JP5105070B2 - 容量性負荷の駆動回路及び液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は容量性負荷の駆動回路及び液体吐出装置に関し、特に台形状波形の駆動信号を用いて圧電素子を駆動するインクジェット式記録ヘッド及びこれを有するインクジェット式記録装置に適用して有用なものである。

駆動信号の供給により液体を吐出させ、この液体を対象物に着弾させて印字等の処理を行う液体吐出装置としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置が知られている。この種の液体吐出装置では、多数の圧電素子を支障なく動作させるべく十分な電流を供給する必要がある。このため、電流増幅部によって電流が増幅された駆動信号を用いている。

かかる電流増幅部で駆動信号の電流増幅を行う場合、充電用のトランジスタにおける消費電力は、電源電位と駆動信号の電位との差に電流を乗じた量となる。一方、放電用のトランジスタにおける消費電力は、駆動信号の電位と接地電位との差に電流を乗じた量となる。このため、各トランジスタにおける消費電力が大きくなり、この消費電力を可及的に低減する技術が待望されていた。かかる要望に応えるべく駆動電流による電力消費の低減を目的とする従来技術として特許文献１に開示するものがある。

特許文献１に開示された駆動回路では、圧電素子を駆動する台形状の主駆動信号に対し、この主駆動信号の形状を倣うように所定量オフセットさせた補助駆動信号を形成するとともに、この補助駆動信号を電源電圧とすることにより、両者の差を小さくして消費電力の低減を図っている。

このため、前記駆動回路は、アナログ信号に基づきトランジスタ対を介して主駆動信号を生成する主駆動信号生成部と、パルス信号に基づき他のトランジスタ及び平滑回路を介して補助駆動信号を生成する補助駆動信号生成部とを有している。前記パルス信号は、ＰＷＭ回路により主駆動信号を表す信号と三角波とを比較器で比較することにより得ている。
特開２００６−２７２９０７号公報

ところで、特許文献１に記載された駆動回路のＰＷＭ回路では、三角波と比較する主駆動信号を表す信号は主駆動信号に対してオフセットが付くように或る値を加算する等の処理をしている。このため、所定のオフセットを持たせるための調整等が面倒であるばかりでなく、前記平滑回路による遅延等により主駆動信号と補助駆動信号との差が小さくなり、動作が不安定になる場合がある。近年、主駆動信号の周波数は高周波化の傾向が顕著になっており、その分遅延の影響を無視できなくなりつつある。他方で、主駆動信号と補助駆動信号とのオフセット値を初めから大きくとっておくと、トランジスタ対の熱損失を低減して消費電力を小さくすることが難しくなるという問題がある。

本発明は、上記従来技術に鑑み、的確に消費電力を低減し得るとともに、高周波域でも安定した動作が保証される容量性負荷の駆動回路及び液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の態様は、
相補的に接続された２個のトランジスタを有する駆動用トランジスタ対で容量性負荷を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号よりも高圧の高圧側電源電圧及び前記駆動信号よりも低圧の低圧側電源電圧を生成するとともに、前記高圧側電源電圧及び低圧側電源電圧を前記各駆動用トランジスタのコレクタに印加する電源電圧生成部とを有する一方、前記電源電圧生成部は、相補的に接続された２個のトランジスタを有する電源用トランジスタ対と、低圧側端子に前記電源用トランジスタ対の出力側が接続されているコンデンサとを有するチャージポンプで構成するとともに、前記低圧側電源電圧は、前記駆動信号に倣う波形の制御信号を前記電源用トランジスタ対の入力側に供給することにより、前記駆動信号よりも低圧域で前記駆動信号に追従する電圧として前記電源用トランジスタ対の出力側に生成させて前記コンデンサの低圧側端子から出力させるとともに、前記高圧側電源電圧は、前記コンデンサの充電電圧を前記低圧側電源電圧に加算した電圧として前記駆動信号よりも高圧域で前記駆動信号に追従する電圧として前記コンデンサの高圧側端子から出力させるようにしたことを特徴とする容量性負荷の駆動回路にある。

本態様によれば、電源用トランジスタ対を、駆動信号よりも低電圧域で駆動信号に倣うように構成した制御信号で制御しているので、前記駆動信号よりも低電圧域で前記駆動信号に追従する低圧側電源電圧をコンデンサの低圧側出力端子に容易に生成させることができ、同時にコンデンサの高圧側出力端子には低圧側電源電圧に基づきこの低圧側電源電圧よりも所定値だけ高い高圧側電源電圧を前記駆動信号よりも高電圧域に容易に生成させることができる。

この結果、高圧側電源電圧及び低圧側電源電圧と駆動信号との電圧差を小さくすることができ、その分前記電圧差に起因する駆動用トランジスタ対における消費電力を小さくすることができる。また、かかる消費電力の低減化には電源の段数を増やすことで容易に対処し得る。

さらに、平滑回路等の遅延要素を加味したオフセット量の調整等の必要がなく、電源用トランジスタ対の動作を制御する制御信号の波形を駆動信号に倣わせるだけで低圧側電源電圧乃至高圧側電源電圧を良好に駆動信号に追従させることができる。この結果、遅延等の不安定要素を考慮する必要もなく駆動信号の高周波数化に良好に対処し得る。

ここで、前記電源用トランジスタ対はＮチャンネルのＦＥＴ及びＰチャンネルのＦＥＴのソースフォロアで好適に構成することができる。また、前記チャージポンプは複数のユニットをタンデムに接続することにより多段に構成するのが望ましい。この場合にはさらに的確に高圧側電源電圧及び低圧側電源電圧を駆動信号の波形に倣わせることができ、その分さらに効果的に前記消費電力の節減を図ることができる。

また、前記容量性負荷は、電圧の印加に伴い変位することによりノズル開口を介して液滴を吐出させる液体吐出ヘッドの圧電素子とするのが好ましい。液体噴射ヘッドの圧電素子は一般に台形状の波形を組み合わせた駆動信号を用いるが、所定のオフセット量を確保しつつ容易に前記駆動信号の形状に倣う高圧側電源電圧及び低圧側電源電圧を形成することができるからである。

本発明の他の態様は、上記容量性負荷の駆動回路を有することを特徴とする液体吐出装置にある。本態様によれば、当該液体噴射装置の消費電力の削減に寄与し得る。

図１は、インクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図１に示すように、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、液体吐出装置としてのインクジェット式記録装置Ｉに設けられている。即ち、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インクジェット式記録装置Ｉのキャリッジ３に搭載され、キャリッジ３は、インクジェット式記録装置Ｉの装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出する。

そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図１中は図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。

図２は、図１に示す記録ヘッドユニット１Ａ，１Ｂが内蔵するインクジェット式記録ヘッド１０の一例を示す断面模式図である。同図に示すように、当該インクジェット式記録ヘッド１０は、インクを噴射するノズル開口１２に連通する圧力発生室１３と、圧力発生室１３と図示しないインクカートリッジとを連通させる流路１４と、圧力発生室１３に対向して設けられた振動板１５と、振動板１５を介して圧力発生室１３に圧力変化を発生させる圧電素子１１とを備えている。圧電素子１１は、ケース１６に、固定板１７を介して固定されている。圧電素子１１の基端部近傍には、固定板１７とは反対側の面に、各圧電素子１１を駆動するための信号、即ち駆動信号を供給する配線１８が設けられている。この配線１８が、ヘッド制御部（図示せず）に接続されている。このようなインクジェット式記録ヘッド１０では、ヘッド制御部３０から駆動信号Ｓ２が配線１８を介してインクジェット式記録ヘッド１０に送出され、圧電素子１１に駆動信号Ｓ２が印加される。圧電素子１１は、駆動信号Ｓ２に応じて、充電・放電を繰り返して伸縮することで振動板１５を変形させて、圧力発生室１３の容積を変化させる。この圧力発生室１３の容積変化により、所定のノズル開口１２からインク滴が吐出される。

図３はインクジェット式記録装置Ｉの制御系を示すブロック線図である。同図に示すように、インクジェット式記録装置Ｉ内には、インクジェット式記録装置Ｉの制御を行う制御部２０が設けられている。制御部２０は、ＣＰＵ２１と、装置制御部２２と、容量性負荷である圧電素子１１の駆動回路であるヘッド制御部３０とを備えている。

さらに詳言すると、ＣＰＵ２１からキャリッジ３（図１参照）の移動を示す信号が装置制御部２２に入力されると、装置制御部２２は、駆動モータ６を駆動させてキャリッジ３をキャリッジ軸５に沿って移動させるとともに、ＣＰＵ２１からの記録シートＳ（図１参照）の搬送を示す信号が装置制御部２２に入力され、装置制御部２２は、給紙ローラ２３を駆動して記録シートＳを搬送させる。

一方、ヘッド制御部３０には、ＣＰＵ２１からヘッドの駆動信号Ｓ２を生成するためのアナログ信号Ｓ１及び当該ヘッド制御部３０の動作の制御（後に詳説する）を行う制御信号Ｓ３が入力される。この結果、ヘッド制御部３０はインクジェット式記録ヘッド１０の各圧電素子１１に駆動信号Ｓ２を選択的に印加してインクを吐出させる。ここで、インクジェット式記録ヘッド１０は図示しないドライバＩＣがＣＰＵ２１からヘッド制御信号を供給されて各圧電素子１１を選択的に駆動させる。

図４は、上述の如くインクジェット式記録ヘッド１０を制御するヘッド制御部３０の詳細なブロック線図である。同図に示すように、ヘッド制御部３０は、ヘッドの駆動信号Ｓ２（図３参照）を生成する本形態における駆動信号生成部３１である駆動用トランジスタ対３１Ａ並びに高圧側電源電圧ＶＵ及び低圧側電源電圧ＶＬを生成する電源電圧生成部であるチャージポンプ３２を有している。

ここで、駆動用トランジスタ対３１Ａは、この駆動用トランジスタ対３１Ａを構成するＮＰＮ型のトランジスタＴＲ１及びＰＮＰ型のトランジスタＴＲ２のベースに供給されるアナログ信号Ｓ１に基づき駆動信号Ｓ２を生成する。アナログ信号Ｓ１は、ＣＰＵ２１が記憶している駆動信号Ｓ２のディジタルデータをＣＰＵ２１内でＤ／Ａ変換することにより得ている。

また、チャージポンプ３２は、後に詳説するが多段に構成されており、ＣＰＵ２１から出力される制御信号Ｓ３による制御により複数種類の電圧で構成することにより駆動信号Ｓ２に倣う形状の高圧側電源電圧ＶＵ乃至低圧側電源電圧ＶＬを高圧側出力端子３２Ｕ乃至低圧側出力端子３２Ｌを介してトランジスタＴＲ１乃至トランジスタＴＲ２のコレクタに印加するようになっている。ここで、低圧側電源電圧ＶＬは駆動信号Ｓ２から所定電圧値を差し引いた所定の低電圧となり、高圧側電源電圧ＶＵは低圧側電源電圧ＶＬに所定の電圧値を加算した高電圧となっている。同時に、高圧側電源電圧ＶＵは駆動信号Ｓ２よりも高電圧となっている。すなわち、高圧側電源電圧ＶＵ及び低圧側電源電圧ＶＬは駆動信号Ｓ２の上下で駆動信号Ｓ２を挟んで駆動信号Ｓ２と同様に変化する電圧となっている。

かかるヘッド制御部３０では、ＣＰＵ２１で生成されたアナログ信号Ｓ１が、駆動用トランジスタ対３１Ａの各トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のベースに入力される。この結果、駆動用トランジスタ対３１Ａは、アナログ信号Ｓ１を増幅して多数の圧電素子１１を同時に動作させるのに十分な電流を供給する駆動信号Ｓ２を生成する。

ここで、駆動用トランジスタ対３１Ａは、相補的に接続されたトランジスタＴＲ１，ＴＲ２によって構成されているプッシュプル増幅回路である。かかる増幅回路を用いることで、高い電流増幅率を得ることができる。具体的にその構成を説明すると、駆動用トランジスタ対３１Ａは、互いのエミッタ同士が接続されたＮＰＮ型のトランジスタＴＲ１とＰＮＰ型のトランジスタＴＲ２とによって構成されている。トランジスタＴＲ１は、駆動信号Ｓ２の電圧上昇時に動作するものであり、圧電素子１１の充電用のトランジスタである。このトランジスタＴＲ１では、コレクタに高圧側電源電圧ＶＵが印加される。一方、ＰＮＰ型のトランジスタＴＲ２は、駆動信号Ｓ２の電圧下降時に動作するものであり、圧電素子１１の放電用のトランジスタである。このトランジスタＴＲ２では、コレクタに低圧側電源電圧ＶＬが印加される。さらに、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２は、エミッタで接続され、この接続部から圧電素子１１に駆動信号Ｓ２が出力される。

かかる駆動用トランジスタ対３１Ａは、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２のベースに入力されたアナログ信号ＡＮＧによって動作が制御される。例えば、アナログ信号Ｓ１の電位が上昇状態であるとき、トランジスタＴＲ１におけるベースの電位がそのエミッタの電位よりも所定値以上高くなると、トランジスタＴＲ１がオン状態となる。これに伴って駆動信号Ｓ２の電位も上昇する。一方、アナログ信号Ｓ１の電位が下降状態であるとき、トランジスタＴＲ２におけるベースの電位がそのエミッタの電位よりも所定値以上低くなると、トランジスタＴＲ２がオン状態となる。これに伴って駆動信号Ｓ２の電位も下降する。このように、駆動信号Ｓ２の電位波形は、アナログ信号Ｓ１の電圧波形と相似形となるように制御される。

ここで、本形態においては、チャージポンプ３２に対する所定の制御によりその高圧側出力端子３２Ｕ及び低圧側出力端子３２Ｌに電圧波形が駆動信号Ｓ２をその上下で倣うような高圧側電源電圧ＶＵ及び低圧側電源電圧ＶＬを生成することができ、これら高圧側電源電圧ＶＵ及び低圧側電源電圧ＶＬを駆動用トランジスタ対３１Ａの電源電圧としている。

この結果、高圧側電源電圧ＶＵ及び低圧側電源電圧ＶＬと駆動信号Ｓ２の電圧値との差を小さくすることができ、その分駆動用トランジスタ対３１Ａにおける消費電力を低減することができる。

図５はチャージポンプを含む本形態におけるヘッド制御部３０の具体的な回路構成を示す回路図である。同図に基づきチャージポンプ３２の具体的な構成を詳説しておく。なお、図５中、図４と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

図５に示すように、チャージポンプ３２は各段に一個のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を設けてこれらを電圧源ＶＳに並列に接続した３段のチャージポンプユニット３２１，３２２，３２３をタンデム接続したものである。すなわち、同容量の隣接するコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３間には逆流防止手段であるダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３が接続されるとともに、隣接するコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３間を選択的に直列に接続するためのＮチャンネル及びＰチャンネルのＦＥＴである電源用トランジスタ対を形成するトランジスタＴＲ３，ＴＲ４，ＴＲ５，ＴＲ６，ＴＲ７，ＴＲ８を有している。トランジスタ（ＴＲ３，ＴＲ４），（ＴＲ５，ＴＲ６），（ＴＲ７，ＴＲ８）は１段目乃至３段目のチャージポンプユニット３２１乃至３２３において相補的に接続されたＮチャンネルのＦＥＴ及びＰチャンネルのＦＥＴ対でソースフォロアにより構成してある。そして、１段目のチャージポンプユニット３２１のＦＥＴ対の出力が隣接する２段目のチャージポンプユニット３２２のＰチャンネルのＦＥＴ（トランジスタＴＲ６）のドレインに接続されており、同様に２段目のチャージポンプユニット３２２のＦＥＴ対の出力が隣接する３段目のチャージポンプユニット３２３のＰチャンネルのＦＥＴ（トランジスタＴＲ８）のドレインに接続されている。また、１段目のチャージポンプユニット３２１のＰチャンネルのＦＥＴ（トランジスタＴＲ４）のドレインは接地電位となっている。

かかるソースフォロアを構成する各トランジスタ（ＴＲ３，ＴＲ４），（ＴＲ５，ＴＲ６），（ＴＲ７，ＴＲ８）はゲートの入力と同様の出力となるので、ＮチャンネルのＦＥＴ（トランジスタＴＲ３，ＴＲ５，ＴＲ７）のドレイン電圧がゲート電圧より高い場合にはゲート入力と同様の出力となり、ゲート電圧より低くなった場合にはドレイン電圧をそのまま出力する。

ここで、本形態においては、各トランジスタ（ＴＲ３，ＴＲ４），（ＴＲ５，ＴＲ６），（ＴＲ７，ＴＲ８）のゲートには制御信号Ｓ３がＣＰＵ２１から共通に供給されている。したがって、トランジスタＴＲ３，ＴＲ５，ＴＲ７はそのゲートの電位がＧＮＤ電位よりも高いときに各コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３をディスチャージ可能にするとともに、トランジスタＴＲ４，ＴＲ６，ＴＲ８はそのゲート電位がＶｏの電位よりも低いときにコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３をチャージ可能とする。この結果、トランジスタＴＲ６，ＴＲ８のドレインの電位は隣接するチャージポンプユニット３２１，３２２のコンデンサＣ１，Ｃ２の低圧側出力端子３２Ｌ１，３２Ｌ２の電位となるか、又はトランジスタＴＲ８の場合はトランジスタＴＲ６，ＴＲ４がオン状態であることを条件として、またトランジスタＴＲ６の場合はトランジスタＴＲ４がオン状態であることを条件として接地電位（０Ｖ）となる。

かくして、１段目のコンデンサＣ１の低圧側出力端子３２Ｌ１は接地電位（０Ｖ）から電圧源ＶＳの出力電圧Ｖｏ間の何れかの電位に調整することができ、同様に２段目のコンデンサＣ２の低圧側出力端子３２Ｌ２は接地電位から２×出力電圧Ｖｏ間の何れかの電位に、３段目のコンデンサＣ３の低圧側出力端子３２Ｌは接地電位から３×出力電圧Ｖｏ間の何れかの電位にそれぞれ調整することができる。これに伴い１段目のコンデンサＣ１の高圧側出力端子３２Ｕ１は出力電圧Ｖｏから２×出力電圧Ｖｏ間の何れかの電位に、２段目のコンデンサＣ２の高圧側出力端子３２Ｕ２は出力電圧Ｖｏから３×出力電圧Ｖｏ間の何れかの電位に、３段目のコンデンサＣ３の高圧側出力端子３２Ｕは出力電圧Ｖｏから４×出力電圧Ｖｏ間の何れかの電位にそれぞれ調整することができる。すなわち、当該チャージポンプ３２の高圧側出力端子３２Ｕからは出力電圧Ｖｏから（４×出力電圧Ｖｏ）間の何れかの電位となる高圧側電源電圧ＶＵを、低圧側出力端子３２Ｌからは接地電位から（３×出力電圧Ｖｏ）間の何れかの電位となる低圧側電源電圧ＶＬを得る。

ここで、ＣＰＵ２１からは、前述の如く駆動信号Ｓ２を生成させるためのアナログ信号Ｓ１が駆動用トランジスタ対３１Ａを構成する各トランジスタＴＲ１．ＴＲ２のベースに供給されている。また、ＣＰＵ２１から供給される制御信号Ｓ３は、トランジスタＴＲ７，ＴＲ８の出力電圧でもある低圧側電源電圧ＶＬが駆動信号Ｓ２の低圧域で倣うように調整してある。すなわち、低圧側電源電圧ＶＬは駆動信号Ｓ２から所定の電圧値を減算した電圧としてチャージポンプ３２の低圧側出力端子３２Ｌから出力される。一方、高圧側電源電圧ＶＵは低圧側電源電圧ＶＬにコンデンサＣ１乃至Ｃ３のチャージ電圧、すなわち出力電圧Ｖｏ分を加算した電圧として生成され、高圧側出力端子３２Ｕから出力される。

図６は駆動信号Ｓ２と高圧側電源電圧ＶＵ及び低圧側電源電圧ＶＬとの関係を示す波形図である。同図に示すように一点鎖線で高圧側電源電圧ＶＵ、実線で駆動信号Ｓ２及び二点鎖線で低圧側電源電圧ＶＬの波形をそれぞれ示している。また、電圧Ｖ１（Ｖｏ）は電圧源ＶＳの出力電圧、電圧Ｖ２（２×Ｖｏ）は１段目のチャージポンプユニット３２１の最大出力電圧（高圧側出力端子３２Ｕ１に生成される最大電圧）、電圧Ｖ３（３×Ｖｏ）は２段目のチャージポンプユニット３２２の最大出力電圧（高圧側出力端子３２Ｕ２に生成される最大電圧）、電圧Ｖ４（４×Ｖｏ）は３段目のチャージポンプユニット３２３の最大出力電圧（高圧側出力端子３２Ｕに生成される最大電圧）である。

同図に示すように、高圧側電源電圧ＶＵは駆動信号Ｓ２よりも高圧域で原則的に駆動信号Ｓ２の波形を倣い、低圧側電源電圧ＶＬは駆動信号Ｓ２よりも低圧域で駆動信号Ｓ２の波形を倣うように変化している。

かかる高圧側電源電圧ＶＵ及び低圧側電源電圧ＶＬは次のような過程を経て生成される。先ず、高圧側電源電圧ＶＵを生成するに当たり駆動信号Ｓ２に加算する加算電圧αを決定する。次に、電圧源ＶＳの出力電圧Ｖｏから加算電圧αを減算（Ｖｏ−α）して減算電圧βを求め、さらに駆動信号Ｓ２から減算電圧βを減算して低圧側電源電圧ＶＬを求める。この結果、Ｖｏ＝α＋βとなっている。

上述の如き手順により求めた減算電圧βに基づき、駆動信号Ｓ２から減算電圧βを減じた電圧で低圧側電源電圧ＶＬを駆動信号Ｓ２の波形に倣って推移させるように制御信号Ｓ３を調整する。具体的には、例えばＣＰＵ２１で生成するアナログ信号Ｓ１から所定の電圧を減じて制御信号Ｓ３を生成すれば良い。勿論、駆動信号Ｓ２から減算電圧βを減じた電圧で低圧側電源電圧ＶＬを駆動信号Ｓ２の波形に倣って推移させる制御信号Ｓ３のデータをＣＰＵ２１に記憶しておくことによっても所定の制御信号Ｓ３を好適に生成し得る。

この結果、初期状態となっている期間Ｔ１においては、低圧側出力端子３２Ｌに駆動信号Ｓ２よりも減算電圧βだけ低い低圧側電源電圧ＶＬが生成され、高圧側出力端子３２Ｕに駆動信号Ｓ２よりも加算電圧αだけ高い（低圧側電源電圧ＶＬよりも出力電圧Ｖｏだけ高い）高圧側電源電圧ＶＵが生成されている。その後期間Ｔ２において駆動信号Ｓ２が降下を開始するとこれに追従する制御信号Ｓ３によりトランジスタＴＲ４，ＴＲ６，ＴＲ８を介してコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の電位が降下する結果、駆動信号Ｓ２に追従して低圧側電源電圧ＶＬ及び高圧側電源電圧ＶＵも降下する。ここで、低圧側電源電圧ＶＬは接地電位を超えて降下することはできず、また高圧側電源電圧ＶＵは電圧Ｖ１（出力電圧Ｖｏ）を超えて降下することはできない。そこで、期間Ｔ３において駆動信号Ｓ２の変化に追従できない期間が存在するが、駆動信号Ｓ２が接地電位から上昇を開始し、その差が減算電圧βを超えた時点以降では制御信号Ｓ３によりトランジスタＴＲ３，ＴＲ５，ＴＲ７を介してコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の電位が上昇する。この結果、期間Ｔ４では低圧側電源電圧ＶＬが駆動信号と所定の差を維持しながら駆動信号Ｓ２に追従して上昇するとともに、低圧側電源電圧ＶＬの上昇に追従して高圧側電源電圧ＶＵも上昇する。

駆動信号Ｓ２の上昇が続き低圧側電源電圧ＶＬが電圧Ｖ１を越えると１段目のトランジスタＴＲ３のドレイン電圧が制御信号Ｓ３よりも低くなるので、トランジスタＴＲ３はそのドレイン電圧、すなわち電圧Ｖ１をそのまま出力する。

この結果、２段目のチャージポンプユニット３２２による昇圧が開始される。かくして，期間Ｔ５では２段目のチャージポンプユニット３２２で駆動信号Ｓ２の変化に追従する低圧側電源電圧ＶＬ及び高圧側電源電圧ＶＵが生成される。

さらに、駆動信号Ｓ２の上昇が続き低圧側電源電圧ＶＬが電圧Ｖ２を越えると２段目のトランジスタＴＲ２のドレイン電圧が制御信号Ｓ３よりも低くなるので、トランジスタＴＲ２はそのドレイン電圧、すなわち電圧Ｖ２をそのまま出力する。この結果、３段目のチャージポンプユニット３２２による昇圧が開始される。かくして，期間Ｔ６では３段目のチャージポンプユニット３２３で駆動信号Ｓ２の変化に追従する低圧側電源電圧ＶＬ及び高圧側電源電圧ＶＵが生成される。

その後駆動信号Ｓ２の上昇が停止し、この状態を維持している期間Ｔ７では低圧側電源電圧ＶＬ及び高圧側電源電圧ＶＵも変化せず、所定の電位差のまま維持されている。

期間Ｔ８で駆動信号Ｓ２が下降を開始すると、制御信号Ｓ３によりトランジスタＴＲ８，ＴＲ６，ＴＲ４を介して各コンデンサＣ３，Ｃ２，Ｃ１の電位が降下する。この結果期間Ｔ８では駆動信号Ｓ２に追従して低圧側電源電圧ＶＬ及び高圧側電源電圧ＶＵも降下し期間Ｔ９で初期状態に戻る。

かかる本形態によれば、各段のチャージポンプユニット３２１，３２２，３２３のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３に対するチャージ及びディスチャージをソースフォロアのＦＥＴで構成したトランジスタ（ＴＲ３，ＴＲ４），（ＴＲ５，ＴＲ６），（ＴＲ７，ＴＲ８）で制御するとともに、このトランジスタ（ＴＲ３，ＴＲ４），（ＴＲ５，ＴＲ６），（ＴＲ７，ＴＲ８）のゲートに駆動信号Ｓ２を倣う制御信号Ｓ３を入力し、しかもトランジスタ（ＴＲ３，ＴＲ４），（ＴＲ５，ＴＲ６），（ＴＲ７，ＴＲ８）の出力である低圧側電源電圧ＶＬが駆動信号Ｓ２よりも低電圧になるように制御信号Ｓ３を調整しているので、駆動信号Ｓ２よりも高電圧の高圧側電源電圧ＶＵと低電圧の低圧側電源電圧ＶＬとを良好に駆動信号Ｓ２に倣わせることができる。

なお、上記実施の形態においては３段のチャージポンプユニットを示したがこれに限るものではない、原理的には一段でも構わない。ただ、段数が多ければ多いほど、忠実に駆動信号の波形に倣う高圧側電源電圧ＶＵ及び低圧側電源電圧ＶＬを生成することができるので、駆動用トランジスタ対３１Ａで消費される電力をその分良好に低減することができる。

また、電源用トランジスタ対はＦＥＴで構成したが、これに限らずＮ型とＰ型のバイポーラトランジスタを相補的に接続したものでも構成することができる。

さらに、上述した実施形態では、縦振動型の圧電素子１１に対して駆動信号を入力する場合について説明したが、圧力発生室１３に圧力変化を生じさせる圧力発生手段としては、特にこれに限定されない。例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のアクチュエータ装置や、薄膜型の圧電素子などに対しても使用することができる。

液体吐出装置の構成を示す模式的斜視図である。 液体吐出ヘッドの構成を示す模式的断面図である。 液体吐出装置の制御系の構成を示すブロック図である。 ヘッド制御部の構成を示すブロック図である。 ヘッド制御部の具体的な回路構成を示す回路図である。 駆動信号と高圧側電源電圧及び低圧側電源電圧との関係を示す波形図である。

符号の説明

Ｉ インクジェット式記録装置、 １Ａ、１Ｂ 記録ヘッドユニット、 ６ 駆動モータ、 １０ インクジェット式記録ヘッド、 １１ 圧電素子、 １５ 振動板、 ２０ 制御部、 ３０ ヘッド制御部、 ３１ 駆動信号生成部、 ３１Ａ 駆動用トランジスタ対、 ３２ チャージポンプ、 ３２Ｕ 高圧側出力端子、 ３２Ｌ 低圧側出力端子、 ３２１，３２２，３２３ チャージポンプユニット、 ＴＲ３乃至ＴＲ８ トランジスタ、 ＶＳ 電圧源、 Ｓ１ アナログ信号、 Ｓ２ 駆動信号、 Ｓ３ 制御信号、 ＶＵ 高圧側電源電圧、 ＶＬ 低圧側電源電圧

Claims (5)

1. 相補的に接続された２個のトランジスタを有する駆動用トランジスタ対で容量性負荷を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
   前記駆動信号よりも高圧の高圧側電源電圧及び前記駆動信号よりも低圧の低圧側電源電圧を生成するとともに、前記高圧側電源電圧及び前記低圧側電源電圧を前記各駆動用トランジスタのコレクタに印加する電源電圧生成部とを有する一方、
   前記電源電圧生成部は、相補的に接続された２個のトランジスタを有する電源用トランジスタ対と、低圧側端子に前記電源用トランジスタ対の出力側が接続されているコンデンサとを有するチャージポンプで構成するとともに、
   前記低圧側電源電圧は、前記駆動信号に倣う波形の制御信号を前記電源用トランジスタ対の入力側に供給することにより、前記駆動信号よりも低圧域で前記駆動信号に追従する電圧として前記電源用トランジスタ対の出力側に生成させて前記コンデンサの低圧側端子から出力させるとともに、前記高圧側電源電圧は、前記コンデンサの充電電圧を前記低圧側電源電圧に加算した電圧として前記駆動信号よりも高圧域で前記駆動信号に追従する電圧として前記コンデンサの高圧側端子から出力させるようにしたことを特徴とする容量性負荷の駆動回路。
2. 請求項１に記載する容量性負荷の駆動回路において、
   前記電源用トランジスタ対はＮチャンネルのＦＥＴ及びＰチャンネルのＦＥＴのソースフォロアで構成したことを特徴とする容量性負荷の駆動回路。
3. 請求項１又は請求項２に記載する容量負荷の駆動回路において、
   前記チャージポンプは複数のユニットをタンデムに接続することにより多段に構成したことを特徴とする容量性負荷の駆動回路。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する容量性負荷の駆動回路における前記容量性負荷は、電圧の印加に伴い変位することによりノズル開口を介して液滴を吐出させる液体吐出ヘッドの圧電素子であることを特徴とする容量性負荷の駆動回路。
5. 請求項４に記載する容量性負荷の駆動回路を有することを特徴とする液体吐出装置。