した時点で直ぐスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２３の動作を反転させると同時に再駆動すれば、インダクタＬに蓄えられた電流を定電圧電源Ｐに戻さず直接逆充電電流として使うことができる。

その際、逆充電電圧が不足しているなら、一旦定電圧電源Ｐから電流を補充して増大を行なってから、再駆動すれば良く、又逆に逆充電電流を小さくしたければ、定電圧電源Ｐへ返す動作を短時間だけ行なってから再駆動すれば良い。

この第２の実施の形態の回路構成は、第１の実施の形態の回路構成と比べて回路と制御が複雑になるが、無駄な放充電が減るので効率の点で有利であり、かつ、駆動波形の制約が減る利点がある。

図７は、第２の実施の形態における静電容量性アクチュエータ駆動回路２００における静電容量性アクチュエータＣＬの充電及び放電を説明するための図である。図７（ａ）に示すように、スイッチＱ３１及びＱ３３をＯＮとしてインダクタＬに電流を蓄える。このとき、スイッチＱ３１をＯＮしている時間で蓄える電流値を決める。そして、図７（ｂ）に示すように、スイッチＱ３１をＯＦＦすると、蓄えた電流エネルギーがインダクタＬに保持される。続いて図７（ｃ）に示すように、スイッチＱ３４をＯＮした後、スイッチＱ３３をＯＦＦすると、インダクタＬに蓄えた電流エネルギーにより静電容量性アクチュエータＣＬが充電される。

充電が完了すると図７（ｄ）に示すように、ダイオードＤ３６がＯＦＦするので、静電容量性アクチュエータＣＬには電圧が保持される。なお、充電電圧は、インダクタＬに蓄えられた電流エネルギー、インダクタＬ、静電容量Ｃで定まるので、定電圧電源Ｐよりも高い電圧を充電することも可能である。その後、スイッチＱ３４はＯＦＦしておく。そして、図７（ｅ）に示すように、スイッチＱ３３をＯＮした後、スイッチＱ３５をＯＮとすると、静電容量性アクチュエータＣＬに蓄えられた電荷がインダクタＬに流れる。静電容量性アクチュエータＣＬの放電が完了すると、図７（ｆ）に示すように、インダクタＬの起電力によってダイオードＤ３６がＯＮし、インダクタＬに電流エネルギーが保持される。その後、スイッチＱ３５はＯＦＦしておく。

この後の動作は、以下の３つのうちいずれかとなる。第１に、静電容量性アクチュエータＣＬを逆駆動させるために、静電容量性アクチュエータＣＬの充電方向を入れ替えて充電（静電容量性アクチュエータＣＬは、図３で示したスイッチング素子を用いた反転機構を持っているものとする。）する場合には、図８に示すように、スイッチＱ３４をＯＮした後、スイッチＱ３３をＯＦＦにする。これにより、インダクタＬに蓄えられた電流エネルギーによって図７（ｄ）で示した場合の充電方向が入れ替えられて静電容量性アクチュエータＣＬが充電される。このように、定電圧電源Ｐに一旦電荷を戻さずに充電方向を入れ替えて静電容量性アクチュエータＣＬを充電できるため、静電容量性アクチュエータ駆動回路２００は、静電容量性アクチュエータＣＬの充電方向を入れ替えて充電する際に、直ちに充電できる。

第２に、図７（ｆ）の状態で、上記静電容量性アクチュエータＣＬの逆駆動に先だって、回路抵抗等によりロスした電流エネルギーをインダクタＬに補充したい場合は、図９に示すように、先ず、スイッチＱ３１をＯＮする。すると、インダクタＬに電流エネルギーを追加して蓄えることができる。これによって、回路抵抗等によりロスした電流エネルギーを補充してから、静電容量性アクチュエータＣＬの充電を行なうことができる。

第３に、図７（ｆ）の状態で、静電容量性アクチュエータＣＬの駆動を停止させる場合には、図１０に示すように、スイッチＱ３２をＯＮした後スイッチＱ３３をＯＦＦする。すると、インダクタＬに蓄えられた電流エネルギーは、定電圧電源Ｐに返される。このように定電圧電源Ｐに電流エネルギーを返すことにより、静電容量性アクチュエータＣＬの駆動を停止することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

本発明の第１の実施の形態における静電容量性アクチュエータ駆動回路の構成を示す図。同実施の形態における静電容量性アクチュエータＣＬの一例を示す図。同実施の形態におけるスイッチング素子を含む静電容量性アクチュエータＣＬの一例を示す図。同実施の形態における所定の駆動波形を得るための電圧、電流の波形の変化を説明するための図。同実施の形態における静電容量性アクチュエータを複数配置した静電容量性アクチュエータＣＬを示す図。同実施の形態におけるインダクタＬからみた静電容量を一定にする場合の静電容量性アクチュエータ駆動回路の回路構成を示す図。本発明の第２の実施の形態における静電容量性アクチュエータ駆動回路の構成を示す図。同実施の形態における静電容量性アクチュエータＣＬの充電方向を入れ替えて充電する場合の動作を説明するための図。同実施の形態における回路抵抗等によりロスした電流エネルギーを補充する動作を説明するための図。同実施の形態における静電容量性アクチュエータＣＬの駆動を停止する場合の動作を説明するための図。

符号の説明

１００，１０１，２００…静電容量性アクチュエータ駆動回路、Ｑ…スイッチ、Ｄ…ダイオード、Ｐ…定電圧電源、ＣＬ…静電容量性アクチュエータ

Claims

インダクタを含み、電源からの電流エネルギーを前記インダクタに蓄える第１の状態、前記第１の状態において蓄えた電流エネルギーを前記インダクタに保持させる第２の状態、前記インダクタに蓄えた電流エネルギーにより静電容量性アクチュエータを充電する第３の状態、前記静電容量性アクチュエータからの放電により電流エネルギーを前記インダクタに蓄える第４の状態、前記第４の状態において蓄えたエネルギーを前記インダクタに保持させる第５の状態、ならびに前記インダクタに蓄えた電流エネルギーを前記電源に返却する第６の状態を選択的に形成する静電容量性アクチュエータ駆動回路。
静電容量性アクチュエータと、
インダクタを含み、電源からの電流エネルギーを前記インダクタに蓄える第１の状態、前記第１の状態において蓄えた電流エネルギーを前記インダクタに保持させる第２の状態、前記インダクタに蓄えた電流エネルギーにより静電容量性アクチュエータを充電する第３の状態、前記静電容量性アクチュエータからの放電により電流エネルギーを前記インダクタに蓄える第４の状態、前記第４の状態において蓄えたエネルギーを前記インダクタに保持させる第５の状態、ならびに前記インダクタに蓄えた電流エネルギーを前記電源に返却する第６の状態のを選択的に形成する静電容量性アクチュエータ駆動回路とを具備するインクジェットヘッド。
前記静電容量性アクチュエータは、２つの電極を有していてこの２つの電極が前記静電容量性アクチュエータ駆動回路に固定的に接続されたアクチュエータのみを含む請求項２に記載のインクジェットヘッド。
前記静電容量性アクチュエータは、
２つの電極を有するアクチュエータと、
前記アクチュエータと前記静電容量性アクチュエータ駆動回路との接続を反転させる反転機構とをさらに具備する請求項２に記載のインクジェットヘッド。