(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電により動作し圧力室に液体導入用および液体吐出用の圧力を加えるアクチュエータと、
グラウンド電位を挟んで正側電位と負側電位を有する直流電圧を前記アクチュエータに対する充放電用の駆動電圧として出力する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、
互いに直列接続され且つその相互接続点がグラウンド接続された第１直流電源および第２直流電源と、
前記第１直流電源の正側とグラウンドとの間に接続された第１スイッチおよび第２スイッチの直列回路、その第１スイッチおよび第２スイッチの相互接続点と前記第２直流電源の負側との間に接続された第３スイッチを有し、前記アクチュエータの一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成する第１スイッチ回路と、
前記第１直流電源の正側とグラウンドとの間に接続された第４スイッチおよび第５スイッチの直列回路、その第４スイッチおよび第５スイッチの相互接続点と前記第２直流電源の負側との間に接続された第６スイッチを有し、前記アクチュエータの他端に対する充放電用の通電路を選択的に形成する第２スイッチ回路と、
を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
充放電により動作し圧力室に液体導入用および液体吐出用の圧力を加えるアクチュエータと、
グラウンド電位を挟んで正側電位と負側電位を有する直流電圧を前記アクチュエータに対する充放電用の駆動電圧として出力する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、
互いに直列接続され且つその相互接続点がグラウンド接続された第１直流電源および第２直流電源と、
負側がグラウンド接続された第３直流電源と、
前記第１直流電源の正側とグラウンドとの間に接続された第１半導体素子および第２半導体素子の直列回路、その第１半導体素子および第２半導体素子の相互接続点と前記第２直流電源の負側との間に接続された第３半導体素子を有し、第１半導体素子のバックゲートを前記第３直流電源の正側に接続し、第２半導体素子および第３半導体素子のバックゲートを前記第２直流電源の負側に接続し、前記アクチュエータの一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成する第１スイッチ回路と、
前記第１直流電源の正側とグラウンドとの間に接続された第４半導体素子および第５半導体素子の直列回路、その第４半導体素子および第５半導体素子の相互接続点と前記第２直流電源の負側との間に接続された第６半導体素子を有し、第４半導体素子のバックゲートを前記第３直流電源の正側に接続し、第５半導体素子および第６半導体素子のバックゲートを前記第２直流電源の負側に接続し、前記アクチュエータの他端に対する充放電用の通電路を選択的に形成する第２スイッチ回路と、
を有することを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェット方式のプリンタ等に用いる液体吐出装置およびその駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式のプリンタ等に用いられる液体吐出装置いわゆるインクジェットヘッドは、液体であるインクが導かれる複数の圧力室、これら圧力室にインク導入用およびインク吐出用の圧力を加える複数の静電容量性負荷たとえば圧電素子、これら圧電素子に駆動電圧を印加するための複数の電極、上記各圧力室と対応する位置にそれぞれインク吐出用のノズルを有するノズルプレート（オリフィスプレートともいう）、このノズルプレートを保護するマスクプレートなどを備える。各圧電素子と各電極とで静電容量性のアクチュエータがそれぞれ構成される。マスクプレートは記録媒体との接触等により生じる静電気を逃がすためグラウンド接続される。
【０００３】
ただし、マスクプレートがグラウンド接続されるため、圧力室内の電極とマスクプレートとの間に大きな電位差が生じる。水系のインクを使用している場合、その電位差によって圧力室内のインク中の水分が電気分解を起こし、インク中に気泡や凝縮物などの異物が生じたり、電極が溶解したり腐食することもある。異物が生じた場合は、圧力室からノズルへのインクの流れが悪くなり、最悪の場合はノズルが異物で塞がれてインクの吐出が不可能となる。電位差の影響で、インクが変質することもある。
【０００４】
アクチュエータに対する駆動電圧を下げて電極とマスクプレートとの間の電位差を小さくすることも考えられるが、そうすると、アクチュエータの動きが遅くなり、インク吐出速度を十分に高めることができない、高粘度のインクを吐出できないといった不具合を生じる。対策として、電極を絶縁膜で被覆する方法が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４８６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
絶縁膜を形成する上で、絶縁膜に生じるピンホールを完全になくすことはできない。このピンホールを通して電極からインク側に電流が漏洩し、結局は上記のような電気分解を起こしてしまう。初期段階では微小の電流漏洩であっても、それが長期にわたり続いた場合には無視できない問題となる。
【０００７】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的は、アクチュエータを十分な速さで駆動しながら、圧力室内の液体に異物が生じる不具合、電極の溶解や腐食、液体の変質といった不具合を解消できる液体吐出装置およびその駆動回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態の液体吐出装置は、充放電により動作し圧力室に液体導入用および液体吐出用の圧力を加えるアクチュエータと、グラウンド電位を挟んで正側電位と負側電位を有する直流電圧を前記アクチュエータに対する充放電用の駆動電圧として出力する駆動回路と、を備え、前記駆動回路は、互いに直列接続され且つその相互接続点がグラウンド接続された第１直流電源および第２直流電源と、前記第１直流電源の正側とグラウンドとの間に接続された第１スイッチおよび第２スイッチの直列回路、その第１スイッチおよび第２スイッチの相互接続点と前記第２直流電源の負側との間に接続された第３スイッチを有し、前記アクチュエータの一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成する第１スイッチ回路と、前記第１直流電源の正側とグラウンドとの間に接続された第４スイッチおよび第５スイッチの直列回路、その第４スイッチおよび第５スイッチの相互接続点と前記第２直流電源の負側との間に接続された第６スイッチを有し、前記アクチュエータの他端に対する充放電用の通電路を選択的に形成する第２スイッチ回路と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】各実施形態のインクジェットヘッドの全体的な構成を示す図。
【図２】図１の要部を示す図。
【図３】図１の各圧力室およびその周辺部を拡大して示す図。
【図４】図３の１つの圧力室が拡がった状態を示す図。
【図５】図４のように拡がった圧力室が定常に戻った状態を示す図。
【図６】図５のように定常に戻った圧力室が縮まった状態を示す図。
【図７】各実施形態の駆動回路の構成およびステップＳＴ０の動作を示す図。
【図８】第１の実施形態の駆動回路におけるロジック制御回路を示す図。
【図９】第１の実施形態のステップＳＴ１の動作を示す図。
【図１０】第１の実施形態のステップＳＴ２の動作を示す図。
【図１１】第１の実施形態のステップＳＴ３の動作を示す図。
【図１２】第１の実施形態の駆動回路における各部の電圧波形を示す図。
【図１３】第１の実施形態のステップＳＴ４の動作を示す図。
【図１４】第２の実施形態の駆動回路におけるロジック制御回路を示す図。
【図１５】第２の実施形態のステップＳＴ１の動作を示す図。
【図１６】第２の実施形態のステップＳＴ２の動作を示す図。
【図１７】第２の実施形態のステップＳＴ３の動作を示す図。
【図１８】第２の実施形態のステップＳＴ４の動作を示す図。
【図１９】第２の実施形態のステップＳＴ５の動作を示す図。
【図２０】第２の実施形態のステップＳＴ６の動作を示す図。
【図２１】第２の実施形態のステップＳＴ７の動作を示す図。
【図２２】第２の実施形態のステップＳＴ８の動作を示す図。
【図２３】第２の実施形態の駆動回路における各部の電圧波形を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［１］第１の実施形態  
以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。液体吐出装置であるインクジェットヘッドの全体的な構成を図１に示し、そのインクジェットヘッドのノズルプレートが外された状態を図２に示す。
【００１１】
圧電部材で形成された基台１の上面の一側縁に沿う領域に、板状の圧電部材２が埋設される。この圧電部材２の端面は、基台１の側面と同一面を成す。基台１の下面の一側縁に沿う領域にも、板状の圧電部材２が埋設される。この圧電部材２の端面は、基台１の側面と同一面を成す。
【００１２】
これら圧電部材２の端面および基台１の側面に、絶縁性の部材で形成されたノズルプレート（オリフィスプレートともいう）３が配置される。ノズルプレート３は、基台１の上面側の圧電部材２に沿って配列されたインク吐出用（液体吐出用）の複数のノズル４を有するとともに、基台１の下面側の圧電部材２に沿って配列された同じくインク吐出用の複数のノズル４を有する。
【００１３】
基台１の上面側の圧電部材２の端面と基台１の側面とが重なり合う部分に、かつ上記各ノズル４と対応する位置に、複数の切り欠き１１が形成される。これら切り欠き１１から圧電部材２の上面にかけて溝状の圧力室１２が形成される。これら圧力室１２の相互間に存する圧電部材２および基台１により、分極方向が互いに対向する状態に且つ各圧力室１２の並び方向と直交する方向に重なり合う一対の圧電素子（静電容量性負荷）が形成される。この一対の圧電素子により、各圧力室１２にインク導入用（液体導入用）およびインク吐出用（液体吐出用）の圧力を加える静電容量性アクチュエータ１３が構成される。これら静電容量性アクチュエータ１３は、各圧力室１２を隔てる壁となる。
【００１４】
図３に示すように、各圧力室１２の内周面、つまり各静電容量性アクチュエータ１３の側面部および各圧力室１２の底部に、各静電容量性アクチュエータ１３に駆動電圧を印加するための電極１４が装着される。そして、これら電極１４と各圧力室１３内のインク（液体）とが接するのを防ぐため、各電極１４の表面が絶縁膜１５によって被覆される。  
基台１の下縁側にも、同様に、複数の圧力室１２、複数の静電容量性アクチュエータ１３、複数の電極１４、および絶縁膜１５が設けられる。
【００１５】
基台１の上面側における圧電部材２の各圧力室１２がカバー５で閉塞される。このカバー５上にインク流入口６が設けられ、このインク流入口６に流入するインク（液体）が上記各圧力室１２に導かれる。各圧力室１２内の電極１４から複数の導電部材７が導出され、これら導電部材７が回路基板８に接続される。回路基板８には、各静電容量性アクチュエータ１３への駆動電圧を出力する駆動回路９が搭載される。
【００１６】
ノズルプレート３の周縁部に、保護用のマスクプレート１０が装着される。このマスクプレート１０は、金属製で、内側に開口１０ａを有する。図１ではマスクプレート１０がノズルプレート３から離れているが、実際には、ノズルプレート３にマスクプレート１０が面接触する状態で装着される。このマスクプレート１０にリード線（アース線）２１の一端が接続され、そのリード線２１の他端が回路基板８上のグラウンドライン（導電パターン）８ａに接続される。
【００１７】
各静電容量性アクチュエータ１３は、それぞれ静電容量Ｃ０１,Ｃ１２,…を有する。以下、説明を分かり易くするため、静電容量Ｃ０１を有する静電容量性アクチュエータ１３のことをアクチュエータＣ０１、静電容量Ｃ１２を有する静電容量性アクチュエータ１３のことをアクチュエータＣ１２という。これらアクチュエータＣ０１,Ｃ１２,…が上記駆動回路９によって充放電駆動されることにより、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２,…が図３〜図６に示す変形と復帰を繰返す。
【００１８】
図３はアクチュエータＣ０１,Ｃ１２に駆動電圧が印加されない定常状態を示している。圧力室１２の両側に位置するアクチュエータＣ０１,Ｃ１２が互いに逆方向に充電されると、図４に示すように、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が互いに離れる方向に変形する。この変形に伴い、圧力室１２が拡大し、圧力室１２にインクが導入される。この後、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が放電されると、図５に示すように、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が定常状態に復帰する。この復帰に伴い、圧力室１２内の圧力が高まり、圧力室１２内のインクがノズル４から吐出される。その後、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が図４とは反対の方向に充電されることにより、図６に示すように、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が互いに近づく方向に変形する。そして、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が放電されることにより、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が図３の定常状態に復帰する。図６の変形および図３への復帰は、吐出によって圧力室１２内のインクに生じた振動を抑えるためのダンピングである。
【００１９】
上記駆動回路９の具体的な構成を図７に示す。  
直流電圧Ｖａａたとえば１０Ｖを出力する直流電源（第１直流電源）３１と、同じく直流電圧Ｖａａを出力する直流電源（第２直流電源）３２とが、互いに直列接続される。この直流電源３１，３２の相互接続点が、グラウンド接続される。直流電源３１，３２の直列回路の出力電圧±Ｖａａ（＝２・Ｖａａ）が後述のアクチュエータに対する駆動電圧となる。この駆動電圧±Ｖａａは、グラウンド電位を挟む正側電位と負側電位の振幅（可変幅）を有し、各種インクに対応できるよう±７Ｖ〜±１８Ｖ程度の範囲で任意に選定される。
【００２０】
直流電圧Ｖｃｃを出力する直流電源（第３直流電源）３３の負側がグラウンド接続される。この直流電圧Ｖｃｃは、後述するＰ型ＭＯＳトランジスタＰ００，Ｐ０１，Ｐ０２，…のバックゲートに対するバイアス電圧、および後述するドライバ４２やバッファ４３，４４に対する駆動電圧となる。この直流電源Ｖｃｃの値として、例えば直流電圧Ｖａａより高い値が選定される。上記のように、駆動電圧±Ｖａａが±７Ｖ〜±１８Ｖ程度の可変幅で選定されるので、それに電極電位のオーバーシュートによるラッチアップの回避を見込んだ例えば２４Ｖが適切値として選定される。
【００２１】
直流電源３１の正側（＋Ｖａａ）とグラウンド（±０）との間に、第１半導体素子（第１スイッチ）たとえばＰ型ＭＯＳトランジスタＰ００のソース・ドレイン間と第２半導体素子（第２スイッチ）たとえばＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１０のドレイン・ソース間との直列回路が接続される。このＰ型ＭＯＳトランジスタＰ００およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１０の相互接続点と直流電源３２の負側（-Ｖａａ）との間に、第３半導体素子（第３スイッチ）たとえばＮ型ＭＯＳトランジスタＮ２０のドレイン・ソース間が接続される。
【００２２】
Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ００のバックゲートは、直流電源３３の正側（＋Ｖｃｃ）に接続される。Ｎ型ＭＯＳトランジスタＮ１０，Ｎ２０のそれぞれバックゲートは、直流電源３２の負側（−Ｖａａ）に接続される。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ００およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１０の相互接続点が出力端子Ｏｕｔ０となる。この出力端子Ｏｕｔ０がアクチュエータＣ０１の一端に接続される。
【００２３】
これらＰ型ＭＯＳトランジスタＰ００およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１０，Ｎ２０により、アクチュエータＣ０１の一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成するスイッチ回路（第１スイッチ回路）が構成される。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ００がオンしてＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１０，Ｎ２０がオフすると、アクチュエータＣ０１の一端が＋Ｖａａ電位となる。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ００およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ２０がオフしてＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１０がオンすると、アクチュエータＣ０１の一端がグラウンド電位（零）となる。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ００およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１０がオフしてＮ型ＭＯＳトランジスタＮ２０がオンすると、アクチュエータＣ０１の一端が−Ｖａａ電位となる。
【００２４】
直流電源３１の正側（＋Ｖａａ）とグラウンド（±０）との間に、第４半導体素子（第４スイッチ）たとえばＰ型ＭＯＳトランジスタＰ０１のソース・ドレイン間と第５半導体素子（第５スイッチ）たとえばＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１１のドレイン・ソース間との直列回路が接続される。このＰ型ＭＯＳトランジスタＰ０１およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１１の相互接続点と直流電源３２の負側（-Ｖａａ）との間に、第６半導体素子（第６スイッチ）たとえばＮ型ＭＯＳトランジスタＮ２１のドレイン・ソース間が接続される。
【００２５】
Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０１のバックゲートは、直流電源３３の正側（＋Ｖｃｃ）に接続される。Ｎ型ＭＯＳトランジスタＮ１１，Ｎ２１のそれぞれバックゲートは、直流電源３２の負側（−Ｖａａ）に接続される。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０１およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１１の相互接続点が出力端子Ｏｕｔ１となる。この出力端子Ｏｕｔ１がアクチュエータＣ０１の他端に接続される。
【００２６】
これらＰ型ＭＯＳトランジスタＰ０１およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１１，Ｎ２１により、アクチュエータＣ０１の他端に対する充放電用の通電路を選択的に形成するスイッチ回路（第２スイッチ回路）が構成される。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０１がオンしてＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１１，Ｎ２１がオフすると、アクチュエータＣ０１の他端が＋Ｖａａ電位となる。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０１およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ２１がオフしてＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１１がオンすると、アクチュエータＣ０１の他端がグラウンド電位となる。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０１およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１１がオフしてＮ型ＭＯＳトランジスタＮ２１がオンすると、アクチュエータＣ０１の他端が−Ｖａａ電位となる。
【００２７】
なお、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０１は、隣りのアクチュエータＣ１２に対する第１半導体素子としても機能する。Ｎ型ＭＯＳトランジスタＮ１１，Ｎ２１は、隣りのアクチュエータＣ１２に対する第２半導体素子および第３半導体素子としても機能する。すなわち、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０１およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１１，Ｎ２１により構成されるスイッチ回路は、隣りのアクチュエータＣ１２の一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成するスイッチ回路（第１スイッチ回路）としても機能する。
【００２８】
直流電源３１の正側（＋Ｖａａ）とグラウンド（±０）との間に、第４半導体素子たとえばＰ型ＭＯＳトランジスタＰ０２のソース・ドレイン間と第５半導体素子たとえばＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１２のドレイン・ソース間との直列回路が接続される。このＰ型ＭＯＳトランジスタＰ０２およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１２の相互接続点と直流電源３１の負側（−Ｖａａ）との間に、第６半導体素子たとえばＮ型ＭＯＳトランジスタＮ２２のドレイン・ソース間が接続される。
【００２９】
Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０２のバックゲートは、直流電源３３の正側（＋Ｖｃｃ）に接続される。Ｎ型ＭＯＳトランジスタＮ１２，Ｎ２２のそれぞれバックゲートは、直流電源３２の負側（−Ｖａａ）に接続される。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０２およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１２の相互接続点が出力端子Ｏｕｔ２となる。この出力端子Ｏｕｔ２がアクチュエータＣ１２の他端に接続される。
【００３０】
これらＰ型ＭＯＳトランジスタＰ０２およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１２，Ｎ２２により、アクチュエータＣ１２の他端に対する充放電用の通電路を選択的に形成するスイッチ回路（第２スイッチ回路）が構成される。
【００３１】
なお、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０２は、隣りのアクチュエータＣ２３に対する第１半導体素子としても機能する。Ｎ型ＭＯＳトランジスタＮ１２，Ｎ２２は、隣りのアクチュエータＣ２３に対する第２半導体素子および第３半導体素子としても機能する。すなわち、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＰ０２およびＮ型ＭＯＳトランジスタＮ１２，Ｎ２２により構成されるスイッチ回路は、隣りのアクチュエータＣ２３の一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成するスイッチ回路（第１スイッチ回路）としても機能する。  
残りのアクチュエータに対しても同様のスイッチ回路が構成される。
【００３２】
一方、４０は主制御部で、上記各スイッチ回路に共通の制御信号ＷＶＡ，ＷＶＢを出力するとともに、各スイッチ回路に個別の制御信号ＥＮ1,ＥＮ２,ＥＮ３,…を出力する。これら駆動制御信号が各スイッチ回路に対応する複数のロジック制御回路４１に供給される。主制御部４０および各ロジック制御回路４１は、直流電圧Ｖｄｄにより動作する。
【００３３】
各ロジック制御回路４１のうち、上記ＭＯＳトランジスタＰ００，Ｎ１０，Ｎ２０のスイッチ回路に対応するロジック制御回路４１は、図８に示す多数のロジック回路からなり、制御信号ＷＶＡ，ＷＶＢ，ＥＮ1に応じて上記ＭＯＳトランジスタＰ００，Ｎ１０，Ｎ２０をオン，オフ駆動するための駆動制御信号ＤＲ１［０］，ＤＲ１［１］，ＤＲ１［２］を出力する。上記ＭＯＳトランジスタＰ０１，Ｎ１１，Ｎ２１のスイッチ回路に対応するロジック制御回路４１も、同様の構成により、駆動制御信号ＤＲ２［０］，ＤＲ２［１］，ＤＲ２［２］を出力する。上記ＭＯＳトランジスタＰ０２，Ｎ１２，Ｎ２２のスイッチ回路に対応するロジック制御回路４１も、同様の構成により、駆動制御信号ＤＲ３［０］，ＤＲ３［１］，ＤＲ３［２］を出力する。
【００３４】
出力される駆動制御信号は、それぞれドライバ４２およびバッファ４３，４４を介して、各ＭＯＳトランジスタのゲートに対するドライブ信号となる。
【００３５】
この駆動回路９の動作を図７および図９〜図１２に示す。また、駆動回路９における各部の電圧波形をステップＳＴ０〜ＳＴ４として図１３に示す。全てのアクチュエータに対する動作を説明すると長くなるので、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２の駆動を主として説明する。
【００３６】
まず、ステップＳＴ０では、図７のように、ＭＯＳトランジスタＮ１０，Ｎ１１，Ｎ１２がオンし、グラウンドを通してアクチュエータＣ０１,Ｃ１２に対する閉回路（放電路）が形成される。出力端子Ｏｕｔ０，Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２は、グラウンド電位となる。このとき、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２は、図３に示す定常状態である。
【００３７】
ステップＳＴ１では、図９に示すように、ＭＯＳトランジスタＰ００，Ｐ０２，Ｎ２１がオンする。この場合、出力端子Ｏｕｔ０，Ｏｕｔ２がグラウンド電位から＋Ｖａａ電位へと上昇し、出力端子Ｏｕｔ１がグラウンド電位から−Ｖａａ電位へと下降する。こうして、出力端子Ｏｕｔ０と出力端子Ｏｕｔ１との間の電圧±Ｖａａ（＝２・Ｖａａ＝２０Ｖ）がアクチュエータＣ０１に加わる。出力端子Ｏｕｔ２と出力端子Ｏｕｔ１との間の電圧±Ｖａａ（＝２・Ｖａａ＝２０Ｖ）がアクチュエータＣ１２に加わる。これにより、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２にそれぞれ電圧２・Ｖａａが充電される。
【００３８】
この充電により、図４のように、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が互いに離れる方向に変形する。この変形に伴い、ノズル４に対応する圧力室１２が拡大し、圧力室１２にインクが導入される。
【００３９】
ステップＳＴ２では、図１０に示すように、ＭＯＳトランジスタＮ１０，Ｎ１１，Ｎ１２がオンする。この場合、電圧２・Ｖａａが充電されたアクチュエータＣ０１の一端が出力端子Ｏｕｔ０およびＭＯＳトランジスタＮ１０を介してグラウンドに導通するとともに、そのアクチュエータＣ０１の他端が出力端子Ｏｕｔ１およびＭＯＳトランジスタＮ１１を介してグラウンドに導通し、グラウンドを通してアクチュエータＣ０１に対する閉回路（放電路）が形成される。この閉回路を通して、アクチュエータＣ０１の充電電圧２・Ｖａａが放電する。同様に、隣りのアクチュエータＣ１２の他端がＭＯＳトランジスタＮ１２を介してグラウンドに導通するとともに、そのアクチュエータＣ１２の一端が出力端子Ｏｕｔ１およびＭＯＳトランジスタＮ１１を介してグラウンドに導通し、アクチュエータＣ１２に対する閉回路（放電路）が形成される。この閉回路を通して、アクチュエータＣ１２の充電電圧２・Ｖａａが放電する。
【００４０】
この放電により、図５に示すように、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が定常状態に復帰する。この復帰に伴い、圧力室１２内の圧力が上昇し、圧力室１２内のインクがノズル４から吐出される。
【００４１】
ステップＳＴ３では、図１１に示すように、ＭＯＳトランジスタＰ０１，Ｎ２０，Ｎ２２がオンする。この場合、出力端子Ｏｕｔ１が＋Ｖａａ電位となり、出力端子Ｏｕｔ０，Ｏｕｔ２１が−Ｖａａ電位となる。こうして、出力端子Ｏｕｔ１と出力端子Ｏｕｔ０との間の電圧±Ｖａａ（＝２・Ｖａａ＝２０Ｖ）がアクチュエータＣ０１に加わる。出力端子Ｏｕｔ１と出力端子Ｏｕｔ２との間の電圧±Ｖａａ（＝２・Ｖａａ＝２０Ｖ）がアクチュエータＣ１２に加わる。これにより、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２にそれぞれ電圧２・Ｖａａが充電される。
【００４２】
この充電により、図６のように、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が互いに近づく方向に変形する。
【００４３】
ステップＳＴ４では、図１２に示すように、ステップＳＴ０と同じくＭＯＳトランジスタＮ１０，Ｎ１１，Ｎ１２がオンする。この場合、電圧２・Ｖａａが充電されたアクチュエータＣ０１の他端が出力端子Ｏｕｔ１およびＭＯＳトランジスタＮ１１を介してグラウンドに導通するとともに、そのアクチュエータＣ０１の一端が出力端子Ｏｕｔ０およびＭＯＳトランジスタＮ１０を介してグラウンドに導通し、グラウンドを通してアクチュエータＣ０１に対する閉回路（放電路）が形成される。この閉回路を通して、アクチュエータＣ０１の充電電圧２・Ｖａａが放電する。同様に、隣りのアクチュエータＣ１２の一端が出力端子Ｏｕｔ１およびＭＯＳトランジスタＮ１１を介してグラウンドに導通するとともに、そのアクチュエータＣ１２の他端が出力端子Ｏｕｔ２およびＭＯＳトランジスタＮ１２を介してグラウンドに導通し、グラウンドを通してアクチュエータＣ１２に対する閉回路（放電路）が形成される。この閉回路を通して、アクチュエータＣ１２の充電電圧２・Ｖａａが放電する。  
この放電により、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が図３に示す定常状態へと復帰する。
【００４４】
ステップＳＴ３の変形およびステップＳＴ４の復帰は、吐出によって圧力室１２内のインクに生じた振動を抑えるためのダンピングである。
【００４５】
以上のように、グラウンド電位を挟んで正側電位＋Ｖａａと負側電位−Ｖａａを有する直流電圧±Ｖａａ（＝２・Ｖａａ＝２０Ｖ）をアクチュエータＣ０１,Ｃ１２に対する充放電用の駆動電圧として供給することにより、電極１４とマスクプレート１０との間に生じる電位差を駆動電圧±Ｖａａの半分（＝１０Ｖ）に抑えることができる。すなわち、駆動電圧が正側電位のときに生じる電位差は、駆動電圧±Ｖａａの半分のＶａａ（＝１０Ｖ）である。駆動電圧が負側電位のときに生じる電位差も、駆動電圧±Ｖａａ（＝２０Ｖ）の半分のＶａａ（＝１０Ｖ）である。
【００４６】
電極１４とマスクプレート１０との間に生じる電位差を駆動電圧±Ｖａａの半分に抑えることにより、圧力室１２内のインク中の水分が電気分解を起こす不具合を防止できる。電気分解の防止により、インク中に気泡や凝縮物などの異物が生じたり、電極１４が溶解したり腐食するといった不具合を防ぐことができる。電位差が大きくないので、インクの変質も防止できる。ひいては、異物やインクがノズル４に詰まるといった不具合を防止できる。
【００４７】
電位差を抑えるだけで、駆動電圧±Ｖａａの電圧幅そのものは下げないので、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２を十分な速さで駆動できる。よって、インク吐出速度を十分に高めることが可能であり、高粘度のインクでも確実に吐出できる。
【００４８】
仮に、電極１４上に被覆形成される絶縁膜１５にピンホールが生じた場合でも、電極１４とマスクプレート１０との間に生じる電位差が大きくないので、ピンホールからの漏洩電流を最小限に抑制できる。この抑制により、上記の電気分解やそれに伴う不具合が起こり難くなり、インクジェットヘッドとしての寿命が向上する。
【００４９】
また、インクの吐出時および待機時（定常状態）の駆動電圧の平均値をほぼ零Ｖとすることができる。
【００５０】
［２］第２の実施形態  
駆動回路９のロジック制御回路４１において、図１４に示すように、遅延回路５１，５２およびその遅延回路５１，５２の出力に応動する複数のロジック回路が追加される。  
他の構成は第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
【００５１】
駆動回路９の動作を図７および図１５〜図２２に示す。また、駆動回路９における各部の電圧波形をステップＳＴ０〜ＳＴ８として図２３に示す。
【００５２】
まず、ステップＳＴ０では、図７のように、ＭＯＳトランジスタＮ１０，Ｎ１１，Ｎ１２がオンし、グラウンドを通してアクチュエータＣ０１,Ｃ１２に対する閉回路（放電路）が形成される。出力端子Ｏｕｔ０，Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２は、グラウンド電位となる。このとき、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２は、図３に示す定常状態である。
【００５３】
ステップＳＴ１では、図１５に示すように、ＭＯＳトランジスタＮ１０，Ｎ１２，Ｎ２１がオンする。この場合、出力端子Ｏｕｔ０，Ｏｕｔ２がグラウンド電位（零）を維持し、出力端子Ｏｕｔ１がグラウンド電位から−Ｖａａ電位となる。こうして、出力端子Ｏｕｔ０と出力端子Ｏｕｔ１との間の電圧ＶａａがアクチュエータＣ０１に加わる。出力端子Ｏｕｔ２と出力端子Ｏｕｔ１との間の電圧ＶａａがアクチュエータＣ１２に加わる。これにより、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２にそれぞれ電圧Ｖａａが充電される。
【００５４】
ステップＳＴ２では、図１６に示すように、ＭＯＳトランジスタＰ００，Ｐ０２，Ｎ２１がオンする。この場合、出力端子Ｏｕｔ０，Ｏｕｔ２がグラウンド電位から＋Ｖａａ電位に上昇し、出力端子Ｏｕｔ１は−Ｖａａ電位を維持する。こうして、出力端子Ｏｕｔ０と出力端子Ｏｕｔ１との間の電圧±Ｖａａ（＝２・Ｖａａ＝２０Ｖ）がアクチュエータＣ０１に加わる。出力端子Ｏｕｔ２の出力電圧と出力端子Ｏｕｔ１との間の電圧＋Ｖａａ（＝２・Ｖａａ＝２０Ｖ）がアクチュエータＣ１２に加わる。これにより、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２の充電が継続し、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２にそれぞれ電圧２・Ｖａａが充電される。
【００５５】
このステップＳＴ１，ＳＴ２の充電により、図４のように、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が互いに離れる方向に変形する。この変形により、ノズル４に対応する圧力室１２が拡大し、その圧力室１２にインクが導入される。
【００５６】
ステップＳＴ３では、図１７に示すように、ＭＯＳトランジスタＰ００，Ｐ０２，Ｎ１１がオンする。この場合、電圧２・Ｖａａが充電されたアクチュエータＣ０１の一端が出力端子Ｏｕｔ０およびＭＯＳトランジスタＰ００を介して直流電源３１の正側（＋Ｖａａ）に導通し、そのアクチュエータＣ０１の他端が出力端子Ｏｕｔ１およびＭＯＳトランジスタＮ１１を介してグラウンドに導通する。アクチュエータＣ０１の充電電圧２・Ｖａａは直流電源３１の直流電圧Ｖａａよりも高いので、アクチュエータＣ０１の充電電荷が直流電源３１に向かって放電する。同様に、電圧２・Ｖａａが充電されたアクチュエータＣ１２の他端が出力端子Ｏｕｔ２およびＭＯＳトランジスタＰ０２を介して直流電源３１の正側（＋Ｖａａ）に導通し、そのアクチュエータＣ１２の一端が出力端子Ｏｕｔ１およびＭＯＳトランジスタＮ１１を介してグラウンドに導通する。アクチュエータＣ１２の充電電圧２・Ｖａａは直流電源３１からの直流電圧Ｖａａよりも高いので、アクチュエータＣ１２の充電電荷が直流電源３１に向かって放電する。これら放電に伴い、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２の充電電圧が２・ＶａａからＶａａへと低下する。
【００５７】
ステップＳＴ４では、図１８に示すように、ＭＯＳトランジスタＮ１０，Ｎ１１，Ｎ１２がオンする。この場合、充電電圧Ｖａａが残るアクチュエータＣ０１の一端および他端がグラウンドに導通し、グラウンドを通してアクチュエータＣ０１に対する閉回路（放電路）が形成される。この閉回路により、アクチュエータＣ０１の放電が継続する。同時に、充電電圧Ｖａａが残るアクチュエータＣ１２の一端および他端がグラウンドに導通し、グラウンドを通してアクチュエータＣ１２に対する閉回路（放電路）が形成される。この閉回路により、アクチュエータＣ１２の放電が継続する。これら放電の継続により、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２の電圧がＶａａから零となる。
【００５８】
このステップＳＴ３，ＳＴ４の放電により、図５に示すように、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が定常状態に復帰する。この復帰により、圧力室１２内の圧力が上昇し、圧力室１２内のインクがノズル４から吐出される。
【００５９】
ステップＳＴ５として、図１９に示すように、ＭＯＳトランジスタＮ２０，Ｎ１１，Ｎ２２がオンする。この場合、出力端子Ｏｕｔ１がグラウンド電位となり、出力端子Ｏｕｔ０，Ｏｕｔ２が−Ｖａａ電位となる。こうして、出力端子Ｏｕｔ１と出力端子Ｏｕｔ０との間の電圧がアクチュエータＣ０１に加わる。出力端子Ｏｕｔ１と出力端子Ｏｕｔ２との間の電圧がアクチュエータＣ１２に加わる。これにより、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２にそれぞれ電圧Ｖａａが充電される。
【００６０】
ステップＳＴ６として、図２０に示すように、ＭＯＳトランジスタＰ０１，Ｎ２０，Ｎ２２がオンする。この場合、出力端子Ｏｕｔ１がグラウンド電位から＋Ｖａａ電位に上昇し、出力端子Ｏｕｔ０，Ｏｕｔ２は−Ｖａａ電位を維持する。こうして、出力端子Ｏｕｔ１と出力端子Ｏｕｔ０との間の電圧２・ＶａａがアクチュエータＣ０１に加わる。出力端子Ｏｕｔ１と出力端子Ｏｕｔ２との間の電圧２・ＶａａがアクチュエータＣ１２に加わる。これにより、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２の充電が継続し、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２に電圧２・Ｖａａが充電される。
【００６１】
このステップＳＴ５，ＳＴ６の充電により、図６のように、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が互いに近づく方向に変形する。
【００６２】
ステップＳＴ７では、図２１に示すように、ＭＯＳトランジスタＰ０１，Ｎ１０，Ｎ１２オンする。この場合、電圧２・Ｖａａが充電されたアクチュエータＣ０１の他端が出力端子Ｏｕｔ１およびＭＯＳトランジスタＰ０１を介して直流電源３１の正側（＋Ｖａａ）に導通し、そのアクチュエータＣ０１の一端が出力端子Ｏｕｔ０およびＭＯＳトランジスタＮ１０を介してグラウンドに導通する。これにより、アクチュエータＣ０１の充電電荷が直流電源３１に向かって放電する。同様に、電圧２・Ｖａａが充電されたアクチュエータＣ１２の一端が出力端子Ｏｕｔ１およびＭＯＳトランジスタＰ０１を介して直流電源３１の正側（＋Ｖａａ）に導通し、そのアクチュエータＣ１２の他端が出力端子Ｏｕｔ２およびＭＯＳトランジスタＮ１２を介してグラウンドに導通する。これにより、アクチュエータＣ１２の充電電荷が直流電源３１に向かって放電する。これら放電に伴い、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２の電圧が２・ＶａａからＶａａへと低下する。
【００６３】
ステップＳＴ８では、図２２に示すように、ＭＯＳトランジスタＮ１０，Ｎ１１，Ｎ１２オンする。この場合、充電電圧Ｖａａが残るアクチュエータＣ０１の他端が出力端子Ｏｕｔ１およびＭＯＳトランジスタＮ１１を介してグラウンドに導通するとともに、そのアクチュエータＣ０１の一端が出力端子Ｏｕｔ０およびＭＯＳトランジスタＮ１０を介してグラウンドに導通し、グラウンドを通してアクチュエータＣ０１に対する閉回路（放電路）が形成される。この閉回路を通して、アクチュエータＣ０１の放電が継続する。同様に、隣りのアクチュエータＣ１２の一端が出力端子Ｏｕｔ１およびＭＯＳトランジスタＮ１１を介してグラウンドに導通するとともに、そのアクチュエータＣ１２の他端が出力端子Ｏｕｔ２およびＭＯＳトランジスタＮ１２を介してグラウンドに導通し、グラウンドを通してアクチュエータＣ１２に対する閉回路（放電路）が形成される。この閉回路を通して、アクチュエータＣ１２の放電が継続する。これら放電の継続により、アクチュエータＣ０１，Ｃ１２の電圧がＶａａから零となる。
【００６４】
このステップＳＴ７，ＳＴ８の放電により、図３に示すように、アクチュエータＣ０１,Ｃ１２が定常状態に復帰する。
【００６５】
上記ステップＳＴ５，ＳＴ６での変形およびステップＳＴ７，ＳＴ８での復帰は、吐出によって圧力室１２内のインクに生じた振動を抑えるためのダンピングである。
【００６６】
以上のように、グラウンド電位を挟んで正側電位＋Ｖａａと負側電位−Ｖａａを有する直流電圧±Ｖａａ（＝２・Ｖａａ＝２０Ｖ）をアクチュエータＣ０１,Ｃ１２に対する充放電用の駆動電圧として供給することにより、第１の実施形態と同じ効果が得られる。
【００６７】
とくに、この第２の実施形態では、ステップＳＴ１，ＳＴ２で２段階の充電を行い、ステップＳＴ３，ＳＴ４で２段階の放電を行っているので、電流の消費が減り、消費電力の低減が図れる。ステップＳＴ５，ＳＴ６で２段階の充電を行い、ステップＳＴ７，ＳＴ８で２段階の放電を行っているので、ここでも電流の消費が減り、消費電力の低減が図れる。
【００６８】
なお、上記各実施形態では、複数の半導体素子としてＭＯＳトランジスタを用いたが、同様の機能を有するものであれば、ＭＯＳトランジスタに限らず他の素子を用いてもよい。
【００６９】
その他、上記各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。  
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。  
［１］充放電により動作し圧力室に液体導入用および液体吐出用の圧力を加えるアクチュエータと、グラウンド電位を挟んで正側電位と負側電位を有する直流電圧を前記アクチュエータに対する充放電用の駆動電圧として出力する駆動回路と、を備えることを特徴とする液体吐出装置。  
［２］前記圧力室は、前記アクチュエータを挟んで並ぶ複数の圧力室であり、前記アクチュエータは、分極方向が互いに対向する状態に且つ前記各圧力室の並び方向と直交する方向に重なり合う一対の圧電素子であり、前記各圧力室を隔てる、ことを特徴とする付記［１］に記載の液体吐出装置。  
［３］前記アクチュエータの側面部に設けられ、そのアクチュエータに駆動電圧を印加するための電極と、この電極と前記圧力室内の液体とが接しないようにその電極の表面を被覆した絶縁膜と、をさらに備えることを特徴とする付記［２］に記載の液体吐出装置。  
［４］前記圧力室と対応する位置に液体吐出用のノズルを有するノズルプレートと、このノズルプレート上に設けられ、かつグラウンド接続された保護用のマスクプレートと、をさらに備えることを特徴とする付記［１］に記載の液体吐出装置。  
［５］前記駆動回路は、互いに直列接続され且つその相互接続点がグラウンド接続された第１直流電源および第２直流電源と、前記第１直流電源の正側とグラウンドとの間に接続された第１スイッチおよび第２スイッチの直列回路、その第１スイッチおよび第２スイッチの相互接続点と前記第２直流電源の負側との間に接続された第３スイッチを有し、前記アクチュエータの一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成する第１スイッチ回路と、前記第１直流電源の正側とグラウンドとの間に接続された第４スイッチおよび第５スイッチの直列回路、その第４スイッチおよび第５スイッチの相互接続点と前記第２直流電源の負側との間に接続された第６スイッチを有し、前記アクチュエータの他端に対する充放電用の通電路を選択的に形成する第２スイッチ回路と、を有することを特徴とする付記［１］ないし付記［３］のいずれかに記載の液体吐出装置。  
［６］前記駆動回路は、互いに直列接続され且つその相互接続点がグラウンド接続された第１直流電源および第２直流電源と、負側がグラウンド接続された第３直流電源と、前記第１直流電源の正側とグラウンドとの間に接続された第１半導体素子および第２半導体素子の直列回路、その第１半導体素子および第２半導体素子の相互接続点と前記第２直流電源の負側との間に接続された第３半導体素子を有し、第１半導体素子のバックゲートを前記第３直流電源の正側に接続し、第２半導体素子および第３半導体素子のバックゲートを前記第２直流電源の負側に接続し、前記アクチュエータの一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成する第１スイッチ回路と、前記第１直流電源の正側とグラウンドとの間に接続された第４半導体素子および第５半導体素子の直列回路、その第４半導体素子および第５半導体素子の相互接続点と前記第２直流電源の負側との間に接続された第６半導体素子を有し、第４半導体素子のバックゲートを前記第３直流電源の正側に接続し、第５半導体素子および第６半導体素子のバックゲートを前記第２直流電源の負側に接続し、前記アクチュエータの他端に対する充放電用の通電路を選択的に形成する第２スイッチ回路と、を有することを特徴とする付記［１］ないし付記［３］のいずれかに記載の液体吐出装置。  
［７］充放電により動作し圧力室に液体導入用および液体吐出用の圧力を加えるアクチュエータを備えた液体吐出装置において、グラウンド電位を挟んで正側電位と負側電位を有する直流電圧を前記アクチュエータに対する充放電用の駆動電圧として出力する液体吐出装置の駆動回路。
【符号の説明】
【００７０】
１…基台、２…圧電部材、３…ノズルプレート、４…ノズル、５…カバー、６…インク流入口、７…導電部材、８…回路基板、９…駆動回路、１２…圧力室、１３…静電容量性アクチュエータ、１４…電極、１５…絶縁膜、３１…直流電源（第１直流電源）、３２…直流電源（第２直流電源）、３３…直流電源（第３直流電源）、Ｐ００，Ｐ０１，Ｐ０２…Ｐ型ＭＯＳトランジスタ（第１スイッチ）、Ｎ１０，Ｎ１１，Ｎ１２…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ（第２スイッチ）、Ｎ２０，Ｎ２１，Ｎ２２…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ（第３スイッチ）、４０…主制御部、４１…ロジック制御回路、４２…ドライバ、４３，４４…バッファ
【図１】
0005703007.tif 000002
【図２】
0005703007.tif 000003
【図３】
0005703007.tif 000004
【図４】
0005703007.tif 000005
【図５】
0005703007.tif 000006
【図６】
0005703007.tif 000007
【図７】
0005703007.tif 000008
【図８】
0005703007.tif 000009
【図９】
0005703007.tif 000010
【図１０】
0005703007.tif 000011
【図１１】
0005703007.tif 000012
【図１２】
0005703007.tif 000013
【図１３】
0005703007.tif 000014
【図１４】
0005703007.tif 000015
【図１５】
0005703007.tif 000016
【図１６】
0005703007.tif 000017
【図１７】
0005703007.tif 000018
【図１８】
0005703007.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0005703007.tif 000023
【図２３】
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