JP4983434B2 - 液体吐出装置、及び、液体吐出方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置、及び、液体吐出方法に関する。

充放電によって液体を吐出させるための動作をする素子と、素子への電流の吐き出しや素子からの電流の吸い込みを行うトランジスタとを有する液体吐出装置が知られている。この液体吐出装置では、バイポーラトランジスタに入力されたアナログ信号の電流を増幅することで駆動信号を生成し、素子へ印加している。この液体吐出装置には、トランジスタにおける消費電力を抑制すべく、電源電圧を異ならせた２つのトランジスタ対を設けたものがある（例えば特許文献１を参照。）。
特開平１１−１７０５２９号公報

この液体吐出装置では、アナログ信号の電圧に応じてトランジスタ対が切り替えられるので、１つのトランジスタ対を有するものに比べて省電力が図れる。しかし、各組のトランジスタがそれぞれ電流増幅をするので、この点に改善の余地があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は省電力化を図ることにある。

前記目的を達成するための主たる発明は、
充放電に伴って液体を吐出させるための動作をする素子と、
前記素子の動作を定める電圧変化パターンの信号を生成する信号生成部と、
第１電流源と、
前記素子の放電時に移動される電荷により充電され前記素子の充電時に蓄えられた電荷を放出するコンデンサを含み、前記第１電流源よりも電圧が低い第２電流源と、
前記素子の充電時に前記アナログ信号の電流増幅を行い、前記素子を充電する第１充電用トランジスタと、
第２充電用トランジスタと、
前記第２充電用トランジスタの動作を制御すべく電圧レベルが定められた制御信号を出力する第３充電用トランジスタと、
充電用ダイオードと、
充電用ツェナーダイオードと、
前記素子の放電時に前記アナログ信号の電流増幅を行い、前記素子を放電する第１放電用トランジスタと、
第２放電用トランジスタと、
前記第２放電用トランジスタの動作を制御すべく電圧レベルが定められた制御信号を出力する第３放電用トランジスタと、
放電用ダイオードと、
放電用ツェナーダイオードと、
を備え、
前記充電用ツェナーダイオードは前記信号生成部と前記第３充電用トランジスタの制御端子に電気的に接続し、前記第３充電用トランジスタの第２充電用トランジスタ制御用端子は前記第２充電用トランジスタの制御端子に電気的に接続し、前記第３充電用トランジスタの接地側端子はグランドに電気的に接続し、
前記第１電流源は前記第２充電用トランジスタの電源側端子に電気的に接続し、前記第２充電用トランジスタの接地側端子は前記第１充電用トランジスタの電源側端子に電気的に接続し、前記第１充電用トランジスタの接地側端子は前記素子に電気的に接続し、前記第１電流源から前記素子への第１充電経路を形成し、
前記コンデンサは前記充電用ダイオードのアノードと電気的に接続し、前記充電用ダイオードのカソードは前記第１充電用トランジスタの電源側端子に電気的に接続し、前記第２電流源から前記素子への第２充電経路を形成し、
前記放電用ツェナーダイオードは前記信号生成部と前記第３放電用トランジスタの制御端子に電気的に接続し、前記第３放電用トランジスタの第２放電用トランジスタ制御用端子は前記第２放電用トランジスタの制御端子に電気的に接続し、前記第３放電用トランジスタの電源側端子は前記第１電流源に接続し、
前記素子は前記第１放電用トランジスタの電源側端子に電気的に接続し、前記第１放電用トランジスタの接地側端子は前記第２放電用トランジスタの電源側端子に電気的に接続し、前記第２放電用トランジスタの接地側端子はグランドに電気的に接続し、前記素子から前記グランドへの第１放電経路を形成し、
前記第１放電用トランジスタの接地側端子は前記放電用ダイオードのアノードと電気的に接続し、前記放電用ダイオードのカソードは前記コンデンサと電気的に接続し、前記素子から前記コンデンサへの第２放電経路を形成し、
前記素子の充電中に、前記電圧変化パターンに応じて前記第１充電経路と前記第２充電経路のいずれかが選択され、
前記素子の放電中に、前記電圧変化パターンに応じて前記第１放電経路と前記第２放電経路のいずれかが選択される、液体吐出装置である。

本明細書の記載、及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。
すなわち、（Ａ）充放電に伴って液体を吐出させるための動作をする素子と、（Ｂ）前記素子の動作を定める電圧変化パターンのアナログ信号を生成するアナログ信号生成部と、（Ｃ）前記素子の充電時に前記アナログ信号の電流増幅を行ない、前記素子に向けて電流を吐き出す充電用トランジスタであって、（Ｃ１）電流源が接続される電流源用端子と、（Ｃ２）前記電流を吐き出すための吐き出し端子と、を有する充電用トランジスタと、（Ｄ）複数の前記電流源から、少なくとも１つの前記電流源を前記アナログ信号の電圧に応じて選択し、前記電流源用端子に接続する電流源接続部と、（Ｅ）を有する、液体吐出装置を実現できることが明らかにされる。
このような液体吐出装置によれば、アナログ信号の電圧に適した電流源を用いることができ、省電力化が図れる。

かかる液体吐出装置であって、前記電流源接続部は、電圧の異なる複数の前記電流源から、少なくとも１つの前記電流源を選択することが好ましい。この場合において、前記電流源接続部は、前記素子の充電中に、選択対象の電流源を切り替えることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、アナログ信号の電圧に適した電圧の電流源を用いることができるので、充電用トランジスタの消費電力を抑制できる。

かかる液体吐出装置であって、複数の前記電流源は、所定電圧の第１電流源と、前記所定電圧よりも低い他の所定電圧の第２電流源とを有し、前記電流源接続部は、前記第１電流源と前記電流源用端子との間に設けられる電流源用スイッチと、前記アナログ信号の電圧に基づいて、前記電流源用スイッチの動作を制御すべく電圧レベルが定められた制御信号を、前記電流源用スイッチに出力する制御回路とを有することが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、制御回路における設定の仕方次第で電流源の切り替えタイミングを定めることができ、増幅後のアナログ信号における歪みを防止できる。

かかる液体吐出装置であって、複数の前記電流源は、所定電圧の第１電流源と、前記所定電圧よりも低い他の所定電圧の第２電流源とを有し、前記電流源接続部は、前記第１電流源と前記電流源用端子との間に設けられる電流源用スイッチと、前記第２電流源と前記電流源用端子との間に設けられ、前記第２電流源から前記電流源用端子への電荷の移動を許容し、前記電流源用端子から前記第２電流源への電荷の移動を阻止する素子とを有することが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、第２電流源から第１電流源に切り替える場合、或いは、第１電流源から第２電流源へ切り替える場合に、電流源用スイッチを制御すればよい。このため、構成や制御の簡素化が図れる。

かかる液体吐出装置であって、前記電流源用スイッチは、トランジスタを有することが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、簡単な構成で第１電流源の接続や遮断を制御できる。

かかる液体吐出装置であって、前記第１電流源は、電源回路を有し、前記第２電流源は、コンデンサを有することが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、第２電流源が有するコンデンサについて、蓄えられた電荷が消費されて電荷の供給が困難になっても、第１電流源が有する電源回路から電荷を供給できる。このため、装置の信頼性を高めることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記コンデンサは、前記素子の放電時に移動される電荷によって充電されることが好ましい。そして、前記素子の放電時に前記アナログ信号の電流増幅を行ない、前記素子から電流を吸い込む放電用トランジスタであって、前記電流を吸い込むための吸い込み端子と、電荷を放出するための放出用端子と、を有する放電用トランジスタと、前記コンデンサを含む複数の電荷の放出先から、少なくとも１つの前記放出先を前記アナログ信号の電圧に応じて選択し、前記放出用端子に接続する放出先接続部と、を有することが好ましい。また、前記第２電流源は、前記素子の充電時に、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放出することが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、省電力化が図れる。

また、次の液体吐出装置を実現できることも明らかにされる。
すなわち、（Ａ）充放電に伴って液体を吐出させるための動作をする素子と、（Ｂ）前記素子の動作を定める電圧変化パターンのアナログ信号を生成するアナログ信号生成部と、（Ｃ）前記素子の放電時に前記アナログ信号の電流増幅を行ない、前記素子から電流を吸い込む放電用トランジスタであって、（Ｃ１）前記電流を吸い込むための吸い込み端子と、（Ｃ２）電荷を放出するための放出用端子と、を有する放電用トランジスタと、（Ｄ）複数の電荷の放出先から、少なくとも１つの前記放出先を前記アナログ信号の電圧に応じて選択し、前記放出用端子に接続する放出先接続部と、（Ｅ）を有する、液体吐出装置を実現できることも明らかにされる。
このような液体吐出装置によれば、アナログ信号の電圧に適した放出先を用いることができ、省電力化が図れる。

かかる液体吐出装置であって、前記放出先接続部は、電圧の異なる複数の前記放出先から、少なくとも１つの前記放出先を選択することが好ましい。この場合において、前記放出先接続部は、前記素子の放電中に、選択対象の放出先を切り替えることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、アナログ信号の電圧に適した電圧の放出先に電荷を放出できるので、放電用トランジスタの消費電力を抑制できる。

かかる液体吐出装置であって、複数の前記放出先は、所定電圧の第１放出先と、前記所定電圧よりも高い他の所定電圧の第２放出先とを有し、前記放出先接続部は、前記放出用端子と前記第１放出先との間に設けられる放出先用スイッチと、前記アナログ信号の電圧に基づいて、前記放出先用スイッチの動作を制御すべく電圧レベルが定められた制御信号を、前記放出先用スイッチに出力する制御回路とを有することが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、制御回路における設定の仕方次第で放出先の切り替えタイミングを定めることができ、増幅後のアナログ信号における歪みを防止できる。

かかる液体吐出装置であって、複数の前記放出先は、所定電圧の第１放出先と、前記所定電圧よりも高い他の所定電圧の第２放出先とを有し、前記放出先接続部は、前記放出用端子と前記第１放出先との間に設けられる放出先用スイッチと、前記放出用端子と前記第２放出先との間に設けられ、前記放出用端子から前記第２放出先への電荷の移動を許容し、前記第２放出先から前記放出用端子への電荷の移動を阻止する素子とを有することが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、第２放出先から第１放出先に切り替える場合、或いは、第１放出先から第２放出先へ切り替える場合に、放出先用スイッチを制御すればよい。このため、構成や制御の簡素化が図れる。

かかる液体吐出装置であって、前記放出先用スイッチは、トランジスタであることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、簡単な構成で第１放出先の接続や遮断を制御できる。

かかる液体吐出装置であって、前記第１放出先は、グランドであり、前記第２放出先は、コンデンサであることが好ましい。

また、次の液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
すなわち、（Ａ）充放電に伴って液体を吐出させるための動作をする素子の動作を定める電圧変化パターンのアナログ信号を生成すること、（Ｂ）前記素子の充電時に、複数の電流源から少なくとも１つの前記電流源を前記アナログ信号の電圧に応じて選択すること、（Ｃ）選択した電流源を用いて前記アナログ信号の電流増幅を行ない、前記素子に向けて電流を吐き出すこと、（Ｄ）を行う、液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。

また、次の液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
すなわち、（Ａ）充放電に伴って液体を吐出させるための動作をする素子の動作を定める電圧変化パターンのアナログ信号を生成すること、（Ｂ）前記素子の放電時に、複数の放電先から少なくとも１つの前記放電先を前記アナログ信号の電圧に応じて選択すること、（Ｃ）前記アナログ信号の電流増幅を行なって前記素子から電流を吸い出し、選択した放電先に電荷を放出すること、（Ｄ）を行う、液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜印刷システムについて＞
図１は、印刷システムの構成を説明するブロック図である。例示した印刷システムは、プリンタ１と、コンピュータＣＰとを有する。プリンタ１は液体吐出装置に相当し、用紙、布、フィルム等の媒体に向けて、液体の一種であるインクを吐出する。媒体は、液体が吐出される対象となる対象物であり、例えば用紙である。コンピュータＣＰは、プリンタ１と通信可能に接続されている。プリンタ１に画像を印刷させるため、コンピュータＣＰは、その画像に応じた印刷データをプリンタ１に送信する。この印刷データには、ドット形成データが含まれる。ドット形成データは、用紙の上に形成されるドットに関するデータ（ドットの色や大きさ等のデータ）であり、例えば２ビットのデータによって構成される。

＝＝＝プリンタ１の概要＝＝＝
プリンタ１は、用紙搬送機構２０、キャリッジ移動機構３０、駆動信号生成回路４０、ヘッドユニット５０、検出器群６０、プリンタ側コントローラ７０、及び、電源部８０を有する。

用紙搬送機構２０は、媒体としての用紙を搬送方向に搬送させる。キャリッジ移動機構３０は、ヘッドユニット５０を所定方向（例えば紙幅方向）に移動させる。ヘッドユニット５０が有するヘッド５２は、液体の一種であるインクを用紙に向けて吐出させる。駆動信号生成回路４０は、駆動信号ＣＯＭを生成する。この駆動信号ＣＯＭは、用紙への印刷時に使用されるものであり、例えば図３に一部分を示すように、駆動パルスを含む一連の信号である。ここで、駆動パルスとは、ヘッド５２が有するピエゾ素子５２ａ（図２を参照。）に、所定の動作を行わせるための電圧変化パターンである。

ヘッドユニット５０は、ヘッド制御部５１とヘッド５２とを有する。図２に示すように、ヘッド５２は、ピエゾ素子５２ａを有する。ピエゾ素子５２ａは、液体を吐出させるための動作をする素子に相当し、ヘッド５２が有するノズル（図示せず。）に応じた複数設けられる。例えば、１色のインクに対応して９６個〜１８０個のピエゾ素子５２ａが設けられる。このピエゾ素子５２ａは、電荷を保持可能な容量性素子の一種であり、駆動信号ＣＯＭの必要部分が印加されることで充放電される。そして、ピエゾ素子５２ａは充放電に伴って変形し、ヘッド５２内の圧力室（図示せず。）に貯留されたインクに圧力変化を生じさせる。この圧力変化によってノズルからインクが吐出される。従って、ピエゾ素子５２ａの変形はインクを吐出させるための動作に相当する。また、この動作は、駆動信号ＣＯＭの電圧変化パターンによって定められる。

ヘッド制御部５１は、駆動信号生成回路４０で生成された駆動信号ＣＯＭの必要部分を、選択的にピエゾ素子５２ａへ印加する。このため、ヘッド制御部５１は、駆動信号ＣＯＭの供給線の途中に、ピエゾ素子５２ａ毎に設けられた複数のスイッチ５１ａを有する。そして、ヘッド制御部５１は、各スイッチ５１ａを制御することで、駆動信号ＣＯＭの必要部分をピエゾ素子５２ａへ印加させる。このとき、必要部分の選択の仕方次第で、所望の量のインクをノズルから吐出させることができる。

検出器群６０は、プリンタ１の状況を監視する複数の検出器によって構成される。これらの検出器による検出結果は、プリンタ側コントローラ７０に出力される。プリンタ側コントローラ７０は、コンピュータＣＰから受け取った印刷データや各検出器からの検出結果に基づいて制御対象部を制御し、用紙に画像を印刷させる。

電源部８０は、駆動信号生成回路４０が有する電流増幅用のトランジスタに供給するための電源を生成する。この電源部８０は、第１電源（４２Ｖ電源）を生成する第１電源生成回路８１と、第２電源（２４Ｖ電源）を生成する第２電源生成回路８２とを有する。なお、第１電源生成回路８１は、電源回路に相当する。

＝＝＝プリンタ１の要部＝＝＝
＜プリンタ側コントローラ７０について＞
プリンタ側コントローラ７０は、プリンタ１における全体的な制御を行う。例えば、プリンタ側コントローラ７０は、用紙搬送機構２０、キャリッジ移動機構３０、駆動信号生成回路４０、及び、ヘッドユニット５０を制御する。図１に示すように、プリンタ側コントローラ７０は、インタフェース部７１と、ＣＰＵ７２と、メモリ７３と、制御ユニット７４とを有する。インタフェース部７１は、コンピュータＣＰとの間でデータの受け渡しを行う。ＣＰＵ７２は、プリンタ１の全体的な制御を行う。メモリ７３は、コンピュータプログラムを格納する領域や作業領域等を確保する。ＣＰＵ７２は、メモリ７３に記憶されているコンピュータプログラムに従い、各制御対象部を制御する。例えば、ＣＰＵ７２は、制御ユニット７４を介して用紙搬送機構２０やキャリッジ移動機構３０を制御する。また、ＣＰＵ７２は、ヘッド５２の動作を制御するためのヘッド制御信号をヘッド制御部５１に送信したり、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号を駆動信号生成回路４０に送信したりする。

ここで、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号はＤＡＣデータとも呼ばれ、例えば複数ビットのデジタルデータである。このＤＡＣデータは、駆動信号生成回路４０で生成される駆動信号ＣＯＭの電圧変化パターンを定めるためのデータである。すなわち、ＤＡＣデータは、駆動信号生成回路４０が有する波形生成回路４１（図２を参照。）で生成される電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧を定める。このＤＡＣデータは、駆動信号ＣＯＭの電圧を間接的に示しているともいえるので、電圧波形情報に相当する。このＤＡＣデータはメモリ７３の所定領域に記憶されている。そして、駆動信号ＣＯＭの生成時にＣＰＵ７２によって読み出される。

＜駆動信号生成回路４０について＞
駆動信号生成回路４０は、駆動信号ＣＯＭを生成する駆動信号生成装置に相当する。従って、プリンタ１は、駆動信号生成装置を組み込んだ液体吐出装置といえる。図２に示すように、駆動信号生成回路４０は、波形生成回路４１と、電流増幅回路４２と、コンデンサ４３と、第１選択回路４４と、第２選択回路４５とを有する。

＜波形生成回路４１について＞
波形生成回路４１は、ＤＡＣデータで定められる電圧変化パターンの電圧波形信号ＣＯＭ´を生成する。すなわち、波形生成回路４１は、デジタルアナログコンバータを有し、デジタルデータであるＤＡＣデータを、アナログ信号である電圧波形信号ＣＯＭ´に変換する。この電圧波形信号ＣＯＭ´は、駆動信号ＣＯＭの基となる電圧波形の信号である。すなわち、駆動信号ＣＯＭの電圧変化パターンを定める信号といえる。ここで、ピエゾ素子５２ａは、駆動信号ＣＯＭの印加部分の電圧変化パターンに応じた動作をする。このため、電圧波形信号ＣＯＭ´は、ピエゾ素子５２ａの動作を定める電圧変化パターンのアナログ信号に相当する。また、波形生成回路４１は、アナログ信号を生成するアナログ信号生成部に相当する。なお、波形生成回路４１において、電圧波形信号ＣＯＭ´の出力端子は２チャンネル分設けられている。これは、電流増幅回路４２が有する２つのトランジスタで、電圧波形信号ＣＯＭ´が用いられることによる。

＜電流増幅回路４２について＞
電流増幅回路４２は、電流増幅部に相当し、アナログ信号である電圧波形信号ＣＯＭ´についてその電流を増幅し、駆動信号ＣＯＭとして出力する。この電流増幅回路４２は、電流増幅用のトランジスタとして、相補的に接続されたＮＰＮ型トランジスタ４２ａとＰＮＰ型トランジスタ４２ｂとを有する。

ＮＰＮ型トランジスタ４２ａは、ピエゾ素子５２ａの充電時に動作する充電用トランジスタである。このＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタは、第１選択回路４４を介して第１電源生成回路８１やコンデンサ４３に接続される。また、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａのエミッタは、駆動信号ＣＯＭの供給線に接続され、ベースは、電圧波形信号ＣＯＭ´の供給線に接続される。このＮＰＮ型トランジスタ４２ａは、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧上昇時にオン状態になり、電圧波形信号ＣＯＭ´の電流増幅を行ってピエゾ素子５２ａへ吐き出す。この電流増幅時において、第１電源生成回路８１やコンデンサ４３は電流源として機能する。このため、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタは、電流源が接続される電流源用端子に相当する。また、増幅された電流は、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａのエミッタから吐き出される。このため、エミッタは、電流を吐き出すための吐き出し端子に相当する。さらに、電圧波形信号ＣＯＭ´（アナログ信号）は、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａのベースに入力される。このため、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａのベースは、アナログ信号が入力されるアナログ信号入力端子に相当する。

ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂは、ピエゾ素子５２ａの放電時に動作する放電用トランジスタである。このＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのエミッタは、駆動信号ＣＯＭの供給線に接続され、ベースは電圧波形信号ＣＯＭ´の供給線に接続される。また、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタは、第２選択回路４５を介してグランドやコンデンサ４３に接続される。このＰＮＰ型トランジスタ４２ｂは、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧下降時にオン状態になり、電圧波形信号ＣＯＭ´の電流増幅を行ってピエゾ素子５２ａから電流を吸い込む。この電流増幅時において、電流はエミッタから吸い込まれる。このため、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのエミッタは、電流を吸い込むための吸い込み端子に相当する。また、電荷は、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタから、第２選択回路４５を介してグランドやコンデンサ４３へ放出される。このため、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタは、電荷を放出するための放出用端子に相当する。また、グランドやコンデンサ４３は、電荷の放出先に相当する。さらに、電圧波形信号ＣＯＭ´（アナログ信号）は、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのベースに入力される。このため、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのベースは、アナログ信号が入力されるアナログ信号入力端子に相当する。

以上の説明から判るように、この電流増幅回路４２では、波形生成回路４１から出力される電圧波形信号ＣＯＭ´によって各トランジスタ４２ａ，４２ｂの動作が制御される。その結果、電流増幅回路４２から出力される駆動信号ＣＯＭの電圧は、電流増幅の過程において多少変動されるが、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧に概ね等しくなる。

＜コンデンサ４３について＞
コンデンサ４３は、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａに対しては電流源として機能する。一方、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂに対しては、電荷の放出先として機能する。本実施形態のコンデンサ４３は、定格が２４Ｖのものであり、その正側端子には、抵抗８２ａを介して第２電源生成回路８２が接続されている。このため、コンデンサ４３は、電圧が２４Ｖの第２電源によって徐々に充電され、２４Ｖの電流源として機能する。また、コンデンサ４３の正側端子には、第１選択回路４４を介してＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタが接続され、第２選択回路４５を通じてＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタが接続される。

詳細は後述するが、第１選択回路４４は、電圧波形信号ＣＯＭ´が所定電圧未満の場合に、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタにコンデンサ４３を接続する。また、電圧波形信号ＣＯＭ´が所定電圧以上の場合に、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに第１電源生成回路８１を接続する。前述したように、第１電源生成回路８１もコンデンサ４３と同様にＮＰＮ型トランジスタ４２ａにおける電流源として機能する。そして、第１電源生成回路８１が生成する第１電源は電圧が４２Ｖである。コンデンサ４３から供給される電圧は２４Ｖであり、第１電源の電圧よりも低い。このため、第１電源生成回路８１は所定電圧の第１電流源に相当し、コンデンサ４３は所定電圧よりも低い他の所定電圧の第２電流源に相当する。

また、第２選択回路４５は、電圧波形信号ＣＯＭ´が所定電圧以下の場合に、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタにグランドを接続する。また、電圧波形信号ＣＯＭ´が所定電圧よりも高い場合に、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタにコンデンサ４３を接続する。前述したように、グランド及びコンデンサ４３は、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂにおける電荷の放出先に相当する。そして、グランドは電圧が０Ｖであり、コンデンサ４３から供給される電圧は２４Ｖである。このように、コンデンサ４３から供給される電圧は、グランドの電圧よりも高い。このため、グランドは所定電圧の第１放出先に相当し、コンデンサ４３は所定電圧よりも高い他の所定電圧の第２放出先に相当する。

＜第１選択回路４４について＞
前述したように、第１選択回路４４は、電流源としての第１電源生成回路８１及びコンデンサ４３について、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに接続するものを、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧に応じて選択する。このため、第１選択回路４４は、複数の電流源から、少なくとも１つの電流源をアナログ信号の電圧に応じて選択し、電流源用端子に接続する電流源接続部に相当する。この第１選択回路４４は、第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａと、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂと、第１ダイオード４４ｃとを有する。

第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａは、電流源用スイッチとして機能するものであり、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに対する、第１電源生成回路８１の接続や遮断を制御する。この第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａは、エミッタが第１電源生成回路８１に接続され、コレクタがＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに接続されている。また、第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａのベースは、抵抗４４ｄを介して第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのコレクタに接続されている。

第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂは、制御信号生成素子として機能するものであり、電圧波形信号ＣＯＭ´（アナログ信号）に基づき、第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａの動作を制御するための制御信号を生成する。この第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂは、エミッタがコンデンサ４３の正側端子に接続され、ベースが抵抗４４ｅを介して電圧波形信号ＣＯＭ´の供給線に接続されている。また、コレクタは、前述したように抵抗４４ｄを介して第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａのベースに接続されている。

第１ダイオード４４ｃは、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに第１電源生成回路８１が接続されていないとき、コンデンサ４３に蓄えられた電荷をこのＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに供給する。すなわち、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａへの電荷の移動を許容する。また、第１ダイオード４４ｃは、このＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに第１電源生成回路８１が接続されているとき、第１電源がコンデンサ４３に供給されることを阻止する。このため第１ダイオード４４ｃのカソードは、電流増幅回路４２のＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに接続され、アノードは、コンデンサ４３の正側端子に接続されている。この第１ダイオード４４ｃは、電荷の所定方向への移動を阻止する素子の一種であり、電流源用ダイオードに相当する。

以上のように構成された第１選択回路４４では、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのエミッタがコンデンサ４３の正側端子に接続されているので、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧（コンデンサ４３からの供給電圧に０．６Ｖを加えた電圧）未満の場合、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂはオフ状態になる。この場合、第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａのエミッタとベースの電位が揃うので、第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａもオフ状態になる。その結果、第２電流源としてのコンデンサ４３が、電流増幅回路４２のＮＰＮ型トランジスタ４２ａに接続された状態になる。すなわち、電流増幅回路４２のＮＰＮ型トランジスタ４２ａとコンデンサ４３とが、第１ダイオード４４ｃを通じ、電荷を移動可能な状態で接続される。

電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧以上になると、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂはオン状態になる。この場合、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのエミッタとコレクタとがほぼ同じ電圧になる。すなわち、コンデンサ４３からの供給電圧で揃う。これに伴い、第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａのベースもコンデンサ４３からの供給電圧まで下がる。そして、第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａがオン状態になって、エミッタとコレクタとがほぼ同じ電圧になる。すなわち、第１電源の電圧で揃う。言い換えれば、第１電流源としての第１電源生成回路８１が、電流増幅回路４２のＮＰＮ型トランジスタ４２ａに接続された状態になる。このとき、第１ダイオード４４ｃのカソード側の電圧が、アノード側の電圧よりも十分に高くなる。このため、コンデンサ４３からＮＰＮ型トランジスタ４２ａへの電荷の移動は行われない。すなわち、コンデンサ４３とＮＰＮ型トランジスタ４２ａとは電気的に遮断された状態になる。

＜第２選択回路４５について＞
前述したように、第２選択回路４５は、電荷の放出先としてのグランド及びコンデンサ４３に関し、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタに接続するものを、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧に応じて選択する。このため、第２選択回路４５は、複数の放出先から、少なくとも１つの放出先をアナログ信号の電圧に応じて選択し、放出用端子に接続する放出先接続部に相当する。この第２選択回路４５は、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａと、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂと、第２ダイオード４５ｃとを有する。

第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａは、放出先用スイッチとして機能するものであり、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタに対する、グランドの接続や遮断を制御する。この第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａは、コレクタがＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタに接続され、エミッタがグランドに接続される。また、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａのベースは、抵抗４５ｄを介して第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂのコレクタに接続されている。

第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂは、制御信号生成素子として機能するものであり、電圧波形信号ＣＯＭ´（アナログ信号）に基づき、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａの動作を制御するための制御信号を生成する。この第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂは、エミッタがコンデンサ４３の正側端子に接続され、ベースが抵抗４５ｅを介して電圧波形信号ＣＯＭ´の供給線に接続されている。また、コレクタは、前述したように抵抗４５ｄを介して第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａのベースに接続されている。

第２ダイオード４５ｃは、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタにグランドが接続されていないとき、このＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタから放出された電荷を、コンデンサ４３に移動させる。すなわち、コンデンサ４３への電荷の移動を許容する。また、第２ダイオード４５ｃは、このＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタにグランドが接続されているとき、コンデンサ４３に蓄えられた電荷がグランドに放出されてしまうことを阻止する。このため第２ダイオード４５ｃのカソードは、コンデンサ４３の正側端子に接続され、アノードは、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタに接続されている。そして、この第２ダイオード４５ｃは、電荷の所定方向への移動を阻止する素子の一種であり、放出用ダイオードに相当する。

以上のように構成された第２選択回路４５では、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂのエミッタがコンデンサ４３の正側端子に接続されているので、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧（コンデンサ４３からの供給電圧から０．６Ｖを減じた電圧）よりも高い場合、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂはオフ状態になる。この場合、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａのエミッタとベースの電位が揃うので、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａもオフ状態になる。その結果、第２放出先としてのコンデンサ４３が、電流増幅回路４２のＰＮＰ型トランジスタ４２ｂに接続された状態になる。すなわち、電流増幅回路４２のＰＮＰ型トランジスタ４２ｂとコンデンサ４３とが、第２ダイオード４５ｃを通じ、電荷を移動可能な状態で接続される。

電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧以下になると、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂはオン状態になる。この場合、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂのエミッタとコレクタとがほぼ同じ電圧になる。すなわち、コンデンサ４３からの供給電圧で揃う。これに伴い、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａのベースはコンデンサ４３からの供給電圧まで上昇する。そして、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａがオン状態になって、エミッタとコレクタとがほぼ同じ電圧になる。すなわち、グランドの電圧で揃う。その結果、第１放出先としてのグランドが、電流増幅回路４２のＰＮＰ型トランジスタ４２ｂに接続された状態になる。このとき、第２ダイオード４５ｃのカソード側の電圧が、アノード側の電圧よりも十分に高くなる。このため、コンデンサ４３からＰＮＰ型トランジスタ４２ｂ（グランド）へ電荷は移動されない。すなわち、コンデンサ４３とＰＮＰ型トランジスタ４２ｂとは電気的に遮断された状態になる。

＝＝＝プリンタ１の動作＝＝＝
次に、プリンタ１の動作について説明する。なお、このプリンタ１は、印刷動作時における駆動信号生成回路４０の動作に特徴を有している。簡単に説明すると、まず、プリンタ側コントローラ７０から波形生成回路４１に対してＤＡＣデータを出力し、ピエゾ素子５２ａの動作を定める電圧変化パターンの電圧波形信号ＣＯＭ´（アナログ信号）を生成する。そして、ピエゾ素子５２ａの充電時には、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧に応じて第１電源生成回路８１とコンデンサ４３とを選択し、選択した方を用いて電圧波形信号ＣＯＭ´の電流増幅を行なう。そして、ピエゾ素子５２ａに向けて電流を吐き出す。一方、ピエゾ素子５２ａの放電時には、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧に応じてコンデンサ４３とグランドとを選択する。そして、電圧波形信号ＣＯＭ´の電流増幅を行って、ピエゾ素子５２ａから電流を吸い出し、選択した方に電荷を放出する。

このような構成を採ることで、第１選択回路４４が有する各トランジスタ４４ａ，４４ｂや、第２選択回路４５が有する各トランジスタ４５ａ，４５ｂについては発熱が抑制される。これは、これらのトランジスタがスイッチング動作を行っていることによる。このため、大きなヒートシンクを設ける等の発熱対策を施さなくても済む。また、電流増幅回路４２が有する各トランジスタ４２ａ，４２ｂについては、電流源の電圧や電荷の放出先の電圧が、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧に応じて切り替えられる。このため、単一電圧の電流源を用いた場合や電荷の放出先をグランドだけにした場合に比べ、エミッタ−コレクタ間の電圧差を小さくすることができる。これにより、各トランジスタ４２ａ，４２ｂの発熱を抑制でき、消費電力を抑えることができる。また、ヒートシンクを小型化することもできる。さらに、第２電流源として機能するコンデンサ４３には、ピエゾ素子５２ａの放電時に放出される電荷の一部が蓄えられる。この点でも電荷を有効に使用でき、消費電力を抑制できる。以下、これらの点を中心に、プリンタ１の動作について説明する。

＜充電時の動作について＞
まず、ピエゾ素子５２ａの充電時における動作について説明する。便宜上、図３に示すように、台形状の電圧変化パターンの電圧波形信号ＣＯＭ´を用いてピエゾ素子５２ａを制御する場合について説明する。

タイミングｔ０からｔ１に亘って、プリンタ側コントローラ７０は、電圧Ｖ１を示すＤＡＣデータを波形生成回路４１に出力する。これにより、波形生成回路４１は、対応する期間に亘って電圧Ｖ１の電圧波形信号ＣＯＭ´を出力する。この電圧波形信号ＣＯＭ´は、第１選択回路４４の第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのベースに入力される。ここで、電圧Ｖ１はコンデンサ４３の供給電圧（２４Ｖ）よりも十分に低い。このため、第１選択回路４４では、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂと第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａのそれぞれがオフ状態になる。これにより、図４に太線で示すように、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタには、第１ダイオード４４ｃを介して、コンデンサ４３に蓄えられた電荷が供給される。すなわち、このＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタ電圧は、ほぼ２４Ｖとなる。なお、この期間において、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａはオフ状態になっている。これは、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａにおけるエミッタ電圧（駆動信号ＣＯＭの電圧）とベース電圧（電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧）とがほぼ等しいためである。

タイミングｔ１からｔ４に亘って、プリンタ側コントローラ７０は、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧を一定度合いで上昇させるように、ＤＡＣデータの内容を更新する。これにより、タイミングｔ１において電圧Ｖ１の電圧波形信号ＣＯＭ´は、タイミングｔ４において電圧Ｖ４になる。これに伴い、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａも動作し、電圧波形信号ＣＯＭ´の電流を増幅し、駆動信号ＣＯＭとして出力する。すなわち、このＮＰＮ型トランジスタ４２ａは、ピエゾ素子５２ａに対して電流を吐き出す。そして、ピエゾ素子５２ａは、吐き出された電流によって充電される。

ここで、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧（コンデンサ４３からの供給電圧よりも０．６Ｖ高い電圧）に達するまでの期間、具体的にはタイミングｔ１からタイミングｔ３までの期間において、第１選択回路４４が有する各トランジスタ４４ａ，４４ｂはオフ状態のままである。このため、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタには、第１ダイオード４４ｃを介して第２電流源としてのコンデンサ４３が接続される。従って、この期間における電流の増幅には、コンデンサ４３に蓄えられた電荷が用いられる。

電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧以上になると、第１選択回路４４が有する各トランジスタ４４ａ，４４ｂはオン状態になる。具体的にはタイミングｔ３からタイミングｔ６までの期間においてオン状態になる。これにより、図５に太線で示すように、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタには、第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａを介して第１電源生成回路８１が接続される。そして、タイミングｔ３からｔ４に亘って、電圧波形信号ＣＯＭ´の電流が増幅されるが、この増幅には第１電源が用いられる。

ここで、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａの消費電力について説明する。消費電力は、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａにおけるコレクタ−エミッタ間の電圧の差と、増幅された電流との積で表すことができる。前述したように、タイミングｔ１からｔ３までの期間では、コンデンサ４３に蓄えられた電荷を用いて電流が増幅され、タイミングｔ３からｔ４までの期間では、第１電源を用いて電流が増幅される。そして、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａにおけるコレクタ−エミッタ間の電圧の差は、図３の中段に斜線で示される。この電圧差にピエゾ素子５２ａへの吐き出し電流を乗じることで、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａの消費電力が求められる。図３に示す例では、タイミングｔ３にて電流源を切り替えている。これにより、単一電圧の電源（例えば４２Ｖ）電源を使用した場合に比べ、消費電力が抑えられることが判る。すなわち、タイミングｔ１からｔ３の期間では、電流源の電圧が２４Ｖであるため、単一電源を用いた場合よりもその差の分だけ電圧差を小さくできる。

また、第１選択回路４４では、電流源を切り替えるための２つのトランジスタ（第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａ，第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂ）を、スイッチ素子として用いている。言い換えれば、オン状態におけるコレクタの電圧とエミッタの電圧とをほぼ揃えている。従って、消費電力を十分に低く抑えることができる。加えて、コンデンサ４３とＮＰＮ型トランジスタ４２ａとの間に設けられる第１ダイオード４４ｃも、その消費電力は十分に小さい。従って、これらの素子については、ヒートシンクを設ける等の放熱対策を行わなくて済み、装置の小型化を図れる。また、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａについては、電流源の切り替えによって消費電力が抑えられるため、従来よりも小型のヒートシンクを用いることができる。

＜放電時の動作について＞
次に、ピエゾ素子５２ａの放電時における動作について説明する。タイミングｔ５からｔ８に亘って、プリンタ側コントローラ７０は、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧を一定度合いで下降させるように、ＤＡＣデータの内容を更新する。これにより、タイミングｔ５で電圧Ｖ４の電圧波形信号ＣＯＭ´は、タイミングｔ８で電圧Ｖ１になる。

これに伴い、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂも動作し、電圧波形信号ＣＯＭ´の電流を増幅し、駆動信号ＣＯＭとして出力する。すなわち、このＰＮＰ型トランジスタ４２ｂは、ピエゾ素子５２ａから電流を吸い込む。そして、ピエゾ素子５２ａは、電流の吸い込みによって放電される。ここで、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧（コンデンサ４３からの供給電圧よりも０．６Ｖ低い電圧）に達するまでの期間、具体的にはタイミングｔ５からタイミングｔ７までの期間において、第２選択回路４５が有する各トランジスタ４５ａ，４５ｂはオフ状態のままである。このため、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタには、第２ダイオード４５ｃを介して第２放電先としてのコンデンサ４３が接続される。従って、図６に太線で示すように、電荷は、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタから第２ダイオード４５ｃを通ってコンデンサ４３に放出される。そして、コンデンサ４３はこの電荷を蓄える。コンデンサ４３に蓄えられた電荷は、以降になされるピエゾ素子５２ａの充電時に用いられる。なお、コンデンサ４３の正側端子には第２電源生成回路８２が接続されているが、抵抗８２ａによって電流が制限されている。このため、ピエゾ素子５２ａの放電時に移動する電荷を、コンデンサ４３に蓄えることができる。

電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧以下になると、第２選択回路４５が有する各トランジスタ４５ａ，４５ｂはオン状態になる。具体的にはタイミングｔ７からタイミングｔ８までの期間において、各トランジスタ４５ａ，４５ｂはオン状態になる。これにより、図７に太線で示すように、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタには、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａを介してグランドが接続される。そして、タイミングｔ７からｔ８に亘って、電圧波形信号ＣＯＭ´の電流が増幅されるが、ピエゾ素子５２ａから移動してきた電荷はグランドに放出される。

ここで、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂの消費電力について説明する。消費電力は、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂにおけるコレクタ−エミッタ間の電圧の差と、増幅された電流との積で表すことができる。前述したように、タイミングｔ５からｔ７までの期間において、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタには、第２ダイオード４５ｃを介してコンデンサ４３の正側端子が接続される。また、タイミングｔ７からｔ８までの期間において、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタには、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａを介してグランドが接続される。このため、ピエゾ素子５２ａから移動される電荷は、タイミングｔ５からｔ７までの期間に亘ってコンデンサ４３に放出され、タイミングｔ７からｔ８までの期間に亘ってグランドに放出される。

そして、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂにおけるコレクタ−エミッタ間の電圧の差は、図３の中段に斜線で示される。この電圧差にピエゾ素子５２ａからの吸い込み電流を乗じることで、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂの消費電力が求められる。図３に示す例では、タイミングｔ７にて電荷の放出先を切り替えている。これにより、電荷の放出先をグランドだけにした場合に比べ、消費電力が抑えられることが判る。すなわち、タイミングｔ５からｔ７の期間では、放出先の電圧が２４Ｖであるため、グランドのみを用いた場合よりもその差の分だけ電圧差を小さくできる。

また、第２選択回路４５でも、電荷の放出先を切り替えるための２つのトランジスタ（第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａ，第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂ）を、スイッチ素子として用いている。従って、消費電力を十分に低く抑えることができる。加えて、コンデンサ４３とＰＮＰ型トランジスタ４２ｂとの間に設けられる第２ダイオード４５ｃも、その消費電力は十分に小さい。従って、これらの素子については、ヒートシンクを設ける等の放熱対策を行わなくて済み、装置の小型化を図れる。また、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂについては、電流源の切り替えによって消費電力が抑えられたため、従来よりも小型のヒートシンクを用いることができる。

＝＝＝第１実施形態のまとめ＝＝＝
以上の説明から判るように、第１実施形態のプリンタ１において、第１選択回路４４は、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａ（ピエゾ素子５２ａの充電用トランジスタ）のコレクタに対し、電圧の異なる複数種類の電流源（第１電源生成回路８１，コンデンサ４３）を選択して接続している。これにより、電圧波形信号の電圧に適した電流源を用いることができ、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａの消費電力を抑制できる。これにより、ヒートシンクの小型化が図れる。また、消費電力の小さいパッケージのトランジスタを用いることもできる。

第１選択回路４４は、複数種類の電流源を選択するに際し、バイポーラトランジスタ（第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａ，第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂ）をスイッチ素子として用いている。このため、動作に伴う発熱を抑制することができ、ヒートシンクを省略できるなど装置の小型化が図れる。

第１選択回路４４は、電圧が低い側の電流源（コンデンサ４３）を、第１ダイオード４４ｃを介してＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに接続し、電圧が高い側の電流源（第１電源生成回路８１）を、電流源用スイッチ（第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａ）を介してＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに接続している。これにより、電流源用スイッチに対する制御で、ＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタに接続される電流源を選択でき、構成の簡素化と制御の容易化が図れる。

第２選択回路４５は、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂ（ピエゾ素子５２ａの放電用トランジスタ）のコレクタに対し、電荷の放出先であって電圧の異なる複数種類の放出先（グランド，コンデンサ４３）を選択して接続している。これにより、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂの消費電力を抑制でき、ヒートシンクの小型化が図れる。また、消費電力の小さいパッケージのトランジスタを用いることもできる。

第２選択回路４５は、複数種類の放出先を選択するに際し、バイポーラトランジスタ（第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａ，第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂ）をスイッチ素子として用いている。このため、動作に伴う発熱を抑制することができ、ヒートシンクを省略できるなど装置の小型化が図れる。

第２選択回路４５は、電圧が高い側の放出先（コンデンサ４３）を、第２ダイオード４５ｃを介してＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタに接続し、電圧が低い側の放出先（グランド）を、放出先用スイッチ（第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａ）を介してＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタに接続している。これにより、放出先用スイッチに対する制御で、ＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタに接続される放出先を選択でき、構成の簡素化と制御の容易化が図れる。

電流源に関し、このプリンタ１では、電圧が高い第１電流源を第１電源生成回路８１（電源回路）とし、電圧が低い第２電流源をコンデンサ４３としている。これにより、コンデンサ４３について、蓄えられた電荷が消費されて電荷の供給が困難になっても、第１電源生成回路８１から電荷を供給できる。このため、信頼性を高めることができる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
前述した第１実施形態のプリンタ１は、図３に示すように、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が、コンデンサ４３による供給電圧（２４Ｖ）よりも０．６Ｖ以上高くなると（ｔ３−ｔ６）、第１電源生成回路８１が電流源として選択される。また、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が、コンデンサ４３による供給電圧よりも０．６Ｖ以上低くなると（ｔ０−ｔ２，ｔ７−）、グランドが電荷の放出先として選択される。この場合、極めて短い時間ではあるが、ピエゾ素子５２ａの充電時において電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が電流源の電圧よりも高くなってしまう。また、ピエゾ素子５２ａの放電時において、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が放電先の電圧よりも低くなってしまう。これに伴って、駆動信号ＣＯＭの電圧変化パターンに歪みが生じることがある。

第２実施形態は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流源や放電先の切り替えを適正化することにある。図８は、第２実施形態のプリンタ１における駆動信号生成回路４０を説明する図である。なお、プリンタ１における他の部分については、第１実施形態と同じ構成であるため、説明は省略する。第２実施形態における駆動信号生成回路４０も第１実施形態のものと同様に、波形生成回路４１と、電流増幅回路４２と、コンデンサ４３と、第１選択回路４４と、第２選択回路４５とを有する。これらの中で、波形生成回路４１、電流増幅回路４２、及び、コンデンサ４３は、第１実施形態のものと同じ構成である。

＜第１選択回路４４について＞
第１選択回路４４は、第１実施形態のものと比べて、次の点で異なっている。すなわち、電流源用スイッチとして、第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａに代えて第１ＦＥＴ４４ｆ（第２充電用トランジスタに相当する）が設けられている点、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂ（第３充電用トランジスタに相当する）のベースと抵抗４４ｅとの間に第１ツェナーダイオード４４ｇが設けられている点、及び、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのエミッタがグランドに接続されている点で相違している。

第１ＦＥＴ４４ｆは、第１ＰＮＰ型トランジスタ４４ａと同等の機能を有する。すなわち、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａ（第１充電用トランジスタに相当する）のコレクタに、第１電源生成回路８１を選択的に接続する。第１ツェナーダイオード４４ｇは、カソードが抵抗４４ｅを介して電圧波形信号ＣＯＭ´の供給線に接続され、アノードが第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのベースに接続されている。この第１ツェナーダイオード４４ｇは、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂの動作を制御する素子である。すなわち、第１ツェナーダイオード４４ｇは、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧と第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのベース電圧との差がツェナー電圧未満の場合に、電圧波形信号ＣＯＭ´の第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂへの印加を阻止する。一方、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧と第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのベース電圧との差がツェナー電圧以上になった場合、電圧波形信号ＣＯＭ´の第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂへの印加を許容する。

このような構成の第１選択回路４４では、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が低く、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧と第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのベース電圧との差がツェナー電圧未満の場合には、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂはオフ状態になる。これにより、ゲート電圧がＨレベルとなって、第１ＦＥＴ４４ｆもオフ状態になる。従って、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタには、第１ダイオード４４ｃを介してコンデンサ４３が接続される。

そして、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が上昇して、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのベース電圧よりもツェナー電圧以上高くなると、第１ツェナーダイオード４４ｇが導通する。これにより、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂのベース電圧が電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧にほぼ揃い、第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂがオン状態になる。すなわち、コレクタ−エミッタ間を導通させる。これに伴い、第１ＦＥＴ４４ｆのゲート電圧が下がってＬレベルになり、ソース−ドレイン間が導通される。その結果、電流増幅回路４２が有するＮＰＮ型トランジスタ４２ａのコレクタには、第１ＦＥＴ４４ｆを介して第１電源生成回路８１が接続される。

このように、第１ツェナーダイオード４４ｇと第１ＮＰＮ型トランジスタ４４ｂは、第１ＦＥＴ４４ｆの動作を制御するための制御回路として機能する。この制御回路は、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧未満の場合に、電圧がＨレベルの制御信号を第１ＦＥＴ４４ｆのゲートに出力し、コンデンサ４３をＮＰＮ型トランジスタ４２ａに接続させる。また、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧以上となった場合に、電圧がＬレベルの制御信号を第１ＦＥＴ４４ｆのゲートに出力し、第１電源生成回路８１をＮＰＮ型トランジスタ４２ａに接続させる。

＜第２選択回路４５について＞
第２選択回路４５は、第１実施形態のものと比べて、次の点で異なっている。すなわち、放出先用スイッチとして、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａに代えて第２ＦＥＴ４５ｆ（第２放電用トランジスタに相当する）が設けられている点、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂ（第３放電用トランジスタに相当する）のベースと抵抗４５ｅとの間に第２ツェナーダイオード４５ｇが設けられている点、及び、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂのエミッタが第１電源生成回路８１に接続されている点で相違している。

第２ＦＥＴ４５ｆは、第２ＮＰＮ型トランジスタ４５ａと同等の機能を有する。すなわち、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂ（第１放電用トランジスタに相当する）のコレクタに、グランドを選択的に接続する。第２ツェナーダイオード４５ｇは、アノードが抵抗４５ｅを介して電圧波形信号ＣＯＭ´の供給線に接続され、カソードが第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂのベースに接続されている。この第２ツェナーダイオード４５ｇは、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂの動作を制御する素子である。すなわち、第２ツェナーダイオード４５ｇは、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧と第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂのベース電圧との差がツェナー電圧未満の場合に、電圧波形信号ＣＯＭ´の第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂへの印加を阻止する。一方、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧と第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂのベース電圧との差がツェナー電圧以上になった場合、電圧波形信号ＣＯＭ´の第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂへの印加を許容する。

このような構成の第２選択回路４５では、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が高く、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧と第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂのベース電圧との差がツェナー電圧未満の場合には、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂはオフ状態になる。これにより、ゲート電圧がＬレベルとなって、第２ＦＥＴ４５ｆもオフ状態になる。従って、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタには、第２ダイオード４５ｃを介してコンデンサ４３が接続される。

そして、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が下降して、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂのベース電圧よりもツェナー電圧以上低くなると、第２ツェナーダイオード４５ｇが導通する。これにより、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂのベース電圧が電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧にほぼ揃い、第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂがオン状態になる。すなわち、コレクタ−エミッタ間を導通させる。これに伴い、第２ＦＥＴ４５ｆのゲート電圧が上昇してＨレベルとなり、ソース−ドレイン間が導通される。その結果、電流増幅回路４２が有するＰＮＰ型トランジスタ４２ｂのコレクタには、第２ＦＥＴ４５ｆを介してグランドが接続される。

このように、第２ツェナーダイオード４５ｇと第２ＰＮＰ型トランジスタ４５ｂは、第２ＦＥＴ４５ｆの動作を制御するための制御回路として機能する。この制御回路は、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧を超えている場合に、電圧がＬレベルの制御信号を第２ＦＥＴ４５ｆのゲートに出力し、コンデンサ４３をＰＮＰ型トランジスタ４２ｂに接続させる。また、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が所定電圧以下となった場合に、電圧がＨレベルの制御信号を第２ＦＥＴ４５ｆのゲートに出力し、グランドをＰＮＰ型トランジスタ４２ｂに接続するものである。

＜生成される駆動信号ＣＯＭについて＞
第２実施形態の駆動信号生成回路４０では、第１ツェナーダイオード４４ｇや第２ツェナーダイオード４５ｇのツェナー電圧を適宜定めることにより、電流源の切り替えタイミングや電荷の放出先の切り替えタイミングを定めることができる。例えば図９の例では、ピエゾ素子５２ａの充電時においては、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧がコンデンサ４３の電圧である２４Ｖに達する直前のタイミングｔ２で、電流源を第１電源生成回路８１に切り替えることができる。同様に、ピエゾ素子５２ａの放電時においては、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧が２４Ｖに達する直前のタイミングｔ６で、電荷の放出先をグランドに切り替えることができる。
これにより、適切なタイミングで電流源や電荷の放出先を切り替えることができ、駆動信号ＣＯＭの歪みを抑制することができる。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
前述した実施形態は、プリンタ１を有する印刷システムについて記載されているが、その中には、液体の吐出方法などの開示も含まれている。また、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜電流増幅用のトランジスタについて＞
前述した各実施形態では、電流増幅回路４２が有する充電用トランジスタとしてＮＰＮ型トランジスタ４２ａを例示し、放電用トランジスタとしてＰＮＰ型トランジスタ４２ｂを例示した。しかし、電圧波形信号ＣＯＭ´（アナログ信号）について電流の増幅を行えるものであれば、他の種類のトランジスタを用いてもよい。

＜電流源や電荷の放出先について＞
前述した各実施形態では、電圧の異なる複数種類の電流源や放出先を選択する場合について説明したが、同じ電圧の電流源や放出先を選択してもよい。また、電流源や放出先に関し、電圧を２段階に切り替える場合について説明したが、３段階以上に切り替えてもよい。

＜駆動信号ＣＯＭについて＞
前述した各実施形態のプリンタ１は、１種類の駆動信号ＣＯＭを生成するものについて説明したが、複数種類の駆動信号ＣＯＭを生成するプリンタ１についても同様に適用できる。すなわち、複数種類の駆動信号ＣＯＭを生成し、これらの駆動信号ＣＯＭにおける必要部分を、或るピエゾ素子５２ａに対して選択的に印加するものでも同様の作用効果を奏する。

＜他の装置について＞
前述した各実施形態では、ヘッド５２をキャリッジともに移動させるタイプのプリンタ１を例に挙げて説明したが、いわゆるラインプリンタであってもよい。

また、前述した各実施形態では、液体吐出装置としてプリンタ１が説明されていたが、プリンタ１に限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、液体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の装置に、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。

印刷システムの構成を説明するブロック図である。 第１実施形態における駆動信号生成回路及びその周辺部を説明する図である。 第１実施形態における電圧波形信号及び駆動信号を説明する図である。 電流源としてコンデンサが選択されている状態を模式的に説明する図である。 電流源として第１電源生成回路が選択されている状態を模式的に説明する図である。 電荷の放電先としてコンデンサが選択されている状態を模式的に説明する図である。 電荷の放電先としてグランドが選択されている状態を模式的に説明する図である。 第２実施形態における駆動信号生成回路及びその周辺部を説明する図である。 第２実施形態における電圧波形信号及び駆動信号を説明する図である。

符号の説明

１ プリンタ，２０ 用紙搬送機構，３０ キャリッジ移動機構，
４０ 駆動信号生成回路，４１ 波形生成回路，４２ 電流増幅回路，
４２ａ ＮＰＮ型トランジスタ，４２ｂ ＰＮＰ型トランジスタ，
４３ コンデンサ，４４ 第１選択回路，
４４ａ 第１ＰＮＰ型トランジスタ，４４ｂ 第１ＮＰＮ型トランジスタ，
４４ｃ 第１ダイオード，４４ｄ 抵抗，４４ｅ 抵抗，
４４ｆ 第１ＦＥＴ，４４ｇ 第１ツェナーダイオード，
４５ 第２選択回路，４５ａ 第２ＮＰＮ型トランジスタ，
４５ｂ 第２ＰＮＰ型トランジスタ，４５ｃ 第２ダイオード，
４５ｄ 抵抗，４５ｅ 抵抗，４５ｆ 第２ＦＥＴ，
４５ｇ 第２ツェナーダイオード，５０ ヘッドユニット，
５１ ヘッド制御部，５１ａ スイッチ，５２ ヘッド，
５２ａ ピエゾ素子，６０ 検出器群，７０ プリンタ側コントローラ，
７１ インタフェース部，７２ ＣＰＵ，７３ メモリ，
７４ 制御ユニット，８０ 電源部，８１ 第１電源生成回路，
８２ 第２電源生成回路，８２ａ 抵抗，ＣＰ コンピュータ，
ＣＯＭ 駆動信号，ＣＯＭ´ 電圧波形信号

Claims (1)

1. 充放電に伴って液体を吐出させるための動作をする素子と、
   前記素子の動作を定める電圧変化パターンの信号を生成する信号生成部と、
   第１電流源と、
   前記素子の放電時に移動される電荷により充電され前記素子の充電時に蓄えられた電荷を放出するコンデンサを含み、前記第１電流源よりも電圧が低い第２電流源と、
   前記素子の充電時に前記アナログ信号の電流増幅を行い、前記素子を充電する第１充電用トランジスタと、
   第２充電用トランジスタと、
   前記第２充電用トランジスタの動作を制御すべく電圧レベルが定められた制御信号を出力する第３充電用トランジスタと、
   充電用ダイオードと、
   充電用ツェナーダイオードと、
   前記素子の放電時に前記アナログ信号の電流増幅を行い、前記素子を放電する第１放電用トランジスタと、
   第２放電用トランジスタと、
   前記第２放電用トランジスタの動作を制御すべく電圧レベルが定められた制御信号を出力する第３放電用トランジスタと、
   放電用ダイオードと、
   放電用ツェナーダイオードと、
   を備え、
   前記充電用ツェナーダイオードは前記信号生成部と前記第３充電用トランジスタの制御端子に電気的に接続し、前記第３充電用トランジスタの第２充電用トランジスタ制御用端子は前記第２充電用トランジスタの制御端子に電気的に接続し、前記第３充電用トランジスタの接地側端子はグランドに電気的に接続し、
   前記第１電流源は前記第２充電用トランジスタの電源側端子に電気的に接続し、前記第２充電用トランジスタの接地側端子は前記第１充電用トランジスタの電源側端子に電気的に接続し、前記第１充電用トランジスタの接地側端子は前記素子に電気的に接続し、前記第１電流源から前記素子への第１充電経路を形成し、
   前記コンデンサは前記充電用ダイオードのアノードと電気的に接続し、前記充電用ダイオードのカソードは前記第１充電用トランジスタの電源側端子に電気的に接続し、前記第２電流源から前記素子への第２充電経路を形成し、
   前記放電用ツェナーダイオードは前記信号生成部と前記第３放電用トランジスタの制御端子に電気的に接続し、前記第３放電用トランジスタの第２放電用トランジスタ制御用端子は前記第２放電用トランジスタの制御端子に電気的に接続し、前記第３放電用トランジスタの電源側端子は前記第１電流源に接続し、
   前記素子は前記第１放電用トランジスタの電源側端子に電気的に接続し、前記第１放電用トランジスタの接地側端子は前記第２放電用トランジスタの電源側端子に電気的に接続し、前記第２放電用トランジスタの接地側端子はグランドに電気的に接続し、前記素子から前記グランドへの第１放電経路を形成し、
   前記第１放電用トランジスタの接地側端子は前記放電用ダイオードのアノードと電気的に接続し、前記放電用ダイオードのカソードは前記コンデンサと電気的に接続し、前記素子から前記コンデンサへの第２放電経路を形成し、
   前記素子の充電中に、前記電圧変化パターンに応じて前記第１充電経路と前記第２充電経路のいずれかが選択され、
   前記素子の放電中に、前記電圧変化パターンに応じて前記第１放電経路と前記第２放電経路のいずれかが選択される、液体吐出装置。

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