(57)【要約】【課題】駆動信号が多数必要な場合に、基板の実装面積の増大を低減する。【解決手段】液体吐出装置は、制御部と、前記制御部から送信されたデータに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、前記駆動信号に基づいて変位する圧電素子を含み、前記圧電素子の変位により液体を吐出する吐出部と、を備え、前記駆動回路は、基板と、前記基板に配置され、駆動信号生成素子を含む複数の出力部と、前記基板に配置され、各前記出力部を制御する１個の駆動制御素子と、を有する。【選択図】図１０
2017165053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部と、
前記制御部から送信されたデータに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動信号に基づいて変位する圧電素子を含み、前記圧電素子の変位により液体を吐出する吐出部と、を備え、
前記駆動回路は、
基板と、
前記基板に配置され、駆動信号生成素子を含む複数の出力部と、
前記基板に配置され、各前記出力部を制御する１個の駆動制御素子と、を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記駆動制御素子は矩形を成し、各前記出力部が前記駆動制御素子の各辺に対し１個ずつ、前記駆動制御素子と前記各出力部との距離が等しくなるように配置されたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体吐出装置において、
各前記出力部と前記駆動制御素子とを電気的に接続する基板配線の長さが等しくなるように配線された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）を吐出させて、ドットを形成する。圧電素子は、電気的に見ればコンデンサーのような容量性負荷であるので、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、源駆動信号を増幅回路で増幅して、駆動信号として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、源駆動信号をＡＢ級などで電流増幅する方式（リニア増幅、特許文献１参照）があげられる。ただし、リニア増幅では消費電力が大きく、エネルギー効率が悪いので、近年では、Ｄ級増幅についても提案されている（特許文献２参照）。このＤ級増幅は、端的に言えば、入力信号をパルス幅変調やパルス密度変調するとともに、当該変調信号にしたがって電源電圧間において直列に挿入されたハイサイドトランジスターおよびローサイドトランジスターをスイッチングし、このスイッチングによる出力信号をローパスフィルターで濾波することで、入力信号を増幅する、というものである。
【０００４】
ところで、近年屋内外の看板や、垂れ幕、大判ポスター等の宣伝、掲示用途向けの大判印刷機市場では、生産性の向上と高品質化が進んでいる。高速高品質化の実現方法の一つには、印刷機の多ノズル化と、吐出インク滴の高精度化がある。その実現には、印刷機のプリントヘッドのノズル数を増やしつつ、駆動信号を生成する駆動回路を多数搭載し、各ノズルから吐出されるインク滴を駆動回路毎に、微調整する手段等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９０２８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１４７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の印刷機では、１個の駆動回路から１個の駆動信号しか出力できないため、多数の駆動信号を出力しようとした場合、必要な駆動信号の数だけ駆動回路を搭載する必要があり、基板の実装面積が大きくなってしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係る液体吐出装置は、制御部と、前記制御部から送信されたデータに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、前記駆動信号に基づいて変位する圧電素子を含み、前記圧電素子の変位により液体を吐出する吐出部と、を備え、前記駆動回路は、基板と、前記基板に配置され、駆動信号生成素子を含む複数の出力部と、前記基板に配置され、各前記出力部を制御する１個の駆動制御素子と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、複数の前記出力部に対して１個の駆動制御素子で制御可能となる。これにより、複数の出力部に対して、出力部と同数の複数の駆動素子を配置する必要がないため、基板における実装面積を低減することが可能となる。
【００１０】
［適用例２］本適用例に係る液体吐出装置は、前記駆動制御素子は矩形を成し、各前記出力部が前記駆動制御素子の各辺に対し１個ずつ、前記駆動制御素子と前記各出力部との距離が等しくなるように配置されたことを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、１個の駆動制御素子の１辺に対し１個ずつ出力部を配置することで、基板における実装面積を効率良く削減できる。更に、駆動制御素子と出力部との距離を等しく配置することにより、駆動制御素子と出力部を接続する基板配線を同一の設計にすることが可能となり、異なる出力部から出力される駆動信号の信号精度を一定とすることが可能となる。
【００１２】
［適用例３］本適用例に係る液体吐出装置は、各前記出力部と前記駆動制御素子とを電気的に接続する基板配線の長さが等しくなるように配線されたことを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、駆動制御素子と出力部が長さの等しい基板配線で接続されることにより、基板配線が持つインピーダンスが等しくなり、意図しない駆動信号の変化の抑制や、動作ノイズの低減が可能となる。
【００１４】
なお、液体吐出装置とは、液体を吐出するものであれば良く、これには後述する印刷装置のほかに、立体造形装置（いわゆる３Ｄプリンター）、捺染装置なども含まれる。
また、本発明は、液体吐出装置に限られず、種々の態様で実現することが可能であり、例えば当該圧電素子のような容量性負荷を駆動する駆動回路や、液体吐出装置におけるヘッドユニットなどとしても概念することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】印刷装置の概略構成を示す斜視図。
【図２Ａ】印刷ヘッドにおけるインクの吐出面を媒体からみた場合の図。
【図２Ｂ】１個のヘッドユニットにおけるノズルの配列を示す図。
【図３】ヘッドユニットにおける要部構成を示す断面図。
【図４】印刷装置の電気的な構成を示す図。
【図５】駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの波形等を示す図。
【図６】選択制御部の構成を示す図。
【図７】デコーダーのデコード内容を示す図。
【図８】選択部の構成を示す図。
【図９】選択部により選択されて圧電素子に供給される駆動信号を示す図。
【図１０】駆動回路の構成を示す概略図。
【図１１】変形例１における駆動回路の構成を示す概略図。
【図１２】変形例２における駆動回路の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について、印刷装置を例にとって説明する。
【００１７】
図１は、印刷装置の概略構成を示す斜視図である。
この印刷装置１は、液体としてのインクを吐出することによって、紙などの媒体Ｐにインクドット群を形成し、これにより、画像（文字、図形等を含む）を印刷する液体吐出装置の一種である。
【００１８】
図１に示されるように、印刷装置１は、キャリッジ２０を、主走査方向（Ｘ方向）に移動（往復動）させる移動機構６を備える。
移動機構６は、キャリッジ２０を移動させるキャリッジモーター６１と、両端が固定されたキャリッジガイド軸６２と、キャリッジガイド軸６２とほぼ平行に延在し、キャリッジモーター６１により駆動されるタイミングベルト６３と、を有している。
キャリッジ２０は、キャリッジガイド軸６２に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６３の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター６１によりタイミングベルト６３を正逆走行させると、キャリッジ２０がキャリッジガイド軸６２に案内されて往復動する。
【００１９】
キャリッジ２０には、印刷ヘッド２２が搭載されている。この印刷ヘッド２２は、媒体Ｐと対向する部分に、インクを個別にＺ方向に吐出する複数のノズルを有する。なお、印刷ヘッド２２は、印刷のために、概略的に４個のブロックに分かれている。個々のブロックは、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインクをそれぞれ吐出する。
なお、キャリッジ２０には、フレキシブルフラットケーブル１９０を介してメイン基板（この図では省略）から駆動信号を含む各種の制御信号等が供給される構成となっている。
【００２０】
印刷装置１は、媒体Ｐを、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、媒体Ｐを副走査方向（Ｙ方向）に搬送する搬送ローラー８２と、を備える。
【００２１】
このような構成において、キャリッジ２０の主走査に合わせて印刷ヘッド２２のノズルから印刷データに応じてインクを吐出させるとともに、媒体Ｐを搬送機構８によって搬送する動作を繰り返すことで、媒体Ｐの表面に画像が形成される。
なお、本実施形態において主走査は、キャリッジ２０を移動させることで実行されるが、媒体Ｐを移動させることで実行しても良く、キャリッジ２０と媒体Ｐとの双方を移動させても良い。要は、媒体Ｐとキャリッジ２０（印刷ヘッド２２）とが相対的に移動する構成であれば良い。
【００２２】
図２Ａは、印刷ヘッド２２におけるインクの吐出面を媒体Ｐからみた場合の図である。この図に示されるように、印刷ヘッド２２は、４個のヘッドユニット３（吐出部に相当）を有する。４個のヘッドユニット３の各々は、それぞれブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）に対応し、主走査方向であるＸ方向に配列する。
【００２３】
図２Ｂは、１個のヘッドユニット３におけるノズルの配列を示す図である。
この図に示されるように、１個のヘッドユニット３では、複数のノズルＮが、２列で配列する。ここで、説明の便宜上、この２列をそれぞれノズル列Ｎａ、Ｎｂとする。
【００２４】
ノズル列Ｎａ、Ｎｂでは、それぞれ複数のノズルＮが、Ｙ方向に沿ってピッチＰ１で配列する。また、ノズル列Ｎａ、Ｎｂ同士は、Ｘ方向にピッチＰ２だけ離間する。ノズル列Ｎａに属するノズルＮとノズル列Ｎｂに属するノズルＮとは、Ｙ方向に、ピッチＰ１の半分だけシフトした関係となっている。
このようにノズルＮを、ノズル列Ｎａ、Ｎｂの２列で、Ｙ方向にピッチＰ１の半分だけシフトして配置させることにより、Ｙ方向の解像度を、１列の場合と比較して実質的に倍に高めることができる。
なお、１個のヘッドユニット３におけるノズルＮの個数を便宜的にｍ（ｍは２以上の整数）とする。
【００２５】
ヘッドユニット３は、アクチュエーター基板に可撓性の回路基板が接続されるとともに、当該可撓性の回路基板に駆動ＩＣが実装される。そこで次に、アクチュエーター基板の構造について説明する。
【００２６】
図３は、アクチュエーター基板の構造を示す断面図である。詳細には図２Ｂにおけるｇ−ｇ線で破断した場合の断面を示す図である。
図３に示されるように、アクチュエーター基板４０は、流路基板４２のうち、Ｚ方向の負側（Ｚ方向のマイナス側）の面上に圧力室基板４４と振動板４６とが設けられる一方、Ｚ方向の正側の面上にノズル板４１が設置された構造体である。
アクチュエーター基板４０の各要素は、概略的にはＹ方向に長尺な略平板状の部材であり、例えば接着剤を利用して互いに固定される。また、流路基板４２および圧力室基板４４は、例えばシリコンの単結晶基板で形成される。
【００２７】
ノズルＮは、ノズル板４１に形成される。ノズル列Ｎａに属するノズルに対応する構造と、ノズル列Ｎｂに属するノズルに対応する構造とは、Ｙ方向にピッチＰ１の半分だけシフトした関係にあるが、それ以外では、略対称に形成されるので、以下においてはノズル列Ｎａに着目してアクチュエーター基板４０の構造を説明することにする。
【００２８】
流路基板４２は、インクの流路を形成する平板材であり、開口部４２２と供給流路４２４と連通流路４２６とが形成される。供給流路４２４および連通流路４２６は、ノズル毎に形成され、開口部４２２は、複数のノズルにわたって連続するように形成されるとともに、対応する色のインクが供給される構造となっている。この開口部４２２は、液体貯留室Ｓｒとして機能し、当該液体貯留室Ｓｒの底面は、例えばノズル板４１によって構成される。具体的には、流路基板４２における開口部４２２と各供給流路４２４と連通流路４２６とを閉塞するように流路基板４２の底面に固定される。
【００２９】
圧力室基板４４のうち流路基板４２とは反対側の表面に振動板４６が設置される。振動板４６は、弾性的に振動可能な平板状の部材であり、例えば酸化シリコン等の弾性材料で形成された弾性膜と、酸化ジルコニウム等の絶縁材料で形成された絶縁膜との積層で構成される。振動板４６と流路基板４２とは、圧力室基板４４の各開口部４２２の内側で互い間隔をあけて対向する。各開口部４２２の内側で流路基板４２と振動板４６とに挟まれた空間は、インクに圧力を付与するキャビティ４４２として機能する。各キャビティ４４２は、流路基板４２の連通流路４２６を介してノズルＮに連通する。
振動板４６のうち圧力室基板４４とは反対側の表面には、ノズルＮ（キャビティ４４２）毎に圧電素子Ｐztが形成される。
【００３０】
圧電素子Ｐztは、振動板４６の面上に形成された複数の圧電素子Ｐztにわたって共通の駆動電極７２と、当該駆動電極７２の面上に形成された圧電体７４と、当該圧電体７４の面上に圧電素子Ｐzt毎に形成された個別の駆動電極７６とを包含する。このような構成において、駆動電極７２、７６によって圧電体７４を挟んで対向する領域が圧電素子Ｐztとして機能する。
【００３１】
圧電体７４は、例えば加熱処理（焼成）を含む工程で形成される。具体的には、複数の駆動電極７２が形成された振動板４６の表面に塗布された圧電材料を、焼成炉内での加熱処理により焼成してから圧電素子Ｐzt毎に成形（例えばプラズマを利用したミーリング）することで圧電体７４が形成される。
【００３２】
なお、ノズル列Ｎｂに対応する圧電素子Ｐztも同様に、駆動電極７２と、圧電体７４と、駆動電極７６とを包含した構成である。
また、この例では、圧電体７４に対し、共通の駆動電極７２を下層とし、個別の駆動電極７６を上層としたが、逆に駆動電極７２を上層とし、駆動電極７６を下層とする構成としても良い。
アクチュエーター基板４０については、駆動ＩＣを直接実装した構成でも良い。
【００３３】
後述するように、圧電素子Ｐztの一端である駆動電極７６には、吐出すべきインク量に応じた駆動信号の電圧Ｖoutが個別に印加される一方、圧電素子Ｐztの他端である駆動電極７２には、電圧ＶBSの保持信号が共通に印加される。
このため、圧電素子Ｐztは、駆動電極７２、７６に印加された電圧に応じて、上または下方向（Ｚ方向のマイナス側及びプラス側）に変位する。詳細には、駆動電極７６を介して印加される駆動信号の電圧Ｖoutが低くなると、圧電素子Ｐztにおける中央部分が両端部分に対して上方向に撓む一方、当該電圧Ｖoutが高くなると、下方向に撓む構成となっている。
ここで、上方向に撓めば、キャビティ４４２の内部容積が拡大（圧力が減少）するので、インクが液体貯留室Ｓｒから引き込まれる一方、下方向に撓めば、キャビティ４４２の内部容積が縮小（圧力が増加）するので、縮小の程度によっては、インク滴がノズルＮから吐出される。このように、圧電素子Ｐztに適切な駆動信号が印加されると、当該圧電素子Ｐztの変位によって、インクがノズルＮから吐出される。このため、少なくとも圧電素子Ｐzt、キャビティ４４２、ノズルＮによってインクを吐出する吐出部が構成されることになる。
【００３４】
次に、印刷装置１の電気的な構成について説明する。
【００３５】
図４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、メイン基板１００にヘッドユニット３が接続された構成となっている。ヘッドユニット３は、アクチュエーター基板４０と、駆動ＩＣ５０とに大別される。
メイン基板１００は、駆動ＩＣ５０に、制御信号Ｃtrや、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを供給し、アクチュエーター基板４０に、電圧ＶBS（オフセット電圧）の保持信号を、配線５５０を介して供給する。
なお、印刷装置１では、４個のヘッドユニット３が設けられ、メイン基板１００が、４個のヘッドユニット３をそれぞれ独立に制御する。４個のヘッドユニット３では、吐出するインクの色以外において異なることがないので、以下においては便宜的に１個のヘッドユニット３について代表して説明することにする。
【００３６】
図４に示されるように、メイン基板１００は、制御部１１０、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１１３ａ、１１３ｂ、駆動回路１２０、および、オフセット電圧生成回路１３０を含む。
このうち、制御部１１０は、ＣＰＵや、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有する一種のマイクロコンピューターであり、印刷対象となる画像データがホストコンピューター等から供給されたときに、所定のプログラムを実行することによって、各部を制御するための各種の制御信号や、駆動回路１２０に駆動信号を生成するためのデータ等を、出力する。
【００３７】
具体的には、制御部１１０は、第１に、ＤＡＣ１１３ａおよび駆動回路部１２０ａにデジタルのデータｄＡを繰り返して供給し、ＤＡＣ１１３ｂおよび駆動回路部１２０ｂにデジタルのデータｄＢを同じく繰り返して供給する。ここで、データｄＡは、ヘッドユニット３に供給する駆動信号ＣＯＭ−Ａの波形を規定し、データｄＢは、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの波形を規定する。
なお、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂ（および増幅前の信号Ａin、Ｂin）については、それぞれ後述するように台形波形である。
【００３８】
ＤＡＣ１１３ａは、データｄＡをアナログ変換し、信号Ａinとして駆動回路部１２０ａに供給する。同様に、ＤＡＣ１１３ｂは、データｄＢをアナログ変換し、信号Ｂinとして駆動回路部１２０ｂに供給する。
【００３９】
駆動回路１２０は、制御部１１０から送信されたデータに基づいて、駆動信号を生成する回路である。具体的には、駆動回路１２０は、１個の駆動制御素子と、複数の出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）とを含んでいる。
そして、駆動回路１２０は、駆動制御素子６００と第１出力部６１０ａとを備えた駆動回路部１２０ａと、駆動制御素子６００と第２出力部６１０ｂとを備えた駆動回路部１２０ｂとを有している。なお、印刷装置１においては、更に２個の駆動回路部を有しているが、これは１２０ａ、１２０ｂと入力する信号、および、出力する駆動信号の波形がそれぞれ異なるのみであり、回路的な構成は同一である。
そのため、以下、具体例として駆動回路部１２０ａから駆動信号ＣＯＭ−Ａを生成および出力し、駆動回路部１２０ｂから駆動信号ＣＯＭ−Ｂを生成および出力する場合について説明する。
【００４０】
駆動回路部１２０ａは、インピーダンスの信号Ａinを、容量性負荷である圧電素子Ｐztに対し、電圧増幅するとともに駆動能力を高めて（低インピーダンスに変換して）駆動信号ＣＯＭ−Ａとして出力する。同様に、駆動回路部１２０ｂは、信号Ｂinを、電圧増幅するとともに駆動能力を高めて駆動信号ＣＯＭ−Ｂとして出力する。
【００４１】
ＤＡＣ１１３ａ（１１３ｂ）により変換された信号Ａin（Ｂin）は例えば電圧０〜４Ｖ程度で振幅するのに対し、駆動信号ＣＯＭ−Ａ（ＣＯＭ−Ｂ）の電圧は０〜４０Ｖ程度で振幅する。このため、駆動回路部１２０ａ（１２０ｂ）は、ＤＡＣ１１３ａ（１１３ｂ）により変換された信号Ａin（Ｂin）の電圧を例えば１０倍に増幅して、出力する構成となっている。
【００４２】
第２に、制御部１１０は、移動機構６および搬送機構８に対する制御に同期して、ヘッドユニット３に各種の制御信号Ｃtrを供給する。なお、ヘッドユニット３に供給される制御信号Ｃtrには、ノズルＮから吐出させるインクの量を規定する印刷データ（吐出制御信号）、当該印刷データの転送に用いるクロック信号、印刷周期等を規定するタイミング信号等が含まれる。
なお、制御部１１０は、移動機構６および搬送機構８を制御するが、このための構成については既知であるので省略する。
【００４３】
メイン基板１００におけるオフセット電圧生成回路１３０は、電圧ＶBSの保持信号を生成して配線５５０に出力する。なお、電圧ＶBSは、アクチュエーター基板４０における複数の圧電素子Ｐztの他端を、それぞれにわたって一定の状態に保持するためのものである。
【００４４】
一方、ヘッドユニット３において、駆動ＩＣ５０は、選択制御部５１０と、圧電素子Ｐztに一対一に対応した選択部５２０と、を有する。このうち、選択制御部５１０は、選択部５２０の各々における選択をそれぞれ制御する。詳細には、選択制御部５１０は、制御部１１０からクロック信号に同期して供給される印刷データを、ヘッドユニット３のノズル（圧電素子Ｐzt）の数個分、一旦蓄積するとともに、各選択部５２０に対し、印刷データにしたがって駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの選択を、タイミング信号で規定される印刷周期の開始タイミングで指示する。
各選択部５２０は、選択制御部５１０による指示にしたがって、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂのいずれかを選択し（または、いずれも選択せずに）、電圧Ｖoutの駆動信号として、対応する圧電素子Ｐztの一端に印加する。
アクチュエーター基板４０には、上述したようにノズルＮ毎に圧電素子Ｐztが１個ずつ設けられる。圧電素子Ｐztの各々における他端は共通接続されて、当該他端には配線５５０を介してオフセット電圧生成回路１３０による電圧ＶBSが印加される。
【００４５】
本実施形態において、１つのドットについては、１つのノズルＮからインクを最多で２回吐出させることで、大ドット、中ドット、小ドットおよび非記録の４階調を表現させる。この４階調を表現するために、本実施形態では、２種類の駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを用意するとともに、各々の１周期にそれぞれ前半パターンと後半パターンとを持たせている。そして、１周期のうち、前半・後半において駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを、表現すべき階調に応じた選択をして（または選択しないで）、圧電素子Ｐztに供給する構成となっている。
そこで先に、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂについて説明し、この後、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを選択するための選択制御部５１０および選択部５２０の詳細な構成について説明する。
【００４６】
図５は、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの波形等を示す図である。
図に示されるように、駆動信号ＣＯＭ−Ａは、印刷周期Ｔａのうち、制御信号ＬＡＴが出力されて（立ち上がって）から制御信号ＣＨが出力されるまでの期間Ｔ１に配置された台形波形Ａｄｐ１と、印刷周期Ｔａのうち、制御信号ＣＨが出力されてから次の制御信号ＬＡＴが出力されるまでの期間Ｔ２に配置された台形波形Ａｄｐ２とを繰り返す波形となっている。
【００４７】
本実施形態において台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２とは、互いにほぼ同一の波形であり、仮にそれぞれが圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮから所定量、具体的には中程度の量のインクをそれぞれ吐出させる波形である。
【００４８】
駆動信号ＣＯＭ−Ｂは、期間Ｔ１に配置された台形波形Ｂｄｐ１と、期間Ｔ２に配置された台形波形Ｂｄｐ２とを繰り返す波形となっている。本実施形態において台形波形Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２とは、互いに異なる波形である。このうち、台形波形Ｂｄｐ１は、ノズルＮ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Ｂｄｐ１が圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしても、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮからインク滴が吐出されない。また、台形波形Ｂｄｐ２は、台形波形Ａｄｐ１（Ａｄｐ２）とは異なる波形となっている。仮に台形波形Ｂｄｐ２が圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮから上記所定量よりも少ない量のインクを吐出させる波形である。
【００４９】
台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２、Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２の開始タイミングでの電圧と、終了タイミングでの電圧とは、いずれも電圧Ｖcenで共通である。すなわち、台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２、Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２は、それぞれ電圧Ｖcenで開始し、電圧Ｖcenで終了する波形となっている。
なお、駆動回路部１２０ａ（１２０ｂ）は、上述したように信号Ａin（Ｂin）の電圧を１０倍に増幅して出力するので、入力である信号Ａin（Ｂin）は、後述する誤差を伴うものの、駆動信号ＣＯＭ−Ａ（ＣＯＭ−Ｂ）の電圧をそのまま１／１０とした波形である。
【００５０】
図６は、図４における選択制御部５１０の構成を示す図である。
この図に示されるように、選択制御部５１０には、クロック信号Ｓck、印刷データＳＩ、制御信号ＬＡＴ、ＣＨが供給される。選択制御部５１０では、シフトレジスター（Ｓ／Ｒ（以下、レジスター））５１２とラッチ回路５１４とデコーダー５１６との組が、圧電素子Ｐzt（ノズルＮ）のそれぞれに対応して設けられている。
【００５１】
印刷データＳＩは、印刷周期Ｔａにわたって、着目しているヘッドユニット３において、すべてのノズルＮによって形成すべきドットを規定するデータである。本実施形態では、非記録、小ドット、中ドットおよび大ドットの４階調を表現するために、ノズル１個分の印刷データは、上位ビット（ＭＳＢ）および下位ビット（ＬＳＢ）の２ビットで構成される。
印刷データＳＩは、クロック信号Ｓckに同期してノズルＮ（圧電素子Ｐzt）毎に、媒体Ｐの搬送に合わせて供給される。当該印刷データＳＩを、ノズルＮに対応して２ビット分、一旦保持するための構成がシフトレジスター５１２である。
詳細には、ｍ個の圧電素子Ｐzt（ノズル）の各々に対応した計ｍ段のシフトレジスター５１２が縦続接続されるとともに、図において左端に位置する１段のシフトレジスター５１２に供給された印刷データＳＩが、クロック信号Ｓckにしたがって順次後段（下流側）に転送される構成となっている。
なお、図では、シフトレジスター５１２を区別するために、印刷データＳＩが供給される上流側から順番に１段、２段、…、ｍ段と表記している。
【００５２】
ラッチ回路５１４は、シフトレジスター５１２で保持された印刷データＳＩを制御信号ＬＡＴの立ち上がりでラッチする。
デコーダー５１６は、ラッチ回路５１４によってラッチされた２ビットの印刷データＳＩをデコードして、制御信号ＬＡＴと制御信号ＣＨとで規定される期間Ｔ１、Ｔ２ごとに、選択信号Ｓａ、Ｓｂを出力して、選択部５２０での選択を規定する。
【００５３】
図７は、デコーダー５１６におけるデコード内容を示す図である。
この図において、ラッチされた２ビットの印刷データＳＩについては（ＭＳＢ、ＬＳＢ）と表記している。デコーダー５１６は、例えばラッチされた印刷データＳＩが（０、１）であれば、選択信号Ｓａ、Ｓｂの論理レベルを、期間Ｔ１ではそれぞれＨ、Ｌレベルで、期間Ｔ２ではそれぞれＬ、Ｈレベルで、出力するということを意味している。
なお、選択信号Ｓａ、Ｓｂの論理レベルについては、クロック信号Ｓck、印刷データＳＩ、制御信号ＬＡＴ、ＣＨの論理レベルよりも、レベルシフター（図示省略）によって、高振幅論理にレベルシフトされる。
【００５４】
図８は、図４における選択部５２０の構成を示す図である。
この図に示されるように、選択部５２０は、インバーター（ＮＯＴ回路）５２２ａ、５２２ｂと、トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂとを有する。
デコーダー５１６からの選択信号Ｓａは、トランスファーゲート５２４ａにおいて丸印が付されていない正制御端に供給される一方で、インバーター５２２ａによって論理反転されて、トランスファーゲート５２４ａにおいて丸印が付された負制御端に供給される。同様に、選択信号Ｓｂは、トランスファーゲート５２４ｂの正制御端に供給される一方で、インバーター５２２ｂによって論理反転されて、トランスファーゲート５２４ｂの負制御端に供給される。
トランスファーゲート５２４ａの入力端には、駆動信号ＣＯＭ−Ａが供給され、トランスファーゲート５２４ｂの入力端には、駆動信号ＣＯＭ−Ｂが供給される。トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂの出力端同士は、共通接続されるとともに、対応する圧電素子Ｐztの一端に接続される。
トランスファーゲート５２４ａは、選択信号ＳａがＨレベルであれば、入力端および出力端の間を導通（オン）させ、選択信号ＳａがＬレベルであれば、入力端と出力端との間を非導通（オフ）させる。トランスファーゲート５２４ｂについても同様に選択信号Ｓｂに応じて、入力端および出力端の間をオンオフさせる。
【００５５】
図５に示されるように、印刷データＳＩは、ノズル毎に、クロック信号Ｓckに同期して供給されて、ノズルに対応するシフトレジスター５１２において順次転送される。そして、クロック信号Ｓckの供給が停止すると、シフトレジスター５１２のそれぞれには、各ノズルに対応した印刷データＳＩが保持された状態になる。
ここで、制御信号ＬＡＴが立ち上がると、ラッチ回路５１４のそれぞれは、シフトレジスター５１２に保持された印刷データＳＩを一斉にラッチする。図５において、Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌｍ内の数字は、１段、２段、…、ｍ段のシフトレジスター５１２に対応するラッチ回路５１４によってラッチされた印刷データＳＩを示している。
【００５６】
デコーダー５１６は、ラッチされた印刷データＳＩで規定されるドットのサイズに応じて、期間Ｔ１、Ｔ２のそれぞれにおいて、選択信号Ｓａ、Ｓｂの論理レベルを図７に示されるような内容で出力する。
すなわち、第１に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（１、１）であって、大ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとし、期間Ｔ２においてもＨ、Ｌレベルとする。第２に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（０、１）であって、中ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとし、期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとする。第３に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（１、０）であって、小ドットのサイズを規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＬ、Ｌレベルとし、期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとする。第４に、デコーダー５１６は、当該印刷データＳＩが（０、０）であって、非記録を規定する場合、選択信号Ｓａ、Ｓｂを、期間Ｔ１においてＬ、Ｈレベルとし、期間Ｔ２においてＬ、Ｌレベルとする。
【００５７】
図９は、印刷データＳＩに応じて選択されて、圧電素子Ｐztの一端に供給される駆動信号の電圧波形を示す図である。
印刷データＳＩが（１、１）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａがオンし、トランスファーゲート５２４ｂがオフする。このため、期間Ｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ１が選択される。選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてもＨ、Ｌレベルとなるので、選択部５２０は、駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ２を選択する。
このように期間Ｔ１において台形波形Ａｄｐ１が選択され、期間Ｔ２において台形波形Ａｄｐ２が選択されて、駆動信号として圧電素子Ｐztの一端に供給されると、当該圧電素子Ｐztに対応したノズルＮから、中程度の量のインクが２回にわけて吐出される。このため、媒体Ｐにはそれぞれのインクが着弾し合体して、結果的に、印刷データＳＩで規定される通りの大ドットが形成されることになる。
【００５８】
印刷データＳＩが（０、１）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてＨ、Ｌレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａがオンし、トランスファーゲート５２４ｂはオフする。このため、期間Ｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ａの台形波形Ａｄｐ１が選択される。次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとなるので、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ２が選択される。
したがって、ノズルから、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。このため、媒体Ｐには、それぞれのインクが着弾して合体して、結果的に、印刷データＳＩで規定された通りの中ドットが形成されることになる。
【００５９】
印刷データＳＩが（１、０）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてともにＬレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂがオフする。このため、期間Ｔ１において台形波形Ａｄｐ１、Ｂｄｐ１のいずれも選択されない。トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂがともにオフする場合、当該トランスファーゲート５２４ａ、５２４ｂの出力端同士の接続点から圧電素子Ｐztの一端までの経路は、電気的にどの部分にも接続されないハイ・インピーダンス状態になる。ただし、圧電素子Ｐztの両端では、自己が有する容量性によって、トランスファーゲートがオフする直前の電圧（Ｖcen−ＶＢＳ）が保持される。
次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてＬ、Ｈレベルとなるので、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ２が選択される。このため、ノズルＮから、期間Ｔ２においてのみ小程度の量のインクが吐出されるので、媒体Ｐには、印刷データＳＩで規定された通りの小ドットが形成されることになる。
【００６０】
印刷データＳＩが（０、０）であるとき、選択信号Ｓａ、Ｓｂは、期間Ｔ１においてＬ、Ｈレベルとなるので、トランスファーゲート５２４ａがオフし、トランスファーゲート５２４ｂがオンする。このため、期間Ｔ１において駆動信号ＣＯＭ−Ｂの台形波形Ｂｄｐ１が選択される。次に、選択信号Ｓａ、Ｓｂは期間Ｔ２においてともにＬレベルとなるので、台形波形Ａｄｐ２、Ｂｄｐ２のいずれも選択されない。
このため、期間Ｔ１においてノズルＮ付近のインクが微振動するのみであり、インクは吐出されないので、結果的に、ドットが形成されない、すなわち、印刷データＳＩで規定された通りの非記録になる。
【００６１】
このように、選択部５２０は、選択制御部５１０による指示に従って駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを選択し（または選択しないで）、圧電素子Ｐztの一端に印加する。
このため、各圧電素子Ｐztは、印刷データＳＩで規定されるドットのサイズに応じて駆動されることになる。
なお、図５に示した駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂはあくまでも一例である。実際には、媒体Ｐの性質や搬送速度などに応じて、予め用意された様々な波形の組み合わせが用いられる。
また、ここでは、圧電素子Ｐztが、電圧の下降に伴って上方向に撓む例で説明したが、駆動電極７２、７６に印加する電圧を逆転させると、圧電素子Ｐztは、電圧の下降に伴って下向に撓むことになる。このため、圧電素子Ｐztが、電圧の下降に伴って下方向に撓む構成では、図に例示した駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂが、電圧Ｖcenを基準に反転した波形となる。
【００６２】
次に、駆動回路１２０の構成について説明する。図１０は、駆動回路の構成を示す概略図である。
【００６３】
図１０に示すように、駆動回路１２０は、基板６２０と、複数の出力部６１０と、１個の駆動制御素子６００とを備えている。
【００６４】
基板６２０は、例えばガラスエポキシ基板である。
【００６５】
出力部６１０は、駆動信号を生成するための駆動信号生成素子を含むものである。
そして、基板６２０上に、複数の出力部６１０が配置されている。なお、本実施形態では４個の出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）を備えている。
【００６６】
第１出力部６１０ａは、駆動信号生成素子として、トランジスター６０１、電流整流素子６０２やコンデンサー６０３等を備えている。トランジスター６０１は、例えばＦＥＴである。電流整流素子６０２は、例えばダイオードである。コンデンサー６０３は、例えば積層セラミックコンデンサーである。
なお、本実施形態では出力部６１０ａは、トランジスター６０１を４個、電流整流素子６０２を８個、コンデンサー６０３を４個備えている。そして、これらの駆動信号生成素子を含む領域（図１０中の２点鎖線で囲われた領域）を第１出力部６１０ａとして規定している。
【００６７】
第２出力部６１０ｂも、第１出力部６１０ａと同様に、駆動信号生成素子としてのトランジスター６０１、電流整流素子６０２、コンデンサー６０３を備えている。
なお、本実施形態では出力部６１０ｂは、トランジスター６０１を４個、電流整流素子６０２を８個、コンデンサーを４個備えている。そして、これらの駆動信号生成素子を含む領域（図１０中の２点鎖線で囲われた領域）を第２出力部６１０ｂとして規定している。
【００６８】
第３出力部６１０ｃも、第１出力部６１０ａと同様に、駆動信号生成素子としてのトランジスター６０１、電流整流素子６０２、コンデンサー６０３を備えている。
なお、本実施形態では出力部６１０ｃは、トランジスター６０１を４個、電流整流素子６０２を８個、コンデンサーを４個備えている。そして、これらの駆動信号生成素子を含む領域（図１０中の２点鎖線で囲われた領域）を第３出力部６１０ｃとして規定している。
【００６９】
第４出力部６１０ｄも、第１出力部６１０ａと同様に、駆動信号生成素子としてのトランジスター６０１、電流整流素子６０２、コンデンサー６０３を備えている。
なお、本実施形態では出力部６１０ｄは、トランジスター６０１を４個、電流整流素子６０２を８個、コンデンサーを４個備えている。そして、これらの駆動信号生成素子を含む領域（図１０中の２点鎖線で囲われた領域）を第４出力部６１０ｄとして規定している。
【００７０】
駆動制御素子６００は、各出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）を制御する素子であり、基板６２０に１個備えている。なお、本実施形態の駆動制御素子６００は、矩形である。
【００７１】
これにより、１個の駆動制御素子６００で複数の出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）を制御可能となることから、複数の出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）に対し、出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）と同数の複数の駆動制御素子６００を配置する必要がないので、基板６２０の実装面積の削減が可能となる。
【００７２】
そして、図１０に示すように、各出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）が駆動制御素子６００の各辺に対し１個ずつ、駆動制御素子６００と各出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）との距離が等しくなるように配置されている。
【００７３】
具体的には、平面視において、駆動制御素子６００の一辺６００ａに対向する位置に第１出力部６１０ａが配置されている。そして、駆動制御素子６００の一辺６００ａと、第１出力部６１０ａの駆動制御素子６００側の領域線との寸法距離が距離Ｌである。
【００７４】
同様に、平面視において、駆動制御素子６００の一辺６００ｂに対向する位置に第２出力部６１０ｂが配置されている。そして、一辺６００ｂと出力部６１０ｂの駆動制御素子６００側の領域線との寸法距離が距離Ｌである。
【００７５】
同様に、平面視において、駆動制御素子６００の一辺６００ｃに対向する位置に第３出力部６１０ｃが配置されている。そして、一辺６００ｃと出力部６１０ｃの駆動制御素子６００側の領域線との寸法距離が距離Ｌである。
【００７６】
同様に、平面視において、駆動制御素子６００の一辺６００ｄに対向する位置に第４出力部６１０ｄが配置されている。そして、一辺６００ｄと出力部６１０ｄの駆動制御素子６００側の領域線との寸法距離が距離Ｌである。
【００７７】
これにより、実装面積を効率良く削減できることに加え、駆動制御素子６００と各出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）を接続する基板配線を同一設計にすることが可能であるため、異なる出力部から出力される駆動信号の信号精度を一定とすることが可能となる。なお、距離Ｌは個体差、製造ばらつき等により±５％の誤差が生じた場合であっても、同等の性能を得ることができるため、駆動制御素子６００と各出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）との距離Ｌは等しいとみなす。
【００７８】
そして、駆動制御素子６００と、各出力部６１０の駆動信号生成素子を含む領域との距離Ｌが、等しくなるように配置するとともに、各出力部６１０（第１出力部６１０ａ、第２出力部６１０ｂ、第３出力部６１０ｃ、第４出力部６１０ｄ）と駆動制御素子６００とを電気的に接続する基板配線の長さを等しくなるように配線している。
【００７９】
これにより、基板配線がもつインピーダンスが等しくなり、意図しない駆動信号の変化の抑制や、動作ノイズの低減が可能となる。また、各出力部間にＧＮＤ電位配線によるガードリングを施すことにより、複数の駆動信号をそれぞれ独立に動作させ、各駆動信号を相互干渉なく生成することが可能となる。
【００８０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に様々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００８１】
図１１は変形例１に係る駆動回路１２１の構成の概略図である。
【００８２】
上記実施形態１では、図１０のように、駆動制御素子６００に対し、出力部６１０が４個配置されていたが、本発明は出力部６１０を４個に限定するものではない。
【００８３】
図１１に示すように、出力部６１０を３個配置することも可能である。なお、駆動制御素子６００に対し、どの出力部６１０を選択し、使用するかは任意に設定可能である。
【００８４】
この場合も、駆動制御素子６００と各出力部６１０（６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃ、６１０ｂの内使用する出力部）の駆動信号生成素子を含む領域との距離Ｌが等しくなるように配置する。
このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。
なお、出力部６１０が１個減ったことにより空いた領域については、必要に応じて基板６２０の大きさを削減してもよい。
【００８５】
図１２は変形例２に係る駆動回路１２２の構成の概略図である。
【００８６】
上記実施形態１では、駆動制御素子６００に対し、出力部６１０が４個配置されていたが、出力部６１０を２個配置することも可能である。なお、駆動制御素子６００に対し、どの出力部６１０を選択し、使用するかは任意に設定可能である。
【００８７】
この場合も、駆動制御素子６００と各出力部６１０（６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃ、６１０ｂの内使用する出力部）の駆動信号生成素子を含む領域との距離Ｌが等しくなるように配置する。
【００８８】
このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。
なお、出力部６１０が減ったことにより空いた領域については、必要に応じて基板６２０の大きさを削減してもよい。
【００８９】
また、実施形態では液体吐出装置を印刷装置として説明したが、液体を吐出して立体を造形する立体造形装置や、液体を吐出して布地を染める捺染装置などであっても良い。
【００９０】
また、実施形態では、駆動回路部１２０ａ（１２０ｂ）の駆動対象としてインクを吐出する圧電素子Ｐztを例にとって説明したが、駆動回路部１２０ａを印刷装置から切り離して考えてみたときに、駆動対象としては、圧電素子Ｐztに限られず、例えば超音波モーターや、タッチパネル、静電スピーカー、液晶パネルなどの容量性成分を有する負荷のすべてに適用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１…印刷装置（液体吐出装置）、３…ヘッドユニット（吐出部）、１１０…制御部、１２０、１２１、１２２…駆動回路、６００…駆動制御素子、６０１…トランジスター（駆動信号生成素子）、６０２…電流整流回路（駆動信号生成素子）、６０３…コンデンサー（駆動信号生成素子）、６１０ａ…第１出力部、６１０ｂ…第２出力部、６１０ｃ…第３出力部、６１０ｄ…第４出力部、６２０…基板、Ｎ…ノズル。
【図１】
2017165053.tif 000003
【図２Ａ】
2017165053.tif 000004
【図２Ｂ】
2017165053.tif 000005
【図３】
2017165053.tif 000006
【図４】
2017165053.tif 000007
【図５】
2017165053.tif 000008
【図６】
2017165053.tif 000009
【図７】
2017165053.tif 000010
【図８】
2017165053.tif 000011
【図９】
2017165053.tif 000012
【図１０】
2017165053.tif 000013
【図１１】
2017165053.tif 000014
【図１２】
2017165053.tif 000015