(57)【要約】【課題】  インダクタから圧電素子に充放電する際に、インダクタ電流が所要の電流値よりも大きくなりすぎたり、小さくなりすぎたりするのを防止する。【解決手段】  充電、または、放電することで動作して、液体を噴出する圧電素子と、エネルギーを蓄えることで、前記圧電素子に充電、または、放電を行うインダクタと、前記インダクタの一端と第１の電源との間、及び、前記インダクタの一端と前記第１の電源よりも低い電位を有する第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチと、前記インダクタの他端と前記第１の電源との間、及び、前記インダクタの他端と前記第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチと、前記各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部とを備える。【選択図】  図５
2011050132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電、または、放電することで動作して、液体を噴出する圧電素子と、
エネルギーを蓄えることで、前記圧電素子に充電、または、放電を行うインダクタと、
前記インダクタの一端と第１の電源との間、及び、前記インダクタの一端と前記第１の電源よりも低い電位を有する第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチと、
前記インダクタの他端と前記第１の電源との間、及び、前記インダクタの他端と前記第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチと、
前記各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、
を備える液体噴出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴出装置であって、
前記インダクタから前記圧電素子に充電、または、前記圧電素子から前記インダクタに放電を行う際に、
前記スイッチをそれぞれＯＮ／ＯＦＦし、前記インダクタ両端の電位差を変化させることで、前記インダクタを流れる電流の増減を調整することを特徴とする液体噴出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液体噴出装置であって、
前記インダクタから前記圧電素子に充電を行う際に、
前記インダクタの一端と前記第１の電源との間のスイッチをＯＦＦにして、他端を前記圧電素子に接続することで、インダクタを流れる電流を増加させながら、前記圧電素子の充電を行い、
前記インダクタの一端と前記第２の電源との間のスイッチをＯＮにして、他端を前記圧電素子に接続することで、インダクタを流れる電流を減少させながら、前記圧電素子の充電を行うことを特徴とする液体噴出装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の液体噴出装置であって、
前記圧電素子から前記インダクタに放電を行う際に、
前記インダクタの一端を前記圧電素子に接続し、他端と前記第２の電源との間のスイッチをＯＮにすることで、インダクタを流れる電流を増加させながら、前記圧電素子の放電を行い、
前記インダクタの一端を前記圧電素子に接続し、他端と前記第１の電源との間のスイッチをＯＦＦにすることで、インダクタを流れる電流を減少させながら、前記圧電素子の放電を行うことを特徴とする液体噴出装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の液体噴出装置であって、
前記インダクタを流れる電流が所要の電流値まで増減するのにかかる時間を計算し、
前記計算された時間により、前記各スイッチをＯＮ／ＯＦＦするタイミングを決定することを特徴とする液体噴出装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の液体噴出装置であって、
前記インダクタから前記圧電素子に充電、または、前記圧電素子から前記インダクタに放電を行う際に、
前記インダクタを流れる電流の方向が一定であり、
前記インダクタの電流の流れ方向の下流側の電位が、上流側の電位よりも高いことを特徴とする液体噴出装置。
【請求項７】
インダクタに蓄えられたエネルギーによって、圧電素子に充電、または、放電を行うことと、
前記インダクタの一端と前記第１の電源との間、及び、前記インダクタの一端と前記第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることと、
前記インダクタの他端と前記第１の電源との間、及び、前記インダクタの他端と前記第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることと、
充電、または、放電された圧電素子を動作させることで、液体を噴出する液体噴出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴出装置及び液体噴出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子に電圧を印加して動作することにより液体を噴出させ、記録を行う液体噴出装置が知られている。液体噴出装置としては、例えば、インクジェットプリンターや染色装置等が一般的であるが、このような液体噴出装置においては、複数の圧電素子を駆動させるために十分な量の電流を供給する必要がある。そのため、ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタを相補的に接続した増幅回路によりアナログ信号の電流を増幅することで駆動信号を生成する方法が用いられている（例えば特許文献１）。しかし、このような駆動信号生成回路では、トランジスタ部における消費電力増大による発熱が問題となっていた。そこで、インダクタとコンデンサとが直列に接続されたＬ−Ｃ共振回路を用いて補助的な駆動信号生成回路を設け、トランジスタ部での消費電力を低減する方法が提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−６３０４０号公報
【特許文献２】特開２００７−１４３２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電素子に充放電する際の、消費電力を低減する方法として、エネルギーを蓄えたインダクタを電流源として使用する方法が考えられる。このような方法によれば、従来のようにトランジスタを用いた電流増幅回路を設ける必要がないため、トランジスタ部における発熱等の問題は生じない。しかし、インダクタのエネルギーを電流源として利用する場合、圧電素子に印加するべき所要の電流値より大きすぎる電流が流れたり、逆に電流値が小さすぎたりして、圧電素子の駆動をうまく制御できないという問題がある。  
本発明では、インダクタから圧電素子に充放電する際に、インダクタ電流が所要の電流値よりも大きくなりすぎたり、小さくなりすぎたりするのを防止することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための主たる発明は、充電、または、放電することで動作して、液体を噴出する圧電素子と、エネルギーを蓄えることで、前記圧電素子に充電、または、放電を行うインダクタと、前記インダクタの一端と第１の電源との間、及び、前記インダクタの一端と第１の電源よりも低い電位を有する第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチと、前記インダクタの他端と第１の電源との間、及び、前記インダクタの他端と第１の電源よりも低い電位を有する第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチと、前記各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を備える液体噴出装置である。
【０００６】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】印刷システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２Ａは、本実施形態のプリンターの構成を説明する図である。図２Ｂは、本実施形態のプリンターの構成を説明する側面図である。
【図３】ヘッドの構造を説明するための断面図である。
【図４】図４Ａは、駆動信号生成回路（アナログ式）８０の構成を示すブロック図である。図４Ｂは、図４Ａの変形例を示す図である。
【図５】駆動信号生成回路（デジタル式）７０の構成を示すブロック図である。
【図６】図６Ａは、印刷動作１サイクルにおいて、ピエゾ素子ＰＺＴに印加される電圧ＶＣ及び電流ＩＣの波形を示す図である。図６Ｂは、印刷動作１サイクルにおいて、インダクタ７１に流れる電流ＩＬの波形を示す図である。
【図７Ａ】ＳＴＡＴＥ１（充電）における電流の流れを表した図である。
【図７Ｂ】ＳＴＡＴＥ２（放電）における電流の流れを表した図である。
【図７Ｃ】ＳＴＡＴＥ３（正充電印加）における電流の流れを表した図である。
【図７Ｄ】ＳＴＡＴＥ４（正放電印加）における電流の流れを表した図である。
【図７Ｅ】ＳＴＡＴＥ５（逆充電印加）における電流の流れを表した図である。
【図７Ｆ】ＳＴＡＴＥ６（逆放電印加）における電流の流れを表した図である。
【図７Ｇ】ＳＴＡＴＥ７（正電流保持）における電流の流れを表した図である。
【図７Ｈ】ＳＴＡＴＥ８（逆電流保持）における電流の流れを表した図である。
【図７Ｉ】ＳＴＡＴＥ９（完全放電）における電流の流れを表した図である。
【図８】制御フローを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【０００９】
充電、または、放電することで動作して、液体を噴出する圧電素子と、エネルギーを蓄えることで、前記圧電素子に充電、または、放電を行うインダクタと、前記インダクタの一端と第１の電源との間、及び、前記インダクタの一端と前記第１の電源よりも低い電位を有する第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチと、前記インダクタの他端と前記第１の電源との間、及び、前記インダクタの他端と前記第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチと、前記各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を備える液体噴出装置。  
このような液体噴出装置によれば、インダクタから圧電素子に充放電する際に、インダクタ電流が所要の電流値よりも大きくなりすぎたり、小さくなりすぎたりするのを防止することができる。
【００１０】
かかる液体噴出装置であって、前記インダクタから前記圧電素子に充放電を行う際に、前記スイッチをそれぞれＯＮ／ＯＦＦし、前記インダクタ両端の電位差を変化させることで、前記インダクタを流れる電流の増減を調整することが望ましい。  
このような液体噴出装置によれば、スイッチング制御により、インダクタ電流の大きさをコントロールすることができる。
【００１１】
かかる液体噴出装置であって、前記インダクタから前記圧電素子に充電を行う際に、前記インダクタの一端と前記第１の電源との間のスイッチをＯＦＦにして、他端を前記圧電素子に接続することで、インダクタを流れる電流を増加させながら、前記圧電素子の充電を行い、前記インダクタの一端と前記第２の電源との間のスイッチをＯＮにして、他端を前記圧電素子に接続することで、インダクタを流れる電流を減少させながら、前記圧電素子の充電を行うことが望ましい。  
このような液体噴出装置によれば、充電時にインダクタ電流が増えすぎたり、減りすぎたりした場合でも、自由に電流値の調整ができる。
【００１２】
かかる液体噴出装置であって、前記圧電素子から前記インダクタに放電を行う際に、前記インダクタの一端を前記圧電素子に接続し、他端と前記第２の電源との間のスイッチをＯＮにすることで、インダクタを流れる電流を増加させながら、前記圧電素子の放電を行い、前記インダクタの一端を前記圧電素子に接続し、他端と前記第１の電源との間のスイッチをＯＦＦにすることで、インダクタを流れる電流を減少させながら、前記圧電素子の放電を行うことが望ましい。  
このような液体噴出装置によれば、放電時にインダクタ電流が増えすぎたり、減りすぎたりした場合でも、自由に電流値の調整ができる。
【００１３】
かかる液体噴出装置であって、前記インダクタを流れる電流が所要の電流値まで増減するのにかかる時間を計算し、前記計算された時間により、前記各スイッチをＯＮ／ＯＦＦするタイミングを決定することが望ましい。  
このような液体噴出装置によれば、計算値に基づく予測制御ができるため、電流値の大きさを計測してフィードバック制御をする必要がなく、液体噴出装置のコントローラー部にかかる負荷を小さくすることができる。
【００１４】
かかる液体噴出装置であって、前記インダクタから前記圧電素子に充電、または、前記圧電素子から前記インダクタに放電を行う際に、前記インダクタを流れる電流の方向が一定であり、前記インダクタの電流の流れ方向の下流側の電位が、上流側の電位よりも高いことが望ましい。  
このような液体噴出装置によれば、電位が低い側から高い側に電流が流れるため、インダクタ電流の大きさを徐々に小さくしていくことができる。
【００１５】
また、インダクタに蓄えられたエネルギーによって、圧電素子に充電、または、放電を行うことと、前記インダクタの一端と前記第１の電源との間、及び、前記インダクタの一端と前記第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることと、前記インダクタの他端と第１の電源との間、及び、前記インダクタの他端と前記第２の電源との間にそれぞれ設けられたスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることと、充電、または、放電された圧電素子を動作させることで、液体を噴出する液体噴出方法が明らかとなる。
【００１６】
＝＝＝液体噴出装置の基本的構成＝＝＝
発明を実施するための液体噴出装置の形態として、インクジェットプリンター（プリンター１）を例に挙げて説明する。
【００１７】
＜プリンターの構成＞
図１は、プリンター１の全体構成を示すブロック図である。  
プリンター１は、紙・布・フィルム等の媒体に文字や画像を記録（印刷）する液体噴出装置であり、外部装置であるコンピューター１１０と通信可能に接続されている。
【００１８】
コンピューター１１０にはプリンタードライバーがインストールされている。プリンタードライバーは、表示装置（不図示）にユーザーインターフェースを表示させ、アプリケーションプログラムから出力された画像データを印刷データに変換させるためのプログラムである。このプリンタードライバーは、フレキシブルディスクＦＤやＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体（コンピューターが読み取り可能な記録媒体）に記録されている。また、プリンタードライバーはインターネットを介してコンピューター１１０にダウンロードすることも可能である。なお、このプログラムは、各種の機能を実現するためのコードから構成されている。  
コンピューター１１０はプリンター１に画像を印刷させるため、印刷させる画像に応じた印刷データをプリンター１に出力する。
【００１９】
プリンター１は、搬送ユニット２０と、キャリッジユニット３０と、ヘッドユニット４０と、検出器群５０と、コントローラー６０と、駆動信号生成回路（デジタル式）７０と、駆動信号生成回路（アナログ式）８０とを有する。コントローラー６０は、外部装置であるコンピューター１１０から受信した印刷データに基づいて各ユニットを制御し、媒体に画像を印刷する。プリンター１内の状況は検出器群５０によって監視されており、検出器群５０は検出結果をコントローラー６０に出力する。コントローラー６０は検出器群５０から出力された検出結果に基づいて各ユニットを制御する。
【００２０】
＜搬送ユニット２０＞
図２は、本実施形態のプリンター１の構成を表した図である。  
搬送ユニット２０は、媒体（例えば紙Ｓなど）を所定の方向（以下、搬送方向という）に搬送させるためのものである。ここで、搬送方向はキャリッジの移動方向と交差する方向である。搬送ユニット２０は、給紙ローラー２１と、搬送モーター２２と、搬送ローラー２３と、プラテン２４と、排紙ローラー２５とを有する（図２Ａ及び図２Ｂ）。  
給紙ローラー２１は、紙挿入口に挿入された紙をプリンター内に給紙するためのローラーである。搬送ローラー２３は、給紙ローラー２１によって給紙された紙Ｓを印刷可能な領域まで搬送するローラーであり、搬送モーター２２によって駆動される。搬送モーター２２の動作はプリンター側のコントローラー６０により制御される。プラテン２４は、印刷中の紙Ｓを、紙Ｓの裏側から支持する部材である。排紙ローラー２５は、紙Ｓをプリンターの外部に排出するローラーであり、印刷可能な領域に対して搬送方向下流側に設けられている。
【００２１】
＜キャリッジユニット３０＞
キャリッジユニット３０は、ヘッドユニット４０が取り付けられたキャリッジ３１を所定の方向（以下、移動方向という）に移動（「走査」とも呼ばれる）させるためのものである。キャリッジユニット３０は、キャリッジ３１と、キャリッジモーター３２（ＣＲモータとも言う）とを有する（図２Ａ及び図２Ｂ）。  
キャリッジ３１は、移動方向に往復移動可能であり、キャリッジモーター３２によって駆動される。キャリッジモーター３２の動作はプリンター側のコントローラー６０により制御される。また、キャリッジ３１は、インクを収容するインクカートリッジを着脱可能に保持している。
【００２２】
＜ヘッドユニット４０＞
ヘッドユニット４０は、紙Ｓにインクを噴出するためのものである。ヘッドユニット４０は、複数のノズルを有するヘッド４１を備える。このヘッド４１はキャリッジ３１に設けられ、キャリッジ３１が移動方向に移動すると、ヘッド４１も移動方向に移動する。そして、ヘッド４１が移動方向に移動中にインクを断続的に噴出することによって、移動方向に沿ったドットライン（ラスタライン）が紙に形成される。
【００２３】
図３は、ヘッド４１の構造を示した断面図である。ヘッド４１は、ケース４１１と、流路ユニット４１２と、ピエゾ素子群ＰＺＴとを有する。ケース４１１はピエゾ素子群ＰＺＴを収納し、ケース４１１の下面に流路ユニット４１２が接合されている。流路ユニット４１２は、流路形成板４１２aと、弾性板４１２ｂと、ノズルプレート４１２ｃとを有する。流路形成板４１２aには、圧力室４１２ｄとなる溝部、ノズル連通口４１２eとなる貫通口、共通インク室４１２ｆとなる貫通口、インク供給路４１２ｇとなる溝部が形成されている。弾性板４１２ｂはピエゾ素子ＰＺＴの先端が接合されるアイランド部４１２ｈを有する。そして、アイランド部４１２ｈの周囲には弾性膜４１２ｉによる弾性領域が形成されている。インクカートリッジに貯留されたインクが、共通インク室４１２ｆを介して、各ノズルＮｚに対応した圧力室４１２ｄに供給される。ノズルプレート４１２ｃはノズルＮｚが形成されたプレートである。ノズル面では、イエローインクを吐出するイエローノズル列Ｙと、マゼンタインクを吐出するマゼンタノズル列Ｍと、シアンインクを吐出するシアンノズル列Ｃと、ブラックインクを吐出するブラックノズル列Ｋと、が形成されている。各ノズル列では、ノズルＮｚが搬送方向に所定間隔Ｄにて並ぶことによって構成されている。
【００２４】
ピエゾ素子群ＰＺＴは、櫛歯状の複数のピエゾ素子（駆動素子）を有し、ノズルＮｚに対応する数分だけ設けられている。ヘッド制御部ＨＣなどが実装された配線基板（不図示）によって、ピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭが印加され、駆動信号ＣＯＭの電位に応じてピエゾ素子は上下方向に伸縮する。ピエゾ素子ＰＺＴが伸縮すると、アイランド部４１２ｈは圧力室４１２ｄ側に押されたり、反対方向に引かれたりする。このとき、アイランド部４１２ｈ周辺の弾性膜４１２ｉが変形し、圧力室４１２ｄ内の圧力が上昇・下降することにより、ノズルからインク滴が吐出される。
【００２５】
＜検出器群５０＞
検出器群５０は、プリンター１の状況を監視するためのものである。検出器群５０には、リニア式エンコーダ５１、ロータリー式エンコーダ５２、紙検出センサ５３、及び光学センサ５４等が含まれる（図２Ａ及び図２Ｂ）。  
リニア式エンコーダ５１は、キャリッジ３１の移動方向の位置を検出する。ロータリー式エンコーダ５２は、搬送ローラー２３の回転量を検出する。紙検出センサ５３は、給紙中の紙Ｓの先端の位置を検出する。光学センサ５４は、キャリッジ３１に取付けられている発光部と受光部により、対向する位置の紙Ｓの有無を検出し、例えば、移動しながら紙の端部の位置を検出し、紙の幅を検出することができる。また、光学センサ５４は、状況に応じて、紙Ｓの先端（搬送方向下流側の端部であり、上端ともいう）・後端（搬送方向上流側の端部であり、下端ともいう）も検出できる。
【００２６】
＜コントローラー６０＞
コントローラー６０は、プリンターの制御を行うための制御ユニット（制御部）である。コントローラー６０は、インターフェース部６１と、負荷カウンター６２と、ＣＰＵ６３と、メモリ６４と、ユニット制御回路６５と、プリドライバ６６とを有する。
【００２７】
インターフェース部６１は、外部装置であるコンピューター１１０とプリンター１との間でデータの送受信を行う。負荷カウンター６２は、コンピューター１１０で作成された画素データから、ある印刷サイクル（ピエゾ素子ＰＺＴがインクを１回噴出するために行われる動作サイクル）において、インクを噴出するノズルの数を集計し、ＣＰＵ６３に負荷データとして送信する。ここで、画素データとは、画像を構成する単位要素の印刷データであり、例えば、紙Ｓ上に形成されるドットの階調値などである。送信された負荷データは、ＣＰＵ６３で負荷容量として算出され、後述するインダクタへの電流印加時間決定のために用いられる。ＣＰＵ６３は、プリンター１の全体の制御を行うための演算処理装置である。なお、より高速な演算を行う為にＣＰＵの代わりにＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いてもよい。メモリ６４は、ＣＰＵ６３のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶素子によって構成される。そして、ＣＰＵ６３は、メモリ６４に格納されているプログラムに従って、ユニット制御回路６５を介して搬送ユニット２０等の各ユニットを制御したり、プリドライバ６６を介して、後述する駆動信号生成回路（デジタル式）７０の各スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）のＯＮ／ＯＦＦを制御したりする。
【００２８】
また、ＣＰＵ６３は、駆動信号ＣＯＭを生成するためのデジタル制御信号を駆動信号生成回路（アナログ式）８０に出力する。なお、この制御信号はＤＡＣ値と呼ばれ、駆動信号ＣＯＭの波形を定めるための波形情報に相当する。
【００２９】
＜駆動信号生成回路（アナログ式）８０について＞
図４Ａは、本実施形態における駆動信号生成回路（アナログ式）８０の構成を示すブロック図である。駆動信号生成回路（アナログ式）８０は、ピエゾ素子ＰＺＴを伸縮させてインクを噴出するための駆動信号ＣＯＭを生成する。従来はこのような回路により生成された駆動信号のみにより印刷を行うことが一般的であった。図４Ａに示すように、駆動信号生成回路（アナログ式）８０は、波形生成回路８１と、電流増幅回路８２と、コンパレーター８３と、抵抗８４と、差動前段増幅回路８６と、を有する。以下、駆動信号生成回路（アナログ式）８０のことを単純にアナログ回路８０ともいう。
【００３０】
波形生成回路８１は、ＣＰＵ６３から送られてくるＤＡＣ値から駆動信号ＣＯＭの基となる電圧変化パターンであるアナログ波形信号ＣＯＭ´を生成する。波形生成回路８１は、ＤＡＣ回路８１１とプリアンプ８１２とから構成される。ＤＡＣ回路８１１は、デジタルデータであるＤＡＣ値（波形情報）に対応するアナログ波形信号を出力し、プリアンプ８１２は、ＤＡＣ回路８１１から出力されたアナログ波形信号を調整し、ＣＯＭ´として電流増幅回路８２へ入力する。すなわち、波形生成回路８１は、ピエゾ素子ＰＺＴの動作を定める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。
【００３１】
電流増幅回路８２は、波形生成回路８１で生成された電圧波形信号であるＣＯＭ´の入力を受けて、その電流を増幅し、駆動信号ＣＯＭとして出力する。電流増幅回路８２は、相補的に接続されたＮＰＮ型トランジスタ８２１と、ＰＮＰ型トランジスタ８２２とによって構成される。
【００３２】
ＮＰＮ型トランジスタ８２１は、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧上昇時に作用し、ＣＯＭ´の電流を増幅して主電源たる第１の電源からピエゾ素子ＰＺＴへ充電する。すなわち、ＮＰＮ型トランジスタ８２１は、ピエゾ素子ＰＺＴの充電時に動作する充電用トランジスタである。ＮＰＮ型トランジスタ８２１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、コレクタは第１の電源に接続される。以下、第１の電源は、便宜上、主電源Ｖｄｄとする。
【００３３】
一方、ＰＮＰ型トランジスタ８２２は、電圧波形信号ＣＯＭ´の電圧下降時に作用し、ＣＯＭ´の電流を増幅してピエゾ素子ＰＺＴに充電されていた電荷を、第１の電源よりも低い電位を有する第２の電源へと放出する。すなわち、ＰＮＰ型トランジスタ８２２は、ピエゾ素子ＰＺＴの放電時に動作する放電用トランジスタである。ＰＮＰ型トランジスタ８２２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、コレクタは第２の電源に接続される。以下、第２の電源は、便宜上、グランドとする。
【００３４】
なお、本実施形態では、電流増幅回路８２と、波形生成回路８１との間に、該電流増幅回路８２の出力電圧をフィードバックして、波形生成回路８１の出力に対して一定の電圧増幅率で追従させるために、差動前段増幅回路８６が設けられている。
【００３５】
コンパレーター８３Ａ、抵抗８４Ａ、及び、コンパレーター８３Ｂ、抵抗８４Ｂは、ピエゾ素子ＰＺＴの充放電時に、トランジスタ８２１、８２２を流れる電流の大きさを検出し、判定するために設けられる。具体的には、所定のレファレンス電圧をコンパレーターのマイナス側入力に設定しておき、一方、トランジスタに流れる電流が抵抗８４Ａ、８４Ｂを通過する際に発生する電位差を、コンパレーターのプラス側端子に入力し、両者を比較することで、トランジスタに流れる電流の大きさが所定の範囲内に入っているか否かを判定する。コンパレーターが作動した場合は、想定していた値よりも大きな電流がトランジスタに流れているということなので、インダクタに電流を流す時間（印加時間）の補正を行うことで、インダクタ電流ＩＬの波形（図６Ｂ参照）を調節する。これにより、ＩＬの波形の精度を保ち、正確な駆動波形を生成することによって、ピエゾ素子ＰＺＴを正確に動作させることが可能となる。詳細は後で説明する。
【００３６】
充電時の電流を検出するために、ＮＰＮ型トランジスタ８２１のコレクタ端子にコンパレーター８３Ａ、及び、抵抗８４Ａが接続され、放電時の電流を検出するために、ＰＮＰ型トランジスタ８２２のコレクタ端子にコンパレーター８３Ｂ、及び、抵抗８４Ｂが接続される。なお、該部分における電流を検出する必要がない場合には、必ずしもコンパレーター８３、及び、抵抗８４を設けなくてもよい。
【００３７】
コンパレーター８３Ａ、８３Ｂの代わりに、Ａ／Ｄコンバーターを設けることにより、該部分にかかる電圧をデジタル値として検出する方法も考えられる。しかし、この方法の場合、Ａ／Ｄコンバーター自体のコストが高いことや、検出された電圧の大きさに対して、別途の判定手段を設ける必要が生じるため、上述のようにコンパレーターを用いた方が、より簡便であり、コスト面でも有利である。
【００３８】
一方、図４Ｂに示すように、コンパレーター８３、及び、抵抗８４に替えて、抵抗８４が設けられていた位置に、電流計８５を設けてもよい。この方法によれば、トランジスタに流れる電流の変動を直接検出することが可能になるため、インダクタ電流ＩＬの補正をより詳細に行うことができる。
【００３９】
＜プリンターの印刷動作＞
プリンター１の印刷動作について簡単に説明する。コントローラー６０は、コンピューター１１０からインターフェース部６１を介して印刷命令を受信し、各ユニットを制御することにより、給紙処理・ドット形成処理・搬送処理等を行う。
【００４０】
給紙処理は、印刷すべき紙をプリンター内に供給し、印刷開始位置（頭出し位置とも言う）に紙を位置決めする処理である。コントローラー６０は、給紙ローラー２１を回転させ、印刷すべき紙を搬送ローラー２３まで送る。続いて、搬送ローラー２３を回転させ、給紙ローラー２１から送られてきた紙を印刷開始位置に位置決めする。
【００４１】
ドット形成処理は、移動方向（走査方向）に沿って移動するヘッドからインクを断続的に噴出させ、紙上にドットを形成する処理である。コントローラー６０は、キャリッジ３１を移動方向に移動させ、キャリッジ３１が移動している間に、印刷データに基づいてヘッド４１からインクを噴出させる。噴出されたインク滴が紙上に着弾すると、紙上にドットが形成され、紙上には移動方向に沿った複数のドットからなるドットラインが形成される。
【００４２】
搬送処理は、紙をヘッドに対して搬送方向に沿って相対的に移動させる処理である。コントローラー６０は、搬送ローラー２３を回転させて紙を搬送方向に搬送する。この搬送処理により、ヘッド４１は、先ほどのドット形成処理によって形成されたドットの位置とは異なる位置に、ドットを形成することが可能になる。
【００４３】
コントローラー６０は、印刷すべきデータがなくなるまで、ドット形成処理と搬送処理とを交互に繰り返し、ドットラインにより構成される画像を徐々に紙に印刷する。そして、印刷すべきデータがなくなると、排紙ローラーを回転させてその紙を排紙する。なお、排紙を行うか否かの判断は、印刷データに含まれる排紙コマンドに基づいても良い。  
次の紙に印刷を行う場合は同処理を繰り返し、行わない場合は、印刷動作を終了する。
【００４４】
＝＝＝駆動信号生成回路(デジタル式)７０について＝＝＝
図５に、本実施形態における駆動信号生成回路（デジタル式）７０の構成を示す。  
本実施形態における駆動信号生成回路（デジタル式）７０は、ピエゾ素子ＰＺＴを駆動するための充放電を、前述のアナログ回路８０とは別に、インダクタを用いることによって行う。駆動信号生成回路（デジタル式）７０は、インダクタ７１と、入力側回路７２と、出力側回路７３とから構成される。以下、駆動信号生成回路（デジタル式）７０のことを単純にデジタル回路７０ともいう。
【００４５】
＜インダクタ７１＞
インダクタ７１は、あらかじめ電流を流すことにより電磁エネルギーとしてエネルギーを蓄え、ピエゾ素子ＰＴＺへの充電時には電流源として、また、ピエゾ素子ＰＴＺの放電時には放電先として機能する。  
インダクタ７１の両端はそれぞれ入力側回路７２及び出力側回路７３に接続される。インダクタ７１にエネルギーを蓄える際には入力側回路７２を介して主電源Ｖｄｄからインダクタ７１へと電流が流れ、蓄えたエネルギーは出力側回路７３を介してピエゾ素子ＰＺＴに電流として供給されることで、ピエゾ素子ＰＺＴの充電を行う。そして、ピエゾ素子ＰＺＴの放電時には、入力側回路７２を介してインダクタ７１へと電流が流れ、出力側回路７３を介してグランドに放電、または主電源Ｖｄｄに電流が回生される。回路全体の動作の詳細については後で説明する。
【００４６】
＜入力側回路７２＞
入力側回路７２は、インダクタ７１の入力側に、主電源Ｖｄｄの電圧またはグランド電圧を選択的に印加したり、ピエゾ素子ＰＺＴから放電された電流をインダクタ７１に印加したりするために用いられる。入力側回路７２は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７２１と、ＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）７２２と、ＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）７２３と、ダイオード７２４とから構成される。
【００４７】
ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７２１は、主電源Ｖｄｄとインダクタ７１との間のスイッチ素子であり、ソースは主電源Ｖｄｄに、ドレインはインダクタ７１とＭＯＳＦＥＴ７２３との間に接続される。一方、ＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）７２２は、グランドとインダクタ７１との間のスイッチ素子であり、ソースはグランドに、ドレインはインダクタ７１とＭＯＳＦＥＴ７２３との間に接続される。ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７２１及びＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）７２２は、対となって機能するスイッチであり、プリドライバ６６を介してＣＰＵ６３から伝達される信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御されることで、インダクタ７１の入力側に、主電源Ｖｄｄの電圧またはグランド電圧を選択的に印加する。したがって、本実施形態においてＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７２１及びＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）７２２が同時にＯＮ状態になる場合はない（同時にＯＦＦ状態になる場合はある）。これにより、インダクタ７１への電流印加や、ピエゾ素子ＰＺＴの充放電等をコントロールすることができる。ＯＮ／ＯＦＦ制御の詳細については後で説明する。
【００４８】
ＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）７２３は、ピエゾ素子ＰＺＴからインダクタ７１に放電する際に使用されるスイッチ素子であり、ソースはインダクタ７１の入力側に、ドレインはダイオード７２４を介してピエゾ素子ＰＺＴに接続される。スイッチとして使用する際のＯＮ／ＯＦＦ制御はＣＰＵ６３によって行う。
【００４９】
ダイオード７２４は、入力側回路７２に流れる電流をピエゾ素子ＰＺＴ及びアナログ回路８０側からインダクタ７１の方向へと制限し、逆方向の電流が流れないようにするために設けられる。
【００５０】
＜出力側回路７３＞
出力側回路７３は、インダクタ７１の出力側に、主電源Ｖｄｄの電圧またはグランド電圧を選択的に印加したり、ピエゾ素子ＰＺＴを充電するための電流をインダクタ７１から印加したりするために用いられる。出力側回路７３は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７３１と、ＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）７３２と、ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７３３と、ダイオード７３４と、ダイオード７３５とから構成される。
【００５１】
ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７３１は、主電源Ｖｄｄとインダクタ７１との間のスイッチ素子であり、ソースは主電源Ｖｄｄに、ドレインはインダクタ７１とＭＯＳＦＥＴ７３３との間に接続される。一方、ＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）７３２は、グランドとインダクタ７１との間のスイッチ素子であり、ソースはグランドに、ドレインはインダクタ７１とＭＯＳＦＥＴ７３３との間に接続される。ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７３１及びＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）７３２は、前述のＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７２１及びＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）７２２と同様に、対となって機能するスイッチであり、プリドライバ６６を介してＣＰＵ６３から伝達される信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御されることで、インダクタ７１の出力側に、主電源Ｖｄｄの電圧またはグランド電圧を選択的に印加する。
【００５２】
ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７３３は、インダクタ７１からピエゾ素子ＰＺＴに充電する際に使用されるスイッチ素子であり、ソースはインダクタ７１の出力側に、ドレインはダイオード７３４を介してピエゾ素子ＰＺＴに接続される。スイッチとして使用する際のＯＮ／ＯＦＦ制御はＣＰＵ６３によって行う。
【００５３】
ダイオード７３４は、出力側回路７３の電流をインダクタ７１からピエゾ素子ＰＺＴ及びアナログ回路８０の方向へと制限し、逆方向の電流が流れないようにするために設けられる。  
ダイオード７３５は、インダクタ７１に蓄えられたエネルギーを完全放電する際（後述のＳＴＡＴＥ９）に、主電源Ｖｄｄへと回生させる方向に電流を流すために設けられる。
【００５４】
＜駆動信号生成回路(デジタル式)７０の動作説明＞
まず、印刷動作１サイクル（ピエゾ素子ＰＺＴがインクを１回噴出するために行われる動作サイクル）において、インダクタ７１に流れる電流の波形について説明する。
【００５５】
図６Ａに、印刷動作１サイクルにおいて、ピエゾ素子ＰＺＴに印加される電圧ＶＣ及び電流ＩＣの波形の例を示す。ＶＣの波形は駆動波形ＣＯＭに相当し、セグメント１〜３の３つの部分から構成される。セグメント１は１サイクルのうちある一定の期間における波形部分であり、同様に、セグメント２及びセグメント３も、印刷動作１サイクル中の一定期間における波形部分である。プリンター１は、各セグメントにおける波形（パルス波形）の形状を変化させて組み合わせることで、ピエゾ素子ＰＺＴの伸縮の大きさを段階的に変えて、噴出されるインク液滴の大きさを調整することができる。
【００５６】
本実施形態では、ピエゾ素子ＰＺＴを駆動させる駆動信号ＣＯＭを、デジタル回路７０を用いて生成することを特徴としている。図６Ｂに、印刷動作１サイクルにおいて、インダクタ７１に流れる電流ＩＬの波形を示す。前述のように、本実施形態では、インダクタ７１にあらかじめ電流を流すことによってエネルギーを蓄えておき、ピエゾ素子ＰＺＴを充電するための電流源としていることから、ＩＬの波形を制御することで、ＩＣの波形も制御することができる。しかし、ＩＬの波形をＩＣに示すような一定の電流値からなる波形（矩形波）にすることは難しく、各セグメントにおけるＩＬの波形は図６Ｂに示されるような“のこぎり波”となる。これは、短期間に各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替えながらピエゾ素子ＰＺＴへの電流印加を繰り返すためであるが、狙いの電流値に対する過不足分の電流をアナログ回路８０から補償することにより、“のこぎりの刃”の部分を平滑化することができる。詳細は後述する。
【００５７】
ＩＬの波形は、前述のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７２１〜７２３、７３１〜７３３の各個についてＯＮ／ＯＦＦを随時切り替えることで、デジタル回路７０内に９通りの電流の流れを形成する（以下、この各状態をＳＴＡＴＥと呼ぶ）。各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ切り替えのタイミングについては後述する。図６Ｂの破線で区切られた領域がそれぞれＳＴＡＴＥ１〜９を表し、各ＳＴＡＴＥを組み合わせることで電流波形ＩＬが生成される。表１は、各ＳＴＡＴＥにおいてＯＮとなるスイッチを○印で表したものである。以下、各ＳＴＡＴＥについて説明する。
【００５８】
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【００５９】
ＳＴＡＴＥ１（充電）では、入力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７２１と出力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７３２がＯＮになるため（表１）、主電源Ｖｄｄからの電流がＭＯＳＦＥＴ７２１を介してインダクタ７１へ、そして、ＭＯＳＦＥＴ７３２を介してグランドへと流れる（図７Ａ）。これにより、電流がインダクタ７１を流れ、インダクタ７１には電磁エネルギーが蓄えられる。  
ＳＴＡＴＥ２（放電）では、グランドから入力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７２２を介してインダクタ７１へ、そして、出力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７３１を介して主電源Ｖｄｄへと電流が流れる（図７Ｂ）。電流はインダクタ７１の入力側から出力側へと流れるが、これは、電位が低い側（グランド）から電位が高い側（主電源Ｖｄｄ）へと向かう流れとなるため、インダクタ７１のエネルギーは徐々に減少（放電）していき、図６Ｂに示されるように電流ＩＬは弱くなっていく。
【００６０】
ＳＴＡＴＥ３（正充電印加）では、主電源Ｖｄｄから入力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７２１を介してインダクタ７１へ、そして、出力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７３３及びダイオード７３４を介してピエゾ素子ＰＺＴへと電流が流れる（図７Ｃ）。これにより、インダクタ７１に蓄えられていた電磁エネルギーが電流としてピエゾ素子ＰＺＴに印加される。同時にインダクタ７１にもさらにエネルギーが蓄えられる。したがって、図６Ｂに示されるようにインダクタ電流ＩＬを強くしつつ、ピエゾ素子ＰＺＴへの充電を行うことができる。  
ＳＴＡＴＥ４（正放電印加）では、グランドから入力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７２２を介してインダクタ７１へ、そして、出力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７３３及びダイオード７３４を介してピエゾ素子ＰＺＴへと電流が流れる（図７Ｄ）。これにより、インダクタ７１に蓄えられていた電磁エネルギーが電流としてピエゾ素子ＰＺＴに印加される。一方、電位が低い側（グランド）から高い側（インダクタ７１）へ電流を流そうとするため、インダクタ７１のエネルギーは徐々に減少していき、電流ＩＬは弱くなっていく。したがって、図６Ｂに示されるようにインダクタ電流ＩＬを弱くしつつ、ピエゾ素子ＰＺＴへの充電を行うことができる。  
ピエゾ充電時においては、ＳＴＡＴＥ３（正充電印加）とＳＴＡＴＥ４（正放電印加）を繰り返すことで、インダクタ電流ＩＬの値を一定の範囲内に保ちながら、ピエゾ素子ＰＺＴへの充電を行う。ＳＴＡＴＥ３及びＳＴＡＴＥ４の切り替えのタイミングについて後で説明する。  
これにより、ＩＬの値が所定の電流値より大きくなりすぎたり、逆に小さくなりすぎたりすることなく、安定した電流をピエゾ素子ＰＺＴに供給しやすくなる。さらに、後述するアナログ回路８０からの電流補償により、より精度の高い駆動波形ＶＣを生成することができる。
【００６１】
ＳＴＡＴＥ５（逆充電印加）では、ピエゾ素子ＰＺＴから入力側のダイオード７２４及びＭＯＳＦＥＴ７２３を介してインダクタ７１へ、そして、出力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７３２を介してグランドへと電流が流れる（図７Ｅ）。これにより、ピエゾ素子ＰＺＴに蓄えられた電荷は、インダクタ７１を通りグランドへ放電される。この際、インダクタ７１にも一部エネルギーが蓄えられる。したがって、図６Ｂに示されるようにインダクタ電流ＩＬを強くしつつ、ピエゾ素子ＰＺＴから放電を行うことができる。  
ＳＴＡＴＥ６（逆放電印加）では、ピエゾ素子ＰＺＴから入力側のダイオード７２４及びＭＯＳＦＥＴ７２３を介してインダクタ７１へ、そして、出力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７３１を介して主電源Ｖｄｄへと電流が流れる（図７Ｆ）。これにより、ピエゾ素子ＰＺＴに蓄えられた電荷は、インダクタ７１を通り主電源へと回生される。この際、電位が低い側（ピエゾ素子ＰＺＴ）から高い側（主電源Ｖｄｄ）へ電流を流そうとするため、インダクタ７１のエネルギーは徐々に減少していく。したがって、図６Ｂに示されるようにインダクタ電流ＩＬを弱くしつつ、ピエゾ素子ＰＺＴから放電を行うことができる。  
ピエゾ放電時においては、ＳＴＡＴＥ５（逆充電印加）とＳＴＡＴＥ６（逆放電印加）を繰り返すことで、インダクタ電流ＩＬの値を一定の範囲内に保ちながら、ピエゾ素子ＰＺＴからの放電を行う。ＳＴＡＴＥ５及びＳＴＡＴＥ６の切り替えのタイミングについて後で説明する。  
これにより、ＩＬの値が所定の電流値より大きくなりすぎたり、逆に小さくなりすぎたりすることなく、安定した電流をピエゾ素子ＰＺＴから放出しやすくなる。さらに、後述するアナログ回路８０からの電流補償により、より精度の高い駆動波形ＶＣを生成することができる。
【００６２】
ＳＴＡＴＥ７（正電流保持）では、インダクタ７１の両端に、それぞれ、入力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７２１と、出力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７３１を介して主電源Ｖｄｄの電位が等しく印加されるため（図７Ｇ）、電流ＩＬはこの間で保持される。  
ＳＴＡＴＥ８（逆電流保持）では、インダクタ７１の両端に、それぞれ、入力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７２２と、出力側のスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７３２を介してグランドの電位が等しく印加されるため（図７Ｈ）、電流ＩＬはこの間で保持される。
【００６３】
ＳＴＡＴＥ９（完全放電）では、インダクタ７１の入力側にスイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ７２２を介してグランドの電位が印加され、出力側のダイオード７３５を介して主電源Ｖｄｄの電位が印加される。電流ＩＬは電位の低い方から高い方へと流れようとするため（図７Ｉ）インダクタ７１のエネルギーは減少していき、最終的には完全に放電される。
【００６４】
＜制御方法について＞
次に、駆動波形生成のための制御方法について説明する。図８は印刷動作１サイクルにおける波形ＩＬ生成のためにコントローラー６０が行う制御フローである。
【００６５】
負荷容量計算（Ｓ１０１）は、次に説明する予備充電期間を算出するために、印刷開始直後に行われる処理である。ここで、負荷容量とは、印刷動作１サイクルにおける使用ノズル数にノズルあたりの容量を乗じた数で表される。具体的には、まず、各印刷サイクルの開始時に、負荷カウンター６２がコンピューター１１０で作成された画素データから、その印刷サイクルにおいて使用されるノズル数（インクを噴出するノズル数）を集計して負荷データを作成する。そして、ＣＰＵ６３によって、該負荷データとノズルあたり容量を乗じることで算出される。
【００６６】
なお、本実施形態では、負荷カウンター６２を、コントローラー６０内にハードウェアとして備えているが、印刷時のノズル負荷を集計できる機能を有するものであれば、別途装置を設けずにソフトウェアーとしてメモリ６４に記憶させておき、ＣＰＵ６３で全て処理する方法でも良い。
【００６７】
予備充電期間計算（Ｓ１０２）は、図６Ｂの各セグメント開始の際に、ＳＴＡＴＥ１の充電（またはＳＴＡＴＥ２の放電）を開始するタイミング及び充電（放電）期間を決定するための処理である。
【００６８】
予備充電期間は、遷移時間ｔｇとスイッチング時間ｔｓｗとの和から算出される。遷移時間ｔｇとは、各ＳＴＡＴＥの持続時間であり、図６Ｂにおいては破線で区切られた各ＳＴＡＴＥの幅で表される。スイッチング時間ｔｓｗはＭＯＳＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦ制御する際の損失時間である。例えば、セグメント１の予備充電時間（ＳＴＡＴＥ１の幅）は、遷移時間が約１００ｎｓ、スイッチング時間が約５０ｎｓで、合計１５０ｎｓ（ナノ秒）程度となる。
【００６９】
また、予備充電期間計算（Ｓ１０２）では、駆動波形ＣＯＭを生成するために、アナログ回路８０とデジタル回路７０を組み合わせて使用するか、それともアナログ回路８０のみを使用してデジタル回路７０を使用しないかの判断も行う。つまり、ピエゾ素子ＰＺＴを駆動するためにインダクタ７１を使用するか否かの判断を行う。詳細は後述する。
【００７０】
印加極性判定（Ｓ１０４Ａ〜Ｃ）は、  ピエゾ素子ＰＺＴに充放電する際に、正充電印加（ＳＴＡＴＥ３）をするか、若しくは正放電印加（ＳＴＡＴＥ４）をするかを判定する処理である。また、逆充電印加（ＳＴＡＴＥ５）か、逆放電印加（ＳＴＡＴＥ６）かの判定も行う。
【００７１】
具体的な判定方法を説明する。まず、各セグメントにおける電圧ＶＣの勾配（図６Ａ）の正負を判定し、正ならＳＴＡＴＥ３またはＳＴＡＴＥ４、負ならＳＴＡＴＥ５またはＳＴＡＴＥ６を選択する。例えば、セグメント１では、ＶＣの電圧勾配が正であるため（図６Ａ）、ピエゾ素子ＰＺＴへの充放電はＳＴＡＴＥ３またはＳＴＡＴＥ４を選択する（図６Ｂ）。
【００７２】
次に、ピエゾ電圧ＶＣが主電源Ｖｄｄの半分の値（Ｖｄｄ／２）よりも大きいか否かを判定し、次の状態がＳＴＡＴＥ３（ＳＴＡＴＥ５）になるか、またはＳＴＡＴＥ４（ＳＴＡＴＥ６）になるかを決定する。Ｖｄｄ／２を判断基準としているのは、図６Ｂの各セグメントにおいて“のこぎり波”となる部分を平滑にするためにアナログ回路８０から過不足分の電流を補償する際に（この電流補償についての詳細は後述する）、電流増幅回路８２のトランジスタ８２１または８２２を流れる電流を極力少なくするためである。
【００７３】
例えば、本実施形態では主電源Ｖｄｄ＝４２Ｖであるが、セグメント１の開始時の電圧ＶＣＯ１＝１２Ｖであり（図６Ａ）、ＶＣＯ１＜Ｖｄｄ／２となる。このとき、主電源ＶｄｄとＶＣＯ１との電位差は（Ｖｄｄ−ＶＣＯ１）＝３０Ｖであるのに対して、ＶＣＯ１とグランドとの電位差は（ＶＣＯ１−０）＝１２Ｖであり、後者の電位差の方が小さくなる。ここで、トランジスタにおける消費エネルギーは電圧に電流を乗じた値で表されることから、同じ量の電流を流すのであれば電位差が小さい方が発熱も小さくなる。
【００７４】
したがって、狙いの電流値ＩＬＴ１に対して過不足分の電流をアナログ回路８０を用いて補償する場合、充電用トランジスタ８２１を介して主電源Ｖｄｄから不足分電流として充電するよりも、放電用トランジスタ８２２を介してグランドへ余剰分電流として放電したほうが、電流増幅回路８２における発熱量が小さくなる。よって、セグメント１では狙いの電流値ＩＬＴ１より大きめの電流ＩＬＯ１を最初に流しておき、ＳＴＡＴＥ４の正放電印加から開始している（図６Ｂ）。
【００７５】
一方、セグメント２では初期電圧がＶＣＯ２＝４０Ｖと大きく、Ｖｄｄ／２＜ＶＣＯ２となる。このとき、主電源ＶｄｄとＶＣＯ２との電位差は（Ｖｄｄ−ＶＣＯ２）＝２Ｖであるのに対して、ＶＣＯ２とグランドとの電位差は（ＶＣＯ２−０）＝４０Ｖであり、前者の電位差の方が小さくなる。
【００７６】
したがって、放電用トランジスタ８２２を介してグランドへ余剰分電流として放電するよりも、充電用トランジスタ８２１を介して主電源Ｖｄｄから不足分電流として充電する方が、電流増幅回路８２を流れる電流が少なくなる。よって、セグメント２では、狙いの電流値ＩＬＴ２より大きめの電流ＩＬＯ２を最初に流しておき、ＳＴＡＴＥ６の逆放電印加から開始している（図６Ｂ）。
【００７７】
印加時間計算（Ｓ１０５）は、各ＳＴＡＴＥにおける電流印加時間を算出する処理である。本実施形態においては、印加時間は各ＳＴＡＴＥの遷移時間に等しい。遷移時間は、ＳＴＡＴＥ３〜６においてピエゾ素子ＰＺＴへの充放電によりインダクタ電流ＩＬが増減していく間に、所定の電流値に達するまでの時間を、ＣＰＵ（ＤＳＰ）６３により予測計算した値である。ここで、インダクタに流すべき狙いの電流値をＩＬＴ、許容できる電流値の最小誤差をｎとすると、上述の所定の電流値とは、ＩＬＴ±ｎで表される値である。例えば、図６Ｂにおいて、セグメント１で狙いの電流値ＩＬＴ１に対して、最小誤差を１Ａとすると、インダクタ電流ＩＬの値がＩＬＴ１±１Ａとなるまでの時間を計算し、その計算された時間が、ＳＴＡＴＥ３とＳＴＡＴＥ４を切り替えるための印加時間（遷移時間）となる。
【００７８】
つまり、本実施形態では、狙いの電流値ＩＬＴに対して、インダクタ電流Ｌの増減を計測し、電流値によるフィードバック制御を行うのではなく、あらかじめ予測計算した時間を基準としてスイッチング制御（予測制御）を行う。これにより、各ＳＴＡＴＥの切り替えごとに、その都度、電流値を測定しながらフィードバック制御をする場合に比べて、ＣＰＵ（ＤＳＰ）６３にかかる負荷が軽くなり、高速の印刷が可能となる。
【００７９】
一方、このような予測制御だけでは、ＩＬが想定の値から大きくずれていった場合に、ずれを修正することができない。上述の予測計算により算出された印加時間が、実際に電流を印加すべき時間よりもずれていた場合には、最小誤差である１Ａ以上の電流が印加されることになり、インダクタ電流ＩＬは狙いの電流値ＩＬＴから徐々にずれていってしまうことになる。これに対して、電流値ＩＬ自体にはフィードバックをかけることができないからである。なお、この印加時間の計算のずれは、各機器の印刷開始時における温度（熱）の影響や、プリンターごとの個体差により生じることが考えられる。
【００８０】
しかし、ＩＬに想定よりも大きなずれが生じた場合には、ずれた分の電流をアナログ回路８０側から補償するために、充放電用トランジスタ８２１、８２２にも、より大きな電流が流れることになる。したがって、トランジスタ８２１、８２２の電流検出機構として設けられたコンパレーター８３により、トランジスタを流れる電流の大きさを監視することで、ＩＬのずれを検出することができる。トランジスタに流れる電流値が想定値を超えると、コンパレーター８３の出力電圧が最大値に切り替わるので、この出力値が切り替わるタイミングを計測しておき、適正な印加時間を算出しなおして、次回以降の電流印加を正常な状態に修正する。コントローラー６０により、このようなキャリブレーションを行うことで、本実施形態においては、ＩＬを適正な波形に保つことができる。
【００８１】
その後、決定された印加時間にしたがって電流が印加され（Ｓ１０６）、印加極性判定（Ｓ１０４）と印加時間計算（Ｓ１０５）及び電流印加（Ｓ１０６）を繰り返すことで、１セグメントが構成される。１セグメントが終了すると、次のセグメント開始のための予備充電期間計算（Ｓ１０２）に移行する。本実施形態では、この動作を３セグメント繰り返すことで、１サイクルの印刷動作を完了する。
【００８２】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態による効果を説明するために、まず、比較例としてアナログ回路８０のみにより、駆動信号ＣＯＭを生成する場合について考える。前述の通り、アナログ回路８０では、駆動波形生成回路８１により生成されたアナログ信号を充放電用のトランジスタで増幅することによって駆動信号ＣＯＭを生成する。この場合、電流増幅時にトランジスタを流れる電流は、エネルギーとして消費され、発熱の原因となっていた。
【００８３】
これに対して、本実施形態では、まず、デジタル回路７０のインダクタ７１において、大まかな電流波形ＩＬを生成する（図６Ｂ）。しかし、ＩＬの波形はその制御方式から図６ＡのＩＣで表されるような“矩形波”にはならず、図６Ｂに表されるような“のこぎり”波となっている。そのため、ＩＬだけでは図６ＡのＶＣで表されるような台形波である駆動信号ＣＯＭを生成することが難しく、ピエゾ素子ＰＺＴを正確に駆動させることができない。そこで、本実施形態では要求される電流値に対する過不足分をアナログ回路８０から補うという方法をとっている。すなわち、図６Ｂの斜線部分で示されるように、電流波形ＩＬの“のこぎり波”部分と、電流の狙い値ＩＬＴとの差分だけアナログ回路８０の充放電用トランジスタ８２１及び８２２を介して主電源Ｖｄｄから過不足分の電流を補償している。
【００８４】
その結果、ＩＬはピエゾ素子ＰＺＴに印加される時点では矩形波となり、良好な印刷が可能となる。そして、充放電用トランジスタ８２１及び８２２を流れる電流は、上述の差分だけとなることから、比較例のようにアナログ回路８０のみによって駆動信号ＣＯＭを生成する場合よりも大幅にエネルギー消費量が少なくなる。したがって、課題となっていたトランジスタでの発熱を抑えることが可能になり、大規模な冷却装置によるプリンターの大型化といった問題も解消される。
【００８５】
また、デジタル回路７０を並列に並べる構造とすれば、一方の回路のインダクタからピエゾ素子ＰＺＴに充電している間に、他方の回路のインダクタに主電源Ｖｄｄからエネルギーを蓄えるといった制御も可能となり、より良好な追従性を有する印刷が実現できる。
【００８６】
ただし、常にアナログ回路８０とデジタル回路７０を組み合わせてピエゾ駆動信号を生成し、印刷を行うわけではない。上述の場合、インダクタ７１の電流不足分をアナログ回路８０で補償するのであるが、その補償分及び各ＳＴＡＴＥ切り替え時のスイッチングロス分が、アナログ回路８０単独で駆動信号を生成する場合の電流よりも大きくなる場合がある。例えば、印刷時にノズルを１つしか使用しないような低負荷運転の場合、スイッチング制御をすると、かえってエネルギー損失が大きくなることが考えられる。また、ＶＣの電圧勾配が非常に緩やかな場合等も同様である。そこで、前述の負荷容量計算で算出された値を参照することによって、デジタル回路７０は用いず、アナログ回路８０のみを用いて印刷を行うことも考慮することで、より効率の良い印刷が可能となる。
【００８７】
逆に、アナログ回路８０による電流補償を行わずに、デジタル回路７０のみにより駆動信号を生成して印刷を行うことも可能である。ピエゾ素子ＰＺＴの駆動を正確に制御する必要がない場合、例えば媒体の全面にわたって濃淡のない単色の印刷を行う場合などには、デジタル回路７０のみを使用することで、電流増幅回路８２を流れる電流はゼロとなるため、トランジスタでの発熱の問題は生じない。
【００８８】
＝＝＝まとめ＝＝＝
本実施形態では、インダクタ７１に蓄えたエネルギーを利用して、ピエゾ素子ＰＺＴに充放電を行い、ピエゾ素子を動作させることで液体を噴出させている。そして、インダクタ７１の両端と、第１の電源（主電源Ｖｄｄ）及び第２の電源（グランド）との間にはそれぞれスイッチが設けられており、インダクタの両端に異なる電位を選択的に印加できるようになっている。そして、これらのスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることで、インダクタ両端にかかる電位を変化させ、インダクタ電流ＩＬの大きさをコントロールしている。
【００８９】
また、本実施形態においては、インダクタ７１を流れる電流の向きは常に一定方向に保たれている。したがって、上述のスイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、電流の流れ方向下流側の電位を、上流側の電位より高くすることもできる。この場合、電流は電位の低い方から高い方へ流れようとするため、電流は徐々に小さくなる。例えば、インダクタ７１の入力側とグランドとの間のスイッチをＯＮにして、出力側をピエゾ素子ＰＺＴに接続すれば、インダクタ７１の入力側電位が出力側電位よりも低くなるため、電流ＩＬを減少させながらピエゾ素子に充電を行うことができる。  
逆に、電流の流れ方向上流側の電位を下流側の電位よりも高くすれば、電流ＩＬを増大させながらピエゾ素子に充電を行うことができる。  
このように、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御しながらピエゾ素子への充放電を行うことで、インダクタ電流ＩＬの増減をコントロールすることができ、インダクタ電流ＩＬが流れすぎたり、減りすぎたりするといった問題を解消することができる。
【００９０】
なお、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦは、予めスイッチの切り替えタイミングの時間を計算することにより制御される。すなわち、インダクタ電流ＩＬが増減していき、所定の電流値に達するまでの時間を、ＣＰＵ６３により予測して算出し、その算出された時間を基準として、増減するＩＬが一定の範囲内に収まるよう、順次各スイッチのＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。これにより、予測計算のみでスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御が可能となるため、印刷中、常時インダクタ電流ＩＬの大きさを計測しながらフィードバック制御をする場合等よりも、ＣＰＵにかかる負荷を軽くすることができる。
【００９１】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
一実施形態としてのプリンター等を説明したが、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言うまでもない。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。
【００９２】
＜液体噴出装置について＞
前述の各実施形態では、発熱を低減した液体噴出装置の一例としてプリンターが説明されていたが、これ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、三次元造型機、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液体噴出装置に、本実施形態と同様の技術を適用してもよい。
【００９３】
＜電流増幅用トランジスタについて＞
前述の各実施形態では、電流増幅回路８２が有する充電用トランジスタとしてＮＰＮ型トランジスタ８２１を例示し、放電用トランジスタとしてＰＮＰ型トランジスタ８２２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。
【００９４】
＜ＭＯＳＦＥＴについて＞
前述の各実施形態では、スイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを例示して説明したが、これに限られるものではない。コントローラー６０により、ＯＮ／ＯＦＦの制御が自在であり、応答性に問題がなければリレー等他のスイッチ素子を用いてもよい。
【００９５】
＜ピエゾ素子について＞
前述の各実施形態では、液体を噴出させるための動作を行う素子としてピエゾ素子ＰＺＴを例示したが、他の素子であってもよい。例えば、発熱素子や静電アクチュエーターを用いてもよい。
【００９６】
＜他の装置について＞
前述の各実施形態では、ヘッド４１をキャリッジとともに移動させるタイプのプリンター１を例に挙げて説明したが、プリンターはヘッドが固定された、いわゆるラインプリンターでもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１  プリンター、２０  搬送ユニット、２１  給紙ローラー、
２２  搬送モータ、２３  搬送ローラー、２４  プラテン、
２５  排紙ローラー、３０  キャリッジユニット、３１  キャリッジ、
３２  キャリッジモータ、４０  ヘッドユニット、
４１  ヘッド、４１１  ケース、４１２  流路ユニット、
４１２ａ  流路形成板、４１２ｂ  弾性板、４１２ｃ  ノズルプレート、
４１２ｄ  圧力室、４１２e  ノズル連通口、４１２ｆ  共通インク室、
４１２ｇ  インク供給路、４１２ｈ  アイランド部、４１２ｉ  弾性膜、
５０  検出器群、５１  リニア式エンコーダ、５２  ロータリー式エンコーダ、
５３  紙検出センサ、５４  光学センサ、６０  コントローラー、
６１  インターフェース部、６２  負荷カウンター、６３  ＣＰＵ、
６４  メモリ、６５  ユニット制御回路、６６  プリドライバ、
７０  駆動信号生成回路（デジタル式）、７１  インダクタ、
７２  入力側回路、７２１  ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）、
７２２  ＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）、７２３  ＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）、
７２４  ダイオード、７３  出力側回路、７３１  ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）、
７３２  ＭＯＳＦＥＴ（Ｎ型）、７３３  ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）、
７３４  ダイオード、７３５  ダイオード、
８０  駆動信号生成回路（アナログ式）、
８１  波形生成回路、８１１  ＤＡＣ回路、８１２  プリアンプ、
８２  電流増幅回路、８２１  ＮＰＮ型トランジスタ、
８２２  ＰＮＰ型トランジスタ、
８３Ａ  コンパレーター、８３Ｂ  コンパレーター、
８４Ａ  抵抗、８４Ｂ  抵抗、８５Ａ  電流計、８５Ｂ  電流計、
８６  差動前段増幅回路、１１０  コンピューター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図８】
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