(57)【要約】【課題】回路を大型化することなく容量性負荷を生後の高い電圧波形で駆動可能とする。【解決手段】複数の電荷蓄積素子を第１の電源で充電した後、電荷蓄積素子間の接続状態を変化させて、１つの電荷蓄積素子、または直列に接続した複数の電荷蓄積素子を電気負荷に接続する。また、第１の電源とは異なる電圧を発生する第２の電源を、単独で、あるいは電荷蓄積素子と直列に接続した状態で電気負荷に接続する。こうすれば、電荷蓄積素子を電気負荷に接続している状態で、その電荷蓄積素子に直列に、第２の電源を接続したり、接続を解除したりすることで、電気負荷に印加する電圧を異ならせることができる。その結果、電荷蓄積素子の個数を増やさずに、印加する電圧の増減を細かくすることができるので、回路を大型化することなく、精度の高い電圧波形を印加することが可能となる。【選択図】図３
2011025541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量成分を有する電気負荷を駆動する容量性負荷駆動回路であって、
第１の電圧を発生する第１の電源と、
前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を発生する第２の電源と、
前記第１の電源によって充電される複数の電荷蓄積素子と、
前記複数の電荷蓄積素子間の接続状態を変化させることにより、１つの該電荷蓄積素子
、または直列に接続した複数の該電荷蓄積素子を、前記電気負荷に接続する第１の接続手
段と、
前記第２の電源を、単独で、または前記電荷蓄積素子と直列に接続した状態で、前記電
気負荷に接続する第２の接続手段と
を備える容量性負荷駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の容量性負荷駆動回路であって、
前記第２の電源によって充電される電荷蓄積素子である補助電荷蓄積素子を備え、
前記第２の電源と前記補助電荷蓄積素子との間には、該第２の電源から該補助電荷蓄積
素子に向かって流れる電流を制限する電流制限手段が設けられている容量性負荷駆動回路
。
【請求項３】
前記電流制限手段は、抵抗、スイッチ、またはダイオードの少なくとも何れかによって
構成された請求項２に記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項４】
請求項１に記載の容量性負荷駆動回路であって、
前記電気負荷は、容量成分の大きさが変化する負荷であり、
前記第１の電源または前記第２の電源の少なくとも一方は、前記電気負荷の容量成分の
大きさに応じて、発生する電圧が変化する電源である容量性負荷駆動回路。
【請求項５】
前記複数の電荷蓄積素子の中で、蓄えた電圧が前記第１の電圧よりも高い所定電圧に達
する電荷蓄積素子については、該電荷蓄積素子から電荷を放出する電荷放出手段を備える
請求項１に記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項６】
請求項５に記載の容量性負荷駆動回路であって、
前記電気負荷は、容量成分の大きさが変化する負荷であり、
前記電荷放出手段は、前記電気負荷の容量成分の大きさに応じた時間で、前記電荷蓄積
素子から電荷を放出する手段である容量性負荷駆動回路。
【請求項７】
容量成分を有する電気負荷を駆動する容量性負荷駆動回路であって、
第１の電圧を発生する第１の電源と、
前記第１の電圧よりも大きな第２の電圧を発生する第２の電源と、
前記第１の電源によって充電される電荷蓄積素子と、
前記電荷蓄積素子を、前記電気負荷に接続する第１の接続手段と、
前記第２の電源を、単独で、または前記電荷蓄積素子と直列に接続した状態で、前記電
気負荷に接続する第２の接続手段と
を備える容量性負荷駆動回路。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７の何れか一項に記載の容量性負荷駆動回路と、
前記容量性負荷駆動回路に前記電気負荷として接続されて駆動されることにより、液体
を噴射する噴射ノズルと
を備える液体噴射装置。
【請求項９】
請求項８に記載の液体噴射装置を備える印刷装置。
【請求項１０】
容量成分を有する電気負荷を駆動する容量性負荷駆動回路であって、
第１の電圧を発生する第１の電源と、
前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を発生する第２の電源と、
前記第１の電源によって充電される複数の電荷蓄積素子Ｃｋ（ｋは１〜Ｎの自然数）と
、
前記第１の電源と前記電荷蓄積素子Ｃｋとの中に設けられて、該電荷蓄積素子Ｃｋから
該第１の電源への電荷の逆流を防止する複数の逆流防止素子Ｄｋと、
複数のスイッチが直列に接続されるとともに、前記電荷蓄積素子Ｃｋに対して並列に接
続された複数のスイッチ列Ｓｋと、
前記第２の電源によって充電される電荷蓄積素子Ｃｏと、
複数のスイッチが直列に接続されるとともに、前記電荷蓄積素子Ｃｏに対して並列に接
続されたスイッチ列Ｓｏと、
前記第２の電源と前記電荷蓄積素子Ｃｏとの間に設けられて、該第２の電源から該電荷
蓄積素子Ｃｏに向かって流れる電流を制限する電流制限素子と
を備え、
前記電荷蓄積素子Ｃ１の前記逆流防止素子Ｄ１に接続されていない側の端子は、前記ス
イッチ列Ｓｏを構成する複数のスイッチの間に接続されており、
前記電荷蓄積素子Ｃｉ（ｉ＝２〜Ｎ）の前記逆流防止素子Ｄｉに接続されていない側の
端子は、前記スイッチ列Ｓｊ（ｊ＝ｉ−１）を構成する複数のスイッチの間に接続されて
おり、
前記電気負荷は、前記スイッチ列ＳＮを構成する複数のスイッチの間に接続されている
容量性負荷駆動回路。
【請求項１１】
請求項１０に記載の容量性負荷駆動回路であって、
前記電気負荷は、容量成分の大きさが変化する負荷であり、
前記第１の電源または前記第２の電源の少なくとも一方は、前記電気負荷の容量成分の
大きさに応じて、発生する電圧が変化する電源である容量性負荷駆動回路。
【請求項１２】
蓄えた電圧が前記第１の電圧よりも高い所定電圧に達する前記電荷蓄積素子Ｃｋについ
ては、該電荷蓄積素子Ｃｋから電荷を放出する電荷放出手段を備える請求項１０に記載の
容量性負荷駆動回路。
【請求項１３】
請求項１２に記載の容量性負荷駆動回路であって、
前記電気負荷は、容量成分の大きさが変化する負荷であり、
前記電荷放出手段は、前記電気負荷の容量成分の大きさに応じた時間で、前記電荷蓄積
素子Ｃｋから電荷を放出する手段である容量性負荷駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量成分を有する電気負荷を駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
並列に接続された複数のコンデンサーを、電源を用いて充電しておき、必要に応じて、
これらコンデンサーの接続を、並列に接続された状態から直列に接続された状態に切り換
えることによって、電源の電圧よりも高い電圧を発生させて電気負荷を駆動する技術が提
案されている（特許文献１）。この提案の技術を用いれば、直列に接続するコンデンサー
の個数に応じて、電源が発生する電圧の何倍にも達する高い電圧を発生させて電気負荷に
印加することができる。
【０００３】
もちろん、このようにして生成された電圧波形は、直列に接続するコンデンサーの個数
を増減させる度に電圧が階段状に変化する波形となるが、コンデンサーの発生する電圧を
低くするとともに、その分だけコンデンサーの全体個数を増やしてやれば、電圧の変化が
小さい、より精度の高い電圧波形を生成することも可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３０４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、提案されている技術では、精度の高い電圧波形を生成しようとすると、電圧波
形を生成するための回路が大型化するという問題がある。すなわち、精度の高い電圧波形
を生成するためには、コンデンサーの発生する電圧を小さくして、より多くのコンデンサ
ーを用いて電圧波形を生成する必要が生じるが、コンデンサーは比較的大きな部品である
ため、コンデンサーの個数を増やすと回路が大きくなってしまう。更に、コンデンサーに
は、電源に接続してコンデンサーを充電するためのスイッチや、コンデンサーを直列に接
続するためのスイッチが必要なことから、コンデンサーを増やすと、これらスイッチ類も
増加するため、更に回路が大きくなってしまう。また、スイッチ類が増加すると、回路の
電気抵抗が大きくなるので、その分だけ電力損失が増加したり、あるいは回路の応答性が
低下するので、速い電圧の変化に追従することができなくなって、却って精度の高い電圧
波形を出力することが困難になったりする場合も生じ得る。
【０００６】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題に対応してなされたものであり、回路の
大型化を招くことなく、精度の高い電圧波形を出力して容量性負荷を駆動することが可能
な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の容量性負荷駆動回路は次の
構成を採用した。すなわち、
容量成分を有する電気負荷を駆動する容量性負荷駆動回路であって、
第１の電圧を発生する第１の電源と、
前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を発生する第２の電源と、
前記第１の電源によって充電される複数の電荷蓄積素子と、
前記複数の電荷蓄積素子間の接続状態を変化させることにより、１つの該電荷蓄積素子
、または直列に接続した複数の該電荷蓄積素子を、前記電気負荷に接続する第１の接続手
段と、
前記第２の電源を、単独で、または前記電荷蓄積素子と直列に接続した状態で、前記電
気負荷に接続する第２の接続手段と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
このような本発明の容量性負荷駆動回路においては、第１の電源によって電荷蓄積素子
に充電した後、これら電荷蓄積素子間の接続状態を変化させて、少なくとも１つの電荷蓄
積素子、または直列に接続した複数の電荷蓄積素子を、電気負荷に接続する。また、第１
の電源とは異なる第２の電圧を発生する第２の電源も設けられており、この第２の電源は
、単独で、あるいは電荷蓄積素子と直列に接続した状態で、電気負荷に接続することが可
能となっている。
【０００９】
電荷蓄積素子は、第１の電圧を発生する第１の電源によって充電されているから、１つ
の電荷蓄積素子を電気負荷に接続すれば、第１の電圧を電気負荷に印加することができる
。また、複数の電荷蓄積素子を直列に接続して電気負荷に接続すれば、電荷蓄積素子の個
数に応じた電圧を、電気負荷に印加することができる。更に、電荷蓄積素子を電気負荷に
接続した状態で、その電荷蓄積素子に第２の電源を直列に接続すれば、電気負荷には、電
荷蓄積素子による電圧と、第２の電源による電圧とを合計した電圧を印加することができ
る。もちろん、複数の電荷蓄積素子が直列に接続されている場合には、それら複数の電荷
蓄積素子による電圧を合計した電圧と、第２の電源による電圧とを合計した電圧を、電気
負荷に印加することができる。すなわち、１つまたは複数の電荷蓄積素子を電気負荷に接
続している状態で、その電荷蓄積素子に直列に第２の電源を接続したり、接続を解除した
りすることで、電気負荷に印加する電圧を異ならせることができる。このように本発明の
容量性負荷駆動回路では、電荷蓄積素子の個数を増やさなくても、電気負荷に印加する電
圧の増減を細かくすることができる。その結果、回路を大型化させることなく、精度の高
い電圧波形を印加することが可能となる。
【００１０】
尚、第２の電源が発生する第２の電圧は、第１の電源が発生する第１の電圧よりも高い
電圧とすることができる。こうすれば、第２の電圧を第１の電圧よりも低い電圧とした場
合よりも、電気負荷に印加可能な電圧範囲を広げることが可能となるので好ましい。特に
、全ての電荷蓄積素子を直列に接続したときに発生する電圧（すなわち、第１の電圧に、
電荷蓄積素子の個数を乗算して得られる電圧）よりも、第２の電圧を高い電圧としておけ
ば、印加可能な電圧範囲をより大きく広げることが可能になるとともに、第２の電源を接
続して印加する電圧範囲と、第２の電源を接続せずに印加する電圧範囲とを、分離してお
くことができる。このため、電気負荷に印加する電圧を変化させる際に、電荷蓄積素子あ
るいは第２の電源の接続状態を切り換える操作を、単純な操作としておくことが可能とな
るので好ましい。
【００１１】
また、上述した本発明の容量性負荷駆動回路においては、第２の電源によって充電され
る電荷蓄積素子である補助電荷蓄積素子を備え、第２の電源と補助電荷蓄積素子との間に
、第２の電源から補助電荷蓄積素子に向かって流れる電流を制限する電流制限手段を設け
ることとしてもよい。
【００１２】
このようにしておけば、電気負荷から電荷が放出された際には、電荷蓄積素子に加えて
補助電荷蓄積素子でも電荷を回収しておき、次の印加電圧を上昇させる際には、補助電荷
蓄積素子で回収した電荷を用いて印加電圧を上昇させることができるので、より効率よく
電気負荷を駆動することができる。また、補助電荷蓄積素子は電流制限手段を介して第２
の電源に接続されているので、補助電荷蓄積素子から電気負荷に対して電荷を供給したと
きに、第２の電源から電荷が補充されることを制限することができる。従って、電気負荷
から電荷が放出されたときに、既に第２の電源から補助電荷蓄積素子に電荷が補充されて
いたために、補助電荷蓄積素子が過剰に電荷を蓄積してしまう事態が生じることはない。
【００１３】
また、このような補助電荷蓄積素子としては、抵抗、スイッチ、ダイオードなどを用い
ることができる。たとえば、補助電荷蓄積素子として抵抗を用いれば、第２の電源から補
助電荷蓄積素子に電荷が供給される速度を抑えることができる。従って、印加電圧を上昇
させる際に、補助電荷蓄積素子から電気負荷に電荷を供給したことに起因して補助電荷蓄
積素子の電荷が減少しても、直ちに第２の電源から電荷が補充されることはない。また、
補助電荷蓄積素子としてスイッチを設けておけば、スイッチを切断状態とすることで、第
２の電源から補助電荷蓄積素子への電荷の補充を中止させることができる。従って、印加
電圧を上昇させる際に、補助電荷蓄積素子から電気負荷に電荷を供給したために、補助電
荷蓄積素子の電荷が減少しても、第２の電源からの電荷の補充を、必要に応じて中止する
ことができる。更に、補助電荷蓄積素子としてダイオードを用いれば、補助電荷蓄積素子
の電荷が減少して第２の電源との電圧差が所定電圧以上に大きくなった場合にだけ、第２
の電源から電荷が補充されるようにすることができる。以上のような理由から、印加電圧
の低下時に電気負荷から放出される電荷を補助電荷蓄積素子で回収しても、補助電荷蓄積
素子が過剰に電荷を蓄積してしまう事態を回避することが可能となる。
【００１４】
また、上述した本発明の容量性負荷駆動回路において、電気負荷の容量成分の大きさが
変化する場合には、次のようにしても良い。すなわち、第１の電源が発生する第１の電圧
、または第２の電源が発生する第２の電圧の少なくとも一方を、電気負荷の容量成分の大
きさに応じて変化させることとしてもよい。
【００１５】
電気負荷の容量成分の大きさが大きく変動すると、印加電圧を、一定電圧だけ上昇させ
るために電気負荷に供給すべき電荷量も大きく変動する。その結果、電荷の供給が間に合
わずに、目的の電圧まで印加電圧を上昇させることができない場合も生じ得る。しかし、
このような場合でも、第１の電源が発生する第１の電圧、または第２の電源が発生する第
２の電圧の少なくとも一方を高めに変更してやれば、電気負荷への電荷の供給を促進する
ことができるので、目的の電圧まで印加電圧を上昇させることが可能となる。
【００１６】
また、上述した本発明の容量性負荷駆動回路においては、複数の電荷蓄積素子の中で、
蓄えた電圧が第１の電圧よりも高い所定電圧に達する電荷蓄積素子については、その電荷
蓄積素子から電荷を放出するようにしてもよい。
【００１７】
こうすれば、電荷蓄積素子の電圧の上昇に起因して、電気負荷に印加する電圧が影響を
受けてしまうことを抑制することが可能となる。尚、電荷蓄積素子から電荷を放出するに
際しては、電荷蓄積素子の電圧をモニターしておき、電圧が所定電圧を超えた電荷蓄積素
子が発生した場合に、その電荷蓄積素子から電荷を放出することができる。あるいは、電
気負荷に印加しようとする電圧波形に基づいて、電圧値が所定電圧を超える電荷蓄積素子
を予想して、その電荷蓄積素子から電荷を放出するようにしても良い。また、電荷放出手
段は全ての電荷蓄積素子に対して設けることもできるが、印加しようとする電圧波形の関
係で電圧が上昇し易い電荷蓄積素子に対してだけ、電荷放出手段を設けることとしてもよ
い。更に、電荷を放出する先は、電気負荷以外であれば良く、グランドに対して放出して
もよいし、電荷が不足した他の電荷蓄積素子に対して放出するようにしても良い。加えて
、電荷放出手段としては、導通状態と切断状態とに切り換え可能なスイッチと、そのスイ
ッチの動作を制御する制御手段（たとえばコンピューターなど）とによって構成すること
もできるが、たとえばツェナーダイオードなどのように、端子間の電圧が一定電圧を超え
ると自動的に導通状態になる半導体素子を用いて構成することも可能である。
【００１８】
また、電気負荷の容量成分が変化する本発明の容量性負荷駆動回路においては、電気負
荷の容量成分の大きさに応じて、電荷蓄積素子から電荷を放出する時間を変化させるよう
にしてもよい。
【００１９】
電気負荷から電荷蓄積素子に回収される電荷は、電気負荷の容量成分が大きくなるほど
増加する。従って、電荷蓄積素子から電荷を放出する場合、電気負荷の容量成分が大きい
ほど、放電すべき電荷が多くなり、放電に要する時間も長くなる。このことから、電気負
荷の容量成分の大きさに応じて、電荷蓄積素子から電荷を放出する時間を変化させれば、
電荷を放出しすぎたり、あるいは電荷を十分に放出できなくなったりすることがない。そ
の結果、電荷蓄積素子の電圧を適切な電圧範囲に維持して、精度の高い電圧波形を電気負
荷に印加することが可能となる。
【００２０】
また、ピエゾ素子など、容量成分を有する駆動素子によって駆動されて、噴射ノズルか
ら液体を噴射する液体噴射装置や、インクを噴射することによって画像を印刷する印刷装
置などが知られている。これら液体噴射装置や印刷装置においては、装置の小形化や、液
体またはインクの噴射精度の向上が要請されていることから、上述した本発明の容量性負
荷駆動回路を好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施例の容量性負荷駆動回路としての噴射ヘッド駆動回路を搭載したインクジェットプリンターを例示した説明図である。
【図２】噴射ヘッド駆動回路の周辺の回路構成を示した説明図である。
【図３】本実施例の噴射ヘッド駆動回路の詳細な構成を示した説明図である。
【図４】コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に充電するためのスイッチの接続状態を示した説明図である。
【図５】スイッチの接続状態に応じてピエゾ素子に印加される電圧が切り換わる様子を例示した説明図である。
【図６】第２の電源Ｖb をピエゾ素子に接続する様子を例示した説明図である。
【図７】スイッチの接続状態を切り換えることで山型の駆動波形を生成する様子を示した説明図である。
【図８】第２の電源Ｖb を用いることなく本実施例の駆動波形生成回路２０４と同等な電圧波形を出力するための駆動波形生成回路を示した説明図である。
【図９】多くのコンデンサーを搭載した駆動波形生成回路によってピエゾ素子に印加される電圧波形を示した説明図である。
【図１０】Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ切換型のスイッチによって構成された駆動波形生成回路を例示した説明図である。
【図１１】第１の変形例の駆動波形生成回路を例示した説明図である。
【図１２】第１の変形例の駆動波形生成回路を用いて電圧波形を出力する様子を示した説明図である。
【図１３】第２の電源Ｖb にコンデンサーＣb が接続された第２の変形例の駆動波形生成回路を例示した説明図である。
【図１４】第２の電源Ｖb とコンデンサーＣb との間に電流の制限要素を挿入した回路構成を例示した説明図である。
【図１５】印加する電圧波形によってコンデンサーに過剰に電荷が蓄えられる場合を例示した説明図である。
【図１６】コンデンサーに過剰に蓄積された電荷を放電する第３の変形例を例示した説明図である。
【図１７】第４の変形例において、噴射ヘッドを駆動するために行われるヘッド駆動処理を示すフローチャートである。
【図１８】駆動するノズル数に応じて電圧補正量が設定されている様子を示した説明図である。
【図１９】駆動するノズル数に応じて放電時間が設定されている様子を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施
例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．噴射ヘッド駆動回路の周辺回路構成：
Ｂ−１．噴射ヘッド駆動回路の構成：
Ｂ−２．駆動波形の生成方法：
Ｃ．変形例：
Ｃ−１．第１の変形例：
Ｃ−２．第２の変形例：
Ｃ−３．第３の変形例：
Ｃ−４．第４の変形例：
【００２３】
Ａ．装置構成  ：
図１は、本実施例の容量性負荷駆動回路としての噴射ヘッド駆動回路を搭載したインク
ジェットプリンター１０を例示した説明図である。図示したインクジェットプリンター１
０は、主走査方向に往復動しながら印刷媒体２上にインクドットを形成するキャリッジ２
０と、キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０と、印刷媒体２の紙送りを行うための
プラテンローラ４０などから構成されている。キャリッジ２０には、インクを収容したイ
ンクカートリッジ２６や、インクカートリッジ２６が装着されるキャリッジケース２２、
キャリッジケース２２の底面側（印刷媒体２に向いた側）に搭載されてインクを噴射する
噴射ヘッド２４などが設けられており、インクカートリッジ２６内のインクを噴射ヘッド
２４に導いて、噴射ヘッド２４から印刷媒体２に向かってインクを噴射することが可能と
なっている。
【００２４】
キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０は、プーリーによって張設されたタイミン
グベルト３２や、プーリーを介してタイミングベルト３２を駆動するステップモータ３４
などから構成されている。タイミングベルト３２の一箇所はキャリッジケース２２に固定
されており、タイミングベルト３２を駆動することでキャリッジケース２２を往復動させ
ることができる。また、プラテンローラ４０は、図示しない駆動モータやギア機構ととも
に、印刷媒体２の紙送りを行う紙送り機構を構成しており、印刷媒体２を副走査方向に所
定量ずつ紙送りすることが可能となっている。
【００２５】
また、インクジェットプリンター１０には、全体の動作を制御するプリンター制御回路
５０や、噴射ヘッド２４を駆動するための噴射ヘッド駆動回路２００も搭載されている。
噴射ヘッド駆動回路２００や、駆動機構３０、紙送り機構などは、プリンター制御回路５
０の制御の下で、印刷媒体２を紙送りしながら噴射ヘッド２４を駆動してインクを噴射す
ることによって、印刷媒体２上に画像を印刷していく。
【００２６】
Ｂ．噴射ヘッド駆動回路の周辺回路構成  ：
図２は、噴射ヘッド２４を駆動する噴射ヘッド駆動回路２００の周辺の回路構成を示し
た説明図である。図示されているように、噴射ヘッド駆動回路２００の周辺には、プリン
ター制御回路５０や、後述するゲートユニット３００などが設けられており、噴射ヘッド
駆動回路２００は、ゲートユニット３００を介して噴射ヘッド２４に接続されている。こ
れらの回路構成について説明する準備として、先ず始めに、噴射ヘッド２４の内部構造に
ついて簡単に説明しておく。
【００２７】
図２の下方に示されている様に、噴射ヘッド２４の底面（印刷媒体２に向いている面）
には、インク滴を噴射する複数の噴射ノズル１００が設けられている。噴射ノズル１００
はそれぞれインク室１０２に接続されており、インク室１０２には、インクカートリッジ
２６から供給されたインクが満たされている。インク室１０２の上面にはピエゾ素子１０
４が設けられており、ピエゾ素子１０４に電圧を印加すると、ピエゾ素子が変形してイン
ク室１０２を加圧することによって、噴射ノズル１００からインク滴が噴射される。また
、ピエゾ素子１０４は、印加する電圧に応じて変形量が変わるので、ピエゾ素子１０４に
適切な電圧波形を印加して、インク室１０２の変形量やタイミングを制御してやれば、適
切な大きさのインク滴を、適切なタイミングで噴射することが可能となる。
【００２８】
ピエゾ素子１０４に印加する電圧波形（駆動波形）は、プリンター制御回路５０の制御
の下で噴射ヘッド駆動回路２００によって生成された後、ゲートユニット３００を介して
ピエゾ素子１０４に供給される。ゲートユニット３００は、複数のゲート素子３０２が並
列に接続された回路ユニットであり、ゲート素子３０２は、プリンター制御回路５０から
の制御の下で、個別に導通状態または切断状態とすることが可能である。従って、ゲート
素子３０２を、プリンター制御回路５０によって予め導通状態あるいは切断状態の何れか
に設定した後、噴射ヘッド駆動回路２００から駆動波形を出力すれば、予め導通状態に設
定されたゲート素子３０２だけを通過して、対応するピエゾ素子１０４に印加され、その
ノズルからインク滴を噴射することが可能となる。
【００２９】
また、図２に示されるように、本実施例の噴射ヘッド駆動回路２００は、制御回路２０
２や、駆動波形生成回路２０４などから構成されている。そして、プリンター制御回路５
０が噴射ヘッド駆動回路２００に対して駆動波形の出力を命令すると、その命令に応じて
制御回路２０２が駆動波形生成回路２０４の動作を制御することにより、噴射ヘッド駆動
回路２００から適切な駆動波形が出力されるようになっている。
【００３０】
ここで、周知のようにピエゾ素子はいわゆる容量成分を有する電気負荷（容量性負荷）
であり、電圧を印加すると、ピエゾ素子の内部には、印加した電圧に応じた電荷が蓄えら
れる。そして、蓄えられる電荷量は印加する電圧が高くなるほど増えていき、逆に、印加
する電圧が低くなると蓄えられる電荷量が減少して、電荷が放出される。そこで、印加電
圧が低くなる際にピエゾ素子から放出される電荷を複数のコンデンサーに蓄えておき、次
に印加電圧が高くなる際には、コンデンサーに蓄えておいた電荷をピエゾ素子に供給する
ようにしてやれば、ピエゾ素子を少ない電力で効率よく駆動することが可能である。
【００３１】
また、このようにして生成した駆動波形は、電圧が階段状に変化する波形となる。ピエ
ゾ素子から放出される電荷を、より多くのコンデンサーに分散して蓄えておけば、階段状
に変化する電圧の段差を小さくすることができるが、コンデンサーの個数が増えると、噴
射ヘッド駆動回路２００が大きくなってしまう。また、コンデンサーの個数が増えると、
コンデンサー間の接続状態を切り換えるためのスイッチの個数も増えるので、回路抵抗が
大きくなる。その結果、電力損失が発生したり、あるいは回路の応答性が低下して、速い
電圧の変化に追従することができなくなり、精度の高い電圧波形を出力することが困難に
なったりする場合も生じ得る。そこで、本実施例の噴射ヘッド駆動回路２００では、小型
な回路でありながら、電圧の段差が小さく精度の高い駆動波形を出力可能とするために、
次のような回路構成を採用している。
【００３２】
Ｂ−１．噴射ヘッド駆動回路の構成  ：
図３は、本実施例の噴射ヘッド駆動回路２００の詳細な構成を示した説明図である。図
示されているように、噴射ヘッド駆動回路２００は、制御回路２０２や、駆動波形生成回
路２０４などから構成されており、更に、駆動波形生成回路２０４は、複数のコンデンサ
ーと、コンデンサーを充電する電源部と、複数のスイッチなどから構成されている。これ
らスイッチの接続状態は、制御回路２０２によって制御されている。尚、図３に示した例
では、図が煩雑となることを回避するために、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 の３つのコンデン
サーを用いて構成されているものとしているが、より多くのコンデンサーを用いて構成し
ても良い。また、ここでは、駆動する電気負荷が、インクジェットプリンター１０の噴射
ヘッド２４に設けられたピエゾ素子１０４であるものとしているが、実際には、容量成分
を有する電気負荷（容量性負荷）でありさえすれば、ピエゾ素子１０４に限らずどのよう
な電気負荷（例えば液晶などの表示装置など）であっても構わない。
【００３３】
駆動波形生成回路２０４には、第１の電源Ｖs と第２の電源Ｖb とが設けられており、
第１の電源Ｖs には、３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 が並列に接続されている。また、コ
ンデンサーＣ1 〜Ｃ3 と第１の電源Ｖs との間には、コンデンサーから第１の電源Ｖs の
方向に電流が逆流することを防止するためのダイオードＤ1 〜Ｄ3 が挿入されている。尚
、ここでは、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 から第１の電源Ｖs への逆流を防止するために、コ
ンデンサーと第１の電源Ｖs との間にダイオードＤ1 〜Ｄ3 を挿入するものとしているが
、ダイオードＤ1 〜Ｄ3 の代わりにスイッチを挿入することで逆流を防止することとして
もよい。
【００３４】
また、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 には、互いに直列に接続されたスイッチの組が、コンデ
ンサーに対して並列に接続されている。たとえば、コンデンサーＣ1 には、２つのスイッ
チＳ1HおよびスイッチＳ1Lが直列に接続されたスイッチの組が、コンデンサーＣ1 に対し
て並列に接続されている。また、このスイッチの組は、スイッチＳ1Hの側が、コンデンサ
ーＣ1 の高電位側の端子（第１の電源Ｖs に接続されている側の端子）に接続され、スイ
ッチＳ1Lの側が、コンデンサーＣ1 の低電位側の端子（第１の電源Ｖs に接続されていな
い側の端子）に接続されている。コンデンサーＣ2 およびコンデンサーＣ3 についても同
様である。すなわち、コンデンサーＣ2 には、スイッチＳ2HおよびスイッチＳ2Lが直列に
接続されたスイッチの組が並列に接続されており、コンデンサーＣ3 には、スイッチＳ3H
およびスイッチＳ3Lが直列に接続されたスイッチの組が並列に接続されている。尚、以下
では、コンデンサーＣ1 に並列に接続されたスイッチの組（スイッチＳ1Hおよびスイッチ
Ｓ1Lの組）を「スイッチの組Ｓ1 」と称することがあるものとする。同様に、コンデンサ
ーＣ2 に並列に接続されたスイッチの組（スイッチＳ2HおよびスイッチＳ2Lの組）を「ス
イッチの組Ｓ2 」と称し、コンデンサーＣ3 に並列に接続されたスイッチの組（スイッチ
Ｓ3HおよびスイッチＳ3Lの組）を「スイッチの組Ｓ3 」と称することがあるものとする。
【００３５】
一方、第２の電源Ｖb にはコンデンサーは接続されていないが、スイッチＳbHおよびス
イッチＳbLが直列に接続されたスイッチの組が接続されている。尚、以下では、このスイ
ッチの組を、「スイッチの組Ｓb 」と称することがあるものとする。このスイッチの組Ｓ
b は、スイッチＳbHが第２の電源Ｖb の出力端子に接続され、スイッチＳbLがグランドに
接地されている。
【００３６】
また、スイッチの組Ｓb を構成するスイッチＳbHとスイッチＳbLとの間には、隣のコン
デンサーＣ3 の低電位側の端子（第１の電源Ｖs に接続されていない側の端子）が接続さ
れている。上述したように、コンデンサーＣ3 には、スイッチの組Ｓ3 が並列に接続され
ているから、コンデンサーＣ3 の低電位側の端子が、スイッチの組Ｓb を構成するスイッ
チＳbHとスイッチＳbLとの間に接続されているということは、スイッチの組Ｓ3 のスイッ
チＳ3Lの側が、スイッチの組Ｓb の２つのスイッチＳbHおよびスイッチＳbLの間に接続さ
れていることを意味している。
【００３７】
コンデンサーＣ3 と並列に接続されたスイッチの組Ｓ3 、およびコンデンサーＣ2 （従
って、コンデンサーＣ2 に並列に接続されたスイッチの組Ｓ2 ）も、上述したスイッチの
組Ｓb およびコンデンサーＣ3 （およびスイッチの組Ｓ3 ）と同様な関係にある。すなわ
ち、スイッチの組Ｓ3 を構成するスイッチＳ3HとスイッチＳ3Lとの間には、コンデンサー
Ｃ2 の低電位側の端子（従って、スイッチの組Ｓ2 のスイッチＳ2L）が接続されている。
更に、コンデンサーＣ2 と並列に接続されたスイッチの組Ｓ2 、およびコンデンサーＣ1 
（従って、コンデンサーＣ1 に並列に接続されたスイッチの組Ｓ1 ）も同様な関係にある
。すなわち、スイッチの組Ｓ2 を構成するスイッチＳ2HとスイッチＳ2Lとの間には、コン
デンサーＣ1 の低電位側の端子（従って、スイッチの組Ｓ1 のスイッチＳ1L）が接続され
ている。更に、コンデンサーＣ1 と並列に接続されたスイッチの組Ｓ1 を構成するスイッ
チＳ1HとスイッチＳ1Lとの間には、ゲートユニット３００を介してピエゾ素子１０４が接
続されている。尚、図３では、図示が煩雑となることを避けるために、ゲートユニット３
００は図示が省略されている。
【００３８】
以上のように構成された本実施例の駆動波形生成回路２０４は、制御回路２０２の制御
の下で、スイッチＳ1H〜Ｓ3H、スイッチＳ1L〜Ｓ3L、スイッチＳbH、およびスイッチＳbL
の状態が、導通状態あるいは切断状態の何れかに切り換わることによって、ピエゾ素子１
０４の駆動波形を生成することが可能となっている。以下では、スイッチの接続状態を切
り換えることによって、駆動波形を生成する方法について説明する。
【００３９】
Ｂ−２．駆動波形の生成方法  ：
本実施例の駆動波形生成回路２０４を用いて負荷を駆動するためには、コンデンサーＣ
1 〜Ｃ3 を予め充電しておく必要がある。そこで、スイッチＳ1H〜Ｓ3H、Ｓ1L〜Ｓ3L、Ｓ
bH、ＳbLの接続状態を、次のような状態に設定することで、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 を第
１の電源Ｖs に接続する。
【００４０】
図４は、第１の電源Ｖs に接続してコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に充電するためのスイッチ
の接続状態を示した説明図である。コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に充電するためには、図示さ
れているように、スイッチＳbL，スイッチＳ3L，スイッチＳ2Lを導通状態（ＯＮ）として
、他のスイッチは全て切断状態（ＯＦＦ）とする。このようなスイッチの接続状態を、コ
ンデンサーＣ3 に着目して観察すると、スイッチＳbLがＯＮになっているのでコンデンサ
ーＣ3 の低電位側の端子はグランドに接続されている。一方、コンデンサーＣ3 の高電位
側の端子は、逆流防止用のダイオードＤ3 を介して第１の電源Ｖs に接続されているので
、結局、コンデンサーＣ3 には、第１の電源Ｖs が発生する電圧（電圧Ｖs ）が充電され
ることになる。
【００４１】
また、コンデンサーＣ2 について着目すると、スイッチＳ3LがＯＮになっているので、
コンデンサーＣ2 の低電位側の端子はコンデンサーＣ3 の低電位側の端子に接続されてい
る。そして、そのコンデンサーＣ3 の低電位側の端子は上述したようにグランドに接続さ
れている。結局、コンデンサーＣ2 の低電位側の端子はグランドに接続され、コンデンサ
ーＣ2 の高電位側の端子はダイオードＤ2 を介して第１の電源Ｖs に接続されていること
になって、コンデンサーＣ2 にも電圧Ｖs が充電される。更に、コンデンサーＣ1 につい
ても同様に、スイッチＳ2LがＯＮになっているので、コンデンサーＣ1 の低電位側の端子
はグランドに接続され、高電位側の端子はダイオードＤ1 を介して第１の電源Ｖs に接続
されているので、結局、コンデンサーＣ1 には電圧Ｖs が充電されることになる。尚、理
解の便宜を図るために、図４では、導通状態にある電線を太い実線で表し、導通状態にな
い電線を細い破線で表している。また、図４では、スイッチＳ1LについてはＯＦＦになっ
ているものとして示されているが、スイッチＳ1LがＯＮの場合でもコンデンサーＣ1 〜Ｃ
3 に充電することが可能である。
【００４２】
本実施例の駆動波形生成回路２０４は、以上のようにしてコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に電
圧Ｖs を充電すると、その後はスイッチの接続状態を切り換えることで、接続状態に応じ
た電圧をピエゾ素子１０４に印加することが可能となる。
【００４３】
図５は、スイッチの接続状態に応じて、ピエゾ素子１０４に印加される電圧が切り換わ
る様子を例示した説明図である。たとえば、図５（ａ）に示した例では、コンデンサーＣ
1 に並列に接続されたスイッチの組Ｓ1 （スイッチＳ1HおよびスイッチＳ1L）については
、高電位側のスイッチＳ1HがＯＮに設定され、低電位側のスイッチＳ1LがＯＦＦに設定さ
れている。また、他のスイッチの組Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓb については、反対に、高電位側のス
イッチＳ2H，Ｓ3H，ＳbHがＯＦＦに設定され、低電位側のスイッチＳ2L，Ｓ3L，ＳbLがＯ
Ｎに設定されている。スイッチの接続状態をこのように設定すると、コンデンサーＣ1 の
みの電圧を、ピエゾ素子１０４に印加することが可能となる。尚、図５では、ピエゾ素子
１０４に電圧を印加するための電流の経路を、太い実線で表している。また、コンデンサ
ーＣ1 は電圧Ｖs で充電されているから、ピエゾ素子１０４には電圧Ｖs が印加されるこ
とになる。
【００４４】
一方、図５（ｂ）に示した例では、コンデンサーＣ1 に並列に接続されたスイッチの組
Ｓ1 、およびコンデンサーＣ2 に並列に接続されたスイッチの組Ｓ2 については、高電位
側のスイッチ（すなわち、スイッチＳ1HおよびスイッチＳ2H）がＯＮに設定され、低電位
側のスイッチ（スイッチＳ1HおよびスイッチＳ2H）がＯＦＦに設定されている。また、そ
の他のスイッチの組Ｓ3 およびスイッチの組Ｓb については、高電位側のスイッチ（スイ
ッチＳ3HおよびスイッチＳbH）がＯＦＦに設定され、低電位側のスイッチ（スイッチＳ3L
およびスイッチＳbL）がＯＮに設定されている。このようなスイッチの接続状態では、コ
ンデンサーＣ1 とコンデンサーＣ2 とが直列に接続された状態となり、それらコンデンサ
ーＣ1 およびコンデンサーＣ2 が発生する電圧の合計（電圧２Ｖs ）が、ピエゾ素子１０
４に印加される。
【００４５】
尚、コンデンサーＣ1 とコンデンサーＣ2 とが直列に接続された結果として、コンデン
サーＣ1 の高電位側の電圧は、そのコンデンサーＣ1 に充電する第１の電源Ｖs が発生す
る電圧よりも高くなってしまう。しかし、前述したように、コンデンサーＣ1 と第１の電
源Ｖs との間には逆流防止用のダイオードＤ1 が挿入されているので、コンデンサーＣ1 
から第１の電源Ｖs に向かって電流が逆流することはない。
【００４６】
また、図５（ｃ）に示した例では、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に並列に接続されたスイッ
チの組については、高電位側のスイッチ（スイッチＳ1H〜Ｓ3H）がＯＮに設定され、低電
位側のスイッチ（スイッチＳ1L〜Ｓ3L）がＯＦＦに設定されている。また、第２の電源Ｖ
b に接続されたスイッチの組Ｓb については、高電位側のスイッチＳbHがＯＦＦに設定さ
れ、低電位側のスイッチＳbLがＯＮに設定されている。このようなスイッチの接続状態で
は、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 が直列に接続された状態となり、それらコンデンサーＣ1 〜
Ｃ3 が発生する電圧の合計（電圧３Ｖs ）が、ピエゾ素子１０４に印加される。尚、コン
デンサーＣ1 〜Ｃ3 が直列に接続された結果として、コンデンサーＣ1 あるいはコンデン
サーＣ2 の高電位側の電圧は、第１の電源Ｖs が発生する電圧よりも高くなってしまう。
しかし、それらコンデンサーＣ1 ，Ｃ2 と第１の電源Ｖs との間には逆流防止用のダイオ
ードＤ1 ，Ｄ2 が挿入されているので第１の電源Ｖs に電流が逆流することはない。
【００４７】
以上の説明から了解できるように、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に並列に接続されたスイッ
チの組は、そのスイッチの組に対応するコンデンサーをピエゾ素子１０４に接続する機能
を有している。すなわち、あるスイッチの組の高電位側のスイッチをＯＮに設定し、低電
位側のスイッチをＯＦＦに設定すると、そのスイッチの組に対応するコンデンサーがピエ
ゾ素子１０４に接続される。また、複数のコンデンサーをピエゾ素子１０４に接続した場
合（すなわち、複数のスイッチの組について、高電位側のスイッチをＯＮに設定し、低電
位側のスイッチをＯＦＦに設定した場合）は、それらコンデンサーが直列に接続された状
態で、ピエゾ素子１０４に接続されることになる。たとえば、コンデンサーＣ1 に対応す
るスイッチの組Ｓ1 、およびコンデンサーＣ3 に対応するスイッチの組Ｓ3 について、高
電位側のスイッチ（スイッチＳ1HおよびスイッチＳ3H）をＯＮに設定し、低電位側のスイ
ッチ（スイッチＳ1LおよびスイッチＳ3L）をＯＦＦに設定すると、コンデンサーＣ1 とコ
ンデンサーＣ3 とが直列に接続されて、それらコンデンサーの電圧を合計した電圧がピエ
ゾ素子１０４に印加されることになる。
【００４８】
また、第２の電源Ｖb に接続されたスイッチの組Ｓb は、第２の電源Ｖb をピエゾ素子
１０４に接続する機能を有している。図６は、第２の電源Ｖb に接続されたスイッチの組
Ｓb を用いて、第２の電源Ｖb をピエゾ素子１０４に接続する様子を例示した説明図であ
る。たとえば、図６（ａ）に示した例では、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に対応するスイッチ
の組Ｓ1 〜Ｓ3 については、何れも高電位側のスイッチＳ1H〜Ｓ3HがＯＦＦに設定され、
低電位側のスイッチＳ1L〜Ｓ3LがＯＮに設定されている。従って、コンデンサーＣ1 〜Ｃ
3 は何れもピエゾ素子１０４に接続されていない。また、第２の電源Ｖb に接続されたス
イッチの組Ｓb （スイッチＳbHおよびスイッチＳbL）については、高電位側のスイッチＳ
bHがＯＮに設定され、低電位側のスイッチＳbLがＯＦＦに設定されており、第２の電源Ｖ
b がピエゾ素子１０４に接続されている。第２の電源Ｖb が発生する電圧を電圧Ｖb とす
ると、ピエゾ素子１０４には電圧Ｖb が印加されることになる。尚、図６においても、ピ
エゾ素子１０４に電圧を印加するための電流の経路は、太い実線で表されている。
【００４９】
また、上述したように、第２の電源Ｖb をピエゾ素子１０４に接続した状態から、更に
、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 の何れかをピエゾ素子１０４に接続してやれば、そのコンデン
サーと第２の電源Ｖb とが直列に接続されて、その合計の電圧がピエゾ素子１０４に印加
されることになる。たとえば、図６（ｂ）に示した例では、コンデンサーＣ1 に対応する
スイッチの組の高電位側のスイッチＳ1HがＯＮに設定され、低電位側のスイッチＳ1LがＯ
ＦＦに設定されているので、コンデンサーＣ1 もピエゾ素子１０４に接続されている。従
って、第２の電源Ｖb とコンデンサーＣ1 とが直列に接続されて、その合計電圧（電圧Ｖ
b ＋Ｖs ）がピエゾ素子１０４に印加されることになる。
【００５０】
もちろん、第２の電源Ｖb をピエゾ素子１０４に接続した状態で、更に、複数のコンデ
ンサーを接続することも可能である。たとえば、図６（ｃ）に例示したように、コンデン
サーＣ1 に対応するスイッチの組、およびコンデンサーＣ2 に対応するスイッチの組につ
いて、高電位側のスイッチをＯＮに設定し、低電位側のスイッチをＯＦＦに設定すれば、
第２の電源Ｖb に加えて、コンデンサーＣ1 、およびコンデンサーＣ2 がピエゾ素子１０
４に接続される。その結果、第２の電源Ｖb とコンデンサーＣ1 とコンデンサーＣ2 とが
直列に接続されて、それらの合計電圧（電圧Ｖb ＋２Ｖs ）がピエゾ素子１０４に印加さ
れることになる。
【００５１】
尚、第２の電源Ｖb とコンデンサーＣ3 とをピエゾ素子１０４に接続すると、第２の電
源Ｖb とコンデンサーＣ3 とが直列に接続される結果、コンデンサーＣ3 の高電位側の電
圧が、第１の電源Ｖs が発生する電圧よりも高くなってしまう。しかし、コンデンサーＣ
3 と第１の電源Ｖs との間にも逆流防止用のダイオードＤ3 が挿入されているので第１の
電源Ｖs に電流が逆流することはない。
【００５２】
以上に説明したように、本実施例の駆動波形生成回路２０４では、スイッチの接続状態
を適切に設定することで、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 の中から選択した任意のコンデンサー
や、第２の電源Ｖb を接続して、種々の電圧を発生させることが可能である。従って、ス
イッチの接続状態を切り換えて、ピエゾ素子１０４に印加する電圧を変化させることで、
任意の駆動波形を生成することが可能となる。
【００５３】
尚、以上では、第２の電源Ｖb は、他のコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 の低電位側の端子に接
続されるものとして説明した。しかし、以上の説明から明らかなように、第２の電源Ｖb 
は、他のコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 と直列に接続されるのであれば十分であり、必ずしも低
電位側の端子に接続しなくても構わない。
【００５４】
図７は、スイッチの接続状態を切り換えることで、山型の駆動波形を生成する様子を示
した説明図である。図７（ａ）には電圧が変化することで山型の駆動波形が出力される様
子が示されており、図７（ｂ）には、スイッチの接続状態を切り換える様子が示されてい
る。尚、図７（ｂ）では、スイッチがＯＦＦの場合は値が「０」となり、スイッチがＯＮ
の場合は値が「１」となる矩形波形によって、スイッチの接続状態を表している。また、
図７（ｂ）中に示した斜線は、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 あるいは第２の電源Ｖb がピエゾ
素子１０４に接続されていることを表している。たとえば、図７（ｂ）の左上隅に斜線を
付した部分では、スイッチＳ1HはＯＮに設定され、スイッチＳ1LはＯＦＦに設定されてい
ることから、このスイッチの組Ｓ1 に並列に接続されたコンデンサーＣ1 が、ピエゾ素子
１０４に接続されていることを表している。また、図７（ｂ）の一番下に斜線を付した部
分では、スイッチＳbHがＯＮに設定され、スイッチＳbLがＯＦＦに設定されていることか
ら、このスイッチの組Ｓb に接続された第２の電源Ｖb が、ピエゾ素子１０４に接続され
ていることを表している。逆に、斜線を付していない部分では、対応するコンデンサーや
第２の電源Ｖb がピエゾ素子１０４に接続されていないことを示している。
【００５５】
図７（ｂ）に示されるように、先ず始めは、スイッチＳ1H〜ＳbHをＯＦＦに設定し、ス
イッチＳ1L〜ＳbLをＯＮに設定する。こうすると、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 および第２の
電源Ｖb の何れもピエゾ素子１０４に接続されないこととなって、ピエゾ素子１０４には
電圧０が印加されることになる。図７（ａ）には、スイッチＳ1H〜ＳbHをＯＦＦに設定し
、スイッチＳ1L〜ＳbLをＯＮに設定することで、ピエゾ素子１０４に電圧０が印加される
様子が示されている。
【００５６】
次に、スイッチＳ1HをＯＮとして、スイッチＳ1LをＯＦＦとする。すると、図７（ｂ）
に示したように、コンデンサーＣ1 がピエゾ素子１０４に接続されて、コンデンサーＣ1 
に蓄えられた電圧Ｖs がピエゾ素子１０４に印加されることになる。図７（ａ）には、ス
イッチの接続状態を切り換えることで、ピエゾ素子１０４に印加される電圧が、電圧０か
ら電圧Ｖs に上昇する様子が示されている。
【００５７】
その次は、スイッチＳ1HおよびスイッチＳ2HをＯＮとして、スイッチＳ1Lおよびスイッ
チＳ2LをＯＦＦとする。すると、図７（ｂ）に示すように、２つのコンデンサーＣ1 ，Ｃ
2 がピエゾ素子１０４に接続されて、それらコンデンサーの合計電圧（電圧２Ｖs ）がピ
エゾ素子１０４に印加される。その結果、図７（ａ）に示されるように、ピエゾ素子１０
４に印加される電圧は、電圧Ｖs から電圧２Ｖs に上昇する。更にその次は、スイッチＳ
1H〜Ｓ3HをＯＮとして、スイッチＳ1L〜Ｓ3LをＯＦＦとする。すると、３つのコンデンサ
ーＣ1 〜Ｃ3 がピエゾ素子１０４に接続されて、ピエゾ素子１０４に印加される電圧は、
電圧２Ｖs から電圧３Ｖs に上昇する。
【００５８】
以上のようにして、３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 を全てピエゾ素子１０４に接続した
ら、次は、これら全てのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 とピエゾ素子１０４との接続を解除して
、代わりに第２の電源Ｖb をピエゾ素子１０４に接続する。すなわち、図７（ｂ）に示さ
れているように、スイッチＳ1H〜Ｓ3Hの接続状態をＯＮからＯＦＦに切り換えるとともに
、スイッチＳ1L〜Ｓ3Lの接続状態をＯＦＦからＯＮに切り換えることによって、コンデン
サーＣ1 〜Ｃ3 の接続を解除する。そして、スイッチＳbHの接続状態をＯＦＦからＯＮに
切り換え、スイッチＳbLの接続状態をＯＮからＯＦＦに切り換えることによって、第２の
電源Ｖb をピエゾ素子１０４に接続する。すると、ピエゾ素子１０４に印加される電圧は
、第２の電源Ｖb が発生する電圧Ｖb となる。ここで、第２の電源Ｖb が発生する電圧Ｖ
b を、電圧３Ｖs より高い電圧としておけば、３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 が接続され
ている状態から、第２の電源Ｖb が接続されている状態に切り換えることで、ピエゾ素子
１０４に印加する電圧を、電圧３Ｖs から電圧Ｖb に上昇させることができる。尚、第２
の電源Ｖb が発生する電圧Ｖb を４Ｖs とすれば、３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 が接続
されている状態から、第２の電源Ｖb が接続されている状態に切り換える場合の電圧の増
加が、コンデンサーの接続を追加したときの電圧の増加分と同じＶs となるため、より精
度の高い電圧波形を印加することが可能となって好ましい。
【００５９】
そして、第２の電源Ｖb をピエゾ素子１０４に接続した状態で、スイッチＳ1HをＯＮに
し、スイッチＳ1LをＯＦＦにしてコンデンサーＣ1 を接続すれば、ピエゾ素子１０４に印
加する電圧を、電圧Ｖb から電圧Ｖs ＋Ｖb に上昇させることができる。更に、コンデン
サーＣ2 も接続すれば、ピエゾ素子１０４に印加する電圧を電圧Ｖs ＋Ｖb から電圧２Ｖ
s ＋Ｖb に上昇させることができる。そして、第２の電源Ｖb に加えて全てのコンデンサ
ーＣ1 〜Ｃ3 を接続すれば、ピエゾ素子１０４に印加する電圧を、最も高い電圧３Ｖs ＋
Ｖb まで上昇させることができる。
【００６０】
また、最高電圧３Ｖs ＋Ｖb が印加されている状態から、コンデンサーＣ3 の接続を解
除すると（すなわち、スイッチＳ3HをＯＦＦにして、スイッチＳ3LをＯＮすると）、ピエ
ゾ素子１０４に印加される電圧は、電圧３Ｖs ＋Ｖb から電圧２Ｖs ＋Ｖb に低下する。
更に、コンデンサーＣ2 の接続も解除（スイッチＳ2HをＯＦＦ、スイッチＳ2LをＯＮ）す
ると、ピエゾ素子１０４の印加電圧は、電圧２Ｖs ＋Ｖb から電圧Ｖs ＋Ｖb に低下し、
コンデンサーＣ1 の接続も解除（スイッチＳ1HをＯＦＦ、スイッチＳ1LをＯＮ）すると、
電圧Ｖs ＋Ｖb から電圧Ｖb に低下する。
【００６１】
ピエゾ素子１０４の印加電圧を更に低下させる場合には、第２の電源Ｖb とピエゾ素子
１０４との接続を解除して（スイッチＳbHをＯＦＦ、スイッチＳbLをＯＮ）、３つのコン
デンサーＣ1 〜Ｃ3 をピエゾ素子１０４に接続する（スイッチＳ1H〜Ｓ3HをＯＮ、スイッ
チＳ1L〜Ｓ3LをＯＦＦ）。前述したように、第２の電源Ｖb が発生する電圧Ｖb は、３つ
のコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 の合計電圧３Ｖs よりも高いので、このように接続を切り換え
ることで、ピエゾ素子１０４に印加する電圧を、電圧Ｖb から電圧３Ｖs に低下させるこ
とができる。更に、３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 がピエゾ素子１０４に接続されている
状態から、１つずつコンデンサーの接続を解除していけば、それに伴ってピエゾ素子１０
４の印加電圧が低下していき、全てのコンデンサーの接続を解除すると、印加電圧は電圧
０まで低下する。このように本実施例の駆動波形生成回路２０４では、スイッチの接続状
態を、一定の順序で次々と切り換えることで、切り換える順序に応じた電圧波形を生成し
ている。そこで、以下では、一定の電圧波形を生成するために切り換えられるスイッチの
接続状態の順序を「切換シーケンス」と呼ぶことがあるものとする。
【００６２】
以上に説明したように、スイッチの接続状態を、所定の切換シーケンスに従って切り換
えて行くことで、電圧０〜電圧３Ｖs ＋Ｖb までの範囲内で、８段階に電圧を切り換えて
、山型の電圧波形を生成することができる。もちろん、スイッチの切換シーケンスを適切
に設定してやれば、山型の電圧波形に限らず、種々の電圧波形を生成することも可能であ
る。
【００６３】
尚、以上の説明では、第２の電源Ｖb が発生する電圧Ｖb が、３つのコンデンサーＣ1 
〜Ｃ3 の合計電圧３Ｖs よりも高いものとして説明した。しかし、第２の電源Ｖb が発生
する電圧Ｖb は、３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 の合計電圧３Ｖs より、必ずしも高くな
くても良い。たとえば、第２の電源Ｖb が発生する電圧Ｖb が、電圧２Ｖs よりも高いが
、電圧３Ｖs よりも低いのであれば、３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 を全て接続する状態
と、第２の電源Ｖb のみを接続する状態との順番を入れ替えてやればよい。すなわち、２
つのコンデンサーＣ1 ，Ｃ2 を接続した状態の次は、第２の電源Ｖb のみを接続した状態
とし、その次は、第２の電源Ｖb の接続を解除して、代わりに３つのコンデンサーＣ1 〜
Ｃ3 を接続した状態に切り換える。そして、その次は、第２の電源Ｖb と１つのコンデン
サーＣ1 とを接続した状態としてやればよい。
【００６４】
また、以上のようにして生成した電圧波形を用いて駆動する電気負荷が、容量成分を有
する負荷（本実施例では、ピエゾ素子１０４）である場合には、たいへん効率よく負荷を
駆動することが可能となる。すなわち、印加する電圧を上昇させる際には、上述したよう
に３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 および第２の電源Ｖb の接続状態を切り換えて、より高
い電圧を発生させてピエゾ素子１０４に印加する。すると、コンデンサーあるいは第２の
電源Ｖb から電荷が供給され、その電荷がピエゾ素子１０４に蓄えられる。そして、蓄え
られた電荷量が増加するに従って、ピエゾ素子１０４の両端子間の電圧が増加する。図７
（ａ）に示した白抜きの矢印は、３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 および第２の電源Ｖb の
接続状態を切り換えてより高い電圧を発生させる度に、ピエゾ素子１０４に電荷が供給さ
れて印加電圧が上昇する様子を表している。
【００６５】
また逆に、ピエゾ素子１０４の印加電圧を低下させる際には、３つのコンデンサーＣ1 
〜Ｃ3 および第２の電源Ｖb の接続状態を切り換えて、より低い電圧を発生した状態でピ
エゾ素子１０４に接続する。すると、今度は、ピエゾ素子１０４の方がコンデンサー側よ
りも電圧が高くなるから、ピエゾ素子１０４に蓄えられていた電荷が放出され、そして蓄
えた電荷量が減少するに従って、ピエゾ素子１０４の両端子間に電圧が低下する。また、
こうしてピエゾ素子１０４から放出された電荷は、その時にピエゾ素子１０４に接続され
ているコンデンサーに流入して蓄えられる。図７（ａ）に斜線を付して示した矢印は、３
つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 および第２の電源Ｖb の接続状態を、より低い電圧を発生さ
せる状態に切り換える度に、ピエゾ素子１０４に蓄えられていた電荷が放出されて印加電
圧が低下する様子を表している。尚、図６（ａ）あるいは図５（ａ）を用いて前述したよ
うに、発生する電圧が電圧Ｖb あるいは電圧０の場合には、ピエゾ素子１０４に接続され
るコンデンサーが存在しないので、ピエゾ素子１０４から放出される電荷は、コンデンサ
ーに蓄えられることなくグランドに排出されることになる。図７（ａ）で、斜線を付した
複数の矢印のうち、一部の矢印が破線で示されているのは、ピエゾ素子１０４から放出さ
れる電荷がグランドに排出されることを表している。
【００６６】
このように本実施例の駆動波形生成回路２０４では、ピエゾ素子１０４の印加電圧を低
下させる際には、ピエゾ素子１０４から放出されるほとんどの電荷をコンデンサーＣ1 〜
Ｃ3 に蓄えておき、次にピエゾ素子１０４の印加電圧を上昇させる際には、コンデンサー
Ｃ1 〜Ｃ3 に蓄えておいた電荷をピエゾ素子１０４に供給することによって印加電圧を上
昇させることができるので、たいへんに高い電力効率でピエゾ素子１０４を駆動すること
が可能となる。
【００６７】
また、上述した本実施例の駆動波形生成回路２０４では、単に複数のコンデンサー（こ
こでは３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 ）の接続状態を切り換えるだけでなく、これらコン
デンサーの電圧とは異なる電圧を発生する第２の電源Ｖb を用意しておき、複数のコンデ
ンサーおよび第２の電源Ｖb の接続状態を切り換えることとしているために、駆動波形生
成回路２０４を小型化しながら、精度の高い電圧波形を出力することが可能となっている
。以下では、この点について詳しく説明する。
【００６８】
図８は、第２の電源Ｖb を用いることなく、本実施例の駆動波形生成回路２０４と同等
な電圧波形を出力するための駆動波形生成回路９０４を示した説明図である。図７（ａ）
に示したように、上述した本実施例の駆動波形生成回路２０４では、出力電圧を８段階（
グランドを含めなければ７段階）に変化させることが可能である。第２の電源Ｖb を用い
ることなく、コンデンサーで８段階（グランドを含めなければ７段階）に出力電圧を変化
させようとすると、図８に示すように、７つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ7 が必要となる。ま
た、コンデンサーＣ1 〜Ｃ7 には、２つのスイッチを組にしたスイッチの組が、１つずつ
必要となる。
【００６９】
これらスイッチの組を構成する２つのスイッチの一方は、コンデンサーの高電位側の端
子に接続され、他方のスイッチはコンデンサーの低電位側の端子に接続されている。その
結果、前述した本実施例の駆動波形生成回路２０４と同様に、コンデンサーに対してスイ
ッチの組が１つずつ並列に接続された状態となっている。また、コンデンサーＣ1 〜Ｃ7 
は、電流の逆流防止用のダイオードＤ1 〜Ｄ7 を介して第１の電源Ｖs に接続されている
。
【００７０】
このように構成された図８の駆動波形生成回路９０４も、前述した本実施例の駆動波形
生成回路２０４と同様に動作する。すなわち、コンデンサーＣ1 〜Ｃ7 の低電位側の端子
に接続されたスイッチＳ1L〜Ｓ7LをＯＮにし、高電位側の端子に接続されたスイッチＳ1H
〜Ｓ7HをＯＦＦにすれば、第１の電源Ｖs をコンデンサーＣ1 〜Ｃ7 に接続して充電する
ことができる。尚、図８では、コンデンサーＣ1 の低電位側の端子に接続されたスイッチ
Ｓ1LがＯＦＦになっているが、このスイッチＳ1Lについては、ＯＮまたはＯＦＦの何れに
設定されている場合でも、コンデンサーＣ1 〜Ｃ7 に充電することが可能である。
【００７１】
そして、コンデンサーＣ1 〜Ｃ7 に充電した後は、コンデンサーに並列に接続されたス
イッチの組（高電位側の端子に接続されたスイッチ、および低電位側の端子に接続された
スイッチの２つのスイッチ）の接続状態を適切に設定することにより、コンデンサーに充
電された電圧をピエゾ素子１０４に印加することができる。たとえば、コンデンサーＣ1 
の電圧をピエゾ素子１０４に印加するのであれば、そのコンデンサーＣ1 に並列に接続さ
れたスイッチの組Ｓ1 （スイッチＳ1HおよびスイッチＳ1L）のうち、高電位側の端子に接
続されたスイッチＳ1HをＯＮにし、低電位側の端子に接続されたスイッチＳ1LをＯＦＦに
すればよい。また、複数のコンデンサーを接続した場合には、それらコンデンサーが直列
に接続された状態となり、コンデンサーの合計電圧がピエゾ素子１０４に印加されること
になる。そして、図８に示した駆動波形生成回路９０４には、７つコンデンサーが設けら
れているから、ピエゾ素子１０４に接続するコンデンサーの個数を切り換えることで、印
加電圧を７段階（グランドを含めれば８段階）に変化させることが可能となる。
【００７２】
ここで、図３に示した本実施例の駆動波形生成回路２０４と、図８の駆動波形生成回路
９０４とを比較すれば明らかなように、本実施例の駆動波形生成回路２０４では、コンデ
ンサーが３つであるのに対して、図８の駆動波形生成回路９０４では７つのコンデンサー
が必要となる。また、図７を用いて前述したように、コンデンサーに蓄えた電荷を供給す
ることでピエゾ素子１０４の印加電圧を上昇させ、ピエゾ素子１０４が放出する電荷を回
収しながら印加電圧を低下させることから、コンデンサーはピエゾ素子１０４よりも十分
に大きな容量が必要となる。このため、コンデンサーの寸法が大きくなり、コンデンサー
の個数が３個から７個に増加することで、回路がかなり大きくなってしまう。また、複数
のコンデンサーを直列に接続した場合、直列に接続されたコンデンサーの合成容量は、コ
ンデンサーの個数が多くなるほど小さくなる。従って、直列に接続されるコンデンサーの
最大個数が、３個から７個に増加すると、合成容量の減少を補うために、個々のコンデン
サーの静電容量を大きくしなければならず、その結果、回路の大きさが更に大きくなって
しまう。加えて、コンデンサーの個数が増えることに伴って、スイッチの個数も８個から
１４個に増加する。その結果、図８に示した駆動波形生成回路９０４は、図３に示した本
実施例の駆動波形生成回路２０４に対して第２の電源Ｖb が無いものの、コンデンサーお
よびスイッチの個数が増加して、結局、回路が大きくなってしまう。逆に言えば、本実施
例の駆動波形生成回路２０４では、コンデンサーに充電するための第１の電源Ｖs に加え
て、コンデンサーに充電しない第２の電源Ｖb を搭載することで、コンデンサーおよびス
イッチの個数を大幅に減らして、回路が小型化されていることになる。
【００７３】
また、本実施例の駆動波形生成回路２０４が、第２の電源Ｖb を搭載することで回路を
小型化することが可能な理由は、次のように考えることができる。先ず、図８に示した駆
動波形生成回路９０４では、ピエゾ素子１０４に接続されるコンデンサーが０個の場合に
は電圧０が印加され、接続されるコンデンサーが１個の場合には、電圧Ｖs が印加される
。そして、接続するコンデンサーの個数が増えるにつれて、印加電圧が上昇していき、７
つ全てのコンデンサーが接続されると、印加電圧が最高電圧（電圧７Ｖs ）に達する。
【００７４】
これに対して、図７を用いて前述したように、本実施例の駆動波形生成回路２０４では
、第２の電源Ｖb を接続しない状態で、ピエゾ素子１０４に接続するコンデンサーを１つ
ずつ増やして行くことで、印加する電圧が電圧０から電圧３Ｖs まで上昇する。また、第
２の電源Ｖb を接続した状態で、ピエゾ素子１０４に接続するコンデンサーを１つずつ増
やすことで、印加する電圧を、電圧Ｖb から電圧３Ｖs ＋Ｖb まで上昇させることができ
る。結局、ピエゾ素子１０４の印加電圧を、電圧０から電圧３Ｖs ＋Ｖb まで上昇させる
間に、ピエゾ素子１０４に接続するコンデンサーを１つずつ増やす操作（切換シーケンス
）を２回、行っていることになる。
【００７５】
以上に説明したように、図８の駆動波形生成回路９０４では、印加電圧を最低電圧（電
圧０）から最高電圧（電圧７Ｖs ）まで上昇させる間に、接続するコンデンサーを１つず
つ増やして行く操作（切換シーケンス）を１回しか行わないのに対して、本実施例の駆動
波形生成回路２０４では、印加電圧を最低電圧（電圧０）から最高電圧（電圧３Ｖs ＋Ｖ
b ）まで上昇させる間に、接続するコンデンサーを１つずつ増やす操作（切換シーケンス
）を２回実行している。換言すれば、同じコンデンサーを、２回使用していることになる
。このために、本実施例の駆動波形生成回路２０４では、必要なコンデンサーの個数を半
減させることが可能となっているのである。
【００７６】
上述した事柄は、ピエゾ素子１０４に印加する電圧を低下させる場合にも、全く同様に
当て嵌まる。すなわち、図８に示した駆動波形生成回路９０４では、ピエゾ素子１０４に
接続されているコンデンサーを１つずつ減らすことによって印加電圧を低下させて行く。
従って、最高電圧（電圧７Ｖs ）から最低電圧（電圧０）まで低下させる間に、１回の切
換シーケンスしか行われない。これに対して、本実施例の駆動波形生成回路２０４では、
印加電圧を最高電圧（電圧３Ｖs ＋Ｖb ）から最低電圧（電圧０）まで低下させる間に、
ピエゾ素子１０４に接続されているコンデンサーを１つずつ減らす操作（切換シーケンス
）を、２回行っている。換言すれば、１つのコンデンサーを２回使用していることになる
。このように、本実施例の駆動波形生成回路２０４は、印加電圧を低下させる場合にも、
１つのコンデンサーを２回利用することができるので、必要なコンデンサーの個数を半減
させることが可能となっているのである。そして、前述したように、コンデンサーの個数
が減少すれば、それに付随してスイッチの個数も減少するので、回路を大幅に小型化する
ことが可能となる。
【００７７】
また、コンデンサーの個数を大幅に減少させることは、単に回路を小型化することが可
能になるだけでなく、電圧波形の出力精度を向上させ、更には電力効率も向上させること
も可能となる。これは、以下の理由によるものである。先ず、コンデンサーの個数が増加
すると、スイッチの個数も増加する。スイッチには電気的な抵抗があるから、スイッチの
個数が多くなるほど全体の抵抗が大きくなる。たとえば、図８に示した駆動波形生成回路
９０４で、ピエゾ素子１０４にコンデンサーＣ1 を接続する場合、コンデンサーＣ1 に対
応するスイッチの組については、高電位側のスイッチＳ1HをＯＮにして、低電位側のスイ
ッチＳ1LをＯＦＦにするとともに、他のコンデンサーＣ2 〜Ｃ7 に対応するスイッチの組
については、高電位側のスイッチＳ2H〜Ｓ7HをＯＦＦにして、低電位側のスイッチＳ2L〜
Ｓ7LをＯＮにする。その結果、コンデンサーＣ1 をピエゾ素子１０４に接続するために、
スイッチＳ1H、スイッチＳ2L〜Ｓ7Lの合計７つのスイッチを経由することになる。また、
２つのコンデンサーＣ1 ，Ｃ2 をピエゾ素子１０４に接続する場合には、コンデンサーＣ
1 およびコンデンサーＣ2 に対応するスイッチの組について、高電位側のスイッチＳ1H，
Ｓ2HをＯＮにし、低電位側のスイッチＳ1L，Ｓ2LをＯＦＦにするとともに、その他のコン
デンサーＣ3 〜Ｃ7 に対応するスイッチの組については、高電位側のスイッチＳ3H〜Ｓ7H
をＯＦＦにして、低電位側のスイッチＳ3L〜Ｓ7LをＯＮにする。その結果、２つのコンデ
ンサーＣ1 ，Ｃ2 をピエゾ素子１０４に接続するためにも、スイッチＳ1H、スイッチＳ2H
、スイッチＳ3L〜Ｓ7Lの合計７つのスイッチを経由する。このように、図８に示した駆動
波形生成回路９０４では、ピエゾ素子１０４に電圧を印加する際に、常に７つのスイッチ
を経由することになる。
【００７８】
これに対して、本実施例の駆動波形生成回路２０４では、ピエゾ素子１０４に電圧を印
加する際に、４つのスイッチしか経由しない。たとえば図５（ａ）に例示したように、コ
ンデンサーＣ1 のみをピエゾ素子１０４に接続する際には、スイッチＳ1H、スイッチＳ2L
、スイッチＳ3L、スイッチＳbLの４つのスイッチを経由する。あるいは、図６（ｃ）に例
示したように、コンデンサーＣ1 ，Ｃ2 、および第２の電源Ｖb をピエゾ素子１０４に接
続する際には、スイッチＳ1H、スイッチＳ2H、スイッチＳ3L、スイッチＳbHの４つのスイ
ッチを経由する。
【００７９】
このように、図８に示した駆動波形生成回路９０４では、搭載するコンデンサーの個数
が多くなる関係上、ピエゾ素子１０４に電圧を印加する際に経由するスイッチの数が多く
なる。そして、前述したように、容量性の電気負荷であるピエゾ素子１０４は、コンデン
サー（あるいは第２の電源Ｖb ）から電荷が供給されることによって電圧が印加される。
従って、経由するスイッチの数が多くなると、スイッチの抵抗が大きくなるので、たとえ
、新たなコンデンサーをピエゾ素子１０４に接続しても、速やかに電荷を供給することが
できない。その結果、ピエゾ素子１０４の両端子間に現れる電圧（駆動電圧）を、速やか
に上昇させることができなくなる。また、スイッチの抵抗が大きくなれば電力損失が増加
するので、結果的に電力効率が悪くなってしまう。
【００８０】
ピエゾ素子１０４に印加する電圧を低下させる際にも、同様なことが当て嵌まる。すな
わち、複数のコンデンサーがピエゾ素子１０４に接続されている場合、それらコンデンサ
ーは直列に接続された状態でピエゾ素子１０４に電圧を印加している。従って、ピエゾ素
子１０４に接続されるコンデンサーの個数を減らすと、直列に接続されたコンデンサーが
発生する電圧よりも、ピエゾ素子１０４の電圧の方が高くなって、ピエゾ素子１０４から
コンデンサーに電荷が流入する。その結果、ピエゾ素子１０４に蓄えられた電荷が減少し
て、ピエゾ素子１０４の両端子間に現れる電圧（駆動電圧）が低下する。ここで、図８に
示した駆動波形生成回路９０４では、ピエゾ素子１０４からコンデンサーに電荷が流入す
る際にも、多くのスイッチを経由するために電気的な抵抗が大きくなり、速やかに電荷を
流入させることができない。その結果、ピエゾ素子１０４の両端子間に現れる電圧（駆動
電圧）を、速やかに低下させることができなくなる。また、ピエゾ素子１０４からの電荷
をコンデンサーで回収するために時間がかかることになるから、回収のための時間を確保
できない場合には十分に電荷を回収することができなくなって、電力効率が悪化する。更
に、スイッチでの抵抗で電力損失が発生するので、この点からも電力効率の悪化を引き起
こす。
【００８１】
図９は、多くのコンデンサーを搭載した駆動波形生成回路９０４を用いた場合に、ピエ
ゾ素子１０４に印加される電圧波形を示した説明図である。図中に細い破線で示した階段
状の電圧波形は、図８中のスイッチＳ1H〜Ｓ7H、Ｓ1L〜Ｓ7Lを切り換えることで、本来、
ピエゾ素子１０４に印加されるべき電圧波形を表している。また、図中に太い実線で示し
た電圧波形は、実際にピエゾ素子１０４に印加される電圧波形を表している。図示される
ように、電圧が上昇する場合には、本来、印加されるべき電圧波形に対して、実際の電圧
が遅れて上昇している。これは、コンデンサーからピエゾ素子１０４に電荷を供給する際
の抵抗が大きいために、速やかに電荷を供給することができないためである。そして、こ
のような遅れが大きくなると、実際の印加電圧が最高電圧まで上昇する前に、スイッチの
接続状態が切り換わってしまい、結局、実際の印加電圧が最高電圧まで達しない場合さえ
起こり得る。
【００８２】
また逆に、電圧が低下する場合には、図９に示されるように、本来、印加されるべき電
圧波形に対して、実際の電圧が遅れて低下している。これは、ピエゾ素子１０４に蓄えら
れた電荷を放出する際の抵抗が大きいために、ピエゾ素子１０４内の電荷を速やかに放出
することができないためである。
【００８３】
これに対して、図３に示す本実施例の駆動波形生成回路２０４では、コンデンサーの個
数が少なくてすむので、ピエゾ素子１０４に電圧を印加するために経由するスイッチの数
が少なくなる。その結果、ピエゾ素子１０４に電荷を供給する際にも、ピエゾ素子１０４
から電荷を放出する際にも、速やかに電荷を移動させることができるので、図９に示した
ような大きな電圧の乖離が生じることがない。その結果、スイッチの接続状態に応じて、
ピエゾ素子１０４の印加電圧を速やかに切り換えることができ、ピエゾ素子１０４を正確
に駆動することが可能となるのである。また、スイッチでの電力損失が抑制され、更に、
ピエゾ素子１０４からの電荷を速やかに回収することができるので、電力効率を向上させ
ることも可能となる。
【００８４】
尚、以上では、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 あるいは第２の電源Ｖb には、２つのスイッチ
から構成されるスイッチの組Ｓ1 〜Ｓ3 、Ｓb が接続されているものとして説明した。し
かし、これらスイッチの組を、Ｈｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態の何れかに切換可能な切換
型のスイッチ（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ切換型スイッチ）に置き換えることも可能である。図１
０は、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ切換型のスイッチＳ1HL 〜Ｓ3HL ，ＳbHL によって構成された駆
動波形生成回路３０４を例示した説明図である。こうすると、スイッチの組を構成する２
つのＯＮ／ＯＦＦ型のスイッチを、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ切換型スイッチ、１つで置き換える
ことができるので、スイッチの数をより一層少なくすることができる。一方、ＯＮ／ＯＦ
Ｆ切換型のスイッチは、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ切換型のスイッチに較べて、１チップに集積す
ることが容易である。従って、集積化を前提とするのであれば、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ切換型
のスイッチを用いて構成した図１０の駆動波形生成回路３０４よりも、ＯＮ／ＯＦＦ切換
型のスイッチを用いて構成した図３の駆動波形生成回路２０４の方が、小型化することが
容易となる。
【００８５】
Ｃ．変形例  ：
以上に説明した本実施例の駆動波形生成回路２０４には、種々の変形例が存在している
。以下では、これら変形例について簡単に説明する。
【００８６】
Ｃ−１．第１の変形例  ：
上述した本実施例の駆動波形生成回路２０４では、第１の電源Ｖs はコンデンサーＣ1 
〜Ｃ3 を充電するだけで、電気負荷であるピエゾ素子１０４に接続されることはないもの
として説明した。しかし、第１の電源Ｖs についても、第２の電源Ｖb と同様にして、ピ
エゾ素子１０４に接続可能としても良い。
【００８７】
図１１は、第１の電源Ｖs をピエゾ素子１０４に接続可能に構成された第１の変形例の
駆動波形生成回路４０４を例示した説明図である。図１１（ａ）には、駆動波形生成回路
４０４の回路構成が示されており、図１１（ｂ）には、第１の電源Ｖs をピエゾ素子１０
４に接続する様子が示されている。尚、第１の変形例は、前述した本実施例に対して多く
の部分が重複しており、一部が異なるだけである。そこで、前述した本実施例と重複する
構成については、第１の変形例においても同じ符号を付すとともに詳細な説明を省略し、
主に相違点に焦点をあてて説明する。
【００８８】
図１１（ａ）に示した第１の変形例の駆動波形生成回路４０４は、図３を用いて前述し
た本実施例の駆動波形生成回路２０４の回路構成に対して、２つのスイッチＳ4Hおよびス
イッチＳ4Lが追加された構成となっている。この２つのスイッチＳ4HおよびスイッチＳ4L
は、直列に接続されてスイッチの組を構成しており、スイッチＳ4Hは第１の電源Ｖs に接
続され、スイッチＳ4Lは、隣のスイッチの組Ｓb を構成する２つのスイッチＳbHとスイッ
チＳbLとの間に接続されている。尚、以下では、スイッチＳ4HおよびスイッチＳ4Lからな
るスイッチの組を、他のスイッチの組と区別するために「スイッチの組Ｓ4 」と称するこ
とがあるものとする。また、スイッチの組Ｓ4 を構成する２つのスイッチＳ4Hおよびスイ
ッチＳ4Lのうち、第１の電源Ｖs に接続されているスイッチＳ4Hを、高電位側のスイッチ
と称し、他方のスイッチＳ4Lを、低電位側のスイッチと称することがあるものとする。
【００８９】
このような構成を有する第１の変形例の駆動波形生成回路４０４は、高電位側のスイッ
チＳ4HをＯＦＦにし、低電位側のスイッチＳ4LをＯＮにすることで、前述した本実施例の
駆動波形生成回路２０４と全く同様に動作させることができる。すなわち、図４に示した
ように、スイッチＳ2L、スイッチＳ3L、スイッチＳbLをＯＮにして、スイッチＳ1H〜Ｓ3H
、ＳbHをＯＦＦにすることで、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に充電することができる。尚、図
４と同様に、スイッチＳ1Lについては、ＯＮまたはＯＦＦの何れであっても、コンデンサ
ーＣ1 〜Ｃ3 に充電することが可能である。そして、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に並列に接
続されたスイッチの組Ｓ1 〜Ｓ3 の中から所望のスイッチの組を選択し、そのスイッチの
組を構成する高電位側のスイッチをＯＮに、低電位側のスイッチをＯＦＦにすれば、その
スイッチの組に対応するコンデンサーをピエゾ素子１０４に接続することができる。この
とき、複数のコンデンサーを接続した場合には、それらコンデンサーが直列に接続された
状態で、ピエゾ素子１０４に接続されることになる。
【００９０】
ここで、図３を用いて前述した本実施例の駆動波形生成回路２０４では、全てのコンデ
ンサーＣ1 〜Ｃ3 を接続して、電圧３Ｖs をピエゾ素子１０４に印加した後は、第２の電
源Ｖb を接続しない限り、それ以上に電圧を上げることはできなかった（図５、図６を参
照）。しかし、第１の変形例の駆動波形生成回路４０４では、全てのコンデンサーＣ1 〜
Ｃ3 を接続した後も、更に第１の電源Ｖs を接続することで、ピエゾ素子１０４に印加す
る電圧を、もう１段、上昇させることができる。すなわち、３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ
3 をピエゾ素子１０４に接続した状態で、第１の電源Ｖs に接続されたスイッチの組Ｓ4 
の高電位側のスイッチＳ4HをＯＮにし、低電位側のスイッチＳ4LをＯＦＦにする。すると
、図１１（ｂ）に示されているように、３つのコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 および第１の電源
Ｖs が直列に接続されて、これらの合計電圧（電圧４Ｖs ）をピエゾ素子１０４に印加す
ることができる。そして、第２の電源Ｖb の発生する電圧Ｖb を、電圧４Ｖs よりも高い
電圧に設定しておけば、図１１（ｂ）に示した状態から、第２の電源Ｖb のみをピエゾ素
子１０４に接続した状態に切り換えることで、ピエゾ素子１０４の印加電圧を更に上昇さ
せることが可能となる。
【００９１】
図１２は、第１の変形例の駆動波形生成回路４０４を用いて山型の電圧波形を出力する
様子を示した説明図である。図１２（ａ）には、出力される電圧波形が示されており、図
１２（ｂ）には、その時のスイッチの接続状態を表している。図７を用いて前述した本実
施例の駆動波形生成回路２０４では、出力電圧を７段階（グランドを入れれば８段階）に
切り換えることができたが、第１の変形例の駆動波形生成回路４０４では、図１２に示す
ように、８段階（グランドを入れれば９段階）に切り換えることが可能となっている。こ
のように第１の変形例の駆動波形生成回路４０４では、出力可能な階調数を増やすことが
できるので、より精度の高い電圧波形を出力することが可能となる。
【００９２】
Ｃ−２．第２の変形例  ：
また、上述した本実施例あるいは第１の変形例では、第１の電源Ｖs にはコンデンサー
Ｃ1 〜Ｃ3 が接続されて、電荷を蓄えることが可能であるが、第２の電源Ｖb については
、電荷を蓄えるコンデンサーは接続されていないものとして説明した。しかし、第２の電
源Ｖb についてもコンデンサーを接続して、電荷を蓄えるようにしても良い。
【００９３】
図１３は、第２の電源Ｖb にコンデンサーＣb が接続された第２の変形例の駆動波形生
成回路５０４を例示した説明図である。図１３（ａ）には、第２の変形例の駆動波形生成
回路５０４の回路構成が例示されている。尚、第２の変形例も、前述した本実施例に対し
て多くの部分が重複しており、一部が異なるだけである。そこで、第２の変形例において
も、前述した本実施例と重複する構成については同じ符号を付すとともに詳細な説明を省
略し、主に相違点を中心として説明する。
【００９４】
図１３（ａ）に示されているように、第２の変形例の駆動波形生成回路５０４は、第２
の電源Ｖb に接続されているスイッチの組Ｓb （すなわち、スイッチＳbHおよびスイッチ
ＳbL）に対して、コンデンサーＣb が並列に接続されている点が、前述した本実施例の駆
動波形生成回路２０４と異なっているが、その他の構成は同じである。また、電圧波形を
出力するためにスイッチを切り換える動作も、前述した本実施例の駆動波形生成回路２０
４と同じである。しかし、第２の変形例の駆動波形生成回路５０４には、コンデンサーＣ
b が追加されているので、ピエゾ素子１０４などの容量性負荷を、より効率よく駆動する
ことが可能となっている。以下、この点について説明する。
【００９５】
図１３（ｂ）には、第２の変形例の駆動波形生成回路５０４を用いて山型の電圧波形を
出力する様子が示されている。第２の変形例の駆動波形生成回路５０４においても、電圧
０〜電圧３Ｖs まではコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 を用いて電圧を上昇させる。また、それ以
上は、第２の電源Ｖb をピエゾ素子１０４に接続した状態で、およびコンデンサーＣ1 〜
Ｃ3 を用いて電圧を上昇させる。また、電圧を低下させる際にも、電圧Ｖb まで低下させ
る間は、第２の電源Ｖb をピエゾ素子１０４に接続した状態で、ピエゾ素子１０４に接続
されているコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 を、１つずつ切り離していくことで電圧を低下させる
。図１３（ｂ）には、第２の電源Ｖb が接続されている範囲が、斜線を付して表示されて
いる。
【００９６】
第２の電源Ｖb が接続されている状態でピエゾ素子１０４の印加電圧を上昇させる際に
は、図７を用いて前述したように、第２の電源Ｖb およびピエゾ素子１０４に接続したコ
ンデンサーから、ピエゾ素子１０４に電荷が供給されていく。図１３（ｂ）に示した白抜
きの矢印は、ピエゾ素子１０４に電荷が供給されることを表している。また、第２の電源
Ｖb が接続されている状態でピエゾ素子１０４の印加電圧を低下させる際には、ピエゾ素
子１０４から電荷が放出され、放出された電荷は、その時にピエゾ素子１０４に接続され
ているコンデンサーに蓄えられる。図１３（ｂ）中に斜線を付した矢印は、ピエゾ素子１
０４から放出される電荷がコンデンサーに蓄えられることを表している。
【００９７】
ここで、前述した本実施例の駆動波形生成回路２０４では、第２の電源Ｖb にコンデン
サーが設けられていないので、ピエゾ素子１０４から第２の電源Ｖb に向けて放出された
電荷はコンデンサーに蓄えられることなく、そのままグランドに排出されていた。これに
対して第２の変形例の駆動波形生成回路５０４では、第２の電源Ｖb にもコンデンサーＣ
b が設けられているので、第２の電源Ｖb に向けて放出された電荷をコンデンサーＣb に
蓄えることができる。
【００９８】
また、ピエゾ素子１０４の印加電圧を電圧Ｖs ＋Ｖb から電圧Ｖb に低下させる際には
、前述した本実施例の駆動波形生成回路２０４では、ピエゾ素子１０４には第２の電源Ｖ
b のみが接続されており、コンデンサーは接続されていないので、ピエゾ素子１０４から
放出される電荷を蓄えることができなかった。図７中に、破線の輪郭で示された矢印は、
このことを表していた。しかし、図１３（ａ）に示した第２の変形例の駆動波形生成回路
５０４では、第２の電源Ｖb にもコンデンサーＣb が設けられている。このため、ピエゾ
素子１０４の印加電圧を電圧Ｖs ＋Ｖb から電圧Ｖb に低下させる際にも、ピエゾ素子１
０４から放出される電荷をコンデンサーＣb に蓄えることが可能となる。
【００９９】
このように第２の変形例の駆動波形生成回路５０４では、第２の電源Ｖb にもコンデン
サーＣb を設けることで、上述した２つの理由から電荷を効率よく回収することができる
。そして、回収した電荷は、次に印加電圧を上昇させる際に利用することができるので、
ピエゾ素子１０４などの容量性負荷を効率よく駆動することが可能となる。
【０１００】
尚、上述した第２の変形例の駆動波形生成回路５０４では、コンデンサーＣb が第２の
電源Ｖb に接続されている。このため、ピエゾ素子１０４の印加電圧を上昇させるために
、コンデンサーＣb から電荷を供給し、その結果、コンデンサーＣb の充電電圧が低下す
ると、第２の電源Ｖb がコンデンサーＣb に充電しようとする。そして、次にピエゾ素子
１０４の印加電圧が低下する際に、ピエゾ素子１０４が放出する電荷をコンデンサーＣb 
で回収しようとすると、既に第２の電源Ｖb が電荷を補充した後なので、コンデンサーＣ
b に過剰な電荷が蓄えられることになる。過剰に電荷が蓄えられると、コンデンサーＣb 
の端子間電圧が上昇してしまい、精度の高い電圧波形を生成することができなくなる。そ
の結果、結局は、コンデンサーＣb に蓄えた電荷をグランドに排出しなければならなくな
って、電力効率が低下することが起こり得る。
【０１０１】
そこで、コンデンサーＣb がピエゾ素子１０４に電荷を供給して、コンデンサーＣb の
電荷が減少しても、第２の電源Ｖb から直ちに電荷が補充されることの無いように、第２
の電源Ｖb とコンデンサーＣb との間に、電流の制限要素を挿入しても良い。
【０１０２】
図１４は、第２の電源Ｖb とコンデンサーＣb との間に、電流の制限要素を挿入した回
路構成を例示した説明図である。図１４（ａ）では、電流の制限要素として電気抵抗Ｒb 
が挿入されている。電気抵抗Ｒb を、ある程度の大きな値に設定しておけば、第２の電源
Ｖb からコンデンサーＣb にゆっくりと電荷が補充されるので、次にピエゾ素子１０４か
らの電荷を回収するまでの間に、コンデンサーＣb が満杯になってしまうことを回避する
ことが可能となる。
【０１０３】
また、電気抵抗Ｒb の代わりに、ＯＮ／ＯＦＦ切換型のスイッチＳwbを挿入しても良い
。図１４（ｂ）には、電流の制限要素として、スイッチＳwbを挿入した様子が示されてい
る。電気抵抗Ｒb の代わりにスイッチＳwbを挿入しておけば、スイッチＳwbをＯＦＦにす
ることにより、第２の電源Ｖb からコンデンサーＣb に電荷が補充されることを完全に中
止することができ、また、スイッチＳwbをＯＮにすることで、何時でも電荷の補充を再開
することが可能となる。そのため、駆動波形生成回路５０４の動作状況に応じて、より適
切にコンデンサーＣb に電荷を補充することが可能となる。
【０１０４】
Ｃ−３．第３の変形例  ：
また、上述した本実施例、および第１、第２の変形例では、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 の
電荷が不足した場合には、ダイオードＤ1 〜Ｄ3 を介して第１の電源Ｖs から電荷を供給
して、不足した電荷を補充することが可能となっているが、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 の電
荷が過剰に蓄えられた場合については、特に考慮されていない。しかし、印加する電圧波
形によっては、何れかのコンデンサーで過剰に電荷が蓄えられることが起こり得る。この
ような場合には、以下のようにすることで、コンデンサーに過剰に蓄えられた電荷を放出
することとしてもよい。
【０１０５】
図１５は、印加する電圧波形によってコンデンサーに過剰に電荷が蓄えられる場合を例
示した説明図である。図１５（ａ）には、印加しようとする電圧波形が示されており、図
１５（ｂ）には、スイッチの接続状態を切り換える切換シーケンスが示されている。図示
されているように、印加する電圧を電圧３Ｖs と電圧Ｖb との間で何度も往復させる場合
、電圧を上昇させる際にはピエゾ素子１０４に電荷が供給され、電圧を低下させる際には
ピエゾ素子１０４から電荷が放出される。図１５（ａ）に示した白抜きの矢印、あるいは
斜線を付した矢印は、ピエゾ素子１０４に対して電荷がやり取りされる様子を表している
。
【０１０６】
ここで、印加電圧を電圧３Ｖs から電圧Ｖb に上昇させる際には、図１５（ｂ）に示す
ように、第２の電源Ｖb しかピエゾ素子１０４に接続されていないので、第２の電源Ｖb 
から電荷が供給される。一方、印加電圧を電圧Ｖb から電圧３Ｖs に低下させる際には、
コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 がピエゾ素子１０４に接続されているので、ピエゾ素子１０４か
ら放出される電荷はこれらコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に蓄えられる。従って、印加電圧を電
圧３Ｖs 〜電圧Ｖb の間で何度も往復させると、第２の電源Ｖb からは一方的にピエゾ素
子１０４に電荷を供給し、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 には一方的に電荷が蓄えられることに
なって、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 の電荷が過剰になってしまう。
【０１０７】
そして、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に過剰な電荷が蓄えられると、これらコンデンサーＣ
1 〜Ｃ3 の端子間電圧が上昇する。その結果、これらコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 をピエゾ素
子１０４に接続したときに、ピエゾ素子１０４に印加される電圧が高くなってしまう。図
１５（ｃ）には、印加電圧を電圧３Ｖs 〜電圧Ｖb の間で往復させたときに、コンデンサ
ーＣ1 〜Ｃ3 に過剰な電荷が蓄えられる結果、これらコンデンサーＣ1 〜Ｃ3 を接続した
ときの電圧が、本来の電圧３Ｖs から次第に高くなる様子が示されている。
【０１０８】
そこで、第３の変形例では、ピエゾ素子１０４から放出された電荷をコンデンサーで回
収している間に、そのコンデンサーに蓄えられた電荷を、極短時間だけグランドに放出す
る。前述したように、コンデンサーをピエゾ素子１０４に接続する際には、そのコンデン
サーに並列に接続されたスイッチの組の高電位側のスイッチがＯＮに設定され、低電位側
のスイッチはＯＦＦに設定されている。そこで、高電位側のスイッチはＯＮに設定したま
ま、低電位側のスイッチも短時間だけＯＮに切り換える。こうすれば、その期間だけ、コ
ンデンサーに蓄えられた電荷をグランドに排出することができる。尚、こうした操作は、
電荷が過剰に蓄えられたコンデンサーに対してのみ行えば十分であり、全てのコンデンサ
ーに対して行う必要はない。
【０１０９】
図１６は、第３の変形例において、高電位側のスイッチをＯＮにしている期間中に、短
時間だけ、低電位側のスイッチをＯＮに切り換えることで、コンデンサーに過剰な電荷が
蓄積されることを回避する様子を例示した説明図である。図１５を用いて前述したように
、印加電圧を電圧３Ｖs 〜電圧Ｖb の間で往復させると、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に過剰
な電荷が蓄えられるので、図１６では、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 を接続してピエゾ素子１
０４からの電荷を回収している最中に、短時間だけ、低電位側のスイッチＳ1L〜Ｓ3LをＯ
Ｎに切り換えている。こうすれば、コンデンサーＣ1 〜Ｃ3 に過剰に蓄えられた電荷がグ
ランドに排出される。その結果、図１６（ｃ）に示されるように、印加電圧が高めにシフ
トすることを回避することができるので、精度の高い電圧波形を印加することが可能とな
る。
【０１１０】
尚、図１６に示した第３の変形例では、高電位側のスイッチＳ1H〜Ｓ3H、および低電位
側のスイッチＳ1L〜Ｓ3LをＯＮにすると、その期間だけは、第１の電源Ｖs がグランドに
短絡された状態となる。そこで、ダイオードＤ1 〜Ｄ3 の上流または下流側に電気抵抗を
挿入してやれば、短絡状態となることを回避することができる。あるいは、ダイオードＤ
1 〜Ｄ3 の代わりにスイッチを挿入した場合には、このスイッチを一時的にＯＦＦとする
ことで、第１の電源Ｖs がグランドに短絡することを回避することが可能となる。
【０１１１】
Ｃ−４．第４の変形例  ：
また、容量性負荷の中には、容量成分の大きさが大きく変動する負荷も存在する。たと
えば、インクジェットプリンター１０には多数の噴射ノズル１００が搭載されており、噴
射ノズル１００毎にピエゾ素子１０４が設けられている。そして、印刷しようとする画像
に応じて、これら多数のピエゾ素子１０４が駆動される場合もあれば、一部のピエゾ素子
１０４しか駆動されない場合も起こり得る。駆動するピエゾ素子１０４が多くなれば、負
荷の容量成分が大きくなり、逆に、駆動するピエゾ素子１０４が少なければ、負荷の容量
成分は小さくなる。その結果、本実施例の駆動波形生成回路２０４では、負荷の容量成分
が大きく変動し得ることになる。
【０１１２】
このように負荷の容量成分が大きく変動すると、同じように電圧を印加しても、精度の
高い電圧を印加することが困難になる場合が起こり得る。たとえば、負荷の容量成分が大
きくなると、一定電圧だけ上昇させるために負荷に供給すべき電荷量が増加するので、電
荷の供給が間に合わず、速やかに印加電圧を上昇させることができなくなる場合がある。
あるいは、印加電圧を低下させる際にも、負荷の容量成分が大きいと、一定電圧だけ低下
させるために負荷が放出すべき電荷量が増加するので、コンデンサーに過剰な電荷が蓄え
られ易くなり、コンデンサーの端子間電圧が上昇して、精度の高い電圧を印加することが
できなくなる場合が起こり得る。そこで、第４の変形例では、負荷の容量成分が大きく変
動する場合でも、精度の高い電圧波形を印加して負荷を駆動することが可能なように、次
のような方法を採用している。
【０１１３】
図１７は、第４の変形例において噴射ヘッド２４を駆動するために行われるヘッド駆動
処理を示すフローチャートである。この処理は、インクジェットプリンター１０に搭載さ
れたプリンター制御回路５０のＣＰＵによって実行される処理である。
【０１１４】
図示されるように、ヘッド駆動処理を開始すると、プリンター制御回路５０のＣＰＵは
、先ず始めに、噴射ヘッド２４の駆動開始タイミングか否かを判断する（ステップＳ１０
０）。図１を用いて前述したように、プリンター制御回路５０は、キャリッジ２０を往復
動させる動作や、印刷媒体を紙送りさせる動作や、噴射ヘッド２４を駆動する噴射ヘッド
駆動回路２００の動作を制御しており、噴射ヘッド２４の駆動を開始するタイミングか否
かを判断することができる。その結果、未だ駆動開始タイミングではないと判断した場合
は（ステップＳ１００：ｎｏ）、駆動開始タイミングになるまで、同じ判断を繰り返しな
がら待機状態となる。
【０１１５】
一方、駆動開始タイミングになったと判断した場合は（ステップＳ１００：ｙｅｓ）、
印刷しようとする画像データに基づいて、駆動するノズル数を取得する（ステップＳ１０
２）。ここで、画像データとはインクジェットプリンター１０がドットを形成するか否か
を表す画像データであり、ハーフトーン処理（二値化処理）がなされた後の画像データで
ある。図２を用いて前述したように、噴射ヘッド２４には複数の噴射ノズル１００が設け
られているが、これら噴射ノズル１００からは常にインクが噴射されるわけではない。駆
動波形生成回路２０４から出力される電圧波形は、ゲートユニット３００のゲート素子３
０２に供給されて、プリンター制御回路５０によってゲート素子３０２が導通状態に設定
されたピエゾ素子１０４だけが駆動されて、噴射ノズル１００からインクが噴射されるよ
うになっている。このように、何れの噴射ノズル１００のピエゾ素子１０４が駆動される
かは、プリンター制御回路５０によって制御されており、プリンター制御回路５０は、駆
動するノズル数を、上述した画像データに基づいて直ちに取得することができる。
【０１１６】
続いて、取得したノズル数に基づいて、電圧補正量を決定する（ステップＳ１０４）。
すなわち、駆動するノズル数が多くなると、負荷（ここではピエゾ素子１０４の集合体で
ある噴射ヘッド２４）の容量成分が大きくなるので、印加電圧を一定電圧上昇させるため
に、負荷（噴射ヘッド２４）に供給すべき電荷量が増加する。その結果、駆動するノズル
数があまりに多くなると電荷の供給が間に合わなくなって、目的の電圧まで印加電圧を上
昇させることができなくなる。そこで、駆動するノズル数に応じて、第１の電源Ｖs の発
生電圧Ｖs あるいは第２の電源Ｖb の発生電圧Ｖb の少なくとも一方の電圧を補正してや
る。
【０１１７】
図１８は、駆動するノズル数に応じて電圧補正量が設定されている様子を示した説明図
である。尚、電圧補正量は、第１の電源Ｖs または第２の電源Ｖb の何れの補正量であっ
ても構わない。図示されているように、駆動するノズル数が少ない間は、電圧補正量は、
補正なし、あるいは極めて少ない値に設定されているが、ある程度以上のノズル数が多く
なると、ノズル数に応じて電圧補正量も大きくなるよう設定されている。このようにして
電圧補正量を決定してやれば、駆動するノズル数がある程度以上に多くなると、印加電圧
が高くなるので、負荷（ここでは噴射ヘッド２４）に対する電荷の供給が促進され、その
結果、印加電圧を速やかに上昇させることが可能となる。
【０１１８】
プリンター制御回路５０に搭載されたＲＯＭの中には、図１８のようなテーブルが予め
記憶されている。そして、図１７のステップＳ１０４では、プリンター制御回路５０のＣ
ＰＵが、このようなテーブルを参照することにより、駆動するノズル数に対応する電圧補
正量を決定する処理を行う。
【０１１９】
続いて、プリンター制御回路５０のＣＰＵは、駆動するノズル数に基づいて、今度は、
コンデンサーの放電時間を決定する（ステップＳ１０６）。すなわち、駆動するノズル数
が多くなると、負荷（ここでは噴射ヘッド２４）の容量成分が大きくなるので、印加電圧
を低下させる際に負荷（噴射ヘッド２４）から放出される電荷量も多くなる。その結果、
電荷を回収するコンデンサーに電荷が過剰に蓄積されてしまう虞がある。そこで、駆動す
るノズル数に応じて、コンデンサーの放電時間を決定する。すなわち、図１６を用いて前
述したように、コンデンサーに並列に接続されたスイッチの組の、高電位側のスイッチと
低電位側のスイッチとをＯＮにして、コンデンサーの電荷をグランドに排出する時間を決
定する。また、電荷を排出するコンデンサーは、印加しようとする電圧波形に応じて予め
決定することができる。ちなみに、インクジェットプリンター１０では、噴射ヘッド２４
を駆動する電圧波形は予め決まっており、電圧波形の種類によって、電荷が過剰に蓄積さ
れるコンデンサーに大きな違いはない。従って、電荷をグランドに排出するコンデンサー
を、電圧波形によらず、予め固定しておくことが可能である。
【０１２０】
図１９は、駆動するノズル数に応じて放電時間が設定されている様子を示した説明図で
ある。放電時間も、前述した電圧補正量と同様に、駆動するノズル数がある程度以上にな
ると、ノズル数に応じて増加するように設定されている。このようにして放電時間を決定
してやれば、駆動するノズル数がある程度以上に多くなった場合に、コンデンサーに過剰
に蓄積される電荷だけをグランドに排出して、コンデンサーの端子間電圧を適切な電圧範
囲に保っておくことが可能となる。
【０１２１】
図１９に示すようなテーブルも、プリンター制御回路５０に搭載されたＲＯＭの中に記
憶されている。そして、図１７のステップＳ１０６では、プリンター制御回路５０のＣＰ
Ｕが、このようなテーブルを参照することにより、駆動するノズル数に対応する放電時間
を決定する処理を行う。
【０１２２】
以上のようにして、駆動するノズル数に応じた電圧補正量および放電時間を決定したら
、先ず、第１の電源Ｖs あるいは第２の電源Ｖb の発生電圧を電圧補正量に従って補正す
る。続いて、スイッチの接続状態を切り換える切換シーケンスを修正して、先に決定した
放電時間だけ、コンデンサーから電荷がグランドに排出されるようにする（ステップＳ１
０８）。尚、上述したようにインクジェットプリンター１０では、出力される電圧波形は
予め決まっており、電荷が過剰に蓄積されるコンデンサーは電圧波形によらず固定してお
くことができる。
【０１２３】
こうして、第１の電源Ｖs あるいは第２の電源Ｖb の発生電圧を補正し、スイッチの切
換シーケンスを修正したら、修正した切換シーケンスに従ってスイッチの接続状態を切り
換えることにより、電圧波形を出力する（ステップＳ１１０）。そして、切換シーケンス
を最後まで終了したら、１回分の電圧波形を出力したことになるので、再び、ステップＳ
１００に戻って、新たな駆動開始タイミングか否かを判断する。
【０１２４】
以上に説明したように、第４の変形例では、駆動しようとする電気負荷（ここでは、噴
射ヘッド２４）の容量成分の大きさに応じて、印加する電圧や、コンデンサーからの電荷
の放電量を修正することで、適切に負荷を駆動することが可能となる。
【０１２５】
以上、実施例、および第１〜第４の変形例について説明したが、本発明は上記に限られ
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能で
ある。例えば、駆動される容量性負荷はピエゾ素子１０４であるものとして説明したが、
容量成分を有する負荷であればピエゾ素子１０４に限らず、どのような負荷であっても構
わない。例えば、液晶パネルや有機ＥＬなどの表示装置を負荷として駆動する場合にも、
本発明を好適に適用することが可能である。また、水あるいは食塩水等の液体をパルス状
に噴射して生体組織を切開または切除する手術具としての流体噴射装置において、ピエゾ
素子を駆動することによって液体室の容積を変更して、液体をパルス状の脈流に変換する
脈流発生装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０…インクジェットプリンター、  ２０…キャリッジ、      ２４…噴射ヘッド、
２６…インクカートリッジ、  ３０…駆動機構、          ４０…プラテンローラ、
５０…プリンター制御回路、  １００…ノズル、            １０２…インク室、
１０４…ピエゾ素子、        ２００…噴射ヘッド駆動回路、  ２０２…制御回路、
２０４…駆動波形生成回路、  ３００…ゲートユニット、      ３０２…ゲート素子、
３０４，４０４，５０４，９０４…駆動波形生成回路、
Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，Ｃb …コンデンサー、      Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 …ダイオード、
Ｓ1H，Ｓ1L，Ｓ2H，Ｓ2L，Ｓ3H，Ｓ3L，Ｓ4H，Ｓ4L，ＳbH，ＳbL…スイッチ
【図１】
2011025541.tif 000003
【図２】
2011025541.tif 000004
【図３】
2011025541.tif 000005
【図４】
2011025541.tif 000006
【図５】
2011025541.tif 000007
【図６】
2011025541.tif 000008
【図７】
2011025541.tif 000009
【図８】
2011025541.tif 000010
【図９】
2011025541.tif 000011
【図１０】
2011025541.tif 000012
【図１１】
2011025541.tif 000013
【図１２】
2011025541.tif 000014
【図１３】
2011025541.tif 000015
【図１４】
2011025541.tif 000016
【図１５】
2011025541.tif 000017
【図１６】
2011025541.tif 000018
【図１７】
2011025541.tif 000019
【図１８】
2011025541.tif 000020
【図１９】
2011025541.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月24日(2010.11.24)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量成分を有する電気負荷を駆動する駆動回路であって、
第１の電圧を発生する第１の電源と、
前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を発生する第２の電源と、
前記第１の電源によって充電される複数の電荷蓄積素子と、
前記複数の電荷蓄積素子間の接続状態を変化させることにより、１つの該電荷蓄積素子、または直列に接続した複数の該電荷蓄積素子を、前記電気負荷に接続する第１の接続手段と、
前記第２の電源を、単独で、または前記電荷蓄積素子と直列に接続した状態で、前記電気負荷に接続する第２の接続手段と
を備える駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動回路であって、
前記第２の電源によって充電される電荷蓄積素子である補助電荷蓄積素子を備え、
前記第２の電源と前記補助電荷蓄積素子との間には、該第２の電源から該補助電荷蓄積素子に向かって流れる電流を制限する電流制限手段が設けられている駆動回路。
【請求項３】
前記電流制限手段は、抵抗、スイッチ、またはダイオードの少なくとも何れかによって構成された請求項２に記載の駆動回路。
【請求項４】
請求項１に記載の駆動回路であって、
前記第１の電源または前記第２の電源の少なくとも一方は、前記電気負荷の容量成分の大きさに応じて、発生する電圧が変化する電源である駆動回路。
【請求項５】
請求項１に記載の駆動回路であって、
前記第１の接続手段は、該電荷蓄積素子の両端を接続する駆動回路。
【請求項６】
請求項５に記載の駆動回路であって、
前記制御手段は、前記電気負荷の容量成分の大きさに応じて、前記電荷蓄積素子の両端を接続する時間を制御することを特徴とする駆動回路。
【請求項７】
容量成分を有する電気負荷を駆動する駆動回路であって、
第１の電圧を発生する第１の電源と、
前記第１の電圧よりも大きな第２の電圧を発生する第２の電源と、
前記第１の電源によって充電される電荷蓄積素子と、
前記電荷蓄積素子を、前記電気負荷に接続する第１の接続手段と、
前記第２の電源を、単独で、または前記電荷蓄積素子と直列に接続した状態で、前記電気負荷に接続する第２の接続手段と、
前記第１の接続手段および前記第２の接続手段を制御する制御手段と、を備える駆動回路。
【請求項８】
容量成分を有する電気負荷を駆動する駆動回路であって、
第１の電圧を発生する第１の電源と、
前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を発生する第２の電源と、
前記第１の電源によって充電される複数の電荷蓄積素子Ｃｋ（ｋは１〜Ｎの自然数）と、
前記第１の電源と前記電荷蓄積素子Ｃｋとの中に設けられて、該電荷蓄積素子Ｃｋから該第１の電源への電荷の逆流を防止する複数の逆流防止素子Ｄｋと、
複数のスイッチが直列に接続されるとともに、前記電荷蓄積素子Ｃｋに対して並列に接続された複数のスイッチ列Ｓｋと、
前記第２の電源によって充電される電荷蓄積素子Ｃｏと、
複数のスイッチが直列に接続されるとともに、前記電荷蓄積素子Ｃｏに対して並列に接続されたスイッチ列Ｓｏと、
前記スイッチ列Ｓｋおよび前記スイッチ列Ｓｏを制御する制御手段と、
前記第２の電源と前記電荷蓄積素子Ｃｏとの間に設けられて、該第２の電源から該電荷蓄積素子Ｃｏに向かって流れる電流を制限する電流制限素子と
を備え、
前記電荷蓄積素子Ｃ１の前記逆流防止素子Ｄ１に接続されていない側の端子は、前記スイッチ列Ｓｏを構成する複数のスイッチの間に接続されており、
前記電荷蓄積素子Ｃｉ（ｉ＝２〜Ｎ）の前記逆流防止素子Ｄｉに接続されていない側の端子は、前記スイッチ列Ｓｊ（ｊ＝ｉ−１）を構成する複数のスイッチの間に接続されており、
前記電気負荷は、前記スイッチ列ＳＮを構成する複数のスイッチの間に接続されている駆動回路。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８の何れか一項に記載の駆動回路と、
前記駆動回路に前記電気負荷として接続されて駆動されることにより、液体を噴射する噴射ノズルと
を備える液体噴射装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の液体噴射装置を備える印刷装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の駆動回路と、
前記駆動回路に前記負荷として接続され前記駆動回路によって駆動されるピエゾ素子と、容積が変更可能な液体室と、ピエゾ素子を駆動することにより前記液体室の容積を変更する容積変更手段と、をさらに備える液体噴射装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液体噴射装置を備える医療機器。