特開 2024-47749 液体吐出ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024047749

(43)【公開日】2024-04-08

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/015 20060101AFI20240401BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20240401BHJP

【ＦＩ】

B41J2/015 101

B41J2/14 307

B41J2/14 611

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022153412

(22)【出願日】2022-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003362

【氏名又は名称】弁理士法人ｉ．ＰＡＲＴＮＥＲＳ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】仁田 昇

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AF99

2C057AG47

2C057AG99

2C057AR14

2C057AR16

(57)【要約】      （修正有）

【課題】圧電アクチュエータと駆動回路の発熱を抑えることのできる液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】液体吐出ヘッドは、圧電アクチュエータ、電源供給部、補助電位供給部、および制御回路を備える。電源供給部は、圧電アクチュエータに最大の変形を与える最大電位、変形を与えない最低電位、最大の変形より小さい定常変形を与える中間電位を供給する。補助電位供給部は、最大電位と中間電位の電位差をｎ等分に分圧してｎ－１個の補助電位を生成すると共に、補助電位の電荷を圧電アクチュエータの合計静電容量よりも大きい静電容量をそれぞれ有するｎ個のキャパシタに圧電アクチュエータに充放電可能に蓄える。制御回路は、液体吐出動作を行う際、まず圧電アクチュエータに中間電位を与えて圧電アクチュエータを定常変形させ、その後１ドット分の液体を吐出する毎に中間電位を起点に補助電位を含む各電位に電圧を変化させ最後に中間電位に戻す制御を行う。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルから液体を吐出するように構成した圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータに最大の変形を与える最大電位、前記圧電アクチュエータに変形を与えない最低電位、前記圧電アクチュエータに前記最大の変形より小さい定常変形を与える中間電位を供給する電源供給部と、
前記最低電位と前記中間電位の電位差をｎ等分に分圧してｎ－１個の補助電位を生成すると共に、前記圧電アクチュエータの合計静電容量よりも大きい静電容量をそれぞれ有するｎ個のキャパシタに前記補助電位の電荷を前記圧電アクチュエータに充放電可能に蓄える補助電位供給部と、
前記圧電アクチュエータに電圧波形を与えて一連の液体吐出動作を行う際、まず前記圧電アクチュエータに前記中間電位を与えて前記圧電アクチュエータを定常変形させ、その後、１ドット分の液体を吐出する毎に前記中間電位を起点にして前記補助電位を含む各電位に電圧を変化させ最後に前記中間電位に戻す制御回路と、を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項2】

複数ドットの吐出を繰り返し、最後のドットの吐出が終了したら、前記最低電位に戻して一連の液体吐出動作を終了することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

ノズルから液体を吐出するように構成した圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータに最大の変形を与える最大電位、前記圧電アクチュエータに変形を与えない最低電位、前記圧電アクチュエータに前記最大の変形より小さい定常変形を与える中間電位を供給する電源供給部と、
前記中間電位と前記最大電位の電位差をｍ等分に分圧してｍ－１個の補助電位を生成すると共に、前記圧電アクチュエータの合計静電容量よりも大きい静電容量をそれぞれ有するｍ個のキャパシタに前記補助電位の電荷を前記圧電アクチュエータに充放電可能に蓄える補助電位供給部と、
前記圧電アクチュエータに電圧波形を与えて一連の液体吐出動作を行う際、まず前記圧電アクチュエータに前記中間電位を与えて前記圧電アクチュエータを定常変形させ、その後、１ドット分の液体を吐出する毎に前記中間電位を起点にして前記補助電位を含む各電位に電圧を変化させ最後に前記中間電位に戻す制御回路と、を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項4】

複数ドットの吐出を繰り返し、最後のドットの吐出が終了したら、前記最低電位に戻して一連の液体吐出動作を終了することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記圧電アクチュエータは、一方の端子を個別端子に接続し、他方の端子をコモン端子に接続し、前記個別端子に電圧を与えると縦変形するアクチュエータであり、
前記１ドット分の前記圧電波形は、前記補助電位供給部から前記圧電アクチュエータに充電するときの前記補助電位供給部と前記圧電アクチュエータの電圧差と充電回数が、前記圧電アクチュエータから前記補助電位供給部へ充電するときの前記圧電アクチュエータと前記補助電位供給部の電圧差と充電回数と等しいことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

所定量の液体を所定の位置に供給する液体吐出ヘッドが知られている。液体吐出ヘッドは、例えばインクジェットプリンタ、３Ｄプリンタ、分注装置などに搭載する。インクジェットプリンタは、インクの液滴をインクジェットヘッドから吐出して、記録媒体の表面に画像等を形成する。３Ｄプリンタは、造形材の液滴を造形材吐出ヘッドから吐出し、硬化させて、三次元造形物を形成する。分注装置は、試料の液滴を吐出して複数の容器等へ所定量供給する。

【0003】

液体吐出ヘッドは、液体を吐出するチャネルを複数有している。各チャネルは、液体を吐出するノズル、ノズルに連通する圧力室、圧力室の容積を変える圧電アクチュエータを備える。液体吐出ヘッドは、複数のチャネルの中から液体を吐出するチャネルを選択し、圧電アクチュエータに駆動信号を与えて駆動させる駆動回路をさらに備える。液体吐出ヘッドは、圧電アクチュエータの静電容量、充電電圧、充電回数、放電回数などに応じて、液体を吐出する動作時に、圧電アクチュエータと駆動回路が発熱する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許５６２４７３４号公報

【特許文献2】特許５７５９７１０号公報

【特許文献3】特許４１５２７５７号公報

【特許文献4】特許４４８３８８４号公報

【特許文献5】米国特許公開ＵＳ２００７／００７６０２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、液体を吐出する動作時の圧電アクチュエータまたは駆動回路の発熱を抑えることのできる液体吐出ヘッドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態の液体吐出ヘッドは、圧電アクチュエータ、電源供給部、補助電位供給部、および制御回路を備える。圧電アクチュエータは、ノズルから液体を吐出するように構成する。電源供給部は、前記圧電アクチュエータに最大の変形を与える最大電位、前記圧電アクチュエータに変形を与えない最低電位、前記圧電アクチュエータに前記最大の変形より小さい定常変形を与える中間電位を供給する。補助電位供給部は、前記最低電位と前記中間電位の電位差をｎ等分に分圧してｎ－１個の補助電位を生成すると共に、前記補助電位の電荷を前記圧電アクチュエータの合計静電容量よりも大きい静電容量をそれぞれ有するｎ個のキャパシタに前記圧電アクチュエータに充放電可能に蓄える。制御回路は、前記圧電アクチュエータに電圧波形を与えて一連の液体吐出動作を行う際、まず前記圧電アクチュエータに前記中間電位を与えて前記圧電アクチュエータを定常変形させ、その後１ドット分の液体を吐出する毎に前記中間電位を起点に前記補助電位を含む各電位に電圧を変化させ最後に前記中間電位に戻す制御を行う。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に従うインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの全体構成図である。

【図2】上記インクジェットヘッドの斜視図である。

【図3】上記インクジェットヘッドのヘッド部を部分拡大した断面図である。

【図4】上記インクジェットヘッドのヘッド部を部分拡大した断面図である。

【図5】上記インクジェットヘッドのヘッド部を部分拡大した平面図である。

【図6】上記インクジェットヘッドの駆動回路である。

【図7】上記インクジェットヘッドの補助電位供給回路である。

【図8】上記補助電位供給回路の変形例である。

【図9】上記インクジェットヘッドの波形生成回路の回路図である。

【図10】上記インクジェットヘッドのアクチュエータに与える電圧波形である。

【図11】上記電圧波形を与えたアクチュエータの動作説明図である。

【図12】第２実施形態に従う補助電位供給回路である。

【図13】上記補助電位供給回路の変形例である。

【図14】第２実施形態の波形生成回路である。

【図15】第２実施形態のアクチュエータに与える電圧波形である。

【図16】第３実施形態に従うインクジェットヘッドの駆動回路である。

【図17】第３実施形態の波形生成回路である。

【図18】第３実施形態の選択スイッチの回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態に従う液体吐出ヘッドについて、添付図面を参照しながら詳述する。なお、各図において、同一構成は同一の符号を付している。

【0009】

（第１実施形態）
実施形態の液体吐出ヘッドを搭載した画像形成装置の一例として、記録媒体に画像を印刷するインクジェットプリンタ１０を説明する。図１は、インクジェットプリンタ１０の概略構成を示す。インクジェットプリンタ１０は、筐体１１の内部に、記録媒体の一例であるシートＳを収納するカセット１２、シートＳの上流搬送路１３、カセット１２内から取り出したシートＳを搬送する搬送ベルト１４、搬送ベルト１４上のシートＳに向けてインクの液滴を吐出する複数のインクジェットヘッド１００～１０３、シートＳの下流搬送路１５、排出トレイ１６、及び制御基板１７を配置する。ユーザーインターフェイスである操作部１８は、筐体１１の上部側に配置する。

【0010】

シートＳに印刷する画像データは、例えば外部接続機器であるコンピュータ２００で生成する。コンピュータ２００で生成した画像データは、ケーブル２０１、コネクタ２０２，２０３を通してインクジェットプリンタ１０の制御基板１７に送る。

【0011】

ピックアップローラ２０４は、カセット１２からシートＳを一枚ずつ上流搬送路１３へ供給する。上流搬送路１３は、送りローラ対１３１、１３２と、シート案内板１３３、１３４で構成する。シートＳは、上流搬送路１３を経由して、搬送ベルト１４の上面に送る。図中の矢印１０４は、カセット１２から搬送ベルト１４へのシートＳの搬送経路を示す。

【0012】

搬送ベルト１４は、表面に多数の貫通孔を形成した網状の無端ベルトである。駆動ローラ１４１、従動ローラ１４２，１４３の３本のローラは、搬送ベルト１４を回転自在に支持する。モータ２０５は、駆動ローラ１４１を回転することによって搬送ベルト１４を回転させる。モータ２０５は、駆動装置の一例である。図中１０５は、搬送ベルト１４の回転方向を示す。搬送ベルト１４の裏面側に、負圧容器２０６を配置する。負圧容器２０６は、減圧用のファン２０７と連結する。ファン２０７は、形成する気流によって負圧容器２０６内を負圧にし、搬送ベルト１４の上面にシートＳを吸着保持させる。図中１０６は、気流の流れを示す。

【0013】

液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッド１００～１０３は、搬送ベルト１４上に吸着保持したシートＳに対して、例えば１ｍｍの僅かな隙間を介して対向するように配置する。インクジェットヘッド１００～１０３は、シートＳに向けてインクの液滴を夫々吐出する。インクジェットヘッド１００～１０３は、下方をシートＳが通過する際に画像を印刷する。各インクジェットヘッド１００～１０３は、吐出するインクの色が異なることを除けば、同じ構造である。インクの色は、例えば、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックである。

【0014】

インクジェットヘッド１００～１０３は、夫々、インク流路３１１～３１４を介してインクタンク３１５～３１８及びインク供給圧力調整装置３２１～３２４と連結する。各インクタンク３１５～３１８は、各インクジェットヘッド１００～１０３の上方に配置する。待機時に、インクジェットヘッド１００～１０３のノズル２４（図２参照）からインクが漏れ出ないように、各インク供給圧力調整装置３２１～３２４は、各インクジェットヘッド１００～１０３内を大気圧に対して負圧、例えば－１．２ｋＰａに調整している。画像形成時、各インクタンク３１５～３１８のインクは、インク供給圧力調整装置３２１～３２４によって各インクジェットヘッド１００～１０３に供給する。

【0015】

画像形成後、搬送ベルト１４から下流搬送路１５へシートＳを送る。下流搬送路１５は、送りローラ対１５１，１５２，１５３，１５４と、シートＳの搬送経路を規定するシート案内板１５５，１５６で構成する。シートＳは、下流搬送路１５を経由し、排出口１５７から排出トレイ１６へ送る。図中矢印１０７は、シートＳの搬送経路を示す。

【0016】

続いて、インクジェットヘッド１００～１０３の構成について説明する。以下は、図２～図５を参照しながら、インクジェットヘッド１００について説明しているが、インクジェットヘッド１０１～１０３もインクジェットヘッド１００と同じ構造である。

【0017】

図２に示すように、インクジェットヘッド１００は、液体吐出部の一例であるヘッド部２を備える。ヘッド部２は、フィルム配線基板の一例であるフレキシブルプリント配線板２１と接続する。フレキシブルプリント配線板２１は、中継基板の一例であるプリント基板２２と接続する。ヘッド部２は、ノズル部の一例であるノズルプレート２３を備える。ヘッド部２は、インク流路３１１を介して図１のインク供給圧力調整装置３２１と接続する。

【0018】

インクを吐出する各チャネルのノズル２４は、ノズルプレート２３の第１の方向の例えばＸ方向に沿って配列する。ノズル密度は、例えば１５０～１２００ｄｐｉの範囲内に設定する。ノズル２４は、一列に限らず、複数列であってもよい。ヘッド部２の詳しい構成は、後述する。

【0019】

フレキシブルプリント配線板２１は、例えばポリイミドなどの合成樹脂フィルムを用いたフレキシブルなプリント配線基板である。フレキシブルプリント配線板２１は、ドライバチップである駆動用のＩＣ（Integrated Circuit）３を搭載している（以下、駆動ＩＣと称す）。プリント基板２２は、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂層と銅配線層を多重に積層した硬質のスルーホール基板である。制御部としての駆動ＩＣ３は、インクジェットプリンタ１０の制御基板１７からプリント基板２２を介して送られてくるプリントデータを一時的に格納し、所定のタイミングでインクを吐出するよう各チャネルに駆動信号を与える。

【0020】

図３～図５は、ヘッド部２の部分断面図である。ノズルプレート２３は、圧力室基板４の一面に接合する。ノズルプレート２３は、例えばポリイミドなどの樹脂又はステンレスなどの金属で形成した矩形状のプレートである。振動板５は、ノズルプレート２３とは反対側の圧力室基板４の一面に接合する。振動板５は、外力を加えたときに変形する可撓性を有する。振動板５は、例えばニッケルやステンレスなどの金属で形成した薄板状のプレートである。振動板５の材質は、ポリイミドフィルムなど、金属以外でもよい。

【0021】

圧力室４２は、圧力室基板４に形成する。複数の圧力室４２は、各ノズル２４の位置に配列して、ノズル２４とそれぞれ連通させている。圧力室基板４は、例えばステンレスなどの金属で形成する。圧力室４２は、一例として、第２の方向の例えばＺ方向に貫通する矩形状の開口を圧力室基板４に形成し、両側の開口をノズルプレート２３と振動板５でそれぞれ塞ぐことによって形成する。

【0022】

圧力室４２は、狭窄部を有するガイド流路４３と連通し、さらに振動板５を貫通する開口穴であるインク供給口４４を介してインク供給マニホールド４５に連通する。ガイド流路４３は、圧力室４２ごとに、圧力室基板４の振動板５側の一面に第３の方向の例えばＹ方向に溝状に形成する。インク供給マニホールド４５は、振動板５の一面に接合したフレーム４６内に形成する。インク供給マニホールド４５は、Ｘ方向に延び、各チャネルのインク供給口４４及びガイド流路４３を介して、各チャネルの圧力室４２とそれぞれ連通する。共通インク室としてのインク供給マニホールド４５は、インク流路３１１と連通する（図１，図２参照）。

【0023】

各チャネルのアクチュエータ６は、振動板５を挟んで圧力室４２およびガイド流路４３と対向する位置に配列している。各アクチュエータ６は、Ｚ方向における振動板５とは反対側の一面を支持部材４７にそれぞれ接合することによって固定している。

【0024】

圧電アクチュエータの一例であるアクチュエータ６は、例えばピエゾ素子などの圧電体６１、第１の内部電極６２、及び第２の内部電極６３を交互に層状に積層して形成した積層型圧電アクチュエータである（特に図３参照）。各圧電体６１は、分極方向が例えばＺ方向において互いに逆向きに配置し、ｄ３３モードで変形させる。第１の内部電極６２と第２の内部電極６３は、圧電体６１の主面にそれぞれ形成した導電膜である。第１の内部電極６２は、それぞれＹ方向におけるアクチュエータ６の一方の端面まで形成し、この端面に形成した第１の外部電極６４に接続する。第２の内部電極６３は、それぞれＹ方向におけるアクチュエータ６の他方の端面まで形成し、この端面に形成した第２の外部電極６５に接続する。ダミー層６８は、圧電体６１と同材料である。但し、ダミー層６８は、内部電極を設けず、電界が印加されないので変形しない。ダミー層６８は、アクチュエータ６を支持部材４７に固定するベースとなり（特に図４参照）、あるいは組立中や組立後の精度を出すために研磨する研磨代となる。

【0025】

複数の圧電体６１を積層したアクチュエータ６は、一例として、薄板状に加工した各圧電体６１の主面に第１の内部電極６２と第２の内部電極６３をそれぞれ成膜する。そして圧電体６１同士を積層し焼成して一体にする。その後、第１の外部電極６４と第２の外部電極６５を成膜する。その後、圧電体６１を着分極する。圧電体６１は、チタン酸ジルコン酸鉛 (ＰＺＴ)などの鉛含有圧電材料、或いはニオブ酸ナトリウムカリウムなどの鉛非含有圧電材料で形成する。第１の内部電極６２と第２の内部電極６３は、銀パラジウムなどの焼成可能な導電性材料で成膜する。第１の外部電極６４と第２の外部電極６５は、メッキ法やスパッタ法など既知の方法で、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕなどで成膜する。

【0026】

各アクチュエータ６の第１の外部電極６４は、フレキシブルプリント配線板２１の個別配線６６にそれぞれ接続する（図３参照）。フレキシブルプリント配線板２１は、基材２６，個別配線６６，接着層２７，絶縁層２８を有する。フレキシブルプリント配線板２１は、ハンダメッキ層２９を形成した領域が第１の外部電極６４と対向するように配置し、ハンダを溶融させることによって各チャネルの第１の外部電極６４と個別配線６６を電気的及び機械的に接続する。一方、各チャネルの第２の外部電極６５は、共通配線（不図示）に接続し、例えばフレキシブルプリント配線板２１を介して共通電位に接続する。

【0027】

支柱６０は、各チャネルのアクチュエータ６の間に溝６９を介して配置する。駆動用のアクチュエータ６および支柱６０とするダミーのアクチュエータは、共通の圧電体６１、第１の内部電極６２、及び第２の内部電極６３を用いて一括で形成し、溝６９を形成することで個々のアクチュエータ６と支柱６０に分ける。支柱６０は、隣接する圧力室４２間の隔壁４０にあたる位置に配置する（図４参照）。支柱６０は、アクチュエータ６と同様に圧電体６１等で形成するのに代えて、別の部材で形成してもよい。例えば支持部材４７と一体的に支柱を形成してもよい。

【0028】

図６は、インクジェットヘッド１００の駆動回路である。図６に示すように、各チャネルのアクチュエータ６（Ｃ_Ｘ１～Ｃ_Ｘｎ）は、第１の外部電極６４に接続した個別配線６６を介して駆動ＩＣ３の出力端子にそれぞれ接続する。第１の外部電極６４と個別配線６６の接続点がアクチュエータ６の個別端子である。一方、各アクチュエータ６（Ｃ_Ｘ１～Ｃ_Ｘｎ）の第２の外部電極６５は、共通配線６７を介して例えばグランド（ＧＮＤ）などの共通電位に接続する。第２の外部電極６５と共通配線６７の接続点がアクチュエータ６のコモン端子である。

【0029】

各アクチュエータ６（Ｃ_Ｘ１～Ｃ_Ｘｎ）の個別配線６６は、チャネル毎の駆動ドライバＤにそれぞれ接続する。各駆動ドライバＤには、アクチュエータ６に与える複数の電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３１，Ｖ３２，Ｖ０の電源を接続する。複数の電位は、最大電位Ｖ１、最低電位Ｖ０、中間電位Ｖ２、および補助電位Ｖ３１，Ｖ３２である。最大電位Ｖ１は、インク吐出動作時におけるアクチュエータ６の変形範囲内で、最大の変形を与える電位である。最低電位Ｖ０は、アクチュエータ６に変形を与えない電位である。中間電位Ｖ２は、最大の変形よりも小さい変形をアクチュエータ６に与える電位である。

【0030】

ここで、アクチュエータ６に中間電位Ｖ２を与えて変形させることを「定常変形」と称する。定常変形は、例えばインクを吐出する動作の基準とする。例えばコモン端子が共通電位に接続され個別端子に電圧を与えるとｄ３３モード或いはｄ３１モードで縦変形するアクチュエータ６の場合、定常変形を基準にすれば、最大電位Ｖ１を与えて第１の方向（例えば伸長する方向）に変形させ、最低電位Ｖ０を与えて第１の方向とは反対の第２の方向（例えば収縮する方向）に変形させることができる。

【0031】

最大電位Ｖ１、中間電位Ｖ２及び最低電位Ｖ０は、外部電源から供給する。中間電位Ｖ２は、電圧Ｖ２の外部電源７から供給する。最大電位Ｖ１は、直列に接続した電圧Ｖ２の外部電源７と電圧Ｖ１－Ｖ２の外部電源７１から供給する。最低電位Ｖ０は、外部電源７の負極側から供給する。各電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ０の値は、アクチュエータ６の構造やインクの種類などによって決定してよい。一例を挙げると、最大電位Ｖ１が２０Ｖ、中間電位Ｖ２が１０Ｖ、最低電位Ｖ０が０Ｖである。最大電位Ｖ１、中間電位Ｖ２、最低電位Ｖ０の電源７，７１は、電源供給部の一例である。

【0032】

補助電位Ｖ３１，Ｖ３２は、中間電位Ｖ２と最低電位Ｖ０の間にある互いに異なる電位である。補助電位Ｖ３１，Ｖ３２は、個別に外部電源は設けず、補助電位供給回路７２で生成する。この例では、中間電位Ｖ２と最低電位Ｖ０の電位差を三等分に分圧し、中間電位Ｖ２の１／３の電位を補助電位Ｖ３１とし、中間電位Ｖ２の２／３の電位をＶ３２としている。生成する補助電位の数は２個に限らない。すなわち、中間電位Ｖ２と最低電位Ｖ０の電位差をｎ等分に分圧し、ｎ－１個の補助電位を生成する。「ｎ」は、２以上である。

【0033】

図７は、補助電位供給回路７２の好ましい一例である。補助電位供給回路７２は、中間電位Ｖ２と最低電位Ｖ０の間に３個の分圧抵抗Ｒｄ_１，Ｒｄ_２，Ｒｄ_３を直列に接続して分圧する。３個の分圧抵抗Ｒｄ_１，Ｒｄ_２，Ｒｄ_３は、抵抗値が同じものを用いる。これにより中間電位Ｖ２と最低電位Ｖ０の電位差を、三等分に分圧する。さらに、中間電位Ｖ２と最低電位Ｖ０の間に、３個のキャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３を直列に接続する。キャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３の静電容量は、夫々、全チャネルのアクチュエータ６（Ｃ_Ｘ１～Ｃ_Ｘｎ）の合計静電容量よりも大きくする。好ましくは１０倍以上である。一例として、個々のアクチュエータ６（Ｃ_Ｘ１～Ｃ_Ｘｎ）の静電容量が１０００ｐＦ、チャネル数が３００ｃｈの場合、合計静電容量は０．３μＦである。この場合、キャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３は、夫々、静電容量が１０倍以上となる３μＦ以上のものを用いる。

【0034】

各分圧抵抗Ｒｄ_１，Ｒｄ_２，Ｒｄ_３間のノードと各キャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３間のノードは、オペアンプ７３，７４を介して接続する。オペアンプ７３は、プラス入力に分圧抵抗Ｒｄ_１，Ｒｄ_２間のノードを接続し、マイナス入力にアンプの出力を接続したボルテージフォロワーの構成とする。さらにオペアンプ７３の出力とキャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２間のノードとの間に、制限抵抗Ｒ_Ｓ１を接続する。同様に、オペアンプ７４は、プラス入力に分圧抵抗Ｒｄ_２，Ｒｄ_３間のノードを接続し、マイナス入力にアンプの出力を接続したボルテージフォロワーの構成とする。さらにオペアンプ７４の出力とキャパシタＣ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３間のノードとの間に、制限抵抗Ｒ_Ｓ２を接続する。

【0035】

オペアンプ７３，７４は、分圧抵抗Ｒｄ_１，Ｒｄ_２，Ｒｄ_３で決まる補助電位を目標値として、キャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３を充放電する。キャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３に充電した補助電位Ｖ３１，Ｖ３２の電荷は、詳しくは後述するように、アクチュエータ６の充電に用いる。さらにキャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３は、アクチュエータ６から放電された補助電位Ｖ３１，Ｖ３２の電荷を受け取って蓄える。つまり、補助電位Ｖ３１，Ｖ３２のアクチュエータ６の充放電は、キャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３とアクチュエータ６との間の電荷の受け渡しによって行う。

【0036】

上述の補助電位供給回路７２は、中間電位Ｖ２と最低電位Ｖ０の電位差を等分に分圧して補助電位Ｖ３１，Ｖ３２を生成し、生成した補助電位Ｖ３１，Ｖ３２の電荷をアクチュエータ６に充放電可能に蓄える補助電位供給部の一例である。さらに図６及び図７の例では、アクチュエータ６に最大電位Ｖ１と中間電位Ｖ２を与える電源供給部も、補助電位供給回路７２が兼ねている。

【0037】

制限抵抗Ｒ_Ｓ１，Ｒ_Ｓ２は、オペアンプ７３，７４が補助電位Ｖ３１，Ｖ３２の電位変動に過剰に反応して動作するのを防ぐ。すなわち、補助電位Ｖ３１（Ｖ３２）の電荷をアクチュエータ６に与えて充電すると、キャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２（Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３）電圧が下がるが、このキャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２（Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３）の電圧低下にオペアンプ７３（７４）がすぐに反応して動作すると、電力を消費する。そこで制限抵抗Ｒ_Ｓ１，Ｒ_Ｓ２を設けて、オペアンプ７３，７４の反応の速さを調整している。オペアンプ７３，７４は、出来るだけキャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３の初期充電時にだけ動作するのが望ましい。また、オペアンプ７３，７４を用いると、分圧抵抗Ｒｄ_１，Ｒｄ_２，Ｒｄ_３の抵抗値を大きくすることができ、その分、消費電力を抑えられる利点もある。

【0038】

但し、補助電位供給回路７２は、図８に変形例を示すように、オペアンプ７３，７４と制限抵抗Ｒ_Ｓ１，Ｒ_Ｓ２を省略するようにしてもよい。

【0039】

各電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ０，Ｖ３１，Ｖ３２は、インクを吐出する電圧波形の生成に用いる。駆動ＩＣ３の各駆動ドライバＤは、夫々、波形生成回路を有し、チャネル毎に独立して電圧波形を生成する。図９は、波形生成回路８の一例である。波形生成回路８は、制御入力Ｃ１に従って最大電位Ｖ１を与える電流ソーススイッチ８１、制御入力Ｃ０に従って最低電位Ｖ０を与える電流シンクスイッチ８２、制御入力Ｃ２に従って中間電位Ｖ２を与える双方向スイッチ８３、制御入力Ｃ３に従って補助電位Ｖ３２を与える双方向スイッチ８４、制御入力Ｃ４に従って補助電位Ｖ３１を与える双方向スイッチ８５を備える。中間電位Ｖ２、補助電位Ｖ３１，Ｖ３２は、アクチュエータ６を充電する場合と放電させる場合の両方があるため双方向スイッチとしている。

【0040】

各チャネルの駆動ドライバＤは、インクを吐出させる電圧波形に従い所定の順に制御信号Ｃ０～Ｃ４を排他的に出力する。波形生成回路８は、制御信号Ｃ０～Ｃ４に従って各スイッチ８１～８５のＯＮ－ＯＦＦを切り替え、各電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ０，Ｖ３１，Ｖ３２を用いた電圧波形を生成する。各スイッチ８１～８５のうち２以上が同時にＯＮすることは無い。どのチャネルからインクを吐出するかは、例えばプリンタ１０の制御部である制御基板１７（図１参照）から送られてくるプリントデータに基づく。

【0041】

図１０は、一連のインク吐出動作のシーケンスを示す。図１０には、１ドットのインクを吐出する電圧波形と、制御信号Ｃ０～Ｃ４のＯＮ－ＯＦＦのタイミングを併せて示す。一連のインク吐出動作は、制御回路の一例である駆動ドライバＤによって制御する。図１１は、アクチュエータ６の動作を模式的に示す。以下、図１０及び図１１を参照しながらアクチュエータ６のインク吐出動作について説明する。

【0042】

例えば初期状態では、図１０に示すように、駆動ドライバＤは、制御信号Ｃ０によって波形生成回路８のスイッチ８２をＯＮし、アクチュエータ６の個別端子に最低電位Ｖ０を与えておく。そして、一連のインク吐出動作のシーケンスを開始すると、駆動ドライバＤは、まず制御信号Ｃ２を出力してスイッチ８３をＯＮし、アクチュエータ６に中間電位Ｖ２を与える。中間電位Ｖ２が与えられたアクチェータ６は、定常変形する。具体的には、図１１（ａ）に示すように、圧電体６１の分極軸の向きに電界が印加され、アクチュエータ６が積層方向（Ｚ方向）に伸長して圧力室４２の容積が縮小した状態になる。これはインク吐出のタイミングに先立って行っておく。そして、プリントデータに従ってインクの吐出動作が開始されるまで、中間電位Ｖ２を保持して、待機状態とする。

【0043】

その後、プリントデータに従って１ドットのインクを吐出する動作を開始する場合、制御信号Ｃ３によりスイッチ８４をＯＮし、アクチュエータ６に補助電位Ｖ３２を与える。次いで、制御信号Ｃ４によりスイッチ８５をＯＮし、アクチュエータ６に補助電位Ｖ３１を与える。さらに次いで、制御信号Ｃ０によりスイッチ８２をＯＮし、アクチュエータ６に最低電位Ｖ０を与える。このように、補助電位Ｖ３１，Ｖ３２を介して段階的に中間電位Ｖ２から最低電位Ｖ０までアクチュエータ６の電圧を下げる。これにより、図１１（ｂ）に示すように、伸長していたアクチュエータ６が元に戻り、すなわち相対的に収縮し、圧力室４２の容積が相対的に拡張する。圧力室４２の容積が拡張した分、ガイド流路４３を介して圧力室４２内にインクが流れ込む。

【0044】

そして、駆動電圧をＶ２からＶ０に下げる変化をさせ始めてから例えばヘッド部２の圧力振動周期の１／２の時間が経過した後、制御信号Ｃ４によりスイッチ８５をＯＮし、アクチュエータ６に補助電位Ｖ３１を与え、次いで制御入力Ｃ３によりスイッチ８４をＯＮし、アクチュエータ６に補助電位Ｖ３２を与え、さらに次いで制御入力Ｃ２によりスイッチ８３をＯＮし、アクチュエータ６に中間電位Ｖ２を与える。このようにして最低電位Ｖ０から中間電位Ｖ２にアクチュエータ６の電圧を上げることによって、図１１（ｃ）に示すように、アクチュエータ６が積層方向（Ｚ方向）に伸長して相対的に圧力室４２の容積が縮小することでノズル２４からインクの液滴Ｒが吐出する。

【0045】

そして、中間電位Ｖ２に上げてから例えばヘッド部２の圧力振動周期の１／２の時間が経過した後、制御信号Ｃ１によりスイッチ８１をＯＮし、アクチュエータ６に最大電位Ｖ１を与え、所定時間後に制御信号Ｃ２によってスイッチ８３をＯＮし、中間電位Ｖ２に戻す。その際のアクチュエータ６の伸長（図１１（ｄ））と復帰（図１１（ａ））によって圧力室４２の容積を縮小、復帰させ、この動作によって残留振動を減衰させる。この一連の動作によって、１ドットのインクの液滴Ｒを吐出することができる。プリントデータに基づき続けてインクを吐出する場合、中間電位Ｖ２で始まり中間電位Ｖ２で終わる１ドットのインクの吐出動作を繰り返す。そして最後のドットのインクの吐出が終了したら、図１０に示すように最低電位Ｖ０に戻して一連の液体吐出動作を終了する。

【0046】

１ドットのインクを吐出する電圧波形（図１０参照）は、中間電位Ｖ２で始まり中間電位Ｖ２で終わる。その間、図１０のｆ２でヘッド部２のアクチュエータ６（すなわち駆動させる各アクチュエータ６）から補助電位Ｖ３２の電源に充電するときのヘッド部２のアクチュエータ６と補助電位Ｖ３２の電源の電圧差Ｖ２－Ｖ３２は、ｒ２で補助電位Ｖ３２の電源からヘッド部２のアクチュエータ６に充電するときの補助電位Ｖ３２の電源とヘッド部２のアクチュエータ６の電圧差Ｖ３２－Ｖ３１と等しい。また、ｆ１でヘッド部２のアクチュエータ６から補助電位Ｖ３１の電源に充電するときのヘッド部２のアクチュエータ６と補助電位Ｖ３１の電源の電圧差Ｖ３２－Ｖ３１は、ｒ１で補助電位Ｖ３１の電源からヘッド部２のアクチュエータ６に充電するときの補助電位Ｖ３１の電源とヘッド部２のアクチュエータ６の電圧差Ｖ３１－Ｖ０と等しい。これによって、キャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３への充電電荷と放電電荷は等しくなる。このため１ドットのインク吐出動作の間にキャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３から放電された電荷と同じだけの電荷がキャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３に回生され、補助電位Ｖ３１、Ｖ３２は、インクを吐出した後も従前の電圧を維持する。この補助電位Ｖ３１、Ｖ３２の電荷の供給と回生により、消費電力を軽減することができ、インクジェットヘッド１００の駆動回路とアクチュエータ６の発熱が抑えられる。勿論、１ドットのインクを吐出する電圧波形は、図１０の電圧波形に限らない。例えば複数のインク滴をドロップして１ドットを形成するマルチドロップの電圧波形などであってもよい。さらに、上述の引き打ちの電圧波形に限らない。中間電位Ｖ２で始まり中間電位Ｖ２で終わる間、補助電位の電源からアクチュエータ６に充電するときのアクチュエータ６と補助電位の電源の電圧差と回数が、アクチュエータ６から補助電位の電源へ充電するときのアクチュエータ６と補助電位の電源の電圧差と回数と等しいという規則を維持する限り、どのような電圧波形であっても補助電位Ｖ３１、Ｖ３２の電荷の収支は保たれるからである。従って、オペアンプ７３，７４による充電量は小さく、消費電力を節約することができる。

【0047】

さらに、キャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３の静電容量を、全チャネルのアクチュエータ６（Ｃ_Ｘ１～Ｃ_Ｘｎ）の合計静電容量よりも十分大きく設定しているので、１ドットのインクを吐出する駆動波形のシーケンスの中でキャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３の電圧変化を小さくできる。これにより、オペアンプ７３，７４が過剰に反応して電力を消費するのを抑えることができる。更にオペアンプ７３，７４の出力に制限抵抗Ｒ_Ｓ１，Ｒ_Ｓ２を設けたことで、キャパシタＣ_Ｓ１，Ｃ_Ｓ２，Ｃ_Ｓ３の僅かな電圧変化にも、オペアンプ７３，７４が反応しないようにしている。

【0048】

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に従うインクジェットヘッド１００について説明する。第２実施形態に従うインクジェットヘッド１００は、補助電位Ｖ３２に代えて、最大電位Ｖ１と中間電位Ｖ０の間に補助電位Ｖ４１を生成することを除けば、第１実施形態と同様の構成である。従って、第１実施形態と同様の構成については詳しい説明を省略する。

【0049】

図１２は、第２実施形態の補助電位供給回路７２の一例である。図１３は、補助電位供給回路７２の変形例である。図１４は、波形生成回路８の一例である。図１５は、一連のインク吐出動作のシーケンスを示す。図１５には、１ドットのインクを吐出する電圧波形と、制御信号Ｃ０～Ｃ４のＯＮ－ＯＦＦのタイミングを併せて示す。一連のインク吐出動作は、制御回路の一例である駆動ドライバＤによって制御する。

【0050】

図１２に示すように、補助電位供給回路７２は、最大電位Ｖ１と最低電位Ｖ２の間に２個の分圧抵抗Ｒｄ_４，Ｒｄ_５を直列に接続して分圧する。２個の分圧抵抗Ｒｄ_４，Ｒｄ_５は、抵抗値が同じものを用いる。これにより最大電位Ｖ１と中間電位Ｖ２の電位差を二等分に分圧する。さらに、最大電位Ｖ１と中間電位Ｖ２の間に、２個のキャパシタＣ_Ｓ４，Ｃ_Ｓ５を直列に接続する。分圧抵抗Ｒｄ_４，Ｒｄ_５間のノードとキャパシタＣ_Ｓ４，Ｃ_Ｓ５間のノードは、オペアンプ７５を介して接続する。オペアンプ７５は、プラス入力に分圧抵抗Ｒｄ_４，Ｒｄ_５間のノードを接続し、マイナス入力にアンプの出力を接続したボルテージフォロワーの構成とする。さらにオペアンプ７５の出力とキャパシタＣ_Ｓ４，Ｃ_Ｓ５間のノードとの間に、制限抵抗Ｒ_Ｓ３を接続する。生成する補助電位の数は１個に限らない。すなわち、最大電位Ｖ１と中間電位Ｖ２の電位差をｍ等分に分圧し、ｍ－１個の補助電位を生成する。「ｍ」は、２以上である。キャパシタＣ_Ｓ４，Ｃ_Ｓ５の静電容量は、夫々、全チャネルのアクチュエータ６（Ｃ_Ｘ１～Ｃ_Ｘｎ）の合計静電容量よりも大きくする。好ましくは、１０倍以上である。

【0051】

さらに補助電位供給回路７２は、中間電位Ｖ２と最低電位Ｖ０の間に２個の分圧抵抗Ｒｄ_６，Ｒｄ_７を直列に接続して分圧する。２個の分圧抵抗Ｒｄ_４，Ｒｄ_５は、抵抗値が同じものを用いる。これにより中間電位Ｖ２と最低電位Ｖ０の電位差を二等分に分圧する。さらに中間電位Ｖ２と最低電位Ｖ０の間に、２個のキャパシタＣ_Ｓ６，Ｃ_Ｓ７を直列に接続する。分圧抵抗Ｒｄ_６，Ｒｄ_７間のノードとキャパシタＣ_Ｓ６，Ｃ_Ｓ７間のノードは、オペアンプ７６を介して接続する。オペアンプ７６は、プラス入力に分圧抵抗Ｒｄ_６，Ｒｄ_７間のノードを接続し、マイナス入力にアンプの出力を接続したボルテージフォロワーの構成とする。さらにオペアンプ７６の出力とキャパシタＣ_Ｓ６，Ｃ_Ｓ７間のノードとの間に、制限抵抗Ｒ_Ｓ４を接続する。キャパシタＣ_Ｓ６，Ｃ_Ｓ７の静電容量は、夫々、全チャネルのアクチュエータ６（Ｃ_Ｘ１～Ｃ_Ｘｎ）の合計静電容量よりも大きくする。好ましくは、１０倍以上である。

【0052】

補助電位供給回路７２は、図１３に変形例を示すように、オペアンプ７５，７６と制限抵抗Ｒ_Ｓ３，Ｒ_Ｓ４を省略するようにしてもよい。

【0053】

図１４に示すように、波形生成回路８は、制御入力Ｃ１に従って最高電位Ｖ１を与える電流ソーススイッチ８１、制御入力Ｃ０に従って最低電位Ｖ０を与える電流シンクスイッチ８２、制御入力Ｃ２に従って中間電位Ｖ２を与える双方向スイッチ８３、制御入力Ｃ３に従って補助電位Ｖ４１を与える双方向スイッチ８４、制御入力Ｃ４に従って補助電位Ｖ３１を与える双方向スイッチ８５を備えている。中間電位Ｖ２、補助電位Ｖ４１，Ｖ３１は、アクチュエータ６を充電する場合と放電させる場合の両方があるため双方向スイッチとしている。

【0054】

続いて図１５を参照しながらアクチュエータ６のインク吐出動作について説明する。
例えば初期状態では、図１５に示すように、制御信号Ｃ０によって波形生成回路８のスイッチ８２をＯＮし、アクチュエータ６の個別端子に最低電位Ｖ０を与えておく。そして、一連のインク吐出のシーケンスを開始すると、制御信号Ｃ２によってスイッチ８３をＯＮし、アクチュエータ６に中間電位Ｖ２を与える。中間電位Ｖ２が与えられたアクチェータ６は、定常変形する（図１１（ａ）参照）。

【0055】

その後、プリントデータに従って１ドットのインクを吐出する動作を開始する場合、制御信号Ｃ４によりスイッチ８５をＯＮし、アクチュエータ６に補助電位Ｖ３１を与える。次いで制御入力Ｃ０によりスイッチ８２をＯＮし、アクチュエータ６に最低電位Ｖ０を与える。このように、補助電位Ｖ３１を介して段階的に中間電位Ｖ２から最低電位Ｖ０までアクチュエータ６の電圧を下げることで、圧力室４２内にインクが流れ込む（図１１（ｂ）参照）。

【0056】

そして、駆動電圧をＶ２からＶ０に下げる変化をさせ始めてから例えばヘッド部２の圧力振動周期の１／２の時間が経過した後、制御信号Ｃ４によりスイッチ８５をＯＮし、アクチュエータ６に補助電位Ｖ３１を与え、次いで制御信号Ｃ２によりスイッチ８３をＯＮし、アクチュエータ６に中間電位Ｖ２を与える。このようにして最低電位Ｖ０から中間電位Ｖ２にアクチュエータ６の電圧を上げることによって、ノズル２４からインクの液滴Ｒが吐出する（図１１（ｃ）参照）。

【0057】

そして、中間電位Ｖ２に上げてから例えばヘッド部２の圧力振動周期の１／２の時間が経過した後、制御信号Ｃ３によりスイッチ８４をＯＮし、アクチュエータ６に補助電位Ｖ４１を与え、次いで制御入力Ｃ１によりスイッチ８１をＯＮし、アクチュエータ６に最大電位Ｖ１を与える。さらに所定時間後に、制御信号Ｃ３によりスイッチ８４をＯＮし、アクチュエータ６に補助電位Ｖ４１を与え、次いで制御入力Ｃ２によりスイッチ８３をＯＮして、中間電位Ｖ２に戻す。その際のアクチュエータ６の伸長と復帰によって残留振動を減衰させる（図１１（ｄ）、図１１（ａ）参照）。プリントデータに基づき続けてインクを吐出する場合、中間電位Ｖ２で始まり中間電位Ｖ２で終わる１ドットのインクの吐出動作を繰り返す。そして最後のドットのインクの吐出が終了したら、図１５に示すように最低電位Ｖ０に戻して一連の液体吐出動作を終了する。

【0058】

第２実施形態においても、中間電位Ｖ２で始まり中間電位Ｖ２で終わる。その間、図１５のｆ１でヘッド部２のアクチュエータ６（すなわち駆動させる各アクチュエータ６）から補助電位Ｖ３１の電源に充電するときのヘッド部２のアクチュエータ６と補助電位Ｖ３１の電源の電圧差Ｖ２－Ｖ３１は、ｒ１で補助電位Ｖ３１の電源からヘッド部２のアクチュエータ６に充電するときの補助電位Ｖ３１の電源とヘッド部２のアクチュエータ６の電圧差Ｖ３１－Ｖ０と等しい。また、ｆ２でヘッド部２のアクチュエータ６から補助電位Ｖ４１の電源に充電するときのヘッド部２のアクチュエータ６と補助電位Ｖ４１の電源の電圧差Ｖ１－Ｖ４１は、ｒ２で補助電位Ｖ４１の電源からヘッド部２のアクチュエータ６に充電するときの補助電位Ｖ４１の電源とヘッド部２のアクチュエータ６の電圧差Ｖ４１－Ｖ２と等しい。従って１ドットのインク吐出動作の間にキャパシタＣ_Ｓ４，Ｃ_Ｓ５，Ｃ_Ｓ６，Ｃ_Ｓ７から放電される電荷と同じだけの電荷がキャパシタＣ_Ｓ４，Ｃ_Ｓ５，Ｃ_Ｓ６，Ｃ_Ｓ７に回生され、補助電位Ｖ４１、Ｖ３１は、インクを吐出した後も従前の電圧を維持する。この補助電位Ｖ４１，Ｖ３１の電荷の供給と回生により、消費電力を軽減することができ、インクジェットヘッド１００の駆動回路とアクチュエータ６の発熱が抑えられる。

【0059】

（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に従うインクジェットヘッド１００について説明する。第３実施形態に従うインクジェットヘッド１００は、チャネル毎に電圧波形を独立して生成するのに代えて、共通電圧波形ＶＣＯＭを生成することを除けば、第１実施形態と同様の構成である。従って、第１実施形態と同様の構成については詳しい説明を省略する。

【0060】

図１６は、インクジェットヘッド１００の駆動回路である。図１６に示すように、本実施形態は、共通波形生成回路９を備える。共通波形生成回路９は、補助電位供給回路７２からの各電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ０，Ｖ３１，Ｖ３２を電源にして共通電圧波形ＶＣＯＭを生成する。共通電圧波形ＶＣＯＭは、例えば図１０に示した電圧波形と同じ波形である。生成した共通電圧波形ＶＣＯＭは、駆動ＩＣ３に与える。駆動ＩＣ３は、例えばチャネル毎に設けた選択スイッチのＯＮ－ＯＦＦを切り替えて、アクチュエータ６に共通電圧波形ＶＣＯＭを選択的に与える。

【0061】

図１７は、共通波形生成回路９の一例である。共通波形生成回路９は、制御入力Ｃ１に従って最高電位Ｖ１を与える電流ソーススイッチ９１、制御入力Ｃ０に従って最低電位Ｖ０を与える電流シンクスイッチ９２、制御入力Ｃ２に従って中間電位Ｖ２を与える双方向スイッチ９３、制御入力Ｃ３に従って補助電位Ｖ３２を与える双方向スイッチ９４、制御入力Ｃ４に従って補助電位Ｖ３１を与える双方向スイッチ９５を備えている。中間電位Ｖ２、補助電位Ｖ３１，Ｖ３２は、アクチュエータ６を充電する場合と放電させる場合の両方があるため双方向スイッチとしている。共通波形生成回路９は、制御信号Ｃ０～Ｃ４に従い各スイッチ９１～９５のＯＮ－ＯＦＦを切り替えて、例えば図１０に示した電圧波形と同じ形状の共通電圧波形ＶＣＯＭを生成する。

【0062】

図１８は、駆動ＩＣ３の選択スイッチ９６の一例である。駆動ＩＣ３は、プリントデータに基づき、インクを吐出するチャネルに制御信号Ｃ_Ｃ１～Ｃ_Ｃ２を与える。該当するチャネルの選択スイッチ９６は、制御信号Ｃ_Ｃ１～Ｃ_Ｃ２によってＯＮし、共通電圧波形ＶＣＯＭをアクチュエータ６に与える。そのときのアクチュエータ６の動作は、上述した通りである（図１１参照）。このような構成であっても、共通電圧波形ＶＣＯＭの１ドットのインクを吐出する電圧波形が中間電位Ｖ２で始まり中間電位Ｖ２で終わるという規則を維持する限り、補助電位Ｖ３１、Ｖ３２の電荷の供給と回生により、消費電力を軽減することができ、インクジェットヘッド１００の駆動回路とアクチュエータ６の発熱が抑えられる。なお、第２実施形態のように、補助電位Ｖ３２に代えて補助電位Ｖ４１を生成する構成としてもよい。

【0063】

以上説明したように、上述のいずれかの実施形態によれば、インク吐出動作時のアクチュエータ６及び駆動回路の発熱と消費電力を抑えることが可能である。また補助電源を経由することによってアクチュエータ６の動作から不要な高周波成分を取り除いてインクを安定に吐出することが可能となる。

【0064】

なお、アクチュエータ６は、複数の圧電体６１を積層した積層型に限らない。圧電体６１が単一層のアクチュエータであってもよい。また、駆動電圧を印加したときのアクチュエータの動作は、縦振動に限らない。さらに、ドロップオンデマンド・ピエゾ方式に限らず、コンティニアス方式に適用してもよい。

【0065】

上述の実施形態では、インクジェットプリンタ１０のインクジェットヘッド１００を液体吐出装置の一例として説明したが、液体吐出装置は、３Ｄプリンタの造形材吐出ヘッド、分注装置の試料吐出ヘッドであってもよい。

【0066】

本発明の実施形態は、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。これら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、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や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。

【符号の説明】

【0067】

１０ インクジェットプリンタ
１００～１０３ インクジェットヘッド
２４ ノズル
３ 駆動ＩＣ
６ アクチュエータ
７２ 補助電位供給回路
７３，７４，７５，７６ オペアンプ
８ 波形生成回路
Ｄ 駆動ドライバ（駆動回路）
Ｒｄ 分圧抵抗
Ｃｓ キャパシタ
Ｒｓ 制限抵抗
Ｖ１ 最大電位
Ｖ２ 中間電位
Ｖ０ 最低電位
Ｖ３１，Ｖ３２，Ｖ４１ 補助電位

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】