(57)【要約】【課題】液体吐出装置において、構成素子の小型化を図る。【解決手段】駆動信号を生成する駆動信号生成部１５と、駆動信号の電圧に応じて変位する圧電素子４０と、液体が充填されるとともに、圧電素子４０の変位によって内部容積が増減するキャビティ４３１と、キャビティ４３１に連通し、キャビティ４３１の内部容積の増減によって、液体を吐出可能なノズル４５１と、を含み、駆動信号生成部１５は、高電位の配線と低電位の配線との間に電気的に直列に接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴおよびＰチャネルＭＯＳＦＥＴの組が、例えば６組直列に配列されて、６組におけるＭＯＳＦＥＴの一部または全部のサイズが異なる。【選択図】図５
2015223702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号の電圧に応じて変位する圧電素子と、
液体が充填されるとともに、前記圧電素子の変位によって内部容積が増減するキャビティと、
前記キャビティに連通し、前記キャビティの内部容積の増減によって、前記液体を吐出可能なノズルと、
を含み、
前記駆動信号生成部は、
高電位の配線と低電位の配線との間に電気的に直列に接続された第１ＭＯＳＦＥＴおよび第２ＭＯＳＦＥＴの組が、複数組直列に配列され、
前記複数組における第１ＭＯＳＦＥＴおよび第２ＭＯＳＦＥＴの一部または全部のサイズが異なる、
ことを特徴する液体吐出装置。
【請求項２】
前記複数組における第１ＭＯＳＦＥＴおよび第２ＭＯＳＦＥＴのうち、対応する高電位の配線の電位が最も高い組における第１ＭＯＳＦＥＴのサイズが、最小である、
ことを特徴する請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記複数組のうち、一の組の第１ＭＯＳＦＥＴで前記圧電素子を充電し、
当該一の組の第２ＭＯＳＦＥＴで前記圧電素子を充電する、
ことを特徴する請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記一の組の第１ＭＯＳＦＥＴのサイズは、
当該一の組の第２ＭＯＳＦＥＴのサイズよりも小さい、
ことを特徴する請求項３に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記一の組とは別の組であって、
前記圧電素子を、前記一の組の第２ＭＯＳＦＥＴで放電させる電位よりも、低い電位にに放電させるＭＯＳＦＥＴのサイズは、
前記一の組の第２ＭＯＳＦＥＴのサイズよりも大きい、
ことを特徴する請求項３または４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記複数組に対応する高電位の配線および低電位の配線のそれぞれは、電荷を供給または回収する補助電源回路に接続された
ことを特徴する請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記駆動信号生成部は、
前記駆動信号の電圧を制御する元駆動信号の電圧と前記圧電素子の保持電圧とに応じて、前記複数組における一方のＭＯＳＦＥＴで前記駆動信号の電圧を制御する
ことを特徴する請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記複数組の各々は、
前記圧電素子の一端が、少なくとも対応する低電位以上と高電位未満の範囲にある場合に、第１ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に、前記元駆動信号の電圧を所定値だけ高位側にシフトした電圧を印加するとともに、第２ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に、前記元駆動信号の電圧を所定値だけ低位側にシフトした電圧を印加するレベルシフターをそれぞれ有する
ことを特徴する請求項７に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記複数組のうち、一の組における第１ＭＯＳＦＥＴのサイズは、同組における第２ＭＯＳＦＥＴのサイズと異なる、
ことを特徴する請求項１乃至８のいずれかに記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを吐出して画像や文書を印刷するインクジェットプリンターには、圧電素子（例えばピエゾ素子）を用いたものが知られている。圧電素子は、ヘッドユニット（印刷ヘッド）において複数のノズルのそれぞれに対応して設けられ、それぞれが駆動信号にしたがって駆動されることによって、ノズルから所定のタイミングで所定量のインク（液体）が吐出される。圧電素子は、電気的にみればキャパシターのような容量性負荷であり、各ノズルの圧電素子を動作させるためには十分な電流を供給する必要がある。
【０００３】
このため、従来では駆動信号を生成する際の元となる元駆動信号を増幅回路で増幅し、増幅された駆動信号をヘッドユニットに供給して、圧電素子を駆動する構成となっている。増幅回路としては、元駆動信号をＡＢ級などで電流増幅する方式（リニア増幅方式、特許文献１参照）や、元駆動信号をパルス幅変調やパルス密度変調などした後、ローパスフィルターで復調する方式（Ｄ級増幅方式、特許文献２参照）などが挙げられる。また、元駆動信号を増幅回路で増幅する構成以外にも、圧電素子に印加する電圧を複数段階で切り替える方式（電圧切替方式、特許文献３参照）も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９０２８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１４７１１号公報
【特許文献３】特開２００４−１５３４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リニア増幅方式では消費電力が大きく、エネルギー効率が悪い。Ｄ級増幅方式では、リニア増幅方式と比較してエネルギー効率が高いものの、大電流を高い周波数でスイッチングするので、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference：電波障害）が発生する、という問題がある。また、上述した電圧切替方式では、ある程度の省電力化が図られるものの、未だ改善の余地がある。
そこで、本発明のいくつかの態様の目的の一つは、消費電力を改善するとともに、装置の構成素子、特にサイズの最適化を図った液体吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的の一つを達成するために、本発明の一態様に係る液体吐出装置は、駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号の電圧に応じて変位する圧電素子と、液体が充填されるとともに、前記圧電素子の変位によって内部容積が増減するキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティの内部容積の増減によって、前記液体を吐出可能なノズルと、を含み、前記駆動信号生成部は、高電位の配線と低電位の配線との間に電気的に直列に接続された第１ＭＯＳＦＥＴおよび第２ＭＯＳＦＥＴの組が、複数組直列に配列され、前記複数組における第１ＭＯＳＦＥＴおよび第２ＭＯＳＦＥＴの一部または全部のサイズが異なる、ことを特徴する。
【０００７】
上記一態様によれば、圧電素子への充放電については、段階的に進行するので、一気に行う従来構成と比較してエネルギー効率を高くすることができる。また、Ｄ級増幅のように大電流をスイッチングしないので、ＥＭＩの発生を抑えることができる。さらに、上記一態様によれば、複数組の第１ＭＯＳＦＥＴおよび第２ＭＯＳＦＥＴが、それぞれに要求される条件を満たしつつ、サイズが最適化される。
なお、ＭＯＳＦＥＴにおけるサイズとは、半導体（ダイ）に形成されたＭＯＳＦＥＴを平面視したときの面積をいい、具体的にはドレイン領域、ゲート領域およびソース領域の面積である。
【０００８】
上記一態様において、前記複数組における第１ＭＯＳＦＥＴおよび第２ＭＯＳＦＥＴのうち、対応する高電位の配線の電位が最も高い組における第１ＭＯＳＦＥＴのサイズが、最小である構成としても良い。
当該第１ＭＯＳＦＥＴには、逆流防止用のダイオードを設けなくて良いので、当該第１ＭＯＳＦＥＴは、サイズが小さくても、高電位での電流増加に対応できる、という理由による。
【０００９】
上記一態様において、前記複数組のうち、一の組の第１ＭＯＳＦＥＴで前記圧電素子を充電し、当該一の組の第２ＭＯＳＦＥＴで前記圧電素子を充電する構成としても良い。
この構成において、前記一の組の第１ＭＯＳＦＥＴのサイズは、当該一の組の第２ＭＯＳＦＥＴのサイズよりも小さくても良い。
また、前記一の組とは別の組であって、前記圧電素子を、前記一の組の第２ＭＯＳＦＥＴで放電させる電位よりも、低い電位に放電させるＭＯＳＦＥＴのサイズは、前記一の組の第２ＭＯＳＦＥＴのサイズよりも大きくても良い。
【００１０】
上記一態様において、前記複数組に対応する高電位の配線および低電位の配線のそれぞれは、電荷を供給または回収する補助電源回路に接続された構成としても良い。この構成によれば、圧電素子を充電するときに、回収した電荷を再利用することができるので、低消費電力化を図ることができる。
上記一態様において、前記駆動信号生成部は、前記駆動信号の電圧を制御する元駆動信号の電圧と前記圧電素子の保持電圧とに応じて、前記複数組における一方のＭＯＳＦＥＴで前記駆動信号の電圧を制御する構成としても良い。この構成によれば、元駆動信号の電圧のみならず、圧電素子の保持電圧、すなわち出力電圧をフィードバックして、駆動信号の電圧を制御するので、圧電素子を高精細に駆動することができる。
【００１１】
上記一態様において、前記複数組の各々は、前記圧電素子の一端が、少なくとも対応する低電位以上と高電位未満の範囲にある場合に、第１ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に、前記元駆動信号の電圧を所定値だけ高位側にシフトした電圧を印加するとともに、第２ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に、前記元駆動信号の電圧を所定値だけ低位側にシフトした電圧を印加するレベルシフターをそれぞれ有する構成としても良い。
また、上記一態様において、前記複数組のうち、一の組における第１ＭＯＳＦＥＴのサイズは、同組における第２ＭＯＳＦＥＴのサイズと異なる構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の前提となる印刷装置の概略構成を示す図である。
【図２】印刷装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ヘッドユニットにおける吐出部の構成を示す図である。
【図４】元駆動信号および駆動信号等の波形の一例を示す図である。
【図５】印刷装置の要部構成を示すブロック図である。
【図６】ヘッドユニットにおけるドライバーの構成の一例を示す図である。
【図７】ドライバーにおける各レベルシフターの動作範囲を示す図である。
【図８】ドライバーにおける入力と出力との関係の一例を示す図である。
【図９】ドライバーにおける電流の流れを説明するための図である。
【図１０】ドライバーにおける電流の流れを説明するための図である。
【図１１】ドライバーにおける電流の流れを説明するための図である。
【図１２】ドライバーにおける電流の流れを説明するための図である。
【図１３】補助電源回路の一例を示す図である。
【図１４】補助電源回路の接続を示す図である。
【図１５】比較例における圧電素子に対する充放電の損失を示す図である。
【図１６】印刷装置における圧電素子に対する充放電の損失を示す図である。
【図１７】トランジスターの動作領域を示す図である。
【図１８】重複領域におけるトランジスターの動作領域を示す図である。
【図１９】重複領域におけるトランジスターの電圧、電流等を示す図である。
【図２０】圧電素子における電圧−容量特性の一例を示す図である。
【図２１】モデルとなる駆動信号の波形等を示す図である。
【図２２】各トランジスターのサイズの一例を示す図である。
【図２３】境界における動作範囲の重なり量の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、本発明を実施するための形態が適用される印刷装置について説明する。
【００１４】
この印刷装置は、外部のホストコンピューターから供給された画像データに応じてインクを吐出させることによって、紙などの印刷媒体にインクドット群を形成し、これにより、当該画像データに応じた画像（文字、図形等を含む）を印刷するインクジェットプリンター、すなわち液体吐出装置である。
【００１５】
図１は、印刷装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
この図に示されるように、印刷装置１は、移動体２を、主走査方向に移動（往復動）させる移動機構７を備える。
移動機構７は、移動体２の駆動源となるキャリッジモーター７１と、両端が固定されたキャリッジガイド軸７２と、キャリッジガイド軸７２とほぼ平行に延在し、キャリッジモーター７１により駆動されるタイミングベルト７３と、を有している。
移動体２のキャリッジ２４は、キャリッジガイド軸７２に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト７３の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター７１によりタイミングベルト７３を正逆走行させると、移動体２がキャリッジガイド軸７２に案内されて往復動する。
また、移動体２のうち、印刷媒体Ｐと対向する部分にはヘッドユニット２０が設けられる。このヘッドユニット２０は、後述するように、多数のノズルからインク滴（液滴）を吐出させるためのものであり、フレキシブルケーブル１９０を介して各種の制御信号等が供給される構成となっている。
【００１６】
印刷装置１は、印刷媒体Ｐを、主走査方向に対してほぼ直交する副走査方向にプラテン８０上で搬送させる搬送機構８を備える。搬送機構８は、駆動源である搬送モーター８１と、搬送モーター８１により回転して、印刷媒体Ｐを副走査方向に搬送する搬送ローラー８２と、を備える。
印刷媒体Ｐが搬送機構８によって搬送されたタイミングで、ヘッドユニット２０が当該印刷媒体Ｐにインク滴を吐出することによって、印刷媒体Ｐの表面に画像が形成される。
【００１７】
図２は、印刷装置１の電気的な構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、印刷装置１は、ホストコンピューターから供給された画像データに基づいて画像の印刷のための演算処理を実行する制御ユニット１０と、複数のノズルを有するヘッドユニット２０とを含んだ構成となっている。なお、制御ユニット１０とヘッドユニット２０とは、フレキシブルケーブル１９０を介して電気的に接続される。
【００１８】
制御ユニット１０は、主制御部１２０と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１６０、主電源回路１８０とを含む。
主制御部１２０は、ホストコンピューターから取得した画像データに基づいて、画像展開処理や、色変換処理、インク色分版処理、ハーフトーン処理などの印刷のための演算処理を実行して、ヘッドユニット２０のノズルからインクを吐出させるための複数種類の信号を生成する。複数種類の信号には、ＤＡＣ１６０に供給されるデジタルの制御データｄＣＯＭや、後述するヘッド制御部２２０に供給される各種信号が含まれる。
なお、主制御部１２０が実行する印刷のための各演算処理の内容は、ホストコンピューターが実行する場合もある。この演算処理の内容は、印刷装置の技術分野において周知の事項であるため、説明を省略する。
また、印刷装置１としては、ヘッドユニット２０を搭載したキャリッジを主走査方向に移動させるキャリッジモーターや、印刷媒体を副走査方向に搬送するための搬送モーターなどを含み、また、制御ユニット１０としては、これらのモーターに駆動信号を供給する構成を含む。
【００１９】
ＤＡＣ１６０は、制御データｄＣＯＭをアナログの元駆動信号ＣＯＭに変換してヘッドユニット２０に供給する。
主電源回路１８０は、制御ユニット１０の各部やヘッドユニット２０に電源電圧を供給し、特にヘッドユニット２０に対して電源電圧としてＶＨ、Ｇを供給する。
なお、電圧Ｇ（グランド）は接地電位であり、この説明において特に説明のない限り、電圧ゼロである。また、電圧ＶＨは、電圧Ｇに対し高位側としており、例えば４２ボルトである。
【００２０】
ヘッドユニット２０には、特に図示しないが、１色または複数色のインクがインク容器から流路を介して供給される。ヘッドユニット２０は、補助電源回路５０、ヘッド制御部２２０および選択部２３０のほか、ドライバー３０と圧電素子（ピエゾ素子）４０との複数組を含む。
【００２１】
補助電源回路５０は、主電源回路１８０による電源電圧ＶＨ、Ｇを用いて各種電圧を生成し、複数のドライバー３０にわたって共通に給電する。なお、補助電源回路５０の詳細な構成については詳述する。
【００２２】
ヘッド制御部２２０は、主制御部１２０から供給された各種信号にしたがって選択部２３０の選択を制御するものである。
選択部２３０は、ドライバー３０および圧電素子４０の複数組のそれぞれに対応したスイッチ２３２を有し、各スイッチ２３２の一端は互いに接続されて、元駆動信号ＣＯＭが共通に供給される一方、他端は、それぞれに対応するドライバー３０の入力端に接続される。各スイッチ２３２は、ヘッド制御部２２０による制御にしたがってオン／オフするとともに、オンしたときに元駆動信号ＣＯＭをドライバー３０に供給する一方、オフしたときに元駆動信号ＣＯＭを遮断する。このため、選択部２３０は、制御ユニット１０から供給される元駆動信号ＣＯＭをヘッド制御部２２０にしたがって選択してドライバー３０に供給することになる。
なお、説明の便宜上、元駆動信号ＣＯＭのうち、ヘッド制御部２２０にしたがって選択されてドライバー３０に供給される元駆動信号をＶinと表記する。
【００２３】
ドライバー３０は、補助電源回路５０から供給される各種電圧を用い、選択部２３０から供給される元駆動信号Ｖinにしたがった電圧Ｖoutの駆動信号を出力して圧電素子４０を駆動する。
圧電素子４０の一端は、対応するドライバー３０の出力端に接続される一方、圧電素子４０の他端は、電圧ＶＢＳが共通に印加されている。
【００２４】
上述したように圧電素子４０は、ヘッドユニット２０における複数のノズルのそれぞれに対応して設けられて、その駆動によってインクを吐出させる。そこで次に、圧電素子４０への駆動によってインクを吐出させる吐出部の構成について簡単に説明する。
【００２５】
図３は、ヘッドユニット２０において、ノズル１個分に対応した吐出部４００の概略構成を示す図である。
この図に示されるように、吐出部４００は、圧電素子４０と振動板４２１とキャビティ（圧力室）４３１とリザーバー４４１とノズル４５１とを含む。このうち、振動板４２１は、図において上面に設けられた圧電素子４０によって変位（屈曲振動）し、インクが充填されるキャビティ４３１の内部容積を拡大／縮小させるダイヤフラムとして機能する。ノズル４５１は、ノズルプレート４３２に設けられるとともに、キャビティ４３１に連通する開孔部である。
【００２６】
この図で示される圧電素子４０は、圧電体４０１を一対の電極４１１、４１２で挟んだ構造である。この構造の圧電体４０１にあっては、電極４１１、４１２により印加された電圧に応じて、電極４１１、４１２、振動板４２１とともに図において中央部分が両端部分に対して上下方向に撓む。具体的には、圧電素子４０は、駆動信号の電圧Ｖoutが高くなると、例えば上方向に撓む一方、電圧Ｖoutが低くなると、下方向に撓む構成となっている。この構成において、上方向に撓めば、キャビティ４３１の内部容積が拡大するので、インクがリザーバー４４１から引き込まれる一方、下方向に撓めば、キャビティ４３１の内部容積が縮小するので、縮小の程度によっては、インクがノズル４５１から吐出される。
【００２７】
なお、図示した構造に限られず、圧電素子４０を変形させてインクのような液体を吐出させることができる型であれば良い。また、圧電素子４０は、屈曲振動に限られず、縦振動を用いる構成でも良い。
また、圧電素子４０は、ヘッドユニット２０においてキャビティ４３１とノズル４５１とに対応して設けられ、当該圧電素子４０は、図２におけるスイッチ２３２にも対応して設けられる。このため、圧電素子４０、キャビティ４３１、ノズル４５１、スイッチ２３２およびドライバー３０のセットは、ノズル４５１毎に設けられることになる。
【００２８】
図４は、ヘッドユニット２０に供給される元駆動信号ＣＯＭ等の一例を示す図である。
この図に示されるように、元駆動信号ＣＯＭは、圧電素子４０を駆動する信号の最小単位である台形波形（パターン）ＰＣＯＭ１からＰＣＯＭ４までが印刷周期Ｔaにおいて時系列的に連続した波形となっている。なお、元駆動信号ＣＯＭは、実際には、当該印刷周期Ｔaを１周期とした繰り返し波形である。
この印刷期間Ｔaにおいて、最初の１番目の期間Ｔ１には台形波形ＰＣＯＭ１が位置し、次の２番目の期間Ｔ２には台形波形ＰＣＯＭ２が位置し、３番目の期間Ｔ３には台形波形ＰＣＯＭ３が位置し、４番目の期間Ｔ４には台形波形ＰＣＯＭ４が位置している。
【００２９】
なお、台形波形ＰＣＯＭ１〜ＰＣＯＭ４は、各開始時および各終了時において電圧Ｖcとなっている。
【００３０】
印刷装置１において台形波形ＰＣＯＭ２、ＰＣＯＭ３とは、互いにほぼ同一であり、仮にそれぞれが圧電素子４０に供給されたとすれば、ノズル４５１から所定量の、例えば中程度の量のインクがそれぞれ吐出させる波形である。
端的にいえば、電圧の上昇に伴って圧電素子４０の中心部分が両端部分に対して上方向に撓み、キャビティ４３１の内部容積を拡大させて、インクをキャビティ４３１に引き込む一方、電圧の下降に伴って圧電素子４０の中心部分が下方向に撓み、キャビティ４３１の内部容積を縮小させて、インクをノズル４５１から吐出させる。
また、台形波形ＰＣＯＭ４は、台形波形ＰＣＯＭ２（ＰＣＯＭ３）とは異なる波形となっており、仮に台形波形ＰＣＯＭ４が圧電素子４０に供給されたとすれば、ノズル４５１から上記所定量よりも少ない量のインクが吐出される波形である。
なお、台形波形ＰＣＯＭ１は、ノズル４５１の開口部付近のインクを微振動させてインクの粘度の増大を防止するための波形である。このため、仮に台形波形ＰＣＯＭ１が圧電素子４０に供給されても、ノズル４５１からインク滴が吐出されない。
【００３１】
一方、主制御部１２０から供給される各種信号には、ノズル４５１から吐出させるインク量（階調）を画素毎に規定する２ビットの印刷データや、印刷周期Ｔaの開始タイミングを規定するパルス、期間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の開始タイミングを規定するパルスなどが供給される。
ヘッド制御部２２０は、主制御部１２０から供給された各種信号にしたがって、元駆動信号ＣＯＭをドライバー３０ごとに次のように選択して、元駆動信号Ｖinとして供給する。
【００３２】
図４は、２ビットの印刷データに対して、元駆動信号ＣＯＭが、ヘッド制御部２２０および選択部２３０によってどのように選択されて元駆動信号Ｖinとして供給されるかについて示している。
【００３３】
あるノズル４５１に対応する印刷データが例えば（１１）のとき、ヘッド制御部２２０は、当該ノズル４５１に対応するスイッチ２３２を、期間Ｔ２、Ｔ３においてオンさせる。このため、元駆動信号ＣＯＭのうち、台形波形ＰＣＯＭ２、ＰＣＯＭ３が選択されて、元駆動信号Ｖinとなる。後述するようにドライバー３０は、元駆動信号Ｖinの電圧に追従するように電圧Ｖoutの駆動信号を出力して当該ノズル４５１に対応する圧電素子４０を駆動する。このため、当該ノズル４５１からそれぞれに対応した中程度の量のインクが２回にわけて吐出される。したがって、印刷媒体上ではそれぞれのインクが着弾して合体するので、結果的に大ドットが形成されることになる。
また、あるノズル４５１に対応する印刷データが（０１）のとき、ヘッド制御部２２０は、当該ノズル４５１に対応するスイッチ２３２を、期間Ｔ３、Ｔ４においてオンさせる。このため、元駆動信号ＣＯＭのうち、台形波形ＰＣＯＭ３、ＰＣＯＭ４が選択されて、圧電素子４０が駆動されるので、当該ノズル４５１からそれぞれに対応して中程度および小程度の量のインクが２回にわけて吐出される。したがって、印刷媒体上ではそれぞれのインクが着弾して合体するので、結果的に中ドットが形成されることになる。
【００３４】
一方、あるノズル４５１に対応する印刷データが（１０）のとき、ヘッド制御部２２０は、当該ノズル４５１に対応するスイッチ２３２を、期間Ｔ４においてのみオンさせる。このため、元駆動信号ＣＯＭのうち、台形波形ＰＣＯＭ４が選択されて、圧電素子４０が駆動されるので、当該ノズル４５１から小程度の量のインクが１回だけ吐出される。したがって、印刷媒体上では小ドットが形成される。
そして、あるノズル４５１に対応する印刷データが（００）であれば、ヘッド制御部２２０は、当該ノズル４５１に対応するスイッチ２３２を期間Ｔ１においてのみオンさせる。このため、元駆動信号ＣＯＭのうち、台形波形ＰＣＯＭ１が選択されて、圧電素子４０が駆動されるが、期間Ｔ１においてノズル４５１の開口部付近のインクが微振動するのみである。したがって、インクは吐出されないので、印刷媒体上ではドットが形成されない、すなわち非記録となる。
このような印刷データに応じて元駆動信号ＣＯＭを選択して元駆動信号Ｖin（電圧Ｖout）として供給することによって、大ドット、中ドット、小ドットおよび非記録の４階調が表現される。
【００３５】
なお、このような選択動作は、ノズル４５１毎に同時並行的において実行される。さらに、図４に示した波形等は、あくまでも一例である。実際には、キャリッジの移動速度や印刷媒体の性質などに応じて、予め用意された様々な波形の組み合わせが用いられる。
【００３６】
ところで、スイッチ２３２がオフであれば、選択部２３０の出力からドライバー３０の入力までの元駆動信号Ｖinの供給経路がハイ・インピーダンスになるが、実際には、寄生容量等によって、期間Ｔ１〜Ｔ４の開始時および終了時における電圧Ｖcに保持される。このため、期間Ｔ１〜Ｔ４の各々において、圧電素子４０に供給される元駆動信号Ｖin(電圧Ｖout）は、元駆動信号ＣＯＭ（台形波形ＰＣＯＭ１〜ＰＣＯＭ４）であるか、または、電圧Ｖcで一定であるかのいずれかとなっている。
このため、電圧Ｖcは、台形波形ＰＣＯＭ１〜ＰＣＯＭ４における開始時および終了時の電圧であると同時に、台形波形ＰＣＯＭ２〜ＰＣＯＭ４が選択されない場合の待機電圧の意味を有する。
【００３７】
また、ここでは、圧電素子４０が、電圧の上昇に伴って上方向に撓む例で説明するが、電極４１１、４１２に供給する電圧を逆転させると、圧電素子４０は、電圧の上昇に伴って下方向に撓むことになる。このため、圧電素子４０が、電圧の上昇に伴って下方向に撓む構成では、図に例示した元駆動信号ＣＯＭを、電圧Ｖcを基準に反転した波形となる。
【００３８】
図５は、印刷装置１において１組のドライバー３０および圧電素子４０に着目したときの要部構成を示すブロック図である。
図２において、ドライバー３０に供給される元駆動信号Ｖinは、ＤＡＣ１６０によって変換された元駆動信号ＣＯＭを、当該ドライバー３０に対応するスイッチ２３２のオンによって抜き出す一方、スイッチ２３２のオフによって電圧Ｖcに置換した信号ということができる。さらに、ドライバー３０は、補助電源回路５０から供給される各種電圧を用い、元駆動信号Ｖinにしたがった電圧Ｖoutの駆動信号を出力して圧電素子４０を駆動する。このため、図５においては、主制御部１２０、ＤＡＣ１６０、選択部２３０および１つのドライバー３０を１つのブロックとした駆動信号生成部１５が、１つの圧電素子４０に電圧Ｖoutの駆動信号を供給する構成として表現されている。
【００３９】
補助電源回路５０は、主電源回路１８０から供給される電源電圧ＶＨ、Ｇから、高い順に電圧Ｖ５、Ｖ４、Ｖ３、Ｖ２、Ｖ１を生成して出力する。ここで、印刷装置１において、電圧Ｖ５〜Ｖ１は、電圧ＶＨに対してそれぞれ
Ｖ５＝５ＶＨ／６、
Ｖ４＝４ＶＨ／６、
Ｖ３＝３ＶＨ／６、
Ｖ２＝２ＶＨ／６、
Ｖ１＝１ＶＨ／６、
という関係にある。
電圧Ｖ１〜Ｖ５は、順に配線５１１〜５１５を介して複数のドライバー３０に供給される。なお、電圧ＶＨ、Ｇは、配線５１６、５１０を介して複数のドライバー３０に供給される。
【００４０】
圧電素子４０は、ヘッドユニット２０における複数のノズル４５１の各々に対応して設けられるとともに、各々が組の相手であるドライバー３０によって駆動される。すなわち、圧電素子４０は、ドライバー３０から出力される駆動信号（電圧Ｖout）によって駆動される構成となっている。
【００４１】
図６は、１個の圧電素子４０を駆動するドライバー３０の構成の一例を示す図である。
この図に示されるように、ドライバー３０は、オペアンプ３２と、単位回路３４ａ〜３４ｆと、コンパレーター３８ａ〜３８ｅとを含み、元駆動信号Ｖinにしたがって圧電素子４０を駆動する構成となっている。
【００４２】
ドライバー３０の入力端であるオペアンプ３２の入力端（＋）には、選択部２３０（スイッチ２３２）で選択された元駆動信号Ｖinが供給される。
オペアンプ３２の出力信号は、単位回路３４ａ〜３４ｆにそれぞれ供給されるとともに、抵抗Ｒfを介してオペアンプ３２の入力端（−）に負帰還され、さらに抵抗Ｒinを介して電圧Ｇに接地される。このため、オペアンプ３２は、元駆動信号Ｖinを（１＋Ｒf／Ｒin）倍に非反転増幅することになる。
なお、オペアンプ３２の電圧増幅率は、抵抗Ｒf、Ｒinによって設定することができるが、便宜上、以降においてはＲfをゼロとし、Ｒinを無限大とする。すなわち、以降においては、オペアンプ３２の電圧増幅率を「１」に設定して、元駆動信号Ｖinがそのまま単位回路３４ａ〜３４ｆに供給されるものとして説明する。電圧増幅率が「１」以外であっても良いのはもちろんである。
【００４３】
単位回路３４ａ〜３４ｆは、上記７種類の電圧ＶＨ、Ｖ５〜Ｖ１、Ｇのうち、互いに隣り合う２つの電圧に対応して電圧の低い順に設けられる。詳細には、
単位回路３４ａは電圧Ｇおよび電圧Ｖ１に対応し、
単位回路３４ｂは電圧Ｖ１および電圧Ｖ２に対応し、
単位回路３４ｃは電圧Ｖ２および電圧Ｖ３に対応し、
単位回路３４ｄは電圧Ｖ３および電圧Ｖ４に対応し、
単位回路３４ｅは電圧Ｖ４および電圧Ｖ５に対応し、
単位回路３４ｆは電圧Ｖ５および電圧ＶＨに対応して設けられる。
【００４４】
単位回路３４ａ〜３４ｆの回路構成は互いに同じであり、レベルシフター３６ａ〜３６ｆのいずれか対応するもの１つと、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）３５１と、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３５２とを含む。
なお、ＭＯＳＦＥＴについては、以降、トランジスターと表記することにする。また、単位回路３４ａ〜３４ｆについて、特定せずに一般的に説明するときには、単に符号を「３４」として説明し、同様に、レベルシフター３６ａ〜３６ｆについても、特定せずに一般的に説明するときには、単に符号を「３６」として説明する。
【００４５】
レベルシフター３６は、イネーブル（enable）状態とディセーブル（disable）状態とのいずれかの状態をとる。詳細には、レベルシフター３６は、丸印が付された負制御端に供給される信号がＬレベルであって、かつ、丸印が付されていない正制御端に供給される信号がＨレベルであるとき、イネーブル状態になり、それ以外のときは、ディセーブル状態となる。
【００４６】
後述するように上記７種類の電圧のうち、中間の５種類の電圧Ｖ１〜Ｖ５には、コンパレーター３８ａ〜３８ｅのそれぞれが一対一に対応付けられる。
ここで、ある単位回路３４に着目したとき、当該単位回路３４におけるレベルシフター３６の負制御端には、当該単位回路３４に対応する２つの電圧のうち、高位側の電圧に対応付けられたコンパレーターの出力信号が供給され、当該レベルシフター３６の正制御端には、当該単位回路に対応する２つの電圧のうち、低位側の電圧に対応付けられたコンパレーターの出力信号が供給される。
ただし、単位回路３４ｆにおけるレベルシフター３６ｆの負制御端は電圧Ｇ（Ｌレベル）を供給する配線５１０に接続される一方、単位回路３４ａにおけるレベルシフター３６ａの正制御端は、電圧ＶＨ（Ｈレベル）を供給する配線５１６に接続される。
【００４７】
また、レベルシフター３６は、イネーブル状態では、元駆動信号Ｖinの電圧をプラス方向に所定値だけシフトさせてトランジスター３５１のゲート電極に供給するとともに、元駆動信号Ｖinの電圧をマイナス方向に所定値だけシフトさせてトランジスター３５２のゲート電極に供給する。
また、レベルシフター３６は、ディセーブル状態では、元駆動信号Ｖinにかかわらず、トランジスター３５１をオフさせる電圧、例えば電圧Ｇを当該トランジスター３５１のゲート電極に供給するとともに、トランジスター３５２をオフさせる電圧、例えば電圧ＶＨを当該トランジスター３５２のゲート電極に供給する。
なお、所定値としては、例えばソース電極からドレイン電極に電流が流れ始めるゲート・ソース間の電圧（閾値電圧）としている。すなわち、ここでいう所定値は、トランジスター３５１、３５２の特性に応じて定められる性質ものである。
【００４８】
トランジスター３５１のドレイン電極には、対応する２電圧のうち、高位側電圧が供給され、トランジスター３５２のドレイン電極には、低位側電圧が供給される。
例えば、電圧Ｇおよび電圧Ｖ１に対応する単位回路３４ａでは、トランジスター３５１のドレイン電極が、電圧Ｖ１の配線５１１に接続され、トランジスター３５２のドレイン電極が電圧Ｇの配線５１０に接続される。また例えば、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２に対応する単位回路３４ｂでは、トランジスター３５１のドレイン電極が電圧Ｖ２の配線５１２に接続され、トランジスター３５２のドレイン電極が電圧Ｖ１の配線５１１に接続される。なお、電圧Ｖ５および電圧ＶＨに対応する単位回路３４ｆでは、トランジスター３５１のドレイン電極が電圧ＶＨの配線５１６に接続され、トランジスター３５２のドレイン電極が電圧Ｖ５の配線５１５に接続される。
【００４９】
また、単位回路３４ａ〜３４ｆにおいて、各トランジスター３５１のソース電極は、それぞれダイオードＤ１を介して圧電素子４０の一端に共通接続される。また、圧電素子４０の一端は、単位回路３４ａ〜３４ｆにおける各トランジスター３５２のソース電極に、それぞれダイオードＤ２を介して接続される。すなわち、単位回路３４ａ〜３４ｆにおけるダイオードＤ１のカソード端子およびダイオードＤ２のアノード端子の共通接続点が、ドライバー３０の出力端として圧電素子４０の一端に接続される。
圧電素子４０の一端の電圧、すなわち駆動信号の電圧をＶoutと表記している。
【００５０】
コンパレーター３８ａ〜３８ｅは、５種類の電圧Ｖ１〜Ｖ５に、それぞれ一対一に対応しており、２つの入力端に供給された電圧同士の高低を比較して、その比較結果を示す信号を出力する。ここで、コンパレーター３８ａ〜３８ｅにおける２つの入力端のうち、一端には、自身に対応する電圧が供給され、他端は、ドライバー３０の出力端、すなわち圧電素子４０の一端に接続される。例えば電圧Ｖ１に対応するコンパレーター３８ａでは、２つの入力端のうち、一端に、自身に対応する電圧Ｖ１が供給され、また例えば電圧Ｖ２に対応するコンパレーター３８ｂでは、２つの入力端のうち、一端に、自身に対応する電圧Ｖ２が供給される。
【００５１】
コンパレーター３８ａ〜３８ｅのそれぞれは、入力端における他端の電圧Ｖoutが一端の電圧以上であればＨレベル（電圧ＶＨ）とし、電圧Ｖoutが一端の電圧未満であればＬレベル（電圧Ｇ）とした信号を出力する。
具体的には例えば、コンパレーター３８ａは、電圧Ｖoutが電圧Ｖ１以上であればＨレベルとし、電圧Ｖ１未満であればＬレベルの信号を出力する。また例えば、コンパレーター３８ｂは、電圧Ｖoutが電圧Ｖ２以上であればＨレベルとし、電圧Ｖ２未満であればＬレベルの信号を出力する。
【００５２】
５種類の電圧のうち、１つの電圧に着目したとき、当該着目した電圧に対応するコンパレーターの出力信号は、当該電圧を高位側電圧とする単位回路のレベルシフター３６の負入力端と、当該電圧を低位側電圧とする単位回路のレベルシフター３６の正入力端とにそれぞれ供給される点について上述した通りである。
例えば、電圧Ｖ１に対応するコンパレーター３８ａの出力信号は、当該電圧Ｖ１を高位側電圧として対応付けられた単位回路３４ａのレベルシフター３６ａの負入力端と、当該電圧Ｖ１を低位側電圧として対応付けられた単位回路３４ｂのレベルシフター３６ｂの正入力端とにそれぞれ供給される。また例えば、電圧Ｖ２に対応するコンパレーター３８ｂの出力信号は、当該電圧Ｖ２を高位側電圧として対応付けられた単位回路３４ｂのレベルシフター３６ｂの負入力端と、当該電圧Ｖ２を低位側電圧として対応付けられた単位回路３４ｃのレベルシフター３６ｃの正入力端とにそれぞれ供給される。
【００５３】
次に、ドライバー３０の動作について説明する。
まず、圧電素子４０における一端の電圧Ｖoutに対して、レベルシフター３６ａ〜３６ｆがどのような状態になるのかについて検討する。
【００５４】
まず、電圧Ｖoutが電圧Ｇ以上電圧Ｖ１未満である状態を便宜的に第１状態とすると、当該第１状態では、コンパレーター３８ａ〜３８ｆの出力信号はすべてＬレベルとなる。このため、第１状態では、レベルシフター３６ａのみがイネーブル状態になり、他のレベルシフター３６ｂ〜３６ｆはディセーブル状態になる。
電圧Ｖoutが電圧Ｖ１以上電圧Ｖ２未満である状態を第２状態とすると、当該第２状態では、コンパレーター３８ｂの出力信号だけがＨレベルとなり、他のコンパレーターの出力信号はＬレベルとなる。したがって、第２状態では、レベルシフター３６ｂのみがイネーブル状態になり、他のレベルシフター３６ａ、３６ｃ〜３６ｆはディセーブル状態になる。
【００５５】
以降については、電圧Ｖoutが、電圧Ｖ２以上電圧Ｖ３未満の第３状態では、レベルシフター３６ｃのみがイネーブル状態になり、電圧Ｖ３以上電圧Ｖ４未満の第４状態では、レベルシフター３６ｄのみがイネーブル状態になり、電圧Ｖ４以上電圧Ｖ５未満の第５状態では、レベルシフター３６ｅのみがイネーブル状態になり、電圧Ｖ５以上電圧ＶＨ未満の第６状態では、レベルシフター３６ｆのみがイネーブル状態になる。
【００５６】
さて、第１状態においてレベルシフター３６ａがイネーブル状態のとき、当該レベルシフター３６ａは、元駆動信号Ｖinをプラス方向に所定値だけレベルシフトした電圧信号を単位回路３４ａにおけるトランジスター３５１のゲート電極に供給するとともに、元駆動信号Ｖinをマイナス方向に所定値だけレベルシフトした電圧信号を当該単位回路３４ａにおけるトランジスター３５２のゲート電極に供給する。
ここで、元駆動信号Ｖinの電圧が電圧Ｖoutよりも高いとき、その差（ゲート・ソース間の電圧から所定値だけ高めた電圧）に応じた電流が、当該単位回路３４ａにおけるトランジスター３５１のドレイン電極からソース電極に流れる。このため、電圧Ｖoutが徐々に上昇して元駆動信号Ｖinの電圧に近づき、やがて電圧Ｖoutが元駆動信号Ｖinの電圧に一致すると、その時点でトランジスター３５１に流れていた電流がゼロになる。
なお、ここでの説明においては、ダイオードＤ１（Ｄ２）における電圧降下分を無視して説明し、当該電圧降下分についても考慮する内容については後述することにする。
【００５７】
一方、元駆動信号Ｖinの電圧が電圧Ｖoutよりも低いとき、その差に応じた電流が、当該単位回路３４ａにおけるトランジスター３５２のソース電極からドレイン電極に流れる。このため、電圧Ｖoutが徐々に低下して元駆動信号Ｖinの電圧に近づき、やがて電圧Ｖoutが元駆動信号Ｖinの電圧に一致すると、その時点でトランジスター３５２に流れる電流がゼロになる。
したがって、第１状態において、単位回路３４ａのトランジスター３５１、３５２は、電圧Ｖoutを元駆動信号Ｖinに一致させるような制御を実行することになる。
【００５８】
なお、第１状態において、単位回路３４ａ以外の単位回路３４ｂ〜３４ｆでは、レベルシフター３６がディセーブル状態となるので、トランジスター３５１のゲート電極には電圧ＶＨが印加され、トランジスター３５２のゲート電極には電圧Ｇが印加される。このため、第１状態において、単位回路３４ｂ〜３４ｆでは、トランジスター３５１、３５２がオフする（非導通状態になる）ので、電圧Ｖoutの制御には関与しないことになる。
【００５９】
また、ここでは、第１状態であるときについて説明しているが、第２状態〜第６状態についても同様な動作となる。詳細には、圧電素子４０で保持された電圧Ｖoutに応じて、単位回路３４ａ〜３４ｆのいずれかが有効になるとともに、有効になった単位回路３４のトランジスター３５１、３５２が電圧Ｖoutを元駆動信号Ｖinに一致させるように制御する。このため、ドライバー３０の全体としてみたとき、電圧Ｖoutが、元駆動信号Ｖinの電圧に追従する動作となる。
【００６０】
したがって、図７の（ａ）に示されるように、元駆動信号Ｖinが例えば電圧Ｇから電圧ＶＨまで上昇するとき、電圧Ｖoutも元駆動信号Ｖinに追従して電圧Ｇから電圧ＶＨまで変化する。また、同図の（ｂ）に示されるように、元駆動信号Ｖinが電圧ＶＨから電圧Ｇまで低下するとき、電圧Ｖoutも元駆動信号Ｖinに追従して電圧ＶＨから電圧Ｇまで変化する。
【００６１】
図８は、レベルシフターの動作について確認的に説明するための図である。
元駆動信号Ｖinが電圧Ｇから電圧ＶＨまで上昇変化するとき、電圧Ｖoutも元駆動信号Ｖinに追従して上昇する。この上昇の過程において、電圧Ｖoutが電圧Ｖ１未満の第１状態のとき、レベルシフター３６ａがイネーブル状態になる。このため、同図の（ａ）で示されるように、レベルシフター３６ａによってトランジスター３５１のゲート電極に供給される電圧（「Ｎ型」と表記）は、元駆動信号Ｖinをプラス方向に所定値だけシフトさせた電圧となり、トランジスター３５２のゲート電極に供給される電圧（Ｐ型と表記）は、元駆動信号Ｖinをマイナス方向に所定値だけシフトさせた電圧となる。一方、第１状態以外のとき、レベルシフター３６ａがディセーブル状態になるので、トランジスター３５１のゲート電極に供給される電圧はＧとなり、トランジスター３５２のゲート電極に供給される電圧はＶＨとなる。
【００６２】
なお、同図の（ｂ）は、レベルシフター３６ｂが出力する電圧波形を示し、同図の（ｃ）は、レベルシフター３６ｆが出力する電圧波形を示す。レベルシフター３６ｂは、電圧Ｖoutが電圧Ｖ１以上電圧Ｖ２未満の第２状態のときにイネーブル状態になり、レベルシフター３６ｆは、電圧Ｖoutが電圧Ｖ５以上電圧ＶＨ未満の第６状態のときにイネーブル状態になる点を考えれば、特段の説明は要しないであろう。
また、元駆動信号Ｖinの電圧（または電圧Ｖout）の上昇過程におけるレベルシフター３６ｃ〜３６ｅの動作についての説明や、元駆動信号Ｖinの電圧（または電圧Ｖout）の下降過程におけるレベルシフター３６ａ〜３６ｆの動作の説明についても省略する。
【００６３】
次に、単位回路３４ａ〜３４ｆにおける電流（電荷）の流れについて、単位回路３４ａ、３４ｂを例にとって、圧電素子４０の充電と放電とにわけてそれぞれに説明する。
【００６４】
図９は、第１状態（電圧Ｖoutが電圧Ｖ１未満の状態）のとき、圧電素子４０が充電されるときの動作を示す図である。
第１状態では、レベルシフター３６ａがイネーブル状態になり、他のレベルシフター３６ｂ〜３６ｆはディセーブル状態になるので、単位回路３４ａのみに着目すれば良い。
第１状態において元駆動信号Ｖinの電圧が電圧Ｖoutよりも高いとき、単位回路３４ａのトランジスター３５１はゲート・ソース間の電圧に応じた電流を流す。一方、単位回路３４ａのトランジスター３５２はオフである。
【００６５】
第１状態において充電時では、電流が、図において矢印で示されるように配線５１１→（単位回路３４ａの）トランジスター３５１→圧電素子４０という経路で流れて、圧電素子４０に電荷が充電される。この充電により電圧Ｖoutが上昇する。やがて、電圧Ｖoutが元駆動信号Ｖinの電圧に近づき、一致すると、単位回路３４ａのトランジスター３５１がオフするので、圧電素子４０への充電が停止する。
一方で、元駆動信号Ｖinが電圧Ｖ１以上に上昇する場合、電圧Ｖoutも元駆動信号Ｖinに追従して電圧Ｖ１以上になるので、第１状態から第２状態（電圧Ｖoutが電圧Ｖ１以上電圧Ｖ２未満の状態）に移行する。
【００６６】
図１０は、第２状態において圧電素子４０が充電されるときの動作を示す図である。
第２状態では、レベルシフター３６ｂがイネーブル状態になり、他のレベルシフター３６ａ、３６ｃ〜３６ｆはディセーブル状態になるので、単位回路３４ｂのみに着目すれば良い。
第２状態において元駆動信号Ｖinが電圧Ｖoutよりも高いとき、単位回路３４ｂのトランジスター３５１はゲート・ソース間の電圧に応じた電流を流す。一方、単位回路３４ｂのトランジスター３５２はオフである。
【００６７】
第２状態において充電時では、電流が、図において矢印で示されるように、配線５１２→（単位回路３４ｂの）トランジスター３５１→圧電素子４０という経路で流れて、圧電素子４０に電荷が充電される。第２状態において圧電素子４０が充電される場合、圧電素子４０の一端は、補助電源回路５０に対して配線５１２を介して電気的に接続されることになる。
このように、電圧Ｖoutの上昇時において第１状態から第２状態に移行すると、電流の供給元が配線５１１から配線５１２に切り替わる。
【００６８】
やがて、電圧Ｖoutが元駆動信号Ｖinに近づき、一致すると、単位回路３４ｂのトランジスター３５１がオフするので、圧電素子４０への充電が停止する。
一方で、元駆動信号Ｖinが電圧Ｖ２以上に上昇する場合、電圧Ｖoutも元駆動信号Ｖinに追従するので、電圧Ｖ２以上になる結果、第２状態から第３状態（電圧Ｖoutが電圧Ｖ２以上電圧Ｖ３未満の状態）に移行する。
なお、第３状態から第６状態までの充電動作については、ほぼ同様であるので、特に図示しないが、電流（電荷）の供給元が配線５１３、５１４、５１５、５１６に順次に切り替わる。
【００６９】
図１１は、第２状態のとき、圧電素子４０が放電するときの動作を示す図である。
第２状態では、レベルシフター３６ｂがイネーブル状態になる。この状態において、元駆動信号Ｖinが電圧Ｖoutよりも低いとき、単位回路３４ｂのトランジスター３５２はゲート・ソース間の電圧に応じた電流を流す。一方、単位回路３４ｂのトランジスター３５１はオフである。
【００７０】
第２状態において放電時では、電流が、図において矢印で示されるように、圧電素子４０→（単位回路３４ｂの）トランジスター３５２→配線５１１という経路で流れて、圧電素子４０から電荷が放電される。このように、第１状態において圧電素子４０に電荷が充電される場合、および、第２状態において圧電素子４０から電荷が放電される場合、圧電素子４０の一端は、補助電源回路５０に対して配線５１１を介して電気的に接続される。また、配線５１１は、第１状態の充電時では電流（電荷）を供給し、第２状態の放電時では電流（電荷）を回収することになる。回収された電荷は、補助電源回路５０によって後述するように再分配、再利用されることなる。
【００７１】
やがて、電圧Ｖoutが元駆動信号Ｖinに近づき、一致すると、単位回路３４ｂのトランジスター３５２がオフするので、圧電素子４０の放電が停止する。
一方で、元駆動信号Ｖinが電圧Ｖ１未満に低下する場合、電圧Ｖoutも元駆動信号Ｖinに追従して、電圧Ｖ１未満になるので、第２状態から第１状態に移行する。
【００７２】
図１２は、第１状態のとき、圧電素子４０が放電するときの動作を示す図である。
第１状態では、レベルシフター３６ａがイネーブル状態になる。この状態において、元駆動信号Ｖinが電圧Ｖoutよりも低いとき、単位回路３４ａのトランジスター３５２はゲート・ソース間の電圧に応じた電流を流す。
なお、このとき単位回路３４ａのトランジスター３５１はオフである。
第１状態において放電時では、電流が、図において矢印で示されるように、圧電素子４０→（単位回路３４ａの）トランジスター３５２→配線５１０という経路で流れて、圧電素子４０から電荷が放電される。
【００７３】
なお、ここでは、単位回路３４ａ、３４ｂを例にとって、充電時と放電時とにわけて説明したが、単位回路３４ｃ〜３４ｆについて、電流を制御するトランジスター３５１、３５２が異なる点を除けば、ほぼ同様な動作となる。
このように印刷装置１にあっては、元駆動信号Ｖinの電圧に追従するように駆動信号の電圧Ｖoutを制御する。
なお、図９乃至１２において、単位回路３４ａ、３４ｂのダイオードＤ１、Ｄ２については図示を省略している。
【００７４】
次に、補助電源回路５０について説明する。
【００７５】
図１３は、補助電源回路５０の構成の一例を示す図である。
この図に示されるように、補助電源回路５０は、スイッチＳｗ５ｕ、Ｓｗ５ｄ、Ｓｗ４ｕ、Ｓｗ４ｄ、Ｓｗ３ｕ、Ｓｗ３ｄ、Ｓｗ２ｕ、Ｓｗ２ｄ、Ｓｗ１ｕ、Ｓｗ１ｄと、容量素子Ｃ６、Ｃ５、Ｃ４、Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１、Ｃ５６、Ｃ４５、Ｃ３４、Ｃ２３、Ｃ１２と、を含んだ構成となっている。
これらのうち、スイッチは、いずれも１極２投（単極双投）であり、共通端子を端子ａ、ｂのいずれかに制御信号Ａ／Ｂにしたがって接続する。制御信号Ａ／Ｂは、簡略化して説明すれば、例えばデューティ比が約５０％のパルス信号であり、その周波数は、元駆動信号ＣＯＭの周波数に対して例えば２０倍程度に設定される。このような制御信号Ａ／Ｂは、補助電源回路５０における内部発振器（図示省略）により生成しても良いし、フレキシブルケーブル１９０を介して制御ユニット１０から供給しても良い。
容量素子Ｃ５６、Ｃ４５、Ｃ３４、Ｃ２３、Ｃ１２、Ｃ１は電荷移動用であり。容量素子Ｃ６、Ｃ５、Ｃ４、Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１はバックアップ用である。容量素子Ｃ１は、電荷移動用とバックアップ用とを兼ねている。
なお、上記スイッチは、実際には半導体集積回路においてトランジスターを組み合わせて構成され、容量素子は、当該半導体集積回路に対して外付けで実装される。また、上記半導体集積回路では、上述した複数個のドライバー３０も併せて形成される構成が望ましい。
【００７６】
さて、補助電源回路５０において、電圧ＶＨが印加された配線５１６は、容量素子Ｃ６の一端とスイッチＳｗ５ｕの端子ａとに接続される。スイッチＳｗ５ｕの共通端子は容量素子Ｃ５６の一端に接続され、容量素子Ｃ５６の他端はスイッチＳｗ５ｄの共通端子に接続される。スイッチＳｗ５ｄの端子ａは、容量素子Ｃ５の一端とスイッチＳｗ４ｕの端子ａとに接続される。スイッチＳｗ４ｕの共通端子は容量素子Ｃ４５の一端に接続され、容量素子Ｃ４５の他端はスイッチＳｗ４ｄの共通端子に接続される。スイッチＳｗ４ｄの端子ａは、容量素子Ｃ４の一端とスイッチＳｗ３ｕの端子ａとに接続される。スイッチＳｗ３ｕの共通端子は容量素子Ｃ３４の一端に接続され、容量素子Ｃ３４の他端はスイッチＳｗ３ｄの共通端子に接続される。スイッチＳｗ３ｄの端子ａは、容量素子Ｃ３の一端とスイッチＳｗ２ｕの端子ａとに接続される。スイッチＳｗ２ｕの共通端子は容量素子Ｃ２３の一端に接続され、容量素子Ｃ２３の他端はスイッチＳｗ２ｄの共通端子に接続される。スイッチＳｗ２ｄの端子ａは、容量素子Ｃ２の一端とスイッチＳｗ１ｕの端子ａとに接続される。スイッチＳｗ１ｕの共通端子は容量素子Ｃ１２の一端に接続され、容量素子Ｃ１２の他端はスイッチＳｗ１ｄの共通端子に接続される。スイッチＳｗ１ｄの端子ａは、容量素子Ｃ１の一端と、スイッチＳｗ５ｕ、Ｓｗ４ｕ、Ｓｗ３ｕ、Ｓｗ２ｕ、Ｓｗ１ｕの各端子ｂとに接続される。容量素子Ｃ６、Ｃ５、Ｃ４、Ｃ４、Ｃ２、Ｃ１の各他端と、スイッチＳｗ５ｄ、Ｓｗ４ｄ、Ｓｗ３ｄ、Ｓｗ２ｄ、Ｓｗ１ｄの各端子ｂとは、電圧Ｇに共通接地される。
【００７７】
図１４は、補助電源回路５０におけるスイッチの接続状態を示す図である。
各スイッチは、制御信号Ａ／Ｂによって共通端子が端子ａに接続される状態（状態Ａ）と、共通端子が端子ｂに接続される状態（状態Ｂ）との２状態をとる。同図の（ａ）は、補助電源回路５０における状態Ａの接続を、（ｂ）は、状態Ｂの接続を、それぞれ等価回路で簡易的に示したものである。
状態Ａでは、容量素子Ｃ５６、Ｃ４５、Ｃ３４、Ｃ２３、Ｃ１２、Ｃ１が電圧ＶＨ、Ｇの間で直列に接続される。このため、状態Ａを直列状態ということがある。容量素子Ｃ５６、Ｃ４５、Ｃ３４、Ｃ２３、Ｃ１２、Ｃ１におけるキャパシタンスが互いに等しければ、直列状態において、各容量素子の保持電圧はそれぞれＶＨ／６となる。
【００７８】
一方、状態Ｂでは、容量素子Ｃ５６、Ｃ４５、Ｃ３４、Ｃ２３、Ｃ１２、Ｃ１の一端同士が共通接続される。このため、状態Ｂを並列状態ということがある。この状態Ｂでは、容量素子Ｃ５６、Ｃ４５、Ｃ３４、Ｃ２３、Ｃ１２、Ｃ１が互いに並列に接続されるので、保持電圧ＶＨ／６に均等化される。
【００７９】
状態Ａ、Ｂが交互に繰り返されると、状態Ｂのときに均等化された電圧ＶＨ／６が、状態Ａの直列接続によって１〜５倍され、それぞれ容量素子Ｃ１〜Ｃ５に保持されるとともに、このときの保持電圧が、配線５１１〜５１５を介してドライバー３０に供給される。なお、電圧ＶＨは、配線５１６に接続されて、ドライバー３０に出力される構成となっている。
【００８０】
このような補助回路５０において、ドライバー３０によって圧電素子４０が充電されると、容量素子Ｃ６、Ｃ５、Ｃ４、Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１のうち、保持電圧が低下するものが現れるが、保持電圧が低下した容量素子には、状態Ａの直列接続によって主電源回路１８０（図１参照）から電荷が補給されるとともに、状態Ｂの並列接続による再配分で均等化される。
一方、ドライバー３０によって圧電素子４０が放電されると、容量素子Ｃ６、Ｃ５、Ｃ４、Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１のうち、保持電圧が上昇するものが現れるが、状態Ａの直列接続で電荷が吐き出されるとともに、状態Ｂの並列接続による再配分で均等化される。
したがって、圧電素子４０から放電された電荷は、補助電源回路５０に回収されて、圧電素子４０を充電するための電荷として再利用される。
【００８１】
一般に、圧電素子４０のような容量性負荷のキャパシタンスをＣとし、電圧振幅をＥとしたとき、容量性負荷に蓄えられるエネルギーＰは、
Ｐ＝（Ｃ・Ｅ２）／２
で表される。
圧電素子４０は、このエネルギーＰによって変形して仕事をするが、インクを吐出させる仕事量は、エネルギーＰに対して１％以下である。したがって、圧電素子４０は、単なるキャパシターとみなすことができる。キャパシターＣを一定の電源で充電すると、（Ｃ・Ｅ２）／２と同等のエネルギーが充電回路によって消費される。放電するときにも同等のエネルギーが放電回路によって消費される。
【００８２】
ここで、元駆動信号Ｖinが電圧ＶＨから電圧Ｇまでの範囲で変化する場合に、電圧分割しないで、圧電素子４０を充放電させる構成（比較例）を想定してみる。この比較例では、充電時の損失は、図１５においてハッチングが付された領域ａの面積の和に相当し、放電時の損失は同図においてハッチングが付された領域ｂの面積に相当する。比較例では、充電時の損失および放電時の損失は、いずれも大きい。
これに対して、ドライバー３０では、電圧ＶＨから電圧Ｇまでの範囲を６つにほぼ等分割した領域に分けて、圧電素子４０を段階的に充放電する構成となっている。例えば、圧電素子４０が電圧Ｇ（ゼロ）から電圧ＶＨまで充電されるとき、
電圧Ｇ       から電圧１ＶＨ／６まで、
電圧１ＶＨ／６から電圧２ＶＨ／６まで、
電圧２ＶＨ／６から電圧３ＶＨ／６まで、
電圧３ＶＨ／６から電圧４ＶＨ／６まで、
電圧４ＶＨ／６から電圧５ＶＨ／６まで、
電圧５ＶＨ／６から電圧  ＶＨ        まで、
という６段階を経て充電される。このため、充電時の損失は、図１６の（ａ）においてハッチングが付された領域ａの面積の和に相当する分で済む。一方、放電時においても段階的となり、当該放電時の損失は、同図の（ｂ）においてハッチングが付された領域ｂの面積に相当する分で済む。このため、ドライバー３０は、電圧ＶＨから電圧ゼロまで一気に充放電する比較例に対して充放電時の損失を低く抑えることができる。
また、比較例その２では、圧電素子４０から放電された電荷が、補助電源回路５０によって回収されるとともに、圧電素子４０を充電させるときに再利用されるので、全体的な損失を、さらに低く抑えることができる。
【００８３】
Ｄ級増幅では、リニア増幅として比較してエネルギー効率が高い。その理由は、出力段の能動素子が飽和状態で動作し、電力をほとんど消費しない点、ローパスフィルターを構成するインダクターＬによる磁気エネルギーと容量Ｃによるエネルギーとの交換によって充電時にはリニア増幅のような損失が発生しない点、放電時の電流スイッチングで電流が電源に回生する点などのためである。
しかしながら、実際のＤ級増幅では、出力段の能動素子の抵抗は、飽和状態でもゼロではない、磁界が漏れる、インダクターＬの抵抗成分によって損失が発生する、変調時にインダクターＬが飽和する場合がある、などの問題がある。特に、ヘッドユニット２０において共通の元駆動信号ＣＯＭから選択部２３０で選択して複数の圧電素子４０に供給する構成では、元駆動信号ＣＯＭからみた負荷容量の総量が一定でないので、飽和しないインダクターＬが増える。
Ｄ級増幅では、さらに波形品質が悪い、ＥＭＩの対策が必要である、という問題がある。波形品質については、ダミーの容量やフィルターを追加することによって改善することができるが、追加した分だけ消費電力の増加やコスト高を招く。ＥＭＩについては、Ｄ級増幅のスイッチングという根本的な問題による。すなわち、スイッチングしたときに、オン時に流れる電流がリニア増幅と比較して数倍から１０数倍程度までになるだけでなく、これに伴って放射される磁界の量も多くなるからである。ＥＭＩの対策のために、フィルターを追加するなどが必要となり、コスト高を招く。
【００８４】
印刷装置１のドライバー３０では、出力段に相当するトランジスター３５１、３５２は、Ｄ級増幅のようなスイッチングをしないので、また、インダクターＬが用いられていないので、波形品質が悪い、ＥＭＩの対策が必要である、という問題が発生しない。
また、電圧Ｖoutが、元駆動信号Ｖinの電圧に追従する動作となるので、圧電素子４０を精細に制御することができる。
【００８５】
以上については、ドライバー３０が理想的に動作する場合の説明である。詳細には、トランジスター３５１、３５２のドレイン・ソース間の抵抗を無視した場合であって、例えば充電時において、ある段のトランジスター３５１が当該段の高位側の電圧ＶＮを利用して圧電素子４０の一端に印加する電圧Ｖoutを高めている状態において、当該電圧Ｖoutが電圧ＶＮ以上となれば、１つの上段のトランジスター３５１が電圧Ｖ（Ｎ＋１）に利用して電圧Ｖoutを高める場合の動作である。
このような充電時における損失が、図１７（ａ）において三角形の領域ａで示されることについては、上述した通りであり、三角形の頂点同士が点で接することになる。なお、図１７では、電圧Ｖ１〜Ｖ５を一般化して説明するために、ＶＮと表記している。
【００８６】
ところで、現実的には、このような理想的な動作とはならず、電圧Ｖoutが電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５を跨ぐときに電流が流れにくくなる現象が発生する。このため、上記三角形同士が重なるように動作にさせる。すなわち、充電時であれば、常に１つの単位回路３４におけるトランジスター３５１だけでなく、電圧Ｖoutが電圧ＶＮに近くなったときに、図１８に示されるように、当該電圧ＶＮを高位側とする単位回路３４のトランジスター３５１のみならず、１段上の、電圧Ｖ（Ｎ＋１）を高位側とする単位回路３４のトランジスター３５１を用いて、圧電素子４０の一端に電流を供給して、電圧Ｖoutを高めるのである。
なお、三角形同士が重なるということは、それぞれの三角形自身の面積が大きくなる、つまり、損失が大きくなる、ということを意味する。
【００８７】
次に、留意すべき点は、単位回路３４ａ〜３４ｆにおいて、逆流防止用に設けられたダイオードＤ１、Ｄ２の存在である。上述した説明では、ダイオードＤ１、Ｄ２の順方向電圧Ｖf（降下電圧）をゼロとしたが、実際にはゼロではない。この電圧Ｖfの存在は、上記三角形同士における電圧方向の重なり領域を大きくする方向に働くことになる。
【００８８】
図１７（ｂ）は、ダイオードＤ１、Ｄ２の順方向電圧Ｄfを考慮して、トランジスター３５１の動作領域を示す図である。
この図に示されるように、電圧Ｖ（Ｎ−１）、ＶＮに対応する単位回路３４のトランジスター３５１の動作領域は、１つ上の段、すなわち、電圧ＶＮ、Ｖ（Ｎ＋１）に対応する単位回路３４のトランジスター３５１の動作領域と、電圧方向において電圧（Ｖf＋Ｖr）だけ重なっている、この重なりによって、三角形の領域ａが矢印の方向に拡大して、ドライバー３０における消費電力が増加する方向に働く。
【００８９】
図１９は、電圧Ｖoutが一定の割合で上昇する場合（圧電素子４０を一定の電流で充電する場合）、電圧Ｖ（Ｎ−１）、ＶＮに対応する単位回路３４等において、トランジスター３５１の動作領域における電圧、電流、電力を説明するための図である。
同図（ａ）において、Ｖmは、電圧Ｖ（Ｎ−１）および電圧ＶＮに対応する単位回路３４のトランジスター３５１だけで、圧電素子４０の一端に電流を供給する電圧範囲であり、これを時間軸でみたものが、時間範囲ｔmである。
Ｖrは、電圧Ｖ（Ｎ−１）および電圧ＶＮに対応する単位回路３４のトランジスター３５１にくわえて、１段上の、電圧ＶＮおよび電圧Ｖ（Ｎ＋１）に対応する単位回路３４のトランジスター３５１によって、圧電素子４０の一端に電流を供給する電圧範囲であり、これを時間軸でみたものが、時間範囲ｔrである。
Ｖfは、ダイオードＤ１の電圧であり、１段上の、電圧ＶＮおよび電圧Ｖ（Ｎ＋１）に対応する単位回路３４のトランジスター３５１で、圧電素子４０の一端に電流を供給する電圧範囲を示しており、時間軸でいえば、時間範囲ｔfに相当する。
【００９０】
同図（ｂ）において、Ｉは、電圧Ｖ（Ｎ−１）、ＶＮに対応する単位回路３４において、トランジスター３５１のドレイン電極からソース電極に流れる電流を示している。
電圧Ｖoutが一定の割合で上昇する場合、電流Ｉは、圧電素子４０が純粋の容量負荷であれば、時間範囲ｔmにわたってほぼ一定である。電流Ｉは、時間範囲ｔrでは時間経過とともに減少する。ただし、１段上の電圧ＶＮおよび電圧Ｖ（Ｎ＋１）に対応する単位回路３４のトランジスター３５１のドレイン電極からソース電極に流れる電流（破線参照）は、時間経過とともに増加する。このため、２つのトランジスター３５１に流れる電流の和は、時間範囲ｔmにおける電流Ｉに引き続いてほぼ一定である。なお、時間範囲ｔfでは、電圧Ｖ（Ｎ−１）および電圧ＶＮに対応する単位回路３４のトランジスター３５１の動作範囲から外れるので、電流Ｉはゼロとなる。
【００９１】
同図（ｃ）において、Ｗは、電圧Ｖ（Ｎ−１）、ＶＮに対応する単位回路３４において、トランジスター３５１で消費される電力を示している。
この電力Ｗは、時間範囲ｔmでは、当該トランジスター３５１のドレイン電極・ソース電極間の電圧と、時間的にほぼ一定の電流Ｉとの積で規定されるので、直線的に減少する。なお、トランジスター３５１のドレイン電極・ソース電極間の電圧は、電圧Ｖoutの上昇に対して減少する関係にある。また、ｓ点は、時間範囲ｔmの開始端における電力を示す。
【００９２】
次に、時間範囲ｔrでは、（ｂ）で示したように電流Ｉが時間経過とともに減少するので、その積である電力Ｗは、急減に減少してゼロになる。一方で、時間範囲ｔmにおいて、１段上の電圧ＶＮ、Ｖ（Ｎ＋１）に対応する単位回路３４では、トランジスター３５１におけるドレイン電極・ソース電極間の電圧および電流が、ともに増加するので、電力が破線で示されるように急減に増加する。なお、１段上の単位回路３４のトランジスター３５１では、対応する電圧ＶＮよりも電圧（Ｖf＋Ｖr）だけ低位の電圧から電流が流れ始める。結果的に、時間範囲ｔmにおいて、電圧Ｖ（Ｎ−１）、ＶＮに対応する単位回路３４のトランジスター３５１で消費される電力の減少の程度以上に、１段上の単位回路３４のトランジスター３５１で消費される電力の上昇が目立つことになる。
なお、時間範囲ｔfでは、電圧Ｖ（Ｎ−１）および電圧ＶＮに対応する単位回路３４のトランジスター３５１の動作範囲から外れるので、電力Ｗはゼロとなるが、１段上の単位回路３４におけるトランジスター３５１の電力は大きく、ｓ点以上となる。
【００９３】
時間範囲ｔr、ｔfでの電力は、トランジスターを重複して動作させない場合（理想的な場合）では、（ｃ）において細線で示されるように直線的に減少するが、動作範囲を電圧範囲（Ｖf＋Ｖr）で重ねた場合では、２つのトランジスター３５１で消費される電力、特に１段上のトランジスター３５１で消費される電力が大きくなる。
なお、図１７乃至図１９では、圧電素子４０の充電動作について説明したが、トランジスター３５２およびダイオードＤ２を用いた放電動作についても同様なことが言える。
【００９４】
さて、消費される電力の無駄を抑えるためには、
（１）損失を示す三角形の重複領域を減らす、
（２）重複領域で２つの単位回路３４を用いるにしても、（なるべく）低位側の電圧を用いる、
ことが挙げられる。
【００９５】
このうち、（１）の重複領域を減らすには、ダイオードＤ１、Ｄ２の順方向電圧Ｖfを小さくすることであり、このほかにも、トランジスター３５１、３５２のドレイン・ソース間の抵抗（オフではなく、対応する単位回路がイネーブル状態のときの抵抗）を小さくすることがある。もちろん、トランジスター（以降、便宜的に符号３５１、３５２を省略する）の抵抗を小さくするにも限界がある。
そこでまず、トランジスターの抵抗について検討する。ここで仕様上、トランジスター３５１、３５２に流す必要のある電流をＩreqとし、トランジスター３５１、３５２の抵抗下限値をＲとしたとき、
Ｖr＞Ｒ・Ｉreq
である。
コスト低減するため、集積化する際のトランジスターのサイズを小さくすることを望めば、抵抗Ｒが大きくなり、重複部分を大きくとる必要がある。このため、トランジスターのサイズを小さくする点と、低消費電力を図る点とは、両立しない。
【００９６】
ここで、圧電素子４０が、純粋な容量負荷であれば、上記電流Ｉreqと許容損失とから最も小さいトランジスターを選定し、それを基にドライバー３０を構成すれば足りる。
しかしながら、実際の圧電素子４０には電圧依存性が存在する。この電圧依存性とは、例えば図２０に示されるように、印加電圧が高ければ、圧電素子４０のキャパシタンスが小さく、印加電圧が低ければキャパシタンスが大きくなる、という性質をいう。
このように圧電素子４０が電圧依存性を有する場合に、ドライバー３０におけるトランジスターの最適化としては、次の２つの方向がある。すなわち、
（ａ）消費電力をある程度犠牲にして、サイズを小さくする、という方向と、
（ｂ）サイズをある程度犠牲にして、消費電力を小さくする、という方向とがある。
【００９７】
図２１（ａ）は、最適化のために駆動信号のモデルとなる電圧波形を示す図であり、同図（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大させた電圧波形に対応して、圧電素子４０に流れる電流波形を示す図である。電圧依存性がある圧電素子４０において印加電圧を直線的に変化させる場合、圧電素子４０に流れる電流は、低電圧域側では大きくなり、高電圧域側では小さくなる。
同図（ｃ）は、（ｂ）の電流波形の一部を拡大した図であって、１つの単位回路３４（図では、電圧Ｖ３、Ｖ４に対応する単位回路３４ｄ）により供給される電流と、隣り合う単位回路３４（図の例では、単位回路３４ｅ、３４ｃ）とにより供給される電流とに分けて示す図である。
【００９８】
（ｃ）に示されるように、圧電素子４０の電流が、ある段の単位回路３４（のトランジスター３５２）で制御されているときに、時間範囲ｔrに至れば、次の単位回路３４が制御に加わる。特別な制御がなされない場合、次の単位回路３４で制御される電流の方が多くなるので、時間範囲ｔrでは、所定の電圧比まで、２つの単位回路による電流制御が並行して実行される。
なお、ここでいう電圧比とは、ある段の単位回路３４が電圧ＶＮを用いて圧電素子４０の電流を制御している場合に、次の単位回路３４が電圧Ｖ（Ｎ−１）を用いて圧電素子４０の電流制御に加わるとき、
ＶＮ−Ｖf−Ｖout:Ｖ（Ｎ−１）−Ｖf−Ｖout
のことをいう。
例えば、電圧ＶＨ、Ｇを４２ボルトとして６分割（１ステップが７ボルト）するとともに、動作範囲で重ねる電圧（Ｖr＋Ｖf）を２．４ボルトとしたとき、切り替え直後では、１．８：８：８（＝１：４．８）となり、次段からの電流が４倍以上となる。これは低消費電力化の観点では好ましくない。
このため、重要になるのが、上記（２）の、重複領域で２つの単位回路３４を用いるにしても、低位側の電圧を用いること、である。
【００９９】
次に、（ａ）トランジスターのサイズを小さくする、という方向と、（ｂ）消費電力を小さくする、という方向と、についてそれぞれ個別に検討する。
まず、（ａ）のトランジスターのサイズを、次のような条件において、最適化した場合の例について説明する。なお、条件とは、電圧ＶＨ、Ｇを４２ボルトとして６分割（１ステップが７ボルト）するとともに、動作範囲で重ねる電圧を２．４ボルトとし、さらに、駆動信号として、図２１（ａ）に示したモデル波形を適用し、さらに、圧電素子４０の特性として図２０に示した特性を適用した場合である。また、ダイオードＤ１、Ｄ２の電圧−抵抗特性は、順方向に電圧Ｖf以上が印加されたときに抵抗がゼロ、電圧Ｖf未満であれば、抵抗が無限大としている（実際には指数関数で示される）。
【０１００】
図２２は、上記条件において、単位回路３４ａ〜３４ｆのトランジスター３５１、３５２を最適化した場合のサイズを比較して示す図である。
この図において、Ｎ１は、単位回路３４ａにおけるトランジスター３５１のサイズを示しており、ここでは比較のために正方形で示している。同様に、Ｎ２〜Ｎ６は、単位回路３４ｂ〜３４ｆにおけるトランジスター３５１のサイズを示している。また、Ｐ１〜Ｐ６は、単位回路３４ａ〜３４ｆにおけるトランジスター３５２のサイズを示している。トランジスターサイズが最小となるのは、Ｎ６、すなわち、最も高電位に対応する単位回路３４ｆのトランジスター３５１である。
【０１０１】
図６では、当該トランジスター３５１（Ｎ６）に対応してダイオードＤ１が設けられているが、電圧Ｖoutが、電圧ＶＨを超えることはないので、逆流が発生せず、実際には当該ダイオードＤ１を設けなくても良い。これにより、当該トランジスター３５１は、サイズが小さくても、高電位での電流増加に対応できる。
一方、最も低電位の単位回路３４ａにおけるトランジスター３５２（Ｐ１）に対応してダイオードＤ２が設けられているが、電圧Ｖoutが、電圧Ｇ未満にはならないので、逆流が発生せず、実際に当該ダイオードＤ２を設けなくても良い。図２２において、トランジスターサイズが
Ｐ１＞Ｐ２
となっているが、Ｐ１では逆流を考慮しなくても良いので、その分、トランジスターサイズを小さくできるので、条件次第で、
Ｐ１＜Ｐ２
となる場合もある。
【０１０２】
また、同じ単位回路３４に属するトランジスター３５１、３５２とのサイズを比較した場合、Ｎチャネル型の方が、Ｐチャネル型よりもサイズが小さくなっている。例えば、単位回路３４ｅに属するトランジスター３５１（Ｎ５）、３５２（Ｐ５）とのサイズ比較では、
Ｎ５＜Ｐ５
となる。
【０１０３】
次に、（ｂ）の消費電力を小さくする観点において、動作範囲で重ねる電圧量を、次のような条件において、シミュレートした結果について説明する。なお、ここでいう条件とは、トランジスターのドレイン・ソース間の抵抗を一定値（２００Ω）で揃えている。また、ダイオードＤ１、Ｄ２の電圧−抵抗特性は、上述した例と同様である。
【０１０４】
図２３は、境界で重ねる電圧量を示す図であり、（ａ）はトランジスター３５１の側を、（ｂ）はトランジスター３５２の側を、それぞれ示している。この図に示されるように、各境界での重ねる電圧量をそれぞれ不均一となる。
なお、上述したように、Ｐ１には、ダイオードＤ２を設けなくても良いので、Ｐ１、Ｐ２間の重なり量よりも、Ｎ１、Ｎ２の重なり量の方が大きい。
このように、境界で重ねる電圧量を個別に最適化すると、一律に２．４ボルトに設定した場合と比較して、消費電力を数パーセントほど改善することができる。
【０１０５】
なお、上記説明では、各段の単位回路３４において、圧電素子４０を充電させる高位側のトランジスター３５１をＮチャネルとし、圧電素子４０を放電させる低位側のトランジスター３５２をＰチャネルとしたが、チャネル型を逆転させて、トランジスター３５１をＰチャネルとし、トランジスター３５２をＮチャネルとしても良いし、同じチャネルとしても良い。
トランジスター３５１、３５２のチャネルに合わせてレベルシフター３６の出力信号（ゲート信号）を変更する必要がある。
【０１０６】
また、上記説明において、単位回路３４の個数（段数）を「６」としたが、本発明では、単位回路３４の個数は、これに限られない。なお、単位回路３４の個数が増えるにつれて充放電時の損失は低減する一方、構成は複雑化する。駆動回路５０の駆動対象である容量性負荷は、液体を吐出させる圧電素子に限られず、例えば、圧電素子を用いて脈拍を取得するための脈拍センサーなどにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１…印刷装置（液体吐出装置）、１０…制御ユニット、１５…駆動信号生成部、２０…ヘッドユニット、３０…ドライバー、３２…オペアンプ、３４ａ〜３４ｆ…単位回路、３６ａ〜３６ｆ…レベルシフター、３８ａ〜３８ｆ…コンパレーター、４０…圧電素子、５０…補助電源回路、２３０…選択部、３５１、３５２…トランジスター、４００…吐出部、４３１…キャビティ、４５１…ノズル、５１０〜５１６…配線。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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