(57)【要約】【課題】  インダクタに蓄えたエネルギーを利用して圧電素子を動作させる際に、回路全体で消費される電力を低く抑える。【解決手段】  （Ａ）充電、または、放電することにより動作して、ノズルから液体を噴出させる複数の圧電素子と、（Ｂ）前記圧電素子と並列に接続され、静電容量を変更できるコンデンサと、（Ｃ）並列に接続された前記圧電素子及び前記コンデンサに接続されたインダクタと、（Ｄ）前記インダクタに所定の電流を流しておき、前記コンデンサの静電容量を変更することにより、液体噴出時に実際に動作する前記圧電素子の合計の静電容量と、前記コンデンサの静電容量との和を一定にし、前記インダクタに流れる電流を用いて、コンデンサと並列に接続された前記圧電素子を充放電させて、ノズルから液体を噴出させる制御部と、を備える。【選択図】  図５
2011046030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）充電、または、放電することにより動作して、ノズルから液体を噴出させる複数の圧電素子と、
（Ｂ）前記圧電素子と並列に接続され、静電容量を変更できるコンデンサと、
（Ｃ）並列に接続された前記圧電素子及び前記コンデンサに接続されたインダクタと、
（Ｄ）前記インダクタに所定の電流を流しておき、
前記コンデンサの静電容量を変更することにより、液体噴出時に実際に動作する前記圧電素子の合計の静電容量と、前記コンデンサの静電容量との和を一定にし、
前記インダクタに流れる電流を用いて、コンデンサと並列に接続された前記圧電素子を充電、または、放電させて、ノズルから液体を噴出させる制御部と、
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、
前記圧電素子に印加される電圧の時間変化の割合が一定であることを特徴とする液体噴出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体噴出装置であって、
前記圧電素子の充電時に、前記圧電素子に電圧が段階的に印加される場合、
第１の段階における電圧の時間変化の割合と、第２の段階における電圧の時間変化の割合とが等しいことを特徴とする液体噴出装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の液体噴出装置であって、
前記圧電素子の放電時に、前記圧電素子に電圧が段階的に印加される場合、
第１の段階における電圧の時間変化の割合と、第２の段階における電圧の時間変化の割合とが等しいことを特徴とする液体噴出装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の液体噴出装置であって、
前記圧電素子の充電時に、前記圧電素子に印加される電圧の時間変化の割合の絶対値と、
前記圧電素子の放電時に、前記圧電素子に印加される電圧の時間変化の割合の絶対値とが、
等しいことを特徴とする液体噴出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の液体噴出装置であって、
前記圧電素子の全体の静電容量がＣであるとき、前記コンデンサが、それぞれＣ／２、Ｃ／４、Ｃ／８、…、Ｃ／２ｎの静電容量を有する複数の素子からなることを特徴とする液体噴出装置。
【請求項７】
静電容量を変更可能なコンデンサ及び該コンデンサと並列に接続された複数の圧電素子に接続されたインダクタに、所定の電流を流しておくことと、
前記コンデンサの静電容量を変更することにより、液体噴出時に実際に動作する前記圧電素子の合計の静電容量と、前記コンデンサの静電容量との和を一定にすることと、
前記インダクタに流れる電流を用いて、コンデンサと並列に接続された前記圧電素子を充電、または、放電させて、ノズルから液体を噴出させることと、
を有する液体噴出方法。
【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駆動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、インダクタに流れる電流が増減するため、圧電素子に流れる電流を所要の大きさに調整することが難しく、圧電素子の動作を十分に制御できなくなる。これに対して、補助的な電流増幅装置等を設けてインダクタに流れる電流の増減を調整すれば、圧電素子を精度よく制御することが可能になるが、電流増幅装置において無駄に消費される電力が増加するという問題が生じる。  
本発明では、インダクタに蓄えたエネルギーを利用して圧電素子を動作させる際に、回路全体で消費される電力を低く抑えることを目的としている。
【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、（Ａ）充電、または、放電することにより動作して、ノズルから液体を噴出させる複数の圧電素子と、（Ｂ）前記圧電素子と並列に接続され、静電容量を変更できるコンデンサと、（Ｃ）並列に接続された前記圧電素子及び前記コンデンサに接続されたインダクタと、（Ｄ）前記インダクタに所定の電流を流しておき、前記コンデンサの静電容量を変更することにより、液体噴出時に実際に動作する前記圧電素子の合計の静電容量と、前記コンデンサの静電容量との和を一定にし、前記インダクタに流れる電流を用いて、コンデンサと並列に接続された前記圧電素子を充放電させて、ノズルから液体を噴出させる制御部と、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】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、ピエゾ素子ＰＺＴを流れる電流ＩＣ及びインダクタ７１を流れる電流ＩＬの波形を示す図である。
【図７】動作フローを説明する図である。
【図８Ａ】Ｓｔｅｐ０（印刷開始前）における電流の流れを表した図である。
【図８Ｂ】Ｓｔｅｐ１−ａ（負荷容量計算）における電流の流れを表した図である。
【図８Ｃ】Ｓｔｅｐ１−ｂ（ピエゾ充電前）における電流の流れを表した図である。
【図８Ｄ】Ｓｔｅｐ１−ｃ（ピエゾ充電前）における電流の流れを表した図である。
【図８Ｅ】Ｓｔｅｐ２−ａ（ピエゾ充電時）における電流の流れを表した図である。
【図８Ｆ】Ｓｔｅｐ２−ｂ（ピエゾ充電時）における電流の流れを表した図である。
【図８Ｇ】Ｓｔｅｐ３（ピエゾ電圧保持）における電流の流れを表した図である。
【図８Ｈ】Ｓｔｅｐ４（ピエゾ放電時）における電流の流れを表した図である。
【図８Ｉ】Ｓｔｅｐ５（待機）における電流の流れを表した図である。
【図９】Ｓ−Ｏ１の条件で印刷動作を行った場合におけるピエゾ電圧ＶＣ、ピエゾ電流ＩＣ及び累積消費エネルギーＥＰ等の時間変化の様子を表した図である。
【図１０Ａ】Ｓ−Ｏ３の条件で印刷動作を行った場合におけるピエゾ電圧ＶＣ、ピエゾ電流ＩＣ及び累積消費エネルギーＥＰ等の時間変化の様子を表した図である。
【図１０Ｂ】Ｓ−Ｏ４の条件で印刷動作を行った場合におけるピエゾ電圧ＶＣ、ピエゾ電流ＩＣ及び累積消費エネルギーＥＰ等の時間変化の様子を表した図である。
【図１１Ａ】Ｓ−Ｍ３の条件で印刷動作を行った場合におけるピエゾ電圧ＶＣ、ピエゾ電流ＩＣ及び累積消費エネルギーＥＰ等の時間変化の様子を表した図である。
【図１１Ｂ】Ｓ−Ｍ４の条件で印刷動作を行った場合におけるピエゾ電圧ＶＣ、ピエゾ電流ＩＣ及び累積消費エネルギーＥＰ等の時間変化の様子を表した図である。
【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】
（Ａ）充電、または、放電することにより動作して、ノズルから液体を噴出させる複数の圧電素子と、（Ｂ）前記圧電素子と並列に接続され、静電容量を変更できるコンデンサと、（Ｃ）並列に接続された前記圧電素子及び前記コンデンサに接続されたインダクタと、
（Ｄ）前記インダクタに所定の電流を流しておき、前記コンデンサの静電容量を変更することにより、液体噴出時に実際に動作する前記圧電素子の合計の静電容量と、前記コンデンサの静電容量との和を一定にし、前記インダクタに流れる電流を用いて、コンデンサと並列に接続された前記圧電素子を充電、または、放電させて、ノズルから液体を噴出させる制御部と、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、トランジスタから圧電素子（ピエゾ）に充放電するための電流量が非常に少なくなるため、トランジスタにおける消費電力を大幅に低減することができる。
【００１０】
かかる液体噴出装置であって、前記圧電素子に印加される電圧の時間変化の割合が一定であることが望ましい。  
このような液体噴出装置によれば、インダクタからの充放電だけで圧電素子の駆動波形を生成可能であり、トランジスタから電流を補償する必要がなくなるため、理想的にはトランジスタにおける消費電力をなくすことができる。
【００１１】
かかる液体噴出装置であって、前記圧電素子の充電時に、前記圧電素子に電圧が段階的に印加される場合、第１の段階における電圧の時間変化の割合と、第２の段階における電圧の時間変化の割合とが等しいことが望ましい。  
このような液体噴出装置によれば、圧電素子の充電時に印加される電圧波形が段状であった場合でも、トランジスタから電流を補償する必要がなくなるため、トランジスタにおける消費電力をなくすことができる。
【００１２】
かかる液体噴出装置であって、前記圧電素子の放電時に、前記圧電素子に電圧が段階的に印加される場合、第１の段階における電圧の時間変化の割合と、第２の段階における電圧の時間変化の割合とが等しいことが望ましい。  
このような液体噴出装置によれば、圧電素子の放電時に印加される電圧波形が段状であった場合でも、トランジスタから電流を補償する必要がなくなるため、トランジスタにおける消費電力をなくすことができる。
【００１３】
かかる液体噴出装置であって、前記圧電素子の充電時に、前記圧電素子に印加される電圧の時間変化の割合の絶対値と、前記圧電素子の放電時に、前記圧電素子に印加される電圧の時間変化の割合の絶対値とが、等しいことが望ましい。  
このような液体噴出装置によれば、圧電素子の充電時及び放電時ともに、トランジスタから電流を補償する必要がなくなるため、トランジスタにおける消費電力をなくすことができる。
【００１４】
かかる液体噴出装置であって、前記圧電素子の全体の静電容量がＣであるとき、前記コンデンサが、それぞれＣ／２、Ｃ／４、Ｃ／８、…、Ｃ／２ｎの静電容量を有する複数の素子からなることが望ましい。  
このような液体噴出装置によれば、コンデンサの合計静電容量を容易に調整することができる。
【００１５】
また、静電容量を変更可能なコンデンサ及び該コンデンサと並列に接続された複数の圧電素子に接続されたインダクタに、所定の電流を流しておくことと、前記コンデンサの静電容量を変更することにより、液体噴出時に実際に動作する前記圧電素子の合計の静電容量と、前記コンデンサの静電容量との和を一定にすることと、前記インダクタに流れる電流を用いて、コンデンサと並列に接続された前記圧電素子を充電、または、放電させて、ノズルから液体を噴出させることと、を有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４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４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】
＜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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
＝＝＝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。  
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、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、ＭＯＳＦＥＴ７４と、ＭＯＳＦＥＴ７５と、ダイオード７６と、ダイオード７７と、インダクタ電流検出装置７８、及び、それぞれ容量の異なる複数のダミーコンデンサ７９Ａ、７９Ｂ、７９Ｃ、…、７９Ｎ（ダミーコンデンサの個数はピエゾ素子の静電容量による）から構成される。
【００４０】
＜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。  
図５に示すように、インダクタ７１は一端（入力側とする）がＭＯＳＦＥＴ７４を介して主電源Ｖｄｄに、他端（出力側とする）がＭＯＳＦＥＴ７５を介してピエゾ素子ＰＺＴに接続され、主電源Ｖｄｄとピエゾ素子ＰＺＴとの間で、アナログ回路８０の充電用トランジスタ８２１と並列となるように配置される。  
インダクタ７１にエネルギーを蓄える際には、主電源ＶｄｄからＭＯＳＦＥＴ７４を介してインダクタ７１の入力側に電流が流れる。そして、ピエゾ素子ＰＺＴの充電時は、インダクタ７１に蓄えられたエネルギーを、インダクタ７１の出力側からＭＯＳＦＥＴ７５を介してピエゾ素子ＰＺＴに電流として供給する。ピエゾ素子ＰＺＴの放電時は、ピエゾ素子ＰＺＴからダイオード７６を介してインダクタ７１の入力側へと電流が流れ、インダクタ７１の出力側からダイオード７７を介して主電源Ｖｄｄに電流が回生される。インダクタ７１を流れる電流ＩＬは、プリンターの印刷動作を通して常に一定方向（入力側から出力側へ）の流れとなる。回路全体の動作の詳細については後で説明する。
【００４１】
＜ＭＯＳＦＥＴ７４及びＭＯＳＦＥＴ７５＞
ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７４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の入力側に接続される。そして、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からの電流を流す。以後、ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７４のことを、スイッチ７４とも言う。
【００４２】
ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７５は、インダクタ７１とピエゾ素子ＰＺＴとの間のスイッチ素子であり、ソースはインダクタ７１の出力側に、ドレインはピエゾ素子ＰＺＴに接続される。そして、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からの電流をピエゾ素子ＰＺＴや放電用トランジスタ８２２に流す。また、ピエゾ素子ＰＺＴの電圧保持時には、インダクタ７１及びダイオード７６とともにループ回路を構成する。以後、ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）７５のことを、スイッチ７５とも言う。
【００４３】
＜ダイオード７６及びダイオード７７＞
ダイオード７６は、ピエゾ素子ＰＺＴの電圧保持時や放電時に、インダクタ７１に流れる電流を、入力側から出力側に向かって流すために設けられる。ダイオード７６のアノードはスイッチ７５とピエゾ素子ＰＺＴとの間に接続され、カソードはスイッチ７４とインダクタ７１との間に接続される。  
ダイオード７７は、ピエゾ素子ＰＺＴの放電時や待機時に、インダクタ７１に流れる電流を、入力側から出力側に向かって流すために設けられる。ダイオード７７のアノードはインダクタ７１とスイッチ７５との間に接続され、カソードは主電源Ｖｄｄと充電用トランジスタ８２１のエミッタとの間に接続される。
【００４４】
＜インダクタ電流検出装置７８＞
インダクタ電流検出装置７８は、印刷サイクル中におけるインダクタ電流ＩＬの大きさを検出し、ＩＬ値を常に一定に保つために設けられる。電流検出装置７８は、インダクタ７１の入力側または出力側にインダクタ７１と直列に接続される。
【００４５】
＜ダミーコンデンサ７９Ａ、７９Ｂ，７９Ｃ,…,７９Ｎ＞
ダミーコンデンサ群は、印刷サイクルごとに、充放電に使用されるダミーコンデンサを選択することで、ピエゾ素子とダミーコンデンサの合計容量の値を一定に調節し、インダクタを流れる電流を一定に保つために設けられる。そのため、該ダミーコンデンサ群はピエゾ素子ＰＺＴと並列にＮ個（Ｎは自然数）接続され、ダミーコンデンサの静電容量が、段々に半減していくように配置される。すなわち、本液体噴出装置に備えられる全てのピエゾ素子の合計の静電容量がＣである場合、ダミーコンデンサ７９Ａの静電容量はＣ／２、７９Ｂの静電容量はＣ／４、７９Ｃの静電容量はＣ／８、そして７９Ｎの静電容量はＣ／２Ｎとなる。
【００４６】
各々のダミーコンデンサにはＯＮ／ＯＦＦのスイッチが設けられ、印刷サイクルごとにピエゾ素子ＰＺＴの負荷に応じて、使用するダミーコンデンサが決定される。スイッチはＣＰＵ６３により印刷サイクルごとにＯＮ／ＯＦＦの制御ができるものであればよく、例えばスイッチ７４及びスイッチ７５のようなＭＯＳＦＥＴが利用できる。
【００４７】
本実施形態では、インダクタ７１に常に一定の電流を流すため、印刷時において実際に液体を噴出するノズル数（動作するピエゾ素子の数）に関わらず、ピエゾ素子とダミーコンデンサの合計容量を常に一定にしておく必要がある。そして、ピエゾ素子には、その印刷サイクルにおいて使用されるノズル数分の電流を流し、余剰分の電流はダミーコンデンサに流すことになる。つまり、その印刷で使用するノズル（動作するピエゾ素子）数量分の静電容量がＸであるとき、ダミーコンデンサの合計の静電容量が（Ｃ−Ｘ）となるよう、必要な容量分に相当するダミーコンデンサをＯＮにすることで、回路全体の静電容量が常にＣになるよう調整される。
【００４８】
ダミーコンデンサ群のＯＮ／ＯＦＦ制御の例として、全てのピエゾ素子の合計の静電容量がノズル６４個分に相当する場合について説明する。  
例えば、ある印刷サイクルで、６４個のノズルを使用する場合（Ｃａｓｅ１）には、全てのダミーコンデンサがＯＦＦになり、インダクタ電流ＩＬは全てピエゾ素子に流れることになる。これにより、６４個のノズルからインクを噴出できる。
【００４９】
次に、ある印刷サイクルで使用ノズル数（ピエゾ素子数）が１６である場合（Ｃａｓｅ２）、ノズル１６個分を駆動するためのピエゾ素子の静電容量はＣａｓｅ１の場合の１／４となる。このとき、ダミーコンデンサ群のうち、Ｃ／２とＣ／４をＯＮにすると、回路全体の静電容量は（Ｃ／４＋Ｃ／２＋Ｃ／４）＝Ｃとなる。結果として、Ｃａｓｅ１の場合と同じ大きさの電流ＩＬを流しながら、ピエゾ素子ＰＺＴにはＩＬの１／４の大きさの電流のみを流すことが可能になり、ノズル１６個分の印刷に対応することができる。
【００５０】
同様に、使用ノズル数が１２個である場合（Ｃａｓｅ３）、ノズル１２個分を駆動するためのピエゾ素子ＰＺＴの静電容量はＣａｓｅ１の場合の３／１６であることから、ダミーコンデンサ群のうち、Ｃ／２とＣ／４と１／１６をＯＮにする。このとき、回路全体の静電容量は（３Ｃ／１６＋Ｃ／２＋Ｃ／４＋Ｃ／１６）＝Ｃとなり、Ｃａｓｅ１の場合と同じ大きさの電流ＩＬを流しながら、ピエゾ素子ＰＺＴにはＩＬの３／１６の大きさの電流を流すことが可能になる。
【００５１】
このような方法により、印刷サイクルごとに負荷容量が変化しても、一定のインダクタ電流ＩＬを用いて常にピエゾ素子充電時の電圧傾きを一定の値に保つことができる。
【００５２】
＜回路動作について＞
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。
【００５３】
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の波形の例である。ＶＣの波形は駆動波形ＣＯＭに相当し、破線で区切られた５つのＳｔｅｐから構成される。図６Ａは、動作説明のためにＳｔｅｐ１（充電前）からＳｔｅｐ５（待機）までを順番に並べた最も基本的な波形の例である。実際には、波形ＶＣを構成する各Ｓｔｅｐの順番、回数、及び波形（パルス波形）の形状を変化させて組み合わせることで、様々な駆動波形を形成し、該駆動波形によりピエゾ素子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（例えば、図９参照）。各Ｓｔｅｐの詳細は後で説明する。  
また、ＶＣの波形は、本実施形態において大きな効果が表れるよう、ＶＣの勾配（立ち上がり及び立ち下がり時の傾きの絶対値）を一定としている。
【００５４】
図６Ｂは、印刷動作１サイクルにおいて、ピエゾ素子ＰＺＴを流れる電流ＩＣ及びインダクタ７１を流れる電流ＩＬの波形の例である。本実施形態では、インダクタ電流ＩＬが一定値となっている点に特徴がある。  
本実施形態では、エネルギーを蓄えたインダクタ７１からインダクタ電流ＩＬとしてピエゾ素子ＰＺＴに電流ＩＣを供給している。そして、ＩＣに対してＩＬの過不足分が生じた場合には、アナログ回路８０の充電用トランジスタ８２１及び放電用トランジスタ８２２を介して、その過不足分の電流を補償する必要がある。しかし、図６Ｂに示されるように、ＩＬ＝ＩＣとなるような電流を流し続けることができれば、アナログ回路８０の充放電用トランジスタから過不足分の電流を補償する必要はなくなる。つまり、トランジスタにおいて全くエネルギーを消費することなく駆動波形ＶＣ（図６Ａ）を生成することが可能となり、装置全体として消費エネルギーを大幅に低減することができる。
【００５５】
図７に、本実施形態において、図６Ａで示した電圧波形ＶＣを生成するための動作フローを示す。印刷動作１サイクルは、まず、印刷開始前にインダクタ電流ＩＬが狙いの電流値の範囲（ＩＬmin＜ＩＬ＜ＩＬmax）に入るようにエネルギーを蓄え（Ｓｔｅｐ０）、印刷開始直後の負荷容量計算により使用するダミーコンデンサを決定する（Ｓｔｅｐ１−ａ）。次に、インダクタ電流ＩＬの値によってＳｔｅｐ１−ｂ（ＩＬ＜ＩＬminの時）、またはＳｔｅｐ１−ｃ（ＩＬmin＜ＩＬの時）に移行し、その後、ピエゾ素子ＰＺＴに電流が印加される（Ｓｔｅｐ２−ａ、ｂ）。電圧保持（Ｓｔｅｐ−３）の後、ピエゾ素子からの放電が行われ（Ｓｔｅｐ−４）、次の印刷サイクルへの待機状態となる（Ｓｔｅｐ−５）。そして、このサイクルを繰り返すことで画像を印刷する。
【００５６】
各Ｓｔｅｐでは、スイッチ７４、スイッチ７５、充電用トランジスタ８２１、及び放電用トランジスタ８２２のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、次のＳｔｅｐに移行する。表１は、各ＳｔｅｐにおいてＯＮとなるスイッチ及びトランジスタを○印で表したものである。ただし、トランジスタ８２１、８２２はＣＰＵ６３の指令に基づく電圧波形ＶＣを実現するために適切なオン抵抗でＯＮ／ＯＦＦ制御されるため、たとえ表１が空欄であってもＯＮになったり、逆に表１が○印であってもＯＦＦになる場合がある。以下、各フローについて説明する。
【００５７】
2011046030.tif 000003
【００５８】
Ｓｔｅｐ０は、ピエゾ充電前の回路動作であり、印刷開始に先立ち、まず、インダクタ７１に電流を流すことで、インダクタにエネルギーを蓄える。Ｓｔｅｐ０における回路の状態及び電流の流れの様子を図８Ａに示す。  
電流ＩＬは主電源Ｖｄｄからスイッチ７４を介してインダクタ７１の入力側へ、そして、インダクタ７１の出力側からスイッチ７５を介して放電用トランジスタ８２２へと流れる。電流がインダクタ７１を流れることにより、インダクタ７１には電磁エネルギーが蓄えられる。なお、スイッチ７４及びスイッチ７５のＯＮ／ＯＦＦは、プリドライバ６６を介してＣＰＵ６３の指令に基づいて行われる。
【００５９】
Ｓｔｅｐ１−ａは、負荷容量計算である。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。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。  
算出された負荷容量から、ダミーコンデンサ各個についてのＯＮ／ＯＦＦが決定される。前述のように、回路全体として負荷容量を一定にすることで、一定のインダクタ電流ＩＬを用いて、常にピエゾ素子充電時の電圧の傾きを一定にすることができる。
【００６０】
Ｓｔｅｐ１−ａにおける回路の状態及び電流の流れの様子を図８Ｂに示す。Ｓｔｅｐ１−ａでは、スイッチ７５のみがＯＮとなる。ＩＬはインダクタ７１の出力側から、スイッチ７５、ダイオード７６、電流検出装置７８を経てインダクタ７１の入力側へと流れる。ＣＰＵ６３が負荷容量を計算している間、インダクタに新たな電流を流す必要はないため、電流ＩＬは図８Ｂに示されるようなルートを流れることで、インダクタのエネルギーを保持する。以後、このルートを保持ルートとも呼ぶ。実際にはスイッチ７５や、電流検出装置７８内の抵抗により、ＩＬは徐々に減衰していくが、次のＳｔｅｐで調整されるため、印刷サイクルを通してＩＬの値は一定に保たれる。
【００６１】
Ｓｔｅｐ１−ｂ及びＳｔｅｐ１−ｃは、ピエゾ充電前の回路動作であり、インダクタ電流ＩＬの値に応じていずれかの状態に移行し、ピエゾ素子ＰＺＴへの充電を待つ。具体的には、Ｓｔｅｐ１−ａの負荷容量計算が終了した段階で、電流検出装置７８により、インダクタ電流ＩＬの大きさを計測し、ＩＬ＜ＩＬminであればＳｔｅｐ１−ｂへ、ＩＬmin＜ＩＬであればＳｔｅｐ１−ｃへと移行する。  
Ｓｔｅｐ１−ｂにおける回路の状態及び電流の流れの様子を図８Ｃに示す。Ｓｔｅｐ１−ｂでは、ＩＬの値が所定の大きさに足りていないため（ＩＬ＜ＩＬmin）、インダクタ７１に電流を流し、エネルギーを蓄える。電流は、Ｓｔｅｐ０の場合と同様に、主電源Ｖｄｄからスイッチ７４、インダクタ７１、スイッチ７５、そして放電用トランジスタ８２２へと流れる。  
Ｓｔｅｐ１−ｃにおける回路の状態及び電流の流れの様子を図８Ｄに示す。Ｓｔｅｐ１−ｃでは、ＩＬの値が所定の大きさを超えているため（ＩＬmin＜ＩＬ）、上述の保持ルートに電流を流すことでインダクタ電流ＩＬを保持する。
【００６２】
Ｓｔｅｐ２は、ピエゾ充電時の回路動作であり、インダクタ電流値がＩＬ＜ＩＬmaxの場合はＳｔｅｐ２−ａに移行し、エネルギーを蓄えたインダクタ７１を電流源として、ピエゾ素子ＰＺＴ（及びダミーコンデンサ）に充電を行う。  
Ｓｔｅｐ２−ａにおける回路の状態及び電流の流れの様子を図８Ｅに示す。Ｓｔｅｐ２−ａでは、Ｓｔｅｐ０においてインダクタ７１から放電用トランジスタ８２２に流れていた電流（図８Ａ）が、ピエゾ素子ＰＺＴ（及びダミーコンデンサ）へと流れるようになり（図８ＥのＩ）、インダクタ７１に蓄えられたエネルギーがピエゾ素子ＰＺＴに充電される。この間、インダクタ電流ＩＬは常に一定に保たれている。
【００６３】
一方、駆動波形となるＶＣを生成するために、ＩＬだけでは電流が不足する場合には、該不足分の電流を主電源Ｖｄｄから、充電用トランジスタ８２１を介して直接ピエゾ素子ＰＺＴに充電する（図８ＥのII）。ここで、ＩＬだけでは電流が不足する場合とは、後述する図１１Ａのように、電圧値ＶＣの勾配が異なる波形を生成する場合である。このような場合、電流値ＩＬが一定では、一定の勾配の電圧波形（例えば図６ＡのＶＣのような波形）しか生成できないため、別途、電流を補う必要がある。不足分電流を補うために充電用トランジスタ８２１を流れる電流は発熱の原因となるが、回路全体として見れば、エネルギー消費率を低減することが可能になる。エネルギー消費シミュレーションの詳細については後述する。
【００６４】
次に、Ｓｔｅｐ２−ｂにおける回路の状態及び電流の流れの様子を図８Ｆに示す。Ｓｔｅｐ２においてインダクタ電流値がＩＬmax＜ＩＬの場合はＳｔｅｐ２−ｂに移行し、充電用トランジスタ８２１を通してピエゾ素子ＰＺＴとダミーコンデンサを充電する（図８ＦのII）。この時インダクタ電流ＩＬは、保持ルートにて保持されながらスイッチ７５等の抵抗により減衰させることで調整される（図８ＦのＩ）。
【００６５】
Ｓｔｅｐ３は、ピエゾ電圧保持時の回路動作であり、ピエゾ素子ＰＺＴに充電された電荷を保持するために、主電源Ｖｄｄ及びインダクタ７１からピエゾ素子ＰＺＴに電流が流れないようにする。Ｓｔｅｐ３における回路の状態及び電流の流れの様子を図８Ｇに示す。電流は、Ｓｔｅｐ２−ｂと同様の保持ルートを流れる。
【００６６】
Ｓｔｅｐ４は、ピエゾ放電時の回路動作であり、ピエゾ素子ＰＺＴに充電されていた電荷をインダクタ７１に向けて放電する。Ｓｔｅｐ４における回路の状態及び電流の流れの様子を図８Ｈに示す。  
インダクタ電流ＩＬは一定方向（入力側から出力側）に流れ続けるため、ピエゾ素子ＰＺＴから放電された電流は、ダイオード７６を介してインダクタ７１の入力側へと流れ、インダクタ７１の出力側からダイオード７７を介して主電源Ｖｄｄへと回生される（図８ＨのＩ）。  
一方、Ｓｔｅｐ２−ａと同様の理由により、駆動波形ＶＣを生成するために、一定の電流値ＩＬよりも大きな電流を余計に放電しなくてはならない場合がある。その場合には、該余剰分の電流を、ＯＮとなった放電用トランジスタ８２２を介して、ピエゾ素子ＰＺＴからグランドに放電する（図８ＨのII）。その結果、放電用トランジスタ８２２を通る分の電流は発熱の原因となるが、消費される電流はＩＣとＩＬとの差分だけであるため、アナログ回路８０のみにより駆動波形ＣＯＭを生成する場合よりも大幅なエネルギー削減が可能となる。
【００６７】
Ｓｔｅｐ５は、印刷待機時の回路動作であり、インダクタ７１に残ったエネルギーを保持し、次のサイクルに移行するための待機状態である。Ｓｔｅｐ５における回路の状態及び電流の流れの様子を図８Ｉに示す。インダクタ電流ＩＬは、上述の保持ルートを流れる。
【００６８】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態の効果について説明するため、比較例として、アナログ回路８０のみ（図４）で印刷を行う場合のエネルギー消費シミュレーションの例を用いて説明する。
【００６９】
まず、最も基本的な例として、アナログ回路８０のみにより印刷を行った場合の、印刷動作１サイクルにおけるピエゾ電圧ＶＣ、ピエゾ電流ＩＣ及び累積消費エネルギーＥＰ等の時間変化の様子を図９に示す（この条件をＳ−Ｏ１とする）。なお、ＶＣの波形は実際のピエゾ駆動に合わせるため、図６Ａで例示したものよりも複雑な形状をしている。  
アナログ回路８０のみで駆動波形ＣＯＭを生成する場合、エネルギー消費の主な要因として考えられるものは、充電時に充電用トランジスタ８２１を流れる電流ＩＴによるエネルギーＥＴと、放電時に放電用トランジスタ８２２を流れる電流ＩＢによるエネルギーＥＢである。ここで、図９に示されるように、放電時において、ピエゾ素子ＰＺＴに充電されていたエネルギーＥＣは放電時にトランジスタ８２２に電流ＩＢとして流れることにより、トランジスタ８２２のエネルギー損失ＥＢとなる。結果として、アナログ回路８０のみにより印刷を行った場合、１サイクルにおける累積消費エネルギーＥＰは３８２μＪとなる。
【００７０】
次に、比較例１として、Ｓ−Ｏ１の条件（図９）で５００μｓの期間（１３サイクル相当分の周期）印刷動作を行った場合のピエゾ電圧ＶＣ、ピエゾ電流ＩＣ及び累積消費エネルギーＥＰ等の時間変化の様子を図１０Ａに示す（この条件をＳ−Ｏ３とする）。印刷サイクルの回数を増やしたのは、本実施形態ではサイクルごとにインダクタ電流ＩＬが微妙に変化するため、１サイクルだけのエネルギー消費量よりも、複数サイクル分のエネルギー消費量を比較したほうが、精度が高くなるからである。  
Ｓ−Ｏ３は、Ｓ−Ｏ１を単純に１３回分繰り返していることから、累積消費エネルギーＥＰもＳ−Ｏ１の場合（３８２μＪ）の約１３倍である４９６５μＪとなる。
【００７１】
図１０Ｂに、比較例２として、ピエゾ素子ＰＺＴの充放電時における電圧ＶＣの勾配（時間変化に対する電圧Ｖの傾き）を一定にした場合の累積消費エネルギーＥＰの時間変化の様子を示す（この条件をＳ−Ｏ４とする）。その他の条件はＳ−Ｏ３の場合と同様である。  
比較例２では、エネルギー消費の主な原因となる充電用トランジスタ８２１でのエネルギー消費ＥＴが比較例１の場合と同じであるため、累積消費エネルギーＥＰも比較例１の場合とほぼ等しい５０４１μＪとなる。Ｓ−Ｏ３とＳ−Ｏ４でわずかにエネルギー消費量が異なるのは、Ｓ−Ｏ４ではＶＣの勾配を変更したことにより印刷サイクルの周期が若干変化し、５００μｓ内で実行されるサイクル数が異なったためである。
【００７２】
続いて、本実施形態において、アナログ回路８０とデジタル回路７０を組み合わせて印刷を行った場合のエネルギー消費について説明する。
【００７３】
図１１Ａに、本実施形態の回路で、ピエゾ素子ＰＺＴに比較例１の条件（Ｓ−Ｏ３）と同じ電圧ＶＣを印加したときのＶＣ、ピエゾ電流ＩＣ及び累積消費エネルギーＥＰ等の時間変化の様子を示す（Ｓ−Ｍ３）。同様に、図１１Ｂに、本実施形態の回路で、ピエゾ素子ＰＺＴに比較例２の条件（Ｓ−Ｏ４）と同じ電圧ＶＣを印加したときのピエゾ電流ＩＣ及び累積消費エネルギーＥＰ等の時間変化の様子を示す（Ｓ−Ｍ４）。
【００７４】
2011046030.tif 000004
【００７５】
表２は、両者を数値的に比較した結果である。  
Ｓ−Ｍ３では、１３サイクルあたりの累積消費エネルギーが３４９９μＪとなり、Ｓ−Ｏ３の場合の７０％となっている。デジタル回路７０とアナログ回路８０を組み合わせて印刷を行うことで、アナログ回路８０のみを用いて印刷を行う場合よりもエネルギー消費率が低減されることが分かる。
【００７６】
本実施形態においては、インダクタ電流ＩＬが一定である。ここで、図６Ａに示されるように、電圧ＶＣの勾配（時間変化の割合）が一定であれば、電流ＩＣの大きさも一定となるため、一定のインダクタ電流ＩＬのみで駆動波形ＶＣを生成できるはずである。この場合、前述の通り、充放電用トランジスタを流れる電流はゼロになるため、トランジスタにおける消費エネルギーＥＴ及びＥＢもゼロになる。  
しかし、Ｓ−Ｏ３のようにＶＣの勾配が一定ではない場合、一定の電流ＩＬだけでＶＣを生成することはできない。例えば、図１１Ａにおいて、電圧ＶＣが段階的にピエゾ素子に印加される場合、波形ＶＣ中のｂ及びｃの部分の傾きはａの部分の傾きよりも大きいため、その分ＩＬよりも大きな電流が必要となる。過不足分の電流は充放電用トランジスタを通してＩＴ及びＩＢとして補償されることになり、トランジスタにおける消費エネルギーＥＴ及びＥＢが増加する。Ｓ−Ｍ３では、この補償分の電流によるエネルギーＥＴ及びＥＢが累積消費エネルギーＥＰの大部分を占めることになる。  
したがって、本実施形態では、一定のインダクタ電流ＩＬと、トランジスタを介して補償される電流ＩＴ及びＩＢとの差が大きいほど消費エネルギーＥＰが大きくなり、差が小さいほどＥＰも小さくなる。つまり、ＶＣの勾配が異なるほど消費エネルギーＥＰは大きくなり、ＶＣの勾配が一定に近いほど消費エネルギーＥＰが小さくなる。
【００７７】
これに対して、Ｓ−Ｍ４では、１３サイクルあたりの累積消費エネルギーが９７２μＪとなり、Ｓ−Ｏ４の場合の１９％（約１／５）まで消費エネルギーを低減することができる。Ｓ−Ｍ４は、充放電時におけるピエゾ電圧ＶＣの傾きを一定にした場合であるが、前述のように、電圧ＶＣの傾きが一定ということは電流ＩＣが一定ということなので、理想的にはインダクタ電流ＩＬのみでＶＣを生成することが可能となる。つまり、トランジスタを介して電流ＩＴ及びＩＢを補償する必要がない。実際には、図１１Ｂに示されるように、わずかながらトランジスタを介して電流が流れ、また、回路内のスイッチ抵抗の影響によるエネルギー消費等もあるが、全体としてのエネルギー消費量はアナログ回路８０のみにより印刷を行う場合と比較して非常に小さいものである。このように、本実施形態では、駆動波形ＶＣの傾きが一定の時に、最大のエネルギー削減効果を示す。
【００７８】
また、本実施形態においては、インダクタ電流ＩＬが一定であるため、ｄＩ／ｄｔ＝０となり、インダクタ７１の自己インダクタンスＬの値に関わらずインダクタ７１には誘導起電力が発生しない。したがって、第２実施形態の場合よりも、Ｌの値を大きくとることができる。Ｌが大きければそれだけインダクタが蓄えられるエネルギーも大きくなることから、回路全体の負荷容量（ピエゾ素子ＰＺＴとダミーコンデンサ群との合計容量）が大きな場合でも対応が可能になる。
【００７９】
＜まとめ＞
本実施形態では、ピエゾ素子ＰＺＴに充放電を行い、動作させることで液体を噴出させる。ピエゾ素子への充電の際には、インダクタ７１に電流を流すことで電磁エネルギーを蓄えておき、該エネルギーを利用して、インダクタからピエゾ素子への充電を行う。
【００８０】
また、複数のダミーコンデンサがピエゾ素子と並列に設けられている。各々のダミーコンデンサはスイッチによりＯＮ／ＯＦＦが切り替えられ、ある印刷サイクルにおいて、実際に動作するピエゾ素子の静電容量と、ＯＮとなるダミーコンデンサの静電容量の合計が常に一定の値になるよう制御される。
【００８１】
静電容量が常に一定値であるため、インダクタ電流ＩＬも常に一定となる。インダクタ電流ＩＬを一定に保つことで、ピエゾ電流ＩＣとの差分を充電用トランジスタ８２１及び放電用トランジスタ８２２を介して補償する量を減らすことができ、トランジスタにおけるエネルギー消費を大幅に低減することができる。
【００８２】
さらに、ピエゾ駆動波形ＶＣの勾配が一定の場合には、一定の電流値ＩＬのみにより駆動波形を生成可能となる。この場合、トランジスタからの電流補償分は理想的にはゼロとなるため、さらにエネルギー消費を低減することができる。
【００８３】
また、本実施形態では、インダクタの自己インダクタンスＬを大きくとることができるため、多数のピエゾ素子を駆動する等、印刷負荷が大きい場合の印刷にも対応可能である。したがって、本実施形態を用いた液体噴出装置は、ノズル数の多いＬＦＰ（Ｌａｒｇｅ  Ｆｏｒｍａｔ  Ｐｒｉｎｔｅｒ）や、省エネをコンセプトとした大型プリンター等に応用できる。
【００８４】
＝＝＝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。
【００８５】
＜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。
【００８６】
＜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。
【００８７】
＜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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
＜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】
【００９０】
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  キャリッジモーター、
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、７４  ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）、
７５  ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型）、７６  ダイオード、７７  ダイオード、
７８  インダクタ電流検出装置、７９  ダミーコンデンサ群、
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、
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７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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