液体喷出装置和电容性负载驱动电路的制作方法

液体喷出装置和电容性负载驱动电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种液体喷出装置和电容性负载驱动电路，其课题在于，以能源效率高且抑制EMI的产生的方式对电容性负载进行驱动。具备：作为电荷供给源的辅助电源电路(50)；通过辅助电源电路(50)而被施加了作为第一电压的电压(VH/6)的作为第一信号路径的电源布线(511)；施加了作为高于第一电压的第二电压的电压(2VH/6)的作为第二信号路径的电源布线(512)；供给控制信号(Vin)的控制信号生成部(15)；以及根据控制信号(Vin)的电压和压电元件(40)的保持电压(Vout)，而使用第一信号路径或第二信号路径来对压电元件(40)和辅助电源电路(50)进行电连接的连接路径选择部(30)。
【专利说明】液体喷出装置和电容性负载驱动电路

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种液体喷出装置和电容性负载驱动电路。

【背景技术】
[0002] 在喷出油墨而印刷图像或文本的喷墨打印机中，已知一种使用了压电元件(例如， piezo元件)的喷墨打印机。压电元件对应于印刷头中的多个喷嘴中的各个喷嘴而设置，且 各自按照控制信号而被驱动，从而在预定的时刻使预定量的油墨从喷嘴喷出。若从电学方 面看，压电元件为像电容器那样的电容性负载，因此为了使各喷嘴的压电元件动作，而需要 供给充足的电流。
[0003] 因此，在现有技术中采用通过放大电路将原信号进行放大，并将放大后的控制信 号供给于印刷头，从而驱动压电元件的结构。作为放大电路，可举出按AB级等对原信号进 行电流放大的方式(线性放大，参照专利文献1)、利用脉冲宽度调制或脉冲密度调制等对原 信号进行了调制后，用低通滤波器进行解调的方式（D级放大，参照专利文献2)等。
[0004] 另外，除了通过放大电路将原信号进行放大以外，还提出了以多个阶段对施加于 压电元件上的电压进行切换的方式（电压切换方式，参照专利文献3 )。
[0005] 然而，在线性放大中耗电量大，从而能量效率低。在D级放大中，虽然与线性放 大相比，能量效率较高，但由于以高频率对大电流进行开关，从而存在发生EMI (Electro Magnetic Interference:电磁干扰）的问题。另外，在上述电压切换方式中，虽然能够实现 节省电力，但由于每次输入脉冲信号（CK)均要分阶段切换施加于压电元件上的电压，因此 就施加于压电元件上的电压波形的初始电压和终止电压而言，无法选择预先准备好的多个 电压以外的电压。因此，在上述电压切换方式中，存在难以精细地控制压电元件的问题。
[0006] 专利文献1 :日本特开2009-190287号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2010-114711号公报
[0008] 专利文献3 :日本特开2004-153411号公报


【发明内容】

[0009] 因此，本发明的几个方式的目的之一在于，提供一种能量效率高、抑制EMI的发 生、精细地控制如压电元件这样的电容性负载的液体喷出装置和电容性负载驱动电路。
[0010] 为了达到上述目的之一，本发明的一个方式所涉及的液体喷出装置的特征在于， 具备：喷出部，其包括喷出液体的喷嘴、与所述喷嘴连通的压力室、和针对每个所述压力室 而设置的压电元件；电荷供给源；第一信号路径，其通过所述电荷供给源而被施加第一电 压；第二信号路径，其通过所述电荷供给源而被施加与所述第一电压相比较高的第二电压； 控制信号生成部，其供给控制信号；以及连接路径选择部，其根据所述控制信号的电压和所 述压电元件的保持电压，而使用所述第一信号路径或所述第二信号路径来对所述压电元件 和所述电荷供给源进行电连接。
[0011] 根据上述一个方式所涉及的液体喷出装置，关于压电元件的充电或放电，通过将 压电元件与第一信号路径或第二信号路径进行电连接来执行，并且关于该电连接，由于不 仅考虑到控制信号的电压，还考虑到压电元件的保持电压而进行规定，因此能够精细地控 制压电元件。再有，根据上述一个方式所涉及的液体喷出装置，关于压电元件的充电和放 电，由于是分阶段地进行，因此与在电源电压间一口气地进行的现有结构相比，能够提高能 量效率。另外，由于不像D级放大那样对大电流进行开关，因此能够抑制EMI的发生。
[0012] 在上述方式所涉及的液体喷出装置中，亦可采用如下结构，即，具有检测部，所述 检测部对所述压电元件的保持电压是否低于所述第一电压，或者是否高于等于所述第一电 压且低于所述第二电压进行检测。根据该结构，由检测部对压电元件的保持电压是否低于 第一电压，或者是否高于等于第一电压且低于第二电压进行检测。再有，作为检测部，既可 以单独地分为对压电元件的保持电压是否低于第一电压进行检测的部分，和对是否高于等 于第一电压且低于第二电压进行检测的部分，也可以以一体的方式进行检测。
[0013] 在上述方式所涉及的液体喷出装置中，亦可采用如下结构，S卩，在低于所述第一电 压时，所述连接路径选择部按照所述控制信号的电压来控制经由所述第一信号路径向所述 压电元件充电的电荷，而在高于等于所述第一电压且低于所述第二电压时，所述连接路径 选择部根据所述控制信号的电压来控制经由所述第一信号路径从所述压电元件放电的电 荷，或者控制经由所述第二信号路径向所述压电元件充电的电荷。依据该结构，按照控制信 号的电压来控制向压电兀件充电、和从压电兀件放电的电荷。
[0014] 在上述方式所涉及的液体喷出装置中，亦可采用如下结构，S卩，具有第一晶体管、 第二晶体管和第三晶体管，在低于所述第一电压时，所述第一晶体管根据将所述控制信号 的电压向低电位侧移动了预定值后的电压，来控制经由所述第一信号路径向所述压电元件 充电的电荷，在高于等于所述第一电压且低于所述第二电压时，所述第二晶体管根据将所 述控制信号的电压向高电位侧移动了所述预定值后的电压，来控制经由所述第一信号路径 从所述压电元件放电的电荷，所述第三晶体管根据将所述控制信号的电压向低电位侧移动 了所述预定值后的电压，来控制经由所述第二信号路径向所述压电元件充电的电荷。
[0015] 再有，在上述方式中，作为预定值，若第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管是 理想的，则可以为零，例如在为双极晶体管时，优选设定为相当于偏压的电压，例如在为 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor :金属氧化物半导体场效 应晶体管）时，优选设定为相当于阈值电压的电压。
[0016] 在上述结构中，优选为，当不是低于所述第一电压时，所述第一晶体管断开，当不 是高于等于所述第一电压且低于所述第二电压时，所述第二晶体管和所述第三晶体管断 开。由此，由于在压电元件的保持电压不是低于第一电压时，第一晶体管断开，故压电元件 与第一信号路径电隔离，另外，由于在不是高于等于第一电压且低于第二电压时，第二晶体 管和第三晶体管断开，故压电元件与第二信号路径电隔离。
[0017] 另外，在按照控制信号的电压来控制向压电元件充电的电荷的方式中，亦可采用 如下结构，即，以将从所述控制信号的电压中减去所述压电元件所保持的电压后的电压按 预定数倍增而得到的电压，来控制向所述压电元件充电的电荷或从所述压电元件放电的电 荷。根据该结构，能够通过负反馈控制，从而使由压电元件所保持的电压在短时间内高精度 地随动于输入信号的电压。
[0018] 为了达到上述目的之一，本发明的另一方式所涉及的电容性负载驱动电路的特征 在于，使电容性负载反复进行充电和放电，并具备：电荷供给源；第一信号路径，其通过所 述电荷供给源而被施加第一电压；第二信号路径，其通过所述电荷供给源而被施加与所述 第一电压相比较高的第二电压；控制信号生成部，其供给控制信号；以及连接路径选择部， 其根据所述控制信号的电压和所述电容性负载的保持电压，而使用所述第一信号路径或所 述第二信号路径来对所述电容性负载和所述电荷供给源进行电连接。
[0019] 关于电容性负载的充电或放电，通过将电容性负载与第一信号路径或第二信号路 径进行电连接来执行，并且关于该电连接，由于不仅考虑到控制信号的电压，还考虑到电容 性负载的保持电压而进行规定，因此能够精细地控制电容性负载。再有，根据上述电容性负 载驱动电路，关于电容性负载的充电和放电，由于是分阶段地进行，因此与在电源电压间一 口气地进行的现有结构相比，能够提高能量效率。另外，由于不像D级放大那样对大电流进 行开关，因此能够抑制EMI的发生。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 图1为表示印刷装置的概要结构的图。
[0021] 图2为表示印刷头中的喷出部的主要部位结构的图。
[0022] 图3为表示供给于印刷头的控制信号COM等的一个示例的波形图。
[0023] 图4为表示印刷装置的主要部位结构的框图。
[0024] 图5为表示印刷头中的驱动器的结构的一个示例的图。
[0025] 图6为驱动器的动作说明图。
[0026] 图7为驱动器中的电平移动器的动作说明图。
[0027] 图8为用于说明驱动器中的电流（电荷）的流动的图。
[0028] 图9为用于说明驱动器中的电流（电荷）的流动的图。
[0029] 图10为用于说明驱动器中的电流（电荷）的流动的图。
[0030] 图11为用于说明驱动器中的电流（电荷）的流动的图。
[0031] 图12为驱动器的充放电时的损耗的说明图。
[0032] 图13为表示辅助电源电路的结构的一个示例的图。
[0033] 图14为辅助电源电路的动作说明图。
[0034] 图15为表示辅助电源电路的电压变更的图。
[0035] 图16为表示驱动器的应用例(之1)的结构的一个示例的图。
[0036] 图17为表示驱动器的应用例(之2)的结构的一个示例的图。

【具体实施方式】
[0037] 以下，参照附图对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0038] 印刷装置的总体结构
[0039] 本发明的实施方式的印刷装置为，根据从主机所供给的图像数据而喷出液体的油 墨，从而在纸等被记录材料上形成油墨点组，由此，印刷与该图像数据对应的图像(包括文 字、图形等）的喷墨打印机，即液体喷出装置。
[0040] 图1为表示印刷装置1的概要结构的图。
[0041] 如该图所示，印刷装置1被构成为，包括基于从主机所供给的图像数据来执行用 于图像的印刷的运算处理的控制单元10、和具有多个喷嘴的印刷头20。再有，控制单元10 和印刷头20经由柔性电缆190而电连接。另外，印刷头20被装载在能够沿与被记录材料 的输送方向（副扫描方向）大致正交的方向（主扫描方向）移动的滑架（图不省略）上。
[0042] 控制单元10包括主控制部120、DAC (Digital to Analog Converter :数字模拟 转换器）160和主电源电路180。
[0043] 主控制部120基于从主机所取得的图像数据，来执行图像展开处理、颜色转换处 理、墨色分版处理、半色调处理等用于印刷的运算处理，并生成用于使油墨从印刷头20的 喷嘴喷出的多种信号。在多种信号中，包含供给于DAC160的数字的控制数据dCOM及供给 于后述的头控制部220的各种信号。
[0044] 再有，主控制部120所执行的用于印刷的各运算处理的内容在印刷装置的技术领 域中是众所周知的事项，因此其说明予以省略。另外，作为印刷装置1，包括使装载了印刷头 20的滑架在主扫描方向上进行移动的滑架电机、用于在副扫描方向上对被记录材料进行输 送的输送电机等，另外，作为控制单元10,包括向这些电机供给驱动信号的结构，同样是众 所周知的事项，因此其说明予以省略。
[0045] DAC160将控制数据dCOM转换为模拟的驱动信号COM并供给于印刷头20。
[0046] 主电源电路180向控制单元10的各部及印刷头20供给电源电压。特别是，主电 源电路180向印刷头20供给V H、G，以作为相对于印刷头20的电源电压。
[0047] 再有，G (Ground)为接地电位，在该说明中只要未特别进行说明，即作为电压零的 基准。另外，电压￥11在实施方式中相对于接地电位G为高电位侧。
[0048] 虽然未特别图示，但从油墨容器经由流道而向印刷头20供给一种色或多种颜色 的油墨。印刷头20除辅助电源电路50、头控制部220和选择部230以外，还包括驱动器30 和压电元件（piezo元件）40的多个组。
[0049] 头控制部220按照从主控制部120所供给的各种信号，来控制选择部230的选择。
[0050] 选择部230具有与驱动器30和压电元件40的多个组中的每个组对应的开关232， 各开关232的一端相互连接，共同被供给控制信号C0M，而另一端分别与相对应的驱动器30 的输入端连接。各开关232按照由头控制部220进行的控制而导通/断开，并且在导通时将 控制信号COM供给于驱动器30,而在断开时切断控制信号COM。因此，选择部230按照头控 制部220而选择从控制单元10供给的控制信号C0M，并供给于驱动器30。为了说明方便起 见，将控制信号COM中按照头控制部220而被选择并供给于驱动器30的控制信号记作Vin。
[0051] 驱动器30按照从选择部230供给的控制信号Vin，而使用由辅助电源电路50供给 的多个电压和电源电压V H、G来驱动压电兀件40。
[0052] 压电元件40的一端与对应的驱动器30的输出端连接，而压电元件40的另一端共 同接地于接地电位G。因此，压电元件40所保持的电压兼具驱动器30的输出电压的意义， 故而记作电压Vout。
[0053] 关于辅助电源电路50的具体的结构将在以后叙述，辅助电源电路50通过利用电 荷泵电路对由主电源电路180所供给的电源电压V H、G进行分压和再分配，从而生成电压 VH/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6和5V H/6,并共同供给于多个驱动器30。
[0054] 如上所述，压电元件40与印刷头20中的多个喷嘴中的各喷嘴对应地设置，通过压 电元件40的驱动而使油墨喷出。因此，接下来简单地对用于通过对压电元件40的驱动而 使油墨喷出的结构进行说明。
[0055] 图2为表示在印刷头20中，与一个喷嘴对应的喷出部400的概要结构的图。
[0056] 如图所示，喷出部400包括压电元件40、振动板421、空腔(压力室)431、贮液器441 和喷嘴451。其中，振动板421因在图中被设置于上表面上的压电元件40而变形，从而使充 填有油墨的空腔431的内部容积扩大或缩小。喷嘴451是与空腔431连通的开口部。
[0057] 该图中所示的压电元件40 -般称为单晶（Monomorph)型，且为用一对电极411、 412夹持压电体401的结构。在该结构的压电体401中，根据向电极411、412之间所施加 的电压，电极411、412、振动板421-起以图中的中央部分相对于两端部分在上下方向上弯 曲。此处，当向上方弯曲时，空腔431的内部容积将扩大，因此油墨将从贮液器441中被引 入，而在向下方弯曲时，空腔431的内部容积将缩小，因此油墨将从喷嘴451喷出。
[0058] 再有，压电元件40不限于单晶型，也可以是双晶型或层压型等，只需为能够使压 电元件变形从而使油墨之类的液体喷出的类型即可。
[0059] 图3为表示供给于印刷头20的控制信号COM等的一个示例的图。
[0060] 如该图所示，控制信号COM中，从作为驱动压电元件40的信号的最小单位的驱动 脉冲PC0M1至PC0M4在印刷周期Ta内按时间序列连续。再有，控制信号COM实际上是以该 印刷周期Ta为一个周期的重复的波形。
[0061] 在该印刷期间Ta内，在最初的第一个期间T1内驱动脉冲PC0M1在列，在其次的第 二个期间T2内，驱动脉冲PC0M2在列，在第三个期间T3内，驱动脉冲PC0M3在列，在第四个 期间T4内，驱动脉冲PC0M4在列。
[0062] 在本实施方式中，驱动脉冲PC0M2、PC0M3相互为大致相同的波形，若分别被供给 于压电元件40,则为分别使喷嘴喷出预定量的、例如中等程度的量的油墨的波形。另外，驱 动脉冲PC0M4为与驱动脉冲PC0M2 (PC0M3)不同的波形，若驱动脉冲PC0M4被供给于压电 元件40,则为使喷嘴喷出比上述预定量少的量的油墨的波形。再有，驱动脉冲PC0M1是使喷 嘴的开口部附近的油墨发生微振动，从而防止油墨的粘度的增大的波形。因此，即使驱动脉 冲PC0M1被供给于压电元件40,也不会从喷嘴喷出油墨滴。
[0063] 另一方面，在由主控制部120供给的各种信号中，供给有针对每个像素而对从喷 嘴喷出的油墨量(灰度)进行规定的两比特的打印数据、对印刷周期Ta的开始时刻进行规定 的脉冲、对期间T2、T3、T4的开始时刻进行规定的脉冲等。
[0064] 头控制部220按照由主控制部120所供给的各种信号，而针对每个驱动器30以如 下的方式选择控制信号C0M，并作为控制信号Vin而供给。
[0065] 图3还图示了对于两比特的打印数据，控制信号COM如何被头控制部220和选择 部230选择，并作为控制信号Vin而供给。
[0066] 详细而言，与某个喷嘴对应的打印数据例如为（11)时，头控制部220在期间T2、T3 内使与该喷嘴对应的开关232导通。因此，控制信号COM中的驱动脉冲PC0M2、PC0M3被选 择，而成为控制信号Vin。如后文所述那样，驱动器30以随动于控制信号Vin的电压的方式 输出电压Vout，并对与该喷嘴对应的压电元件40进行驱动。因此，从该喷嘴分两次喷出与 各自对应的中等程度的量的油墨。因而，在被记录材料上各个油墨喷落并合并的结果是，形 成大点。
[0067] 另外，与某个喷嘴对应的打印数据为（01)时，头控制部220在期间T3、T4内使与 该喷嘴对应的开关232导通。因此，控制信号COM中的驱动脉冲PC0M3、PC0M4被选择，而成 为控制信号Vin。由于通过随动于控制信号Vin的电压Vout而驱动压电元件40,故而从该 喷嘴分两次喷出与各自对应的中等程度和小程度的量的油墨。因而，在被记录材料上各个 油墨喷落并合并的结果是，形成中点。
[0068] 另一方面，与某个喷嘴对应的打印数据为（10)时，头控制部220仅在期间T4内使 与该喷嘴对应的开关232导通。因此，控制信号COM中的驱动脉冲PC0M4被选择，而成为控 制信号Vin。由于通过随动于控制信号Vin的电压Vout而驱动压电元件40,故而从该喷嘴 仅喷出一次小程度的量的油墨。因而，在被记录材料上形成小点。
[0069] 而且，与某个喷嘴对应的打印数据为（00)时，头控制部220仅在期间T1内使与该 喷嘴对应的开关232导通。因此，控制信号COM中的驱动脉冲PC0M1被选择，而成为控制信 号Vin。虽然通过随动于控制信号Vin的电压Vout而驱动压电元件40,但在期间T1内喷 嘴的开口部附近的油墨仅发生微振动。因而，由于不喷出油墨，故而在被记录材料上不会形 成点，即成为非记录。
[0070] 通过根据这样的打印数据，选择控制信号COM并作为控制信号Vin而供给，从而呈 现出大点、中点、小点和非记录这4种灰度。再有，这样的选择动作是针对每个喷嘴而同时 并行地执行的。另外，图3所示的波形只不过是一个示例。
[0071] 图4为表示在印刷装置1中，着眼于一组驱动器30和压电元件40时的主要部位 结构的框图。
[0072] 供给于驱动器30的控制信号Vin为，通过与该驱动器30对应的开关232的导通 而从由DAC160进行了转换的驱动信号COM中选出的信号。因此，可以说控制信号Vin是从 控制信号生成部15供给于该驱动器30的，所述控制信号生成部15通过将作为驱动器30 的前级的主控制部120、DAC160、选择部230 (开关232)作为一个模块而形成。
[0073] 另一方面，辅助电源电路50根据电源电压VH、G生成VH/6、2V H/6、3VH/6、4VH/6和 5Vh/6并供给于驱动器30,驱动器30使用电源电压V H、G和电压Vh/6、2Vh/6、3Vh/6、4V h/6、 5Vh/6,而将随动于控制信号Vin的电压的电压Vout供给于压电元件40,这一点如上文所 述。另外，电压V H/6从辅助电源电路50经由电源布线511而被供给于驱动器30,同样地， 电压2VH/6、3V H/6、4VH/6、5VH/6经由电源布线512、513、514、515供给于驱动器30。
[0074] 再有，如图4中括号内所记载的那样，辅助电源电路50相当于电荷供给源，驱动器 30相当于连接路径选择部。另外，当将电压V H/6、2VH/6、…的各电压设为第一电压、第二电 压、…时，电源布线511、512、…的各条布线相当于第一信号路径、第二信号路径、…。
[0075] 驱动器
[0076] 压电元件40与印刷头20中的多个喷嘴中的各个喷嘴对应地设置，并且分别通过 与之成组的驱动器30而被驱动。
[0077] 图5为表示对一个压电元件40进行驱动的驱动器30的结构的一个示例的图。
[0078] 如该图所示，驱动器30采用如下结构，S卩，包括运算放大器32、单位电路34a? 34f和比较器38a?38e，并按照控制信号Vin而对压电元件40进行驱动。
[0079] 当包含电压零在内时，驱动器30使用7种电压，详细而言，按从低至高的顺序为电 压零(接地电位 G )、VH/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6、5V H/6、VH。
[0080] 其中，除去电压零和电压VH后的5种电压分别经由各电源布线511、512、513、514、 515而从辅助电源电路50被供给。
[0081] 在作为驱动器30的输入端的、运算放大器32的输入端（+)，供给有从选择部230 输出的控制信号Vin。运算放大器32的输出信号分别被供给于单位电路34a?34f，并且 经由电阻Rf而被负反馈到运算放大器32的输入端（一），而且还经由电阻Rin而接地于接 地电位G。因此，运算放大器32将控制信号Vin非反相放大（Ι+Rf/Rin)倍。
[0082] 运算放大器32的电压放大率可通过电阻Rf、Rin来设定，但为了方便起见，在此后 将Rf设为零，将Rin设为无穷大。即，以在此后将运算放大器32的电压放大率设定为" 1"， 从而控制信号Vin原封不动地被供给于单位电路34a?34f这一前提进行说明。再有，电 压放大率亦可为"1"以外。
[0083] 单位电路34a?34f以与所述7种电压中的相邻的两个电压对应的方式，按照电 压从低至高的顺序被设置。详细而言，单位电路34a以与电压零和电压V H/6相对应的方式 而被设置，单位电路34b以与电压VH/6和电压2VH/6相对应的方式而被设置，单位电路34c 以与电压2VH/6和电压3VH/6相对应的方式而被设置，单位电路34d以与电压3V H/6和电压 4VH/6相对应的方式而被设置，单位电路34e以与电压4VH/6和电压5V H/6相对应的方式而 被设置，单位电路34f以与电压5VH/6和电压VH相对应的方式而被设置。
[0084] 单位电路34a?34f的电路结构相互之间是相同的，包括电平移动器36a?36f 中的对应的某一个、双极型的NPN型的晶体管341和PNP型的晶体管342。
[0085] 再有，关于单位电路34a?34f，在进行非特定的一般性说明时，仅以符号"34"进 行说明，同样，关于电平移动器36a?36f，在进行非特定的一般性说明时，仅以符号"36"进 行说明。
[0086] 电平移动器36取使能（enable)状态和非使能（disable)状态中的某一状态。详 细而言，电平移动器36在被供给于带有圆圈标记的负控制端的信号为L电平，并且，被供给 于未带有圆圈标记的正控制端的信号为Η电平时，成为使能状态，在凡此以外的情形时，成 为非使能状态。
[0087] 如后文所述，上述7种电压中的除去电压零和电压VH后的5种电压，与各比较器 38a?38e--对应。此处，当着眼于某单位电路34时，在该单位电路34中的电平移动器 36的负控制端，供给有与对应于该单位电路34的两个电压中的高电位侧的电压相对应的 比较器的输出信号，而在电平移动器36的正控制端，供给有与对应于该单位电路的两个电 压中的低电位侧的电压相对应的比较器的输出信号。但是，单位电路34f中的电平移动器 36f的负控制端被接地于相当于L电平的电压零的接地电位G，而单位电路34a中的电平移 动器36a的正控制端被连接于供给相当于Η电平的电压V H的电源布线516。
[0088] 另外，电平移动器36在使能状态下，使所输入的控制信号Vin的电压向负方向移 动预定值，再供给于晶体管341的基极端子，另一方面，使控制信号Vin的电压向正方向移 动预定值，再供给于晶体管342的基极端子。电平移动器36在非使能状态下，无论控制信 号Vin如何，均将使晶体管341断开的电压，例如电压V H供给于该晶体管341的基极端子， 并且将使晶体管342断开的电压，例如电压零供给于该晶体管342的基极端子。
[0089] 再有，作为预定值，设定为电流开始流通于发射极端子中的基极一发射极间的电 压(偏压，约0. 6伏)。因此，预定值是根据晶体管341、342的特性所决定的性质，若晶体管 341、342是理想的，则预定值为零。
[0090] 晶体管341的集电极端子与供给对应的两个电压中的高电位侧电压的电源布线 连接，晶体管342的集电极端子与供给低电位侧电压的电源布线连接。例如，在与电压零和 电压V H/6对应的单位电路34a中，晶体管341的集电极端子与供给电压VH/6的电源布线 511连接，晶体管342的集电极端子与电压为零的接地电位G连接。另外，例如，在与电压 VH/6和电压2VH/6对应的单位电路34b中，晶体管341的集电极端子与供给电压2V H/6的电 源布线512连接，晶体管342的集电极端子与供给电压VH/6的电源布线511连接。再有， 在与电压5V H/6和电压VH对应的单位电路34f中，晶体管341的集电极端子与供给电压VH 的电源布线516连接，晶体管342的集电极端子与供给电压5VH/6的电源布线515连接。
[0091] 另一方面，在单位电路34a?34f中，晶体管341、342的各发射极端子共同连接于 压电元件40的一端。因此，如上所述，晶体管341、342的各发射极端子的共用连接点作为 驱动器30的输出端而与压电元件40的一端连接。
[0092] 比较器38a?38e与所述7种电压中的除去电压零和电压VH后的5种电压V h/6、 2Vh/6、3Vh/6、4Vh/6、5V h/6、VH相对应，并对被供给两个输入端的电压彼此的高低进行比较， 且输出表示该比较结果的信号。此处，在比较器38a?38e的两个输入端之中，一端被连接 于供给与自身对应的电压的电源布线，另一端与晶体管341、342的各发射极端子一起，共 同连接于压电元件40的一端。例如，与电压％/6对应的比较器38a的两个输入端之中， 一端被连接于供给与自身对应的电压％/6的电源布线511，另外，例如，与电压2V H/6对应 的比较器38b的两个输入端之中，一端被连接于供给与自身对应的电压2VH/6的电源布线 512。
[0093] 各个比较器38a?38e在输入端中的另一端的电压Vout高于等于一端的电压时， 将输出作为Η电平的信号，而在电压Vout低于一端的电压时，将输出作为L电平的信号。
[0094] 具体而言，例如，比较器38a在电压Vout高于等于电压VH/6时，将输出作为Η电 平的信号，而在低于电压V H/6时，将输出作为L电平的信号。另外，例如，比较器38b在电 压Vout高于等于电压2VH/6时，将输出作为Η电平的信号，而在低于电压2V H/6时，将输出 作为L电平的信号。
[0095] 当着眼于5种电压中的一种时，与所着眼的该电压对应的比较器的输出信号分别 被供给于以该电压为高电位侧电压的单位电路的电平移动器36的负输入端、和以该电压 为低电位侧电压的单位电路的电平移动器36的正输入端。
[0096] 例如，与电压VH/6对应的比较器38a的输出信号分别被供给于以该电压V H/6为高 电位侧电压而对应的单位电路34a的电平移动器36a的负输入端、和以该电压VH/6为低电 位侧电压而对应的单位电路34b的电平移动器36b的正输入端。另外，例如，与电压2V h/6 对应的比较器38b的输出信号分别被供给于以该电压2Vh/6为高电位侧电压而对应的单位 电路34b的电平移动器36b的负输入端、和以该电压2V H/6为低电位侧电压而对应的单位 电路34c的电平移动器36c的正输入端。
[0097] 接着，对驱动器30的动作进行说明。
[0098] 首先，对相对于由压电元件40所保持的电压Vout，比较器38a?38e和电平移动 器36成为怎样的状态进行说明。
[0099] 在电压Vout高于等于电压零且低于电压VH/6的状态(第一状态冲，比较器38a? 38e的输出信号全部为L电平。因此，在第一状态中，只有电平移动器36a成为使能状态，其 他电平移动器36b?36f均成为非使能状态。
[0100] 在电压Vout高于等于电压VH/6且低于电压2VH/6的状态(第二状态）中，比较器 38a的输出信号为Η电平，其他比较器38b?38e的输出信号为L电平。因此，在第二状态 中，只有电平移动器36b成为使能状态，而其他电平移动器36a、36c?36f均成为非使能状 态。
[0101] 在电压Vout高于等于电压2VH/6且低于电压3VH/6的状态(第三状态）中，比较器 38a、38b的输出信号为Η电平，其他比较器38c?38e的输出信号为L电平。因此，在第三 状态中，只有电平移动器36c成为使能状态，而其他电平移动器36a、36b、36d?36f成为非 使能状态。
[0102] 在电压Vout高于等于电压3VH/6且低于电压4VH/6的状态(第四状态）中，比较器 38a、38b、38c的输出信号为Η电平，其他比较器38d、38e的输出信号为L电平。因此，在第 四状态中，只有电平移动器36d成为使能状态，而其他电平移动器36a?36c、36e、36f均成 为非使能状态。
[0103] 在电压Vout高于等于电压4VH/6且低于电压5VH/6的状态(第五状态）中，比较器 38a?38d的输出信号为Η电平，另一比较器38e的输出信号为L电平。因此，在第五状态 中，只有电平移动器36e成为使能状态，而其他电平移动器36a?36d、36f均成为非使能状 态。
[0104] 在电压Vout高于等于电压5VH/6且低于电压VH的状态(第六状态）中，比较器 38a?38e的输出信号全部为Η电平。因此，在第六状态中，只有电平移动器36f成为使能 状态，而其他电平移动器36a?36d均成为非使能状态。
[0105] 这样，在第一状态中只有电平移动器36a成为使能状态，以下同样地，在第二状态 中只有电平移动器36b成为使能状态，在第三状态中只有电平移动器36c成为使能状态，在 第四状态中只有电平移动器36d成为使能状态，在第五状态中只有电平移动器36e成为使 能状态，在第六状态中只有电平移动器36f成为使能状态。
[0106] 再有，关于从第一状态至第六状态，通过电压Vout而进行规定，但这可以换句话 说成被保持(蓄积）于压电元件40中的电荷的状态。
[0107] 却说，在第一状态中，当电平移动器36a处于使能状态时，该电平移动器36a将使 控制信号Vin向负方向电平移动预定值后的电压信号供给于单位电路34a中的晶体管341 的基极端子，并将使控制信号Vin向正方向电平移动预定值后的电压信号供给于单位电路 34a中的晶体管342的基极端子。
[0108] 此处，当控制信号Vin的电压比电压Vout (发射极端子彼此之间的连接点电压)高 时，与其差(基极一发射极间的电压，严格地说，为从基极一发射极间的电压中减去预定值 后的电压）对应的电流从晶体管341的集电极端子流向发射极端子。因此，电压Vout逐渐 上升而接近于控制信号Vin的电压，当最终电压Vout与控制信号Vin的电压相一致时，在 该时间点流通于晶体管341中的电流将变为零。
[0109] 另一方面，当控制信号Vin的电压比电压Vout低时，与其差对应的电流从晶体管 342的发射极端子流向集电极端子。因此，电压Vout缓慢下降而接近于控制信号Vin的电 压，当电压Vout与控制信号Vin的电压相一致时，在该时间点流通于晶体管342中的电流 将变为零。
[0110] 因而，在第一状态中，单位电路34a的晶体管341、342执行使电压Vout与控制信 号Vin相一致这样的控制。
[0111] 另外,在第一状态中，在单位电路34a以外的单位电路34b?34f内，由于电平移 动器36成为非使能状态，因此向晶体管341的基极端子供给电压V H，向晶体管342的基极 端子供给电压零。因此，在第一状态中，在单位电路34b?34f内，由于晶体管341、342断 开，因此不会干涉电压Vout的控制。
[0112] 再有，此处，对处于第一状态时进行了说明，但对于第二状态?第六状态也成为同 样的动作。详细而言，根据保持于压电元件40内的电压Vout，单位电路34a?34f的某一 个变得有效，并且变得有效的单位电路的晶体管341、342进行控制，使得电压Vout与控制 信号Vin相一致。因此，当将驱动器30作为整来看时，电压Vout成为随动于控制信号Vin 的电压的动作。
[0113] 因而，如图6 (a)所示，当控制信号Vin例如从电压零上升至电压￥11时，电压Vout 也随动于控制信号Vin而从电压零变化至电&VH。另外，如图6 (b)所示，当控制信号Vin 从电压VH下降至电压零时，电压Vout也随动于控制信号Vin而从电压VH变化至电压零。
[0114] 图7为用于说明电平移动器的动作的图。
[0115] 当控制信号Vin的电压从电压零上升变化至电压VH时，电压Vout也随动于控制 信号Vin而上升。在该上升过程中，当电压Vout为高于等于电压零且低于电压V H/6的第 一状态时，电平移动器36a成为使能状态。因此，如图7 (a)所不，通过电平移动器36a而 使向晶体管341的基极端子供给的电压(记作"P型")成为使控制信号Vin向负方向移动预 定值后的电压，向晶体管342的基极端子供给的电压(记作"N型"）成为使控制信号Vin向 正方向移动预定值后的电压。另一方面，当在第一状态以外时，由于电平移动器36a处于非 使能状态，因此被供给于晶体管341的基极端子的电压为V H，被供给于晶体管342的基极端 子的电压为零。
[0116] 再有，图7 (b)图示了电平移动器36b所输出的电压波形，图7 (c)图示了电平移 动器36f所输出的电压波形。电平移动器36b在电压Vout为高于等于电压VH/6且低于电 压2V h/6的第二状态时成为使能状态，电平移动器36f在电压Vout为高于等于电压5Vh/6 且低于电压V H的第六状态时成为使能状态，只要留意这些方面，便无须作特别说明。
[0117] 另外，关于控制信号Vin的电压(或电压Vout)的上升过程中的电平移动器36c? 36e的动作的说明、以及关于控制信号Vin的电压(或电压Vout)的下降过程中的电平移动 器36a?36f的动作的说明也予以省略。
[0118] 接着，关于单位电路34a?34f中的电流（电荷）的流动，以单位电路34a、34b为 例，区分为充电时和放电时，而分别进行说明。
[0119] 图8图示了在第一状态（电压Vout为高于等于电压零且小于电&VH/6的状态)时， 压电元件40被充电时的动作的图。
[0120] 在第一状态中，由于电平移动器36a成为使能状态，其他的电平移动器36b?36f 成为非使能状态，因此仅着眼于单位电路34a即可。
[0121] 在第一状态中，当控制信号Vin的电压高于电压Vout时，单位电路34a的晶体管 341中流通有与基极一发射极间的电压对应的电流。因而，单位电路34a的晶体管341作为 第一晶体管而发挥功能。再有，此时单位电路34a的晶体管342断开。
[0122] 此时，电流如图中箭头所示，按照电源布线511 -(单位电路34a的)晶体管341 - 压电元件40的路径流通，从而电荷被充电到压电元件40内。电压Vout因该充电而上升。
[0123] 当电压Vout与控制信号Vin的电压一致时，单位电路34a的晶体管341断开，因 此对压电元件40的充电停止。
[0124] 另一方面，在控制信号Vin上升至电压VH/6以上的情况下，由于电压Vout随动于 控制信号Vin，因而也达到电压V H/6以上，从而从第一状态转移至第二状态（电压Vout高于 等于电压VH/6且小于电压2V H/6的状态)。
[0125] 图9为表示第二状态中压电元件40被充电时的动作的图。
[0126] 在第二状态中，由于电平移动器36b处于使能状态，其他的电平移动器36a、36c? 36f处于非使能状态，因此仅着眼于单位电路34b即可。
[0127] 在第二状态中，当控制信号Vin高于电压Vout时，单位电路34b的晶体管341中 将流通有与基极一发射极间的电压对应的电流。因而，单位电路34b的晶体管341作为第 三晶体管而发挥功能。再有，此时单位电路34b的晶体管342断开。
[0128] 此时，电流如图中箭头所示，按照电源布线512 -(单位电路34b的)晶体管341 - 压电元件40的路径流通，电荷被充电到压电元件40内。即，在第二状态中压电元件40被 充电的情况下，压电元件40的一端经由电源布线512而与辅助电源电路50电连接。
[0129] 这样，当电压Vout上升时，若从第一状态转移至第二状态，则电流的供给源从电 源布线511切换为电源布线512。
[0130] 当电压Vout与控制信号Vin -致时，由于单位电路34b的晶体管341断开，因此 对压电元件40的充电停止。
[0131] 另一方面，在控制信号Vin上升至电压2VH/6以上的情况下，由于电压Vout随动 于控制信号Vin，因此也达到电压2V H/6以上，其结果是，从第二状态转移至第三状态（电压 Vout高于等于电压2VH/6且低于电压3VH/6的状态)。
[0132] 再有，虽然关于从第三状态至第六状态的充电动作，未特别进行图示，但电流的供 给源分阶段地切换为电源布线513、514、515、516。
[0133] 图10为表示在第二状态时，压电元件40放电时的动作的图。
[0134] 在第二状态中，电平移动器36b成为使能状态。在该状态中，当控制信号Vin低于 电压Vout时，单位电路34b的晶体管342中将流通有与基极一发射极间的电压对应的电 流。因而，单位电路34b的晶体管341作为第二晶体管而发挥功能。再有，此时单位电路 34b的晶体管341断开。
[0135] 此时，电流如图中箭头所示，按照压电元件40 -(单位电路34b的）晶体管342 - 电源布线511的路径流通，电荷从压电元件40被放电。即，在第一状态中电荷被充电到压 电元件40内的情况下和第二状态中电荷从压电元件40被放电的情况下，压电元件40的一 端经由电源布线511而与辅助电源电路50电连接。另外，电源布线511在第一状态的充电 时供给电流（电荷)，而在第二状态的放电时回收电流（电荷)。
[0136] 再有，所回收的电荷被后述的辅助电源电路50再分配、再利用。
[0137] 当电压Vout与控制信号Vin -致时，由于单位电路34b的晶体管342断开，因此 压电元件40的放电停止。
[0138] 另一方面，在控制信号Vin下降至小于电压VH/6的情况下，由于电压Vout随动于 控制信号Vin，因此也变得小于电压VH/6,从第二状态转移至第一状态。
[0139] 图11为表示在第一状态时，压电元件40放电时的动作的图。
[0140] 在第一状态中，电平移动器36a成为使能状态。在该状态中，当控制信号Vin低于 电压Vout时，单位电路34a的晶体管342流通有与基极一发射极间的电压对应的电流。
[0141] 再有，此时单位电路34a的晶体管341断开。
[0142] 另外，此时，电流如图中箭头所示，按照压电元件40 -(单位电路34a的）晶体管 342 -接地电位G的路径流通，从而电荷从压电元件40被放电。
[0143] 此处，举单位电路34a、34b为例，区分为充电时和放电时进行说明，对于单位电路 34c?34f，除了控制电流的晶体管341、342有所不同这一点以外，形成大致相同的动作。
[0144] 即，电源布线512在第二状态的充电时供给电流（电荷)，在第三状态的放电时回收 电流（电荷)，电源布线513在第三状态的充电时供给电流（电荷)，在第四状态的放电时回收 电流（电荷)，电源布线514在第四状态的充电时供给电流（电荷)，在第五状态的放电时回收 电流（电荷)，电源布线515在第五状态的充电时供给电流（电荷)，在第六状态的放电时回收 电流（电荷)，电源布线516在第六状态的充电时供给电流（电荷)，所回收的电荷通过辅助电 源电路50而被再分配、再利用。
[0145] 再有，在各状态的放电路径和充电路径中，从压电元件40的一端至晶体管341、 342中的发射极端子彼此间的连接点的路径是共用的。
[0146] -般而言，当将压电兀件40这样的电容性负载的电容设为C，将电压振幅设为E 时，蓄积于电容性负载内的能量P用下式表示，即，P= (C · E2) /2。
[0147] 压电元件40因该能量P而变形并工作，但使油墨喷出的功量相对于能量P而言， 在1%以下。因而，压电元件40可视作单纯的电容。若以恒定的电源对电容C充电，则与 (C · E2) /2同等的能量被充电电路消耗。在放电时也有同等的能量被放电电路消耗。
[0148] 驱动器的优点
[0149] 在本实施方式中，当将压电元件40从电压零充电至电压VH时，要经过如下六个阶 段被充电，所述六个阶段为，从电压零至电压V h/6，从电压Vh/6至电压2Vh/6，从电压2Vh/6 至电压3V h/6，从电压3Vh/6至电压4Vh/6，从电压4Vh/6至电压5V h/6，从电压5Vh/6至电压 VH。因此，在本实施方式中充电时的损耗只需图12 (a)中相当于打阴影的区域的面积的量 即可。详细而言，在本实施方式中，压电元件40中充电时的损耗与从电压零一气地充电至 电压V H的线性放大比较，只需6/36 (=16. 7%)即可。
[0150] 另一方面，在本实施方式中，由于放电时也分阶段进行，因此放电时的损耗如用图 12 (b)中相当于打阴影区域的面积的量所示，与从电压VH- 口气地放电至电压零的线性方 式相比，只需6/36 (=16. 7%)即可。
[0151] 但是，在本实施方式中，在作为放电时的损耗而被计入的电荷之中，除了从电压 VH/6放电至电压零的情形外，均被后述的辅助电源电路50回收并进行再分配、再利用，因此 能够实现进一步的低耗电化。
[0152] 再有，图12不过是用于说明驱动器30对压电元件40的驱动动作的概念图。压电 元件40实际上是通过控制信号COM中的从驱动脉冲PC0M1至PC0M4之中选择的信号而被 驱动的，因此并不是始终以电压零至电压V H的振幅而被驱动的。
[0153] 另外，在D级放大中，与线性放大进行比较，能量效率高。其理由在于方面，S卩，输 出级的有源元件在饱和状态下动作，从而几乎不消耗电量；因由构成低通滤波器的电感器 L所产生的磁能与由电容C所产生的能量的交换，从而不会在充电时产生线性放大那样的 损耗；通过放电时的电流开关，从而电流向电源再生等方面。
[0154] 然而，在实际的D级放大中，存在如下的问题，S卩，输出级的有源元件的电阻在饱 和状态下也不为零；磁场泄漏；因电感器L的电阻成分而产生损耗；在调制时电感器L有时 会饱和等问题。特别是在印刷头20中，在由选择部230从共用的控制信号COM中进行选择 并供给于多个压电元件40的结构中，从控制信号COM看到的负载电容的总量并非恒定，因 此不饱和的电感器L增加。
[0155] 在D级放大中，还存在波形品质差、需要采取针对EMI的对策的问题。关于波形品 质，能够通过追加虚设的电容或滤波器而得到改善，但追加的部分会导致耗电量的增加及 高成本。关于EMI，是由D级放大的开关这一根本性问题所导致的。即，这是由于在进行开 关时，不仅导通时所流通的电流与线性放大相比达到几倍至十几倍程度，而且随此而放射 出的磁场的量也增多。为了应对EMI，需要追加滤波器等，从而导致高成本。
[0156] 在本实施方式所涉及的印刷装置1的驱动器30中，由于相当于输出级的晶体管 341、342不进行像D级放大那样的开关，另外，未使用电感器L，因此不会产生波形品质差、 需要采取针对EMI的措施的问题。
[0157] 另外，在本实施方式中，由于电压Vout形成随动于控制信号Vin的电压的动作，因 此能够精细地对压电元件40进行控制。即，关于施加于压电元件40上的电压Vout的起始 电压和终止电压，与用于驱动的电压V H/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6和5V H/6无关。
[0158] 辅助电源电路
[0159] 图13为表示辅助电源电路50的结构的一个示例的图。
[0160] 如该图所示，辅助电源电路50被构成为，包括开关Swld、Swlu、Sw2d、Sw2u、Sw3d、 Sw3u、Sw4d、Sw4u、Sw5d、Sw5u 和电容元件 C12、C23、C34、C45、C56、Cl、C2、C3、C4、C5、C6。
[0161] 其中，开关均为单刀双掷，并按照控制信号A/B而将共用端子与端子a、b的某一个 连接。关于控制信号A/B，若进行简化说明，则是例如占空比为大约50%的脉冲信号，其频率 相对于控制信号COM的频率，例如被设定为20倍左右。这样的控制信号A/B既可以由辅助 电源电路50中的内部振荡器（图示省略）生成，也可以经由柔性电缆190而从控制单元10 供给。
[0162] 另一方面，电容元件C12、C23、C34、C45、C56为用于电荷移动，电容元件C1、C2、C3、 C4、C5用于备份。再有，电容兀件C6用于电源电压VH的供给。
[0163] 所述开关实际上是在半导体集成电路中组合晶体管而构成的，电容元件相对于该 半导体集成电路而言是通过外接而被安装的。再有，优选为，在所述半导体集成电路中也形 成有所述多个驱动器30的结构。
[0164] 且说，在辅助电源电路50中，供给电压VH的电源布线516与电容元件C6的一端 和开关Sw5u的端子a连接。开关Sw5u的共用端子与电容元件C56的一端连接，电容元件 C56的另一端与开关Sw5d的共用端子连接。开关Sw5d的端子a与电容元件C5的一端和开 关Sw4u的端子a连接。开关Sw4u的共用端子与电容元件C45的一端连接，电容元件C45 的另一端与开关Sw4d的共用端子连接。开关Sw4d的端子a与电容元件C4的一端和开关 Sw3u的端子a连接。开关Sw3u的共用端子与电容元件C34的一端连接，电容元件C34的另 一端与开关Sw3d的共用端子连接。开关Sw3d的端子a与电容元件C3的一端和开关Sw2u 的端子a连接。开关Sw2u的共用端子与电容元件C23的一端连接，电容元件C23的另一端 与开关Sw2d的共用端子连接。开关Sw2d的端子a与电容元件C2的一端和开关Swlu的端 子a连接。开关Swlu的共用端子与电容元件C12的一端连接，电容元件C12的另一端与开 关Swld的共用端子连接。开关Swld的端子a与电容元件C1的一端连接。
[0165] 电容元件C5的一端与电源布线515连接。同样地，电容元件C4、C3、C2、C1的一 端分别与电源布线514、513、512、511连接。
[0166] 再有，开关Sw5u、Sw4u、Sw3u、Sw2u、Swlu的各端子b与开关Swld的端子a -起， 与电容元件Cl的一端连接。另外，电容元件06工5、04工3、02、(：1的各另一端与开关5￥5(1、 Sw4d、Sw3d、Sw2d、Swld的各端子b共同接地于接地电位G。
[0167] 图14为表示辅助电源电路50中的开关的连接状态的图。
[0168] 各开关根据控制信号A/B而取如下两种状态，S卩，共用端子与端子a连接的状态 (状态A)，和共用端子与端子b连接的状态(状态B)。图14 (a)和（b)分别用等效电路简易 地图示了辅助电源电路50中的状态A的连接、和状态B的连接。
[0169] 在状态A中，电容元件056、045、034、023、(：12、(：1在电压￥11至接地电位6之间被 串联连接。在状态B中，由于电容元件C56、C45、C34、C23、C12、C1的一端彼此连接，因此这 些电容元件被并联连接，从而使保持电压均等化。
[0170] 因而，当状态A、B交替重复时，在状态B时被均等化了的电压VH/6,通过状态A的 串联连接而成为1?5倍，并分别被电容元件C1?C5保持，并且此时的保持电压经由电源 布线511?515而被供给于驱动器30。
[0171] 此处，当通过驱动器30而使压电元件40被充电时，在电容元件C1?C5中将显现 出保持电压下降的情况。由于保持电压降低了的电容元件中通过状态A的串联连接而从电 源被补给电荷，并且通过状态B的并联连接的再分配而被均等化，因此从辅助电源电路50 的总体来看，以保持为电压V H/6、2VH/6、3VH/6、4VH/6、5V H/6的方式而实现平衡。
[0172] 另一方面，当通过驱动器30而使压电元件40被放电时，在电容元件C1?C5中将 显现保持电压上升的情况，但由于通过状态A的串联连接而排出电荷，并且通过状态B的 并联连接的再分配而被均等化，因此从辅助电源电路50的总体来看，以保持为V h/6、2Vh/6、 3Vh/6、4Vh/6、5V h/6的方式而实现平衡。再有，当所排出的电荷无法被电容元件C56、C45、 C34、C23、C12、C1完全吸收而尚有剩余时，剩余的电荷将被电容元件C6吸收，即向电源系统 再生。因此，当有压电元件40以外的其他负载时，将被用于该负载的驱动。当没有其他负 载时，由于被包括电容元件C6在内的其他电容元件吸收，因此电源电压V H将上升，即产生 脉动，但由于包括电容元件C6而增大了耦合电容器的电容量，从而在实用上能够避免。
[0173] 当将由这样的辅助电源电路50所生成的电压VH/6、2VH/6、3V H/6、4VH/6、5VH/6供给 于驱动器30时，将能够实现低耗电量化，此外，还有如下优点。即，在变更了从主电源电路 180所供给的电压V H时，根据变更后的电压VH，电压VH/6、2VH/6、3V H/6、4VH/6、5VH/6也被变 更。
[0174] 电源电压VH的振幅具有应针对压电元件40的单个性能而被设定的性质。因此， 对于性能高(高效率的）的压电元件40,如图15 (a)中用等级A所示，只需以较低的振幅进 行驱动即可。与此相对，对于性能低(低效率的）的压电元件40,如用等级B所示，需要以较 大的振幅进行驱动。
[0175] 当为了驱动级别A、级别B双方的压电元件40,而按照级别B以较高的状态将电压 VH固定时，损耗将增加。特别是，当对以低振幅就足以的级别A进行驱动时，浪费较多。
[0176] 因此，如图15 (b)所示，若按照压电元件40的性能(效率）而恰当地设定为电压 VH，则特别是在对级别A进行驱动时，也能够抑制无谓的损耗。
[0177] 在该辅助电源电路50中，当通过驱动器30而使压电元件40被放电时，与用于该 放电的电源布线对应的、电容元件C1?C6中的某一个的保持电压暂时上升，但通过状态A、 B的重复，从而以保持电压VH/6的1?6倍的倍增电压的方式而实现平衡。同样地，当压电 元件40被充电时，与用于该充电的电源布线对应的、电容元件C1?C6中的某一个的保持 电压将暂时下降，但通过状态A、B的重复，从而以保持电压V H/6的1?6倍的倍增电压的 方式而实现平衡。
[0178] 看到图3中的控制信号COM (Vin)的电压波形也可判别出，用于引入油墨的电压 上升和用于使油墨喷出的电压下降是一组，在印刷动作中，该组被重复。因此，在辅助电源 电路50中，通过压电元件40的放电而被回收的电荷在下次及之后的充电时被利用。
[0179] 因而，在本实施方式中，从印刷装置1的总体来看时，通过从压电元件40放电的电 荷的回收、再利用和驱动器30中的分阶段的充电、放电(参照图15)，从而能够将所消耗的 电力抑制得较低。
[0180] 再有，在辅助电源电路50中，在各开关的共用端子从与端子a、b的一方的连接切 换到与另一方的连接时，若多个(在图13为10个)开关存在特性偏差，则会产生不一齐切换 的状态，从而有可能导致电容元件的两端发生短路。例如，当在切换时在开关Swlu、Swld、 Sw2d中端子a与共用端子连接时，若产生在开关Sw2u中端子b与共用端子连接的状态，则 会导致电容元件C12、C23的串联连接的两端彼此发生短路。
[0181] 因此，优选为，在开关切换时，暂时经过不与端子a、b中的任何一个连接的中立状 态，从而抑制所述短路的发生的结构。
[0182] 应用、变形例
[0183] 本发明并不限定于上述实施方式，例如能够实现如下文所述这样的各种应用、变 形。再有，亦可在下述的应用、变形的方式中任意地选择的一个或适当地组合多个。
[0184] 负反馈控制
[0185] 图16为表示实施方式的应用例(之1)所涉及的驱动器30的结构的一个示例的 图。如该图所示，在该应用例中，采用如下结构，即，压电元件40的一端的电压Vout被负反 馈到运算放大器32的输入端（一）。在该结构中，当控制信号Vin的电压与电压Vout不同 时，向消除该不同的方向控制晶体管341、342。因此，即使在电平移动器36a?36f或晶体 管341、342的响应特性较差的情况下，亦能够比较迅速地、高精度地使电压Vout随动于控 制信号Vin。
[0186] 再有，优选为，关于负反馈量，按照电平移动器36a?36f或晶体管341、342的特 性而恰当地进行设定的结构。例如，在图的示例中，运算放大器32为输出从控制信号Vin 的电压中减去电压Vout后的电压的结构，但也可以采用如下结构，S卩，该减去后的电压乘 以恰当的系数而供给于电平移动器36a?36f的结构。
[0187] 图17为表示实施方式的另一应用例(之2)所涉及的驱动器30的结构的一个示例 的图。虽然在图5所说明过的驱动器30中，将单位电路34a?34f的晶体管341、342设为 双极型，但在图17所示的应用例(之2)中，将该晶体管341、342中的各晶体管设为P、N沟 道型的 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor :金属氧化物半 导体场效应晶体管）351、352。
[0188] 在使用M0SFET35U352的情况下，只需在各漏端子与压电元件40的一端之间，分 别设置防逆流用的二极管即可。另外，在使用M0SFET35U352的情况下，关于电平移动器 36a?36f，成为如下结构，即，当处于使能状态时，使控制信号Vin的电压向负方向移动相 当于作为预定值的阈值电压的量，再供给于P沟道型的M0SFET351的栅端子，另一方面，使 控制信号Vin的电压向正方向移动相当于阈值电压的量，再供给于N沟道型的M0SFET352 的栅端子。
[0189] 另外，在使用M0SFET351、352的情况下，可以应用如图16所示那样的、对电压Vout 进行负反馈的结构。
[0190] 驱动对象
[0191] 在实施方式中，作为驱动器30的驱动对象举喷出油墨的压电元件40为例而进行 了说明。在本发明中，作为驱动对象并不限于压电元件40,例如可应用于超声波电机、触摸 屏、平面扬声器、液晶等的显示器等具有电容性成分的全部负载中。
[0192] 单位电路的级数
[0193] 虽然在实施方式中，为如下结构，即，以对应于7种电压中的相邻的两个电压的方 式，按照电压从低至高的顺序设置了单位电路34a?34f的6级，但在本发明中，单位电路 的级数不限于此，只需为两级以上即可。另外，至于电压，也不一定需要是等间隔的。
[0194] 比较器
[0195] 虽然在实施方式中，为如下结构，例如当比较器38a的判别结果为伪(输出信号为 L电平）时，将检测为第一状态，而当比较器38a的判别结果为真(输出信号为Η电平)，并且 比较器38b的判别结果为伪时，将检测出第二状态。即，检测第一状态、第二状态的结构不 是分别独立，而是局部重复的结构，且为用比较器38a?38e整体检测第一状态至第六状态 的结构。但不限于此，也可以为逐个检测各状态的结构。
[0196] 非使能状态的电平移动器
[0197] 虽然在实施方式中，非使能状态的电平移动器36a?36f采用如下结构，S卩，向晶 体管341 (351)的基极(栅极）端子供给电压零，向晶体管342 (352)的基极(栅极）端子供 给电压VH，但只要能够使晶体管341、342断开，则不限定于此。例如，可以采用如下结构，即， 当电平移动器36a?36f处于非使能状态时，将使控制信号Vin的电压向正方向移动后的 断开信号供给于晶体管341 (351)的基极(栅极）端子，并将使控制信号Vin的电压向负方 向移动后的断开信号供给于晶体管342 (352)的基极(栅极）端子。
[0198] 根据该结构，由于晶体管341 (351)、342 (352)的耐压较低即可，因此能够减小形 成在半导体基板上时的晶体管尺寸。
[0199] 符号说明
[0200] 1…印刷装置(液体喷出装置）；1〇…控制单元；15…控制信号生成部；20…印刷头； 30…驱动器(连接路径选择部）；32…运算放大器；34a?34f...单位电路；36a?36f…电平 移动器；38a?38f···比较器；40···压电兀件（电容性负载）；50···辅助电源电路（电荷供给 源）；341、342…晶体管；400…喷出部。
【权利要求】
1. 一种液体喷出装置，其特征在于， 具备： 喷出部，其包括喷出液体的喷嘴、与所述喷嘴连通的压力室、和针对每个所述压力室而 设置的压电元件； 电荷供给源； 第一信号路径，其通过所述电荷供给源而被施加第一电压； 第二信号路径，其通过所述电荷供给源而被施加与所述第一电压相比较高的第二电 压； 控制信号生成部，其供给控制信号；以及 连接路径选择部，其根据所述控制信号的电压和所述压电元件的保持电压，而使用所 述第一信号路径或所述第二信号路径来对所述压电元件和所述电荷供给源进行电连接。
2. 如权利要求1所述的液体喷出装置，其特征在于， 具有检测部，所述检测部对所述压电元件的保持电压是否低于所述第一电压，或者是 否高于等于所述第一电压且低于所述第二电压进行检测。
3. 如权利要求1或2所述的液体喷出装置，其特征在于， 在低于所述第一电压时，所述连接路径选择部按照所述控制信号的电压来控制经由所 述第一信号路径向所述压电元件充电的电荷， 而在高于等于所述第一电压且低于所述第二电压时，所述连接路径选择部根据所述控 制信号的电压来控制经由所述第一信号路径从所述压电元件放电的电荷，或者控制经由所 述第二信号路径向所述压电元件充电的电荷。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的液体喷出装置，其特征在于， 具有第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管， 在低于所述第一电压时， 所述第一晶体管根据将所述控制信号的电压向低电位侧移动了预定值后的电压，来控 制经由所述第一信号路径向所述压电元件充电的电荷， 在高于等于所述第一电压且低于所述第二电压时， 所述第二晶体管根据将所述控制信号的电压向高电位侧移动了所述预定值后的电压， 来控制经由所述第一信号路径从所述压电元件放电的电荷， 所述第三晶体管根据将所述控制信号的电压向低电位侧移动了所述预定值后的电压， 来控制经由所述第二信号路径向所述压电元件充电的电荷。
5. 如权利要求4所述的液体喷出装置，其特征在于， 当不是低于所述第一电压时，所述第一晶体管断开， 当不是高于等于所述第一电压且低于所述第二电压时，所述第二晶体管和所述第三晶 体管断开。
6. 如权利要求3至5中任一项所述的液体喷出装置，其特征在于， 以将从所述控制信号的电压中减去所述压电元件所保持的电压后的电压按预定数倍 增而得到的电压，来控制向所述压电元件充电的电荷或从所述压电元件放电的电荷。
7. -种电容性负载驱动电路，其特征在于，使电容性负载反复进行充电和放电，并具 备： 电荷供给源； 第一信号路径，其通过所述电荷供给源而被施加第一电压； 第二信号路径，其通过所述电荷供给源而被施加与所述第一电压相比较高的第二电 压； 控制信号生成部，其供给控制信号；以及 连接路径选择部，其根据所述控制信号的电压和所述电容性负载的保持电压，而使用 所述第一信号路径或所述第二信号路径来对所述电容性负载和所述电荷供给源进行电连 接。
【文档编号】B41J2/045GK104057707SQ201410106011
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】大塚修司, 喜友名正, 浅沼利文 申请人:精工爱普生株式会社