JP6520574B2 - 液体吐出装置およびヘッドユニット - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置およびヘッドユニットに関する。

液体吐出装置、典型的にはインクをノズルから吐出させて画像や文書を印刷する印刷装置としては、圧電素子（例えばピエゾ素子）を用いたものが知られている。圧電素子は、ヘッドユニットにおいて複数のノズルのそれぞれに対応して設けられ、それぞれが駆動信号にしたがって駆動されることによって、ノズルから所定のタイミングで所定量のインク（液体）を吐出させて、これによりドットが形成される。圧電素子は、電気的にみればコンデンサーのような容量性負荷であるので、各ノズルの圧電素子を動作させるためには十分な電流を供給する必要がある。

このため、従来の液体吐出装置では、源信号を増幅回路で増幅した駆動信号をヘッドユニットに供給して、圧電素子を駆動する構成となっている。増幅回路としては、増幅前の源信号をＡＢ級などで電流増幅する方式（リニア増幅、特許文献１参照）が挙げられる。ただし、リニア増幅では消費電力が大きく、エネルギー効率が悪いので、近年では、Ｄ級増幅についても提案されている（特許文献２参照）。

ところで、印刷装置においては高速印刷や高解像度印刷に対する要求が強い。高速印刷を実現するためには、単位時間当たりで形成することが可能なドット数を増やせば良い。また、高解像度印刷を実現するためには、ノズルから吐出されるインクの量を少量にし、単位面積当たりで形成することが可能なドット数を増やせば良い。つまり、高速印刷および高解像度印刷を実現するためには単位時間および単位面積当たりで形成可能なドット数を増やせば良く、そのためには、インクの吐出周波数を高める手法が採られる。

特開２００９−１０２８７号公報 特開２０１０−１１４７１１号公報

インクの吐出周波数を高めるためには、圧電素子に供給する駆動信号の周波数を高める必要がある。駆動信号の周波数を高めて、インクを安定した吐出させるためには、Ｄ級増幅のスイッチング周波数を高める必要がある。

しかしながら、スイッチング周波数を高めていくと、スイッチングによる損失が大きくなり、やがて、Ｄ級増幅におけるエネルギー効率が、リニア増幅によるエネルギー効率を下回って、Ｄ級増幅の利点である高いエネルギー効率が実現できなくなってしまう。加えて、Ｄ級増幅におけるスイッチングを高周波にした場合、ノイズによる誤動作などの問題も発生する。
このように、圧電素子を駆動する駆動信号の周波数を高めるために、Ｄ級増幅のスイッチング周波数を高めようとすると、多くの問題に直面することになる。

そこで、本発明のいくつかの態様の目的の一つは、Ｄ級増幅した駆動信号で圧電素子を駆動する構成において、高速印刷および高解像度印刷が実現できる技術を提供することにある。

上記目的の一つを達成するために、本発明の一態様に係る液体吐出装置は、駆動信号の元となる源信号をパルス変調した変調信号を生成する変調回路と、少なくとも第１コンデンサーを用いて昇圧した電圧を出力する昇圧回路と、前記昇圧回路により昇圧された電圧を電源とし、前記変調信号に基づいて制御信号を生成するゲートドライバーと、前記制御信号に基づいて増幅変調信号を生成するトランジスター対と、前記増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するローパスフィルターと、前記駆動信号が印加されることで変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位により内部容積が変化するキャビティと、前記キャビティの内部容積の変化に応じて前記キャビティ内の液体を吐出するために設けられたノズルと、前記圧電素子の駆動信号が印加される電極と異なる電極にオフセット電圧を出力端子から印加する電圧生成回路と、前記電圧生成回路の出力端子に一端が電気的に接続された第２コンデンサーと、を備え、少なくとも前記昇圧回路と前記電圧生成回路とは集積回路に集積され、前記第１コンデンサーと前記集積回路との距離は、前記第２コンデンサーと前記集積回路との距離より短いことを特徴とする。

上記一態様に係る液体吐出装置によれば、Ｄ級増幅の安定した動作を確保しつつ、部品の配置の適正化が図られるので、駆動信号の波形精度を保ちつつ、回路規模を縮小することができる。
なお、源信号とは、圧電素子の変位を規定する駆動信号の源となる信号、すなわち、変調前の信号であって、駆動信号の波形の基準となる信号（規定する信号を含み、アナログ、デジタルを問わない）。変調信号とは、源信号をパルス変調（例えばパルス幅変調、パルス密度変調等）して得られるデジタル信号である。
また、ローパスフィルターは、典型的には、インダクター（コイル）およびコンデンサーで構成されるが、抵抗を加えても良いし、インダクターを抜いて、抵抗およびコンデンサーで構成しても良い。

上記液体吐出装置において、前記集積回路は、前記第１コンデンサーに電気的に接続される第１端子と、前記第２コンデンサーに電気的に接続される第２端子と、を有し、前記第１コンデンサーと前記第１端子との距離は、前記第２コンデンサーと前記第２端子との距離よりも短い構成としても良い。
また、前記第１端子と前記第２端子とは隣り合って位置する構成としても良い。

上記液体吐出装置において、前記集積回路では、前記昇圧回路が形成された領域と前記電圧生成回路が形成された領域とは隣り合っている構成としても良い。昇圧回路は、第１コンデンサーを用いて昇圧するので、比較的ノイズ源となりやすいのに対し、電圧生成回路が生成する電圧はほぼ定電圧であるので安定している。集積回路内部において、上記液体吐出装置において、前記集積回路では、前記昇圧回路が形成される領域電圧生成回路が形成された領域と隣り合わせて、他の領域を保護する形で配置することで、ノイズの伝搬を抑制することができる。

ところで、上記一態様に係る液体吐出装置では、増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成し、駆動信号の印加によって圧電素子が変位して、ノズルから液体を吐出させる。ここで、液体吐出装置が例えば小ドットを吐出するための駆動信号の波形を周波数スペクトル解析すると、５０ｋＨｚ以上の周波数成分が含まれていることが判っている。このような５０ｋＨｚ以上の周波数成分を含む駆動信号を生成するためには、変調信号（増幅変調信号）の周波数を１ＭＨｚ以上とする必要がある。
もし、変調信号の周波数を１ＭＨｚよりも低くしてしまうと、再現される駆動信号の波形のエッジが鈍って丸くなってしまう。換言すれば、角が取れて波形が鈍ってしまう。駆動信号の波形が鈍ると、波形の立ち上がり、立ち下がりエッジに応じて動作する圧電素子の変位が緩慢になり、吐出時の尾引きや、吐出不良などを発生させて、印刷の品質を低下させてしまう。
一方、変調信号の周波数を８ＭＨｚよりも高くすれば、駆動信号の波形の分解能は高まる。ただし、トランジスターにおけるスイッチング周波数が上昇することによって、スイッチング損失が大きくなり、ＡＢ級アンプなどのリニア増幅と比べて、優位性を有する省電力性、省発熱性が損なわれてしまう。
このため、上記一態様に係る液体吐出装置において、前記変調信号の周波数は、１Ｍｚ以上８ＭＨｚ以下であることが好ましい。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば液体吐出装置の制御方法や、ヘッドユニットの単体など、様々な態様で実現することができる。

印刷装置の概略構成を示す図である。 印刷装置の構成を示すブロック図である。 ヘッドユニットにおける吐出部の構成を示す図である。 ヘッドユニットにおけるノズル配列を示す図である。 吐出部により形成されるドットを説明するための図である。 ヘッドユニットにおける選択制御部の動作を説明するための図である。 ヘッドユニットにおける選択制御部の構成を示す図である。 ヘッドユニットにおけるデコーダーのデコード内容を示す図である。 ヘッドユニットにおける選択部の構成を示す図である。 選択部により選択される駆動信号を示す図である。 印刷装置における駆動回路の構成を示す図である。 駆動回路の動作を説明するための図である。 駆動回路における昇圧回路の構成を示す図である。 昇圧回路の動作を説明するための図である。 昇圧回路の動作を説明するための図である。 電圧生成回路の構成を示す図である。 ＬＳＩに対する各種コンデンサーの位置関係を説明するための図である。 ＬＳＩのベアチップの回路領域等を示す図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

この実施形態に係る印刷装置は、外部のホストコンピューターから供給された画像データに応じてインクを吐出させることにより、紙などの媒体にインクドット群を形成し、これにより、当該画像データに応じた画像（文字、図形等を含む）を印刷する液体吐出装置である。

図１は、印刷装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
この図に示されるように、印刷装置１は、移動体２を、主走査方向に移動（往復動）させる移動機構３を備える。
移動機構３は、移動体２の駆動源となるキャリッジモーター３１と、両端が固定されたキャリッジガイド軸３２と、キャリッジガイド軸３２とほぼ平行に延在し、キャリッジモーター３１により駆動されるタイミングベルト３３と、を有している。
移動体２のキャリッジ２４は、キャリッジガイド軸３２に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト３３の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター３１によりタイミングベルト３３を正逆走行させると、移動体２がキャリッジガイド軸３２に案内されて往復動する。
また、移動体２のうち、媒体Ｐと対向する部分にはヘッドユニット２０が設けられる。このヘッドユニット２０は、後述するように、多数のノズルからインク滴（液滴）を吐出させるためのものであり、フレキシブルケーブル１９０を介して各種の制御信号等が供給される構成となっている。

印刷装置１は、媒体Ｐを、副走査方向にプラテン４０上で搬送させる搬送機構４を備える。搬送機構４は、駆動源である搬送モーター４１と、搬送モーター４１により回転して、媒体Ｐを副走査方向に搬送する搬送ローラー４２と、を備える。
媒体Ｐが搬送機構４によって搬送されたタイミングで、ヘッドユニット２０が当該媒体Ｐにインク滴を吐出することによって、媒体Ｐの表面に画像が形成される。

図２は、印刷装置の電気的な構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、印刷装置１では、制御ユニット１０とヘッドユニット２０とがフレキシブルケーブル１９０を介して接続される。
制御ユニット１０は、制御部１００と、キャリッジモーター３１と、キャリッジモータードライバー３５と、搬送モーター４１と、搬送モータードライバー４５と、２つの駆動回路５０と、を有する。このうち、制御部１００は、ＣＰＵや、記憶部などを有する一種のマイクロコンピューターであり、媒体Ｐに形成すべき画像を規定する画像データがホストコンピューター等から供給されたときに、所定のプログラムを実行することによって、各部を制御するための各種の制御信号等を出力する。

詳細には、第１に、制御部１００は、キャリッジモータードライバー３５に対して制御信号Ｃtr1を供給し、キャリッジモータードライバー３５は、当該制御信号Ｃtr1にしたがってキャリッジモーター３１を駆動する。これにより、キャリッジ２４に対する主走査方向の移動が制御される。
第２に、制御部１００は、搬送モータードライバー４５に対して制御信号Ｃtr2を供給し、搬送モータードライバー４５は、当該制御信号Ｃtr2にしたがって搬送モーター４１を駆動する。これにより、搬送機構４による副走査方向の移動が制御される。
第３に、制御部１００は、制御信号Ｃtr1を介したキャリッジモーター３１の駆動に同期して、２つの駆動回路５０のうち一方に、駆動信号ＣＯＭ−Ａの波形を規定するデジタルのデータｄＡを供給し、他方に、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの波形を規定するデジタルのデータｄＢを供給する。データｄＡ、ｄＢは、例えば予め記憶部に記憶されるとともに、制御部１００によってキャリッジモーター３１の駆動に同期した間隔で読み出されて、それぞれの駆動回路５０に供給される。

一方の駆動回路５０は、データｄＡをアナログ変換した後にＤ級増幅して、増幅後の信号を駆動信号ＣＯＭ−Ａとしてヘッドユニット２０に供給するほか、電圧Ｖ_ＢＳを生成する。他方の駆動回路５０は、データｄＢをアナログ変換した後にＤ級増幅して、増幅後の信号を駆動信号ＣＯＭ−Ｂとしてヘッドユニット２０に供給するほか、電圧Ｖ_ＢＳを生成する。
なお、この例では、２つの駆動回路５０によって生成された電圧Ｖ_ＢＳを共通化してヘッドユニット２０に供給する構成となっているが、いずれかの駆動回路５０によって生成された電圧Ｖ_ＢＳのみをヘッドユニット２０に供給する構成としても良い。
また、駆動回路５０の詳細については後述する。
第４に、制御部１００は、ヘッドユニット２０に、クロック信号Ｓck、データ信号Ｄata、制御信号ＬＡＴ、ＣＨを供給する。

一方、ヘッドユニット２０は、選択制御部２１０と、選択部２３０および圧電素子（ピエゾ素子）６０の複数組とを有する。
選択制御部２１０は、選択部２３０のそれぞれに対して駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂのいずれかを選択すべきか（または、いずれも非選択とすべきか）を、制御部１００から供給される制御信号等によって指示し、選択部２３０は、選択制御部２１０の指示にしたがって、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを選択し、圧電素子６０の一端にそれぞれに駆動信号として供給する。なお、図では、この駆動信号の電圧をＶoutと表記している。
圧電素子６０のそれぞれにおける他端は、駆動回路５０で生成された電圧Ｖ_ＢＳがフレキシブルケーブル１９０を介して共通に印加されている。

圧電素子６０は、ヘッドユニット２０における複数のノズルのそれぞれに対応して設けられる。そして、圧電素子６０は、選択部２３０により選択された駆動信号の電圧Ｖoutと電圧Ｖ_ＢＳとの差に応じて変位してインクを吐出させる。そこで次に、圧電素子６０への駆動によってインクを吐出させるための構成について簡単に説明する。

図３は、ヘッドユニット２０において、ノズル１個分に対応した概略構成を示す図である。
図に示されるように、ヘッドユニット２０は、圧電素子６０と振動板６２１とキャビティ（圧力室）６３１とリザーバー６４１とノズル６５１とを含む。このうち、振動板６２１は、図において上面に設けられた圧電素子６０によって変位（屈曲振動）し、インクが充填されるキャビティ６３１の内部容積を拡大／縮小させるダイヤフラムとして機能する。ノズル６５１は、ノズルプレート６３２に設けられるとともに、キャビティ６３１に連通する開孔部である。

この図で示される圧電素子６０は、圧電体６０１を一対の電極６１１、６１２で挟んだ構造である。この構造の圧電体６０１にあっては、電極６１１、６１２により印加された電圧に応じて、電極６１１、６１２、振動板６２１とともに図において中央部分が両端部分に対して上下方向に撓む。具体的には、圧電素子６０は、駆動信号の電圧Ｖoutが高くなると、上方向に撓む一方、電圧Ｖoutが低くなると、下方向に撓む構成となっている。この構成において、上方向に撓めば、キャビティ６３１の内部容積が拡大するので、インクがリザーバー６４１から引き込まれる一方、下方向に撓めば、キャビティ６３１の内部容積が縮小するので、縮小の程度によっては、インクがノズル６５１から吐出される。このため、圧電素子６０、キャビティ６３１、ノズルＮによってインクを吐出する吐出部が構成されることになる。

なお、圧電素子６０は、図示した構造に限られず、圧電素子６０を変形させてインクのような液体を吐出させることができる型であれば良い。また、圧電素子６０は、屈曲振動に限られず、縦振動を用いる構成でも良い。
また、圧電素子６０は、ヘッドユニット２０においてキャビティ６３１とノズル６５１とに対応して設けられ、当該圧電素子６０は、図１において、選択部２３０にも対応して設けられる。このため、圧電素子６０、キャビティ６３１、ノズル６５１および選択部２３０のセットは、ノズル６５１（吐出部）毎に設けられることになる。

図４Ａは、ノズル６５１の配列の一例を示す図である。
この図に示されるように、ノズル６５１は、例えば次のように２列で配列している。詳細には、１列分でみたときには、複数個のノズル６５１が副走査方向に沿ってピッチＰｖで配置する一方、２列同士でみたときには、主走査方向にピッチＰｈだけ離間して、かつ、副走査方向にピッチＰｖの半分だけシフトした関係となっている。
なお、ノズル６５１は、カラー印刷する場合には、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）などの各色に対応したパターンが例えば主走査方向に沿って設けられるが、以下の説明では、簡略化するために、単色で階調を表現する場合について説明する。

図４Ｂは、図４Ａに示したノズル配列による画像形成の基本解像度を説明するための図である。なお、この図は、説明を簡易化するために、ノズル６５１からインク滴を１回吐出させて、１つのドットを形成する方法（第１方法）の例であり、黒塗りの丸印がインク滴の着弾により形成されるドットを示している。

ヘッドユニット２０が、主走査方向に速度ｖで移動するとき、同図に示されるように、インク滴の着弾によって形成されるドットの（主走査方向の）間隔Ｄと、当該速度ｖとは、次のような関係にある。
すなわち、１回のインク滴の吐出で１ドットが形成される場合、ドット間隔Ｄは、速度ｖを、インクの吐出周波数ｆで除した値（＝ｖ／ｆ）、換言すれば、インク滴が繰り返し吐出される周期（１／ｆ）においてヘッドユニット２０が移動する距離で示される。
なお、図４Ｂの例では、ピッチＰｈがドット間隔Ｄに対して係数ｎで比例する関係にして、２列のノズル６５１から吐出されるインク滴が、媒体Ｐにおいて同一列で揃うように着弾させている。このため、図４Ｂに示されるように、副走査方向のドット間隔が、主走査方向のドット間隔の半分となっている。ドットの配列は、図示の例に限られないことは言うまでもない。

ところで、高速印刷を実現するためには、単純には、ヘッドユニット２０が主走査方向に移動する速度ｖを高めれば良い。ただし、単に速度ｖを高めるだけでは、ドットの間隔Ｄが長くなってしまう。このため、ある程度の解像度を確保した上で、高速印刷を実現するためには、インクの吐出周波数ｆを高めて、単位時間当たりに形成されるドット数を増やす必要がある。
また、印刷速度とは別に、解像度を高めるためには、単位面積当たりで形成されるドット数を増やせば良い。ただし、ドット数を増やす場合に、インクを少量にしないと、隣り合うドット同士が結合してしまうだけでなく、インクの吐出周波数ｆを高めないと、印刷速度が低下する。
このように、高速印刷および高解像度印刷を実現するためには、インクの吐出周波数ｆを高める必要があるのは、上述した通りである。

一方、媒体Ｐにドットを形成する方法としては、インク滴を１回吐出させて、１つのドットを形成する方法のほかに、単位期間にインク滴を２回以上吐出可能として、単位期間において吐出された１以上のインク滴を着弾させ、当該着弾した１以上のインク滴を結合させることで、１つのドットを形成する方法（第２方法）や、これら２以上のインク滴を結合させることなく、２以上のドットを形成する方法（第３方法）がある。以降の説明では、ドットを上記第２方法によって形成する場合について説明する。

本実施形態では、第２方法について、次のような例を想定して説明する。すなわち、本実施形態において、１つのドットについては、インクを最多で２回吐出させることで、大ドット、中ドット、小ドットおよび非記録の４階調を表現させる。この４階調を表現するために、本実施形態では、２種類の駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを用意して、それぞれにおいて、１周期に前半パターンと後半パターンとを持たせている。１周期のうち、前半・後半において駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを、表現すべき階調に応じた選択して（または選択しないで）、圧電素子６０に供給する構成となっている。
そこで、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂについて説明し、この後、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを選択するための構成について説明する。なお、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂについては、それぞれ駆動回路５０によって生成されるが、駆動回路５０については、便宜的に、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを選択するための構成の後に説明する。

図５は、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの波形等を示す図である。
図に示されるように、駆動信号ＣＯＭ−Ａは、印刷周期Ｔａのうち、制御信号ＬＡＴが出力されて（立ち上がって）から制御信号ＣＨが出力されるまでの期間Ｔ１に配置された台形波形Ａｄｐ１と、印刷周期Ｔａのうち、制御信号ＣＨが出力されてから次の制御信号ＬＡＴが出力されるまでの期間Ｔ２に配置された台形波形Ａｄｐ２とを連続して繰り返した波形となっている。

本実施形態において台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２とは、互いにほぼ同一の波形であり、仮にそれぞれが圧電素子６０の一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子６０に対応するノズル６５１から所定量、具体的には中程度の量のインクをそれぞれ吐出させる波形である。

駆動信号ＣＯＭ−Ｂは、期間Ｔ１に配置された台形波形Ｂｄｐ１と、期間Ｔ２に配置された台形波形Ｂｄｐ２とを連続して繰り返した波形となっている。本実施形態において台形波形Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２とは、互いに異なる波形である。このうち、台形波形Ｂｄｐ１は、ノズル６５１の開孔部付近のインクを微振動させてインクの粘度の増大を防止するための波形である。このため、仮に台形波形Ｂｄｐ１が圧電素子６０の一端に供給されたとしても、当該圧電素子６０に対応するノズル６５１からインク滴が吐出されない。また、台形波形Ｂｄｐ２は、台形波形Ａｄｐ１（Ａｄｐ２）とは異なる波形となっている。仮に台形波形Ｂｄｐ２が圧電素子６０の一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子６０に対応するノズル６５１から上記所定量よりも少ない量のインクを吐出させる波形である。

なお、台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２、Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２の開始タイミングでの電圧と、終了タイミングでの電圧とは、いずれも電圧Ｖcで共通である。すなわち、台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２、Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２は、それぞれ電圧Ｖcで開始し、電圧Ｖcで終了する波形となっている。

図６は、図２における選択制御部２１０の構成を示す図である。
この図に示されるように、選択制御部２１０には、クロック信号Ｓck、データ信号Ｄata、制御信号ＬＡＴ、ＣＨが制御ユニット１０から供給される。選択制御部２１０では、シフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）２１２とラッチ回路２１４とデコーダー２１６との組が、圧電素子６０（ノズル６５１）のそれぞれに対応して設けられている。

データ信号Ｄataは、画像の１ドットを形成するにあたって、当該ドットのサイズを規定する。本実施形態では、非記録、小ドット、中ドットおよび大ドットの４階調を表現するために、データ信号Ｄataが、上位ビット（ＭＳＢ）および下位ビット（ＬＳＢ）の２ビットで構成される。
データ信号Ｄataは、クロック信号Ｓckに同期してノズル毎に、ヘッドユニット２０の主走査に合わせて制御部１００からシリアルで供給される。シリアルで供給されたデータ信号Ｄataを、ノズルに対応して２ビット分、一旦保持するための構成がシフトレジスタ２１２である。
詳細には、圧電素子６０（ノズル）に対応した段数のシフトレジスタ２１２が互いに縦続接続されるとともに、シリアルで供給されたデータ信号Ｄataが、クロック信号Ｓckにしたがって順次後段に転送される構成となっている。
なお、圧電素子６０の個数をｍ（ｍは複数）としたときに、シフトレジスタ２１２を区別するために、データ信号Ｄataが供給される上流側から順番に１段、２段、…、ｍ段と表記している。

ラッチ回路２１４は、シフトレジスタ２１２で保持されたデータ信号Ｄataを制御信号ＬＡＴの立ち上がりでラッチする。
デコーダー２１６は、ラッチ回路２１４によってラッチされた２ビットのデータ信号Ｄataをデコードして、制御信号ＬＡＴと制御信号ＣＨとで規定される期間Ｔ１、Ｔ２ごとに、選択信号Ｓａ、Ｓｂを出力して、選択部２３０での選択を規定する。

図７は、デコーダー２１６におけるデコード内容を示す図である。
この図において、ラッチされた２ビットの印刷データＤataについては（ＭＳＢ、ＬＳＢ）と表記している。デコーダー２１６は、例えばラッチされた印刷データＤataが（０、１）であれば、選択信号Ｓａ、Ｓｂの論理レベルを、期間Ｔ１ではそれぞれＨ、Ｌレベルとし、期間Ｔ２ではそれぞれＬ、Ｈレベルとして、出力するということを意味している。
なお、選択信号Ｓａ、Ｓｂの論理レベルについては、クロック信号Ｓck、印刷データＤata、制御信号ＬＡＴ、ＣＨの論理レベルよりも、レベルシフター（図示省略）によって、高振幅論理にレベルシフトされる。

図８は、図２における圧電素子６０（ノズル６５１）の１個分に対応する選択部２３０の構成を示す図である。
この図に示されるように、選択部２３０は、インバーター（ＮＯＴ回路）２３２ａ、２３２ｂと、トランスファーゲート２３４ａ、２３４ｂとを有する。
デコーダー２１６からの選択信号Ｓａは、トランスファーゲート２３４ａにおいて丸印が付されていない正制御端に供給される一方で、インバーター２３２ａによって論理反転されて、トランスファーゲート２３４ａにおいて丸印が付された負制御端に供給される。同様に、選択信号Ｓｂは、トランスファーゲート２３４ｂの正制御端に供給される一方で、インバーター２３２ｂによって論理反転されて、トランスファーゲート２３４ｂの負制御端に供給される。
トランスファーゲート２３４ａの入力端には、駆動信号ＣＯＭ−Ａが供給され、トランスファーゲート２３４ｂの入力端には、駆動信号ＣＯＭ−Ｂが供給される。トランスファーゲート２３４ａ、２３４ｂの出力端同士は、共通接続されるとともに、対応する圧電素子６０の一端に接続される。
トランスファーゲート２３４ａは、選択信号ＳａがＨレベルであれば、入力端および出力端の間を導通（オン）させ、選択信号ＳａがＬレベルであれば、入力端と出力端との間を非導通（オフ）させる。トランスファーゲート２３４ｂについても同様に選択信号Ｓｂに応じて、入力端および出力端の間をオンオフさせる。

次に、選択制御部２１０と選択部２３０との動作について図５を参照して説明する。

データ信号Ｄataが、制御部１００からノズル毎に、クロック信号Ｓckに同期してシリアルで供給されて、ノズルに対応するシフトレジスタ２１２において順次転送される。そして、制御部１００がクロック信号Ｓckの供給を停止させると、シフトレジスタ２１２のそれぞれには、ノズルに対応したデータ信号Ｄataが保持された状態になる。なお、データ信号Ｄataは、シフトレジスタ２２２における最終ｍ段、…、２段、１段のノズルに対応した順番で供給される。
ここで、制御信号ＬＡＴが立ち上がると、ラッチ回路２１４のそれぞれは、シフトレジスタ２１２に保持されたデータ信号Ｄataを一斉にラッチする。図５において、Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌｍは、データ信号Ｄataが、１段、２段、…、ｍ段のシフトレジスタ２１２に対応するラッチ回路２１４によってラッチされたデータ信号Ｄataを示している。

デコーダー２１６は、ラッチされたデータ信号Ｄataで規定されるドットのサイズに応じて、期間Ｔ１、Ｔ２のそれぞれにおいて、選択信号Ｓａ、Ｓａの論理レベルを図７に示されるような内容で出力する。
すなわち、第１に、デコーダー２１６は、当該データ信号Ｄataが（１、１）であって、大ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとし、期間Ｔ２においてもＨ、Ｌレベルとする。第２に、デコーダー２１６は、当該データ信号Ｄataが（０、１）であって、中ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとし、期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとする。第３に、デコーダー２１６は、当該データ信号Ｄataが（１、０）であって、小ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＬ、Ｌレベルとし、期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとする。第４に、デコーダー２１６は、当該データ信号Ｄataが（０、０）であって、非記録を規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＬ、Ｈレベルとし、期間Ｔ２においてＬ、Ｌレベルとする。

図９は、データ信号Ｄataに応じて選択されて、圧電素子６０の一端に供給される駆動信号の電圧波形を示す図である。
データ信号Ｄataが（１、１）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとなるので、トランスファーゲート２３４ａがオンし、トランスファーゲート２３４ｂがオフする。このため、期間Ｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ１が選択される。選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてもＨ、Ｌレベルとなるので、選択部２３０は、駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ２を選択する。
このように期間Ｔ１において台形波形Ａｄｐ１が選択され、期間Ｔ２において台形波形Ａｄｐ２が選択されて、駆動信号として圧電素子６０の一端に供給されると、当該圧電素子６０に対応したノズル６５１から、中程度の量のインクが２回にわけて吐出される。このため、媒体Ｐにはそれぞれのインクが着弾し合体して、結果的に、データ信号Ｄataで規定される通りの大ドットが形成されることになる。

データ信号Ｄataが（０、１）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとなるので、トランスファーゲート２３４ａがオンし、トランスファーゲート２３４ｂはオフする。このため、期間Ｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ１が選択される。次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとなるので、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ２が選択される。
したがって、ノズルから、中程度および小程度の量のインクが２回にわけて吐出される。このため、媒体Ｐには、それぞれのインクが着弾して合体して、結果的に、データ信号Ｄataで規定された通りの中ドットが形成されることになる。

データ信号Ｄataが（１、０）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてともにＬレベルとなるので、トランスファーゲート２３４ａ、２３４ｂがオフする。このため、期間Ｔ１において台形波形Ａｄｐ１、Ｂｄｐ１のいずれも選択されない。トランスファーゲート２３４ａ、２３４ｂがともにオフする場合、当該トランスファーゲート２３４ａ、２３４ｂの出力端同士の接続点から圧電素子６０の一端までの経路は、電気的にどの部分にも接続されないハイ・インピーダンス状態になる。ただし、圧電素子６０は、自己が有する容量性によって、トランスファーゲートがオフする直前の電圧（Ｖc−Ｖ_ＢＳ）を保持する。

次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとなるので、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ２が選択される。このため、ノズル６５１から、期間Ｔ２においてのみ小程度の量のインクが吐出されるので、媒体Ｐには、データ信号Ｄataで規定された通りの小ドットが形成されることになる。

データ信号Ｄataが（０、０）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてＬ、Ｈレベルとなるので、トランスファーゲート２３４ａがオフし、トランスファーゲート２３４ｂがオンする。このため、期間Ｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ１が選択される。次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてともにＬレベルとなるので、台形波形Ａｄｐ２、Ｂｄｐ２のいずれも選択されない。
このため、期間Ｔ１においてノズル６５１の開孔部付近のインクが微振動するのみであり、インクは吐出されないので、結果的に、ドットが形成されない、すなわち、データ信号Ｄataで規定された通りの非記録になる。

このように、選択部２３０は、選択制御部２１０による指示にしたがって駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを選択し（または選択しないで）、圧電素子６０の一端に供給する。このため、各圧電素子６０は、データ信号Ｄataで規定されるドットのサイズに応じて駆動されることになる。
なお、図５に示した駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂはあくまでも一例である。実際には、ヘッドユニット２０の移動速度や媒体Ｐの性質などに応じて、予め用意された様々な波形の組み合わせが用いられる。
また、ここでは、圧電素子６０が、電圧の上昇に伴って上方向に撓む例で説明したが、電極６１１、６１２に供給する電圧を逆転させると、圧電素子６０は、電圧の上昇に伴って下方向に撓むことになる。このため、圧電素子６０が、電圧の上昇に伴って下方向に撓む構成では、図に例示した駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂが、電圧Ｖcを基準に反転した波形となる。

このように本実施形態において、媒体Ｐに対して１ドットは単位期間である周期Ｔａを単位として形成される。このため、周期Ｔａにおいて（最多で）２回のインク滴の吐出により１ドットを形成する本実施形態では、インクの吐出周波数ｆは２／Ｔａとなり、ドット間隔Ｄは、ヘッドユニットの移動速度ｖを、インクの吐出周波数ｆ（＝２／Ｔａ）で除した値となる。
一般に、単位期間Ｔにおいてインク滴がＱ（Ｑは２以上の整数）回吐出可能であって、当該Ｑ回のインク滴の吐出で１ドットが形成される場合、インクの吐出周波数ｆはＱ／Ｔと表すことができる。
本実施形態のように、媒体Ｐに異なるサイズのドットを形成する場合の方が、１回のインク滴の吐出で１ドットを形成する場合と比較して、１ドットを形成するために要する時間（周期）が同じでも、１回のインク滴を１回吐出するため時間を短くする必要がある。
なお、２以上のインク滴を結合させないで２以上のドットを形成する第３方法については、特段の説明は要しないであろう。

続いて、駆動回路５０について説明する。２つの駆動回路５０について概略すると、次のようにして駆動信号ＣＯＭ−Ａ（ＣＯＭ−Ｂ）を出力する。すなわち、２つの駆動回路５０のうち、一方は、第１に、制御部１００から供給されるデータｄＡをアナログ変換し、第２に、出力される駆動信号ＣＯＭ−Ａを帰還するとともに、当該駆動信号ＣＯＭ−Ａに基づく信号（減衰信号）と目標信号との偏差を、当該駆動信号ＣＯＭ−Ａの高周波成分で補正して、当該補正した信号にしたがって変調信号を生成し、第３に、当該変調信号にしたがってトランジスターをスイッチングすることによって増幅変調信号を生成し、第４に、当該増幅変調信号をローパスフィルターで平滑化して、当該平滑化した信号を駆動信号ＣＯＭ−Ａとして出力する。
なお、２つの駆動回路５０のうち、他方についても同様な構成であり、データｄＢから駆動信号ＣＯＭ−Ｂを出力する点についてのみ異なる。そこで、便宜的に、駆動回路ＣＯＭ−Ａを出力する駆動回路５０を例にとって説明する。

図１０は、駆動回路５０の回路構成を示す図である。
この図に示されるように、駆動回路５０は、ＬＳＩ５００や、トランジスターＭ３、Ｍ４のほか、抵抗やコンデンサーなどの各種素子から構成される。
なお、図１０では、駆動信号ＣＯＭ−Ａを出力する駆動回路５０の構成を示しているが、駆動信号ＣＯＭ−Ｂを生成する駆動回路５０についても同様な構成である。

ＬＳＩ（Large Scale Integration）５００は、駆動回路５０の主要部を構成する集積回路であって、制御部１００からピンＤ０〜Ｄ９を介して入力した１０ビットのデータｄＡに基づいて、トランジスターＭ３、Ｍ４のそれぞれにゲート信号を出力するものである。詳細には、ＬＳＩ５００は、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）５０２と、加算器５０４、５０６と、積分減衰器５１２、減衰器５１４と、コンパレーター５２０と、ＮＯＴ回路５２２と、ゲートドライバー５３３、５３４と、を含む。

ＤＡＣ５０２は、駆動信号ＣＯＭ−Ａの波形を規定するデータｄＡを、アナログ信号Ａaに変換し、加算器５０４の入力端（−）に供給する。なお、このアナログ信号Ａaの電圧振幅は、例えば０〜２ボルト程度であり、この電圧を約２０倍に増幅したものが、駆動信号ＣＯＭ−Ａとなる。つまり、アナログ信号Ａaは、駆動信号ＣＯＭ−Ａの増幅前の目標となる信号である。
積分減衰器５１２は、ピンＶfbを介して入力した端子Ｏutの電圧、すなわち、駆動信号ＣＯＭ−Ａを減衰するとともに、積分して、加算器５０４の入力端（＋）に供給する。
加算器５０４は、入力端（＋）の電圧から入力端（−）の電圧を差し引いて積分した電圧の信号Ａbを加算器５０６の入力端の一方に供給する。
なお、ＤＡＣ５０２からＮＯＴ回路５２２までに至る回路（ＤＡＣ５０２、加算器５０４、積分器５１２、加算器５０６、減衰器５１４、コンパレーター５２０、ＮＯＴ回路５２２）の電源電圧は、低振幅の３．３ボルト（電圧Ｖdd）である。このため、アナログ信号Ａaの電圧が最大でも２ボルト程度であるのに対し、駆動信号ＣＯＭ−Ａの電圧が最大で４０ボルトを超える場合があるので、偏差を求めるにあたって両電圧の振幅範囲を合わせるため、駆動信号ＣＯＭ−Ａの電圧を積分減衰器５１２によって減衰させている。

減衰器５１４は、ピンＩfbを介して入力した駆動信号ＣＯＭ−Ａの高周波成分を減衰して、加算器５０６の入力端の他方に供給する。加算器５０６は、入力端の一方における電圧と他方における電圧とを加算した電圧の信号Ａsを、コンパレーター５２０に供給する。減衰器５１４による減衰は、積分減衰器５１２と同様に、駆動信号ＣＯＭ−Ａを帰還するにあたって、振幅を合わせるためである。
加算器５０６から出力される信号Ａsの電圧は、ピンＶfbに供給された信号の減衰電圧から、アナログ信号Ａaの電圧を差し引いて、ピンＩfbに供給された信号の減衰電圧を加算した電圧である。このため、加算器５０６による信号Ａbの電圧は、端子Ｏutから出力される駆動信号ＣＯＭ−Ａの減衰電圧から、目標であるアナログ信号Ａaの電圧を指し引いた偏差を、当該駆動信号ＣＯＭ−Ａの高周波成分で補正した信号ということができる。

コンパレーター５２０は、加算器５０６による加算電圧に基づいて、次のようにパルス変調した変調信号Ｍsを出力する。詳細には、コンパレーター５２０は、加算器５０６から出力される信号Ａsが電圧上昇時であれば、電圧閾値Ｖth1以上になったときにＨレベルとなり、信号Ａsが電圧下降時であれば、電圧閾値Ｖth2を下回ったときにＬレベルとなる変調信号Ｍsを出力する。なお、後述するように、電圧閾値は、
Ｖth1＞Ｖth2
という関係に設定されている。

コンパレーター５２０による変調信号Ｍsは、ＮＯＴ回路５２２による論理反転を経て、ゲートドライバー５３４に供給される。一方、ゲートドライバー５３３には、論理反転を経ることなく変調信号Ｍsが供給される。このため、ゲートドライバー５３３、５３４に供給される論理レベルは互いに排他的な関係となる。

ゲートドライバー５３３、５３４に供給される論理レベルは、実際には、同時にＨレベルとはならないように（トランジスターＭ３、Ｍ４が同時にオンしないように）、タイミングが制御されても良い。このため、ここでいう排他的とは、厳密にいえば、同時にＨレベルになることがない（トランジスターＭ３、Ｍ４でいえば、同時にオンすることがない）、という意味である。

ところで、ここでいう変調信号は、狭義には、変調信号Ｍsであるが、信号Ａaに応じてパルス変調したものと考えれば、変調信号Ｍsの否定信号（ＮＯＴ回路５２２も変調信号に含まれる。すなわち、信号Ａaに応じてパルス変調した変調信号には、変調信号Ｍsのみならず、当該変調信号Ｍsの論理レベルを反転させたものや、タイミング制御されたものが含まれる。

なお、コンパレーター５２０が変調信号Ｍsを出力するので、当該コンパレーター５２０に致るまでの回路、すなわち、ＤＡＣ５０２と、加算器５０４、５０６と、積分減衰器５１２、減衰器５１４と、コンパレーター５２０とが変調信号Ｍsを生成する変調回路ということができる。
また、図１０に示した構成では、デジタルのデータｄＡをＤＡＣ５０２によってアナログの信号Ａaに変換したが、ＤＡＣ５０２を介することなく、例えば制御部１００による指示にしたがって外部回路から信号Ａaの供給を受けても良い。デジタルのデータｄＡにしても、アナログの信号Ａaにしても、駆動信号ＣＯＭ−Ａの波形を生成するにあたっての目標値を規定しているので、源信号であることには変わりはない。

さて、ゲートドライバー５３３、５３４は、いずれも入力した低論理振幅（Ｌレベル：０ボルト、Ｈレベル：３．３ボルト）を高論理振幅（例えばＬレベル：０ボルト、Ｈレベル：７．５ボルト）にレベルシフトして出力する。
例えば、ゲートドライバー５３３は、コンパレーター５２０の出力信号である低論理振幅を入力し、高論理振幅にレベルシフトして、ピンＨdrから出力し、ゲートドライバー５３４は、ＮＯＴ回路５２２の出力信号である低論理振幅を入力して、高論理振幅にレベルシフトして、ピンＬdrから出力する。

ゲートドライバー５３３の電源電圧のうち、高位側は、ピンＢstを介して印加される電圧であり、低位側は、ピンＳwを介して印加される電圧である。ピンＳwは、トランジスターＭ３におけるソース電極、トランジスターＭ４におけるドレイン電極、コンデンサーＣ１２の他端、および、インダクターＬ２の一端に接続される。
また、ゲートドライバー５３４の電源電圧のうち、高位側電圧は、ピンＧvdを介した１０ボルト程度の電圧Ｖmであり、低位側電圧は、ピンＧndを介してグラウンドに接地された電圧のゼロである。ピンＧvdは、逆流防止用のダイオードＤ２のカソード電極に接続され、当該ダイオードＤ２のアノード電極は、コンデンサーＣ１２の一端とピンＢstとに接続される。

昇圧回路５４１は、３．３ボルトの電圧Ｖddを昇圧して、１０ボルト程度の電圧Ｖmを生成するものである。昇圧回路５４１によって生成された電圧Ｖmは、電圧生成回路５４３に入力されるとともに、ゲートドライバー５３４の高位側電圧として用いられるほか、ピンＧvdを介してＬＳＩ５００の外部に出力される。この昇圧には、例えばＬＳＩ５００に対して外付け部品であって、ピンＣp1、Ｃp2を介したコンデンサーＣ７１と、ピンＣp3、Ｃp4を介したコンデンサーＣ７２との２つが用いられる。また、昇圧回路５４１によって生成された電圧Ｖmは、外付け部品のコンデンサーＣ７３の一端に印加される。一方、コンデンサーＣ７３の他端はグラウンドに接地されている。これにより、電圧Ｖmの安定化が図られている。
なお、昇圧回路５４１の詳細については後述する。

電圧生成回路５４３は、電圧Ｖmから、５．０〜６．５ボルト程度の電圧Ｖ_ＢＳを生成するものである。電圧生成回路５４３で生成された電圧Ｖ_ＢＳは、複数の圧電素子６０の他端にわたって共通に印加されるほか、外付け部品のコンデンサーＣ８１の一端に印加される。コンデンサーＣ８１の他端はグラウンドに接地されているので、これにより、電圧Ｖ_ＢＳの安定化が図られている。
なお、電圧生成回路５４３の詳細については後述する。また、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２、Ｃ７３、Ｃ８１が外付け部品となっている理由は、ＬＳＩ５００に集積化することが困難であるためである。

トランジスターＭ３、Ｍ４は、例えばＮチャンネル型のＦＥＴ（Field Effect Transistor）である。このうち、ハイサイドのトランジスターＭ３において、ドレイン電極には、電圧Ｖh（例えば４２ボルト）が印加され、ゲート電極が、抵抗Ｒ８を介してピンＨdrに接続される。ローサイドのトランジスターＭ４については、ゲート電極が、抵抗Ｒ９を介してピンＬdrに接続され、ソース電極が、グラウンドに接地されている。

インダクターＬ２の他端は、この駆動回路５０で出力となる端子Ｏutであり、当該端子Ｏutから駆動信号ＣＯＭ−Ａが、ヘッドユニット２０に、フレキシブルケーブル１９０（図１および図２参照）を介して供給される。

端子Ｏutは、コンデンサーＣ１０の一端と、コンデンサーＣ２２の一端と、抵抗Ｒ４の一端と、にそれぞれ接続される。このうち、コンデンサーＣ１０の他端は、グラウンドに接地されている。このため、インダクターＬとコンデンサーＣ１０とは、トランジスターＭ３、Ｍ４の接続点に現れる増幅変調信号を平滑化するＬＰＦ（Low Pass Filter）として機能する。

抵抗Ｒ４の他端は、ピンＶfbおよび抵抗Ｒ２３の一端に接続され、当該抵抗Ｒ２３の他端には電圧Ｖhが印加される。これにより、ピンＶfbには、端子Ｏutからの駆動信号ＣＯＭ−Ａがプルアップされて帰還されることになる。

一方、コンデンサーＣ２２の他端は、抵抗Ｒ５の一端と抵抗Ｒ３２の一端とに接続される。このうち、抵抗Ｒ５の他端はグラウンドに接地される。このため、コンデンサーＣ２２と抵抗Ｒ５とは、端子Ｏutからの駆動信号ＣＯＭ−Ａのうち、カットオフ周波数以上の高周波成分を通過させるＨＰＦ（High Pass Filter）として機能する。なお、ＨＰＦのカットオフ周波数は、例えば約９ＭＨｚに設定される。

また、抵抗Ｒ３２の他端は、コンデンサーＣ２０の一端とコンデンサーＣ５８の一端とに接続される。このうち、コンデンサーＣ５８の他端はグラウンドに接地される。このため、抵抗Ｒ３２とコンデンサーＣ５８とは、上記ＨＰＦを通過した信号成分のうち、カットオフ周波数以下の低周波成分を通過させるＬＰＦ（Low Pass Filter）として機能する。なお、ＬＰＦのカットオフ周波数は、例えば約１６０ＭＨｚに設定される。
上記ＨＰＦのカットオフ周波数は、上記ＬＰＦのカットオフ周波数よりも低く設定されているので、ＨＰＦとＬＰＦとは、駆動信号ＣＯＭ−Ａのうち、所定の周波数域の高周波成分を通過させるＢＰＦ（Band Pass Filter）として機能する。

コンデンサーＣ２０の他端は、ＬＳＩ５００のピンＩfbに接続される。これにより、ピンＩfbには、上記ＢＰＦを通過した駆動信号ＣＯＭ−Ａの高周波成分のうち、直流成分がカットされて帰還されることになる。

ところで、端子Ｏutから出力される駆動信号ＣＯＭ−Ａは、トランジスターＭ３、Ｍ４の接続点（ピンＳw）における増幅変調信号を、インダクターＬ２およびコンデンサーＣ１０からなるローパスフィルターによって平滑化した信号である。この駆動信号ＣＯＭ−Ａは、ピンＶfbを介して積分・減算された上で、加算器５０４に正帰還されるので、帰還の遅延（インダクターＬ２およびコンデンサーＣ１０の平滑化による遅延と、積分減衰器５１２による遅延と、の和）と、帰還の伝達関数で定まる周波数で自励発振することになる。
ただし、ピンＶfbを介した帰還経路の遅延量が大であるために、当該ピンＶfbを介した帰還のみでは、自励発振の周波数を、駆動信号ＣＯＭ−Ａの精度を十分に確保できるほど高くすることができない。
そこで、本実施形態では、ピンＶfbを介した経路とは別に、ピンＩfbを介して、駆動信号ＣＯＭ−Ａの高周波成分を帰還する経路を設けることによって、回路全体でみたときの遅延を小さくしている。このため、信号Ａbに、駆動信号ＣＯＭ−Ａの高周波成分を加算した信号Ａsの周波数は、ピンＩfbを介した経路が存在しない場合と比較して、駆動信号ＣＯＭ−Ａの精度を十分に確保できるほど高くすることができる。

図１１は、信号Ａsと変調信号Ｍsとの波形を、アナログ信号Ａaとの波形と関連付けて示す図である。
この図に示されるように、信号Ａsは三角波であり、その発振周波数は、アナログ信号Ａaの電圧（入力電圧）に応じて変動する。具体的には、入力電圧が中間値である場合に最も高くなり、入力電圧が中間値から高くなるにつれて、または、低くなるにつれて低くなる。

また、信号Ａsにおいて三角波の傾斜は、入力電圧が中間値付近であれば、上り（電圧の上昇）と下り（電圧の下降）とでほぼ等しくなる。このため、信号Ａsをコンパレーター５２０によって電圧閾値Ｖth1、Ｖth2と比較した結果である変調信号Ｍsのデューティー比は、ほぼ５０％となる。入力電圧が中間値から高くなると、信号Ａsの下りの傾斜が緩くなる。このため、変調信号ＭsがＨレベルとなる期間が相対的に長くなって、デューティー比が大きくなる。一方、入力電圧が中間値から低くなるにつれて、信号Ａsの上りの傾斜が緩くなる。このため、変調信号ＭsがＬレベルとなる期間が相対的に短くなって、デューティー比が小さくなる。
このため、変調信号Ｍsは、次のようなパルス密度変調信号となる。すなわち、変調信号Ｍsのデューティー比は、入力電圧の中間値でほぼ５０％であり、入力電圧が中間値よりも高くなるにつれて大きくなり、入力電圧が中間値よりも低くなるにつれて小さくなる。

ゲートドライバー５３３は、変調信号Ｍsに基づいてトランジスターＭ３をオン／オフさせる。すなわち、ゲートドライバー５３３は、トランジスターＭ３を、変調信号ＭsがＨレベルであればオンさせ、変調信号ＭsがＬレベルであればオフさせる。ゲートドライバー５３４は、変調信号Ｍsの論理反転信号に基づいてトランジスターＭ４をオン／オフさせる。すなわち、ゲートドライバー５３４は、トランジスターＭ４を、変調信号ＭsがＨレベルであればオフさせ、変調信号ＭsがＬレベルであればオンさせる。
したがって、トランジスターＭ３、Ｍ４の接続点における増幅変調信号をインダクターＬ２およびコンデンサーＣ１０で平滑化した駆動信号ＣＯＭ−Ａの電圧は、変調信号Ｍsのデューティー比が大きくなるにつれて高くなり、デューティー比が小さくなるにつれて低くなるので、結果的に、駆動信号ＣＯＭ−Ａは、アナログ信号Ａaの電圧を拡大した信号となるように制御されて、出力されることになる。

この駆動回路５０は、パルス密度変調を用いているので、変調周波数が固定のパルス幅変調と比較して、デューティー比の変化幅を大きく取れる、という利点がある。
すなわち、回路全体で扱うことができる最小の正パルス幅と負パルス幅はその回路特性で制約されるので、周波数固定のパルス幅変調では、デューティー比の変化幅として所定の範囲（例えば１０％から９０％までの範囲）しか確保できない。これに対し、パルス密度変調では、入力電圧が中間値から離れるにつれて、発振周波数が低くなるため、入力電圧が高い領域においては、デューティー比をより大きくすることができ、また、入力電圧が低い領域においては、デューティー比をより小さくすることができる。このため、自励発振型パルス密度変調では、デューティー比の変化幅として、より広い範囲（例えば５％から９５％までの範囲）を確保することができるのである。

また、駆動回路５０は、自励発振であり、他励発振のように高い周波数の搬送波を生成する回路が不要である。このため、高電圧を扱う回路以外の、すなわちＬＳＩ５００の部分の、集積化が容易である、という利点がある。
加えて、駆動回路５０では、駆動信号ＣＯＭ−Ａの帰還経路として、ピンＶfbを介した経路だけでなく、ピンＩfbを介して高周波成分を帰還する経路があるので、回路全体でみたときの遅延が小さくなる。このため、自励発振の周波数が高くなるので、駆動回路５０は、駆動信号ＣＯＭ−Ａを精度良く生成することが可能になる。

図１２は、駆動回路５０における昇圧回路５４１の一例を示す図である。
この図に示される昇圧回路５４１は、スイッチ（Ｓｗ）コントローラー５４１０と、１極単投形のスイッチＳｗ１〜Ｓｗ７とを含み、スイッチコントローラー５４１０がスイッチＳｗ１〜Ｓｗ７のオンオフをそれぞれ制御する構成となっている。
スイッチＳＷ１〜ＳＷ７とコンデンサーＣ７１、Ｃ７２、Ｃ７３について、便宜的に図において上側の端子を一端と称し、下側の端子と称すると、スイッチＳｗ３の一端と、スイッチＳｗ４の一端と、スイッチＳｗ５の他端とには、３．３ボルトの電圧Ｖddが印加される。

スイッチＳｗ３の他端は、スイッチＳｗ１の一端と、ピンＣp1を介してコンデンサーＣ７１の他端とに接続される。スイッチＳｗ１の他端はグラウンドに接地される。スイッチＳｗ４の他端は、スイッチＳｗ２の一端と、ピンＣp3を介してコンデンサーＣ７２の他端とに接続される。スイッチＳｗ２の他端はグラウンドに接地される。
スイッチＳｗ５の一端は、スイッチＳｗ６の他端と、ピンＣp2を介してコンデンサーＣ７１の一端とに接続される。スイッチＳｗ６の一端は、スイッチＳｗ７の他端と、ピンＣp4を介してコンデンサーＣ７２の一端とに接続される。
スイッチＳｗ７の他端は、昇圧回路５４１の出力端である。このため、スイッチＳｗ７の他端における電圧はＶmとして、ＬＳＩ５００の電圧生成回路５４３およびゲートドライバー５３４に出力されるとともに、ピンＧvdを介してコンデンサーＣ７２の一端と、ダイオードＤ２（図１０参照）の電極とに接続される。

スイッチＳｗ１〜Ｓｗ７のオンオフは、次のような２つの状態をとる。詳細には、図１２において実線で示されるように、スイッチＳｗ１、Ｓｗ４、Ｓｗ５、Ｓｗ７がオン状態であって、スイッチＳｗ２、Ｓｗ３、Ｓｗ６がオフ状態となる第１状態と、破線で示されるようにスイッチＳｗ１、Ｓｗ４、Ｓｗ５、Ｓｗ７がオフ状態であって、スイッチＳｗ２、Ｓｗ３、Ｓｗ６がオン状態となる第２状態と、をとる。
スイッチコントローラー５４１０は、電圧Ｖmが閾値以下となった場合、第１状態と第２状態とを所定の間隔で交互に切り替える一方、電圧Ｖmが閾値を上回った場合、第１状態と第２状態との切り替えを停止させる。

図１３Ａは、昇圧回路５４１における第１状態での接続を示す図であり、スイッチのオンによって形成される導通経路を実線の太線で簡易的に示している。
この図に示されるように、第１状態において、コンデンサーＣ７１は、一端を高位とした充電により電圧Ｖddを保持する一方、コンデンサーＣ７２は、それまで保持していた電圧を、他端の電圧Ｖddに持ち上げて、一端の電圧Ｖmとして出力する。

図１３Ｂは、昇圧回路５４１における第２状態での接続を簡易的に示す図である。
この図に示されるように、第２状態において、コンデンサーＣ７１は、それまで保持していた電圧Ｖddを他端の電圧Ｖddに持ち上げて、他端がグラウンドに接地された状態のコンデンサーＣ７２に移し替える。このため、コンデンサーＣ７２は、一端を高位として電圧２Ｖddを保持することになる。

再び第１状態となったとき、コンデンサーＣ７２の他端が電圧Ｖddに持ち上げられるので、コンデンサーＣ７２の一端における電圧は３Ｖddとなる。この電圧３Ｖddが、電圧Ｖmとして出力されるとともに、コンデンサーＣ７３に保持される。第２状態では、コンデンサーＣ７３の保持電圧が電圧Ｖmとして出力されることになる。

図１４は、駆動回路５０における電圧生成回路５４３の一例を示す図である。
この図に示される電圧生成回路５４３は、基準電源５５０と、演算回路５５１と、例えばＰチャネル型のトランジスター５５２と、抵抗５５３、５５４とを含む。
このうち、基準電源５５０は基準電圧Ｖrefを出力する。演算回路５５１は、当該基準電圧Ｖrefと、端子ｄの電圧とを入力して、両者の差に応じた電圧を出力してトランジスター５５２のゲート端子に印加する。トランジスター５５２のソース端子には、昇圧回路５４１による電圧Ｖmが印加され、トランジスター５５２のドレイン端子は、ピンＰsと抵抗５５３の一端とに接続される。このため、トランジスター５５２のドレイン端子は、電圧Ｖ_ＢＳの出力端子となっている。なお、ピンＰsとグラウンドとの間には外付け部品のコンデンサーＣ８１が電気的に介挿されている点は上述した通りである。
演算回路５５１については、端子ｄの電圧が基準電圧Ｖrefより低くなるにつれて、出力電圧が低くなる（ゲート・ソース間電圧が高くなる）ように構成されている。

電圧生成回路５４３において、電圧Ｖ_ＢＳが低下し、端子ｄが電圧Ｖrefよりも低下すると、トランジスター５５２のソース・ドレイン間の抵抗が低くなるので、電圧Ｖmを、当該トランジスター５５２と、抵抗５５３、５５４の直列接続とで分圧した電圧Ｖ_ＢＳが高くなる方向に制御される。反対に、電圧Ｖ_ＢＳが上昇すると、トランジスター５５２のソース・ドレイン間の抵抗が高くなるので、電圧Ｖ_ＢＳが低くなる方向に制御される。
したがって、電圧Ｖ_ＢＳは、基準電圧Ｖrefに応じた電圧で均衡する。ただし、実際には、電圧生成回路５４３における出力応答性が十分に高くはないので、電圧Ｖ_ＢＳのバックアップ用としてコンデンサーＣ８１が設けられている。
また、電圧生成回路５４３が電圧Ｖ_ＢＳ（または、端子ｄの電圧）をモニターして、目標とする電圧から所定値（例えば±１ボルト）以上ずれたら、エラーを制御部１００等に通知する構成としても良い。

上述したように、昇圧回路５４１や電圧生成回路５４３を内包するＬＳＩ５００に対して、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２は、外付けの部品となる。ＬＳＩ５００と、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２とは、プリント回路基板に実装されることで、駆動回路５０の一部を構成することになる。

図１５は、プリント回路基板において、ＬＳＩ５００と、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２、Ｃ７３、Ｃ８１との配置の例を示す図である。なお、図１５は、プリント回路基板を部品の実装面に向かって平面視したときの状態を示している。また、ＬＳＩ５００、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２、Ｃ８１以外の部品については省略している。

図１５に示されるように、ＬＳＩ５００は、入出力のリードが四辺の各々から突き出した表面実装用のＱＦＰ（Quad Flat Package）である。コンデンサーＣ７１、Ｃ７２は、略直方体の両端が接続用のリードとなっているチップコンデンサであり、コンデンサーＣ８１は、円筒形状であって底面に接続用のリードが２つ設けられた表面実装用の電界コンデンサーである。
同図に示されるように、ＬＳＩ５００に対してコンデンサーＣ７１、Ｃ７２は、コンデンサーＣ８１よりも接近して配置されている。
コンデンサーＣ７１、Ｃ７２は、昇圧回路５４１において電圧Ｖddを３倍に昇圧する際に用いるチャージポンプ用のコンデンサーであり、図１３Ａに示した第１状態と、図１３Ｂに示した第２状態とで交互に切り替えられる。なんら対策が施されない場合、切り替え時にノイズが生じやすい、という問題点が指摘されているが、本実施形態では、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２が、ＬＳＩ５００に近接して配置されるので、プリント回路基板における配線パターンのインピーダンスの影響が軽減されて、回路の安定動作が図られている。

一方、コンデンサーＣ８１は、スイッチングを伴わないので、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２と比較してプリント回路基板における配線パターンの影響を受けにくい。また、コンデンサーＣ８１は、電圧生成回路５４３によって生成された電圧Ｖmの安定化させるために設けられるので、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２よりも容量が大きい。
くわえて、ＬＳＩ５００の機能ブロックでみたときに、電圧生成回路５４３が昇圧回路５４１の出力電圧を用いる関係上、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２を用いる昇圧回路５４１と、コンデンサーＣ８１を用いる電圧生成回路５４３とは、互いに隣り合うような配置となる（後述する）。よって、ＬＳＩ５００にあっては、ベアチップのピンＣp1〜Ｃp4、Ｐsからワイヤボンディングにより引き出されたリードも近接する。したがって、ＬＳＩ５００の周辺ではコンデンサーＣ７１、Ｃ７２、Ｃ８１を接近させて配置させる必要がある。
もちろん、ＬＳＩ５００の周辺には、ほかに図１０で示したようなコンデンサー、抵抗などの部品が多く配置させる必要がある。このため、本実施形態では、ＬＳＩ５００に対してコンデンサーＣ７１、Ｃ７２を優先的に近接して配置させ、その次に、コンデンサーＣ８１を配置させて、限られた基板面積での部品の効率的な配置と、回路の安定化との両立を図っているのである。

図１６は、ＬＳＩ５００のベアチップ５０１において形成される各回路の領域および各パッド電極の配置を簡易的に示す平面図である。なお、このベアチップ５０１をリードにワイヤボンディングして樹脂でモールドしたものがＬＳＩ５００となる。
さて、図において、大四角形状のベアチップ５０１の縁端には、小四角形状のパッド電極が複数設けられる。パッド電極からＱＦＰのリード（図１５参照）までは、ワイヤボンディングによって放射状に接続される。このため、図１５におけるＱＦＰのリードの配置は、図１６におけるピンの配置を放射と、ほぼ相似となり、同視して良い。
さて、ベアチップ５０１にあって、四辺のうち一辺に沿った長手の矩形領域に昇圧回路５４１が設けられ、上記一辺と直交する一方の辺に沿って電圧生成回路５４３、ゲートドライバー５４３、５４４が設けられる。このため、昇圧回路５４１が関与するピン（リード）Ｃp1〜Ｃp4、特にコンデンサーＣ７２の一端が接続されるピンＣp4と、電圧生成回路５４３が関与するピンＰsとは互いに隣り合うことになる。
また、ベアチップ５０１にあって、昇圧回路５４１が設けられる一辺と対向する辺側には、低振幅の３．３ボルトを電源とするＤＡＣ５０２からＮＯＴ回路５２２までに至る回路ＰＤＭが設けられる。回路ＰＤＭは、電圧生成回路５４３、ゲートドライバー５４３、５４４に対して隣り合うように設けられる。
なお、ベアチップ５０１にあって、昇圧回路５４１が設けられる一辺と直交する他方の辺に沿った長手の矩形領域には、クロックなどの他のロジック信号を生成する回路Ｌｇｃが設けられる。

上述したように昇圧回路５４１は、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２を用いたスイッチングにより昇圧するので、比較的ノイズ源となりやすいのに対し、電圧生成回路５４３が生成する電圧Ｖ_ＢＳはほぼ定電圧であるので安定している。ベアチップ５０１では、ノイズ源の昇圧回路５４１が、回路ＰＤＭ、ゲートドライバー５３３、５３４に対して、安定の電圧生成回路５４３を挟んで位置するので、昇圧回路５４１によるノイズが、回路ＰＤＭ、ゲートドライバー５３３、５３４に伝搬しにくい構成となっており、Ｄ級増幅における動作の安定化が図られている。

なお、駆動回路５０については、駆動信号ＣＯＭ−Ａを生成する方を例にとって説明したが、駆動信号ＣＯＭ−Ｂを生成する駆動回路５０についても同様な回路となる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の変形が可能である。なお、次に述べる変形の態様は、任意に選択された一または複数を適宜に組み合わせることもできる。

実施形態において、駆動回路５０は、変調信号Ｍsの生成にあたって、増幅変調信号をローパスフィルターで平滑化した駆動信号ＣＯＭ−Ａ（ＣＯＭ−Ｂ）を帰還する構成としたが変調信号Ｍs自体を帰還しても良い。例えば、特に図示しないが、変調信号Ｍsと入力信号Ａsとの誤差を算出するとともに、当該誤差を遅延させた信号と、目標である信号Ａaとを加算または減算させて、コンパレーター５２０の入力とする構成としても良い。
なお、トランジスターＭ３、Ｍ４との接続点（ピンＳw)に現れる増幅変調信号は、変調信号Ｍsと論理振幅が異なるだけであるので、例えば増幅変調信号を減衰した上で、変調信号Ｍsと同様に帰還する構成とすれば良い。

ＬＳＩ５００については、１パッケージで駆動信号ＣＯＭ−Ａ（またはＣＯＭ−Ｂ）の１チャンネルに対応する構成であったが、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの２チャンネルを１パッケージ化しても良い。
昇圧回路５４１、電圧生成回路５４３については、図１２、図１４に示した回路構成以外であっても良いのは、もちろんである。例えば昇圧回路５４１による昇圧の際には、コンデンサーＣ７１、Ｃ７２以外のコンデンサーを用いても良い。
実施形態では、２つの駆動回路５０によってそれぞれ個別に生成した２系統の駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを、選択部２３０によって選択して（または非選択として）、圧電素子６０の一端に供給する構成としたが、例えば１系統の駆動信号に例えば４つの台形波形を繰り返させて、データ信号Ｄataで規定されるドットのサイズに応じて、いずれかを、または、複数組み合わせて、圧電素子６０の一端に供給する構成としても良い。

トランジスターＭ３、Ｍ４については、Ｎチャネル型で揃える必要はなく、例えばハイサイド側のトランジスターＭ３をＰチャネル型としても良いし、双方をＰチャネル型としても良い。

実施形態では液体吐出装置として印刷装置を例に挙げて説明したが、液体を吐出して立体を造形する立体造形装置（いわゆる３Ｄプリンター）や、液体を吐出して布地を染める捺染装置などであっても良い。
また、駆動回路５０の駆動対象として圧電素子６０を例にとって説明したが、駆動回路５０を印刷装置から切り離して考えてみたときに、駆動対象としては、圧電素子６０に限られず、例えば超音波モーターや、タッチパネル、静電スピーカー、液晶パネルなどの容量性成分を有する負荷のすべてに適用可能である。

１…印刷装置（液体吐出装置）、１０…制御ユニット、２０…ヘッドユニット、５０…駆動回路、５００…ＬＳＩ（集積回路）、Ｃ７１、Ｃ７２…コンデンサー（第１コンデンサー）、Ｃ８１…コンデンサー（第２コンデンサー）、５２０…コンパレーター、Ｆbl…帰還配線パターン、Ｍ３、Ｍ４…トランジスター、６００…吐出部、６３１…キャビティ、６５１…ノズル。

Claims (6)

1. 駆動信号の元となる源信号をパルス変調した変調信号を生成する変調回路と、
   少なくとも第１コンデンサーを用いて昇圧した電圧を出力する昇圧回路と、
   前記昇圧回路により昇圧された電圧を電源とし、前記変調信号に基づいて制御信号を生成するゲートドライバーと、
   前記制御信号に基づいて増幅変調信号を生成するトランジスター対と、
   前記増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するローパスフィルターと、
   前記駆動信号が印加されることで変位する圧電素子と、
   前記圧電素子の変位により内部容積が変化するキャビティと、
   前記キャビティの内部容積の変化に応じて前記キャビティ内の液体を吐出するために設けられたノズルと、
   前記圧電素子の駆動信号が印加される電極と異なる電極にオフセット電圧を出力端子から印加する電圧生成回路と、
   前記電圧生成回路の出力端子に一端が電気的に接続された第２コンデンサーと、
   を備え、
   少なくとも前記昇圧回路と前記電圧生成回路とは集積回路に集積され、
   前記第１コンデンサーと前記集積回路との距離は、前記第２コンデンサーと前記集積回路との距離より短い
   ことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記集積回路は、
   前記第１コンデンサーに電気的に接続される第１端子と、前記第２コンデンサーに電気的に接続される第２端子と、を有し、
   前記第１コンデンサーと前記第１端子との距離は、前記第２コンデンサーと前記第２端子との距離よりも短い
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記第１端子と前記第２端子とは隣り合って位置する
   ことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記集積回路において、前記昇圧回路が形成された領域と前記電圧生成回路が形成された領域とは隣り合っている
   ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記変調信号の周波数は、１Ｍｚ以上８ＭＨｚ以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
6. 制御ユニットからの駆動信号が印加されることで変位する圧電素子と、
   前記圧電素子の変位により内部容積が変化するキャビティと、
   前記キャビティの内部容積の変化に応じて前記キャビティ内の液体を吐出するために設けられたノズルと、
   を備えるヘッドユニットであって、
   前記制御ユニットは、
   当該駆動信号の元となる源信号をパルス変調した変調信号を生成する変調回路と、
   少なくとも第１コンデンサーを用いて昇圧した電圧を出力する昇圧回路と、
   前記昇圧回路により昇圧された電圧を電源とし、前記変調信号に基づいて制御信号を生成するゲートドライバーと、
   前記制御信号に基づいて増幅変調信号を生成するトランジスター対と、
   前記増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するローパスフィルターと、
   前記圧電素子の駆動信号が印加される電極と異なる電極にオフセット電圧を出力端子から印加する電圧生成回路と、
   前記電圧生成回路の出力端子に一端が電気的に接続された第２コンデンサーと、
   を有し、
   少なくとも前記昇圧回路と前記電圧生成回路とは集積回路に集積され、
   前記第１コンデンサーと前記集積回路との距離は、前記第２コンデンサーと前記集積回路との距離より短い
   ことを特徴とするヘッドユニット。
   

Images